JP2014203985A - 太陽電池保護膜、太陽電池及びそれらの製造方法 - Google Patents
太陽電池保護膜、太陽電池及びそれらの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】自発電荷を有する活性化エネルギーレベル0.8−2.0eVを持つ結晶系ナノダイヤモンド半導体を太陽電池保護膜として使用する。
これにより、粒子サイズ3−8nmの半導体粒子の光散乱効果により光吸収能を増し、自発電荷により太陽電池表面の汚れ付着を防止して出力の経年劣化を防止するとともに、半導体ダイヤモンドの400nm以下の紫外線波長帯域を0.5−2.0μmの波長帯域に変換して光電気変換効率を増す。
【選択図】 図6
Description
本発明者らは、CB火薬を構成する分子中のC原子を直接ダイヤモンドに変換する爆発法で作られた自発電荷を有する結晶系ダイヤモンド半導体粒子が太陽電池の表面の清浄度維持による経年劣化防止のために有効であること及び太陽電池の光電気変換効率の向上のためにも有効であることを見出した。
第二の成果は、安定な紫外線吸収能及び波長変換能を有する結晶系ダイヤモンド半導体の波長変換特性を利用して太陽電池の光電気変換効率を向上させた太陽電池保護膜である。
この太陽電池保護膜は、太陽電池のpn接合された半導体の受光面側の保護膜であり、受光面側は通常、ガラス膜がコーティングされている。このガラス膜の中に太陽電池保護膜の構成材料である結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子が充填される。そして、その太陽電池保護膜は、太陽電池の受光面にコーティング又は固着される有機膜又は無機膜であり、太陽電池生産過程で太陽電池に成膜され、又は販売され、セットされた太陽電池の表面にスプレイもしくは固着されるものである。また、このような太陽電池保護膜の利用対象となる太陽電池の種類は、Si系太陽電池及び化合物太陽電池(SiS太陽電池)である。
第三の成果は、特定な製法により均一化された粒径の結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子による一様な光散乱効果による光吸収能の向上に基づき、太陽電池の光電気変換能を向上させ、かつ耐候性を備える太陽電池保護膜である。
本発明において太陽電池保護膜を構成するために使用される結晶系ナノダイヤ半導体粒子は、5.5―4.6eVエネルギーギャップを有する絶縁体のダイヤモンドにB(ホウ素)又はN(窒素)等をドーピングして半導体にしたものである。ナノダイヤモンド半導体粒子は、通常火薬の爆発法によって作られる基本粒子サイズ3−5nmの微粉末であり、製造過程で機械的な歪を受けるため、0.2−4.0eVの広い範囲での活性化エネルギーレベルをもつ半導体粒子が製造される。
結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子を含むスプレイ液には、0.1%PVDFを含む水を用いる代わりに、DMSOヂメチルスルホオキサイド液を用いることもできる。無機ガラス膜の作成方法は段落0042に記述した例に限定されない。
活性化エネルギーレベル0.8−2.0eVを有する自発電荷を有する、例えば単結晶ナノダイヤモンド半導体粒子を分散させたスプレイ液、例えば、上記0.1%PVDFを含む水またはDMSOヂメチルスルホオキサイド液を太陽電池の表面にスプレイ又は塗布によりコートした後、乾燥焼成して太陽電池保護膜を成膜することにより、本発明に係る太陽電池保護膜を有する太陽電池を製造することができる。
Claims (8)
- 活性化エネルギーレベル0.8−2.0eVを有する自発電荷を有する結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子を含む有機膜又は無機膜よりなる太陽電池保護膜。
- 請求項1記載の太陽電池保護膜において、前記結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子の粒子サイズは3.5−8.0nmであることを特徴とする太陽電池保護膜。
- 請求項1又は2記載の太陽電池保護膜において、前記結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子が0.0005wt%以上含まれていることを特徴とする太陽電池保護膜。
- 活性化エネルギーレベル0.8−2.0eVを有する自発電荷を有する結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子を分散させた溶液を太陽電池の表面にスプレイ又は塗布によりコートした後、乾燥焼成して保護膜を成膜することを特徴とする請求項1、2又は3に記載の太陽電池保護膜の製造方法。
- 活性化エネルギーレベル0.8−2.0eVを有する自発電荷を有する結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子を有機高分子及び無機ガラスの溶液に分散混合して成膜することを特徴とする請求項1、2又は3に記載の太陽電池保護膜の製造方法。
- 請求項1、2又は3に記載の太陽電池保護膜を使用していることを特徴とする太陽電池。
- 活性化エネルギーレベル0.8−2.0eVを有する自発電荷を有する結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子を分散させた溶液を太陽電池の表面にスプレイ又は塗布によりコートした後、乾燥焼成して請求項1、2又は3に記載の太陽電池保護膜を成膜することを特徴とする太陽電池の製造方法。
- 活性化エネルギーレベル0.8−2.0eVを有する自発電荷を有する結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子を有機高分子及び無機ガラスの溶液に分散混合して、請求項1、2又は3に記載の太陽電池保護膜を形成した後、その太陽電池保護膜を太陽電池の表面に貼り付けることを特徴とする太陽電池の製造方法。
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