JP2004311845A - 発電機能を有する可視光透過構造体 - Google Patents
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Abstract
【課題】可視光線を通過させることにより、明るさを確保し、かつ有害な紫外線を発電に利用することにより、シャットアウトする新しい窓ガラスに用いることができる青〜紫外光発電機能を有する可視光透過構造体を提供する。
【解決手段】透明基板と、基板上に設けられたｐ型半導体及びｎ型半導体のｐｎ接合層とからなる青〜紫外光発電機能を有する可視光透過構造体。
【選択図】 図３
【解決手段】透明基板と、基板上に設けられたｐ型半導体及びｎ型半導体のｐｎ接合層とからなる青〜紫外光発電機能を有する可視光透過構造体。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【本発明の属する技術分野】
本発明は、青〜紫外光発電機能を有する可視光透過構造体に関するものである。この材料は青〜紫外光により発電し、可視光の大部分を透過し、この材料を板ガラス状に形成し窓として利用することにより、電気エネルギーを作り出すことができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、屋根に太陽電池を設置して、太陽光を受けて発電することは、行われている。しかし、窓ガラスにおいて、可視光線を通過させ、かつ青〜紫外線を発電に利用することについては、研究がされていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明においては、家屋や事業所に用いる窓ガラスにおいて、可視光線を通過させることにより、明るさを確保し、かつ有害な紫外線を発電に利用することにより、シャットアウトする新しい窓ガラスに用いることができる青〜紫外光発電機能を有する可視光透過構造体を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透明基板と、基板上に設けられたｐ型半導体及びｎ型半導体のｐｎ接合層からなる青〜紫外光発電機能を有する可視光透過構造体とすることにより、上記目的が達成できることを見出した。
より具体的には、本発明で用いる青〜紫外光によりｐｎ接合に起電力を生じるｐ型半導体及びｎ型半導体のｐｎ接合層は、エネルギーバンドギャップが３ｅＶ以上のｐ型とｎ型の可視光を透過する半導体によるｐｎ接合を利用する。このように構成した光電池に起電力をもたらす紫外光は太陽光の中でエネルギーとして約５％を占め、化学変化を引き起こして有害であることが判っており、発電することにより、有害な紫外光を電気エネルギーを転換することができるという一石二鳥の効果がある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明においては用いる可視光及び紫外光を透過する基板としては、板ガラスや透明プラスチック板、透明プラスチックフィルムがある。
また、本発明においては、透明基板とｐｎ接合層との間に、透明電導層または透明絶縁層を設けることができる。透明電導層または透明絶縁層は、ｐｎ接合層を安定化する役割も含まれる。
また、これらの透明電導層または透明絶縁層は、内部抵抗を低減したり、半導体層を保護するために、最外層として用いることもできる。
透明電導膜としては酸化スズ、酸化インジウム、酸化インジューム−スズ、酸化亜鉛、酸化チタン、銅アルミ酸化物、銅ガリウム酸化物、銅インジウム酸化物、銅クロム酸化物、銅スカンジウム酸化物、銅イットリウム酸化物、銀インジウム酸化物、ストロンチウム銅酸化物、窒化ガリウムまたはこれらの化合物を用いることができる。
透明絶縁膜としてはケイ酸塩系のガラス、ＰＬＺＴなどの透明セラミックスをはじめポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、メタクリルスチレン、ポリメチルペンテン、ポリカーボネートを用いることができる。
【０００６】
本発明で用いるｐ型半導体としては銅アルミ酸化物、銅ガリウム酸化物、銅インジウム酸化物、銅クロム酸化物、銅スカンジウム酸化物、銅イットリウム酸化物、銀インジウム酸化物、ストロンチウム銅酸化物、酸化亜鉛またはこれらの化合物を用いることができる。
また、本発明で用いるｎ型半導体としては酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化チタン、銅インジウム酸化物、銀インジウム酸化物、窒化ガリウムまたはこれらの化合物を用いることができる。
また、ｐ型半導体層、ｎ型半導体層の厚さを調節することができ、透過光量も調節することができる。
これら半導体は、不純物を添加することにより特性を制御することができる。
【０００７】
実施例
次に、本発明を具体化した例を示すが、本発明はこれに拘束されるものではない。
（実施例１）
図１に示すように、ガラス基板の上に、レーザ蒸着法を用いて、ＩＴＯ膜を厚さ０．１〜０．２μ設けた。その上に、ＣｕＡｌＯ２膜（ｐ型半導体）を、約０．４μ設けた。さらにその上に、ＺｎＯ膜（ｎ型半導体）を約０．４μ設けた。
出来上がった青〜紫外光発電機能を有する可視光透過構造体は、紫外光と青色光に吸収が見られ、黄色に見えるが、下の文字が透けて見え、透過光の量としては十分であった。
ＣｕＡｌＯ２膜（ｐ型半導体）を正極とし、ＺｎＯ膜（ｎ型半導体）を負極として、２探針法を用いて半導体ｐｎ接合の整流特性を調べたところ、図２の結果を得た。
また、紫光ＬＥＤ（３７５ｎｍ）、青光ＬＥＤ（４７０ｎｍ）及び緑光ＬＥＤ（５２５ｎｍ）の各光を照射して、発生する電圧を測定したところ図３の結果を得た。
この結果は、紫光ＬＥＤ（３７５ｎｍ）で有効に発電できることを示している。
【０００８】
【本発明の効果】
本発明による構造体は、青〜紫外光により発電し、可視光をそのまま透過するものである。紫外・可視・赤外の輻射より構成される太陽光に対して特に有効であることが判った。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の可視光透過構造体の見取り図及びその構造図
【図２】実施例１の可視光透過構造体の整流特性図
【図３】実施例１の可視光透過構造体の光−起電圧特性図
【本発明の属する技術分野】
本発明は、青〜紫外光発電機能を有する可視光透過構造体に関するものである。この材料は青〜紫外光により発電し、可視光の大部分を透過し、この材料を板ガラス状に形成し窓として利用することにより、電気エネルギーを作り出すことができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、屋根に太陽電池を設置して、太陽光を受けて発電することは、行われている。しかし、窓ガラスにおいて、可視光線を通過させ、かつ青〜紫外線を発電に利用することについては、研究がされていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明においては、家屋や事業所に用いる窓ガラスにおいて、可視光線を通過させることにより、明るさを確保し、かつ有害な紫外線を発電に利用することにより、シャットアウトする新しい窓ガラスに用いることができる青〜紫外光発電機能を有する可視光透過構造体を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透明基板と、基板上に設けられたｐ型半導体及びｎ型半導体のｐｎ接合層からなる青〜紫外光発電機能を有する可視光透過構造体とすることにより、上記目的が達成できることを見出した。
より具体的には、本発明で用いる青〜紫外光によりｐｎ接合に起電力を生じるｐ型半導体及びｎ型半導体のｐｎ接合層は、エネルギーバンドギャップが３ｅＶ以上のｐ型とｎ型の可視光を透過する半導体によるｐｎ接合を利用する。このように構成した光電池に起電力をもたらす紫外光は太陽光の中でエネルギーとして約５％を占め、化学変化を引き起こして有害であることが判っており、発電することにより、有害な紫外光を電気エネルギーを転換することができるという一石二鳥の効果がある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明においては用いる可視光及び紫外光を透過する基板としては、板ガラスや透明プラスチック板、透明プラスチックフィルムがある。
また、本発明においては、透明基板とｐｎ接合層との間に、透明電導層または透明絶縁層を設けることができる。透明電導層または透明絶縁層は、ｐｎ接合層を安定化する役割も含まれる。
また、これらの透明電導層または透明絶縁層は、内部抵抗を低減したり、半導体層を保護するために、最外層として用いることもできる。
透明電導膜としては酸化スズ、酸化インジウム、酸化インジューム−スズ、酸化亜鉛、酸化チタン、銅アルミ酸化物、銅ガリウム酸化物、銅インジウム酸化物、銅クロム酸化物、銅スカンジウム酸化物、銅イットリウム酸化物、銀インジウム酸化物、ストロンチウム銅酸化物、窒化ガリウムまたはこれらの化合物を用いることができる。
透明絶縁膜としてはケイ酸塩系のガラス、ＰＬＺＴなどの透明セラミックスをはじめポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、メタクリルスチレン、ポリメチルペンテン、ポリカーボネートを用いることができる。
【０００６】
本発明で用いるｐ型半導体としては銅アルミ酸化物、銅ガリウム酸化物、銅インジウム酸化物、銅クロム酸化物、銅スカンジウム酸化物、銅イットリウム酸化物、銀インジウム酸化物、ストロンチウム銅酸化物、酸化亜鉛またはこれらの化合物を用いることができる。
また、本発明で用いるｎ型半導体としては酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化チタン、銅インジウム酸化物、銀インジウム酸化物、窒化ガリウムまたはこれらの化合物を用いることができる。
また、ｐ型半導体層、ｎ型半導体層の厚さを調節することができ、透過光量も調節することができる。
これら半導体は、不純物を添加することにより特性を制御することができる。
【０００７】
実施例
次に、本発明を具体化した例を示すが、本発明はこれに拘束されるものではない。
（実施例１）
図１に示すように、ガラス基板の上に、レーザ蒸着法を用いて、ＩＴＯ膜を厚さ０．１〜０．２μ設けた。その上に、ＣｕＡｌＯ２膜（ｐ型半導体）を、約０．４μ設けた。さらにその上に、ＺｎＯ膜（ｎ型半導体）を約０．４μ設けた。
出来上がった青〜紫外光発電機能を有する可視光透過構造体は、紫外光と青色光に吸収が見られ、黄色に見えるが、下の文字が透けて見え、透過光の量としては十分であった。
ＣｕＡｌＯ２膜（ｐ型半導体）を正極とし、ＺｎＯ膜（ｎ型半導体）を負極として、２探針法を用いて半導体ｐｎ接合の整流特性を調べたところ、図２の結果を得た。
また、紫光ＬＥＤ（３７５ｎｍ）、青光ＬＥＤ（４７０ｎｍ）及び緑光ＬＥＤ（５２５ｎｍ）の各光を照射して、発生する電圧を測定したところ図３の結果を得た。
この結果は、紫光ＬＥＤ（３７５ｎｍ）で有効に発電できることを示している。
【０００８】
【本発明の効果】
本発明による構造体は、青〜紫外光により発電し、可視光をそのまま透過するものである。紫外・可視・赤外の輻射より構成される太陽光に対して特に有効であることが判った。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の可視光透過構造体の見取り図及びその構造図
【図２】実施例１の可視光透過構造体の整流特性図
【図３】実施例１の可視光透過構造体の光−起電圧特性図
Claims (5)
- 透明基板と、基板上に設けられたｐ型半導体及びｎ型半導体のｐｎ接合層とからなる青〜紫外光発電機能を有する可視光透過構造体。
- ｐ型半導体がＣｕＡｌＯ２であり、ｎ型半導体がＺｎＯである請求項１の青〜紫外光発電機能を有する可視光透過構造体。
- 透明基板とｐｎ接合層との間に、透明電導層または透明絶縁層を設けた請求項１又は請求項２に記載した青〜紫外光発電機能を有する可視光透過構造体。
- 透明電導層が、ＩＴＯ又は酸化スズである請求項１ないし請求項３のいずれかひとつに記載した青〜紫外光発電機能を有する可視光透過構造体。
- 透明基板が板ガラス状又はフィルム状である請求項１ないし請求項４のいずれかひとつに記載した青〜紫外光発電機能を有する可視光透過構造体。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003105780A JP2004311845A (ja) | 2003-04-09 | 2003-04-09 | 発電機能を有する可視光透過構造体 |
| US10/817,797 US6936865B2 (en) | 2003-04-09 | 2004-04-06 | Visible light transmitting structure with photovoltaic effect |
| EP04252121A EP1467412A3 (en) | 2003-04-09 | 2004-04-08 | Visible light transmitting structure with photovoltaic effect |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003105780A JP2004311845A (ja) | 2003-04-09 | 2003-04-09 | 発電機能を有する可視光透過構造体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004311845A true JP2004311845A (ja) | 2004-11-04 |
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ID=32866754
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003105780A Pending JP2004311845A (ja) | 2003-04-09 | 2003-04-09 | 発電機能を有する可視光透過構造体 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1467412A3 (ja) |
| JP (1) | JP2004311845A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007258468A (ja) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 可視光透過半導体素子およびその製造方法 |
Families Citing this family (10)
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