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太陽電池及びその製造方法

国内特許コード P03A003295
整理番号 U2001P227
掲載日 2003年12月22日
出願番号 特願2002-067331
公開番号 特開2003-273373
登録番号 特許第3472837号
出願日 平成14年3月12日(2002.3.12)
公開日 平成15年9月26日(2003.9.26)
登録日 平成15年9月19日(2003.9.19)
発明者
  • 中嶋 一雄
  • 宇佐美 徳隆
  • 藤原 航三
  • 宇治原 徹
出願人
  • 学校法人東北大学
発明の名称 太陽電池及びその製造方法
発明の概要 タンデム型のような複雑な構造を用いることなく、実用的なキャスト法を基本に用いて最も効率の高い組成分布と最適化されたヘテロ構造の組合せにより、高効率太陽電池を実現する。ミクロ的な組成分布が不均一な多元系多結晶からなる基板10と、この基板上に薄膜結晶を堆積成長させてなる堆積成長層20との2層ヘテロ構造を備えた太陽電池。
従来技術、競合技術の概要 低コストの実用型太陽電池として、融液からの凝固成長法の1種であるキャスト法で成長したSiバルク多結晶が用いられている。Siバルク多結晶は、キャスト法を用いて成長させることができるので、製造コストが低いという利点を有する。しかし、Siバルク多結晶のみでは太陽光のスペクトルの長波長側が吸収できず、またキャスト法を成長技術の主体にしているため、バルク多結晶の欠陥が多く、そのためにSiバルク多結晶を用いた太陽電池を高効率化することは難しい。一方、高効率の太陽電池結晶として、Si基板やGe基板にGaAs等の化合物半導体の薄膜を積層させたヘテロ構造のタンデム型太陽電池が使われる。しかしヘテロ構造のタンデム型太陽電池は、構造が複雑で成長にも高度の技術が必要である。このため、製造コストが高く、汎用性のある太陽電池としては使用できず、その結果、宇宙用などの限定された用途にのみ使用されている。
産業上の利用分野 高効率で低コストの太陽電池とその製造方法
特許請求の範囲 【請求項1】 ミクロ的な組成分布が不均一な多元系多結晶からなる基板と、この基板上に薄膜結晶を堆積成長させてなる堆積成長層との2層ヘテロ構造を備えた太陽電池。
【請求項2】 多結晶基板は、SiGe系、薄膜結晶の堆積成長層はSiである請求項1に記載の太陽電池。
【請求項3】 多結晶基板はInGaAs系、薄膜結晶の堆積成長層はGaInP系である請求項1に記載の太陽電池。
【請求項4】 多結晶基板は、SiCを主体としたSiC-Si系又はSiを主体としたSi-SiC系、薄膜結晶の堆積成長層はSi又はSiC系である請求項1に記載の太陽電池。
【請求項5】 多結晶基板は、GaAsSb系、薄膜結晶の体積成長層はGaAs系である請求項1に記載の太陽電池。
【請求項6】 多結晶基板は、柱状晶の結晶構造を有する請求項1~5のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項7】 融液成長法で多元系多結晶からなる基板を作製する際に、その成長条件を制御することにより所望のミクロ的な組成分布となるように調整する工程と、得られた基板上にエピタキシャル成長法で薄膜結晶を堆積成長させて2層ヘテロ構造とする工程とを備えた太陽電池の製造方法。
産業区分
  • 固体素子
  • 太陽熱利用
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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