光起電性装置及びその製造方法
【課題】光起電性装置の薄膜を区分すると、前記装置の有効なエリアを減少させるので、使用できないエリアを減少させることのできる薄膜光起電性装置を提供する。
【解決手段】基板１０に蒸着された、区分されていない活性薄膜１５を有する光起電性電池６０と、静電変換器５０を備える光起電性装置であって、各静電変換器５０は、伝達される電流を減少させ、かつ伝達される電圧を増加させて、前記光起電性電池から供給される電力を、負荷１００へ伝達する。
【解決手段】基板１０に蒸着された、区分されていない活性薄膜１５を有する光起電性電池６０と、静電変換器５０を備える光起電性装置であって、各静電変換器５０は、伝達される電流を減少させ、かつ伝達される電圧を増加させて、前記光起電性電池から供給される電力を、負荷１００へ伝達する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光起電性装置の分野、特に薄層技術と称する方法で製造される光起電性電池を備える装置に関する。本発明は、更に薄膜光起電性装置の製造にも関する。
【背景技術】
【０００２】
光起電性装置は、１、又は直列又は並列接続された２以上の光起電性（ＰＶ）電池から成っていることは公知である。無機物質の場合、光起電性電池は、本質的に半導体物質で形成されるダイオード（ｐ−ｎ又はｐ−ｉ−ｎ接合）から成っている。この物質は、光エネルギを吸収する性質を有し、光エネルギの主要部分は、電荷キャリア（電子及び空孔）に変換される。ドープされていない領域（「真性(intrinsic)領域」と呼ばれ、前記ｐ−ｉ−ｎ接合中に、「ｉ」で表示される）により分離されていても良い、ｎ−型とｐ−型の２領域を、それぞれドープしてダイオードを形成すると、光起電性電池に装着された電極を通して、電荷キャリアの分離、次いで収集が可能になる。光起電性電池が供給できるポテンシャル差（開回路電圧、Vcc）、及び最大電流（短絡電流、Ｉsc）は、電池アセンブリを形成するために使用する材料、及び前記電池が露出する雰囲気条件（照度のスペクトル強度、温度等）の両者に依存する。有機物質の場合、モデルは異なっており、エキシトンと称される電子−空孔ペアが生成するドナー及びアクセプタの概念が、より多く使われる。最終的な結果は同じで、電荷キャリアは分割され、かつ収集されて、電流が発生する。
【０００３】
光起電性電池製造のための多くの公知技術がある。１９７５年以降、いわゆる薄膜技術が、工業的な観点から開発された。この技術では、ＰＶＤ（物理蒸着）又はＰＥＣＤＶ（プラズマ化学蒸着）により、基板に種々の物質を薄膜として蒸着させる。その後、現在最も工業的生産に使用されている結晶シリコン技術のような他の製造技術も出現している。これらの技術は、単結晶又は多結晶シリコンのインゴットを作製し、次いでこのインゴットをウエファに切断し、このウエファをドープして、ｐ−ｎ又はｐ−ｉ−ｎ接合を形成することから成っている。現在の技術は、有機電池又は複合物質を使用している。
【０００４】
薄膜光起電性電池技術は、多くの利点を有する。この技術によると、結晶シリコン技術と比較して、大きなエリアを製造することができる。モジュール内に組み入れられると、薄膜光起電性電池は、良好なエネルギ効率を発揮する。「光起電性モジュール」は、複数の光起電性電池のアセンブリを意味するものである。このモジュールは、一般的には、静電変換器（ＳＣ）と、所望によりこれに追加することができる最大電力点追従装置（ＭＰＰＴ）を含む制御エレクトロニクスを有するものである。
【０００５】
図１は、薄膜光起電性電池装置を製造する公知方法の各工程を示している。図１では、種々の薄膜の厚さは示していない。
【０００６】
薄膜技術では、ＰＶＤ（物理蒸着）、又はＰＥＣＤＶ（プラズマ化学蒸着）、又はスパッタリング、又はＬＰＣＶＤ（低温化学蒸着）で、種々の物質が、薄膜として、基板１０に蒸着される。このようにして、第１の導電性電極１１、１又は２以上の接合を形成する、いわゆる活性膜１５、及び第２の導電性電極１２が、連続して形成される。前記電極１１、１２は、活性膜１５で生成する電流を集めるようになっている。薄膜技術では、基板に複数の光起電性電池を形成するための連続する工程が必要である。製造収率を向上させるために、所定基板の大きいエリアに、連続的な蒸着を行って数個の電池を生成することが目的で、研究段階では数ｃｍ2で、製造段階では１ｍ2のシートに１０から数１００の電池を生成させ、次いで、これらの電池を、前記装置の出力電圧を上昇させるために、直列接続する。光起電性電池装置の電気的類似性については、図４から図６を参照して後述する。
【０００７】
図１は、基板１０に、第１電極１１が蒸着される第１工程（ａ）を示している。用語「基板」１０は、光起電性電池の能動素子を支持する部分を意味する。前記基板は、ガラス枠のように堅牢であっても、ポリマーやステンレス鋼やチタンのシートのように可撓性であっても良い。又活性膜に対して、入射光の経路内に位置するか否かに応じて、前記基板は、活性膜に対して、透明であっても不透明であっても良い。前記基板は、例えば、堅牢な光起電性モジュールの場合には、ガラス基板である最終製品を収容する少なくとも１枚のシートを形成するように選択することも可能である。当業者は、製造すべき装置の種々の活性膜の蒸着に最も適した基板（ガラス、ポリマー又は金属基板）を選択できる。
【０００８】
前記第１電極１１は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような光透過性の酸化物膜、又は例えば酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、アルミニウムをドープした酸化亜鉛（ＺｎＯ）、又はフッ素をドープした酸化スズ（ＳｎＯ2）のような透明な導電性酸化物（ＴＣＯｓ）で形成できる。特に、前記基板１０が透明で、入射光が、前記基板の反対面から電池を通過する場合には、第１電極形成前に、後方反射膜（図２で符号２０を付した）を、前記基板１０に直接蒸着することも可能である。前記後方反射膜は、例えば、銅、銀、又はアルミニウムの膜である。
【０００９】
図１は、第２工程（ｂ）を示す。この工程では、第１電極層１１は区分されて、前記基板１０に結合した所定のパネルに、対応数のダイオードを形成するストリップを画定する。電極のエリアは、このように構築されたダイオードにより伝達される最大電流を決定する。前記区分は、一般に、例えばＮｄ：ＹＡＧ（ネオジミウムがドープされたイットリウムアルミニウムガーネット）レーザを使用するレーザエッチングにより行われる。
【００１０】
図１は、活性膜１５が蒸着される第３工程（ｃ）を示している。例えば水素化された無定形シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）、多形シリコン（ｐｍ−Ｓｉ：Ｈ）、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）の薄膜を蒸着して、１又は２以上の重なったｐ−ｎ又はｐ−ｉ−ｎ接合を形成する。当業者は、使用できる器具や、要求される光電子的効率に応じて、前記ｐ−ｎ又はｐ−ｉ−ｎ接合を形成するために適した物質を選択することができる。活性膜１５は、第１電極１１のストリップ間のギャップを埋め、各電極を分離する。
【００１１】
図１は、活性膜１５が区分されて第１電極が露出する第４工程（ｄ）を示している。活性膜１５の区分は、第１電極の区分に関してシフトし、後述の工程（ｅ）で蒸着される第２電極、及び前記第１電極が接触して、隣接するストリップ間で形成されるダイオードが確実に接続されるようにする。下記する通り、所定のパネルにダイオードを直列接続すると、直列接続された各ダイオードの基本電圧の合計と等しい高電圧が得られる。一般に、前記活性膜の区分は、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザを使用するレーザエッチングにより行われる。
【００１２】
図１は、第２電極１２が蒸着されて、前記第１電極１１とともに、電池の活性膜１５を包囲する第５工程（ｅ）を示している。前記第２電極１２は、第１電極１１と同じか、又は異なった組成を有し、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）や、任意の透明な導電性酸化物（ＴＣＯｓ）で形成されている。入射光が、基板から電池を貫通する場合、前記第２電極１２は、後方反射膜で被覆されていても良い。好適な組成を有する場合、すなわちＩＴＯ，銀及びニッケルの合金製の場合、前記第２電極１２は、後方反射膜としても機能できる。前記第２電極１２は、活性膜１５の区分用ギャップを埋め、隣接するストリップが確実に直列接続されるようにする。
【００１３】
図１は、最後に、第２電極１２が区分され、活性膜が露出する第６工程（ｆ）を示している。第２電極１２の区分は、活性膜１５に区分に関し、及び第１電極１１の区分に関してシフトし、前記工程（ｂ）の第１の区分とともに、個々のダイオードのストリップの活性領域を区画する。一般に、前記第２電極１２の区分は、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザを使用するレーザエッチングにより、又は機械的エッチングにより行われる。
【００１４】
図２のフローチャートは、図１に関して説明した製造工程を纏めたものである。前記基板１０は、まず清澄化され、その表面に、割れや埃や欠陥が存在しないこと、及び基板が損傷していないことがチェックされる。反射膜２０を蒸着し、次いで第１電極１１を蒸着する。次いで第１電極１１の組織改質、例えば蒸着した分子が同じ配向性を有するように、焼きなましが行われ、次いで区分される。区分の品質、すなわち幅、側壁の角度、深さ等がチェックされ、前記基板は再度清澄化され、エッチングで生じる金属不純物を除去する。ｐ−ｉ−ｎ接合を形成するものであっても、他の接合を形成するものであっても、前記活性膜１５は蒸着されかつ区分され、次いで第２電極１２が蒸着され、かつ区分される。次いで最後のチェックを行う。
【００１５】
図１及び図２を参照して説明した方法とは異なる順序で、薄膜光起電性電池装置を製造する他の方法が存在する。例えば、活性膜と第１電極膜を同時に区分し、絶縁インクをスクリーン印刷する。次に、第２電極を蒸着し、かつ区分する。最後に、例えば銀製のコンタクトグリッドを第２電極にスクリーン印刷し、前記グリッドの再フロー工程を行って、２個の隣接する光起電性ストリップが、確実に直列接続するようにする。金属膜を再フローさせるには、レーザを使用する。
【００１６】
使用する方法や、蒸着膜の性質や厚さがどうであれ、薄膜光起電性電池装置の製造のための公知の方法には、３種類のレーザ区分工程がある。各区分工程は、異なったレーザで、すなわち波長、解像度、及びレーザ角度を異ならせて行い、必要な１又は２以上の膜を区分しなければならない。これらの区分工程は、薄膜光起電性電池装置の製造を高コスト化し、かつ生産能力を制限することになる。更に、これらの区分工程は、繊細で、かつ全装置の廃棄に繋がることがある多くの欠陥を有するため、生産効率を低下させる。
【００１７】
更に前記区分は、装置の有用なエリアを減少させる。これは、区分用の溝で破損される領域が、光起電性エネルギ生産に使用できないからである。光起電性電池の前記活性領域は、第１及び第３の区分で生じる溝に束縛される。従って、例えば幅１２ｍｍのストリップでは、約５〜６％のエリアが破損し、電池で得られる電流が失われる。
【００１８】
図３は、隣接する光起電性電池が直列接続された薄膜光起電性装置の概略部分断面である。図３では、種々の膜及び区分用溝のサイズは特定していない。図３は、基板１０、第１電極１１、活性光起電性膜１５及び第２電極１２を示している。
【００１９】
図３は、２個の隣接する光起電性電池の電気的絶縁を可能にする第１の区分溝１も示している。この第１溝１は、前記第１電極１１及び活性膜１５中に掘削形成され、絶縁インクが充填されている。第２の区分溝２は、活性膜１５中に掘削形成され、第２電極１２の蒸着の間に、該第２電極１２の物質が充填される。第３の区分溝３は、前記第２電極１２を、複数のストリップに区分する。図３から判るように、光起電性電池の電流Ｉ（太い矢印）は、電池中を、第２電極、第２の区分溝及び第１電極の順に流れる。第１及び第３の区分溝１、３で結合された各光起電性電池は、このように、前記第２の区分溝２により、隣接する電池と直列接続されている。
【００２０】
電池の直列接続は、前記装置の出力電圧を増加させて、装置が接続されるＤＣ又はＡＣ負荷と同等レベルの電圧にするために必要である。
【００２１】
しかし、光起電性装置の薄膜を区分することは、時間とハードウエアの両面から高コストの工程であり、各工程は、前記装置の有効なエリアを減少させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
従って、製造効率が増加し、使用できないエリアを減少させることのできる薄膜光起電性装置の製造方法が要請されている。
【００２３】
この目的のため、本発明は、薄膜光起電性装置製造方法において、レーザによる区分工程の使用を制限するか、あるいは回避することを提案するか、あるいはその代わりに、１又は数個の大型電池が装置の全エリアを占有し、高電流を限定された電圧で供給する方法を提案するものである。少なくとも１個の静電変換器を各電池の端子に設置し、電流を減少させ、電圧を比例的に増加させる。好適な変換エレクトロニクスを加えることにより、光起電性装置の製造方法における制限的工程を回避できるようになる。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、
−基板に蒸着された、区分されていない活性薄膜を備える少なくとも１個の光起電性電池と、
−各光起電性電池と関連付けられた少なくとも１個の静電変換器とを備える光起電性装置であって、
−各光起電性電池は、最大電流及び公称電圧の電力を供給し、
−各静電変換器は、伝達される電流を減少させ、かつ伝達される電圧を増加させて、前記光起電性電池から供給される電力を、負荷へ伝達できるようになっていることを特徴とする光起電性装置に関する。
【００２５】
本発明の一態様によると、前記静電変換器は、ＤＣ／ＤＣ変換器及び／又はＤＣ／ＡＣ変換器である。
【００２６】
本発明の一態様では、前記静電変換器は、伝達される電流の減少、及び伝達される電圧の増加を制御できる制御エレクトロニクスと関連している。前記制御エレクトロニクスと関連している前記静電変換器は、最大電力点追従装置（ＭＰＰＴ）を備えている。前記制御エレクトロニクスは、負荷と連係されていても良い。
【００２７】
本発明の一態様によると、各光起電性電池と負荷の間に、直列接続されている複数の静電変換器を備えている。
【００２８】
本発明の一態様によると、本装置は、単一の光起電性電池を備えている。光起電性電池の活性膜は、基板のエリアの９５％超を被覆していても良い。
【００２９】
他の態様によると、本装置は、それぞれが、少なくとも１個の静電変換器により、負荷に並列接続された複数の光起電性電池を備えている。
【００３０】
本発明は、更に直列接続及び／又は並列接続された、本発明による複数の光起電性装置を備える光起電性発電機にも関する。
【００３１】
本発明は、更に、
−基板に連続的に薄膜を蒸着することにより、少なくとも１個の光起電性電池 を製造し、
−各電池の端子に、少なくとも１個の静電変換器を接続する工程からなる光起電性装置の製造方法であって、
この方法は、直列接続した複数の単位光起電性電池を生成するための薄膜を区分する工程を有しないことを特徴とする光起電性装置の製造方法に関する。
【００３２】
本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照しながら行う実施例の説明により、より明らかになると思う。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】公知の光起電性電池装置を製造するための工程のダイアグラム。
【図２】公知の光起電性電池装置を製造するための工程のフローチャート。
【図３】公知の光起電性電池装置のダイアグラム。
【図４】本発明の光起電性装置のダイアグラム。
【図５】装置の全エリアをカバーする単一の光起電性電池の電気的なモデルを例示するダイアグラム。
【図６】図４に対応する、エリアが減少した光起電性電池の電気的なモデルを例示するダイアグラム。
【図７】直列接続した複数の光起電性電池の電気的なモデルを例示するダイアグラム。
【図８】本発明による、光起電性装置の電気的なモデルを例示するダイアグラム。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明は、少なくとも１個の静電変換器と連係されている薄膜光起電性装置を提供するものである。本発明装置の各光起電性電池は、少なくとも１個の静電変換器を介して、負荷に電気的に接続されている。用語「負荷」とは、その性質（ＤＣ又はＡＣ）に拘らず、光起電性電池が供給する電気的用途を意味している。
【００３５】
本発明の光起電性装置は、それぞれが制御エレクトロニクスと連携し、かつ負荷に並列接続された、単一の光起電性電池又は複数の大型電池を備えることができる。所定のパネルに関して、レーザによる区分が制限されるか、あるいは完全に回避される。用語「大型」光起電性電池は、活性膜が区分されず、従って単位電池が直列接続されている電池を意味している。光起電性装置の生産効率は向上し、使用できない領域は減少する。
【００３６】
このような「大型」電池は、負荷が要求するよりも一般に高い高電流を、また負荷が要求するよりも一般に低い減少した電圧を供給する。各静電変換器は、光起電性電池が供給する電流を減少させるように設計され、この静電変換器は、因子「Ｎ」と関連し、負荷に供給される電圧を、因子「Ｎ」だけ増加させる。前記光起電性装置の変換器により、及び電池により受け取られる電力は、変換器が負荷に供給する出力電力と実質的に等しい。出力電力は、熱損失及び変換器での損失（例えばスイッチング損失）のため、一般に入力電力より僅かに小さい。前記変換器は、光起電性電池から受け取ったエネルギを変換し、出力電力が、負荷の用途と同等の値と一致するよう変換する。
【００３７】
図４は、本発明の光起電性装置を例示している。本明細書の以下の記載では、本発明の光起電性装置は、単一の光起電性電池である。しかし、本発明の装置は、複数の光起電性電池、及びモジュール中に配置され、かつ負荷に並列接続された変換器を有するものとしうることを理解するべきである。
【００３８】
図４の本発明装置は、単一の光起電性電池６０を備えている。この単一薄膜光起電性電池は、基板１０、第１電極１１、少なくとも１個の接合を形成する活性膜１５及び第２電極１２を備えている。この光起電性電池６０は、蒸着膜の区分工程を除いて、前述のうちのいずれか１種類の方法を使用して製造される。本発明装置における電池６０は、区分溝を有しない。すなわち従来法で行われている、活性膜及び電極を区分して、直列接続された複数の単位電極を形成することを行わない。従って、電池の活性膜は、基板１０の殆ど全てのエリア、約９５％超を被覆する。しかし、電池を区分して、端部を画定し、最大電流を設定することは、想定できると思う。
【００３９】
本発明装置は、更に電池６０の端子に接続された少なくとも１個の静電変換器５０を備えている。用途に応じて、前記静電変換器５０は、ＤＣ／ＡＣ変換器でも、ＤＣ／ＤＣ変換器でも良い。前記静電変換器５０は、光起電性電池から供給される電力を、外部用途であるバッテリ、電気あるいはグリッドなどの負荷１００に伝達するよう設計されている。本発明装置の変換器５０は、伝達電流を減少させ、かつ伝達電力を増加させるよう設計されている。
【００４０】
図４は、直列接続された複数の変換器５０を示している。前記電池６０は、太陽光に依存する電流と、接合のしきい値電圧に等しい公称電圧を有する電力を供給する。第１変換器は、前記電流を前記第１因子Ｎだけ減少させ、かつ前記電圧を最大で前記第１因子Ｎだけ増加させることにより、前記電力を変換する。次いで、第２変換器は、更に、前記電流を第２因子Ｎ´だけ減少させ、かつ前記電圧を最大で前記第２因子´だけ増加させることにより、前記電力を変換する。このカスケード配置は、小さい変換器で、高電圧を達成することを可能にする。
【００４１】
各変換器５０は、それにより電流を減少させ、かつ電圧を増加させる前記因子を制御する制御エレクトロニクスを装着している。この制御エレクトロニクスは、電池の全ての変換器に共通であっても良い。このような制御エレクトロニクスは、電池用の最大電力点追従（ＭＰＰＴ）制御を含んでいても良い。例えば、負荷１００の要件が変化したり、より良い制御アルゴリズムが利用可能になったときに、前記制御エレクトロニクスは、特に各変換器５０の操作を再プログラムすることを可能にする。このようなエレクトロニクスは、電池６０と変換器５０に伴う操作欠陥を検出し、そして電力伝達を停止し、及び／又は、負荷及び／又は、グリッド・マネージャのような外部オブザーバに警告する。情報は、電力線通信（ＰＬＣ）を通して、又は例えば無線リンクにより、制御エレクトロニクスと負荷の間に伝達される。
【００４２】
しかし、前記変換器５０の制御エレクトロニクスは、本発明の実施に必須ではない。負荷の電圧要件が一定であれば、前記電池６０のエネルギ生成能力に適した操作範囲内の電圧を供給するよう、特別に設計しても良い。
【００４３】
図５（本発明の一部を構成するものではなく、理解を容易にする目的で提示する）は、装置の全エリアを被覆する単一の光起電性電池の電気的なモデルを概略的に示す。上述の通り、光起電性電池は、基本的にダイオードから成る。その出力電圧はダイオードのしきい値電圧に相当し、出力電流は、電池サイズと、それが構成される物質と、環境因子に直接依存する。このような電池は、例えば約１ｍ2のエリアと、一般に１Ｖ未満のしきい値電圧Ｖccを有するシリコン薄膜に対し、約１５０Ａの最大電流を供給できる。このような出力電圧は、光起電性装置が意図する外部負荷に匹敵するものではない。例えばバッテリを充電する用途では、必要な出力電圧は約１２Ｖである。同様に主電源供給の用途では、必要な出力電圧は約２４０Ｖである。これらの電圧は、装置の全エリアを被覆する単一の光起電性電池を使用して供給できる電圧より遥かに高い。更に幾つかの用途では、単一の大エリア電池で供給されるものと同じくらいの電流を必要とする。
【００４４】
これが、従来の光起電性装置が、直列接続された複数の電池を備えている理由である。各電池のサイズは、装置の全エリアに対して小さい。従って出力電流は減少するが、直列接続は出力電圧を増加させる。
【００４５】
図６（本発明の一部を構成するものではなく、理解を容易にする目的で提示する）は、光起電性装置のセグメントの電池の電気的なモデルを概略的に示す。光起電性装置が、図５の装置と同じ全エリアを占有する電池のＮ個のストリップを
備えていると、最大出力電流Ｉscは、因子Ｎと溝が占有するエリア分だけ減少する。電池の出力電圧は依然として、電池を構成するダイオードのしきい値電圧に等しい。
【００４６】
図７（本発明の一部を構成するものではなく、理解を容易にする目的で提示する）は、直列接続された、図６の複数の単位光起電性電池の電気的なモデルを概略的に示す。各電池のエリア減少に起因して、最大電流Ｉscは減少したままであるが、単位電池が直列接続されているため、出力電圧は因子Ｎにより増加している。前記出力電圧は、外部用途に必要な電圧に匹敵する。
【００４７】
しかし前述の通り、光起電性装置の薄膜の区分は、時間を浪費し、コスト高で、かつ生産能力を制限する因子を形成する。更に光起電性電池を直列接続すると、装置の出力電流は、最も照射が劣る電池の電流に制限される。
【００４８】
従って本発明は、図４に関連して述べたように、少なくとも１個の静電変換器５０を有する単一の光起電性電池６０を備える光起電性装置を提供することができる。
【００４９】
図８は、本発明の光起電性装置の電気的なモデルを概略的に示す。前述の通り、本装置の光起電性電池は、ダイオードと電気的に類縁関係にあると考えられる。従って測定の電力特性は、図５を参照して述べたことと同じで、その公称出力電圧Ｖpは、ダイオードのしきい値電圧に相当し、最大出力電流は、電池サイズと、それが構成される物質と、環境因子に直接依存する。しかし、本発明装置の電池は、因子Ｎだけ電流を減少させることにより、かつ最大で因子Ｎだけ電圧を増加させることにより、前記電池から供給される電力を変換する静電（ＤＣ／ＤＣ又はＤＣ／ＡＣ）変換器と関連している。変換器の出力電力は、入力電力に実質的に等しい（電力変換を行うと、限定されているとしても、損失は生じる）が、出力電圧は、負荷の要件と同等の値に増加する。
【００５０】
このように、本発明装置の光起電性電池６０は、一般に１Ｖ未満の低公称電圧Ｉpを有し、かつ１５０Ａに達することのある高電流Ｉscを供給する。本発明装置の変換器５０は、用途に応じて、１０から５０の範囲にある因子Ｎだけこの電圧を増加させ、電流には、これに対応する減少が生じる。負荷１００の要件を満足させるために必要な電圧増加／電流減少因子が大きいと、数個（ＤＣ／ＤＣ及び／又はＤＣ／ＡＣ）の変換器５０を、図４に例示したように、カスケード状に配置しても良い。ブースト、バック、バック−ブースト又はクック変換器を、本発明で使用できる。
【００５１】
電池の薄膜を損傷することなく、本発明装置の光起電性電池に高電流を流すことができる。前記電極１１、１２を形成する薄膜の物質、及びそれらの厚さを適宜選択し、前記電極が所定の抵抗及び耐熱性を有するようにする。同様に、前記電池の各電極１１、１２から電流を集めるために配置されている電気接点バス３１、３２は、高電流を通電するよう設計される。
【００５２】
勿論、本発明は、例示した態様に限定されない。特に、電池の種々の薄膜製造用として述べた物質は、単なる例示であって、使用する製造方法や機器に依存する。同様に、電圧及び電流値も、単なる例示であって、光起電性電池のタイプ及び装置で使用する負荷に依存する。
【符号の説明】
【００５３】
１ 第１の区分溝
２ 第２の区分溝
３ 第３の区分溝
１０ 基板
１１ 第１電極
１２ 第２電極
１５ 活性膜
２０ 後方反射膜
３１、３２ バス
５０ 静電変換器
６０ 光起電性電池
１００ 負荷
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光起電性装置の分野、特に薄層技術と称する方法で製造される光起電性電池を備える装置に関する。本発明は、更に薄膜光起電性装置の製造にも関する。
【背景技術】
【０００２】
光起電性装置は、１、又は直列又は並列接続された２以上の光起電性（ＰＶ）電池から成っていることは公知である。無機物質の場合、光起電性電池は、本質的に半導体物質で形成されるダイオード（ｐ−ｎ又はｐ−ｉ−ｎ接合）から成っている。この物質は、光エネルギを吸収する性質を有し、光エネルギの主要部分は、電荷キャリア（電子及び空孔）に変換される。ドープされていない領域（「真性(intrinsic)領域」と呼ばれ、前記ｐ−ｉ−ｎ接合中に、「ｉ」で表示される）により分離されていても良い、ｎ−型とｐ−型の２領域を、それぞれドープしてダイオードを形成すると、光起電性電池に装着された電極を通して、電荷キャリアの分離、次いで収集が可能になる。光起電性電池が供給できるポテンシャル差（開回路電圧、Vcc）、及び最大電流（短絡電流、Ｉsc）は、電池アセンブリを形成するために使用する材料、及び前記電池が露出する雰囲気条件（照度のスペクトル強度、温度等）の両者に依存する。有機物質の場合、モデルは異なっており、エキシトンと称される電子−空孔ペアが生成するドナー及びアクセプタの概念が、より多く使われる。最終的な結果は同じで、電荷キャリアは分割され、かつ収集されて、電流が発生する。
【０００３】
光起電性電池製造のための多くの公知技術がある。１９７５年以降、いわゆる薄膜技術が、工業的な観点から開発された。この技術では、ＰＶＤ（物理蒸着）又はＰＥＣＤＶ（プラズマ化学蒸着）により、基板に種々の物質を薄膜として蒸着させる。その後、現在最も工業的生産に使用されている結晶シリコン技術のような他の製造技術も出現している。これらの技術は、単結晶又は多結晶シリコンのインゴットを作製し、次いでこのインゴットをウエファに切断し、このウエファをドープして、ｐ−ｎ又はｐ−ｉ−ｎ接合を形成することから成っている。現在の技術は、有機電池又は複合物質を使用している。
【０００４】
薄膜光起電性電池技術は、多くの利点を有する。この技術によると、結晶シリコン技術と比較して、大きなエリアを製造することができる。モジュール内に組み入れられると、薄膜光起電性電池は、良好なエネルギ効率を発揮する。「光起電性モジュール」は、複数の光起電性電池のアセンブリを意味するものである。このモジュールは、一般的には、静電変換器（ＳＣ）と、所望によりこれに追加することができる最大電力点追従装置（ＭＰＰＴ）を含む制御エレクトロニクスを有するものである。
【０００５】
図１は、薄膜光起電性電池装置を製造する公知方法の各工程を示している。図１では、種々の薄膜の厚さは示していない。
【０００６】
薄膜技術では、ＰＶＤ（物理蒸着）、又はＰＥＣＤＶ（プラズマ化学蒸着）、又はスパッタリング、又はＬＰＣＶＤ（低温化学蒸着）で、種々の物質が、薄膜として、基板１０に蒸着される。このようにして、第１の導電性電極１１、１又は２以上の接合を形成する、いわゆる活性膜１５、及び第２の導電性電極１２が、連続して形成される。前記電極１１、１２は、活性膜１５で生成する電流を集めるようになっている。薄膜技術では、基板に複数の光起電性電池を形成するための連続する工程が必要である。製造収率を向上させるために、所定基板の大きいエリアに、連続的な蒸着を行って数個の電池を生成することが目的で、研究段階では数ｃｍ2で、製造段階では１ｍ2のシートに１０から数１００の電池を生成させ、次いで、これらの電池を、前記装置の出力電圧を上昇させるために、直列接続する。光起電性電池装置の電気的類似性については、図４から図６を参照して後述する。
【０００７】
図１は、基板１０に、第１電極１１が蒸着される第１工程（ａ）を示している。用語「基板」１０は、光起電性電池の能動素子を支持する部分を意味する。前記基板は、ガラス枠のように堅牢であっても、ポリマーやステンレス鋼やチタンのシートのように可撓性であっても良い。又活性膜に対して、入射光の経路内に位置するか否かに応じて、前記基板は、活性膜に対して、透明であっても不透明であっても良い。前記基板は、例えば、堅牢な光起電性モジュールの場合には、ガラス基板である最終製品を収容する少なくとも１枚のシートを形成するように選択することも可能である。当業者は、製造すべき装置の種々の活性膜の蒸着に最も適した基板（ガラス、ポリマー又は金属基板）を選択できる。
【０００８】
前記第１電極１１は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような光透過性の酸化物膜、又は例えば酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、アルミニウムをドープした酸化亜鉛（ＺｎＯ）、又はフッ素をドープした酸化スズ（ＳｎＯ2）のような透明な導電性酸化物（ＴＣＯｓ）で形成できる。特に、前記基板１０が透明で、入射光が、前記基板の反対面から電池を通過する場合には、第１電極形成前に、後方反射膜（図２で符号２０を付した）を、前記基板１０に直接蒸着することも可能である。前記後方反射膜は、例えば、銅、銀、又はアルミニウムの膜である。
【０００９】
図１は、第２工程（ｂ）を示す。この工程では、第１電極層１１は区分されて、前記基板１０に結合した所定のパネルに、対応数のダイオードを形成するストリップを画定する。電極のエリアは、このように構築されたダイオードにより伝達される最大電流を決定する。前記区分は、一般に、例えばＮｄ：ＹＡＧ（ネオジミウムがドープされたイットリウムアルミニウムガーネット）レーザを使用するレーザエッチングにより行われる。
【００１０】
図１は、活性膜１５が蒸着される第３工程（ｃ）を示している。例えば水素化された無定形シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）、多形シリコン（ｐｍ−Ｓｉ：Ｈ）、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）の薄膜を蒸着して、１又は２以上の重なったｐ−ｎ又はｐ−ｉ−ｎ接合を形成する。当業者は、使用できる器具や、要求される光電子的効率に応じて、前記ｐ−ｎ又はｐ−ｉ−ｎ接合を形成するために適した物質を選択することができる。活性膜１５は、第１電極１１のストリップ間のギャップを埋め、各電極を分離する。
【００１１】
図１は、活性膜１５が区分されて第１電極が露出する第４工程（ｄ）を示している。活性膜１５の区分は、第１電極の区分に関してシフトし、後述の工程（ｅ）で蒸着される第２電極、及び前記第１電極が接触して、隣接するストリップ間で形成されるダイオードが確実に接続されるようにする。下記する通り、所定のパネルにダイオードを直列接続すると、直列接続された各ダイオードの基本電圧の合計と等しい高電圧が得られる。一般に、前記活性膜の区分は、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザを使用するレーザエッチングにより行われる。
【００１２】
図１は、第２電極１２が蒸着されて、前記第１電極１１とともに、電池の活性膜１５を包囲する第５工程（ｅ）を示している。前記第２電極１２は、第１電極１１と同じか、又は異なった組成を有し、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）や、任意の透明な導電性酸化物（ＴＣＯｓ）で形成されている。入射光が、基板から電池を貫通する場合、前記第２電極１２は、後方反射膜で被覆されていても良い。好適な組成を有する場合、すなわちＩＴＯ，銀及びニッケルの合金製の場合、前記第２電極１２は、後方反射膜としても機能できる。前記第２電極１２は、活性膜１５の区分用ギャップを埋め、隣接するストリップが確実に直列接続されるようにする。
【００１３】
図１は、最後に、第２電極１２が区分され、活性膜が露出する第６工程（ｆ）を示している。第２電極１２の区分は、活性膜１５に区分に関し、及び第１電極１１の区分に関してシフトし、前記工程（ｂ）の第１の区分とともに、個々のダイオードのストリップの活性領域を区画する。一般に、前記第２電極１２の区分は、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザを使用するレーザエッチングにより、又は機械的エッチングにより行われる。
【００１４】
図２のフローチャートは、図１に関して説明した製造工程を纏めたものである。前記基板１０は、まず清澄化され、その表面に、割れや埃や欠陥が存在しないこと、及び基板が損傷していないことがチェックされる。反射膜２０を蒸着し、次いで第１電極１１を蒸着する。次いで第１電極１１の組織改質、例えば蒸着した分子が同じ配向性を有するように、焼きなましが行われ、次いで区分される。区分の品質、すなわち幅、側壁の角度、深さ等がチェックされ、前記基板は再度清澄化され、エッチングで生じる金属不純物を除去する。ｐ−ｉ−ｎ接合を形成するものであっても、他の接合を形成するものであっても、前記活性膜１５は蒸着されかつ区分され、次いで第２電極１２が蒸着され、かつ区分される。次いで最後のチェックを行う。
【００１５】
図１及び図２を参照して説明した方法とは異なる順序で、薄膜光起電性電池装置を製造する他の方法が存在する。例えば、活性膜と第１電極膜を同時に区分し、絶縁インクをスクリーン印刷する。次に、第２電極を蒸着し、かつ区分する。最後に、例えば銀製のコンタクトグリッドを第２電極にスクリーン印刷し、前記グリッドの再フロー工程を行って、２個の隣接する光起電性ストリップが、確実に直列接続するようにする。金属膜を再フローさせるには、レーザを使用する。
【００１６】
使用する方法や、蒸着膜の性質や厚さがどうであれ、薄膜光起電性電池装置の製造のための公知の方法には、３種類のレーザ区分工程がある。各区分工程は、異なったレーザで、すなわち波長、解像度、及びレーザ角度を異ならせて行い、必要な１又は２以上の膜を区分しなければならない。これらの区分工程は、薄膜光起電性電池装置の製造を高コスト化し、かつ生産能力を制限することになる。更に、これらの区分工程は、繊細で、かつ全装置の廃棄に繋がることがある多くの欠陥を有するため、生産効率を低下させる。
【００１７】
更に前記区分は、装置の有用なエリアを減少させる。これは、区分用の溝で破損される領域が、光起電性エネルギ生産に使用できないからである。光起電性電池の前記活性領域は、第１及び第３の区分で生じる溝に束縛される。従って、例えば幅１２ｍｍのストリップでは、約５〜６％のエリアが破損し、電池で得られる電流が失われる。
【００１８】
図３は、隣接する光起電性電池が直列接続された薄膜光起電性装置の概略部分断面である。図３では、種々の膜及び区分用溝のサイズは特定していない。図３は、基板１０、第１電極１１、活性光起電性膜１５及び第２電極１２を示している。
【００１９】
図３は、２個の隣接する光起電性電池の電気的絶縁を可能にする第１の区分溝１も示している。この第１溝１は、前記第１電極１１及び活性膜１５中に掘削形成され、絶縁インクが充填されている。第２の区分溝２は、活性膜１５中に掘削形成され、第２電極１２の蒸着の間に、該第２電極１２の物質が充填される。第３の区分溝３は、前記第２電極１２を、複数のストリップに区分する。図３から判るように、光起電性電池の電流Ｉ（太い矢印）は、電池中を、第２電極、第２の区分溝及び第１電極の順に流れる。第１及び第３の区分溝１、３で結合された各光起電性電池は、このように、前記第２の区分溝２により、隣接する電池と直列接続されている。
【００２０】
電池の直列接続は、前記装置の出力電圧を増加させて、装置が接続されるＤＣ又はＡＣ負荷と同等レベルの電圧にするために必要である。
【００２１】
しかし、光起電性装置の薄膜を区分することは、時間とハードウエアの両面から高コストの工程であり、各工程は、前記装置の有効なエリアを減少させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
従って、製造効率が増加し、使用できないエリアを減少させることのできる薄膜光起電性装置の製造方法が要請されている。
【００２３】
この目的のため、本発明は、薄膜光起電性装置製造方法において、レーザによる区分工程の使用を制限するか、あるいは回避することを提案するか、あるいはその代わりに、１又は数個の大型電池が装置の全エリアを占有し、高電流を限定された電圧で供給する方法を提案するものである。少なくとも１個の静電変換器を各電池の端子に設置し、電流を減少させ、電圧を比例的に増加させる。好適な変換エレクトロニクスを加えることにより、光起電性装置の製造方法における制限的工程を回避できるようになる。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、
−基板に蒸着された、区分されていない活性薄膜を備える少なくとも１個の光起電性電池と、
−各光起電性電池と関連付けられた少なくとも１個の静電変換器とを備える光起電性装置であって、
−各光起電性電池は、最大電流及び公称電圧の電力を供給し、
−各静電変換器は、伝達される電流を減少させ、かつ伝達される電圧を増加させて、前記光起電性電池から供給される電力を、負荷へ伝達できるようになっていることを特徴とする光起電性装置に関する。
【００２５】
本発明の一態様によると、前記静電変換器は、ＤＣ／ＤＣ変換器及び／又はＤＣ／ＡＣ変換器である。
【００２６】
本発明の一態様では、前記静電変換器は、伝達される電流の減少、及び伝達される電圧の増加を制御できる制御エレクトロニクスと関連している。前記制御エレクトロニクスと関連している前記静電変換器は、最大電力点追従装置（ＭＰＰＴ）を備えている。前記制御エレクトロニクスは、負荷と連係されていても良い。
【００２７】
本発明の一態様によると、各光起電性電池と負荷の間に、直列接続されている複数の静電変換器を備えている。
【００２８】
本発明の一態様によると、本装置は、単一の光起電性電池を備えている。光起電性電池の活性膜は、基板のエリアの９５％超を被覆していても良い。
【００２９】
他の態様によると、本装置は、それぞれが、少なくとも１個の静電変換器により、負荷に並列接続された複数の光起電性電池を備えている。
【００３０】
本発明は、更に直列接続及び／又は並列接続された、本発明による複数の光起電性装置を備える光起電性発電機にも関する。
【００３１】
本発明は、更に、
−基板に連続的に薄膜を蒸着することにより、少なくとも１個の光起電性電池 を製造し、
−各電池の端子に、少なくとも１個の静電変換器を接続する工程からなる光起電性装置の製造方法であって、
この方法は、直列接続した複数の単位光起電性電池を生成するための薄膜を区分する工程を有しないことを特徴とする光起電性装置の製造方法に関する。
【００３２】
本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照しながら行う実施例の説明により、より明らかになると思う。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】公知の光起電性電池装置を製造するための工程のダイアグラム。
【図２】公知の光起電性電池装置を製造するための工程のフローチャート。
【図３】公知の光起電性電池装置のダイアグラム。
【図４】本発明の光起電性装置のダイアグラム。
【図５】装置の全エリアをカバーする単一の光起電性電池の電気的なモデルを例示するダイアグラム。
【図６】図４に対応する、エリアが減少した光起電性電池の電気的なモデルを例示するダイアグラム。
【図７】直列接続した複数の光起電性電池の電気的なモデルを例示するダイアグラム。
【図８】本発明による、光起電性装置の電気的なモデルを例示するダイアグラム。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明は、少なくとも１個の静電変換器と連係されている薄膜光起電性装置を提供するものである。本発明装置の各光起電性電池は、少なくとも１個の静電変換器を介して、負荷に電気的に接続されている。用語「負荷」とは、その性質（ＤＣ又はＡＣ）に拘らず、光起電性電池が供給する電気的用途を意味している。
【００３５】
本発明の光起電性装置は、それぞれが制御エレクトロニクスと連携し、かつ負荷に並列接続された、単一の光起電性電池又は複数の大型電池を備えることができる。所定のパネルに関して、レーザによる区分が制限されるか、あるいは完全に回避される。用語「大型」光起電性電池は、活性膜が区分されず、従って単位電池が直列接続されている電池を意味している。光起電性装置の生産効率は向上し、使用できない領域は減少する。
【００３６】
このような「大型」電池は、負荷が要求するよりも一般に高い高電流を、また負荷が要求するよりも一般に低い減少した電圧を供給する。各静電変換器は、光起電性電池が供給する電流を減少させるように設計され、この静電変換器は、因子「Ｎ」と関連し、負荷に供給される電圧を、因子「Ｎ」だけ増加させる。前記光起電性装置の変換器により、及び電池により受け取られる電力は、変換器が負荷に供給する出力電力と実質的に等しい。出力電力は、熱損失及び変換器での損失（例えばスイッチング損失）のため、一般に入力電力より僅かに小さい。前記変換器は、光起電性電池から受け取ったエネルギを変換し、出力電力が、負荷の用途と同等の値と一致するよう変換する。
【００３７】
図４は、本発明の光起電性装置を例示している。本明細書の以下の記載では、本発明の光起電性装置は、単一の光起電性電池である。しかし、本発明の装置は、複数の光起電性電池、及びモジュール中に配置され、かつ負荷に並列接続された変換器を有するものとしうることを理解するべきである。
【００３８】
図４の本発明装置は、単一の光起電性電池６０を備えている。この単一薄膜光起電性電池は、基板１０、第１電極１１、少なくとも１個の接合を形成する活性膜１５及び第２電極１２を備えている。この光起電性電池６０は、蒸着膜の区分工程を除いて、前述のうちのいずれか１種類の方法を使用して製造される。本発明装置における電池６０は、区分溝を有しない。すなわち従来法で行われている、活性膜及び電極を区分して、直列接続された複数の単位電極を形成することを行わない。従って、電池の活性膜は、基板１０の殆ど全てのエリア、約９５％超を被覆する。しかし、電池を区分して、端部を画定し、最大電流を設定することは、想定できると思う。
【００３９】
本発明装置は、更に電池６０の端子に接続された少なくとも１個の静電変換器５０を備えている。用途に応じて、前記静電変換器５０は、ＤＣ／ＡＣ変換器でも、ＤＣ／ＤＣ変換器でも良い。前記静電変換器５０は、光起電性電池から供給される電力を、外部用途であるバッテリ、電気あるいはグリッドなどの負荷１００に伝達するよう設計されている。本発明装置の変換器５０は、伝達電流を減少させ、かつ伝達電力を増加させるよう設計されている。
【００４０】
図４は、直列接続された複数の変換器５０を示している。前記電池６０は、太陽光に依存する電流と、接合のしきい値電圧に等しい公称電圧を有する電力を供給する。第１変換器は、前記電流を前記第１因子Ｎだけ減少させ、かつ前記電圧を最大で前記第１因子Ｎだけ増加させることにより、前記電力を変換する。次いで、第２変換器は、更に、前記電流を第２因子Ｎ´だけ減少させ、かつ前記電圧を最大で前記第２因子´だけ増加させることにより、前記電力を変換する。このカスケード配置は、小さい変換器で、高電圧を達成することを可能にする。
【００４１】
各変換器５０は、それにより電流を減少させ、かつ電圧を増加させる前記因子を制御する制御エレクトロニクスを装着している。この制御エレクトロニクスは、電池の全ての変換器に共通であっても良い。このような制御エレクトロニクスは、電池用の最大電力点追従（ＭＰＰＴ）制御を含んでいても良い。例えば、負荷１００の要件が変化したり、より良い制御アルゴリズムが利用可能になったときに、前記制御エレクトロニクスは、特に各変換器５０の操作を再プログラムすることを可能にする。このようなエレクトロニクスは、電池６０と変換器５０に伴う操作欠陥を検出し、そして電力伝達を停止し、及び／又は、負荷及び／又は、グリッド・マネージャのような外部オブザーバに警告する。情報は、電力線通信（ＰＬＣ）を通して、又は例えば無線リンクにより、制御エレクトロニクスと負荷の間に伝達される。
【００４２】
しかし、前記変換器５０の制御エレクトロニクスは、本発明の実施に必須ではない。負荷の電圧要件が一定であれば、前記電池６０のエネルギ生成能力に適した操作範囲内の電圧を供給するよう、特別に設計しても良い。
【００４３】
図５（本発明の一部を構成するものではなく、理解を容易にする目的で提示する）は、装置の全エリアを被覆する単一の光起電性電池の電気的なモデルを概略的に示す。上述の通り、光起電性電池は、基本的にダイオードから成る。その出力電圧はダイオードのしきい値電圧に相当し、出力電流は、電池サイズと、それが構成される物質と、環境因子に直接依存する。このような電池は、例えば約１ｍ2のエリアと、一般に１Ｖ未満のしきい値電圧Ｖccを有するシリコン薄膜に対し、約１５０Ａの最大電流を供給できる。このような出力電圧は、光起電性装置が意図する外部負荷に匹敵するものではない。例えばバッテリを充電する用途では、必要な出力電圧は約１２Ｖである。同様に主電源供給の用途では、必要な出力電圧は約２４０Ｖである。これらの電圧は、装置の全エリアを被覆する単一の光起電性電池を使用して供給できる電圧より遥かに高い。更に幾つかの用途では、単一の大エリア電池で供給されるものと同じくらいの電流を必要とする。
【００４４】
これが、従来の光起電性装置が、直列接続された複数の電池を備えている理由である。各電池のサイズは、装置の全エリアに対して小さい。従って出力電流は減少するが、直列接続は出力電圧を増加させる。
【００４５】
図６（本発明の一部を構成するものではなく、理解を容易にする目的で提示する）は、光起電性装置のセグメントの電池の電気的なモデルを概略的に示す。光起電性装置が、図５の装置と同じ全エリアを占有する電池のＮ個のストリップを
備えていると、最大出力電流Ｉscは、因子Ｎと溝が占有するエリア分だけ減少する。電池の出力電圧は依然として、電池を構成するダイオードのしきい値電圧に等しい。
【００４６】
図７（本発明の一部を構成するものではなく、理解を容易にする目的で提示する）は、直列接続された、図６の複数の単位光起電性電池の電気的なモデルを概略的に示す。各電池のエリア減少に起因して、最大電流Ｉscは減少したままであるが、単位電池が直列接続されているため、出力電圧は因子Ｎにより増加している。前記出力電圧は、外部用途に必要な電圧に匹敵する。
【００４７】
しかし前述の通り、光起電性装置の薄膜の区分は、時間を浪費し、コスト高で、かつ生産能力を制限する因子を形成する。更に光起電性電池を直列接続すると、装置の出力電流は、最も照射が劣る電池の電流に制限される。
【００４８】
従って本発明は、図４に関連して述べたように、少なくとも１個の静電変換器５０を有する単一の光起電性電池６０を備える光起電性装置を提供することができる。
【００４９】
図８は、本発明の光起電性装置の電気的なモデルを概略的に示す。前述の通り、本装置の光起電性電池は、ダイオードと電気的に類縁関係にあると考えられる。従って測定の電力特性は、図５を参照して述べたことと同じで、その公称出力電圧Ｖpは、ダイオードのしきい値電圧に相当し、最大出力電流は、電池サイズと、それが構成される物質と、環境因子に直接依存する。しかし、本発明装置の電池は、因子Ｎだけ電流を減少させることにより、かつ最大で因子Ｎだけ電圧を増加させることにより、前記電池から供給される電力を変換する静電（ＤＣ／ＤＣ又はＤＣ／ＡＣ）変換器と関連している。変換器の出力電力は、入力電力に実質的に等しい（電力変換を行うと、限定されているとしても、損失は生じる）が、出力電圧は、負荷の要件と同等の値に増加する。
【００５０】
このように、本発明装置の光起電性電池６０は、一般に１Ｖ未満の低公称電圧Ｉpを有し、かつ１５０Ａに達することのある高電流Ｉscを供給する。本発明装置の変換器５０は、用途に応じて、１０から５０の範囲にある因子Ｎだけこの電圧を増加させ、電流には、これに対応する減少が生じる。負荷１００の要件を満足させるために必要な電圧増加／電流減少因子が大きいと、数個（ＤＣ／ＤＣ及び／又はＤＣ／ＡＣ）の変換器５０を、図４に例示したように、カスケード状に配置しても良い。ブースト、バック、バック−ブースト又はクック変換器を、本発明で使用できる。
【００５１】
電池の薄膜を損傷することなく、本発明装置の光起電性電池に高電流を流すことができる。前記電極１１、１２を形成する薄膜の物質、及びそれらの厚さを適宜選択し、前記電極が所定の抵抗及び耐熱性を有するようにする。同様に、前記電池の各電極１１、１２から電流を集めるために配置されている電気接点バス３１、３２は、高電流を通電するよう設計される。
【００５２】
勿論、本発明は、例示した態様に限定されない。特に、電池の種々の薄膜製造用として述べた物質は、単なる例示であって、使用する製造方法や機器に依存する。同様に、電圧及び電流値も、単なる例示であって、光起電性電池のタイプ及び装置で使用する負荷に依存する。
【符号の説明】
【００５３】
１ 第１の区分溝
２ 第２の区分溝
３ 第３の区分溝
１０ 基板
１１ 第１電極
１２ 第２電極
１５ 活性膜
２０ 後方反射膜
３１、３２ バス
５０ 静電変換器
６０ 光起電性電池
１００ 負荷
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−基板（１０）に蒸着された、区分されていない活性薄膜（１５）を備える少なくとも１個の光起電性電池（６０）と、
−各光起電性電池（６０）と関連付けられた少なくとも１個の静電変換器（５０）とを備える光起電性装置であって、
−各光起電性電池（６０）は、最大電流（Ｉcc）及び公称電圧（Ｖp）の電力を供給し、
−各静電変換器（５０）は、伝達される電流を減少させ、かつ伝達される電圧を増加させて、前記光起電性電池から供給される電力を、負荷（１００）へ伝達できるようになっていることを特徴とする光起電性装置。
【請求項２】
前記静電変換器（５０）は、ＤＣ／ＤＣ変換器、及び／又はＤＣ／ＡＣ変換器である請求項１記載の光起電性装置。
【請求項３】
前記静電変換器（５０）は、伝達される電流の減少、及び伝達される電圧の増加を制御できる制御エレクトロニクスと関連づけられている請求項１又は２記載の光起電性装置。
【請求項４】
制御エレクトロニクスと関連づけられている前記静電変換器（５０）は、最大電力点追従装置（ＭＰＰＴ）を備える請求項３記載の光起電性装置。
【請求項５】
制御エレクトロニクスは、負荷（１００）と連係できる請求項３又は４記載の光起電性装置。
【請求項６】
各光起電性電池（６０）と負荷（１００）の間に、直列接続されている複数の静電変換器（５０）を備える請求項１〜５のいずれか１項に記載の光起電性装置。
【請求項７】
単一の光起電性電池（６０）を備える請求項１〜６のいずれか１項に記載の光起電性装置。
【請求項８】
光起電性電池（６０）の活性膜（１５）が、基板（１０）のエリアの９５％超を被覆している請求項７記載の光起電性装置。
【請求項９】
それぞれが、少なくとも１個の静電変換器（５０）により、負荷（１００）に並列接続された複数の光起電性電池（６０）を備える請求項１〜６のいずれか１項に記載の光起電性装置。
【請求項１０】
直列接続及び／又は並列接続された、請求項１〜９のいずれか１項に記載の、複数の光起電性装置を備える光起電性発電機。
【請求項１１】
−基板に連続的に薄膜を蒸着することにより、少なくとも１個の光起電性電池 を製造し、
−各電池の端子に、少なくとも１個の静電変換器を接続する工程からなる光起電性装置の製造方法であって、
直列接続した複数の単位光起電性電池を生成するための薄膜を区分する工程を有しないことを特徴とする光起電性装置の製造方法。
【請求項１】
−基板（１０）に蒸着された、区分されていない活性薄膜（１５）を備える少なくとも１個の光起電性電池（６０）と、
−各光起電性電池（６０）と関連付けられた少なくとも１個の静電変換器（５０）とを備える光起電性装置であって、
−各光起電性電池（６０）は、最大電流（Ｉcc）及び公称電圧（Ｖp）の電力を供給し、
−各静電変換器（５０）は、伝達される電流を減少させ、かつ伝達される電圧を増加させて、前記光起電性電池から供給される電力を、負荷（１００）へ伝達できるようになっていることを特徴とする光起電性装置。
【請求項２】
前記静電変換器（５０）は、ＤＣ／ＤＣ変換器、及び／又はＤＣ／ＡＣ変換器である請求項１記載の光起電性装置。
【請求項３】
前記静電変換器（５０）は、伝達される電流の減少、及び伝達される電圧の増加を制御できる制御エレクトロニクスと関連づけられている請求項１又は２記載の光起電性装置。
【請求項４】
制御エレクトロニクスと関連づけられている前記静電変換器（５０）は、最大電力点追従装置（ＭＰＰＴ）を備える請求項３記載の光起電性装置。
【請求項５】
制御エレクトロニクスは、負荷（１００）と連係できる請求項３又は４記載の光起電性装置。
【請求項６】
各光起電性電池（６０）と負荷（１００）の間に、直列接続されている複数の静電変換器（５０）を備える請求項１〜５のいずれか１項に記載の光起電性装置。
【請求項７】
単一の光起電性電池（６０）を備える請求項１〜６のいずれか１項に記載の光起電性装置。
【請求項８】
光起電性電池（６０）の活性膜（１５）が、基板（１０）のエリアの９５％超を被覆している請求項７記載の光起電性装置。
【請求項９】
それぞれが、少なくとも１個の静電変換器（５０）により、負荷（１００）に並列接続された複数の光起電性電池（６０）を備える請求項１〜６のいずれか１項に記載の光起電性装置。
【請求項１０】
直列接続及び／又は並列接続された、請求項１〜９のいずれか１項に記載の、複数の光起電性装置を備える光起電性発電機。
【請求項１１】
−基板に連続的に薄膜を蒸着することにより、少なくとも１個の光起電性電池 を製造し、
−各電池の端子に、少なくとも１個の静電変換器を接続する工程からなる光起電性装置の製造方法であって、
直列接続した複数の単位光起電性電池を生成するための薄膜を区分する工程を有しないことを特徴とする光起電性装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１２−５２７１１２（Ｐ２０１２−５２７１１２Ａ）
【公表日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１０４２５（Ｐ２０１２−５１０４２５）
【出願日】平成２２年５月１１日（２０１０．５．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／０５２０９０
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３１２０４
【国際公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【出願人】（５１１２７５６０３）トタル ソシエテ アノニム (5)
【出願人】（５０８２４２０５６）センター ナショナル デ ラ ルシェルシュ サイエンティフィック (6)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１１日（２０１０．５．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／０５２０９０
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３１２０４
【国際公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【出願人】（５１１２７５６０３）トタル ソシエテ アノニム (5)
【出願人】（５０８２４２０５６）センター ナショナル デ ラ ルシェルシュ サイエンティフィック (6)
【Ｆターム（参考）】
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