JPH0314053Y2 - - Google Patents
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- JPH0314053Y2 JPH0314053Y2 JP1984141750U JP14175084U JPH0314053Y2 JP H0314053 Y2 JPH0314053 Y2 JP H0314053Y2 JP 1984141750 U JP1984141750 U JP 1984141750U JP 14175084 U JP14175084 U JP 14175084U JP H0314053 Y2 JPH0314053 Y2 JP H0314053Y2
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- JP
- Japan
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- photovoltaic
- photovoltaic element
- power generation
- film
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Links
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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
Description
【考案の詳細な説明】
(イ) 産業上の利用分野
本考案は光照射を受けると起電力を発生する光
起電力装置に関する。
起電力装置に関する。
(ロ) 従来の技術
基板の絶縁表面に於いて単位発電膜を電気的に
直列接続せしめた光起電力装置は例えば米国特許
第4281208号に開示されており、上記単位発電膜
の数を選択することによつて任意の出力電圧が得
られる。斯る単位発電膜は一つのpin接合の如き
半導体接合を備えている。
直列接続せしめた光起電力装置は例えば米国特許
第4281208号に開示されており、上記単位発電膜
の数を選択することによつて任意の出力電圧が得
られる。斯る単位発電膜は一つのpin接合の如き
半導体接合を備えている。
一方、特開昭56−33889号公報に開示された直
列接続型光起電力装置の単位発電膜は２つの半導
体接合を重畳せしめた所謂タンデム接合型構造を
なし、光入射側の第１の半導体接合に於いて吸収
されることなく透過した光を背面側の第２の半導
体接合に導き、この透過光を第２の半導体接合で
有効に光電変換せしめるものである。従つて、こ
のタンデム接合型構造によれば第１の半導体接合
に於いて吸収されずに光電変換に寄与することな
く透過していた光を第２の半導体接合で吸収し有
効に光電変換せしめるために、光起電力装置全体
の光電変換効率の向上が基待できる。
列接続型光起電力装置の単位発電膜は２つの半導
体接合を重畳せしめた所謂タンデム接合型構造を
なし、光入射側の第１の半導体接合に於いて吸収
されることなく透過した光を背面側の第２の半導
体接合に導き、この透過光を第２の半導体接合で
有効に光電変換せしめるものである。従つて、こ
のタンデム接合型構造によれば第１の半導体接合
に於いて吸収されずに光電変換に寄与することな
く透過していた光を第２の半導体接合で吸収し有
効に光電変換せしめるために、光起電力装置全体
の光電変換効率の向上が基待できる。
然し乍ら、上記タンデム接合構造によれば光電
変換効率の向上が期待できるものの、そのための
条件は厳しい。即ち、第１の半導体に於いて発生
した電流と、第２の半導体接合に於いて発生した
電流とを等しくしなければならないことである。
周知の如く直列接合型光起電力装置にあつては、
一つの半導体接合に於いて発生した電流が他の半
導体接合で発生した電流と相違すると、総合的に
出力される電流値は小さい方の電流値に強制的に
規制されるために大きな電流を発生しても光電変
換に有効に寄与しない。列えばタンデム接合構造
の第１の半導体接合に於いて10ｍＡ／cm2の電流を
発生し、第２の半導体接合で６ｍＡ／cm2の電流を
発生した場合、総合的に出力される電流値は両者
の相加平均である（10＋６）÷２＝８ｍＡ／cm2で
はなく10ｍＡ／cm2が小なる６ｍＡ／cm2に規制され
るために６ｍＡ／cm2となる。
変換効率の向上が期待できるものの、そのための
条件は厳しい。即ち、第１の半導体に於いて発生
した電流と、第２の半導体接合に於いて発生した
電流とを等しくしなければならないことである。
周知の如く直列接合型光起電力装置にあつては、
一つの半導体接合に於いて発生した電流が他の半
導体接合で発生した電流と相違すると、総合的に
出力される電流値は小さい方の電流値に強制的に
規制されるために大きな電流を発生しても光電変
換に有効に寄与しない。列えばタンデム接合構造
の第１の半導体接合に於いて10ｍＡ／cm2の電流を
発生し、第２の半導体接合で６ｍＡ／cm2の電流を
発生した場合、総合的に出力される電流値は両者
の相加平均である（10＋６）÷２＝８ｍＡ／cm2で
はなく10ｍＡ／cm2が小なる６ｍＡ／cm2に規制され
るために６ｍＡ／cm2となる。
従来斯る電流規制に対処すべく第１の半導体接
合を備える第１発電膜部分と、第２半導体接合を
備える第２発電膜部分の膜厚に対して最適設計が
施されている。具体的には、第２発電膜部分は第
１の発電膜部分の背面に位置するために、照射さ
れる光量は第１発電膜部分に比して必然的に少な
くなり、第１発電膜部分で吸収される光量を可及
的に少なくし、第２の発電膜部分への光量を多く
する工夫が施されている。斯る第１発電膜部分で
吸収される光量を少なくすることは、該発電膜部
分での電流量を抑圧することを意味し、膜厚を小
さくすることによつて達成している。
合を備える第１発電膜部分と、第２半導体接合を
備える第２発電膜部分の膜厚に対して最適設計が
施されている。具体的には、第２発電膜部分は第
１の発電膜部分の背面に位置するために、照射さ
れる光量は第１発電膜部分に比して必然的に少な
くなり、第１発電膜部分で吸収される光量を可及
的に少なくし、第２の発電膜部分への光量を多く
する工夫が施されている。斯る第１発電膜部分で
吸収される光量を少なくすることは、該発電膜部
分での電流量を抑圧することを意味し、膜厚を小
さくすることによつて達成している。
然るに、背面の第２発電膜部分への光透過を実
現可能な小さな膜厚にあつては、電流量の膜厚依
存性が大きく、少しの膜厚変動でも電流量の変化
量は大きくなるために、予め最適設計された膜厚
を得るべく厳しく製造条件を制御しなければなら
ない。特に上述の如き光起電力装置は大面積な基
板上に形成されるために上記厳格な製造条件の制
御は極めて困難であると共に、或る一定範囲内で
の膜厚変動は免れない。
現可能な小さな膜厚にあつては、電流量の膜厚依
存性が大きく、少しの膜厚変動でも電流量の変化
量は大きくなるために、予め最適設計された膜厚
を得るべく厳しく製造条件を制御しなければなら
ない。特に上述の如き光起電力装置は大面積な基
板上に形成されるために上記厳格な製造条件の制
御は極めて困難であると共に、或る一定範囲内で
の膜厚変動は免れない。
更に出力電流はスペクトル依存性が大きく、仮
に夏の直射日光下のスペクトルに於いてタンデム
接合型構造に於ける第１半導体接合と第２半導体
接合の出力電流が等しくなるべく設計されておれ
ば、春、秋、冬の直射日光下のスペクトルではそ
のバランスは崩れ、また晴天、曇天についてもス
ペクトルは相違するために出力電流のバランス変
動を招かざるを得ない。
に夏の直射日光下のスペクトルに於いてタンデム
接合型構造に於ける第１半導体接合と第２半導体
接合の出力電流が等しくなるべく設計されておれ
ば、春、秋、冬の直射日光下のスペクトルではそ
のバランスは崩れ、また晴天、曇天についてもス
ペクトルは相違するために出力電流のバランス変
動を招かざるを得ない。
即ち１年を通じて絶えずスペクトルが変動する
以上、常時第１半導体接合と第２半導体接合に於
いて発生する出力電流を等しくすることは不可能
である。
以上、常時第１半導体接合と第２半導体接合に於
いて発生する出力電流を等しくすることは不可能
である。
（ハ） 考案が解決しようとする問題点
本考案は複数の半導体接合をタンデム接合した
際、上述の如き電流規制を受け装置全体の光電変
換効率を向上せしめることができない点を、タン
デム接合と異なる構造を採用することにより解決
しようとするものである。
際、上述の如き電流規制を受け装置全体の光電変
換効率を向上せしめることができない点を、タン
デム接合と異なる構造を採用することにより解決
しようとするものである。
（ニ） 問題点を解決するための手段
本考案光起電力装置は上述の如き問題点を解決
するために、基板の絶縁表面に於いて電気的に直
列接続された第１の光起電力素子と、該光起電力
素子を被覆する透光性絶縁膜と、該絶縁膜上に於
いて電気的に直列接続された第２の光起電力素子
と、を具備し、上記第２の光起電力素子と第１の
光起電力素子とを上記基板の絶縁表面に於いて電
気的に並列接続せしめた構成である。
するために、基板の絶縁表面に於いて電気的に直
列接続された第１の光起電力素子と、該光起電力
素子を被覆する透光性絶縁膜と、該絶縁膜上に於
いて電気的に直列接続された第２の光起電力素子
と、を具備し、上記第２の光起電力素子と第１の
光起電力素子とを上記基板の絶縁表面に於いて電
気的に並列接続せしめた構成である。
（ホ） 作用
上述の如く光照射方向から見て透光性絶縁膜を
挟んで積層された互いに直列接続型の第１光起電
力素子と第２光起電力素子とを基板の絶縁表面に
於いて電気的に並列接続せしめることによつて、
第１光起電力素子の単位発電膜が発生する電流値
と、第２光起電力素子の単位発電膜が発生する電
流値と、が相違しても、それらはそれ自身の光起
電力素子内に於いて電流規制を受けることなく互
いに相加された後、電気的な並列により光起電力
装置の総合出力として導出される。
挟んで積層された互いに直列接続型の第１光起電
力素子と第２光起電力素子とを基板の絶縁表面に
於いて電気的に並列接続せしめることによつて、
第１光起電力素子の単位発電膜が発生する電流値
と、第２光起電力素子の単位発電膜が発生する電
流値と、が相違しても、それらはそれ自身の光起
電力素子内に於いて電流規制を受けることなく互
いに相加された後、電気的な並列により光起電力
装置の総合出力として導出される。
（ヘ） 実施例
図は本考案光起電力装置を示し、１はガラス、
耐熱高分子フイルム等の絶縁材料或いはステンレ
ス、アルミニウム等の金属材料に絶縁処理を施す
ことによつて絶縁表面を備えた基板で、以後の説
明に於いてはガラスを使用することによつて基板
１を介して光照射がなされる実施例につき説明す
る。
耐熱高分子フイルム等の絶縁材料或いはステンレ
ス、アルミニウム等の金属材料に絶縁処理を施す
ことによつて絶縁表面を備えた基板で、以後の説
明に於いてはガラスを使用することによつて基板
１を介して光照射がなされる実施例につき説明す
る。
２は上記基板１の絶縁表面に於いて互いに直列
接続された第１光起電力素子、３は該光起電力素
子２上に被着されたSiO2、Si3N4等の透光性絶縁
膜、４は該絶縁膜３上に更に積層され互いに直列
接続された第２の光起電力素子で、上記絶縁膜３
は両光起電力素子２，４間の絶縁を図るべく約
1μｍ程度の厚みを備えている。
接続された第１光起電力素子、３は該光起電力素
子２上に被着されたSiO2、Si3N4等の透光性絶縁
膜、４は該絶縁膜３上に更に積層され互いに直列
接続された第２の光起電力素子で、上記絶縁膜３
は両光起電力素子２，４間の絶縁を図るべく約
1μｍ程度の厚みを備えている。
上記第１、第２光起電力素子２，４の各々を構
成する単位発電膜５ａ〜５ｃ、６ａ〜６ｃは光照
射側から見て、SnO2、ITO等の透光性導電酸化
物からなる透明電極層７ａ〜７ｃ、８ａ〜８ｃ
と、シリコン化合物雰囲気中でのグロー放電によ
り形成され同一起電圧を発生すべく膜面に平行な
一つのpin接合の如き同一構成の半導体接合を備
えたアモルフアスシリコン系の光活性層９ａ〜９
ｃ、１０ａ〜１０ｃと、第１光起電力素子２にあ
つては上記透光性導電酸化物製の透明背面電極層
１１ａ〜１１ｃと、第２光起電力素子３にあつて
はオーミツク金属製の金属背面電極層１２ａ〜１
２ｃと、の積層構造を持つ。そして、各単位発電
膜５ａ〜５ｃ、６ａ〜６ｃは各々の隣接間隔部に
於いて右隣りの透明電極層７ｂ，７ｃ、８ｂ，８
ｃ上に左隣りの背面電極１１ａ，１１ｂ、１２
ａ，１２ｃが延在することにより当該光起電力素
子２，４の電気的な直列接続が施されている。
成する単位発電膜５ａ〜５ｃ、６ａ〜６ｃは光照
射側から見て、SnO2、ITO等の透光性導電酸化
物からなる透明電極層７ａ〜７ｃ、８ａ〜８ｃ
と、シリコン化合物雰囲気中でのグロー放電によ
り形成され同一起電圧を発生すべく膜面に平行な
一つのpin接合の如き同一構成の半導体接合を備
えたアモルフアスシリコン系の光活性層９ａ〜９
ｃ、１０ａ〜１０ｃと、第１光起電力素子２にあ
つては上記透光性導電酸化物製の透明背面電極層
１１ａ〜１１ｃと、第２光起電力素子３にあつて
はオーミツク金属製の金属背面電極層１２ａ〜１
２ｃと、の積層構造を持つ。そして、各単位発電
膜５ａ〜５ｃ、６ａ〜６ｃは各々の隣接間隔部に
於いて右隣りの透明電極層７ｂ，７ｃ、８ｂ，８
ｃ上に左隣りの背面電極１１ａ，１１ｂ、１２
ａ，１２ｃが延在することにより当該光起電力素
子２，４の電気的な直列接続が施されている。
而して、本考案の特徴は透光性絶縁膜３を挾ん
で積層された直列接続型の第１光起電力素子２と
第２光起電力素子４との接続形態にあり、上記第
１光起電力素子２と第２光起電力素子４とは基板
１の絶縁表面に於いて電気的に並列接続されてい
る。具体的には透光性絶縁膜３から露出した第１
光起電力素子２の電気的両端部１３，１４上に、
第２光起電力素子４の同極性の電気的両端部１
５，１６が延在することにより両光起電力素子
２，４の電気的な並列接続が完了する。
で積層された直列接続型の第１光起電力素子２と
第２光起電力素子４との接続形態にあり、上記第
１光起電力素子２と第２光起電力素子４とは基板
１の絶縁表面に於いて電気的に並列接続されてい
る。具体的には透光性絶縁膜３から露出した第１
光起電力素子２の電気的両端部１３，１４上に、
第２光起電力素子４の同極性の電気的両端部１
５，１６が延在することにより両光起電力素子
２，４の電気的な並列接続が完了する。
例えばアモルフアスシリコンのpin接合を備え
た単位発電膜５ａ〜５ｃ、６ａ〜６ｃに於いて、
第１光起電力素子２側の単位発電膜５ａ〜５ｃの
各々の動作出力がAM−１、100ｍＷ／cm2照射下
に於いて、0.6V、10ｍＡ／cm2であり、第２光起
電力素子４側のそれが0.6V、６ｍＡ／cm2である
と共に、それ等が光電変換作用する有効受光面積
が各々１cm2である場合を考えてみる。即ち、第１
光起電力素子２の総合出力は動作電圧1.8V、発
電量18ｍＷであり、第２光起電力素子４のそれは
動作電圧1.8Vと等しい反面動作電流が相違する
ために発電量は10.8ｍＷと若干小さい。この様な
特性の第１光起電力素子２と第２光起電力素子４
を電気的に並列にした本考案光起電力装置の総合
出力は動作電圧1.8V、発電量28.8ｍＷである。こ
の発電量を光電変換効率に換算すると、9.6％と
なる。
た単位発電膜５ａ〜５ｃ、６ａ〜６ｃに於いて、
第１光起電力素子２側の単位発電膜５ａ〜５ｃの
各々の動作出力がAM−１、100ｍＷ／cm2照射下
に於いて、0.6V、10ｍＡ／cm2であり、第２光起
電力素子４側のそれが0.6V、６ｍＡ／cm2である
と共に、それ等が光電変換作用する有効受光面積
が各々１cm2である場合を考えてみる。即ち、第１
光起電力素子２の総合出力は動作電圧1.8V、発
電量18ｍＷであり、第２光起電力素子４のそれは
動作電圧1.8Vと等しい反面動作電流が相違する
ために発電量は10.8ｍＷと若干小さい。この様な
特性の第１光起電力素子２と第２光起電力素子４
を電気的に並列にした本考案光起電力装置の総合
出力は動作電圧1.8V、発電量28.8ｍＷである。こ
の発電量を光電変換効率に換算すると、9.6％と
なる。
比較のために上記第１光起電力素子２の単位発
電膜５ａ〜５ｃと同じ0.6V、10ｍＡ／cm2の動作
電圧及び動作電流をAM−１、100ｍＷ／cm2の照
射条件下に於いて出力する一つのpin接合と、第
２光起電力素子４の単位発電膜６ａ〜６ｃと同じ
0.6V、６ｍＡ／cm2を出力するもう一つのpin接合
と、を電気的に重畳したタンデム接合型単位発電
膜を、３段直列接続した光起電力装置を考える。
電膜５ａ〜５ｃと同じ0.6V、10ｍＡ／cm2の動作
電圧及び動作電流をAM−１、100ｍＷ／cm2の照
射条件下に於いて出力する一つのpin接合と、第
２光起電力素子４の単位発電膜６ａ〜６ｃと同じ
0.6V、６ｍＡ／cm2を出力するもう一つのpin接合
と、を電気的に重畳したタンデム接合型単位発電
膜を、３段直列接続した光起電力装置を考える。
この構造は等価的には上記0.6V、10ｍＡ／cm2
の単位発電膜５ａ〜５ｃと、0.6V、６ｍＡ／cm2
の単位発電膜６ａ〜６ｃとを直列接続したもので
あり、従つて総合特性は動作電圧3.6V、発電量
21.6ｍＷで、光電変換効率は7.2％となる。
の単位発電膜５ａ〜５ｃと、0.6V、６ｍＡ／cm2
の単位発電膜６ａ〜６ｃとを直列接続したもので
あり、従つて総合特性は動作電圧3.6V、発電量
21.6ｍＷで、光電変換効率は7.2％となる。
この様に各々の半導体接合についてのみ見れば
本考案構造も従来構造も同一出力を発生している
ものの、光起電力装置全体の総合特性について比
較すれば発電量或いは光電変換効率に明らかな差
として現われてくる。
本考案構造も従来構造も同一出力を発生している
ものの、光起電力装置全体の総合特性について比
較すれば発電量或いは光電変換効率に明らかな差
として現われてくる。
（ト） 考案の効果
本考案光起電力装置は以上の説明から明らかな
如く、透光性絶縁膜を挾んで積層された互いに直
列接続型の第１光起電力素子と第２光起電力素子
とを基板の絶縁表面に於いて電気的に並列接続せ
しめたので、第１光起電力素子の単位発電膜が発
生する電流値と、第２光起電力素子の単位発電膜
が発生する電流量とが相違してもそれらはそれ自
身の光起電力素子内に於いて電流規制を受けるこ
となく、従つて光起電力素子の製造バラツキに起
因する電流変動が発生しても光起電力装置の総合
特性に対しては何ら悪影響を及ぼさず高光電変換
効率を提供することができると共に、製造条件が
緩和され量産性の向上が図れる。
如く、透光性絶縁膜を挾んで積層された互いに直
列接続型の第１光起電力素子と第２光起電力素子
とを基板の絶縁表面に於いて電気的に並列接続せ
しめたので、第１光起電力素子の単位発電膜が発
生する電流値と、第２光起電力素子の単位発電膜
が発生する電流量とが相違してもそれらはそれ自
身の光起電力素子内に於いて電流規制を受けるこ
となく、従つて光起電力素子の製造バラツキに起
因する電流変動が発生しても光起電力装置の総合
特性に対しては何ら悪影響を及ぼさず高光電変換
効率を提供することができると共に、製造条件が
緩和され量産性の向上が図れる。
図は本考案光起電力装置の一実施例を示す断面
図であつて、１は基板、２は第１光起電力素子、
３は透光性絶縁膜、４は第２光起電力素子、を
夫々示している。
図であつて、１は基板、２は第１光起電力素子、
３は透光性絶縁膜、４は第２光起電力素子、を
夫々示している。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 基板の絶縁表面に於いて電気的な直列接続さ
れた第１の光起電力素子と、該光起電力素子を
被覆する透光性絶縁膜と、該絶縁膜上に於いて
電気的に直列接続された第２の光起電力素子
と、を具備し、上記第２の光起電力素子と第１
の光起電力素子とを上記基板の絶縁表面に於い
て電気的に並列接続せしめたことを特徴とする
光起電力装置。 (2) 上記第１，第２光起電力素子の半導体接合は
同一構成であることを特徴とした実用新案登録
請求の範囲第１項記載の光起電力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1984141750U JPH0314053Y2 (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1984141750U JPH0314053Y2 (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6157545U JPS6157545U (ja) | 1986-04-17 |
| JPH0314053Y2 true JPH0314053Y2 (ja) | 1991-03-28 |
Family
ID=30700089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1984141750U Expired JPH0314053Y2 (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0314053Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100021045A (ko) * | 2008-08-14 | 2010-02-24 | 주성엔지니어링(주) | 박막형 태양전지 및 그 제조방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5633889A (en) * | 1979-08-28 | 1981-04-04 | Rca Corp | Amorphous silicon solar battery |
-
1984
- 1984-09-19 JP JP1984141750U patent/JPH0314053Y2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5633889A (en) * | 1979-08-28 | 1981-04-04 | Rca Corp | Amorphous silicon solar battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6157545U (ja) | 1986-04-17 |
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