JPS5963673A - 光電池 - Google Patents

光電池

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JPS5963673A
JPS5963673A JP57170861A JP17086182A JPS5963673A JP S5963673 A JPS5963673 A JP S5963673A JP 57170861 A JP57170861 A JP 57170861A JP 17086182 A JP17086182 A JP 17086182A JP S5963673 A JPS5963673 A JP S5963673A
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JP
Japan
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electrode
film
solar cell
cvd method
heated
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JP57170861A
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Inventor
Takeshi Uda
毅 宇田
Katsumi Miyauchi
宮内　克己
Eiichi Maruyama
丸山　「えい」一
Juichi Shimada
嶋田　寿一
Yoshimasa Murayama
村山　良昌
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
    • H10F10/17—Photovoltaic cells having only PIN junction potential barriers
    • H10F10/172—Photovoltaic cells having only PIN junction potential barriers comprising multiple PIN junctions, e.g. tandem cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M10/46—Accumulators structurally combined with charging apparatus
    • H—ELECTRICITY
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    • 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
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は二次電池の充′魁を太陽電池に行なわせること
によシ、人為的なエネルキー消費なくして半永久的に使
用可能な電池に係シ、特に薄膜構造であるため、薄形、
軽量化に好適な光電池に関する。
〔従来技術〕
太陽電池を二次電池の充゛亀源として用いることにより
、昼仇に関係なく、かつ半永久的に作動する電池を実現
するという発明は公知である。しかし、従来発表されて
いるこのような電池においては、二次電池の構造から基
板として堅固な材質を用いなければならず、膜厚２重量
をろまシ小さくできない欠点があった。また、太陽電池
が二次電池の充電電源として十分でないために、二次電
池の放亀亀流を完全に回復することができず、寿命の点
でも問題があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は人為的なエネルギーを補充することなく
半永久的に作動する薄形、かつ軽量な電池を提供するこ
とにある。
〔発明の概要〕
最初に二次電池（以下Ｌａｔ池とよぶ）の動作子がイオ
ン＜Ｌｉ”＞となって固体電解質層を通過し、陽極に達
することによって生じる。すなわち、陽極は放電に伴な
いＬｉｘＴｉＳｔにおいてｘ＝Ｑから最大値ｘ　＝　’
ｌ、まで変化する。生じる起電力はＸ＝Ｏにおける最大
１［ｉ　２．５　Ｖからゆるヤかに減少し、Ｘ；１にお
いて１．８５Ｖに達し、それ以後は急激に減少する（第
１図）。
放電したＬ　ｉｉｔ池を充電するには約３Ｖ以上の起電
力をもつ電池を用いて行なわれる。反応は放電の場合と
全く逆で陽極中のＬｉが正イオンの形で固体電解質層を
通過し、陰極に到達することによって完了する。このと
き、放電後におけるＸの値が１をこえると完全な回復が
不可能となる。しかし、ｘく１の場合には現在までに放
電・充電過程を約１００回繰り返、した範囲内において
、いかなる劣化現象も認められていない。
源として３Ｖ程度の起電力を有する電池が必要であるこ
と、および、比較的短時間に充電する方が劣化の恐れが
ないことを考慮する時、充電電源として太陽電池が有力
な候補となるのは当然の帰結である。
次に太陽電池として、とくにＨを含有する微結晶Ｓ１（
以下μｍｓｉ：Ｈと略す）を用いたものが有利であるこ
とを説明する。ここでいうμｍｓｔ　：Ｈとはかなシ広
い概念でおって、微結晶界面にＨが付加することにニジ
界面の歪やダングリングボンドに起因する深い再結合中
心を少なくしている狭義の微結晶Ｓｉだけでなく、同様
の塩山によシ光励起キャリアの寿命の長い、ｎを含有す
さて、μｍ８１　：）１が太陽電池材料として有利とな
る第１点は開放端電圧が０．９〜１，２Ｖと大きいため
にｐｎ、ｐｉｎおよびショットキ接合構造を少なくとも
２ヶ含めば十分所定の起電力が得られる点でめる。第２
点は光吸収係数が大きいために膜厚を薄くできる点であ
る。第３点は比較的低温（１５０ｔｌ’〜４５０Ｃ）で
形成されるために基板、とじて選び得る材質の制約が少
ないことである。
もちろん従来のグロー放電法によるａ−ＢｉＨＨ太陽電
池を用いて構成してもよいことは明らかである。
膜厚の小さいこと、基板材質の制約の緩和は、またＬｉ
電池の特徴でもある。本発明は両者を同一基板上に形成
することによシ両者の特徴を生かした薄形、かつ軽量な
光電池の実現を可能としたものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第２図によシ説明する。３０
０Ｃに加熱したポリイミド系樹脂フィルム上にＴ　ｉ　
ｃ　ｔ４　とＨ，ＳをソースガスとしたＣＶＤ法または
ズラズマＣＶＤ法によシＴ　ｔ　ｓ。
電極を形成する。ついで、Ｌｔ４ｓ：ｏ、・Ｌｉ、ＰＯ
。
をスパッタすることにより固体電解質層を設ける。
つぎに裏側の樹脂フィルム上にＡＡ電極を形成する。基
板を２５００に加熱し、Ｈｚ　雰囲気のもとでｓｉＨ，
を、７ｙズマＣＶＤ法にＬｐｉｔ−８ｉ：Ｈ層を設ける
。最初ヱＨ８を雰囲気カス中に混入することによｉｎ形
層を５６ｎｍの厚さに形成する。
ついで５ＱＱｆ１ｍの厚さの１層を設け、その上にＢ、
Ｈ，を雰囲気カス中に混入することによシ１５ｎｍの厚
さをもつｐ層を形成する。以上の手続を２回くシ返すこ
とによｐ、ｐｉｎ単位構造を２段積み重ねた膜を形成す
る。その上にネ丈透Ｆ３Ａｔｆ！を設けることによシ太
陽電池の構造が完成する。
基板を１００Ｃに加熱し、ｈｔ、ｓｔｏ。
ｂｉ、ｐｏ、自体電解質層の上にＬｉＡｔ電極を設ける
。Ｌ＝ｔの上にＮｉなどの集電体と５ｉ３Ｎ４などのパ
ッシベーション膜を設ける。最後に図に示したように出
力端子を設ける。
上記構造において、１回の放電で流れ得る全電荷蓋はＴ
ｔｓ、からｈｉＴｔｓ２への変化に対応するため陽極の
体積により決定される。すなわち、ｌｄの体積をもりＴ
ｔｓ、電極に対して０．８Ａｈｒの電荷量がとｐ出され
る。したがって、たとえは、電極面Ｍ　１０　ｃｔｎ　
）膜厚１０μｍに対して０．８　Ｘ　１Ｏ−３Ａｈｒす
なわち、１μ八へ度の電流値で使用するとすれは約８０
０向間の連続使用が可能である。
一方、不構造における太陽用を池においては、太陽光の
もとで１００１ｎＡ以上の電流がとりだせるので充電に
は１分間以内で十分である。［１１天、室内等において
は数時間の充電時間を必要とする場合もあるが、現実問
題として８００時間の連続動作を行なうことは少なく、
図のように動作していない時には常に充電モードになる
ようにしておけば実用−ヒの問題点はほとんどないと考
えられる。ただし、その用途に応じ、Ｌ１醒池起亀力の
限界電圧（１，８５Ｖ）を越える電圧低下に伴なう劣化
を防止するために臨界電圧近傍で警告灯が点火するよう
な回路を設けておくなどの工夫が必要となる場合もある
。
また、本実施列ではＬｉ′ａ池を主′電池として用い太
陽′電池を充電電源として用いたが、太陽電池を主−池
とし、Ｌ１紙池を従属的な蓄電池として用いる使用法も
考えられる。
〔発明の効果〕
μｍｓ　ｌ：　Ｈ−ｒａ−ｓ　ｌ：　ｌｉを母体として
用いた太陽電池の効率はここ数年自主の一途をたどって
いる。しかし、当然のことながら、太陽電池は光照射中
でしか動作しない。この点を補うために充電可能な二次
電池と組み合わせて用いるという自然な着想に到達する
。しかし、従来発表されている二次電池においてはその
構造から堅固な基板を用いなければならず膜厚に限界（
最小のもので１．３聴）があシ、またこのため重量のあ
るものにならざるを得なかった。また、起重力、電流値
とも二次電池と太陽電池とのマツチングが良くなく寿命
の点でも問題があった。
本発明によれば、これらの欠点を完全に見、服できる。
特に強調しておきたい利点は薄膜化と軽輩化である。最
近主コンピューターと端末との情報の交換を少なくする
要求から、マ・１クロ・コンピューター内蔵のキャッシ
ュ・カード等が開発式れている。本発明による英電池は
このようなキャッシュ・カードの内蔵電池としてうって
つけである。
また通常の電卓、駆動電源としても好適でろる。さらに
、人工衛星の電源等にもその応用が考えられる。
捷だ基板としてはカラス基板のように堅固な材質のみな
らず、ホリイミド系などの樹脂フィルムまた、′■自Ｉ
　Ｎｂｌ　ｖ、ＭＯ＋ステンレス合金などの金属箔など
の変形にとむ材質を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
第１図はＬｊｉ亀池電池電にともなう起重力の変化を示
す図、第２図は本発明による光電池実施例の縦断面図で
ある。 １・・・透明電極、２・・・ｌ、ｉ化合物電極、３・・
・ＴｊｌｉＳ２電極、４・・・Ａ７電極、５・・・ｎ形
μｍＳｉ：Ｈ層、６・・・１形μｍＳｉ：Ｈ層、７・・
・ｐ形μｍＳｉ：Ｈ層、８・・・ポリイミド合成樹脂膜
、９・・・ＬＩ４ＳＩＯ４：Ｌｉ３ＶＯ４固体亀解層、
１０・・・ＮＩとＳ凰３Ｎ４カラなるパッシベーション
膜。 代理人　弁理士　薄田利幸 箪　１　　図 葛　２　図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、太陽電池と薄膜二次電池とを同一基板の片側または
    両側に設けたことを特徴とする光電池。 ２、太陽電池は氷菓を含有する非晶質、微結晶あるいは
    多結晶薄膜Ｓｉを母体とし、ｐｎ、ｐｉｎまたはショッ
    トキ接合の単位構造を少なくとも二つ以上含むことを特
    徴とする特許精求軛囲第１項記載の光電池。 ３、二次電池はか−−ｉ〒１ｉ噴を寺り態化合物よシな
    る陰極とｉ、１４Ｓｉ０４・Ｌｉ１Ｐ０４よシなる固体
    電解質層とＴｉｓ、よシなる陽極よ＃）構成されること
    を特徴とする特許請求範囲第１項又は第２項記載の光電
    池。 ４、基板が樹脂フィルムまたは金属箔であることを特徴
    とする特許請求範囲第１項から第３項までのいずれかに
    記載の光電池。
JP57170861A 1982-10-01 1982-10-01 光電池 Pending JPS5963673A (ja)

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JP57170861A JPS5963673A (ja) 1982-10-01 1982-10-01 光電池
KR1019830004551A KR840006573A (ko) 1982-10-01 1983-09-28 광전지(光電池)
EP83305941A EP0108492A2 (en) 1982-10-01 1983-09-30 Composite photocell

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KR840006573A (ko) 1984-11-30

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