JP2007258120A

JP2007258120A - 色素増感型太陽電池及び道路標識

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Publication number: JP2007258120A
Application number: JP2006084317A
Authority: JP
Inventors: Masaya Yuasa; 雅也湯浅; Yoshiya Fujishita; 義也藤下
Original assignee: Sekisui Jushi Corp
Current assignee: Sekisui Jushi Corp
Priority date: 2006-03-25
Filing date: 2006-03-25
Publication date: 2007-10-04

Abstract

【課題】発光体等の他の手段に頼ることなく夜間における視認性を確保できる色素増感型太陽電池、及びそれを用いた道路標識を提供する。
【解決手段】光入射側αから透明基板４１に入射され、光電極層３を透過してきた光Ｌ１を、対向基板２に設けた反射手段１により光電極層３側に再帰反射した光Ｌ２とすることで、色素増感型太陽電池１０に再帰反射性が備えられ、夜間においても車両の前照灯等から照射された光を反射することで発光体等の他の手段に頼ることなく夜間における視認性を確保することができる。また再帰反射した光Ｌ２により発電効率も高めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、夜間における視認性が要求される用途に好適に用いることができる色素増感型太陽電池、及びそれを用いた道路標識に関するものである。

夜間における視認性が要求される用途に用いられる色素増感型太陽電池としては、例えば電気エネルギーによって発光する発光部と、一方面が外部光に面する受光面とされ、他方面が前記発光部に対面し、前記受光面に入射した外部光を電気エネルギーに変換するとともに、前記発光部が発光した光を透過する太陽電池とが設けられ、前記太陽電池が色素増感型太陽電池である発光体装置が開示されている（例えば特許文献１）。

特開２００６−４９０８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のような従来の色素増感型太陽電池では、発光体によって夜間における視認性を高めるものであり、蓄電した電力が払底したり発光体が故障したりした場合、簡単に視認性が失われるものであった。

本発明は上記の如き課題に鑑みてなされたものであり、発光体等の他の手段に頼ることなく夜間における視認性を確保できる色素増感型太陽電池、及びそれを用いた道路標識を提供せんとするものである。

上記目的を達成するため、本発明は以下のような構成としている。すなわち、本発明に係わる色素増感型太陽電池は、透明基板と対向基板に導電性被膜からなる透明電極と対向電極とが形成され、前記透明電極上に多孔質の半導体材料に増感色素を担持させた光電極層が形成され、光電極層と前記対向電極との間に電解質層が設けられた色素増感型太陽電池であって、前記対向基板に、光電極層を透過してきた光の、少なくとも可視光線を光電極層側に再帰反射させる反射手段が備えられていることを特徴とするものである。

本発明に係わる色素増感型太陽電池によれば、光電極層を透過してきた光を光電極層側に再帰反射させる反射手段により、夜間においても車両の前照灯等から照射された光を反射することで、発光体等の他の手段に頼ることなく夜間における視認性を確保することができる。

また本発明に係わる道路標識は、請求項１に記載の色素増感型太陽電池を標示面側に用いて形成されていることを特徴とするものである。

本発明に係わる道路標識によれば、道路標識は車両の前照灯等の再帰反射性を要求される場合が多く、請求項１に記載の色素増感型太陽電池を標示面側に取り付けることで再帰反射性を備えさせることができると共に、発電も同時に行うものとできる。

また本発明に係わる道路標識によれば、道路標識は車両の前照灯等の再帰反射性を要求される場合が多く、請求項１に記載の色素増感型太陽電池を標示面側に取り付けることで再帰反射性を備えさせることができると共に、発電も同時に行うものとできる。

本発明に係わる最良の実施の形態について、図面に基づき以下に具体的に説明する。

図１は、本発明に係わる色素増感型太陽電池の、実施の一形態を示す縦断面図である。色素増感型太陽電池１０は、光入射側αから透明基板４１、透明電極４２、光電極層３、電解質層４３、対向電極４４、対向基板２の順に積層されて形成されたもので、これらは全て透光性の高い材料にて形成されている。対向基板２はポリカーボネート樹脂を射出成形して形成されたもので、成形の際に裏面２１が三角錐状の形状となされ、この裏面２１に金属が蒸着されることでプリズム反射体となされて対向基板２の裏面２１に反射手段１が設けられている。かかる反射手段１により、光電極層３に入射された例えば太陽光は、光電極層３により一部が消費されるが、他は透過した光Ｌ１となり、透過した光Ｌ１は透過して反射手段１に至り、反射手段１により光Ｌ１が再帰反射されて光Ｌ２となされ、その光Ｌ２が再度光電極層３に入射されることで発電効率が高められる。

更に再帰反射された光Ｌ２が、光電極層３を透過して入射されてきた方向に再帰反射する光Ｌ３となされることで、例えば車両の前照灯からの光が光電極層１に入射された場合、再帰反射する光Ｌ３となることで車両の前照灯からの光が色素増感型太陽電池により再帰反射されて、夜間における視認性を高めることができる。

また、図２に示す如く斜め方向から太陽光等の光が入射された場合、（ａ）の鏡面等の単純反射体が反射手段１’となされている場合、反射手段１’により反射されて光電極層３に再度入射される入射光Ｌ３の範囲は、反射光Ｌ３が単純反射されることで側方の充填材等に吸収される部分が生じることで入射光Ｌ１において幅Ｗとなるが、（ｂ）に示す如く反射手段１が再帰反射体である場合には、反射手段１に入射された全ての入射光Ｌ１が反射されて再度光電極層３に入射するようにでき、光電極層３に入射される光の量が単純反射のものより大きくなり発電効率を高めることができるようになる。

図３は、本発明に係わる色素増感型太陽電池の、他の実施形態を示す縦断面図である。色素増感型太陽電池１０は、光入射側αから透明基板４１、透明電極４２、光電極層３、電解質層４３、対向電極４４、対向基板２の順に積層されて形成されたものであるが、反射手段１は対向基板２の上面がキュービックコーナー状に形成されると共に、その表面に白金が蒸着されることで、反射手段１と対向電極４４とが同時に形成されたものである。かかる構成により、反射手段１の裏面に保護部材を設ける必要がなく、また反射手段１と対向電極４４とを同時に形成でき、形成に係わる作業を簡便なものとできる。

反射手段１は、入射された光が再帰反射されるものであれば特に限定されるものではなく、ガラスビーズ反射体等を用いてもよいが、光反射率の高いキュービックコーナー等を用いたプリズム反射体を用いることで発電効率を高めることができ好ましい。プリズム反射体を形成する形状としては三角錐に限定されず、四角錐、六角錘あるいは球形状としてもよい。

透明基板２は、反射手段１が裏面２１に設けられる場合には透明性の高いものを用いるのが好ましいが、反射手段１が上面に設けられる場合には適宜の材料を選択して形成してよい。またキュービックコーナー等の形状を表面に形成するにおいては、射出成形により行うことが好ましいことから、射出成形が容易である熱可塑性合成樹脂を用いるのが好ましく、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂といったポリエステル合成樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン樹脂といったポリオレフィン系合成樹脂等を好適に用いて形成することができる。

また光電極層３は、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｕ_２Ｏ、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＷＯ_３、Ｆｅ_２ＴｉＯ_３、ＰｂＯ、Ｖ_２Ｏ_５、ＦｅＴｉＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_３、ＳｒＴｉＯ_３、ＺｎＯ、ＢａＴｉＯ_３、ＣａＴｉＯ_３、ＫＴａＯ_３、ＳｎＯ_２、ＺｒＯ_２などの半導体材料を用いて形成された多孔質の薄膜に増感色素を担持させることで形成でき、半導体材料としてはこれらの内、コストや作業性等から酸化チタン（ＴｉＯ_２）、又は透明性の薄層の形成性に優れ且つ電析が可能である酸化亜鉛（ＺｎＯ）が好適であるが、それに限定されるものではなく適宜のものを用いることができる。また増感色素の色調を選択して所望の色調を発現させるようにしてよい。

また透明基板４１、透明電極４２、対向電極４４についても透明性の高い材料を用いて形成するのが好ましく、透明基板４１については、ガラス、強化ガラスや、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリメタクリレート、ポリ塩化ビニル等の透明性の高い合成樹脂等を用いることができ、また電解質層４３に対する耐久性の高いポリエチレンテレフタレート樹脂に加え、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂といったポリエステル合成樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン樹脂といったポリオレフィン系合成樹脂等も好適に用いることができる。透明電極４２については、透明性に優れると共に高い導電性を備えるスズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、金、白金等やそれらを複数組み合わせたものを用いることができ、また対向電極４４については白金、カーボン、導電性ポリマーや、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）等の金属酸化物と前記物質との複合材料等を用いて透明電極４２と電位差を生じさせるものと用いることができ、これらを真空蒸着法、スパッタ蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、泳動電着法等の適宜の方法により形成したり、またはそれらの薄膜が形成されたフィルムを基材１１に貼着したりする等して形成することができる。

図４は、本発明に係わる道路標識の、実施の一形態を示す正面図である。道路標識Ｈは、標識板Ｈ１に色素増感型太陽電池１０が配置されて矢印状の標示部Ｈ２が形成され方向指示を行うようになされたものである。かかる道路標識Ｈは支柱やガードレール等の道路付帯設備に取り付けられて用いられる。標識板Ｈ１には、標示部Ｈ２を囲んで発光ダイオードを光源とする発光部Ｌが配置され、色素増感型太陽電池１０に光が照射されることにより生起された電力が発光部Ｌを発光させる電力として用いられるようになされている。発光部Ｌの発光により、夜間においても標示部Ｈ２の存在が喚起されるが、電力が払底して発光部Ｌの発光が停止した場合、標識板Ｈ１に再帰反射性が備えられていても標示部Ｈ２に備えられていない場合には車両の前照灯等の光が照射された場合でも標示部Ｈ２が黒く視認され、夜間における視認性が極端に低下する。ここで標示部Ｈ２に再帰反射性が備えられていることで、車両の前照灯等の光が照射された場合に昼間に視認されるのと近似する状態で視認させることができ、夜間における視認性を確保することができる。

また本発明に係わる色素増感型太陽電池は、その再帰反射性を活用して、道路標識Ｈの他にも安全チョッキ、自転車等の二輪車用の反射体、歩行者の存在喚起を行う反射体等、種々の用途に適用することができるものである。

本発明に係わる色素増感型太陽電池の、実施の一形態を示す縦断面図である。本発明に係わる色素増感型太陽電池を、単純反射体を用いた場合と比較した説明図である。本発明に係わる色素増感型太陽電池の、他の実施形態を示す縦断面図である。本発明に係わる道路標識の、実施の一形態を示す縦断面図である。

符号の説明

１反射手段
２対向基板
３光電極層
４１透明基板
４２透明電極
４３電解質層
４４対向電極
１０色素増感型太陽電池
Ｈ道路標識
Ｌ１（光電極層を透過してきた）光

Claims

透明基板と対向基板に導電性被膜からなる透明電極と対向電極とが形成され、前記透明電極上に多孔質の半導体材料に増感色素を担持させた光電極層が形成され、光電極層と前記対向電極との間に電解質層が設けられた色素増感型太陽電池であって、前記対向基板に、光電極層を透過してきた光の、少なくとも可視光線を光電極層側に再帰反射させる反射手段が備えられていることを特徴とする色素増感型太陽電池。
請求項１に記載の色素増感型太陽電池を標示面側に用いて形成されていることを特徴とする道路標識。