JPS6326555B2 - - Google Patents

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JPS6326555B2
JPS6326555B2 JP54014498A JP1449879A JPS6326555B2 JP S6326555 B2 JPS6326555 B2 JP S6326555B2 JP 54014498 A JP54014498 A JP 54014498A JP 1449879 A JP1449879 A JP 1449879A JP S6326555 B2 JPS6326555 B2 JP S6326555B2
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JP
Japan
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power generation
electrode
amorphous silicon
photovoltaic device
generation area
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JP54014498A
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English (en)
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JPS55107277A (en
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Yukinori Kuwano
Masakazu Umetani
Terutoyo Imai
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • 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

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光起電力装置からなる特殊電源を持つ
た小型電子装置に関する。
電子式卓上計算機などの小型電子装置では、通
常、その電源には乾電池や水銀電池が使用されて
いるが、斯る電池はその消耗に従つて交換せねば
ならず面倒であり、又資源的にむだである。
これに対し、近時、光起電力装置を電源とする
電子装置が出現した。斯る場合、太陽光により電
力供給を行なうことができるから、上記の如き電
池交換などの欠点はないが、半面、光起電力装置
自体高価なものであり、又十分な光起電力を得る
ためにはかなりの受光面積を必要とし、従つて電
子装置の小型化が難しい。
電子装置に使用された上記従来の光起電力装置
は、全て結晶シリコンを用い該シリコン内での光
起電力効果を利用したものであつたが、一方光起
電力装置自体の技術分野において、該装置の材料
として非晶質シリコンが注目されている。
即ち、非晶質シリコンはシランやフロルシリコ
ンなどのシリコン化合物雰囲気中でのグロー放電
によつて安価かつ大量に形成することができ、そ
の場合の非晶質シリコン(以下GD−aSiと略記
する)では、禁止帯の幅中の平均局在状態密度が
1017cm-3以下と小さく、結晶シリコンと同じ様に
P型、N型の不純物制御が可能となるのである。
第1図は、GD−aSiを用いた典型的な従来の
太陽電池を示し、1は可視光を透過するガラス基
板、2は該基板上に形成された透明電極、3,4
及び5は夫々透明電極2上に順次形成されたGD
−aSiのP型層、GD−aSiのノンドープ(不純物
無添加)層及びGD−aSiのN型層であり、6は
該N型層上に設けられたオーミツクコンタクト用
電極である。
上記太陽電池において、ガラス基板1及び透明
電極2を介して光がGD−aSiからなるP型層3、
ノンドープ層4及びN型層5に入ると、主にノン
ドープ層4において自由状態の電子及び又は正孔
が発生し、これらは上記各層の作るPIN接合電界
により引かれて移動した後、透明電極2やオーミ
ツクコンタクト用電極6に集められ両電極間に電
圧が発生する。
ところで本発明者は上記非晶質シリコンを用い
た光起電力装置では、太陽光を入射した場合と螢
光灯の放出光を入射した場合とでは発電効率にお
いて極めて顕著な差が現われ、後者の場合の方が
著しく大きく、その値は結晶シリコンを用いた場
合よりも十分大きいことを発見した。
第2図にこの様な入射光の相違における非晶質
シリコンを用いた光起電力装置の発電特性を示
す。同図で横軸は出力電圧を表わし、又右縦軸及
び左縦軸は夫々螢光灯入射光の場合及び太陽光入
射の場合の出力電流を示し、実線は太陽光入射、
破線は螢光灯入射の場合を示す。尚螢光灯は400
ルクスのものであり、太陽光(air mass1=
AM1)は100mW/cm2の場合である。同図にも示
されている如く、太陽光の場合の非晶質シリコン
を用いた光起電力装置の発電特性は、開放電圧
Voc=0.8V、短絡電流Isc=6mA/cm2、曲線因
子(Fill Factor=FF)=0.5、変換効率η=2.4%
であり、螢光灯の場合の発電特性は、Voc=
0.55V、Isc=50μA/cm2、FF=0.54であり、又出
力パワーは15μW/cm2で、当該出力パワーを近似
換算により変換効率ηを求めるとおおよそ3.75%
となる。
従つて、非晶質シリコンを用いた光起電力装置
は先に述べた本発明者の知見の如く、太陽光を入
射した場合の変換効率は2.4%であつたのに対し、
螢光灯の下での変換効率は近似的に3.75%の値が
得られ、螢光灯下における変換効率が太陽光下に
おけるそれを大きく上回ることが判る。
一方、同一受光面積の従来の結晶シリコンを用
いた光起電力装置において同条件下即ち400ルク
スの螢光灯照射の下での出力パワーは普通
7μW/cm2である。これに対し、非晶質シリコン
を用いた光起電力装置にあつては、同条件下の螢
光灯照射の下での出力パワーは上述の如く
15μW/cm2であることから、結晶型のそれに比し
て2倍以上の出力パワーが得られたことになる。
即ち、非晶質シリコンを用いた光起電力装置は螢
光灯下において太陽光の下で優れた発電特性を呈
することが知られている結晶シリコン型の特性を
大きく上回り、その優位性が逆転することに注目
すべきである。
本発明はこの様な新規な現象に着目し、非晶質
シリコンを主体とする光起電力装置を主として室
内で使用される携帯可能な小型電子装置の電源に
使用することにより極めて有意義な効果を得たも
のである。即ち室内照明は多くの場合螢光灯によ
るものであり、従つて非晶質シリコンの特徴が最
大に発揮するのである。斯る電子装置の具体例と
しては電子式卓上計算機、電子式掛時計、あるい
は電子式腕時計などが挙げられる。
以下本発明を実施例において説明する。
第3図は実施例装置としての電子式卓上計算機
を示し、20は計算機本体、21はキーボード、
22は液晶表示部、23は非晶質シリコンを用い
た光起電力装置の受光面である。
第4図は上記光起電力装置を示し、7は可視光
透過可能なガラスなどからなり上記受光面23と
なる平坦な絶縁基板、8,9,10は該絶縁基板
上に膜状に形成された第1、第2、第3の発電区
域である。該発電区域の各々はGD−aSi層11
と該層を挾んで対向する第1電極12及び第2電
極13から構成されている。
GD−aSi層11は図示していないが第1図の
構造と同様に基板7側から順次堆積されたP型
層、ノンドープ層及びN型層の3層からなり、斯
るGD−aSi層11は第1〜第3の発電区域に連
続して延びる1枚形状を成している。GD−aSi
層11を構成する上記各層において、P型層は膜
厚40〜1000Å、ドープ量0.01〜1%、ノンドープ
層は膜厚0.5〜2μm、N型層は膜厚200〜1000Å、
ドープ量0.1〜3%であり、各層の形成温度は200
〜400℃である。
第1電極12は可視透過性を有し、酸化錫、酸
化インジウム、酸化インジウム・錫(In2O3
xSnO2、x≦0.1)などで構成することができる
が、酸化インジウム・錫が特に好ましい。第2電
極13はアルミニウム、クロムなどで構成され
る。
第1〜第3発電区域8〜10の夫々の第1電極
12及び第2電極13は基板7上において夫々の
発電区域の外へ延びる延長部14及び15を有
し、第1発電区域8の第1電極13の延長部14
と第2発電区域9の第1電極12の延長部14と
が、又第2発電区域9の第2電極13の延長部1
5と第3発電区域10の第1電極12の延長部1
4とが夫々互いに重畳して電気的に接続されてい
る。又第1発電区域8の第1電極12の延長部1
4には第2電極13と同材料からなる接続部16
が重畳被着されている。
上記装置の製造方法を簡単に説明すると、その
第1工程で基板7上に延長部14を含んだ第1電
極12の各々が選択エツチング手法又は選択スパ
ツタ付着手法により形成され、第2工程で第1〜
第3発電区域に連続してGD−aSi層11が形成
される。このとき、該層は上記延長部14,15
に存在してはならないので、基板7上全面に上記
3層からなるGD−aSi層を形成した後、選択エ
ツチング手法により不要部を除去するか、あるい
は不要部を覆うマスクを用いることにより所望部
のみに上記3層からなるGD−aSiが形成される。
続く最終工程において延長部15を含む第2電極
13及び接続部16が選択蒸着手法などにより形
成される。
上記装置において、基板7及び第1電極12を
介して光がGD−aSi層11に入ると、第1〜第
3発電区域8〜10の夫々において第1図の場合
と同様に起電圧が生じ、各区域の第1、第2電極
12,13はその延長部において交互に接続され
ているので各区域の起電圧は直列的に相加され、
第1発電区域8に連なる接続部16を+極、第3
発電区域10の第2電極13に連なる延長部15
を−極として両極の間に上記の如く相加された電
圧が発生する。
尚上記装置において第1電極12に連なる延長
部14には電極材料の性質により外部リード線を
超音波ボンデイングなどにより接続するのが困難
であるが、接続部16の存在はこれを容易になす
ものである。
又、上記装置において、各発電区域の隣接間隔
が小さいと、隣り合う区域の第1電極12どう
し、あるいは第2の電極13どうしの間で直接電
流が流れる現象、即ち漏れ電流の発生が認められ
が、GD−aSi層11の光照射時の抵抗値が数〜
数十MΩであることを考慮すると、上記隣接間隔
は1μm以上に設定することにより、上記漏れ電
流の影響は実質的に問題とならない。
上記計算機において、その電源は充電可能な電
池と該電池に充電するための上記第4図に示した
光起電力装置とからなり、その両者の協同により
計算機は駆動される。
上記実施例では光起電力装置において、直列関
係にある発電区域の段数は3段であつたが、この
段数は計算機の必要な電源電圧の大きさに応じて
適宜増加される。
たとえば計算機の電源定格が3V、6μA、18μW
であるとすると、上記光起電力装置の1段当りの
開放電圧は約0.55V、出力パワーは約15μW/cm2
であるから、光起電力装置の受光面積は約1.2cm2
必要であり、又電圧の点から発電区域の直列段数
は8段となる。この場合1段当りの面積は0.15cm2
である。尚、これと同等の発電能力を従来の結晶
シリコンを用いた光起電力装置により得ようとす
れば、該装置の1段当りの開放電圧は約0.33V、
出力パワーは約7μW/cm2であるから、その受光
面積は本発明の場合に比して非常に大となり、又
段数も多段となり組立作業が煩雑となる。
本発明は以上の説明から明らかな如く、非晶質
シリコンを主体とする光起電力装置の受光面は、
その表示内容を視覚的に表示する際光源を必要と
する液晶表示器の近傍に配置せしめられるので、
非晶質シリコンの特徴が最大に発揮する形態での
電子装置が得られる。また電源用いられる光起電
力装置は、同一絶縁基板上に複数の膜状発電区域
を配置し、隣接する発電区域の第1電極及び第2
電極の延長部を絶縁基板の周縁に向つて延在さ
せ、各々の発電区域の外で各発電区域における光
起電力を直列関係に相加するように接続せしめる
と共に、非晶質シリコンを複数の発電区域毎に分
割することなく連続的に連なつた構造としたの
で、隣接する各発電区域の分離間隔を非晶質シリ
コンの高抵抗の固有抵抗を利用して極めて縮小す
ることが可能となり、発電区域の有効面積を大き
くすることができることから、小型にしてかつ任
意の起電圧を発生する装置が得られる。更に、光
起電力装置における非晶質シリコン層を上述の如
く隣接間隔部において近接して各発電区域毎に分
離する必要がないために、製造工程の簡略化が図
れ、量産的に極めて優れたものとなる。従つて、
このような光起電力装置を電源とする電子装置
を、安価に、かつ小型に製造することが可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は非晶質シリコンを用いた典型的な光起
電力装置の側面図、第2図は同装置の発電特性を
示す図、第3図は本発明実施例装置の平面図、第
4図Aは同装置に組込まれた光起電力装置の裏面
図、第4図B及びCは夫々第4図AのB−B及び
C−C断面図である。 7……基板、8〜10……第1〜第3発電区
域、11……GD−aSi層、12……第1電極、
13……第2電極、20……計算機本体、23…
…光起電力装置の受光面。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 液晶表示器と、該液晶表示器近傍に受光面が
    配置された光起電力装置と、を具備した小型電子
    装置であつて、上記光起電力装置は、絶縁基板上
    に光照射により発電に寄与する電子及び又は正孔
    を発生する非晶質シリコン層と、該シリコン層を
    挾む第1・第2電極と、からなる膜状の複数の発
    電区域を備え、上記非晶質シリコン層は、複数の
    発電区域に跨つて連続的に連なると共に、各発電
    区域における光起電力は、隣接する発電区域の第
    1電極及び第2電極の延長部が絶縁基板の周縁に
    向つて延在し、上記発電区域の外で隣接する一方
    の発電区域の第1電極の延長部が他方の発電区域
    の第2電極の延長部と接続されることによつて、
    直列関係に相加されることを特徴とした小型電子
    装置。
JP1449879A 1979-02-09 1979-02-09 Small-size electronic device Granted JPS55107277A (en)

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