特開 2024-10545 太陽電池装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024010545

(43)【公開日】2024-01-24

(54)【発明の名称】太陽電池装置

(51)【国際特許分類】

   H02S 40/22 20140101AFI20240117BHJP

   G02B 5/30 20060101ALI20240117BHJP

【ＦＩ】

H02S40/22

G02B5/30

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022111936

(22)【出願日】2022-07-12

(71)【出願人】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】冨岡 安

(72)【発明者】

【氏名】小橋 淳二

(72)【発明者】

【氏名】岡 真一郎

【テーマコード（参考）】

2H149

5F151

5F251

【Ｆターム（参考）】

2H149AA00

2H149AB01

2H149BA03

2H149CA02

2H149EA10

2H149FA27W

5F151AA02

5F151AA03

5F151AA04

5F151AA05

5F151AA11

5F151AA20

5F151BA17

5F151JA23

5F151JA25

5F251AA02

5F251AA03

5F251AA04

5F251AA05

5F251AA11

5F251AA20

5F251BA17

5F251JA23

5F251JA25

(57)【要約】

【課題】発電効率の変動を抑制することが可能な太陽電池装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、太陽電池装置は、第１主面と、前記第１主面に対向する第２主面と、第１側面と、前記第１側面に交差する第２側面と、前記第２側面に対向する第３側面と、前記第１側面に対向する第４側面と、を有する透明基板と、前記透明基板の前記第２主面側に積層され、第１コレステリック液晶を有する第１液晶層と、前記第１液晶層に積層され、第２コレステリック液晶を有する第２液晶層と、前記第１側面に対向する第１太陽電池と、前記第２側面に対向する第２太陽電池と、前記第３側面に対向する第３太陽電池と、を備え、前記第１液晶層は、前記第２主面に対して傾斜した第１反射面を有し、前記第２液晶層は、前記第２主面に対して傾斜した第２反射面を有し、平面視において、前記第１反射面の法線と前記第２反射面の法線とのなす角度は、０°より大きく、１８０°より小さい。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１主面と、前記第１主面に対向する第２主面と、第１側面と、前記第１側面に交差する第２側面と、前記第２側面に対向する第３側面と、前記第１側面に対向する第４側面と、を有する透明基板と、
前記透明基板の前記第２主面側に積層され、第１コレステリック液晶を有する第１液晶層と、
前記第１液晶層に積層され、第２コレステリック液晶を有する第２液晶層と、
前記第１側面に対向する第１太陽電池と、
前記第２側面に対向する第２太陽電池と、
前記第３側面に対向する第３太陽電池と、
を備え、
前記第１液晶層は、前記第２主面に対して傾斜した第１反射面を有し、
前記第２液晶層は、前記第２主面に対して傾斜した第２反射面を有し、
平面視において、前記第１反射面の法線と前記第２反射面の法線とのなす角度は、０°より大きく、１８０°より小さい、太陽電池装置。

【請求項2】

前記第１コレステリック液晶の旋回方向は、前記第２コレステリック液晶の旋回方向とは異なり、
前記第１コレステリック液晶の螺旋ピッチは、前記第２コレステリック液晶の螺旋ピッチと同等である、請求項１に記載の太陽電池装置。

【請求項3】

前記第１コレステリック液晶の旋回方向は、前記第２コレステリック液晶の旋回方向とは異なり、
前記第１コレステリック液晶の螺旋ピッチは、前記第２コレステリック液晶の螺旋ピッチとは異なる、請求項１に記載の太陽電池装置。

【請求項4】

前記第１コレステリック液晶の旋回方向は、前記第２コレステリック液晶の旋回方向と同一であり、
前記第１コレステリック液晶の螺旋ピッチは、前記第２コレステリック液晶の螺旋ピッチとは異なる、請求項１に記載の太陽電池装置。

【請求項5】

さらに、
前記第２液晶層に積層され、第３コレステリック液晶を有する第３液晶層と、
前記第３液晶層に積層され、第４コレステリック液晶を有する第４液晶層と、
前記第４側面に対向する第４太陽電池と、を備え、
前記第３液晶層は、前記第２主面に対して傾斜した第３反射面を有し、
前記第４液晶層は、前記第２主面に対して傾斜した第４反射面を有し、
平面視において、前記第３反射面の法線と前記第４反射面の法線とのなす角度は、０°より大きく、１８０°より小さい、請求項１に記載の太陽電池装置。

【請求項6】

平面視において、前記第１反射面の法線と前記第２反射面の法線とのなす角度、及び、前記第３反射面の法線と前記第４反射面の法線とのなす角度は、９０°である、請求項５に記載の太陽電池装置。

【請求項7】

さらに、
前記透明基板の前記第１主面側に積層され、第３コレステリック液晶を有する第３液晶層と、
前記第３液晶層に対向する透明な保護基板と、を備える、請求項１に記載の太陽電池装置。

【請求項8】

前記保護基板は、前記第１側面に重畳する第５側面と、前記第２側面に重畳する第６側面と、前記第３側面に重畳する第７側面と、を有し、
前記第１太陽電池は、前記第５側面に対向し、
前記第２太陽電池は、前記第６側面に対向し、
前記第３太陽電池は、前記第７側面に対向している、請求項７に記載の太陽電池装置。

【請求項9】

さらに、前記第１液晶層と前記第２液晶層との間に介在する配向膜を備える、請求項１に記載の太陽電池装置。

【請求項10】

さらに、前記第１液晶層と前記第２液晶層との間に介在し、凹凸を有する構造体を備える、請求項１に記載の太陽電池装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、太陽電池装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、液晶材料を用いた液晶偏光格子が提案されている。液晶偏光格子における回折効率は、入射角に依存する。このような液晶偏光格子を太陽電池装置に適用する場合、時間や季節によって太陽光の入射角が変化し、回折効率が変動する。建築物や移動体に太陽電池装置を設置した場合には、回折効率に起因した発電効率の変動を抑制することが要望される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０１７－５２２６０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

実施形態の目的は、発電効率の変動を抑制することが可能な太陽電池装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一実施形態によれば、太陽電池装置は、
第１主面と、前記第１主面に対向する第２主面と、第１側面と、前記第１側面に交差する第２側面と、前記第２側面に対向する第３側面と、前記第１側面に対向する第４側面と、を有する透明基板と、前記透明基板の前記第２主面側に積層され、第１コレステリック液晶を有する第１液晶層と、前記第１液晶層に積層され、第２コレステリック液晶を有する第２液晶層と、前記第１側面に対向する第１太陽電池と、前記第２側面に対向する第２太陽電池と、前記第３側面に対向する第３太陽電池と、を備え、前記第１液晶層は、前記第２主面に対して傾斜した第１反射面を有し、前記第２液晶層は、前記第２主面に対して傾斜した第２反射面を有し、平面視において、前記第１反射面の法線と前記第２反射面の法線とのなす角度は、０°より大きく、１８０°より小さい。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、太陽電池装置１０の一例を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１に示した太陽電池装置１０のＡ－Ｂ線に沿った断面図である。

【図3】図３は、液晶層２１に含まれるコレステリック液晶ＣＬ１及び液晶層２２に含まれるコレステリック液晶ＣＬ２の一例を説明するための断面図である。

【図4】図４は、図３に示した液晶分子ＬＭ１１及び液晶分子ＬＭ２１の配向パターンの一例を示す図である。

【図5】図５は、導光方向Ｄ１及びＤ２の関係を示す平面図である。

【図6】図６は、図１に示した太陽電池装置１０のＡ－Ｂ線に沿った他の断面図である。

【図7】図７は、図１に示した太陽電池装置１０のＡ－Ｂ線に沿った他の断面図である。

【図8】図８は、太陽電池装置１０の他の平面図である。

【図9】図９は、太陽電池装置１０の他の分解斜視図である。

【図10】図１０は、図９に示した太陽電池装置１０のＡ－Ｂ線に沿った断面図である。

【図11】図１１は、図９に示した太陽電池装置１０のＣ－Ｄ線に沿った断面図である。

【図12】図１２は、図１０に示した液晶層２１の液晶分子ＬＭ１１及び液晶層２４の液晶分子ＬＭ４１、及び、図１１に示した液晶層２２の液晶分子ＬＭ２１及び液晶層２３の液晶分子ＬＭ３１の配向パターンの一例を示す図である。

【図13】図１３は、導光方向Ｄ１乃至Ｄ４の関係を示す平面図である。

【図14】図１４は、導光方向Ｄ１乃至Ｄ４の関係を示す他の平面図である。

【図15】図１５は、太陽電池装置１０の他の分解斜視図である。

【図16】図１６は、図１５に示した太陽電池装置１０のＡ－Ｂ線に沿った断面図である。

【図17】図１７は、図１５に示した太陽電池装置１０のＣ－Ｄ線に沿った断面図である。

【図18】図１８は、導光方向Ｄ１乃至Ｄ４の関係を示す平面図である。

【図19】図１９は、透明基板１と液晶層との間、及び、積層される液晶層の間に介在し得る凹凸を有する配向膜３を説明するため図である。

【図20】図２０は、透明基板１と液晶層との間、及び、積層される液晶層の間に介在し得る凹凸を有する構造体４を説明するため図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

【0008】

なお、図面には、必要に応じて理解を容易にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸を記載する。Ｚ軸に沿った方向をＺ方向または第１方向Ａ１と称し、Ｙ軸に沿った方向をＹ方向または第２方向Ａ２と称し、Ｘ軸に沿った方向をＸ方向または第３方向Ａ３と称する。Ｘ軸及びＹ軸によって規定される面をＸ－Ｙ平面と称し、Ｘ軸及びＺ軸によって規定される面をＸ－Ｚ平面と称し、Ｙ軸及びＺ軸によって規定される面をＹ－Ｚ平面と称する。Ｘ－Ｙ平面を見ることを平面視と称する。

【0009】

図１は、太陽電池装置１０の一例を示す斜視図である。

【0010】

太陽電池装置１０は、液晶光学素子１００と、太陽電池ＰＶ１と、を備えている。液晶光学素子１００は、透明基板１と、液晶層２１と、液晶層２２と、を備えている。図１には示していないが、液晶光学素子１００は、透明基板１と液晶層２１との間、及び、液晶層２１と液晶層２２との間に介在する配向膜を備える場合がある。また、液晶光学素子１００は、透明基板１と液晶層２１との間、及び、液晶層２１と液晶層２２との間に介在する構造体を備える場合がある。これらの配向膜及び構造体の具体的な例については、後述する。

【0011】

透明基板１は、例えば、透明なガラス板または透明な合成樹脂板によって構成されている。透明基板１は、例えば、可撓性を有する透明な合成樹脂板によって構成されていてもよい。透明基板１は、任意の形状を取り得る。例えば、透明基板１は、湾曲していてもよい。

【0012】

本明細書において、『光』は、可視光及び不可視光を含むものである。例えば、可視光域の下限の波長は３６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、可視光域の上限の波長は７６０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下である。可視光は、第１波長帯（例えば４００ｎｍ～５００ｎｍ）の第１成分（青成分）、第２波長帯（例えば５００ｎｍ～６００ｎｍ）の第２成分（緑成分）、及び、第３波長帯（例えば６００ｎｍ～７００ｎｍ）の第３成分（赤成分）を含んでいる。不可視光は、第１波長帯より短波長帯の紫外線、及び、第３波長帯より長波長帯の赤外線を含んでいる。
本明細書において、『透明』は、無色透明であることが好ましい。ただし、『透明』は、半透明又は有色透明であってもよい。

【0013】

透明基板１は、Ｘ－Ｙ平面に沿った平板状に形成され、主面Ｆ１と、主面Ｆ２と、側面Ｓ１と、側面Ｓ２と、側面Ｓ３と、側面Ｓ４と、を有している。主面Ｆ１及び主面Ｆ２は、Ｘ－Ｙ平面に略平行な面であり、第１方向Ａ１において、互いに対向している。側面Ｓ１及び側面Ｓ４は、Ｘ－Ｚ平面に略平行な面であり、第２方向Ａ２において、互いに対向している。側面Ｓ２及び側面Ｓ３は、Ｙ－Ｚ平面に略平行な面であり、第３方向Ａ３において、互いに対向している。図１に示す例では、側面Ｓ１及び側面Ｓ４が透明基板１の短辺に沿った面であり、側面Ｓ２及び側面Ｓ３が透明基板１の長辺に沿った面である。なお、側面Ｓ１及び側面Ｓ４が透明基板１の長辺に沿った面であって、側面Ｓ２及び側面Ｓ３が透明基板１の短辺に沿った面であってもよい。

【0014】

液晶層２１は、透明基板１の主面Ｆ２の側に積層されている。液晶層２２は、液晶層２１に積層されている。これらの液晶層２１及び２２の詳細については後述する。

【0015】

太陽電池ＰＶ１は、第２方向Ａ２において透明基板１の側面Ｓ１に対向している。太陽電池ＰＶ１は、透明な接着層により側面Ｓ１に接着されている。

【0016】

太陽電池ＰＶ１の一例としては、シリコン系太陽電池、有機薄膜太陽電池などが挙げられる。シリコン系太陽電池は、非晶質シリコン、微結晶シリコン、単結晶シリコン、多結晶シリコンなどを用いて形成されている。有機薄膜太陽電池は、有機半導体太陽電池、ペロブスカイト型太陽電池などを含み、使用する材料によって光透過性を有する場合がある。

【0017】

図２は、図１に示した太陽電池装置１０のＡ－Ｂ線に沿った断面図である。

【0018】

液晶層２１は、拡大して模式的に示すように、複数の液晶分子によって構成されたコレステリック液晶ＣＬ１を有している。コレステリック液晶ＣＬ１は、第１方向Ａ１にほぼ平行な螺旋軸ＡＸ１を有し、また、第１方向Ａ１に沿った螺旋ピッチＰ１を有している。
液晶層２２は、拡大して模式的に示すように、複数の液晶分子によって構成されたコレステリック液晶ＣＬ２を有している。コレステリック液晶ＣＬ２は、第１方向Ａ１にほぼ平行な螺旋軸ＡＸ２を有し、また、第１方向Ａ１に沿った螺旋ピッチＰ２を有している。
螺旋ピッチＰ１及びＰ２は、螺旋の１周期（液晶分子が３６０度回転するのに要する第１方向Ａ１に沿った厚さ）を示す。

【0019】

液晶層２１及び２２の各々は、透明基板１を介して入射した光ＬＴｉのうち、螺旋ピッチ及び屈折率異方性に応じて決定される選択反射帯域の円偏光を反射するように構成されている。なお、本明細書において、液晶層２１及び２２における「反射」とは、液晶層２１及び２２の内部における回折を伴うものである。

【0020】

液晶層２１は、選択反射帯域のうち、コレステリック液晶ＣＬ１の旋回方向に対応した円偏光を反射する反射面Ｒ１を有している。
液晶層２２は、選択反射帯域のうち、コレステリック液晶ＣＬ２の旋回方向に対応した円偏光を反射する反射面Ｒ２を有している。
なお、本明細書において、円偏光は、厳密な円偏光であってもよいし、楕円偏光に近似した円偏光であってもよい。

【0021】

反射面Ｒ１及びＲ２の詳細については後述するが、反射面Ｒ１及びＲ２はいずれも、太陽電池ＰＶ１を向くようにＸ－Ｙ平面に対して傾斜している。但し、反射面Ｒ１は、反射面Ｒ２とは異なる向きに傾斜している。Ｙ－Ｚ断面において、反射面Ｒ１の法線Ｎ１は液晶層２１から透明基板１に向かう点線の矢印として示し、また、反射面Ｒ２の法線Ｎ２は液晶層２２から透明基板１に向かう点線の矢印として示している。法線Ｎ１は、法線Ｎ２とは平行ではない。

【0022】

図２に示す例では、コレステリック液晶ＣＬ１の旋回方向は、コレステリック液晶ＣＬ２の旋回方向とは異なる。また、コレステリック液晶ＣＬ１の螺旋ピッチＰ１は、コレステリック液晶ＣＬ２の螺旋ピッチＰ２と同等である。また、液晶層２１における屈折率異方性は、液晶層２２における屈折率異方性と同等である。

【0023】

つまり、液晶層２１における選択反射帯域は、液晶層２２における選択反射帯域と同等である。また、反射面Ｒ１で反射される円偏光は、反射面Ｒ２で反射される円偏光とは逆回りの円偏光である。

【0024】

次に、太陽電池装置１０の光学作用について説明する。

【0025】

図示した例では、液晶層２１及び２２の各々が透明基板１の側から入射した光ＬＴｉの一部を透明基板１に向けて反射する場合について説明する。

【0026】

太陽電池装置１０に入射する光ＬＴｉは、例えば、太陽光であり、可視光、紫外線、及び、赤外線を含んでいる。ここでは、理解を容易にするために、光ＬＴｉは、透明基板１に対して略垂直に入射するものとする。なお、透明基板１に対する光ＬＴｉの入射角度は、特に限定されない。

【0027】

光ＬＴｉは、主面Ｆ１から透明基板１の内部に進入し、主面Ｆ２から出射して、液晶層２１に入射する。そして、液晶層２１は、反射面Ｒ１において光ＬＴｉの一部を透明基板１に向けて反射し、その他の光を透過する。反射された光ＬＴｒ１は、例えば、赤外線の波長帯の円偏光Ｉ１である。

【0028】

液晶層２１を透過した光ＬＴｔは、液晶層２２に入射する。そして、液晶層２２は、反射面Ｒ２において光ＬＴｔの一部を透明基板１に向けて反射し、その他の光を透過する。反射された光ＬＴｒ２は、例えば、赤外線の波長帯の円偏光Ｉ２である。円偏光Ｉ２は、円偏光Ｉ１とは逆回りの円偏光である。液晶層２２を透過した光ＬＴｔは、例えば可視光及び紫外線を含んでいる。

【0029】

液晶層２１で反射された光ＬＴｒ１の透明基板１への進入角θｉ１、及び、液晶層２２で反射された光ＬＴｒ２の透明基板１への進入角θｉ２は、透明基板１における光導波条件を満足するように設定される。ここでの進入角θｉ１及びθｉ２は、透明基板１と空気との界面で全反射を起こす臨界角θｃ以上の角度が望ましい。進入角θｉ１及びθｉ２は、透明基板１の主面Ｆ１に直交する垂線に対する角度である。

【0030】

透明基板１、液晶層２１、及び、液晶層２２が同等の屈折率を有している場合、これらの積層体が単体の光導波体となり得る。この場合、光ＬＴｒ１及びＬＴｒ２は、透明基板１と空気との界面、及び、液晶層２２と空気との界面において、反射を繰り返しながら側面Ｓ１に向けて導光される。側面Ｓ１から出射した光ＬＴｒ１及びＬＴｒ２は、太陽電池ＰＶ１において発電に利用される。

【0031】

図３は、液晶層２１に含まれるコレステリック液晶ＣＬ１及び液晶層２２に含まれるコレステリック液晶ＣＬ２の一例を説明するための断面図である。

【0032】

なお、図３では、液晶層２１及び２２を第１方向Ａ１に拡大して示している。また、簡略化のため、コレステリック液晶ＣＬ１を構成する液晶分子ＬＭ１として、Ｘ－Ｙ平面に平行な同一平面に位置する複数の液晶分子のうちの１つの液晶分子ＬＭ１を図示している。図示した液晶分子ＬＭ１の配向方向は、同一平面に位置する複数の液晶分子の平均的な配向方向に相当する。同様に、コレステリック液晶ＣＬ２を構成する液晶分子ＬＭ２として、Ｘ－Ｙ平面に平行な同一平面に位置する複数の液晶分子のうちの１つの液晶分子ＬＭ２を図示している。

【0033】

点線で囲んだ１つのコレステリック液晶ＣＬ１に着目すると、コレステリック液晶ＣＬ１は、旋回しながら第１方向Ａ１に沿って螺旋状に積み重ねられた複数の液晶分子ＬＭ１によって構成されている。複数の液晶分子ＬＭ１は、コレステリック液晶ＣＬ１の一端側の液晶分子ＬＭ１１と、コレステリック液晶ＣＬ１の他端側の液晶分子ＬＭ１２と、を有している。液晶分子ＬＭ１１は、透明基板１に近接している。液晶分子ＬＭ１２は、液晶層２２に近接している。

【0034】

図示した断面図において、隣接するコレステリック液晶ＣＬ１の配向方向は、互いに異なっている。つまり、隣接する液晶分子ＬＭ１１の配向方向は、互いに異なっている。また、隣接する液晶分子ＬＭ１２の配向方向も、互いに異なっている。複数の液晶分子ＬＭ１１の配向方向は、たとえば図の左から右に向かって連続的に変化している。複数の液晶分子ＬＭ１２の配向方向も、連続的に変化している。

【0035】

図中に一点鎖線で示す反射面Ｒ１は、Ｘ－Ｙ平面と平行な主面Ｆ２に対して傾斜している。反射面Ｒ１とＸ－Ｙ平面とのなす角度を反射面Ｒ１の傾斜角度θ１と称する。傾斜角度θ１は、鋭角である。反射面Ｒ１は、液晶分子ＬＭ１の配向方向が揃った面、あるいは、空間位相が揃った面（等位相面）に相当する。

【0036】

点線で囲んだ１つのコレステリック液晶ＣＬ２に着目すると、コレステリック液晶ＣＬ２は、旋回しながら第１方向Ａ１に沿って螺旋状に積み重ねられた複数の液晶分子ＬＭ２によって構成されている。複数の液晶分子ＬＭ２は、コレステリック液晶ＣＬ２の一端側の液晶分子ＬＭ２１と、コレステリック液晶ＣＬ２の他端側の液晶分子ＬＭ２２と、を有している。液晶分子ＬＭ２１は、液晶層２１に近接している。液晶分子ＬＭ２２は、液晶層２２と空気層との界面に近接している。

【0037】

図示した断面図において、隣接するコレステリック液晶ＣＬ２の配向方向は、互いに異なっている。つまり、隣接する液晶分子ＬＭ２１の配向方向は、互いに異なっている。また、隣接する液晶分子ＬＭ２２の配向方向も、互いに異なっている。複数の液晶分子ＬＭ２１の配向方向は、たとえば図の左から右に向かって連続的に変化している。複数の液晶分子ＬＭ２２の配向方向も、連続的に変化している。

【0038】

図中に一点鎖線で示す反射面Ｒ２は、Ｘ－Ｙ平面と平行な主面Ｆ２に対して傾斜している。反射面Ｒ２とＸ－Ｙ平面とのなす角度を反射面Ｒ２の傾斜角度θ２と称する。傾斜角度θ２は、鋭角である。反射面Ｒ２は、液晶分子ＬＭ２の配向方向が揃った面、あるいは、空間位相が揃った面（等位相面）に相当する。

【0039】

このような液晶層２１及び２２の各々は、液晶分子の配向方向が固定された状態で硬化している。つまり、液晶分子の配向方向は、電界に応じて制御されるものではない。このため、液晶光学素子１００は、液晶層２１及び２２に電界を形成するための電極を備えていない。

【0040】

一般的に、コレステリック液晶を有する液晶層において、垂直入射した光に対する選択反射帯域Δλは、コレステリック液晶の螺旋ピッチＰ、液晶層の屈折率異方性Δｎ（異常光に対する屈折率ｎｅと常光に対する屈折率ｎｏとの差分）に基づいて、次の式（１）で示される。
Δλ＝Δｎ＊Ｐ …（１）
選択反射帯域Δλの具体的な波長範囲は、（ｎｏ＊Ｐ）以上、（ｎｅ＊Ｐ）以下の範囲である。

【0041】

選択反射帯域Δλの中心波長λｍは、コレステリック液晶の螺旋ピッチＰ、液晶層の平均屈折率ｎａｖ（＝（ｎｅ＋ｎｏ）／２）に基づいて、次の式（２）で示される。
λｍ＝ｎａｖ＊Ｐ …（２）
図２及び図３に示した例においては、液晶層２１及び２２は、同等の選択反射帯域Δλを有し、しかも、同等の中心波長λｍを有している。

【0042】

なお、上記の例では、太陽光のうちの赤外線が選択反射帯域に含まれる場合について説明したが、これに限らない。屈折率異方性Δｎ及び螺旋ピッチＰを調整することで、所望の選択反射帯域を実現することができる。

【0043】

図４は、図３に示した液晶分子ＬＭ１１及び液晶分子ＬＭ２１の配向パターンの一例を示す図である。

【0044】

液晶層２１に示した矢印Ｄ１は、図２に示した反射面Ｒ１の法線Ｎ１のＸ－Ｙ平面への正射影に相当し、反射面Ｒ１で反射された光ＬＴｒ１の導光方向を示している。液晶層２２に示した矢印Ｄ２は、図２に示した反射面Ｒ２の法線Ｎ２のＸ－Ｙ平面への正射影に相当し、反射面Ｒ２で反射された光ＬＴｒ２の導光方向を示している。導光方向Ｄ１は、導光方向Ｄ２とは異なる方向である。また、導光方向Ｄ１及びＤ２の各々は、Ｘ軸及びＹ軸と交差する方向である。

【0045】

液晶層２１において、導光方向Ｄ１に並んだ液晶分子ＬＭ１１の各々の配向方向は、互いに異なる。図示した例では、導光方向Ｄ１に沿って並んだ複数の液晶分子ＬＭ１１に着目すると、液晶分子ＬＭ１１の各々の配向方向は、導光方向Ｄ１を示す矢印に沿って、反時計回りに一定角度ずつ変化している。ここでは、互いに隣接する液晶分子ＬＭ１１の配向方向の変化量は、導光方向Ｄ１に沿って一定であるが、徐々に増大したり、徐々に減少したりしてもよい。
一方、液晶層２１において、導光方向Ｄ１に直交する方向に沿って並んだ液晶分子ＬＭ１１の各々の配向方向は略一致している。

【0046】

液晶層２２において、導光方向Ｄ２に並んだ液晶分子ＬＭ２１の各々の配向方向は、互いに異なる。図示した例では、導光方向Ｄ２に沿って並んだ複数の液晶分子ＬＭ２１に着目すると、液晶分子ＬＭ２１の各々の配向方向は、導光方向Ｄ２を示す矢印に沿って、時計回りに一定角度ずつ変化している。ここでは、互いに隣接する液晶分子ＬＭ２１の配向方向の変化量は、導光方向Ｄ２に沿って一定であるが、徐々に増大したり、徐々に減少したりしてもよい。
一方、液晶層２２において、導光方向Ｄ２に直交する方向に沿って並んだ液晶分子ＬＭ２１の各々の配向方向は略一致している。

【0047】

なお、ここでの液晶分子ＬＭ１１及びＬＭ２１の配向方向とは、Ｘ－Ｙ平面における液晶分子ＬＭ１１及びＬＭ２１の長軸方向に相当する。

【0048】

図５は、導光方向Ｄ１及びＤ２の関係を示す平面図である。

【0049】

上記の通り、図２に示した反射面Ｒ１の法線Ｎ１を示す矢印を平面視したとき、法線Ｎ１は、Ｘ－Ｙ平面における導光方向Ｄ１に一致する。また、図２に示した反射面Ｒ２の法線Ｎ２を示す矢印を平面視したとき、法線Ｎ２は、Ｘ－Ｙ平面における導光方向Ｄ２に一致する。反射面Ｒ１が反射面Ｒ２とは異なる向きに傾斜しているため、導光方向Ｄ１は導光方向Ｄ２に一致しない。Ｘ－Ｙ平面において、導光方向Ｄ１（または法線Ｎ１）と導光方向Ｄ２（または法線Ｎ２）とのなす角度αは、０°より大きく、１８０°より小さい。

【0050】

導光方向Ｄ１を示す矢印は、側面Ｓ１及び側面Ｓ２を向いている。つまり、反射面Ｒ１で反射された光は、側面Ｓ１及び側面Ｓ２に向かって導光される。
導光方向Ｄ２を示す矢印は、側面Ｓ１及び側面Ｓ３を向いている。つまり、反射面Ｒ２で反射された光は、側面Ｓ１及び側面Ｓ３に向かって導光される。

【0051】

太陽電池ＰＶ１が側面Ｓ１に沿って配置された太陽電池装置１０においては、なす角度αは、０°より大きく、９０°以下であることが望ましい。また、導光方向Ｄ１及びＤ２は、側面Ｓ１の法線ＮＳ１に関して、線対称であることが望ましい。

【0052】

このような太陽電池装置１０によれば、液晶光学素子１００は導光方向が互いに異なる複数の液晶層を備えている。このため、導光方向が一方向に限定された場合と比較して、時間や季節によって太陽光の入射角が変化した場合に、回折効率の変動が低減される。そして、太陽光の入射角が変化しても、太陽光のうちの発電に利用する波長帯（例えば赤外線）を安定的に太陽電池ＰＶ１に導光することができ、太陽電池ＰＶ１による発電効率の変動を抑制することができる。

【0053】

また、図２に示した例では、発電に利用する波長帯の右回り円偏光及び左回り円偏光がそれぞれ液晶層２１及び２２で反射されて太陽電池ＰＶ１に導光される。このため、光の利用効率が向上する。
一方で、液晶層２１及び２２における選択反射帯域には、可視光の波長帯がほとんど含まれない。このため、液晶光学素子１００を透過した光の不所望な着色が抑制される。

【0054】

次に、太陽電池装置１０の他の構成例について説明する。

【0055】

図６は、図１に示した太陽電池装置１０のＡ－Ｂ線に沿った他の断面図である。図６に示す構成例は、図２に示した構成例と比較して、液晶層２１及び液晶層２２の構成が異なる。具体的には、コレステリック液晶ＣＬ１の螺旋ピッチＰ１は、コレステリック液晶ＣＬ２の螺旋ピッチＰ２とは異なる。なお、コレステリック液晶ＣＬ１の旋回方向がコレステリック液晶ＣＬ２の旋回方向とは異なる点、及び、液晶層２１における屈折率異方性が液晶層２２における屈折率異方性と同等である点については、図２に示した構成例と同様である。

【0056】

つまり、図６に示した構成例では、液晶層２１における第１選択反射帯域の中心波長は、液晶層２２における第２選択反射帯域の中心波長と異なり、しかも、反射面Ｒ１で反射される円偏光は、反射面Ｒ２で反射される円偏光とは逆回りの円偏光である。但し、第１選択反射帯域は、第２選択反射帯域と重複しない場合もあり得るし、第２選択反射帯域の一部と重複する場合もあり得る。

【0057】

より具体的には、液晶層２１は、反射面Ｒ１において光ＬＴｉのうちの一部の光ＬＴｒ１を透明基板１に向けて反射し、その他の光を透過する。液晶層２２は、反射面Ｒ２において光ＬＴｉのうちの一部の光ＬＴｒ２を透明基板１に向けて反射し、その他の光を透過する。光ＬＴｒ１の中心波長λ１は、光ＬＴｒ２の中心波長λ２とは異なる。

【0058】

このような構成例によれば、発電に利用する波長帯を広帯域化することができる。

【0059】

図７は、図１に示した太陽電池装置１０のＡ－Ｂ線に沿った他の断面図である。図７に示す構成例は、図２に示した構成例と比較して、液晶層２１及び液晶層２２の構成が異なる。具体的には、コレステリック液晶ＣＬ１の螺旋ピッチＰ１は、コレステリック液晶ＣＬ２の螺旋ピッチＰ２とは異なり、しかも、コレステリック液晶ＣＬ１の旋回方向がコレステリック液晶ＣＬ２の旋回方向と同一である。なお、液晶層２１における屈折率異方性が液晶層２２における屈折率異方性と同等である点については、図２に示した構成例と同様である。

【0060】

つまり、図７に示した構成例では、液晶層２１における第１選択反射帯域の中心波長は、液晶層２２における第２選択反射帯域の中心波長と異なり、しかも、反射面Ｒ１で反射される円偏光は、反射面Ｒ２で反射される円偏光と同一方向に回転する円偏光である。但し、第１選択反射帯域は、第２選択反射帯域と重複しない場合もあり得るし、第２選択反射帯域の一部と重複する場合もあり得る。

【0061】

このような構成例においても、図６に示した構成例と同様に、発電に利用する波長帯を広帯域化することができる。

【0062】

図８は、太陽電池装置１０の他の平面図である。図８に示す構成例は、図５等に示した構成例と比較して、太陽電池装置１０がさらに太陽電池ＰＶ２及びＰＶ３を備える点で相違している。

【0063】

太陽電池ＰＶ１は、上記の構成例と同様に、側面Ｓ１に対向している。太陽電池ＰＶ２は、側面Ｓ２に対向し、透明な接着層を介して側面Ｓ２に接着されている。太陽電池ＰＶ３は、側面Ｓ３に対向し、透明な接着層を介して側面Ｓ３に接着されている。これらの太陽電池ＰＶ２及びＰＶ３は、上記した太陽電池ＰＶ１と同一の種類のものを適用してもよいし、太陽電池ＰＶ１とは異なる種類のものを適用してもよい。

【0064】

液晶光学素子１００は、図２を参照して説明した液晶層２１及び液晶層２２を備えていてもよいし、図６を参照して説明した液晶層２１及び液晶層２２を備えていてもよいし、図７を参照して説明した液晶層２１及び液晶層２２を備えていてもよい。

【0065】

Ｘ－Ｙ平面において、導光方向Ｄ１（または法線Ｎ１）と導光方向Ｄ２（または法線Ｎ２）とのなす角度αは、０°より大きく、１８０°より小さい。また、複数の太陽電池ＰＶ１乃至ＰＶ３が配置された太陽電池装置１０においては、なす角度αは、９０°より大きく、１８０°以下であることが望ましい。

【0066】

以上の説明では、太陽電池装置１０が２つの液晶層２１及び２２を備えているが、これに限らない。太陽電池装置１０は、３つ以上の液晶層を備えていてもよい。複数の液晶層については、それぞれコレステリック液晶を有しているが、コレステリック液晶の旋回方向、螺旋ピッチ、屈折率異方性は、所望の特性に応じて適宜自由に選択することができる。

【0067】

図９は、太陽電池装置１０の他の分解斜視図である。図９に示す構成例は、図１等に示した構成例と比較して、太陽電池装置１０が、さらに、液晶層２３及び２４と、太陽電池ＰＶ２乃至ＰＶ４を備える点で相違している。

【0068】

液晶層２１は、透明基板１に積層されている。液晶層２２は、液晶層２１に積層されている。液晶層２３は、液晶層２２に積層されている。液晶層２４は、液晶層２３に積層されている。これらの液晶層２３及び２４は、いずれも後述するコレステリック液晶を有している。

【0069】

太陽電池ＰＶ１は、側面Ｓ１に対向し、透明な接着層を介して側面Ｓ１に接着されている。太陽電池ＰＶ２は、側面Ｓ２に対向し、透明な接着層を介して側面Ｓ２に接着されている。太陽電池ＰＶ３は、側面Ｓ３に対向し、透明な接着層を介して側面Ｓ３に接着されている。太陽電池ＰＶ４は、側面Ｓ４に対向し、透明な接着層を介して側面Ｓ４に接着されている。これらの太陽電池ＰＶ２乃至ＰＶ４は、上記した太陽電池ＰＶ１と同一の種類のものを適用してもよいし、太陽電池ＰＶ１とは異なる種類のものを適用してもよい。

【0070】

図１０は、図９に示した太陽電池装置１０のＡ－Ｂ線に沿った断面図である。
図１１は、図９に示した太陽電池装置１０のＣ－Ｄ線に沿った断面図である。

【0071】

液晶層２１は、拡大して模式的に示すように、複数の液晶分子によって構成されたコレステリック液晶ＣＬ１を有している。コレステリック液晶ＣＬ１は、第１方向Ａ１にほぼ平行な螺旋軸ＡＸ１を有し、また、第１方向Ａ１に沿った螺旋ピッチＰ１を有している。
液晶層２２は、拡大して模式的に示すように、複数の液晶分子によって構成されたコレステリック液晶ＣＬ２を有している。コレステリック液晶ＣＬ２は、第１方向Ａ１にほぼ平行な螺旋軸ＡＸ２を有し、また、第１方向Ａ１に沿った螺旋ピッチＰ２を有している。

【0072】

液晶層２３は、拡大して模式的に示すように、複数の液晶分子によって構成されたコレステリック液晶ＣＬ３を有している。コレステリック液晶ＣＬ３は、第１方向Ａ１にほぼ平行な螺旋軸ＡＸ３を有し、また、第１方向Ａ１に沿った螺旋ピッチＰ３を有している。
液晶層２４は、拡大して模式的に示すように、複数の液晶分子によって構成されたコレステリック液晶ＣＬ４を有している。コレステリック液晶ＣＬ４は、第１方向Ａ１にほぼ平行な螺旋軸ＡＸ４を有し、また、第１方向Ａ１に沿った螺旋ピッチＰ４を有している。

【0073】

液晶層２１は、選択反射帯域のうち、コレステリック液晶ＣＬ１の旋回方向に対応した円偏光を反射する反射面Ｒ１を有している。
液晶層２２は、選択反射帯域のうち、コレステリック液晶ＣＬ２の旋回方向に対応した円偏光を反射する反射面Ｒ２を有している。
液晶層２３は、選択反射帯域のうち、コレステリック液晶ＣＬ３の旋回方向に対応した円偏光を反射する反射面Ｒ３を有している。
液晶層２４は、選択反射帯域のうち、コレステリック液晶ＣＬ４の旋回方向に対応した円偏光を反射する反射面Ｒ４を有している。

【0074】

図１０に示した例では、反射面Ｒ１は、太陽電池ＰＶ１を向くようにＸ－Ｙ平面に対して傾斜している。また、反射面Ｒ４は、太陽電池ＰＶ４を向くようにＸ－Ｙ平面に対して傾斜している。Ｙ－Ｚ断面において、反射面Ｒ１の法線Ｎ１は液晶層２１から透明基板１に向かう点線の矢印として示し、また、反射面Ｒ４の法線Ｎ４は液晶層２２から透明基板１に向かう点線の矢印として示している。法線Ｎ１は、法線Ｎ４とは平行ではない。

【0075】

図示した例では、コレステリック液晶ＣＬ１の旋回方向は、コレステリック液晶ＣＬ４の旋回方向とは異なる。また、コレステリック液晶ＣＬ１の螺旋ピッチＰ１は、コレステリック液晶ＣＬ４の螺旋ピッチＰ４と同等である。

【0076】

つまり、液晶層２１における選択反射帯域は、液晶層２４における選択反射帯域と同等である。また、反射面Ｒ１で反射される円偏光は、反射面Ｒ４で反射される円偏光とは逆回りの円偏光である。

【0077】

図１１に示した例では、反射面Ｒ２は、太陽電池ＰＶ２を向くようにＸ－Ｙ平面に対して傾斜している。また、反射面Ｒ３は、太陽電池ＰＶ３を向くようにＸ－Ｙ平面に対して傾斜している。Ｘ－Ｚ断面において、反射面Ｒ２の法線Ｎ２は液晶層２２から透明基板１に向かう点線の矢印として示し、また、反射面Ｒ３の法線Ｎ３は液晶層２３から透明基板１に向かう点線の矢印として示している。法線Ｎ２は、法線Ｎ３とは平行ではない。

【0078】

図示した例では、コレステリック液晶ＣＬ２の旋回方向は、コレステリック液晶ＣＬ３の旋回方向とは異なる。また、コレステリック液晶ＣＬ２の螺旋ピッチＰ２は、コレステリック液晶ＣＬ３の螺旋ピッチＰ３と同等である。なお、コレステリック液晶ＣＬ２の旋回方向は、コレステリック液晶ＣＬ１の旋回方向と同一である。また、螺旋ピッチＰ２は、螺旋ピッチＰ１とは異なる。

【0079】

つまり、液晶層２２における選択反射帯域は、液晶層２３における選択反射帯域と同等である。また、反射面Ｒ２で反射される円偏光は、反射面Ｒ３で反射される円偏光とは逆回りの円偏光である。また、液晶層２２における選択反射帯域は、液晶層２１における選択反射帯域とは異なる。

【0080】

なお、図１０及び図１１に示した例において、液晶層２１乃至２４の構成は、上記の例に限らない。例えば、螺旋ピッチＰ１が螺旋ピッチＰ４とは異なっていてもよいし、螺旋ピッチＰ２が螺旋ピッチＰ３とは異なっていてもよいし、コレステリック液晶ＣＬ１の旋回方向がコレステリック液晶ＣＬ２の旋回方向とは異なっていてもよいし、コレステリック液晶ＣＬ３の旋回方向がコレステリック液晶ＣＬ４の旋回方向とは異なっていてもよい。

【0081】

図１０に示したように、液晶層２１は、反射面Ｒ１において光ＬＴｉのうちの一部の光ＬＴｒ１を透明基板１に向けて反射し、その他の光を透過する。液晶層２４は、反射面Ｒ４において光ＬＴｉのうちの一部の光ＬＴｒ４を透明基板１に向けて反射し、その他の光を透過する。
光ＬＴｒ１は、中心波長λ１の左回りの円偏光λ１Ｌであり、太陽電池ＰＶ１に向けて導光され、太陽電池ＰＶ１にて発電に利用される。光ＬＴｒ４は、中心波長λ１の右回りの円偏光λ１Ｒであり、太陽電池ＰＶ４に向けて導光され、太陽電池ＰＶ４にて発電に利用される。

【0082】

図１１に示したように、液晶層２２は、反射面Ｒ２において光ＬＴｉのうちの一部の光ＬＴｒ２を透明基板１に向けて反射し、その他の光を透過する。液晶層２３は、反射面Ｒ３において光ＬＴｉのうちの一部の光ＬＴｒ３を透明基板１に向けて反射し、その他の光を透過する。
光ＬＴｒ２は、中心波長λ２の左回りの円偏光λ２Ｌであり、太陽電池ＰＶ２に向けて導光され、太陽電池ＰＶ２にて発電に利用される。光ＬＴｒ３は、中心波長λ２の右回りの円偏光λ２Ｒであり、太陽電池ＰＶ３に向けて導光され、太陽電池ＰＶ３にて発電に利用される。但し、中心波長λ２は、中心波長λ１とは異なる。

【0083】

図１２は、図１０に示した液晶層２１の液晶分子ＬＭ１１及び液晶層２４の液晶分子ＬＭ４１、及び、図１１に示した液晶層２２の液晶分子ＬＭ２１及び液晶層２３の液晶分子ＬＭ３１の配向パターンの一例を示す図である。

【0084】

液晶層２１に示した矢印Ｄ１は、図１０に示した反射面Ｒ１の法線Ｎ１のＸ－Ｙ平面への正射影に相当し、反射面Ｒ１で反射された光ＬＴｒ１の導光方向を示している。
液晶層２２に示した矢印Ｄ２は、図１１に示した反射面Ｒ２の法線Ｎ２のＸ－Ｙ平面への正射影に相当し、反射面Ｒ２で反射された光ＬＴｒ２の導光方向を示している。
液晶層２３に示した矢印Ｄ３は、図１１に示した反射面Ｒ３の法線Ｎ３のＸ－Ｙ平面への正射影に相当し、反射面Ｒ３で反射された光ＬＴｒ３の導光方向を示している。
液晶層２４に示した矢印Ｄ４は、図１０に示した反射面Ｒ４の法線Ｎ４のＸ－Ｙ平面への正射影に相当し、反射面Ｒ４で反射された光ＬＴｒ４の導光方向を示している。

【0085】

導光方向Ｄ１、導光方向Ｄ２、導光方向Ｄ３、及び、導光方向Ｄ４は、互いに異なる方向である。

【0086】

液晶層２１において、導光方向Ｄ１に並んだ液晶分子ＬＭ１１の各々の配向方向は、互いに異なる。図示した例では、導光方向Ｄ１に沿って並んだ複数の液晶分子ＬＭ１１に着目すると、液晶分子ＬＭ１１の各々の配向方向は、導光方向Ｄ１を示す矢印に沿って、反時計回りに一定角度ずつ変化している。また、液晶層２１において、導光方向Ｄ１に直交する方向に沿って並んだ液晶分子ＬＭ１１の各々の配向方向は略一致している。

【0087】

液晶層２２において、導光方向Ｄ２に並んだ液晶分子ＬＭ２１の各々の配向方向は、互いに異なる。図示した例では、導光方向Ｄ２に沿って並んだ複数の液晶分子ＬＭ２１に着目すると、液晶分子ＬＭ２１の各々の配向方向は、導光方向Ｄ２を示す矢印に沿って、反時計回りに一定角度ずつ変化している。また、液晶層２２において、導光方向Ｄ２に直交する方向に沿って並んだ液晶分子ＬＭ２１の各々の配向方向は略一致している。

【0088】

液晶層２３において、導光方向Ｄ３に並んだ液晶分子ＬＭ３１の各々の配向方向は、互いに異なる。図示した例では、導光方向Ｄ３に沿って並んだ複数の液晶分子ＬＭ３１に着目すると、液晶分子ＬＭ３１の各々の配向方向は、導光方向Ｄ３を示す矢印に沿って、反時計回りに一定角度ずつ変化している。また、液晶層２３において、導光方向Ｄ３に直交する方向に沿って並んだ液晶分子ＬＭ３１の各々の配向方向は略一致している。

【0089】

液晶層２４において、導光方向Ｄ４に並んだ液晶分子ＬＭ４１の各々の配向方向は、互いに異なる。図示した例では、導光方向Ｄ４に沿って並んだ複数の液晶分子ＬＭ４１に着目すると、液晶分子ＬＭ４１の各々の配向方向は、導光方向Ｄ４を示す矢印に沿って、反時計回りに一定角度ずつ変化している。また、液晶層２４において、導光方向Ｄ４に直交する方向に沿って並んだ液晶分子ＬＭ４１の各々の配向方向は略一致している。

【0090】

図１３は、導光方向Ｄ１乃至Ｄ４の関係を示す平面図である。

【0091】

反射面Ｒ１の法線Ｎ１を示す矢印は、Ｘ－Ｙ平面における導光方向Ｄ１を示す矢印に一致する。反射面Ｒ２の法線Ｎ２を示す矢印は、Ｘ－Ｙ平面における導光方向Ｄ２を示す矢印に一致する。反射面Ｒ３の法線Ｎ３を示す矢印は、Ｘ－Ｙ平面における導光方向Ｄ３を示す矢印に一致する。反射面Ｒ４の法線Ｎ４を示す矢印は、Ｘ－Ｙ平面における導光方向Ｄ４を示す矢印に一致する。

【0092】

反射面Ｒ１、反射面Ｒ２、反射面Ｒ３、及び、反射面Ｒ４は、互いに異なる向きに傾斜している。このため、導光方向Ｄ１、導光方向Ｄ２、導光方向Ｄ３、及び、導光方向Ｄ４は、互いに異なる方向である。

【0093】

Ｘ－Ｙ平面において、導光方向Ｄ１（または法線Ｎ１）と導光方向Ｄ２（または法線Ｎ２）とのなす角度は、０°より大きく、１８０°より小さい。導光方向Ｄ３（または法線Ｎ３）と導光方向Ｄ４（または法線Ｎ４）とのなす角度も、０°より大きく、１８０°より小さい。図示した例では、導光方向Ｄ１と導光方向Ｄ２とのなす角度、導光方向Ｄ２と導光方向Ｄ４とのなす角度、導光方向Ｄ３と導光方向Ｄ４とのなす角度、及び、導光方向Ｄ１と導光方向Ｄ３とのなす角度は、いずれも９０°である。

【0094】

導光方向Ｄ１を示す矢印は、側面Ｓ１を向いている。つまり、反射面Ｒ１で反射された光は、側面Ｓ１（または太陽電池ＰＶ１）に向かって導光される。
導光方向Ｄ２を示す矢印は、側面Ｓ２を向いている。つまり、反射面Ｒ２で反射された光は、側面Ｓ２（または太陽電池ＰＶ２）に向かって導光される。
導光方向Ｄ３を示す矢印は、側面Ｓ３を向いている。つまり、反射面Ｒ３で反射された光は、側面Ｓ３（または太陽電池ＰＶ３）に向かって導光される。
導光方向Ｄ４を示す矢印は、側面Ｓ４を向いている。つまり、反射面Ｒ４で反射された光は、側面Ｓ４（または太陽電池ＰＶ４）に向かって導光される。

【0095】

このような太陽電池装置１０によれば、太陽電池ＰＶ１乃至ＰＶ４が液晶光学素子１００を囲むように配置され、液晶光学素子１００は太陽光を太陽電池ＰＶ１乃至ＰＶ４の各々に向けて導光する複数の液晶層を備えている。このため、時間や季節によって太陽光の入射角が変化した場合に、回折効率の変動が低減される。そして、太陽光の入射角が変化しても、太陽光のうちの発電に利用する波長帯（例えば赤外線）を安定的に太陽電池ＰＶ１に導光することができ、太陽電池ＰＶ１による発電効率の変動を抑制することができる。

【0096】

また、発電に利用する波長帯を広帯域化することができるとともに、右回り円偏光及び左回り円偏光が太陽電池ＰＶ１乃至ＰＶ４に導光される。このため、光の利用効率が向上する。
一方で、液晶層２１乃至２４における選択反射帯域には、可視光の波長帯がほとんど含まれない。このため、液晶光学素子１００を透過した光の不所望な着色が抑制される。

【0097】

このような構成例は、特に移動体に搭載される太陽電池装置として好適である。

【0098】

図１４は、導光方向Ｄ１乃至Ｄ４の関係を示す他の平面図である。

【0099】

図１４に示す構成例は、図１３に示した構成例と比較して、Ｘ－Ｙ平面において導光方向Ｄ１乃至Ｄ４をそれぞれ４５°回転させた点で相違している。

【0100】

導光方向Ｄ１を示す矢印は、側面Ｓ１及び側面Ｓ３を向いている。つまり、反射面Ｒ１で反射された光は、側面Ｓ１及び側面Ｓ３に向かって導光される。
導光方向Ｄ２を示す矢印は、側面Ｓ１及び側面Ｓ２を向いている。つまり、反射面Ｒ２で反射された光は、側面Ｓ１及び側面Ｓ２に向かって導光される。
導光方向Ｄ３を示す矢印は、側面Ｓ３及び側面Ｓ４を向いている。つまり、反射面Ｒ３で反射された光は、側面Ｓ３及び側面Ｓ４に向かって導光される。
導光方向Ｄ４を示す矢印は、側面Ｓ２及び側面Ｓ４を向いている。つまり、反射面Ｒ４で反射された光は、側面Ｓ２及び側面Ｓ４に向かって導光される。

【0101】

このような構成例においても、図１３を参照して説明した構成例と同様の効果が得られる。

【0102】

図１５は、太陽電池装置１０の他の分解斜視図である。図１５に示す構成例は、図１等に示した構成例と比較して、太陽電池装置１０が、さらに、液晶層２３及び２４と、太陽電池ＰＶ２及びＰＶ３と、保護基板５を備える点で相違している。

【0103】

液晶層２１は、透明基板１に積層されている。液晶層２２は、液晶層２１に積層されている。液晶層２３は、透明基板１を挟んで液晶層２１とは反対側に配置されている。液晶層２４は、液晶層２３に積層されている。これらの液晶層２１乃至２４は、図１０等に示した構成例と同様に、いずれもコレステリック液晶ＣＬ１乃至ＣＬ４を有している。

【0104】

保護基板５は、透明な基板であり、ガラス板または合成樹脂板である。保護基板５は、第１方向Ａ１において液晶層２３に対向している。つまり、液晶層２３及び２４は、透明基板１と保護基板５との間に配置されている。液晶層２３及び２４は、太陽光が入射する側に面している。保護基板５は、これらの液晶層２３及び２４を保護している。このような透明な保護基板５は、透明基板１と同様に、各反射面で反射された光を伝播する導光板として機能する。

【0105】

保護基板５は、側面Ｓ５と、側面Ｓ６と、側面Ｓ７と、側面Ｓ８と、を有している。側面Ｓ５及び側面Ｓ８は、Ｘ－Ｚ平面に略平行な面であり、第２方向Ａ２において、互いに対向している。側面Ｓ６及び側面Ｓ７は、Ｙ－Ｚ平面に略平行な面であり、第３方向Ａ３において、互いに対向している。

【0106】

図１５に示す例では、側面Ｓ５は、第１方向Ａ１において側面Ｓ１に重畳している。側面Ｓ６は、第１方向Ａ１において側面Ｓ２に重畳している。側面Ｓ７は、第１方向Ａ１において側面Ｓ３に重畳している。側面Ｓ８は、第１方向Ａ１において側面Ｓ４に重畳している。

【0107】

太陽電池ＰＶ１は、側面Ｓ１及び側面Ｓ５に対向し、透明な接着層を介して側面Ｓ１及び側面Ｓ５に接着されている。太陽電池ＰＶ２は、側面Ｓ２及び側面Ｓ６に対向し、透明な接着層を介して側面Ｓ２及び側面Ｓ６に接着されている。太陽電池ＰＶ３は、側面Ｓ３及び側面Ｓ７に対向し、透明な接着層を介して側面Ｓ３及び側面Ｓ７に接着されている。これらの太陽電池ＰＶ２及びＰＶ３は、上記した太陽電池ＰＶ１と同一の種類のものを適用してもよいし、太陽電池ＰＶ１とは異なる種類のものを適用してもよい。

【0108】

図１６は、図１５に示した太陽電池装置１０のＡ－Ｂ線に沿った断面図である。
図１７は、図１５に示した太陽電池装置１０のＣ－Ｄ線に沿った断面図である。

【0109】

液晶層２１は、主面Ｆ２に接するように配置されている。液晶層２２は、液晶層２１に積層されている。液晶層２４は、主面Ｆ１に接するように配置されている。液晶層２３は、液晶層２４に積層されている。保護基板５は、液晶層２３に接するように配置されている。

【0110】

液晶層２１は、選択反射帯域のうち、コレステリック液晶ＣＬ１の旋回方向に対応した円偏光を反射する反射面Ｒ１を有している。
液晶層２２は、選択反射帯域のうち、コレステリック液晶ＣＬ２の旋回方向に対応した円偏光を反射する反射面Ｒ２を有している。
液晶層２３は、選択反射帯域のうち、コレステリック液晶ＣＬ３の旋回方向に対応した円偏光を反射する反射面Ｒ３を有している。
液晶層２４は、選択反射帯域のうち、コレステリック液晶ＣＬ４の旋回方向に対応した円偏光を反射する反射面Ｒ４を有している。

【0111】

例えば、反射面Ｒ１及びＲ３の各々は、太陽電池ＰＶ１及びＰＶ２を向くようにＸ－Ｙ平面に対して傾斜している。反射面Ｒ２及びＲ４の各々は、太陽電池ＰＶ１及びＰＶ３を向くようにＸ－Ｙ平面に対して傾斜している。

【0112】

液晶層２１は、反射面Ｒ１において光ＬＴｉのうちの一部の光ＬＴｒ１を透明基板１に向けて反射し、その他の光を透過する。液晶層２２は、反射面Ｒ２において光ＬＴｉのうちの一部の光ＬＴｒ２を透明基板１に向けて反射し、その他の光を透過する。液晶層２３は、反射面Ｒ３において光ＬＴｉのうちの一部の光ＬＴｒ３を保護基板５に向けて反射し、その他の光を透過する。液晶層２４は、反射面Ｒ４において光ＬＴｉのうちの一部の光ＬＴｒ４を保護基板５に向けて反射し、その他の光を透過する。

【0113】

光ＬＴｒ１、光ＬＴｒ２、光ＬＴｒ３、及び、光ＬＴｒ４は、保護基板５と空気との界面、及び、液晶層２２と空気との界面において、反射を繰り返しながら各側面Ｓ１乃至Ｓ３に向けて導光される。

【0114】

光ＬＴｒ１は、中心波長λ１の左回りの円偏光λ１Ｌであり、太陽電池ＰＶ１及びＰＶ２に向けて導光され、太陽電池ＰＶ１及びＰＶ２にて発電に利用される。光ＬＴｒ２は、中心波長λ２の左回りの円偏光λ２Ｌであり、太陽電池ＰＶ１及びＰＶ３に向けて導光され、太陽電池ＰＶ１及びＰＶ３にて発電に利用される。

【0115】

光ＬＴｒ３は、中心波長λ２の右回りの円偏光λ２Ｒであり、太陽電池ＰＶ１及びＰＶ２に向けて導光され、太陽電池ＰＶ１及びＰＶ２にて発電に利用される。光ＬＴｒ４は、中心波長λ１の右回りの円偏光λ１Ｒであり、太陽電池ＰＶ１及びＰＶ３に向けて導光され、太陽電池ＰＶ１及びＰＶ３にて発電に利用される。但し、中心波長λ２は、中心波長λ１とは異なる。

【0116】

図１８は、導光方向Ｄ１乃至Ｄ４の関係を示す平面図である。

【0117】

図１６に示した反射面Ｒ１の法線Ｎ１を示す矢印は、Ｘ－Ｙ平面における導光方向Ｄ１を示す矢印に一致する。反射面Ｒ２の法線Ｎ２を示す矢印は、Ｘ－Ｙ平面における導光方向Ｄ２を示す矢印に一致する。反射面Ｒ３の法線Ｎ３を示す矢印は、Ｘ－Ｙ平面における導光方向Ｄ３を示す矢印に一致する。反射面Ｒ４の法線Ｎ４を示す矢印は、Ｘ－Ｙ平面における導光方向Ｄ４を示す矢印に一致する。

【0118】

一例では、反射面Ｒ１及び反射面Ｒ２は互いに異なる向きに傾斜しているが、反射面Ｒ１及び反射面Ｒ３は互いに平行であり、反射面Ｒ２及び反射面Ｒ４は互い平行である。このため、導光方向Ｄ１及び導光方向Ｄ３は互いに平行であり、導光方向Ｄ２及び導光方向Ｄ４は互い平行である。

【0119】

Ｘ－Ｙ平面において、導光方向Ｄ１（または法線Ｎ１）と導光方向Ｄ２（または法線Ｎ２）とのなす角度αは、０°より大きく、１８０°より小さい。導光方向Ｄ３（または法線Ｎ３）と導光方向Ｄ４（または法線Ｎ４）とのなす角度も、０°より大きく、１８０°より小さい。

【0120】

導光方向Ｄ１及び導光方向Ｄ３を示す矢印は、側面Ｓ１及び側面Ｓ２を向いている。つまり、反射面Ｒ１及び反射面Ｒ３で反射された光は、側面Ｓ１及び側面Ｓ２（または太陽電池ＰＶ１及び太陽電池ＰＶ２）に向かって導光される。

【0121】

導光方向Ｄ２及び導光方向Ｄ４を示す矢印は、側面Ｓ１及び側面Ｓ３を向いている。つまり、反射面Ｒ２及び反射面Ｒ４で反射された光は、側面Ｓ１及び側面Ｓ３（または太陽電池ＰＶ１及び太陽電池ＰＶ３）に向かって導光される。
このような太陽電池装置１０によれば、上記の構成例と同様に、回折効率の変動が低減され、また、発電効率の変動を抑制することができる。

【0122】

また、透明基板１の背面側に液晶層２１及び２２が配置される一方で、透明基板１の前面側（太陽光が入射する側）にも液晶層２３及び２４が配置されている。そして、液晶層２３及び２４は、保護基板５によって覆われている。このため、液晶層２３及び２４が保護される。

【0123】

以上、いくつかの構成例について説明したが、いくつかの構成例を適宜組み合わせることができる。

【0124】

次に、透明基板１と液晶層との間、及び、積層される液晶層の間に介在し得る配向膜３について図１９を参照しながら説明する。

【0125】

ここでは、透明基板１と液晶層２１との間に介在する配向膜３、及び、液晶層２１及び液晶層２２の間に介在する配向膜３について説明する。配向膜３は、例えばポリイミドによって形成されている。配向膜３には所定の配向処理がなされる。一例では、配向処理としては、第１円偏光の光線及び第１円偏光とは逆回りの第２円偏光の光線を用いた二光束干渉露光による光配向処理が適用される。第１円偏光及び第２円偏光の波長は、例えば、紫外線であるがこれに限らない。

【0126】

第１円偏光及び第２円偏光の干渉パターンで配向膜３を露光することにより、空間的に変化する偏光パターンが配向処理方向として記録される。これにより、配向膜３には、配向処理方向に沿った配向規制力が付与される。

【0127】

その後、配向膜３の上に液晶材料を塗布することで、液晶材料に含まれる液晶分子が配向膜３の配向規制力によって所定の方向に配向し、図４等に示したような配向パターンが形成される。

【0128】

このような配向膜３は、上記した各構成例に適用することができる。

【0129】

次に、透明基板１と液晶層との間、及び、積層される液晶層の間に介在し得る凹凸を有する構造体４について図２０を参照しながら説明する。

【0130】

ここでは、透明基板１と液晶層２１との間に介在する構造体４、及び、液晶層２１及び液晶層２２の間に介在する構造体４について説明する。構造体４は、例えば有機材料によって形成されている。凹凸を有する構造体４を形成する手法の一例として、ナノインプリントが適用される。一例では、透明基板１に有機材料を塗布し、金型を押し付け、加熱または光照射することで有機材料を硬化させる。これにより、金型に形成された微小な凹凸パターンが有機材料に転写され、構造体４が形成される。

【0131】

その後、構造体４の上に液晶材料を塗布することで、液晶材料に含まれる液晶分子が構造体４の凹凸パターンに沿って配列し、図４等に示したような配向パターンが形成される。

【0132】

このような構造体４は、上記した各構成例に適用することができる。

【0133】

なお、ここで説明した配向膜３や構造体４を用いる以外の手法としては、別途形成した液晶層が、透明基板１の上に転写されたり、先に形成された液晶層の上に転写されたりしてもよい。

【0134】

本実施形態において、例えば、透明基板１の主面Ｆ１は第１主面に相当し、主面Ｆ２は第２主面に相当し、側面Ｓ１は第１側面に相当し、側面Ｓ２は第２側面に相当し、側面Ｓ３は第３側面に相当し、側面Ｓ４は第４側面に相当する。
また、液晶層２１は第１液晶層に相当し、液晶層２２は第２液晶層に相当し、液晶層２３は第３液晶層に相当し、液晶層２４は第４液晶層に相当し、コレステリック液晶ＣＬ１は第１コレステリック液晶に相当し、コレステリック液晶ＣＬ２は第２コレステリック液晶に相当し、コレステリック液晶ＣＬ３は第３コレステリック液晶に相当し、コレステリック液晶ＣＬ４は第４コレステリック液晶に相当し、反射面Ｒ１は第１反射面に相当し、反射面Ｒ２は第２反射面に相当し、反射面Ｒ３は第３反射面に相当し、反射面Ｒ４は第４反射面に相当する。
また、太陽電池ＰＶ１は第１太陽電池に相当し、太陽電池ＰＶ２は第２太陽電池に相当し、太陽電池ＰＶ３は第３太陽電池に相当し、太陽電池ＰＶ４は第４太陽電池に相当する。
また、保護基板５の側面Ｓ５は第５側面に相当し、側面Ｓ６は第６側面に相当し、側面Ｓ７は第７側面に相当し、側面Ｓ８は第８側面に相当する。

【0135】

以上説明したように、本実施形態によれば、発電効率の変動を抑制することが可能な太陽電池装置を提供することができる。

【0136】

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0137】

１０…太陽電池装置 ＰＶ１～ＰＶ４…太陽電池
１００…液晶光学素子
１…透明基板 Ｆ１～Ｆ２…主面 Ｓ１～Ｓ４…側面
２１～２４…液晶層 ＣＬ１～ＣＬ４…コレステリック液晶 Ｐ１～Ｐ４…螺旋ピッチ
Ｒ１～Ｒ４…反射面 Ｎ１～Ｎ４…法線 Ｄ１～Ｄ４…導光方向
３…配向膜 ４…構造体
５…保護基板 Ｓ５～Ｓ８…側面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】