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エネルギー変換装置及びその製造方法

国内特許コード P190015789
整理番号 S2017-0601-N0
掲載日 2019年1月23日
出願番号 特願2017-071509
公開番号 特開2018-174657
出願日 平成29年3月31日(2017.3.31)
公開日 平成30年11月8日(2018.11.8)
発明者
  • 西島 喜明
出願人
  • 国立大学法人横浜国立大学
発明の名称 エネルギー変換装置及びその製造方法
発明の概要 【課題】エネルギー変換装置の構成の簡素化及び/又はその変換効率の向上を促進する。
【解決手段】エネルギー変換装置100は、第1導電型の第1半導体層11と、第1半導体層11上に配された第2導電型の第2半導体層12を含む、光電変換層10と、光電変換層10を透過した光を吸収する光吸収層42と、光吸収層42に対して熱的に接続される熱電変換素子50を含む。光吸収層42が、少なくとも第1及び第2半導体層11,12それぞれの光の吸収波長帯よりも長波長の光を吸収する導電性材料を含む。光電変換層10と光吸収層42が少なくとも絶縁層41を介して積層され、光電変換層10から光吸収層42へ熱が伝達可能である。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


特許文献1は、同文献の要約に記載のように、太陽電池3の裏面に赤外線のみを透過し可視光線を反射する赤外線選択透過層7、断熱層8、赤外線を熱に変換する集熱電気絶縁層9、太陽熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子4、電気絶縁層6、冷却装置11が順次積層された装置を開示する。

産業上の利用分野


本開示は、エネルギー変換装置及びその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
第1導電型の第1半導体層と、前記第1半導体層上に配された第2導電型の第2半導体層を含む、光電変換層と、
前記光電変換層を透過した光を吸収する光吸収層と、
前記光吸収層に対して熱的に接続される熱電変換素子を備え、
前記光吸収層が、少なくとも前記第1及び第2半導体層それぞれの光の吸収波長帯よりも長波長の光を吸収する導電性材料を含み、
前記光電変換層と前記光吸収層が少なくとも絶縁層を介して積層され、前記光電変換層から前記光吸収層へ熱が伝達可能である、エネルギー変換装置。

【請求項2】
前記導電性材料が、金属又は合金又は炭素系材料を含む、請求項1に記載のエネルギー変換装置。

【請求項3】
前記導電性材料が、シリコンの光の吸収波長帯よりも長波長の光を吸収する金属又は合金を含む、請求項1又は2に記載のエネルギー変換装置。

【請求項4】
前記導電性材料が、Geを含む金属、又はGeSnを含む合金を含む、請求項3に記載のエネルギー変換装置。

【請求項5】
前記絶縁層が、5nm以上であり、100nm以下の厚みを有する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のエネルギー変換装置。

【請求項6】
前記光吸収層が、10μm以下の厚みを有する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のエネルギー変換装置。

【請求項7】
前記光吸収層により吸収されずに前記光吸収層を透過した光の入射に応じて表面プラズモン共鳴が生じるプラズモン部を更に備える、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のエネルギー変換装置。

【請求項8】
前記第1及び第2半導体層が、シリコンを含み、
前記絶縁層が、酸化シリコンを含む、請求項1乃至7のいずれか一項に記載のエネルギー変換装置。

【請求項9】
前記光電変換層から電流を取り出すための一対の電極層を更に備え、一方の電極層が、前記光電変換層と前記絶縁層の間に設けられる、請求項1乃至8のいずれか一項に記載のエネルギー変換装置。

【請求項10】
前記光電変換層は、粗面化された光入射面を有する、請求項1乃至9のいずれか一項に記載のエネルギー変換装置。

【請求項11】
第1導電型の第1半導体層と、前記第1半導体層上に配された第2導電型の第2半導体層を含む光電変換層を製造又は用意する工程と、
前記光電変換層を透過した光を吸収する光吸収層を形成する工程と、
前記光吸収層に対して熱的に接続される熱電変換素子を製造又は用意する工程を含み、
前記光吸収層が、少なくとも前記第1及び第2半導体層それぞれの光の吸収波長帯よりも長波長の光を吸収する導電性材料を含み、
前記光電変換層と前記光吸収層が少なくとも絶縁層を介して積層される、エネルギー変換装置の製造方法。

【請求項12】
前記光吸収層を形成する工程は、前記光電変換層上に形成された絶縁層上に前記導電性材料を堆積する工程を含む、請求項11に記載のエネルギー変換装置の製造方法。

【請求項13】
前記導電性材料が、シリコンの光の吸収波長帯よりも長波長の光を吸収する合金を含む、請求項11又は12に記載のエネルギー変換装置の製造方法。

【請求項14】
前記導電性材料が、Geを含む金属、又はGeSnを含む合金を含む、請求項13に記載のエネルギー変換装置の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2017071509thum.jpg
出願権利状態 公開
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