JPH01501109A - 光起電力効果・熱電効果共用の太陽電池セル及び太陽電池アレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光起電力効果・熱電効果共用の 太陽電池セル及び太陽電池アレイ 発明の背景 本発明は、一般的には太陽電池セルに係り、特に、改善された出力電力対重量比 を有する太陽電池アレイに関する。

半導体太陽電池セルは、光起電力効果により、光エネルギーを有用な電圧又は電 流に変換することに利用される。簡潔に説明すると、典型的な半導体太陽電池セ ルは、ｎ型及びｐ型の透明な半導体物質の間に、界面を有する。該界面に隣接す る半導体物質上に光線が照射すると、既に存在するものに加えて、正孔電子対を 発生し、少数電荷キャリアは界面を横切り互いに反対方向に移動する。それを補 う多数キャリアの流れはないため、最終的に正味電荷が生じる。そこで、界面の 両側の物質と夫々オーミック接触を形成することにより、外部の電気回路で有用 な電流が得られる。

一般的には、光起電力太陽電池セルは、基板上に妥当な半導体の層を堆積させ、 その後、電池を完成させるための付加的な構成要素を加えることにより製造され る。最も普通のタイプの太陽電池セルはｐｎ接合型シリコン太陽電池セルであり 、ｎ型にドープされたシリコンがｐ型にドープされたシリコン層上に積層され、 ｎ型シリコンが太陽に面する。ガリウムヒ素太陽電池セルは、シリコン太陽電池 セルに比して単位面積当り２５乃至４０パーセントだけ大きな出力を発生するこ とができ、・その重要性を増している。しかしながら、ガリウムヒ素はシリコン より２倍以上高密度なため、単位重量当りの太陽電池セルの出力電力については 、従来のガリウムヒ素電池はシリコン電池より劣っている。

必要な電圧及び電流出力を確保するため、個々の太陽電池セルは大きなアレイと なるように互いに接続される。太陽電池アレイの出力電力対重量比は、宇宙船の 設計上重要なパラメータである。なぜなら、通常、多数の低密度・低出力のシリ コン太陽電池セルを用いるか又は少数の高密度・高出力のガリウムヒ素太陽電池 セルを用いることによって、必要な出力・電力を確保されるからである。加えて 、多数の太陽電池セルはより大きい支持構造体を必要とし、その結果、宇宙船を より重くかつ複雑化する。太陽電池セル自体の重量に起因する重量上の欠点を克 服するための方法を探求するため、ガリウムヒ素太陽電池セルには、充分な注意 が払われ続けており、この種の電池が必要とする支持構造体の重量低減により該 欠点を克服することができる。

太陽電池セルの製造の一例をあげると、ｐｎ接合型ガリウムヒ素太陽電池セルは 、ガリウムヒ素単結晶基板上にｎ型ガリウムヒ素層をエピタキシャル堆積し、該 ｎ型ガリウムヒ素層上にｎ型ガリウムヒ素層を堆積することにより製造される。

作動時にはｎ型ガリウムヒ素層が太陽に面する。ｐ型及びｎ型ガリウムヒ素層の 界面は、太陽電池セルの基本的な活性領域を形成する。ｎ型及びｐ型層に外部の オーミック接触が付加されると、界面に光エネルギー照射時には両接点間で電圧 が測定される。付言するに、電荷キャリアの再結合を制限するため、ｎ型ガリウ ムヒ素層上にアルミニウムガリウムヒ素のｐ十層を堆積させてもよい。宇宙環境 で遭遇する物理的接触や放射線損傷から太陽電池を保護するため、通常、ガラス 製の透明なカバーを太陽電池構成体上に用いる。

多数の個々の太陽電池セルは、宇宙船の電力要求を満たす必要があるので、典型 的には、太陽電池セルを支持構造体に固定し、かつ直列及び並列配列となるよう に電気的に内部接続することにより、アレイ状に相互接続される。

現在作動中の人工衛星、例えば通信衛星ＨｕｇｈｅｓＡｉｒｃｒａｆｔ　Ｃｏ、 Ｈ３−３７６は、約２００００個ものシリコン太陽電池セルを有しており、各電 池セルは幅約２ｃｍ、長さ４ｃｍの大きさである。一般に太陽電池セルは、該太 陽電池セルを支持しかつ宇宙船の外壁を構成する円筒状の構造体上、又は、宇宙 船の胴体から外方に延在する翼状の構造体上に配列される。重い物体を軌道まで 上げるコストは高価なため、太陽電池セル、それに関連するハードウェア、及び 太陽電池アレイの重量は可能な限り減らすことが望ましい。出力電力の改善と重 量の低減に関する上記の誘因は、特に、ガリウムヒ素太陽電池セルのような太陽 電池セルを要請している。この太陽電池セルはシリコン太陽電池セルより大きな 単位面積当りの出力電力を有するが、単位重量当りの出力電力では依然として不 利である。なぜなら、ガリウムヒ素はシリコンに比べて高密度だからである。

従って、太陽電池セル及び太陽電池アレイ、特に、高密度物質で成る太陽電池セ ルにおける出力電力対重量比を増加させる試みが要請され続けている。この要請 に対する解答は、太陽電池セル及びアレイに関する現行の技術及び製造事業と両 立するものでなければならず、同時にこれらの分野における更なる進歩とも両立 するものでなければならない。本発明はかかる要請を満たすものであり、更に関 連する利点を供するものである。

発明の概要 本発明は、従来の太陽電池セル及びそれに関連した太陽電池アレイと比較して、 改善された出力電力対重量比を有する太陽電池セル及び太陽電池アレイに属する 。本発明は、現行の構造体及び製造方法と充分に両立し、かつ太陽電池の最適の 運用とも両立する。本発明はアレイの配列の多様性とも両立する。ガリウムヒ素 太陽電池アレイに対し本発明を好ましく適用することにより、アレイの全体にお ける出力電力対重量比は、従来のガリウムヒ素太陽電池に比べ、約５０％改善さ れる。

本発明の好ましい実施例によれば、太陽電池アレイは、電気的に接続された複数 のガリウムヒ素太陽電池セルと、ガリウムヒ素太陽電池の直射太陽光に露光時に 生じる通常の温度勾配より大きな温度勾配を各太陽電池セルの厚さ方向に印加し 以て太陽電池セルの熱面をその冷面より高い温度に設定する手段と、上記太陽電 池セルと接合し上記熱面で高い熱電ポテンシャルを生成する熱接点電極及び上記 冷面で低い熱電ポテンシャルを生成する冷接点電極を含む表面電極手段とを具備 する。

太陽電池セルの増強された出力電力は、熱電効果による起電力により得られる。

この効果の利点を得るには、太陽電池セルの熱面を冷面より高温に維持すること が必要である。熱面・冷面間の太陽電池セルの厚みを通じての温度低下は可能な 限り大きく、かつ太陽電池セルが通常の動作温度限界内に維持されなければなら ないという制約と矛盾があってはならない。

従来の太陽電池セル及び太陽電池アレイにはわずかな温度勾配があるが、通常、 その温度勾配はごくわずかであり、出力電力に対する熱電効果の寄与は無視でき る程度に小さい。

出力電力に対して顕著な効果を得るためには、温度勾配は直射太陽光に露光時に 太陽電池セルで通常生じる温度勾配より大きくなければならない。増大された温 度勾配又は温度降差は、電池セルの熱面を熱するか又は冷面を冷やすか若しくは その両方を行なうことで誘起される。宇宙空間で太陽電池セル及びアレイを使用 する場合、過度の重量と出力を必要とするので補助的な加熱及び冷却装置を用い ることは実用的ではない。従って、加熱及び冷却は、太陽電池アレイの効果的利 用を阻害することのないように行われる必要がある。

加熱及び冷却の選択は、太陽電池セル中の高い温度勾配を達成する点で重要であ るが、それとは別に、構成材料の選択もまた重要な役割を担っている。材料の熱 伝導率が低いほど、材料の厚さ方向に容易に誘起される温度勾配は高い。従って 、太陽電池セルの半導体材料は、光起電力効果を有する材料としての材料選択と 矛盾しない、低熱伝導率のものでなければならない。太陽電池セルの全出力電力 は光起電力効果と熱電効果によってもたらされ、これら二つの効果の組合せの最 適化が不可欠である。材料は熱電効果だけで選択され最適化されることはできな い。幸いにも、ガリウムヒ素は、光起電力効果による出力電力が高＜、シかもシ リコンの約１７１０程度の望ましい低い熱伝導率を有している。従って、ガリウ ムヒ素は、本発明と結びつけて使用されるべき太陽電池セルの材料として優れた 選択である。ガリウムヒ素太陽電池セルは、通常の町作パラメータで作動するこ とができ、また光起電力効果と熱電効果の双方により出力を発生するように構成 されることができる。

従来の太陽電池セルでは、外部の電気回路は太陽電池セル上の表面電極を介して 完成される。該電極は、一般には、太陽電池セルの半導体層と接合する指状の薄 層として太陽電池セルの半導体層上に堆積される導体である。半導体層中の電荷 キャリアは、表面電極を通り外部回路に流れる。本発明の太陽電池セルによれば 、半導体材料の層と結線するように熱接点と冷接点を形成することにより、表面 電極が電池セルの出力電力に寄与する。即ち、熱接点は、太陽に近い熱面で表面 電極と半導体層の接合によって形成され、冷接点は冷面で表面電極と半導体層の 接合によって形成される。

表面電極は、従って、太陽電池セルの熱起電力を最大化するように選択されなけ ればならない。熱接点での表面電極は半導体と組み合わされて高いポテンシャル を有していなければならず、冷接点の表面電極は半導体と組み合わされて低いポ テンシャルを有していなければならない。しかしながら、いずれの場合において も、表面電極は外部回路に対する伝導電荷関数を満たすように充分に高い電気伝 導性を有していなければならない。ガリウムヒ素太陽電池セルの好ましい実施例 によれば、熱接点及び冷接点の両方に最適な表面電極はテルル化鉛等のテルル化 物である。

上述したように、太陽電池セルの厚さ方向での温度勾配は、太陽電池セルの表面 を加熱するか、又は裏面を冷却すること　−によ°り増大できる。本発明によれ ば、太陽電池アレイは、支持体に取付けられ電気的に接続され夫々の熱伝導率が 約５０Ｂｔ　ｕ／ｆ　ｔ２−ｈｒ−＠Ｆ／ｆ　ｔより小さい複数の太・陽電池セ ルと、直射太陽光で生じる温度勾配より大きな値となるように太陽電池セル内の 温度勾配を増大させる手段とから構成される。該増大手段は、好ましくは、太陽 電池セルの前面側に増大された太陽光量を集束させ、これにより通常の直射太陽 光による温度より高い制御可能な温度まで熱面を加熱し以て熱面温度上昇分だけ 温度勾配を増大させるための、鏡又はレンズ等の集光器を含む。該増大手段は、 太陽電池セルの裏面側に設けられそこから熱を除去し以て冷面温度低下分だけ温 度勾配を増大させる放熱器又はヒートバイブをも含むことができる。放熱器は、 その上に取付けられた太陽電池セルの支持表面体になりうる。該支持表面は、取 付けられた太陽電池セル放熱面積の約５０倍の放熱面積をもち、従って、太陽電 池セル内を伝導する熱を効果的に発散することができる。太陽電池アレイが地上 の発電システムに利用される場合には、水冷機構を用いて伝導により太陽電池の 裏面を冷却することができる。この例では重量はさほど問題ではなく、より効率 の良い冷却機構が用いられることができる。

より詳述するに、最も好ましい実施例によれば、太陽電池アレイは、電気的に接 続され夫々の熱伝導率が約５０Ｂ　ｔ　ｕ／ｆ　ｔ２−ｈ　ｒ−’　Ｆ／ｆ　ｔ より小さい複数の太陽電池セルと、これらの電池セルに入射太陽光を集束させ、 通常の太陽光で生じる以上に電池セルの熱面上の熱負荷を増大させる集光器と、 太陽電池セルの冷面を冷却する手段と、太陽電池セルと接合し該太陽電池セルの 熱面で高い熱電ポテンシャルを発生する熱接点電極及び冷面で低い熱電ポテンシ ャルを発生する冷接点電極を含む表面電極とから構成され、これにより、集光器 及び冷却手段が設けられない場合より大きな温度勾配が太陽電池セルの熱面から 冷面にわたって誘起される。

本発明の太陽電池セル及び太陽電池アレイが、宇宙船に電力供給する太陽電池シ ステムの技術に顕著な進歩をもたらすことは明白であろう。当該太陽電池セルは 、増大された電力を発生することにより、出力電力対重量比の向上を達成してい る。より高い出力電力は光起電力効果と熱電効果の寄与により達成される。ガリ ウムヒ素太陽電池アレイの出力電力は、アレイの前面に集光器及び裏面に放熱器 を用いると、約５０９６増加されうる。本発明の他の特徴及び利点は、例を用い て発明の特徴を図解している添付の図面と共に掲げられた、以下のより詳細な説 明から明らかになるであろう。

図面の簡単な説明 第１図は太陽電池セルの側断面図である。

第２図は第１図の太陽電池セルの概略的回路図であって出力の起源を示す図であ る。

第３図は適切に配列された太陽電池アレイの側立面図であ第４図は他の配列によ る太陽電池アレイの側立面図である。

好ましい実施例の詳細な説明 光起電力効果と熱電効果によってもたらされる太陽電池セルの出力電力の発生源 は第１図及び第２図に示されている。

第１図は太陽電池セル１０の構成要素を示し、ここではｐｎ接合型ガリウムヒ素 太陽電池セル（ｐ−ｏｎ−ｎｇａｌｌｉｕｍ　ａｒｓｅｎｉｄｅ　５ｏｌａｒ　 ｃｅｌｌ）として示している。太陽電池セル１０の表面１２は太陽に面しており 、同時にその裏面１４は支持体１６上にある。太陽電池セル１０はｎ型にドープ された層２０及びその上に重なるｐ型にドープされた層１８を含んでおり、これ ら二つの層１８及び２０の間に界面２２が形成されている。適当なエネルギーを もつ光量子が層１８及び２０に吸収され正孔電子対が発生する。界面２２近傍に おける太陽電池セル１０の内部ポテンシャルエネルギー状態により、電子はｎ型 領域に正孔はｐ型頭域に夫々蓄積し、太陽電池セル１０内部に永久電界が生じる 。これにより発生した電圧は、光起電力効果によるポテンシャルであり、太陽電 池セル１０内の温度勾配の有無に依存しない。従来の半導体太陽電池セルにおけ るポテンシャル及び電流の源が、この光起電力効果による電圧である。

本発明によると、しばしばゼーベック効果と称される熱電効果により、有効電圧 に別の電圧が加わる。熱電効果による電圧は、温度差によってもたらされる温度 勾配内で、電子と正孔の熱拡散に基づき、発生させられる。内部温度勾配と自由 電子を持つ物質内では、電荷キャリアの熱運動は高温領域中において激しくなる 。電子の熱拡散は低温領域内の電子の過剰を引き起こし、その結果、電界及びそ れに伴う熱電効果の電圧を発生する。荷電キャリアは該電界を減少するように内 部的に拡散する傾向があるが、界面２２近傍の内部抵抗及びポテンシャルエネル ギーが、その荷電キャリアの内部流入能力を制限している。従って、半導体のよ うにある程度の内部抵抗を有する物質は、相当の熱電効果によるポテンシャルを 発生させることができる。

本発明の太陽電池セル１０では、光起電力効果と熱電効果とが共働して付加的な 電界を発生する。これら二つの現象の結果として、電子は太陽電池セル１０のｎ 型ドープ層２０に蓄積され、正孔はｐ型ドープ層１８に蓄積される。ｐ型ドープ 層１８の熱面２５にｐ型層の表面電極２４を、ｎ型ドープ層２０の冷面２７にｎ 型層の表面電極２６を取付け、さらに外部抵抗２８を介して電極２４及び２６を 電気的に接続することにより、永久電界から外部電流が生成される。熱面２５及 び冷面２７は、前面１２及び裏面１４に隣接するように第１図に示されているが 、面２５及び２７は夫々太陽電池セル１０の中に埋設されている。

第２図に概略的に示されているように、熱面２５に相当する、ｐ型層の表面電極 ２４及びｐ型ドープ層１８間の界面は、熱接点３０となる。冷面２７に相当する 、ｎ型層の表面電極２６及びｎ型にドープされた層２０間の界面は、冷接点３２ となる。ｐ型ドープ層１８及びｎ型ドープ層２０間の界面２２は緩接点であり、 ここで光起電力効果によるポテンシャルが発生する。

全ての太陽電池セルはその厚さ方向に小さな温度勾配を持つにも拘らず、通常の 集光されていないシリコン太陽電池セル内の温度差は約０．０１”　Ｆと小さい ため、その熱起電力効果の程度は小さいままである。典型的な太陽電池セルの厚 さは約０．０１０インチのオーダーであり、小さな温度差がもたらす温度勾配及 び熱起電力効果は無視できる。

有効な熱起電力効果を得るためには、太陽電池セル１０の厚さ方向の温度勾配の 程度を、通常の入射太陽光照射の場合より増大しなければならない。この増大さ れた温度勾配は、熱面１２の温度を上げるか、冷面１４の温度を下げるか、熱伝 導率の低いものを太陽電池セルの材料として選ぶか、上記接点において組合せと して高い熱電効果ポテンシャルを持つ材料を選ぶか、又はこれらの手段を組合せ ることにより得られる。

熱面１２の温度は、有効エネルギー即ち太陽光を熱面１２上に集束させることに より最も簡便に上昇される。太陽光の集束は熱面２５及び熱接点３０の温度を上 昇させる。太陽光の集束は、第３図に示した鏡３４又は第４図に示したレンズ３ ６等の、簡便な手段によって達成できる。熱接点３０の温度は鏡又はレンズを用 いて任意に高温まで上昇されることが、できるが、必要な最大温度は温度の上昇 と共に低下する太陽電池セル１０の光起電力効果による出力の効率によって決定 される。必要な最大温度は太陽電池セル１０の材料にも依存するが、ガリウムヒ 素電池セルの場合、好ましい最大温度は約２００°Ｆと決められている。

宇宙空間に放熱して裏面１４を冷却し、冷面２７及び冷接点３２を冷却すること によって温度勾配を増大することができる。通常、集光器付電池セルの場合、そ の動作中にこの様な冷却を行うことで冷接点３２は約１５０’Ｆに操作される。

裏面１４は、高い熱放射率や熱伝導率を有し効率よく放熱する材料で作られた支 持体１６を設ける等の、適当な手段により冷却できる。集光器があるため、支持 体１６の放熱領域は太陽電池セル１０の出力発生有効領域よりはるかに大きく作 られ、従って、第３図に示すように太陽電池セル１０からの熱は宇宙空間の真空 環境に効果的に放出されることができる。

他の方法としては、第４図に示すように、ヒートバイブ３８を用いて冷面１４か ら熱を除去することができる。地上設置型の太陽電池アレイに有効な更に他の方 法として、水などの冷却液を用いた熱伝達装置を用いて裏面を冷却することも可 能である。この方法は、重量増加をもたらすが、裏面１４からの熱放散速度を向 上させ、太陽電池セル１０の温度勾配と効率を高める。

太陽電池セル１０の材料に比較的熱伝導率の低いものを選ぶことは、最も重要な ことである。たとえ太陽電池セル１０の表面１２が比較的高温に加熱されるとし て−も、その熱伝導率が高ければ、太陽電池セル１０内に発生される温度勾配は 大きくならないであろう。それよりもむしろ、必要な温度勾配を生じさせること のない大きな熱流動が起こるだろう。

太陽電池セルの材料の熱伝導率は、通常の厚さの場合、約５０Ｂｔｕ／ｆ　ｔ２ −ｈｒ−’　Ｆ／ｆ　ｔより小さな値であるべきことが従来から決められている 。それより高い伝導率の材料を用いた場合には、通常の太陽電池セルより僅かに 効率が良くなるだけであり、それは材料の変更を正統化するには不充分である。

幸いにも、ガリウムヒ素の熱伝導率は約３０Ｂｔｕ／ｆ　ｔ２−ｈｒ−’　Ｆ／ ｆ　ｔであって、この要請には合致している。充分高い温度が表面１２に与えら れると、その低い熱伝導率により太陽電池内に大きな温度勾配が生じる。

熱電効果及びその太陽電池セル１０の全出力への寄与は、望ましい熱電ポテンシ ャルを有する材料を選ぶことにより、更に改善可能である。熱接点の表面電極２ ４の材料は、それが接合する層１８との組合せにおいて、本質的に高い熱電ポテ ンシャルを有するものでなければならない。また、冷接点の表面電極２６の材料 は、それが接合する層２０との組合せにおいて、本質的に低い熱電ポテンシャル を有するものでなければならない。なぜなら、低い熱電ポテンシャルは、熱接点 及び光起電力効果によるポテンシャルとは逆ではあっても、その値は極めて小さ いからである。表面電極に用いられる材料の選択は、太陽電池セルの材料に依存 している。ガリウムヒ素太陽電池セルの場合、ｐ型層の表面電極２４及びｎ型層 の表面電極２６の材料はテルル化鉛が好ましい。

従来のガリウムヒ素太陽電池セルは２００’Ｆで作動され、その効率は１５．５ ％である。太陽光が電池セルの熱面上に集光比５０（即ち、太陽電池セルの面積 の５０倍の面積で太陽光が集められ、電池セル面上にその光が集光される）で集 光されると、その効率は約１８．６％まで向上する。第３図に示された放熱面積 ・活性セル面積比が約５０の太陽電池アレイ４０を作動させると、熱面は約２０ ０°Ｆ１冷面は約１５０°Ｆとなり、その効率は約２２％にまで向上する。

これは、集光器のない電池セルの約４０％、集光器はあるが熱起電力ポテンシャ ルを増大する厚さ方向の冷却装置のない電池セルの約１８％の効率向上に匹敵す る。

従って、本発明は、光電効果と同時に熱起電力効果から顕著な効用を得るために 構成材料とアレイの設計を賢明に選択することによって、太陽電池セルの出力電 力の改善を可能にする。図示の都合上、本発明の特定の実施例が詳細に開示され ているが、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で種々変更されることができる。従 って、本発明は添付の請求の範囲による規定を除いては不当に制限されるべきで はない。

Ｆ／Ｇ、４ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. １．電気的に接続される複数のガリウムヒ素太陽電池セルと、前記太陽電池セル の熱面が冷面より高温となるように前記太陽電池の各セルの厚さ方向に直射太陽 光に露光時にガリウムヒ素太陽電池に生じる通常の温度勾配より大きい温度勾配 を誘起する手段と、前記太陽電池に接合し前記太陽電池の各セルの前記熱面に高 い熱電ポテンシャルを生成する熱接点電極及び前記冷面に低い熱電ポテンシャル を生成する冷接点電極を含む表面電極手段とを具備して成る太陽電池アレイ。
2. ２．前記表面電極手段はテルル化鉛で成ることを特徴とする請求の範囲第１項に 記載の太陽電池アレイ。
3. ３．前記誘起手段は前記太陽電池の前記熱面の温度を増大させる手段を含むこと を特徴とする請求の範囲第１項に記載の太陽電池アレイ。
4. ４．前記誘起手段は前記太陽電池の前記熱面上に太陽光を集束する鏡を含むこと を特徴とする請求の範囲第１項に記載の太陽電池アレイ。
5. ５．前記誘起手段は前記太陽電池の前記熱面上に太陽光を集束するレンズを含む ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の太陽電池アレイ。
6. ６．前記誘起手段は前記太陽電池の前記冷面上から熱を除去する手段を含むこと を特徴とする請求の範囲第１項に記載の太陽電池アレイ。
7. ７．前記誘起手段はその上に前記太陽電池が設けられ前記太陽電池の活性面積の 少なくとも５０倍以上大きい放熱面積を有する放射支持体を含むことを特徴とす る請求の範囲第１項に記載の太陽電池アレイ。
8. ８．前記誘起手段は前記太陽電池の前記冷面から熱を除去するヒートパイプを含 むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の太陽電池アレイ。
9. ９．支持体上に設けられ電気的に接続され５０Ｂｔｕ／ｆｔ２−ｈｒ−°Ｆ／ｆ ｔより小さい熱伝導率をもつ複数の太陽電池セルと、前記太陽電池セルの温度勾 配を太陽光の直射によって得られる値より大きな値まで増加させる手段とを具備 して成る太陽電池アレイ。
10. １０．前記太陽電池セルはガリウムヒ素太陽電池セルにより構成されることを特 徴とする請求の範囲第９項に記載の太陽電池アレイ。
11. １１．前記増加手段は前記太陽電池セル上に入射太陽光を集束させる集光器によ り構成されることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の太陽電池アレイ。
12. １２．前記集光器は鏡により構成されることを特徴とする請求の範囲第１１項に 記載の太陽電池アレイ。
13. １３．前記集光器はレンズにより構成されることを特徴とする請求の範囲第１１ 項に記載の太陽電池アレイ。
14. １４．５ＯＢｔｕ／ｆｔ２／−ｈｒ−°Ｆ／ｆｔより小さい熱伝導率をもち電気 的に接続される複数の太陽電池セルと、前記太陽電池セル上に入射太陽光を集束 させ前記太陽電池の熱面での熱負荷を通常の太陽光照射時よりも大きくなるよう に増加させる集光器と、前記太陽電池の冷面を冷却する手段と、前記太陽電池に 接合し前記太陽電池の各セルの前記熱面に高い熱電ポテンシャルを生成する熱接 点電極及び前記冷面に低い熱電ポテンシャルを生成する冷接点電極を含みこれに より前記太陽電池の前記熱面から前記冷面に前記集光器及び前記冷却手段が設け られない場合より大きい温度勾配を誘起させる表面電極手段とを具備して成る太 陽電池アレイ。
15. １５．前記太陽電池セルはガリウムヒ素太陽電池セルにより構成されることを特 徴とする請求の範囲第１４項に記載の太陽電池アレイ。
16. １６．前記冷却手段はその上に前記太陽電池セルが設けられ前記太陽電池の電力 生成領域の面積の少なくとも５０倍大きい放熱面積を有する支持体により構成さ れることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の太陽電池アレイ。
17. １７．前記冷却手段はヒートパイプにより構成されることを特徴とする請求の範 囲第１４項に記載の太陽電池アレイ。
18. １８．前記太陽電池セルはガリウムヒ素により構成されることを特徴とする請求 の範囲第１４項に記載の太陽電池アレイ。