JPS58127385A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
- Publication number
- JPS58127385A JPS58127385A JP57009756A JP975682A JPS58127385A JP S58127385 A JPS58127385 A JP S58127385A JP 57009756 A JP57009756 A JP 57009756A JP 975682 A JP975682 A JP 975682A JP S58127385 A JPS58127385 A JP S58127385A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- redox
- semiconductor
- photoelectric conversion
- light
- Prior art date
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- Granted
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
- H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
- H10F10/17—Photovoltaic cells having only PIN junction potential barriers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光照射によ〉電子およびホールを励起して光起
電力を発生する光電変換装置をレドックス（還元−酸化
反応用溶ｖＬ）と一体化せしめるととＫよシ、出力の平
たん化と電力の貯蔵さらに夜間の電力使用等を行なわし
めんとするものである。
電力を発生する光電変換装置をレドックス（還元−酸化
反応用溶ｖＬ）と一体化せしめるととＫよシ、出力の平
たん化と電力の貯蔵さらに夜間の電力使用等を行なわし
めんとするものである。
従来光電変換装置特に太陽電池においては、光照射によ
って光起電力を発生させることができゐ。しかしこの太
陽電池は太陽光の照射されている時のみ、その照射強度
に比例して出力が出るため、晴、〈もり等で出力の変動
が大きい。
って光起電力を発生させることができゐ。しかしこの太
陽電池は太陽光の照射されている時のみ、その照射強度
に比例して出力が出るため、晴、〈もり等で出力の変動
が大きい。
一般家庭の屋根に設けた場合、夜間照明を行なう際に光
起電力が出ない等の欠点があシ、民生用の実用化には大
きな問題であつ九。
起電力が出ない等の欠点があシ、民生用の実用化には大
きな問題であつ九。
これらを補なうため二次電池を用いる方法が知られてい
る。しかし二次電池は価格が高く、他の設置場所を有す
る等の欠点を有していた。
る。しかし二次電池は価格が高く、他の設置場所を有す
る等の欠点を有していた。
他方レドックス反応が知られている。これは代表的には
水中のＴｉｅ、等の酸化物半導体に光照射を行ない、こ
の間で発生する電子およびホールを利用して、レドック
ス（酸化（オキシディジ璽ン）−還元（リダクシ璽ン）
反応ま九はかかる反応を行なう溶液を総称していう）を
行なわせようとするものである。
水中のＴｉｅ、等の酸化物半導体に光照射を行ない、こ
の間で発生する電子およびホールを利用して、レドック
ス（酸化（オキシディジ璽ン）−還元（リダクシ璽ン）
反応ま九はかかる反応を行なう溶液を総称していう）を
行なわせようとするものである。
かかる従来のレドックス反応においては、レドックス溶
液に接する半導体電極に光照射が行なわれるヒとを必要
不可久々条件と考えていた〇それは特にこの反応に用い
られる半導体代未的には酸化チタン等の酸化物半導体が
光照射によシ半導体とレドックス溶液との間に界面単位
を作に、この単位によシ半導体表面をエネルギ的に曲げ
、空乏層領域を用いるという思想に基ずくものである。
液に接する半導体電極に光照射が行なわれるヒとを必要
不可久々条件と考えていた〇それは特にこの反応に用い
られる半導体代未的には酸化チタン等の酸化物半導体が
光照射によシ半導体とレドックス溶液との間に界面単位
を作に、この単位によシ半導体表面をエネルギ的に曲げ
、空乏層領域を用いるという思想に基ずくものである。
しかしこの界面準位はこの半導体表面でのこの半導体自
体とレドックス溶液との反応の進行によシ変化特に劣化
しやすく、そのため実際の反応を光照射によ９行なわせ
ても、１時間〜１日でその反応を実質的に停止してしま
うほどであった。
体とレドックス溶液との反応の進行によシ変化特に劣化
しやすく、そのため実際の反応を光照射によ９行なわせ
ても、１時間〜１日でその反応を実質的に停止してしま
うほどであった。
さらにこの光化学反応においては、有色の溶液を用いる
ことができないという欠点をも有していた。
ことができないという欠点をも有していた。
本発明はかかる欠点を除去するため、プラズマ気相法に
よシ２００〜ａｏｏ’ｏの低温で作られる水：ＩＲまた
はハロゲン元素が添加されたアモルファスまたはセ覆ア
モルファス構造を有する非単結晶半導体を０．３〜１μ
ときわめてうすく設けた光起電力発生用半導体を用い九
こと、さらにこの半導体自体がＰＩＮ ｔたはＭＸＰ接
合をひとつまたは複数接合をタンデム構造（Ｐ Ｘ Ｎ
Ｐ Ｘ Ｎ接合または１１７１１７接合）で有してお
シ、レドックスと接する＃Ｉ３の電極間は導電基板に接
するＭｔたはア厘の半導体の極性に合わせてカソードま
たはアノードを有せしめ、電気化学ポテンシャルのみで
決定することができるようにしたものである。その危め
いわゆる界面準位の影響を全くうけなくすることができ
たこと＆ｌるＯ さらに従来レドックス反応として第１図に示されている
如く照射光α０）は容器（２）をへて溶液中を進行し０
＠その後カソードま良はアノードの電極（５５）Ｋ照射
されていた。このため照射光０Φの約ｒｓＯ〜４０−が
容器表面および容器溶液との界面で反射（６０）され、
約６０〜７０−が溶液中を進行する０この溶液が透光性
例えば水であれば特に短波長のｘｏｏ−ｒｓｏｏ￥ｍの
光をきわめて吸収しゃすいため、結果として電極に必要
な短波長光は５〜１０チしか照射されない０さらにこの
電極の表面でさらにその２０〜４０−が反射（イ）され
る九め、実質的に照射光のうちの反応に寄与する部分は
！ｓ００ｎｍ以上１ｌ１００ｎ ｔでの可視、赤外光で
あシ、かつＴｉｅ、電極（Ｉｇ−５，５＋ｅＶ）では３
００〜３５０ｎｍの全体の１０〜２０％しか有効でない
。このため全入射光例えば太陽光の０．１〜０．２−Ｌ
か有効利用されないという大きな欠点を有していた０加
えてしドックス溶液が本発明に用いる鉄、クロ鋺ビピリ
ジン等の有色のレドックス溶液においては光化学反応を
させることは全く不可能であった。
よシ２００〜ａｏｏ’ｏの低温で作られる水：ＩＲまた
はハロゲン元素が添加されたアモルファスまたはセ覆ア
モルファス構造を有する非単結晶半導体を０．３〜１μ
ときわめてうすく設けた光起電力発生用半導体を用い九
こと、さらにこの半導体自体がＰＩＮ ｔたはＭＸＰ接
合をひとつまたは複数接合をタンデム構造（Ｐ Ｘ Ｎ
Ｐ Ｘ Ｎ接合または１１７１１７接合）で有してお
シ、レドックスと接する＃Ｉ３の電極間は導電基板に接
するＭｔたはア厘の半導体の極性に合わせてカソードま
たはアノードを有せしめ、電気化学ポテンシャルのみで
決定することができるようにしたものである。その危め
いわゆる界面準位の影響を全くうけなくすることができ
たこと＆ｌるＯ さらに従来レドックス反応として第１図に示されている
如く照射光α０）は容器（２）をへて溶液中を進行し０
＠その後カソードま良はアノードの電極（５５）Ｋ照射
されていた。このため照射光０Φの約ｒｓＯ〜４０−が
容器表面および容器溶液との界面で反射（６０）され、
約６０〜７０−が溶液中を進行する０この溶液が透光性
例えば水であれば特に短波長のｘｏｏ−ｒｓｏｏ￥ｍの
光をきわめて吸収しゃすいため、結果として電極に必要
な短波長光は５〜１０チしか照射されない０さらにこの
電極の表面でさらにその２０〜４０−が反射（イ）され
る九め、実質的に照射光のうちの反応に寄与する部分は
！ｓ００ｎｍ以上１ｌ１００ｎ ｔでの可視、赤外光で
あシ、かつＴｉｅ、電極（Ｉｇ−５，５＋ｅＶ）では３
００〜３５０ｎｍの全体の１０〜２０％しか有効でない
。このため全入射光例えば太陽光の０．１〜０．２−Ｌ
か有効利用されないという大きな欠点を有していた０加
えてしドックス溶液が本発明に用いる鉄、クロ鋺ビピリ
ジン等の有色のレドックス溶液においては光化学反応を
させることは全く不可能であった。
本発明はかかる欠点を除去するもので、レドックス反応
を行なう半導体の電極層と光照射が行なわれる半導体の
表面を分離し、互いに反対面に設けたことを第１の特徴
としている。これはレドックス反応の反応面自体に光照
射を必要とせず、光照射によって発生した電子またはホ
ールのみとこのレドックス用の第３の電極の電極面での
電位（単極特性〕のみが重要であ如、むしろ逆にＰ工Ｎ
接合を構成する半導体においては、真性半導体（積極的
に不純物を添加しない下層）は電子、ホールの発生およ
びその上、下面のＰおよび葺層に発生したホール、電子
をそれぞれの第１および第３の電極への移動を助長する
如き半導体中の内部電界という如く機能のナベてを独立
させ、その制御性高効率化をはかったことが重要である
という思想に基ずく。
を行なう半導体の電極層と光照射が行なわれる半導体の
表面を分離し、互いに反対面に設けたことを第１の特徴
としている。これはレドックス反応の反応面自体に光照
射を必要とせず、光照射によって発生した電子またはホ
ールのみとこのレドックス用の第３の電極の電極面での
電位（単極特性〕のみが重要であ如、むしろ逆にＰ工Ｎ
接合を構成する半導体においては、真性半導体（積極的
に不純物を添加しない下層）は電子、ホールの発生およ
びその上、下面のＰおよび葺層に発生したホール、電子
をそれぞれの第１および第３の電極への移動を助長する
如き半導体中の内部電界という如く機能のナベてを独立
させ、その制御性高効率化をはかったことが重要である
という思想に基ずく。
第１図は従来より知られた水をレドックス溶液とし九反
応によシ、水素、酸素を発生せしめようとする概要を示
す。その−例は特開昭６４−４５８＄１ ｉたはムｐｐ
１． Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ ２９巻１６．１１５ （
１９γ６）３３８〜３４０に示されている。本発明はか
かる欠点を補つ九ものである０第１図の概Ｊｌ！を示す
。
応によシ、水素、酸素を発生せしめようとする概要を示
す。その−例は特開昭６４−４５８＄１ ｉたはムｐｐ
１． Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ ２９巻１６．１１５ （
１９γ６）３３８〜３４０に示されている。本発明はか
かる欠点を補つ九ものである０第１図の概Ｊｌ！を示す
。
レドックス溶液（３）を水を供給し九ガラス容器（２）
においてアノード（５ツ、カソード（５４）が設けられ
アノード表面には酸化チタンがコーティングされた半導
体ができている０また光特に太陽光（１ｏ）が加えられ
、その結果アノード側にて酸素が発生し０４）よシ外部
に放出される。またカソードＣ５４）側より水素が発生
し、（４３）よシ放出される。
においてアノード（５ツ、カソード（５４）が設けられ
アノード表面には酸化チタンがコーティングされた半導
体ができている０また光特に太陽光（１ｏ）が加えられ
、その結果アノード側にて酸素が発生し０４）よシ外部
に放出される。またカソードＣ５４）側より水素が発生
し、（４３）よシ放出される。
これは負荷（ハ）を介した電流によ如電気化学反応がお
きる。
きる。
この図面よシ明らかな如く、従来はレドックス反応用に
半導体を用いた場合、その半導体よシミ気を直接とり出
すことはできなかった０さらにこの半導体より電気エネ
ルギを必要量制御してとシ出し、不要の電気エネルギを
有効利用するための副産物として貯蔵することも不可能
であった。
半導体を用いた場合、その半導体よシミ気を直接とり出
すことはできなかった０さらにこの半導体より電気エネ
ルギを必要量制御してとシ出し、不要の電気エネルギを
有効利用するための副産物として貯蔵することも不可能
であった。
本発明は以上のような単にレドックス反応を有効に行な
わせるのみではなく、光−電気変換。
わせるのみではなく、光−電気変換。
光−レドックス（蓄電、放電）反応と３種類を行なうこ
とができる。このため太陽光が照射されていない時は電
気エネルギをと９出し、余剰分をレドックス反応せしめ
、さらに夜間等においては貯蔵された反応生成物を再反
応させて再び電気エネルギをとり出すことをも可能とし
た全時間・全天候型の光電変換装Ｖｔである。
とができる。このため太陽光が照射されていない時は電
気エネルギをと９出し、余剰分をレドックス反応せしめ
、さらに夜間等においては貯蔵された反応生成物を再反
応させて再び電気エネルギをとり出すことをも可能とし
た全時間・全天候型の光電変換装Ｖｔである。
本発明はさらに光照射がされる主面でこの太陽電池系を
設け、その裏面に一体化して蓄電効果を有するレドック
ス系を設けることを特徴としている。
設け、その裏面に一体化して蓄電効果を有するレドック
ス系を設けることを特徴としている。
さらにそのレドックス系は再生型燃料電池の機能を有す
る充放電が可能なプラントシステムを一′提供すること
にある。
る充放電が可能なプラントシステムを一′提供すること
にある。
すなわち第１の電極を構成する導電性基板例えばチタン
、ステンレスまたはアルミニューム基板の上面Ｋ ＰＩ
ＮまたはＮ工Ｐ接合を有する非単結晶の半導体によシ光
起電力を発生せしめる。
、ステンレスまたはアルミニューム基板の上面Ｋ ＰＩ
ＮまたはＮ工Ｐ接合を有する非単結晶の半導体によシ光
起電力を発生せしめる。
この半導体上の光照射表面に設けられた第２の電極を構
成する工Ｔｏ（酸化インジュームと酸化スズの混合体）
、導電性酸化チタンまたは導電性酸化チタンと酸化イン
ジェームとの多層膜その他の透光性導電膜、さら−この
導電膜上にくし製に設けられ次補助電極により構成する
第２の電極により外部にとり出す０他方半導体の下層の
ｙ′またはＰ層よりなる半導体層に電気的に連続した導
電性基板の反対面には選択的または全面に設けられ九第
３の電極があり、レドックス溶液と接し、このレドック
スに電子またはホールを提供する。この第３の電極は電
極材料が第１の電極と同一であっても、アノードまたは
カソードとして作用する場合は、第１と第３の電極は同
一材料でよい。特にカソードとしその材料としてステン
レスであつ九場合、その上面にカソード用電極を設けて
もよい。
成する工Ｔｏ（酸化インジュームと酸化スズの混合体）
、導電性酸化チタンまたは導電性酸化チタンと酸化イン
ジェームとの多層膜その他の透光性導電膜、さら−この
導電膜上にくし製に設けられ次補助電極により構成する
第２の電極により外部にとり出す０他方半導体の下層の
ｙ′またはＰ層よりなる半導体層に電気的に連続した導
電性基板の反対面には選択的または全面に設けられ九第
３の電極があり、レドックス溶液と接し、このレドック
スに電子またはホールを提供する。この第３の電極は電
極材料が第１の電極と同一であっても、アノードまたは
カソードとして作用する場合は、第１と第３の電極は同
一材料でよい。特にカソードとしその材料としてステン
レスであつ九場合、その上面にカソード用電極を設けて
もよい。
さらＫまたこの第３の電極での直列抵抗の増加を防ぐた
め、この電極は１０ム〜１μ特に５０〜３００ムｚ ４
’ｈ＋ ％にし、その抵抗を１ｎ以下にしたことが重要
である。
め、この電極は１０ム〜１μ特に５０〜３００ムｚ ４
’ｈ＋ ％にし、その抵抗を１ｎ以下にしたことが重要
である。
すなわち第１の電極である基板上の半導体がＰｉたはＮ
型においてはレドックス用の電極も半導体層で発生した
電荷をレドックス系に与えやすい極性すなわちアノード
またはカソードとなるようにそれぞれ合わせこまれて第
３の電極を設けている。
型においてはレドックス用の電極も半導体層で発生した
電荷をレドックス系に与えやすい極性すなわちアノード
またはカソードとなるようにそれぞれ合わせこまれて第
３の電極を設けている。
さらにこのレドックス溶液は非水溶液と水溶液とがある
。特に水溶系レドックスに７おいて水を用いる場合、半
導体がレドックスにＮ層を接しているカソード電極側に
て水素を発生し、またホールをもらうまたは電子を放出
するアノード電極側である１層側では酸素が発生する。
。特に水溶系レドックスに７おいて水を用いる場合、半
導体がレドックスにＮ層を接しているカソード電極側に
て水素を発生し、またホールをもらうまたは電子を放出
するアノード電極側である１層側では酸素が発生する。
このため光電変換効率の高い１．３〜２．ＯｅＶのエネ
ルギバンド中を有するとともにＰ工Ｎ接合を構成してい
る非単結晶半導体特に水素またはハロゲン元素が再結合
中心中和用として添加されているアモルファスまたは格
子歪を有する５〜１００Ａの微結晶性を有する七オアモ
ルファス中導体を用いた光電変換装置と一体化して、酸
素と水素とを分離発生させることができ之。
ルギバンド中を有するとともにＰ工Ｎ接合を構成してい
る非単結晶半導体特に水素またはハロゲン元素が再結合
中心中和用として添加されているアモルファスまたは格
子歪を有する５〜１００Ａの微結晶性を有する七オアモ
ルファス中導体を用いた光電変換装置と一体化して、酸
素と水素とを分離発生させることができ之。
また本発明においては、従来より知られた白金−酸化チ
タン半導体電極系を用いたレドックス系に比べて大きな
違いを有する。すなわち従来より知られた酸化チタンは
エネルギバンド中が３．２ｅＶを有するため、照射光の
うち紫外線のみが有効に電子・ホール対を作シ分離する
ことができる。このため太陽光等の５ｏｏｎｍを中心と
する連続光に対してはきわめて効率が低い。またその製
造において６００〜８００″０の高温高エネルギを必要
とする。他方本発明においてはＩＣｇ（エネルギバンド
中）を１．０〜２．５・Ｖを用い、特に照射光で電子・
ホールを発生させる活性領域にＫｇ・１．３〜２．０・
Ｖを有する非単結晶の珪素、炭化珪素、珪化ゲルマニュ
ームを用いたことを他の特徴としている。
タン半導体電極系を用いたレドックス系に比べて大きな
違いを有する。すなわち従来より知られた酸化チタンは
エネルギバンド中が３．２ｅＶを有するため、照射光の
うち紫外線のみが有効に電子・ホール対を作シ分離する
ことができる。このため太陽光等の５ｏｏｎｍを中心と
する連続光に対してはきわめて効率が低い。またその製
造において６００〜８００″０の高温高エネルギを必要
とする。他方本発明においてはＩＣｇ（エネルギバンド
中）を１．０〜２．５・Ｖを用い、特に照射光で電子・
ホールを発生させる活性領域にＫｇ・１．３〜２．０・
Ｖを有する非単結晶の珪素、炭化珪素、珪化ゲルマニュ
ームを用いたことを他の特徴としている。
すなわちこのうち珪素特にアモルファスｔたはし〜１０
０ムのショートレンジオーダの微結晶性を有するセ建ア
モルファス構造の珪素においては、プラズｉ気相法によ
ヤシ２ン、８１３等をｇ ＯＯ−／ＳＯＯ°０の低温で
作る丸め、五ｇは１．４〜１．９・Ｖを有するため、光
特に太陽光に対し３５００〜５０００ムの短波長の光吸
収係数が単結晶珪素（Ｋｇｌ、１・Ｖ）に比べ１０〜３
０倍も短波長側の効率が大きい。加えて本発明のＰＩＮ
接合における１層（真性または実質的に真性の導電型）
をその短波長側での光吸収係数が２０倍も単結晶珪素に
比べて大きいため、その厚さを０．３〜１μ代表的には
０．５μでよく、さらにこの活性半導体層に積層して半
導体電極として安定させるためのＰｔたはＮ層に対して
は、８１ｘＯ，、（０＜ｘｃＪ）特Ｋｘ＝０．２〜０．
７の光学的エネルギバンド中を１．８〜Ｌ ８ｅＶと１
層０１．３〜ｇ、０＠Ｖ代表的には１．６〜１．８ｅＶ
Ｉｃ比べ広く設けたへテロ接合とさせた。
０ムのショートレンジオーダの微結晶性を有するセ建ア
モルファス構造の珪素においては、プラズｉ気相法によ
ヤシ２ン、８１３等をｇ ＯＯ−／ＳＯＯ°０の低温で
作る丸め、五ｇは１．４〜１．９・Ｖを有するため、光
特に太陽光に対し３５００〜５０００ムの短波長の光吸
収係数が単結晶珪素（Ｋｇｌ、１・Ｖ）に比べ１０〜３
０倍も短波長側の効率が大きい。加えて本発明のＰＩＮ
接合における１層（真性または実質的に真性の導電型）
をその短波長側での光吸収係数が２０倍も単結晶珪素に
比べて大きいため、その厚さを０．３〜１μ代表的には
０．５μでよく、さらにこの活性半導体層に積層して半
導体電極として安定させるためのＰｔたはＮ層に対して
は、８１ｘＯ，、（０＜ｘｃＪ）特Ｋｘ＝０．２〜０．
７の光学的エネルギバンド中を１．８〜Ｌ ８ｅＶと１
層０１．３〜ｇ、０＠Ｖ代表的には１．６〜１．８ｅＶ
Ｉｃ比べ広く設けたへテロ接合とさせた。
かかる構造にすることＫより、光電変換装置としては照
射光がレドックス溶液勢で吸収されず、すべてがＰ工ｙ
接合を有する半導体に照射させることによシ、例えば太
陽電池として６〜１６−Ｃ変換効率を得、この電気エネ
ルギをレドックス用電極として最も理想の第３の電極を
設けることにより、光電変換とレドックス反応とを独立
に精度よく制御せしめることができるようになった。
射光がレドックス溶液勢で吸収されず、すべてがＰ工ｙ
接合を有する半導体に照射させることによシ、例えば太
陽電池として６〜１６−Ｃ変換効率を得、この電気エネ
ルギをレドックス用電極として最も理想の第３の電極を
設けることにより、光電変換とレドックス反応とを独立
に精度よく制御せしめることができるようになった。
さらに本発明においては、レドックスに密接する第３の
電極が半導体であることにこだわらず以下の材料を用い
ることができる。
電極が半導体であることにこだわらず以下の材料を用い
ることができる。
すなわちアノード材料として酸化スズ、酸化アンチモン
、酸化チタン、酸化鉄、炭化珪素、炭素、酸化ス８化ア
ンチモンが添加された酸化チタン、カソード材料として
炭化珪素、白金タングステン、ステンレス、炭素、酸化
インジューム、酸化インジュームが添加され九酸化チタ
ン等とした０特に半導体を電極材料とする場合に、７ノ
ードとするＫはホールが出やすくする（電子を受けいれ
やすくなる）ための１’瓜ｆ導体とし、またカソードと
しては電子を放出しやすくするためリンまたはヒ素が添
加されたｙ型半導体を用いることが好ましかった。金属
とする場合はカソードに仕事関数の大きな材料特にφり
・３．５・７以上とすると好ましかった。
、酸化チタン、酸化鉄、炭化珪素、炭素、酸化ス８化ア
ンチモンが添加された酸化チタン、カソード材料として
炭化珪素、白金タングステン、ステンレス、炭素、酸化
インジューム、酸化インジュームが添加され九酸化チタ
ン等とした０特に半導体を電極材料とする場合に、７ノ
ードとするＫはホールが出やすくする（電子を受けいれ
やすくなる）ための１’瓜ｆ導体とし、またカソードと
しては電子を放出しやすくするためリンまたはヒ素が添
加されたｙ型半導体を用いることが好ましかった。金属
とする場合はカソードに仕事関数の大きな材料特にφり
・３．５・７以上とすると好ましかった。
前記したへテロ接合を有する光電変換装置に関しては、
本発明人の出願になる特許願 米国特許公告４ε５４４
１１９号（対応日本特許願 ５３−８３４６）、８５４
６８ ＢＢｒ３．フ、８出願）米国特許公告４１３９δ
５４号（対応日本特許願５３−８６８６７゜８１１８６
＠８５３．ツ、１）出願）にその詳細が示されている。
本発明人の出願になる特許願 米国特許公告４ε５４４
１１９号（対応日本特許願 ５３−８３４６）、８５４
６８ ＢＢｒ３．フ、８出願）米国特許公告４１３９δ
５４号（対応日本特許願５３−８６８６７゜８１１８６
＠８５３．ツ、１）出願）にその詳細が示されている。
さらにとＯＦＩＭ接合を２つｔ九はそれ以上重ねて作る
タンデム構造とすると、電圧を１つのｏ、’Ｆ〜１．０
マよｊ） ｚ、ａ〜１．８７とできるため、さらに好ま
しかつ九〇 以下に図［Ｋ従って本発明の実施例を示すＱ実施例１ ＢＳ図は本発明のＰｘｌｉ接合を有する非単結晶中導体
（６）はＰ型中導体層α◆が＃！１の電極（３０）上に
股り°られ、Ｘ型半導体層（ロ）Ｘ Ｎｆｆ１牛導体層
α時が設けられ、輩型半導体層上に対抗電極として（９
）が設けられている。
タンデム構造とすると、電圧を１つのｏ、’Ｆ〜１．０
マよｊ） ｚ、ａ〜１．８７とできるため、さらに好ま
しかつ九〇 以下に図［Ｋ従って本発明の実施例を示すＱ実施例１ ＢＳ図は本発明のＰｘｌｉ接合を有する非単結晶中導体
（６）はＰ型中導体層α◆が＃！１の電極（３０）上に
股り°られ、Ｘ型半導体層（ロ）Ｘ Ｎｆｆ１牛導体層
α時が設けられ、輩型半導体層上に対抗電極として（９
）が設けられている。
ｔたこの光照射（１０に対抗する電極（９）の補助電極
−とによ■１の電極を構成し、外部引出し端子−）はス
イッチ的をへて負荷（ｋｌを駆動する。
−とによ■１の電極を構成し、外部引出し端子−）はス
イッチ的をへて負荷（ｋｌを駆動する。
他方第１の電極（３０）はそれに密接したレドックス用
の第３の電極（財）が設けられ、これに対ｔ？ｙシて電
極彌がその基板をかねた補助電極−とによシ第４の電極
を構成している０ 光電変換用半導体の（ロ）の表面を機械的に保饅するた
め、透光性ホルダー（例えば強化ガラス）な）とその間
に透光性充填材（２）例えば７９貸レツクスが設けられ
ている。この半導体装置の周辺部は翰で耐レドックス性
および機械強度性を保つエポキシまたはポリイミド樹脂
で補強絶縁をさせたＱ レドックス溶液（３）は水の分配を行う場合はイオン変
換膜績ではなく、水の供給（４υ、（４ｊｏ！ｌ＋効率
よく７ノードにて酸素を、カソードにて水素を発生し、
それぞれを（４１）、（４４）よｐ放出させた。
の第３の電極（財）が設けられ、これに対ｔ？ｙシて電
極彌がその基板をかねた補助電極−とによシ第４の電極
を構成している０ 光電変換用半導体の（ロ）の表面を機械的に保饅するた
め、透光性ホルダー（例えば強化ガラス）な）とその間
に透光性充填材（２）例えば７９貸レツクスが設けられ
ている。この半導体装置の周辺部は翰で耐レドックス性
および機械強度性を保つエポキシまたはポリイミド樹脂
で補強絶縁をさせたＱ レドックス溶液（３）は水の分配を行う場合はイオン変
換膜績ではなく、水の供給（４υ、（４ｊｏ！ｌ＋効率
よく７ノードにて酸素を、カソードにて水素を発生し、
それぞれを（４１）、（４４）よｐ放出させた。
このレドックス反応をさせる場合は、スイッチ（２）を
オン状態にさせればよい。すなわち電気エネルギを得る
にはスイッチａ２５により負荷Ｈを駆動シ、水の分解は
スイッチ（至）によりその双方を自由に人ｔさせること
〃裟できるようになったＯその結果太陽電池としての１
〜１５−の変換効率を得、ま九酸素水素発生用としても
外部電 を加えることなく成就させること−７１できた
。
オン状態にさせればよい。すなわち電気エネルギを得る
にはスイッチａ２５により負荷Ｈを駆動シ、水の分解は
スイッチ（至）によりその双方を自由に人ｔさせること
〃裟できるようになったＯその結果太陽電池としての１
〜１５−の変換効率を得、ま九酸素水素発生用としても
外部電 を加えることなく成就させること−７１できた
。
特に第３の電極−をｌ５Ｏ−３００ムと皓へとじ九。
流として１ｗａｍム１０ ＝を得ること力（できる。こ
のためムＭｌ （１００＋ｏＷ１０Ｑ）の光照射によｐ
Ｌｏｗム／６ ｍ’の短絡電流を得ること力！でき、
エネルギの変換効率の第１図に示す如き効率０．２〜０
．４％より（ｏＱ。
のためムＭｌ （１００＋ｏＷ１０Ｑ）の光照射によｐ
Ｌｏｗム／６ ｍ’の短絡電流を得ること力！でき、
エネルギの変換効率の第１図に示す如き効率０．２〜０
．４％より（ｏＱ。
１．１５〜３Ｉｓを得ることができ九〇第５の電極とし
て酸化チタンを添付法にて設けた場合も同様の１．グル
２．６優を得ること力五できたＯ 実施例烏 この実施例はレドックス溶液として非水溶液を用いたも
のである。このため第２図においてイオン交換＊ｎｔ−
設け、アノード°に）カソード°（至）にて充電された
溶液が混合しないようにした０このレドックスの非水性
の溶媒として、ブリ＋１ ＰＩ’にという）を九はアセトニトリル（ＯＨ，ＯＭン
が無水物すなわち電極反応が少なく安定な無毒な溶媒の
代表的なものであるＯ レドックス溶質としてビピリジン（ｂｐｙ）または４．
４ （ＯＨ） ｂｐ７の如龜そＯ化４１ψ（以下単にビ
ビリジ／という）を九は１． ｎｐｈｓｎ＊ｎｔｈｒｏ
ｘｉｎｓ０ｈ・ｉｔたは４．７−（嶋ｇｏ）ｐｈ・ｄ−
の如きその化合物（単に７エナンフロリンという）を用
い九〇特に溶媒としてこれらＯＦ・、ｌｕま九は０．を
用いた以下の材料を用いｆｅＯすなわち １・（ビピリジン＞Ｈ； ＜ｏ １ｃ４２”−＜単にＰ
ＢＦという）ν・（フェナンスロリン）１． （ｏ ｌ
Ｑ）、’−Ｒｕ（ビピリジン”４： （０１ＱＩ”
（単ＫＲＢＰという）Ｒ＊Ｃｙエナ／スロリンメ’（ｏ
ｘｑ）：−が好ましい。特に物性的にはＲＢＰがすぐれ
ているが、低価格であシ無毒性無公害材料であるνＢＦ
が実用上好ましｂものであった。
て酸化チタンを添付法にて設けた場合も同様の１．グル
２．６優を得ること力五できたＯ 実施例烏 この実施例はレドックス溶液として非水溶液を用いたも
のである。このため第２図においてイオン交換＊ｎｔ−
設け、アノード°に）カソード°（至）にて充電された
溶液が混合しないようにした０このレドックスの非水性
の溶媒として、ブリ＋１ ＰＩ’にという）を九はアセトニトリル（ＯＨ，ＯＭン
が無水物すなわち電極反応が少なく安定な無毒な溶媒の
代表的なものであるＯ レドックス溶質としてビピリジン（ｂｐｙ）または４．
４ （ＯＨ） ｂｐ７の如龜そＯ化４１ψ（以下単にビ
ビリジ／という）を九は１． ｎｐｈｓｎ＊ｎｔｈｒｏ
ｘｉｎｓ０ｈ・ｉｔたは４．７−（嶋ｇｏ）ｐｈ・ｄ−
の如きその化合物（単に７エナンフロリンという）を用
い九〇特に溶媒としてこれらＯＦ・、ｌｕま九は０．を
用いた以下の材料を用いｆｅＯすなわち １・（ビピリジン＞Ｈ； ＜ｏ １ｃ４２”−＜単にＰ
ＢＦという）ν・（フェナンスロリン）１． （ｏ ｌ
Ｑ）、’−Ｒｕ（ビピリジン”４： （０１ＱＩ”
（単ＫＲＢＰという）Ｒ＊Ｃｙエナ／スロリンメ’（ｏ
ｘｑ）：−が好ましい。特に物性的にはＲＢＰがすぐれ
ているが、低価格であシ無毒性無公害材料であるνＢＦ
が実用上好ましｂものであった。
かくの如き材料をレドックスとして用いることによシ、
レドックス反応、すなわち ＦＬＩＰ 、：’ ］ＦＢｉ’＋ｅ−７ノード！Ｂｒ＋
・γＩＦＢ？” カソード ただし→充電、←放電 の反応を行なわしめることができた。
レドックス反応、すなわち ＦＬＩＰ 、：’ ］ＦＢｉ’＋ｅ−７ノード！Ｂｒ＋
・γＩＦＢ？” カソード ただし→充電、←放電 の反応を行なわしめることができた。
カソードとして
ＣＩＩＰ＋ｊ、−’ ＯＢＰ
ただしＯＢＦはクームのビピリジンを示すに示される如
く、クロムのリーガントを溶媒として用いてもよい◇こ
の充電を行なう場合は、スイッチ（至）をオンにして行
なった・また蓄積されたエネルギを放電する場合はスイ
ッチ翰をオンとして負荷ｏｔを用いてその逆反応をさせ
た。
く、クロムのリーガントを溶媒として用いてもよい◇こ
の充電を行なう場合は、スイッチ（至）をオンにして行
なった・また蓄積されたエネルギを放電する場合はスイ
ッチ翰をオンとして負荷ｏｔを用いてその逆反応をさせ
た。
また単なる光電変換装置の出力として用いる場合は、ス
イッチα乃をオンとすればよい。さらに光照射によシ充
電をさせるから同時に平かつされ７’ｔ［圧を放電させ
るにはスイッチ（１カをオンしさらにスイッチα樟をオ
ンとすればよい。
イッチα乃をオンとすればよい。さらに光照射によシ充
電をさせるから同時に平かつされ７’ｔ［圧を放電させ
るにはスイッチ（１カをオンしさらにスイッチα樟をオ
ンとすればよい。
かくすることによシ、回路系において光エネルギを平
＋清化された電圧にてと９出すことができた。レドック
ス溶液は図面ではさらに（４）（６）に充填するため供
給は（４υ（４２）排出口（４■０荀２２ ） を設は大出力化をさせてもよい。その他第２図について
は実施例１と同様である。
＋清化された電圧にてと９出すことができた。レドック
ス溶液は図面ではさらに（４）（６）に充填するため供
給は（４υ（４２）排出口（４■０荀２２ ） を設は大出力化をさせてもよい。その他第２図について
は実施例１と同様である。
かくするととＫよって光エネルギを充電しさらに放電さ
せ九出力の効率は従来示していた０、６〜１％を６〜ｌ
Ｏ倍の５〜１０％を得ることがで自九Ｏ 実施例３ この実施例は第３図にそ０システムを示して辱 いるが、実施例２のレドック文）大壓化したプラントの
例である。
せ九出力の効率は従来示していた０、６〜１％を６〜ｌ
Ｏ倍の５〜１０％を得ることがで自九Ｏ 実施例３ この実施例は第３図にそ０システムを示して辱 いるが、実施例２のレドック文）大壓化したプラントの
例である。
図面においてレドックス溶液は（４）、（５） Ｋ実施
例２に示される如くに充填、さらにこの光照射α０）を
加えてそれぞれのレドックスを（４Ｂ）、（５１の各タ
ンクに充填し、ポンプ（４６）、（４９にて循環させて
電気出力はＤ−ム変換器および昇温器〔９）をへて外部
電力系（５１）、ω呻に（５０）Ｋて供給される。
例２に示される如くに充填、さらにこの光照射α０）を
加えてそれぞれのレドックスを（４Ｂ）、（５１の各タ
ンクに充填し、ポンプ（４６）、（４９にて循環させて
電気出力はＤ−ム変換器および昇温器〔９）をへて外部
電力系（５１）、ω呻に（５０）Ｋて供給される。
このシステムは光照射がなく、また￥じよう電力Ｃυが
ある場合、それによシレドツクス系←）（５）に充電さ
せることができるようになった。
ある場合、それによシレドツクス系←）（５）に充電さ
せることができるようになった。
以上のことよシこの実施例は光−電気変換の電気エネル
ギの蒸積、放出とレドックス系によシ余剰電力の蓄積、
放出とを同一プラズトで作なわせたものである。
ギの蒸積、放出とレドックス系によシ余剰電力の蓄積、
放出とを同一プラズトで作なわせたものである。
これは非水溶性のレドックスを用いたため、この溶液の
劣化、電極反応、さらに電極のレドックス溶液への溶解
を防いだために初めて可能になったものである。
劣化、電極反応、さらに電極のレドックス溶液への溶解
を防いだために初めて可能になったものである。
このため１〜ｌｏＯＭ四の電気−ネルギの蓄積、放出も
可能になυ、充電変換装置の裏面に一体化して設けたレ
ドックスシステムによって初めて可能となつち。
可能になυ、充電変換装置の裏面に一体化して設けたレ
ドックスシステムによって初めて可能となつち。
以上の説明よシ明らかな如く、本発明は光電変換装置と
レドックス反応とを一体化して設けることができるため
の光電変換装置の構造を供給するものであシ、その実用
上の効果としていわゆるスモールスケールの一般家庭用
のエネルギ変換さらに町全体のエネルギ変換までもきわ
めて有効なものとさせたものであシ、工業上きわめて重
要なものと判断される。
レドックス反応とを一体化して設けることができるため
の光電変換装置の構造を供給するものであシ、その実用
上の効果としていわゆるスモールスケールの一般家庭用
のエネルギ変換さらに町全体のエネルギ変換までもきわ
めて有効なものとさせたものであシ、工業上きわめて重
要なものと判断される。
第１図は従来の半導体装置を用いたレドックス反応用半
導体装置である。 第２図は本発明の半導体装置の概賛を示す。 第３図は第２図の半導体装置を用いたレドックス発電シ
ステムである。
導体装置である。 第２図は本発明の半導体装置の概賛を示す。 第３図は第２図の半導体装置を用いたレドックス発電シ
ステムである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 導電性基板よりなる第１の電極の上の光照射面側に
ＰＩＮ接合を少くともひとつ有する非単結晶半導体と前
記第１の電極下に連結して前記第１の電極に接する半導
体がＰまたはＮ層の導電型を有する該導電型に対応して
アノードまたはカソードとして作用するレドックス溶液
に接する第３の電極が設けられたことを特徴とする光電
変換装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、半導体上部のＮま
たはＰ型の導電型を有する半導体層上に積層して透光性
の第２の電極を有することを特徴とする光電変換装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、レドックス溶液に
接する第４の電極は第３の電極とは逆極性を有する電極
材料よりなることを特徴とする光電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57009756A JPS58127385A (ja) | 1982-01-25 | 1982-01-25 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57009756A JPS58127385A (ja) | 1982-01-25 | 1982-01-25 | 光電変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58127385A true JPS58127385A (ja) | 1983-07-29 |
| JPH0117273B2 JPH0117273B2 (ja) | 1989-03-29 |
Family
ID=11729124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57009756A Granted JPS58127385A (ja) | 1982-01-25 | 1982-01-25 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58127385A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10847272B2 (en) | 2016-12-30 | 2020-11-24 | Nuscale Power, Llc | Control rod drive mechanism (CRDM) with remote disconnect mechanism |
| US11355252B2 (en) | 2016-12-30 | 2022-06-07 | Nuscale Power, Llc | Control rod drive mechanism with heat pipe cooling |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5212429A (en) * | 1975-07-06 | 1977-01-31 | Anderson John Harland | Photoogenerating battery |
| JPS544582A (en) * | 1977-06-13 | 1979-01-13 | Sanyo Electric Co Ltd | Photoelectric transducer |
-
1982
- 1982-01-25 JP JP57009756A patent/JPS58127385A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5212429A (en) * | 1975-07-06 | 1977-01-31 | Anderson John Harland | Photoogenerating battery |
| JPS544582A (en) * | 1977-06-13 | 1979-01-13 | Sanyo Electric Co Ltd | Photoelectric transducer |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10847272B2 (en) | 2016-12-30 | 2020-11-24 | Nuscale Power, Llc | Control rod drive mechanism (CRDM) with remote disconnect mechanism |
| US11355252B2 (en) | 2016-12-30 | 2022-06-07 | Nuscale Power, Llc | Control rod drive mechanism with heat pipe cooling |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0117273B2 (ja) | 1989-03-29 |
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