JP2018045215A - Controlled photovoltaic hybrid element and power generation method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、調光発電ハイブリッド素子及びこれを用いた発電方法に関する。 The present invention relates to a dimming power generation hybrid element and a power generation method using the same.
電気化学的な酸化還元反応により窓の色調を変化させる調光素子は、透明と遮光状態との切り替えが可能であり、建物及び車等の移動体の窓等に用いて遮光状態を実現すれば太陽光の入射を抑制することが可能であり、エアコンの消費電力を低減する効果がある。 A light control element that changes the color tone of a window by an electrochemical oxidation-reduction reaction can be switched between transparent and light-shielded state, and if it is used for a window of a moving body such as a building or a car, the light-shielded state is realized. It is possible to suppress the incidence of sunlight, and there is an effect of reducing the power consumption of the air conditioner.
上記調光素子に関する公知の技術としては、例えば下記特許文献１に、透明電極が形成された一対の基板とこの一対の基板の間に銀を含むエレクトロクロミック材料及びメディエータを含む電解質層を備えた調光素子が開示されている。 As a known technique related to the light control device, for example, Patent Document 1 below includes a pair of substrates on which a transparent electrode is formed, and an electrochromic material containing silver and an electrolyte layer containing a mediator between the pair of substrates. A dimming element is disclosed.
上記公知の技術によると、電気化学的な酸化還元反応により、減法混色系三原色、黒、更にはミラー反射状態が可能であり、この結果太陽光の入射を抑制し、室内等のエネルギー消費を低減することができる。 According to the above known technology, the electrochemical redox reaction allows subtractive color mixing system three primary colors, black, and even mirror reflection, thereby suppressing the incidence of sunlight and reducing indoor energy consumption. can do.
しかしながら、上記状態を実現するにはエネルギーが必要であり、トータルのエネルギー収支では課題が残る。すなわち、調光素子に発電機能も付与できれば、駆動のエネルギーを賄えるだけでなく、創エネルギーと省エネルギーを兼ね備えた付加価値の高い素子の実現が可能である。 However, energy is required to realize the above-described state, and problems remain in the total energy balance. In other words, if a power generation function can be imparted to the dimming element, it is possible not only to cover driving energy but also to realize a high value-added element that combines energy creation and energy saving.
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、創エネルギーと省エネルギーを兼ね備えた付加価値の高い素子を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a high-value-added element that combines energy creation and energy saving.
上記課題を解決する本発明の一観点に係る調光発電ハイブリッド素子は、一対の基板と、一対の基板の間に配置される電解質層を備え、光透過モードと着色発電モードを有する調光発電ハイブリッド素子とする。 A dimming power generation hybrid element according to an aspect of the present invention that solves the above problems includes a pair of substrates and an electrolyte layer disposed between the pair of substrates, and has a light transmission mode and a colored power generation mode. A hybrid element is used.
また、本観点において、電解質層は、金属イオンを含むことが好ましい。この場合において金属イオンとは、金、銀、銅、ニッケル、ビスマス等電解析出可能な金属のイオンであることが好ましい。 In this aspect, the electrolyte layer preferably contains a metal ion. In this case, the metal ions are preferably metal ions that can be electrolytically deposited, such as gold, silver, copper, nickel, and bismuth.
また、本観点において、一対の基板は、それぞれ透明電極が形成されていることが好ましい。 In addition, in this aspect, it is preferable that a transparent electrode is formed on each of the pair of substrates.
また、本観点において、一対の基板において、少なくとも一方の透明電極は、透明粒子修飾電極であることが好ましい。 In this aspect, in the pair of substrates, at least one of the transparent electrodes is preferably a transparent particle modified electrode.
また、本観点において、一対の基板それぞれにおいて形成される透明電極に接続され、電圧を印加する電源装置と、一対の基板それぞれにおいて形成される前記透明電極に接続され、蓄電する蓄電装置と、を備えることが好ましい。 Further, in this aspect, a power supply device that is connected to the transparent electrode formed on each of the pair of substrates and applies a voltage, and a power storage device that is connected to the transparent electrode formed on each of the pair of substrates and stores electricity. It is preferable to provide.
以上、本発明により、創エネルギーと省エネルギーを兼ね備えた付加価値の高い素子を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an element with high added value that has both energy creation and energy saving.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態における具体的な例示にのみ限定されるわけではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different forms, and is not limited to specific examples in the embodiments described below.
図１は、本実施形態に係る調光発電ハイブリッド素子（以下「本素子」という。）１の断面概略図を示す。本図で示すように、本素子１は、一対の基板２、３と、一対の基板２、３の間に配置される電解質層４を備え、光透過モードと着色発電モードを有するものである。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a dimming power generation hybrid element (hereinafter referred to as “the present element”) 1 according to the present embodiment. As shown in the figure, the element 1 includes a pair of substrates 2 and 3 and an electrolyte layer 4 disposed between the pair of substrates 2 and 3 and has a light transmission mode and a colored power generation mode. .
また、本素子１において、一対の基板２、３の材質としては、電解質層４を挟み保持するために用いられるものであって、基板２、３の双方が透明であれば透過型の表示素子を実現することができるため好ましい。本実施形態では双方透明な場合で説明する。なお、基板の材料としては、ある程度の硬さ、化学的安定性を有し、安定的に材料層を保持することができる限りにおいて限定されるわけではないが、ガラス、プラスチック、金属、半導体等を採用することができ、透明な基板として用いる場合はガラスやプラスチックを用いることができる。 In the present element 1, the material of the pair of substrates 2 and 3 is used to sandwich and hold the electrolyte layer 4. If both the substrates 2 and 3 are transparent, a transmissive display element is used. Can be realized. In this embodiment, the case where both are transparent will be described. The material of the substrate is not limited as long as it has a certain degree of hardness and chemical stability and can stably hold the material layer, but glass, plastic, metal, semiconductor, etc. In the case of using as a transparent substrate, glass or plastic can be used.
また、本素子１において、一対の基板２の対向する面それぞれには、透明電極２１、３１が形成されている。この電極は一対の基板２、３によって挟持される材料層に電圧を印加するために用いられるものである。電極の材料としては、好適な導電性を有する限りにおいて限定されるわけではないが、例えばＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の少なくともいずれかを含むことが好ましい。 In the element 1, transparent electrodes 21 and 31 are formed on the opposing surfaces of the pair of substrates 2, respectively. This electrode is used to apply a voltage to the material layer sandwiched between the pair of substrates 2 and 3. The material of the electrode is not limited as long as it has suitable conductivity, but it preferably includes at least one of ITO, IZO, SnO 2 , ZnO, and the like.
また本素子１における透明電極２１、３１は、基板上に、表示したい文字などのパターンにあわせた形状として形成してもよく、また、同じ複数の領域毎に区分された電極パターンを複数基板上に並べて形成したものであってもよい。複数の領域毎に区分すると、この各領域を画素とし、画素毎に表示を制御し、複雑な形状の表示にも対応できるといった利点がある。 In addition, the transparent electrodes 21 and 31 in the element 1 may be formed on the substrate in a shape that matches the pattern of characters or the like to be displayed. They may be formed side by side. When divided into a plurality of areas, each area is regarded as a pixel, and there is an advantage that display can be controlled for each pixel and display of complicated shapes can be handled.
また本素子１における透明電極間の距離としては、後に詳述するエレクトロクロミック材料における銀が微粒子として十分析出し、消失する電界を印加することができる限りにおいて限定されるわけではないが、１μｍ以上１０ｍｍ以下が可能であり、望ましくは１μｍ以上１ｍｍ以下の範囲である。 Further, the distance between the transparent electrodes in the element 1 is not limited as long as an electric field in which silver in the electrochromic material, which will be described in detail later, is sufficiently precipitated and disappears, can be applied. It can be 10 mm or less, and is desirably in the range of 1 μm to 1 mm.
また、本素子１における透明電極２１の抵抗は小さければ小さいほど良く限定はされないが、値段や電極そのものの色調、反射率との兼ね合いから、シート抵抗で０．１Ω／□から１００Ω／□が好ましく、２Ω／□から２０Ω／□がより好ましい。 In addition, the resistance of the transparent electrode 21 in the element 1 is not limited as much as the resistance is small, but the sheet resistance is preferably 0.1Ω / □ to 100Ω / □ in consideration of the price, the color tone of the electrode itself, and the reflectance. 2Ω / □ to 20Ω / □ are more preferable.
また、本素子１において、他方の透明電極２１は、透明粒子修飾電極である、または、透明粒子修飾電極により覆われていることが好ましい。この場合において、透明粒子修飾電極は、より具体的には酸化物導電性ナノ粒子層２２であることが好ましい。酸化物導電性ナノ粒子層２２を設けることで、外部から入射される光のエネルギーを吸収し電子遷移が起こった銀粒子からエネルギーを受け取り、電気として外部に放出できるようになる。 Moreover, in this element 1, it is preferable that the other transparent electrode 21 is a transparent particle modification electrode, or is covered with the transparent particle modification electrode. In this case, the transparent particle-modified electrode is more specifically preferably the oxide conductive nanoparticle layer 22. By providing the oxide conductive nanoparticle layer 22, it is possible to absorb energy of light incident from the outside, receive energy from silver particles in which electron transition has occurred, and release the energy as electricity.
本素子１の酸化物導電性ナノ粒子層２２は、文字通り、酸化物からなり導電性を備えたナノレベルの大きさを備えた粒子であって、材質としては、上記透明電極と同様のものを採用することができる。また、本素子１の酸化物導電性ナノ粒子層２２における粒子の大きさは一般的なもので差し支えないが、１次粒径で１ｎｍから５００ｎｍが好ましく、５ｎｍから１００ｎｍがより好ましい。また、酸化物導電性ナノ粒子層２２の厚さは２０ｎｍから１０μｍが好ましく、３０ｎｍから３μｍが最も好ましい。この最も厚い状態での可視域における光透過率が５０％以上であることが好ましい。なお、本素子１の酸化物導電性ナノ粒子層２２は、透明電極２１と一体化して形成されていてもよい。また本素子１の酸化物導電性ナノ粒子層２２は、上記の記載から明らかなように、可視領域において透明であることが好ましい。 The oxide conductive nanoparticle layer 22 of the element 1 is literally a particle made of an oxide and having a nano-level size having conductivity, and the material is the same as that of the transparent electrode. Can be adopted. Further, the size of the particles in the oxide conductive nanoparticle layer 22 of the element 1 may be general, but the primary particle size is preferably 1 nm to 500 nm, more preferably 5 nm to 100 nm. The thickness of the oxide conductive nanoparticle layer 22 is preferably 20 nm to 10 μm, and most preferably 30 nm to 3 μm. The light transmittance in the visible range in the thickest state is preferably 50% or more. Note that the oxide conductive nanoparticle layer 22 of the element 1 may be formed integrally with the transparent electrode 21. Further, as is apparent from the above description, the oxide conductive nanoparticle layer 22 of the element 1 is preferably transparent in the visible region.
また本素子１における電解質層４は、支持塩としての電解質を含むとともに、銀イオンを含むエレクトロクロミック材料及びメディエータを含んでいる。また本実施形態に係る電解質層４は、上記銀を含むエレクトロクロミック材料及びメディエータのほか、これら材料を保持するための溶媒を含んでいる。 In addition, the electrolyte layer 4 in the element 1 includes an electrolyte as a supporting salt, and also includes an electrochromic material and a mediator including silver ions. In addition to the electrochromic material and mediator containing silver, the electrolyte layer 4 according to the present embodiment contains a solvent for holding these materials.
本素子１の電解質層４における電解質は、エレクトロクロミック材料の酸化還元等を促進するためものであり支持塩であることは好ましい一例である。電解質は、臭素イオンを含むことが好ましく、例えばＬｉＢｒ、ＫＢｒ、ＮａＢｒ、臭化テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡＢｒ）等を例示することができる。なお、電解質の濃度としては、限定されるわけではないが、モル濃度でエレクトロクロミック材料の５倍程度、具体的には３倍以上６倍以下含んでいることが好ましく、例えば３ｍＭ以上６Ｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５ｍＭ以上５Ｍ以下、より好ましくは６ｍＭ以上３Ｍ以下、更に好ましくは１５ｍＭ以上６００ｍＭ以下、更に好ましくは２５ｍＭ以上５００ｍＭ以下、３０ｍＭ以上３００ｍＭ以下の範囲である。 The electrolyte in the electrolyte layer 4 of the element 1 is intended to promote oxidation-reduction of the electrochromic material and is preferably a supporting salt. The electrolyte preferably contains bromine ions, and examples thereof include LiBr, KBr, NaBr, and tetrabutylammonium bromide (TBABr). The concentration of the electrolyte is not limited, but it is preferably about 5 times that of the electrochromic material in terms of molar concentration, specifically 3 times or more and 6 times or less. It is preferably within a range of 5 mM to 5 M, more preferably 6 mM to 3 M, still more preferably 15 mM to 600 mM, still more preferably 25 mM to 500 mM, and 30 mM to 300 mM.
また本素子１の電解質層４における溶媒は、上記エレクトロクロミック材料、電気化学発光材料及び電解質を安定的に保持することができる限りにおいて限定されるわけではないが、水等の極性溶媒であってもよいし、極性のない有機溶媒等一般的なものも用いることができる。溶媒としては、限定されるわけではないが、例えばＤＭＳＯを用いることができる。 Further, the solvent in the electrolyte layer 4 of the element 1 is not limited as long as the electrochromic material, the electrochemiluminescent material, and the electrolyte can be stably held, but is a polar solvent such as water. Or general things, such as a nonpolar organic solvent, can also be used. The solvent is not limited, but DMSO can be used, for example.
また本素子１においてエレクトロクロミック材料とは、電圧、好ましくは直流を印加することによって酸化還元反応を起こす材料であり、銀イオンを含む塩であることが好ましい。このエレクトロクロミック材料は酸化還元反応によって銀微粒子を析出、又は消失させ、これに基づく色の変化を生じさせ表示を行なうことができる。銀を含むエレクトロクロミック材料としては限定されるわけではないが、ＡｇＮＯ３、ＡｇＣｌＯ４、ＡｇＢｒ、を挙げることができる。なお、エレクトロクロミック材料の濃度については、上記機能を有する限りにおいて特に限定されるわけではなく、材料によって適宜調整が可能であるが、５Ｍ以下であることが望ましく、より望ましくは１ｍＭ〜１Ｍ、さらに望ましくは５ｍＭ〜１００ｍＭである。 In the element 1, the electrochromic material is a material that causes a redox reaction by applying a voltage, preferably a direct current, and is preferably a salt containing silver ions. This electrochromic material can deposit or disappear silver fine particles by an oxidation-reduction reaction, cause a color change based on this, and display. Examples of the electrochromic material containing silver include, but are not limited to, AgNO 3 , AgClO 4 , and AgBr. The concentration of the electrochromic material is not particularly limited as long as it has the above function, and can be appropriately adjusted depending on the material, but is preferably 5M or less, more preferably 1 mM to 1M, Desirably, it is 5 mM-100 mM.
また本素子１の電解質層４のメディエータとは、銀よりも電気化学的に低いエネルギーで酸化還元を行なうことのできる材料をいう。メディエータの酸化体が銀から随時電子を授受することによって酸化による消色反応を補助することができる。なお、メディエータとしては、上記機能を有する限りにおいて限定されるわけではないが、銅（ＩＩ）イオンの塩であることが好ましく、例えばＣｕＣｌ２、ＣｕＳＯ４、ＣｕＢｒ２を挙げることができる。なおメディエータの濃度としては、上記機能を奏する限りにおいて限定されず、また材料によって適宜調整が可能であるが、５ｍＭ以上２０ｍＭ以下であることが望ましく、より望ましくは１５ｍＭ以下である。２０ｍＭ以下とすることで過度の色付きを防止することができる。なお、銀イオンと銅（ＩＩ）イオンの濃度比としては、限定されるわけではないが、銀イオンを１０とした場合、銅（ＩＩ）イオンは１以上３以下の範囲であることが好ましい。 The mediator of the electrolyte layer 4 of the element 1 refers to a material that can be oxidized and reduced with energy lower than that of silver. The oxidant of the mediator can support the decoloring reaction by oxidation by giving and receiving electrons from silver at any time. The mediator is not limited as long as it has the above function, but is preferably a copper (II) ion salt, and examples thereof include CuCl 2 , CuSO 4 , and CuBr 2 . The concentration of the mediator is not limited as long as it exhibits the above functions, and can be appropriately adjusted depending on the material, but is preferably 5 mM or more and 20 mM or less, and more preferably 15 mM or less. Excessive coloring can be prevented by setting it as 20 mM or less. The concentration ratio of silver ion to copper (II) ion is not limited, but when the silver ion is 10, the copper (II) ion is preferably in the range of 1 to 3.
また、本素子１の電解質層４においては、上記構成要件のほか、例えば増粘剤を加えることができる。増粘剤を加えることでエレクトロクロミック素子のメモリ性を向上させることができる。なお増粘剤の例としては、特に限定されるわけではないが、例えばポリビニルアルコールを例示することができる。なお増粘剤の濃度としては、特に限定されるわけではないが、例えば電解質層の総重量に対し５重量％以上２０重量％以下の範囲で含ませておくことが好ましい。 Moreover, in the electrolyte layer 4 of this element 1, in addition to the said structural requirements, for example, a thickener can be added. The memory property of the electrochromic element can be improved by adding a thickener. In addition, as an example of a thickener, it is not necessarily limited, For example, polyvinyl alcohol can be illustrated. The concentration of the thickener is not particularly limited, but for example, it is preferably included in the range of 5% by weight to 20% by weight with respect to the total weight of the electrolyte layer.
また、本素子１は、一対の基板それぞれにおいて形成される透明電極に接続され、電圧を印加する電源装置５を備えている。本素１は、例えば電圧を印加した状態で反射状態又は黒状態を、電圧を解除した状態では着色状態を維持できる。 In addition, the element 1 includes a power supply device 5 that is connected to a transparent electrode formed on each of a pair of substrates and applies a voltage. The element 1 can maintain, for example, a reflection state or a black state when a voltage is applied, and a coloring state when the voltage is released.
本素子１では、電極間に電圧を印加すると、一方の電極ではエレクトロクロミック中の銀イオンが還元されて銀として析出する一方、電圧を解除した無力状態で着色状態を維持する。また、電着された銀に対して酸化電圧を印加すると、銀は再び銀イオンとして溶解する。この場合において、銀が平滑な電極状に形成されれば鏡状態となり、粒子修飾電極上に形成されれば、光は乱反射され黒状態となる。なおこの場合において、観測者にとって、平滑な電極が形成される基板が手前、凹凸のある粒子修飾電極が形成された基板が奥側となる。なお、この直流電圧印加の際の電圧の強度としては、一対の基板間の距離、一対の電極間の距離によって適宜調整が可能であり、限定されるものではなく、電界強度として例えば１．０×１０３Ｖ／ｍ以上１．０×１０５Ｖ／ｍ以下の範囲にあることが好ましく、より好ましくは１．０×１０４Ｖ／ｍ以下の範囲内である。なお、この場合において、銀イオンを還元させて析出させることができる限りにおいて、段階的に電圧を変化させてもよく、交流的な電圧の印加方法も可能ではある。 In this element 1, when a voltage is applied between the electrodes, silver ions in the electrochromic are reduced and precipitated as silver in one electrode, while maintaining a colored state in a powerless state where the voltage is released. Further, when an oxidation voltage is applied to the electrodeposited silver, the silver is dissolved again as silver ions. In this case, when silver is formed in a smooth electrode shape, it becomes a mirror state, and when it is formed on the particle-modified electrode, light is irregularly reflected and becomes a black state. In this case, for the observer, the substrate on which the smooth electrode is formed is on the front side, and the substrate on which the uneven particle modification electrode is formed is on the back side. The intensity of the voltage at the time of applying the DC voltage can be appropriately adjusted according to the distance between the pair of substrates and the distance between the pair of electrodes, and is not limited. It is preferably in the range of × 10 3 V / m or more and 1.0 × 10 5 V / m or less, more preferably in the range of 1.0 × 10 4 V / m or less. In this case, as long as silver ions can be reduced and deposited, the voltage may be changed stepwise, and an alternating voltage application method is also possible.
本素子１では、電圧を解除した無力状態で着色状態を維持する（メモリ効果を有する）構成とするが効率的にメモリ効果を高めるため、例えば図２で示すような構造とすることも好ましい。本図の例では、一対の基板の間に陰イオン交換膜７が配置され、この陰イオン交換膜を挟んで、銀イオンを含むエレクトロクロミック材料を含む電解質層、メディエータを含む電解質層が配置されていることが好ましい。このようにすることでメモリ効果を高めることが可能となる。なお、陰イオン交換膜とは、陰イオンを容易に透過させることができる一方、陽イオンを容易に透過させない膜をいい、限定されるわけではないが、例えば四級アンモニウム等のカチオン性を備えたポリマー膜を例示することができる。なおこの陰イオン交換膜はスペーサー等により中間位置に保持されていることが好ましい。 The element 1 is configured to maintain a colored state (having a memory effect) in a powerless state in which the voltage is released. However, in order to efficiently increase the memory effect, for example, a structure as shown in FIG. 2 is also preferable. In the example of this figure, an anion exchange membrane 7 is arranged between a pair of substrates, and an electrolyte layer containing an electrochromic material containing silver ions and an electrolyte layer containing a mediator are arranged across the anion exchange membrane. It is preferable. In this way, the memory effect can be enhanced. An anion exchange membrane refers to a membrane that can easily transmit anions but does not easily transmit cations. Although it is not limited, for example, it has cationic properties such as quaternary ammonium. A polymer film can be exemplified. The anion exchange membrane is preferably held at an intermediate position by a spacer or the like.
また、本素子１は、上記電源装置５のほか、一対の基板それぞれにおいて形成される透明電極に接続され蓄電する蓄電装置６を備えている。このようにすることで、本素子１によって発生する電力を蓄えることができる。なお本素子１の例では電力を蓄える観点から蓄電装置６としているが、そのまま負荷とすることも可能である。 In addition to the power supply device 5, the element 1 includes a power storage device 6 that is connected to a transparent electrode formed on each of a pair of substrates and stores electricity. By doing in this way, the electric power generated by this element 1 can be stored. In the example of the element 1, the power storage device 6 is used from the viewpoint of storing electric power, but it can be used as a load as it is.
ここで本素子１による発電について説明する。まず、本素子において得られた発色状態では銀は電極上で銀ナノ粒子として析出し、その大きさや形状は形状により異なるＬＳＰＲ（局在表面プラズモン共鳴帯）の吸収を持つため、電極表面や素子駆動方法により、減法混色系三原色や黒、ミラー反射状態を含む多様な光学状態、調光状態を発現できる。本素子１では、このような調光性のみならず、着色時、すなわち銀ナノ粒子析出時、この銀ナノ粒子のＬＳＰＲ帯の光吸収ののち引き起こされる光誘起電子移動反応を利用し、色素増感太陽電池に類似した電子移動反応を用いて発電、調光による省エネと発電による創エネ両者を併せ持たせられる素子を実現する。発電サイクルを安定的に回すためには、銀ナノ粒子と電子の授受をスムーズに行う必要があり、銀ナノ粒子から電子を受け取る透明導電性酸化物ナノ粒子修飾電極と、電子を供給するハロゲンイオンの設計を適切に行う。この場合の駆動原理を図３に示す。 Here, power generation by the element 1 will be described. First, in the colored state obtained in this device, silver is precipitated as silver nanoparticles on the electrode, and its size and shape have absorption of LSPR (localized surface plasmon resonance band) depending on the shape. Depending on the driving method, various optical states and dimming states including subtractive color mixing three primary colors, black, and mirror reflection state can be exhibited. In the present element 1, not only such dimming property but also when coloring, that is, when silver nanoparticles are deposited, the photo-induced electron transfer reaction caused after light absorption in the LSPR band of the silver nanoparticles is utilized to Using an electron transfer reaction similar to that of a solar cell, we will realize an element that has both power generation, energy saving by dimming, and energy creation by power generation. In order to rotate the power generation cycle stably, it is necessary to smoothly transfer and receive electrons from silver nanoparticles, a transparent conductive oxide nanoparticle modified electrode that receives electrons from silver nanoparticles, and halogen ions that supply electrons Design properly. The driving principle in this case is shown in FIG.
より具体的に説明すると、本素子１は、透明粒子修飾電極に対極に対して例えば−２．５Ｖ程度の定電圧を印加すること黒色に発色する。また電圧を２段階及び多段階にステップさせることで、シアン、マゼンダ、イエロー、赤、青、緑、を含む種々の色相を発現できる。一方で、消色は透明粒子修飾電極に対極に対して例えば＋０．５Ｖ程度の定電圧を与えることで可能であり、元の透明状態に戻る。着色時の透過率は１％以下、消色時の透過率として８０％が得られることが確認されている。着色時（遮光時）の透過率と、素子が作り出す発電量の関係の例を図４に示しておく。本図によると、透過率の減少（遮光性の向上）とともに、発電量が増加し、推測通り、着色状態の素子が発電機能を示すことがわかる。 More specifically, the element 1 is colored black by applying a constant voltage of, for example, about −2.5 V to the transparent electrode-modified electrode with respect to the counter electrode. In addition, by causing the voltage to step in two stages and various stages, various hues including cyan, magenta, yellow, red, blue, and green can be expressed. On the other hand, decoloring can be performed by applying a constant voltage of, for example, about +0.5 V to the transparent electrode modified electrode with respect to the counter electrode, and the original transparent state is restored. It has been confirmed that the transmittance at the time of coloring is 1% or less and the transmittance at the time of decoloring is 80%. An example of the relationship between the transmittance during coloring (when light is blocked) and the amount of power generated by the element is shown in FIG. According to this figure, it can be seen that the amount of power generation increases with a decrease in transmittance (improvement of light shielding properties), and as expected, the colored element exhibits a power generation function.
すなわち、上記の記載から明らかなように、本素子１によると、着色状態や反射状態においては太陽光を吸収して発電が可能であるとともに、透過状態ではいわゆる透明な窓として用いることができる。すなわち、省エネが可能な調光デバイスに太陽光発電機能を追加し、省エネと創エネを同時に行う高性能なデバイスを実現することができる。またこれにより、これまで利用されていなかった窓のような透明性の必要な箇所での発電が可能となる。さらに、構造自体も簡便であり、低コスト化を実現することができる。 That is, as is apparent from the above description, according to the present element 1, it is possible to generate power by absorbing sunlight in a colored state or a reflected state, and it can be used as a so-called transparent window in a transmissive state. That is, it is possible to realize a high-performance device that simultaneously saves energy and creates energy by adding a solar power generation function to a dimming device capable of saving energy. In addition, this makes it possible to generate power at a location requiring transparency such as a window that has not been used so far. Furthermore, the structure itself is simple, and cost reduction can be realized.
本発明は、調光発電ハイブリッド素子及びこれを用いた発電方法として産業上の利用可能性がある。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has industrial applicability as a dimming power generation hybrid element and a power generation method using the same.
Claims (6)
前記一対の基板の間に配置される電解質層を備え、
光透過モードと着色発電モードを有する調光発電ハイブリッド素子。 A pair of substrates;
Comprising an electrolyte layer disposed between the pair of substrates;
A dimming power generation hybrid element having a light transmission mode and a colored power generation mode.
前記一対の基板それぞれにおいて形成される前記透明電極に接続され、蓄電する蓄電装置と、を備える請求項１記載の調光発電ハイブリッド素子。 A power supply device connected to the transparent electrode formed on each of the pair of substrates and applying a voltage;
The dimming power generation hybrid element according to claim 1, further comprising: a power storage device that is connected to and is stored in the transparent electrode formed on each of the pair of substrates.
前記一対の基板の間に配置される電解質層を備え、
光透過モードと着色発電モードを切り替え、
前記着色発電モードにおいて発電する調光発電ハイブリッド素子を用いた発電方法。
A pair of substrates;
Comprising an electrolyte layer disposed between the pair of substrates;
Switch between light transmission mode and coloring power generation mode,
A power generation method using a dimming power generation hybrid element that generates power in the colored power generation mode.
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