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公開番号2025032972
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-12
出願番号2024121732
出願日2024-07-29
発明の名称エネルギー収集体の特定の配列を有する光起電力電池及びかかる電池の製造方法
出願人ウーテーアー・エス・アー・マニファクチュール・オロロジェール・スイス
代理人個人,個人,個人
主分類H10F 10/17 20250101AFI20250305BHJP()
要約【課題】前面収集体内の電圧降下を実質的に低減する電流収集体又は周辺バスの特定の配列を有する光起電力電池を提供する。
【解決手段】光起電力電池1は、第1の前面収集体層と、第1層上のアモルファスシリコン層6と、アモルファスシリコン層6上の第2の導電層8とを含む。第2の導電層8から第1層までの電気接続部が、アモルファスシリコン層6を貫通するように作られる。第2の導電層8から第1層までの電気接続部は、光起電力電池の周縁においてアモルファスシリコン層6を貫通するように作られ、導電層8は正の周縁バス8’及び負の周縁バスを含み、正の周縁バス8’は、正の周縁バスの一端においてTCO第1層と少なくとも一つの正の接続端子とに接続され、負の周縁バスは負の接続端子に接続され、正の周縁バスと負の周縁バスとは、正の周縁バスが負の周縁バスよりも長い状態で互いに対して非対称的である。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
携帯用オブジェクトの透明なガラスの内面に又は文字盤に配列されることが意図された光起電力電池（１）であって、前記光起電力電池（１）は、前面収集体（４）を構成する第１の透明導電（ＴＣＯ）層と、前記第１の前面収集体層（４）上のアモルファスシリコン層（６）と、前記アモルファスシリコン層（６）上の後面収集体を構成する導電層（８）と、前記アモルファスシリコン層（６）を貫通するように作られた前記導電層（８）から前記第１の前面収集体層（４）までの電気接続部とを含み、
特徴は、
前記第２の導電層（８）から前記第１の前面収集体層（４）までの前記電気接続部が、前記アモルファスシリコン層（６）を、前記光起電力電池の周縁において貫通するように作られることと、
前記導電層（８）が正の周縁バス（８’）及び負の周縁バスを含み、前記正の周縁バス（８’）が、前記正の周縁バスの一端において前記第１の前面収集体層（４）と少なくとも一つの正の接続端子（８’ａ，８’ｂ）とに接続され、前記負の周縁バスが負の接続端子に接続されることと、
前記正の周縁バスと前記負の周縁バスとが、前記正の周縁バスが前記負の周縁バスよりも大きな長さを有する状態で互いに対して非対称的であることと
にある、光起電力電池（１）。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記正の周縁バスの厚さ及び幅が、前記負の周縁バスの厚さ及び幅と実質同一であることと、
前記正の周縁バスの長さが、前記負の周縁バスの長さよりも少なくとも１０倍以上であることと
を特徴とする、請求項１に記載の光起電力電池（１）。
【請求項３】
前記導電層（８）と前記ＴＣＯ第１層（４）との前記電気接続部が、第２の金属層である第２の導電層（８）において製造される前記正の周縁バスの全長にわたって前記アモルファスシリコン層（６）を貫通するように作られることを特徴とする、請求項１に記載の光起電力電池（１）。
【請求項４】
前記金属層がアルミニウムの層であることを特徴とする、請求項３に記載の光起電力電池（１）。
【請求項５】
前記光起電力電池は平面視で円柱であり、
特徴は、
前記正の周縁バスが、前記ＴＣＯ第１層（４）との周縁電気接続部を全長にわたって有する３３０°の総円弧を示すことと、
前記正の周縁バスが、第１の正の接続端子（８’ａ）において第１の側で終端し、第２の正の接続端子（８’ｂ）において第２の対向側で終端することと、
前記負の接続端子を含む前記負の周縁バスが、各側に前記正の周縁バスの前記第１の正の接続端子（８’ａ）及び前記正の周縁バスの前記正の接続端子（８’ｂ）を有する３０°未満の円弧に追従することと
にある、請求項３に記載の光起電力電池（１）。
【請求項６】
前記光起電力電池は平面視で円柱であり、
特徴は、
前記正の周縁バスが、前記ＴＣＯ第１層（４）との周縁電気接続部を全長にわたって有する３５０°の総円弧を示すことと、
前記正の周縁バスが、第１の正の接続端子（８’ａ）において第１の側で終端し、第２の正の接続端子（８’ｂ）において第２の対向側で終端することと、
前記負の接続端子を含む前記負の周縁バスが、各側に前記正の周縁バスの前記第１の正の接続端子（８’ａ）及び前記正の周縁バスの前記正の接続端子（８’ｂ）を有する１０°未満の円弧に追従することと
にある、請求項３に記載の光起電力電池（１）。
【請求項７】
前記ＴＣＯ第１の前面層（４）からの様々な連続層が、前記光起電力電池の一部を形成する前記携帯用オブジェクト（２）の前記ガラスとの単一セグメント光起電力電池アセンブリを形成するべく、前記携帯用オブジェクトの前記ガラスの内面に製造されることを特徴とする、請求項１に記載の光起電力電池（１）。
【請求項８】
前記導電層（８）が、前記負の周縁バスの前記負端子に接続された中心部分において、前記光起電力電池を半透明にする透かし細工部分を含む金属層であることを特徴とする、請求項１に記載の光起電力電池（１）。
【請求項９】
請求項１に記載の光起電力電池（１）を製造する方法であって、
ＴＣＯ第１層（４）にアモルファスシリコン層（６）を堆積するステップと、
前記ＴＣＯ第１層（４）へのアクセスを与えるべく前記アモルファスシリコン層（６）を貫通する開口（１２）を作るステップと、
前記アモルファスシリコン層（６）に導電層（８）を、前記導電層（８）の一部が前記ＴＣＯ第１層（４）に接触する状態で堆積するステップと
を含み、
前記方法は、
前記光起電力電池（１）の周縁エリアに位置する前記アモルファスシリコン層（６）を貫通するように前記開口を作るステップと、
前記導電層（８）を、前記導電層（８）を貫通するように前記導電層に開口（１２’）を製造することによって、一方で、前記ＴＣＯ前面層（４）に接触して前記正の周縁バス（８’）を製造するように、他方で、前記金属層が、前記光起電力電池の負端子（８）に接続された前記負の周縁バスの複数部分に接続されるように、分離するステップと
を特徴とする、方法。
【請求項１０】
前記導電層（８）は、アルミニウムの層のような金属層である、請求項９に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流の形態でエネルギーを収集する収集体の特定の配列を有する光起電力電池、及びかかる光起電力電池の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【０００２】
すなわち、本発明は、腕時計のような携帯用電子オブジェクトに使用するための光起電力電池の効率を最適化することから構成される。
【背景技術】
【０００３】
各光起電力電池は、それを受容する携帯用オブジェクトの形状に適合した一般的な形状を有する。典型的に、この光起電力電池は、それを受容する携帯用オブジェクトのガラス内面に、又は携帯用オブジェクトの外側から可視の文字盤の表面に配列された円柱状の電池であり得る。
【０００４】
かかる光起電力電池は、一セットの層によって製造される。一セットの層とは、特に、周囲光に対して透明な、前面収集体と称される第１の前面層であり、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ又はＡＺＯ）の層によって製造され得る。この第１の層は、文字盤に向かい合う携帯用オブジェクトのガラス内面に配列されてよく、そこには、吸収体と称されるアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）薄層のｐ－ｉ－ｎ型シーケンス（ｐドープ、真性ｉ、ｎドープ）が堆積されるのが典型的であり、その吸収体は、吸収した光放射を正電荷キャリア（正孔）及び負電荷キャリア（電子）に変換する。構造は典型的に、後面収集体と称される第２の導電層、例えばアルミニウム又は他の金属の組み合わせ、によって終わる。
【０００５】
この構成において、正電荷キャリアは前面収集体に向かってドリフトする。前面収集体において正電荷キャリアは、外部電気回路からの電子によって中和される。負電荷キャリアは後面収集体に向かってドリフトする。後面収集体において負電荷キャリアは、外部回路に電子を供給し、後面収集体と前面収集体との間に負電荷電流を形成する。慣例によれば、これは正極と負極との間に流れる（正の）電流を対象とするので、つい先ほどの構成においては電荷電流が負となる。
【０００６】
初期に、一つの金属レベルのみを使用する技術として、図１に示される一実施形態が、先行技術に係る光起電力電池の製造のために提案されている。この実施形態において、電流収集体又は周辺バスが、対称的な設計で、すなわち、ほぼ同一の長さ、幅及び厚さの周辺バスを有する設計で、円形電池の円周のまわりに２つの半リング又は半円弧を形成する。典型的には、これらのバスは、光起電力電池の前面収集体における電流の可能な限り均一な分布を促すように、可能な限り長くなければならないので、抵抗損失が減少する。
【０００７】
図１に示される単一セグメント電池と称される均一な光起電力電池の場合、電流ラインは、２つの周辺バスの間で近似的に直線状かつ平行な経路をたどることがわかる。前面集電体を形成するべく使用される現在の透明導電層技術によれば、その層抵抗は、後面収集体を形成するべく電池の後面に堆積される薄層の層抵抗よりも少なくとも１～２桁大きいことに留意すべきである。
【０００８】
この層抵抗の差は、電流が流れたときに前面収集体に、後面収集体よりもかなり高い電位勾配を、電流値が増加するにつれて増加する電力損失とともにもたらす。
【発明の概要】
【０００９】
したがって、本発明は、前面収集体内の電圧降下を実質的に低減する電流収集体又は周辺バスの特定の配列を有する光起電力電池を提案する。この電圧降下は、光の捕獲後に吸収層によって生成される電流によって誘導される。
【００１０】
この目的に向けて、本発明は、独立請求項１に規定されるように、前面収集体を横切る電圧降下を実質的に低減するように配列された光起電力電池に関する。
（【００１１】以降は省略されています）

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