JPS61174779A - 集光型発電装置 - Google Patents

集光型発電装置

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JPS61174779A
JPS61174779A JP60017408A JP1740885A JPS61174779A JP S61174779 A JPS61174779 A JP S61174779A JP 60017408 A JP60017408 A JP 60017408A JP 1740885 A JP1740885 A JP 1740885A JP S61174779 A JPS61174779 A JP S61174779A
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JP
Japan
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amorphous semiconductor
solar cell
light converging
light
layer
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Application number
JP60017408A
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English (en)
Inventor
Jun Takada
純 高田
Yoichi Hosokawa
洋一 細川
Yoshinori Yamaguchi
美則 山口
Yoshihisa Owada
太和田 喜久
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators
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    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

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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】 [産業上の利用分野] 本発明は集光型発電装置に関する。
[従来の技術] 従来、非晶質半導体太陽電池、たとえばa−3i;H型
太陽電池が発電装置として使用されている。
[発明が解決しようとする問題点] a−3i:H型太陽電池で代表される非晶質半導体太陽
電池においては、主として光照射に附随する昇温にとも
なう電極金属の半導体中への熱拡散により、太陽電池性
能の劣化がおこる。とくに高温に加熱される集光型発電
装置に非晶質半導体太陽電池を用いると、太陽電池性能
の劣化かはげしく、非晶質半導体太陽電池を集光型発電
装置に使用することができないのが実状である。
本発明は電極金属の半導体中への熱拡散を抑制し、非晶
質半導体太陽電池の耐熱性を改善し、集光型発電装置を
開発することを目的とするものである。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、集光装置および耐熱性非晶質半導体太陽電池
を組み合わせたことを特徴とする集光型発電装置に関す
る。
[実施例] 本発明に用いる耐熱性非晶質半導体太陽電池とは、TO
〜150℃という高温で用いたばあいに太陽電池性能の
低下が少ない、厚さ102〜106人程度、好ま成長は
0.02〜100左程度の非晶質半導体層を有する太陽
電池のことである。このような太陽電池の具体例として
は、半導体と少なくとも一方の電極との間に、厚さ5〜
100人のシリサイド形成元素層を設けた耐熱性非晶質
半導体素子を発電部に用いた太陽電池があげられる。
前記のごときシリサイド形成元素層を有する非晶質半導
体太陽電池では、該シリサイド形成元素層または該層か
ら形成されたシリサイド層により電極金属の拡散がブロ
ックされるため、N極金属の半導体中への拡散が抑制さ
れ、太陽電池の耐熱性は非常に優れたものとなる。
前記半導体としては、非晶質または結晶質を含む非晶質
半導体であればとくに限定はない。
このような半導体の具体例としては、a−3i:H。
a−3i:F:H,a−3iGe:Hla−3iSn:
H,a−3iN:H、a−3iGe:F:)i、 a−
3iSn:F:Hla−3i:N:F:H,a−3iC
:Hla−8iC:F:H、a−3iO:H、a−3i
O:F:Hなどがあげられる。前記半導体は、p型、n
型、真性のいずれでおってもよい。
前記シリサイド形成元素としては、たとえばLl、Na
、 Ka、 Rb、 Cs、 Hg、Ca、 Sr、 
Ba、 sc、 Y 。
La、 丁1、 Zr、  )If、  V  、  
Nb、 丁a、  Cr、  No、  W  、 H
n。
Re、 Fe、 Ru、Os、 Co、 Rh、 Ir
、 Ni、Pd、 Ptなどがあげられる。
前記電極は入光側の電極であってもよく、裏面電極であ
ってもよい。該入光側の電極としては、たとえばITO
、ITO/SnO□、5no2、In2o3、Cd  
SnO(X=0.5〜2、■=2〜4)、■r7o1−
7y (Z=0.33〜0.5)などからなる金属化合物層か
らなる電極が代表例としてあげられるが、これらに限定
されるものではない。また前記裏面電極としては、通常
裏面電極として用いられる金属、合金などから形成され
る裏面電極であればとくに限定なく使用されうるが、前
記シリサイド形成元素以外の元素からなる裏面電極ある
いは前記シリサイド形成元素を含まない合金などから形
成されている電極であることが、形成されるシリサイド
層の厚さなどを所望の値にしやすく、経時変化が少ない
などの点から好ましい。
前記裏面電極の具体例としては、A1、A(1、Au、
SUS 、 Ni、 Cu、 Lんちゅう、鉄、ZnS
Tiなど、好ましく波長0.6.izm以上の光に対す
る反射率が20〜99%、ざらに好ましくは45〜99
%と高く、電気伝導度が0.lX105〜6.2〜10
5  (Ω・cm )−”と大きい金属から形成された
電極がめげられるが、これらに限定されるものではない
。前記光に対する反射率が高く、電気伝導度の大きい裏
面電極としては、Cu、 Ag、AUなどの金属から形
成された裏面電極があげられる。なお裏面電極は単層で
あってもよく、多層であってもよいが、多層のばあいに
はシリサイド形成元素層に接する層が前記光に対する反
射率が高く、電気伝導度の大きい金属層であることが、
反射光の有効利用、直列抵抗の低下などの点から好まし
い。
なお半導体と少なくとも一方の電極との間にシリサイド
形成元素層が設けられていればよいが、以下の説明は裏
面電極と半導体との間にシリサイド形成元素層が設けら
れた具体例について行なう。
前記具体例においては、半導体と裏面電極との間に厚さ
5〜100A、好ましくは7〜40Aのシリサイド形成
元素層が設けられている。該シリサイド形成元素層の厚
さが5人未満になると、均一で品質のよい層かえられな
くなったり、裏面電極を形成する金属の半導体中への熱
による拡散を充分防止することができなくなったりする
。また層の厚さが100人をこえると、該層が存在する
ために直列電気抵抗が増したり、光の吸収が増し、シワ
サイド形成元素層の形成に時間かかかったりするという
問題が生ずる。
シリサイド形成元素層の厚さは蒸着時の撮動子モニター
値を用いて測定してもよいし、]8Mなどの表面分析か
ら求めた厚さの検量線を利用して測定してもよい。
つぎに本発明に用いる耐熱性非晶質半導体太陽電池の製
法を、光入射側から順にp型、i型、p型の半導体を設
けた太陽電池を例にとり説明する。
まず透明電極を設けた透明基板上に、常法により非晶質
のp層、i層、n層を形成する。そののちシリサイド形
成元素の1種であるクロムを用いて通常の電子ビーム蒸
着法により、所定の厚さの層を形成する。もちろんクロ
ムをスパッター用ターゲットを用いてスパッター法によ
り堆積させてもよい。
そののち裏面電極を常法にもとづき堆積させることによ
り、本発明に用いる耐熱性非晶質半導体太陽電池かえら
れる。
上記説明ではpin型太陽電池について説明したか、シ
ョットキ型やpn型の太陽電池おるいは他の太陽電池に
ついても同様である。また太陽電池はへテロ接合の太陽
電池でおってもよく、ホモ接合の太陽電池であってもよ
い。
このようにして作製された耐熱性非晶質半導体太陽電池
は、このままでも加熱による太陽電池性能の低下が少な
く良好な特性を有するものであるが、ざらに180〜成
膜温度(180〜400℃)で0.5〜4時間時間熱処
理すると、シリサイド形成元素層がシリサイド化し、裏
面電極や半導体であるSi層との接触をよくすることが
でき、その界面の直列抵抗を減少させることができる。
本発明においては、前記のごとき耐熱性非晶質半導体太
陽電池と集光装置とを組み合わせて、本発明の集光型発
電装置が製造される。
前記太陽電池と集光装置との組み合わせにはとくに制限
はないが、太陽電池の温度が最も上昇する温度である集
光装置で集められた光が太陽電池に入光して発電する際
の温度が150℃以下になるようにすることが好ましく
、70〜150°Cになるようにすることがざらに好ま
しい。この範囲に太陽電池の温度を調整するには集光比
を適当に選ぶことによって行なってもよいし、高い集光
比によって発電するばあいには、強制的に冷却してもよ
い。またハイブリッドタイプで熱を有効利用してもよい
。該温度が150℃をこえると、主に電圧の低下にとも
なって太陽電池の効率が低下する傾向が生じる。また該
温度が70〜150’Qのばあいにざらに好ましいのは
、下記のごとき理由による。
すなわち、a−3i:H型太陽電池は電極金属の半°導
体中への拡散のみならず、光照射によっても劣化する。
光劣化はステブラ−・ロンスキ−効果として知られてい
るように、アニーリングによって性能が回復する。また
高温下でこの種の太陽電池を使用したば必いの光劣化率
は、低温下で使用したばあいにくらべて小ざい。この効
果は使用温度が高温になる程大きい。たとえばアルコ・
ソーラー(ARCO5olar)社のエイチ・ニス・ウ
ルラル(H,S、 Ul fat)らの研究結果では、
30.60190℃での光劣化率はそれぞれ約26.1
7.10%と小さくなる。しかしその半面、高温になる
に従って開放電圧が低下する。本発明者らの研究では5
0℃のばあいの効率を1とすると、80℃,100℃、
150℃での効率はそれぞれ0.94.0188.0.
68と低下する。耐熱性非晶質半導体太陽電池を用い、
集光型発電装置にすると、前記のごとき効果および集光
による効果の総合である発電力が、70〜150℃で向
上するのである。
水升刀りに用いる集光装置の具体例としては、たとえば
パラボラ型のアルミニウム製や銀を蒸着あるいはメッキ
した金属面などを用いて集光する装置で代表される光を
反射させて集光する装置や、レンズを用いて集光する装
置で代表される光を透過させて集光する装置などがめげ
られる。
本発明の集光型発電装置を実施例にもとづき説明する。
実施例1 厚さ100OAのITO/SnO2透明電極を設けた厚
さ1mの青板ガラス基板上に、基板温度約200℃。
圧力約ITOrrにて、SiH4、B2H6からなる混
合カス、SiH4、H2からなる混合ガス、s r H
4、PH3からなる混合ガスをこの順に用いて、グロー
放電分解法にてそれぞれアモルファスタイプのp層を1
20A、i層を5000人、nMを300人の厚さにな
るように堆積させた。
そののち、クロム層を電子ビーム蒸着法にて10−6 
TOrrで厚さが20人になるようにn層上に堆積させ
たのち、つづいてApを1000人の厚さに堆積させた
。ついで200℃で2時間熱処理して太陽電池を製造し
た。
えられたガラス/ ITO/SnO2/ PIN /ク
ロムシリサイド/Agなる構造で受光面積1crAのa
−3i:H型太陽電池を用い、パラボラ型のアルミニウ
ム製反射板を用いて6倍に集光し、太陽電池の温度を8
0°Cに保った状態で発電した。
12月の太陽光で集光したばあいの出力は17mWZC
屑であった。
屋外で2力月間開放状態で集光照射したばめいの劣化率
は約3%ときわめて少なく安定していた。
一方、集光しないで同一の太陽電池を用いて太陽光で発
電したばあいの出力は3.8mW/Cmであった。
[発明の効果] 本発明の装置は、 1 集光型であるので、小面積の非晶質半導体太陽電池
で大電力を発電させうる 2 小面積の太陽電池であるので、ピンホールなどによ
る歩留低下という問題は非常に少ない 3 拡散ブロック層を有する耐熱性非晶質半導体太陽電
池を発電部に用いているので、熱劣化かほとんど生じな
い 4 70〜150°Cという高温で使用するので光劣化
が極めて少ない などの特徴を有するものである。
手続?m正書く自発) 昭和60年3月5日 特許庁長官 志 賀  学  殿 2発明の名称 集光型発電装置 3補正をする者 事件との関係  特許出願人 住 所  大阪市北区中之島三丁目2番4号4代理人 
〒540      つ′ はか1名 5補正の対象 (1)  明細書の「発明の詳細な説明」の欄(2) 
 明細書の「図面の簡単な説明」の欄(31図  面 6補正の内容 (1)  明細書11頁7行のあとに改行して「集光装
置として光を反射させて集光する装置を用いるばあい、
第1図に示すように太陽の方向と(ま反対の方向からの
光、すなわち集光装置(1)で反射した反射光も存在す
るので、耐熱性非晶質半導体太陽電池の表裏の両側で光
入射が可能な太陽電池(A)を用いることが、光の有効
利用の点から好ましいことはいうまでもない。
前記のごとき表裏の両側から光入射が可能な太陽電池の
具体例としては、たとえば2枚の耐熱性非晶質半導体太
陽電池をはりあわせたタイプ(タイプ1)のものでもよ
いし、両面が透明電極タイプ(タイプ2)のものでもよ
い。
また第2図または第3図にそれぞれ示すように角状のパ
イプ(2)または円筒状のパイプ(3)上や、あるいは
棒上に太I!!電池(8)を形成したタイプ(それぞれ
タイプ3、タイプ4およびタイプ5)のものでもよい。
タイプ2のものはタイプ1のものにくらべて、太陽電池
を製造するのにコストメリットがある。またタイプ3や
タイプ4のものは角状のパイプ(2)や円筒状のパイプ
(3)内に熱媒を通すことにより太陽熱の利用も可能で
あり、その上太陽電池が冷却されるので高集光比の発電
ができるというメリットがある。」を挿入する。
(2)同13頁9行のあとに改行して
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の集光型発電装置の一実施態様を説明す
るためのものであり、光を反射させて集光する装置を用
いて発電するばあいに表裏の両面で光入射が可能な太陽
電池を用いるばあいの説明図、第2図および第3図はそ
れぞれ角状のパイプおよび円筒状のパイプ上に本発明に
用いる太陽電池を形成したばあいの説明図である。 (図面の主要符号) (1):集光装置 (A):表裏の両面で光入射が可能な太陽電池 (B):耐熱性非晶質半導体太陽電池」を挿入する。 (3)図面〈第1図〜第3図)を補充する。 7添付書類の目録 (1)図面(第1図〜第3図)    1通″>3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 集光装置および耐熱性非晶質半導体太陽電池を組み
    合わせたことを特徴とする集光型発電装置。 2 耐熱性非晶質半導体太陽電池が、半導体と少なくと
    も一方の電極との間に厚さ5〜100Åのシリサイド形
    成元素層を設けた耐熱性非晶質半導体太陽電池である特
    許請求の範囲第1項記載の集光型発電装置。 3 集光装置が光を反射させて集光する装置である特許
    請求の範囲第1項記載の集光型発電装置。 4 光を反射させて集光する装置がパラボラ型の金属面
    を用いて集光する装置である特許請求の範囲第3項記載
    の集光型発電装置。 5 集光装置が光を透過させて集光する装置である特許
    請求の範囲第1項記載の集光型発電装置。 6 光を透過させて集光する装置がレンズを用いて集光
    する装置である特許請求の範囲第5項記載の集光型発電
    装置。 7 耐熱性非晶質半導体太陽電池が70〜150℃にな
    るように加熱して使用される特許請求の範囲第1項記載
    の集光型発電装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013525837A (ja) * 2010-04-23 2013-06-20 オーシャンズ キング ライティング サイエンスアンドテクノロジー カンパニー リミテッド 集光装置及びその製造方法並びに太陽電池システム

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