JPS5914681A - 蓄電機能付太陽電池 - 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】 本発明は蓄電機能付太陽電池に関する。従来の太陽電池
は太陽光の照射によシ発電するもので太陽光が照射され
ない場合は発電しない。そのために昼間太陽光で発電し
て余った電気量を蓄電しておき夜間に耐用するというの
が普通であった。従って連続して電気を使用する場合は
単に太陽電池と蓄電池の組み合わせでしか使えず、かつ
蓄電の有無を外部に知らせる機能を有するものは存在し
なかった。

本発明は上記の点に鑑み提案されたもので、発電した電
気量をその！ま蓄電する蓄電池の機能を備え、しかも蓄
電量をその外観から容易に判別し得る蓄電機能付太陽電
池を提供することを目的とするものである。

以下、図面に沿って本発明を説明する。

第１図は本発明の実施例を示すもので、ＩＩｆｉガラス
、２ｔｊガラスの下面に形成された透明電極ｔ３ｍは透
明電極２の下面に形成されたＮ型半導体層、３ｂ［その
下面に形成されｆｃＰ型半型体導体層ｔｊその下面の中
間電極であり、前記Ｎ型半導体層３ａおよびＰ型半導体
層３ｂとによって太陽電池３が形成されている。また、
５け中間電極４の下面に形成された中間層、６はその下
面のエレクトロクロミック膜（層）、７は電極であり、
この電極７と前記透明電極２とは電気的に接続され、か
つ中間電極４と電極７とも抵抗Ｒを介し接続されている
。

なお、上記においてｉ明電極２としてはＩｎ２Ｏ５＊Ｓ
ｎＯ２，Ｉｎ２Ｏ，＋ＳｎＯ２等の薄膜が用いられる。

また、太陽電池３としてはシリコン単結晶、アモルファ
スシリコン、　ＭＩＳ　型、　Ｉ−Ｖ族ｍセレン光電池
等の太陽電池が用いられる。中間電極４としてはＡｕ、
Ａｇ、Ｐｔ、Ｃ千金１酸化物等の薄膜が用いられる。

中間１ｉ５としては固体電解質（ＰｂＡｇ　４　Ｉ　５
　＋　Ｎａ　ｓ　Ｚ　ｒ　２−８ｉＰ０１２．Ｎａ５Ｙ
Ｓ１０１２等）が、また、誘電体（ＣａＦ２＊Ｍｇ　Ｆ
　２　＋　Ｌ　ｉ　Ｆ　ｓ　Ｓ　ｉ　Ｏ＋　Ｚ　ｒＯ２
＋　Ｃｒ　２０３等）が用いられる。

エレクトロクロミック膜層６としては旬、。

ＭｏＯ３、ＴｉＯ２，５ｒＴｉＯ，、Ｆｅ　２０．　、
ＺｎＯ、ＴｅＯ２、ｓｂ　２０．　、５ｅａ２＊Ｂａ０
，８１２０５．ＣａＦ２，５ｎ０２．ＩｎＯ３，Ｖ２Ｏ
５，Ｃｒ２Ｏ５，ＣｄＳ。

Ａｓ　２０３　、Ｇｅｍ２．ＭｎＯ２等が用いられる。

電極７としては上記の透明電極２と同じ材質のものが用
いられる。

しかして、エレクトロクロミック膜層６として用いられ
るＷＯ３（三酸化タングステン）型エレクトロクロミッ
クディスシレーは電圧印加により白色からタングステン
ブルーに変色する。

このＷ０３型ディスグレーは第２図（ａ）に示すようＫ
Ｗ電圧印加より白色からタングステンブルー（青色）に
変化すると電圧を印加しなくとも約１ケ月位は青色はそ
のまま持続する。青色から白色に元にもどすときは同（
ｂ）に示すように逆の電圧を印加すれば良い。

この場合において、白色から青色に変化してそのまま（
電圧印加無しで）持続することは蓄電されていることに
本発明者は気がつき、従って青色になった表示素子は電
池として充分使用出来ることが分かシ、これらの点に鑑
み上記の如く構成された蓄電機能付太陽電池が発明され
たものである。

なお、本発明は、表示素子と太陽電池の造υ方がどちら
も薄膜で構成されていることから、一つの基板上に２つ
の機能を同時につくることが出来る大きなメリットを有
している。

膜層のつけ方はガラスｌを基板にしてすべての層を順次
抵抗加熱または電子ビーム蒸着製電により１０−’　〜
１０−’　Ｔｏｒｒの真空中、基板温度２５〜１００′
Ｏのもとで蒸着したものである。蒸着膜の厚さは層によ
っても異なるが２０００１〜数μにつけたものである。

次に本発明の詳細な説明する。

まず、太陽光線ががラス１を介し透明電極２に照射され
ると透明電極２と電極４と間に電圧が発生する。これは
一般の太陽電池の動作原理と同じであるからここでは省
略する。

なお、この場合において透明電極２には（−）、電極４
にＦｉ（＋）の電圧が発生するようにセットする。

次にｗ０３エレクトロクロミック表示素子部と太陽電池
３は並列接続になっているので、表示素子は白色から青
色に変換される。この原理は萄　中に注入されたグロト
ンにより （白色） の式になると考えられる。なお、取とＦｉＨ＋。

Ｌｉ”、Ｎａ＋、Ａｇ＋などのグロトンである。

従ってグロトン注入によってＭｘＷＯ３（ｆ色）は蓄電
された訳であり外部よりグロトンを取り除けば元に戻っ
て蜀、になり白色になる。

先にも説明したが、ここで再び説明すると表示素子に電
圧を印加すると白色から青色に変化する（第２図（ａ）
参照）。元に戻す場合は逆の電圧をかければ良いのであ
るが（同（ｂ）参照）、電極をショートしても青色から
白色に戻る。このとき電流が流れる。

すなわち、第２図（ｅ）に示すように青色の表示素子に
負荷抵抗を接続すると徐々に青色から白色に変化してゆ
く。そのときに充電されている電気量が放電されること
になる。これが蓄電池として応用出来る。

太陽電池３と同一基板に構成するためには種種の条件で
適合しなければならない。すなわち、発電量とか充電量
、電圧等が一致する必要がある。

そのことを説明すると、先ず発電量についてはシリコン
単結晶、アモルファスシリコン太陽電池等ｆｉ０．５Ｖ
　〜０．８　ｖ発生しｌ　ｍＡ−１０ｍＡ　／’の電流
がとれる。

一方表示素子の方は（ｌｃＩ／ｌの場合）、動作電圧は
０．５ｖ〜０．８ｖで白色→青色になり、かかる範囲が
最適である。この場合、動作電流は数１００μＡ〜数ｍ
Ａである。しかして、このときの蓄電量は２０ｍＣ（ミ
リキューリー）〜数Ｃになる（１ｍの場合）。この蓄ｔ
ｔ量は表示素子として考えた場合である。蓄電量を多く
するだけを目的とするならばＷＯ３の量を多くすれば良
いのでコントロールが出来る。

（例）　もしＩＣ（キューリー）／、Ｚ７＋１の蓄電し
たものを家庭用の壁掛時計に応用し たとすれば、１００　ｍＣ＝　０２７７　ｍＡＨ（ミリ
アンペアアワー）である。時計の消費 する電気量は１０μＡとして ０．２７７ｍ世＝吋二人魂１坦＝　０４）２７７　ｘ　
１０３Ｈ１ＯμＡ　　　　ｌ０ＸＩＯＡ ＝２７．７時間 従って１度この素子に充電すれば ２７．７時間光照射がなくとも動作することになる。

以下、本発明の詳細な説明する。

〔実施例〕

（１）　　まずガラス１に導電性薄膜（透明電極２）を
つける。材料はＩｎ２Ｏ３嘆を電子ビーム蒸着装置によ
り５０００Ｘ厚として形成する。

（２）その膜の上にアモルファスシリコン太陽電池３を
形成する。このアモルファス太陽電池３は基板を３００
℃に加熱してそこにシラン（ＳｉＨ４）と水素（Ｈ２）
の原料ガスに７オスフインのドーピングガスを混ぜて電
極間グロー放電によシＮ型層を形成しその上にジゲラン
のドーピングガスを混ぜて同様の方法でＰ型層を形成す
る。このときの厚さは約１μで充分であった。

（３）電極４は−（＋）電極でＡμ薄膜を５０００Ｘの
厚さにつける。

（４）　　中間層５は固体電解質ＲｈＡｇ　４Ｉ　５を
約１０００Ｘの厚さにつける。電子ビーム蒸着法でつけ
る。

（５）　　エレクトロクロミック膜層６としてのＷＯ３
は電子ビーム蒸着法で１〜２μの厚さにつける。

（６）電極７はＩｎ２Ｏ３透明を極で電子ビーム蒸着法
でつける。

以−Ｈのように２構成して電極を第１図に示すように配
線して得た本発明品に太陽直角光を照射したら電極端子
間にＯＢｖの電圧が発生し１０秒後には電極７側が白色
から青色に変化した。次に太陽光の照射を止め暗室で１
０３人消費する時計を動作させたところ２７時間程動い
た。（時計はＩＳＶ動作だったので本発明品２ヶ直列に
接続した）。なお、光をたってから無負荷状態で暗室に
置けは１ケ月後でも約半分の電気量があった。

以上のように構成した本発明によれば、単一の基板上に
太陽電池と蓄電池とを形成できるため、経済的効果が大
きい。

また、裏面（′電極　側）が蓄電により白色から青色に
変化するため、充電すなわち蓄電状態が一見して分る利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蓄電機能付太陽電池、第２図（ａ）〜
（ｅ）は夫々本発明の動作説明図である。 １・・・ガラス、２・・・透明電極、３・・・太陽電池
、４・・・中間電極、５・・中間層、６・・・エレクト
ロクロミック膜（層）、７・・・電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光照射により発電する半導体素子からなる手段と、この
   発電手段と一体に形成され、かつその発電量を同時に蓄
   電すると共Ｋ、その蓄電量を色の変化によって判別可能
   な半導体素子からなる手段とを備えてなることを特徴と
   する蓄電機能付太陽電池。