(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が入射光放射を受け取るようになされた、互いに向き合って配列された２つの端壁を含み、さらに、互いに電気的に絶縁された第１の電極（１０４）および第２の電極（１０８）の少なくとも１つのスタックによって形成された少なくとも１つの側壁を含む密閉チャンバ（１１２）と、
一方（１１４）が前記第１の電極（１０４）に接触し、他方（１１６）が前記第２の電極（１０８）に接触している２つの重畳層を形成する、前記密閉チャンバ（１１２）の中に配置された少なくとも２つの非混和性電解液（１１４、１１６）と、
受け取られた前記光放射のエネルギーの光起電力変換を実現することができる、前記密閉チャンバ（１１２）の中に配置された手段と、
を少なくとも備える光電池（１００、２００）。
【請求項２】
前記電池（１００、２００）の形が、実質的に円筒形またはプリズム状であり、前記側壁の形がそれぞれ実質的に環状または多角形状である、請求項１に記載の電池（１００、２００）。
【請求項３】
前記電池（１００、２００）が、また、前記第１の電極（１０４）に接して配列され前記チャンバ（１１２）の前記２つの端壁のうちの一方を形成する第１の基板（１０２）および／または前記第２の電極（１０８）の上に配列され前記チャンバ（１１２）の前記２つの端壁のうちの他方を形成する第２の基板（１１０）を備える、請求項１から２の一項に記載の電池（１００、２００）。
【請求項４】
前記第１の基板（１０２）および／または前記第２の基板（１１０）がガラスおよび／または重合体に基づいている、請求項３に記載の電池（１００、２００）。
【請求項５】
前記２つの電解液のうちの一方（１１４）が、水性であり、前記２つの電解液のうちの他方（１１６）が有機である、請求項１から４の一項に記載の電池（１００、２００）。
【請求項６】
前記２つの電解液のうちの一方（１１４）は、極性があり、前記２つの電解液のうちの他方（１１６）が無極性である、請求項１から５の一項に記載の電池（１００、２００）。
【請求項７】
前記２つの電解液（１１４、１１６）のうちの少なくとも一方が、イオン液体に基づいている、請求項１から６の一項に記載の電池（１００、２００）。
【請求項８】
前記光起電力変換を実現することができる前記手段が、少なくとも電子受容体または供与体レドックス対および電子供与体または受容体光敏感分子をそれぞれ備え、前記レドックス対が、前記２つの電解液のうちの一方（１１６）の中に配列され、前記光敏感分子が、前記２つの電解液のうちの他方（１１４）の中に配列されている、請求項１から７の一項に記載の電池（１００）。
【請求項９】
前記光起電力変換を実現することができる前記手段が、前記２つの電解液（１１４、１１６）の間の界面に堆積された少なくとも１つの光活性層（２０１）を備える、請求項１から７の一項に記載の電池（２００）。
【請求項１０】
前記光活性層（２０１）が、少なくとも１つの重合体型電子供与体半導体および少なくとも１つの電子受容体半導体に基づいたヘテロ接合を備える、請求項９に記載の電池（２００）。
【請求項１１】
前記光活性層（２０１）が、少なくとも１つの半導体に基づいた、異なるドーピングを有する少なくとも２つの層によって形成された接合を備える、請求項９に記載の電池（２００）。
【請求項１２】
前記第１の電極（１０４）および／または前記第２の電極（１０８）が、少なくとも１つの誘電体材料を部分的にコーティングされている、請求項１から１１の一項に記載の電池（１００、２００）。
【請求項１３】
前記第１の電極（１０４）および／または前記第２の電極（１０８）および／または、前記電池（１００、２００）が第１の基板（１０２）および／または第２の基板（１１０）を備えるとき、前記第１の基板（１０２）および／または前記第２の基板（１１０）が、少なくとも１つの疎水性または親水性材料に基づいているか、または疎水性または親水性表面処理を備える、請求項１から１２の一項に記載の電池（１００、２００）。
【請求項１４】
チャンバ（１１２）の少なくとも１つの側壁を形成する、互いに電気的に絶縁された第１の電極（１０４）と第２の電極（１０８）のスタックを、前記チャンバ（１１２）の第１の端壁の上に作るステップと、
前記チャンバ（１１２）を密閉する第２の端壁を前記第１の端壁の反対側に作るステップであって、前記２つの端壁のうちの少なくとも一方が光放射を受け取るようになされたステップと、を少なくとも備える光電池（１００、２００）を製造する方法であって、
また、少なくとも２つの非混和性電解液（１１４、１１６）を前記チャンバ（１１２）中に堆積させて２つの重畳層を形成するステップと、前記２つの重畳層のうちの一方（１１４）は前記第１の電極（１０４）に接触し、他方（１１６）は前記第２の電極（１０８）に接触しており、さらに、受け取られた前記光放射のエネルギーの光起電力変換を実現することができる手段を前記チャンバ（１１２）中に堆積させるステップと、
を含む方法。
【請求項１５】
前記第２の端壁を作る前記ステップまたは前記端壁の１つに行われる事前機械加工の後で前記チャンバに作られた穿孔を使って、前記第２の端壁を作る前記ステップの後で実施される前記２つの電解液（１１４、１１６）を注入するステップによって、前記２つの電解液（１１４、１１６）の堆積が行われる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記２つの電解液（１１４、１１６）の前記堆積が、前記スタックを作る前記ステップと前記第２の端壁を作る前記ステップの間で行われる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記光起電力変換を実現することができる前記手段が、少なくとも電子受容体または供与体レドックス対および電子供与体または受容体光敏感分子をそれぞれ備え、前記レドックス対が前記２つの電解液のうちの一方（１１６）の中に配列され、前記光敏感分子が前記２つの電解液のうちの他方（１１４）の中に配列され、さらに、光起電力変換を行うことができる前記手段の堆積が、前記チャンバ（１１２）中に前記電解液（１１４、１１６）を堆積させる前記ステップで行われる、請求項１４から１６の一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記光起電力変換を実現することができる前記手段が、前記チャンバ中に前記２つの電解液（１１４、１１６）を堆積させた後で前記２つの電解液（１１４、１１６）の間の界面に堆積された少なくとも１つの光活性層（２０１）を備える、請求項１４から１６の一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の電極（１０４）と前記第２の電極（１０８）の前記スタックが、前記チャンバ（１１２）の前記第１の端壁を形成する第１の基板（１０２）の上に作られる、請求項１４から１８の一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の端壁が、前記第２の電極（１０８）の上に第２の基板（１１０）を作ることによって得られる、請求項１４から１９の一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記スタックを作る前記ステップ中に、前記第１の電極（１０４）および／または前記第２の電極（１０８）を少なくとも１つの誘電体材料で部分的に覆うステップを含む、請求項１４から２０の一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の電極（１０４）および／または前記第２の電極（１０８）および／または、前記電池（１００、２００）が第１の基板（１０２）および／または第２の基板（１１０）を備えるとき、前記第１の基板（１０２）および／または前記第２の基板（１１０）の材料を疎水性または親水性処理する少なくとも１つのステップも含む、請求項１４から２１の一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電池の分野に関し、より具体的には、低エネルギーを必要とする用途、例えば、基板実装ノマディックデバイス(nomadic devices)（携帯電話、マルチメディア読取り装置、その他）向けの小型光電池の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｎ型半導体、例えばシリコンに基づいた第１の層、ｐ型半導体に基づいた第２の層および第２の電極を積み重ねられた第１の電極を備え、このようにして２つの電極の間に配列されたＰＮ接合を形成する光電池を製造することは知られている。電極は、入射光の光子を受け取ることによってＰＮ接合で生成された電流を集めることを可能にする。
【０００３】
Ｇｒａｔｚｅｌ電池は、有機光電池である。この電池は、単分子層の形をした「増感剤」と呼ばれる光敏感染料をコーティングされた二酸化チタン電子受容体粒子を備えるナノ結晶光電池である。この粒子は、正孔トランスポータとして作用する電解質溶液または溶媒液の中に配置される。光線が二酸化チタン粒子の染料に達したとき、前記の粒子によって電子が放出される。このように解放された全ての電子は、酸化物を通過し、二酸化チタン粒子の濾過の結果として、前面および裏面のコンタクトによって電池の端部に集められ、次に外部回路の方へ向けられる。代替え物では、電解質溶液は固体重合体に取り替えられることがある。
【０００４】
そのような電池には、特に、それが固体重合体に基づいているとき比較的効率が低い（約４％）という不利点があり、さらに、二酸化チタン粒子が電解質溶液中に配置されているとき有機溶液の絶縁破壊および蒸発に起因するある特定の不安定性がある。最後に、そのような電池には、光を集めるためにただ１つの透明な面だけを備えるという不利点があり、この透明面のレベルに位置付けされる電極は、一般に高価で、かつ／または低導電率である材料に基づいている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、より高い透明度および頑丈な設計を可能にし、かつ低製造コストである新しい光電池構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これを行うために、本発明は、
少なくとも一方が入射光放射を受け取るようになされた、互いに向き合って配列された２つの端壁を含み、さらに、互いに電気的に絶縁された第１の電極と第２の電極の少なくとも１つのスタックによって形成された少なくとも１つの側壁を含む密閉チャンバと、
一方が第１の電極に接触し他方が第２の電極に接触している２つの重畳層を形成する、密閉チャンバの中に配置された少なくとも２つの非混和性電解液と、
受け取られた光放射のエネルギーの光起電力変換を実現することができる、密閉チャンバの中に配置された手段と、を少なくとも備える光電池を提案する。
【０００７】
ここで、および本文献の残り全体を通して、電解液によって、イオン伝導媒体を意味する。電解液は、特に、電解質溶液であることがある。
【０００８】
本発明に従って、従来技術のデバイスとは反対に、電荷は、チャンバの側壁を形成する電極によって入射放射に対して横方向に集められる。
【０００９】
本発明に従った電池は、また、透明導体または微細メタライゼーションを必要とすることなくメタライゼーションに関連した遮蔽の問題を克服するので、より大きな集積化自由度を可能にする。したがって、チャンバの側壁を形成するために不透明電極を使用することができるので、安価な従来の材料を使用することが可能になり、さらにより優れた伝導性が実現される。
【００１０】
さらに、この光電池の構造は、可動部分がないために、より優れた頑丈さを示す。
【００１１】
最後に、本発明に従った光電池の構造によって、生成された光電流から優れた電荷収集を得ることができるようになる。
【００１２】
本電池の形は、実質的に円筒形、立方体または三角形または任意の他の形であることがある。本電池の形は、プリズム状であることがある。
【００１３】
第１の電極および／または第２の電極および／またはチャンバの側壁の形は、実質的に環状または多角形状であることがある。
【００１４】
本電池は、また、第１の電極に接して配列されチャンバの２つの端壁のうちの一方を形成する第１の基板、および／または第２の電極の上に配列されチャンバの２つの端壁のうちの他方を形成する第２の基板を備えることができる。
【００１５】
第１の基板および／または第２の基板は、ガラスおよび／または重合体に基づくことがある。
【００１６】
２つの電解液のうちの一方は、水性であることがあり、２つの電解液のうちの他方は、有機であることがある。
【００１７】
２つの電解液のうちの一方は、極性があることがあり、２つの電解液のうちの他方は、無極性であることがある。
【００１８】
２つの電解液のうちの一方は、疎水性であることがあり、２つの電解液のうちの他方は、親水性であることがある。
【００１９】
２つの電極間の絶縁は、少なくとも１つの誘電体材料部分によってもたらされることがある。
【００２０】
２つの電解液のうちの少なくとも１つは、イオン液体に基づいていることがある。光電池に１つまたは２つのイオン液体を使用することで、本電池の動作温度の範囲を大きくすることが可能になる（例えば、約０℃から２００℃）。
【００２１】
光起電力変換を実現することができる手段は、少なくとも電子受容体または供与体レドックス対および電子供与体または受容体光敏感分子をそれぞれ備えることがあり、レドックス対は、２つの電解液のうちの一方の中に配列されることがあり、光敏感分子は、２つの電解液のうちの他方の中に配列されることがある。
【００２２】
使用される光敏感分子に従って、広い吸収スペクトルを有する光電池を得ることができる。
【００２３】
代替え物では、光起電力変換を実現することができる手段は、２つの電解液の間の界面に堆積された少なくとも１つの光活性層を備えることができる。この光活性層は、この層が入射光放射を受け取ったとき、光電流を誘起することができる。
【００２４】
光活性層は、電着によって得られることがある。
【００２５】
光活性層は、少なくとも１つの重合体型電子供与体半導体および少なくとも１つの電子受容体半導体に基づいたヘテロ接合を備えることができる。
【００２６】
代替え物では、光活性層は、少なくとも１つの半導体に基づいた、異なったドーピングを有する少なくとも２つの層によって形成されたホモ接合を備えることがある。
【００２７】
第１の電極および／または第２の電極は、少なくとも１つの誘電体材料を部分的にコーティングされていることがある。
【００２８】
第１の電極および／または第２の電極および／または誘電体材料部分および／または、電池が第１の基板および／または第２の基板を備えるとき、第１の基板および／または第２の基板は、少なくとも１つの疎水性または親水性材料に基づいているか、または疎水性または親水性表面処理を備えることがある。
【００２９】
本発明は、また、光電池を製造する方法に関し、この方法は、
チャンバの第１の端壁の上にチャンバの少なくとも１つの側壁を形成する、互いに電気的に絶縁された第１の電極と第２の電極のスタックを作るステップと、
第１の端壁の反対側に、チャンバを密閉する第２の端壁を作るステップであって、２つの端壁のうちの少なくとも１つが光放射を受け取るようになされたステップと、を少なくとも含み、
この方法は、また、少なくとも２つの非混和性電解液をチャンバ中に堆積させて２つの重畳層を形成するステップと、２つの重畳層のうちの一方は第１の電極に接触し、他方は第２の電極に接触しており、さらに、受け取られた光放射のエネルギーの光起電力変換を実現することができる手段をチャンバ中に堆積させるステップと、を含む。
【００３０】
第２の端壁を作るステップまたは端壁の１つに行われる事前機械加工の後でチャンバに作られた穿孔を使って、第２の端壁を製造するステップの後で実施される２つの電解液を注入するステップによって、２つの電解液の堆積が行われることがある。
【００３１】
別の方法では、２つの電解液の堆積は、スタックを作るステップと第２の端壁を作るステップの間で行われることがある。したがって、電解液は、チャンバが閉じられる前にチャンバの中へ堆積される。
【００３２】
光起電力変換を実現することができる手段は、少なくとも電子受容体または供与体レドックス対および電子供与体または受容体光敏感分子をそれぞれ備えることができ、レドックス対は２つの電解液のうちの一方の中に配列されることがあり、光敏感分子は２つの電解液のうちの他方の中に配列されることがあり、光起電力変換を行うことができる手段の堆積は、チャンバの中に電解液を堆積させるステップによって行われることがある。
【００３３】
光起電力変換を実現することができる手段は、チャンバ中に２つの電解液を堆積させた後で、例えば電着によって、２つの電解液の間の界面に堆積された少なくとも１つの光活性層を備えることがある。
【００３４】
第１の電極と第２の電極のスタックは、チャンバの第１の端壁を形成する第１の基板の上に作られることがある。
【００３５】
第２の端壁は、第２の電極の上に第２の基板を作ることによって得られることがある。
【００３６】
本方法は、また、スタックを作るステップ中に、第１の電極および／または第２の電極を少なくとも１つの誘電体材料で部分的に覆うステップを含むことがある。
【００３７】
最後に、本方法は、また、第１の電極および／または第２の電極および／または、電池が第１の基板および／または第２の基板を備えるとき、第１の基板および／または第２の基板の材料を疎水性または親水性処理する少なくとも１つのステップも含むことがある。
【００３８】
第１の電極および／または第２の電極は、第１／第２の基板の周辺部に配列されることがある。
【００３９】
純粋に示し限定しない目的のために提供される実施形態の例についての以下の説明を、添付の図面を参照して読むと、本発明をよりよく理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下に示される様々な図の同一の、同様な、または同等の部分には、図の間の一貫性のために、同じ参照数字が付いている。
【００４１】
図を読み易くするために、図に示された様々な部分は、必ずしも一定の比率に従ってそのように示されていない。
【００４２】
様々な可能性（代替え物および実施形態）は、互いに排除しないものとして理解されるべきであり、互いに組み合わされることがあり得る。
【００４３】
最初に図１を参照すると、この図は、第１の実施形態に従って非混和性電解液を含む光電池１００の断面図を示す。
【００４４】
光電池１００は、この場合には実質的に円筒形の形であり、例えばガラスおよび／または重合体に基づいた第１の基板１０２を備える。図１において、基板１０２の形は、実質的に円柱状である。
【００４５】
第１の金属ベースの電極１０４は、第１の基板１０２の上に配列されている。この第１の電極１０４は、例えば電解液に接触するのに適した銀および／または他の任意の金属に基づいており、この場合には環状の形であり、第１の基板１０２の周辺部に配列されている。さらに、この第１の実施形態では、第１の電極１０４は、第１の基板１０２の全周辺にわたって連続であり、すなわち、前記電極１０４の金属材料の単一部分によって形成されている。
【００４６】
代替え物では、第１の電極１０４は、不連続であることがあり、すなわち第１の基板１０２の周辺部に分布され互いに電気的に接続された複数の金属材料部分によって形成されることがある。そのとき、前記第１の電極１０４の金属部分の間に誘電体材料の部分が配列されている。
【００４７】
光電池１００は、また、第１の電極１０４の上に配列された実質的に環状の形をした誘電体部分１０６を備え、この誘電体部分１０６の上に、第１の電極１０４を作るために使用されたものと同様な材料に基づくことが可能な、実質的に環状の形をした第２の電極１０８が載っている。したがって、誘電体部分１０６は、２つの電極１０４、１０８を互いに電気的に絶縁することを可能にする。
【００４８】
この第１の実施形態では、第１の電極１０４および誘電体部分１０６の縦断面は、各々、長方形である。代替え物では、これらの縦断面の形が異なっている（台形、三角形、その他）ことが可能である。図１では、第２の電極１０８の縦断面は、台形であるが、代替え物では、この縦断面の形は異なっていることがある。
【００４９】
最後に、光電池１００は、第２の電極１０８の上に配列された、例えば第１の基板１０２と同様な、第２の基板１１０を備える。したがって、第１の基板１０２によって形成された第１の端壁と、第１および第２の電極１０４、１０８および誘電体材料１０６によって形成された側壁と、第２の基板１１０によって得られる蓋を形成する第２の端壁とを備える密閉チャンバ１１２が、電池１００に作られる。
【００５０】
光電池１００がただ１つの側を照らされるか、それとも２つの基板１０２、１１０で形成された２つの相対する側を照らされるかに依存して、第１の基板１０２および／または第２の基板１１０は透明であることがある。図１の例では、電池１００は、面１１１および１１３を照らされる。
【００５１】
２つの非混和性電解液１１４および１１６がチャンバ１１２の中に配列される。塩、酸または塩基のような溶質を極性または無極性溶剤（水、有機溶剤またはイオン液体）に溶かすか、または混合することによって、これらの２つの電解液１１４および１１６を得ることができる。
【００５２】
ここで説明された第１の実施形態では、２つの電解液のうちの第１のもの１１４は、水性電解質溶液であり、２つの電解液のうちの第２のもの１１６は有機電解質溶液である。チャンバの製作中に、例えばチャンバ１１２を密閉するために第２の基板１１０が第２の電極１０８の上に置かれる前に、これら２つの電解液１１４、１１６をチャンバ１１２の中に配置することができる。また、チャンバの製作後に、すなわち、チャンバ１１２が第２の基板１１０によって密閉された後で、例えば、チャンバ１１２に穿孔を作る注射器を用いて、または第１の基板１０２または第２の基板１１０に作られる事前の機械加工を使って、これらの電解液をチャンバ１１２の中に注入することによって、これらの電解液をチャンバ１１２の中に配置することもできる。一般に、光電池１００は、これを形成する様々な要素の組み立てによって作られる。
【００５３】
水性電解液１１４は、第１の透明基板１０２の近くのチャンバ１１２の基部に、誘電体環状部分１０６のレベルまで配列される。したがって、誘電体材料部分１０６によって、水性電解液１１４は、ただ１つの電極１０４とだけ接触することができるようになり、したがって、第２の電極１０８に側路を形成することができなくなる。有機電解液１１６が水性電解液１１４の上に堆積されて、チャンバ１１２を満たす。２つの電解液１１４、１１６は非混和性であるので、有機電解液１１６は２つの電極のうちのただ１つのもの１０８とだけ接触し、さらに、誘電体材料１０６は、その厚さによって、有機電解液１１６が第１の電極１０４に側路を形成するのを妨げる。したがって、電極１０４、１０８の厚さおよび誘電体材料１０６の厚さは、光電池１００の中に電解液１１４および１１６による側路形成がないように選ばれる。
【００５４】
有機電解液１１６は、この場合には、無極性であるか、すなわち正または負の電荷を含まない無極性化合物によって形成されるか、または、低極性であり、すなわち溶離能が例えば約０．０１から０．５である溶剤でできている。したがって、この場合、有機電解液１１６は疎水性である。有機電解液１１６と比較して、水性電解液１１４は極性があり、したがって親水性である。
【００５５】
第１の基板１０２および／または第２の基板１１０を通って入った光線は、２つの電極１０４と１０８の間に光電流を誘起する。
【００５６】
この光電流は、２つの電解液１１４と１１６で形成された液体‐液体界面のレベルにおける、電子受容体または供与体光敏感分子を含んだ２つの電解液の一方と、電子供与体または受容体レドックス対をそれぞれ含んだ２つの電解液の他方との間の異質電子の移動、すなわち２つの非混和相間の電子の移動によって得られる。レドックス対および光敏感分子の電子供与体性または電子受容体性は、レドックス対のレドックス電位と光敏感分子のエネルギーレベルの比に基づいて決定される。電子受容体レドックス対の場合には、例えば、ＥＮＨＥＴＣＮＱ／ＴＣＮＱ−＝０．０５Ｖであり、電子供与体レドックス対の場合には、例えば、ＺｎＴＰＰＣ４−分子が存在する状態でＥＮＨＥＤＦＣＥＴ＋／ＤＦＣＥＴ＝０．３１Ｖである。
【００５７】
電子供与体親水性光敏感分子を含む水性電解液１１４と電子受容体疎水性レドックス対を含む有機電解液１１６の場合には、電池１００によって受け取られた光子は、光敏感分子からレドックス対への電子の移動を引き起こす。そのとき、電子は、第２の電極１０８のレベルに集められて、第１の電極１０４と第２の電極１０８の間に電流を生じさせる。水性電解液１１４が電子受容体光敏感分子を含むとき、および有機電解液１１６が電子供与体レドックス対を含むとき、この光電流は逆になる。
【００５８】
水性電解液１１４中に存在する光敏感化合物は、例えば、
亜鉛テトラキス（カルボキシフェニル）ポルフィリン(zinc tetrakis(carboxyphenyl) porphyrin)ZnTPPCと、
カチオンNi‐5,10,15,20‐テトラキス（4‐N‐メチルアピリジニウミル）ポルフィリン(cationic Ni-5,10,15,20-tetrakis(4-N-methylapyridiniumyl) porphyrin)(Ni(TMpy‐P4))と、
銅（ＩＩ）テトラキス（p‐スルフォネートフェニル）デポルフィリン(copper (II) tetrakis (p-sulfonatophenyl) deporphyrin)(CuIITSPP)、および銅（ＩＩ）テトラキス（4‐N‐メチルピリジル）(copper(II) tetrakis(4-N-methylpyridyl) porphyrin)(CuII(TMpy‐P4))と、
水性溶液に溶ける任意の他の光敏感分子と、に基づいていることがある。
【００５９】
有機溶液１１６は、次の化合物のうちの少なくとも１つを含むことができる。すなわち、
１，２‐ジクロロエタン（ＤＣＥ）、
アセトニトリル
トルエン
ヘキサン。
【００６０】
この場合、上記の化合物は、例えば、ビス（トリフェニルホスファニリデン）アンモニウムテトラキス（4−クロロフェニル）ボラート(bis(triphenylphosphanylidene) ammonium tetrakis(4-chlorophenyl) borate)、またはBTPPATPBCIのような溶質と混合される。
【００６１】
最後に、次のレドックス対は、例えば、有機電解液１１６中で使用されて電子供与体または受容体として作用することができる。すなわち、
ＴＣＮＱ＝７，７’、８，８’テトラ‐シアノ‐キノ‐ジメタン(7,7', 8,8'-tetra-cyano-quino-dimethane)（電子受容体）、
DFCET=1,2‐ジフェロセニルエタン(1,2-diferrocenylethane)（電子供与体）、
芳香族鎖およびアルキレン鎖によって交互に構成された環を含んだ任意のポリメタロセンマクロサイクル。これらの環は、金属錯体またはメタロセニル基中の遷移を誘起する。電子移動における中間分子として、またはレドックス触媒として作用することができる疎水性レドックス分子がある。
【００６２】
代替え物では、水性電解液１１４が電子供与体または受容体親水性レドックス対を含み、また有機電解液１１６が電子受容体または供与体光敏感分子をそれぞれ含むことができる。この場合、電池１００で受け取られた光子は、有機溶液１１６から水性溶液１１４への電子の移動を引き起こす。そのとき、電子は、第１の電極１０４のレベルに集められる。
【００６３】
２つの電極１０４、１０８間に生成された電位の差は、２つの電解液１１４および１１６によって形成される液体‐液体界面の曲率半径を変える。したがって、曲率半径のこの変化が２つの電極１０４、１０８間の側路につながらないように、誘電体材料１０６だけでなく電極１０４、１０８も、それらの厚さのレベルに作られなければならない。
【００６４】
例えば約１．５４ｃｍ２に等しい活性表面（光放射にさらされた電解液表面）を備える上述のような光電池１００は、約１０μＡ／ｃｍ２に等しい光誘起電流を生成することを可能にする。
【００６５】
説明された第１の実施形態の代替え物では、第１および／または第２の電極１０４、１０８は、例えば堆積または表面処理によって形成された誘電体層を部分的にコーティングされることがある。また、電池１００の様々な要素に対して、すなわち基板１０２、１１０および／または電極１０４、１０８および／または誘電体材料部分１０６に対して、疎水性および／または親水性処理が行われることもある。
【００６６】
他の代替え物では、水性電解液１１４および／または有機電解液１１６は、各々、極性または無極性イオン液体であることがある。例えば、電解液１１４は、親水性イオン液体、例えば、1‐ブチル‐1‐メチルピロリジニウムビス(トリフルオロ‐メチルスルホニル)アミド(1-butyl-1-methylpyrrolidinium bis(trifluoro-methylsulfonyl) amide)([MBP]Tf2N)であることがある。電解液１１６は、例えば、
トリ‐フルオロメタンスルホネート(tri-fluoromethanesulfonate)(CF3SO3-)、ビス‐（トリフルオロメタンスルホニル）イミド(bis-(trifluoromethanesulfonyl) imide)[(CF3SO2)2N-]およびトリス−（トリフルオロメタンスルホニル）メチデ(tris-(trifluoromethanesulfonyl) methide)[(CF3SO2)3C-]のような疎水性負イオンに基づいたイオン液体、
ＺｎＣｌ２／［ＥＭＩｍ］Ｃｌ、［ＥＭＩｍ］ＢＦ４、［ＢＭＩｍ］ＢＦ４、［ＢＭＩｍ］ＰＦ６、［ＢＭＰ］Ｔｆ２Ｎ、［ＢＭＩｍ］Ｔｆ２Ｎおよび塩化コリン‐ＭＣｌ、
イオン液体［ｂｍ／ｍ］＋Ｉ−などの優れた電荷輸送を可能にする疎水性イオン液体であることがある。
【００６７】
イオン液体を使用することで、この場合には、電池の可能な動作温度の範囲を大きくすることが可能になる。したがって、イオン液体を含む光電池は、約０℃から２００℃の温度で動作することができる。
【００６８】
イオン液体に基づいた電解質溶液１１４および１１６の場合には、レドックス対Ｉ−／Ｉ３−は、電解液の一方または他方で使用されることがある。
【００６９】
図２は、第２の実施形態に従った非混和性電解液を含む光電池２００の断面図を示す。
【００７０】
第１の実施形態に従った光電池１００と比較すると、第２の電極１０８の縦断面は、この場合には長方形である。しかし、この電極の縦断面は台形であることもある。さらに、光電池２００は、２つの電解液１１４、１１６の間の界面に堆積された光活性層２０１を備え、この光活性層は、例えば電気化学堆積によって生成され、電池２００の２つの電極１０４および１０８に極性を与える。この電着は、電極１０４と１０８の間に電位の差を加えることによって、２つの電解液の一方に含まれる前駆物質を使って行われる。
【００７１】
この光活性層２０１は、例えば、電子供与体重合体半導体／電子受容体半導体型のヘテロ接合であるか、光起電特性を有する少なくとも１つの半導体（例えば、Ｓｉ、および／またはＧｅ、および／またはＧａＡｓ、および／またはＺｎＴｅ、および／またはＺｎＯに基づいた）、例えば、ホモ接合を形成するドーピングの異なる２つの層に基づくかのどちらかである。ホモ接合の場合、電解で堆積される材料のドーピングを変えるために、電着中に、前駆物質が注入によって加えられる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施形態に従った、非混和性電解液を含む光電池を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に従った、非混和性電解液を含む光電池を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１００    光電池
１０２    第１の基板
１０４    第１の電極
１０６    誘電体材料部分
１０８    第２の電極
１１０    第２の基板
１１２    チャンバ
１１４    水性電解液
１１６    有機電解液
２００    光電池
２０１    光活性層
【図１】
0005394676.tif 000002
【図２】
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