JP2003078151A - 薄膜太陽電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蛍光特性を有する透明基板を用いて、蛍光が
ランダムに放射されても、このランダムに放射された蛍
光を有効に利用して、発電効率を高くすることができる
薄膜太陽電池を提供すること。 【解決手段】 入射光１０は半球状レンズ群１１によっ
て第２の反射層８の円形状ピンホール群９に集光され
る。そして、円形状ピンホール群９から蛍光特性を有す
る透明基板１を通り抜けて入射した光と、蛍光特性を有
する透明基板１により放射、散乱されて光電変換に利用
できる波長域の光に変換された光とが、第１の反射層
７、第２の反射層８及び光電変換層５の間で多重反射す
る。従って、光電変換できる波長域の光が光電変換層５
に効率良く照射されて、発電効率が高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜太陽電池に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に薄膜太陽電池は、図１０に示すよ
うに、ガラス等の透光性絶縁基板１０１上に、導電性の
高いＡｌやＡｇからなるくし型の集電電極１０２と、Ｓ
ｎＯ_２、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の透明導電膜１０３とが形成
され、その上に、ａ−Ｓｉ：Ｈ、または、ａ−ＳｉＧ
ｅ：Ｈ、または、ａ−ＳｉＣ：Ｈ、等の非晶質半導体か
らなり、ｐ型不純物ドープ半導体層であるｐ層１０４、
真性半導体であるｉ層１０５、ｎ型不純物ドープ層であ
るｎ層１０６がこの順に積層されて光電変換層１０７が
形成され、その上に、裏面からの反射光を有効活用する
ための透明導電膜１０８と反射率が比較的高いＡｌやＡ
ｇからなる裏面電極１０９が積層された構成である。

【０００３】また、発電効率を上げるため、図１１に示
すように、タンデム構造薄膜太陽電池が提案されてい
る。タンデム構造薄膜太陽電池は、ｐ層１０４、ｉ層１
０５、ｎ層１０６からなるバンドギャップの異なる光電
変換層１０７，１０７，１０７が複数層積層された構成
であり、各光電変換層１０７において異なる波長の光を
光電変換することにより、トータルの開放電圧を高くし
て、発電効率の上昇を実現している。

【０００４】さらに、このような薄膜太陽電池の発電効
率をさらに高めることを目的として、図１２に示すよう
に、蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子１１０を混入した蛍
光特性を有する透明基板１１１用いて、光電変換層１０
７において、入射光１１２の光電変換に寄与しない波長
の光を、光電変換に寄与する波長の光１１３に変換する
検討が行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１２に示す蛍光特性
を有する透明基板１１１を用いた太陽電池において、含
有される蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子１１０が、入射
光１１２に含まれる光電変換に寄与する波長の光に対す
る透過性を有していない場合、入射光１１２に含まれる
光電変換に寄与する波長の光が散乱されて散乱光１１４
となる。この散乱光１１４は光電変換層１０７に到達し
なくて、光電変換に寄与する波長の光１１５の光量が減
少し、期待される発電効率の向上が実現しないことにな
る。また、含有される蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子１
１０により変換される光電変換に寄与する波長の光１１
３が放射される方向はランダムであり、光電変換に寄与
する波長の光のおおよそ半分は、光電変換層１０７と反
対方向に放射されて、発電効率の改善に繋がらないこと
になる。

【０００６】図示しないが、粒子状の蛍光材料を用いな
い蛍光ガラスを用いた場合においても、蛍光が放射され
る方向はランダムとなり、同様に、光電変換に寄与する
波長の光のおおよそ半分は、光電変換層と反対方向に放
射され、発電効率の改善に繋がらないことになる。

【０００７】このような状況は、図１０及び図１１のい
ずれの太陽電池においても、ガラス等の透光性絶縁基板
１０１の代わりに、例えば、図１２に示す蛍光特性を有
する透明基板１１１を用いた場合に発生する。

【０００８】そこで、本発明の課題は、蛍光特性を有す
る透明基板を用いて、蛍光がランダムに放射されても、
このランダムの放射された蛍光を有効に利用して、発電
効率を高くすることができる薄膜太陽電池を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の薄膜太陽電池は、蛍光特性を有する透明基
板と、上記透明基板の一方の面側に位置する光電変換層
と、上記透明基板の他方の面に設けられると共に、光透
過孔群を有する反射層と、上記光透過孔群に入射光を集
光する集光レンズ群とを備えることを特徴としている。

【００１０】上記構成によれば、入射光は集光レンズ群
によって反射層の光透過孔に集光される。そして、上記
光透過孔から蛍光特性を有する透明基板を通り抜けて入
射した光と、蛍光特性を有する透明基板により放射、散
乱されて光電変換に利用できる波長域の光に変換された
光とが、上記光電変換層と反射層との間で多重反射され
る。従って、上記集光レンズにより入射光が光透過孔へ
効率良く集光される点と、蛍光特性を有する透明基板に
よって光電変換に利用できない波長域の光が光電変換に
利用できる波長域の光に変換される点と、この光電変換
に利用できる波長域の光が光電変換層と反射層との間で
多重反射される点の相乗効果によって、上記光電変換層
に照射される光電変換に寄与する波長域の光の光量が著
しく増大して、発電効率を極めて高くすることができ
る。

【００１１】１実施の形態では、上記蛍光特性を有する
透明基板は、蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子が分散され
ている透明基板である。

【００１２】上記実施の形態では、透明基板に蛍光粒子
または蓄光性蛍光粒子を分散させているので、簡単に、
透明基板に蛍光特性を持たせることができる。特に、蓄
光性蛍光粒子を用いた場合、光のエネルギーを蓄えて、
後に、蛍光を放出するので、光が薄膜太陽電池に照射さ
れていない夜でも、発電を行うことができる。

【００１３】１実施の形態では、上記集光レンズが半球
状レンズであり、上記光透過孔が円形状ピンホールであ
り、上記半球状レンズの集光位置が上記反射層に設けら
れた上記円形状ピンホールの中心と略一致するように、
上記半球状レンズ群が上記反射層上に取り付けられてい
る。

【００１４】上記実施の形態によれば、上記半球状レン
ズの集光位置が上記反射層の円形状ピンホールの中心と
略一致するように、上記半球状レンズ群が上記反射層上
に取り付けられているので、上記半球状レンズによっ
て、入射光が、効率良く、円形状ピンホールの中心に集
光される。従って、発電効率を高くすることができる。

【００１５】１実施の形態では、上記集光レンズがシリ
ンドリカル状レンズであり、上記光透過孔が直線状スリ
ットであり、上記シリンドリカル状レンズの集光位置が
上記反射層に設けられた上記直線状スリットの中心線と
略一致するように、上記シリンドリカル状レンズ群が反
射層上に取り付けられている。

【００１６】上記実施の形態によれば、上記シリンドリ
カル状レンズの集光位置が上記反射層の直線状スリット
の中心線と略一致するように、上記シリンドリカル状レ
ンズ群が上記反射層上に取り付けられているので、上記
シリンドリカル状レンズによって、入射光が、効率良
く、直線状スリットの中心線上に集光される。従って、
発電効率を高くすることができる。

【００１７】１実施の形態では、上記光電変換層の上記
透明基板側と反対側に、反射層を設けている。

【００１８】上記実施の形態によれば、集光レンズ群に
よって集光されて反射層の光透過孔及び透明基板を通っ
た光、及び、蛍光特性を有する透明基板によって光電変
換に利用できる波長域の光に変換された光が、上記透明
基板に設けた上記反射層と、上記光電変換層の上記透明
基板側と反対側の反射層との間で多重反射される。従っ
て、上記光電変換層に照射される光電変換に寄与する波
長域の光の光量が著しく増大して、発電効率を極めて高
くすることができる。

【００１９】１実施の形態では、上記集光レンズが紫外
線硬化樹脂により形成されている。

【００２０】上記実施の形態では、上記集光レンズが紫
外線硬化樹脂からなるので、２Ｐ法（光重合法：Photo
Polymerization）等の簡略な方法で集光レンズ群を一括
形成することが可能となり、薄膜太陽電池の低コスト化
を実現することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の薄膜
太陽電池を図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２２】図１は、本実施の形態の薄膜太陽電池の断
面概略図を示している。

【００２３】本薄膜太陽電池は、蛍光粒子または蓄光性
蛍光粒子２が分散した透明基板１の一方の面に、くし型
の集電電極３、透明導電膜４、光電変換層５、透明導電
膜６、第１の反射層７を順次積層している。また、上記
透明基板１の他方の面には、光透過孔群の一例としての
円形状ピンホール群９を有する第２の反射層８と、この
円形状ピンホール群９に入射光１０を集光すべく配列さ
れた集光レンズ群の一例としての半球状レンズ群１１を
形成している。

【００２４】上記半球状レンズ群１１の各半球状レンズ
１１の中心は、上記第２の反射層８の円形状ピンホール
群９の円形状ピンホール９の中心と略重なるようにし
て、この半球状レンズ１１によって、入射光が、第２の
反射層８の円形状ピンホール９に効率良く集光されるよ
うにしている。

【００２５】また、上記半球状レンズ群１１は、図２に
示すように、半球状レンズ１１，１１，１１，…を平面
的に最密状態で配置している。すなわち、上記半球状レ
ンズ群１１は、横方向に並んだ複数の半球状レンズ１１
からなる行は、隣り合う上下の行で、半球状のレンズ１
１の配列ピッチは半ピッチずらせて、各１つの半球状レ
ンズ１１の周りに６個の半球状レンズ１１が接する最密
状態の配置構造をもっている。こうして、反射領域１４
を最小にして、光利用効率を高くして、発電効率を高く
している。

【００２６】図１に示す薄膜太陽電池に太陽光等の光が
照射されると、入射光１０は半球状レンズ群１１によ
り、第２の反射層８上に形成された円形状ピンホール群
９へと集光され、蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子２が分
散した透明基板１、透明導電膜４、光電変換層５、透明
導電膜６を順次通過し、第１の反射層７により反射され
る。第１の反射層７により反射された光は、透明導電膜
６を通過し、再度、光電変換層５へと入射して透過す
る。この透過光は、透明導電膜４を通過し、第２の反射
層８により反射され、再度、光電変換層５へと入射す
る。また、光電変換層５において反射された光も、第２
の反射層８により反射され、再度、光電変換層５へ入射
することになる。このように、第１の反射層７、第２の
反射層８及び光電変換層５の間で、円形状ピンホール群
９から入射した光が多重反射することにより、入射光１
０が光電変換層５に効率良く照射されて、光電変換層５
による発電効率を高くすることができる。また、くし型
の集電電極３により反射された光も、同様に、第２の反
射層８により反射されて、再度、光電変換層５へ入射し
て、発電効率を高くすることができる。

【００２７】本実施の形態においては、透明基板１に分
散した蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子２が、光電変換に
利用されない波長域の光を、光電変換に利用できる波長
域の光に変換することにより、さらに発電効率を高める
ことができる。

【００２８】例えば、非晶質Ｓｉ半導体からなるｐｉｎ
接合により光電変換層５を構成した場合、光電変換に利
用される光の波長域（以下、感光波長域と言う。）は、
４５０〜６５０ｎｍであり、この感光波長域以外の光は
光電変換に利用されることなく、熱として消費される。

【００２９】ここで、図１に示すように、透明基板１に
蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子２を分散させておくと、
上記感光波長域以外の波長の光が、蛍光粒子または蓄光
性蛍光粒子２に吸収されて、蛍光粒子または蓄光性蛍光
粒子２から感光波長域の光が放射されることにより、上
記感光波長域以外の波長の光が、感光波長域の光に変換
されて、発電効率を高めることができる。

【００３０】例えば、粒径５〜２０μｍのＹ_２Ｏ_２Ｓ：
Ｅｕ，Ｍｇ，Ｔｉの蓄光性蛍光粒子を使用することによ
り、２００〜４５０ｎｍの波長の光を吸収して、６２５
ｎｍの波長の光を放射させることが可能である。また、
Ｅｒ^３＋イオンを含有した酸化フッ化物系結晶化ガラス
を用いることにより、８００ｎｍ近傍の波長の光を吸収
し、５５０〜６６０ｎｍの波長の光を放射させることが
可能である。

【００３１】また、これら以外の蛍光材料として、酸化
ストロンチウムと酸化アルミニウムからなる化合物に希
土類元素のユウロピウム（Ｅｕ）とジスプロシウム（Ｄ
ｙ）を添加したＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ，Ｄｙや、Ｓｒ_４
Ａｌ_１４Ｏ_２５：Ｅｕ，Ｄｙや、ＣａＡｌ_２Ｏ_４：Ｅ
ｕ，Ｄｙや、ＺｎＳ：Ｃｕ等の蛍光材料を用いることが
可能である。

【００３２】従来の薄膜太陽電池においては、図１２に
示したように、蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子１１０に
より散乱された散乱光１１２、及び、蛍光粒子または蓄
光性蛍光粒子１１０から放射された光１１３の一部は、
光電変換層１０７に入射することがなくて、発電効率低
下の原因となっていたが、図１に示す本実施の形態によ
れば、蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子２により散乱され
た散乱光１２、及び、蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子２
から放射された光１３は、第２の反射層８により反射さ
れて、光電変換層５に入射する。このようにして、散乱
光１２及び放射光１３が、第１の反射層７、光電変換層
５、第２の反射層８により多重反射されることにより、
高い発電効率を実現することができる。

【００３３】また、本実施の形態の薄膜太陽電池は、図
２に示すように、半球状レンズ群１１を透明基板１上に
最密状態となるように配列しているので、入射光１０が
反射層８により反射される領域１４が最小になって、発
電効率が高くなる。

【００３４】もっとも、発電効率は低くなるが、図示し
ない半球状レンズを縦横に規則正しく同じ位相で配列し
て、１つの半球状レンズに４方から４個の半球状レンズ
が接する半球状レンズの平面的配置構造にしても良い。

【００３５】

【実施例１】図３から図７に示すプロセスに従って、図
１に示す実施の形態の薄膜太陽電池を作成した。

【００３６】まず、図３に示すように、住田光学ガラス
社製の蛍光ガラス（ルミラスＧ９）からなるガラス基板
１上に、くし型集電電極３を形成した後、膜厚３０ｎｍ
のＳｎＯ_２透明導電層４を反応性スパッタリングにより
形成した。ここで、ルミラスＧ９は、２００〜４００ｎ
ｍの波長の光を吸収し、５４０ｎｍの波長の光を放射す
る蛍光ガラスである。

【００３７】次に、ｐ型不純物ドープ半導体層であるｐ
層、真性半導体であるｉ層、ｎ型不純物ドープ層である
ｎ層がこの順に積層されてなる光電変換層５をＳｎＯ_２
透明導電層４上にプラズマＣＶＤ（化学的気相成長）装
置による化学的気相成長法で形成した。各半導体層は、
それぞれ、ＳｉＨ_４ガス・Ｈ_２ガス・ＣＨ_４ガス・Ｂ _２
Ｈ_６ガスの混合ガスを用いて気相成長した膜厚１５ｎｍ
のａ−ＳｉＣ：Ｈのｐ層、ＳｉＨ_４ガス・Ｈ_２ガスの混
合ガスを用いて気相成長した膜厚２００ｎｍのａ−Ｓ
ｉ：Ｈのｉ層、ＳｉＨ_４ガス・Ｈ_２ガス・ＰＨ_３ガスの
混合ガスを用いて気相成長した膜厚１５ｎｍのａ−Ｓ
ｉ：Ｈのｎ層とした。上記光電変換層５を形成した後、
膜厚３０ｎｍのＳｎＯ_２透明導電層６を反応性スパッタ
リングにより形成し、さらに、膜厚１００ｎｍのＡｌか
らなる第１の反射層７をスパッタリングにより形成し
た。ここで、第１の反射層７は、集電電極として兼用さ
れる。

【００３８】次に、図４に示すように、第１の反射層７
上に、膜厚２０ｎｍのＴａ保護膜１５をスパッタリング
により形成し、蛍光ガラス基板１の他方の面に、膜厚１
００ｎｍのＡｌからなる第２の反射層８をスパッタリン
グにより形成する。

【００３９】次に、図５に示すように、フォトレジスト
マスク（図示せず。）を用いて、希硝酸により、第２の
反射層８のウエットエッチングを行って、第２の反射層
８に円形状ピンホール群９を形成する。形成したピンホ
ール９の直径は、０.５ｍｍであった。

【００４０】次に、図６に示すように、半球状レンズ群
に対応した窪み１６が形成された透明ガラススタンパ１
７に未硬化状態の紫外線硬化樹脂１８を満たし、それぞ
れの半球状レンズ１１の集光位置と円形状ピンホール９
の中心位置が一致するように位置合わせした後、図７に
示すように、透明ガラススタンパ１７と蛍光ガラス基板
１とを密着させ、透明ガラススタンパ１７越しに紫外線
硬化樹脂１８に紫外線光１９を照射し、紫外線硬化樹脂
１８を硬化した後、透明ガラススタンパ１７を剥離する
ことにより、半球状レンズ群１１を簡単に一括形成す
る。こうして、薄膜太陽電池が完成する。ここで作製し
た実施例１の薄膜太陽電池の半球状レンズ１１は、図２
に示すように、集光レンズ群９が最密状態で配列された
ものである。また、半球状レンズ１１の直径は１０ｍｍ
であり、そのレンズ表面は、ピンホール９の中心位置を
中心とした球面状であった。

【００４１】比較のため、図１２に示す従来の薄膜太陽
電池を比較例１として同様にして作製した。ここで、透
明導電層２による反射防止効果により、従来の薄膜太陽
電池における光電変換効率を最大となるように、ＳｎＯ
_２透明導電層の膜厚を１００ｎｍとした。

【００４２】上記の方法に従って作製した実施例１の薄
膜太陽電池と比較例１の薄膜太陽電池に対して、ＡＭ
１.５シミュレーターで１００ｍＷ／ｃｍ^２の光を照射
し、Ｉ−Ｖ特性を測定したところ、実施例１の薄膜太陽
電池は、比較例１の薄膜太陽電池に比べて、開放電圧が
２５％程度大きく、短絡電流が９％程度大きくなってい
ることが確認された。従って、実施例１の薄膜太陽電池
は、比較例１の薄膜太陽電池に比べて、光電変換効率が
３６％程度高くなっていることがわかった。

【００４３】

【実施例２】実施例２の薄膜太陽電池は、透明基板とし
て、透明ガラス中に、根本特殊ガラス社製の粒径１０μ
ｍの蓄光性蛍光粒子（Ｇ３００）を重量比２０％で分散
させた蓄光ガラスを用いた。そして、実施例１と同様な
方法により、本実施例２の薄膜太陽電池を作成した。

【００４４】また、図１２に示す従来の薄膜太陽電池の
構成において、実施例２の蓄光ガラスからなる透明基板
を用いた薄膜太陽電池を比較例２として作製した。

【００４５】上記の方法に従って作製した実施例２の薄
膜太陽電池と比較例２の薄膜太陽電池に対して、ＡＭ
１.５シミュレーターで１００ｍＷ／ｃｍ^２の光を照射
し、Ｉ−Ｖ特性を測定したところ、実施例２の薄膜太陽
電池は、比較例２の薄膜太陽電池に比べて、開放電圧が
５５％程度大きく、短絡電流が２５％程度大きくなって
いることが確認された。従って、実施例２の薄膜太陽電
池は、比較例２の薄膜太陽電池に比べて、光電変換効率
が９４％程度高くなっていることがわかった。

【００４６】また、蓄光性蛍光粒子を用いているため、
ＡＭ１.５シミュレーターによる光照射を停止した後
も、蓄光性蛍光粒子からの放射光により、光照射時の１
０％程度の発電効率で、発電を継続することができた。

【００４７】

【実施例３】図８に、実施例３のタンデム構造の薄膜太
陽電池を示す。

【００４８】このタンデム構造の薄膜太陽電池の場合、
図１におけるｐｉｎ接合からなる光電変換層５が複数層
積層された構成となっており、図８においては、ｐｉｎ
接合からなる第１の光電変換層５１、ｐｉｎ接合からな
る第２の光電変換層５２、ｐｉｎ接合からなる第３の光
電変換層５３の３層が形成されている。このように、３
層の光電変換層５１、５２、５３を積層して、タンデム
構造の光電変換層を形成した場合においても、図１の場
合と同様に、第１の反射層７、第２の反射層８及び光電
変換層５１、５２、５３の間で、ピンホール群９から入
射した光と、蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子２からの散
乱光１２と放射光１３とが多重反射することにより、入
射光１０と散乱光１２と放射光１３が光電変換層５１、
５２、５３に効率良く照射されて、光電変換層５１、５
２、５３による発電効率を高くすることができる。ま
た、光電変換層５１、５２、５３が直列結合されること
により、端子間の開放電圧が大きくなって、さらに発電
効率を高くすることができる。また、それぞれの光電変
換層５１、５２、５３のバンドギャップを異ならせて、
それぞれの光電変換層５１、５２、５３において光電変
換のために吸収される光の波長をずらせて、幅広い波長
にわたる光をより効率的に光電変換に利用することがで
き、発電効率を高くすることができる。

【００４９】実施例３においては、光電変換層５１、５
２、５３以外は、第１実施例と同様にして形成した。

【００５０】上記光電変換層５１、５２、５３は、それ
ぞれ、ＳｉＨ_４ガス・Ｈ_２ガス・ＣＨ_４ガス・Ｂ_２Ｈ_６
ガスの混合ガスを用いて気相成長した膜厚１０ｎｍのａ
−ＳｉＣ：Ｈのｐ層、ＳｉＨ_４ガス・Ｈ_２ガスの混合ガ
スを用いて気相成長した膜厚６０ｎｍのａ−Ｓｉ：Ｈの
ｉ層、ＳｉＨ_４ガス・Ｈ_２ガス・ＰＨ_３ガスの混合ガス
を用いて気相成長した膜厚１０ｎｍのａ−Ｓｉ：Ｈのｎ
層からなるｐｉｎ構造からなり、プラズマＣＶＤによる
気相成長を繰り返し行うことにより形成した。

【００５１】タンデム構造である実施例３の薄膜太陽電
池と、上記実施例１の薄膜太陽電池に対して、ＡＭ１.
５シミュレーターで１００ｍＷ／ｃｍ^２の光を照射し、
Ｉ−Ｖ特性を測定したところ、実施例３の薄膜太陽電池
は、実施例１の薄膜太陽電池に比べて、開放電圧が６８
％程度大きく、短絡電流が１９％程度小さくなっている
ことが確認された。すなわち、実施例３の薄膜太陽電池
は、実施例１の薄膜太陽電池に比べて、光電変換効率が
３６％程度高くなっていることがわかった。

【００５２】実施例３においては、光電変換層５１、５
２、５３を、それぞれ、同一条件で形成しているが、そ
れぞれの光電変換層の膜厚を最適化し、さらには、それ
ぞれの光電変換層の半導体の種類を変えて、光電変換に
利用する光の波長をずらすことにより、さらに高い光電
変換効率を実現することが可能である。

【００５３】

【実施例４】図９に実施例４の薄膜太陽電池の斜視断面
図を示す。図９において、図１の実施例１の薄膜太陽電
池の構成要素と同一構成要素には、同一参照番号を付し
て詳しい説明は省略する。

【００５４】図１に示す実施例１においては、集光機能
が、透明基板１上形成された円形状ピンホール群９を有
する第２の反射層８と、円形状ピンホール群９に入射光
１０を集光すべく配列された半球状レンズ群１１とで構
成されていたが、実施例４の薄膜太陽電池は、集光機能
が、透明基板１上に形成されると共に、平行かつ等間隔
に並んだ複数の直線状スリット２０からなる光透過スリ
ット群２０を有する第２の反射層２１と、上記直線状ス
リット群２０のの中心線上に入射光１０を集光すべく配
列されたシリンドリカルレンズ群２２とで構成されてい
る。

【００５５】この場合も、実施例１と同様に、シリンド
リカルレンズ群２２によって集光されて、直線状スリッ
ト群２０から入射した光と、透明基板１中の蛍光粒子ま
たは蓄光性蛍光粒子２（図１参照）からの散乱光１２
（図１参照）と放射光１３（図１参照）とが、第１の反
射層７、第２の反射層２１、光電変換層５の間で多重反
射することにより、入射光１０と散乱光１２と放射光１
３が光電変換層５に効率良く照射されて、光電変換層５
による発電効率を高くすることができる。

【００５６】この実施例３の薄膜太陽電池は、図３から
図７に示す実施例１のプロセスと同様にして、作製し
た。すなわち、透明基板８上に第２の反射層２１を形成
し、この第２の反射層２１に、平行かつ等間隔に並んだ
複数の直線状の幅０.５ｍｍの光透過スリット群２０を
形成した。そして、上記第２の反射層２１の上に、光透
過スリット群２０に入射光１０を集光すべく配列された
シリンドリカルレンズ群２２を形成した。このシリンド
リカルレンズ２２の断面形状は、半円形であり、その直
径は１０ｍｍであった。

【００５７】上記実施例４の薄膜太陽電池と比較例１の
薄膜太陽電池に対して、ＡＭ１.５シミュレーターで１
００ｍＷ／ｃｍ^２の光を照射し、Ｉ−Ｖ特性を測定した
ところ、実施例４の薄膜太陽電池は、比較例１の薄膜太
陽電池に比べて、開放電圧が２８％程度大きく、短絡電
流が１０％程度大きくなっていることが確認された。従
って、実施例４の薄膜太陽電池は、比較例１の薄膜太陽
電池に比べて、光電変換効率が３９％程度高くなってい
ることがわかった。

【００５８】

【発明の効果】以上より明らかなように、本発明の薄膜
太陽電池によれば、集光レンズ群によって反射層の光透
過孔に集光されて、蛍光特性を有する透明基板を通り抜
けて入射した光と、蛍光特性を有する透明基板により放
射、散乱されて光電変換に利用できる波長域の光に変換
された光とが、上記光電変換層と反射層との間で多重反
射される。従って、本発明の薄膜太陽電池によれば、上
記集光レンズによって入射光が光透過孔へ効率良く集光
される点と、蛍光特性を有する透明基板によって光電変
換に利用できない波長域の光が光電変換に利用できる波
長域の光に変換される点と、この光電変換に利用できる
波長域の光が光電変換層と反射層との間で多重反射され
る点との相乗効果によって、上記光電変換層に照射され
る光電変換に寄与する波長域の光の光量が著しく増大し
て、発電効率を極めて高くすることができる。

【００５９】１実施の形態では、透明基板に蛍光粒子ま
たは蓄光性蛍光粒子を分散しているので、簡単に、透明
基板に蛍光特性を持たせることができる。特に、蓄光性
蛍光粒子を用いた場合、光のエネルギーを蓄えて、後
に、蛍光を放出するので、光が薄膜太陽電池に照射され
ていない夜でも、発電を行うことができる。

【００６０】１実施の形態では、半球状レンズの集光位
置が反射層の円形状ピンホールの中心と略一致するよう
に、半球状レンズ群が上記反射層上に取り付けられてい
るので、上記半球状のレンズによって、入射光を、効率
良く、円形状ピンホールの中心に集光して、発電効率を
高くすることができる。

【００６１】１実施の形態では、シリンドリカル状レン
ズの集光位置が反射層の直線状スリットの中心線と略一
致するように、上記シリンドリカル状レンズ群が上記反
射層上に取り付けられているので、上記シリンドリカル
状レンズによって、入射光を、効率良く、直線状スリッ
トの中心線上に集光して、発電効率を高くすることがで
きる。

【００６２】１実施の形態では、集光レンズ群によって
集光されて反射層の光透過孔を通って透明基板を通り抜
けた光と、蛍光特性を有する透明基板によって光電変換
に利用できる波長域の光に変換された光とが、上記透明
基板に設けた上記反射層と、上記光電変換層の透明基板
側と反対側の反射層との間で多重反射されるので、上記
光電変換層に照射される光電変換に寄与する波長域の光
の光量が著しく増大して、発電効率を極めて高くするこ
とができる。

【００６３】１実施の形態では、集光レンズが紫外線硬
化樹脂からなるので、２Ｐ法（光重合法：Photo Polyme
rization）等の簡略な方法で集光レンズ群を一括形成す
ることが可能となり、薄膜太陽電池の低コスト化を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の薄膜太陽電池の断面図である。

【図２】 本発明の薄膜太陽電池の平面図である。

【図３】 本発明の薄膜太陽電池の作製方法を説明する
断面図である。

【図４】 本発明の薄膜太陽電池の作製方法を説明する
断面図である。

【図５】 本発明の薄膜太陽電池の作製方法を説明する
断面図である。

【図６】 本発明の薄膜太陽電池の作製方法を説明する
断面図である。

【図７】 本発明の薄膜太陽電池の作製方法を説明する
断面図である。

【図８】 本発明の薄膜太陽電池の断面図である。

【図９】 本発明の薄膜太陽電池の断面斜視図である。

【図１０】 従来の薄膜太陽電池の断面図である。

【図１１】 従来の薄膜太陽電池の断面図である。

【図１２】 従来の薄膜太陽電池の断面図である。

【符号の説明】

１ 透明基板 ２ 蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子 ３ くし型集電電極 ４ 透明導電膜 ５ 光電変換層 ６ 透明導電膜 ７ 第１の反射層 ８ 第２の反射層 ９ 光透過孔 １０ 入射光 １１ 集光レンズ群 １２ 散乱光 １３ 放射光

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蛍光特性を有する透明基板と、 上記透明基板の一方の面側に位置する光電変換層と、 上記透明基板の他方の面に設けられると共に、光透過孔
   群を有する反射層と、 上記光透過孔群に入射光を集光する集光レンズ群とを備
   えることを特徴とする薄膜太陽電池。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の薄膜太陽電池におい
   て、 上記蛍光特性を有する透明基板は、蛍光粒子または蓄光
   性蛍光粒子が分散されている透明基板であることを特徴
   とする薄膜太陽電池。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の薄膜太陽電池
   において、 上記集光レンズが半球状レンズであり、上記光透過孔が
   円形状ピンホールであり、 上記半球状レンズの集光位置が上記反射層に設けられた
   上記円形状ピンホールの中心と略一致するように、上記
   半球状レンズ群が上記反射層上に取り付けられているこ
   とを特徴とする薄膜太陽電池。
4. 【請求項４】 請求項１または２に記載の薄膜太陽電池
   において、 上記集光レンズがシリンドリカル状レンズであり、上記
   光透過孔が直線状スリットであり、 上記シリンドリカル状レンズの集光位置が上記反射層に
   設けられた上記直線状スリットの中心線と略一致するよ
   うに、上記シリンドリカル状レンズ群が反射層上に取り
   付けられていることを特徴とする薄膜太陽電池。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の
   薄膜太陽電池において、 上記光電変換層の上記透明基板側と反対側に、反射層を
   設けたことを特徴とする薄膜太陽電池。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の
   薄膜太陽電池において、 上記集光レンズが紫外線硬化樹脂により形成されている
   ことを特徴とする薄膜太陽電池。