JPH0650997Y2 - 透光性太陽電池 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、光を透過する透光性太陽電池に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

太陽電池は、太陽光その他の光エネルギーを吸収して、
起電力を発生するものであり、通常、透光性のないもの
である。

そこで、例えば、第17図に示すような透光性を有する太
陽電池が存在する。

即ち、受光面側から透光性基板ａ、透明電極ｂ、シリコ
ン半導体層ｃ、裏面電極ｄの順に積層した太陽電池にお
いて、シリコン半導体層ｃ及び裏面電極ｄの適所を除去
して、透光部ｅを形成し、太陽電池に透光性を付与した
ものである。

〔考案が解決しようとする問題点〕 このようにした太陽電池にあっては、透光性基板ａの上
に、透明導電膜からなる透明電極ｂを形成し、この上に
シリコン系等の半導体層でなる太陽電池を積層する。

この半導体層ｃを化学エッチング等によって、適所を除
去し、この上にアルミニウム等の金属成分でなる裏面電
極ｄを形成し、半導体層ｃを除去した部分に対応して、
同様のエッチングによって、裏面電極ｄを除去する。

このことによって透光部ｅが形成されるが、通常の太陽
電池を形成した後、別のマスクを用いてエッチングする
必要があり、金属電極を形成したあとにも、同様のエッ
チングを施す必要があり、製作工程が複雑で、多くのマ
スクを必要とする為に、コストの低減は困難であるとい
う問題点を有するものである。

〔問題点を解決する為の手段〕

本考案は、上記問題点に鑑みて、透光性基板上に複数個
の単位セルを配列してなる透光性太陽電池において、前
記複数個の単位セルのそれぞれが少なくとも第１の透明
電極、半導体層、第２の透明電極とを積層したものであ
って、前記第１の透明電極および前記第２の透明電極
は、それぞれ帯状の所定のパターンを有する第１の透明
導電膜および第２の透明導電膜により構成され、前記半
導体層が互いに離間して設けられた複数個の島状領域と
して形成されるとともに、前記半導体層を前記第１の透
明導電膜と前記第２の透明導電膜との交差部に配置した
ことを特徴とする透光性太陽電池を構成するものであ
る。

〔作用〕

本考案に係る透光性太陽電池は、上述の構成でなり、太
陽電池の単位セルが存在する以外の部分は、透光性を有
するもので、窓ガラス等に使用されて採光の必要のある
場所等に利用されるものである。

〔実施例〕

本考案の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。

第１図は本考案に係る透光性太陽電池の第１実施例の説
明用平面図、第２図は第１図におけるA-A断面図、第３
図は第１図におけるB-B断面図である。

図中１は受光面側に配される透光性基板であり、ガラ
ス、硬質合成樹脂等からなるものである。

２は、インジウム−錫酸化物（以下ITOと称す）、二酸
化錫（以下SnO₂と称す）等の透明導電膜からなる第１の
透明電極であり、図例のものは、帯状の電極を右から左
へ複数条形成したものである。

３は、アモルファスシリコン系の半導体層であり、グロ
ー放電分解法等によって形成されるものである。

４は、第１の透明電極２と同様にITO、SnO₂等の透明導
電膜からなる第２の透明電極であり、この第２の透明電
極４は、第１の透明電極２と直交方向に帯条に形成され
るもので、第１の透明電極２と第２の透明電極４が上下
方向に交差する部分に、島状の半導体層３が挟まれる状
態で形成され、一つの単位セルを構成するのである。

そして結果的にこの半導体層３は離間して設けられた複
数の島状領域として形成され、透光性基板上の複数個の
単位セルを構成するのである。

この時、第１の透明電極２と第２の透明電極４との短絡
を防止する為に、島状の半導体層３の大きさを第１の透
明電極２と第２の透明電極４との交差部分の面積より大
なる大きさでなるように形成するものである。

また、半導体層３として、単結晶系、多結晶系、アモル
ファス系等種々のものが用いられ、ここではアモルファ
スシリコン系のものを採用するものとし、中でも変換効
率の点から、受光面側から、ｐ型アモルファスシリコン
カーバイド、ｉ型アモルファスシリコン、ｎ型アモルフ
ァスシリコンを積層させたPINヘテロ接合型の太陽電池
を用いる。

更に、電力の取り出し効率を高める為に、半導体層３の
受光面と背設する面に位置して、Al、Ag、Cr、Ti等から
なる金属電極を積層することも可能である。

また、単位セルの劣化による出力低下を防止する為に
は、受光面と背設する面に保護膜を設けることが有効で
あり、この保護膜としては、ポリビニルブチラール、エ
ポキシ樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、シリコン
樹脂等を薄膜として積層することで実現することができ
る。

また、フッ素系フィルム、ポリエステル系フィルムその
他の透明耐候性フィルムを透光性接着剤によって、受光
面に背設する面に接着して、保護膜を形成することも可
能である。

図示したものは、透光性基板１を受光面側に配置した所
謂スーパーストレート型の太陽電池であるが、受光面と
背設する面側に透光性基板を配置して、サブストレート
型とすることも可能であり、この時、第１の透明電極
２、半導体層３、第２の透明電極４、金属電極の積層の
順は逆になるもので、保護膜は特に必要でない。

このようにした本考案に係る透光性太陽電池の第１実施
例にあっては、窓ガラスその他に利用することができ、
採光を必要とする場所に使用されて、太陽電池による起
電力を利用することができるとともに、当該太陽電池を
介して向う側を透視したり、採光することが可能となる
ものである。

また、これをマスク法によって、形成することが可能と
なる為、コストの低い透光性太陽電池を構成することが
可能となるもので、その製作工程も簡単であるという利
点を有するものである。

第１実施例においては、第１の透明電極２と第２の透明
電極４とを同一の幅で、直交方向に形成したものであ
り、この交差部に位置して、半導体層３を正方形状に形
成して単位セルとしたものであるが、半導体層３の形状
は特に限定されるものではなく、例えば第２実施例とし
て、以下に長方形状のものが示される。

第４図〜第10図は本考案に係る透光性太陽電池の第２実
施例の説明図である。

透光性基板１上に形成される第１の透明電極２は、略格
子状に配されてなり、この上に半導体層３が配置される
ものである。

更に、この上に第２の透明電極４が形成されるものであ
るが、この第２の透明電極４は、第１の透明電極２と当
接しないように配置されるもので、このことによって、
太陽電池の単位セルはそれぞれが並列に接続されるもの
である。

このようにした本考案に係る透光性太陽電池の第２実施
例においては、半導体層３が長方形の形状でなる透光性
太陽電池の例を示したもので、この他にも、菱形、丸、
星形等任意の形状に形成することが可能となるものであ
り、このことによって、美観を呈する透光性太陽電池を
提供することができるものである。

また、第１実施例と同様にして、半導体層３の受光面と
背設する面に位置して、金属電極を形成することによ
り、入射光の裏面における反射率を増大せしめ、出力電
流の取り出し効率を向上させることも可能であり、単位
セルの劣化を防止する為に、受光面と背設する面に保護
膜を形成することも適宜なされることはいうまでもな
く、サブストレート型のものを作成することも可能であ
る。

第１実施例、第２実施例においては、太陽電池の各単位
セルを並列に接続した例であったが、直並列を適宜組み
合わせることも可能であり、その１例を次の第３実施例
で説明する。

第11図〜第16図は、本考案に係る透光性太陽電池の第３
実施例の説明図である。

即ち、ガラス、合成樹脂等からなる透光性基板１の上
に、ITOまたはSnO₂等の透明導電膜を配して、第１の透
明電極２とする。

この時、第１の透明電極２はマスクパターン等を用い
て、図示したような形状に構成されるが、この形状は太
陽電池素子を形成する半導体の形状によって、適宜の形
状が選択されるものである。

次に、アモルファスシリコン系半導体からなる半導体層
３を形成して単位セルを構成する。

この半導体層３は、図示したように、小面積のものを適
宜形成するものであり、アモルファスシリコン系のもの
以外にも単結晶系、多結晶系その他の半導体材料を採用
し得るものである。

特にアモルファスシリコン系の半導体を用いる場合に
は、マスクパターンを用いて、グロー放電分解法等によ
って積層させたものを用い、例えば、受光面側からｐ型
アモルファスシリコンカーバイド、ｉ型アモルファスシ
リコン、ｎ型アモルファスシリコンを順次積層させたPI
Nヘテロ接合型アモルファスシリコンを用いることで、
エネルギー変換効率が良好でかつコストの低いものが得
られる。

４は、第１の透明電極２と同様のITOまたはSnO₂等の透
明導電膜からなる第２の透明電極であり、半導体層３の
受光面と背設する面に設けられる。

図中の上下方向に記された太陽電池セルは並列に接続さ
れてなるものであり、横方向のセル同士は、直列に接続
されるものであり、第14図に第13図のG-G断面図として
示すように、第２の透明電極４が、隣り合う単位セルの
第１の透明電極２と接続されるように、形成されてい
る。

このようにされた本考案に係る透光性太陽電池の第３実
施例にあっては、太陽電池の単位セルを適宜直並列に接
続することによって、所望の出力電圧を得ることが可能
であり、これらの積層もマスクパターンによって、形成
することが可能であり、コストも低くすむというもので
ある。

また、半導体層３の受光面に背設する面に位置して、金
属電極を形成し、太陽電池出力の取り出し効率を高める
ことや受光面に背設する面に保護膜を設けて太陽電池セ
ルの劣化を防止すること等は第１実施例、第２実施例と
同様であり、サブストレート型のものも作成できる。

〔考案の効果〕

本考案に係る透光性太陽電池は上述のようにしてなり、
半導体層に化学エッチング等の工程を施すことなく、マ
スク法によって、簡単に透光性太陽電池を作成すること
ができ、窓ガラスその他の透光性を必要とするものに利
用されて、採光の必要な場所においても用いることが可
能である透光性太陽電池を提供することができる。

またこの作製は容易に行うことが可能であり、製造コス
トの低減化も図ることも可能となるものである。

更に、出力電圧も任意に選択することが可能であり、加
えて太陽電池セルの形状によって適宜の模様を作成する
ことができ、美観を呈する透光性太陽電池を得ることが
可能となるものである。

さらに透光性の程度が半導体層部分、即ち単位セルの面
積を加減することによって任意に行うことが可能となる
ので、半導体層の膜厚を透光性を考慮せずに決定するこ
とができ、高い透光性を得んとして半導体層の膜厚を薄
くすることによる出力や製造歩留りの低下が無くなるの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る透光性太陽電池の第１実施例の平
面図、第２図は第１図のA-A断面図、第３図は第１図のB
-B断面図、第４図〜第６図は本考案に係る透光性太陽電
池の第２実施例の製作工程説明用平面図、第７図〜第10
図はそれぞれ第６図のC-C断面図、D-D断面図、E-E断面
図、F-F断面図、第11図〜第13図は本考案に係る透光性
太陽電池の第３実施例の製作工程説明用平面図、第14図
〜第16図は第13図のG-G断面図、H-H断面図、I-I断面
図、第17図は従来例の説明図である。 1:透光性基板、2:第１の透明電極 3:半導体層、4:第２の透明電極

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】透光性基板上に複数個の単位セルを配列し
   てなる透光性太陽電池において、 前記複数個の単位セルのそれぞれが少なくとも第１の透
   明電極、半導体層、第２の透明電極とを積層したもので
   あって、 前記第１の透明電極および前記第２の透明電極は、それ
   ぞれ帯状の所定のパターンを有する第１の透明導電膜お
   よび第２の透明導電膜により構成され、 前記半導体層が互いに離間して設けられた複数個の島状
   領域として形成されるとともに、 前記半導体層を前記第１の透明導電膜と前記第２の透明
   導電膜との交差部に配置したことを特徴とする透光性太
   陽電池。