アモルファスシリコン太陽電池 アモルファス光センサ
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アモルファスシリコン太陽電池
太陽電池には、結晶シリコンやアモルファスシリコン、化合物半導体を用いるものがあります。アモルファスとは「無定形の」という意味で、結晶学的には、非晶質、非結晶のことです。
アモルファスシリコンの原子配列は、規則正しい原子配列(図2)をもつ結晶シリコンとは異なり、不規則(図1)となっています。そのため、アモルファスシリコンは、結晶シリコンに比べて、光と格子の相互作用が大きく、それだけ光をより多く吸収することができます。従ってアモルファスシリコン太陽電池では薄膜化が可能で、1µm以下の膜厚で発電することができます。また、金属やプラスチックを基板として用いることによって、可とう性をもつ太陽電池が可能となってきます。
当社が開発した集積型アモルファスシリコン太陽電池「アモルトン」は、シランガス(SiH4)を原料とし、プラズマ成膜法を用いて、ガラスなどの基板上に、p型、i型、n型の3層のアモルファスシリコン層を連続形成し、結晶シリコン太陽電池に対応するp-n接合を形成しています。また、この接合形成の過程で、一枚の基板上に複数個のセルを直列接続することにより、機器の駆動に必要な任意の電圧を得ることができます。
照度と出力の関係
下図は照度と出力の関係を表したものです。屋内と屋外では照度が大きく違います。当社では屋内（低照度）に有効な「屋内用」と、屋外（高照度）に有効な「屋外用」をご用意しています。
セル段数とセル面積の関係（照度一定）
特長
- 1. 多様な電圧の太陽電池が容易に作れます
- 結晶系太陽電池のようにセルを切ってつなぐ作り方とは異なりセル形成と同時に複数個のセルを直列につなぐことができるため、容易に多様な電圧の電池を作ることができます。（直列接続の考え方は乾電池と同様です。）
- 2. 様々な形の太陽電池が作れます
- アモルファス膜の形成方法に特徴があり、代表的なガラス以外にステンレスやフィルムを基板として用いることができますので、丸いものや四角いもの、複雑な形、曲げられるものなど、これまでにない太陽電池を作ることが可能です。
また、エッチング加工により太陽電池表面の一部を透明なガラスのみにすることも可能です。 - 3. 可視光領域で高感度
- 人の目で感じることのできるのは、約400nmから約700nmまでの波長の光です。
アモルファスシリコン太陽電池はほぼこの波長の光だけに感度を持っているため、太陽電池に加え、可視光センサとしても使用できます。
用途(過去の実用例)
各種用途にお応えいたします。ご相談ください。
- 電卓
- 腕時計（ソーラー電波など）
- 置時計
- ストップウォッチ
- ガーデンライト
- センサライト
- カーアクセサリ
- バッテリーチャージャー
- 携帯電話などのモバイル機器
- POP商品
- LED点滅（縁石マーカーなど）
基板
| 基板 | 特長 | 使用場所 |
|---|---|---|
| ガラス | 安価（基本基板） | 屋内/屋外 |
| ステンレス | 薄い。軽い。割れない。自由な形状が容易にできる。寸法精度が高い。 | 屋内/屋外 |
| フィルム | 薄い。軽い。割れない。曲げられる。自由な形状が容易にできる。 | 屋内/屋外 |
アモルトン特性の見方
アモルトンの特性は右図の電流-電圧曲線で示されます。この電流-電圧曲線は入射する光エネルギーの強度や周囲の温度により変化します。
屋内用アモルトン
出力特性
蛍光灯・白熱灯など屋内で用いられる光源は、人工光です。この人工光の照度は20Luxから1,000Lux程度。電卓のような屋内用小型機器に適しています。1,000Lux以下でご使用ください。
| 開放電圧 | 短絡電流 | 最大出力 | 光源 |
|---|---|---|---|
| 0.63V/cell | 17.0µA/cm² | 7.0µW/cm² | FL200Lux |
屋外用アモルトン
出力特性
太陽の直射光・輻射光などの自然光は、通常10,000Luxから100,000Lux以上(AM-1.5,100mW/cm²)程度の明るさがあります。充電器のような屋外用小型機器に適しています。
| 開放電圧 | 短絡電流 | 最大出力 | 光源 |
|---|---|---|---|
| 0.89V/cell | 14.8mA/cm² | 7.89mW/cm² | AM-1.5,100mW/cm² |
端子構造
| 屋内用アモルトン | 屋外用アモルトン | |||
|---|---|---|---|---|
| Bタイプ | Cタイプ | CSタイプ | CAタイプ | CARタイプ (Cタイプも可能です) |
| 半田付けできません。 ヒートシールが使用できます。 |
一般の半田を使ってリード線付けできます。 | Cタイプに仮半田付けをしています。 | Cタイプにリード線を接続しています。 | リード線付けした後、端子を樹脂コートで保護しています。 |
アモルトンフィルム
アモルトンフィルムは、プラスチックフィルムを基板材料として太陽電池を形成しているため、薄い、軽い、曲げられる、割れないという特長をもっています。
基本的な構造は、プラスチックフィルム基板上に形成したa-Si太陽電池を保護フィルムによりカバーした構造で、この状態での厚みは約0.3mmとなります。
構造
時計用アモルトン
| 時計用 | ステンレス | 薄い、軽い、割れない、自由な形状が容易にできる、寸法精度が高い |
|---|---|---|
| ガラス | 安価（基本基板） | |
| フィルム | 薄い、軽い、割れない、曲げられる。自由な形状が容易にできる。 |
当社のアモルトンは、ソーラーウォッチ用途として多くご使用いただいております。ウォッチの形（文字盤・デザイン）に合わせカスタム対応を行なっております。
それぞれの基板で検討用サンプルをご用意しておりますので、ご相談ください。
