JP3536510B2 - 調光装置 - Google Patents
調光装置Info
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- JP3536510B2 JP3536510B2 JP05562696A JP5562696A JP3536510B2 JP 3536510 B2 JP3536510 B2 JP 3536510B2 JP 05562696 A JP05562696 A JP 05562696A JP 5562696 A JP5562696 A JP 5562696A JP 3536510 B2 JP3536510 B2 JP 3536510B2
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エレクトロクロミ
ック素子と薄膜太陽電池素子とを組み合わせてなる、太
陽光の照射強度に応じて透過率を自動的に変化する調光
装置に関する。
ック素子と薄膜太陽電池素子とを組み合わせてなる、太
陽光の照射強度に応じて透過率を自動的に変化する調光
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エレクトロクロミック材料は、与えた電
荷量により透過率が変化し、逆極性の電荷を与えると元
に戻る可逆性を持ち、調光装置への適用が期待されてい
る。その電荷を与える供給源として太陽電池を用いる
と、太陽光の照射強度に応じて太陽電池が発電して透過
率を自動的に変化させることができる。従来は、窓用の
ガラスに薄膜のエレクトロクロミック素子をつけ、太陽
電池素子は窓枠などにつけた構造、あるいはガラス上の
薄膜のアモルファスシリコンカーバイドを用いたｐｉｎ
型薄膜太陽電池素子とエレクトロクロミック素子とを積
層した構造などが提案されている。
荷量により透過率が変化し、逆極性の電荷を与えると元
に戻る可逆性を持ち、調光装置への適用が期待されてい
る。その電荷を与える供給源として太陽電池を用いる
と、太陽光の照射強度に応じて太陽電池が発電して透過
率を自動的に変化させることができる。従来は、窓用の
ガラスに薄膜のエレクトロクロミック素子をつけ、太陽
電池素子は窓枠などにつけた構造、あるいはガラス上の
薄膜のアモルファスシリコンカーバイドを用いたｐｉｎ
型薄膜太陽電池素子とエレクトロクロミック素子とを積
層した構造などが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】エレクトロクロミック
素子あるいは薄膜太陽電池素子を作成するためには、ス
パッタ、プラズマＣＶＤ等の真空プロセスを用いる必要
があり、基板にガラスを用いると重量が大きく、基板の
搬送がバッチ式で複雑になるなどの問題のため、大量生
産するのが困難で、コストが高くなっていた。また、上
記プロセスで曲面ガラスの上にエレクトロクロミック素
子や薄膜太陽電池素子をつけることは、装置自体の大幅
な変更が必要で、コスト増大になるため、作成できる素
子が平面の窓用に限定されていた。その上、電荷を与え
て透過率を変えたエレクトロクロミック素子を元の透過
率に戻すためには、逆極性の電荷を与える必要があり、
極性を変えるための外部制御回路が必要であった。
素子あるいは薄膜太陽電池素子を作成するためには、ス
パッタ、プラズマＣＶＤ等の真空プロセスを用いる必要
があり、基板にガラスを用いると重量が大きく、基板の
搬送がバッチ式で複雑になるなどの問題のため、大量生
産するのが困難で、コストが高くなっていた。また、上
記プロセスで曲面ガラスの上にエレクトロクロミック素
子や薄膜太陽電池素子をつけることは、装置自体の大幅
な変更が必要で、コスト増大になるため、作成できる素
子が平面の窓用に限定されていた。その上、電荷を与え
て透過率を変えたエレクトロクロミック素子を元の透過
率に戻すためには、逆極性の電荷を与える必要があり、
極性を変えるための外部制御回路が必要であった。
【０００４】本発明の目的は、上記の問題を解決し、大
量生産が可能で、取扱いの簡便な調光装置を提供するこ
とにある。
量生産が可能で、取扱いの簡便な調光装置を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の調光装置は、透明可撓性基板上に第一透
明電極層、少なくとも一つのｐ−ｉ−ｎあるいはｐ−ｎ
接合を有する半透明非単結晶半導体層および第二透明電
極層よりなる薄膜太陽電池素子と、その第二透明電極
層、エレクトロクロミック材料素子、イオン伝導層およ
び第三透明電極層よりなるエレクトロクロミック素子と
を積層してなる調光素子を有るものとする。透明可撓性
基板上に薄膜太陽電池素子とエレクトロクロミック素子
とを積層することにより、両素子の直列接続された調光
素子が構成される。この素子に太陽光等の光が当たった
ときに、エレクトロクロミック材料の透過率を低下する
ことにより遮光効果が生ずる。光電変換のための半導体
層に半透明材料を用いるのに、光が当たらないときの透
過率を大きくすることができる。
めに、本発明の調光装置は、透明可撓性基板上に第一透
明電極層、少なくとも一つのｐ−ｉ−ｎあるいはｐ−ｎ
接合を有する半透明非単結晶半導体層および第二透明電
極層よりなる薄膜太陽電池素子と、その第二透明電極
層、エレクトロクロミック材料素子、イオン伝導層およ
び第三透明電極層よりなるエレクトロクロミック素子と
を積層してなる調光素子を有るものとする。透明可撓性
基板上に薄膜太陽電池素子とエレクトロクロミック素子
とを積層することにより、両素子の直列接続された調光
素子が構成される。この素子に太陽光等の光が当たった
ときに、エレクトロクロミック材料の透過率を低下する
ことにより遮光効果が生ずる。光電変換のための半導体
層に半透明材料を用いるのに、光が当たらないときの透
過率を大きくすることができる。
【０００６】基板を透明可撓性基板とすることにより、
ロールに巻き付けた基板を成膜室に送り出して成膜して
別のロールで巻き取る、いわゆるロール・ツー・ロール
方式でスパッタやプラズマＣＶＤのプロセスを行うこと
ができ、搬送の簡便化、連続的の成膜が可能となり、ス
ループットが向上してエレクトロクロミック素子、及び
薄膜太陽電池素子の大量生産が低コストでできるように
なる。そしてでき上がった調光装置は曲面への取り付け
ができ巻き取り、折り畳みが必要な用途にも用いること
が可能となる。薄膜太陽電池素子で光の入射によって発
生する起電力を打ち消す向きに電池が調光素子に並列に
接続されたことがよい。薄膜太陽電池素子の起電力を打
ち消す向きに電池を接続することにより、調光素子に当
たる光が弱くなったら自動的にエレクトロクロミック素
子に与えられる電界が逆向きになり、調光素子の透過率
が元の状態に回復していく。電池が二次電池であり、直
列接続された抵抗と整流素子とが、整流素子の順方向が
薄膜太陽電池素子に光の入射によって発生する起電力と
同じ向きにあるようにエレクトロクロミック素子に並列
に接続されたこともよい。これにより、二次電池に光入
射時に、薄膜太陽電池素子の起電力により充電すること
ができる。これらの電池が薄膜電池であり、この薄膜電
池が調光素子と共通に保護フィルムに挟着されたことが
よい、このようにエレクトロクロミック素子の透過率を
回復する電池を調光素子と一体化することにより、可撓
性の調光装置として曲面をもつ窓への取り付けあるいは
カーテンへの使用が簡単になる。透明可撓性基板の透明
樹脂フィルムであることがよい。これにより調光装置の
軽量化、低価格化が可能となる。調光装置の一面に選択
的に透明接着剤層が被着され、その表面が剥離性シート
で覆われたことがよい。剥離性シートを剥がせば、簡単
に窓に取り付けることができる。一面に分散して吸盤、
面ファスナあるいはボタンを備えたことがよい。こられ
を用いて窓枠に取り付けることができる。あるいは、分
散してフックに係合可能を取付穴が開けられたこともよ
い。窓枠フックを備えておけば、調光装置は保護フィル
ムの周縁などに取り付穴をあけるだけで取付け可能にな
る。
ロールに巻き付けた基板を成膜室に送り出して成膜して
別のロールで巻き取る、いわゆるロール・ツー・ロール
方式でスパッタやプラズマＣＶＤのプロセスを行うこと
ができ、搬送の簡便化、連続的の成膜が可能となり、ス
ループットが向上してエレクトロクロミック素子、及び
薄膜太陽電池素子の大量生産が低コストでできるように
なる。そしてでき上がった調光装置は曲面への取り付け
ができ巻き取り、折り畳みが必要な用途にも用いること
が可能となる。薄膜太陽電池素子で光の入射によって発
生する起電力を打ち消す向きに電池が調光素子に並列に
接続されたことがよい。薄膜太陽電池素子の起電力を打
ち消す向きに電池を接続することにより、調光素子に当
たる光が弱くなったら自動的にエレクトロクロミック素
子に与えられる電界が逆向きになり、調光素子の透過率
が元の状態に回復していく。電池が二次電池であり、直
列接続された抵抗と整流素子とが、整流素子の順方向が
薄膜太陽電池素子に光の入射によって発生する起電力と
同じ向きにあるようにエレクトロクロミック素子に並列
に接続されたこともよい。これにより、二次電池に光入
射時に、薄膜太陽電池素子の起電力により充電すること
ができる。これらの電池が薄膜電池であり、この薄膜電
池が調光素子と共通に保護フィルムに挟着されたことが
よい、このようにエレクトロクロミック素子の透過率を
回復する電池を調光素子と一体化することにより、可撓
性の調光装置として曲面をもつ窓への取り付けあるいは
カーテンへの使用が簡単になる。透明可撓性基板の透明
樹脂フィルムであることがよい。これにより調光装置の
軽量化、低価格化が可能となる。調光装置の一面に選択
的に透明接着剤層が被着され、その表面が剥離性シート
で覆われたことがよい。剥離性シートを剥がせば、簡単
に窓に取り付けることができる。一面に分散して吸盤、
面ファスナあるいはボタンを備えたことがよい。こられ
を用いて窓枠に取り付けることができる。あるいは、分
散してフックに係合可能を取付穴が開けられたこともよ
い。窓枠フックを備えておけば、調光装置は保護フィル
ムの周縁などに取り付穴をあけるだけで取付け可能にな
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施例の調光装置
の素子部分１０を断面図で示し、透過可撓性基板１の上
に、第一透明電極層２、ｐ形半透明非単結半導体層３、
ｉ質半透明非単結晶半導体層４、ｎ形半透明非単結晶半
導体層５、第二透明電極層６、エレクトロクロミック材
料層７、イオン伝導層８および第三透明電極層９を積層
した構造をもつ。
の素子部分１０を断面図で示し、透過可撓性基板１の上
に、第一透明電極層２、ｐ形半透明非単結半導体層３、
ｉ質半透明非単結晶半導体層４、ｎ形半透明非単結晶半
導体層５、第二透明電極層６、エレクトロクロミック材
料層７、イオン伝導層８および第三透明電極層９を積層
した構造をもつ。
【０００８】透明可撓性基板１には、融点が２２０℃以
上で可視光に対する透過率が８０％以上の透明樹脂フィ
ルムを用いる。この条件を満たす透明樹脂フィルムの材
料として、ポリエチレンテレフタレート、ボリエチレン
ナフタレート、ポリエチレンサルホン、ポリメチルペン
テン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テ
トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロポロピレン共重
合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルギル
ビニルエーテルポリエチレンテレフタレート共重合体、
ポリビニルフルオライドなどが挙げられる。第一、第二
および第三の透明電極層２，６，９は、ＩＴＯ，Ｚｎ０
あるいはＳｎ０2 よりなり、スパッタ真空蒸着あるいは
ＣＶＤにより形成する。
上で可視光に対する透過率が８０％以上の透明樹脂フィ
ルムを用いる。この条件を満たす透明樹脂フィルムの材
料として、ポリエチレンテレフタレート、ボリエチレン
ナフタレート、ポリエチレンサルホン、ポリメチルペン
テン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テ
トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロポロピレン共重
合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルギル
ビニルエーテルポリエチレンテレフタレート共重合体、
ポリビニルフルオライドなどが挙げられる。第一、第二
および第三の透明電極層２，６，９は、ＩＴＯ，Ｚｎ０
あるいはＳｎ０2 よりなり、スパッタ真空蒸着あるいは
ＣＶＤにより形成する。
【０００９】半透明非単結晶半導体層３，４，５には、
光学ギャップが広く、ｐ形、ｎ形を形成できる非単結晶
半導体が必要である。そのような半導体としては、アモ
ルファス半導体もしくは微結晶半導体で光学ギャップ
１．９ｅＶ以上のものが望ましい。具体的な材料として
は、アモルファスシリコンオキサイド（ａ−ＳｉＯ
ｘ）、アモルファスシリコンカ−バイド（ａ−ＳｉＣ
ｘ）、アモルファスシリコンナイトライド（ａ−ＳｉＮ
ｘ）、微結晶シリコンなどがある。これらは、プラズマ
ＣＶＤ、光ＣＶＤ、熱ＣＶＤで形成される。上記材料
で、ｐ−ｎあるいはｐ−ｉ−ｎ接合を一つ以上形成す
る。
光学ギャップが広く、ｐ形、ｎ形を形成できる非単結晶
半導体が必要である。そのような半導体としては、アモ
ルファス半導体もしくは微結晶半導体で光学ギャップ
１．９ｅＶ以上のものが望ましい。具体的な材料として
は、アモルファスシリコンオキサイド（ａ−ＳｉＯ
ｘ）、アモルファスシリコンカ−バイド（ａ−ＳｉＣ
ｘ）、アモルファスシリコンナイトライド（ａ−ＳｉＮ
ｘ）、微結晶シリコンなどがある。これらは、プラズマ
ＣＶＤ、光ＣＶＤ、熱ＣＶＤで形成される。上記材料
で、ｐ−ｎあるいはｐ−ｉ−ｎ接合を一つ以上形成す
る。
【００１０】エレクトロクロミック層７には、遷移金属
酸化物あるいは有機エレクトロクロミック材料が用い
る。遷移金属酸化物としては、ＷＯ3 、ＭO Ｏ3 、Ｔｉ
Ｏ3 、Ｖ2 Ｏ5 、ＮｉＯｘ、Ｃｒ2 Ｏ5 あるいはＩｒＯ
ｘが望ましい。この場合イオン伝導層８を通じてＨ+ あ
るいは遷移金属酸化物に添加したＬｉ+ などが運ばれて
透過率が変化する。有機エレクトロクロミック材料とし
ては、ビオロゲン、ポリチオフェン、希土類ジフタロシ
アニン、テトラチオフルバレン、アントラキノン、ピラ
リゾンあるいはプロシアンブルーが望ましい。イオン伝
導層８は固体のものが望ましく、無機物としてはＴａ2
Ｏ5 、ＭｇＦ3 などを、有機物としてはイオン伝導性高
分子材料さらにはポリエチレンオキシド／無機塩混合
体、ポリプロピレンオキシド／無機塩混合体、ポリエチ
レンオキシド／ポリアニオン混合体あるいはポリエチレ
ンオキシド−アニオン性モノマー共重合体が用いられ
る。
酸化物あるいは有機エレクトロクロミック材料が用い
る。遷移金属酸化物としては、ＷＯ3 、ＭO Ｏ3 、Ｔｉ
Ｏ3 、Ｖ2 Ｏ5 、ＮｉＯｘ、Ｃｒ2 Ｏ5 あるいはＩｒＯ
ｘが望ましい。この場合イオン伝導層８を通じてＨ+ あ
るいは遷移金属酸化物に添加したＬｉ+ などが運ばれて
透過率が変化する。有機エレクトロクロミック材料とし
ては、ビオロゲン、ポリチオフェン、希土類ジフタロシ
アニン、テトラチオフルバレン、アントラキノン、ピラ
リゾンあるいはプロシアンブルーが望ましい。イオン伝
導層８は固体のものが望ましく、無機物としてはＴａ2
Ｏ5 、ＭｇＦ3 などを、有機物としてはイオン伝導性高
分子材料さらにはポリエチレンオキシド／無機塩混合
体、ポリプロピレンオキシド／無機塩混合体、ポリエチ
レンオキシド／ポリアニオン混合体あるいはポリエチレ
ンオキシド−アニオン性モノマー共重合体が用いられ
る。
【００１１】以下、図１の調光素子１０の作動方式につ
いての例を説明する。 作動方式例１：図２に示すように、図１の構造の調光素
子１０の第一透明電極層２に蓄電池１１の正の端子を、
第三透明電極９に一次電池１１の負の端子を接続する。
第二透明電極層６、ＷＯ3 よりなるエレクトロクロミッ
ク材料層７、イオン伝導層８、第三透明電極層９よりな
るエレクトロクロミック素子の透過率の変化は流した電
荷量で決まり、透過率の変化が飽和した後は電流が流れ
ず、そのときの透過率も保持される。透過率を元の値に
戻すためには、逆方向に電荷を流す必要がある。その逆
方向の電荷を流すために一次電池１１をここでは用いて
いる。一次電池１１の起電力は、第一透明電極層２、ｐ
−ｉ−ｎ半透明非単結晶半導体層３、４、５、第二透明
電極層６よりなる薄膜太陽電池素子の光照射時の発生電
圧の約半分としておく。図３は、このように接続した調
光装置の動作のタイミングチャートを示す。暗から明に
変化したとき、薄膜太陽電池素子はｐ形半透明非単結晶
半導体層３が正極、ｎ形半透明非単結晶半導体層５が負
極となる太陽電池として発電する。このとき、エレクト
ロクロミック素子にかかる電圧Ｖｅｃが正になり、第三
透明電極９から第二透明電極６に向かって流れる電流Ｉ
ｅｃが発生し、調光素子の透過率が低下する。Ｉｅｃは
次第に減少し、透過率も飽和値に達する。明から暗に変
化すると薄膜太陽電池素子は発電しなくなり、二次電池
１１により電流の向きが逆転する。従って、透過率はも
との値に回復する。
いての例を説明する。 作動方式例１：図２に示すように、図１の構造の調光素
子１０の第一透明電極層２に蓄電池１１の正の端子を、
第三透明電極９に一次電池１１の負の端子を接続する。
第二透明電極層６、ＷＯ3 よりなるエレクトロクロミッ
ク材料層７、イオン伝導層８、第三透明電極層９よりな
るエレクトロクロミック素子の透過率の変化は流した電
荷量で決まり、透過率の変化が飽和した後は電流が流れ
ず、そのときの透過率も保持される。透過率を元の値に
戻すためには、逆方向に電荷を流す必要がある。その逆
方向の電荷を流すために一次電池１１をここでは用いて
いる。一次電池１１の起電力は、第一透明電極層２、ｐ
−ｉ−ｎ半透明非単結晶半導体層３、４、５、第二透明
電極層６よりなる薄膜太陽電池素子の光照射時の発生電
圧の約半分としておく。図３は、このように接続した調
光装置の動作のタイミングチャートを示す。暗から明に
変化したとき、薄膜太陽電池素子はｐ形半透明非単結晶
半導体層３が正極、ｎ形半透明非単結晶半導体層５が負
極となる太陽電池として発電する。このとき、エレクト
ロクロミック素子にかかる電圧Ｖｅｃが正になり、第三
透明電極９から第二透明電極６に向かって流れる電流Ｉ
ｅｃが発生し、調光素子の透過率が低下する。Ｉｅｃは
次第に減少し、透過率も飽和値に達する。明から暗に変
化すると薄膜太陽電池素子は発電しなくなり、二次電池
１１により電流の向きが逆転する。従って、透過率はも
との値に回復する。
【００１２】作動方式例２：この作動方式の例１との違
いは、図４に示すように一次電池１１を充電可能な二次
電池１２としたこと、および第二透明電極６と第三透明
電極９の間に整流素子１３と抵抗１４とを接続したこと
である。整流素子１３は光照射時に薄膜太陽電池が発生
する起電力と同じ向きに接続する。図５は、このように
接続した調光装置の動作のタイミングチャートを示す。
Ｉｅｃは第三透明電極９から第二透明電極６に向かって
エレクトロクロミック素子を流れる電流であるのに対
し、Ｉｒは整流素子１３を通って抵抗１４を流れる電流
である。図５を引用してＩｅｃとＩｒ比較する。暗から
明に変化したとき、薄膜太陽電池素子が発電するが抵抗
１４があるため、電流はＩｅｃが主に流れる。しかし、
イオン伝導層８からエレクトロクロミック層７へのイオ
ンの移動が飽和し、透過率が飽和すると、エレクトロク
ロミック素子には原理的に電流が流れず、こんどはＩｒ
が流れ出す。従って、調光素子に光が当たっている間は
ずっと二次電池すなわち蓄電池１２に電流が流れ続けて
充電される。明から暗に変化したときは、薄膜太陽電池
素子の起電力がなくなり、蓄電池１２によりＶｅｃの極
性が逆になる。このとき、整流素子１３があるために、
Ｉｒは流れず、Ｉｅｃだけが逆方向に流れる。エレクト
ロクロミック層７からイオン伝導層８にイオンの移動が
飽和し、透過率がものと値に飽和すると、Ｉｅｃは流れ
なくなる。従って、明から暗に変化してしばらくする
と、蓄電池１２から電流は流れなくなり、蓄電池１２の
電荷の消費が抑えれらる。以上の構成により、外部制御
回路も外部電源もない完全独立形の調光装置が実現され
る。
いは、図４に示すように一次電池１１を充電可能な二次
電池１２としたこと、および第二透明電極６と第三透明
電極９の間に整流素子１３と抵抗１４とを接続したこと
である。整流素子１３は光照射時に薄膜太陽電池が発生
する起電力と同じ向きに接続する。図５は、このように
接続した調光装置の動作のタイミングチャートを示す。
Ｉｅｃは第三透明電極９から第二透明電極６に向かって
エレクトロクロミック素子を流れる電流であるのに対
し、Ｉｒは整流素子１３を通って抵抗１４を流れる電流
である。図５を引用してＩｅｃとＩｒ比較する。暗から
明に変化したとき、薄膜太陽電池素子が発電するが抵抗
１４があるため、電流はＩｅｃが主に流れる。しかし、
イオン伝導層８からエレクトロクロミック層７へのイオ
ンの移動が飽和し、透過率が飽和すると、エレクトロク
ロミック素子には原理的に電流が流れず、こんどはＩｒ
が流れ出す。従って、調光素子に光が当たっている間は
ずっと二次電池すなわち蓄電池１２に電流が流れ続けて
充電される。明から暗に変化したときは、薄膜太陽電池
素子の起電力がなくなり、蓄電池１２によりＶｅｃの極
性が逆になる。このとき、整流素子１３があるために、
Ｉｒは流れず、Ｉｅｃだけが逆方向に流れる。エレクト
ロクロミック層７からイオン伝導層８にイオンの移動が
飽和し、透過率がものと値に飽和すると、Ｉｅｃは流れ
なくなる。従って、明から暗に変化してしばらくする
と、蓄電池１２から電流は流れなくなり、蓄電池１２の
電荷の消費が抑えれらる。以上の構成により、外部制御
回路も外部電源もない完全独立形の調光装置が実現され
る。
【００１３】図６は図２の一次電池１１、図４の二次電
池１２に薄膜電池１５を用い、図１の積層構造を透明樹
脂フィルムを基板として形成した調光素子１０と一緒に
保護フィルム１６のラミネートにより一体化した調光装
置である。この調光装置は可撓性を持っているので、平
面の窓に取り付けるだけでなく、曲面の窓への取り付け
可能であり、またカーテンや屋外テントなど様々な用途
に用いることができる。 以下、可撓性の調光装置の使
用方式のいくつかの例について説明する。
池１２に薄膜電池１５を用い、図１の積層構造を透明樹
脂フィルムを基板として形成した調光素子１０と一緒に
保護フィルム１６のラミネートにより一体化した調光装
置である。この調光装置は可撓性を持っているので、平
面の窓に取り付けるだけでなく、曲面の窓への取り付け
可能であり、またカーテンや屋外テントなど様々な用途
に用いることができる。 以下、可撓性の調光装置の使
用方式のいくつかの例について説明する。
【００１４】使用例１：図７（ａ）、（ｂ）、図８は調
光装置を用いたカーテンを示す。図７（ａ）は調光カー
テン１７のロール１８を下方に固定し、カーテンを上方
へ引き上げるタイプ、図７（ｂ）はロール１８を上方に
固定し、カーテン１７を下方へ引き下げるタイプであ
る。
光装置を用いたカーテンを示す。図７（ａ）は調光カー
テン１７のロール１８を下方に固定し、カーテンを上方
へ引き上げるタイプ、図７（ｂ）はロール１８を上方に
固定し、カーテン１７を下方へ引き下げるタイプであ
る。
【００１５】図８は左右両側のロール１８からカーテン
１７を中央に向けて引き広げるタイプである。 使用例２：調光装置を自動車の窓などに取り付けて用い
る。窓には透明接着剤で接着して取り付けてもよいが、
その場合、調光装置の一方に局部的に透明接着剤層を形
成し、さらにその上を剥離性シートで覆っておく。こう
すれば、調光装置が取扱いに便利で、取り付け時には別
離性シートを剥して接着すればよい。
１７を中央に向けて引き広げるタイプである。 使用例２：調光装置を自動車の窓などに取り付けて用い
る。窓には透明接着剤で接着して取り付けてもよいが、
その場合、調光装置の一方に局部的に透明接着剤層を形
成し、さらにその上を剥離性シートで覆っておく。こう
すれば、調光装置が取扱いに便利で、取り付け時には別
離性シートを剥して接着すればよい。
【００１６】図９〜１１および図１２（ａ），（ｂ）
は、各種の取り付け手段を用いて窓に取り付ける調光装
置の例を示す。図９は、吸盤２１を用いて窓に調光装置
２０を取り付けるタイプである。簡便に窓に取り付けら
れ、また、自動車の窓などには取り付け易い。図１０
は、面ファスナ２２を用いて窓枠に透明保護フィルム１
６と一体になった調光装置２０を取り付けるタイプであ
る。図１１は、同様に透明保護フィルム１６と一体にな
った調光素子２０を、ボタン２３を用いて窓枠に取り付
けるタイプである。
は、各種の取り付け手段を用いて窓に取り付ける調光装
置の例を示す。図９は、吸盤２１を用いて窓に調光装置
２０を取り付けるタイプである。簡便に窓に取り付けら
れ、また、自動車の窓などには取り付け易い。図１０
は、面ファスナ２２を用いて窓枠に透明保護フィルム１
６と一体になった調光装置２０を取り付けるタイプであ
る。図１１は、同様に透明保護フィルム１６と一体にな
った調光素子２０を、ボタン２３を用いて窓枠に取り付
けるタイプである。
【００１７】図１２（ａ），（ｂ）はフックを用いて取
り付けるタイプで、（ａ）は調光装置、（ｂ）は窓を示
す。調光装置２０の保護フィルム１６には長円形の取付
穴２４を開けておく。窓２５を支える窓枠２６には、フ
ック２７を取り付けておく。このフック２７に取付穴２
４を引っかけて止める。このタイプでは、調光素子側は
穴を開けるだけで、取付用の加工が簡単になる。
り付けるタイプで、（ａ）は調光装置、（ｂ）は窓を示
す。調光装置２０の保護フィルム１６には長円形の取付
穴２４を開けておく。窓２５を支える窓枠２６には、フ
ック２７を取り付けておく。このフック２７に取付穴２
４を引っかけて止める。このタイプでは、調光素子側は
穴を開けるだけで、取付用の加工が簡単になる。
【００１８】次に図１に示す可撓性の調光素子の製造装
置の例について図１３，１４を引用して説明する。すで
に第一透明電極層２のついた透明可撓性基板１に連続型
のロール・ツー・ロール方式で非単結晶半導体層を形成
する装置である。透明可撓性基板１は、搬入室３１の送
りだしロール４１から送り出されて、Ｐ室３２、Ｉ室３
３、Ｎ室３４を通り、搬出室３５の巻き取りロール４２
に巻き取られる。Ｐ室３２、Ｉ室３３、Ｎ室３４は、各
室が同じ圧力１０-3〜１Ｔｏｒｒに保たれて、ヒータを
備えた接地電極５１とＲＦ高電圧電極５２との間にＲＦ
高電圧をかけて、プラズマ５３を発生させ、原料ガスを
分解して基板１上にｐ形ａ−ＳｉＯｘ、ｉ質ａ−ＳｉＯ
ｘ、ｎ形ａ−ＳｉＯｘを順次形成する。ｐ形ａ−ＳｉＯ
ｘの形成には、ＳｉＨ 4 、ＣＯ2 、Ｈ2 、Ｂ2 Ｈ6 を原
料ガスに用い、ｉ質ａ−ＳｉＯｘの形成にはＳｉＨ4 、
ＣＯ2 、Ｈ2 を原料ガスに用い、ｎ形ａ−ＳｉＯｘの形
成には、ＳｉＨ 4 、ＣＯ2 、Ｈ2 、ＰＨ3 を原料ガスに
用いる。このとき基板温度は１００〜２２０℃である。
置の例について図１３，１４を引用して説明する。すで
に第一透明電極層２のついた透明可撓性基板１に連続型
のロール・ツー・ロール方式で非単結晶半導体層を形成
する装置である。透明可撓性基板１は、搬入室３１の送
りだしロール４１から送り出されて、Ｐ室３２、Ｉ室３
３、Ｎ室３４を通り、搬出室３５の巻き取りロール４２
に巻き取られる。Ｐ室３２、Ｉ室３３、Ｎ室３４は、各
室が同じ圧力１０-3〜１Ｔｏｒｒに保たれて、ヒータを
備えた接地電極５１とＲＦ高電圧電極５２との間にＲＦ
高電圧をかけて、プラズマ５３を発生させ、原料ガスを
分解して基板１上にｐ形ａ−ＳｉＯｘ、ｉ質ａ−ＳｉＯ
ｘ、ｎ形ａ−ＳｉＯｘを順次形成する。ｐ形ａ−ＳｉＯ
ｘの形成には、ＳｉＨ 4 、ＣＯ2 、Ｈ2 、Ｂ2 Ｈ6 を原
料ガスに用い、ｉ質ａ−ＳｉＯｘの形成にはＳｉＨ4 、
ＣＯ2 、Ｈ2 を原料ガスに用い、ｎ形ａ−ＳｉＯｘの形
成には、ＳｉＨ 4 、ＣＯ2 、Ｈ2 、ＰＨ3 を原料ガスに
用いる。このとき基板温度は１００〜２２０℃である。
【００１９】原料ガスのＣＯ2 の代わりに、ＣＨ4 ある
いはＣ2 Ｈ2 を用いるとａ−ＳｉＣｘが、Ｎ2 あるいは
ＮＨ3 を用いるとａ−ＳｉＮｘが同様に形成できる。ま
た、Ｈ2 の割合を高くし、ＲＦのパワーを大きくしてい
くと微結晶シリコンを形成できる。図１４（ａ）、
（ｂ）は可撓性調光素子のステッピングロール型のロー
ル・ツー・ロール方式の製造装置を示す。この装置は高
真空排気可能な共通室３６をもち、Ｐ室３２、Ｉ室３
３、Ｎ室３４では、図１３の装置を同様にＲＦ高電圧電
極５２とヒータを備えた接地電極５１との間でプラズマ
５３を発生して原料ガスを分解して膜を形成する。成膜
中は、図１３（ａ）のように透明可撓性基板１は一定位
置に停止していて、Ｐ室３２、Ｉ室３３、Ｎ室３４は接
地電極５１でシールされ、各室の圧力は独立に制御され
る。成膜が終了したらＰ室３２、Ｉ室３３、Ｎ室３４の
ガスを引いて高真空にする。そして、搬送時は図１３
（ｂ）の様に、接地電極５１が離れて、基板１を１室分
の距離移動する。この方式では、ちょうどカメラのフィ
ルムのように１が一こまずつステップ的に移動を繰り返
す。この方式では、各反応室で原料ガスが混ざらず、ま
た、それぞれ成膜時の圧力を独立して制御することがで
きる。また、ステップ的に基板が移動するので、連続型
の場合と異なり、各反応室の成膜時間を独立して決めら
れる。したがって、圧力、成膜速度を独立して最適値に
決定できる。また、成膜時の圧力が大きく違うプラズマ
ＣＶＤとスパッタあるいは蒸着を同じ一つの装置で行う
ことが可能となる。
いはＣ2 Ｈ2 を用いるとａ−ＳｉＣｘが、Ｎ2 あるいは
ＮＨ3 を用いるとａ−ＳｉＮｘが同様に形成できる。ま
た、Ｈ2 の割合を高くし、ＲＦのパワーを大きくしてい
くと微結晶シリコンを形成できる。図１４（ａ）、
（ｂ）は可撓性調光素子のステッピングロール型のロー
ル・ツー・ロール方式の製造装置を示す。この装置は高
真空排気可能な共通室３６をもち、Ｐ室３２、Ｉ室３
３、Ｎ室３４では、図１３の装置を同様にＲＦ高電圧電
極５２とヒータを備えた接地電極５１との間でプラズマ
５３を発生して原料ガスを分解して膜を形成する。成膜
中は、図１３（ａ）のように透明可撓性基板１は一定位
置に停止していて、Ｐ室３２、Ｉ室３３、Ｎ室３４は接
地電極５１でシールされ、各室の圧力は独立に制御され
る。成膜が終了したらＰ室３２、Ｉ室３３、Ｎ室３４の
ガスを引いて高真空にする。そして、搬送時は図１３
（ｂ）の様に、接地電極５１が離れて、基板１を１室分
の距離移動する。この方式では、ちょうどカメラのフィ
ルムのように１が一こまずつステップ的に移動を繰り返
す。この方式では、各反応室で原料ガスが混ざらず、ま
た、それぞれ成膜時の圧力を独立して制御することがで
きる。また、ステップ的に基板が移動するので、連続型
の場合と異なり、各反応室の成膜時間を独立して決めら
れる。したがって、圧力、成膜速度を独立して最適値に
決定できる。また、成膜時の圧力が大きく違うプラズマ
ＣＶＤとスパッタあるいは蒸着を同じ一つの装置で行う
ことが可能となる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、可撓性基板上に薄膜太
陽電池素子とエレクトロクロミック素子を積層して直列
接続できることにより光の入射によって透過率の変化す
る調光装置が得られた。そして可撓性基板をもちいるこ
とにより、ロール・ツー・ロール方式により装置が可能
となり、可撓性の調光装置とすることにより曲面への取
り付けができ、カーテンやテントなど布状の形状への適
用の可能となって、住宅用あるいは車両用など種々の利
用が期待できる。
陽電池素子とエレクトロクロミック素子を積層して直列
接続できることにより光の入射によって透過率の変化す
る調光装置が得られた。そして可撓性基板をもちいるこ
とにより、ロール・ツー・ロール方式により装置が可能
となり、可撓性の調光装置とすることにより曲面への取
り付けができ、カーテンやテントなど布状の形状への適
用の可能となって、住宅用あるいは車両用など種々の利
用が期待できる。
【図１】本発明による調光装置の調光素子の構造を示す
断面図
断面図
【図２】本発明の一実施例の調光装置の接続を示す断面
図
図
【図３】図２の装置の動作のタイミングチャート図
【図４】本発明の別の実施例の調光装置の接続を示す断
面図
面図
【図５】図４の装置のタイミングチャート図
【図６】本発明による調光装置の構造の一例を示す平面
図
図
【図７】本発明による調光装置のカーテンへの使用例を
（ａ）、（ｂ）に示す斜視図
（ａ）、（ｂ）に示す斜視図
【図８】本発明による調光装置のカーテンへの別の使用
例を示す斜視図
例を示す斜視図
【図９】本発明による調光装置の窓への取付方法の一例
を示す平面図
を示す平面図
【図１０】本発明による調光装置の窓の取付方法の別の
例を示す平面図
例を示す平面図
【図１１】本発明による調光装置の窓の取付方法の別の
例を示す平面図
例を示す平面図
【図１２】本発明による調光装置の窓の取付方法のさら
に別の例を示し、（ａ）は調光装置の、（ｂ）は窓の平
面図
に別の例を示し、（ａ）は調光装置の、（ｂ）は窓の平
面図
【図１３】本発明による調光装置の薄膜太陽電池素子製
造に用いる成膜装置の一例の断面図
造に用いる成膜装置の一例の断面図
【図１４】本発明による調光装置に薄膜太陽電池素子製
造に用いられる成膜装置の他の例を示し、（ａ）は成膜
時、（ｂ）は基板搬送時の断面図
造に用いられる成膜装置の他の例を示し、（ａ）は成膜
時、（ｂ）は基板搬送時の断面図
１ 透明可撓性基板
２ 第一透明電極層
３ ｐ形半透明非単結晶半導体層
４ ｉ質半透明非単結晶半導体層
５ ｎ形半透明非単結晶半導体層
６ 第二透明電極層
７ エレクトロクロミック材料層
８ イオン伝導層
９ 第三透明電極層
１０ 調光素子
１１ 一次電池
１２ 二次電池
１５ 薄膜電池
１６ 保護フィルム
１７ 調光カーテン
２０ 調光装置
２１ 吸盤
２２ 面ファスナ
２３ ボタン
２４ 取付穴
２５ 窓
２６ 窓枠
２７ フック
３２ Ｐ室
３３ Ｉ室
３４ Ｎ室
３６ 共通室
４１ 送りだしロール
４２ 巻き取りロール
５１ 接地電極
５２ ＲＦ高電圧電極
５３ プラズマ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/15 502
H01L 31/04
G02F 1/13
Claims (10)
- 【請求項１】透明可撓性基板上に、第一透明電極層、少
なくとも一つのｐ−ｉ−ｎあるいはｐ−ｎ接合を有する
半透明非単結晶半導体層および第二透明電極層よりなる
薄膜太陽電池層と、その第二透明電極層、エレクトロク
ロミック材料層、イオン伝導層および第三透明電極層よ
りなるエレクトロクロミック素子とを積層してなる調光
素子を有することを特徴とする調光装置。 - 【請求項２】薄膜太陽電池素子に光の入射によって発生
する起電力を打ち消す向きに電池が調光素子に並列に設
置された請求項１記載の調光装置。 - 【請求項３】電池が二次電池であり、直列接続された抵
抗と整流素子が、整流素子の順方向を薄膜太陽電池素子
に光の入射によって発生する起電力と同じ向きになるよ
うにエレクトロクロミック素子に並列に接続された請求
項２記載の調光装置。 - 【請求項４】電池が薄膜電池であり、この薄膜電池が調
光素子と共通に保護フィルムに挟着された請求項２ある
いは３記載の調光装置。 - 【請求項５】透明可撓性基板が透明樹脂フィルムである
請求項１ないし４のいずれかに記載の調光装置。 - 【請求項６】一面に選択的に透明接着剤層が被着され、
その表面が剥離性シートで覆われた請求項１ないし５の
いずれかに記載の調光装置。 - 【請求項７】一面に分散して吸盤を備えた請求項１ない
し５のいずれかに記載の調光装置。 - 【請求項８】一面に分散して面ファスナを備えた請求項
１ないし５のいずれかに記載の調光装置。 - 【請求項９】一面に分散してボタンを備えた請求項１な
いし５のいずれかに記載の調光装置。 - 【請求項１０】分散してフックに係合可能の取付穴の開
けられた請求項１ないし５のいずれかに記載の調光装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05562696A JP3536510B2 (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | 調光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05562696A JP3536510B2 (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | 調光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09244072A JPH09244072A (ja) | 1997-09-19 |
| JP3536510B2 true JP3536510B2 (ja) | 2004-06-14 |
Family
ID=13004000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05562696A Expired - Fee Related JP3536510B2 (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | 調光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3536510B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1020281C2 (nl) * | 2002-03-29 | 2003-09-30 | Stichting Energie | Toepassing van een variabel reflectiemateriaal (VAREM). |
| US7213984B2 (en) | 2003-09-16 | 2007-05-08 | Fujifilm Corporation | Optical density-changing element, optical element and photographic unit |
| JP2005250210A (ja) | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Fuji Photo Film Co Ltd | 電磁波に応答し光学濃度を変える光学素子 |
| US7342706B2 (en) | 2004-03-09 | 2008-03-11 | Fujifilm Corporation | Electrochromic element, optical density changing element, optical element and photographing unit |
| JP4644439B2 (ja) | 2004-05-14 | 2011-03-02 | 富士フイルム株式会社 | 光学濃度変化要素制御装置、及び該制御装置を有する撮影システム |
| KR20070044982A (ko) | 2005-10-26 | 2007-05-02 | 삼성전자주식회사 | 이차전지 기능 복합형 전기변색 소자 및 그 제조방법 |
| JP2009053613A (ja) * | 2007-08-29 | 2009-03-12 | Kuraray Co Ltd | エレクトロクロミック表示素子及びその製造方法 |
| KR100981767B1 (ko) * | 2008-02-29 | 2010-09-10 | 박병주 | 종형 전계효과 유기 태양전지 |
| JP2009229975A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Shinyosha:Kk | 電気掲示器 |
| WO2009126943A2 (en) * | 2008-04-11 | 2009-10-15 | Thin Film Devices, Inc. | Flexible photovoltaic device |
| WO2010090642A1 (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-12 | Derek Djeu | Thin film solar cell |
| DE102018206516B4 (de) * | 2018-04-26 | 2019-11-28 | DLR-Institut für Vernetzte Energiesysteme e.V. | Schaltbares Absorberelement und photovoltaische Zelle |
| KR102241098B1 (ko) * | 2019-01-24 | 2021-04-19 | 한국재료연구원 | 수소화된 p-i-n층을 포함하는 반투명 비정질 실리콘 박막 태양전지 및 이의 제조방법 |
-
1996
- 1996-03-13 JP JP05562696A patent/JP3536510B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09244072A (ja) | 1997-09-19 |
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