JP2003168813A

JP2003168813A - 光充電式二次電池

Info

Publication number: JP2003168813A
Application number: JP2001368212A
Authority: JP
Inventors: Haruo Watanabe; 春夫渡辺; Shinichiro Yamada; 心一郎山田; Hiroshi Miyazawa; 弘宮沢; Tomiichi Watanabe; 富一渡辺
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2003-06-13

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】充電効率を高め、劣化の少ない充電性能を備
えた光充電式二次電池を提供する。【解決手段】円筒形状の巻き芯部２と、前記巻き芯部
に対して捲回されて引き出し自在に配設された可とう性
を有する光電変換素子を有するシート状体３と、充放電
可能な蓄電池４と、この蓄電池の充放電を制御する制御
回路部５とを備え、前記巻き芯部に前記光電変換素子を
有するシート状体を捲回した状態で全体円筒略形状を呈
し、前記巻き芯部には、その両端部に位置してそれぞれ
略円形平板状に形成された上部フランジ６と下部フラン
ジ７とが一体に設けられ、前記巻き芯部に前記シート状
体を巻き取るように構成されている光充電式二次電池に
おいて、前記光電変換素子の受光面を内面側に巻き込む
とともに、前記シート状体の外方端に重量片が接続され
ていることを特徴とする光充電式二次電池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換素子によ
って蓄電池を充電する構成とされた光充電式二次電池に
関する。

【０００２】

【従来の技術】光電変換素子は太陽電池とも言われてお
り、太陽光等の光エネルギーを電気エネルギーに変換す
る素子である。この光電変換素子は、光エネルギーから
電気エネルギーを取り出す際に、従来から利用されてき
た化石燃料等と異なり、二酸化炭素等の排出物を出さな
い。さらに該光電変換素子は、ほぼ無尽蔵といわれてい
る太陽光等の光エネルギーから電気エネルギーを取り出
すことができるために、半永久的に発電を行うことがで
きる。そのため、光電変換素子は、地球環境問題に鑑み
て、その利用用途や利用規模が今後も益々拡大してゆく
ものと考えられている。

【０００３】しかしながら、光電変換素子は、太陽光等
の光エネルギーに時間的な変動が大きい場合が多く、そ
の結果、光エネルギーを変換して発電した電気エネルギ
ーにも時間的な変動が大きくなってしまうために、電気
機器の直接の電源とすることには適さない場合が多い。
また、光電変換素子は、太陽光等の光エネルギーが空間
的に希薄な状態で存在していることから、利用に適した
所定量の電力を得るためには大きな受光面積を必要とす
る。従って、光電変換素子は、電気または電子機器の補
助的な電流として、または変換した電気エネルギーを一
度蓄電池に充電し、この蓄電池から放電させて利用する
といった用途で用いられている。

【０００４】一方、近年の各種加工技術の進展により、
電気または電子機器の小型化が進んでおり、その結果、
各種電気または電子機器は携帯型の機器とされることが
多くなっている。そのため、電気または電子機器は、そ
の電源として、通常、携帯に便利で手軽に利用すること
ができる乾電池が用いられている。

【０００５】そこで、上述したような光電変換素子の利
点と、乾電池の利便性とをくみあわせた光充電式二次電
池が、例えば特開昭６３−３１４７８０号公報（電池）
や特開平２−７３６７５号公報（円筒形充電式太陽電
池）等に記載されているように提案されている。このよ
うな従来の光充電式二次電池は、発電部としての光電変
換素子と、充放電部としての蓄電池とを円筒形規格電池
型に組み合わせて使用することによって、通常用いられ
ている電気機器を光エネルギーによって生産した電力に
より駆動させることを実現している。

【０００６】しかしながら、上述したような従来の光充
電式二次電池は、一方向から照射される太陽光等の光エ
ネルギーを蓄電池の外表面積のすべてを有効に活用して
光電変換素子に受光させることが困難なばかりか、その
構造上、蓄電池の外表面積を超えて光電変換素子の受光
面積を備えることができない。そのため、従来の光充電
式二次電池は、蓄電池を充電する際の充電時間が実用に
耐えないほど長く、さらには光電変換素子が蓄電池を充
電するために必要な電力すら発電できないことがあると
いった問題があった。

【０００７】そこで、本発明の発明者らは鋭意検討を行
った結果、可とう性を有する光電変換素子と蓄電池とを
組み合わせた構成にすることによって、太陽光等の光エ
ネルギーを通常用いられている電気機器の電源として利
用することを可能とした光充電式二次電池を発明した
（特願平１０−３５１５０５号）。この発明により、本
発明者らは、実用的な充電性能を備えるとともに、通常
用いられている電気機器の電源としての利用が容易であ
る光充電式二次電池を実現している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような光充電式二次電池は、蓄電池を充電する際に、
捲回されている可とう性を有する光電変換素子を繰り返
し引き延ばし、受光面積を大きくして使用する。このと
き、光電変換素子が特定の方向に固定できない場合、安
定に充電ができなかった。また、光電変換素子が固定で
きない場合、充電時の光電変換素子が風などの外力によ
り損傷あるいは劣化するおそれがあり、素子全体として
の発電効率が低下、ひいては充電性能が低下することが
課題であった。そこで、本発明は、上記課題を解決する
ことにより、光電変換素子が形成された可とう性を有す
る光電変換シートと、蓄電池とを組み合わせ、充電効率
を高め、劣化の少ない充電性能を備えた光充電式二次電
池を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討した結果、以下に説明する光充電
式二次電池を作製することに成功した。より詳細に説明
すると、本発明に係る光充電式二次電池は、円筒形状の
巻き芯部と、前記巻き芯部に対して捲回されて引き出し
自在に配設された可とう性を有する光電変換素子を有す
るシート状体と、充放電可能な蓄電池と、この蓄電池の
充放電を制御する制御回路部とを備え、前記巻き芯部に
前記光電変換素子を有するシート状体を捲回した状態で
全体円筒略形状を呈し、前記巻き芯部には、その両端部
に位置してそれぞれ略円形平板状に形成された上部フラ
ンジと下部フランジとが一体に設けられ、前記巻き芯部
に前記シート状体を巻き取るように構成されている光充
電式二次電池において、前記光電変換素子の受光面を内
面側に巻き込むとともに、前記シート状体の外方端に重
量片が接続されている。さらに、本発明にかかる光充電
式二次電池は、上記重量片が比重２．５以上の材質で形
成されている光充電式二次電池であり、上記重量片が金
属で形成されている光充電式二次電池であり、また金属
が、ニッケルメッキされていてもよい銅である光充電式
二次電池であり、またさらに上記巻き芯部から上記シー
ト状体を引き出し上記光充電式二次電池を水平面に設置
した場合に、上記重量片が該水平面に接する光充電式二
次電池である。さらには、上記蓄電池の放電電圧が、
０．６〜１．９Ｖである光充電式二次電池であり、上記
蓄電池が、上記巻き芯部に対して着脱自在である光充電
式二次電池であり、上記蓄電池が、所定の円筒電池規格
の形状を有する光充電式二次電池である。

【００１０】さらに、本発明にかかる電気または電子機
器は、円筒形状の巻き芯部と、前記巻き芯部に対して捲
回されて引き出し自在に配設された可とう性を有する光
電変換素子を有するシート状体と、充放電可能な蓄電池
と、この蓄電池の充放電を制御する制御回路部とを備
え、前記巻き芯部に前記光電変換素子を有するシート状
体を捲回した状態で全体円筒略形状を呈し、前記巻き芯
部には、その両端部に位置してそれぞれ略円形平板状に
形成された上部フランジと下部フランジとが一体に設け
られ、前記巻き芯部に前記シート状体を巻き取るように
構成されていて、前記光電変換素子の受光面を内面側に
巻き込むとともに、前記シート状体の外方端に重量片が
接続されている光充電式二次電池を搭載している。

【００１１】以上のように構成された光充電式二次電池
は、蓄電池を充電する際に、捲回されている可とう性を
有する光電変換素子を繰り返し引き延ばし、受光面積を
大きくして使用する。このとき、光電変換素子を、特定
の方向に固定することができ、安定に充電ができ、また
充電時の光電変換素子が外力により損傷あるいは劣化す
ることを防止でき、素子全体としての発電効率が低下、
ひいては、充電性能の低下を防止することができる。要
するに本発明はユーザーへの利便性が高度に高められた
光充電式二次電池を提供する。

【００１２】すなわち、本発明は、（１）円筒形状の巻
き芯部と、前記巻き芯部に対して捲回されて引き出し自
在に配設された可とう性を有する光電変換素子を有する
シート状体と、充放電可能な蓄電池と、この蓄電池の充
放電を制御する制御回路部とを備え、前記巻き芯部に前
記光電変換素子を有するシート状体を捲回した状態で全
体円筒略形状を呈し、前記巻き芯部には、その両端部に
位置してそれぞれ略円形平板状に形成された上部フラン
ジと下部フランジとが一体に設けられ、前記巻き芯部に
前記シート状体を巻き取るように構成されている光充電
式二次電池において、前記光電変換素子の受光面を内面
側に巻き込むとともに、前記シート状体の外方端に重量
片が接続されていることを特徴とする光充電式二次電
池、（２）上記重量片が、比重２．５以上の材質で形成
されていることを特徴とする前記（１）記載の光充電式
二次電池、（３）上記重量片が、金属で形成されている
ことを特徴とする前記（２）記載の光充電式二次電池、
（４）金属が、ニッケルメッキされていてもよい銅であ
ることを特徴とする前記（３）記載の光充電式二次電
池、（５）上記巻き芯部から上記シート状体を引き出
し、上記光充電式二次電池を水平面に設置した場合に、
上記重量片が該水平面に接することを特徴とする前記
（１）記載の光充電式二次電池、（６）上記蓄電池の放
電電圧が、０．６〜１．９Ｖであることを特徴とする前
記（１）記載の光充電式二次電池、（７）上記蓄電池
が、上記巻き芯部に対して着脱自在であることを特徴と
する前記（１）記載の光充電式二次電池、（８）上記蓄
電池が、所定の円筒電池規格の形状を有することを特徴
とする前記（７）記載の光充電式二次電池、（９）円筒
形状の巻き芯部と、前記巻き芯部に対して捲回されて引
き出し自在に配設された可とう性を有する光電変換素子
を有するシート状体と、充放電可能な蓄電池と、この蓄
電池の充放電を制御する制御回路部とを備え、前記巻き
芯部に前記光電変換素子を有するシート状体を捲回した
状態で全体円筒略形状を呈し、前記巻き芯部には、その
両端部に位置してそれぞれ略円形平板状に形成された上
部フランジと下部フランジとが一体に設けられ、前記巻
き芯部に前記シート状体を巻き取るように構成されてい
て、前記光電変換素子の受光面を内面側に巻き込むとと
もに、前記シート状体の外方端に重量片が接続されてい
る光充電式二次電池を搭載していることを特徴とする電
気または電子機器、（１０）円筒形状の巻き芯部と、前
記巻き芯部に対して捲回されて引き出し自在に配設され
た可とう性を有する光電変換素子を有するシート状体
と、充放電可能な蓄電池と、この蓄電池の充放電を制御
する制御回路部とを備え、前記巻き芯部に前記光電変換
素子を有するシート状体を捲回した状態で全体円筒略形
状を呈し、前記巻き芯部には、その両端部に位置してそ
れぞれ略円形平板状に形成された上部フランジと下部フ
ランジとが一体に設けられ、前記巻き芯部に前記シート
状体を巻き取るように構成されていて、前記光電変換素
子の受光面を内面側に巻き込むとともに、前記シート状
体の外方端に重量片が接続されている光充電式二次電池
を電気または電子機器に装着していることを特徴とする
光充電式二次電池を搭載している電気または電子機器の
製造方法、に関する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、図
１、図７および図１１では、光電変換シート３の光電変
換素子１１は、光電変換素子１１の始点と終点部分を図
示し、その中間部分の図示は省略している。また、図５
についても、外周壁５１の始点と終点部分を図示し、そ
の中間部分の図示は省略している。さらに図９および図
１０では、光電変換素子１１を有する光電変換シート３
の外端部の図示を省略している。以下では、本発明を適
用した光充電式二次電池として、図１および図２に示す
ような光充電式二次電池１について説明することとす
る。しかしながら、本発明がこれに限定されないことは
いうまでもない。

【００１４】本発明に係る光充電式二次電池１は、円筒
状の巻き芯部２と、この巻き芯部２に対して捲回された
引き延ばし自在に配設された可とう性を有する光電変換
シート３と、巻き芯部２の内部に設けられた蓄電池４
と、制御回路部５とを備える。光充電式二次電池１は、
図１および図２に示すように、光電変換シート３を巻き
芯部２に捲回した状態で、全体円筒形状を呈する。ま
た、光充電式二次電池１は、図１に示すように、光電変
換シート３を巻き芯部２から引き延ばした状態で、光電
変換シート３に受光させて蓄電池４を充電する。

【００１５】巻き芯部２は、樹脂材料によって円筒形状
に形成されている。該樹脂材料としては、例えばＡＢＳ
（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）樹脂、Ｓ
ＡＮ（スチレン−アクリルアミド）樹脂、ＡＳＡ（アク
リロニトリル−スチレン−アクリルアミド）樹脂、ＡＣ
Ｓ（アクリロニトリル−塩素化ポリエチレン−スチレ
ン）樹脂またはＡＡＳ（アクリロニトリル−アクリレー
ト−スチレン）樹脂等を用いることが好適である。巻き
芯部２は、光電変換シート３が捲回される幅よりも僅か
に長く形成されている。従って、光充電式二次電池１
は、巻き芯部２が光電変換シート３の全幅に亘って巻き
取ることができる。

【００１６】また、巻き芯部２には、その両端部にそれ
ぞれ上部フランジ６と下部フランジ７とが設けられてい
る。上部フランジ６および下部フランジ７は、巻き芯部
２と同様な材料によって略円形平板状に形成されてお
り、接着剤等の固定手段により、巻き芯部２の両端部に
それぞれ固定されている。なお、上部フランジ６および
下部フランジ７は、巻き芯部２と一体に形成されていて
もよい。上部フランジ６および下部フランジ７は、その
径が、巻き芯部２に捲回された状態での光電変換シート
３の径と略同一、もしくはやや大となるように形成され
ている。これにより、上部フランジ６および下部フラン
ジ７は、光電変換シート３の側縁部を保護することがで
きるとともに、引き延ばされた光電変換シート３を巻き
芯部２に巻き取る際のガイドとなり、位置ずれせずに光
電変換シート３を巻き芯部２に捲回させることができ
る。

【００１７】巻き芯部２、上部フランジ６および下部フ
ランジ７は、電気絶縁性を示す材料によって形成される
ことが望ましい。電気絶縁性を示す材料としては、例え
ば液晶ポリマーの他、耐薬品性、耐熱性および耐クリー
プ性のあるエンジニアプラスチック類である変性ポリフ
ェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリエーテルエーテルケ
トン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰ
Ｓ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）またはポリサ
ルフォン（ＰＳＦ）等が挙げられる。これにより、光充
電式二次電池１は、内部の配線等がこれら各部を介して
短絡したり、これら各部が例えば電気機器の電池収納部
の端子等に接触することによって電気的に短絡したりと
いったことを防止することができる。

【００１８】また、巻き芯部２、上部フランジ６および
下部フランジ７は、断熱特性の優れた材料によって形成
されることが望ましい。断熱特性の優れた材料として
は、例えばパラ系アラミド樹脂、メタ系アラミド樹脂等
のポリアミド系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル
系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂また
はポリウレタン系樹脂等が挙げられる。これにより、光
充電式二次電池１は、例えば自動車のダッシュボードに
放置される等して高温に晒された場合に、内部に収納し
た蓄電池４の温度が上昇して破損してしまうことを防止
することができる。巻き芯部２、上部フランジ６および
下部フランジ７は、同様の理由から、例えば白色等のよ
うに光や熱を吸収しにくい色に着色されていることが望
ましい。

【００１９】さらに、本発明に係る光充電式二次電池１
は、図３および図４に示すように、外周壁５１を備えて
構成される。また光充電式二次電池１は、図３および図
４に示すように、上部フランジ６および下部フランジ７
と略同径の略円筒形状を呈する外周壁５１を備えて構成
される。光充電式二次電池１は、図５に示すように、上
部フランジ６および下部フランジ７にそれぞれ外周壁５
１の側縁部が回動自在に嵌合する支持部６ａおよび支持
部７ａが設けられている。従って、光充電式二次電池１
においては、外周壁５１が巻き芯部２、上部フランジ６
および下部フランジ７に対して自在に回動する。支持部
は、例えば溝またはスラントの形状であってよい。

【００２０】また、図６に示すように、外周壁５１に
は、スリット５１ａが穿孔されている。スリット５１ａ
は、光電変換シート３を引き出すのに十分な幅と厚みと
を有して外周壁５１に穿孔されている。さらに、光充電
式二次電池１においては、図６に示すように、光電変換
シート３の最外周部に係止部の機能を有する重量片３２
が形成されている。この係止部の機能を有する重量片３
２は、光電変換シート３が巻き芯部２に捲回された際
に、スリット５１ａに接合するのに十分な厚みを有して
形成されている。係止部の機能を有する重量片３２は、
光電変換シート３が外周壁５１の内部に完全に巻き込ま
れてしまうことを防止する機能を有するとともに、光電
変換シート３を引き出す際の取っ手としての機能を有し
ている。

【００２１】図４に示すように、光充電式二次電池１
は、蓄電池４を充電する際に係止部の機能を有する重量
片３２が引き出されることにより、光電変換シート３が
巻き芯部２から引き出される。また、光充電式二次電池
１は、外周壁５１を巻き芯部２に対して回転させること
により、光電変換シート３を巻き芯部２に巻き取ること
ができる。従って、光充電式二次電池１は、スリット５
１ａを有する外周壁５１が回動自在に備えられているこ
とによって、光電変換シート３の引き出しおよび巻き取
りが容易となる。また、光充電式二次電池１は外周壁５
１を備えることによって、電気または電子機器に収納さ
れた際に、光電変換シート３が巻きほぐれてしまうとい
ったことがない。さらに、光充電式二次電池１は、外周
壁５１を備えることによって、光電変換シート３を保護
し、光電変換シート３が外環境の塵埃や衝撃等によって
損傷してしまうことを防止するとともに、蓄電池４が直
射日光等によって加熱してしまうことをも防止すること
ができる。また、外周壁５１は蓄電池４の加熱防止効果
をさらに向上するためには、例えば白色等のように光や
熱を吸収しにくい色に着色されていることが望ましい。

【００２２】上部フランジ６と下部フランジ７とには、
それぞれ正極端子８と負極端子９とが設けられている。
正極端子８と負極端子９とは、誘電性材料によって形成
されており、それぞれ図示しない結線手段により、制御
回路部５の所定の端子と電気的に接続されている。かか
る誘電性を有する材料としては、例えば銅、鉄またはニ
ッケル等の金属、ガラス、石英、セラミックス、酸化マ
グネシウムまたは酸化アルミニウム等の金属酸化物、液
晶ポリマー等の誘電性ポリマー等が挙げられる。

【００２３】光電変換シート３は、図７および図８に示
すように、可とう性を有して略矩形シート状に形成され
たシート状基板１０と、このシート状基板１０上に配置
された複数の光電変換素子１１とによって構成されてい
る。シート状基板１０は、例えばポリエステル等の電気
絶縁性を有する材料によって形成され、可とう性を有す
るようにシート状に形成されている。かかる電気絶縁性
を有する材料としては、ポリエステルの他、例えばポリ
アミドまたはポリエチレン等の合成樹脂等が挙げられ
る。

【００２４】各光電変換素子１１は、シート状基板１０
上に、第１の電極層１２と、光電変換層１３と、第２の
電極層１４とがそれぞれ薄膜状に順次積層して形成され
てなる。光電変換素子１１を構成する各層は、例えばス
パッタ法や蒸着法に代表される各種ＰＶＤ法、またはプ
ラズマＣＶＤ法やＭＯＣＶＤ法に代表される各種ＣＶＤ
法によってシート状基板１０上に薄膜状に形成されてい
る。光電変換素子１１は、各層が薄膜状に形成されてい
ることによって、シート状基板１０と同様に十分な可と
う性を有している。

【００２５】さらに、上記光電変換シート３は可とう性
を有する高分子積層シートを有することができる。この
高分子積層シートは、上記光電変換素子の受光部上を覆
うもので、この部分は少なくとも光透過性を有すること
が好ましい。この高分子積層シートは、上記光電変換シ
ート３の全面を覆うことが好ましく、さらには上記光電
変換シート３の端部より張り出し、上記光電変換シート
３の端部を保護するように形成することが好ましい。ま
た、上記高分子積層シートは、上記光電変換シート３の
受光面側に設けることが好ましいが、上記光電変換シー
ト３の受光面の裏側に設けることもさらに好ましい。こ
れにより、可とう性を有する光電変換素子１１を繰り返
し引き延ばして、受光面積を大きくして使用するとき、
光電変換素子１１の屈曲の繰り返しによる、上記光電変
換素子１１の損傷あるいは劣化を低減できる。さらに、
上記光電変換素子１１の引き延ばしの繰り返しに伴う表
面での摺動の繰り返しに対し、上記光電変換素子１１
が、損傷あるいは劣化することを防止でき、素子全体と
しての発電効率が低下、ひいては充電性能が低下するこ
とを防止することができる。また、上記光電変換素子１
１が長期間捲回状態にあると、上記光電変換シート３は
塑性変形（いわゆる、巻き癖が付く状態）し、上記光電
変換素子１１の有効な受光を妨げることになるが、上記
高分子積層シートの存在により、上記塑性変形を低減で
き、有効な受光を得ることができる。上記高分子積層シ
ートを、前記のように光電変換シート３の表裏に用いる
場合は、表裏同一のシート材料で構成することもできる
し、適宜異種のシート材料で構成することもできる。材
質としては、少なくとも光電変換素子１１の受光部上を
覆うものは、光透過性の材料であることが好ましい。ま
た、摩擦による耐磨耗性や光に対する耐候性を有するこ
とが望ましい。このような材料としては、例えばハロゲ
ン化オレフィン、特にフッ素化オレフィンの重合体、あ
るいは、これとオレフィンの共重合体が例示される。さ
らに、これらシートを光電変換シート３に固着させるた
めに、接着層を設けることができる。この接着層の材料
としては、例えばエチレンと酢酸ビニルの共重合体（Ｅ
ＶＡ）等が例示される。

【００２６】上記光電変換シート３においては、各光電
変換素子１１が互いに電気的に直列に接続されており、
短手方向の両端部に位置する光電変換素子１１の電極層
にそれぞれ正極端子１２ａと負極端子１４ａとが形成さ
れている。正極端子１２ａと負極端子１４ａとは、それ
ぞれ制御回路部５の所定の端子と電気的に接続されてい
る。また、光電変換素子１１は、シート状基板１０とは
反対側、すなわち外方に臨む側の主面１１ａから太陽光
等の光が入射される構成とされている。第１の電極層１
２および第２の電極層１４は誘電性材料によって形成さ
れており、光電変換層１３に対して一対の電極としての
機能を果たしている。光電変換層１３は、例えば、ａ−
Ｓｉのｐｉｎ接合構造に代表される非結晶半導体薄膜を
備えて形成されて、太陽光等の光が入射されることによ
って起電力が生ずる構成とされ、いわゆる光電変換効果
を有する膜構成で形成されている。光電変換層１３は、
例えばペリレン等のｐ型有機半導体と、例えば銅フタロ
シアニン等のｎ型有機半導体とにより形成されるｐｎ接
合構造であってもよい。なお、光電変換層１３は、上述
した薄膜構造に限定されるものではなく、十分な可とう
性を有して光電変換効果を有する膜構成で形成されてい
ればよい。

【００２７】なお、第１の電極層１２は、例えば、Ａ
ｇ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ等の金属材料によって形成
されて、光電変換層１３に受光させる光に対する反射率
が高くなるように形成されていることが望ましい。これ
により、光電変換層１３を透過した光を反射して再び光
電変換層１３に入射させ、光電変換層１３の光電変換効
率を向上させることができる。また、第２の電極層１４
は、例えば、ＳｎＯ_２またはＩｎ_２Ｏ_３等の金属酸化物
を主成分とする材料によって形成された、いわゆる透明
電極として形成されていることが望ましい。これによ
り、光電変換層１３に受光させる光を効率よく透過し
て、光電変換層１３の光電変換効率を向上させることが
できる。

【００２８】なお、図７および図８においては、特定の
光電変換素子１１の第１の電極層１２および第２の電極
層１４が、それぞれ、この光電変換素子１１と隣接する
別の光電変換素子１１の第２の電極層１４および第１の
電極層１２とされて、複数の光電変換素子１１が各々の
電極層を共有する構成とされた例を示す。これにより、
光電変換シート３においては、隣接する光電変換素子１
１同士が電気的に直列接続された構成とされている。こ
の場合には、例えば、第１の電極層１２および第２の電
極層１４を、上述したようにＳｎＯ_２あるいはＩｎ_２Ｏ
_３等の金属酸化物を主成分とする材料によって形成し、
第１の電極層１２とシート状基板１０との間に、例えば
金属材料等によって形成された光反射層（図示せず）を
備えて形成してもよい。これにより、各光電変換素子１
１は、第２の電極層１４を介して十分な量の光を受光す
ることができるとともに、光反射層によって光電変換効
率を向上させることができる。また、この場合には、各
光電変換素子１１同士が、その長手方向の長さと略同等
の長さの電極によって線で接続されていることとなる。
従って、例えば、各光電変換素子１１同士が、例えばリ
ード線等によって点で接続された場合と比較して、断線
等の結線不良が生じてしまうおそれを低減することがで
きる。

【００２９】また、光電変換シート３においては、その
長手方向に対して平行に各光電変換素子１１が配置され
ている。すなわち、各光電変換素子１１の一対の電極層
は、光電変換シート３の長手方向と平行になるように配
設されている。これにより、光充電式二次電池は、蓄電
池を充電するために光電変換シート３を引き延ばした際
に、この光電変換素子１１の一部に光が十分に照射され
ない場合であっても、光電変換シート全体での発電効率
が低下してしまうことを防止することができる。

【００３０】さらに、光電変換シート３は、巻き芯部２
に対して捲回されて引き延ばし自在に配設されており、
最内周側となる一側が巻き芯部２に接続固定されてい
る。光電変換シート３は、上述した正極端子１２ａおよ
び負極端子１４ａが、この最内周側の一側に設けられて
いる。図９および図１０で示すように、光電変換シート
３の光電変換素子１１の端部が、引き延ばし状態で、外
周壁５１のスリット５１ａより十分に外部に存在できる
ように、巻き芯部２に接続固定されている上記光電変換
シート３の最内周側となる一側から、上記光電変換シー
ト３の光電変換素子１１の内周側の端部までの上記光電
変換シート３に光電変換素子１１を有さず、正極端子１
２ａと負極端子１４ａを有するシート部３１を介在させ
る。これにより、充電操作において、引き出し不十分に
よる光電変換素子１１の上記外周壁５１の光の遮蔽を防
止できる。さらに、曲率の高い内周から光電変換素子１
１を、より曲率の低い外周側へ移動させることができ、
光電変換素子１１の屈曲による疲労劣化を低減できる。
また、上記光電変換素子１１を有さないシート部３１
は、可とう性において、光電変換素子を有するものに対
し高くでき、上記光電変換シート３の巻き芯部２への接
続固定の耐久性を向上することができる。この場合、上
記光電変換素子１１を有さないシート部３１は、上記光
電変換シート３と一体で形成させることもできるが、必
要に応じて、同一あるいは別の素材のシートをつなげて
形成することができる。

【００３１】また、光電変換シート３は、巻き芯部２に
対して捲回した状態で、その受光面が内側となるように
配設されることができる。これにより、光充電式二次電
池１は、光電変換シート３が巻き芯部２に捲回されて放
電使用される際に、光電変換シート３の受光面が外方に
露出する事がなく、受光面が傷つく等して破損してしま
うことを防止することができる。

【００３２】本発明の上記光電変換シートに接続して用
いる係止部として機能する重量片３２の機作を、図１１
を用いて説明する。上記重量片３２は、上記光電変換シ
ート３の巻き出し部に設ける。光電変換シート３は、光
充電式二次電池内に長期間捲回されておかれる場合があ
る。この場合、上記光電変換シート３を捲出した時に、
図１１（ａ）に示すように、捲回された方向にカールし
てしまう。このため、水平面上に展開した場合、上記光
電変換シート３は、特定方向の光を十分に捉えることが
できない。一方本発明では、図１１（ｂ）に示すよう
に、水平面上に展開した場合、上記光電変換シート３
は、重量片３２により、上記カールが戻され、上記光電
変換シート３は、ほぼ全面に亘って、水平面に沿った形
になり、垂直方向の光を十分に捉えることができる。こ
の場合、重量片３２は、小片であっても、ある程度の質
量を有することが好ましく、また、使用上、他の物体と
衝突しても、容易に破損しない材料で形成されることが
好ましい。さらに、比重の大きいものがよく、比重とし
て、少なくとも約２．５以上、好ましくは約５以上、さ
らに好ましくは約７以上の材料を用いることが好まし
い。これらの用件を満たすものとして、金属を用いるこ
とが好ましい。該金属としては、例えば、銀（１０．４
９）、アルミニウム（２．７）、金（１９．３２）、ビ
スマス（９．８）、クロム（７．１９）、銅（８．９
３）、鉄（７．８７）、モリブデン（１０．２２）、ニ
ッケル（８．９０）、鉛（１１．３６）、白金（２１．
４５）、スズ（７．３０）、チタン（４．５１）、タン
グステン（１９．３）、亜鉛（７．１３）、ステンレス
（７．７０）等が挙げられる。ただし、カッコ内の数値
は、約２５℃程度における比重（単位；ｇ／ｃｍ^３）で
ある。またこれらの金属の表面は、例えば他の金属、例
えばニッケルやクロム等でメッキされていてもよい。さ
らに、形状は、どのような形状をとっていてもよく、例
えば図面に図示されている特別な形状に限定されない。

【００３３】蓄電池４は、巻き芯部２の内部空間に収納
されており、充放電が可能な二次電池である。蓄電池４
は具体的には例えば、ニッケル−水素二次電池、ニッケ
ル−カドミウム二次電池、ニッケル−亜鉛二次電池、亜
鉛−酸化銀二次電池、鉄−ニッケル二次電池等である。
蓄電池４は、ニッケル−水素二次電池であることが望ま
しい。これにより、蓄電池４は、体積当たりのエネルギ
ー密度を向上させることができるとともに、鉛やカドミ
ウムといった重金属を使用せず、環境適合性に優れたも
のとなる。

【００３４】蓄電池４は、所定の電池規格形状を有する
規格乾電池であってもよい。蓄電池４は、具体的には、
ＩＥＣやＪＩＳ等により定められた、いわゆる単３型と
呼ばれるＲ６型電池、単４型と呼ばれるＲ０３型電池、
単５型と呼ばれるＲ１型電池、あるいはボタン型と呼ば
れるＲ４４型電池、Ｒ１２２０型電池等であってもよ
い。これにより、光充電式二次電池１においては、開発
および製造コストを抑えることができる。ただし、蓄電
池４は、蓄電容量の観点からみた場合には、規格蓄電池
を使用せずに、巻き芯部２の内部空間に直接電解液等の
蓄電池構成物を封入することも望ましい。これにより、
蓄電池４は、規格蓄電池の外装部に相当する空間にまで
蓄電池構成物を封入することができ、蓄電容量を増大さ
せることができる。

【００３５】また、蓄電池４は、巻き芯部２に対して着
脱自在であるように構成してもよい。具体的には、例え
ば下部フランジ７の一部を開閉自在として、この開閉部
から巻き芯部２に対して蓄電池４を挿脱するように構成
してもよい。あるいは、例えば光電変換シート３を引き
延ばした状態で外方へと露出する巻き芯部２の一部を開
閉自在として、この開閉部から巻き芯部２に対して蓄電
池４を着脱するように構成してもよい。これにより、光
充電式二次電池１においては、蓄電池４が充放電を繰り
返して寿命が尽きた場合でも、この蓄電池４のみを交換
することができる。従って、光充電式二次電池１は、蓄
電池４に比べて長い寿命を有する他の各部を寿命が尽き
た蓄電池４とともに廃棄する必要がなくなり、資源の有
効活用の観点から望ましいものとなる。また、これによ
り、光充電式二次電池１は、蓄電池４を充電するための
充電器として利用することができる。すなわち、光充電
式二次電池１によって蓄電池４を充電し、充電が完了し
た蓄電池４を光充電式二次電池１から取り出して、この
蓄電池４を他の電気または電子機器の電源として利用す
ることもできる。

【００３６】さらに、蓄電池４は、上述したように規格
蓄電池を利用すると共に、巻き芯部２に対して着脱自在
としてもよい。このように、蓄電池４として規格蓄電池
を着脱自在に使用することで、光充電式二次電池１は、
蓄電池４を交換する際に、この交換作業を簡便かつ容易
に行えるようになる。また、この場合にも、上述したよ
うに、蓄電池４を充電するための充電器として光充電式
二次電池１を使用してもよい。これにより、規格蓄電池
形状を有する蓄電池４は、光充電式二次電池１から着脱
自在とされて、通常の規格電池を電源とする電気または
電子機器に対して用いることが容易となる。

【００３７】また、蓄電池４の放電電圧が、約０．６〜
１．９Ｖ程度であることが望ましい。これにより、光充
電式二次電池１は、通常の筒型規格電池を電源として用
いる電気機器に対して用いられた場合に、それら電気機
器の動作電圧に満たずに動作させることができなかった
り、許容電圧を超えてしまって電気または電子機器を破
損してしまうおそれを防止することができる。

【００３８】制御回路部５は、図１または図２に示すよ
うに、上部フランジ６に、図３に示すように、巻き芯部
２の内部空間に配設されている。制御回路部５は、例え
ば光電変換シート３と蓄電池４との整流機能、光電変換
シート３による蓄電池４の過充電防止機能、蓄電池４の
過放電防止機能等から選ばれる機能を適宜備える。制御
回路部５は、具体的にはダイオードやオペアンプ等を用
いた電気的な回路によって構成することができるが、電
気または電子分野で通常用いられているような整流回
路、過充電防止回路または過放電防止回路によって構成
することができるため、その回路構成についての詳細な
説明を省略する。また、制御回路部５は、少なくとも４
つの端子を備えており、これら端子にそれぞれ光電変換
シート３の正極端子１２ａおよび負極端子１４ａと、蓄
電池４の正極端子および負極端子とが電気的に接続され
る。そして、制御回路部５は、蓄電池４の光電変換シー
ト３による充電と、蓄電池４からの放電とを効率よく行
うことができるように機能する。

【００３９】光充電式二次電池１は、以上で説明したよ
うに構成され、光電変換シート３を巻き芯部２に捲回し
た状態で、図２に示すように、全体略円筒形状を呈す
る。この状態で、光充電式二次電池１は、電気または電
子機器の電源として、これら電気または電子機器に対し
て着脱して用いることが容易となる。

【００４０】また、光充電式二次電池１は、光電変換シ
ート３を巻き芯部２に捲回した状態で、所定の筒型電池
規格形状を有するように各部の寸法等を定められること
が望ましい。光充電式二次電池１は、具体的には例え
ば、ＩＥＣやＪＩＳ等により定められた、いわゆる単１
型と呼ばれるＲ２０型電池、単２型と呼ばれるＲ１４型
電池、あるいは単３型と呼ばれるＲ６型電池等であって
もよい。これにより、光充電式二次電池１は、通常の筒
型規格電池を収納して使用するように設計された電気ま
たは電子機器に対して用いることを容易とすることがで
きる。従って、この場合に、光充電式二次電池１は、太
陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄え、
通常用いられているような筒型規格電池を使用する電気
または電子機器の電源とすることができる。

【００４１】また、光充電式二次電池１は、図４に示す
ように、光電変換シート３を巻き芯部２から引き延ばし
た状態で、蓄電池４を充電する。このとき、光充電式二
次電池１は、光電変換シート３の受光面積全てを光の照
射方向に向けることができるために、この光電変換シー
ト３の発電力を向上させることができる。従って、光充
電式二次電池１は、蓄電池４を充電する際の充電時間を
実用上十分に短くすることができる。

【００４２】なお、本発明に係る光充電式二次電池は、
蓄電池４の形状、個数または収納位置等に限定されるも
のではない。蓄電池４は、例えば、光充電式二次電池１
の内部に複数設けられて、コイルスプリングや板バネ等
の弾性体によって位置ずれしないように支持固定されて
もよい。

【００４３】また、本発明に係る光充電式二次電池は、
上述したように、光電変換シート３の最内周側となる一
側が巻き芯部２に対して接続固定された構成に限定され
るものではなく、例えば、光電変換シート３を光充電式
二次電池１に対して着脱自在としてもよい。これによ
り、光充電式二次電池１は、光電変換シート３に物理的
あるいは電気的な破損が生じた場合等に、これを正常な
光電変換シート３に交換して使用することができる。す
なわち、本発明に係る光充電式二次電池は、光電変換シ
ート３が少なくとも充電時には蓄電池４と電気的に接続
される構成であればよい。

【００４４】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る光
充電式二次電池は、光電変換素子を特定の方向に固定で
き、安定に充電ができ、充電時の光電変換素子の外力に
より損傷あるいは劣化を防止することができ、素子全体
としての発電効率が低下、ひいては充電性能が低下する
ことを防止することができる。したがって、本発明に係
る光充電式二次電池によれば、太陽光等の光エネルギー
を電気または電子機器の電源として利用することが実用
的となり、有害な排出物の発生による環境汚染を防止す
ることができるとともに、地球資源を有効に活用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光電変換素子を担持している光電変換シートが
引き出された状態を示す光充電式二次電池の概略図であ
る。

【図２】本発明の光充電式二次電池の縦断面図である。

【図３】本発明の光充電式二次電池の縦断面図である。

【図４】光電変換素子を担持している光電変換シートが
一部引き出された状態の光充電式二次電池の概略図であ
る。

【図５】外周壁の側縁部が回動自在に嵌合するように支
持部が設けられている上部および下部フランジを有する
光充電式二次電池の縦断面図である。

【図６】図４の横断面図である。

【図７】巻き芯部から引き延ばされた状態の光電変換シ
ートの概略図である。

【図８】図７のＡ−Ａ’断面図である。

【図９】光電変換素子を担持している光電変換シートを
引き出された状態の光充電式二次電池の斜視概略図であ
る。

【図１０】図９の縦断面図である。

【図１１】（ａ）光電変換シートが水平面に引き出され
た状態を示す従来の光充電式二次電池の横断面概略図で
ある。（ｂ）光電変換シートが水平面に引き出された状態を示
す本発明にかかる光充電式二次電池の横断面概略図であ
る。

【符号の説明】

１光充電式二次電池２巻き芯部３光電変換シート４蓄電池５制御回路部６上部フランジ６ａ支持部７下部フランジ７ａ支持部８正極端子９負極端子１０シート状基板１１光電変換素子１１ａ主面１２電極層１２ａ正極端子１３光電変換層１４電極層１４ａ負極端子３１シート部３２重量片５１外周壁５１ａスリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮沢弘東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者渡辺富一東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 5F051 AA05 AA11 BA15 BA18 CA12 CA13 CA15 DA03 DA04 FA03 FA04 GA05 JA17 KA03 KA08 5H030 AS11 BB07 DD01 DD05 DD07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒形状の巻き芯部と、前記巻き芯部に
対して捲回されて引き出し自在に配設された可とう性を
有する光電変換素子を有するシート状体と、充放電可能
な蓄電池と、この蓄電池の充放電を制御する制御回路部
とを備え、前記巻き芯部に前記光電変換素子を有するシ
ート状体を捲回した状態で全体円筒略形状を呈し、前記
巻き芯部には、その両端部に位置してそれぞれ略円形平
板状に形成された上部フランジと下部フランジとが一体
に設けられ、前記巻き芯部に前記シート状体を巻き取る
ように構成されている光充電式二次電池において、前記
光電変換素子の受光面を内面側に巻き込むとともに、前
記シート状体の外方端に重量片が接続されていることを
特徴とする光充電式二次電池。
【請求項２】上記重量片が、比重２．５以上の材質で
形成されていることを特徴とする請求項１記載の光充電
式二次電池。
【請求項３】上記重量片が、金属で形成されているこ
とを特徴とする請求項２記載の光充電式二次電池。
【請求項４】金属が、ニッケルメッキされていてもよ
い銅であることを特徴とする請求項３記載の光充電式二
次電池。
【請求項５】上記巻き芯部から上記シート状体を引き
出し、上記光充電式二次電池を水平面に設置した場合
に、上記重量片が該水平面に接することを特徴とする請
求項１記載の光充電式二次電池。
【請求項６】上記蓄電池の放電電圧が、０．６〜１．
９Ｖであることを特徴とする請求項１記載の光充電式二
次電池。
【請求項７】上記蓄電池が、上記巻き芯部に対して着
脱自在であることを特徴とする請求項１記載の光充電式
二次電池。
【請求項８】上記蓄電池が、所定の円筒電池規格の形
状を有することを特徴とする請求項７記載の光充電式二
次電池。
【請求項９】円筒形状の巻き芯部と、前記巻き芯部に
対して捲回されて引き出し自在に配設された可とう性を
有する光電変換素子を有するシート状体と、充放電可能
な蓄電池と、この蓄電池の充放電を制御する制御回路部
とを備え、前記巻き芯部に前記光電変換素子を有するシ
ート状体を捲回した状態で全体円筒略形状を呈し、前記
巻き芯部には、その両端部に位置してそれぞれ略円形平
板状に形成された上部フランジと下部フランジとが一体
に設けられ、前記巻き芯部に前記シート状体を巻き取る
ように構成されていて、前記光電変換素子の受光面を内
面側に巻き込むとともに、前記シート状体の外方端に重
量片が接続されている光充電式二次電池を搭載している
ことを特徴とする電気または電子機器。
【請求項１０】円筒形状の巻き芯部と、前記巻き芯部
に対して捲回されて引き出し自在に配設された可とう性
を有する光電変換素子を有するシート状体と、充放電可
能な蓄電池と、この蓄電池の充放電を制御する制御回路
部とを備え、前記巻き芯部に前記光電変換素子を有する
シート状体を捲回した状態で全体円筒略形状を呈し、前
記巻き芯部には、その両端部に位置してそれぞれ略円形
平板状に形成された上部フランジと下部フランジとが一
体に設けられ、前記巻き芯部に前記シート状体を巻き取
るように構成されていて、前記光電変換素子の受光面を
内面側に巻き込むとともに、前記シート状体の外方端に
重量片が接続されている光充電式二次電池を電気または
電子機器に装着することを特徴とする光充電式二次電池
を搭載している電気または電子機器の製造方法。