JP2003273386A - 情報記録媒体用太陽電池および情報記録媒体 - Google Patents

情報記録媒体用太陽電池および情報記録媒体

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JP2003273386A JP2002259681A JP2002259681A JP2003273386A JP 2003273386 A JP2003273386 A JP 2003273386A JP 2002259681 A JP2002259681 A JP 2002259681A JP 2002259681 A JP2002259681 A JP 2002259681A JP 2003273386 A JP2003273386 A JP 2003273386A
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Manabu Ito
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明では可撓性を有しかつ軽量で安価な情報
記録媒体の補助電源用太陽電池を提供する情報記録媒体
用太陽電池と情報記録媒体が望まれていた。 【解決手段】可撓性基材上に光電変換素子が設けられて
いる事を特徴とする情報記録媒体用太陽電池を提供す
る。これにより基材自体に可撓性を持たせることで情報
記録媒体の補助電源として用いた場合に、情報記録媒体
を湾曲させても太陽電池が割れることはない。また、可
撓性基材が有機プラスチックフィルムであることを特徴
とする請求項1記載の情報記録媒体用太陽電池を提供す
る。これにより有機プラスチックフィルムを用いること
で安価でかつ軽量な太陽電池を提供することができる

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電磁波等を通信媒体
としてデータの送受を行うことも可能な非接触型に限ら
ず、接触型およびハイブリッド型等の各種情報記録媒体
用の補助電源等の電源用太陽電池およびそれを用いた情
報記録媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、データの送受を通信で行う機能を
持つ非接触情報記録媒体や、データの送受を通信で行う
機能の他にも接触もしくは有線でデータの送受を行う機
能を持つ各種情報記録媒体は電池等の電源を持っている
電池内蔵式のものと、全く電池等を持たず、外部からの
電磁波の電磁結合などによって電力の供給を受ける電池
レス式のものがある。
【0003】常にその電源を使用する非接触式の電池内
蔵式の情報記録媒体における、端末機との電送処理にお
いては、特に電池を消耗する場合が多い。また、ノイズ
等による誤作動により著しく電池を消耗する場合もあ
る。
【0004】更にカード厚0.8mm程度の情報記録媒
体においては電池子交換可能な構造とすることは困難な
ことから、その寿命がつきれば情報記録媒体を廃棄しな
ければならずその経済性に大きな問題があった。
【0005】また電池を持っていない電池レス式の情報
記録媒体においては、端末(リーダ/ライタ)との電送
処理の際だけ、端末(リーダ/ライタ)より受電し、処
理を継続可能としていた。
【0006】しかしながら、受電可能な距離を逸脱する
と、処理が中断するため、次の使用時に通常の利用がで
きないばかりか、データの書き込み処理の状態によって
は、記録データに復活できないダメージを与える場合も
考えられる。
【0007】こういった問題を解決するために、例えば
特開2001−67446号公報に情報記録媒体の補助
電源として太陽電池を用いる試みがなされている。
【0008】しかしながら従来の太陽電池は単結晶Si
等の半導体エウファーを用いるか、ガラス基板の上に薄
膜太陽電池を積層ものが多く、このような太陽電池を情
報記録媒体に用いると、太陽電池が可撓性を持たないた
めに情報記録媒体を湾曲させた際に割れてしまうという
問題があった。
【0009】またガラスや太陽電池素子自体の厚さが厚
すぎて情報記録媒体の中に好適に設けられない上に、太
陽電池が重いため情報記録媒体の重量が上がってしまう
という問題もあった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、かかる
従来の非接触型で代表される各種情報記録媒体電源、特
に補助電源用太陽電池の欠点を解消せんと鋭意検討の結
果、本発明に到達した。
【0011】本発明では可撓性を有しかつ軽量で安価な
情報記録媒体、特に非接触情報記録媒体の補助電源用等
の電源に用いられる太陽電池を提供することを課題とし
ている。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた請求項1に記載の発明は、可撓性基材上に
光電変換素子が設けられている事を特徴とする情報記録
媒体用太陽電池を提供するものである。
【0013】基材自体に可撓性を持たせることで情報記
録媒体の補助電源として用いた場合に、情報記録媒体を
湾曲させても太陽電池が割れることはない。
【0014】また、請求項2記載の発明は、両面が透明
であることを特徴とする請求項1記載の情報記録媒体用
太陽電池を提供するものである。
【0015】両面が透明であるため、どちらか一方の面
からしか光が入射しなくても発電できる。
【0016】また請求項3記載の発明は、可撓性基材が
有機プラスチックフィルムであることを特徴とする請求
項1または2記載の情報記録媒体用太陽電池を提供する
ものである。
【0017】有機プラスチックフィルムを用いることで
安価でかつ軽量な太陽電池を提供することができる。
【0018】また請求項4記載の発明は、請求項1また
は2または3記載の太陽電池を備えている事を特徴とす
る情報記録媒体を提供するものである。。
【0019】このような太陽電池を用いることで、軽量
かつ安価で可撓性を持つ補助電源等の電源つき情報記録
媒体を実現できる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下に本発明について詳細に説明
する。
【0021】まず、本発明の太陽電池の可撓性基材とし
ては、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、
ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテ
ルスルホン、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロ
ース、ポリビニルフルオライドフィルム、エチレン−テ
トラフルオロエチレン共重合樹脂、耐候性ポリエチレン
テレフタレート、耐候性ポリプロピレン、ガラス繊維強
化アクリル樹脂フィルム、ガラス繊維強化ポリカーボネ
ート、ポリイミド、透明性ポリイミド、フッ素系樹脂、
環状ポリオレフィン系樹脂、ポリアクリル系樹脂、SU
S薄板、Alフォイルなどを使用することができるが、
これらに限定されるわけではない。
【0022】これらは単独のフィルムとして使用しても
よいが、二種以上を積層した複合フィルムを使用するこ
ともできる。
【0023】本発明においては光電変換素子の両側の電
極は、光を透過することが重要であり、電極材料として
は透明な酸化物導電薄膜または極薄金属膜などを仕様す
ることができる。透明酸化物導電薄膜としては酸化錫、
インジウムを添加した酸化錫、酸化亜鉛、ガリウムを添
加した酸化亜鉛、アルミを添加した酸化亜鉛、極薄金属
薄膜としてはクロム、アルミ、銀、白金、金、ニッケル
クロム合金などを仕様することができるが、これらに限
定される訳ではない。
【0024】また極薄金属薄膜の膜厚としては75nm
以下、望ましく35nm以下が好ましい。また種々の透
明酸化物導電薄膜の積層体、極薄金属薄膜の積層体、ま
た透明酸化物導電薄膜と極薄金属薄膜の積層体であって
も構わない。
【0025】これらの電極に用いられる透明な酸化物導
電薄膜または極薄金属膜などは真空蒸着法、反応性蒸着
法、イオンビームアシスト蒸着法、スパッタリング法、
イオンプレーティング法、プラズマCVD法等の真空成
膜プロセス、グラビアコートやスクリーンコート等のウ
ェットコートと、熱乾燥法、熱硬化法、紫外線照射硬化
法、電子線照射硬化法等を組み合わせた成膜プロセスに
よることができ、各々の電極の特性に最適な方法が適宜
選択される。この他のいかなる成膜方法であっても構わ
ない。
【0026】また透明な酸化物導電薄膜または極薄金属
膜の抵抗率の高さを補うために受光面積を大幅に失わな
い程度の櫛形の導電性補強用金属電極を併せて設けるこ
ともできる。
【0027】なお、このときの電極は両方透明電極を用
いても、片方だけ用いても構わないものである。
【0028】また、本発明において太陽光をより有効利
用するために、光の干渉を利用した反射防止層を上記の
光電変換素子と電極の間、電極上、あるは電極の層間の
いずれかに設けることも可能である。
【0029】反射防止膜は、光の干渉性を利用したもの
で、一般に目的の反射防止特性を得るために所定の光学
膜厚nd(屈折率n×形状膜厚d)の層から構成されれ
ばよく本発明において積層数は特に限定されない。
【0030】反射防止膜として珪素酸化物や有機フッ素
化合物等の低屈折率層を単層で設けることも可能である
が、通常は、コスト及び反射防止効果の面から1〜6層
とすることが好ましい。
【0031】反射防止膜は真空蒸着法、反応性蒸着法、
イオンビームアシスト蒸着法、スパッタリング法、イオ
ンプレーティング法、プラズマCVD法等の真空成膜プ
ロセス、グラビアコートやスクリーンコート等のウェッ
トコートと、熱乾燥法、熱硬化法、紫外線照射硬化法、
電子線照射硬化法等を組み合わせた成膜プロセスによる
ことができ、各々の薄膜の特性に最適な方法が適宜選択
される。
【0032】この他のいかなる成膜方法であっても構わ
ない。
【0033】また光電変換素子の耐候性をあげるため
に、上記の光電変換素子と電極の間、電極上、あるは電
極の層間のいずれかに設けガスバリアー層を設けること
も可能である。
【0034】ケイ素酸化物(SiOx)、ケイ素窒化物
(SiNx)、酸化アルミニウム(AlxOy)のいず
れかの単独、もしくは二種以上の混合系の蒸着層、また
は無機−有機のハイブリッドコート層のうちのいずれか
一種、または二種以上を組み合わせた複合層を好適に使
用できる。
【0035】上記、ケイ素酸化物(SiOx)、ケイ素
窒化物(SiNx)、酸化アルミニウム(AlxOy)
などの蒸着層は蒸着法、スパッタ法、CVD法、ディッ
ピング法、ゾルゲル法などにより基材フィルム上に容易
に形成することができる。
【0036】このようなバリア層の厚さは5〜500n
mの範囲が適当であり、特に30〜150nmの範囲が
好ましい。
【0037】また太陽電池素子の性能を上げるために適
宜、凸凹形状の光閉じこめ層を設けることも可能であ
る。これは可撓性基材そのものを凸凹形状に加工しても
よいし、また、ガスバリア層や反射防止層、または透明
導電金属酸化物等の電極などを凸凹形状するように成長
させてもよいし、、ウエットおよびドライエッチング等
によって凸凹加工することも可能である。また凸凹形状
の層を加えることも可能である。
【0038】本発明の太陽電池の光電変換素子とは、半
導体の光起電力効果を利用して発電するもの全てを意味
しており、シリコン(多結晶系、アモルファス系)太陽
電池用光電変換素子、化合物半導体(3−5族、2−6
族、その他)太陽電池用光電変換素子、全固体型色素増
感太陽電池用光電変換素子、有機半導体太陽電池用光電
変換素子などが特に好適に用いられる。
【0039】なお、本願発明の太陽電池はフレキシブル
なため、ガラス基板などを用いる太陽電池に比べ、大面
積であっても、耐屈曲性に優れている。また、太陽電池
は大面積であれば、より多くの電流を発生させることが
でき、光電変換素子の情報記録媒体全体に対する面積比
が5%以上、さらには10%以上であると好ましい。
【0040】また、記録媒体については、図面を参照し
ながら説明する。図4は、本発明の非接触型ICカード
の構成を示す図である。この構成は補助電源及び電源切
替回路を有する以外は、通常の非接触型ICカードと同
様な構成である。
【0041】すなわち、IC10は、ユーザーのプログ
ラムに従いデータ処理を行うCPU14,プログラムを
格納しているROM16,データを格納するRAM1
7,動作されるためのクロック15、データ及びアドレ
ス等を伝達させるバス13、アナログからデジタルに、
デジタルからアナログに変復調させる変復調回路11、
変復調回路11とバス13との間でデータをパラレル/
シリアル変換する入出力制御回路12と、から構成され
ている。
【0042】IC10に電力を供給するに当たって、補
助電源からの電力と電磁波から得られる電力を電源切替
回路に接続して、電源を切り替えることができるように
する。電源の切替時には、瞬断が起こらないように配慮
したダイオード41、42、及び抵抗43からなる電源
切替回路40を形成するアンテナ回路(共振回路)60
は、コイル61と可変コンデンサ62からなり、端末
(リーダ/ライタ)から電磁波70によってデータの送
受信及び電気の供給を受けるための回路であり、受信し
た電磁波から得られる交流電圧を直流電圧に整流するダ
イオード51、52、53、54で構成されたブリッジ
回路50,この得られた電力を安定化させるために図2
に示すような電源安定化回路31を通し電源切替回路4
0に接続する。
【0043】一方、太陽電池である補助電源20からも
電源切替回路40に電力を供給できるようにダイオード
41を電圧安定化回路31の出力に接続させておく。電
磁波からの電力供給が少なくなったり或いは途切れた場
合は、補助電源から電力を供給させる。このような構成
にすることにより、変復調回路11、CPU14,記憶
素子16、17等に電力を供給することが可能で、情報
の伝送が確実に行えるようになる。
【0044】この様な太陽電池は、情報記録媒体の駆動
に役立つ配線が設けられるものであれば以上のような配
線以外でも構わないものであり、IC、CPU、RO
M、RAM等の構成も上記以外の構成を持つものでも良
い事は当然である。
【0045】
【実施例】以下に、図面を用いて本発明の太陽電池を具
体的に説明する。
【0046】ただし、本発明はこれらの図面に限定され
るものではない。
【0047】図1に一層構成例として本発明の太陽電池
の断面概略図示した。
【0048】図1は可撓性基材上に光電変換部(電極/
光電変換素子/電極)を設けることで太陽電池を形成
し、その裏面電極側を接着層を介して太陽電池用裏面保
護シートに積層した例である。
【0049】この場合は可撓性基材は太陽光を透過する
必要がある。
【0050】また図2は別な層構成例で、可撓性基材上
に光電変換部(電極/光電変換素子/電極)を形成し、
その光電変換素子側つまり太陽光入射側に接着層を介し
て表面保護シートを積層した層構成例である。
【0051】この場合は可撓性基材は透明、不透明を問
わない。
【0052】図3は図2の場合と同様に可撓性基材上に
光電変換部(電極/光電変換素子/電極)を形成し、そ
の光入射側の面に太陽光を有効に取り込むための反射防
止膜を形成した別な層構成例である。
【0053】上記の構成において、図には示していない
が、必要に応じて太陽電池用フィルムのいずれかの層に
先に説明したようなガスバリア層、図1,2の場合は反
射防止層を設けることができるし、更にその上にフィル
ムラミネートや樹脂コーティングによる保護層を設ける
こともできる。
【0054】また太陽電池用フィルムの最表面に防汚層
を設けることも好ましい。
【0055】接着層を用いる場合は、接着層の厚さは特
に限定されず太陽電池の種類や形状に応じて適する厚さ
で基材フィルムなどに積層する事ができる。
【0056】積層方法についても、接着層の材質と積層
する厚さに応じて、たとえば、溶液、ディスパージョン
などを用いるコーティング法、押し出しコート法、カレ
ンダーコート法、熱ラミネート法、ドライラミネート法
などの適宜の手段により基材フィルム面などに積層する
ことができる。
【0057】この様な構成をとった太陽電池を非接触情
報記録媒体の補助電源とすることで、先に説明したよう
に、フレキシブルで軽量かつ安価な非接触情報記録媒体
を提供することができる。
【0058】図5は別な層構成例で、透明可撓性基材上
に透明導電性金属酸化物を形成しその上に光電変換層、
透明導電性金属酸化物と形成しその上に接着層を介し透
明可撓性基材を接着した例である。
【0059】また、図6はさらに別な層構成例で、透明
導電性金属酸化物、光電変換層、極薄金属膜の順に積層
した層構成例、図7は極薄金属膜、光電変換層、透明導
電性金属酸化物の順に積層した層構成例、図8は極薄金
属膜、光電変換層、極薄金属膜の順に積層した層構成例
である。
【0060】接着層の厚さは特に限定されず太陽電池素
子の種類や形状に応じて適する厚さで基材フィルムなど
に積層する事ができる。積層方法についても、接着層の
材質と積層する厚さに応じて、たとえば、溶液、ディス
パージョンなどを用いるコーティング法、押し出しコー
ト法、カレンダーコート法、熱ラミネート法、ドライラ
ミネート法などの適宜の手段により基材フィルム面など
に積層することができる。
【0061】図9は透明可撓性基材上に透明導電性金属
酸化物、光電変換層、透明導電性金属酸化物の順に積層
しその上にガスバリアを形成した層構成例である。図1
0は透明可撓性基材上に透明導電性金属酸化物、光電変
換層、極薄金属膜の順に積層した例、図11は極薄金属
膜、光電変換層、透明導電性金属酸化物の順に積層した
層構成例、図12は極薄金属膜、光電変換層、極薄金属
膜の順に積層した層構成例である。この場合は接着層は
必ずしも必要ではないが、さらにこのガスバリア層上に
接着層を介して透明な保護フィルム等を積層することも
可能である。
【0062】図5〜12のいずれの層構成例の場合にお
いても反射防止層を設けることができるし、更にその上
にフィルムラミネートや樹脂コーティングによる保護層
をもうけることもできる。また太陽電池用フィルムの最
表面に防汚層を設けることも好ましいし、適宜ガスバリ
アフィルムを形成することも可能である。
【0063】この様な構成をとった両面が透明な太陽電
池を非接触情報記録媒体の補助電源とすることで、先に
説明したように、記録媒体の片面しか光が当たらないよ
うな状況下においても発電することが可能な非接触情報
記録媒体を提供することができる。
【0064】以下に具体的な実施例を示す。
【0065】<実施例1>耐候性PET(厚さ188μ
m)の両面にSiOxを40nmずつ蒸着法により形成
しその片面にインジウムを添加した酸化錫(ITO)薄
膜を基板温度65℃で膜厚400nmスパッタで形成
し、続いてPECVD(Plasma Enhance
d Chemical Vapor Depositi
on)方式でアモルファスシリコンのp層、i層、n層
を基板温度75℃で積層し、その上にインジウムを添加
した酸化錫(ITO)薄膜を基板温度65℃で膜厚40
0nmスパッタで形成する。続いてその上に接着剤を介
して保護層として耐光性PETを積層した。
【0066】<実施例2>耐候性PET(厚さ188μ
m)の両面にSiOxを40nmずつ蒸着法により形成
しその片面にAgをEB蒸着法で基材温度室温にて膜厚
20nm成膜形成し、続いてPECVD(Plasma
Enhanced ChemicalVapor D
eposition)方式でアモルファスシリコンのp
層、i層、n層を基板温度75℃で積層し、その上にイ
ンジウムを添加した酸化錫(ITO)薄膜を基板温度6
5℃で膜厚400nmスパッタで形成する。続いてその
上に接着剤を介して保護層として耐光性PETを積層し
た。
【0067】<実施例3>耐候性PET(厚さ188μ
m)の両面にSiOxを40nmずつ蒸着法により形成
しその片面にインジウムを添加した酸化錫(ITO)薄
膜を基板温度65℃で膜厚400nmスパッタで形成
し、続いてPECVD(Plasma Enhance
d Chemical Vapor Depositi
on)方式でアモルファスシリコンのp層、i層、n層
を基板温度75℃で積層し、その上にAgをEB蒸着法
で基材温度室温にて膜厚20nm成膜形成する。続いて
その上にPECVD法でSiOx薄膜(x=1.7)を
40nm形成した。
【0068】<比較例1>耐候性PET(厚さ188μ
m)に実施例と同様に両面にSiOxを40nmずつ蒸
着法により形成し、その片面にインジウムを添加した酸
化錫(ITO)薄膜を基板温度65℃で膜厚450nm
スパッタで形成し続いてPECVD(Plasma E
nhanced Chemical Vapor De
position)方式でアモルファスシリコンのp
層、i層、n層を基板温度75℃で積層し、最後に反射
層としてAgの蒸着層を基板温度室温で形成して太陽電
池セルを作製した。続いてAgの蒸着層側に接着剤を介
して裏面保護層として耐光性PETを積層した。
【0069】[試験および結果]以上の様にして用意し
た実施例1,2,3および比較例の太陽電池の入射光方
向に対する発電の不可を表1に示す。発電した場合を
○、発電しなかった場合を×と記す。
【0070】ただし、光電変換層をつける時に基材とし
て用いた耐候性PET側から光を入射した場合を表側入
射、その逆側から入射した場合を裏側入射と定義する。
【0071】
【表1】
【0072】表1から分かる通り、実施例1〜3にかか
る太陽電池はどちらから光を当てても発電することが可
能である。かかる太陽電池を補助電源としても用いるこ
とでどちらか一方向からしか光が入射しない状況におい
ても非接触情報記録媒体用の補助電源として有効に機能
することができる。図13に本発明の太陽電池を補助電
源として用いた非接触情報記録媒体の概略図を示す。
【0073】
【発明の効果】以上の説明で明らかな通り、本発明の可
撓性基材上に形成された太陽電池を情報記録媒体用の補
助電源等の電源として用いることで、フレキシブルかつ
軽量で安価な補助電源つき情報記録媒体を提供できる。
【0074】特に請求項2に係る発明においては、情報
記録媒体補助電源用太陽電池の両面が透明にすること
で、どちらか一方からしか光が入射しないような状況下
においても発電できることを特徴とする太陽電池を提供
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の非接触情報記録媒体用の補助電源用太
陽電池の層構成例の概略断面図である。
【図2】図1とは別な本発明の層構成例の非接触情報記
録媒体用の補助電源用太陽電池の概略断面図である。
【図3】図1、図2とは別な本発明の層構成例の非接触
情報記録媒体用の補助電源用太陽電池の概略断面図であ
る。
【図4】本発明の情報記録媒体において、非接触情報記
録媒体である場合の一実施例の回路図である。
【図5】図1〜3とは別な本発明の層構成例の非接触情
報記録媒体用の補助電源用太陽電池の概略断面図であ
る。
【図6】図1〜3、図5とは別な本発明の層構成例の非
接触情報記録媒体用の補助電源用太陽電池の概略断面図
である。
【図7】図1〜3、図5〜6とは別な本発明の層構成例
の非接触情報記録媒体用の補助電源用太陽電池の概略断
面図である。
【図8】図1〜3、図5〜7とは別な本発明の層構成例
の非接触情報記録媒体用の補助電源用太陽電池の概略断
面図である。
【図9】図1〜3、図5〜8とは別な本発明の層構成例
の非接触情報記録媒体用の補助電源用太陽電池の概略断
面図である。
【図10】図1〜3、図5〜9とは別な本発明の層構成
例の非接触情報記録媒体用の補助電源用太陽電池の概略
断面図である。
【図11】図1〜3、図5〜10とは別な本発明の層構
成例の非接触情報記録媒体用の補助電源用太陽電池の概
略断面図である。
【図12】図1〜3、図5〜11とは別な本発明の層構
成例の非接触情報記録媒体用の補助電源用太陽電池の概
略断面図である。
【図13】本発明の太陽電池を補助電源として用いた情
報記録媒体の概略図である。
【符号の説明】 1.…光電変換素子 2.…可撓性基材 3.…太陽電池用裏面保護シート 4.…表面保護シート 5.…接着層 6.…反射防止層 7.…非接触情報記録部 10…IC 11…変復調回路 12…入出力制御回路 13…バス 14…CPU 15…クロック 16…ROM 17…RAM 20…補助電源 21…外部充電端子 30…蓄電コンデンサ 31…電圧安定化回路 40…電源切替回路 41…ダイオード 50…ブリッジ回路 51、52、53、54…ダイオード 60…アンテナ(共振回路) 61…コイル 62…可変コンデンサ 70…電磁波 101…光電変換層 102…透明導電性金属酸化物 103…可撓性透明基材 104…ガスバリア膜 105…接着層 106…極薄金属膜 110…太陽電池を補助電源とした非接触情報記録媒体 111…補助電源用太陽電池 112…補助電源 113…制御部(CPU)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】可撓性基材上に光電変換素子が設けられて
    いる事を特徴とする情報記録媒体用太陽電池。
  2. 【請求項2】両面が透明であることを特徴とする請求項
    1記載の情報記録媒体用太陽電池。
  3. 【請求項3】可撓性基材が有機プラスチックフィルムで
    あることを特徴とする請求項1または2記載の情報記録
    媒体用太陽電池。
  4. 【請求項4】請求項1または2または3記載の太陽電池
    を備えている事を特徴とする非接触情報記録媒体。
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