JPH0642562B2 - 透明な光起電力モジユ−ル - Google Patents
透明な光起電力モジユ−ルInfo
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- JPH0642562B2 JPH0642562B2 JP61119423A JP11942386A JPH0642562B2 JP H0642562 B2 JPH0642562 B2 JP H0642562B2 JP 61119423 A JP61119423 A JP 61119423A JP 11942386 A JP11942386 A JP 11942386A JP H0642562 B2 JPH0642562 B2 JP H0642562B2
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明の背景 本発明は一般に光起電力(photovoltaic)技術に関しそし
てさらに特定的には透明な前方及び後方電極配列を有す
る薄膜光起電力モジュールに関する。
てさらに特定的には透明な前方及び後方電極配列を有す
る薄膜光起電力モジュールに関する。
透明な導電性電極を有する第１の光が入る表面から金属
電極膜により被われた第２の後方表面に延在する先行技
術の光電池は典型的に不透明であった。金属の後方電極
はそれらがデバイスの捕集効率を増大しそして電気を発
生するために使用するために未使用光を半導体層中に反
射して戻す導電性及び反射性の両方であるが故に好まれ
た。
電極膜により被われた第２の後方表面に延在する先行技
術の光電池は典型的に不透明であった。金属の後方電極
はそれらがデバイスの捕集効率を増大しそして電気を発
生するために使用するために未使用光を半導体層中に反
射して戻す導電性及び反射性の両方であるが故に好まれ
た。
光起電力パネルに伴なわれる重大問題は太陽が完全に見
えるところにこれらを配置するのに必要とされる空間で
ある。もし１日の１部分またはすべての間不透明モジュ
ールが他のモジュール上に影を投げるならばその第２モ
ジュールの影にされた部分は電流発生システムから有効
に除去されてしまう。
えるところにこれらを配置するのに必要とされる空間で
ある。もし１日の１部分またはすべての間不透明モジュ
ールが他のモジュール上に影を投げるならばその第２モ
ジュールの影にされた部分は電流発生システムから有効
に除去されてしまう。
モジュール寸法及び容積の問題を解決するための一つの
方法は上部配列中を吸収されないで通過する光が下部配
列により吸収されるように電池の一方の配列が電池の他
方の配列上に配置されるように積み重ねられたモジュー
ルを形成することである。米国特許第４，４６１，９２
２号は上部の薄い膜のパネルが光起電力の目的のために
使用されない光を低部パネルに通過させるための一対の
透明な電極を有する積み重ねられた配置を開示してい
る。しかしながら、そのようなモジュールは製造するた
めに単一パネルよりいっそう費用がかかりそして入射光
に対して不透明である。
方法は上部配列中を吸収されないで通過する光が下部配
列により吸収されるように電池の一方の配列が電池の他
方の配列上に配置されるように積み重ねられたモジュー
ルを形成することである。米国特許第４，４６１，９２
２号は上部の薄い膜のパネルが光起電力の目的のために
使用されない光を低部パネルに通過させるための一対の
透明な電極を有する積み重ねられた配置を開示してい
る。しかしながら、そのようなモジュールは製造するた
めに単一パネルよりいっそう費用がかかりそして入射光
に対して不透明である。
その反対表面で太陽エネルギーを受容することができる
二面配列ソーラーエネルギー(Solar-Energy)２９−５
（１９８２）の第４１９〜４２０頁クエバス(Cuevas)等
による「５０パーセント モア アウトプット パワー
フロム アン アルベド コレクティング フラット
パネル ユージング バイフエーシアル ソーラー
セルズ」(50 Percent More Output Power From An Albe
do Collecting Flat Panel Using Bifacial Solar Cell
s)に開示されている。その中に開示された配列はその反
対の主要表面上の拡散された領域を有する複数のｐ型の
結晶質基板を含む。各々の基板は反対方向からの光を受
容することが出来る１対の独立した太陽電池を形成す
る。その電池はグリッド−タイプ接触子の使用を包含す
る費用のかかる結晶質の珪素技術に従って造られそして
いずれかからの方向から半導体材料に到達するすべての
照射線を吸収する。
二面配列ソーラーエネルギー(Solar-Energy)２９−５
（１９８２）の第４１９〜４２０頁クエバス(Cuevas)等
による「５０パーセント モア アウトプット パワー
フロム アン アルベド コレクティング フラット
パネル ユージング バイフエーシアル ソーラー
セルズ」(50 Percent More Output Power From An Albe
do Collecting Flat Panel Using Bifacial Solar Cell
s)に開示されている。その中に開示された配列はその反
対の主要表面上の拡散された領域を有する複数のｐ型の
結晶質基板を含む。各々の基板は反対方向からの光を受
容することが出来る１対の独立した太陽電池を形成す
る。その電池はグリッド−タイプ接触子の使用を包含す
る費用のかかる結晶質の珪素技術に従って造られそして
いずれかからの方向から半導体材料に到達するすべての
照射線を吸収する。
２つの透明な接触子を有する薄膜電池はサンジエゴでの
１９８２年９月２７日〜３０日の第１６回ＩＥＥＥ光起
電力専門家会議(IEEE Photovoltaic Specialists Confe
rence)でコナガイ(Konagai)等による「ザ エフエクト
オブ リサイジュアルインピュリティ ビー オア
ピー オンフオトボルテイック プロパテイズ オブ
アモルフオス シリコン ソーラー セルズ」(The Fff
ect of Residual Impurity B or P on Photvoltaic Pro
perties of Amorphous Silicon Solar Cells)に記載さ
れていたがしかし電池のｐ層または電池のｎ層のいずれ
かをとおしての電池の独立したイルミネーションによる
キャリャーの発生を調べるための実験的手段としてのみ
である。その記事は透明な電池のための実際的使用を提
案しておらず又電池の二つの側は同時に照らされない。
１９８２年９月２７日〜３０日の第１６回ＩＥＥＥ光起
電力専門家会議(IEEE Photovoltaic Specialists Confe
rence)でコナガイ(Konagai)等による「ザ エフエクト
オブ リサイジュアルインピュリティ ビー オア
ピー オンフオトボルテイック プロパテイズ オブ
アモルフオス シリコン ソーラー セルズ」(The Fff
ect of Residual Impurity B or P on Photvoltaic Pro
perties of Amorphous Silicon Solar Cells)に記載さ
れていたがしかし電池のｐ層または電池のｎ層のいずれ
かをとおしての電池の独立したイルミネーションによる
キャリャーの発生を調べるための実験的手段としてのみ
である。その記事は透明な電池のための実際的使用を提
案しておらず又電池の二つの側は同時に照らされない。
したがって、電池配置に伴なう問題を軽減しそして太陽
スペクトルにわたって光をよりよく利用する費用のかか
らない太陽モジュールを提供することが多くの用途にお
いて望ましい。
スペクトルにわたって光をよりよく利用する費用のかか
らない太陽モジュールを提供することが多くの用途にお
いて望ましい。
本発明の概要 本発明の光起電力モジュールは（イ）少なくとも１つの
光起電力領域を含有しそして前方の主要表面及び反対に
向けられた後方の主要表面を有する薄膜半導体層、
（ロ）半導体層の前方表面への電気的接続を確立するた
めのそしてあらかじめ選ばれた太陽スペクトルにわたっ
て半導体層に入射太陽光(incident solar radiation)を
伝達するための透明な前方電極、及び（ハ）半導体層の
後方表面への電気的接続を確立するためのそして半導体
層を光学的に大気にカップルさせて半導体層により吸収
されない入射太陽光の少なくとも１部分の伝達を可能に
するための透明な本質的に酸化亜鉛よりなる後方電極を
有する。
光起電力領域を含有しそして前方の主要表面及び反対に
向けられた後方の主要表面を有する薄膜半導体層、
（ロ）半導体層の前方表面への電気的接続を確立するた
めのそしてあらかじめ選ばれた太陽スペクトルにわたっ
て半導体層に入射太陽光(incident solar radiation)を
伝達するための透明な前方電極、及び（ハ）半導体層の
後方表面への電気的接続を確立するためのそして半導体
層を光学的に大気にカップルさせて半導体層により吸収
されない入射太陽光の少なくとも１部分の伝達を可能に
するための透明な本質的に酸化亜鉛よりなる後方電極を
有する。
本発明のモジュールは太陽スペクトルの部分にわたって
光に対して透明なのでそれらは従来のガラスの代わりに
使用されてその結果伝達された光は別の非起電力目的に
役立つ。半導体層のスペクトル応答及びその透明な電極
の屈折特性は用途に応じてモジュールを「同調させる(t
une)」ように調節される。したがって、モジュールは電
流発生の光起電力機能を果たしそして屈折被覆を有する
窓の濾過機能を果たす。モジュールが従来のガラスの代
わりに使用されるので配置及び貯蔵は問題なく、モジュ
ールの費用は少なくとも部分的に相殺される。
光に対して透明なのでそれらは従来のガラスの代わりに
使用されてその結果伝達された光は別の非起電力目的に
役立つ。半導体層のスペクトル応答及びその透明な電極
の屈折特性は用途に応じてモジュールを「同調させる(t
une)」ように調節される。したがって、モジュールは電
流発生の光起電力機能を果たしそして屈折被覆を有する
窓の濾過機能を果たす。モジュールが従来のガラスの代
わりに使用されるので配置及び貯蔵は問題なく、モジュ
ールの費用は少なくとも部分的に相殺される。
他の態様において、反射表面がモジュールの後方表面の
後に設けられてモジュールの後方表面を別にイルミネー
トするかまたは伝達された光を反射して吸収のための半
導体層中に戻す。反射表面は後方表面に直接にまたはそ
こから間隔を置かれて積層することができる。いずれの
場合でも反射表面はテキスチャー化することができこれ
よにり光が鋭角でモジュール中に散乱されこれにより経
路の長さが増大され吸収の機会が増大される。
後に設けられてモジュールの後方表面を別にイルミネー
トするかまたは伝達された光を反射して吸収のための半
導体層中に戻す。反射表面は後方表面に直接にまたはそ
こから間隔を置かれて積層することができる。いずれの
場合でも反射表面はテキスチャー化することができこれ
よにり光が鋭角でモジュール中に散乱されこれにより経
路の長さが増大され吸収の機会が増大される。
図面の簡単な記載 本発明の上記及び他の特徴は添付図面と共に次の記載か
らさらに十分に理解することができる。
らさらに十分に理解することができる。
第１図は本発明の好ましい態様に従って構成された透明
な光起電力パネルの一般的な透視図である。
な光起電力パネルの一般的な透視図である。
第２図は第１図の線２−２に沿って取られた分解した拡
大垂直断面図である。
大垂直断面図である。
第３図は組み立てられた形での第２図の構造の断片的垂
直断面図である。
直断面図である。
第４図は自動車のサンルーフしとての使用における第１
図のモジュールの断片的透視図である。
図のモジュールの断片的透視図である。
第５図は船の透明なハッチカバーとしての使用における
第１図のモジュールの断片的透視図である。
第１図のモジュールの断片的透視図である。
第６図はビルディングの窓としての使用における第１図
のモジュールの断片的側方立面図である。第７図は天窓
しとての使用における第１図のモジュールの断片的透視
図である。
のモジュールの断片的側方立面図である。第７図は天窓
しとての使用における第１図のモジュールの断片的透視
図である。
第８図は光の波長の関数としての酸化亜鉛及び酸化錫イ
ンジウムの屈折率（ｎ）及び吸光係数（ｋ）のグラフ的
表示である。
ンジウムの屈折率（ｎ）及び吸光係数（ｋ）のグラフ的
表示である。
第９図は太陽スペクトルにわたって、酸化亜鉛電極を有
する薄膜太陽電池及び酸化錫インジウム電極を有する電
池のコンピューター模型制作により生じた相対的光透過
率のグラフ的表示である。
する薄膜太陽電池及び酸化錫インジウム電極を有する電
池のコンピューター模型制作により生じた相対的光透過
率のグラフ的表示である。
第１０図は伝達された光を反射して半導体層中に戻すよ
うに鏡がモジュールの後方表面に積層されている、本発
明のモジュールの別の態様の断片的垂直断面図である。
うに鏡がモジュールの後方表面に積層されている、本発
明のモジュールの別の態様の断片的垂直断面図である。
第１１図は別の反射表面上の位置における本発明のモジ
ュールの図解的側方立面図である。
ュールの図解的側方立面図である。
第１２図は太陽スペクトル中の光のさらに完全な利用の
ために透明な太陽モジュールが熱吸収器上におよびそれ
から間隔をおいて置かれている本発明の別の態様の部分
的に切除された図解的表示図である。
ために透明な太陽モジュールが熱吸収器上におよびそれ
から間隔をおいて置かれている本発明の別の態様の部分
的に切除された図解的表示図である。
好ましい態様の記載 第１図〜第３図において本発明の透明な光起電力モジュ
ール１０は前方表面１５での前方透明電極配列１４及び
後方表面１７での後方透明電極配列１６とともに半導体
層又は光起電力層１２を有する。そのモジュールは基板
１８上に薄膜形で蒸着されており、その基板１８はモジ
ュールがモジュールの上及びその下の両方からの入射光
(hv)を受容することができるように適当な透明なガラス
またはプラスチック材料であってもよい。光起電力層１
２は電極配列のいずれかによりそれに伝達された光のス
ペクトルの一部分を吸収しそして反対の電極配列の任意
の濾光性に従って残りの光をモジュール中に伝達する。
ール１０は前方表面１５での前方透明電極配列１４及び
後方表面１７での後方透明電極配列１６とともに半導体
層又は光起電力層１２を有する。そのモジュールは基板
１８上に薄膜形で蒸着されており、その基板１８はモジ
ュールがモジュールの上及びその下の両方からの入射光
(hv)を受容することができるように適当な透明なガラス
またはプラスチック材料であってもよい。光起電力層１
２は電極配列のいずれかによりそれに伝達された光のス
ペクトルの一部分を吸収しそして反対の電極配列の任意
の濾光性に従って残りの光をモジュール中に伝達する。
モジュール１０は反射被覆を有する数枚の窓ガラスの代
わりに使用することを包含する種々の用途を有してい
る。例はモジュールが自動車のサンルーフ、船のハッ
チ、ビルディングの窓及び天窓のそれぞれの形をとって
いる第４図〜第７図に例示されている。別法として、伝
達された光を反射して半導体層中に戻すために鏡が後方
電極に積層される（第１０図）かまたは後方電極から間
隔を置かれ（第１１図）あるいはパネル内の液体を加熱
するために伝達光の使用のために太陽吸収パネル上にモ
ジュールが配置されることが出来る（第１２図）。第１
０図〜第１２図の態様において、モジュールは典型的に
は半導体層により使用されなかった光の出来るだけ多く
を伝達するように設計される。伝達光が最大にされる別
の用途は温室の透明な外側の部分としてのモジュールの
使用である（図示せず）。
わりに使用することを包含する種々の用途を有してい
る。例はモジュールが自動車のサンルーフ、船のハッ
チ、ビルディングの窓及び天窓のそれぞれの形をとって
いる第４図〜第７図に例示されている。別法として、伝
達された光を反射して半導体層中に戻すために鏡が後方
電極に積層される（第１０図）かまたは後方電極から間
隔を置かれ（第１１図）あるいはパネル内の液体を加熱
するために伝達光の使用のために太陽吸収パネル上にモ
ジュールが配置されることが出来る（第１２図）。第１
０図〜第１２図の態様において、モジュールは典型的に
は半導体層により使用されなかった光の出来るだけ多く
を伝達するように設計される。伝達光が最大にされる別
の用途は温室の透明な外側の部分としてのモジュールの
使用である（図示せず）。
モジュール１０の主要な特性は用途に応じて、太陽スペ
クトルの異なる部分における光を選択的に伝達するかあ
るいは濾光するように同調されるその能力である。２つ
の電極配列及び半導体層は第１０図〜第１２図の用途に
おいて出来るだけ多くの光を通過させるように同調され
ることが出来る。
クトルの異なる部分における光を選択的に伝達するかあ
るいは濾光するように同調されるその能力である。２つ
の電極配列及び半導体層は第１０図〜第１２図の用途に
おいて出来るだけ多くの光を通過させるように同調され
ることが出来る。
赤外光の伝達に重要な影響を有するパラメータはモジュ
ールの層の屈折率でありそして特にもし光がモジュール
により伝達されるべきならば光がまわりの空気へ通過し
なければならない後方電極配列の屈折率である。しかし
ながら透明導電体の屈折率はしばしば太陽スペクトルに
わたって広く変化する。この現象は第８図にグラフによ
って示され、上部線２０が太陽スペクトルにわたって実
質的に純粋の酸化亜鉛（添加剤添加なし）の屈折率を表
しそして下部線２２が実質的に純粋な酸化錫インジウム
の屈折率を表す。酸化亜鉛の屈折率が全体の太陽スペク
トルにわたって約１．７またはそれ以上であるがしかる
に酸化錫インジウムの屈折率は赤外範囲（０．７ミクロ
ン及びそれ以上の波長）において激烈に降下する。約
１．７ミクロン以下の屈折率で赤外線が後方電極配列か
ら外側に逃れモジュールは赤外伝達を減少することはむ
ずかしい。したがって、その電極の１つとして実質的に
純粋な酸化錫インジウムまたは同様な透明な物質の薄膜
を有するモジュールは入射光の多くの赤外成分を有効に
濾光する。本発明の薄膜光起電力モジュールは種々の方
法で相互接続されそして種々の処理技術で蒸着された太
陽電池を含有する一体化材料で構成されることができ、
その中でモジュール１０が好ましい態様である。次の記
載は例示的であって限定的でないことが勿論理解されよ
う。
ールの層の屈折率でありそして特にもし光がモジュール
により伝達されるべきならば光がまわりの空気へ通過し
なければならない後方電極配列の屈折率である。しかし
ながら透明導電体の屈折率はしばしば太陽スペクトルに
わたって広く変化する。この現象は第８図にグラフによ
って示され、上部線２０が太陽スペクトルにわたって実
質的に純粋の酸化亜鉛（添加剤添加なし）の屈折率を表
しそして下部線２２が実質的に純粋な酸化錫インジウム
の屈折率を表す。酸化亜鉛の屈折率が全体の太陽スペク
トルにわたって約１．７またはそれ以上であるがしかる
に酸化錫インジウムの屈折率は赤外範囲（０．７ミクロ
ン及びそれ以上の波長）において激烈に降下する。約
１．７ミクロン以下の屈折率で赤外線が後方電極配列か
ら外側に逃れモジュールは赤外伝達を減少することはむ
ずかしい。したがって、その電極の１つとして実質的に
純粋な酸化錫インジウムまたは同様な透明な物質の薄膜
を有するモジュールは入射光の多くの赤外成分を有効に
濾光する。本発明の薄膜光起電力モジュールは種々の方
法で相互接続されそして種々の処理技術で蒸着された太
陽電池を含有する一体化材料で構成されることができ、
その中でモジュール１０が好ましい態様である。次の記
載は例示的であって限定的でないことが勿論理解されよ
う。
ここで特に第１図において、本発明の好ましい態様に従
って構成されたモジュール１０は１対の外側のリード線
３２−３２′間で電気的に直列に接続された複数の細長
い太陽電池３０を規定する。その電池は直列抵抗損失を
最小にするために対向する縦方向の端に沿って接続され
た狭い細片として形成される。電池間の接続は膜を中断
することなしに、太陽パネルのパターニングされていな
い活性膜によって達成される。入射光(hv)に応答して電
池により発生された電流は各々の電極内の非常に短い距
離を進行した後に隣接する電池の反対の電極に通過す
る。
って構成されたモジュール１０は１対の外側のリード線
３２−３２′間で電気的に直列に接続された複数の細長
い太陽電池３０を規定する。その電池は直列抵抗損失を
最小にするために対向する縦方向の端に沿って接続され
た狭い細片として形成される。電池間の接続は膜を中断
することなしに、太陽パネルのパターニングされていな
い活性膜によって達成される。入射光(hv)に応答して電
池により発生された電流は各々の電極内の非常に短い距
離を進行した後に隣接する電池の反対の電極に通過す
る。
ここで第２図に関して、電極配列１６は、非導電性スペ
ース３６により分離された透明な導電層３５から形成さ
れ薄膜の延長された光起電力領域の実質的に上にあるよ
うに配列された複数の後方電極部分３４を含む。前方電
極配列１４は透明な導電層３８及び直列の厚くされた接
触子部分、即ち「ステイッチ棒」(stitch bars)４０を
含む。層３８はスペース４４に分離された各光起電力領
域の実質的に下にある複数の透明な電極部分４２を形成
するようにパターニングされる。したがって光起電力領
域はその領域内で発生した電流を集めるために、後方電
極部分３４と前方電極部分４２との間に有効にサンドイ
ッチされる。さらに各々の前方電極部分は予め選ばれた
領域４６にわたって隣接光起電力領域の後方電極部分と
部分的に重なり合う。
ース３６により分離された透明な導電層３５から形成さ
れ薄膜の延長された光起電力領域の実質的に上にあるよ
うに配列された複数の後方電極部分３４を含む。前方電
極配列１４は透明な導電層３８及び直列の厚くされた接
触子部分、即ち「ステイッチ棒」(stitch bars)４０を
含む。層３８はスペース４４に分離された各光起電力領
域の実質的に下にある複数の透明な電極部分４２を形成
するようにパターニングされる。したがって光起電力領
域はその領域内で発生した電流を集めるために、後方電
極部分３４と前方電極部分４２との間に有効にサンドイ
ッチされる。さらに各々の前方電極部分は予め選ばれた
領域４６にわたって隣接光起電力領域の後方電極部分と
部分的に重なり合う。
この構成の主要な特徴は各前方電極部分と隣接光起電力
領域の後方電極部分との間で実質的に横断的に活性な数
膜１２により導電性通路を設けることである。相互接続
は膜をパターニングするかまたはさもなければ中断する
ことなしに光起電力領域を電気的に直列に接続するため
に電極を重なり合いの部分で達成される。
領域の後方電極部分との間で実質的に横断的に活性な数
膜１２により導電性通路を設けることである。相互接続
は膜をパターニングするかまたはさもなければ中断する
ことなしに光起電力領域を電気的に直列に接続するため
に電極を重なり合いの部分で達成される。
例示されたような態様において、ステイッチ棒４０は膜
中を電気的に短絡するのに、十分に高くそして薄膜１２
に比較して十分に狭い。太陽モジュール１０の最終形態
は第３図に最も良く例示されており、第３図において、
ステイッチ棒は、電池電圧に耐えることができない比較
的に薄い領域４８を生ずるやり方で後で適用された膜１
２を屈曲させている。適用された電界に集中しそしてさ
らに領域４８の抵抗をさらに減少するようにステイッチ
棒はそれらの上部表面でできるだけあらいのが有利であ
る。
中を電気的に短絡するのに、十分に高くそして薄膜１２
に比較して十分に狭い。太陽モジュール１０の最終形態
は第３図に最も良く例示されており、第３図において、
ステイッチ棒は、電池電圧に耐えることができない比較
的に薄い領域４８を生ずるやり方で後で適用された膜１
２を屈曲させている。適用された電界に集中しそしてさ
らに領域４８の抵抗をさらに減少するようにステイッチ
棒はそれらの上部表面でできるだけあらいのが有利であ
る。
ステイッチ棒４０は約２５ミクロンの厚さが好ましくそ
して半導体の薄膜１２及びパターニングされた透明導電
層３５及び３８は各々約５，０００オングストロームの
厚さである。ステイッチ棒４０の位置で膜１２は一対の
導電性要素間でサンドイッチにされそしてステイッチ棒
４０は膜１２の最も厚い部分より少なくとも２倍の厚さ
である。これは各々のステイッチ棒の領域において膜中
の有効な短絡を生ずるがしかし膜１２が非常に高いシー
ト抵抗を有するので電池３０の外に短絡しない。シート
抵抗は膜の平面内で電流を排除しそして光起電力領域内
で発生され且つ重なり合の領域での電極間で通過された
実質的に横断する電流のみを放出する。
して半導体の薄膜１２及びパターニングされた透明導電
層３５及び３８は各々約５，０００オングストロームの
厚さである。ステイッチ棒４０の位置で膜１２は一対の
導電性要素間でサンドイッチにされそしてステイッチ棒
４０は膜１２の最も厚い部分より少なくとも２倍の厚さ
である。これは各々のステイッチ棒の領域において膜中
の有効な短絡を生ずるがしかし膜１２が非常に高いシー
ト抵抗を有するので電池３０の外に短絡しない。シート
抵抗は膜の平面内で電流を排除しそして光起電力領域内
で発生され且つ重なり合の領域での電極間で通過された
実質的に横断する電流のみを放出する。
さらに詳細な第２図及び第３図に関して、パネル１０の
種々の層及び電極部分は基板１８の主要表面５０上に順
次蒸着される。基板はステイッチ棒４０及び透明な導電
層３８の材料と相容されることが出来るガラスまたは他
の適当な透明な材料である。ステイッチ棒はスクリーン
プリンティング、電気メッキ、マスクによる蒸着または
当業界に周知の他の技術により透明な導電層の前または
後のいずれかの基板に適用されることができる。ステイ
ッチ棒の材料は高い品質の接触子を提供する銀、アルミ
ニウム、ニッケルまたは他の材料であってもよい。
種々の層及び電極部分は基板１８の主要表面５０上に順
次蒸着される。基板はステイッチ棒４０及び透明な導電
層３８の材料と相容されることが出来るガラスまたは他
の適当な透明な材料である。ステイッチ棒はスクリーン
プリンティング、電気メッキ、マスクによる蒸着または
当業界に周知の他の技術により透明な導電層の前または
後のいずれかの基板に適用されることができる。ステイ
ッチ棒の材料は高い品質の接触子を提供する銀、アルミ
ニウム、ニッケルまたは他の材料であってもよい。
ステイッチ棒４０は電極重なり合いの予め選ばれた領域
４６中を通過するグリッド線またはグリッド線の一部分
として例示されているけれどもそれらが連続的である必
要がなくあるいはそれらは全体で線である必要がない。
ステイッチ棒がスクリーンプリントされるならば、それ
らは満足的に操作するために高さにおいて少なくとも約
２５ミクロンであるべきである。もし蒸着されるならば
それらは高さにおいて少なくとも２ミクロンそして好ま
しくは１０ミクロンであるべきである。各々の場合にお
いて、ステイッチ棒の縦横比及びあらさはパネル１０を
操作するのを可能にする局所化短絡に対して応答するこ
とができるパラメーターである。
４６中を通過するグリッド線またはグリッド線の一部分
として例示されているけれどもそれらが連続的である必
要がなくあるいはそれらは全体で線である必要がない。
ステイッチ棒がスクリーンプリントされるならば、それ
らは満足的に操作するために高さにおいて少なくとも約
２５ミクロンであるべきである。もし蒸着されるならば
それらは高さにおいて少なくとも２ミクロンそして好ま
しくは１０ミクロンであるべきである。各々の場合にお
いて、ステイッチ棒の縦横比及びあらさはパネル１０を
操作するのを可能にする局所化短絡に対して応答するこ
とができるパラメーターである。
透明な導電（ＴＣ）層３８は好ましくは第１の場合にお
いて連続層として蒸着される。例えば、ＩＴＯはグロー
放電の助けを用いて酸素雰囲気中でインジウム及び錫の
真空蒸着により約３００℃で蒸着されることができる。
グロー放電は酸素を活性化して高い品質の膜を生成す
る。蒸着後、透明な導電層３８はレーザースクライビィ
ングのような従来の技術を用いてパターニングされる。
パネル１０の場合においてパターニング操作はステイッ
チ棒４０近くの一連の平行線に沿って透明な導電層の除
去を伴い、スペース４４により分離された前方電極部分
４２を生ずる。前方電極部分はしたがって第１図の電池
３０に領域において一般的に相当する平行細片として形
づくられる。しかしながら、前方電極部分４２及び電池
３０は各々の前方電極部分が、隣接光起電力領域の後方
電極部分の一部と重なり合う相互接続部分５２で提供さ
れるかぎり細片として形づくられる必要がない。層３８
はステイッチ棒４０のまえまたはそのあとのいずれかに
適用されることができるけれどもステイッチ棒が適用さ
れたあとまでパターニングされないのが好ましい。次に
ステイッチ棒４０は次に層３８をパターニングするため
のガイドとして働く。
いて連続層として蒸着される。例えば、ＩＴＯはグロー
放電の助けを用いて酸素雰囲気中でインジウム及び錫の
真空蒸着により約３００℃で蒸着されることができる。
グロー放電は酸素を活性化して高い品質の膜を生成す
る。蒸着後、透明な導電層３８はレーザースクライビィ
ングのような従来の技術を用いてパターニングされる。
パネル１０の場合においてパターニング操作はステイッ
チ棒４０近くの一連の平行線に沿って透明な導電層の除
去を伴い、スペース４４により分離された前方電極部分
４２を生ずる。前方電極部分はしたがって第１図の電池
３０に領域において一般的に相当する平行細片として形
づくられる。しかしながら、前方電極部分４２及び電池
３０は各々の前方電極部分が、隣接光起電力領域の後方
電極部分の一部と重なり合う相互接続部分５２で提供さ
れるかぎり細片として形づくられる必要がない。層３８
はステイッチ棒４０のまえまたはそのあとのいずれかに
適用されることができるけれどもステイッチ棒が適用さ
れたあとまでパターニングされないのが好ましい。次に
ステイッチ棒４０は次に層３８をパターニングするため
のガイドとして働く。
透明な導電層３８の厚さは層の後方表面からの反射及び
それによる光の吸収を最小にするように選ばれる。確立
された光学的原理に従えば、本体の厚さが、光が低い屈
折率の材料から高い屈折率の材料まで進行する場合につ
いて入射光の波長の４分の１の奇数倍である場合、透明
な本体内の内部反射損失が最小化される。この目的のた
めに、関連波長は膜１２を構成する光起電力材料のスペ
クトル応答のピークでの波長である。ＴＣ層はまた層１
２と熱的に相容れることができるように選ばれる。
それによる光の吸収を最小にするように選ばれる。確立
された光学的原理に従えば、本体の厚さが、光が低い屈
折率の材料から高い屈折率の材料まで進行する場合につ
いて入射光の波長の４分の１の奇数倍である場合、透明
な本体内の内部反射損失が最小化される。この目的のた
めに、関連波長は膜１２を構成する光起電力材料のスペ
クトル応答のピークでの波長である。ＴＣ層はまた層１
２と熱的に相容れることができるように選ばれる。
上に示されたように、薄膜１２は光を電気的エネルギー
に転換するための光接合を規定する任意の適当な光起電
力材料を含有してもよい。好ましい態様において、膜１
２は第２図において例示されているようにｎ層５４、ｉ
層５６及びｐ層５８それぞれを有する薄膜の珪素−水素
合金(TFS)である。ＴＦＳの場合において、膜１２はパ
ターン化またはマスク化なしに従来のグロー放電技術に
より蒸着される。膜１２はステイッチ棒４０、透明な導
電層３８及びスペース４４を横切って連続的に且つ完全
に延びている。ＴＦＳ膜１２の厚さは異なる導電性タイ
プのすべての３つの層を用いて完成し、典型的には、約
１，０００〜10,000オングストロームである。特定の用
途においてTFSの厚さは使用される特定の材料により左
右されそして可視範囲の光透過率の所望の水準により左
右される。
に転換するための光接合を規定する任意の適当な光起電
力材料を含有してもよい。好ましい態様において、膜１
２は第２図において例示されているようにｎ層５４、ｉ
層５６及びｐ層５８それぞれを有する薄膜の珪素−水素
合金(TFS)である。ＴＦＳの場合において、膜１２はパ
ターン化またはマスク化なしに従来のグロー放電技術に
より蒸着される。膜１２はステイッチ棒４０、透明な導
電層３８及びスペース４４を横切って連続的に且つ完全
に延びている。ＴＦＳ膜１２の厚さは異なる導電性タイ
プのすべての３つの層を用いて完成し、典型的には、約
１，０００〜10,000オングストロームである。特定の用
途においてTFSの厚さは使用される特定の材料により左
右されそして可視範囲の光透過率の所望の水準により左
右される。
後方電極配列１６は電池３０の後方接触子として役に立
ちそして好ましくは上に記載されたのと同じパラメータ
ーに従うことにより形成されたＴＣ層である。ここで使
用される後方電極の本質的材料は酸化亜鉛である。
ちそして好ましくは上に記載されたのと同じパラメータ
ーに従うことにより形成されたＴＣ層である。ここで使
用される後方電極の本質的材料は酸化亜鉛である。
膜１２中の短絡が上記構造を用いて多くの状況において
達成されることができるけれども、太陽パネル１０に熱
を適用することにより薄膜１２中の局所化電導を増大す
ることがときには望ましい。モジュール上にレーザービ
ーム６０または局所化された熱の他の適当な源を向ける
ことにより重なり４６の予め選ばれた領域内の局所化さ
れた領域でのみ熱を適用することが通常望ましい。ステ
イッチ棒４０が比較的に高く、狭くそしてあらい場合
に、そのような加熱は半導体膜１２の厚さを通して、後
方電極材料、及び恐らくはステイッチ棒４０の材料の分
散を起こすことが出来る。得られた複合領域６２は膜の
集合よりもずっと一層導電性でありそして電池の相互接
続を増大する。
達成されることができるけれども、太陽パネル１０に熱
を適用することにより薄膜１２中の局所化電導を増大す
ることがときには望ましい。モジュール上にレーザービ
ーム６０または局所化された熱の他の適当な源を向ける
ことにより重なり４６の予め選ばれた領域内の局所化さ
れた領域でのみ熱を適用することが通常望ましい。ステ
イッチ棒４０が比較的に高く、狭くそしてあらい場合
に、そのような加熱は半導体膜１２の厚さを通して、後
方電極材料、及び恐らくはステイッチ棒４０の材料の分
散を起こすことが出来る。得られた複合領域６２は膜の
集合よりもずっと一層導電性でありそして電池の相互接
続を増大する。
基板１８上への蒸着による一体化モジュール１０の製作
において透明な導電材料（ＴＣ）の層は、基板１８上に
蒸着されそして次に半導体層１２が第１層３８上に蒸着
された後半導体層１２上に蒸着される。一体化された層
１２の両側上で見い出されるＴＣ層は当業界に公知であ
りそして使用される半導体材料と相容れることができる
光学的、電気的及び機械的性質を有する任意の透明な導
電性材料から形成されてよい。しかしながら、後方電極
の本質的材料としては酸化亜鉛が使用される。
において透明な導電材料（ＴＣ）の層は、基板１８上に
蒸着されそして次に半導体層１２が第１層３８上に蒸着
された後半導体層１２上に蒸着される。一体化された層
１２の両側上で見い出されるＴＣ層は当業界に公知であ
りそして使用される半導体材料と相容れることができる
光学的、電気的及び機械的性質を有する任意の透明な導
電性材料から形成されてよい。しかしながら、後方電極
の本質的材料としては酸化亜鉛が使用される。
ＴＣ相の性質を選びそして調整することによりシステム
の電圧及び光学は特定の半導体材料及びモジュール１０
が意図される特定の用途に従って調整して合わされるこ
とができる。補整的調節及び添加剤を含有させることが
これに関して有用である。特定のＴＣ層を選ぶ他のファ
クターはその熱膨張係数が一体化薄膜の熱膨張係数と相
容れることができることである。これは太陽光の吸収に
よる加熱中膜が応力を加えられることを避ける。恐らく
最も重要なことは、ＴＣ層の適当な屈折率、吸光係数、
厚さ、導電率及び禁止帯幅を選ぶことにより、ＴＣ層の
有効な濾光特性、即ち太陽スペクトルのすべてまたは１
部分を反射することあるいは光をＴＣ層中に通過させる
ことをコントロールすることができる。
の電圧及び光学は特定の半導体材料及びモジュール１０
が意図される特定の用途に従って調整して合わされるこ
とができる。補整的調節及び添加剤を含有させることが
これに関して有用である。特定のＴＣ層を選ぶ他のファ
クターはその熱膨張係数が一体化薄膜の熱膨張係数と相
容れることができることである。これは太陽光の吸収に
よる加熱中膜が応力を加えられることを避ける。恐らく
最も重要なことは、ＴＣ層の適当な屈折率、吸光係数、
厚さ、導電率及び禁止帯幅を選ぶことにより、ＴＣ層の
有効な濾光特性、即ち太陽スペクトルのすべてまたは１
部分を反射することあるいは光をＴＣ層中に通過させる
ことをコントロールすることができる。
第４図〜第７図の態様の満足すべき操作に重要な他のパ
ラメータは半導体層１２の厚さ及び構成である。少なく
とも約１．７の平均禁止帯幅を有する薄膜の珪素（ＴＦ
Ｓ）の場合において、厚さは約１０００オングストロー
ムと１０，０００オングストロームの間のいずれかにあ
ることができ、可視光の透過率は約５０００オングスト
ロームの厚さで著しく低い。
ラメータは半導体層１２の厚さ及び構成である。少なく
とも約１．７の平均禁止帯幅を有する薄膜の珪素（ＴＦ
Ｓ）の場合において、厚さは約１０００オングストロー
ムと１０，０００オングストロームの間のいずれかにあ
ることができ、可視光の透過率は約５０００オングスト
ロームの厚さで著しく低い。
これらの目的のために薄膜の珪素をベースとする半導体
層の厚さの好ましい範囲は２０００〜５０００オングス
トロームでありそして最適な厚さは約３５００オングス
トロームであると信じられる。その厚さで、その材料は
光導電性領域内の適当な電界を維持しながら可視光の重
要な量を伝達する。
層の厚さの好ましい範囲は２０００〜５０００オングス
トロームでありそして最適な厚さは約３５００オングス
トロームであると信じられる。その厚さで、その材料は
光導電性領域内の適当な電界を維持しながら可視光の重
要な量を伝達する。
異なるセットの操作の拘束は第１０図、第１１図及び第
１２図の態様において出合う。第１０図は一般的にモジ
ュール１０のための本発明の技術に従って構成される太
陽モデル１０′を例示しそして後方反射性被覆９４を有
するガラス９２のシートから形成された鏡９０に積層さ
れる。鏡構造物９０及びモジュール１０′は光学的に透
明で且つ熱的に安定である界面層９６により接合され
る。界面層を形成するのに適当な材料の例は空気、不活
性ガス、シリコーン、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）
及びエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）である。後者
の３種の材料は誘電性ポッタント材料であり、それによ
り鏡構造物９０はモジュール１０′に直接に積層され
る。好ましい形態において、モジュール１０′、界面層
９６及び鏡９０はそれぞれ１．１、０．５及び３．０ミ
リメートルの厚さである。鏡または適当な金属化プラス
チックであってよくそしてプラスチックベース層として
使用のための反対方向に面する金属を用いて逆さにされ
てよい。
１２図の態様において出合う。第１０図は一般的にモジ
ュール１０のための本発明の技術に従って構成される太
陽モデル１０′を例示しそして後方反射性被覆９４を有
するガラス９２のシートから形成された鏡９０に積層さ
れる。鏡構造物９０及びモジュール１０′は光学的に透
明で且つ熱的に安定である界面層９６により接合され
る。界面層を形成するのに適当な材料の例は空気、不活
性ガス、シリコーン、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）
及びエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）である。後者
の３種の材料は誘電性ポッタント材料であり、それによ
り鏡構造物９０はモジュール１０′に直接に積層され
る。好ましい形態において、モジュール１０′、界面層
９６及び鏡９０はそれぞれ１．１、０．５及び３．０ミ
リメートルの厚さである。鏡または適当な金属化プラス
チックであってよくそしてプラスチックベース層として
使用のための反対方向に面する金属を用いて逆さにされ
てよい。
第１１図は二面太陽モジュール１０″を例示し、これは
一般にモジュール１０′に類似しておりそして別の反射
性表面１２２から間隔を置かれた低部表面１２０まで露
出された上部表面１１８から延びている。反射表面１２
２は単一の平たい表面として図解的に表されているがし
かしモジュール１０″の低部表面上に光を反射すること
ができる任意の構造をとってもよい。最も簡単な場合に
おいて、表面１２２はモジュールの下のグランド上の白
色岩石または他の反射性材料の層である。別法として、
それはモジュールの一方または両方上への光を反射する
ように配置された一つの鏡または複数の鏡であることが
できる。
一般にモジュール１０′に類似しておりそして別の反射
性表面１２２から間隔を置かれた低部表面１２０まで露
出された上部表面１１８から延びている。反射表面１２
２は単一の平たい表面として図解的に表されているがし
かしモジュール１０″の低部表面上に光を反射すること
ができる任意の構造をとってもよい。最も簡単な場合に
おいて、表面１２２はモジュールの下のグランド上の白
色岩石または他の反射性材料の層である。別法として、
それはモジュールの一方または両方上への光を反射する
ように配置された一つの鏡または複数の鏡であることが
できる。
第１２図の態様は本発明に従って構成され且つ赤外光を
吸収するようにデザインされた太陽パネル１００上に配
置されたモジュール１０を含む。パネル１００は当業
界に知られた任意の適当な太陽吸収器の形をとってよく
そして好ましくは流体入口１０２、複数の流体通路１０
４及び流体出口１０６を有する。例示されたパネル１０
はそのモジュール１０がパネル１００から間隔を置
かれ且つそのパネルに平行であるように末端腕木１０８
によりパネル１００に固定される。モジュール１０は
操作中パネル１００により到達された温度が光起電力モ
ジュールの性能を損傷するのでパネル１００から間隔を
置かれる。
吸収するようにデザインされた太陽パネル１００上に配
置されたモジュール１０を含む。パネル１００は当業
界に知られた任意の適当な太陽吸収器の形をとってよく
そして好ましくは流体入口１０２、複数の流体通路１０
４及び流体出口１０６を有する。例示されたパネル１０
はそのモジュール１０がパネル１００から間隔を置
かれ且つそのパネルに平行であるように末端腕木１０８
によりパネル１００に固定される。モジュール１０は
操作中パネル１００により到達された温度が光起電力モ
ジュールの性能を損傷するのでパネル１００から間隔を
置かれる。
操作において、モジュール１０′、１０″及び１０は
これにより選択的に伝達されて鏡構造９０、反射性材料
１２２及びパネル１００それぞれに到達する入射光線に
露出される。特に第１２図に関して、鏡構造９０は伝達
された光を反射してモジュール１０′に戻してモジュー
ルの半導体層中の光路の長さを増大しそしてしたがって
光が吸収されるチャンスを増大する。好ましい態様にお
いて反射性膜９４は微視的規模でテキスチャー化されて
鋭角上での反射光を散乱しそしてその平均通路の長さを
さらに増大する。鏡が電池の後方電極から分離されてい
る事実により可能にされた鏡構造９０の反射表面９４を
容易にテキスチャー化する能力は先行技術の金属をバッ
クとする太陽電池以上の第１０図の態様の主要な利点で
ある。好ましい形態において、表面９４はガラス９２の
表面に適用されたテキスチャー化されたホイルまたは他
の適当な材料のシートである。ぎらつきを減少させそし
て斜角でガラスに入射する光線を捕獲するために市販の
点刻された(stippled)ガラスのテキスチャー化された表
面を鏡被覆することがまた都合がよい。
これにより選択的に伝達されて鏡構造９０、反射性材料
１２２及びパネル１００それぞれに到達する入射光線に
露出される。特に第１２図に関して、鏡構造９０は伝達
された光を反射してモジュール１０′に戻してモジュー
ルの半導体層中の光路の長さを増大しそしてしたがって
光が吸収されるチャンスを増大する。好ましい態様にお
いて反射性膜９４は微視的規模でテキスチャー化されて
鋭角上での反射光を散乱しそしてその平均通路の長さを
さらに増大する。鏡が電池の後方電極から分離されてい
る事実により可能にされた鏡構造９０の反射表面９４を
容易にテキスチャー化する能力は先行技術の金属をバッ
クとする太陽電池以上の第１０図の態様の主要な利点で
ある。好ましい形態において、表面９４はガラス９２の
表面に適用されたテキスチャー化されたホイルまたは他
の適当な材料のシートである。ぎらつきを減少させそし
て斜角でガラスに入射する光線を捕獲するために市販の
点刻された(stippled)ガラスのテキスチャー化された表
面を鏡被覆することがまた都合がよい。
第１１図の態様において、モジュール１０″はその上部
表面１１８が入射光１２４に露光され一方ではその低部
表面１２０が表面１２２により反射された光１２６を受
容するように配向される。
表面１１８が入射光１２４に露光され一方ではその低部
表面１２０が表面１２２により反射された光１２６を受
容するように配向される。
したがって、モジュール１０″はモジュール１０′と同
一の二面モジュールであり、それにおいて各々の電池
は、“一つの日光”の光より多くに露光される。このこ
とは増大された材料費用または処理費用なしに従来の一
方の側の電池よりモジュールの出力を大きくさせること
を可能にする。同時に、モジュール１０″は入射光の部
分に対して透明であり、入射光のほとんどは反射表面１
２２によりモジュールの半導体層１２に向けられて戻
る。
一の二面モジュールであり、それにおいて各々の電池
は、“一つの日光”の光より多くに露光される。このこ
とは増大された材料費用または処理費用なしに従来の一
方の側の電池よりモジュールの出力を大きくさせること
を可能にする。同時に、モジュール１０″は入射光の部
分に対して透明であり、入射光のほとんどは反射表面１
２２によりモジュールの半導体層１２に向けられて戻
る。
第１２図の態様はパネル１００を加熱するのにモジュー
ル１０により伝達された光に依存している。伝達され
た光は数字１１０により表されそしてモジュール１０
の半導体層及び透明な電極の特性に直接関連している。
ル１０により伝達された光に依存している。伝達され
た光は数字１１０により表されそしてモジュール１０
の半導体層及び透明な電極の特性に直接関連している。
第１０図、第１１図及び第１２図の態様において、電気
を発生させるために光起電力層を十分に使用する一方、
残留光線をできるだけ多くモジュール中に通過させるの
が望ましい。透過された光線は第１０図及び第１１図の
態様において電気の発生のために半導体層に戻らされそ
して第１２図の態様において、パネル１００内に熱を発
生させるために使用される。したがって、モジュール１
０′、１０″及び１０の前方接触子及び後方接触子の
ために使用される材料は高い屈折率及び高い透明度を有
すべきである。酸化亜鉛について第８図に描かれている
屈折率及び吸光係数はこの目的のために適当でありそし
て第９図の増大されたスペクトル透過率曲線８８に導
く。
を発生させるために光起電力層を十分に使用する一方、
残留光線をできるだけ多くモジュール中に通過させるの
が望ましい。透過された光線は第１０図及び第１１図の
態様において電気の発生のために半導体層に戻らされそ
して第１２図の態様において、パネル１００内に熱を発
生させるために使用される。したがって、モジュール１
０′、１０″及び１０の前方接触子及び後方接触子の
ために使用される材料は高い屈折率及び高い透明度を有
すべきである。酸化亜鉛について第８図に描かれている
屈折率及び吸光係数はこの目的のために適当でありそし
て第９図の増大されたスペクトル透過率曲線８８に導
く。
硼素、アルミニウム、ガリウム、インジウムまたはタリ
ウムのような適当な添加剤を含有させることによりＺｎ
Ｏの導電率が増大されることが出来そしてその屈折率が
減少されることができる。したがって電池の関連する透
過性質はＺｎＯ電極材料に上に挙げた元素をコントロー
ルして添加することにより整調化されることができる。
さらにＺｎＯはＴＯ（これは若干の青色光を濾光させ
る）より低い光学的吸収限界を有している。そのような
ＺｎＯ複合体の製造及びコントロールは上記ルイス等の
出願に詳細に開示されている。
ウムのような適当な添加剤を含有させることによりＺｎ
Ｏの導電率が増大されることが出来そしてその屈折率が
減少されることができる。したがって電池の関連する透
過性質はＺｎＯ電極材料に上に挙げた元素をコントロー
ルして添加することにより整調化されることができる。
さらにＺｎＯはＴＯ（これは若干の青色光を濾光させ
る）より低い光学的吸収限界を有している。そのような
ＺｎＯ複合体の製造及びコントロールは上記ルイス等の
出願に詳細に開示されている。
種々の他の材料がモジュール１０′、１０″及び１０
の前方接触子及び（または）後方接触子のために使用さ
れることができ、或るものは太陽スペクトルにわたって
酸化亜鉛よりずっと高い屈折率を有している。１つのそ
のような材料は約２．１〜２．５の屈折率を有する硫化
カドミウム(CdS)である。しかしながらＣｄＳが薄膜の
珪素をベースとする材料の半導体層と接触して使用され
る場合、それが珪素に良好な電気的接触をする点にその
導電率を増大させるインジウム（Ｉｎ）または他の適当
な材料を用いてＣｄＳをドープ処理することが必要であ
る。
の前方接触子及び（または）後方接触子のために使用さ
れることができ、或るものは太陽スペクトルにわたって
酸化亜鉛よりずっと高い屈折率を有している。１つのそ
のような材料は約２．１〜２．５の屈折率を有する硫化
カドミウム(CdS)である。しかしながらＣｄＳが薄膜の
珪素をベースとする材料の半導体層と接触して使用され
る場合、それが珪素に良好な電気的接触をする点にその
導電率を増大させるインジウム（Ｉｎ）または他の適当
な材料を用いてＣｄＳをドープ処理することが必要であ
る。
薄膜の複合体または導電率、透明度及び屈折率の同様な
要件を前提としてモジュール１０′、１０″及び１０
の前方及び（または）後方接触子として有用である。
要件を前提としてモジュール１０′、１０″及び１０
の前方及び（または）後方接触子として有用である。
第１０図及び第１１図の態様において電気を発生させる
ためにはいってくる光線の利用が特に重要なので、たい
ていの場合において約５０００オングストロームまたは
それ以上に半導体層の厚さを維持することが望ましい。
ためにはいってくる光線の利用が特に重要なので、たい
ていの場合において約５０００オングストロームまたは
それ以上に半導体層の厚さを維持することが望ましい。
しかしながら、厚さはデバイスの操作特性を決定する多
くのファクターのほんの１つにすぎなくそして好ましい
配合に到達する他のファクターを考慮されなければなら
ない。実際的なデバイスは１，０００〜１０，０００オ
ングストロームまたはそれ以上の厚さで得られることが
できる。
くのファクターのほんの１つにすぎなくそして好ましい
配合に到達する他のファクターを考慮されなければなら
ない。実際的なデバイスは１，０００〜１０，０００オ
ングストロームまたはそれ以上の厚さで得られることが
できる。
半導体層１２がｐ，ｉ，ｎ型のものである場合、ｐ型領
域は代表的には入射光に透明であるのに十分に高い禁止
帯幅を有する窓層である。したがって、関連波長範囲の
ほとんどすべての光はｉ層による吸収のためにｐ層中を
通過する。そのような電池において、ｎ層が同様に窓層
である必要はない。しかしながら、第１０図、第１１図
及び第１２図の態様において、ｎ層におけるすべての吸
収が光起電力効果に寄与することなしに透過光を減少さ
せるのでｎ層の透過率は重要である。これらの目的のた
めに適当に透明であるためには、薄膜の珪素型のｎ層は
少なくとも約１．８５電子ボルトの禁止帯幅を有すべき
である。そのような禁止帯幅はｎ層内に炭素または他の
適当な添加剤を含有させることにより得られることがで
きる。
域は代表的には入射光に透明であるのに十分に高い禁止
帯幅を有する窓層である。したがって、関連波長範囲の
ほとんどすべての光はｉ層による吸収のためにｐ層中を
通過する。そのような電池において、ｎ層が同様に窓層
である必要はない。しかしながら、第１０図、第１１図
及び第１２図の態様において、ｎ層におけるすべての吸
収が光起電力効果に寄与することなしに透過光を減少さ
せるのでｎ層の透過率は重要である。これらの目的のた
めに適当に透明であるためには、薄膜の珪素型のｎ層は
少なくとも約１．８５電子ボルトの禁止帯幅を有すべき
である。そのような禁止帯幅はｎ層内に炭素または他の
適当な添加剤を含有させることにより得られることがで
きる。
上記から両側上にイルミネートされることができそして
広い種々の機能を果たすために太陽スペクトルにわたっ
てその光伝達性において調整されることができる独立型
透明太陽モジュールが提供されたことが分かる。モジュ
ールのコントロールされることができる透明度は従来の
適用におけるガラスの代わりに置きかえられあるいは太
陽モジュールに通常伴う突き出し及び空間要件を減少さ
せるために他のエネルギーシステムと組み合わせて使用
されるとを可能にさせる。
広い種々の機能を果たすために太陽スペクトルにわたっ
てその光伝達性において調整されることができる独立型
透明太陽モジュールが提供されたことが分かる。モジュ
ールのコントロールされることができる透明度は従来の
適用におけるガラスの代わりに置きかえられあるいは太
陽モジュールに通常伴う突き出し及び空間要件を減少さ
せるために他のエネルギーシステムと組み合わせて使用
されるとを可能にさせる。
本発明の或る特定な態様が代表として開示されたけれど
も、本発明はこれらの特定の形態に限定されないばかり
でなく、また、むしろ特許請求の範囲の範囲内に入るよ
うなすべての変更に広く適用されることができる。１例
として本発明の光起電力モジュールは珪素をベースとす
る半導体層を有する必要がないばかりでなく、またむし
ろ適当な接触子材料が存在する任意の公知の光起電力材
料を導入してもよい。半導体層及び透明電極の組成、厚
さ及び製造は次にその材料に適合されなければならな
い。
も、本発明はこれらの特定の形態に限定されないばかり
でなく、また、むしろ特許請求の範囲の範囲内に入るよ
うなすべての変更に広く適用されることができる。１例
として本発明の光起電力モジュールは珪素をベースとす
る半導体層を有する必要がないばかりでなく、またむし
ろ適当な接触子材料が存在する任意の公知の光起電力材
料を導入してもよい。半導体層及び透明電極の組成、厚
さ及び製造は次にその材料に適合されなければならな
い。
第１図は本発明の好ましい態様に従って構成された透明
な光起電力パネルの一般的な透視図である。 第２図は第１図の線２−２に沿って取られた断片的拡大
垂直断面図である。 第３図は集合された形での第２図の構造の断片的垂直断
面図である。 第４図は自動車のサンルーフとしての使用における第１
図のモジュールの断片的透視図である。 第５図は船の透明なハッチカバーとしての使用における
第１図のモジュールの断片的透視図である。 第６図はビルディングの窓としての使用における第１図
のモジュールの断片的側方立面図である。第７図は天窓
としての使用における第１図のモジュールの断片的透視
図である。 第８図は光の波長の関数としての酸化亜鉛及び酸化錫イ
ンジウムの屈折率（ｎ）及び吸光係数（ｋ）のグラフ的
表示である。 第９図は太陽スペクトルにわたって、酸化亜鉛電極を有
する薄膜の太陽電池及び酸化錫インジウム電極を有する
比較できる電池のコンピューター模型製作により生じた
相対的光透過率のグラフ的表示である。 第１０図は伝達された光を反射して半導体層中に戻すよ
うに鏡がモジュールの後方表面に積層されている、本発
明のモジュールの別の態様の断片的垂直断面図である。 第１１図は別の反射性表面上の位置における本発明の透
明な太陽モジュールの図解的側方立面図である。 第１２図は太陽スペクトル中の光の一層完全な利用のた
めに透明な太陽モジュールが熱吸収器上におよびそれか
ら間隔をおいて置かれている本発明の別の態様の部分的
にとりはがされた図解的表示である。 １０…光起電力モジュール、１０′…光起電力モジュー
ル、１０″…光起電力モジュール、１０…光起電力モ
ジュール、１２…半導体層、１４…前方透明電極配列、
１５…前方表面、１６…第２後方透明電極配列、１７…
後方表面、１８…基板、２０…ＺｎＯの屈曲率曲線、２
２…ＩＴＯの屈折率曲線、３０…太陽電池、３２…リー
ド線、３２′…リード線、３４…後方電極部分、３５…
透明な導電層、３６…非導電性スペース、３８…透明な
導電層、４０…ステイッチ棒、４２…透明な前方電極部
分、４４…スペース、４６…電極の重なり合い、４８…
電圧に耐えない薄い領域、５０…主要表面、５２…相互
接続部分、５４…ｎ層、５６…ｉ層、５８…ｐ層、６０
…レーザービーム、６２…複合領域、７０…モジュール
（サンルーフ）、７２…自動車、７４…モジュール（ハ
ッチ）、７６…セイルボート、７８…モジュール
（窓）、８０…ビルディング、８２…モジュール（天
窓）、８４…住居、８６…ＩＴＯの透過率曲線、８８…
ＺｎＯの透過率曲線、９０…鏡、９２…ガラス、９４…
反射性被覆、９６…界面層、１００…太陽熱パネル、１
０２…流体入口、１０４…流体通路、１０６…流体出
口、１０８…腕木、１１０…伝達光、１１８…上部表
面、１２０…下部表面、１２２…反射表面、１２４…入
射光、１２６…反射光。
な光起電力パネルの一般的な透視図である。 第２図は第１図の線２−２に沿って取られた断片的拡大
垂直断面図である。 第３図は集合された形での第２図の構造の断片的垂直断
面図である。 第４図は自動車のサンルーフとしての使用における第１
図のモジュールの断片的透視図である。 第５図は船の透明なハッチカバーとしての使用における
第１図のモジュールの断片的透視図である。 第６図はビルディングの窓としての使用における第１図
のモジュールの断片的側方立面図である。第７図は天窓
としての使用における第１図のモジュールの断片的透視
図である。 第８図は光の波長の関数としての酸化亜鉛及び酸化錫イ
ンジウムの屈折率（ｎ）及び吸光係数（ｋ）のグラフ的
表示である。 第９図は太陽スペクトルにわたって、酸化亜鉛電極を有
する薄膜の太陽電池及び酸化錫インジウム電極を有する
比較できる電池のコンピューター模型製作により生じた
相対的光透過率のグラフ的表示である。 第１０図は伝達された光を反射して半導体層中に戻すよ
うに鏡がモジュールの後方表面に積層されている、本発
明のモジュールの別の態様の断片的垂直断面図である。 第１１図は別の反射性表面上の位置における本発明の透
明な太陽モジュールの図解的側方立面図である。 第１２図は太陽スペクトル中の光の一層完全な利用のた
めに透明な太陽モジュールが熱吸収器上におよびそれか
ら間隔をおいて置かれている本発明の別の態様の部分的
にとりはがされた図解的表示である。 １０…光起電力モジュール、１０′…光起電力モジュー
ル、１０″…光起電力モジュール、１０…光起電力モ
ジュール、１２…半導体層、１４…前方透明電極配列、
１５…前方表面、１６…第２後方透明電極配列、１７…
後方表面、１８…基板、２０…ＺｎＯの屈曲率曲線、２
２…ＩＴＯの屈折率曲線、３０…太陽電池、３２…リー
ド線、３２′…リード線、３４…後方電極部分、３５…
透明な導電層、３６…非導電性スペース、３８…透明な
導電層、４０…ステイッチ棒、４２…透明な前方電極部
分、４４…スペース、４６…電極の重なり合い、４８…
電圧に耐えない薄い領域、５０…主要表面、５２…相互
接続部分、５４…ｎ層、５６…ｉ層、５８…ｐ層、６０
…レーザービーム、６２…複合領域、７０…モジュール
（サンルーフ）、７２…自動車、７４…モジュール（ハ
ッチ）、７６…セイルボート、７８…モジュール
（窓）、８０…ビルディング、８２…モジュール（天
窓）、８４…住居、８６…ＩＴＯの透過率曲線、８８…
ＺｎＯの透過率曲線、９０…鏡、９２…ガラス、９４…
反射性被覆、９６…界面層、１００…太陽熱パネル、１
０２…流体入口、１０４…流体通路、１０６…流体出
口、１０８…腕木、１１０…伝達光、１１８…上部表
面、１２０…下部表面、１２２…反射表面、１２４…入
射光、１２６…反射光。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ステフェン・シー・ミラー アメリカ合衆国カリフォルニア州，シミ・ バレー，ロック・ストリート 2770番 (72)発明者 ディビッド・ピー・タナー アメリカ合衆国カリフォルニア州，サウザ ンド・オークス，バレンシア・サークル 2669番 (56)参考文献 特開 昭57−104278（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−35987（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−50782（ＪＰ，Ａ)
Claims (21)
- 【請求項１】少なくとも一つの光起電力領域を含有しそ
して前方の主要表面及び反対に向けられた後方の主要表
面を有する薄膜半導体層、 半導体層の前方表面への電気的接続を確立するためのそ
してあらかじめ選ばれたスペクトルにわたって半導体層
に入射太陽光を伝達するための透明な前方電極、及び 半導体層の後方表面への電気的接続を確立するためのそ
して半導体層を光学的に大気にカップルさせて半導体層
により吸収されない入射太陽光の少なくとも１部分の伝
達を可能にするための透明な後方電極、 を有し、 後方電極が本質的に酸化亜鉛よりなる光起電力モジュー
ル。 - 【請求項２】太陽光を両方の電極に当てる装置を有する
特許請求の範囲第１項記載のモジュール。 - 【請求項３】太陽光が前記表面の一方に直接当たるよう
にモジュールを配置する装置と前記表面の他方に太陽光
を反射する装置とを有する特許請求の範囲第２項記載の
モジュール。 - 【請求項４】反射する装置がモジュールの下の反射グラ
ンド表面である特許請求の範囲第３項記載のモジュー
ル。 - 【請求項５】赤外光の伝達を減衰するために透明な前方
電極が酸化錫インジウムの層で形成されている特許請求
の範囲第１項記載のモジュール。 - 【請求項６】少なくとも１つの前記電極が層の導電率及
び屈折率をコントロールするため予め選ばれた濃度の添
加剤を含有する透明な導電性酸化物の層を含む特許請求
の範囲第１項記載のモジュール。 - 【請求項７】光の伝達を最大にするために後方電極が太
陽スペクトルにわたって少なくとも１．７の屈折率を有
する層を含む特許請求の範囲第１項記載のモジュール。 - 【請求項８】後方電極が赤外光の波長範囲にわたって
０．０５より小さい吸光係数を有する層を含む特許請求
の範囲第７項記載のモジュール。 - 【請求項９】半導体層が１，０００〜１０，０００オン
グストロームの厚さの珪素を主成分とする薄膜層である
特許請求の範囲第８項記載のモシュール。 - 【請求項１０】半導体層が３，５００オングストローム
の厚さである特許請求の範囲第９項記載のモジュール。 - 【請求項１１】半導体層が実質的に固有の光導電性領域
の対向側上でｐ型及びｎ型の薄膜領域を含み、そしてｐ
型及びｎ型領域の両方が少なくとも１．８５電子ボルト
の禁止帯幅を有する特許請求の範囲第９項記載のモシュ
ール。 - 【請求項１２】少なくとも一つの光起電力領域を含有し
そして前方の主要表面及び反対に向けられた後方の主要
表面を有する薄膜半導体層、 半導体層の前方表面への電気的接続を確立するためのそ
してあらかじめ選ばれたスペクトルにわたって半導体層
に入射太陽光を伝達するための透明な前方電極、及び 半導体層の後方表面への電気的接続を確立するためのそ
して半導体層を光学的に大気にカップルさせて半導体層
により吸収されない入射太陽光の少なくとも１部分の伝
達を可能にするための透明な後方電極、 を有し、 前記後方電極が本質的に酸化亜鉛よりなり、かつ通過さ
れた赤外光を吸収する太陽熱装置の前に間隔をおいて配
置される光起電力モジュール。 - 【請求項１３】少なくとも一つの電極が太陽スペクトル
にわたって少なくとも１．７の屈折率を有する特許請求
の範囲第１２項記載のモジュール。 - 【請求項１４】少なくとも一つの電極が赤外光の波長範
囲にわたって０．０５より小さい吸光係数を有する特許
請求の範囲第１３項記載のモジュール。 - 【請求項１５】両方の電極が酸化亜鉛よりなる特許請求
の範囲第１４項記載モジュール。 - 【請求項１６】少なくとも一つの光起電力領域を含有し
そして前方の主要表面及び反対に向けられた後方の主要
表面を有する薄膜半導体層、 半導体層の前方表面への電気的接続を確立するためのそ
してあらかじめ選ばれたスペクトルにわたって半導体層
に入射太陽光を伝達するための透明な前方電極、及び 半導体層の後方表面への電気的接続を確立するためのそ
して半導体層を光学的に大気にカップルさせて半導体層
により吸収されない入射太陽光の少なくとも１部分の伝
達を可能にするための透明な後方電極、 を有し、 前記後方電極が本質的に酸化亜鉛よりなり、 かつ構造物の内部容積を画成する複数の壁に設けられた
少なくとも１つの開口に配置される光起電力モジュー
ル。 - 【請求項１７】他方の電極が酸化錫インジウムよりなる
特許請求の範囲第１６項記載のモジュール。 - 【請求項１８】薄膜半導体層が珪素含有層よりなる特許
請求の範囲第１７項記載のモジュール。 - 【請求項１９】構造物がサンルーフを有する自動車であ
り、前記壁の開口がサンルーフで閉じられ、入射太陽光
を電気に転換する一方その可視光を自動車に伝達するよ
うに配置された特許請求の範囲第１６項記載のモジュー
ル。 - 【請求項２０】構造物がハッチを有する舟であり、前記
壁の開口がハッチのカバーで閉じられ入射太陽光を電気
に転換する一方その可視光を船内に伝達するように配置
した特許請求の範囲第１６項記載のモジュール。 - 【請求項２１】構造物がビルディングであり、前記壁の
開口が窓であり、入射太陽光を電気に転換する一方その
可視光をビルディング内に伝達するように配置された特
許請求の範囲第１６項記載のモジュール。
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