CN102393649A - 控制器、控制方法和太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及控制器、控制方法和太阳能电池。公开了用于控制用于将光能转换为电能的染料敏化太阳能电池的正极和负极端子之间的短路的控制器。该控制器包括：电压检测部件，其检测在电池的正极和负极端子之间形成的电压；电流检测部件，其检测被促使流过电池的正极端子的电流；判断部件，其根据电压检测部检测出的电压值以及电流检测部检测出的电流值来判断电池的发电状态如何以及释放状态是否被设置在电池的正极和负极端子之间；以及短路/释放部件，其根据判断部所作的判断的结果来在电池的正极和负极端子之间进行短路或释放。
Description
技术领域
本公开涉及控制器、控制方法和太阳能电池。更具体地，本公开涉及能使太阳能电池的发电特性的劣化得到抑制的控制器和控制方法、以及太阳能电池。
背景技术
作为用于将太阳光转换为电能的光电转换元件的太阳能电池使用太阳光作为能源。所以，太阳能电池对地球环境的影响非常小。因而，近些年，期望使太阳能电池进一步普及。
迄今为止，使用单晶或多晶硅的晶体硅系统太阳能电池以及非晶体硅系统太阳能电池已经被主要用作太阳能电池。
另一方面，于1991年由Michael
(迈克尔·格莱才尔)等人提出的染料敏化太阳能电池已引起了关注，这是因为可以在染料敏化太阳能电池中得到高的光电转换效率，并且与现有的硅系统太阳能电池不同，在制造染料敏化太阳能电池时不需要大规模系统，染料敏化太阳能电池可以以较低成本来制造，等等。例如，在《自然》杂志353期第737页(1991年)描述了染料敏化太阳能电池。
现在，染料敏化太阳能电池使用这样的电解质层(液体或者固体状态)，该电解质层包括有机溶剂或其中包含有氧化还原核素、凝胶体等的离子液。所以，在尽管染料敏化太阳能电池被放在光照环境下(发电环境下)，但是连接在染料敏化太阳能电池的电力收集部之间的外部电路被保持在开路状态，或者染料敏化太阳能电池处于电力未被消耗太多的使用状况下的情况中(即是说，在释放状态被设置在电力收集部两端的情况下)，在染料敏化太阳能电池的电解质层中容易生成极化现象。另外，还担心当这种极化现象生成时会使染料敏化太阳能电池的发电特性降低。
更具体地说，已知在光被照射到染料敏化太阳能电池并且染料敏化太阳能电池的外部电路被保持在开路状态的情况下，电子被累积在半导体电极的导电透明电极(由FTO(氟锡氧化物)、ITO(铟锡氧化物)等制成)和TiO2之间的界面中。
由于不仅在太阳光下而且在室内荧光灯下，成为电子供应源的染料都会被激发，所以电子从染料连续地被供应，从而可导致电子累积。
当电子以这样的方式被连续累积在导电透明电极和TiO2之间的界面中时，在染料敏化太阳能电池内产生极化。具体地，电子从导电透明电极和TiO2之间的界面泄漏出来，并且使得电解质层的氧化还原组分减少，从而使得氧化剂和还原剂之间的成分平衡丧失。
关于反向电子转移的可能性，例如，考虑三种反应：(1)染料从激发状态去激活；(2)电子从TiO2向氧化还原组分移动；以及(3)电子从导电透明电极向氧化还原组分移动。在这三种反应中，(3)中提及的反应最快。所以，在本段之前的该段落中陈述的反应容易优先出现，并且因此容易生成极化现象。
特别地，由于染料敏化太阳能电池的面积越大(染料敏化太阳能电池生成的电流越大)，在一次染料激发中生成的电子的数量就越多，所以极化现象很容易生成。
这种极化现象是使用液态或固态电解质层(该电解质层包括有机溶剂或者其中包含有氧化还原核素、凝胶体等的离子液)的染料敏化太阳能电池特有的现象，并且也是在现有的(使用单晶硅、非晶硅等的)硅系统太阳能电池中无法设想的劣化模式。
为了应对这种情形，已设计出这样一种方法：专门在染料敏化太阳能电池中提供用于施加电流的电极，使用外部电源从该电极向染料敏化太阳能电池施加反向电流以减少所生成的极化现象，从而使染料敏化太阳能电池的劣化的发电特性恢复。该方法例如在日本专利早期公开No.2008-192441(专利文献1)中被公开。
发明内容
但是，利用现有的方法，可能无法抑制染料敏化太阳能电池的发电特性的劣化。
一般地，太阳能电池在被连接至外部负载电路、外部二次电池等的状态中被使用。即是说，由太阳能电池生成的电力在外部电路中被消耗，或者被累积在外部电路中。但是，当外部负载电路没有通过太阳能电池生成的电力而被操作时，或者当外部二次电池处于充满电的状态时，电力消耗没有被执行。即是说，外部电路变为开路状态。
除此之外，在光被照射到染料敏化太阳能电池的同时染料敏化太阳能电池连续生成电力。即是说，即使在外部电路变为断开状态时，染料敏化太阳能电池也不可能停止发电。所以，担心如上所述的在染料敏化太阳能电池中生成极化现象，从而使染料敏化太阳能电池的发电特性劣化。
尽管利用专利文献1中公开的方法可以恢复被劣化的发电特性，但是不可能抑制劣化本身。
为了解决上述问题作出了本公开，并且因此期望提供一种太阳能电池以及能够抑制太阳能电池的发电特性劣化的控制器和控制方法。
为了达成上述期望，根据本公开的一个实施例，提供了一种用于控制用于将光能转换为电能的染料敏化太阳能电池的正极端子和负极端子之间的短路的控制器，该控制器包括：
电压检测部件，该电压检测部件检测在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间形成的电压；
电流检测部件，该电流检测部件检测被促使流过所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子的电流；
判断部件，该判断部件根据由所述电压检测部件检测出的电压值和由所述电流检测部件检测出的电流值，来判断所述染料敏化太阳能电池的发电状态如何以及释放状态是否被设置在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间；以及
短路/释放部件，该短路/释放部件根据所述判断部件所作的判断的结果，在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间进行短路或释放。
根据本公开的另一个实施例，提供了一种用于控制用于将光能转换为电能的染料敏化太阳能电池的负极端子和正极端子之间的短路的控制方法，该控制方法包括：
通过控制器的电压检测部件检测在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间形成的电压；
通过所述控制器的电流检测部件检测被促使流过所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子的电流；
通过所述控制器的判断部件根据检测出的电压和电流的值来判断所述染料敏化太阳能电池的发电状态如何以及释放状态是否被设置在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间；以及
通过所述控制器的短路/释放部件根据所作判断的结果来在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间进行短路或释放。
根据本公开的另一个实施例，提供了一种太阳能电池，包括：
染料敏化太阳能电池，用于将光能转换为电能；
电压检测部件，用于检测在所述染料敏化太阳能电池的正极端子和负极端子之间形成的电压；
电流检测部件，用于检测被促使流过所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子的电流；
比较部件，用于将与所述电压检测部件检测出的电压值成比例的第一参数和与所述电流检测部件检测出的电流值成比例的第二参数相互比较；以及
短路/释放部件，用于根据作为由所述比较部件所作的比较的结果获得的所述第一参数和所述第二参数之间的大小关系，来在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间进行短路或释放。
根据本公开的又一实施例，提供了一种用于控制染料敏化太阳能电池的正极端子和负极端子之间的短路的控制方法，该控制方法包括：
通过所述染料敏化太阳能电池的电压检测部件检测在用于将光能转换为电能的所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间形成的电压；
通过所述染料敏化太阳能电池的电流检测部件检测被促使流过所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子的电流；
通过所述染料敏化太阳能电池的比较部件将与由此检测出的电压值成比例的第一参数和与由此检测出的电流值成比例的第二参数相互比较；以及
通过所述染料敏化太阳能电池的短路/释放部件根据作为比较的结果而得到的所述第一参数和所述第二参数之间的大小关系来在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间进行短路或释放。
如上所述，根据本公开，可以控制太阳能电池的正极端子和负极端子之间的连接。特别是可以抑制太阳能电池的发电特性的劣化。
附图说明
图1A至1C分别是示出染料敏化太阳能电池的外部电路的图案示例的示图；
图1D是表示在染料敏化太阳能电池的外部电路中的电力收集部之间获取的电流电压特性的图表；
图2是表示染料敏化太阳能电池的转换效率随着时间的改变的示例的图表；
图3是说明根据本公开第一实施例的控制器的配置的、部分为框图形式的电路图；
图4是说明根据本公开的第二实施例的控制方法中的劣化抑制处理的流程的流程图；以及
图5是示出根据本公开的第三实施例的具有控制功能的太阳能电池的配置的电路图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本公开的实施例。注意，将按照以下次序给出描述：
(1)因极化现象导致的劣化(转换效率的时间改变的描述)；
(2)第一实施例(劣化抑制控制器)；
(3)第二实施例(劣化抑制控制方法)；以及
(4)第三实施例(具有劣化抑制功能的太阳能电池)。
1.因极化现象导致的劣化
首先，将对由于极化现象导致的染料敏化太阳能电池的发电特性的劣化的示例给出描述。针对染料敏化太阳能电池模块所连接的外部电路的三种图案(电力收集部之间的三种状态)，来相互比较包括串联连接的八个染料敏化太阳能电池板的染料敏化太阳能电池模块的发电特性的时间改变。
如图1A中所示的第一状态是在染料敏化太阳能电池模块101的电力收集部两端提供释放状态的状态(开路状态)。在这种情况中，电力收集部之间的电阻值无限大。因此，在染料敏化太阳能电池模块101的电力收集部之间获取的电流电压特性对应于图1D所示图表中I-V特性曲线上的电流密度变为0的点(接近带圈的数字符号“1”)。
如图1B中所示的第二状态是染料敏化太阳能电池模块101的电力收集部被闭合电路102短路的状态(闭路状态)。闭合电路102是电阻值为0的电路。即，电力收集部之间的电阻值为0。因此，此时在染料敏化太阳能电池模块101的电力收集部之间获取的电流电压特性对应于图1D所示图表中I-V特性曲线上的电压变为0的点(接近带圈的数字符号“2”)。
如图1C中所示的第三状态是染料敏化太阳能电池模块101的电力收集部被包括有电阻器103A的闭合电路103短路的状态(闭路状态)。电阻器103A的电阻值被设置为使得电力变得最大的值。因此，此时在染料敏化太阳能电池模块101的电力收集部之间获取的电流电压特性对应于位于图1D所示图表中的I-V特性曲线上的这样的点(接近带圈的数字符号“3”)：在该点处，在电力收集部两端形成的电压(V)和流过电力收集部的电流(J)一起得到提供最大电力的值(Vmax，Jmax)。
图2是示出当分别设置在如上所述的三种状态中的染料敏化太阳能电池模块被静止放置在卤素光照射环境中很长时间时染料敏化太阳能电池模块的转换效率随着时间的改变(对于光劣化的加速测试)的示例的图表。
在图2所示的图表中，曲线111示出设置在第一状态(参见图1A)中的染料敏化太阳能电池模块101的转换效率的时间改变的示例。另外，曲线112示出设置在第二状态(参见图1B)中的染料敏化太阳能电池模块101的转换效率的时间改变的示例。另外，曲线113示出设置在第三状态(参见图1C)中的染料敏化太阳能电池模块101的转换效率的时间改变的示例。
如图2中所示，甚至在第一至第三状态中的任意一种状态中，由于光劣化的影响，染料敏化太阳能电池模块101的转换效率基本上都有随着时间降低的趋势。但是，染料敏化太阳能电池模块101的转换效率的降低量在第一至第三状态中的第一状态(开路状态)中最大。
染料敏化太阳能电池具有这样的结构，其中电解质层被插入在多孔钛电极(该电极被制作用于支撑敏化染料)和对电极(counter electrode)之间。例如，在染料敏化太阳能电池使用其中包含氧化还原对(诸如，I-和I3 -对)的电解质溶液作为电解质层的情况中，当在白天等时光刺射在处于发电阶段的多孔钛电极上时，敏化染料吸收光以将电子从其放电到多孔钛电极中。此时，留在敏化染料中的空穴对碘离子(I-)进行氧化以将碘离子改变为三碘离子(I3 -)。另外，从敏化染料放电到多孔钛电极的电子通过电路被迁移到对电极。然后，电子减少对电极中的三碘离子(I3 -)以将三碘离子(I3 -)改变为碘离子(I-)。另外，这种循环连续地被生成，从而将光能转换为电能。
然而，当光被照射到染料敏化太阳能电池并且染料敏化太阳能电池的外部电路被保持在开路状态时，以电解质溶液中包含的氧化还原对的比例出现偏倚(bias)，这导致染料敏化太阳能电池的特性的劣化(即，光电转换效率降低)。以下原因被认为是染料敏化太阳能电池的特性劣化的这种原因。
即，三碘离子(I3 -)和碘离子(I-)在电解质溶液中以氧化还原对的形式存在。然而，由于累积在多孔钛电极中的电子向氧化还原对的反向电子迁移，碘离子(I-)偏心地(eccentrically)位于多孔钛电极附近；并且三碘离子(I3 -)也偏心地位于对电极附近。结果，电解质溶液的导电性降低。
当以这样的方式在染料敏化太阳能电池模块的电力收集部两端提供释放状态时，担心会生成更强的极化，并且从而使得染料敏化太阳能电池模块的发电特性极大地劣化。
2.第一实施例
劣化抑制控制器
图3是说明根据本公开的第一实施例的控制器的配置的电路图。图3中所示的劣化抑制控制器202是用于抑制由于极化现象导致的染料敏化太阳能电池(这里简称为“DSSC”)201的发电特性的劣化的装置。在这种情况中，DSSC 201具有这样的结构，其中电解质溶液被插入在被制作用于支撑敏化染料的多孔钛电极与对电极之间。另外，DSSC 201是用于将光能转换为电能的光电转换部。
劣化抑制控制器202被并联连接在DSSC 201与负载电路203和二次电池204之间。即，DSSC 201通过劣化抑制控制器202被连接至各自用作外部电路的负载电路203和二次电池204。
负载电路203是消耗在DSSC 201中生成的电力或者在二次电池204中累积的电力从而通过电力被驱动的电路。负载电路203将执行的处理的配置和内容是任意的。也就是说，任何电路都可以被用作负载电路203，只要它消耗在DSSC 201中生成的电力或者在二次电池204中累积的电力从而通过电力被驱动即可。
二次电池204由诸如锂离子电池之类的二次电池组成，并且在其中累积在DSSC 201中生成的电力中没有被负载电路203消耗的剩余电力。二次电池204中累积的电力可以根据需要被供应给负载电路203。
例如，在负载电路203未被驱动为保持在暂停状态的情况中，在DSSC 201中生成的电力被存储在二次电池204中直到在二次电池204中充满电为止。另外，例如，在即使负载电路203被驱动但负载电路203没有消耗掉在DSSC 201中获得的全部电力的情况中，剩余电力被存储在二次电池204中直到在二次电池204中充满电为止。
另外，例如，当DSSC 201在夜晚时没有生成电力时，负载电路203接收从二次电池204供应给其的电力从而被驱动。另外，例如，当DSSC201的发电容量小于负载电路203的电力消耗时，负载电路203接收从二次电池204供应给其的电力，从而弥补电力的不足。
任何二次电池都可以被用作二次电池204，只要其可以在其中存储电力即可。
劣化抑制控制器202驱动DSSC 201以使得在DSSC 201中不生成极化现象，从而抑制DSSC 201的发电特性的劣化。劣化抑制控制器202包括中央处理单元(CPU)211、电压转换部212、电压检测部213、电流检测部214、短路部205以及端子216至219。
如图3中所示，DSSC 201的正极端子被连接至端子216，并且DSSC201的负极端子被连接至端子217。端子216依次通过短路部215、电流检测部214以及电压转换部212被连接至端子218。端子217依次通过短路部215、电流检测部214以及电压转换部212被连接至端子219。另外，端子218被连接至负载电路203的一个端子和二次电池204的正极端子的每个。另外，端子219被连接至负载电路203的另一个端子和二次电池204的负极端子的每个。
如图3中所示，电压转换部212包括DC/DC变换器221、电阻器(R3)222以及电阻器(R4)223，并且执行电压变换。例如，DC/DC变换器221根据电阻器(R3)222的电阻值与电阻器(R4)223的电阻值之比来变换电压。即，在端子218和端子219之间形成的电压是通过DC/DC变换器221中的DC/DC变换获得的电压。通过DC/DC变换获得的电压被供应给负载电路203和二次电池204的每个。
为了获知DSSC 201的发电状态如何，电压检测部213检测在端子216和端子217之间形成的电压的值。如图3中所示，电压检测部213包括运算放大器231、电阻器232以及电阻器233。电压检测部213将由此检测出的在DSSC 201的正极端子和负极端子之间形成的电压供应给CPU211。
为了获知DSSC 201的发电状态如何，电流检测部214检测被促使从DSSC 201的正极端子侧流出的电流的值。如图3中所示，电流检测部214包括电流检测电阻器241、电阻器242、电阻器243、运算放大器244、电阻器245以及电阻器246。电流检测电阻器241的两个端子分别被连接至与DSSC 201的正极端子相连的端子216以及DC/DC变换器221的输入端子。电流检测部214获取在电流检测电阻器241的两个端子之间生成的电动势，并且检测被促使流过电流检测电阻241的电流的值。电流检测部214将检测出其值的电流供应给CPU 211。
CPU 211执行算术运算处理，从而根据从电压检测部213供应给其的电压值以及从电流检测部214供应给其的电流值来判断DSSC 201的发电状态如何、以及开路(释放)状态是否被设置在DSSC 201的正极端子和负极端子之间。
例如，当检测到在DSSC 201的正极端子和负极端子之间生成了足够大小的电压，并且还检测到足够大小的电流被促使流过电流检测电阻器241时，CPU 211判定在DSSC 201中生成的电力被供应给负载电路203以在其中被消耗或者被供应给二次电池204以被存储在其中。在一个具体实施例中，“检测到在DSSC 201的正极端子和负极端子之间生成了足够大小的电压”意味着所检测到的DSSC 201的正极端子和负极端子之间的电压高于或等于一预定电压阈值，“检测到足够大小的电流被促使流过电流检测电阻器241”意味着所检测到的流过电流检测电阻器241的电流高于或等于一预定电流阈值。
另外，例如，当检测出在DSSC 201的正极端子和负极端子之间生成了足够大小的电压，并且没有在电流检测电阻器241中检测到足够大小的电流时，CPU 211判定尽管DSSC 201生成了电力，但是负载电路203没有被驱动，并且二次电池204被保持在充满电状态，并且开路(释放)状态被设置在DSSC 201的正极端子和负极端子之间。在一个具体实施例中，“检测到在DSSC 201的正极端子和负极端子之间生成了足够大小的电压”意味着所检测到的DSSC 201的正极端子和负极端子之间的电压高于或等于一预定电压阈值，“没有在电流检测电阻器241中检测到足够大小的电流”意味着所检测到的流过电流检测电阻器241的电流低于一预定电流阈值。
另外，例如，当没有检测到在DSSC 201的正极端子和负极端子之间生成足够大小的电压时，CPU 211判定DSSC 201没有生成电力。在一个具体实施例中，“没有检测到在DSSC 201的正极端子和负极端子之间生成足够大小的电压”意味着所检测到的DSSC 201的正极端子和负极端子之间的电压低于一预定电压阈值。
注意，以判断可以被适当地执行的方式，根据DSSC 201、负载电路203以及二次电池204等的规格来预先确定对电压或电流的电平以及处于何种状态的判定(判断标准)。应该理解，该判断标准也可以改变为其他标准。例如，也可以采用这样的过程：该过程使得用户可以根据负载电路203和二次电池204等的规格适当地调整该判断标准。另外，也可以采用这样的过程：该过程使得CPU 211根据DSSC 201、负载电路203以及二次电池204(它们都连接至劣化抑制控制器202)等的规格来适当地调整该判断标准。
如图3中所示，CPU 211具有内置于其中的存储器261。存储器261例如由只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等组成，并且具有存储程序、数据等的存储器区域。CPU 211执行存储器261中存储的程序，并且使用存储器261中存储的数据执行上述算术运算处理。当然，存储器261可以被设置在CPU 211外部。
CPU 211也执行控制处理。CPU 211根据算术运算处理的结果来控制短路部215。
如图3中所示，短路部215被连接在端子216和端子217之间，并且控制端子216和端子217二者，即DSSC 201的正极端子和负极端子是否应该被相互连接(被短路)。短路部215包括可变电阻器251和开关252。
当端子216和端子217被短路时，可变电阻器251控制被促使流过DSSC 201的电流的值。为了更强地抑制DSSC 201中的极化现象的生成，优选地，更多的电流被促使流过DSSC 201(容易被促使流过DSSC201)。然而，当过多的电流被促使流过DSSC 201时，存在DSSC 201被毁坏的可能性。为了应对这种情况，可变电阻器251的电阻值被设置为这样的值，该值在DSSC 201不被毁坏的程度上防止使得大电流流过DSSC201。对可变电阻器251的电阻值的控制可以由CPU 211执行，或者可以由用户执行。
开关252是用于控制端子216和端子217间的短路的开关电路。通过接通(闭合)开关252，端子216和端子217，即DSSC 201的正极端子和负极端子被相互连接(被短路)。
开关252的闭合是根据CPU 211所作的控制来执行的。如上所述，当CPU 211判定DSSC 201生成了电力并且开路(释放)状态被设置在DSSC201的正极端子和负极端子之间时，为了抑制DSSC 201中的极化现象的生成，CPU 211接通(闭合)开关252。在任何其他情况中，CPU 211切断(断开)开关252。
在染料敏化太阳能电池变为断开状态之后直到染料敏化太阳能电池的正极端子和负极端子被短路为止的时间段优选地是比如下这样的时间段更短的处理时间段：释放状态被设置在染料敏化太阳能电池的正极端子和负极端子之间，电解质溶液中包含的碘离子的氧化还原反应停止，并且结果在染料敏化太阳能电池的正极端子和负极端子之间形成电势差为止的时间段。这是因为，通过该电势差防止了元素的氧化还原平衡的显著丧失。直到碘离子相互作用为止的时间段可以基于碘离子的扩散系数以及碘离子之间的距离来计算。
结果，当DSSC 201生成电力并且此外开路(释放)状态被设置在DSSC 201的正极端子和负极端子之间时，DSSC 201的正极端子和负极端子被短路。因此，DSSC 201中的极化现象的生成被抑制。即，DSSC 201的发电特性的劣化被抑制。
注意，输入部271、输出部272、存储器部273、通信部274以及驱动器275被适当连接到劣化抑制控制器202的CPU 211。
输入部271由诸如键盘、鼠标、按钮或者触摸面板之类的任意输入设备、输入端子等组成。另外，输入部271接收从用户或者诸如另一装置之类的外部输入给其的信息，并将输入给其的信息提供给CPU 211。
输出部272由诸如阴极射线管(CRT)或者液晶显示器(LCD)设备之类的显示设备、扬声器或输出端子组成。另外，输出部272将从CPU211提供给其的信息以图像或声音形式提供给用户，或者将从CPU 211提供给其的信息以预定信号形式输出到另一装置。
存储器部273例如由诸如闪存或硬盘之类的固态驱动器(SSD)组成。另外，存储器部273存储从CPU 211提供给其的信息，或者将其中存储的信息提供给CPU 211。
通信部274例如由有线局域网(LAN)或者无线LAN的接口或调制解调器组成。另外，通信部274执行通过包括互联网在内的网络与另一装置通信的处理。例如，通信部274由CPU 211控制，通过包括互联网在内的网络获取计算机程序，并将由此获取的计算机程序安装在存储器部273中。
驱动器275适当地装配有诸如磁盘、光盘、磁光盘或者半导体存储器之类的可移除介质281。例如，驱动器275由CPU 211控制，从可移除介质281读出计算机程序，并将读出的计算机程序安装在存储器部273中。
3.第二实施例
劣化抑制控制方法中的处理流程
接下来，将参考图4详细描述由图3所示的劣化抑制控制器202执行的、根据本公开第二实施例的劣化抑制控制方法中的劣化抑制处理的流程。
当劣化抑制处理开始被执行时，在步骤S101中，对可变电阻器251进行操作以设置其电阻值。在步骤S102中，电压检测部213测量在DSSC201的正极端子和负极端子之间形成的电压的值。在步骤S103中，电流检测部214测量被促使流过电流检测电阻器214的电流的值。在步骤S104中，CPU 211根据在步骤S102中检测出的电压值以及在步骤S103中检测出的电流值，判断尽管DSSC 201生成了电力但是开路(释放)状态是否被设置在DSSC 201的正极端子和负极端子之间。
当在步骤S104中判定开路(释放)状态被设置在DSSC 201的正极端子和负极端子之间时，CPU 211的操作进行到步骤S105中的处理，并且CPU 211对开关252进行控制以接通(闭合)开关252。结果，DSSC 201的正极端子和负极端子被短路。当步骤S105中的处理结束时，劣化抑制处理完成。
另一方面，当在步骤S104中判定闭路状态被设置在DSSC 201的正极端子和负极端子之间时，CPU 211的操作进行到步骤S106中的处理，并且CPU 211对开关252进行控制以切断(断开)开关252。当步骤S106中的处理结束时，劣化抑制处理完成。
劣化抑制控制器202适当地执行如上所述的劣化抑制处理。例如，每当经过预定的时间段时或者每当事件发生时，劣化抑制处理可以被执行。另外，劣化抑制控制器202可以重复执行从步骤S102到步骤S106的各个处理，以经常监控并保护DSSC 201的状态。
通过以上述方式执行劣化抑制处理，劣化抑制控制器202可以抑制DSSC 201中的电解质溶液的偏倚，从而抑制DSSC 201中的极化现象的生成。另外，劣化抑制控制器202可以抑制由于DSSC 201中的极化现象的生成导致的DSSC 201的发电特性的劣化。另外，当负载电路203被电力驱动时，或者当二次电池204可以被电力充电时，劣化抑制控制器202释放短路部215。因此，劣化抑制控制器202可以抑制由DSSC 201中的极化现象的生成导致的DSSC 201的发电特性的劣化。
如上所述，注意，劣化抑制控制器202可以通过使用小规模电路并执行容易的控制处理来抑制DSSC 201的发电特性的劣化。即，劣化抑制控制器202可以抑制由于对DSSC 201的发电特性的劣化进行抑制而导致的成本和电力消耗的不必要的增加。
注意，当劣化抑制控制器202中在端子216和端子217之间形成的端到端电压与在端子218和端子219之间形成的端到端电压彼此相等时，可以在劣化抑制控制器202中省去电压转换部212。
另外，如稍后将要描述的，代替使用CPU 211，可以使用比较器。来自电压检测部213的输出信号可以被看作是与在DSSC 201的正极端子和负极端子之间形成的端到端电压的值相对应(成比例)的参数。并且，来自电流检测部214的输出信号可以被看作是与被促使流过电流检测电阻器241的电流的值相对应(成比例)的参数。即，可以在考虑到这两个参数的相互比率(scale)的情况下根据需要来执行比率调整，并且这两个参数被相互比较，从而可以类似于CPU 211的情况根据这两个参数的大小关系来控制DSSC 201的正极端子和负极端子之间的短路。结果，控制电路可以被进一步简化，并且对DSSC 201的发电特性的劣化的控制可以很容易地被实现。
4.第三实施例
具有劣化抑制功能的太阳能电池
注意，上述劣化抑制控制功能可以被结合在太阳能电池模块中。
图5是示出根据本公开的第三实施例的具有劣化抑制功能的太阳能电池的主要配置的电路图。
图5中所示的具有劣化抑制功能的太阳能电池300是通过向DSSC201添加上述劣化抑制功能得到的。具有劣化抑制功能的太阳能电池300除了包括DSSC 201以外，还包括类似于图3中所示的劣化抑制控制器202的各个部分的电压检测部213、电流检测部214以及短路部215。另外，具有劣化抑制功能的太阳能电池300包括比较器311，而不包括图3中所示的劣化抑制控制器202的CPU 211。
电压检测部213检测在DSSC 201的正极端子和负极端子之间形成的电压。另外，电流检测部214检测被促使流过设置在DSSC 201的正极端子上的电流检测电阻器214的电流。
比较器311将来自电压检测部213的输出信号与来自电流检测部214的输出信号相互比较。来自电压检测部213的输出信号可以被当作与在DSSC 201的正极端子和负极端子之间形成的电压的值相对应(成比例)的参数。另外，来自电流检测部214的输出信号可以被看作与被促使流过电流检测电阻器241的电流的值相对应(成比例)的参数。
比较器311在考虑到这两个参数的比率两者的情况下可根据需要来执行比率调节，并且相互比较这两个参数，从而判断这两个参数之间的大小关系。这两个参数的比率的调节量是根据DSSC 201的规格、假设将被连接至具有劣化抑制功能的太阳能电池300的负载电路和二次电池的规格等预先确定的。即，这两个参数的比率可以被预先调节，从而使得对短路部215的短路/释放的控制可以根据比较器311的比较结果被适当执行。
当然，可以使这两个参数的比率的调整量可变。例如，还可以采用这样的一种过程，该过程使得用户可以根据连接至具有劣化抑制功能的太阳能电池300的负载电路和二次电池的规格等来控制这两个参数的比率的调整量。另外，可以提供一控制部，该控制部用于根据连接至具有劣化抑制功能的太阳能电池300的负载电路和二次电池的规格等来控制这两个参数的比率的调整量。结果，具有劣化抑制功能的太阳能电池300可以应对具有更多不同规格的负载电路和二次电池(对它们执行合适的控制)。
来自比较器311的输出信号被作为控制信号提供给短路部215的开关252。
当来自电压检测部213的输出信号的电平高于来自电流检测部214的输出信号的电平时，即，当在DSSC 201的正极端子和负极端子之间形成的电压较大并且此外被促使流过电流检测电阻器241的电流较少时，比较器311判定尽管DSSC 201生成了电力但是开路(释放)状态被设置在DSSC 201的正极端子和负极端子之间。在这种情况下，根据来自比较器311的输出信号，开关252被接通(闭合)，从而使DSSC 201的正极端子和负极端子间短路。
当来自电压检测部213的输出信号的电平低于来自电流检测部214的输出信号的电平时，即，当在DSSC 201的正极端子和负极端子之间形成的电压较小或者被促使流过电流检测电阻器241的电流较多时，比较器311判定DSSC 201没有生成电力，或者闭路状态被设置在DSSC 201的正极端子和负极端子之间。在这种情况下，根据来自比较器311的输出信号，开关252被切断(断开)，从而释放DSSC 201的正极端子和负极端子。
在释放状态被设置在DSSC 201的正极端子和负极端子之间之后直到DSSC 201的正极端子和负极端子被短路为止的时间段优选地是比如下这样的时间段更短的处理时间段：释放状态被设置在DSSC 201的正极端子和负极端子之间之后，电解质溶液中包含的碘离子的氧化还原反应停止，并且结果使得在DSSC 201的正极端子和负极端子之间生成电势差为止的时间段。这是因为，该电势差防止了元素的氧化还原平衡的显著丧失。直到碘离子相互作用为止的时间段可以基于碘离子的扩散系数以及碘离子之间的距离来计算。
另外，具有劣化抑制功能的太阳能电池300包括端子321和端子322。端子321顺次通过电流检测部214和短路部215连接至DSSC 201的正极端子。也就是说，电流检测部214中的电流检测电阻器241串联连接在DSSC 201的正极端子与端子321之间。
端子322顺次通过电流检测部214和短路部215连接至DSSC 201的负极端子。尽管图示说明被省略，但是端子321和端子322被连接到如图3中所示的负载电路203和二次电池204的每个。
即，换言之，比较器311可以通过将来自电压检测部213的输出信号和来自电流检测部214的输出信号相互比较，来判断DSSC 201的发电状态如何以及开路(释放)状态是否被设置在端子321和端子322之间。
例如，当DSSC 201生成电力并且连接在端子321和端子322之间的负载电路没有被操作，或者连接在端子321和端子322之间的二次电池处于充满电状态时，来自电流检测部214的输出信号的电平变得低于来自电压检测部213的输出信号的电平。因此，短路部215的开关252根据来自比较器311的输出信号而被接通(闭合)。结果，DSSC 201的电解质溶液的偏倚被抑制，并且DSSC 201中的极化现象的生成被抑制。即，具有劣化抑制功能的太阳能电池300可以抑制由极化现象的生成导致的DSSC201的发电特性的劣化。此时，具有劣化抑制功能的太阳能电池300不必接收来自负载电路或者二次电池的用于确认负载电路的操作状态如何以及二次电池的充电状态的反馈等。所以，具有劣化抑制功能的太阳能电池300可以更容易地抑制由DSSC 201中的极化现象的生成导致的DSSC 201的发电特性的劣化。
另外，例如，当DSSC 201生成电力并且连接在端子321和端子322之间的负载电路被操作或者连接在端子321和端子322之间的二次电池处于可充电状态时，来自电流检测部214的输出信号的电平变得高于来自电压检测部213的输出信号的电平。因此，短路部215的开关252根据来自比较器311的输出信号被切断(断开)。结果，释放状态被设置在DSSC201的正极端子和负极端子之间，并且DSSC 201中生成的电力被供应给并联连接在端子321和端子322之间的负载电路和二次电路。即，具有劣化抑制功能的太阳能电池300可以抑制由DSSC 201中的极化现象的生成导致的DSSC 201的发电特性的劣化，以不阻碍正常操作。
注意，当DSSC 201没有生成电力时，来自电压检测部213的输出信号的电平变低。因此，由于来自电压检测部213的输出信号的电平变得低于来自电流检测部214的输出信号的电平，所以短路部215的开关252根据来自比较器311的输出信号而被切断(断开)。
具有劣化抑制功能的太阳能电池300可以通过以上方式抑制由DSSC201中的极化现象的生成导致的DSSC 201的发电特性的劣化。另外，以上述方式，具有劣化抑制功能的太阳能电池300可以以简单电路的形式来实现，并且可以更容易地抑制由DSSC 201中的极化现象的生成导致的DSSC 201的发电特性的劣化，并且可以抑制成本和电力消耗的不必要的增加。
注意，在具有劣化抑制功能的太阳能电池300中，类似于劣化抑制控制器202的情况，CPU 211也可以替代比较器311被使用。另外，类似于劣化抑制控制器202的情况，电压转换部212可以被设置在端子321和端子322与电流检测部214之间。
上述的系列处理可以由硬件执行，或者也可以由软件执行。
当上述的系列处理由软件执行时，组成软件的程序可以从网络或记录介质被安装。
例如，如图3中所示，独立于劣化抑制控制器202，记录介质不仅包括其中记录有将被分发以传递给用户的程序的可移除介质281而且包括其中记录有在预先结合在劣化抑制控制器202中的状态中将被传递给用户的程序的存储器261或存储器部273中所包括的硬盘等，其中，可移除介质281包括磁盘(包括柔性盘)、光盘(包括致密盘只读存储器(CD-ROM)以及数字通用盘(DVD))、磁光盘(包括迷你盘(MD))、半导体存储器等。
注意，由计算机执行的程序可以是根据本说明书中描述的次序以时间顺序执行的一个程序，也可以是被并行执行或者在诸如进行调用的定时之类的必要定时处执行的多个程序。
另外，在本说明书中，记录在记录介质中的程序中的步骤包括即使不必按照时间顺序处理也可以并行地或分别被执行的多个处理以及可以按照所述的次序以时间顺序被执行的多个处理。
另外，在前述内容中，作为一个单元(或者一个处理部)被描述的配置可以被做成数个单元(或数个处理部)。相反，在前述内容中，作为与数个电路(或者数个处理部)相对应的单元被描述的配置可以总地被制作以与一个电路(或者一个处理部)相对应。另外，与以上配置不同的配置当然也可以被添加到这些单元(或者处理部)中。另外，某个电路(或者某个处理部)的部分配置可以被包括在任何其他适当电路(或者任何其他适当的电路处理部)的配置中，只要在整个系统方面保持有基本相同的配置和操作即可。即，本公开的实施例决不限于上述实施例，并且可以在不脱离本公开的主题的条件下做出各种修改。
本公开包含与2010年6月29日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2010-148035中公开的主题有关的主题，该申请的全部内容通过引用被结合于此。
Claims (13)
1.一种控制器，用于控制用于将光能转换为电能的染料敏化太阳能电池的正极端子和负极端子之间的短路，所述控制器包括：
电压检测部件，所述电压检测部件检测在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间形成的电压；
电流检测部件，所述电流检测部件检测被促使流过所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子的电流；
判断部件，所述判断部件根据由所述电压检测部件检测出的电压值和由所述电流检测部件检测出的电流值，来判断所述染料敏化太阳能电池的发电状态如何以及释放状态是否被设置在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间；以及
短路/释放部件，所述短路/释放部件根据所述判断部件所作的判断的结果，在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间进行短路或释放。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述电流检测部件包括电流检测电阻器并检测被促使流过所述电流检测电阻器的电流，其中所述电流检测电阻器的一个端子连接到所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子。
3.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述判断部件在由所述电压检测部件检测出的电压值高于或等于一预定电压阈值时判定所述染料敏化太阳能电池生成了电力，并且在由所述电压检测部件检测出的电压值低于所述电压阈值时判定所述染料敏化太阳能电池没有生成电力。
4.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述判断单元在由所述电流检测部件检测出的电流值低于一预定电流阈值时判定所述释放状态被设置在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间，并且在由所述电流检测部件检测出的电流值高于或等于所述电流阈值时判定闭路状态被设置在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间。
5.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述短路/释放部件在所述判断部件判定所述染料敏化太阳能电池生成了电力并且所述释放状态被设置在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间时，在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间进行短路，并且在所述判断部件判定所述染料敏化太阳能电池生成了电力并且闭路状态被设置在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间时，在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间进行释放。
6.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述短路/释放部件具有可变电阻器和开关电路。
7.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述判断部件将与所述电压检测部件检测出的电压值成比例的第一参数和与所述电流检测部件检测出的电流值成比例的第二参数相互比较，从而根据所述第一参数和所述第二参数之间的大小关系来判断所述染料敏化太阳能电池的发电状态如何以及所述释放状态是否被设置在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间。
8.一种控制方法，用于控制用于将光能转换为电能的染料敏化太阳能电池的负极端子和正极端子之间的短路，所述控制方法包括：
通过控制器的电压检测部件检测在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间形成的电压；
通过所述控制器的电流检测部件检测被促使流过所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子的电流；
通过所述控制器的判断部件根据检测出的电压和电流的值来判断所述染料敏化太阳能电池的发电状态如何以及释放状态是否被设置在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间；以及
通过所述控制器的短路/释放部件根据所作判断的结果来在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间进行短路或释放。
9.一种太阳能电池，包括：
染料敏化太阳能电池，用于将光能转换为电能；
电压检测部件，用于检测在所述染料敏化太阳能电池的正极端子和负极端子之间形成的电压；
电流检测部件，用于检测被促使流过所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子的电流；
比较部件，用于将与所述电压检测部件检测出的电压值成比例的第一参数和与所述电流检测部件检测出的电流值成比例的第二参数相互比较；以及
短路/释放部件，用于根据作为由所述比较部件所作的比较的结果获得的所述第一参数和所述第二参数之间的大小关系，来在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间进行短路或释放。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池，其中，所述电流检测部件包括电流检测电阻器并且检测被促使流过所述电流检测电阻器的电流，所述电流检测电阻器的一个端子连接至所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子。
11.根据权利要求9所述的太阳能电池，其中，所述短路/释放部件在作为所述比较部件所作的比较的结果得到所述第一参数大于所述第二参数时，在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间进行短路，并且在作为所述比较部件所作的比较的结果得到所述第一参数小于所述第二参数时，在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间进行释放。
12.根据权利要求9所述的太阳能电池，其中，所述短路/释放部件具有可变电阻器和开关电路。
13.一种控制方法，用于控制染料敏化太阳能电池的正极端子和负极端子之间的短路，所述控制方法包括：
通过所述染料敏化太阳能电池的电压检测部件检测在用于将光能转换为电能的所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间形成的电压；
通过所述染料敏化太阳能电池的电流检测部件检测被促使流过所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子的电流；
通过所述染料敏化太阳能电池的比较部件将与由此检测出的电压值成比例的第一参数和与由此检测出的电流值成比例的第二参数相互比较；以及
通过所述染料敏化太阳能电池的短路/释放部件根据作为比较的结果而得到的所述第一参数和所述第二参数之间的大小关系来在所述染料敏化太阳能电池的所述正极端子和所述负极端子之间进行短路或释放。
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