[0002] 本发明涉及发电系统。

[0003] 以往，利用将光能转换为电能来发电的太阳能电池。主要使用太阳光来作为该光能。

[0004] 例如，通过层叠p型半导体层和n型半导体层来形成太阳能电池。就太阳能电池而言，接受太阳光等光而在pn接合部生成电子-空穴对(electron-hole pair)，由此生成电动势。

[0005] 就太阳能电池的形成材料而言，有无机物类及有机物类。在无机物类的太阳能电池中，主要使用Si来作为无机物半导体材料。通过将杂质添加到Si中来控制p型或n型的极性。

[0006] 另外，在有机物类太阳能电池中，使用有机色素、导电性聚合物(polymer)等的有机化合物或碳纳米管等来作为有机半导体材料。并且，例如，将这些材料配置在玻璃等电绝缘性基板上来形成太阳能电池。

[0007] 现有技术文献

[0008] 专利文献

[0009] 专利文献1：日本特开昭58-78066号公报

[0010] 专利文献2：日本特开平9-15353号公报

[0011] 专利文献3：日本特开2007-81097号公报

[0044] 下面，参照附图，对本说明书所公开的发电系统的优选的第一实施方式，进行说明。其中，应当注意本发明的技术范围并不限定于这些实施方式，本发明的技术范围涉及在权利要求书的范围所记载的发明和其等同物。

[0045] 图1是示出了本说明书所公开的发电系统的第一实施方式的图。图2是示出了图1所示出的发电装置的pn层叠体的配置状态的图。图3的(A)部分是图2的pn层叠体的放大俯视图，图3的(B)部分是沿图3(A)的X-X线的剖面图。图4是用于说明图1的发电装置的pn层叠体及模式切换部的图。

[0046] 如图1所示，发电系统1具有发电装置10和用于控制发电装置10的控制装置30。

[0047] 发电装置10能够具有：多个pn层叠体11，这些pn层叠体11是通过层叠p型半导体层11a和n型半导体层11b而构成的；模式切换部16，其与这些pn层叠体11相连接，用于切换至光发电模式或热发电模式。

[0048] 发电装置10在光发电模式中进行将光能转换为电能的光发电。另外，发电装置10在热发电模式中能够进行将热能转换为电能的热发电。

[0049] 发电装置10例如可以在能够利用太阳光的白天以光发电模式发电，在不能利用太阳光的夜晚则以热发电模式发电。

[0050] 控制装置30能够具有切换判断部31，该切换判断部31进行将发电装置10切换至光发电模式或热发电模式的判断，并使模式切换部16执行模式切换处理。另外，控制装置30能够具有：计时部32，其提供切换判断部31用于判断模式切换的时刻；存储部33，其存储有用于使切换判断部31判断切换至光发电模式或热发电模式的信息。

[0051] 在存储部33中能够存储设置了发电系统1的地点的纬度或高度等的信息、基于以前统计的日照概率、可预想到的光发电的发电量大于热发电的发电量的日期和时间。

[0052] 切换判断部31，在由计时部32提供的时刻，基于存储在存储部33中的信息，来进行将发电装置10切换至光发电模式或热发电模式的判断。

[0053] 例如能够用个人计算机形成控制装置30。另外，能够用ROM(只读存储器)或闪存器等半导体存储装置、磁存储装置等来形成存储部33。

[0054] 如图1所示，将由发电装置10以光发电模式发电生成的电力，从+Vsol及-Vsol经由整流器70输出至功率调节器(power conditioner)50。由于以太阳发电模式发电生成的电力随着光强度的变化而发生变动，因而使用功率调节器50来将输出的电功率调整为恒定的输出电压+Vout后输出至负载。

[0055] 由于在功率调节器50的输出电路上并联蓄电器60，因而能够进一步防止因天气而导致的光发电电功率的变动。

[0056] 另外，同样地，将由发电装置10以热发电模式发电生成的电力，从+VTE及-VTE经由整流器70输出至功率调节器50之后再输出至负载。

[0057] 整流器70防止以光发电模式发电生成的电力逆流至+VTE。另外，整流器70防止以热发电模式发电生成的电力逆流至+Vsol。

[0058] 此外，也可以将蓄电池60配置在发电装置10和功率调节器50之间。

[0059] 下面，进一步对发电装置10进行说明。

[0060] 如图2所示，pn层叠体11具有纵向长的矩形形状。形成pn层叠体11的p型半导体层11a和n型半导体层11b均具有纵向长的矩形形状。以使p型半导体层11a和n型半导体层11b的长度方向相一致的方式，层叠p型半导体层11a和n型半导体层11b。

[0061] pn层叠体11具有与下侧的半导体层形状相同的电绝缘性基板12。在pn层叠体11中，在基板12上层叠了p型半导体11a及n型半导体层11b。

[0062] 在发电装置10中，在pn层叠体11的宽度方向上隔开间隔将多个pn层叠体11配置排成一列。在这里，宽度方向是指与pn层叠体11的长度方向正交的方向。

[0063] 如图2所示，也可以使相邻的pn层叠体11的p型半导体层11a和n型半导体层11b的层叠顺序不同。

[0064] 在图2的(B)部分的左侧的pn层叠体11中，优选使配置在基板12一侧的n型半导体层11b的尺寸大于配置在该n型半导体层11b上的p型半导体层11a的尺寸。另外，在图2的(A)部分的中央的pn层叠体11中，优选使配置在基板12一侧的p型半导体层11a的尺寸大于配置在该p型半导体层11a上的n型半导体层11b的尺寸。

[0065] 在光发电模式中，就pn层叠体11而言，在p型半导体层11a和n型半导体层11b之间的pn接合部分将光能转换为电能。

[0066] 另外，在热发电模式中，pn层叠体11通过在p型半导体层11a或n型半导体层11b的长度方向上的两个端部设定温度差，从而在长度方向上生成电动势，由此将热能转换为电能。

[0067] 此外，在图2的(A)部分及(B)部分中，为了说明简单，示出了以一列配置三个pn层叠体11的状态，但也可以将更多的pn层叠体11配置成一列。另外，就发电装置10而言，也可以将多个pn层叠体11配置成二维阵列状。

[0068] 接着，参照图3的(A)部分及(B)部分，进一步对pn层叠体11的结构进行说明。在图3的(A)部分及(B)部分示出的pn层叠体11中，在n型半导体层11b上层叠了p型半导体层11a，但在后述的说明中还可适当应用在p型半导体层11a上层叠了n型半导体层
11b而成的pn层叠体。

[0069] 就pn层叠体11而言，除了具有上述的p型半导体11a、n型半导体11b及基板12之外，还具有形成在p型半导体层11a上方的整个表面上的整面电极，以作为上部电极13。上部电极13能够透过太阳光(透明)。以使上部电极13一侧朝向太阳的方式，配置pn层叠体11。

[0070] 另外，pn层叠体11还具有在n型半导体层11b的下方隔开形成的齿梳型电极，以作为下部电极14。在n型半导体层11b的长度方向上隔开间隔而配置多个下部电极14。

[0071] 并且，就pn层叠体11而言，在n型半导体层11b的长度方向上的两个端部形成有端部电极15a、15b，该端部电极15a、15b用于连接其他pn层叠体的半导体层或者用于输出进行热发电而生成的电功率。端部电极15a、15b配置在n型半导体层11b上的未层叠p型半导体层11a的部分。

[0072] 进而，在基板12上形成有多个槽12a，这些槽12a用于防止在基板12内导热。如图3的(B)部分所示，随着与pn层叠体11的长度方向上的一个端部11d接近，多个槽12a的间隔逐渐增大。即，随着与pn层叠体11的长度方向上的另一端部11c接近，槽12a的间隔逐渐减小。

[0073] 在将pn层叠体11作为热电元件来使用的情况下，在pn层叠体11的长度方向上的两个端部设定温度差。例如，将端部电极15a一侧设定为低温区域，将端部电极15b一侧设定为高温区域。此时，连接有端部电极15a、15b的n型半导体层11b的长度方向上的两个端部的温度差越大，则n型半导体层11b内的电动势越大。

[0074] 因此，就pn层叠体11而言，在与其长度方向正交的方向上设置多个槽12a。通过设置该槽12a，例如在将端部电极15b一侧设定为高温区域的情况下，能够防止热能从端部电极15b一侧经由基板12而传递到作为低温区域的端部电极15a一侧。

[0075] 能够使用含有Si或Ge来作为主成分的无机半导体材料，来作为p型半导体层11a及n型半导体层11b的形成材料。

[0076] 从降低制造成本的观点出发，优选使用形成在基板12上的Poly-Si(多晶硅)薄膜，来作为p型半导体层11a及n型半导体层11b。

[0077] 另外，若使用p型Si基板来作为基板12，则能够将基板12作为p型半导体层。同样地，若使用n型Si基板来作为基板12，则能够将基板12作为n型半导体层。特别地，通过使用单晶Si基板或多晶Si基板来作为基板12，能够提高光发电性能。

[0078] 例如，能够使用B、Al、Ga或In来作为添加到p型半导体层11a中的p型掺杂物。另外，例如，能够使用P、As或Sb来作为添加到n型半导体层11b中的n型掺杂物。

[0079] 例如能够使用ITO、ZnO或TiO2来作为上部电极13的形成材料。

[0080] 例如，能够使用玻璃、氧化铝或石英等来作为基板12的形成材料。

[0081] 接着，参照图4，进一步对发电装置10的模式切换部16进行说明。在图4中，在宽度方向上隔开间隔而配置三个pn层叠体11，由模式切换部16通过变更多个pn层叠体11之间的连接来将发电装置10切换至光发电模式或热发电模式。

[0082] 模式切换部16，针对多个pn层叠体11，通过使p型半导体层11a之间并联且使n型半导体层11b之间并联，来切换至光发电模式。

[0083] 具体而言，如图4所示，模式切换部16具有：第一开关元件17a、17b，它们使p型半导体层11a之间并联；第二开关元件18a、18b，它们使n型半导体层11b之间并联。

[0084] 第一开关元件17a经由上部电极13及下部电极14来连接图4左侧的p型半导体层11a和图4中央的p型半导体层11a。另外，第一开关元件17b经由上部电极13来连接图4中央的p型半导体层11a和图4右侧的p型半导体层11a。

[0085] 第二开关元件18a经由上部电极13来连接图4左侧的n型半导体层11b和图4中央的n型半导体层11b。另外，第一开关元件18b经由上部电极13及下部电极14来连接图4中央的n型半导体层11b和图4右侧的n型半导体层11b。

[0086] 第一开关元件17a、17b和第二开关元件18a、18b与用于切换至光发电模式的通用的PV模式切换信号线16a相连接。第一开关元件17a、17b和第二开关元件18a、18b在接收到来自PV模式切换信号线16a的信号时成为导通状态。PV模式切换信号线16a与模式切换部16相连接。

[0087] 另外，模式切换部16，通过使分别位于不同的pn层叠体11上的p型半导体层11a和n型半导体层11b串联，来切换至热发电模式。

[0088] 具体而言，模式切换部16具有第三开关元件19a、19b，所述第三开关元件19a、19b，针对不同的pn层叠体11，经由端部电极15a、15b来连接各自的p型半导体层11a和n型半导体层11b。

[0089] 第三开关元件19a经由端部电极15a来连接图4左侧的n型半导体层11b和图4中央的p型半导体层11a。另外，第三开关元件19b经由端部电极15b来连接图4中央的p型半导体层11a和图4右侧的n型半导体层11b。

[0090] 第三开关元件19a、19b与用于将发电装置10切换至热发电模式的TE模式切换信号线16b相连接。第三开关元件19a、19b在接收到来自TE模式切换信号线16b的信号时成为导通状态。TE模式切换信号线16b与模式切换部16相连接。

[0091] 各pn层叠体11配置有用于连接这些下部电极14的第五开关元件21。如图4所示，在各pn层叠体11中，并联多个第五开关元件21，通过导通第五开关元件来使多个下部电极14并联。

[0092] 第五开关元件21与用于将发电装置10切换至光发电模式的PV模式切换信号线16a相连接。第五开关元件21在接收到来自PV模式切换信号线16a的信号时成为导通状态。

[0093] 在本实施方式中，第一开关元件17a、17b、第二开关元件18a、18b、第三开关元件19a、19b及第五开关元件21是常截止(normally off)晶体管(transistor)。常截止表示，在未接收到来自PV模式切换信号线16a或TE模式切换信号线16b的信号的情况下，晶体管成为非导通状态，接收到信号时成为导通状态。另外，也可以使用继电器或机械开关来作为各开关元件。

[0094] 接着，对发电装置10以光发电模式发电的动作进行说明。

[0095] 首先，在光发电模式中，模式切换部16将信号输出至PV模式切换信号线16a，由此第一开关元件17a、17b、第二开关元件18a、18b及第五开关元件21成为导通状态。另一方面，由于不向TE模式切换信号线16b输出信号，因而第三开关元件19a、19b处于非导通状态。

[0096] 通过使第一开关元件17a、17b成为导通状态，针对多个pn层叠体11，使p型半导体层11a之间并联。另外，通过使第二开关元件18a、18b成为导通状态，针对多个pn层叠体11，使n型半导体层11b之间并联。

[0097] 另外，通过使第五开关元件21成为导通状态，来使各pn层叠体11的多个下部电极14之间并联。

[0098] 并且，通过使太阳光等的光照射在各pn层叠体11的上表面，使各pn层叠体11将光能转换为电能而进行发电。从输出端子+Vsol及-Vsol输出这样生成的电功率。

[0099] 接着，对发电装置10以热发电模式发电的动作进行说明。

[0100] 首先，在热发电模式中，模式切换部16将信号输出至TE模式切换信号线16b，由此第三开关元件19a、19b成为导通状态。另一方面，由于不向PV模式切换信号线16a输出信号，因而第一开关元件17a、17b、第二开关元件18a、18b及第五开关元件21处于非导通状态。

[0101] 通过使第三开关元件19a、19b成为导通状态，使分别位于不同的pn层叠体11上的p型半导体层11a和n型半导体层11b串联。

[0102] 并且，将各pn层叠体11上的电极端子15b一侧的长度方向上的一个端部11d设定为高温区域H，并将长度方向上的另一端部11c设定为低温区域L，由此设定温度差。

[0103] 若在p型半导体层11a和n型半导体层11b各自的长度方向上产生温度梯度(温度差)，则基于塞贝克效果而产生电动势。在p型半导体层11a和n型半导体层11b中，温度梯度的电动势的方向是相反方向。在发电装置10中，由于使p型半导体层11a和n型半导体层11b串联，因而能够使各半导体层的电动势的方向相一致而进行发电。从输出端子+VTE及-VTE输出这样生成的电功率。

[0104] 发电系统1使用发电装置10，例如在白天利用太阳光来以光发电模式发电，在不能利用太阳光的夜晚则能够利用地热来以热发电模式发电。

[0105] 在夜晚，大多是地面温度高于大气温度的情况。例如，若将pn层叠体11水平配置在地面上，则基板12上未形成槽12a的端部电极15b一侧的温度接近地面温度而成为高的温度。另一方面，基板12上形成有多个槽12a的端部电极15a一侧，由于因槽12a的绝热作用而难以传导地热，因而相对于接近大气温度而成为低的温度。这样，能够在pn层叠体11的长度方向上形成温度梯度而进行热发电。

[0106] 这样，发电系统1能够与天气无关地全天发电。

[0107] 若采用上述的本实施方式的发电系统1，则在热发电模式中能够将光能转换为电能。另外，在可利用的光能不充分的情况下，能够以热发电模式进行热发电。

[0108] 另外，发电系统1使用同一个半导体层来作为光发电元件及热发电元件，并通过变更pn层叠体的p型半导体层11a和n型半导体层11b的电连接来切换发电模式，因而具有简易的结构。

[0109] 并且，通过控制装置30来选择光发电模式或热发电模式而选择发电量高的模式，由此能够进行高效的发电。

[0110] 接着，参照图5，对上述实施方式的变形例进行说明。

[0111] 就发电装置10而言，如图5的(A)部分及(B)部分所示，也可以使相邻的pn层叠体11的p型半导体层11a和n型半导体层11b的层叠顺序相同。在图5的(A)部分及(B)部分示出的例中，在宽度方向上将三个pn层叠体11配置为一列，在各pn层叠体11中，p型半导体层11a层叠在n型半导体层11b上。

[0112] 模式切换部16，在光发电模式中，针对多个pn层叠体11，使p型半导体层11a之间并联，并使n型半导体层11b之间并联。关于该点，除了布线的连接方法不同之外，其他内容与上述的实施方式相同。

[0113] 另外，模式切换部16在热发电模式中，使分别位于不同的pn层叠体11上的p型半导体层11a和n型半导体层11b串联。关于该点，除了布线的连接方法不同之外，其他内容也与上述的实施方式相同。

[0114] 在该变形例中，由于所有的pn层叠体11的结构相同，因而pn层叠体的制造变得简单。

[0115] 接着，参照附图，对本说明书所公开的第二～第七实施方式的发电系统，进行说明。关于对第二～第七实施方式未特别进行说明的点，可适当适用对上述第一实施方式的详细说明。另外，在图6～图14中，对与图1～图4相同的结构要素标注了相同的附图标记。

[0116] 下面，参照图6，对本说明书所公开的第二实施方式的发电系统进行说明。图6是示出了本说明书所公开的发电系统的第二实施方式的pn层叠体及模式切换部的图。

[0117] 就本实施方式的发电系统而言，与上述第一实施方式的不同点在于，模式切换部16具有常导通(normally on)类型的第三开关元件19。

[0118] 模式切换部16具有常截止的第一开关元件17a、17b及第二开关元件18a、18b和常导通的第三开关元件19a、19b。

[0119] 第一开关元件17a、17b和第二开关元件18a、18b和第三开关元件19a、19b，与通用的一根模式切换控制信号线16c相连接。模式切换控制信号线16c与模式切换部16相连接。

[0120] 常导通表示，在未接收到来自模式切换控制信号线16c的信号的情况下，晶体管是导通状态，在接收到信号时成为非导通状态。

[0121] 接着，对本实施方式的发电装置10以光发电模式发电的动作进行说明。

[0122] 首先，在光发电模式中，模式切换部16将信号输出至模式切换信号线16c，由此第一开关元件17a、17b、第二开关元件18a、18b及第五开关元件21成为导通状态。另一方面，第三开关元件19a、19b成为非导通状态。

[0123] 并且，通过使太阳光等的光照射各pn层叠体11的上表面，使各pn层叠体11将光能转换成电能而进行发电。从输出端子+Vsol及-Vsol输出这样生成的电功率。

[0124] 接着，对发电装置10以热发电模式发电的动作进行说明。

[0125] 首先，在热发电模式中，模式切换部16停止向模式切换信号线16c输出信号，由此第三开关元件19a、19b成为导通状态。另一方面，第一开关元件17a、17b、第二开关元件18a、18b及第五开关元件21成为非导通状态。

[0126] 并且，将各pn层叠体11的电极端子15b一侧的长度方向上的一个端部11d设定为高温区域H，并将长度方向上的另一端部11c设定为低温区域L，由此设定温度差。从输出端子+VTE及-VTE输出这样生成的电功率。

[0127] 若采用上述的本实施方式的发电系统1，则能够减少模式切换部16的布线的个数。

[0128] 接着，参照图7，对本说明书所公开的第三实施方式的发电系统进行说明。图7是示出了本说明书所公开的发电系统的第三实施方式的pn层叠体的图。

[0129] 在本实施方式中，进行了如下改进：通过增大n型半导体层11b的在长度方向的温度差，来增大热发电模式的发电量。

[0130] 具体而言，与上述的第一实施方式不同点在于，配置在n型半导体层11b的两个端部上的端部电极15a、15b以及形成在基板12上的槽12a。

[0131] 如图7所示，配置在n型半导体层11b的长度方向上的一个端部11d上的端部电极15b的尺寸大于配置在另一端部11c上的端部电极15a的尺寸。具体而言，一个端部电极15b的平面面积形成为大于另一端部电极15a的平面面积。

[0132] 由于尺寸大的一个端部电极15b的导热率大于尺寸小的另一端部电极15a的导热率，因而能够增大n型半导体层11b的长度方向上的两个端部的温度差。例如，即使基板12的长度方向上的温度均匀，也能够在n型半导体层11b的长度方向上生成温度梯度。

[0133] 另外，一个端部电极15b配置在n型半导体层11b和基板12之间。优选使用导电率良好的材料，例如使用Ag、Cu等金属，来作为端部电极15a、15b的形成材料。并且，导电率良好的材料的导热率也优秀。

[0134] 因此，通过将导热率优秀的端部电极15a配置在n型半导体层11b和基板12之间，能够将基板12从地面等热源获取的热能高效地传递至n型半导体层11b的端部。

[0135] 另一方面，由于另一端部电极15b配置在n型半导体层11b的表面，因而不具有如一个端部电极15a那样的作用。

[0136] 这样，能够进一步增大n型半导体层11b的长度方向上的两个端部的温度差。

[0137] 从上述观点出发，为了提高n型半导体层11b的端部的温度，优选使用导热率高的材料来作为一个端部电极15b的形成材料。另一方面，为了相对降低n型半导体层11b的温度，优选使用导热率低的材料来作为另一端部电极15a的形成材料。

[0138] 在图8中示出了能够作为端部电极的材料来使用的材料及其导热率。例如，能够使用Ag或Cu等来作为一个端部电极15b的形成材料。另外，例如，能够使用In或Sn等来作为另一端部电极15b的形成材料。

[0139] 另外，在本实施方式中，随着与pn层叠体11的长度方向上的另一端部11c接近，形成在基板12上的多个槽12a的宽度逐渐增大。即，随着与pn层叠体11的长度方向上的一个端部11d接近，槽12a的宽度逐渐减小。

[0140] 通过使用这样的槽12a，能够增加基板12的长度方向上的温度梯度。在上述的第一实施方式中，为了增加基板12的温度梯度，也以变更具有相同宽度的槽间隔的方式配置了槽，但为了那样配置则需要在基板12上形成大量的槽。另一方面，在本实施方式中，由于使用不同宽度的槽，因而能够减少形成于基板12上的槽的个数的同时得到相同的效果，从而能够降低制造成本。

[0141] 在上述的热发电中，以在夜晚将地热作为热源来发电的情况作为例子进行了说明。另一方面，发电装置10还能够以太阳光作为热源来在白天进行热发电。这样，从白天进行热发电的观点出发，为了提高n型半导体层11b的端部的温度，优选通过使用光反射率低的材料来作为一个端部电极15b的形成材料，来吸收太阳光。另一方面，为了相对降低n型半导体层11b的端部的温度，优选通过使用光反射率高的材料来作为另一端部电极15a的形成材料，来反射太阳光。例如，能够使用Cu或In来作为光反射率低的材料。另外，例如，优选使用Ag或Al来作为光反射率高的材料。

[0142] 若采用上述的本实施方式的pn层叠体11，则能够通过适当选择端部电极的尺寸、配置位置、导热率或光反射率，来增加n型半导体层11b的长度方向上的温度梯度而提高热发电量。

[0143] 另外，上述的说明也能够适当应用于端部电极配置在p型半导体层11a的长度方向上的两个端部上的pn层叠体。

[0144] 接着，参照图9，对本说明书所公开的第四实施方式的发电系统进行说明。图9的(A)部分是本说明书所公开的发电系统的第四实施方式的pn层叠体的俯视图，图9的(B)部分是沿图9的(A)部分的Y-Y线的剖面图。

[0145] 就本实施方式的发电系统而言，与上述的第一实施方式的不同点在于，上部电极13是齿梳形电极，而并不是整面电极。多个上部电极13，在p型半导体层11a的长度方向上隔开间隔而配置在p型半导体层11a上。

[0146] 在本实施方式中，在pn层叠体11的长度方向上的与下部电极14相同的位置上，配置上部电极13。

[0147] 其中，在p型半导体层11a的长度方向上的两个端部上配置有端部电极15a、15b。在热发电模式中，p型半导体层11a的端部电极15a、15b与相邻的pn层叠体11的n型半导体层11b的端部电极相连接。

[0148] 在光发电模式中，从抑制被激发的少数载体在与电极的界面上再结合的观点出发，优选使电极和半导体层的接触面积变小。在本实施方式中，从该观点，使用齿梳形电极来作为上部电极13。

[0149] 另外，这样在光入射的一侧使用齿梳形电极的情况下，优选使电极的宽度变窄的同时，使电极之间的间隔变宽，从而使得不妨碍光入射至半导体层。

[0150] 若采用上述的本实施方式的发电系统，则由于使用齿梳形电极来作为上部电极13，因而能够抑制少数载体的再结合，从而能够提高光发电模式的发电效率。

[0151] 接着，参照图10，对本说明书所公开的第五实施方式的发电系统，进行说明。图10是本说明书所公开的发电系统的第五实施方式的pn层叠体的剖面图。

[0152] 就基板12而言，配置有p型半导体层11a及n型半导体层11b的面，相对于与地面水平的底面12b而具有角度α的倾斜度。

[0153] 优选基于设置了具有发电装置10的发电系统1的地点的纬度及高度来决定该角度α，使得太阳光高效地入射至p型半导体层11a。例如能够将角度α决定为，在春分或秋分的正午时间点，半导体层垂直接受来自太阳的光的角度。

[0154] 如图10所示，，随着与pn层叠体11的长度方向上的一个端部11d接近，基板12的厚度逐渐减小，从而形成角度α。另一方面，随着与pn层叠体11的长度方向上的另一端部11c接近，基板12的厚度逐渐增大。

[0155] 另外，就pn层叠体11的长度方向上的一个端部11d而言，因基板12的厚度薄，地热容易传递至n型半导体层11b。另一方面，就pn层叠体11的长度方向上的另一端部11c而言，因基板12厚，地热不容易传递到n型半导体层11b。

[0156] 作为基板12的形成材料，从使n型半导体层11b的长度方向上的温度差变大的观点出发，优选使用导热性低的材料。例如，能够使用玻璃或塑料来作为基板12的形成材料。

[0157] 另外，在基板12上的基板12厚度薄的pn层叠体11的长度方向上的一个端部的内部，配置蓄热构件25。就蓄热构件25而言，在白天接受太阳光而进行蓄热，在夜晚则放出蓄热的热，从而使一个端部11d一侧的n型半导体层11b的部分的温度变高。这样，在夜晚的热发电模式中，能够提高热发电效率。

[0158] 进而，pn层叠体11的长度方向上的一个端部11d与打入地中的导热性的桩26相热连接，由此，地热容易传递到上述端部11d。优选使用导热性良好的材料来作为桩26的形成材料。例如，能够使用铜来作为桩26的形成材料。

[0159] 另一方面，在基板12上的基板12厚度厚的pn层叠体11的长度方向上的另一端部，设有多个槽12a，由此防止地热传递至n型半导体层11b。

[0160] 另外，在本实施方式中，随着与一个端部11d接近，下部电极14的宽度逐渐增大，由此容易使地热从基板12经由下部电极14而传递至n型半导体层11b的一个端部11d一侧。

[0161] 另一方面，随着与另一端部11c接近，下部电极14的宽度逐渐减小，由此使地热难以从基板12经由下部电极14而传递到n型半导体层11b的另一端部11c一侧。

[0162] 在本实施方式中，上部电极13形成为齿梳型电极，随着与一个端部11d接近，上部电极13的配置密度逐渐增大。即，随着与另一端部11c接近，上部电极13的配置密度逐渐减小。

[0163] 若采用上述的本实施方式的发电系统，则能够提高光发电效率及热发电效率。

[0164] 接着，参照图11及图12，对本说明书所公开的第六实施方式的发电系统，进行说明。图11是本说明书所公开的发电系统的第六实施方式的pn层叠体的俯视图。图12是沿图11的pn层叠体的Z1-Z1线的剖面图。

[0165] 本实施方式的pn层叠体11具有能够透过太阳光(透明)的基板12。如图12所示，从基板12一侧将太阳光照射至pn层叠体11。

[0166] 基板12上配置有多个p型半导体层11a。各p型半导体层11a上配置有n型半导体层11b。

[0167] 在基板12和p型半导体层11a之间配置齿梳型电极来作为下部电极14。另外，在n型半导体层11b上配置整面电极来作为上部电极13。

[0168] 如图11及图12所示，端部电极15a、15b配置在p型半导体层11a的长度方向上的两个端部，并且配置在p型半导体层11a和基板12之间。

[0169] 如图12所示，端部电极15a朝向相邻的pn层叠体11的端部电极15b而延伸。同样地，端部电极15b朝向相邻的pn层叠体11的端部电极15a而延伸。

[0170] 在本实施方式中，模式切换部16具有用于连接相对置的端部电极15a和端部电极15b的第四开关元件20。第四开关元件20与TE模式信号线16b相连接，并在接收到来自TE模式切换信号线16b的信号时成为导通状态。TE模式切换信号线16b与模式切换部16相连接。

[0171] 在热发电模式中，模式切换部16串联多个pn层叠体11的各p型半导体层11a。并且，将各pn层叠体11的长度方向上的一个端部11d设定为高温区域H，并将长度方向的另一端部11c设定为低温区域L，由此设定温度差。这样，能够仅使用p型半导体层11a来进行热发电。并且，从输出端子+VTE及-VTE输出生成的电功率。

[0172] 在光发电模式中，与第一实施方式同样地，模式切换部16将信号输出至PV模式信号线16a，由此第一开关元件17a、17b、第二开关元件18a、18b及第五开关元件21成为导通状态。并且，分别使p型半导体层11a及n型半导体层11b并联。

[0173] 优选使用有机半导体材料来作为p型半导体层11a或n型半导体层11b的形成材料。能够使用有机色素、导电性聚合物等的有机化合物或碳纳米管等来作为有机半导体材料。

[0174] 具体而言，例如，能够使用富勒烯衍生物(fullerene derivative)来作为p型半导体层11a的形成材料。另外，例如，能够使用“3-hexylthiophene”(P3HT：3-己基噻吩聚合物)来作为n型半导体层11b的形成材料。

[0175] 优选使用能够透过太阳光的电绝缘性材料来作为基板12的形成材料。例如，能够使用玻璃来作为基板12的形成材料。

[0176] 另外，也可以在基板12和p型半导体层11a之间以及在n型半导体层11b和上部电极13之间，形成缓冲层。例如，能够使用TiO2(二氧化钛)、MoO3(三氧化钼)、PEDOT-PSS(聚(3、4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸))或BCP(bathocuproine：浴铜灵)来作为该缓冲层的形成材料。

[0177] 若采用上述的本实施方式，则由于经由透明的基板12而入射太阳光，因而上部电极13及半导体层不与外部空气直接接触，从而能够提高pn层叠体11的耐久性。

[0178] 此外，也可以使该第四开关元件20串联多个pn层叠体11的各n型半导体层11b，而使模式切换部16切换至热发电模式。另外，也可以使用透明的薄板来作为基板12。另外，也可以通过将上部电极13形成为透明电极，来采用从上方入射光或从上表面和下表面双方入射光的形式。

[0179] 接着，参照图13，对本说明书所公开的第七实施方式的发电系统进行说明。图13是本说明书所公开的发电系统的第七实施方式的系统结构图。

[0180] 在本实施方式中，控制装置30具有切换判断部31、光传感器34及温度传感器35。切换判断部31基于光传感器34及温度传感器35的输出信号来使模式切换部16执行模式切换。

[0181] 切换判断部31通过接收光传感器34及温度传感器35的输出信号，来在光发电模式的发电量和热发电模式的发电量中选择发电量高的模式。并且，切换判断部31使模式切换部16执行切换至所选择的模式的处理。

[0182] 若采用上述的本实施方式，则能够基于太阳光的照射量或温度等的当前的天气，来选择最佳的发电模式而更加高效率地进行发电。

[0183] 另外，作为上述的第七实施方式的变形例，也可以使用发电装置10的pn层叠体11来作为光传感器。也可以在作为该光传感器的pn层叠体11的发电电压在规定的阈值以上的情况下进行光发电，在小于规定的阈值的情况下则进行热发电。

[0184] 接着，参照图14，对在本说明书所公开的第八实施方式的发电系统进行说明。图14是本说明书所公开的发电系统的第八实施方式的系统结构图。

[0185] 就本实施方式的控制装置30而言，具有切换判断部31、计时部32及电功率测定部36，其中，电功率测定部36用于对光发电模式的发电电功率(电力)及热发电模式的发电电功率(电力)进行测定。

[0186] 将光发电模式的电功率输出+Vsol及-Vsol，输入至电功率测定部36。另外，将热发电模式的电功率输出+VTE及-VTE，输入至电功率测定部36。

[0187] 计时部32将信号输出至切换判断部31，以使切换判断部31以规定的间隔切换至光发电模式及热发电模式的各模式。例如，能够将该规定的间隔设定为从10分钟到30分钟。

[0188] 就切换判断部31而言，若接收到来自计时部32的信号，则使得切换模式切换部16在规定的时间内分别以光发电模式及热发电模式的各模式进行发电。

[0189] 就发电装置10而言，通过切换模式切换部16进行切换，分别在规定的时间内以光发电模式及热发电模式的各模式进行发电。

[0190] 电功率测定部36对光发电模式的发电电功率及热发电模式的发电电功率进行测定，将测定出的电功率值输出至切换判断部31。

[0191] 接收到各模式的发电电功率的切换判断部31，对光发电模式的发电量和热发电模式的发电量进行比较，将模式切换部16切换至发电量多的模式。

[0192] 若采用上述的本实施方式，则能够基于太阳光的照射量或温度等的当前的天气，以规定的间隔选择最佳的发电模式而高效地发电。

[0193] 接着，参照图15～图18，对上述发电系统的发电装置的pn层叠体的优选制造方法的第一实施方式进行说明。

[0194] 首先，如图15的(A)部分所示，在p型的Si基板12上形成掩模图案80。基板12可以是单晶基板，也可以是多晶基板。p型Si基板12兼作为p型半导体层。

[0195] 接着，如图15的(B)部分所示，将基板12浸渍到碱性溶液中而对基板12进行各向异性腐蚀。其结果，在未被掩模图案80覆盖的基板12的表面上形成高次结构(textural structure)81。通过设置该高次结构81，能够在光发电模式中高效地吸收太阳光而进行更多的光致激发。例如，能够使用KOH或NaOH溶液来作为碱性溶液。

[0196] 接着，如图15的(C)部分所示，通过使P等的杂质在掩模图案80的开口部分进行热扩散，从而在基板12的表面上形成n型半导体层11b。

[0197] 接着，如图15的(D)部分所示，在n型半导体层11b上形成防反射层83。能够使用CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)法或溅涂法来作为防反射层83的形成方法。例如能够使用SiN来作为防反射层83的形成材料。

[0198] 接着，如图16的(E)部分所示，除去掩模图案80。

[0199] 接着，如图16的(F)部分所示，在防反射层83上形成掩模层84。

[0200] 接着，如图16的(G)部分所示，在基板12的与形成有n型半导体层11b的表面相反一侧的表面上形成绝缘层85。能够使用CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)法或溅涂法来作为绝缘层85的形成方法。例如能够使用SiO2来作为绝缘层85的形成材料。

[0201] 接着，如图16的(H)部分所示，在绝缘层85上形成掩模图案86，该掩模图案86用于在绝缘层85上形成齿梳型下部电极。

[0202] 接着，如图17的(I)部分所示，通过蚀刻来除去绝缘层85的从掩模图案86的开口部露出的部分。能够使用利用了氢氟酸的湿式蚀刻或干蚀刻来作为该蚀刻。

[0203] 接着，如图17的(J)部分所示，使硼等在基板12的从掩模图案86的开口部露出的部分进行热扩散，从而形成作为p+区域的杂质扩散层87。

[0204] 接着，如图17的(K)部分所示，在杂质扩散层87及掩模图案86上形成导体层88。能够使用溅涂法或蒸镀法来作为导体层88的形成方法。例如能够使用Al或Au等的金属来作为导体层88的形成材料。

[0205] 接着，如图17的(L)部分所示，在保留导体层88的一部分的同时，将掩模图案86和导体层88(的其它部分)一起除去。所保留的导体层88的一部分形成下部电极14。

[0206] 接着，如图18的(M)部分所示，通过在掩模层84刻画图形而形成掩模图案89。掩模图案89的开口部与下部电极14的位置一致。

[0207] 接着，如图18的(N)部分所示，在基板12上形成导体层90。能够使用溅涂法或蒸镀法来作为导体层90。例如能够使用Al或Au等的金属来作为导体层90的形成材料。

[0208] 接着，如图18的(O)部分所示，在保留导体层90的一部分的同时，通过剥离(lift off)将掩模图案89和导体层90(的其它部分)一起除去，由此形成上部电极13及端部电极15a、15b。

[0209] 通过上述的制造方法的第一实施方式，形成pn层叠体11。

[0210] 此外，也可以在基板12上形成n型半导体层11b。此时，使用添加了P等的n型Si基板来作为n型杂质。另外，使P等的n型杂质进行扩散而形成杂质扩散层来作为n+区域。

[0211] 由于在上述的本实施方式的pn层叠体的制造方法中，能够适当应用以往的太阳能电池的制造方法，因而能够容易地制造pn层叠体。

[0212] 接着，参照图19～图24，对上述发电系统的发电装置的pn层叠体的优选制造方法的第二实施方式进行说明。例如，利用本实施方式来形成上述的第六实施方式的pn层叠体。

[0213] 首先，如图19的(A)部分及图19的(B)部分所示，在玻璃基板12上形成掩模图案100，该掩模图案100用于在玻璃基板12上形成下部电极及端部电极。

[0214] 接着，如图20所示，在玻璃基板12上形成导电层101。例如，能够使用溅涂法来作为导电层101的形成方法。例如，能够使用ITO或ZnO来作为导电层101的形成材料。

[0215] 接着，如图21所示，在保留导电层101的一部分的同时，通过剥离将掩模图案100和导电层101(的其它部分)一起除去，由此形成下部电极14及端部电极15a、15b。

[0216] 接着，如图22的(A)部分及图22的(B)部分所示，在基板12上形成掩模图案102。

[0217] 接着，使用旋涂法等，将p型半导体层涂激在基板12上，之后如图23所示，除去掩模图案102，从而在基板12上形成p型半导体层11a。能够使用施体型(donor-type)的导电性高分子，例如使用“3-hexylthiophene”(P3HT)来作为p型半导体层11a的形成材料。另外，为了使载体在下部电极14和p型半导体层11a之间流畅移动，也可以设置缓冲层。例如能够使用TiO2及MoO3、PEDOT-PSS来作为该缓冲层。

[0218] 接着，如图24所示，使用掩模图案(未图示)来在p型半导体层11a上形成n型半导体层11b。例如，能够使用蒸镀法来作为n型半导体层11b的形成方法。例如，能够使用作为富勒烯衍生物的PCBM，来作为n型半导体层11b的形成材料。在这里使用的掩模图案，能够使用与掩模图案102相同尺寸的掩模图案。

[0219] 接着，如图12所示，在n型半导体层11b上形成上部电极13。例如，能够使用Al、Ag或Au来作为上部电极13的形成材料。例如，能够使用蒸镀法来作为上部电极13的形成方法。另外，为了使载体在上部电极13和n型半导体层11b之间流畅移动，也可以设置缓冲层。例如能够使用BCP膜(bathocuproine：浴铜灵)来作为该缓冲层。

[0220] 在本发明中，只要不脱离本发明的宗旨，则能够适当变更上述的各实施方式的发电系统及发电装置。

[0221] 在此叙述的所有例子及附加条件的用语，均用于达到帮助读者在技术方面深入理解发明人的发明及概念的引导性目的。在此叙述的所有的例子及附加条件的用语应该解释为不限于上述具体叙述的例子及条件。另外，说明书中例示的机构与表示本发明的优缺点无关。本发明的实施方式虽然进行了详细说明，但应该理解为，只要不脱离本发明的精神及范围，能够进行各种变更、置换或修改。

[0222] 附图标记的说明

[0223] 1 发电系统

[0224] 10 发电装置

[0225] 11 pn层叠体

[0226] 11a p 型半导体层

[0227] 11b n 型半导体层

[0228] 11c 另一端部

[0229] 11d 一个端部

[0230] 12 基板

[0231] 12a 槽

[0232] 12b 底面

[0233] 13 上部电极(太阳能电池用)

[0234] 14 下部电极(太阳能电池用)

[0235] 15a、15b 端部电极(热发电用)

[0236] 16 模式切换部

[0237] 16a PV 模式切换信号线

[0238] 16b TE 模式切换信号线

[0239] 16c 模式切换信号线

[0240] 17 第一开关元件

[0241] 18 第二开关元件

[0242] 19 第三开关元件

[0243] 20 第四开关元件

[0244] 21 第五开关元件

[0245] 22 PV模式切换信号线

[0246] 23 TE模式切换信号线

[0247] 24 模式切换信号线

[0248] 25 蓄热构件

[0249] 26 桩

[0250] 30 控制装置

[0251] 31 切换判断部

[0252] 32 计时部

[0253] 33 存储部

[0254] 34 光传感器

[0255] 35 温度传感器

[0256] 36 电压测定部

[0257] 50 功率调节器

[0258] 60 蓄电器

[0259] 70 整流器

[0260] 80 掩模图案

[0261] 81 高次结构

[0262] 83 防反射层

[0263] 84 掩模层

[0264] 85 绝缘层

[0265] 86 掩模图案

[0266] 87 杂质扩散层

[0267] 88 导电体层

[0268] 89 掩模图案

[0269] 90 导电体层

[0270] 100 掩模图案

[0271] 101 导电体层

[0272] 102 掩模图案

[0273] H 高温区域

[0274] L 低温区域