聚光型光电转换装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供一种聚光型光电转换装置，无需重新进行带隙设计，使用非太阳能电池制造商也能够获得的既有的太阳能电池，可以容易地制造，散热设计容易，且即便提高聚光倍率也能够抑制转换效率下降。为了解决所述问题，本发明专利技术提供一种聚光型光电转换装置，其具备：聚光镜；及，光电转换元件，其设置于与前述聚光镜相对向的位置，其特征在于，前述光电转换元件包含：具有贯通孔的散射光用太阳能电池；及，聚光用太阳能电池，其配置于前述散射光用太阳能电池的前述贯通孔内；并且，前述聚光镜由透明热固性树脂所构成，前述光电转换元件载置于外部连接基板上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚光型光电转换装置及其制造方法。
技术介绍
先前以来，作为光电转换装置，将太阳能转化为电能的太阳能发电装置得以实际应用，为了实现低成本化，并进一步获得较多的发电量，一种聚光型光电转换装置已实用化，其通过聚光镜将聚集的太阳光照射至比聚光镜的受光面积更小的太阳能电池元件，来取得电能(例如，参照专利文献1)。但是，先前的聚光型光电转换装置存在以下问题：晴天时，与使用普通的硅太阳能电池的平板太阳能电池组件(module)相比，可获得更多的发电量，但阴天时几乎无法获得发电量。为了解决上述问题，提出一种聚光型光电转换装置，其构造为，在散射光用硅太阳能电池上放置聚光用化合物半导体多接合型太阳能电池，从而将散射光用硅太阳能电池与聚光用化合物半导体多接合型太阳能电池电性连接(参照专利文献2)。[现有技术文献](专利文献)专利文献1：日本特开2006-339522号公报；专利文献2：日本特开2009-147077号公报。
技术实现思路
对在专利文献2中提出的聚光型光电转换装置，一边参照图7，一边进行以下说明。在图7中，聚光型光电转换装置3具有：硅太阳能电池100，即散射光用太阳能电池；及，化合物半导体多接合型太阳能电池200，即形成于硅太阳能电池100上的聚光用太阳能电池。另外，聚光型光电转换装置3的上部为受光面，上部具有聚光至聚光用太阳能电池即化合物半导体多接合型太阳能电池200的聚光镜(未图示)。硅太阳能电池100包含：p型硅基板113；n型杂质掺杂区域114，其形成于p型硅基板113的受光面侧；及，p型杂质掺杂区域112，其形成于p型硅基板113的受光面的相反侧；其中，n型杂质掺杂区域114包含：第一发射极层114a；及，第二发射极层114b，其设置于第一发射极层114a的周围。在第二发射极层114b的表面形成有n电极115，在p型杂质掺杂区域112的表面形成有p电极111。并且，在第一发射极层114a上，隔着一部分绝缘膜117，形成有L字形状的接合电极116。化合物半导体多接合型太阳能电池200具有：受光面侧的第一化合物半导体太阳能电池523；第二化合物半导体太阳能电池524，其位于受光面的相反侧；及，隧道结层(tunnel junction layer)518，其位于第一化合物半导体太阳能电池523与第二化合物半导体太阳能电池524之间。第一化合物半导体太阳能电池523与第二化合物半导体太阳能电池524，通过隧道结层518接合。第一化合物半导体太阳能电池523，含有由带隙宽度为1.8eV以上且2eV以下的半导体层所形成的第一pn结525，并且，具有受光面侧的第一n型化合物半导体层积层体516、及受光面相反侧的第一p型化合物半导体层积层体517。第一n型化合物半导体层积层体516通过积层有多个n型化合物半导体层而形成，第一p型化合物半导体层积层体517通过积层有多个p型化合物半导体层而形成。第二化合物半导体太阳能电池524，含有由带隙宽度为1.4eV以上且1.6eV以下的半导体层所形成的第二pn结526，并且，具有受光面侧的第二n型化合物半导体层积层体519、及受光面相反侧的第二p型化合物半导体层积层体520。第二n型化合物半导体层积层体519通过积层有多个n型化合物半导体层而形成，第二p型化合物半导体层积层体520通过积层有多个p型化合物半导体层而形成。在第一n型化合物半导体层积层体516的受光面侧的表面设置有n电极521，在第二p型化合物半导体层积层体520的与受光面侧相反的表面设置有p电极522。而且，通过使化合物半导体多接合型太阳能电池200的p电极522设置并电性连接于硅太阳能电池100的接合电极116上，形成聚光型光电转换装置3。但是，本专利技术人等研究后的结果，发现上述中所说明的聚光型光电转换装置3存在以下的问题点。第一个问题点是由于各子单元(即，聚光用太阳能电池及散射光用太阳能电池)的带隙设计困难，因此难以高效率化。即，使用化合物半导体多接合型太阳能电池与硅太阳能电池这两种太阳能电池，为了提高发电效率，需要调整利用各太阳能电池吸收的主要波长，但是利用哪个太阳能电池吸收哪个波长的调整较为困难，结果，难以进行带隙设计。可预计上述影响在下述情况下会愈专利技术显：当化合物半导体多接合型太阳能电池的面积相对于硅太阳能电池的面积的比例(一般小于1)变得较大，即，成为化合物半导体多接合型太阳能电池的影子的硅太阳能电池的面积变大时。第二个问题点是对于非太阳能电池制造商来说，制造困难。即，制造装置需要数以亿计的半导体制造装置，中小企业等小公司难以进行设备投资从而制造困难。第三个问题点是散热设计困难。即，上述的聚光型光电转换装置3的聚光用太阳能电池即化合物半导体多接合型太阳能电池200配置于硅太阳能电池100上，由于通过聚光而产生的热量是从多接合型太阳能电池200向硅太阳能电池100扩散，因此产生的热量要经过硅太阳能电池100一次，这样产生的热量就不能直接逸散至外部，因此散热设计困难。第四个问题点是由于硅太阳能电池的转换效率容易因温度上升而降低，因此无法提高聚光倍率。即，由于通过聚光在化合物半导体多接合型太阳能电池200中产生的主要热量会扩散至硅太阳能电池100，因此，如果使聚光倍率提高，则会因硅太阳能电池100的温度上升而导致转换效率的降低。并且，由于局部的高温化使得在硅太阳能电池中产生应力分布，因此，从长期可靠性的观点来看也存在问题。本专利技术是鉴于上述问题点而完成，其目的在于提供一种聚光型光电转换装置，无需重新进行带隙设计，使用非太阳能电池制造商也能够获得的既有的太阳能电池，可以容易地制造，散热设计容易，且即便提高聚光倍率也能够抑制转换效率下降。为了达到上述目的，本专利技术提供一种聚光型光电转换装置，其具备：聚光镜；及，光电转换元件，该光电转换元件设置于与前述聚光镜相对向的位置，其特征在于，前述光电转换元件包含：具有贯通孔的散射光用太阳能电池；及，聚光用太阳能电池，该聚光用太阳能电池配置于前述散射光用太阳能电池的前述贯通孔内；并且，前述聚光镜由透明热固性树脂所构成，前述光电转换元件载置于外部连接基板上。这样一来，成为这样一种构造，聚光用太阳能电池配置于散射光用太阳能电池的贯通孔内，构成光电转换元件的散射光用太本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚光型光电转换装置，其具备：聚光镜；及，光电转换元件，该光电转换元件设置于与前述聚光镜相对向的位置，其特征在于，前述光电转换元件包含：具有贯通孔的散射光用太阳能电池；及，聚光用太阳能电池，该聚光用太阳能电池配置于前述散射光用太阳能电池的前述贯通孔内；并且，前述聚光镜由透明热固性树脂所构成，并且，前述光电转换元件载置于外部连接基板上。

【技术特征摘要】
2014.02.21 JP 2014-0320981.一种聚光型光电转换装置，其具备：聚光镜；及，光电转换元件，该
光电转换元件设置于与前述聚光镜相对向的位置，其特征在于，
前述光电转换元件包含：具有贯通孔的散射光用太阳能电池；及，聚光
用太阳能电池，该聚光用太阳能电池配置于前述散射光用太阳能电池的前述
贯通孔内；
并且，前述聚光镜由透明热固性树脂所构成，
并且，前述光电转换元件载置于外部连接基板上。
2.如权利要求1所述的聚光型光电转换装置，其中，前述散射光用太阳
能电池与前述聚光用太阳能电池包含单晶硅型、多晶硅型、薄膜硅型、异质
结型、铜铟镓硒型、碲化镉型、色素增感型、有机半导体型、及III-V族多
接合型中的至少1种以上。
3.如权利要求1所述的聚光型光电转换装置，其中，前述透明热固性树
脂是含有硅酮的材料。
4.如权利要求2所述的聚光型光电转换装置，其中，前述透明热固性树
脂是含有硅酮的材料。
5.如权利要求1所述的聚光型光电转换装置，其中，在前述散射光用太
阳能电池和前述聚光用太阳能电池的前述聚光镜侧的表面上，具有树脂层或
玻璃质层，所述树脂层或玻璃质层含有抗光散射材料、荧光体、及量子点中
的至少1种以上。
6.如权利要求2所述的聚光型光电转换装置，其中，在前述散射光用太
阳能电池和前述聚光用太阳能电池的前述聚光镜侧的表面上，具有树脂层或
玻璃质层，所述树脂层或玻璃质层含有抗光散射材料、荧光体、及量子点中
的至少1种以上。
7.如权利要求3所述的聚光型光电转换装置，其中，在前述散射光用太
阳能电池和前述聚光用太阳能电池的前述聚光镜侧的表面上，具有树脂层或
玻璃质层，所述树脂层或玻璃质层含有抗光散射材料、荧光体、及量子点中
的至少1种以上。
8.如权利要求4所述的聚光型光电转换装置，其中，在前述散射光用太
阳能电池和前述聚光用太阳能电池的前述聚光镜侧的表面上，具有树脂层或

\t玻璃质层，所述树脂层或玻璃质层含有抗光散射材料、荧光体、及量子点中
的至少1种以上。
9.如权利要求1至8中任一项所述的聚光型光电转换装置，其中，在前
述散射光用太阳能电池的前述外部连接基板侧的面上，具有反射层，所述反
射层使透过前述散射光用太阳能电池而来的光反射或者散射。
10.如权利要求1至8中任一项所述的聚光型光电转换装置，其中，前述
聚光镜与前述光电转换元件是利用透明热固性树脂一体成型、密封，所述透
明热固性树脂在400nm～800nm的波长范围内，光的透过率为80％以上。
11.如权利要求9所述的聚光型光电转换装置，其中，前述聚光镜与前述
光电转换元件是利用透明热固性树脂一体成型、密封，所述透明热固性树脂
在400nm～800nm的波长范围内，光的透过率为80％以上。
12.一种聚光型光电转换装置，其具备：聚光镜；及，光电转换元件，该
光电转换元件设置于与前述聚光镜相对向的位置，其特征在于，
前述光电转换元件具有：作为基材的硅太阳能电池；及，III-V族多接合
型太阳能电池，该III-V族多接合型太阳能电池配置于在前述硅太阳能电池
中形成的贯通孔内；
并且，前述光电转换元件，载置于外部连接基板上。
13.如权利要求12所述的聚光型光电转换装置，其中，在前述硅太阳能
电池、前述III-V族多接合型太阳能电池的至少一个以上的前述聚光镜侧表
面上，设置有树脂层，所述树脂层混合了包含硅酮树脂的材料与可调整波长
的荧光体。
14.如权利要求12所述的聚光型光电转换装置，其中，在前述硅太阳能
电池、前述III-V族多接合型太阳能电池的至少一个以上的前述聚光镜侧表
面上，设置有玻璃质层，所述玻璃质层是混合了以聚硅氮烷为主要成分的材
料与可调整波长的荧光体而形成。
15.一种聚光型光电转换装置的制造方法，其是制造权利要求1至8中任
一项所述的聚光型光电转换装置的方法，其特征在于，
将前述光电转换元件与前述外部连接基板一体化之后，使用模具，利用
前述透明热固性树脂，在前述光电转换元件的与前述外部连接基板相反侧的
一面，使聚光镜成型硬化。
16.一种聚光型光电转换装置的制造方法，其是制造权利要求9所述的聚
光型光电转换装置的方法，其特征在于，
将前述光电转换元件与前述外部连接基板一体化之后，使用模具，利用
前述透明热固性树脂，在前述光电转换元件的与前述外部连接基板相反侧的
一面，使聚光镜成型硬化。
17.一种聚光型光电转换装置的制造方法，其是制造权利要求10所述的
聚光型光电转换装置的方法，其特征在于，
将前述光电转换元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤涉，塩原利夫，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP