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太陽電池および光電変換素子 NEW 実績あり

国内特許コード P180015455
整理番号 80-P2004-140-JP03
掲載日 2018年11月19日
出願番号 特願2006-201794
公開番号 特開2007-073933
登録番号 特許第4022631号
出願日 平成18年7月25日(2006.7.25)
公開日 平成19年3月22日(2007.3.22)
登録日 平成19年10月12日(2007.10.12)
優先権データ
  • 特願2004-262040 (2004.9.9) JP
  • 特願2004-375089 (2004.12.24) JP
発明者
  • 石橋 晃
出願人
  • 国立大学法人 北海道大学
発明の名称 太陽電池および光電変換素子 NEW 実績あり
発明の概要 【課題】新規な太陽電池および光電変換素子を提供する。
【解決手段】アノード電極151とカソード電極152とを、間に半導体層153をはさんで渦巻き状に形成し、全体として板状の形状とすることで太陽電池を構成する。太陽電池は円形、三角形または六角形の形状を有する。アノード電極151およびカソード電極152は、典型的にはストリップ状またはリボン状である。また、光電変換層を渦巻き状または同心形状に形成し、全体として板状の形状とし、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、その板の厚さ方向に光電変換層の光電変換可能な光の波長が段階的および/または連続的を変化させる。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要


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

産業上の利用分野


この発明は、太陽電池および光電変換素子に関する。

特許請求の範囲 【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。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006201794thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) 高効率半導体太陽電池
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