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太陽電池の発電層およびその製造方法並びに太陽電池

国内特許コード P140010881
整理番号 3882
掲載日 2014年8月11日
出願番号 特願2012-189339
公開番号 特開2014-049511
登録番号 特許第6021104号
出願日 平成24年8月30日(2012.8.30)
公開日 平成26年3月17日(2014.3.17)
登録日 平成28年10月14日(2016.10.14)
発明者
  • 平岡 和志
  • 松田 一成
  • 宮内 雄平
  • 毛利 真一郎
出願人
  • 日立造船株式会社
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 太陽電池の発電層およびその製造方法並びに太陽電池
発明の概要 【課題】耐久性の向上を図り得る太陽電池の発電層を提供する。
【解決手段】カーボンナノチューブ群111Gにより構成される太陽電池101の発電層104であって、カーボンナノチューブ群111Gを構成するカーボンナノチューブ111として垂直配向性のものを用いるとともに、これら各カーボンナノチューブ111にフラーレン112を内包させ、且つフラーレン112よりも一端側にn型ドーパント113を内包させるとともにフラーレン112よりも他端側にp型ドーパント114を内包させたものである。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要



既に、カーボンナノチューブ(CNT)を用いた太陽電池が提案されており、これに用いられるカーボンナノチューブ自身がp型およびn型にされている。

従来、この種のカーボンナノチューブを製造する場合、例えば熱CVD法により基板の表面にカーボンナノチューブを成長させるとともに、元素周期表の第3族または第5族の元素をドーピングすることにより、具体的には、カーボンナノチューブの表面に元素を付着させることにより行われていた(例えば、特許文献1参照)。

産業上の利用分野



本発明は、カーボンナノチューブを用いた太陽電池の発電層およびその製造方法並びにこの発電層を用いた太陽電池に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
カーボンナノチューブ群により構成される太陽電池の発電層であって、
上記カーボンナノチューブ群を構成するカーボンナノチューブとして垂直配向性のものを用い、且つこれらカーボンナノチューブの一端側にn型ドーパントを内包させるとともに他端側にp型ドーパントを内包させ、
さらに上記カーボンナノチューブに内包されたn型ドーパントとp型ドーパントとの間に、当該カーボンナノチューブの内径に近い径を有する原子または分子を内包させたことを特徴とする太陽電池の発電層。

【請求項2】
カーボンナノチューブの内径に近い径を有する原子または分子がフラーレンであることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池の発電層。

【請求項3】
n型ドーパントとしてカーボンナノチューブより電気陰性度が小さい元素を用いたことを特徴とする請求項1または2に記載の太陽電池の発電層。

【請求項4】
p型ドーパントとしてカーボンナノチューブより電気陰性度が大きい元素を用いたことを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の太陽電池の発電層。

【請求項5】
カーボンナノチューブ群により構成される太陽電池の発電層の製造方法であって、
垂直配向性のカーボンナノチューブが複数集められてなるカーボンナノチューブ群を保持部材により層状に保持させるとともに、この層状に保持されたカーボンナノチューブ群を真空容器内に配置し、
次に真空容器に設けられた第1ドーパント供給部からn型ドーパントを供給するとともに真空容器に設けられた第2ドーパント供給部からp型ドーパントを供給することにより、カーボンナノチューブの一端側にn型ドーパントを内包させるとともに他端側にp型ドーパントを内包させることを特徴とする太陽電池の発電層の製造方法。

【請求項6】
n型ドーパントおよびp型ドーパントを内包させる前に、カーボンナノチューブに、当該カーボンナノチューブの内径に近い径を有する原子または分子を内包させることを特徴とする請求項5に記載の太陽電池の発電層の製造方法。

【請求項7】
請求項1乃至のいずれかに記載の発電層を、光の入射側に配置される透光性を有する一方の電極部材と、光の入射側とは反対側に配置される他方の電極部材との間に配置したことを特徴とする太陽電池。

【請求項8】
請求項1乃至のいずれかに記載の発電層を、光の入射側に配置される透光性部材と、光の入射側とは反対側に配置される電極部材との間に配置し、
上記電極部材を正の電極部および負の電極部により構成し、
上記発電層を構成するカーボンナノチューブ群の電極部材側の端部を、当該端部と同一極性の正の電極部または負の電極部に接触させ、上記カーボンナノチューブ群の透光性部材側の端部と同一極性の負の電極部または正の電極部の表面に絶縁材を配置するとともに、当該端部と同一極性の負の電極部または正の電極部とを導電部材により接続したことを特徴とする太陽電池。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012189339thum.jpg
出願権利状態 登録
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