JPS63289970A - 太陽電池電源 - Google Patents
太陽電池電源Info
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- JPS63289970A JPS63289970A JP62126259A JP12625987A JPS63289970A JP S63289970 A JPS63289970 A JP S63289970A JP 62126259 A JP62126259 A JP 62126259A JP 12625987 A JP12625987 A JP 12625987A JP S63289970 A JPS63289970 A JP S63289970A
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Classifications
-
- 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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、コンデンサを充電する太陽電池電源に関する
ものであり、とくにワイヤレスリモコン・時計・携帯ラ
ジオ等の小型機器の電源に主に用いるものである。
ものであり、とくにワイヤレスリモコン・時計・携帯ラ
ジオ等の小型機器の電源に主に用いるものである。
従来の技術
太陽電池を用いた電源としては2次電池を充電するため
に第2図の回路図に示す様に逆流防止ダイオード1を接
続するのが通常の方法である。太陽電池2に光が当たら
ない時、すでに充電された2字電池の電圧によって太陽
電池2と定電圧ダイオード4が順方向にバイアスされて
2次電池3が放電してしまうのを防ぐためである。この
場合定電圧ダイオード4は2次電池3の過充電を防ぐ目
的で動作電圧の上限に設定し、しかもG a P 等の
立ち上がりの急峻なダイオードを用いるので、逆流防止
ダイオード1の無い場合、2次電池3の放電経路となる
のはほとんど太陽電池2である。
に第2図の回路図に示す様に逆流防止ダイオード1を接
続するのが通常の方法である。太陽電池2に光が当たら
ない時、すでに充電された2字電池の電圧によって太陽
電池2と定電圧ダイオード4が順方向にバイアスされて
2次電池3が放電してしまうのを防ぐためである。この
場合定電圧ダイオード4は2次電池3の過充電を防ぐ目
的で動作電圧の上限に設定し、しかもG a P 等の
立ち上がりの急峻なダイオードを用いるので、逆流防止
ダイオード1の無い場合、2次電池3の放電経路となる
のはほとんど太陽電池2である。
発明が解決しようとする問題点
このような従来法で太陽電池としての出力特性全同一に
する様設計した場合、順方向の暗電流は非晶質シリコン
系太陽電池の方が単結晶シリコン太陽電池より1桁〜2
桁以上小さいが、同一条件で成膜しても最小と最大で約
3倍のバラつきが発生する。
する様設計した場合、順方向の暗電流は非晶質シリコン
系太陽電池の方が単結晶シリコン太陽電池より1桁〜2
桁以上小さいが、同一条件で成膜しても最小と最大で約
3倍のバラつきが発生する。
この逆流防止ダイオード1はショットキーダイオードの
ような立ち上が11圧の小さいもの全周いるが、それで
も0.3v〜0.4Vの順バイアスが必要であシ、太I
s電池2で2次電池3を充電する場合の電圧ロスとなる
。3v系の2次電池を屋内光で2.4vの動作電圧の太
陽電池で充電する場合を考えると、非晶質シリコン系太
陽電池ではθセル直列接続で2.4■の動作電圧が得ら
れるが、実際は逆流防止ダイオードによる電圧ロスのた
め7セル直列接続とする必要があシ、6セル直列に比べ
約17%大きな面積が必要となるなどの問題点があった
。
ような立ち上が11圧の小さいもの全周いるが、それで
も0.3v〜0.4Vの順バイアスが必要であシ、太I
s電池2で2次電池3を充電する場合の電圧ロスとなる
。3v系の2次電池を屋内光で2.4vの動作電圧の太
陽電池で充電する場合を考えると、非晶質シリコン系太
陽電池ではθセル直列接続で2.4■の動作電圧が得ら
れるが、実際は逆流防止ダイオードによる電圧ロスのた
め7セル直列接続とする必要があシ、6セル直列に比べ
約17%大きな面積が必要となるなどの問題点があった
。
また、カーボンリチウム2次電池等の保存特性の良い2
次電池は一般に内部抵抗が大きく、LED金発光発光る
などの大電流を瞬時に流す必要がある場合には単独で使
えないという問題点もあった。
次電池は一般に内部抵抗が大きく、LED金発光発光る
などの大電流を瞬時に流す必要がある場合には単独で使
えないという問題点もあった。
本発明は、非晶質シリコン系太陽電池の順方向暗電流の
大きさとバラツキをさらに小さくして電圧ロスとなる逆
流防止ダイオードを用いない急速充放電の可能な小型の
太陽電池電源を提供すること全目的とするものである。
大きさとバラツキをさらに小さくして電圧ロスとなる逆
流防止ダイオードを用いない急速充放電の可能な小型の
太陽電池電源を提供すること全目的とするものである。
問題点全解決するための手段
本発明は、PIN接合を有する非晶質シリコン系太陽電
池のP層またはN層にバンドギャップ全人きくする元素
をSiと部分的に置換して導入することによフ、電子ま
たは正孔に対する障壁を大きくし順方向暗電流を低下さ
せ、逆流防止ダイオードを用いなhでコンデンサに充電
できる太陽電池電源を実現したものである。バンドギャ
ップを大きくする元素としては、H,C,N等を用いる
。
池のP層またはN層にバンドギャップ全人きくする元素
をSiと部分的に置換して導入することによフ、電子ま
たは正孔に対する障壁を大きくし順方向暗電流を低下さ
せ、逆流防止ダイオードを用いなhでコンデンサに充電
できる太陽電池電源を実現したものである。バンドギャ
ップを大きくする元素としては、H,C,N等を用いる
。
非晶質シリコン中にこのような元素を置換導入すること
は、プラズマCVD法の原料ガスのSiH4にH2・C
H4・C2H2・N2・NH3等を混合するだけで容易
に実現でき、しかも不純物半導体層であるP層やN層の
機能全はとんど損なわない。
は、プラズマCVD法の原料ガスのSiH4にH2・C
H4・C2H2・N2・NH3等を混合するだけで容易
に実現でき、しかも不純物半導体層であるP層やN層の
機能全はとんど損なわない。
作 用
5i−SLの結合エネルギーは42.21qし’mol
であるが、S i−H@S i −C@C−HeN−H
の結合エネルギーはそれぞれ70 、41cal/ m
ol −69,alaI/rrsol −98、81d
/ mo l ・93 、41d7’mol と大きい
ため、Si と部分的に置換して結合したH、C,N等
の元素が増加すると共有結合に使われる価電子の束縛か
強くなシバンドギャップか増加する。フェルミレベル全
固定してP層またはN層のバンドギャップを増加させる
とPIN接合の順方向暗電流が低下し室温では実用上無
視できる値にすることができる。その結果逆流防止ダイ
オード無しでコンデンサを充電する急速充放電の可能な
小型の太陽電池電源として機能する。
であるが、S i−H@S i −C@C−HeN−H
の結合エネルギーはそれぞれ70 、41cal/ m
ol −69,alaI/rrsol −98、81d
/ mo l ・93 、41d7’mol と大きい
ため、Si と部分的に置換して結合したH、C,N等
の元素が増加すると共有結合に使われる価電子の束縛か
強くなシバンドギャップか増加する。フェルミレベル全
固定してP層またはN層のバンドギャップを増加させる
とPIN接合の順方向暗電流が低下し室温では実用上無
視できる値にすることができる。その結果逆流防止ダイ
オード無しでコンデンサを充電する急速充放電の可能な
小型の太陽電池電源として機能する。
実施例
本発明による実施例の回路図を第1図に示す。
2次電池5と定電圧ダイオード6と非晶質シリコン系太
陽電池7全第1図に示す様に逆流防止ダイオード上用い
ないで接続する。非晶質シリコン系太陽電池7はP層ま
たはN層にSi と置換してC+NやHを5〜60%導
入したものであシ、PIN接合のP層またはN層のいず
れか一方のオーミック電極は光を取シ入れるため工TO
−8nQ2等の透明電極を用いる。通常5〜16%の結
合、水素をもつ水素化非晶質シリコン薄膜は0.1〜4
τoxx程度のS iH4ガスやG e H4とS i
H4の混合ガス中でRFグロー放電やDCグロー放電あ
るいはECRプラズマ放電、そのほか紫外光の導入など
の方法によυ100〜300 ”Qに加熱した基板上に
SiHやG e H4の分解によって生成した励起種が
堆積し形成される。P層には0.1〜1%のB2H6を
、N層には0.2〜2%のPH3全S s H4やG
e H4や希釈用H2と共に反応室に導き、アクセプタ
およびドナーを形成する。P層またはN層形成の時にC
H4・C2H2等fS iH4に混合すると5t−C結
合やC−N結合の増加によシバンドギャップが大きくな
る。同様にN2・NH3fSXH4に混合すると、S
i−N結合やN−f(結合の増加によジバンドギャップ
が大きくなる。S iH4やGeH4fH2で希釈する
と希釈度の大きいほど、5i−N結合やGe−N結合が
増加し、やはりバンドギャップが大きくなる。
陽電池7全第1図に示す様に逆流防止ダイオード上用い
ないで接続する。非晶質シリコン系太陽電池7はP層ま
たはN層にSi と置換してC+NやHを5〜60%導
入したものであシ、PIN接合のP層またはN層のいず
れか一方のオーミック電極は光を取シ入れるため工TO
−8nQ2等の透明電極を用いる。通常5〜16%の結
合、水素をもつ水素化非晶質シリコン薄膜は0.1〜4
τoxx程度のS iH4ガスやG e H4とS i
H4の混合ガス中でRFグロー放電やDCグロー放電あ
るいはECRプラズマ放電、そのほか紫外光の導入など
の方法によυ100〜300 ”Qに加熱した基板上に
SiHやG e H4の分解によって生成した励起種が
堆積し形成される。P層には0.1〜1%のB2H6を
、N層には0.2〜2%のPH3全S s H4やG
e H4や希釈用H2と共に反応室に導き、アクセプタ
およびドナーを形成する。P層またはN層形成の時にC
H4・C2H2等fS iH4に混合すると5t−C結
合やC−N結合の増加によシバンドギャップが大きくな
る。同様にN2・NH3fSXH4に混合すると、S
i−N結合やN−f(結合の増加によジバンドギャップ
が大きくなる。S iH4やGeH4fH2で希釈する
と希釈度の大きいほど、5i−N結合やGe−N結合が
増加し、やはりバンドギャップが大きくなる。
第1図の実施例のコンデンサ6は、リモコン用電源に用
いる場合赤外発光LEDに100 mAで0、QI S
eC程度のパルス電流を流す必要があるため、最大1v
の電圧降下全見込んでも1mF以上の電気容量が必要で
ある。
いる場合赤外発光LEDに100 mAで0、QI S
eC程度のパルス電流を流す必要があるため、最大1v
の電圧降下全見込んでも1mF以上の電気容量が必要で
ある。
数mF以上の電気容量金得るためには通常のアルミ電解
コンデンサではなく、電気2重層コンデンサを用いるが
、電気容量が1oFを越えると漏れ電流が急速に増加し
、時計や携帯用機器等に用りる5cr4〜100cnの
小面積の非晶質シリコン系太陽′岐亀では充電か不可能
であった。またコンデンサの外寸も直径18閣×高さ3
了−以上の大型になり、機器の小型薄型化が困難であっ
た。コンデンサは2次電池と異なシ過充電や過放電によ
る劣化の心配がないため接続する回路によっては定電圧
ダイオード6を省略する実施例も可能であった。
コンデンサではなく、電気2重層コンデンサを用いるが
、電気容量が1oFを越えると漏れ電流が急速に増加し
、時計や携帯用機器等に用りる5cr4〜100cnの
小面積の非晶質シリコン系太陽′岐亀では充電か不可能
であった。またコンデンサの外寸も直径18閣×高さ3
了−以上の大型になり、機器の小型薄型化が困難であっ
た。コンデンサは2次電池と異なシ過充電や過放電によ
る劣化の心配がないため接続する回路によっては定電圧
ダイオード6を省略する実施例も可能であった。
この場合、コンデンサの耐圧は、非晶質シリコン系太陽
電池を屋外に出した時の最大開放電圧であるo 、 9
V/セルに直列セル数全乗じた値以上の耐圧のものを用
りる。
電池を屋外に出した時の最大開放電圧であるo 、 9
V/セルに直列セル数全乗じた値以上の耐圧のものを用
りる。
第3図は本発明によるガラス基板上の透明電極の上に5
IH4とCH4の混合ガスを用いて光学バンドギャップ
2eV のPM金影形成さらに1層とN層その上にAl
の裏面電極を蒸着した6セル直列の非晶質シリコン太陽
電池の単位セル面積当シの順方向暗電流特性を示す。比
較のため点線でプロットしたCH41混合しないP層の
場合の非晶質シリコン太陽電池に比べ、2.4vで%、
3■で%に順方向暗電流が低下しバラツキも最小と最大
で1.5倍以下に減少する。本発明による太陽電池電源
を用いる゛成子機器のコンデンサの漏れ電流やICのO
FF電流は10μ八〜1μAであり、逆流防止ダイオー
ドか無いため、光の無い時非晶質ンリコン太陽電池を通
して流れる順方向暗電流は本発明により無視することが
できる。
IH4とCH4の混合ガスを用いて光学バンドギャップ
2eV のPM金影形成さらに1層とN層その上にAl
の裏面電極を蒸着した6セル直列の非晶質シリコン太陽
電池の単位セル面積当シの順方向暗電流特性を示す。比
較のため点線でプロットしたCH41混合しないP層の
場合の非晶質シリコン太陽電池に比べ、2.4vで%、
3■で%に順方向暗電流が低下しバラツキも最小と最大
で1.5倍以下に減少する。本発明による太陽電池電源
を用いる゛成子機器のコンデンサの漏れ電流やICのO
FF電流は10μ八〜1μAであり、逆流防止ダイオー
ドか無いため、光の無い時非晶質ンリコン太陽電池を通
して流れる順方向暗電流は本発明により無視することが
できる。
発明の効果
本発明によれば、逆流防止ダイオードによる電圧降下ロ
スが無いため、太陽電池の直列構成数を減少することが
でき、逆流防止ダイオードが無いことによる低コスト化
も図れるという効果が得られる。また急速な充放電も容
易であシ過充電や過放電の心配もない。
スが無いため、太陽電池の直列構成数を減少することが
でき、逆流防止ダイオードが無いことによる低コスト化
も図れるという効果が得られる。また急速な充放電も容
易であシ過充電や過放電の心配もない。
第1図は本発明による太陽電池電源の回路図、第2図は
従来例による太陽電池電源の回路図、第3図は本発明に
用いる非晶質シリコン太陽電池の順方同暗電流特性を示
す図である〇 5・・・・・・コンデンサ、6・・・・・・定電圧ダイ
オード、7・・・・・・非晶質シリコン太陽電池。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名δ−
コンデンブ 6−づン電五グイオード 7−IF−第1貢シーノゴン示社叉腸異Lう包第1図 第2図 /l
従来例による太陽電池電源の回路図、第3図は本発明に
用いる非晶質シリコン太陽電池の順方同暗電流特性を示
す図である〇 5・・・・・・コンデンサ、6・・・・・・定電圧ダイ
オード、7・・・・・・非晶質シリコン太陽電池。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名δ−
コンデンブ 6−づン電五グイオード 7−IF−第1貢シーノゴン示社叉腸異Lう包第1図 第2図 /l
Claims (1)
- PIN接合のP層またはN層の少なくとも一方にバンド
ギャップを大きくする元素をSiと部分的に置換して導
入した非晶質シリコン系太陽電池を、逆流防止ダイオー
ドを用いることなく電気容量が1mF以上10F以下の
コンデンサと接続したことを特徴とする太陽電池電源。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62126259A JPS63289970A (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 太陽電池電源 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62126259A JPS63289970A (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 太陽電池電源 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63289970A true JPS63289970A (ja) | 1988-11-28 |
Family
ID=14930754
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62126259A Pending JPS63289970A (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 太陽電池電源 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63289970A (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5513938A (en) * | 1978-07-17 | 1980-01-31 | Shunpei Yamazaki | Photoelectronic conversion semiconductor device and its manufacturing method |
JPS58192387A (ja) * | 1982-04-27 | 1983-11-09 | ア−ルシ−エ− コ−ポレ−シヨン | 光電池 |
JPS59163875A (ja) * | 1983-03-08 | 1984-09-14 | Agency Of Ind Science & Technol | アモルフアスシリコン太陽電池 |
JPS6170769A (ja) * | 1984-09-13 | 1986-04-11 | Sharp Corp | 蓄エネルギ−機能付太陽電池 |
JPS6191975A (ja) * | 1984-10-12 | 1986-05-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | エネルギ−貯蔵装置 |
-
1987
- 1987-05-22 JP JP62126259A patent/JPS63289970A/ja active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5513938A (en) * | 1978-07-17 | 1980-01-31 | Shunpei Yamazaki | Photoelectronic conversion semiconductor device and its manufacturing method |
JPS58192387A (ja) * | 1982-04-27 | 1983-11-09 | ア−ルシ−エ− コ−ポレ−シヨン | 光電池 |
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JPS6170769A (ja) * | 1984-09-13 | 1986-04-11 | Sharp Corp | 蓄エネルギ−機能付太陽電池 |
JPS6191975A (ja) * | 1984-10-12 | 1986-05-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | エネルギ−貯蔵装置 |
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