JPH0469438B2 - - Google Patents

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JPH0469438B2
JPH0469438B2 JP58170488A JP17048883A JPH0469438B2 JP H0469438 B2 JPH0469438 B2 JP H0469438B2 JP 58170488 A JP58170488 A JP 58170488A JP 17048883 A JP17048883 A JP 17048883A JP H0469438 B2 JPH0469438 B2 JP H0469438B2
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JP
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heat
light
solar cell
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semiconductor thin
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JP58170488A
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JPS6060777A (ja
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Daizo Takaoka
Haruhisa Kosaka
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to US06/647,989 priority patent/US4587376A/en
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40Thermal components
    • H02S40/44Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/30Auxiliary coatings, e.g. anti-reflective coatings
    • YGENERAL 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
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、半導体薄膜太陽電池および該電池
に接合された集熱体からなるハイブリツド型の太
陽エネルギー変換装置に関し、エネルギー変換効
率の向上を図ることを目的とする。
一般に、半導体薄膜太陽電池および該電池に接
合された集熱体からなるハイブリツド型太陽エネ
ルギー変換装置は、たとえば第1図に示すように
構成されている。同図において、1は透光性基板
であるガラス基板、2はガラス基板1の下面に酸
化錫(SnO2)、酸化インジウム(In2O3)などが
蒸着されて形成された透明電極、3は透明電極2
の下面にグロー放電による薄膜作成工程により形
成された半導体薄膜であるアモルフアスシリコン
膜(以下a−Si膜という)、4はa−Si膜3の下
面に蒸着により形成されたアルミニウム電極(以
下Al電極という)であり、透明電極2、a−Si
膜3およびAl電極4により半導体薄膜太陽電池
5が構成されている。
6は絶縁接着層7によりAl電極4の下面に接
着された銅、鉄等の良熱伝導性の金属からなる集
熱板、8は集熱板7に接着された熱媒管またはヒ
ートパイプからなる集熱管であり、集熱板6およ
び集熱管8により集熱体9が構成されるととも
に、集熱体9が電池5に接合されてエネルギー変
換部10が構成され、変換部10が透光板11か
らなる容器内に収納されて太陽エネルギー変換装
置12が構成されている。
そして、装置12全体の集熱効率ηは、透光板
11の透過率をτg、変換部10の吸収率をα、
装置12の熱放射係数をK、集熱温度をT、外気
温度をTa、日射量をIとすると、一般的に、 η=τg・α−K・(T−Ta)/I の式で表わされる。
このとき、高橋 清ほか著作の「太陽光発電」
等の文献によると、アモルフアスシリコンにおけ
る光の波長と単位長さ当りの光吸収率、すなわち
吸収係数との関係が、第2図に示すように、アモ
ルフアスシリコンが0.85μm以下の波長の光を吸
収し、0.85μmより長波長の光を透過するため、
装置12においてa−Si膜3が約0.8μmよりも長
波長の光を吸収せずに透過してしまうことにな
る。
いま、これを詳細に説明すると、透光板11に
日射量Iの光が投射されると、透光板11を介し
て変換部10にτg・Iの光が入射し、変換部1
0によりτg・α・Iの光が吸収され、ガラス基
板1の光吸収率をαgとしたときに、変換部10
により吸収された光のうちτg・αg・Iの光がガ
ラス基板1により吸収され、ガラス基板1の透過
率が透光板11の透過率τgに等しいとすれば、
τg2・Iの光がガラス基板1を透過して透明電極
2に達することになる。
そして、簡単のため、透明電極2の透過率100
%とすると、τg2・Iの光がa−Si膜3に到達し、
a−Si膜3の吸収率をαaとすれば、τg2・αa・I
の光がa−Si膜3に吸収され、τg2・(1−αa)・
Iの光がa−Si膜3を透過してAl電極4に達す
る。しかし、Al電極4の反射率が約90%と高く、
τg2・(1−αa)・Iの光はほとんど反射する。い
ま、簡単のため、τg2・(1−αa)・Iの光がすべ
てAl電極4により反射されるとしても、Al電極
4により反射される光の量が少ないため、Al電
極4により反射される光を零と仮定することがで
き、変換部10により吸収される光τg・α・I
は τg・α・I=(τg・αg+τg2・αa)・I と表わされ、右辺第1項のτg・αg・Iの光のエ
ネルギーがガラス基板1により吸収されて熱エネ
ルギーに変換され、右辺第2項のτg2・αa・Iの
光のエネルギーの一部がa−Si膜3により電気エ
ネルギーに変換されると同時に残りが熱エネルギ
ーに変換される。
ところで、通常太陽光の放射強度は波長約0.3μ
mから急増して波長約0.5μm付近でピークを有
し、波長の増加に伴つて前記放射強度が次第に減
少するため、このような太陽光が透光板11を介
してガラス基板1に投射すると、第3図中の実線
に示すように、太陽光の全波長領域にわたつて、
投射された光の平均約85%がガラス基板1を透過
するとともに、同図中の1点鎖線に示すように、
太陽光の全波長領域にわたつて、投射された光の
平均約7%がガラス基板1により反射され、太陽
光の全波長領域にわたつて、投射された光の約8
%がガラス基板1により吸収されることになる。
しかし、ガラス基板1を透過した光は透明電極
2を介してa−Si膜3に達して熱エネルギーおよ
び電気エネルギーに変換されるが、前記したよう
に、a−Si膜3が約0.8μm以下の波長の光しか吸
収しないため、約0.8μmよりも長波長の光は吸収
されずにa−si膜3を透過し、約0.8μmよりも長
波長の光はAl電極4で反射されて外部に放出さ
れ、0.8μmよりも長波長の光を有効に利用するこ
とができず、エネルギー変換効率の低下を招くと
いう欠点がある。
この発明は、前記の点に留意してなされたもの
であり、透光性基板下面に形成された半導体薄膜
太陽電池と、該太陽電池に接合された集熱体とに
より構成される太陽エネルギー変換装置におい
て、前記太陽電池の半導体薄膜が吸収する波長領
域の光を透過し、かつ前記半導体薄膜が透過する
波長領域の光を吸収して熱に変換する熱吸収層を
前記基板上面に形成したことを特徴とする太陽エ
ネルギー変換装置を提供するものである。
したがつて、この発明の太陽エネルギー変換装
置によると、太陽電池の半導体薄膜が吸収する波
長領域の光を透過し、かつ前記半導体薄膜が透過
する波長領域の光を吸収して熱に変換する熱吸収
層を前記基板上面に形成したことにより、前記半
導体薄膜が吸収し得ない波長領域の光を前記熱吸
収層により吸収して熱に変換することができ、太
陽光の全波長領域にわたる光のエネルギーを熱お
よび電気エネルギーに有効に変換することがで
き、エネルギー変換効率の向上を図ることができ
る。
つぎに、この発明を、その実施例を示した第4
図以下の図面とともに詳細に説明する。
まず、1実施例を示した第4図について説明す
る。
同図において、第1図と同一記号は同一のもの
を示し、第1図と異なる点は、a−Si膜3が吸収
する約0.8μm以下の波長領域の光を透過し、かつ
a−Si膜3が透過する約0.8μmよりも長波長領域
の光を吸収して熱に変換する熱吸収層13をガラ
ス基板1の上面に形成し、ガラス基板1、電池
5、集熱体9および熱吸収層13によりエネルギ
ー変換部14を構成した点である。
その熱吸収層13としては、例えば、1,1′−
Diethyl−4,4′−quinotricarbocyanine
iodide;NK124、(Nippon Kankoh Shikiso
Kenkyusho,Okayama,Japan)が該当する。
このとき、熱吸収層13は、熱吸収樹脂フイル
ムを透明接着剤によりガラス基板1の上面に貼着
して形成しても、熱吸収樹脂をガラス基板1の上
面にコーテイングして形成しても、熱吸収ガラス
を透明接着剤によりガラス基板1の上面に形成し
ても、あるいは熱吸収物質を蒸着等によりガラス
基板1の上面に付着させて形成しても、いずれで
あつてもよい。
斯る構成において、太陽光の熱及び電気エネル
ギーへの変換について説明する。光がガラス基板
1側から入射すると、波長が約0.8μm以下の波長
の光は太陽電池5に吸収されて電気エネルギーに
変換され、また約0.8μmより長波長の光は熱吸収
層13によつて吸収され、これによつて熱吸収層
13の有する熱エネルギーは増加し、その熱エネ
ルギーは太陽電池5を介して集熱体9に熱伝導さ
れる。
このとき、通常、太陽電池5単独での温度は約
70℃ぐらいまで上昇し、その太陽電池5の基板上
面に熱吸収層13を配することによつて、その熱
吸収層13の温度は、蓄熱によつて太陽電池5の
温度より僅かに上昇する。
然し乍ら、太陽電池5及び熱吸収層13の温度
より低い温度の集熱体9を、その太陽電池5の下
面に配することによつて、熱吸収層13、太陽電
池5と集熱体9との間には急激な温度勾配が生
じ、熱吸収層13及び太陽電池5が有する熱エネ
ルギーの一部は集熱体9側に移動し始め、ある時
間経過すると、熱吸収層13、太陽電池5及び集
熱体9の温度は約70℃以下のある一定温度で平衡
状態となる。
このように、太陽電池5の基板上面に熱吸収層
13を配しても、その太陽電池5の下面にその太
陽電池5の温度より低い温度の集熱体9を配する
ことによつて、太陽電池5及び熱吸収層13が有
する熱エネルギーの一部は集熱体9側に移動する
ので、太陽電池5単独の場合と太陽電池5の基板
上面に熱吸収層13を、またその下面に集熱体9
を配した場合とを比べても、太陽電池5自体の温
度上昇は全くなく、且つ集熱体9によつて熱エネ
ルギーを集熱することができるので、総合的なエ
ネルギー変換効率は上昇する。
つぎに、他の実施例を示した第5図について説
明する。
同図において、第4図と同一記号は同一のもの
を示し、第4図と異なる点は、熱吸収層13の上
面に二酸化珪素などが蒸着等により熱吸収層13
の上面による光の反射を防止する防止層15を形
成し、ガラス基板1、電池5、集熱体9、熱吸収
層13および防止層15によりエネルギー変換部
16を構成した点である。
したがつて、前記実施例によると、防止層15
により熱吸収層13の上面による光の反射を防止
することができ、熱吸収層13の反射による光エ
ネルギーの損失を低減してエネルギー変換効率を
いつそう向上することができる。
なお、ガラス基板1および電池5に代え、ガラ
ス以外の透光性基板上にa−Si膜3以外の半導体
薄膜からなる半導体薄膜太陽電池を形成してもよ
いことは勿論である。
以上説明したように、本発明の太陽エネルギー
変換装置は、太陽電池の半導体薄膜が吸収する波
長領域の光を透過し、かつ前記半導体薄膜が透過
する波長領域の光を吸収して熱に変換する熱吸収
層を基板上面に形成しているため、前記半導体薄
膜が吸収し得ない波長領域の光を前記熱吸収層に
より吸収して熱に変換することができ、太陽光の
全波長領域にわたる光のエネルギーを熱および電
気エネルギーに有効に変換することができ、エネ
ルギー変換効率の向上を図ることができるという
作用効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の太陽エネルギー変換装置の断面
図、第2図はアモルフアスシリコンにおける波長
と吸収係数との関係図、第3図はガラス基板の波
長と透過率、反射率との関係図、第4図および第
5図はそれぞれこの発明の太陽エネルギー変換装
置の実施例の断面図である。 1……ガラス基板、5……半導体薄膜太陽電
池、9……集熱体、12……太陽エネルギー変換
装置、13……熱吸収層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 透光性基板下面に形成された半導体薄膜太陽
    電池と、該太陽電池に接合された集熱体とにより
    構成される太陽エネルギー変換装置において、前
    記太陽電池の半導体薄膜が吸収する波長領域の光
    を透過し、かつ前記半導体薄膜が透過する波長領
    域の光を吸収して熱に変換する熱吸収層を前記基
    板上面に形成したことを特徴とする太陽エネルギ
    ー変換装置。
JP58170488A 1983-09-13 1983-09-13 太陽エネルギ−変換装置 Granted JPS6060777A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58170488A JPS6060777A (ja) 1983-09-13 1983-09-13 太陽エネルギ−変換装置
US06/647,989 US4587376A (en) 1983-09-13 1984-09-06 Sunlight-into-energy conversion apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58170488A JPS6060777A (ja) 1983-09-13 1983-09-13 太陽エネルギ−変換装置

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Publication Number Publication Date
JPS6060777A JPS6060777A (ja) 1985-04-08
JPH0469438B2 true JPH0469438B2 (ja) 1992-11-06

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JP58170488A Granted JPS6060777A (ja) 1983-09-13 1983-09-13 太陽エネルギ−変換装置

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