JP2009289946A - 薄膜太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】太陽光を受光する第1の面1aおよび第1の面の裏側の第2の面6aを含み、光電変換層3と、第2の面側に設けられた透光性電極4とを有する薄膜太陽電池素子と、薄膜太陽電池素子の透光性電極上に設けられた透光性絶縁材料5と、透光性絶縁材料の表面5aに設けられた反射材6と、を有する薄膜太陽電池モジュールにおいて、透光性絶縁材料と反射材の界面を凹凸にする。
【選択図】図1
Description
(実施の形態2)
s1=Sa/(Sa+Sb)
s2=Sb/(Sa+Sb)
△Pt=△P1・s1+△P2・s2 … (1)
図11に、裏面反射界面5aで一回反射する場合(図9)と、裏面反射界面5aで二回反射する場合(図10)の境界を示す。図11に示す光19、20は、このような境界の状態において入射、反射される光である。図11において、裏面反射界面5aへ向かう光19は、凹凸斜面の内、頂点26とその隣の谷点28をs1:s2に内分する点27へ入射している。裏面反射界面5aへ向かう光19が、凹凸斜面の内、頂点26と点27の間へ入射した場合は、裏面反射界面5aで一回だけ反射し、点27と谷点28の間へ入射した場合は、裏面反射界面5aで二回反射する。このような比率s1、s2については幾何学的関係から第一の角度θと次の関係がある。
s1=−2cosθ、s2=1−s1
尚、この式が成立する第一の角度θは一回反射と二回反射が混在する120゜>θ>90゜の範囲であるが、一回反射のみの場合(θ≧120゜)には、
s1=1、s2=0
また、二回反射のみの場合(90゜≧θ≧72゜)には、
s1=0、s2=1
とおくことで、θ≧72゜の範囲で(1)式が成立する。
s2=Sb/(Sb+Sc)
s3=Sc/(Sb+Sc)
△Pt=△P2・s2+△P3・s3 … (2)
尚、この場合s2、s3については詳述せず、光吸収量△Ptについてはシミュレーション計算の結果のみを図14(a)、図14(b)に示す。
△P=P(X=0)−P(X=L)=P0(1−exp(−αL)) … (3)
となる。
L=D/cosγ0 … (4)
の関係がある。
透光性絶縁材料5を通過する光線20の第二電極4に対する入射角をα、第二電極4を通過する光線21の光電変換層3に対する入射角をβ、光電変換層3を通過する光線22の屈折角をγ、透光性絶縁材料5の屈折率をn5、第二電極4の屈折率をn4、光電変換層3の屈折率をn3とすると、これらはスネルの式に従う。
sinγ=n5/n3・sin(π−θ)
となる。よって、第一の角度θによって光電変換層3を通過する光線22の屈折角γを制御することが可能である。
P0=(1−r1)・(1−r2)
となる。
△P1=(1−r1)・(1−r2)(1−exp(−α・D/cosγ))… (5)
となる。 次に、裏面反射界面5aへ二回反射する場合について図10にもとづいて説明する。
α1=θ/2−χ
χ=π−3θ/2
sinγ1=n5/n3・sin(2θ−π)
となる。
△P2=(1−r3)・(1−r4)・(1−e−αL1) 、L1=D/cosγ1 … (6)
となる。
ここで、各光学定数は真空中の光の波長λ0=1000nmの場合の値である。
また、グラフ中には第一の角度θが90゜の時の光吸収量△Ptの値において横軸に平行に点線が表示されている。
よって、この場合が光反射構造部M2からの光反射について光電変換層3における光路長増加がもっとも小さい場合であり、この時の光吸収量は△Pt=4.86%である。図14(b)の点線はこの光吸収量△Ptに対応するものである。
また、上記第一の角度θを125゜〜140゜とすることにより、反射光の光電変換層3での吸収量△Ptを最大にすることが可能となり薄膜太陽電池モジュールの光電変換効率を更に向上させることが可能となる。
M2.光反射構造部
2.第一電極
3.光電変換層
4.第二電極(透光性電極)
5a.反射材と透光性絶縁材料の界面
5.透光性絶縁材料
6.反射材
Claims (8)
- 太陽光を受光する第1の面及び前記第1の面の裏側の第2の面を含む基板と、前記基板の前記第2の面上に順次形成された透光性の第一電極と、光電変換層と、透光性の第二電極とを有する薄膜太陽電池素子と、
前記薄膜太陽電池素子の前記第二電極上に設けられた透光性絶縁材料と、
前記透光性絶縁材料の表面に設けられた反射材と、を有し、
前記透光性絶縁材料と前記反射材の界面が凹凸形状であり、前記界面を形成する凹凸形状の面同士のなす角が、60゜〜90゜、又は115゜以上である薄膜太陽電池モジュール。 - 前記界面は、前記第1の面に対して同じ傾斜をもった複数の平面から構成されることを特徴とする請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
- 前記凹凸形状を形成する面同士のなす角は、125゜〜140゜であることを特徴とする請求項1または2記載の薄膜太陽電池モジュール。
- 前記透光性絶縁材料が、ポリビニルアルコール樹脂であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の薄膜太陽電池モジュール。
- 前記透光性絶縁材料が、エチレン酢酸ビニル樹脂であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の薄膜太陽電池モジュール。
- 前記第二電極が酸化亜鉛からなり、前記透光性絶縁材料が受酸剤を含むエチレン酢酸ビニル樹脂であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の薄膜太陽電池モジュール。
- 前記反射材が白色であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の薄膜太陽電池モジュール。
- 前記第二電極上に設けられた細線集電極を有する事を特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の薄膜太陽電池モジュール。
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