JP6328891B2 - 太陽電池および太陽電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池および太陽電池モジュールに関するものである。

太陽電池は、太陽の光を直接電気エネルギーに変換できるという特徴から、クリーン且つ無尽蔵なエネルギーの利用手段として注目されており、火力発電や原子力発電に代わる新しい電力源として、ますます期待が高まっている。

図４は、従来から知られている太陽電池の一例を示す断面模式図である。太陽電池は、太陽光Ｉが入射する受光面側から、透光性基板１０１、受光面側封止層１０２、光電変換素子１０３、裏面側封止層１０４、反射層１０５およびカバー層１０６がこの順に積層された構成となっており、光電変換素子１０３は受光面側電極および裏面側電極（図示せず）を備えている。

太陽電池の性能は、一般に、太陽電池に入射した光（太陽光）が電気に変換された割合である変換効率で表される。変換される光のエネルギーは、太陽電池内部の光電変換素子１０３に吸収された光のエネルギーであり、変換効率は、太陽光に含まれる光の波長領域に対する、光電変換素子１０３が効率よく吸収できる光の波長領域の割合に大きく依存し、光電変換素子１０３に用いられる半導体材料の種類によって大きく異なってくる。

太陽電池用の光電変換素子１０３には、主としてシリコンおよび化合物半導体が単結晶および多結晶を含む結晶質やアモルファス（非晶質）の形で用いられているが、いずれも変換効率が低く、発電コストが高いことが課題となっている。

これは、光電変換素子１０３が吸収して電気エネルギーに変換可能な光が、光電変換素子１０３の材料の物性であるバンドギャップにより決定される限られた波長領域の光のみであることに起因する。

太陽光は、紫外光、可視光および赤外光を含む幅広い波長領域を有するが、各種半導体材料からなる光電変換素子１０３が吸収して電気エネルギーに変換可能な光は、３５０〜１２００ｎｍの波長領域の光のみであり、それ以外の波長領域の光は、ほとんど発電に寄与しないことが知られている。

上記の問題に対して、太陽電池を構成する透光性基板１０１や封止層１０２、１０４に、入射光を吸収して入射光とは異なる波長の光を放出する蛍光体材料等を塗布または含有させ、波長変換機能を持たせた構成とすることによって、太陽光のうち光電変換素子１０３が吸収できない波長領域（非有効波長領域）の光を光電変換素子１０３が吸収可能な波長領域（有効波長領域）の光に変換して光の利用効率を高め、太陽電池の変換効率を向上させる試みが行われている（たとえば、特許文献１、２を参照）。

国際公開第２０１１／１５５６１４号公報 特開２０１２−１２９３９１号公報

しかしながら、特許文献１および２に記載された波長変換機能を備える太陽電池では、太陽光は太陽に面する一方側の受光面側からのみ入射する構造となっており、受光面から入射する光は効率良く利用できるが、他方側である裏面から入射する光は利用できないという問題があった。

本発明は、太陽電池の裏面から入射する光を発電に利用することにより、太陽電池の設置面積当たりの発電量を向上させることが可能な太陽電池および太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明の太陽電池は、第１の表面部材、光電変換素子、波長変換層および第２の表面部材がこの順に配置され、前記第１の表面部材および前記第２の表面部材がいずれも透光性
を有し、前記第１の表面部材側が太陽に面し、太陽光の入射側となる太陽電池であって、前記波長変換層が、波長変換粒子を含み、赤外光領域の波長を有する光を、前記光電変換素子により電気エネルギーに変換可能な波長の光に変換する、赤外光変換機能を有し、かつ、前記波長変換層の前記第２の表面部材側に位置する第１の主面が、凸凹からなる二次元周期構造を有するとともに、該二次元周期構造のピッチが、３００〜３０００ｎｍの範囲であり、前記波長変換粒子は、前記第１の主面近傍における平均粒径をＤ１、前記波長変換層の前記光電変換素子側に位置する第２の主面近傍における平均粒径をＤ２としたとき、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たすものであることを特徴とする。

本発明の太陽電池モジュールは、上述の太陽電池の複数個を、配線を介して電気的に接続してなることを特徴とする。

本発明によれば、太陽電池の裏面から入射する光を発電に利用することができ、太陽電池の設置面積当たりの発電量を向上することが可能な太陽電池および太陽電池モジュールを提供できる。

本発明の一実施形態である太陽電池の積層状態を示す概略断面図である。 （ａ）は二次元周期構造の一例を模式的に示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、および（ｃ）は二次元周期構造の別の例の断面模式図である。 本発明の一実施形態である太陽電池モジュールの（ａ）は概略断面図、および（ｂ）は第１の表面部材１側からみた平面図である。 従来の太陽電池の積層状態を示す概略断面図である。

本発明の一実施形態である太陽電池について、図１を基に説明する。本実施形態の太陽電池は、第１の表面部材１、光電変換素子３、波長変換層４および第２の表面部材６がこの順に積層されたものであり、第１の表面部材１および第２の表面部材６がいずれも透光性を有している。なお、第１の表面部材１と光電変換素子３の間には封止層２が設けられている。

このような太陽電池においては、太陽光Ｉは主として第１の表面部材１側から入射し、光電変換素子３において電気エネルギーに変換される。一方、反射層を設けず第２の表面部材６が透光性を有していることから、第２の表面部材６側から太陽電池の設置面や周囲の壁面等からの反射光、および第２の表面部材６側に回り込んだ太陽光などの光Ｉ’が入射し、光電変換素子３において光Ｉ’を電気エネルギーに変換することが可能となる。

光電変換素子３は、光起電力を有する基材の両主面に電極を設けたものである。基材は例えば０．３〜０．４ｍｍの板状であることが好ましいが、例えば球状型や薄膜型などの形態をとっても構わない。基材には、単結晶シリコンや多結晶シリコン、アモルファスシ
リコン等のシリコン系材料のほか、ＣＩＧＳ化合物系、ＣｄＴｅ化合物、有機系、色素増感型材料等のいずれを用いてもよい。

太陽光は、３００〜３０００ｎｍの領域の様々な波長を有する光で構成され、その波長により、可視光領域（下界が３６０〜４００ｎｍ、上界が７６０〜８３０ｎｍの範囲）を中心に、その下界よりも短い波長の近紫外光領域、その上界よりも長い波長の近赤外光領域、および赤外光領域に分類される。

光電変換素子３の有効波長領域は、例えば単結晶および多結晶シリコン太陽電池では４００〜１１００ｎｍ、ＣＩＧＳ化合物系およびＣｄＴｅ化合物系太陽電池では４００〜１２００ｎｍ、アモルファスシリコン、有機系、および色素増感型太陽電池では３５０〜７５０ｎｍであることが知られており、その大半は可視光領域と重複している。

このような太陽電池において、第１の表面部材１側から入射した太陽光Ｉのうち、光電変換素子３が吸収して電気エネルギーに変換可能な波長領域、すなわち有効波長領域の光は、封止層２を通過して直接光電変換素子３に入射し、電気エネルギーに変換される。

また、太陽光Ｉに含まれる有効波長領域以外の光、すなわち非有効波長領域の光は、光電変換素子３で電気エネルギーに変換されずに通過し、波長変換層４に入射する。

波長変換層４には、蛍光体材料等の波長変換材料が含まれている。波長変換材料は、紫外光変換型と赤外光変換型の２種に大別されるが、本発明においては、赤外光変換型の材料を用いる。

紫外光変換型とは、非有効波長領域の光のうち、紫外光領域の光の吸収により励起されて、吸収した光の波長よりも長い波長、すなわち光電変換効率の高い可視光領域の波長の光を発するものであり、一般的に用いられる蛍光、蓄光物質が挙げられる。

赤外光変換型とは、非有効波長領域の光のうち、赤外光領域の光子を複数、同時あるいは逐次的に吸収し、ある電子状態から多段階励起を経て上方の準位から発光することで、吸収した光の波長よりも短い波長、すなわち光電変換効率の高い可視光領域の波長の光を放出するものである。赤外光変換型の波長変換材料は、無機系の材料としては希土類ドープ結晶やガラス等の材料、たとえばＬｉＫＹＦ_５：Ｐｒ^３＋やＹ_２Ｏ_３：Ｐｒ^３＋などが知られ、有機系の材料としては三重項―三重項消滅を利用するフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体などの光吸収色素と、ペリレンやルブレンなど発光性分子とを組み合わせたものが知られている。

なお、これらの波長変換材料の形態は特に限定するものではなく、粒子状、マトリックス状、フィルム状等の種々の形態として使用できる。特に粒子状の場合は、粒子を屈折率の差が小さい透明な樹脂、あるいはガラスのマトリクス中に分散させて使用されることが多い。さらにこの場合、樹脂やガラス自体も波長変換機能を有するものを使用することで、有効波長領域への変換効率をより高めることができる。また、光透過性および波長変換特性に優れるという点では、ナノ粒子が用いられることが好ましい。

波長変換層４に入射した非有効波長領域の光のうち、波長変換層４で波長変換可能な光は、波長変換層４において有効波長領域の光に変換され、放出される。このとき、光電変換素子３側に放出された変換光は、直接光電変換素子３に再入射して電気エネルギーに変換される。また、第２の表面部材６側に放出された変換光は、第２の表面部材６から太陽電池の外に透過する。

本発明においては、第２の表面部材６が透光性を有するとともに、波長変換層４の第２の表面部材６側に位置する第１の主面４Ａが、図２（ａ）〜（ｃ）に例示するような微細な凹凸からなる二次元周期構造を有していることが重要である。本実施形態の太陽電池では、反射層を設けず第２の表面部材が透光性を有することから、第２の表面部材６側から、太陽電池の設置面や周囲の壁面等からの反射光、および第２の表面部材６側に回り込んだ太陽光などの光Ｉ’が入射することが可能となる。光Ｉ’は、第１の表面部材１側から入射する太陽光Ｉとは異なり、様々な角度で太陽電池に入射するため、太陽電池の表面や構成部材の界面で散乱されやすい。

本発明における微細な凹凸からなる二次元周期構造とは、材料表面に３００〜３０００ｎｍの範囲のピッチ（ｐ）を有する突起や窪みなどの凹凸が形成されたものである。このように入射光の波長よりも短い周期構造は、モスアイ構造（蛾の目構造）とも呼ばれ、その大きさや形態、製法などについて種々の報告がなされている（例えば、特開２０１０−２１９４９５号公報を参照）。

図２（ａ）〜（ｃ）に例示するような微細な凹凸からなる二次元周期構造は、光がその二次元周期構造を有する界面を通過する際、二次元周期構造のピッチ（ｐ）よりも長い波長の光の散乱を低減する効果を持つ。これは、媒質Ａ側から媒質Ｂ側に入射する光に対して、媒質Ａと媒質Ｂとの中間の屈折率を持つ物質が媒質Ａと媒質Ｂとの間に存在するのと同様の効果を及ぼして、反射率が低下するためである（図２（ａ）を参照）。さらに、図２（ａ）および（ｂ）における矩形の凸部８を、図２（ｃ）に示すような先端に行くほど幅ｗが小さくなるような錐形（円錐、四角錐、多角錐など）にすることによって、媒質Ａと媒質Ｂとの間で屈折率が緩やかに変化するようになり、反射率がさらに低下することが知られている。なお、錐形とした場合の先端の形状は、尖っていてもよいし、丸められたものであってもよい。

このような微細な凹凸からなる二次元周期構造を、波長変換層４の第１の主面４Ａに、３００〜３０００ｎｍのピッチ（ｐ）、すなわち太陽光の波長領域と同程度のピッチ（ｐ）で形成することにより、第２の表面部材６側から入射する光Ｉ’の、波長変換層４の第１の主面４Ａにおける散乱を低減することができる。また、波長変換層４で変換されて第２の表面部材６側に放出され太陽電池の外に透過した変換光が、周囲の壁面や太陽電池の設置面に反射して第２の表面部材６側から再度入射した場合も同様に、第１の主面４Ａにおける散乱を低減することができる。特に、散乱されやすい第２の表面部材６側から入射する光Ｉ’に対して、このような構造を用いて散乱を低減することにより、第２の表面部材６側から入射する光Ｉ’を有効に活用することができ、太陽光の利用効率が向上して太陽電池の設置面積当たりの発電量を向上することができる。

なお、微細な凹凸の形状は、例えば椀状（ドーム状）や円錐状、角錐状の突起や窪み、波型状等、種々の形状があるが、そのピッチ（ｐ）や凹凸の高低差（ｈ）が太陽光の波長領域と同等な３００〜３０００ｎｍの範囲であれば特に制限するものではない。微細な凹凸のピッチ（ｐ）と高低差（ｈ）の比率（ｈ／ｐ）については、ｈ／ｐを０．２〜５の範囲とすることで、充分な散乱抑制効果が得られるとともに、凹凸の形成工程や太陽電池の組み立て工程等における凹凸の変形や破損の発生を抑えることができ、好ましい。なお、本願の各断面図は模式的なものであり、凹凸の大きさや各層の厚さは実際の寸法関係を反映したものではない。

波長変換層４の第１の主面４Ａに、このような微細な凸凹からなる二次元周期構造を形成するには、ＣＶＤ法、スパッタ法、エッチング法、研磨法等の公知の方法を利用すればよい。

また、例えば波長変換層４と第２の表面部材６とが同一の材料系、例えば同一の樹脂を含み実質的に一体化している場合には、第２の表面部材６の露出面、すなわち太陽電池の第２の表面部材６側の表面に、このような微細な凹凸からなる二次元周期構造を形成してもよい。さらに、このような二次元周期構造は、波長変換層４の光電変換素子３側に位置する第２の主面４Ｂや、第１の表面部材１の主面に形成されていてもよい。

波長変換層４の第１の主面４Ａにおける二次元周期構造のピッチ（ｐ）は、光電変換素子３により電気エネルギーに変換可能な波長の下限、すなわち有効波長領域の下限よりも小さいことが好ましい。これにより、光電変換素子３における有効波長領域の光の４Ａ面における散乱を低減することができ、第２の表面部材６側から入射した光Ｉ’のうち有効波長領域の光量を増大させることができる。

例えば、光電変換素子３を、有効波長領域が４００〜１１００ｎｍの結晶質シリコン製とした場合には、波長変換層４の第２の表面部材６側に位置する第１の主面４Ａにおける二次元周期構造のピッチ（ｐ）を、結晶質シリコン製の光電変換素子３の有効波長領域の下限である４００ｎｍよりも小さくすればよい。

また、波長変換層４は、赤外光を吸収するだけでなく、紫外光や可視光の吸収により励起され、さらにより波長の長い赤外光を吸収することにより発光する、光刺激ルミネッセンス（ Optically stimulated luminescence：ＯＬＳ、またはPhotostimulated luminescence：ＰＬＳ ）と呼ばれる発光を示す波長変換材料（以下、ＯＬＳ材料という）を含む
ものであってもよい。ＯＬＳ材料を用いることにより、第２の表面部材６側から入射する光Ｉ’に含まれる紫外光を有効利用することが可能となる。なお、波長変換層４がＯＬＳ材料を含む場合には、第１の主面４Ａにおける二次元周期構造のピッチ（ｐ）を、ＯＬＳ材料が吸収可能な紫外光の波長よりも小さくすることが好ましい。これにより、第２の表面部材６側から入射する光Ｉ’のうち、ＯＬＳ材料を励起することができる紫外光領域の波長を有する光の波長変換層４の第１の主面４Ａにおける散乱が低減され、第２の表面部材６側から波長変換層４に入射する紫外光の光量を増やすことができ、ＯＬＳ材料が波長変換して発する変換光の量を増大させることができる。

また、本実施形態において、波長変換層４は赤外変換機能を有する波長変換粒子と、樹脂またはガラスとを含むことが好ましい。波長変換材料を粒子状にした波長変換粒子を用いた場合、波長変換層４に入射した光が波長変換粒子の表面で反射・散乱されたり、隣接する粒子に再入射したりすることにより、波長変換層４内部における滞留経路が長くなる。波長変換層４内部における光の滞留経路が長くなると、波長変換可能な波長を有する光が吸収されて波長変換される機会が増大し、波長変換層４に入射した波長変換可能な光のうち、波長変換される光の割合（波長変換効率）が向上する。

さらに波長変換層４の第２の表面部材６側に位置する第１の主面４Ａ近傍における波長変換粒子の平均粒径をＤ１、波長変換層４の光電変換素子３側に位置する第２の主面４Ｂ近傍における波長変換粒子の平均粒径をＤ２としたとき、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たすことが好ましい。なお、「第１の主面４Ａ近傍における波長変換粒子の平均粒径Ｄ１」とは、厳密には、波長変換層４において波長変換粒子の中心から第１の主面４Ａに垂線を引いたときに、垂線が他の波長変換粒子と交わらない（波長変換層４の第１の主面４Ａ側の最外層に位置する）波長変換粒子の平均粒径を指すが、簡易的に、波長変換層４を厚み方向に複数の領域に分割し、そのうち第１の主面４Ａを含む領域に存在する波長変換粒子の平均粒径としてもよい。具体的には、波長変換層４の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察して波長変換粒子を判別し、たとえば波長変換層４を厚さ方向に２〜４等分した領域のうち、第１の主面４Ａを含む領域に存在する波長変換粒子の平均粒径をＤ１、第２の主面４Ｂを含む領域に存在する波長変換粒子の平均粒径を
Ｄ２とすればよい。平均粒径は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で撮影した写真を画像解析するなどして算出できる。なお、分割した領域の境界に存在する粒子については、その断面積の７０％以上が属する領域に存在するものとして取り扱う。

Ｄ１＞Ｄ２とすることで、光電変換素子３を通過して波長変換層４に入射し、波長変換層４において有効波長領域の光に変換された変換光が、第１の主面４Ａ近傍では散乱されやすく、第２の主面４Ｂ近傍では散乱されにくくなる、換言すれば、第２の表面部材６には透過しにくく、光電変換素子３には再入射しやすくなる。したがって、光電変換素子３に再入射する変換光の光量を増大させることができる。このような効果は、特にＤ１が有効波長領域の上限の波長より大きい場合、さらにはＤ２が有効波長領域の下限の波長より小さい場合に顕著となる。

さらに、Ｄ１を波長変換粒子により波長変換可能な赤外光領域の波長の上限近傍とすることにより、第１の主面４Ａ近傍において、波長変換可能な赤外光を散乱させて透過しにくくするとともに、波長変換されない波長領域の赤外光の散乱を抑制して第２の表面部材６から太陽電池の外へ透過しやすくすることができ、波長変換されない赤外光による太陽電池の温度上昇を抑制することができる。

第１の表面部材１は、光電変換素子３や波長変換層４等の太陽電池を構成する各要素を保護するものであり、耐候性や機械的強度の点から、ガラス製やポリカーボネート等の樹脂製であることが好ましく、その厚さは３〜５ｍｍ程度とすることが好ましい。

光電変換素子３の両主面に設けられた電極は、導電性を有する材料で構成されており、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属材料や半田等の合金材料、カーボン材料、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）などの導電性酸化物材料、およびこれらをフィラーとして含む導電性樹脂材料等から適宜選択することができる。

なお、光電変換素子３に用いる電極は、太陽光Ｉや波長変換層４で有効波長領域に変換された光および第２の表面部材６側から入射する光Ｉ’などの光電変換素子３への入射を妨げないように、少なくとも有効波長領域の光に対して透光性を有する材料を使用することが好ましい。なお、透光性が低い材料であっても、光電変換素子３の表面を部分的に被覆する形状、例えばメッシュ状等とすることで適用可能である。

封止層２には、たとえばエチレン−酢酸ビニル共重合体を主成分とする樹脂が用いられ、光電変換素子３への接着性、耐久性および加工性の点で、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）やシリコーンなどが１０質量％以下の割合で含まれていてもよい。また、封止層２および波長変換層４の厚さは合計で０．４〜１ｍｍ程度がよい。

なお、封止層２に紫外線吸収剤を含有するものを用いたり、紫外光変換型または赤外光変換型の波長変換機能を備えるものを用いてもよい。特に紫外光変換型の波長変換機能を付与することで、太陽電池の構成要素を劣化させる原因となる紫外光の入射を抑制するとともに、光電変換素子３が電気エネルギーに変換できない紫外光が有効波長領域の光に変換され、太陽電池の変換効率を高めることができる。なお、この場合、封止層２の紫外線吸収効果や波長変換機能をより効果的なものとするため、封止層２の主面のいずれか一方、または両方に適宜二次元周期構造を形成することが好ましい。

第２の表面部材６は、少なくとも第２の表面部材６側から入射する光Ｉ’を通す透光性を有するものであり、例えば第１の表面部材１と同じガラス製やポリカーボネート等の樹脂からなる。

図３（ａ）は、本発明の一実施形態である太陽電池モジュールについて示した概略断面図であり、太陽光Ｉが入射する側から、板状の透光性基板である第１の表面部材１、封止層２、複数の光電変換素子３、波長変換層４、および第２の表面部材６がこの順に積層され、一方の光電変換素子３の第１の表面部材１側の電極（図示せず）と他方の光電変換素子３の第２の表面部材６側の電極（図示せず）とがインターコネクタ９によって接続された構成となっている。

なお、図３（ｂ）の第１の表面部材１側からみた平面図では、複数の光電変換素子３およびインターコネクタ９のみを示している。本実施形態では複数の光電変換素子３に対し、その第２の表面部材６側に一枚の波長変換層４を備えているが、複数の光電変換素子３の第２の表面部材６側にそれぞれ個別に波長変換層４を設けることもできる。インターコネクタ９には、ハンダを被覆した銅箔等が好適に用いられる。

本実施形態の太陽電池の製造方法について、図１を基に説明する。波長変換層４は以下のようにして作製する。まず、赤外光変換型の波長変換材料を樹脂中に分散させたペースト（以下、単に前駆体ペーストともいう）を作製する。赤外光変換型の波長変換材料としては、有機系では例えばポルフェリンやフタロシアニン等の色素やフルオレン系等の発光ポリマーが挙げられ、無機系ではたとえばＥｒ等の希土類元素が添加されたＹ_２Ｏ_３、ＹＡｌＯ_３およびＹＦ_３等が挙げられる。これらの波長変換材料は２種以上を混合して用いてもよい。波長変換材料を分散させる樹脂としては、例えばアクリル系やシリコーン系の透明な樹脂を用いればよく、波長変換機能を有する樹脂であってもよい。

次に、作製した前駆体ペーストを２枚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム間に挟み、ロールプレス等を用いて所定厚さのシート状成形体を作製する。得られたシート状成形体からポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを剥がし、シート状成形体の一方の表面に、いわゆるロールツーロール法や転写法等により、所望の微細な凸凹からなる二次元周期構造を形成する。

得られたシート状成形体を波長変換層４として用い、第１の表面部材１、封止層２、光電変換素子３、波長変換層４、および第２の表面部材６を順次図１のように重ね合わせる。このとき、シート状成形体の二次元周期構造を形成した側が第２の表面部材６に対向する第１の主面４Ａとなるように配置する。得られた積層体を１００〜２００℃の温度にて加熱圧着するとともに積層体中の樹脂成分を硬化させることにより、太陽電池を作製することができる。なお、重ね合わせた各層間の密着性を向上するため、真空状態で加熱圧着して樹脂成分の硬化処理を行うことが好ましい。また、波長変換層４と、それに隣接する光電変換素子３や第２の表面部材６との界面に、例えばポリエチレンナフタレート樹脂等の透光性を有する樹脂層を配置しても良い。

なお、第１の主面４Ａ近傍と第２の主面４Ｂ近傍とで波長変換粒子の平均粒径が異なる波長変換層４を作製する場合は、たとえば平均粒径の異なる２種類の波長変換粒子をそれぞれ用いて、含有する波長変換粒子の平均粒径が異なる２種類のシート状成形体を作製し、これらを積層して波長変換層４とすればよい。

第１の表面部材１としては、たとえば強化ガラスを用いる。封止層２としては、たとえばエチレン−酢酸ビニル共重合体フィルムを用いる。光電変換素子３としては、たとえば光起電力を有する多結晶シリコン基材の両主面に電極として、それぞれ金属Ａｇ粉末を含有する電極ペーストを用いてメッシュ状に印刷し、焼き付けたものを用いる。第２の表面部材６としては、第１の表面部材１と同じ強化ガラスや、ポリカーボネート等の樹脂のシートを用いることができる。

なお、本実施形態では、樹脂と波長変換材料との混合物である波長変換層４用の前駆体ペーストを、２枚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム間に挟み、ロールプレス等を用いて波長変換層４となる所定厚さのシート状成形体を予め作製したが、第１の表面部材１の主面上に光電変換素子３を配置し、その光電変換素子３の表面に樹脂と波長変換材料との混合物を塗布して加圧処理することで波長変換層４を形成した後、その波長変換層４の表面に微細な凸凹構造を形成して、図１のような太陽電池を作製しても構わない。この場合、平均粒径の異なる波長変換粒子を含む混合物を順次塗布することで、第１の主面４Ａ近傍と第２の主面４Ｂ近傍とで波長変換粒子の平均粒径が異なる波長変換層４を容易に作製することができる。

以上、本発明の実施形態の一例である太陽電池および太陽電池モジュールについて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲で種々変更したものについても適用することができる。

１、１０１ ：第１の表面部材（透光性基板）
２、１０２、１０４：封止層
３、１０３ ：光電変換素子
４ ：波長変換層
１０５ ：反射層
６、１０６ ：第２の表面部材（カバー層）
８、８’ ：微細な凹凸
９ ：インターコネクタ
Ｉ ：太陽光

Claims (5)

1. 第１の表面部材、光電変換素子、波長変換層および第２の表面部材がこの順に配置され、前記第１の表面部材および前記第２の表面部材がいずれも透光性を有し、前記第１の表面部材側が太陽に面し、太陽光の入射側となる太陽電池であって、
   前記波長変換層が、波長変換粒子を含み、赤外光領域の波長を有する光を、前記光電変換素子により電気エネルギーに変換可能な波長の光に変換する、赤外光変換機能を有し、
   かつ、前記波長変換層の前記第２の表面部材側に位置する第１の主面が、凸凹からなる二次元周期構造を有するとともに、該二次元周期構造のピッチが、３００〜３０００ｎｍの範囲であり、
   前記波長変換粒子は、前記第１の主面近傍における平均粒径をＤ１、前記波長変換層の前記光電変換素子側に位置する第２の主面近傍における平均粒径をＤ２としたとき、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たすものであることを特徴とする太陽電池。
2. 前記二次元周期構造の前記ピッチが、前記光電変換素子により電気エネルギーに変換可能な波長の下限よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
3. 前記波長変換層が、樹脂またはガラスを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池。
4. 前記Ｄ１が、前記波長変換粒子により波長変換可能な波長の上限近傍であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池の複数個を、配線を介して電気的に接続してなることを特徴とする太陽電池モジュール。

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