太阳能电池模组的制作方法

发电;变电;配电装置的制造技术太阳能电池模组1.相关申请的相互参照2.本技术主张基于2021年5月6日申请的日本专利申请第2021-078496号的优先权，引用该日本技术所记载的所有记载内容。技术领域3.本发明的实施方式涉及太阳能电池模组。背景技术：4.近年来，提出了各种透明的太阳能电池。例如，提出了在显示装置的表面配置有透明的染料敏化型太阳能电池的带太阳能电池的显示装置。5.在太阳能电池模组中，期望提高发电效率。技术实现要素：6.实施方式的目的在于提供能够提高发电效率的太阳能电池模组。7.根据一实施方式，太阳能电池模组具备：8.导光板，具有第一主面、所述第一主面的相反侧的第二主面、第一侧面、与所述第一侧面交叉的第二侧面、所述第一侧面的相反侧的第三侧面以及所述第二侧面的相反侧的第四侧面；光学元件，与所述第二主面对置，具有形成相对于所述第二主面倾斜的反射面的胆甾型液晶，将从所述第一主面入射的光的至少一部分朝向所述导光板反射；太阳能电池，与所述第一侧面对置；以及反射部件，与所述第二侧面、所述第三侧面以及所述第四侧面对置。9.根据一实施方式，能够提供可提高发电效率的太阳能电池模组。附图说明10.图1是表示太阳能电池模组100的外观的一个例子的图。11.图2是表示太阳能电池模组100的一个例子的分解立体图。12.图3是表示光学元件3的一个例子的剖面图。13.图4是表示光学元件3的其他例的剖面图。14.图5是表示太阳能电池模组100的一个例子的俯视图。15.图6是表示太阳能电池模组100的一个例子的剖面图。16.图7是表示太阳能电池模组100的其他例的俯视图。17.图8是表示太阳能电池模组100的其他例的分解立体图。18.图9是表示太阳能电池模组100的一个例子的俯视图。19.图10是表示太阳能电池模组100的其他例的俯视图。20.图11是表示太阳能电池模组100的其他例的俯视图。21.图12是表示太阳能电池模组100的一个例子的剖面图。具体实施方式22.以下，一边参照附图一边对本实施方式进行说明。另外，公开只是一个例子，对于本领域技术人员关于保留发明的主旨的适当变更而能够容易想到的方案，当然包含在本发明的范围内。另外，附图为了使说明更加明确，因此有与实际的方式相比示意性地表示各部的宽度、厚度、形状等的情况，但只是一个例子，并非限定本发明的解释。另外，在本说明书与各图中，对于与已出现的图有关而叙述过的构成要素发挥相同或者类似的功能的构成要素，标注相同的参照附图标记，有时适当省略重复的详细说明。23.另外，在附图中，根据需要，为了容易理解，记载相互正交的x轴、y轴以及z轴。将沿着x轴的方向称作x方向或者第一方向，将沿着y轴的方向称作y方向或者第二方向，将沿着z轴的方向称作z方向或者第三方向。将由x轴以及y轴规定的面称作x－y平面。将观察x－y平面称作俯视。第一方向x以及第二方向y相当于与太阳能电池模组所含的基板的主面平行的方向，另外，第三方向z相当于太阳能电池模组的厚度方向。24.图1是表示太阳能电池模组100的外观的一个例子的图。25.太阳能电池模组100具备导光板1、框架10以及发电装置20。导光板1例如作为窗玻璃发挥功能。另外，导光板1并不局限于透明的玻璃板，也可以由透明的合成树脂板构成。另外，导光板1也可以具有挠性。在图1中，表示从室外侧看到的太阳能电池模组100。导光板1具有面向室外的第一主面1a。框架10包围导光板1的3边。发电装置20沿导光板1的其他1边设置。发电装置20具备后述的太阳能电池。26.图2是表示太阳能电池模组100的一个例子的分解立体图。在图2中，示出了从室内侧看到的太阳能电池模组100。太阳能电池模组100除了导光板1、框架10、由单点划线所示的发电装置20之外，还具备由双点划线所示的光学元件3与反射部件5。27.导光板1除了第一主面1a之外，还具有第二主面1b、第一侧面s1、第二侧面s2、第三侧面s3以及第四侧面s4。第二主面1b是图1所示的第一主面1a的相反侧的面，例如面向室内。第一主面1a以及第二主面1b是与x－y平面平行的面。28.第一侧面s1以及第三侧面s3沿第二方向y延伸。第二侧面s2以及第四侧面s4沿第一方向x延伸，与第一侧面s1交叉。第三侧面s3是第一侧面s1的相反侧的面。第四侧面s4是第二侧面s2的相反侧的面。29.光学元件3在第三方向z上与第二主面1b对置。关于光学元件3，之后详细叙述。30.反射部件5在第二方向y上与第二侧面s2以及第四侧面s4对置，在第一方向x上与第三侧面s3对置。另外，反射部件5不与第一侧面s1对置。反射部件5例如也可以包含银、铝等高反射率的金属材料，也可以是使具有不同的折射率的透明的膜层叠而成的干涉膜。虽然之后详细叙述，但这种反射部件5可以是直接形成在各侧面的反射层，也可以是另外形成的反射膜。反射膜经由透明的粘合层粘合于各侧面。31.在图示的例子中，反射部件5配置为覆盖各侧面的整个面，但不限于该例。例如反射部件5也可以配置为覆盖各侧面的一部分(例如第二侧面s2以及第四侧面s4中的接近第一侧面s1的部分)，也可以在各侧面配置为点状(散布的岛状)。32.框架10形成为分别包围第二侧面s2、第三侧面s3以及第四侧面s4。33.发电装置20具备太阳能电池21。太阳能电池21设置于基板22之上。太阳能电池21在第一方向x上与第一侧面s1对置。34.太阳能电池21接受光，将接受到的光的能量转换为电力，其是光电转换元件的一种。即，太阳能电池21利用接受到的光发电，但其种类不被特别限定。例如太阳能电池21是硅系太阳能电池、化合物半导体系太阳能电池、有机半导体系太阳能电池、钙钛矿型太阳能电池、或者量子点型太阳能电池。35.在一个例子中，太阳能电池21构成为接受红外线而发电。36.太阳能电池21沿第一方向x延伸。太阳能电池21配置在与第一侧面s1的沿着延伸方向的长度相等或其以上的范围。即，在将第一侧面s1的沿着第一方向x的长度设为l1、将太阳能电池21的沿着第一方向x的长度设为l2时，长度l2为长度l1的同等以上(l1≤l2)。37.图3是表示光学元件3的一个例子的剖面图。光学元件3作为反射型的偏振衍射光栅发挥功能。38.光学元件3是具有胆甾型液晶cl的液晶层。另外，在图3中，为了简化，作为构成胆甾型液晶cl的液晶分子lm1，图示出位于与x－y平面平行的同一平面的多个液晶分子中的一个液晶分子l，该液晶分子lm1的取向方向相当于位于同一平面的多个液晶分子的长轴的平均取向方向。光学元件3具有沿着第三方向z的厚度d1。39.若着眼于一个胆甾型液晶cl，则胆甾型液晶cl具有位于其一端侧的液晶分子lm11与位于其另一端侧的液晶分子lm12。包含液晶分子lm11以及液晶分子lm12的多个液晶分子lm1以螺旋轴ax为中心，一边旋转一边以螺旋状层叠，构成了胆甾型液晶cl。40.胆甾型液晶cl具有螺旋间距p。螺旋间距p表示螺旋的1个周期(液晶分子lm1旋转360度所需的沿着螺旋轴ax的厚度)。在图3所示的例子中，螺旋轴ax与作为光学元件3的法线方向的第三方向z平行。41.在光学元件3中，多个胆甾型液晶cl沿第一方向x排列，并且也沿第二方向y排列。沿第一方向x邻接的多个胆甾型液晶cl的取向方向相互不同。沿第一方向x排列的多个液晶分子lm11的取向方向连续地变化。同样，沿第一方向x排列的多个液晶分子lm12的取向方向连续地变化。42.光学元件3具有由单点划线表示的那种多个反射面rs。多个反射面rs相互大致平行。反射面rs按照布拉格定律，将入射光中的特定波长的第一圆偏振光反射，使与第一圆偏振光反向旋转的第二圆偏振光透过。这里的反射面rs相当于液晶分子lm1的取向方向一致的面、或者空间相位一致的面(等相位面)。在图3所示的x－z剖面上，反射面rs相对于第二主面1b或者x－y平面倾斜。另外，在本说明书中，圆偏振光可以是严格的圆偏振光，也可以是近似于椭圆偏振光的圆偏振光。43.胆甾型液晶cl将特定波长λ的光中的、与胆甾型液晶cl的旋转方向相同的旋转方向的圆偏振光反射。例如在胆甾型液晶cl的旋转方向为右向旋转的情况下，将特定波长λ的光中的右向旋转的圆偏振光反射，使左向旋转的圆偏振光透过。同样，在胆甾型液晶cl的旋转方向为左向旋转的情况下，将特定波长λ的光中的左向旋转的圆偏振光反射，使右向旋转的圆偏振光透过。44.这种光学元件3在包含液晶分子lm11以及液晶分子lm12的液晶分子lm1的取向方向被固定的状态下固化。即，液晶分子lm1的取向方向根据电场被控制。因此，光学元件3不具备用于取向控制的电极。45.一般来说，基于胆甾型液晶cl的螺旋间距p、相对于异常光的折射率ne以及相对于寻常光的折射率no，胆甾型液晶cl相对于垂直入射的光的选择反射频带δλ由“no×p～ne×p”表示。因此，为了在反射面rs上高效地反射特定波长λ的圆偏振光，设定螺旋间距p、折射率ne以及no，以使特定波长λ包含在选择反射频带δλ内。46.这里，调整胆甾型液晶cl的螺旋间距p，以使选择反射频带δλ成为红外线。出于提高光学元件3的反射面rs上的反射率的观点，期望的是将光学元件3的厚度d1设为螺旋间距p的几倍至10倍左右。即，光学元件3的厚度为3～10μm左右。47.在图3所示的例子中，光学元件3与导光板1分离，但不限于该例。例如在光学元件3形成为另外的膜的情况下，光学元件3经由透明的粘合层粘合于导光板1。另外，也可以将导光板1作为基材而形成光学元件3。在该情况下，在导光板1与光学元件3之间夹设具有规定的取向图案的取向膜。48.另外，多个光学元件3也可以沿第三方向z层叠。例如通过使各个光学元件3所含的胆甾型液晶cl的螺旋间距p相同、螺旋的旋转方向相互相反的两个光学元件3层叠，能够构成为不仅反射特定波长λ的第一圆偏振光，还反射与第一圆偏振光反向旋转的第二圆偏振光。49.另外，通过使各个光学元件3所含的胆甾型液晶cl的螺旋间距p相互不同的多个光学元件3层叠，能够使选择反射频带δλ宽频带化。50.图4是表示光学元件3的其他例的剖面图。51.图4所示的例子与图3所示的例子比较，在胆甾型液晶cl的螺旋轴ax相对于光学元件3的法线方向(第三方向z)倾斜这一点不同。52.在光学元件3中，沿第一方向x邻接的多个胆甾型液晶cl的取向方向相互不同。沿第一方向x排列的多个液晶分子lm11的取向方向连续地变化。同样，沿第一方向x排列的多个液晶分子lm12的取向方向连续地变化。53.光学元件3具有由单点划线所示的那种多个反射面rs。多个反射面rs相互大致平行。反射面rs按照布拉格定律，将入射光中的一部分的圆偏振光反射，使其他圆偏振光透过。在图4所示的x－z剖面上，反射面rs相对于第二主面1b或者x－y平面倾斜。54.图5是表示太阳能电池模组100的一个例子的俯视图。55.在图5所示的例子中，反射部件5分别直接形成在第二侧面s2、第三侧面s3以及第四侧面s4。这种反射部件5例如是通过涂敷包含银等金属材料的糊剂之后使其固化、或蒸镀金属材料而形成的反射层。56.太阳能电池21经由透明的粘合层6粘合于第一侧面s1。57.图6是表示太阳能电池模组100的一个例子的剖面图。图6相当于沿着图5的a－b线的太阳能电池模组100的剖面图。58.这里，对太阳能电池模组100的动作进行说明。59.向导光板1的第一主面1a入射的光li例如是太阳光。即，光li除了可见光之外，还包含红外线。60.光li透过导光板1而向光学元件3入射。光学元件3将光li中的一部分的光lr朝向导光板1以及太阳能电池21反射，使其他光lt透过。由光学元件3的反射面rs反射的光lr例如是红外线的第一圆偏振光。另外，透过光学元件3的光lt包含红外线的第二圆偏振光与可见光。61.但是，如上述那样，在使螺旋间距p相同且螺旋的旋转方向相互相反的两个光学元件3层叠的情况下，红外线的第一圆偏振光以及第二圆偏振光这两方在光学元件3中被反射。62.由光学元件3反射的光lr再次进入导光板1，在导光板1中一边反复反射一边在导光板1的内部传播。63.太阳能电池21接受从第一侧面s1出射的光lr并发电。64.这里，再次参照图5时，从太阳能电池模组100的正面朝向第一主面1a的光lia大致被正面反射，作为光lta朝向太阳能电池21传播。从相对于太阳能电池模组100倾斜方向朝向第一主面1a的光lib向朝向第二侧面s2的方向被反射。反射后的光ltb朝向第二侧面s2传播之后，被反射部件5反射，朝向太阳能电池21传播。同样，从相对于太阳能电池模组100倾斜方向朝向第一主面1a的光lic向朝向第四侧面s4的方向被反射。反射后的光ltc在朝向第四侧面s4传播之后，被反射部件5反射，朝向太阳能电池21传播。65.另外，由导光板1散射的光、被反射面rs反射的光、在光学部件之间的界面折射的光等在导光板1的面内扩散而传播的光，在到达第二侧面s2、第三侧面s3以及第四侧面s4之后被反射部件5反射，朝向太阳能电池21传播。66.即，可抑制第二侧面s2、第三侧面s3以及第四侧面s4上的光泄漏。67.另外，如参照图2说明那样，太阳能电池21配置在与第一侧面s1的长度相等或其以上的长度的范围内。因此，朝向太阳能电池21传播的光能够利用于发电。68.因而，能够提高发电效率。69.图7是表示太阳能电池模组100的其他例的俯视图。70.在图7所示的例子中，反射部件5分别经由粘合层7粘合于第二侧面s2、第三侧面s3以及第四侧面s4。这种反射部件5例如是预先形成的反射膜。粘合层7期望的是由散射性较低的材料、或者透明的材料形成。71.在图示的例子中，作为反射部件5的三个反射膜分别粘合于第二侧面s2、第三侧面s3以及第四侧面s4。另外，也可以将一系列的反射膜不中断地遍及三个侧面而粘合。72.在这种例子中，也可获得与上述的例子相同的效果。除此之外，作为反射部件5，粘合反射膜的工序相比于涂敷糊剂而使其固化的工序、蒸镀反射材料的工序更容易。另外，即使在导光板1大型化的情况下，也能够容易地形成反射部件5。73.图8是表示太阳能电池模组100的其他例的分解立体图。图8所示的例子与图2所示的例子比较，在发电装置20具备多个太阳能电池21这一点不同。多个太阳能电池21沿作为第一侧面s1的延伸方向的第二方向y隔开间隔地排列。这些太阳能电池21设置于共用的基板22之上。太阳能电池21分别在第一方向x上与第一侧面s1对置。74.反射部件5分别与第二侧面s2、第三侧面s3、第四侧面s4对置，并且在沿第二方向y邻接的太阳能电池21之间与第一侧面s1对置。75.图9是表示太阳能电池模组100的一个例子的俯视图。76.在图9所示的例子中，反射部件5分别直接形成在第二侧面s2、第三侧面s3以及第四侧面s4。另外，反射部件5在太阳能电池21之间直接形成在第一侧面s1。这种反射部件5例如是通过涂敷包含银等金属材料的糊剂之后使其固化或蒸镀金属材料而形成的反射层。77.多个太阳能电池21分别经由透明的粘合层6粘合于第一侧面s1。78.根据这种例子，在第一侧面s1上，可抑制从邻接的太阳能电池21之间的光泄漏。因而，可获得与参照图5以及图6等说明过的效果相同的效果。79.图10是表示太阳能电池模组100的其他例的俯视图。80.在图10所示的例子中，反射部件5分别经由粘合层7粘合于第二侧面s2、第三侧面s3以及第四侧面s4。另外，反射部件5在太阳能电池21之间经由粘合层7粘合于第一侧面s1。这种反射部件5例如是预先形成的反射膜。粘合层7期望的是由散射性较低的材料、或者透明的材料形成。81.在图示的例子中，作为反射部件5的三个反射膜分别粘合于第二侧面s2、第三侧面s3以及第四侧面s4。另外，也可以将一系列的反射膜不中断地遍及三个侧面而粘合。82.在这种例子中，也能够得到与参照图7说明过的效果相同的效果。83.图11是表示太阳能电池模组100的其他例的俯视图。84.在图11所示的例子中，在第二侧面s2、第三侧面s3以及第四侧面s4的各个上，不形成上述的反射层，另外，也未粘合有上述的反射膜。这些第二侧面s2、第三侧面s3以及第四侧面s4由框架10包围，并且如后述那样与形成于框架10的内侧的反射部件对置。85.在图示的例子中，单一的太阳能电池21通过粘合层6粘合于第一侧面s1，但也可以将图9等所示的那种多个太阳能电池21分别利用粘合层6粘合于第一侧面s1。86.图12是表示太阳能电池模组100的一个例子的剖面图。图12相当于沿着图11的c－d线的太阳能电池模组100的剖面图。另外，在图12中，省略了光学元件3的图示。87.反射部件5是形成于框架10的内侧的反射面。反射面可以是金属面，也可以是镜面。在图示的包含第二侧面s2的剖面中，反射部件5与第二侧面s2对置。在图示的例子中，反射部件5与第二侧面s2相接，但也可以与第二侧面s2分离。88.这种反射部件5遍及框架10的内侧的大致整体而形成。因此，在包含第三侧面s3的剖面中也同样，反射部件5与第三侧面s3对置，另外，在包含第四侧面s4的剖面中也同样，反射部件5与第四侧面s4对置。89.根据图11以及图12所示的例子，即使在导光板1中传播的光从第二侧面s2、第三侧面s3以及第四侧面s4泄漏，也会被反射面反射，并再次在导光板1中传播，并被利用于发电。因此，与上述的各例同样，能够提高发电效率。90.如以上说明那样，根据本实施方式，能够提供可提高发电效率的太阳能电池模组。91.另外，虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等效的范围中。









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