JP2003110126A

JP2003110126A - 太陽電池装置及びその製造方法

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Publication number: JP2003110126A
Application number: JP2001301665A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Uda; 敏宇田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】光電変換手段を含む太陽電池装置を、塗装さ
れた導電性の金属板を利用して、できる限り簡単な工程
で、しかもより少ない部品点数で製造することである。【解決手段】太陽電池装置１０は、導電性の金属板か
ら成る第１電極１２と、その上に積層された絶縁性の第
１塗装膜１４と、その上に積層され直列に接続された複
数の光電変換素子２１ａ、２１ｈ、３０ａ、３７ａ等か
ら成る光電変換手段４３と、第１塗装膜の一部に形成さ
れ第１電極と一端の光電変換素子２１ａとを接続する導
通部２２ａと、他端の光電変換素子３０ｈに接続された
第２電極４５と、光電変換手段上に積層された光透過性
の第２塗装膜４７と、から成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光エネルギを電気
エネルギに変換する光電変換手段を含む太陽電池装置及
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、資源の有効利用や環境汚染の防止
等の観点から、太陽光線等の光エネルギを電気エネルギ
に変換する太陽電池が注目されている。太陽電池は受け
た太陽光線を直接電流に変換する半導体装置であり、そ
の用途に応じて種々のタイプのものがある。例えば、光
源は屋外では太陽光であり、屋内では蛍光灯や白熱灯で
ある。また、太陽電池により駆動される駆動対称は、電
卓、時計、ラジオ、テレビ、テープレコーダ及び充電器
等のエレクトロニクス機器である。

【０００３】ところで、自動車等の車両は屋外に長時間
駐車される場合が案外多く、晴天の場合は駐車時間中太
陽光線を受けることになる。これを考慮して、自動車に
おいても太陽光線の光エネルギを利用しようとする試み
がなされている。

【０００４】例えば、特開２００１−６３３４９号公報
は、太陽光線により電力を発生する発電手段と、電力を
変換する変換手段と、車内温度の検知手段と、車内の空
気を車外に放出する送風手段とを含む、自動車の車内温
度上昇防止装置を開示する。しかし、発電手段について
は、「発電手段は太陽電池であり、太陽光線を利用して
電力を発生される」と記載されているのみで、その詳細
は開示されていない。

【０００５】これに対して、特開昭６２−１０２５７０
号公報は、自動車のリヤーウィンドウのガラスの内面に
積層された第１透明導電膜と、その上に積層されたアモ
ルファス半導体から成る光電変換素子と、その上に積層
された第２透明導電膜と、を含む車載用光電変換装置
（従来例）を開示する。光電変換素子はプラズマＣＶＤ
法によりガラス上に積層した。光電変換装置において発
生した電力により車内の換気やバッテリチャージを行う
ことを意図している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例に
は以下の不具合がある。

【０００７】第１に、リヤーウンド上に光電変換装置を
形成、配置するためのコストが上昇する虞がある。リヤ
ーウインドのガラスを形成する工程と、ガラス上に光電
変換素子を成膜する工程とでは作業内容が全く異なる。
そのため、各工程のために別々の生産ラインを準備しな
ければならない。

【０００８】第２に、第１及び第２透明導電膜から電力
を取り出すための取出電極の配線が面倒である。取出電
極は光電変換素子の形成とは別工程でリヤーウインドの
周辺部に配置しなければならない。のみならず、周辺部
に配置された取出電極がリヤーウインドの美観を損ね
る。

【０００９】第３に、後部座席に座っている同乗者の顔
やシート等が本来の色とは異なる色に見えることがあ
る。太陽光線中の特定波長の光成分がアモルファス半導
体から成る光電変換素子により吸収されるからである。
また、リヤーウインド上に配置された光電変換装置がド
ライバの後方の視野を妨げ安全性を損なう虞がある。光
電変換素子全体を透明又はそれに近い状態にすることは
困難だからである。

【００１０】本発明は上記事情を考慮して、光電変換手
段を含む太陽電池装置を、塗装された導電性の金属板を
含む機械や装置（例えば、車両の一部）を利用して、で
きる限り簡単な工程で、しかもより少ない部品点数で製
造することを目的としてなされたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願発明者は、例えば自
動車の一部等塗装された導電性の金属板等を一方の電極
として利用し、該金属板への塗装膜の形成時に太陽電池
を成膜することを思い付いて、本発明を完成した。

【００１２】即ち、本願の第１発明による太陽電池装置
は、導電性の金属板から成る第１電極と；第１電極上に
積層された電気絶縁性の第１塗装膜と；第１塗装膜の上
に積層され直列に接続された複数の光電変換素子から成
る光電変換手段と；第１電極と光電変換手段の一端の光
電変換素子とを接続する導通部と；光電変換手段の他端
の光電変換素子に接続された第２電極と；光電変換手段
上に積層された光透過性の第２塗装膜と；から成ること
を特徴とする。

【００１３】この太陽電池装置では、金属板に太陽光線
が当たると、第１塗装膜と第２塗装膜との間に配置され
た光電変換手段が光エネルギ又は熱エネルギを電気エネ
ルギに変換する、即ち電力を発生する。

【００１４】尚、太陽電池装置は、見方を変えれば、光
電変換手段を含む塗装膜構造体と捕らえることもでき
る。その場合、「第１電極となる導電性の金属板上に積
層された電気絶縁性の第１塗装膜と；第１塗装膜の上に
積層され直列に接続された複数の光電変換素子から成る
光電変換手段と；金属板と光電変換手段の一端の光電変
換素子とを接続する導通部と；光電変換手段上に積層さ
れた光透過性の第２塗装膜と；光電変換手段の他端の光
電変換素子に接続され第２電極を形成する金属部材と；
からなる塗装膜構造体。」と表現することができる。

【００１５】一方、本願の第２発明による製造方法は、
金属板上に第１マスキング部材を裁置し、絶縁性の第１
塗装膜を形成する工程と；第１塗装膜上に複数の第２マ
スキング部材を所定の隙間で裁置する工程と；第１マス
キング部材及び第２マスキング部材を除去し、切欠き部
及び複数の素子裁置部を形成する工程と；各素子裁置部
に金属電極、発熱層及び透明電極を含む光電変換素子を
成膜し、切欠き部に一端の光電変換素子の金属電極と一
体の導通部を形成する工程と；他端の光電変換素子に第
２電極を接続する工程と；光電変換手段の上面に可視光
透過性の第２塗装膜を形成する工程と；から成ることを
特徴とする。

【００１６】この製造方法では、金属板の塗装ラインに
おいて、鋼板に形成される絶縁性の第１塗装膜と最表面
に形成される光透過性の第２塗装膜との間に光電変換手
段が容易かつ簡単に成膜される。

【００１７】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態は以下の通りで
ある。＜太陽電池装置＞太陽電池装置は第１電極、第１塗装
膜、光電変換手段、第２電極及び第２塗装膜等を含む。（光電変換手段）光電変換手段（モジュール）は太陽光線の光エネルギ
を電気エネルギに変換する半導体要素である光電変換素
子（セル）から成ることができる。但し、一つのセルが
発生する電圧は１Ｖ以下であるが、例えば自動車の種々
の機器等を駆動するためには１．５Ｖから数十Ｖの電圧
が必要である。そのため、複数個（たとえば、２から５
０個）のセルを直列に接続してモジュールとしたり、そ
れぞれが直列に接続された複数個（たとえば、２から５
０個）のセルから成る複数個（たとえば、１から３０
個）のユニットを直列に接続してモジュールとすること
ができる。

【００１８】複数のユニットの大きさや形状は同じでも
異なっても良い。たとえば一つのユニットの大きさは縦
１から１００ｃｍで、横１から１００ｃｍとすることが
できる。モジュールの大きさは第１電極の大きさにもよ
るが、縦２から２００ｃｍで、横２から２００ｃｍとす
ることができる。セルには、直接光エネルギを利用するもの（太陽電
池）と、光エネルギに起因する温度（熱）の差を利用す
るもの（電熱素子）とがある。

【００１９】太陽電池には結晶系と、非結晶系（アモル
ファス）とがある。結晶系は第１電極が平面の場合に好
適である。しかし、例えば自動車のボンネット等は湾曲
しているので、結晶方位によらず性能が発揮できるアモ
ルファス系が適している。アモルファス系太陽電池に
は、ａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、ａ−ＳｉＧｅ等がある。

【００２０】例えば、アモルファス系シリコン太陽電池
は、透明電極の上に順にｐ層、ｉ層及びｎ層から成るａ
ーＳｉ層（ｐｉｎ構造の発電層）が形成され、その上に
アルミニウム層等の金属電極が形成されている。本発明
では、光透過性の第２塗装膜側に透明電極を形成し、金
属電極側に絶縁性の第１塗装膜を形成する。その際、第
１塗装膜の切欠き部（後述する）内に金属電極の一部を
充填して導通部を形成し、該導電部により第１電極と光
電変換手段の一端に位置するセルとを導通することがで
きる。尚、セルにおいて、金属電極からｎ層、ｉ層及び
ｐ層の順に積層することもある。これに対して、熱電素子は半導体素子と、熱電素子の
両側に配置され給電用の電極層を持つ金属電膜及び透明
（但し、透明でなくても可能）電膜とから成る。熱電材
料にはビスマスーテルル系、ビスマスーセレン系、アン
チモンーテルル系又はアンチモンーセレン系がある。具
体的には、Ｂｉ₂Ｔｅ₃，Ｂｉ₂Ｓｅ₃，Ｓｂ ₂Ｔｅ₃又はＳ
ｂ₂Ｓｅ₃である。Ｐ型の半導体素子としてはビスマスー
テルルーアンチモン系があり、Ｎ型の半導体素子として
はビスマスーテルル系、ビスマスーテルルーセレン系が
ある。

【００２１】金属電膜は例えばＡｇ、Ａｌ、Ａｕ等から
成り、透明電膜は例えばＩＴＯ、ＳｎＯ₂等から成るこ
とができる。金属電膜に第１電極を接続し、透明電膜に
第２電極を接続する。

【００２２】熱電素子は、透明電膜が可視光透過性の第
２塗装膜側に位置し、金属電膜が絶縁性の第１塗装膜側
に位置するように配置する。すると、Ｎ−Ｐ結合部（Ｐ
−Ｎ結合部）の温度がＰ−Ｎ結合部（Ｎ−Ｐ結合部）の
温度よりも低くなり、この温度差により電力が発生す
る。この電力を第１電極及び第２電極から取り出せば良
い。（第１電極、第２電極）第１電極は、導電性の金属板、例えば自動車のルー
フ、ボンネット又はトランクを形成する鋼板や鉄板から
成ることができる。第１電極の形状は平坦でも良いし、
僅かに湾曲していても良い。

【００２３】第１電極は光電変換手段（モジュール）に
相当する面積を持つことが望ましい。換言すれば、光電
変換手段は第１電極の面積に対応して構成することがで
きる。そして、第１電極はモジュールの一端にある光電
変換素子（セル）の金属電極に接続される。

【００２４】一方、第２電極は、例えば一般の電線やフ
ラット電線から成り、モジュールの他端にあるセルの透
明電極に接続される。第１の電極及び第２電極は、太陽光線の照射時に駆動
することが必要又は望ましい駆動機器に接続され、これ
らに電力を供給する。駆動機器は特に限定されず、自動
車であれば車内の熱気を車外に放出する換気装置の電動
モータや、エアコンの送風モータを駆動する電動モータ
がある。また、自動車以外では例えばヒータ等がある。

【００２５】この他にも、一方及び他方の電極は、蓄電
器や充電器に伝量を貯えておくこともできる。例えば、
自動車のエンジン始動用のバッテリや、（以下、「バッ
テリ」という）その他の充電器に接続され、これらに電
力を貯えこともできる。太陽電池には蓄電能力がないの
で、発電時に駆動機器を駆動しない場合、電力を貯えて
おくことが必要となる。例えば、バッテリ又はその他の
充電器に電力を充電しておき、自動車の走行時にパワー
ステ装置の電動モータを駆動するために利用することも
できる。（第１塗装膜、第２塗装膜）第１電極上に積層される絶
縁性の第１塗装膜は、例えば電着塗装や静電塗装により
形成することができる。第１塗装膜には光電変換手段の
一端のセルに対応する位置に切欠き部が形成されてい
る。

【００２６】一方、光透過性の第２塗装膜は、例えばク
リア又は半クリアな一般のアクリル塗料から成ることが
できる。＜製造方法＞太陽電池装置の製造方法では、金属板上に
第１マスキング部材を裁置して第１塗装膜を形成し、そ
の後第１マスキング部材を除去することができる。これ
により、切欠き部が形成される。

【００２７】次に、第１塗装膜上に複数の第２マスキン
グ部材を隙間を保って裁置し、その後第２マスキング部
材を除去することができる。これにより、複数の素子裁
置部が形成される。このとき枠状の土手部が形成されて
も良い。

【００２８】次に、素子裁置部に複数の光電変換素子
（セル）を成膜する。その際、土手部により区画された
くぼみを利用することもできる。成膜時、切欠き部に金
属電極と一体の導通部が形成される。その際、土手部の
一側に沿って透明電極から伸びる屈曲部が形成され、透
明電極と金属電極とが導通されることもある。

【００２９】その後、他端の光電変換素子に第２電極を
接続し、最後に、光電変換手段の上面に可視光透過性の
第２塗装膜を形成することができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を基に説明す
る。この実施例では、太陽電池装置を自動車の車内換気
装置の電源として利用している。＜第１実施例＞これは、光電変換手段として太陽電池を
利用したものである。（太陽電池装置）図１に示すように、車内換気装置は変
換手段６０と、送風ファン６２とを含む。変換手段６０
は、ボンネット１１の裏面に取り付けられ、次述する太
陽電池装置１０で発生した電力を送風ファン６２が作動
する電圧に変換するインバータである。送風ファン６２
はインストルメンタルパネル内に設けられ、変換手段６
０からの電力で回転して、車内の空気を循環させる。

【００３１】太陽電池装置１０につき、図２、図３及び
図４を基に詳述する。図２は図１におけるＡ方向視図で
あり、図３は図２の要部断面図であり、図４は図３の要
部拡大図である。太陽電池装置１０は、ボンネット１１
を形成する鋼板１２（第１電極）と、絶縁性の塗装膜１
４と、モジュール４３と、第２電極４５と、可視光透過
性の塗装膜４７と、を含む。

【００３２】導電性の鋼板１２はほぼ台形状を持ち、表
面側が凸となるように僅かに湾曲している。鋼板１２に
は絶縁性の塗装膜１４が塗装、形成されている。塗装膜
１４は、エポキシ樹脂を電着塗装することにより鋼板１
２の上面全体に形成され、電気絶縁性で、膜厚は約１５
μｍである。

【００３３】塗装膜１４の上に３個のユニット２０、３
２及び３６から成るモジュール４３が積層、配置されて
いる。第１ユニット２０及び第２ユニット３２は鋼板１
２の後方部分に左右方向に並置され、第３ユニット３６
は前方部分に配置されている。各ユニット２０、３２及
び３６は何れも１６個の太陽電池即ち光電変換素子（セ
ル）２１ａ、３３ａ、３７ａ等から成る。第１及び第２
ユニット２０及び３２ではセル２１ａ、３３ａ等が前後
方向に２個、左右方向に８個並置されている。第３ユニ
ット３６ではセル３７ａ等が前後方向に４個、左右方向
に４個並置されている。

【００３４】詳述すると、塗装膜１４には、第１、第２
及び第３ユニット２０、３２及び３６に対応して、鋼板
１２の前後方向の中間部で左右方向の左端部に第１切欠
き孔１５及び第３切欠き孔１７が形成され、右端部に第
２切欠き孔１６が形成されている。孔径は何れも約１０
ｍｍである。

【００３５】このうち、前方セル群２１と後方セル群３
０とから成る第１ユニット２０について説明する。塗装
膜１４の上面には鋼板１２の前後方向に伸び互いに平行
な７個の土手部１８が形成されている。各土手部１８は
同じ構成で、幅は約１ｍｍで、高さは約１５μｍであ
る。

【００３６】例えば、前方セル群２１中の鋼板１２の左
端（図２において右端）にある第１セル２１ａは、金属
電極２２と、その上に積層されたｐｉｎ構造のアモルフ
ァス系シリコン発電層（以下「発電層」という）２３
と、その上に積層された透明電極２８とから成る。金属
電極２２はアルミニウム（Ａｌ）から成り、膜厚は約１
０μｍである。下面に形成された突起部２２ａが塗装膜
１４の第１切欠き孔１５を貫通して鋼板１２に導通して
いる。

【００３７】発電層２３は、金属電極２２側から膜厚が
約２０ｎｍのｐ層２４、膜厚が約１４０ｎｍのｉ層２５
及び膜厚が約４０ｎｍのｎ層２６の順に積層されて成
る。土手部の一（右）側面１８がセル２１ａの一端
（左）面に当接している。

【００３８】透明電極２８は酸化インジウム錫（ＩＴ
Ｏ）から成り、膜厚は約５００ｎｍである。その左端部
にほぼ直角に曲がりセル２１ａの厚さ方向に伸びた屈曲
部２８ａが形成されている。

【００３９】セル２１ａの寸法は縦（前後）方向が約８
ｃｍで、横（幅）方向が約２６ｃｍであり、発生する電
圧は約０．９Ｖで、電流は数ｍＡである。

【００４０】第２セル２１ｂは、金属電極２２の構成が
上記第１セル２１ａとは異なる。金属電極２２には上記
突起部２２ａは形成されておらず、その一端から側方に
伸びる延長部２２ｂが形成されている。その他の構成は
基本的に第１セル２１ａと同じである。尚、第３セル２
１ｃから第８セル２１ｈは第２セル２１ｂと同じ構成を
持つ。

【００４１】第２電極４５はフラット電線から成り、後
方セル群３０の左端に位置する第８セル３０ｈの透明電
極２８にはんだ付け等により接続されている。

【００４２】光透過性の塗装膜４７は一般の半透明のア
クリル塗装を塗布することにより、３つのユニット２
０、３２及び３６の上面全体を覆うように形成され、膜
厚は約３５μｍである。第１ユニット２０の上方に位置
する部分については、塗装膜４７の下面には、透明電極
２８の屈曲部２８ａを間にして上記土手部１８と反対側
に位置し、かつ土手部１８と平行に伸びる複数の垂下部
４８が形成されている。各垂下部４８の一（左）側面が
セル２１ａの他（右）端面に当接している。これから明
らかなように、セル２１ａは土手部１８及び垂下部４８
により仕切られており、土手部１８の高さはセル２１ａ
等の高さから透明電極２８の厚さを引いた値にほぼ等し
く、垂下部４８の深さはセル２１ａ等の高さから金属電
極２２の厚さを引いた値にほぼ等しい。

【００４３】第１セル２１ｂの透明電極２８の屈曲部２
８ａの先端は第２セル２１ｂの金属電極２２の延長部２
２ｂと導通している。これは、第２セル２１ｂと第３セ
ル２１ｃとの関係、第３セル２１ｃと第４セル２１ｄと
の関係等についても同様である。こうして、前方セル群
２１内の隣接する８個のセル２１ａから２１ｈが直列に
接続されている。前方セル群２１の幅は約２６ｃｍであ
る。

【００４４】尚、前方セル群２１の第８セル２１ｈの透
明電極２８と後方セル群３０の第１セル３０ａの金属電
極２２とを接続手段（不図示）で接続することにより、
前方セル群２１と後方セル群３０とが直列に接続されて
いる。１６個のセル２１ａ、３０ａ等を直列に接続する
ことにより、第１ユニット２０の電圧は１４．４Ｖで、
電流数ｍＡとなる。また、第１ユニット２０の寸法は縦
５２ｃｍで、横６４ｃｍである。

【００４５】尚、第２ユニット３２は、基本的に上述し
た第１ユニット２０と同じ構造を持つ。第２切欠き孔１
６は前方セル群３３の第１セル３３ａに対応している。
第２電極４５は後方セル群３４の第８セル３４ｈの透明
電極２８に接続されている。

【００４６】また、第３ユニット３６は、左右方向にお
いて４個のセル群、即ち最左方セル群３７、第２左方セ
ル群３８、第２右方セル群３９及び最右方セル群４０か
ら成る。例えば、最左方セル群３７の４個のセル３７ａ
から３７ｄは、上記第１ユニット２０の前方セル群の８
個のセル２１ａから２０ｈと同様に形成されている。

【００４７】そして、最左方セル群３７の第４セル３７
ｄの透明電極２８が、第２左方セル群３８の第１セル３
８ａの金属電極２２に接続されている。第２左方セル群
３８と第２右方セル群３９、及び第２右方セル群３９と
最右方セル群４０とについても同様である。これにより
１６個のセルが直列に接続される。尚、第２電極４５は
最右方セル群４０の第４セル４０ｄに接続されている。

【００４８】第１ユニット２０と第２ユニット３２と第
３ユニット３６とは接続手段（不図示）に並列に接続さ
れている。これにより、電圧が１４．４Ｖ、電流が２Ａ
のモジュール４３が構成されている。

【００４９】太陽光線の照射時、例えば第１ユニット２
０では、光透過性の塗装膜４５及び各セル２１ａから３
０ｈの透明電極２８を透過した光が発電層２３に当た
る。すると、ｎ層２６の表面に電子が集まり、ｐ層２４
の表面に正孔が集まり、電位差（電力）が生ずる。この
電力は、第１セル２１ａの金属電極２２に形成された導
通部２２ａ及び鋼板１２と、第８セル３０ｈの透明電極
２８に接続された第２電極４５とから取り出される。そ
して、図１に示した変換手段６０から送風ファン６２に
送られ、送風ファン６２を回転させる。第２ユニット３
２及び第３ユニット３６についても同様である。

【００５０】自動車を炎天下に駐車したような場合は、
ドライバが自動車から離れている間も送風ファン６２は
回転し続け、車内の熱気を車外に排出する。よって、ド
ライバが自動車に戻ってドアを開けたときは、車内の温
度は我慢できる程度にまで下降しており、すぐに自動車
を運転することができる。

【００５１】この太陽電池装置１０によれば、以下の効
果が得られる。

【００５２】第１に、ボンネット１１全体を太陽電池装
置１０とした。その結果、ユニット２０、３２及び３６
から電力を取り出すための１個の第１電極１２及び３個
の第２電極４５の構成が簡単である。鋼板１２が各ユニ
ット２０，３２及び３６に共通の第１電極として機能す
るからである。これにより、運転席のＩ／Ｇ（イグニッ
ション）を作動させることなく、電力を直接駆動機器に
供給することができる。また、各ユニットの第２電極４
５は短く、しかも第２電極４５の上には塗装膜４７が塗
布されているので目立たない。

【００５３】また、ドライバの後方の視野が妨げられる
ことがない。そのため、各セル２１ａ、３０ａ、３７ａ
等を透光性（シースルー）のものにする必要がなくな
り、製造コストが低減できる。更に、後部座席に座って
いる同乗者の顔等が不自然な色に見えることが防止され
る。

【００５４】第２に、光電変換素子（セル）として、ア
モルファス系シリコン太陽電池２２，２３及び２８を採
用した。その結果、湾曲した鋼板１２に太陽電池を所定
の膜厚で成膜することができた。また、透明電極２８の
背後に第２塗装膜４７があるので、通常のアモルファス
系シリコン太陽電池のガラス基板は不要となる。更に、
土手部１８及び垂下部４８がセル２１ａ等の両端面にお
ける補強枠となり、太陽電池装置の構造が安定する。

【００５５】第３に、モジュール４３を３個のユニット
２０，３２及び３６で構成したので、ボンネット１１の
表面全体を太陽電池のために利用することができ、バッ
テリに相当する大きな電力を得ることができた。（製造方法）次に、上記太陽電池装置の製造方法につい
て、図５を参照しつつ説明する。製造は、鋼板１２に第
１塗装膜１４及び第２塗装膜４７を形成する塗装ライン
で行う。尚、第１ユニット２０の製造を中心に説明す
る。

【００５６】図５（ａ）に示すように、塗装ラインにお
いて、上方が凸となるように僅かに湾曲しボンネット１
１を形成する鋼板１２上に、蝋材から成り低い円柱形状
のマスキング部材５１を裁置する。このように鋼板１２
をマスキングした状態で、電着塗料を塗装（ＥＤ塗装）
し、鋼板１２の表面に絶縁性の塗装膜１４を形成する。
塗装膜１４の膜厚は約１５μｍである。尚、必要に応じ
て、塗装膜１４の上に中塗り塗料やベースコート塗料を
塗装しても良い。

【００５７】次に、図５（ｂ）に示すように、塗装膜１
４上に蝋材から成り扁平な矩形状の複数のマスキング部
材５２を、隣接する縁部間に僅かな隙間５７（約１ｍ
ｍ）を残して平行に裁置する。そして、隙間に更に上記
電着塗料を充填し、塗装膜１４と一体で鋼板１２の前後
方向に伸びる７本の土手部１８を形成する。

【００５８】その後、マスキング部材５１及び５２をヒ
ータ（不図示）で加熱し、溶かして除去する。すると、
第１セル２１ａが形成される領域では、マスキング部材
５１及び５２の跡に円形の第１切欠き孔１５及び複数個
の矩形のくぼみ５４が形成される。第２セル２１ｂから
第８セル２１ｈが形成される領域では、マスキング部材
５２の跡に複数個のくぼみ５４が形成される。

【００５９】続いて、図５（ｃ）に示すように、土手部
１８により区画されたくぼみ５４の底部に、公知のスパ
ッタリング法によりアルミニウムから成る金属電極２２
を形成する。このとき、金属電極２２の形成と同時に第
１切欠き孔１５がアルミニウムの一部により充填され、
鋼板１２に導通する円柱形状の導電部２２ａが形成され
る。その後、金属電極２２の上に公知のプラズマＣＶＤ
法によりｐｉｎ構造を有する発電層２３を形成する。セ
ル２１ａは土手部１８の一（右）側面に沿って上下方向
に積層される。

【００６０】その後、ｎ層２４の上に公知のスパッタリ
ング法によりＩＴＯから成る透明電極２８を形成する。
このとき、透明電極２８の一端部に、土手部１８の他
（左）側面方に沿って下方に伸びる屈曲部２８ａが形成
される。第１セル２１ａの透明電極２８の屈曲部２８ａ
は第２セル２１ｂの金属電極２２の延長部２２ｂに接続
され、第１セル２１ａと第２セル２１ｂとが直列に接続
される。

【００６１】これと同時に、第２セル２１ｂと第３セル
２１ｃ、第３セル２１ｃと第４セル２１ｄ等もそれぞれ
直列に接続される。

【００６２】次に、図５（ｄ）に示すように、セル２１
ａ等の透明電極２８の表面に、レーザー等により土手部
１８及び屈曲部２８ａに隣接する複数の溝部５６を形成
する。この溝部５６は土手部１８と平行即ち鋼板１２の
前後方向に伸びるように形成する。

【００６３】続いて、図５（ｅ）に示すように、第１ユ
ニット２０の第８セル３０ｈの透明電極２８に、フラッ
ト電線から成る第２電極４５をはんだ付けにより接続す
る。その後、各セル２１ａ、３０ａ等の透明電極２８の
表面に半透明のアクリル塗料を塗布することにより、可
視光透過性の塗装膜４７を形成する。このとき、塗装膜
４７が形成されるとともに、塗料の一部が溝部５６内に
充填され、屈曲部２８ａを間にして土手部１８と反対側
に位置する垂下部４８が形成される。

【００６４】この太陽電池装置の製造方法によれば、以
下の効果が得られる。これらの効果は、鋼板１２上に塗
装膜１４及び４７を形成する塗装ラインを利用して、各
ユニット２０、３２及び３６のセルを積層、形成したこ
とによる。

【００６５】先ず、鋼板１２上に太陽電池装置１０を形
成、配置するためのコストが低減できる。塗装ラインに
セル２１ａ、３３ａ、３７ａ等を積層する成膜工程を付
加したが、塗装工程と成膜工程とは作業内容が共通する
部分が多いので、双方の工程で製造ラインを共用するこ
とができる。

【００６６】次に、各ユニット２０、３２及び３６から
電力を取り出すための第１電極１２及び第２電極４５が
容易に形成できる。特に第１電極１２はボンネット１１
を形成する鋼板１２から成るので、特別の電極部材を準
備する必要がない。第２電極４５としては短い電線を３
個接続するのみで良い。＜第２実施例＞次に、本発明の第２実施例を説明する。
この実施例では、光電変換手段が複数の熱電素子から成
る。

【００６７】詳述すると、図６に示すように、光電変換
手段（モジュール）は複数の光電変換素子（セル）から
成る。モジュールは鋼板７２と、その上に塗布された１
枚の絶縁性の第１塗装膜７４と、その上に積層された複
数の金属電極（電膜）７６ａ，７６ｂ・・と、その上に
交互に積層されたＰ型発熱層８０ａ、８０ｂ・・及びＮ
型発熱層８１ａ，８１ｂ・・と、その上に積層された複
数の透明電極（電膜）８３ａ，８３ｂ・・と、その上に
積層された１枚の可視光透過性の第２塗装膜と８５から
成る。

【００６８】鋼板７２及び第１塗装膜７４は上記第１実
施例の鋼板１２及び第１塗装膜１４と同じであり、鋼板
７２が第１電極となる。複数の金属電極７６ａ、７６ｂ
・・・のうち、右端金属電極７６ａは右端のＮ型発熱層
８１ａの下面に接続され、第１塗装膜７４の切欠き孔７
５内を下方に突出し鋼板７４に導通する導通部７６ａ１
を有する。第２金属電極７６ｂは右端のＰ型発熱層８０
ａの下面と第２番目のＮ型発熱層８１ｂの下面とを接続
している。以下同様である。

【００６９】Ｐ型発熱層８０ａ，８０ｂ・・はビスマス
ーテルルーアンチモン系から成り、Ｎ型発熱層８１ａ，
８１ｂ・・はビスマスーテルル系から成る。

【００７０】複数の透明電極８３ａ，８３ｂ・・のう
ち、右端透明電極８３ａは右端のＮ型発熱層８１ａの上
面と右端のＰ型発熱層８０ａの上面とを接続している。
第２透明電極８３ｂは第２番目のＮ型発熱層８１ｂの上
面と第２番目のＰ型発熱層８０ｂの上面とを接続してい
る。以下同様である。こうして、第１セル７６ａ，８１
ａ，８３ａと第２セル８３ａ，８０ａ，７６ｂとが直列
に接続される。第２セルと第３セルとについても同様で
ある。

【００７１】尚、左端透明電極８３ｅが第２電極とな
る。また、第２塗装膜８５は透明電極８３ａ，８３ｂ・
・の上方及び隣接する透明電極８３ａと８３ｂ・・間の
隙間にも形成されている。

【００７２】上記モジュールは以下のようにして製造さ
れた。

【００７３】鋼板７２上に第１塗装膜７４を形成すると
き、上記第１マスキング部材５１と同様の第３マスキン
グ部材（不図示）を使用して切欠き孔７５を形成する。
続いて、第３マスキング部材を除去し、上記第２マスキ
ング部材５２と同様の第４マスキング部材（不図示）を
使用して、スパッタリング法により複数個の金属電極７
６ａ、７６ｂ・・を所定の間隔で形成する。

【００７４】次に、プラズマＣＶＤ法により、各金属電
極７６ａ，７６ｂ・・上にＮ型発熱層８１ａ，８１ｂ・
・及びＰ型発熱層８０ａ，８０ｂ・・を形成する。続い
て、スパッタリング法により複数個の透明電極８３ａ，
８３ｂ・・をそれぞれがＮ型発熱層８１ａ，８１ｂ・・
とＰ型発熱層８０ａ，８０ｂ・・とに亘るように形成す
る。最後に、第２塗装膜８５を形成する。

【００７５】作動時にモジュールに当たる太陽光線は、
第２塗装膜８５及び透明電極８３ａ、８３ｂ・・を透過
して、Ｐ型発熱層８０ａ，８０ｂ・・の上面及びＮ型発
熱層８１ａ，８１ｂ・・の上面に照射される。これによ
り、Ｎ−Ｐ結合部が高温側に、ＰーＮ結合部が低温側に
なる。その結果、Ｐ型発熱層８０ａ，８０ｂ・・の上面
と下面との間、及びＮ型発熱層８１ａ，８１ｂ・・の上
面と下面の間に電位差（電圧）が発生する。

【００７６】第２実施例においても、上記第１実施例と
同様の効果が得られる。加えて、熱容量の大きな層が数
個追加されるので、発生する電力が大きくなるという特
有の効果が得られる。

【００７７】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明の太陽電
池装置によれば、塗装された導電性の金属板に太陽光線
が当たると、第１塗装膜と第２塗装膜との間に配置され
た光電変換手段が電力を発生する。従って、この電力を
利用して種々の機器を駆動することができる。また、電
力をバッテリに供給したり、又は充電しておくことがで
きる効果が奏される。

【００７８】一方、本発明の製造方法によれば、塗装ラ
インにおいて、絶縁性の第１塗装膜と光透過性の第２塗
装膜との間に光電変換手段が容易に成膜される。従っ
て、塗装設備を利用して例えば自動車のボンネット等に
光電変換手段を安価に形成できる効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明よる第１実施例（太陽電池装置）の外
観図である。

【図２】図１におけるＡ方向視図である。

【図３】図２の要部断面図である。

【図４】図３の要部拡大図である。

【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）及び（ｅ）は上記太
陽電池装置の製造工程を示す断面説明図である。

【図６】本発明の第２実施例を示す図４に対応する要
部断面拡大図である。

【符号の説明】

１１：ボンネット１２、７２：
鋼板１４、７４：第１塗装膜１５、７５：
切欠き孔１８：土手部２２、７６
ａ、７６ｂ：金属電極２２ａ、７６ａ１：導通部２３：発電層２８、８３ａ、８３ｂ：透明電極２２，２３，
２８：セル２０，３２，３６：ユニット４３：モジュ
ール４５、８３ｅ：第２電極４７、８５：
第２塗装膜４８：垂下部７６ａ，７６
ｂ：金属電極８０ａ、８０ｂ：Ｐ型発熱層８１ａ、８１
ｂ：Ｎ型発熱層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性の金属板から成る第１電極と、該第１電極上に積層された電気絶縁性の第１塗装膜と、該第１塗装膜の上に積層され直列に接続された複数の光
電変換素子から成る光電変換手段と、前記第１電極と前記光電変換手段の一端の前記光電変換
素子とを接続する導通部と、前記光電変換手段の他端の前記光電変換素子に接続され
た第２電極と、前記光電変換手段上に積層された光透過性の第２塗装膜
と、から成ることを特徴とする太陽電池装置。
【請求項２】前記第１電極は自動車のボンネット、ル
ーフ又はトランクを形成する鋼板である請求項１記載の
太陽電池装置。
【請求項３】前記光電変換素子はアモルファス太陽電
池であり、一端のアモルファス太陽電池の金属電極が前
記第１電極に接続され、他端のアモルファス太陽電池の
透明電極が前記第２電極に接続されている請求項１記載
の太陽電池装置。
【請求項４】前記導通部は前記第１塗装膜の一部に形
成されている請求項３記載の太陽電池装置。
【請求項５】前記光電変換素子は、前記第１塗装膜の
上面に形成された土手部と、前記第２塗装膜の下面に形
成された垂下部とにより仕切られている請求項１記載の
太陽電池装置。
【請求項６】前記光電変換手段は、半導体から成る電
熱素子であり、一端のＮ型電熱素子の低温側が前記第１
電極に接続され、他端のＰ型の電熱素子の高温側が前記
第２電極に接続されている請求項１記載の太陽電池装
置。
【請求項７】金属板上に第１マスキング部材を裁置
し、絶縁性の第１塗装膜を形成する工程と、第１塗装膜上に複数の第２マスキング部材を所定の隙間
で裁置する工程と、前記第１マスキング部材及び前記第２マスキング部材を
除去し、切欠き部及び複数の素子裁置部を形成する工程
と、各前記素子裁置部に金属電極、発熱層及び透明電極を含
む光電変換素子を成膜し、前記切欠き部に一端の光電変
換素子の金属電極と一体の導通部を形成する工程と、他端の前記光電変換素子に前記第２電極を接続する工程
と、前記光電変換手段の上面に可視光透過性の第２塗装膜を
形成する工程と、から成ることを特徴とする太陽電池装
置の製造方法。
【請求項８】前記切欠き部及び素子裁置部を形成する
工程において、前記第２マスキング部材により複数の枠
状の土手部を形成し、前記複数の光電変換素子を成膜する工程において、前記
光電変換素子は前記土手部により区画された複数のくぼ
みに成膜し、前記土手部の一側に沿って透明電極から伸
び隣接する光電変換素子の金属電極に導通する屈曲部を
形成する請求項７記載の製造方法。
【請求項９】更に、前記光電変換手段を成膜する工程と
前記第２電極を接続する工程との間に、光電変換素子の
透明電極の上面に土手部と平行な溝部を形成する工程を
含む請求項７記載の太陽電池装置の製造方法。