JPH06163966A - 光電化学電池 - Google Patents

光電化学電池

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JPH06163966A
JPH06163966A JP5190446A JP19044693A JPH06163966A JP H06163966 A JPH06163966 A JP H06163966A JP 5190446 A JP5190446 A JP 5190446A JP 19044693 A JP19044693 A JP 19044693A JP H06163966 A JPH06163966 A JP H06163966A
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conductive
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photoelectric cell
electrode
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JP5190446A
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Josef Flatz
ヨーゼフ・フラッツ
Reinhard Dr Knoedler
ラインハルト・クネドラー
Hans K Luethi
ハンス・カー・リューティ
Joerg Sopka
イェルク・ゾプカ
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    • H01G9/20Light-sensitive devices
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • HELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明の目的は、従来技術と比較して改良さ
れた効率を有する光電化学電池を提供することにある。 【構成】この発明は、光電化学電池10に関し、特に、
前面13を形成するガラス板12上に配置される少なく
とも1つの電極16及び絶縁体から成る後壁20を有す
る太陽電池に関する。ガラス板と電極との間には、導電
性酸化膜14が配置され、電極は、アノ−ドとして供給
され、無機染料が染み込まれた透過性の二酸化チタニウ
ム層として形成される。カソ−ド18として供給される
対向電極は、アノ−ド16の後面に隣接し、後壁は、曲
げに対抗するために形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光電化学電池に関
し、特に、前面を形成するガラス板上に配置された少な
くとも1つの電極及び絶縁体から成る後壁を有する太陽
電池に関する。
【0002】
【従来の技術】欧州特許0333641A1は、電解質
と半導体との間の光電化学特性を有する境界層について
開示している。この光電化学特性は、半導体/金属接触
における防壁層の光電化学特性に類似している。半導体
は、伝導体と価電子体との間に小さなギャップを有し、
半導体が例えばシリコン、ガリウムヒ素、硫化カドミウ
ムのような材料で構成されている場合、その中において
半導体の電荷担体がそれ自体光によって光電的に励起さ
れる。このような半導体は、電解質を使用することによ
り、光の照射によって光腐食的に分解される。可視光、
即ち太陽光の感度、即ち光化学的歩留まりは、増感剤或
いは染料として適用されるいわゆる発色団が半導体表面
に化学的に付加、或いは合体される場合に増大させるこ
とができる。光の吸収及び電荷担体の分離という2つの
機能は、これら光電化学システムの場合においては分け
られる。光の吸収は、表面領域内において発色団によっ
て保証され、電荷担体の分離は、半導体/発色団間の境
界層において行われる。例えば、ヨウ化物、臭化物、或
いはヒドロキノンまたは他の酸化還元システムは、この
ような光電化学電池のための電解質として適している。
金属酸化膜半導体(MOS)、特に遷移金属の酸化物、
及び周期系の第3族元素及び第4、第5、第6族元素の
酸化物は、電極として使用される。更に、これらの金属
の混合酸化物或いは酸化物混合体が適している。二酸化
チタニウムを電極材料として使用することは特に有利で
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、二酸化
チタニウムで形成された複数の電極を有する電池は、経
済的な使用のために限定的な値以下の効率を有する。
【0004】この発明の目的は、従来技術と比較して改
良された効率を有する光電化学電池を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、前面
を形成するガラス板上に配置される少なくとも1つの電
極を有し、且つ絶縁体から成る後壁を有する例えば太陽
電池等の光電化学電池において、透明な導電性酸化膜が
上記ガラス板と上記電極との間に配置され、上記電極
は、無機染料が染み込まれた透過性の二酸化チタニウム
層として形成され、且つアノ−ドとして使用され、カソ
−ドとして使用される対向電極が上記アノ−ドの後面に
隣接され、後壁が曲げに対抗するために設けられている
ことを特徴とする。
【0006】
【作用】従来技術から知られているこのような光電化学
電池の実施例とは対照的に、光電化学反応を必要とする
染料は、二酸化チタニウム基質の表面上に配置されず、
二酸化チタニウム基質は特定の染料が均一に含浸され、
それによって、光の歩留まり、即ち太陽光などの可視光
の吸収能力が著しく増大される。
【0007】この発明の更に有利な発展によると、導電
路及びカソ−ドによって互いに接続された複数のアノ−
ドが使用され、カソ−ドは、導電路及びアノ−ドを連結
し、この方法によって形成された複数の構成部分は、連
続して導電的に接続され、この場合、導電性酸化膜は、
導電路として有利に使用されている。
【0008】この発明の好適な実施例によると、更に、
透明な導電性酸化膜(TLO)は、互いに電気的に絶縁
されるとともにその寸法が各アノ−ドに適合される複数
の部分へ組織的に細分される。この場合、連続した接続
に従って、TLOの各部分は、協同するアノ−ド及び他
の構成部分のカソ−ドへ導電的な手段によって接続され
ている。
【0009】この発明の更に好適な実施例によると、カ
ソ−ドとして使用される対向電極は、導電性有機材料か
ら構成されている。このことは、導電粒子を含浸させた
プラスティックが導電性有機材料として使用される場
合、特に、生産能力の低価格化という利益を有する。す
す、炭素繊維、炭化けい素、或いは導電性無機物質を付
加することによって導電率を得るこのようなプラスティ
ックは、容易に製造でき、工程中及び使用時において容
易に取り扱うことができ、そして、比較的低い比重のた
め、この方法で形成された光電化学電池の取扱いが有益
である。
【0010】これらの熱硬化性材料、例えばエポキシ硬
化樹脂或いは不飽和ポリエステル硬化樹脂、及び熱可塑
性材料は、プラスティックとして使用される。
【0011】接触、例えば対向電極のTLO層への導電
性接続は、導電粘着接続によって、この発明の更なる実
施例に供給される。このような粘着接続は、既に上述し
た導電粒子が付加された溶融接着剤を用いて、或いは対
向電極が導電性熱可塑性材料から成る場合に局所的な溶
解によって得られる。
【0012】原則として、このような光電化学電池の製
造には、可視光を透過するガラスであればどんなガラス
でも適している。しかしながら、ガラス板は低鉄型ガラ
ス、即ちフリントガラスから成ることが有利である。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
について詳細に説明する。
【0014】図1は、この発明の光電化学電池の構成部
分10を示し、この電池は、最下層に配置されたガラス
板12上に積層される複数の層から形成されている。
【0015】ガラス板12の下面は、構成部分10の前
面13を形成している。前面13の反対側の面には、例
えば蒸着によって薄い導電性酸化膜14が形成され、そ
の上にアノ−ド16が積層されている。この発明による
と、アノ−ド16は、二酸化チタニウムの粉末に染料を
均一に含浸させた混合物から形成され、導電性酸化膜1
4上へ供給され、熱を加えられて固定される。
【0016】アノ−ド16として供給される基質層に隣
接して、カソ−ド或いは対向電極18として供給される
導電層が設けられ、対向電極18は、平面的に平行に後
壁20に隣接し、後壁20が前面13の反対側の平行な
表面を構成している。
【0017】図1に示す各層の厚さは個別には規定され
ないが、個々の層厚の相対的な関係の傾向を生じる。例
えば、導電性酸化膜14の層厚が約1μmである場合、
二酸化チタニウムに染料を染み込ませたアノ−ド16と
しての基質層は、約10から20μmの層厚を有する。
また、対向電極18の層厚は、各場合において達成可能
な導電率によって決定され、この導電率は、好ましくは
プラスティック等の有機材料に混入される導電粒子の性
質、または導電粒子の量的な割合或いは配分によって決
定される。従って、カソ−ド18の層厚は、約1mmを
超える場合がある。後壁20の層厚は、図1に示す配列
が望ましくない外圧の結果として損傷されることのない
材料の堅さによって決定される。
【0018】図2は、複数の構成部分10から形成され
た光電化学電池22の部分断面図を示している。電池2
2は、一点鎖線によって区分されるとともに隣接して配
置された複数の構成部分10を互いに連結して形成さ
れ、連続した回路を形成している。この配列において、
導電性酸化膜14は、それぞれの部分15に細分され
る。各部分15は、その上に接合されたアノ−ド16及
び隣接した構成部分10のカソ−ドの接続導体19と導
電的に接続されている。この接続導体19は、カソ−
ド、即ち対向電極18へ完全に接続され、対向電極18
は、この目的のためにアノ−ド16の上に突き出して接
続導体19と密接に隣接されている。接続導体19をア
ノ−ド16から確実に電気的に絶縁するために、構成部
分10がギャップ17によって互いに離間され、接続導
体19は、両側のアノ−ド16から離間してギャップ1
7の略中央部を通って延びている。
【0019】電池の幅は、約1から2cmであって、電
池の長さは、約100cmである。
【0020】この方法によって製造された光電化学電池
22の作動モ−ドは、図2の下面にある前面13上に太
陽光が照射され、そして、公知の光電化学工程が開始さ
れるといった公知の方法に基づいている。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の光電化
学電池によれば、従来技術と比較して改良された効率を
有する光電化学電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の光電化学電池の構造を示す
縦断面図。
【図2】図2は、図1の光電化学電池を示す部分断面
図。
【符号の説明】
10…構成部分、12…ガラス板、13…前面、14…
導電性酸化膜、16…アノ−ド、18…対向電極(カソ
−ド)、20…後壁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨーゼフ・フラッツ ドイツ連邦共和国、デー − 6948 バル トミッシェルバッハ 1、ブルネンビーゼ 7 (72)発明者 ラインハルト・クネドラー ドイツ連邦共和国、デー − 6902 ザン トハウゼン、ラットベーク 17 (72)発明者 ハンス・カー・リューティ スイス国、ツェーハー − 5452 オーバ ーローアドルフ、ブリュックリアッハー 35 (72)発明者 イェルク・ゾプカ ドイツ連邦共和国、デー − 6830 シュ ベッツィンゲン、グーテンベルクシュトラ ーセ 24

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】前面を形成するガラス板上に配置される少
    なくとも1つの電極を有し、且つ非導電性の後壁を有す
    る例えば太陽電池等の光電化学電池において、 透明な導電性酸化膜(14)が上記ガラス板(12)と
    上記電極(16)との間に配置され、上記電極(16)
    は、無機染料が染み込まれた透過性の二酸化チタニウム
    層として形成され、且つアノ−ド(16)として使用さ
    れ、カソ−ド(18)として使用される対向電極が上記
    アノ−ド(16)の後面に隣接され、上記後壁(20)
    は曲げに対抗するために設けられていることを特徴とす
    る光電化学電池。
  2. 【請求項2】導電路(15)により互いに接続されてい
    るとともに複数のカソ−ド(18)と協同する複数のア
    ノ−ド(16)が設けられていることを特徴とする請求
    項1に記載された光電化学電池。
  3. 【請求項3】上記アノ−ド(16)及びカソ−ド(1
    8)から形成された複数の構成部分(10)が連続して
    電気的に接続されていることを特徴とする請求項1また
    は2に記載された光電化学電池。
  4. 【請求項4】上記導電性酸化膜(14)は、上記導電路
    (15)として使用されていることを特徴とする請求項
    2または3に記載された光電化学電池。
  5. 【請求項5】上記導電性酸化膜(14)は、互いに絶縁
    されているとともにそれぞれ協同する上記アノ−ド(1
    6)に適合した寸法を有する複数の部分(15)へ組織
    的に細分されていることを特徴とする請求項4に記載さ
    れた光電化学電池。
  6. 【請求項6】上記導電性酸化膜(14)の各部分(1
    5)は、協同する上記アノ−ド(16)及び他の構成部
    分(10)のカソ−ド(18)に導電的に接続されてい
    ることを特徴とする請求項5に記載された光電化学電
    池。
  7. 【請求項7】カソ−ド(18)として使用される上記対
    向電極は、導電性有機材料から成ることを特徴とする請
    求項1乃至6のいずれか1つに記載された光電化学電
    池。
  8. 【請求項8】上記導電性材料は、導電粒子の含浸された
    プラスティックであることを特徴とする請求項7に記載
    された光電化学電池。
  9. 【請求項9】上記導電粒子として、すす、炭素繊維、炭
    化けい素、或いは導電性無機材料が使用されていること
    を特徴とする請求項8に記載された光電化学電池。
  10. 【請求項10】上記対向電極(18)は、熱硬化性プラ
    スティックから形成されていることを特徴とする請求項
    1乃至9のいずれか1つに記載された光電化学電池。
  11. 【請求項11】上記対向電極(18)は、エポキシ硬化
    樹脂から形成されていることを特徴とする請求項10に
    記載された光電化学電池。
  12. 【請求項12】上記対向電極(18)は、不飽和ポリエ
    ステル硬化樹脂から形成されていることを特徴とする請
    求項10に記載された光電化学電池。
  13. 【請求項13】上記対向電極(18)は、熱可塑性材料
    から成ることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1
    つに記載された光電化学電池。
  14. 【請求項14】上記対向電極(18)は、導電粘着接続
    により上記導電性酸化膜(14)に接触されていること
    を特徴とする請求項1乃至13のいずれか1つに記載さ
    れた光電化学電池。
  15. 【請求項15】上記導電粘着接続のために、すすを加え
    た溶融接着剤が使用されていることを特徴とする請求項
    14に記載された光電化学電池。
  16. 【請求項16】上記導電粘着接続は、局所的な初期の溶
    解によって形成されていることを特徴とする請求項13
    または14に記載された光電化学電池。
  17. 【請求項17】光電化学電池は、染料太陽電池であるこ
    とを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1つに記載
    された光電化学電池。
  18. 【請求項18】上記前面を形成する上記ガラス板(1
    2)は、低金属型フリントガラスから成ることを特徴と
    する請求項1乃至17のいずれか1つに記載された光電
    化学電池。
JP5190446A 1992-08-03 1993-07-30 光電化学電池 Pending JPH06163966A (ja)

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