JP5905824B2 - 並列光電変換積層デバイスとその直列集積光電変換装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電気的に直列、及び並列に接続した光電変換ユニット間に、光学調整層を導入した並列光電変換積層デバイス及び、該並列光電変換積層デバイスを用いた直列集積光電変換装置に関する。
近年、太陽電池の低コスト化、高効率化が益々求められていく中、使用原材料を抑制できる薄膜太陽電池が注目され、盛んな研究開発が行われている。
現在、薄膜シリコン系太陽電池においては、従来の非晶質シリコン薄膜太陽電池に加えて結晶質シリコン薄膜太陽電池も開発され、これらを積層したハイブリッド太陽電池と称される積層型薄膜太陽電池も実用化されている。ここで、上記のシリコン薄膜太陽電池は、それに含まれるｐ型とｎ型の導電型層が非晶質か結晶質かに拘わらず、ｉ型の光電変換層が非晶質なものは非晶質シリコン薄膜太陽電池と称され、ｉ型層が結晶質のものは結晶質シリコン薄膜太陽電池と称される。なお、本願における「結晶質」との用語は、薄膜太陽電池素子の技術分野で一般に用いられている様に、部分的に非晶質状態を含むものをも含むものとする。
ところで、化合物系光電変換ユニットとシリコン系光電変換ユニットのタンデム型太陽電池デバイスの一例として、特許文献１には、シリコン系およびＣＩＳ系薄膜光電変換ユニットを直列接続することにより短絡電流値を高い値でバランスさせ、高い開放電圧を有する、変換効率の高い多接合型光電変換装置を提供することを目的として、多接合型薄膜光電変換装置において、二つのシリコン系薄膜光電変換ユニット、及びＣＩＳ系薄膜光電変換ユニットを備え、中間層を介してこれらを直列接続している。シリコン系薄膜光電変換装置では光電変換が難しい１１００ｎｍ以上の近赤外光の光電変換が可能であり、太陽光スペクトルを幅広く利用することが可能である点から、より高効率な多接合型薄膜光電変換装置を提供することができると開示されている。
ところが、シリコン系光電変換ユニットと化合物系光電変換ユニットを直列に接続すると、それぞれの光電変換ユニットの電流値をそろえる必要があり、また、より高度な光学調整が成されていなかった。
本発明は、光電変換ユニットを電気的に直列、及び並列に接続した太陽電池素子において、光学調整層を導入することで、各光電変換ユニットにおける光吸収量を適切に配分した高効率太陽電池素子の提供を目的とする。
本発明の並列光電変換積層デバイスは、特定の光学調整層、及び、直並列構造を有しており、以下の構成を有するものである。
積層されてなる複数の直列素子が、電気的に並列接続されてなる並列光電変換積層デバイスであって、該直列素子が一つ以上の光電変換ユニットを含み、少なくとも二つの隣り合う直列素子間に光学調整層を有し、該光学調整層が反射波長選択性及び、透過波長選択性を有し、該反射波長選択性によって選択される反射波長が、該光学調整層より光入射側の該直列素子の分光感度の範囲内に選択波長を有し、該透過波長選択性によって選択される透過波長が、該光学調整層より裏面側にある全ての光電変換ユニットにおける分光感度の範囲内に選択波長を有することを特徴とする並列光電変換積層デバイスに関する。
前記光学調整層における前記反射波長選択性によって選択される反射光の反射率が８０％以上であり、かつ、前記透過波長選択性によって選択される透過光の透過率が９０％以上であることを特徴とする前記並列光電変換積層デバイスに関する。
前記光学調整層の光入射面側と裏面側の両方に透明導電膜が製膜されていることを特徴とする前記並列光電変換積層デバイスに関する。
光入射面側から、非結晶質シリコン系光電変換ユニットからなる直列素子と、結晶質シリコン系光電変換ユニットと化合物系光電変換ユニットからなる直列素子が電気的に並列に接続されていることを特徴とする前記並列光電変換積層デバイスに関する。
前記並列光電変換積層デバイスが電気的に直列に接続されていることを特徴とする直列集積光電変換装置に関する。
本発明により、特定の直並列構造にすることで、光電変換ユニットの電流値をそろえる必要がなくなり、更に、特定の光学調整層を導入することで、各光電変換ユニットにおける光吸収量が適切に配分されて、従来品より変換効率を向上させた並列光電変換積層デバイス及び、その直列集積光電変換装置を提供することが出来る。
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｘ，１ｙ，１ｚ 光電変換ユニット
２，２ａ，２ｂ 光学調整層
３ 基板
４ 裏面金属電極層
５ 酸化亜鉛層
６ 中間透明導電膜
７ 絶縁層
８ 透明電極
９ 金属電極
１０ 金属電極
２，２ａ，２ｂ 光学調整層
３ 基板
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５ 酸化亜鉛層
６ 中間透明導電膜
７ 絶縁層
８ 透明電極
９ 金属電極
１０ 金属電極
以下において本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお本願の各図において、厚さや長さなどの寸法関係については図面の明瞭化と簡略化のため適宜変更されており、実際の寸法関係を表してはいない。また、各図において、同一の参照符号は同一部分または相当部分を表している。
まず、図１（Ａ）を用いて光電変換ユニットを電気的に直列、及び並列に接続した光電変換積層デバイス（以後、並列光電変換積層デバイスと称する）に関して、模式的に説明する。なお、図１では、構造を分かりやすくするため、一部の層のみを図示している。図１（Ａ）では、光電変換ユニット１ａ〜１ｆが、光入射面からバンドギャップの大きい順に配列しており、それぞれの光電変換ユニットが、次の三つの直列素子にグループ分けされている。（１）光電変換ユニット１ａのみからなる直列素子。（２）光電変換ユニット１ｂ、及び１ｃを電気的に直列に接続することによって形成される直列素子。（３）光電変換ユニット１ｄ、１ｅ、及び１ｆを電気的に直列に接続することによって形成される直列素子。これら三つの直列素子は、全てがほぼ同等の開放電圧を持つように、構成する直列光電変換ユニットを選択するものとし、これらの三つの直列素子が電気的に並列に接続されることで、光電変換積層デバイスは形成されている。なお、図中の配線は、並列接続されていることを模式的に表しているが、実際は薄膜を用いて電気的に接続を行うことが好ましい。
ここで、図１（Ａ）では三つの直列素子からなる光電変換積層デバイスを一例として示したが、複数の光電変換ユニットが電気的に直列に接続された直列素子を少なくとも一つ以上有し、かつ二つ以上の直列素子を有していれば、直列素子の数、及び、直列素子が有する光電変換ユニットの構成はどのようなものでも構わない。また、それぞれの直列素子は光入射面に対してp入射であっても、n入射であっても構わず、それぞれの直列素子毎にばらばらでもよい（図１（Ａ）では全ての直列素子において揃った場合が図示してある）。
このような光電変換積層デバイスでは、光入射面側からバンドギャップの大きい順に光電変換ユニットが並ぶため、直列接続によって形成される直列素子は裏面側に行くほど、構成要素である光電変換ユニットのバンドギャップは狭くなり、それぞれの光電変換ユニットの開放電圧は低くなっていく。このため、裏面側の直列素子ほど、構成する光電変換ユニットの数が増えていくことになる。それぞれの直列素子の開放電圧はほぼ同じであり、また、それぞれの直列素子における取り出せる電流値は、当該の直列素子に入射した光によって発電される電流量を、内包する光電変換ユニットセル数で割った値となるため、より光電変換ユニット数の少ない直列素子で発電を行った方が有利である。これは単純に、電圧の高い光電変換ユニットで発電した方が、効率が良いことと等価である。
以上により、光入射面側の光電変換ユニット数の少ない直列素子で発電を行った方が、光電変換積層デバイス全体の変換効率が向上するため、光学調整層を導入し、光入射面側に光を効率的に反射させることが肝要である。
通常の直列接続によるタンデムセルでは、光学調整層の導入により、光入射面側の光電変換ユニットの電流量を増加させた場合、裏面側の光学調整層は電流値を揃えるために、膜厚を増やすか、テクスチャ構造などによる光閉じ込めを行わなければならない。一方で、直並列構造では、直列素子が電気的に並列に接続しているため、直列素子の電流値を揃える必要がなく、電圧の揃う材料さえ見つけてしまえば、作製上の自由度は高い。
以上を踏まえ、光学調整層を有する直並列太陽電池の模式図を図１（Ｂ）に示す。図１（Ａ）の構造と、図１（Ｂ）の構造の相違点は、並列に接続された直列素子の間に光学調整層２ａ、２ｂが存在する点である。光学調整層の特徴としては図２に示されているように長波長側の光を透過し、短波長光を反射するという高い波長選択性を有することが好ましい。ただし、ここで言う波長選択性は、太陽電池内における反射や透過を意味し、その設計は、空気中ではなく光学調整層が隣接する層に対して行わなければならない。また、光学調整層が透過する長波長光は当該光学調整層より裏面側に配置する光電変換ユニットの持つ分光感度の範囲程度の波長までで良く感度の範囲外の長波長光を透過する必要はない。また、透過率は大きければ大きいほど良いが、特に９０％以上の透過率を有することが好ましい。同様に反射する短波長光においても、反射した光が当該光学調整層より光入射面側の光電変換ユニットにおいて利用される範囲の波長程度で良く、反射率が大きければ大きいほど好ましく、特に８０％以上の反射率を持つことが望ましい。
また、反射光と透過光が切り替わる波長は、当該光学調整層に隣接する光電変換ユニットの分光感度の範囲によって変化する。当該光学調整層より光入射面側の光電変換ユニットの分光感度と裏面側の光電変換ユニットの分光感度の感度領域が重複していない場合は、光学調整層の反射光と透過光が切り替わる波長は、光入射面側の光電変換ユニットの分光感度の長波長側テールの裾と裏面側の光電変換ユニットの分光感度の短波長側テールの裾の間に存在することが好ましい。一方で、当該光学調整層より光入射面側の光電変換ユニットの分光感度と裏面側の光電変換ユニットの分光感度の感度領域が重複している場合は、重複している範囲内に切り替えの波長が存在することが好ましい。更に、光学調整層の反射率が高い波長領域と透過率が高い波長領域は、急峻に切り替わることが好ましく、１００ｎｍ以内に切り替わることが好ましい。
このような光学調整層は、例えば特許文献２（特開２００６−２０１４５０）に開示されているように、高屈折率材料と低屈折率材料を交互に積層することで、多層膜によって作製することが可能である（空気中ではなく太陽電池内なので、それに準じて設計の修正が必要）。またナノ粒子を用いても同様の光学特性を持つ調整層を作ることが可能であるが、上述の光学特性を有していれば、調整層として用いるものはこれらのものに限定されない。
多層膜によって光学調整層を作製する場合は、低屈折率材料と高屈折率材料の屈折率差が０．５以上であることが好ましく、特には1以上あることが好ましいが、屈折率差があれば材料の種類は限定されない。
また、また、反射させたい光の中心波長をλ、その波長における当該材料の屈折率をｎ（λ）、整数ｍとすると、それぞれの当該材料の膜厚はｍλ／（４ｎ（λ））程度であることが好ましく、特にｍ＝１、２、３であることが望ましい。また、層数は、当該高低屈折率材料の屈折率差にも依存するが、５層から１００層の間にあることが好ましい。また、高屈折率材料は、屈折率が高くなるほど吸収係数も高くなるため、透過率の低下をもたらすが、例えば、反射して欲しい光の波長範囲が８００ｎｍ以上の場合の様に長波長の光を反射させたい場合は、非晶質シリコンの様に主に８００ｎｍ以下において光の吸収を示すような材料を用いることが好ましい。
また、光学調整層は、上述の様に直列素子の間に配置するが、必ずしも全ての直列素子の間に形成する必要はなく、特に一つの光電変換ユニットからなる直列素子と、二つ以上の光電変換ユニットからなる直列素子の間に作製することが最も好ましい。一般的にある光学調整層を挟む二つの直列素子について考えると、光入射面側の直列素子のユニットセル数をＮ、裏面側の直列素子のユニットセル数をＭ、光学調整層によって反射する光が発電する電流量をＩとすると、理想的には光学調整層導入による光電変換積層デバイス全体での電流値の増加は（１／Ｎ−１／Ｍ）×Ｉとなる。
更に、通常の直列タンデム構造における中間層は、直列接続界面に存在するため、膜面に対して垂直方向に電流が流れなければならないが、直並列構造では、光学調整層を導入するのは並列接続部分であるため、膜面に対して平行な方向に電流が流れれば良い。このため、光学調整層は導電性物質と絶縁性物質両方の材料を使用することが可能である。また、垂直方向に電流が流れる必要がないため、通常の直列タンデム構造の中間層に用いるよりもより多層の光学調整層を用いることができ、より高度な光学調整層の作製が可能となる。
以下に、本発明の実施の形態の一例による薄膜太陽電池デバイスを、図３を参照しつつ説明する。図３では三つの光電変換ユニットからなる光電変換積層デバイスが描かれている。実施形態として、それぞれの光電変換ユニットとして、非晶質シリコン光電変換ユニット１ｘ、結晶質シリコン光電変換ユニット１ｙ、化合物半導体系光電変換ユニット１ｚの場合を示すが、それぞれの直列素子の電圧が揃えば、どのような種類の光電変換ユニットを用いても良い。また、図３では、サブストレート型の太陽電池デバイスを一例としてあげているが、スーパーストレート型の太陽電池デバイスでも良い。
図３では絶縁基板３の上に金属電極４が形成されている。絶縁基板３としては、ガラス、透明樹脂等から成る板状部材やシート状部材等が用いられる。本実施形態のように化合物半導体系光電変換ユニットにカルコパイライト系半導体光電変換ユニットを用いた場合、絶縁基板から金属電極を介してＩa族元素を拡散することで、カルコパイライト系半導体の結晶化が促進されることが知られている。よって、ソーダライムガラスといったＮａ等のＩa族元素を含有する材料からなるものが絶縁基板として好ましい。金属電極としてはＭｏが好ましい。蒸着手段は電子線蒸着、スパッタ蒸着などが挙げられる。
本実施形態では化合物半導体系光電変換ユニットとして、カルコパイライト系化合物半導体光電変換ユニットを用いている。カルコパイライト系化合物半導体光電変換ユニットは窓層として酸化亜鉛層５、ＣｄＳ層を用い、光吸収層としてＣＩＳを用いたバンドギャップの狭いものを選択した。基板温度は〜６００℃となるように温度をコントロールして製膜することが望ましい。ＣｄＳ層は溶液析出法、ＣＩＳ層は三源蒸着法、セレン化法、酸化亜鉛層５はスパッタ法、熱ＣＶＤ法などが考えられる。
化合物半導体系光電変換ユニット１ｚ上に光電変換ユニット１ｙが形成される。光電変換ユニット１ｙは、非晶質シリコン光電変換ユニット１ｘと化合物半導体系光電変換ユニット１ｚとの出力電圧の差に近い出力電圧のものを選ぶことが好ましい。本実施形態においては結晶質シリコン光電変換ユニットを光電変換ユニット１ｙとして用いている。結晶質シリコン光電変換ユニットは通常、ｐ型結晶質シリコン層、実質的に真正な結晶質シリコン光電変換層、ｎ型結晶質シリコン界面層で構成される。
結晶質シリコン光電変換ユニットの形成条件としては、基板温度１００〜３００℃、圧力３０〜３０００Ｐａ、高周波パワー密度０．１〜０．５Ｗ／ｃｍ2が好ましく用いられる。光電変換ユニット形成に使用する原料ガスとしては、ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6等のシリコン含有ガスまたは、それらのガスとＨ2を混合したものが用いられる。光電変換ユニットにおけるｐ型またはｎ型層を形成するためのドーパントガスとしては、Ｂ2Ｈ6またはＰＨ3等が好ましく用いられる。
光電変換ユニット１ｙ上に中間透明導電膜６が製膜され、更に、中間透明導電膜６の中に光学調整層２が製膜されている。上下の直列素子から中間透明導電膜６に流れこむ電流量を考慮して、光入射面側からと裏面側から流れ込む電流量の比と同程度の膜厚比を光学調整層２より光入射面側と裏面側の中間透明導電膜６の膜厚に持たせることが好ましい。
非晶質シリコン光電変換ユニットの製膜条件によって、中間透明導電膜６が一定量以上の水素プラズマに曝される場合、金属酸化物によっては還元され透過率及び抵抗率が著しく悪化してしまうので、耐還元性を持つＺｎＯで表面を覆うことが好ましい。光学調整層としては、高屈折率材料と低屈折率材料を交互に積層したものや、ナノ粒子等が用いられるが、高い波長選択性を持てばどのようなものでも良い。
中間透明導電膜６上には非晶質シリコン光電変換ユニット１ｘが形成される。非晶質シリコン光電変換ユニットは非晶質ｐ型シリコンカーバイド層、実質的に真正な非晶質シリコン光電変換層、ｎ型シリコン系界面層から構成される。非晶質光電変換ユニットの形成には高周波プラズマＣＶＤ法が適している。図３の構造では、非結晶シリコン光電変換ユニットはpフロントであり、結晶質光電変換ユニットと化合物半導体系光電変換ユニットからなる直列素子はnフロントの場合の構造となっているが、用いる材料によっては、ｐフロント、ｎフロント等に制限が課されるものもあるため、適宜光電変換素子の構造を変化させなければならない。
非晶質シリコン光電変換ユニットの形成条件としては、基板温度１００〜３００℃、圧力３０〜１５００Ｐａ、高周波パワー密度０．０１〜０．５Ｗ／ｃｍ2が好ましく用いられる。光電変換ユニット形成に使用する原料ガスとしては、ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6等のシリコン含有ガスまたは、それらのガスとＨ2を混合したものが用いられる。光電変換ユニットにおけるｐ型またはｎ型層を形成するためのドーパントガスとしては、Ｂ2Ｈ6またはＰＨ3等が好ましく用いられる。非晶質シリコン光電変換ユニットのバンドギャップは積極的にＨ2を導入することで広げることができる。
非晶質シリコン光電変換ユニット上には透明電極８が製膜される。透明電極８は導電性金属酸化物であることが好ましく、具体的にはＳｎＯ2、ＺｎＯ、Ｉｎ2Ｏ3等を好ましい例としてあげることができる。透明電極８はＣＶＤ、スパッタ、蒸着等の方法を用いて形成されることが好ましい。透明電極８はその表面に入射光の散乱を増大させる効果を有することが望ましい。具体的には、微細な凹凸を有することにより、入射光の散乱を増大させる効果を有することが望ましい。
透明電極８と裏面金属電極４を短絡させるため金属電極１０が製膜される。金属電極１０の代わりに透明電極８によって裏面電極４と短絡させても良い。また、光電変換ユニット１ｙ、１ｚの側面と金属電極１０が短絡しないように、絶縁層７が製膜されている。絶縁層７の代わりに非晶質シリコン光電変換ユニット１ｘを併用してもよい。更に、中間透明導電膜６上に金属電極９が製膜されている。金属電極９、１０は、具体的にはＡｇやＡｌ等の金属材料を好ましく用いることができる。裏面金属電極材料の製膜方法はスパッタ法、蒸着法等の方法により形成することができる。また、絶縁層７はＳｉＯ２等、絶縁できるものなら何でも良く、ＣＶＤ、スパッタ、蒸着等の方法を用いて形成されることが好ましい。
次に、並列光電変換積層デバイスが電気的に直列に接続されている直列集積光電変換装置を、図４を用いて説明する。並列光電変換積層デバイス図３との違いは、金属電極９及び１０を製膜しないことと、金属電極１０の代わりに、透明電極８を用いて、光入射側表面と裏面金属電極４を短絡させている点、更には、分離溝Ａ、Ｂ、Ｅ及び、接続溝Ｃ、Ｄが形成されている点であり、それ以外は同様に作製することができる。
分離溝Ａの形成には波長が９００ｎｍ以上のＩＲレーザーを用い、通常絶縁基板側からレーザーを入射しても良いが、製膜時にマスクを用いても良い。分離溝Ｂは、光入射側からＹＡＧ第２光調波等を照射することによって形成することが好ましい。分離溝Ｂ形成後、絶縁層７を製膜し、さらに接続溝Ｃによって透明電極８と裏面金属電極４を短絡させている。さらに接続溝Ｄによって中間透明導電膜６と透明電極８が短絡している。
以下に、本発明による薄膜太陽電池素子の実施形態を、図３を参照しながら説明する。
図３は、実施例にて作製した薄膜太陽電池素子を模式的に示す断面図である。まず、２ｍｍ厚のソーダライムガラスから成る絶縁基板３の一主面上に、スパッタ法を用いてＭｏ金属電極４を、０．５μｍ製膜した。
図３は、実施例にて作製した薄膜太陽電池素子を模式的に示す断面図である。まず、２ｍｍ厚のソーダライムガラスから成る絶縁基板３の一主面上に、スパッタ法を用いてＭｏ金属電極４を、０．５μｍ製膜した。
その後、化合物半導体系光電変換ユニット１ｚとしてＣＩＳ層、ＣｄＳ層、酸化亜鉛層を製膜した。基板温度６００℃においてＣＩＳ膜を３元蒸着法により形成した後、ＣｄＳ膜を溶液析出法により堆積し、最後に酸化亜鉛をスパッタ法によって２００ｎｍ製膜した。
化合物半導体系光電変換ユニット１ｚ上に光電変換ユニット１ｙとして結晶質シリコン光電変換ユニットを製膜するために、化合物半導体系光電変換ユニット１ｚが形成された絶縁基板３を高周波プラズマＣＶＤ装置内に導入し、所定の温度に加熱した後、ｐ型シリコン層、実質的に真性な結晶質シリコン光電変換層、及びｎ型シリコン層を順次積層した。
中間透明導電膜６を製膜するために光電変換ユニット１ｙまで製膜された絶縁基板３をスパッタ装置へ導入し、所定の温度に加熱した後に、酸化亜鉛層をスパッタ法にて光電変換ユニット１ｙ上に製膜した。更に、マスクを付けた後で、スパッタ法を用いてＺｒＯ２とＭｇＦ２を３１層製膜し、光学調整層を作製した。その上から、再びスパッタ法にて中間透明導電膜６を製膜した。
次にＭｏ金属電極４の上までＮＴカッターを用いてメカニカルスクライブを行い、中間透明導電膜６から化合物半導体系光電変換ユニット１ｚまで除去した。更に、絶縁層７としてＳｉＯ２をスパッタを用いて製膜した。
中間透明導電膜６上に非晶質シリコン光電変換ユニット１ｘを製膜するために、中間透明導電膜６が形成された透明絶縁基板３を高周波プラズマＣＶＤ装置内に導入し、所定の温度に加熱した後、ｎ型シリコン層、ｎ型非晶質シリコン層、実質的に真性な非晶質シリコン光電変換層、及びｐ型シリコンカーバイト層を順次積層した。
非晶質シリコン光電変換ユニット１ｘを製膜後に、マスクを付けて透明電極８を製膜し、その後ＲＩＥを用いて透明電極８が製膜されていない部分の非晶質シリコン光電変換ユニット１ｘを除去し、中間透明導電膜６の一部を取り出した。
その後、マスクを付けて、蒸着法によりＡｇを製膜することで、透明電極８と裏面金属電極４を短絡させる金属電極１０と、金属電極９を作製した。製膜後、１５０℃にてアニール処理を１時間行った。
また、上記の実施例に加えて、光学調整層を製膜しないこと以外、実施例と同様に作製した光電変換積層デバイスを作製し、実施例との比較を行った。
以上のようにして得られた多接合シリコン太陽電池から１ｃｍ角の受光面積を有する太陽電池素子を分離して、その光電変換特性を測定した。光電変換特性は、ＡＭ１．５のスペクトル分布を有するソーラシミュレータを用いて、擬似太陽光を２５℃の下で１００ｍＷ／ｃｍ2のエネルギー密度で照射して出力特性を測定し、開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流密度（Ｊｓｃ）、曲線因子（ＦＦ）、発電効率（Ｅｆｆ）、電圧−電流特性により評価した。
上記実施例及び比較例の太陽電池素子の光電変換特性を表１に示す。
表１の結果から、光学調整層を設けた光電変換積層デバイスの方が、Ｊｓｃが大きくなり、発電効率が大きくなっていることが分かる。
Claims (5)
- 二つの直列素子が積層され、これら二つの直列素子間に光学調整層を有し、これら二つの直列素子が電気的に並列接続されてなる並列光電変換積層デバイスであって、
二つの直列素子は、それぞれ一つ以上の光電変換ユニットを含み、
該並列光電変換積層デバイスに含まれる複数の光電変換ユニットは、光入射面側からバンドギャップの大きい順に配列されており、
それぞれの直列素子を構成する光電変換ユニットの数は、裏面側の直列素子の方が光入射面側の直列素子よりも多く、
該光学調整層の光入射面側および裏面側の両方に接して透明導電膜が設けられ、
該光学調整層の光入射面側に接して設けられた透明導電膜と裏面側に接して設けられた透明導電膜とが導通されており、
該光学調整層が反射波長選択性及び、透過波長選択性を有し、
該反射波長選択性によって選択される反射波長が、該光学調整層より光入射側の光電変換ユニットの分光感度の範囲内に選択波長を有し、該透過波長選択性によって選択される透過波長が、該光学調整層より裏面側の光電変換ユニットの分光感度の範囲内に選択波長を有し、
該光学調整層は、絶縁性物質からなる層を含み、
同一の直列素子内に含まれる光電変換ユニットは、光入射面側の導電型が同一であり、光入射面側の直列素子の光電変換ユニットと裏面側の直列素子の光電変換ユニットとは、光入射面側の導電型が異なっていることを特徴とする並列光電変換積層デバイス。 - 前記光学調整層における前記反射波長選択性によって選択される反射光の反射率が８０％以上であり、かつ、前記透過波長選択性によって選択される透過光の透過率が９０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の並列光電変換積層デバイス。
- 光入射面側から、非結晶質シリコン系光電変換ユニットからなる直列素子と、結晶質シリコン系光電変換ユニットおよび化合物系光電変換ユニットが電気的に直列に接続されてなる直列素子とが、電気的に並列に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の並列光電変換積層デバイス。
- 前記光学調整層は、絶縁性の高屈折率材料と絶縁性の低屈折率材料とを交互に積層した多層膜からなることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の並列光電変換積層デバイス。
- 請求項１から４の何れかに記載の並列光電変換積層デバイスが電気的に直列に接続されていることを特徴とする直列集積光電変換装置。
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