JP2022016955A - 太陽電池装置 - Google Patents

Abstract

【課題】着色することなく発電することが可能な太陽電池装置を提供する。【解決手段】太陽電池装置１００は、第１主面Ｆ１と、第２主面Ｆ２と、側面Ｆ３と、を有する光導波部１と、光学素子３と、太陽電池５と、を備え、光学素子３は、コレステリック液晶を有し、第１主面Ｆ１から入射した可視光のうち、第１円偏光及び第１円偏光とは逆回りの第２円偏光のいずれか一方の円偏光を光導波部１及び太陽電池５に向けて反射し、他方の円偏光を透過する第１液晶層３１を備える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、太陽電池装置に関する。

近年、透明な太陽電池が種々提案されている。例えば、透明な色素増感型太陽電池を表示装置の表面に配置した太陽電池付き表示装置が提案されている。しかしながら、このような色素増感型太陽電池は、可視光の一部を透過するものの、電池の構成材料が一部の波長域を吸収する。このため、透過光が着色するといった課題がある。

特開２００２－２２９４７２号公報

本実施形態の目的は、着色することなく発電することが可能な太陽電池装置を提供することにある。

本実施形態の太陽電池装置は、
第１主面と、前記第１主面と対向する第２主面と、側面と、を有する光導波部と、前記第２主面と対向する光学素子と、前記側面と対向する太陽電池と、を備え、前記光学素子は、コレステリック液晶を有し、前記第１主面から入射した可視光のうち、第１円偏光及び前記第１円偏光とは逆回りの第２円偏光のいずれか一方の円偏光を前記光導波部及び前記太陽電池に向けて反射し、他方の円偏光を透過する第１液晶層を備え、前記可視光は、複数の波長帯を含んでおり、前記第１液晶層は、前記複数の波長帯のうち、一部の波長帯の前記第１円偏光及び前記第２円偏光のいずれか一方を反射する。

本実施形態の太陽電池装置は、
第１主面と、前記第１主面と対向する第２主面と、側面と、を有する光導波部と、前記第２主面と対向する光学素子と、前記側面と対向し、多結晶シリコンを備えた第１太陽電池と、を備え、前記光学素子は、コレステリック液晶を有し、前記第１主面から入射した赤外線のうち、第１円偏光及び前記第１円偏光とは逆回りの第２円偏光の少なくとも一方を前記光導波部及び前記第１太陽電池に向けて反射する赤外線反射層を備える。

図１は、実施形態１の太陽電池装置１００を模式的に示す断面図である。 図２は、光学素子３の構造を模式的に示す断面図である。 図３は、太陽電池装置１００を模式的に示す平面図である。 図４は、光学素子３を構成する第１液晶層３１の一例を模式的に示す断面図である。 図５は、実施形態１の変形例に係る光学素子３を模式的に示す断面図である。 図６は、実施形態２の太陽電池装置１００を模式的に示す断面図である。 図７は、実施形態３の太陽電池装置１００を模式的に示す断面図である。 図８は、実施形態３の変形例に係る光学素子３を模式的に示す断面図である。 図９は、実施形態４の太陽電池装置１００を模式的に示す平面図である。 図１０は、実施形態４の太陽電池装置１００を模式的に示す断面図である。 図１１Ａは、実施形態４の第１太陽電池５１と組み合わせ可能な赤外線反射層ＲＩの一例を模式的に示す平面図である。 図１１Ｂは、実施形態４の第２太陽電池５２と組み合わせ可能な紫外線反射層ＲＵの一例を模式的に示す平面図である。 図１２は、実施形態５の太陽電池装置１００を模式的に示す平面図である。 図１３は、実施形態５の太陽電池装置１００を模式的に示す断面図である。 図１４は、実施形態６の太陽電池装置１００を模式的に示す平面図である。 図１５は、実施形態６の太陽電池装置１００を模式的に示す断面図である。 図１６は、実施形態６の変形例１に係る太陽電池装置１００を模式的に示す平面図である。 図１７は、実施形態６の変形例２に係る太陽電池装置１００を模式的に示す平面図である。

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。

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軸に沿った方向を第１方向Ａ１と称し、Ｙ軸に沿った方向を第２方向Ａ２と称し、Ｘ軸に沿った方向を第３方向Ａ３と称する。第１方向Ａ１、第２方向Ａ２、及び、第３方向Ａ３は互いに直交する。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。

（実施形態１)
図１は、実施形態１の太陽電池装置１００を模式的に示す断面図である。太陽電池装置１００は、光導波部１と、光学素子３と、太陽電池５と、を備えている。

光導波部１は、光を透過する透明部材、例えば、透明なガラス板又は透明な合成樹脂板によって構成されている。光導波部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。光導波部１は任意の形状を取り得る。例えば、光導波部１は、湾曲していてもよい。光導波部１の屈折率は、例えば、空気の屈折率よりも大きい。光導波部１は、例えば、窓ガラスとして機能する。

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）ＬＴ１、第２波長帯（例えば５００ｎｍ～６００ｎｍ）の第２成分（緑成分）ＬＴ２、及び、第３波長帯（例えば６００ｎｍ～７００ｎｍ）の第３成分（赤成分）ＬＴ３を含んでいる。不可視光ＬＴ４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。

光導波部１は、Ｘ－Ｙ平面に沿った平板状に形成され、第１主面Ｆ１と、第２主面Ｆ２と、側面Ｆ３と、を有している。第１主面Ｆ１及び第２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Ｆ３は、第１方向Ａ１に沿って延びた面である。図１に示す例では、側面Ｆ３は、Ｘ－Ｚ平面と略平行な面であるが、側面Ｆ３は、Ｙ－Ｚ平面と略平行な面を含んでいる。

光学素子３は、第１方向Ａ１において、光導波部１の第２主面Ｆ２に対向している。光学素子３は、第１主面Ｆ１から入射した光ＬＴｉの少なくとも一部を光導波部１に向けて反射するものである。一例では、光学素子３は、入射した光ＬＴｉのうち、第１円偏光及び第１円偏光とは逆回りの第２円偏光の少なくとも一方を反射する第１液晶層３１を備えている。これらの第１円偏光及び第２円偏光の各々は、上述した第１成分ＬＴ１、第２成分ＬＴ２、及び、第３成分ＬＴ３を含んでいる。なお、本明細書において、光学素子３における「反射」とは、光学素子３の内部における回折を伴うものである。

なお、光学素子３は、例えば、可撓性を有していてもよい。また、光学素子３は、光導波部１の第２主面Ｆ２と接触していてもよいし、光学素子３と光導波部１との間に接着層等の透明な層が介在していてもよい。光学素子３と光導波部１との間に介在する層の屈折率は、光導波部１の屈折率とほぼ同等であることが好ましい。光学素子３は、例えば、フィルムとして構成される。

実施形態１では、第１液晶層３１は、第１層Ｌ１と、第２層Ｌ２と、第３層Ｌ３と、を備えている。図１に示す例では、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、及び、第３層Ｌ３は、第１方向Ａ１において、この順に積層されている。第３層Ｌ３は、第２主面Ｆ２と対向している。なお、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、及び、第３層Ｌ３の積層順は、図１に示す例に限らない。
一例では、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、及び、第３層Ｌ３の各々は、第１円偏光を反射し、第１円偏光とは逆回りの第２円偏光を透過するように構成された液晶層である。第１層Ｌ１は、主として第１成分ＬＴ１のうち、第１円偏光の第１成分ＬＴ１１を反射する層である。第２層Ｌ２は、主として第２成分ＬＴ２のうち、第１円偏光の第２成分ＬＴ２１を反射する層である。第３層Ｌ３は、主として第３成分ＬＴ３のうち、第１円偏光の第３成分ＬＴ３１を反射する層である。

太陽電池５は、第２方向Ａ２において、光導波部１の側面Ｆ３に対向している。太陽電池５は、光を受光して、受光した光のエネルギーを電力に変換するものである。つまり、太陽電池５は、受光した光によって発電する。太陽電池の種類は、特に限定されず、太陽電池５は、例えば、シリコン系太陽電池、化合物系太陽電池、有機物系太陽電池、ペロブスカイト型太陽電池、又は、量子ドット型太陽電池である。シリコン系太陽電池としては、アモルファスシリコンを備えた太陽電池や、多結晶シリコンを備えた太陽電池などが含まれる。

太陽電池５は、光導波部１に直接的又は間接的に接続される。例えば、太陽電池５は、光導波部１の側面Ｆ３に直接的又は間接的に接続される。太陽電池５が光導波部１の側面Ｆ３に間接的に接続される場合は、例えば、太陽電池５と光導波部１の側面Ｆ３との間に透明な層又は光学部品（レンズ等）が介在する。

次に、図１に示す実施形態１において、太陽電池装置１００の動作について説明する。

光導波部１の第１主面Ｆ１に入射する光ＬＴｉは、例えば、太陽光である。光ＬＴｉは、可視光の第１成分ＬＴ１、第２成分ＬＴ２、及び、第３成分ＬＴ３の他に、不可視光ＬＴ４を含んでいる。
図１の例では、理解を容易にするために、光ＬＴｉは、光導波部１に対して略垂直に入射するものとする。なお、光導波部１に対する光ＬＴｉの入射角度は、特に限定されない。例えば、互いに異なる複数の入射角度をもって光導波部１に光ＬＴｉが入射してもよい。

光ＬＴｉは、第１主面Ｆ１から光導波部１の内部に進入して、第２主面Ｆ２を介して光学素子３に入射する。そして、光学素子３は、光ＬＴｉのうち、一部の光ＬＴｒを光導波部１及び太陽電池５に向けて反射し、他の光ＬＴｔを透過する。ここでは、光導波部１及び光学素子３における吸収等の光損失は無視している。実施形態１では、光学素子３で反射される光ＬＴｒは、可視光の第１円偏光に相当する。また、光学素子３を透過する光ＬＴｔは、可視光の第２円偏光を含んでいる。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。

より具体的には、光学素子３において、第１層Ｌ１は、第１円偏光の第１成分ＬＴ１１を反射し、第２円偏光の第１成分ＬＴ１２の他に、第２成分ＬＴ２、第３成分ＬＴ３、及び、不可視光ＬＴ４を透過する。
第２層Ｌ２は、第１円偏光の第２成分ＬＴ２１を反射し、第２円偏光の第１成分ＬＴ１２及び第２成分ＬＴ２２の他に、第３成分ＬＴ３及び不可視光ＬＴ４を透過する。
第３層Ｌ３は、第１円偏光の第３成分ＬＴ３１を反射し、第２円偏光の第１成分ＬＴ１２、第２成分ＬＴ２２、及び、第３成分ＬＴ３２の他に、不可視光ＬＴ４を透過する。

つまり、光学素子３において反射される光ＬＴｒは、第１円偏光の第１成分ＬＴ１１、第２成分ＬＴ２１、及び、第３成分ＬＴ３１を含むものである。光学素子３は、第１成分ＬＴ１１、第２成分ＬＴ２１、及び、第３成分ＬＴ３１の各々を、光導波部１における光導波条件を満足する進入角θで、光導波部１に向けて反射する。ここでの進入角θとは、光導波部１の内部で全反射を起こす臨界角θｃ以上の角度に相当する。進入角θは、光導波部１に直交する垂線に対する角度を示す。

光ＬＴｒは、第２主面Ｆ２から光導波部１の内部に進入し、光導波部１において反射を繰り返しながら光導波部１の内部を伝搬する。
太陽電池５は、側面Ｆ３から出射した光ＬＴｒを受光し、発電する。

一方、光学素子３を透過する光ＬＴｔは、第２円偏光の第１成分ＬＴ１２、第２成分ＬＴ２２、第３成分ＬＴ３２、及び、不可視光ＬＴ４を含んでいる。

このような実施形態１によれば、光学素子３は、可視光の主要な成分である第１成分（青成分）、第２成分（緑成分）、及び、第３成分（赤成分）の各々について約５０％の円偏光を太陽電池５に向けて反射するとともに、他の約５０％の円偏光を透過する。このため、可視光の約５０％を発電に利用することができるとともに、太陽電池装置１００を透過した光の着色を抑制することができる。

また、可視光の略全波長帯の光を太陽電池５に導入することができ、太陽電池５の単位時間当たりの受光量を増加することができる。したがって、太陽電池５の発電効率を改善することができる。

なお、上記の実施形態１において、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、及び、第３層Ｌ３の各々が第１円偏光を反射するとともに第２円偏光を透過する例について説明したが、この例に限らない。第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、及び、第３層Ｌ３の各々は、第１円偏光及び第２円偏光のいずれか一方を反射し、他方を透過するものであればよい。

図２は、光学素子３の構造を模式的に示す断面図である。ここでは、光学素子３を構成する第１液晶層３１の第１乃至第３層のうち、第１層Ｌ１を代表して示しているが、第２層Ｌ２及び第３層Ｌ３も第１層Ｌ１と同様に構成されている。なお、第２層Ｌ２及び第３層Ｌ３はそれぞれ一点鎖線で示し、光導波部１は二点鎖線で示している。

光学素子３は、複数の螺旋状構造体３１１を有している。複数の螺旋状構造体３１１の各々は、第１方向Ａ１に沿って延びている。つまり、複数の螺旋状構造体３１１の各々の螺旋軸ＡＸは、光導波部１の第２主面Ｆ２に対して略垂直である。螺旋軸ＡＸは、第１方向Ａ１に略平行である。複数の螺旋状構造体３１１の各々は、螺旋ピッチＰを有している。螺旋ピッチＰは、螺旋の１周期(３６０度）を示す。複数の螺旋状構造体３１１の各々は、複数の要素３１５を含んでいる。複数の要素３１５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ている。

光学素子３は、第２主面Ｆ２に対向する第１境界面３１７と、第１境界面３１７の反対側の第２境界面３１９と、第１境界面３１７と第２境界面３１９との間の複数の反射面３２１と、を有している。第１境界面３１７は、光導波部１を透過し第２主面Ｆ２から出射した光ＬＴｉが入射する面である。第１境界面３１７及び第２境界面３１９の各々は、螺旋状構造体３１１の螺旋軸ＡＸに対して略垂直である。第１境界面３１７及び第２境界面３１９の各々は、光導波部１（あるいは第２主面Ｆ２）に略平行である。

第１境界面３１７は、螺旋状構造体３１１の両端部のうちの一端部ｅ１に位置する要素３１５を含んでいる。第１境界面３１７は、光導波部１と光学素子３の第１層Ｌ１との境界に位置している。第２境界面３１９は、螺旋状構造体３１１の両端部のうちの他端部ｅ２に位置する要素３１５を含んでいる。第２境界面３１９は、光学素子３の第１層Ｌ１と第２層Ｌ２との境界に位置している。

実施形態１では、複数の反射面３２１は、互いに略平行である。反射面３２１は、第１境界面３１７及び光導波部１（あるいは第２主面Ｆ２）に対して傾斜しており、一定方向に延びる略平面形状を有している。反射面３２１は、ブラッグの法則に従って、第１境界面３１７から入射した光ＬＴｉのうちの光ＬＴｒを選択反射する。具体的には、反射面３２１は、光ＬＴｒの波面ＷＦが反射面３２１と略平行になるように、光ＬＴｒを反射する。更に具体的には、反射面３２１は、第１境界面３１７に対する反射面３２１の傾斜角度φに応じて光ＬＴｒを反射する。

反射面３２１は、次のように定義できる。すなわち、光学素子３において選択的に反射される所定波長の光（例えば円偏光）が感じる屈折率は、光が光学素子３の内部を進行するのに伴って徐々に変化する。このため、光学素子３においてフレネル反射が徐々に起こる。そして、複数の螺旋状構造体３１１において光が感じる屈折率が最も大きく変化する位置で、フレネル反射が最も強く起こる。つまり、反射面３２１は、光学素子３においてフレネル反射が最も強く起こる面に相当する。

複数の螺旋状構造体３１１のうち、第２方向Ａ２に隣接する螺旋状構造体３１１の各々の要素３１５の配向方向は互いに異なっている。また、複数の螺旋状構造体３１１のうち、第２方向Ａ２に隣接する螺旋状構造体３１１の各々の空間位相は互いに異なっている。反射面３２１は、要素３１５の配向方向が揃った面、あるいは、空間位相が揃った面に相当する。つまり、複数の反射面３２１の各々は、第１境界面３１７あるいは光導波部１に対して傾斜している。

なお、反射面３２１の形状は、図２に示したような平面形状に限らず、凹状や凸状の曲面形状であってもよく、特に限定されるものではない。また、反射面３２１の一部に凸凹を有していたり、反射面３２１の傾斜角度φが均一でなかったり、複数の反射面３２１が、規則的に整列していなかったりしてもよい。複数の螺旋状構造体３１１の空間位相分布に応じて、任意の形状の反射面３２１を構成することができる。

本実施形態では、螺旋状構造体３１１は、コレステリック液晶である。要素３１５の各々は、液晶分子に相当する。図２では、図面の簡略化のため、１つの要素３１５は、Ｘ－Ｙ平面内に位置する複数の液晶分子のうち、平均的配向方向を向いている液晶分子を代表して示している。

螺旋状構造体３１１であるコレステリック液晶は、選択反射帯域Δλに含まれる所定波長λを有する光であって、コレステリック液晶の螺旋の旋回方向と同じ旋回方向の円偏光を反射する。例えば、コレステリック液晶の旋回方向が右回りの場合、所定波長λの光のうち、右回りの円偏光を反射し、左回りの円偏光を透過する。同様に、コレステリック液晶の旋回方向が左回りの場合、所定波長λの光のうち、左回りの円偏光を反射し、右回りの円偏光を透過する。

図２において、第１層Ｌ１の螺旋状構造体３１１によって反射される光ＬＴｒは、第１円偏光の第１成分ＬＴ１１である。また、第１層Ｌ１を透過する光ＬＴｔは、第２円偏光の第１成分ＬＴ１２の他に、可視光の第２成分ＬＴ２及び第３成分ＬＴ３、及び、不可視光ＬＴ４を含んでいる。

コレステリック液晶の螺旋のピッチをＰ、液晶分子の異常光に対する屈折率をｎｅ、液晶分子の常光に対する屈折率をｎｏと記載すると、一般的に、垂直入射した光に対するコレステリック液晶の選択反射帯域Δλは、「ｎｏ＊Ｐ～ｎｅ＊Ｐ」で示される。なお、詳細には、コレステリック液晶の選択反射帯域Δλは、「ｎｏ＊Ｐ～ｎｅ＊Ｐ」の範囲に対して、反射面３２１の傾斜角度φや、第１境界面３１７への入射角度などに応じて変化する。

図２に示す第１層Ｌ１においては、螺旋状構造体３１１の螺旋ピッチＰと、要素３１５としての液晶分子の屈折率ｎｅ及びｎｏは、第１成分ＬＴ１を反射するように設定される。同様に、第２層Ｌ２においては、螺旋ピッチＰ、屈折率ｎｅ及びｎｏは、第２成分ＬＴ２を反射するように設定される。同様に、第３層Ｌ３においては、螺旋ピッチＰ、屈折率ｎｅ及びｎｏは、第３成分ＬＴ３を反射するように設定される。第１層Ｌ１の螺旋ピッチを第１螺旋ピッチＰ１、第２層Ｌ２の螺旋ピッチを第２螺旋ピッチＰ２、第３層Ｌ３の螺旋ピッチを第３螺旋ピッチＰ３と称する場合がある。第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、及び、第３層Ｌ３の各々が同一の要素３１５によって構成される場合、第１螺旋ピッチＰ１、第２螺旋ピッチＰ２、及び、第３螺旋ピッチＰ３は、互いに異なる。

光学素子３がコレステリック液晶によって構成される場合、例えば、光学素子３はフィルムとして形成される。フィルムとしての光学素子３は、例えば、複数の螺旋状構造体３１１を重合させることによって形成される。具体的には、フィルムとしての光学素子３は、光学素子３に含まれる複数の要素（液晶分子）３１５を重合させることによって形成される。例えば、複数の液晶分子に光を照射することによって、複数の液晶分子を重合させる。

又は、フィルムとしての光学素子３は、例えば、所定の温度又は所定の濃度において液晶状態を示す高分子液晶材料を、液晶状態において複数の螺旋状構造体３１１を形成するように配向制御し、その後、配向を維持したまま固体に転移させることで形成される。

重合又は固体への転移によって、フィルムとしての光学素子３では、隣り合う螺旋状構造体３１１は、螺旋状構造体３１１の配向を維持したまま、つまり、螺旋状構造体３１１の空間位相を維持したまま、互いに結合している。その結果、フィルムとしての光学素子３では、各液晶分子の配向方向が固定されている。

図３は、太陽電池装置１００を模式的に示す平面図である。図３において、光導波部１は二点鎖線で示し、光学素子３は実線で示し、螺旋状構造体３１１は点線で示し、太陽電池５は一点鎖線で示している。

図３には、螺旋状構造体３１１の空間位相の一例が示されている。ここに示す空間位相は、螺旋状構造体３１１に含まれる要素３１５のうち、第１境界面３１７に位置する要素３１５の配向方向として示している。

第２方向Ａ２に沿って並んだ螺旋状構造体３１１の各々について、第１境界面３１７に位置する要素３１５の配向方向は互いに異なる。つまり、第１境界面３１７における螺旋状構造体３１１の空間位相は、第２方向Ａ２に沿って異なる。
一方、第３方向Ａ３に沿って並んだ螺旋状構造体３１１の各々について、第１境界面３１７に位置する要素３１５の配向方向は略一致する。つまり、第１境界面３１７における螺旋状構造体３１１の空間位相は、第３方向Ａ３において略一致する。

特に、第２方向Ａ２に並んだ螺旋状構造体３１１に着目すると、各要素３１５の配向方向は、一定角度ずつ変化している。つまり、第１境界面３１７において、第２方向Ａ２に沿って並んだ複数の要素３１５の配向方向は、線形に変化している。したがって、第２方向Ａ２に沿って並んだ複数の螺旋状構造体３１１の空間位相は、第２方向Ａ２に沿って線形に変化している。その結果、図２に示した光学素子３のように、第１境界面３１７及び光導波部１に対して傾斜する反射面３２１が形成される。ここでの「線形に変化」は、例えば、要素３１５の配向方向の変化量が１次関数で表されることを示す。

ここで、図３に示すように、第１境界面３１７において、第２方向Ａ２に沿って要素３１５の配向方向が１８０度だけ変化するときの２つの螺旋状構造体３１１の間隔を螺旋状構造体３１１の周期Ｔと定義する。なお、図３においてＤＰは要素の旋回方向を示している。図２に示した反射面３２１の傾斜角度φは、周期Ｔ及び螺旋ピッチＰによって適宜設定される。

図４は、光学素子３を構成する第１液晶層３１の一例を模式的に示す断面図である。ここでは、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、及び、第３層Ｌ３の各々における螺旋状構造体３１１として、一方向に旋回したコレステリック液晶を模式的に示している。第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、及び、第３層Ｌ３の各々の螺旋状構造体３１１は、同一方向に旋回しており、例えば第１円偏光を反射するように構成されている。

第１層Ｌ１においては、螺旋状構造体３１１は、第１円偏光の第１成分ＬＴ１１を反射するべく、第１螺旋ピッチＰ１を有している。
第２層Ｌ２においては、螺旋状構造体３１１は、第１円偏光の第２成分ＬＴ２１を反射するべく、第２螺旋ピッチＰ２を有している。第２螺旋ピッチＰ２は、第１螺旋ピッチＰ１とは異なる。
第３層Ｌ３においては、螺旋状構造体３１１は、第１円偏光の第３成分ＬＴ３１を反射するべく、第３螺旋ピッチＰ３を有している。第３螺旋ピッチＰ３は、第１螺旋ピッチＰ１及び第２螺旋ピッチＰ２とは異なる。
第２螺旋ピッチＰ２は第１螺旋ピッチＰ１より大きく、第３螺旋ピッチＰ３は第２螺旋ピッチＰ２より大きい（Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３）。

なお、各層の螺旋状構造体３１１のうちの１つの層の螺旋状構造体３１１が他の層の螺旋状構造体３１１とは異なる方向に旋回していてもよい。この場合、互いに逆方向の円偏光が反射される。

実施形態１においては、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、及び、第３層Ｌ３は、個別に形成されている。第１層Ｌ１においては、螺旋状構造体３１１の第１螺旋ピッチＰ１はほとんど変化することなく一定である。第２層Ｌ２においても第２螺旋ピッチＰ２はほぼ一定であり、第３層Ｌ３においても第３螺旋ピッチＰ３はほぼ一定である。

（変形例）
図５は、実施形態１の変形例に係る光学素子３を模式的に示す断面図である。ここでは、光学素子３を構成する第１液晶層３１の第１乃至第３層のうち、第１層Ｌ１を代表して示しているが、第２層Ｌ２及び第３層Ｌ３も第１層Ｌ１と同様に構成されている。
図５に示す変形例は、上記の実施形態１と比較して、螺旋状構造体３１１の螺旋軸ＡＸが光導波部１あるいは第２主面Ｆ２に対して傾斜している点で相違している。また、ここでの変形例では、第１境界面３１７あるいはＸ－Ｙ平面内での螺旋状構造体３１１の空間位相は略一致している。その他、変形例に係る螺旋状構造体３１１は、実施形態１に係る螺旋状構造体３１１と同様の特性を有している。
このような変形例では、光学素子３は、光導波部１を介して入射した光ＬＴｉのうち、一部の光ＬＴｒを螺旋軸ＡＸの傾斜に応じた反射角で反射し、その他の光ＬＴｔを透過する。

このような変形例においても、上記の実施形態１と同様の効果が得られる。

（実施形態２)
図６は、実施形態２の太陽電池装置１００を模式的に示す断面図である。図６に示す実施形態２は、上記の実施形態１と比較して、光学素子３を構成する第１液晶層３１が単層体である点で相違している。ここでは、第１液晶層３１における螺旋状構造体３１１として、一方向に旋回したコレステリック液晶を模式的に示している。

第１液晶層３１において、螺旋状構造体３１１の螺旋ピッチＰは、第１方向Ａ１に沿って連続的に変化している。螺旋状構造体３１１は、第１成分ＬＴ１１を反射するための第１螺旋ピッチＰ１を有する第１部分３１Ａと、第２成分ＬＴ２１を反射するための第２螺旋ピッチＰ２を有する第２部分３１Ｂと、第３成分ＬＴ３１を反射するための第３螺旋ピッチＰ３を有する第３部分３１Ｃと、を有している。つまり、第１部分３１Ａ、第２部分３１Ｂ、及び、第３部分３１Ｃの各々は、同一方向に旋回した螺旋状構造体３１１の一部である。
第２螺旋ピッチＰ２は第１螺旋ピッチＰ１より大きく、第３螺旋ピッチＰ３は第２螺旋ピッチＰ２より大きい（Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３）。

このような実施形態２においても、実施形態１と同様の効果が得られる。

（実施形態３)
図７は、実施形態３の太陽電池装置１００を模式的に示す断面図である。図７に示す実施形態３は、上記の実施形態２と比較して、光学素子３が第１液晶層３１に重なる第２液晶層３２を備えた点で相違している。図７に示す例では、第１液晶層３１が光導波部１と第２液晶層３２との間に配置されているが、第２液晶層３２が光導波部１と第１液晶層３１との間に配置されてもよい。なお、第１液晶層３１については、実施形態２の如く単層体であってもよいし、実施形態１の如く複数層の積層体であってもよい。

第２液晶層３２は、第１液晶層３１と同様に、螺旋状構造体３１１として、一方向に旋回したコレステリック液晶を有している。ここでは、第２液晶層３２におけるコレステリック液晶を模式的に示している。第２液晶層３２は、光導波部１を介して入射した光ＬＴｉのうち、第１円偏光または第２円偏光の不可視光ＬＴ４を反射するように構成されている。

例えば、第２液晶層３２においては、螺旋状構造体３１１は、第１円偏光の不可視光ＬＴ４１を反射するべく、第４螺旋ピッチＰ４を有している。第４螺旋ピッチＰ４は、図４などに示した第１螺旋ピッチＰ１、第２螺旋ピッチＰ２、及び、第３螺旋ピッチＰ３のいずれとも異なる。不可視光ＬＴ４が紫外線である場合、第４螺旋ピッチＰ４は、第１螺旋ピッチＰ１より小さい。不可視光ＬＴ４が赤外線である場合、第４螺旋ピッチＰ４は、第３螺旋ピッチＰ３より大きい。

このような実施形態３によれば、光学素子３において反射される光ＬＴｒは、第１液晶層３１の反射面３２１で反射される第１円偏光の第１成分ＬＴ１１、第２成分ＬＴ２１、及び、第３成分ＬＴ３１と、第２液晶層３２の反射面３２１で反射される第１円偏光の不可視光ＬＴ４１と、を含んでいる。光学素子３を透過する光ＬＴｔは、第２円偏光の第１成分ＬＴ１２、第２成分ＬＴ２２、第３成分ＬＴ３２、及び、不可視光ＬＴ４２を含んでいる。

このような実施形態３においても、実施形態１と同様の効果が得られる。加えて、可視光の略全波長帯の光の他に、不可視光を太陽電池５に導入することができ、太陽電池５の発電効率をさらに改善することができる。

（変形例）
図８は、実施形態３の変形例に係る光学素子３を模式的に示す断面図である。図８に示す変形例は、図７に示した実施形態３と比較して、第２液晶層３２が第４層Ｌ４及び第５層Ｌ５の積層体によって構成された点で相違している。

第２液晶層３２において、第４層Ｌ４及び第５層Ｌ５の各々は、螺旋状構造体３１１として、一方向に旋回したコレステリック液晶を有している。ここでは、第４層Ｌ４及び第５層Ｌ５の各々におけるコレステリック液晶を模式的に示している。第４層Ｌ４及び第５層Ｌ５において、コレステリック液晶は、逆方向に旋回している。これらの第４層Ｌ４及び第５層Ｌ５は、光導波部１を介して入射した光ＬＴｉのうち、不可視光ＬＴ４を反射するように構成されている。

例えば、第４層Ｌ４においては、螺旋状構造体３１１は、第１円偏光の不可視光ＬＴ４１を反射するべく、第４螺旋ピッチＰ４を有している。第５層Ｌ５においては、螺旋状構造体３１１は、第２円偏光の不可視光ＬＴ４２を反射するべく、第５螺旋ピッチＰ５を有している。第４螺旋ピッチＰ４及び第５螺旋ピッチＰ５は、ほぼ同等である。

第４螺旋ピッチＰ４及び第５螺旋ピッチＰ５は、図４などに示した第１螺旋ピッチＰ１、第２螺旋ピッチＰ２、及び、第３螺旋ピッチＰ３のいずれとも異なる。不可視光ＬＴ４が紫外線である場合、第４螺旋ピッチＰ４及び第５螺旋ピッチＰ５は、第１螺旋ピッチＰ１より小さい。不可視光ＬＴ４が赤外線である場合、第４螺旋ピッチＰ４及び第５螺旋ピッチＰ５は、第３螺旋ピッチＰ３より大きい。

このような変形例によれば、光学素子３において反射される光ＬＴｒは、第１液晶層３１の反射面３２１で反射される第１円偏光の第１成分ＬＴ１１、第２成分ＬＴ２１、及び、第３成分ＬＴ３１と、第２液晶層３２の第４層Ｌ４の反射面３２１で反射される第１円偏光の不可視光ＬＴ４１と、第５層Ｌ５の反射面３２１で反射される第２円偏光の不可視光ＬＴ４２と、を含んでいる。光学素子３を透過する光ＬＴｔは、第２円偏光の第１成分ＬＴ１２、第２成分ＬＴ２２、及び、第３成分ＬＴ３２を含んでいる。

このような変形例においても、実施形態３と同様の効果が得られる。加えて、第１円偏光の不可視光及び第２円偏光の不可視光を太陽電池５に導入することができ、太陽電池５の発電効率をさらに改善することができる。
上記の実施形態１乃至３において、光学素子３の第１液晶層３１は、複数の波長帯のうちの少なくとも一部の波長帯の第１円偏光及び第２円偏光のいずれか一方を反射するように構成されている。また、第１液晶層３１は、上記した第１波長帯、第２波長帯、及び、第３波長帯のうちの少なくとも２つの波長帯における第１円偏光及び第２円偏光のいずれか一方を反射するように構成されている。

（実施形態４)
図９は、実施形態４の太陽電池装置１００を模式的に示す平面図である。太陽電池装置１００は、光導波部１と、光学素子３と、第１太陽電池５１と、第２太陽電池５２と、を備えている。第１太陽電池５１及び第２太陽電池５２は、いずれもシリコン系太陽電池である。但し、第１太陽電池５１は多結晶シリコンを備え、第２太陽電池５２はアモルファスシリコンを備えている。

多結晶シリコンとアモルファスシリコンとを比較した場合、それぞれの吸収波長のピークが異なる。すなわち、アモルファスシリコンの吸収波長のピークは約４５０ｎｍ付近であり、多結晶シリコンの吸収波長のピークは約７００ｎｍ付近である。つまり、多結晶シリコンは、アモルファスシリコンと比較して、赤外線の吸収率が高い。このため、第１太陽電池５１は、赤外線による発電に好適である。また、アモルファスシリコンは、多結晶シリコンと比較して、紫外線の吸収率が高い。このため、第２太陽電池５２は、紫外線による発電に好適である。なお、第１太陽電池５１は、化合物系太陽電池であってもよく、例えば、ガリウム砒素系の太陽電池であってもよい。

第１太陽電池５１及び第２太陽電池５２は、互いに異なる位置で側面Ｆ３に対向している。図９に示す例では、第１太陽電池５１及び第２太陽電池５２は、第３方向Ａ３に沿って並んでいる。

図１０は、実施形態４の太陽電池装置１００を模式的に示す断面図である。ここでは第１太陽電池５１及び第２太陽電池５２の図示を省略している。

光学素子３は、赤外線反射層ＲＩと、赤外線反射層ＲＩに重なる紫外線反射層ＲＵと、を備えている。これらの赤外線反射層ＲＩ及び紫外線反射層ＲＵは、実施形態２及び実施形態３で説明した不可視光を反射するための第２液晶層３２に相当する。図１０に示す例では、赤外線反射層ＲＩが光導波部１と紫外線反射層ＲＵとの間に配置されているが、紫外線反射層ＲＵが光導波部１と赤外線反射層ＲＩとの間に配置されてもよい。

赤外線反射層ＲＩ及び紫外線反射層ＲＵの各々は、螺旋状構造体３１１として、一方向に旋回したコレステリック液晶を有する液晶層である。ここでは、赤外線反射層ＲＩ及び紫外線反射層ＲＵの各々におけるコレステリック液晶を模式的に示している。赤外線反射層ＲＩ及び紫外線反射層ＲＵにおいて、コレステリック液晶は、同一方向に旋回しているが、逆方向に旋回していてもよい。

例えば、赤外線反射層ＲＩにおいては、螺旋状構造体３１１は、第１円偏光の赤外線Ｉ１を反射するべく、第６螺旋ピッチＰ６を有している。第６螺旋ピッチＰ６は、上記の第３螺旋ピッチＰ３より大きい。
紫外線反射層ＲＵにおいては、螺旋状構造体３１１は、第１円偏光の紫外線Ｕ１を反射するべく、第７螺旋ピッチＰ７を有している。第７螺旋ピッチＰ７は、上記の第１螺旋ピッチＰ１より小さい。

このような実施形態４によれば、光学素子３において反射される光ＬＴｒは、赤外線反射層ＲＩの反射面３２１Ａで反射される第１円偏光の赤外線Ｉ１と、紫外線反射層ＲＵの反射面３２１Ｕで反射される第１円偏光の紫外線Ｕ１と、を含んでいる。光学素子３を透過する光ＬＴｔは、第１成分ＬＴ１、第２成分ＬＴ２、第３成分ＬＴ３、第２円偏光の赤外線Ｉ２、及び、紫外線Ｕ２を含んでいる。

このような実施形態４においては、ほとんどの可視光が太陽電池装置１００を透過するため、太陽電池装置１００を透過した光の着色を抑制することができる。また、太陽光のうちの不可視光である赤外線及び紫外線を発電に利用することができる。

図１１Ａは、実施形態４の第１太陽電池５１と組み合わせ可能な赤外線反射層ＲＩの一例を模式的に示す平面図である。赤外線反射層ＲＩは、第１太陽電池５１に向かって赤外線Ｉ１を集光するように構成されている。図１１Ａには、赤外線反射層ＲＩで反射された赤外線Ｉ１の伝搬の理解を容易にするために、赤外線Ｉ１の波面ＷＦが示されている。

図１１Ａにおいて、ａ１－ａ１線に沿った赤外線反射層ＲＩの断面、ｂ１－ｂ１線に沿った赤外線反射層ＲＩの断面、及び、ｃ１－ｃ１線に沿った赤外線反射層ＲＩの断面は、図２に示した第１層Ｌ１の断面、あるいは、図５に示した第１層Ｌ１の断面と同様である。

つまり、図１０に示した赤外線反射層ＲＩの反射面３２１Ａは、Ｘ－Ｙ平面内の各位置で、赤外線Ｉ１を第１太陽電池５１に向けて反射するように傾斜した傾斜面である。反射面３２１Ａで反射された赤外線Ｉ１は、第１太陽電池５１に向かって光導波部１の内部を伝搬する。

図１１Ｂは、実施形態４の第２太陽電池５２と組み合わせ可能な紫外線反射層ＲＵの一例を模式的に示す平面図である。紫外線反射層ＲＵは、第２太陽電池５２に向かって紫外線Ｕ１を集光するように構成されている。図１１Ｂには、紫外線反射層ＲＵで反射された紫外線Ｕ１の波面ＷＦが示されている。

図１１Ｂにおいて、ａ２－ａ２線に沿った紫外線反射層ＲＵの断面、ｂ２－ｂ２線に沿った紫外線反射層ＲＵの断面、及び、ｃ２－ｃ２線に沿った紫外線反射層ＲＵの断面は、図２に示した第１層Ｌ１の断面、あるいは、図５に示した第１層Ｌ１の断面と同様である。

つまり、図１０に示した紫外線反射層ＲＵの反射面３２１Ｂは、Ｘ－Ｙ平面内の各位置で、紫外線Ｕ１を第２太陽電池５２に向けて反射するように傾斜した傾斜面である。反射面３２１Ｂで反射された紫外線Ｕ１は、第２太陽電池５２に向かって光導波部１の内部を伝搬する。

このように、赤外線反射層ＲＩの反射面３２１Ａが紫外線反射層ＲＵの反射面３２１Ｂとは異なる傾斜面であるため、赤外線Ｉ１は第１太陽電池５１に向かって伝搬し、紫外線Ｕ１は第２太陽電池５２に向かって伝搬する。このため、第１太陽電池５１及び第２太陽電池５２の単位時間当たりの受光量を増加することができる。したがって、太陽電池装置１００における発電量を増加することができる。

（実施形態５)
図１２は、実施形態５の太陽電池装置１００を模式的に示す平面図である。図１２に示す実施形態５は、図９に示した実施形態４と比較して、第１太陽電池５１及び第２太陽電池５２が光導波部１を挟んで第２方向Ａ２において対向している点で相違している。図１２に示す例では、第１太陽電池５１は、側面Ｆ３のうち、図の右側の側面Ｆ３１に対向し、第２太陽電池５２は、図の左側の側面Ｆ３２に対向している。

なお、第１太陽電池５１及び第２太陽電池５２は、第３方向Ａ３において対向していてもよい。例えば、第１太陽電池５１が側面Ｆ３３に対向し、第２太陽電池５２が側面Ｆ３４に対向していてもよい。また、第１太陽電池５１が側面Ｆ３１に対向し、第２太陽電池５２が側面Ｆ３３に対向していてもよい。

図１３は、実施形態５の太陽電池装置１００を模式的に示す断面図である。ここでは第１太陽電池５１及び第２太陽電池５２の図示を省略している。
赤外線反射層ＲＩの反射面３２１Ａは、紫外線反射層ＲＵの反射面３２１Ｂとは異なる傾斜面である。すなわち、反射面３２１Ａは、光導波部１を介して入射した光ＬＴｉのうち、赤外線Ｉ１を第１太陽電池５１に向けて反射するように傾斜している。反射面３２１Ｂは、光導波部１を介して入射した光ＬＴｉのうち、紫外線Ｕ１を第２太陽電池５２に向けて反射するように傾斜している。

このような実施形態５においても、上記の実施形態４と同様の効果が得られる。

（実施形態６)
図１４は、実施形態６の太陽電池装置１００を模式的に示す平面図である。太陽電池装置１００は、光導波部１と、光学素子３と、第１太陽電池５１と、蛍光体層１０と、を備えている。第１太陽電池５１は、例えば多結晶シリコンを備えたシリコン系太陽電池であるが、ガリウム砒素系などの化合物系太陽電池であってもよい。蛍光体層１０は、紫外線Ｕを赤外線Ｉに変換する波長変換層である。蛍光体層１０は、側面Ｆ３に接触しており、光導波部１と第１太陽電池５１との間に配置されている。
実施形態６の太陽電池装置１００は、上記の実施形態４及び５で説明した第２太陽電池５２を備えていない。

図１５は、実施形態６の太陽電池装置１００を模式的に示す断面図である。赤外線反射層ＲＩの反射面３２１Ａは、光導波部１を介して入射した光ＬＴｉのうち、赤外線Ｉ１を第１太陽電池５１に向けて反射するように傾斜している。紫外線反射層ＲＵの反射面３２１Ｂは、光導波部１を介して入射した光ＬＴｉのうち、紫外線Ｕ１を第１太陽電池５１に向けて反射するように傾斜している。

反射面３２１Ａで反射された赤外線Ｉ１は、光導波部１の内部を伝搬し、側面Ｆ３から出射された後に、蛍光体層１０を透過して、第１太陽電池５１で受光される。反射面３２１Ｂで反射された紫外線Ｕ１は、光導波部１の内部を伝搬し、側面Ｆ３から出射された後に、蛍光体層１０において赤外線に変換され、第１太陽電池５１で受光される。

このような実施形態６によれば、赤外線反射層ＲＩにおいて反射された赤外線Ｉ１の他に、紫外線反射層ＲＵにおいて反射された紫外線Ｕ１が赤外線に変換されて、発電に利用することができる。また、実施形態４及び５と比較して、異なる種類の太陽電池を用意する必要がなく、コストを削減することができる。

（変形例１）
図１６は、実施形態６の変形例１に係る太陽電池装置１００を模式的に示す平面図である。図１６に示す変形例１は、図１４に示した実施形態６と比較して、蛍光体層１０が側面Ｆ３の全周に亘って配置された点で相違している。
このような変形例１においても、上記したのと同様の効果が得られる。

（変形例２）
図１７は、実施形態６の変形例２に係る太陽電池装置１００を模式的に示す平面図である。図１７に示す変形例２は、図１５に示した実施形態６と比較して、蛍光体層１０が第１主面Ｆ１及び第２主面Ｆ２のほぼ全面に亘って配置された点で相違している。なお、蛍光体層１０は、第１主面Ｆ１及び第２主面Ｆ２のいずれか一方のみに配置されてもよい。また、蛍光体層１０は、光導波部１の全体を覆うべく、第１主面Ｆ１、第２主面Ｆ２、及び、側面Ｆ３のすべてに配置されてもよい。

このような変形例２においては、第１主面Ｆ１に配置された蛍光体層１０、または、第２主面Ｆ２に配置された蛍光体層１０により、紫外線Ｕは赤外線Ｉに変換される。このため、光学素子３は、紫外線反射層ＲＵを備えず、赤外線反射層ＲＩの単層体として構成することができる。

このような変形例２においても、上記したのと同様の効果が得られる。

上述した実施形態４乃至６においては、光学素子３は、さらに、実施形態１乃至３の如く、可視光を反射する第１液晶層３１を備えていてもよい。
また、赤外線反射層ＲＩ及び紫外線反射層ＲＵの各々は、第１円偏光及び第２円偏光の双方を光導波部１に向けて反射するように構成されてもよい。具体的には、図８に示した実施形態３の変形例の如く、赤外線反射層ＲＩが少なくとも２層の積層体によって構成され、一方の層のコレステリック液晶と他方の層のコレステリック液晶とがほぼ同等の螺旋ピッチを有し且つ互いに逆向きに旋回していればよい。紫外線反射層ＲＵも赤外線反射層ＲＩと同様に構成することができる。

また、上述した実施形態１乃至６は、適宜組み合わせることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、着色することなく発電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。

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。

１００…太陽電池装置
１…光導波部 Ｆ１…第１主面 Ｆ２…第２主面 Ｆ３…側面
３…光学素子 ３１１…螺旋状構造体（コレステリック液晶） ３２１…反射面
３１…第１液晶層 Ｌ１…第１層 Ｌ２…第２層 Ｌ３…第３層
３２…第２液晶層 Ｌ４…第４層 Ｌ５…第５層
５…太陽電池

Claims (14)

1. 第１主面と、前記第１主面と対向する第２主面と、側面と、を有する光導波部と、
   前記第２主面と対向する光学素子と、
   前記側面と対向する太陽電池と、を備え、
   前記光学素子は、
   コレステリック液晶を有し、前記第１主面から入射した可視光のうち、第１円偏光及び前記第１円偏光とは逆回りの第２円偏光のいずれか一方の円偏光を前記光導波部及び前記太陽電池に向けて反射し、他方の円偏光を透過する第１液晶層を備え、
   前記可視光は、複数の波長帯を含んでおり、
   前記第１液晶層は、前記複数の波長帯のうち、一部の波長帯の前記第１円偏光及び前記第２円偏光のいずれか一方を反射する、太陽電池装置。
2. 前記複数の波長帯は、第１波長帯、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯、及び、前記第１波長帯及び前記第２波長帯とは異なる第３波長帯を含み、
   前記第１液晶層は、前記第１波長帯、前記第２波長帯、及び、前記第３波長帯のうち少なくとも２つの波長帯における前記第１円偏光及び前記第２円偏光のいずれか一方を反射する、請求項１に記載の太陽電池装置。
3. 前記複数の波長帯は、第１成分を含む第１波長帯、前記第１波長帯とは異なり、第２成分を含む第２波長帯、及び、前記第１波長帯及び前記第２波長帯とは異なり、第３成分を含む第３波長帯を含む、請求項１に記載の太陽電池装置。
4. 前記第１成分は青成分であり、前記第２成分は緑成分であり、前記第３成分は赤成分である、請求項３に記載の太陽電池装置。
5. 前記第１液晶層は、
   前記第１成分を反射するための第１螺旋ピッチを有する前記コレステリック液晶からなる第１層と、
   前記第２成分を反射するための第２螺旋ピッチを有する前記コレステリック液晶からなる第２層と、
   前記第３成分を反射するための第３螺旋ピッチを有する前記コレステリック液晶からなる第３層と、を備えている、請求項４に記載の太陽電池装置。
6. 前記第１液晶層において、前記コレステリック液晶の螺旋ピッチは、連続的に変化し、
   前記コレステリック液晶は、
   前記第１成分を反射するための第１螺旋ピッチを有する部分と、
   前記第２成分を反射するための第２螺旋ピッチを有する部分と、
   前記第３成分を反射するための第３螺旋ピッチを有する部分と、を有している、請求項４に記載の太陽電池装置。
7. 前記光学素子は、前記第１液晶層に重なる第２液晶層を備え、
   前記第２液晶層は、コレステリック液晶を有し、前記第１主面から入射した不可視光のうち、前記第１円偏光及び前記第２円偏光の少なくとも一方の円偏光を前記光導波部及び前記太陽電池に向けて反射する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の太陽電池装置。
8. 前記第２液晶層は、
   第４螺旋ピッチを有する前記コレステリック液晶からなる第４層と、
   第５螺旋ピッチを有する前記コレステリック液晶からなる第５層と、を備え、
   前記第４螺旋ピッチと前記第５螺旋ピッチは同等であり、
   前記第４層及び前記第５層において、前記コレステリック液晶は、逆方向に旋回している、請求項７に記載の太陽電池装置。
9. 前記第２液晶層の前記コレステリック液晶は、前記第１成分を反射するための螺旋ピッチより小さい螺旋ピッチを有している、請求項７に記載の太陽電池装置。
10. 前記第２液晶層の前記コレステリック液晶は、前記第３成分を反射するための螺旋ピッチより大きい螺旋ピッチを有している、請求項７に記載の太陽電池装置。
11. 第１主面と、前記第１主面と対向する第２主面と、側面と、を有する光導波部と、
    前記第２主面と対向する光学素子と、
    前記側面と対向し、多結晶シリコンを備えた第１太陽電池と、を備え、
    前記光学素子は、
    コレステリック液晶を有し、前記第１主面から入射した赤外線のうち、第１円偏光及び前記第１円偏光とは逆回りの第２円偏光の少なくとも一方を前記光導波部及び前記第１太陽電池に向けて反射する赤外線反射層を備える、太陽電池装置。
12. さらに、前記第１太陽電池とは異なる位置で前記側面と対向し、アモルファスシリコンを備えた第２太陽電池を備え、
    前記光学素子は、
    前記赤外線反射層に重なり、コレステリック液晶を有し、前記第１主面から入射した紫外線のうち、前記第１円偏光及び前記第２円偏光の少なくとも一方を前記光導波部及び前記第２太陽電池に向けて反射する紫外線反射層を備える、請求項１１に記載の太陽電池装置。
13. 前記赤外線反射層の反射面は、前記紫外線反射層の反射面とは異なる傾斜面である、請求項１２に記載の太陽電池装置。
14. 前記光導波部は、入射した紫外線を赤外線に変換する蛍光体層を有し、
    前記蛍光体層は、前記第１主面、前記第２主面、及び、前記側面の少なくとも１つに配置されている、請求項１１に記載の太陽電池装置。

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