JP2020017563A - Laser device and power generation device - Google Patents

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Abstract

To convert sunlight into laser light with high efficiency.SOLUTION: A laser device 10 can be excited by sunlight. The laser device 10 comprises a waveguide 12 including a perovskite semiconductor. The waveguide 12 includes a portion having a spiral shape or a shape folded a plurality of times.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、レーザ装置及び発電装置に関する。   The present invention relates to a laser device and a power generation device.

太陽光を受光して、光エネルギーを電力に変換する太陽電池が知られている。従来、シリコンを用いた太陽電池が知られているが、近年、ペロブスカイト半導体を用いた太陽電池も注目されている。   2. Description of the Related Art A solar cell that receives sunlight and converts light energy into electric power is known. Conventionally, solar cells using silicon have been known. In recent years, solar cells using perovskite semiconductors have also attracted attention.

シリコンを用いた太陽電池、又は、ペロブスカイト半導体を用いた太陽電池のいずれにおいても、エネルギー変換効率は徐々に向上してきている。しかしながら、さらなるエネルギー変換効率の向上が望まれている。   The energy conversion efficiency of a solar cell using silicon or a solar cell using a perovskite semiconductor has been gradually improved. However, further improvement in energy conversion efficiency is desired.

エネルギー変換効率を従来の太陽電池よりも向上させる方法として、太陽光を一旦レーザ光に変換し、太陽光から変換されたレーザ光を光起電力素子に照射して、レーザ光を電力に変換する方法が検討されている。   As a method of improving energy conversion efficiency over conventional solar cells, the solar light is once converted into laser light, the laser light converted from the sunlight is irradiated on a photovoltaic element, and the laser light is converted into electric power. A method is being considered.

レーザ光を励起光として用いるレーザ装置において、励起光を効率的にレーザ発振光に変換する発明は、例えば、特許文献１などにおいて検討されている。   In a laser device that uses laser light as excitation light, an invention that efficiently converts excitation light into laser oscillation light has been studied in, for example, Patent Document 1.

特開平１０−１９００９７号公報JP-A-10-190097

太陽光を励起光として用いて、太陽光をレーザ光に変換するレーザ装置としては、例えば、クロム共添加ネオジムＹＡＧレーザ（Ｃｒ共添加Ｎｄ：ＹＡＧレーザ）が、従来検討されている。   As a laser device that converts sunlight into laser light using sunlight as excitation light, for example, a chromium-codoped neodymium YAG laser (Cr-codoped Nd: YAG laser) has been conventionally studied.

しかしながら、クロム共添加ネオジムＹＡＧレーザは、太陽光をレーザ光に変換する変換効率が低いため、レンズを用いて太陽光を集光する必要があるなど、装置を小型化することが困難であった。   However, since the chromium-codoped neodymium YAG laser has a low conversion efficiency for converting sunlight into laser light, it is difficult to reduce the size of the device, for example, it is necessary to collect sunlight using a lens. .

かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、太陽光を高い効率でレーザ光に変換することができるレーザ装置、及び、該レーザ装置を用いた発電装置を提供することにある。   An object of the present invention made in view of such a viewpoint is to provide a laser device capable of converting sunlight into laser light with high efficiency, and a power generation device using the laser device.

本発明に係るレーザ装置は、太陽光によって励起可能なレーザ装置である。前記レーザ装置は、ペロブスカイト半導体を含む導波路を備える。前記導波路は、渦巻き状の形状、又は、複数回折り返された形状の部分を含む。ここで、「ペロブスカイト半導体」とは、ハロゲン化金属ペロブスカイト型化合物のことを意味する。   The laser device according to the present invention is a laser device that can be excited by sunlight. The laser device includes a waveguide including a perovskite semiconductor. The waveguide includes a portion having a spiral shape or a plurality of folded shapes. Here, the “perovskite semiconductor” means a metal halide perovskite compound.

また、本発明に係るレーザ装置において、基板をさらに備え、前記導波路は、前記基板上に配置されていることが好ましい。   Preferably, the laser device according to the present invention further includes a substrate, and the waveguide is disposed on the substrate.

また、本発明に係るレーザ装置において、前記基板は透明であることが好ましい。   Further, in the laser device according to the present invention, it is preferable that the substrate is transparent.

また、本発明に係るレーザ装置において、前記基板はガラスであることが好ましい。   Further, in the laser device according to the present invention, it is preferable that the substrate is glass.

また、本発明に係るレーザ装置において、レーザ光を反射する反射部材をさらに備え、前記導波路の一方の端部が前記反射部材で覆われていることが好ましい。   Further, in the laser device according to the present invention, it is preferable that the laser device further includes a reflection member that reflects the laser light, and one end of the waveguide is covered with the reflection member.

また、本発明に係るレーザ装置において、ペロブスカイト半導体を含む他の導波路をさらに備え、前記他の導波路は、前記導波路の上方に位置し、前記導波路の上方から見て、前記導波路からずれた位置に配置されていることが好ましい。   The laser device according to the present invention may further include another waveguide including a perovskite semiconductor, wherein the other waveguide is located above the waveguide, and the waveguide is viewed from above the waveguide. It is preferable to be arranged at a position shifted from the position.

また、本発明に係る発電装置は、太陽光によって励起可能なレーザ装置と、光起電力素子と、を備える。前記レーザ装置は、ペロブスカイト半導体を含む導波路を備える。前記導波路は、渦巻き状の形状、又は、複数回折り返された形状の部分を含む。前記光起電力素子は、前記レーザ装置から受光したレーザ光を電力に変換する。   Further, a power generation device according to the present invention includes a laser device that can be excited by sunlight and a photovoltaic element. The laser device includes a waveguide including a perovskite semiconductor. The waveguide includes a portion having a spiral shape or a plurality of folded shapes. The photovoltaic element converts laser light received from the laser device into electric power.

本発明によれば、太陽光を高い効率でレーザ光に変換することができるレーザ装置、及び、該レーザ装置を用いた発電装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a laser device capable of converting sunlight into laser light with high efficiency, and a power generation device using the laser device.

本発明の第１実施形態に係るレーザ装置の概略構成を示す上面図である。FIG. 1 is a top view illustrating a schematic configuration of a laser device according to a first embodiment of the present invention. 図１に示すレーザ装置のＡ−Ａ線に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the laser device shown in FIG. 1 taken along line AA. 導波路の端部の概略構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of an end of a waveguide. 本発明の第２実施形態に係るレーザ装置の概略構成を示す上面図である。It is a top view showing the schematic structure of the laser device concerning a 2nd embodiment of the present invention. 図１に示すレーザ装置のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the laser device shown in FIG. 1 taken along line BB. 本発明の一実施形態に係る発電装置の概略構成を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of the power generator concerning one embodiment of the present invention. 本発明の変形例に係る発電装置の概略構成を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of the power generator concerning the modification of the present invention.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

［レーザ装置の第１実施形態］
図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態に係るレーザ装置１０の構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザ装置１０の概略構成を示す上面図である。図２は、図１に示すレーザ装置１０のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 [First Embodiment of Laser Device]
The configuration of the laser device 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a top view showing a schematic configuration of a laser device 10 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the laser device 10 shown in FIG. 1 along the line AA.

レーザ装置１０は、太陽光を励起光として用いて、太陽光によって励起可能なレーザ装置である。図２に示すように、励起光としての太陽光は、上方（Ｚ軸の正方向）からレーザ装置１０に照射される。図１及び図２に示すように、レーザ装置１０は、基板１１と、導波路１２とを備えている。   The laser device 10 is a laser device that can be excited by sunlight using sunlight as excitation light. As shown in FIG. 2, sunlight as excitation light is applied to the laser device 10 from above (positive direction of the Z axis). As shown in FIGS. 1 and 2, the laser device 10 includes a substrate 11 and a waveguide 12.

基板１１は、表面上に導波路１２を形成可能な部材である。基板１１は、例えば透明な材質で構成されてよい。透明な材質で構成すると、基板１１は、太陽光を透過することができる。透明な材質として、基板１１は、例えばガラス、サファイア、ダイヤモンド又は透明セラミックスなどで構成されてよい。   The substrate 11 is a member capable of forming the waveguide 12 on the surface. The substrate 11 may be made of, for example, a transparent material. When formed of a transparent material, the substrate 11 can transmit sunlight. As a transparent material, the substrate 11 may be made of, for example, glass, sapphire, diamond, or transparent ceramics.

基板１１は、図１に示すように、上方（Ｚ軸の正方向）から見て、導波路１２がちょうど収まるくらいのサイズであってよい。これにより、複数個のレーザ装置１０が並べて敷き詰められた場合、複数個のレーザ装置１０は、太陽光を無駄なく吸収でき、高効率で発電することができる。   As shown in FIG. 1, the substrate 11 may have a size such that the waveguide 12 just fits when viewed from above (in the positive direction of the Z axis). Accordingly, when the plurality of laser devices 10 are laid side by side, the plurality of laser devices 10 can absorb sunlight without waste, and can generate power with high efficiency.

導波路１２は、図１に示すように、上方（Ｚ軸の正方向）から見て、渦巻き状の形状である。また、導波路１２の断面は、図２に示すように、略矩形の形状である。導波路１２は、図２に示すように、基板１１上に形成される。   As illustrated in FIG. 1, the waveguide 12 has a spiral shape when viewed from above (positive direction of the Z axis). The cross section of the waveguide 12 has a substantially rectangular shape as shown in FIG. The waveguide 12 is formed on the substrate 11 as shown in FIG.

図１に示す導波路１２の渦巻き状の形状は、直径Ｄが１ｍｍ〜１０ｃｍ程度の範囲の大きさであってよい。図２に示す導波路１２の幅Ｗは、１０ｎｍ〜１ｍｍ程度であってよい。図２に示す導波路１２の厚さＨは、１０ｎｍ〜１ｍｍ程度であってよい。   The spiral shape of the waveguide 12 shown in FIG. 1 may have a diameter D in a range of about 1 mm to 10 cm. The width W of the waveguide 12 shown in FIG. 2 may be about 10 nm to 1 mm. The thickness H of the waveguide 12 shown in FIG. 2 may be about 10 nm to 1 mm.

導波路１２は、レーザ媒質として、ペロブスカイト半導体を含む。ペロブスカイト半導体は、クロム共添加ネオジムＹＡＧよりも太陽光の吸収効率が高い。導波路１２は、ペロブスカイト半導体として、例えば、メチルアンモニウムヨウ化鉛（CH3NH3PbI3）、メチルアンモニウム塩化鉛（CH3NH3PbCl3）又はメチルアンモニウム臭化鉛（CH3NH3PbBr3）などを含んでよい。 The waveguide 12 includes a perovskite semiconductor as a laser medium. Perovskite semiconductors have higher sunlight absorption efficiency than chromium-codoped neodymium YAG. The waveguide 12 is formed of a perovskite semiconductor such as, for example, methyl ammonium lead iodide (CH 3 NH 3 PbI 3 ), methyl ammonium lead chloride (CH 3 NH 3 PbCl 3 ), or methyl ammonium lead bromide (CH 3 NH 3 PbBr 3). ) May be included.

メチルアンモニウムヨウ化鉛は黒色であるため、導波路１２がレーザ媒質としてメチルアンモニウムヨウ化鉛を含むと、導波路１２は、高効率で太陽光を吸収することができる。   Since methylammonium lead iodide is black, if the waveguide 12 contains methylammonium lead iodide as a laser medium, the waveguide 12 can absorb sunlight with high efficiency.

導波路１２は、例えば、ペロブスカイト半導体の薄膜を基板１１上に形成した後、渦巻き状の形状を残して薄膜をエッチングすることにより形成することができる。または、導波路１２は、例えば、エッチングの代わりにレーザ照射で薄膜を除去することにより形成することもできる。ペロブスカイト半導体は、太陽光の吸収効率が高いため、このように薄膜化して形成しても、太陽光からレーザ光を生成することが可能である。   The waveguide 12 can be formed by, for example, forming a thin film of a perovskite semiconductor on the substrate 11 and then etching the thin film while keeping a spiral shape. Alternatively, the waveguide 12 can be formed, for example, by removing a thin film by laser irradiation instead of etching. Since the perovskite semiconductor has high absorption efficiency of sunlight, it is possible to generate a laser beam from sunlight even when formed in such a thin film.

導波路１２は、図２に示すようにＺ軸の正方向から太陽光が照射されている場合、Ｚ軸の正方向を向いている面で、太陽光を受光する。導波路１２は、渦巻き状の形状であることにより、小面積においても導波路長を大きくすることができる。従って、導波路１２は、小面積においてもＺ軸の正方向を向いている面の面積が大きい。そのため、導波路１２は、小面積においても、高効率で太陽光を吸収することができる。   When sunlight is irradiated from the positive direction of the Z axis as shown in FIG. 2, the waveguide 12 receives the sunlight on a surface facing the positive direction of the Z axis. Since the waveguide 12 has a spiral shape, the waveguide length can be increased even in a small area. Accordingly, the waveguide 12 has a large area on the surface facing the positive direction of the Z axis even in a small area. Therefore, the waveguide 12 can efficiently absorb sunlight even in a small area.

導波路１２は、端部１２Ａ及び端部１２Ｂを有する。端部１２Ａは、渦巻き状の形状の内側の端部であり、端部１２Ｂは、渦巻き状の形状の外側の端部である。   The waveguide 12 has an end 12A and an end 12B. The end 12A is the inner end of the spiral shape, and the end 12B is the outer end of the spiral shape.

導波路１２は、太陽光を受光して発生させたレーザ光を端部１２Ｂから出力する。端部１２Ａは、図３に示すように、反射部材１３で覆われてよい。導波路１２の端部１２Ａが反射部材１３で覆われていると、導波路１２内で発生したレーザ光は、反射部材１３によって反射されて導波路１２内に戻る。反射部材１３によって反射されたレーザ光は、導波路１２内においてさらなるレーザ光の発生を引き起こすため、反射部材１３を設けることにより、導波路１２におけるレーザ光の発光を増加させることができる。   The waveguide 12 outputs laser light generated by receiving sunlight from an end 12B. The end 12A may be covered with a reflection member 13, as shown in FIG. When the end 12A of the waveguide 12 is covered with the reflection member 13, the laser light generated in the waveguide 12 is reflected by the reflection member 13 and returns into the waveguide 12. Since the laser light reflected by the reflection member 13 causes further generation of laser light in the waveguide 12, the provision of the reflection member 13 can increase the emission of the laser light in the waveguide 12.

反射部材１３は、例えば、金属で構成されてよい。反射部材１３は、例えば、アルミニウムであってよい。また、他の例として、反射部材１３は、誘電体多層膜又はファイバーブラッグ回折格子などで構成されてもよい。   The reflection member 13 may be made of, for example, metal. The reflection member 13 may be, for example, aluminum. Further, as another example, the reflection member 13 may be configured by a dielectric multilayer film, a fiber Bragg diffraction grating, or the like.

なお、本実施形態において、導波路１２は渦巻き状の形状であるものとして説明したが、導波路１２の形状はこれに限定されない。導波路１２は、複数回折り返された形状などであってもよい。導波路１２は、小面積においても大きい導波路長を有する形状であればよい。また、渦巻き状の形状は、図１に示したような形状に限らず、楕円状の渦巻き状の形状であってもよいし、渦巻きが歪んだ形状であってもよい。また、導波路１２は、渦巻き状の形状、又は、複数回折り返された形状を部分として含み、他に、直線上の部分を含む形状であってもよい。   In the present embodiment, the waveguide 12 has been described as having a spiral shape, but the shape of the waveguide 12 is not limited to this. The waveguide 12 may have a shape that is bent a plurality of times. The waveguide 12 may have a shape having a large waveguide length even in a small area. Further, the spiral shape is not limited to the shape as shown in FIG. 1 and may be an elliptical spiral shape or a shape in which the spiral is distorted. In addition, the waveguide 12 may have a spiral shape or a shape that includes a plurality of folded shapes as a part, and may also have a shape that includes a linear part.

このように、本実施形態によれば、レーザ装置１０は、ペロブスカイト半導体を含む導波路１２を備え、導波路１２は、渦巻き状の形状、又は、複数回折り返された形状の部分を含む。ペロブスカイト半導体は太陽光の吸収効率が高い。また、導波路１２は、渦巻き状の形状、又は、複数回折り返された形状の部分を含むことにより、小面積においても大きい導波路長を有する。これにより、本実施形態に係るレーザ装置１０は、太陽光を高い効率でレーザ光に変換することができる。本実施形態に係るレーザ装置１０は、太陽光を高い効率でレーザ光に変換することができるため、小型化することができる。   As described above, according to the present embodiment, the laser device 10 includes the waveguide 12 including the perovskite semiconductor, and the waveguide 12 includes a portion having a spiral shape or a shape that is bent multiple times. Perovskite semiconductors have high solar absorption efficiency. In addition, the waveguide 12 has a large waveguide length even in a small area by including a portion having a spiral shape or a plurality of bent shapes. Thereby, the laser device 10 according to the present embodiment can convert sunlight into laser light with high efficiency. The laser device 10 according to the present embodiment can convert sunlight into laser light with high efficiency, and thus can be downsized.

［レーザ装置の第２実施形態］
図４及び図５を参照して、本発明の第２実施形態に係るレーザ装置２０の構成について説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係るレーザ装置２０の概略構成を示す上面図である。図５は、図４に示すレーザ装置２０のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 [Second Embodiment of Laser Device]
The configuration of the laser device 20 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a top view illustrating a schematic configuration of the laser device 20 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view of the laser device 20 shown in FIG. 4 along the line BB.

レーザ装置２０は、第１実施形態に係るレーザ装置１０と同様に、太陽光を励起光として用いて、太陽光によって励起可能なレーザ装置である。   The laser device 20 is a laser device that can be excited by sunlight using sunlight as excitation light, similarly to the laser device 10 according to the first embodiment.

図４及び図５に示すように、レーザ装置２０は、基板１１−１及び基板１１−２と、導波路１２−１及び導波路１２−２とを備えている。   As shown in FIGS. 4 and 5, the laser device 20 includes a substrate 11-1 and a substrate 11-2, and a waveguide 12-1 and a waveguide 12-2.

基板１１−１は、図１及び図２を参照して説明した第１実施形態に係る基板１１に対応する。導波路１２−１は、図１及び図２を参照して説明した第１実施形態に係る導波路１２に対応する。   The substrate 11-1 corresponds to the substrate 11 according to the first embodiment described with reference to FIGS. The waveguide 12-1 corresponds to the waveguide 12 according to the first embodiment described with reference to FIGS.

基板１１−２は、図５に示すように、導波路１２−１上に配置される。基板１１−２は、第１実施形態に係る基板１１と同様に、例えば透明な材質で構成されてよい。透明な材質で構成すると、基板１１−２は、太陽光を透過することができる。透明な材質として、基板１１−２は、例えばガラス、サファイア、ダイヤモンド又は透明セラミックスなどで構成されてよい。   The substrate 11-2 is disposed on the waveguide 12-1 as shown in FIG. The substrate 11-2 may be made of, for example, a transparent material, like the substrate 11 according to the first embodiment. When formed of a transparent material, the substrate 11-2 can transmit sunlight. As a transparent material, the substrate 11-2 may be made of, for example, glass, sapphire, diamond, or transparent ceramics.

導波路１２−２は、図５に示すように、基板１１−２上に形成される。導波路１２−２は、第１実施形態に係る導波路１２と同様に、レーザ媒質としてペロブスカイト半導体を含む。   The waveguide 12-2 is formed on the substrate 11-2, as shown in FIG. The waveguide 12-2 includes a perovskite semiconductor as a laser medium, similarly to the waveguide 12 according to the first embodiment.

導波路１２−２は、図４に示すように、上方（Ｚ軸の正方向）から見て、渦巻き状の形状である。導波路１２−２は、図４に示すように、上方から見て、導波路１２−１からずれた位置に配置されている。導波路１２−２は、第１実施形態に係る導波路１２と同様に、渦巻き状の形状の内側の端部を反射部材１３で覆われてよい。反射部材１３は、例えば、金属で構成されてよい。反射部材１３は、例えば、アルミニウムであってよい。また、他の例として、反射部材１３は、誘電体多層膜又はファイバーブラッグ回折格子などで構成されてもよい。   As shown in FIG. 4, the waveguide 12-2 has a spiral shape when viewed from above (positive direction of the Z axis). As shown in FIG. 4, the waveguide 12-2 is arranged at a position shifted from the waveguide 12-1 when viewed from above. Similarly to the waveguide 12 according to the first embodiment, the inner end of the spiral shape of the waveguide 12-2 may be covered with the reflection member 13. The reflection member 13 may be made of, for example, metal. The reflection member 13 may be, for example, aluminum. Further, as another example, the reflection member 13 may be configured by a dielectric multilayer film, a fiber Bragg diffraction grating, or the like.

導波路１２−１及び導波路１２−２は、図５に示すようにＺ軸の正方向から太陽光が照射されている場合、Ｚ軸の正方向を向いている面で、太陽光を受光する。導波路１２−２は、太陽光を直接受光することができる。また、基板１１−２が透明な材質で構成されていると、太陽光は基板１１−２を透過するため、導波路１２−１は、基板１１−２を透過した太陽光を受光することができる。   When sunlight is irradiated from the positive direction of the Z axis as shown in FIG. 5, the waveguide 12-1 and the waveguide 12-2 receive the sunlight on the surface facing the positive direction of the Z axis. I do. The waveguide 12-2 can directly receive sunlight. When the substrate 11-2 is made of a transparent material, sunlight passes through the substrate 11-2, so that the waveguide 12-1 can receive sunlight passing through the substrate 11-2. it can.

導波路１２−２は、上方から見て、導波路１２−１からずれた位置に配置されているため、図４に示すように、導波路１２−１及び導波路１２−２は、合わせて、第１実施形態に係る導波路１２よりもＺ軸の正方向を向いている面を多く有する。従って、導波路１２−１及び導波路１２−２を備えるレーザ装置２０は、小面積においても、高効率で太陽光を吸収することができる。   Since the waveguide 12-2 is arranged at a position shifted from the waveguide 12-1 when viewed from above, the waveguide 12-1 and the waveguide 12-2 are combined as shown in FIG. In addition, the waveguide 12 has more surfaces facing the positive direction of the Z axis than the waveguide 12 according to the first embodiment. Therefore, the laser device 20 including the waveguide 12-1 and the waveguide 12-2 can efficiently absorb sunlight even in a small area.

このように、本実施形態によれば、レーザ装置２０は、導波路１２−１の上方に位置する導波路１２−２を備え、導波路１２−２は、上方から見て、導波路１２−１からずれた位置に配置されている。これにより、本実施形態に係るレーザ装置２０は、第１実施形態に係るレーザ装置１０に比べて、２倍程度の効率で、太陽光をレーザ光に変換することができる。   As described above, according to the present embodiment, the laser device 20 includes the waveguide 12-2 located above the waveguide 12-1, and the waveguide 12-2 is viewed from above. It is arranged at a position deviated from 1. Accordingly, the laser device 20 according to the present embodiment can convert sunlight into laser light with approximately twice the efficiency as compared with the laser device 10 according to the first embodiment.

なお、本実施形態においては、導波路１２−１及び導波路１２−２を２段に重ねる構成を示したが、導波路１２が３段以上重なる構成としてもよい。また、本実施形態においては、２つの導波路１２−１及び導波路１２−２が渦巻き状の形状である場合について説明したが、導波路１２−１及び導波路１２−２は複数回折り返された形状であってもよい。   In the present embodiment, the configuration in which the waveguides 12-1 and 12-2 are stacked in two stages has been described, but a configuration in which the waveguides 12 overlap three or more stages may be employed. Further, in the present embodiment, the case where the two waveguides 12-1 and 12-2 have a spiral shape has been described, but the waveguides 12-1 and 12-2 are bent multiple times. Shape may be used.

［発電装置］
図６は、本発明の一実施形態に係る発電装置１００の概略構成を示す図である。発電装置１００は、基板１１と、導波路１２と、光起電力素子３０とを備えている。 [Generator]
FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of a power generation device 100 according to one embodiment of the present invention. The power generation device 100 includes a substrate 11, a waveguide 12, and a photovoltaic element 30.

発電装置１００は、光起電力素子３０を備えている点、及び、導波路１２の外側の端部１２Ｂが光起電力素子３０に接続している点で、図１及び図２を参照して説明した第１実施形態に係るレーザ装置１０と相違する。   The power generating apparatus 100 includes the photovoltaic element 30 and the point that the outer end 12B of the waveguide 12 is connected to the photovoltaic element 30 with reference to FIGS. This is different from the laser device 10 according to the first embodiment described above.

光起電力素子３０は、基板１１上に配置される。光起電力素子３０は、導波路１２の端部１２Ｂに接続し、導波路１２からレーザ光を受光する。   Photovoltaic element 30 is arranged on substrate 11. The photovoltaic element 30 is connected to the end 12 </ b> B of the waveguide 12 and receives laser light from the waveguide 12.

光起電力素子３０は、レーザ光を受光して、電力に変換する。光起電力素子３０は、例えば、シリコン又はペロブスカイト半導体を材料とする太陽電池であってよい。   The photovoltaic element 30 receives a laser beam and converts it into electric power. The photovoltaic element 30 may be, for example, a solar cell made of silicon or a perovskite semiconductor.

光起電力素子３０は、導波路１２が出力するレーザ光の波長に対応する光を効率的に電力に変換する素子であってよい。これにより、光起電力素子３０は、幅広いスペクトルを含む太陽光から直接電力に変換するよりも、効率的に光エネルギーを電力に変換することができる。   The photovoltaic element 30 may be an element that efficiently converts light corresponding to the wavelength of the laser light output from the waveguide 12 into electric power. Thereby, the photovoltaic element 30 can convert light energy into electric power more efficiently than directly converting sunlight including a wide spectrum into electric power.

このように、本実施形態によれば、発電装置１００は、導波路１２と、光起電力素子３０とを備える。光起電力素子３０は、導波路１２によって太陽光から生成されたレーザ光を受光して、レーザ光を電力に変換する。これにより、本実施形態に係る発電装置１００は、特定波長に対する適切な光起電力素子３０を用いることにより、太陽光を電力に直接変換する従来の太陽電池を上回るエネルギー変換効率で、太陽光から発電することができる。   As described above, according to the present embodiment, the power generation device 100 includes the waveguide 12 and the photovoltaic element 30. The photovoltaic element 30 receives the laser light generated from the sunlight by the waveguide 12, and converts the laser light into electric power. Accordingly, the power generation device 100 according to the present embodiment uses the appropriate photovoltaic element 30 for a specific wavelength, thereby achieving an energy conversion efficiency higher than that of a conventional solar cell that directly converts sunlight into electric power. It can generate electricity.

［発電装置の変形例］
図７は、変形例に係る発電装置２００の概略構成を示す図である。発電装置２００は、Ｎ台のレーザ装置１０−１〜１０−Ｎと、光起電力素子３０とを備えている。レーザ装置１０−１〜１０−Ｎの台数は、１以上の任意の台数であってよい。 [Modification of power generation device]
FIG. 7 is a diagram illustrating a schematic configuration of a power generation device 200 according to a modification. The power generation device 200 includes N laser devices 10-1 to 10 -N and a photovoltaic element 30. The number of laser devices 10-1 to 10-N may be one or more.

レーザ装置１０−１〜１０−Ｎは、それぞれ、第１実施形態に係るレーザ装置１０に対応する。以後、特に区別する必要がない場合は、レーザ装置１０−１〜１０−Ｎは、単にレーザ装置１０とも記載する。   The laser devices 10-1 to 10-N correspond to the laser device 10 according to the first embodiment, respectively. Hereinafter, the laser devices 10-1 to 10-N will be simply referred to as the laser device 10 unless it is particularly necessary to distinguish them.

図６に示す発電装置１００においては、光起電力素子３０は、基板１１上に配置されていたが、変形例に係る発電装置２００においては、光起電力素子３０は、レーザ装置１０の外部に配置されている。   In the power generator 100 shown in FIG. 6, the photovoltaic element 30 is disposed on the substrate 11, but in the power generator 200 according to the modification, the photovoltaic element 30 is located outside the laser device 10. Are located.

図７に示すように、レーザ装置１０−１〜１０−Ｎは、それぞれ、光ファイバ４０を介して、光起電力素子３０に接続されている。光ファイバ４０は、レーザ装置１０の導波路１２の端部１２Ｂと接続されている。   As shown in FIG. 7, each of the laser devices 10-1 to 10 -N is connected to the photovoltaic element 30 via the optical fiber 40. The optical fiber 40 is connected to the end 12 </ b> B of the waveguide 12 of the laser device 10.

図７に示すように、光ファイバ４０を介して、レーザ装置１０と光起電力素子３０とを接続することにより、光起電力素子３０の配置に自由度を持たせることができる。また、複数のレーザ装置１０−１〜１０−Ｎを光起電力素子３０に接続すれば、光起電力素子３０は、複数のレーザ光を受光することができるため、発電電力を増大させることができる。   As shown in FIG. 7, by connecting the laser device 10 and the photovoltaic element 30 via the optical fiber 40, the degree of freedom in the arrangement of the photovoltaic element 30 can be increased. In addition, if the plurality of laser devices 10-1 to 10-N are connected to the photovoltaic element 30, the photovoltaic element 30 can receive a plurality of laser beams, so that the generated power can be increased. it can.

このように、変形例に係る発電装置２００によれば、光起電力素子３０は、複数のレーザ装置１０−１〜１０−Ｎからレーザ光を受光することができる。これにより、変形例に係る発電装置２００は、レーザ光から変換する電力を増大させることができる。   As described above, according to the power generation device 200 according to the modified example, the photovoltaic element 30 can receive laser light from the plurality of laser devices 10-1 to 10-N. Thereby, the power generation device 200 according to the modified example can increase the power converted from the laser light.

本発明を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形及び修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。   Although the present invention has been described with reference to the drawings and embodiments, it should be noted that those skilled in the art can easily make various changes and modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention.

１０、２０ レーザ装置
１１、１１−１、１１−２ 基板
１２、１２−１、１２−２ 導波路
１２Ａ、１２Ｂ 端部
１３ 反射部材
３０ 光起電力素子
４０ 光ファイバ
１００、２００ 発電装置 10, 20 Laser device 11, 11-1, 11-2 Substrate 12, 12-1, 12-2 Waveguide 12A, 12B End 13 Reflecting member 30 Photovoltaic element 40 Optical fiber 100, 200 Power generation device

Claims (7)

太陽光によって励起可能なレーザ装置であって、
ペロブスカイト半導体を含む導波路を備え、
前記導波路は、渦巻き状の形状、又は、複数回折り返された形状の部分を含む、レーザ装置。 A laser device that can be excited by sunlight,
With a waveguide containing a perovskite semiconductor,
The laser device, wherein the waveguide includes a portion having a spiral shape or a plurality of bent shapes. 請求項１に記載のレーザ装置において、
基板をさらに備え、
前記導波路は、前記基板上に配置されている、レーザ装置。 The laser device according to claim 1,
Further comprising a substrate,
The laser device, wherein the waveguide is disposed on the substrate. 請求項２に記載のレーザ装置において、
前記基板は透明である、レーザ装置。 The laser device according to claim 2,
The laser device, wherein the substrate is transparent. 請求項３に記載のレーザ装置において、
前記基板はガラスである、レーザ装置。 The laser device according to claim 3,
The laser device, wherein the substrate is glass. 請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザ装置において、
レーザ光を反射する反射部材をさらに備え、
前記導波路の一方の端部が前記反射部材で覆われている、レーザ装置。 The laser device according to any one of claims 1 to 4,
Further comprising a reflecting member that reflects the laser light,
A laser device, wherein one end of the waveguide is covered with the reflection member. 請求項１から５のいずれか一項に記載のレーザ装置において、
ペロブスカイト半導体を含む他の導波路をさらに備え、
前記他の導波路は、
前記導波路の上方に位置し、
前記導波路の上方から見て、前記導波路からずれた位置に配置されている、レーザ装置。 The laser device according to any one of claims 1 to 5,
Further comprising another waveguide comprising a perovskite semiconductor,
The other waveguide is
Located above the waveguide,
A laser device disposed at a position shifted from the waveguide when viewed from above the waveguide. 請求項１から６のいずれか一項に記載のレーザ装置と、光起電力素子と、を備える発電装置であって、
前記光起電力素子は、前記レーザ装置から受光したレーザ光を電力に変換する、発電装置。 A laser device according to any one of claims 1 to 6, and a photovoltaic device, comprising:
The power generation device, wherein the photovoltaic element converts laser light received from the laser device into electric power.
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