JP2010034370A

JP2010034370A - 太陽電池ユニット

Info

Publication number: JP2010034370A
Application number: JP2008195983A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Koyama; 繁小山; Tomoichi Osada; 倫一長田; Mitsuo Yanagisawa; 美津夫柳沢; Daisuke Sakumoto; 大輔作本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2010-02-12

Abstract

【課題】太陽電池ユニットの耐環境性を向上させる。
【解決手段】太陽電池ユニット１は、プリント回路基板２および複数の太陽電池装置１０を含んでいる。複数の太陽電池装置１０は、プリント回路基板２上に実装されている。複数の太陽電池装置１０の各々は、基体、太陽電池素子３００および集光レンズ４００を含んでいる。基体は、導体パターンを含む上面を有している。太陽電池素子３００は、導体パターン上に設けられている。集光レンズ４００は、太陽電池素子３００の上方に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池素子を有する太陽電池ユニットに関するものである。

太陽エネルギーを電力に変換する太陽電池ユニットの開発が進められている。特に、発電効率の向上を目的として、集光型太陽電池ユニットの開発が進められている。集光型太陽電池ユニットは、太陽光を太陽電池素子に集める集光レンズを有している。
特開２００５−２８５９４８号公報

太陽電池ユニットの開発において、耐環境性の向上が求められている。特に、集光型太陽電池ユニットに関しては、例えば耐熱性などの耐環境性の向上が必要である。

本発明の一つの態様によれば、太陽電池ユニットは、プリント回路基板および複数の太陽電池装置を含んでいる。複数の太陽電池装置は、プリント回路基板上に実装されている。複数の太陽電池装置の各々は、基体、太陽電池素子および集光レンズを含んでいる。基体は、導体パターンを含む上面を有している。太陽電池素子は、導体パターン上に設けられている。集光レンズは、太陽電池素子の上方に設けられている。

本発明の一つの態様によれば、太陽電池ユニットは、プリント回路基板上に実装された複数の太陽電池装置を含んでいる。複数の太陽電池装置の各々は、基体の導体パターン上に設けられた太陽電池素子を含んでいる。従って、耐環境性が向上されている。

図１に示されているように、本発明の一つの実施形態における太陽電池ユニット１は、プリント回路基板（ＰＣＢ）２および複数の太陽電池装置１０を含んでいる。複数の太陽電池装置１０は、プリント回路基板２上に実装されている。複数の太陽電池装置１０は、二次元に配置されている。

図２および３に示されているように、本発明の一つの実施形態における太陽電池装置１０は、基体１００、複数の出力端子２００および太陽電池素子３００を含んでいる。太陽電池装置１０は、集光レンズ４００をさらに含んでいる。図２において、太陽電池装置１０は、仮想のｘｙｚ空間におけるｘｙ平面に実装されている。図２において、上方とは、仮想のｚ軸の正方向のことをいう。図３に示された構造は、太陽電池装置１０の内部構造を示すために、図２に示された太陽電池装置１０における集光レンズ４００が取り外されたものである。太陽電池装置用パッケージは、基体１００、複数の出力端子２００および集光レンズ４００を含んでいる。

基体１００の材料例は、セラミックスである。基体１００は、上面１０２および下面１０４を有している。上面１０２は、凹部１０６を含んでいる。図４に示されているように、凹部１０６は、導体パターン１０８を有している。導体パターン１０８は、第１サブパターン１１０および第２サブパターン１１２を含んでいる。第１サブパターン１１０および第２サブパターン１１１は、複数の出力端子２００に電気的に接続されている。第１サブパターン１１０および第２サブパターン１１１の材料例は、銅（Ｃｕ）である。

基体１００のさらに詳細な構造が、図５に示されている。基体１００は、第１層１００ａおよび第２層１００ｂを含んでいる。第１サブパターン１１０および第２サブパターン１１２は、第１層１００ａの上面に形成されている。第２層１００ｂは、第１層１００ａの上に積み重ねられている。第２層１００ｂは、孔１１４を有している。図５において、上方向とは、仮想のｚ軸の正方向のことをいう。

図６に示されているように、複数の出力端子２００は、第１出力パターン２０２および第２出力パターン２０４を含んでいる。第１出力パターン２０２および第２出力パターン２０４は、基体１００の下面１０４に設けられている。第１出力パターン２０２は、第１サブパターン１１０に電気的に接続されている。第２出力パターン２０４は、第２サブパターン１１２に電気的に接続されている。

太陽電池素子３００は、導体パターン１０８上に設けられている。図３、４および６において、太陽電池素子３００および導体パターン１０８の電気的な接続構造の一部が省略されている。図７に示されているように、接続構造の一つの例は、一つの導電性ワイヤ６０２による接続である。太陽電池素子３００の第１電極３０８は、導電性ワイヤ６０２によって、第２サブパターン１１２に電気的に接続されている。太陽電池素子３００の第２電極３１０は、導電性接合材６０４によって、第１サブパターン１１０に電気的に接続されている。

太陽電池素子３００の例は、III−Ｖ族化合物半導体を含んでいる。図８に示されているように、太陽電池素子３００の例は、基板３０２の上に積み重ねられた第１導電型層３０４および第２導電型層３０６を含んでいる。第１導電型層３０４の例は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）を含んでいるｎ型層である。第２導電型層３０６の例は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）を含んでいるｐ型層である。第１電極３０８は、第２導電型層３０６の上に設けられている。第１電極３０８が、プラス電極である。第２電極３１０は、基板３０２に下に設けられている。第２電極３１０が、マイナス電極である。図８において、上方向とは、仮想のｚ軸の正方向のことをいう。図８において、下方向とは、仮想のｚ軸の負方向のことをいう。

図９に示されているように、接続構造の他の例は、フリップチップ接続である。太陽電池素子３００の第１電極３０８は、導電性接合材６０６によって、第２サブパターン１１２に電気的に接続されている。太陽電池素子３００の第２電極３１０は、導電性接合材６０８によって、第１サブパターン１１０に電気的に接続されている。

図１０に示されているように、太陽電池素子３００の他の例は、基板３０２上に積み重ねられた透光性導電層３１２を含んでいる。図１０において、積層方向は、仮想のｚ軸の負方向である。太陽電池素子３００は、透光性導電層３１２上に積み重ねられた第１導電型層３０４および第２導電型層３０６を含んでいる。第１導電型層３０４の例は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）を含んでいるｎ型層である。第２導電型層３０６の例は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）を含んでいるｐ型層である。第１電極３０８は、第２導電型層３０６の下に設けられている。第１電極３０８が、プラス電極である。第２電極３１０は、基板３０２の下に設けられている。第２電極３１０が、マイナス電極である。図１０において、上方向とは、仮想のｚ軸の正方向のことをいう。図１０において、下方向とは、仮想のｚ軸の負方向のことをいう。

再び図６を参照して、集光レンズ４００は、導体パターン１０８および太陽電池素子３００の上方に設けられている。集光レンズ４００は、太陽光を太陽電池素子３００に集める。集光レンズ４００の例は、フレネルレンズである。図６において、太陽光の進行方向が、破線によって示されている。

図１１に示されているように、太陽電池ユニット１の回路は、マイナス端子７０２およびプラス端子７０４を有している。符号１０００にて示されているように、複数の太陽電池素子３００が直列接続されている。複数の太陽電池の列１０００が、マイナス端子７０２およびプラス端子７０４に対して並列接続されている。

図１２および１３に示されているように、本発明の他の実施形態における太陽電池装置１０の複数の出力端子２００は、基体１００の下面１０４に設けられている。複数の出力端子２００は、第１出力リード端子２０６および第２出力リード端子２０８を含んでいる。第１出力リード端子２０６および第２出力リード端子２０８の材料の一つの例は、鉄‐ニッケル‐コバルト合金（Ｆｅ‐Ｎｉ‐Ｃｏ）である。第１出力リード端子２０６および第２出力リード端子２０８の材料の他の例は、銅（Ｃｕ）である。第１出力リード端子２０６は、接合材５０２によって、第１サブパターン１１０に電気的に接続されている。第２出力リード端子２０８は、接合材５０４によって、第２サブパターン１１２に電気的に接続されている。接合材５０２および５０４の材料の一つの例は、低融点半田である。接合材５０２および接合材５０４の材料の他の例は、導電性エポキシ樹脂である。

本発明の一つの実施形態における太陽電池ユニット１を示している。図１に示された太陽電池装置１０を示している。図２に示された太陽電池装置１０の内部構造を示している。図３に示された基体１００を示している。基体１００を示している。太陽電池装置１０の断面を示している。太陽電池素子３００の実装構造の一つの例を示している。太陽電池素子３００の一つの例を示している。太陽電池素子３００の実装構造の他の例を示している。太陽電池素子３００の他の例を示している。太陽電池ユニット１の回路構成を示している。本発明の他の実施形態における態様電池装置１０を示している。図１２に示された太陽電池装置１０の断面を示している。

符号の説明

１太陽電池ユニット
２プリント回路基板
１０太陽電池装置
１００基体
２００出力端子
３００太陽電池素子
４００集光レンズ

Claims

プリント回路基板と、
前記プリント回路基板上に実装された複数の太陽電池装置と、
を備えており、
前記複数の太陽電池装置の各々が、
導体パターンを含む上面を有する基体と、
前記導体パターン上に設けられた太陽電池素子と、
前記太陽電池素子の上方に設けられた集光レンズと、
を含んでいる太陽電池ユニット。
前記基体の上面が、前記導体パターンを有する凹部を含んでいることを特徴とする請求項１記載の太陽電池ユニット。
前記太陽電池素子が、III−Ｖ族化合物半導体を含んでいることを特徴とする請求項１記載の太陽電池ユニット。
前記集光レンズが、フレネルレンズであることを特徴とする請求項１記載の太陽電池ユニット。