高いスペクトル放射照度用の透過率を低下させた光電変換装置
高いスペクトル放射照度の下での光電変換のための装置（Ｄ）であって、少なくとも、ｉ）導電層（ＣＣ）が設けられた下面およびキャリア収集格子（Ｇ）が設けられた上面（ＦＳＣ）を備える光電池（ＣＰ）と、ｉｉ）電池（ＣＰ）の上方に配置された少なくとも１つのガラス製保護スクリーン（ＥＰ）と、装置（Ｄ）が既知のスペクトルの強い入射放射線の下に配置された際に、電池（ＣＰ）が加熱されるのを低減するように、この入射放射線の一部の電池（ＣＰ）への到達を制限する責任を担う制限手段（ＳＣ）とを備える装置（Ｄ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
「光電変換装置」とは、ここでは、一方では、受けた入射光線の一部を電流に変換する責任を担う少なくとも１つの半導体素子を備え、導電層が設けられた下面および変換の間に発生するキャリアを集める格子が設けられた上面を有する少なくとも１つの光電池と、他方では、放射からこれを保護し、正確な放射率を確保するために電池の上方に配置された例えば「カバーガラス」型の少なくとも１つのガラススクリーンとを備える装置を意味するものと理解される。
【０００３】
一定の使用状態では、光起電装置は、光起電構造内のキャリア注入機構（つまり、単接合または多接合）の飽和とともに、その各光電池で多大な加熱を引き起こす非常に強い入射放射線を受ける。これは、特に、これらが陸上、航空、または空間で利用される場面では、典型的に３（ｘ３）よりも高い高濃度の太陽光束にさらされる際のケースであり、または実際には、太陽観測衛星の場面における例については、これらが星が発する放射に向けられ、後者から短い距離を置いて配置された際のケースである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
当業者に知られているように、このような多大な加熱は、半導体素子の光電変換の出力を、例えばシリコンの場合約２０％から約５０％低下させることになり、温度を２５℃から３００℃まで変動させることになる。
【０００５】
この問題を解決するため、少なくとも２つの解決策が提案されてきた。第１の解決策は、入射放射線束を低下させる程度まで光起電性の面を傾斜させることである。この解決策には、重量を容易に認識できるほどに増大させ、波長の関数としての選択性を示さない特別な支持体が必要となる。
【０００６】
第２の解決策は、ＯＳＲ（「光学式太陽光反射板」）型の光学反射器によって各光電池を取り囲み、光電池から拡散するカロリーの一部を捕らえるように熱伝導性部材に配置することである。
【０００７】
第３の解決策は、電池とＯＳＲとの面積比が、入射束に対して面を傾斜させることによる温度範囲の縮小をさらに必要とする場合、初めの２つの解決策を組み合わせることである。
【０００８】
これらの３つの解決策は、表面の平面内かつこの平面に垂直に相当な温度勾配をもたらし、重量を容易に認識できるほどに増大させ、波長の関数としての選択性を示さない特別の支持体を必要とする。また、第２の解決策の場合、一定の空間的な要件については、以前は数個の光電池によって占有された空間が今度は光学反射器によって占有されるという事実のために、装置の変換出力が低下する。
【０００９】
さらに、入射角を定める性能が低下した場合、熱的な理由および／または電気的な理由のために、性能の低下が光電変換装置の破壊と併せて発生し得る。
【００１０】
所定の性能に関する重量およびコストおよび／または性能の維持に関して、完全に満足の行く既知の解決策はないため、本発明は状況を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的のため、本発明は、特に高いスペクトル放射照度の下で、つまり、初めに予想したその使用領域または初めに予想したその設計条件を超えて使用されるように設計され、一方では、導電層が設けられた下面およびキャリア収集格子が設けられた上面を備える少なくとも１つの光電池を備え、他方では、電池の上方に配置された少なくとも１つのガラス製保護スクリーンを備える光電変換装置を提案する。
【００１２】
この光電変換装置は、装置が強い入射放射線（既知のスペクトルの）の下に配置された際に、電池が加熱されるのを低減するために、この入射放射線の一部の電池への到達を制限する責任を担う手段を備えるという事実により特徴付けられる。
【００１３】
使用する材料は放射率が高いという特徴を有し、吸収が少ないことによりもたらされる結果を妨げないとここで仮定していることに言及するのは重要である。
【００１４】
本発明による装置は、別々にまたは組み合わせて用いられ得る他の特徴を含み得る。特に、
−その制限手段は、空間と電池の上面との間の放射の伝搬路に配置された少なくとも１つの半反射層構造の形で構成され、光電変換において役割を果たさない入射放射線の一部の少なくとも選択された部分を空間側に反射する責任を担い得る。
層構造は、例えば、電池の上面の反対側の保護スクリーンの上面に接合され得る。この場合、保護スクリーンは、電池の上面に向けられ、例えば、入射放射線の少なくとも一部を通す接着剤または他の任意の固定装置または保持装置によりこれに接合された下面を備える。
第１の変形例では、層構造は、例えば、電池の上面側に向けられて保護スクリーンの下面に接合され得るものであり、電池の上面側に向けられ、例えば入射放射線の少なくとも一部を通す接着剤または他の任意の固定装置または保持装置によってこれに接合された下面を備える。
第２の変形例では、層構造は、例えば、電池の上面の収集格子の収集要素間に位置する空間に範囲が定められ得る。
層構造は、例えば、空間側に反射されるように選択された入射放射線の一部の波長に応じた厚さを有する金属酸化物の層を含み得る。
層構造は、例えば、空間側に反射されるように選択された入射放射線の一部の波長に応じた厚さをそれぞれ有する少なくとも２層の金属酸化物の層を含み得る。
−その制限手段は収集格子からなり、この収集格子は、相互に接続され、電池の上面の選択された面の割合に等しくなるように選択されたこの上面を被覆する全表面を有する収集要素を備える。
【００１５】
本発明は、限定しないが、陸上および航空での適用および宇宙ミッションに用いられる発電機、光検出器、太陽「センサー」または恒星「センサー」、集線装置に、特に良好に適するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下の詳細な説明および添付の図面を検討することにより、本発明の他の特徴および利点が明らかになる。
【００１７】
添付の図面は、本発明を完全なものにするだけでなく、必要であれば本発明の定義に寄与するのに役立ち得る。
【００１８】
本発明の目的は、強い入射放射線の下、または非常に強い入射放射線（つまり、高いスペクトル放射照度）の下であっても、光電変換装置の光電池が加熱されるのを制限できるようにすることである。その利益の１つは、特に、キャリアを接合に注入するというより通常の方式で光起電構造を機能させることが可能であるということである。
【００１９】
以下では、光電変換装置は、その説明を簡潔にするため、光電池を１つのみ備えると考える。しかし、通常、このような装置は、直列にまたは群をなして相互に接続された多数の光電池を備えている。さらに、これが発電機の一部であることが、実例として純粋に考えられるであろう。
【００２０】
初めに、本発明による光電変換装置の第１の例示的実施形態を説明するために、図１を参照する。
【００２１】
本発明による装置Ｄが、少なくとも１つの従来型の光電池ＣＰと、上面（ＦＳＣ）とする電池ＣＰの一面の上方に配置された、例えばカバーガラス型の少なくとも１つのガラス製保護スクリーンＥＰとを備えている。
【００２２】
以下では、入射スペクトルの流束に向けられた一面を「上部の」と表し、上面の反対側に向き付けられた一面を「下部の」と表す。
【００２３】
さらに、光電池ＣＰは、ここでは、空間から来る既知のスペクトルの入射光線（矢印Ｆ１）をキャリア（電）流に変換する責任を担う変換材料ＭＣと、上記の導電材料ＭＣの下面に接合され、下部コネクタＣＮＩに接続された導電層ＣＣと、変換材料ＭＣの上面ＦＳＣに接合され、光電変換の間に変換材料ＭＣが発生させたキャリアを集める責任を担うキャリア収集格子Ｇとからなるアセンブリであると理解される。変換材料ＭＣは、例えば、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、またはＣｄＴｅであり、または実際には、上記の材料または高い光起電性を有する材料のうち少なくとも２つの材料を任意に組み合わせたものであり得る。
【００２４】
格子Ｇは一般に、縦方向の形状をなし、相互にほぼ平行であり、上部コネクタＣＮＳに並列接続されたキャリア収集要素ＥＧからなる。
【００２５】
変換材料ＭＣは既知のスペクトル感度を有していることに言及するのは重要である。つまり、これは、既知の間隔にある波長の入射放射線の一部を変換できるだけである。このため、波長がこの変換間隔の範囲外にある入射放射線の相補的な部分はキャリアを発生させるのに用いることはできないため、その支持体に配置された光電池ＣＰの加熱にのみ寄与することになる。
【００２６】
本発明によれば、装置Ｄは、これが強い入射放射線（既知のスペクトルの）に配置された際、電池ＣＰが加熱されるのを低減するために、この入射放射線の一部の電池ＣＰへの到達を制限する（装置Ｄの透過率を制限することになる）責任を担う制限手段ＳＣまたは制限手段ＥＧをも含む。
【００２７】
これらの制限手段は、例えば、空間と光電池の上面ＦＳＣとの間の入射放射線（矢印Ｆ１）の伝播路に配置された少なくとも１つの半反射層構造ＳＣの形で構成され得る。図１〜３に概略的に示したこの構造ＳＣは、光電変換において役割を果たさない入射放射線の相補的な部分の少なくとも選択された部分を空間側（矢印Ｆ２）に反射する責任を担う。したがって、これは、光電変換に利用できる（波長が変換間隔にある）入射放射線の部分の少なくとも一部を変換材料ＭＣ側（矢印Ｆ３）に通過させることを可能にする責任を担っている。
【００２８】
このため、反射された照射はもはや光電池ＣＰの加熱に寄与することはない。
【００２９】
図１〜３では明らかにしていないが、構造ＳＣが１層以上の半反射層を含むことに言及するのは重要である。各層は、例えば、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、またはＳｉＯ２などの金属酸化物を堆積する（可能な限り真空で）ことにより作られる。各層の使用する材料の種類および厚さ、および可能な限り層の数は、空間側（矢印Ｆ２）に反射されることになる照射の波長と、光電池ＣＰに（矢印Ｆ３）送られることになる照射の波長とにより選択される。この選択は、予想される入射光線と、この予想される入射放射線を考慮に入れた光電池ＣＰのスペクトル感度とをスペクトル分析することによってなされる。これにより、光電池ＣＰのスペクトル感度の関数としての光エネルギー収支の最適化が可能となる。
【００３０】
多層構造は、例えば、光学フィルタまたは分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を含み得る。
【００３１】
材料層のそれぞれの種類および厚さは、入射束および光起電構造のスペクトル感度の特徴の関数としてモデリングすることにより決定される。厚さは、例えば数ナノメートルから数マイクロメートルに及ぶ。
【００３２】
層構造ＳＣは、少なくとも３つの異なる場所に位置され得る。
【００３３】
図１に示した例示的実施形態では、層構造ＳＣは保護スクリーンＥＰの下面ＦＩＥに接合された上面を備えており、このスクリーンは光電池ＣＰの上面ＦＳＣ側に向けられている。
【００３４】
この場合、層構造ＳＣの下面ＦＩＳは、例えば、入射放射線の少なくとも一部、特に光電変換に利用できる入射放射線を通す接着剤ＣＴによって、光電池ＣＰの上面ＦＳＣに接合されている。接着剤の代わりに、任意の他の固定装置または保持装置を用いることが可能である。
【００３５】
図２に示した例示的実施形態では、層構造ＳＣは、光電池ＣＰの上面ＦＳＣの反対側の保護スクリーンＥＰの上面ＦＳＥに接合されている。
【００３６】
この場合、保護スクリーンＥＰの下面ＦＩＥは、例えば、入射放射線の少なくとも一部、特に光電変換に利用できる入射放射線を通す接着剤ＣＴによって、光電池ＣＰの上面ＦＳＣに接合されている。接着剤の代わりに、任意の他の固定装置または保持装置を用いることが可能である。
【００３７】
本実施形態では、装置Ｄの破壊（「ホットスポット」と呼ばれる現象）に繋がり得る、種々の電池の回路網における結合の不整合を回避するために、適した電気的な適応（例えば、集積保護ダイオード）を設けることが有利となり得る。
【００３８】
図３に示した例示的実施形態では、層構造ＳＣは、光電池ＣＰの上面ＦＳＣ上のその収集格子Ｇの収集要素ＥＧ間にある自由空間に接合されている。このため、これは、縦方向の要素ＥＧを分離する空間を少なくとも部分的に満たしている。収集要素ＥＧは、ここでは事実上、入射放射線を反射するものと考える。変形例では、層構造ＳＣは、収集要素ＥＧ間にある自由空間を完全に満たし、選択された厚さでこれらを被覆していることが考えられる。
【００３９】
保護スクリーンＥＰの下面ＦＩＥは、ここでは、例えば、入射放射線の少なくとも一部、特に光電変換に利用できる入射放射線を通す接着剤ＣＴによって、光電池ＣＰの上面ＦＳＣに格子Ｇおよび層構造ＳＣを介して接合されている。接着剤の代わりに、任意の他の固定装置または保持装置を用いることが可能である。
【００４０】
図１〜３に示した例示的実施形態では、制限手段は、層構造ＳＣを１つのみ備えている。しかし、これらが、保護スクリーンＥＰの上面ＦＳＥに接合された層構造ＳＣおよび／または保護スクリーンＥＰの下面ＦＥＩに接合された層構造ＳＣおよび／または光電池ＣＰの変換材料ＭＣの上面ＦＳＣに接合された層構造ＳＣを備えるという変形例が考えられる。
【００４１】
少なくとも１つの半反射層構造ＳＣを使用するという上記の３つの実施形態と異なる第４の例示的実施形態を説明するため、今度は図４を参照する。
【００４２】
この例示的実施形態では、制限手段は直接、収集格子Ｇからなる。さらに正確に言うと、その収集要素ＥＧは、入射放射線の一部を反射するのに用いられる（矢印Ｆ２）。ここで、反射は、変換材料ＭＣに到達する（矢印Ｆ３）入射束が、電池ＣＰの上面ＦＳＣを被覆する収集要素ＥＧの全表面を増大させることによってのみ制限されるという事実のために、選択可能なものではない。収集要素ＥＧによる変換材料ＭＣの被覆の割合は、この変換材料ＭＣが受け入れることのできる入射放射線の最大光束により選択される。入射束を制限することにより装置Ｄの透過率は制限され、これにより光電池ＣＰの加熱を低減することができるため、その光電変換出力の低下を制限することができる。
【００４３】
加熱を制限可能にする被覆の割合は、モデリングおよび装置Ｄの熱的なバランスと電気的なバランスとの間の妥協から得られる。この被覆の割合のオーダーは、例えば、５０％よりも高いか、またはこれに等しい。
【００４４】
本発明は、あくまでも例示として上述した光電変換装置の実施形態に限定されず、当業者が以下の特許請求の範囲内で予想し得る変形例をすべて含むものである。
【００４５】
このように、上述では、発電機型の光起電装置に本発明を適用したものを説明した。しかし、本発明はこのような適用に限定されない。これは、可飽和光検出器、太陽センサーまたは恒星センサー、集線装置などの光電変換装置にも関するものである。これらの後者のケースでは、装置は、検出器、センサー、太陽電池のそれぞれの代わりとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による光電変換装置の第１の例示的実施形態を非常に概略的に示したものである。
【図２】本発明による光電変換装置の第２の例示的実施形態を非常に概略的に示したものである。
【図３】本発明による光電変換装置の第３の例示的実施形態を非常に概略的に示したものである。
【図４】本発明による光電変換装置の第４の例示的実施形態を非常に概略的に示したものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
「光電変換装置」とは、ここでは、一方では、受けた入射光線の一部を電流に変換する責任を担う少なくとも１つの半導体素子を備え、導電層が設けられた下面および変換の間に発生するキャリアを集める格子が設けられた上面を有する少なくとも１つの光電池と、他方では、放射からこれを保護し、正確な放射率を確保するために電池の上方に配置された例えば「カバーガラス」型の少なくとも１つのガラススクリーンとを備える装置を意味するものと理解される。
【０００３】
一定の使用状態では、光起電装置は、光起電構造内のキャリア注入機構（つまり、単接合または多接合）の飽和とともに、その各光電池で多大な加熱を引き起こす非常に強い入射放射線を受ける。これは、特に、これらが陸上、航空、または空間で利用される場面では、典型的に３（ｘ３）よりも高い高濃度の太陽光束にさらされる際のケースであり、または実際には、太陽観測衛星の場面における例については、これらが星が発する放射に向けられ、後者から短い距離を置いて配置された際のケースである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
当業者に知られているように、このような多大な加熱は、半導体素子の光電変換の出力を、例えばシリコンの場合約２０％から約５０％低下させることになり、温度を２５℃から３００℃まで変動させることになる。
【０００５】
この問題を解決するため、少なくとも２つの解決策が提案されてきた。第１の解決策は、入射放射線束を低下させる程度まで光起電性の面を傾斜させることである。この解決策には、重量を容易に認識できるほどに増大させ、波長の関数としての選択性を示さない特別な支持体が必要となる。
【０００６】
第２の解決策は、ＯＳＲ（「光学式太陽光反射板」）型の光学反射器によって各光電池を取り囲み、光電池から拡散するカロリーの一部を捕らえるように熱伝導性部材に配置することである。
【０００７】
第３の解決策は、電池とＯＳＲとの面積比が、入射束に対して面を傾斜させることによる温度範囲の縮小をさらに必要とする場合、初めの２つの解決策を組み合わせることである。
【０００８】
これらの３つの解決策は、表面の平面内かつこの平面に垂直に相当な温度勾配をもたらし、重量を容易に認識できるほどに増大させ、波長の関数としての選択性を示さない特別の支持体を必要とする。また、第２の解決策の場合、一定の空間的な要件については、以前は数個の光電池によって占有された空間が今度は光学反射器によって占有されるという事実のために、装置の変換出力が低下する。
【０００９】
さらに、入射角を定める性能が低下した場合、熱的な理由および／または電気的な理由のために、性能の低下が光電変換装置の破壊と併せて発生し得る。
【００１０】
所定の性能に関する重量およびコストおよび／または性能の維持に関して、完全に満足の行く既知の解決策はないため、本発明は状況を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的のため、本発明は、特に高いスペクトル放射照度の下で、つまり、初めに予想したその使用領域または初めに予想したその設計条件を超えて使用されるように設計され、一方では、導電層が設けられた下面およびキャリア収集格子が設けられた上面を備える少なくとも１つの光電池を備え、他方では、電池の上方に配置された少なくとも１つのガラス製保護スクリーンを備える光電変換装置を提案する。
【００１２】
この光電変換装置は、装置が強い入射放射線（既知のスペクトルの）の下に配置された際に、電池が加熱されるのを低減するために、この入射放射線の一部の電池への到達を制限する責任を担う手段を備えるという事実により特徴付けられる。
【００１３】
使用する材料は放射率が高いという特徴を有し、吸収が少ないことによりもたらされる結果を妨げないとここで仮定していることに言及するのは重要である。
【００１４】
本発明による装置は、別々にまたは組み合わせて用いられ得る他の特徴を含み得る。特に、
−その制限手段は、空間と電池の上面との間の放射の伝搬路に配置された少なくとも１つの半反射層構造の形で構成され、光電変換において役割を果たさない入射放射線の一部の少なくとも選択された部分を空間側に反射する責任を担い得る。
層構造は、例えば、電池の上面の反対側の保護スクリーンの上面に接合され得る。この場合、保護スクリーンは、電池の上面に向けられ、例えば、入射放射線の少なくとも一部を通す接着剤または他の任意の固定装置または保持装置によりこれに接合された下面を備える。
第１の変形例では、層構造は、例えば、電池の上面側に向けられて保護スクリーンの下面に接合され得るものであり、電池の上面側に向けられ、例えば入射放射線の少なくとも一部を通す接着剤または他の任意の固定装置または保持装置によってこれに接合された下面を備える。
第２の変形例では、層構造は、例えば、電池の上面の収集格子の収集要素間に位置する空間に範囲が定められ得る。
層構造は、例えば、空間側に反射されるように選択された入射放射線の一部の波長に応じた厚さを有する金属酸化物の層を含み得る。
層構造は、例えば、空間側に反射されるように選択された入射放射線の一部の波長に応じた厚さをそれぞれ有する少なくとも２層の金属酸化物の層を含み得る。
−その制限手段は収集格子からなり、この収集格子は、相互に接続され、電池の上面の選択された面の割合に等しくなるように選択されたこの上面を被覆する全表面を有する収集要素を備える。
【００１５】
本発明は、限定しないが、陸上および航空での適用および宇宙ミッションに用いられる発電機、光検出器、太陽「センサー」または恒星「センサー」、集線装置に、特に良好に適するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下の詳細な説明および添付の図面を検討することにより、本発明の他の特徴および利点が明らかになる。
【００１７】
添付の図面は、本発明を完全なものにするだけでなく、必要であれば本発明の定義に寄与するのに役立ち得る。
【００１８】
本発明の目的は、強い入射放射線の下、または非常に強い入射放射線（つまり、高いスペクトル放射照度）の下であっても、光電変換装置の光電池が加熱されるのを制限できるようにすることである。その利益の１つは、特に、キャリアを接合に注入するというより通常の方式で光起電構造を機能させることが可能であるということである。
【００１９】
以下では、光電変換装置は、その説明を簡潔にするため、光電池を１つのみ備えると考える。しかし、通常、このような装置は、直列にまたは群をなして相互に接続された多数の光電池を備えている。さらに、これが発電機の一部であることが、実例として純粋に考えられるであろう。
【００２０】
初めに、本発明による光電変換装置の第１の例示的実施形態を説明するために、図１を参照する。
【００２１】
本発明による装置Ｄが、少なくとも１つの従来型の光電池ＣＰと、上面（ＦＳＣ）とする電池ＣＰの一面の上方に配置された、例えばカバーガラス型の少なくとも１つのガラス製保護スクリーンＥＰとを備えている。
【００２２】
以下では、入射スペクトルの流束に向けられた一面を「上部の」と表し、上面の反対側に向き付けられた一面を「下部の」と表す。
【００２３】
さらに、光電池ＣＰは、ここでは、空間から来る既知のスペクトルの入射光線（矢印Ｆ１）をキャリア（電）流に変換する責任を担う変換材料ＭＣと、上記の導電材料ＭＣの下面に接合され、下部コネクタＣＮＩに接続された導電層ＣＣと、変換材料ＭＣの上面ＦＳＣに接合され、光電変換の間に変換材料ＭＣが発生させたキャリアを集める責任を担うキャリア収集格子Ｇとからなるアセンブリであると理解される。変換材料ＭＣは、例えば、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、またはＣｄＴｅであり、または実際には、上記の材料または高い光起電性を有する材料のうち少なくとも２つの材料を任意に組み合わせたものであり得る。
【００２４】
格子Ｇは一般に、縦方向の形状をなし、相互にほぼ平行であり、上部コネクタＣＮＳに並列接続されたキャリア収集要素ＥＧからなる。
【００２５】
変換材料ＭＣは既知のスペクトル感度を有していることに言及するのは重要である。つまり、これは、既知の間隔にある波長の入射放射線の一部を変換できるだけである。このため、波長がこの変換間隔の範囲外にある入射放射線の相補的な部分はキャリアを発生させるのに用いることはできないため、その支持体に配置された光電池ＣＰの加熱にのみ寄与することになる。
【００２６】
本発明によれば、装置Ｄは、これが強い入射放射線（既知のスペクトルの）に配置された際、電池ＣＰが加熱されるのを低減するために、この入射放射線の一部の電池ＣＰへの到達を制限する（装置Ｄの透過率を制限することになる）責任を担う制限手段ＳＣまたは制限手段ＥＧをも含む。
【００２７】
これらの制限手段は、例えば、空間と光電池の上面ＦＳＣとの間の入射放射線（矢印Ｆ１）の伝播路に配置された少なくとも１つの半反射層構造ＳＣの形で構成され得る。図１〜３に概略的に示したこの構造ＳＣは、光電変換において役割を果たさない入射放射線の相補的な部分の少なくとも選択された部分を空間側（矢印Ｆ２）に反射する責任を担う。したがって、これは、光電変換に利用できる（波長が変換間隔にある）入射放射線の部分の少なくとも一部を変換材料ＭＣ側（矢印Ｆ３）に通過させることを可能にする責任を担っている。
【００２８】
このため、反射された照射はもはや光電池ＣＰの加熱に寄与することはない。
【００２９】
図１〜３では明らかにしていないが、構造ＳＣが１層以上の半反射層を含むことに言及するのは重要である。各層は、例えば、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、またはＳｉＯ２などの金属酸化物を堆積する（可能な限り真空で）ことにより作られる。各層の使用する材料の種類および厚さ、および可能な限り層の数は、空間側（矢印Ｆ２）に反射されることになる照射の波長と、光電池ＣＰに（矢印Ｆ３）送られることになる照射の波長とにより選択される。この選択は、予想される入射光線と、この予想される入射放射線を考慮に入れた光電池ＣＰのスペクトル感度とをスペクトル分析することによってなされる。これにより、光電池ＣＰのスペクトル感度の関数としての光エネルギー収支の最適化が可能となる。
【００３０】
多層構造は、例えば、光学フィルタまたは分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を含み得る。
【００３１】
材料層のそれぞれの種類および厚さは、入射束および光起電構造のスペクトル感度の特徴の関数としてモデリングすることにより決定される。厚さは、例えば数ナノメートルから数マイクロメートルに及ぶ。
【００３２】
層構造ＳＣは、少なくとも３つの異なる場所に位置され得る。
【００３３】
図１に示した例示的実施形態では、層構造ＳＣは保護スクリーンＥＰの下面ＦＩＥに接合された上面を備えており、このスクリーンは光電池ＣＰの上面ＦＳＣ側に向けられている。
【００３４】
この場合、層構造ＳＣの下面ＦＩＳは、例えば、入射放射線の少なくとも一部、特に光電変換に利用できる入射放射線を通す接着剤ＣＴによって、光電池ＣＰの上面ＦＳＣに接合されている。接着剤の代わりに、任意の他の固定装置または保持装置を用いることが可能である。
【００３５】
図２に示した例示的実施形態では、層構造ＳＣは、光電池ＣＰの上面ＦＳＣの反対側の保護スクリーンＥＰの上面ＦＳＥに接合されている。
【００３６】
この場合、保護スクリーンＥＰの下面ＦＩＥは、例えば、入射放射線の少なくとも一部、特に光電変換に利用できる入射放射線を通す接着剤ＣＴによって、光電池ＣＰの上面ＦＳＣに接合されている。接着剤の代わりに、任意の他の固定装置または保持装置を用いることが可能である。
【００３７】
本実施形態では、装置Ｄの破壊（「ホットスポット」と呼ばれる現象）に繋がり得る、種々の電池の回路網における結合の不整合を回避するために、適した電気的な適応（例えば、集積保護ダイオード）を設けることが有利となり得る。
【００３８】
図３に示した例示的実施形態では、層構造ＳＣは、光電池ＣＰの上面ＦＳＣ上のその収集格子Ｇの収集要素ＥＧ間にある自由空間に接合されている。このため、これは、縦方向の要素ＥＧを分離する空間を少なくとも部分的に満たしている。収集要素ＥＧは、ここでは事実上、入射放射線を反射するものと考える。変形例では、層構造ＳＣは、収集要素ＥＧ間にある自由空間を完全に満たし、選択された厚さでこれらを被覆していることが考えられる。
【００３９】
保護スクリーンＥＰの下面ＦＩＥは、ここでは、例えば、入射放射線の少なくとも一部、特に光電変換に利用できる入射放射線を通す接着剤ＣＴによって、光電池ＣＰの上面ＦＳＣに格子Ｇおよび層構造ＳＣを介して接合されている。接着剤の代わりに、任意の他の固定装置または保持装置を用いることが可能である。
【００４０】
図１〜３に示した例示的実施形態では、制限手段は、層構造ＳＣを１つのみ備えている。しかし、これらが、保護スクリーンＥＰの上面ＦＳＥに接合された層構造ＳＣおよび／または保護スクリーンＥＰの下面ＦＥＩに接合された層構造ＳＣおよび／または光電池ＣＰの変換材料ＭＣの上面ＦＳＣに接合された層構造ＳＣを備えるという変形例が考えられる。
【００４１】
少なくとも１つの半反射層構造ＳＣを使用するという上記の３つの実施形態と異なる第４の例示的実施形態を説明するため、今度は図４を参照する。
【００４２】
この例示的実施形態では、制限手段は直接、収集格子Ｇからなる。さらに正確に言うと、その収集要素ＥＧは、入射放射線の一部を反射するのに用いられる（矢印Ｆ２）。ここで、反射は、変換材料ＭＣに到達する（矢印Ｆ３）入射束が、電池ＣＰの上面ＦＳＣを被覆する収集要素ＥＧの全表面を増大させることによってのみ制限されるという事実のために、選択可能なものではない。収集要素ＥＧによる変換材料ＭＣの被覆の割合は、この変換材料ＭＣが受け入れることのできる入射放射線の最大光束により選択される。入射束を制限することにより装置Ｄの透過率は制限され、これにより光電池ＣＰの加熱を低減することができるため、その光電変換出力の低下を制限することができる。
【００４３】
加熱を制限可能にする被覆の割合は、モデリングおよび装置Ｄの熱的なバランスと電気的なバランスとの間の妥協から得られる。この被覆の割合のオーダーは、例えば、５０％よりも高いか、またはこれに等しい。
【００４４】
本発明は、あくまでも例示として上述した光電変換装置の実施形態に限定されず、当業者が以下の特許請求の範囲内で予想し得る変形例をすべて含むものである。
【００４５】
このように、上述では、発電機型の光起電装置に本発明を適用したものを説明した。しかし、本発明はこのような適用に限定されない。これは、可飽和光検出器、太陽センサーまたは恒星センサー、集線装置などの光電変換装置にも関するものである。これらの後者のケースでは、装置は、検出器、センサー、太陽電池のそれぞれの代わりとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による光電変換装置の第１の例示的実施形態を非常に概略的に示したものである。
【図２】本発明による光電変換装置の第２の例示的実施形態を非常に概略的に示したものである。
【図３】本発明による光電変換装置の第３の例示的実施形態を非常に概略的に示したものである。
【図４】本発明による光電変換装置の第４の例示的実施形態を非常に概略的に示したものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電層（ＣＣ）が設けられた下面およびキャリア収集格子（Ｇ）が設けられた上面（ＦＳＣ）を備える少なくとも１つの光電池（ＣＰ）と、前記電池（ＣＰ）の上方に配置された少なくとも１つのガラス製保護スクリーン（ＥＰ）とを備える高いスペクトル放射照度の下での光電変換装置（Ｄ）において、前記装置（Ｄ）が既知のスペクトルの強い入射放射線の下に配置された際、前記電池（ＣＰ）が加熱されるのを低減するように、前記入射放射線の一部の前記電池（ＣＰ）への到達を制限するために構成された制限手段（ＳＣ、ＥＧ）を備えることを特徴とする光電変換装置（Ｄ）。
【請求項２】
前記制限手段が、空間と前記電池（ＣＰ）の前記上面（ＦＳＣ）との間の前記放射の伝搬路に配置された少なくとも１つの半反射層構造（ＳＣ）の形で構成され、光電変換において（大きな）役割を果たさない入射放射線の一部の少なくとも選択された部分を空間側に反射するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記層構造（ＳＣ）は、前記電池（ＣＰ）の上面（ＦＳＣ）の反対側の前記保護スクリーン（ＥＰ）の上面（ＦＳＥ）に接合され、前記保護スクリーン（ＥＰ）は、前記電池（ＣＰ）の上面（ＦＳＣ）に向けられ、これに接合された下面（ＦＩＥ）を備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記保護スクリーン（ＥＰ）の前記下面（ＦＩＥ）が、前記入射放射線の少なくとも一部を通す接着剤（ＣＴ）によって前記電池（ＣＰ）の前記上面（ＦＳＣ）に接合されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記保護スクリーン（ＥＰ）の前記下面（ＦＩＥ）が、固定装置または保持装置によって前記電池（ＣＰ）の前記上面（ＦＳＣ）に接合されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記層構造（ＳＣ）が、前記電池（ＣＰ）の前記上面（ＦＳＣ）に向けられて前記保護スクリーン（ＥＰ）の前記下面（ＦＥＩ）に接合され、前記電池（ＣＰ）の前記上面（ＦＳＣ）に向けられ、これ（ＦＳＣ）に接合された下面（ＦＩＳ）を備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記層構造（ＳＣ）の前記下面（ＦＩＳ）が、前記入射放射線の少なくとも一部を通す接着剤（ＣＴ）によって前記電池（ＣＰ）の前記上面（ＦＳＣ）に接合されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記層構造（ＳＣ）の前記下面（ＦＩＳ）が、固定装置または保持装置によって前記電池（ＣＰ）の前記上面（ＦＳＣ）に接合されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記層構造（ＳＣ）が、前記電池（ＣＰ）の前記上面（ＦＳＣ）の前記収集格子（Ｇ）の収集要素（ＥＧ）間に位置する空間に範囲が定められていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
前記層構造（ＳＣ）が、空間側に反射されるように選択された前記入射放射線の一部の波長に応じた厚さを有する金属酸化物の層を含むことを特徴とする請求項２〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記層構造（ＳＣ）が、空間側に反射されるように選択された前記入射放射線の一部の波長に応じた厚さをそれぞれ有する少なくとも２層の金属酸化物の層を含むことを特徴とする請求項２〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記制限手段が前記収集格子（Ｇ）からなり、前記収集格子（Ｇ）が、相互に接続され、前記電池（ＣＰ）の前記上面（ＦＳＣ）の選択された面の割合と等しくなるように選択された前記上面（ＦＳＣ）を被覆する全表面を有する収集要素（ＥＧ）を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１】
導電層（ＣＣ）が設けられた下面およびキャリア収集格子（Ｇ）が設けられた上面（ＦＳＣ）を備える少なくとも１つの光電池（ＣＰ）と、前記電池（ＣＰ）の上方に配置された少なくとも１つのガラス製保護スクリーン（ＥＰ）とを備える高いスペクトル放射照度の下での光電変換装置（Ｄ）において、前記装置（Ｄ）が既知のスペクトルの強い入射放射線の下に配置された際、前記電池（ＣＰ）が加熱されるのを低減するように、前記入射放射線の一部の前記電池（ＣＰ）への到達を制限するために構成された制限手段（ＳＣ、ＥＧ）を備えることを特徴とする光電変換装置（Ｄ）。
【請求項２】
前記制限手段が、空間と前記電池（ＣＰ）の前記上面（ＦＳＣ）との間の前記放射の伝搬路に配置された少なくとも１つの半反射層構造（ＳＣ）の形で構成され、光電変換において（大きな）役割を果たさない入射放射線の一部の少なくとも選択された部分を空間側に反射するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記層構造（ＳＣ）は、前記電池（ＣＰ）の上面（ＦＳＣ）の反対側の前記保護スクリーン（ＥＰ）の上面（ＦＳＥ）に接合され、前記保護スクリーン（ＥＰ）は、前記電池（ＣＰ）の上面（ＦＳＣ）に向けられ、これに接合された下面（ＦＩＥ）を備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記保護スクリーン（ＥＰ）の前記下面（ＦＩＥ）が、前記入射放射線の少なくとも一部を通す接着剤（ＣＴ）によって前記電池（ＣＰ）の前記上面（ＦＳＣ）に接合されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記保護スクリーン（ＥＰ）の前記下面（ＦＩＥ）が、固定装置または保持装置によって前記電池（ＣＰ）の前記上面（ＦＳＣ）に接合されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記層構造（ＳＣ）が、前記電池（ＣＰ）の前記上面（ＦＳＣ）に向けられて前記保護スクリーン（ＥＰ）の前記下面（ＦＥＩ）に接合され、前記電池（ＣＰ）の前記上面（ＦＳＣ）に向けられ、これ（ＦＳＣ）に接合された下面（ＦＩＳ）を備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記層構造（ＳＣ）の前記下面（ＦＩＳ）が、前記入射放射線の少なくとも一部を通す接着剤（ＣＴ）によって前記電池（ＣＰ）の前記上面（ＦＳＣ）に接合されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記層構造（ＳＣ）の前記下面（ＦＩＳ）が、固定装置または保持装置によって前記電池（ＣＰ）の前記上面（ＦＳＣ）に接合されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記層構造（ＳＣ）が、前記電池（ＣＰ）の前記上面（ＦＳＣ）の前記収集格子（Ｇ）の収集要素（ＥＧ）間に位置する空間に範囲が定められていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
前記層構造（ＳＣ）が、空間側に反射されるように選択された前記入射放射線の一部の波長に応じた厚さを有する金属酸化物の層を含むことを特徴とする請求項２〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記層構造（ＳＣ）が、空間側に反射されるように選択された前記入射放射線の一部の波長に応じた厚さをそれぞれ有する少なくとも２層の金属酸化物の層を含むことを特徴とする請求項２〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記制限手段が前記収集格子（Ｇ）からなり、前記収集格子（Ｇ）が、相互に接続され、前記電池（ＣＰ）の前記上面（ＦＳＣ）の選択された面の割合と等しくなるように選択された前記上面（ＦＳＣ）を被覆する全表面を有する収集要素（ＥＧ）を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２００９−５１７８７８（Ｐ２００９−５１７８７８Ａ）
【公表日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５４２８１４（Ｐ２００８−５４２８１４）
【出願日】平成１８年１２月１日（２００６．１２．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００６／０５１２７０
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０６３２６１
【国際公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【出願人】（５０５１５７４８５）テールズ (231)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１日（２００６．１２．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００６／０５１２７０
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０６３２６１
【国際公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【出願人】（５０５１５７４８５）テールズ (231)
【Ｆターム（参考）】
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