JPH02159075A - 積層型光検出器 - Google Patents
積層型光検出器Info
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- JPH02159075A JPH02159075A JP63314624A JP31462488A JPH02159075A JP H02159075 A JPH02159075 A JP H02159075A JP 63314624 A JP63314624 A JP 63314624A JP 31462488 A JP31462488 A JP 31462488A JP H02159075 A JPH02159075 A JP H02159075A
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- Japan
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- layer
- junction element
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Links
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- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 26
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
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。
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］
この発明は積層型光検出器に関し、特に、それぞれの分
光感度領域に重畳部分のない複数の光起電力セルを積層
して構成した積層型光検出器に関する。
光感度領域に重畳部分のない複数の光起電力セルを積層
して構成した積層型光検出器に関する。
［従来の技術］
太陽電池のエネルギ変換効率を向上させる１つの手法と
して、タンデム型構造が提案さ、れている。
して、タンデム型構造が提案さ、れている。
第４図は従来の一例のタンデム型構造の太陽電池の断面
図であり、第５図は第４図に示す太陽電池の分光感度を
示すグラフである。次に、第４図および第５図を参照し
て、従来のタンデム型太陽電池について説明する。
図であり、第５図は第４図に示す太陽電池の分光感度を
示すグラフである。次に、第４図および第５図を参照し
て、従来のタンデム型太陽電池について説明する。
第４図に示すタンデム型太陽電池１０では、２種類の太
陽電池セル（以下、セルと称する）１１および１２が直
列接続され、両端面から出力端子が取出されている。タ
ンデム型太陽電池では、短波長領域の光を禁制帯幅の広
い半導体材料でエネルギ変換し、長波長領域の光を禁制
帯幅の狭い半導体材料でエネルギ変換する。タンデム型
太陽電池１０では、第５図に示すように、セル１１の分
光感度１１１と、セル１２の分光感度１２１とは、その
一部が重なり合っている。
陽電池セル（以下、セルと称する）１１および１２が直
列接続され、両端面から出力端子が取出されている。タ
ンデム型太陽電池では、短波長領域の光を禁制帯幅の広
い半導体材料でエネルギ変換し、長波長領域の光を禁制
帯幅の狭い半導体材料でエネルギ変換する。タンデム型
太陽電池１０では、第５図に示すように、セル１１の分
光感度１１１と、セル１２の分光感度１２１とは、その
一部が重なり合っている。
タンデム型太陽電池１０に、第５図に示す分光感度の重
畳領域からはずれた領域にある波長λ。
畳領域からはずれた領域にある波長λ。
の光と波長λ２の光を入射する場合を考える。このとき
、λ、の光によってセル１１が流し得る光電流はｌ、で
あり、λ２の光によって流し得る光電流はＩ２である。
、λ、の光によってセル１１が流し得る光電流はｌ、で
あり、λ２の光によって流し得る光電流はＩ２である。
また、波長λ、およびλ２の光の強度は調節されて、光
電流■、および１２はほぼ等しいものとする。第４図に
示すように、太陽電池１０の外部に負荷ＲＬを接続して
出力信号を取出すのであるが、波長λ、の光とλ２の光
がともに入射した場合にだけ、太陽電池１０には電流が
流れ、出力信号が得られる。このように、太陽電池１０
は波長の異なる２つの入射光をオン信号として動作する
ＡＮＤ論理処理能力を有している。
電流■、および１２はほぼ等しいものとする。第４図に
示すように、太陽電池１０の外部に負荷ＲＬを接続して
出力信号を取出すのであるが、波長λ、の光とλ２の光
がともに入射した場合にだけ、太陽電池１０には電流が
流れ、出力信号が得られる。このように、太陽電池１０
は波長の異なる２つの入射光をオン信号として動作する
ＡＮＤ論理処理能力を有している。
［発明が解決しようとする課題］
上述の分光感度を有する太陽電池１０に上記λ２の光と
、゛第５図に示す重畳領域内にあるλ、の光とを入射し
た場合には、λ、の光によってセル１１とセル１２の双
方に光電流が流れるので、太陽電池１０はＡＮＤ論理処
理能力を持ち得なくなる。また、上述のようなＡＮＤ論
理処理機能は、セルの積層数が３以上の場合にも得られ
るが、この場合にも分光感度の重畳が存在する場合には
、その機能を発揮できないという問題点があった。
、゛第５図に示す重畳領域内にあるλ、の光とを入射し
た場合には、λ、の光によってセル１１とセル１２の双
方に光電流が流れるので、太陽電池１０はＡＮＤ論理処
理能力を持ち得なくなる。また、上述のようなＡＮＤ論
理処理機能は、セルの積層数が３以上の場合にも得られ
るが、この場合にも分光感度の重畳が存在する場合には
、その機能を発揮できないという問題点があった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、分光感度の重畳
のないＮ （Ｎは２以上の自然数）個のセルを用いて、
Ｎ個の入力に対するＡＮＤ論理処理機能を有する積層型
光検出器を提供することである。
のないＮ （Ｎは２以上の自然数）個のセルを用いて、
Ｎ個の入力に対するＡＮＤ論理処理機能を有する積層型
光検出器を提供することである。
［課題を解決するための手段］
この発明は光の照射によって起電力を発生する複数個の
光起電力セルを重ね合わせてなる積層型光検出器であり
、該複数個の光起電力セルの各々は、その分光感度領域
が互いに重なり合わないようにされている。
光起電力セルを重ね合わせてなる積層型光検出器であり
、該複数個の光起電力セルの各々は、その分光感度領域
が互いに重なり合わないようにされている。
［作用］
この発明では、光起電力セルの各々は、その分光感度領
域が互いに重なり合わないようにされているので、各セ
ルにはその分光感度領域内の波長の光が入射された場合
のみ光電流が流れる。したがって、すべてのセルに光電
流が流れるような光が入射されたときのみ出力信号が得
られる。これにより、Ｎ個の人力に対するＡＮＤ論理処
理機能を有する積層型光検出器を提供することができる
。
域が互いに重なり合わないようにされているので、各セ
ルにはその分光感度領域内の波長の光が入射された場合
のみ光電流が流れる。したがって、すべてのセルに光電
流が流れるような光が入射されたときのみ出力信号が得
られる。これにより、Ｎ個の人力に対するＡＮＤ論理処
理機能を有する積層型光検出器を提供することができる
。
［発明の実施例］
第１図はこの発明の一実施例の積層型光検出器の断面模
式図である。第１図において、積層型光検出器２０のガ
ラス基板２１上には、透明導電膜２２、 ｐ、層２３．
ｉ、層２４． ｎ＋層２５，１２層２６．ｎ２層２７．
ｎ２層２８および金属電極２９が設けられる。９６層２
３．Ｌ１層２４゜ｎ７層２５．１２層２６．ｎ２層２７
およびｎ２層２８はそれぞれアモルファスシリコンのよ
うな非晶質材料により作製される。９１層２３．ｎ１層
２４およびｎ７層２５によりり＋ ｌ＋ ｎ＋接合素子
３０が構成され、１２層２６．１２層２７およびｎ２層
２８によりり２１ｚ ｎｚ接合素子４０が構成される。
式図である。第１図において、積層型光検出器２０のガ
ラス基板２１上には、透明導電膜２２、 ｐ、層２３．
ｉ、層２４． ｎ＋層２５，１２層２６．ｎ２層２７．
ｎ２層２８および金属電極２９が設けられる。９６層２
３．Ｌ１層２４゜ｎ７層２５．１２層２６．ｎ２層２７
およびｎ２層２８はそれぞれアモルファスシリコンのよ
うな非晶質材料により作製される。９１層２３．ｎ１層
２４およびｎ７層２５によりり＋ ｌ＋ ｎ＋接合素子
３０が構成され、１２層２６．１２層２７およびｎ２層
２８によりり２１ｚ ｎｚ接合素子４０が構成される。
すなわち、積層型光検出器２０は、２つのｐｉｎ接合素
子を積層したタンデム型太陽電池と同じ構成要素を有す
る。
子を積層したタンデム型太陽電池と同じ構成要素を有す
る。
この積層型光検出器２０が太陽電池として用いられるも
のと異なる点は、ｐｌ １２ ｎｚ接合素子の光の入射
側に存在する１２層２６と、Ｉ）＋ ｌ＋ｎ、接合素
子３０のｎ３層２５とを合わせた膜厚ｄｐ２ ＋ｄｎ、
を、太陽電池として用いられるものよりも厚くしたこと
である。このようにすることによって、第２図に実線で
示すように１）＋ｌ＋ｎ、接合索子３０とｐｌ １２
ｎ層接合素子４０との分光感度領域に重畳部分が存在し
ないようにすることができる。なお、第２図で示す点線
は、２つのｐｌｎ接合素子が太陽電池として用いられる
場合の分光感度を示している。
のと異なる点は、ｐｌ １２ ｎｚ接合素子の光の入射
側に存在する１２層２６と、Ｉ）＋ ｌ＋ｎ、接合素
子３０のｎ３層２５とを合わせた膜厚ｄｐ２ ＋ｄｎ、
を、太陽電池として用いられるものよりも厚くしたこと
である。このようにすることによって、第２図に実線で
示すように１）＋ｌ＋ｎ、接合索子３０とｐｌ １２
ｎ層接合素子４０との分光感度領域に重畳部分が存在し
ないようにすることができる。なお、第２図で示す点線
は、２つのｐｌｎ接合素子が太陽電池として用いられる
場合の分光感度を示している。
このように、２つのｐｉｎ接合素子を接合する部分のｐ
層およびｎ層の膜厚を増大することは、太陽電池を主目
的とした設計では、光電流に寄与しない光吸収を増加す
るため採用され得ない。上述したごと＜、ｄｐｚ＋ｄｎ
ｓを増加することによって、ｐ２１２ｎ２接合素子４０
によるλ２の光の感度が低下するが、これを考慮してλ
、およびλ２の光の強度を設定する。
層およびｎ層の膜厚を増大することは、太陽電池を主目
的とした設計では、光電流に寄与しない光吸収を増加す
るため採用され得ない。上述したごと＜、ｄｐｚ＋ｄｎ
ｓを増加することによって、ｐ２１２ｎ２接合素子４０
によるλ２の光の感度が低下するが、これを考慮してλ
、およびλ２の光の強度を設定する。
また、本実施例によって、ｐｌ １１ ｎ＋接合素子３
０によるλ、の光の感度が大きすぎてその感度を下げる
必要がある場合には、９１層２３の膜厚および１１層２
４の膜厚ｄｐ＋ ＋ｄ ｉｌを一定にして、９７層２３
の膜厚ｄｐ＋を増加させる。
０によるλ、の光の感度が大きすぎてその感度を下げる
必要がある場合には、９１層２３の膜厚および１１層２
４の膜厚ｄｐ＋ ＋ｄ ｉｌを一定にして、９７層２３
の膜厚ｄｐ＋を増加させる。
もし、９４層とｌ３層の吸収係数の波長依存性が同じで
あるならば、上述のようにλ、の光の感度が下がったと
しても、ｐ２１２層２接合素子４０によるλ２の光の感
度は変わらない。
あるならば、上述のようにλ、の光の感度が下がったと
しても、ｐ２１２層２接合素子４０によるλ２の光の感
度は変わらない。
ｐｉｎ接合素子を３つ積層した素子（以下、（ｐｉｎ）
”と称する）についても、同様に説明される。第３図に
示す点線は、通常太陽電池として用いる（ｐ ｉ ｎ）
”素子の各ｐＪ ｊｔ ｎｊ接合素子（ｊ−１，２
，３： ｊの小さい方が光の入射側に近い）の分光感度
である。
”と称する）についても、同様に説明される。第３図に
示す点線は、通常太陽電池として用いる（ｐ ｉ ｎ）
”素子の各ｐＪ ｊｔ ｎｊ接合素子（ｊ−１，２
，３： ｊの小さい方が光の入射側に近い）の分光感度
である。
波長λ、の光に対しては、ｐＪ Ｅｒ ｎｒ接合素
子のうちのいずれの素子も感度を有するので、ＡＮＤ論
理処理をするには、外部に接続する負荷に出力される信
号のオンオフの判定を、しきい値を設定して行なう必要
が出てくるので、実用問題としては、信号処理が複雑と
なり採用することができない。これは、上述のｐ＋
ｌ＋ ｎ＋ １）２１２ｎ２素子も同じである。このよ
うな理由によって、第３図に示す（ｐｉｎ）”素子のＩ
）Ｊ １ＪｎＪ接合素子分光感度領域の重畳部分を消
去する必要が出てくるのであり、具体的には、ｌ６層の
膜厚ｄｉ、を減少させて、ｐ＋ ｌ＋ ｎ＋接合素子
によるλ、の感度を消し、次に、０１層および９２層の
膜厚ｄｎｌ ＋ｄｐ２を増加させて、ｐ２１２ ｎ２接
合素子の分光感度領域とｐ＋ｌ＋ｎ＋接合素子のそれと
の重畳を消し、さらに、ｎ７層およびｐ、層の膜厚ｄｎ
２ ＋ｄｐ、を増加させて、ｐ３ｉａｎａ接合素子とＩ
）２１２ ｎ２接合素子との分光感度領域との重畳を消
すことによって、第３図の実線で示すような分光感度を
有する（ｐｉｎ）”素子を作ることができる。
子のうちのいずれの素子も感度を有するので、ＡＮＤ論
理処理をするには、外部に接続する負荷に出力される信
号のオンオフの判定を、しきい値を設定して行なう必要
が出てくるので、実用問題としては、信号処理が複雑と
なり採用することができない。これは、上述のｐ＋
ｌ＋ ｎ＋ １）２１２ｎ２素子も同じである。このよ
うな理由によって、第３図に示す（ｐｉｎ）”素子のＩ
）Ｊ １ＪｎＪ接合素子分光感度領域の重畳部分を消
去する必要が出てくるのであり、具体的には、ｌ６層の
膜厚ｄｉ、を減少させて、ｐ＋ ｌ＋ ｎ＋接合素子
によるλ、の感度を消し、次に、０１層および９２層の
膜厚ｄｎｌ ＋ｄｐ２を増加させて、ｐ２１２ ｎ２接
合素子の分光感度領域とｐ＋ｌ＋ｎ＋接合素子のそれと
の重畳を消し、さらに、ｎ７層およびｐ、層の膜厚ｄｎ
２ ＋ｄｐ、を増加させて、ｐ３ｉａｎａ接合素子とＩ
）２１２ ｎ２接合素子との分光感度領域との重畳を消
すことによって、第３図の実線で示すような分光感度を
有する（ｐｉｎ）”素子を作ることができる。
もちろん、ｐＪ ｉ、ｎＪ接合素子の波長λ、での感度
を希望とする値とするためには、各ｉ層の膜厚ｄｌＪの
調節も必要である。また、ＡＮＤ論理処理を行なうため
に用いられる入射光はその波長の拡がりができるだけ狭
いものがよく、複数のｐｉｎ接合素子にまたがって感応
するような波長の拡がりを有する光は好ましくない。
を希望とする値とするためには、各ｉ層の膜厚ｄｌＪの
調節も必要である。また、ＡＮＤ論理処理を行なうため
に用いられる入射光はその波長の拡がりができるだけ狭
いものがよく、複数のｐｉｎ接合素子にまたがって感応
するような波長の拡がりを有する光は好ましくない。
以上のような各ｐ、ｔ、ｎ層の膜厚の調整によって、（
ｐ ｉ ｎ） ’素子の場合にも、ｐＪ ｉｊｎ、接
合素子の分光感度領域に重畳部分を有することなく、Ｉ
）Ｊ ＩＪｎＪ接合素子がそれぞれ波長λ、の光に感
度を有するように設計することが可能である。
ｐ ｉ ｎ） ’素子の場合にも、ｐＪ ｉｊｎ、接
合素子の分光感度領域に重畳部分を有することなく、Ｉ
）Ｊ ＩＪｎＪ接合素子がそれぞれ波長λ、の光に感
度を有するように設計することが可能である。
また、ｉＪ層としてそれぞれが異なる吸収係数を有する
膜を組合わせて用いることによって、１種類のｉ層を用
いたときよりも、λ１の設定領域を拡大することができ
る。たとえば、異なる吸収係数を有する非晶質のＳｉＣ
，Ｓｉ、５ｉＧｅの６膜を組合わせると、すべての１．
層に非晶質Ｓｉのみを用いた場合よりも、λ１．λ２．
・・・λ、。
膜を組合わせて用いることによって、１種類のｉ層を用
いたときよりも、λ１の設定領域を拡大することができ
る。たとえば、異なる吸収係数を有する非晶質のＳｉＣ
，Ｓｉ、５ｉＧｅの６膜を組合わせると、すべての１．
層に非晶質Ｓｉのみを用いた場合よりも、λ１．λ２．
・・・λ、。
λＮの最短波長λ、と最長波長λＮで決まる波長領域を
拡げることができる。さらに、本発明はｎ層側に光が入
射するｎｉｐ接合素子の積層素子（ｎ ｉ ｐ） Ｎ素
子にも適用することができる。また、上述の実施例では
基板としてガラスが用いられているが、ステンレス基板
等でもよい。
拡げることができる。さらに、本発明はｎ層側に光が入
射するｎｉｐ接合素子の積層素子（ｎ ｉ ｐ） Ｎ素
子にも適用することができる。また、上述の実施例では
基板としてガラスが用いられているが、ステンレス基板
等でもよい。
［発明の効果］
以上のように、この発明によれば、光起電力セルの各々
が、その分光感度領域が互いに重なり合わないようにさ
れているので、その分光感度領域内の波長の光が入射さ
れた場合のみ、光電流が流れる。したがって、Ｎ個のセ
ルに光電流が流れるようなＮ個の光が入射されたときの
み、出力信号が得られる。これにより、Ｎ個の入力に対
するＡＮＤ論理処理機能を有する積層型光検出器を提供
することができる。
が、その分光感度領域が互いに重なり合わないようにさ
れているので、その分光感度領域内の波長の光が入射さ
れた場合のみ、光電流が流れる。したがって、Ｎ個のセ
ルに光電流が流れるようなＮ個の光が入射されたときの
み、出力信号が得られる。これにより、Ｎ個の入力に対
するＡＮＤ論理処理機能を有する積層型光検出器を提供
することができる。
第１図はこの発明の一実施例の積層型光検出器の断面模
式図である。第２図は第１図に示す積層型光検出器の各
接合素子の分光感度領域を、各接合素子が太陽電池に適
用された場合と比較して示したグラフである。第３図は
ｐｉｎ接合素子を３つ積層して構成した積層型光検出器
における各接合素子の分光感度領域を説明するためのグ
ラフである。第４図は従来の一例のタンデム型構造の太
陽電池の断面図である。第５図は第４図に示す太陽電池
の分光感度を示すグラフである。 図において、２０は積層型光検出器、２１はガラス基板
、２２は透明導ｆｌＪＩ１．２３は９１層、２４は１４
層、２５はｎ５層、２６は９２層、２７は１２層、２８
は０２層、２９は金属電極、３゜はｐ＋ ｌ＋ ｎ＋接
合素子、４ｏはｐ２１２ ｎ２接合素子を示す。 Ｊ４ｚ 第５田 １−ｉｔ飼←
式図である。第２図は第１図に示す積層型光検出器の各
接合素子の分光感度領域を、各接合素子が太陽電池に適
用された場合と比較して示したグラフである。第３図は
ｐｉｎ接合素子を３つ積層して構成した積層型光検出器
における各接合素子の分光感度領域を説明するためのグ
ラフである。第４図は従来の一例のタンデム型構造の太
陽電池の断面図である。第５図は第４図に示す太陽電池
の分光感度を示すグラフである。 図において、２０は積層型光検出器、２１はガラス基板
、２２は透明導ｆｌＪＩ１．２３は９１層、２４は１４
層、２５はｎ５層、２６は９２層、２７は１２層、２８
は０２層、２９は金属電極、３゜はｐ＋ ｌ＋ ｎ＋接
合素子、４ｏはｐ２１２ ｎ２接合素子を示す。 Ｊ４ｚ 第５田 １−ｉｔ飼←
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 光の照射によって起電力を発生する複数個の光起電力セ
ルを重ね合わせてなる積層型光検出器において、 前記複数個の光起電力セルに各々は、その分光感度領域
が互いに重なり合わないようにされていることを特徴と
する、積層型光検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63314624A JPH02159075A (ja) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | 積層型光検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63314624A JPH02159075A (ja) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | 積層型光検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02159075A true JPH02159075A (ja) | 1990-06-19 |
Family
ID=18055550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63314624A Pending JPH02159075A (ja) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | 積層型光検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02159075A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2581721C2 (ru) * | 2010-12-13 | 2016-04-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Детектор излучения с фотодетекторами |
-
1988
- 1988-12-12 JP JP63314624A patent/JPH02159075A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2581721C2 (ru) * | 2010-12-13 | 2016-04-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Детектор излучения с фотодетекторами |
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