JPS62290184A - 光蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、光電変換機能と光蓄電機能を兼備した光蓄電
素子に係り、大きな電気容量を有する光蓄電素子に関す
るものである。

〔従来技術とその問題点〕

太陽電池は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する
光起電力効果を利用した物理電池であって、その材料と
して一般にシリコン、特にアモルファスシリコンをはじ
め、ＧａＡｓ及びＣｄＳなどの多くの無機半導体が主に
研究されている。これらの材料を使用した太陽電池では
、光エネルギーの電力への変換効率が２０％以上のもの
も開発され、実用的にも１０％前後のものも開発されて
いる。実用的な太陽電池の代表的な電池特性は、例えば
アモルファスシリコン太陽電池で開放回路電圧は０．８
〜０．９　Ｖ、短絡電流１０ｍＡ／ｃａ１前後である。

一方、太陽電池の材料として有機化合物も研究されてい
る。光起電力材料として知られている有機半導体には、
フタロシアニン、メロシアニン、ポリアセチレンなどが
ある。これらの有機半導体は、前出の無機半導体に比べ
て、通常の薄着法のほかに簡単な塗布方法によっても薄
膜を得ることができるため、安価な大面積のフィルム状
の太陽電池を作ることができる。さらに、成型、切断な
どの加工性に優れているなどの利点を有している。

しかし、これらの有機半導体は、電気的能動素子として
は無機半導体に比べて低効率で劣化が著しい場合が多く
、十分な性能を持たないものがほとんどである。太陽電
池としてのエネルギー変換効率も、例えば特開昭５６−
１５７０６９に報告されているショットキー接合型Ａ！
／α−Ｈ２Ｐｃ／ポリカーボネート／Ｉｎ２Ｏ，太陽電
池で５．５％、開放回路電圧０．６２Ｖ、短絡電流０．
７８μＡ／ｃｎｌである。

これらの有機半導体を用いたショットキー接合型太陽電
池では、通常透明電極である酸化スズ（ＳｎＯｚ）や酸
化インジウム（ＩｎｚＯ３）などの導電性膜基板上に蒸
着法などで有機半導体の薄膜層を形成し、ＡＪなどの半
透明電極を有機半導体の薄膜上に設けて、いわゆるサン
ドインチ型に積層構成している。この場合にはショット
キー接合は有機半導体層と半透明金属電極の界面に形成
される。

本発明者らは、有機半導体材料の一つであるスクアリリ
ウム系色素に着目して、高効率の太陽電池の実現をめざ
して研究していたところ、導電性基板上にスクアリリウ
ム系色素の層を形成し、その層の上に半導体電極を設け
たサンドインチ型セルを構成し、このものに従来の光電
変換素子に見られない光蓄電池機能を見出し、本発明を
完成した。

〔発明の目的〕

本発明は、蓄電効果を示すための電気容量を有する光蓄
電池を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明は、導電性基板上に色素の層を形成し、該色素の
層上に半透明電極をサントイフチ状に積層することによ
りセルを構成し、光電変換機能の他に蓄電機能も発現さ
せようとするものであり、これにより光起電力と高い電
気容量を兼備した光蓄電池が提供される。

本発明の光蓄電池を構成するのに用いられる導電性基板
としては、この種の光蓄電池に用いられる基板のいずれ
も用いることができ、特にＡｕをコーティングしたガラ
ス基板やＩＴＯ基板などが用いられる。

本発明ではこの導電性基板上に色素の層が蒸着法などの
任意の方法によって任意の適当な厚さでを存するスクア
リリウム系色素である。

このような色素の層上にさらにＡｌなどの半透明電極が
蒸着法などの任意の方法により任意の厚さでサントイフ
チ状に積層され、光蓄電素子が構成される。

このように構成された光蓄電池は、光電変換機能の他に
光蓄電機能を兼備している。従来、この種の光蓄電機能
は報告されていない。本発明者らの検討にもかかわらず
、このような機能の発現の詳細は明らかであるが、本発
明の光蓄電池が極めて画期的であることは明らかである
。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例をもって詳細に説明する。

実施例１ 第１図に、本発明に従う光蓄電素子の一具体例の断面図
（Ａ）及びその上面図（Ｂ）を示す。

まず、３６Ｎ−１−ＩＣ／　　３０ｃｃとＦｅｃｌ、−
６Ｈ２００，５０ｇと純水６０ｃｃとがらなろ水溶液で
部分的にエツチングされた透明導電性ＩＴ○ガラス基板
１及び導電性電極２の上に、蒸着槽中で３９０℃で、ス
クアリリウム色素３　（１，３−ビス（１，３，３−ト
リメチル−２−メチンインドリン）’　（ＴＢＳＱ）　
、Ｘとしてを有する。）を３８００人の膜厚に蒸着し、
１着槽をいったん大気圧に戻した。次に、このスクアリ
リウム色素の蒸着層の上に約２００人のＡＪの半透明電
極４を蒸着法で形成し、銀ペースト５及びリード線６を
接合させ、電極有効面積０．２　Ｃｌ１ｌの光蓄電機能
素子を構成した。このようにして構成された光蓄電機能
素子にＡβ半透明電極側から光を照射した場合の、引時
及び・暗時の開回路と１００ＭΩ負荷持続時の電圧の経
時変化を第２図に示す。

比較のためにアモルファスシリコン太陽電池セルの負荷
接続時の電圧の経時変化も示す。電圧測定には、入力イ
ンピーダンス１０１４Ωのエレクトロメータを用いた。

本発明に従う光蓄電機能素子は６５０ｍＶの光起電力を
示す、一方、負荷を接続したときの暗時の電圧の減衰に
対する緩和時間から求められるスクアリリウム色素蒸着
膜の電気容量は０．１２μＦである。この結果、引時の
光起電力が暗時に保存されるという光蓄電機能が発現す
る。

このように、透明導電性ＩＴＯガラス基板上に有機半導
体材料の一つであるスクアリリウム色素を蒸着し、この
蒸着層の上にＡ！蒸着半透明電極を設けてサントイフチ
型セルを構成することにより、引時の光起電力が暗時に
保存されるという光蓄電機能が発現する。

災旌開１ ７１、ｕを約４００人蒸着した導電性Ａｕガラス基板上
に、蒸着槽中で実施例１と同じようにしてスクアリリウ
ム色素を蒸着し、いったん蒸着槽を大気圧に戻した。次
にこのスクアリリウム色素の蒸着層の上に約２００人の
Ａｆの半透明電極を蒸着法で形成し、光蓄電機能素子を
構成した。この光蓄電機能素子を実施例１と同じように
して開回路及び負荷接続時の電圧の経時変化を測定した
ところ、同様な光起電力と電気容量を示した。

このように、Ａｕをコーティングしたガラス基板上に有
機半導体材料のひとつであるスクアリリウム色素を蒸着
し、この蒸着層上にＡ！蒸着半透明電極を設けてサンド
インチ型積層に構成することにより、引時の光起電力が
暗時にも保存されるという光蓄電機能が発現する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、導電性基板上にスクアリリウム系色素
の層を適宜薄膜化し、そして上部電極としてへβ半透明
電極層をサンドイッチ状に積層してセルを構成すること
により、上部電極から光を照射すると起電力が生じると
いう光電変換機能の他に、新たに光蓄電機能が発現する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従う光蓄電機能素子の一具体例の断
面図（Ａ）及び平面図（Ｂ）である。 第２図は、本発明に従う光蓄電機能素子及びアモルファ
スシリコン太陽電池セルの開回路及び負荷接続時の電圧
の経時変化を示すグラフである。 １・・・ガラス基板、３・・・スクアリリウム色素、４
・・・半透明Ａｊ２電極 喜１劇。 （Ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）導電性基板上に色素の層を形成し、該色素の層上に
   半透明電極を積層して構成されることを特徴とする光蓄
   電池。 ２）特許請求の範囲第１項記載の光蓄電池において、色
   素として次の構造 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ここでＸは▲数式、化学式、表等があります▼又は▲
   数式、化学式、表等があります▼である） を有するスクアリリウム系色素を用いたことを特徴とす
   る光蓄電池。 ３）特許請求の範囲第１項記載の光蓄電池において半透
   明電極としてアルミニウムを用いたことを特徴とする光
   蓄電池。