JPH1079526A - 波長分割集光型太陽電池 - Google Patents
波長分割集光型太陽電池Info
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- JPH1079526A JPH1079526A JP8232129A JP23212996A JPH1079526A JP H1079526 A JPH1079526 A JP H1079526A JP 8232129 A JP8232129 A JP 8232129A JP 23212996 A JP23212996 A JP 23212996A JP H1079526 A JPH1079526 A JP H1079526A
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- 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
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高価なタンデム型の素子を必要とすることな
く、太陽光エネルギを広いスペクトル範囲に亘って有効
に電気エネルギに変換できる波長分割集光型太陽電池を
提供すること。 【解決手段】 入射光を反射・集光する曲面１ａを有す
る集光系１において、低エネルギ側の波長成分を吸収す
る第１の太陽電池を曲面１ａ上に配置し、高エネルギ側
の波長成分を吸収する第２の太陽電池を集光面１ｂに配
置する、あるいは高エネルギ側の波長成分を吸収する第
１の太陽電池を曲面１ａ上に配置し、低エネルギ側の波
長成分を吸収する第２の太陽電池を集光面１ｂに配置す
ることにより、第１の太陽電池で光電変換できないスペ
クトル範囲の太陽光エネルギを第２の太陽電池で光電変
換する。
く、太陽光エネルギを広いスペクトル範囲に亘って有効
に電気エネルギに変換できる波長分割集光型太陽電池を
提供すること。 【解決手段】 入射光を反射・集光する曲面１ａを有す
る集光系１において、低エネルギ側の波長成分を吸収す
る第１の太陽電池を曲面１ａ上に配置し、高エネルギ側
の波長成分を吸収する第２の太陽電池を集光面１ｂに配
置する、あるいは高エネルギ側の波長成分を吸収する第
１の太陽電池を曲面１ａ上に配置し、低エネルギ側の波
長成分を吸収する第２の太陽電池を集光面１ｂに配置す
ることにより、第１の太陽電池で光電変換できないスペ
クトル範囲の太陽光エネルギを第２の太陽電池で光電変
換する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽光を受けて電
気エネルギに変換する太陽電池に関し、特に集光系を有
する太陽電池に関するものである。
気エネルギに変換する太陽電池に関し、特に集光系を有
する太陽電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年のエネルギ需要の増加と石油や石炭
などの化石エネルギの埋蔵量の減少により、従来、十分
に活用されていなかった太陽光エネルギを有効利用する
太陽電池の重要性が増している。太陽電池の主要素とな
る、太陽光から電気エネルギへの変換を担う半導体とし
ては様々な特性を持つ複数の材料が検討されており、そ
れぞれの材料には太陽電池システムを構成するためのコ
ストの問題を含め、長所・短所が存在する。
などの化石エネルギの埋蔵量の減少により、従来、十分
に活用されていなかった太陽光エネルギを有効利用する
太陽電池の重要性が増している。太陽電池の主要素とな
る、太陽光から電気エネルギへの変換を担う半導体とし
ては様々な特性を持つ複数の材料が検討されており、そ
れぞれの材料には太陽電池システムを構成するためのコ
ストの問題を含め、長所・短所が存在する。
【０００３】従来の太陽電池においては、電池を構成す
る半導体材料を概ね一種類に限り、選択された材料（例
えば多結晶Ｓｉ）の特性が最大限発揮できるように、電
池を構成する諸要素（例えば接合形成法、太陽光の有効
な取り込みための施策、電極形成法等）を材料に合わせ
て最適化調整していた。半導体材料の選択に当たって
は、特にその材料の光吸収の波長依存性と太陽光スペク
トルとができるだけ合致していることが、大きい光電変
換効率を持つ太陽電池を製造するには重要である。
る半導体材料を概ね一種類に限り、選択された材料（例
えば多結晶Ｓｉ）の特性が最大限発揮できるように、電
池を構成する諸要素（例えば接合形成法、太陽光の有効
な取り込みための施策、電極形成法等）を材料に合わせ
て最適化調整していた。半導体材料の選択に当たって
は、特にその材料の光吸収の波長依存性と太陽光スペク
トルとができるだけ合致していることが、大きい光電変
換効率を持つ太陽電池を製造するには重要である。
【０００４】このような波長依存性を有効に利用する目
的では、従来、異なるエネルギギャップ（Ｅｇ）を持つ
二種類以上の半導体を積層して構成することにより、幅
広い太陽光スペクトルを波長に応じて分割・分担して光
を吸収し、総体的に大きな変換効率を達成するタンデム
構造が採用されていた。
的では、従来、異なるエネルギギャップ（Ｅｇ）を持つ
二種類以上の半導体を積層して構成することにより、幅
広い太陽光スペクトルを波長に応じて分割・分担して光
を吸収し、総体的に大きな変換効率を達成するタンデム
構造が採用されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、タンデ
ム構造の形成には複雑な工程を必要とし、達成される変
換効率対価格の点で有利とは言い難い欠点があった。
ム構造の形成には複雑な工程を必要とし、達成される変
換効率対価格の点で有利とは言い難い欠点があった。
【０００６】一方、ＧａＡｓを始めとするIII−V族半導
体では、他の材料を凌駕する変換効率が実現されてい
る。特にIII−V族半導体に太陽光を集光させて照射すれ
ば、一層の高効率が達成される。これは、III−V族半導
体の温度特性の良さを活かすばかりなく、一般に高価な
III−V族材料を有効に利用する方法でもある。
体では、他の材料を凌駕する変換効率が実現されてい
る。特にIII−V族半導体に太陽光を集光させて照射すれ
ば、一層の高効率が達成される。これは、III−V族半導
体の温度特性の良さを活かすばかりなく、一般に高価な
III−V族材料を有効に利用する方法でもある。
【０００７】しかしながら、従来の集光系を備えた太陽
電池では太陽光のスペクトルに関する配慮が行われたこ
とはなく、照射される太陽光線をレンズもしくは反射鏡
により集め、太陽電池に有効に入射させることを主眼と
していた。この場合、入射される太陽光スペクトルのう
ち、Ｅｇ以上のエネルギのものは光電変換に寄与するも
のの、Ｅｇ以下のエネルギのものは集光されているにも
かかわらず、電気エネルギとして利用されることはなか
った。
電池では太陽光のスペクトルに関する配慮が行われたこ
とはなく、照射される太陽光線をレンズもしくは反射鏡
により集め、太陽電池に有効に入射させることを主眼と
していた。この場合、入射される太陽光スペクトルのう
ち、Ｅｇ以上のエネルギのものは光電変換に寄与するも
のの、Ｅｇ以下のエネルギのものは集光されているにも
かかわらず、電気エネルギとして利用されることはなか
った。
【０００８】これを避けるため、例えば代表的なIII−V
族半導体であるＧａＡｓ（Ｅｇは約１．４ｅＶ）に対し
ては、その上部にＩｎＧａＰ（Ｅｇは約１．９ｅＶ）か
らなる層を形成し、上部のＩｎＧａＰ太陽電池で利用さ
れない１．９ｅＶ以下の光を下部のＧａＡｓ太陽電池で
受光することにより、１．４ｅＶ〜１．９ｅＶの光の有
効利用を図っていた。
族半導体であるＧａＡｓ（Ｅｇは約１．４ｅＶ）に対し
ては、その上部にＩｎＧａＰ（Ｅｇは約１．９ｅＶ）か
らなる層を形成し、上部のＩｎＧａＰ太陽電池で利用さ
れない１．９ｅＶ以下の光を下部のＧａＡｓ太陽電池で
受光することにより、１．４ｅＶ〜１．９ｅＶの光の有
効利用を図っていた。
【０００９】しかし、このようなIII−V族タンデム型の
素子は高価であるばかりか、その特徴を活かすためにレ
ンズもしくは反射鏡による従来の集光系と組み合わせる
と、益々性能対価格比の点で不利なものとなっていた。
素子は高価であるばかりか、その特徴を活かすためにレ
ンズもしくは反射鏡による従来の集光系と組み合わせる
と、益々性能対価格比の点で不利なものとなっていた。
【００１０】本発明の目的は、高価なタンデム型の素子
を必要とすることなく、太陽光エネルギを広いスペクト
ル範囲に亘って有効に電気エネルギに変換できる波長分
割集光型太陽電池を提供することにある。
を必要とすることなく、太陽光エネルギを広いスペクト
ル範囲に亘って有効に電気エネルギに変換できる波長分
割集光型太陽電池を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明では、前記課題を
解決するため、以下のような構成をとった。
解決するため、以下のような構成をとった。
【００１２】即ち、光を反射もしくは透過して集光する
集光系と、太陽電池とを主たる構成要素とするが、集光
系のうち、レンズまたは反射鏡によりなり、光を反射も
しくは透過して集光する曲面に第１の（種類の）太陽電
池もしくは太陽電池群（以下、非集光ＳＣ（Solar Cel
l）と呼ぶ。）を配置し、特定のスペクトル範囲の太陽
光の光電変換を担わせ、前記曲面によって光が集光され
る所定の部位に第２の（種類の）太陽電池もしくは太陽
電池群（以下、集光ＳＣと呼ぶ。）を配置し、他のスペ
クトル範囲の太陽光の光電変換を担わせる。集光ＳＣに
は、集光動作で最大の機能・効率が発揮できる材料を選
択するとともに、集光ＳＣでは有効に利用できないスペ
クトル範囲の部分を非集光ＳＣが受け持つようにする。
集光系と、太陽電池とを主たる構成要素とするが、集光
系のうち、レンズまたは反射鏡によりなり、光を反射も
しくは透過して集光する曲面に第１の（種類の）太陽電
池もしくは太陽電池群（以下、非集光ＳＣ（Solar Cel
l）と呼ぶ。）を配置し、特定のスペクトル範囲の太陽
光の光電変換を担わせ、前記曲面によって光が集光され
る所定の部位に第２の（種類の）太陽電池もしくは太陽
電池群（以下、集光ＳＣと呼ぶ。）を配置し、他のスペ
クトル範囲の太陽光の光電変換を担わせる。集光ＳＣに
は、集光動作で最大の機能・効率が発揮できる材料を選
択するとともに、集光ＳＣでは有効に利用できないスペ
クトル範囲の部分を非集光ＳＣが受け持つようにする。
【００１３】前記構成によれば、集光ＳＣ及び非集光Ｓ
Ｃの動作を波長分割により各々担当させることにより、
従来の集光系システムでは無駄になっていたスペクトル
領域においても光電変換を行うことができ、その結果、
タンデム型の素子を用いることなく、全体として安価で
高効率の太陽電池を構築できる。
Ｃの動作を波長分割により各々担当させることにより、
従来の集光系システムでは無駄になっていたスペクトル
領域においても光電変換を行うことができ、その結果、
タンデム型の素子を用いることなく、全体として安価で
高効率の太陽電池を構築できる。
【００１４】図１は本発明を説明するための概念図であ
り、同図(a)，(b)は反射型の集光系を、同図(c)は透過
型の集光系を用いた構成を示す。
り、同図(a)，(b)は反射型の集光系を、同図(c)は透過
型の集光系を用いた構成を示す。
【００１５】同図(a)において、集光系１の曲面１ａ上
に低エネルギ側の非集光ＳＣを配置し、太陽光エネルギ
のうち低エネルギ側の波長成分を非集光ＳＣで光電変換
し、また、所定の部位、即ち集光面１ｂに高エネルギ側
の集光ＳＣを配置し、非集光ＳＣで光電変換されず反射
された高エネルギ側の波長成分を光電変換する。また、
同図(b)は非集光ＳＣ及び集光ＳＣの受け持つエネルギ
の高低が同図(a)の場合と逆になっている例である。
に低エネルギ側の非集光ＳＣを配置し、太陽光エネルギ
のうち低エネルギ側の波長成分を非集光ＳＣで光電変換
し、また、所定の部位、即ち集光面１ｂに高エネルギ側
の集光ＳＣを配置し、非集光ＳＣで光電変換されず反射
された高エネルギ側の波長成分を光電変換する。また、
同図(b)は非集光ＳＣ及び集光ＳＣの受け持つエネルギ
の高低が同図(a)の場合と逆になっている例である。
【００１６】また、同図(c)においては、集光系１の曲
面１ａ上に高エネルギ側の非集光ＳＣを配置し、太陽光
エネルギのうち高エネルギ側の波長成分光を非集光ＳＣ
で光電変換し、また、集光面１ｂに低エネルギ側の集光
ＳＣを配置し、非集光ＳＣで光電変換されず透過した低
エネルギ側の波長成分光を光電変換する。
面１ａ上に高エネルギ側の非集光ＳＣを配置し、太陽光
エネルギのうち高エネルギ側の波長成分光を非集光ＳＣ
で光電変換し、また、集光面１ｂに低エネルギ側の集光
ＳＣを配置し、非集光ＳＣで光電変換されず透過した低
エネルギ側の波長成分光を光電変換する。
【００１７】また、図１(a)，(b)の場合、曲面１ａ上に
配置された非集光ＳＣの上面にそれぞれ、図１(d)，(e)
のような特性を持つ反射層（図示せず）を形成する。こ
れにより、高エネルギ側もしくは低エネルギ側の波長成
分光に対する反射率を選択的に大きくし、スペクトル分
割をより有効に行うことができる。
配置された非集光ＳＣの上面にそれぞれ、図１(d)，(e)
のような特性を持つ反射層（図示せず）を形成する。こ
れにより、高エネルギ側もしくは低エネルギ側の波長成
分光に対する反射率を選択的に大きくし、スペクトル分
割をより有効に行うことができる。
【００１８】以下、実施の形態に従って本発明の主旨を
具体的に説明する。
具体的に説明する。
【００１９】
【発明の実施の形態】図２は本発明の第１の実施の形態
を示すもので、ここでは図１(a)に対応する構成例を示
す。
を示すもので、ここでは図１(a)に対応する構成例を示
す。
【００２０】図２中、１０は断面略扇型のガラス柱状体
等からなる透明ブロックであり、入射光を所定の部位に
反射・集光する曲面１１と、該所定の部位に形成された
集光面１２とを備え、前述した反射型の集光系を構成す
る。
等からなる透明ブロックであり、入射光を所定の部位に
反射・集光する曲面１１と、該所定の部位に形成された
集光面１２とを備え、前述した反射型の集光系を構成す
る。
【００２１】また、２１はＣｕＩｎＳｅ2薄膜を光吸収
物質として、透明ブロック１０の曲面１１上に堆積して
形成された太陽電池であり、前述した非集光ＳＣを構成
する。また、２２はＧａＡｓを光吸収物質とする、透明
ブロック１０の集光面１２上に複数配設された太陽電池
であり、前述した集光ＳＣを構成する。
物質として、透明ブロック１０の曲面１１上に堆積して
形成された太陽電池であり、前述した非集光ＳＣを構成
する。また、２２はＧａＡｓを光吸収物質とする、透明
ブロック１０の集光面１２上に複数配設された太陽電池
であり、前述した集光ＳＣを構成する。
【００２２】前記構成において、透明ブロック１０に入
射した太陽光２３の一部は、曲面１１上のＣｕＩｎＳｅ
2太陽電池（非集光ＳＣ）２１で反射され、ＧａＡｓ太
陽電池（集光ＳＣ）２２に集光照射される。
射した太陽光２３の一部は、曲面１１上のＣｕＩｎＳｅ
2太陽電池（非集光ＳＣ）２１で反射され、ＧａＡｓ太
陽電池（集光ＳＣ）２２に集光照射される。
【００２３】非集光ＳＣ２１の上面には、ＧａＡｓのエ
ネルギギャップＥｇ（ＧａＡｓ）以上のエネルギを持つ
光を選択的に反射し、Ｅｇ（ＧａＡｓ）以下のエネルギ
を持つ光を選択的に透過する特性を持つ誘電体反射膜
（図示せず）が形成されている。この誘電体反射膜の作
用により、Ｅｇ（ＧａＡｓ）以上のエネルギを持つ光は
曲面１１により有効に反射集光され、集光動作において
最も機能を発揮するＧａＡｓ太陽電池２２によって光電
変換される。
ネルギギャップＥｇ（ＧａＡｓ）以上のエネルギを持つ
光を選択的に反射し、Ｅｇ（ＧａＡｓ）以下のエネルギ
を持つ光を選択的に透過する特性を持つ誘電体反射膜
（図示せず）が形成されている。この誘電体反射膜の作
用により、Ｅｇ（ＧａＡｓ）以上のエネルギを持つ光は
曲面１１により有効に反射集光され、集光動作において
最も機能を発揮するＧａＡｓ太陽電池２２によって光電
変換される。
【００２４】一方、通常、ＧａＡｓ太陽電池２２では光
電変換に寄与しない、無駄なスペクトル領域となってし
まうＥｇ（ＧａＡｓ）以下のエネルギを持つ光は曲面１
１上に形成されたＣｕＩｎＳｅ2薄膜太陽電池２１に選
択的に入射され、光電変換に寄与する。
電変換に寄与しない、無駄なスペクトル領域となってし
まうＥｇ（ＧａＡｓ）以下のエネルギを持つ光は曲面１
１上に形成されたＣｕＩｎＳｅ2薄膜太陽電池２１に選
択的に入射され、光電変換に寄与する。
【００２５】ＣｕＩｎＳｅ2のエネルギギャップＥｇ
（ＣｕＩｎＳｅ2）は約１．１ｅＶとＥｇ（ＧａＡｓ）
より小さいため、Ｅｇ（ＣｕＩｎＳｅ2）からＥｇ（Ｇ
ａＡｓ）までの間の光が非集光ＣｕＩｎＳｅ2薄膜太陽
電池２１によって電力に変換される。
（ＣｕＩｎＳｅ2）は約１．１ｅＶとＥｇ（ＧａＡｓ）
より小さいため、Ｅｇ（ＣｕＩｎＳｅ2）からＥｇ（Ｇ
ａＡｓ）までの間の光が非集光ＣｕＩｎＳｅ2薄膜太陽
電池２１によって電力に変換される。
【００２６】このように、本例では曲面上に大面積に亘
って形成することが可能なＣｕＩｎＳｅ2薄膜太陽電池
を非集光ＳＣとするとともに、ＣｕＩｎＳｅ2薄膜太陽
電池の上面に形成した誘電体反射膜により太陽光のスペ
クトルを二分し、集光動作において最も機能を発揮する
ＧａＡｓ太陽電池に有効な波長成分のみを反射集光する
ことにより、比較的小面積のＧａＡｓ集光ＳＣの機能を
発揮せしめている。
って形成することが可能なＣｕＩｎＳｅ2薄膜太陽電池
を非集光ＳＣとするとともに、ＣｕＩｎＳｅ2薄膜太陽
電池の上面に形成した誘電体反射膜により太陽光のスペ
クトルを二分し、集光動作において最も機能を発揮する
ＧａＡｓ太陽電池に有効な波長成分のみを反射集光する
ことにより、比較的小面積のＧａＡｓ集光ＳＣの機能を
発揮せしめている。
【００２７】本例で明らかなように、非集光ＳＣの材料
としては安価で大面積形成が可能なものが好ましく、集
光ＳＣの材料としては温度特性の良好な（即ち、集光に
よりある程度の温度上昇が起こった条件下でも太陽電池
特性が損なわれ難い）ものが好ましい。
としては安価で大面積形成が可能なものが好ましく、集
光ＳＣの材料としては温度特性の良好な（即ち、集光に
よりある程度の温度上昇が起こった条件下でも太陽電池
特性が損なわれ難い）ものが好ましい。
【００２８】図３は本発明の第２の実施の形態を示すも
ので、図中、ここではここでは図１(b)に対応する構成
例を示す。即ち、図３中、３１は薄膜多結晶Ｓｉを光吸
収物質として、透明ブロック１０の曲面１１上に堆積し
て形成された太陽電池（非集光ＳＣ）であり、３２はＩ
ｎＧａＡｓを光吸収物質とする、ガラスブロック１０の
集光面１２上に複数配設された太陽電池（集光ＳＣ）で
ある。
ので、図中、ここではここでは図１(b)に対応する構成
例を示す。即ち、図３中、３１は薄膜多結晶Ｓｉを光吸
収物質として、透明ブロック１０の曲面１１上に堆積し
て形成された太陽電池（非集光ＳＣ）であり、３２はＩ
ｎＧａＡｓを光吸収物質とする、ガラスブロック１０の
集光面１２上に複数配設された太陽電池（集光ＳＣ）で
ある。
【００２９】前記構成において、透明ブロック１０に入
射した太陽光３３の一部は、曲面１１上の薄膜多結晶Ｓ
ｉ非集光ＳＣ３１で反射され、ＩｎＧａＡｓ集光ＳＣ３
２に集光照射される。
射した太陽光３３の一部は、曲面１１上の薄膜多結晶Ｓ
ｉ非集光ＳＣ３１で反射され、ＩｎＧａＡｓ集光ＳＣ３
２に集光照射される。
【００３０】非集光ＳＣ３１の上面には、薄膜多結晶Ｓ
ｉのエネルギギャップＥｇ（Ｓｉ）以下のエネルギを持
つ光を選択的に反射し、Ｅｇ（Ｓｉ）以上のエネルギを
持つ光を選択的に透過する特性を持つ誘電体反射膜（図
示せず）が形成されている。この誘電体反射膜の作用に
より、Ｅｇ（Ｓｉ）以下のエネルギを持つ光は曲面１１
により有効に反射集光され、集光動作において高機能を
発揮するＩｎＧａＡｓ太陽電池３２によって光電変換さ
れる。
ｉのエネルギギャップＥｇ（Ｓｉ）以下のエネルギを持
つ光を選択的に反射し、Ｅｇ（Ｓｉ）以上のエネルギを
持つ光を選択的に透過する特性を持つ誘電体反射膜（図
示せず）が形成されている。この誘電体反射膜の作用に
より、Ｅｇ（Ｓｉ）以下のエネルギを持つ光は曲面１１
により有効に反射集光され、集光動作において高機能を
発揮するＩｎＧａＡｓ太陽電池３２によって光電変換さ
れる。
【００３１】一方、Ｅｇ（Ｓｉ）以上のエネルギを持つ
光は曲面１１上に形成された薄膜多結晶Ｓｉ太陽電池３
１に選択的に入射され、光電変換に寄与する。
光は曲面１１上に形成された薄膜多結晶Ｓｉ太陽電池３
１に選択的に入射され、光電変換に寄与する。
【００３２】図４は本発明の第３の実施の形態を示すも
ので、ここでは図１(c)に対応する構成例を示す。
ので、ここでは図１(c)に対応する構成例を示す。
【００３３】図４中、４０は断面略扇型のガラス柱状体
等からなる透明ブロックであり、入射光を所定の部位に
透過・集光する曲面４１と、該所定の部位に形成された
集光面４２とを備え、前述した透過型の集光系を構成す
る。
等からなる透明ブロックであり、入射光を所定の部位に
透過・集光する曲面４１と、該所定の部位に形成された
集光面４２とを備え、前述した透過型の集光系を構成す
る。
【００３４】また、５１は非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）
薄膜を光吸収物質として、透明ブロック４０の曲面４１
上に堆積して形成された太陽電池であり、前述した非集
光ＳＣを構成する。また、５２はＩｎＰを光吸収物質と
する、透明ブロック４０の集光面４２上に複数配設され
た太陽電池であり、前述した集光ＳＣを構成する。
薄膜を光吸収物質として、透明ブロック４０の曲面４１
上に堆積して形成された太陽電池であり、前述した非集
光ＳＣを構成する。また、５２はＩｎＰを光吸収物質と
する、透明ブロック４０の集光面４２上に複数配設され
た太陽電池であり、前述した集光ＳＣを構成する。
【００３５】前記構成において、透明ブロック４０に入
射された太陽光５３の一部は、ａ−Ｓｉ非集光ＳＣ５１
が形成される曲面４１で屈折・透過し、ＩｎＰ集光ＳＣ
５２に集光照射される。
射された太陽光５３の一部は、ａ−Ｓｉ非集光ＳＣ５１
が形成される曲面４１で屈折・透過し、ＩｎＰ集光ＳＣ
５２に集光照射される。
【００３６】非集光ＳＣ５１では、ａ−Ｓｉのエネルギ
ギャップＥｇ（ａ−Ｓｉ）以上のエネルギを持つ光が光
電変換され、Ｅｇ（ａ−Ｓｉ）以下のエネルギを持つ光
は透過する。透明ブロック４０のレンズ作用により集光
されたＥｇ（ａ−Ｓｉ）以下のエネルギを持つ光はＩｎ
Ｐ集光ＳＣ５２に入射する。ＩｎＰのエネルギギャップ
Ｅｇ（ＩｎＰ）はＥｇ（ａ−Ｓｉ）より小さいため、Ｅ
ｇ（ＩｎＰ）からＥｇ（ａ−Ｓｉ）までの間の光がＩｎ
Ｐ集光ＳＣ５２によって有効に電力に変換される。
ギャップＥｇ（ａ−Ｓｉ）以上のエネルギを持つ光が光
電変換され、Ｅｇ（ａ−Ｓｉ）以下のエネルギを持つ光
は透過する。透明ブロック４０のレンズ作用により集光
されたＥｇ（ａ−Ｓｉ）以下のエネルギを持つ光はＩｎ
Ｐ集光ＳＣ５２に入射する。ＩｎＰのエネルギギャップ
Ｅｇ（ＩｎＰ）はＥｇ（ａ−Ｓｉ）より小さいため、Ｅ
ｇ（ＩｎＰ）からＥｇ（ａ−Ｓｉ）までの間の光がＩｎ
Ｐ集光ＳＣ５２によって有効に電力に変換される。
【００３７】本例の場合も前述した形態の場合と同様
に、集光ＳＣとして効力を発揮するIII−V族半導体材料
の一種であるＩｎＰを使用している。ａ−Ｓｉは大面積
に亘って曲面上に容易に形成できるため、非集光ＳＣと
して好ましい。
に、集光ＳＣとして効力を発揮するIII−V族半導体材料
の一種であるＩｎＰを使用している。ａ−Ｓｉは大面積
に亘って曲面上に容易に形成できるため、非集光ＳＣと
して好ましい。
【００３８】なお、第１、第２及び第３の実施の形態で
は、集光系を１つの透明ブロックとし、非集光ＳＣをそ
の曲面上に半導体材料を堆積して形成した曲面形状を有
する単一の太陽電池としたが、集光系を複数の部材から
なる構造体（太陽電池を構造体の一部とする場合も含
む。）とし、その曲面に複数の太陽電池を配列させて全
体として曲面をなした非集光ＳＣとすることも本発明の
主旨に沿ったものであることは言うまでもない。
は、集光系を１つの透明ブロックとし、非集光ＳＣをそ
の曲面上に半導体材料を堆積して形成した曲面形状を有
する単一の太陽電池としたが、集光系を複数の部材から
なる構造体（太陽電池を構造体の一部とする場合も含
む。）とし、その曲面に複数の太陽電池を配列させて全
体として曲面をなした非集光ＳＣとすることも本発明の
主旨に沿ったものであることは言うまでもない。
【００３９】また、これらの実施の形態では構造の単純
さから集光ＳＣとして単一接合の太陽電池を使用した
が、価格面よりむしろ高機能が重視される宇宙用等にお
いては無駄になるスペクトル成分を極力小さくするた
め、タンデム型の素子を集光ＳＣとして採用することも
考慮されるべきものとなる。
さから集光ＳＣとして単一接合の太陽電池を使用した
が、価格面よりむしろ高機能が重視される宇宙用等にお
いては無駄になるスペクトル成分を極力小さくするた
め、タンデム型の素子を集光ＳＣとして採用することも
考慮されるべきものとなる。
【００４０】集光系における集光がどの程度行われれ
ば、本発明の効果が発揮されるかを実施の形態に即して
種々実験したところ、南中時において反射ないし透過し
た光線の５０％以上が集光ＳＣに入射されれば、十分な
効果を上げることが確認された。さらに通常の集光型シ
ステムと同様に、太陽追尾系を本発明の波長分割集光型
太陽電池に組み込むことは容易に行い得る。
ば、本発明の効果が発揮されるかを実施の形態に即して
種々実験したところ、南中時において反射ないし透過し
た光線の５０％以上が集光ＳＣに入射されれば、十分な
効果を上げることが確認された。さらに通常の集光型シ
ステムと同様に、太陽追尾系を本発明の波長分割集光型
太陽電池に組み込むことは容易に行い得る。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
太陽光スペクトルを使用材料に応じて適宜分割すること
と、集光動作の適・不適、曲面構成の適・不適に配慮し
た上で、集光ＳＣ・非集光ＳＣとして機能・価格面で最
適な材料を選択することにより、全体として高効率で性
能対価格比の良好な太陽電池を実現できる。
太陽光スペクトルを使用材料に応じて適宜分割すること
と、集光動作の適・不適、曲面構成の適・不適に配慮し
た上で、集光ＳＣ・非集光ＳＣとして機能・価格面で最
適な材料を選択することにより、全体として高効率で性
能対価格比の良好な太陽電池を実現できる。
【図１】本発明を説明するための概念図
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す構成図
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す構成図
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す構成図
１，２…集光系、１ａ，２ａ，１１，４１…曲面、１
ｂ，２ｂ，１２，４２…集光面、１０，４０…透明ブロ
ック、１２，４２…集光面、２１，３１，５１…非集光
ＳＣ、２２，３２，５２…集光ＳＣ。
ｂ，２ｂ，１２，４２…集光面、１０，４０…透明ブロ
ック、１２，４２…集光面、２１，３１，５１…非集光
ＳＣ、２２，３２，５２…集光ＳＣ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 武 東京都新宿区西新宿３丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 入射光を所定の部位に反射・集光する曲
面を有する集光系と、 該集光系の曲面上に配置された第１の太陽電池もしくは
太陽電池群と、 前記所定の部位に配置された第２の太陽電池もしくは太
陽電池群とからなり、 前記第１の太陽電池もしくは太陽電池群と、第２の太陽
電池もしくは太陽電池群とは、それぞれの光吸収波長が
互いに異なることを特徴とする波長分割集光型太陽電
池。 - 【請求項２】 曲面上に、第２の太陽電池もしくは太陽
電池群の光吸収波長に対応した波長成分の光を選択的に
反射する反射層を設けたことを特徴とする請求項１記載
の波長分割集光型太陽電池。 - 【請求項３】 入射光のうちの５０％以上を所定の部位
に反射・集光する曲面を有する集光系を備えたことを特
徴とする請求項１または２記載の波長分割集光型太陽電
池。 - 【請求項４】 入射光を所定の部位に透過・集光する曲
面を有する集光系と、 該集光系の曲面上に配置された第１の太陽電池もしくは
太陽電池群と、 前記所定の部位に配置された第２の太陽電池もしくは太
陽電池群とからなり、 前記第１の太陽電池もしくは太陽電池群と、第２の太陽
電池もしくは太陽電池群とは、それぞれの光吸収波長が
互いに異なることを特徴とする波長分割集光型太陽電
池。 - 【請求項５】 入射光のうちの５０％以上を所定の部位
に透過・集光する曲面を有する集光系を備えたことを特
徴とする請求項４記載の波長分割集光型太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8232129A JPH1079526A (ja) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | 波長分割集光型太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8232129A JPH1079526A (ja) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | 波長分割集光型太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1079526A true JPH1079526A (ja) | 1998-03-24 |
Family
ID=16934461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8232129A Pending JPH1079526A (ja) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | 波長分割集光型太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1079526A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101853887A (zh) * | 2010-04-22 | 2010-10-06 | 河北英沃泰电子科技有限公司 | 用于聚焦太阳能电池中的二次光学透镜 |
| CN104124301A (zh) * | 2013-04-25 | 2014-10-29 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 太阳能集光系统 |
| KR20190101065A (ko) * | 2018-02-22 | 2019-08-30 | 한국과학기술원 | 마이크로 광학 구조를 이용한 4단자 다중 접합 태양전지 |
-
1996
- 1996-09-02 JP JP8232129A patent/JPH1079526A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101853887A (zh) * | 2010-04-22 | 2010-10-06 | 河北英沃泰电子科技有限公司 | 用于聚焦太阳能电池中的二次光学透镜 |
| CN104124301A (zh) * | 2013-04-25 | 2014-10-29 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 太阳能集光系统 |
| KR20190101065A (ko) * | 2018-02-22 | 2019-08-30 | 한국과학기술원 | 마이크로 광학 구조를 이용한 4단자 다중 접합 태양전지 |
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