JP2008503035A - 表面積を完全に利用する光起電モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
米国特許第4927721号明細書、「光電気化学セル」、マイケル−グラッツェル及びポール−リスカ、1990年、
米国特許第5525440号明細書、「光−電気化学セルの製造方法及びこの方法で製造されたセル」、アンドレアス−ケイ、マイケル−グラッツェル及びブライアン−オーレーガン、1996年、
米国特許第6,297,900号明細書、「エレクトロフォトクロミックスマートウィンドウ及び方法」、G.E.タロック及びI.L.スクリャビン、1997年、
米国特許第6,555,741号明細書、「多重セル再生型光起電光電気化学デバイスにおける導通路を設ける方法」、J.A.ホプキンス、G.ファーニ、I.L.スクリャビン、1999年、
米国特許第6,652,904号明細書、「単一セル及び多重セル再生型光電気化学装置の製造方法」、J.A.ホプキンス、D.ヴィットリオ、G.ファーニ、1999年。
上記の特許に開示されるタイプから成るような、数多くの薄膜光起電デバイス、特にNDSCデバイスは、必要以上のコストをかけることなく、面積の大きい2つの基板の間に層状に配置されて製造することができる。1つの典型的な配置は、2つのガラス基板を含み、それぞれがガラス基板の内側表面上で導電性コーティングを利用する。別の典型的な配置は、ガラス又はポリマーである第1の基板と第2の基板とを含み、第1の基板が該第1の基板の内側表面上で導電性コーティングを利用する。いくつかの配置では、ポリマーである上記第2の基板の内側表面は、導電性コーティングでコーティングされるのに対し、他の配置では、ポリマーである上記第2の基板は、ポリマーフォイルラミネートを含み、炭素のような隣接する導電性材料を利用する。また、いくつかの配置では、外側表面は、層状の金属薄膜であってもよく、他の配置では、外側表面は、金属によってコーティングされていてもよい。他の配置では、基板は、金属又は金属メッシュで製造されるか、又は基板の内側表面は、金属によってコーティングされる。第1の基板及び第2の基板のうちの少なくとも一方は、取り付けられた透明な導電性(TEC)コーティングのように、可視光に対して概ね透過性である。
本発明の目的は、従来技術における上記短所を克服することになる光起電モジュールを提供することである。本発明のさらなる目的は、表面積を実効的に100%利用するNDSCモジュールを提供することである。本発明の別の目的は、全光変換効率を改善したNDSCモジュールを提供することである。本発明のさらなる目的は、エネルギーの蓄積特性とエネルギーの生成特性とを組み合わせた光起電モジュールを提供することである。
本発明は、接続手段及び分離手段が光起電モジュールのある特定の部分を占有するものの、これらの手段(及び、半導体電極のNDSCのデザインにおいては、電極そのもの)によって占有される部分は、部分的に光透過性であり、それゆえ、この部分を直接に、又は屈折若しくは反射によって透過する太陽放射を、当該接続手段及び分離手段の後ろに配置された別の光起電デバイスによって良好に電気に変換できることを実現することに基づく。
該基板は、
第1の面及び第2の面を有する中央基板、又は第1の面及び第2の面が見えるように背合わせにされる2つの基板と、
内面及び外面を有する第1の外側基板であって、前記内面及び前記第1の面が並置されるように配置された第1の外側基板と、
内面及び外面を有する第2の外側基板であって、該第2の外側基板の前記内面及び前記第2の面が並置されるように配置された第2の外側基板と
を備え、
前方光起電デバイスが、前記第1の外側基板と前記中央基板の前記第1の面との間に形成され、
接続手段及び/又は分割手段が、少なくとも一対の前記前方光起電デバイス間に配置され、
後方光起電デバイスが、前記第2の外側基板と前記中央基板の前記第2の面との間に形成され、
前記前方光起電デバイス及び前記後方光起電デバイスは、前記前方光起電デバイスの前記接続手段及び前記分割手段が前記後方光起電デバイスの能動光起電領域に対向するようにオフセットされる、光起電モジュールを提供する。
前記前方光起電デバイスは、内部で接続されて前方2端子電源を形成し、
前記後方光起電デバイスは、内部で接続されて後方2端子電源を形成する、光起電モジュールを提供する。
本発明の特徴を説明してきたが、ここで、例示にすぎないが、多数の特定の例が説明される。以下の説明では、添付の図面が参照される。
Claims (19)
- 互いに対して接近して間隔を置いて平行に配置された3つ以上の基板を備える光起電モジュールであって、
該基板は、
第1の面及び第2の面を有する中央基板、又は第1の面及び第2の面が見えるように背合わせにされる2つの基板と、
内面及び外面を有する第1の外側基板であって、前記内面及び前記第1の面が並置されるように配置された第1の外側基板と、
内面及び外面を有する第2の外側基板であって、該第2の外側基板の前記内面及び前記第2の面が並置されるように配置された第2の外側基板と
を備え、
前方光起電デバイスが、前記第1の外側基板と前記中央基板の前記第1の面との間に形成され、
接続手段及び/又は分割手段が、少なくとも一対の前記前方光起電デバイス間に配置され、
後方光起電デバイスが、前記第2の外側基板と前記中央基板の前記第2の面との間に形成され、
前記前方光起電デバイス及び前記後方光起電デバイスは、前記前方光起電デバイスの前記接続手段及び前記分割手段が前記後方光起電デバイスの能動光起電領域に対向するようにオフセットされる、光起電モジュール。 - 前記前方光起電デバイスは、内部で接続されて前方2端子電源を形成し、
前記後方光起電デバイスは、内部で接続されて後方2端子電源を形成する、請求項1に記載の光起電モジュール。 - 前記前方光起電デバイス及び前記後方光起電デバイスは、内部で接続されて接続2端子電源を形成する、請求項1に記載の光起電デバイス。
- 前記前方デバイスと前記後方デバイスとの間の電気経路内に、ダイオード層が収容される、請求項3に記載の光起電モジュール。
- 前記ダイオード層は、半導体酸化物に基づく、請求項4に記載の光起電モジュール。
- 前記前方光起電デバイスと前記後方光起電デバイスとの間を電気的に接続できるようにするために、前記内側基板内に穴が形成されている、請求項3に記載の光起電モジュール。
- 前記穴のそれぞれの内に、1つ又は複数の導体が挿入されている、請求項6に記載の光起電モジュール。
- 前記穴のうちの少なくとも1つは、導電性材料で満たされている、請求項6に記載の光起電モジュール。
- 前記後方光起電デバイスの能動光起電領域の幅は、前記前方光起電デバイスの能動光起電領域の幅よりも小さい、請求項3に記載の光起電モジュール。
- 前記前方光起電デバイス及び前記後方光起電デバイスのうちの少なくとも1つは、ワイドバンドギャップ半導体の色素増感ナノ微粒子層と、電解質層(NDSCデバイス)とを備える、請求項1〜9のいずれか一項に記載の光起電モジュール。
- 前記後方光起電デバイスは、エネルギー蓄積特性を高めたNDSCデバイスである、請求項10に記載の光起電モジュール。
- 前記後方光起電デバイスは、NDSCデバイスであり、
前記後方光起電デバイスにおいて用いられる色素(後方色素)は、前記前方光起電デバイスの能動光起電層に対して光学的に相補的である、請求項10に記載の光起電モジュール。 - 全ての前記後方光起電デバイス及び全ての前記前方光起電デバイスは、NDSCデバイスである、請求項10に記載の光起電モジュール。
- 前記後方色素は、前記前方光起電デバイスにおいて用いられる色素(前方色素)に対して光学的に相補的である、請求項13に記載の光起電モジュール。
- 前記前方色素は、主に太陽スペクトルの青色部分の光を吸収するのに対して、前記後方色素は、少なくとも太陽スペクトルの赤色部分の光を吸収する、請求項14に記載の光起電モジュール。
- 前記前方光起電デバイスであるNDSCデバイスは、前記内側基板の前記第1の面上に形成され、
前記後方光起電デバイスであるNDSCデバイスは、前記内側基板の前記第2の面上に形成される、請求項13に記載の光起電モジュール。 - 前記前方光起電デバイスであるNDSCデバイスは、前記後方光起電デバイスであるNDSCデバイスと並列に接続されている、請求項13に記載の光起電モジュール。
- 前記後方光起電デバイスであるNDSCデバイスの電解質層(後方電解質)は、前記前方光起電デバイスであるNDSCデバイスにおいて用いられる電解質層(前方電解質)とは異なる化学組成を有する、請求項17に記載の光起電モジュール。
- 前記後方電解質内のレドックスカップルの濃度は、前記前方電解質内のレドックスカップルの濃度よりも小さい、請求項18に記載の光起電モジュール。
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