JP6776509B2 - Photoelectric converter - Google Patents
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Description
本発明は、光電変換装置に関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion device.
特許文献1に記載の従来技術では、より多くの発電量を得るために、集光レンズを用いると共に、非集光型のシリコン太陽電池の上面に、集光型の多接合型太陽電池を積層して光電変換素子を構成することを提案している。
In the prior art described in
集光レンズを用いると、非常に高い光強度となるため、光電変換素子の温度上昇に伴う変換効率の低下が懸念される。
本発明の課題は、集光による光電変換素子の温度上昇を抑制することである。
When a condenser lens is used, the light intensity becomes extremely high, so that there is a concern that the conversion efficiency may decrease as the temperature of the photoelectric conversion element rises.
An object of the present invention is to suppress a temperature rise of a photoelectric conversion element due to light collection.
本発明の一態様に係る光電変換装置は、通過する光を収束させる集光部材と、光が収束される側で集光部材に対向し、受光によって発電する光電変換部材と、を備える。光電変換部材は、面直角方向に積層された複数の光電変換素子を備え、集光部材から最も遠い層の光電変換素子が、集光部材の焦点位置にあるように配置される。 The photoelectric conversion device according to one aspect of the present invention includes a condensing member that converges the passing light, and a photoelectric conversion member that faces the condensing member on the side where the light is converged and generates electricity by receiving light. The photoelectric conversion member includes a plurality of photoelectric conversion elements stacked in the direction perpendicular to the plane, and the photoelectric conversion element in the layer farthest from the light collecting member is arranged so as to be at the focal position of the light collecting member.
本発明によれば、集光部材の焦点位置にある光電変換素子は、最も温度上昇を招きやすいが、集光部材に近い光電変換素子が光を吸収して、焦点位置にある光電変換素子に入る光を弱めることができる。したがって、焦点位置にある光電変換素子の温度上昇を抑制することができる。 According to the present invention, the photoelectric conversion element at the focal position of the condensing member is most likely to cause a temperature rise, but the photoelectric conversion element close to the condensing member absorbs light to form a photoelectric conversion element at the focal position. You can weaken the incoming light. Therefore, it is possible to suppress the temperature rise of the photoelectric conversion element at the focal position.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that each drawing is a schematic one and may differ from the actual one. In addition, the following embodiments exemplify devices and methods for embodying the technical idea of the present invention, and do not specify the configuration to the following. That is, the technical idea of the present invention can be modified in various ways within the technical scope described in the claims.
《第1実施形態》
《構成》
図1は、光電変換装置の構成図である。
図中の(a)は、光電変換装置の断面図であり、図中の(b)は、光電変換装置の平面図である。
光電変換装置11は、集光部材12と、光電変換部材13と、ヒートシンク16と、を備える。
集光部材12は、例えばレンズやミラー等からなり、通過する光を収束させて、単位面積当たりの光強度(集光率:concentration ratio)を高める。ここでは、レンズを用いた場合を示し、軸直角方向に沿って複数設けている。なお、通過する光は、点線で示している。
<< First Embodiment >>
"Constitution"
FIG. 1 is a configuration diagram of a photoelectric conversion device.
(A) in the figure is a cross-sectional view of a photoelectric conversion device, and (b) in the figure is a plan view of the photoelectric conversion device.
The
The condensing
光電変換部材13は、光が収束される側で集光部材12に対向し、受光によって発電する。光電変換部材13は、面直角方向に積層された二つの光電変換素子15及び16を備え、集光部材12から最も遠い層の光電変換素子15が、集光部材12の焦点位置にあるように配置される。光電変換素子15及び16としては、例えば太陽電池、フォトダイオード、窒化物半導体などが知られる。ここで、集光部材12から最も遠い層に配置されるのは、集光型の光電変換素子14である。また、集光型の光電変換素子14の上面に(集光部材12の側に)積層されるのは、非集光型の光電変換素子15である。これら光電変換素子15及び16は、夫々、図示しない電極を介して電気的に接続されている。
The
集光型と非集光型との主な違いは、電極の太さである。集光型の光電変換素子14は、電流密度が高くなるため、非集光型の光電変換素子15よりも、電極を太くすることにより、発電効率を高めている。その他の違いは、集光型の光電変換素子14は、非集光型の光電変換素子15よりも、放熱しやすい構造にされている。逆に、非集光型の光電変換素子15とは、一般的な光電変換素子のことである。すなわち、集光型と区別するために、便宜上、非集光型と称されている。このように、集光型は非集光型よりも発電効率を高めるために、各種工夫がなされたものに過ぎず、発電の原理や構造が全く異なるものではない。
The main difference between the condensing type and the non-condensing type is the thickness of the electrodes. Since the condensing type
集光型の光電変換素子14は、その発電層17が集光部材12の焦点位置になるように配置され、非集光型の光電変換素子15は、この集光型の光電変換素子14の上面に積層される。すなわち、非集光型の光電変換素子15は、集光型の光電変換素子14よりも集光部材12に近くなる。したがって、非集光型の光電変換素子15の発電層18に対する光の照射領域は、集光型の光電変換素子14の発電層17に対する光の照射領域よりも広くなる。
ヒートシンク16は、光電変換部材13における集光部材12とは反対側に設けられ、光電変換部材13を冷却する。すなわち、集光部材12の焦点位置にある集光型の光電変換素子14は最も温度上昇を招きやすいので、この集光型の光電変換素子14の下面にヒートシンク16を設けている。
The condensing type
The
《作用》
次に、第1実施形態の作用について説明する。
単位面積当たりの入射光強度、つまり集光比(concentration ratio)を高めることにより、光電変換効率(Conversion efficiency)を高めることができる。シャープ技報第93号、2005年12月(pp.50、 図1)に示されているように、例えばSi太陽電池の場合、非集光時での変換効率が約19%であるのに対して、40倍集光時には21%に向上する。これはpn接合の逆方向電流が集光比によって変化しないのに対して、出力電流が集光比の上昇と共に増加していくためである。
《Action》
Next, the operation of the first embodiment will be described.
By increasing the incident light intensity per unit area, that is, the concentration ratio, the photoelectric conversion efficiency can be increased. As shown in Sharp Technical Report No. 93, December 2005 (pp.50, Fig. 1), for example, in the case of a Si solar cell, the conversion efficiency at the time of non-condensing is about 19%. On the other hand, it improves to 21% at the time of focusing 40 times. This is because the reverse current of the pn junction does not change depending on the focusing ratio, whereas the output current increases as the focusing ratio increases.
しかしながら、さらに集光比をアップしていくと、Si太陽電池の温度が上昇し、逆方向電流が増加するため、変換効率が頭打ちになり、そして減少していくことが知られている。
図2は、集光比と変換効率の関係を示すグラフである。
例えばSi太陽電池の場合、集光比を400倍に設定すると、変換効率が15%まで低下する。この現象はレーザやLEDなどから発せられた人工光に対しても同様である。したがって、光電変換素子の変換効率が低下しない程度に、適宜、集光比を設定することが重要になる。
However, it is known that when the light collection ratio is further increased, the temperature of the Si solar cell rises and the reverse current increases, so that the conversion efficiency reaches a plateau and then decreases.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the light collection ratio and the conversion efficiency.
For example, in the case of a Si solar cell, if the light collection ratio is set to 400 times, the conversion efficiency is reduced to 15%. This phenomenon is the same for artificial light emitted from a laser, LED, or the like. Therefore, it is important to appropriately set the focusing ratio so that the conversion efficiency of the photoelectric conversion element does not decrease.
図3は、比較例となる光電変換装置の構成図である。
図中の(a)は、比較例となる光電変換装置の断面図であり、図中の(b)は、比較例となる光電変換装置の平面図である。
ここでは、光電変換部材13を集光型の光電変換素子14だけで構成し、その発電層17が集光部材12の焦点位置になるように配置している。すなわち、集光部材12で集光された光が、集光型の光電変換素子14に直接照射される。この場合、集光比を400倍に設定すると、変換効率が15%まで低下する。
FIG. 3 is a configuration diagram of a photoelectric conversion device as a comparative example.
(A) in the figure is a cross-sectional view of a photoelectric conversion device as a comparative example, and (b) in the figure is a plan view of a photoelectric conversion device as a comparative example.
Here, the
これに対して、第1実施形態では、集光型の光電変換素子14の上面に非集光型の光電変換素子15を積層すると共に、集光型の光電変換素子14が、集光部材12の焦点位置になるように配置している。これにより、集光部材12で集光される光は、先ず非集光型の光電変換素子15で一部が吸収され、残りが集光型の光電変換素子14へと透過してゆく。前述したように、集光型の光電変換素子14は、最も温度上昇を招きやすいが、非集光型の光電変換素子15が光を吸収することにより、集光型の光電変換素子14に照射される光の強度を弱めることができる。したがって、焦点位置にある集光型の光電変換素子14の温度上昇を抑制することができる。
On the other hand, in the first embodiment, the non-condensing
ここで、集光型における発電層17の厚みを、比較例における発電層17の厚みの80%とし、非集光型における発電層18の厚みを、比較例における発電層17の厚みの20%とする。すなわち、集光型における発電層17の厚みと、非集光型における発電層18の厚みの合計を、比較例における発電層17の厚みと同じにする。非集光型の光電変換素子15には、集光比の低い光が入射されるが、ここでは約6倍の集光比とする。この程度の集光比であれば効率の低下はなく、発電層18の膜厚を減少した分を考慮すると約4%の効率が得られる。
Here, the thickness of the
非集光型を透過した光は、入射前に比べて弱くなり、約50倍の集光比になる。したがって、集光型においても効率低下を招くことなく発電ができ、発電層17の膜厚を減少した分を考慮すると約16.8%の変換効率が得られる。したがって、集光型と非集光型の変換効率を加算すると約21%となり、400倍の集光比となる集光部材12を使用した場合でも、40倍の集光比とほぼ同程度の変換効率を達成することができる。しかも単純に40倍の集光比となる集光部材12を使用するよりも、多くの出力電流が得られる。このように、温度上昇による変換効率の低下を抑えたまま、高効率、高出力の光電変換を行なうことができる。
The light transmitted through the non-condensing type is weaker than that before the incident, and the focusing ratio is about 50 times. Therefore, even in the condensing type, power can be generated without causing a decrease in efficiency, and a conversion efficiency of about 16.8% can be obtained in consideration of the reduced film thickness of the
《変形例》
第1実施形態では、集光部材12の焦点位置に配置される光電変換素子14を集光型とし、この集光型の光電変換素子14に積層する光電変換素子15を非集光型としたが、これに限定されるものではない。すなわち、集光部材12の焦点位置に配置される光電変換素子14を非集光型にしたり、光電変換素子14に積層する光電変換素子15を集光型にしたりしてもよい。要は、集光部材12の焦点位置に配置される光電変換素子14は、最も温度上昇を招きやすいが、集光部材12に近い光電変換素子15が光を吸収して、焦点位置にある光電変換素子14に入る光を弱めることができればよい。
第1実施形態では、光電変換部材13を、光電変換素子14と光電変換素子15との二層構造としたが、これに限定されるものではなく、三層以上の構造としてもよい。
<< Modification example >>
In the first embodiment, the
In the first embodiment, the
《対応関係》
集光部材12が「集光部材」に対応する。集光型の光電変換素子14が「集光型の光電変換素子」に対応する。非集光型の光電変換素子15が「非集光型の光電変換素子」に対応する。ヒートシンク16が「冷却部材」に対応する。
《Correspondence》
The
《効果》
次に、第1実施形態における主要部の効果を記す。
(1)第1実施形態に係る光電変換装置は、通過する光を収束させる集光部材12と、光が収束される側で集光部材12に対向し、受光によって発電する光電変換部材13と、を備える。光電変換部材13は、面直角方向に積層された複数の光電変換素子を備え、集光部材12から最も遠い層の光電変換素子14が、集光部材12の焦点位置にあるように配置される。
このように、集光部材12から最も遠い層の光電変換素子14が、集光部材12の焦点位置にあるように配置すると、集光部材12の焦点位置にある光電変換素子14は、最も温度上昇を招きやすい。しかしながら、集光部材12に近い光電変換素子15が光を吸収して、焦点位置にある光電変換素子14に入る光を弱めることができる。したがって、焦点位置にある光電変換素子14の温度上昇を抑制することができる。
"effect"
Next, the effect of the main part in the first embodiment will be described.
(1) The photoelectric conversion device according to the first embodiment includes a
In this way, when the
(2)第1実施形態に係る光電変換装置は、集光部材12の焦点位置に配置される集光型の光電変換素子14と、集光型の光電変換素子14における集光部材12の側に積層される非集光型の光電変換素子15と、を備える。
このように、集光部材12の焦点位置に集光型の光電変換素子14を配置することで、この集光型の光電変換素子14により効率よく発電することができる。また、集光型の光電変換素子14に非集光型の光電変換素子15を積層することで、集光比の弱い光を受けて発電を行ない、集光型の光電変換素子14に入る光を弱めさせることができる。
(2) The photoelectric conversion device according to the first embodiment is the side of the condensing type
By arranging the condensing type
(3)第1実施形態に係る光電変換装置は、光電変換部材13における集光部材12とは反対側に設けられ、光電変換部材13を冷却するヒートシンク16を備える。
このように、光電変換部材13における集光部材12とは反対側にヒートシンクを設けることで、最も温度上昇を招きやすい集光型の光電変換素子14を直接的に効率よく冷却することができる。
(3) The photoelectric conversion device according to the first embodiment is provided on the side of the
In this way, by providing the heat sink on the side of the
《第2実施形態》
《構成》
第2実施形態は、非集光型の光電変換素子15を面方向に沿って離散的に配置したものである。
ここでは、非集光型の光電変換素子15を面方向に沿って複数設け、夫々、面方向に離間した状態で集光部材12に対向するように配置したことを除いては、前述した第1実施形態と同様であるため、共通する部分については、詳細な説明を省略する。
<< Second Embodiment >>
"Constitution"
In the second embodiment, the non-condensing
Here, except that a plurality of non-condensing
図4は、第2実施形態を示す光電変換部材の構成図である。
図中の(a)は、光電変換装置の断面図であり、図中の(b)は、非集光型の光電変換素子15をストライプ状に配列した光電変換装置の平面図である。
集光部材12が、例えば円柱上の側面を切り出したようなシンドリカルレンズである場合、図中の(b)に示すように、非集光型の光電変換素子15をシンドリカルレンズに対向させてストライプ配列にする。
FIG. 4 is a configuration diagram of a photoelectric conversion member showing the second embodiment.
(A) in the figure is a cross-sectional view of the photoelectric conversion device, and (b) in the figure is a plan view of the photoelectric conversion device in which non-condensing
When the condensing
すなわち、非集光型の光電変換素子15同士の間に、隙間21を形成することにより、集光型の光電変換素子14の上面を部分的に露出させる。非集光型の光電変換素子15における面方向の大きさ、又は発電層18における面方向の大きさは、集光部材12によって集光される光の照射領域に応じて決定される。すなわち、非集光型の光電変換素子15又はその発電層18における面方向の最小面積は、集光された光の照射領域以上に設定される。一方、非集光型の光電変換素子15における光の照射領域外は、集光されていない光しか入らず、高効率の発電が行なえないため、そこに隙間21を形成する。
That is, by forming a
図5は、非集光型の光電変換素子の他の配置例を示す図である。
図中の(c)は、非集光型の光電変換素子15を千鳥配列した光電変換装置の平面図であり、図中の(d)は、非集光型の光電変換素子15を正方配列した光電変換装置の平面図である。
集光部材12が、円形のレンズである場合、レンズ同士の隙間を最も小さくするために千鳥配列にすることがある。このように集光部材12が千鳥配列されているときには、図中の(c)に示すように、各集光部材12に対向させて非集光型の光電変換素子15を千鳥配列にする。また、集光部材12が正方配列されているときには、図中の(d)に示すように、各集光部材12に対向させて非集光型の光電変換素子15を正方配列にする。
FIG. 5 is a diagram showing another arrangement example of the non-condensing photoelectric conversion element.
(C) in the figure is a plan view of a photoelectric conversion device in which non-condensing
When the condensing
《作用》
次に、第2実施形態の作用について説明する。
非集光型の光電変換素子15を面方向に沿って離散的に配置する、つまり面方向に離間した状態で集光部材12に対向するように配置する。これにより、非集光型の光電変換素子15同士の間に、隙間21を形成し、集光型の光電変換素子14の上面を部分的に露出させることができる。このように、集光型の光電変換素子14の上面を部分的に露出させることで、温度上昇しやすい集光型の光電変換素子14の放熱が促され、冷却効果を高めることができる。したがって、その分、ヒートシンク16を小型化すると、省スペース化や軽量化、さらにはコストダウンを実現できる。
《Action》
Next, the operation of the second embodiment will be described.
The non-condensing
また、非集光型の光電変換素子15又はその発電層18における面方向の最小面積は、集光された光の照射領域以上に設定する。これにより、集光された光を、非集光型の光電変換素子15で洩れなく受光することができる。一方、非集光型の光電変換素子15における光の照射領域外は、集光部材12同士の間を通過する光、つまり集光されていない光しか入らず、高効率の発電が行なえないため、そこに隙間21を形成する。このように、高効率の発電が行なえない部位については、非集光型の光電変換素子15を部分的に除去し、軽量化やコストダウンを優先することにより、費用対効果を高めることができる。
Further, the minimum area in the plane direction of the non-condensing
また、非集光型の光電変換素子15を、図4の(b)に示すようにストライプ配列にしたり、図5の(d)に示すように正方配列にしたりすると、製造性に優れる。一方、非集光型の光電変換素子15を、図5の(c)に示すように千鳥配列にすると、集光部材12同士の隙間を最小限に抑制することができるので、面方向のスペースを最大限に活かし発電能力を高めることができる。
第2実施形態において、前述した第1実施形態と共通する部分については、同様の作用効果が得られるものとし、詳細な説明は省略する。
Further, if the non-condensing
In the second embodiment, the same effects can be obtained with respect to the parts common to the first embodiment described above, and detailed description thereof will be omitted.
《効果》
次に、第2実施形態における主要部の効果を記す。
(1)第2実施形態に係る光電変換装置は、集光部材12を軸直角方向に沿って複数設ける。また、非集光型の光電変換素子15を面方向に沿って複数設け、夫々、面方向に離間した状態で集光部材12に対向するように配置される。
このように、非集光型の光電変換素子15同士を離間させて配置することで、集光型の光電変換素子14を部分的に露出させることができる。これにより、温度上昇しやすい集光型の光電変換素子14の放熱が促され、冷却効果を高めることができる。
"effect"
Next, the effect of the main part in the second embodiment will be described.
(1) In the photoelectric conversion device according to the second embodiment, a plurality of
By arranging the non-condensing
(2)第2実施形態に係る光電変換装置は、非集光型の光電変換素子15における面方向の大きさが、集光部材12によって収束される光の照射領域に応じて決定される。
このように、非集光型の光電変換素子15における面方向の大きさを、光の照射領域に応じて決定することで、集光された光を非集光型の光電変換素子15で洩れなく受光することができる。
(2) In the photoelectric conversion device according to the second embodiment, the size of the non-condensing
In this way, by determining the size of the non-condensing
《第3実施形態》
《構成》
第3実施形態は、集光型の光電変換素子14を面方向に沿って離散的に配置したものである。
ここでは、集光型の光電変換素子14を面方向に沿って複数設け、夫々、面方向に離間した状態で集光部材12に対向するように配置したことを除いては、前述した第1実施形態と同様であるため、共通する部分については、詳細な説明を省略する。
<< Third Embodiment >>
"Constitution"
In the third embodiment, the condensing type
Here, except that a plurality of condensing type
図6は、第3実施形態を示す光電変換部材の構成図である。
図中の(a)は、光電変換装置の断面図であり、図中の(b)は、集光型の光電変換素子14をストライプ状に配列した光電変換装置の平面図である。
集光部材12が、例えば円柱上の側面を切り出したようなシンドリカルレンズである場合、図中の(b)に示すように、集光型の光電変換素子14をシンドリカルレンズに対向させてストライプ配列にする。
FIG. 6 is a block diagram of a photoelectric conversion member showing a third embodiment.
(A) in the figure is a cross-sectional view of the photoelectric conversion device, and (b) in the figure is a plan view of the photoelectric conversion device in which the condensing type
When the condensing
すなわち、集光型の光電変換素子14同士の間に、隙間31を形成することにより、光電変換部材13の内部に、厳密には非集光型の光電変換素子15とヒートシンク16との間に、通気可能な空洞を形成する。集光型の光電変換素子14における面方向の大きさ、又は発電層17における面方向の大きさは、集光部材12によって集光される光の照射領域に応じて決定される。すなわち、集光型の光電変換素子14又はその発電層17における面方向の最小面積は、集光された光の照射領域以上に設定される。一方、集光型の光電変換素子14における光の照射領域外は、集光部材12同士の間を通過する光、つまり集光されていない光はほぼ届かず発電が行なえないため、そこに隙間31を形成する。
That is, by forming a
図7は、集光型の光電変換素子の他の配置例を示す図である。
図中の(c)は、集光型の光電変換素子14を千鳥配列した光電変換装置の平面図であり、図中の(d)は、集光型の光電変換素子14を正方配列した光電変換装置の平面図である。
集光部材12が、円形のレンズである場合、レンズ同士の隙間を最も小さくするために千鳥配列にすることがある。このように集光部材12が千鳥配列されているときには、図中の(c)に示すように、各集光部材12に対向させて集光型の光電変換素子14を千鳥配列にする。また、集光部材12が正方配列されているときには、図中の(d)に示すように、各集光部材12に対向させて集光型の光電変換素子14を正方配列にする。
FIG. 7 is a diagram showing another arrangement example of the condensing type photoelectric conversion element.
(C) in the figure is a plan view of a photoelectric conversion device in which the condensing type
When the condensing
《作用》
次に、第3実施形態の作用について説明する。
集光型の光電変換素子14を面方向に沿って離散的に配置する、つまり面方向に離間した状態で集光部材12に対向するように配置する。これにより、集光型の光電変換素子14同士の間に、隙間31を形成し、非集光型の光電変換素子15とヒートシンク16との間に通気可能な空洞を形成する。このように、非集光型の光電変換素子15とヒートシンク16との間に通気可能な空洞を形成することで、温度上昇しやすい集光型の光電変換素子14の放熱が促され、冷却効果を高めることができる。したがって、その分、ヒートシンク16を小型化すると、省スペース化や軽量化、さらにはコストダウンを実現できる。
《Action》
Next, the operation of the third embodiment will be described.
The condensing type
また、集光型の光電変換素子14又はその発電層17における面方向の最小面積は、集光された光の照射領域以上に設定する。これにより、集光された光を、集光型の光電変換素子14で洩れなく受光することができる。一方、集光型の光電変換素子14における光の照射領域外は、集光部材12同士の間を通過する光、つまり集光されていない光はほぼ届かず発電が行なえないため、そこに隙間31を形成する。このように、発電が行なえない部位については、集光型の光電変換素子14を部分的に除去し、軽量化やコストダウンを優先することにより、費用対効果を高めることができる。
Further, the minimum area in the surface direction of the condensing type
また、集光型の光電変換素子14を、図6の(b)に示すようにストライプ配列にしたり、図7の(d)に示すように正方配列にしたりすると、製造性に優れる。一方、集光型の光電変換素子14を、図7の(c)に示すように千鳥配列にすると、集光部材12同士の隙間を最小限に抑制することができるので、面方向のスペースを最大限に活かし発電能力を高めることができる。
第3実施形態において、前述した第1実施形態と共通する部分については、同様の作用効果が得られるものとし、詳細な説明は省略する。
Further, when the condensing type
In the third embodiment, the same effects can be obtained with respect to the parts common to the first embodiment described above, and detailed description thereof will be omitted.
《効果》
次に、第3実施形態における主要部の効果を記す。
(1)第3実施形態に係る光電変換装置は、集光部材12を軸直角方向に沿って複数設ける。また、集光型の光電変換素子14を面方向に沿って複数設け、夫々、面方向に離間した状態で集光部材12に対向するように配置される。
このように、集光型の光電変換素子14同士を離間させて配置することで、光電変換部材13の内部に通気可能な空洞を形成することができる。これにより、温度上昇しやすい集光型の光電変換素子14の放熱が促され、冷却効果を高めることができる。
"effect"
Next, the effect of the main part in the third embodiment will be described.
(1) In the photoelectric conversion device according to the third embodiment, a plurality of
By arranging the condensing type
(2)第3実施形態に係る光電変換装置は、集光型の光電変換素子14における面方向の大きさが、集光部材12によって収束される光の照射領域に応じて決定される。
このように、集光型の光電変換素子14における面方向の大きさを、光の照射領域に応じて決定することで、集光された光を集光型の光電変換素子14で洩れなく受光することができる。
(2) In the photoelectric conversion device according to the third embodiment, the size of the condensing type
In this way, by determining the size of the condensing type
《第4実施形態》
《構成》
第4実施形態は、第2実施形態と第3実施形態とを組み合わせたものである。
すなわち、非集光型の光電変換素子15を面方向に沿って複数設け、夫々、面方向に離間した状態で集光部材12に対向するように配置すると共に、集光型の光電変換素子14を面方向に沿って複数設け、夫々、面方向に離間した状態で集光部材12に対向するように配置している。
<< Fourth Embodiment >>
"Constitution"
The fourth embodiment is a combination of the second embodiment and the third embodiment.
That is, a plurality of non-condensing
図8は、第4実施形態を示す光電変換部材の構成図である。
図中の(a)は、光電変換装置の断面図であり、図中の(b)は、非集光型の光電変換素子15、及び集光型の光電変換素子14をストライプ状に配列した光電変換装置の平面図である。
集光部材12が、例えば円柱上の側面を切り出したようなシンドリカルレンズである場合、図中の(b)に示すように、非集光型の光電変換素子15、及び集光型の光電変換素子14をシンドリカルレンズに対向させてストライプ配列にする。
FIG. 8 is a block diagram of a photoelectric conversion member showing a fourth embodiment.
(A) in the figure is a cross-sectional view of a photoelectric conversion device, and (b) in the figure is a stripe-like arrangement of a non-condensing
When the condensing
すなわち、非集光型の光電変換素子15同士の間に、隙間21を形成すると共に、集光型の光電変換素子14同士の間にも、隙間31を形成することにより、ヒートシンク16の上面を部分的に露出させる。非集光型の光電変換素子15における面方向の大きさ、及び集光型の光電変換素子14における面方向の大きさは、夫々、集光部材12によって集光される光の照射領域に応じて決定される。したがって、非集光型の光電変換素子15同士の隙間21よりも、集光型の光電変換素子14同士の隙間31の方が広くなる。
That is, the upper surface of the
図9は、各光電変換素子の他の配置例を示す図である。
図中の(c)は、非集光型の光電変換素子15、及び集光型の光電変換素子14を千鳥配列した光電変換装置の平面図であり、図中の(d)は、非集光型の光電変換素子15、及び集光型の光電変換素子14を正方配列した光電変換装置の平面図である。
集光部材12が、円形のレンズである場合、レンズ同士の隙間を最も小さくするために千鳥配列にすることがある。このように集光部材12が千鳥配列されているときには、図中の(c)に示すように、各集光部材12に対向させて非集光型の光電変換素子15、及び集光型の光電変換素子14を千鳥配列にする。また、集光部材12が正方配列されているときには、図中の(d)に示すように、各集光部材12に対向させて非集光型の光電変換素子15、及び集光型の光電変換素子14を正方配列にする。
第4実施形態においては、前述した第2実施形態及び第3実施形態と同様の作用効果が得られるものとし、詳細な説明は省略する。
FIG. 9 is a diagram showing another arrangement example of each photoelectric conversion element.
(C) in the figure is a plan view of a photoelectric conversion device in which a non-condensing
When the condensing
In the fourth embodiment, it is assumed that the same effects as those in the second and third embodiments described above can be obtained, and detailed description thereof will be omitted.
以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。また、各実施形態は、任意に組み合わせて採用することができる。 Although the above description has been made with reference to a limited number of embodiments, the scope of rights is not limited thereto, and modifications of the embodiments based on the above disclosure are obvious to those skilled in the art. In addition, each embodiment can be adopted in any combination.
11 光電変換装置
12 集光部材
13 光電変換部材
14 光電変換素子
15 光電変換素子
16 ヒートシンク
17 発電層
18 発電層
21 隙間
31 隙間
11
Claims (6)
光が収束される側で前記集光部材に対向し、受光によって発電する光電変換部材と、を備え、
前記光電変換部材は、
面直角方向に積層された複数の光電変換素子を備え、これら複数の光電変換素子のうち、前記集光部材から最も遠い一の光電変換素子が、前記集光部材の焦点位置にあるように配置され、前記集光部材から最も遠い一の光電変換素子の前記集光部材側の面に積層される他の光電変換素子が、集光された光の一部を吸収し、残りを前記集光部材から最も遠い一の光電変換素子へと透過させてゆく位置に配置され、
前記一の光電変換素子は、非集光型の光電変換素子よりも電極の太い集光型の光電変換素子であり、前記他の光電変換素子は、前記非集光型の光電変換素子であることを特徴とする光電変換装置。 A condensing member that converges the passing light,
A photoelectric conversion member that faces the condensing member on the side where light is converged and generates electricity by receiving light is provided.
The photoelectric conversion member is
A plurality of photoelectric conversion elements laminated in the direction perpendicular to the plane are provided, and among these plurality of photoelectric conversion elements, one photoelectric conversion element farthest from the light collecting member is arranged so as to be at the focal position of the light collecting member. Then, another photoelectric conversion element laminated on the surface of the one photoelectric conversion element farthest from the condensing member on the condensing member side absorbs a part of the condensed light, and the rest is condensing. It is placed at a position that allows light to pass through to the one photoelectric conversion element farthest from the member .
The one photoelectric conversion element is a condensing type photoelectric conversion element having a thicker electrode than the non-condensing photoelectric conversion element, and the other photoelectric conversion element is the non-condensing photoelectric conversion element. A photoelectric conversion device characterized by this.
前記光電変換部材は、
前記非集光型の光電変換素子が面方向に沿って複数設けられ、夫々、面方向に離間した状態で前記集光部材に対向するように配置されることを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 A plurality of the light collecting members are provided along the direction perpendicular to the axis.
The photoelectric conversion member is
The non-condensing type photoelectric conversion element is provided with a plurality along the surface direction, respectively, according to claim 1, characterized in that it is arranged so as to face the condensing member in a state spaced in the plane direction Photoelectric conversion device.
前記非集光型の光電変換素子における面方向の大きさが、前記集光部材によって収束される光の照射領域に応じて決定されることを特徴とする請求項2に記載の光電変換装置。 The photoelectric conversion member is
The photoelectric conversion device according to claim 2 , wherein the size of the non-condensing photoelectric conversion element in the plane direction is determined according to an irradiation region of light converged by the condensing member.
前記光電変換部材は、
前記集光型の光電変換素子が面方向に沿って複数設けられ、夫々、面方向に離間した状態で前記集光部材に対するように配置されることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の光電変換装置。 A plurality of the light collecting members are provided along the direction perpendicular to the axis.
The photoelectric conversion member is
Any of claims 1 to 3 , wherein a plurality of the condensing type photoelectric conversion elements are provided along the plane direction, and the light condensing type photoelectric conversion elements are arranged so as to be relative to the condensing member in a state of being separated from each other in the plane direction. The photoelectric conversion device according to one item.
前記集光型の光電変換素子における面方向の大きさが、前記集光部材によって収束される光の照射領域に応じて決定されることを特徴とする請求項4に記載の光電変換装置。 The photoelectric conversion member is
The photoelectric conversion device according to claim 4 , wherein the size of the condensing type photoelectric conversion element in the plane direction is determined according to an irradiation region of light converged by the condensing member.
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