JPH07118332B2 - 太陽光蓄電池 - Google Patents
太陽光蓄電池Info
- Publication number
- JPH07118332B2 JPH07118332B2 JP61092710A JP9271086A JPH07118332B2 JP H07118332 B2 JPH07118332 B2 JP H07118332B2 JP 61092710 A JP61092710 A JP 61092710A JP 9271086 A JP9271086 A JP 9271086A JP H07118332 B2 JPH07118332 B2 JP H07118332B2
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- JP
- Japan
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- negative electrode
- type semiconductor
- layer
- solid electrolyte
- solar
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
- H01M10/0562—Solid materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/46—Accumulators structurally combined with charging apparatus
-
- 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
-
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体のp/n接合の光起電力を使った太陽電
池より得られる電力を固体電解質二次電池を用いて蓄電
する太陽光蓄電池に関し、さらに詳しくは、前記p/n接
合を構成するｐ型半導体であるCu2TeがCu+イオン導電性
固体電解質を用いる前記固体電解質二次電池の正極を兼
ねる新規な太陽光蓄電池に関する。
池より得られる電力を固体電解質二次電池を用いて蓄電
する太陽光蓄電池に関し、さらに詳しくは、前記p/n接
合を構成するｐ型半導体であるCu2TeがCu+イオン導電性
固体電解質を用いる前記固体電解質二次電池の正極を兼
ねる新規な太陽光蓄電池に関する。
従来の技術 半導体のp/n接合の光起電力を使う太陽電池は、それ自
体蓄電機能がないため、太陽電池単独では光が照射され
ている間しか電力を供給することが出来ない。
体蓄電機能がないため、太陽電池単独では光が照射され
ている間しか電力を供給することが出来ない。
又、光の照射がない場合でも電力を供給するために、従
来太陽電池は、ニッケル・カドミウム電池といった二次
電池と組み合わせた太陽光蓄電装置として最も用いられ
ている。このような目的に用いられる二次電池として、
在来の液体電解質を用いるニッケル・カドミウム電池等
に換えて、電池構成要素がすべて固体状であり原理的に
液もれがなく、薄形，小形化が容易な固体電解質二次電
池を用いることで、太陽電池と二次電池の一体化，パッ
ケージの共有化等がはかれるなど数々の従来にはない利
点が得られる。
来太陽電池は、ニッケル・カドミウム電池といった二次
電池と組み合わせた太陽光蓄電装置として最も用いられ
ている。このような目的に用いられる二次電池として、
在来の液体電解質を用いるニッケル・カドミウム電池等
に換えて、電池構成要素がすべて固体状であり原理的に
液もれがなく、薄形，小形化が容易な固体電解質二次電
池を用いることで、太陽電池と二次電池の一体化，パッ
ケージの共有化等がはかれるなど数々の従来にはない利
点が得られる。
本発明者らは共に、このような固体電解質二次電池のう
ち、Cu+イオン導電性固体電解質を用いる二次電池と太
陽電池とを複合化した太陽光蓄電装置を提案した。太陽
電池の単セル数と、二次電池の単セル数を好適に組み合
せることで、蓄電効率の優れた装置とすることができる
という利点をこの装置は有してはいる。
ち、Cu+イオン導電性固体電解質を用いる二次電池と太
陽電池とを複合化した太陽光蓄電装置を提案した。太陽
電池の単セル数と、二次電池の単セル数を好適に組み合
せることで、蓄電効率の優れた装置とすることができる
という利点をこの装置は有してはいる。
発明が解決しようとする問題点 しかし、このような太陽光蓄電装置は、正極と負極と電
解質とにより構成される二次電池と、半導体のp/n接合
で構成される太陽電池との２つの独立した素子をあくま
でも複合化したもので、各々独立した製造プロセスで作
られた各素子を同一パッケージ内に納めたものである。
構成要素あるいは材料としては少なくとも正極，負極，
固体電解質材料の３つの他に、ｐ型半導体,n型半導体の
５つの要素が必要である。また、電圧の好適な組み合せ
を得るためには、各々複数個の素子が必要となる。出来
上がった装置に高信頼性を期待するとき、構成要素はで
きるだけ少ない方が望ましいし、また、太陽電池と二次
電池とが連続したひとつの製造プロセスで構成されるこ
とが望ましい。
解質とにより構成される二次電池と、半導体のp/n接合
で構成される太陽電池との２つの独立した素子をあくま
でも複合化したもので、各々独立した製造プロセスで作
られた各素子を同一パッケージ内に納めたものである。
構成要素あるいは材料としては少なくとも正極，負極，
固体電解質材料の３つの他に、ｐ型半導体,n型半導体の
５つの要素が必要である。また、電圧の好適な組み合せ
を得るためには、各々複数個の素子が必要となる。出来
上がった装置に高信頼性を期待するとき、構成要素はで
きるだけ少ない方が望ましいし、また、太陽電池と二次
電池とが連続したひとつの製造プロセスで構成されるこ
とが望ましい。
問題点を解決するための手段 本発明は、太陽電池を構成するｐ型半導体が、二次電池
の正極としても作用できるCu2Teを正極用いることで、
最小限必要な構成要素を５つから４つに減らすことので
きる太陽光蓄電池を提供するものである。また、太陽電
池と二次電池とが連続したひとつの製造プロセスで構成
することが可能となる。
の正極としても作用できるCu2Teを正極用いることで、
最小限必要な構成要素を５つから４つに減らすことので
きる太陽光蓄電池を提供するものである。また、太陽電
池と二次電池とが連続したひとつの製造プロセスで構成
することが可能となる。
すなわち、本発明に従う太陽光蓄電池は、ｐ型半導体で
あるCu2Teを正極とし、Cu+イオン導電性固体電解質と、
金属銅を主体とする負極から成る起電力が約0.5Vの固体
電解質二次電池である蓄電部ａと、ｎ型半導体であるCd
Teと、前記正極としても作用するｐ型半導体であるCu2T
eとの接合により形成されるp/n接合から成る起電力が0.
50〜0.60Vである発電部ｂより構成される。CdTe層の上
にCu2Te層が形成され、さらにその上に順次形成されたC
u+イオン導電性固体電解質層と、金属銅を主体とする負
極層（Cu負極層と略す）の４層より成り、CdTe層とCu負
極層とを電気的に接続することで本発明による太陽光蓄
電池が形成される。Cu負極層は、光がp/n接合部まで達
することができるように、網目状，格子状、あるいはく
し状等に形成される。
あるCu2Teを正極とし、Cu+イオン導電性固体電解質と、
金属銅を主体とする負極から成る起電力が約0.5Vの固体
電解質二次電池である蓄電部ａと、ｎ型半導体であるCd
Teと、前記正極としても作用するｐ型半導体であるCu2T
eとの接合により形成されるp/n接合から成る起電力が0.
50〜0.60Vである発電部ｂより構成される。CdTe層の上
にCu2Te層が形成され、さらにその上に順次形成されたC
u+イオン導電性固体電解質層と、金属銅を主体とする負
極層（Cu負極層と略す）の４層より成り、CdTe層とCu負
極層とを電気的に接続することで本発明による太陽光蓄
電池が形成される。Cu負極層は、光がp/n接合部まで達
することができるように、網目状，格子状、あるいはく
し状等に形成される。
Cu+イオン導電性固体電解質層としては、光の透過性を
考慮して、一般式、 RbCu4I2-XCl3+X（Ｘ＝0.25〜0.75） で表わされるCu+イオン導電性固体電解質が好適に用い
られる。
考慮して、一般式、 RbCu4I2-XCl3+X（Ｘ＝0.25〜0.75） で表わされるCu+イオン導電性固体電解質が好適に用い
られる。
第３図は、石英ガラス板上に５×10-5Torrの真空下で抵
抗加熱法で形成した前述の一般式でｘ＝0.5であるRbCu4
I1.5Cl3.5膜（膜厚3.5μ）の光吸収スペクトルを示した
ものである、450nm以下で吸収があり太陽光の紫外部の
光は通しにくいけれども実用上問題なく使用することが
できる。また、ｘ＝0.25〜0.75の範囲では、RbCu4I2-XC
l3+Xの分解電圧は、約0.60Vであり、長期間に渡って発
電部ｂより0.5〜0.6Vの電圧が蓄電部ａの充電のために
印加された場合でも、Cu+イオン導電性固体電解質層の
分解による蓄電部ａの劣化が生じる恐れはきわめて少な
い。
抗加熱法で形成した前述の一般式でｘ＝0.5であるRbCu4
I1.5Cl3.5膜（膜厚3.5μ）の光吸収スペクトルを示した
ものである、450nm以下で吸収があり太陽光の紫外部の
光は通しにくいけれども実用上問題なく使用することが
できる。また、ｘ＝0.25〜0.75の範囲では、RbCu4I2-XC
l3+Xの分解電圧は、約0.60Vであり、長期間に渡って発
電部ｂより0.5〜0.6Vの電圧が蓄電部ａの充電のために
印加された場合でも、Cu+イオン導電性固体電解質層の
分解による蓄電部ａの劣化が生じる恐れはきわめて少な
い。
次に、CdTe層とCu負極層との電気的接続は、必要に応
じ、順方向の電圧降下が0.1〜0.3V程度のダイオードを
介して行うことができる。このようなダイオードとして
は通常のゲルマニウムダイオードが使用できる。接続は
CdTe層からCu負極層に向って電子が流れる方向が順方向
となるようになされる。こうすることで、光照射がない
場合、蓄電部ａにたくわえられた電気が、発電部ｂを通
して漏れるのを有効に防止することができる。
じ、順方向の電圧降下が0.1〜0.3V程度のダイオードを
介して行うことができる。このようなダイオードとして
は通常のゲルマニウムダイオードが使用できる。接続は
CdTe層からCu負極層に向って電子が流れる方向が順方向
となるようになされる。こうすることで、光照射がない
場合、蓄電部ａにたくわえられた電気が、発電部ｂを通
して漏れるのを有効に防止することができる。
作用 光が照射している場合、発電部ｂで生じた電圧0.50〜0.
60Vの電子は、外部負荷へ送られそこで利用消費される
とともに、その一部はCdTe層とCu負極の電気接続部を通
ってCu負極に至り、ここで正極層であるCu2Te層より遊
離してCu+イオン導電性固体電解質層を通ってきたCu+イ
オンと結合してCuとしてCu負極層に蓄えられる。光が照
射していない場合は、このようにして蓄電部ａに蓄えら
れた電気はCu2Te層を正極とし、Cu負極層を負極とする
蓄電部ａより外部負荷へ供給することができる。
60Vの電子は、外部負荷へ送られそこで利用消費される
とともに、その一部はCdTe層とCu負極の電気接続部を通
ってCu負極に至り、ここで正極層であるCu2Te層より遊
離してCu+イオン導電性固体電解質層を通ってきたCu+イ
オンと結合してCuとしてCu負極層に蓄えられる。光が照
射していない場合は、このようにして蓄電部ａに蓄えら
れた電気はCu2Te層を正極とし、Cu負極層を負極とする
蓄電部ａより外部負荷へ供給することができる。
以下、実施例により説明する。
実施例 第１図は本発明の実施例の１つである太陽光蓄電池の構
造を示す断面略図である。
造を示す断面略図である。
厚さ0.2mmのモリブデン（Mo）箔１の上に真空蒸着法で
厚さ25μ，大きさ５×5mm角のCdTe層２を形成し、さら
にその上に順次真空蒸着法で、厚さ0.2μのCu2Te層3,厚
さ3.5μのRbCu4I1.5Cl3.5より成るCu+イオン導電性固体
電解質層4,厚さ0.3μの金属銅膜より成るCu負極層５が
くし状に形成される。６は片面に導電性の酸化インジウ
ム，スズの薄膜6aおよび6bを有するガラス板であり、Cu
負極層５と導電性薄膜6aおよびCu2Te層３の一部と導電
性薄膜6bとが各々電気的に接続するように配置されてい
る。6cはCu2Te層３と導電性薄膜6bとを電気的に接続す
るためのPtペーストより成る導電性塗料によりCu2Te層
３の上に形成した電気接続用端子である。ガラス板６と
モリブデン箔１とはエポキシ樹脂系接着剤７により接着
されている。８はゲルマニウムダイオードであり、図
中、ダイオードの回路記号で示したように、CdTe層２か
ら電子がCu負極層５へ流れ込むように接続されている。
９は極端子、10は極端子である。
厚さ25μ，大きさ５×5mm角のCdTe層２を形成し、さら
にその上に順次真空蒸着法で、厚さ0.2μのCu2Te層3,厚
さ3.5μのRbCu4I1.5Cl3.5より成るCu+イオン導電性固体
電解質層4,厚さ0.3μの金属銅膜より成るCu負極層５が
くし状に形成される。６は片面に導電性の酸化インジウ
ム，スズの薄膜6aおよび6bを有するガラス板であり、Cu
負極層５と導電性薄膜6aおよびCu2Te層３の一部と導電
性薄膜6bとが各々電気的に接続するように配置されてい
る。6cはCu2Te層３と導電性薄膜6bとを電気的に接続す
るためのPtペーストより成る導電性塗料によりCu2Te層
３の上に形成した電気接続用端子である。ガラス板６と
モリブデン箔１とはエポキシ樹脂系接着剤７により接着
されている。８はゲルマニウムダイオードであり、図
中、ダイオードの回路記号で示したように、CdTe層２か
ら電子がCu負極層５へ流れ込むように接続されている。
９は極端子、10は極端子である。
第２図はこのような太陽光蓄電池を30分間太陽光にさら
した後、暗所で極端子９と極端子10を通して20℃で
50μＡの一定電流で30分間放電した際の極端子９と
極端子間の電圧変化を示したものである。図中、10サイ
クル目,100サイクル目とあるのは、30分間太陽光による
充電を行なった後、50μＡで30分間放電する充，放電サ
イクルを10サイクル,100サイクルくり返した際の放電時
の端子間電圧の変化を示したものである。100サイクル
後でもほとんど初期の特性と変りない放電特性を与え
る。
した後、暗所で極端子９と極端子10を通して20℃で
50μＡの一定電流で30分間放電した際の極端子９と
極端子間の電圧変化を示したものである。図中、10サイ
クル目,100サイクル目とあるのは、30分間太陽光による
充電を行なった後、50μＡで30分間放電する充，放電サ
イクルを10サイクル,100サイクルくり返した際の放電時
の端子間電圧の変化を示したものである。100サイクル
後でもほとんど初期の特性と変りない放電特性を与え
る。
発明の効果 以上本発明に従えば、太陽光発電部のｐ型半導体である
Cu2Teを、固体電解質二次電池より成る蓄電部の正極と
しても作用させることで、構成要素の数を従来の５つか
ら４つに減じた太陽光蓄電池を提供できる。
Cu2Teを、固体電解質二次電池より成る蓄電部の正極と
しても作用させることで、構成要素の数を従来の５つか
ら４つに減じた太陽光蓄電池を提供できる。
第１図は本発明の実施例の１つである太陽光蓄電池の断
面構造を示す略図、第２図は実施例の太陽光蓄電池の放
電特性を示す図、第３図は本発明の太陽光蓄電池に用い
られるCu+イオン導電性固体電解質薄膜の光吸収スペク
トルを示す図である。 １……モリブデン箔、２……CdTe層、３……Cu2Te層、
４……Cu+イオン導電性固体電解質層、５……Cu負極
層。
面構造を示す略図、第２図は実施例の太陽光蓄電池の放
電特性を示す図、第３図は本発明の太陽光蓄電池に用い
られるCu+イオン導電性固体電解質薄膜の光吸収スペク
トルを示す図である。 １……モリブデン箔、２……CdTe層、３……Cu2Te層、
４……Cu+イオン導電性固体電解質層、５……Cu負極
層。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−54996（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−264060（ＪＰ，Ａ) 実願昭55−143642号（実開昭57−66868 号）の願書に添付した明細書及び図面の内 容を撮影したマイクロフィルム（ＪＰ, Ｕ) 実願昭60−194150号（実開昭62−102266 号）の願書に添付した明細書及び図面の内 容を撮影したマイクロフィルム（ＪＰ, Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】（ａ）ｐ型半導体Cu2Teを正極とし、Cu+イ
オン導電性固体電解質と、金属銅を主体とする負極とに
より構成される蓄電部と、（ｂ）ｎ型半導体CdTeと、前
記蓄電部（ａ）の正極であるｐ型半導体Cu2Teとの接合
により形成されるp/n接合より成る発電部とにより構成
され、前記ｎ型半導体CdTeと前記金属銅を主体とする負
極とが電気的に接続されていることを特徴とする太陽光
蓄電池。 - 【請求項２】ｎ型半導体CdTeと金属銅を主体とする負極
とがｎ型半導体CdTeから金属銅を主体とする負極へ向か
って電子が流れる方向を順方向として、ダイオードを介
して電気的に接続されていることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の太陽光蓄電池。 - 【請求項３】Cu+イオン導電性固体電解質が一般式、 RbCu4I2-XCl3+X（Ｘ＝0.25〜0.75） で表わされる化合物であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項又は第２項記載の太陽光蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61092710A JPH07118332B2 (ja) | 1986-04-22 | 1986-04-22 | 太陽光蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61092710A JPH07118332B2 (ja) | 1986-04-22 | 1986-04-22 | 太陽光蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62249365A JPS62249365A (ja) | 1987-10-30 |
| JPH07118332B2 true JPH07118332B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=14062020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61092710A Expired - Lifetime JPH07118332B2 (ja) | 1986-04-22 | 1986-04-22 | 太陽光蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07118332B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5354996A (en) * | 1976-10-29 | 1978-05-18 | Agency Of Ind Science & Technol | Productin of solar battery |
| JPS5766868U (ja) * | 1980-10-08 | 1982-04-21 |
-
1986
- 1986-04-22 JP JP61092710A patent/JPH07118332B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62249365A (ja) | 1987-10-30 |
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