[发明专利]太阳能电池和太阳能电池装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用碳纳米管的太阳能电池和使用该太阳能电池的太阳能电池装置。

背景技术

太阳能电池以单晶、多晶、非晶硅构成的硅系为主流，广泛应用于住宅和厂房等，但是其缺点是能量转换效率低。能量转换效率低的一个原因如下：通常的太阳能电池只有一个带隙，具有小于带隙的能量的长波光线不能进行光电转换，而具有超过带隙的能量的短波光线中，仅有带隙部分的能量能进行光电转换。

针对所述缺点，公开了具有两个以上不同带隙的太阳能电池(例如参照日本专利公开公报特开2003-197930号)。

如上所述，为了提高能量的转换效率，如专利文献1所示，可以考虑具有两个以上的带隙，换言之使带隙变细。

然而，在利用硅等晶体的半导体中，也包含化合物半导体在内，根据元素的选择方法带隙就已固定，想得到任意的带隙十分困难，因此不能提高能量的转换效率。此外，在串接型以及多层重叠型的情况下，由于上层的太阳能电池吸收和散射太阳光线，所以下部的太阳能电池所需要的光线发生衰减。

发明内容

本发明的目的在于提供能提高能量转换效率的太阳能电池和太阳能电池装置。

为了解决上述问题，本发明第一方式的太阳能电池包括：透明电极；多个碳纳米管，并列设置在所述透明电极的表面上且与所述表面垂直；以及金属电极，配置在各所述碳纳米管的与透明电极相反的一侧，所述并列设置的碳纳米管的直径从一侧朝向另一侧呈阶梯性变化。

此外，本发明第二方式的太阳能电池如下：通过n型半导体形成所述第一方式的太阳能电池中的透明电极，并且在碳纳米管中掺杂元素周期表第三族的原子，将所述碳纳米管形成为p型半导体。

此外，本发明第三方式的太阳能电池如下：在所述第一方式太阳能电池的碳纳米管的透明电极侧部分中掺杂元素周期表第五族的原子，形成n型半导体，并在所述第一方式太阳能电池的碳纳米管的金属电极侧部分中掺杂元素周期表第三族的原子，形成p型半导体。

此外，本发明第四方式的太阳能电池如下：在所述第一方式的太阳能电池的碳纳米管中掺杂元素周期表第五族的原子，将所述碳纳米管形成为n型半导体，并且在所述金属电极和所述碳纳米管之间配置p型半导体层。

另外，本发明第五方式的太阳能电池装置使用上述第一方式的太阳能电池，所述太阳能电池装置配置有分光器，所述分光器将太阳光线分光到太阳能电池的透明电极的表面上，并且所述太阳能电池装置还包括电压调整器，所述电压调整器将所述太阳能电池中各碳纳米管得到的电力调整到规定电压。

按照所述太阳能电池和太阳能电池装置的结构，在透明电极和金属电极之间配置碳纳米管，且所述碳纳米管的直径依次阶梯性变化，所以例如将太阳光线分光时，能够形成对应各个波长、即具有任意带隙的碳纳米管。因此，由于可以横跨太阳光线的较宽范围的波长区域进行光电转换，所以可以提供能量转换效率优良、即光电转换效率优良的太阳能电池和太阳能电池装置。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的太阳能电池和太阳能电池装置的简要结构的立体图。

图2A是说明同一太阳能电池的制造方法的立体图。

图2B是说明同一太阳能电池的制造方法的立体图。

图2C是说明同一太阳能电池的制造方法的立体图。

图2D是说明同一太阳能电池的制造方法的立体图。

图3A是说明本发明实施方式的同一太阳能电池的光电转换效率的图表。

图3B是说明通常的串接型太阳能电池的光电转换效率的图表。

图4是表示本发明实施例1的太阳能电池的简要结构的立体图。

图5是表示本发明实施例2的太阳能电池的简要结构的立体图。

图6是表示本发明实施例3的太阳能电池的简要结构的立体图。

图7是表示本发明实施例4的太阳能电池的简要结构的立体图。

图8是表示本发明实施例4的太阳能电池变形例的简要结构的立体图。

具体实施方式

以下，说明本发明实施方式的太阳能电池和太阳能电池装置(对应权利要求1和权利要求5)。

首先，说明本实施方式的太阳能电池和使用所述太阳能电池的太阳能电池装置的基本结构。

即，太阳能电池的基本结构包括：透明电极；多个碳纳米管，并列设置在所述透明电极的表面且垂直于该表面；以及作为对置电极的金属电极，配置在各所述碳纳米管的与透明电极相反的一侧。所述并列设置的碳纳米管的直径从一侧朝向另一侧呈阶梯性变化。