(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体でもって太陽電池本体(1)の表面側に無数の誘電体アンテナ(2)を突出して設けており、この誘電体アンテナ(2)の間の凹部(6)に太陽電池本体(1)の表面電極(7)を配設しており、
さらに、前記誘電体アンテナ(2)の高さ(T)が太陽電池本体(1)の最大感度波長λmaxの０．５〜５倍で、最小幅(D)が高さの０．５〜２倍で、
さらにまた、誘電体アンテナ(2)を形成している誘電体の誘電率を２〜１０とすることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
太陽電池本体(1)が表面に透明電極(8)を有し、この透明電極(8)の表面に表面電極(7)を設けている請求項１に記載される太陽電池。
【請求項３】
表面電極(7)が金属である請求項１に記載される太陽電池。
【請求項４】
表面電極(7)が透明電極(8)にオーミック接続されてなる請求項２に記載される太陽電池。
【請求項５】
太陽電池本体(1)が裏面電極(10)を備え、この裏面電極(10)の表面を光を反射する光反射面(10A)としている請求項１に記載される太陽電池。
【請求項６】
裏面電極(10)の光反射面(10A)が凹凸面である請求項５に記載される太陽電池。
【請求項７】
誘電体アンテナ(2)と太陽電池本体(1)との間に反射防止膜(11)を設けている請求項１に記載される太陽電池。
【請求項８】
隣接する誘電体アンテナ(2)の間隔(L)が最大感度波長λmaxの０．５〜１０倍である請求項１に記載される太陽電池。
【請求項９】
誘電体アンテナ(2)の高さ(T)が０．５〜５μｍである請求項１に記載される太陽電池。
【請求項１０】
誘電体アンテナ(2)が多角柱、円柱状、楕円柱状のいずれかである請求項１に記載される太陽電池。
【請求項１１】
誘電体アンテナ(2)が、平面形状を細長い長方形とする角柱状、あるいは平面形状において両端を円弧状とする細長い形状の柱状である請求項１に記載される太陽電池。
【請求項１２】
誘電体アンテナ(2)の表面側に誘電体からなる表面層(14)を設けており、この表面層(14)に誘電体アンテナ(2)を埋設している請求項１に記載される太陽電池。
【請求項１３】
表面層(14)の表面を平滑面としている請求項１２に記載される太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽光線を効率よく吸収すると共に、発電して電力を有効に出力できる太陽電池に関する。本明細書において、「太陽電池」は、太陽光線と、太陽光線以外の光を受光して発電する全ての光電池を含む広い意味に使用する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池は、太陽から照射される光線である可視光線を含む電磁波をいかに効率よく吸収できるかが大切である。図１は太陽から照射される電磁波の地表面における強度を示し、図２は結晶シリコン太陽電池の分光感度特性を示している。図１に示すように、太陽から放射される電磁波は紫外線領域から赤外線領域まで広い範囲に分布している。太陽電池の吸収波長は可視光線の範囲に止まらず赤外線の領域まで広く分布している。太陽電池は、変換効率を高くするために、図１に示す波長特性の電磁波をいかに効率よく吸収して発電に寄与できるかが大切である。
【０００３】
太陽の電磁波をより効率よく吸収させる従来技術は、以下の２種に大別できる。
（１）  太陽電池表面の反射率を低くする。
（２）  レンズで光線を集束して太陽電池に照射する。
【０００４】
（１）の表面反射率を低くする技術として以下の(1)〜(3)の技術が開発されている。
(1)  太陽電池表面のシリコンをエッチングして微細なピラミッドを多数に設けているテクスチュア表面とする方法。
(2)  表面をスリット状に加工する方法。
(3)  シリコン表面に酸化チタン等の薄膜を設けて、薄膜の屈折率（ｎ）と厚さ（ｄ）とを調整して、以下の式で示される波長（λ）の反射率を低減する方法。
ｄ＝λ／４ｎ
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
太陽電池の表面反射率を低くする方法において、(1)のテクスチュア表面とする構造、あるいは(2)のスリット状に加工する方法は、反射率を理想的な状態とすることが難しい。また、(3)の薄膜の屈折率と厚さとで反射率を低くする構造は、広い波長領域において小さい反射率とすることが難しい欠点がある。さらに、（２）のレンズで太陽光線を集束する方法は、集束するほど太陽電池が加熱される欠点があり、太陽が移動すると集束領域が変化して、太陽電池の表面に集束できなくなるので、レンズと太陽電池とを常に太陽の方向に向ける追随システムを必要とする欠点がある。
【０００６】
さらに、太陽電池は、発電した電力を有効に出力させることも大切である。太陽電池は、発電電力を取り出すために、両面に対向して一対の電極、すなわち表面側電極と裏面電極を設けている。とくに、表面側電極は、太陽光を受光する面側に配設される電極であるため、太陽電池の発電電力に大きく影響する。表面側電極には、現在、最も多く使用されているシリコン系太陽電池を例にとると、櫛歯状の金属電極、あるいは、透明電極が採用されている。
【０００７】
櫛歯状の金属電極の一例を図２２に示す。この図に示す金属電極１２は、太陽電池本体１の表面の中央に本線１２Ａを配設すると共に、この本線１２Ａの両側に複数の櫛歯電極１２Ｂを突出して設けている。櫛歯状の金属電極１２は、太陽電池の受光部１３を大きくとるために、櫛歯電極１２Ａの上部面積を節約して細長くする必要がある。金属導体の抵抗は、長さＬに比例し、断面積Ｓに反比例するので、櫛歯電極１２Ａを細長くすると電気抵抗が大きくなる。このため、櫛歯状の金属電極１２は、太陽電池の内部抵抗が大きくなり、電圧降下が生じて太陽電池の出力が低下する。また、電極部以外の受光部１３の面積を広くすると、ｐｎ接合にて生成された電子が太陽電池表面を移動するときに、正孔との再結合を起こし易くなって、表面側電極に捕獲され難くなる。このことも、太陽電池の出力を低下させる。このため、櫛歯状の金属電極は、櫛歯の間隔を最適化させる必要がある。
【０００８】
一方、透明電極は、光を透過させる必要があるので、ＩＴＯ等が使用されている。ＩＴＯ等の透明電極は、シリコンとの接合抵抗、および透明電極の比抵抗が高いために内部抵抗が大きくなリ、太陽電池の出力を低下させる。透明電極は、発電電力を有効に出力するために電気抵抗を小さくする必要がある。しかしながら、電気抵抗の小さい透明電極は、光の透過率が悪くなって発電電力を小さくする。理想的な透明電極は、電気抵抗が小さくて、光の透過率が高いものである。しかしながら、透明電極の電気抵抗と光の透過率は互いに相反する特性であって、両方を満足することが難しい。このことは、透明電極のコストを高くして、太陽電池の製造コストを高くする原因ともなっている。現実の太陽電池は、透明電極の光の透過率が低下すると発電電力が低下してしまうので、透明電極の光透過率を高くするために、電気抵抗を大きくせざるを得ない。このことが、太陽電池の発電電力を有効に出力するのを難しくしている。
【０００９】
本発明は、従来のこのような欠点を解決することを目的に開発されたもので、従来の構造とは全く異なる原理によって、太陽から照射される電磁波をより効率よく受信して太陽電池本体に供給できると共に、発電電力を有効に出力できる太陽電池を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の太陽電池は、太陽電池本体１の表面側に、誘電体でもって無数の誘電体アンテナ２を突出して設けている。さらに、太陽電池は、この誘電体アンテナ２の間の凹部６に太陽電池本体１の表面電極７を配設している。
【００１１】
太陽電池本体１は、表面に透明電極８を設けて、この透明電極８の表面に表面電極７を設けことができる。表面電極７は、金属とすることができる。さらに、表面電極７は、透明電極８にオーミック接続することができる。さらに、太陽電池本体１は、光を反射する光反射面１０Ａを表面に有する裏面電極１０を備えることができる。この裏面電極１０の光反射面１０Ａは、凹凸面とすることができる。太陽電池本体１は、アモルファスシリコンとすることができる。さらに、誘電体アンテナ２と太陽電池本体１との間に、反射防止膜１１を設けることができる。
【００１２】
誘電体アンテナ２は、その高さ（Ｔ）を太陽電池本体１の最大感度波長λmaxの０．５〜５倍とし、最小幅（Ｄ）を高さ（Ｔ）の０．５〜２倍とし、かつ、隣接する誘電体アンテナ２間の間隔（Ｌ）を最大感度波長λmaxの０．５〜１０倍とする。本明細書において「最大感度波長λmax」とは、太陽電池本体の分光感度が最大になる電磁波の波長を意味するものとする。図２に示す分光感度の太陽電池は、最大感度波長λmaxが約０．９μｍである。
【００１３】
誘電体アンテナ２の高さ（Ｔ）は、好ましくは０．５〜５μｍで、その形状は、多角柱状、円柱状、楕円柱状等とすることができる。さらに誘電体アンテナ２は、平面形状を細長い長方形とする角柱状、あるいは両端を円弧状とする細長い形状の柱状とすることもできる。誘電体アンテナ２を形成している誘電体の誘電率は、２〜１０である。誘電体の誘電率は、低すぎると誘電体アンテナとしての効率が悪く、誘電率が高すぎると太陽電池本体に供給する電磁波の波長領域が狭くなる。さらに、本発明の太陽電池は、誘電体アンテナ２を着色することができ、また、誘電体アンテナ２の表面側を平滑面として、異物が付着して汚れるのを防止できる。
【００１４】
さらに、本発明の太陽電池は、誘電体アンテナ２の表面側に誘電体からなる表面層１４を設けることができる。この表面層１４は、誘電体アンテナ２を埋設する状態に設けられる。表面層１４は、表面を平滑面とすることも、表面をテクスチュア面とすることもできる。さらに、表面層１４は、表面に反射防止膜１５を設けて光の反射を有効に防止できる。さらにまた、本発明の太陽電池は、表面電極７の表面に放射線遮蔽層１６を設けることもできる。
【００１５】
【作用】
本発明の太陽電池は、表面における電磁波の反射率を低くして発電効率を高くするのではない。また、レンズのように可視光線を一点に集束して発電効率を高くするのでもない。太陽電池本体の表面に設けている誘電体アンテナが、太陽から放射される可視光線を含む電磁波をアンテナとして受信し、受信した電磁波を太陽電池本体に供給する。誘電体で構成される多数の誘電体アンテナは、高い利得で太陽から放射される電磁波を受信する。誘電体アンテナは先端の面積が小さいが、この先端面に入射する電磁波のみを受信するのではない。誘電体アンテナは先端面に入射する電磁波のみでなく、近傍を通過する電磁波をも受信する。たとえば、誘電体で製作されて、高さ（Ｔ）を１λ、一辺を１λとする平面形状を正方形とする角柱状の誘電体アンテナは、波長を０．５〜３λとする電磁波における利得が約１０ｄｂと極めて高くなる。このことは、誘電体アンテナが電磁波を極めて効率よく受信することを意味する。
【００１６】
さらに、本発明の太陽電池は、これらの無数の誘電体アンテナで電磁波を効率よく受信できるので、誘電体アンテナの間の凹部に、比抵抗が低い材質の表面電極を配設することができる。しかも、この表面電極は面積を広くできる。このように、比抵抗が低く面積が広い表面電極は、内部抵抗が小さくなるので、太陽電池本体で発電された電力を有効に出力できる。比抵抗が低い材質の表面電極を広い面積で配設すると、この部分における光の透過率は悪くなる。しかしながら、誘電体アンテナは、先端面に入射する電磁波のみでなく、近傍を通過する電磁波も受信するので、表面電極の上面に照射される電磁波を効率よく受信して太陽電池本体に供給できる。すなわち、本発明の太陽電池は、太陽電池本体の表面から突出する無数の誘電体アンテナによって、誘電体アンテナの周囲の電磁波をも効率よく受信すると共に、誘電体アンテナ以外の部分に表面電極を設けることで、表面電極の内部抵抗を小さくして発電電力を有効に出力している。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための太陽電池を例示するものであって、本発明は太陽電池を下記のものに特定しない。
【００１８】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１９】
図３に示す太陽電池は、太陽電池本体１と、この太陽電池本体１の表面側に設けている無数の誘電体アンテナ２と、この誘電体アンテナ２の間の凹部６に配設している表面電極７を備える。太陽電池本体１は、誘電体アンテナ２から供給される電磁波を吸収して発電するもので、たとえば、結晶シリコン、アルモファスシリコン等がある。
【００２０】
誘電体アンテナ２は、太陽電池本体１の表面に対して垂直方向に延長して設けられる。この誘電体アンテナ２は、太陽電池本体１の最大感度波長λmaxの０．５〜５倍の高さ（Ｔ）で、最小幅（Ｄ）を高さ（Ｔ）の０．５〜２倍とし、さらに、隣接する誘電体アンテナ２間の間隔（Ｌ）を最大感度波長λmaxの０．５〜１０倍とする。さらに、好ましくは、隣接する誘電体アンテナ２の間隔（Ｌ）は、誘電体アンテナの高さ（Ｔ）の０．５〜１０倍とする。
【００２１】
誘電体アンテナ２の高さ（Ｔ）を最大感度波長λmaxの０．５〜５倍とするのは、最大感度波長λmaxに比較して短すぎても、反対に長すぎても、電磁波を受信する感度が低下するからである。また、誘電体アンテナ２の最小幅（Ｄ）も、狭き過ぎても広すぎても電磁波の受信感度が低下し、さらに、隣接する誘電体アンテナ２の間隔（Ｌ）も、狭すぎても広すぎても受信感度が低下する。図２に示す分光感度特性の太陽電池は、最大感度波長λmaxが約０．９μｍである。この太陽電池は、高さ（Ｔ）を最大感度波長λmaxの０．５〜５倍とする場合、誘電体アンテナの高さ（Ｔ）は、０．４５〜４．５μｍとなる。太陽電池の最大感度波長λmaxは、太陽電池の材質等で変化する。誘電体アンテナの高さ（Ｔ）の最適値は太陽電池の材質によって変化するが、最大感度波長λmaxを約１μｍとする太陽電池に使用する誘電体アンテナは、高さ（Ｔ）を０．５〜５μｍとする。
【００２２】
誘電体アンテナ２は、図３に示すように多角柱とし、あるいは図４に示すように、円柱状とし、あるいはまた、図示しないが楕円柱状とすることもできる。さらに、図５と図６に示すように、誘電体アンテナ２は、平面形状を細長い長方形とする角柱状とすることもできる。また、図７に示すように、平面形状において両端を円弧状とする細長い形状の柱状とすることもできる。さらに、以上の図の誘電体アンテナ２は先端を平面状としているが、図８の拡大断面図に示すように先端を湾曲面とすることもできる。
【００２３】
さらに、太陽電池は、誘電体アンテナ２の表面側を平滑面として、誘電体アンテナ２の隙間に異物が付着して汚れるのを防止できる。表面側を平滑面とするには、図９に示すように電磁波を透過させる平面板４を配設し、あるいは図１０に示すように、誘電体アンテナ２の間に誘電率が低い材料５を充填する。誘電率の低い材料５としては、たとえば、四フッ化エチレン樹脂、ＦＲＰ等が使用できる。
【００２４】
誘電体アンテナ２は、有機や無機の誘電体で製作される。誘電体は、誘電率を２〜１０とする材質が適している。これより誘電率が低いとアンテナとして充分に利得が実現されず、また、高すぎると受信できる電磁波の波長領域が狭くなる。有機の誘電体として、ポリプロピレン、ポリエチレン、フッ素樹脂等が使用できる。無機の誘電体としてガラス、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等が使用できる。
【００２５】
誘電体は、エッチングして誘電体アンテナ２を形成することができる。また、レーザー等で誘電体アンテナ２を形成することもできる。誘電体アンテナ２は、太陽電池本体１の表面に直接に誘電体の薄膜を設け、これをエッチングして無数の誘電体アンテナ２を設けることができる。
【００２６】
誘電体アンテナ２を構成する誘電体は、顔料や染料を添加して着色することができる。着色した誘電体アンテナを表面に備える太陽電池は、表面を美しい色にできる特長がある。このことにより、本発明の太陽電池は、壁面や屋根に装置し、建築材のごとく活用が可能である。
【００２７】
太陽電池は、誘電体アンテナ２の間にできる凹部６に表面電極７を配設している。誘電体アンテナ２は、その周囲に入射する太陽光線をも吸収して太陽電池本体１に供給する。いいかえると、誘電体アンテナ２に直接に入射しない太陽光線も吸収して透過させる。誘電体アンテナ２が周囲の光を吸収するので、誘電体アンテナ２の間に、光を透過させない表面電極７を設けても、光の透過率は低下しない。それは、誘電体アンテナ２の間に入射する光が、誘電体アンテナ２に吸収されるからである。したがって、誘電体アンテナ２の間に設ける表面電極７には、透光性が要求されない。透光性のない表面電極７は、金属電極とすることができる。金属電極は、電気抵抗が極めて小さく、発電電力を極めて有効に出力できる。表面電極７は、たとえばアルミニウム、銅、銀等の金属薄膜とすることができる。
【００２８】
図１１ないし図１４に示す太陽電池は、太陽電池本体１の表面側に、無数の誘電体アンテナ２を設け、さらに、この誘電体アンテナ２の間の凹部６に表面電極７を設けている。太陽電池本体１は、光を受光して発電する半導体発電層９を有する。図の太陽電池本体１の半導体発電層９は、アモルファスシリコンである。アモルファスシリコンの半導体発電層９は、ｎ型アモルファスシリコン層９Ａと、ｉ型アモルファスシリコン層９Ｂと、ｐ型アモルファスシリコン層９Ｃとを積層している。本発明は、太陽電池本体１の半導体発電層９をアモルファスシリコンに特定しない。半導体発電層は、結晶シリコンや多結晶シリコンとすることもできる。また、太陽電池本体は、シリコン系に限らず、化合物半導体系や有機物系の半導体発電層とすることもできる。
【００２９】
半導体発電層９がアモルファスシリコンの太陽電池は、光を受光して発生したキャリアを有効に取り出すことが難しい。図に示すように、半導体発電層９の表面に、低抵抗な表面電極７を設ける太陽電池は、キャリアを効率よく出力できる。図１１に示す太陽電池は、半導体発電層９に透明電極を設けることなく、直接に表面電極７を設けている。この構造の太陽電池は、高価なＩＴＯ等の透明電極を設けないので、安価に製造できる特長がある。
【００３０】
ただ、本発明の太陽電池は、図１２ないし図１４に示すように、半導体発電層９の表面に、透明電極８を設けることもできる。これらの太陽電池は、誘電体アンテナ２の中央部分で生成されたキャリアを、透明電極８で効率よく収集できる特長がある。図１２ないし図１４の太陽電池本体１は、表面に透明電極８を有し、この透明電極８の表面に、誘電体アンテナ２と表面電極７を設けている。この構造の太陽電池は、金属製の表面電極７を低抵抗な状態で透明電極８にオーミック接触させている。透明電極８の表面にオーミック接触される表面電極７は、透明電極８の電気抵抗を極めて小さくする。したがって、透明電極８に電気抵抗の大きい、いいかえると優れた透光性のものを使用して、電極の電気抵抗を小さくできる。
【００３１】
さらに、図１１ないし図１４に示す太陽電池は、裏面電極１０の表面を、光を反射する光反射面１０Ａとしている。この裏面電極１０は、誘電体アンテナ２から太陽電池本体１に入った光を、図の矢印で示すように、表面の光反射面１０Ａで反射させる。この反射光は、表面電極７の裏側反射面７Ａで再び反射されて、太陽電池本体１の内部に閉じこめることができる。すなわち、これらの太陽電池は、誘電体アンテナ２から入射した光を、太陽電池本体１の内部で反射させて閉じ込めることにより、発電効率を向上させることできる。とくに、金属である表面電極７は、裏側反射面７Ａでより効率よく光を反射できる。
【００３２】
さらに、図１４に示す太陽電池は、裏面電極１０の光反射面１０Ａを凹凸面としている。この裏面電極１０は、誘電体アンテナ２から太陽電池本体１に入った光を、凹凸面である光反射面１０Ａで散乱させる。このため、誘電体アンテナ２から入射した光を太陽電池本体１の内部に閉じ込める効果を向上させて、発電効率をより高くできる特長がある。
【００３３】
さらに、図１３と図１４の太陽電池は、誘電体アンテナ２と太陽電池本体１との間に反射防止膜１１を設けている。この反射防止膜１１は、ＳｉＯ２、フッ素系ポリマーのような低屈折率の物質の薄膜である。反射防止膜１１の膜厚は、好ましくは、太陽電池の最大感度波長λmaxの１／４とする。この反射防止膜１１は、誘電体アンテナ２に集光された光を、反射することなく効率よく太陽電池本体１に入射させる。
【００３４】
さらに、本発明の太陽電池は、図１５ないし図１７に示すように、誘電体アンテナ２の表面側に表面層１４を設けることもできる。これらの図に示す表面層１４は、無数の誘電体アンテナ２や表面電極７を埋設する状態で設けている。表面層１４は、誘電率の低い材料、たとえば、四フッ化エチレン樹脂、ＦＲＰ等の誘電体で成形される。このように、表面に表面層１４を設けた太陽電池は、表面層１４で誘電体アンテナ２の凹凸を吸収できると共に、誘電体アンテナ２や表面電極７を保護できる特長がある。図１５と図１６に示す太陽電池は、表面層１４の表面を平滑面としているので外観を良くできる特長がある。さらに、図１７に示す太陽電池は、表面層１４の表面をテクスチュア面としている。テクスチュア面は、表面層１４の表面をエッチングして、微細なピラミッドを多数設けた形状に成形している。テクスチュア面の互いに隣接するピラミッドの間隔（Ｈ）は、１０〜５０μｍとすることができる。このように、表面層１４の表面をテクスチュア面とする構造は、光を効率よく吸収できる特長がある。
【００３５】
さらに、図１６と図１７に示す太陽電池は、表面層１４の表面に、反射防止膜１５を設けている。この反射防止膜１５は、ＳｉＯ２、フッ素系ポリマーのような低屈折率の物質の薄膜である。反射防止膜１５の膜厚は、太陽電池の最大感度波長λmaxの１／４であることが望ましい。反射防止膜は１５は、太陽電池に入射する光が表面で反射されるのを有効に防止して、光を効率よく吸収できる。とくに、図１７に示す太陽電池は、表面のテクスチュア面と反射防止膜１５との相乗効果で、光の閉じ込め効果をさらに向上して、より効率よく光を吸収できる。
【００３６】
さらに、図１８に示す太陽電池は、表面電極７の表面に放射線遮蔽層１６を設けている。放射線遮蔽層１６は、表面電極７の表面に、Ｐｂ等を数μｍ〜数１０μｍの薄膜状に成形している。この放射線遮蔽層１６は、放射線や宇宙線が半導体発電層９に侵入するのを阻止して、半導体発電層９に放射線や宇宙線による欠陥が入るのを有効に防止する。このため、この太陽電池は、この欠陥に起因するリーク電流の発生を極減して、起電力が低下するのを有効に防止できる。この太陽電池は、交換やメンテナンスが難しい用途に有効に利用できる。この太陽電池は、たとえば、人工衛星等に搭載して宇宙開発に有効利用できる。
【００３７】
図３ないし図１８に示す太陽電池は、無数の誘電体アンテナ２の間の凹部６であって、太陽電池本体１の表面の全面に表面電極７を設けている。これらの構造の太陽電池本体１は、表面電極７の面積を広くして、表面電極７の内部抵抗を有効に小さくできる特長がある。ただ、表面電極７は、図１９と図２０の平面図に示すように、無数の誘電体アンテナ２の間の凹部６に、部分的に設けることもできる。これらの図において、表面電極７は、クロスハッチングで示している。図１９に示す太陽電池は、誘電体アンテナ２の周辺部を除く部分に表面電極７を配設している。さらに、図２０に示す太陽電池は、凹部６に所定の間隔で表面電極７を格子状に配設している。これらの表面電極７は、凹部６の全面に配設する構造に比べると面積が小さくなるが、表面電極７は金属であるので、内部抵抗を十分に小さくできる。さらに、凹部６に部分的に表面電極７を設ける構造は、表面電極７が配設されない部分では、光を遮断することなく透過させて太陽電池本体１に供給できる。
【００３８】
以上の構造の太陽電池は、以下のようにして製作される。
［表面電極の形成工程］
（１）  太陽電池本体１の表面に、スパッタリングで金属膜を形成する。
（２）  ＰＲにてパターンを露光し、金属膜をエッチングして表面電極７のパターンを形成する。パターンニングされた表面電極７は、誘電体アンテナ２が形成される部分の金属膜が除去されている。
ただ、太陽電池本体は、ＰＲにてパターンを形成した後に金属膜を形成し、ＰＲを除去して表面電極を形成することもできる。
【００３９】
［誘電体アンテナの形成工程］
（１）  表面電極７を形成した太陽電池本体１の表面に、プラズマＣＶＤやスパッタリング等により誘電体の薄膜を形成させる。
（２）  誘電体の薄膜の表面にパターンニングを行い、誘電体の薄膜をエッチング加工して誘電体アンテナ２を形成する。図３ないし図１８に示す太陽電池は、表面電極７に当たる部分をエッチング加工して誘電体アンテナ２を形成する。このとき、誘電体アンテナ２は、所定の形状に形成される。
【００４０】
以上のようにして製作された太陽電池の分光感度を図２１のグラフに示す。このグラフにおいて、曲線Ａは、本発明の実施例の太陽電池の分光感度を、曲線Ｂは、従来の太陽電池であって、太陽電池本体の表面に櫛歯状の金属電極を配設した比較例の太陽電池の分光感度を、曲線Ｃは、太陽電池本体の表面に、誘電体アンテナを形成することなく、表面電極のみを形成した太陽電池の分光感度をそれぞれ示している。ただし、曲線Ａ〜Ｃで示す太陽電池は、１セルが１ｃｍ×２ｃｍのものであって、太陽電池本体に同じものを使用しており、半導体発電層を単結晶シリコンとしている。
【００４１】
さらに、曲線Ａで示す実施例の太陽電池は、誘電体アンテナ２をＳｉＯ２で円柱状に成形しており、高さ（Ｔ）を１．１μｍ、幅（Ｄ）を１μｍ、隣接する誘電体アンテナ間の間隔（Ｌ）を０．７μｍとしている。さらに、表面電極は、Ｔｉ上にＣｕを積層して全体の厚さが１μｍとなるように成形した金属薄膜で、凹部の全面に設けている。また、曲線Ｂで示す比較例の太陽電池は、図２２に示すように、太陽電池本体１の表面に、櫛歯状の金属電極１２を設けている。この金属電極１２は、Ｔｉ上にＣｕを積層して全体の厚さが１μｍとなるように成形した金属薄膜を細長いライン状としている。金属電極１２の幅は、７５μｍとしている。さらに、金属電極１２は、図に示すように、太陽電池本体１の表面の中央に本線１２Ａを配設すると共に、この本線１２Ａの両側に複数の櫛歯電極１２Ｂを突出して設けている。複数の櫛歯電極１２Ｂは、間隔（Ｗ）を５ｍｍとして等間隔に配設しており、櫛歯電極１２Ｂの突出長さ（ｌ）を５ｍｍとしている。さらにまた、曲線Ｃで示す太陽電池は、太陽電池本体の表面に、曲線Ａで示す太陽電池に設けたものと同じ表面電極のみを設けている。
【００４２】
このグラフの曲線Ｂと曲線Ｃを比較すると、櫛歯状の金属電極から表面電極に変更しただけでは、光を受光する感度が低下していることがわかる。これは、表面電極の面積を広くすることによって、光の透過率が低下したためであると考えられる。これに対して、曲線Ａと曲線Ｃを比較すると、曲線Ａで示す太陽電池が、曲線Ｃで示す太陽電池よりも極めて優れた受光感度を有することがわかる。このことは、曲線Ｃで示す太陽電池に誘電体アンテナを設けることにより、光を受光する感度が飛躍的に向上することを示している。これらのグラフからも明らかなように、本発明の太陽電池は、表面電極の面積を広くして内部抵抗を小さくするだけでなく、誘電体アンテナを設けることによって、優れた感度で光を集光できることがわかる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の太陽電池は、太陽から照射される電磁波をより効率よく受信して太陽電池本体に供給できると共に、発電電力を有効に出力できる特長がある。それは、本発明の太陽電池が、太陽電池本体の表面側に、誘電体でもって無数の誘電体アンテナを突出して設けると共に、この誘電体アンテナの間の凹部に太陽電池本体の表面電極を配設しているからである。太陽電池本体の表面から突出する無数の誘電体アンテナは、先端面に入射する電磁波のみでなく、近傍を通過する電磁波も受信して、効率よく太陽電池本体に供給できる。このため、この誘電体アンテナの間の凹部に太陽電池本体の表面電極を配設しても、優れた感度で電磁波を受信できる。とくに、この表面電極は、透光性を低くできるので、比抵抗が低い材質を使用して、しかも、広い面積で設けることができる。このため、表面電極の内部抵抗を小さくして、太陽電池本体で発電された電力を有効に出力できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  太陽から照射される電磁波の海面における強度を示すグラフ
【図２】  結晶シリコン太陽電池の分光感度特性を示すグラフ
【図３】  本発明の一実施例の太陽電池の表面部分を示す拡大断面斜視図
【図４】  誘電体アンテナの他の一例を示す拡大断面斜視図
【図５】  誘電体アンテナの他の一例を示す拡大断面斜視図
【図６】  誘電体アンテナの他の一例を示す拡大断面斜視図
【図７】  誘電体アンテナの他の一例を示す拡大断面斜視図
【図８】  誘電体アンテナの他の一例を示す拡大断面図
【図９】  本発明の他の実施例の太陽電池の表面部分を示す拡大断面図
【図１０】  本発明の他の実施例の太陽電池の表面部分を示す拡大断面図
【図１１】  本発明の他の実施例の太陽電池の概略断面図
【図１２】  本発明の他の実施例の太陽電池の概略断面図
【図１３】  本発明の他の実施例の太陽電池の概略断面図
【図１４】  本発明の他の実施例の太陽電池の概略断面図
【図１５】  本発明の他の実施例の太陽電池の概略断面図
【図１６】  本発明の他の実施例の太陽電池の概略断面図
【図１７】  本発明の他の実施例の太陽電池の概略断面図
【図１８】  本発明の他の実施例の太陽電池の概略断面図
【図１９】  本発明の他の実施例の太陽電池の拡大平面図
【図２０】  本発明の他の実施例の太陽電池の拡大平面図
【図２１】  本発明の一実施例の太陽電池と比較例の太陽電池の分光感度特性を示すグラフ
【図２２】  従来の太陽電池の表面に櫛歯状の金属電極を配設した状態を示す平面図
【符号の説明】
１…太陽電池本体
２…誘電体アンテナ
４…平面板
５…誘電率が低い材料
６…凹部
７…表面電極            ７Ａ…裏側反射面
８…透明電極
９…半導体発電層        ９Ａ…ｎ型アモルファスシリコン層
９Ｂ…ｉ型アモルファスシリコン層
９Ｃ…ｐ型アモルファスシリコン層
１０…裏面電極          １０Ａ…光反射面
１１…反射防止膜
１２…金属電極          １２Ａ…本線
１２Ｂ…櫛歯電極
１３…受光部
１４…表面層
１５…反射防止膜
１６…放射線遮蔽層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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