JP2001127325A - 電池のエネルギー増大方法並びにエネルギー増大装置及び高エネルギー電池 - Google Patents

電池のエネルギー増大方法並びにエネルギー増大装置及び高エネルギー電池

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JP2001127325A
JP2001127325A JP34517299A JP34517299A JP2001127325A JP 2001127325 A JP2001127325 A JP 2001127325A JP 34517299 A JP34517299 A JP 34517299A JP 34517299 A JP34517299 A JP 34517299A JP 2001127325 A JP2001127325 A JP 2001127325A
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magnetic field
energy
solar cell
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Mitsuo Maeyama
光男 前山
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MEIDEN SHOJI KK
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MEIDEN SHOJI KK
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • Hybrid Cells (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 半導体基板で構成された太陽電池のエネルギ
ーを増大させる太陽電池のエネルギー増大方法。 【解決手段】 半導体基板に磁界発生手段40により回
転磁界を発生せしめる、太陽電池のエネルギー増大方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池又は半導体基
板で構成された太陽電池のエネルギーを増大させる太陽
電池のエネルギー増大方法並びにエネルギー増大装置及
び高エネルギー太陽電池に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、代表的な発電システムとしては、
火力発電と水力発電がある。火力発電は、石油を燃や
し、発生した熱によって水を加熱して蒸気を発生させ、
タービンを回転させることによって発電を行っている。
しかし、火力発電の場合、石油を燃焼するために、排気
ガスや有害ガスが発生し、大気を汚染する問題がある。
【0003】一方、水力発電では、水の落下エネルギー
を利用してタービンを回転させることによって発電を行
っている。水力発電の場合には、火力発電の場合のよう
に排気ガスや有害ガスの発生による大気の汚染はない
が、発電システムが大がかりになる不都合がある。
【0004】これに対して、太陽エネルギーを利用して
発電する太陽電池は、太陽の光エネルギーを電気エネル
ギーに変換して電気を起こす発電システムであるが、火
力発電の如き大気を汚染することがなく、また水力発電
の如くシステムが大がかりになることもない。一般に、
火力発電や水力発電の場合は、発電所と電気を消費する
消費地が遠く離れており、したがって大がかりな送電設
備を設置して発電所から消費地まで送電しなければなら
ない。このようなことから、近年において、太陽電池の
利用が注目されている。
【0005】図7は、従来の太陽電池の構造を示した断
面図である。太陽電池10は、半導体基板11から構成
されたもので、半導体基板11には正孔(+電荷)が生
ずるP型半導体部分12と、電子(−電荷)が生ずるN
型半導体部分13と、N型半導体部分13上に形成され
た反射層14とからなる。
【0006】このような太陽電池10においては、P型
半導体部分12とN型半導体部分13との接合部15に
太陽光が照射されると、光エネルギーが電気エネルギー
に変換されて電気が生ずる。反射層14は、太陽光のう
ちの主に赤外線である熱光線を反射して、熱光線が半導
体基板11中に通過しないようにしている。この理由
は、熱光線が半導体基板11を通過すると、半導体基板
11を加熱して光エネルギーが電気エネルギーに変換す
る変換効率が低下するからである。
【0007】太陽電池10に光が照射されると、半導体
基板11の結晶中の電子は、光のエネルギー効果によ
り、格子との結合が解かれて、電子は励起されて自由電
子となって結晶中を自由に動き回り、電子が抜けた後に
は、正孔(ホール)が生じ、これも結晶中を動く。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
太陽電池10においては、自由電子が不活発であり、P
型半導体部分12とN型半導体部分13との間の電位差
が小さく、そのために光電(電力)変換効率が低く、略
10%台であるともに、エネルギー準位や発生電圧も低
くなっている。また、太陽電池10は、反射層14によ
って半導体基板11を加熱する熱光線を反射している
が、なお十分に反射することができず、光起電力効果が
低い。そこで、この熱光線を半導体基板11中にできる
だけ吸収されないようにすると、光エネルギーから電気
エネルギーに変換するに必要な有効な光線までカットし
てしまうことになる。そのために、高電圧が得られな
い。
【0009】本発明は、前述した状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は電池又は半導体基板に共振磁界
を生じさせ光起電力を高めて高電圧が得られる電池のエ
ネルギー増大方法並びにエネルギー増大装置及び高エネ
ルギー電池を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る請求項1又は2記載の電池又は太陽電池
のエネルギー増大方法は、電池又は半導体基板で構成さ
れた太陽電池のエネルギーを増大させる電池のエネルギ
ー増大方法において、前記電池又は半導体基板に磁界発
生手段により回転磁界を付与して共振磁界を発生せしめ
たことを特徴とする。
【0011】この電池又は太陽電池のエネルギー増大方
法においては、電池又は太陽電池に回転磁界が付与され
ると、電池又は太陽電池が活性化されて、共振磁界が生
じて高電圧が得られる。つまり、電池又は半導体基板に
共振現象が起き、極間又はP型半導体部分とN型半導体
部分間に大きな電位差が生じて高電圧が得られる。
【0012】本発明に係る請求項3記載の太陽電池のエ
ネルギー増大装置は、半導体基板に回転磁界を付与して
共振磁界を発生せしめる3相交流磁界発生手段を備えた
ことを特徴とする。
【0013】この太陽電池のエネルギー増大装置におい
ては、半導体基板に3相交流電界発生手段によって回転
磁界が付与されると、特に半導体基板をコア中心部に置
いた場合、多重に回転磁界が付与されて自由電子が活発
化されて大きな共振磁界が発生する。そのために、エネ
ルギー準位や発生電圧も高まる。
【0014】本発明に係る請求項4記載の高エネルギー
太陽電池は、半導体基板に形成された反射層上に光エネ
ルギーから電気エネルギーに変換するに必要な有効光線
のみを吸収するフィルタを設けたことを特徴とする。
【0015】この高エネルギー太陽電池においては、反
射層上にフィルタが設けられると、不要な熱光線が除去
されて、光エネルギーから電気エネルギーに変換するの
に必要な有効光線のみが半導体基板に吸収されて光起電
力が高められる。
【0016】本発明に係る請求項5記載の太陽電池のエ
ネルギー増大方法は、半導体基板に形成された反射層上
にフィルタを設けた太陽電池に回転磁界を付与して共振
磁界を発生せしめることを特徴とする。
【0017】この太陽電池のエネルギー増大方法におい
ては、フィルタが設けられた半導体基板に、回転磁界が
付与されると、有効光線のみが半導体基板に吸収される
ことと相俟って自由電子が活発化されて、大きな共振磁
界が生じ光起電力効果が高められ、高電圧が得られる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電池のエネル
ギー増大方法並びにエネルギー増大装置及び高エネルギ
ー電池の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
図1及び図2は、本発明に係る電池のエネルギー増大方
法並びにエネルギー増大装置の一実施形態を示し、図1
は太陽電池の断面図、図2は太陽電池のエネルギー増大
装置の原理図である。尚、図面に示す実施形態では、本
発明を太陽電池に適用しているが、一般の電池にも適用
可能である。
【0019】本発明の実施形態の太陽電池20は、半導
体基板11に備えたP型半導体部分12とN型半導体部
分13で構成されている。N型半導体部分13上には、
不要な熱光線を反射する反射層14が形成され、反射層
14上には表面電極21が形成されている。また、表面
電極21が形成された反射層14上には、有効光線のみ
を吸収するフィルタ30が形成され、一方P型半導体部
分12の裏面には、裏面電極22が形成されている。
【0020】P型半導体部分12は、半導体基板(シリ
コン基板)11に、例えばボロン(ホウ素)等のP型不
純物を拡散し、厚さ0.3mm〜0.4mmに形成す
る。N型半導体部分13は、例えば拡散法又はイオン・
インプランテーション法により燐等のN型不純物をP型
半導体部分12に注入することにより形成する。表面電
極21及び裏面電極22は、例えば真空蒸着法によって
形成し、表面電極21は格子状に、裏面電極22は全面
的に形成する。
【0021】反射層14は、電気エネルギー変換効率を
低下させる赤外線等の不要な熱光線を反射するものであ
る。また、フィルタ30は、材料が酸化チタン又はゲル
マニウムからなり、これらの材料の粉末を安定剤で溶い
て塗布するか、又は真空蒸着で形成する。形成する厚さ
は、1μ〜50μ、好ましくは50μ程度がよい。フィ
ルタ30の屈折率は、例えば1.8〜2.0が好まし
い。このフィルタ30は、光エネルギーを電気エネルギ
ーに変換するのに有効な波長帯の光線のみを吸収するよ
うに構成されている。
【0022】本実施例で用いる太陽電池エネルギー増大
装置は、磁界発生手段40を備えており、磁界発生手段
40はコア41とコア41の周囲に配置された複数のコ
イル42とを有する。コイル42は、好ましくは図2に
示すように、位相が120°ずれた3相交流磁界発生手
段の形態を有する。この磁界発生手段40によって、回
転磁界が生ずる。本実施形態では、一例として、480
メガヘルツ,24wの3相交流を加えることによって、
コア41の中心に多重回転磁界を生じさせることができ
る。
【0023】以下、上記太陽電池エネルギー増大装置を
用いた本実施形態のエネルギー増大方法の作用について
説明する。コア41の略中心部の位置に太陽電池20又
は半導体基板のモジュール(集合体)を配置すると、図
2の破線で示す回転磁界の雰囲気下に置かれ、太陽電池
20に回転磁界が付与されて共振磁界が発生する。この
回転磁界の付与は、例えば約25分間付与した後、一定
時間経過させ、再び25分間付与する。この操作は、複
数回繰り返し行うことが好ましい。
【0024】このようにして、太陽電池20に共振磁界
が発生すると、半導体基板中の分子が一定の方向に整列
され、自由電子の動きが活発化され、P型半導体部分1
2とN型半導体部分13の電位差が大きくなって、光電
変換効率が向上すると共に、エネルギー準位が向上する
ことになる。従って、光の照射が低いレベルにおいて
も、十分な電気が発生し、高エネルギーの太陽電池20
が得られる。
【0025】太陽電池20を回転磁界雰囲気下に置くた
めに、コンベア又は板状のテーブルからなる搬送手段5
0が設けられている。そして、太陽電池20は、搬送手
段50によって、回転磁界を付与する近傍の位置と回転
磁界を付与するコア41中心位置との間を繰り返し移動
されて、回転磁界が付与される。
【0026】図3は、太陽電池エネルギー増大装置の一
実施形態を示したものである。このエネルギー増大装置
100は、フロア101上を移動可能なケーシング10
2と、ケーシング102内に配置された磁界発生手段
(図示せず)とを有する。なお、この磁界発生手段は、
図2で示した磁界発生手段40と同様である。太陽電池
20は、エネルギー増大装置100の磁界発生手段の上
方に配置されて、磁界発生手段によって回転磁界が付与
される。このようにして、太陽電池(製品)20又は使
用済の太陽電池の半導体基板(モジュールを含む)に回
転磁界が付与されて共振磁界が発生し、光電交換効率を
向上させることができる。
【0027】図4は、太陽電池エネルギー増大装置の他
の実施形態を示したものである。この実施形態では、エ
ネルギー増大装置200が設置されたフロア201に太
陽電池20を載置し、フロア201等に置かれた太陽電
池20の上部から回転磁界を付与する形態である。この
形態は、エネルギー増大装置200により、屋根等設置
されている太陽電池に回転磁界を付与するのに便利であ
る。
【0028】図5は、太陽電池エネルギー増大装置の更
に他の実施形態を示したものである。この実施形態で
は、エネルギー増大装置300はハンドル301を有
し、エネルギー増大装置300を手で持って太陽電池2
0に回転磁界を付与可能にした携帯形式のものである。
このエネルギー増大装置300は、手で持てるので、ソ
ーラーカーに取り付けられた太陽電池に回転磁界を付与
するのに便利である。
【0029】図6は、本発明の太陽電池(回転磁界を付
与する処理を施したもの)と、その処理を施さない従来
の太陽電池との光電変換効率を比較した図である。この
図から判るように、従来の太陽電池の光電変換効率(線
bで示す)は、17%であったが、本発明の太陽電池の
場合は、光電変換効率(線aで示す)は、25%と飛躍
的に向上した。また、光源が太陽光,蛍光灯,写真撮影
用ランプのいずれの場合にも、本発明の太陽電池は、従
来の太陽電池と比較して光電電力効果が向上し、特に太
陽光差角度90°で、動作点電力(最大出力)が従来の
太陽電池に比べて凡そ10W/m弱上昇できる。
【0030】以上、本発明の実施形態を説明したが、本
発明は上述した実施形態に限定されることなく、適宜変
更、改良等が可能である。例えば、磁界発生手段は、3
相に限定されない。半導体基板は、単結晶又は多結晶に
限らず、アモルファ基板等にも同様に適用できるもので
ある。また、本発明の電池は、電気卓上計算器や時計等
の電子機器に用いる電池又は太陽電池として最適である
が、屋内用電源,屋外用電源等の太陽電池としても、好
適である。
【0031】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、電池又は半導体基板に回転磁界を付与したため、
電池が活発化されて共振磁界が生じて高電圧が得られ
る。即ち、共振現象が起き、極間又はP型半導体部分と
N型半導体部分との間に大きな電位差が生じて高電圧が
得られる。
【0032】また、本発明によれば、3相交流電界発生
手段により半導体基板に回転磁界を付与するため、半導
体基板をコア中心に置いた場合に、多重に回転磁界が付
与されて自由電子が活発化され大きな共振磁界が発生す
る。従って、エネルギー準位や発生電圧も高まる。
【0033】本発明によれば、半導体基板の反射層上に
光エネルギーから電気エネルギーに変換するに必要な有
効光線のみを吸収するフィルタが設けられているため、
不要な熱光線が除去され、電気エネルギーに変換するの
に必要な有効光線のみが半導体基板に吸収されて光起電
力が高められる。
【0034】しかも、本発明によれば、反射層上にフィ
ルタを設けた太陽電池に回転磁界を付与するため、有効
光線のみが半導体基板に吸収されると相俟って自由電子
が活発化されて、大きな共振磁界が生じて光起電力効果
が高められ、高電圧が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る高エネルギー太陽電池の一実施形
態を示す断面図である。
【図2】本発明に係る太陽電池エネルギー増大装置の原
理図である。
【図3】本発明に係る太陽電池エネルギー増大装置の一
実施形態の構成図である。
【図4】本発明に係る太陽電池エネルギー増大装置の他
の実施形態の構成図である。
【図5】本発明に係る太陽電池エネルギー増大装置の更
に他の実施形態の構成図である。
【図6】本発明の係る太陽電池の効率と従来の太陽電池
の効率を比較した図である。
【図7】従来の太陽電池の断面図である。
【符号の説明】
11 半導体基板 14 反射層 20 太陽電池 30 フィルタ 40 磁界発生手段(3相交流磁界発生手段)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池に回転磁界を付与して共振磁界を発
    生せしめたことを特徴とする電池のエネルギー増大方
    法。
  2. 【請求項2】 半導体基板で構成された太陽電池のエネ
    ルギーを増大させる太陽電池のエネルギー増大方法にお
    いて、 前記半導体基板に磁界発生手段により回転磁界を付与し
    て共振磁界を発生せしめたことを特徴とする太陽電池の
    エネルギー増大方法。
  3. 【請求項3】 半導体基板に回転磁界を付与して共振磁
    界を発生せしめる3相交流磁界発生手段を備えたことを
    特徴とする太陽電池のエネルギー増大装置。
  4. 【請求項4】 半導体基板に形成された反射層上に光エ
    ネルギーから電気エネルギーに変換するに必要な有効光
    線のみを吸収するフィルタを設けたことを特徴とする高
    エネルギー太陽電池。
  5. 【請求項5】 半導体基板に形成された反射層上にフィ
    ルタを設けた太陽電池に回転磁界を付与して共振磁界を
    発生せしめることを特徴とする請求項2に記載の太陽電
    池のエネルギー増大方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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