本發(fā)明涉及一種熒光體，該熒光體能夠在常溫以上將紫外光轉(zhuǎn)換為可見光或紅外光，與波長轉(zhuǎn)換部件的封裝材料的折射率差小，就算與水分接觸發(fā)光特性也不發(fā)生變化，可靠性高。另外，本發(fā)明涉及包含該熒光體的波長轉(zhuǎn)換部件以及光伏器件。

背景技術(shù)：

通常，對(duì)于太陽能電池單元來說，紫外光的光電轉(zhuǎn)換效率比可見光的光電轉(zhuǎn)換效率低。例如，對(duì)于常規(guī)的太陽能電池單元來說，在波長為300nm以上且小于400nm的范圍內(nèi)的紫外光的情況下光電轉(zhuǎn)換效率低，在波長為400nm以上且小于1200nm的范圍內(nèi)的可見光和紅外光區(qū)域的情況下光電轉(zhuǎn)換效率高。另外，波長為小于380nm的范圍內(nèi)的紫外光容易給太陽能電池造成損傷。因此，現(xiàn)有的太陽能電池以濾波器來截止了例如波長為小于380nm的范圍內(nèi)的紫外光。

但是，若能夠?qū)⒉ㄩL為小于380nm的范圍內(nèi)的紫外光用于發(fā)電，則可期待改善太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。因此，近年來，就太陽能電池正在研究不是單單將波長為小于380nm的范圍內(nèi)的紫外光截止而是轉(zhuǎn)換成長波長的光來用于發(fā)電。

例如，正在研究在太陽能電池單元的表面設(shè)置將紫外光轉(zhuǎn)換成可見光或紅外光的波長轉(zhuǎn)換層的技術(shù)。作為波長轉(zhuǎn)換層，例如正在研究使熒光體分散于由透明樹脂形成的封裝材料中而成的片材。

該波長轉(zhuǎn)換層優(yōu)選對(duì)于太陽能電池單元的光電轉(zhuǎn)換效率高的波長區(qū)域的可見光和紅外光顯示出高透射率。這是因?yàn)?，?dāng)波長轉(zhuǎn)換層的可見光和紅外光的透射率低時(shí)，與由設(shè)置波長轉(zhuǎn)換層帶來的光電轉(zhuǎn)換效率的提升相比，與透射率的降低相伴隨的光電轉(zhuǎn)換效率的降低程度有可能更大。可見光和紅外光的透射率高的波長轉(zhuǎn)換層據(jù)推測是通過減小熒光體與分散有熒光體的封裝材料之間的折射率差來得到的。

作為與封裝材料之間的折射率差小的熒光體，以往在專利文獻(xiàn)1中記載了以eu²⁺激活后的氟化鋇熒光體。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特表平2-503717號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

但是，氟化鋇熒光體存在在25℃以上幾乎不發(fā)光即溫度猝滅特性差這樣的問題。這樣，以往并不知道有適合于太陽能電池用的能夠在常溫以上以高效率將紫外光轉(zhuǎn)換成可見光或紅外光并且折射率與常規(guī)的封裝材料的折射率接近的熒光體。另外，太陽能電池用熒光體由于多在室外使用，因此優(yōu)選就算與水分接觸發(fā)光特性也不發(fā)生變化。

本發(fā)明是鑒于上述問題而進(jìn)行的。本發(fā)明的目的在于：提供一種熒光體，該熒光體能夠在常溫以上以高效率將紫外光轉(zhuǎn)換為可見光或紅外光，與波長轉(zhuǎn)換部件的封裝材料的折射率差小，就算與水分接觸發(fā)光特性也不發(fā)生變化，可靠性高。另外，本發(fā)明的目的在于：提供包含該熒光體的波長轉(zhuǎn)換部件以及光伏器件。

用于解決問題的手段

為了解決上述問題，本發(fā)明的第一方案的熒光體具有包含堿土金屬元素和稀土元素中的至少一者并且不包含堿金屬元素的母體晶體的一部分被ce³⁺和eu²⁺中的至少一者置換而成的晶體結(jié)構(gòu)。并且，對(duì)于本發(fā)明的方案的熒光體來說，室溫下測得的發(fā)射光譜在波長為440nm以上且小于1200nm的范圍內(nèi)具有來自ce³⁺和eu²⁺中的至少一者的發(fā)光峰，該發(fā)光峰示出所述發(fā)射光譜的強(qiáng)度最大值。另外，本發(fā)明的方案的熒光體的折射率為1.41以上且小于1.57。

本發(fā)明的第二方案的波長轉(zhuǎn)換部件包含上述熒光體。

本發(fā)明的第三方案的光伏器件包含上述熒光體。

附圖說明

圖1是示意性地表示第一實(shí)施方式的太陽能電池模塊的剖視圖。

圖2是示意性地表示第二實(shí)施方式的太陽能電池模塊的剖視圖。

圖3(a)和(b)是表示將圖1的波長轉(zhuǎn)換部件所含的散射材料的粒徑設(shè)定為100nm來進(jìn)行了模擬時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布以及將散射強(qiáng)度的直線傳播方向成分標(biāo)準(zhǔn)化為1時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布的圖。

圖4(a)和(b)是表示將圖1的波長轉(zhuǎn)換部件所含的散射材料的粒徑設(shè)定為300nm來進(jìn)行了模擬時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布以及將散射強(qiáng)度的直線傳播方向成分標(biāo)準(zhǔn)化為1時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布的圖。

圖5(a)和(b)是表示將圖1的波長轉(zhuǎn)換部件所含的散射材料的粒徑設(shè)定為500nm來進(jìn)行了模擬時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布以及將散射強(qiáng)度的直線傳播方向成分標(biāo)準(zhǔn)化為1時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布的圖。

圖6(a)和(b)是表示將圖1的波長轉(zhuǎn)換部件所含的散射材料的粒徑設(shè)定為1000nm來進(jìn)行了模擬時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布以及將散射強(qiáng)度的直線傳播方向成分標(biāo)準(zhǔn)化為1時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布的圖。

圖7是表示使散射材料分散而成的散射部件的透射率的波長依賴性的曲線圖。

圖8是表示實(shí)施例2的化合物的激發(fā)特性和發(fā)光特性的曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖，對(duì)本實(shí)施方式的光伏器件、構(gòu)成光伏器件的波長轉(zhuǎn)換部件和波長轉(zhuǎn)換部件所含的熒光體進(jìn)行說明。

[光伏器件]

[第一實(shí)施方式]

圖1是示意性地表示作為第一實(shí)施方式的光伏器件的太陽能電池模塊的剖視圖。如圖1所示，太陽能電池模塊1包含：作為光電轉(zhuǎn)換元件的太陽能電池單元10；配置于太陽能電池單元10的受光面13側(cè)的波長轉(zhuǎn)換部件20；以及配置于波長轉(zhuǎn)換部件20的表面的表面保護(hù)層30。另外，太陽能電池模塊1包含：配置于太陽能電池單元10的表面之中與受光面13為相反側(cè)的面的背面14的背面封裝部件40；以及配置于背面封裝部件40的背面的背面保護(hù)層50。即，太陽能電池模塊1成為從圖中上方起依次設(shè)置有表面保護(hù)層30、波長轉(zhuǎn)換部件20、太陽能電池單元10、背面封裝部件40和背面保護(hù)層50的構(gòu)成。就太陽能電池模塊1來說，從作為表面保護(hù)層30的表面的光入射面33射入的光直接或在波長轉(zhuǎn)換部件20轉(zhuǎn)換之后被太陽能電池單元10接受，由此產(chǎn)生光電動(dòng)勢。

(太陽能電池單元)

太陽能電池單元10吸收從太陽能電池單元10的受光面13射入的光而產(chǎn)生光電動(dòng)勢。太陽能電池單元10使用例如晶體系硅、砷化鎵(gaas)、磷化銦(inp)等半導(dǎo)體材料來形成。具體來說，太陽能電池單元10例如由晶體硅和非晶硅層積而成的物質(zhì)形成。在太陽能電池單元10的受光面13和與受光面13為相反側(cè)的面的背面14設(shè)置未圖示的電極。在太陽能電池單元10中所產(chǎn)生的光電動(dòng)勢通過電極被供給至外部。

(波長轉(zhuǎn)換部件)

在太陽能電池單元10的受光面13配置波長轉(zhuǎn)換部件20。如圖1所示，波長轉(zhuǎn)換部件20包含：對(duì)太陽能電池單元10的受光面13進(jìn)行封裝的封裝材料21；以及分散于封裝材料21中的熒光體25。波長轉(zhuǎn)換部件20通過封裝材料21來防止水分向太陽能電池單元10浸入，使太陽能電池模塊1整體的強(qiáng)度提升。另外，波長轉(zhuǎn)換部件20借助熒光體25將從波長轉(zhuǎn)換部件20通過的光的一部分轉(zhuǎn)換成長波長側(cè)的光。此外，就波長轉(zhuǎn)換部件20來說，封裝材料21和熒光體25會(huì)在下文中詳細(xì)說明，因此對(duì)于太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率高的波長區(qū)域的可見光和紅外光顯示出高透射率。波長轉(zhuǎn)換部件20是配置于太陽能電池單元10表面的片狀體、薄膜狀體或板狀體。對(duì)波長轉(zhuǎn)換部件的厚度沒有特別限定，例如當(dāng)使之為0.2～1mm時(shí)成為能夠在不使可見光和紅外光的透射率降低的情況下充分吸收紫外光的波長轉(zhuǎn)換部件，故而優(yōu)選。

<封裝材料>

作為封裝材料21，例如可以使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(eva)、聚乙烯醇縮丁醛(pvb)、聚酰亞胺、聚乙烯、聚丙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet)等透明樹脂。這些透明樹脂的折射率為1.41以上且小于1.57。

<熒光體>

作為熒光體25，使用無機(jī)熒光體。無機(jī)熒光體通常具有構(gòu)成由無機(jī)化合物形成的母體晶體的原子的一部分被放射熒光的發(fā)光中心部分置換而成的晶體結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式中所使用的無機(jī)熒光體具有包含堿土金屬元素和稀土元素中的至少一者并且不包含堿金屬元素的母體晶體的一部分被作為發(fā)光中心的ce³⁺和eu²⁺中的至少一者置換而成的晶體結(jié)構(gòu)。下面，對(duì)熒光體25的晶體結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)中所含的發(fā)光中心進(jìn)行說明。

[晶體結(jié)構(gòu)]

在包含堿土金屬元素的情況下，熒光體包含選自ca、sr和ba中的一種以上的元素作為堿土金屬元素。另外，在包含稀土元素的情況下，熒光體包含選自la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu、sc和y中的一種以上的元素作為稀土元素。本說明書中，稀土元素是指la至lu這15個(gè)鑭系元素加上sc和y共17種元素。

熒光體是包含堿土金屬元素和稀土元素中的至少一者的晶體，因此在結(jié)構(gòu)中能夠較多地包含成為發(fā)光中心的ce³⁺或eu²⁺，能夠充分地吸收紫外光，故而優(yōu)選。母體晶體中的堿土金屬元素容易被作為發(fā)光中心的ce³⁺、eu²⁺置換。因此，當(dāng)熒光體包含堿土金屬元素時(shí)，通過在熒光體的晶體結(jié)構(gòu)中較多地包含ce³⁺、eu²⁺，熒光體25的紫外光的吸收率提高。

另外，當(dāng)包含堿土金屬元素的熒光體是包含堿土金屬元素和鎂的氟化物時(shí)溫度猝滅特性好，即，就算為高溫發(fā)光強(qiáng)度也高，并且量子效率容易升高，故而優(yōu)選。此外，溫度猝滅特性變好的理由推測如下。即，上述氟化物的晶體結(jié)構(gòu)通常是八面體結(jié)構(gòu)的[mgf6]^4-單元共有f來形成多個(gè)結(jié)合而成的牢固的母體晶體。并且，八面體結(jié)構(gòu)的[mgf6]^4-單元共有f而形成為多個(gè)結(jié)合而成的牢固的母體晶體。并且，該牢固的母體晶體的一部分與作為發(fā)光中心的ce³⁺、eu²⁺置換而成的熒光體由于晶體結(jié)構(gòu)牢固，因此作為發(fā)光中心的ce³⁺、eu²⁺不易發(fā)生振動(dòng)。當(dāng)作為發(fā)光中心的ce³⁺、eu²⁺不易發(fā)生振動(dòng)時(shí)，就算熒光體的溫度上升，發(fā)光也穩(wěn)定地進(jìn)行，因此推測由包含堿土金屬元素和鎂的氟化物形成的熒光體的溫度猝滅特性好。

當(dāng)由氟化物形成的熒光體具有構(gòu)成具有由下述式(1)表示的組成的母體晶體的原子的一部分被ce³⁺和eu²⁺中的至少一者置換而成的晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，成為吸收率和量子效率高、溫度猝滅特性好的熒光體，故而優(yōu)選。

m3mg4f14(1)

(式中，m為選自ca、sr和ba中的一種以上的堿土金屬元素。)

構(gòu)成具有由上述式(1)表示的組成的母體晶體的原子的一部分被ce³⁺和eu²⁺中的至少一者置換而成的晶體結(jié)構(gòu)例如由下述式(2)或(3)表示。即，由氟化物形成的熒光體的組成例如由下述式(2)或(3)表示。

(m1-xcex)3mg4f14(2)

(式中，m為選自ca、sr和ba中的一種以上的堿土金屬元素，x為滿足0＜x＜0.3的數(shù)。)

(m1-yeuy)3mg4f14(3)

(式中，m為選自ca、sr和ba中的一種以上的堿土金屬元素，y為滿足0＜y＜0.3的數(shù)。)

式(2)中，x優(yōu)選為0.003≤x≤0.1，更優(yōu)選為0.01≤x≤0.1。另外，式(3)中，y優(yōu)選為0.003≤y≤0.1，更優(yōu)選為0.01≤y≤0.1。

對(duì)于由氟化物形成的熒光體來說，當(dāng)氟化物的母體晶體具有上述式(1)中的f的一部分被o置換而成的組成時(shí)，與具有由上述式(1)表示的組成的母體晶體的熒光體相比，折射率容易變得更高。具體來說，當(dāng)氟化物的母體晶體例如具有由下述式(4)表示的組成時(shí)，容易得到折射率更高的熒光體。具有母體晶體具有由下述式(4)表示的組成并且構(gòu)成該母體晶體的原子的一部分被ce³⁺和eu²⁺中的至少一者置換而成的晶體結(jié)構(gòu)的熒光體的折射率容易升高。

m3mg4f14-aoa(4)

(式中，m為選自ca、sr和ba中的一種以上的堿土金屬元素，a為滿足0＜a≤3的數(shù)。)

上述式(4)除了將f14變更為f14-aoa以外與上述式(1)相同。上述式(4)中，a優(yōu)選為滿足0.5≤a≤2的數(shù)，更優(yōu)選為滿足0.8≤a≤1.2的數(shù)。當(dāng)a在該范圍內(nèi)時(shí)，容易得到折射率高的熒光體，故而優(yōu)選。

具有構(gòu)成具有由上述式(4)表示的組成的母體晶體的原子的一部分被ce³⁺和eu²⁺中的至少一者置換而成的晶體結(jié)構(gòu)的由氟化物形成的熒光體的組成例如由下述式(5)或(6)表示。

(m1-xcex)3mg4f14-bob(5)

(式中，m為選自ca、sr和ba中的一種以上的堿土金屬元素，x為滿足0＜x＜0.3的數(shù)，b為滿足0＜b≤3的數(shù)。)

上述式(5)除了將f14變更為f14-bob以外與上述式(2)相同。上述式(5)中，b優(yōu)選為滿足0.5≤b≤2的數(shù)，更優(yōu)選為滿足0.8≤b≤1.2的數(shù)。當(dāng)b為該范圍內(nèi)時(shí)，容易得到折射率更高的熒光體，故而優(yōu)選。

(m1-yeuy)3mg4f14-coc(6)

(式中，m為選自ca、sr和ba中的一種以上的堿土金屬元素，y為滿足0＜y＜0.3的數(shù)，c為滿足0＜c≤3的數(shù)。)

上述式(6)除了將f14變更為f14-coc以外與上述式(3)相同。上述式(6)中，c優(yōu)選為滿足0.5≤c≤2的數(shù)，更優(yōu)選為滿足0.8≤c≤1.2的數(shù)。當(dāng)c為該范圍內(nèi)時(shí)，容易得到折射率更高的熒光體，故而優(yōu)選。

對(duì)于由氟化物形成的熒光體來說，氟化物的10％直徑d10優(yōu)選為15μm以上。當(dāng)氟化物的10％直徑d10為該范圍內(nèi)時(shí)，波長轉(zhuǎn)換部件的可見光和紅外光的透射率升高，故而優(yōu)選。另外，對(duì)于由氟化物形成的熒光體來說，氟化物的中值粒徑優(yōu)選小于1000μm。當(dāng)氟化物的中值粒徑為該范圍內(nèi)時(shí)，波長轉(zhuǎn)換部件的紫外光的吸收率升高，故而優(yōu)選。另外，由氟化物形成的熒光體優(yōu)選d10為15μm以上并且中值粒徑小于1000μm。當(dāng)氟化物的10％直徑d10和中值粒徑為該范圍內(nèi)時(shí)，成為紫外光的吸收率高、可見光和紅外光的透射率高的波長轉(zhuǎn)換部件，故而優(yōu)選。

此外，具有由上述式(1)表示的組成的母體晶體的原子的一部分被eu²⁺等置換而成的晶體結(jié)構(gòu)的熒光體通常通過使用堿土金屬、鎂、鈰和銪各自的氟化物作為原料來制造。下面，將這些氟化物稱為“氟化物原料”。就具有具有上述式(1)中的f的一部分被o置換而成的組成的母體晶體的原子的一部分被eu²⁺等置換而成的晶體結(jié)構(gòu)的熒光體來說，其例如可以通過使用上述氟化物原料和將氟化物原料中的氟以氧置換而成的原料來制造。作為氟化物原料中的氟以氧置換而成的原料，例如使用堿土金屬、鎂、鈰和銪各自的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、草酸鹽、硫酸鹽、乙酸鹽和氫氧化物等。

另外，本實(shí)施方式中所使用的熒光體不含堿金屬元素。此處，堿金屬元素是指h、li、na、k、rb、cs和fr。此外，熒光體不含堿金屬元素是指熒光體中所含的堿金屬元素小于1摩爾％。本實(shí)施方式中所使用的熒光體由于不含堿金屬元素，因此就算與水分接觸發(fā)光特性也不發(fā)生變化，可靠性優(yōu)異。即，當(dāng)常規(guī)的包含堿金屬元素的熒光體與水分接觸時(shí)，熒光體中的堿金屬元素與水分發(fā)生反應(yīng)而使熒光體的組成發(fā)生變化，熒光體的發(fā)光特性發(fā)生變化。本實(shí)施方式中所使用的熒光體由于不含堿金屬元素，因此就算與水分接觸發(fā)光特性也不發(fā)生變化，可靠性高。

熒光體可以在不損害該熒光體的晶體結(jié)構(gòu)的范圍包含除了氟以外的鹵族元素即cl、br、i等。當(dāng)熒光體包含這些鹵族元素時(shí)，能夠控制來自eu²⁺、ce³⁺的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜的形狀、熒光體的折射率。另外，熒光體可以在不損害該熒光體的晶體結(jié)構(gòu)的范圍包含氧o。當(dāng)熒光體包含氧o時(shí)，能夠控制來自eu²⁺、ce³⁺的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜的形狀、熒光體的折射率。

熒光體可以在不損害該熒光體的晶體結(jié)構(gòu)的范圍包含除了eu²⁺和ce³⁺以外的稀土元素。當(dāng)熒光體包含這些稀土元素時(shí)，能夠較多地包含發(fā)光中心元素，能夠提高紫外光的吸收率。

熒光體可以在不損害該熒光體的晶體結(jié)構(gòu)的范圍包含除了mg以外的能夠采取六配位狀態(tài)的元素，例如包含選自al、ga、sc、zr、mn和lu中的一種以上的元素。當(dāng)熒光體包含這樣的元素時(shí)，能夠控制熒光體的折射率。

熒光體可以為與pb3nb4o12f2同型的晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)熒光體為這種類型的晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，可得到吸收率和量子效率高、溫度猝滅特性好的熒光體。

熒光體可以以ba2(ca1-xsrx)mg4f14(式中，x為滿足0≤x≤1的數(shù))為母體晶體。當(dāng)熒光體由這樣的母體晶體形成時(shí)，可得到吸收率和量子效率高、溫度猝滅特性好的熒光體。另外，當(dāng)熒光體由這樣的母體晶體形成時(shí)，熒光體的折射率的調(diào)整變得容易。

熒光體可以以ba2+y(ca1-xsrx)1-ymg4f14(式中，x和y分別為滿足0≤x≤1、0≤y≤1的數(shù))為母體晶體。當(dāng)熒光體由這樣的母體晶體形成時(shí)，熒光體的折射率的調(diào)整變得容易。

[發(fā)光中心]

如上所述，熒光體25具有包含堿土金屬元素和稀土元素中的至少一者并且不包含堿金屬元素的母體晶體的一部分被作為發(fā)光中心的ce³⁺和eu²⁺中的至少一者置換而成的晶體結(jié)構(gòu)。熒光體25由于包含ce³⁺和eu²⁺中的至少一者作為發(fā)光中心，因此通過調(diào)整母體晶體的組成，能夠得到吸收會(huì)給太陽能電池單元10造成損傷并且發(fā)電效率差的波長為300～400nm的紫外光的無機(jī)熒光體。

此處，在常規(guī)的無機(jī)熒光體中，還已知有使用了除了ce³⁺和eu²⁺以外的稀土離子作為發(fā)光中心的。但是，當(dāng)發(fā)光中心為除了ce³⁺和eu²⁺以外的稀土離子時(shí)，就算是調(diào)整母體晶體的組成，也難以得到吸收波長為300～400nm的紫外光的無機(jī)熒光體。這樣，在本實(shí)施方式的熒光體包含ce³⁺和eu²⁺中的至少一者作為發(fā)光中心的情況下，通過調(diào)整母體晶體的組成能夠得到吸收波長為300～400nm的紫外光的無機(jī)熒光體，其可能原因推測如下。

稀土離子之中的ce至yb的稀土離子在4f軌道具有電子。來自稀土離子的光的吸收和發(fā)光包括基于4f殼內(nèi)的躍遷的和基于5d殼與4f殼之間的躍遷的這兩種。

稀土離子之中的除了ce³⁺和eu²⁺以外的離子通常通過4f殼內(nèi)的躍遷來進(jìn)行光的吸收和發(fā)光。但是，就該4f殼內(nèi)的躍遷來說，4f軌道的電子位于5s軌道和5p軌道的電子的內(nèi)側(cè)而被遮蔽，因此由熒光體周圍的影響難以產(chǎn)生能級(jí)的變動(dòng)。因此，就以除了ce³⁺和eu²⁺以外的離子為發(fā)光中心的無機(jī)熒光體來說，就算是調(diào)整母體晶體的組成，發(fā)光波長的變化也小，難以得到吸收300～400nm的紫外光的無機(jī)熒光體。

與此相對(duì)，ce³⁺和eu²⁺通過5d殼與4f殼之間的躍遷即4fⁿ與4f^n-15d之間的躍遷來進(jìn)行光的吸收和發(fā)光。就該5d殼與4f殼之間的躍遷來說，5d軌道未被其他軌道所遮蔽，因此由熒光體周圍的影響容易產(chǎn)生5d軌道能級(jí)的變動(dòng)。因此，就以ce³⁺和eu²⁺為發(fā)光中心的無機(jī)熒光體來說，在基于由4f^n-15d¹能級(jí)向4f軌道的躍遷的發(fā)光的情況下，通過調(diào)整母體晶體的組成，能夠使發(fā)光波長大幅變化。通過該發(fā)光波長的大幅變化，以ce³⁺和eu²⁺為發(fā)光中心的無機(jī)熒光體能夠獲得吸收300～400nm的紫外光的無機(jī)熒光體。

熒光體25還可以包含mn²⁺。當(dāng)熒光體還包含mn²⁺時(shí)，產(chǎn)生從ce³⁺或eu²⁺向mn²⁺的能量傳遞，能夠使來自熒光體的發(fā)光進(jìn)一步向長波長側(cè)移動(dòng)。

[發(fā)射光譜]

對(duì)于熒光體25來說，室溫下測得的發(fā)射光譜在波長為440nm以上且小于1200nm的范圍內(nèi)具有來自ce³⁺和eu²⁺中的至少一者的發(fā)光峰。此處，室溫是指21～25℃。來自ce³⁺和eu²⁺中的至少一者的發(fā)光峰示出上述發(fā)射光譜的強(qiáng)度最大值，因此熒光體25在太陽能電池的光譜靈敏度高的波長區(qū)域顯示較多的發(fā)光。

此處，來自ce³⁺的發(fā)光峰是指至少包含ce³⁺作為發(fā)光中心的ce³⁺激活熒光體的發(fā)射光譜中所含的發(fā)光峰之中ce³⁺參與發(fā)光的發(fā)光峰。具體來說，來自ce³⁺的發(fā)光峰是包括ce³⁺固有的發(fā)光峰以及由基于多種發(fā)光中心的多個(gè)發(fā)光成分形成的復(fù)合形狀發(fā)光峰中的ce³⁺的發(fā)光成分的峰這兩者的意思。例如，就僅包含ce³⁺作為發(fā)光中心的ce³⁺激活熒光體來說，在發(fā)射光譜的特定波長區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)ce³⁺固有的發(fā)光峰(a)。另一方面，就ce³⁺與mn²⁺等其他發(fā)光中心共存的ce³⁺激活熒光體來說，在發(fā)射光譜出現(xiàn)兼具ce³⁺的發(fā)光成分的峰(b1)與其他發(fā)光中心的發(fā)光成分的峰(b2)的復(fù)合形狀發(fā)光峰。復(fù)合形狀發(fā)光峰中的ce³⁺的發(fā)光成分的峰(b1)出現(xiàn)在ce³⁺固有的發(fā)光峰(a)的特定波長區(qū)域內(nèi)或其附近。本說明書中所定義的來自ce³⁺的發(fā)光峰是包括ce³⁺固有的發(fā)光峰(a)和ce³⁺的發(fā)光成分的峰(b1)的概念。此外，復(fù)合形狀發(fā)光峰中的其他發(fā)光中心的發(fā)光成分的峰(b2)在其他發(fā)光中心為mn²⁺的情況下是指mn²⁺的發(fā)光成分的峰。

對(duì)包含ce³⁺的發(fā)光成分的峰的復(fù)合形狀發(fā)光峰進(jìn)行說明。就包含ce³⁺的熒光體的發(fā)射光譜來說，有時(shí)在僅包含ce³⁺作為發(fā)光中心時(shí)觀察到的ce³⁺固有的發(fā)射光譜與ce³⁺和mn²⁺等其他發(fā)光中心共存時(shí)觀察到的發(fā)射光譜中形狀不同。這是因?yàn)?，前者的發(fā)射光譜是基于僅包含ce³⁺固有的發(fā)光峰(a)，而后者的發(fā)射光譜是基于包含兼具ce³⁺的發(fā)光成分的峰(b1)與其他發(fā)光中心的發(fā)光成分的峰(b2)的復(fù)合形狀發(fā)光峰。復(fù)合形狀發(fā)光峰例如是通過能量從ce³⁺傳遞至mn²⁺等其他發(fā)光中心來形成的。

另外，來自eu²⁺的發(fā)光峰是指至少包含eu²⁺作為發(fā)光中心的eu²⁺激活熒光體的發(fā)射光譜中所含的發(fā)光峰之中eu²⁺參與發(fā)光的發(fā)光峰。具體來說，來自eu²⁺的發(fā)光峰是包括eu²⁺固有的發(fā)光峰以及由基于多種發(fā)光中心的多個(gè)發(fā)光成分形成的復(fù)合形狀發(fā)光峰中的eu²⁺的發(fā)光成分的峰這兩者的意思。例如，就僅包含eu²⁺作為發(fā)光中心的eu²⁺激活熒光體來說，在發(fā)射光譜的特定波長區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)eu²⁺固有的發(fā)光峰(c)。另一方面，就eu²⁺與mn²⁺等其他發(fā)光中心共存的eu²⁺激活熒光體來說，在發(fā)射光譜出現(xiàn)兼具eu²⁺的發(fā)光成分的峰(d1)與其他發(fā)光中心的發(fā)光成分的峰(d2)的復(fù)合形狀發(fā)光峰。復(fù)合形狀發(fā)光峰中的eu²⁺的發(fā)光成分的峰(d1)出現(xiàn)在eu²⁺固有的發(fā)光峰(c)的特定波長區(qū)域內(nèi)或其附近。本說明書中所定義的來自eu²⁺的發(fā)光峰是包括eu²⁺固有的發(fā)光峰(c)和eu²⁺的發(fā)光成分的峰(d1)的概念。此外，復(fù)合形狀發(fā)光峰中的其他發(fā)光中心的發(fā)光成分的峰(d2)在其他發(fā)光中心為mn²⁺的情況下是指mn²⁺的發(fā)光成分的峰。

對(duì)包含eu²⁺的發(fā)光成分的峰的復(fù)合形狀發(fā)光峰進(jìn)行說明。就包含eu²⁺的熒光體的發(fā)射光譜因來說，有時(shí)在僅包含eu²⁺作為發(fā)光中心時(shí)觀察到的eu²⁺固有的發(fā)射光譜與eu²⁺和mn²⁺等其他發(fā)光中心共存時(shí)觀察到的發(fā)射光譜中形狀不同。這是因?yàn)椋罢叩陌l(fā)射光譜是基于僅包含eu²⁺固有的發(fā)光峰(c)，而后者的發(fā)射光譜是基于包含兼具eu²⁺的發(fā)光成分的峰(d1)與其他發(fā)光中心的發(fā)光成分的峰(d2)的復(fù)合形狀發(fā)光峰。復(fù)合形狀發(fā)光峰例如是通過能量從eu²⁺傳遞至mn²⁺等其他發(fā)光中心來形成的。

對(duì)于熒光體25來說，室溫下測得的發(fā)射光譜在波長為440nm以上且小于1200nm的范圍內(nèi)具有來自上述ce³⁺和eu²⁺中的至少一者的發(fā)光峰，該發(fā)光峰示出所述發(fā)射光譜的強(qiáng)度最大值。即，來自ce³⁺和eu²⁺中的至少一者的發(fā)射光譜的發(fā)光峰在波長為440nm以上且小于1200nm的范圍內(nèi)顯示強(qiáng)度最大值。就本實(shí)施方式中所使用的熒光體來說，來自ce³⁺和eu²⁺中的至少一者的發(fā)射光譜的發(fā)光峰在上述波長區(qū)域內(nèi)顯示強(qiáng)度最大值，因此可知是不包含由雜質(zhì)等引起的發(fā)光、發(fā)光效率高的熒光體。這樣，來自ce³⁺和eu²⁺中的至少一者的發(fā)射光譜的發(fā)光峰在上述波長區(qū)域內(nèi)顯示強(qiáng)度最大值就能夠通過調(diào)整熒光體的晶體結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本實(shí)施方式的熒光體，能夠?qū)⒆贤夤廪D(zhuǎn)換成太陽能電池的光譜靈敏度高的更長波長的波長區(qū)域的光。

[激發(fā)光譜]

對(duì)于熒光體25來說，優(yōu)選激發(fā)光譜在波長為300nm以上且小于400nm的范圍內(nèi)具有由ce³⁺和eu²⁺中的至少一者引起的光吸收。就本實(shí)施方式中所使用的熒光體來說，由激發(fā)光譜可知：其在這樣的波長范圍內(nèi)具有光吸收特性，能夠?qū)⑻柲茈姵氐墓怆娹D(zhuǎn)換效率低的300nm以上且小于400nm的紫外光轉(zhuǎn)換成太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率高的波長區(qū)域的光。熒光體具有這樣的光吸收能夠通過調(diào)整熒光體的晶體結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。

激發(fā)光譜優(yōu)選為基于eu²⁺的電子能級(jí)躍遷的光譜。此處，eu²⁺的電子能級(jí)躍遷是指電子基態(tài)與電子激發(fā)態(tài)之間的能級(jí)躍遷。這是因?yàn)椋琫u²⁺的發(fā)射光譜和激發(fā)光譜通常分別在比ce³⁺的發(fā)射光譜和激發(fā)光譜長波長側(cè)顯示吸收和發(fā)光。因此，容易吸收300nm以上且小于400nm的紫外光，能夠進(jìn)一步在太陽能電池的光譜靈敏度高的區(qū)域顯示發(fā)光。

[折射率]

熒光體25的折射率為1.41以上且小于1.57，優(yōu)選為1.44以上且小于1.54，更優(yōu)選為1.47以上且小于1.51。通過使熒光體的折射率為上述范圍內(nèi)，能夠抑制分散于封裝材料21時(shí)的波長轉(zhuǎn)換部件20的可見光和紅外光的透射率降低。

[形狀]

熒光體25的形狀優(yōu)選為粒狀或粉體狀，當(dāng)熒光體為粒狀或粉體狀時(shí)熒光體25容易分散于封裝材料21。在熒光體為粒狀或粉體狀的情況下，平均粒徑優(yōu)選為0.1μm以上且小于100μm，更優(yōu)選為0.3μm以上且小于30μm。當(dāng)熒光體的平均粒徑為上述范圍內(nèi)時(shí)，能夠制作可充分地吸收紫外光并且可見光和紅外光的透射率降低得到了抑制的波長轉(zhuǎn)換部件。熒光體的平均粒徑可以通過用掃描型電子顯微鏡觀察波長轉(zhuǎn)換部件的截面來測定。例如，平均粒徑定義為用掃描型電子顯微鏡觀察到的任意20個(gè)以上熒光體顆粒的最長軸長的平均值。

此處，對(duì)波長轉(zhuǎn)換部件20中的封裝材料21的折射率與熒光體25的折射率和粒徑之間的關(guān)系進(jìn)行說明。

通常，在配置于太陽能電池單元表面的波長轉(zhuǎn)換部件為使熒光體分散于封裝材料而成的片狀或薄膜狀的情況下，需要采取不使波長轉(zhuǎn)換部件的可見光和紅外光的透射率降低的對(duì)策。

具體來說，在封裝材料與熒光體的折射率之差大的情況下，需要將熒光體的平均粒徑減小至幾十納米左右。這是因?yàn)?，?dāng)封裝材料與熒光體的折射率之差大時(shí)射入波長轉(zhuǎn)換部件的封裝材料的可見光和紅外光在熒光體的表面發(fā)生散射而不易透過熒光體，因此為了減小可見光和紅外光的散射的影響需要減小熒光體的粒徑。

另一方面，在封裝材料與熒光體的折射率之差小的情況下，就算熒光體的平均粒徑為幾十微米左右的大粒徑也能夠使用。這是因?yàn)?，射入波長轉(zhuǎn)換部件的封裝材料的可見光和紅外光不易在熒光體的表面發(fā)生散射，能夠充分地透過熒光體。

就本實(shí)施方式中所使用的波長轉(zhuǎn)換部件20來說，封裝材料21與熒光體25的折射率之差小，因此能夠如上所述那樣使用粒徑較大的熒光體粉末。

[熒光體的制造]

熒光體25可以通過固相反應(yīng)等公知的方法來制造。以下示出固相反應(yīng)的一個(gè)例子。

首先，準(zhǔn)備氧化物、氟化物等的原料粉末。接著，按照成為制造目標(biāo)的化合物的化學(xué)計(jì)量比組成或與該組成接近的組成的方式調(diào)合原料粉末，使用研缽、球磨機(jī)等充分混合。之后，使用氧化鋁坩堝等燒成容器，并以電爐等對(duì)混合原料進(jìn)行燒成，由此能夠制備本實(shí)施方式的熒光體。此外，在對(duì)混合原料進(jìn)行燒成時(shí)，優(yōu)選在大氣中或弱還原氣氛下以700～1000℃燒成幾小時(shí)。另外，也可以在熒光體的原料中加入反應(yīng)促進(jìn)劑等添加劑。另外，在熒光體的母體為氟化物的情況下，優(yōu)選使用抑制氟的脫離的nh4f作為添加劑。

[熒光體的效果]

本實(shí)施方式中所使用的熒光體25能夠在常溫以上吸收波長為300～400nm的紫外光而將紫外光轉(zhuǎn)換成波長位于440nm以上且小于1200nm的范圍內(nèi)的可見光或紅外光。另外，本實(shí)施方式中所使用的熒光體25與波長轉(zhuǎn)換部件20的封裝材料21的折射率差小，發(fā)光特性就算與水分接觸也不發(fā)生變化，可靠性高。因此，本實(shí)施方式中所使用的熒光體25適合用于太陽能電池模塊1的波長轉(zhuǎn)換部件20。

<封裝材料與熒光體的配合比>

對(duì)于波長轉(zhuǎn)換部件20來說，在將波長轉(zhuǎn)換部件20設(shè)定為100體積％時(shí)，通常以0.1體積％以上且小于10體積％、優(yōu)選以1體積％以上且小于5體積％的量包含熒光體25。當(dāng)熒光體的含量為上述范圍內(nèi)時(shí)，充分吸收紫外光，可獲得可見光和紅外光的透射率降低得到了抑制的波長轉(zhuǎn)換部件。

<波長轉(zhuǎn)換部件的制造方法>

波長轉(zhuǎn)換部件20可以通過將熒光體25與封裝材料21混合并成型為片狀、薄膜狀、板狀等形態(tài)來制作。

<波長轉(zhuǎn)換部件的作用>

使用圖1對(duì)波長轉(zhuǎn)換部件20的作用進(jìn)行說明。當(dāng)向太陽能電池模塊1照射包含紫外光70、可見光和紅外光80的太陽光時(shí)，紫外光70、可見光和紅外光80從表面保護(hù)層30透過而射入波長轉(zhuǎn)換部件20。射入波長轉(zhuǎn)換部件20的可見光和紅外光80實(shí)質(zhì)上不在熒光體25轉(zhuǎn)換，它們直接從波長轉(zhuǎn)換部件20透過而向太陽能電池單元10照射。另一方面，射入波長轉(zhuǎn)換部件20的紫外光70在熒光體25轉(zhuǎn)換成作為長波長側(cè)的光的可見光和紅外光80，之后向太陽能電池單元10照射。太陽能電池單元10通過所照射的可見光和紅外光80而產(chǎn)生光電動(dòng)勢90，光電動(dòng)勢90通過未圖示的端子被供給至太陽能電池模塊1的外部。

<波長轉(zhuǎn)換部件的效果>

本實(shí)施方式中所使用的波長轉(zhuǎn)換部件20能夠在常溫以上吸收波長為300～400nm的紫外光而轉(zhuǎn)換成波長位于440nm以上且小于1200nm的范圍內(nèi)的可見光或紅外光。另外，本實(shí)施方式中所使用的波長轉(zhuǎn)換部件20由于熒光體25與封裝材料21的折射率差小，因此上述可見光和紅外光的透射率高。此外，就本實(shí)施方式中所使用的波長轉(zhuǎn)換部件20來說，發(fā)光特性就算波長轉(zhuǎn)換部件20中所含的熒光體與水分接觸也不發(fā)生變化，因此可靠性高。因此，本實(shí)施方式中所使用的波長轉(zhuǎn)換部件20適合用于太陽能電池模塊1。

(表面保護(hù)層)

配置于波長轉(zhuǎn)換部件20的表面的表面保護(hù)層30從太陽能電池模塊1的外部環(huán)境保護(hù)波長轉(zhuǎn)換部件20和太陽能電池單元10。另外，表面保護(hù)層30也可以根據(jù)需要具備不透過特定波長區(qū)域的光的過濾器功能。表面保護(hù)層30例如由玻璃基板、聚碳酸酯、丙烯酸、聚酯、氟代聚乙烯等形成。

(背面封裝部件)

配置于太陽能電池單元10的背面14的背面封裝部件40可防止水分浸入太陽能電池單元10，提高太陽能電池模塊1整體的強(qiáng)度。背面封裝部件40例如由與可用于波長轉(zhuǎn)換部件20的封裝材料21的材料相同的材料形成。背面封裝部件40的材質(zhì)可以與波長轉(zhuǎn)換部件20的封裝材料21的材質(zhì)相同，也可以不同。

(背面保護(hù)層)

配置于背面封裝部件40的背面的背面保護(hù)層50從太陽能電池模塊1的外部環(huán)境保護(hù)背面封裝部件40和太陽能電池單元10。背面保護(hù)層50例如由與可用于表面保護(hù)層30的材料相同的材料形成。背面保護(hù)層50的材質(zhì)可以與表面保護(hù)層30的材質(zhì)相同，也可以不同。

(太陽能電池模塊的作用)

太陽能電池模塊1的作用已在波長轉(zhuǎn)換部件20的作用的項(xiàng)目中進(jìn)行了說明，因此省去說明。

(作為光伏器件的太陽能電池模塊的效果)

作為本實(shí)施方式的光伏器件的太陽能電池模塊1能夠在常溫以上吸收波長為300～400nm的紫外光而轉(zhuǎn)換成波長為440nm以上且小于1200nm的范圍內(nèi)的可見光和紅外光。另外，對(duì)于太陽能電池模塊1來說，波長轉(zhuǎn)換部件20中的上述可見光和紅外光的透射率高。因此，太陽能電池模塊1的光電轉(zhuǎn)換效率高。另外，就太陽能電池模塊1來說，發(fā)光特性就算波長轉(zhuǎn)換部件20中所含的熒光體與水分接觸也不發(fā)生變化，因此可靠性高。

[第二實(shí)施方式]

圖2是示意性地表示作為第二實(shí)施方式的光伏器件的太陽能電池模塊的剖視圖。圖2中作為第二實(shí)施方式示出的太陽能電池模塊1a與圖1中作為第一實(shí)施方式示出的太陽能電池模塊1相比，在使用波長轉(zhuǎn)換部件20a代替波長轉(zhuǎn)換部件20這點(diǎn)上是不同的，其他構(gòu)成是相同的。因此，就圖2所示的太陽能電池模塊1a和圖1所示的太陽能電池模塊1對(duì)相同的構(gòu)成附以相同符號(hào)，以省去或簡化構(gòu)成和作用的說明。

(波長轉(zhuǎn)換部件)

如圖2所示，波長轉(zhuǎn)換部件20a包含：對(duì)太陽能電池單元10的受光面13進(jìn)行封裝的封裝材料21；分散于封裝材料21中的熒光體25；以及分散于封裝材料21中的散射材料27。即，圖2所示的太陽能電池模塊1a的波長轉(zhuǎn)換部件20a與圖1所示的太陽能電池模塊1的波長轉(zhuǎn)換部件20相比，在封裝材料21還包含散射材料27這點(diǎn)上是不同的，其他構(gòu)成與波長轉(zhuǎn)換部件20是相同的。因此，對(duì)兩者的相同構(gòu)成附以相同符號(hào)，以省去或簡化構(gòu)成和作用的說明。

<散射材料>

散射材料27是具有下述性質(zhì)的物質(zhì)：與散射熒光體25的發(fā)光波長的光相比，更散射熒光體25的激發(fā)波長的光。此處，與散射熒光體25的發(fā)光波長的光相比更散射熒光體25的激發(fā)波長的光的性質(zhì)是指熒光體25的發(fā)光波長區(qū)域中的散射材料27的透光率與熒光體25的激發(fā)波長區(qū)域中的散射材料27的透光率相比相對(duì)較高。另外，散射材料27具有散射特性的波長依賴性。此處，波長依賴性是指僅強(qiáng)烈地散射所測定的全部波長的光之中的波長短的光、透射率降低。另外，作為所測定的全部波長的光之中的波長短的光，例如可以列舉出熒光體25的激發(fā)波長區(qū)域的光。另外，作為與所測定的全部波長的光之中的波長短的光相比波長更長的光，例如可以列舉出熒光體25的發(fā)光波長區(qū)域的光。

波長依賴性有大小。波長依賴性大是指在僅強(qiáng)烈地散射所測定的全部波長的光之中的波長短的光的情況下其散射的程度大。另外，波長依賴性小是指在僅強(qiáng)烈地散射所測定的全部波長的光之中的波長短的光的情況下其散射的程度小。此外，波長依賴性表現(xiàn)出下述的“第一波長特性”和“第二波長特性”。

對(duì)于散射材料27來說，熒光體25的激發(fā)波長區(qū)域中的透光率與發(fā)光波長區(qū)域中的透光率相比相對(duì)較低。因此，當(dāng)散射材料27存在于封裝材料21中時(shí)，熒光體25的激發(fā)波長區(qū)域的光在散射材料27充分散射，由此變得容易被熒光體25吸收。此處，熒光體25的激發(fā)波長區(qū)域是指波長為400nm以下的波長區(qū)域。因此，散射材料27優(yōu)選為散射波長為400nm以下的光的材料，更優(yōu)選為強(qiáng)烈散射波長為400nm以下的光的材料。此外，以下，將散射材料27的透光率的絕對(duì)值在熒光體25的激發(fā)波長區(qū)域低的性質(zhì)稱為“第一波長特性”。

另外，對(duì)于散射材料27來說，熒光體25的發(fā)光波長區(qū)域中的透光率與激發(fā)波長區(qū)域中的透光率相比相對(duì)較高。因此，當(dāng)封裝材料21中存在散射材料27時(shí)，從熒光體25放射出來的光被太陽能電池單元10高效地吸收，光電轉(zhuǎn)換效率提高。此外，以下將散射材料27的透光率的絕對(duì)值在熒光體25的發(fā)光波長區(qū)域高的性質(zhì)稱為“第二波長特性”。

如上所述，散射材料27具有下述性質(zhì)：與散射熒光體25的發(fā)光波長的光相比，更散射熒光體25的激發(fā)波長的光。即，散射材料27具有下述性質(zhì)：熒光體25的發(fā)光波長區(qū)域中的散射材料27的透光率與熒光體25的激發(fā)波長區(qū)域中的散射材料27的透光率相比相對(duì)較高。對(duì)于散射材料27來說，更優(yōu)選具有第一波長特性和第二波長特性，即，散射材料27的透光率的絕對(duì)值在熒光體25的激發(fā)波長區(qū)域低，并且散射材料27的透光率的絕對(duì)值在熒光體25的發(fā)光波長區(qū)域高。當(dāng)散射材料27具有第一波長特性和第二波長特性時(shí)，熒光體25的激發(fā)波長區(qū)域的光在散射材料27充分地散射，由此容易被熒光體25吸收，并且由熒光體25放射出來的光被太陽能電池單元10高效地吸收，光電轉(zhuǎn)換效率提高。

散射材料27的材質(zhì)例如使用二氧化硅(sio2)、氧化鋯(iv)(zro2)等。其中，二氧化硅由于其折射率為與eva等封裝材料的折射率非常接近的值，能夠抑制發(fā)光波長區(qū)域的光的散射，故而優(yōu)選。

當(dāng)散射材料27為粒狀時(shí)，容易分散至封裝材料，故而優(yōu)選；另外，當(dāng)散射材料27為粒狀、50％直徑d50小于400nm時(shí)，不易散射可見區(qū)域的光，故而優(yōu)選。

就散射材料27來說，制作了將散射材料27的粒徑設(shè)定為特定值來進(jìn)行了模擬時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布以及將散射強(qiáng)度的直線傳播方向成分標(biāo)準(zhǔn)化為1時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布。模擬是以光射入散射材料的一個(gè)顆粒這樣的設(shè)定來進(jìn)行的。另外，模擬中所照射的光的波長為350nm、550nm和1000nm。此外，波長350nm是熒光體25的激發(fā)波長區(qū)域例如后述的圖7的激發(fā)波長區(qū)域144中所含的波長。另外，波長550nm是熒光體25的發(fā)光波長區(qū)域例如后述的圖7的發(fā)光波長區(qū)域146中所含的波長。此外，波長1000nm是比熒光體25的發(fā)光波長更長的波長。上述模擬是將散射材料27的粒徑分別設(shè)定為100nm、300nm、500nm和1000nm來進(jìn)行的。將這些結(jié)果示于圖3～圖6。

圖3(a)和(b)示出將散射材料27的粒徑設(shè)定為100nm來進(jìn)行了模擬時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布以及將散射強(qiáng)度的直線傳播方向成分標(biāo)準(zhǔn)化為1時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布。圖3(a)示出未進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布，圖3(b)示出進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布。

由圖3(a)可知：散射材料的散射強(qiáng)度的方向依賴性低。另外，由圖3(a)可知：波長為350nm的模擬結(jié)果190的散射強(qiáng)度最大，波長為550nm的模擬結(jié)果192的散射強(qiáng)度其次，波長為1000nm的模擬結(jié)果194的散射強(qiáng)度最小。即，可知：波長越短，則散射材料的散射強(qiáng)度越大。另外，如圖3(b)所示，波長為350nm的模擬結(jié)果190的指向性大于波長為550nm的模擬結(jié)果192的指向性。另外，波長為550nm的模擬結(jié)果192的指向性大于波長為1000nm的模擬結(jié)果194的指向性。由此可知，照射到散射材料的光的波長越短，則散射材料的散射強(qiáng)度分布的指向性越大。此外，當(dāng)散射強(qiáng)度分布的指向性變大時(shí)，產(chǎn)生由散射材料所引起的前向散射的比例變多。另外，當(dāng)散射強(qiáng)度分布的指向性變小時(shí)，除了由散射材料所引起的前向散射以外，產(chǎn)生由散射材料所引起的背向散射的比例變多。

圖4(a)和(b)示出將散射材料27的粒徑設(shè)定為300nm來進(jìn)行了模擬時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布以及將散射強(qiáng)度的直線傳播方向成分標(biāo)準(zhǔn)化為1時(shí)的散射強(qiáng)度分布。圖4(a)示出未進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布，圖4(b)示出進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布。當(dāng)對(duì)圖4(a)和圖3(a)進(jìn)行比較時(shí)，與散射材料27的粒徑為100nm的情況相比，在散射材料27的粒徑為300nm的情況下散射強(qiáng)度變大。另外，當(dāng)對(duì)圖4(b)和圖3(b)進(jìn)行比較時(shí)，可知：與散射材料27的粒徑為100nm的情況相比，在散射材料27的粒徑為300nm的情況下由波長所引起的指向性的差異變小。

圖5(a)和(b)示出將散射材料27的粒徑設(shè)定為500nm來進(jìn)行了模擬時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布以及將散射強(qiáng)度的直線傳播方向成分標(biāo)準(zhǔn)化為1時(shí)的散射強(qiáng)度分布。圖5(a)示出未進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布，圖5(b)示出進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布?？芍簣D5(a)與圖4(a)相比，散射強(qiáng)度變大；圖5(b)與圖4(b)相比，由波長所引起的指向性的差異變小。

圖6(a)和(b)示出將散射材料27的粒徑設(shè)定為1000nm來進(jìn)行了模擬時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布以及將散射強(qiáng)度的直線傳播方向成分標(biāo)準(zhǔn)化為1時(shí)的散射強(qiáng)度分布。圖6(a)示出未進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布，圖6(b)示出進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)的散射材料的散射強(qiáng)度分布。由圖6(a)可知：圖3～圖6中，在散射材料27的粒徑為1000nm的情況下，散射強(qiáng)度最大。另外，由圖6(b)可知：圖3～圖6中，在散射材料27的粒徑為1000nm的情況下，由波長所引起的指向性的差異最小。

由圖3～圖6可知：當(dāng)散射材料27的粒徑變小時(shí)，容易進(jìn)行背向散射，特別是就算對(duì)于波長大的光也容易進(jìn)行背向散射。另外，可知：當(dāng)散射材料27的粒徑變小時(shí)，波長依賴性變大，散射強(qiáng)度變小。此外，可知：當(dāng)散射材料27的粒徑變大時(shí)，波長依賴性變小，散射強(qiáng)度變大。因此，散射材料27的粒徑優(yōu)選按照使波長依賴性變大并且散射強(qiáng)度也變大的方式來決定。根據(jù)上述圖3～圖6的模擬的結(jié)果，粒徑為500nm以下的散射材料由于波長依賴性大而優(yōu)選。

圖7是表示使散射材料27分散而成的散射部件的透射率的波長依賴性的曲線圖。作為散射部件，使用了在作為封裝材料21的eva100質(zhì)量份中包含作為散射材料27的5質(zhì)量份的sio2的部件。即，散射部件不包含熒光體。另外，圖7示出使用了實(shí)際制得的散射部件的實(shí)測值的結(jié)果。

圖7中，橫軸表示波長，縱軸表示透射率。另外，圖7中，150表示平均粒徑為100nm的散射材料的曲線圖，152表示平均粒徑為300nm的散射材料的曲線圖，并且154表示平均粒徑為1000nm的散射材料的曲線圖。如圖7所示，可知：就平均粒徑為1000nm的散射材料的曲線圖154來說，在包含熒光體25的激發(fā)波長區(qū)域144和發(fā)光波長區(qū)域146的所測得的全部波長區(qū)域，透射率的變化變小。另外，可知：就平均粒徑為100nm的散射材料的曲線圖150和平均粒徑為300nm的散射材料的曲線圖152來說，與發(fā)光波長區(qū)域146中的透射率相比，激發(fā)波長區(qū)域144中的透射率降低。

由此可知，散射材料27的粒徑越小，則僅強(qiáng)烈散射波長短的光的程度越大，即，波長依賴性越大。另外，由曲線圖150和152可知：就平均粒徑為100nm的散射材料和平均粒徑為300nm的散射材料來說，在熒光體25的激發(fā)波長區(qū)域144中散射材料27的透光率的絕對(duì)值低。此外，可知：就平均粒徑為100nm的散射材料和平均粒徑為300nm的散射材料來說，在熒光體25的發(fā)光波長區(qū)域146中散射材料27的透光率的絕對(duì)值高。因此，可知：平均粒徑為100nm的散射材料和平均粒徑為300nm的散射材料具有第一波長特性和第二波長特性，波長依賴性大。

另一方面，由曲線圖154可知：對(duì)于平均粒徑為1000nm的散射材料來說，熒光體25的激發(fā)波長區(qū)域144中的散射材料27的透光率的絕對(duì)值高，熒光體25的發(fā)光波長區(qū)域146中的散射材料27的透光率的絕對(duì)值較低。因此，可知：平均粒徑為1000nm的散射材料不具有第一波長特性和第二波長特性。

此外，雖然未在圖7中示出，但確認(rèn)到平均粒徑為500nm的散射材料具有第一波長特性和第二波長特性，波長依賴性變大。因此，可知：平均粒徑為100nm、300nm和500nm的散射材料的波長依賴性都大。因此，當(dāng)作為散射材料27的平均粒徑通常為500nm以下、優(yōu)選為400nm以下、更優(yōu)選為300nm以下時(shí)，波長依賴性大，故而優(yōu)選。

此外，當(dāng)使散射材料27與封裝材料21的組合如下設(shè)定時(shí)，散射材料27與散射熒光體25的發(fā)光波長的光相比較多地散射熒光體25的激發(fā)波長的光，故而優(yōu)選。即，優(yōu)選使散射材料與封裝材料的組合為下述方式：在熒光體的發(fā)光波長以上的波長區(qū)域，散射材料與封裝材料的折射率相同或幾乎相同，并且在熒光體的激發(fā)波長附近的波長區(qū)域，散射材料與封裝材料的折射率不同。

<波長轉(zhuǎn)換部件的作用>

使用圖2對(duì)波長轉(zhuǎn)換部件20a的作用進(jìn)行說明。就波長轉(zhuǎn)換部件20a的作用來說，與圖1中作為第一實(shí)施方式示出的太陽能電池模塊1的波長轉(zhuǎn)換部件20相比，除了加上與散射材料27相伴的作用以外是相同的。因此，就波長轉(zhuǎn)換部件20a和波長轉(zhuǎn)換部件20對(duì)于相同的作用省去或簡化說明。

當(dāng)向太陽能電池模塊1a照射包含紫外光70、可見光和紅外光80的太陽光時(shí)，紫外光70、可見光和紅外光80從表面保護(hù)層30透過而射入波長轉(zhuǎn)換部件20a。射入波長轉(zhuǎn)換部件20a的可見光和紅外光80實(shí)質(zhì)上不在熒光體25轉(zhuǎn)換，它們直接從波長轉(zhuǎn)換部件20a透過而向太陽能電池單元10照射。另一方面，射入波長轉(zhuǎn)換部件20a的紫外光70之中的向熒光體25照射的紫外光70在熒光體25轉(zhuǎn)換成作為長波長側(cè)的光的可見光和紅外光80，之后向太陽能電池單元10照射。

另外，射入波長轉(zhuǎn)換部件20a的紫外光70之中的向散射材料27照射的紫外光70由于是熒光體25的激發(fā)波長的光，因此在散射材料27散射。在散射材料27散射、照射至熒光體25的紫外光70在熒光體25轉(zhuǎn)換成作為長波長側(cè)的光的可見光和紅外光80，之后向太陽能電池單元10照射。此外，除了射入波長轉(zhuǎn)換部件20a的紫外光70以外，由熒光體25放射的可見光和紅外光80也向散射材料27照射。但是，向散射材料27照射的可見光和紅外光80由于為熒光體25的發(fā)光波長的光，因此從散射材料27透過而向太陽能電池單元10照射。這樣，就波長轉(zhuǎn)換部件20a來說，在不存在散射材料27的情況下，從封裝材料21中透過的紫外光70在散射材料27散射而向熒光體25照射，熒光體25放射可見光和紅外光80。另外，由熒光體25放射的可見光和紅外光80由于為熒光體25的發(fā)光波長的光，因此就算向散射材料27照射也從散射材料27透過而向太陽能電池單元10照射。這樣，由于波長轉(zhuǎn)換部件20a包含散射材料27，因此與圖1所示的波長轉(zhuǎn)換部件20相比，所射入的紫外光70更多地向熒光體25照射，可獲得更多的可見光和紅外光80。因此，波長轉(zhuǎn)換部件20a與圖1所示的波長轉(zhuǎn)換部件20相比，光轉(zhuǎn)換效率高。太陽能電池單元10由于所照射的可見光和紅外光80而產(chǎn)生光電動(dòng)勢90，光電動(dòng)勢90通過未圖示的端子被供給至太陽能電池模塊1a的外部。

<波長轉(zhuǎn)換部件的效果>

本實(shí)施方式中所使用的波長轉(zhuǎn)換部件20a可起到與圖1所示的波長轉(zhuǎn)換部件20相同的效果，而且由于包含散射材料27，因此與圖1所示的波長轉(zhuǎn)換部件20相比光轉(zhuǎn)換效率高。

(太陽能電池模塊的作用)

太陽能電池模塊1a的作用已在波長轉(zhuǎn)換部件20a的作用的項(xiàng)目中進(jìn)行了說明，因此省去說明。

(作為光伏器件的太陽能電池模塊的效果)

作為本實(shí)施方式的光伏器件的太陽能電池模塊1a可起到與圖1所示的太陽能電池模塊1相同的效果，而且由于波長轉(zhuǎn)換部件20a包含散射材料27，因此與圖1所示的太陽能電池模塊1相比光轉(zhuǎn)換效率高。

實(shí)施例

下面，通過實(shí)施例對(duì)本實(shí)施方式進(jìn)行更詳細(xì)說明，但本實(shí)施方式不限于這些實(shí)施例。

使用利用固相反應(yīng)的制備方法來合成氟化物熒光體，對(duì)其特性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

此外，實(shí)施例使用了以下所示的化合物粉末作為原料。

氟化鋇(baf2)：純度為3n，和光純藥工業(yè)株式會(huì)社制造

氟化鍶(srf2)：純度為2n5，和光純藥工業(yè)株式會(huì)社制造

氟化鈣(caf2)：純度為3n，株式會(huì)社高純度化學(xué)研究所制造

氟化鎂(mgf2)：純度為2n，和光純藥工業(yè)株式會(huì)社制造

氟化銪(euf3)：純度為3n，和光純藥工業(yè)株式會(huì)社制造

碳酸鋇(baco3)：純度為3n，和光純藥工業(yè)株式會(huì)社制造

[實(shí)施例1～16]

首先，按照表1所示的比例稱量各原料。接著，用磁性研缽和磁性研杵對(duì)原料進(jìn)行充分的干式混合，制成燒成原料。之后，將燒成原料移至氧化鋁坩堝，用管式氣氛爐以850℃的溫度在還原氣氛中(96％氮、4％氫混合氣體氣氛中)燒成2小時(shí)。使用氧化鋁研缽和氧化鋁研杵對(duì)燒成物進(jìn)行破碎處理，由此得到了熒光體(實(shí)施例1～16)。此外，如表1所示，實(shí)施例16的熒光體是將實(shí)施例15的含鋇原料baf2的一部分置換成baco3來制得的。如表2所示，由實(shí)施例16得到的熒光體包含氧原子o。

表1

向所得到的熒光體照射紫外線(波長為365nm)，結(jié)果對(duì)實(shí)施例1～16的任一熒光體均目測觀察到藍(lán)色的熒光。

就所得到的熒光體對(duì)發(fā)光峰值波長和相對(duì)內(nèi)量子效率進(jìn)行了測定。此處，發(fā)光峰值波長是指以350nm的光激發(fā)了熒光體時(shí)的發(fā)射光譜的峰值波長。另外，相對(duì)內(nèi)量子效率是指在以350nm的光激發(fā)了熒光體時(shí)的以％表示80℃的熒光體的內(nèi)量子效率iqe80相對(duì)于30℃的熒光體的內(nèi)量子效率iqe30的比例而得到的值。具體來說，是通過(iqe80/iqe30)×100得到的數(shù)值(％)。表2中示出發(fā)光峰值波長與相對(duì)內(nèi)量子效率的測定結(jié)果。

表2

就所得到的熒光體對(duì)折射率進(jìn)行了測定。使用株式會(huì)社愛宕制造的阿貝折射儀nar-2t和奧林巴斯株式會(huì)社制造的偏光顯微鏡bh-2，并以貝克線法(依照jisk7142b法)對(duì)折射率進(jìn)行了測定。測定條件如下。

浸液：碳酸亞丙酯(nd²³1.420)

苯二甲酸丁酯(nd²³1.491)

溫度：23℃

光源：na(d線/589nm)

表2示出折射率的測定結(jié)果。如表2所示，實(shí)施例15的熒光體(ba2ca0.91eu0.09mg4f14)的折射率為1.45，而實(shí)施例16的熒光體(ba2ca0.91eu0.09mg4f13o)的折射率為1.46。由此可知，包含氧的組成的實(shí)施例16的熒光體顯示出比不含氧的組成的實(shí)施例15的熒光體更高的折射率。

另外，對(duì)實(shí)施例2的化合物的激發(fā)特性和發(fā)光特性進(jìn)行了測定。使用分光熒光光度計(jì)(fp-6500(產(chǎn)品名：日本分光株式會(huì)社制造)對(duì)激發(fā)光譜和發(fā)射光譜進(jìn)行測定，由此來評(píng)價(jià)。測定發(fā)射光譜時(shí)的激發(fā)波長為350nm，測定激發(fā)光譜時(shí)的監(jiān)控波長為發(fā)光峰值波長(458nm)。

圖8示出測定結(jié)果。圖8中，e表示激發(fā)光譜，l表示發(fā)射光譜。由圖8可知：實(shí)施例2的化合物吸收300nm以上且小于400nm的紫外光，顯示在458nm具有峰的發(fā)光。

[比較例1]

與實(shí)施例的化合物同樣地，使用固相反應(yīng)來進(jìn)行了合成。首先，按照表1所示的比例稱量各原料。接著，用磁性研缽和磁性研杵對(duì)原料進(jìn)行充分的干式混合，制成燒成原料。之后，將燒成原料移至氧化鋁坩堝，用管式氣氛爐以1200℃的溫度在還原氣氛中(96％氮、4％氫混合氣體氣氛中)燒成2小時(shí)。使用氧化鋁研缽和氧化鋁研杵對(duì)燒成物進(jìn)行破碎處理，由此得到了熒光體。

向所得到的熒光體照射紫外線(波長為365nm)，結(jié)果目測觀察到藍(lán)紫色的熒光。

就所得到的熒光體與實(shí)施例1同樣地對(duì)發(fā)光峰值波長、相對(duì)內(nèi)量子效率和折射率進(jìn)行了測定。表2示出這些測定結(jié)果。

由實(shí)施例1～16和比較例1的結(jié)果可知：實(shí)施例1～16的化合物均在400nm以上的可見光區(qū)域顯示發(fā)光。另外，可知：實(shí)施例1～16的相對(duì)內(nèi)量子效率全為95％以上，與相對(duì)內(nèi)量子效率為80％的比較例1相比，溫度猝滅特性好。此外，可知：實(shí)施例2和比較例1的折射率均在1.41以上且小于1.57的范圍內(nèi)，為與常規(guī)的封裝材料的折射率接近的值。

[實(shí)施例17]

使用實(shí)施例2的熒光體和封裝材料，制作了波長轉(zhuǎn)換部件。首先，按照達(dá)到表3所示的配合量的方式稱量實(shí)施例2的熒光體和三井杜邦株式會(huì)社制造的eva(evaflexev450)。接著，使用東洋精機(jī)株式會(huì)社制造的煉塑機(jī)(plastomill)，并以溫度為150℃、轉(zhuǎn)速為30rpm、30分鐘對(duì)熒光體和作為封裝材料的eva進(jìn)行熔融混煉，得到了實(shí)施例2的氟化物熒光體與乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的混合物。此外，對(duì)所得到的混合物用加熱壓制機(jī)以加熱溫度為150℃、壓制壓力為1.5mpa進(jìn)行加熱壓制，由此得到了厚度為0.6mm的片狀波長轉(zhuǎn)換部件。

就所得到的波長轉(zhuǎn)換部件對(duì)透射率進(jìn)行了測定。透射率是使用株式會(huì)社島津制作所制造的紫外可見近紅外分光光度計(jì)uv-2600來進(jìn)行測定的。測定條件如下。

測定范圍：300～800nm

掃描速率：600nm/分鐘

采樣間隔：1nm

狹縫寬度：2nm

光源切換波長：340nm

光源(300～340nm)：氘燈

光源(340～800nm)：鹵鎢燈

表3示出590nm的光的透射率的測定結(jié)果。

表3

[比較例2]

除了使用了bamgal10o17：eu²⁺(bam熒光體，折射率為1.77)代替實(shí)施例2的熒光體以外，與實(shí)施例17同樣地制作出波長轉(zhuǎn)換部件。就所得到的波長轉(zhuǎn)換部件與實(shí)施例17同樣地對(duì)透射率進(jìn)行了測定。表3示出透射率的測定結(jié)果。

由實(shí)施例17和比較例2的結(jié)果可知：實(shí)施例17的波長轉(zhuǎn)換部件是透射率為81％這樣的高值。另一方面，可知比較例2的波長轉(zhuǎn)換部件是透射率為42％這樣的低值。這推測是由于下述原因產(chǎn)生的結(jié)果：實(shí)施例2的化合物的折射率為1.45，與eva的折射率(1.48)接近，而比較例2的bam熒光體的折射率為1.77，與eva的折射率大為不同。具體來說，可以認(rèn)為：比較例2的bam熒光體與作為封裝材料的eva的折射率差大，因此擊中熒光體顆粒的光發(fā)生散射，透射率降低。另一方面，可以認(rèn)為：實(shí)施例2的熒光體與作為封裝材料的eva的折射率差小，因此光的散射受到抑制，顯示出高透射率。

將日本特愿2015-022868號(hào)(申請(qǐng)日：2015年2月9日)和日本特愿2015-211665號(hào)(申請(qǐng)日：2015年10月28日)的全部內(nèi)容援引于此。

以上，按照實(shí)施例對(duì)本實(shí)施方式的內(nèi)容進(jìn)行了說明，但本實(shí)施方式不限于這些記載，能夠進(jìn)行各種變形和改良對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明的熒光體能夠在常溫以上將紫外光轉(zhuǎn)換成可見光或紅外光，并且與波長轉(zhuǎn)換部件的封裝材料的折射率差小，發(fā)光特性就算與水分接觸也不發(fā)生變化，可靠性高。

本發(fā)明的波長轉(zhuǎn)換部件能夠在常溫以上將紫外光轉(zhuǎn)換成可見光或紅外光，熒光體與封裝材料的折射率差小，發(fā)光特性就算與水分接觸也不發(fā)生變化，可靠性高。

本發(fā)明的光伏器件能夠在常溫以上將紫外光轉(zhuǎn)換成可見光或紅外光，波長轉(zhuǎn)換部件中的熒光體與封裝材料的折射率差小，發(fā)光特性就算與水分接觸也不發(fā)生變化，可靠性高。另外，本發(fā)明的光伏器件由于波長轉(zhuǎn)換部件中的上述可見光和紅外光的透射率高，因此光電轉(zhuǎn)換效率高。

符號(hào)說明

1、1a太陽能電池模塊(光伏器件)

20、20a波長轉(zhuǎn)換部件

21封裝材料

25熒光體

27散射材料