CN104868007A

CN104868007A - 聚光型光电转换装置及其制造方法

Info

Publication number: CN104868007A
Application number: CN201510082243.9A
Authority: CN
Inventors: 后藤涉; 塩原利夫
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2015-02-15
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2035-02-15
Also published as: JP2015159154A; CN104868007B

Abstract

本发明的目的在于提供一种聚光型光电转换装置，无需重新进行带隙设计，使用非太阳能电池制造商也能够获得的既有的太阳能电池，可以容易地制造，散热设计容易，即便提高聚光倍率也能够抑制转换效率下降。本发明提供了一种聚光型光电转换装置，具备：聚光镜；及，光电转换元件，其设置于与聚光镜相对向的位置，其特征在于，光电转换元件具有：散射光用太阳能电池；绝缘层，其设置于散射光用太阳能电池的聚光镜侧表面上；电极层，其设置于绝缘层上；及，聚光用太阳能电池，其设置于电极层，与电极层电性连接；并且，聚光镜由透明热固性树脂所构成，光电转换元件载置于外部连接基板上，散射光用太阳能电池与聚光用太阳能电池电性分离。

Description

聚光型光电转换装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种聚光型光电转换装置及其制造方法。

背景技术

先前以来，作为光电转换装置，将太阳能转化为电能的太阳能发电装置得以实际应用，为了实现低成本化，并进一步获得较多的发电量，一种聚光型光电转换装置已实用化，其通过聚光镜将聚集的太阳光照射至比聚光镜的受光面积更小的太阳能电池元件，来取得电能(例如，参照专利文献1)。

但是，先前的聚光型光电转换装置存在以下问题：晴天时，与使用普通的硅太阳能电池的平板太阳能电池组件(module)相比，可获得更多的发电量，但阴天时几乎无法获得发电量。

为了解决上述问题，提出一种聚光型光电转换装置，其构造为，在散射光用硅太阳能电池上放置聚光用化合物半导体多接合型太阳能电池，从而将散射光用硅太阳能电池与聚光用化合物半导体多接合型太阳能电池电性连接(参照专利文献2)。

[现有技术文献]

(专利文献)

专利文献1：日本特开2006-339522号公报

专利文献2：日本特开2009-147077号公报

发明内容

对在专利文献2中提出的聚光型光电转换装置，一边参照图7，一边进行以下说明。

在图7中，聚光型光电转换装置3具有：硅太阳能电池100，即散射光用太阳能电池；及，化合物半导体多接合型太阳能电池200，即形成于硅太阳能电池100上的聚光用太阳能电池。

另外，聚光型光电转换装置3的上部为受光面，上部具有聚光至聚光用太阳能电池即化合物半导体多接合型太阳能电池200的聚光镜(未图示)。

硅太阳能电池100包含：p型硅基板113；n型杂质掺杂区域114，其形成于p型硅基板113的受光面侧；及，p型杂质掺杂区域112，其形成于p型硅基板113的受光面的相反侧；其中，n型杂质掺杂区域114包含：第一发射极层114a；及，第二发射极层114b，其设置于第一发射极层114a的周围。

在第二发射极层114b的表面形成有n电极115，在p型杂质掺杂区域112的表面形成有p电极111。

并且，在第一发射极层114a上，隔着一部分绝缘膜117，形成有L字形状的接合电极116。

化合物半导体多接合型太阳能电池200具有：受光面侧的第一化合物半导体太阳能电池523；第二化合物半导体太阳能电池524，其位于受光面的相反侧；及，隧道结层(tunnel junction layer)518，其位于第一化合物半导体太阳能电池523与第二化合物半导体太阳能电池524之间。

第一化合物半导体太阳能电池523与第二化合物半导体太阳能电池524，通过隧道结层518接合。

第一化合物半导体太阳能电池523，含有由带隙宽度为1.8eV以上且2eV以下的半导体层所形成的第一pn结525，并且，具有受光面侧的第一n型化合物半导体层积层体516、及受光面相反侧的第一p型化合物半导体层积层体517。

第一n型化合物半导体层积层体516通过积层有多个n型化合物半导体层而形成，第一p型化合物半导体层积层体517通过积层有多个p型化合物半导体层而形成。

第二化合物半导体太阳能电池524，含有由带隙宽度为1.4eV以上且1.6eV以下的半导体层所形成的第二pn结526，并且，具有受光面侧的第二n型化合物半导体层积层体519、及受光面相反侧的第二p型化合物半导体层积层体520。

第二n型化合物半导体层积层体519通过积层有多个n型化合物半导体层而形成，第二p型化合物半导体层积层体520通过积层有多个p型化合物半导体层而形成。

在第一n型化合物半导体层积层体516的受光面侧的表面设置有n电极521，在第二p型化合物半导体层积层体520的与受光面侧相反的表面设置有p电极522。

而且，通过使化合物半导体多接合型太阳能电池200的p电极522设置并电性连接于硅太阳能电池100的接合电极116上，形成聚光型光电转换装置3。

但是，本发明人等研究后的结果，发现上述中所说明的聚光型光电转换装置3存在以下的问题点。

第一个问题点是由于各子单元(即，聚光用太阳能电池及散射光用太阳能电池)的带隙设计困难，因此难以高效率化。

即，使用化合物半导体多接合型太阳能电池与硅太阳能电池这两种太阳能电池，为了提高发电效率，需要调整利用各太阳能电池吸收的主要波长，但是利用哪个太阳能电池吸收哪个波长的调整较为困难，结果，难以进行带隙设计。

可预计上述影响在下述情况下会愈发明显：当化合物半导体多接合型太阳能电池的面积相对于硅太阳能电池的面积的比例(一般小于1)变得较大，即，成为化合物半导体多接合型太阳能电池的影子的硅太阳能电池的面积变大时。

第二个问题点是对于非太阳能电池制造商来说，制造困难。

即，制造装置需要数以亿计的半导体制造装置，中小企业等小公司难以进行设备投资从而制造困难。

第三个问题点是散热设计困难。

即，上述的聚光型光电转换装置3的聚光用太阳能电池即化合物半导体多接合型太阳能电池200配置于硅太阳能电池100上，由于通过聚光而产生的热量是从化合物半导体多接合型太阳能电池200向硅太阳能电池100扩散，因此产生的热量要经过硅太阳能电池100一次，这样产生的热量就不能直接逸散至外部，因此散热设计困难。

第四个问题点是由于硅太阳能电池的转换效率容易因温度上升而降低，因此无法提高聚光倍率。

即，由于通过聚光而在化合物半导体多接合型太阳能电池200中产生的主要热量会扩散至硅太阳能电池100，因此，如果使聚光倍率提高，则会因硅太阳能电池100的温度上升而导致转换效率的降低。

并且，由于局部的高温化使得在硅太阳能电池中产生应力分布，因此，从长期可靠性的观点来看也存在问题。

本发明是鉴于上述问题点而完成，其目的在于提供一种聚光型光电转换装置，无需重新进行带隙设计，使用非太阳能电池制造商也能够获得的既有的太阳能电池，可以容易地制造，散热设计容易，且即便提高聚光倍率也能够抑制转换效率下降。

为了达到上述目的，本发明提供一种聚光型光电转换装置，其具备：聚光镜；及，光电转换元件，其设置于与前述聚光镜相对向的位置，其特征在于，前述光电转换元件具有：散射光用太阳能电池；绝缘层，其设置于前述散射光用太阳能电池的前述聚光镜侧表面上；电极层，其设置于前述绝缘层上；及，聚光用太阳能电池，其设置于前述电极层上，与前述电极层电性连接；并且，前述聚光镜由透明热固性树脂所构成，前述光电转换元件载置于外部连接基板上，前述散射光用太阳能电池与前述聚光用太阳能电池电性分离。

这样一来，聚光用太阳能电池隔着绝缘层设置于散射光用太阳能电池上，且聚光用太阳能电池电性连接于绝缘层上的电极层，散射光用太阳能电池成为载置于外部连接基板上的构造，因此如果组合使用既有的聚光用太阳能电池与既有的散射光用太阳能电池，便会成为聚光型光电转换装置，从而成为一种无需重新进行带隙设计，非太阳能电池制造商也可以容易制造的构造。

并且，由于聚光用太阳能电池通过电极层设置于绝缘层上，因此能够使在聚光用太阳能电池中产生的热量直接扩散至绝缘层，从而成为一种能够防止热量向散射光用太阳能电池扩散并容易地进行散热设计的构造。

此时，前述散射光用太阳能电池与聚光用太阳能电池能够包含单晶硅型、多晶硅型、薄膜硅型、异质结(hetero-junction with intrinsic thin-layer，HIT)型、铜铟镓硒(copper indium gallium selenide，CIGS)型、碲化镉(cadmiumtelluride，CdTe)型、色素增感型、有机半导体型、及III-V族多接合型中的至少1者以上。

这样一来，作为散射光用太阳能电池及聚光用太阳能电池，能够适宜地使用上述类型的太阳能电池。

此时，前述透明热固性树脂优选为含有硅酮的材料。

作为构成聚光镜的透明热固性树脂，能够适宜地使用含有硅酮的材料。

此时，前述绝缘层优选为由热固性树脂或者玻璃质所构成。

作为将散射光用太阳能电池与聚光用太阳能电池电性分离的绝缘层，能够适宜地使用上述材料。

此时，前述绝缘层优选为含有抗光散射材料、荧光体、量子点、及抗沉降剂中的1种以上。

通过这样的构造，能够使散射用太阳能电池的发电效率提高。

此时，优选为在前述散射光用太阳能电池的外部连接基板侧具有反射层，所述反射层使透过前述散射光用太阳能电池而来的光反射或者散射。

前述聚光镜与前述光电转换元件优选为利用透明热固性树脂一体成型、密封，所述透明热固性树脂在400nm～800nm的波长范围内，光的透过率为80％以上。

通过这样的构造，能够在维持散射用太阳能电池及聚光用太阳能电池的发电效率的同时，提高光电转换元件的耐湿性。

并且，本发明提供一种聚光型光电转换装置，其具备：聚光镜；及，光电转换元件，其设置于与前述聚光镜相对向的位置，其特征在于，前述光电转换元件具有：硅太阳能电池；厚度0.1～100μm的绝缘层，其设置于前述硅太阳能电池的前述聚光镜侧表面上；电极层，其设置于前述绝缘层上；及，III-V多接合型太阳能电池，其设置于前述电极层上，与前述电极层电性连接；并且，前述绝缘层含有硅酮树脂，或者，含有由聚硅氮烷类为主要成分的材料所形成的玻璃质，前述硅太阳能电池与前述III-V多接合型太阳能电池电性分离。

这样一来，聚光用太阳能电池即III-V族多接合型太阳能电池，隔着绝缘层设置于散射光用太阳能电池即硅太阳能电池上，且III-V族多接合型太阳能电池电性连接于绝缘层上的电极层，硅太阳能电池成为载置于外部连接基板上的构造，因此如果组合使用既有的III-V族多接合型太阳能电池与既有的硅太阳能电池，便会成为聚光型光电转换装置，从而无需重新进行带隙设计，非太阳能电池制造商也能够容易地制造。

并且，由于III-V族多接合型太阳能电池设置于绝缘层上，因此能够使在III-V族多接合型太阳能电池中产生的热量直接扩散至绝缘层，从而能够防止热量向硅太阳能电池扩散，能够抑制硅太阳能电池的发电效率下降，并能够容易地进行散热设计。

并且，本发明提供一种聚光型光电转换装置的制造方法，其是制造上述的聚光型光电转换装置的方法，其特征在于，将前述光电转换元件与前述外部连接基板一体化之后，使用模具，利用前述透明热固性树脂，在前述光电转换元件的与前述外部连接基板相反侧的一面，形成聚光镜。

能够使用这样的制造方法来制造上述的聚光型光电转换装置的聚光镜。

此时，能够通过薄膜贴合、旋涂、喷雾、印刷、及模具成型中的至少1种以上的方式，来形成前述绝缘层。

要形成将散射光用太阳能电池与聚光用太阳能电池电性分离的绝缘层时，能够适宜地使用上述的制造方法。

此时，优选为，使用透明热固性树脂，通过注塑(casting)、转移成型、压缩成型、及射出成型中的至少1种以上的方式，将前述聚光镜与前述光电转换元件一体成型、密封，所述透明热固性树脂在400nm～800nm的波长范围内，光的透过率为80％以上。

将聚光镜与光电转换元件一体成型、密封时，能够适宜地使用上述的制造方法。

此时，能够通过薄膜贴合、旋涂、喷雾、印刷、及蒸镀中的至少1种以上的方式，来形成前述电极层。

在聚光用太阳能电池上形成电性连接的电极层时，能够适宜地使用上述的制造方法。

并且，本发明提供一种聚光型光电转换装置的制造方法，其是制造上述的聚光型光电转换装置的方法，其特征在于，将前述光电转换元件与外部连接基板一体化之后，设置于模具中，并利用含有透明硅酮树脂的材料，在光电转换元件的与前述外部连接基板相反侧的一面，使前述聚光镜成型硬化。

如上所述，根据本发明，聚光用太阳能电池隔着绝缘层设置于散射光用太阳能电池上，且电性连接于绝缘层上的电极层，散射光用太阳能电池成为一种载置于外部连接基板上的构造，由于如果组合使用既有的聚光用太阳能电池与既有的散射光用太阳能电池，便会成为聚光型光电转换装置，因此无需重新进行带隙设计，非太阳能电池制造商也能够容易地制造。

并且，根据本发明，由于聚光用太阳能电池隔着电极层设置于绝缘层上，因此能够使在聚光用太阳能电池中产生的热量直接扩散至绝缘层，从而能够防止热量向散射光用太阳能电池扩散，并容易地进行散热设计。

附图说明

图1是表示本发明的聚光型光电转换装置的截面图和立体图。

图2是表示本发明的聚光型光电转换装置的聚光镜的截面图。

图3是表示本发明的聚光型光电转换装置的具体例的截面图和立体图。

图4是表示本发明的聚光型光电转换装置的具体例的聚光镜的截面图。

图5是将本发明的聚光型光电转换装置的具体例的III-V族多接合型太阳能电池放大的截面图。

图6是表示比较例1的聚光型光电转换装置的截面图。

图7是表示先前的聚光型光电转换装置的截面图。

其中，附图标记说明如下：

1、2、3 聚光型光电转换装置；

10 散射光用太阳能电池；

10’ 硅太阳能电池(散射光用太阳能电池)；

11 p电极；

12 p型杂质掺杂区域；

13 p型硅基板；

14 n型杂质掺杂区域；

15 n电极；

20 聚光用太阳能电池；

20’ III-V族多接合型太阳能电池(聚光用太阳能电池)；

21 p电极；

22 第二p型III-V族化合物半导体层积层体；

22a p型AlGaAs基极层；

22b p型InGaP背面电场层；

22c p型GaAs接触层；

23 第二n型III-V族化合物半导体层积层体；

23a n型AlInP窗口层；

23b n型AlGaAs发射极层；

24 隧道结层；

24a p型AlGaAs隧道结层；

24b n型AlInGaP隧道结层；

25 第一p型III-V族化合物半导体层积层体；

25a p型AlInGaP基极层；

25b p型AlInP背面电场层；

26 第一n型III-V族化合物半导体层积层体；

26a n型GaAs接触层；

26b n型AlInP窗口层；

26c n型AlInGaP发射极层；

27 第二III-V族化合物半导体太阳能电池；

28 第一III-V族化合物半导体太阳能电池；

29 n电极；

30 光电转换元件；

31 绝缘层；

32 电极层；

34 聚光镜；

35 第一pn结；

36 第二pn结；

41 外部连接基板；

42 基体；

43 外部连接配线；

100 硅太阳能电池(聚光型光电转换装置)；

111 p电极；

112 p型杂质掺杂区域；

113 p型硅基板；

114 n型杂质掺杂区域；

114a 第一发射极层；

114b 第二发射极层；

115 n电极；

116 接合电极；

117 绝缘膜；

200 化合物半导体多接合型太阳能电池(聚光用太阳能电池)；

516 第一n型化合物半导体层积层体；

517 第一p型化合物半导体层积层体；

518 隧道结层；

519 第二n型化合物半导体层积层体；

520 第二p型化合物半导体层积层体；

521 n电极；

522 p电极；

523 第一化合物半导体太阳能电池；

524 第二化合物半导体太阳能电池；

525 第一pn结；

526 第二pn结。

具体实施方式

以下，针对本发明，作为实施方式的一个实例，一边参照附图一边进行详细说明，但本发明不限定于此实施方式。

如上所述，在专利文献2中提出的聚光型光电转换装置中，存在以下的问题点。

第一个问题点是由于各子单元(即，聚光用太阳能电池和散射光用太阳能电池)的带隙设计困难，因此难以高效率化。

第二个问题点是对于非太阳能电池制造商来说，制造困难。

第三个问题点是散热设计困难。

因此，本发明人等对聚光型光电转换装置反复努力研究，所述聚光型光电转换装置无需重新进行带隙设计，非太阳能电池制造商也能够容易地制造，散热设计容易，且即便提高聚光倍率也能够抑制转换效率下降。

其结果发现，利用作成将聚光用太阳能电池隔着绝缘层设置于散射光用太阳能电池上，且聚光用太阳能电池电性连接于绝缘层上的电极层，散射光用太阳能电池载置于外部连接基板上的构造，因此如果组合使用既有的聚光用太阳能电池与既有的散射光用太阳能电池，便会成为聚光型光电转换装置，从而无需重新进行带隙设计，非太阳能电池制造商也能够容易地制造，进一步，由于聚光用太阳能电池隔着电极层设置于绝缘层上，因此能够使在聚光用太阳能电池中产生的热量扩散至绝缘层，从而能够防止热量向散射光用太阳能电池扩散，并能够容易地进行散热设计，至此完成本发明。

以下，一边参照图1～图2，一边对本发明的聚光型光电转换装置进行说明。

图1(a)是表示本发明的聚光型光电转换装置1的截面图，图1(b)是表示本发明的聚光型光电转换装置1的立体图，图2是表示本发明的聚光型光电转换装置1的聚光镜34的截面图。

在图1中，聚光型光电转换装置1具有：散射光用太阳能电池10；绝缘层31，其设置于散射光用太阳能电池10的聚光镜34侧(参照图2)的表面上；电极层32，其设置于绝缘层31上；及，光电转换元件30，其包含设置于电极层32上且与电极层32电性连接的聚光用太阳能电池20。

而且，聚光型光电转换装置1的上部为受光面，上部具有聚光镜34，所述聚光镜34由聚光至聚光用太阳能电池20的透明热固性树脂所构成(参照图2)。

构成光电转换元件30的散射光用太阳能电池10，载置于由基体42与外部连接配线43所构成的外部连接基板41上，并隔着(经由)外部连接基板41连接于外部。

并且，聚光用太阳能电池20，隔着电极层32设置于绝缘层31上，且隔着电极层32连接于外部。

由于本发明的聚光型光电转换装置1的聚光用太阳能电池20隔着绝缘层设置于散射光用太阳能电池10上，且聚光用太阳能电池20电性连接于绝缘层31上的电极层32，散射光用太阳能电池10为载置于外部连接基板41上的构造，因此如果组合使用既有的聚光用太阳能电池与既有的散射光用太阳能电池，便会成为聚光型光电转换装置，从而成为一种无需重新进行带隙设计且非太阳能电池制造商也能够容易制造的构造。

并且，由于聚光用太阳能电池20隔着电极层32设置于绝缘层31上，因此能够使在聚光用太阳能电池20中产生的热量直接扩散至绝缘层31，从而成为一种能够防止热量向散射光用太阳能电池10扩散，并容易地进行散热设计的构造。

散射光用太阳能电池10与聚光用太阳能电池20，能够包含单晶硅型、多晶硅型、薄膜硅型、异质结(HIT)型、铜铟镓硒(CIGS)型、碲化镉(CdTe)型、色素增感型、有机半导体型、及III-V族多接合型中的至少1种以上。

这样一来，作为散射光用太阳能电池和聚光用太阳能电池，能够适宜地使用上述类型的太阳能电池。

构成聚光镜34的透明热固性树脂，优选为含有硅酮的材料。

绝缘层31优选为由热固性树脂或者玻璃质所构成。

作为将散射光用太阳能电池与聚光用太阳能电池电性分离的绝缘层31，能够适宜地使用上述的材料。

绝缘层31优选为含有抗光散射材料、荧光体、量子点(quantum dot)、及抗沉降剂中的至少1种以上。

通过这样的构造，可以使散射用太阳能电池10的发电效率提高。

优选为，在散射光用太阳能电池10的外部连接基板41侧具有反射层，所述反射层使透过散射光用太阳能电池10而来的光反射或者散射。

通过这样的构造，能够使散射用太阳能电池10的发电效率提高。

优选为，利用透明热固性树脂，使聚光镜34与光电转换元件30一体成型、密封，所述透明热固性树脂在400nm～800nm的波长范围内，光的透过率为80％以上。

通过这样的构造，能够在维持散射用太阳能电池10及聚光用太阳能电池20的发电效率的同时，提高光电转换元件30的耐湿性。

将光电转换元件30与外部连接基板41一体化之后，使用模具，利用透明热固性树脂，能够在光电转换元件30的与外部连接基板41相反侧的一面，形成聚光镜34。

能够使用这样的制造方法来制造聚光型光电转换装置1的聚光镜34。

能够通过薄膜贴合、旋涂、喷雾、印刷、及模具的成型中的至少1种以上的方式，来形成绝缘层31。

形成将散射光用太阳能电池10与聚光用太阳能电池20电性分离的绝缘层31时，能够适宜地使用上述的制造方法。

优选为，使用透明热固性树脂，通过注塑、转移成型、压缩成型、及射出成型中的至少1种以上的方法，将聚光镜34与光电转换元件30一体成型、密封，所述透明热固性树脂在400nm～800nm的波长范围内，光的透过率为80％以上。

将聚光镜34与光电转换元件30一体成型、密封时，能够适宜地使用上述的制造方法。

能够通过薄膜贴合、旋涂、喷雾、印刷、及蒸镀中的至少1种以上的方式，来形成电极层32。

形成要与聚光用太阳能电池20电性连接的电极层32时，能够适宜地使用上述的制造方法。

接着，一边参照图3～图5，一边对在本发明的聚光型光电转换装置1中的聚光型光电转换装置2进行说明，所述聚光型光电转换装置2使用硅太阳能电池10’作为散射光用太阳能电池，并使用III-V族多接合型太阳能电池20’作为聚光用太阳能电池。

图3(a)是表示本发明的聚光型光电转换装置2的截面图，图3(b)是表示本发明的聚光型光电转换装置2的立体图，图4是表示本发明的聚光型光电转换装置2的聚光镜34的截面图，图5是表示将III-V族多接合型太阳能电池20’放大的截面图。

在图3中，聚光型光电转换装置2具有光电转换元件30，所述光电转换元件30包含：硅太阳能电池10’；绝缘层31，其设置于硅太阳能电池10’的聚光镜34侧(参照图4)的表面上；电极层32，其设置于绝缘层31上；及，III-V族多接合型太阳能电池20’，其包含设置于电极层32上且与电极层32电性连接。

而且，聚光型光电转换装置2的上部为受光面，上部具有聚光镜34，所述聚光镜34由聚光至III-V族多接合型太阳能电池20’的透明热固性树脂所构成(参照图4)。

构成光电转换元件30的硅太阳能电池10’，载置于由基体42与外部连接配线43所构成的外部连接基板41，并隔着外部连接基板41连接于外部。

并且，III-V族多接合型太阳能电池20’隔着电极层32设置于绝缘层31上，且隔着电极层32连接于外部。

绝缘层31含有硅酮树脂，或者，含有由聚硅氮烷类为主要成分的材料所形成的玻璃质。

硅太阳能电池10’包含：p型硅基板13；n型杂质掺杂区域14，其形成于p型硅基板13的聚光镜34侧；及，p型杂质掺杂区域12，其形成于p型硅基板13的外部连接基板41侧。

在n型杂质掺杂区域14的表面上形成有n电极15，在p型杂质掺杂区域12的表面上形成有p电极11。

而且，硅太阳能电池10’，以使p电极11与外部连接配线43接触的方式，电性连接于外部连接基板41。

III-V族多接合型太阳能电池20’具有：聚光镜34侧的第一III-V族化合物半导体太阳能电池28；第二III-V族化合物半导体太阳能电池27，其位于外部连接基板41侧；及，隧道结层24，其位于第一III-V族化合物半导体太阳能电池28与第二III-V族化合物半导体太阳能电池27之间。

第一III-V族化合物半导体太阳能电池28与第二III-V族化合物半导体太阳能电池27，通过隧道结层24而接合在一起。

隧道结层24，例如，如图5所示，包含p型AlGaAs隧道结层24a与n型AlInGaP隧道结层24b。

第一III-V族化合物半导体太阳能电池28，含有由带隙宽度为1.8eV以上且2eV以下的半导体层所形成的第一pn结35，并且，具有聚光镜34侧的第一n型III-V族化合物半导体层积层体26、及外部连接基板41侧的第一p型III-V族化合物半导体层积层体25。

第一n型III-V族化合物半导体层积层体26通过积层有多个n型III-V族化合物半导体而形成，例如，如图5所示，包含n型GaAs接触层26a、n型AlInP窗口层26b、及n型AlInGaP发射极层26c。

第一p型III-V族化合物半导体层积层体25通过积层有多个p型化合物半导体层而形成，例如，如图5所示，包含p型AlInGaP基极层25a与p型AlInP背面电场层25b。

第二III-V族化合物半导体太阳能电池27，含有由带隙宽度为1.4eV以上且1.6eV以下的半导体层所形成的第二pn结36，并且，具有聚光镜34侧的第二n型III-V族化合物半导体层积层体23、及外部连接基板41侧的第二p型III-V族化合物半导体层积层体22。

第二n型III-V族化合物半导体层积层体23通过积层有多个n型III-V族化合物半导体层而形成，例如，如图5所示，包含n型AlInP窗口层23a与n型AlGaAs发射极层23b。

第二p型III-V族化合物半导体层积层体22通过积层有多个p型III-V族化合物半导体层而形成，例如，如图5所示，包含p型AlGaAs基极层22a、p型InGaP背面电场层22b、及p型GaAs接触层22c。

在第一n型III-V族化合物半导体层积层体26的受光面侧的表面设置有n电极29，在第二p型III-V族化合物半导体层积层体22的外部连接基板41侧的表面设置有p电极21。

而且，III-V族多接合型太阳能电池20’，以使p电极21与电极层32接触的方式设置于绝缘层31上。

本发明的聚光型光电转换装置2，由于III-V族多接合型太阳能电池20’隔着绝缘层设置于硅太阳能电池10’上，III-V族多接合型太阳能电池20’电性连接于绝缘层31上的电极层32，硅太阳能电池10’成为载置于外部连接基板41上的构造，因此如果组合使用既有的聚光用太阳能电池与既有的散射光用太阳能电池，便会成为聚光型光电转换装置，从而成为一种无需重新进行带隙设计，非太阳能电池制造商也能够容易地制造的构造。

并且，由于III-V族多接合型太阳能电池20’隔着电极层32设置于绝缘层31上，因此能够使在III-V族多接合型太阳能电池20’中产生的热量直接扩散至绝缘层31，从而能够防止热量向硅太阳能电池10’扩散，并抑制硅太阳能电池10’的发电效率下降，同时能够容易地进行散热设计。

将光电转换元件30与外部连接基板41一体化之后，能够使用模具，利用含有透明硅酮树脂的材料，在光电转换元件30的与外部连接基板41相反侧的一面，使聚光镜34成型硬化。

能够使用这样的制造方法来制造聚光型光电转换装置2的聚光镜34。

[实施例]

以下，例示实施例、比较例，对本发明进行更具体的说明，但本发明不限定于这些例子。

(实施例1)

首先，使用焊锡膏，将硅太阳能电池10’载置于外部连接基板41即PCB基板上，然后施行UV臭氧处理。

接着，利用真空层压装置(Nichigo-Morton公司制造)，将涂敷成膜状的硅酮树脂(AF-500(型号)：信越化学工业公司(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.)制造)贴付于硅太阳能电池10’的表面，由此来制作绝缘层31。

接着，在绝缘层31上丝网印刷银浆(信越化学工业公司制造)，制作电极层32，所述电极层32载置聚光用太阳能电池即III-V族多接合型太阳能电池20’。

制作电极层后，使用无铅焊锡，载置聚光用太阳能电池即III-V族多接合型太阳能电池20’。

接着，将载置于外部连接基板41上的光电转换元件30配置于模具，利用将硅酮树脂(LPS-3541(型号)：信越化学工业公司制造)压缩成型，使拥有聚光镜34与外部连接基板41的光电转换元件30一体成型，来制作聚光型光电转换装置2。

(实施例2)

接着，利用真空层压装置(Nichigo-Morton公司制造)，将混合硅酮树脂(AF-500(型号)：信越化学工业公司制造)与荧光体后制作的膜，贴付于硅太阳能电池10’表面，制作50μm的绝缘层31。

接着，在绝缘层31上丝网印刷银浆，制作电极层32，所述电极层32载置聚光用太阳能电池即III-V族多接合型太阳能电池20’。

接着，将连接于外部连接基板41上的光电转换元件30配置于模具，利用将硅酮树脂(LPS-3541(型号)：信越化学工业制造)压缩成型，使拥有聚光镜34与外部连接基板41的光电转换元件30一体成型，来制作聚光型光电转换装置2。

(比较例1)

一边参照图6，一边对比较例1的聚光型光电转换装置4进行说明。

首先，使用焊锡膏，将硅太阳能电池10’载置于包含基体42、及外部连接配线43的外部连接基板41即PCB基板上，然后施行UV臭氧处理。

接着，在硅太阳能电池10’的表面丝网印刷银浆(信越化学工业公司制造)，制作电极层32，所述电极层32载置聚光用太阳能电池即III-V族多接合型太阳能电池20’。

制作电极层32后，使用无铅焊锡，载置聚光用太阳能电池即III-V族多接合型太阳能电池20’。

接着，将载置于外部连接基板41上的光电转换元件30配置于模具，通过将硅酮树脂(LPS-3541信越化学工业公司制造)压缩成型，使拥有聚光镜34与外部连接基板41的光电转换元件30一体成型，来制作聚光型光电转换装置4。

分别对实施例1～2的聚光型光电转换装置2，使用实际的太阳光，测量在25℃常温下的合计发电效率。

进一步，对硅太阳能电池与III-V族多接合型太阳能电池进行同样操作，测量发电效率。另外，发电效率定义为(来自太阳能电池的电输出/进入太阳能电池的太阳能)×100(％)。

将此结果示于表1。

[表1]

从表1可知，在组合既有的硅太阳能电池与既有的III-V族多接合型太阳能电池来进行制作的实施例1～2的聚光型光电转换装置中，较单独使用硅太阳能电池、III-V族多接合型太阳能电池，能够使发电效率飞跃性地提高。

并且，使用实际太阳光，分别对实施例1～2的聚光型光电转换装置2，测量试验开始30分钟后的合计发电效率及其硅太阳能电池的接面温度(junction temperature)。

进一步，对比较例1的聚光型光电转换装置4也进行同样的测量。

将此结果示于表2。

[表2]

	实施例1	实施例2	比较例1
				发电效率(％)	25	27	19
接面温度(℃)	57	57	73

从表2可知，在硅太阳能电池与III-V族多接合型太阳能电池之间设置有绝缘层的实施例1-2中，与在硅太阳能电池上直接积层III-V族多接合型太阳能电池的比较例1的聚光型光电转换装置4相比，由于III-V族多接合型太阳能电池发热对硅太阳能电池造成的影响得以抑制，硅太阳能电池的接面温度不会大幅上升。由此可知，可以将因接面温度上升而导致的发电效率的下降幅度维持在10％以内，从而解决散热性相关的问题。

另外，本发明并不限定于上述实施方式。上述实施方式为例示，具有与本发明的权利要求书所述的技术思想实质相同的结构，并发挥相同作用效果的技术方案，均包含在本发明的技术范围内。

Claims

1.一种聚光型光电转换装置，其具备：聚光镜；及，光电转换元件，该光电转换元件设置于与前述聚光镜相对向的位置，其特征在于，

前述光电转换元件具有：散射光用太阳能电池；绝缘层，该绝缘层设置于前述散射光用太阳能电池的前述聚光镜侧表面上；电极层，该电极层设置于前述绝缘层上；及，聚光用太阳能电池，该聚光用太阳能电池设置于前述电极层上，与前述电极层电性连接；并且，

前述聚光镜由透明热固性树脂所构成，

前述光电转换元件载置于外部连接基板上，

前述散射光用太阳能电池与前述聚光用太阳能电池电性分离。

2.如权利要求1所述的聚光型光电转换装置，其中，前述散射光用太阳能电池与前述聚光用太阳能电池包含单晶硅型、多晶硅型、薄膜硅型、异质结型、铜铟镓硒型、碲化镉型、色素增感型、有机半导体型、及III-V族多接合型中的至少1种以上。

3.如权利要求1所述的聚光型光电转换装置，其中，前述透明热固性树脂是含有硅酮的材料。

4.如权利要求2所述的聚光型光电转换装置，其中，前述透明热固性树脂是含有硅酮的材料。

5.如权利要求1至4中任一项所述的聚光型光电转换装置，其中，前述绝缘层由热固性树脂或者玻璃质所构成。

6.如权利要求1至4中任一项所述的聚光型光电转换装置，其中，前述绝缘层含有抗光散射材料、荧光体、量子点、及抗沉降剂中的至少1种以上。

7.如权利要求1至4中任一项所述的聚光型光电转换装置，其中，在前述散射光用太阳能电池的外部连接基板侧具有反射层，所述反射层使透过前述散射光用太阳能电池而来的光反射或者散射。

8.如权利要求5所述的聚光型光电转换装置，其中，在前述散射光用太阳能电池的外部连接基板侧具有反射层，所述反射层使透过前述散射光用太阳能电池而来的光反射或者散射。

9.如权利要求6所述的聚光型光电转换装置，其中，在前述散射光用太阳能电池的外部连接基板侧具有反射层，所述反射层使透过前述散射光用太阳能电池而来的光反射或者散射。

10.如权利要求1至4中任一项所述的聚光型光电转换装置，其中，前述聚光镜与前述光电转换元件是利用透明热固性树脂一体成型、密封，所述透明热固性树脂在400nm～800nm的波长范围内，光的透过率为80％以上。

11.如权利要求5所述的聚光型光电转换装置，其中，前述聚光镜与前述光电转换元件是利用透明热固性树脂一体成型、密封，所述透明热固性树脂在400nm～800nm的波长范围内，光的透过率为80％以上。

12.如权利要求6所述的聚光型光电转换装置，其中，前述聚光镜与前述光电转换元件是利用透明热固性树脂一体成型、密封，所述透明热固性树脂在400nm～800nm的波长范围内，光的透过率为80％以上。

13.如权利要求7所述的聚光型光电转换装置，其中，前述聚光镜与前述光电转换元件是利用透明热固性树脂一体成型、密封，所述透明热固性树脂在400nm～800nm的波长范围内，光的透过率为80％以上。

14.如权利要求8所述的聚光型光电转换装置，其中，前述聚光镜与前述光电转换元件是利用透明热固性树脂一体成型、密封，所述透明热固性树脂在400nm～800nm的波长范围内，光的透过率为80％以上。

15.如权利要求9所述的聚光型光电转换装置，其中，前述聚光镜与前述光电转换元件是利用透明热固性树脂一体成型、密封，所述透明热固性树脂在400nm～800nm的波长范围内，光的透过率为80％以上。

16.一种聚光型光电转换装置，其具备：聚光镜；及，光电转换元件，该光电转换元件设置于与前述聚光镜相对向的位置，其特征在于，

前述光电转换元件具有：硅太阳能电池；厚度0.1～100μm的绝缘层，该厚度0.1～100μm的绝缘层设置于前述硅太阳能电池的前述聚光镜侧表面上；电极层，该电极层设置于前述绝缘层上；及，III-V族多接合型太阳能电池，该III-V族多接合型太阳能电池设置于前述电极层上，与前述电极层电性连接；并且，

前述绝缘层含有硅酮树脂，或者，含有由聚硅氮烷类为主要成分的材料所形成的玻璃质，

前述硅太阳能电池与前述III-V族多接合型太阳能电池电性分离。

17.一种聚光型光电转换装置的制造方法，其是制造权利要求1至4中任一项所述的聚光型光电转换装置的方法，其特征在于，

将前述光电转换元件与前述外部连接基板一体化之后，使用模具，利用前述透明热固性树脂，在前述光电转换元件的与前述外部连接基板相反侧的一面，形成聚光镜。

18.如权利要求17所述的聚光型光电转换装置的制造方法，其中，通过薄膜贴合、旋涂、喷雾、印刷、及模具成型中的至少1种以上的方式，来形成前述绝缘层。

19.如权利要求17所述的聚光型光电转换装置的制造方法，其中，使用透明热固性树脂，通过注塑、转移成型、压缩成型、及射出成型中的至少1种以上的方式，将前述聚光镜与前述光电转换元件一体成型、密封，所述透明热固性树脂在400nm～800nm的波长范围内，光的透过率为80％以上。

20.如权利要求18所述的聚光型光电转换装置的制造方法，其中，使用透明热固性树脂，通过注塑、转移成型、压缩成型、及射出成型中的至少1种以上的方式，将前述聚光镜与前述光电转换元件一体成型、密封，所述透明热固性树脂在400nm～800nm的波长范围内，光的透过率为80％以上。

21.如权利要求17所述的聚光型光电转换装置的制造方法，其中，通过薄膜贴合、旋涂、喷雾、印刷、及蒸镀中的至少1种以上的方式，来形成前述电极层。

22.如权利要求18所述的聚光型光电转换装置的制造方法，其中，通过薄膜贴合、旋涂、喷雾、印刷、及蒸镀中的至少1种以上的方式，来形成前述电极层。

23.如权利要求19所述的聚光型光电转换装置的制造方法，其中，通过薄膜贴合、旋涂、喷雾、印刷、及蒸镀中的至少1种以上的方式，来形成前述电极层。

24.如权利要求20所述的聚光型光电转换装置的制造方法，其中，通过薄膜贴合、旋涂、喷雾、印刷、及蒸镀中的至少1种以上的方式，来形成前述电极层。

25.一种聚光型光电转换装置的制造方法，其是制造权利要求16所述的聚光型光电转换装置的方法，其特征在于，

将前述光电转换元件与外部连接基板一体化之后，设置于模具中，并利用含有透明硅酮树脂的材料，在光电转换元件的与前述外部连接基板相反侧的一面，使前述聚光镜成型硬化。