JP3206341B2 - Solar cell - Google Patents

Solar cell

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JP3206341B2
JP3206341B2 JP30211294A JP30211294A JP3206341B2 JP 3206341 B2 JP3206341 B2 JP 3206341B2 JP 30211294 A JP30211294 A JP 30211294A JP 30211294 A JP30211294 A JP 30211294A JP 3206341 B2 JP3206341 B2 JP 3206341B2
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layer
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、入射領域を規定する入
射光ガイド部材を介して、太陽光を受光する太陽電池に
関し、特に朝、昼、夕の光の変化に対応する特性を有す
るものに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar cell for receiving sunlight through an incident light guide member defining an incident area, and more particularly to a solar cell having characteristics corresponding to changes in morning, noon, and evening light. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、各種の太陽電池が知られてお
り、半導体技術の進歩に伴い、比較的安価、小型のもの
が開発され、各種の電源として広く利用されている。こ
の太陽電池においては、光をいかに効率的に集光し、ま
た集光して得た入射光をいかに効率よく電力に変換する
かということが重要な課題である。
2. Description of the Related Art Conventionally, various types of solar cells have been known, and with the advance of semiconductor technology, relatively inexpensive and small-sized cells have been developed and widely used as various power sources. In this solar cell, it is an important issue how to efficiently condense light and how to efficiently convert incident light obtained by condensing light into electric power.

【0003】太陽光を効率的に集光するためには、太陽
電池が太陽に常に向いていることが好ましい。すなわ
ち、太陽電池が、常に太陽光を正面から受け入れられれ
ば、太陽電池の面積当たりの入射光量を最大にすること
ができる。このためには、太陽電池の方向を変更可能に
し、太陽電池を太陽の方向に追従して駆動することが考
えられる。しかし、四季を通して、常に太陽を正確に追
尾するためには、かなり大規模な駆動装置が必要であ
り、実際問題としてはかなり難しいという問題がある。
[0003] In order to efficiently collect sunlight, it is preferable that the solar cell always faces the sun. That is, if the solar cell can always receive sunlight from the front, the amount of incident light per area of the solar cell can be maximized. To this end, it is conceivable that the direction of the solar cell can be changed and the solar cell is driven to follow the direction of the sun. However, in order to always accurately track the sun throughout the four seasons, a considerably large-scale driving device is required, and there is a problem that it is difficult in practice.

【0004】一方、例えば、実開昭57−93159号
公報に記載の装置では、特殊な形状のレンズを用い各方
向から入射してくる太陽光をその入射角度に応じて所定
量屈折させ、太陽の高さの変化に拘わらず、太陽電池に
対してはほぼ一定の入射角度が得られるようにしてい
る。従って、この従来例によれば、太陽電池に対する太
陽光の入射角度をかなり一定値に近づけることができ
る。
On the other hand, for example, in the apparatus described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-93159, sunlight entering from each direction is refracted by a predetermined amount according to the incident angle by using a lens having a special shape. Irrespective of the change in the height, a substantially constant incident angle is obtained for the solar cell. Therefore, according to this conventional example, the incident angle of sunlight on the solar cell can be made quite close to a constant value.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、朝夕の太陽光
を昼の太陽光と比べると、入射角度だけでなく、その光
量および太陽光に含まれる波長の分布も異なっている。
すなわち、朝夕の太陽光は、昼の光に比べ光量が少な
く、また斜めに空気層を通過するために短波長側の光の
多くが散乱してしまい、昼の太陽光と比べ長波長の光を
多く含むものになっている。
However, when comparing morning and evening sunlight with daylight, not only the angle of incidence but also the amount of light and the distribution of wavelengths contained in sunlight are different.
In other words, the morning and evening sunlight has a smaller amount of light than the daytime light, and since it passes through the air layer diagonally, much of the light on the short wavelength side is scattered. Are included.

【0006】一方、太陽電池の特性を考えると、昼の光
と、朝夕の光の両方を効率的に光−電力変換するのは難
しい。すなわち、晴天時の昼の強い光を受光すると、発
生キャリア(正孔および電子)は多くなり、キャリア密
度(電流密度)が高くなる。従って、変換効率は、キャ
リアが電極から取り出されるまでの電気的抵抗(太陽電
池の内部抵抗)の影響を大きく受ける。そこで、太陽電
池の基板内における不純物濃度を高くし、内部抵抗を小
さくすることが考えられる。他方、朝夕の発生キャリア
量が少ない場合には、発生したキャリアがどの程度の時
間存在できるかというキャリアライフタイムが重要にな
る。キャリアライフタイムは、結晶欠陥が多いと短くな
るため、不純物濃度は少ない方がよい。そこで、不純物
濃度を低めに設定することが要求される。
On the other hand, considering the characteristics of the solar cell, it is difficult to efficiently convert both daylight and morning and evening light to light-to-power conversion. In other words, when strong daylight is received during fine weather, generated carriers (holes and electrons) increase, and the carrier density (current density) increases. Therefore, the conversion efficiency is greatly affected by the electrical resistance (internal resistance of the solar cell) until the carrier is extracted from the electrode. Therefore, it is conceivable to increase the impurity concentration in the substrate of the solar cell and reduce the internal resistance. On the other hand, when the amount of generated carriers in the morning and evening is small, the carrier lifetime which is how long the generated carriers can exist becomes important. Since the carrier lifetime becomes shorter when there are many crystal defects, the impurity concentration is preferably low. Therefore, it is required that the impurity concentration be set lower.

【0007】さらに、太陽電池の表面部には、入射光を
効果的に取り入れるために、反射防止膜が設けられる場
合が多いが、この反射防止膜の設定すべき膜厚は、光の
波長によって異なる。上述のように、朝夕の光は昼の光
に比べ長波長側の光を多く含むため、両者を効果的に取
り入れることは難しい。
Further, an antireflection film is often provided on the surface of the solar cell in order to effectively take in incident light. The thickness of the antireflection film to be set depends on the wavelength of light. different. As described above, since morning and evening light contains more light on the long wavelength side than daytime light, it is difficult to effectively incorporate both.

【0008】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、朝、昼、夕の太陽光を全て効果的に取り入れ、効
率的な光−電力変換が行える太陽電池を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a solar cell capable of effectively taking in all of morning, noon, and evening sunlight and performing efficient light-to-power conversion. I do.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、入射領域を規
定する入射光ガイド部材を介して、太陽光を受光する太
陽電池であって、前記入射領域に対峙する領域における
太陽電池の内部抵抗をその周辺の領域の内部抵抗に比べ
低く設定したことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a solar cell for receiving sunlight through an incident light guide member defining an incident area, wherein the internal resistance of the solar cell in an area facing the incident area is described. Is set lower than the internal resistance of the surrounding area.

【0010】また、本発明は、入射領域を規定する入射
光ガイド部材を介して、太陽光を受光する太陽電池であ
って、前記入射領域に対峙する領域における太陽電池の
反射防止膜の膜厚をその周辺の領域の反射防止膜の膜厚
に比べ薄く設定したことを特徴とする。
The present invention also relates to a solar cell for receiving sunlight through an incident light guide member for defining an incident area, wherein the thickness of the antireflection film of the solar cell in the area facing the incident area. Is set to be thinner than the thickness of the antireflection film in the peripheral region.

【0011】[0011]

【作用】このように、本発明によれば、太陽光が入射し
てくる方向に対峙する領域における内部抵抗を周辺部分
に比べ、小さくした。従って、この対峙する領域におい
て、大電流が発生しても電圧降下、熱発生などを比較的
小さくできる。そこで、昼間の強い光をこの部分に受
け、高い光−電力変換効率が得られる。一方、周辺部
は、内部抵抗が比較的小さい。そこで、発生したキャリ
ア(電子および正孔)のライフタイムを長いものに維持
して、朝夕などの弱い光に対しても高い光−電力変換効
率を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the internal resistance in the region facing the direction in which sunlight enters is reduced as compared with the peripheral portion. Therefore, even in a region where the large current is generated, a voltage drop, heat generation, and the like can be relatively reduced in the facing region. Therefore, strong light in the daytime is received by this portion, and high light-to-power conversion efficiency can be obtained. On the other hand, the peripheral portion has a relatively small internal resistance. Therefore, the lifetime of generated carriers (electrons and holes) can be maintained long, and high light-power conversion efficiency can be obtained even for weak light such as morning and evening.

【0012】また、本発明によれば、太陽光が入射して
くる方向に対峙する領域における反射防止膜の厚さを周
辺部分に比べ薄くした。そこで、この対峙する領域にお
いては、比較的短波長の光の反射を防止し、周辺におい
ては比較的長波長の光の反射を防止することができる。
そして、朝夕の太陽光は比較的長波長であり太陽電池の
周辺部に入射し、一方昼の光は比較的短波長であり太陽
電池の入射方向に対峙する領域に入射する。そこで、周
辺部で朝夕の光を効果的に受光し、中央の対峙する領域
で昼の光を効果的に受光して、太陽電池全体としての光
−電力変換効率を上昇することができる。
Further, according to the present invention, the thickness of the antireflection film in a region facing the direction in which sunlight enters is made thinner than the peripheral portion. Therefore, it is possible to prevent the reflection of light having a relatively short wavelength in the region facing the reflection region and the reflection of light having a relatively long wavelength in the periphery.
The morning and evening sunlight has a relatively long wavelength and is incident on the periphery of the solar cell, while the daylight has a relatively short wavelength and is incident on a region facing the incident direction of the solar cell. Therefore, the morning and evening light can be effectively received at the peripheral portion, and the daytime light can be effectively received at the central confronting region, so that the light-power conversion efficiency of the entire solar cell can be increased.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
いて説明する。図1は、実施例の全体構成を示す図であ
り、ソーラーセル100の上方には、入射光ガイド部材
である光学系200が設けられており、太陽光が光学系
200で集光されて、ソーラーセル100に入射する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of the embodiment. An optical system 200 as an incident light guide member is provided above a solar cell 100, and sunlight is collected by the optical system 200. The light enters the solar cell 100.

【0014】ソーラーセル100は、Si単結晶にp型
不純物(例えば、B(ホウ素))を拡散したp型基板1
0を有しており、このp型基板10の表面部には、3つ
のn+層12a,12b,12cがn型不純物(例え
ば、P(リン))の熱拡散によってそれぞれ形成されて
いる。そして、各n+層12a,12b,12cの上に
は、ソーラーセル100の負極として作用する表面電極
14a,14b,14cがそれぞれ形成されている。ま
た、p型基板10の裏面側には、p+層16を介し、正
極として作用する裏面電極18が形成されている。この
裏面電極18は、Alを蒸着して形成し、このAlの熱
拡散によってp+層16を形成するとよい。
The solar cell 100 is a p-type substrate 1 in which a p-type impurity (for example, B (boron)) is diffused in a Si single crystal.
On the surface of the p-type substrate 10, three n + layers 12a, 12b, and 12c are formed by thermal diffusion of n-type impurities (for example, P (phosphorus)). On the n + layers 12a, 12b, and 12c, surface electrodes 14a, 14b, and 14c serving as negative electrodes of the solar cell 100 are formed, respectively. On the back side of the p-type substrate 10, a back electrode 18 acting as a positive electrode is formed via a p + layer 16. The back electrode 18 may be formed by evaporating Al, and the p + layer 16 may be formed by thermal diffusion of the Al.

【0015】ソーラーセル100は、なるべく多くの光
を受けるため、昼の太陽光をまっすぐ上方から受けられ
るようにセットする。そして、光学系200は、まっす
ぐ上方から入射してくる光をソーラーセル100の中央
のn+層12bに集光するように設定してある。このた
め、斜めから入射してくる光は、必然的にソーラーセル
100の周辺部分に集光される。本実施例では、ソーラ
ーセル100の周辺部分には、n+層12a,12cが
配置されているため、斜めから光学系200に入射して
くる光は、n+層12a,12cに集光照射される。こ
のようにして、本実施例によって、n+層12bに昼の
太陽光が集光され、朝夕の太陽光がn+層12a,12
cに集光される。
To receive as much light as possible, the solar cell 100 is set so that daytime sunlight can be received straight from above. The optical system 200 is set so as to condense the light incident straight from above onto the n + layer 12b at the center of the solar cell 100. For this reason, the light obliquely incident is inevitably focused on the peripheral portion of the solar cell 100. In this embodiment, since the n + layers 12a and 12c are arranged in the peripheral portion of the solar cell 100, the light incident on the optical system 200 from an oblique direction is condensed and irradiated on the n + layers 12a and 12c. . Thus, according to the present embodiment, daytime sunlight is collected on the n + layer 12b, and sunlight in the morning and evening is concentrated on the n + layers 12a and 12b.
The light is focused on c.

【0016】本実施例においては、昼の太陽光が入射す
る中央部のn+層12bの不純物濃度を1019〜1021
/cm3 程度、朝夕の太陽光が入射する周辺部のn+層
12a,12cの不純物濃度を1018〜1019/cm3
程度とし、中央部のn+層12bの不純物濃度を周辺部
のn+層12a,12cの不純物濃度よりも高く設定し
てある。
In the present embodiment, the impurity concentration of the n + layer 12b at the center where daytime sunlight is incident is set to 10 19 to 10 21.
/ Cm 3 , and the impurity concentration of the n + layers 12a and 12c in the peripheral area where morning and evening sunlight is incident is 10 18 to 10 19 / cm 3
The impurity concentration of the central n + layer 12b is set higher than that of the peripheral n + layers 12a and 12c.

【0017】昼の太陽光は、光エネルギーの短波長の光
を多く含むと共にその光量が大きい。そこで、n+層1
2bにおいて、比較的大きな電流が発生するが、このn
+層12bの不純物濃度が比較的大きいため、内部抵抗
が小さく、ここにおける電力消費を小さく抑えることが
できる。
Daytime sunlight contains a large amount of light having a short wavelength of light energy and a large amount of light. Therefore, n + layer 1
2b, a relatively large current is generated.
Since the impurity concentration of + layer 12b is relatively high, the internal resistance is low, and the power consumption can be suppressed low.

【0018】一方、朝夕の太陽光は、周辺部のn+層1
2a,12cに入射するが、その照射量が少なく、また
エネルギーが小さい長波長の光を多く含む。そこで、n
+層12a,12cにおいて発生するキャリア(電子お
よび正孔)は、比較的少ない。従って、不純物濃度が低
くても内部抵抗が大きいことの影響はあまりない。そし
て、不純物濃度が低いため、結晶欠陥が少なく、キャリ
アの再結合を抑制してキャリアのライフタイムを長くす
ることができる。これによって、表面電極14a,14
cから電子を効率よく取り出すことができ、光−電力変
換効率を高くすることができる。
On the other hand, the sunlight of the morning and evening
2a and 12c, which contain a large amount of long wavelength light with a small amount of irradiation and low energy. Then, n
The carriers (electrons and holes) generated in the + layers 12a and 12c are relatively small. Therefore, even if the impurity concentration is low, the effect of the large internal resistance is not so large. Since the impurity concentration is low, the number of crystal defects is small, the recombination of carriers can be suppressed, and the lifetime of carriers can be extended. As a result, the surface electrodes 14a, 14
Electrons can be efficiently extracted from c, and the light-power conversion efficiency can be increased.

【0019】このように、本実施例によれば、昼間の強
い光の入射に対しては、中央部分の不純物濃度の高いn
+層12bを利用し、朝夕の弱い光に対しては、周辺部
の不純物濃度の低いn+層12a,12cを利用すると
いう切り換えを自動的に行うことができる。そこで、常
に効率のよい光電変換を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, when the intense light in the daytime is incident, the central portion of the n region having a high impurity concentration is n.
By using the + layer 12b, for weak light in the morning and evening, the switching to use the n + layers 12a and 12c having a low impurity concentration in the peripheral portion can be automatically performed. Thus, efficient photoelectric conversion can always be obtained.

【0020】図2に、本実施例のソーラーセル100の
構成を示す。集光度、ソーラーセルの種類、用途等にも
よるが、一般的にソーラーセル100として、結晶系S
iソーラーセルが利用される場合が多い。この場合に
は、直径3〜6インチの単結晶Siウエハまたは50〜
100mm角の多結晶基板が用いられる。そこで、ソー
ラーセル100の幅(dTOTAL )は、10〜100mm
程度が好ましい。
FIG. 2 shows the configuration of the solar cell 100 of the present embodiment. In general, the solar cell 100 is a crystalline S
In many cases, i-solar cells are used. In this case, a single crystal Si wafer having a diameter of 3 to 6 inches or 50 to
A 100 mm square polycrystalline substrate is used. Therefore, the width (dTOTAL) of the solar cell 100 is 10 to 100 mm.
The degree is preferred.

【0021】また、光学系200における集光度は、高
いほどソーラーセル100の受光量が上昇するため、コ
ストの低減を図ることができる。しかし、集光度が10
0倍を超えると、入射光量が大きくなりすぎ、セル温度
の上昇が大きく、ソーラーセル100の劣化につなが
る。そこで、集光度は30〜100倍程度が実用的であ
る。
The higher the degree of light condensing in the optical system 200, the higher the amount of light received by the solar cell 100, so that the cost can be reduced. However, if the light concentration is 10
If it exceeds 0 times, the amount of incident light becomes too large, the temperature of the cell increases significantly, and the solar cell 100 is deteriorated. Therefore, it is practical that the light collection degree is about 30 to 100 times.

【0022】このような条件での評価の結果、年間を通
じ好ましい光−電力換効率を得るためには、セル全体の
幅dTOTAL は、中央のn+層12bについてのセル幅d
A に対し、2〜5倍程度が好ましいことが分かってい
る。
As a result of the evaluation under such conditions, in order to obtain a favorable light-to-power conversion efficiency throughout the year, the width dTOTAL of the entire cell must be equal to the cell width d of the central n + layer 12b.
It is known that about 2 to 5 times of A is preferable.

【0023】図3に、本実施例における時刻とソーラセ
ル出力の関係の例を示す。このように、本実施例による
中央部分のn+層12bを周辺部分のn+層12a,1
2cに比べ、不純物濃度を大きくしたソーラーセル10
0によって、朝夕に従来より大きな出力が得られること
が理解される。
FIG. 3 shows an example of the relationship between time and solar cell output in this embodiment. As described above, the central n + layer 12b according to the present embodiment is replaced with the peripheral n + layers 12a, 1a.
Solar cell 10 having a higher impurity concentration than 2c
By 0, it is understood that a larger output than before is obtained in the morning and evening.

【0024】図4に、さらに他の構成例を示す。ソーラ
ーセル100には、周辺部ほど弱い光が入射する。そこ
で、この図4の例では、周辺のn+層12a,12cを
中央からの距離に従って複数の領域12a−1,12a
−2,12a−3,12c−1,12c−2,12c−
3に分割している。そして、これら領域12a−1,1
2a−2,12a−3,12c−1,12c−2,12
c−3について、中央からの距離が遠いほど不純物濃度
が低くなるようにする。これによって、入射太陽光に合
わせたより最適な不純物濃度の設定ができ、より効率的
な光−電力変換を行うことができる。
FIG. 4 shows still another configuration example. Light that is weaker toward the solar cell 100 enters the solar cell 100. Therefore, in the example of FIG. 4, the surrounding n + layers 12a and 12c are divided into a plurality of regions 12a-1 and 12a according to the distance from the center.
−2, 12a-3, 12c-1, 12c-2, 12c−
It is divided into three. Then, these areas 12a-1, 1
2a-2, 12a-3, 12c-1, 12c-2, 12
As for c-3, the impurity concentration decreases as the distance from the center increases. As a result, a more optimal impurity concentration can be set in accordance with the incident sunlight, and more efficient light-power conversion can be performed.

【0025】図7は、さらに他の実施例であり、p+層
16が複数に分割されている。すなわち、中央のn+層
12bの下方に位置する比較的大面積のp+層16b
と、周辺のn+層12a,12cの下方に位置する比較
的小面積のp+層16a−1,16a−2,16a−
3,16c−1,16c−2,16c−3が設けられて
いる。このため周辺部のn+層12a,12c、その下
方のp型基板10およびp+層16a−1,16a−
2,16a−3,16c−1,16c−2,16c−3
で構成されるソーラーセルは、内部抵抗の大きなものに
なり、中央のn+層12bとその下方のp型基板10お
よびp+層12bにより形成されるソーラーセルは、内
部抵抗の小さなものになる。従って、この構成によっ
て、上述の実施例と同様に、入射してくる太陽光の種類
に応じた好適な光−電力変換を達成することができる。
FIG. 7 shows still another embodiment, in which the p + layer 16 is divided into a plurality. That is, a relatively large area p + layer 16b located below the central n + layer 12b
And relatively small area p + layers 16a-1, 16a-2, 16a- located below the surrounding n + layers 12a, 12c.
3, 16c-1, 16c-2 and 16c-3 are provided. Therefore, the n + layers 12a and 12c in the peripheral portion, the p-type substrate 10 thereunder and the p + layers 16a-1 and 16a-
2, 16a-3, 16c-1, 16c-2, 16c-3
Has a large internal resistance, and the solar cell formed by the central n + layer 12b and the p-type substrate 10 and the p + layer 12b thereunder has a small internal resistance. Therefore, with this configuration, similar to the above-described embodiment, it is possible to achieve a suitable light-to-power conversion according to the type of incident sunlight.

【0026】なお、上述の例では、p+層16を分割し
て、中央部と周辺部でそのコンタクト面積を変更した
が、p+層16の不純物濃度を変更してもよいし、また
コンタクト面積、不純物濃度の両方を変更してもよい。
In the above-described example, the p + layer 16 is divided and the contact area is changed between the central portion and the peripheral portion. However, the impurity concentration of the p + layer 16 may be changed. Both of the impurity concentrations may be changed.

【0027】次に、図5に本発明の他の実施例に係るソ
ーラーセル100の構成を示す。この例では、複数のn
+層12a,12b,12cの上方に反射防止膜20
a,20b,20cが形成されている。そして、この反
射防止膜20a,20b,20cは、それぞれ膜厚が異
なっており、これによって入射してくる光の中心波長に
に応じた反射防止を図ることができ、入射光を効果的に
内部に閉じこめ、光−電力変換効率を上昇することがで
きる。
Next, FIG. 5 shows a configuration of a solar cell 100 according to another embodiment of the present invention. In this example, a plurality of n
The antireflection film 20 is provided above the + layers 12a, 12b, and 12c.
a, 20b and 20c are formed. The anti-reflection films 20a, 20b, and 20c have different thicknesses, so that anti-reflection according to the center wavelength of the incident light can be achieved, and the incident light can be effectively removed from the inside. And the light-power conversion efficiency can be increased.

【0028】ここで、この反射防止膜20は、Si
2 、SiNx 等をCVDや蒸着法によって堆積するこ
とによって形成される。そして、反射防止膜20をSi
2 で形成した場合に、中央のn+層12bに上方の反
射防止膜20bの膜厚は100〜110nm程度、周辺
部のn+層12a,12cの上方の反射防止膜20a,
20cは膜厚は120〜150nm程度に設定されてい
る。
Here, the antireflection film 20 is made of Si
It is formed by depositing O 2 , SiN x or the like by CVD or vapor deposition. Then, the anti-reflection film 20 is
When formed of O 2 , the thickness of the antireflection film 20b above the central n + layer 12b is about 100 to 110 nm, and the thickness of the antireflection film 20a above the peripheral n + layers 12a and 12c.
In 20c, the film thickness is set to about 120 to 150 nm.

【0029】上述のように、周辺部には、朝夕の太陽光
が入射する確率が大きく、この入射光は、波長が比較的
長めになる。そこで、本実施例のように、反射防止膜2
0の膜厚を変更することで、中央部は短波長、周辺部は
長波長の太陽光を効率的に取り入れ、ソーラーセル10
0全体の光−電力変換効率を上昇することができる。
As described above, there is a high probability that morning and evening sunlight will be incident on the peripheral portion, and this incident light has a relatively long wavelength. Therefore, as in this embodiment, the anti-reflection film 2
By changing the thickness of the solar cell, the solar cell 10 can efficiently take in short-wavelength sunlight at the center and long wavelength at the periphery.
0 can increase the light-power conversion efficiency of the whole.

【0030】図6に、膜厚110nm、140nmの反
射防止膜20について、波長と反射率の関係を示す。こ
のように、膜厚を140nmとした反射防止膜20a,
20cでは、600nm以上の長波長側の反射率が低
く、膜厚を110nmとした反射防止膜20bでは、6
00nm以下の短波長側の反射率が低いことが分かる。
FIG. 6 shows the relationship between the wavelength and the reflectance of the antireflection film 20 having a thickness of 110 nm and 140 nm. Thus, the antireflection film 20a having a thickness of 140 nm
20c has a low reflectance on the long wavelength side of 600 nm or more, and the antireflection film 20b having a film thickness of 110 nm has a reflectance of 6 nm.
It can be seen that the reflectance on the short wavelength side of 00 nm or less is low.

【0031】図8および図9に、光学系200の構成例
を示す。図8の光学系200は、線型フレネルレンズを
用いる集光器を利用したものであり、この構成によっ
て、細長い長方形の焦点面が形成される。本実施例のソ
ーラーセル100は、この焦点面より大きめに形成さ
れ、焦点面に中央のn+層12bが配置される。
FIGS. 8 and 9 show examples of the configuration of the optical system 200. FIG. The optical system 200 in FIG. 8 utilizes a light collector using a linear Fresnel lens, and this configuration forms an elongated rectangular focal plane. The solar cell 100 of the present embodiment is formed to be larger than this focal plane, and the central n + layer 12b is arranged on the focal plane.

【0032】図9は、放物面鏡集光器を用いた例であ
り、図9(A)は、回転(または円形)、図9(B)
は、円筒形の集光器を用いている。これら集光器も、光
学系200として同様に利用することができる。
FIG. 9 shows an example in which a parabolic mirror concentrator is used. FIG. 9A shows a rotating (or circular) shape, and FIG.
Uses a cylindrical light collector. These light collectors can be similarly used as the optical system 200.

【0033】図10には、太陽光追尾システムが示して
ある。本発明においては、斜めに入射する朝夕の光にも
対応して効率的な光−電力変換を効率的に行うことがで
きる。しかし、太陽の方向に向けた方が変換効率を上昇
できることに変わりはない。そこで、図10のような追
尾システムを利用し、このシステムのソーラーセルとし
て、上述の実施例のものを使用することで、変換効率を
より高めることができる。この例では、図8と同様の線
型フレネルレンズが光学系200として用いられ、この
焦点面部位にソーラーセル100が配置されている。そ
して、この光学系200およびソーラーセル100が、
方位角方向に回動可能になっている。この例では、時角
追尾軸302を回転することによって、ウォームギア3
04を介し、光学系200などを方位角方向に回動させ
る。
FIG. 10 shows a solar tracking system. In the present invention, efficient light-to-power conversion can be performed efficiently in response to morning and evening light obliquely incident. However, it is still possible to increase the conversion efficiency by pointing in the direction of the sun. Therefore, by using a tracking system as shown in FIG. 10 and using the solar cell of the above-described embodiment as the solar cell of this system, the conversion efficiency can be further improved. In this example, a linear Fresnel lens similar to that of FIG. 8 is used as the optical system 200, and the solar cell 100 is arranged at the focal plane portion. Then, the optical system 200 and the solar cell 100
It is rotatable in the azimuth direction. In this example, the worm gear 3 is rotated by rotating the hour angle tracking shaft 302.
The optical system 200 and the like are rotated in the azimuth direction via the optical system 04.

【0034】さらに、この光学系200およびソーラー
セル100はその一端(図における上側)がピボット固
定されており、他端(図における下側)が移動可能にな
っている。すなわち、赤緯追尾軸306を回転すること
によって、ウォームギア308を介し、時角追尾軸30
2を仰角方向に移動させる。そこで、全体として仰角方
向に移動が可能である。
Further, one end (upper side in the figure) of the optical system 200 and the solar cell 100 is pivotally fixed, and the other end (lower side in the figure) is movable. That is, by rotating the declination tracking shaft 306, the hour angle tracking shaft 30 is rotated via the worm gear 308.
2 is moved in the elevation direction. Therefore, it is possible to move in the elevation direction as a whole.

【0035】従って、1日の太陽の移動に対しては、方
位各方向の回動によって追尾し、季節による太陽の高さ
の変化に対しては、仰角方向の回動で追尾する。そし
て、このような追尾によっても朝夕等の弱い光は、太陽
電池の周辺部に入射する確率が高く、本発明によって、
これら周辺部に入射する弱い光についても効率的な光−
電力変換を行うことができる。
Therefore, the movement of the sun in one day is tracked by rotation in each direction of the azimuth, and the change in the height of the sun due to the season is tracked by rotation in the elevation angle direction. And even with such a tracking, weak light such as morning and evening has a high probability of entering the peripheral portion of the solar cell, and according to the present invention,
Efficient light-even for weak light incident on these peripheral parts-
Power conversion can be performed.

【0036】図11には、表面電極14の構成例を示し
てある。この例は、ソーラーセル100が円形であり、
その表面部に放射状に電極片14aが設けられている。
そして、これら電極片14aは周囲のリング状の電極片
14bに接続されている。また、電極片14aは、周辺
部に向けて幅の広がる三角形状に形成されている。この
構成によって、太陽光の入射面積を広いものに維持しつ
つ、n+層12とのコンタクト面積を十分なものとで
き、発生電力回収における電力の損失を最低限のものに
できる。
FIG. 11 shows a configuration example of the surface electrode 14. In this example, the solar cell 100 is circular,
Electrode pieces 14a are provided radially on the surface.
These electrode pieces 14a are connected to surrounding ring-shaped electrode pieces 14b. Further, the electrode piece 14a is formed in a triangular shape whose width increases toward the peripheral portion. With this configuration, the contact area with the n + layer 12 can be made sufficient while the incident area of sunlight is kept large, and the power loss in the recovery of generated power can be minimized.

【0037】なお、上述の各実施例において、図はその
説明に必要な部分のみを記載し、他の部分を適宜省略し
てある。
In each of the embodiments described above, the drawings show only those parts necessary for the explanation, and other parts are omitted as appropriate.

【0038】また,反射防止膜の膜厚調整とn+層の不
純物濃度調整など、上述の各実施例を組み合わせること
によって、より効果的な太陽電池を得ることができる。
Further, a more effective solar cell can be obtained by combining the above embodiments such as adjusting the thickness of the antireflection film and adjusting the impurity concentration of the n + layer.

【0039】さらに、光学系200は、太陽光の入射範
囲を実質的に限定できるものであれば、上述以外のもの
も採用可能であり、例えば、ソーラーセルの周囲を反射
板で囲んでもよい。
Further, as the optical system 200, other than those described above can be adopted as long as the incident range of sunlight can be substantially limited. For example, a solar cell may be surrounded by a reflector.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
太陽光が入射してくる方向に対峙する領域における内部
抵抗を周辺部分に比べ、小さくした。従って、この対峙
する領域において、大電流が発生しても電圧降下、熱発
生などを比較的小さくできる。そこで、昼間の強い光を
この部分に受け、高い光−電力変換効率が得られる。一
方、周辺部は、内部抵抗が比較的小さい。そこで、発生
したキャリア(電子および正孔)のライフタイムを長い
ものに維持して、朝夕などの弱い光に対しても高い光−
電力変換効率を得ることができる。
As described above, according to the present invention,
The internal resistance in a region facing the direction in which sunlight enters is made smaller than that in the peripheral portion. Therefore, even in a region where the large current is generated, a voltage drop, heat generation, and the like can be relatively reduced in the facing region. Therefore, strong light in the daytime is received by this portion, and high light-to-power conversion efficiency can be obtained. On the other hand, the peripheral portion has a relatively small internal resistance. Therefore, the lifetime of generated carriers (electrons and holes) is maintained long so that high light-
Power conversion efficiency can be obtained.

【0041】また、本発明によれば、太陽光が入射して
くる方向に対峙する領域における反射防止膜の厚さを周
辺部分に比べ薄くした。そこで、この対峙する領域にお
いては、比較的短波長の光の反射を防止し、周辺におい
ては比較的長波長の光の反射を防止することができる。
そして、朝夕の太陽光は比較的長波長であり太陽電池の
周辺部に入射し、一方昼の光は比較的短波長であり太陽
電池の入射方向に対峙する領域に入射する。そこで、周
辺部で朝夕の光を効果的に受光し、中央の対峙する領域
で昼の光を効果的に受光して、太陽電池全体としての光
−電力変換効率を上昇することができる。
Further, according to the present invention, the thickness of the antireflection film in a region facing the direction in which sunlight enters is made thinner than the peripheral portion. Therefore, it is possible to prevent the reflection of light having a relatively short wavelength in the region facing the reflection region and the reflection of light having a relatively long wavelength in the periphery.
The morning and evening sunlight has a relatively long wavelength and is incident on the periphery of the solar cell, while the daylight has a relatively short wavelength and is incident on a region facing the incident direction of the solar cell. Therefore, the morning and evening light can be effectively received at the peripheral portion, and the daytime light can be effectively received at the central confronting region, so that the light-power conversion efficiency of the entire solar cell can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施例の全体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an embodiment.

【図2】 実施例のソーラーセルの構成を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a solar cell according to an embodiment.

【図3】 実施例の時刻毎の出力を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an output for each time according to the embodiment.

【図4】 ソーラーセルの他の実施例の構成を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of another embodiment of the solar cell.

【図5】 ソーラーセルのさらに他の実施例の構成を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of still another embodiment of the solar cell.

【図6】 反射防止膜の厚みに応じた波長と反射率の関
係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between wavelength and reflectance according to the thickness of the antireflection film.

【図7】 ソーラセルのさらに他の実施例の構成を示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of still another embodiment of a solar cell.

【図8】 光学系の一例の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of an example of an optical system.

【図9】 光学系の他の例の構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of another example of the optical system.

【図10】 太陽光追尾システムの一例の構成を示す図
である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of an example of a solar tracking system.

【図11】 ソーラーセルの表面電極の構成例を示す図
である。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of a surface electrode of a solar cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 p型基板、12a,12b,12c n+層、1
4a,14b,14c表面電極、16 p+層、18
裏面電極、100 ソーラーセル、200光学系。
10 p-type substrate, 12a, 12b, 12c n + layer, 1
4a, 14b, 14c surface electrode, 16 p + layer, 18
Back electrode, 100 solar cells, 200 optics.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入射領域を規定する入射光ガイド部材を
介して、太陽光を受光する太陽電池であって、 前記入射領域に対峙する領域における太陽電池の内部抵
抗をその周辺の領域の内部抵抗に比べ低く設定したこと
を特徴とする太陽電池。
1. A solar cell that receives sunlight through an incident light guide member that defines an incident area, wherein the internal resistance of the solar cell in an area facing the incident area is reduced by the internal resistance of a surrounding area. A solar cell characterized by being set lower than the above.
【請求項2】 入射領域を規定する入射光ガイド部材を
介して、太陽光を受光する太陽電池であって、 前記入射領域に対峙する領域における太陽電池の反射防
止膜の膜厚をその周辺の領域の反射防止膜の膜厚に比べ
薄く設定したことを特徴とする太陽電池。
2. A solar cell that receives sunlight through an incident light guide member that defines an incident area, wherein the thickness of the antireflection film of the solar cell in an area facing the incident area is set to A solar cell characterized in that the thickness is set smaller than the thickness of the antireflection film in the region.
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