發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)具有發(fā)電裝置和控制所述發(fā)電裝置的控制部，所述發(fā)電裝置具有：多個pn層疊體，這些pn層疊體是通過層疊p型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層而形成的；模式切換部，其用于對多個所述pn層疊體彼此的連接關(guān)系進行變更，使該發(fā)電裝置在光發(fā)電模式和熱發(fā)電模式之間進行切換。
【專利說明】發(fā)電系統(tǒng)
[0001]本申請是申請日為2010年7月5日、申請?zhí)枮?01080036838.6、發(fā)明名稱為“發(fā)電裝置及具備該發(fā)電裝置的發(fā)電系統(tǒng)”的申請的分案申請。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及發(fā)電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0003]以往，利用將光能轉(zhuǎn)換為電能來發(fā)電的太陽能電池。主要使用太陽光來作為該光倉泛。
[0004]例如，通過層疊P型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層來形成太陽能電池。就太陽能電池而言，接受太陽光等光而在ρη接合部生成電子-空穴對(electron-hole pair),由此生成電動勢。
[0005]就太陽能電池的形成材料而言，有無機物類及有機物類。在無機物類的太陽能電池中，主要使用Si來作為無機物半導(dǎo)體材料。通過將雜質(zhì)添加到Si中來控制P型或η型的極性。
[0006]另外，在有機物類太陽能電池中，使用有機色素、導(dǎo)電性聚合物(polymer)等的有機化合物或碳納米管等來作為有機半導(dǎo)體材料。并且，例如，將這些材料配置在玻璃等電絕緣性基板上來形成太陽能電池。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本特開昭58-78066號公報
[0010]專利文獻2:日本特開平9-15353號公報
[0011]專利文獻3:日本特開2007-81097號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明要解決的問題
[0013]利用太陽光的太陽能電池，在不能利用太陽光的夜晚則不能發(fā)電。另外，即使在白天，在雨天或陰天等天氣下，因太陽光弱而導(dǎo)致也存在不能夠充分地發(fā)電的情況。
[0014]另外，作為發(fā)電裝置需要簡易的結(jié)構(gòu)。
[0015]用于解決問題的手段
[0016]在本說明書所公開的發(fā)電裝置的一個方式，具有:多個ρη層疊體，這些ρη層疊體是通過層疊P型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層而形成的；模式切換部，其用于連接多個所述ρη層疊體相連接，使該發(fā)電裝置切換為光發(fā)電模式或熱發(fā)電模式。
[0017]另外，提供一種發(fā)電系統(tǒng)，具有發(fā)電裝置和控制所述發(fā)電裝置的控制部；所述發(fā)電裝置具有:多個Pn層疊體，這些ρη層疊體是通過層疊P型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層而形成的；模式切換部，其用于對多個所述Pn層疊體彼此的連接關(guān)系進行變更，使該發(fā)電裝置在光發(fā)電模式和熱發(fā)電模式之間進行切換。
[0018]發(fā)明的效果
[0019]若采用上述的發(fā)電裝置的一個方式，則具有簡易的結(jié)構(gòu)且能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)換為電能，并且，在可利用的光能不充分的情況下也能夠發(fā)電。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本說明書所公開的發(fā)電系統(tǒng)的第一實施方式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖2的(A)部分是示出了圖1所示出的發(fā)電裝置的ρη層疊體的配置狀態(tài)的俯視圖，⑶部分是沿㈧部分的A-A線的剖面圖。
[0022]圖3的㈧部分圖2的ρη層疊體的放大俯視圖，⑶部分是沿㈧部分的Χ_Χ線的剖面圖。
[0023]圖4是用于說明圖1的發(fā)電裝置的ρη層疊體及模式切換部的圖。
[0024]圖5的(A)部分是示出了 ρη體層疊體的另一配置狀態(tài)的俯視圖，(B)部分是沿(A)部分的B-B線的剖面圖。
[0025]圖6是示出了本說明書所公開的發(fā)電系統(tǒng)的第二實施方式的ρη層疊體及模式切換部的圖。
[0026]圖7是示出了本說明書所公開的發(fā)電系統(tǒng)的第三實施方式的ρη層疊體的圖。
[0027]圖8是示出了圖7的ρη層疊體的端部電極的形成材料及其導(dǎo)熱率的圖。
[0028]圖9的(A)部分是本說明書所公開的發(fā)電系統(tǒng)的第四實施方式的ρη層疊體的俯視圖，(B)部分是沿(A)部分的Y-Y線的剖面圖。
[0029]圖10是本說明書所公開的發(fā)電系統(tǒng)的第五實施方式的ρη層疊體的剖面圖。
[0030]圖11是本說明書所公開的發(fā)電系統(tǒng)的第六實施方式的ρη層疊體的俯視圖。
[0031]圖12是沿圖11的ρη層疊體的Zl-Zl線的剖面圖。
[0032]圖13是本說明書所公開的發(fā)電系統(tǒng)的第七實施方式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0033]圖14是本說明書所公開的發(fā)電系統(tǒng)的第八實施方式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0034]圖15是示出了本說明書所公開的發(fā)電裝置的制造方法的第一實施方式的制造工序的圖(其I)。
[0035]圖16是示出了本說明書所公開的發(fā)電裝置的制造方法的第一實施方式的制造工序的圖(其2)。
[0036]圖17是示出了本說明書所公開的發(fā)電裝置的制造方法的第一實施方式的制造工序的圖(其3)。
[0037]圖18是示出了本說明書所公開的發(fā)電裝置的制造方法的第一實施方式的制造工序的圖(其4)。
[0038]圖19是示出了本說明書所公開的發(fā)電裝置的制造方法的第二實施方式的制造工序的圖(其1)，(A)部分是俯視圖，(B)部分是沿(A)部分的Ζ2-Ζ2線的放大剖面圖。
[0039]圖20是示出了本說明書所公開的發(fā)電裝置的制造方法的第二實施方式的制造工序的圖(其2)。
[0040]圖21是示出了本說明書所公開的發(fā)電裝置的制造方法的第二實施方式的制造工序的圖(其3)。
[0041]圖22是示出了本說明書所公開的發(fā)電裝置的制造方法的第二實施方式的制造工序的圖(其4)，(A)部分是俯視圖，(B)部分是沿(A)部分的Z3-Z3線的放大剖面圖。
[0042]圖23是示出了本說明書所公開的發(fā)電裝置的制造方法的第二實施方式的制造工序的圖(其5)。
[0043]圖24是示出了本說明書所公開的發(fā)電裝置的制造方法的第二實施方式的制造工序的圖(其6)。

【具體實施方式】
[0044]下面，參照附圖，對本說明書所公開的發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)選的第一實施方式，進行說明。其中，應(yīng)當(dāng)注意本發(fā)明的技術(shù)范圍并不限定于這些實施方式，本發(fā)明的技術(shù)范圍涉及在權(quán)利要求書的范圍所記載的發(fā)明和其等同物。
[0045]圖1是示出了本說明書所公開的發(fā)電系統(tǒng)的第一實施方式的圖。圖2是示出了圖1所示出的發(fā)電裝置的ρη層疊體的配置狀態(tài)的圖。圖3的(A)部分是圖2的ρη層疊體的放大俯視圖，圖3的⑶部分是沿圖3(A)的X-X線的剖面圖。圖4是用于說明圖1的發(fā)電裝置的Pn層疊體及模式切換部的圖。
[0046]如圖1所示，發(fā)電系統(tǒng)I具有發(fā)電裝置10和用于控制發(fā)電裝置10的控制裝置30。
[0047]發(fā)電裝置10能夠具有:多個ρη層疊體11，這些ρη層疊體11是通過層疊ρ型半導(dǎo)體層Ila和η型半導(dǎo)體層Ilb而構(gòu)成的；模式切換部16，其與這些ρη層疊體11相連接，用于切換至光發(fā)電模式或熱發(fā)電模式。
[0048]發(fā)電裝置10在光發(fā)電模式中進行將光能轉(zhuǎn)換為電能的光發(fā)電。另外，發(fā)電裝置10在熱發(fā)電模式中能夠進行將熱能轉(zhuǎn)換為電能的熱發(fā)電。
[0049]發(fā)電裝置10例如可以在能夠利用太陽光的白天以光發(fā)電模式發(fā)電，在不能利用太陽光的夜晚則以熱發(fā)電模式發(fā)電。
[0050]控制裝置30能夠具有切換判斷部31，該切換判斷部31進行將發(fā)電裝置10切換至光發(fā)電模式或熱發(fā)電模式的判斷，并使模式切換部16執(zhí)行模式切換處理。另外，控制裝置30能夠具有:計時部32，其提供切換判斷部31用于判斷模式切換的時刻；存儲部33，其存儲有用于使切換判斷部31判斷切換至光發(fā)電模式或熱發(fā)電模式的信息。
[0051]在存儲部33中能夠存儲設(shè)置了發(fā)電系統(tǒng)I的地點的緯度或高度等的信息、基于以前統(tǒng)計的日照概率、可預(yù)想到的光發(fā)電的發(fā)電量大于熱發(fā)電的發(fā)電量的日期和時間。
[0052]切換判斷部31，在由計時部32提供的時刻，基于存儲在存儲部33中的信息，來進行將發(fā)電裝置10切換至光發(fā)電模式或熱發(fā)電模式的判斷。
[0053]例如能夠用個人計算機形成控制裝置30。另外，能夠用ROM(只讀存儲器)或閃存器等半導(dǎo)體存儲裝置、磁存儲裝置等來形成存儲部33。
[0054]如圖1所示，將由發(fā)電裝置10以光發(fā)電模式發(fā)電生成的電力，從+Vsol及-Vsol經(jīng)由整流器70輸出至功率調(diào)節(jié)器(power condit1ner) 50。由于以太陽發(fā)電模式發(fā)電生成的電力隨著光強度的變化而發(fā)生變動，因而使用功率調(diào)節(jié)器50來將輸出的電功率調(diào)整為恒定的輸出電壓+Vout后輸出至負載。
[0055]由于在功率調(diào)節(jié)器50的輸出電路上并聯(lián)蓄電器60，因而能夠進一步防止因天氣而導(dǎo)致的光發(fā)電電功率的變動。
[0056]另外，同樣地，將由發(fā)電裝置10以熱發(fā)電模式發(fā)電生成的電力，從+VTE及-VTE經(jīng)由整流器70輸出至功率調(diào)節(jié)器50之后再輸出至負載。
[0057]整流器70防止以光發(fā)電模式發(fā)電生成的電力逆流至+VTE。另外，整流器70防止以熱發(fā)電模式發(fā)電生成的電力逆流至+Vsol。
[0058]此外，也可以將蓄電池60配置在發(fā)電裝置10和功率調(diào)節(jié)器50之間。
[0059]下面，進一步對發(fā)電裝置10進行說明。
[0060]如圖2所示，ρη層疊體11具有縱向長的矩形形狀。形成ρη層疊體11的ρ型半導(dǎo)體層Ila和η型半導(dǎo)體層Ilb均具有縱向長的矩形形狀。以使ρ型半導(dǎo)體層Ila和η型半導(dǎo)體層Ilb的長度方向相一致的方式，層疊ρ型半導(dǎo)體層Ila和η型半導(dǎo)體層lib。
[0061]ρη層疊體11具有與下側(cè)的半導(dǎo)體層形狀相同的電絕緣性基板12。在ρη層疊體11中，在基板12上層疊了 P型半導(dǎo)體Ila及η型半導(dǎo)體層lib。
[0062]在發(fā)電裝置10中，在ρη層疊體11的寬度方向上隔開間隔將多個ρη層疊體11配置排成一列。在這里，寬度方向是指與Pn層疊體11的長度方向正交的方向。
[0063]如圖2所示，也可以使相鄰的ρη層疊體11的ρ型半導(dǎo)體層Ila和η型半導(dǎo)體層Ilb的層疊順序不同。
[0064]在圖2的⑶部分的左側(cè)的ρη層疊體11中，優(yōu)選使配置在基板12 —側(cè)的η型半導(dǎo)體層Ilb的尺寸大于配置在該η型半導(dǎo)體層Ilb上的P型半導(dǎo)體層Ila的尺寸。另外，在圖2的(A)部分的中央的ρη層疊體11中，優(yōu)選使配置在基板12 —側(cè)的ρ型半導(dǎo)體層Ila的尺寸大于配置在該P型半導(dǎo)體層Ua上的η型半導(dǎo)體層Ilb的尺寸。
[0065]在光發(fā)電模式中，就ρη層疊體11而言,在ρ型半導(dǎo)體層Ila和η型半導(dǎo)體層Ilb之間的ρη接合部分將光能轉(zhuǎn)換為電能。
[0066]另外，在熱發(fā)電模式中，ρη層疊體11通過在ρ型半導(dǎo)體層Ila或η型半導(dǎo)體層Ilb的長度方向上的兩個端部設(shè)定溫度差，從而在長度方向上生成電動勢，由此將熱能轉(zhuǎn)換為電能。
[0067]此外，在圖2的㈧部分及⑶部分中，為了說明簡單，示出了以一列配置三個ρη層疊體11的狀態(tài)，但也可以將更多的ρη層疊體11配置成一列。另外，就發(fā)電裝置10而言，也可以將多個Pn層疊體11配置成二維陣列狀。
[0068]接著，參照圖3的(A)部分及(B)部分，進一步對ρη層疊體11的結(jié)構(gòu)進行說明。在圖3的㈧部分及⑶部分示出的ρη層疊體11中，在η型半導(dǎo)體層Ilb上層疊了 ρ型半導(dǎo)體層11a，但在后述的說明中還可適當(dāng)應(yīng)用在ρ型半導(dǎo)體層Ila上層疊了 η型半導(dǎo)體層Ilb而成的ρη層疊體。
[0069]就ρη層疊體11而言，除了具有上述的ρ型半導(dǎo)體lla、n型半導(dǎo)體Ilb及基板12之外，還具有形成在P型半導(dǎo)體層Ila上方的整個表面上的整面電極，以作為上部電極13。上部電極13能夠透過太陽光(透明)。以使上部電極13—側(cè)朝向太陽的方式，配置ρη層疊體11。
[0070]另外，ρη層疊體11還具有在η型半導(dǎo)體層Ilb的下方隔開形成的齒梳型電極，以作為下部電極14。在η型半導(dǎo)體層Ilb的長度方向上隔開間隔而配置多個下部電極14。
[0071]并且，就ρη層疊體11而言，在η型半導(dǎo)體層Ilb的長度方向上的兩個端部形成有端部電極15a、15b,該端部電極15a、15b用于連接其他ρη層疊體的半導(dǎo)體層或者用于輸出進行熱發(fā)電而生成的電功率。端部電極15a、15b配置在η型半導(dǎo)體層Ilb上的未層疊ρ型半導(dǎo)體層Ila的部分。
[0072]進而，在基板12上形成有多個槽12a，這些槽12a用于防止在基板12內(nèi)導(dǎo)熱。如圖3的(B)部分所示，隨著與ρη層疊體11的長度方向上的一個端部Ild接近，多個槽12a的間隔逐漸增大。即，隨著與Pn層疊體11的長度方向上的另一端部Ilc接近，槽12a的間隔逐漸減小。
[0073]在將ρη層疊體11作為熱電元件來使用的情況下，在ρη層疊體11的長度方向上的兩個端部設(shè)定溫度差。例如，將端部電極15a —側(cè)設(shè)定為低溫區(qū)域，將端部電極15b —側(cè)設(shè)定為高溫區(qū)域。此時，連接有端部電極15a、15b的η型半導(dǎo)體層Ilb的長度方向上的兩個端部的溫度差越大，則η型半導(dǎo)體層Ilb內(nèi)的電動勢越大。
[0074]因此，就ρη層疊體11而言，在與其長度方向正交的方向上設(shè)置多個槽12a。通過設(shè)置該槽12a，例如在將端部電極15b —側(cè)設(shè)定為高溫區(qū)域的情況下，能夠防止熱能從端部電極15b —側(cè)經(jīng)由基板12而傳遞到作為低溫區(qū)域的端部電極15a —側(cè)。
[0075]能夠使用含有Si或Ge來作為主成分的無機半導(dǎo)體材料,來作為ρ型半導(dǎo)體層Ila及η型半導(dǎo)體層Ilb的形成材料。
[0076]從降低制造成本的觀點出發(fā)，優(yōu)選使用形成在基板12上的Poly-Si (多晶硅)薄膜，來作為P型半導(dǎo)體層Ila及η型半導(dǎo)體層lib。
[0077]另外，若使用ρ型Si基板來作為基板12，則能夠?qū)⒒?2作為ρ型半導(dǎo)體層。同樣地，若使用η型Si基板來作為基板12，則能夠?qū)⒒?2作為η型半導(dǎo)體層。特別地，通過使用單晶Si基板或多晶Si基板來作為基板12，能夠提高光發(fā)電性能。
[0078]例如，能夠使用B、Al、Ga或In來作為添加到P型半導(dǎo)體層Ila中的ρ型摻雜物。另外，例如，能夠使用P、As或Sb來作為添加到η型半導(dǎo)體層Ilb中的η型摻雜物。
[0079]例如能夠使用ΙΤ0、ZnO或T12來作為上部電極13的形成材料。
[0080]例如，能夠使用玻璃、氧化鋁或石英等來作為基板12的形成材料。
[0081]接著，參照圖4，進一步對發(fā)電裝置10的模式切換部16進行說明。在圖4中，在寬度方向上隔開間隔而配置三個Pn層疊體11，由模式切換部16通過變更多個ρη層疊體11之間的連接來將發(fā)電裝置10切換至光發(fā)電模式或熱發(fā)電模式。
[0082]模式切換部16，針對多個ρη層疊體11，通過使P型半導(dǎo)體層Ila之間并聯(lián)且使η型半導(dǎo)體層Iib之間并聯(lián)，來切換至光發(fā)電模式。
[0083]具體而言，如圖4所示，模式切換部16具有:第一開關(guān)元件17a、17b，它們使ρ型半導(dǎo)體層Ila之間并聯(lián)；第二開關(guān)元件18a、18b，它們使η型半導(dǎo)體層Ilb之間并聯(lián)。
[0084]第一開關(guān)元件17a經(jīng)由上部電極13及下部電極14來連接圖4左側(cè)的ρ型半導(dǎo)體層Ila和圖4中央的ρ型半導(dǎo)體層11a。另外，第一開關(guān)元件17b經(jīng)由上部電極13來連接圖4中央的ρ型半導(dǎo)體層Ila和圖4右側(cè)的ρ型半導(dǎo)體層11a。
[0085]第二開關(guān)元件18a經(jīng)由上部電極13來連接圖4左側(cè)的η型半導(dǎo)體層Ilb和圖4中央的η型半導(dǎo)體層lib。另外，第一開關(guān)元件18b經(jīng)由上部電極13及下部電極14來連接圖4中央的η型半導(dǎo)體層Ilb和圖4右側(cè)的η型半導(dǎo)體層lib。
[0086]第一開關(guān)元件17a、17b和第二開關(guān)元件18a、18b與用于切換至光發(fā)電模式的通用的PV模式切換信號線16a相連接。第一開關(guān)元件17a、17b和第二開關(guān)元件18a、18b在接收到來自PV模式切換信號線16a的信號時成為導(dǎo)通狀態(tài)。PV模式切換信號線16a與模式切換部16相連接。
[0087]另外，模式切換部16，通過使分別位于不同的ρη層疊體11上的P型半導(dǎo)體層Ila和η型半導(dǎo)體層Ilb串聯(lián)，來切換至熱發(fā)電模式。
[0088]具體而言，模式切換部16具有第三開關(guān)元件19a、19b，所述第三開關(guān)元件19a、19b,針對不同的ρη層疊體11，經(jīng)由端部電極15a、15b來連接各自的ρ型半導(dǎo)體層Ila和η型半導(dǎo)體層lib。
[0089]第三開關(guān)元件19a經(jīng)由端部電極15a來連接圖4左側(cè)的η型半導(dǎo)體層Ilb和圖4中央的P型半導(dǎo)體層11a。另外，第三開關(guān)元件19b經(jīng)由端部電極15b來連接圖4中央的ρ型半導(dǎo)體層Ila和圖4右側(cè)的η型半導(dǎo)體層lib。
[0090]第三開關(guān)元件19a、19b與用于將發(fā)電裝置10切換至熱發(fā)電模式的TE模式切換信號線16b相連接。第三開關(guān)元件19a、19b在接收到來自TE模式切換信號線16b的信號時成為導(dǎo)通狀態(tài)。TE模式切換信號線16b與模式切換部16相連接。
[0091]各ρη層疊體11配置有用于連接這些下部電極14的第五開關(guān)元件21。如圖4所示，在各ρη層疊體11中，并聯(lián)多個第五開關(guān)元件21，通過導(dǎo)通第五開關(guān)元件來使多個下部電極14并聯(lián)。
[0092]第五開關(guān)元件21與用于將發(fā)電裝置10切換至光發(fā)電模式的PV模式切換信號線16a相連接。第五開關(guān)元件21在接收到來自PV模式切換信號線16a的信號時成為導(dǎo)通狀態(tài)。
[0093]在本實施方式中，第一開關(guān)元件17a、17b、第二開關(guān)元件18a、18b、第三開關(guān)元件19a、19b及第五開關(guān)元件21是常截止(normally off)晶體管(transistor)。常截止表示，在未接收到來自PV模式切換信號線16a或TE模式切換信號線16b的信號的情況下，晶體管成為非導(dǎo)通狀態(tài)，接收到信號時成為導(dǎo)通狀態(tài)。另外，也可以使用繼電器或機械開關(guān)來作為各開關(guān)元件。
[0094]接著，對發(fā)電裝置10以光發(fā)電模式發(fā)電的動作進行說明。
[0095]首先，在光發(fā)電模式中，模式切換部16將信號輸出至PV模式切換信號線16a，由此第一開關(guān)元件17a、17b、第二開關(guān)元件18a、18b及第五開關(guān)元件21成為導(dǎo)通狀態(tài)。另一方面，由于不向TE模式切換信號線16b輸出信號，因而第三開關(guān)元件19a、19b處于非導(dǎo)通狀態(tài)。
[0096]通過使第一開關(guān)元件17a、17b成為導(dǎo)通狀態(tài),針對多個ρη層疊體11，使P型半導(dǎo)體層Ila之間并聯(lián)。另外，通過使第二開關(guān)元件18a、18b成為導(dǎo)通狀態(tài)，針對多個ρη層疊體11,使η型半導(dǎo)體層Ilb之間并聯(lián)。
[0097]另外，通過使第五開關(guān)元件21成為導(dǎo)通狀態(tài)，來使各ρη層疊體11的多個下部電極14之間并聯(lián)。
[0098]并且，通過使太陽光等的光照射在各ρη層疊體11的上表面，使各ρη層疊體11將光能轉(zhuǎn)換為電能而進行發(fā)電。從輸出端子+Vsol及-Vsol輸出這樣生成的電功率。
[0099]接著，對發(fā)電裝置10以熱發(fā)電模式發(fā)電的動作進行說明。
[0100]首先，在熱發(fā)電模式中，模式切換部16將信號輸出至TE模式切換信號線16b，由此第三開關(guān)兀件19a、19b成為導(dǎo)通狀態(tài)。另一方面，由于不向PV模式切換信號線16a輸出信號，因而第一開關(guān)元件17a、17b、第二開關(guān)元件18a、18b及第五開關(guān)元件21處于非導(dǎo)通狀態(tài)。
[0101]通過使第三開關(guān)元件19a、19b成為導(dǎo)通狀態(tài)，使分別位于不同的ρη層疊體11上的P型半導(dǎo)體層Ila和η型半導(dǎo)體層Ilb串聯(lián)。
[0102]并且，將各ρη層疊體11上的電極端子15b —側(cè)的長度方向上的一個端部Ild設(shè)定為高溫區(qū)域H，并將長度方向上的另一端部Ilc設(shè)定為低溫區(qū)域L，由此設(shè)定溫度差。
[0103]若在ρ型半導(dǎo)體層Ila和η型半導(dǎo)體層Ilb各自的長度方向上產(chǎn)生溫度梯度(溫度差)，則基于塞貝克效果而產(chǎn)生電動勢。在P型半導(dǎo)體層Ila和η型半導(dǎo)體層Ilb中，溫度梯度的電動勢的方向是相反方向。在發(fā)電裝置10中，由于使P型半導(dǎo)體層Ila和η型半導(dǎo)體層Ilb串聯(lián)，因而能夠使各半導(dǎo)體層的電動勢的方向相一致而進行發(fā)電。從輸出端子+VTE及-VTE輸出這樣生成的電功率。
[0104]發(fā)電系統(tǒng)I使用發(fā)電裝置10，例如在白天利用太陽光來以光發(fā)電模式發(fā)電，在不能利用太陽光的夜晚則能夠利用地?zé)醽硪詿岚l(fā)電模式發(fā)電。
[0105]在夜晚，大多是地面溫度高于大氣溫度的情況。例如，若將ρη層疊體11水平配置在地面上，則基板12上未形成槽12a的端部電極15b —側(cè)的溫度接近地面溫度而成為高的溫度。另一方面，基板12上形成有多個槽12a的端部電極15a —側(cè)，由于因槽12a的絕熱作用而難以傳導(dǎo)地?zé)幔蚨鄬τ诮咏髿鉁囟榷蔀榈偷臏囟?。這樣，能夠在Pn層疊體11的長度方向上形成溫度梯度而進行熱發(fā)電。
[0106]這樣，發(fā)電系統(tǒng)I能夠與天氣無關(guān)地全天發(fā)電。
[0107]若采用上述的本實施方式的發(fā)電系統(tǒng)1，則在熱發(fā)電模式中能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)換為電能。另外，在可利用的光能不充分的情況下，能夠以熱發(fā)電模式進行熱發(fā)電。
[0108]另外，發(fā)電系統(tǒng)I使用同一個半導(dǎo)體層來作為光發(fā)電元件及熱發(fā)電元件，并通過變更ρη層疊體的ρ型半導(dǎo)體層Ila和η型半導(dǎo)體層Ilb的電連接來切換發(fā)電模式，因而具有簡易的結(jié)構(gòu)。
[0109]并且，通過控制裝置30來選擇光發(fā)電模式或熱發(fā)電模式而選擇發(fā)電量高的模式，由此能夠進行高效的發(fā)電。
[0110]接著，參照圖5，對上述實施方式的變形例進行說明。
[0111]就發(fā)電裝置10而言，如圖5的㈧部分及⑶部分所示，也可以使相鄰的ρη層疊體11的P型半導(dǎo)體層Ila和η型半導(dǎo)體層Ilb的層疊順序相同。在圖5的(A)部分及(B)部分示出的例中，在寬度方向上將三個ρη層疊體11配置為一列，在各ρη層疊體11中，ρ型半導(dǎo)體層Ila層疊在η型半導(dǎo)體層Ilb上。
[0112]模式切換部16，在光發(fā)電模式中，針對多個ρη層疊體11，使P型半導(dǎo)體層Ila之間并聯(lián)，并使η型半導(dǎo)體層Ilb之間并聯(lián)。關(guān)于該點，除了布線的連接方法不同之外，其他內(nèi)容與上述的實施方式相同。
[0113]另外，模式切換部16在熱發(fā)電模式中，使分別位于不同的ρη層疊體11上的ρ型半導(dǎo)體層Ila和η型半導(dǎo)體層Ilb串聯(lián)。關(guān)于該點，除了布線的連接方法不同之外，其他內(nèi)容也與上述的實施方式相同。
[0114]在該變形例中，由于所有的ρη層疊體11的結(jié)構(gòu)相同，因而ρη層疊體的制造變得簡單。
[0115]接著，參照附圖，對本說明書所公開的第二?第七實施方式的發(fā)電系統(tǒng)，進行說明。關(guān)于對第二?第七實施方式未特別進行說明的點，可適當(dāng)適用對上述第一實施方式的詳細說明。另外，在圖6?圖14中，對與圖1?圖4相同的結(jié)構(gòu)要素標注了相同的附圖標記。
[0116]下面，參照圖6，對本說明書所公開的第二實施方式的發(fā)電系統(tǒng)進行說明。圖6是示出了本說明書所公開的發(fā)電系統(tǒng)的第二實施方式的ρη層疊體及模式切換部的圖。
[0117]就本實施方式的發(fā)電系統(tǒng)而言，與上述第一實施方式的不同點在于，模式切換部16具有常導(dǎo)通(normally on)類型的第三開關(guān)元件19。
[0118]模式切換部16具有常截止的第一開關(guān)元件17a、17b及第二開關(guān)元件18a、18b和常導(dǎo)通的第三開關(guān)元件19a、19b。
[0119]第一開關(guān)元件17a、17b和第二開關(guān)元件18a、18b和第三開關(guān)元件19a、19b，與通用的一根模式切換控制信號線16c相連接。模式切換控制信號線16c與模式切換部16相連接。
[0120]常導(dǎo)通表示，在未接收到來自模式切換控制信號線16c的信號的情況下，晶體管是導(dǎo)通狀態(tài)，在接收到信號時成為非導(dǎo)通狀態(tài)。
[0121]接著，對本實施方式的發(fā)電裝置10以光發(fā)電模式發(fā)電的動作進行說明。
[0122]首先，在光發(fā)電模式中，模式切換部16將信號輸出至模式切換信號線16c，由此第一開關(guān)元件17a、17b、第二開關(guān)元件18a、18b及第五開關(guān)元件21成為導(dǎo)通狀態(tài)。另一方面，第三開關(guān)兀件19a、19b成為非導(dǎo)通狀態(tài)。
[0123]并且，通過使太陽光等的光照射各ρη層疊體11的上表面，使各ρη層疊體11將光能轉(zhuǎn)換成電能而進行發(fā)電。從輸出端子+Vsol及-Vsol輸出這樣生成的電功率。
[0124]接著，對發(fā)電裝置10以熱發(fā)電模式發(fā)電的動作進行說明。
[0125]首先，在熱發(fā)電模式中，模式切換部16停止向模式切換信號線16c輸出信號，由此第三開關(guān)元件19a、19b成為導(dǎo)通狀態(tài)。另一方面，第一開關(guān)元件17a、17b、第二開關(guān)元件18a、18b及第五開關(guān)元件21成為非導(dǎo)通狀態(tài)。
[0126]并且，將各ρη層疊體11的電極端子15b —側(cè)的長度方向上的一個端部Ild設(shè)定為高溫區(qū)域H，并將長度方向上的另一端部Ilc設(shè)定為低溫區(qū)域L，由此設(shè)定溫度差。從輸出端子+VTE及-VTE輸出這樣生成的電功率。
[0127]若采用上述的本實施方式的發(fā)電系統(tǒng)1，則能夠減少模式切換部16的布線的個數(shù)。
[0128]接著，參照圖7，對本說明書所公開的第三實施方式的發(fā)電系統(tǒng)進行說明。圖7是示出了本說明書所公開的發(fā)電系統(tǒng)的第三實施方式的ρη層疊體的圖。
[0129]在本實施方式中，進行了如下改進:通過增大η型半導(dǎo)體層Ilb的在長度方向的溫度差，來增大熱發(fā)電模式的發(fā)電量。
[0130]具體而言，與上述的第一實施方式不同點在于，配置在η型半導(dǎo)體層Ilb的兩個端部上的端部電極15a、15b以及形成在基板12上的槽12a。
[0131]如圖7所示，配置在η型半導(dǎo)體層Ilb的長度方向上的一個端部Ild上的端部電極15b的尺寸大于配置在另一端部Ilc上的端部電極15a的尺寸。具體而言，一個端部電極15b的平面面積形成為大于另一端部電極15a的平面面積。
[0132]由于尺寸大的一個端部電極15b的導(dǎo)熱率大于尺寸小的另一端部電極15a的導(dǎo)熱率，因而能夠增大η型半導(dǎo)體層Ilb的長度方向上的兩個端部的溫度差。例如，即使基板12的長度方向上的溫度均勻，也能夠在η型半導(dǎo)體層Ilb的長度方向上生成溫度梯度。
[0133]另外，一個端部電極15b配置在η型半導(dǎo)體層Ilb和基板12之間。優(yōu)選使用導(dǎo)電率良好的材料，例如使用Ag、Cu等金屬，來作為端部電極15a、15b的形成材料。并且,導(dǎo)電率良好的材料的導(dǎo)熱率也優(yōu)秀。
[0134]因此，通過將導(dǎo)熱率優(yōu)秀的端部電極15a配置在η型半導(dǎo)體層Ilb和基板12之間，能夠?qū)⒒?2從地面等熱源獲取的熱能高效地傳遞至η型半導(dǎo)體層Ilb的端部。
[0135]另一方面，由于另一端部電極15b配置在η型半導(dǎo)體層Ilb的表面，因而不具有如一個端部電極15a那樣的作用。
[0136]這樣，能夠進一步增大η型半導(dǎo)體層Ilb的長度方向上的兩個端部的溫度差。
[0137]從上述觀點出發(fā)，為了提高η型半導(dǎo)體層Ilb的端部的溫度，優(yōu)選使用導(dǎo)熱率高的材料來作為一個端部電極15b的形成材料。另一方面，為了相對降低η型半導(dǎo)體層Ilb的溫度，優(yōu)選使用導(dǎo)熱率低的材料來作為另一端部電極15a的形成材料。
[0138]在圖8中示出了能夠作為端部電極的材料來使用的材料及其導(dǎo)熱率。例如，能夠使用Ag或Cu等來作為一個端部電極15b的形成材料。另外，例如，能夠使用In或Sn等來作為另一端部電極15b的形成材料。
[0139]另外，在本實施方式中，隨著與ρη層疊體11的長度方向上的另一端部Ilc接近，形成在基板12上的多個槽12a的寬度逐漸增大。即，隨著與ρη層疊體11的長度方向上的一個端部I Id接近，槽12a的寬度逐漸減小。
[0140]通過使用這樣的槽12a，能夠增加基板12的長度方向上的溫度梯度。在上述的第一實施方式中，為了增加基板12的溫度梯度，也以變更具有相同寬度的槽間隔的方式配置了槽，但為了那樣配置則需要在基板12上形成大量的槽。另一方面，在本實施方式中，由于使用不同寬度的槽，因而能夠減少形成于基板12上的槽的個數(shù)的同時得到相同的效果，從而能夠降低制造成本。
[0141]在上述的熱發(fā)電中，以在夜晚將地?zé)嶙鳛闊嵩磥戆l(fā)電的情況作為例子進行了說明。另一方面，發(fā)電裝置10還能夠以太陽光作為熱源來在白天進行熱發(fā)電。這樣，從白天進行熱發(fā)電的觀點出發(fā)，為了提高η型半導(dǎo)體層Ilb的端部的溫度，優(yōu)選通過使用光反射率低的材料來作為一個端部電極15b的形成材料，來吸收太陽光。另一方面，為了相對降低η型半導(dǎo)體層Ilb的端部的溫度，優(yōu)選通過使用光反射率高的材料來作為另一端部電極15a的形成材料，來反射太陽光。例如，能夠使用Cu或In來作為光反射率低的材料。另外，例如，優(yōu)選使用Ag或Al來作為光反射率高的材料。
[0142]若采用上述的本實施方式的ρη層疊體11，則能夠通過適當(dāng)選擇端部電極的尺寸、配置位置、導(dǎo)熱率或光反射率，來增加η型半導(dǎo)體層Ilb的長度方向上的溫度梯度而提高熱發(fā)電量。
[0143]另外，上述的說明也能夠適當(dāng)應(yīng)用于端部電極配置在ρ型半導(dǎo)體層Ila的長度方向上的兩個端部上的Pn層疊體。
[0144]接著，參照圖9，對本說明書所公開的第四實施方式的發(fā)電系統(tǒng)進行說明。圖9的(A)部分是本說明書所公開的發(fā)電系統(tǒng)的第四實施方式的ρη層疊體的俯視圖，圖9的(B)部分是沿圖9的(A)部分的Y-Y線的剖面圖。
[0145]就本實施方式的發(fā)電系統(tǒng)而言，與上述的第一實施方式的不同點在于，上部電極13是齒梳形電極，而并不是整面電極。多個上部電極13，在ρ型半導(dǎo)體層Ila的長度方向上隔開間隔而配置在P型半導(dǎo)體層Ila上。
[0146]在本實施方式中，在ρη層疊體11的長度方向上的與下部電極14相同的位置上，配置上部電極13。
[0147]其中，在ρ型半導(dǎo)體層Ila的長度方向上的兩個端部上配置有端部電極15a、15b。在熱發(fā)電模式中，P型半導(dǎo)體層Ila的端部電極15a、15b與相鄰的ρη層疊體11的η型半導(dǎo)體層Ilb的端部電極相連接。
[0148]在光發(fā)電模式中，從抑制被激發(fā)的少數(shù)載體在與電極的界面上再結(jié)合的觀點出發(fā)，優(yōu)選使電極和半導(dǎo)體層的接觸面積變小。在本實施方式中，從該觀點，使用齒梳形電極來作為上部電極13。
[0149]另外，這樣在光入射的一側(cè)使用齒梳形電極的情況下，優(yōu)選使電極的寬度變窄的同時，使電極之間的間隔變寬，從而使得不妨礙光入射至半導(dǎo)體層。
[0150]若采用上述的本實施方式的發(fā)電系統(tǒng)，則由于使用齒梳形電極來作為上部電極13，因而能夠抑制少數(shù)載體的再結(jié)合，從而能夠提高光發(fā)電模式的發(fā)電效率。
[0151]接著，參照圖10，對本說明書所公開的第五實施方式的發(fā)電系統(tǒng)，進行說明。圖10是本說明書所公開的發(fā)電系統(tǒng)的第五實施方式的Pn層疊體的剖面圖。
[0152]就基板12而言，配置有P型半導(dǎo)體層Ila及η型半導(dǎo)體層Ilb的面，相對于與地面水平的底面12b而具有角度α的傾斜度。
[0153]優(yōu)選基于設(shè)置了具有發(fā)電裝置10的發(fā)電系統(tǒng)I的地點的緯度及高度來決定該角度α，使得太陽光高效地入射至ρ型半導(dǎo)體層11a。例如能夠?qū)⒔嵌圈翛Q定為，在春分或秋分的正午時間點，半導(dǎo)體層垂直接受來自太陽的光的角度。
[0154]如圖10所示，，隨著與ρη層疊體11的長度方向上的一個端部Ild接近，基板12的厚度逐漸減小，從而形成角度α。另一方面，隨著與Pn層疊體11的長度方向上的另一端部Ilc接近，基板12的厚度逐漸增大。
[0155]另外，就ρη層疊體11的長度方向上的一個端部Ild而言，因基板12的厚度薄，地?zé)崛菀讉鬟f至η型半導(dǎo)體層lib。另一方面，就ρη層疊體11的長度方向上的另一端部Ilc而言，因基板12厚，地?zé)岵蝗菀讉鬟f到η型半導(dǎo)體層lib。
[0156]作為基板12的形成材料，從使η型半導(dǎo)體層Ilb的長度方向上的溫度差變大的觀點出發(fā)，優(yōu)選使用導(dǎo)熱性低的材料。例如，能夠使用玻璃或塑料來作為基板12的形成材料。
[0157]另外，在基板12上的基板12厚度薄的ρη層疊體11的長度方向上的一個端部的內(nèi)部，配置蓄熱構(gòu)件25。就蓄熱構(gòu)件25而言，在白天接受太陽光而進行蓄熱，在夜晚則放出蓄熱的熱，從而使一個端部Ild—側(cè)的η型半導(dǎo)體層Ilb的部分的溫度變高。這樣，在夜晚的熱發(fā)電模式中，能夠提高熱發(fā)電效率。
[0158]進而，ρη層疊體11的長度方向上的一個端部Ild與打入地中的導(dǎo)熱性的樁26相熱連接，由此，地?zé)崛菀讉鬟f到上述端部lid。優(yōu)選使用導(dǎo)熱性良好的材料來作為樁26的形成材料。例如，能夠使用銅來作為樁26的形成材料。
[0159]另一方面，在基板12上的基板12厚度厚的ρη層疊體11的長度方向上的另一端部，設(shè)有多個槽12a，由此防止地?zé)醾鬟f至η型半導(dǎo)體層lib。
[0160]另外，在本實施方式中，隨著與一個端部Ild接近，下部電極14的寬度逐漸增大，由此容易使地?zé)釓幕?2經(jīng)由下部電極14而傳遞至η型半導(dǎo)體層Ilb的一個端部Ild —側(cè)。
[0161]另一方面，隨著與另一端部Ilc接近，下部電極14的寬度逐漸減小，由此使地?zé)犭y以從基板12經(jīng)由下部電極14而傳遞到η型半導(dǎo)體層Ilb的另一端部Ilc 一側(cè)。
[0162]在本實施方式中，上部電極13形成為齒梳型電極，隨著與一個端部IId接近，上部電極13的配置密度逐漸增大。即，隨著與另一端部Ilc接近，上部電極13的配置密度逐漸減小。
[0163]若采用上述的本實施方式的發(fā)電系統(tǒng)，則能夠提高光發(fā)電效率及熱發(fā)電效率。
[0164]接著，參照圖11及圖12，對本說明書所公開的第六實施方式的發(fā)電系統(tǒng)，進行說明。圖11是本說明書所公開的發(fā)電系統(tǒng)的第六實施方式的Pn層疊體的俯視圖。圖12是沿圖11的ρη層疊體的Zl-Zl線的剖面圖。
[0165]本實施方式的ρη層疊體11具有能夠透過太陽光(透明)的基板12。如圖12所示，從基板12 —側(cè)將太陽光照射至ρη層疊體11。
[0166]基板12上配置有多個ρ型半導(dǎo)體層11a。各P型半導(dǎo)體層Ila上配置有η型半導(dǎo)體層lib。
[0167]在基板12和ρ型半導(dǎo)體層Ila之間配置齒梳型電極來作為下部電極14。另外，在η型半導(dǎo)體層Ilb上配置整面電極來作為上部電極13。
[0168]如圖11及圖12所示，端部電極15a、15b配置在ρ型半導(dǎo)體層Ila的長度方向上的兩個端部，并且配置在P型半導(dǎo)體層Ila和基板12之間。
[0169]如圖12所示，端部電極15a朝向相鄰的ρη層疊體11的端部電極15b而延伸。同樣地，端部電極15b朝向相鄰的ρη層疊體11的端部電極15a而延伸。
[0170]在本實施方式中，模式切換部16具有用于連接相對置的端部電極15a和端部電極15b的第四開關(guān)元件20。第四開關(guān)元件20與TE模式信號線16b相連接，并在接收到來自TE模式切換信號線16b的信號時成為導(dǎo)通狀態(tài)。TE模式切換信號線16b與模式切換部16相連接。
[0171]在熱發(fā)電模式中，模式切換部16串聯(lián)多個ρη層疊體11的各P型半導(dǎo)體層11a。并且，將各ρη層疊體11的長度方向上的一個端部Ild設(shè)定為高溫區(qū)域H，并將長度方向的另一端部Ilc設(shè)定為低溫區(qū)域L，由此設(shè)定溫度差。這樣，能夠僅使用ρ型半導(dǎo)體層Ila來進行熱發(fā)電。并且，從輸出端子+VTE及-VTE輸出生成的電功率。
[0172]在光發(fā)電模式中，與第一實施方式同樣地，模式切換部16將信號輸出至PV模式信號線16a，由此第一開關(guān)元件17a、17b、第二開關(guān)元件18a、18b及第五開關(guān)元件21成為導(dǎo)通狀態(tài)。并且，分別使P型半導(dǎo)體層Ila及η型半導(dǎo)體層Ilb并聯(lián)。
[0173]優(yōu)選使用有機半導(dǎo)體材料來作為ρ型半導(dǎo)體層I Ia或η型半導(dǎo)體層Ilb的形成材料。能夠使用有機色素、導(dǎo)電性聚合物等的有機化合物或碳納米管等來作為有機半導(dǎo)體材料。
[0174]具體而言，例如，能夠使用富勒烯衍生物(fullerene derivative)來作為ρ型半導(dǎo)體層Ila的形成材料。另外,例如，能夠使用“3-hexylth1phene” (P3HT:3-己基噻吩聚合物)來作為η型半導(dǎo)體層Ilb的形成材料。
[0175]優(yōu)選使用能夠透過太陽光的電絕緣性材料來作為基板12的形成材料。例如，能夠使用玻璃來作為基板12的形成材料。
[0176]另夕卜，也可以在基板12和ρ型半導(dǎo)體層Ila之間以及在η型半導(dǎo)體層Ilb和上部電極13之間，形成緩沖層。例如，能夠使用Ti02( 二氧化鈦)、MoO3C三氧化鑰)、PED0T-PSS(聚(3、4_亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸))或此？0^七110(3即1'0丨1^:浴銅靈)來作為該緩沖層的形成材料。
[0177]若采用上述的本實施方式，則由于經(jīng)由透明的基板12而入射太陽光，因而上部電極13及半導(dǎo)體層不與外部空氣直接接觸，從而能夠提高ρη層疊體11的耐久性。
[0178]此外，也可以使該第四開關(guān)元件20串聯(lián)多個ρη層疊體11的各η型半導(dǎo)體層I Ib，而使模式切換部16切換至熱發(fā)電模式。另外，也可以使用透明的薄板來作為基板12。另夕卜，也可以通過將上部電極13形成為透明電極，來采用從上方入射光或從上表面和下表面雙方入射光的形式。
[0179]接著，參照圖13，對本說明書所公開的第七實施方式的發(fā)電系統(tǒng)進行說明。圖13是本說明書所公開的發(fā)電系統(tǒng)的第七實施方式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0180]在本實施方式中，控制裝置30具有切換判斷部31、光傳感器34及溫度傳感器35。切換判斷部31基于光傳感器34及溫度傳感器35的輸出信號來使模式切換部16執(zhí)行模式切換。
[0181]切換判斷部31通過接收光傳感器34及溫度傳感器35的輸出信號，來在光發(fā)電模式的發(fā)電量和熱發(fā)電模式的發(fā)電量中選擇發(fā)電量高的模式。并且，切換判斷部31使模式切換部16執(zhí)行切換至所選擇的模式的處理。
[0182]若采用上述的本實施方式，則能夠基于太陽光的照射量或溫度等的當(dāng)前的天氣，來選擇最佳的發(fā)電模式而更加高效率地進行發(fā)電。
[0183]另外，作為上述的第七實施方式的變形例，也可以使用發(fā)電裝置10的ρη層疊體11來作為光傳感器。也可以在作為該光傳感器的ρη層疊體11的發(fā)電電壓在規(guī)定的閾值以上的情況下進行光發(fā)電，在小于規(guī)定的閾值的情況下則進行熱發(fā)電。
[0184]接著，參照圖14，對在本說明書所公開的第八實施方式的發(fā)電系統(tǒng)進行說明。圖14是本說明書所公開的發(fā)電系統(tǒng)的第八實施方式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0185]就本實施方式的控制裝置30而言，具有切換判斷部31、計時部32及電功率測定部36,其中，電功率測定部36用于對光發(fā)電模式的發(fā)電電功率(電力)及熱發(fā)電模式的發(fā)電電功率(電力)進行測定。
[0186]將光發(fā)電模式的電功率輸出+Vsol及-Vsol，輸入至電功率測定部36。另外，將熱發(fā)電模式的電功率輸出+VTE及-VTE，輸入至電功率測定部36。
[0187]計時部32將信號輸出至切換判斷部31，以使切換判斷部31以規(guī)定的間隔切換至光發(fā)電模式及熱發(fā)電模式的各模式。例如，能夠?qū)⒃撘?guī)定的間隔設(shè)定為從10分鐘到30分鐘。
[0188]就切換判斷部31而言，若接收到來自計時部32的信號，則使得切換模式切換部16在規(guī)定的時間內(nèi)分別以光發(fā)電模式及熱發(fā)電模式的各模式進行發(fā)電。
[0189]就發(fā)電裝置10而言，通過切換模式切換部16進行切換，分別在規(guī)定的時間內(nèi)以光發(fā)電模式及熱發(fā)電模式的各模式進行發(fā)電。
[0190]電功率測定部36對光發(fā)電模式的發(fā)電電功率及熱發(fā)電模式的發(fā)電電功率進行測定，將測定出的電功率值輸出至切換判斷部31。
[0191]接收到各模式的發(fā)電電功率的切換判斷部31，對光發(fā)電模式的發(fā)電量和熱發(fā)電模式的發(fā)電量進行比較，將模式切換部16切換至發(fā)電量多的模式。
[0192]若采用上述的本實施方式，則能夠基于太陽光的照射量或溫度等的當(dāng)前的天氣，以規(guī)定的間隔選擇最佳的發(fā)電模式而高效地發(fā)電。
[0193]接著，參照圖15?圖18，對上述發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電裝置的pn層疊體的優(yōu)選制造方法的第一實施方式進行說明。
[0194]首先，如圖15的(A)部分所示，在P型的Si基板12上形成掩模圖案80。基板12可以是單晶基板，也可以是多晶基板。P型Si基板12兼作為P型半導(dǎo)體層。
[0195]接著，如圖15的(B)部分所示，將基板12浸潰到堿性溶液中而對基板12進行各向異性腐蝕。其結(jié)果，在未被掩模圖案80覆蓋的基板12的表面上形成高次結(jié)構(gòu)(texturalstructure) Sl0通過設(shè)置該高次結(jié)構(gòu)81，能夠在光發(fā)電模式中高效地吸收太陽光而進行更多的光致激發(fā)。例如，能夠使用KOH或NaOH溶液來作為堿性溶液。
[0196]接著，如圖15的(C)部分所示，通過使P等的雜質(zhì)在掩模圖案80的開口部分進行熱擴散，從而在基板12的表面上形成η型半導(dǎo)體層lib。
[0197]接著，如圖15的(D)部分所示，在η型半導(dǎo)體層Ilb上形成防反射層83。能夠使用CVD(Chemical Vapor Deposit1n:化學(xué)氣相沉積)法或派涂法來作為防反射層83的形成方法。例如能夠使用SiN來作為防反射層83的形成材料。
[0198]接著，如圖16的(E)部分所示，除去掩模圖案80。
[0199]接著，如圖16的(F)部分所示，在防反射層83上形成掩模層84。
[0200]接著，如圖16的(G)部分所示，在基板12的與形成有η型半導(dǎo)體層Ilb的表面相反一側(cè)的表面上形成絕緣層85。能夠使用CVD (Chemical Vapor Deposit1n:化學(xué)氣相沉積)法或濺涂法來作為絕緣層85的形成方法。例如能夠使用S12來作為絕緣層85的形成材料。
[0201]接著，如圖16的(H)部分所示，在絕緣層85上形成掩模圖案86，該掩模圖案86用于在絕緣層85上形成齒梳型下部電極。
[0202]接著，如圖17的(I)部分所示，通過蝕刻來除去絕緣層85的從掩模圖案86的開口部露出的部分。能夠使用利用了氫氟酸的濕式蝕刻或干蝕刻來作為該蝕刻。
[0203]接著，如圖17的(J)部分所示，使硼等在基板12的從掩模圖案86的開口部露出的部分進行熱擴散，從而形成作為P+區(qū)域的雜質(zhì)擴散層87。
[0204]接著，如圖17的(K)部分所示，在雜質(zhì)擴散層87及掩模圖案86上形成導(dǎo)體層88。能夠使用濺涂法或蒸鍍法來作為導(dǎo)體層88的形成方法。例如能夠使用Al或Au等的金屬來作為導(dǎo)體層88的形成材料。
[0205]接著，如圖17的(L)部分所示，在保留導(dǎo)體層88的一部分的同時，將掩模圖案86和導(dǎo)體層88 (的其它部分)一起除去。所保留的導(dǎo)體層88的一部分形成下部電極14。
[0206]接著，如圖18的(M)部分所示，通過在掩模層84刻畫圖形而形成掩模圖案89。掩模圖案89的開口部與下部電極14的位置一致。
[0207]接著，如圖18的(N)部分所示，在基板12上形成導(dǎo)體層90。能夠使用濺涂法或蒸鍍法來作為導(dǎo)體層90。例如能夠使用Al或Au等的金屬來作為導(dǎo)體層90的形成材料。
[0208]接著，如圖18的(O)部分所示，在保留導(dǎo)體層90的一部分的同時，通過剝離(liftoff)將掩模圖案89和導(dǎo)體層90 (的其它部分)一起除去，由此形成上部電極13及端部電極 15a、15b ο
[0209]通過上述的制造方法的第一實施方式，形成pn層疊體11。
[0210]此外，也可以在基板12上形成η型半導(dǎo)體層lib。此時，使用添加了 P等的η型Si基板來作為η型雜質(zhì)。另外，使P等的η型雜質(zhì)進行擴散而形成雜質(zhì)擴散層來作為η+區(qū)域。
[0211]由于在上述的本實施方式的pn層疊體的制造方法中，能夠適當(dāng)應(yīng)用以往的太陽能電池的制造方法，因而能夠容易地制造pn層疊體。
[0212]接著，參照圖19?圖24，對上述發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電裝置的pn層疊體的優(yōu)選制造方法的第二實施方式進行說明。例如，利用本實施方式來形成上述的第六實施方式的pn層疊體。
[0213]首先，如圖19的(A)部分及圖19的⑶部分所示，在玻璃基板12上形成掩模圖案100，該掩模圖案100用于在玻璃基板12上形成下部電極及端部電極。
[0214]接著，如圖20所示，在玻璃基板12上形成導(dǎo)電層101。例如，能夠使用濺涂法來作為導(dǎo)電層101的形成方法。例如，能夠使用ITO或ZnO來作為導(dǎo)電層101的形成材料。
[0215]接著，如圖21所示，在保留導(dǎo)電層101的一部分的同時，通過剝離將掩模圖案100和導(dǎo)電層101 (的其它部分)一起除去，由此形成下部電極14及端部電極15a、15b。
[0216]接著，如圖22的(A)部分及圖22的⑶部分所示，在基板12上形成掩模圖案102。
[0217]接著，使用旋涂法等，將P型半導(dǎo)體層涂激在基板12上，之后如圖23所示，除去掩模圖案102,從而在基板12上形成P型半導(dǎo)體層11a。能夠使用施體型(donor-type)的導(dǎo)電性高分子，例如使用“3-hexylth1phene” (P3HT)來作為P型半導(dǎo)體層Ila的形成材料。另外，為了使載體在下部電極14和P型半導(dǎo)體層Ila之間流暢移動，也可以設(shè)置緩沖層。例如能夠使用T12及Mo03、PED0T-PSS來作為該緩沖層。
[0218]接著，如圖24所示，使用掩模圖案(未圖示)來在P型半導(dǎo)體層Ila上形成η型半導(dǎo)體層lib。例如，能夠使用蒸鍍法來作為η型半導(dǎo)體層Ilb的形成方法。例如，能夠使用作為富勒烯衍生物的PCBM，來作為η型半導(dǎo)體層Ilb的形成材料。在這里使用的掩模圖案，能夠使用與掩模圖案102相同尺寸的掩模圖案。
[0219]接著，如圖12所示，在η型半導(dǎo)體層Ilb上形成上部電極13。例如，能夠使用Al、Ag或Au來作為上部電極13的形成材料。例如，能夠使用蒸鍍法來作為上部電極13的形成方法。另外，為了使載體在上部電極13和η型半導(dǎo)體層Ilb之間流暢移動，也可以設(shè)置緩沖層。例如能夠使用BCP膜(bathocuproine:浴銅靈)來作為該緩沖層。
[0220]在本發(fā)明中，只要不脫離本發(fā)明的宗旨，則能夠適當(dāng)變更上述的各實施方式的發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電裝置。
[0221]在此敘述的所有例子及附加條件的用語，均用于達到幫助讀者在技術(shù)方面深入理解發(fā)明人的發(fā)明及概念的引導(dǎo)性目的。在此敘述的所有的例子及附加條件的用語應(yīng)該解釋為不限于上述具體敘述的例子及條件。另外，說明書中例示的機構(gòu)與表示本發(fā)明的優(yōu)缺點無關(guān)。本發(fā)明的實施方式雖然進行了詳細說明，但應(yīng)該理解為，只要不脫離本發(fā)明的精神及范圍，能夠進行各種變更、置換或修改。
[0222]附圖標記的說明
[0223]I發(fā)電系統(tǒng)
[0224]10發(fā)電裝置
[0225]11 pn 層疊體
[0226]Ila p型半導(dǎo)體層
[0227]Ilb η型半導(dǎo)體層
[0228]Ilc 另一端部
[0229]Ild 一個端部
[0230]12 基板
[0231]12a 槽
[0232]12b 底面
[0233]13上部電極(太陽能電池用)
[0234]14下部電極(太陽能電池用)
[0235]15a、15b端部電極(熱發(fā)電用)
[0236]16模式切換部
[0237]16a PV模式切換信號線
[0238]16b TE模式切換信號線
[0239]16c模式切換信號線
[0240]17第一開關(guān)元件
[0241]18第二開關(guān)元件
[0242]19第三開關(guān)元件
[0243]20第四開關(guān)元件
[0244]21第五開關(guān)元件
[0245]22 PV模式切換信號線
[0246]23 TE模式切換信號線
[0247]24模式切換信號線
[0248]25蓄熱構(gòu)件
[0249]26 樁
[0250]30控制裝置
[0251]31切換判斷部
[0252]32計時部
[0253]33存儲部
[0254]34光傳感器
[0255]35溫度傳感器
[0256]36 電壓測定部
[0257]50功率調(diào)節(jié)器
[0258]60蓄電器
[0259]70整流器
[0260]80掩模圖案
[0261]81高次結(jié)構(gòu)
[0262]83防反射層
[0263]84掩模層
[0264]85絕緣層
[0265]86掩模圖案
[0266]87雜質(zhì)擴散層
[0267]88導(dǎo)電體層
[0268]89掩模圖案
[0269]90導(dǎo)電體層
[0270]100掩模圖案
[0271]101導(dǎo)電體層
[0272]102掩模圖案
[0273]H高溫區(qū)域
[0274]L低溫區(qū)域
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，具有發(fā)電裝置和控制所述發(fā)電裝置的控制部， 所述發(fā)電裝置具有: 多個PU層疊體，這些PU層疊體是通過層疊P型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層而形成的；模式切換部，其用于對多個所述Pn層疊體彼此的連接關(guān)系進行變更，使該發(fā)電裝置在光發(fā)電模式和熱發(fā)電模式之間進行切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 所述模式切換部，針對多個所述Pn層疊體，使多個所述P型半導(dǎo)體層彼此并聯(lián)連接，且使多個所述η型半導(dǎo)體層彼此并聯(lián)連接，來切換至光發(fā)電模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 所述模式切換部，針對多個所述Pn層疊體，使所述P型半導(dǎo)體層和所述η型半導(dǎo)體層串聯(lián)連接，來切換至熱發(fā)電模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1記載的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 所述模式切換部，針對多個所述Pn層疊體，通過使相同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層彼此串聯(lián)連接，來切換至熱發(fā)電模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1記載的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 所述切換部具有: 第一開關(guān)元件，其能夠使所述P型半導(dǎo)體層彼此并聯(lián)連接， 第二開關(guān)元件，其能夠使所述η型半導(dǎo)體層彼此并聯(lián)連接， 第三開關(guān)元件或第四開關(guān)元件； 所述第三開關(guān)元件，針對不同的所述Pn層疊體，能夠使所述P型半導(dǎo)體層和所述η型半導(dǎo)體層串聯(lián)連接， 所述第四開關(guān)元件，針對多個所述Pn層疊體，能夠使相同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層彼此串聯(lián)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1記載的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制部具有切換判斷部， 所述切換判斷部，接收在光發(fā)電模式中所述發(fā)電裝置的第一發(fā)電量以及在熱發(fā)電模式中所述發(fā)電裝置的第二發(fā)電量，對所述第一發(fā)電量和所述第二發(fā)電量進行比較，選擇發(fā)電量高的發(fā)電模式，使所述模式切換部向所選擇的發(fā)電模式切換。
7.根據(jù)權(quán)利要求1記載的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制部具有: 光傳感器，其檢測光的照射量， 溫度傳感器，其檢測溫度， 切換判斷部，其基于所述光傳感器以及所述溫度傳感器的輸出，選擇發(fā)電量高的發(fā)電模式，使所述模式切換部向所選擇的發(fā)電模式切換。
8.根據(jù)權(quán)利要求1記載的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制部具有切換判斷部， 所述切換判斷部進行如下處理: 在從所述發(fā)電裝置接收的發(fā)電電壓在規(guī)定值以上時，使所述模式切換部向光發(fā)電模式切換， 在從所述發(fā)電裝置接收的發(fā)電電壓小于規(guī)定值時，使所述模式切換部向熱發(fā)電模式切換。
9.根據(jù)權(quán)利要求1記載的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 還具有蓄電器， 所述蓄電器用于蓄積由所述發(fā)電裝置發(fā)出的電能。
10.根據(jù)權(quán)利要求1記載的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 具有存儲部， 所述存儲部存儲用于由所述控制部判斷向光發(fā)電模式或熱發(fā)電模式切換的信息。
【文檔編號】H02S10/10GK104467626SQ201410557641
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2010年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2009年8月26日
【發(fā)明者】鈴木貴志 申請人:富士通株式會社