JP2683772B2 - 太陽電池 - Google Patents

太陽電池

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、細長い形状の太陽電池素子に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
公知の光起電力電池（以下、簡単にするために太陽電
池と呼ぶ）においては、日光に向けられている光電的に
動作する層の上に配置されている電極が、太陽電池装置
への光の自由な入射をかなり妨げる。入射光の大部分
が、光学的に動作する層に入射する前に、太陽電池装置
の光入射側に配置されて、電極または電極の一部として
作用する透明な導電性被覆層に吸収される。
光起電力により発生された電荷がその発生された場所
から金属電極へ取り出されるとき、太陽電池装置の半導
体層を横切って延びている電荷路のために、大きな電圧
損失と、電流の熱損失および高レベルの再結合損失が起
こる。
〔発明の課題〕 本発明の目的は、従来の太陽電池の上記欠点からおよ
びその他の欠点が無いか、少なくとも少なくした太陽電
池装置を得ることである。
本発明の別の目的は、簡単で、一層経済的なやり方で
電力を発生し、高い効率で動作する太陽電池装置を得る
ことである。
本発明の別の目的は、簡単なモジュール型構造の太陽
電池装置を得ることである。
本発明の別の目的は、使用および動作の融通性が非常
に高い電極組立体を得ることである。
本発明の更に別の目的は、便利かつ合理的なやり方で
実施でき、製造される太陽電池装置に関して種々の構造
上の要求に合わせるために融通性に富む太陽電池装置の
製造方法を得ることである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による太陽電池装置においては、それらの目的
およびその他の目的は、細長い電極の周囲に光起電力線
を有する複数の太陽電池素子を含む装置により達成され
る。各太陽電池素子は線状または糸状の構造をすること
ができる。
したがって、本発明の原理に従った構造の太陽電池を
以後は全体として「糸状または線状太陽電池」と呼ぶこ
とにする。太陽電池は中心部に導電性の糸状または線状
の電極を有する。とくに、電極はたとえば薄い金属線ま
たは金属化した織糸で構成される。その織糸には光起電
力が生ずるように機能する半導体物質が被覆される。
本発明太陽電池は、少なくとも二つの太陽電池素子か
らなり、少なくともその一方は上記糸状または線状の太
陽電池素子からなる。その糸状の素子は、中心部に上記
電極を有し、それを半導体物質である光起電力層で覆っ
ている。他方の素子も同様に電極を半導体物質で覆って
おり、そしてこの二つの素子の半導体物質の導電タイプ
がｎ、ｐとそれぞれ異なり、その異なった半導体物質の
外側が互いに接触していることを特徴としている。その
接触部の間に真性半導体層ｉを介在させることも可能で
ある。
上記表現「糸状または線状」は中心電極のどのような
横断面形状、および糸状または線状の太陽電池のどのよ
うな外部形状または半導体被覆も包含するものである。
また、その表現は、たとえば単一糸状あるいは多重糸状
中心電極と、糸状または線状太陽電池のたわむ構造また
は硬質もしくは半硬質の構造も包含するものである。
本発明の線状または糸状太陽電池は、板状すなわちパ
ネル状太陽電池と比較して、入射光を受ける表面に光電
動作境界層または障壁層表面を生ずる。その表面係数π
（係数3.15）だけ高い、すなわち、電流路内で電流出力
が対応して高い。それは、同時に、電池内で非常に短
い、すなわち、中心電極と外部電池境界の間でそれぞれ
半径方向内側と半径方向外側に直線的に短い。中心電極
のために、本発明に従ってそのようにして増大される太
陽電池境界層表面の少なくとも50％が、電極の影になる
ことなしに入射光を受け、更に、それ自体入射光に垂直
であることを考えると、円筒形にすることも好ましい。
中心電極の周囲の光電的な活性な半導体物質の配置によ
り、本発明の太陽電池の境界層の周面の残りの部分（中
心電極の後ろにある）も、好ましくは光の屈折作用によ
り光起電力の目的のために使用される。同様の理由で、
線状または糸状の中心電極の表面も金属化でき、または
金属被覆により反射性にできる。
本発明の線状または糸状の太陽電池は非常に高速で連
続製造でき、かつ組合わせて非常に広い範囲の平行な層
および織物状平板または非織平板を得ることができ、お
よび、一方では、従来は使用されていた唯一のものであ
った半導体物質の代わりに、無機物質ばかりでなく光起
電力的に動作する有機物質も採用できる。その種の有機
物質に太陽電池構造の形をとくに有利に適用できるのは
糸状または線状の形である。それは製造コストが低いば
かりではなく、実際上任意のやり方で形成および変形で
き、かつ非常に薄い層を形成できる。したがって、本発
明の線状または糸状の太陽電池により、構造素子の部品
として、たとえば織物への被覆の形で太陽電池を製造す
ることも可能である。それはクラッディングを含むが、
風力エネルギー・ローター、たとえばサボニウス（Savo
nius）風力発電機の丸形形状でさえある、壁要素の負荷
負担要素としても使用できる。
有機物質による光起電力的に動作する被覆は、多結晶
無機物質あるいは非晶質無機物質を用いる場合よりも薄
くでき、または容易に厚くすることができるから、吸収
率を高くできる可能性がある。中心電極の被覆の厚さを
そのように薄く、たとえば数μｍ、にすると、糸状また
は線状太陽電池の横断面を中心電極でほとんど占めるこ
とができる。そのように薄い層は、入射光が見られる側
に配置されている電極を含む従来の方法では、接触を正
しく制御できない。光起電力的に動作する有機物質で構
成した太陽電池層は電極表面へ強力かつ確実に接合す
る。
中心電極用に適当な材料は、たとえば高導電性炭素繊
維、またはたとえば、Ag,Cu,Al,Fe,W,Ni,Zn等、または
それらの金属の導電性合金を含む金属線、あるいはその
他の導電層である。中心電極は金属たとえば酸化すずを
被覆されたガラス繊維、または従来の方法で製造される
金属化された織物繊維を含むことができる。その場合に
は、金属層の厚さは0.5〜25μｍであって、電気化学的
に強化することができる。
使用される無機半導体物質はセレン、シリコン、銅酸
化銅（Cu2O）、硫化銅（Cu2S）、および硫化カドミウム
（CdS）等のような、その目的のために知られている物
質であり、とくに公知のｐ形およびｎ形の不純物をドー
プされた広域二重層の形におけるものである。
本発明に従って使用できる、光起電力的に動作できる
有機物質又は半導体材料は、低い分子量の光活性ドナー
化合物とすることができる。
おそらくは吸湿性物質を除き、電子供与置換基を有
し、または有しないほぼ任意の芳香族物質すなわち複素
環式物質が本発明に従って使用するのに適当なことが認
められた。電子供与分子基は、アルキル基、アルコキシ
基、アミノ基等である。適当な芳香族供与体物質はたと
えばアントラセン、クリセン、ビレンおよびトリフェニ
ルアミンであり、適当な複素環式ドナー物質たとえばカ
ルバゾルおよび２−ビス−（４′ジエチルアミノフェニ
ル）−1,3,4−オキシジアゾル（２−bis−（４′−diet
hylaminophenyl）−1,3,4−oxidiazole）である。
本発明に従って、それらの化合物を不活性結合剤によ
り中心電極と内部光作用性層へそれぞれ与えなければな
らない。
高分子すなわちポリマードナー物質を付加結合樹脂無
しに加えることができるから、本発明に従って使用する
ことに関して高分子すなわちポリマー供与体物質はとく
に有利である。そのクラスの典型的な代表例はその上に
縮合された環上に二重結合を支持する芳香族物質のポリ
ビニル芳香族物質、複素環式物質、ポリマーおよびコポ
リマー、たとえば２−ポリビニルナフタレン（２−poly
vinylnaphthalene）、３−ポリビニルピレン（３−poly
vinylpyrene）、Ｎ−ポリビニルカルバゾル（Ｎ−polyv
inylcarbazole）、ポリアセナフチレン（polyacenaphty
lene）である。
本発明に使用できる低分子量の有機光作用性受容体化
合物としては、シアノ基およびニトロ基、エステル基、
無水酸基、およびカルボキシル基またはキノン基のよう
な酸性団（acid group）のような非常に電気的に陰性に
分極化する残渣または基を運ぶ物質が好ましい。芳香族
物質およびヘテロアロマチック（heteroaromatic）な受
容体物質自体は光作用性を持ち、とくに（上記のよう
な）適当なドナーをドープされた時はそうである。受容
体物質が低分子量である、すなわち、受容体物質が樹脂
状でなければ、光作用性層としてのそれの応用について
は適当な不活性結合剤樹脂を添加する必要がある。
電子受容体物質の典型的な例は1,5−ジニトロナフタ
レン（1,5−dinitronaphthalene）、2,4,7−トリニトロ
フロレノン（2,4,7−trinitrofluorenone）、4,7−トリ
ニトロフロレノン（2,4,7−trinitrofluorenone）、無
水テトラクロロフタル酸（tetrachlorophtalicacid anh
ydride）、1,2−ベンゾアントラキノン（1,2−benzoant
hraquinone）、９−アセチルアントラセン（９−acetyl
anthracene）およびｓ−トリシアノベンゼン（ｓ−tric
yanobenzene）である。
高度に電気的に陰性に分極化する残渣を含む高ポリマ
ー受容体物質はあまり用いていない。弱い受容体ポリマ
ーはたとえば芳香族ポリエステル（ポリエチレン・グリ
コール・テレフタレートのような）およびポリカーボネ
ートである。
本発明は、好適な実施態様において、無機半導体物質
と光作用性有機物質を、たとえば、有機受容体層（高分
子または低分子量）を有する無機供与体層が障壁層構造
を形成するように、または逆に無機物質の受容体層を有
する有機物質が用いられるようにして、一緒に組合わせ
るものである。本質的には作用性であるドープされない
（ｉ−）層の中間層を含むことも、有機物質と無機物質
の少なくとも一方を含む組合わせにおいて可能である。
上記半導体物質、とくに、本発明に従って用いられる
光起電力的に動作する有機物質の光起電力効果は色増感
剤を使用することにより増大できる。紫外線領域から可
視光領域まで感度を移動させるのに適当な色増感剤は全
体として自身で光電特性を有する、すなわち、それらの
物質は光導電性であって、光起電力特性を有する。しか
し、それらの物質の暗導電度（dark conductivity）
は、無色の光電物質または僅かに着色している物質の暗
導電度より全体として高い。
色増感剤は、非常に少量たとえば0.01重量％以下の着
色物質に関して増感効果を既に有する。しかし、本発明
に従って、一般的には0.01〜５重量％、好ましくは0.05
〜３重量％の色増感剤が光作用性物質に添加される。
以下に、満足して、およびある場合には非常に満足し
て使用できる色増感剤の例を示す。
ブリリアント・グリーン（Brilliant Green）または
メチル・バイオレットのようなトリアリル・メタン染
料、 ローダミンＢまたはローダミン6Gのようなキサテン染
料、 イオジンＡ、ローズ・ベンガルおよびフルオレスシン
のようなフタレイン、メチレン・ブルーのようなチアジ
ン染料、 アクジリン・イエロー、アクジリン・オレンジおよび
トリパフラビン（Trypaflavine）のようなアクジリン染
料、 ピナシアノール（Pinacyanol）およびクリプトシアニ
ン（Kryptocyanine）のようなキノリン染料、 シアニンのようなシアニン染料等。
本発明に従って、光作用性物質を増感するための活性
剤を使用することも可能であり、それらの活性剤はとく
に有機光作用性物質に組合わせて使用できる。
活性剤自体は光電特性を持たないが、光作用性物質の
光感度をかなり増大させる。非常に多くの光作用性物質
が紫外線領域の光を吸収するから好ましい（たとえばＮ
−ポリビニルカルバゾル、およびポリエチレンのような
物質）。その物質に組合わされて電荷輸送錯体（charge
trbnsfer complex）と呼ばれる物質を構成できる活性
物質を加えることにより、その物質の感度を高くでき
る。それらの物質は、電子供与体（たとえば塩酸HCl、
有機カルボキシル酸およびズルホン酸、ハロゲン化金属
のようなルーイスの酸）、または電子受容体（たとえば
水酸化ナトリウムNaOHまたはアンモニウム化合物のよう
なルーイスの塩基）として、供与体・受容体型の分子錯
体（molecular complexes）（電荷輸送錯体）で生ず
る。
光起電力物質に加えて有利である活性剤の量はキャリ
ア基質（subutrate）に従って変動し、光活性物質1000
モルに対して一般的に約0.01〜100モルである。複数の
活性剤の混合物を使用することも可能である。更に、増
感剤染料を使用することも可能である。
本発明に従って、そのような活性物質を加えることに
より、とくに紫外線領域において高い光感度を持ち、実
際上無色である光導電層を製造することが可能である。
したがって、それにより、紫外線領域において光活性層
を強く活性化することが可能であり、かつ、層が強く着
色されるほど多量の色増感剤を加える必要なしに、色増
感剤を非常に少量加えることにより可視光における感度
を高くすることも可能である。
本発明に従って有機光起電力化合物を使用することに
より、活性剤および色増感剤の少なくとも一方との広い
範囲の可能な組合わせが与えられる。それは、利用可能
な光に対して大きな利点である。有機光作用層を持つ個
々の層の形で有機物質を使用できる。したがって、以下
に述べるような組合わせが得られる（PVCa＝Ｎ−ポリビ
ニルカルバゾル（Ｎ−polyvinylcarbazole）、TNF＝適
当なプラスチック結合剤、塩基および水酸化ナトリウム
（＝それぞれ典型的なルーイスの酸およびルーイスの塩
基である）、ローダミンＢおよびメチレン・ブルー（＝
無作為に選択した色増感剤）を有する2,4,7−トリニト
ロフロレノン（2,4,7−trinitrofluorenone）であ
る）。
本発明に従って、上記供与体層を上記受容体層に組合
わせて二重層を形成する。その二重層の光感度は個々の
層の光感度より高い。有機供与体層を無機受容体層に組
合わせることができ、たとえばセレン層をPVCa層に組合
わせることができる。これとは逆に、無機受容体層を有
供与体層に組合わせて二重層を構成することもできる。
無機物質（たとえばシリコン）を含む公知の障壁層光
電池の場合におけるように体積効果（volume effect）
を達成するために有機物質を用いる場合には、その光電
池の表面から少なくとも数百μｍ〜約10μｍの所にpn接
合を設ける必要がある。したがって、表面に近い体積の
一部内ではその層の導電形は逆の導電形に変えられる。
そのようにして、光を電力へ変換する効率を非常に高く
することが可能である。
本発明に従って、たとえば下記の組合わせ構造を得る
ことができる。
本発明の太陽電池装置、およびとくに中心電極と並置
関係で平行に配置される糸状または線状の太陽電池につ
いて本発明の関連する回路により、ｐ−ｉ−ｎ層構造の
組合わせについて選択の範囲を拡げることができる、す
なわち、ｐ層からｎ層およびｎ層からｐ層までの接合中
に、好ましくは完全にドープされない作用を有する公知
の真性（ｉ−）層を、たとえばそれぞれ並置されている
中心電極対の間に含むこと、または縦続構造（すなわ
ち、二重直列回路構成）の態様、いいかえれば（電極−
ｐ−ｎ−ｉ−ｐ−ｎ−電極）構造の態様で含むことであ
る。前記並置された中心電極対はそのようにして対向電
極となる。別の真性（ｉ−）層を、各場合にｐ層とｎ層
の間でその層のアレイに、すなわち、補強された障壁層
として設けることができる。
電極組立体に関しては、本発明は、相互に並置または
重畳された関係で、かつ相互にある角度を成して配置さ
れた糸状または線状の中心電極が、それらの中心電極を
囲んでいる保護層により互いに電気的に接続されるよう
な、複数の電極を備える電極組立体をを提供するもので
ある。
本発明の電極組立体の別の例では、平行な並置関係で
配置されている糸状または線状の中心電極に、入射光か
ら離れている側に配置されて、太陽電池の長手方向の少
なくとも主要部にわたってそれの半導体金属ケーシング
へ電気的に接続されている部分すなわち全体として平ら
な別の電極が組み合わされるようにすることもできる。
平らな電極は長手方向に条またはリボン状に分割するこ
とができる。
本発明に従って、織られた、または編まれた、もしく
は相互に織られた構造で糸状または線状太陽電池素子が
相互に接続されるとき、それぞれ反対のｐ−ｎ層組立体
（またはｐ−ｉ−ｎ層組立体）横断面で重なった形状と
し、縦糸と横糸の交点に縦続回路が形成され、両方の種
類の中心電極が各糸交点において直列接続されるように
することができる。縦糸と横糸（または両方）に真性
（ｉ−）物質の外部層を更に設けることができ、それに
より縦続接点が生ずる。更に、上記交点においては、構
造はそれぞれの交差糸の間での融合すなわち強い電気的
導電接続も含む。
別の電極の周囲に、糸状または線状の複数の太陽電池
素子を環状（横断面が）または束の形に配置することも
できる。その場合糸状または線状の太陽電池素子はその
電極の周囲に同心状に配置される。
その種の太陽電池素子の複合構造をケーブル状構造に
一緒によじることもでき、別の電極はケーブルの心に類
似する態様で配置される。
本発明のとくに有利な実施態様においては、外部の電
極としては導電性プラスチック材料を有することもでき
る。そのために、真性導電率と呼ばれるものを含む導電
性ポリマー化合物およびポリマーを使用することが可能
である。導電性ポリマー化合物は、たとえばアルミニウ
ム粉末、黒鉛粉末すなわちすす、およびスチールウール
のような導電性充填材を含むプラスチック材料である。
真性導電性プラスチック材料の例は適当な電子供与体
（たとえば金属原子）または電子受容体（たとえばよう
素原子）をドープされたプラスチック材料、たとえばポ
リアセチレン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポ
リフェニレン、とくに、フタロシアニン・ポリマーを有
するケブラー（Kevlar）として知られているアラミド・
ポリマーのコエクストウルデート（co−extrudate）で
もある。
平らな形状で補強して使用するために、本発明に従っ
て、それぞれ隣接する層の間の間隙に整列するようにし
て、重ね合わされている層の中心電極が隣接する層の電
極に対してずらされるように、太陽電池素子の複数の平
行な層を重ねられた層構造で配置することも可能であ
る。そのような構造においては、光波スペクトルを完全
に使用するために、種々の層は各種の半導体物質を用
い、かつ種々の直径のものを使用できる。
そのために、別の電極を入射光から離れた側を再び導
電性反射面とすることができる。
あるいは、重ね合わされている層または並置関係され
ている太陽電池素子の個々の中心電極が、適当なｐ−ｎ
被覆またはｎ−ｐ被覆およびｐ−ｉ−ｎ被覆またはｎ−
ｉ−ｐ被覆をそれぞれ有する、接続アレイにおける対向
電極として互いに交番する関係でも機能する。
上記のようにして組合わされた糸状または線状の太陽
電池素子と太陽素子に、太陽電池素子を相互に絶縁し、
かつ電気的保護被覆として機能させるために被覆樹脂す
なわち絶縁樹脂を設けることができる。その絶縁樹脂は
酸化による分解と光による老化を防ぐのにも有効であ
る。
本発明に従って、たとえばモノマー・メタクリル酸メ
チル、ｎ−メタクリル酸ブチル、またはけい酸エチルを
グロー放電による重合化によって、光作用層、おそらく
それの対向電極を含む光作用層を、厚さが0.01μｍであ
る完全に重合化された、抵抗値が高い強固で均質な誘電
体層で被覆できる。
本発明に従って、効率を高くするために、光作用障壁
層の吸収範囲に波長を変換する蛍光染料をその層に加え
ることも可能である。
本発明に従って、前記電気絶縁保護層を設けるため
に、透明で非導電性の適当な天然樹脂または合成樹脂を
使用できる。本発明に従って使用できる電気絶縁プラス
チック材料は、たとえばポリエチレンおよび他のポリオ
レフイン、ならびにビニル重合体および共重合体のよう
な硬化できる成型およびプレス材料、とくに各種のメタ
クリル酸およびハロゲン支持（bearing）ビニルポリマ
ー、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリエステル、
ポリアセテート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステ
ル・イミド、ポリズルホン、ポリウレタン、シリコン樹
脂、およびセルローズの誘導体を含む。他の材料はフェ
ノプラスト（phenoplast）、アミノプラスト、アルキド
樹脂、ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステルおよびエ
ポキシ樹脂を含む。
本発明に従って構成される糸状または線状の太陽電池
は非常に広い範囲の他の形で使用でき、したがって、た
とえば内壁および外壁のクラッディングすなわちライニ
ング（たとえば組立てられたタペストリ品目）として、
窓領域を使用するカーテン品目として、およびたとえ
ば、公知のフジシマ−ホンダ電池（他の無機半導体また
は有機半導体を被覆され、希望によりストロンチエムを
ドープしたTiO2の中心電極）において、拡張された活性
電極表面領域により水素の加水分解のために使用でき
る。その場合には、縦続電池として本発明の構造を使用
することにより、加水分解作業のために直接使用できる
電圧が得られる。本発明のフリース型すなわち非織織物
状構造もその使用に適当である。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。
まず、相互に平行な重ねられた関係で配置されている
複数の糸状または線状の太陽電池素子２を備えた太陽電
池装置１が示されている第１図はを参照する。太陽電池
２は、中心電極３の周囲に光起電力を生ずるように動作
する層６を有する。その層６はたとえば適当な前記した
ような半導体物質を含む。中心電極３の周囲にその中心
電極３と同軸状に配置されている層６は複数の種々の層
を含む。たとえば、第３図に示すように、中心電極から
外方へ考えると、ｐ形半導体層５と、ｎ形半導体層４
と、それらの半導体層５と４の間に形成された障壁層す
なわち接合層８と、おそらくは、外面10を保護するため
の絶縁層17とを含む。ここで、糸状または線状の太陽電
池の製造は、実際上は無限に長い糸また線の態様の中心
電極を、必要な表面清浄部および表面被覆部に連続して
通す連続工程で行われることに注目すべきである。それ
らの加工部を連続して通されている間に、中心電極の物
質が、たとえばグロー放電またはコロナ放電によりまず
清浄にされ、それから、後で付着する光電層に電気的に
良く接触させるために、結合剤（たとえば、厚さ約5mm
の亜鉛）の薄い導電層を陰極スパッタリングにより付着
させられる。
光作用、すなわち、光電性または光起電力性の層を連
続する加工部において、一様な厚さの薄いコヒーレント
な層の中心電極３に連続して付着させる。低分子量の光
作用性化合物の光電層を製造するために、それらの化合
物をベンゼン、アセトン、塩化メチレン、エチレングリ
コール・モノエチル・エーテル等のような有機溶液また
はそれらの混合溶液中に溶解する。その中に適当な結合
剤（たとえば天然樹脂または合成樹脂）を前記ドーピン
グ剤およびできれば前記色増感剤とともに加える。結合
剤樹脂に混合して光作用性化合物が用いられたとする
と、その樹脂と光作用性化合物の混合割合を広い範囲で
変えることができる。樹脂２部と光作用性物質１部を含
む混合溶液から光作用性物質２部と樹脂１部を含む混合
溶液までが好ましい。２つの物質の重量比が１対１であ
る混合溶液がとくに有利である。
光作用性層自体が高重合物質であるとすると、結合剤
と希望のドーピング剤を加える必要はなく、色増感剤を
重合光電物質の溶液中に加える。
たとえば浸漬、塗布、ローラーまたは吹付けにより被
覆を付着できる。残っている溶液は加熱により除去す
る。
また、太陽電池素子２の被覆はスクリーン印刷法、蒸
着または吹付け、あるいはノズルの中の引張り作業によ
り付着できる。この連続作業を１回行う間に求められて
いる個々の層のドーピング作業は被覆作業のそれぞれの
中間工程、および求められることがある中間加熱工程に
おいて行うことが好ましい。それぞれの被覆の誘導加熱
と、中心電極の内部からの中心電極による加熱との少な
くとも一方が有利であり、かつ好ましい。同様に、少な
くとも連続工程の最初において金属製中心電極により糸
状電極自体を抵抗加熱することも可能である。
この太陽電池素子の層構造が完成した後で、糸または
線を希望の長さの部分に切断し、被覆を選択的に除去す
ることにより、第１図と第２図に3aで示されているよう
に、中心電極３に短い接点領域が露出される。その場所
において太陽電池素子は電気的に接続される。
光起電力層が付着されているケーシング構造６のそれ
ぞれの厚さに応じて、たとえば、とくに図３のものより
薄い有機物ケーシング構造６の場合には、中心電極３は
電池の横断面の主部を占めることがある。
これらの太陽電池素子を縦糸と横糸に使用して布状に
おることができる。その場合、横糸のｎ形作用表面層
が、縦糸のｐ形作用表面との交点において電気的に伝達
接触する。その構造においては、電荷キャリヤは縦糸の
中心電極３と横糸の中心電極３とから（２倍の電圧で）
取り出される。その実施例においては、太陽電池素子１
は半透明のカーテン構造の態様をとることもできる。こ
の構造については後に更に説明する。
次に、同様なやり方で構成できるフリース構造すなわ
ち不織構造14を示す第４図を参照する。
第５図と第６図に示すように、個々の太陽電池素子２
の横断面は円形以外の形とすることもできる。第５図に
示されている太陽電池装置において用いられているよう
にプリズム形横断面の場合には、有利な内部全反射を行
わせるために特定のプリズム角度を定めることができ
る。その構造においては、凹面18を入射光11が入射する
側に設けることができる。
第６図に示す長円形横断面の太陽電池素子２″は、最
初は円形横断面の太陽電池素子２を、平行な層12に互い
に並べてプレスすることにより製作できる。
ｎ形半導体層４とｐ形半導体層５により形成されたケ
ーシング構造６の上記層構造は、１つまたは複数の真性
である、好ましくはドープされていないｉ層７に組合わ
せることにより補充できる。そのために、太陽電池素子
２の糸状構造がとくに良く適する。
次に第８図を参照する。複数の太陽電池素子２がキャ
リヤ上で互いに平行に、ある間隔をおいて配置される。
隣接する２個の各太陽電池素子２はそれぞれ逆の層構造
のものであるから、並置されている２個の各中心電極３
はそれぞれ逆の電極を形成して、種々の電流母線23へ接
続される。それらの母線は第７図に示されている状況に
も対応する。
第７図に参照符号10aで示されている随意の接触補強
構造の代わりに、第８図においては糸状の太陽電池素子
２はｉ層７に埋め込まれ、そのｉ層により一緒に縦続接
続される。
第９図に示されている構造においては、障壁層を拡大
するために、前記ｉ層７はケーシング構造６の内部、更
に詳しくいえば障壁層の場所に埋め込まれる。
第10図に示されている構造においては、平行に並置さ
れた関係で配置されている太陽電池素子２は付加包囲ｉ
層７により互いに接触させられる。
次に第11図を参照する。この図に示されている構造は
第５図に示されている構造にほぼ対応するものであっ
て、層方向の太陽電池構造１の変更を含むものである。
更に詳しくいえば、ｉ層７を含むものであって、第11図
に矢印Ｂで示すように、入射光11が入射する構造表面ま
でｉ層７は延びる。第11図において、太陽電池素子の重
ね合わされている平行な層12は参照符号４で示されてい
るようにｎ層により囲まれ、したがってその対向電極を
構成する下側電極はｐ層５により囲まれる。２つの電極
の被覆はｉ層により一緒に電気的に接続できる。
例により説明した上記諸実施例は、非常に広範囲の電
極組立体における、糸状または線状太陽電池の広範囲な
可能な用途を示すものである。
次に、太陽電池装置１の別の実施例を示す第12図を参
照する。この実施例においては、平行に並置された関係
で配置されている中心電極３を有する太陽電池素子２
は、互いに離れており、ｐ層５のケーシング部分である
１つの半導体層によって囲まれるだけである。この素子
と対向する素子としてはｎ層４を備えた電極９である。
糸素子の周囲の外側ケーシング部分として、ｉ層をｐ層
とｎ層の間に含ませることもできる。太陽電池素子２は
入射光11が入射する側を凸状とすることもできる。
第13図に示されている構造においては、図12に構造と
似ているが、周縁部が互いに接触しない複数の並置され
ている太陽電池素子が、光起電力物質で被覆されている
電極９の上に配置される。この構造においては、電極９
の１番上のｐ層５が、中心電極３の周囲に配置されてい
るｐ層５へ、ｎ層４の上に参照符号７で示されているそ
れぞれのｉ層ケーシング部分により接続されて、電極９
とそれぞれの中心電極３の間に縦続電池構造を構成す
る。この構造においては、ｉ層または別のｉ層を含んで
いることが別の実施例のみであることが明らかに示され
ている。
最後に第14図を参照する。糸状または線状の太陽電池
２と平らな太陽電池構造の組合わせを用いる場合には、
第14図に示す断面図から明らかにわかるように、太陽電
池素子の一方の側を平らにし、または一方の側の物質を
除去することによって、各種の電池の間の接触面に、そ
れにより太陽電池の内部抵抗を低くするために、拡大さ
れた領域の複雑な表面部分を設けることができる。ある
いは、第14図において、個々の太陽電池素子２は、おそ
らくはその太陽電池素子の側面位置に平らにされた部分
により互いに密接することもできる。接触面のそのよう
な増大は前記諸実施例においても行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の太陽電池装置の基本的な実施例の一部
を切欠いて示す斜視図、第２図は第１図に示されている
本発明の個々の太陽電池素子の一部を切欠いて示す斜視
図、第３図は第２図に示されている本発明の太陽電池素
子の一実施例の断面図、第４図はフリース織物構造すな
わち不織織物構造である本発明の装置の別の実施例の一
部を切欠いて示す平面図、第５図は第１図に示されてい
る本発明の太陽電池装置の別の太陽電池素子の平らな構
造の一部の断面図、第６図は別の実施例の一部の断面
図、第７図は本発明の基本的な実施例の構造を示す断面
図、第８図は別の半導体層構造を有する、互いに平行な
関係で配置されている本発明の太陽電池の層の線図的断
面図、第９図は第８図に示されている実施例を変更した
実施例の断面図、第10図は第８図に示されている実施例
を更に変更した実施例の断面図、第11図は糸の横断面が
異なる本発明の二重層構造を示す断面図、第12図は本発
明の原理に合致する電極組立体を使用する本発明の基本
的な態様の断面図、第13図は本発明の電極組立体の更に
別の実施例の断面図、第14図は本発明の更に変更した組
合わせ実施例の部分の断面図である。 １……太陽電池装置、２……太陽電池素子、３……中心
電極、４……ｎ形半導体層、５……ｐ形半導体層、６…
…光起電力層、８……障壁層、９……対向電極、10……
層６の外面、12……平行な層、13……織物構造、14……
不織織物構造、20……キャリヤ、23……電流母線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラルフ・エム・カーン ドイツ連邦共和国 デイー 8137・ベル ク・アツセンブツヒヤーシユトラーセ・ 67 (56)参考文献 特開 昭59−125670（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−144177（ＪＰ，Ａ) 国際公開84／4425（ＷＯ，Ａ１)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも二つの太陽電池素子（２）から
    なり、それぞれの素子は光起電力層（6;4、５）で覆わ
    れた電極（３）を有し、前記少なくとも二つの太陽電池
    素子の少なくとも一つの電極は細長い形状であり、それ
    を覆う光起電力層はその電極の周囲全体を覆い、かつ短
    い接点領域を除いて全体の長さにわたって形成されてお
    り、それらの太陽電池素子の一方の電極が他方の太陽電
    池素子の対向電極となり、互いに隣接する太陽電池素子
    のそれぞれが一方がｐ層で、他方がｎ層である光起電力
    層の外側が互いに電気的に接触していることを特徴とす
    る太陽電池。
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