JP2002229472A - 太陽電池付き表示装置 - Google Patents
太陽電池付き表示装置Info
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- JP2002229472A JP2002229472A JP2001021131A JP2001021131A JP2002229472A JP 2002229472 A JP2002229472 A JP 2002229472A JP 2001021131 A JP2001021131 A JP 2001021131A JP 2001021131 A JP2001021131 A JP 2001021131A JP 2002229472 A JP2002229472 A JP 2002229472A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 表示装置のスペースを有効に利用でき、デザ
イン上の制約がなく、さらに十分な光電変換効率、表示
装置の視認性を確保した、表示装置の表面に透明な色素
増感型太陽電池を重ねて配置した太陽電池付き表示装置
を提供する。 【解決手段】 太陽電池のアノード電極側を入射光側に
配し、カソード電極側に表示装置を配するように、表示
装置の表面に透明な色素増感型太陽電池を配置した。好
ましくは、該太陽電池のアノード電極の透明金属酸化物
膜の表面に担持された色素の近傍に白金などの金属微粒
子を配する。
イン上の制約がなく、さらに十分な光電変換効率、表示
装置の視認性を確保した、表示装置の表面に透明な色素
増感型太陽電池を重ねて配置した太陽電池付き表示装置
を提供する。 【解決手段】 太陽電池のアノード電極側を入射光側に
配し、カソード電極側に表示装置を配するように、表示
装置の表面に透明な色素増感型太陽電池を配置した。好
ましくは、該太陽電池のアノード電極の透明金属酸化物
膜の表面に担持された色素の近傍に白金などの金属微粒
子を配する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池付き表示
装置に関し、特に、表示装置の表面に透明な色素増感型
太陽電池を重ねて配置した太陽電池付き表示装置に関す
る。
装置に関し、特に、表示装置の表面に透明な色素増感型
太陽電池を重ねて配置した太陽電池付き表示装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、環境問題からクリーンなエネルギ
ーが求められ、種々の製品において太陽電池の利用が高
まってきている。すでに一部の電卓、時計等において
は、駆動電力を太陽電池から供給している。
ーが求められ、種々の製品において太陽電池の利用が高
まってきている。すでに一部の電卓、時計等において
は、駆動電力を太陽電池から供給している。
【０００３】しかしながら、既存のシリコン系太陽電池
は可視光を透過しないため、表示装置の非表示部に太陽
電池の受光部を設ける必要があった。表示部と太陽電池
を別々に実装することは、太陽電池の受光部が表示装置
のデザインにおいて大きな制約となり、特に表示部が大
型化して、その消費電力が増加するに伴い、太陽電池も
大型とならざるを得ない一方、携帯用機器においては表
示部と入力部を設ける必要から、太陽電池を設置するス
ペースがないなどの問題があった。
は可視光を透過しないため、表示装置の非表示部に太陽
電池の受光部を設ける必要があった。表示部と太陽電池
を別々に実装することは、太陽電池の受光部が表示装置
のデザインにおいて大きな制約となり、特に表示部が大
型化して、その消費電力が増加するに伴い、太陽電池も
大型とならざるを得ない一方、携帯用機器においては表
示部と入力部を設ける必要から、太陽電池を設置するス
ペースがないなどの問題があった。
【０００４】そのため、表示部と太陽電池を重ねて配置
することが考えられるが、シリコン系太陽電池を使用す
る場合には、表示部の裏側に太陽電池を配置する必要が
あり（特開平１１−１１９１９０号公報）、太陽電池の
光電変換効率の向上の障害となっていた。
することが考えられるが、シリコン系太陽電池を使用す
る場合には、表示部の裏側に太陽電池を配置する必要が
あり（特開平１１−１１９１９０号公報）、太陽電池の
光電変換効率の向上の障害となっていた。
【０００５】また、アモルファスシリコンに微細孔を多
数設けることで可視光を一部透過させるシースルー型太
陽電池も提案されているが（特開平５−１５２５９３号
公報）、太陽電池の製造が複雑でコストが高くなる。さ
らに、ワイドギャップ半導体のｐｎ接合型太陽電池を用
い紫外光で発電する透明な太陽電池も開発されており
(特開２０００−２０８８００号公報)、かかる透明な太
陽電池を表示部の上部に重ねた表示装置が提案されてい
る（特開２０００−９２３６２号公報）。しかし、太陽
光スペクトルや室内光に占める紫外光（ＵＶ）成分は少
なく、特に、最近は健康問題から紫外線を避ける傾向に
あり、ＵＶカットガラス、ＵＶカット蛍光灯の普及によ
り、室内光成分にはＵＶ光がなくなっている。また、屋
外でも表示の視認性の良い拡散光には直射光に比べＵＶ
成分が少ないなどの理由から、紫外光で発電する太陽電
池は実効的ではない。
数設けることで可視光を一部透過させるシースルー型太
陽電池も提案されているが（特開平５−１５２５９３号
公報）、太陽電池の製造が複雑でコストが高くなる。さ
らに、ワイドギャップ半導体のｐｎ接合型太陽電池を用
い紫外光で発電する透明な太陽電池も開発されており
(特開２０００−２０８８００号公報)、かかる透明な太
陽電池を表示部の上部に重ねた表示装置が提案されてい
る（特開２０００−９２３６２号公報）。しかし、太陽
光スペクトルや室内光に占める紫外光（ＵＶ）成分は少
なく、特に、最近は健康問題から紫外線を避ける傾向に
あり、ＵＶカットガラス、ＵＶカット蛍光灯の普及によ
り、室内光成分にはＵＶ光がなくなっている。また、屋
外でも表示の視認性の良い拡散光には直射光に比べＵＶ
成分が少ないなどの理由から、紫外光で発電する太陽電
池は実効的ではない。
【０００６】可視光領域の利用が可能で、理論変換効率
が高く、人体に無害とされる酸化チタン（ＴｉＯ2）を
用いる新しい太陽電池として、色素増感型太陽電池が知
られている（特開平１−２２０３８０号公報、特開平５
−５０４０２３号公報等）。
が高く、人体に無害とされる酸化チタン（ＴｉＯ2）を
用いる新しい太陽電池として、色素増感型太陽電池が知
られている（特開平１−２２０３８０号公報、特開平５
−５０４０２３号公報等）。
【０００７】その電極として用いる酸化チタンなどはＵ
Ｖ光しか吸収しないことから、太陽光を電気エネルギー
に効率よく変換させるために、色素を増感剤として用い
ている。この色素は光吸収剤として働き、太陽光を吸収
して、電子を金属酸化物の薄膜に注入することで、発電
が行われる。例えば、色素としてルテニウム錯体があげ
られるが、これは太陽光の可視領域の波長３００ｎｍ〜
６００ｎｍの光を吸収し、ルテニウム金属・配位子軌道
遷移により励起された電子が、金属酸化物の伝導帯に移
り、光電流となる。このようにして、光を吸収すると両
電極間に電圧が発生する太陽電池が構成される。
Ｖ光しか吸収しないことから、太陽光を電気エネルギー
に効率よく変換させるために、色素を増感剤として用い
ている。この色素は光吸収剤として働き、太陽光を吸収
して、電子を金属酸化物の薄膜に注入することで、発電
が行われる。例えば、色素としてルテニウム錯体があげ
られるが、これは太陽光の可視領域の波長３００ｎｍ〜
６００ｎｍの光を吸収し、ルテニウム金属・配位子軌道
遷移により励起された電子が、金属酸化物の伝導帯に移
り、光電流となる。このようにして、光を吸収すると両
電極間に電圧が発生する太陽電池が構成される。
【０００８】色素増感型太陽電池は、光電変換効率を向
上させるために、光閉じ込めを行っている。すなわち、
カソード電極を作製するときに、白金の触媒を付着さ
せ、膜厚を厚くし鏡面とすることで反射膜として利用し
ている。また、入射光を有効利用するため、複数の色素
を用いて、可視光の全領域で吸収させようとしている。
上させるために、光閉じ込めを行っている。すなわち、
カソード電極を作製するときに、白金の触媒を付着さ
せ、膜厚を厚くし鏡面とすることで反射膜として利用し
ている。また、入射光を有効利用するため、複数の色素
を用いて、可視光の全領域で吸収させようとしている。
【０００９】そのほかに、色素増感型太陽電池を使用す
る例として、色素増感型太陽電池がカラーフィルターを
兼ねる表示装置が提案されている（特開２０００−２６
８８９１号公報）。しかし、太陽電池と表示装置とが一
体になっているため、これを製造するには工程が長くな
り、歩留まりの低下を招く問題があった。また、構造的
には、カラーフィルターを兼ねることから、色素が担持
されたアノード電極を太陽光側に配置できず、太陽光が
発電機能を有するアノード電極に到達するまでにロスが
あり、発電能力が低下するという問題があった。
る例として、色素増感型太陽電池がカラーフィルターを
兼ねる表示装置が提案されている（特開２０００−２６
８８９１号公報）。しかし、太陽電池と表示装置とが一
体になっているため、これを製造するには工程が長くな
り、歩留まりの低下を招く問題があった。また、構造的
には、カラーフィルターを兼ねることから、色素が担持
されたアノード電極を太陽光側に配置できず、太陽光が
発電機能を有するアノード電極に到達するまでにロスが
あり、発電能力が低下するという問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】したがって、太陽電池
を利用する表示装置においては、太陽電池と表示部を重
ねて組み合わせることで、汎用性、コスト面で優れ、か
つ、表示装置のスペースを有効に利用し、デザイン上の
制約をなくすとともに、表示装置の消費電力の増加に対
応して、太陽光を有効に利用する光電変換効率をさらに
向上させた太陽電池を配置することが望まれている。
を利用する表示装置においては、太陽電池と表示部を重
ねて組み合わせることで、汎用性、コスト面で優れ、か
つ、表示装置のスペースを有効に利用し、デザイン上の
制約をなくすとともに、表示装置の消費電力の増加に対
応して、太陽光を有効に利用する光電変換効率をさらに
向上させた太陽電池を配置することが望まれている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による太陽電池付き表示装置は、表示装置の
表面に色素増感型太陽電池を取り付け、該太陽電池のア
ノード電極側を入射光側に配し、該太陽電池のカソード
電極側に表示装置を配している。
に、本発明による太陽電池付き表示装置は、表示装置の
表面に色素増感型太陽電池を取り付け、該太陽電池のア
ノード電極側を入射光側に配し、該太陽電池のカソード
電極側に表示装置を配している。
【００１２】この色素増感型太陽電池は、第１の透明基
板の内側に透明導電膜を形成し、その内側表面に白金微
粒子もしくは炭素微粒子を付着させて形成したカソード
電極と、第２の透明基板の内側に透明導電膜および透明
金属酸化物薄膜を順次形成し、この透明金属酸化物薄膜
の表面に色素を担持し、さらに該色素の近傍に金属微粒
子を配して形成したアノード電極とが、酸化還元電解質
を介して対向して形成されることが好ましい。
板の内側に透明導電膜を形成し、その内側表面に白金微
粒子もしくは炭素微粒子を付着させて形成したカソード
電極と、第２の透明基板の内側に透明導電膜および透明
金属酸化物薄膜を順次形成し、この透明金属酸化物薄膜
の表面に色素を担持し、さらに該色素の近傍に金属微粒
子を配して形成したアノード電極とが、酸化還元電解質
を介して対向して形成されることが好ましい。
【００１３】前記金属微粒子には、白金（Ｐｔ）、白金
合金、パラジウム（Ｐｄ）またはパラジウム合金の微粒
子が適している。
合金、パラジウム（Ｐｄ）またはパラジウム合金の微粒
子が適している。
【００１４】前記透明金属酸化物には、酸化チタン（Ｔ
ｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ
2Ｏ5）、酸化錫（ＳｎＯ2）またはチタン酸ストロンチ
ウム（ＳｒＴｉＯ3）を用いることができる。また、前
記色素には、ルテニウム錯体またはキサンテン系色素を
用いることができる。さらに、前記酸化還元電解質に
は、ヨウ素、臭素または塩素を含む電解液または固体伝
導体を用いることができる。
ｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ
2Ｏ5）、酸化錫（ＳｎＯ2）またはチタン酸ストロンチ
ウム（ＳｒＴｉＯ3）を用いることができる。また、前
記色素には、ルテニウム錯体またはキサンテン系色素を
用いることができる。さらに、前記酸化還元電解質に
は、ヨウ素、臭素または塩素を含む電解液または固体伝
導体を用いることができる。
【００１５】前記透明基板には、ガラス、ＰＥＴまたは
ポリイミドを用いることができる。前記透明導電膜に
は、フッ素ドープ酸化錫、酸化インジウム、ＩＴＯまた
はＡＴＯを用いることができる。
ポリイミドを用いることができる。前記透明導電膜に
は、フッ素ドープ酸化錫、酸化インジウム、ＩＴＯまた
はＡＴＯを用いることができる。
【００１６】前記表示装置は、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＥＬま
たはＥＣのいずれでもよい。
たはＥＣのいずれでもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明者は、前述のように可視光
を透過する性質を有する色素増感型太陽電池に注目し、
同時に表示装置の表示部の視認性を十分に確保できるよ
うに、表示装置の表側にこの色素増感型太陽電池を配置
することについて、研究を進めた。
を透過する性質を有する色素増感型太陽電池に注目し、
同時に表示装置の表示部の視認性を十分に確保できるよ
うに、表示装置の表側にこの色素増感型太陽電池を配置
することについて、研究を進めた。
【００１８】すなわち、光閉じ込めを従来より抑えて、
表示装置としての視認性を十分に確保しつつ、太陽電池
としての発電能力を向上させるためには、色素増感型太
陽電池の光電変換効率を、従来よりさらに向上させる必
要がある。
表示装置としての視認性を十分に確保しつつ、太陽電池
としての発電能力を向上させるためには、色素増感型太
陽電池の光電変換効率を、従来よりさらに向上させる必
要がある。
【００１９】そのために、色素増感型太陽電池におい
て、表示装置の表面に該太陽電池のカソード電極を配
し、アノード電極側を入射光側に配することを見出し
た。
て、表示装置の表面に該太陽電池のカソード電極を配
し、アノード電極側を入射光側に配することを見出し
た。
【００２０】さらに、色素増感型太陽電池において、ア
ノード電極の透明金属酸化物薄膜の表面に担持された色
素の近傍に、白金（Ｐｔ）、白金合金、パラジウム（Ｐ
ｄ）またはパラジウム合金の金属微粒子を配することを
見出した。
ノード電極の透明金属酸化物薄膜の表面に担持された色
素の近傍に、白金（Ｐｔ）、白金合金、パラジウム（Ｐ
ｄ）またはパラジウム合金の金属微粒子を配することを
見出した。
【００２１】これらの金属微粒子を配することにより、
太陽光が照射されると表面プラズモン吸収が起こり、色
素との共鳴や色素への電荷移動によって、可視光から近
赤外領域において色素の吸光度を増強させる効果があ
る。この色素の光吸収の増強効果により、光電流の増加
が引き起こされ、光電変換効率を向上させることができ
る。
太陽光が照射されると表面プラズモン吸収が起こり、色
素との共鳴や色素への電荷移動によって、可視光から近
赤外領域において色素の吸光度を増強させる効果があ
る。この色素の光吸収の増強効果により、光電流の増加
が引き起こされ、光電変換効率を向上させることができ
る。
【００２２】金属微粒子として、その他に金、銀または
銅などの使用も考えられるが、色素増感型太陽電池の電
極間に配する酸化還元電解質に、ヨウ素などのハロゲン
系のものを使用した場合に、この両者の反応により、金
などの金属微粒子は容易に溶解される可能性がある。し
かしながら、白金、白金合金、パラジウムおよびパラジ
ウム合金の金属微粒子は、ハロゲン系の酸化還元電解質
によって溶解されない利点がある。
銅などの使用も考えられるが、色素増感型太陽電池の電
極間に配する酸化還元電解質に、ヨウ素などのハロゲン
系のものを使用した場合に、この両者の反応により、金
などの金属微粒子は容易に溶解される可能性がある。し
かしながら、白金、白金合金、パラジウムおよびパラジ
ウム合金の金属微粒子は、ハロゲン系の酸化還元電解質
によって溶解されない利点がある。
【００２３】この色素増感型太陽電池は、可視光の一部
だけを使っても、太陽電池として十分機能し、反射の少
ない微量の白金微粒子を付着させた透明なカソード電極
を用いても、十分な光電流が得られることが分かった。
だけを使っても、太陽電池として十分機能し、反射の少
ない微量の白金微粒子を付着させた透明なカソード電極
を用いても、十分な光電流が得られることが分かった。
【００２４】この太陽電池の透過光は薄いピンク色とな
り、太陽電池を通しても、下の文字が十分に認識するこ
とができる。また、色素の種類により吸収波長帯が異な
るため、可視光領域で使用波長帯を任意に選択すること
ができる。すなわち、透過光は吸収光の補色となるた
め、可視光域で任意の透過光を選択できるのである。
り、太陽電池を通しても、下の文字が十分に認識するこ
とができる。また、色素の種類により吸収波長帯が異な
るため、可視光領域で使用波長帯を任意に選択すること
ができる。すなわち、透過光は吸収光の補色となるた
め、可視光域で任意の透過光を選択できるのである。
【００２５】さらに、可視光の一部を発電に使うために
透明ではあるが、色素の種類によりあらゆる色に薄く着
色させることができ、そのため、表示装置の単位セルご
とに色素を変えることにより、カラーフィルターの役目
を同時に果たすこともできる。
透明ではあるが、色素の種類によりあらゆる色に薄く着
色させることができ、そのため、表示装置の単位セルご
とに色素を変えることにより、カラーフィルターの役目
を同時に果たすこともできる。
【００２６】本発明者は、これらの事実より、本発明を
完成するに至った。
完成するに至った。
【００２７】すなわち、本発明による太陽電池付き表示
装置は、表示装置の表面に色素増感型太陽電池を取り付
け、該太陽電池のアノード電極側を入射光側に配し、該
太陽電池のカソード電極側に表示装置を配している。
装置は、表示装置の表面に色素増感型太陽電池を取り付
け、該太陽電池のアノード電極側を入射光側に配し、該
太陽電池のカソード電極側に表示装置を配している。
【００２８】この色素増感型太陽電池は、第１の透明基
板の内側に透明導電膜を形成し、その内側表面に白金微
粒子もしくは炭素微粒子を付着させて形成したカソード
電極と、第２の透明基板の内側に透明導電膜および透明
金属酸化物薄膜を順次形成し、この透明金属酸化物薄膜
の表面に色素を担持し、さらに該色素の近傍に金属微粒
子を配して形成したアノード電極とが、酸化還元電解質
を介して対向して形成されることが好ましい。
板の内側に透明導電膜を形成し、その内側表面に白金微
粒子もしくは炭素微粒子を付着させて形成したカソード
電極と、第２の透明基板の内側に透明導電膜および透明
金属酸化物薄膜を順次形成し、この透明金属酸化物薄膜
の表面に色素を担持し、さらに該色素の近傍に金属微粒
子を配して形成したアノード電極とが、酸化還元電解質
を介して対向して形成されることが好ましい。
【００２９】前記金属微粒子には、白金（Ｐｔ）、白金
合金、パラジウム（Ｐｄ）またはパラジウム合金の微粒
子が適している。
合金、パラジウム（Ｐｄ）またはパラジウム合金の微粒
子が適している。
【００３０】前記透明金属酸化物には、酸化チタン（Ｔ
ｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ
2Ｏ5）、酸化錫（ＳｎＯ2）またはチタン酸ストロンチ
ウム（ＳｒＴｉＯ3）を用いることができる。また、前
記色素には、ルテニウム錯体またはキサンテン系色素を
用いることができる。さらに、前記酸化還元電解質に
は、ヨウ素、臭素または塩素を含む電解液または固体伝
導体を用いることができる。
ｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ
2Ｏ5）、酸化錫（ＳｎＯ2）またはチタン酸ストロンチ
ウム（ＳｒＴｉＯ3）を用いることができる。また、前
記色素には、ルテニウム錯体またはキサンテン系色素を
用いることができる。さらに、前記酸化還元電解質に
は、ヨウ素、臭素または塩素を含む電解液または固体伝
導体を用いることができる。
【００３１】前記透明基板には、ガラス、ＰＥＴまたは
ポリイミドを用いることができる。
ポリイミドを用いることができる。
【００３２】透明導電膜には、例えばフッ素ドープ酸化
錫、酸化インジウム、ＩＴＯまたはＡＴＯが用いられ
る。
錫、酸化インジウム、ＩＴＯまたはＡＴＯが用いられ
る。
【００３３】前記表示装置は、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＥＬま
たはＥＣのいずれでもよい。
たはＥＣのいずれでもよい。
【００３４】
【発明の実施の形態】本発明に係る太陽電池付き表示装
置の構成を、図１を用いて説明する。透明な色素増感型
太陽電池は、ガラス基板１ｂに透明導電膜２ｂを蒸着
し、さらに白金微粒子３もしくは炭素微粒子３を付着し
たカソード電極と、ガラス基板１ａに透明導電膜２ａを
蒸着し、さらにその上に多孔質の透明金属酸化物薄膜４
を形成し、該透明金属酸化物薄膜を構成する金属酸化物
微粒子５の表面に色素６を担持させ、さらに該色素６の
近傍に金属微粒子７を配した光電極であるアノード電極
と、酸化還元電解質８とから構成されている。
置の構成を、図１を用いて説明する。透明な色素増感型
太陽電池は、ガラス基板１ｂに透明導電膜２ｂを蒸着
し、さらに白金微粒子３もしくは炭素微粒子３を付着し
たカソード電極と、ガラス基板１ａに透明導電膜２ａを
蒸着し、さらにその上に多孔質の透明金属酸化物薄膜４
を形成し、該透明金属酸化物薄膜を構成する金属酸化物
微粒子５の表面に色素６を担持させ、さらに該色素６の
近傍に金属微粒子７を配した光電極であるアノード電極
と、酸化還元電解質８とから構成されている。
【００３５】透明導電膜２ａ、２ｂには、例えば、フッ
素ドープ酸化錫、酸化インジウム、ＩＴＯ、ＡＴＯなど
を用いることができる。
素ドープ酸化錫、酸化インジウム、ＩＴＯ、ＡＴＯなど
を用いることができる。
【００３６】また、多孔質の金属酸化物薄膜４には、例
えば、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、
酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、酸化錫（ＳｎＯ2）またはチ
タン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）を用いることが
できる。
えば、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、
酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、酸化錫（ＳｎＯ2）またはチ
タン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）を用いることが
できる。
【００３７】酸化還元電解質８は、ヨウ素系電解液であ
るアセトニトリル（９０ｖｏｌ％）と３メチル２オキサ
ゾリジノン（１０ｖｏｌ％）の混合溶媒に、ヨウ素とヨ
ウ化リチウムを加えたものであり、ヨウ素酸化還元対
（Ｉ3 -／Ｉ-）として働き、カソード電極とアノード電
極間の電子移動に寄与する。
るアセトニトリル（９０ｖｏｌ％）と３メチル２オキサ
ゾリジノン（１０ｖｏｌ％）の混合溶媒に、ヨウ素とヨ
ウ化リチウムを加えたものであり、ヨウ素酸化還元対
（Ｉ3 -／Ｉ-）として働き、カソード電極とアノード電
極間の電子移動に寄与する。
【００３８】色素６には、ルテニウム錯体のほか、キサ
ンテン系色素などを用いることができる。例えば、ルテ
ニウム錯体からなる色素を用いると、色素が可視領域の
光を吸収して、ルテニウム金属・配位子軌道遷移により
励起された電子が、酸化チタンの伝導帯に移って光電流
となり、発電が行なわれる。
ンテン系色素などを用いることができる。例えば、ルテ
ニウム錯体からなる色素を用いると、色素が可視領域の
光を吸収して、ルテニウム金属・配位子軌道遷移により
励起された電子が、酸化チタンの伝導帯に移って光電流
となり、発電が行なわれる。
【００３９】金属微粒子７には、例えば白金微粒子、白
金がモル比で５０％以上の白金合金微粒子、パラジウム
微粒子、パラジウムがモル比で５０％以上のパラジウム
合金微粒子を用いると、ヨウ素系酸化還元電解質に溶解
して消失することなく、色素近傍に配することができ
る。これらの微粒子は、色素に化学結合や吸着により直
接配してもよく、あるいはＴｉＯ2に化学結合や吸着さ
せて、結果としてＴｉＯ2に担持された色素近傍に配す
るようにしてもよい。
金がモル比で５０％以上の白金合金微粒子、パラジウム
微粒子、パラジウムがモル比で５０％以上のパラジウム
合金微粒子を用いると、ヨウ素系酸化還元電解質に溶解
して消失することなく、色素近傍に配することができ
る。これらの微粒子は、色素に化学結合や吸着により直
接配してもよく、あるいはＴｉＯ2に化学結合や吸着さ
せて、結果としてＴｉＯ2に担持された色素近傍に配す
るようにしてもよい。
【００４０】色素近傍に配した金属微粒子の粒径は、１
〜１００ｎｍが好ましく、１〜１０ｎｍがより好まし
い。詳しい配置方法としては、これらの微粒子の分散液
に、色素を担持したＴｉＯ2膜を浸漬する方法がある。
微粒子分散液は、例えば貴金属溶解溶液に還元剤、高分
子分散剤を添加して作製することができる。また、真空
容器内で気化させた貴金属の再凝固微粒子を溶媒中に捕
獲して作製することもできる。また、市販の貴金属の溶
解溶液に色素を担持したＴｉＯ2膜を浸漬後、水素還元
や光還元により、貴金属微粒子を析出させてもよい。例
えば、白金では、Ｈ2ＰｔＣｌ6・６Ｈ2Ｏや、〔Ｐｔ
（ＮＨ3）4〕（ＮＯ3）2水溶液に浸漬後、還元してＰｔ
を色素近傍に析出させてもよい。
〜１００ｎｍが好ましく、１〜１０ｎｍがより好まし
い。詳しい配置方法としては、これらの微粒子の分散液
に、色素を担持したＴｉＯ2膜を浸漬する方法がある。
微粒子分散液は、例えば貴金属溶解溶液に還元剤、高分
子分散剤を添加して作製することができる。また、真空
容器内で気化させた貴金属の再凝固微粒子を溶媒中に捕
獲して作製することもできる。また、市販の貴金属の溶
解溶液に色素を担持したＴｉＯ2膜を浸漬後、水素還元
や光還元により、貴金属微粒子を析出させてもよい。例
えば、白金では、Ｈ2ＰｔＣｌ6・６Ｈ2Ｏや、〔Ｐｔ
（ＮＨ3）4〕（ＮＯ3）2水溶液に浸漬後、還元してＰｔ
を色素近傍に析出させてもよい。
【００４１】一方、太陽電池の裏側に配置される表示装
置９は、例えば、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＥＬまたはＥＣのい
ずれでもよい。表示装置９を作製した後、透明太陽電池
をその表面に取り付ける。
置９は、例えば、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＥＬまたはＥＣのい
ずれでもよい。表示装置９を作製した後、透明太陽電池
をその表面に取り付ける。
【００４２】上記の透明な色素増感型太陽電池を表示装
置の表面に組み合わせることにより、表示装置のスペー
スが有効に使え、デザイン上の制約がなくなる。また、
表示装置と太陽電池を別々の工程で作製することができ
るため、一種類の太陽電池で多種類の表示装置に装着す
ることが可能であり、汎用性、コスト面で有利となる。
さらに、表示装置の視認性を確保しつつ、従来の太陽電
池よりも光電変換効率を向上させることができる。
置の表面に組み合わせることにより、表示装置のスペー
スが有効に使え、デザイン上の制約がなくなる。また、
表示装置と太陽電池を別々の工程で作製することができ
るため、一種類の太陽電池で多種類の表示装置に装着す
ることが可能であり、汎用性、コスト面で有利となる。
さらに、表示装置の視認性を確保しつつ、従来の太陽電
池よりも光電変換効率を向上させることができる。
【００４３】
【実施例】本発明を、以下の実施例により説明する。し
かし、本発明はこれに限定されるものではない。
かし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４４】［実施例１］ 以下の条件で、本発明の太
陽電池付き表示装置を構成し、その特性を評価した。
陽電池付き表示装置を構成し、その特性を評価した。
【００４５】透明導電膜を形成した透明基板には、市販
のフッ素ドープＳｎＯ2ガラス（日本板硝子製、導電層
膜厚４５０ｎｍ）を用いた。透明金属酸化物の薄膜に
は、酸化チタンとして平均粒径１５ｎｍのＴｉＯ2ペー
スト（Solaronix社製）を用いた。
のフッ素ドープＳｎＯ2ガラス（日本板硝子製、導電層
膜厚４５０ｎｍ）を用いた。透明金属酸化物の薄膜に
は、酸化チタンとして平均粒径１５ｎｍのＴｉＯ2ペー
スト（Solaronix社製）を用いた。
【００４６】フッ素ドープＳｎＯ2ガラス上に、ＴｉＯ2
ペーストを塗布し、自然乾燥後、５００℃で３０分間の
焼成を電気炉で行った。一回の塗布で、約２μｍ厚のＴ
ｉＯ 2多孔質膜が形成された。これを複数回繰り返すこ
とにより、約１０μｍの膜厚とした。このＴｉＯ2多孔
質膜をＲｕ色素溶液に浸漬し、８０℃で２時間還流を行
い、ＴｉＯ2多孔質の表面にＲｕ色素を担持させた。な
お、Ｒｕ色素溶液は、エタノールに３×１０-4ｍｏｌ／
Ｌ（リットル）のＲｕ色素（Solaronix社製Ruthenium53
5）を溶解させることにより作製した。
ペーストを塗布し、自然乾燥後、５００℃で３０分間の
焼成を電気炉で行った。一回の塗布で、約２μｍ厚のＴ
ｉＯ 2多孔質膜が形成された。これを複数回繰り返すこ
とにより、約１０μｍの膜厚とした。このＴｉＯ2多孔
質膜をＲｕ色素溶液に浸漬し、８０℃で２時間還流を行
い、ＴｉＯ2多孔質の表面にＲｕ色素を担持させた。な
お、Ｒｕ色素溶液は、エタノールに３×１０-4ｍｏｌ／
Ｌ（リットル）のＲｕ色素（Solaronix社製Ruthenium53
5）を溶解させることにより作製した。
【００４７】Ｒｕ色素を担持させたＴｉＯ2多孔質膜
を、ＰｔＡｇ系微粒子が単分散したインクに浸漬し、エ
タノールで洗浄後、自然乾燥させることにより、Ｒｕ色
素近傍にＰｔＡｇ系微粒子を配置させた。単分散ＰｔＡ
ｇ系微粒子インクは、白金と銀のモル比を４：１とし
て、酸化還元電解質に溶解するのを防いだ。以上のよう
にして、光電極であるアノード電極を形成した。
を、ＰｔＡｇ系微粒子が単分散したインクに浸漬し、エ
タノールで洗浄後、自然乾燥させることにより、Ｒｕ色
素近傍にＰｔＡｇ系微粒子を配置させた。単分散ＰｔＡ
ｇ系微粒子インクは、白金と銀のモル比を４：１とし
て、酸化還元電解質に溶解するのを防いだ。以上のよう
にして、光電極であるアノード電極を形成した。
【００４８】一方、カソード電極は、フッ素ドープＳｎ
Ｏ2ガラス表面に、電気鍍金法で超微粒子の白金を薄く
付着させることにより形成した。
Ｏ2ガラス表面に、電気鍍金法で超微粒子の白金を薄く
付着させることにより形成した。
【００４９】カソード電極とアノード電極を対向させて
電池構造を形成し、隙間に酸化還元電解質を注入した。
酸化還元電解質はヨウ素系電解液であり、アセトニトリ
ル（９０ｖｏｌ％）と３メチル２オキサゾリジノン（１
０ｖｏｌ％）の混合溶媒に、ヨウ素とヨウ化リチウムを
加えたものである。
電池構造を形成し、隙間に酸化還元電解質を注入した。
酸化還元電解質はヨウ素系電解液であり、アセトニトリ
ル（９０ｖｏｌ％）と３メチル２オキサゾリジノン（１
０ｖｏｌ％）の混合溶媒に、ヨウ素とヨウ化リチウムを
加えたものである。
【００５０】この太陽電池に対して、ＡＭ１．５（エア
マス１．５：地球の中緯度における太陽スペクトルの太
陽光）のソーラーシミュレータで、１０００Ｗ／ｍ2の
疑似太陽光を照射して、電流電圧特性を測定した。その
結果、９％の変換効率を得た。
マス１．５：地球の中緯度における太陽スペクトルの太
陽光）のソーラーシミュレータで、１０００Ｗ／ｍ2の
疑似太陽光を照射して、電流電圧特性を測定した。その
結果、９％の変換効率を得た。
【００５１】また、日立製Ｕ−４０００形自記分光光度
計で測定した透明な色素増感型太陽電池の透過率スペク
トルを、図２に示す。電池の構成材料による吸収がある
ため、色素単体の透過率とは異なるが、波長６００ｎｍ
〜１１００ｎｍの光が透過しており、最大で５７％の透
過率であった。
計で測定した透明な色素増感型太陽電池の透過率スペク
トルを、図２に示す。電池の構成材料による吸収がある
ため、色素単体の透過率とは異なるが、波長６００ｎｍ
〜１１００ｎｍの光が透過しており、最大で５７％の透
過率であった。
【００５２】ＬＣＤ表示装置の表面に当該透明な色素増
感型太陽電池を配置して、太陽電池付き表示装置とし
た。当該表示装置は、室内光においても表示装置への十
分な電力供給が可能であり、ＬＣＤ表示を十分に視認す
ることができた。
感型太陽電池を配置して、太陽電池付き表示装置とし
た。当該表示装置は、室内光においても表示装置への十
分な電力供給が可能であり、ＬＣＤ表示を十分に視認す
ることができた。
【００５３】
【発明の効果】本発明による透明な色素増感型太陽電池
を表面に配置した表示装置では、表示装置のスペースが
有効に使え、デザイン上の制約がなくなる。また、表示
装置と太陽電池を別々の工程で作製することができるた
め、一種類の太陽電池で多種類の表示装置に装着するこ
とが可能であり、汎用性、コスト面で有利となる。さら
に、表示装置の視認性を確保しつつ、従来の表示装置に
使用された太陽電池よりも光電変換効率を向上させるこ
とができる。
を表面に配置した表示装置では、表示装置のスペースが
有効に使え、デザイン上の制約がなくなる。また、表示
装置と太陽電池を別々の工程で作製することができるた
め、一種類の太陽電池で多種類の表示装置に装着するこ
とが可能であり、汎用性、コスト面で有利となる。さら
に、表示装置の視認性を確保しつつ、従来の表示装置に
使用された太陽電池よりも光電変換効率を向上させるこ
とができる。
【図１】本発明に係る太陽電池付き表示装置の構成を示
す概念断面図である。
す概念断面図である。
【図２】本発明の表示装置に使用される透明な色素増感
型太陽電池の透過率スペクトルを示す、透過率−波長曲
線のグラフである。
型太陽電池の透過率スペクトルを示す、透過率−波長曲
線のグラフである。
１ 透明基板 ２ 透明導電膜 ３ 白金微粒子または炭素微粒子 ４ 金属酸化物薄膜 ５ 金属酸化物微粒子 ６ 色素 ７ 金属微粒子 ８ 酸化還元電解質 ９ ＬＣＤ表示装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０１Ｊ 11/02 Ｈ０１Ｍ 2/10 Ｕ ５Ｈ０３２ Ｈ０１Ｍ 2/10 Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｑ ５Ｈ０４０ Ｚ Ｆターム(参考） 2H091 FA50X FB06 GA03 GA12 LA30 2H092 HA04 KB13 MA10 NA01 NA25 NA27 PA01 PA06 5C040 GH10 MA12 5F051 AA14 BA05 FA03 GA03 5G435 BB12 LL07 LL09 LL10 5H032 AA06 AS16 EE16 5H040 AA02 AS22 AT10 NN03
Claims (9)
- 【請求項１】 透明な色素増感型太陽電池を表示装置の
表面に取り付けた太陽電池付き表示装置において、該太
陽電池のアノード電極側を入射光側に配し、該太陽電池
のカソード電極側に表示装置を配した太陽電池付き表示
装置。 - 【請求項２】 前記色素増感型太陽電池は、第１の透明
基板の内側に透明導電膜を形成し、その内側表面に白金
微粒子もしくは炭素微粒子を付着させて形成したカソー
ド電極と、第２の透明基板の内側に透明導電膜および透
明金属酸化物薄膜を順次形成し、この透明金属酸化物薄
膜の表面に色素を担持し、さらに該色素の近傍に金属微
粒子を配して形成したアノード電極とが、酸化還元電解
質を介して対向して形成される請求項１に記載の太陽電
池付き表示装置。 - 【請求項３】 前記色素増感型太陽電池の前記金属微粒
子が、白金（Ｐｔ）、白金合金、パラジウム（Ｐｄ）ま
たはパラジウム合金の微粒子である請求項２に記載の太
陽電池付き表示装置。 - 【請求項４】 前記色素増感型太陽電池の前記透明金属
酸化物が、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、酸化錫（ＳｎＯ2）ま
たはチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）である請
求項２に記載の太陽電池付き表示装置。 - 【請求項５】 前記色素増感型太陽電池の前記色素が、
ルテニウム錯体またはキサンテン系色素である請求項２
に記載の太陽電池付き表示装置。 - 【請求項６】 前記色素増感型太陽電池の前記酸化還元
電解質が、ヨウ素、臭素または塩素を含む電解液または
固体伝導体である請求項２に記載の太陽電池付き表示装
置。 - 【請求項７】 前記色素増感型太陽電池の前記透明基板
が、ガラス、ＰＥＴ、ポリイミドである請求項２に記載
の太陽電池付き表示装置。 - 【請求項８】 前記透明導電膜が、フッ素ドープ酸化錫
膜、酸化インジウム膜、ＩＴＯ膜またはＡＴＯ膜である
請求項２に記載の太陽電池付き表示装置。 - 【請求項９】 前記表示装置がＬＣＤ、ＰＤＰ、ＥＬま
たはＥＣである請求項１〜２に記載の太陽電池付き表示
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001021131A JP4552330B2 (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | 太陽電池付き表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001021131A JP4552330B2 (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | 太陽電池付き表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002229472A true JP2002229472A (ja) | 2002-08-14 |
| JP4552330B2 JP4552330B2 (ja) | 2010-09-29 |
Family
ID=18886734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001021131A Expired - Lifetime JP4552330B2 (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | 太陽電池付き表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4552330B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004084161A1 (ja) | 2003-03-20 | 2004-09-30 | Ryotaro Ojima | 透明な太陽電池を組み合わせた有機ｅｌディスプレイシステム及び透明な有機ｅｌディスプレイを用いた広告情報提供システム及びこれを用いた広告情報提供方法及び記録媒体 |
| JP2005070740A (ja) * | 2003-03-20 | 2005-03-17 | Ryotaro Oshima | 透明な有機ｅｌディスプレイを用いた広告情報提供システム及びこれを用いた広告情報提供方法及び記録媒体。 |
| JP2005129933A (ja) * | 2003-10-20 | 2005-05-19 | General Electric Co <Ge> | 金属含有層を有する電気活性デバイス |
| KR100661116B1 (ko) * | 2004-11-22 | 2006-12-22 | 가부시키가이샤후지쿠라 | 전극, 광전 변환 소자 및 색소 증감 태양 전지 |
| JP2008084239A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-10 | Gunze Ltd | 透明タッチパネル |
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| US8946699B2 (en) | 2011-01-21 | 2015-02-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device, light-emitting device, lighting device, and electronic appliance |
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-
2001
- 2001-01-30 JP JP2001021131A patent/JP4552330B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
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