JP6957420B2 - 発電素子、発電モジュール、発電装置及び発電システム - Google Patents
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Description
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1(a)〜図1(c)は、第1実施形態に係る発電素子を例示する模式的斜視図である。
図1(a)に示すように、第1実施形態に係る発電素子110は、第1導電層E1、第2導電層E2、第1部材11及び第2部材12を含む。
図2(a)及び図2(c)は、第1モデルM1に対応する。図2(c)は、図2(a)の一部を拡大して示している。図2(b)及び図2(d)は、第2モデルM2に対応する。図2(d)は、図2(b)の一部を拡大して示している。これらの図の横軸は、Z軸方向に沿う位置pZ(μm)である。縦軸は、エネルギーEn(eV)である。これらの図には、伝導帯のエネルギーEnが示されている。
図3は、上記の第2モデルM2に関するシミュレーション結果を例示している。この例において、第1導電層E1及び第2導電層E2は、Moである。第1部材11及び第2部材12のそれぞれは、AlN層である。第1部材11及び第2部材12のそれぞれの厚さは、2.02μmである。
図4の横軸は、AlGaN層におけるAl組成比CAlである。縦軸は、Al組成比CAlを有するAlGaN層において得られる最高のキャリア濃度CC(/cm3)である。図4に示すように、Al組成比CAlが高いと、最高のキャリア濃度CCは低くなる。
第2実施形態は、発電素子の製造方法に係る。第1実施形態に係る発電素子110または111は、例えば、本製造方法により製造できる。
図6(a)に示すように、基体50sの上に第1膜11Fを形成する。第1膜11Fは、第1部材11及び第2部材12の少なくともいずれかとなる。この例では、第1膜11Fは、中間膜40、第2膜42及び第1膜41を含む。基体50sと第1膜41との間に中間膜40が設けられる。中間膜40と第1膜41との間に第2膜42が設けられる。
図7(a)に示すように、実施形態に係る発電モジュール210においては、第1実施形態に係る発電素子110を含む。この例では、基板120の上において、複数の発電素子110が並ぶ。発電素子110の代わりに、発電素子111が用いられても良い。
図8(a)及び図8(b)に示すように、実施形態に係る発電装置310(すなわち、第1実施形態に係る発電素子110または発電モジュール210)は、太陽熱発電に応用できる。
Claims (18)
- 第1導電層と、
第2導電層と、
前記第1導電層と前記第2導電層との間に設けられた第1部材と、
前記第1部材と前記第2導電層との間に設けられ前記第1部材から離れた第2部材と、
を備え、
前記第1部材は、
Alx1Ga1−x1N(0≦x1<1)を含む第1領域と、
Alx2Ga1−x2N(x1<x2≦1)を含み前記第1領域と前記第2部材との間に設けられた第2領域と、
を含み、
前記第1部材の<000−1>方向は、前記第1導電層から前記第2導電層への向きの成分を有し、
前記第1部材は、Al x3 Ga 1−x3 N(x1<x3<x2)を含む第3領域をさらに含み、
前記第3領域は、前記第1領域と前記第2領域との間に設けられた、発電素子。 - 前記第1部材は、前記第2部材に対向する第1面を有し、
前記第1面は、(000−1)面である、請求項1記載の発電素子。 - 前記第1部材は、Al、Ga及びNを含み、
前記第1部材の少なくとも一部におけるAl組成比は、前記第1導電層から前記第2導電層への前記向きにおいて上昇する、請求項1または2に記載の発電素子。 - 前記第2部材は、
Aly1Ga1−y1N(0≦y1<1)を含む第1対向領域と、
Aly2Ga1−y2N(y1<y2≦1)を含み前記第1対向領域と前記第1部材との間に設けられた第2対向領域と、
を含み、
前記第2部材の<000−1>方向は、前記第2導電層から前記第1導電層への向きの成分を有する、請求項1または2に記載の発電素子。 - 第1導電層と、
第2導電層と、
前記第1導電層と前記第2導電層との間に設けられた第1部材と、
前記第1部材と前記第2導電層との間に設けられ前記第1部材から離れた第2部材と、
を備え、
前記第1部材は、
Alx1Ga1−x1N(0≦x1<1)を含む第1領域と、
Alx2Ga1−x2N(x1<x2≦1)を含み前記第1領域と前記第2部材との間に設けられた第2領域と、
を含み、
前記第1部材の<000−1>方向は、前記第1導電層から前記第2導電層への向きの成分を有し、
前記第2部材は、
Al y1 Ga 1−y1 N(0≦y1<1)を含む第1対向領域と、
Al y2 Ga 1−y2 N(y1<y2≦1)を含み前記第1対向領域と前記第1部材との間に設けられた第2対向領域と、
を含み、
前記第2部材の<000−1>方向は、前記第2導電層から前記第1導電層への向きの成分を有する、発電素子。 - 前記第2部材は、前記第1部材に対向する第2面を有し、
前記第2面は、(000−1)面である、請求項4または5に記載の発電素子。 - 前記第2部材は、Aly3Ga1−y3N(y1<y3<y2)を含む第3対向領域をさらに含み、
前記第3対向領域は、前記第1対向領域と前記第2対向領域との間に設けられた、請求項4〜6のいずれか1つに記載の発光素子。 - 前記第2部材は、Al、Ga及びNを含み、
前記第2部材の少なくとも一部におけるAl組成比は、前記第2導電層から前記第1導電層への前記向きにおいて上昇する、請求項4〜6のいずれか1つに記載の発電素子。 - 前記第1領域は、Si、Ge、Te及びSnよりなる群から選択された少なくとも1つの元素を含む、請求項1〜8のいずれか1つに記載の発電素子。
- 前記第2領域における前記元素の濃度は、前記第1領域における前記元素の濃度よりも高い、請求項9記載の発電素子。
- 前記第1領域におけるキャリア濃度は、前記第2領域におけるキャリア濃度よりも高い、請求項1〜10のいずれか1つに記載の発電素子。
- 前記x2は、0.8以上である、請求項1〜11のいずれか1つに記載の発電素子。
- 前記第2部材の少なくとも一部は、Si、Ge、Te及びSnよりなる群から選択された少なくとも1つを含む、請求項1〜12のいずれか1つに記載の発電素子。
- 前記第1部材は、前記第1導電層と電気的に接続され、
前記第2部材は、前記第2導電層と電気的に接続された、請求項1〜13のいずれか1つに記載の発電素子。 - 前記第1部材の温度が第2部材の温度よりも高いときに、
前記第1部材から電子が放出され、
前記電子は、前記第2部材に到達する、請求項1〜14のいずれか1つに記載の発電素子。 - 請求項1〜15のいずれか1つに記載の前記発電素子を複数備えた発電モジュール。
- 請求項16記載の前記発電モジュールを複数備えた発電装置。
- 請求項17記載の発電装置と、
駆動装置と、
を備え、
前記駆動装置は、前記発電装置を太陽の動きに追尾させる、発電システム。
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