JP2798929B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents
太陽電池モジュールInfo
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- JP2798929B2 JP2798929B2 JP63080580A JP8058088A JP2798929B2 JP 2798929 B2 JP2798929 B2 JP 2798929B2 JP 63080580 A JP63080580 A JP 63080580A JP 8058088 A JP8058088 A JP 8058088A JP 2798929 B2 JP2798929 B2 JP 2798929B2
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- solar cell
- light
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- wavelength light
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
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- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、太陽電池の光電変換効率を向上させる手段
に関するものである。
に関するものである。
（従来の技術） 太陽光を有効に利用し、光電変換効率を向上させる方
法の一つとして、入射光に対して光学的禁制帯幅の異な
る材料で構成された太陽電池を垂直に直列接続した積層
構造のものが提案されている。特に非晶質のような薄膜
を利用したものの開発が進められている。これ等は、太
陽光スペクトルの感度域を入射方向に対して垂直に分割
し、それぞれの太陽光スペクトルに最適な光学的禁制帯
幅をもつ材料で構成された非晶質太陽電池を直列接続し
たものである。
法の一つとして、入射光に対して光学的禁制帯幅の異な
る材料で構成された太陽電池を垂直に直列接続した積層
構造のものが提案されている。特に非晶質のような薄膜
を利用したものの開発が進められている。これ等は、太
陽光スペクトルの感度域を入射方向に対して垂直に分割
し、それぞれの太陽光スペクトルに最適な光学的禁制帯
幅をもつ材料で構成された非晶質太陽電池を直列接続し
たものである。
その一例として、三層構造非晶質太陽電池の断面図を
第４図に、そのバンドプロファイルを第５図に示す。
第４図に、そのバンドプロファイルを第５図に示す。
第４図において、一方の電極10と例えばステンレス製
の他方の電極11との間の受光面には透明導電膜12を設
け、さらに第１層の素子I,第２層の素子II及び第３層の
素子IIIが形成されている。素子Ｉ及びIIのＮ層13,I層1
4,P層15,N層16,I層17,P層18はそれぞれａ−Si:Hで形成
され、素子IIIのＮ層19及びＰ層21はＡ−Si:H,I層20は
ａ−Si:Ge:Hで形成されている。その特性は第５図に示
されるようにI,II及びIIIの曲線はそれぞれ素子I,II及
びIIIに対応し、Efはフェルミ準位、Ecは伝導帯、Evは
価電子帯を示している。
の他方の電極11との間の受光面には透明導電膜12を設
け、さらに第１層の素子I,第２層の素子II及び第３層の
素子IIIが形成されている。素子Ｉ及びIIのＮ層13,I層1
4,P層15,N層16,I層17,P層18はそれぞれａ−Si:Hで形成
され、素子IIIのＮ層19及びＰ層21はＡ−Si:H,I層20は
ａ−Si:Ge:Hで形成されている。その特性は第５図に示
されるようにI,II及びIIIの曲線はそれぞれ素子I,II及
びIIIに対応し、Efはフェルミ準位、Ecは伝導帯、Evは
価電子帯を示している。
このような積層構造非晶質太陽電池は、非晶質太陽電
池では真性層（Ｉ層）の厚さが増大してキャリャの拡散
長より大となると、収集効率が極めて悪くなるために、
厚み方向に非晶質太陽電池を複数個に分割すれば、受光
面から深い所で発生したキャリャの収集効率が増大し、
光電変換効率の向上に寄与するというものである。
池では真性層（Ｉ層）の厚さが増大してキャリャの拡散
長より大となると、収集効率が極めて悪くなるために、
厚み方向に非晶質太陽電池を複数個に分割すれば、受光
面から深い所で発生したキャリャの収集効率が増大し、
光電変換効率の向上に寄与するというものである。
（発明が解決しようとする課題） 以上のように素子を分割すると、各単位非晶質太陽電
池において発生する光電流が、ほぼ等しくなる様な厚み
に設計しなければならないという問題点がある。出力＝
電圧×電流であるから、受光面から厚み方向にＮ個に分
割した場合、Ｎ倍の電圧,1/Nの電流が最低得られる様に
しなければ、単層の非晶質太陽電池に比べて、積層構造
にする利点がなくなる。
池において発生する光電流が、ほぼ等しくなる様な厚み
に設計しなければならないという問題点がある。出力＝
電圧×電流であるから、受光面から厚み方向にＮ個に分
割した場合、Ｎ倍の電圧,1/Nの電流が最低得られる様に
しなければ、単層の非晶質太陽電池に比べて、積層構造
にする利点がなくなる。
さらに、第４図のように素子I,II及びIIIを積層する
場合、例えばＮ層19とＰ層18との間でドーパントの相互
拡散により光電変換効率が低下することがあげられる。
場合、例えばＮ層19とＰ層18との間でドーパントの相互
拡散により光電変換効率が低下することがあげられる。
また直列に接続することにより内部抵抗も増加する。
光の吸収による損失も大きい。
（課題を解決するための手段） 前記の問題を解決するために本発明においては、光学
的禁制帯幅が異なる複数の太陽電池と、複数のプリズム
が連続して配設されてなり上記太陽電池の受光面側を覆
う窓材とからなる太陽電池モジュールにおいて、上記窓
材を構成する各プリズムは、隣接する二つの傾斜面と上
記太陽電池の受光面に平行な底面とを少なくとも有し、
且つ、上記二つの傾斜面それぞれに入射する光を分光
し、上記複数の太陽電池は、長波長光に対する感度の大
きい第１の太陽電池と、短長波長光に対する感度の大き
い第２の太陽電池と、長波長光及び短波長光に対して所
定の感度を有する第３の太陽電池とからなり、上記窓材
を構成する各プリズムで分光された光が、それぞれ最適
な禁制帯幅を有する太陽電池に供給されるように、上記
第１の太陽電池、上記第２の太陽電池、及び、上記第３
の太陽電池を、所定の順序で周期的に配置する。
的禁制帯幅が異なる複数の太陽電池と、複数のプリズム
が連続して配設されてなり上記太陽電池の受光面側を覆
う窓材とからなる太陽電池モジュールにおいて、上記窓
材を構成する各プリズムは、隣接する二つの傾斜面と上
記太陽電池の受光面に平行な底面とを少なくとも有し、
且つ、上記二つの傾斜面それぞれに入射する光を分光
し、上記複数の太陽電池は、長波長光に対する感度の大
きい第１の太陽電池と、短長波長光に対する感度の大き
い第２の太陽電池と、長波長光及び短波長光に対して所
定の感度を有する第３の太陽電池とからなり、上記窓材
を構成する各プリズムで分光された光が、それぞれ最適
な禁制帯幅を有する太陽電池に供給されるように、上記
第１の太陽電池、上記第２の太陽電池、及び、上記第３
の太陽電池を、所定の順序で周期的に配置する。
（作用） それぞれの太陽光スペクトルに最適の光学的禁制帯幅
を有する太陽電池によって発電するから、光電変換効率
が向上する。
を有する太陽電池によって発電するから、光電変換効率
が向上する。
（実施例） 第１図は本発明の一実施例の断面図を示し、第２図は
プリズムによる太陽光の分光を示し、第３図はプリズム
とそれによって分光された短波長光と長波長光の集まる
場所との位置関係を示すものである。
プリズムによる太陽光の分光を示し、第３図はプリズム
とそれによって分光された短波長光と長波長光の集まる
場所との位置関係を示すものである。
第２図に示される様にプリズムの面に入射した光は短
波長のもの程大きく屈折する。従って第３図（ａ）に示
されるように、プリズム４を多数配列すると、の面に
入射した光は実線abの間に分光される。また、の面に
入射した光は実線cdの間に、の面に入射した光は実線
efの間に、の面に入射した光は実線ghの間にそれぞれ
分光される。その結果を合成すると第３図（ｂ）に示さ
れるように、短波長光が集まる領域と、長波長光が集
まる領域と、短波長光及び長波長光の双方が集まる領
域とに分布する。
波長のもの程大きく屈折する。従って第３図（ａ）に示
されるように、プリズム４を多数配列すると、の面に
入射した光は実線abの間に分光される。また、の面に
入射した光は実線cdの間に、の面に入射した光は実線
efの間に、の面に入射した光は実線ghの間にそれぞれ
分光される。その結果を合成すると第３図（ｂ）に示さ
れるように、短波長光が集まる領域と、長波長光が集
まる領域と、短波長光及び長波長光の双方が集まる領
域とに分布する。
従って第１図のように、例えば窓材４としてプリズム
状プラスチックを用い、太陽電池１〜３を埋設した充填
材５及び裏面材６を積層した構造としプラスチック製の
プリズム４の背面に充填材５の中に埋設された太陽電池
1,2及び３を前記の，及びの領域にそれぞれ対応
させるようにする。太陽電池１としては短波長感度の大
きいａ−SiC:Hで形成したＩ層を有する単層の非晶質太
陽電池を用いる。これは通常使用されるａ−Si:Hよりも
光学的禁制幅が大きい。太陽電池２としては長波長感度
の大きいａ−SiGe:Hで形成したＩ層を有する単層の非晶
質太陽電池を用いる。これは通常使用されるａ−Si:Hよ
りも光学的禁制幅が小さい。太陽電池３としては長短両
波長に対しあらゆる程度の感度を有するａ−Si:Hで形成
したＩ層を有する単層の非晶質太陽電池を用いる。
状プラスチックを用い、太陽電池１〜３を埋設した充填
材５及び裏面材６を積層した構造としプラスチック製の
プリズム４の背面に充填材５の中に埋設された太陽電池
1,2及び３を前記の，及びの領域にそれぞれ対応
させるようにする。太陽電池１としては短波長感度の大
きいａ−SiC:Hで形成したＩ層を有する単層の非晶質太
陽電池を用いる。これは通常使用されるａ−Si:Hよりも
光学的禁制幅が大きい。太陽電池２としては長波長感度
の大きいａ−SiGe:Hで形成したＩ層を有する単層の非晶
質太陽電池を用いる。これは通常使用されるａ−Si:Hよ
りも光学的禁制幅が小さい。太陽電池３としては長短両
波長に対しあらゆる程度の感度を有するａ−Si:Hで形成
したＩ層を有する単層の非晶質太陽電池を用いる。
各太陽電池の接続方法により、任意の電流，電圧を取
り出すことができる。
り出すことができる。
単結晶を使用したものにも応用可能である。
（発明の効果） 本発明の太陽電池モジュールは上記のように構成する
ため、それぞれの太陽光スペクトルに最適の禁制帯幅を
有する太陽電池によって発電するから、光電変換効率が
向上する。
ため、それぞれの太陽光スペクトルに最適の禁制帯幅を
有する太陽電池によって発電するから、光電変換効率が
向上する。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図はプリズム
による太陽光の分光を示す図、第３図はプリズムとそれ
によって分光された短波長光と長波長光の集まる場所の
位置関係を示す図、第４図は従来の三層構造の非晶質太
陽電池の断面図、第５図はそのバンドプロファイルを示
す。 １……太陽電池（短波長用）、２……太陽電池（長波長
用）、３……太陽電池（長短両波長用）、４……プリズ
ム
による太陽光の分光を示す図、第３図はプリズムとそれ
によって分光された短波長光と長波長光の集まる場所の
位置関係を示す図、第４図は従来の三層構造の非晶質太
陽電池の断面図、第５図はそのバンドプロファイルを示
す。 １……太陽電池（短波長用）、２……太陽電池（長波長
用）、３……太陽電池（長短両波長用）、４……プリズ
ム
Claims (1)
- 【請求項１】光学的禁制帯幅が異なる複数の太陽電池
と、複数のプリズムが連続して配設されてなり上記太陽
電池の受光面側を覆う窓材とからなる太陽電池モジュー
ルにおいて、 上記窓材を構成する各プリズムは、隣接する二つの傾斜
面と上記太陽電池の受光面に平行な底面とを少なくとも
有し、且つ、上記二つの傾斜面それぞれに入射する光を
分光し、 上記複数の太陽電池は、長波長光に対する感度の大きい
第１の太陽電池と、短長波長光に対する感度の大きい第
２の太陽電池と、長波長光及び短波長光に対して所定の
感度を有する第３の太陽電池とからなり、 上記窓材を構成する各プリズムで分光された光が、それ
ぞれ最適な規制帯幅を有する太陽電池に供給されるよう
に、上記第１の太陽電池、上記第２の太陽電池、及び、
上記第３の太陽電池を、所定の順序で周期的に配置する
ことを特徴とする太陽電池モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63080580A JP2798929B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 太陽電池モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63080580A JP2798929B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 太陽電池モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01253283A JPH01253283A (ja) | 1989-10-09 |
| JP2798929B2 true JP2798929B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=13722286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63080580A Expired - Fee Related JP2798929B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 太陽電池モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2798929B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002033497A (ja) * | 2000-07-14 | 2002-01-31 | Nihon University | 太陽電池並びに太陽電池パネル |
| KR20020029204A (ko) * | 2000-10-12 | 2002-04-18 | 유성훈 | 프리즘형 태양광 집광장치를 이용한 발전기술 |
| JP2009016165A (ja) * | 2007-07-04 | 2009-01-22 | Taiyo Yuden Co Ltd | 色素増感型太陽電池 |
| JP5376850B2 (ja) * | 2008-07-16 | 2013-12-25 | 国立大学法人京都大学 | 広帯域波長領域の光電変換を可能にする太陽電池 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5148985A (ja) * | 1974-10-24 | 1976-04-27 | Sharp Kk |
-
1988
- 1988-03-31 JP JP63080580A patent/JP2798929B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01253283A (ja) | 1989-10-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |