JP2014209844A - Power generation device, and power generation system with power generation device - Google Patents

Power generation device, and power generation system with power generation device Download PDF

Info

Publication number
JP2014209844A
JP2014209844A JP2014121702A JP2014121702A JP2014209844A JP 2014209844 A JP2014209844 A JP 2014209844A JP 2014121702 A JP2014121702 A JP 2014121702A JP 2014121702 A JP2014121702 A JP 2014121702A JP 2014209844 A JP2014209844 A JP 2014209844A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type semiconductor
power generation
semiconductor layer
mode
substrate
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.)
Granted
Application number
JP2014121702A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5737462B2 (en
Inventor
鈴木 貴志
Takashi Suzuki
貴志 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2014121702A priority Critical patent/JP5737462B2/en
Publication of JP2014209844A publication Critical patent/JP2014209844A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5737462B2 publication Critical patent/JP5737462B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/60Thermal-PV hybrids

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generation device that performs photovoltaic and thermal power generation.SOLUTION: A power generation device comprises: a plurality of pn stacks 11 in which p-type semiconductor layers 11a and n-type semiconductor layers 11b are stacked; and a mode switching part 16 which switches a power generation mode into a photovoltaic mode or a thermal power generation mode by connecting the plurality of pn stacks 11. The mode switching part 16 switches the power generation mode into the photovoltaic mode by connecting the p-type semiconductor layers 11a in parallel for each other and connecting the n-type semiconductor layers 11b in parallel for each other to the plurality of pn stacks 11. Also, the mode switching part 16 switches the power generation mode into the thermal power generation mode by connecting the p-type semiconductor layer 11a and the n-type semiconductor layer 11b in series to different pn stacks 11.

Description

本発明は、発電装置及びそのような発電装置を備えた発電システムに関する。   The present invention relates to a power generation device and a power generation system including such a power generation device.

従来、光エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する太陽電池が利用されている。この光エネルギーとしては、主に太陽光が使用される。   Conventionally, solar cells that generate light by converting light energy into electrical energy have been used. As this light energy, sunlight is mainly used.

例えば、太陽電池は、p型半導体層とn型半導体層とが積層されて形成される。太陽電池は、太陽光等の光を受けて、pn接合部において電子−正孔対が発生することによって起電力が生じる。   For example, a solar cell is formed by stacking a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer. A solar cell receives light such as sunlight and generates an electromotive force by generating electron-hole pairs at a pn junction.

太陽電池の形成材料としては、無機物系及び有機物系がある。無機物系の太陽電池では、無機物半導体材料として主にSiが用いられる。p型又はn型の極性は、Siに不純物を添加することによって制御される。   As a material for forming a solar cell, there are inorganic and organic materials. In inorganic solar cells, Si is mainly used as an inorganic semiconductor material. The p-type or n-type polarity is controlled by adding an impurity to Si.

また、有機物系の太陽電池では、有機半導体材料として、有機色素、導電性ポリマ等の有機化合物又はカーボンナノチューブ等が用いられる。そして、これらの材料は、例えば、ガラス等の電気絶縁性の基板上に配置されて太陽電池が形成される。   In organic solar cells, organic compounds such as organic dyes, conductive polymers, carbon nanotubes, or the like are used as organic semiconductor materials. And these materials are arrange | positioned on electrically insulating board | substrates, such as glass, for example, and a solar cell is formed.

特開昭58−78066号公報JP 58-78066 A 特開平9−15353号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-15353 特開2007−81097号公報JP 2007-81097 A

太陽光を利用する太陽電池は、太陽光を利用できない夜間には、発電することができない。また、日中であっても、雨や曇り等の天候によっては、太陽光が弱いために、十分に発電することができない場合もある。   Solar cells that use sunlight cannot generate electricity at night when sunlight cannot be used. Even during the daytime, depending on the weather such as rain or cloudy weather, sunlight may be weak, so that sufficient power generation may not be possible.

また、発電装置としては、簡易な構造であることが求められている。   Further, the power generation device is required to have a simple structure.

本明細書で開示する発電装置の一形態によれば、p型半導体層とn型半導体層とが積層された複数のpn積層体と、複数の上記pn積層体同士を接続して、光発電モード又は熱発電モードに切り替えるモード切り替え部と、を備える。   According to one embodiment of the power generation device disclosed in this specification, a plurality of pn stacks in which a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer are stacked, and a plurality of the pn stacks are connected to each other to generate photovoltaic power. A mode switching unit that switches to a mode or a thermoelectric generation mode.

上述した発電装置の一形態によれば、簡易な構造を有し、光エネルギーを電気エネルギーに変化させることができると共に、利用できる光エネルギーが十分でない場合であっても、発電することができる。   According to one form of the power generation device described above, it has a simple structure, can change light energy into electric energy, and can generate power even when the available light energy is not sufficient.

本明細書に開示する発電システムの第1実施形態のシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of a first embodiment of a power generation system disclosed in this specification. FIG. (A)は図1に示す発電装置のpn積層体の配置状態を示す平面図であり、(B)は(A)のA−A線断面図である。(A) is a top view which shows the arrangement | positioning state of the pn laminated body of the electric power generating apparatus shown in FIG. 1, (B) is the sectional view on the AA line of (A). (A)は図2のpn積層体の拡大平面図であり、(B)は(A)のX−X線断面図である。(A) is an enlarged plan view of the pn stack of FIG. 2, and (B) is a cross-sectional view taken along line XX of (A). 図1の発電装置におけるpn積層体及びモード切り替え部を説明する図である。It is a figure explaining the pn laminated body and mode switching part in the electric power generating apparatus of FIG. (A)はpn体積層体の他の配置状態を示す平面図であり、(B)は(A)のB−B線断面図である。(A) is a top view which shows the other arrangement | positioning state of a pn body laminated body, (B) is the BB sectional drawing of (A). 本明細書に開示する発電システムの第2実施形態のpn積層体及びモード切り替え部を示す図である。It is a figure which shows the pn laminated body and mode switching part of 2nd Embodiment of the electric power generation system disclosed to this specification. 本明細書に開示する発電システムの第3実施形態のpn積層体を示す図である。It is a figure which shows the pn laminated body of 3rd Embodiment of the electric power generation system disclosed to this specification. 図7のpn積層体における端部電極の形成材料及びその熱伝導率を示す図である。It is a figure which shows the formation material of the edge part electrode in the pn laminated body of FIG. 7, and its thermal conductivity. (A)は本明細書に開示する発電システムの第4実施形態のpn積層体の平面図であり、(B)は(A)のY−Y線断面図である。(A) is a top view of the pn laminated body of 4th Embodiment of the electric power generation system disclosed to this specification, (B) is the YY sectional view taken on the line of (A). 本明細書に開示する発電システムの第5実施形態のpn積層体の断面図である。It is sectional drawing of the pn laminated body of 5th Embodiment of the electric power generation system disclosed to this specification. 本明細書に開示する発電システムの第6実施形態のpn積層体の平面図である。It is a top view of the pn laminated body of 6th Embodiment of the electric power generation system disclosed to this specification. 図11のpn積層体のZ1−Z1線断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of the pn stack of FIG. 11 taken along the line Z1-Z1. 本明細書に開示する発電システムの第7実施形態のシステム構成図である。It is a system configuration figure of a 7th embodiment of the power generation system indicated to this specification. 本明細書に開示する発電システムの第8実施形態のシステム構成図である。It is a system configuration figure of an 8th embodiment of the power generation system indicated to this specification. 本明細書に開示する発電装置の製造方法の第1実施形態の製造工程を示す図(その1)である。It is FIG. (1) which shows the manufacturing process of 1st Embodiment of the manufacturing method of the electric power generating apparatus disclosed by this specification. 本明細書に開示する発電装置の製造方法の第1実施形態の製造工程を示す図(その2)である。It is FIG. (2) which shows the manufacturing process of 1st Embodiment of the manufacturing method of the electric power generating apparatus disclosed to this specification. 本明細書に開示する発電装置の製造方法の第1実施形態の製造工程を示す図(その3)である。It is FIG. (The 3) which shows the manufacturing process of 1st Embodiment of the manufacturing method of the electric power generating apparatus disclosed by this specification. 本明細書に開示する発電装置の製造方法の第1実施形態の製造工程を示す図(その4)である。FIG. 6 is a diagram (No. 4) illustrating a manufacturing process of the first embodiment of the method for manufacturing the power generating apparatus disclosed in this specification. 本明細書に開示する発電装置の製造方法の第2実施形態の製造工程を示す図(その1)であり、(A)は平面図であり、(B)は(A)のZ2−Z2線拡大断面図である。It is a figure (the 1) which shows the manufacturing process of 2nd Embodiment of the manufacturing method of the electric power generating apparatus disclosed to this specification, (A) is a top view, (B) is Z2-Z2 line | wire of (A). It is an expanded sectional view. 本明細書に開示する発電装置の製造方法の第2実施形態の製造工程を示す図(その2)である。It is FIG. (The 2) which shows the manufacturing process of 2nd Embodiment of the manufacturing method of the electric power generating apparatus disclosed by this specification. 本明細書に開示する発電装置の製造方法の第2実施形態の製造工程を示す図(その3)である。It is FIG. (The 3) which shows the manufacturing process of 2nd Embodiment of the manufacturing method of the electric power generating apparatus disclosed by this specification. 本明細書に開示する発電装置の製造方法の第2実施形態の製造工程を示す図(その4)であり、(A)は平面図であり、(B)は(A)のZ3−Z3線拡大断面図である。It is a figure (the 4) which shows the manufacturing process of 2nd Embodiment of the manufacturing method of the electric power generating apparatus disclosed to this specification, (A) is a top view, (B) is the Z3-Z3 line | wire of (A). It is an expanded sectional view. 本明細書に開示する発電装置の製造方法の第2実施形態の製造工程を示す図(その5)である。It is FIG. (5) which shows the manufacturing process of 2nd Embodiment of the manufacturing method of the electric power generating apparatus disclosed to this specification. 本明細書に開示する発電装置の製造方法の第2実施形態の製造工程を示す図(その6)である。It is FIG. (6) which shows the manufacturing process of 2nd Embodiment of the manufacturing method of the electric power generating apparatus disclosed by this specification.

以下、本明細書で開示する発電システムの好ましい第1実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。   Hereinafter, a preferred first embodiment of a power generation system disclosed in this specification will be described with reference to the drawings. However, it should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the invention described in the claims and equivalents thereof.

図1は、本明細書に開示する発電システムの第1実施形態を示す図である。図2は、図1に示す発電装置のpn積層体の配置状態を示す図である。図3(A)は図2のpn積層体の拡大平面図であり、図3(B)は図3(A)のX−X線断面図である。図4は、図1の発電装置におけるpn積層体及びモード切り替え部を説明する図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating a first embodiment of a power generation system disclosed in this specification. FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement state of the pn stack of the power generation device illustrated in FIG. 1. 3A is an enlarged plan view of the pn stack of FIG. 2, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 3A. FIG. 4 is a diagram illustrating a pn stack and a mode switching unit in the power generation device of FIG.

発電システム1は、図1に示すように、発電装置10と、発電装置10を制御する制御装置30と、を有する。   As illustrated in FIG. 1, the power generation system 1 includes a power generation device 10 and a control device 30 that controls the power generation device 10.

発電装置10は、p型半導体層11aとn型半導体層11bとが積層された複数のpn積層体11と、複数のpn積層体11同士を接続して、光発電モード又は熱発電モードに切り替えるモード切り替え部16と、を備えることができる。   The power generation device 10 connects the plurality of pn stacks 11 in which the p-type semiconductor layer 11a and the n-type semiconductor layer 11b are stacked, and the plurality of pn stacks 11 to each other, and switches to the photovoltaic power generation mode or the thermoelectric generation mode. A mode switching unit 16.

発電装置10は、光発電モードでは、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光発電を行う。また、発電装置10は、熱発電モードでは、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱発電を行うことができる。   In the photovoltaic power generation mode, the power generation apparatus 10 performs photovoltaic power generation that converts light energy into electrical energy. Further, the power generation apparatus 10 can perform thermoelectric generation that converts thermal energy into electrical energy in the thermoelectric generation mode.

発電装置10は、例えば、太陽光が利用できる昼間は、光発電モードで発電し、太陽光を利用できない夜間は、熱発電モードで発電を行ってもよい。   For example, the power generation device 10 may generate power in the photovoltaic power generation mode during the daytime when sunlight can be used, and generate power in the thermal power generation mode during nighttime when the sunlight cannot be used.

制御装置30は、発電装置10を光発電モード又は熱発電モードに切り替える判断を行って、且つモード切り替え部16に対してモードの切り替えを実行させる切り替え判断部31を備えることができる。また、制御装置30は、切り替え判断部31がモード切り替えの判断を行うタイミングを与えるタイマー部32と、切り替え判断部31が光発電モード又は熱発電モードに切り替える判断を行うための情報が記憶された記憶部33と、を備えることができる。   The control device 30 can include a switching determination unit 31 that determines to switch the power generation device 10 to the photovoltaic power generation mode or the thermal power generation mode and causes the mode switching unit 16 to perform mode switching. In addition, the control device 30 stores a timer unit 32 that gives a timing for the switching determination unit 31 to perform the mode switching determination, and information for the switching determination unit 31 to perform a determination to switch to the photovoltaic power generation mode or the thermal power generation mode. A storage unit 33.

記憶部33には、発電システム1が設置される場所の緯度又は高度等の情報と、過去の統計に基づいた日照確率と、光発電による発電量が熱発電による発電量よりも多くなると予想される日時を記憶することができる。   In the storage unit 33, it is expected that the information on the latitude or altitude of the place where the power generation system 1 is installed, the probability of sunlight based on past statistics, and the amount of power generated by photovoltaic power generation will be greater than the amount of power generated by thermal power generation. The date and time can be stored.

切り替え判断部31は、タイマー部32によって与えられたタイミングで、記憶部33に記憶された情報を元にして、発電装置10を光発電モード又は熱発電モードに切り替える判断を行う。   The switching determination unit 31 determines to switch the power generation device 10 to the photovoltaic power generation mode or the thermal power generation mode based on the information stored in the storage unit 33 at the timing given by the timer unit 32.

制御装置30は、例えば、パーソナルコンピュータを用いて形成できる。また、記憶部33としては、ROM又はフラッシュメモリ等の半導体記憶装置、磁気記憶装置等を用いて形成できる。   The control device 30 can be formed using, for example, a personal computer. The storage unit 33 can be formed using a semiconductor storage device such as a ROM or a flash memory, a magnetic storage device, or the like.

発電装置10において光発電モードで発電された電力は、図1に示すように、+Vsol及びーVsolから、整流器70を介してパワーコンディショナ50に出力される。太陽発電モードで発電された電力は、光強度の変化に伴って変動するので、出力された電力は、パワーコンディショナ50によって、出力電圧+Voutが一定に調整されて、負荷に出力される。   As shown in FIG. 1, the electric power generated in the photovoltaic power generation mode in the power generation apparatus 10 is output from + Vsol and −Vsol to the power conditioner 50 via the rectifier 70. Since the electric power generated in the solar power generation mode fluctuates with a change in the light intensity, the output power + Vout is adjusted to be constant by the power conditioner 50 and output to the load.

パワーコンディショナ50からの出力には、蓄電器60が並列に接続されているので、天候による光発電電力の変動が更に防止される。   Since the battery 60 is connected in parallel to the output from the power conditioner 50, the fluctuation of the photovoltaic power due to the weather is further prevented.

また、発電装置10において、熱発電モードで発電された電力は、+VTE及びーVTEから、同様に、整流器70を介してパワーコンディショナ50に出力された後、負荷に出力される。   Further, in the power generation apparatus 10, the electric power generated in the thermoelectric generation mode is output from the + VTE and −VTE to the power conditioner 50 through the rectifier 70 and then output to the load.

整流器70は、光発電モードで発電された電力が、+VTEに逆流することを防止する。また、整流器70は、熱発電モードで発電された電力が、+Vsolに逆流することを防止する。   The rectifier 70 prevents the power generated in the photovoltaic mode from flowing back to + VTE. The rectifier 70 prevents the power generated in the thermoelectric generation mode from flowing back to + Vsol.

なお、蓄電池60は、発電装置10とパワーコンディショナ50との間に配置されても良い。   The storage battery 60 may be disposed between the power generation apparatus 10 and the power conditioner 50.

以下、発電装置10に関して、更に説明を行う。   Hereinafter, the power generation apparatus 10 will be further described.

図2に示すように、pn積層体11は、縦長の矩形形状を有する。pn積層体11を形成するp型半導体層11a及びn型半導体層11bは、それぞれも、縦長の矩形形状を有する。p型半導体層11aとn型半導体層11bとは、それぞれの長手方向を一致させて積層されている。   As shown in FIG. 2, the pn laminated body 11 has a vertically long rectangular shape. Each of the p-type semiconductor layer 11a and the n-type semiconductor layer 11b forming the pn stacked body 11 has a vertically long rectangular shape. The p-type semiconductor layer 11a and the n-type semiconductor layer 11b are stacked so that their longitudinal directions coincide with each other.

pn積層体11は、下側の半導体層と同じ形状を有する電気絶縁性の基板12を有する。pn積層体11では、基板12上に、p型半導体11a及びn型半導体層11bが積層されている。   The pn stack 11 includes an electrically insulating substrate 12 having the same shape as the lower semiconductor layer. In the pn stacked body 11, a p-type semiconductor 11 a and an n-type semiconductor layer 11 b are stacked on a substrate 12.

発電装置10では、複数のpn積層体11は、幅方向に間隔をあけて、一列に並んで配置される。ここで、幅方向とは、pn積層体11の長手方向と直交する方向である。   In the power generation device 10, the plurality of pn stacks 11 are arranged in a line at intervals in the width direction. Here, the width direction is a direction orthogonal to the longitudinal direction of the pn stacked body 11.

図2に示すように、隣接するpn積層体11におけるp型半導体層11aとn型半導体層11bとの積層の順番は異なっていてもよい。   As shown in FIG. 2, the stacking order of the p-type semiconductor layer 11a and the n-type semiconductor layer 11b in the adjacent pn stacks 11 may be different.

図2(B)の左側のpn積層体11では、基板12側に配置されたn型半導体層11bは、その上に積層されたp型半導体層11aよりも寸法が大きい方が好ましい。また、図2(A)の中央のpn積層体11では、基板12側に配置されたp型半導体層11aは、その上に積層されたn型半導体層11bよりも寸法が大きい方が好ましい。   In the pn stack 11 on the left side of FIG. 2B, the n-type semiconductor layer 11b disposed on the substrate 12 side preferably has a larger dimension than the p-type semiconductor layer 11a stacked thereon. 2A, the p-type semiconductor layer 11a disposed on the substrate 12 side preferably has a larger dimension than the n-type semiconductor layer 11b stacked thereon.

光発電モードでは、pn積層体11は、p型半導体層11aとn型半導体層11bとのpn接合部分において光エネルギーを電気エネルギーに変換する。   In the photovoltaic mode, the pn stack 11 converts light energy into electrical energy at the pn junction between the p-type semiconductor layer 11a and the n-type semiconductor layer 11b.

また、熱発電モードでは、pn積層体11は、p型半導体層11a又はn型半導体層11bの長手方向の両端部に温度差を設け、長手方向に起電力を発生させて、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。   Further, in the thermoelectric generation mode, the pn stack 11 provides a temperature difference at both ends in the longitudinal direction of the p-type semiconductor layer 11a or the n-type semiconductor layer 11b to generate an electromotive force in the longitudinal direction, thereby Convert to energy.

なお、図2(A)及び(B)では、説明を簡単にするため、3つのpn積層体11が一列に配置された状態が示されているが、更に多くの数のpn積層体11が、一列に配置されていても良い。また、発電装置10では、複数のpn積層体11が、2次元のアレイ状に配置されていても良い。   2A and 2B show a state in which three pn laminated bodies 11 are arranged in a row for the sake of simplicity of explanation, but a larger number of pn laminated bodies 11 are shown. , May be arranged in a line. Moreover, in the electric power generating apparatus 10, the some pn laminated body 11 may be arrange | positioned at the two-dimensional array form.

次に、図3(A)及び(B)を参照して、更にpn積層体11の構造を以下に説明する。図3(A)及び(B)に示すpn積層体11は、p型半導体層11aがn型半導体層11bの上に積層されているが、後述する説明は、n型半導体層11bがp型半導体層11aの上に積層されたpn積層体に対しても適宜適用される。   Next, with reference to FIGS. 3A and 3B, the structure of the pn stacked body 11 will be further described below. In the pn stacked body 11 shown in FIGS. 3A and 3B, the p-type semiconductor layer 11a is stacked on the n-type semiconductor layer 11b. In the description to be described later, the n-type semiconductor layer 11b is p-type. The present invention is also appropriately applied to a pn stacked body stacked on the semiconductor layer 11a.

pn積層体11は、上述したp型半導体11a、n型半導体11b及び基板12以外にも、p型半導体層11aの上方の全面に形成された上部電極13としての全面電極を有する。上部電極13は、太陽光に対して透明である。pn積層体11は、上部電極13側を太陽に向けて配置される。   In addition to the above-described p-type semiconductor 11a, n-type semiconductor 11b, and substrate 12, the pn stack 11 has a full-surface electrode as the upper electrode 13 formed on the entire surface above the p-type semiconductor layer 11a. The upper electrode 13 is transparent to sunlight. The pn laminate 11 is arranged with the upper electrode 13 side facing the sun.

また、pn積層体11は、n型半導体層11bの下方に離隔して形成された下部電極14としてのくし歯型電極を有する。複数の下部電極14が、n型半導体層11bの長手方向に対して間隔をあけて配置されている。   Further, the pn stacked body 11 has a comb-shaped electrode as the lower electrode 14 that is formed separately below the n-type semiconductor layer 11b. A plurality of lower electrodes 14 are arranged at intervals with respect to the longitudinal direction of the n-type semiconductor layer 11b.

更に、pn積層体11では、n型半導体層11bの長手方向の両端部には、他のpn積層体の半導体層と接続されるか又は熱発電した電力を取り出すための端部電極15a、15bが形成されている。端部電極15a、15bは、p型半導体層11aが積層されていない部分のn型半導体層11bの上に配置されている。   Further, in the pn stacked body 11, end electrodes 15 a and 15 b for extracting electric power that is connected to the semiconductor layers of other pn stacked bodies or takes out thermoelectric power are formed at both ends in the longitudinal direction of the n-type semiconductor layer 11 b. Is formed. The end electrodes 15a and 15b are arranged on the n-type semiconductor layer 11b where the p-type semiconductor layer 11a is not stacked.

更にまた、基板12には、基板12内における熱の伝導を防止するための複数のスリット12aが形成されている。図3(B)に示すように、複数のスリット12aの間隔は、pn積層体11の長手方向における一方の端部11dに近づくと共に、漸増している。即ち、pn積層体11の長手方向における他方の端部11cに近づくと共に、漸減している。   Furthermore, the substrate 12 is formed with a plurality of slits 12 a for preventing heat conduction in the substrate 12. As shown in FIG. 3B, the interval between the plurality of slits 12a gradually increases as it approaches one end portion 11d in the longitudinal direction of the pn stack 11. That is, it gradually decreases as it approaches the other end portion 11c in the longitudinal direction of the pn stack 11.

pn積層体11を熱電素子として用いる場合には、pn積層体11の長手方向の両端部に温度差を設ける。例えば、端部電極15a側を低温領域として、端部電極15b側を高温領域とする。この場合、端部電極15a、15bが接続されたn型半導体層11bの長手方向の両端部における温度差が大きい程、n型半導体層11b内の起電力が大きくなる。   When using the pn laminated body 11 as a thermoelectric element, a temperature difference is provided at both ends in the longitudinal direction of the pn laminated body 11. For example, the end electrode 15a side is a low temperature region, and the end electrode 15b side is a high temperature region. In this case, the electromotive force in the n-type semiconductor layer 11b increases as the temperature difference at both ends in the longitudinal direction of the n-type semiconductor layer 11b to which the end electrodes 15a and 15b are connected increases.

そこで、pn積層体11では、その長手方向と直交する方向に複数のスリット12aを設けてある。このスリット12aを設けることによって、例えば、端部電極15b側を高温領域とした場合には、端部電極15b側からの熱エネルギーが、基板12を伝わって、低温領域である端部電極15a側へ伝導することが防止される。   Therefore, in the pn laminate 11, a plurality of slits 12a are provided in a direction orthogonal to the longitudinal direction. By providing the slit 12a, for example, when the end electrode 15b side is a high temperature region, the thermal energy from the end electrode 15b side is transmitted through the substrate 12 to the end electrode 15a side which is a low temperature region. Conduction to is prevented.

p型半導体層11a及びn型半導体層11bの形成材料としては、SiまたはGeを主成分として含む無機半導体材料を用いることができる。   As a material for forming the p-type semiconductor layer 11a and the n-type semiconductor layer 11b, an inorganic semiconductor material containing Si or Ge as a main component can be used.

p型半導体層11a及びn型半導体層11bとしては、製造コストを低減する観点から、基板12上に形成されたPoly−Siの薄膜を用いることが好ましい。   As the p-type semiconductor layer 11a and the n-type semiconductor layer 11b, it is preferable to use a poly-Si thin film formed on the substrate 12 from the viewpoint of reducing the manufacturing cost.

また、基板12として、p型のSi基板を用いれば、基板12をp型半導体層として用いることができる。同様に、基板12として、n型のSi基板を用いれば、基板12をn型半導体層として用いることができる。特に、単結晶又は多結晶のSi基板を基板12として用いることにより、光発電の性能を向上させることができる。   If a p-type Si substrate is used as the substrate 12, the substrate 12 can be used as a p-type semiconductor layer. Similarly, if an n-type Si substrate is used as the substrate 12, the substrate 12 can be used as an n-type semiconductor layer. In particular, by using a monocrystalline or polycrystalline Si substrate as the substrate 12, the performance of photovoltaic power generation can be improved.

p型半導体層11aに添加するp型ドーパントとしては、例えば、B、Al、Ga、又はInを用いることができる。また、n型半導体層11bに添加するn型ドーパントとしては、例えば、P、As、又はSbを用いることができる。   As a p-type dopant added to the p-type semiconductor layer 11a, for example, B, Al, Ga, or In can be used. Moreover, as the n-type dopant added to the n-type semiconductor layer 11b, for example, P, As, or Sb can be used.

上部電極13の形成材料としては、例えばITO、ZnO、又はTiO2を用いることができる。 As a material for forming the upper electrode 13, for example, ITO, ZnO, or TiO 2 can be used.

基板12の形成材料としては、例えば、ガラス、アルミナ又は石英等を用いることができる。   As the material for forming the substrate 12, for example, glass, alumina, quartz, or the like can be used.

次に、発電装置10のモード切り替え部16を、図4を参照して、更に以下に説明する。図4には、3つのpn積層体11が幅方向に間隔をあけて配置されており、モード切り替え部16によって、複数のpn積層体11同士の接続を変更して、発電装置10が光発電モード又は熱発電モードに切り替えられる。   Next, the mode switching unit 16 of the power generation apparatus 10 will be further described below with reference to FIG. In FIG. 4, the three pn stacks 11 are arranged at intervals in the width direction, and the mode switching unit 16 changes the connection between the plurality of pn stacks 11, so that the power generation device 10 can generate photovoltaic power. Mode or thermoelectric generation mode.

モード切り替え部16は、複数のpn積層体11に対して、p型半導体層11a同士を並列に接続し、且つn型半導体層11b同士を並列に接続することにより、光発電モードに切り替える。   The mode switching unit 16 switches to the photovoltaic mode by connecting the p-type semiconductor layers 11a in parallel to each other and connecting the n-type semiconductor layers 11b in parallel to the plurality of pn stacks 11.

具体的には、モード切り替え部16は、図4に示すように、p型半導体層11a同士を、並列に接続する第1スイッチング素子17a、17bと、n型半導体層11b同士を並列に接続する第2スイッチング素子18a、18bと、を有する。   Specifically, as shown in FIG. 4, the mode switching unit 16 connects the first switching elements 17a and 17b that connect the p-type semiconductor layers 11a in parallel and the n-type semiconductor layers 11b in parallel. Second switching elements 18a and 18b.

第1スイッチング素子17aは、図4左側のp型半導体層11aと、図4中央のp型半導体層11aとを、上部電極13及び下部電極14を介して接続する。また、第1スイッチング素子17bは、図4中央のp型半導体層11aと、図4右側のp型半導体層11aとを、上部電極13を介して接続する。   The first switching element 17 a connects the p-type semiconductor layer 11 a on the left side of FIG. 4 and the p-type semiconductor layer 11 a in the center of FIG. 4 via the upper electrode 13 and the lower electrode 14. The first switching element 17b connects the p-type semiconductor layer 11a in the center of FIG. 4 and the p-type semiconductor layer 11a on the right side of FIG.

第2スイッチング素子18aは、図4左側のn型半導体層11bと、図4中央のn型半導体層11bとを、上部電極13を介して接続する。また、第1スイッチング素子18bは、図4中央のn型半導体層11bと、図4右側のn型半導体層11bとを、上部電極13及び下部電極14を介して接続する。   The second switching element 18 a connects the n-type semiconductor layer 11 b on the left side of FIG. 4 and the n-type semiconductor layer 11 b in the center of FIG. 4 via the upper electrode 13. The first switching element 18 b connects the n-type semiconductor layer 11 b in the center of FIG. 4 and the n-type semiconductor layer 11 b on the right side of FIG. 4 via the upper electrode 13 and the lower electrode 14.

第1スイッチング素子17a、17bと第2スイッチング素子18a、18bとは、光発電モードへ切り替えるための共通のPVモード切り替え信号線16aに接続される。第1スイッチング素子17a、17b及び第2スイッチング素子18a、18bは、PVモード切り替え信号線16aからの信号を入力すると導通状態になる。PVモード切り替え信号線16aは、モード切り替え部16に接続する。   The first switching elements 17a and 17b and the second switching elements 18a and 18b are connected to a common PV mode switching signal line 16a for switching to the photovoltaic mode. The first switching elements 17a and 17b and the second switching elements 18a and 18b are turned on when a signal from the PV mode switching signal line 16a is input. The PV mode switching signal line 16 a is connected to the mode switching unit 16.

また、モード切り替え部16は、異なるpn積層体11に対して、p型半導体層11aとn型半導体層11bとを直列に接続することにより、熱発電モードに切り替える。   The mode switching unit 16 switches to the thermoelectric generation mode by connecting the p-type semiconductor layer 11a and the n-type semiconductor layer 11b in series to different pn stacks 11.

具体的には、モード切り替え部16は、異なるpn積層体11に対して、p型半導体層11aとn型半導体層11bとを、端部電極15a、15bを介して接続する第3スイッチング素子19a、19bを有する。   Specifically, the mode switching unit 16 connects the p-type semiconductor layer 11a and the n-type semiconductor layer 11b to different pn stacks 11 via the end electrodes 15a and 15b. , 19b.

第3スイッチング素子19aは、図4左側のn型半導体層11bを、端部電極15aを介して、図4中央のp型半導体層11aと接続する。また、第3スイッチング素子19bは、図4中央のp型半導体層11aを、端部電極15bを介して、図4右側のn型半導体層11bと接続する。   The third switching element 19a connects the n-type semiconductor layer 11b on the left side of FIG. 4 to the p-type semiconductor layer 11a in the center of FIG. 4 via the end electrode 15a. The third switching element 19b connects the p-type semiconductor layer 11a in the center of FIG. 4 to the n-type semiconductor layer 11b on the right side of FIG. 4 via the end electrode 15b.

第3スイッチング素子19a、19bは、発電装置10を熱発電モードへ切り替えるためのTEモード切り替え信号線16bに接続する。第3スイッチング素子19a、19bは、TEモード切り替え信号線16bからの信号を入力すると導通状態になる。TEモード切り替え信号線16bは、モード切り替え部16に接続する。   The third switching elements 19a and 19b are connected to a TE mode switching signal line 16b for switching the power generation apparatus 10 to the thermoelectric generation mode. The third switching elements 19a and 19b are turned on when a signal from the TE mode switching signal line 16b is input. The TE mode switching signal line 16 b is connected to the mode switching unit 16.

各pn積層体11には、複数の下部電極14同士を接続する第5スイッチング素子21が配置される。図4に示すように、各pn積層体11では、複数の第5スイッチング素子21が並列に接続されており、第5スイッチング素子の導通によって、複数の下部電極14が、並列に接続される。   In each pn stack 11, a fifth switching element 21 that connects the plurality of lower electrodes 14 is disposed. As shown in FIG. 4, in each pn laminated body 11, the some 5th switching element 21 is connected in parallel, and the some lower electrode 14 is connected in parallel by conduction | electrical_connection of a 5th switching element.

第5スイッチング素子21は、発電装置10を光発電モードへ切り替えるためのPVモード切り替え信号線16aに接続する。第5スイッチング素子21は、PVモード切り替え信号線16aからの信号を入力すると導通状態になる。   The fifth switching element 21 is connected to the PV mode switching signal line 16a for switching the power generation apparatus 10 to the photovoltaic power generation mode. The fifth switching element 21 becomes conductive when a signal from the PV mode switching signal line 16a is input.

本実施形態では、第1スイッチング素子17a、17b、第2スイッチング素子18a、18b、第3スイッチング素子19a、19b及び、第5スイッチング素子21は、ノーマリーオフのトランジスタである。ノーマリーオフとは、PVモード切り替え信号線16a又はTEモード切り替え信号線16bからの信号が入力されない場合には、トランジスタが非導通状態にあり、信号が入力されると導通状態になる意味である。また、各スイッチング素子としては、継電器又は機械的なスイッチを用いても良い。   In the present embodiment, the first switching elements 17a and 17b, the second switching elements 18a and 18b, the third switching elements 19a and 19b, and the fifth switching element 21 are normally-off transistors. The normally-off means that the transistor is in a non-conductive state when a signal from the PV mode switching signal line 16a or the TE mode switching signal line 16b is not input, and is in a conductive state when a signal is input. . Moreover, you may use a relay or a mechanical switch as each switching element.

次に、発電装置10が光発電モードで発電する動作について、以下に説明する。   Next, the operation in which the power generation apparatus 10 generates power in the photovoltaic power generation mode will be described below.

まず、光発電モードでは、モード切り替え部16が、PVモード切り替え信号線16aに信号を出力することによって、第1スイッチング素子17a、17b、第2スイッチング素子18a、18b、及び第5スイッチング素子21が導通状態になる。一方、TEモード切り替え信号線16bには信号が出力されていないので、第3スイッチング素子19a、19bは非導通状態にある。   First, in the photovoltaic mode, the mode switching unit 16 outputs a signal to the PV mode switching signal line 16a, so that the first switching elements 17a and 17b, the second switching elements 18a and 18b, and the fifth switching element 21 It becomes conductive. On the other hand, since no signal is output to the TE mode switching signal line 16b, the third switching elements 19a and 19b are in a non-conductive state.

第1スイッチング素子17a、17bが導通状態になることによって、複数のpn積層体11において、p型半導体層11a同士が並列に接続される。また、第2スイッチング素子18a、18bが導通状態になることによって、複数のpn積層体11に対して、n型半導体層11b同士が並列に接続される。   When the first switching elements 17a and 17b are turned on, the p-type semiconductor layers 11a are connected in parallel in the plurality of pn stacks 11. Further, when the second switching elements 18 a and 18 b are in a conductive state, the n-type semiconductor layers 11 b are connected in parallel to the plurality of pn stacks 11.

また、第5スイッチング素子21が導通状態になることによって、各pn積層体11における複数の下部電極14同士が並列に接続される。   Further, when the fifth switching element 21 is turned on, the plurality of lower electrodes 14 in each pn stack 11 are connected in parallel.

そして、太陽光等の光を各pn積層体11の上面に照射することによって、各pn積層体11は、光エネルギーを電気エネルギーに変化して発電する。このように発生した電力は、出力端子+Vsol及びーVsolからとり出される。   And by irradiating the upper surface of each pn laminated body 11 with light, such as sunlight, each pn laminated body 11 changes light energy into electric energy, and generates electric power. The electric power generated in this way is taken out from the output terminals + Vsol and −Vsol.

次に、発電装置10が熱発電モードで発電する動作について、以下に説明する。   Next, the operation in which the power generation apparatus 10 generates power in the thermoelectric generation mode will be described below.

まず、熱発電モードでは、モード切り替え部16が、TEモード切り替え信号線16bに信号を出力することによって、第3スイッチング素子19a、19bが導通状態になる。一方、PVモード切り替え信号線16aには信号が出力されないので、第1スイッチング素子17a、17b、第2スイッチング素子18a、18b、及び第5スイッチング素子21は非導通状態にある。   First, in the thermoelectric generation mode, the mode switching unit 16 outputs a signal to the TE mode switching signal line 16b, so that the third switching elements 19a and 19b become conductive. On the other hand, since no signal is output to the PV mode switching signal line 16a, the first switching elements 17a and 17b, the second switching elements 18a and 18b, and the fifth switching element 21 are non-conductive.

第3スイッチング素子19a、19bが導通状態になることによって、異なるpn積層体11において、p型半導体層11aとn型半導体層11bとが直列に接続される。   When the third switching elements 19a and 19b are turned on, the p-type semiconductor layer 11a and the n-type semiconductor layer 11b are connected in series in different pn stacks 11.

そして、各pn積層体11における電極端子15b側の長手方向の一方の端部11dを、高温領域Hとし、長手方向の他方の端部11cを低温領域Lとして、温度差を設ける。   Then, one end 11d in the longitudinal direction on the electrode terminal 15b side in each pn laminated body 11 is set as a high temperature region H, and the other end 11c in the longitudinal direction is set as a low temperature region L to provide a temperature difference.

p型半導体層11a及びn型半導体層11bそれぞれの長手方向に温度勾配が生じると、ゼーベック効果により起電力が生じる。p型半導体層11aとn型半導体層11bとでは、温度勾配に対する起電力の向きが逆方向になる。発電装置10では、p型半導体層11aとn型半導体層11bとが直列に接続されているので、各半導体層における起電力の向きが一致して発電できる。このように発生した電力は、出力端子+VTE及びーVTEからとり出される。   When a temperature gradient occurs in the longitudinal direction of each of the p-type semiconductor layer 11a and the n-type semiconductor layer 11b, an electromotive force is generated due to the Seebeck effect. In the p-type semiconductor layer 11a and the n-type semiconductor layer 11b, the direction of the electromotive force with respect to the temperature gradient is reversed. In the power generation device 10, since the p-type semiconductor layer 11a and the n-type semiconductor layer 11b are connected in series, the directions of electromotive forces in the respective semiconductor layers coincide with each other to generate power. The electric power generated in this way is taken out from the output terminals + VTE and −VTE.

発電システム1は、発電装置10を用いて、例えば、昼間は太陽光を利用して光発電モードで発電を行い、太陽光を利用できない夜間には、地熱を利用して熱発電モードで発電を行うことができる。   The power generation system 1 uses the power generation device 10, for example, to generate power in the photovoltaic power generation mode using sunlight during the daytime, and to generate power in the thermoelectric generation mode using geothermal heat at night when sunlight is not available. It can be carried out.

夜間では、地面の温度は、大気の温度よりも高くなる場合が多い。例えば、pn積層体11を地面の上に水平に配置すると、基板12にスリット12aが形成されていない端部電極15b側の温度は、地面の温度に近づいて高い温度になる。一方、基板12に複数のスリット12aが形成されている端部電極15a側は、スリット12aの断熱作用によって、地熱が伝導しにくいので、相対的に、大気の温度に近い低い温度になる。このようにして、pn積層体11の長手方向に温度勾配を形成して、熱発電を行うことができる。   At night, the temperature of the ground is often higher than the temperature of the atmosphere. For example, when the pn laminated body 11 is horizontally arranged on the ground, the temperature on the end electrode 15b side where the slit 12a is not formed in the substrate 12 approaches the ground temperature and becomes high. On the other hand, the end electrode 15a side in which the plurality of slits 12a are formed on the substrate 12 is relatively low in temperature, which is relatively close to the atmospheric temperature, because geothermal heat is less likely to be conducted due to the heat insulating action of the slits 12a. In this way, thermoelectric power generation can be performed by forming a temperature gradient in the longitudinal direction of the pn stack 11.

このようにして、発電システム1は、天候に関わらず1日中、発電を行うことができる。   In this way, the power generation system 1 can generate power throughout the day regardless of the weather.

上述した本実施形態の発電システム1によれば、熱発電モードでは、光エネルギーを電気エネルギーに変化させることができる。また、利用できる光エネルギーが十分でない場合には、熱発電モードで熱発電を行うことができる。   According to the power generation system 1 of the present embodiment described above, light energy can be changed to electrical energy in the thermal power generation mode. Further, when the available light energy is not sufficient, thermoelectric generation can be performed in the thermoelectric generation mode.

また、発電システム1は、光発電素子及び熱発電素子として同じ半導体層を使用し、pn積層体におけるp型半導体層11a及びn型半導体層11bの電気的接続を変えることによって、発電モードを切り替えるので、簡易な構造を有する。   The power generation system 1 uses the same semiconductor layer as the photovoltaic power generation element and the thermoelectric generation element, and switches the power generation mode by changing the electrical connection between the p-type semiconductor layer 11a and the n-type semiconductor layer 11b in the pn stack. So it has a simple structure.

更に、制御装置30によって、光発電モード又は熱発電モードを選択して、発電量の高いモードを選択することによって、効率的な発電が行える。   Furthermore, efficient power generation can be performed by selecting a photovoltaic power generation mode or a thermal power generation mode and selecting a mode with a high power generation amount by the control device 30.

次に、上述した実施形態の変形例を、図5を参照して、以下に説明する。   Next, a modification of the above-described embodiment will be described below with reference to FIG.

発電装置10は、図5(A)及び(B)に示すように、隣接するpn積層体11におけるp型半導体層11aとn型半導体層11bとの積層の順番が同じであっても良い。図5(A)及び(B)に示す例では、3つのpn積層体11が幅方向に一列に配置されており、各pn積層体11では、p型半導体層11aがn型半導体層11bの上に積層されている。   As shown in FIGS. 5A and 5B, the power generation apparatus 10 may have the same stacking order of the p-type semiconductor layer 11 a and the n-type semiconductor layer 11 b in the adjacent pn stacked body 11. In the example shown in FIGS. 5A and 5B, three pn stacks 11 are arranged in a row in the width direction. In each pn stack 11, the p-type semiconductor layer 11a is an n-type semiconductor layer 11b. Laminated on top.

モード切り替え部16は、光発電モードでは、複数のpn積層体11に対して、p型半導体層11a同士を並列に接続し、且つn型半導体層11b同士を並列に接続する。この点に関しては、配線の接続方法が異なる以外は、上述した実施形態と同様である。   In the photovoltaic mode, the mode switching unit 16 connects the p-type semiconductor layers 11a in parallel to each other and the n-type semiconductor layers 11b in parallel to the plurality of pn stacks 11. This is the same as the above-described embodiment except that the wiring connection method is different.

また、モード切り替え部16は、熱発電モードは、異なるpn積層体11に対して、p型半導体層11aとn型半導体層11bとを直列に接続する。この点に関しても、配線の接続方法が異なる以外は、上述した実施形態と同様である。   The mode switching unit 16 connects the p-type semiconductor layer 11a and the n-type semiconductor layer 11b in series to the different pn stacks 11 in the thermoelectric generation mode. This is also the same as the above-described embodiment except that the wiring connection method is different.

この変形例では、全てのpn積層体11の構造が同じであるので、pn積層体の製造が簡易となる。   In this modification, since the structure of all the pn laminated bodies 11 is the same, manufacture of a pn laminated body becomes easy.

次に、本明細書に開示する第2〜第7実施形態の発電システムを、図面を参照しながら以下に説明する。第2〜第7実施形態について特に説明しない点については、上述の第1実施形態に関して詳述した説明が適宜適用される。また、図6〜図14において、図1〜図4と同じ構成要素に同じ符号を付してある。   Next, power generation systems according to second to seventh embodiments disclosed in the present specification will be described below with reference to the drawings. For points that are not particularly described in the second to seventh embodiments, the description in detail regarding the first embodiment is applied as appropriate. Moreover, in FIGS. 6-14, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as FIGS. 1-4.

以下、本明細書に開示する第2実施形態の発電システムを、図6を参照して、説明する。図6は、本明細書に開示する発電システムの第2実施形態のpn積層体及びモード切り替え部を示す図である。   Hereinafter, the power generation system according to the second embodiment disclosed in this specification will be described with reference to FIG. 6. FIG. 6 is a diagram illustrating a pn stack and a mode switching unit according to the second embodiment of the power generation system disclosed in this specification.

本実施形態の発電システムでは、モード切り替え部16が第3スイッチング素子19としてノーマリーオンのタイプを有している点が、上述した第1実施形態に対して異なっている。   The power generation system according to the present embodiment is different from the first embodiment described above in that the mode switching unit 16 has a normally-on type as the third switching element 19.

モード切り替え部16は、ノーマリーオフである第1スイッチング素子17a、17b及び第2スイッチング素子18a、18bと、ノーマリーオンである第3スイッチング素子19a、19bと、を有する。   The mode switching unit 16 includes first switching elements 17a and 17b and second switching elements 18a and 18b that are normally off, and third switching elements 19a and 19b that are normally on.

第1スイッチング素子17a、17bと第2スイッチング素子18a、18bと第3スイッチング素子19a、19bとは、共通の1本のモード切り替え制御信号線16cに接続される。モード切り替え制御信号線16cは、モード切り替え部16に接続する。   The first switching elements 17a and 17b, the second switching elements 18a and 18b, and the third switching elements 19a and 19b are connected to a common mode switching control signal line 16c. The mode switching control signal line 16 c is connected to the mode switching unit 16.

ノーマリーオンとは、モード切り替え制御信号線16cからの信号が入力されない場合には、トランジスタが導通状態にあり、信号が入力されると非導通状態になる意味である。   Normally-on means that the transistor is in a conductive state when no signal is input from the mode switching control signal line 16c, and is in a non-conductive state when a signal is input.

次に、本実施形態の発電装置10が光発電モードで発電する動作について、以下に説明する。   Next, the operation in which the power generation apparatus 10 of the present embodiment generates power in the photovoltaic power generation mode will be described below.

まず、光発電モードでは、モード切り替え部16が、モード切り替え信号線16cに信号を出力することによって、第1スイッチング素子17a、17b、第2スイッチング素子18a、18b、及び第5スイッチング素子21が導通状態になる。一方、第3スイッチング素子19a、19bは非導通状態となる。   First, in the photovoltaic mode, the mode switching unit 16 outputs a signal to the mode switching signal line 16c, whereby the first switching elements 17a and 17b, the second switching elements 18a and 18b, and the fifth switching element 21 are turned on. It becomes a state. On the other hand, the third switching elements 19a and 19b are turned off.

そして、太陽光等の光を各pn積層体11の上面に照射することによって、各pn積層体11は、光エネルギーを電気エネルギーに変化して発電する。このように発生した電力は、出力端子+Vsol及びーVsolからとり出される。   And by irradiating the upper surface of each pn laminated body 11 with light, such as sunlight, each pn laminated body 11 changes light energy into electric energy, and generates electric power. The electric power generated in this way is taken out from the output terminals + Vsol and −Vsol.

次に、発電装置10が熱発電モードで発電する動作について、以下に説明する。   Next, the operation in which the power generation apparatus 10 generates power in the thermoelectric generation mode will be described below.

まず、熱発電モードでは、モード切り替え部16が、モード切り替え信号線16cへの信号の出力を停止することによって、第3スイッチング素子19a、19bが導通状態になる。一方、第1スイッチング素子17a、17b、第2スイッチング素子18a、18b、及び第5スイッチング素子21は、非導通状態になる。   First, in the thermoelectric generation mode, the mode switching unit 16 stops outputting the signal to the mode switching signal line 16c, so that the third switching elements 19a and 19b are in a conductive state. On the other hand, the first switching elements 17a and 17b, the second switching elements 18a and 18b, and the fifth switching element 21 are turned off.

そして、各pn積層体11における電極端子15b側の長手方向の一方の端部11dを、高温領域Hとし、長手方向の他方の端部11cを低温領域Lとして、温度差を設ける。このように発生した電力は、出力端子+VTE及びーVTEからとり出される。   Then, one end 11d in the longitudinal direction on the electrode terminal 15b side in each pn laminated body 11 is set as a high temperature region H, and the other end 11c in the longitudinal direction is set as a low temperature region L to provide a temperature difference. The electric power generated in this way is taken out from the output terminals + VTE and −VTE.

上述した本実施形態の発電システム1によれば、モード切り替え部16における配線の数を低減することができる。   According to the power generation system 1 of the present embodiment described above, the number of wires in the mode switching unit 16 can be reduced.

次に、本明細書に開示する第3実施形態の発電システムを、図7を参照して、以下に説明する。図7は、本明細書に開示する発電システムの第3実施形態のpn積層体を示す図である。   Next, a power generation system according to a third embodiment disclosed in this specification will be described below with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating a pn stack of the third embodiment of the power generation system disclosed in this specification.

本実施形態では、n型半導体層11bの長手方向における温度差を増大させて、熱発電モードにおける発電量を増大させる工夫がなされている。   In this embodiment, the device is devised to increase the power generation amount in the thermoelectric generation mode by increasing the temperature difference in the longitudinal direction of the n-type semiconductor layer 11b.

具体的には、n型半導体層11bの両端部に配置された端部電極15a、15b及び基板12に形成されたスリット12aが、上述した第1実施形態とは異なっている。   Specifically, the end electrodes 15a and 15b disposed at both ends of the n-type semiconductor layer 11b and the slits 12a formed in the substrate 12 are different from those in the first embodiment described above.

図7に示すように、n型半導体層11bの長手方向の一方の端部11dに配置される端部電極15bは、他方の端部11cに配置される端部電極15aよりも寸法が大きい。具体的には、一方の端部電極15bの平面積は、他方の端部電極15aよりも大きく形成されている。   As shown in FIG. 7, the end electrode 15b disposed at one end 11d in the longitudinal direction of the n-type semiconductor layer 11b has a larger dimension than the end electrode 15a disposed at the other end 11c. Specifically, the planar area of one end electrode 15b is larger than that of the other end electrode 15a.

寸法が大きい一方の端部電極15bは、寸法の小さい他方の端部電極15aよりも熱伝導が大きいので、n型半導体層11bの長手方向の両端部における温度差を大きくすることができる。例えば、基板12の長手方向にわたる温度が均一であっても、n型半導体層11bの長手方向には温度勾配を発生させることができる。   One end electrode 15b having a large size has a larger thermal conductivity than the other end electrode 15a having a small size, so that the temperature difference at both ends in the longitudinal direction of the n-type semiconductor layer 11b can be increased. For example, even if the temperature over the longitudinal direction of the substrate 12 is uniform, a temperature gradient can be generated in the longitudinal direction of the n-type semiconductor layer 11b.

また、一方の端部電極15bは、n型半導体層11bと基板12との間に配置されている。端部電極15a、15bの形成材料としては、電気導電率の良いもの、例えば、Ag、Cu等の金属を用いることが好ましい。そして、電気導電率のよい材料は、熱伝導率も優れている。   One end electrode 15 b is disposed between the n-type semiconductor layer 11 b and the substrate 12. As a material for forming the end electrodes 15a and 15b, it is preferable to use a material having good electrical conductivity, for example, a metal such as Ag or Cu. And a material with good electrical conductivity has excellent thermal conductivity.

そこで、熱伝導率の優れた端部電極15aを、n型半導体層11bと基板12との間に配置することによって、地面等の熱源から基板12が受け取った熱エネルギーをn型半導体層11bの端部に効率よく伝えることができる。   Therefore, by disposing the end electrode 15a having excellent thermal conductivity between the n-type semiconductor layer 11b and the substrate 12, the thermal energy received by the substrate 12 from a heat source such as the ground is transferred to the n-type semiconductor layer 11b. Can be transmitted efficiently to the end.

一方、他方の端部電極15bは、n型半導体層11bの表面に配置されているので、一方の端部電極15aのような働きは有していない。   On the other hand, since the other end electrode 15b is disposed on the surface of the n-type semiconductor layer 11b, it does not function as the one end electrode 15a.

このようにして、n型半導体層11bの長手方向の両端部における温度差を更に大きくすることができる。   In this way, the temperature difference at both ends in the longitudinal direction of the n-type semiconductor layer 11b can be further increased.

上述した観点から、一方の端部電極15bの形成材料としては、n型半導体層11bの端部の温度を高くするために、熱伝導率の高い材料を用いることが好ましい。一方、他方の端部電極15aの形成材料としては、n型半導体層11bの温度を相対的に低くするために、熱伝導率の低い材料を用いることが好ましい。   From the viewpoint described above, it is preferable to use a material having high thermal conductivity as a material for forming one end electrode 15b in order to increase the temperature at the end of the n-type semiconductor layer 11b. On the other hand, as a material for forming the other end electrode 15a, it is preferable to use a material having low thermal conductivity in order to relatively reduce the temperature of the n-type semiconductor layer 11b.

図8に、端部電極の材料として用いることのできる材料及びその熱伝導率を示す。一方の端部電極15bの形成材料としては、例えば、Ag又はCu等を用いることができる。また、他方の端部電極15bの形成材料としては、例えば、In又はSn等を用いることができる。   FIG. 8 shows a material that can be used as a material for the end electrode and its thermal conductivity. As a material for forming the one end electrode 15b, for example, Ag or Cu can be used. Further, as a material for forming the other end electrode 15b, for example, In or Sn can be used.

また、本実施形態では、基板12に形成されている複数のスリット12aの幅は、pn積層体11の長手方向の他方の端部11cに近づくと共に、漸増している。即ち、スリット12aの幅は、pn積層体11の長手方向の一方の端部11dに近づくと共に、漸減している。   In the present embodiment, the widths of the plurality of slits 12 a formed in the substrate 12 gradually increase while approaching the other end portion 11 c in the longitudinal direction of the pn stacked body 11. That is, the width of the slit 12a gradually decreases as it approaches the one end portion 11d in the longitudinal direction of the pn stack 11.

このようなスリット12aを用いることによって、基板12の長手方向における温度勾配を増加させることができる。上述した第1実施形態でも、基板12の温度勾配を増加させるために、同じ幅を有するスリットの間隔を変化させて配置していたが、そのためにはより多くの数のスリットを基板12に形成する必要があった。一方、本実施形態では、幅の異なるスリットを用いるので、基板12に形成するスリットの数を減らしつつ、同じ効果が得られるため、製造コストを低減できる。   By using such a slit 12a, the temperature gradient in the longitudinal direction of the substrate 12 can be increased. Also in the first embodiment described above, in order to increase the temperature gradient of the substrate 12, the interval between slits having the same width is changed, but for that purpose, a larger number of slits are formed in the substrate 12. There was a need to do. On the other hand, in the present embodiment, since slits having different widths are used, the same effect can be obtained while reducing the number of slits formed in the substrate 12, and thus the manufacturing cost can be reduced.

上述した熱発電では、夜間に地熱を熱源として発電する場合を例として説明を行った。一方、発電装置10は、太陽光を熱源として、昼間に熱発電を行うことも可能である。このように、昼間に熱発電を行う観点からは、一方の端部電極15bの形成材料としては、n型半導体層11bの端部の温度を高くするために、光反射率の低い材料を用いて、太陽光を吸収させることが好ましい。一方、他方の端部電極15aの形成材料としては、n型半導体層11bの端部の温度を相対的に低くするために、光反射率の高い材料を用いて、太陽光を反射させることが好ましい。光反射率の低い材料としては、例えば、CuやInを用いることができる。また、光反射率の高い材料としては、例えば、AgやAlを用いることができる。   In the above-described thermoelectric generation, the case where electric power is generated using geothermal heat as a heat source at night has been described as an example. On the other hand, the power generation device 10 can also perform thermoelectric generation in the daytime using sunlight as a heat source. Thus, from the viewpoint of performing thermoelectric generation in the daytime, a material having a low light reflectance is used as a material for forming one end electrode 15b in order to increase the temperature at the end of the n-type semiconductor layer 11b. It is preferable to absorb sunlight. On the other hand, as the material for forming the other end electrode 15a, in order to relatively reduce the temperature at the end of the n-type semiconductor layer 11b, a material having a high light reflectance is used to reflect sunlight. preferable. For example, Cu or In can be used as a material having a low light reflectance. In addition, as a material having a high light reflectance, for example, Ag or Al can be used.

上述した本実施形態のpn積層体11によれば、端部電極に対して、寸法、配置位置、熱伝導率、又は光反射率を適宜選択することによって、n型半導体層11bの長手方向における温度勾配を増加させて、熱発電量を向上させることができる。   According to the pn laminated body 11 of the present embodiment described above, by appropriately selecting the size, the arrangement position, the thermal conductivity, or the light reflectance with respect to the end electrode, in the longitudinal direction of the n-type semiconductor layer 11b. The thermal gradient can be increased by increasing the temperature gradient.

また、上述した説明は、端部電極がp型半導体層11aの長手方向の両端部に配置されたpn積層体に対しても適宜適用される。   Moreover, the above-mentioned description is suitably applied also to the pn laminated body by which the edge part electrode is arrange | positioned at the both ends of the longitudinal direction of the p-type semiconductor layer 11a.

次に、本明細書に開示する第4実施形態の発電システムを、図9を参照して、以下に説明する。図9(A)は本明細書に開示する発電システムの第4実施形態のpn積層体の平面図であり、図9(B)は図9(A)のY−Y線断面図である。   Next, a power generation system according to a fourth embodiment disclosed in this specification will be described below with reference to FIG. FIG. 9A is a plan view of a pn stack of a fourth embodiment of the power generation system disclosed in this specification, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line YY in FIG. 9A.

本実施形態の発電システムでは、上部電極13が、全面電極ではなく、くし歯形電極である点が、上述した第1実施形態とは異なっている。複数の上部電極13が、p型半導体層11aの上に、p型半導体層11aの長手方向に対して間隔をあけて配置されている。   The power generation system of the present embodiment is different from the first embodiment described above in that the upper electrode 13 is not a full-surface electrode but a comb-shaped electrode. A plurality of upper electrodes 13 are arranged on the p-type semiconductor layer 11a with a gap in the longitudinal direction of the p-type semiconductor layer 11a.

本実施形態では、上部電極13が、pn積層体11の長手方向に対して、下部電極14と同じ位置に配置されている。   In the present embodiment, the upper electrode 13 is disposed at the same position as the lower electrode 14 with respect to the longitudinal direction of the pn stack 11.

ただし、p型半導体層11aの長手方向の両端部には、端部電極15a、15bが配置されている。熱発電モードでは、p型半導体層11aの端部電極15a、15bが、隣接するpn積層体11のn型半導体層11bの端部電極と接続される。   However, end electrodes 15a and 15b are arranged at both ends in the longitudinal direction of the p-type semiconductor layer 11a. In the thermoelectric generation mode, the end electrodes 15a and 15b of the p-type semiconductor layer 11a are connected to the end electrodes of the n-type semiconductor layer 11b of the adjacent pn stack 11.

光発電モードでは、励起された少数キャリアが電極との界面で再結合することを抑制する観点から、電極と半導体層との接触面積は小さいことが好ましい。本実施形態では、この観点から、上部電極13として、くし歯形電極を用いている。   In the photovoltaic mode, the contact area between the electrode and the semiconductor layer is preferably small from the viewpoint of suppressing recombination of excited minority carriers at the interface with the electrode. In this embodiment, from this viewpoint, a comb-tooth electrode is used as the upper electrode 13.

また、このように光が入射する側にくし歯形電極を用いる場合には、電極の幅を狭めると共に、電極同士の間の間隔を広げて、半導体層への光の入射を妨げないことが好ましい。   Further, when the comb-shaped electrode is used on the light incident side in this way, it is preferable that the width of the electrode is narrowed and the interval between the electrodes is widened so as not to prevent the light from entering the semiconductor layer. .

上述した本実施形態の発電システムによれば、上部電極13としてくし歯形電極を用いているので、少数キャリアの再結合が抑制できるので、光発電モードの発電効率を向上させることができる。   According to the power generation system of the present embodiment described above, since the comb-shaped electrode is used as the upper electrode 13, recombination of minority carriers can be suppressed, so that the power generation efficiency in the photovoltaic mode can be improved.

次に、本明細書に開示する第5実施形態の発電システムを、図10を参照して、以下に説明する。図10は、本明細書に開示する発電システムの第5実施形態のpn積層体の断面図である。   Next, a power generation system according to a fifth embodiment disclosed in this specification will be described below with reference to FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view of the pn stack of the fifth embodiment of the power generation system disclosed in this specification.

基板12は、p型半導体層11a及びn型半導体層11bが配置されている面が、地面に対して水平な底面12bに対して角度αの傾きを有している。   In the substrate 12, the surface on which the p-type semiconductor layer 11a and the n-type semiconductor layer 11b are disposed has an inclination of an angle α with respect to the bottom surface 12b that is horizontal to the ground.

この角度αは、太陽光がp型半導体層11aに効率よく入射するように、発電装置10を有する発電システム1が設置される緯度及び高度に基づいて決定されることが好ましい。角度αは、例えば、春分又は秋分の日の正午の時点に、半導体層が、太陽からの光を垂直に受ける角度として決定することができる。   This angle α is preferably determined based on the latitude and altitude at which the power generation system 1 having the power generation device 10 is installed so that sunlight is efficiently incident on the p-type semiconductor layer 11a. The angle α can be determined as an angle at which the semiconductor layer receives light from the sun vertically, for example, at noon on the day of spring or autumn.

基板12の厚さは、図10に示すように、pn積層体11の長手方向の一方の端部11dに近づくと共に漸減しており、角度αを形成する。一方、基板12の厚さは、pn積層体11の長手方向の他方の端部11cに近づくと共に漸増している。   As shown in FIG. 10, the thickness of the substrate 12 gradually decreases as it approaches one end portion 11d in the longitudinal direction of the pn stacked body 11 to form an angle α. On the other hand, the thickness of the substrate 12 gradually increases as it approaches the other end portion 11 c in the longitudinal direction of the pn stack 11.

また、pn積層体11の長手方向の一方の端部11dは、基板12の厚さが薄いので、n型半導体層11bに地熱が伝わり易い。一方、pn積層体11の長手方向の他方の端部11cは、基板12が厚いので、n型半導体層11bには地熱が伝わり難い。   Moreover, since the thickness of the board | substrate 12 is thin at one edge part 11d of the longitudinal direction of the pn laminated body 11, geothermal heat is easy to be transmitted to the n-type semiconductor layer 11b. On the other hand, since the substrate 12 is thick at the other end portion 11c in the longitudinal direction of the pn stacked body 11, geothermal heat is hardly transmitted to the n-type semiconductor layer 11b.

基板12の形成材料としては、熱伝導性の低い材料を用いることが、n型半導体層11bの長手方向における温度差を大きくする上で好ましい。基板12の形成材料としては、例えば、ガラス又はプラスチックを用いることができる。   As a material for forming the substrate 12, it is preferable to use a material having low thermal conductivity in order to increase the temperature difference in the longitudinal direction of the n-type semiconductor layer 11b. As a material for forming the substrate 12, for example, glass or plastic can be used.

また、基板12の厚さが薄いpn積層体11の長手方向の一方の端部には、基板12の内部に蓄熱材25が配置されている。蓄熱材25は、昼間に太陽光を受けることにより蓄熱し、蓄熱した熱を夜間に放出して一方の端部11d側のn型半導体層11bの部分の温度を高める。こうして、夜間の熱発電モードにおいて、熱発電の効率を高めることができる。   In addition, a heat storage material 25 is disposed inside the substrate 12 at one end in the longitudinal direction of the pn stack 11 in which the substrate 12 is thin. The heat storage material 25 stores heat by receiving sunlight in the daytime, releases the stored heat at night, and increases the temperature of the portion of the n-type semiconductor layer 11b on the one end 11d side. Thus, the efficiency of thermoelectric generation can be increased in the nighttime thermoelectric generation mode.

更に、pn積層体11の長手方向の一方の端部11dは、地中に打ち込まれた熱伝導性の杭26と、熱的に接続されており、地熱が、上記端部11dに伝導し易くなっている。杭26の形成材料としては、熱伝導性の良い材料を用いることが好ましい。杭26の形成材料として、例えば、銅を用いることができる。   Furthermore, one end portion 11d in the longitudinal direction of the pn laminate 11 is thermally connected to the thermally conductive pile 26 driven into the ground, and the geothermal heat is easily conducted to the end portion 11d. It has become. As a material for forming the pile 26, it is preferable to use a material having good thermal conductivity. As a material for forming the pile 26, for example, copper can be used.

一方、基板12の厚さが厚いpn積層体11の長手方向の他方の端部は、複数のスリット12aが設けられており、n型半導体層11bへの地熱の伝導を防止している。   On the other hand, the other end in the longitudinal direction of the pn stack 11 having a thick substrate 12 is provided with a plurality of slits 12a to prevent conduction of geothermal heat to the n-type semiconductor layer 11b.

また、本実施形態では、下部電極14の幅は、一方の端部11dに近づくと共に漸増しており、地熱が、基板12から、下部電極14を介して、n型半導体層11bにおける一方の端部11d側に伝導し易くなっている。   In the present embodiment, the width of the lower electrode 14 gradually increases as it approaches the one end portion 11d, and geothermal heat is generated from the substrate 12 through the lower electrode 14 to one end of the n-type semiconductor layer 11b. It is easy to conduct to the part 11d side.

一方、下部電極14の幅は、他方の端部11cに近づくと共に漸減しており、地熱が、基板12から、下部電極14を介して、n型半導体層11bにおける他方の端部11c側に伝導し難くなっている。   On the other hand, the width of the lower electrode 14 gradually decreases as it approaches the other end portion 11c, and geothermal heat is conducted from the substrate 12 through the lower electrode 14 to the other end portion 11c side of the n-type semiconductor layer 11b. It is difficult to do.

本実施形態では、上部電極13がくし歯型電極によって形成されており、上部電極13の配置密度が、一方の端部11dに近づくと共に漸増している。即ち、上部電極13の配置密度が、他方の端部11cに近づくと共に漸減している。   In the present embodiment, the upper electrode 13 is formed of a comb-shaped electrode, and the arrangement density of the upper electrode 13 gradually increases as it approaches one end portion 11d. That is, the arrangement density of the upper electrodes 13 gradually decreases as it approaches the other end 11c.

上述した本実施形態の発電システムによれば、光発電及び熱発電の効率が高められている。   According to the power generation system of the present embodiment described above, the efficiency of photovoltaic power generation and thermal power generation is increased.

次に、本明細書に開示する第6実施形態の発電システムを、図11及び図12を参照して、以下に説明する。図11は、本明細書に開示する発電システムの第6実施形態のpn積層体の平面図である。図12は、図11のpn積層体のZ1−Z1線断面図である。   Next, a power generation system according to a sixth embodiment disclosed in this specification will be described below with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. 11 is a plan view of a pn stack of a sixth embodiment of the power generation system disclosed in this specification. 12 is a cross-sectional view of the pn stack of FIG. 11 taken along the line Z1-Z1.

本実施形態のpn積層体11は、太陽光に対して透明な基板12を有している。図12に示すように、太陽光を、pn積層体11に対して、基板12側から照射する。   The pn laminate 11 of this embodiment has a substrate 12 that is transparent to sunlight. As shown in FIG. 12, sunlight is irradiated from the substrate 12 side to the pn stack 11.

基板12の上には、複数のp型半導体層11aが配置される。各p型半導体層11aの上には、n型半導体層11bが配置される。   On the substrate 12, a plurality of p-type semiconductor layers 11a are disposed. An n-type semiconductor layer 11b is arranged on each p-type semiconductor layer 11a.

基板12とp型半導体層11aとの間には、下部電極14としてのくし歯型電極が配置される。また、n型半導体層11bの上には、上部電極13として全面電極が配置される。   Between the substrate 12 and the p-type semiconductor layer 11a, a comb-shaped electrode as the lower electrode 14 is disposed. A full-surface electrode is disposed as the upper electrode 13 on the n-type semiconductor layer 11b.

図11及び図12に示すように、端部電極15a、15bは、p型半導体層11aの長手方向の両端部において、p型半導体層11aと基板12との間に配置される。   As shown in FIGS. 11 and 12, the end electrodes 15a and 15b are disposed between the p-type semiconductor layer 11a and the substrate 12 at both ends in the longitudinal direction of the p-type semiconductor layer 11a.

図12に示すように、端部電極15aは、隣接するpn積層体11の端部電極15bに向かって延びている。同様に、端部電極15bは、隣接するpn積層体11の端部電極15aに向かって延びている。   As illustrated in FIG. 12, the end electrode 15 a extends toward the end electrode 15 b of the adjacent pn stack 11. Similarly, the end electrode 15b extends toward the end electrode 15a of the adjacent pn stack 11.

本実施形態では、モード切り替え部16は、対向する端部電極15aと端部電極15bとの間を接続する第4スイッチング素子20を有する。第4スイッチング素子20には、TEモード信号線16bが接続されており、TEモード切り替え信号線16bからの信号を入力すると導通状態になる。TEモード切り替え信号線16bは、モード切り替え部16に接続する。   In the present embodiment, the mode switching unit 16 includes a fourth switching element 20 that connects between the end electrode 15a and the end electrode 15b facing each other. The TE mode signal line 16b is connected to the fourth switching element 20, and when the signal from the TE mode switching signal line 16b is input, the fourth switching element 20 becomes conductive. The TE mode switching signal line 16 b is connected to the mode switching unit 16.

熱発電モードにおいて、モード切り替え部16は、複数のpn積層体11に対して、p型半導体層11a同士を直列に接続する。そして、各pn積層体11の長手方向の一方の端部11dを、高温領域Hとし、長手方向の他方の端部11cを低温領域Lとして、温度差を設ける。このようにして、p型半導体層11aのみを用いて熱発電を行うことができる。そして、発生した電力は、出力端子+VTE及びーVTEからとり出される。   In the thermoelectric generation mode, the mode switching unit 16 connects the p-type semiconductor layers 11a to the plurality of pn stacks 11 in series. Then, one end portion 11d in the longitudinal direction of each pn stack 11 is set as a high temperature region H, and the other end portion 11c in the longitudinal direction is set as a low temperature region L to provide a temperature difference. In this way, thermoelectric power generation can be performed using only the p-type semiconductor layer 11a. The generated power is taken out from the output terminals + VTE and −VTE.

光発電モードでは、第1実施形態と同様に、モード切り替え部16が、PVモード信号線16aに信号を送ることによって、第1スイッチング素子17a、17b、第2スイッチング素子18a、18b及び第5スイッチング素子21を導通状態にする。そして、p型半導体層11a及びn型半導体層11bそれぞれが並列に接続される。   In the photovoltaic mode, as in the first embodiment, the mode switching unit 16 sends a signal to the PV mode signal line 16a, whereby the first switching elements 17a and 17b, the second switching elements 18a and 18b, and the fifth switching element. The element 21 is turned on. The p-type semiconductor layer 11a and the n-type semiconductor layer 11b are connected in parallel.

p型半導体層11a又はn型半導体層11bの形成材料としては、有機半導体材料を用いることが好ましい。有機半導体材料としては、有機色素、導電性ポリマ等の有機化合物又はカーボンナノチューブ等を用いることができる。   As a material for forming the p-type semiconductor layer 11a or the n-type semiconductor layer 11b, an organic semiconductor material is preferably used. As the organic semiconductor material, an organic dye, an organic compound such as a conductive polymer, a carbon nanotube, or the like can be used.

具体的には、p型半導体層11aの形成材料としては、例えば、フラーレン誘導体を用いることができる。また、n型半導体層11bの形成材料としては、例えば、3−hexylthiophene(P3HT)を用いることができる。   Specifically, as a material for forming the p-type semiconductor layer 11a, for example, a fullerene derivative can be used. Moreover, as a forming material of the n-type semiconductor layer 11b, for example, 3-hexylthiophene (P3HT) can be used.

基板12の形成材料としては、太陽光を透過する電気絶縁性の材料を用いることが好ましい。例えば、基板12の形成材料としてガラスを用いることができる。   As a material for forming the substrate 12, it is preferable to use an electrically insulating material that transmits sunlight. For example, glass can be used as a material for forming the substrate 12.

また、基板12とp型半導体層11aとの間及びn型半導体層11bと上部電極13との間に、バッファ層を形成しても良い。このバッファ層の形成材料としては、例えば、TiO2、MoO3、PEDOT−PSS、又はBCP(bathocuproine)を用いることができる。 Further, a buffer layer may be formed between the substrate 12 and the p-type semiconductor layer 11 a and between the n-type semiconductor layer 11 b and the upper electrode 13. As a material for forming this buffer layer, for example, TiO 2 , MoO 3 , PEDOT-PSS, or BCP (bathocupline) can be used.

上述した本実施形態によれば、透明な基板12から太陽光を入射するので、上部電極13及び半導体層が直接外気にさらされないため、pn積層体11の耐久性が向上する。   According to this embodiment described above, sunlight is incident from the transparent substrate 12, so that the upper electrode 13 and the semiconductor layer are not directly exposed to the outside air, so that the durability of the pn stack 11 is improved.

なお、この第4スイッチング素子20が、複数のpn積層体11に対して、n型半導体層11b同士を直列に接続するようにして、モード切り替え部16が、熱発電モードに切り替えるようにしても良い。また、基板12としては、透明なフィルムを用いても良い。また、上部電極13を透明電極にして、光を上方から入射、あるいは上面と下面の両方から入射させる形にしても良い。   The fourth switching element 20 connects the n-type semiconductor layers 11b in series to the plurality of pn stacks 11, and the mode switching unit 16 switches to the thermoelectric generation mode. good. Further, a transparent film may be used as the substrate 12. Alternatively, the upper electrode 13 may be a transparent electrode, and light may be incident from above or from both the upper and lower surfaces.

次に、本明細書に開示する第7実施形態の発電システムを、図13を参照して、以下に説明する。図13は、本明細書に開示する発電システムの第7実施形態のシステム構成図である。   Next, a power generation system according to a seventh embodiment disclosed in this specification will be described below with reference to FIG. FIG. 13 is a system configuration diagram of a seventh embodiment of the power generation system disclosed in this specification.

本実施形態では、制御装置30は、切り替え判断部31と、光センサ34と、温度センサ35と、を有する。切り替え判断部31は、光センサ34及び温度センサ35の出力に基づいて、モード切り替え部16に対してモードの切り替えを実行させる。   In the present embodiment, the control device 30 includes a switching determination unit 31, an optical sensor 34, and a temperature sensor 35. The switching determination unit 31 causes the mode switching unit 16 to perform mode switching based on the outputs of the optical sensor 34 and the temperature sensor 35.

切り替え判断部31は、光センサ34及び温度センサ35の出力を入力して、光発電モードによる発電量と熱発電モードによる発電量の内、発電量の高いモードを選択する。そして、切り替え判断部31は、モード切り替え部16に対して選択されたモードへ切り替えを実行させる。   The switching determination unit 31 inputs the outputs of the optical sensor 34 and the temperature sensor 35, and selects a mode in which the power generation amount is high among the power generation amount in the photovoltaic power generation mode and the power generation amount in the thermal power generation mode. Then, the switching determination unit 31 causes the mode switching unit 16 to switch to the selected mode.

上述した本実施形態によれば、太陽光の照射量又は温度等の現在の天候に基づいて、最適な発電モードを選択して、より効率の高い発電を行うことができる。   According to this embodiment mentioned above, based on the present weather conditions, such as the irradiation amount or temperature of sunlight, an optimal electric power generation mode can be selected and more efficient electric power generation can be performed.

また、上述した第7実施形態の変形例として、光センサとして、発電装置10のpn積層体11を用いても良い。この光センサとしてのpn積層体11の発電電圧が、所定の閾値以上である場合には光発電を行い、所定の閾値未満の場合には、熱発電を行っても良い。   As a modification of the seventh embodiment described above, the pn stack 11 of the power generation device 10 may be used as an optical sensor. Photoelectric power generation may be performed when the generated voltage of the pn stack 11 as the optical sensor is equal to or higher than a predetermined threshold value, and thermoelectric power generation may be performed when the generated voltage is less than the predetermined threshold value.

次に、本明細書に開示する第8実施形態の発電システムを、図14を参照して、以下に説明する。図14は、本明細書に開示する発電システムの第8実施形態のシステム構成図である。   Next, a power generation system according to an eighth embodiment disclosed in this specification will be described below with reference to FIG. FIG. 14 is a system configuration diagram of an eighth embodiment of the power generation system disclosed in this specification.

本実施形態の制御装置30は、切り替え判断部31と、タイマー部32と、光発電モードにおける発電電力及び熱発電モードにおける発電電力を測定する電力測定部36を有している。   The control device 30 according to the present embodiment includes a switching determination unit 31, a timer unit 32, and a power measurement unit 36 that measures the generated power in the photovoltaic power generation mode and the generated power in the thermal power generation mode.

電力測定部36には、光発電モードにおける電力出力+Vsol及びーVsolが入力される。また、電力測定部36には、熱発電モードにおける電力出力+VTE及びーVTEが入力される。   The power measuring unit 36 receives the power output + Vsol and −Vsol in the photovoltaic mode. The power measuring unit 36 receives power outputs + VTE and −VTE in the thermoelectric generation mode.

タイマー部32は、所定の間隔で、光発電モード及び熱発電モードそれぞれのモードに切り替えるように、切り替え判断部31に対して信号を出力する。この所定の間隔は、例えば、10分から30分の間とすることができる。   The timer unit 32 outputs a signal to the switching determination unit 31 so as to switch between the photovoltaic power generation mode and the thermoelectric generation mode at predetermined intervals. This predetermined interval can be, for example, between 10 minutes and 30 minutes.

切り替え判断部31は、タイマー部32からの信号を入力すると、光発電モード及び熱発電モードそれぞれのモードで所定の時間の間発電を行うように、モード切り替え部16を切り替える。   When the switching determination unit 31 receives a signal from the timer unit 32, the switching determination unit 31 switches the mode switching unit 16 so as to generate power for a predetermined time in each of the photovoltaic power generation mode and the thermal power generation mode.

発電装置10では、モード切り替え部16の切り替えによって、光発電モード及び熱発電モードそれぞれのモードで所定の時間の間発電を行う。   In the power generation apparatus 10, power generation is performed for a predetermined time in each of the photovoltaic power generation mode and the thermal power generation mode by switching the mode switching unit 16.

電力測定部36は、光発電モードにおける発電電力及び熱発電モードにおける発電電力を測定して、測定した電力値を切り替え判断部31に出力する。   The power measuring unit 36 measures the generated power in the photovoltaic power generation mode and the generated power in the thermal power generation mode, and outputs the measured power value to the switching determination unit 31.

それぞれの発電電力を入力した切り替え判断部31は、光発電モードにおける発電量と、熱発電モードにおける発電量とを比較して、発電量の多い方のモードに、モード切り替え部16を切り替える。   The switching determination unit 31 to which each generated power is input compares the power generation amount in the photovoltaic power generation mode with the power generation amount in the thermal power generation mode, and switches the mode switching unit 16 to the mode with the larger power generation amount.

上述した本実施形態によれば、太陽光の照射量又は温度等の現在の天候に基づいて、所定の間隔で、最適な発電モードを選択して効率良く発電することができる。   According to the above-described embodiment, it is possible to efficiently generate power by selecting an optimal power generation mode at a predetermined interval based on the current weather such as the amount of sunlight or temperature.

次に、上述した発電システムの発電装置におけるpn積層体の好ましい製造方法の第1実施形態を、図15〜図18を参照して、以下に説明する。   Next, a first embodiment of a preferred method for manufacturing a pn stack in the power generation device of the above-described power generation system will be described below with reference to FIGS. 15 to 18.

まず、図15(A)に示すように、p型のSi基板12上に、マスクパターン80が形成される。基板12は、単結晶基板でも良いし、多結晶基板であっても良い。p型のSi基板12が、p型半導体層を兼ねる。   First, as shown in FIG. 15A, a mask pattern 80 is formed on a p-type Si substrate 12. The substrate 12 may be a single crystal substrate or a polycrystalline substrate. The p-type Si substrate 12 also serves as a p-type semiconductor layer.

次に、図15(B)に示すように、基板12をアルカリ性溶液に浸漬して、異方性エッチングが行われる。その結果、マスクパターン80に覆われていない基板12の表面にテクスチャ構造81が形成される。このテクスチャ構造81を設けることによって、光発電モードにおいて、太陽光を効率良く吸収し、より多くの光励起を行うことができる。アルカリ性溶液としては、例えば、KOH又はNaOH溶液を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 15B, anisotropic etching is performed by immersing the substrate 12 in an alkaline solution. As a result, a texture structure 81 is formed on the surface of the substrate 12 that is not covered with the mask pattern 80. By providing this texture structure 81, sunlight can be efficiently absorbed and more photoexcitation can be performed in the photovoltaic mode. As the alkaline solution, for example, KOH or NaOH solution can be used.

次に、図15(C)に示すように、マスクパターン80の開口部分にP等の不純物を熱拡散させて、基板12の表面にn型半導体層11bが形成される。   Next, as shown in FIG. 15C, an n-type semiconductor layer 11 b is formed on the surface of the substrate 12 by thermally diffusing impurities such as P in the opening of the mask pattern 80.

次に、図15(D)に示すように、n型半導体層11bの上に、反射防止層83が形成される。反射防止層83の形成方法としては、CVD(Chemical Vapor Deposition)法又はスパッタ法を用いることができる。反射防止層83の形成材料としては、例えばSiNを用いることができる。   Next, as shown in FIG. 15D, an antireflection layer 83 is formed on the n-type semiconductor layer 11b. As a method for forming the antireflection layer 83, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or a sputtering method can be used. As a material for forming the antireflection layer 83, for example, SiN can be used.

次に、図16(E)に示すように、マスクパターン80が除去される。   Next, as shown in FIG. 16E, the mask pattern 80 is removed.

次に、図16(F)に示すように、反射防止層83の上にマスク層84が形成される。   Next, as shown in FIG. 16F, a mask layer 84 is formed on the antireflection layer 83.

次に、図16(G)に示すように、基板12におけるn型半導体層11bが形成される面とは反対側の面上に、絶縁層85が形成される。絶縁層85の形成方法としては、CVD(Chemical Vapor Deposition)法又はスパッタ法を用いることができる。絶縁層85の形成材料としては、例えばSiO2を用いることができる。 Next, as shown in FIG. 16G, an insulating layer 85 is formed on the surface of the substrate 12 opposite to the surface on which the n-type semiconductor layer 11b is formed. As a method for forming the insulating layer 85, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or a sputtering method can be used. As a material for forming the insulating layer 85, for example, SiO 2 can be used.

次に、図16(H)に示すように、絶縁層85の上に、くし歯型の下部電極を形成するためのマスクパターン86が形成される。   Next, as shown in FIG. 16H, a mask pattern 86 for forming a comb-shaped lower electrode is formed on the insulating layer 85.

次に、図17(I)に示すように、マスクパターン86の開口部に露出した絶縁層85の部分がエッチングにより除去される。このエッチングとしては、フッ酸を用いたウエットエッチング又はドライエッチングを用いることができる。   Next, as shown in FIG. 17I, the portion of the insulating layer 85 exposed at the opening of the mask pattern 86 is removed by etching. As this etching, wet etching using hydrofluoric acid or dry etching can be used.

次に、図17(J)に示すように、マスクパターン86の開口部に露出した基板12の部分に、ボロン等を熱拡散して、p+領域である不純物拡散層87が形成される。   Next, as shown in FIG. 17J, boron or the like is thermally diffused in the portion of the substrate 12 exposed at the opening of the mask pattern 86 to form an impurity diffusion layer 87 that is a p + region.

次に、図17(K)に示すように、不純物拡散層87及びマスクパターン86の上に導体層88が形成される。導体層88の形成方法としては、スパッタ法又は蒸着法を用いることができる。導体層88の形成材料としては、例えばAl又はAu等の金属を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 17K, a conductor layer 88 is formed on the impurity diffusion layer 87 and the mask pattern 86. As a method for forming the conductor layer 88, a sputtering method or a vapor deposition method can be used. As a material for forming the conductor layer 88, for example, a metal such as Al or Au can be used.

次に、図17(L)に示すように、導体層88の一部を残すと共に、導体層88がマスクパターン86と共に除去される。導体層88の残された一部は、下部電極14を形成する。   Next, as shown in FIG. 17L, a part of the conductor layer 88 is left and the conductor layer 88 is removed together with the mask pattern 86. The remaining part of the conductor layer 88 forms the lower electrode 14.

次に、図18(M)に示すように、マスク層84をパターニングして、マスクパターン89が形成される。マスクパターン89の開口部は、下部電極14の位置と一致している。   Next, as shown in FIG. 18M, the mask layer 84 is patterned to form a mask pattern 89. The opening of the mask pattern 89 coincides with the position of the lower electrode 14.

次に、図18(N)に示すように、基板12の上に、導体層90が形成される。導体層90の形成方法としては、スパッタ法又は蒸着法を用いることができる。導体層90の形成材料としては、例えばAl又はAu等の金属を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 18N, a conductor layer 90 is formed on the substrate 12. As a method for forming the conductor layer 90, a sputtering method or a vapor deposition method can be used. As a forming material of the conductor layer 90, for example, a metal such as Al or Au can be used.

次に、図18(O)に示すように、リフトオフによって、導体層90の一部を残すと共に、導体層90がマスクパターン89と共に除去されて、上部電極13及び端部電極15a、15bが形成される。   Next, as shown in FIG. 18 (O), a part of the conductor layer 90 is left by lift-off, and the conductor layer 90 is removed together with the mask pattern 89 to form the upper electrode 13 and the end electrodes 15a and 15b. Is done.

上述した製造方法の第1実施形態によって、pn積層体11が形成される。   According to the first embodiment of the manufacturing method described above, the pn stacked body 11 is formed.

なお、基板12の上にn型半導体層11bを形成しても良い。この場合には、n型不純物としてP等が添加されたn型Si基板を用いる。また、n+領域として、P等のn型不純物を拡散して不純物拡散層が形成される。   Note that the n-type semiconductor layer 11 b may be formed on the substrate 12. In this case, an n-type Si substrate to which P or the like is added as an n-type impurity is used. Further, as the n + region, an n-type impurity such as P is diffused to form an impurity diffusion layer.

上述した本実施形態のpn積層体の製造方法は、従来の太陽電池の製造方法を適宜利用できるので、容易にpn積層体を製造することが可能である。   Since the manufacturing method of the pn laminated body of this embodiment mentioned above can use suitably the manufacturing method of the conventional solar cell, it is possible to manufacture a pn laminated body easily.

次に、上述した発電システムの発電装置におけるpn積層体の好ましい製造方法の第2実施形態を、図19〜図24を参照して、以下に説明する。上述した第6実施形態のpn積層体は、例えば、本実施形態を用いて形成される。   Next, 2nd Embodiment of the preferable manufacturing method of the pn laminated body in the electric power generating apparatus of the electric power generation system mentioned above is described below with reference to FIGS. The pn stack of the sixth embodiment described above is formed using, for example, this embodiment.

まず、図19(A)及び図19(B)に示すように、ガラス基板12上に、下部電極及び端部電極を形成するためのマスクパターン100が形成される。   First, as shown in FIGS. 19A and 19B, a mask pattern 100 for forming a lower electrode and an end electrode is formed on a glass substrate 12.

次に、図20に示すように、ガラス基板12上に、導電層101が形成される。導電層101の形成方法としては、例えば、スパッタ法を用いることができる。導電層101の形成材料としては、例えば、ITO又はZnOを用いることができる。   Next, as shown in FIG. 20, the conductive layer 101 is formed on the glass substrate 12. As a method for forming the conductive layer 101, for example, a sputtering method can be used. As a material for forming the conductive layer 101, for example, ITO or ZnO can be used.

次に、図21に示すように、リフトオフによって、導電層101の一部を残すと共に、導電層101がマスクパターン100と共に除去されて、下部電極14及び端部電極15a、15bが形成される。   Next, as shown in FIG. 21, a part of the conductive layer 101 is left by lift-off, and the conductive layer 101 is removed together with the mask pattern 100 to form the lower electrode 14 and the end electrodes 15a and 15b.

次に、図22(A)及び図22(B)に示すように、基板12上に、マスクパターン102が形成される。   Next, as shown in FIGS. 22A and 22B, a mask pattern 102 is formed on the substrate 12.

次に、基板12上に、p型半導体層をスピンコート等により塗布した後、マスクパターン102を除去して、図23に示すように、基板12上に、p型半導体層11aが形成される。p型半導体層11aの形成材料としては、ドナー型の導電性高分子、例えば3−hexylthiophene(P3HT)を用いることができる。また、下部電極14とp型半導体層11aとの間のキャリアの移動をスムーズにするため、バッファ層を設けても良い。このバッファ層として、例えばTiO2やMoO3、PEDOT−PSSを用いることができる。 Next, after applying a p-type semiconductor layer on the substrate 12 by spin coating or the like, the mask pattern 102 is removed to form a p-type semiconductor layer 11a on the substrate 12, as shown in FIG. . As a material for forming the p-type semiconductor layer 11a, a donor-type conductive polymer such as 3-hexylthiophene (P3HT) can be used. Further, a buffer layer may be provided in order to smoothly move carriers between the lower electrode 14 and the p-type semiconductor layer 11a. For example, TiO 2 , MoO 3 , or PEDOT-PSS can be used as the buffer layer.

次に、図24に示すように、マスクパターン(図示せず)を用いて、p型半導体層11aの上に、n型半導体層11bが形成される。n型半導体層11bの形成方法としては、例えば、蒸着法を用いることができる。n型半導体層11bの形成材料としては、例えば、フラーレン誘導体であるPCBMを用いることができる。ここで用いたマスクパターンは、マスクパターン102と同じ寸法のものを用いることができる。   Next, as shown in FIG. 24, an n-type semiconductor layer 11b is formed on the p-type semiconductor layer 11a using a mask pattern (not shown). As a method for forming the n-type semiconductor layer 11b, for example, a vapor deposition method can be used. As a material for forming the n-type semiconductor layer 11b, for example, PCBM that is a fullerene derivative can be used. The mask pattern used here can have the same dimensions as the mask pattern 102.

次に、図12に示すように、n型半導体層11bの上に、上部電極13が形成される。上部電極13の形成材料としては、例えば、Al,Ag又はAuを用いることができる。上部電極13の形成方法としては、例えば、蒸着法を用いることができる。また、上部電極13とn型半導体層11bとの間のキャリアの移動をスムーズにするため、バッファ層を設けても良い。このバッファ層として、例えばBCP膜(bathocuproine)を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 12, the upper electrode 13 is formed on the n-type semiconductor layer 11b. As a material for forming the upper electrode 13, for example, Al, Ag, or Au can be used. As a method for forming the upper electrode 13, for example, a vapor deposition method can be used. In addition, a buffer layer may be provided in order to smoothly move carriers between the upper electrode 13 and the n-type semiconductor layer 11b. As this buffer layer, for example, a BCP film (bathocupline) can be used.

本発明では、上述した各実施形態の発電システム及び発電装置は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。   In the present invention, the power generation system and the power generation device of each of the embodiments described above can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、読者が、発明者によって寄与された発明及び概念を技術を深めて理解することを助けるための教育的な目的を意図する。ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、そのような具体的に述べられた例及び条件に限定されることなく解釈されるべきである。また、明細書のそのような例示の機構は、本発明の優越性及び劣等性を示すこととは関係しない。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、その様々な変更、置き換え又は修正が本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り行われ得ることが理解されるべきである。   All examples and conditional words mentioned herein are intended for educational purposes to help the reader deepen and understand the inventions and concepts contributed by the inventor. All examples and conditional words mentioned herein are to be construed without limitation to such specifically stated examples and conditions. Also, such exemplary mechanisms in the specification are not related to showing the superiority and inferiority of the present invention. While embodiments of the present invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions or modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.

1 発電システム
10 発電装置
11 pn積層体
11a p型半導体層
11b n型半導体層
11c 他方の端部
11d 一方の端部
12 基板
12a スリット
12b 底面
13 上部電極(太陽電池用)
14 下部電極(太陽電池用)
15a、15b 端部電極(熱発電用)
16 モード切り替え部
16a PVモード切り替え信号線
16b TEモード切り替え信号線
16c モード切り替え信号線
17 第1スイッチング素子
18 第2スイッチング素子
19 第3スイッチング素子
20 第4スイッチング素子
21 第5スイッチング素子
22 PVモード切り替え信号線
23 TEモード切り替え信号線
24 モード切り替え信号線
25 蓄熱材
26 杭
30 制御装置
31 切り替え判断部
32 タイマー部
33 記憶部
34 光センサ
35 温度センサ
36 電圧測定部
50 パワーコンディショナ
60 蓄電器
70 整流器
80 マスクパターン
81 テクスチャ構造
83 反射防止層
84 マスク層
85 絶縁層
86 マスクパターン
87 不純物拡散層
88 導電体層
89 マスクパターン
90 導電体層
100 マスクパターン
101 導電体層
102 マスクパターン
H 高温領域
L 低温領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric power generation system 10 Electric power generation apparatus 11 pn laminated body 11a p-type semiconductor layer 11b n-type semiconductor layer 11c The other end part 11d One end part 12 Substrate 12a Slit 12b Bottom face 13 Upper electrode (for solar cells)
14 Lower electrode (for solar cells)
15a, 15b End electrodes (for thermoelectric generation)
16 mode switching unit 16a PV mode switching signal line 16b TE mode switching signal line 16c mode switching signal line 17 first switching element 18 second switching element 19 third switching element 20 fourth switching element 21 fifth switching element 22 PV mode switching Signal line 23 TE mode switching signal line 24 Mode switching signal line 25 Heat storage material 26 Pile 30 Control device 31 Switching determination unit 32 Timer unit 33 Storage unit 34 Optical sensor 35 Temperature sensor 36 Voltage measurement unit 50 Power conditioner 60 Electric condenser 70 Rectifier 80 Mask pattern 81 Texture structure 83 Antireflection layer 84 Mask layer 85 Insulating layer 86 Mask pattern 87 Impurity diffusion layer 88 Conductor layer 89 Mask pattern 90 Conductor layer 100 Mask Turn 101 conductive layer 102 mask pattern H high temperature region L low temperature region

Claims (5)

p型半導体層とn型半導体層とが積層された複数のpn積層体と、
複数の前記pn積層体同士を接続して、光発電モード又は熱発電モードに切り替えるモード切り替え部と、
を備える発電装置。
a plurality of pn stacks in which a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer are stacked;
A mode switching unit that connects a plurality of the pn stacks and switches to a photovoltaic mode or a thermoelectric generation mode;
A power generator comprising:
前記モード切り替え部は、複数の前記pn積層体に対して、前記p型半導体層同士を並列に接続し、且つ前記n型半導体層同士を並列に接続することにより、光発電モードに切り替える請求項1に記載の発電装置。   The mode switching unit is configured to switch to a photovoltaic mode by connecting the p-type semiconductor layers in parallel to each other and connecting the n-type semiconductor layers in parallel to the plurality of pn stacks. The power generator according to 1. 前記モード切り替え部は、異なる前記pn積層体に対して、前記p型半導体層と前記n型半導体層とを直列に接続することにより、熱発電モードに切り替える請求項2に記載の発電装置。   The power generation device according to claim 2, wherein the mode switching unit switches to the thermoelectric generation mode by connecting the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer in series to the different pn stacks. 前記モード切り替え部は、複数の前記pn積層体に対して、複数の前記pn積層体に対して、前記p型半導体層同士を直列に接続するか、又は前記n型半導体層同士を直列に接続することにより、熱発電モードに切り替える請求項2に記載の発電装置。   The mode switching unit connects the p-type semiconductor layers in series to the plurality of pn stacks, or connects the n-type semiconductor layers in series to the plurality of pn stacks. The power generator according to claim 2 which switches to thermoelectric power generation mode by doing. 前記切り替え部は、前記p型半導体層同士を並列に接続する第1スイッチング素子と、前記n型半導体層同士を並列に接続する第2スイッチング素子と、異なる前記pn積層体に対して、前記p型半導体層と前記n型半導体層と直列に接続する第3スイッチング素子と、を有する請求項3に記載の発電装置。   The switching unit includes a first switching element that connects the p-type semiconductor layers in parallel, a second switching element that connects the n-type semiconductor layers in parallel, and the p-stacks different from each other. The power generation device according to claim 3, further comprising: a type semiconductor layer and a third switching element connected in series with the n-type semiconductor layer.
JP2014121702A 2014-06-12 2014-06-12 Power generation device and power generation system provided with such power generation device Active JP5737462B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014121702A JP5737462B2 (en) 2014-06-12 2014-06-12 Power generation device and power generation system provided with such power generation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014121702A JP5737462B2 (en) 2014-06-12 2014-06-12 Power generation device and power generation system provided with such power generation device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009195404A Division JP5560610B2 (en) 2009-08-26 2009-08-26 Power generation device and power generation system provided with such power generation device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014209844A true JP2014209844A (en) 2014-11-06
JP5737462B2 JP5737462B2 (en) 2015-06-17

Family

ID=51903714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014121702A Active JP5737462B2 (en) 2014-06-12 2014-06-12 Power generation device and power generation system provided with such power generation device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5737462B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018022784A (en) * 2016-08-04 2018-02-08 日立金属株式会社 Thermoelectric conversion module and manufacturing method thereof
CN107947642A (en) * 2018-01-10 2018-04-20 华北电力大学 A kind of heat-pipe type concentrating photovoltaic photo-thermal thermo-electric generation integral system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH077976A (en) * 1993-06-17 1995-01-10 Hitachi Ltd Generating unit and generating system using the same and driving method therefor
JPH10150213A (en) * 1996-11-19 1998-06-02 Dainippon Printing Co Ltd Solar cell and its manufacture
JPH11223683A (en) * 1998-02-05 1999-08-17 Seiko Instruments Inc Electronic equipment with generator
JP2006333328A (en) * 2005-05-30 2006-12-07 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Wireless chip and sensor employing the same
JP2007073890A (en) * 2005-09-09 2007-03-22 Chugoku Electric Power Co Inc:The Thermoelectric conversion device
JP2007116087A (en) * 2005-09-26 2007-05-10 Tdk Corp Thermoelectric element
JP2008048544A (en) * 2006-08-17 2008-02-28 Sharp Corp Solar power generating system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH077976A (en) * 1993-06-17 1995-01-10 Hitachi Ltd Generating unit and generating system using the same and driving method therefor
JPH10150213A (en) * 1996-11-19 1998-06-02 Dainippon Printing Co Ltd Solar cell and its manufacture
JPH11223683A (en) * 1998-02-05 1999-08-17 Seiko Instruments Inc Electronic equipment with generator
JP2006333328A (en) * 2005-05-30 2006-12-07 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Wireless chip and sensor employing the same
JP2007073890A (en) * 2005-09-09 2007-03-22 Chugoku Electric Power Co Inc:The Thermoelectric conversion device
JP2007116087A (en) * 2005-09-26 2007-05-10 Tdk Corp Thermoelectric element
JP2008048544A (en) * 2006-08-17 2008-02-28 Sharp Corp Solar power generating system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018022784A (en) * 2016-08-04 2018-02-08 日立金属株式会社 Thermoelectric conversion module and manufacturing method thereof
CN107947642A (en) * 2018-01-10 2018-04-20 华北电力大学 A kind of heat-pipe type concentrating photovoltaic photo-thermal thermo-electric generation integral system

Also Published As

Publication number Publication date
JP5737462B2 (en) 2015-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5560610B2 (en) Power generation device and power generation system provided with such power generation device
US20100078055A1 (en) Nanostructure and photovoltaic cell implementing same
KR101895025B1 (en) Solar cell module and manufacturing method thereof
US20140373911A1 (en) Solar cell
JP5420109B2 (en) Multiple solar cell having PN junction and Schottky junction and manufacturing method thereof
US20180219118A1 (en) Back contact photovoltaic cells with induced junctions
US20100108138A1 (en) Photovoltaic silicon solar cells
US9024367B2 (en) Field-effect P-N junction
JP5737462B2 (en) Power generation device and power generation system provided with such power generation device
KR20180018895A (en) Bifacial silicon solar cell
US20140083486A1 (en) Solar cell and method for manufacturing same
US20120266933A1 (en) Solar cell
JP2023033940A (en) Solar battery cell and solar battery
US20120132266A1 (en) Photoelectric conversion device using semiconductor nanomaterial
KR101127054B1 (en) Thin film solar cell
JP2016086117A (en) Solar cell, solar cell panel, and solar cell film
CN102593230B (en) Solar cell
KR101262576B1 (en) Solar cell module and method of fabircating the same
CN115954393A (en) Solar laminated cell and manufacturing method thereof, cell module and photovoltaic system
KR101680694B1 (en) Graphite filament solar cell
JP3190736U (en) Photoelectric conversion device
KR20150089339A (en) Solar cell and solar cell module including the same
KR20150060416A (en) Solar cell

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150318

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150324

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150406

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5737462

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150