WO2014034652A1 - 複合ソーラーセル - Google Patents

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WO2014034652A1
WO2014034652A1 PCT/JP2013/072844 JP2013072844W WO2014034652A1 WO 2014034652 A1 WO2014034652 A1 WO 2014034652A1 JP 2013072844 W JP2013072844 W JP 2013072844W WO 2014034652 A1 WO2014034652 A1 WO 2014034652A1
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solar cell
sensitized
titanium dioxide
generating body
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信明 小松
朋子 伊藤
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国際先端技術総合研究所株式会社
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    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2068—Panels or arrays of photoelectrochemical cells, e.g. photovoltaic modules based on photoelectrochemical cells
    • H01G9/2072—Panels or arrays of photoelectrochemical cells, e.g. photovoltaic modules based on photoelectrochemical cells comprising two or more photoelectrodes sensible to different parts of the solar spectrum, e.g. tandem cells
    • H—ELECTRICITY
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542—Dye sensitized solar cells

Definitions

  • the present invention relates to a composite solar cell in which solar cells having different configurations are combined.
  • a semiconductor solar cell using a semiconductor such as silicon has high conversion efficiency but is expensive because it uses a high-purity material.
  • FIG. 1A shows a basic configuration of a titanium dioxide solar cell.
  • 1 and 3 are glass substrates each having an FTO (fluorine-doped tin oxide) layer 2 and an FTO layer 4, and the FTO layers 2 and 4 function as charge extraction electrodes.
  • 5 is a titanium dioxide electromotive body made of a porous titanium dioxide sintered body, and 6 is an electrolyte.
  • the electrolyte 6 is generally an iodine-based electrolyte in which iodine is dissolved in a potassium iodide aqueous solution.
  • Electrons are excited from the porous titanium dioxide sintered body 5 by the ultraviolet light incident through the FTO transparent conductive film 2 on the glass substrate 1, and the excited electrons are taken out from the FTO transparent conductive layer 2 to the outside. It returns from the FTO transparent conductive film 4 to the porous titanium dioxide sintered body 15 via the electrolyte 6 via the load 7.
  • FIG. 1B shows a basic structure of a dye-sensitized solar cell (DSSC: Dye Sentitized Solar Cell) obtained by improving a titanium dioxide solar cell.
  • the light that can be used for the electromotive force of titanium dioxide is only ultraviolet light having a wavelength of 380 nm or less.
  • the ultraviolet light in this wavelength region is only 4% of sunlight, and the utilization efficiency of sunlight is actually 4% at maximum. Is at most 1%, so the utilization efficiency of sunlight is very low.
  • the dye-sensitized titanium dioxide generator 7 in which the ruthenium complex dye is attached to the titanium dioxide generator 5 in order to expand the range of light that can be used by the titanium dioxide solar cell and increase the utilization rate of sunlight is visible light. Because the dye-sensitized solar cell can also generate electricity with a part of visible light, the utilization efficiency of sunlight is theoretically 30% (actually 10% at maximum). .
  • the dye used is generally a ruthenium complex dye, but a dye other than a ruthenium complex dye can be used as long as it is a dye that generates electricity with light having a wavelength that does not contribute to the generation of titanium dioxide.
  • FIG. 1 (c) shows a silicon dioxide solar cell.
  • 11 and 13 are glass substrates each having an FTO film 12 and an FTO film 14, and the FTO film 12 and the FTO film 14 function as charge extraction electrodes.
  • Reference numeral 15 denotes a silicon dioxide electromotive body made of a silicon dioxide (SiO 2 ) fired body mixed with an electrolyte having a thickness of 0.15 to 0.20 mm.
  • the titanium dioxide solar cell of FIG. 1A, the dye-sensitized solar cell of FIG. 1B, and the silicon dioxide solar cell of FIG. 1C all have iodine (LiI) aqueous solution as an electrolyte.
  • iodine (LiI) aqueous solution as an electrolyte.
  • An iodine electrolyte in which I 2 ) is dissolved is used.
  • This iodine-related electrolyte has a yellowish brown color due to iodine as a component.
  • an electrolyte having the following composition can be used.
  • This electrolyte is almost colorless and transparent in the visible light region when the concentration of halogen molecules is 0.0004 mol / L or less.
  • Lithium iodide (LiI) 0.5 mol
  • the metal iodine (I 2) a polyethylene glycol having a molecular weight of 220 to a 0.05mol those prepared as a solvent.
  • the following electrolyte can also be used.
  • a thickener is added to 0.5 mol of lithium iodide (LiI) and 0.05 mol of metal iodine (I 2 ) dissolved in methoxypropionitrile. Added with butyl pyridine.
  • an organic solvent that is a mixed solution of 20% by volume of acetonitrile and 80% by volume of ethylene carbonate is used in order to shorten the life of the dye when the solvent is aqueous.
  • an organic acid such as acetic acid or citric acid can be used as a colorless electrolyte.
  • Titanium dioxide solar cells are colorless but generate electricity only by ultraviolet light, so that the output current is not large.
  • the dye-sensitized solar cell contributes to the electromotive force of not only ultraviolet light but also visible light, so the output current is large.
  • it since it is colored, it cannot be used for applications that need to be colorless.
  • the dye-sensitized solar cell it is a part of ultraviolet light and visible light that contributes to electromotive force, and infrared light that is important as a light component does not contribute to electromotive force.
  • An object of the present invention is to provide a solar cell that can obtain a sufficient current while being entirely colorless. It is another object of the present invention to provide a solar cell that can generate electricity using infrared light that is not used.
  • a colorless titanium dioxide electromotive material and a colored dye-sensitized electromotive material are combined to form a composite solar cell having the following configuration.
  • Two glass substrates on which a transparent conductive film is formed are arranged with each transparent conductive film facing each other, and a titanium dioxide electromotive body and a dye-sensitized electromotive body are disposed side by side on one side of the glass substrate.
  • a colorless and transparent electrolyte is filled between the two glass substrates.
  • the dye-sensitized electromotive member is divided and arranged.
  • a silicon dioxide electromotive body is disposed on a glass substrate facing a glass substrate on which a titanium dioxide electromotive body and a dye-sensitized electromotive body are disposed.
  • a titanium dioxide electromotive body is disposed in the central portion of the glass substrate, and a dye-sensitized electromotive body is disposed in the peripheral portion of the glass substrate.
  • the composite solar cell outputs sufficient current even under low illumination. Furthermore, a larger output current can be obtained by combining a silicon dioxide generator that can generate a larger output current because it is colorless and transparent, and can be generated by infrared light.
  • the schematic diagram of the titanium dioxide solar cell of a prior art, a dye-sensitized titanium dioxide solar cell, and a silicon dioxide solar cell is a schematic diagram of a composite solar cell that is Embodiment 1.
  • FIG. The schematic diagram of the silicon dioxide solar cell and tandem solar cell of a prior art. 4 is a schematic diagram of a composite tandem solar cell that is Embodiment 2.
  • FIG. 5 is a usage example of a composite tandem solar cell that is Embodiment 3.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a composite solar cell configured as a combination of a titanium dioxide solar cell and a dye-sensitized solar cell in parallel as Example 1.
  • 1 and 3 are glass substrates each having an FTO (fluorine-doped tin oxide) layer 2 and an FTO layer 4, and the FTO layers 2 and 4 function as charge extraction electrodes.
  • 5 is a porous titanium dioxide sintered body.
  • 6 is an electrolyte. The colorless electrolyte shown in FIG.
  • a dye-sensitized electromotive body in which a sensitizing dye such as a ruthenium complex dye is attached to a titanium dioxide sintered body.
  • the titanium dioxide electromotive body 5 and the dye-sensitized electromotive body 7 have the same area, but the area is not limited to the same area. Further, the titanium dioxide electromotive body 5 and the dye-sensitized electromotive body 7 can be arranged singly as shown in (a) or divided as shown in (b). Further, the dye-sensitized electromotive body 7 can be arranged not on the same plane as the titanium dioxide electromotive body 5 but on a vertical plane or the like.
  • This composite solar cell has a configuration in which a colorless solar cell using a titanium dioxide electromotive body 5 and a colored solar cell using a dye-sensitized electromotive body 7 are connected in parallel.
  • a titanium dioxide electromotive material is used for a portion that is required to be colorless, and a dye-sensitized photovoltaic device is used for a portion that is not required to be colorless, Sufficient current can be obtained.
  • FIG. 3A configured by separating silicon dioxide without mixing an electrolyte.
  • 11 and 13 are glass substrates each having an FTO film 12 and an FTO film 14, and the FTO film 12 and the FTO film 14 function as charge extraction electrodes.
  • Reference numeral 15 denotes a silicon dioxide electromotive body made of silicon dioxide. Solar cells using silicon dioxide electromotive bodies generate electricity from ultraviolet light to visible light, and even infrared light.
  • the present inventors proposed the tandem solar cell of FIG.3 (b) which has arrange
  • 21 and 23 are glass substrates each having an FTO film 22 and an FTO film 24, and the FTO film 22 and the FTO film 24 function as charge extraction electrodes.
  • 5 is a titanium dioxide electromotive body
  • 15 is a silicon dioxide electromotive body
  • a titanium dioxide electromotive body is disposed on the light incident side
  • a silicon dioxide electromotive body is disposed on the light exit side. Yes.
  • the present inventors proposed the tandem solar cell of FIG. 3 (c) in which a dye-sensitized electromotive body and a silicon dioxide electromotive body are arranged in series.
  • 21 and 23 are glass substrates each having an FTO film 22 and an FTO film 24, and the FTO film 22 and the FTO film 24 function as charge extraction electrodes.
  • 7 is a dye-sensitized electromotive body
  • 15 is a silicon dioxide electromotive body
  • a titanium dioxide electromotive body is disposed on the light incident side
  • a silicon dioxide electromotive body is disposed on the light emitting side.
  • This composite solar cell has a current increase of 20-50% compared to the dye-sensitized solar cell.
  • FIG. 4 shows a composite solar cell based on these solar cells.
  • 21 and 23 are glass substrates each having an FTO film 22 and an FTO film 24, and the FTO film 22 and the FTO film 24 function as charge extraction electrodes.
  • 5 is a titanium dioxide electromotive body
  • 7 is a dye-sensitized electromotive body.
  • 6 is an electrolyte. The colorless electrolyte shown in FIG.
  • a silicon dioxide electromotive body in which a titanium dioxide electromotive body is disposed on the light incident side, and a silicon dioxide electromotive body is disposed on the light emitting side.
  • the titanium dioxide electromotive body 5 and the dye-sensitized electromotive body 7 have the same area, but the area is not limited to the same area. Further, the titanium dioxide electromotive body 5 and the dye-sensitized electromotive body 7 can be arranged singly as shown in (a) or divided as shown in (b). Further, the dye-sensitized electromotive body 7 can be arranged not on the same plane as the titanium dioxide electromotive body 5 but on a vertical plane or the like.
  • FIG. 5 shows an example of using a composite solar cell.
  • A shows an example of use of the split-arrangement composite solar cell shown in FIGS. 2 (b) and 4 (b).
  • A) is an example used for a window of a building, a transportation device, etc.
  • (b) is an example using a glass of a watch, a titanium dioxide electromotive body 5 is used in the central part, and the peripheral part.
  • FIG. 2C shows a cross section of the composite solar cell shown in FIG. 2B
  • FIG. 4D shows a cross section of the composite solar cell shown in FIG. 4B.
  • the dye-sensitized electromotive body 7 can be arranged not on the same plane as the titanium dioxide electromotive body 5 but on a vertical plane or the like.
  • a solar cell and a silicon dioxide generator that can generate even larger output current because it is colorless and transparent but can be generated by infrared light the composite cell is a variety of devices that need to be used under low illumination It is extremely useful as a power source for

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Abstract

　低照度下でも起電するソーラーセルを得ることを課題とし、透明導電膜が形成された２枚のガラス基板を各々の透明導電膜を向かい合わせて配置し、ガラス基板の一方に２酸化チタン起電体と色素増感起電体が並べて配置し、２枚のガラス基板の間に無色透明な電解質を充填する。色素増感起電体は分割して配置されあるいは２酸化チタン起電体をガラス基板の中央部に配置し、色素増感起電体をガラス基板の周辺部に配置する。さらに、２酸化チタン起電体及び色素増感起電体が配置されたガラス基板と対向するガラス基板に２酸化ケイ素起電体を配置する。　この複合ソーラーセルは低照度下でも十分な電流を出力する。さらに、２酸化ケイ素起電体を組み合わせることによりさらに大きな出力電流を得ることができる。　

Description

複合ソーラーセル
　本発明は、異なる構成のソーラーセルを組み合わせた複合ソーラーセルに関するものである。
　シリコン等の半導体を用いた半導体ソーラーセルは変換効率が高い反面、高純度の材料を使用するため高価である。
　高価な半導体セルに対して、比較的安価なソーラーセルとして２酸化チタン（ＴｉＯ２）あるいは酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いるソーラーセルがある。
　図１（ａ）に示したのは、２酸化チタンソーラーセルの基本的な構成である。
　この図において、１及び３は各々ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化錫）層２及びＦＴＯ層４を有するガラス基板であり、ＦＴＯ層２及び４は電荷取り出し電極として機能する。
　５は多孔質２酸化チタン焼結体からなる２酸化チタン起電体であり、６は電解質である。電解質６には一般的には沃化カリウム水溶液に沃素を溶解した沃素系電解質が用いられる。
　ガラス基板１上のＦＴＯ透明導電膜２を透過して入射した紫外光により多孔質２酸化チタン焼結体５から電子が励起され、励起された電子がＦＴＯ透明導電層２から外部へ取り出され、負荷７を経由してＦＴＯ透明導電膜４から電解質６を介して多孔質２酸化チタン焼結体１５に戻る。
　図１（ｂ）に示したのは２酸化チタンソーラーセルを改良した色素増感型と呼ばれるソーラーセル（ＤＳＳＣ：Dye Sentitized Solar Cell）の基本的な構成である。
　２酸化チタンが起電に利用できる光は波長が３８０nm以下の紫外線のみであり、この波長領域の紫外線は太陽光中の４％に過ぎなく、太陽光の利用効率は最大でも４％、実際には１％がせいぜいであるため、太陽光の利用効率はきわめて低い。
　二酸化チタンソーラーセルが利用できる光の範囲を拡げ、太陽光の利用率を上げるために二酸化チタン起電体５にルテニウム錯体色素を付着させた色素増感型２酸化チタン起電体７は可視光の一部によっても起電できるため、色素増感型ソーラーセルは可視光の一部によっても起電し、太陽光の利用効率は理論的に３０％（実際には最大で１０％）と高い。
　使用する色素はルテニウム錯体色素が一般的であるが、２酸化チタンの起電に寄与しない波長の光で起電する色素であればルテニウム錯体色素以外の色素も使用可能である。
　本発明者等は、２酸化ケイ素である人工水晶又は溶融石英が、光起電能を有することを発見し、国際公開公報ＷＯ２０１１／０４９１５６号に記載された２酸化ケイ素ソーラーセルを提案した。
　図１（ｃ）に、２酸化ケイ素ソーラーセルを示す。
　この図において、１１及び１３は各々ＦＴＯ膜１２及びＦＴＯ膜１４を有するガラス基板であり、ＦＴＯ膜１２及びＦＴＯ膜１４は電荷取り出し電極として機能する。
　１５は０.１５～０.２０mmの厚さを有する電解質を混入させた２酸化ケイ素（ＳｉＯ２）焼成体からなる２酸化ケイ素起電体である。
　図１（ａ）の２酸化チタンソーラーセル、同（ｂ）の色素増感型ソーラーセル、同（ｃ）の２酸化ケイ素ソーラーセルは何れも、電解質として沃化リチウム（ＬｉＩ）水溶液に沃素（Ｉ２）を溶解した沃素系電解質を用いている。
　この沃素係電解質は、成分である沃素により黄褐色を呈している。
　電解質が無色である必要がある場合には、次の組成の電解質が使用可能である。
　１－エチル－３－メチルイミダゾリウムアイオダイド０．４mol，テトラブチルアンモニウムアイオダイド０．４mol，4-tert-butyl pyridine：０．２mol，グアニジウムイソチオシアネート０．１molをプロピレンカーボネート液を溶媒として調製したもの。
　この電解質は、ハロゲン分子の濃度が０．０００４mol／Ｌ以下の場合には、可視光領域においてほぼ無色透明である。
　この他に、次の電解質も使用できる。
　ヨウ化リチウム（ＬｉＩ）０．５mol，金属ヨウ素（Ｉ２）０．０５molを分子量２２０のポリエチレングリコールを溶媒として調製したもの。
　さらに、次の電解質も使用できる。
　ヨウ化リチウム（ＬｉＩ）０．５mol，金属ヨウ素（Ｉ２）０．０５molをメトキシプロピオニトリルに溶かしたものに増粘剤を加え、更に開放起電力とフィルファクターを向上させるため4－tert-butyl pyridineを添加したもの。
　最高値を得た電解質として次のものがある。
　ＬｉＩとＩ２，溶媒に3－メトキシプロピオニトリル，粘性を低くしイオンの拡散をスムーズにする常温溶融塩として1-propyl-2,3 dimethylimidazolium iodide，逆電流を防ぎ開放起電圧を高める4-tert-butyl pyridineを所定比混合したもの。
　色素増感二酸化チタンソーラーセルの場合に溶媒を水系とすると色素の寿命を早めるため、アセトニトリ２０vol％とエチレンカーボネート８０vol％の混合溶液である有機溶媒が用いられる。
　この他に、無色の電解質として酢酸あるいはクエン酸等の有機酸も使用できる。
国際公開ＷＯ２０１１／０４９１５６号公報
　２酸化チタンソーラーセルは無色であるが紫外光のみによって起電するため、出力される電流は大きくない。
　これに対して、色素増感ソーラーセルは紫外光だけでなく可視光も起電に寄与するため出力される電流は大きいが、有色であるため無色であることが必要な用途には使用できない。
　また、色素増感ソーラーセルであっても起電に寄与するのは紫外光及び可視光の一部分であって、光の成分として重要な赤外光は起電に寄与しない。
　この出願に係る発明は、全体的には無色でありながら十分な電流を得ることができるソーラーセルを提供することを課題とする。
　さらに、利用されていない赤外光も利用して起電することができるソーラーセルを提供することを課題とする。
この出願においては、無色の２酸化チタン起電体と有色の色素増感起電体を組み合わせて、以下の構成の複合ソーラーセルを構成する。
（１）透明導電膜が形成された２枚のガラス基板が各々の透明導電膜を向かい合わせて配置され、ガラス基板の一方に２酸化チタン起電体と色素増感起電体が並べて配置され、２枚のガラス基板の間に無色透明な電解質が充填される。
（２）色素増感起電体が分割して配置されている。
（３）２酸化チタン起電体及び色素増感起電体が配置されたガラス基板と対向するガラス基板に２酸化ケイ素起電体を配置する。
（４）２酸化チタン起電体をガラス基板の中央部に配置し、色素増感起電体をガラス基板の周辺部に配置する。
　無色透明であるが紫外光のみによって起電するため出力電流が小さい２酸化チタン起電体と有色不透明ではあるが可視光によっても起電するため出力電流が大きい色素増感起電体を組み合わせた複合ソーラーセルは低照度下でも十分な電流を出力する。
　さらに無色透明でありながら赤外光によっても起電するためさらに大きな出力電流を得られる２酸化ケイ素起電体を組み合わせることによりさらに大きな出力電流を得ることができる。
従来技術の２酸化チタンソーラーセル，色素増感２酸化チタンソーラーセル及び２酸化ケイ素ソーラーセルの模式図。 実施例１である複合ソーラーセルの模式図。 先行技術の２酸化ケイ素ソーラーセル及びタンデムソーラーセルの模式図。 実施例２である複合タンデムソーラーセルの模式図。 実施例３である複合タンデムソーラーセルの使用例。
　以下、図面を参照してこの出願に係る発明の実施例を説明する。
　図２に実施例１として示したのは、２酸化チタンソーラーセルと色素増感ソーラーセルを並列に組み合わせて構成した、複合ソーラーセルの模式図である。
　（ａ）において、１及び３は各々ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化錫）層２及びＦＴＯ層４を有するガラス基板であり、ＦＴＯ層２及び４は電荷取り出し電極として機能する。
　５は多孔質２酸化チタン焼結体である。
　６は電解質であり、図１に従来技術として示した無色の電解質、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムアイオダイド０．４mol，テトラブチルアンモニウムアイオダイド０．４mol，4-tert-butyl pyridine：０．２mol，グアニジウムイソチオシアネート０．１molをプロピレンカーボネート液を溶媒として調製したもの等が利用可能である。
　７は二酸化チタン焼結体にルテニウム錯体色素等の増感色素を付着させた色素増感起電体である。
　この図では２酸化チタン起電体５と色素増感起電体７は同面積であるが、面積は同面積に限らない。
　また、２酸化チタン起電体５と色素増感起電体７は（ａ）に示すように単一、あるいは（ｂ）に示すように分割して配置することも可能である。
　さらに、色素増感起電体７は２酸化チタン起電体５と同一平面ではなく、垂直面等に配置することもできる。
　この複合ソーラーセルは２酸化チタン起電体５を用いる無色のソーラーセルと色素増感起電体７を用いる有色のソーラーセルが並列に接続された構成となっている。
　この複合ソーラーセルを用いて無色であることが要求される部分には２酸化チタン起電体を使用し、無色であることが要求されない部分には色素増感起電体を使用することにより、十分な電流を得ることができる。
　本発明者等は、特願２０１１－９１３８９（ＰＣＴ／ＪＰ２０１２／５６２９１）において、２酸化ケイ素に電解質を混入させずに分離して構成した図３（ａ）のソーラーセルを提案した。
　この図において、１１及び１３は各々ＦＴＯ膜１２及びＦＴＯ膜１４を有するガラス基板であり、ＦＴＯ膜１２及びＦＴＯ膜１４は電荷取り出し電極として機能する。
　１５は２酸化ケイ素からなる２酸化ケイ素起電体である。
　２酸化ケイ素起電体を使用するソーラーセルは紫外光から可視光、さらには赤外光によっても起電する。
　また、本発明者等は、同じ出願において、２酸化チタン起電体と２酸化ケイ素起電体を直列に配置した図３（ｂ）のタンデム型ソーラーセルを提案した。
　この図において、２１及び２３は各々ＦＴＯ膜２２及びＦＴＯ膜２４を有するガラス基板であり、ＦＴＯ膜２２及びＦＴＯ膜２４は電荷取り出し電極として機能する。
　５は２酸化チタン起電体、１５は２酸化ケイ素起電体であり、光の入射側に２酸化チタン起電体が配置され、光の出射側に２酸化ケイ素起電体が配置されている。
　さらに、本発明者等は、同じ出願において、色素増感起電体と２酸化ケイ素起電体を直列に配置した図３（ｃ）のタンデム型ソーラーセルを提案した。
　この図において、２１及び２３は各々ＦＴＯ膜２２及びＦＴＯ膜２４を有するガラス基板であり、ＦＴＯ膜２２及びＦＴＯ膜２４は電荷取り出し電極として機能する。
　７は色素増感起電体、１５は２酸化ケイ素起電体であり、光の入射側に２酸化チタン起電体が配置され、光の出射側に２酸化ケイ素起電体が配置されている。
　この複合ソーラーセルは色素増感ソーラーセルと比較して電流が２０～５０％増加する。
　図４にこれらのソーラーセルに基づく複合ソーラーセルを示す。
　この図において、２１及び２３は各々ＦＴＯ膜２２及びＦＴＯ膜２４を有するガラス基板であり、ＦＴＯ膜２２及びＦＴＯ膜２４は電荷取り出し電極として機能する。
　５は２酸化チタン起電体、７は色素増感起電体である。
　６は電解質であり、図１に従来技術として示した無色の電解質、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムアイオダイド０．４mol，テトラブチルアンモニウムアイオダイド０．４mol，4-tert-butyl pyridine：０．２mol，グアニジウムイソチオシアネート０．１molをプロピレンカーボネート液を溶媒として調製したもの等が利用可能である。
　１５は２酸化ケイ素起電体であり、光の入射側に２酸化チタン起電体が配置され、光の出射側に２酸化ケイ素起電体が配置されている。
　（ａ）では２酸化チタン起電体５と色素増感起電体７は同面積であるが、面積は同面積に限らない。
　また、２酸化チタン起電体５と色素増感起電体７は（ａ）に示すように単一、あるいは（ｂ）に示すように分割して配置することも可能である。
　さらに、色素増感起電体７は２酸化チタン起電体５と同一平面ではなく、垂直面等に配置することもできる。
　図５に複合ソーラーセルの利用例を示す。
　（ａ）に示すのは図２（ｂ）及び図４（ｂ）に示した分割配置複合ソーラーセルの使用例である。
　（ａ）は建築物の窓、輸送装置等の窓に使用した例、（ｂ）は時計のガラス使用した例であり、中央部部には２酸化チタン起電体５を使用し、周辺部には色素増感起電体７を配置した複合ソーラーセルを採用している。
　（ｃ）に図２（ｂ）に示した複合ソーラーセルの断面を、（ｄ）に図４（ｂ）に示した複合ソーラーセルの断面を示した。
　これらの場合にも、色素増感起電体７は２酸化チタン起電体５と同一平面ではなく、垂直面等に配置することもできる。
　無色透明であるが紫外光のみによって起電するため出力電流が小さい２酸化チタン起電体と有色不透明ではあるが可視光によっても起電するため出力電流が大きい色素増感起電体を組み合わせた複合ソーラーセル、さらに無色透明でありながら赤外光によっても起電するためさらに大きな出力電流を得られる２酸化ケイ素起電体を組み合わせ複合セルは、低照度下での使用が必要な様々な装置の電源として極めて有用である。
１，３，１１，１３，２１，２３　ガラス基板
２，４，１２，１４，２２，２４　透明導電膜
５　２酸化チタン起電体
６，１６，２６　電解質
７　色素増感起電体
　

Claims (5)

  1. 　透明導電膜が形成された２枚のガラス基板が各々の透明導電膜を向かい合わせて配置され、
    　前記ガラス基板の一方に２酸化チタン起電体と色素増感起電体が並べて配置され、
    　前記２枚のガラス基板の間に無色透明な電解質が充填されたことを特徴とする、複合ソーラーセル。
  2. 　前記色素増感起電体が分割して配置されたことを特徴とする、請求項１の複合ソーラーセル。
  3. 　さらに前記２酸化チタン起電体及び色素増感起電体が配置されたガラス基板と対向するガラス基板に２酸化ケイ素起電体が配置されたことを特徴とする、請求項１又は請求項２の複合ソーラーセル。
  4. 　前記２酸化チタン起電体が前記ガラス基板の中央部に配置され、前記色素増感起電体が前記ガラス基板の周辺部に配置されたことを特徴とする、請求項１の複合ソーラーセル。
  5. 　さらに前記２酸化チタン起電体及び色素増感起電体が配置されたガラス基板と対向するガラス基板に２酸化ケイ素起電体が配置されたことを特徴とする、請求項４の複合ソーラーセル。
    　
    　
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014104327A2 (ja) * 2012-12-28 2014-07-03 国際先端技術総合研究所株式会社 色素増感タンデム２酸化ケイ素ソーラーセル

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6176697B2 (ja) * 2012-12-10 2017-08-09 ｉｎＱｓ株式会社 ２酸化ケイ素ソーラーセル

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001243995A (ja) * 2000-02-29 2001-09-07 Fuji Photo Film Co Ltd 光電変換素子および光電池
JP2002170602A (ja) * 2000-11-30 2002-06-14 Hitachi Maxell Ltd 光電変換素子
JP2007265775A (ja) * 2006-03-28 2007-10-11 Nippon Oil Corp 色素増感型太陽電池
JP2010244857A (ja) * 2009-04-06 2010-10-28 Three M Innovative Properties Co 色素増感太陽電池用電解液及び色素増感太陽電池
JP2011028918A (ja) * 2009-07-22 2011-02-10 Shimane Prefecture 色素増感太陽電池
JP2011165423A (ja) * 2010-02-08 2011-08-25 Nsk Ltd 光電変換素子
JP2012069491A (ja) * 2010-09-27 2012-04-05 Sekisui Chem Co Ltd 太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法
JP2012199096A (ja) * 2011-03-22 2012-10-18 Sony Corp 光電変換素子の製造方法および電子装置の製造方法
JP2012243436A (ja) * 2011-05-17 2012-12-10 Sony Corp 光電変換素子およびその製造方法ならびに電子機器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4392741B2 (ja) * 2002-04-17 2010-01-06 日揮触媒化成株式会社 光電気セル
JP2008276961A (ja) * 2007-04-25 2008-11-13 Sharp Corp 色素増感太陽電池モジュールおよびその製造方法
JP2009110797A (ja) * 2007-10-30 2009-05-21 Sony Corp 色素増感光電変換素子モジュールおよびその製造方法ならびに電子機器
US20100243022A1 (en) * 2007-11-02 2010-09-30 Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha Dye-Sensitized Solar Cell Module
RU2012120744A (ru) * 2009-10-21 2013-11-27 Интернэшнл Фронтьер Текнолоджи Лэборетери, Инк. Материал фотоэлектрода и материал фотоэлемента
TWI542023B (zh) * 2011-03-11 2016-07-11 Internat Frontier Tech Lab Inc Silicon dioxide solar cells

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001243995A (ja) * 2000-02-29 2001-09-07 Fuji Photo Film Co Ltd 光電変換素子および光電池
JP2002170602A (ja) * 2000-11-30 2002-06-14 Hitachi Maxell Ltd 光電変換素子
JP2007265775A (ja) * 2006-03-28 2007-10-11 Nippon Oil Corp 色素増感型太陽電池
JP2010244857A (ja) * 2009-04-06 2010-10-28 Three M Innovative Properties Co 色素増感太陽電池用電解液及び色素増感太陽電池
JP2011028918A (ja) * 2009-07-22 2011-02-10 Shimane Prefecture 色素増感太陽電池
JP2011165423A (ja) * 2010-02-08 2011-08-25 Nsk Ltd 光電変換素子
JP2012069491A (ja) * 2010-09-27 2012-04-05 Sekisui Chem Co Ltd 太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法
JP2012199096A (ja) * 2011-03-22 2012-10-18 Sony Corp 光電変換素子の製造方法および電子装置の製造方法
JP2012243436A (ja) * 2011-05-17 2012-12-10 Sony Corp 光電変換素子およびその製造方法ならびに電子機器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014104327A2 (ja) * 2012-12-28 2014-07-03 国際先端技術総合研究所株式会社 色素増感タンデム２酸化ケイ素ソーラーセル
WO2014104327A3 (ja) * 2012-12-28 2014-08-28 国際先端技術総合研究所株式会社 色素増感タンデム２酸化ケイ素ソーラーセル

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