JPH01118497A - 太陽電池付ｉｃカード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、キー入力部、表示装置、記憶機能と演算機能
を有する集積回路（ＩＣ１ＬＳＴ等を含み、以下単にＩ
Ｃという）、及びそれらに電源電力を供給する太陽電池
等を内蔵し、電子通帳等に用いられる太陽電池付ＩＣカ
ード、特にその太陽電池の構造に関するものである。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、■特開昭５５−
１２５６８０号公報、■特開昭６１−５３８９号公報、
■特開昭６１−１０４６７８号公報、及び■富士電機（
株）カタログ「富士アモルファスシリコン太陽電池Ｊ　
　（１９８６−９）Ｐ。

１−２に記載されるものがあった。以下、その構成を説
明する。

第２図は前記文献■に記載された従来の太陽電池付ＩＣ
カードの一構成例を示す外観斜視図、第３図は第２図の
回路構成図である。

カード１の一方の面には、キーボードからなるデータ入
力用のキー入力部２、データ表示用の液晶表示素子（以
下、ＬＣＤという）からなる表示装置３、及び電源電力
供給用の太陽電池４が設けられ、さらにカードの他方の
面には、外部の端末装置からの電源電力の受電及び信号
の授受を行う外部接続端子５や、識別コード等を表わす
エンボスが設けられている。また、カード１−内には、
太陽電池４に接続された蓄電用の２次電池６と、ＩＣｌ
０とが設けられている。ＩＣｌ０は、演算機能を有する
中央処理装置（以下、ＣＰＵという〉１１、プログラム
を格納する読出し、専用メモリ（以下、Ｒ，ＯＭという
）１−２、ＣＰＵ動作時のデータを格納する随時読み書
き可能なメモリ（以下、ＲＡＭという）１３、電気的な
再書込み可能な読出し専用メモリ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａ
ｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ
　Ｒｅａｄ　０ｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ、以下、Ｅ　Ｅ　
Ｐ　Ｐ、、　ＯＭという＞１１Ｌ表示駆動回路１ろ、及
び時計カレンダ回路１６より構成されている。ここで、
ＥＥＰＲＯＭ１４は所定の電圧を加えることにより、デ
ータの書替えが可能なＲ，ＯＭであり、データの書込み
後はバックアップの電源がなくとも通常のＲＯＭと同様
にデータを保持する機能を有している。このＥＥＰＲＯ
Ｍ１４は、データの書込み時に例えば供給電圧を２１Ｖ
程度に昇圧してデータ書込みを可能とするための昇圧回
路、予め設定されている暗証番号や会員番号の照合用の
データ（以下、暗証番号と総称する〉を記憶するための
第１のエリア、及び前記番号とカード１史川者がキー入
力部２から入力した番号とを比較した結果、不一致とな
った回数を記憶する第２のエリア等から構成されている
。

次に、動作を説明する。

例えば、ある店で買い物をしてその代金をこのＩＣカー
ドで支払う場合、先ずキー入力部２を操作して一旦表示
をクリアし、次にキー入力部２を操作して暗証番号をＣ
ＰＵＩＩ／＼入力する。するとＣＰＵＩＩは、ＥＥＰＲ
ＯＭＩＬ４内に記・隠された暗証番号と、キー入力部２
から入力された暗証番号とを照合し、両者が一致してい
る場合には表示駆動図＃１１５を介して表示装置３へ符
号ｒＯＫＪを表示させる。これにより、カード使用者が
本人であることが確認できるので、店員は通常のクレジ
ットカードと同様にしてエンボスインプリンタに１．Ｃ
カードを入れて伝票を作れば良い。

また、キー入力部２から入力した暗証番号が不一致の場
合、ＣＰＵＩＩはその旨を表示装置３に表示させ、さら
に再度番号の入力を促すと共に、その不一致回数をＥＥ
ＰＲＯＭ１４中の第２のエリアを用いて書替えしながら
同じエリアに記憶さぜる。そし゛〔、例えば連続５回不
一致になると、ＣＰＵＩ暑はカード使用者が本人でない
としてカートそのものを無効にすると共に、以後のカー
ドの使用が不可能になったことを表示装置３に表示させ
る７これにより、不正使用を未然に防止できる。

なお、ＩＣＡＯは、太陽電池４により起電された電力が
２次電池６に蓄電された後、この２次電池６によって電
源電力の供給が行われる。そのため、太陽電池４への光
が遮断されなり、あるいは夜間になっても、２次電池６
から■Ｃ１Ｏ／＼電力の供給が行われるので、このＩ　
Ｃ］　０の機能が停止することはない。

ここで、太陽電池４の構成であるが、前記文献■、（［
有］に記載されているよらに、ｎ型、ｉ型およびｐ型（
あるいはｐ！！ｊ、、ｊ型およびｒｌ型）のアモルファ
スＳｉ（以下、ａ−８ｊという）層よりなる単位セルが
複数個積層されたタンデム型の太陽電池がある。このタ
ンデム型の太陽電池は、原理的には小スペースで高出力
が得られるものの、静電気その他の異常電圧が外部接続
端子５に印加されな場合、その異常電圧により太陽電池
内に貫通電流が流れて破壊のおそれがあることや、実装
上の困難性を伴う等の理由により、この種のＩＣカード
には未だ使用されていない。

そこで、市販品を探すと、前記文献■に記載されている
ように近似的に富士電機（株）製のＥＬＡ○１５（商品
名〉がある。外形寸法は３５．ｌＸ１Ｂ、７Ｘ０．１　
（ｍｍ）で、出力電気特性は２００Ｌｕｘ、動作電圧１
．５Ｖ、動作電流６μＡで、ａ−８ｉで作られた素子が
単層の４セル直列接続構成となっている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記構成の太陽電池付ＩＣカードでは、
次のような課題があった。

前記文献■の技術では、ＩＣｌ０の消費電力、太陽電池
４の出力特性、及び２次電池６の蓄電保持能力等につい
て記載されていないが、前記文献■から判断すると、Ｉ
Ｃカードを外部の端末装置に挿入しない状態（オフライ
ン状態〉で、ＥＥＰＲＯＭ１４を用いて例えば暗証番号
のミス入力回数の記録等を行う場合、従来の単層構造の
太陽電池４では必要なエネルギーが得られない。すなわ
ち、ＥＥＰＲＯＭ１４はデータを数ビツト書込むだけで
も、少なくとも１．５Ｖ、２０７１Ａ程度のエネルギー
が必要であり、しかも書込みのビット数が多くなるほど
、必要なエネルギーが増加する。

そのため、オフラインで前記のような暗証番号のミス入
力回数の記録を行う場合、ＥＥＰＲ，０Ｍ１４の数ビッ
トを書替えなければならないが、従来の単層構造の太陽
電池４では必要な書込みエネルギーが得られない。そこ
で、前記文献■のＩＣカードにおいて、ＥＥＰＲＯＭ１
４のデータ書替えを行うには、太陽電池４の形成面積を
大きくして受電エネルギーを大きくするか、あるいは２
次電池６を大型化して蓄電容量を大きくしなければなら
ない。ところが、カート１の大きさと厚さは一定の値に
制限されるため、太陽電池４の形成面積を大きくしよう
とすると、キー入力部２及び表示装置３の形成面積が小
さくなり、それによってキー入力部２の操作性が低下し
なり、表示装置３で表示できる文字、数字、符号等の表
示個数が少なくなるか、あるいは文字等が小さくなって
表示機能が低下するという問題が生じる。同様に、２次
電池６を大型化すると、他の回路の形成面積が圧迫され
、その上、カード自体の大型化を招くという問題を生じ
る。

本発明は前記従来技術が持っていた課題として、オフラ
イン時におけるＥＥＰＲＯＭへの書込みエネルギーが不
足し、それによって太陽電池や２次電池の大型化を招き
、操作性や表示機能が低下したり、あるいはカード自体
が大型化するという点について解決した太陽電池付ＩＣ
カードを提供するものである。

（課題を解決するための手段〉 本発明は前記課題を解決するために、データ入力用のキ
ー入力部、データ表示用の表示装置、電源線を通して回
路駆動用の電源電力を供給する太陽電池、及び外部接続
端子をカードの表面に設けると共に、ＲＡＭ、ＲＯＭ、
ＥＥＰＲＯＭ及びＣＰＵを有するＩＣを前記カードの内
部に設けな−−８＝ 太陽電池付ｉＣカードにおいて、前記太陽電池をタンデ
ム構造にすると共に、電源切換手段を前記ＩＣ内に設け
たものである。

即ち、前記太陽電池は、ａ−３ｊ：　Ｃ：　Ｈまたはａ
、−８ｉ：Ｎ：Ｈよりなるｎ形層と、ａ−８ｉ：Ｈより
なるｉ形層と、マイクロクリスタルＳｉ（微結晶Ｓｉ、
以下、μｃ−３ｉという）：■］よりなるｎ形層との３
層で形成される光電エネルギー変換層を、複数層積層状
態に配置したタンデム構造にする。また、電源切換手段
は、前記外部接続端子上の電圧を検出し、その電圧値に
応じて前記太陽電池の出力または前記外部接続端子を前
記電源線に切換え接続する回路である。

ここで、前記ｎ形層、ｉ形層、ｎ形層の厚さは、例えば
５０〜１００Å、４２０〜４０００Å、８０〜１１０Å
、特に８０〜１００八程度にすることが望ましい。また
、前記キー入力部と太陽電池の面積は、前記カードに対
して例えば３０％程度と２０％程度にすることが望まし
い。

（作　用） 本発明によれば、以上のように太陽電池付ＩＣカードを
構成したので、タンデム型の太陽電池は、小スペースで
より大きな電源電力を供給するように働く。これにより
、ＥＥＦＲＯＭへの書込みエネルギーが充分に確保でき
、それによって操作性や表示機能の向上、さらにカード
自体の小型化が図れる。また、電源切換手段は、静電気
その他の異常電圧が外部接続端子に印加された場合、そ
の異常電圧を検出し、太陽電池の出力を電源線かち切離
してその太陽電池を保護するように働く。これにより、
タンデム型太陽電池の実装を容易にさせる。従って前記
課題を解決できるのである。

（実施例） 第１図（ａ＞、（ｂ）は本発明の実施例に係る太陽電池
付ＩＣカードを示すもので、同図（ａ）は平面図、同図
（ｂ）はその太陽電池部分の拡大断面図である。

第１図（ａ）に示すように、太陽電池付ＩＣカードはプ
ラスチック等からなるカード２１を有し、そのカード２
１の一方の面には、ギーボード等からなるデータ入力用
のキー入力部２２、ＬＣＤ等からなるデータ表示用の表
示装置２３、及び電源電力供給用の太陽電池２４が設け
られている。カード２１の他方の面には、外部の端末装
置等からの電源電力の受電及び信号の授受を行うための
接触式または非接馳式の外部接続端子２５や、識別コー
ド等を表わすエンボスあるいは印刷文字等がイ寸されて
いる。またカード２１内には　このＴＣカードを動作さ
せるためのＩＣ２６が設けられている。

太陽電池２４は、その断面が第１−図（ｂ）に示されて
いるように、一方の電極を構成する基板３０を有し、そ
の基板３０−ヒに複数の光電エネルギー変換層３１〜３
３が積層され、さらにその−トに他方の電極を構成する
透明電極３４と、その上に保護レジスｈ３５がそれぞれ
被着されている。

各光電エネルギー変換層３１〜３３は、それぞれｎ形層
３１ｎ、３２ｎ、３３ｎ、ｊ形層３１ｊ。

３２ｉ、３３ｉ及びｐ形層３］、ｐ、３２ｐ。

３３ｐからなるａ、−８ｉ層で形成されており、それら
各層３１〜３３が電気的に直列接続されて、基板３０及
び透明電極３４から電気エネルギーが出力されるタンテ
゛ム構造となっている。また、各光電エネルギー変換層
３１〜３３は光波長持性が異なり、例えば下層から上層
へいくほど波長の短い光を効率良く電気エネルギーに変
換する機能を有し、照射された光を各層３１〜３３がそ
れぞれ効率良く電気エネルギーに変換する。ここで、太
陽電池２４の各層の組成及び厚みは、例えば次表のよう
に構成されている。なお、各層３１〜３３はｐ−１−ｎ
形にしてもよい。

第４図は第１図（ａ）に示す太陽電池付ＩＣカードの回
路構成例を示すブロック図である。

外部接続端子２５は、例えば電源電圧Ｖｄｄ入力用の端
子２５ａ、クロック信号φ入力用の端子２５ｂ、データ
ＤＡ入出力用の端子２５ｃ、リセット信号Ｒ入力用の端
子２５ｄ、及び接地用の端子２５ｅを有している。また
、カード２１内に設けられるＩＣ２６は、演算機能を有
するＣＰＵ４０、このＣＰＵ動作時のデータを格納する
ＲＡＭ４］、、プログラムを格納するＲＯＭ４２、暗証
番号等の秘密性の高いデータ等を格納する、ＥＥＰＲＯ
Ｍ４３、表示駆動回路４４、内部電源と外部電源を切換
えるスイッチ回路４５、外部からのクロック信号φを入
力する機能を有すると共に内部でそのクロック信号φを
生成するクロックコントローラ４６、及び電圧検出回路
４７を有している。ＣＰＵ４０は、キー入力部２２、端
子２５ｃ、２５ｄ、ＲＡ］ＶＴ４ＬＲ，０Ｍ４２、ＥＥ
ＰＲＯＭ４３、表示駆動回＃Ｉ４４、クロックコントロ
ーラ４６及び電圧検出回路４７に接続されると共に、電
源線４８及びスイッチ回路４５を介して端子２５ａに接
続されている。さらに、表示駆動回＃Ｉ４４が表示装置
２３に、スイッチ回路４５が太陽電池２４及び端子２う
ｂに、クロックコントローラ４６が端子２５ｂにそれぞ
れ接続されている。電圧検出回路４７は、ＣＩ）Ｕ３Ｏ
がら出力されるバイアス信号Ｓ４０により動作してオン
ラ・イン状態とオフライン状態を検出し、スイッチ回路
４５を切換えるための制御信号８４．７　ａ、　。

Ｓ　４７　ｂを出力すると共に、クロックコントローラ
４６を切換えるための制御信号５４７１）を出力する機
能を有している。この電圧検出回路４７とスイッチ回路
４５とで、電源切換手段が構成さノ′ξている。

なお、第４図では図示されていないが、太陽電池２４の
出力電圧を一定に制御するための電圧調整回路や、ＥＥ
ＰＲＯＭ４３への書替えのための昇圧回路等もＩＣ２６
内に設けられている。

第５図は、第４図中のスイッチ回路４５及び電圧検出回
路４７の一構成例を示す回路図である。

スイッチ回路４５は、Ｐチャネル形ＭＯＳトランジスタ
（以下、ＰＭＯ３という）５０，５Ｌ抵抗５２、及びＮ
チャネル形ＭＯＳトランジスタ（以下、ＮＭＯ３という
）５３を有し、電源電圧Ｖｄｄ入力用の外部接続端子２
５ａがＰＭＯ３５０を介して電源線４８に接続されてい
る。このＰＭＯ８５０のソース・ゲート間には抵抗５２
が接続され、さらにそのゲートがＮＭｏ５５３を介して
接地されている。また、電源線４８と太陽電池２４の間
には、ＰＭＯ３５１が接続されている。

電圧検出回路４７は、ＰＭＯ８５４，５５、ＮＭｏ３５
６及びバッファ５７を有し、外部接続端子２５ａと制御
信号Ｓ　４７　ａ、出力用のノードＮとの間にＰＭＯ８
５４，５５が直列に接続されている。ノードＮは、ＮＭ
ｏ３５６を介して接地され、さらにＮＭＯＳ５Ｂのゲー
トに接続されると共に、制御信号５４７ｂ出力用のバッ
ファ５７を介してＰＭＯ３５１のゲート及びクロックコ
ントローラ４６に接続されている。ＮＭｏ８５６はＣＰ
Ｕ４０から出力されるバイアス信号Ｓ４０によりオン、
オフ動作するトランジスタ、バ・ノファ５７はノートＮ
上の制御信号５４７ａを駆動して制御信号５４７ｂを出
力する回路である。なお、太陽電池２４には容量５８が
並列接続されている。

第５図において、例えは太陽電池２４の出力は１．５Ｖ
〜２．０■、電源電圧Ｖｄｄは５．ＯＶ、バイアス信号
Ｓ４０は１、ＯＶ程度に設定され、さちに電圧検出回路
４７が３．２■程度のスレッショルドレベルを持つよう
に設定されている。この第５図の動作態様が次表に示さ
れている。

表２ 以上のように構成される太陽電池付ＩＣカー１への動作
を説明する。

先ず、このＩＣカードを外部の端末装置等へ挿入しない
ときのオフライン動作を説明する。

オフライン動作では、端子２５ａの電圧レベルが３．２
Ｖ以下となるので、第５図の電圧検出回路４７がオフラ
イン状態を検出する。即ち、電圧検出回路４７は表２に
示すように、ノードＮが“′Ｌ′°レベルとなり、Ｎ　
Ｍ　ＯＳ　５　Ｂがオフし、ＰＭＯ８５０がオフする。

同時にバッファ５７の出力制御信号５４７ｂがＬ　”レ
ベルとなり、ＰＭＯ８５１−及び第４図のクロックコン
トローラ４６がオン状態となる。これにより、太陽電池
２４の出力側は、端子２５ａ、から切離され、電源線４
８を通してＣＰＵ４０及び表示駆動回路４４等に接続さ
れ、その太陽電池２４に照射された光が内部の光電エネ
ルギー変換層３１〜３３で電源電圧１．５〜２．０■に
変換された後、ＣＰＵ４０及び表示駆動回＃１４４等に
供給される。また、クロックコントローラ４６では、ク
ロック信号φを生成し、それをＣＰＵ４０等に供給する
２例えば、このＩＣカードの使用者が本人か否かの確認
を行う場合、第４図のキー入力部２２を操作して暗証番
号をＣＰＵ４０へ入力する。すると、ＣＰＵ４０はＲ，
０Ｍ４２中のプログラムに従−）て、ＥＥＰＲＯＭ４３
内に記憶された暗証番号と、キー入力部２２から入力さ
れた暗証番号とを比較し、両者が一致しているときには
その旨を表示駆動回路４４を通して表示装置２３へ表示
さぜる。これにより、カード使用者が本人であることが
確認できる。その後、ＣＰＬＪ４０はＲＯＭ４２中のプ
ログラムに従って預金残高等の表示を行わせる、−方、
キー入力部２２から入力された暗証番号が不一致の場合
、ＣＰＵ４０はその旨を表示駆動回路４４を通して表示
装置２３に表示さぜ、さらに再度番号の入力を促すと共
に、その不一致回数をＥ　Ｅ　Ｐ　ＲＰ　Ｍ　４３中の
特定エリアを用いて書替えしなかへ同じエリアに記憶さ
ぜる２、そして、例えば連続３回不一致になると、ＣＰ
　Ｕ　４０はカード使用者が本人でないと判断してその
旨を表示装置２３ノ＼表示させると共に、データの書込
み及び読出し等を禁止してＩＣ２６をロック状態にする
。

これにより、不正使用を未然に防止できる。

次に、このＩＣカードを外部の端末装置等へ挿入したと
きのオンライン動作を説明する。

オフライン状態になると、端子２５ａに電源電圧Ｖｄｄ
　（＝５Ｖ）が供給されるので、第５図の電圧検出回路
４７がオンライン状態を検出する。

即ち、電圧検出回路４７は表２に示すように、ノードＮ
が“Ｈ１＋レベルとなってＮＭＯ８５３がオンし、ＰＭ
Ｏ８５０がオンする。同時にバッファ５７の出力制御信
号５４７ｂが゛Ｈパレベルとなり、ＰＭＯ８５１がオフ
して太陽電池２４が端子２５ａより切離されると共に、
第４図のクロックコントローラ４６がオンライン動作側
に切換えられる。すると、外部から端子２５ａに印加さ
れた電源電圧Ｖｄｄがスイッチ回路４５及び電源線４８
を通してＩＣ２６内に供給されると共に、外部からクロ
ック信号φが端子２’５ｂを通して入力され、それがク
ロックコントローラ４６を通過してＣＰＵ４０等に与え
られる。そして端子２５ｃｍ−２（’）　　−−− を通して外部の端末装置等とＣＰＵ４０との間でデータ
ＤＡの授受を行い、このＩＣカードからデータＤＡの言
売出し、あるいはこのＩＣ力−ドヘデ′−タＤＡを書込
んだりする。

次に、第１図のＩＣカードの実装構造等について説明す
る、 第１図のＩＣカードの各構成部品が有効に働くなめには
、使い易さが重要視される。

第６図に、例えば厚さ０．５ｍｍの柔軟性を有するプラ
スチックシーＩ・上で押捺した指紋を示す５キ一入力部
２２上での指の押下に類似させたものだが、これからキ
ーの大きさが１例としてはぼりｘ６．５ｍｍ２が良いこ
とが判る。

また、表示装置２３の文字の見易さは、文字の大きさ、
印刷技術、紙、インク等によって決まると考えちれる。

これに関して文献、「日本のタイポグラフィ　活字・写
植の技術と理論Ｊ　　（１９７２）紀伊国屋書店には、
「社会習慣その他の粂件−現在は９ポイント本文が普通
になっているし、８ポイントも少なくないので９ポイン
トでは小さ過ぎるとは感じない。ｊと記載されている。

第７図（ａ）は本実施例で採用した文字の大きさ２×３
．０５ｍｍ２を示し、これと比較するために第７図（ｂ
）に新聞等で採用されている８ポイントの文字の大きさ
２．８１１Ｘ２．８１１ｍ譜を示しな。実際の新聞活字
は、字形に特色を持たせているので、第７図（ｂ）より
は小さなものとなっているのが普通である。

このようにして決められたキー入力部２２、表示装置２
３及び太陽電池２４の大きさと、ＩＣカードの大きさと
の相互関係を次表に示す。

表３ ＩＣカードの大きさは国際標準として（８Ｇ×５４ｍｍ
”が広く認められており、４６４４ＴＴＩ　ｍ　２であ
る。そして本実施例の場合、太陽電池に残された面積は
、最大２０％（９２４，ｍｍ２）程度となった。

そこで、比較のなめ、前記表に従って太陽電池の占有面
積９２４ｍｍ２を固定し、安価なことが特徴であるａ、
−８ｉを素材として第８図のような従来普及型の単層−
直列接続構造の太陽電池６０を製作した。この太陽電池
６０は、例えば厚み０．０５〜０．２ｍｍ程度のステン
レス基板６１上に、部分的にポリイミドからなる絶縁層
６２が形成され、それらの上に複数のセル６　Ｂ−１，
。

６３−２，６３３がカスケード状に直列接続された構造
になっている。各セル６３−１〜６３−３は、プラズマ
ＣＶＤ法等により形成されるもので、金属電極６３８、
単層のｐ−１−ｎ形まなはｎ−１−ｐ形ａ−３ｊからな
る光電エネルギー変換層６３ｂ、及び透明電極６３ｃの
積層構造になっており、しかも各セル６３−１〜６３−
３間に不活性領域（デッドスペース）６４が存在してい
る。

このような太陽電池６０の電圧・電流特性を測定した結
果を第９図に示す。照度は一般的に認められている２０
０Ｌｕｘ（蛍光灯）の場合であり、横軸に出力電圧値Ｖ
　（Ｖ）　、縦軸に出力電流値Ｊ（μＡ）がとられてい
る。図中、曲線７０は４セル−直列接続構造によるもの
であり、同様に曲線７１は３セル、曲線７２は２セルの
ものである、また、斜線で区分された領域Ａは、第４図
のＴ　ｃカードの主要部品であるＩＣ２６におけろＥ　
Ｆ、　Ｉ）Ｒ，０Ｍ４Ｂへの書込み動作を含む動作可能
領域（約１．３５Ｖ、２０μ八以上）である。

第９図から明らかなように、曲線７０，７１゜７２はい
゛ずれも領域Ａと交わることはない。すなわち、ＩＣ２
６は従来普及型の単層−直列接−１造による太陽電池６
０では動作１−ないということが明白である。勿論、蕉
風を変えた条件１：で作動さぜることは可能であるが、
少なくとも実用的であるとはいえない。

この問題を解決するために、本実施例では前記文献■、
■に記載されたタンデム型太陽電池を改良し、第１図（
ｂ）のような高出力のタンデム型太陽電池２４を開発し
た。

即ち、前記文献■、■に記載されたタンデム型太陽電池
の場合、例えば第１図（Ｉつ）に示１−光活性層のｉ形
層３１ｉ〜３３ｉで吸収された光は発生電流に寄与する
が、接合形成のためのドーピング層であるｎ形層３１ｎ
〜３３ｎ及びｐ形層３１ｐ〜３３ｐで吸収された光は発
生電流に寄与せず、エネルギー損失となる。そのため、
光歪活性層であるドーピング層の厚さが薄い程、入射光
エネルギーが有効利用でき、電流出力が増加する。

ところが、一般にこのドーピング層を薄くして行くと、
ｎ形Ｓｉ薄膜の電気伝導度の膜厚依存性を表わす第１０
図の曲線８０に示すように、ａ−８ｉからなる薄膜の電
気抵抗が増加（即ち、電気伝導度が低下）するため、各
光電エネルギー変換層３１，３２．３３間（例えば、ｐ
形層３１ｐとｎ形層３２ｎ間、ｐ形層３２ｐとｎ形層３
３ｎ間）でオーミック接合が得られず、出力が低下して
しまう。これを解決するため、前記文献■の技術ではｎ
形層３１ｎ〜３３ｎとして微結晶（μＣ）層を含む厚さ
１１０〜５５０人程度のａ−８ｉを用いているが、この
場合も第１０図の曲線８１に示す通り、薄膜化による抵
抗増加が見られる。そこで、本実施例では、薄膜の状態
で低抵抗化を図るため、ｎ形層３１ｎ〜３３ｎの微結晶
化の条件を変更した。例えば、プラズマＣＶＤ法等によ
って各光電エネルギー変換層３１−〜３３を順次形成し
ていく場合、原料ガスの組成をＰＨ３／Ｓ　Ｉ　Ｈ４：
　０．　１〜２．０％、好ましくは０．５へ１．０％、
Ｈ２／ＳｉＨ４：５０〜２００％、好ましくは８０〜１
００％とし、放電電力密織を０．２〜２．０ｗ／ｃｍ２
、好ましくは０．５〜１．０ｗ７ｃｍ２程度として微結
晶粒径を膜厚以下（平均粒径３０〜８０Å、例えば５０
人）とすることにより、第１０図の曲線８２に示すよう
に電気伝導性を高めた。その結果、表１に示すようにｎ
形層３１ｎ〜３３ｎの厚みを１１０〜５５０人程度から
８０〜１１０人程度Ｊ＼減少することが可能となり、出
力電流値を１０％程度増加した。

このように、オーミック接合として用いちれるｎ形層３
１　ｎ〜３３ｎの膜厚を薄くし、出力電流値を向上させ
た本実施例の太陽電池２４の電圧・電流特性を第１１図
に示す。この第１１図は第９図と同一条件下で測定した
もので、曲線９０は光電エネルギー変換層３１〜３３が
６層のものであり、同様に曲線９１は５層、曲線９２は
４層、曲線９３は３層、曲線９４は２層のものである。

曲線９２．９３は領域Ａに充分交叉しており、本実施例
による太陽電池２４がＩＣカード用として使用可能であ
ることが明白である。特に曲線９３は太陽電池２４の面
積をＩＣカードの２０％（９２４ｍｍ”）に限定しなに
もかかわらず、ＩＣ２６中のＥＥＰＲＯＭ４３への書込
みが充分可能であることを示している。従って光電エネ
ルギー変換層３１〜３３が３〜４層に積層された太陽電
池２４が、例えば１．５Ｖの電源電圧で作動するＩＣカ
ードに最適であることが判る。なお、第１１図において
４層の曲線９２の代りに、面積を１／２とした光電エネ
ルギー変換層の２層のものを２個直列に接続しても、は
ぼ同等の出力が得られる。

なお、太陽電池２４の占有面積を２０％の代りに１０〜
３０％にしても何ら差支えない。すなわち、通常のオフ
ィス等における環境では４００Ｌ、ｕｘ以上の照度を確
保することは容易であり、本実施例の太陽電池２４の面
積を半減しても充分動作可能である。また、キー入力部
２２並びに表示装置２３の占有面積を挾め、太陽電池２
４の占有面積を大きくすることは、１．　Ｃカードの操
作性をそこなうことになるので、その上限としては３０
％位が適当である。

こ、二で、本実施例（第１図（ｂ〉）のタンデム型太陽
電池２４と、従来普及型（第８図）の単層−直列接続構
造の太陽電池６０とを比較してみる。

今仮に各層の光電エネルギー変換層３１〜３３゜６３ｂ
が同一のエネルギー変換効率を有するものとすれば、第
８図のものでは各セル６３−１〜６３−３間を接続する
ための溝ライン、つまり不活性領域６４が存在する。こ
の不活性領域６４は、入射光を電気的に利用できない部
分である。

これに対して第１図（Ｂ）のものでは、不活性領域６４
が存在しないために太陽電池２４の平面外観が一様であ
り、それによってこの太陽電池２４の有効面積率が向上
して出力電力が増加する。また、太陽電池２４．６０の
出力値を決定する曲線因子、つまり最高出力値−開放電
圧値÷短絡電流値についても、第１図（Ｂ）のタンデム
型の方が高い数値を示す。これは、ａ−８ｉ太陽電池の
場合、内部に形成される電界強度が発生電流の収集に大
きく寄与するなめで、第１図（Ｂ）のタンデノ・型の場
合、同一受光量に対し、−段当りの光電エネルギー変換
層３］−〜３３の厚みを薄くできるので、電界強度が強
められていることがその理由である。さらに、第８図の
単層型の場合、集積型とするために絶縁層６２を必要と
するが、通常用いられる高分子膜、無機薄膜等の絶縁部
材は、８〜８１層中への不純物の取込みや、ステンレス
基板６１の表面形状劣化の原因となり、太陽電池の腸性
を低下させるが、第１図（ｂ）のタンデム型ではステン
レス等の基板３０上に直接にａ、−３ｉ層を形成するた
め、特性を向上させることができる２ 以上の説明では、ＩＣ２６と太陽電池２４の間のみで動
作エネルギー特性についζ述べてきたが、１ｊｌ１１の
ＩＣ２６の動作エネルギーの中には表示装：ｉｊ：２３
等の他の部品の駆動エネルギーあるいは消費エネルギー
も含まれている。

本実施例の利点をまとめれば、次のようになる。

（ａ〉　２次電池が不要となり、太陽電池２４のみの電
源で動作用能なＩＣカードを実現できる。

そのため、回路構成の簡単化とＩＣカードの小型化が図
れる。

（ｂ）　　オフラインでのＥＥＰＲ，０Ｍ４３への書込
みが可能となり、ＩＣカードのセキュリティ（秘密性）
が向上すると共に、オンライン・オフラインを兼ね供え
たＩＣカードが可能となる。

（ｃ）　　標準的カードの大きさの２０％程度の面積に
太陽電池２４の形成面積をおさえることにより、その太
陽電池形成面と同一面に適切な大きさを有するキー入力
部２２及び表示装置２３をおさめることが可能であり、
それによって操作性及び表示機能の向上が図れると共に
、ＩＣカードの厚みを例えば０．７６ｍｍと薄形化でき
る。

（ｄ）　　太陽電池２４の構造が簡単ななめ、製造コス
トを下げることが可能である。

（ｅ）　　太陽電池２４の光・電エネルギー変換効率は
従来普及形に比べて２〜３倍に向上し、また文献■、■
のものに比べて１０％以上向七する。

このような太陽電池２４を用いてオフラインでメモリ内
容を表示できるので、ＩＣカードの用途が名しく広くな
る。

（ｆ）　　スイッチ回路４５及び電圧検出回路４７を設
けたので、ＩＣカードの露出部分である端子２５ａ等に
印加される静電気その他の異常電圧に対して、オフライ
ン時には第５図のＰＭＯ８５０がオフ状態となり、オン
ライン時にはＰＭＯ３５１がオフ状態となり、太陽電池
２４が保護される。

なお、スイッチ回路４５及び゛電圧検出回路４７は、Ｃ
ＰＵ４０、ＲＡＭ４１、ＲＯＭ４２及びＥＥＰＲＯＭ４
３等と共に同一半導体チップ上に集積されている。従っ
てＰＭＯ３５０，５１等は、通常の半導体プロセスによ
って静電気耐圧を数百ボルトに製作することは容易であ
る。

本発明は図示の実施例に限定さｈず、ＩＣカーＦノ）各
構成部品を第１−図以外の配置状態にしたり、あＺ、い
はＩＣ２６の回路構成を他のものに変形したり、さらに
オフラインでのみ使用する場合には外部接続端子２５を
省略する等、種々の変形が可能゛どある。

（発明の効果〉 ＤＪ才詳細に説明したように、本発明によれば、出）Ｊ
の大きなりンデム型太陽電池を搭載したので、オフライ
ン時における電源電力が充分に確保でき、そノ（によっ
て２次電池の省略及び太陽電池の形成１１゛１ビムの縮
小化が可能となり、操作性と表示機能力向［・、さらに
ＩＣカードの小型化という効果が期１、′１°ζ′きる
。その上、電源切換手段を設けたので、外部接続端子に
異常電圧等が印加された場合、太ｉ（１綻二：池が電源
線かち切離されて保護される。そのため、太陽電池の劣
化を的確に防市できる５

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ＞、（ｂ）は本発明の実施例に係る太陽電池
付ＩＣカードを示すもので、同図（ａ）は平面図、同図
（ｂ）は同図（ａ）の太陽電池部分の拡大断面図、第２
図は従来の太陽電池付ＩＣカー　ドの斜視図、第３図は
第２図の回路構成図、第４図は第１図（ａ）の回路構成
図、第５図は第４図中のスイッチ回路及び電圧検出回路
の回路図、第６図は指紋を示す図、第７図（ａ）、（ｂ
）は文字を示す図、第８図は従来の太陽電池の断面図、
第９図は第８図の電圧・電流特性図、第１０図はＤ形Ｓ
ｉ薄膜の電気伝導度の膜厚依存性図、第１１図は第１図
（ｂ）の電圧・電流特性図である。 ２１・・・・・・カード、２２・・・・・・キー入力部
、２３・・・・・・表示装置、２４・・・・・・太陽電
池、２５・・・・・・外部接続端子、２６・・・・・・
ＩＣ１３０・・・・・・基板、３１〜３３・・・・・・
光電エネルギー変換層、３１ｎ〜３３ｎ・・・　ｎ形層
、３１ｉ〜３３ｉ・・・・・・ｉ形層、３１ｐ〜３３ｐ
・・・・・・ｎ形層、３４・・・・・・透明電極、４５
・・・・・・スイッチ回路、４７・・・・・・電圧検出
回路、４８・・・・・電源線。 出願人代理人　　柿　　本　　恭　　成Ｏフ 第１図（ｂ）の電圧・′ 電流特性

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．データ入力用のキー入力部、データ表示用の表示装
   置、電源線を通して回路駆動用の電源電力を供給する太
   陽電池、及び外部接続端子をカードの表面に設けると共
   に、随時読み書き可能なメモリ、読出し専用メモリ、電
   気的再書込み可能な読出し専用メモリ、及び中央処理装
   置を有する集積回路を前記カードの内部に設けた太陽電
   池付ＩＣカードにおいて、 前記太陽電池は、アモルフアスＳｉ：Ｃ：Ｈまたはアモ
   ルフアスＳｉ：Ｎ：Ｈよりなるｐ形層と、アモルファス
   Ｓｉ：Ｈよりなるｉ形層と、マイクロクリスタルＳｉ：
   Ｈよりなるｎ形層との３層で形成される光電エネルギー
   変換層を、複数層積層状態に配置した構造にし、 前記外部接続端子上の電圧を検出し、その電圧値に応じ
   て前記太陽電池の出力または前記外部接続端子を前記電
   源線に切換え接続する電源切換手段を、前記集積回路内
   に設けたことを特徴とする太陽電池付ＩＣカード。
2. ２．前記ｐ形層の厚さは５０〜１００Å、前記ｉ形層の
   厚さは４２０〜４０００Å、及び前記ｎ形層の厚さは８
   ０〜１００Åである請求項１記載の太陽電池付ＩＣカー
   ド。
3. ３．前記カードに対して前記キー入力部の面積がほぼ３
   ０％、及び前記太陽電池の面積がほぼ２０％である請求
   項１記載の太陽電池付ＩＣカード。