JP3236533U

JP3236533U - 風力発電併用のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置。

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Publication number: JP3236533U
Application number: JP2021004942U
Authority: JP
Inventors: 五郎五十嵐
Original assignee: 五郎五十嵐
Priority date: 2021-12-07
Filing date: 2021-12-07
Publication date: 2022-02-25
Anticipated expiration: 2031-12-07

Abstract

【課題】陸上又は洋上風力発電の支柱の周囲に、ダイヤモンド薄膜太陽電池を設けて蓄電池を充電する、風力発電併用のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置を提供する。【解決手段】トップセル層として、リンドープｎ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層７およびホウ素ドープｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層８接合のｎｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜光電変換層７、８を設ける。ボトムセル層として、ｎｐ型ＣＶＤａ－Ｓｉ半導体薄膜光電変換層１０、１１、または、ペロブスカイト半導体薄膜光電変換層にｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層９を伴うヘテロ接合の２層構造の光電変換層の入射面に、蓄光性蛍光粒子５－１ドープ透明または着色ＣＶＤダイヤモンド薄膜層５および透明導電膜６を設け、裏側の裏面電極１２と保護材または絶縁材１３を設けたタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池を、風力発電の支柱の周囲に設けて蓄電池を充電する。【選択図】図３

Description

風力発電の支柱（タワー）の周囲に、タンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池を設けて蓄電池を充電する、風力発電併用のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置に関する。

日本政府は、２０５０年までに温暖化ガスの排出量を実質ゼロにする目標を発表した。環境対応は世界的な潮流のため、環境を「成長の柱」と位置づけ、再生可能エネルギーなどの技術革新や投資を促し、次世代産業の育成を支援する方針とされる。化石燃料を減らし、脱炭素の圧力はかってない高まりにより、風力発電や太陽電池等の再生可能エネルギー利用による発電効率向上が期待される。

特開２０１７－０２８２３４号

実用新案登録文献１

登録第３２３４５８７号

実用新案登録文献２

登録第３２３４１７９号

非特許文献

引用非特許文献１

札）第一章いまなぜ洋上風力発電なのか、１～洋上風力発電の原理・構造はきわめてシンプルｐ２０～２５、洋上風力発電固有の技術開発課題ｐ４５、２０１２年版、日刊工業新聞社。

引用非特許文献２

監修藤森直治，鹿田真一、ダイヤモンドエレクトロニクスの最前線《普及版》第４章ナノ結晶ダイヤモンド薄膜ｐ３６～４４、第６章半導体特性ｐ６３～７１、第７章ｐ型ホモエピタキシャルダイヤモンド薄膜の半導体特性ｐ７５～８４、第８章ｎ型ドーピングと半導体特性ｐ８６～９８、２０１４年版、株式会社シーエムシー出版。

引用非特許文献３

監修荒川泰彦、超高効率太陽電池・関連材料の最前線《普及版》第２章４・グラフェンを用いた太陽電池用透明導電膜の開発、グラフェンの成膜技術ｐ４４～４５、ＣＶＤ法によるグラフェンの成膜ｐ５０～５５、５・薄膜太陽電池用ＺｎＯ系透明導電幕ｐ５６、５．４ＺｎＯ透明導電膜の電気特性・光学特性の両立ｐ６５～７２、５．３．１薄膜Ｓｉ太陽電池用透明導電膜ＳｎＯ_２ｐ６０～６１、第３章多接合太陽電池１．２多接合太陽電池の高効率化の可能性ｐ９３、１．７多接合太陽電池の将来展望ｐ１０４～１０６、２０１７年版、株式会社シーエムシー出版。

引用非特許文献４

まで、第８章太陽電池に用いられる材料と構造、８．３．１アモルファスＳｉ，微結晶Ｓｉ薄膜太陽電池ｐ１２６～１３２、８．３．６ペロブスカイト太陽電池ｐ１４５～１４８、２０２０年版、株式会社内田老鶴圃。

日本政府は、２０５０年までに温暖化ガスの排出量を実質ゼロの目標に向け、温暖化ガスの削減につながる太陽電池等の再生可能エネルギー技術の投資を促し、次世代産業の育成を支援するとされる。政府が改定する地球温暖化対策計画の構造案は、再生可能エネルギーの「最大限の導入」を掲げる。新たな温対計画は再生可能エネルギー等の活用で温暖化ガスの排出量を減らしながら経済を回復させるグリーン復興に軸足を置くとされる。
東芝は、印刷技術を使った次世代太陽電池「ペロブスカイト型」薄膜太陽電池を２０２１年９月に発表した。これまでは難しかったオフィスビルの壁面などにも設置できるとされる。実現した約１５％の変換効率は従来の「シリコン型」に迫る効率であり、２０２５年の実用化を目指すとされる。すでにペロブスカイト太陽電池は、中国・杭州繊納光電科技では、２０２１年５月に、面積２０平方センチメートルのペロブスカイト太陽電池で、世界最高となるエネルギー変換効率２０．２％を達成したと発表したが、実用化は未定とされる。

しかし、ＣＶＤａ－Ｓｉ薄膜太陽電池への光照射に伴う劣化は、運転開始後１０００時間程度の時間スケールで現れ、ＣＶＤａ－Ｓｉ薄膜太陽電池の効率は初期効率に比べて１０％程度を劣化し、寿命が課題とされる。ペロブスカイト薄膜太陽電池も、光劣化および大気劣化や寿命が課題とされる。したがって、トップセル層にＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜光電変換層を用い、ボトムセル層にヘテロ接合によるＣＶＤａ－Ｓｉ半導体薄膜光電変換層、または、ペロブスカイト半導体薄膜光電変換層を設けたタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池を設ける構成により、ボトムセル層の劣化を減少させ、寿命が延命される。

陸上または洋上風力発電は、支柱（タワー）４に支えられた羽根（ブレード）１がその風を受けて回り、その回転が発電機（タービン・ジェネレーター）２を回して発電する。従来、風力発電の支柱４は、羽根１および発電機２を支える柱４であり、薄膜太陽電池を設ける構成は無かった。本考案は、風力発電の支柱（タワー）４の周囲に、タンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３を設けて蓄電池を充電する装置であり、「流体」に対応する風力発電併用のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置を考案するものである。

陸上または洋上風力発電の支柱（タワー）４の周囲に、タンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３を設けて蓄電池を充電する、タンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置において、
トップセル層として、リンドープｎ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層７およびホウ素ドープｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層８接合のｎｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜光電変換層７・８、またはｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層を用いたｎｉｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜光電変換層を設ける。ボトムセル層として、ｎｐ型１０・１１またはｎｉｐ型シリコン系ＣＶＤａ－Ｓｉ半導体薄膜光電変換層、または、有機系ペロブスカイト半導体薄膜光電変換層１４・１５・１６に、ｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層９を伴うヘテロ接合の２層構造のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３を、風力発電の支柱（タワー）４の周囲に設けて蓄電池を充電する、風力発電併用のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置。

ボトムセル層として、ｎｐ型ＣＶＤａ－Ｓｉ半導体薄膜光電変換層１０・１１、またはｎｉｐ型ＣＶＤａ－Ｓｉ半導体薄膜光電変換層に、ｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層９を伴うヘテロ接合によることで、再結合を抑えたタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３を、風力発電の支柱（タワー）４の周囲に設けて蓄電池を充電する、風力発電併用のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置。

ボトムセル層として、ｎ型電子輸送層（ＴｉＯ_２，ＺｎＯ／ＳｎＯ_２）１４、光吸収ペロブスカイト結晶層（ＣＨ_３ＮＨ_３ＰｂＩ_３）１５、ｐ型正孔輸送層（Ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ／ＣｕＳＣＮ）１６接合のペロブスカイト半導体薄膜光電変換層に、ｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層９を伴うヘテロ接合によることで、再結合を抑えたタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３を、風力発電の支柱（タワー）４の周囲に設けて蓄電池を充電する、風力発電併用のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置。

トップセル層の入射面に、透明または着色ＣＶＤダイヤモンド薄膜層５を設けたタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３を、風力発電の支柱（タワー）４の周囲に設けて蓄電池を充電する、風力発電併用のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置。

トップセル層の入射面に、蓄光蛍光粒子または蓄光蛍光微粒子５－１ドープの透明または着色ＣＶＤダイヤモンド薄膜層５を設けたタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３を、風力発電の支柱（タワー）４の周囲に設けて蓄電池を充電する、風力発電併用のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置。

風力発電の支柱（タワー）の周囲にタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池を設け、風力および太陽光を電力に変換する実用性に優れた風力発電およびタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池の併用であり、再生可能エネルギーを利用して電力を得る高効率の装置である。また、蓄光性蛍光粒子や蛍光微粒子を設けた夜間の発光を、タンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池が電力に変換する装置である。夜間の発光が、風力発電の支柱が目視される。

本考案に係る風力発電の支柱（タワー）４の周囲に、タンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３を設けた参考立面図。本考案に係る入射面に、透明ＣＶＤダイヤモンド薄膜層５を設けたｎｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜光電変換層７・８に、ｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層９を伴うヘテロ接合の、ｎｐ型ＣＶＤａ－Ｓｉ半導体薄膜光電変換層１０・１１のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池の参考断面図。本考案に係る入射面に、蓄光性蛍光粒子または蓄光性蛍光微粒子５－１ドープ透明ＣＶＤダイヤモンド薄膜層５を設けたｎｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜光電変換層７・８に、ｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層９を伴うヘテロ接合の、ｎｐ型ＣＶＤａ－Ｓｉ半導体薄膜光電変換層１０・１１のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池の参考断面図。本考案に係る入射面に、透明ＣＶＤダイヤモンド薄膜層５を設けたｎｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜光電変換層７・８に、ｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層９を伴うヘテロ接合の、ペロブスカイト半導体薄膜光電変換層１４・１５・１６のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池の参考断面図。本考案に係る入射面に、蓄光性蛍光粒子または蓄光性蛍光微粒子５－１ドープ透明ＣＶＤダイヤモンド薄膜層５を設けたｎｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜光電変換層７・８に、ｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層９を伴うヘテロ接合の、ペロブスカイト半導体薄膜光電変換層１４・１５・１６のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池の参考断面図。

ＣＶＤダイヤモンド半導体は、シリコン（Ｓｉ）と同じ第１４族元素に属している。ｎ型ＣＶＤダイヤモンド半導体へのドープは、第１５族元素の窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）をドープすることができる。ｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体へのドープは、第１３族元素のホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）をドープすることができる。本考案では、リンドープｎ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層およびホウ素ドープｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層接合のｎｐ型、または、ｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層を挟んだｎｉｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜光電変換層に、ｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層を伴うヘテロ接合の、シリコン系ＣＶＤａ－Ｓｉ半導体薄膜光電変換層、または、有機系ペロブスカイト半導体薄膜光電変換層を接合した２層構造のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池。

ＣＶＤダイヤモンドは、高出力型マイクロ波プラズマＣＶＤ法、または、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、表面平坦性のプラズマＣＶＤ法によるナノ結晶ダイヤモンド薄膜が用いられる。ＣＶＤダイヤモンドは、バンドギャップ５．４８ｅＶの半導体としての特性を有し、熱伝導率２２（Ｗ／ｃｍ・Ｋ）、硬度５６～１１５（ＧＰａ）、フリーエキシトンの束縛エネルギーが８０ｍｅＶを示す。ＣＶＤダイヤモンドは、熱伝導率、弾性定数、透光性、耐熱性、耐化学薬品性、耐放射線性、絶縁性、絶縁破壊など物質中最高もしくは準最高値を有する材料とされる。シリコン系ＣＶＤａ－Ｓｉのバンドギャップ１．４～１．７ｅＶの半導体である。有機系ペロブスカイト結晶（ＣＨ_３ＮＨ_３ＰｂＩ_３）層のバンドギャップは、１．６ｅＶであり、対応してＶｏｃも１．１～１．２ｅＶと高い効率とされる。

着色ダイヤモンドは通常、無色透明である。ＣＶＤダイヤモンド中に不純物や欠陥が取り込まれた場合、その不純物や欠陥により吸収が起こり、イエロー、グリーン、ブルー、ブラウンなどの着色ＣＶＤダイヤモンドとなる。ダイヤモンドの典型的な不純物の一つであるＮ（窒素）とＢ（ホウ素）は、イエローダイヤモンドおよびブルーダイヤモンドを形成する着色元素となっている。特に、この典型的なＮとＢの不純物のダイヤモンド中での含有量と置換位置の種類によって、ダイヤモンドのタイプが詳細に分類される。すでに、ダイヤモンド中に不純物や欠陥が取り込まれた場合、Ｈ、Ｈｅ、Ｌｉ、Ｏ、Ｎｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ａｇ、Ｘｅなどが光学的に活性な発光センタを形成することが知られている。

透明電極はＩＴＯやＳｎＯ_２、ＺｎＯなどのワイドギャップ半導体で対応が可能であった。４０％以上の変換効率の太陽電池には、約２μｍ程度の赤外光まで発電に寄与させることが不可欠になる。ＩＴＯやＳｎＯ_２では長波長光まで光を透過させることは難しい。ＣＶＤ法によるグラフェンは赤外光までの透過率８０％以上に維持する。最近では２層グラフェン、または数層グラフェンなどがあり、適した透明導電膜をＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜光電変換層に用いることができる。

本考案の風力発電の支柱（タワー）の周囲に設けるタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池の内部は、入射面に透明または着色ＣＶＤダイヤモンド薄膜層、または、蓄光性蛍光粒子や蓄光性蛍光微粒子ドープの透明または着色ＣＶＤダイヤモンド薄膜層を設る。トップセル層として、ｎｐ型またはｎｉｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜光電変換層を、ボトムセル層として、ｎｐ型またはｎｉｐ型ａ－Ｓｉ半導体薄膜光電変換層、または、ペロブスカイト半導体薄膜光電変換層に、ｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層を伴うヘテロ接合により、再結合を抑える２層構造のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池を、風力発電の支柱（タワー）の周囲に設けて、蓄電池を充電する装置。

図１の立面参考図に示す。陸上または洋上風力発電の支柱（タワー）４の周囲に、タンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３設けて、蓄電池を充電する装置。
風力発電は、支柱（タワー）４に支えられた羽根（ブレード）１が風を受けて回り、その回転が発電機（タービン・ジェネレーター）２を回して発電する。その風力発電の支柱（タワー）４の周囲に、タンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３を地面または海面より数メートル上部から設けて蓄電池を充電する装置である。風力発電の風車を数十基建てた状態を「ウインドファーム」と呼び、陸上風力発電を「オンショア・ウインドファーム」、洋上風力発電を「オフショア・ウインドファーム」と呼んで区別している。

図２の参考断面図に示す。トップセル層として、リンドープｎ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層７およびホウ素ドープｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層８接合のｎｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜光電変換層７・８を設ける。ボトムセル層として、ｎ型：ＳｉＨ_４＋Ｈ_２＋ＰＨ_３およびｐ型：ＳｉＨ_４＋Ｈ_２＋Ｂ_２Ｈ_６接合のｎｐ型ＣＶＤａ－Ｓｉ半導体薄膜光電変換層１０・１１に、ｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層９を伴うヘテロ接合の２層構造のタンデム型ダイヤモンド半導体薄膜光電変換層の入射面に、透明ＣＶＤダイヤモンド薄膜層５、または着色ＣＶＤダイヤモンド薄膜層５および透明導電膜６を設け、裏側に裏面電極１２と保護材または絶縁材１３を設けたタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３。
ｎｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜光電変換層７・８と、ｎｐ型ＣＶＤａ－Ｓｉ半導体薄膜光電変換層１０・１１の接合部に、ｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層９を伴うヘテロ接合によることで、再結合を抑えた２層構造のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３を、風力発電の支柱（タワー）４の周囲に設けて蓄電池を充電する。風力発電併用のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置。

図３の参考断面図に示す。段落［００２１］に記載のｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層９を伴うヘテロ接合のタンデム型ダイヤモンド半導体薄膜光電変換層の入射面に、蓄光性蛍光粒子または蓄光性蛍光微粒子５－１ドープ透明ＣＶＤダイヤモンド薄膜層５、または着色ＣＶＤダイヤモンド薄膜層５および透明導電膜６を設け、裏側に裏面電極１２と保護材または絶縁材１３を設けたタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３。
ｎｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜光電変換層７・８と、ｎｐ型ＣＶＤａ－Ｓｉ半導体薄膜光電変換層１０・１１の接合部に、ｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層９を伴うヘテロ接合によることで、再結合を抑えた２層構造のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３を、風力発電の支柱（タワー）４の周囲に設けて蓄電池を充電する。風力発電併用のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置。

図４の参考断面図に示す。トップセル層として、リンドープｎ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層７およびホウ素ドープｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層８接合のｎｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜光電変換層７・８に、ｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層９を設ける。ボトムセル層として、ｎ型電子輸送層（ＴｉＯ_２，ＺｎＯ／ＳｎＯ_２）１４、光吸収ペロブスカイト結晶層（ＣＨ_３ＮＨ_３ＰｂＩ_３）１５、ｐ型正孔輸送層（Ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ／ＣｕＳＣＮ）１６、接合のペロブスカイト半導体薄膜光電変換層１４、１５、１６を設けたヘテロ接合の２層構造を設けた入射面に、透明ＣＶＤダイヤモンド薄膜層または着色ＣＶＤダイヤモンド薄膜層５および透明導電膜６を設け、裏側に裏面電極１２と保護材または絶縁材１３を設けたタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３。
ｎｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜光電変換層７・８と、ペロブスカイト半導体薄膜光電変換層１４・１５・１６の接合部に、ｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層９を伴うヘテロ接合によることで、再結合を抑えたタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３を、風力発電の支柱（タワー）４の周囲に設けて蓄電池を充電する。風力発電併用のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置。

図５の参考断面図に示す。段落［００２３］に記載のｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層９を伴うヘテロ接合のタンデム型ダイヤモンド半導体薄膜光電変換層の入射面に、蓄光性蛍光粒子または蓄光性蛍光微粒子５－１ドープの透明ＣＶＤダイヤモンド薄膜層５、または着色ＣＶＤダイヤモンド薄膜層５および透明導電膜６を設け、裏側に裏面電極１２と保護材または絶縁材１３を設けたタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３。
ｎｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜光電変換層７・８と、ペロブスカイト半導体薄膜光電変換層１４・１５・１６の接合部に、ｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層９を伴うヘテロ接合によることで、再結合を抑えたタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３を、風力発電の支柱（タワー）４の周囲に設けて蓄電池を充電する。風力発電併用のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置。

陸上または洋上風力発電の支柱（タワー）４の周囲に設けるタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３の表面には、高い表面平坦性の表面波プラズマＣＶＤ法によるナノ結晶ダイヤモンド薄膜層が用いられることが望ましい。これは、風力発電の支柱が受ける「流体」を考慮した風力発電併用のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置である。

風力発電の支柱の周囲に設けるタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３のボトムセル層に用いられるヘテロ接合の半導体薄膜光電変換層は、シリコン系ａ－Ｓｉ半導体薄膜光電変換層、μｃ－ａ－Ｓｉ半導体薄膜光電変換層、ａ－ＳｉＧｅ半導体薄膜光電変換層、ＳＷＣＮＴ／ａ－Ｓｉ半導体薄膜光電変換層。化合物系ＣｄＳ／ＣｄＴｅ半導体薄膜光電変換層、ＣＩＤＳ半導体薄膜光電変換層、ＣＩＳ（カルコパイライト）半導体薄膜光電変換層。有機系ペロブスカイト半導体薄膜光電変換層等の薄膜半導体薄膜光電変換層から選択される。本考案では、シリコン系ＣＶＤａ－Ｓｉ半導体薄膜光電変換層、または、有機系ペロブスカイト半導体薄膜光電変換層を、ボトムセル層に用いた構成である。

透明または着色ＣＶＤダイヤモンド薄膜層５にドープされた蓄光性蛍光粒子５－１、または蓄光性蛍光微粒子５－１は、太陽光の２００ｎｍ～５２２ｎｍ程度の波長の光を吸収し、夜間４００ｎｍ～７００ｎｍ以内の波長で発光する。この夜間の発光を、タンデム型ダイヤモンド半導体薄膜光電変換層を用いた薄膜太陽電池により、電力を蓄電池に充電する装置であり、風力発電の支柱（タワー）４の周囲に設けたタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置の構成である。蓄光性蛍光粒子５－１の詳細は、特開２０１７－０２８２３４号公報にて、公開されており公開特許公報の番号を記載して省略する。
風力発電の支柱（タワー）４の周囲に設けるタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池３は、地面または海面より数メートル上部から支柱（タワー）４の周囲に設けることが望ましい。

１羽根（ブレード）
２発電機（タービン・ジェネレーター）
３タンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池
４支柱（タワー）
５透明または着色ダイヤモンド薄膜層
５－１蓄光性蛍光粒子または蓄光性蛍光微粒子
６透明導電膜
７ｎ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層
８ｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層
９ｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層
１０ｎ型ＣＶＤａ－Ｓｉ半導体薄膜層
１１ｐ型ＣＶＤａ－Ｓｉ半導体薄膜層
１２裏面電極
１３保護材または絶縁材の
１４ｎ型電子輸送層（ＴｉＯ_２，ＺｎＯ／ＳｎＯ_２）
１５光吸収ペロブスカイト結晶層（ＣＨ_３ＮＨ_３ＰｂＩ_３）
１６ｐ型正孔輸送層（Ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ／ＣｕＳＣＮ）

Claims

陸上または洋上風力発電の支柱（タワー）の周囲に、タンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池を設けて蓄電池を充電する、タンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置において、
トップセル層として、リンドープｎ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層およびホウ素ドープｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層接合のｎｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜光電変換層、またはｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層を用いたｎｉｐ型ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜光電変換層を設ける。ボトムセル層として、ｎｐ型またはｎｉｐ型シリコン系ＣＶＤａ－Ｓｉ半導体薄膜光電変換層、または、有機系ペロブスカイト半導体薄膜光電変換層に、ｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層を伴うヘテロ接合の２層構造のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池を、風力発電の支柱（タワー）の周囲に設けて蓄電池を充電する、風力発電併用のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置。
ボトムセル層として、ｎｐ型またはｎｉｐ型ＣＶＤａ－Ｓｉ半導体薄膜光電変換層に、ｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層を伴うヘテロ接合によることで、再結合を抑えた請求項１に記載の風力発電併用のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置。
ボトムセル層として、ｎ型電子輸送層、光吸収ペロブスカイト結晶層、ｐ型正孔輸送層接合のペロブスカイト半導体薄膜光電変換層に、ｉ型真性ＣＶＤダイヤモンド半導体薄膜層を伴うヘテロ接合によることで、再結合を抑えた請求項１に記載の風力発電併用のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置。
トップセル層の入射面に、透明または着色ＣＶＤダイヤモンド薄膜層を設けた請求項１に記載の風力発電併用のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置。
トップセル層の入射面に、蓄光性蛍光粒子または蓄光性蛍光微粒子ドープの透明または着色ＣＶＤダイヤモンド薄膜層を設けた請求項１に記載の風力発電併用のタンデム型ダイヤモンド薄膜太陽電池装置。