JP2021151096A - Photoelectric conversion module - Google Patents

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哲也 本田
Tetsuya Honda
哲也 本田
望 田元
Nozomi Tamoto
望 田元
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Abstract

To suppress the decrease in the maximum power maintenance rate of a photoelectric conversion element in a photoelectric conversion module having the photoelectric conversion element.SOLUTION: The photoelectric conversion module has a photoelectric conversion element mounted on a substrate and a voltage control circuit that is connected to the photoelectric conversion element and controls a voltage to a load. When the maximum output voltage of the photoelectric conversion element is denoted as VMAX, a control voltage VA of the voltage control circuit is in a range of VA≤VMAX.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、光電変換モジュールに関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion module.

近年、化石燃料の代替エネルギーとして、又、地球温暖化対策として、光電変換素子の重要性が高まっている。特に最近では、電池交換や電源配線等が不要な自立型電源として幅広い応用が期待できることから、低照度の光でも効率よく発電できる室内向けの光電変換素子を有する光電変換モジュールが多くの注目を集めている。 In recent years, the importance of photoelectric conversion elements has been increasing as an alternative energy to fossil fuels and as a countermeasure against global warming. In particular, recently, since a wide range of applications can be expected as a self-supporting power source that does not require battery replacement or power supply wiring, a photoelectric conversion module having an indoor photoelectric conversion element that can efficiently generate electricity even with low-illuminance light has attracted a lot of attention. ing.

光電変換素子としては、例えば、アモルファスシリコン型太陽電池、有機薄膜太陽電池、ペロブスカイト型太陽電池、色素増感型太陽電池等が挙げられる。例えば、太陽電池セルを搭載した光電変換モジュールにおいて、短時間で負荷装置の動作を復帰させることができる回路構成について開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Examples of the photoelectric conversion element include an amorphous silicon type solar cell, an organic thin film type solar cell, a perovskite type solar cell, and a dye sensitized type solar cell. For example, in a photoelectric conversion module equipped with a solar cell, a circuit configuration capable of restoring the operation of a load device in a short time is disclosed (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、従来の光電変換モジュールでは、太陽電池セル等の光電変換素子が負荷に対して開放状態となったときの特性低下、具体的には光電変換素子の最大電力維持率の低下が生じるおそれがあった。 However, in the conventional photoelectric conversion module, there is a possibility that the characteristics of the photoelectric conversion element such as a solar cell are deteriorated when the photoelectric conversion element is opened to the load, specifically, the maximum power retention rate of the photoelectric conversion element is lowered. there were.

本発明は、光電変換素子を有する光電変換モジュールにおいて、光電変換素子の最大電力維持率の低下を抑制することを目的とする。 An object of the present invention is to suppress a decrease in the maximum power retention rate of a photoelectric conversion element in a photoelectric conversion module having a photoelectric conversion element.

本光電変換モジュールは、基板に実装された光電変換素子と、前記光電変換素子に接続され、負荷に対する電圧を制御する電圧制御回路と、を有し、前記光電変換素子の最大出力電圧をVMAXとしたときに、前記電圧制御回路の制御電圧Vは、V≦VMAXの範囲内である。 This photoelectric conversion module includes a photoelectric conversion element mounted on the substrate, is connected to the photoelectric conversion element includes a voltage control circuit for controlling the voltage to the load, and the maximum output voltage of the photoelectric conversion element V MAX The control voltage VA of the voltage control circuit is within the range of VA ≤ V MAX.

開示の技術によれば、光電変換素子を有する光電変換モジュールにおいて、光電変換素子の最大電力維持率の低下を抑制できる。 According to the disclosed technique, in a photoelectric conversion module having a photoelectric conversion element, it is possible to suppress a decrease in the maximum power retention rate of the photoelectric conversion element.

第1実施形態に係る光電変換モジュールを例示する平面図である。It is a top view which illustrates the photoelectric conversion module which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る光電変換モジュールを例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the photoelectric conversion module which concerns on 1st Embodiment. 光電変換素子の発電部を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the power generation part of a photoelectric conversion element. 第1実施形態に係る光電変換モジュールが有する回路について説明する図である。It is a figure explaining the circuit which the photoelectric conversion module which concerns on 1st Embodiment has. スイッチ制御回路及び電圧制御回路のタイムチャートの一例である。This is an example of a time chart of a switch control circuit and a voltage control circuit. 光電変換素子の短絡/開放による最大電力維持率を例示する図である。It is a figure which illustrates the maximum power retention rate by short-circuiting / opening of a photoelectric conversion element. 第1実施形態の変形例1に係る光電変換モジュールが有する回路について説明する図である。It is a figure explaining the circuit which the photoelectric conversion module which concerns on the modification 1 of 1st Embodiment have. 電圧制御回路のOUT/OUT1のタイムチャートの一例である。This is an example of the OUT / OUT1 time chart of the voltage control circuit.

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, modes for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components may be designated by the same reference numerals and duplicate description may be omitted.

〈第1実施形態〉
図1は、第1実施形態に係る光電変換モジュールを例示する平面図である。図2は、第1実施形態に係る光電変換モジュールを例示する断面図であり、図1のA−A線に沿う断面を示している。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a plan view illustrating the photoelectric conversion module according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the photoelectric conversion module according to the first embodiment, and shows a cross section taken along the line AA of FIG.

図1及び図2を参照すると、光電変換モジュール1は、基板10と、複数の光電変換素子20と、ソケット31及び32と、雄型コネクタ41及び42と、雌型コネクタ51及び52とを有している。複数の光電変換素子20は、並列に接続されている。本実施形態では、3つの光電変換素子20が接続されている例を示すが、光電変換モジュール1は1つ以上の光電変換素子20を有していればよく、接続する光電変換素子20の個数は任意としてよい。 Referring to FIGS. 1 and 2, the photoelectric conversion module 1 includes a substrate 10, a plurality of photoelectric conversion elements 20, sockets 31 and 32, male connectors 41 and 42, and female connectors 51 and 52. doing. The plurality of photoelectric conversion elements 20 are connected in parallel. In the present embodiment, an example in which three photoelectric conversion elements 20 are connected is shown, but the photoelectric conversion module 1 may have one or more photoelectric conversion elements 20, and the number of photoelectric conversion elements 20 to be connected. May be optional.

基板10は、光電変換素子20、ソケット31及び32、雄型コネクタ41及び42、雌型コネクタ51及び52等を実装する基板であり、これらの部品を実装するランドや、これらの部品の必要な部分を電気的に接続する配線パターンを有している。基板10としては、例えば、樹脂基板(ガラスエポキシ基板等)、シリコン基板、セラミック基板等が適宜用いられる。 The substrate 10 is a substrate on which the photoelectric conversion element 20, the sockets 31 and 32, the male connectors 41 and 42, the female connectors 51 and 52, and the like are mounted. It has a wiring pattern that electrically connects the parts. As the substrate 10, for example, a resin substrate (glass epoxy substrate or the like), a silicon substrate, a ceramic substrate or the like is appropriately used.

本実施形態では、一例として、基板10の平面形状を矩形として以下の説明を行う。但し、基板10の平面形状は、矩形には限定されない。なお、平面視とは、対象物を基板10の上面10aの法線方向から視ることを指し、平面形状とは、対象物を基板10の上面10aの法線方向から視た形状を指す。 In the present embodiment, as an example, the following description will be given with the planar shape of the substrate 10 as a rectangle. However, the planar shape of the substrate 10 is not limited to a rectangle. The plan view means that the object is viewed from the normal direction of the upper surface 10a of the substrate 10, and the planar shape refers to the shape of the object viewed from the normal direction of the upper surface 10a of the substrate 10.

光電変換素子20は、基板21と、発電部22と、基板23とを有しており、発電部22は基板21と基板23に上下方向から挟まれている。発電部22の周囲が樹脂等に封止されてもよい。 The photoelectric conversion element 20 includes a substrate 21, a power generation unit 22, and a substrate 23, and the power generation unit 22 is sandwiched between the substrate 21 and the substrate 23 from above and below. The periphery of the power generation unit 22 may be sealed with a resin or the like.

光電変換素子20は、受光面を上側(基板10の上面10aと対向しない側)に向けて、基板10の上面10aに実装されている。基板23は透明であり、基板23を介して太陽光等が発電部22の受光面に入射する。基板21及び23は、例えば、ガラスである。光電変換素子20は、正側端子24(+端子)及び負側端子25(−端子)を有している。 The photoelectric conversion element 20 is mounted on the upper surface 10a of the substrate 10 with the light receiving surface facing upward (the side not facing the upper surface 10a of the substrate 10). The substrate 23 is transparent, and sunlight or the like is incident on the light receiving surface of the power generation unit 22 through the substrate 23. The substrates 21 and 23 are, for example, glass. The photoelectric conversion element 20 has a positive terminal 24 (+ terminal) and a negative terminal 25 (− terminal).

光電変換素子20は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子であり、例えば、太陽電池やフォトダイオード等が挙げられる。太陽電池としては、例えば、アモルファスシリコン型太陽電池、有機薄膜太陽電池、ペロブスカイト型太陽電池、色素増感型太陽電池等が挙げられる。 The photoelectric conversion element 20 is an element that converts light energy into electrical energy, and examples thereof include a solar cell and a photodiode. Examples of the solar cell include an amorphous silicon type solar cell, an organic thin film type solar cell, a perovskite type solar cell, a dye sensitized type solar cell, and the like.

これらの中でも、色素増感型太陽電池は、従来の印刷手段を用いて製造できるため、低コスト化に有利である点で好ましい。又、特に、色素増感型太陽電池を構成するホール輸送層として固体材料を使用した固体型色素増感型太陽電池は、荷重に対して高い耐久性を維持できる点で好ましい。 Among these, the dye-sensitized solar cell is preferable in that it is advantageous in cost reduction because it can be manufactured by using a conventional printing means. Further, in particular, a solid dye-sensitized solar cell in which a solid material is used as the hole transport layer constituting the dye-sensitized solar cell is preferable because it can maintain high durability against a load.

ここでは、一例として、光電変換素子20が色素増感型太陽電池である場合の発電部の断面構造を示す。図3は、光電変換素子の発電部を例示する断面図である。光電変換素子20が色素増感型太陽電池である場合、発電部22は、例えば、図3に示す断面構造である。 Here, as an example, the cross-sectional structure of the power generation unit when the photoelectric conversion element 20 is a dye-sensitized solar cell is shown. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a power generation unit of the photoelectric conversion element. When the photoelectric conversion element 20 is a dye-sensitized solar cell, the power generation unit 22 has, for example, the cross-sectional structure shown in FIG.

図3に示す発電部22は、基板221上に第1電極222が形成され、第1電極222上にホールブロッキング層223が形成され、ホールブロッキング層223上に電子輸送層224が形成され、電子輸送層224における電子輸送性材料に光増感化合物225が吸着し、第1電極222と対向する第2電極227との間にホール輸送層226が挟み込まれた構成の例である。第1電極222は、例えば、リード線等より正側端子24に接続され、第2電極227は、例えば、リード線等より負側端子25に接続される。以下、発電部22について、詳細に説明する。 In the power generation unit 22 shown in FIG. 3, a first electrode 222 is formed on the substrate 221 and a hole blocking layer 223 is formed on the first electrode 222, an electron transport layer 224 is formed on the hole blocking layer 223, and electrons are formed. This is an example of a configuration in which the photosensitizing compound 225 is adsorbed on the electron transporting material in the transport layer 224, and the hole transport layer 226 is sandwiched between the first electrode 222 and the second electrode 227 facing the first electrode 222. The first electrode 222 is connected to the positive terminal 24 from the lead wire or the like, and the second electrode 227 is connected to the negative terminal 25 from the lead wire or the like, for example. Hereinafter, the power generation unit 22 will be described in detail.

[基板]
基板221としては、特に制限はなく、公知のものを用いることができる。基板221は透明な材質のものが好ましく、例えば、ガラス、透明プラスチック板、透明プラスチック膜、無機物透明結晶体等が挙げられる。
[substrate]
The substrate 221 is not particularly limited, and known ones can be used. The substrate 221 is preferably made of a transparent material, and examples thereof include glass, a transparent plastic plate, a transparent plastic film, and an inorganic transparent crystal.

[第1電極]
第1電極222としては、可視光に対して透明な導電性物質であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択でき、通常の光電変換素子、或いは液晶パネル等に用いられる公知のものを使用できる。
[First electrode]
The first electrode 222 is not particularly limited as long as it is a conductive substance that is transparent to visible light, and can be appropriately selected according to the purpose, and a known one used for a normal photoelectric conversion element, a liquid crystal panel, or the like is used. Can be used.

第1電極222の材料としては、例えば、インジウム・スズ酸化物(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、インジウム・亜鉛酸化物、ニオブ・チタン酸化物、グラフェン等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the material of the first electrode 222 include indium tin oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), antimony-doped tin oxide (ATO), indium zinc oxide, niobium titanium oxide, graphene and the like. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

第1電極222の厚みは、5nm〜100μmが好ましく、50nm〜10μmがより好ましい。 The thickness of the first electrode 222 is preferably 5 nm to 100 μm, more preferably 50 nm to 10 μm.

又、第1電極222は一定の硬性を維持するため、可視光に透明な材質からなる基板221上に設けることが好ましい。なお、第1電極222と基板221とが一体となっている公知のものを用いることもでき、例えば、FTOコートガラス、ITOコートガラス、酸化亜鉛添加アルミニウムコートガラス、FTOコート透明プラスチック膜、ITOコート透明プラスチック膜等が挙げられる。 Further, in order to maintain a constant hardness, the first electrode 222 is preferably provided on a substrate 221 made of a material transparent to visible light. A known one in which the first electrode 222 and the substrate 221 are integrated can also be used. For example, FTO coated glass, ITO coated glass, zinc oxide-added aluminum coated glass, FTO coated transparent plastic film, and ITO coating can be used. Examples include a transparent plastic film.

[ホールブロッキング層]
ホールブロッキング層223は、電解質が電極と接して、電解質中のホールと電極表面の電子が再結合(所謂、逆電子移動)することによる電力低下を抑制するために設けられる。ホールブロッキング層223の効果は、固体型色素増感型太陽電池において特に顕著である。これは、電解液を用いた湿式色素増感型太陽電池と比較して、有機ホール輸送材料等を用いた固体型色素増感型太陽電池はホール輸送材料中のホールと電極表面の電子の再結合(逆電子移動)速度が速いことに起因している。
[Hole blocking layer]
The hole blocking layer 223 is provided in order to suppress a decrease in power due to the electrolyte coming into contact with the electrode and the electrons in the electrolyte recombining (so-called reverse electron transfer) with the holes on the electrode surface. The effect of the whole blocking layer 223 is particularly remarkable in the solid dye-sensitized solar cell. This is because compared with the wet dye-sensitized solar cell using the electrolytic solution, the solid dye-sensitized solar cell using the organic hole transport material or the like regenerates the electrons in the hole and the electrode surface in the hole transport material. This is due to the high bonding (reverse electron transfer) speed.

ホールブロッキング層223は、チタン原子とニオブ原子を含む金属酸化物を含有することが好ましい。必要に応じて、その他の金属原子が含まれていてもよいが、チタン原子とニオブ原子からなる金属酸化物であることが好ましい。ホールブロッキング層223は、可視光に対して透明であることが好ましく、又、ホールブロッキング層としての機能を得るために、ホールブロッキング層223は緻密であることが好ましい。 The whole blocking layer 223 preferably contains a metal oxide containing titanium atoms and niobium atoms. If necessary, other metal atoms may be contained, but a metal oxide composed of titanium atoms and niobium atoms is preferable. The hole blocking layer 223 is preferably transparent to visible light, and the hole blocking layer 223 is preferably dense in order to obtain a function as a hole blocking layer.

ホールブロッキング層223の平均厚みは、1,000nm以下が好ましく、0.5nm以上500nm以下がより好ましい。平均厚みが0.5nm以上500nm以下の範囲であれば透明導電膜(第1電極222)への電子の移動を妨げることなく、逆電子移動を防ぐことができ、光電変換効率を向上させることができる。又、平均厚みが、0.5nm未満であると、膜密度が低くなり、逆電子移動を十分防ぐことができない。一方、平均厚みが、500nmを超えると、内部応力が高まりクラックが発生しやすくなる。 The average thickness of the hole blocking layer 223 is preferably 1,000 nm or less, more preferably 0.5 nm or more and 500 nm or less. When the average thickness is in the range of 0.5 nm or more and 500 nm or less, the back electron transfer can be prevented without hindering the electron transfer to the transparent conductive film (first electrode 222), and the photoelectric conversion efficiency can be improved. can. Further, if the average thickness is less than 0.5 nm, the film density becomes low and the back electron transfer cannot be sufficiently prevented. On the other hand, when the average thickness exceeds 500 nm, the internal stress increases and cracks are likely to occur.

[電子輸送層]
電子輸送層224は、例えば多孔質状の層として、ホールブロッキング層223上に形成される。電子輸送層224は、半導体微粒子等の電子輸送性材料を含み、電子輸送性材料は後述する光増感化合物225が吸着されていることが好ましい。
[Electron transport layer]
The electron transport layer 224 is formed on the hole blocking layer 223, for example, as a porous layer. It is preferable that the electron transport layer 224 contains an electron transport material such as semiconductor fine particles, and the photosensitizing compound 225, which will be described later, is adsorbed on the electron transport material.

電子輸送性材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、ロッド状やチューブ状等の半導体材料が好ましい。以下、半導体微粒子を例として挙げて説明する場合があるが、これに限られるわけではない。 The electron transporting material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but a semiconductor material such as a rod shape or a tube shape is preferable. Hereinafter, the semiconductor fine particles may be described as an example, but the description is not limited to this.

又、電子輸送層224は単層であっても多層であってもよい。多層の場合、粒径の異なる半導体微粒子の分散液を多層塗布することも、種類の異なる半導体や、樹脂、添加剤の組成が異なる塗布層を多層塗布することもできる。一度の塗布で膜厚が不足する場合には、多層塗布は有効な手段である。 Further, the electron transport layer 224 may be a single layer or a multi-layer. In the case of multiple layers, dispersions of semiconductor fine particles having different particle sizes can be applied in multiple layers, or different types of semiconductors, resins, and coating layers having different composition of additives can be applied in multiple layers. Multilayer coating is an effective means when the film thickness is insufficient after one coating.

半導体としては、特に制限はなく、公知のものを使用できる。具体的には、シリコン、ゲルマニウムのような単体半導体、もしくは金属のカルコゲニドに代表される化合物半導体又はペロブスカイト構造を有する化合物等を挙げることができる。 The semiconductor is not particularly limited, and known semiconductors can be used. Specific examples thereof include elemental semiconductors such as silicon and germanium, compound semiconductors typified by metallic chalcogenides, and compounds having a perovskite structure.

半導体微粒子の粒径は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、一次粒子の平均粒径は1nm〜100nmが好ましく、5nm〜50nmがより好ましい。又、より大きい平均粒径の半導体微粒子を混合或いは積層して入射光を散乱させる効果により、効率を向上させることも可能である。この場合の半導体の平均粒径は50nm〜500nmが好ましい。 The particle size of the semiconductor fine particles is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but the average particle size of the primary particles is preferably 1 nm to 100 nm, more preferably 5 nm to 50 nm. It is also possible to improve efficiency by the effect of mixing or laminating semiconductor fine particles having a larger average particle size to scatter incident light. In this case, the average particle size of the semiconductor is preferably 50 nm to 500 nm.

一般的に、電子輸送層224の厚みが増大するほど単位投影面積当たりの担持光増感化合物の量も増えるため光の捕獲率が高くなるが、注入された電子の拡散距離も増えるため電荷の再結合によるロスも大きくなってしまう。そのため、電子輸送層224の厚みは、100nm〜100μmが好ましく、100nm〜50μmがより好ましく、100nm〜10μmが更に好ましい。 Generally, as the thickness of the electron transport layer 224 increases, the amount of the supported photosensitizer compound per unit projected area also increases, so that the light capture rate increases, but the diffusion distance of the injected electrons also increases, so that the charge is charged. The loss due to recombination also increases. Therefore, the thickness of the electron transport layer 224 is preferably 100 nm to 100 μm, more preferably 100 nm to 50 μm, and even more preferably 100 nm to 10 μm.

[光増感化合物]
変換効率の更なる向上のため、電子輸送層224は、光増感化合物225が吸着された電子輸送性材料を含むことが好ましい。光増感化合物225の具体例については、例えば、特許第6249093号に詳細に述べられている。
[Photosensitizer compound]
In order to further improve the conversion efficiency, the electron transport layer 224 preferably contains an electron transport material on which the photosensitizing compound 225 is adsorbed. Specific examples of the photosensitizer compound 225 are described in detail in, for example, Japanese Patent No. 6249093.

電子輸送層224(電子輸送性材料)に光増感化合物225を吸着させる方法としては、光増感化合物225の溶液中或いは分散液中に電子輸送層224を含有する電子集電電極(基板221、第1電極222、ホールブロッキング層223が形成された電極)を浸漬する方法が挙げられる。この他にも、溶液或いは分散液を電子輸送層224に塗布して吸着させる方法を用いることができる。 As a method of adsorbing the photosensitizing compound 225 on the electron transporting layer 224 (electron transporting material), an electron collecting electrode (board 221) containing the electron transporting layer 224 in a solution or a dispersion of the photosensitizing compound 225. , The method of immersing the first electrode 222 and the electrode on which the hole blocking layer 223 is formed). In addition to this, a method of applying a solution or a dispersion liquid to the electron transport layer 224 and adsorbing it can be used.

前者の場合、浸漬法、ディップ法、ローラ法、エアーナイフ法等を用いることができる。後者の場合、ワイヤーバー法、スライドホッパー法、エクストルージョン法、カーテン法、スピン法、スプレー法等を用いることができる。 In the former case, a dipping method, a dip method, a roller method, an air knife method, or the like can be used. In the latter case, the wire bar method, the slide hopper method, the extrusion method, the curtain method, the spin method, the spray method and the like can be used.

又、二酸化炭素等を用いた超臨界流体中で吸着させても構わない。 Further, it may be adsorbed in a supercritical fluid using carbon dioxide or the like.

光増感化合物225を吸着させる際、縮合剤を併用してもよい。縮合剤は、無機物表面に物理的或いは化学的に光増感化合物225と電子輸送性材料とが結合すると思われる触媒的作用をするもの、又は化学量論的に作用し、化学平衡を有利に移動させるものの何れであってもよい。 When adsorbing the photosensitizer compound 225, a condensing agent may be used in combination. The condensing agent acts catalytically on the surface of the inorganic substance, which is thought to physically or chemically bond the photosensitizing compound 225 and the electron-transporting material, or acts stoichiometrically to favor chemical equilibrium. It may be any of those to be moved.

[ホール輸送層]
ホール輸送層226には、酸化還元対を有機溶媒に溶解した電解液、酸化還元対を有機溶媒に溶解した液体をポリマーマトリックスに含浸したゲル電解質、酸化還元対を含有する溶融塩、固体電解質、無機ホール輸送材料、有機ホール輸送材料等が用いられる。これらの中でも、有機ホール輸送材料が好ましい。なお、以下、有機ホール輸送材料を例として説明する箇所があるが、これに限られるものではない。
[Hall transport layer]
The hole transport layer 226 includes an electrolytic solution in which a redox pair is dissolved in an organic solvent, a gel electrolyte in which a polymer matrix is impregnated with a liquid in which a redox pair is dissolved in an organic solvent, a molten salt containing a redox pair, and a solid electrolyte. Inorganic hole transport materials, organic hole transport materials, etc. are used. Among these, an organic hole transport material is preferable. In the following, there is a section where the organic hole transport material is described as an example, but the present invention is not limited to this.

ホール輸送層226は、単一材料からなる単層構造でも、複数の化合物からなる積層構造でも構わない。積層構造の場合、第2電極227に近いホール輸送層226に高分子材料を用いることが好ましい。製膜性に優れる高分子材料を用いることで多孔質状の電子輸送層224の表面をより平滑化でき、光電変換特性を向上できる。 The hole transport layer 226 may have a single layer structure made of a single material or a laminated structure made of a plurality of compounds. In the case of a laminated structure, it is preferable to use a polymer material for the hole transport layer 226 near the second electrode 227. By using a polymer material having excellent film-forming properties, the surface of the porous electron transport layer 224 can be further smoothed, and the photoelectric conversion characteristics can be improved.

又、高分子材料は多孔質状の電子輸送層224内部へ浸透しにくいことから、多孔質状の電子輸送層224表面の被覆に優れ、電極を設ける際の短絡防止にも効果を発揮するため、より高い性能を得ることが可能となる。 Further, since the polymer material does not easily penetrate into the porous electron transport layer 224, it is excellent in covering the surface of the porous electron transport layer 224 and is effective in preventing a short circuit when the electrode is provided. , It is possible to obtain higher performance.

単一で用いられる単層構造において用いられる有機ホール輸送材料としては、特に制限はなく、公知の有機ホール輸送性化合物が用いられる。 The organic hole transporting material used in the single layer structure used alone is not particularly limited, and a known organic hole transporting compound is used.

ホール輸送層226の厚みについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、多孔質状の電子輸送層224の細孔に入り込んだ構造を有することが好ましく、電子輸送層224上に0.01μm以上がより好ましく、0.1μm〜10μmが更に好ましい。 The thickness of the hole transport layer 226 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but it is preferable that the hole transport layer 226 has a structure that penetrates into the pores of the porous electron transport layer 224, and is placed on the electron transport layer 224. 0.01 μm or more is more preferable, and 0.1 μm to 10 μm is further preferable.

[第2電極]
第2電極227は、ホール輸送層226上に、又はホール輸送層226における金属酸化物上に形成できる。又、第2電極227は、第1電極222と同様のものを用いることができ、強度や密封性が充分に保たれるような構成では支持体は必ずしも必要ではない。
[Second electrode]
The second electrode 227 can be formed on the hole transport layer 226 or on the metal oxide in the hole transport layer 226. Further, as the second electrode 227, the same one as that of the first electrode 222 can be used, and the support is not always necessary in the configuration in which the strength and the sealing property are sufficiently maintained.

第2電極227の材料としては、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム等の金属、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェン等の炭素系化合物、ITO、FTO、ATO等の導電性金属酸化物、ポリチオフェン、ポリアニリン等の導電性高分子等が挙げられる。 Examples of the material of the second electrode 227 include metals such as platinum, gold, silver, copper and aluminum, carbon-based compounds such as graphite, fullerene, carbon nanotubes and graphene, and conductive metal oxides such as ITO, FTO and ATO. , Polythiophene, conductive polymers such as polyaniline and the like.

第2電極227の膜厚については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。第2電極227は、用いられる材料の種類やホール輸送層226の種類により、適宜ホール輸送層226上に塗布、ラミネート、蒸着、CVD、貼り合わせ等の手法により形成可能である。 The film thickness of the second electrode 227 is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. The second electrode 227 can be formed on the hole transport layer 226 by a method such as coating, laminating, vapor deposition, CVD, or laminating as appropriate, depending on the type of material used and the type of the hole transport layer 226.

なお、発電部22が光電変換するためには、第1電極222及び第2電極227の少なくとも一方は実質的に透明でなければならない。図3の例では、第1電極222側が透明であるため、太陽光等を第1電極222側から入射させる。 In order for the power generation unit 22 to perform photoelectric conversion, at least one of the first electrode 222 and the second electrode 227 must be substantially transparent. In the example of FIG. 3, since the first electrode 222 side is transparent, sunlight or the like is incident from the first electrode 222 side.

すなわち、光電変換モジュール1では、第1電極222が基板23側に位置するように、発電部22を基板21と基板23との間に配置する。この場合、第2電極227側には光を反射させる材料を使用することが好ましく、例えば、金属、導電性酸化物を蒸着したガラス、プラスチック、金属薄膜等が用いられる。又、入射光側に反射防止層を設けることも有効な手段である。 That is, in the photoelectric conversion module 1, the power generation unit 22 is arranged between the substrate 21 and the substrate 23 so that the first electrode 222 is located on the substrate 23 side. In this case, it is preferable to use a material that reflects light on the second electrode 227 side, and for example, metal, glass on which a conductive oxide is vapor-deposited, plastic, a metal thin film, or the like is used. It is also an effective means to provide an antireflection layer on the incident light side.

発電部22を有する光電変換素子20は、室内光のような微弱な入射光の場合であっても、良好な変換効率を得ることができる。 The photoelectric conversion element 20 having the power generation unit 22 can obtain good conversion efficiency even in the case of weak incident light such as indoor light.

図1及び図2の説明に戻り、基板10には、光電変換素子20の正側端子24及び負側端子25と接続可能なソケット31及び32が実装されている。そして、光電変換素子20は、ソケット31及び32を介して、着脱可能な状態で基板10に実装されている。 Returning to the description of FIGS. 1 and 2, the substrate 10 is mounted with sockets 31 and 32 that can be connected to the positive terminal 24 and the negative terminal 25 of the photoelectric conversion element 20. The photoelectric conversion element 20 is mounted on the substrate 10 in a detachable state via the sockets 31 and 32.

詳細には、ソケット31及び32は、平面視で基板10の短辺方向と略平行に、基板10の上面10aに所定間隔で実装されている。ソケット31は、光電変換素子20の正側端子24が挿入される挿入孔311を有しており、例えば、基板10に設けられた貫通孔に挿入されている。ソケット32は、光電変換素子20の負側端子25が挿入される挿入孔を有しており、例えば、基板10に設けられた貫通孔に挿入されている。 Specifically, the sockets 31 and 32 are mounted on the upper surface 10a of the substrate 10 at predetermined intervals substantially parallel to the short side direction of the substrate 10 in a plan view. The socket 31 has an insertion hole 311 into which the positive terminal 24 of the photoelectric conversion element 20 is inserted, and is inserted into, for example, a through hole provided in the substrate 10. The socket 32 has an insertion hole into which the negative terminal 25 of the photoelectric conversion element 20 is inserted, and is inserted into, for example, a through hole provided in the substrate 10.

ソケット31の挿入孔311に光電変換素子20の正側端子24が挿入され、ソケット32の挿入孔に光電変換素子20の負側端子25が挿入され、光電変換素子20とソケット31及び32とが電気的及び機械的に接続されている。 The positive terminal 24 of the photoelectric conversion element 20 is inserted into the insertion hole 311 of the socket 31, the negative terminal 25 of the photoelectric conversion element 20 is inserted into the insertion hole of the socket 32, and the photoelectric conversion element 20 and the sockets 31 and 32 are inserted. It is electrically and mechanically connected.

光電変換素子20の正側端子24及び負側端子25が設けられている側と反対側において、基板21は接着層60を介して基板10の上面10aに固定されている。接着層60としては、例えば、樹脂系の接着剤や両面テープ等が挙げられる。光電変換素子20の交換等のメンテナンス性を考慮して、接着層60の接着力を設定することが好ましい。 The substrate 21 is fixed to the upper surface 10a of the substrate 10 via the adhesive layer 60 on the side opposite to the side where the positive terminal 24 and the negative terminal 25 of the photoelectric conversion element 20 are provided. Examples of the adhesive layer 60 include a resin-based adhesive and double-sided tape. It is preferable to set the adhesive force of the adhesive layer 60 in consideration of maintainability such as replacement of the photoelectric conversion element 20.

このように、光電変換素子20を着脱可能な状態で基板10に実装することで、光電変換素子20に劣化や破損等の不具合が生じた場合に、容易に交換できる。 By mounting the photoelectric conversion element 20 on the substrate 10 in a detachable state in this way, if the photoelectric conversion element 20 is deteriorated or damaged, it can be easily replaced.

但し、上記の説明は光電変換素子20の実装方法の一例であり、必要に応じて、ソケット31及び32を用いず、光電変換素子20の正側端子24及び負側端子25を、はんだ等により、基板10のランドに接続してもよい。或いは、ソケット31及び32に代えて、2つの挿入孔を備えた1つのソケットを用いてもよい。 However, the above description is an example of a mounting method of the photoelectric conversion element 20, and if necessary, the positive terminal 24 and the negative terminal 25 of the photoelectric conversion element 20 are soldered or the like without using the sockets 31 and 32. , May be connected to the land of the substrate 10. Alternatively, instead of the sockets 31 and 32, one socket having two insertion holes may be used.

又、基板21を基板10に代用することもでき、この場合、ソケット31及び32は不要となる。又、基板21がガラスの場合、発電部22とは反対側のガラス表面上に配線パターンを形成することで、後述する蓄電素子71及び72、スイッチ制御回路73、電圧制御回路74等を実装することも可能である。更に、基板21をガラス加工することで、雌型コネクタや雄型コネクタを形成することも可能である。このようにすることで、ソケット31及び32の設置を省くこができ、光電変換モジュール1の小型化を実現できる。 Further, the substrate 21 can be substituted for the substrate 10, and in this case, the sockets 31 and 32 are unnecessary. When the substrate 21 is glass, the power storage elements 71 and 72, the switch control circuit 73, the voltage control circuit 74, and the like, which will be described later, are mounted by forming a wiring pattern on the glass surface on the side opposite to the power generation unit 22. It is also possible. Further, by processing the substrate 21 with glass, it is possible to form a female connector or a male connector. By doing so, the installation of the sockets 31 and 32 can be omitted, and the photoelectric conversion module 1 can be miniaturized.

雄型コネクタ41及び42は、平面視で基板10の長辺方向と略平行に、基板10の下面10bの側面10c側に所定間隔で実装されている。雄型コネクタ41及び42は、例えば、配線パターンを介して光電変換素子20と電気的に接続された雄型端子と、雄型端子を保持する雄型ハウジングとを備えており、雌型コネクタに挿入する側を基板10の外側(図1では左側)に向けて、基板10の下面10bに実装されている。 The male connectors 41 and 42 are mounted on the side surface 10c side of the lower surface 10b of the substrate 10 at predetermined intervals substantially parallel to the long side direction of the substrate 10 in a plan view. The male connectors 41 and 42 include, for example, a male terminal electrically connected to the photoelectric conversion element 20 via a wiring pattern and a male housing that holds the male terminal. It is mounted on the lower surface 10b of the substrate 10 with the insertion side facing the outside of the substrate 10 (the left side in FIG. 1).

雄型コネクタ41及び42は、例えば、はんだにより、基板10の下面10bに設けられたランドと電気的及び機械的に接続されている。平面視において、雄型コネクタ41及び42の一部は、基板10の側面10cから外側に突起しており、突起した部分は、他の光電変換モジュール1の雌型コネクタ51及び52に挿入可能である。 The male connectors 41 and 42 are electrically and mechanically connected to the land provided on the lower surface 10b of the substrate 10 by soldering, for example. In a plan view, a part of the male connectors 41 and 42 protrudes outward from the side surface 10c of the substrate 10, and the protruding part can be inserted into the female connectors 51 and 52 of the other photoelectric conversion module 1. be.

雌型コネクタ51及び52は、平面視で基板10の長辺方向と略平行に、基板10の下面10bの側面10d側に所定間隔で実装されている。雌型コネクタ51及び52は、例えば、配線パターンを介して光電変換素子20と電気的に接続された雌型端子と、雌型端子を保持する雌型ハウジングとを備えており、雄型コネクタが挿入される側を基板10の外側(図1では右側)に向けて、基板10の下面10bに実装されている。 The female connectors 51 and 52 are mounted on the side surface 10d side of the lower surface 10b of the substrate 10 at predetermined intervals in a plan view substantially parallel to the long side direction of the substrate 10. The female connectors 51 and 52 include, for example, a female terminal electrically connected to the photoelectric conversion element 20 via a wiring pattern and a female housing for holding the female terminal. It is mounted on the lower surface 10b of the substrate 10 with the side to be inserted facing the outside of the substrate 10 (the right side in FIG. 1).

雌型コネクタ51及び52は、例えば、はんだにより、基板10の下面10bに設けられたランドと電気的及び機械的に接続されている。平面視において、雌型コネクタ51及び52は、基板10の側面10dから外側に突起していないが、他の光電変換モジュール1の雄型コネクタ41及び42との接続に支障がない程度に、側面10dから外側に突起してもよい。或いは、雌型コネクタ51及び52は、他の光電変換モジュール1の雄型コネクタ41及び42との接続に支障がない程度に、側面10dから基板10の内側に入り込んでもよい。 The female connectors 51 and 52 are electrically and mechanically connected to the lands provided on the lower surface 10b of the substrate 10 by soldering, for example. In a plan view, the female connectors 51 and 52 do not project outward from the side surface 10d of the substrate 10, but the side surfaces are provided to such an extent that the connection with the male connectors 41 and 42 of the other photoelectric conversion module 1 is not hindered. It may protrude outward from 10d. Alternatively, the female connectors 51 and 52 may enter the inside of the substrate 10 from the side surface 10d to the extent that the connection with the male connectors 41 and 42 of the other photoelectric conversion module 1 is not hindered.

このように、雄型コネクタ41は雌型コネクタ51に挿入可能な形状であり、雄型コネクタ41が雌型コネクタ51に挿入されると、雄型コネクタ41の雄型端子と雌型コネクタ51の雌型端子とがコンタクトし、両者は電気的に接続される。 As described above, the male connector 41 has a shape that can be inserted into the female connector 51, and when the male connector 41 is inserted into the female connector 51, the male terminal of the male connector 41 and the female connector 51 The female terminal is in contact and both are electrically connected.

同様に、雄型コネクタ42は雌型コネクタ52に挿入可能な形状であり、雄型コネクタ42が雌型コネクタ52に挿入されると、雄型コネクタ42の雄型端子と雌型コネクタ52の雌型端子とがコンタクトし、両者は電気的に接続される。 Similarly, the male connector 42 has a shape that can be inserted into the female connector 52, and when the male connector 42 is inserted into the female connector 52, the male terminal of the male connector 42 and the female of the female connector 52 are female. The mold terminals are in contact and both are electrically connected.

又、雄型コネクタ41と雄型コネクタ42のピッチは、雌型コネクタ51と雌型コネクタ52のピッチと等しい。 Further, the pitch of the male connector 41 and the male connector 42 is equal to the pitch of the female connector 51 and the female connector 52.

但し、雄型コネクタ41が雌型コネクタ51に挿入可能であり、雄型コネクタ42が雌型コネクタ52に挿入可能であれば、雄型コネクタ41と42の形状や大きさ等が同一であるか否か、雌型コネクタ51と52の形状や大きさが同一であるか否かは問わない。 However, if the male connector 41 can be inserted into the female connector 51 and the male connector 42 can be inserted into the female connector 52, are the shapes and sizes of the male connector 41 and 42 the same? It does not matter whether or not the female connectors 51 and 52 have the same shape and size.

雄型コネクタ41及び42と雌型コネクタ51及び52とは、上記のような関係である。そのため、光電変換モジュール1の雄型コネクタ41及び42は、光電変換モジュール1の一方側に配置される他の光電変換モジュール1の雌型コネクタ51及び52と電気的及び機械的に接続可能である。又、光電変換モジュール1の雌型コネクタ51及び52は、光電変換モジュール1の他方側に配置される他の光電変換モジュール1の雄型コネクタ41及び42と電気的及び機械的に接続可能である。 The male connectors 41 and 42 and the female connectors 51 and 52 have the above-mentioned relationship. Therefore, the male connectors 41 and 42 of the photoelectric conversion module 1 can be electrically and mechanically connected to the female connectors 51 and 52 of the other photoelectric conversion module 1 arranged on one side of the photoelectric conversion module 1. .. Further, the female connectors 51 and 52 of the photoelectric conversion module 1 can be electrically and mechanically connected to the male connectors 41 and 42 of the other photoelectric conversion module 1 arranged on the other side of the photoelectric conversion module 1. ..

但し、複数の光電変換モジュール1を相互に接続する必要がない場合には、雄型コネクタ41及び42並びに雌型コネクタ51及び52を基板10に設けなくてもよい。 However, when it is not necessary to connect the plurality of photoelectric conversion modules 1 to each other, the male connectors 41 and 42 and the female connectors 51 and 52 may not be provided on the substrate 10.

図4は、第1実施形態に係る光電変換モジュールが有する回路について説明する図である。光電変換モジュール1は、図4に示す回路を有しており、図4に示す回路は、例えば、基板10の下面10bに実装できる。 FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit included in the photoelectric conversion module according to the first embodiment. The photoelectric conversion module 1 has the circuit shown in FIG. 4, and the circuit shown in FIG. 4 can be mounted on, for example, the lower surface 10b of the substrate 10.

図4において、3つの光電変換素子20は並列に接続されている。PV+は光電変換素子20の出力であり、PV−はGNDである。PV+とPV−の間には、蓄電素子71及び72が直接に接続されている。言い換えれば、蓄電素子71及び72は、光電変換素子20に並列接続されている。蓄電素子71及び72は、例えば、電気二重層コンデンサであり、光電変換素子20で発生した電力を蓄電する。蓄電素子を1つ又は3つ以上接続してもよい。 In FIG. 4, the three photoelectric conversion elements 20 are connected in parallel. PV + is the output of the photoelectric conversion element 20, and PV− is GND. The power storage elements 71 and 72 are directly connected between PV + and PV−. In other words, the power storage elements 71 and 72 are connected in parallel to the photoelectric conversion element 20. The power storage elements 71 and 72 are, for example, electric double layer capacitors, and store the electric power generated by the photoelectric conversion element 20. One or three or more power storage elements may be connected.

蓄電素子71及び72の後段(後述のバッテリー75に近い側)には、スイッチ制御回路73が接続されている。スイッチ制御回路73は、蓄電素子71及び72の蓄電電圧が第1電圧以上になると後述のトランジスタQ2を導通させ、第2電圧以下になると遮断させるように制御する半導体集積回路である。 A switch control circuit 73 is connected to the subsequent stages (the side closer to the battery 75, which will be described later) of the power storage elements 71 and 72. The switch control circuit 73 is a semiconductor integrated circuit that controls the transistor Q2, which will be described later, to conduct when the storage voltage of the storage elements 71 and 72 becomes the first voltage or more, and shuts off when the storage voltage becomes the second voltage or less.

PV+とPV−の間には、抵抗R1、R2、及びR3が直列に接続されており、PV+とPV−の間の電圧を抵抗R1、R2、及びR3の比率で分圧した電圧が、スイッチ制御回路73のLTHIN端子及びHTHIN端子に接続されている。抵抗R1、R2、及びR3の比率で分圧されるHTHIN端子の電圧で第1電圧が設定され、LTHIN端子の電圧で第2電圧が設定される。例えば、第1電圧は4.9Vであり、第2電圧は4Vである。 Resistors R1, R2, and R3 are connected in series between PV + and PV-, and the voltage divided by the ratio of resistors R1, R2, and R3 between PV + and PV- is the switch. It is connected to the LTHIN terminal and the HTHIN terminal of the control circuit 73. The first voltage is set by the voltage of the HTHIN terminal divided by the ratio of the resistors R1, R2, and R3, and the second voltage is set by the voltage of the LTHIN terminal. For example, the first voltage is 4.9V and the second voltage is 4V.

スイッチ制御回路73の/LBO端子は、トランジスタQ1のゲートGに接続されると共に、抵抗R4によりPV−にプルダウンされている。トランジスタQ1のドレインDは、トランジスタQ2のゲートGに接続されると共に、抵抗R5によりPV+にプルアップされている。トランジスタQ1のソースSは、PV−に接続されている。 The / LBO terminal of the switch control circuit 73 is connected to the gate G of the transistor Q1 and is pulled down to PV- by the resistor R4. The drain D of the transistor Q1 is connected to the gate G of the transistor Q2 and is pulled up to PV + by the resistor R5. The source S of the transistor Q1 is connected to PV−.

トランジスタQ2は、PV+のラインに挿入されている。トランジスタQ2のソースSはスイッチ制御回路73側に接続され、トランジスタQ2のドレインDは電圧制御回路74側に接続されている。スイッチ制御回路73の制御によりトランジスタQ2が導通すると電圧制御回路74側にPV+が供給されるが、トランジスタQ2が遮断すると電圧制御回路74側には電圧が供給されない。 Transistor Q2 is inserted in the PV + line. The source S of the transistor Q2 is connected to the switch control circuit 73 side, and the drain D of the transistor Q2 is connected to the voltage control circuit 74 side. When the transistor Q2 is conducted by the control of the switch control circuit 73, PV + is supplied to the voltage control circuit 74 side, but when the transistor Q2 is interrupted, no voltage is supplied to the voltage control circuit 74 side.

電圧制御回路74は、トランジスタQ2を介して光電変換素子20に接続され、負荷(バッテリー75など電源供給先)に対する電圧を制御する半導体集積回路である。電圧制御回路74のOUT端子は、トランジスタQ3のゲートGに接続されると共に、抵抗R6によりPV−にプルダウンされている。トランジスタQ3のドレインDは、抵抗R7によりPV+にプルアップされている。トランジスタQ3のソースSは、PV−に接続されている。抵抗R7の抵抗値は、数100Ω程度の比較的低い値に設定されている。 The voltage control circuit 74 is a semiconductor integrated circuit that is connected to the photoelectric conversion element 20 via the transistor Q2 and controls the voltage with respect to the load (power supply destination such as the battery 75). The OUT terminal of the voltage control circuit 74 is connected to the gate G of the transistor Q3 and is pulled down to PV- by the resistor R6. The drain D of the transistor Q3 is pulled up to PV + by the resistor R7. The source S of the transistor Q3 is connected to PV-. The resistance value of the resistor R7 is set to a relatively low value of about several hundred Ω.

なお、電圧制御回路74をスイッチ制御回路73よりも前段(光電変換素子20側)に配置することは好ましくない。電圧制御回路74の動作電圧をより高く設定しないとスイッチ制御回路73がトランジスタQ2をONにできないため、光電変換素子20を劣化させるおそれがあるためである。 It is not preferable to arrange the voltage control circuit 74 in front of the switch control circuit 73 (on the photoelectric conversion element 20 side). This is because the switch control circuit 73 cannot turn on the transistor Q2 unless the operating voltage of the voltage control circuit 74 is set higher, which may deteriorate the photoelectric conversion element 20.

本実施形態のように、電圧制御回路74をスイッチ制御回路73よりも後段(バッテリー75側)に配置することで、電圧制御回路74の動作電圧をスイッチ制御回路73がトランジスタQ2をONにする電圧(例えば、後述の図5の4.9V)よりも低く設定できる。そのため、光電変換素子20を劣化させるおそれを低減できる。 By arranging the voltage control circuit 74 after the switch control circuit 73 (battery 75 side) as in the present embodiment, the operating voltage of the voltage control circuit 74 is set to the voltage at which the switch control circuit 73 turns on the transistor Q2. (For example, it can be set lower than (for example, 4.9 V in FIG. 5 described later). Therefore, the possibility of deteriorating the photoelectric conversion element 20 can be reduced.

電圧制御回路74の後段には、光電変換モジュール1の出力端子81及び82を介してバッテリー75が接続されている。バッテリー75としては、例えば、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル・水素蓄電池等が挙げられる。以下、スイッチ制御回路73及び電圧制御回路74の動作について、詳しく説明する。 A battery 75 is connected to the subsequent stage of the voltage control circuit 74 via the output terminals 81 and 82 of the photoelectric conversion module 1. Examples of the battery 75 include a lithium ion secondary battery, a lithium ion polymer secondary battery, a nickel / hydrogen storage battery, and the like. Hereinafter, the operations of the switch control circuit 73 and the voltage control circuit 74 will be described in detail.

図5は、スイッチ制御回路及び電圧制御回路のタイムチャートの一例である。図5において、縦軸の電源電圧は、蓄電素子71及び72の電圧(PV+:トランジスタQ2のソースS側の電圧)である。又、縦軸の出力電圧は、出力端子81と出力端子82との間の電圧、すなわちGNDに対する出力端子81の電圧(トランジスタQ2のドレインD側の電圧)である。 FIG. 5 is an example of a time chart of the switch control circuit and the voltage control circuit. In FIG. 5, the power supply voltage on the vertical axis is the voltage of the storage elements 71 and 72 (PV +: the voltage on the source S side of the transistor Q2). The output voltage on the vertical axis is the voltage between the output terminal 81 and the output terminal 82, that is, the voltage of the output terminal 81 with respect to GND (the voltage on the drain D side of the transistor Q2).

ここでは、一例として、スイッチ制御回路73によりトランジスタQ2がONになる電圧が4.9V、OFFになる電圧が4.0Vであるとする。又、電圧制御回路74がONになる電圧が4.8V、OFFになる電圧が4.6Vであるとする。又、一例として、初期状態で蓄電素子71及び72の電圧が4.5V弱であり、スイッチ制御回路73がOFF(トランジスタQ2のゲートGの電圧が'L')であるとする。 Here, as an example, it is assumed that the voltage at which the transistor Q2 is turned on by the switch control circuit 73 is 4.9 V and the voltage at which the transistor Q2 is turned off is 4.0 V. Further, it is assumed that the voltage at which the voltage control circuit 74 is turned on is 4.8 V and the voltage at which the voltage control circuit 74 is turned off is 4.6 V. Further, as an example, it is assumed that the voltages of the power storage elements 71 and 72 are less than 4.5 V and the switch control circuit 73 is OFF (the voltage of the gate G of the transistor Q2 is'L') in the initial state.

この場合、照明ONの状態では、光電変換素子20からの出力電流が蓄電素子71及び72に流れて蓄電素子71及び72が充電され、蓄電素子71及び72の電圧が4.5V弱から徐々に上昇していく。このタイミングでは、トランジスタQ2がOFFであるため、電圧制御回路74及びバッテリー75には電圧が供給されていない。 In this case, when the illumination is ON, the output current from the photoelectric conversion element 20 flows to the storage elements 71 and 72 to charge the storage elements 71 and 72, and the voltage of the storage elements 71 and 72 gradually increases from a little less than 4.5V. It will rise. At this timing, since the transistor Q2 is OFF, no voltage is supplied to the voltage control circuit 74 and the battery 75.

蓄電素子71及び72の電圧が4.9Vに達すると、スイッチ制御回路73に制御されたトランジスタQ2がONになり(トランジスタQ2のゲートGの電圧が'H')、電圧制御回路74及びバッテリー75に電圧が供給され、バッテリー75の充電が開始される。 When the voltage of the power storage elements 71 and 72 reaches 4.9 V, the transistor Q2 controlled by the switch control circuit 73 is turned on (the voltage of the gate G of the transistor Q2 is'H'), and the voltage control circuit 74 and the battery 75 A voltage is supplied to the battery 75, and charging of the battery 75 is started.

バッテリー75の充電が開始されると、蓄電素子71及び72からバッテリー75に電流が供給されるため蓄電素子71及び72の電圧が4.9Vから徐々に減少していくが、バッテリー75に内蔵された回路に制御されて、充電電圧は4.5V以下には下がらない。 When charging of the battery 75 is started, current is supplied to the battery 75 from the storage elements 71 and 72, so that the voltage of the storage elements 71 and 72 gradually decreases from 4.9V, but it is built in the battery 75. Controlled by the circuit, the charging voltage does not drop below 4.5V.

照明ONの状態が継続してバッテリー75が満充電になると、バッテリー75側の制御回路により出力端子81及び82とバッテリー75との接続が遮断され、光電変換素子20からの出力電流が蓄電素子71及び72に流れて蓄電素子71及び72が充電され、蓄電素子71及び72の電圧が4.5Vから再び上昇していく。しかし、蓄電素子71及び72の電圧が4.8Vに達すると電圧制御回路74がONになりR7にも電流が流れるため、蓄電素子71及び72の電圧は4.8V以上には上昇せずに、下降し始める。 When the lighting is ON and the battery 75 is fully charged, the control circuit on the battery 75 side cuts off the connection between the output terminals 81 and 82 and the battery 75, and the output current from the photoelectric conversion element 20 is the power storage element 71. And 72 flows to charge the power storage elements 71 and 72, and the voltage of the power storage elements 71 and 72 rises again from 4.5V. However, when the voltage of the storage elements 71 and 72 reaches 4.8V, the voltage control circuit 74 is turned on and a current flows through R7, so that the voltage of the storage elements 71 and 72 does not rise above 4.8V. , Begins to descend.

蓄電素子71及び72の電圧が4.6Vまで下降すると電圧制御回路74がOFFになるため、R7に電流が流れなくなり、蓄電素子71及び72の電圧は再び上昇する。以降、電圧制御回路74が同様の動作を繰り返すため、蓄電素子71及び72の電圧は4.6Vと4.8Vとの間で周期的に変化する。 When the voltage of the storage elements 71 and 72 drops to 4.6V, the voltage control circuit 74 is turned off, so that no current flows through R7 and the voltage of the storage elements 71 and 72 rises again. After that, since the voltage control circuit 74 repeats the same operation, the voltages of the power storage elements 71 and 72 change periodically between 4.6V and 4.8V.

照明の状態が弱くなり、バッテリー75が自己放電等で満充電ではなくなると、バッテリー75側の制御回路により出力端子81及び82とバッテリー75とが接続されて再び充電が開始される。このとき、蓄電素子71及び72の電圧が4.6Vより下がり、バッテリー75に内蔵された回路に制御されて、充電電圧は4.5Vとなる。 When the lighting condition becomes weak and the battery 75 is not fully charged due to self-discharge or the like, the output terminals 81 and 82 are connected to the battery 75 by the control circuit on the battery 75 side, and charging is restarted. At this time, the voltage of the power storage elements 71 and 72 drops below 4.6V, and the charging voltage becomes 4.5V under the control of the circuit built in the battery 75.

照明がOFFになると、蓄電素子71及び72が充電されなくなるため、蓄電素子71及び72の電圧は徐々に低下し、4.0Vに達すると、スイッチ制御回路73に制御されたトランジスタQ2がOFFになり(トランジスタQ2のゲートGの電圧が'L')、電圧制御回路74及びバッテリー75には電圧が供給されなくなる。この状態では、バッテリー75は全く充電されない。 When the illumination is turned off, the power storage elements 71 and 72 are not charged, so that the voltage of the power storage elements 71 and 72 gradually decreases, and when it reaches 4.0 V, the transistor Q2 controlled by the switch control circuit 73 is turned off. (The voltage of the gate G of the transistor Q2 is'L'), and the voltage is not supplied to the voltage control circuit 74 and the battery 75. In this state, the battery 75 is not charged at all.

図4の回路において、スイッチ制御回路73を設ける目的は、光電変換素子20とバッテリー75を直接接続すると、蓄電素子71及び72の電圧が十分上昇する前に充電を開始しようとするため、バッテリー75の充電開始に必要な大電流を確保できず、結果的にバッテリー75の充電を開始できないためである。 In the circuit of FIG. 4, the purpose of providing the switch control circuit 73 is that when the photoelectric conversion element 20 and the battery 75 are directly connected, charging is started before the voltages of the power storage elements 71 and 72 sufficiently rise, so that the battery 75 This is because the large current required for starting charging of the battery 75 cannot be secured, and as a result, charging of the battery 75 cannot be started.

光電変換素子20とバッテリー75との間にスイッチ制御回路73を介在させ、蓄電素子71及び72の電圧が十分上昇(例えば、4.9V)するまではスイッチ制御回路73の制御によりバッテリー75には電流を供給しない。そして、蓄電素子71及び72の電圧が十分上昇(例えば、4.9V)してからスイッチ制御回路73の制御によりバッテリー75に電流を供給することで、バッテリー75の充電開始に必要な大電流を確保でき、バッテリー75の充電を確実に開始可能となる。 A switch control circuit 73 is interposed between the photoelectric conversion element 20 and the battery 75, and the battery 75 is controlled by the switch control circuit 73 until the voltages of the storage elements 71 and 72 rise sufficiently (for example, 4.9 V). Does not supply current. Then, after the voltages of the power storage elements 71 and 72 have sufficiently risen (for example, 4.9 V), a current is supplied to the battery 75 under the control of the switch control circuit 73 to obtain a large current required to start charging the battery 75. It can be secured and the charging of the battery 75 can be started reliably.

バッテリー75の充電開始に必要な初期電流値をI、蓄電素子71及び72の容量をC、光電変換素子20の負荷稼働電圧をV、光電変換素子20の開放電圧をVOCとしたときに、スイッチ制御回路73のオン電圧Vは、V+I/C≦V≦VOCを満たすことが好ましい。 When the initial current value required to start charging the battery 75 is I, the capacities of the storage elements 71 and 72 are C, the load operating voltage of the photoelectric conversion element 20 is V X , and the open circuit voltage of the photoelectric conversion element 20 is V OC. , The on-voltage V B of the switch control circuit 73 preferably satisfies V X + I / C ≦ V B ≦ V OC.

ここで、負荷稼働電圧V+とは、光電変換素子20に接続されるデバイスの動作電圧であり、本実施形態では、光電変換素子20に接続されるバッテリー75の定常時の充電電圧である。負荷稼働電圧V+(バッテリー75の定常時の充電電圧)は、例えば、4.5Vである。又、光電変換素子20の開放電圧VOCは、例えば、6.2Vである。 Here, the load operating voltage V X + is the operating voltage of the device connected to the photoelectric conversion element 20, and in the present embodiment, is the steady charging voltage of the battery 75 connected to the photoelectric conversion element 20. .. The load operating voltage V X + (the steady charging voltage of the battery 75) is, for example, 4.5 V. The open circuit voltage VOC of the photoelectric conversion element 20 is, for example, 6.2 V.

又、スイッチ制御回路73のオン電圧Vとは、スイッチ制御回路73の制御によりトランジスタQ2が導通するときの蓄電素子71及び72の蓄電電圧、すなわち前述の第1電圧である。 The on-voltage V B of the switch control circuit 73 is the storage voltage of the storage elements 71 and 72 when the transistor Q2 is conducted under the control of the switch control circuit 73, that is, the above-mentioned first voltage.

スイッチ制御回路73のオン電圧Vの範囲をV+I/C≦V≦VOCにする理由は、以下の通りである。すなわち、コンデンサに流れる電流の式(I=C・ΔV/Δt)より、ΔV=I・Δt/Cとなる。更に、ΔV=V−Vであるから、V−V=I・Δt/Cとなる。ここで、Δt=1sとすると、V=I/C+Vとなる。 The reason for setting the range of the on-voltage V B of the switch control circuit 73 to V X + I / C ≤ V B ≤ V OC is as follows. That is, from the equation of the current flowing through the capacitor (I = C · ΔV / Δt), ΔV = I · Δt / C. Further, since ΔV = V B− V X , V B− V X = I · Δt / C. Here, if Δt = 1s, then V B = I / C + V X.

つまり、電流Iを流してバッテリー75の充電を開始させるには、スイッチ制御回路73のオン電圧VがI/C+V以上であればよい。すなわち、V+I/C≦Vを満たせばよい。 That is, in order to allow the current I to flow and start charging the battery 75, the on-voltage V B of the switch control circuit 73 may be I / C + V X or more. That is, V X + I / C ≦ V B may be satisfied.

例えば、I=30mA、C=350mF、Vx=4.5Vであるとすると、V=30mA×1s/350mF+4.5V=4.6Vとなる。この場合、スイッチ制御回路73のオン電圧Vを4.6V以上とすれば、トランジスタQ2が導通するとバッテリー75に一気に電流が流れてバッテリー75の充電が開始される。 For example, if I = 30mA, C = 350mF, and Vx = 4.5V, then V B = 30mA × 1s / 350mF + 4.5V = 4.6V. In this case, if the on-voltage V B of the switch control circuit 73 is set to 4.6 V or more, when the transistor Q2 becomes conductive, a current flows through the battery 75 at once and charging of the battery 75 is started.

なお、PV+が電圧Vまで到達しないと、トランジスタQ2を導通させることができない。そのため、V≦VOCを満たす必要がある。
又、スイッチ制御回路73のオフ電圧Vは、V>Vを満たすことが好ましい。ここで、スイッチ制御回路73のオフ電圧Vとは、スイッチ制御回路73の制御によりトランジスタQ2が遮断するときの蓄電素子71及び72の蓄電電圧、すなわち前述の第2電圧である。
If PV + does not reach the voltage V B , the transistor Q2 cannot be conducted. Therefore, it is necessary to satisfy V B ≤ V OC.
Also, off-voltage V C of the switch control circuit 73, it is preferable to satisfy the V X> V C. Here, the OFF voltage V C of the switch control circuit 73, a power storage storage voltage of the element 71 and 72, i.e. the second voltage described above when the transistor Q2 by the control of switch control circuit 73 is shut off.

スイッチ制御回路73のオフ電圧Vの範囲をV>Vとしないと、デバイスが動作しないにも関わらずデバイスへ電流を流し続けることになる。 When the range of the off-voltage V C of the switch control circuit 73 does not V X> V C, so that the device continues to flow electric current to the device despite not work.

又、図4の回路において、電圧制御回路74を設ける目的は、光電変換素子20が開放状態にならないよう制御することで、光電変換素子20の出力低下を抑制するためである。これについて、以下に説明する。 Further, in the circuit of FIG. 4, the purpose of providing the voltage control circuit 74 is to suppress a decrease in the output of the photoelectric conversion element 20 by controlling the photoelectric conversion element 20 so as not to be in an open state. This will be described below.

図6は、光電変換素子の短絡/開放による最大電力維持率を例示する図である。図6は、光電変換素子20に1500lxの光を照射した場合の最大電力維持率を示しており、縦軸の1が最大電力である。光電変換素子20としては、色素増感型太陽電池を用いている。 FIG. 6 is a diagram illustrating a maximum power retention rate due to a short circuit / opening of a photoelectric conversion element. FIG. 6 shows the maximum power retention rate when the photoelectric conversion element 20 is irradiated with 1500 lpx light, and 1 on the vertical axis is the maximum power. A dye-sensitized solar cell is used as the photoelectric conversion element 20.

図6において、実線は、光電変換素子20を短絡した状態で1500lxの光を照射した場合の最大電力維持率である。一点鎖線は、光電変換素子20を開放した状態で1500lxの光を照射した場合の最大電力維持率である。開放において、開放電圧(Voc)は、約6.2Vである。 In FIG. 6, the solid line is the maximum power retention rate when the photoelectric conversion element 20 is short-circuited and irradiated with light of 1500 lpx. The alternate long and short dash line is the maximum power retention rate when 1500 lp of light is irradiated with the photoelectric conversion element 20 open. At open, the open circuit voltage (Voc) is about 6.2V.

図6に示すように、光電変換素子20を短絡した状態で光を照射すると、時間と共に最大電力維持率が低下するが、光電変換素子20を開放した状態で光を照射した場合よりも最大電力維持率が高くなる。すなわち、光電変換素子20に開放状態で光を照射すると出力が低下するため、光電変換素子20が開放状態にならないように制御することが好ましい。 As shown in FIG. 6, when light is irradiated with the photoelectric conversion element 20 short-circuited, the maximum power retention rate decreases with time, but the maximum power is higher than when light is irradiated with the photoelectric conversion element 20 open. The maintenance rate is high. That is, when the photoelectric conversion element 20 is irradiated with light in the open state, the output is reduced. Therefore, it is preferable to control the photoelectric conversion element 20 so as not to be in the open state.

バッテリー75が満充電状態になると、過充電防止等のためにバッテリー75側の制御回路がバッテリー75と光電変換素子20との接続を遮断する。この場合、光電変換素子20の出力が開放状態となるが、電圧制御回路74を設けることで、バッテリー75への充電電圧(出力端子81での電圧)は4.8Vよりも大きくなることはない。 When the battery 75 is fully charged, the control circuit on the battery 75 side cuts off the connection between the battery 75 and the photoelectric conversion element 20 in order to prevent overcharging. In this case, the output of the photoelectric conversion element 20 is in an open state, but by providing the voltage control circuit 74, the charging voltage to the battery 75 (voltage at the output terminal 81) does not become larger than 4.8V. ..

つまり、電圧制御回路74を設けることで、光電変換素子20に開放状態で光が照射される状態を回避可能となり、光電変換素子20の出力低下が抑制され、最大電力維持率を良好な状態に維持できる。 That is, by providing the voltage control circuit 74, it is possible to avoid a state in which the photoelectric conversion element 20 is irradiated with light in an open state, a decrease in the output of the photoelectric conversion element 20 is suppressed, and the maximum power retention rate is maintained in a good state. Can be maintained.

本実施形態では、光電変換素子20の負荷稼働電圧をVx、光電変換素子20の最大出力電圧をVMAXとしたときに、電圧制御回路74の制御電圧Vは、V≦V≦VMAXの範囲内である。なお、光電変換素子20の最大出力電圧VMAXは、光電変換素子20が光を受けて発電する際の出力特性を縦軸に電力、横軸に電圧をとって表現した場合に、電力が最大となるときの電圧である。 In this embodiment, the load operating voltage of the photoelectric conversion element 20 Vx, the maximum output voltage of the photoelectric conversion element 20 is taken as V MAX, the control voltage V A of the voltage control circuit 74, V X ≦ V A ≦ V It is within the range of MAX. The maximum output voltage VMAX of the photoelectric conversion element 20 is the maximum power when the output characteristics when the photoelectric conversion element 20 receives light to generate electricity are expressed by taking power on the vertical axis and voltage on the horizontal axis. It is the voltage when becomes.

制御電圧Vが光電変換素子20の最大出力電圧VMAXを超えて光電変換素子20の開放電圧VOCに近づくにつれ、光電変換素子20の電極部の電位差が大きくなる。その結果、光電変換によって生じた電荷が光電変換素子20内に留まって電荷が流れなくなり、光電変換素子20内で失活する。 As the control voltage VA exceeds the maximum output voltage VMAX of the photoelectric conversion element 20 and approaches the open circuit voltage VOC of the photoelectric conversion element 20, the potential difference between the electrodes of the photoelectric conversion element 20 increases. As a result, the electric charge generated by the photoelectric conversion stays in the photoelectric conversion element 20 and the electric charge does not flow, and is deactivated in the photoelectric conversion element 20.

光電変換によって生じた電荷が光電変換素子20内で失活する理由は、例えば、光電変換素子20が色素増感型太陽電池である場合、光電変換によって生じた電荷の一部によって光電変換素子20内の有機材料が化学反応を起こし、特性が劣化するためと考えられる。制御電圧V≦最大出力電圧VMAXであれば、電荷が光電変換素子20内に溜まることなくスムーズに流れるため、有機材料の化学反応が生じなくなり、光電変換素子20の特性の劣化を抑制できる。 The reason why the electric charge generated by the photoelectric conversion is deactivated in the photoelectric conversion element 20 is that, for example, when the photoelectric conversion element 20 is a dye-sensitized solar cell, the photoelectric conversion element 20 is partially generated by the charge generated by the photoelectric conversion. It is considered that the organic material inside causes a chemical reaction and the characteristics deteriorate. If the control voltage VA ≤ maximum output voltage VMAX , the electric charge flows smoothly without accumulating in the photoelectric conversion element 20, so that the chemical reaction of the organic material does not occur and the deterioration of the characteristics of the photoelectric conversion element 20 can be suppressed. ..

したがって、電圧制御回路74の制御電圧Vは、V≦VMAXを満たすことで劣化を防ぐことができる。満充電状態が解除されたときに、制御電圧Vが負荷稼働電圧Vx(例えば、バッテリー75であれば充電電圧)よりも低いと、充電開始に時間がかかるため、負荷稼働電圧Vx以上に維持しておくことが望ましい。但し、長期間満充電の状態となる場合など、抵抗等(例えば、図4のR7)での発熱も生じるため、あえて制御電圧Vを負荷稼働電圧Vx未満に低下させておくこともできる。 Therefore, the control voltage VA of the voltage control circuit 74 can be prevented from deteriorating by satisfying VAVMAX. If the control voltage VA is lower than the load operating voltage Vx (for example, the charging voltage for the battery 75) when the fully charged state is released, it takes time to start charging, so the load operating voltage Vx or higher is maintained. It is desirable to keep it. However, since heat is generated by a resistor or the like (for example, R7 in FIG. 4) when the battery is fully charged for a long period of time, the control voltage VA can be intentionally lowered to less than the load operating voltage Vx.

又、仮に制御電圧Vは、V≦VMAXのみに制御する場合であれば、電圧制御回路74に変えて、ツェナーダイオードにてVMAX以上の電圧にならないようにすることもできる。このツェナーダイオードは、たとえば、出力端子81とスイッチ制御回路73との間に接続される。本発明でいう電圧制御回路には、ツェナーダイオードも含まれる。 Further, if the control voltage V A is in the case of controlling only the V A ≦ V MAX, in place of the voltage control circuit 74, it is also possible to avoid at Zener diode V MAX over voltage. This Zener diode is connected between the output terminal 81 and the switch control circuit 73, for example. The voltage control circuit referred to in the present invention also includes a Zener diode.

光電変換素子20の負荷稼働電圧Vxは例えば4.5Vであり、光電変換素子20の最大出力電圧VMAXは例えば5.5Vである。図5を参照して説明した例では、制御電圧Vは4.6V以上4.8V以下であるため、V≦V≦VMAXを満たしている。 Load operating voltage Vx of the photoelectric conversion element 20 is 4.5V for example, the maximum output voltage V MAX of the photoelectric conversion element 20 is 5.5V, for example. In the example described with reference to FIG. 5, since the control voltage VA is 4.6 V or more and 4.8 V or less, V XVA ≤ V MAX is satisfied.

〈第1実施形態の変形例1〉
第1実施形態の変形例1では、電圧制御回路にリセット機能を追加する例を示す。なお、第1実施形態の変形例1において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Modification 1 of the first embodiment>
Modification 1 of the first embodiment shows an example in which a reset function is added to the voltage control circuit. In the first modification of the first embodiment, the description of the same component as that of the above-described embodiment may be omitted.

図7は、第1実施形態の変形例1に係る光電変換モジュールが有する回路について説明する図である。図7に示す光電変換モジュール1Aの回路は、電圧制御回路74が電圧制御回路74Aに置換された点、CPU76が追加された点が、図4に示す光電変換モジュール1の回路と相違する。ここで、CPU76は、例えば、モバイルプロジェクター等のバッテリー搭載の負荷側システム90を制御するシステム内蔵のコントローラーICである。 FIG. 7 is a diagram illustrating a circuit included in the photoelectric conversion module according to the first modification of the first embodiment. The circuit of the photoelectric conversion module 1A shown in FIG. 7 is different from the circuit of the photoelectric conversion module 1 shown in FIG. 4 in that the voltage control circuit 74 is replaced with the voltage control circuit 74A and the CPU 76 is added. Here, the CPU 76 is, for example, a controller IC built in a system that controls a load-side system 90 equipped with a battery such as a mobile projector.

電圧制御回路74Aは、電圧制御回路74の機能に加え、電源電圧の低下を検出してリセット信号を出力する端子を有する。すなわち、電圧制御回路74Aは、電圧制御回路74にCPU76等をリセットするリセット信号を出力端子83から出力するOUT1端子が追加された半導体集積回路である。電圧制御回路74Aは、例えば、基準電位やヒステリシスコンパレータ等を内蔵しており、例えば、OUT端子はCMOS出力、OUT1端子はNchオープンドレイン出力である。OUT1端子は、CPU76のRESET端子に接続され、R8によりCPU76の電源にプルアップされている。 The voltage control circuit 74A has, in addition to the function of the voltage control circuit 74, a terminal that detects a drop in the power supply voltage and outputs a reset signal. That is, the voltage control circuit 74A is a semiconductor integrated circuit in which an OUT1 terminal that outputs a reset signal for resetting the CPU 76 or the like from the output terminal 83 is added to the voltage control circuit 74. The voltage control circuit 74A incorporates, for example, a reference potential, a hysteresis comparator, and the like. For example, the OUT terminal is a CMOS output and the OUT1 terminal is an Nch open drain output. The OUT1 terminal is connected to the SETET terminal of the CPU 76 and is pulled up to the power supply of the CPU 76 by R8.

図8は、電圧制御回路のOUT/OUT1のタイムチャートの一例である。図8において、電源電圧は、電圧制御回路74AのVDD端子の電圧である。又、出力電圧は、OUT/OUT1から出力される電圧である。電圧制御回路74Aに内蔵されるヒステリシスコンパレータにより、解除電圧(+VDET)、検出電圧(−VDET)との間にヒステリシス幅が生じる。 FIG. 8 is an example of the OUT / OUT1 time chart of the voltage control circuit. In FIG. 8, the power supply voltage is the voltage of the VDD terminal of the voltage control circuit 74A. The output voltage is the voltage output from OUT / OUT1. The hysteresis comparator built in the voltage control circuit 74A creates a hysteresis width between the release voltage (+ V DET ) and the detection voltage (-V DET).

図8に示すように、電源電圧が検出電圧よりも大きければ、Nchオープンドレイン出力であるOUT1はプルアップ電圧と等しくなり、CMOS出力であるOUT端子は電源電圧と等しくなる。 As shown in FIG. 8, if the power supply voltage is larger than the detection voltage, the Nch open drain output OUT1 becomes equal to the pull-up voltage, and the CMOS output OUT terminal becomes equal to the power supply voltage.

電源電圧が検出電圧以下になると、電圧制御回路74Aに内蔵されるヒステリシスコンパレータの出力が反転し、OUT端子及びOUT1端子の出力はGNDになる。このとき、OUT1端子に接続されているCPU76がリセットされる。 When the power supply voltage becomes equal to or lower than the detection voltage, the output of the hysteresis comparator built in the voltage control circuit 74A is inverted, and the outputs of the OUT terminal and the OUT1 terminal become GND. At this time, the CPU 76 connected to the OUT1 terminal is reset.

電源電圧が更に下がって電圧制御回路74Aの最低動作電圧VDDL以下になると、出力電圧は不定となるが、OUT1端子はNchオープンドレイン出力であるため、プルアップ電圧が出力される。 When the power supply voltage further drops to the minimum operating voltage V DDL of the voltage control circuit 74A or less, the output voltage becomes indefinite, but since the OUT1 terminal is an Nch open drain output, a pull-up voltage is output.

電源電圧が解除電圧以上になると、電圧制御回路74Aに内蔵されるヒステリシスコンパレータの出力が反転し、OUT1はプルアップ電圧と等しくなり、OUT端子は電源電圧と等しくなる。なお、出力電圧がHからLになるときにはtPHLのディレイがあり、出力電圧がLからHになるときにはtPLHのディレイがある。 When the power supply voltage becomes equal to or higher than the release voltage, the output of the hysteresis comparator built in the voltage control circuit 74A is inverted, OUT1 becomes equal to the pull-up voltage, and the OUT terminal becomes equal to the power supply voltage. When the output voltage changes from H to L, there is a delay of t PHL , and when the output voltage changes from L to H, there is a delay of t PLH.

このように、電圧制御回路にリセット機能を追加することにより、光電変換素子20が接続される回路にCPUが含まれている場合に、CPUをリセットすることができる。 By adding the reset function to the voltage control circuit in this way, the CPU can be reset when the circuit to which the photoelectric conversion element 20 is connected includes the CPU.

以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the preferred embodiments and the like have been described in detail above, they are not limited to the above-described embodiments and the like, and various modifications and substitutions are made to the above-mentioned embodiments and the like without departing from the scope of claims. Can be added.

例えば、以上の説明では、光電変換素子同士が並列に接続されている例を示したが、光電変換素子同士が直列に接続されてもよいし、並列に接続された光電変換素子と直列に接続された光電変換素子とが混在してもよい。 For example, in the above description, the examples in which the photoelectric conversion elements are connected in parallel are shown, but the photoelectric conversion elements may be connected in series or connected in series with the photoelectric conversion elements connected in parallel. The photoelectric conversion element may be mixed.

1、1A、6 光電変換モジュール
10 基板
10a 上面
10b 下面
10c、10d 側面
20、201、202 光電変換素子
21、23 基板
22 発電部
24 正側端子
25 負側端子
31、32 ソケット
41、42 雄型コネクタ
51、52 雌型コネクタ
60 接着層
71、72 蓄電素子
73 スイッチ制御回路
74 電圧制御回路
75 バッテリー
76 CPU
81、82、83 出力端子
90 負荷側システム
221 基板
222 第1電極
223 ホールブロッキング層
224 電子輸送層
225 光増感化合物
226 ホール輸送層
227 第2電極
311 挿入孔
1, 1A, 6 Photoelectric conversion module 10 Board 10a Top surface 10b Bottom surface 10c, 10d Side surface 20, 201, 202 Photoelectric conversion element 21, 23 Board 22 Power generation unit 24 Positive terminal 25 Negative terminal 31, 32 Socket 41, 42 Male Connector 51, 52 Female connector 60 Adhesive layer 71, 72 Power storage element 73 Switch control circuit 74 Voltage control circuit 75 Battery 76 CPU
81, 82, 83 Output terminal 90 Load side system 221 Board 222 First electrode 223 Hole blocking layer 224 Electron transport layer 225 Photosensitizer compound 226 Hole transport layer 227 Second electrode 311 Insertion hole

特開2017−077073号公報JP-A-2017-077073

Claims (8)

基板に実装された光電変換素子と、
前記光電変換素子に接続され、負荷に対する電圧を制御する電圧制御回路と、を有し、
前記光電変換素子の最大出力電圧をVMAXとしたときに、
前記電圧制御回路の制御電圧Vは、V≦VMAXの範囲内であることを特徴とする光電変換モジュール。
The photoelectric conversion element mounted on the substrate and
It has a voltage control circuit that is connected to the photoelectric conversion element and controls the voltage with respect to the load.
When the maximum output voltage of the photoelectric conversion element is VMAX ,
A photoelectric conversion module characterized in that the control voltage VA of the voltage control circuit is within the range of VA ≤ VMAX.
前記電圧制御回路の制御電圧Vは、前記光電変換素子の負荷稼働電圧をVxとしたときに、V≦Vの範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の光電変換モジュール。 The photoelectric conversion module according to claim 1 , wherein the control voltage VA of the voltage control circuit is within the range of V XVA when the load operating voltage of the photoelectric conversion element is Vx. .. 前記電圧制御回路は、ツェナーダイオードであることを特徴とする請求項1に記載の光電変換モジュール。 The photoelectric conversion module according to claim 1, wherein the voltage control circuit is a Zener diode. 前記電圧制御回路は、電源電圧の低下を検出してリセット信号を出力する端子を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の光電変換モジュール。 The photoelectric conversion module according to claim 1 or 2, wherein the voltage control circuit has a terminal for detecting a drop in power supply voltage and outputting a reset signal. 前記光電変換素子に並列接続された蓄電素子と、
前記蓄電素子に接続されたスイッチ制御回路と、
前記電圧制御回路に接続されたバッテリーと、を有し、
前記バッテリーの充電開始に必要な初期電流値をI、前記蓄電素子の容量をC、前記光電変換素子の開放電圧をVOCとしたときに、
前記スイッチ制御回路のオン電圧Vは、V+I/C≦V≦VOCを満たし、
前記スイッチ制御回路のオフ電圧Vは、V>Vを満たすことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の光電変換モジュール。
A power storage element connected in parallel to the photoelectric conversion element and
The switch control circuit connected to the power storage element and
With a battery connected to the voltage control circuit,
When the initial current value required to start charging the battery is I, the capacity of the power storage element is C, and the open circuit voltage of the photoelectric conversion element is VOC ,
The on-voltage V B of the switch control circuit satisfies V X + I / C ≤ V B ≤ V OC.
Off voltage V C of the switch control circuit includes a photoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 4, characterized in that satisfy V X> V C.
前記光電変換素子は前記基板に複数実装されており、
前記光電変換素子同士が並列又は直列に接続されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の光電変換モジュール。
A plurality of the photoelectric conversion elements are mounted on the substrate, and the photoelectric conversion elements are mounted on the substrate.
The photoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 5, wherein the photoelectric conversion elements are connected in parallel or in series.
前記光電変換素子は、色素増感型太陽電池であることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の光電変換モジュール。 The photoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 6, wherein the photoelectric conversion element is a dye-sensitized solar cell. 前記光電変換素子は、ペロブスカイト型太陽電池であることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の光電変換モジュール。 The photoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 6, wherein the photoelectric conversion element is a perovskite type solar cell.
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