JP2007109976A - 光電変換素子と光電変換構造体およびそれらの製造装置、並びに光電変換装置 - Google Patents
光電変換素子と光電変換構造体およびそれらの製造装置、並びに光電変換装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007109976A JP2007109976A JP2005300715A JP2005300715A JP2007109976A JP 2007109976 A JP2007109976 A JP 2007109976A JP 2005300715 A JP2005300715 A JP 2005300715A JP 2005300715 A JP2005300715 A JP 2005300715A JP 2007109976 A JP2007109976 A JP 2007109976A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- conversion element
- conductive
- type layer
- external electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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
- Y02E10/549—Organic PV cells
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
【解決手段】光電変換素子が、導電細線からなる中心電極と、中心電極の外周面に積層した有機半導体層と、有機半導体層の外周面に積層した透明な導電性接着剤からなる外側バッファ層とを備える。
【選択図】 図1
Description
ところで、現在生産されている太陽電池の90%以上はシリコン(Si)系太陽電池であり、シリコン系太陽電池は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンの形態に分類される。これらは光電変換効率、コスト、加工方法が異なり、搭載部品、用途、設置場所および求められる投資効率に応じて選択されている。
ところで、太陽電池を始めとした自然エネルギ(ソフトエネルギ)は環境負荷がほとんどない理想的なエネルギ資源と言われているが、これまでのところ普及はあまり進んでいない状況にある。その理由は高い発電コストにある。現在、日本国内の電力単価は約20円/kWh程度であるが、一般家庭の消費電力(3〜5kWh)をほぼ賄える太陽光発電システムの設置費用は300〜500万円であり、完全償却までに最低20年は必要になる。この償却期間の長さと高額な初期投資に起因して一般家庭への太陽光発電システムの普及はあまり進んでいない状況である。
第1は、太陽電池それ自体の高効率化を実現していくことにある。仮に同じコストでも発電効率が倍になれば製品コストは半分になったことと同等である。第2は、材料、製造方法、あるいは構造自体を改良して製品単価を下げる方法である。
この代表が有機材料を用いた太陽電池である。この有機太陽電池は湿式の色素増感型(グレッツェルセル)太陽電池と、乾式の有機薄膜太陽電池に大別される。
これは、光電変換層の厚さを15nmに広げる技術を確立して光電変換効率4%の有機薄膜太陽電池を開発したもので、これまではN型層としてC60(フラーレン)を用い、P型層としてZnPc(亜鉛フタロシアニン)を用いて有機薄膜太陽電池を製作したのに対し、新たにP型層とN型層との中間領域にC60とZnPcを混合したイントリンシック導電型のナノ構造体(ZnPc:C60)を構成したものである。これによって、光電変換層の厚さを効果的に広げることに成功した。
(1)材料が高純度シリコンではなく、より安価で豊富な有機材料であるため、材料原価が低い。
(2)シリコンに比較して高温の加工工程を伴わないため、製造時のエネルギ消費が少ない。
(3)高温の熱処理がないため、導電性プラスチック等のフレキシブル材料上にも形成することができ、太陽電池を様々な形状に加工できるので応用範囲が広がる。
従来の色素増感型太陽電池は、ガラスからなる円筒状の透明セルの内側に透明電極層、多孔質半導体層、多孔質半導体層に吸着された色素層、電解質層、対向電極層を積層した円筒状の構造として平板状に比べて表面積を広げて単位設置面積当りの発電効率を向上させている。また円筒状のN型シリコンの外周表面にP型半導体を積層し、N型シリコンの内周面およびP型半導体の外周面にそれぞれ接触する電極を形成して円筒状の太陽電池を構成しているものもある(例えば、特許文献1参照。)。
独立行政法人産業技術総合研究所、プレスリリース「有機薄膜太陽電池で世界最高レベルのエネルギー変換効率を達成」、[online]、2005年1月27日、独立行政法人産業技術総合研究所、[平成17年8月31日検索]、インターネット<URL:http://www.aist.go.com/aist_jp/press_release/pr2005/pr20050127/pr20050127.html>
第1は、イントリンシック層形成に高い膜厚制御が要求される点である。すなわちイントリンシック層の膜厚の最適厚さは15nmであり、これより薄いと光電変換層の厚さが狭くなり、厚くなりすぎると結晶構造に起因する再結合が増加していずれの場合も光電変換効率は低下してしまう。このため大量生産時にはこの15nmの極めて薄い膜を大面積に均一に形成することが要求されるが、この実現には課題が多いといえる。
第3は、平面構造の製造の場合、一般に金属電極の形成が必要になり、前記と同様に広い面積でのパターニングには、比較的加工単価が高い工程も必要になることである。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、有機半導体層の極めて薄い膜厚のP型層やI型層、N型層を均一に形成する手段を提供することを目的とする。
また、光電変換装置が、上記の光電変換素子を、前記中心電極の軸方向を平行にして隙間を開けて配置し、隣合う前記光電変換素子の隙間の間に、前記光電変換素子の外側バッファ層に接触する導電性の外部電極線からなる外部電極を設けたことを特徴とする。
図1において、1は光電変換素子であり、導電性を有する細い線状の導線(導電細線2aという。)で形成された中心電極2と、中心電極2の外周面に積層された内側バッファ層3と、内側バッファ層3の外周面に積層された、ZnPc等の誘電体であるP型層4とZnPcおよびC60のナノ構造体等であるI型層5とC60等の誘導体であるN型層6とを順に積層して形成されたPIN接合型の有機半導体層7と、有機半導体層7の外周面に積層した外側バッファ層8とを備えており、外側バッファ層8の側から太陽光等の光を照射すれば中心電極2と外側バッファ層8との間に電位差が生じて線状の有機薄膜太陽電池として機能する。この場合に中心電極2がマイナス極となる。
また、内側バッファ層3には導電性接着剤が用いられ、中心電極2と有機半導体層7との間の導電性を確保するとの共にこれらの間の密着性を向上させる機能を有している。
本実施例の光電変換素子1は直径5mm以下の線状体であり、中心電極2は、光電変換素子1の直径の80〜90%の直径を有するステンレス鋼で形成された金属細線を用いられ、有機半導体層7を構成するP型層4の膜厚は5nm、I型層5の膜厚は15nm、N型層6の膜厚は30nmに形成されている。
光電変換素子製造装置10は、中心電極2を形成するための導電細線2a(本実施例ではステンレス鋼で形成された金属細線)を巻きつけた送出リール11と、送出リール11から送り出された導電細線2aを巻取る巻取リール12とを両側に配置し、この送出リール11と巻取リール12との間に、送出リール11側から導電細線2aの送り方向の下流(単に下流および上流という。)に向かって前処理チャンバ13、内側バッファ層成膜チャンバ14、P型層成膜チャンバ15、I型層成膜チャンバ16、N型層成膜チャンバ17、外側バッファ層成膜チャンバ18、後処理チャンバ19とを順に連結して配置し、これらの各チャンバを通過する導電細線2aは、送出リール11側に設けられた図示しない制動装置等の張力付与装置により所定の張力が付与され、巻取リール12を駆動する図示しない駆動装置により回転する巻取リール12により導電細線2aが一定の送り速度で送られて巻き取られ、投入された導電細線2aから製品としての光電変換素子1が連続的に製造される。
内側バッファ層成膜チャンバ14は、真空蒸着法により導電性接着剤を導電細線2aの外周面に堆積して内側バッファ層3を連続的に形成するチャンバである。
I型層成膜チャンバ16は、共蒸着法によりZnPcおよびC60をP型層4の外周面に堆積してナノ構造のI型層5を連続的に形成するチャンバである。
N型層成膜チャンバ17は、真空蒸着法によりC60をI型層5の外周面に堆積してN型層6を連続的に形成するチャンバである。
後処理チャンバ19は、不活性ガス、例えば窒素を通過する導電細線2aに吹付け、または充満させて上流工程で形成された線状の光電変換素子1を冷却し、排出後の光電変換素子1の酸化を防止する機能等を備えており、後処理チャンバ19から排出される導電細線2aを中心にして形成された製品としての光電変素子1が巻取リール12に連続的に巻き取られる。
磁性流体シール20は、図3に示すように永久磁石23と、そのN極、S極に接触するドーナツ盤状の磁極片24と、その内周穴25に保持された磁性流体26と、この内周穴25の磁性流体26を通過する導電細線2aとで形成される磁気回路により導電細線2aの周囲の空間をシールする機能を有している。
上記の光電変換素子製造装置10を用いて本実施例の光電変換素子1を形成する場合には、その中心電極2となる導電細線2aを高い透磁率を有する導電材料、例えばSUS430等のフェライト系ステンレス鋼やSUS403等のマルテンサイト系ステンレス鋼、S20C等の低炭素鋼等からなる鋼線を用いるとよい。このような導電材料を用いれば導電細線2a内を通過する磁気回路をより強固なものとして形成することができ、磁性流体シール20のシール性を向上させることができるからである。
例えば、有機半導体層7のP型層4の膜厚を5nm、I型層5の膜厚を15nm、N型層6の膜厚を30nmとする場合において、各層の成膜速度が同一のときは、P型層成膜チャンバ15の成膜領域の長さを1とすると、I型層成膜チャンバ16の成膜領域の長さを3、N型層成膜チャンバ17の成膜領域の長さを6として各層の膜厚に比例した成膜領域の長さにする。このようにすれば導電細線2aの送り速度を一定としても所望の厚さの膜厚を精度よく形成することが可能になる。
このように、本実施例の光電変換素子1は、大面積の場合に均一な形成が困難な極めて薄い膜厚のP型層4、I型層5、N型層6を線状の導電細線2aの周囲に順に積層して有機半導体層7を形成するので、極めて薄い各層を比較的狭い面積に形成することが可能になり、各層の膜厚を均一なものにすることができる。
更に、中心電極2の外周面に内側バッファ層3を設けて中心電極2と有機半導体層7との間の密着性を向上させたので、中心電極2と有機半導体層7等との熱膨張差等に起因する中心電極2の抜け落ち等を防止することができると共に、通常、面方向のシート抵抗が金属材料に比して1桁程度大きい導電性接着剤で形成した内側バッファ層3の電流の通過方向を厚さ方向とすることができ、内側バッファ層3を設けた場合の内部抵抗の増加を抑制することができる。
更に、光電変換素子製造装置10のP型層成膜チャンバ15、I型層成膜チャンバ16、N型層成膜チャンバ17等の成膜領域を膜厚に応じた長さとし、これらのチャンバ17の中を一定の送り速度で導電細線2aを通過させてP型層4、I型層5、N型層6等を形成するので、各層の膜厚を精度よく形成することができると共に、光電変換素子1を連続的に製造することができ、光電変換素子1の生産効率を高めることができる。
更に、光電変換素子製造装置10の各チャンバ間の隔壁21および最上下流のチャンバ外側の隔壁21の導電細線2aの通過部に磁性流体シール20を設けたので、各チャンバ間の完全シールが可能になり、各チャンバ間の成膜成分の混入が防止できると共に、外部からの異物の侵入を防止することができる。
また、本実施例のように全ての成膜工程を真空蒸着法(共蒸着法を含む。)で行う場合は、磁性流体シール20を設けずに送出リール11や巻取リール12等を含めて光電変換素子製造装置10の全体を真空室に設置するようにしてもよい。
更に、光電変換素子製造装置の各チャンバのチャンバ内とチャンバ外とで圧力が相違する隔壁に磁性流体シールを設けたことによって、圧力差を有する隔壁の導電細線の通過部からの異物や成膜成分等の侵入を確実に防止し、圧力差を持たない隔壁の導電細線の通過部からの成膜成分等の侵入を実質的に防止することができ、光電変換素子の品質を向上させることができると共に、光電変換素子製造装置の簡素化を図ることができる。
なお、上記実施例1と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図4において、31は光電変換素子であり、上記実施例1の光電変換素子1と同様の光電変換素子であるが、有機半導体層7の積層の順が実施例1と逆の順、つまり内側バッファ層3の外周面にC60等の誘導体であるN型層6、ZnPcおよびC60のナノ構造体等であるI型層5、ZnPc等の誘電体であるP型層4の順で積層されたNIP接合型の有機半導体層7となっている点が異なる。この場合に中心電極2はプラス極となる。
このような光電変換素子31の製造は、例えば、図5に示す光電変換素子製造装置10を用いて製造する。
光電変換素子製造装置10の構成は、上記実施例1の光電変換素子製造装置10と同様の構成であるが、有機半導体層7を形成するチャンバの配置の順が実施例1と逆の順、つまりNIP接合型の有機半導体層7を形成するために、内側バッファ層成膜チャンバ14の下流に、N型層成膜チャンバ17、I型層成膜チャンバ16、P型層成膜チャンバ15を順に配置されている点が異なる。
また、光電変換素子製造装置の有機半導体層を形成するチャンバの配置の順を実施例1と逆の順にしたことによって、同様の光電変換素子製造装置を用いて極性の異なる2種類の光電変換素子を容易に製造することができると共に、設備投資に要する費用を削減することができる。
なお、上記実施例1と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
また、本実施例では光電変換素子1を用いて説明するが、実施例2の光電変換素子31の場合も同様である。
この光電変換構造体41は、外周側からから光を照射すれば中心電極2と外部電極線42との間に電位差が生じ、外部電極線42が外部電極として機能する線状の有機薄膜太陽電池が形成される。
反射防止膜43は、酸化インジウム95%、酸化錫5%を化合させたITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)等で形成された導電性を有する透明な膜であって、膜の表面における光の反射率を少なくして透過光を増加させる表面反射の防止機能を有している。
光電変換構造体製造装置44は、実施例1の光電変換素子製造装置10の外側バッファ層成膜チャンバ18の下流に合流チャンバ45、反射防止膜成膜チャンバ46、後処理チャンバ19を連結して形成される。
反射防止膜成膜チャンバ46は、真空蒸着法によりITOを光電変換素子1の外側バッファ層8の外周面と外部電極線42とで形成される外形面に堆積して反射防止膜43を連続的に形成するチャンバである。
上記の光電変換構造体製造装置44を用いて本実施例の光電変換構造体41を形成する場合には、その外部電極線42は実施例1の中心電極2と同様の高い透磁率を有する導電材料で形成するとよい。このような導電材料を用いれば外部電極線42内を通過する磁気回路をより強固なものとして形成することができ、磁性流体シール20のシール性を向上させることができるからである。
また、有機半導体層を用いて太陽電池を構成するので、太陽電池に比較的柔軟な可撓性を付与することができ、ビルや塔等の建築物や塀、垣根、鞄、屏風等の任意の構造物に巻きつけて用いることができ、太陽電池の適用範囲を拡大することができる。
また、可撓性を重視する場合には、導電性の樹脂材料からなる中心電極2や外部電極線42を用いるようにするとよい。
なお、上記実施例1と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
また、本実施例では光電変換素子1を用いて説明するが、実施例2の光電変換素子31の場合も同様である。
この光電変換構造体51は、外周側からから光を照射すれば中心電極2と導電凸条52との間に電位差が生じ、導電凸条52が外部電極として機能する線状の有機薄膜太陽電池が形成される。
このような光電変換構造体51の製造は、例えば、図9に示す光電変換構造体製造装置54を用いて製造する。
導電凸条形成チャンバ55は、スパッタ法により導電凸条形成チャンバ55内を通過する光電変換素子1の外側バッファ層8上に、一方向から導電凸条52を形成する導電材料(本実施例ではステンレス鋼)を堆積させて、光電変換素子1の軸方向に導電凸条52を連続的に形成するチャンバである。
このように、本実施例の光電変換構造体51は、上記実施例3の光電変換構造体41と同様に外部電極となる導電凸条52を光電変換素子1の軸方向に沿わせて形成し、これらを反射防止膜43で被覆して形成され、製品となったときに中心電極2と外部電極としての導電凸条52を備えているので、製品の形成後に直ちに太陽電池として用いることが可能になる。
以上説明したように、本実施例では、上記実施例1または実施例2の光電変換素子が有する効果に加えて、外部電極となる導電凸条を光電変換素子の軸方向に沿わせて反射防止膜で被覆したことによって、上記実施例3と同様の効果を得ることができる。
なお、上記実施例1および実施例3と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
また、本実施例では光電変換素子1を用いて説明するが、実施例2の光電変換素子31の場合も同様である。
リード線62、63は、金、銀、銅、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料を線状にした金属線で形成され、中心電極2や外部電極線42の直径と同等またはそれ以上の直径を有している。
この場合に、複数の光電変換素子1と外部電極線42とを配置した後に実施例3で説明した反射防止膜43を全面に塗布または蒸着により形成するとよい。このようにすれば照射される光の表面反射を防止して有機半導体層7への光の透過光を増加させることができると共に、光電変換素子1と外部電極線42との相対位置を固定することができる。
また、櫛歯状の外部電極線42を光の照射側の反対側で櫛歯状の光電変換素子1に嵌合させるので、光電変換装置61の光の照射側における外部電極線42による光の遮光を防止することができると共に、外部電極線42により反射される光を利用することも可能になり、平面パネル状の太陽電池の単位設置面積当りの発電効率を高めるができる。
なお、上記実施例1、実施例2および実施例5と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図12、図13において、65は光電変換装置であり、実施例1の光電変換素子1と実施例2の光電変換素子31とをそれぞれ同等の長さに切断し、光電変換素子1と光電変換素子31とをそれぞれの中心電極2の軸方向を平行にし、互いの外部バッファ層8を接触させて複数交互に配置し、各光電変換素子1の中心電極2を実施例5と同様に接合手段でリード線62に接合して櫛歯状に形成し、各光電変換素子31の中心電極2の一方の端部を接合手段でリード線66に櫛歯状に接合して形成される。
この光電変換装置65は、一方の側、つまり光の照射側から光を照射すればリード線62とリード線66との間に電位差が生じ、線状の有機薄膜太陽電池を用いた平面パネル状の太陽電池が形成される。
このような光電変換装置65は、光電変換素子1と光電変換素子31とを交互に配置するだけであるので、実施例5と同様に大面積の平面パネル状の有機薄膜太陽電池を容易に形成することができると共に、その起電力を2倍として単位設置面積当りの発電効率を一層高めた平面パネル状の太陽電池を得ることができる。
更に、外部電極線42を用いる必要がなくなるので、平面パネル状の太陽電池の実効面積を拡大して平面パネル状の太陽電池の単位設置面積当りの発電効率を高めることができる。
なお、本実施例においては、PIN接合型とNIP接合型の光電変換素子とを交互に配置してこれら全ての外側バッファ層と接触させるとして説明したが、一組のPIN接合型とNIP接合型の光電変換素子のそれぞれの外側バッファ層が接触していれば足りる。このようにしても上記と同様の効果を得ることができると共に、一組のPIN接合型とNIP接合型の光電変換素子を基本要素として様々な太陽電池の形状を容易に形成することができる。
なお、上記実施例1および実施例5と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図14において、68は光電変換装置であり、実施例5の光電変換装置61の平面パネル状の配置を、正3角形の2辺を連続的に配置した波型として立体的に配置して形成される。
なお、この立体的な配置は、円弧や2等辺3角形の2辺、等脚台形の上辺と両側辺等を連続的に配置した波型として形成するようにしてもよい。このようにしても平面配置に比べて太陽電池の単位設置面積当りの発電効率を高めることができる。
なお、本実施例においては、実施例5の光電変換装置を例に説明したが、実施例6の光電変換装置を波型としても実施例6と同様の効果に加えて前記と同様の効果を得ることができる。
なお、上記実施例1および実施例5と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図15において、71は光電変換装置であり、実施例5の平面パネル状の光電変換装置61の光の照射側の反対側に、所定の間隔を開けて鏡や鏡面仕上等による反射面を有する金属板等の反射板72を配置して形成される。
以上説明したように、本実施例では、上記実施例5と同様の効果に加えて、光電変換素子の光の照射側の反対側に反射板を設けたことによって、光電変換素子を透過した光の反射光を利用して平面パネル状の太陽電池の単位設置面積当りの発電効率を高めることができる。
なお、上記実施例1および実施例5と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
また、本実施例では光電変換素子1を用いて説明するが、実施例2の光電変換素子31の場合も同様である。
この光電変換装置75は、光の照射側から光を照射すればリード線62と外部電極板76との間に光電変換素子1の数に比例した電位差が生じ、線状の有機薄膜太陽電池を用いた平面パネル状の太陽電池が形成される。
このような光電変換装置75は、外部電極板76上に光電変換素子1を平行に配置するだけであるので、平面パネル状の太陽電池を容易に形成することができると共に、大面積の場合に均一な形成が困難な有機半導体層7の各層の膜厚を均一なものにした光電変換素子1を用いて大面積の有機薄膜太陽電池を形成することができる。
更に、金属板からなる外部電極板76を用いて外部電極を形成するので、外部電極の内部抵抗をより減少させることができ、内部抵抗に起因する内部損失を低減させて平面パネル状の太陽電池の単位設置面積当りの発電効率を高めることができる。
なお、上記実施例1と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
また、本実施例では光電変換素子1を用いて説明するが、実施例2の光電変換素子31の場合も同様である。
図18において、81は光電変換装置であり、実施例1の光電変換素子1の外径を100μm以下、0.1μm以上に形成し、この光電変換素子1を中心電極2の軸方向を平行にして各光電変換素子1の間に隙間を開けて配置し、これらの光電変換素子1を外部電極としての導電性を有する外部電極糸82で布状に編み合わせて形成される。
この布状の光電変換装置81は、所定の大きさに切断され、切断後の各光電変換素子1の中心電極2の一方の端部を接合手段によりリード線83に接合すると共に各外部電極糸82の一方の端部を接合手段によりリード線84に接合すれば、光を照射することによりリード線83とリード線84との間に光電変換素子1の数に比例した電位差が生じ、線状の有機薄膜太陽電池を用いた布状の太陽電池が形成される。
このような布状の光電変換装置81は、有機半導体層7を有する光電変換素子1を用いて形成しているので柔軟性に優れた布を得ることがでると共に、外部電極糸82で光電変換素子1を編み合わせて形成するので布状の光電変換装置81に通気性を与えることができ、光を受けて発電する衣類等を製造することが可能になり、可搬性を有する発電能力の高い太陽電池を実現することができる。
このような可搬性を有する太陽電池は、携帯電話等の携帯情報機器の電源として用いることもでき、太陽電池の適用範囲を更に拡大することができる。
また、大面積の場合に均一な形成が困難な有機半導体層7の各層の膜厚を均一なものにした光電変換素子1を用いて大面積の布状の有機薄膜太陽電池を形成することができる。
以上説明したように、本実施例では、上記実施例1または実施例2の光電変換素子が有する効果に加えて、外部電極となる外部電極糸で光電変換素子を編み合わせて布状としたことによって、形成された布状の光電変換装置を用いて光を受けて発電する衣類等の可搬性を有する発電能力の高い太陽電池を得ることができ、太陽電池の適用範囲を更に拡大することができる。
2 中心電極
2a 導電細線
3 内側バッファ層
4 P型層
5 I型層
6 N型層
7 有機半導体層
8 外側バッファ層
10 光電変換素子製造装置
11 送出リール
12 巻取リール
13 前処理チャンバ
14 内側バッファ層成膜チャンバ
15 P型層成膜チャンバ
16 I型層成膜チャンバ
17 N型層成膜チャンバ
18 外側バッファ層成膜チャンバ
19 後処理チャンバ
20 磁性流体シール
21 隔壁
23 永久磁石
24 磁極片
25 内周穴
26 磁性流体
28 スペーサ
41、51 光電変換構造体
42 外部電極線
43 反射防止膜
44、54 光電変換構造体製造装置
45 合流チャンバ
46 反射防止膜成膜チャンバ
47 外部電極線投入リール
48 投入口
49 合流機構
49a ガイドローラ
52 導電凸条
55 導電凸条形成チャンバ
61、65、68、71、75、81 光電変換装置
62、63、66、83、84 リード線
72 反射板
76 外部電極板
82 外部電極糸
Claims (21)
- 導電細線からなる中心電極と、該中心電極の外周面に積層した有機半導体層と、該有機半導体層の外周面に積層した透明な導電性接着剤からなる外側バッファ層とを備えたことを特徴とする光電変換素子。
- 請求項1において、
前記中心電極が、高透磁率を有する導電材料で形成されていることを特徴とする光電変換素子。 - 請求項1または請求項2において、
前記中心電極の外周面と、前記有機半導体層の内周面との間に、導電性接着剤からなる内側バッファ層を形成したことを特徴とする光電変換素子。 - 請求項1、請求項2または請求項3において、
有機半導体層が、前記内側からP型層とI型層とN型層を順に積層したPIN接合型の有機半導体層であることを特徴とする光電変換素子。 - 請求項1、請求項2または請求項3において、
有機半導体層が、前記内側からN型層とI型層とP型層を順に積層したNIP接合型の有機半導体層であることを特徴とする光電変換素子。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の光電変換素子の前記外側バッファ層上に、前記中心電極の軸方向と平行に配置された導電凸条で形成された外部電極を設け、
前記光電変換素子と外部電極とで形成される外形面を、導電性の反射防止膜で被覆したことを特徴とする光電変換構造体。 - 請求項6において、
前記導電凸条が、導電性を有する外部電極線であることを特徴とする光電変換構造体。 - 請求項7において、
前記外部電極線が、高透磁率を有する導電材料で形成されていることを特徴とする光電変換構造体。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の光電変換素子を、前記中心電極の軸方向を平行にして隙間を開けて配置し、
隣合う前記光電変換素子の隙間の間に、前記光電変換素子の外側バッファ層に接触する導電性の外部電極線からなる外部電極を設けたことを特徴とする光電変換装置。 - 請求項4に記載の光電変換素子と、請求項5に記載の光電変換素子とを互いの前記外部バッファ層を接触させて交互に配置したことを特徴とする光電変換装置。
- 請求項6、請求項7または請求項8に記載の光電変換構造体を、前記中心電極の軸方向を平行にして配置したことを特徴とする光電変換装置。
- 請求項9、請求項10または請求項11において、
前記配置を、波型にしたことを特徴とする光電変換装置。 - 請求項9から請求項11または請求項12において、
前記光電変換素子の光の照射側の反対側に、反射板を設けたことを特徴とする光電変換装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の光電変換素子を、前記中心電極の軸方向を平行にして隙間を開けて配置し、
前記光電変換素子の外側バッファ層の全てに接触する導電性を有する外部電極板を設けたことを特徴とする光電変換装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の光電変換素子を、前記中心電極の軸方向を平行にして配置し、
導電性を有する外部電極糸を設け、該外部電極糸で、前記光電変換素子を布状に編み合わせたことを特徴とする光電変換装置。 - 請求項4に記載の光電変換素子と、請求項5に記載の光電変換素子とを互い編み合わせて布状に形成したことを特徴とする光電変換装置。
- 中心電極を形成する導電細線を送り出す送出リールと、前記送り出された導電細線を巻取る巻取リールと、前記送出リールと巻取リールとの間に配置した前記導電細線が通過する複数のチャンバとを備えた光電変換素子の製造装置であって、
前記複数のチャンバを、少なくともP型層を形成するP型層成膜チャンバと、I型層を形成するI型層成膜チャンバと、N型層を形成するN型層成膜チャンバと、外側バッファ層を形成する外側バッファ層成膜チャンバとで構成すると共に、前記各チャンバを前記送出リール側から配置し、
前記各チャンバのチャンバ内とチャンバ外とで圧力が相違する隔壁に、該隔壁を通過する導電細線の周囲の空間をシールする磁性流体シールを設けたことを特徴とする光電変換素子の製造装置。 - 請求項17において、
前記P型層成膜チャンバの上流に、内側バッファ層を形成する内側バッファ層成膜チャンバを設けたことを特徴とする光電変換素子の製造装置。 - 請求項17または請求項18において、
前記P型層成膜チャンバ、I型層成膜チャンバ、N型層成膜チャンバの配置の順を、N型層成膜チャンバ、I型層成膜チャンバ、P型層成膜チャンバの順としたことを特徴とする光電変換素子の製造装置。 - 請求項17、請求項18または請求項19に記載の光電変換素子の製造装置の外側バッファ層成膜チャンバの下流に、導電凸条を前記外側バッファ層の外周面上に形成する導電凸条形成チャンバと、反射防止膜を前記外側バッファ層の外周面と前記導電凸条とで形成される外形面に形成する反射防止膜成膜チャンバとを順に連結したことを特徴とする光電変換構造体の製造装置。
- 請求項17、請求項18または請求項19に記載の光電変換素子の製造装置の外側バッファ層成膜チャンバの下流に、
外部電極となる外部電極線の投入口と、該投入口から投入された外部電極線を前記光電変換素子の外側バッファ層に沿わせて接触させる合流機構とを設けた合流チャンバと、
反射防止膜を前記外側バッファ層の外周面と前記外部電極線とで形成される外形面に形成する反射防止膜成膜チャンバと、
を順に連結し、
前記合流チャンバの投入口に、前記磁性流体シールを設けたことを特徴とする光電変換構造体の製造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005300715A JP2007109976A (ja) | 2005-10-14 | 2005-10-14 | 光電変換素子と光電変換構造体およびそれらの製造装置、並びに光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005300715A JP2007109976A (ja) | 2005-10-14 | 2005-10-14 | 光電変換素子と光電変換構造体およびそれらの製造装置、並びに光電変換装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007109976A true JP2007109976A (ja) | 2007-04-26 |
Family
ID=38035586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005300715A Pending JP2007109976A (ja) | 2005-10-14 | 2005-10-14 | 光電変換素子と光電変換構造体およびそれらの製造装置、並びに光電変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007109976A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010532573A (ja) * | 2007-07-02 | 2010-10-07 | アルカテル−ルーセント ユーエスエー インコーポレーテッド | フレキシブルフォト検出器 |
JP2010220754A (ja) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Alcare Co Ltd | 電気治療器 |
KR101039574B1 (ko) | 2008-11-21 | 2011-06-09 | 서울대학교산학협력단 | 유기 반도체성 공축 p-n 접합구조 나노케이블, 이를 이용한 광·전자 소자 및 유기 반도체성 공축 p-n 접합구조 나노케이블의 제조 방법 |
JP2012234959A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Suminoe Textile Co Ltd | 熱可塑性樹脂で被覆された光発電糸及びその製造方法 |
JP2015225982A (ja) * | 2014-05-29 | 2015-12-14 | 住江織物株式会社 | 光発電糸及びその製造方法 |
JP2017017136A (ja) * | 2015-06-30 | 2017-01-19 | 住江織物株式会社 | 布帛状太陽電池 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63232467A (ja) * | 1987-01-13 | 1988-09-28 | ヘルムート・ヘーグル | 太陽電池 |
JP2002151708A (ja) * | 2000-11-08 | 2002-05-24 | Rikogaku Shinkokai | 光起電力素子 |
JP2003051603A (ja) * | 2001-08-03 | 2003-02-21 | Rikogaku Shinkokai | 光起電力素子 |
-
2005
- 2005-10-14 JP JP2005300715A patent/JP2007109976A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63232467A (ja) * | 1987-01-13 | 1988-09-28 | ヘルムート・ヘーグル | 太陽電池 |
JP2002151708A (ja) * | 2000-11-08 | 2002-05-24 | Rikogaku Shinkokai | 光起電力素子 |
JP2003051603A (ja) * | 2001-08-03 | 2003-02-21 | Rikogaku Shinkokai | 光起電力素子 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010532573A (ja) * | 2007-07-02 | 2010-10-07 | アルカテル−ルーセント ユーエスエー インコーポレーテッド | フレキシブルフォト検出器 |
JP2013229626A (ja) * | 2007-07-02 | 2013-11-07 | Alcatel-Lucent Usa Inc | フレキシブルフォト検出器 |
KR101039574B1 (ko) | 2008-11-21 | 2011-06-09 | 서울대학교산학협력단 | 유기 반도체성 공축 p-n 접합구조 나노케이블, 이를 이용한 광·전자 소자 및 유기 반도체성 공축 p-n 접합구조 나노케이블의 제조 방법 |
JP2010220754A (ja) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Alcare Co Ltd | 電気治療器 |
JP2012234959A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Suminoe Textile Co Ltd | 熱可塑性樹脂で被覆された光発電糸及びその製造方法 |
JP2015225982A (ja) * | 2014-05-29 | 2015-12-14 | 住江織物株式会社 | 光発電糸及びその製造方法 |
JP2017017136A (ja) * | 2015-06-30 | 2017-01-19 | 住江織物株式会社 | 布帛状太陽電池 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7638706B2 (en) | Fibril solar cell and method of manufacture | |
TWI446557B (zh) | 太陽能電池及其製造方法 | |
Ehrler et al. | Hybrid pentacene/a-silicon solar cells utilizing multiple carrier generation via singlet exciton fission | |
US20100043874A1 (en) | Nanostructured solar cell | |
JP2007109976A (ja) | 光電変換素子と光電変換構造体およびそれらの製造装置、並びに光電変換装置 | |
KR101208272B1 (ko) | 양면 구조를 가지는 태양전지 및 이의 제조방법 | |
JP5155241B2 (ja) | 太陽電池 | |
Sun et al. | Si/PEDOT: PSS hybrid solar cells with advanced antireflection and back surface field designs | |
KR20110087378A (ko) | 불규칙적인 또는 규칙적인 배열의 금속 나노 입자 층을 이용한 실리콘 박막 태양 전지 및 그 제조 방법 | |
Fang et al. | Improvement in ultra-thin hydrogenated amorphous silicon solar cells with nanocrystalline silicon oxide | |
US9853171B2 (en) | Photovoltaic devices with three dimensional surface features and methods of making the same | |
KR102085935B1 (ko) | 다중접합 태양전지 및 이의 제조방법 | |
JP5936186B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
TWI578552B (zh) | 太陽能電池、太陽能電池組及其製備方法 | |
JP5027185B2 (ja) | 太陽電池 | |
JP5745622B2 (ja) | 太陽電池およびその製造方法 | |
JP2012151438A (ja) | 薄膜太陽電池及びその製造方法 | |
KR20120036115A (ko) | 플렉서블 태양전지 및 이의 제조방법 | |
KR101325141B1 (ko) | 소재의 가공 방법 및 장치 | |
Shivani et al. | A study on increasing the efficiency of the solar cell using nano metals | |
KR101435428B1 (ko) | 태양전지구조체 및 상기 태양전지구조체를 포함하는 태양전지 | |
KR101680694B1 (ko) | 흑연필라멘트 태양전지 | |
Sharma et al. | Optimization of Transport Layer Thickness for Perovskite Solar Cells: An Optical Analysis | |
Lee et al. | Persistent electrical energy generation from organic diodes under constant pressure: Toward organic gravity nanogenerators | |
KR101484622B1 (ko) | 집전 전극이 구비된 박막형 태양전지와 그 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080728 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20081203 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20090127 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100824 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110830 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20111227 |