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広帯域波長領域の光電変換を可能にする太陽電池

国内特許コード P10A015573
整理番号 2255
掲載日 2010年7月16日
出願番号 特願2008-184929
公開番号 特開2010-027281
登録番号 特許第5376850号
出願日 平成20年7月16日(2008.7.16)
公開日 平成22年2月4日(2010.2.4)
登録日 平成25年10月4日(2013.10.4)
発明者
  • 吉川 暹
  • 早瀬 修二
出願人
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 広帯域波長領域の光電変換を可能にする太陽電池
発明の概要 【課題】効率の良い太陽電池を提供する。
【解決手段】太陽光を分光する分光手段を有し、該分光手段により分光した光を受光して光電変換する2個以上の光電変換素子が平面状に配列され、それぞれの光電変換素子が、直列および/または並列で電気的に結合されている太陽電池であって、それぞれの光電変換素子が、分光された光を吸収する受光体、電荷分離界面および電荷輸送層を有し、該受光体、該電荷分離界面および該電荷輸送層の少なくとも一つが有機物であることを特徴とする太陽電池。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


太陽電池の太陽光に対する効率を向上させる一般的な方法は、光吸収帯域を増大することである。その一つが、タンデム型に太陽電池を積層する方法である。



従来のタンデム型セルは、図1に示すように、セルを前後に積層させたものであり、高コストな材料である透明導電膜等を多く使用しなければならないために、コスト高になる等の問題点があった。例えば、非特許文献1は、CIGS(Copper Indium Gallium DiSelenide)化合物半導体を用いた太陽電池と色素増感太陽電池をスタックしたものであり、非特許文献2は、チタニア塗布透明導電膜ガラス基板/白金メッシュ電極/チタニア塗布透明導電膜ガラス基板からなるセルであり、非特許文献3は、チタニア塗布透明導電膜ガラス基板/白金メッシュ電極/酸化ニッケル塗布透明導電膜ガラス基板からなるセルであり、非特許文献4は、異なる色素を有する色素増感太陽電池をスタックしたものであるが、いずれの技術においてもコスト高になる等の問題点があった。また、これらの従来技術は、単に光電変換素子を重ねた場合、各材料が光を吸収するために、積層した奥の光電変換素子に有効に光が届かなくなるという欠点があった。さらに、部材を省略し、光電変換素子の光吸収層、電荷分離層を積層した場合には、第1の光電変換素子と第2の光電変換素子を接合する技術が難しく、大きな電流の損失を招く等の欠点があった。



また、シリコン系太陽電池を用いた平面型のタンデム型太陽電池は、従来から知られていたが、自由にエネルギーレベルや色を変えることができず、平面型タンデム型太陽電池の利点を活かすことができなかった。
【非特許文献1】
APPLIED PHYSICS LETTERS 88(2006), 203103
【非特許文献2】
J. Phys. D: Appl. Phys. 40(2007), 1664-1668
【非特許文献3】
Thin Solid Films 490(2005), 182
【非特許文献4】
J. Photochem. Photobiol. A. Chem. 164(2004), 33

産業上の利用分野


本発明は、太陽電池に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
太陽光を分光する分光手段を有し、該分光手段により分光した光を受光して光電変換する2個以上の光電変換素子が平面状に配列され、それぞれの光電変換素子が、直列および/または並列で電気的に結合されている太陽電池であって、それぞれの光電変換素子が、分光された光を吸収する受光体、電荷分離界面および電荷輸送層を有し、該受光体が有機色素を含むものであることを特徴とする太陽電池。

【請求項2】
前記受光体が、更に無機色素を含むものであることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。

【請求項3】
前記電荷分離界面が無機色素または有機色素に接していることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。

【請求項4】
前記電荷輸送層が無機電荷移動媒体または有機電荷移動媒体であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。

【請求項5】
前記有機色素が、幅広い分光特性に吸収を最適化させており、シャープな光吸収を有するものであることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。

【請求項6】
前記電荷輸送層が、電子輸送層及びホール輸送層を含み、該電子輸送層が、酸化亜鉛、酸化錫、フラーレン及びフッ素化フタロシアニンから選ばれるn型半導体からなり、該ホール輸送層が、酸化ニッケル、ヨウ化銅、ポリチオフェン、ポリピロール及びPPVから選ばれるp型半導体からなることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。

【請求項7】
前記有機色素が、下記色素1-1、色素1-2、色素1-3及び色素1-4から選ばれる色素であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。



【請求項8】
前記ホール輸送層のホール輸送材料が、下記A、B、C及びDから選ばれる化合物であることを特徴とする請求項6に記載の太陽電池。



【請求項9】
有機系太陽電池である請求項1~8のいずれかに記載の太陽電池。

【請求項10】
色素増感太陽電池である請求項1~8のいずれかに記載の太陽電池。

【請求項11】
ハイブリッド色素増感太陽電池である請求項2に記載の太陽電池。

【請求項12】
平面インフィニットタンデム型太陽電池である請求項1~11のいずれかに記載の太陽電池。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008184929thum.jpg
出願権利状態 登録
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