JP2011049188A - 太陽電池および太陽電池装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金属電極2と、この金属電極2の表面に形成されたp型半導体基板3と、このp型半導体基板の表面に且つ当該表面に垂直に複数並置されたカーボンナノチューブ4と、これら各カーボンナノチューブの金属電極とは反対側に配置された透明電極5とを具備し、上記並置されたカーボンナノチューブの直径を一方側から他方側に向かって段階的に変化させるとともに、これら各カーボンナノチューブに元素周期表の第5族の原子をドーピングしてn型半導体となし、さらに上記金属電極側に且つ直径が段階的に変化されたカーボンナノチューブにおける同一直径のチューブ列群4A,4Bを構成するチューブ列4b,4c;4e,4fに、強さが異なる磁力を付与する磁石体13a,13bをそれぞれ配置したものである。
【選択図】図1
Description
上記並置されたカーボンナノチューブの直径を一方側から他方側に向かって段階的に変化させるとともに、上記金属電極側に且つ直径が段階的に変化されたカーボンナノチューブにおける同一直径のカーボンナノチューブ群に、強さが異なる磁界を付与するように構成したものである。
上記並置されたカーボンナノチューブの直径を一方側から他方側に向かって段階的に変化させるとともに、これら各カーボンナノチューブに元素周期表の第3族の原子をドーピングしてp型半導体となし、
さらに上記金属電極側に且つ直径が段階的に変化されたカーボンナノチューブにおける同一直径のカーボンナノチューブ群に、強さが異なる磁界を付与するように構成したものである。
上記並置されたカーボンナノチューブの直径を一方側から他方側に向かって段階的に変化させるとともに、これら各カーボンナノチューブに元素周期表の第5族の原子をドーピングしてn型半導体となし、
さらに上記金属電極側に且つ直径が段階的に変化されたカーボンナノチューブにおける同一直径のカーボンナノチューブ群に、強さが異なる磁界を付与するように構成したものである。
これら各カーボンナノチューブにおける透明電極側部分に元素周期表の第5族の原子をドーピングしてn型半導体にするとともに、金属電極側部分に元素周期表の第3族の原子をドーピングしてp型半導体となし、
さらに上記並置されたカーボンナノチューブの直径を一方側から他方側に向かって段階的に変化させるとともに、
上記金属電極側に且つ直径が段階的に変化されたカーボンナノチューブにおける同一直径のカーボンナノチューブ群に、強さが異なる磁界を付与するように構成したものである。
太陽電池の透明電極の表面に、太陽光線を分光させる分光器を配置するとともに、この太陽電池における各カーボンナノチューブにて得られた電気を所定電圧に調整する電圧調整器を具備したものである。
本実施例に係る太陽電池の基本的な構成は、金属電極と、この金属電極の表面に且つ当該表面に垂直に複数並置されたカーボンナノチューブと、これら各カーボンナノチューブの金属電極とは反対側に配置された透明電極とを具備し、上記並置されたカーボンナノチューブの直径を一方側から他方側に向かって段階的に変化させたものである。
まず、図1に基づき太陽電池の具体的な構成について説明しておく。
まず、図2(a)に示すように、板状のステンレス(SUS)などからなる金属電極2の表面に配置されたp型半導体基板3の表面に、スパッタリング法などにより触媒としての金属[例えば、鉄(Fe)]の薄膜を形成した後、電子ビームなどにより縦横に切れ目を入れるとともにこの切れ目を入れる際の間隔を調整して触媒微粒子10(10a〜10f)をチューブ列(4a〜4f)に対応して形成する。この鉄の触媒微粒子(10a〜10f)については、各チューブ列群4A,4B毎の直径に応じた大きさにされている。例えば、図面の左側3列10A(10a〜10c)には直径が大きいものが、また右側の3列10B(10d〜10f)には直径が小さいものが配置される。すなわち、左側の触媒微粒子10Aの直径が大きくされて、右側の触媒微粒子10Bの直径が小さくされている。
ここで、熱CVD法について、少し具体的に説明しておく。
次に、この皮膜を、好ましくは減圧下または非酸化雰囲気中にて、650〜800℃の範囲で加熱すると、直径1〜50nm程度の鉄の触媒微粒子が形成される。カーボンナノチューブの原料ガスとしては、アセチレン、メタン、エチレンなどの脂肪族炭化水素を使用することができ、特に、アセチレンが好ましい。アセチレンの場合、単層から多層構造で太さ0.4〜38nmのカーボンナノチューブが鉄の触媒微粒子を核として透明電極上にブラシ状に形成される。カーボンナノチューブの形成温度は、好ましくは650〜800℃の範囲で、また熱CVD法による形成時間は1〜30分の範囲である。
次に、太陽電池1を用いた太陽電池装置11について説明する。
カーボンナノチューブの直径が異なると、それぞれのバンドギャップの値が異なり、したがって分光された太陽光線が持っているエネルギーhνと等しいバンドギャップを持った直径のカーボンナノチューブをp型またはn型半導体として作っておけばよい。
ここで、カーボンナノチューブのチューブ列群を5つ設けた場合について説明しておく。
上記並置されたカーボンナノチューブの直径を一方側から他方側に向かって段階的に変化させるとともに、これら各カーボンナノチューブに元素周期表の第3族の原子をドーピングしてp型半導体となし、
さらに上記金属電極側に且つ直径が段階的に変化されたカーボンナノチューブにおける同一直径のカーボンナノチューブ群に、強さが異なる磁界を付与するように構成したものである。
この場合の太陽電池は、金属電極と、この金属電極の表面に且つ当該表面に垂直に複数並置されたカーボンナノチューブと、これら各カーボンナノチューブの金属電極とは反対側に配置された透明電極とを具備し、
これら各カーボンナノチューブにおける透明電極側部分に元素周期表の第5族の原子をドーピングしてn型半導体にするとともに、金属電極側部分に元素周期表の第3族の原子をドーピングしてp型半導体となし、
さらに上記並置されたカーボンナノチューブの直径を一方側から他方側に向かって段階的に変化させるとともに、
上記金属電極側に且つ直径が段階的に変化されたカーボンナノチューブにおける同一直径のカーボンナノチューブ群に、強さが異なる磁界を付与するように構成したものである。
2 金属電極
3 p型半導体基板
4 カーボンナノチューブ
5 透明電極
11 太陽電池装置
12 分光器
14 出力調整器
17 DC/DCコンバータ
21 太陽電池
Claims (5)
- 金属電極と、この金属電極の表面に且つ当該表面に垂直に複数並置されたカーボンナノチューブと、これら各カーボンナノチューブの金属電極とは反対側に配置された透明電極とを具備し、
上記並置されたカーボンナノチューブの直径を一方側から他方側に向かって段階的に変化させるとともに、上記金属電極側に且つ直径が段階的に変化されたカーボンナノチューブにおける同一直径のカーボンナノチューブ群に、強さが異なる磁界を付与するように構成したことを特徴とする太陽電池。 - 金属電極と、この金属電極の表面に且つ当該表面に垂直に複数並置されたカーボンナノチューブと、これら各カーボンナノチューブの金属電極とは反対側に配置されるとともにn型半導体にされた透明電極とを具備し、
上記並置されたカーボンナノチューブの直径を一方側から他方側に向かって段階的に変化させるとともに、これら各カーボンナノチューブに元素周期表の第3族の原子をドーピングしてp型半導体となし、
さらに上記金属電極側に且つ直径が段階的に変化されたカーボンナノチューブにおける同一直径のカーボンナノチューブ群に、強さが異なる磁界を付与するように構成したことを特徴とする太陽電池。 - 金属電極と、この金属電極の表面に形成されたp型半導体層と、このp型半導体層の表面に且つ当該表面に垂直に複数並置されたカーボンナノチューブと、これら各カーボンナノチューブの金属電極とは反対側に配置された透明電極とを具備し、
上記並置されたカーボンナノチューブの直径を一方側から他方側に向かって段階的に変化させるとともに、これら各カーボンナノチューブに元素周期表の第5族の原子をドーピングしてn型半導体となし、
さらに上記金属電極側に且つ直径が段階的に変化されたカーボンナノチューブにおける同一直径のカーボンナノチューブ群に、強さが異なる磁界を付与するように構成したことを特徴とする太陽電池。 - 金属電極と、この金属電極の表面に且つ当該表面に垂直に複数並置されたカーボンナノチューブと、これら各カーボンナノチューブの金属電極とは反対側に配置された透明電極とを具備し、
これら各カーボンナノチューブにおける透明電極側部分に元素周期表の第5族の原子をドーピングしてn型半導体にするとともに、金属電極側部分に元素周期表の第3族の原子をドーピングしてp型半導体となし、
さらに上記並置されたカーボンナノチューブの直径を一方側から他方側に向かって段階的に変化させるとともに、
上記金属電極側に且つ直径が段階的に変化されたカーボンナノチューブにおける同一直径のカーボンナノチューブ群に、強さが異なる磁界を付与するように構成したことを特徴とする太陽電池。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の太陽電池を用いた太陽電池装置であって、
太陽電池の透明電極の表面に、太陽光線を分光させる分光器を配置するとともに、この太陽電池における各カーボンナノチューブにて得られた電気を所定電圧に調整する電圧調整器を具備したことを特徴とする太陽電池装置。
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