JP3490969B2 - Photovoltaic generator - Google Patents

Photovoltaic generator

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JP3490969B2
JP3490969B2 JP2000358229A JP2000358229A JP3490969B2 JP 3490969 B2 JP3490969 B2 JP 3490969B2 JP 2000358229 A JP2000358229 A JP 2000358229A JP 2000358229 A JP2000358229 A JP 2000358229A JP 3490969 B2 JP3490969 B2 JP 3490969B2
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圭弘 浜川
幹男 室園
▲高▼倉 秀行
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光発電装置に関す
る。本件明細書中、pin接合というのは、ほぼ球状の
光電変換素子の内から外に、または外から内に、順次的
にn形、i形およびp形の各半導体層が形成された構成
を含むものと解釈されなければならない。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photovoltaic device. In the present specification, the pin junction has a structure in which n-type, i-type, and p-type semiconductor layers are sequentially formed from inside to outside or from outside to inside of a substantially spherical photoelectric conversion element. Must be construed as including.

【0002】[0002]

【従来の技術】典型的な第1先行技術は、結晶シリコン
半導体ウエハから成る光電変換素子を含む。この第1先
行技術では、結晶を製造するための工程が繁雑であり、
費用が高くなる。また単結晶バルクからカッティング、
スライシング、ポリッシングなどの工程を経て、半導体
ウエハを製造するので工程が繁雑であり、さらにそのカ
ッティング、スライシング、ポリッシングなどの工程で
生じる結晶の切削屑が、容量比にして約50%以上にも
なり、無駄になる。
2. Description of the Related Art A typical first prior art includes a photoelectric conversion element made of a crystalline silicon semiconductor wafer. In this first prior art, the process for producing the crystal is complicated,
The cost is high. Also, cutting from single crystal bulk,
Since the semiconductor wafer is manufactured through processes such as slicing and polishing, the process is complicated, and the crystal chips generated in the processes such as cutting, slicing and polishing are about 50% or more in volume ratio. Would be wasted.

【0003】この問題を解決する他の第2先行技術は、
アモルファスSi(略称a−Si)薄膜から成る。この
第2先行技術は、プラズマ化学気相成長法によって、光
電変換層を薄膜状で形成するので、従来技術の単結晶バ
ルクからのカッティング、スライシング、ポリッシング
などの工程が不要であり、堆積した膜の全てを素子の活
性層として用いることができるという利点がある。この
反面、アモルファスSi太陽電池は、アモルファス構造
に起因して、半導体内部に多数の結晶欠陥、すなわちギ
ャップステイツが存在し、したがって光誘起劣化現象が
存在し、光電変換効率が低下するという問題がある。こ
の問題を解決するために、従来では、水素化処理によっ
て不活性化する技術が開発され、アモルファスSi太陽
電池などの電子デバイスが製造可能になっている。
Another second prior art solution to this problem is:
It is composed of an amorphous Si (abbreviated as a-Si) thin film. In the second prior art, since the photoelectric conversion layer is formed in a thin film form by the plasma chemical vapor deposition method, the steps of cutting, slicing, polishing and the like from the conventional single crystal bulk are unnecessary, and the deposited film is formed. All of the above can be used as an active layer of the device. On the other hand, the amorphous Si solar cell has a problem that a large number of crystal defects, that is, gap states exist inside the semiconductor due to the amorphous structure, and therefore, a photo-induced deterioration phenomenon exists and the photoelectric conversion efficiency decreases. . In order to solve this problem, conventionally, a technique of deactivating by hydrogenation has been developed, and electronic devices such as amorphous Si solar cells can be manufactured.

【0004】しかしながら、こうした処理によっても、
結晶欠陥の効果を無くすことが不可能であり、たとえば
アモルファスSi太陽電池には、依然として、光電変換
効率が15〜25%程度劣化するという泣き所を保有し
ている。
However, even with such processing,
It is impossible to eliminate the effect of crystal defects, and for example, amorphous Si solar cells still have a crying point that the photoelectric conversion efficiency deteriorates by about 15 to 25%.

【0005】最近成功した光劣化を抑制する新技術とし
て、光電活性i層を極端に薄くして、かつ太陽電池セル
を2接合または3接合にするスタック形太陽電池が実現
され、光劣化を10%程度まで抑制することに成功して
いる。この光劣化は、太陽電池セルの動作温度が高いと
き、光劣化の回復することが明らかとなり、こうした状
態で動作/稼動するモジュール技術も開発されつつある
が、充分とは言い難い。
As a recently succeeded new technology for suppressing photodegradation, a stack type solar cell in which the photoelectrically active i-layer is extremely thin and the solar cell has two junctions or three junctions has been realized. Succeeded in suppressing to about%. It is clear that the photodegradation recovers from the photodegradation when the operating temperature of the solar battery cell is high, and a module technology for operating / operating in such a state is being developed, but it cannot be said to be sufficient.

【0006】このような問題を解決するさらに他の第3
先行技術は、たとえば特公平7−54855に開示され
る。この第3先行技術では、p形Si球にn形Si表皮
部を持つ球状粒子を、穴のあいた偏平なアルミニウム箔
に埋込み、そのアルミニウム箔の裏面から、n形Si表
皮部をエッチングして内部のp形Si球を露出し、この
露出したp形Si球を、もう1つのアルミニウム箔に接
続してソーラ・アレーを構成する。
[0006] Yet another third solution to such a problem
The prior art is disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-54855. In the third prior art, spherical particles having an n-type Si skin portion on a p-type Si sphere are embedded in a flat aluminum foil with holes, and the n-type Si skin portion is etched from the back surface of the aluminum foil to form an internal portion. Exposing the p-type Si spheres, and connecting the exposed p-type Si spheres to another aluminum foil to form a solar array.

【0007】この第3先行技術では、高純度のSiの使
用量を軽減して原価の低減を図ろうとすれば、粒子の外
径を小さくして、全体の平均厚みを薄くする必要があ
る。また変換効率の向上を図るためには、受光面を大き
くする必要があり、その受光面を大きくするために粒子
を相互に近接して配置し、したがって小さい外径を有す
る多数の粒子が密に配置されてアルミニウム箔に接続さ
れなければならない。その結果、粒子とアルミニウム箔
との接続作業工程が繁雑になり、原価の低減に劣る。
In the third prior art, in order to reduce the amount of high-purity Si used and reduce the cost, it is necessary to reduce the outer diameter of the particles and reduce the average thickness of the whole. Further, in order to improve the conversion efficiency, it is necessary to make the light receiving surface large, and in order to make the light receiving surface large, the particles are arranged close to each other, and therefore a large number of particles having a small outer diameter are densely packed. It must be placed and connected to aluminum foil. As a result, the process of connecting the particles and the aluminum foil becomes complicated, and the cost is reduced.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高純
度のSiなどの半導体材料の使用量を低減し、しかも大
量生産が容易であり、つまり省資源、省エネルギ形の製
造を可能にして、安価に実現される高信頼性、高効率の
光発電装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to reduce the amount of high-purity semiconductor material such as Si used and to facilitate mass production, that is, to enable resource-saving and energy-saving manufacturing. And to provide a highly reliable and highly efficient photovoltaic power generation device that can be realized at low cost.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、(a)ほぼ球
状の形状を有し、第1半導体層およびそれよりも外方の
第2半導体層を有し、第2半導体層の開口部から第1半
導体層の一部分が露出し、第2半導体層の開口部と、こ
の開口部から露出している第1半導体層の一部分とは、
一平面であり、第1および第2半導体層間から光起電力
を出力する複数の光電変換素子と、 (b)支持体であって、第1導体と第2導体との間に、
電気絶縁体を介して、電気的に絶縁した状態を構成し、
第1導体または第1導体上に形成された被覆層によって
内面が形成された複数の凹部が、隣接して形成され、各
凹部内の底に光電変換素子が配置されて凹部の第1導体
または第1導体上に形成された前記被覆層による反射光
が光電変換素子に照射され、第1導体は、光電変換素子
の第2半導体層に電気的に接続され、第2導体は、第1
半導体層の前記露出した部分に電気的に接続される支持
体とを含むことを特徴とする光発電装置である。
According to the present invention, (a) an opening of a second semiconductor layer having a substantially spherical shape, a first semiconductor layer and a second semiconductor layer outside the first semiconductor layer is provided. A part of the first semiconductor layer is exposed from the opening, and the opening of the second semiconductor layer and the part of the first semiconductor layer exposed from the opening are
A plurality of photoelectric conversion elements that are on a single plane and output a photovoltaic force from the first and second semiconductor layers; and (b) a support, which is between the first conductor and the second conductor,
An electrically insulated state is formed through an electrical insulator,
A plurality of recesses having an inner surface formed of the first conductor or the coating layer formed on the first conductor are formed adjacent to each other, and the photoelectric conversion element is arranged at the bottom of each recess to form the first conductor of the recess or The photoelectric conversion element is irradiated with the light reflected by the coating layer formed on the first conductor, the first conductor is electrically connected to the second semiconductor layer of the photoelectric conversion element, and the second conductor is the first semiconductor layer.
A photovoltaic device, comprising: a support electrically connected to the exposed portion of the semiconductor layer.

【0010】本発明に従えば、ほぼ球状の複数の各光電
変換素子が、支持体の複数の各凹部にそれぞれ配置さ
れ、この凹部の内面は、第1導体または第1導体上に形
成された被覆層によって形成され、したがって太陽光な
どの外部からの光は、光電変換素子に直接に照射される
とともに、凹部内面の第1導体または第1導体上に形成
された被覆層によって反射されて光電変換素子に照射さ
れる。
According to the present invention, a plurality of substantially spherical photoelectric conversion elements are respectively arranged in a plurality of concave portions of the support, and the inner surface of the concave portions is formed on the first conductor or on the first conductor. The photoelectric conversion element is directly irradiated with light from the outside, such as sunlight, which is formed by the coating layer, and is reflected by the first conductor on the inner surface of the recess or the coating layer formed on the first conductor to generate photoelectric light. The conversion element is illuminated.

【0011】光電変換素子は、凹部内に配置されるの
で、相互に間隔をあけて設けられ、すなわち光電変換素
子が密に配置されることは無い。したがって光電変換素
子の個数を減少して光電変換素子を構成する高純度のた
とえばSiなどの材料の使用量を低減することができる
とともに、光電変換素子と支持体の導体との接続工程を
容易にすることができる。
Since the photoelectric conversion elements are arranged in the recesses, they are provided with a space therebetween, that is, the photoelectric conversion elements are not arranged densely. Therefore, it is possible to reduce the number of photoelectric conversion elements and reduce the amount of high-purity material such as Si that constitutes the photoelectric conversion elements, and to facilitate the step of connecting the photoelectric conversion elements and the conductor of the support. can do.

【0012】しかも複数の凹部は、相互に隣接して形成
され、これによって外部からの光は、凹部内面で反射し
て光電変換素子に照射し、外部からの光を有効に、光電
変換素子の光起電力の発生のために、利用することがで
きる。こうして本発明の光電変換素子の光源に臨む単位
面積あたりの発電電力をできるだけ大きくすることがで
きる。
Moreover, the plurality of recesses are formed adjacent to each other, whereby the light from the outside is reflected on the inner surface of the recess and irradiates the photoelectric conversion element, so that the light from the outside can be effectively used. It can be used for the generation of photovoltaics. In this way, the generated power per unit area facing the light source of the photoelectric conversion element of the present invention can be maximized.

【0013】本発明の光電変換素子には、単結晶、多結
晶またはアモルファスの材料から成ってもよく、シリコ
ン系、化合物半導体系、その他の材料から成ってもよ
く、またたとえばpn形、pin形の各構造を有してい
てもよく、その他たとえば、ショットキーバリヤ形、M
IS(metal-insulator-semiconductor)形、ホモ接合
形、ヘテロ接合形およびその他の構成を有していてもよ
い。
The photoelectric conversion element of the present invention may be made of a single crystal, polycrystal, or amorphous material, and may be made of a silicon-based material, a compound semiconductor-based material, or another material. For example, a pn-type or a pin-type. Other structures such as a Schottky barrier type, M
It may have an IS (metal-insulator-semiconductor) type, a homojunction type, a heterojunction type, and other configurations.

【0014】中心側の第1半導体層は、外側の第2半導
体層の開口部から部分的に露出しており、これらの第1
および第2半導体層間から、光照射時に発生される光起
電力を取出すことができる。支持体の凹部に配置された
光電変換素子の第2半導体層は、支持体の第1導体に電
気的に接続される。光電変換素子の内部の第1半導体層
の露出部分は、第1導体とは電気絶縁体を介して設けら
れた第2導体に、電気的に接続される。第1導体と第2
導体とが面状に形成される構造では、複数の光電変換素
子は、これらの第1および第2導体によって並列接続さ
れ、大きな電流を導出することができる。
The first semiconductor layer on the center side is partially exposed from the opening of the second semiconductor layer on the outer side.
Further, the photoelectromotive force generated at the time of light irradiation can be extracted from the second semiconductor layer. The second semiconductor layer of the photoelectric conversion element arranged in the recess of the support is electrically connected to the first conductor of the support. The exposed portion of the first semiconductor layer inside the photoelectric conversion element is electrically connected to the second conductor provided via the electrical insulator with the first conductor. First conductor and second
In the structure in which the conductor is formed in a planar shape, the plurality of photoelectric conversion elements are connected in parallel by the first and second conductors, and a large current can be derived.

【0015】光電変換素子は、真球であってもよいけれ
ども、真球でなくても、その外表面が、真球以外のほぼ
球状であればよい。第1半導体層は、中実のほぼ球状に
形成されてもよいけれども、本発明の実施の他の形態で
は、予め準備した芯体の外周面に第1半導体層が被覆し
て形成された構成であってもよく、あるいはまたほぼ球
状の第1半導体層の中心付近が空胴である構成を有して
もよい。
Although the photoelectric conversion element may be a true sphere, it does not have to be a true sphere as long as the outer surface thereof is a substantially spherical shape other than the true sphere. The first semiconductor layer may be formed in a solid, substantially spherical shape, but in another embodiment of the present invention, the outer peripheral surface of the core body prepared in advance is covered with the first semiconductor layer. Or it may have a configuration in which the cavity near the center of the substantially spherical first semiconductor layer is a cavity.

【0016】また本発明は、光電変換素子の外径は、
0.5〜2mmφであることを特徴とする。
In the present invention, the outer diameter of the photoelectric conversion element is
It is characterized in that it is 0.5 to 2 mmφ.

【0017】本発明に従えば、光電変換素子の外径は、
0.5〜2mmφであり、好ましくは0.8〜1.2m
mφであり、あるいはまた約1mmφであってもよい。
これによって高純度のSiなどの材料の使用量を充分少
なくし、しかも発生電力をできるだけ大きくすることが
できるようになるとともに、製造時の球状光電変換素子
のハンドリングが容易であり、生産性が優れている。
According to the present invention, the outer diameter of the photoelectric conversion element is
0.5 to 2 mmφ, preferably 0.8 to 1.2 m
mφ, or alternatively about 1 mmφ.
This makes it possible to sufficiently reduce the amount of materials such as high-purity Si used and to increase the generated power as much as possible. At the same time, the spherical photoelectric conversion element can be easily handled at the time of manufacturing, resulting in excellent productivity. ing.

【0018】また本発明は、前記第2半導体層の開口部
の中心角θ1は、45〜90°であることを特徴とす
る。
The present invention is also characterized in that the central angle θ1 of the opening of the second semiconductor layer is 45 to 90 °.

【0019】本発明に従えば、前述のように中心角θ1
を、45〜90°に選ぶことによって、さらに好ましく
は60〜90°に選ぶことによって、第1および第2半
導体層が、前記開口部の形成によって廃棄される量を低
減し、無駄を抑制することができる。しかも中心角θ1
を、このような値の範囲に選ぶことによって、第1半導
体層と支持体の第2導体との電気的接続のために必要な
開口部の面積を得ることができる。
According to the present invention, as described above, the central angle θ1
By 45 to 90 °, more preferably 60 to 90 °, the amount of the first and second semiconductor layers discarded due to the formation of the opening is reduced and waste is suppressed. be able to. Moreover, the central angle θ1
Is selected in such a range, the area of the opening required for electrical connection between the first semiconductor layer and the second conductor of the support can be obtained.

【0020】また本発明は、支持体に形成された凹部の
開口端は、たとえば蜂の巣状の多角形であり、相互に隣
接する各開口端は、連続し、凹部は、底になるにつれて
先細状に形成され、凹部の底もしくはその周辺で、光電
変換素子の第1および第2半導体層が、相互に電気的に
絶縁されている第2および第1導体に、それぞれ電気的
に接続されることを特徴とする。
Further, according to the present invention, the opening end of the recess formed in the support is, for example, a honeycomb-shaped polygon, and the opening ends adjacent to each other are continuous, and the recess is tapered toward the bottom. And electrically connecting the first and second semiconductor layers of the photoelectric conversion element to the second and first conductors electrically insulated from each other at or near the bottom of the recess. Is characterized by.

【0021】また本発明は、支持体の凹部の底もしくは
その周辺で、第1導体には、円形の第1接続孔39が形
成されるとともに、電気絶縁体には、第1接続孔39の
軸線を含む一直線上に軸線を有する円形の第2接続孔4
0が形成され、光電変換素子の前記開口部付近は、第1
接続孔39に嵌まり込み、第2半導体層の開口部の上部
の外周面と第1導体の第1接続孔39の端面もしくは端
面付近の部分とが、電気的に接続され、前記開口部から
露出した第1半導体層の前記部分が、第2接続孔40を
介して第2導体に電気的に接続されることを特徴とす
る。
Further, according to the present invention, a circular first connecting hole 39 is formed in the first conductor at the bottom of the concave portion of the support or in the vicinity thereof, and the first connecting hole 39 is formed in the electric insulator. Circular second connection hole 4 having an axis on a straight line including the axis
0 is formed, and in the vicinity of the opening of the photoelectric conversion element, the first
The outer peripheral surface of the upper part of the opening of the second semiconductor layer is fitted into the connection hole 39, and the end surface of the first conductor and the portion near the end surface of the first connection hole 39 are electrically connected to each other, and from the opening. The exposed portion of the first semiconductor layer is electrically connected to the second conductor via the second connection hole 40.

【0022】また本発明は、光電変換素子の外径をD1
とし、前記第2半導体層の開口部の内径をD2とし、第
1接続孔39の内径をD3とし、第2接続孔40の内径
をD4とするとき、 D1>D3>D2>D4 に選ぶことを特徴とする。
In the present invention, the outer diameter of the photoelectric conversion element is set to D1.
When the inner diameter of the opening of the second semiconductor layer is D2, the inner diameter of the first connection hole 39 is D3, and the inner diameter of the second connection hole 40 is D4, then D1>D3>D2> D4 should be selected. Is characterized by.

【0023】本発明に従えば、第1導体の第1接続孔3
9に、光電変換素子の前記開口部付近が嵌まり込み、そ
の開口部から露出した第1半導体層の前記一部分が、支
持体の電気絶縁体に形成された第2接続孔40を介して
第2導体に、電気的に接続される。これによって第1導
体、電気絶縁体および第2導体を有する支持体の第1お
よび第2導体を、光電変換素子の第2および第1半導体
層と電気的に容易にそれぞれ接続することができるよう
になる。
According to the invention, the first connection hole 3 of the first conductor 3
9, the photoelectric conversion element is fitted in the vicinity of the opening, and the part of the first semiconductor layer exposed from the opening is exposed through the second connection hole 40 formed in the electrical insulator of the support body to the second connection hole 40. It is electrically connected to the two conductors. Thus, the first and second conductors of the support having the first conductor, the electrical insulator, and the second conductor can be electrically easily connected to the second and first semiconductor layers of the photoelectric conversion element, respectively. become.

【0024】第2半導体層と第1導体との電気的接続に
関して、後述の図1の開口部9よりも上方で第2半導体
層の開口部9の上部の外周面と、第1導体の第1接続孔
39の端面もしくは端面付近の部分、すなわち第1接続
孔39の内周面および/またはその第1接続孔39付近
で第1接続孔39を囲む部分とが、電気的に接続され
る。
Regarding the electrical connection between the second semiconductor layer and the first conductor, the outer peripheral surface of the upper portion of the opening 9 of the second semiconductor layer above the opening 9 of FIG. The end surface of the first connection hole 39 or a portion near the end surface, that is, the inner peripheral surface of the first connection hole 39 and / or the portion surrounding the first connection hole 39 near the first connection hole 39 is electrically connected. .

【0025】第1半導体層7の開口部9から露出した部
分10には、第2導体14が第2接続孔40を挿通し
て、たとえば隆起して塑性変形されて電気的に接続され
てもよく、または第2接続孔40に設けられた導電性ペ
ーストによって、もしくは金属などの導電性バンプなど
によって、第2導体14に電気的に接続されてもよい。
Even if the second conductor 14 is inserted through the second connection hole 40 into the portion 10 exposed from the opening 9 of the first semiconductor layer 7 and is, for example, raised and plastically deformed, it is electrically connected. Well, or may be electrically connected to the second conductor 14 by a conductive paste provided in the second connection hole 40, or by a conductive bump such as a metal.

【0026】またこれらの外径D1および内径D2,D
3,D4を、前述の不等式のとおりに選ぶことによっ
て、不所望な電気的短絡を防いで、確実な電気的接続が
可能になる。
The outer diameter D1 and the inner diameter D2, D
By selecting 3 and D4 according to the above-mentioned inequalities, undesired electrical short circuits can be prevented and reliable electrical connection can be achieved.

【0027】また本発明は、支持体の凹部の開口端の面
積をS1とし、光電変換素子の中心を含む断面積をS2
とするとき、集光比x=S1/S2を、2〜8に選ぶこ
とを特徴とする。
Further, in the present invention, the area of the opening end of the concave portion of the support is S1, and the cross-sectional area including the center of the photoelectric conversion element is S2.
Then, the light collection ratio x = S1 / S2 is selected to be 2 to 8.

【0028】また本発明は、光電変換素子の外径は、
0.5〜2mmφであり、支持体の凹部の開口端の面積
をS1とし、光電変換素子の中心を含む断面積をS2と
するとき、集光比x=S1/S2を、2〜8に選ぶこと
を特徴とする。
In the present invention, the outer diameter of the photoelectric conversion element is
When the area of the opening end of the concave portion of the support is S1 and the cross-sectional area including the center of the photoelectric conversion element is S2, the light collection ratio x = S1 / S2 is 2 to 8 Characterized by choosing.

【0029】また本発明は、光電変換素子の外径は、
0.8〜1.2mmφであり、支持体の凹部の開口端の
面積をS1とし、光電変換素子の中心を含む断面積をS
2とするとき、集光比x=S1/S2を、4〜6に選ぶ
ことを特徴とする。
In the present invention, the outer diameter of the photoelectric conversion element is
0.8 to 1.2 mmφ, the area of the opening end of the concave portion of the support is S1, and the cross-sectional area including the center of the photoelectric conversion element is S1.
When 2, the light collection ratio x = S1 / S2 is selected to be 4 to 6.

【0030】本発明に従えば、支持体の凹部の開口端
は、たとえば蜂の巣状の多角形であり、たとえば六角形
であってもよく、この凹部は底になるにつれて先細状に
形成され、その底に、光電変換素子が配置され、その光
電変換素子が、凹部の底もしくはその周辺で、支持体の
各導体に接続される。凹部の開口端が多角形であって、
各開口端が連続することによって、太陽光などの光源に
臨む支持体における光電変換素子の位置以外の全面で受
けた光の全てを、光電変換素子に照射することができる
ようになる。したがって集光比x=S1/S2を、たと
えば2〜8倍として、また好ましくは4〜6倍として、
いわば集光形光電変換素子を実現することができる。こ
れによって前述のように光電変換素子の相互の間隔を大
きくし、光電変換素子の個数を減少することができ、か
つ支持体との電気的な接続作業工程を簡素化することが
できる。したがって光電変換素子の材料となる高純度半
導体の使用量を減少し、安価に本発明を実施することが
できるようになる。支持体の構成は、比較的簡単であ
り、生産性に優れており、製造が容易である。
According to the invention, the open end of the recess of the support is, for example, a honeycomb-shaped polygon, which may be, for example, a hexagon, the recess being tapered toward the bottom, A photoelectric conversion element is arranged on the bottom, and the photoelectric conversion element is connected to each conductor of the support at or near the bottom of the recess. The open end of the recess is polygonal,
When the opening ends are continuous, the photoelectric conversion element can be irradiated with all the light received on the entire surface of the support, which faces the light source such as sunlight, except for the position of the photoelectric conversion element. Therefore, the light collection ratio x = S1 / S2 is set to, for example, 2 to 8 times, and preferably 4 to 6 times,
So to speak, a condensing photoelectric conversion element can be realized. As a result, as described above, the distance between the photoelectric conversion elements can be increased, the number of photoelectric conversion elements can be reduced, and the process of electrically connecting with the support can be simplified. Therefore, the amount of the high-purity semiconductor used as the material for the photoelectric conversion element can be reduced, and the present invention can be implemented at low cost. The structure of the support is relatively simple, has excellent productivity, and is easy to manufacture.

【0031】たとえば本件発明者の実験によれば、ほぼ
球状のSiから成る光電変換素子を、その外径が800
〜1000μmφとなるように形成した本件光発電装置
では、集光比xを4〜6倍とすれば、光発電装置で使用
される全ての光電変換素子を構成するSiと同一重量の
Siを、仮想上、光発電装置への光源からの光線に垂直
な仮想平面への投影面積と等しい面積を有する平板に換
算したときの厚みは、約90〜120μmになり、した
がって発生電力1WあたりのSiの使用量は、2g未満
の値で済むという画期的な結果を得られることになっ
た。前述の結晶シリコン半導体ウエハから成る光電変換
素子の第1先行技術では、結晶シリコンの厚みは、35
0〜500μmであり、スライスロスを含めると、約1
mmとなる。そのため、第1先行技術では、発生電力1
WあたりのSiの使用量は、約15〜20g程度であ
る。したがって本発明では、Siの使用量を、前述の第
1先行技術に比べて大幅に軽減することができる。
For example, according to an experiment by the present inventors, a photoelectric conversion element made of substantially spherical Si has an outer diameter of 800.
In the photovoltaic device of the present invention formed so as to have a diameter of ˜1000 μmφ, if the condensing ratio x is 4 to 6 times, Si of the same weight as Si constituting all photoelectric conversion elements used in the photovoltaic device, Virtually, the thickness when converted into a flat plate having an area equal to the projected area on the virtual plane perpendicular to the light beam from the light source to the photovoltaic device is about 90 to 120 μm, and therefore Si of 1 W of generated power is obtained. It was possible to obtain the epoch-making result that the amount used was less than 2 g. In the first prior art of the photoelectric conversion element composed of the crystalline silicon semiconductor wafer described above, the thickness of the crystalline silicon is 35.
0 to 500 μm, and including slice loss is about 1
mm. Therefore, in the first prior art, the generated power 1
The amount of Si used per W is about 15 to 20 g. Therefore, in the present invention, the amount of Si used can be significantly reduced compared to the above-mentioned first prior art.

【0032】集光比xが8を超える値とすれば、光電変
換素子の必要な数を減少することができ、発生電力1W
あたりのSiの使用量をさらに軽減することができる
が、その反面、実際には集光比xの増加とともに、凹部
に入射された光エネルギの光電変換素子に吸収される光
エネルギに対する比率である集光効率が悪くなり、その
結果、性能の低下を招いてしまう。
If the light collection ratio x is a value exceeding 8, the required number of photoelectric conversion elements can be reduced and the generated power of 1 W
Although it is possible to further reduce the amount of Si used per unit, on the other hand, actually, the ratio of the light energy incident on the concave portion to the light energy absorbed by the photoelectric conversion element is increased with the increase of the light collection ratio x. The light collection efficiency becomes poor, resulting in a decrease in performance.

【0033】さらに本発明に従えば、前述のとおり、光
電変換素子の外径を0.5〜2mmφに選び、好ましく
は0.8〜1.2mmφに選ぶとともに、集光比xを、
2〜8に選び、好ましくは4〜6に選ぶことによって、
光電変換素子の数を減少し、発生電力1WあたりのSi
の使用量を軽減することができるとともに、光電変換素
子と支持体との電気的な接続作業工程をさらに簡素化す
ることができるようになる。このようにして光電変換素
子の外径の数値選択との組合せは、光電変換素子の数を
減少し、発生電力1WあたりのSiの使用量を低減する
ために重要である。
Further, according to the present invention, as described above, the outer diameter of the photoelectric conversion element is selected to be 0.5 to 2 mmφ, preferably 0.8 to 1.2 mmφ, and the light collection ratio x is set to
By selecting 2 to 8, preferably 4 to 6,
The number of photoelectric conversion elements is reduced, and Si per 1 W of generated power is reduced.
It is possible to reduce the amount of use of the photoelectric conversion element and to further simplify the process of electrically connecting the photoelectric conversion element and the support. In this way, the combination with the numerical selection of the outer diameter of the photoelectric conversion element is important in order to reduce the number of photoelectric conversion elements and the amount of Si used per 1 W of generated power.

【0034】光電変換素子の外径が0.5mmφ未満で
は、Siの使用量は低減するが、光電変換素子の必要な
数が増加してしまい、またその外径が2mmφを超える
構成では、光電変換素子の必要な数は減少するが、Si
の使用量は多くなってしまう。
If the outer diameter of the photoelectric conversion element is less than 0.5 mmφ, the amount of Si used is reduced, but the required number of photoelectric conversion elements increases, and if the outer diameter exceeds 2 mmφ, Although the required number of conversion elements is reduced, Si
Will be used more.

【0035】集光比xが2未満では、Siの使用量を充
分低減することはできず、また8を超えると、集光効率
がたとえば80%未満に悪化し、性能の低下を招く結果
になる。本発明では、集光比xを前述の値の範囲に選ぶ
ことによって、集光効率を80%以上とし、さらに90
%以上とすることができるようになる。
When the light collection ratio x is less than 2, the amount of Si used cannot be sufficiently reduced, and when it exceeds 8, the light collection efficiency is deteriorated to less than 80%, for example, resulting in deterioration of performance. Become. In the present invention, the light collection efficiency is set to 80% or more by further selecting the light collection ratio x within the above range, and further 90
You will be able to make it more than%.

【0036】こうして本発明に従えば、光電変換素子の
外径と集光比xとを前述の数値の範囲に選び、これによ
って前述の第3先行技術に比べて、光電変換素子の必要
な数と、発生電力1WあたりのSiの使用量とをいずれ
も、1/5〜1/10に激減することができるという卓
越した効果が達成される。
Thus, according to the present invention, the outer diameter of the photoelectric conversion element and the light collection ratio x are selected within the above-mentioned range of numerical values, whereby the required number of photoelectric conversion elements is increased as compared with the third prior art. Also, the outstanding effect that the amount of Si used per 1 W of generated power can be drastically reduced to 1/5 to 1/10 is achieved.

【0037】また本発明に従ってアモルファスSi光電
変換素子を用いて前述の集光比で集光した構成では、光
電変換素子の温度を、アモルファスSi薄板の光電変換
素子に比べて上昇させ、たとえば40〜80℃とするこ
とができる。これによってアモルファスSi光電変換素
子の劣化を抑制し、長寿命にすることが可能である。
Further, according to the present invention, in the configuration in which the amorphous Si photoelectric conversion element is used to collect light at the above-described light collection ratio, the temperature of the photoelectric conversion element is raised as compared with the photoelectric conversion element of the amorphous Si thin plate, and the temperature is, for example, 40 to 40. It can be 80 ° C. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the amorphous Si photoelectric conversion element and make it have a long life.

【0038】また本発明は、図14のように、光電変換
素子は、一方導電形式の第1半導体層64の外方に、第
1半導体層よりも光学的バンドギャップが広い他方導電
形式の第2半導体層65が形成されて、pn接合を有す
ることを特徴とする。
Further, according to the present invention, as shown in FIG. 14, the photoelectric conversion element includes a photoelectric conversion element of the other conductivity type having an optical bandgap wider than that of the first semiconductor layer outside the first semiconductor layer 64 of the one conductivity type. The second semiconductor layer 65 is formed and has a pn junction.

【0039】また本発明は、図15および図16のよう
に、光電変換素子は、一方導電形式の第1半導体層6
8,73の外方に、アモルファス真性半導体層69,7
4、および第1半導体層よりも光学的バンドギャップが
広い他方導電形式のアモルファス第2半導体層70,7
6が、この順序で形成されて、pin接合を有すること
を特徴とする。
Further, according to the present invention, as shown in FIGS. 15 and 16, the photoelectric conversion element includes a first conductive type semiconductor layer 6 of one conductivity type.
Amorphous intrinsic semiconductor layers 69, 7 on the outside of 8, 73
4 and the second conductive type amorphous second semiconductor layers 70, 7 having an optical bandgap wider than that of the first semiconductor layers.
6 are formed in this order and have a pin junction.

【0040】また本発明は、第1半導体層は、n形Si
であり、第2半導体層は、p形アモルファスSiCであ
ることを特徴とする。
According to the present invention, the first semiconductor layer is n-type Si.
And the second semiconductor layer is p-type amorphous SiC.

【0041】また本発明は、第1半導体層であるn形S
iは、n形結晶Siまたはn形微結晶(μc)Siであ
ることを特徴とする。
The present invention also provides an n-type S that is the first semiconductor layer.
i is characterized by being n-type crystalline Si or n-type microcrystalline (μc) Si.

【0042】本発明に従えば、異種のアモルファス半導
体によってpnまたはpinのヘテロ接合窓構造を構成
する。光の入射側に存在する窓材料の第2半導体層の光
学的バンドギャップを、内側の第1半導体層よりも広く
し、これによって第2半導体層の光吸収係数を小さくし
てこの第2半導体層で光が吸収されないようにし、表面
層での電子と正孔との再結合を減らし、光吸収損失を軽
減し、また短波長側の感度を増してワイドギャップ窓作
用を達成し、その結果、エネルギ変換効率を向上するこ
とができる。
According to the present invention, a heterojunction window structure of pn or pin is formed by different kinds of amorphous semiconductors. The optical bandgap of the second semiconductor layer of the window material existing on the light incident side is made wider than that of the inner first semiconductor layer, whereby the light absorption coefficient of the second semiconductor layer is made smaller and the second semiconductor layer is made smaller. Prevents light from being absorbed in the layer, reduces recombination of electrons and holes in the surface layer, reduces light absorption loss, and increases sensitivity on the short wavelength side to achieve a wide-gap window effect. The energy conversion efficiency can be improved.

【0043】特にpin接合構造では、光起電力発生層
である真性半導体層(i層)に、光エネルギをより多く
導き入れるとともに、短波長側の感度を増してワイドギ
ャップ窓作用を達成することができる。本発明では、前
述の先行技術におけるp形Si球の外方にn形Si表皮
部を形成した粒子に比べて、きわめて優れたエネルギ変
換動作が行われることになる。
Particularly, in the pin junction structure, more light energy is introduced into the intrinsic semiconductor layer (i layer) which is the photovoltaic generation layer, and the sensitivity on the short wavelength side is increased to achieve the wide gap window function. You can In the present invention, an extremely excellent energy conversion operation is performed as compared with the particles in which the n-type Si skin portion is formed outside the p-type Si sphere in the above-mentioned prior art.

【0044】pin接合を有する光電変換素子のi層で
は、光が吸収されて電子・正孔対を作って光電流を生成
し輸送する役目を果たし、p層とn層とは、フェルミ準
位を価電子帯と伝導帯の近くに固定して、i層で発生し
た電子、正孔を、両電極に運ぶ内部電界を作って光生成
キャリアを収集する役目を果たす。こうしてエネルギ変
換効率の向上が図られる。
In the i-layer of the photoelectric conversion element having a pin junction, light is absorbed to form an electron-hole pair to generate and transport a photocurrent, and the p-layer and the n-layer serve as a Fermi level. Is fixed near the valence band and the conduction band, and plays a role of collecting photogenerated carriers by creating an internal electric field that carries electrons and holes generated in the i layer to both electrodes. In this way, the energy conversion efficiency is improved.

【0045】また本発明は、図17のように、光電変換
素子は、最内方の第1半導体層を有する内部セル81
と、その内部セルの外方に形成され、最外方の第2半導
体層を有する外部セル82とを含み、スタック形構造を
有することを特徴とする。
Further, according to the present invention, as shown in FIG. 17, the photoelectric conversion element has an inner cell 81 having an innermost first semiconductor layer.
And an outer cell 82 having an outermost second semiconductor layer formed outside the inner cell, and having a stack structure.

【0046】また本発明は、内部セル81は、pn接合
層またはpin接合層を有し、外部セル82は、pn接
合層またはpin接合層を有することを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the inner cell 81 has a pn junction layer or a pin junction layer, and the outer cell 82 has a pn junction layer or a pin junction layer.

【0047】また本発明は、内部セル81は、内から外
に順に、一方導電形式の第1半導体層84と、他方導電
形式のアモルファスおよび/または微結晶の半導体層8
5とを有し、外部セル82は、内から外に順に、アモル
ファスpin接合層86と、このpin接合層よりも光
学的バンドギャップが広いアモルファスまたは微結晶の
第2半導体層87とを有することを特徴とする。
Further, according to the present invention, the internal cell 81 comprises, in order from the inside to the outside, the first semiconductor layer 84 of one conductivity type and the amorphous and / or microcrystalline semiconductor layer 8 of the other conductivity type.
5, the outer cell 82 includes, in order from the inside to the outside, an amorphous pin junction layer 86 and an amorphous or microcrystalline second semiconductor layer 87 having an optical bandgap wider than that of the pin junction layer. Is characterized by.

【0048】また本発明は、図18のように、内部セル
101は、内から外に順に、一方導電形式の第1半導体
層104と、他方導電形式のアモルファスおよび/また
は微結晶の半導体層105,106とを有し、外部セル
102は、内から外に順に、一方導電形式の微結晶半導
体層107と、アモルファス真性半導体層108と、他
方導電形式の微結晶の第2半導体層111とを有するこ
とを特徴とする。
Further, according to the present invention, as shown in FIG. 18, the internal cell 101 has, in order from the inside to the outside, a first semiconductor layer 104 of one conductivity type and an amorphous and / or microcrystalline semiconductor layer 105 of the other conductivity type. , 106, and the outer cell 102 has, in order from the inside to the outside, a microcrystalline semiconductor layer 107 of one conductivity type, an amorphous intrinsic semiconductor layer 108, and a second semiconductor layer 111 of microcrystal of the other conductivity type. It is characterized by having.

【0049】また本発明は、図19のように、内部セル
112は、内から外に順に、一方導電形式のアモルファ
スの第1半導体層114と、アモルファス真性半導体層
115と、他方導電形式のアモルファス半導体層117
とを有し、外部セル113は、内から外に順に、一方導
電形式の微結晶半導体層118と、アモルファス真性半
導体層119と、他方導電形式の微結晶の第2半導体層
122とを有することを特徴とする。
Further, according to the present invention, as shown in FIG. 19, the inner cell 112 has, in order from the inside to the outside, one conductive type amorphous first semiconductor layer 114, an amorphous intrinsic semiconductor layer 115, and the other conductive type amorphous. Semiconductor layer 117
The outer cell 113 has, in order from the inside to the outside, a microcrystalline semiconductor layer 118 of one conductivity type, an amorphous intrinsic semiconductor layer 119, and a second semiconductor layer 122 of microcrystal of the other conductivity type. Is characterized by.

【0050】また本発明は、図20のように、内部セル
124は、内から外に順に、一方導電形式のアモルファ
スの第1半導体層126と、微結晶の真性半導体層12
7と、他方導電形式であって、第1半導体層よりも光学
的バンドギャップが広いアモルファス半導体層129と
を有し、外部セル125は、内から外に順に、一方導電
形式の微結晶半導体層130と、アモルファス真性半導
体層131と、他方導電形式の微結晶の第2半導体層1
34とを有することを特徴とする。
Further, according to the present invention, as shown in FIG. 20, the internal cells 124 are arranged in order from the inside to the outside, on the other hand, a first conductive type amorphous semiconductor layer 126 and a microcrystalline intrinsic semiconductor layer 12.
7 and an amorphous semiconductor layer 129 which is of the other conductivity type and has an optical bandgap wider than that of the first semiconductor layer, and the outer cells 125 are arranged in order from the inside to the outside of the one conductivity type microcrystalline semiconductor layer. 130, the amorphous intrinsic semiconductor layer 131, and the second conductive type microcrystalline second semiconductor layer 1
And 34.

【0051】本発明に従えば、微結晶(μc)半導体層
は、導電度が高く、このような微結晶半導体層を、第1
半導体層とpin接合層との間に導入することによっ
て、光電変換効率を向上することができる。アモルファ
スpin接合層によって、またそのアモルファスpin
接合層と第2半導体層とのヘテロ接合によって、光生成
キャリアの有効な収集を行うことができるとともに、光
生成キャリアの再結合の損失を軽減することができる。
According to the present invention, the microcrystalline (μc) semiconductor layer has a high conductivity, and such a microcrystalline semiconductor layer is formed into the first
The photoelectric conversion efficiency can be improved by introducing it between the semiconductor layer and the pin junction layer. By the amorphous pin junction layer, the amorphous pin
The heterojunction between the junction layer and the second semiconductor layer enables effective collection of photogenerated carriers and mitigation of recombination loss of the photogenerated carriers.

【0052】アモルファス半導体は、支持体の凹部の内
面による反射光を受光することによって、たとえば40
〜80℃に昇温され、これによって光電変換特性の劣化
が抑制され、好都合である。この光電変換素子は、ほぼ
球状に形成されているので、直接光および反射光を受光
する単位面積あたりの光の入射エネルギが大きくなるこ
とが抑制され、このことによってもまた、光電変換特性
の劣化が抑制されることになる。
The amorphous semiconductor receives, for example, light reflected by the inner surface of the concave portion of the support, and thus the amorphous semiconductor has, for example, 40
The temperature is raised to ˜80 ° C., which suppresses deterioration of photoelectric conversion characteristics, which is convenient. Since this photoelectric conversion element is formed in a substantially spherical shape, it is possible to suppress an increase in incident energy of light per unit area for receiving the direct light and the reflected light, which also causes deterioration of the photoelectric conversion characteristics. Will be suppressed.

【0053】また本発明は、第1半導体層は、直接遷移
形半導体層であることを特徴とする。
The present invention is also characterized in that the first semiconductor layer is a direct transition type semiconductor layer.

【0054】また本発明は、直接遷移形半導体層は、I
nAs、GaSb、CuInSe2、Cu(InGa)
Se2、CuInS、GaAs、InGaP、CdTe
から成るグループから選ばれた1種類であることを特徴
とする。
In the present invention, the direct transition type semiconductor layer is I
nAs, GaSb, CuInSe 2 , Cu (InGa)
Se 2 , CuInS, GaAs, InGaP, CdTe
It is one type selected from the group consisting of.

【0055】本発明に従えば、内側の第1半導体層を、
光を吸収しやすい直接遷移形半導体層によって実現し、
これによって電子と正孔との充分な遷移確率を得ること
ができ、このことによってもまた、光電変換効率を向上
することができる。
According to the invention, the inner first semiconductor layer is
Realized by a direct transition type semiconductor layer that easily absorbs light,
This makes it possible to obtain a sufficient transition probability between electrons and holes, which also improves the photoelectric conversion efficiency.

【0056】また本発明は、複数の支持体が隣接して配
置され、各支持体の周辺部は、外方に延在して形成され
ており、この周辺部で、隣接する一方の支持体の第1導
体と、他方の支持体の第2導体とが、重ねられて電気的
に接続されることを特徴とする。
Further, according to the present invention, a plurality of supports are arranged adjacent to each other, and the peripheral portions of the respective supports are formed so as to extend outward. The first conductor and the second conductor of the other support are overlapped and electrically connected.

【0057】また本発明は、前記各周辺部は、立上り部
分または立下り部分を有し、立上り部分または立下り部
分が重ねられて電気的に接続されることを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that each of the peripheral portions has a rising portion or a falling portion, and the rising portions or the falling portions are overlapped and electrically connected.

【0058】本発明に従えば、光電変換素子が搭載され
た複数の支持体の周辺部で、一方の支持体の第1導体
と、他方の支持体の第2導体とを重ねて接続し、こうし
て支持体毎の光電変換素子による光起電力を直列接続
し、希望する高い電圧を取り出すことができる。
According to the present invention, the first conductor of one support and the second conductor of the other support are overlapped and connected at the peripheral portion of the plurality of supports on which the photoelectric conversion elements are mounted, In this way, the photovoltaic power generated by the photoelectric conversion elements for each support can be connected in series to extract a desired high voltage.

【0059】本発明に従えば、後述の図12および図1
3に示されるように、支持体の周辺部の立上り部分と立
下り部分とを重ねて電気的に接続し、または立上り部分
同士を、または立下り部分同士を電気的に接続するよう
にしてもよい。これによって支持体の凹部を近接し、限
られた面積にできるだけ多くの凹部および光電変換素子
を配置することができるようになる。
According to the present invention, FIGS.
As shown in FIG. 3, the rising part and the falling part of the peripheral portion of the support are overlapped and electrically connected, or the rising parts are electrically connected or the falling parts are electrically connected. Good. This makes it possible to arrange the recesses of the support member close to each other and arrange as many recesses and photoelectric conversion elements as possible in a limited area.

【0060】[0060]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の一形態の光
発電装置1の一部の拡大断面図であり、図2は光発電装
置1の全体の構成を示す断面図であり、図3は図2に示
される光発電装置1の分解斜視図である。光発電装置1
は基本的に、ほぼ球状の形状を有する複数の光電変換素
子2と、その光電変換素子2が搭載される支持体3とか
ら成る組合せ体4が、透光性合成樹脂材料、たとえばP
VB(ポリビニルブチラール)、EVA(エチレンビニ
ルアセテート)などから成る充填層5内に埋設され、こ
の充填層5には、太陽光などの光源側にポリカーボネー
トなどの透光性保護シート6が配置されて固定される。
充填層5の保護シート6と反対側(図1の下方)の表面
には、合成樹脂材料などから成る防水性裏面シート12
が固定される。こうして光発電装置1の全体の形状は、
偏平な板状である。
1 is an enlarged sectional view of a part of a photovoltaic device 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing the entire structure of the photovoltaic device 1. FIG. 3 is an exploded perspective view of the photovoltaic device 1 shown in FIG. Photovoltaic device 1
Is basically a combination of a plurality of photoelectric conversion elements 2 each having a substantially spherical shape and a support 3 on which the photoelectric conversion elements 2 are mounted.
It is embedded in a filling layer 5 made of VB (polyvinyl butyral), EVA (ethylene vinyl acetate) or the like, and in this filling layer 5, a translucent protective sheet 6 such as polycarbonate is arranged on the light source side such as sunlight. Fixed.
A waterproof back sheet 12 made of a synthetic resin material or the like is provided on the surface of the filling layer 5 opposite to the protective sheet 6 (downward in FIG. 1).
Is fixed. Thus, the overall shape of the photovoltaic device 1 is
It has a flat plate shape.

【0061】光電変換素子2は、第1半導体層7、およ
びそれよりも外方の第2半導体層8を有する。第2半導
体層8には開口部9が形成される。第1半導体層7の一
部分10は、開口部9から図1の下方に露出する。図1
の上方から光11が照射されることによって、光電変換
素子2の第1および第2半導体層7,8間から光起電力
が出力される。
The photoelectric conversion element 2 has a first semiconductor layer 7 and a second semiconductor layer 8 outside thereof. An opening 9 is formed in the second semiconductor layer 8. A portion 10 of the first semiconductor layer 7 is exposed from the opening 9 downward in FIG. 1. Figure 1
By irradiating the light 11 from above, the photovoltaic power is output from between the first and second semiconductor layers 7 and 8 of the photoelectric conversion element 2.

【0062】支持体3は、第1導体13と第2導体14
との間に電気絶縁体15がサンドイッチされ、こうして
第1および第2導体13,14が、電気絶縁体15を介
して電気的に絶縁されて構成される。第1および第2導
体13,14は、たとえばアルミニウム箔であってもよ
く、そのほかの金属製シートであってもよい。電気絶縁
体15は、たとえばポリイミドなどの合成樹脂材料であ
ってもよく、そのほかの電気絶縁性材料から成ってもよ
い。複数の各凹部17は、隣接して形成され、この凹部
17の内面は、第1導体13によって形成される。各凹
部17内の底には、光電変換素子2がそれぞれ配置され
る。
The support 3 includes a first conductor 13 and a second conductor 14.
An electrical insulator 15 is sandwiched between the first and second conductors 13 and 14 and electrically insulated from each other via the electrical insulator 15. The first and second conductors 13 and 14 may be, for example, aluminum foil or other metal sheets. The electric insulator 15 may be a synthetic resin material such as polyimide, or may be made of another electric insulating material. The plurality of recesses 17 are formed adjacent to each other, and the inner surface of the recess 17 is formed by the first conductor 13. The photoelectric conversion element 2 is arranged at the bottom of each recess 17.

【0063】図4は、支持体3の一部の平面図である。
凹部17の開口端18は多角形であり、たとえばこの実
施の形態では蜂の巣状の正6角形であり、本発明の実施
の他の形態では、たとえば3角形以上の他の多角形であ
ってもよい。図4において開口端18の長さW1は、た
とえば2mmであってもよい。相互に隣接する各開口端
18は、連続し、すなわち凹部17は、図1における逆
U字状の屈曲部19によって連なる。これによって光1
1に臨む面積内に、できるだけ多くの凹部17を形成す
ることができ、したがって凹部17の内面の第1導体1
3による反射光を、光電変換素子2に反射して導くこと
ができ、集光比を大きくすることができる。
FIG. 4 is a plan view of a part of the support 3.
The open end 18 of the recess 17 is polygonal, for example, a honeycomb-shaped regular hexagon in this embodiment, and in another embodiment of the present invention, it may be another polygon such as a triangle or more. Good. In FIG. 4, the length W1 of the open end 18 may be, for example, 2 mm. The open ends 18 adjacent to each other are continuous, that is, the recesses 17 are connected by the inverted U-shaped bent portions 19 in FIG. Light 1
1. As many recesses 17 as possible can be formed within the area facing 1. Therefore, the first conductor 1 on the inner surface of the recesses 17 can be formed.
The reflected light of 3 can be reflected and guided to the photoelectric conversion element 2, and the light collection ratio can be increased.

【0064】凹部17は、底になるにつれて、たとえば
放物線状に先細状に形成される。凹部17の底で、光電
変換素子2の第1半導体層7が支持体3の第2導体14
に接続部21で電気的に接続される。光電変換素子2の
第2半導体層8は、凹部の底もしくはその周辺で、支持
体3の第1導体13に電気的に接続される。
The concave portion 17 is formed in a taper shape, for example, in a parabolic shape as it goes to the bottom. At the bottom of the recess 17, the first semiconductor layer 7 of the photoelectric conversion element 2 is connected to the second conductor 14 of the support 3.
Are electrically connected to each other at the connection portion 21. The second semiconductor layer 8 of the photoelectric conversion element 2 is electrically connected to the first conductor 13 of the support body 3 at or near the bottom of the recess.

【0065】図5は、光電変換素子2の支持体3に搭載
される前の状態における光電変換素子31を示す断面図
である。図5の光電変換素子31は、前述の図1に類似
する断面構造を有する。第1半導体層7は、球状であ
り、n形Siから成る。第1半導体層7は、アモルファ
ス、単結晶または多結晶であってもよい。この第1半導
体層7の外方に形成される第2半導体層8は、p形Si
である。この第2半導体層8は、アモルファス、単結晶
または多結晶であってもよい。この第2半導体層8は、
第1半導体層7よりも光学的バンドギャップを広くとれ
ば、たとえばp形a−SiCとすれば、ワイドギャップ
窓作用が達成される。
FIG. 5 is a sectional view showing the photoelectric conversion element 31 in a state before being mounted on the support 3 of the photoelectric conversion element 2. The photoelectric conversion element 31 of FIG. 5 has a sectional structure similar to that of FIG. 1 described above. The first semiconductor layer 7 has a spherical shape and is made of n-type Si. The first semiconductor layer 7 may be amorphous, single crystal or polycrystalline. The second semiconductor layer 8 formed outside the first semiconductor layer 7 is made of p-type Si.
Is. The second semiconductor layer 8 may be amorphous, single crystal or polycrystalline. The second semiconductor layer 8 is
If the optical bandgap is wider than that of the first semiconductor layer 7, for example, p-type a-SiC, a wide gap window action is achieved.

【0066】本発明の実施の他の形態では、図5に示さ
れる第1半導体層7は、直接遷移形半導体層によって実
現され、たとえばn形導電形式を有するInAs、Cu
InSe2、Cu(InGa)Se2、CuInS、Ga
As、InGaP、CdTeから成るグループから選ば
れた1種類であってもよい。この直接遷移形半導体層に
よって形成された第1半導体層7の上に、第2半導体層
8が形成され、この第2半導体層8は、p形導電形式を
有する半導体AlGaAs、CuInSe2、Cu(I
nGa)Se2、GaAs、AlGaP、CdTeまた
はそれに類似する化合物半導体のグループから選ばれた
1種類である。こうしてpn接合構造が形成される。
According to another embodiment of the present invention, the first semiconductor layer 7 shown in FIG. 5 is realized by a direct transition type semiconductor layer and has, for example, InAs, Cu having an n-type conductivity type.
InSe 2 , Cu (InGa) Se 2 , CuInS, Ga
It may be one type selected from the group consisting of As, InGaP, and CdTe. A second semiconductor layer 8 is formed on the first semiconductor layer 7 formed by the direct transition type semiconductor layer, and the second semiconductor layer 8 includes semiconductors AlGaAs, CuInSe 2 , Cu (p I
nGa) Se 2, GaAs, AlGaP , is one member selected from a compound semiconductor of group similar CdTe or thereto. In this way, a pn junction structure is formed.

【0067】第1および第2半導体層7,8にアモルフ
ァス半導体を用いる工程では、後述の図6のように、第
1半導体層68および第2半導体層70の間に、i半導
体層69を形成し、これによってpin接合構造が形成
されてもよい。
In the step of using the amorphous semiconductor for the first and second semiconductor layers 7 and 8, the i semiconductor layer 69 is formed between the first semiconductor layer 68 and the second semiconductor layer 70 as shown in FIG. 6 described later. However, a pin junction structure may be formed by this.

【0068】図5に示される光電変換素子31を用い
て、図1に示される支持体3とともに組合せ体4を製造
する方法を、次に説明する。
A method of manufacturing the combination 4 together with the support 3 shown in FIG. 1 using the photoelectric conversion element 31 shown in FIG. 5 will be described below.

【0069】図6は、光電変換素子2と支持体3とを有
する組合せ体4を製造する方法を説明するための断面図
である。前述の図5に示される球状の光電変換素子2が
製造された後、図6に示されるように、光電変換素子2
が切削加工される。図6に示される光電変換素子2で
は、第2半導体層8の開口部9から第1半導体層7の一
部分10が露出している。この開口部9は、中心角θ1
が180°未満の範囲で平面状に形成される。中心角θ
1は、たとえば45〜90°であってもよく、好ましく
は60〜90°であってもよい。光電変換素子31の外
径D1は、たとえば0.5〜2mmφ未満であってもよ
く、さらに好ましくは0.8〜1.2mmφである。開
口部9の内径は、参照符D2で示される。集光比x=S
1/S2は、2〜8倍であり、好ましくは4〜6倍であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing the combination body 4 having the photoelectric conversion element 2 and the support body 3. After the spherical photoelectric conversion element 2 shown in FIG. 5 is manufactured, as shown in FIG.
Is cut. In the photoelectric conversion element 2 shown in FIG. 6, a part 10 of the first semiconductor layer 7 is exposed through the opening 9 of the second semiconductor layer 8. The opening 9 has a central angle θ1.
Is formed in a flat shape in the range of less than 180 °. Central angle θ
1 may be, for example, 45 to 90 °, preferably 60 to 90 °. The outer diameter D1 of the photoelectric conversion element 31 may be, for example, 0.5 to less than 2 mmφ, and more preferably 0.8 to 1.2 mmφ. The inner diameter of the opening 9 is indicated by reference numeral D2. Focusing ratio x = S
1 / S2 is 2 to 8 times, preferably 4 to 6 times.

【0070】図7は、球状の光電変換素子31を切削加
工して開口部9を形成する工程を説明するための断面図
である。複数の球状光電変換素子31は、その上部が吸
引パッド34によってそれぞれ真空吸引され、無端ベル
ト状研磨材35によって研磨される。研磨材35は、ロ
ーラ36,37にわたって巻掛けられて回転駆動され
る。したがって第2半導体層8の開口部9と、この開口
部9から露出している第1半導体層7の一部分とは、前
述のように一平面である。
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a step of cutting the spherical photoelectric conversion element 31 to form the opening 9. The upper parts of the plurality of spherical photoelectric conversion elements 31 are respectively vacuum-sucked by the suction pads 34 and polished by the endless belt-shaped polishing material 35. The abrasive material 35 is wound around rollers 36 and 37 and driven to rotate. Therefore, the opening 9 of the second semiconductor layer 8 and a part of the first semiconductor layer 7 exposed from the opening 9 are in the same plane as described above.

【0071】再び図6を参照して、支持体3の製造にあ
たって、アルミニウム箔の第1導体13が準備され、こ
の第1導体13には接続孔39が形成される。接続孔3
9の内径D3は、光電変換素子2の外径D1未満であっ
て、第2半導体層8の開口部9の内径D2を超える値に
選ばれる(D1>D3>D2)。薄板状の電気絶縁体1
5が準備され、この電気絶縁体15には接続孔40が形
成される。接続孔40の内径D4は、光電変換素子2の
開口部9の内径D2未満である(D2>D4)。こうし
て接続孔39を有する第1導体13と接続孔40を有す
る電気絶縁体15とが重ねられて接着されて一体化さ
れ、これらの接続孔39,40の各軸線は一直線上に存
在する。さらに第2導体14が重ねられて接着されて一
体化され、偏平な支持体3aが形成される。本発明の実
施の他の形態では、接続孔39を有する第1導体13
と、接続孔40を有する電気絶縁体15と、第2導体1
4とが、同時に重ねられて接着されて一体化されてもよ
い。第1および第2導体13,14ならびに電気絶縁体
15の厚みは、たとえば60μmであってもよい。光電
変換素子2の開口部9付近は、接続孔39に嵌まり込
み、電気絶縁体15の接続孔40に臨む。前記開口部9
付近は、接続孔39に臨んで第1導体13上に置かれて
もよい。
Referring again to FIG. 6, in manufacturing the support 3, the first conductor 13 of aluminum foil is prepared, and the connection hole 39 is formed in the first conductor 13. Connection hole 3
The inner diameter D3 of 9 is smaller than the outer diameter D1 of the photoelectric conversion element 2 and is larger than the inner diameter D2 of the opening 9 of the second semiconductor layer 8 (D1>D3> D2). Thin plate electrical insulator 1
5 is prepared, and a connection hole 40 is formed in this electric insulator 15. The inner diameter D4 of the connection hole 40 is less than the inner diameter D2 of the opening 9 of the photoelectric conversion element 2 (D2> D4). In this way, the first conductor 13 having the connection hole 39 and the electrical insulator 15 having the connection hole 40 are overlapped and adhered to each other to be integrated, and the respective axes of the connection holes 39 and 40 are aligned. Further, the second conductor 14 is overlapped and adhered to be integrated to form a flat support 3a. In another embodiment of the present invention, the first conductor 13 having the connection hole 39.
An electric insulator 15 having a connection hole 40, and a second conductor 1
4 and 4 may be simultaneously laminated and adhered to be integrated. The thickness of the first and second conductors 13 and 14 and the electrical insulator 15 may be, for example, 60 μm. The vicinity of the opening 9 of the photoelectric conversion element 2 is fitted into the connection hole 39 and faces the connection hole 40 of the electric insulator 15. The opening 9
The vicinity may be placed on the first conductor 13 so as to face the connection hole 39.

【0072】図1も併せて参照して、光電変換素子2の
開口部9よりも図1の上方で第2半導体層8の開口部9
を囲む外周面と、支持体3aまたは3の第1導体13の
第1接続孔39付近の部分、すなわち第1接続孔39の
内周面またはその第1接続孔39付近で第1接続孔39
を囲む部分とが、電気的に接続される。第2半導体層8
の外周面と第1導体13との接続部分44(図1参照)
は、開口部9を含む仮想平面の周縁部45よりも第1導
体13とは反対側(図1の上方)に位置し、これによっ
て第1導体13が第1導体7と電気的に導通することを
確実に防ぎ、またこの接続部分44は、開口部9を含む
仮想平面に平行であってかつ光電変換素子2の中心46
を通る仮想平面47よりも開口部9側(図1の下方)に
存在する。
Referring also to FIG. 1, the opening 9 of the second semiconductor layer 8 is located above the opening 9 of the photoelectric conversion element 2 in FIG.
The first connecting hole 39 on the outer peripheral surface surrounding the first connecting hole 39 of the first conductor 13 of the support body 3a or 3, that is, on the inner peripheral surface of the first connecting hole 39 or in the vicinity of the first connecting hole 39.
Is electrically connected to a portion surrounding the. Second semiconductor layer 8
Connection part 44 between the outer peripheral surface of the first conductor 13 and the first conductor 13 (see FIG. 1)
Is located on the side opposite to the first conductor 13 (upper side in FIG. 1) with respect to the peripheral edge portion 45 of the imaginary plane including the opening 9, whereby the first conductor 13 is electrically connected to the first conductor 7. The connection portion 44 is parallel to the virtual plane including the opening 9 and the center 46 of the photoelectric conversion element 2 is reliably prevented.
It exists on the opening 9 side (downward in FIG. 1) with respect to the virtual plane 47 passing through.

【0073】その後、偏平な支持体3aがプレスによっ
て塑性変形加工され、複数の凹部17が隣接して形成さ
れる。第2導体14は、電気絶縁体15の接続孔40か
ら図6の上方に突出し、すなわち接続孔40を挿通して
隆起するように変形されて接続部21が形成される。こ
うして形成された支持体3の高さH1は、たとえば約1
mmであってもよい。
After that, the flat support 3a is plastically deformed by pressing to form a plurality of recesses 17 adjacent to each other. The second conductor 14 projects from the connection hole 40 of the electric insulator 15 to the upper side in FIG. 6, that is, is deformed so as to pass through the connection hole 40 and be raised to form the connection portion 21. The height H1 of the support 3 thus formed is, for example, about 1
It may be mm.

【0074】第1半導体層7と第2導体14との電気的
接続工程、および第2半導体層8と第1導体13との電
気的接続工程との両工程は、いずれが先に順次的に行わ
れてもよく、あるいはまた同時に行われてもよい。
Whichever of the steps of electrically connecting the first semiconductor layer 7 and the second conductor 14 and the step of electrically connecting the second semiconductor layer 8 and the first conductor 13 is sequentially performed first. This may take place, or may also take place simultaneously.

【0075】こうして形成された凹部17内に、開口部
9を有する光電変換素子2が配置される。
In the recess 17 thus formed, the photoelectric conversion element 2 having the opening 9 is arranged.

【0076】本発明の実施の他の形態では、導体13/
絶縁体15/導体14の3層構造を、凹部17が形成さ
れるように塑性変形加工した後、上述の各接続孔39,
40を、2種類の各レーザ光を用いて、導体13と絶縁
体15とにそれぞれ形成して、支持体3を製造してもよ
い。
In another embodiment of the present invention, the conductor 13 /
After the three-layer structure of the insulator 15 / conductor 14 is plastically deformed so that the recess 17 is formed, the above-mentioned connection holes 39,
40 may be formed on the conductor 13 and the insulator 15 by using two kinds of laser beams, respectively, to manufacture the support 3.

【0077】図8は、支持体3の凹部17内に光電変換
素子2を配置する工程を示す簡略化した斜視図である。
前述の図7において吸引パッド34で真空吸引された状
態で切削加工された光電変換素子2は、その開口部9が
下方に臨んだ姿勢のままで、支持体3の凹部17内に搬
送されて配置される。吸引パッド34は、複数個、たと
えば100個、列を成して設けられる。吸引パッド34
によって光電変換素子2が凹部17内に配置された後、
支持体3が進行方向42に凹部17の1ピッチだけ移動
され、前述と同様にして吸引パッド34を用いて光電変
換素子2を、新たな凹部17に配置する。このような動
作が繰返されて全ての凹部17に光電変換素子2が配置
される。その後、光電変換素子2は支持体3に凹部17
の底で電気的に接続される。
FIG. 8 is a simplified perspective view showing the step of disposing the photoelectric conversion element 2 in the recess 17 of the support 3.
In the above-described FIG. 7, the photoelectric conversion element 2 that has been cut while being vacuum-sucked by the suction pad 34 is conveyed into the recess 17 of the support body 3 with the opening 9 thereof facing downward. Will be placed. A plurality of, for example, 100 suction pads 34 are provided in a row. Suction pad 34
After the photoelectric conversion element 2 is placed in the recess 17 by
The support 3 is moved in the traveling direction 42 by one pitch of the concave portion 17, and the photoelectric conversion element 2 is arranged in the new concave portion 17 using the suction pad 34 in the same manner as described above. By repeating such an operation, the photoelectric conversion elements 2 are arranged in all the recesses 17. After that, the photoelectric conversion element 2 is recessed in the support member 3
Electrically connected at the bottom of.

【0078】光電変換素子2の第1半導体層7は、開口
部32で露出し、第2導体14の接続孔40で接続部2
1に電気的に接続される。また光電変換素子2の第2半
導体層8は、開口部9の上部の外周部が第1導体13の
接続孔39付近の部分と電気的に接続される。これらの
第1および第2導体13,14と光電変換素子2の第2
および第1半導体層8,7との電気的な各接続は、たと
えばレーザ光を用いて共晶によって、または導電性ペー
ストを用いて、もしくは金属バンプを用いて電気的に接
続されてもよい。こうして鉛を含むはんだを用いること
なく、電気的接続を行うことができ、環境の保護の観点
から好ましい。
The first semiconductor layer 7 of the photoelectric conversion element 2 is exposed at the opening 32, and the connecting portion 2 is formed at the connecting hole 40 of the second conductor 14.
Electrically connected to 1. Further, in the second semiconductor layer 8 of the photoelectric conversion element 2, the outer peripheral portion above the opening 9 is electrically connected to the portion near the connection hole 39 of the first conductor 13. These first and second conductors 13 and 14 and the second of the photoelectric conversion element 2
The respective electrical connections with the first semiconductor layers 8 and 7 may be electrically connected, for example, by eutectic using laser light, by using a conductive paste, or by using metal bumps. Thus, electrical connection can be made without using solder containing lead, which is preferable from the viewpoint of environmental protection.

【0079】図9は、光電変換素子2と支持体3とを有
する組合せ体4,4bが接続された状態を示す斜視図で
ある。組合せ体4,4bの外方に延びる平面状の周辺部
61,61bで、電気的な接続が行われる。
FIG. 9 is a perspective view showing a state in which the combination bodies 4 and 4b having the photoelectric conversion element 2 and the support body 3 are connected. Electrical connection is made at the flat peripheral portions 61 and 61b extending outward of the combination bodies 4 and 4b.

【0080】図10は、図9に示される組合せ体4,4
bの周辺部61,61b付近の分解断面図である。一方
の組合せ体4の支持体3の第1導体13の上に、他方の
支持体3bの第2導体14が、重ねられて電気的に接続
され、固定される。こうして複数の支持体3,3b毎の
光電変換素子2による光起電力を直列接続し、したがっ
て希望する高い電圧を取り出すことができる。
FIG. 10 shows the combination 4 and 4 shown in FIG.
It is a disassembled sectional view of the peripheral parts 61 and 61b vicinity of b. The second conductor 14 of the other support 3b is superposed on the first conductor 13 of the support 3 of the one combination 4 and is electrically connected and fixed. In this way, the photovoltaic power generated by the photoelectric conversion element 2 for each of the plurality of supports 3 and 3b is connected in series, so that a desired high voltage can be taken out.

【0081】図11は、組合せ体4,4b,4cを電気
的に接続した状態を示す簡略化した側面図である。隣接
する一方の組合せ体4の周辺部61の上または下に他方
の組合せ体4bの周辺部61bを重ねて、電気的に前述
のように接続する。さらに組合せ体4bの前述の周辺部
61bと反対側の周辺部61b1は、隣接する組合せ体
4cの周辺部61cに上下に重ねられて電気的に接続さ
れる。組合せ体4bの一方の周辺部61bが、組合せ体
4の周辺部61bの下方に図11に示されるように配置
される構成では、他方の周辺部61b1は、組合せ体4
cの周辺部61cの上方に配置され、こうしていわば2
段状に交互に上下に組合されて、接続される。周辺部6
1,61b;61b1,61cの図11における左右方
向の重なった長さL61は、たとえば1mmであっても
よい。
FIG. 11 is a simplified side view showing a state in which the combination bodies 4, 4b and 4c are electrically connected. The peripheral portion 61b of the other combination body 4b is superposed on or below the peripheral portion 61 of the adjacent one combination body 4 and electrically connected as described above. Further, the peripheral portion 61b1 on the opposite side of the peripheral portion 61b of the combined body 4b is vertically overlapped with the peripheral portion 61c of the adjacent combined body 4c to be electrically connected. In the configuration in which one peripheral portion 61b of the combination body 4b is arranged below the peripheral portion 61b of the combination body 4 as shown in FIG. 11, the other peripheral portion 61b1 is arranged in the combination body 4b.
It is located above the peripheral part 61c of c,
The steps are alternately combined and connected one above the other. Peripheral part 6
11, 61b; 61b1 and 61c may have an overlapping length L61 in the left-right direction in FIG. 11 of 1 mm, for example.

【0082】図12は、隣接する組合せ体4,4bの電
気的な接続構造を示す断面図である。一方の組合せ体4
の周辺部61は、立上っており、他方の組合せ体4bの
周辺部61bは立下って形成される。周辺部61におけ
る導体14と、周辺部61bの導体13とが電気的に接
続される。
FIG. 12 is a sectional view showing an electrical connection structure of the adjacent combination bodies 4 and 4b. One combination 4
The peripheral portion 61 is raised, and the peripheral portion 61b of the other combination body 4b is formed so as to be raised. The conductor 14 in the peripheral portion 61 and the conductor 13 in the peripheral portion 61b are electrically connected.

【0083】図13は、本発明の実施の他の形態におけ
る組合せ体4,4bの電気的接続状態を示す断面図であ
る。この実施の形態は、図12の実施の形態に類似する
けれども、特にこの実施の形態では、組合せ体4の立上
った周辺部61の導体13が、組合せ体4bの立下った
周辺部61bの導体14に電気的に接続される。このよ
うな図12および図13の接続構造によれば、支持体
3,3bの凹部を近接し、限られた面積にできるだけ多
くの凹部および光電変換素子を配置することができるよ
うになる。
FIG. 13 is a sectional view showing an electrically connected state of the combination bodies 4 and 4b according to another embodiment of the present invention. Although this embodiment is similar to the embodiment of FIG. 12, in particular, in this embodiment, the conductor 13 of the rising peripheral portion 61 of the combination 4 has the falling peripheral portion 61b of the combination 4b. Is electrically connected to the conductor 14. According to the connection structure shown in FIGS. 12 and 13, the recesses of the supports 3 and 3b are close to each other, and as many recesses and photoelectric conversion elements as possible can be arranged in a limited area.

【0084】図14は、本発明の実施の他の形態の光電
変換素子2の一部の断面図である。図14および後述の
図15〜図20では、各半導体層は、周方向に展開した
偏平な形状で示されているけれども、実際には、円弧状
に半径方向内方から外方にすなわち各図面の下方から上
方に向かって順次的に、積層して球面を有して形成され
ている。
FIG. 14 is a partial sectional view of a photoelectric conversion element 2 according to another embodiment of the present invention. In FIG. 14 and FIGS. 15 to 20 to be described later, each semiconductor layer is shown as a flat shape which is developed in the circumferential direction, but in reality, the semiconductor layers are arc-shaped from the radial inside to the outside, that is, in each drawing. Are sequentially stacked from the lower side to the upper side to have a spherical surface.

【0085】図14では、光電変換素子の半径方向内方
から外方に向かって順次的に、n形微結晶(μc)Si
層63、n形多結晶(poly)Si層64/p形a−
SiC層65/p形微結晶SiC層66のダブルヘテロ
接合層を有する構成を有する。このようなpn接合を有
する光電変換素子の構成は、表1に示す。
In FIG. 14, the n-type microcrystal (μc) Si is sequentially provided from the inside to the outside in the radial direction of the photoelectric conversion element.
Layer 63, n-type poly (Si) layer 64 / p-type a-
The structure has a double heterojunction layer of SiC layer 65 / p-type microcrystalline SiC layer 66. Table 1 shows the structure of the photoelectric conversion element having such a pn junction.

【0086】[0086]

【表1】 [Table 1]

【0087】図15は、本発明の実施の他の形態の光電
変換素子2の断面図である。各半導体層68,69,7
0は、前述の表1の構成を有する。本発明の実施の他の
形態では、図15の光電変換素子2において、半導体層
68として、n形の単結晶または多結晶のSiが用いら
れてもよい。
FIG. 15 is a sectional view of a photoelectric conversion element 2 according to another embodiment of the present invention. Each semiconductor layer 68, 69, 7
0 has the configuration shown in Table 1 above. In another embodiment of the present invention, in photoelectric conversion element 2 of FIG. 15, n-type single crystal or polycrystal Si may be used as semiconductor layer 68.

【0088】図16は、本発明の実施の他の形態の光電
変換素子2の断面図である。各半導体層の具体的な構成
は、前述の表1に示されるとおりである。本発明の実施
の他の形態では、この図16における半導体層73,7
4は、n形結晶Siであってもよい。また半導体層74
は、i形微結晶Siであってもよい。
FIG. 16 is a sectional view of a photoelectric conversion element 2 according to another embodiment of the present invention. The specific configuration of each semiconductor layer is as shown in Table 1 above. In another embodiment of the present invention, the semiconductor layers 73 and 7 in FIG.
4 may be n-type crystal Si. In addition, the semiconductor layer 74
May be i-type microcrystalline Si.

【0089】図17は、本発明の実施の他の形態の光電
変換素子2の断面図である。図17〜図20の光電変換
素子2は、2接合のスタック構造を有する。本発明の実
施の他の形態では、3接合以上のスタック構造を有する
光電変換素子2が用いられてもよい。図17〜図20の
各光電変換素子2の具体的な構成は、表2に示されると
おりである。
FIG. 17 is a sectional view of a photoelectric conversion element 2 according to another embodiment of the present invention. The photoelectric conversion element 2 of FIGS. 17 to 20 has a stack structure of two junctions. In another embodiment of the present invention, the photoelectric conversion element 2 having a stack structure with three or more junctions may be used. The specific configuration of each photoelectric conversion element 2 in FIGS. 17 to 20 is as shown in Table 2.

【0090】[0090]

【表2】 [Table 2]

【0091】図17において、内部セル81の外方に外
部セル82が形成される。半導体層84は、n形アモル
ファスSiであってもよく、半導体層85はp形微結晶
Siであってもよく、さらに半導体層87は微結晶Si
Cであってもよい。半導体層86のpin接合層は、光
電変換素子2の半径方向内方から外方に順次的にp形、
i形およびn形の各半導体層が積層されて構成されても
よいが、本発明の実施の他の形態では、内部セル81の
半導体層84,85の導電形式を図17とは逆にし、外
部セル82の半導体層86,87の導電形式を図17と
は逆とし、この半導体層86では、n形、i形およびp
形の半導体層が順次的に形成されてもよく、このことは
前述のとおりであって、そのほかの構成を有するpin
接合層を備えた光電変換素子2に関して同様である。
In FIG. 17, an external cell 82 is formed outside the internal cell 81. The semiconductor layer 84 may be n-type amorphous Si, the semiconductor layer 85 may be p-type microcrystalline Si, and the semiconductor layer 87 may be microcrystalline Si.
It may be C. The pin junction layer of the semiconductor layer 86 is p-type sequentially from the radially inner side to the outer side of the photoelectric conversion element 2,
Although each of the i-type and n-type semiconductor layers may be configured to be stacked, in another embodiment of the present invention, the conductivity type of the semiconductor layers 84 and 85 of the internal cell 81 is opposite to that in FIG. The conductivity type of the semiconductor layers 86 and 87 of the external cell 82 is opposite to that shown in FIG.
Shaped semiconductor layers may be sequentially formed, which is as described above, and has a pin structure having other configurations.
The same applies to the photoelectric conversion element 2 including the bonding layer.

【0092】図18は、本発明の実施の他の形態の光電
変換素子2の断面図である。内部セル101と外部セル
102とには、半導体層103〜106;107〜11
1が積層されて構成される。
FIG. 18 is a sectional view of a photoelectric conversion element 2 according to another embodiment of the present invention. The inner cell 101 and the outer cell 102 have semiconductor layers 103 to 106; 107 to 11 respectively.
1 is laminated and configured.

【0093】図19は、本発明の実施の他の形態の光電
変換素子2の断面図である。内部セル112と外部セル
113とには、半導体層114〜117;118〜12
2が積層されて構成される。半導体層117に代えて、
p形アモルファスSiOであってもよい。半導体層12
1も同様に、p形アモルファスSiOであってもよい。
FIG. 19 is a sectional view of a photoelectric conversion element 2 according to another embodiment of the present invention. The internal cells 112 and the external cells 113 have semiconductor layers 114 to 117;
2 are laminated and configured. Instead of the semiconductor layer 117,
It may be p-type amorphous SiO. Semiconductor layer 12
Similarly, 1 may be p-type amorphous SiO.

【0094】図20は、本発明のさらに他の実施の形態
の光電変換素子2の断面図である。内部セル124と外
部セル125とは、半導体層126〜129;130〜
134が形成される。半導体層129に代えて、p形ア
モルファスSiOが用いられてもよい。
FIG. 20 is a sectional view of a photoelectric conversion element 2 according to still another embodiment of the present invention. The inner cell 124 and the outer cell 125 are composed of semiconductor layers 126 to 129;
134 is formed. Instead of the semiconductor layer 129, p-type amorphous SiO may be used.

【0095】本発明の光電変換素子2は、前述の構成以
外の構成を有していてもよい。本発明の実施の他の形態
では、支持体3に代えて、たとえばポリカーボネートな
どの電気絶縁性合成樹脂材料などの射出成形などの成形
によって凹部を形成し、その表面に、Niなどの導電性
材料をメッキして、第1および第2導体を形成し、支持
体を製造してもよい。第1および第2導体は、たとえば
アルミニウム箔であってもよいが、Crメッキによっ
て、またはAgメッキによって形成されてもよく、さら
にこれらの金属Ni、Cr、Al、Ag等を蒸着もしく
はスパッタ等により形成してもよい。第1導体の上に
は、被覆層が形成されてもよく、この被覆層は、たとえ
ばメッキなどによって形成される金属製であってもよ
く、または合成樹脂製であってもよい。
The photoelectric conversion element 2 of the present invention may have a structure other than the above structure. In another embodiment of the present invention, instead of the support 3, a recess is formed by molding such as injection molding of an electrically insulating synthetic resin material such as polycarbonate, and a conductive material such as Ni is formed on the surface thereof. May be plated to form the first and second conductors to produce the support. The first and second conductors may be, for example, aluminum foil, but may be formed by Cr plating or Ag plating, and further, these metals Ni, Cr, Al, Ag, etc. are deposited or sputtered or the like. You may form. A coating layer may be formed on the first conductor, and the coating layer may be made of metal formed by plating or the like, or may be made of synthetic resin.

【0096】[0096]

【発明の効果】本発明によれば、光電変換素子の材料、
特に高価なSiの使用量を大幅に低減し、さらに光電変
換素子の数を減少して光電変換素子と支持体との接続作
業工程を簡素化し、このようにして生産性が向上され、
原価が低減される。特に本発明の光電変換素子を用いる
ことによって、省資源、省エネルギ形の製造方法によっ
て実現することができる。支持体の凹部の内面を形成す
る第1導体またはその被覆層による太陽光などの反射光
を、光電変換素子に照射し、光を有効に利用することが
できる。第1導体またはその被覆層は、光を反射する働
きを果たすとともに、光電変換素子の第2半導体層に接
続されて、電流を導く働きを果たす。このような支持体
の構成は単純であり、生産性が優れている。
According to the present invention, the material of the photoelectric conversion element,
Particularly, the amount of expensive Si used is significantly reduced, and the number of photoelectric conversion elements is further reduced to simplify the connection work process between the photoelectric conversion elements and the support, thus improving productivity,
Cost is reduced. In particular, by using the photoelectric conversion element of the present invention, it can be realized by a resource-saving and energy-saving manufacturing method. It is possible to irradiate the photoelectric conversion element with reflected light such as sunlight from the first conductor that forms the inner surface of the concave portion of the support or the coating layer thereof, and to effectively use the light. The first conductor or the coating layer thereof functions to reflect light, and is also connected to the second semiconductor layer of the photoelectric conversion element so as to guide current. Such a support has a simple structure and is excellent in productivity.

【0097】特に本発明によれば、光電変換素子の外径
を0.5〜2mmφ、好ましくは0.8〜1.2mmφ
に選ぶとともに、集光比xを2〜8、好ましくは4〜6
に選ぶことによって、前述の第3先行技術に比べて発生
電力1WあたりのSiの使用量と光電変換素子の必要な
数とを、1/5〜1/10に激減することができるとい
う卓越した効果を達成することができるようになる。S
iの使用量を低減することによって、光発電装置を安価
に実現することができるとともに、光電変換素子の数を
減少して光電変換素子と支持体との電気的な接続作業工
程を簡素化し、こうして生産性が向上され、このことに
よっても安価な光発電装置が実現されることになる。し
たがって高信頼性、高効率の光発電装置を提供すること
ができるようになる。
Particularly according to the present invention, the outer diameter of the photoelectric conversion element is 0.5 to 2 mmφ, preferably 0.8 to 1.2 mmφ.
And the light collection ratio x is 2 to 8, preferably 4 to 6.
It is outstanding that the amount of Si used per 1 W of generated power and the required number of photoelectric conversion elements can be drastically reduced to 1/5 to 1/10 as compared with the third prior art described above. You will be able to achieve the effect. S
By reducing the amount of i used, the photovoltaic device can be realized at low cost, and the number of photoelectric conversion elements is reduced to simplify the electrical connection work process between the photoelectric conversion elements and the support. In this way, productivity is improved, which also realizes an inexpensive photovoltaic power generation device. Therefore, it becomes possible to provide a highly reliable and highly efficient photovoltaic device.

【0098】本発明によれば、外側のアモルファス第2
半導体層の光学的バンドギャップを、中心側の第1半導
体層よりも広くしてpn接合またはpin接合を構成
し、これによって、光の入射側の窓材料の第2半導体層
で光が吸収されないようにし、表面層での再結合を減ら
し、ワイドギャップ窓作用を達成し、光電変換効率の向
上を図ることができる。
According to the invention, the amorphous second outer layer
The optical band gap of the semiconductor layer is made wider than that of the first semiconductor layer on the center side to form a pn junction or a pin junction, whereby light is not absorbed by the second semiconductor layer of the window material on the light incident side. Thus, recombination in the surface layer can be reduced, a wide gap window effect can be achieved, and photoelectric conversion efficiency can be improved.

【0099】また本発明によれば、中心側の第1半導体
層と、それよりも外方のpin接合層との間に、導電度
の高い微結晶(μc)半導体層を介在することによっ
て、エネルギ変換効率の向上を図ることができる。
Further, according to the present invention, by interposing a microcrystalline (μc) semiconductor layer having high conductivity between the first semiconductor layer on the center side and the pin junction layer outside thereof, The energy conversion efficiency can be improved.

【0100】また本発明によれば、直接遷移形第1半導
体層を用いて、エネルギ変換効率を向上することも可能
である。
According to the present invention, it is also possible to improve the energy conversion efficiency by using the direct transition type first semiconductor layer.

【0101】また本発明によれば、光電変換素子の製造
が容易である。
According to the present invention, the photoelectric conversion element can be easily manufactured.

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

【図1】本発明の実施の一形態の光発電装置1の一部の
拡大断面図である。
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a part of a photovoltaic device 1 according to an embodiment of the present invention.

【図2】光発電装置1の全体の構成を示す断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the photovoltaic device 1.

【図3】図2に示される光発電装置1の分解斜視図であ
る。
FIG. 3 is an exploded perspective view of the photovoltaic device 1 shown in FIG.

【図4】支持体3の一部の平面図である。FIG. 4 is a plan view of a part of a support body 3.

【図5】光電変換素子2の支持体3に搭載される前の状
態における光電変換素子31を示す断面図である。
5 is a cross-sectional view showing the photoelectric conversion element 31 in a state before being mounted on the support 3 of the photoelectric conversion element 2. FIG.

【図6】光電変換素子2と支持体3とを有する組合せ体
4を製造する方法を説明するための断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a combined body 4 having the photoelectric conversion element 2 and the support body 3.

【図7】真球状の光電変換素子31を切削加工して開口
部32を形成する工程を説明するための断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a step of cutting the spherical photoelectric conversion element 31 to form an opening 32.

【図8】支持体3の凹部17内に光電変換素子2を配置
する工程を示す簡略化した斜視図である。
8 is a simplified perspective view showing a step of disposing the photoelectric conversion element 2 in the recess 17 of the support body 3. FIG.

【図9】光電変換素子2と支持体3とを有する組合せ体
4,4bが接続された状態を示す斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view showing a state in which combination bodies 4 and 4b each having the photoelectric conversion element 2 and the support body 3 are connected.

【図10】図9に示される組合せ体4,4bの周辺部6
1,61b付近の分解断面図である。
FIG. 10 is a peripheral portion 6 of the combination bodies 4 and 4b shown in FIG.
FIG. 1 is an exploded sectional view around 1,61b.

【図11】組合せ体4,4b,4cを電気的に接続した
状態を示す簡略化した側面図である。
FIG. 11 is a simplified side view showing a state where the combination bodies 4, 4b, 4c are electrically connected.

【図12】隣接する組合せ体4,4bの電気的な接続構
造を示す断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing an electrical connection structure of adjacent combinations 4 and 4b.

【図13】本発明の実施の他の形態における組合せ体
4,4bの電気的接続状態を示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing an electrically connected state of combination bodies 4 and 4b according to another embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施の他の形態の光電変換素子2の
一部の断面図である。
FIG. 14 is a partial cross-sectional view of a photoelectric conversion element 2 according to another embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施の他の形態の光電変換素子2の
断面図である。
FIG. 15 is a sectional view of a photoelectric conversion element 2 according to another embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施の他の形態の光電変換素子2の
断面図である。
FIG. 16 is a sectional view of a photoelectric conversion element 2 according to another embodiment of the present invention.

【図17】本発明の実施の他の形態の光電変換素子2の
断面図である。
FIG. 17 is a sectional view of a photoelectric conversion element 2 according to another embodiment of the present invention.

【図18】本発明の実施の他の形態の光電変換素子2の
断面図である。
FIG. 18 is a sectional view of a photoelectric conversion element 2 according to another embodiment of the present invention.

【図19】本発明の実施の他の形態の光電変換素子2の
断面図である。
FIG. 19 is a sectional view of a photoelectric conversion element 2 according to another embodiment of the present invention.

【図20】本発明のさらに他の実施の形態の光電変換素
子2の断面図である。
FIG. 20 is a sectional view of a photoelectric conversion element 2 according to still another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光発電装置 2 光電変換素子 3,3b 支持体 4 組合せ体 7 第1半導体層 8 第2半導体層 9 開口部 10 一部分 13 第1導体 14 第2導体 15 電気絶縁体 17 凹部 18 開口端 1 Photovoltaic device 2 Photoelectric conversion element 3,3b support 4 combination 7 First semiconductor layer 8 Second semiconductor layer 9 openings 10 part 13 First conductor 14 Second conductor 15 electrical insulator 17 recess 18 Open end

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲高▲倉 秀行 大阪府池田市畑2丁目3番12号 (56)参考文献 特開 昭61−124179(JP,A) 特開2002−134766(JP,A) 特開2002−50780(JP,A) 特開2000−22184(JP,A) 特開 平9−162434(JP,A) 特開 平7−297438(JP,A) 特開 平7−202244(JP,A) 特開2001−339086(JP,A) Schmitら,”Recent P rogress in the Des ign and Fabricatio n of Spheral Solar Modules”,Conferen ce Record of the 23 rd IEEE Photovolta ic Specialists Con ference, 1993,p.1078− 1081 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 31/04 - 31/078 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor ▲ Taka ▲ Hideyuki Kura 2-3-3 Hata, Ikeda-shi, Osaka (56) Reference JP-A-61-124179 (JP, A) JP-A-2002-134766 ( JP, A) JP 2002-50780 (JP, A) JP 2000-22184 (JP, A) JP 9-162434 (JP, A) JP 7-297438 (JP, A) JP 7 -202244 (JP, A) JP 2001-339086 (JP, A) Schmit et al., "Recent Progress in the Dessign and Fabrication of the Surface of the Severe Epoch. , 1993, p. 1078-1081 (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 31/04-31/078

Claims (23)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 (a)ほぼ球状の形状を有し、第1半導
体層およびそれよりも外方の第2半導体層を有し、第2
半導体層の開口部から第1半導体層の一部分が露出し、
第2半導体層の開口部と、この開口部から露出している
第1半導体層の一部分とは、一平面であり、第1および
第2半導体層間から光起電力を出力する複数の光電変換
素子と、 (b)支持体であって、 第1導体と第2導体との間に、電気絶縁体を介して、電
気的に絶縁した状態を構成し、 第1導体または第1導体上に形成された被覆層によって
内面が形成された複数の凹部が、隣接して形成され、 各凹部内の底に光電変換素子が配置されて凹部の第1導
体または第1導体上に形成された前記被覆層による反射
光が光電変換素子に照射され、 第1導体は、光電変換素子の第2半導体層に電気的に接
続され、 第2導体は、第1半導体層の前記露出した部分に電気的
に接続される支持体とを含むことを特徴とする光発電装
置。
1. (a) having a substantially spherical shape, having a first semiconductor layer and a second semiconductor layer outside thereof, and
A part of the first semiconductor layer is exposed from the opening of the semiconductor layer,
The opening of the second semiconductor layer and a part of the first semiconductor layer exposed from the opening are coplanar, and a plurality of photoelectric conversion elements that output photovoltaic power from the first and second semiconductor layers. And (b) a support, which is electrically insulated between the first conductor and the second conductor via an electrical insulator, and is formed on the first conductor or on the first conductor. A plurality of recesses each having an inner surface formed by the covered coating layer are formed adjacent to each other, and a photoelectric conversion element is arranged at the bottom of each recess to form the first conductor of the recess or the coating formed on the first conductor. The photoelectric conversion element is irradiated with light reflected by the layer, the first conductor is electrically connected to the second semiconductor layer of the photoelectric conversion element, and the second conductor is electrically connected to the exposed portion of the first semiconductor layer. A photovoltaic device comprising a support to be connected.
【請求項2】 光電変換素子の外径は、0.5〜2mm
φであることを特徴とする請求項1記載の光発電装置。
2. The outer diameter of the photoelectric conversion element is 0.5 to 2 mm.
The photovoltaic device according to claim 1, wherein φ is φ.
【請求項3】 前記第2半導体層の開口部の中心角θ1
は、45〜90°であることを特徴とする請求項1また
は2記載の光発電装置。
3. The central angle θ1 of the opening of the second semiconductor layer.
Is 45 to 90 degrees, The photovoltaic device according to claim 1 or 2, wherein.
【請求項4】 支持体に形成された凹部の開口端は、た
とえば蜂の巣状の多角形であり、相互に隣接する各開口
端は、連続し、 凹部は、底になるにつれて先細状に形成され、 凹部の底もしくはその周辺で、光電変換素子の第1およ
び第2半導体層が、相互に電気的に絶縁されている第2
および第1導体に、それぞれ電気的に接続されることを
特徴とする請求項1〜3のうちの1つに記載の光発電装
置。
4. The opening end of the recess formed in the support is, for example, a honeycomb-shaped polygon, each opening end adjacent to each other is continuous, and the recess is tapered toward the bottom. The second and third semiconductor layers of the photoelectric conversion element are electrically insulated from each other at or near the bottom of the recess.
The photovoltaic device according to claim 1, wherein the photovoltaic device is electrically connected to the first conductor and the first conductor, respectively.
【請求項5】 支持体の凹部の底もしくはその周辺で、
第1導体には、円形の第1接続孔39が形成されるとと
もに、電気絶縁体には、第1接続孔39の軸線を含む一
直線上に軸線を有する円形の第2接続孔40が形成さ
れ、 光電変換素子の前記開口部付近は、第1接続孔39に嵌
まり込み、第2半導体層の開口部の上部の外周面と第1
導体の第1接続孔39の端面もしくは端面付近の部分と
が、電気的に接続され、 前記開口部から露出した第1半導体層の前記部分が、第
2接続孔40を介して第2導体に電気的に接続されるこ
とを特徴とする請求項4記載の光発電装置。
5. At or near the bottom of the recess of the support,
A circular first connection hole 39 is formed in the first conductor, and a circular second connection hole 40 having an axis on a straight line including the axis of the first connection hole 39 is formed in the electrical insulator. The vicinity of the opening of the photoelectric conversion element fits into the first connection hole 39, and the first outer surface and the outer peripheral surface of the opening of the second semiconductor layer
The end surface of the first connection hole 39 of the conductor or a portion near the end surface is electrically connected, and the portion of the first semiconductor layer exposed from the opening is connected to the second conductor through the second connection hole 40. The photovoltaic device according to claim 4, wherein the photovoltaic device is electrically connected.
【請求項6】 光電変換素子の外径をD1とし、 前記第2半導体層の開口部の内径をD2とし、 第1接続孔39の内径をD3とし、 第2接続孔40の内径をD4とするとき、 D1>D3>D2>D4 に選ぶことを特徴とする請求項5記載の光発電装置。6. The outer diameter of the photoelectric conversion element is D1, The inner diameter of the opening of the second semiconductor layer is D2, The inner diameter of the first connection hole 39 is D3, When the inner diameter of the second connection hole 40 is D4, D1> D3> D2> D4 6. The photovoltaic power generation device according to claim 5, wherein 【請求項7】 支持体の凹部の開口端の面積をS1と
し、光電変換素子の中心を含む断面積をS2とすると
き、集光比x=S1/S2を、2〜8に選ぶことを特徴
とする請求項1〜6のうちの1つに記載の光発電装置。
7. When the area of the opening end of the recess of the support is S1 and the cross-sectional area including the center of the photoelectric conversion element is S2, the light collection ratio x = S1 / S2 is selected to be 2-8. The photovoltaic device according to any one of claims 1 to 6, which is characterized.
【請求項8】 光電変換素子の外径は、0.5〜2mm
φであり、 支持体の凹部の開口端の面積をS1とし、光電変換素子
の中心を含む断面積をS2とするとき、集光比x=S1
/S2を、2〜8に選ぶことを特徴とする請求項1〜7
のうちの1つに記載の光発電装置。
8. The photoelectric conversion element has an outer diameter of 0.5 to 2 mm.
φ, and the area of the open end of the concave portion of the support is S1 and the cross-sectional area including the center of the photoelectric conversion element is S2, the light collection ratio x = S1
/ S2 is selected from 2 to 8;
Photovoltaic device according to one of the above.
【請求項9】 光電変換素子の外径は、0.8〜1.2
mmφであり、 支持体の凹部の開口端の面積をS1とし、光電変換素子
の中心を含む断面積をS2とするとき、集光比x=S1
/S2を、4〜6に選ぶことを特徴とする請求項1〜7
のうちの1つに記載の光発電装置。
9. The outer diameter of the photoelectric conversion element is 0.8 to 1.2.
mmφ, where S1 is the area of the open end of the concave portion of the support, and S2 is the cross-sectional area including the center of the photoelectric conversion element.
/ S2 is selected from 4 to 6;
Photovoltaic device according to one of the above.
【請求項10】 光電変換素子は、 一方導電形式の第1半導体層の外方に、 第1半導体層よりも光学的バンドギャップが広い他方導
電形式の第2半導体層が形成されて、pn接合を有する
ことを特徴とする請求項1〜9のうちの1つに記載の光
発電装置。
10. The photoelectric conversion element has a pn junction in which a second semiconductor layer of the other conductivity type having an optical bandgap wider than that of the first semiconductor layer is formed outside a first semiconductor layer of the one conductivity type. The photovoltaic power generation device according to claim 1, further comprising:
【請求項11】 光電変換素子は、 一方導電形式の第1半導体層の外方に、 アモルファス真性半導体層、および第1半導体層よりも
光学的バンドギャップが広い他方導電形式のアモルファ
ス第2半導体層が、 この順序で形成されて、pin接合を有することを特徴
とする請求項1〜9のうちの1つに記載の光発電装置。
11. The photoelectric conversion element comprises: an amorphous intrinsic semiconductor layer outside a first semiconductor layer of one conductivity type; and an amorphous second semiconductor layer of another conductivity type having an optical bandgap wider than that of the first semiconductor layer. The photovoltaic device according to any one of claims 1 to 9, wherein the photovoltaic device is formed in this order and has a pin junction.
【請求項12】 第1半導体層は、n形Siであり、 第2半導体層は、p形アモルファスSiCであることを
特徴とする請求項10または11記載の光発電装置。
12. The photovoltaic device according to claim 10, wherein the first semiconductor layer is n-type Si and the second semiconductor layer is p-type amorphous SiC.
【請求項13】 第1半導体層であるn形Siは、n形
結晶Siまたはn形微結晶(μc)Siであることを特
徴とする請求項12記載の光発電装置。
13. The photovoltaic device according to claim 12, wherein the n-type Si that is the first semiconductor layer is n-type crystalline Si or n-type microcrystalline (μc) Si.
【請求項14】 光電変換素子は、 最内方の第1半導体層を有する内部セルと、 その内部セルの外方に形成され、最外方の第2半導体層
を有する外部セルとを含み、 スタック形構造を有することを特徴とする請求項1〜9
のうちの1つに記載の光発電装置。
14. The photoelectric conversion element includes an inner cell having an innermost first semiconductor layer, and an outer cell formed outside the inner cell and having an outermost second semiconductor layer, 10. Having a stack type structure.
Photovoltaic device according to one of the above.
【請求項15】 内部セルは、pn接合層またはpin
接合層を有し、 外部セルは、pn接合層またはpin接合層を有するこ
とを特徴とする請求項14記載の光発電装置。
15. The internal cell is a pn junction layer or a pin.
The photovoltaic device according to claim 14, further comprising a bonding layer, and the external cell having a pn bonding layer or a pin bonding layer.
【請求項16】 内部セルは、内から外に順に、 一方導電形式の第1半導体層と、 他方導電形式のアモルファスおよび/または微結晶の半
導体層とを有し、 外部セルは、内から外に順に、 アモルファスpin接合層と、 このpin接合層よりも光学的バンドギャップが広いア
モルファスまたは微結晶の第2半導体層とを有すること
を特徴とする請求項15記載の光発電装置。
16. The internal cell has, in order from the inside to the outside, a first semiconductor layer of one conductivity type and an amorphous and / or microcrystalline semiconductor layer of the other conductivity type, and the outer cell is from the inside to the outside. 16. The photovoltaic device according to claim 15, further comprising: an amorphous pin junction layer and an amorphous or microcrystalline second semiconductor layer having an optical bandgap wider than that of the pin junction layer.
【請求項17】 内部セルは、内から外に順に、 一方導電形式の第1半導体層と、 他方導電形式のアモルファスおよび/または微結晶の半
導体層とを有し、 外部セルは、内から外に順に、 一方導電形式の微結晶半導体層と、 アモルファス真性半導体層と、 他方導電形式の微結晶の第2半導体層とを有することを
特徴とする請求項15記載の光発電装置。
17. The inner cell has, in order from the inside to the outside, a first semiconductor layer of one conductivity type and an amorphous and / or microcrystalline semiconductor layer of the other conductivity type, and the outer cell is from the inside to the outside. 16. The photovoltaic device according to claim 15, further comprising, in order, one conductivity type microcrystalline semiconductor layer, an amorphous intrinsic semiconductor layer, and the other conductivity type microcrystalline second semiconductor layer.
【請求項18】 内部セルは、内から外に順に、 一方導電形式のアモルファスの第1半導体層と、 アモルファス真性半導体層と、 他方導電形式のアモルファス半導体層とを有し、 外部セルは、内から外に順に、 一方導電形式の微結晶半導体層と、 アモルファス真性半導体層と、 他方導電形式の微結晶の第2半導体層とを有することを
特徴とする請求項15記載の光発電装置。
18. The inner cell has, in order from the inside to the outside, a first conductive type amorphous first semiconductor layer, an amorphous intrinsic semiconductor layer, and a second conductive type amorphous semiconductor layer. 16. The photovoltaic device according to claim 15, further comprising a conductive type microcrystalline semiconductor layer, an amorphous intrinsic semiconductor layer, and a conductive type microcrystalline second semiconductor layer in this order.
【請求項19】 内部セルは、内から外に順に、 一方導電形式のアモルファスの第1半導体層と、 微結晶の真性半導体層と、 他方導電形式であって、第1半導体層よりも光学的バン
ドギャップが広いアモルファス半導体層とを有し、 外部セルは、内から外に順に、 一方導電形式の微結晶半導体層と、 アモルファス真性半導体層と、 他方導電形式の微結晶の第2半導体層とを有することを
特徴とする請求項10記載の光発電装置。
19. The inner cell has, in order from the inside to the outside, a first conductive type amorphous first semiconductor layer, a microcrystalline intrinsic semiconductor layer, and a second conductive type which is more optical than the first semiconductor layer. The external cell has, in order from the inside to the outside, a conductive type microcrystalline semiconductor layer, an amorphous intrinsic semiconductor layer, and another conductive type microcrystalline second semiconductor layer. The photovoltaic power generation device according to claim 10, comprising:
【請求項20】 第1半導体層は、直接遷移形半導体層
であることを特徴とする請求項1〜19のうちの1つに
記載の光発電装置。
20. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the first semiconductor layer is a direct transition type semiconductor layer.
【請求項21】 直接遷移形半導体層は、InAs、G
aSb、CuInSe2、Cu(InGa)Se2、Cu
InS、GaAs、InGaP、CdTeから成るグル
ープから選ばれた1種類であることを特徴とする請求項
20記載の光発電装置。
21. The direct transition semiconductor layer is made of InAs, G
aSb, CuInSe 2 , Cu (InGa) Se 2 , Cu
The photovoltaic device according to claim 20, wherein the photovoltaic device is one kind selected from the group consisting of InS, GaAs, InGaP, and CdTe.
【請求項22】 複数の支持体が隣接して配置され、各
支持体の周辺部は、外方に延在して形成されており、 この周辺部で、隣接する一方の支持体の第1導体と、他
方の支持体の第2導体とが、重ねられて電気的に接続さ
れることを特徴とする請求項1〜21のうちの1つに記
載の光発電装置。
22. A plurality of supports are arranged adjacent to each other, and a peripheral portion of each support is formed so as to extend outward, and at the peripheral portion, a first support of one adjacent support is formed. The photovoltaic device according to any one of claims 1 to 21, wherein the conductor and the second conductor of the other support are overlapped and electrically connected.
【請求項23】 前記各周辺部は、立上り部分または立
下り部分を有し、 立上り部分または立下り部分が重ねられて電気的に接続
されることを特徴とする請求項22記載の光発電装置。
23. The photovoltaic power generation device according to claim 22, wherein each of the peripheral portions has a rising portion or a falling portion, and the rising portion or the falling portion is overlapped and electrically connected. .
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