[發明專利]光發電元件

在審

• 申請號: 202010156599.3
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN111508715A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 小松信明;伊藤朋子
• 申請（專利權）人: 國際先端技術綜合研究所株式會社
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 金世煜;李書慧

本發明的目的在于改善光發電元件的發電效率。在使用二氧化鈦和二氧化硅而成的串聯型的光發電元件中，通過使構成由二氧化硅構成的第一光發電層24的二氧化硅微粒薄薄地分散于表面具有凹凸的由Pt構成的電荷交換層23、同樣表面具有凹凸的由FTO構成的第一導電膜22上，能夠得到發電效率高的光發電元件。

本申請為專利申請201680077860.2(國際申請日：2016年12月27日，發明創造名稱：光發電元件)的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種光發電元件。

背景技術

在將光能轉換為電能的光發電元件中，考察了以所謂的太陽能電池為首的各種元件、裝置。這些光發電元件以具有光發電效果的物質的形式大致劃分為使用硅系材料的光發電元件和使用化合物系材料的光發電元件。

在使用硅系材料的光發電元件中，代表性的是使用單晶硅、多晶硅、異質結型、非晶硅、薄膜多晶硅的光發電元件。另一方面，作為使用化合物系材料的光發電元件，有III-V族系的化合物、CIS(主成分使用銅(Cu)、銦(In)、硒(Se)的化合物)、CIGS(主成分使用銅(Cu)、銦(In)、鎵(Ga)、硒(Se)的化合物)、CdTe、有機薄膜、色素敏化型的光發電元件等。

另外，除了上述的光發電元件以外，還有使用絕緣體即二氧化硅作為發電材料的光發電元件。這是基于本申請的發明人等新發現二氧化硅本身具有光電解效果和光發電效果。

本申請的發明人等發現了二氧化硅即人工水晶或熔融石英具有光發電效果，并作為光電極材料和光電池材料而提出了二氧化硅太陽能電池。

(專利文獻1和專利文獻2)

利用圖7，作為以往例，對使用二氧化硅(SiO₂)和氧化鈦(TiO₂)這二個光發電層的串聯型發電元件進行說明。

在圖7中，1和2為玻璃基板，3和4為FTO(氟摻雜氧化錫)層。

在光入射側的FTO層3上形成有經燒結而固化的多孔的二氧化鈦層6。而且，在多孔的二氧化鈦層6中擔載了吸附有釕配合物色素的二氧化鈦粒子作為敏化色素。另外，在FTO層4上形成有鉑膜5。

另外，在鉑膜5上以高度方向的厚度成為0.15～0.20mm的方式形成由二氧化硅微粒構成的二氧化硅層7。

此外，二氧化鈦層6與二氧化硅層7的高度方向的間隔為0.2mm以上，在四邊由密封材料8包圍的中間封入有電解質9。

應予說明，如圖1、2、4和7中記載所示，在本說明書中，對于層、膜的厚度，將光發電元件的與基板的面垂直的方向作為高度方向，并以其距離進行表述。

成為光發電層的二氧化硅層7由二氧化硅微粒構成，上述二氧化硅微粒是將含有二氧化硅的玻璃等的顆粒浸漬于5～10％的氫氟酸水溶液，在水洗后使其干燥，以顆粒變為0.2mm以下的方式粉碎得到。

這樣粉碎得到的二氧化硅微粒的各個的形狀接近球形，但也存在如圖8所示的非球形物。

各個二氧化硅微粒10的形狀是各種各樣的。本說明書中，如圖8記載所示，將各個二氧化硅微粒10的最大伸長方向作為長徑L，使用它們的平均長徑來表述使用于光發電層和第一光發電層的二氧化硅微粒的形狀。在圖7的以往例中，使用平均長徑L為500～800nm的材料。

在此說明的串聯型的光發電元件的特征在于使用二氧化硅作為光發電層。如圖9所示，確認了二氧化硅在紫外線區域量子效率也比二氧化鈦高，另外在2500nm以上的紅外區域也吸收光。因此，與二氧化鈦相比在更寬的波長區域起到光發電效果，能夠實現極高的發電效率。本申請的發明人等利用這樣的串聯型的光發電元件，在1000lux的照度下，每單位面積得到28.00μW/cm²的最高輸出值。

現有技術文獻