JPS60201667A - 光発電装置の製造方法 - Google Patents
光発電装置の製造方法Info
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- JPS60201667A JPS60201667A JP59057429A JP5742984A JPS60201667A JP S60201667 A JPS60201667 A JP S60201667A JP 59057429 A JP59057429 A JP 59057429A JP 5742984 A JP5742984 A JP 5742984A JP S60201667 A JPS60201667 A JP S60201667A
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- JP
- Japan
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- photovoltaic
- layer
- light
- solar cell
- amorphous
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- Granted
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/10—Semiconductor bodies
- H10F77/14—Shape of semiconductor bodies; Shapes, relative sizes or dispositions of semiconductor regions within semiconductor bodies
- H10F77/147—Shapes of bodies
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/70—Surface textures, e.g. pyramid structures
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
- H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
-
- 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】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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[利用分野]
本発明は太陽光の有効利用を可能ならしめる可n性の非
晶質薄膜太陽電池からなる光発電装置に自する、さらに
詳しくは太陽電池の表面、その光起電力層と透明導電層
及び下部電気導電層との界面等で反射された光を再利用
可能とした光発電装置に関する。
晶質薄膜太陽電池からなる光発電装置に自する、さらに
詳しくは太陽電池の表面、その光起電力層と透明導電層
及び下部電気導電層との界面等で反射された光を再利用
可能とした光発電装置に関する。
[従来技術]
非晶質半導体特に非晶質シリコン半導体は製造方法の容
易さや省エネルギー的利点、及び大面積半導体膜の得や
すさから、太陽電池利用半導体として研究されている。
易さや省エネルギー的利点、及び大面積半導体膜の得や
すさから、太陽電池利用半導体として研究されている。
しかしながら非晶質シリコン半導体は単結晶シリコン半
導体に比較して多数の局在準位が禁制布中に存在してお
りそのため小数キャリヤーの拡散長が著しく制限されて
いる。
導体に比較して多数の局在準位が禁制布中に存在してお
りそのため小数キャリヤーの拡散長が著しく制限されて
いる。
それ放光吸収によって生じた発生キャリヤーを有効に分
離し、電流として取り出す為にはその膜厚を0.2〜1
μ肌とするのが好ましいと云われて(入る。一方非晶賀
シリコン膜の吸収係数は単結晶に比して1ケタ以上大き
いという利点を有するが禁制帯エツジ付近に相当する5
50〜aoonmの光を有効に利用する為にはそれでも
1μm以上の膜厚が必要と云われている。従って、電気
的特性から望まれる膜厚では入射光を十分吸収出来ずこ
れが発生光電流量を制限する原因となっている。この間
1題点を解決するものとしては、特開昭58−1593
83号公報に開示されlこ光線指向装置を有する太陽型
。
離し、電流として取り出す為にはその膜厚を0.2〜1
μ肌とするのが好ましいと云われて(入る。一方非晶賀
シリコン膜の吸収係数は単結晶に比して1ケタ以上大き
いという利点を有するが禁制帯エツジ付近に相当する5
50〜aoonmの光を有効に利用する為にはそれでも
1μm以上の膜厚が必要と云われている。従って、電気
的特性から望まれる膜厚では入射光を十分吸収出来ずこ
れが発生光電流量を制限する原因となっている。この間
1題点を解決するものとしては、特開昭58−1593
83号公報に開示されlこ光線指向装置を有する太陽型
。
1があるがそれのみでは末だ入射光の利用率が低\截、
いっそうの改善が望まれていた。
いっそうの改善が望まれていた。
また、米国特許第4.376.228号明細書には、光
起電力層が0.25μ肌以下の超薄膜太陽電池を入射光
に対して傾斜させ非晶質半導体中での光路長を実質的に
長くする事及びフラットな反射パネルをV字型に対設し
た光捕集構造体の底部に太陽電池を設けて光利用率の向
上を計る事が開示されている。しかしながら、この方式
ではフラットパネルあるいは湾曲パネル部品を光捕集構
造体に組立てる事が必要であり、又8光捕集構造体に太
陽電池を設置すると共にそれらからの集電用の電気配線
を必要とする等の実用上の問題があると共に、光利用率
がまだ十分でない。
起電力層が0.25μ肌以下の超薄膜太陽電池を入射光
に対して傾斜させ非晶質半導体中での光路長を実質的に
長くする事及びフラットな反射パネルをV字型に対設し
た光捕集構造体の底部に太陽電池を設けて光利用率の向
上を計る事が開示されている。しかしながら、この方式
ではフラットパネルあるいは湾曲パネル部品を光捕集構
造体に組立てる事が必要であり、又8光捕集構造体に太
陽電池を設置すると共にそれらからの集電用の電気配線
を必要とする等の実用上の問題があると共に、光利用率
がまだ十分でない。
[発明の目的]
本発明はかかる現状に鑑みなされたもので、非晶質薄膜
太陽電池を用いた構成簡単で光利用率の良い光発電装置
を目的としたものである。
太陽電池を用いた構成簡単で光利用率の良い光発電装置
を目的としたものである。
[発明の構成及び作用]
ところで、入用太陽光の利用率上昇を考える時透明導電
層表面及び透明導電層と非晶質半導体界面で反射されて
有効に非晶質半導体層に到達しない光成分が存在し、こ
れらの有効利用が必要となる。そして、その対策として
これらの反射光を減少させる為の反射防止病を設ける事
が考えられるが、有効な反射防止を行なう為には正確な
膜厚制御で多数の透明層を積層する必要があり、技術的
、■業的にも、問題が有る。本発明者らは非晶質半導体
の禁制帯エツジ付近に相当する波長の光の有効利用及び
太陽電池表面、各層界面での反射光の有効利用の観点か
ら非晶質太陽電池を研究し、本発明に到達した。
層表面及び透明導電層と非晶質半導体界面で反射されて
有効に非晶質半導体層に到達しない光成分が存在し、こ
れらの有効利用が必要となる。そして、その対策として
これらの反射光を減少させる為の反射防止病を設ける事
が考えられるが、有効な反射防止を行なう為には正確な
膜厚制御で多数の透明層を積層する必要があり、技術的
、■業的にも、問題が有る。本発明者らは非晶質半導体
の禁制帯エツジ付近に相当する波長の光の有効利用及び
太陽電池表面、各層界面での反射光の有効利用の観点か
ら非晶質太陽電池を研究し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は同一基板上に形成され、電気接続さ
れた可撓性の非晶質薄膜太陽電池を用い、入射光側表面
及び非晶質半導体/透明導電層界面。
れた可撓性の非晶質薄膜太陽電池を用い、入射光側表面
及び非晶質半導体/透明導電層界面。
非晶質半導体層/電気導電層界面で反射される入射光の
少なくとも一部を有効利用するようにしたもので、該可
撓性の非晶質薄膜太陽電池を、一方の面で反射された、
包絡面に垂直な入射光の一部1(1p\、他方の面に入
射する傾斜角で対向した斜面を有する波板状に配置した
ことを特徴とする発電装置である。
少なくとも一部を有効利用するようにしたもので、該可
撓性の非晶質薄膜太陽電池を、一方の面で反射された、
包絡面に垂直な入射光の一部1(1p\、他方の面に入
射する傾斜角で対向した斜面を有する波板状に配置した
ことを特徴とする発電装置である。
以下、本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の一構成例の側断面図である。
・都、においで、1は成型体、10は太陽電池、100
は入射光である。
は入射光である。
太陽電池10は、同一基板上に形成された公知の可撓性
の非晶質薄膜太陽電池であり、高分子樹脂フィルムから
なる可撓性の基板11上に電気導’?6−11次積層し
た公知の構成を有する。
の非晶質薄膜太陽電池であり、高分子樹脂フィルムから
なる可撓性の基板11上に電気導’?6−11次積層し
た公知の構成を有する。
成型体1は、高分子樹脂、金属等の構造材料からなり、
その表面は以下の波型となっている。すなわち、図示の
通り表面は、側断面が後述の傾斜角θ1の対向した斜面
1a、、1bからなる略三角波状の波型に形成されてい
る。そして斜面1a。
その表面は以下の波型となっている。すなわち、図示の
通り表面は、側断面が後述の傾斜角θ1の対向した斜面
1a、、1bからなる略三角波状の波型に形成されてい
る。そして斜面1a。
1bの傾斜角θ1は、波面の包絡面2(図の鎖線)に垂
直な入射光100の一方の斜面例えば図の斜面1aから
の反射光101が対向した斜面すなわち図の斜面1bに
入射する角度となっている。なお傾斜角θ!は包絡面2
に平行な面2′を基準とし斜面1a、1b共基準面2′
との交角の小さい方で表わす。そして、図示の通り、成
型体1の表面に太陽電池10を接着剤等により貼り付け
である。太陽電池10は前述の通り可撓性の非晶質薄膜
太陽電池であるので、図示の通り容易に成型体1の表面
の波型に密着できる。特に同一基板上に形成されたもの
では、単に成型体1に貼着するのみ、あるいは後述する
ように波型に配置するのみで、簡単に光発電装置が構成
できる利点がある。
直な入射光100の一方の斜面例えば図の斜面1aから
の反射光101が対向した斜面すなわち図の斜面1bに
入射する角度となっている。なお傾斜角θ!は包絡面2
に平行な面2′を基準とし斜面1a、1b共基準面2′
との交角の小さい方で表わす。そして、図示の通り、成
型体1の表面に太陽電池10を接着剤等により貼り付け
である。太陽電池10は前述の通り可撓性の非晶質薄膜
太陽電池であるので、図示の通り容易に成型体1の表面
の波型に密着できる。特に同一基板上に形成されたもの
では、単に成型体1に貼着するのみ、あるいは後述する
ように波型に配置するのみで、簡単に光発電装置が構成
できる利点がある。
ところで、本発明の前述の傾斜角61以上の対向せる傾
斜1a、1bを有する光発電装置では入射光100の内
、太陽電池10表面及び各層界面で反射され表面より放
射される反射光101. 102゜、7r103を再度
対向させ斜面1bに指向さけその斜面Ltb上に貼着さ
れている太陽電池10に入射させ1、n生先電流量を増
加させる効果を発揮する。
斜1a、1bを有する光発電装置では入射光100の内
、太陽電池10表面及び各層界面で反射され表面より放
射される反射光101. 102゜、7r103を再度
対向させ斜面1bに指向さけその斜面Ltb上に貼着さ
れている太陽電池10に入射させ1、n生先電流量を増
加させる効果を発揮する。
ところで、斜面1a、1bの傾斜角θ1は斜面Ia、1
bの長さ及び頂点部の曲率半径等とも関連し、適宜選定
されるが、斜面la、1bが十分長い波型の場合は、傾
斜角θ1は31度以上にづることが好ましい。
bの長さ及び頂点部の曲率半径等とも関連し、適宜選定
されるが、斜面la、1bが十分長い波型の場合は、傾
斜角θ1は31度以上にづることが好ましい。
傾斜角31度以上にすると上述の効果を確実に発揮する
ばかりでなく下部電極12と光起電力層13との界面で
反射された反射光103を光起電力層13と上部電極1
4との界面で再反射させ、反射光104として光起電力
層13中にとじ込める効果を発揮し得る。すなわち通常
以下のスネルの式で表わされる入射角θ2 (第1図参
照)以上の場合生じる全反射効果である。
ばかりでなく下部電極12と光起電力層13との界面で
反射された反射光103を光起電力層13と上部電極1
4との界面で再反射させ、反射光104として光起電力
層13中にとじ込める効果を発揮し得る。すなわち通常
以下のスネルの式で表わされる入射角θ2 (第1図参
照)以上の場合生じる全反射効果である。
5in−’ θ2 =口+/nz
:、7..A/ n + :低屈折率層 II 2 :
g 屈折率Jt11起電力層13の屈折率を代表的な
非晶質シリコン、和の可視光域での屈折率の3.7とし
、上部電極14の透明導電層の屈折率を代表的な酸化イ
ンシュム層あるいは酸化スズ層の屈折率の1.9とする
と前述の入射角θ2=30.8度となる。従って傾斜角
31度以上の対向せる斜面に入射した光100は下部電
極12と光起電力層13との界面で反射された後、光起
電力層13と上部電極14との界面へ、入射角31度以
上で入射され、全反射して光起電力層13内にとじ込め
られる。
g 屈折率Jt11起電力層13の屈折率を代表的な
非晶質シリコン、和の可視光域での屈折率の3.7とし
、上部電極14の透明導電層の屈折率を代表的な酸化イ
ンシュム層あるいは酸化スズ層の屈折率の1.9とする
と前述の入射角θ2=30.8度となる。従って傾斜角
31度以上の対向せる斜面に入射した光100は下部電
極12と光起電力層13との界面で反射された後、光起
電力層13と上部電極14との界面へ、入射角31度以
上で入射され、全反射して光起電力層13内にとじ込め
られる。
ところで高分子フィルムを基板とした可撓性太陽電池を
用いるものでは、波形断面形状の曲面部分に容易に適応
させるばかりでなく、ロール状貼付装置を用いて連続的
に貼付可能である。さらに高分子フィルム基板は電気絶
縁物である為、その波形形状に合わせて同一フィルム基
板上に太陽電池ユニツ1〜をパターン化させて形成出来
、真空蒸着法や印刷法、メッキ法などによって収集電極
や各太陽電池ユニット間の配線電極用金属層を設ける事
によって、斜面構造に貼付した時にも新たに電池間の接
続工程を必要とぜずに同一基板で大面積化出来る利点を
有している。
用いるものでは、波形断面形状の曲面部分に容易に適応
させるばかりでなく、ロール状貼付装置を用いて連続的
に貼付可能である。さらに高分子フィルム基板は電気絶
縁物である為、その波形形状に合わせて同一フィルム基
板上に太陽電池ユニツ1〜をパターン化させて形成出来
、真空蒸着法や印刷法、メッキ法などによって収集電極
や各太陽電池ユニット間の配線電極用金属層を設ける事
によって、斜面構造に貼付した時にも新たに電池間の接
続工程を必要とぜずに同一基板で大面積化出来る利点を
有している。
さらに本発明の別の利点として非晶質半導体の#IQ厚
依存効果の有効利用を可能ならしめる事があlル。ずな
わち非晶質半導体には膜厚に依存した光劣化効果−ステ
イーブラーロンスキ−効果−が存在する事が知られてお
り膜厚が薄いと劣化を著しく防止出来る利点が有る。
依存効果の有効利用を可能ならしめる事があlル。ずな
わち非晶質半導体には膜厚に依存した光劣化効果−ステ
イーブラーロンスキ−効果−が存在する事が知られてお
り膜厚が薄いと劣化を著しく防止出来る利点が有る。
さらに光起電力層内に形成されているpin接合−もち
ろんこの接合形態のみに限定されるものではないが−に
よって生じる内部電界は膜厚が薄いと大きくなり半導体
内で生じたキャリヤーの収集効率を上昇させる効果を生
じる。通常の太陽電池においては、光起電力層の厚みを
薄くすると入射光を十分吸収しきれず発生光電流量が低
下する問題点があったが、本発明の光発電装置では光の
多重利用によって光電流化を低下される事なく太陽電池
の光起電力層の厚みを薄くでき、光劣化の防止、内部電
流の増加効果を利用出来る。
ろんこの接合形態のみに限定されるものではないが−に
よって生じる内部電界は膜厚が薄いと大きくなり半導体
内で生じたキャリヤーの収集効率を上昇させる効果を生
じる。通常の太陽電池においては、光起電力層の厚みを
薄くすると入射光を十分吸収しきれず発生光電流量が低
下する問題点があったが、本発明の光発電装置では光の
多重利用によって光電流化を低下される事なく太陽電池
の光起電力層の厚みを薄くでき、光劣化の防止、内部電
流の増加効果を利用出来る。
なおイ成形体1としては、前述した所定の波形の表面を
有するものであれば良く、板状体、鞘状体等如何なる構
造でも良く傾斜角の要件を満足すれば市販の波板等も適
用できる。
有するものであれば良く、板状体、鞘状体等如何なる構
造でも良く傾斜角の要件を満足すれば市販の波板等も適
用できる。
以上、充分な機械的強度が得られる成型体で太陽電池を
波形に配置する構成のものを示したが、狛かる成型体は
省略できる。第2図は、その−例74.4.73![、
*□’az 10eil O’l−721,Jlllえ
。
波形に配置する構成のものを示したが、狛かる成型体は
省略できる。第2図は、その−例74.4.73![、
*□’az 10eil O’l−721,Jlllえ
。
Hう22は図示省略した支持体に支持されている。
そして太陽電池10の対向する斜面の傾斜角θ1が前述
の角度以上になるように配置しである。従って、前述し
た第1図のものと全く同じ作用効果を秦づる。その上、
配置に際しては、長尺の同一基板上に形成され且つ接続
された太陽電池10を図示の如く、支持ローラ21と押
えローラ22とに沿って張設づるのみで良く、組立が容
易でコストも人中に低減できる利点がある。
の角度以上になるように配置しである。従って、前述し
た第1図のものと全く同じ作用効果を秦づる。その上、
配置に際しては、長尺の同一基板上に形成され且つ接続
された太陽電池10を図示の如く、支持ローラ21と押
えローラ22とに沿って張設づるのみで良く、組立が容
易でコストも人中に低減できる利点がある。
特に、支持ローラ21.及び押えローラ22のローラ間
隔を調整可能とする共に、支持ローラ21に対し押えロ
ーラ22を図で上下方向に移動可能に設けることにより
、前述の組立作業を合理化できると共に、斜面の長さ、
傾斜角も調整可能となり、光利用率の最適化が容易とな
る。
隔を調整可能とする共に、支持ローラ21に対し押えロ
ーラ22を図で上下方向に移動可能に設けることにより
、前述の組立作業を合理化できると共に、斜面の長さ、
傾斜角も調整可能となり、光利用率の最適化が容易とな
る。
また、支持ローラ21.押えローラ22は太陽電池敷設
時の便のためローラとしであるが固定棒等でも良い。し
かし、その半径は太陽電池の性能を低下させない半径以
上、具体的は7..5mm以上とづるのが好ましい。
時の便のためローラとしであるが固定棒等でも良い。し
かし、その半径は太陽電池の性能を低下させない半径以
上、具体的は7..5mm以上とづるのが好ましい。
さらに、押えローラ22はその下側の太陽電池を有効に
利用できる点から透明とすることが好まし11゜ 11.1以上の通り本発明は種々の態様で実施できるも
旬である。
利用できる点から透明とすることが好まし11゜ 11.1以上の通り本発明は種々の態様で実施できるも
旬である。
ところで、本発明に用いられる太陽電池としては、同一
基板上に形成され、電気的に接続された可撓性の非晶質
薄膜太陽電池である。具体的云えば、同一基板上に多数
のセルを形成し、必要に応じ直列若しくは/及び並列に
接続したもの、同一基板上に形成した集積型太陽電池等
が適用できるが、以下好ましいものを説明する。
基板上に形成され、電気的に接続された可撓性の非晶質
薄膜太陽電池である。具体的云えば、同一基板上に多数
のセルを形成し、必要に応じ直列若しくは/及び並列に
接続したもの、同一基板上に形成した集積型太陽電池等
が適用できるが、以下好ましいものを説明する。
基板としては高分子樹脂フィルム、金属薄板等可撓性の
あるものであれば良く、高分子樹脂フィルムとしては1
50℃以上の耐熱性を有する高分子樹脂で例えばポリエ
チレンテタレフタレート、ポリエチレンナフタレート、
芳香族ポリエステル。
あるものであれば良く、高分子樹脂フィルムとしては1
50℃以上の耐熱性を有する高分子樹脂で例えばポリエ
チレンテタレフタレート、ポリエチレンナフタレート、
芳香族ポリエステル。
芳香族ポリアミド、ポリスルホン酸、ポリイミド。
ボリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン等が用い
れる。もちろんこれら例示されたフィルムに限定される
ものではない。なお、これら高分子樹脂フィルムのうち
、可撓性を発揮し且つ取り扱いが容易な点から50〜2
00μmrLの厚みのフィルムが良く、さらに好ましく
は75〜175μmのフィルムである。
れる。もちろんこれら例示されたフィルムに限定される
ものではない。なお、これら高分子樹脂フィルムのうち
、可撓性を発揮し且つ取り扱いが容易な点から50〜2
00μmrLの厚みのフィルムが良く、さらに好ましく
は75〜175μmのフィルムである。
高分子基板上に設ける下部電極としては非晶質、2.リ
コン層との電気的接合の見地からTi、Mo。
コン層との電気的接合の見地からTi、Mo。
・yl、Cr、ステンレス、ニクロム合金などが良いE
l %さらに本発明の効果がより一層発揮される点Jら
可視域での反射率が高い下部電極が望ましく、本発明者
らが先に出願した特願昭58−12’315 G号で提
案した低抵抗金属層と、非晶質半導体層どの電気的接合
の良好なバリヤ一層との少なくとも2層からなり、且つ
650niにおける反射率が少なくとも70%以上であ
る導電性層からなる下部電極がより好ましく適用できる
。
l %さらに本発明の効果がより一層発揮される点Jら
可視域での反射率が高い下部電極が望ましく、本発明者
らが先に出願した特願昭58−12’315 G号で提
案した低抵抗金属層と、非晶質半導体層どの電気的接合
の良好なバリヤ一層との少なくとも2層からなり、且つ
650niにおける反射率が少なくとも70%以上であ
る導電性層からなる下部電極がより好ましく適用できる
。
光起電力層は公知のものがそのまま適用できる。
以下代表的な光起電力層のシリコンを主成分とした非晶
質半導体層について説明す°る。
質半導体層について説明す°る。
非晶質シリコン薄膜を堆積するにはグロー放電法、スパ
ッタリング法、イオンブレーティング法など公知の方法
を用いる。例えばグロー放電法の場合、10〜0.1t
Orrに維持された真空槽内で、該基板を100〜40
0℃に加熱した基板ホルダーに密着させる。この基板ホ
ルダーを一方の電極とし、それと対向するる電極との間
に13.56 M )I Zの高周波電力を供給する。
ッタリング法、イオンブレーティング法など公知の方法
を用いる。例えばグロー放電法の場合、10〜0.1t
Orrに維持された真空槽内で、該基板を100〜40
0℃に加熱した基板ホルダーに密着させる。この基板ホ
ルダーを一方の電極とし、それと対向するる電極との間
に13.56 M )I Zの高周波電力を供給する。
真空槽内にはシラン(SiH4)、ジボラン(82H6
)、ホスフィン(PH3)などのガスを導入してグロー
放電を起こし、所定の構造に前記ガスの分解生成物を堆
積せしめ、非晶質半導体層を設ける。フッ素原子を1、
ItL三成分元素として導入する時はフッ素ガスある」
1゛は4フツ化シラン(S! F4)ガスを、炭素原)
(を導入する時はメタン、エタンなどの炭化水素を、窒
素原子を導入する時は窒素ガスあるいはアンモニアガス
を、Ge原子を導入する時はGe H4ガスを、Sn原
子を導入する時はSnf」4ガスをシランガスあるいは
水素ガス中に適当量混入させる事によって可能である。
)、ホスフィン(PH3)などのガスを導入してグロー
放電を起こし、所定の構造に前記ガスの分解生成物を堆
積せしめ、非晶質半導体層を設ける。フッ素原子を1、
ItL三成分元素として導入する時はフッ素ガスある」
1゛は4フツ化シラン(S! F4)ガスを、炭素原)
(を導入する時はメタン、エタンなどの炭化水素を、窒
素原子を導入する時は窒素ガスあるいはアンモニアガス
を、Ge原子を導入する時はGe H4ガスを、Sn原
子を導入する時はSnf」4ガスをシランガスあるいは
水素ガス中に適当量混入させる事によって可能である。
また、投入高周波電力を増加させ、非晶質シリコン層中
に一部微結晶層を混入させても良い。
に一部微結晶層を混入させても良い。
光起電力層はホウ素を含んだp層、ホスフィルあるいは
ヒ素を含んだn層、これらを含まないi層などよりなる
が、これらの構成類は適宜選択される。又i層の化学的
禁制帯幅を光吸収量を考慮して変化させ、pi口pin
、 pinpinpi++タイプのタンデム構造を用い
る事が出来る。
ヒ素を含んだn層、これらを含まないi層などよりなる
が、これらの構成類は適宜選択される。又i層の化学的
禁制帯幅を光吸収量を考慮して変化させ、pi口pin
、 pinpinpi++タイプのタンデム構造を用い
る事が出来る。
そして、公知の通り、以下のようにして太陽電池を構成
づる。すなわち、光起電力層上に酸化インジューム、酸
化スズ、スズ酸カドニウムなどの導電性酸化物層あるい
は白金、金、バラシューム等の金属層を50〜2000
人前後の膜厚になる様にスパッタ法や真空蒸着法で堆積
し透明導電層の上部電極を形成Jる。次に収集電極を上
部電極の透明導電層表面上に設けて非晶質シリコン太陽
電池と肖る・ +t’を以上の通り、本発明は非晶質太陽電池を波板状
M設けることを特徴とするもので、照射される光も利用
率を向上させることにより、非晶質太陽電池の変換効率
とは無関係に、光発電装置としての属1@効率を大巾に
向上させる作用を奏するものでj卸る。
づる。すなわち、光起電力層上に酸化インジューム、酸
化スズ、スズ酸カドニウムなどの導電性酸化物層あるい
は白金、金、バラシューム等の金属層を50〜2000
人前後の膜厚になる様にスパッタ法や真空蒸着法で堆積
し透明導電層の上部電極を形成Jる。次に収集電極を上
部電極の透明導電層表面上に設けて非晶質シリコン太陽
電池と肖る・ +t’を以上の通り、本発明は非晶質太陽電池を波板状
M設けることを特徴とするもので、照射される光も利用
率を向上させることにより、非晶質太陽電池の変換効率
とは無関係に、光発電装置としての属1@効率を大巾に
向上させる作用を奏するものでj卸る。
従って、波板状の波の形状は、第1図、第2図に示した
ものに限定されず、一方の面で反射された包絡面に垂直
な入射光q一部が他方の面に入制す、る傾斜角で対向し
た斜面を有するものであれば良く、例示の三角波状は勿
論、正弦波状、あるいは非対称波等も適用できる、また
周期性も特に必要ではない。重要な点は孤立波でなく連
続波であることである。連続波において、入射光のうち
対向斜面に再入射して再利用される再入射利用率が向上
する。そして、後述の実施例からも明らかのように、再
入射利用率が40%になると、光発電装置の変換効率が
約10%以上と大巾に上昇する。これらの点を考慮する
と、波の形状としては、傾斜角が所定以上の斜面ができ
るだけ長くなる形状が好ましい。そして、実用面からは
、前述の再入射利用率が40%以上になるようにするこ
とが好ましい。このようにすることにより、光発電装置
として大幅な変換効率の向上が達成される。
ものに限定されず、一方の面で反射された包絡面に垂直
な入射光q一部が他方の面に入制す、る傾斜角で対向し
た斜面を有するものであれば良く、例示の三角波状は勿
論、正弦波状、あるいは非対称波等も適用できる、また
周期性も特に必要ではない。重要な点は孤立波でなく連
続波であることである。連続波において、入射光のうち
対向斜面に再入射して再利用される再入射利用率が向上
する。そして、後述の実施例からも明らかのように、再
入射利用率が40%になると、光発電装置の変換効率が
約10%以上と大巾に上昇する。これらの点を考慮する
と、波の形状としては、傾斜角が所定以上の斜面ができ
るだけ長くなる形状が好ましい。そして、実用面からは
、前述の再入射利用率が40%以上になるようにするこ
とが好ましい。このようにすることにより、光発電装置
として大幅な変換効率の向上が達成される。
以下実施例を挙げて、本発明を説明する。
[実施例及び比較例]
75μnL厚のポリエステルフィルムを基板とし111
・711/V層と50人のステンレス層をそれぞれアル
ゴ、!ン:刀ス雰囲気下でスパッタリング法により順次
積事Mt積し、下部電極とした。この下部電極は650
11111での垂直反射率が75%以上有する高反射性
下部電極である。このポリエステルフィルム/M/ステ
ンレス積層基板をRFグロー放電CVD装置の加熱電極
上にセットし基板温度200℃の加熱状態下で光起電力
層として非晶質シリコン半導体層を以下のように堆積し
た。非晶質シリコン層はまずSi H4,B2 He
、H2の混合ガス雰囲気下、10Wの高周波電力を投入
してグロー放電分解によりp型層を約500人堆積し、
次に5iHaガス雰囲気下5Wの投入電力によってi型
層を約0.5μnL堆積した。最後にSt H4、PH
3、H2の混合ガス雰囲気下、270Wの高パワー電ノ
jを投入して約200への微結晶相を含んだn型層を形
成し、pin接合を有する非晶質シリコン層の光起電力
層とした。
・711/V層と50人のステンレス層をそれぞれアル
ゴ、!ン:刀ス雰囲気下でスパッタリング法により順次
積事Mt積し、下部電極とした。この下部電極は650
11111での垂直反射率が75%以上有する高反射性
下部電極である。このポリエステルフィルム/M/ステ
ンレス積層基板をRFグロー放電CVD装置の加熱電極
上にセットし基板温度200℃の加熱状態下で光起電力
層として非晶質シリコン半導体層を以下のように堆積し
た。非晶質シリコン層はまずSi H4,B2 He
、H2の混合ガス雰囲気下、10Wの高周波電力を投入
してグロー放電分解によりp型層を約500人堆積し、
次に5iHaガス雰囲気下5Wの投入電力によってi型
層を約0.5μnL堆積した。最後にSt H4、PH
3、H2の混合ガス雰囲気下、270Wの高パワー電ノ
jを投入して約200への微結晶相を含んだn型層を形
成し、pin接合を有する非晶質シリコン層の光起電力
層とした。
次いで電子ビーム反応性蒸着法により10×10cm角
の大きさにマスクを用いて酸化インジュームからなる透
明導電層の上部電極を約650人厚に堆積した。
の大きさにマスクを用いて酸化インジュームからなる透
明導電層の上部電極を約650人厚に堆積した。
さらに電子ビーム蒸着によりAgを主体とした収集電極
パターンをマスク法により設けた。得られた太陽電池2
01を第4図に示す。図において、71i!、02は収
集電極で、バスバ一部202aとフィンガー、lit
:202 bとからなる。得られた太陽電池の可撓性は
占I+−酋であった。
パターンをマスク法により設けた。得られた太陽電池2
01を第4図に示す。図において、71i!、02は収
集電極で、バスバ一部202aとフィンガー、lit
:202 bとからなる。得られた太陽電池の可撓性は
占I+−酋であった。
この可撓性を有する薄膜太陽電池をフラットな状態で垂
直方向の入射光で照射して電池性能を測定しまず比較例
とした。太陽電池性能はAirMass = 1. 1
00mW/cfflに設定したソーラーシュミレータ−
下で測定した。
直方向の入射光で照射して電池性能を測定しまず比較例
とした。太陽電池性能はAirMass = 1. 1
00mW/cfflに設定したソーラーシュミレータ−
下で測定した。
フラットな状態での光照射面積は収集電極面積を含んだ
面積(実効セル面積)で10cm X 10cm =1
00 ciである。
面積(実効セル面積)で10cm X 10cm =1
00 ciである。
次に、実施例として、上述の可撓性の非晶質薄膜太陽電
池を用い、第3図に示す光発電装置とし、その性能を評
価した。図において、201は上述の太陽電池であり、
210は太陽電池201を波板状に配置するための成型
体である。成型体210は、高分子樹脂よりなり、少な
くとも一部が傾斜角43゜前後の対向した斜面を有する
波板であり、その上面に接着剤200により太陽電池2
01を貼着して光発電装置としである。図から明らかな
通り、成型体210の波の形状は、正弦波状であり、そ
の−周期における再入射利用率は約40%である。すな
わち、包絡面2に垂直な入射光のうちその反射光がり・
1向斜面に再入射して有効利用されるものは、図示の通
り反射光105. 106が対向斜面の接線となる入射
光107. 108の間の入射光である。そして、図の
ものは、図示の通り全斜面長の射影長16mmに皇ル、
有効入射光の範囲は6.5mmであり、従って、@fl
ygJ利用率は約40%どなる。
池を用い、第3図に示す光発電装置とし、その性能を評
価した。図において、201は上述の太陽電池であり、
210は太陽電池201を波板状に配置するための成型
体である。成型体210は、高分子樹脂よりなり、少な
くとも一部が傾斜角43゜前後の対向した斜面を有する
波板であり、その上面に接着剤200により太陽電池2
01を貼着して光発電装置としである。図から明らかな
通り、成型体210の波の形状は、正弦波状であり、そ
の−周期における再入射利用率は約40%である。すな
わち、包絡面2に垂直な入射光のうちその反射光がり・
1向斜面に再入射して有効利用されるものは、図示の通
り反射光105. 106が対向斜面の接線となる入射
光107. 108の間の入射光である。そして、図の
ものは、図示の通り全斜面長の射影長16mmに皇ル、
有効入射光の範囲は6.5mmであり、従って、@fl
ygJ利用率は約40%どなる。
ところで、第4図に示す一辺10 cmの太陽電池橡0
1を用い第3図の光発電装置とする場合太陽電池の位置
により形成される斜面対が変わるが、代表的な例として
第5図(ω、(b〉に示す実施例1.2を作成して評価
した。第5図(alの実施例1の場合は収集電極のバス
パー202a面を含んで、太陽電池201はほぼ3対近
くの対向する斜面を被い、第5図化〉の実施例2の場合
には2対の対向する斜面上を完全に被う配置となってい
る。本構成において、実効セル面積は、入射光に垂直な
平面に投影された太陽電池の面積で両実施例とも84.
OcMであった。
1を用い第3図の光発電装置とする場合太陽電池の位置
により形成される斜面対が変わるが、代表的な例として
第5図(ω、(b〉に示す実施例1.2を作成して評価
した。第5図(alの実施例1の場合は収集電極のバス
パー202a面を含んで、太陽電池201はほぼ3対近
くの対向する斜面を被い、第5図化〉の実施例2の場合
には2対の対向する斜面上を完全に被う配置となってい
る。本構成において、実効セル面積は、入射光に垂直な
平面に投影された太陽電池の面積で両実施例とも84.
OcMであった。
そして、比較例と同様、A irm Mass = 1
. 10071iL W / cMに設定したソーラー
シュレータ−下で包絡面に垂直に光が入射するように配
置して測定した。測定結果を比較例と共に第1表にまと
めて示す。
. 10071iL W / cMに設定したソーラー
シュレータ−下で包絡面に垂直に光が入射するように配
置して測定した。測定結果を比較例と共に第1表にまと
めて示す。
第1表に示されるごとく、光の有効利用による発生電流
量の増加によってそのエネルギー変換効率が、実施例1
の場合に約12%、実施例2の場合に約9%向上するこ
とが認められた。
量の増加によってそのエネルギー変換効率が、実施例1
の場合に約12%、実施例2の場合に約9%向上するこ
とが認められた。
He−Neレーザー光(6330m波長)のスポット光
(直径約0.5調)を包絡面に垂直に照射しながら第5
図(ω、山)の断面にそって走行させ、発生光電流の分
布を測定した。その結果、実施例1の場合には第1図中
の101. 102. 103の反射光の有効利用の他
に収集電極202のバスパー202a面上に照射された
光が反射し、対向する斜面上の太陽電池に入射され、光
電流を発生さけており、比較例では光電流発生に寄与し
ない収集電極のスペースも本発明の構成では有効に利用
されている事がわかった。
(直径約0.5調)を包絡面に垂直に照射しながら第5
図(ω、山)の断面にそって走行させ、発生光電流の分
布を測定した。その結果、実施例1の場合には第1図中
の101. 102. 103の反射光の有効利用の他
に収集電極202のバスパー202a面上に照射された
光が反射し、対向する斜面上の太陽電池に入射され、光
電流を発生さけており、比較例では光電流発生に寄与し
ない収集電極のスペースも本発明の構成では有効に利用
されている事がわかった。
実施例2の場合には実施例1の様な収集電極202のバ
スパー202a面上での反射光の有効利用はないが、2
対の対向する斜面での第1図中に、示された101.
102. 103の反射光が有効利用されていることが
確認された。
スパー202a面上での反射光の有効利用はないが、2
対の対向する斜面での第1図中に、示された101.
102. 103の反射光が有効利用されていることが
確認された。
第1表
第1図は本発明の一構成例の側断面、第2図は本発明の
他の構成例の斜視図、第3図(田、山)は実施例の斜視
図及びその部分Aの拡大図、第4図は実施例、比較例に
用いた太陽電池の平面図、第5図(a)、山)は実施例
1,2の側断面図である。 1.201:波形成形体、 10. 201. :太陽
電池21:支持ローラ、22:押えローラ。 100:入射光 特許出願人 工 業 技 術 院 長 周 1) 裕 部 に 第2図 瓜) (b) ”A=3(fB 矛51図(久) ンp5(p(、しン
他の構成例の斜視図、第3図(田、山)は実施例の斜視
図及びその部分Aの拡大図、第4図は実施例、比較例に
用いた太陽電池の平面図、第5図(a)、山)は実施例
1,2の側断面図である。 1.201:波形成形体、 10. 201. :太陽
電池21:支持ローラ、22:押えローラ。 100:入射光 特許出願人 工 業 技 術 院 長 周 1) 裕 部 に 第2図 瓜) (b) ”A=3(fB 矛51図(久) ンp5(p(、しン
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、 同一基板上に形成され、電気的に接続された可撓
性の非晶質薄膜太陽電池を、一方の面で反射された包絡
面に垂直な入射光の一部が他方の面に入射する傾斜角で
対向した斜面を有する波板状に配置したことを特徴どす
る光発電装置。 2、 前記傾斜角が31度以上である特許請求の範囲第
1項記載の太陽発電装置。 3、 山と谷の高低差が5 mm以上の波板状である特
許請求の範囲第1項若しくは第2項記載の光発電装置。 4、 前記波板状の表面を有する成形体に前記非晶質薄
膜太陽電池を貼着して、波板状に配置した特許請求の範
囲第1項、第2項若しくは第3項記載の光発電装置。 5、 再へ剣利用率が40%以上の波板状である特許請
求の範囲第1項、第2項、第3項若しくは第4項記載の
光発電装置。 6、 前記基板が高分子樹脂フィルムである特許請求の
範囲第1項、第2項、第3項、第4項若しくは第5項記
載の光発電装置。 7、 前記非晶質薄膜太陽電池が基板上に下部電極、非
晶質半導体光起電力層、透明な上部電極を順次形成した
構造を有し、該下部電極が低抵抗金属層と、非晶質半導
体光起電力層と電気的接触が良好なバリヤ一層との少な
くとも2層からなると共に波長650 mmでの光反射
率が70%以上である特許請求の範囲第6項記載の光発
電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59057429A JPH065769B2 (ja) | 1984-03-27 | 1984-03-27 | 光発電装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59057429A JPH065769B2 (ja) | 1984-03-27 | 1984-03-27 | 光発電装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60201667A true JPS60201667A (ja) | 1985-10-12 |
| JPH065769B2 JPH065769B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=13055408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59057429A Expired - Lifetime JPH065769B2 (ja) | 1984-03-27 | 1984-03-27 | 光発電装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065769B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6430858U (ja) * | 1987-08-20 | 1989-02-27 | ||
| DE19543037A1 (de) * | 1995-11-07 | 1997-05-15 | Launicke Karl Otto | Bauelement mit fotovoltaisch wirksamer Schicht |
| US6215060B1 (en) | 1997-04-21 | 2001-04-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing a solar cell module |
| WO2010025734A1 (en) * | 2008-09-05 | 2010-03-11 | Flexucell Aps | Solar cell with flexible corrugated substrate and method for the production thereof |
| JP2011187852A (ja) * | 2010-03-11 | 2011-09-22 | Toshiba Corp | 有機薄膜太陽電池およびその製造方法 |
| CN102800718A (zh) * | 2012-08-23 | 2012-11-28 | 蔡宏生 | 立体太阳能光伏工作面 |
| WO2014109282A1 (ja) * | 2013-01-10 | 2014-07-17 | 三洋電機株式会社 | 太陽電池モジュール |
| CN111446372A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-07-24 | 杭州电子科技大学 | 一种波浪形ito透明电极及有机太阳能电池 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4376228A (en) * | 1979-07-16 | 1983-03-08 | Massachusetts Institute Of Technology | Solar cells having ultrathin active layers |
-
1984
- 1984-03-27 JP JP59057429A patent/JPH065769B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4376228A (en) * | 1979-07-16 | 1983-03-08 | Massachusetts Institute Of Technology | Solar cells having ultrathin active layers |
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| US6215060B1 (en) | 1997-04-21 | 2001-04-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing a solar cell module |
| US6288324B1 (en) | 1997-04-21 | 2001-09-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Solar cell module and method for manufacturing same |
| WO2010025734A1 (en) * | 2008-09-05 | 2010-03-11 | Flexucell Aps | Solar cell with flexible corrugated substrate and method for the production thereof |
| US20110232744A1 (en) * | 2008-09-05 | 2011-09-29 | Jens William Larsen | Photo electric transducer |
| JP2011187852A (ja) * | 2010-03-11 | 2011-09-22 | Toshiba Corp | 有機薄膜太陽電池およびその製造方法 |
| CN102800718A (zh) * | 2012-08-23 | 2012-11-28 | 蔡宏生 | 立体太阳能光伏工作面 |
| WO2014109282A1 (ja) * | 2013-01-10 | 2014-07-17 | 三洋電機株式会社 | 太陽電池モジュール |
| US9634167B2 (en) | 2013-01-10 | 2017-04-25 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Solar cell module |
| CN111446372A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-07-24 | 杭州电子科技大学 | 一种波浪形ito透明电极及有机太阳能电池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH065769B2 (ja) | 1994-01-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |