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SOLAR CELL AND PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT achieved

Patent code P180015455
File No. 80-P2004-140-JP03
Posted date Nov 19, 2018
Application number P2006-201794
Publication number P2007-073933A
Patent number P4022631
Date of filing Jul 25, 2006
Date of publication of application Mar 22, 2007
Date of registration Oct 12, 2007
Priority data
  • P2004-262040 (Sep 9, 2004) JP
  • P2004-375089 (Dec 24, 2004) JP
Inventor
  • (In Japanese)石橋 晃
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人北海道大学
Title SOLAR CELL AND PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT achieved
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new solar cell and a new photoelectric conversion element.
SOLUTION: This solar cell is constituted by forming an anode electrode 151 and a cathode electrode 152 into an eddy shape while a semiconductor layer 153 is sandwiched between them to make into a plate shape as a whole. The solar cell has a circular, a triangular, or a hexagonal shape. The anode electrode 151 and the cathode electrode 152 are typically a strip shape or a ribbon shape. Moreover, by forming a photoelectric conversion layer into the eddy shape or a concentric shape to make into the plate shape as a whole, the photoelectric conversion element introduces light from the direction which intersects this plate, and varies gradually and/or continuously the wavelength of light convertible in the photoelectric conversion layer in the thickness direction of the plate.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

従来の機能素子は、半導体集積回路に代表されるように、微細加工に基づくトップダウンのアプローチで製造されたものが主流である。そして、特に半導体素子に関しては、バーディーン(Bardeen)らによるトランジスタの発明や、ノイス(Noyce)らによる半導体集積回路の発明を経て現在、このトップダウンのアプローチに基づく巨大な半導体エレクトロニクス産業が興っている。

また、ドリフト速度の一定性に基づき、時間とともに連続的に移動する2次電子(素粒子の飛跡に沿って生成する電子)を利用した素粒子検出器としてタイムプロジェクションチェンバー(Time Projection Chamber,TPC)の改良が本発明者らにより報告されている(P.Nemethy, P.Oddone, N.Toge, and A.Ishibashi, Nuclear Instruments and Methods 212 (1983)273-280)。
また、pn接合面に太陽光が垂直入射するタイプの太陽電池は多く報告されている(例えば、D.J.Friedman, J.F.Geisz, S.R.Kurtz, and J.M.Olson, July 1998・NREL/CP-520-23874)。
【非特許文献1】
P.Nemethy, P.Oddone, N.Toge, and A.Ishibashi, Nuclear Instruments and Methods 212 (1983)273-280
【非特許文献2】
D.J.Friedman, J.F.Geisz, S.R.Kurtz, and J.M.Olson, July 1998・NREL/CP-520-23874

Field of industrial application (In Japanese)

この発明は、太陽電池および光電変換素子に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
アノード電極とカソード電極とが、間に半導体層をはさんで渦巻き状に形成され、全体として板状の形状を有し、この板に交差する方向から光を入射させる太陽電池であって、
上記板の光入射面から上記板の厚さ方向に上記半導体層のバンドギャップが段階的および/または連続的に減少していることを特徴とする太陽電池。

【請求項2】
 
上記半導体層がアモルファスシリコン層または有機半導体層であることを特徴とする請求項1記載の太陽電池。

【請求項3】
 
上記太陽電池は円形、三角形または六角形の形状を有することを特徴とする請求項1または2記載の太陽電池。

【請求項4】
 
光電変換層が渦巻き状または同心形状に形成され、全体として板状の形状を有し、この板に交差する方向から光を入射させる光電変換素子であって、
上記板の光入射面から上記板の厚さ方向に上記光電変換層の光電変換可能な光の波長が段階的および/または連続的に増加していることを特徴とする光電変換素子。

【請求項5】
 
第1の電極と第2の電極とが、間に上記光電変換層をはさんで渦巻き状または同心形状に形成されていることを特徴とする請求項4記載の光電変換素子。

【請求項6】
 
上記第1の電極および上記第2の電極のうちの少なくとも一方が、上記板の厚さ方向に互いに分離して設けられた複数の電極からなることを特徴とする請求項5記載の光電変換素子。

【請求項7】
 
上記板の光入射面から上記板の厚さ方向に上記光電変換層の光電変換可能な光の波長が段階的に増加しており、上記第1の電極および上記第2の電極のうちの少なくとも一方が、上記板の厚さ方向に上記各段階に対応した位置に互いに分離して設けられた複数の電極からなることを特徴とする請求項4~6のいずれか一項記載の光電変換素子。

【請求項8】
 
上記光電変換層がp型半導体層とn型半導体層とからなるpn接合であることを特徴とする請求項4~7のいずれか一項記載の光電変換素子。

【請求項9】
 
上記p型半導体層および上記n型半導体層が無機半導体または有機半導体からなることを特徴とする請求項8記載の光電変換素子。

【請求項10】
 
上記p型半導体層および上記n型半導体層が上記板の厚さ方向に組成傾斜した無機半導体または有機半導体からなることを特徴とする請求項8記載の光電変換素子。

【請求項11】
 
上記板の光入射面から上記板の厚さ方向に上記p型半導体層および上記n型半導体層のバンドギャップが段階的および/または連続的に減少していることを特徴とする請求項8記載の光電変換素子。

【請求項12】
 
上記第1の電極および上記第2の電極の厚さがそれぞれ0.2nm以上100nm以下であることを特徴とする請求項5記載の光電変換素子。

【請求項13】
 
上記光電変換層の厚さが10nm以上100nm以下であることを特徴とする請求項4~12のいずれか一項記載の光電変換素子。

【請求項14】
 
上記光電変換層が、色素を担持した半導体光電極とこの半導体光電極と接した電解質層とこの電解質層と接した対極とからなることを特徴とする請求項4記載の光電変換素子。

【請求項15】
 
上記板の光入射面から上記板の厚さ方向に上記色素が吸収する光の波長が段階的に増加していることを特徴とする請求項14記載の光電変換素子。

【請求項16】
 
上記光電変換素子は円形、三角形または六角形の形状を有することを特徴とする請求項4~15のいずれか一項記載の光電変換素子。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2006201794thum.jpg
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) (In Japanese)高効率半導体太陽電池
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