JPS5946426B2 - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
太陽電池の製造方法Info
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- JPS5946426B2 JPS5946426B2 JP54146651A JP14665179A JPS5946426B2 JP S5946426 B2 JPS5946426 B2 JP S5946426B2 JP 54146651 A JP54146651 A JP 54146651A JP 14665179 A JP14665179 A JP 14665179A JP S5946426 B2 JPS5946426 B2 JP S5946426B2
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- solar cells
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/022433—Particular geometry of the grid contacts
-
- 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
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は大面積の半導体層を用いた太陽電池の製造方法
に関する。
に関する。
太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するのに半導体
による太陽電池が利用されるが、その変換効率は10%
程度であり、100Wの出力を得るのには177Z″前
後のパネル面積の太陽電池が必要である。
による太陽電池が利用されるが、その変換効率は10%
程度であり、100Wの出力を得るのには177Z″前
後のパネル面積の太陽電池が必要である。
従つて太陽電池素子の面積が小さい時には多数の素子を
並列または直列に接続して用いなければならず、組立あ
るいは保守の面で面倒な点が多む)。それ故電池素子の
面積はできるだけ大きいことが望ましい。このためには
共通基板上にグロー放電法、スパッタリング法あるいは
CVD法などにより広い面積の半導体層を被着し、その
層を利用して光電変換活性領域を形成する。このような
太陽電池の一例を第1図に示す。
並列または直列に接続して用いなければならず、組立あ
るいは保守の面で面倒な点が多む)。それ故電池素子の
面積はできるだけ大きいことが望ましい。このためには
共通基板上にグロー放電法、スパッタリング法あるいは
CVD法などにより広い面積の半導体層を被着し、その
層を利用して光電変換活性領域を形成する。このような
太陽電池の一例を第1図に示す。
図において大面積、例えば1×lwlのステンレス鋼の
平滑な基板1の全面にモノシランガスをグロー放電によ
り分解し析出させることで非晶質シリコン層が形成され
ている。この非晶質シリコン層は、供給モノシランガス
の切換によつて導電形および導電率を変えることで、基
板側から順に、例えば、n形低抵抗シリコンのn1層2
、真性またはn形高抵抗シリコンのl層3およびp形低
抵抗シリコンのpf層4の三層構造とされpin接合を
形成している。この太陽電池に光が入射すると、シリコ
ン層内に正孔・電子対が発生し、Pln接合に基づく空
乏層の内部電界によつて電子は基板側にそして正孔はp
1層側に分離されて光起電力を生ずる。
平滑な基板1の全面にモノシランガスをグロー放電によ
り分解し析出させることで非晶質シリコン層が形成され
ている。この非晶質シリコン層は、供給モノシランガス
の切換によつて導電形および導電率を変えることで、基
板側から順に、例えば、n形低抵抗シリコンのn1層2
、真性またはn形高抵抗シリコンのl層3およびp形低
抵抗シリコンのpf層4の三層構造とされpin接合を
形成している。この太陽電池に光が入射すると、シリコ
ン層内に正孔・電子対が発生し、Pln接合に基づく空
乏層の内部電界によつて電子は基板側にそして正孔はp
1層側に分離されて光起電力を生ずる。
即ちpln接合は光電変換活性領域としての機能を果す
。この起電力はp1層4の上に、例えば格子状に設けら
れた電極層5と基板1とから取出される。なお、一般的
には、p層4と電極層5との間に透明電極を介挿し、横
方向の電気抵抗を低減させるようにしている。このよう
な太陽電池において、半導体層の厚さは図では拡大して
示してあるが、n1層2、i層3およびp1層4を合せ
ても1μm程度である。
。この起電力はp1層4の上に、例えば格子状に設けら
れた電極層5と基板1とから取出される。なお、一般的
には、p層4と電極層5との間に透明電極を介挿し、横
方向の電気抵抗を低減させるようにしている。このよう
な太陽電池において、半導体層の厚さは図では拡大して
示してあるが、n1層2、i層3およびp1層4を合せ
ても1μm程度である。
そのため半導体層生成の際にピンホールを生ずることが
あり、この場合には基板と電極層とが局部的に短絡状態
となる。また基板上にごく微細な導電性の塵が付着した
だけでも同様の事態となる。そしてこのような欠陥部が
存在すると、光入射時の光電流がこの部分を通つて無効
電流として流れてしまい太陽電池の出力を低下させる。
電池の面積が大きければ大きいほどこの欠陥の発生する
確率は高くなる。この問題はPin接合の代りにシヨツ
トキ一障壁を形成して光電変換を行う太陽電池において
も同様に存在する。本発明の目的は半導体層に欠陥が存
在しても出力の低下を最小限に抑えることができる太陽
電池の製造方法を提供することにある。
あり、この場合には基板と電極層とが局部的に短絡状態
となる。また基板上にごく微細な導電性の塵が付着した
だけでも同様の事態となる。そしてこのような欠陥部が
存在すると、光入射時の光電流がこの部分を通つて無効
電流として流れてしまい太陽電池の出力を低下させる。
電池の面積が大きければ大きいほどこの欠陥の発生する
確率は高くなる。この問題はPin接合の代りにシヨツ
トキ一障壁を形成して光電変換を行う太陽電池において
も同様に存在する。本発明の目的は半導体層に欠陥が存
在しても出力の低下を最小限に抑えることができる太陽
電池の製造方法を提供することにある。
この目的は導電性基板のほぼ全面に光電変換活性領域を
構成する半導体層を設け、この半導体層の基板と反対の
側に相互に離された複数の電極を形成し、それらの電極
のうち基板との間に所定の光電特性を示すものを基板と
絶縁して設けられた共通引出導体と接続することにより
達成される。
構成する半導体層を設け、この半導体層の基板と反対の
側に相互に離された複数の電極を形成し、それらの電極
のうち基板との間に所定の光電特性を示すものを基板と
絶縁して設けられた共通引出導体と接続することにより
達成される。
以下図面を用いて本発明の実施例について説明する。第
2図において、厚さ0.2mmの片面を研磨処理したス
テンレス鋼からなる基板1の上に、膜厚30nmの非晶
質シリコンn+層2、膜厚0.5μmの非晶質シリコン
i層3、膜厚10nm1の非晶質シリコンp+層4が順
次堆積されている。非晶質シリコン層は圧力0.1〜1
T0rr0)SiH4ガスに13.56MHzの高周波
電界を印加し、グロー放電を生起することにより分解し
、200〜300℃に加熱した基板上に堆積させる。n
+層、p+層の場合はSiH4ガスにそれぞれモル比で
1%のPII3ガス、B2H6ガスを添加し、グロー放
電分解することにより形成される。p+層4の上には、
第3図から分かるように、複数の櫛形電極5および櫛形
の共通引出導体6が、例えば積層蒸着されたTi層およ
びAg層により形成されている。各電極5は相互にそし
てさらに共通引出導体6とも離して配置されている。な
お、各櫛形電極5毎に分離した透明電極をp+層4上に
設け、電池の内部抵抗を低減することも勿論可能である
。透明電極としては、例えばITO膜が真空蒸着法によ
り形成される。電極5あるいは透明電極相互間またそれ
らと共通引出導体6との間隔は、その部分にある非晶質
半導体層2,3,4の横方向の抵抗によつて電極5と基
板1の間に形成される各光電変換単位7間を電気的に分
離するに充分な寸法にされている。例えば非晶質シリコ
ン層を用いた本実施例の場合は、3n程度の間隔が必要
である。各単位7は独立に光電特性を試験することが可
能で、例えば光照射時の開放電圧が所定の値に達してい
るかどうかによつて特性の良否、すなわちその部分の非
晶質半導体層の欠陥の有無を判定することができる。次
いで半導体層に欠陥の存在する光電変換単位7を除き他
の単位7を、共通引出線6と電気的に接続する。接続は
例えば導電性ペースト(Ag系、Cu系、カーボン系)
をスクリーン印刷等のマニユアル的な方法で所定の部分
に塗布し、150℃で1時間空気中で硬化させることに
よつてなされる。導電性ペーストの代りに導線のろう付
けによつて接続してもよい。このようにすれば良品の変
換単位7のみが並列接続され、光入射時に無効電力が流
れることがないから、引出導体6と基板1とから高い出
力を取出すことができる。上述の方法によつて1m×1
mのステンレス基板上にn+層、i層、p+層よりなる
非晶質シリコン膜を形成し、その上に95mm×95m
uの寸法の互いに分離されたTOを形成し、さらに各0
の上に櫛形電極を形成することにより、合計100個の
光電変換活性領域を形成した。それら各々について、太
陽光下で出力特性を測定したところ、殆どものの開放電
圧は0.7V以上であつたが、3個については短絡特性
に近い約0.1Vの値を示した。これら100個を全て
共通引出線に接続した場合の太陽光下における出力特性
は開放電圧0.75V1短絡電流90A1曲線因子0.
47で出力は31.7Wであつた。一方、本発明に従い
、著しく開放電圧の低い3個を除外して接続したときの
特性は、開放電圧0.80V1短絡電流87.5A1曲
線因子0.64で出力は44.8Wであつた。即ち、本
発明の適用により、従来の方法の約140%の出力が得
られ、極めて高い効果が確認された。共通引出導体6を
半導体層と絶縁すると特に有効である。なぜなら引出導
体6で覆われた半導体層の部分に欠陥が存在し、引出導
体6と基板1の間に無効電流が流れるのを防止できるか
らである。このためには引出導体6を、例えば半導体層
3に絶縁性接着剤ではりつけた良導電性金属条で構成す
るのが望ましい。基板1としてはアルミニウム板を用い
てもよく、また導電膜を塗布したガラス板を用いてもよ
い。
2図において、厚さ0.2mmの片面を研磨処理したス
テンレス鋼からなる基板1の上に、膜厚30nmの非晶
質シリコンn+層2、膜厚0.5μmの非晶質シリコン
i層3、膜厚10nm1の非晶質シリコンp+層4が順
次堆積されている。非晶質シリコン層は圧力0.1〜1
T0rr0)SiH4ガスに13.56MHzの高周波
電界を印加し、グロー放電を生起することにより分解し
、200〜300℃に加熱した基板上に堆積させる。n
+層、p+層の場合はSiH4ガスにそれぞれモル比で
1%のPII3ガス、B2H6ガスを添加し、グロー放
電分解することにより形成される。p+層4の上には、
第3図から分かるように、複数の櫛形電極5および櫛形
の共通引出導体6が、例えば積層蒸着されたTi層およ
びAg層により形成されている。各電極5は相互にそし
てさらに共通引出導体6とも離して配置されている。な
お、各櫛形電極5毎に分離した透明電極をp+層4上に
設け、電池の内部抵抗を低減することも勿論可能である
。透明電極としては、例えばITO膜が真空蒸着法によ
り形成される。電極5あるいは透明電極相互間またそれ
らと共通引出導体6との間隔は、その部分にある非晶質
半導体層2,3,4の横方向の抵抗によつて電極5と基
板1の間に形成される各光電変換単位7間を電気的に分
離するに充分な寸法にされている。例えば非晶質シリコ
ン層を用いた本実施例の場合は、3n程度の間隔が必要
である。各単位7は独立に光電特性を試験することが可
能で、例えば光照射時の開放電圧が所定の値に達してい
るかどうかによつて特性の良否、すなわちその部分の非
晶質半導体層の欠陥の有無を判定することができる。次
いで半導体層に欠陥の存在する光電変換単位7を除き他
の単位7を、共通引出線6と電気的に接続する。接続は
例えば導電性ペースト(Ag系、Cu系、カーボン系)
をスクリーン印刷等のマニユアル的な方法で所定の部分
に塗布し、150℃で1時間空気中で硬化させることに
よつてなされる。導電性ペーストの代りに導線のろう付
けによつて接続してもよい。このようにすれば良品の変
換単位7のみが並列接続され、光入射時に無効電力が流
れることがないから、引出導体6と基板1とから高い出
力を取出すことができる。上述の方法によつて1m×1
mのステンレス基板上にn+層、i層、p+層よりなる
非晶質シリコン膜を形成し、その上に95mm×95m
uの寸法の互いに分離されたTOを形成し、さらに各0
の上に櫛形電極を形成することにより、合計100個の
光電変換活性領域を形成した。それら各々について、太
陽光下で出力特性を測定したところ、殆どものの開放電
圧は0.7V以上であつたが、3個については短絡特性
に近い約0.1Vの値を示した。これら100個を全て
共通引出線に接続した場合の太陽光下における出力特性
は開放電圧0.75V1短絡電流90A1曲線因子0.
47で出力は31.7Wであつた。一方、本発明に従い
、著しく開放電圧の低い3個を除外して接続したときの
特性は、開放電圧0.80V1短絡電流87.5A1曲
線因子0.64で出力は44.8Wであつた。即ち、本
発明の適用により、従来の方法の約140%の出力が得
られ、極めて高い効果が確認された。共通引出導体6を
半導体層と絶縁すると特に有効である。なぜなら引出導
体6で覆われた半導体層の部分に欠陥が存在し、引出導
体6と基板1の間に無効電流が流れるのを防止できるか
らである。このためには引出導体6を、例えば半導体層
3に絶縁性接着剤ではりつけた良導電性金属条で構成す
るのが望ましい。基板1としてはアルミニウム板を用い
てもよく、また導電膜を塗布したガラス板を用いてもよ
い。
高い出力電圧が必要な場合は、この太陽電池を直列にし
て用いる。小面積の太陽電池を直列にした場合は、鳥が
とまつたりして太陽電池が影になればその太陽電池が絶
縁体となり、直列の系全体の出力が零になつてしまうが
、本発明によつてつくられた大面積の太陽電池を用いれ
ば全面が影になることが無く、系全体の出力が零になる
のを防止できる。以上のように本発明は大面積の半導体
層上に分割電極を設け、半導体層に欠陥のない個所の電
極のみを引出導体に接続して大面積の太陽電池を得るも
のであり、欠陥に帰因する無効電流を除いた出力の高い
太陽電池の製造を可能にする。
て用いる。小面積の太陽電池を直列にした場合は、鳥が
とまつたりして太陽電池が影になればその太陽電池が絶
縁体となり、直列の系全体の出力が零になつてしまうが
、本発明によつてつくられた大面積の太陽電池を用いれ
ば全面が影になることが無く、系全体の出力が零になる
のを防止できる。以上のように本発明は大面積の半導体
層上に分割電極を設け、半導体層に欠陥のない個所の電
極のみを引出導体に接続して大面積の太陽電池を得るも
のであり、欠陥に帰因する無効電流を除いた出力の高い
太陽電池の製造を可能にする。
第1図は従来の太陽電池の一例の部分断面図、第2図は
本発明の一実施例による太陽電池の部分断面図、第3図
はその平面図である。 1・・・・・・基板、2・・・・・・半導体n+層、3
・・・・・・半導体1層、4・・・・・・半導体p+層
、5・・・・・・電極、6・・・・・・共通引出導体。
本発明の一実施例による太陽電池の部分断面図、第3図
はその平面図である。 1・・・・・・基板、2・・・・・・半導体n+層、3
・・・・・・半導体1層、4・・・・・・半導体p+層
、5・・・・・・電極、6・・・・・・共通引出導体。
Claims (1)
- 1 導電性基板のほぼ全面に光電変換活性領域を構成す
る半導体層を設け、該半導体層の前記基板と反対の側に
相互に離された複数の電極を備え、該電極のうち前記基
板との間に所定の光電特性を示すものを基板と絶縁して
設けられた共通引出導体と接続することを特徴とする太
陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP54146651A JPS5946426B2 (ja) | 1979-11-13 | 1979-11-13 | 太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP54146651A JPS5946426B2 (ja) | 1979-11-13 | 1979-11-13 | 太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5669873A JPS5669873A (en) | 1981-06-11 |
JPS5946426B2 true JPS5946426B2 (ja) | 1984-11-12 |
Family
ID=15412541
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP54146651A Expired JPS5946426B2 (ja) | 1979-11-13 | 1979-11-13 | 太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5946426B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4451970A (en) * | 1982-10-21 | 1984-06-05 | Energy Conversion Devices, Inc. | System and method for eliminating short circuit current paths in photovoltaic devices |
US4464823A (en) * | 1982-10-21 | 1984-08-14 | Energy Conversion Devices, Inc. | Method for eliminating short and latent short circuit current paths in photovoltaic devices |
US4443652A (en) * | 1982-11-09 | 1984-04-17 | Energy Conversion Devices, Inc. | Electrically interconnected large area photovoltaic cells and method of producing said cells |
FR2548443B2 (fr) * | 1983-06-30 | 1987-05-07 | Telemecanique Electrique | Perfectionnement aux interrupteurs electriques utilisant un ecran isolant qui cisaille l'arc apparaissant entre les contacts |
EP2232567A2 (en) * | 2007-12-11 | 2010-09-29 | Evergreen Solar, Inc. | Photovoltaic panel and cell with fine fingers and method of manufacture of the same |
-
1979
- 1979-11-13 JP JP54146651A patent/JPS5946426B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5669873A (en) | 1981-06-11 |
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