素子内部光反射型光発電素子
【課題】従来の光発電技術では薄膜化、超薄型化を追求したために、薄膜半導体内へ入射し瞬間に１回のみ光起電力効果が得られていただけで、起電力が非常に低く、負荷の使用範囲が狭く限られていた。光発電素子という単位での発電力が低いことが課題である。
【解決手段】一度入射した入射後の光を高効率良く起電力への変換を行うために、光発電素子のＰＮ型層２，４、若しくは、ＰＩＮ型層半導体２，３，４に透明半導体を使用し、一度入射した光を素子の壁面、底面１の平らな鏡面７、若しくは、凹凸鏡面８で同じ光を何度も反射、乱反射させＰ型層からＩ型層、Ｎ型層からＩ型層へ光を横切らせる。
この光が横切った回数分、起電力を生ずる。この原理によって、発電力を高めた素子内部光反射型光発電素子とした。光を反射させる壁面が必要なため、従来の薄膜化、超薄型化に対し、本発明の光発電素子は厚みがある素子である。
【解決手段】一度入射した入射後の光を高効率良く起電力への変換を行うために、光発電素子のＰＮ型層２，４、若しくは、ＰＩＮ型層半導体２，３，４に透明半導体を使用し、一度入射した光を素子の壁面、底面１の平らな鏡面７、若しくは、凹凸鏡面８で同じ光を何度も反射、乱反射させＰ型層からＩ型層、Ｎ型層からＩ型層へ光を横切らせる。
この光が横切った回数分、起電力を生ずる。この原理によって、発電力を高めた素子内部光反射型光発電素子とした。光を反射させる壁面が必要なため、従来の薄膜化、超薄型化に対し、本発明の光発電素子は厚みがある素子である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は同じ光の強さで高効率的に発電をするために、光発電素子に透明半導体を使用し、素子の壁面と底面を平らな鏡面、若しくは、凹凸鏡面にすることにより光の反射、乱反射、鏡面間での光の往復が発生し、入射光が高効率的に電気変換される素子内部光反射型光発電素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透明な光発電素子（太陽電池）が試作に成功している。（非特許文献１参照）
【０００３】
鏡面については、特許公開されたニッケルメッキの方法もある。（特許文献１参照）
【特許文献１】特許公開２０００−９６２５２
【非特許文献１】独立行政法人 産業技術総合研究所 成果普及部門 広報出版部より ２００３．６．２５発表
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の光発電技術では薄膜化、超薄型化を追求したために、薄膜半導体内へ一度入射する光によってのみ光起電力効果が得られていただけで、電気変換効率が非常に低く、負荷の使用範囲が狭く限られていた。
【０００５】
本発明は、このような従来の光発電素子では光の電気変換効率が非常に低いという問題点を解決し、光の電気変換効率を高めた光発電素子を考案したもので、以下の構成を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
光発電素子を構成しているＰＮ接合、若しくは、ＰＩＮ接合のＰ型層、Ｉ型層、Ｎ型層の全て、若しくはいずれかの層に透明半導体を使用し、この素子側面と底面を平らな鏡面構造、若しくは、凹凸鏡面構造としたことを特徴とする素子内部光反射型光発電素子を考案した。
【０００７】
一度入射した光を反射させ半導体内を同じ光が何度も横切ることにより、電気変換効率を格段に高めた光発電素子である。
【０００８】
薄膜化されているのが現在の素子であるが、本考案は壁面を鏡構造として光を反射させるため、現在の素子よりも厚みのある素子である。
【発明の効果】
【０００９】
概念図 図１は光発電素子を透明半導体にすることによって、光が入射時の抵抗損失が少なく光発電素子内部の半導体内に入り、エネルギー損失が非常に少なく自由に光が飛び交うことを表している。
【００１０】
一度光発電素子内に飛込んだ光は壁底面の鏡面１の鏡面により光の反射、鏡面間での光の往復、乱反射、が発生し、入射光が何度も光発電素子内を移動する。
【００１１】
光の移動毎に電気変換が起こり、超効率的に電気変換される。
【００１２】
鏡面１の形状は平らな鏡面７、凹凸な鏡面８形状を有している。
【００１３】
従来の技術では一度入射した光が一度電気変換されるだけであった。
【００１４】
本発明は一度入射した光が反射によって何度も電気変換されることが特徴である。
【実施例】
【００１５】
以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に述べる。
【００１６】
図１において、２、３、４はＰＩＮ接合を表し、全て透明半導体を使用する。
【００１７】
２は底面から側面までつながった箱型形状である。
【００１８】
ＰＮ接合の場合も全て透明半導体を使用する。
【００１９】
図１の鏡面１は側面と底面を鏡面壁にする。
【００２０】
鏡面１は図３（Ａ）平らな鏡面７、図３（Ｂ）凹凸鏡面８の２種類の形状がある。
【００２１】
鏡面１の厚さは１μｍ〜５０μｍでニッケルメッキなどで蒸着されている。
【００２２】
Ｉ型層３の厚さは０．１ｍｍ〜１５０ｍｍである。
【００２３】
上記実施例では言及しなかったが、例えば円柱型、等の光発電素子の発電効率を効果的にするさまざまな形状も考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
光の高効率電気変換により宇宙ステーションでの電源、車、電車、飛行機などの無公害、地球環境にやさしいエネルギー源として使用する。
【００２５】
会社、工場、各個々の家庭での自家発電など大容量の光発電として幅広いあらゆる産業分野で利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】入射した光が底面、側面の鏡面で反射、乱反射する本発明品の使用時を断面で示す概念図
【図２】１つの素子の片側側面を取除いた断面図
【図３】（Ａ）符号１で使用する平らな鏡面形状図 （Ｂ）符号１で使用する凹凸な鏡面形状図
【符号の説明】
【００２７】
１ 鏡面
２ Ｐ型層、若しくは、Ｎ型層の下部透明半導体
３ Ｉ型層の透明半導体
４ Ｐ型層、若しくは、Ｎ型層の上部透明半導体
５ 光発電素子と負荷間の結線
６ 負荷
７ 平らな鏡面
８ 凹凸な鏡面
【技術分野】
【０００１】
本発明は同じ光の強さで高効率的に発電をするために、光発電素子に透明半導体を使用し、素子の壁面と底面を平らな鏡面、若しくは、凹凸鏡面にすることにより光の反射、乱反射、鏡面間での光の往復が発生し、入射光が高効率的に電気変換される素子内部光反射型光発電素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透明な光発電素子（太陽電池）が試作に成功している。（非特許文献１参照）
【０００３】
鏡面については、特許公開されたニッケルメッキの方法もある。（特許文献１参照）
【特許文献１】特許公開２０００−９６２５２
【非特許文献１】独立行政法人 産業技術総合研究所 成果普及部門 広報出版部より ２００３．６．２５発表
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の光発電技術では薄膜化、超薄型化を追求したために、薄膜半導体内へ一度入射する光によってのみ光起電力効果が得られていただけで、電気変換効率が非常に低く、負荷の使用範囲が狭く限られていた。
【０００５】
本発明は、このような従来の光発電素子では光の電気変換効率が非常に低いという問題点を解決し、光の電気変換効率を高めた光発電素子を考案したもので、以下の構成を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
光発電素子を構成しているＰＮ接合、若しくは、ＰＩＮ接合のＰ型層、Ｉ型層、Ｎ型層の全て、若しくはいずれかの層に透明半導体を使用し、この素子側面と底面を平らな鏡面構造、若しくは、凹凸鏡面構造としたことを特徴とする素子内部光反射型光発電素子を考案した。
【０００７】
一度入射した光を反射させ半導体内を同じ光が何度も横切ることにより、電気変換効率を格段に高めた光発電素子である。
【０００８】
薄膜化されているのが現在の素子であるが、本考案は壁面を鏡構造として光を反射させるため、現在の素子よりも厚みのある素子である。
【発明の効果】
【０００９】
概念図 図１は光発電素子を透明半導体にすることによって、光が入射時の抵抗損失が少なく光発電素子内部の半導体内に入り、エネルギー損失が非常に少なく自由に光が飛び交うことを表している。
【００１０】
一度光発電素子内に飛込んだ光は壁底面の鏡面１の鏡面により光の反射、鏡面間での光の往復、乱反射、が発生し、入射光が何度も光発電素子内を移動する。
【００１１】
光の移動毎に電気変換が起こり、超効率的に電気変換される。
【００１２】
鏡面１の形状は平らな鏡面７、凹凸な鏡面８形状を有している。
【００１３】
従来の技術では一度入射した光が一度電気変換されるだけであった。
【００１４】
本発明は一度入射した光が反射によって何度も電気変換されることが特徴である。
【実施例】
【００１５】
以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に述べる。
【００１６】
図１において、２、３、４はＰＩＮ接合を表し、全て透明半導体を使用する。
【００１７】
２は底面から側面までつながった箱型形状である。
【００１８】
ＰＮ接合の場合も全て透明半導体を使用する。
【００１９】
図１の鏡面１は側面と底面を鏡面壁にする。
【００２０】
鏡面１は図３（Ａ）平らな鏡面７、図３（Ｂ）凹凸鏡面８の２種類の形状がある。
【００２１】
鏡面１の厚さは１μｍ〜５０μｍでニッケルメッキなどで蒸着されている。
【００２２】
Ｉ型層３の厚さは０．１ｍｍ〜１５０ｍｍである。
【００２３】
上記実施例では言及しなかったが、例えば円柱型、等の光発電素子の発電効率を効果的にするさまざまな形状も考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
光の高効率電気変換により宇宙ステーションでの電源、車、電車、飛行機などの無公害、地球環境にやさしいエネルギー源として使用する。
【００２５】
会社、工場、各個々の家庭での自家発電など大容量の光発電として幅広いあらゆる産業分野で利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】入射した光が底面、側面の鏡面で反射、乱反射する本発明品の使用時を断面で示す概念図
【図２】１つの素子の片側側面を取除いた断面図
【図３】（Ａ）符号１で使用する平らな鏡面形状図 （Ｂ）符号１で使用する凹凸な鏡面形状図
【符号の説明】
【００２７】
１ 鏡面
２ Ｐ型層、若しくは、Ｎ型層の下部透明半導体
３ Ｉ型層の透明半導体
４ Ｐ型層、若しくは、Ｎ型層の上部透明半導体
５ 光発電素子と負荷間の結線
６ 負荷
７ 平らな鏡面
８ 凹凸な鏡面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光発電素子を構成しているＰＮ接合、若しくは、ＰＩＮ接合のＰ型層、Ｉ型層、Ｎ型層の全て、若しくはいずれかの層に透明半導体を使用し、該素子の側面と底面を平らな鏡面構造としたことを特徴とする素子内部光反射型光発電素子。
【請求項２】
光発電素子を構成しているＰＮ接合、若しくは、ＰＩＮ接合のＰ型層、Ｉ型層、Ｎ型層の全て、若しくはいずれかの層に透明半導体を使用し、該素子の側面と底面を凹凸な鏡面構造としたことを特徴とする素子内部光反射型光発電素子。
【請求項３】
光発電素子を構成しているＰＮ接合、若しくは、ＰＩＮ接合のＰ型層、Ｉ型層、Ｎ型層の全て、若しくはいずれかの層に透明半導体を使用し、該素子の側面と底面を平らな鏡面、若しくは、凹凸な鏡面構造としたことを特徴とする素子内部光反射型光発電素子。
【請求項１】
光発電素子を構成しているＰＮ接合、若しくは、ＰＩＮ接合のＰ型層、Ｉ型層、Ｎ型層の全て、若しくはいずれかの層に透明半導体を使用し、該素子の側面と底面を平らな鏡面構造としたことを特徴とする素子内部光反射型光発電素子。
【請求項２】
光発電素子を構成しているＰＮ接合、若しくは、ＰＩＮ接合のＰ型層、Ｉ型層、Ｎ型層の全て、若しくはいずれかの層に透明半導体を使用し、該素子の側面と底面を凹凸な鏡面構造としたことを特徴とする素子内部光反射型光発電素子。
【請求項３】
光発電素子を構成しているＰＮ接合、若しくは、ＰＩＮ接合のＰ型層、Ｉ型層、Ｎ型層の全て、若しくはいずれかの層に透明半導体を使用し、該素子の側面と底面を平らな鏡面、若しくは、凹凸な鏡面構造としたことを特徴とする素子内部光反射型光発電素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−１５８２８１（Ｐ２００７−１５８２８１Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３７９８８５（Ｐ２００５−３７９８８５）
【出願日】平成１７年１１月３０日（２００５．１１．３０）
【出願人】（５０６００３０５９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月３０日（２００５．１１．３０）
【出願人】（５０６００３０５９）
【Ｆターム（参考）】
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