JPH1093117A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPH1093117A JPH1093117A JP8240731A JP24073196A JPH1093117A JP H1093117 A JPH1093117 A JP H1093117A JP 8240731 A JP8240731 A JP 8240731A JP 24073196 A JP24073196 A JP 24073196A JP H1093117 A JPH1093117 A JP H1093117A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 受光面の面積を減少させずに高い光電変換効
率を得ることができる光電変換装置を提供する。 【解決手段】 光電変換装置の受光面１５ｃにストライ
プ状の収集電極２２及び２４を具えており、この収集電
極の側面を、入射光を受光面に向けて反射させる傾斜面
として形成してある。
率を得ることができる光電変換装置を提供する。 【解決手段】 光電変換装置の受光面１５ｃにストライ
プ状の収集電極２２及び２４を具えており、この収集電
極の側面を、入射光を受光面に向けて反射させる傾斜面
として形成してある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光電変換装置に
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光電変換装置として、例えば文献Ｉ（Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄ
ｅｖｉｃｅｓ−２ｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ １９８１，ｐ
８００）に開示されているような太陽電池素子がある。
図２の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、従来の太陽電池素
子の構造及び動作につき説明する。図２の（Ａ）は、太
陽電池素子の平面図、図２の（Ｂ）は、（Ａ）のＸ−Ｘ
線に沿って切断した位置での切口断面を示す。
ｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄ
ｅｖｉｃｅｓ−２ｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ １９８１，ｐ
８００）に開示されているような太陽電池素子がある。
図２の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、従来の太陽電池素
子の構造及び動作につき説明する。図２の（Ａ）は、太
陽電池素子の平面図、図２の（Ｂ）は、（Ａ）のＸ−Ｘ
線に沿って切断した位置での切口断面を示す。
【０００３】太陽電池素子１０は、ｐ及びｎ型シリコン
領域（１１及び１２）を有する半導体基板１５と、この
半導体基板１５の上面、すなわち受光面１５ｃに設けら
れたキャリアを収集する収集電極（上部電極）１６及び
反射防止膜１８と、基板１５の裏面に設けられた裏面電
極２０とにより構成されている。そして、基板１５中に
光起電力を発生させるｐ−ｎ接合部１４を設けてある。
領域（１１及び１２）を有する半導体基板１５と、この
半導体基板１５の上面、すなわち受光面１５ｃに設けら
れたキャリアを収集する収集電極（上部電極）１６及び
反射防止膜１８と、基板１５の裏面に設けられた裏面電
極２０とにより構成されている。そして、基板１５中に
光起電力を発生させるｐ−ｎ接合部１４を設けてある。
【０００４】次に、太陽電池素子１０の動作原理につ
き、以下に述べる。太陽電池素子の１０の受光面（ここ
では反射防止膜１８の面）に光が入射すると、半導体基
板１５の内部に光キャリアーが発生する。この光キャリ
アーによりｎ型シリコン領域１２からｐ型シリコン領域
１１へ電子及び正孔の移動が起こり基板１５の内部に電
流が流れる。このため、光によって生成された電子と正
孔対はｐ−ｎ接合の界面電場によって互いに左右にドリ
フトして、キャリアが上部及び裏面電極に収集されて光
起電力が発生する。
き、以下に述べる。太陽電池素子の１０の受光面（ここ
では反射防止膜１８の面）に光が入射すると、半導体基
板１５の内部に光キャリアーが発生する。この光キャリ
アーによりｎ型シリコン領域１２からｐ型シリコン領域
１１へ電子及び正孔の移動が起こり基板１５の内部に電
流が流れる。このため、光によって生成された電子と正
孔対はｐ−ｎ接合の界面電場によって互いに左右にドリ
フトして、キャリアが上部及び裏面電極に収集されて光
起電力が発生する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
太陽電池素子１０は、以下に述べる問題がある。従来の
太陽電池素子１０では、半導体基板１５の内部で発生し
た光キャリアを受光面に効率良く集めるため、収集電極
の形状を櫛歯状にしてある（図２の（Ａ））。しかも、
従来の収集電極１６の断面形状は四角形をしている。な
お、図２の（Ｃ）は、図２の（Ｂ）の収集電極の断面形
状の一部を拡大して示した部分的省略拡大図である。
太陽電池素子１０は、以下に述べる問題がある。従来の
太陽電池素子１０では、半導体基板１５の内部で発生し
た光キャリアを受光面に効率良く集めるため、収集電極
の形状を櫛歯状にしてある（図２の（Ａ））。しかも、
従来の収集電極１６の断面形状は四角形をしている。な
お、図２の（Ｃ）は、図２の（Ｂ）の収集電極の断面形
状の一部を拡大して示した部分的省略拡大図である。
【０００６】また、従来の太陽電池素子１０の受光面に
対して上部から光を入射させた場合、収集電極１６は入
射光を透過しないため、基板１５中に収集電極１６によ
って形成された陰領域、すなわち収集電極により遮蔽さ
れた陰領域（陰形成領域ともいう）１５ａが形成され
る。この陰形成領域１５ａは、太陽電池素子の受光面積
を減少させることになるので、光電変換効率も減少して
好ましくない。
対して上部から光を入射させた場合、収集電極１６は入
射光を透過しないため、基板１５中に収集電極１６によ
って形成された陰領域、すなわち収集電極により遮蔽さ
れた陰領域（陰形成領域ともいう）１５ａが形成され
る。この陰形成領域１５ａは、太陽電池素子の受光面積
を減少させることになるので、光電変換効率も減少して
好ましくない。
【０００７】太陽電池素子１０の光電変換効率（光電変
換効率は、入力となる太陽輻射光エネルギーと、太陽電
池の端子から出てくる電気出力エネルギーとの比をパー
セントで表した値をいう）を高めるには、収集電極１６
の櫛歯１６ａ間の間隔（Ｌ）を小さくし、収集電極１６
の櫛歯幅（Ｗ）を大きくして収集電極１６の抵抗値を下
げる必要がある。しかし、太陽電池素子１０の収集電極
の櫛歯幅（Ｗ）を大きくすると、受光面積が減少して、
収集電極１６による陰の領域（陰形成領域）１５ａが増
大するため、光電変換効率が低下してしまう。
換効率は、入力となる太陽輻射光エネルギーと、太陽電
池の端子から出てくる電気出力エネルギーとの比をパー
セントで表した値をいう）を高めるには、収集電極１６
の櫛歯１６ａ間の間隔（Ｌ）を小さくし、収集電極１６
の櫛歯幅（Ｗ）を大きくして収集電極１６の抵抗値を下
げる必要がある。しかし、太陽電池素子１０の収集電極
の櫛歯幅（Ｗ）を大きくすると、受光面積が減少して、
収集電極１６による陰の領域（陰形成領域）１５ａが増
大するため、光電変換効率が低下してしまう。
【０００８】図５は、収集電極の櫛歯幅と変換損失との
関係を説明するための図である。図５から理解できるよ
うに、櫛歯幅Ｗを大きくすると、収集電極の断面積が大
きくなるため、電極の抵抗値が小さくなり、変換損失は
減少する（図５の曲線Ｉの実線）。
関係を説明するための図である。図５から理解できるよ
うに、櫛歯幅Ｗを大きくすると、収集電極の断面積が大
きくなるため、電極の抵抗値が小さくなり、変換損失は
減少する（図５の曲線Ｉの実線）。
【０００９】また、櫛歯幅Ｗを大きくすると、収集電極
１６による陰形成領域１５ａが増大するため、変換損失
が増加する（図５の曲線ＩＩの点線）。したがって、収
集電極の抵抗値と陰形成領域とのトータル（加算値）を
見ると、図５の曲線ＩＩＩに示すように、櫛歯幅を大き
くした場合、変換損失が一旦抵抗値の影響を受けて小さ
くなるが、その後、変換損失は次第に増大する。
１６による陰形成領域１５ａが増大するため、変換損失
が増加する（図５の曲線ＩＩの点線）。したがって、収
集電極の抵抗値と陰形成領域とのトータル（加算値）を
見ると、図５の曲線ＩＩＩに示すように、櫛歯幅を大き
くした場合、変換損失が一旦抵抗値の影響を受けて小さ
くなるが、その後、変換損失は次第に増大する。
【００１０】このため、従来、変換損失を最小にするた
めの工夫として、収集電極１６の膜厚を厚くして電極の
断面積を大きくすることにより、抵抗値を小さくすると
か、収集電極１６の櫛歯幅Ｗを小さくして受光面積を広
げるとかの方法が取られていた。
めの工夫として、収集電極１６の膜厚を厚くして電極の
断面積を大きくすることにより、抵抗値を小さくすると
か、収集電極１６の櫛歯幅Ｗを小さくして受光面積を広
げるとかの方法が取られていた。
【００１１】しかし、収集電極１６の櫛歯幅Ｗを最小に
したり、収集電極１６の膜厚を厚くしたりする方法は、
おのずから限界があり、従来は十分に光電変換効率の高
い太陽電池素子を得ることができなかった。
したり、収集電極１６の膜厚を厚くしたりする方法は、
おのずから限界があり、従来は十分に光電変換効率の高
い太陽電池素子を得ることができなかった。
【００１２】そこで、受光面積を減少させずに高い光電
変換効率を得ることが可能な光電変換装置の実現が望ま
れていた。
変換効率を得ることが可能な光電変換装置の実現が望ま
れていた。
【００１３】
【課題を解決するための手段】このため、この発明の光
電変換装置によれば、光電変換装置の受光面にストライ
プ状の収集電極を具えてなる当該光電変換装置におい
て、収集電極の側面を、入射光を受光面に向けて反射さ
せる傾斜面として形成してなることを特徴とする。
電変換装置によれば、光電変換装置の受光面にストライ
プ状の収集電極を具えてなる当該光電変換装置におい
て、収集電極の側面を、入射光を受光面に向けて反射さ
せる傾斜面として形成してなることを特徴とする。
【００１４】この発明では、収集電極の側面に、入射光
を反射させる傾斜面を形成してあるため、受光面の上部
から傾斜面に入射された光は、この傾斜面により反射さ
れ、反射された光は所定の角度で受光面内に透過する。
したがって、光電変換装置の受光面には、傾斜面から反
射した反射入射光と直接受光面に入射される直接入射光
とが重なり合って高光強度領域が形成される。したがっ
て、傾斜面から反射して受光面に入射した光強度の増加
分が、従来に比べ、受光面での光強度を増大させるので
傾斜面を有しない従来の収集電極を採用した光電変換装
置に比べて光電変換効率が増大する。
を反射させる傾斜面を形成してあるため、受光面の上部
から傾斜面に入射された光は、この傾斜面により反射さ
れ、反射された光は所定の角度で受光面内に透過する。
したがって、光電変換装置の受光面には、傾斜面から反
射した反射入射光と直接受光面に入射される直接入射光
とが重なり合って高光強度領域が形成される。したがっ
て、傾斜面から反射して受光面に入射した光強度の増加
分が、従来に比べ、受光面での光強度を増大させるので
傾斜面を有しない従来の収集電極を採用した光電変換装
置に比べて光電変換効率が増大する。
【００１５】また、この発明では、好ましくは収集電極
の、ストライプ方向に対して直交する面内における断面
形状を台形又は三角形とするのが良い。
の、ストライプ方向に対して直交する面内における断面
形状を台形又は三角形とするのが良い。
【００１６】このように、収集電極の断面形状を台形又
は三角形にすることにより、収集電極の側面を、傾斜面
とすることができるので、この傾斜面に入射した入射光
は、反射されて受光面に透過して高光強度領域を形成す
ることができる。
は三角形にすることにより、収集電極の側面を、傾斜面
とすることができるので、この傾斜面に入射した入射光
は、反射されて受光面に透過して高光強度領域を形成す
ることができる。
【００１７】また、この発明では、好ましくは光電変換
装置の受光面に対する法線と傾斜面との傾斜角度を５〜
３５度の角度範囲とするのが好適である。
装置の受光面に対する法線と傾斜面との傾斜角度を５〜
３５度の角度範囲とするのが好適である。
【００１８】このような傾斜角度を５〜３５度に設定す
ることにより、傾斜面に入射する入射光を受光面に向け
て効率よく反射させることができる。このため、収集電
極によって光電変換装置の受光面に形成される陰形成領
域を保障する効果がある。
ることにより、傾斜面に入射する入射光を受光面に向け
て効率よく反射させることができる。このため、収集電
極によって光電変換装置の受光面に形成される陰形成領
域を保障する効果がある。
【００１９】また、この発明では、好ましくは収集電極
の形状を櫛歯状とするのが良い。櫛歯状の収集電極形状
にすることにより、櫛歯同士の間隔を小さくして光電変
換装置に生成するキャリアを効率良く収集電極に収集す
ることができる。
の形状を櫛歯状とするのが良い。櫛歯状の収集電極形状
にすることにより、櫛歯同士の間隔を小さくして光電変
換装置に生成するキャリアを効率良く収集電極に収集す
ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
光電変換装置、特に太陽電池素子の実施の形態例につき
説明する。なお、図１、図２及び図４は、この発明が理
解できる程度に各構成成分の形状、大きさ及び配置関係
を概略的に示してあるにすぎない。
光電変換装置、特に太陽電池素子の実施の形態例につき
説明する。なお、図１、図２及び図４は、この発明が理
解できる程度に各構成成分の形状、大きさ及び配置関係
を概略的に示してあるにすぎない。
【００２１】この発明の太陽電池素子１０は、収集電極
の構造以外、既に説明した従来の構造と同様な構造であ
るため、この発明では、特に収集電極に注目してその構
造を詳細に説明する。
の構造以外、既に説明した従来の構造と同様な構造であ
るため、この発明では、特に収集電極に注目してその構
造を詳細に説明する。
【００２２】［第１の実施の形態］図１の（Ａ）を参照
して、この発明の収集電極の第１の実施の形態につき説
明する。なお、図１の（Ａ）は、太陽電池素子の受光面
上に形成されている収集電極の櫛歯の方向に対して直交
する面内に切断した位置での切口断面を示す。
して、この発明の収集電極の第１の実施の形態につき説
明する。なお、図１の（Ａ）は、太陽電池素子の受光面
上に形成されている収集電極の櫛歯の方向に対して直交
する面内に切断した位置での切口断面を示す。
【００２３】この発明では、収集電極２２の側面２２ａ
及び２２ｂを、入射光を受光面に向けて反射させる傾斜
面として形成してある。そして、第１の実施の形態で
は、収集電極２２の、ストライプ方向に対して直交する
面内における断面形状を台形としてある（図１の
（Ａ））。ここでは、断面形状が台形の収集電極を台形
型の収集電極２２と称する。
及び２２ｂを、入射光を受光面に向けて反射させる傾斜
面として形成してある。そして、第１の実施の形態で
は、収集電極２２の、ストライプ方向に対して直交する
面内における断面形状を台形としてある（図１の
（Ａ））。ここでは、断面形状が台形の収集電極を台形
型の収集電極２２と称する。
【００２４】次に、図１の（Ａ）を参照して、太陽電池
素子の受光面に入射光を照射させたときの光の挙動につ
き説明する。
素子の受光面に入射光を照射させたときの光の挙動につ
き説明する。
【００２５】台形型の収集電極２２を有する太陽電池の
受光面の上部から光が入射した場合、収集電極２２の下
側の基板１５には、従来と同様な収集電極２２による陰
形成領域１５ａが形成される。
受光面の上部から光が入射した場合、収集電極２２の下
側の基板１５には、従来と同様な収集電極２２による陰
形成領域１５ａが形成される。
【００２６】また、入射光の一部は、台形型の収集電極
２２の傾斜面２２ａ及び２２ｂに入射して、傾斜面２２
ａ及び２２ｂに反射され、受光面１５ｃに向かって直進
する。その後、反射光は受光面１５ｃ内に入射される。
ここでは、傾斜面２２ａ及び２２ｂに反射して受光面１
５ｃ内に入射した入射光を反射入射光と称する。
２２の傾斜面２２ａ及び２２ｂに入射して、傾斜面２２
ａ及び２２ｂに反射され、受光面１５ｃに向かって直進
する。その後、反射光は受光面１５ｃ内に入射される。
ここでは、傾斜面２２ａ及び２２ｂに反射して受光面１
５ｃ内に入射した入射光を反射入射光と称する。
【００２７】一方、図１の（Ａ）の構造体に入射した入
射光の一部は、台形型の収集電極２２を経ずに、直接基
板１５の受光面１５ｃに入射する。ここでは、受光面１
５ｃに直接入射する入射光を直接入射光と称する。この
ため、収集電極の傾斜面２２ａ，２２ｂの裾部の近傍の
基板１５中には、反射入射光と直接入射光とが重なり合
った高光強度領域１５ｂが形成される（図１の
（Ａ））。
射光の一部は、台形型の収集電極２２を経ずに、直接基
板１５の受光面１５ｃに入射する。ここでは、受光面１
５ｃに直接入射する入射光を直接入射光と称する。この
ため、収集電極の傾斜面２２ａ，２２ｂの裾部の近傍の
基板１５中には、反射入射光と直接入射光とが重なり合
った高光強度領域１５ｂが形成される（図１の
（Ａ））。
【００２８】次に、図３の（Ａ）及び（Ｂ）を参照し
て、平坦な面に光を入射し、この入射光の角度を変えた
ときの光電力の反射係数の依存性につき説明する。な
お、図３の（Ａ）は、入射角度と光電力の反射係数の関
係を計算式により算出してプロットした図であり、横軸
に入射光の角度（度）を取り、縦軸に光電力の反射係数
（任意定数）を取って示す。また、図３の（Ｂ）は、入
射光の電界、入射角度θi、屈折光の電界、及び屈折角
度θt の関係を説明するための図である。
て、平坦な面に光を入射し、この入射光の角度を変えた
ときの光電力の反射係数の依存性につき説明する。な
お、図３の（Ａ）は、入射角度と光電力の反射係数の関
係を計算式により算出してプロットした図であり、横軸
に入射光の角度（度）を取り、縦軸に光電力の反射係数
（任意定数）を取って示す。また、図３の（Ｂ）は、入
射光の電界、入射角度θi、屈折光の電界、及び屈折角
度θt の関係を説明するための図である。
【００２９】この発明では、図３の（Ａ）を作成するた
め、まず、図３の（Ｂ）を参照して、計算式より光反射
係数を求める。
め、まず、図３の（Ｂ）を参照して、計算式より光反射
係数を求める。
【００３０】図３の（Ｂ）から理解できるように、屈折
率ｎ2 の基板（例えばＧａＡｓ基板）に、入射光の電界
Ｅi を法線ＮＮ’に対しθi の角度で入射させた場合、
入射光の電界Ｅi は、ＧａＡｓ基板の表面に反射され
て、反射光の電界Ｅr とＧａＡｓ基板に透過して直進す
る透過光の電界Ｅt とに分かれる。
率ｎ2 の基板（例えばＧａＡｓ基板）に、入射光の電界
Ｅi を法線ＮＮ’に対しθi の角度で入射させた場合、
入射光の電界Ｅi は、ＧａＡｓ基板の表面に反射され
て、反射光の電界Ｅr とＧａＡｓ基板に透過して直進す
る透過光の電界Ｅt とに分かれる。
【００３１】このとき、光反射係数γE は、（１）式で
表される。
表される。
【００３２】 γE ＝Ｅr ／Ｅi ＝（ｎ1 ｃｏｓθi −ｎ2 ｃｏｓθt ）／（ｎ1 ｃｏｓθi ＋ｎ2 ｃｏｓ θt ）・・・（１） ただし、Ｅi は入射光の電界、Ｅr は反射光の電界、ｎ
1 は空気の屈折率（ｎ1 ＝１）、ｎ2 はＧａＡｓ基板の
屈折率、θi は入射光の入射角度、θt は透過光の屈折
角度とする。
1 は空気の屈折率（ｎ1 ＝１）、ｎ2 はＧａＡｓ基板の
屈折率、θi は入射光の入射角度、θt は透過光の屈折
角度とする。
【００３３】（１）式において、ｎ1 （空気の屈折率は
１）およびｎ2 （ＧａＡｓの屈折率）が既知であり、入
射角度θi がわかれば、スネルの屈折の法則により屈折
角度θt が求まる。このようにして求めたｎ1 、ｎ2 、
ｃｏｓθi 及びｃｏｓθt を（１）式の右辺の項に代入
して、光反射係数γE が求まる。
１）およびｎ2 （ＧａＡｓの屈折率）が既知であり、入
射角度θi がわかれば、スネルの屈折の法則により屈折
角度θt が求まる。このようにして求めたｎ1 、ｎ2 、
ｃｏｓθi 及びｃｏｓθt を（１）式の右辺の項に代入
して、光反射係数γE が求まる。
【００３４】また、電力は、電界の二乗に比例するの
で、光電力の反射係数ＲE は（２）式で表わされる。
で、光電力の反射係数ＲE は（２）式で表わされる。
【００３５】ＲE ＝γE 2 ・・・（２） 上記（１）及び（２）式を用いて入射角度θi を変えた
ときの光電力の反射係数を算出してプロットしたしたの
が図３の（Ａ）である。
ときの光電力の反射係数を算出してプロットしたしたの
が図３の（Ａ）である。
【００３６】図３の（Ａ）から理解できるように、入射
角（θi ）が０から７０度までは光電力の反射係数が
０．１〜０．２程度であるが、入射角（θi ）が７０度
を越えると光電力の反射係数が急激に増大する。したが
って、反射係数の増大は変換損失の原因となるので、入
射角は、７０度以下にする必要がある。
角（θi ）が０から７０度までは光電力の反射係数が
０．１〜０．２程度であるが、入射角（θi ）が７０度
を越えると光電力の反射係数が急激に増大する。したが
って、反射係数の増大は変換損失の原因となるので、入
射角は、７０度以下にする必要がある。
【００３７】次に、図４を参照して、台形型の収集電極
２２と傾斜面に反射した光の入射角度の関係につき説明
する。なお、図４は、台形型の収集電極の傾斜角度と傾
斜面に反射された入射角度の関係を説明するための図で
ある。ここでは、台形型の収集電極２２の側面２２ａ及
び２２ｂ、すなわち傾斜面を符号ＡＢとする。また、こ
の傾斜面ＡＢと受光面１５ｃの法線ＢＨとの角度をθg
とする。
２２と傾斜面に反射した光の入射角度の関係につき説明
する。なお、図４は、台形型の収集電極の傾斜角度と傾
斜面に反射された入射角度の関係を説明するための図で
ある。ここでは、台形型の収集電極２２の側面２２ａ及
び２２ｂ、すなわち傾斜面を符号ＡＢとする。また、こ
の傾斜面ＡＢと受光面１５ｃの法線ＢＨとの角度をθg
とする。
【００３８】入射光ＭＯは、台形型の収集電極２２の傾
斜面ＡＢに対して入射されると、傾斜面ＡＢで反射され
てＯＮ方向へ直進する。このとき、法線ＢＨと入射光Ｍ
Ｏは平行であるから∠ＨＢＯと∠ＭＯＡとは等しくな
る。
斜面ＡＢに対して入射されると、傾斜面ＡＢで反射され
てＯＮ方向へ直進する。このとき、法線ＢＨと入射光Ｍ
Ｏは平行であるから∠ＨＢＯと∠ＭＯＡとは等しくな
る。
【００３９】また、入射角θi と反射角θr とは等しい
ので、∠ＭＯＡと∠ＢＯＮは等しくなる。したがって、
反射光ＯＮと法線ＨＢとの交点をＳとすれば、∠ＨＢＯ
と∠ＢＯＮとを加算した角度（２θg ）が∠ＨＳＯと等
しくなる。
ので、∠ＭＯＡと∠ＢＯＮは等しくなる。したがって、
反射光ＯＮと法線ＨＢとの交点をＳとすれば、∠ＨＢＯ
と∠ＢＯＮとを加算した角度（２θg ）が∠ＨＳＯと等
しくなる。
【００４０】また、反射光ＯＮが入射する受光面上の法
線をＨ’Ｎとすれば、∠Ｈ’ＮＯと∠ＨＳＯは等しくな
る。
線をＨ’Ｎとすれば、∠Ｈ’ＮＯと∠ＨＳＯは等しくな
る。
【００４１】上述の説明からも明らかなように、傾斜角
∠ＨＢＯ（θg ）の二倍角が反射光と法線との角度∠
Ｈ’ＮＯ（２θg ）になることがわかる。
∠ＨＢＯ（θg ）の二倍角が反射光と法線との角度∠
Ｈ’ＮＯ（２θg ）になることがわかる。
【００４２】図３の（Ａ）で既に説明したように、入射
角を７０度以上にすると光電力の反射係数が増大するの
で、入射角は７０度以下にする必要がある。したがっ
て、台形型の収集電極２２の傾斜角度∠ＨＢＯは、光電
力の反射係数を増大させないためには、入射角度∠Ｈ’
ＮＯの１／２、すなわち３５度以内にする必要がある。
角を７０度以上にすると光電力の反射係数が増大するの
で、入射角は７０度以下にする必要がある。したがっ
て、台形型の収集電極２２の傾斜角度∠ＨＢＯは、光電
力の反射係数を増大させないためには、入射角度∠Ｈ’
ＮＯの１／２、すなわち３５度以内にする必要がある。
【００４３】また、台形型の収集電極２２の傾斜角度を
０度に近づけると、入射光の反射効果が失われるため、
傾斜角度は５度以上とするのが好適である。したがっ
て、この発明の第１の実施の形態では、傾斜角度を５〜
３５度の角度範囲とするのが良い。
０度に近づけると、入射光の反射効果が失われるため、
傾斜角度は５度以上とするのが好適である。したがっ
て、この発明の第１の実施の形態では、傾斜角度を５〜
３５度の角度範囲とするのが良い。
【００４４】上述したように、第１の実施の形態では、
収集電極を台形断面とし、収集電極の側面を、傾斜面と
することにより入射光は、傾斜面に反射して受光面に向
けて直進し、受光面に透過する反射入射光と、直接受光
面に入射する直接入射光とが重ね合わされて、基板１５
の収集電極２２の近傍に高光強度領域１５ｂが形成され
る。このため、この発明では、太陽電池素子の受光面の
光強度が従来よりも大きくなるので、収集電極により基
板１５に形成された陰形成領域が実質的に保障され、変
換効率が向上する。
収集電極を台形断面とし、収集電極の側面を、傾斜面と
することにより入射光は、傾斜面に反射して受光面に向
けて直進し、受光面に透過する反射入射光と、直接受光
面に入射する直接入射光とが重ね合わされて、基板１５
の収集電極２２の近傍に高光強度領域１５ｂが形成され
る。このため、この発明では、太陽電池素子の受光面の
光強度が従来よりも大きくなるので、収集電極により基
板１５に形成された陰形成領域が実質的に保障され、変
換効率が向上する。
【００４５】［第２の実施の形態］次に、図１の（Ｂ）
を参照して、この発明の第２の実施の形態につき説明す
る。図１の（Ｂ）は、櫛歯状の収集電極の断面形状を三
角形としたときの断面を示す。
を参照して、この発明の第２の実施の形態につき説明す
る。図１の（Ｂ）は、櫛歯状の収集電極の断面形状を三
角形としたときの断面を示す。
【００４６】収集電極２４の断面形状を三角形にしたと
きも、台形断面のときと同様な高光強度領域１５ｂが受
光面に形成される（図１のＢ）。このため、太陽電池素
子の受光面に対し光を垂直に入射させた場合、収集電極
２４によって形成される陰形成領域１５ａは、高光強度
領域１５ｂにより保障されるため、実質的に陰形成領域
１５ａが減少して光電変換効率を高める効果がある。
きも、台形断面のときと同様な高光強度領域１５ｂが受
光面に形成される（図１のＢ）。このため、太陽電池素
子の受光面に対し光を垂直に入射させた場合、収集電極
２４によって形成される陰形成領域１５ａは、高光強度
領域１５ｂにより保障されるため、実質的に陰形成領域
１５ａが減少して光電変換効率を高める効果がある。
【００４７】また、この発明では、三角形型の収集電極
２４にすることにより、台形型の収集電極２２に比べ、
収集電極２４の断面積を大きくすることができるので、
収集電極の抵抗値が小さくなり、変換損失を低減できる
という利点がある。
２４にすることにより、台形型の収集電極２２に比べ、
収集電極２４の断面積を大きくすることができるので、
収集電極の抵抗値が小さくなり、変換損失を低減できる
という利点がある。
【００４８】上述した第１及び第２の実施の形態では、
光電変換装置として太陽電池素子を用いた例につき説明
したが、光を電気信号に変換する受光素子、例えばホト
ダイオード、イメージセンサ、フォトトランジスタ及び
光導電セルとか、光により抵抗値が変化するフォトコン
ダクター素子とかの収集電極としても応用が可能であ
る。
光電変換装置として太陽電池素子を用いた例につき説明
したが、光を電気信号に変換する受光素子、例えばホト
ダイオード、イメージセンサ、フォトトランジスタ及び
光導電セルとか、光により抵抗値が変化するフォトコン
ダクター素子とかの収集電極としても応用が可能であ
る。
【００４９】
【発明の効果】上述した説明から明らかのように、この
発明の光電変換装置によれば、収集電極の側面を、入射
光を受光面に向けて反射させる傾斜面として形成してあ
るため、傾斜面に反射されて受光面に入射される光（反
射入射光）と直接受光面に入射する光（直接入射光）と
が重なり合った領域（高光強度領域）が受光面に形成さ
れる。このため、収集電極により形成された陰形成領域
が保障されることになり、従来に比べて光電変換効率を
高めることができる。また、光電変換装置を太陽電池素
子とした場合、従来に比べ、高起電力が期待できる。
発明の光電変換装置によれば、収集電極の側面を、入射
光を受光面に向けて反射させる傾斜面として形成してあ
るため、傾斜面に反射されて受光面に入射される光（反
射入射光）と直接受光面に入射する光（直接入射光）と
が重なり合った領域（高光強度領域）が受光面に形成さ
れる。このため、収集電極により形成された陰形成領域
が保障されることになり、従来に比べて光電変換効率を
高めることができる。また、光電変換装置を太陽電池素
子とした場合、従来に比べ、高起電力が期待できる。
【図１】（Ａ）〜（Ｂ）は、この発明の台形型及び三角
形型の収集電極の断面形状を説明するために供する断面
図である。
形型の収集電極の断面形状を説明するために供する断面
図である。
【図２】（Ａ）は、従来の太陽電池素子の構造を説明す
るために供する平面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ−Ｘ線に
沿って切断したときの断面図、（Ｃ）は、（Ｂ）の収集
電極部分の一部を拡大して示した拡大図である。
るために供する平面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ−Ｘ線に
沿って切断したときの断面図、（Ｃ）は、（Ｂ）の収集
電極部分の一部を拡大して示した拡大図である。
【図３】（Ａ）は、入射角と光電力の反射係数の関係を
説明するための図であり、（Ｂ）は、入射光の電界、反
射光の電界及び透過光の電界と各種角度との関係を説明
するための図である。
説明するための図であり、（Ｂ）は、入射光の電界、反
射光の電界及び透過光の電界と各種角度との関係を説明
するための図である。
【図４】台形型の収集電極の傾斜面に、入射光が入射し
たときの入射角度と傾斜角度との関係を説明するための
図である。
たときの入射角度と傾斜角度との関係を説明するための
図である。
【図５】収集電極の櫛歯幅と変換損失の関係を説明する
ための図である。
ための図である。
１５：半導体基板 １５ａ：陰形成領域 １５ｂ：高光強度領域 １５ｃ：受光面 ２２：台形型収集電極 ２４：三角形型収集電極 ２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂ：傾斜面
Claims (6)
- 【請求項１】 光電変換装置の受光面にストライプ状の
収集電極を具えてなる当該光電変換装置において、 前記収集電極の側面を、入射光を受光面に向けて反射さ
せる傾斜面として形成してなることを特徴とする光電変
換装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光電変換装置におい
て、 前記収集電極の、ストライプ方向に対して直交する面内
における断面形状を台形としたことを特徴とする光電変
換装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の光電変換装置におい
て、 前記収集電極の、ストライプ方向に対して直交する面内
における断面形状を三角形としたことを特徴とする光電
変換装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載の光電変換装置におい
て、 前記受光面に対する法線と前記傾斜面との傾斜角度を５
〜３５度の角度範囲とすることを特徴とする光電変換装
置。 - 【請求項５】 請求項１〜４に記載の光電変換装置にお
いて、 前記収集電極の形状を櫛歯状とすることを特徴とする光
電変換装置。 - 【請求項６】 請求項１〜４に記載の光電変換装置にお
いて、 前記光電変換装置を太陽電池素子とすることを特徴とす
る光電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8240731A JPH1093117A (ja) | 1996-09-11 | 1996-09-11 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8240731A JPH1093117A (ja) | 1996-09-11 | 1996-09-11 | 光電変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1093117A true JPH1093117A (ja) | 1998-04-10 |
Family
ID=17063870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8240731A Withdrawn JPH1093117A (ja) | 1996-09-11 | 1996-09-11 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1093117A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6526248B1 (en) * | 1999-09-16 | 2003-02-25 | Ricoh Company, Ltd. | Toner support member and developing device prevented from charging toner by friction |
| JP2006060104A (ja) * | 2004-08-23 | 2006-03-02 | Sony Corp | 光電変換素子およびその製造方法 |
| JP2010225977A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池モジュール |
| US8063299B2 (en) | 2003-06-27 | 2011-11-22 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Solar battery module |
| JP2012033564A (ja) * | 2010-07-28 | 2012-02-16 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池セルおよび太陽電池セルの製造方法 |
| JP2016535448A (ja) * | 2013-10-30 | 2016-11-10 | ベイジン アポロ ディン ロン ソーラー テクノロジー カンパニー リミテッド | 薄膜太陽電池モジュールの製造方法及び薄膜太陽電池モジュール |
| US9559235B2 (en) | 2010-12-17 | 2017-01-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device |
-
1996
- 1996-09-11 JP JP8240731A patent/JPH1093117A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6526248B1 (en) * | 1999-09-16 | 2003-02-25 | Ricoh Company, Ltd. | Toner support member and developing device prevented from charging toner by friction |
| US8063299B2 (en) | 2003-06-27 | 2011-11-22 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Solar battery module |
| EP2442372A2 (en) | 2003-06-27 | 2012-04-18 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Solar Battery Module |
| US9780245B2 (en) | 2003-06-27 | 2017-10-03 | Panasonic Intellectual Property Mgmt Co., Ltd. | Solar battery module |
| JP2006060104A (ja) * | 2004-08-23 | 2006-03-02 | Sony Corp | 光電変換素子およびその製造方法 |
| JP2010225977A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池モジュール |
| JP2012033564A (ja) * | 2010-07-28 | 2012-02-16 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池セルおよび太陽電池セルの製造方法 |
| US9559235B2 (en) | 2010-12-17 | 2017-01-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device |
| JP2016535448A (ja) * | 2013-10-30 | 2016-11-10 | ベイジン アポロ ディン ロン ソーラー テクノロジー カンパニー リミテッド | 薄膜太陽電池モジュールの製造方法及び薄膜太陽電池モジュール |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031202 |