JP2003078151A - Thin film solar cell - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 蛍光特性を有する透明基板を用いて、蛍光が
ランダムに放射されても、このランダムに放射された蛍
光を有効に利用して、発電効率を高くすることができる
薄膜太陽電池を提供すること。
【解決手段】 入射光10は半球状レンズ群11によっ
て第2の反射層8の円形状ピンホール群9に集光され
る。そして、円形状ピンホール群9から蛍光特性を有す
る透明基板1を通り抜けて入射した光と、蛍光特性を有
する透明基板1により放射、散乱されて光電変換に利用
できる波長域の光に変換された光とが、第1の反射層
7、第2の反射層8及び光電変換層5の間で多重反射す
る。従って、光電変換できる波長域の光が光電変換層5
に効率良く照射されて、発電効率が高くなる。
(57) Abstract: Even if fluorescence is randomly emitted using a transparent substrate having fluorescence characteristics, the power generation efficiency can be increased by effectively utilizing the randomly emitted fluorescence. To provide thin-film solar cells. SOLUTION: Incident light 10 is focused on a circular pinhole group 9 of a second reflection layer 8 by a hemispherical lens group 11. The light incident from the group of circular pinholes 9 through the transparent substrate 1 having the fluorescent property and the light radiated and scattered by the transparent substrate 1 having the fluorescent property and converted into light in a wavelength range usable for photoelectric conversion. Light is multiply reflected between the first reflection layer 7, the second reflection layer 8, and the photoelectric conversion layer 5. Therefore, light in the wavelength range where photoelectric conversion can be performed is generated by the photoelectric conversion layer 5.
And the power generation efficiency is increased.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜太陽電池に関
する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thin film solar cell.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に薄膜太陽電池は、図10に示すよ
うに、ガラス等の透光性絶縁基板101上に、導電性の
高いAlやAgからなるくし型の集電電極102と、S
nO2、ITO、ZnO等の透明導電膜103とが形成
され、その上に、a−Si:H、または、a−SiG
e:H、または、a−SiC:H、等の非晶質半導体か
らなり、p型不純物ドープ半導体層であるp層104、
真性半導体であるi層105、n型不純物ドープ層であ
るn層106がこの順に積層されて光電変換層107が
形成され、その上に、裏面からの反射光を有効活用する
ための透明導電膜108と反射率が比較的高いAlやA
gからなる裏面電極109が積層された構成である。2. Description of the Related Art Generally, as shown in FIG. 10, a thin film solar cell includes a comb-shaped collector electrode 102 made of Al or Ag having high conductivity and an S-type collector electrode 102 on a transparent insulating substrate 101 such as glass.
A transparent conductive film 103 made of nO 2 , ITO, ZnO, or the like is formed, and a-Si: H or a-SiG is formed thereon.
a p-layer 104, which is a p-type impurity-doped semiconductor layer, made of an amorphous semiconductor such as e: H or a-SiC: H.
A photoelectric conversion layer 107 is formed by stacking an i layer 105 which is an intrinsic semiconductor and an n layer 106 which is an n-type impurity doped layer in this order, and a transparent conductive film for effectively utilizing reflected light from the back surface on the photoelectric conversion layer 107. 108, Al and A having a relatively high reflectance
The back electrode 109 made of g is laminated.
【0003】また、発電効率を上げるため、図11に示
すように、タンデム構造薄膜太陽電池が提案されてい
る。タンデム構造薄膜太陽電池は、p層104、i層1
05、n層106からなるバンドギャップの異なる光電
変換層107,107,107が複数層積層された構成
であり、各光電変換層107において異なる波長の光を
光電変換することにより、トータルの開放電圧を高くし
て、発電効率の上昇を実現している。In order to improve power generation efficiency, a tandem structure thin film solar cell has been proposed as shown in FIG. The tandem structure thin-film solar cell has a p-layer 104 and an i-layer 1.
05, the photoelectric conversion layers 107, 107, 107 having different band gaps and composed of the n-layer 106 are laminated, and photoelectric conversion of light having different wavelengths is performed in each photoelectric conversion layer 107 to thereby obtain a total open circuit voltage. To increase the power generation efficiency.
【0004】さらに、このような薄膜太陽電池の発電効
率をさらに高めることを目的として、図12に示すよう
に、蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子110を混入した蛍
光特性を有する透明基板111用いて、光電変換層10
7において、入射光112の光電変換に寄与しない波長
の光を、光電変換に寄与する波長の光113に変換する
検討が行われている。Further, for the purpose of further improving the power generation efficiency of such a thin-film solar cell, as shown in FIG. 12, a transparent substrate 111 having a fluorescent property mixed with fluorescent particles or phosphorescent fluorescent particles 110 is used. Photoelectric conversion layer 10
7, a study is underway to convert light of a wavelength that does not contribute to photoelectric conversion of incident light 112 into light 113 of a wavelength that contributes to photoelectric conversion.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】図12に示す蛍光特性
を有する透明基板111を用いた太陽電池において、含
有される蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子110が、入射
光112に含まれる光電変換に寄与する波長の光に対す
る透過性を有していない場合、入射光112に含まれる
光電変換に寄与する波長の光が散乱されて散乱光114
となる。この散乱光114は光電変換層107に到達し
なくて、光電変換に寄与する波長の光115の光量が減
少し、期待される発電効率の向上が実現しないことにな
る。また、含有される蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子1
10により変換される光電変換に寄与する波長の光11
3が放射される方向はランダムであり、光電変換に寄与
する波長の光のおおよそ半分は、光電変換層107と反
対方向に放射されて、発電効率の改善に繋がらないこと
になる。In the solar cell using the transparent substrate 111 having the fluorescent property shown in FIG. 12, the contained fluorescent particles or the phosphorescent fluorescent particles 110 contribute to the photoelectric conversion contained in the incident light 112. Light having a wavelength that contributes to photoelectric conversion contained in the incident light 112 is scattered by the scattered light 114.
Becomes This scattered light 114 does not reach the photoelectric conversion layer 107, and the amount of light 115 having a wavelength that contributes to photoelectric conversion is reduced, so that expected improvement in power generation efficiency cannot be realized. In addition, the fluorescent particles or the phosphorescent fluorescent particles 1 contained therein
Light having a wavelength that contributes to photoelectric conversion converted by 10
The direction in which 3 is emitted is random, and approximately half of the light having a wavelength that contributes to photoelectric conversion is emitted in the direction opposite to the photoelectric conversion layer 107, which does not lead to improvement in power generation efficiency.
【0006】図示しないが、粒子状の蛍光材料を用いな
い蛍光ガラスを用いた場合においても、蛍光が放射され
る方向はランダムとなり、同様に、光電変換に寄与する
波長の光のおおよそ半分は、光電変換層と反対方向に放
射され、発電効率の改善に繋がらないことになる。Although not shown, even in the case of using a fluorescent glass that does not use a particulate fluorescent material, the direction in which fluorescence is emitted becomes random, and similarly, about half of the light having a wavelength that contributes to photoelectric conversion is It is emitted in the direction opposite to the photoelectric conversion layer, which does not lead to improvement in power generation efficiency.
【0007】このような状況は、図10及び図11のい
ずれの太陽電池においても、ガラス等の透光性絶縁基板
101の代わりに、例えば、図12に示す蛍光特性を有
する透明基板111を用いた場合に発生する。In such a situation, in any of the solar cells shown in FIGS. 10 and 11, a transparent substrate 111 having a fluorescent characteristic shown in FIG. 12 is used instead of the transparent insulating substrate 101 such as glass. It occurs when there is.
【0008】そこで、本発明の課題は、蛍光特性を有す
る透明基板を用いて、蛍光がランダムに放射されても、
このランダムの放射された蛍光を有効に利用して、発電
効率を高くすることができる薄膜太陽電池を提供するこ
とにある。[0008] Therefore, an object of the present invention is to use a transparent substrate having a fluorescent property and to emit fluorescent light randomly.
An object of the present invention is to provide a thin-film solar cell capable of enhancing power generation efficiency by effectively utilizing this randomly emitted fluorescence.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の薄膜太陽電池は、蛍光特性を有する透明基
板と、上記透明基板の一方の面側に位置する光電変換層
と、上記透明基板の他方の面に設けられると共に、光透
過孔群を有する反射層と、上記光透過孔群に入射光を集
光する集光レンズ群とを備えることを特徴としている。In order to solve the above problems, a thin film solar cell of the present invention comprises a transparent substrate having fluorescent characteristics, a photoelectric conversion layer located on one surface side of the transparent substrate, and It is characterized in that it is provided on the other surface of the transparent substrate and is provided with a reflecting layer having a group of light transmitting holes and a condenser lens group for condensing incident light into the group of light transmitting holes.
【0010】上記構成によれば、入射光は集光レンズ群
によって反射層の光透過孔に集光される。そして、上記
光透過孔から蛍光特性を有する透明基板を通り抜けて入
射した光と、蛍光特性を有する透明基板により放射、散
乱されて光電変換に利用できる波長域の光に変換された
光とが、上記光電変換層と反射層との間で多重反射され
る。従って、上記集光レンズにより入射光が光透過孔へ
効率良く集光される点と、蛍光特性を有する透明基板に
よって光電変換に利用できない波長域の光が光電変換に
利用できる波長域の光に変換される点と、この光電変換
に利用できる波長域の光が光電変換層と反射層との間で
多重反射される点の相乗効果によって、上記光電変換層
に照射される光電変換に寄与する波長域の光の光量が著
しく増大して、発電効率を極めて高くすることができ
る。According to the above construction, the incident light is condensed by the condenser lens group in the light transmitting hole of the reflecting layer. Then, the light incident through the transparent substrate having the fluorescent property from the light transmission hole, and the light emitted by the transparent substrate having the fluorescent property, scattered and converted into light in the wavelength range that can be used for photoelectric conversion, Multiple reflection occurs between the photoelectric conversion layer and the reflective layer. Therefore, the point where the incident light is efficiently condensed to the light transmitting hole by the condensing lens, and the light in the wavelength range that cannot be used for photoelectric conversion by the transparent substrate having the fluorescent property becomes the light in the wavelength range that can be used for photoelectric conversion. By the synergistic effect of the point to be converted and the point that light in the wavelength range available for this photoelectric conversion is multiply reflected between the photoelectric conversion layer and the reflective layer, it contributes to the photoelectric conversion applied to the photoelectric conversion layer. The amount of light in the wavelength range is remarkably increased, and the power generation efficiency can be made extremely high.
【0011】1実施の形態では、上記蛍光特性を有する
透明基板は、蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子が分散され
ている透明基板である。In one embodiment, the transparent substrate having the above-mentioned fluorescent property is a transparent substrate in which fluorescent particles or phosphorescent fluorescent particles are dispersed.
【0012】上記実施の形態では、透明基板に蛍光粒子
または蓄光性蛍光粒子を分散させているので、簡単に、
透明基板に蛍光特性を持たせることができる。特に、蓄
光性蛍光粒子を用いた場合、光のエネルギーを蓄えて、
後に、蛍光を放出するので、光が薄膜太陽電池に照射さ
れていない夜でも、発電を行うことができる。In the above-mentioned embodiment, since the fluorescent particles or the phosphorescent fluorescent particles are dispersed on the transparent substrate, it is possible to easily
The transparent substrate can have fluorescent properties. In particular, when using phosphorescent fluorescent particles, the energy of light is stored,
After that, since fluorescence is emitted, power can be generated even at night when the thin film solar cell is not irradiated with light.
【0013】1実施の形態では、上記集光レンズが半球
状レンズであり、上記光透過孔が円形状ピンホールであ
り、上記半球状レンズの集光位置が上記反射層に設けら
れた上記円形状ピンホールの中心と略一致するように、
上記半球状レンズ群が上記反射層上に取り付けられてい
る。In one embodiment, the condenser lens is a hemispherical lens, the light transmission hole is a circular pinhole, and the condensing position of the hemispherical lens is the circle provided on the reflection layer. Make sure that the center of the shape pinhole matches
The hemispherical lens group is mounted on the reflective layer.
【0014】上記実施の形態によれば、上記半球状レン
ズの集光位置が上記反射層の円形状ピンホールの中心と
略一致するように、上記半球状レンズ群が上記反射層上
に取り付けられているので、上記半球状レンズによっ
て、入射光が、効率良く、円形状ピンホールの中心に集
光される。従って、発電効率を高くすることができる。According to the above-mentioned embodiment, the hemispherical lens group is mounted on the reflective layer so that the condensing position of the hemispherical lens substantially coincides with the center of the circular pinhole of the reflective layer. Therefore, the incident light is efficiently focused on the center of the circular pinhole by the hemispherical lens. Therefore, power generation efficiency can be increased.
【0015】1実施の形態では、上記集光レンズがシリ
ンドリカル状レンズであり、上記光透過孔が直線状スリ
ットであり、上記シリンドリカル状レンズの集光位置が
上記反射層に設けられた上記直線状スリットの中心線と
略一致するように、上記シリンドリカル状レンズ群が反
射層上に取り付けられている。In one embodiment, the condenser lens is a cylindrical lens, the light transmission hole is a linear slit, and the condensing position of the cylindrical lens is the linear shape provided on the reflection layer. The cylindrical lens group is mounted on the reflective layer so as to substantially coincide with the center line of the slit.
【0016】上記実施の形態によれば、上記シリンドリ
カル状レンズの集光位置が上記反射層の直線状スリット
の中心線と略一致するように、上記シリンドリカル状レ
ンズ群が上記反射層上に取り付けられているので、上記
シリンドリカル状レンズによって、入射光が、効率良
く、直線状スリットの中心線上に集光される。従って、
発電効率を高くすることができる。According to the above-mentioned embodiment, the cylindrical lens group is mounted on the reflective layer so that the condensing position of the cylindrical lens substantially coincides with the center line of the linear slit of the reflective layer. Therefore, the incident light is efficiently condensed on the center line of the linear slit by the cylindrical lens. Therefore,
Power generation efficiency can be increased.
【0017】1実施の形態では、上記光電変換層の上記
透明基板側と反対側に、反射層を設けている。In one embodiment, a reflective layer is provided on the opposite side of the photoelectric conversion layer from the transparent substrate side.
【0018】上記実施の形態によれば、集光レンズ群に
よって集光されて反射層の光透過孔及び透明基板を通っ
た光、及び、蛍光特性を有する透明基板によって光電変
換に利用できる波長域の光に変換された光が、上記透明
基板に設けた上記反射層と、上記光電変換層の上記透明
基板側と反対側の反射層との間で多重反射される。従っ
て、上記光電変換層に照射される光電変換に寄与する波
長域の光の光量が著しく増大して、発電効率を極めて高
くすることができる。According to the above-described embodiment, the light which is condensed by the condenser lens group and passes through the light transmission hole of the reflection layer and the transparent substrate, and the wavelength range which can be used for photoelectric conversion by the transparent substrate having the fluorescent property. The light converted into the light is multiple-reflected between the reflection layer provided on the transparent substrate and the reflection layer on the side opposite to the transparent substrate side of the photoelectric conversion layer. Therefore, the amount of light in the wavelength region that contributes to photoelectric conversion applied to the photoelectric conversion layer is significantly increased, and the power generation efficiency can be extremely increased.
【0019】1実施の形態では、上記集光レンズが紫外
線硬化樹脂により形成されている。In one embodiment, the condenser lens is made of an ultraviolet curable resin.
【0020】上記実施の形態では、上記集光レンズが紫
外線硬化樹脂からなるので、2P法(光重合法:Photo
Polymerization)等の簡略な方法で集光レンズ群を一括
形成することが可能となり、薄膜太陽電池の低コスト化
を実現することができる。In the above-described embodiment, since the condenser lens is made of the ultraviolet curable resin, the 2P method (photopolymerization method: Photo) is used.
It is possible to collectively form the condenser lens group by a simple method such as Polymerization), and it is possible to realize the cost reduction of the thin film solar cell.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の薄膜
太陽電池を図面を参照しながら詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0022】図1は、本実施の形態の薄膜太陽電池の断
面概略図を示している。FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of the thin-film solar cell of this embodiment.
【0023】本薄膜太陽電池は、蛍光粒子または蓄光性
蛍光粒子2が分散した透明基板1の一方の面に、くし型
の集電電極3、透明導電膜4、光電変換層5、透明導電
膜6、第1の反射層7を順次積層している。また、上記
透明基板1の他方の面には、光透過孔群の一例としての
円形状ピンホール群9を有する第2の反射層8と、この
円形状ピンホール群9に入射光10を集光すべく配列さ
れた集光レンズ群の一例としての半球状レンズ群11を
形成している。In the thin film solar cell, the comb-shaped collector electrode 3, the transparent conductive film 4, the photoelectric conversion layer 5, the transparent conductive film are formed on one surface of the transparent substrate 1 in which the fluorescent particles or the phosphorescent fluorescent particles 2 are dispersed. 6 and the first reflective layer 7 are sequentially laminated. Further, on the other surface of the transparent substrate 1, a second reflective layer 8 having a circular pinhole group 9 as an example of a light transmitting hole group, and an incident light 10 is collected in the circular pinhole group 9. A hemispherical lens group 11 is formed as an example of a condenser lens group arranged to emit light.
【0024】上記半球状レンズ群11の各半球状レンズ
11の中心は、上記第2の反射層8の円形状ピンホール
群9の円形状ピンホール9の中心と略重なるようにし
て、この半球状レンズ11によって、入射光が、第2の
反射層8の円形状ピンホール9に効率良く集光されるよ
うにしている。The center of each hemispherical lens 11 of the hemispherical lens group 11 is made to substantially overlap with the center of the circular pinhole 9 of the circular pinhole group 9 of the second reflecting layer 8, and this hemisphere is formed. The incident light is efficiently condensed on the circular pinhole 9 of the second reflective layer 8 by the lens 11.
【0025】また、上記半球状レンズ群11は、図2に
示すように、半球状レンズ11,11,11,…を平面
的に最密状態で配置している。すなわち、上記半球状レ
ンズ群11は、横方向に並んだ複数の半球状レンズ11
からなる行は、隣り合う上下の行で、半球状のレンズ1
1の配列ピッチは半ピッチずらせて、各1つの半球状レ
ンズ11の周りに6個の半球状レンズ11が接する最密
状態の配置構造をもっている。こうして、反射領域14
を最小にして、光利用効率を高くして、発電効率を高く
している。Further, in the hemispherical lens group 11, as shown in FIG. 2, hemispherical lenses 11, 11, 11 ,. That is, the hemispherical lens group 11 includes a plurality of hemispherical lenses 11 arranged in the lateral direction.
Is a hemispherical lens 1 in the upper and lower rows that are adjacent to each other.
The arrangement pitch of 1 is shifted by a half pitch, and has an arrangement structure in a close-packed state in which six hemispherical lenses 11 are in contact with each one hemispherical lens 11. Thus, the reflection area 14
To minimize light utilization efficiency and increase power generation efficiency.
【0026】図1に示す薄膜太陽電池に太陽光等の光が
照射されると、入射光10は半球状レンズ群11によ
り、第2の反射層8上に形成された円形状ピンホール群
9へと集光され、蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子2が分
散した透明基板1、透明導電膜4、光電変換層5、透明
導電膜6を順次通過し、第1の反射層7により反射され
る。第1の反射層7により反射された光は、透明導電膜
6を通過し、再度、光電変換層5へと入射して透過す
る。この透過光は、透明導電膜4を通過し、第2の反射
層8により反射され、再度、光電変換層5へと入射す
る。また、光電変換層5において反射された光も、第2
の反射層8により反射され、再度、光電変換層5へ入射
することになる。このように、第1の反射層7、第2の
反射層8及び光電変換層5の間で、円形状ピンホール群
9から入射した光が多重反射することにより、入射光1
0が光電変換層5に効率良く照射されて、光電変換層5
による発電効率を高くすることができる。また、くし型
の集電電極3により反射された光も、同様に、第2の反
射層8により反射されて、再度、光電変換層5へ入射し
て、発電効率を高くすることができる。When the thin-film solar cell shown in FIG. 1 is irradiated with light such as sunlight, incident light 10 is transmitted through a hemispherical lens group 11 to a circular pinhole group 9 formed on the second reflective layer 8. The light is condensed to the transparent substrate 1, the transparent conductive film 4, the photoelectric conversion layer 5, and the transparent conductive film 6 in which the fluorescent particles or the phosphorescent fluorescent particles 2 are dispersed, and is reflected by the first reflective layer 7. . The light reflected by the first reflective layer 7 passes through the transparent conductive film 6, enters the photoelectric conversion layer 5 again, and is transmitted. The transmitted light passes through the transparent conductive film 4, is reflected by the second reflective layer 8, and enters the photoelectric conversion layer 5 again. In addition, the light reflected by the photoelectric conversion layer 5 also becomes
The light is reflected by the reflective layer 8 and is incident on the photoelectric conversion layer 5 again. In this way, the light incident from the circular pinhole group 9 is multiply reflected between the first reflective layer 7, the second reflective layer 8, and the photoelectric conversion layer 5, so that the incident light 1
The photoelectric conversion layer 5 is efficiently irradiated with 0, and the photoelectric conversion layer 5
The power generation efficiency can be increased. Similarly, the light reflected by the comb-shaped current collecting electrode 3 is also reflected by the second reflective layer 8 and is incident on the photoelectric conversion layer 5 again, so that the power generation efficiency can be increased.
【0027】本実施の形態においては、透明基板1に分
散した蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子2が、光電変換に
利用されない波長域の光を、光電変換に利用できる波長
域の光に変換することにより、さらに発電効率を高める
ことができる。In the present embodiment, the fluorescent particles or the phosphorescent fluorescent particles 2 dispersed in the transparent substrate 1 convert light in a wavelength range not used for photoelectric conversion into light in a wavelength range available for photoelectric conversion. As a result, the power generation efficiency can be further increased.
【0028】例えば、非晶質Si半導体からなるpin
接合により光電変換層5を構成した場合、光電変換に利
用される光の波長域(以下、感光波長域と言う。)は、
450〜650nmであり、この感光波長域以外の光は
光電変換に利用されることなく、熱として消費される。For example, a pin made of an amorphous Si semiconductor
When the photoelectric conversion layer 5 is configured by bonding, the wavelength range of light used for photoelectric conversion (hereinafter, referred to as photosensitive wavelength range) is
The wavelength is 450 to 650 nm, and light outside the photosensitive wavelength range is consumed as heat without being used for photoelectric conversion.
【0029】ここで、図1に示すように、透明基板1に
蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子2を分散させておくと、
上記感光波長域以外の波長の光が、蛍光粒子または蓄光
性蛍光粒子2に吸収されて、蛍光粒子または蓄光性蛍光
粒子2から感光波長域の光が放射されることにより、上
記感光波長域以外の波長の光が、感光波長域の光に変換
されて、発電効率を高めることができる。Here, as shown in FIG. 1, when the fluorescent particles or the phosphorescent fluorescent particles 2 are dispersed in the transparent substrate 1,
Light having a wavelength other than the photosensitive wavelength range is absorbed by the fluorescent particles or the phosphorescent fluorescent particles 2 and the light in the photosensitive wavelength range is emitted from the fluorescent particles or the phosphorescent fluorescent particles 2. The light of the wavelength is converted into the light of the photosensitive wavelength range, and the power generation efficiency can be improved.
【0030】例えば、粒径5〜20μmのY2O2S:
Eu,Mg,Tiの蓄光性蛍光粒子を使用することによ
り、200〜450nmの波長の光を吸収して、625
nmの波長の光を放射させることが可能である。また、
Er3+イオンを含有した酸化フッ化物系結晶化ガラス
を用いることにより、800nm近傍の波長の光を吸収
し、550〜660nmの波長の光を放射させることが
可能である。For example, Y 2 O 2 S having a particle size of 5 to 20 μm:
By using the phosphorescent fluorescent particles of Eu, Mg, and Ti, light having a wavelength of 200 to 450 nm is absorbed to obtain 625
It is possible to emit light with a wavelength of nm. Also,
By using oxyfluoride-based crystallized glass containing Er 3+ ions, it is possible to absorb light having a wavelength near 800 nm and emit light having a wavelength of 550 to 660 nm.
【0031】また、これら以外の蛍光材料として、酸化
ストロンチウムと酸化アルミニウムからなる化合物に希
土類元素のユウロピウム(Eu)とジスプロシウム(D
y)を添加したSrAl2O4:Eu,Dyや、Sr4
Al14O25:Eu,Dyや、CaAl2O4:E
u,Dyや、ZnS:Cu等の蛍光材料を用いることが
可能である。As fluorescent materials other than the above, compounds containing strontium oxide and aluminum oxide are added to the rare earth elements europium (Eu) and dysprosium (D).
y) added SrAl 2 O 4 : Eu, Dy and Sr 4
Al 14 O 25 : Eu, Dy and CaAl 2 O 4 : E
It is possible to use fluorescent materials such as u, Dy and ZnS: Cu.
【0032】従来の薄膜太陽電池においては、図12に
示したように、蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子110に
より散乱された散乱光112、及び、蛍光粒子または蓄
光性蛍光粒子110から放射された光113の一部は、
光電変換層107に入射することがなくて、発電効率低
下の原因となっていたが、図1に示す本実施の形態によ
れば、蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子2により散乱され
た散乱光12、及び、蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子2
から放射された光13は、第2の反射層8により反射さ
れて、光電変換層5に入射する。このようにして、散乱
光12及び放射光13が、第1の反射層7、光電変換層
5、第2の反射層8により多重反射されることにより、
高い発電効率を実現することができる。In a conventional thin-film solar cell, as shown in FIG. 12, scattered light 112 scattered by fluorescent particles or phosphorescent fluorescent particles 110 and light emitted from fluorescent particles or phosphorescent fluorescent particles 110. Part of 113
Although it did not enter the photoelectric conversion layer 107, which caused a decrease in power generation efficiency, according to the present embodiment shown in FIG. 1, the scattered light 12 scattered by the fluorescent particles or the phosphorescent fluorescent particles 2 is used. , And fluorescent particles or phosphorescent fluorescent particles 2
The light 13 emitted from is reflected by the second reflective layer 8 and enters the photoelectric conversion layer 5. In this way, the scattered light 12 and the emitted light 13 are multiply reflected by the first reflective layer 7, the photoelectric conversion layer 5, and the second reflective layer 8,
High power generation efficiency can be realized.
【0033】また、本実施の形態の薄膜太陽電池は、図
2に示すように、半球状レンズ群11を透明基板1上に
最密状態となるように配列しているので、入射光10が
反射層8により反射される領域14が最小になって、発
電効率が高くなる。Further, in the thin-film solar cell of this embodiment, as shown in FIG. 2, since the hemispherical lens group 11 is arranged on the transparent substrate 1 so as to be in a close-packed state, the incident light 10 is The area 14 reflected by the reflective layer 8 is minimized, and the power generation efficiency is increased.
【0034】もっとも、発電効率は低くなるが、図示し
ない半球状レンズを縦横に規則正しく同じ位相で配列し
て、1つの半球状レンズに4方から4個の半球状レンズ
が接する半球状レンズの平面的配置構造にしても良い。Although the power generation efficiency is low, the hemispherical lenses (not shown) are regularly arranged vertically and horizontally in the same phase, and four hemispherical lenses are in contact with one hemispherical lens. You may make it a physical arrangement structure.
【0035】[0035]
【実施例1】図3から図7に示すプロセスに従って、図
1に示す実施の形態の薄膜太陽電池を作成した。Example 1 A thin film solar cell according to the embodiment shown in FIG. 1 was produced according to the process shown in FIGS.
【0036】まず、図3に示すように、住田光学ガラス
社製の蛍光ガラス(ルミラスG9)からなるガラス基板
1上に、くし型集電電極3を形成した後、膜厚30nm
のSnO2透明導電層4を反応性スパッタリングにより
形成した。ここで、ルミラスG9は、200〜400n
mの波長の光を吸収し、540nmの波長の光を放射す
る蛍光ガラスである。First, as shown in FIG. 3, a comb-shaped collector electrode 3 was formed on a glass substrate 1 made of fluorescent glass (Lumirus G9) manufactured by Sumita Optical Glass Co., Ltd., and then the film thickness was 30 nm.
Of SnO 2 transparent conductive layer 4 was formed by reactive sputtering. Here, Lumiras G9 is 200-400n
It is a fluorescent glass that absorbs light having a wavelength of m and emits light having a wavelength of 540 nm.
【0037】次に、p型不純物ドープ半導体層であるp
層、真性半導体であるi層、n型不純物ドープ層である
n層がこの順に積層されてなる光電変換層5をSnO2
透明導電層4上にプラズマCVD(化学的気相成長)装
置による化学的気相成長法で形成した。各半導体層は、
それぞれ、SiH4ガス・H2ガス・CH4ガス・B 2
H6ガスの混合ガスを用いて気相成長した膜厚15nm
のa−SiC:Hのp層、SiH4ガス・H2ガスの混
合ガスを用いて気相成長した膜厚200nmのa−S
i:Hのi層、SiH4ガス・H2ガス・PH3ガスの
混合ガスを用いて気相成長した膜厚15nmのa−S
i:Hのn層とした。上記光電変換層5を形成した後、
膜厚30nmのSnO2透明導電層6を反応性スパッタ
リングにより形成し、さらに、膜厚100nmのAlか
らなる第1の反射層7をスパッタリングにより形成し
た。ここで、第1の反射層7は、集電電極として兼用さ
れる。Next, p, which is a p-type impurity-doped semiconductor layer, is formed.
Layer, i layer that is an intrinsic semiconductor, and n-type impurity-doped layer
The photoelectric conversion layer 5 formed by stacking n layers in this order is SnO.Two
Plasma CVD (chemical vapor deposition) device on the transparent conductive layer 4
Formed by chemical vapor deposition. Each semiconductor layer is
SiH respectivelyFourGas / HTwoGas / CHFourGas B Two
H6Film thickness of 15 nm grown by vapor phase growth using mixed gas of gases
A-SiC: H p-layer, SiHFourGas / HTwoGas mixture
Vapor-grown a-S with a thickness of 200 nm
i: i layer of H, SiHFourGas / HTwoGas / PHThreeOf gas
Vapor-grown a-S with a film thickness of 15 nm using mixed gas
i: H n layer. After forming the photoelectric conversion layer 5,
SnO with a film thickness of 30 nmTwoReactive sputtering of transparent conductive layer 6
It is formed by a ring and is made of Al with a thickness of 100 nm.
A first reflective layer 7 consisting of
It was Here, the first reflective layer 7 also serves as a collector electrode.
Be done.
【0038】次に、図4に示すように、第1の反射層7
上に、膜厚20nmのTa保護膜15をスパッタリング
により形成し、蛍光ガラス基板1の他方の面に、膜厚1
00nmのAlからなる第2の反射層8をスパッタリン
グにより形成する。Next, as shown in FIG. 4, the first reflective layer 7
A Ta protective film 15 having a film thickness of 20 nm is formed thereon by sputtering, and the Ta protective film 15 is formed on the other surface of the fluorescent glass substrate 1 with a film thickness of 1 nm.
The second reflective layer 8 made of Al having a thickness of 00 nm is formed by sputtering.
【0039】次に、図5に示すように、フォトレジスト
マスク(図示せず。)を用いて、希硝酸により、第2の
反射層8のウエットエッチングを行って、第2の反射層
8に円形状ピンホール群9を形成する。形成したピンホ
ール9の直径は、0.5mmであった。Next, as shown in FIG. 5, the second reflective layer 8 is wet-etched with diluted nitric acid using a photoresist mask (not shown). A circular pinhole group 9 is formed. The diameter of the formed pinhole 9 was 0.5 mm.
【0040】次に、図6に示すように、半球状レンズ群
に対応した窪み16が形成された透明ガラススタンパ1
7に未硬化状態の紫外線硬化樹脂18を満たし、それぞ
れの半球状レンズ11の集光位置と円形状ピンホール9
の中心位置が一致するように位置合わせした後、図7に
示すように、透明ガラススタンパ17と蛍光ガラス基板
1とを密着させ、透明ガラススタンパ17越しに紫外線
硬化樹脂18に紫外線光19を照射し、紫外線硬化樹脂
18を硬化した後、透明ガラススタンパ17を剥離する
ことにより、半球状レンズ群11を簡単に一括形成す
る。こうして、薄膜太陽電池が完成する。ここで作製し
た実施例1の薄膜太陽電池の半球状レンズ11は、図2
に示すように、集光レンズ群9が最密状態で配列された
ものである。また、半球状レンズ11の直径は10mm
であり、そのレンズ表面は、ピンホール9の中心位置を
中心とした球面状であった。Next, as shown in FIG. 6, a transparent glass stamper 1 having a recess 16 corresponding to a hemispherical lens group is formed.
7 is filled with the uncured ultraviolet curable resin 18, and the condensing position of each hemispherical lens 11 and the circular pinhole 9
7, the transparent glass stamper 17 and the fluorescent glass substrate 1 are brought into close contact with each other, and the ultraviolet curable resin 18 is irradiated with the ultraviolet light 19 through the transparent glass stamper 17. Then, after curing the ultraviolet curable resin 18, the transparent glass stamper 17 is peeled off, so that the hemispherical lens group 11 is easily formed at once. Thus, the thin film solar cell is completed. The hemispherical lens 11 of the thin-film solar cell of Example 1 manufactured here is shown in FIG.
As shown in FIG. 7, the condenser lens group 9 is arranged in the closest packed state. The diameter of the hemispherical lens 11 is 10 mm.
The lens surface was spherical with the center position of the pinhole 9 as the center.
【0041】比較のため、図12に示す従来の薄膜太陽
電池を比較例1として同様にして作製した。ここで、透
明導電層2による反射防止効果により、従来の薄膜太陽
電池における光電変換効率を最大となるように、SnO
2透明導電層の膜厚を100nmとした。For comparison, a conventional thin film solar cell shown in FIG. 12 was similarly prepared as Comparative Example 1. Here, SnO is used to maximize the photoelectric conversion efficiency in the conventional thin film solar cell due to the antireflection effect of the transparent conductive layer 2.
2 The film thickness of the transparent conductive layer was 100 nm.
【0042】上記の方法に従って作製した実施例1の薄
膜太陽電池と比較例1の薄膜太陽電池に対して、AM
1.5シミュレーターで100mW/cm2の光を照射
し、I−V特性を測定したところ、実施例1の薄膜太陽
電池は、比較例1の薄膜太陽電池に比べて、開放電圧が
25%程度大きく、短絡電流が9%程度大きくなってい
ることが確認された。従って、実施例1の薄膜太陽電池
は、比較例1の薄膜太陽電池に比べて、光電変換効率が
36%程度高くなっていることがわかった。For the thin film solar cell of Example 1 and the thin film solar cell of Comparative Example 1 produced according to the above method, AM
When the IV characteristic was measured by irradiating light of 100 mW / cm 2 with a 1.5 simulator, the thin film solar cell of Example 1 had an open circuit voltage of about 25% as compared with the thin film solar cell of Comparative Example 1. It was confirmed that the short circuit current was about 9% larger. Therefore, it was found that the thin film solar cell of Example 1 had a photoelectric conversion efficiency of about 36% higher than that of the thin film solar cell of Comparative Example 1.
【0043】[0043]
【実施例2】実施例2の薄膜太陽電池は、透明基板とし
て、透明ガラス中に、根本特殊ガラス社製の粒径10μ
mの蓄光性蛍光粒子(G300)を重量比20%で分散
させた蓄光ガラスを用いた。そして、実施例1と同様な
方法により、本実施例2の薄膜太陽電池を作成した。[Example 2] The thin-film solar cell of Example 2 was used as a transparent substrate in transparent glass with a particle size of 10μ manufactured by Nemoto Special Glass Co., Ltd.
The phosphorescent glass in which m of the phosphorescent fluorescent particles (G300) was dispersed at a weight ratio of 20% was used. Then, in the same manner as in Example 1, the thin-film solar cell of Example 2 was created.
【0044】また、図12に示す従来の薄膜太陽電池の
構成において、実施例2の蓄光ガラスからなる透明基板
を用いた薄膜太陽電池を比較例2として作製した。Further, in the structure of the conventional thin film solar cell shown in FIG. 12, a thin film solar cell using a transparent substrate made of phosphorescent glass of Example 2 was manufactured as Comparative Example 2.
【0045】上記の方法に従って作製した実施例2の薄
膜太陽電池と比較例2の薄膜太陽電池に対して、AM
1.5シミュレーターで100mW/cm2の光を照射
し、I−V特性を測定したところ、実施例2の薄膜太陽
電池は、比較例2の薄膜太陽電池に比べて、開放電圧が
55%程度大きく、短絡電流が25%程度大きくなって
いることが確認された。従って、実施例2の薄膜太陽電
池は、比較例2の薄膜太陽電池に比べて、光電変換効率
が94%程度高くなっていることがわかった。For the thin film solar cell of Example 2 and the thin film solar cell of Comparative Example 2 produced according to the above method, AM
When the IV characteristics were measured by irradiating light of 100 mW / cm 2 with a 1.5 simulator, the thin film solar cell of Example 2 had an open circuit voltage of about 55% as compared with the thin film solar cell of Comparative Example 2. It was confirmed that the short circuit current was about 25% larger. Therefore, it was found that the thin film solar cell of Example 2 had a photoelectric conversion efficiency of about 94% higher than that of the thin film solar cell of Comparative Example 2.
【0046】また、蓄光性蛍光粒子を用いているため、
AM1.5シミュレーターによる光照射を停止した後
も、蓄光性蛍光粒子からの放射光により、光照射時の1
0%程度の発電効率で、発電を継続することができた。Further, since the phosphorescent fluorescent particles are used,
Even after the light irradiation by the AM1.5 simulator is stopped, the light emitted from the phosphorescent fluorescent particles causes 1
Power generation could be continued with a power generation efficiency of about 0%.
【0047】[0047]
【実施例3】図8に、実施例3のタンデム構造の薄膜太
陽電池を示す。Third Embodiment FIG. 8 shows a thin film solar cell having a tandem structure according to a third embodiment.
【0048】このタンデム構造の薄膜太陽電池の場合、
図1におけるpin接合からなる光電変換層5が複数層
積層された構成となっており、図8においては、pin
接合からなる第1の光電変換層51、pin接合からな
る第2の光電変換層52、pin接合からなる第3の光
電変換層53の3層が形成されている。このように、3
層の光電変換層51、52、53を積層して、タンデム
構造の光電変換層を形成した場合においても、図1の場
合と同様に、第1の反射層7、第2の反射層8及び光電
変換層51、52、53の間で、ピンホール群9から入
射した光と、蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子2からの散
乱光12と放射光13とが多重反射することにより、入
射光10と散乱光12と放射光13が光電変換層51、
52、53に効率良く照射されて、光電変換層51、5
2、53による発電効率を高くすることができる。ま
た、光電変換層51、52、53が直列結合されること
により、端子間の開放電圧が大きくなって、さらに発電
効率を高くすることができる。また、それぞれの光電変
換層51、52、53のバンドギャップを異ならせて、
それぞれの光電変換層51、52、53において光電変
換のために吸収される光の波長をずらせて、幅広い波長
にわたる光をより効率的に光電変換に利用することがで
き、発電効率を高くすることができる。In the case of this tandem thin film solar cell,
A plurality of photoelectric conversion layers 5 each having a pin junction in FIG. 1 are laminated, and in FIG.
Three layers are formed: a first photoelectric conversion layer 51 having a junction, a second photoelectric conversion layer 52 having a pin junction, and a third photoelectric conversion layer 53 having a pin junction. Like this, 3
In the case where the photoelectric conversion layers 51, 52, and 53 of the layers are stacked to form the photoelectric conversion layer having the tandem structure, the first reflective layer 7, the second reflective layer 8, and the second reflective layer 8 are formed as in the case of FIG. Between the photoelectric conversion layers 51, 52, 53, the light incident from the pinhole group 9 and the scattered light 12 and the emitted light 13 from the fluorescent particles or the phosphorescent fluorescent particles 2 are multiply reflected, whereby the incident light 10 And scattered light 12 and emitted light 13 are photoelectric conversion layers 51,
The photoelectric conversion layers 51 and 5 are efficiently irradiated to the 52 and 53.
The power generation efficiency of 2, 53 can be increased. Further, since the photoelectric conversion layers 51, 52, 53 are connected in series, the open circuit voltage between the terminals is increased, and the power generation efficiency can be further increased. Further, the band gaps of the respective photoelectric conversion layers 51, 52, 53 are made different,
The wavelength of light absorbed for photoelectric conversion in each photoelectric conversion layer 51, 52, 53 can be shifted so that light over a wide wavelength range can be used for photoelectric conversion more efficiently, and power generation efficiency can be increased. You can
【0049】実施例3においては、光電変換層51、5
2、53以外は、第1実施例と同様にして形成した。In Example 3, photoelectric conversion layers 51, 5
Other than 2, 53, it was formed in the same manner as in the first embodiment.
【0050】上記光電変換層51、52、53は、それ
ぞれ、SiH4ガス・H2ガス・CH4ガス・B2H6
ガスの混合ガスを用いて気相成長した膜厚10nmのa
−SiC:Hのp層、SiH4ガス・H2ガスの混合ガ
スを用いて気相成長した膜厚60nmのa−Si:Hの
i層、SiH4ガス・H2ガス・PH3ガスの混合ガス
を用いて気相成長した膜厚10nmのa−Si:Hのn
層からなるpin構造からなり、プラズマCVDによる
気相成長を繰り返し行うことにより形成した。The photoelectric conversion layers 51, 52 and 53 are respectively composed of SiH 4 gas / H 2 gas / CH 4 gas / B 2 H 6
A film with a film thickness of 10 nm obtained by vapor phase growth using a mixed gas of gases
-SiC: p layer of the H, the SiH 4 gas · H vapor grown film thickness 60nm with 2 gas mixed gas of a-Si: i layer of H, the SiH 4 gas · H 2 gas · PH 3 gas N of a-Si: H with a film thickness of 10 nm that was vapor-grown using a mixed gas
It has a pin structure composed of layers and was formed by repeatedly performing vapor phase growth by plasma CVD.
【0051】タンデム構造である実施例3の薄膜太陽電
池と、上記実施例1の薄膜太陽電池に対して、AM1.
5シミュレーターで100mW/cm2の光を照射し、
I−V特性を測定したところ、実施例3の薄膜太陽電池
は、実施例1の薄膜太陽電池に比べて、開放電圧が68
%程度大きく、短絡電流が19%程度小さくなっている
ことが確認された。すなわち、実施例3の薄膜太陽電池
は、実施例1の薄膜太陽電池に比べて、光電変換効率が
36%程度高くなっていることがわかった。For the thin film solar cell of Example 3 having a tandem structure and the thin film solar cell of Example 1 above, AM1.
Irradiate 100 mW / cm 2 of light with 5 simulators,
When the IV characteristics were measured, the thin film solar cell of Example 3 had an open circuit voltage of 68 compared to the thin film solar cell of Example 1.
%, And the short-circuit current was reduced by about 19%. That is, it was found that the thin film solar cell of Example 3 had a photoelectric conversion efficiency of about 36% higher than that of the thin film solar cell of Example 1.
【0052】実施例3においては、光電変換層51、5
2、53を、それぞれ、同一条件で形成しているが、そ
れぞれの光電変換層の膜厚を最適化し、さらには、それ
ぞれの光電変換層の半導体の種類を変えて、光電変換に
利用する光の波長をずらすことにより、さらに高い光電
変換効率を実現することが可能である。In Example 3, photoelectric conversion layers 51, 5
2 and 53 are formed under the same conditions, respectively, but the film thickness of each photoelectric conversion layer is optimized, and further, the type of semiconductor of each photoelectric conversion layer is changed to use light for photoelectric conversion. By shifting the wavelength of, it is possible to realize a higher photoelectric conversion efficiency.
【0053】[0053]
【実施例4】図9に実施例4の薄膜太陽電池の斜視断面
図を示す。図9において、図1の実施例1の薄膜太陽電
池の構成要素と同一構成要素には、同一参照番号を付し
て詳しい説明は省略する。Fourth Embodiment FIG. 9 shows a perspective sectional view of a thin film solar cell according to a fourth embodiment. 9, the same components as those of the thin-film solar cell of Example 1 of FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0054】図1に示す実施例1においては、集光機能
が、透明基板1上形成された円形状ピンホール群9を有
する第2の反射層8と、円形状ピンホール群9に入射光
10を集光すべく配列された半球状レンズ群11とで構
成されていたが、実施例4の薄膜太陽電池は、集光機能
が、透明基板1上に形成されると共に、平行かつ等間隔
に並んだ複数の直線状スリット20からなる光透過スリ
ット群20を有する第2の反射層21と、上記直線状ス
リット群20のの中心線上に入射光10を集光すべく配
列されたシリンドリカルレンズ群22とで構成されてい
る。In the first embodiment shown in FIG. 1, the condensing function has the second reflecting layer 8 having the circular pinhole group 9 formed on the transparent substrate 1 and the incident light on the circular pinhole group 9. The thin film solar cell according to the fourth embodiment has a condensing function formed on the transparent substrate 1 and is parallel and evenly spaced. A second reflective layer 21 having a light transmitting slit group 20 composed of a plurality of linear slits 20 arranged in parallel with each other, and a cylindrical lens arranged to condense the incident light 10 on the center line of the linear slit group 20. And the group 22.
【0055】この場合も、実施例1と同様に、シリンド
リカルレンズ群22によって集光されて、直線状スリッ
ト群20から入射した光と、透明基板1中の蛍光粒子ま
たは蓄光性蛍光粒子2(図1参照)からの散乱光12
(図1参照)と放射光13(図1参照)とが、第1の反
射層7、第2の反射層21、光電変換層5の間で多重反
射することにより、入射光10と散乱光12と放射光1
3が光電変換層5に効率良く照射されて、光電変換層5
による発電効率を高くすることができる。Also in this case, as in the first embodiment, the light condensed by the cylindrical lens group 22 and incident from the linear slit group 20 and the fluorescent particles or the phosphorescent fluorescent particles 2 in the transparent substrate 1 (see FIG. Scattered light 12)
(Refer to FIG. 1) and emitted light 13 (see FIG. 1) are multiply reflected between the first reflective layer 7, the second reflective layer 21, and the photoelectric conversion layer 5, so that the incident light 10 and the scattered light are scattered. 12 and synchrotron radiation 1
3 is efficiently irradiated to the photoelectric conversion layer 5, and the photoelectric conversion layer 5
The power generation efficiency can be increased.
【0056】この実施例3の薄膜太陽電池は、図3から
図7に示す実施例1のプロセスと同様にして、作製し
た。すなわち、透明基板8上に第2の反射層21を形成
し、この第2の反射層21に、平行かつ等間隔に並んだ
複数の直線状の幅0.5mmの光透過スリット群20を
形成した。そして、上記第2の反射層21の上に、光透
過スリット群20に入射光10を集光すべく配列された
シリンドリカルレンズ群22を形成した。このシリンド
リカルレンズ22の断面形状は、半円形であり、その直
径は10mmであった。The thin film solar cell of Example 3 was manufactured in the same manner as the process of Example 1 shown in FIGS. That is, the second reflective layer 21 is formed on the transparent substrate 8, and a plurality of linear light transmission slit groups 20 having a width of 0.5 mm and arranged in parallel and at equal intervals are formed on the second reflective layer 21. did. Then, a cylindrical lens group 22 arranged to collect the incident light 10 on the light transmission slit group 20 was formed on the second reflective layer 21. The cross-sectional shape of this cylindrical lens 22 was semicircular, and its diameter was 10 mm.
【0057】上記実施例4の薄膜太陽電池と比較例1の
薄膜太陽電池に対して、AM1.5シミュレーターで1
00mW/cm2の光を照射し、I−V特性を測定した
ところ、実施例4の薄膜太陽電池は、比較例1の薄膜太
陽電池に比べて、開放電圧が28%程度大きく、短絡電
流が10%程度大きくなっていることが確認された。従
って、実施例4の薄膜太陽電池は、比較例1の薄膜太陽
電池に比べて、光電変換効率が39%程度高くなってい
ることがわかった。For the thin-film solar cell of Example 4 and the thin-film solar cell of Comparative Example 1, 1 with an AM1.5 simulator.
When the IV characteristics were measured by irradiating with light of 00 mW / cm 2 , the thin film solar cell of Example 4 had an open circuit voltage of about 28% higher than that of the thin film solar cell of Comparative Example 1 and a short circuit current. It was confirmed that it was about 10% larger. Therefore, it was found that the thin film solar cell of Example 4 had a photoelectric conversion efficiency of about 39% higher than that of the thin film solar cell of Comparative Example 1.
【0058】[0058]
【発明の効果】以上より明らかなように、本発明の薄膜
太陽電池によれば、集光レンズ群によって反射層の光透
過孔に集光されて、蛍光特性を有する透明基板を通り抜
けて入射した光と、蛍光特性を有する透明基板により放
射、散乱されて光電変換に利用できる波長域の光に変換
された光とが、上記光電変換層と反射層との間で多重反
射される。従って、本発明の薄膜太陽電池によれば、上
記集光レンズによって入射光が光透過孔へ効率良く集光
される点と、蛍光特性を有する透明基板によって光電変
換に利用できない波長域の光が光電変換に利用できる波
長域の光に変換される点と、この光電変換に利用できる
波長域の光が光電変換層と反射層との間で多重反射され
る点との相乗効果によって、上記光電変換層に照射され
る光電変換に寄与する波長域の光の光量が著しく増大し
て、発電効率を極めて高くすることができる。As is apparent from the above, according to the thin film solar cell of the present invention, the light is condensed in the light transmitting hole of the reflecting layer by the condenser lens group and is incident through the transparent substrate having the fluorescent property. The light and the light that is emitted and scattered by the transparent substrate having the fluorescent property and converted into the light in the wavelength range that can be used for photoelectric conversion are multiply reflected between the photoelectric conversion layer and the reflective layer. Therefore, according to the thin-film solar cell of the present invention, the point where the incident light is efficiently condensed to the light transmitting hole by the condenser lens, and the light in the wavelength range that cannot be used for photoelectric conversion due to the transparent substrate having the fluorescent property is generated. Due to the synergistic effect of the point of being converted into light in the wavelength range available for photoelectric conversion and the point of multiple reflection of light in the wavelength range available for photoelectric conversion between the photoelectric conversion layer and the reflecting layer, The light amount of the light in the wavelength range that contributes to the photoelectric conversion applied to the conversion layer is significantly increased, and the power generation efficiency can be made extremely high.
【0059】1実施の形態では、透明基板に蛍光粒子ま
たは蓄光性蛍光粒子を分散しているので、簡単に、透明
基板に蛍光特性を持たせることができる。特に、蓄光性
蛍光粒子を用いた場合、光のエネルギーを蓄えて、後
に、蛍光を放出するので、光が薄膜太陽電池に照射され
ていない夜でも、発電を行うことができる。In one embodiment, since the fluorescent particles or the phosphorescent fluorescent particles are dispersed in the transparent substrate, the transparent substrate can easily have the fluorescent characteristic. In particular, when the phosphorescent fluorescent particles are used, the energy of light is stored and the fluorescence is emitted later, so that power generation can be performed even at night when the thin film solar cell is not irradiated with light.
【0060】1実施の形態では、半球状レンズの集光位
置が反射層の円形状ピンホールの中心と略一致するよう
に、半球状レンズ群が上記反射層上に取り付けられてい
るので、上記半球状のレンズによって、入射光を、効率
良く、円形状ピンホールの中心に集光して、発電効率を
高くすることができる。In one embodiment, the hemispherical lens group is mounted on the reflective layer so that the condensing position of the hemispherical lens substantially coincides with the center of the circular pinhole of the reflective layer. With the hemispherical lens, incident light can be efficiently focused on the center of the circular pinhole to increase power generation efficiency.
【0061】1実施の形態では、シリンドリカル状レン
ズの集光位置が反射層の直線状スリットの中心線と略一
致するように、上記シリンドリカル状レンズ群が上記反
射層上に取り付けられているので、上記シリンドリカル
状レンズによって、入射光を、効率良く、直線状スリッ
トの中心線上に集光して、発電効率を高くすることがで
きる。In one embodiment, the cylindrical lens group is mounted on the reflective layer so that the condensing position of the cylindrical lens substantially coincides with the center line of the linear slit of the reflective layer. With the cylindrical lens, incident light can be efficiently focused on the center line of the linear slit, and the power generation efficiency can be increased.
【0062】1実施の形態では、集光レンズ群によって
集光されて反射層の光透過孔を通って透明基板を通り抜
けた光と、蛍光特性を有する透明基板によって光電変換
に利用できる波長域の光に変換された光とが、上記透明
基板に設けた上記反射層と、上記光電変換層の透明基板
側と反対側の反射層との間で多重反射されるので、上記
光電変換層に照射される光電変換に寄与する波長域の光
の光量が著しく増大して、発電効率を極めて高くするこ
とができる。In one embodiment, the light condensed by the condensing lens group and passing through the transparent substrate through the light transmitting holes of the reflective layer and the wavelength range available for photoelectric conversion by the transparent substrate having the fluorescent property are provided. Since the light converted into light is multiply reflected between the reflective layer provided on the transparent substrate and the reflective layer on the opposite side of the transparent substrate side of the photoelectric conversion layer, the photoelectric conversion layer is irradiated with the light. The amount of light in the wavelength range that contributes to the photoelectric conversion is significantly increased, and the power generation efficiency can be made extremely high.
【0063】1実施の形態では、集光レンズが紫外線硬
化樹脂からなるので、2P法(光重合法:Photo Polyme
rization)等の簡略な方法で集光レンズ群を一括形成す
ることが可能となり、薄膜太陽電池の低コスト化を実現
することができる。In one embodiment, since the condenser lens is made of an ultraviolet curable resin, the 2P method (photopolymerization method: Photo Polymer) is used.
It is possible to collectively form the condenser lens group by a simple method such as rization), and it is possible to reduce the cost of the thin-film solar cell.
【図1】 本発明の薄膜太陽電池の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a thin film solar cell of the present invention.
【図2】 本発明の薄膜太陽電池の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a thin film solar cell of the present invention.
【図3】 本発明の薄膜太陽電池の作製方法を説明する
断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a thin film solar cell of the present invention.
【図4】 本発明の薄膜太陽電池の作製方法を説明する
断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a thin film solar cell of the present invention.
【図5】 本発明の薄膜太陽電池の作製方法を説明する
断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a thin film solar cell of the present invention.
【図6】 本発明の薄膜太陽電池の作製方法を説明する
断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a thin film solar cell of the present invention.
【図7】 本発明の薄膜太陽電池の作製方法を説明する
断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a thin film solar cell of the present invention.
【図8】 本発明の薄膜太陽電池の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a thin film solar cell of the present invention.
【図9】 本発明の薄膜太陽電池の断面斜視図である。FIG. 9 is a cross-sectional perspective view of the thin film solar cell of the present invention.
【図10】 従来の薄膜太陽電池の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional thin film solar cell.
【図11】 従来の薄膜太陽電池の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a conventional thin film solar cell.
【図12】 従来の薄膜太陽電池の断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of a conventional thin film solar cell.
1 透明基板 2 蛍光粒子または蓄光性蛍光粒子 3 くし型集電電極 4 透明導電膜 5 光電変換層 6 透明導電膜 7 第1の反射層 8 第2の反射層 9 光透過孔 10 入射光 11 集光レンズ群 12 散乱光 13 放射光 1 transparent substrate 2 Fluorescent particles or phosphorescent fluorescent particles 3 Comb type collector electrode 4 Transparent conductive film 5 Photoelectric conversion layer 6 Transparent conductive film 7 First reflective layer 8 Second reflective layer 9 Light transmission hole 10 incident light 11 Condensing lens group 12 scattered light 13 Synchrotron radiation
Claims (6)
群を有する反射層と、 上記光透過孔群に入射光を集光する集光レンズ群とを備
えることを特徴とする薄膜太陽電池。1. A transparent substrate having a fluorescent property, a photoelectric conversion layer located on one surface side of the transparent substrate, and a reflective layer provided on the other surface of the transparent substrate and having a group of light transmission holes. A thin-film solar cell comprising: the light-transmitting hole group and a condenser lens group that condenses incident light.
て、 上記蛍光特性を有する透明基板は、蛍光粒子または蓄光
性蛍光粒子が分散されている透明基板であることを特徴
とする薄膜太陽電池。2. The thin film solar cell according to claim 1, wherein the transparent substrate having the fluorescent property is a transparent substrate in which fluorescent particles or phosphorescent fluorescent particles are dispersed.
において、 上記集光レンズが半球状レンズであり、上記光透過孔が
円形状ピンホールであり、 上記半球状レンズの集光位置が上記反射層に設けられた
上記円形状ピンホールの中心と略一致するように、上記
半球状レンズ群が上記反射層上に取り付けられているこ
とを特徴とする薄膜太陽電池。3. The thin-film solar cell according to claim 1, wherein the condenser lens is a hemispherical lens, the light transmission hole is a circular pinhole, and the condensing position of the hemispherical lens is The thin-film solar cell, wherein the hemispherical lens group is mounted on the reflective layer so as to substantially coincide with the center of the circular pinhole provided in the reflective layer.
において、 上記集光レンズがシリンドリカル状レンズであり、上記
光透過孔が直線状スリットであり、 上記シリンドリカル状レンズの集光位置が上記反射層に
設けられた上記直線状スリットの中心線と略一致するよ
うに、上記シリンドリカル状レンズ群が反射層上に取り
付けられていることを特徴とする薄膜太陽電池。4. The thin-film solar cell according to claim 1, wherein the condenser lens is a cylindrical lens, the light transmitting hole is a linear slit, and the condensing position of the cylindrical lens is the slit. A thin-film solar cell in which the cylindrical lens group is mounted on the reflective layer so as to substantially coincide with the center line of the linear slit provided in the reflective layer.
薄膜太陽電池において、 上記光電変換層の上記透明基板側と反対側に、反射層を
設けたことを特徴とする薄膜太陽電池。5. The thin film solar cell according to claim 1, wherein a reflective layer is provided on the side of the photoelectric conversion layer opposite to the transparent substrate side. .
薄膜太陽電池において、 上記集光レンズが紫外線硬化樹脂により形成されている
ことを特徴とする薄膜太陽電池。6. The thin-film solar cell according to claim 1, wherein the condenser lens is made of an ultraviolet curable resin.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001270450A JP2003078151A (en) | 2001-09-06 | 2001-09-06 | Thin film solar cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2001270450A JP2003078151A (en) | 2001-09-06 | 2001-09-06 | Thin film solar cell |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003078151A true JP2003078151A (en) | 2003-03-14 |
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ID=19096105
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|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004111742A (en) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Sharp Corp | Solar cell |
| JP2004111453A (en) * | 2002-09-13 | 2004-04-08 | Sharp Corp | Solar cell |
| WO2006030734A1 (en) * | 2004-09-13 | 2006-03-23 | Rohm Co., Ltd | Semiconductor light emitting device |
| JP2017028234A (en) * | 2015-07-21 | 2017-02-02 | 五十嵐 五郎 | Multi-junction photovoltaic device |
| KR101732626B1 (en) | 2010-06-29 | 2017-05-24 | 엘지전자 주식회사 | Solar cell and substrate for thin film solar cell |
| US11923475B2 (en) | 2010-07-13 | 2024-03-05 | S.V.V. Technology Innovations, Inc. | Method of making light converting systems using thin light trapping structures and photoabsorptive films |
-
2001
- 2001-09-06 JP JP2001270450A patent/JP2003078151A/en active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004111453A (en) * | 2002-09-13 | 2004-04-08 | Sharp Corp | Solar cell |
| JP2004111742A (en) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Sharp Corp | Solar cell |
| WO2006030734A1 (en) * | 2004-09-13 | 2006-03-23 | Rohm Co., Ltd | Semiconductor light emitting device |
| KR101732626B1 (en) | 2010-06-29 | 2017-05-24 | 엘지전자 주식회사 | Solar cell and substrate for thin film solar cell |
| US11923475B2 (en) | 2010-07-13 | 2024-03-05 | S.V.V. Technology Innovations, Inc. | Method of making light converting systems using thin light trapping structures and photoabsorptive films |
| US12159951B2 (en) | 2010-07-13 | 2024-12-03 | S.V.V. Technology Innovations, Inc. | Method of making light converting systems using thin light trapping structures and photoabsorptive films |
| JP2017028234A (en) * | 2015-07-21 | 2017-02-02 | 五十嵐 五郎 | Multi-junction photovoltaic device |
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