JPH10340742A - 光応答電極および湿式太陽電池 - Google Patents
光応答電極および湿式太陽電池Info
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- JPH10340742A JPH10340742A JP9147448A JP14744897A JPH10340742A JP H10340742 A JPH10340742 A JP H10340742A JP 9147448 A JP9147448 A JP 9147448A JP 14744897 A JP14744897 A JP 14744897A JP H10340742 A JPH10340742 A JP H10340742A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 入射光の金属膜上での反射を抑制させること
ができ、また、低エネルギーの太陽光によっても光応答
分子を効率よく励起させることができる、新しい光応答
電極、および、この光応答電極を用いた、極めて優れた
光電変換効率を有する、新しい湿式太陽電池がを提供す
る。 【解決手段】 湿式太陽電池において用いられる光応答
電極であって、光応答分子が固定された金属膜上に、こ
の金属膜の誘電率とは異なる誘電率を持つ光照射部が蒸
着されており、光が、金属膜と光照射部との界面におい
て表面プラズモン共鳴が誘起される略共鳴入射角で金属
膜上に光照射部を介して照射される。
ができ、また、低エネルギーの太陽光によっても光応答
分子を効率よく励起させることができる、新しい光応答
電極、および、この光応答電極を用いた、極めて優れた
光電変換効率を有する、新しい湿式太陽電池がを提供す
る。 【解決手段】 湿式太陽電池において用いられる光応答
電極であって、光応答分子が固定された金属膜上に、こ
の金属膜の誘電率とは異なる誘電率を持つ光照射部が蒸
着されており、光が、金属膜と光照射部との界面におい
て表面プラズモン共鳴が誘起される略共鳴入射角で金属
膜上に光照射部を介して照射される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光応答電極およ
び湿式太陽電池に関するものである。
び湿式太陽電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】湿式太陽電池は、光に対して
応答する電極である光応答電極と対極とが電解液中に固
定されており、光応答電極に光が照射されることによ
り、光応答電極と対極との間に光電流が発生して、起電
力を得るようにしたものである。このような湿式太陽電
池は、高い光電変換効率を得ることのできる太陽電池と
して盛んに研究されており、特に、種々の有機分子が光
応答分子として金属表面に固定されてなる光応答電極を
用いた湿式太陽電池は、高性能光応答分子の設計や金属
表面上における分子の配向制御などにより、極めて高い
光電変換効率を達成することができると期待され、研究
開発が非常に盛んに行われている。
応答する電極である光応答電極と対極とが電解液中に固
定されており、光応答電極に光が照射されることによ
り、光応答電極と対極との間に光電流が発生して、起電
力を得るようにしたものである。このような湿式太陽電
池は、高い光電変換効率を得ることのできる太陽電池と
して盛んに研究されており、特に、種々の有機分子が光
応答分子として金属表面に固定されてなる光応答電極を
用いた湿式太陽電池は、高性能光応答分子の設計や金属
表面上における分子の配向制御などにより、極めて高い
光電変換効率を達成することができると期待され、研究
開発が非常に盛んに行われている。
【０００３】しかしながら、従来の湿式太陽電池では、
このような光応答電極に光を直接照射させるようしてい
るため、入射した光のほとんどが光応答電極の金属表面
で反射されてしまい、ごく一部の照射光のみが、金属表
面上の光応答分子を励起させて光電流を発生させている
に過ぎず、このことが光電変換効率の著しい向上を妨げ
る一要因となっていた。
このような光応答電極に光を直接照射させるようしてい
るため、入射した光のほとんどが光応答電極の金属表面
で反射されてしまい、ごく一部の照射光のみが、金属表
面上の光応答分子を励起させて光電流を発生させている
に過ぎず、このことが光電変換効率の著しい向上を妨げ
る一要因となっていた。
【０００４】また、太陽光は紫外から赤外に至るまで幅
広いスペクトルを持つが、このうち地表において最も平
均放射強度の高い波長は７００ｎｍ近辺の赤色光であ
る。しかしながら、従来の光応答電極は、おもに４００
ないし５００ｎｍ近辺の紫〜緑色光に応答し、エネルギ
ーの低い赤色光では励起効率が著しく低下するため、低
エネルギー光による発生電力量が低下して太陽電池の発
電性および安定性が損ねられているといった問題もあっ
た。
広いスペクトルを持つが、このうち地表において最も平
均放射強度の高い波長は７００ｎｍ近辺の赤色光であ
る。しかしながら、従来の光応答電極は、おもに４００
ないし５００ｎｍ近辺の紫〜緑色光に応答し、エネルギ
ーの低い赤色光では励起効率が著しく低下するため、低
エネルギー光による発生電力量が低下して太陽電池の発
電性および安定性が損ねられているといった問題もあっ
た。
【０００５】そこで、この発明は、以上の通りの事情に
鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を解消
し、入射光の金属膜上での反射を抑制させることがで
き、また、低エネルギーの太陽光によっても光応答分子
を効率よく励起させることができる、新しい光応答電
極、および、この光応答電極を用いた、極めて優れた光
電変換効率を有する、新しい湿式太陽電池を提供するこ
とを目的としている。
鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を解消
し、入射光の金属膜上での反射を抑制させることがで
き、また、低エネルギーの太陽光によっても光応答分子
を効率よく励起させることができる、新しい光応答電
極、および、この光応答電極を用いた、極めて優れた光
電変換効率を有する、新しい湿式太陽電池を提供するこ
とを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、湿式太陽電池において用いられ
る光応答電極であって、光応答分子が固定された金属膜
上に、この金属膜の誘電率とは異なる誘電率を持つ光照
射部が蒸着されており、光が、金属膜と光照射部との界
面において表面プラズモン共鳴が誘起される略共鳴入射
角で金属膜上に光照射部を介して照射されることを特徴
とする光応答電極（請求項１）を提供する。
を解決するものとして、湿式太陽電池において用いられ
る光応答電極であって、光応答分子が固定された金属膜
上に、この金属膜の誘電率とは異なる誘電率を持つ光照
射部が蒸着されており、光が、金属膜と光照射部との界
面において表面プラズモン共鳴が誘起される略共鳴入射
角で金属膜上に光照射部を介して照射されることを特徴
とする光応答電極（請求項１）を提供する。
【０００７】また、この発明は、上記の光応答電極にお
いて、光応答分子が、ポルフィリン誘導体であること
（請求項２）や、光照射部が、プリズムであること（請
求項３）や、プリズムが断面三角形状を有しており、こ
のプリズムの底面が金属膜上に当接されていること（請
求項４）や、プリズムが、複数の断面くさび形状部が連
接されてなる多重反射部を有し、且つ金属膜が、プリズ
ムの多重反射部に対応した形状の断面くさび形状部が複
数連接されてなる多重反射部を有しており、プリズムの
多重反射部が金属膜の多重反射部に当接されていること
（請求項５）や、プリズムが、複数の円錐形状部が連接
されてなる多重反射部を有し、且つ金属膜が、プリズム
の多重反射部に対応した形状の円錐形状部が複数連接さ
れてなる多重反射部を有しており、プリズムの多重反射
部が金属膜の多重反射部に当接されていること（請求項
６）や、光照射部が、光ファイバーにより構成されてい
ること（請求項７）や、光ファイバーの末端が円錐形状
を有し、且つ金属膜が円錐形状部を有しており、光ファ
イバーの円錐形状末端が金属膜の円錐形状部に当接され
ていること（請求項８）等をその態様としている。
いて、光応答分子が、ポルフィリン誘導体であること
（請求項２）や、光照射部が、プリズムであること（請
求項３）や、プリズムが断面三角形状を有しており、こ
のプリズムの底面が金属膜上に当接されていること（請
求項４）や、プリズムが、複数の断面くさび形状部が連
接されてなる多重反射部を有し、且つ金属膜が、プリズ
ムの多重反射部に対応した形状の断面くさび形状部が複
数連接されてなる多重反射部を有しており、プリズムの
多重反射部が金属膜の多重反射部に当接されていること
（請求項５）や、プリズムが、複数の円錐形状部が連接
されてなる多重反射部を有し、且つ金属膜が、プリズム
の多重反射部に対応した形状の円錐形状部が複数連接さ
れてなる多重反射部を有しており、プリズムの多重反射
部が金属膜の多重反射部に当接されていること（請求項
６）や、光照射部が、光ファイバーにより構成されてい
ること（請求項７）や、光ファイバーの末端が円錐形状
を有し、且つ金属膜が円錐形状部を有しており、光ファ
イバーの円錐形状末端が金属膜の円錐形状部に当接され
ていること（請求項８）等をその態様としている。
【０００８】さらにまた、この発明は、上記の光応答電
極を用いたことを特徴とする湿式太陽電池（請求項９）
をも提供する。
極を用いたことを特徴とする湿式太陽電池（請求項９）
をも提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】この発明の光応答電極は、上記の
通り、光応答分子が固定された金属膜上に、金属膜の誘
電率とは異なる誘電率を持つ光照射部が蒸着されてお
り、光を、光照射部と金属膜表面との界面において表面
プラズモン共鳴が誘起される略共鳴入射角で金属膜表面
上に光照射部を介して照射させるようにしている。
通り、光応答分子が固定された金属膜上に、金属膜の誘
電率とは異なる誘電率を持つ光照射部が蒸着されてお
り、光を、光照射部と金属膜表面との界面において表面
プラズモン共鳴が誘起される略共鳴入射角で金属膜表面
上に光照射部を介して照射させるようにしている。
【００１０】この発明の光応答電極において重要な表面
プラズモン共鳴とは、誘電率の異なる２種類の媒体間に
おいて照射光をある特定の共鳴角で入射させるとその２
種媒体の界面に局所電場が形成される現象である。形成
された局所電場は金属表面に固定されている光応答分子
のみと強く相互作用する。また、この局所電場中に置か
れた光応答分子は光が照射されるのと同時に電子励起さ
れる。
プラズモン共鳴とは、誘電率の異なる２種類の媒体間に
おいて照射光をある特定の共鳴角で入射させるとその２
種媒体の界面に局所電場が形成される現象である。形成
された局所電場は金属表面に固定されている光応答分子
のみと強く相互作用する。また、この局所電場中に置か
れた光応答分子は光が照射されるのと同時に電子励起さ
れる。
【００１１】したがって、このような表面プラズモン共
鳴を利用することにより、光応答電極の金属表面に固定
されている光応答分子を極めて効率よく励起させること
ができるようになる。さらにまた、波長の長い赤色光で
は表面プラズモン共鳴により形成される局所電場におい
て電場の増強効果が強く現れるので、このような現象を
利用することにより太陽光に多く含まれる低品位の赤色
光であっても効率よく光応答分子を励起させることがで
きる。
鳴を利用することにより、光応答電極の金属表面に固定
されている光応答分子を極めて効率よく励起させること
ができるようになる。さらにまた、波長の長い赤色光で
は表面プラズモン共鳴により形成される局所電場におい
て電場の増強効果が強く現れるので、このような現象を
利用することにより太陽光に多く含まれる低品位の赤色
光であっても効率よく光応答分子を励起させることがで
きる。
【００１２】図１は、この発明の光応答電極の一例を示
したものである。この図１に例示した光応答電極（１）
では、金属膜（１１）に光応答分子が固定されており、
この金属膜（１１）上に、光照射部としての断面三角形
状を有するガラス製のプリズム（１２）が、その底面が
金属膜（１１）表面上に当接されて、蒸着されている。
したものである。この図１に例示した光応答電極（１）
では、金属膜（１１）に光応答分子が固定されており、
この金属膜（１１）上に、光照射部としての断面三角形
状を有するガラス製のプリズム（１２）が、その底面が
金属膜（１１）表面上に当接されて、蒸着されている。
【００１３】このような光応答電極（１）の金属膜（１
１）上に、強度Ｉ0 を有する光を入射角θでプリズム
（１２）を介して照射させると、ある特定の入射角θで
は、図２に例示したように、金属膜（１１）とプリズム
（１２）との界面において表面プラズモン共鳴が誘起さ
れ、反射率Ｉ0 ／Ｉが著しく低くなる、つまり反射光強
度Ｉが著しく低下するようになる。
１）上に、強度Ｉ0 を有する光を入射角θでプリズム
（１２）を介して照射させると、ある特定の入射角θで
は、図２に例示したように、金属膜（１１）とプリズム
（１２）との界面において表面プラズモン共鳴が誘起さ
れ、反射率Ｉ0 ／Ｉが著しく低くなる、つまり反射光強
度Ｉが著しく低下するようになる。
【００１４】したがって、たとえば図１に示した光応答
電極（１）において、光を、金属膜（１１）とプリズム
（１２）との界面において表面プラズモン共鳴が誘起さ
れる共鳴入射角θで、プリズム（１２）の任意の一面か
ら入射させて金属膜（１１）表面上に照射させることに
より、入射光が表面プラズモン共鳴のために消費され
て、表面プラズモン共鳴により金属膜（１１）とプリズ
ム（１２）との界面において形成される局所電場にて、
光応答分子を極めて効率良く励起させることができる。
電極（１）において、光を、金属膜（１１）とプリズム
（１２）との界面において表面プラズモン共鳴が誘起さ
れる共鳴入射角θで、プリズム（１２）の任意の一面か
ら入射させて金属膜（１１）表面上に照射させることに
より、入射光が表面プラズモン共鳴のために消費され
て、表面プラズモン共鳴により金属膜（１１）とプリズ
ム（１２）との界面において形成される局所電場にて、
光応答分子を極めて効率良く励起させることができる。
【００１５】また、前述のように、波長の長い赤色光で
は表面プラズモン共鳴により形成される局所電場におい
て電場の増強効果が強く現れるので、太陽光に多く含ま
れる低エネルギーの赤色光が照射されても効率よく光応
答分子を励起させることができるようになる。ところ
で、この発明では、金属膜と強固に固定する光応答分子
の使用が好ましいため、この発明の発明者は、光応答電
極の金属膜表面上に固定される光応答分子として、金、
銀、銅、またはアルミニウムなどの金属と強固に化学結
合する一連のポルフィリン誘導体を合成した。図３
（ａ）（ｂ）は、各々、このポルフィリン誘導体の一例
を示したものである。図３（ａ）のポルフィリン誘導体
は、ポルフィリンに電子受容体Ｃ60を結合して合成され
ており、また図３（ｂ）のポリフィリン誘導体は、ポル
フィリンをジスルフィドで結合して合成されている。
は表面プラズモン共鳴により形成される局所電場におい
て電場の増強効果が強く現れるので、太陽光に多く含ま
れる低エネルギーの赤色光が照射されても効率よく光応
答分子を励起させることができるようになる。ところ
で、この発明では、金属膜と強固に固定する光応答分子
の使用が好ましいため、この発明の発明者は、光応答電
極の金属膜表面上に固定される光応答分子として、金、
銀、銅、またはアルミニウムなどの金属と強固に化学結
合する一連のポルフィリン誘導体を合成した。図３
（ａ）（ｂ）は、各々、このポルフィリン誘導体の一例
を示したものである。図３（ａ）のポルフィリン誘導体
は、ポルフィリンに電子受容体Ｃ60を結合して合成され
ており、また図３（ｂ）のポリフィリン誘導体は、ポル
フィリンをジスルフィドで結合して合成されている。
【００１６】これらのポルフィリン誘導体は有機溶媒に
溶解しやすいという特性を有しており、たとえば、金、
銀、銅、またはアルミニウムなどによりなる金属膜をポ
ルフィリン誘導体が溶解されている溶液の中に、室温で
数時間あるいは数日間浸しておくことにより、金属−硫
黄結合が形成されて金属膜表面上にポルフィリン誘導体
を強固に且つ容易に定着させて固定させることができ
る。
溶解しやすいという特性を有しており、たとえば、金、
銀、銅、またはアルミニウムなどによりなる金属膜をポ
ルフィリン誘導体が溶解されている溶液の中に、室温で
数時間あるいは数日間浸しておくことにより、金属−硫
黄結合が形成されて金属膜表面上にポルフィリン誘導体
を強固に且つ容易に定着させて固定させることができ
る。
【００１７】図４は、図１に例示した光応答電極（１）
を用いた湿式太陽電池を例示したものである。この図４
に例示した湿式太陽電池では、電解液（２）が充填され
ているセル（３）の中に、白金などによりなる対極
（４）と、銀塩化銀などによりなる参照極（５）とが設
置されており、このセル（３）の上には、Ｏ−リング
（６）を介して、対極（４）と対向して金属膜（１１）
が位置するように、光応答電極（１）が設置されてい
る。また、光応答電極（１）、対極（４）、および参照
極（５）はそれぞれポテンショスタットに接続されるよ
うになっている。
を用いた湿式太陽電池を例示したものである。この図４
に例示した湿式太陽電池では、電解液（２）が充填され
ているセル（３）の中に、白金などによりなる対極
（４）と、銀塩化銀などによりなる参照極（５）とが設
置されており、このセル（３）の上には、Ｏ−リング
（６）を介して、対極（４）と対向して金属膜（１１）
が位置するように、光応答電極（１）が設置されてい
る。また、光応答電極（１）、対極（４）、および参照
極（５）はそれぞれポテンショスタットに接続されるよ
うになっている。
【００１８】光応答電極（１）の金属膜（１１）はポル
フィリン誘導体の溶液に浸されて、その表面にポルフィ
リン誘導体が光応答分子として強固に固定されている。
もちろん、光応答分子としては、上述のようなポルフィ
リン誘導体だけでなく、従来の種々の有機分子および金
属錯体を用いても良い。このような湿式太陽電池におい
て、光を、光応答電極（１）の金属膜（１１）上に、プ
リズム（１２）を介して共鳴入射角θで照射させる。た
とえば、筐体（３）に充填されている電解液（２）が水
系である場合には、共鳴入射角θは７０度〜８５度とな
る。
フィリン誘導体の溶液に浸されて、その表面にポルフィ
リン誘導体が光応答分子として強固に固定されている。
もちろん、光応答分子としては、上述のようなポルフィ
リン誘導体だけでなく、従来の種々の有機分子および金
属錯体を用いても良い。このような湿式太陽電池におい
て、光を、光応答電極（１）の金属膜（１１）上に、プ
リズム（１２）を介して共鳴入射角θで照射させる。た
とえば、筐体（３）に充填されている電解液（２）が水
系である場合には、共鳴入射角θは７０度〜８５度とな
る。
【００１９】共鳴入射角θで入射された光は、金属膜
（１１）とプリズム（１２）との界面において表面プラ
ズモン共鳴を誘起させるので、そのほとんどが表面プラ
ズモン共鳴のために消費される。したがって、従来の湿
式太陽電池と比較すると入射光の利用効率が各段に向上
し、入射光の大部分により金属膜（１１）に固定されて
いる光応答分子が励起されて、対極（４）との間に非常
に多くの光電流が発生される。また、太陽光に多く含ま
れるエネルギーの低い赤色光であっても光応答分子を励
起させることができる。よって、この発明の湿式太陽電
池により非常に効率良く起電力を得ることができる。
（１１）とプリズム（１２）との界面において表面プラ
ズモン共鳴を誘起させるので、そのほとんどが表面プラ
ズモン共鳴のために消費される。したがって、従来の湿
式太陽電池と比較すると入射光の利用効率が各段に向上
し、入射光の大部分により金属膜（１１）に固定されて
いる光応答分子が励起されて、対極（４）との間に非常
に多くの光電流が発生される。また、太陽光に多く含ま
れるエネルギーの低い赤色光であっても光応答分子を励
起させることができる。よって、この発明の湿式太陽電
池により非常に効率良く起電力を得ることができる。
【００２０】ところで、たとえば図１および図４に例示
した断面三角形状のガラスプリズム（１２）が備えられ
たこの発明の光応答電極（１）では、表面プラズモン共
鳴を誘起させる共鳴入射角θで光を照射させることによ
り、大部分の入射光を光電変換のために利用することが
できるものの、一部の入射光は依然として反射されてし
まう。
した断面三角形状のガラスプリズム（１２）が備えられ
たこの発明の光応答電極（１）では、表面プラズモン共
鳴を誘起させる共鳴入射角θで光を照射させることによ
り、大部分の入射光を光電変換のために利用することが
できるものの、一部の入射光は依然として反射されてし
まう。
【００２１】そこで、より多くの入射光を利用するため
に、図５に例示したような光応答電極（１）を用いた湿
式太陽電池を用いてもよい。この図５に例示した湿式太
陽電池における光応答電極（１）は、そのプリズム（１
２）が、複数の断面くさび形状部または円錐形状部が連
接されてなる多重反射部を有し、且つ金属膜（１１）
も、プリズム（１２）の多重反射部に対応した形状の断
面くさび形状部または円錐形状部が複数連接されてなる
多重反射部を有しており、プリズム（１２）の多重反射
部と金属膜（１１）の多重反射部とが当接されて構成さ
れている。
に、図５に例示したような光応答電極（１）を用いた湿
式太陽電池を用いてもよい。この図５に例示した湿式太
陽電池における光応答電極（１）は、そのプリズム（１
２）が、複数の断面くさび形状部または円錐形状部が連
接されてなる多重反射部を有し、且つ金属膜（１１）
も、プリズム（１２）の多重反射部に対応した形状の断
面くさび形状部または円錐形状部が複数連接されてなる
多重反射部を有しており、プリズム（１２）の多重反射
部と金属膜（１１）の多重反射部とが当接されて構成さ
れている。
【００２２】このような構成の光応答電極（１）によっ
て、金属膜（１１）の多重反射部における任意の断面く
さび形状部または円錐形状部により反射された反射光を
再度、反対側に配置されている別の断面くさび形状部ま
たは円錐形状部に入射させて表面プラズモン共鳴を誘起
させ、このような入反射が多重反射部において多数回繰
り返されて、最終的には全ての光が表面プラズモン共鳴
の誘起に利用されて、より高い光電変換効率を得ること
ができるようになる。
て、金属膜（１１）の多重反射部における任意の断面く
さび形状部または円錐形状部により反射された反射光を
再度、反対側に配置されている別の断面くさび形状部ま
たは円錐形状部に入射させて表面プラズモン共鳴を誘起
させ、このような入反射が多重反射部において多数回繰
り返されて、最終的には全ての光が表面プラズモン共鳴
の誘起に利用されて、より高い光電変換効率を得ること
ができるようになる。
【００２３】さらには、光応答分子が励起される部分が
断面くさび形状や円錐形状となっているために表面積の
増大効果と相まって、単位体積当たりの光電流発生効率
が従来の湿式太陽電池よりも著しく向上される。また、
光応答分子の光照射部としては、図１、図４、および図
５に例示したような形状を有するプリズムではなく、図
６に例示したように、光ファイバー（７）を用いてもよ
く、この場合は、たとえば光ファイバー（７）の末端が
エッチングまたは加熱などにより加工された円錐形状と
なっており、且つ金属膜（１１）が円錐形状部を有し、
光ファイバー（７）の円錐形状末端が金属膜（１１）の
円錐形状部に当接されるように構成させることができ
る。図６に例示した湿式太陽電池における光応答電極
（１）では、金属膜（１１）上に設けられている気密詮
（８）によって光ファイバー（７）が保持されている。
断面くさび形状や円錐形状となっているために表面積の
増大効果と相まって、単位体積当たりの光電流発生効率
が従来の湿式太陽電池よりも著しく向上される。また、
光応答分子の光照射部としては、図１、図４、および図
５に例示したような形状を有するプリズムではなく、図
６に例示したように、光ファイバー（７）を用いてもよ
く、この場合は、たとえば光ファイバー（７）の末端が
エッチングまたは加熱などにより加工された円錐形状と
なっており、且つ金属膜（１１）が円錐形状部を有し、
光ファイバー（７）の円錐形状末端が金属膜（１１）の
円錐形状部に当接されるように構成させることができ
る。図６に例示した湿式太陽電池における光応答電極
（１）では、金属膜（１１）上に設けられている気密詮
（８）によって光ファイバー（７）が保持されている。
【００２４】このように光ファイバー（７）が直結され
ている光応答電極（１）を用いたこの発明の湿式太陽電
池では、光ファイバー（７）を用いた太陽光集光装置な
どを直結させることができるため、光ファイバー（７）
を通ってきた光を光応答電極（１）に共鳴入射角θで入
射させて表面プリズム共鳴を誘起させるようにして、入
射光を効果的に利用することにより、さらなる効率的な
光ファイバー（７）からの光の運用が可能となる。もち
ろん、この場合でも、光ファイバ（７）を複数本用いる
ことにより入射光の多重反射を行わせて、より高い光電
変換効率を得ることができることは言うまでもない。
ている光応答電極（１）を用いたこの発明の湿式太陽電
池では、光ファイバー（７）を用いた太陽光集光装置な
どを直結させることができるため、光ファイバー（７）
を通ってきた光を光応答電極（１）に共鳴入射角θで入
射させて表面プリズム共鳴を誘起させるようにして、入
射光を効果的に利用することにより、さらなる効率的な
光ファイバー（７）からの光の運用が可能となる。もち
ろん、この場合でも、光ファイバ（７）を複数本用いる
ことにより入射光の多重反射を行わせて、より高い光電
変換効率を得ることができることは言うまでもない。
【００２５】また、上述の説明においては光を表面プラ
ズモン共鳴が誘起される共鳴入射角θで入射させるよう
にしているが、もちろん、この共鳴入射角θ付近の入射
角、たとえばθ±１０度、で光を照射させても、反射光
の発生を減少させ、従来よりも優れた光電変換効率を得
ることができる。以下、実施例を示し、さらに詳しくこ
の発明の実施の形態について説明する。もちろんこの発
明は以下の例によって限定されるものではない。
ズモン共鳴が誘起される共鳴入射角θで入射させるよう
にしているが、もちろん、この共鳴入射角θ付近の入射
角、たとえばθ±１０度、で光を照射させても、反射光
の発生を減少させ、従来よりも優れた光電変換効率を得
ることができる。以下、実施例を示し、さらに詳しくこ
の発明の実施の形態について説明する。もちろんこの発
明は以下の例によって限定されるものではない。
【００２６】
【実施例】図５に例示したこの発明の湿式太陽電池にお
いて、光応答電極を作用極、白金を対極、銀塩化銀電極
を参照極としてポテンシオスタットに接続させ、電子受
容体としてメチルビオロゲン０．１ｍＭを溶解させた
０．１Ｍ硫酸ナトリウムを電解液（２）としてセル
（３）に入れ、１０ｍＭの横偏光ヘリウムネオンレーザ
ーを用いてプリズム（１２）を介して金属膜（１１）上
に光を照射させて、発生される光電流を観測した。
いて、光応答電極を作用極、白金を対極、銀塩化銀電極
を参照極としてポテンシオスタットに接続させ、電子受
容体としてメチルビオロゲン０．１ｍＭを溶解させた
０．１Ｍ硫酸ナトリウムを電解液（２）としてセル
（３）に入れ、１０ｍＭの横偏光ヘリウムネオンレーザ
ーを用いてプリズム（１２）を介して金属膜（１１）上
に光を照射させて、発生される光電流を観測した。
【００２７】図７は、この発明の湿式太陽電池による光
電流および従来の湿式太陽電池による光電流を例示した
ものである。この図７から明らかなように、この発明の
湿式太陽電池は、入射光のＯＮ／ＯＦＦに対する応答が
非常に優れており、従来の湿式太陽電池による光電流と
比較して、約１００倍の光電流を発生させることができ
ることが分かる。
電流および従来の湿式太陽電池による光電流を例示した
ものである。この図７から明らかなように、この発明の
湿式太陽電池は、入射光のＯＮ／ＯＦＦに対する応答が
非常に優れており、従来の湿式太陽電池による光電流と
比較して、約１００倍の光電流を発生させることができ
ることが分かる。
【００２８】この発明は以上の例に限定されるものでは
なく、細部については様々な態様が可能である。
なく、細部については様々な態様が可能である。
【００２９】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、照射光の金属膜面上での反射を抑制させることが
でき、また、高エネルギーの太陽光だけではなく、低エ
ネルギーの太陽光によっても光応答分子を効率よく励起
させることができる、入射光の利用効率が非常に高い、
新しい光応答電極、および、この光応答電極を用いた、
極めて優れた光電変換効率を有し、起電力を非常に効率
良く得ることのできる、新しい湿式太陽電池が提供され
る。
って、照射光の金属膜面上での反射を抑制させることが
でき、また、高エネルギーの太陽光だけではなく、低エ
ネルギーの太陽光によっても光応答分子を効率よく励起
させることができる、入射光の利用効率が非常に高い、
新しい光応答電極、および、この光応答電極を用いた、
極めて優れた光電変換効率を有し、起電力を非常に効率
良く得ることのできる、新しい湿式太陽電池が提供され
る。
【図１】この発明の光応答電極の一例を示した断面図で
ある。
ある。
【図２】入射光の入射角と反射率との関係を例示した図
である。
である。
【図３】（ａ）（ｂ）は、各々、この発明におけるポル
フィリン誘導体を例示した図である。
フィリン誘導体を例示した図である。
【図４】図１の光応答電極を用いたこの発明の湿式太陽
電池の一例を示した要部構成図である。
電池の一例を示した要部構成図である。
【図５】この発明の湿式太陽電池の別の一例を示した要
部構成図である。
部構成図である。
【図６】この発明の湿式太陽電池の別の一例を示した要
部構成図である。
部構成図である。
【図７】図４のこの発明の湿式太陽電池による光電流と
従来の湿式太陽電池による光電流とを例示した図であ
る。
従来の湿式太陽電池による光電流とを例示した図であ
る。
１ 光応答電極 １１ 金属膜 １２ 光照射部 ２ 電解液 ３ セル ４ 対極 ５ 参照極 ６ Ｏ−リング ７ 光ファイバー ８ 気密詮
Claims (9)
- 【請求項１】 湿式太陽電池において用いられる光応答
電極であって、光応答分子が固定された金属膜上に、こ
の金属膜の誘電率とは異なる誘電率を持つ光照射部が蒸
着されており、光が、金属膜と光照射部との界面におい
て表面プラズモン共鳴が誘起される略共鳴入射角で金属
膜上に光照射部を介して照射されることを特徴とする光
応答電極。 - 【請求項２】 光応答分子が、ポルフィリン誘導体であ
ることを特徴とする請求項１の光応答電極。 - 【請求項３】 光照射部が、プリズムであることを特徴
とする請求項１または２の光応答電極。 - 【請求項４】 プリズムが断面三角形状を有しており、
このプリズムの底面が金属膜上に当接されていることを
特徴とする請求項３の光応答電極。 - 【請求項５】 プリズムが、複数の断面くさび形状部が
連接されてなる多重反射部を有し、且つ金属膜が、プリ
ズムの多重反射部に対応した形状の断面くさび形状部が
複数連接されてなる多重反射部を有しており、プリズム
の多重反射部が金属膜の多重反射部に当接されているこ
とを特徴とする請求項３の光応答電極。 - 【請求項６】 プリズムが、複数の円錐形状部が連接さ
れてなる多重反射部を有し、且つ金属膜が、プリズムの
多重反射部に対応した形状の円錐形状部が複数連接され
てなる多重反射部を有しており、プリズムの多重反射部
が金属膜の多重反射部に当接されていることを特徴とす
る請求項３の光応答電極。 - 【請求項７】 光照射部が、光ファイバーにより構成さ
れていることを特徴とする請求項１または２の光応答電
極。 - 【請求項８】 光ファイバーの末端が円錐形状を有し、
且つ金属膜が円錐形状部を有しており、光ファイバーの
円錐形状末端が金属膜の円錐形状部に当接されているこ
とを特徴とする請求項７の光応答電極。 - 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかの光応答電
極を用いたことを特徴とする湿式太陽電池。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14744897A JP3369439B2 (ja) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | 光応答電極および湿式太陽電池 |
| EP98304436A EP0883197A3 (en) | 1997-06-05 | 1998-06-04 | Photoresponsive electrode and wet solar cell |
| US09/092,306 US6127624A (en) | 1997-06-05 | 1998-06-05 | Photoresponsive electrode and wet solar cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14744897A JP3369439B2 (ja) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | 光応答電極および湿式太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10340742A true JPH10340742A (ja) | 1998-12-22 |
| JP3369439B2 JP3369439B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=15430588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14744897A Expired - Fee Related JP3369439B2 (ja) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | 光応答電極および湿式太陽電池 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6127624A (ja) |
| EP (1) | EP0883197A3 (ja) |
| JP (1) | JP3369439B2 (ja) |
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| WO2008004580A1 (fr) | 2006-07-05 | 2008-01-10 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | Cellule solaire sensible à la coloration |
| JP2011040645A (ja) * | 2009-08-14 | 2011-02-24 | Tokyo Institute Of Technology | 金属ナノ粒子分散膜を表面に有する太陽電池 |
| WO2011027830A1 (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-10 | 国立大学法人北海道大学 | 光電変換装置、光検出装置、及び光検出方法 |
| WO2011115292A1 (ja) | 2010-03-19 | 2011-09-22 | 国立大学法人東京工業大学 | 細孔の中に金属ナノ粒子が担持されている多孔質構造を有する太陽電池 |
| US8653431B2 (en) | 2010-09-16 | 2014-02-18 | Mitsubishi Electric Corporation | Photoelectric conversion device and image sensor |
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| US6649901B2 (en) | 2002-03-14 | 2003-11-18 | Nec Laboratories America, Inc. | Enhanced optical transmission apparatus with improved aperture geometry |
| EP1695393A1 (en) * | 2003-12-10 | 2006-08-30 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method for photo-embossing a monomer-containing layer |
| US20060231130A1 (en) * | 2005-04-19 | 2006-10-19 | Sharps Paul R | Solar cell with feedthrough via |
| US7943092B2 (en) * | 2006-10-10 | 2011-05-17 | Oakland University | Portable surface plasmon resonance biosensor |
| US20090065053A1 (en) * | 2007-08-24 | 2009-03-12 | Julian Gulbinski | Photovoltaic device |
| US8507785B2 (en) * | 2007-11-06 | 2013-08-13 | Pacific Integrated Energy, Inc. | Photo induced enhanced field electron emission collector |
| CN102187425B (zh) * | 2008-10-16 | 2013-11-06 | 小利兰·斯坦福大学托管委员会 | 光子增强型热离子发射 |
| CN103081126A (zh) | 2010-06-08 | 2013-05-01 | 太平洋银泰格拉泰德能源公司 | 具有增强场和电子发射的光学天线 |
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|---|---|---|---|---|
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| US4281053A (en) * | 1979-01-22 | 1981-07-28 | Eastman Kodak Company | Multilayer organic photovoltaic elements |
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| US4379202A (en) * | 1981-06-26 | 1983-04-05 | Mobil Solar Energy Corporation | Solar cells |
| JPS59874A (ja) * | 1982-06-26 | 1984-01-06 | Hiroshi Kubota | 光化学反応装置への光照射の方法 |
| JPS5930880A (ja) * | 1982-08-10 | 1984-02-18 | Agency Of Ind Science & Technol | 太陽エネルギ−変換材料 |
| JPS59127879A (ja) * | 1983-01-12 | 1984-07-23 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置およびその作製方法 |
| US5123968A (en) * | 1989-04-17 | 1992-06-23 | The Boeing Company | Tandem photovoltaic solar cell with III-V diffused junction booster cell |
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