JP2004356397A

JP2004356397A - 筒状光電変換装置

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Publication number: JP2004356397A
Application number: JP2003152391A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Higuchi; 永樋口
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】設備および工数を低減することができる、高い変換効率の薄膜光電変換装置を提供すること。
【解決手段】透光性の筒状基体１０の内周面に、透光性導電層２０と光電変換層３０と光反射性導電層４０とが順次積層されている筒状光電変換装置１である。また、透光性の筒状基体１０の内周面に、第１の透光性導電層２０Ａと光電変換層３０と第２の透光性導電層５０とが順次積層されている筒状光電変換装置２である。筒状基体の曲面性により入射光と反射光の光路長が長くなるので、光電流が増して、光電変換効率を向上させることができる。また、筒状基体１０を反応容器すなわち真空容器とすることができるので、多数の真空容器を必要とせず、設備を大幅に低減することもできる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒状基体の内周面に形成された光電変換層を具備して成り、直射光による入射側の光電変換層からの光電流や、反射側の光電変換層からの光電流や、光反射体による反射光や迷光の受光による側面側の光電変換層からの光電流により変換効率の向上を図ることができる筒状光電変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光電変換装置、中でも急速に普及している太陽電池については、変換効率の向上、信頼性（光安定性）の向上、大面積化、および低コスト化を目指した開発が活発に行なわれている。
【０００３】
最も普及しているバルクシリコン半導体基板を用いたバルク型太陽電池は、高い変換効率と優れた光安定性とを有しており、この太陽電池を多数個平面配列してモジュール化することにより大面積化を実現しており、住宅用太陽電池等の用途で広く市場に受け入れられている。
【０００４】
一方、薄膜太陽電池は、安価な大面積基板を使用し、１枚の大きな基板上で光電変換層のセル分離を行ない、これらセルを同一基板上にて直列あるいは並列に接続することができるので、低コスト化の面で有望であるとされてきた。
【０００５】
このような従来の薄膜太陽電池の例として、例えば、平板状の透光性基板上に透光性導電層と、ＰＮ接合あるいはＰＩＮ接合を有する光電変換層としての半導体層と、裏面の反射性導電層とを積層した構造が、スーパーストレート型としてよく知られている。また、従来の薄膜太陽電池の他の例として、裏面反射層を有する平板状の導電性基板上に、光電変換層としての半導体層と透光性導電層とを積層したものが、サブストレート型としてよく知られている。
【０００６】
特に、太陽電池における変換効率向上には、禁制帯幅の異なる複数の半導体接合を利用して、例えばトップセルにシリコン系のＰＩＮ型非晶質半導体層を用いてボトムセルにシリコン系のＰＩＮ型結晶室半導体層を積層したり、光の利用効率を高めるために少なくとも１つの層表面を凹凸化したりする光閉じ込め技術の開発が活発に行なわれている（例えば、非特許文献１を参照。）。
【０００７】
また、太陽電池として実際に用いる際には、基板の裏面電極側にバックシート等が封止樹脂にて接着され、耐環境特性への配慮がなされている。
【０００８】
従来の薄膜太陽電池の例として、光電変換素子群を備えた２種類の基体を接着剤で機械的に貼り合わせて構成しておき、電気出力を別々に取り出すメカニカル・スタック型の薄膜太陽電池モジュールが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００９】
また、従来の薄膜太陽電池の例として、シングルセルの裏面電極とバックシートとの間に、断熱材を密着させた太陽電池パネルが知られている（例えば、特許文献２を参照。）。
【００１０】
また、従来の薄膜太陽電池の例として、シングルセルの裏面に、断熱層を設けた薄膜太陽電池モジュールも知られている（例えば、特許文献３を参照。）。
【００１１】
また、従来の薄膜太陽電池の例として、シングルセルの裏面に、真空断熱層を設けた薄膜太陽電池モジュールも知られている（例えば、特許文献４を参照。）。
【００１２】
さらに、従来の薄膜太陽電池の例として、シングルセルにおいて、発泡体を設けた太陽電池モジュールが知られている（例えば、特許文献５を参照。）。
【００１３】
ところで、これらの薄膜太陽電池は、少なくとも光電変換層は大型の真空装置で、例えばシリコン系のＰＩＮ型半導体層は大型のインライン型プラズマＣＶＤ装置で製作されている。この装置では、大きな複数の真空処理室（それぞれＰ型，Ｉ型，Ｎ型の製膜真空室等）を有しており、この真空処理室の内部に大型基板を設置し、基板の加熱手段と原料ガスを分解をする励起手段とにより、基板を移動しながら複数種の半導体層（Ｐ型層，Ｉ型層，Ｎ型層等）を順次積層形成している。
【００１４】
ところで、従来の光起電力装置の例として、筒状または球状の支持体表面または裏面のほぼ全面に半導体光活性層を有する光起電力素子を形成するとともに、上記支持体の上記光起電力素子が形成されていない部分に、支持体内部に光を導入するための導入部を連結した光起電力装置がある（例えば、特許文献６を参照。）。
【００１５】
【非特許文献１】
ＪＩＳ規格Ｃ８９３９
【００１６】
【特許文献１】
特公平５−２７２７８号公報
【００１７】
【特許文献２】
特開平７−２９７４３５号公報
【００１８】
【特許文献３】
特開２００２−１１１０３７号公報
【００１９】
【特許文献４】
特開２００２−１１１０２６号公報
【００２０】
【特許文献５】
特開平９−１９１１２１号公報
【００２１】
【特許文献６】
実公平３−８４５５号公報
【００２２】
【特許文献７】
特開２００３−７７５５０号公報
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の薄膜太陽電池を始めとするバルク型の太陽電池の更なる普及には、低コスト化が大きな課題とされている。しかしながら、バルク型の太陽電池は、モジュール化において多数の小さな半導体基板を配列し接続しなければならず、シリコン半導体基板が割れ易いという問題点がある。また、モジュール化するに当たって工程数が多く部品点数も多いため、コスト高になってしまい、大幅な低コスト化が難しいという問題点もある。
【００２４】
また、従来の薄膜太陽電池では、低い変換効率および光劣化の問題に対し、これまで様々な改善がなされてきたが、未だ充分でないという問題点もある。例えば、大面積化には、高度な特性均一化の技術開発と製造技術とが必要であるとともに、歩留りが低いという問題を抱えており、そのため低コスト化が容易に実現できず市場への普及が進んでいないのが現状である。
【００２５】
例えば、大きな基板上に大面積で形成されたシリコン系半導体層の特性は実際にはばらついており、また、この半導体層と接する透光性導電膜の多結晶化による自生凹凸も実際にはばらついているため、これらを用いて分離形成された複数のユニットセルの発生光電流もばらつくこととなり、その集積化（直列接続）に伴って光電流が最も低いユニットセルに律速されてしまうために、高い変換効率が得られないという問題点がある。
【００２６】
また、タンデムセルにおいては、トップセルとボトムセルのそれぞれの光電流のミスマッチングや面積分布に伴う光電流のばらつきにより、タンデムセルとしての光電流はどちらか低いセルの光電流に律速されてしまい、高い変換効率が得られないという問題点がある。
【００２７】
さらに、光劣化の抑制には、例えばシリコン系セルの製作においては半導体層の膜質改善や薄膜化等が行なわれ、また、モジュール構造においては上記の従来例のように、断熱材や発泡体や真空断熱層を設けて、太陽光による温度上昇にて発生する非晶質シリコン系半導体の光劣化を抑制することが検討されている（特許文献２〜５を参照。）。しかしながら、いずれも断熱材や発泡体等の部材が必要となり、真空断熱層を使用するには真空化の手間が必要で気密維持の困難さがあるという問題点がある。
【００２８】
また、メカニカル・スタック型の薄膜太陽電池モジュール（特許文献１を参照。）では、太陽光を２回受光することができ、かつ光電流の律速要因が無く、高い変換効率が得られるものの、基板が２枚必要であるためどうしてもコストが高たなってしまうという問題点がある。
【００２９】
また、これらの薄膜太陽電池の光電変換層、例えばシリコン系半導体層を形成する真空処理室としては、少なくとも前室，Ｐ室，Ｉ室、Ｎ室および後室の５室からなる大型真空処理室が必要であり、さらにタンデム型の場合であれば、少なくとも前室，Ｐ室，Ｉ室，Ｎ室，バッファ室，Ｐ室，Ｉ室，Ｎ室および後室の９室からなる大型真空処理室が必要である。
【００３０】
しかも、これらの各室で形成される半導体層の製膜時間には大きな違いがあり、各室間で処理時間を一様とすることができないため、高額な設備の利用効率が極めて悪いという問題点があった。そこで、製膜処理時間の長い、例えばＩ層の処理室を増やすことでこの問題点を緩和することも行なわれているが、この場合は逆に、高額な真空処理室が増えてしまい、設置面積も増加するため、設備コストの増大を引き起こしていた。
【００３１】
さらに、例えばＰＩＮ型半導体層を積層する際に、Ｐ型半導体層のドーピング不純物である周期律表Ｖ族元素のＰ元素等がＩ型半導体層に拡散して変換効率を低下させるという問題があり、その対策としてＰ室とＩ室との間に拡散を抑止するバッファ層を挿入しようとすると、更に真空処理室のバッファ室が必要となり設備が大型化してしまうという問題点があった。
【００３２】
これに対しては、各層の製膜工程を一室ですべて処理するバッチ型のＰＣＶＤ（プラズマＣＶＤ）装置等が当初検討されていたが、製膜工程間で製膜室である真空容器の壁面からの他工程で使用した不純物の混入による不純物汚染の問題があって連続製膜を行なうことができず、また、製膜バッチ毎に真空容器の壁面を清掃しなければならないため、装置の利用効率が悪いという問題点があった。
【００３３】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、薄膜太陽電池のように基板が１枚であり、かつ基板上で集積化を必要とせず、工程数が少なく、部品点数が少なく、大幅な低コスト化が可能で、変換効率の低下を抑制した、薄膜光電変換層を用いた光電変換装置を提供することにある。
【００３４】
また、本発明の目的は、太陽光の受光において、タンデム構造を取り入れることなくシングル構造でタンデム構造の効果を持たせて低コスト化と変換効率の向上とを両立させることができる、薄膜光電変換層を用いた光電変換装置を提供することにある。
【００３５】
また、本発明の目的は、従来の薄膜光電変換装置において光劣化の抑制に使用されていた断熱材や発泡体等の部材が不要であり、光劣化の抑制と低コスト化とを両立させた薄膜光電変換層を用いた光電変換装置を提供することにある。
【００３６】
また、本発明の目的は、光電変換層を形成する基板そのものを反応容器すなわち真空容器とすることができ、更にはバッチ処理とすることができ、多数の真空容器を必要とせず、大幅な設備費の低減による低コスト化が可能な、薄膜光電変換層を用いた光電変換装置を提供することにある。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光電変換装置は、基体を透光性の筒状基体として、その内周面に光電変換層を形成して成る筒状光電変換装置とする。
【００３８】
すなわち、１）本発明の第１の筒状光電変換装置は、透光性の筒状基体の内周面に、透光性導電層と光電変換層と光反射性導電層とが順次積層されていることを特徴とするものである。
【００３９】
また、２）本発明の第１の筒状光電変換装置は、上記１）の構成において、前記光電変換層と前記光反射性導電層との間に拡散防止層が形成されていることを特徴とするものである。
【００４０】
また、３）本発明の第１の筒状光電変換装置は、上記１）の構成において、前記筒状基体の前記内周面と前記透光性導電層との間に、集電電極が形成されていることを特徴とするものである。
【００４１】
また、４）本発明の第１の筒状光電変換装置は、上記１）の構成において、前記筒状基体の内周面の表面，前記透光性導電層の表面，前記光電変換層の表面および前記光反射性導電層の前記光電変換層側の表面の少なくとも１つが凹凸状を成していることを特徴とするものである。
【００４２】
また、５）本発明の第１の筒状光電変換装置は、上記１）の構成において、前記筒状基体の両端の開口が封止部材により封止されて成ることを特徴とするものである。
【００４３】
また、６）本発明の第１の筒状光電変換装置は、上記１）の構成において、前記筒状基体の内部が不活性ガスで充填されているか、または真空状態とされていることを特徴とするものである。
【００４４】
さらに、７）本発明の第２の筒状光電変換装置は、透光性の筒状基体の内周面に、第１の透光性導電層と光電変換層と第２の透光性導電層とが順次積層されていることを特徴とするものである。
【００４５】
また、８）本発明の第２の筒状光電変換装置は、上記７）の構成において、前記筒状基体の前記内周面と前記第１の透光性導電層との間に、第１の集電電極が形成されていることを特徴とするものである。
【００４６】
また、９）本発明の第２の筒状光電変換装置は、上記８）の構成において、前記第１の集電電極が前記筒状基体の前記内周面の半周以下の幅で広面積に形成されていることを特徴とするものである。
【００４７】
また、１０）本発明の第２の筒状光電変換装置は、上記７）の構成において、前記第２の透光性導電層の表面に、第２の集電電極が形成されていることを特徴とするものである。
【００４８】
また、１１）本発明の第２の筒状光電変換装置は、上記７）の構成において、前記筒状基体の外周面にその半周以下の幅で広面積に、光反射層が形成され、または光反射体が設けられていることを特徴とするものである。
【００４９】
また、１２）本発明の第２の筒状光電変換装置は、上記７）の構成において、前記筒状基体の内周面の表面，前記第１の透光性導電層の表面，前記光電変換層の表面および前記第２の透光性導電層の表面の少なくとも１つが凹凸状を成していることを特徴とするものである。
【００５０】
また、１３）本発明の第２の筒状光電変換装置は、上記９）の構成において、前記第１の集電電極の前記光電変換層側の表面が凹凸状を成していることを特徴とするものである。
【００５１】
また、１４）本発明の第２の筒状光電変換装置は、上記１１）の構成において、前記光反射層または前記光反射体の前記筒状基体側の表面が凹凸状を成していることを特徴とするものである。
【００５２】
また、１５）本発明の第２の筒状光電変換装置は、上記７）の構成において、前記筒状基体の両端の開口が封止部材により封止されて成ることを特徴とするものである。
【００５３】
また、１６）本発明の第２の筒状光電変換装置は、上記１５）の構成において、前記筒状基体の内部が不活性ガスで充填されているか、または真空状態とされていることを特徴とするものである。
【００５４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の筒状光電変換装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００５５】
図１および図２は、それぞれ本発明の第１の筒状光電変換装置の実施の形態の一例を模式的に示す横断面図および縦断面図である。
【００５６】
図１および図２に示すように、本発明の第１の筒状光電変換装置１は、透光性の筒状基体１０の内周面に、透光性導電層２０と光電変換層３０と光反射性導電層４０とが順次積層された構造を有している。この構造では光は図１に破線の矢印で示すように入射し、光反射性導電層４０にて同じく破線の矢印で示すように反射し、いずれの光も光電変換層３０にて光電流を発生させることができる。特に、光電変換層３０が筒状基体１０の内周面に形成されていることから丸みを帯びており光電変換層３０に対する入射光の通過距離が長くなり、光閉じ込め効果に似た効果が期待できる。
【００５７】
なお、図２には、後述する本発明の第２の筒状光電変換装置２に関する参照符号も併せて示してある。
【００５８】
透光性の筒状基体１０は、硼珪酸ガラス，ソーダガラス，サファイア等の透明無機質材料が耐熱性の観点から使い易く、また、鉄成分の少ない白ガラスが青ガラスより好ましく、さらにポリカーボネート等の透明有機樹脂等の材料でもよい。そのサイズは外径で５ｍｍφ〜５０ｍｍφ、より好適には２０ｍｍφ〜３０ｍｍφが好ましく、肉厚は、０．３ｍｍｔ〜５ｍｍｔ好ましくは０．５ｍｍｔ〜１ｍｍｔがよく、長さは１０ｃｍ〜２０ｍ好ましくは１ｍ〜２ｍがよく、耐圧は１ｋｇＷ／ｃｍ^２以上あるものがよい。透光性の筒状基体１０の横断面形状は、図１に示す例では円形であるが、楕円形，正方形，長方形等、筒状であればどんな形状でも構わない。
【００５９】
透光性導電層２０は、不純物をドープしたＳｎＯ_２，ＺｎＯ，Ｉｎ_２Ｏ_３，ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）等の材料から成るものがよく、スプレー熱分解法，ディップコート法，ゾル・ゲル法，真空蒸着法，イオンプレーティング法，スパッタリング法，溶液内薄膜成長法等で形成するのがよい。特に、筒状基体１０の内周面に被膜形成するには、スプレー熱分解法またはディップコート法により形成するのが具合がよい。
【００６０】
光電変換層３０は、シリコン系等の非単結晶半導体，ＣＩＧＳ等の化合物半導体，色素増感型，有機光半導体，ナノ（サイズ結晶）シリコン等の材料から成るものがよく、これらによれば、接合を有する半導体，シリコン系の非単結晶半導体，非晶質シリコン系半導体や結晶質シリコン系半導体やこれらの混相がよく利用されていて具合がよい。
【００６１】
シリコン系の非単結晶半導体の場合であれば、筒状基体１０側にＰ型半導体膜を設けたＰ型半導体膜とＩ型半導体膜とＮ型半導体膜との積層によるＰＩＮ接合を形成することがよく、また、逆接合のＮＩＰ接合でも構わない。これらのシリコン系の非単結晶半導体は、水素化非晶質シリコン系半導体や水素化結晶質シリコン系半導体の積層であっても、またはこれらの混相であってもよい。このとき、最も厚いＩ層の膜厚は、非晶質シリコン系半導体であれば０．０５μｍ〜１μｍ、好ましくは０．２〜０．３μｍがよく、結晶質シリコン系半導体であれば０．５μｍ〜５μｍ、好ましくは１〜３μｍがよく、混相のシリコン半導体であれば０．０５μｍ〜５μｍ、好ましくは０．３〜２μｍがよい。
【００６２】
光反射性導電層４０は、光電変換層３０の電極としての役割と光反射の役割とを有していることを必要とし、高反射率のＡｇ膜や低電気抵抗のＡｌ膜やこれらの合金等を積層したものがよく、また他の金属材料を用いてもよい。光反射性導電層４０は、真空蒸着法やスパッタリング法，イオンプレーティング法，ペースト焼付け法等で形成できる。また、光電変換層３０の全面に形成して積層するものに限られず、櫛型等の電極パターンを形成した集電電極の構成であってもよい。
【００６３】
なお、透光性の筒状基体１０の内周面上の光電変換層３０と光反射性導電層４０の間に、金属酸化物，金属珪化物，極薄金属，沃化銅等から成る拡散防止層（図示せず）を形成すると、光反射性導電層４０から光電変換層３０への金属元素等の拡散による汚染がなく、密着性もよくなり好都合である。
【００６４】
次に、本発明の第２の筒状光電変換装置の実施の形態の一例について、図３に図１と同様の模式的な横断面図を示す。図３において、図１と同様の箇所には同じ符号を付してあり、１０は透光性の筒状基体、３０は光電変換層である。また、２０Ａは第１の透光性導電層であり、透光性導電層２０と同様のものである。そして、５０は第２の透光性導電層である。本発明の第２の筒状光電変換装置２は、このように透光性の筒状基体１０の内周面に、第１の透光性導電層２０Ａと光電変換層３０と第２の透光性導電層５０とが順次積層されていることを特徴とするものである。
【００６５】
第２の透光性導電層５０は、透光性導電層２０および第１の透光性導電層２０Ａと同様に、不純物をドープした酸化亜鉛（ＺｎＯ）や酸化スズ（ＳｎＯ_２）や酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）やスズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）等の材料から成るものがよい。また、溶液内薄膜成長法，スプレー熱分解法，ディップコート法，ゾル・ゲル法，真空蒸着法，イオンプレーティング法，スパッタリング法等で形成するのがよく、特に、筒状基体１０の内周面側で光電変換層３０上に低温で被膜するには、溶液内薄膜成長法または熱ＣＶＤ法により形成するのが具合がよい。
【００６６】
図３および図２に示すように、本発明の第２の筒状光電変換装置２は、透光性の筒状基体１０の内周面に、第１の透光性導電層２０Ａと光電変換層３０と第２の透光性導電層５０とを順次積層した構造を有している。この構造では、光は図３に破線の矢印で示すように入射し、入射側の光電変換層３０を通過して発電し、さらに破線の矢印で示すように、反射側の光電変換層３０を通過し発電するとともに、反射してその先の光電変換層３０を通過し発電するように利用される。特に、光電変換層３０が筒状基体１０の内周面に沿って丸みを帯びていることから、光電変換層３０に対する入射光や反射光の通過距離が長いため、光閉じ込め効果に似た効果が、図１に示す本発明の第１の筒状光電変換装置１よりもより多く期待できる。
【００６７】
このような本発明の第２の筒状光電変換装置においては、実施の形態の他の例について図４に図３と同様の模式的な横断面図で示すように、透光性の筒状基体１０の内周面と第１の透光性導電層２０Ａとの間に、第１の集電電極６０を筒状基体１０の内周面の半周以下の幅で広面積に長手方向に形成することにより、抵抗を低減することができるとともに、この第１の集電電極６０を光反射層として利用することができて、効率向上によいものとなる。このような本発明の第２の筒状光電変換装置２Ａにおける第１の集電電極６０はＡｌ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕ等、あるいはこれらの合金等により形成すればよい。その形成は、蒸着法やスパッタリング法等によればよいが、金属ペーストを線状あるいは帯状に塗布形成し、これを焼成する方が製造しやすい。
【００６８】
なお、図１に示した本発明の第１の筒状光電変換装置１においても、筒状基体１０の内周面と透光性導電層２０との間に、この第１の集電電極６０と同様に集電電極を形成してもよい。
【００６９】
また、図４に示すように、透光性の筒状基体１０の内周面上の第２の透光性導電層５０の表面に、第２の集電電極７０を所定の幅で筒状基体１０の長手方向に形成してもよく、これにより、第２の透光性導電層５０により集電する際の抵抗を低減することができて効率向上によいものとなる。この第２の集電電極７０の材料は第１の集電電極６０と同様のものでよく、その形成は、蒸着法やスパッタリング法等で形成してもよいが、金属ペーストを線状あるいは帯状に塗布形成し、これを焼成する方が製造しやすい。
【００７０】
さらに、図４に示すように、第１の集電電極６０を筒状基体１０の内周面の半周以下の幅で広面積に長手方向に形成することにより、この第１の集電電極６０を光反射層としても機能させることができ、集電電極の作用に加えて反射光を増すことによって、変換効率の向上をもたらすことができるものとなる。
【００７１】
また、本発明の第２の筒状光電変換装置においては、その実施の形態のさらに他の例について図５に図３と同様の模式的な横断面図で示すように、透光性の筒状基体１０の外周面にその半周以下の幅で広面積に長手方向に光反射層９０を形成するとよい。このような本発明の第２の筒状光電変換装置２Ｂによれば、筒状基体１０を通過して光反射層９０に入射した光を、この光反射層９０によって筒状基体１０の内側に向けて再び効果的に反射させて光電変換に寄与させることができる。また、その実施の形態のさらに他の例を図６に図３と同様の模式的な横断面図で示すように、筒状基体１０の外側に光反射体１００を設けてもよい。このような本発明の第２の筒状光電変換装置２Ｃによれば、光反射体１００を設けるのに際して被膜装置である真空蒸着装置等が要らず、反射率の高い金属等の反射板を例えば図６に示す形状のように加工して配置することによって、筒状基体１０を通過して光反射体１００に入射した光を、この光反射体１００によって筒状基体１０の内側に向けて再び効果的に反射させて光電変換に寄与させることができる。
【００７２】
このような光反射体１００の断面形状は、図６に示したような複数の平面を組み合わせた形状に限られず、曲面成型したものであってもよい。また、材料はアルミ板等の金属板でよいが、アルミ板にＡｇ蒸着した光反射板や、腐食防止のため表面を樹脂被膜したり無機皮膜した金属板等であってもよく、そうすると信頼性が高いものとなる。また、板状のものに限られず、筒状基体１０を載置することができるブロック体状のものであってもよい。
【００７３】
また、光反射体１００を設ける場合は、透光性の筒状基体１０を複数個並べる場合等に、各筒状基体１０同士を離して配置しても、図６中に矢印で示すように、筒状光電変換装置２Ｃ間の隙間に入射した光も有効に反射して、筒状基体１０の内周面上に形成されている光電変換層３０に吸収させて発電に寄与させることができる。
【００７４】
本発明の第１および第２の筒状光電変換装置１・２においては、光電変換層３０が、内部に少なくとも１つ以上の接合を有する半導体層から成ることにより、この光電変換層３０によって薄膜太陽電池として効果的に光起電力を得ることができる。
【００７５】
さらに、透光性の筒状基体１０の内周面を始めとして各層の表面を凹凸状を成すものとすることにより、その凹凸状の表面によって入射光の光閉じ込め効果を高めて、変換効率の向上をもたらすことができるものとなる。例えば、筒状基体１０の内周面を所定の凹凸状とするには、砥粒を吹き付けて表面加工するホーニング法やフッ酸等による化学エッチング法等を採用すればよい。
【００７６】
また、透光性導電層２０，第１の透光性導電層２０Ａおよび第１の集電電極６０のいずれか１つの光反射表面となる表面が凹凸状を成すときにも、入射光の光閉じ込め効果をこれら凹凸状の表面により高めて変換効率の向上をもたらすことができる。これらの表面の凹凸化は、例えば結晶性透明導電膜（ＳｎＯ_２膜等）の形成条件により行なうことができる。
【００７７】
また、光電変換層３０の表面が凹凸状を成すときにも、その表面による反射光の光閉じ込め効果を高めて変換効率の向上をもたらすことができる。この光電変換層３０の表面の凹凸化は、例えば結晶質半導体膜（μｃ−Ｓｉ：Ｈ膜等）の形成条件により行なうことができる。
【００７８】
さらに、第２の透光性導電層５０および光反射層９０の少なくとも一方の表面（光反射層９０は光電変換層３０側の表面）が凹凸状を成すときにも、反射光の光閉じ込め効果を高めて変換効率の向上をもたらすことができるものとなる。
【００７９】
さらにまた、光反射性導電層４０もしくは光反射体１００の光電変換層３０側の表面が凹凸状を成すときにも、筒状基体１０を通過した光を乱反射して光閉じ込め効果を高め変換効率の向上をもたらすことができるものとなる。
【００８０】
以上のような凹凸状を成す各表面の凹凸の高低差およびピッチ（繰り返し間隔）は、これらによって良好な光閉じ込めの効果を得るためには、断面のＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）観察によればそれぞれ５０ｎｍ〜５００ｎｍおよび１００ｎｍ〜６００ｎｍ程度であることが好ましい。また、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）測定によれば、凹凸の算術平均粗さＲａが１０ｎｍ〜１００ｎｍ（０．０１μｍ〜０．１μｍ）程度であり、ＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒａｌＤｅｎｓｉｔｙの最多波長（最多ピッチ）が０．２μｍ／ｃｙｃｌｅ〜３μｍ／ｃｙｃｌｅ程度であることが好ましい。
【００８１】
本発明の第１および第２の筒状光電変換装置１・２においては、光電変換層３０が半導体層から成り、この半導体層が非単結晶材料から成るときには、構造緩和性がよく、堆積膜の信頼性が高いものとなる。また、その半導体層が少なくとも１つ以上のＰＩＮ接合を有する積層から成ることにより、製造上容易に光電変換層３０を形成して光起電力を得ることができるものとなる。
【００８２】
また、光電変換層３０を構成する半導体層の非単結晶がシリコンを主成分とする材料から成るときには、資源不足等の問題がなく信頼性の高い薄膜光電変換層３０を用いた筒状光電変換装置が実現できる。特に、半導体層の非単結晶が微結晶シリコンと非晶質シリコンとの混相から成るときには、接合部でのバンドギャップの適正化が図れて、比較的に薄い膜厚で高い変換効率の筒状光電変換装置が実現できる。さらに、半導体層が１つのＰＩＮ接合を有する非晶質シリコンから成るときには、薄い膜厚による低コストの薄膜光電変換層３０を用いた筒状光電変換装置が実現できる。また、半導体層が１つのＰＩＮ接合を有する結晶質シリコンから成るときには、光劣化の無い信頼性の高い薄膜光電変換層３０を用いた筒状光電変換装置が実現できる。また、半導体層が１つのＰＩＮ接合を有する微結晶シリコンと非晶質シリコンとの混相から成るときには、信頼性の高いバンドギャップの適正化が図れて、比較的に薄い膜厚で高い変換効率の薄膜光電変換層３０を用いた筒状光電変換装置が実現できる。また、半導体層が２つのＰＩＮ接合の積層であり、筒状基体１０の内周面側より、非晶質シリコンのＰＩＮ接合および微結晶シリコンのＰＩＮ接合が積層されて成るときには、光を効率よく分光・吸収することができ、高い変換効率の薄膜光電変換層３０を用いた筒状光電変換装置が実現できる。さらにまた、半導体層が２つのＰＩＮ接合の積層であり、２つのＰＩＮ接合の間に、不純物ドープの非単結晶シリコン、または透明導電性金属酸化物から成るトンネル効果を有する中間層、またはオーミックコンタクト性を有する中間層を設けたときには、ほとんど損失なく光起電力を取り出すことができる筒状光電変換装置となる。さらに、半導体層が２つのＰＩＮ接合であり、筒状基体１０の内周面側より、第１の非晶質シリコンのＰＩＮ接合および第２の非晶質シリコンのＰＩＮ接合が順次形成されて成り、第１より第２の非晶質シリコンのバンドギャップが小さいときには、薄い膜厚で光を効率よく分光・吸収することができ、高い変換効率の薄膜光電変換層３０を有する筒状光電変換装置が実現できる。
【００８３】
ところで、図２には、透光性の筒状基体１０の端部に光電変換層３０で発生した起電力を外部に取り出す電極端子２１・４１・５１を形成した例を示している。２１は透光性導電層２０または第１の透光性導電層２０Ａに電気的に接続された電極端子、４１は光反射性導電層に電気的に接続された電極端子、５１は第２の透光性導電層５０に電気的に接続された電極端子を示している。それぞれ、各層を積層する際に、マスキング等の手段を用いて、所望の位置や形状に形成することができる。そして、このように筒状基体１０の端部に形成された電極端子２１・４１・５１に図示しない外部接続コネクタもしくは外部リード線を取り付けることにより、外部への出力を確実に取り出すことができる。
【００８４】
また、本発明の第１および第２の筒状光電変換装置１・２は、その実施の形態の他の例について図７に図２と同様の模式的な縦断面図で示すように、透光性の筒状基体１０の両端の開口が、封止部材、例えばキャップ１１０および封止樹脂１２０を用いて、気密に封止されて成ることが好ましい。このように封止部材を用いて両端の開口を封止することにより、筒状基体１０の内周面に積層形成された光電変換層３０を始めとする各層の耐環境性を高めることができる。また、この封止部材、例えばキャップ１１０に図示しない外部接続コネクタもしくは外部リード線を取り付けると、太陽電池を構成する際の部品点数が減って好都合なものとなる。なお、１３０は外部接続コネクタもしくは外部リード線の取り付けタップ（ネジ）である。
【００８５】
このような封止部材としてのキャップ１１０には、金属（Ａｌ，ＳＵＳ等），セラミックス（アルミナセラミックス等），ガラス，プラスチック等を用いることができる。また、封止部材としての封止樹脂１２０としては、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合樹脂），ＰＶＢ（ポリビニルブチラール），エチレン−アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ），エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ），フッ素樹脂，エポキシ樹脂等を用いるとよい。
【００８６】
なお、封止部材はこのようなキャップ１１０と封止樹脂１２０との組合せに限定されるものではなく、例えば金属キャップ１１０と電極端子２１・４１・５１とを直接封止する半田溶接等を用いてもよい。
【００８７】
このような封止部材を用いて筒状基体１０の両端の開口を気密に封止することにより、光電変換層３０の断熱化が図れて、光劣化の抑制効果を高めることができる。また、これに際して、気密に封止した内部が気体として不活性ガスであるＡｒガスやＨｅガスあるいはＮ_２ガス等を封入して充填されているようにすると、光電変換層３０の長期信頼性をより高めることができる。また、気密に封止した内部を真空状態とすれば、断熱効果があって、さらによいものとなる。
【００８８】
本発明の第１および第２の筒状光電変換装置１・２を用いれば、複数個を平面状もしくは曲面状の支持体上に平行に並べて配列するとともに、端部に接続された外部リード線もしくは外部接続コネクタを介して全体を直列もしくは並列または直並列に接続することにより、集積型の薄膜光電変換モジュールが実現できる。
【００８９】
次に、本発明の第１または第２の筒状光電変換装置１・２の製造方法の一例について、筒状基体を化学気相成長（ＰＣＶＤ等）の反応容器として利用し、その筒状基体の内周面に光電変換層を形成する方法の模式図を図８に示す。
【００９０】
図８に示すように、予め第１の透光性導電層を内周面に被膜した透光性の筒状基体２１０の内側に、一端の開口を塞ぐように取り付けたガス噴出し板２２０から原料ガス供給手段２３０によりＳｉＨ_４ガス等の原料ガスを導入する。他方、他端の開口を塞ぐように取り付けたガス排気板２４０からは、使用済み原料ガス等が排気手段２５０により、除害設備を経由して排気される。
【００９１】
排気手段２５０としては、ターボ分子ポンプ，メカニカルブースタポンプ，ロータリーポンプ，ドライポンプ等の真空ポンプが用いられる。ガス供給手段２３０としては、原料ガス（ＳｉＨ_４ガス等），活性化ガス（Ｈ_２ガス等），ドーパントガス（水素希釈のＢ_２Ｈ_６，ＰＨ_３ガス等）を、シリンダーボックスよりマスフローコントローラを経由してそれぞれ所定の流量で混合し供給できる装置が用いられる。
【００９２】
この製造方法においては、最終的に製品となる透光性の筒状基体を化学気相成長の反応容器として用い、かつその筒状基体の内周面に光電変換層を化学気相成長法により形成することを特徴としている。この場合、光電変換層のＰＩＮ型半導体層はバッチ処理で形成することができる。従って、例えばインラインＰＣＶＤ装置のように多数の大きな真空室が不要となり、設備費を激減することができる。また、大きな真空室では、その壁面にシリコン等の粉体が付着して定期的にクリーニングしなければならないが、その手間と装置の稼動停止を不要とすることもできる。さらに、従来の製造方法では製品と壁面とに付着していたラジカル種をすべて製品に付着させることができ、原料ガスの利用効率が高くなる。
【００９３】
筒状基体の内周面に光電変換層を化学気相成長する方法においては、筒状基体の一端の開口に取り付けた、小穴を設けたガス噴出し板２２０をＳＵＳ等の金属で製作しておくことにより、これを励起電源の電極として使用することができる。また、ガス排気板２４０もＳＵＳ等の金属で製作しておくことにより、これを励起電源の他方の電極として使用することができる。これらの電極間に高周波電源２６０をマッチングボックス２７０を介して接続することにより、筒状基体の内部にグロー放電を発生させることができる。このとき、筒状基体の外周面の近傍に基体加熱手段２８０を設けておくことにより、筒状基体の内周面に膜質の良い光電変換層が形成される。励起電源としては、０．２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚのＲＦ電源や３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚのＶＨＦ電源やマイクロ波電源等の広い周波数範囲の高周波電源２６０を利用することができる。また、基体加熱手段２８０としては、赤外線ランプ，シーズヒーター，面ヒーター等を利用することができるが、励起手段を妨げないという点では、赤外線ランプが好適である。
【００９４】
そして、筒状基体の内部が外部よりガス圧力が低い状態とすることにより、筒状基体の内部で安定したグロー放電が維持でき、また、筒状基体の外部でグロー放電することがなく、原料ガスは筒状基体の内部でのみ分解して内周面に付着することとなり、筒状基体の外部では例え原料ガスを流しても分解・付着することはない。
【００９５】
また、筒状基体の外部には、水素ガス等の活性化ガス、あるいはＡｒガス等の不活性ガス、あるいはＮ_２ガス等の安全ガスを少量流して満たしておくのがよい。これにより、筒状基体の外周面には膜が付着せず、また筒状基体が破損等したときの安全性が確保できる。さらにこのとき、筒状基体を含めて全体を容器で囲んでおくとより安全性を高めることができる。この容器の外壁は、さほど耐圧が必要でないので、薄い容器壁のもので囲むようにしておけばよい。
【００９６】
【実施例】
以下に、本発明をより具体的に示す実施例１〜３を説明する。
【００９７】
＜実施例１＞
実施例１では、図１および図２に示す本発明の第１の筒状光電変換装置を作製した。円筒形状の透光性の筒状基体には、硼珪酸ガラス管（φ４０ｍｍ，長さ１０ｃｍ，厚み３ｍｍ）を用いた。
【００９８】
このガラス管の内周面に、５００℃の基体温度に設定して、スプレー法によりＳｎＯ_２：Ｆ膜を１μｍの厚みで堆積した。次に、このＳｎＯ_２：Ｆ膜上にプラズマＣＶＤ法によりＰＩＮ型半導体層をそれぞれ連続して堆積することにより形成した。まず、Ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層を１００Å（０．０１μｍ）の厚みで堆積した。なお、ここではＰ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層を用いたが、Ｐ型ａ−ＳｉＣ：Ｈ層であってもよい。Ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層の原料ガスとしては、ＳｉＨ_４ガス，Ｈ_２ガス，Ｂ_２Ｈ_６ガス（Ｈ_２で５００ｐｐｍに希釈したもの）を用い、これらのガスの流量をそれぞれ３ｓｃｃｍ，１２ｓｃｃｍ，２ｓｃｃｍとした。続いて、Ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層を３０００Åの厚みで堆積した。Ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層の原料ガスとしては、ＳｉＨ_４ガス，Ｈ_２ガスを用い、これらのガスの流量をそれぞれ１５ｓｃｃｍ，５０ｓｃｃｍとした。さらに、Ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層を１２０Åの厚みで堆積した。Ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層の原料ガスとしては、ＳｉＨ_４ガス，Ｈ_２ガス，ＰＨ_３ガス（Ｈ_２で１０００ｐｐｍに希釈したもの）を用い、これらのガスの流量をそれぞれ３ｓｃｃｍ，３ｓｃｃｍ，６ｓｃｃｍとした。基板温度はＰＩＮ層の何れも２１０℃とした。さらに、光反射性導電層としては、真空蒸着法によるＡｌ膜を用いた。
【００９９】
こうして得られた本発明の第１の筒状光電変換装置は、ＡＭ１．５下，１００ｍＷ／ｃｍ^２で変換効率３％を示した。
【０１００】
＜実施例２＞
実施例２では、図３および図２に示す本発明の第２の光電変換装置を作製した。円筒形状の透光性の筒状基体には、硼珪酸ガラス管（φ４０ｍｍ，長さ１０ｃｍ，厚み３ｍｍ）を用いた。このガラス管の内周面に、５００℃の基体温度に設定してスプレー法によりＳｎＯ_２：Ｆ膜を１μｍの厚みで堆積した。次に、このＳｎＯ_２：Ｆ膜上にプラズマＣＶＤ法によりＰＩＮ型半導体層をそれぞれ連続して堆積した。まず、Ｐ型μｃ−Ｓｉ：Ｈ半導体層を２００Å（０．０２μｍ）の厚みで堆積した。ここで、μｃとは、粒径がサブミクロン以下の、いわゆる微結晶質を指す。なお、このＰ型μｃ−Ｓｉ：Ｈ半導体層の代わりに、Ｐ型μｃ−ＳｉＣ：Ｈ半導体層であっても構わない。Ｐ型μｃ−Ｓｉ：Ｈ半導体層の原料ガスとしては、ＳｉＨ_４ガス，Ｈ_２ガス，Ｂ_２Ｈ_６ガス（Ｈ_２で５００ｐｐｍに希釈したもの）を用い、これらのガスの流量をそれぞれ１ｓｃｃｍ，２００ｓｃｃｍ，１０ｓｃｃｍとした。続いて、Ｉ型半導体層を１００００Å（＝１μｍ）の厚みで堆積した。Ｉ型μｃ−Ｓｉ：Ｈ半導体層の原料ガスとしては、ＳｉＨ_４ガス，Ｈ_２ガスを用い、これらのガスの流量をそれぞれ１０ｓｃｃｍ，１００ｓｃｃｍとした。Ｉ型層の結晶化率は６５％であり、成長表面には自生凹凸が形成されていた。さらに、Ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層を１２０Åの厚みで堆積した。Ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層の原料ガスとしては、ＳｉＨ_４ガス，Ｈ_２ガス，ＰＨ_３ガス（Ｈ_２で１０００ｐｐｍに希釈したもの）を用い、これらのガスの流量をそれぞれ３ｓｃｃｍ，３０ｓｃｃｍ，６ｓｃｃｍとした。基板温度はＰＩＮ層の何れも２２０℃とした。続いて、第２の透光性導電層として、酸化スズ膜を溶液内薄膜成長法にて堆積した。
【０１０１】
こうして得られた本発明の第２の筒状光電変換装置は、ＡＭ１．５下，１００ｍＷ／ｃｍ^２で変換効率４％を示した。
【０１０２】
＜実施例３＞
実施例３では、実施例１および２と同様の円筒形状の透光性の筒状基体を用い、その内周面をサンドブラスト処理し、さらにフッ酸処理・洗浄して、凹凸を形成した。この凹凸の高低差およびピッチは、それぞれ約２５０ｎｍ〜３５０ｎｍおよび約３００ｎｍ〜４００ｎｍであった。このガラス管の内周面に、５００℃の基体温度に設定してスプレー法によりＳｎＯ_２：Ｆ膜を１μｍの厚みで堆積した。次に、このＳｎＯ_２：Ｆ膜上にプラズマＣＶＤ法により実施例１と同様にＰＩＮ型半導体層をそれぞれ連続して堆積した。
【０１０３】
光反射性導電膜として、本実施例では真空蒸着法によるＡｌ膜を用いた。
【０１０４】
こうして得られた本発明の第１の筒状光電変換装置は、ＡＭ１．５下，１００ｍＷ／ｃｍ^２で変換効率５％を示した。
【０１０５】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。例えば、上記の例では筒状基体を円筒形状のガラス管としたが、断面が四角形状の筒状のガラス管としてもよい。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明の第１の筒状光電変換装置によれば、１）透光性の筒状基体の内周面に、透光性導電層と光電変換層と光反射性導電層とが順次積層されていることから、筒状基体の曲面性により入射光と反射光の光路長が長くなるので、光電流が増して、光電変換効率を向上させることができる。
【０１０７】
また、本発明の第１の筒状光電変換装置によれば、２）光電変換層と光反射性導電層との間に拡散防止層が形成されているときには、光反射性導電層から光電変換層への金属元素の拡散が無いので、金属元素の汚染による光電変換効率の低下を防ぐことができる。
【０１０８】
また、本発明の第１の筒状光電変換装置によれば、３）筒状基体の内周面と透光性導電層との間に、集電電極が形成されているときには、取り出し電極の直列抵抗が小さくなるので、曲線因子が大きくなることと相まって、光電変換効率を向上させることができる。
【０１０９】
また、本発明の第１の筒状光電変換装置によれば、４）筒状基体の内周面の表面，透光性導電層の表面，光電変換層の表面および光反射性導電層の光電変換層側の表面の少なくとも１つが凹凸状を成しているときには、斜め入射光が増えて光路長が長くなるので、光電流が増して、光電変換効率を向上させることができる。
【０１１０】
また、本発明の第１の筒状光電変換装置によれば、５）筒状基体の両端の開口が封止部材により封止されて成るときには、筒状基体の内側の光電変換層等と外気環境との遮断ができるので、耐環境性が高まり長寿命なものとすることができる。
【０１１１】
また、本発明の第１の筒状光電変換装置によれば、６）筒状基体の内部が不活性ガスで充填されているか、または真空状態とされているときには、筒状基体の内側の光電変換層等と空気（酸素や窒素や水分等）との反応が無くなるので、光電変換特性等の経時劣化の恐れが無くなり、高い信頼性を有するものとすることができる。
【０１１２】
本発明の第２の筒状光電変換装置によれば、７）透光性の筒状基体の内周面に、第１の透光性導電層と光電変換層と第２の透光性導電層とが順次積層されていることから、入射光が反射する前に筒状の光電変換層を２度通過できるので、光電流が増して、光電変換効率を向上させることができる。
【０１１３】
本発明の第２の筒状光電変換装置によれば、８）筒状基体の内周面と第１の透光性導電層との間に、第１の集電電極が形成されているときには、直列抵抗が小さくなるので、曲線因子が大きくなることと相まって、光電変換効率を向上させることができる。
【０１１４】
また、本発明の第２の筒状光電変換装置によれば、９）第１の集電電極が筒状基体の内周面の半周以下の幅で広面積に形成されているときには、この第１の集電電極が高反射率であることから光電変換層を２度通過した光が反射されることとなるので、光電流が増し、光電変換効率をさらに向上させることができる。
【０１１５】
また、本発明の第２の筒状光電変換によれば、１０）第２の透光性導電層の表面に、第２の集電電極が形成されているときには、第２の集電電極によって直列抵抗が小さくなるので、曲線因子が大きくなることと相まって、光電変換効率をさらに向上させることができる。
【０１１６】
また、本発明の第２の筒状光電変換装置によれば、１１）筒状基体の外周面にその半周以下の幅で広面積に、光反射層が形成され、または光反射体が設けられているときには、筒状基体を通過した光を反射させて再度筒状基体に入射させることができるので、光電流が増して、光電変換効率をさらに向上させることができる。
【０１１７】
また、本発明の第２の筒状光電変換装置によれば、１２）筒状基体の内周面の表面，第１の透光性導電層の表面，光電変換層の表面および第２の透光性導電層の表面の少なくとも１つが凹凸状を成しているときには、斜め入射光が増えて光路長が長くなるので、光電流が増して、光電変換効率をさらに向上させることができる。
【０１１８】
また、本発明の第２の筒状光電変換装置によれば、１３）第１の集電電極の光電変換層側の表面が凹凸状を成しているときには、光電変換層を２度通過した光が斜めに反射・再入射して光路長が長くなるので、光電流が増して、光電変換効率をさらに向上させることができる。
【０１１９】
また、本発明の第２の筒状光電変換装置によれば、１４）光反射層または光反射体の筒状基体側の表面が凹凸状を成しているときには、筒状基体を通過した光が斜めに反射・再入射して光路長が長くなるので、光電流が増して、光電変換効率をさらに向上させることができる。
【０１２０】
また、本発明の第２の筒状光電変換装置によれば、１５）筒状基体の両端の開口が封止部材により封止されて成るときには、筒状基体の内側の光電変換層等と外気環境との遮断ができるので、耐環境性が高まり、長寿命なものとすることができる。
【０１２１】
また、本発明の第２の筒状光電変換装置によれば、１６）筒状基体の内部が不活性ガスで充填されているか、または真空状態とされているときには、筒状基体の内側の光電変換層等と空気（酸素や窒素や水分等）との反応が無くなるので、光電変換特性等の経時劣化の恐れが無くなり、高い信頼性を有するものとすることができる。
【０１２２】
以上により、本発明によれば、薄膜太陽電池のように基板が１枚であり、かつ基板上で集積化を必要とせず、工程数が少なく、部品点数が少なく、大幅な低コスト化が可能で、変換効率の低下を抑制した、薄膜光電変換層を用いた光電変換装置を提供することができた。
【０１２３】
また、本発明によれば、太陽光の受光において、タンデム構造を取り入れることなくシングル構造でタンデム構造の効果を持たせて低コスト化と変換効率の向上とを両立させることができる、薄膜光電変換層を用いた光電変換装置を提供することができた。
【０１２４】
また、本発明によれば、従来の薄膜光電変換装置において光劣化の抑制に使用されていた断熱材や発泡体等の部材が不要であり、光劣化の抑制と低コスト化とを両立させた薄膜光電変換層を用いた光電変換装置を提供することができた。
【０１２５】
また、本発明によれば、光電変換層を形成する基板そのものを反応容器すなわち真空容器とすることができ、更にはバッチ処理とすることができ、多数の真空容器を必要とせず、大幅な設備費の低減による低コスト化が可能な、薄膜光電変換層を用いた光電変換装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の筒状光電変換装置の実施の形態の一例を模式的に示す横断面図である。
【図２】本発明の第１および第２の筒状光電変換装置の実施の形態の一例を模式的に示す縦断面図である。
【図３】本発明の第２の筒状光電変換装置の実施の形態の一例を模式的に示す横断面図である。
【図４】本発明の第２の筒状光電変換装置の実施の形態の他の例を模式的に示す横断面図である。
【図５】本発明の第２の筒状光電変換装置の実施の形態のさらに他の例を模式的に示す横断面図である。
【図６】本発明の第２の筒状光電変換装置の実施の形態のさらに他の例を模式的に示す横断面図である。
【図７】本発明の第１および第２の筒状光電変換装置の実施の形態の他の例を模式的に示す縦断面図である。
【図８】本発明の第１または第２の筒状光電変換装置の製造方法の一例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１：本発明の第１の筒状光電変換装置
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ：本発明の第２の筒状光電変換装置
１０：筒状基体
２０：透光性導電層
２０Ａ：第１の透光性導電層
３０：光電変換層
４０：光反射性導電層
５０：第２の透光性導電層
６０：第１の集電電極
７０：第２の集電電極
９０：光反射層
１００：光反射体
１１０：キャップ（封止部材）
１２０：封止樹脂（封止部材）

Claims

透光性の筒状基体の内周面に、透光性導電層と光電変換層と光反射性導電層とが順次積層されていることを特徴とする筒状光電変換装置。
前記光電変換層と前記光反射性導電層との間に拡散防止層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の筒状光電変換装置。
前記筒状基体の前記内周面と前記透光性導電層との間に、集電電極が形成されていることを特徴とする請求項１記載の筒状光電変換装置。
前記筒状基体の内周面の表面，前記透光性導電層の表面，前記光電変換層の表面および前記光反射性導電層の前記光電変換層側の表面の少なくとも１つが凹凸状を成していることを特徴とする請求項１記載の筒状光電変換装置。
前記筒状基体の両端の開口が封止部材により封止されて成ることを特徴とする請求項１記載の筒状光電変換装置。
前記筒状基体の内部が不活性ガスで充填されているか、または真空状態とされていることを特徴とする請求項１記載の筒状光電変換装置。
透光性の筒状基体の内周面に、第１の透光性導電層と光電変換層と第２の透光性導電層とが順次積層されていることを特徴とする筒状光電変換装置。
前記筒状基体の前記内周面と前記第１の透光性導電層との間に、第１の集電電極が形成されていることを特徴とする請求項７記載の筒状光電変換装置。
前記第１の集電電極が前記筒状基体の前記内周面の半周以下の幅で広面積に形成されていることを特徴とする請求項８記載の筒状光電変換装置。
前記第２の透光性導電層の表面に、第２の集電電極が形成されていることを特徴とする請求項７記載の筒状光電変換装置。
前記筒状基体の外周面にその半周以下の幅で広面積に、光反射層が形成され、または光反射体が設けられていることを特徴とする請求項７記載の筒状光電変換装置。
前記筒状基体の内周面の表面，前記第１の透光性導電層の表面，前記光電変換層の表面および前記第２の透光性導電層の表面の少なくとも１つが凹凸状を成していることを特徴とする請求項７記載の筒状光電変換装置。
前記第１の集電電極の前記光電変換層側の表面が凹凸状を成していることを特徴とする請求項９記載の筒状光電変換装置。
前記光反射層または前記光反射体の前記筒状基体側の表面が凹凸状を成していることを特徴とする請求項１１記載の筒状光電変換装置。
前記筒状基体の両端の開口が封止部材により封止されて成ることを特徴とする請求項７記載の筒状光電変換装置。
前記筒状基体の内部が不活性ガスで充填されているか、または真空状態とされていることを特徴とする請求項１５記載の筒状光電変換装置。