[go: up one dir, main page]

JP2013110356A - Solar cell module and solar light power generation apparatus - Google Patents

Solar cell module and solar light power generation apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2013110356A
JP2013110356A JP2011256208A JP2011256208A JP2013110356A JP 2013110356 A JP2013110356 A JP 2013110356A JP 2011256208 A JP2011256208 A JP 2011256208A JP 2011256208 A JP2011256208 A JP 2011256208A JP 2013110356 A JP2013110356 A JP 2013110356A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phosphor
light
layer
solar cell
cell module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011256208A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideomi Yui
英臣 由井
Tsuyoshi Maeda
強 前田
Hideki Uchida
秀樹 内田
Tokiyoshi Umeda
時由 梅田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2011256208A priority Critical patent/JP2013110356A/en
Publication of JP2013110356A publication Critical patent/JP2013110356A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

【課題】使用に伴う集光機能の低下を抑制し、長期に渡って優れた集光機能を発揮できるようにした、太陽電池モジュールおよびこれを用いた太陽光発電装置を提供する。
【解決手段】外部から入射した光を蛍光体7、8によって吸収し、蛍光体7、8から放射された光を内部で伝播させて少なくとも一つの端面2cから射出させる集光部材2と、集光部材2の端面2cに設置されて端面2cから射出された光を受光して電力を発生する太陽電池素子3と、を有する太陽電池モジュール1である。蛍光体が有機蛍光体8と無機蛍光体7とを有してなり、無機蛍光体7の少なくとも1種が紫外光を吸収して発光する紫外光吸収蛍光体である。
【選択図】図1
Provided are a solar cell module and a solar power generation apparatus using the same, which can suppress a decrease in the light collecting function due to use and can exhibit an excellent light collecting function over a long period of time.
A light collecting member that absorbs light incident from the outside by phosphors and propagates light emitted from the phosphors and emits the light from at least one end surface 2c, and a light collecting member. The solar cell module 1 includes a solar cell element 3 that is installed on the end surface 2c of the optical member 2 and receives power emitted from the end surface 2c to generate electric power. The phosphor comprises an organic phosphor 8 and an inorganic phosphor 7, and at least one of the inorganic phosphors 7 is an ultraviolet light absorbing phosphor that absorbs ultraviolet light and emits light.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、太陽電池モジュール及び太陽光発電装置に関する。   The present invention relates to a solar cell module and a solar power generation device.

導光体の端面に太陽電池素子を設置し、導光体の内部を伝播した光を太陽電池素子に入射させて発電を行う太陽光発電装置として、特許文献1に記載の太陽光発電装置(太陽エネルギー回収窓)が知られている。この太陽光発電装置は、導光体を窓として用いる窓型の太陽光発電装置であり、導光体の一主面から入射した太陽光の一部を導光体の内部に伝播させて、太陽電池素子に導くように構成されている。導光体の表面には蛍光体が塗布されており、導光体に入射した太陽光によって蛍光体は励起され、発光する。蛍光体から放射された光(蛍光)は導光体の内部を伝播し、太陽電池素子に入射することにより、発電が行われるようになっている。   A solar power generation device described in Patent Document 1 is installed as a solar power generation device that generates power by installing a solar cell element on an end surface of a light guide and making light propagated through the light guide enter the solar cell element. Solar energy recovery windows) are known. This solar power generation device is a window-type solar power generation device using a light guide as a window, and a part of sunlight incident from one main surface of the light guide is propagated inside the light guide. It is comprised so that it may guide to a solar cell element. A phosphor is applied to the surface of the light guide, and the phosphor is excited and emits light by sunlight incident on the light guide. Light (fluorescence) radiated from the phosphor propagates through the light guide and enters the solar cell element to generate power.

また、特許文献2には、蛍光塗料を透明板に分散させた集光板を複数枚積層した平面集光器であって、光が入射する側に近い集光板ほど蛍光染料の吸収波長を短波長にすることにより、単位面積当りの集光量を多くする構造のものが提案されている。   Further, Patent Document 2 discloses a flat light collector in which a plurality of light collecting plates in which a fluorescent paint is dispersed in a transparent plate is laminated, and the light collecting plate closer to the light incident side has a shorter absorption wavelength of the fluorescent dye. Thus, there has been proposed a structure that increases the amount of light collected per unit area.

特開平3−273686号公報JP-A-3-273686 特開昭63−159812号公報JP-A 63-159812

ところで、特許文献1の太陽光発電装置や特許文献2の平面集光器では、太陽光の集光を目的として蛍光体が用いられているが、蛍光体としては太陽光中のできるだけ多くの波長の光を利用できることが望ましいため、このような性能に優れた有機蛍光体が主に用いられている。無機蛍光体は有機蛍光体に比べて蛍光量子収率が低く、さらに粒子径が大きいことから散乱を起こして導光に乱れを生じさせるため、従来では有機蛍光体の方がより好適に用いられている。   By the way, in the solar power generation device of Patent Document 1 and the flat light collector of Patent Document 2, phosphors are used for the purpose of concentrating sunlight, but as phosphors, as many wavelengths as possible in sunlight. Since it is desirable to be able to use this light, organic phosphors excellent in such performance are mainly used. Inorganic phosphors have a lower fluorescence quantum yield than organic phosphors, and because of their large particle size, they cause scattering and disturb the light guide. Therefore, organic phosphors have been used more favorably in the past. ing.

しかしながら、有機蛍光体はその原子間の結合を解離するエネルギーが紫外光の波長領域にあり、紫外光によって原子間の結合が壊れることで劣化する。劣化後の蛍光体分子は、目的とする蛍光体としての物性を示さず、集光を阻害するようになるため、このような有機蛍光体を用いた太陽光発電装置や集光器では、使用に伴って集光機能が大幅に低下してしまう。   However, organic phosphors have energy for dissociating bonds between atoms in the wavelength region of ultraviolet light, and are deteriorated by breaking bonds between atoms by ultraviolet light. Degraded phosphor molecules do not exhibit the physical properties of the target phosphor and will interfere with light collection. Therefore, they are used in solar power generation devices and concentrators using such organic phosphors. As a result, the light collecting function is greatly reduced.

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、使用に伴う集光機能の低下を抑制し、長期に渡って優れた集光機能を発揮できるようにした、太陽電池モジュールおよびこれを用いた太陽光発電装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object thereof is a solar cell that suppresses a decrease in the light collecting function accompanying use and can exhibit an excellent light collecting function over a long period of time. A module and a solar power generation apparatus using the module are provided.

前記目的を達成するため、本発明の太陽電池モジュールは、外部から入射した光を蛍光体によって吸収し、前記蛍光体から放射された光を内部で伝播させて少なくとも一つの端面から射出させる集光部材と、前記集光部材の前記端面に設置されて前記端面から射出された光を受光して電力を発生する太陽電池素子と、を有し、前記蛍光体が有機蛍光体と無機蛍光体とを有してなり、前記無機蛍光体の少なくとも1種が紫外光を吸収して発光する紫外光吸収蛍光体であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the solar cell module of the present invention absorbs light incident from the outside by the phosphor, propagates the light emitted from the phosphor inside, and emits the light from at least one end face. And a solar cell element that receives light emitted from the end face and generates electric power, and the phosphor includes an organic phosphor and an inorganic phosphor. And at least one of the inorganic phosphors is an ultraviolet light absorbing phosphor that absorbs ultraviolet light and emits light.

また、前記太陽電池モジュールにおいて、前記集光部材は、透明基材中に前記蛍光体が分散させられたものであることを特徴とする。   Moreover, the said solar cell module WHEREIN: The said condensing member is what the said fluorescent substance was disperse | distributed in the transparent base material, It is characterized by the above-mentioned.

また、前記太陽電池モジュールにおいて、前記集光部材は、光の入射面側での前記紫外光吸収蛍光体の濃度が、光の入射面側と反対の側での前記紫外光吸収蛍光体の濃度に比べて高いことを特徴とする。   In the solar cell module, the concentration of the ultraviolet light absorbing phosphor on the side opposite to the light incident surface side is higher than the concentration of the ultraviolet light absorbing phosphor on the light incident surface side. It is characterized by being higher than

また、前記太陽電池モジュールにおいて、前記集光部材は、透明基材表面に前記蛍光体を分散させてなる蛍光体層が設けられたものであることを特徴とする。   Moreover, the said solar cell module WHEREIN: The said condensing member is provided with the fluorescent substance layer formed by disperse | distributing the said fluorescent substance on the transparent base material surface, It is characterized by the above-mentioned.

また、前記太陽電池モジュールにおいて、前記集光部材は、前記蛍光体層の、前記透明基材と反対の側の表面に、透明層が設けられたものであることを特徴とする。   Moreover, the said solar cell module WHEREIN: The said condensing member is a thing by which the transparent layer was provided in the surface on the opposite side to the said transparent base material of the said fluorescent substance layer, It is characterized by the above-mentioned.

また、前記太陽電池モジュールにおいて、前記集光部材は、光の入射側に配置された第1層と、該第1層の後方に配置された第2層とを有してなり、前記第1層は前記無機蛍光体を有し、前記第2層は前記有機蛍光体を有してなることを特徴とする。   In the solar cell module, the light collecting member includes a first layer disposed on a light incident side, and a second layer disposed behind the first layer, and the first layer The layer has the inorganic phosphor, and the second layer has the organic phosphor.

また、前記太陽電池モジュールにおいて、前記集光部材は、前記第1層と第2層との間に透明層を有し、該透明層は、前記第2層の透明基材の屈折率より低い屈折率であることを特徴とする。   In the solar cell module, the light collecting member has a transparent layer between the first layer and the second layer, and the transparent layer is lower than a refractive index of the transparent base material of the second layer. It is characterized by a refractive index.

また、前記太陽電池モジュールにおいては、前記紫外光吸収蛍光体の発光波長のピークが、他の蛍光体の吸収波長のピークよりも長波長側にあることを特徴とする。   Moreover, in the said solar cell module, the peak of the light emission wavelength of the said ultraviolet light absorption fluorescent substance exists in the long wavelength side rather than the peak of the absorption wavelength of another fluorescent substance, It is characterized by the above-mentioned.

また、前記太陽電池モジュールにおいては、前記無機蛍光体として、量子ドット蛍光体を有することを特徴とする。   The solar cell module is characterized by having a quantum dot phosphor as the inorganic phosphor.

本発明の太陽光発電装置は、前記の太陽電池モジュールを備えていることを特徴とする。   The solar power generation device of this invention is equipped with the said solar cell module, It is characterized by the above-mentioned.

本発明によれば、集光部材が有機蛍光体と無機蛍光体とを有し、無機蛍光体の少なくとも1種が紫外光を吸収して発光する紫外光吸収蛍光体であるので、紫外光吸収蛍光体が入射光中の紫外光を吸収して発光することにより、有機蛍光体は紫外光の吸収が抑制され、したがって劣化が抑制される。これにより、集光部材は使用に伴う集光機能の低下が抑制され、したがってこの集光部材を有する太陽電池モジュールおよびこれを用いた太陽光発電装置は、長期に渡って優れた集光機能を発揮するようになる。   According to the present invention, the light collecting member has an organic phosphor and an inorganic phosphor, and at least one of the inorganic phosphors is an ultraviolet light absorbing phosphor that absorbs ultraviolet light and emits light. When the phosphor absorbs the ultraviolet light in the incident light and emits light, the organic phosphor suppresses the absorption of the ultraviolet light, and thus the deterioration is suppressed. As a result, the condensing member is prevented from deteriorating the condensing function with use, and thus the solar cell module having the condensing member and the solar power generation apparatus using the solar cell module have an excellent condensing function over a long period of time. To come out.

本発明に係る太陽電池モジュールの第1実施形態を示す図であり、(a)は太陽電池モジュールの概略構成を示す斜視図、(b)は(a)の要部側断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows 1st Embodiment of the solar cell module which concerns on this invention, (a) is a perspective view which shows schematic structure of a solar cell module, (b) is principal part sectional drawing of (a). 太陽光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows a sunlight spectrum. 紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体)の特性を示すスペクトル図である。It is a spectrum figure which shows the characteristic of an ultraviolet light absorption fluorescent substance (inorganic fluorescent substance). (a)、(b)は第1実施形態の変形例を示す要部側断面図である。(A), (b) is a principal part sectional side view which shows the modification of 1st Embodiment. 本発明に係る太陽電池モジュールの第2実施形態の要部側断面図である。It is principal part sectional drawing of 2nd Embodiment of the solar cell module which concerns on this invention. 本発明に係る太陽電池モジュールの第3実施形態を示す図であり、(a)は太陽電池モジュールの概略構成を示す斜視図、(b)は(a)の要部側断面図である。It is a figure which shows 3rd Embodiment of the solar cell module which concerns on this invention, (a) is a perspective view which shows schematic structure of a solar cell module, (b) is principal part sectional drawing of (a). 無機蛍光体で紫外光が吸収された後の、太陽光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows a sunlight spectrum after ultraviolet light was absorbed with the inorganic fluorescent substance. (a)〜(c)は第3実施形態の変形例を示す要部側断面図である。(A)-(c) is a principal part sectional side view which shows the modification of 3rd Embodiment. (a)〜(c)は第3実施形態の別の変形例を示す要部側断面図である。(A)-(c) is principal part sectional drawing which shows another modification of 3rd Embodiment. (a)、(b)は図9に示した第3実施形態の変形例を示す要部側断面図である。(A), (b) is principal part side sectional drawing which shows the modification of 3rd Embodiment shown in FIG. (a)は本発明に係る太陽電池モジュールの第4実施形態の要部側断面図、(b)は変形例を示す要部側断面図である。(A) is a principal part sectional drawing of 4th Embodiment of the solar cell module which concerns on this invention, (b) is a principal part sectional side view which shows a modification. フェルスター機構の説明図である。It is explanatory drawing of a Forster mechanism. フェルスター機構の説明図である。It is explanatory drawing of a Forster mechanism. (a)は本発明に係る太陽電池モジュールの第5実施形態の要部側断面図、(b)は変形例を示す要部側断面図である。(A) is principal part sectional drawing of 5th Embodiment of the solar cell module which concerns on this invention, (b) is principal part sectional drawing which shows a modification. 無機蛍光体の発光特性および有機蛍光体の吸収特性を示す図である。It is a figure which shows the light emission characteristic of inorganic fluorescent substance, and the absorption characteristic of organic fluorescent substance. (a)、(b)は無機蛍光体が発光した光の導光される効率を説明するための模式図である。(A), (b) is a schematic diagram for demonstrating the efficiency by which the light which the inorganic fluorescent substance light-emitted is guided. 太陽光発電装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a solar power generation device.

以下、本発明を詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各構成要素を認識可能な大きさとするために、各構成要素の縮尺を適宜変更している。
[第1実施形態]
図1(a)は、本発明に係る太陽電池モジュールの第1実施形態の概略構成を示す斜視図であり、図1(b)は、図1(a)の要部側断面図である。
The present invention will be described in detail below. In the following drawings, the scale of each component is appropriately changed in order to make each component recognizable.
[First Embodiment]
Fig.1 (a) is a perspective view which shows schematic structure of 1st Embodiment of the solar cell module which concerns on this invention, FIG.1 (b) is principal part side sectional drawing of Fig.1 (a).

図1(a)、(b)に示すように太陽電池モジュール1は、矩形板状の集光板2(集光部材)と、集光板2の第1端面2cから射出された光を受光する太陽電池素子3と、集光板2と太陽電池素子3とを一体に保持する枠体4と、を備えて構成されている。
集光板2は、光入射面となる第1主面2aと、第1主面2aと反対の側の第2主面2bと、光射出面となる前記第1端面2cと、その他の端面とを備えている。本実施形態では、第1端面2c以外の端面には、反射層5が設けられている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the solar cell module 1 is a solar that receives light emitted from a rectangular plate-shaped light collecting plate 2 (light collecting member) and a first end surface 2 c of the light collecting plate 2. The battery element 3 is provided with a frame body 4 that integrally holds the light collector 2 and the solar battery element 3.
The light collector 2 includes a first main surface 2a serving as a light incident surface, a second main surface 2b opposite to the first main surface 2a, the first end surface 2c serving as a light exit surface, and other end surfaces. It has. In the present embodiment, the reflective layer 5 is provided on the end face other than the first end face 2c.

この集光板2は、PMMA等のアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などの透明性の高い有機材料、もしくはガラスなどの透明性の無機材料からなる透明基材6中に、複数種の蛍光体を分散させたものである。蛍光体は、紫外光または可視光を吸収して可視光または赤外光を発光し放射する光機能材料であり、図1(b)に示すように本実施形態では無機蛍光体7と有機蛍光体8の両方が用いられて、透明基材6中にほぼ均一に分散させられている。なお、可視光は380nm以上750nm以下の波長領域の光であり、紫外光は380nm未満の波長領域の光であり、赤外光は750nmよりも大きい波長領域の光である。   The light collector 2 has a plurality of types of phosphors dispersed in a transparent substrate 6 made of a highly transparent organic material such as acrylic resin such as PMMA, polycarbonate resin, or transparent inorganic material such as glass. Is. The phosphor is an optical functional material that absorbs ultraviolet light or visible light, and emits and emits visible light or infrared light. In this embodiment, as shown in FIG. Both bodies 8 are used and are distributed almost uniformly in the transparent substrate 6. Note that visible light is light in a wavelength region of 380 nm to 750 nm, ultraviolet light is light in a wavelength region less than 380 nm, and infrared light is light in a wavelength region larger than 750 nm.

分散させられた蛍光体のうち無機蛍光体7は、本実施形態では紫外光を吸収して500nm〜600nm程度またはそれ以上の波長の可視光または赤外光を発光する、紫外光吸収蛍光体が用いられている。また、有機蛍光体8は、主に可視光を吸収して吸収した波長より長波長の可視光を発光するものが用いられ、本実施形態では第1有機蛍光体8aと第2有機蛍光体8bとが用いられている。   Among the dispersed phosphors, the inorganic phosphor 7 is an ultraviolet light absorbing phosphor that absorbs ultraviolet light and emits visible light or infrared light having a wavelength of about 500 nm to 600 nm or more in this embodiment. It is used. In addition, the organic phosphor 8 that emits visible light having a wavelength longer than the wavelength absorbed and absorbed by visible light is used. In the present embodiment, the first organic phosphor 8a and the second organic phosphor 8b are used. And are used.

具体的には、本実施形態では無機蛍光体7(紫外光吸収蛍光体)として、波長515nmに発光ピークを示す希土類蛍光体[BaMgAl1627:Eu]が用いられている。また、有機蛍光体8の第1有機蛍光体8aとして、波長490nmに発光ピークを示すBASF社製Lumogen F Yellow 083(商品名)が用いられ、第2有機蛍光体8bとして、波長578nmに発光ピークを示すBASF社製Lumogen F Red 305(商品名)が用いられている。これら蛍光体7、8(8a、8b)は、特に限定されることなく、予め設定された所定の量比で混合され、集光板2を成型する際に透明基材6の材料中に混合され、均一に分散されている。 Specifically, in the present embodiment, a rare earth phosphor [BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu] having an emission peak at a wavelength of 515 nm is used as the inorganic phosphor 7 (ultraviolet light absorbing phosphor). Further, as the first organic phosphor 8a of the organic phosphor 8, Lumogen F Yellow 083 (trade name) manufactured by BASF showing a light emission peak at a wavelength of 490 nm is used, and as the second organic phosphor 8b, a light emission peak at a wavelength of 578 nm. Lumogen F Red 305 (trade name) manufactured by BASF is used. These phosphors 7 and 8 (8a and 8b) are not particularly limited, and are mixed at a predetermined ratio set in advance, and are mixed into the material of the transparent substrate 6 when the light collector 2 is molded. Are evenly distributed.

なお、本発明においては、無機蛍光体7や有機蛍光体8については前記のものに限定されることなく、種々のものが使用可能である。
例えば無機蛍光体7としては、赤色発光の蛍光体であるGdBO:Eu、Gd:Eu、GdS:Eu、GdAl12:Eu、GdGa12:Eu、GdVO:Eu、GdGa12:Ce,Cr、Y:Eu、YS:Eu、La:Eu、LaS:Eu、InBO:Eu、(Y,In)BO:Euなどや、緑色発光の蛍光体であるGd:Tb、GdS:Tb、GdS:Pr、GdAl12:Tb、GdGa12:Tb、Y:Tb、YS:Tb、YS:Tb,Dy、LaS:Tb、ZnS:Cu、ZnS:Cu,Au、ZnSiO:Mn、InBO:Tb、MgGa:Mnなど、さらに青色発光の蛍光体であるYAlO:Ce、YSiO:Ce、GdSiO:Ce、YTaO:Nb、BaFCl:Eu、ZnS:Ag、CaWO、CdWO、ZnWO、MgWO、Sr(POCl:Eu、YPO:Clなどが用いられる。
In the present invention, the inorganic phosphor 7 and the organic phosphor 8 are not limited to those described above, and various types can be used.
For example, as the inorganic phosphor 7, red phosphors GdBO 3 : Eu, Gd 2 O 3 : Eu, Gd 2 O 2 S: Eu, Gd 3 Al 5 O 12 : Eu, Gd 3 Ga 5 O 12 : Eu, GdVO 4: Eu, Gd 3 Ga 5 O 12: Ce, Cr, Y 2 O 3: Eu, Y 2 O 2 S: Eu, La 2 O 3: Eu, La 2 O 2 S: Eu, InBO 3 : Eu, (Y, In) BO 3 : Eu, etc., and Gd 2 O 3 : Tb, Gd 2 O 2 S: Tb, Gd 2 O 2 S: Pr, Gd 3 Al 5 , which are green phosphors. O 12: Tb, Gd 3 Ga 5 O 12: Tb, Y 2 O 3: Tb, Y 2 O 2 S: Tb, Y 2 O 2 S: Tb, Dy, La 2 O 2 S: Tb, ZnS: Cu ZnS: Cu, Au, Zn 2 SiO 4 : Mn, InBO 3 : Tb, MgGa 2 O 4 : Mn, and the like, and further phosphors that emit blue light, such as YAlO 3 : Ce, Y 2 SiO 5 : Ce, Gd 2 SiO 5 : Ce, YTaO 4 : Nb, BaFCl: Eu, ZnS: Ag, CaWO 4 , CdWO 4 , ZnWO 4 , MgWO 4 , Sr 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu, YPO 4 : Cl, or the like is used.

また、有機蛍光体8としては、クマリン系色素、ペリレン系色素、フタロシアニン系色素、スチルベン系色素、シアニン系色素、ポリフェニレン系色素,キサンテン系色素,ピリジン系色素、オキサジン系色素、クリセン系色素、チオフラビン系色素、ペリレン系色素、ピレン系色素、アントラセン系色素、アクリドン系色素、アクリジン系色素、フルオレン系色素、ターフェニル系色素、エテン系色素、ブタジエン系色素、ヘキサトリエン系色素、オキサゾール系色素、クマリン系色素、スチルベン系色素、ジ−およびトリフェニルメタン系色素、チアゾール系色素、チアジン系色素、ナフタルイミド系色素、アントラキノン系色素等が好適に使用され、具体的には、3−(2’−ベンゾチアゾリル)−7−ジエチルアミノクマリン(クマリン6)、3−(2’−ベンゾイミダゾリル)−7−N,N−ジエチルアミノクマリン(クマリン7)、3−(2’−N−メチルベンゾイミダゾリル)−7−N,N−ジエチルアミノクマリン(クマリン30)、2,3,5,6−1H,4H−テトラヒドロ−8−トリフルオロメチルキノリジン(9,9a,1−gh)クマリン(クマリン153)などのクマリン系色素や、クマリン色素系染料であるベーシックイエロー51や、ソルベントイエロー11、ソルベントイエロー116などのナフタルイミド系色素や、ローダミンB、ローダミン6G、ローダミン3B、ローダミン101、ローダミン110、スルホローダミン、ベーシックバイオレット11、ベーシックレッド2などのローダミン系色素、1−エチル−2−〔4−(p−ジメチルアミノフェニル)−1,3−ブタジエニル〕ピリジニウム−パークロレート(ピリジン1)などのピリジン系色素、さらには、シアニン系色素、あるいはオキサジン系色素などが用いられる。   The organic phosphor 8 may be a coumarin dye, perylene dye, phthalocyanine dye, stilbene dye, cyanine dye, polyphenylene dye, xanthene dye, pyridine dye, oxazine dye, chrysene dye, thioflavine. Dyes, perylene dyes, pyrene dyes, anthracene dyes, acridone dyes, acridine dyes, fluorene dyes, terphenyl dyes, ethene dyes, butadiene dyes, hexatriene dyes, oxazole dyes, coumarins Dyes, stilbene dyes, di- and triphenylmethane dyes, thiazole dyes, thiazine dyes, naphthalimide dyes, anthraquinone dyes and the like are preferably used. Specifically, 3- (2′- Benzothiazolyl) -7-diethylaminocoumarin (bear) 6), 3- (2′-Benzimidazolyl) -7-N, N-diethylaminocoumarin (coumarin 7), 3- (2′-N-methylbenzimidazolyl) -7-N, N-diethylaminocoumarin (coumarin 30) , 2,3,5,6-1H, 4H-tetrahydro-8-trifluoromethylquinolidine (9,9a, 1-gh) coumarin (coumarin 153) and other coumarin dyes, and basic coumarin dyes Naphthalimide dyes such as yellow 51, solvent yellow 11 and solvent yellow 116; rhodamine dyes such as rhodamine B, rhodamine 6G, rhodamine 3B, rhodamine 101, rhodamine 110, sulforhodamine, basic violet 11 and basic red 2; 1-ethyl-2- [4- (p-dimethyl) Le-aminophenyl) -1,3-butadienyl] pyridinium - perchlorate (pyridine 1) pyridine dyes such as news, cyanine dyes, or the like oxazine dyes are used.

さらに、各種染料(直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など)も、蛍光性があれば本発明の蛍光体として使用可能である。
また、本実施形態では、無機蛍光体7を前記したように1種類のみ使用し、したがってこの無機蛍光体7を、紫外光を吸収して可視光を発光する紫外光吸収蛍光体としたが、本発明では、無機蛍光体7についても複数種用いるようにしてもよい。その場合に、複数種の無機蛍光体7のうち少なくとも1種が、紫外光吸収蛍光体であればよい。ただし、全てが紫外光吸収蛍光体であるのが好ましいのは、もちろんである。
また、有機蛍光体8については2種類の蛍光体を用いたが、1種類のみでもよく、3種類以上であってもよい。
Furthermore, various dyes (direct dyes, acid dyes, basic dyes, disperse dyes, etc.) can be used as the phosphor of the present invention as long as they have fluorescence.
In the present embodiment, only one kind of inorganic phosphor 7 is used as described above. Therefore, the inorganic phosphor 7 is an ultraviolet light absorbing phosphor that absorbs ultraviolet light and emits visible light. In the present invention, a plurality of inorganic phosphors 7 may be used. In that case, at least one of the plural types of inorganic phosphors 7 may be an ultraviolet light absorbing phosphor. However, it is of course preferable that all are ultraviolet light absorbing phosphors.
In addition, although two types of phosphors are used for the organic phosphor 8, only one type or three or more types may be used.

前記透明基材6としては、外光を有効に取り込めるように、例えば360nm以上800nm以下の波長領域の光に対して90%以上、より好ましくは93%以上の透過率を有するものが好適である。例えば、PMMA樹脂等のアクリル基板や、シリコン樹脂基板、石英基板などが、広い波長領域に光に対して高い透明性を有することから好適に用いられる。   As the transparent substrate 6, for example, a material having a transmittance of 90% or more, more preferably 93% or more with respect to light in a wavelength region of 360 nm or more and 800 nm or less is suitable so that external light can be taken in effectively. . For example, an acrylic substrate such as PMMA resin, a silicon resin substrate, a quartz substrate, or the like is preferably used because it has high transparency to light in a wide wavelength region.

集光板2の第1主面2aと第2主面2bとは、互いに平行でかつ平坦な面となっている。集光板2の第1端面2c以外の全ての端面には、集光板2の内部からその外部に向けて進行する光(蛍光体から放射された光)を集光板2の内部に向けて反射する反射層5が、当該端面に空気層を介して又は当該端面に空気層を介さずに直接接して設けられている。また、集光板2の第2主面2bには、集光板2の内部からその外部に向けて進行する光(蛍光体から放射された光)、または第1主面2aから入射したものの光機能材料に吸収されずに第2主面2bから射出した光を、集光板2の内部に向けて反射する反射層(図示せず)が、第2主面2bに空気層を介してまたは第2主面2bに空気層を介さずに直接接して設けられている。   The first main surface 2a and the second main surface 2b of the light collector 2 are parallel and flat surfaces. Light that travels from the inside of the light collector 2 toward the outside thereof (light emitted from the phosphor) is reflected toward the inside of the light collector 2 at all end surfaces other than the first end surface 2 c of the light collector 2. The reflective layer 5 is provided in direct contact with the end face via an air layer or without the air layer. Further, the light function of light traveling from the inside of the light collector 2 toward the outside thereof (light emitted from the fluorescent material) or the light incident from the first main surface 2a is applied to the second main surface 2b of the light collector 2. A reflection layer (not shown) that reflects the light emitted from the second main surface 2b without being absorbed by the material toward the inside of the light collector 2 is formed on the second main surface 2b via the air layer or the second layer. The main surface 2b is provided in direct contact with no air layer.

このような端面や第2主面2bに設けられる反射層5としては、銀やアルミニウム等の金属膜からなる反射層や、ESR(Enhanced Specular Reflector)反射フィルム(3M社製)等の誘電体多層膜からなる反射層などが用いられる。また、反射層としては、入射した光を鏡面反射する鏡面反射層でもよく、入射した光を散乱反射する散乱反射層でもよい。反射層に散乱反射層を用いた場合には、太陽電池素子3の方向に直接向かう光の光量が増えるため、太陽電池素子3への集光効率が高まり、発電量が増加する。また、反射光が散乱されるため、時間や季節による発電量の変化が平均化される。なお、散乱反射層としては、マイクロ発泡PET(ポリエチレンテレフタレート)(古河電工社製)などが用いられる。   As the reflection layer 5 provided on the end face or the second main surface 2b, a dielectric multilayer such as a reflection layer made of a metal film such as silver or aluminum, an ESR (Enhanced Specular Reflector) reflection film (manufactured by 3M), or the like. A reflective layer made of a film is used. The reflection layer may be a specular reflection layer that specularly reflects incident light or a scattering reflection layer that scatters and reflects incident light. When a scattering reflection layer is used as the reflection layer, the amount of light that goes directly in the direction of the solar cell element 3 increases, so that the light collection efficiency to the solar cell element 3 increases and the amount of power generation increases. In addition, since the reflected light is scattered, changes in the amount of power generation with time and season are averaged. As the scattering reflection layer, microfoamed PET (polyethylene terephthalate) (manufactured by Furukawa Electric) is used.

太陽電池素子3は、受光面が集光板2の第1端面2cに対向して配置されている。この太陽電池素子3は、第1端面2cと光学接着されていることが好ましい。太陽電池素子3としては、シリコン系太陽電池、化合物系太陽電池、量子ドット太陽電池、有機系太陽電池などの公知の太陽電池を使用することができる。中でも、化合物半導体を用いた化合物系太陽電池や量子ドット太陽電池は、高効率な発電が可能であることから、太陽電池素子3として好適である。化合物系太陽電池としては、InGaP、GaAs、InGaAs,AlGaAs、Cu(In,Ga)Se、Cu(In,Ga)(Se,S)、CuInS、CdTe、CdS等が挙げられる。また、量子ドット太陽電池としては、Si、InGaAs等が挙げられる。ただし、価格や用途に応じて、Si系や有機系など他の種類の太陽電池を用いることもできる。 In the solar cell element 3, the light receiving surface is arranged to face the first end surface 2 c of the light collector 2. The solar cell element 3 is preferably optically bonded to the first end face 2c. As the solar cell element 3, a known solar cell such as a silicon solar cell, a compound solar cell, a quantum dot solar cell, or an organic solar cell can be used. Especially, the compound type solar cell and quantum dot solar cell using a compound semiconductor are suitable as the solar cell element 3 since highly efficient electric power generation is possible. Examples of compound solar cells include InGaP, GaAs, InGaAs, AlGaAs, Cu (In, Ga) Se 2 , Cu (In, Ga) (Se, S) 2 , CuInS 2 , CdTe, CdS, and the like. Examples of the quantum dot solar cell include Si and InGaAs. However, other types of solar cells such as Si and organic can be used depending on the price and application.

なお、図1(a)では、太陽電池素子3を集光板2の1つの端面2cのみに設置した例を示したが、太陽電池素子3は集光板2の複数の端面に設置してもよい。太陽電池素子3を集光板2の一部の端面(1辺、2辺または3辺)に設置する場合には、太陽電池素子3が設置されていない端面には反射層5を設置することが好ましい。   1A shows an example in which the solar cell element 3 is installed only on one end surface 2c of the light collector 2, but the solar cell element 3 may be installed on a plurality of end surfaces of the light collector 2. . When the solar cell element 3 is installed on a part of the end surface (one side, two sides, or three sides) of the light collector 2, the reflective layer 5 may be installed on the end surface where the solar cell element 3 is not installed. preferable.

枠体4は、アルミニウム等のフレームからなり、集光板2の第1主面2aを外部に臨ませ、その状態で集光板2の四周を保持するとともに、太陽電池素子3も集光板2とともに保持している。集光板2の第1主面2aを外部に臨ませる開口部には、ガラス等の透明部材が嵌め込まれていてもよい。このような構成のもとに集光板2は、枠体4から外部に臨む第1主面2aが光入射面となっており、集光板2の第1端面2cが光射出面となっている。   The frame 4 is made of a frame such as aluminum, and the first main surface 2a of the light collector 2 is exposed to the outside, and the four sides of the light collector 2 are held in this state, and the solar cell element 3 is also held with the light collector 2. doing. A transparent member such as glass may be fitted into the opening that allows the first main surface 2a of the light collector 2 to face the outside. Under such a configuration, the light collector 2 has a first main surface 2a facing the outside from the frame 4 as a light incident surface, and a first end surface 2c of the light collector 2 as a light exit surface. .

本実施形態において用いられる蛍光体のうち、有機蛍光体8は、前述したように太陽光中の広い波長域の光を利用できるため、集光に関しては優れた性能を有している。しかし、有機蛍光体8は、その原子間の結合を解離するエネルギーが、紫外光の波長領域にある。例えば、代表的な原子間結合であるC−C結合は、その解離エネルギーに相当する波長が340nmであり、同様にSi−Cは370nm、C−Oは370nm、Si−Oは270nm、C−Hは290nmである。したがって、380nm未満の波長である紫外光を受けることにより、有機蛍光体8はその原子間の結合が壊れ、劣化して蛍光をなさなくなる。また、劣化の状態によっては、透明基材6を黄変させるなど集光を阻害するおそれもある。   Among the phosphors used in the present embodiment, the organic phosphor 8 has excellent performance with respect to light collection because it can use light in a wide wavelength range in sunlight as described above. However, the organic phosphor 8 has energy for dissociating bonds between the atoms in the wavelength region of ultraviolet light. For example, the C—C bond, which is a typical interatomic bond, has a wavelength corresponding to its dissociation energy of 340 nm. Similarly, Si—C is 370 nm, C—O is 370 nm, Si—O is 270 nm, C— H is 290 nm. Therefore, by receiving ultraviolet light having a wavelength of less than 380 nm, the organic phosphor 8 breaks the bonds between the atoms and deteriorates so that it does not emit fluorescence. Further, depending on the state of deterioration, there is a risk of condensing light, such as yellowing the transparent substrate 6.

図2は、太陽光スペクトルを示す図(グラフ)である。図2に示すように、太陽光スペクトル中には380nm未満の紫外光が少なくない割合で含まれている。したがって、この太陽光を長時間(長期間)受けると、各原子間の結合解離エネルギーに相当する波長の光(紫外光)が照射されることにより、有機蛍光体8はその原子間の結合が解離され、劣化する。特に、有機蛍光体8が紫外光域に励起スペクトルのピークを有する場合、この有機蛍光体は紫外光に対する感度が高くなるため、劣化も大きく(速く)なる。なお、紫外光域に励起スペクトルのピークを有する有機蛍光体ではなくても、長時間紫外光の照射を受けることにより、劣化が生じる。   FIG. 2 is a diagram (graph) showing a sunlight spectrum. As shown in FIG. 2, ultraviolet light having a wavelength of less than 380 nm is included in the sunlight spectrum at a small ratio. Therefore, when this sunlight is received for a long time (long term), light (ultraviolet light) having a wavelength corresponding to the bond dissociation energy between the atoms is irradiated, so that the organic phosphor 8 has bonds between the atoms. Dissociated and deteriorated. In particular, when the organic phosphor 8 has an excitation spectrum peak in the ultraviolet light region, the organic phosphor has high sensitivity to ultraviolet light, and therefore the deterioration is large (fast). In addition, even if it is not the organic fluorescent substance which has the peak of an excitation spectrum in an ultraviolet light range, deterioration will arise by receiving irradiation of ultraviolet light for a long time.

そこで、本発明では有機蛍光体8とともに、紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体7)を用い、これらを集光板2内に均一に分散させることにより、有機蛍光体8の劣化を抑制している。すなわち、本実施形態で用いる紫外光吸収蛍光体[BaMgAl1627:Eu]は、図3中破線で示すように主に紫外光域で励起し、実線で示すように可視光域である波長515nmに発光のピークを有する。したがって、この紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体7)が紫外光を吸収し発光することにより、有機蛍光体8が紫外光の照射を受ける度合いが少なくなり、これによって有機蛍光体8は紫外光による劣化が抑制される。 Therefore, in the present invention, the ultraviolet light-absorbing phosphor (inorganic phosphor 7) is used together with the organic phosphor 8, and these are uniformly dispersed in the light collector 2, thereby suppressing the deterioration of the organic phosphor 8. . That is, the ultraviolet light-absorbing phosphor [BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu] used in the present embodiment is excited mainly in the ultraviolet light region as indicated by a broken line in FIG. 3 and in the visible light region as indicated by a solid line. It has an emission peak at a certain wavelength of 515 nm. Therefore, when this ultraviolet light absorbing phosphor (inorganic phosphor 7) absorbs ultraviolet light and emits light, the degree to which the organic phosphor 8 is irradiated with ultraviolet light is reduced, whereby the organic phosphor 8 is exposed to ultraviolet light. Deterioration due to is suppressed.

また、蛍光体が太陽光のうち効率良く吸収できる波長範囲は、一般的な有機蛍光体ではおおよそ380nm〜600nmであるのに対し、図3に示したような励起スペクトルを有する紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体7)を併用することで、300nm〜600nmに拡大する。すなわち、図1中に二点鎖線で示すように、無機蛍光体7と有機蛍光体8の両方で集光がなされるため、集光効率が高くなる。これは、エネルギーとして比較すると、有機蛍光体のみを用いる場合に比べ、紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体7)を併用することにより、1.1倍の光を吸収することができることになる。   In addition, the wavelength range in which the phosphor can efficiently absorb sunlight is approximately 380 nm to 600 nm in a general organic phosphor, whereas the ultraviolet light absorbing phosphor having an excitation spectrum as shown in FIG. By using (inorganic phosphor 7) in combination, it is enlarged to 300 nm to 600 nm. That is, as shown by a two-dot chain line in FIG. 1, since the light is condensed by both the inorganic phosphor 7 and the organic phosphor 8, the light collection efficiency is increased. Compared with the case where only an organic phosphor is used, this can absorb 1.1 times the light by using the ultraviolet light absorbing phosphor (inorganic phosphor 7) in combination.

したがって、本実施形態の太陽電池モジュール1にあっては、有機蛍光体8と紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体7)とを併用したので、紫外光吸収蛍光体が入射光中の紫外光を吸収して発光することにより、有機蛍光体8が紫外光を吸収するのを抑制し、その劣化を抑制することができる。よって、集光板2の使用に伴う集光機能の低下を抑制することができ、したがってこの集光板2を有する太陽電池モジュール1は、長期に渡って優れた集光機能を発揮するようになる。
また、有機蛍光体8と紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体7)とを併用したことにより、太陽光のうち効率良く吸収できる波長範囲を拡張したので、集光効率を高めて発電効率を向上することができる。
Therefore, in the solar cell module 1 of the present embodiment, since the organic phosphor 8 and the ultraviolet light absorbing phosphor (inorganic phosphor 7) are used in combination, the ultraviolet light absorbing phosphor emits the ultraviolet light in the incident light. By absorbing and emitting light, the organic phosphor 8 can be prevented from absorbing ultraviolet light, and its deterioration can be suppressed. Therefore, the fall of the condensing function accompanying use of the light-condensing plate 2 can be suppressed, Therefore, the solar cell module 1 which has this light-condensing plate 2 comes to exhibit the light condensing function excellent over the long term.
In addition, the combined use of the organic phosphor 8 and the ultraviolet light-absorbing phosphor (inorganic phosphor 7) has expanded the wavelength range that can be efficiently absorbed in sunlight, thus increasing the light collection efficiency and improving the power generation efficiency. can do.

また、集光板2が無機蛍光体7と、波長490nmに発光ピークを有する第1有機蛍光体8aと、波長578nmに発光ピークを有する第2有機蛍光体8bとを有しているので、無機蛍光体7で吸収した光を第1有機蛍光体8aにエネルギー移動させ、さらに第1有機蛍光体8aから第2有機蛍光体8bにエネルギー移動させることで、より高い効率で光を太陽電池素子3に導くことができる。例えば、無機蛍光体7で発光した光を第1有機蛍光体8aに吸収させて第1有機蛍光体8aを蛍光(発光)させ、第1有機蛍光体8aで発光した光を第2有機蛍光体8bに吸収させて第2有機蛍光体8bを蛍光(発光)させることができる。すなわち、このような各蛍光体の間でエネルギー移動理論が適応されることにより、発光ピークが最も長波長である蛍光体のみを発光させることができ、これによって蛍光体の蛍光量子収率を高めることができる。
エネルギー移動としては、特に後述する光機能材料間のフェルスター機構によって励起エネルギーが移動することにより、最も発光スペクトルのピーク波長が大きい光機能材料で発光させることができる。
Further, since the light collector 2 includes the inorganic phosphor 7, the first organic phosphor 8a having an emission peak at a wavelength of 490 nm, and the second organic phosphor 8b having an emission peak at a wavelength of 578 nm, the inorganic fluorescent material is used. The light absorbed by the body 7 is transferred to the first organic phosphor 8a and further transferred from the first organic phosphor 8a to the second organic phosphor 8b, so that the light can be transferred to the solar cell element 3 with higher efficiency. Can lead. For example, the light emitted from the inorganic phosphor 7 is absorbed by the first organic phosphor 8a to cause the first organic phosphor 8a to fluoresce (emit light), and the light emitted from the first organic phosphor 8a is used as the second organic phosphor. The second organic phosphor 8b can be made to fluoresce (emit) by being absorbed by 8b. That is, by applying the energy transfer theory between such phosphors, it is possible to emit only the phosphor having the longest emission peak, thereby increasing the fluorescence quantum yield of the phosphor. be able to.
As the energy transfer, it is possible to emit light with the optical functional material having the largest peak wavelength of the emission spectrum, particularly by the excitation energy moving by the Forster mechanism between the optical functional materials described later.

なお、本実施形態では、集光板2(集光部材)を、透明基材6中に蛍光体7、8を分散させて構成したが、本発明の集光板(集光部材)はこのような構成に限定されることなく、例えば図4(a)や図4(b)に示すような構成のものを用いることができる。すなわち、図4(a)に示すように、アクリル板等からなる板状の透明基材6の表面に蛍光体(図示せず)を分散させた塗料を塗布し、蛍光体層9を形成した集光板を用いてもよい。また、図4(b)に示すように前記蛍光体層9の表面(透明基材6と反対の側の表面)にさらに透明保護層(透明層)10を設けた集光板を用いてもよい。ここで、蛍光体層9中には、有機蛍光体8と紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体7)とが共に含まれ、均一に分散されているものとする。   In the present embodiment, the light collecting plate 2 (light collecting member) is configured by dispersing the phosphors 7 and 8 in the transparent substrate 6, but the light collecting plate (light collecting member) of the present invention is such as this. Without being limited to the configuration, for example, a configuration as shown in FIG. 4A or FIG. 4B can be used. That is, as shown in FIG. 4 (a), a phosphor layer 9 was formed by applying a coating material in which a phosphor (not shown) was dispersed on the surface of a plate-like transparent substrate 6 made of an acrylic plate or the like. A light collector may be used. Further, as shown in FIG. 4B, a light collector in which a transparent protective layer (transparent layer) 10 is further provided on the surface of the phosphor layer 9 (surface opposite to the transparent substrate 6) may be used. . Here, it is assumed that the phosphor layer 9 includes both the organic phosphor 8 and the ultraviolet light-absorbing phosphor (inorganic phosphor 7) and is uniformly dispersed.

透明保護層10の形成材としては、各種の透明樹脂が使用可能である。具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン(PE)、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミドなどからなる透明樹脂フィルムを蛍光体層9上にラミネートして透明保護層10を形成することができる。あるいは、酢酸セルロース、エチルセルロース、セルロースアセテートブチレートなどのセルロース誘導体、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニルコポリマー、ポリカーボネート、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルホルマール、ポリウレタンなどの透明樹脂を溶解させて塗布液を調製し、これを蛍光体層9上に塗布した後に、乾燥させることによって透明保護層10を形成することもできる。   Various transparent resins can be used as a material for forming the transparent protective layer 10. Specifically, the transparent protective layer 10 can be formed by laminating a transparent resin film made of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), polyvinylidene chloride, polyamide or the like on the phosphor layer 9. Or dissolve cellulose resin such as cellulose acetate, ethyl cellulose, cellulose acetate butyrate, transparent resin such as polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, polycarbonate, polyvinyl butyral, polymethyl methacrylate, polyvinyl formal, polyurethane etc. The transparent protective layer 10 can also be formed by preparing a coating liquid and applying it on the phosphor layer 9 and then drying it.

[第2実施形態]
図5は、本発明に係る太陽電池モジュールの第2実施形態の要部側断面図である。図5に示した太陽電池モジュールが図1(a)、(b)に示した第1実施形態の太陽電池モジュール1と異なるところは、集光板(集光部材)中に分散させられた蛍光体7、8の濃度分布にある。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a sectional side view of a main part of a second embodiment of the solar cell module according to the present invention. The solar cell module shown in FIG. 5 differs from the solar cell module 1 of the first embodiment shown in FIGS. 1A and 1B in that phosphors dispersed in a light collector (light collector). 7 and 8 density distribution.

すなわち、図1(b)に示した集光板2では、蛍光体7、8はほぼ均一に分散され、したがって透明基材6中において、無機蛍光体7及び有機蛍光体8は共にほぼ均一な濃度で分散されている。これに対し、図5に示した本実施形態の集光板11では、特に無機蛍光体7である紫外光吸収蛍光体の濃度が、第1主面2a(光の入射面)側で高く、第2主面2b(光の入射面と反対の側の面)側で低くなっている。   That is, in the light collector 2 shown in FIG. 1B, the phosphors 7 and 8 are almost uniformly dispersed. Therefore, in the transparent substrate 6, both the inorganic phosphor 7 and the organic phosphor 8 have a substantially uniform concentration. Is distributed. On the other hand, in the light collector 11 of the present embodiment shown in FIG. 5, the concentration of the ultraviolet light-absorbing phosphor that is the inorganic phosphor 7 is particularly high on the first main surface 2a (light incident surface) side. 2 Lower on the main surface 2b (surface opposite to the light incident surface) side.

なお、有機蛍光体8(8a、8b)については、透明基材6中に均一に分散されていてもよいが、図5に示すように無機蛍光体7(紫外光吸収蛍光体)とは逆に、第1主面2a(光の入射面)側で濃度が低く、第2主面2b(光の入射面と反対の側の面)側で濃度が高くなっているのが好ましい。   The organic phosphor 8 (8a, 8b) may be uniformly dispersed in the transparent substrate 6, but is opposite to the inorganic phosphor 7 (ultraviolet light absorbing phosphor) as shown in FIG. In addition, it is preferable that the concentration is low on the first main surface 2a (light incident surface) side and the concentration is high on the second main surface 2b (surface opposite to the light incident surface) side.

このように少なくとも無機蛍光体7(紫外光吸収蛍光体)に濃度分布(濃度勾配)を有する集光板11を作製するには、例えば溶融状態の透明基材6の材料中に無機蛍光体7(紫外光吸収蛍光体)を加え、自重によって沈降させることで一方の側に無機蛍光体7を偏らせ、その後、無機蛍光体7が偏って高濃度になっている側が第1主面2aとなるように、集光板2を成型する。また、無機蛍光体7が極性をもっている場合には、溶融状態の透明基材6の材料中において、電気的、磁気的な手法で無機蛍光体7を一方の側に偏らせ、その後、無機蛍光体7が偏って高濃度になっている側が第1主面2aとなるように、集光板2を成型する。   Thus, in order to produce the light collector 11 having a concentration distribution (concentration gradient) in at least the inorganic phosphor 7 (ultraviolet light-absorbing phosphor), for example, the inorganic phosphor 7 ( Ultraviolet light absorbing phosphor) is added and settled by its own weight, thereby biasing the inorganic phosphor 7 to one side, and then the side where the inorganic phosphor 7 is biased and has a high concentration becomes the first main surface 2a. Thus, the light collector 2 is molded. When the inorganic phosphor 7 has a polarity, the inorganic phosphor 7 is biased to one side by an electric or magnetic method in the material of the transparent substrate 6 in a molten state, and then the inorganic phosphor 7 The light collector 2 is molded so that the side on which the body 7 is biased and has a high concentration becomes the first main surface 2a.

本実施形態の太陽電池モジュールにあっては、集光板2における紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体7)の濃度を、第2主面2b側に比べて太陽光の入射面となる第1主面2a側で高くしたので、太陽光中に含まれるより多くの紫外光を第1主面2a側にて高確率で吸収することができる。したがって、有機蛍光体8に照射される紫外光を少なくすることができ、これによって紫外光による有機蛍光体8の劣化を確実に抑制することができる。よって、集光板11の使用に伴う集光機能の低下を大幅に抑制することができ、したがってこの集光板11を有する太陽電池モジュールは、長期に渡って優れた集光機能を発揮するようになる。   In the solar cell module of the present embodiment, the concentration of the ultraviolet light-absorbing phosphor (inorganic phosphor 7) in the light collector 2 is the first main surface that is the incident surface of sunlight compared to the second main surface 2b side. Since the height is increased on the surface 2a side, more ultraviolet light contained in sunlight can be absorbed with high probability on the first main surface 2a side. Therefore, the ultraviolet light irradiated to the organic fluorescent substance 8 can be decreased, and thereby the deterioration of the organic fluorescent substance 8 due to the ultraviolet light can be surely suppressed. Therefore, the fall of the condensing function accompanying use of the light-condensing plate 11 can be suppressed significantly, Therefore, the solar cell module which has this light-condensing plate 11 comes to exhibit the light-condensing function excellent over the long term. .

また、各蛍光体の間でエネルギー移動理論を適応させることにより、発光ピークが最も長波長である蛍光体のみを発光させることができ、これによって蛍光体の蛍光量子収率を高めることができる。   In addition, by adapting the energy transfer theory between the phosphors, only the phosphor having the longest emission peak can be caused to emit light, thereby increasing the fluorescence quantum yield of the phosphor.

なお、本実施形態においても、集光板11(集光部材)としては、図4(a)に示したように透明基材6の表面に蛍光体(図示せず)を分散させた塗料を塗布し、蛍光体層9を形成した構成のものを用いてもよい。また、図4(b)に示したように前記蛍光体層9の表面(透明基材6と反対の側の表面)にさらに透明保護層(透明層)10を設けた構成のもの用いてもよい。ただし、本実施形態では、蛍光体層9中には有機蛍光体8と紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体7)とが共に含まれているものの、少なくとも紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体7)は、均一に分散されることなく、太陽光の入射面側が高濃度になるように分散されているものとする。   Also in this embodiment, as the light collector 11 (light collector), a coating material in which a phosphor (not shown) is dispersed on the surface of the transparent substrate 6 is applied as shown in FIG. In addition, a configuration in which the phosphor layer 9 is formed may be used. Further, as shown in FIG. 4B, a structure in which a transparent protective layer (transparent layer) 10 is further provided on the surface of the phosphor layer 9 (surface opposite to the transparent substrate 6) may be used. Good. However, in the present embodiment, the phosphor layer 9 contains both the organic phosphor 8 and the ultraviolet light absorbing phosphor (inorganic phosphor 7), but at least the ultraviolet light absorbing phosphor (inorganic phosphor 7). ) Is distributed so that the incident surface side of sunlight has a high concentration without being uniformly dispersed.

[第3実施形態]
図6(a)は、本発明に係る太陽電池モジュールの第3実施形態の概略構成を示す斜視図であり、図6(b)は、図6(a)の要部側断面図である。図6(a)、(b)に示した太陽電池モジュールが図1(a)、(b)に示した第1実施形態の太陽電池モジュール1と異なるところは、集光板(集光部材)の構成にある、
[Third Embodiment]
FIG. 6A is a perspective view showing a schematic configuration of a third embodiment of the solar cell module according to the present invention, and FIG. 6B is a sectional side view of the main part of FIG. The solar cell module shown in FIGS. 6A and 6B is different from the solar cell module 1 of the first embodiment shown in FIGS. 1A and 1B in that a light collecting plate (light collecting member) is used. In the configuration,

すなわち、本実施形態の集光板12(集光部材)は、図6(a)、(b)に示すように二層構造(複層構造)に形成されたもので、光の入射側に配置された第1層13と、該第1層13の後方に配置された第2層14とを有して構成されている。したがって、本実施形態では、第1層13の光入射側の面が第1主面となっており、第2層14の、第1層13と反対の側の面が第2主面となっている。   That is, the light collector 12 (light condensing member) of this embodiment is formed in a two-layer structure (multi-layer structure) as shown in FIGS. 6A and 6B, and is disposed on the light incident side. The first layer 13 and the second layer 14 arranged behind the first layer 13 are configured. Therefore, in this embodiment, the light incident side surface of the first layer 13 is the first main surface, and the surface of the second layer 14 opposite to the first layer 13 is the second main surface. ing.

第1層13は、透明基材中に無機蛍光体7(紫外光吸収蛍光体)のみを有して(分散させて)形成され、第2層14は、透明基材中に有機蛍光体8のみを有して(分散させて)形成されている。そして、このような第1層13と第2層14とは、互いに当接させられて積層され、集光板12とされている。   The first layer 13 is formed by having (dispersed) only the inorganic phosphor 7 (ultraviolet light absorbing phosphor) in the transparent substrate, and the second layer 14 is formed of the organic phosphor 8 in the transparent substrate. Only (dispersed). The first layer 13 and the second layer 14 are stacked in contact with each other to form a light collector 12.

この集光板12の第1端面12cには、先の実施形態と同様に、一つの太陽電池素子3が設けられている。ただし、本実施形態では、図示しないものの、第1層13にのみ対応する太陽電池素子と、第2層14にのみ対応する太陽電池素子とをそれぞれ別に設けてもよい。その場合に、第1層13と第2層14とでは、蛍光体で発光する光の波長域が異なるので、それぞれの発光波長域に対応する太陽電池素子を用いるのが好ましい。すなわち、それぞれの発光波長域でより発電効率が高くなる太陽電池素子を、適宜選択して用いるのが好ましい。   One solar cell element 3 is provided on the first end face 12c of the light collector 12 as in the previous embodiment. However, in this embodiment, although not shown, a solar cell element corresponding only to the first layer 13 and a solar cell element corresponding only to the second layer 14 may be provided separately. In this case, the first layer 13 and the second layer 14 have different wavelength ranges of light emitted from the phosphor, and therefore it is preferable to use solar cell elements corresponding to the respective emission wavelength ranges. That is, it is preferable to appropriately select and use a solar cell element with higher power generation efficiency in each emission wavelength region.

第1層13は、透明基材中に無機蛍光体7(紫外光吸収蛍光体)を分散させているので、入射した太陽光中の、主に紫外光域の波長の光を吸収し、発光する。図7は、第1層13を通過し、したがって第1層13中の無機蛍光体7(紫外光吸収蛍光体)で紫外光が吸収された後の、太陽光スペクトルを示す図(グラフ)である。   Since the first layer 13 has the inorganic phosphor 7 (ultraviolet light absorbing phosphor) dispersed in the transparent base material, it absorbs light having a wavelength mainly in the ultraviolet region in the incident sunlight and emits light. To do. FIG. 7 is a diagram (graph) showing a solar spectrum after passing through the first layer 13 and thus absorbing ultraviolet light by the inorganic phosphor 7 (ultraviolet light absorbing phosphor) in the first layer 13. is there.

図7と、太陽光スペクトルを示す図2とを比較すると、図7に示すように第1層13を通過した太陽光は、紫外光側がほぼゼロとなるように除去されている。したがって、第2層14に入射する光は、紫外光がほぼゼロとなる。   When FIG. 7 is compared with FIG. 2 showing the sunlight spectrum, the sunlight passing through the first layer 13 as shown in FIG. 7 is removed so that the ultraviolet light side becomes almost zero. Therefore, the light incident on the second layer 14 has almost zero ultraviolet light.

よって、本実施形態に係る集光板12にあっては、無機蛍光体7(紫外光吸収蛍光体)のみを分散させた第1層13に太陽光を先に通過させるので、第1層13を通過する太陽光から紫外光をほぼ全部吸収除去することができる。したがって、紫外光が除去された太陽光を第2層14に入射させることにより、第2層14中の有機蛍光体8の劣化を確実に防止することができる。   Therefore, in the light collector 12 according to the present embodiment, the sunlight passes first through the first layer 13 in which only the inorganic phosphor 7 (ultraviolet light absorbing phosphor) is dispersed. It is possible to absorb and remove almost all ultraviolet light from the passing sunlight. Therefore, by making the sunlight from which the ultraviolet light has been removed incident on the second layer 14, it is possible to reliably prevent the deterioration of the organic phosphor 8 in the second layer 14.

第1実施形態のように、集光板2中の各蛍光体7、8の濃度が一定となるように、集光板2中に各蛍光体7、8を均一分散させた場合、紫外光が有機蛍光体8に入射する確率は50%以上となる。これに対して本実施形態では、紫外光が有機蛍光体8に入射する確率を、理論上は0%とすることができる。
したがって、本実施形態の太陽電池モジュールによれば、紫外光による有機蛍光体8の劣化を確実に抑制することができ、これによって集光板12の使用に伴う集光機能の低下を確実に防止することができるため、この集光板11を有することで長期に渡って優れた集光機能を発揮するようになる。
As in the first embodiment, when the phosphors 7 and 8 are uniformly dispersed in the light collector 2 so that the concentration of the phosphors 7 and 8 in the light collector 2 is constant, the ultraviolet light is organic. The probability of entering the phosphor 8 is 50% or more. On the other hand, in the present embodiment, the probability that ultraviolet light is incident on the organic phosphor 8 can theoretically be 0%.
Therefore, according to the solar cell module of the present embodiment, it is possible to reliably suppress the deterioration of the organic phosphor 8 due to the ultraviolet light, thereby reliably preventing the light collecting function from being lowered due to the use of the light collector 12. Therefore, the light collecting plate 11 provides an excellent light collecting function for a long time.

また、各蛍光体の間でエネルギー移動理論を適応させることにより、発光ピークが最も長波長である蛍光体のみを発光させることができ、これによって蛍光体の蛍光量子収率を高めることができる。   In addition, by adapting the energy transfer theory between the phosphors, only the phosphor having the longest emission peak can be caused to emit light, thereby increasing the fluorescence quantum yield of the phosphor.

なお、本実施形態においても、集光板12(集光部材)としては、図8(a)〜(c)に示すように透明基材6の表面に蛍光体を分散させた塗料を塗布し、蛍光体層9を形成した構成のものを用いてもよい。すなわち、図8(a)に示すように、透明基材6の光入射側となる表面上に、有機蛍光体のみを分散させた塗料を塗布して第2蛍光層(第2層)14aを形成し、その表面上、すなわち光入射側に、紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体)のみを分散させた塗料を塗布して第1蛍光層(第1層)13aを形成してもよい。   Also in the present embodiment, as the light collector 12 (light collector), as shown in FIGS. 8A to 8C, a coating material in which a phosphor is dispersed on the surface of the transparent substrate 6 is applied, A structure in which the phosphor layer 9 is formed may be used. That is, as shown in FIG. 8A, the second fluorescent layer (second layer) 14a is applied to the surface of the transparent substrate 6 on the light incident side by applying a coating material in which only the organic phosphor is dispersed. The first fluorescent layer (first layer) 13a may be formed by applying a paint in which only the ultraviolet light absorbing phosphor (inorganic phosphor) is dispersed on the surface, that is, on the light incident side.

また、図8(b)に示すように、図8(a)に示した第1蛍光層(第1層)13aの上に、透明保護層(透明層)10を設けてもよい。
さらに、図8(c)に示すように、透明基材6の光入射側と反対の側の面上に、紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体)のみを分散させた塗料を塗布して第1蛍光層(第1層)13aを形成し、その表面上、すなわち光入射側と反対の側に、有機蛍光体のみを分散させた塗料を塗布して第2蛍光層(第2層)14aを形成してもよい。
なお、このような構成を採用する場合にも、光入射側と反対の側の最外面には、反射層(図示せず)が設けられるものとする。
Further, as shown in FIG. 8B, a transparent protective layer (transparent layer) 10 may be provided on the first fluorescent layer (first layer) 13a shown in FIG.
Further, as shown in FIG. 8C, a coating material in which only an ultraviolet light absorbing phosphor (inorganic phosphor) is dispersed is applied on the surface of the transparent substrate 6 opposite to the light incident side. A first fluorescent layer (first layer) 13a is formed, and a coating material in which only an organic phosphor is dispersed is applied on the surface thereof, that is, on the side opposite to the light incident side, to thereby form a second fluorescent layer (second layer) 14a. May be formed.
Even when such a configuration is adopted, a reflective layer (not shown) is provided on the outermost surface opposite to the light incident side.

また、本実施形態では、図6(b)に示したように第1層13と第2層14とを互いに当接させて積層し、集光板12を形成しているが、変形例として、図9(a)に示すようにこれら第1層13と第2層14との間に、透明層15を介在させた構成としてもよい。透明層15としては、第2層14の透明基材6より低い屈折率のもの、例えば空気や、各種透明樹脂、光学ガラスなどが用いられる。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 6B, the first layer 13 and the second layer 14 are laminated in contact with each other to form the light collector 12, but as a modification, As shown in FIG. 9A, a transparent layer 15 may be interposed between the first layer 13 and the second layer 14. As the transparent layer 15, a material having a refractive index lower than that of the transparent substrate 6 of the second layer 14, for example, air, various transparent resins, optical glass, or the like is used.

このように第1層13と第2層14との間に透明層15を介在させると、例えば透明層15として図9(b)に示すように第1層13と第2層14との端部間にスペーサSを配置し、これによって第1層13と第2層14との間に空気層15a(透明層15)を配置した場合、第2層14で発光した光が第1層13に入射することなく、空気層15aで反射して第2層14中を導光(伝播)し、太陽電池素子3に入射する。
同様に、透明層15として図9(c)に示すように低屈折率の透明基材15bを配置した場合でも、第2層14で発光した光が第1層13に入射することなく、透明基材15b(透明層15)で反射して第2層14中を導光(伝播)し、太陽電池素子3に入射する。
When the transparent layer 15 is interposed between the first layer 13 and the second layer 14 as described above, for example, as shown in FIG. 9B, the ends of the first layer 13 and the second layer 14 as the transparent layer 15. In the case where the spacer S is arranged between the parts and thereby the air layer 15a (transparent layer 15) is arranged between the first layer 13 and the second layer 14, the light emitted from the second layer 14 is emitted from the first layer 13. Without being incident on the light, the light is reflected by the air layer 15 a to be guided (propagated) through the second layer 14 and is incident on the solar cell element 3.
Similarly, even when a transparent substrate 15b having a low refractive index is disposed as the transparent layer 15 as shown in FIG. 9C, the light emitted from the second layer 14 is not incident on the first layer 13 and is transparent. The light is reflected by the base material 15 b (transparent layer 15), guided (propagated) through the second layer 14, and incident on the solar cell element 3.

したがって、第2層14で発光した光が第1層13に入射し、第1層13中の無機蛍光体7によって散乱され、一部が集光板12の外部へ出射してしまうのを防止することができる。
よって、本実施形態の変形例にあっては、第1層13と第2層14との間に透明層15を設けていることにより、集光効率をより高めることができ、これによって優れた集光機能を発揮することができる。
また、第1実施形態のように、集光板2中の各蛍光体7、8の濃度が一定となるように、集光板2中に各蛍光体7、8を均一分散させた場合、紫外光が有機蛍光体8に入射する確率は50%以上となる。これに対して本変形例では、紫外光が有機蛍光体8に入射する確率を、理論上は0%とすることができる。
Therefore, the light emitted from the second layer 14 is incident on the first layer 13, is scattered by the inorganic phosphor 7 in the first layer 13, and part of the light is prevented from being emitted outside the light collector 12. be able to.
Therefore, in the modified example of the present embodiment, by providing the transparent layer 15 between the first layer 13 and the second layer 14, it is possible to further improve the light collection efficiency, which is excellent. A condensing function can be exhibited.
Moreover, when each fluorescent substance 7 and 8 is uniformly disperse | distributed in the light-condensing plate 2 so that the density | concentration of each fluorescent substance 7 and 8 in the light-condensing plate 2 may become fixed like 1st Embodiment, ultraviolet light Is incident on the organic phosphor 8 at 50% or more. On the other hand, in this modification, the probability that ultraviolet light is incident on the organic phosphor 8 can be theoretically set to 0%.

なお、本変形例でも太陽電池素子については、図10(a)に示すように第1層13にのみ対応する太陽電池素子3aと、第2層14にのみ対応する太陽電池素子3bとをそれぞれ別に設け、これら太陽電池素子3a、3bとして、それぞれの層13、14の発光波長域に対応するものを用いるのが好ましい。   In addition, also in this modification, about a solar cell element, as shown to Fig.10 (a), the solar cell element 3a corresponding only to the 1st layer 13 and the solar cell element 3b corresponding only to the 2nd layer 14 are each shown. It is preferable to separately provide those solar cell elements 3a and 3b that correspond to the emission wavelength regions of the respective layers 13 and 14.

また、本変形例においても、集光板12(集光部材)としては、図10(b)に示すように透明基材6の表面に蛍光体を分散させた塗料を塗布し、蛍光体層を形成した構成のものを用いてもよい。すなわち、図10(b)に示すように、透明基材6の光入射側と反対の側の面に紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体)のみを分散させた塗料を塗布して第1蛍光層(第1層)13aを形成する。また、別の透明基材6の光入射側の面に有機蛍光体のみを分散させた塗料を塗布して第2蛍光層(第2層)14aを形成する。そして、第1蛍光層13aが光入射側に位置し、第2蛍光層14aがその後方に位置するようにこれら第1蛍光層13aと第2蛍光層14aとを対向させ、かつ、これらの間に透明層15を介在させることにより、集光板12を形成してもよい。   Also in this modified example, as the light collecting plate 12 (light collecting member), as shown in FIG. 10B, a coating material in which a phosphor is dispersed is applied to the surface of the transparent substrate 6, and the phosphor layer is formed. You may use the thing of the formed structure. That is, as shown in FIG. 10B, a coating material in which only an ultraviolet light absorbing phosphor (inorganic phosphor) is dispersed is applied to the surface of the transparent substrate 6 opposite to the light incident side, and the first fluorescence is applied. A layer (first layer) 13a is formed. Further, the second fluorescent layer (second layer) 14 a is formed by applying a coating material in which only the organic phosphor is dispersed on the light incident side surface of another transparent substrate 6. The first fluorescent layer 13a and the second fluorescent layer 14a are opposed to each other so that the first fluorescent layer 13a is positioned on the light incident side and the second fluorescent layer 14a is positioned behind the first fluorescent layer 13a. The condensing plate 12 may be formed by interposing the transparent layer 15 in the substrate.

なお、第1蛍光層(第1層)13aが光入射側に位置し、第2蛍光層14aがその後方に位置していれば、これら第1蛍光層(第1層)13a、第2蛍光層14aは、それぞれ透明基材6のいずれの面に設けられていてもよい。すなわち、第1蛍光層(第1層)13aは、その透明基材6に対して、光入射側の面に設けられていてもよく、第2蛍光層(第2層)14aは、その透明基材6に対して、光入射側と反対の側の面に設けられていてもよい。   In addition, if the 1st fluorescence layer (1st layer) 13a is located in the light-incidence side, and the 2nd fluorescence layer 14a is located in the back, these 1st fluorescence layer (1st layer) 13a, 2nd fluorescence The layer 14 a may be provided on any surface of the transparent substrate 6. That is, the first fluorescent layer (first layer) 13a may be provided on the light incident side surface with respect to the transparent substrate 6, and the second fluorescent layer (second layer) 14a is transparent. The base 6 may be provided on the surface opposite to the light incident side.

また、前記第3実施形態およびその変形例に係る集光部材としては、入射側に配置された第1層13(13a)と、その後方に配置された第2層14(14a)とを備えていればよく、例えば前記第1層13(13a)の入射側の面上に有機蛍光体を有する層を有した構成としても、本発明に係る集光部材(集光板)となる。   Moreover, as a condensing member which concerns on the said 3rd Embodiment and its modification, the 1st layer 13 (13a) arrange | positioned at the incident side and the 2nd layer 14 (14a) arrange | positioned back are provided. For example, the light-condensing member (light-condensing plate) according to the present invention can be obtained even when the first layer 13 (13a) has a layer having an organic phosphor on the incident-side surface.

[第4実施形態]
図11(a)は、本発明に係る太陽電池モジュールの第4実施形態の要部側断面図である。図11(a)に示した太陽電池モジュールが図1(a)、(b)に示した第1実施形態の太陽電池モジュール1と異なるところは、集光板(集光部材)中に分散させられた無機蛍光体、すなわち本発明における紫外光吸収蛍光体が、量子ドット蛍光体16である点である。
[Fourth Embodiment]
Fig.11 (a) is principal part side sectional drawing of 4th Embodiment of the solar cell module which concerns on this invention. The solar cell module shown in FIG. 11 (a) is different from the solar cell module 1 of the first embodiment shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), and is dispersed in a light collector (light collector). The inorganic phosphor, that is, the ultraviolet light-absorbing phosphor in the present invention is the quantum dot phosphor 16.

このように紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体)として量子ドット蛍光体16を用いることにより、量子ドット蛍光体16で吸収した光のエネルギーを、フェルスター機構のエネルギー移動によって有機蛍光体8にロスなく遷移させることができる。
すなわち、量子サイズではない無機蛍光体では、フェルスターエネルギー移動は生じないと言われているものの、本実施形態では、無機蛍光体(紫外光吸収蛍光体)として量子ドット蛍光体16を用いているので、フェルスターエネルギー移動は生じさせることが可能になる。
Thus, by using the quantum dot phosphor 16 as the ultraviolet light absorbing phosphor (inorganic phosphor), the energy of light absorbed by the quantum dot phosphor 16 is lost to the organic phosphor 8 by the energy transfer of the Forster mechanism. Transition without any change.
That is, although it is said that no Forster energy transfer occurs in an inorganic phosphor that is not quantum size, in this embodiment, the quantum dot phosphor 16 is used as the inorganic phosphor (ultraviolet light absorbing phosphor). Thus, forster energy transfer can occur.

一般に、吸収波長および発光波長のピークがそれぞれ異なる複数の蛍光体が併用されて集光板が形成されている場合、この集光板から射出する光のスペクトル(発光スペクトル)には、前記各波長のピークが低い蛍光体に対応する発光スペクトルのピークが消失することがある。この原因は、フォトルミネッセンス(Photoluminescence ;PL)による蛍光体間のエネルギー移動や、フェルスター機構(蛍光共鳴エネルギー移動)による蛍光体間のエネルギー移動などが挙げられる。   In general, when a light collecting plate is formed by using a plurality of phosphors having different absorption and emission wavelength peaks, the spectrum of light emitted from the light collecting plate (emission spectrum) includes the peak of each wavelength. In some cases, the peak of the emission spectrum corresponding to a phosphor having a low value disappears. The cause of this is, for example, energy transfer between phosphors by photoluminescence (PL), energy transfer between phosphors by Forster mechanism (fluorescence resonance energy transfer), and the like.

フォトルミネッセンスによるエネルギー移動は、一の蛍光体から放射された蛍光が他の蛍光体の励起エネルギーとして利用されることにより生じるものである。したがって、前記第1〜3実施形態に示したように紫外光吸収蛍光体として通常の無機蛍光体を用いる場合には、前記したようにこのフォトルミネッセンスによるエネルギー移動を利用することで、すなわち、各蛍光体の間でエネルギー移動理論を適応させることで、発光ピークが最も長波長である蛍光体のみを発光させることができ、これによって蛍光体の蛍光量子収率を高めることができる。   Energy transfer by photoluminescence occurs when fluorescence emitted from one phosphor is used as excitation energy for another phosphor. Therefore, when using a normal inorganic phosphor as the ultraviolet light absorbing phosphor as shown in the first to third embodiments, as described above, by utilizing the energy transfer by this photoluminescence, By adapting the energy transfer theory between the phosphors, only the phosphor having the longest emission peak can be made to emit light, thereby increasing the fluorescence quantum yield of the phosphor.

一方、フェルスター機構は、このような光の発光及び吸収のプロセスを経ずに、近接した2つの蛍光体の間で励起エネルギーが電子の共鳴により直接移動するものである。フェルスター機構による蛍光体間のエネルギー移動は、光の発光及び吸収のプロセスを介さずに行われるため、最適条件ではエネルギーのロスが小さい。よって、太陽電池モジュールの発電効率の向上に寄与する。本実施形態では、エネルギーロスを抑制して効率よく発電を行うため、紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体)として量子ドット蛍光体16を用いている。そして、この量子ドット蛍光体16(紫外光吸収蛍光体)の発光スペクトルのピークを、併用している有機蛍光体8の吸収スペクトルのピークに合わせることにより、蛍光体間でフェルスター機構によるエネルギー移動が行われるようにしている。   On the other hand, the Forster mechanism is such that excitation energy moves directly between two adjacent phosphors by electron resonance without going through such light emission and absorption processes. Since energy transfer between phosphors by the Förster mechanism is performed without going through light emission and absorption processes, energy loss is small under optimum conditions. Therefore, it contributes to the improvement of the power generation efficiency of the solar cell module. In the present embodiment, the quantum dot phosphor 16 is used as the ultraviolet light absorbing phosphor (inorganic phosphor) in order to efficiently generate power while suppressing energy loss. Then, by matching the peak of the emission spectrum of the quantum dot phosphor 16 (ultraviolet light absorbing phosphor) with the peak of the absorption spectrum of the organic phosphor 8 used in combination, the energy transfer by the Forster mechanism between the phosphors. Has been done.

ここで、図12及び図13を用いてフェルスター機構について説明する。図12(a)は、フォトルミネッセンスによるエネルギー移動を示す図であり、図12(b)は、フェルスター機構によるエネルギー移動を示す図である。図13(a)は、フェルスター機構によるエネルギー移動の発生機構を説明するための図であり、図13(b)は、フェルスター機構によるエネルギー移動を示す図である。   Here, the Forster mechanism will be described with reference to FIGS. FIG. 12A is a diagram showing energy transfer by photoluminescence, and FIG. 12B is a diagram showing energy transfer by the Forster mechanism. FIG. 13A is a diagram for explaining a generation mechanism of energy transfer by the Förster mechanism, and FIG. 13B is a diagram showing energy transfer by the Förster mechanism.

図12(b)に示すように、有機分子や量子ドット蛍光体16(無機ナノ粒子)の蛍光体では、励起状態にある分子Aから基底状態の分子Bに対してフェルスター機構によってエネルギー移動が生じることがある。蛍光体では、分子Aが励起されたときに、分子Bにエネルギー移動を起こすと、分子Bが発光する。このエネルギー移動は、分子間の距離と分子Aの発光スペクトルと分子Bの吸収スペクトルとに依存する。分子Aをホスト分子、分子Bをゲスト分子とするとき、エネルギー移動するときの速度定数kH→G(移動確率)は、式(1)のようになる。 As shown in FIG. 12B, in the phosphor of an organic molecule or quantum dot phosphor 16 (inorganic nanoparticle), energy transfer from the molecule A in the excited state to the molecule B in the ground state is performed by the Forster mechanism. May occur. In the phosphor, when the molecule A is excited and undergoes energy transfer to the molecule B, the molecule B emits light. This energy transfer depends on the intermolecular distance, the emission spectrum of molecule A, and the absorption spectrum of molecule B. When the molecule A is a host molecule and the molecule B is a guest molecule, the rate constant k H → G (movement probability) when energy is transferred is as shown in the equation (1)

Figure 2013110356
Figure 2013110356

なお、式(1)において、νは振動数、f′(ν)はホスト分子Aの発光スペクトル、ε(ν)はゲスト分子Bの吸収スペクトル、Nはアボガドロ定数、nは屈折率、τはホスト分子Aの蛍光寿命、Rは分子間距離、Kは遷移双極子モーメント(ランダム時2/3)である。 In equation (1), ν is the frequency, f ′ H (ν) is the emission spectrum of the host molecule A, ε (ν) is the absorption spectrum of the guest molecule B, N is the Avogadro constant, n is the refractive index, τ 0 is the fluorescence lifetime of the host molecule A, R is the intermolecular distance, and K 2 is the transition dipole moment (2/3 at random).

速度定数が大きいと、蛍光体間でエネルギー移動が生じやすくなる。大きな速度定数を得るためには、以下の条件が満たされることが望ましい。
[1]ホスト分子Aの発光スペクトルとゲスト分子の吸収スペクトルの重なりが大きい。
[2]ゲスト分子Bの吸光係数が大きい。
[3]ホスト分子Aとゲスト分子Bとの間の距離が小さい。
When the rate constant is large, energy transfer tends to occur between the phosphors. In order to obtain a large rate constant, it is desirable that the following conditions are satisfied.
[1] The overlap between the emission spectrum of the host molecule A and the absorption spectrum of the guest molecule is large.
[2] The extinction coefficient of guest molecule B is large.
[3] The distance between the host molecule A and the guest molecule B is small.

前記[1]は、近接した2つの蛍光体間での共鳴のし易さを表すものである。例えば、図13(a)に示すように、ホスト分子Aの発光スペクトルのピーク波長とゲスト分子Bの吸収スペクトルのピーク波長とが近いと、フェルスター機構によるエネルギー移動が生じやすくなる。図13(b)に示すように、励起状態のホスト分子Aの近くに基底状態のゲスト分子Bが存在すると、共鳴的性質によりゲスト分子Aの波動関数が変化し、基底状態のホスト分子Aと励起状態のゲスト分子Bができる。これにより、ホスト分子Aとゲスト分子Bとの間でエネルギー移動が生じ、ゲスト分子Bが発光する。   [1] represents the ease of resonance between two adjacent phosphors. For example, as shown in FIG. 13A, when the peak wavelength of the emission spectrum of the host molecule A is close to the peak wavelength of the absorption spectrum of the guest molecule B, energy transfer due to the Forster mechanism is likely to occur. As shown in FIG. 13B, when the ground state guest molecule B exists in the vicinity of the excited host molecule A, the wave function of the guest molecule A changes due to resonance properties, and the ground state host molecule A and An excited guest molecule B is formed. Thereby, energy transfer occurs between the host molecule A and the guest molecule B, and the guest molecule B emits light.

前記[3]において、フェルスター機構によるエネルギー移動が起こる分子間距離は、通常、10nm程度である。条件が合えば、分子間距離が20nm程度であってもエネルギー移動は起きる。集光板に分散させる量子ドット蛍光体16、有機蛍光体8(第1有機蛍光体8a、第2有機蛍光体8b)の混合比率を適宜に設定すれば、蛍光体間の距離は20nmよりも短くなる。よって、フェルスター機構によるエネルギー移動が十分に生じるようになる。また、量子ドット蛍光体16、第1有機蛍光体8a、第2有機蛍光体8bとして、その発光スペクトル及び吸収スペクトルが、前記[1]の条件を十分に満たしているものを用いる。これにより、量子ドット蛍光体16から第1有機蛍光体8aへのエネルギー移動、及び、第1有機蛍光体8aから第2有機蛍光体8bへのエネルギー移動が生じ、量子ドット蛍光体16、第1有機蛍光体8a、第2有機蛍光体8bの順にカスケード型のエネルギー移動が生じる。   In the above [3], the intermolecular distance at which energy transfer by the Forster mechanism occurs is usually about 10 nm. If the conditions are met, energy transfer occurs even when the intermolecular distance is about 20 nm. If the mixing ratio of the quantum dot phosphor 16 and the organic phosphor 8 (first organic phosphor 8a, second organic phosphor 8b) dispersed in the light collector is appropriately set, the distance between the phosphors is shorter than 20 nm. Become. Therefore, energy transfer due to the Forster mechanism is sufficiently generated. Further, as the quantum dot phosphor 16, the first organic phosphor 8a, and the second organic phosphor 8b, those whose emission spectrum and absorption spectrum sufficiently satisfy the condition [1] are used. As a result, energy transfer from the quantum dot phosphor 16 to the first organic phosphor 8a and energy transfer from the first organic phosphor 8a to the second organic phosphor 8b occur, and the quantum dot phosphor 16, the first Cascade type energy transfer occurs in the order of the organic phosphor 8a and the second organic phosphor 8b.

このような蛍光体を分散させた集光板17では、3つの異なる発光スペクトルを有する蛍光体(量子ドット蛍光体16、第1有機蛍光体8a、第2有機蛍光体8b)を混合分散させているにもかかわらず、フェルスター機構によるエネルギー移動により、実質的には第2有機蛍光体8bの発光のみが生じる。よって、集光板17に量子ドット蛍光体16、第1有機蛍光体8a、第2有機蛍光体8bを混合分散させることで、所定波長領域の光を吸収し、第2有機蛍光体8bの発光量子効率でピーク波長が前記所定波長領域より高い波長の発光を生じさせることができる。   In the light collector 17 in which such phosphors are dispersed, phosphors having three different emission spectra (quantum dot phosphor 16, first organic phosphor 8a, and second organic phosphor 8b) are mixed and dispersed. Nevertheless, substantially only light emission of the second organic phosphor 8b occurs due to energy transfer by the Forster mechanism. Therefore, by mixing and dispersing the quantum dot phosphor 16, the first organic phosphor 8a, and the second organic phosphor 8b on the light collector 17, light in a predetermined wavelength region is absorbed, and the light emission quantum of the second organic phosphor 8b. Light emission with a peak wavelength higher than the predetermined wavelength region can be generated with efficiency.

このようなエネルギー移動現象は、有機の蛍光体に特有の現象で、前記したように一般的な無機蛍光体では起こらないとされている。しかし、本実施形態の量子ドット蛍光体16などのいくつかの無機ナノ粒子の蛍光体においては、フェルスター機構により、無機蛍光体間、あるいは、無機蛍光体と有機蛍光体との間でエネルギー移動を生じさせることができる。このようなフェルスター機構によって無機蛍光体間、あるいは、無機蛍光体と有機蛍光体との間でエネルギー移動を生じさせる量子ドット蛍光体16としては、以下に示すようのものが挙げられる。   Such an energy transfer phenomenon is a phenomenon peculiar to organic phosphors, and is not supposed to occur in general inorganic phosphors as described above. However, in some inorganic nano-particle phosphors such as the quantum dot phosphor 16 of the present embodiment, energy transfer between inorganic phosphors or between inorganic phosphors and organic phosphors by the Forster mechanism. Can be generated. Examples of the quantum dot phosphor 16 that causes energy transfer between inorganic phosphors or between an inorganic phosphor and an organic phosphor by such a Förster mechanism include the following.

例えば、ZnO/MgZnOコア・シェル構造の2種類の異なったサイズの量子ドットの間でエネルギー移動が起こる。1:√2の寸法比を持つ量子ドットは共鳴する励起子準位を持つため、例えば半径3nm(発光スペクトルのピーク波長:350nm)と半径4.5nm(発光スペクトルのピーク波長:357nm)の2種類の量子ドットの間では、小さい量子ドットから大きい量子ドットへエネルギー移動が起こる。また、CdSe/ZnSコア・シェル構造の2種類の異なったサイズの量子ドットの間でもエネルギー移動が起こる。また、直径8nmないし9nmのMn2+ドープZnSe量子ドットは、450nmと580nmに発光ピークを持ち、色素分子である1’,3’-dihydro-1’,3’,3’-trimethyl-6-nitrospiro[2H-1-benzopyran-2,2’-(2H)-indole] に紫外線を照射して得られる開環型のSpiropyran分子(SPO open; Merocynanine form)の光吸収スペクトルとよく一致し、量子ドットから色素分子へのエネルギー移動が起こる。一般に、無機の蛍光体は、有機の蛍光体に比べて耐光性が優れるため、長期間使用する場合に有利である。 For example, energy transfer occurs between two different sized quantum dots in a ZnO / MgZnO core-shell structure. Since a quantum dot having a dimensional ratio of 1: √2 has a resonating exciton level, for example, 2 having a radius of 3 nm (peak wavelength of emission spectrum: 350 nm) and a radius of 4.5 nm (peak wavelength of emission spectrum: 357 nm). Between types of quantum dots, energy transfer occurs from small to large quantum dots. Energy transfer also occurs between two different sized quantum dots of the CdSe / ZnS core-shell structure. In addition, Mn 2+ doped ZnSe quantum dots having a diameter of 8 nm to 9 nm have emission peaks at 450 nm and 580 nm, and are dye molecules 1 ′, 3′-dihydro-1 ′, 3 ′, 3′-trimethyl-6-nitrospiro Quantum dots agree well with the light absorption spectrum of the ring-opened Spiropyran molecule (SPO open; Merocynanine form) obtained by irradiating [2H-1-benzopyran-2,2 '-(2H) -indole] with ultraviolet light Energy transfer from the dye to the dye molecule. In general, an inorganic phosphor is superior in light resistance as compared with an organic phosphor, and thus is advantageous when used for a long period of time.

通常、2種類の蛍光体を混入した場合には、図12(a)のように、まず蛍光体Aがある効率で発光し、蛍光体Bに入射し、蛍光体Bで光の吸収及び発光のプロセスを経ることによって、蛍光体Bから光が放射される。このようなフォトルミネッセンスによるエネルギー移動は、蛍光体Aにおける光の発光プロセス及び蛍光体Bにおける光の吸収プロセスでエネルギーのロスが生じ、エネルギー移動効率が小さい。
一方、図12(b)に示したフェルスター機構によるエネルギー移動は、蛍光体間でダイレクトにエネルギーのみが移動するので、エネルギー移動効率をほぼ100%にすることが可能であり、高効率にエネルギー移動を生じさせることができる。
Normally, when two kinds of phosphors are mixed, as shown in FIG. 12A, the phosphor A first emits light with a certain efficiency, enters the phosphor B, and the phosphor B absorbs and emits light. Through this process, light is emitted from the phosphor B. In such energy transfer by photoluminescence, energy loss occurs in the light emission process in the phosphor A and the light absorption process in the phosphor B, and the energy transfer efficiency is small.
On the other hand, in the energy transfer by the Forster mechanism shown in FIG. 12B, only the energy moves directly between the phosphors, so that the energy transfer efficiency can be almost 100%, and the energy transfer is highly efficient. Movement can occur.

本実施形態の太陽電池モジュールにあっては、紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体)として量子ドット蛍光体16を用いて集光板17を形成しているので、量子ドット蛍光体16で吸収した光のエネルギーを、フェルスター機構のエネルギー移動によって有機蛍光体8にロスなく遷移させることができる。すなわち、量子ドット蛍光体16の粒径を適宜に変化させることで、その吸収波長、発光波長を任意に設定することができ、したがってフェルスター機構のエネルギー移動を容易に生じさせることができる。よって、高効率での集光が可能となることにより、発電効率を大幅に向上することができる。
また、第1実施形態と同様に、量子ドット蛍光体16(紫外光吸収蛍光体)が入射光中の紫外光を吸収して発光することにより、有機蛍光体8の劣化を抑制することができ、したがって集光板17の使用に伴う集光機能の低下を抑制することができる。
In the solar cell module of the present embodiment, the light collecting plate 17 is formed using the quantum dot phosphor 16 as the ultraviolet light absorbing phosphor (inorganic phosphor), and thus the light absorbed by the quantum dot phosphor 16 Can be transferred to the organic phosphor 8 without loss by energy transfer of the Forster mechanism. That is, by appropriately changing the particle diameter of the quantum dot phosphor 16, the absorption wavelength and emission wavelength can be arbitrarily set, and therefore energy transfer of the Forster mechanism can be easily generated. Therefore, the power generation efficiency can be greatly improved by enabling condensing with high efficiency.
Similarly to the first embodiment, the quantum dot phosphor 16 (ultraviolet light absorbing phosphor) absorbs ultraviolet light in the incident light and emits light, so that deterioration of the organic phosphor 8 can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the light collecting function due to the use of the light collecting plate 17.

なお、前記第4実施形態では、本発明における紫外光吸収蛍光体として量子ドット蛍光体16を用いる場合について説明したが、例えば無機蛍光体を複数種用いる場合には、そのうちの少なくとも一種を通常の無機蛍光体からなる紫外光吸収蛍光体とし、他の少なくとも一種を量子ドット蛍光体16としてもよい。   In the fourth embodiment, the case where the quantum dot phosphor 16 is used as the ultraviolet light absorbing phosphor in the present invention has been described. However, for example, when a plurality of inorganic phosphors are used, at least one of them is a normal one. An ultraviolet light absorbing phosphor made of an inorganic phosphor may be used, and at least one other kind may be the quantum dot phosphor 16.

また、本実施形態においても、集光板17(集光部材)としては、図11(b)に示すように透明基材6の表面に無機蛍光体(図示せず)と有機蛍光体(図示せず)とを共に分散させた塗料を塗布し、蛍光体層18を形成した構成のものを用いてもよい。また、前記蛍光体層18の表面(透明基材6と反対の側の表面)にさらに透明保護層(図示せず)を設けた構成のものを用いてもよい。ただし、本実施形態では、蛍光体層18中には紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体)として量子ドット蛍光体が含まれているものとする。   Also in this embodiment, as the light collector 17 (light collector), an inorganic phosphor (not shown) and an organic phosphor (not shown) are provided on the surface of the transparent substrate 6 as shown in FIG. And a coating material in which the phosphor layer 18 is formed may be used. Moreover, you may use the thing of the structure which further provided the transparent protective layer (not shown) in the surface (surface on the opposite side to the transparent base material 6) of the said fluorescent substance layer 18. FIG. However, in the present embodiment, the phosphor layer 18 includes quantum dot phosphors as ultraviolet light absorbing phosphors (inorganic phosphors).

[第5実施形態]
図14(a)は、本発明に係る太陽電池モジュールの第5実施形態の要部側断面図である。図14(a)に示した太陽電池モジュールが図1(a)、(b)に示した第1実施形態の太陽電池モジュール1と異なるところは、集光板19(集光部材)中に分散させられた無機蛍光体20、すなわち本発明における紫外光吸収蛍光体として、その発光波長のピークが、有機蛍光体8a、8b(他の蛍光体)のピークよりも長波長側にあるものを用いている点である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 14A is a side sectional view of a main part of a fifth embodiment of the solar cell module according to the present invention. The solar cell module shown in FIG. 14A is different from the solar cell module 1 of the first embodiment shown in FIGS. 1A and 1B in that it is dispersed in the light collector 19 (light collector). As the obtained inorganic phosphor 20, that is, the ultraviolet light-absorbing phosphor in the present invention, the one whose emission wavelength peak is longer than the peaks of the organic phosphors 8a and 8b (other phosphors) is used. It is a point.

すなわち、本実施形態では、無機蛍光体20(紫外光吸収蛍光体)として、ストークスシフトが大きいCdSeを用いている。このCdSe(無機蛍光体19)は、図15中実線で示すようにその発光スペクトルの発光波長ピークが、640nm付近にある。一方、第1有機蛍光体8a(BASF社製Lumogen F Yellow 083(商品名))、第2有機蛍光体8b(BASF社製Lumogen F Red 305(商品名))のうち、吸収スペクトルの吸収ピークが長波長側にある第2有機蛍光体8bの吸収スペクトルは、図15中破線で示すように575nm付近にある。   That is, in this embodiment, CdSe having a large Stokes shift is used as the inorganic phosphor 20 (ultraviolet light absorbing phosphor). This CdSe (inorganic phosphor 19) has an emission wavelength peak of its emission spectrum in the vicinity of 640 nm as shown by a solid line in FIG. On the other hand, the absorption peak of the absorption spectrum of the first organic phosphor 8a (BASF Lumogen F Yellow 083 (trade name)) and the second organic phosphor 8b (BASF Lumogen F Red 305 (trade name)) The absorption spectrum of the second organic phosphor 8b on the long wavelength side is in the vicinity of 575 nm as shown by the broken line in FIG.

したがって、無機蛍光体20(CdSe)は、その発光波長のピークが、第1有機蛍光体8a、第2有機蛍光体8bのいずれの吸収波長のピークよりも長波長側にあるものとなる。このような無機蛍光体20を用いることで、該無機蛍光体20が発光した光は、そのほとんどが有機蛍光体8a、8bに吸収されずに、そのまま集光板19中を導光(伝播)し、太陽電池素子3に入射するようになる。   Therefore, the inorganic phosphor 20 (CdSe) has an emission wavelength peak on the longer wavelength side than the absorption wavelength peak of either the first organic phosphor 8a or the second organic phosphor 8b. By using such an inorganic phosphor 20, most of the light emitted by the inorganic phosphor 20 is not absorbed by the organic phosphors 8 a and 8 b but is guided (propagated) through the light collector 19 as it is. Then, the light enters the solar cell element 3.

ここで、例えば第1実施形態のように無機蛍光体7の発光波長のピークが、有機蛍光体8の吸収波長域に重なっている場合には、図16(a)に示すように無機蛍光体7が発光した光は有機蛍光体8に吸収されて発光し、導光(伝播)される。したがって、無機蛍光体7の発光量子収率をηA、有機蛍光体8の発光量子収率をηBとすると、無機蛍光体7が発光した光のうち太陽電池素子3側に導光される光の効率は、ηA×ηBとなる。ここで、ηA、ηBは共に1未満のであるため、ηA×ηB<ηAとなる。   Here, for example, when the peak of the emission wavelength of the inorganic phosphor 7 overlaps with the absorption wavelength region of the organic phosphor 8 as in the first embodiment, as shown in FIG. The light emitted by 7 is absorbed by the organic phosphor 8 to emit light and is guided (propagated). Therefore, when the emission quantum yield of the inorganic phosphor 7 is ηA and the emission quantum yield of the organic phosphor 8 is ηB, the light guided by the inorganic phosphor 7 toward the solar cell element 3 side is emitted. The efficiency is ηA × ηB. Here, since ηA and ηB are both less than 1, ηA × ηB <ηA.

一方、本実施形態では、無機蛍光体20の発光波長のピークが有機蛍光体8(8a、8b)の吸収波長のピークよりも長波長側にあるので、図16(b)に示すように無機蛍光体20が発光した光は有機蛍光体8に吸収されることなく導光(伝播)される。つまり、無機蛍光体20から発光した光はそのまま端面に設置された太陽電池素子3側に導光(伝播)される。したがって、無機蛍光体20が発光した光のうち太陽電池素子3側に導光される光の効率は、有機蛍光体8には関係しないため、ηAとなる。すなわち、図16(a)に示した無機蛍光体7の効率(ηA×ηB)より高くなる。   On the other hand, in this embodiment, the emission wavelength peak of the inorganic phosphor 20 is longer than the absorption wavelength peak of the organic phosphor 8 (8a, 8b), so that the inorganic phosphor 20 is inorganic as shown in FIG. The light emitted from the phosphor 20 is guided (propagated) without being absorbed by the organic phosphor 8. That is, the light emitted from the inorganic phosphor 20 is directly guided (propagated) to the solar cell element 3 side installed on the end face. Therefore, the efficiency of the light guided to the solar cell element 3 side among the light emitted from the inorganic phosphor 20 is not related to the organic phosphor 8, and is ηA. That is, the efficiency (ηA × ηB) of the inorganic phosphor 7 shown in FIG.

このように本実施形態の太陽電池モジュールにあっては、無機蛍光体20(紫外光吸収蛍光体)として、その発光波長のピークが、有機蛍光体8a、8b(他の蛍光体)のピークよりも長波長側にあるものを用いているので、無機蛍光体20で発光した光の、太陽電池素子3側に導光(伝播)される効率を高めることができる。したがって、発電効率を大幅に向上することができる。
また、第1実施形態と同様に、紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体20)が入射光中の紫外光を吸収して発光することにより、有機蛍光体8の劣化を抑制することができ、したがって集光板19の使用に伴う集光機能の低下を抑制することができる。
Thus, in the solar cell module of the present embodiment, as the inorganic phosphor 20 (ultraviolet light absorbing phosphor), the emission wavelength peak is higher than the peaks of the organic phosphors 8a and 8b (other phosphors). Since the light having the longer wavelength side is also used, the efficiency of the light emitted from the inorganic phosphor 20 to be guided (propagated) to the solar cell element 3 side can be increased. Therefore, the power generation efficiency can be greatly improved.
Further, as in the first embodiment, the ultraviolet light absorbing phosphor (inorganic phosphor 20) absorbs the ultraviolet light in the incident light and emits light, thereby suppressing the deterioration of the organic phosphor 8. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in the light collecting function due to the use of the light collector 19.

なお、本実施形態においても、集光板19(集光部材)としては、図14(b)に示したように透明基材6の表面に無機蛍光体(図示せず)と有機蛍光体(図示せず)とを共に分散させた塗料を塗布し、蛍光体層21を形成した構成のものを用いてもよい。また、前記蛍光体層21の表面(透明基材6と反対の側の表面)にさらに透明保護層(図示せず)を設けた構成のものを用いてもよい。ただし、本実施形態では、蛍光体層21中には紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体)として、その発光波長のピークが有機蛍光体8a、8b(他の蛍光体)のピークよりも長波長側にある無機蛍光体20を用いているものとする。   Also in this embodiment, as the light collector 19 (light collector), an inorganic phosphor (not shown) and an organic phosphor (see FIG. 14) are formed on the surface of the transparent substrate 6 as shown in FIG. It is also possible to use a structure in which a phosphor layer 21 is formed by applying a paint in which both are dispersed together. Moreover, you may use the thing of the structure which further provided the transparent protective layer (not shown) in the surface (surface on the opposite side to the transparent base material 6) of the said fluorescent substance layer 21. FIG. However, in the present embodiment, the phosphor layer 21 has an ultraviolet light absorbing phosphor (inorganic phosphor) whose emission wavelength peak is longer than the peaks of the organic phosphors 8a and 8b (other phosphors). It is assumed that the inorganic phosphor 20 on the side is used.

また、本実施形態のように紫外光吸収蛍光体(無機蛍光体)として、その発光波長のピークが、有機蛍光体8a、8b(他の蛍光体)のピークよりも長波長側にある無機蛍光体20を用いて点については、前記の第2実施形態にも応用することができる。   In addition, as in the present embodiment, as an ultraviolet light absorbing phosphor (inorganic phosphor), the emission wavelength peak is longer than the peaks of the organic phosphors 8a and 8b (other phosphors). The point using the body 20 can also be applied to the second embodiment.

[太陽光発電装置]
図17は、太陽光発電装置1000の概略構成図である。
太陽光発電装置1000は、太陽光のエネルギーを電力に変換する太陽電池モジュール1001と、太陽電池モジュール1001から出力された直流電力を交流電力に変換するインバータ(直流/交流変換器)1004と、太陽電池モジュール1001から出力された直流電力を蓄える蓄電池1005と、を備えている。
[Solar power generator]
FIG. 17 is a schematic configuration diagram of the solar power generation device 1000.
The solar power generation apparatus 1000 includes a solar cell module 1001 that converts sunlight energy into electric power, an inverter (DC / AC converter) 1004 that converts DC power output from the solar cell module 1001 into AC power, A storage battery 1005 that stores DC power output from the battery module 1001.

太陽電池モジュール1001は、太陽光を集光する集光部材(集光板)1002と、集光部材1002によって集光された太陽光によって発電を行う太陽電池素子1003とを備えている。このような太陽電池モジュール1001としては、例えば、第1実施形態ないし第5実施形態で説明した太陽電池モジュールが好適に用いられる。   The solar cell module 1001 includes a light collecting member (light collecting plate) 1002 that collects sunlight, and a solar cell element 1003 that generates power using the sunlight collected by the light collecting member 1002. As such a solar cell module 1001, the solar cell module demonstrated in 1st Embodiment thru | or 5th Embodiment is used suitably, for example.

太陽光発電装置1000は、外部の電子機器1006に対して電力を供給する。電子機器1006には、必要に応じて補助電力源1007から電力が供給される。
このような構成の太陽光発電装置1000は、前述した本発明に係る太陽電池モジュールを備えているため、長期に渡って優れた集光機能を発揮し、かつ、高い発電効率を有するものとなる。
The solar power generation device 1000 supplies power to the external electronic device 1006. The electronic device 1006 is supplied with power from the auxiliary power source 1007 as necessary.
Since the solar power generation apparatus 1000 having such a configuration includes the solar cell module according to the present invention described above, the solar power generation apparatus 1000 exhibits an excellent light collecting function for a long period of time and has high power generation efficiency. .

本発明は、太陽電池モジュールおよび太陽光発電装置に利用することができる。   The present invention can be used for a solar cell module and a solar power generation device.

1…太陽電池モジュール、2…集光板(集光部材)、3…太陽電池素子、6…透明基材、7…無機蛍光体、8…有機蛍光体、8a…第1有機蛍光体、8b…第2有機蛍光体、9…蛍光体層、10…透明保護層(透明層)、11…集光板(集光部材)、12…集光板(集光部材)、13…第1層、13a…第1蛍光層、14…第2層、14a…第2蛍光層、15…透明層、16…量子ドット蛍光体、17…集光板(集光部材)、18…蛍光体層、19…集光板(集光部材)、20…無機蛍光体、21…蛍光体層、1000…太陽光発電装置、L…光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solar cell module, 2 ... Light collecting plate (light collecting member), 3 ... Solar cell element, 6 ... Transparent base material, 7 ... Inorganic fluorescent substance, 8 ... Organic fluorescent substance, 8a ... 1st organic fluorescent substance, 8b ... Second organic phosphor, 9 ... phosphor layer, 10 ... transparent protective layer (transparent layer), 11 ... light collecting plate (light collecting member), 12 ... light collecting plate (light collecting member), 13 ... first layer, 13a ... First fluorescent layer, 14 ... second layer, 14a ... second fluorescent layer, 15 ... transparent layer, 16 ... quantum dot phosphor, 17 ... light collecting plate (light collecting member), 18 ... phosphor layer, 19 ... light collecting plate (Condensing member), 20 ... inorganic phosphor, 21 ... phosphor layer, 1000 ... solar power generation device, L ... light

Claims (10)

外部から入射した光を蛍光体によって吸収し、前記蛍光体から放射された光を内部で伝播させて少なくとも一つの端面から射出させる集光部材と、前記集光部材の前記端面に設置されて前記端面から射出された光を受光して電力を発生する太陽電池素子と、を有し、
前記蛍光体が有機蛍光体と無機蛍光体とを有してなり、前記無機蛍光体の少なくとも1種が紫外光を吸収して発光する紫外光吸収蛍光体であることを特徴とする太陽電池モジュール。
A light collecting member that absorbs light incident from the outside by a phosphor, propagates light emitted from the phosphor inside, and emits the light from at least one end surface; and is disposed on the end surface of the light collecting member and A solar cell element that receives light emitted from the end face and generates electric power, and
The solar cell module, wherein the phosphor comprises an organic phosphor and an inorganic phosphor, and at least one of the inorganic phosphors is an ultraviolet light absorbing phosphor that absorbs ultraviolet light and emits light. .
前記集光部材は、透明基材中に前記蛍光体が分散させられたものであることを特徴とする請求項1記載の太陽電池モジュール。   2. The solar cell module according to claim 1, wherein the light collecting member is formed by dispersing the phosphor in a transparent substrate. 前記集光部材は、光の入射面側での前記紫外光吸収蛍光体の濃度が、光の入射面側と反対の側での前記紫外光吸収蛍光体の濃度に比べて高いことを特徴とする請求項2記載の太陽電池モジュール。   The condensing member is characterized in that the concentration of the ultraviolet light absorbing phosphor on the light incident surface side is higher than the concentration of the ultraviolet light absorbing phosphor on the side opposite to the light incident surface side. The solar cell module according to claim 2. 前記集光部材は、透明基材表面に前記蛍光体を分散させてなる蛍光体層が設けられたものであることを特徴とする請求項1記載の太陽電池モジュール。   The solar cell module according to claim 1, wherein the condensing member is provided with a phosphor layer in which the phosphor is dispersed on the surface of a transparent substrate. 前記集光部材は、前記蛍光体層の、前記透明基材と反対の側の表面に、透明層が設けられたものであることを特徴とする請求項4記載の太陽電池モジュール。   The solar cell module according to claim 4, wherein the condensing member has a transparent layer provided on a surface of the phosphor layer opposite to the transparent substrate. 前記集光部材は、光の入射側に配置された第1層と、該第1層の後方に配置された第2層とを有してなり、前記第1層は前記無機蛍光体を有し、前記第2層は前記有機蛍光体を有してなることを特徴とする請求項1、2、4、5のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。   The condensing member includes a first layer disposed on the light incident side and a second layer disposed behind the first layer, and the first layer includes the inorganic phosphor. And the said 2nd layer has the said organic fluorescent substance, The solar cell module as described in any one of Claim 1, 2, 4, 5 characterized by the above-mentioned. 前記集光部材は、前記第1層と第2層との間に透明層を有し、該透明層は、前記第2層の透明基材の屈折率より低い屈折率であることを特徴とする請求項6記載の太陽電池モジュール。   The condensing member has a transparent layer between the first layer and the second layer, and the transparent layer has a refractive index lower than a refractive index of the transparent base material of the second layer. The solar cell module according to claim 6. 前記紫外光吸収蛍光体の発光波長のピークが、他の蛍光体の吸収波長のピークよりも長波長側にあることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。   The solar cell module according to any one of claims 1 to 7, wherein a peak of an emission wavelength of the ultraviolet light absorbing phosphor is on a longer wavelength side than a peak of an absorption wavelength of another phosphor. . 前記無機蛍光体として、量子ドット蛍光体を有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。   The solar cell module according to claim 1, wherein the inorganic phosphor includes a quantum dot phosphor. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールを備えていることを特徴とする太陽光発電装置。   A solar power generation apparatus comprising the solar cell module according to any one of claims 1 to 9.
JP2011256208A 2011-11-24 2011-11-24 Solar cell module and solar light power generation apparatus Pending JP2013110356A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011256208A JP2013110356A (en) 2011-11-24 2011-11-24 Solar cell module and solar light power generation apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011256208A JP2013110356A (en) 2011-11-24 2011-11-24 Solar cell module and solar light power generation apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013110356A true JP2013110356A (en) 2013-06-06

Family

ID=48706815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011256208A Pending JP2013110356A (en) 2011-11-24 2011-11-24 Solar cell module and solar light power generation apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013110356A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016194193A1 (en) * 2015-06-04 2016-12-08 株式会社日立製作所 Wavelength conversion material
JP2018036333A (en) * 2016-08-29 2018-03-08 シャープ株式会社 Display
JP2018536993A (en) * 2015-11-25 2018-12-13 エージーシー グラス ユーロップAgc Glass Europe Photovoltaic device
JP2023510973A (en) * 2020-01-20 2023-03-15 ボード オブ トラスティーズ オブ ミシガン ステート ユニバーシティ High-performance near-infrared capture transparent light-emitting solar concentrator

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55124105A (en) * 1979-03-06 1980-09-25 Siemens Ag Method and device for collecting light
US4367367A (en) * 1978-07-04 1983-01-04 Renata Reisfeld Collector for solar energy
US4488047A (en) * 1981-11-25 1984-12-11 Exxon Research & Engineering Co. High efficiency multiple layer, all solid-state luminescent solar concentrator
JP2000327715A (en) * 1999-05-18 2000-11-28 Daicel Chem Ind Ltd Novel rare earth polymer complex, thin film composed of the new rare earth polymer complex, production method thereof, and optical material using the thin film
JP2007049114A (en) * 2005-05-30 2007-02-22 Sharp Corp Light emitting device and manufacturing method thereof
JP2007103512A (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Kyocera Corp Light emitting device
JP2008536953A (en) * 2005-02-16 2008-09-11 シュティヒティン・ボール・デ・テヒニシェ・ベテンシャッペン Luminescent body containing aligned polymer with specific pretilt angle
JP2009512122A (en) * 2005-09-12 2009-03-19 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア Fluorescence conversion solar cells based on terylene fluorescent dyes
JP2011054814A (en) * 2009-09-03 2011-03-17 Mitsubishi Rayon Co Ltd Light collecting member for solar cell, and solar cell
JP2011071504A (en) * 2009-08-27 2011-04-07 Mitsubishi Rayon Co Ltd Plate-like member of solar cell front, and solar cell module
JP2011165754A (en) * 2010-02-05 2011-08-25 Denso Corp Solar cell module
WO2011121503A1 (en) * 2010-03-29 2011-10-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Luminescent converter
JP2011204810A (en) * 2010-03-25 2011-10-13 Sumitomo Bakelite Co Ltd Wavelength conversion member and photovoltaic device

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4367367A (en) * 1978-07-04 1983-01-04 Renata Reisfeld Collector for solar energy
JPS55124105A (en) * 1979-03-06 1980-09-25 Siemens Ag Method and device for collecting light
US4488047A (en) * 1981-11-25 1984-12-11 Exxon Research & Engineering Co. High efficiency multiple layer, all solid-state luminescent solar concentrator
JP2000327715A (en) * 1999-05-18 2000-11-28 Daicel Chem Ind Ltd Novel rare earth polymer complex, thin film composed of the new rare earth polymer complex, production method thereof, and optical material using the thin film
JP2008536953A (en) * 2005-02-16 2008-09-11 シュティヒティン・ボール・デ・テヒニシェ・ベテンシャッペン Luminescent body containing aligned polymer with specific pretilt angle
JP2007049114A (en) * 2005-05-30 2007-02-22 Sharp Corp Light emitting device and manufacturing method thereof
JP2009512122A (en) * 2005-09-12 2009-03-19 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア Fluorescence conversion solar cells based on terylene fluorescent dyes
JP2007103512A (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Kyocera Corp Light emitting device
JP2011071504A (en) * 2009-08-27 2011-04-07 Mitsubishi Rayon Co Ltd Plate-like member of solar cell front, and solar cell module
JP2011054814A (en) * 2009-09-03 2011-03-17 Mitsubishi Rayon Co Ltd Light collecting member for solar cell, and solar cell
JP2011165754A (en) * 2010-02-05 2011-08-25 Denso Corp Solar cell module
JP2011204810A (en) * 2010-03-25 2011-10-13 Sumitomo Bakelite Co Ltd Wavelength conversion member and photovoltaic device
WO2011121503A1 (en) * 2010-03-29 2011-10-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Luminescent converter

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016194193A1 (en) * 2015-06-04 2016-12-08 株式会社日立製作所 Wavelength conversion material
JP2018536993A (en) * 2015-11-25 2018-12-13 エージーシー グラス ユーロップAgc Glass Europe Photovoltaic device
JP2018036333A (en) * 2016-08-29 2018-03-08 シャープ株式会社 Display
JP2023510973A (en) * 2020-01-20 2023-03-15 ボード オブ トラスティーズ オブ ミシガン ステート ユニバーシティ High-performance near-infrared capture transparent light-emitting solar concentrator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11652181B2 (en) Visibly transparent, luminescent solar concentrator
US8664624B2 (en) Illumination delivery system for generating sustained secondary emission
US20150255657A1 (en) Waveguide assisted solar energy harvesting
US20120080615A1 (en) Photolytically and environmentally stable multilayer structure for high efficiency electromagentic energy conversion and sustained secondary emission
WO2010067296A1 (en) A luminescent photovoltaic generator and a waveguide for use in a photovoltaic generator
WO2013183752A1 (en) Solar cell module and photovoltaic power generation device
US20130026371A1 (en) Index of refraction matched nanoparticles and methods of use
US20120031466A1 (en) Device and method for converting incident radiation into electrical energy using an upconversion photoluminescent solar concentrator
US9082904B2 (en) Solar cell module and solar photovoltaic system
US10101003B2 (en) Luminous systems
CN116504865A (en) Window, insulating glass unit, vehicle and building structure
JP2015099807A (en) Light guide, solar cell module and solar power generation device
JP2019520696A (en) Large area light emitting solar concentrator based on indirect transition semiconductor nanocrystals
JP5885338B2 (en) Solar cell module and solar power generation device
US20120138144A1 (en) Solar cell module and solar power generating apparatus
JP2013110356A (en) Solar cell module and solar light power generation apparatus
JP2011054814A (en) Light collecting member for solar cell, and solar cell
JP6300787B2 (en) Solar cell module
WO2020252092A1 (en) Color-modified luminescent concentrator
JP2015153836A (en) Solar cell module, solar power generator
WO2012115248A1 (en) Solar cell module and solar generator device
Ganesan et al. Uranyl‐Doped PMMA‐Based Solar Concentrator
Iso et al. CuInS2/ZnS Quantum Dot Nanocomposite Films for Photovoltaic Applications

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140918

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20150513

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20150513

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150610

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150616

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150722

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151013

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20160301