(57)【要約】【課題】太陽エネルギーの利用形態の幅を広げ、太陽エネルギーの有効活用を図る。【解決手段】円筒状のパイプ本体１５と、該パイプ本体の外周面に設けられたシート状の有機光電変換素子２０とを具備する、パイプ１０は、温水システム、建築物に利用できる。【選択図】図１
2011117597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のパイプ本体と、該パイプ本体の外周面に設けられたシート状の有機光電変換素子とを具備する、パイプ。
【請求項２】
前記有機光電変換素子の受光面に、集光層がさらに設けられている、請求項１に記載のパイプ。
【請求項３】
前記有機光電変換素子と前記パイプ本体の外周面との間に伝熱層が設けられている、請求項１に記載のパイプ。
【請求項４】
請求項１に記載のパイプを備える温水システム。
【請求項５】
貯水槽と、太陽熱集熱器と、配管とを備える温水システムであって、
前記配管のうちの一部又は全部が、請求項１に記載のパイプにより構成されている温水システム。
【請求項６】
流体を加温する太陽熱集熱器と、前記流体と水との間で熱交換を行う熱交換部を有する貯水槽と、前記太陽熱集熱器と前記貯水槽との間で流体を循環させる循環ポンプと、前記流体を配送する配管とを備え、
前記流体を配送する配管のうちの一部又は全部が、請求項１に記載のパイプにより構成されている温水システム。
【請求項７】
電気温水器と太陽電池モジュールと配管とを備える温水システムであって、
前記配管のうちの一部又は全部が、請求項１に記載のパイプにより構成されており、
前記太陽光発電モジュールおよび前記パイプの双方またはいずれか一方が、前記電熱温水器に電力供給可能なように電気的に接続されている、
温水システム。
【請求項８】
前記太陽光発電モジュールに生じる熱を吸収し該太陽光発電モジュールを冷却する水を巡回させる水冷ユニットを備え、前記太陽発電モジュールから熱を吸収した水が前記電気温水器に供給されるように接続された配管を備える、請求項７に記載の温水システム。
【請求項９】
前記水冷ユニットから前記電気温水器に至る配管のうちの一部又は全部が、請求項１に記載のパイプにより構成されている、請求項８に記載の温水システム。
【請求項１０】
請求項１に記載のパイプを備える建築物。
【請求項１１】
請求項１に記載のパイプを備える流体昇温器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機光電変換素子を具備するパイプ、該パイプを備えた温水システム、流体昇温器および建築物に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽エネルギーを利用する形態は、光を電気的エネルギーに変換する形態と、熱を利用する形態とに大別される。前者の形態としては、太陽電池がある。太陽電池では、太陽光を電気エネルギーに変換する光電変換素子を利用し、太陽光から電気エネルギーを得る。これに対して後者の形態としては、太陽熱を利用して水などの媒体を温める太陽熱温水器、太陽熱を利用してタービンなど作動させ発電機によって電気エネルギーを得る太陽熱発電装置などがある。さらに、太陽光を利用する発電のシステムと太陽熱を利用するシステムとの両者を組み合わせたハイブリッド型のシステムも検討されている（例えば、特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案第３１１３８９号公報
【特許文献２】特開２００２−１００７９５号公報
【特許文献３】特開２００３−１４３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在実用化が進んでいる太陽電池は、光電変換活性を備える活性層に無機半導体材料を用いている無機光電変換素子である。現状実用化されている太陽電池の多くは、高純度シリコンなどのように高価な材料を要するものであり、コスト高が太陽電池の広い普及を阻む１つの障害となっている。
【０００５】
また無機光電変換素子を薄膜化することは必ずしも容易ではなく、無機光電変換素子を搭載した太陽電池モジュールとして実用化されているものは、厚みのある平板形状の筐体内に素子が実装された装置であり、形状可変性に乏しい。そのため無機光電変換素子を搭載した太陽電池モジュールの設置場所は限定的にならざるを得ない。
【０００６】
無機光電変換素子に対して、活性層に有機化合物を用いる有機光電変換素子の開発が進められている。有機光電変換素子は、コストを低減できる、薄膜化が容易といった利点があるものの、光電変換効率、耐久性などの点で、未だ課題が多い。
【０００７】
従来から利用されてきた太陽熱温水器は、太陽熱が強い時期には十分高温な温水を得ることができるが、そうではない時期は、それ自体で十分高温な温水を得ることは困難である。また従来の太陽熱温水器における集熱部は、太陽光を広い面積で受光可能な平板型形状の装置となっており、その設置場所は限定的にならざるを得ない。
【０００８】
太陽光を利用する発電のシステムと太陽熱を利用するシステムとの両者を組み合わせたハイブリッド型のシステムは、光と熱との双方を有効に活用し得る形態ではあるが、今のところ、それぞれの装置または器具をほぼそのまま合体させた形態であり、設置場所などに関してまで従来より利用形態が広がるものは考案されていない。
【０００９】
以上のような状況の下、太陽エネルギーの利用形態の幅を拡張し、太陽エネルギーのより一層の有効活用を図ることが望まれる。本発明はこのような状況に鑑みなされたものであり、太陽エネルギーの利用形態の幅を広げ、太陽エネルギーの有効活用を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、下記構成を採用したパイプ、温水システム、および建築物を提供する。
〔１〕円筒状のパイプ本体と、該パイプ本体の外周面に設けられたシート状の有機光電変換素子とを具備する、パイプ。
〔２〕前記有機光電変換素子の受光面に、集光層がさらに設けられている、上記〔１〕に記載のパイプ。
〔３〕前記有機光電変換素子と前記パイプ本体の外周面との間に伝熱層が設けられている、上記〔１〕または〔２〕に記載のパイプ。
〔４〕上記〔１〕〜〔３〕のいずれか一項に記載のパイプを備える温水システム。
〔５〕貯水槽と、太陽熱集熱器と、配管とを備える温水システムであって、
前記配管のうちの一部又は全部が、上記〔１〕〜〔３〕のいずれか一項に記載のパイプにより構成されている温水システム。
〔６〕流体を加温する太陽熱集熱器と、前記流体と水との間で熱交換を行う熱交換部を有する貯水槽と、前記太陽熱集熱器と前記貯水槽との間で流体を循環させる循環ポンプと、前記流体を配送する配管とを備え、
前記流体を配送する配管のうちの一部又は全部が、上記〔１〕〜〔３〕のいずれか一項に記載のパイプにより構成されている温水システム。
〔７〕電気温水器と太陽電池モジュールと配管とを備える温水システムであって、
前記配管のうちの一部又は全部が、上記〔１〕〜〔３〕のいずれか一項に記載のパイプにより構成されており、
前記太陽光発電モジュールおよび前記パイプの双方またはいずれか一方が、前記電熱温水器に電力供給可能なように電気的に接続されている、
温水システム。
〔８〕前記太陽光発電モジュールに生じる熱を吸収し該太陽光発電モジュールを冷却する水を巡回させる水冷ユニットを備え、前記太陽発電モジュールから熱を吸収した水が前記電気温水器に供給されるように接続された配管を備える、上記〔７〕に記載の温水システム。
〔９〕前記水冷ユニットから前記電気温水器に至る配管のうちの一部又は全部が、請求項１に記載のパイプにより構成されている、上記〔８〕に記載の温水システム。
〔１０〕上記〔１〕〜〔３〕のいずれか一項に記載のパイプを備える建築物。
〔１１〕上記〔１〕〜〔３〕のいずれか一項に記載のパイプを備える流体昇温器。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、簡易な構成で、流体を配送する配管としての機能、配管内を流れる流体に熱を加え昇温する流体昇温器（昇温器という場合がある。）としての機能、発電器としての機能、発電器の冷却機能といった多機能性を備えるパイプが提供される（昇温パイプという場合がある。）。本発明により、これまで利用されることのなかった箇所にも光電変換素子を容易に設置できるため、太陽光の利用形態の幅を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態のパイプを示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態のパイプを長軸方向から見た端面図である。
【図３】図３は、有機光電変換素子の基本的な層構成を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態のパイプにおける層構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態のパイプにおける層構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態のパイプを長軸方向から見た端面図である。
【図７】図７は、本発明の第４実施形態のシステムを示す図である。
【図８】図８は、本発明の第５実施形態のシステムを示す図である。
【図９】図９は、本発明の第６実施形態のシステムを示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第７実施形態のシステムを示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第８実施形態のシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつさらに詳説する。なお、理解の容易のため、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。また、本発明は以下の記述によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１４】
１．本発明の第１実施形態（パイプ）
図１に第１実施形態のパイプ１０を示す。パイプ１０は、円筒状のパイプ本体１５の外周面にシート状有機光電変換素子２０が設けられて構成されている。
【００１５】
有機光電変換素子とは、光電変換のための活性層に有機化合物を含む光電変換素子である。有機光電変換素子は、通常、一対の電極と、この一対の電極間に、有機化合物を含む活性層を備える。有機光電変換素子は、薄膜化でき、また、素子の基板として変形容易なシートを採用し得る。そのため、有機光電変換素子はシート状に成形可能であり、シート状の有機光電変換素子は、平面部だけではなく、曲面部にも容易に設置し得る。
【００１６】
図２に第１実施形態のパイプ１０を、長軸方向から見た端面図を示す。図２に示されるように、第１実施形態においては、シート状有機光電変換素子２０が、パイプ本体１５の外周全周に渡り、パイプ本体１５の外周面１５ａに密着して設けられている。パイプ本体１５の内部は未使用時において空洞であり、使用時においてこの空洞に流体が流れる。
【００１７】
従来の太陽光利用技術においては、太陽電池モジュールまたは太陽熱集熱器といった器具類においては平板形状の受光器が設けられており、これらの器具に連結される配管は、太陽電池モジュール、集熱器を設け得る部位ではなかった。しかし、本発明では、第１実施形態などに示すように、流体の配送路としての配管という機能の他に、太陽エネルギーを利用する素子としての機能を併せ持つパイプが提供される。
【００１８】
シート状有機光電変換素子２０は太陽光を受光して集熱体として機能し得る。シート状有機光電変換素子２０が熱を帯びると、シート状有機光電変換素子２０との接触面にある外周面１５ａから、流体が接触する内周面１５ｂへと熱伝搬し得るため、シート状有機光電変換素子２０と流体との間で熱交換し得る。ここで流体とは、気体、液体などの流体を含む。
【００１９】
さらに、シート状有機光電変換素子２０は、電気的に配線されることにより、太陽光を受光して発電器として機能し得る。流体を配送する配管は、様々な部位に取り付けられる。これまでは、太陽光の受光器を設ける場所として配管は無視されてきた。実際、無機光電変換素子の場合、硬直した素子となり、円筒状の配管などに巻き付けられるほど変形可能に作製することは困難である。しかし、本発明では、シート状有機光電変換素子を採用することにより、これまで利用されなかった部位に光電変換素子を設置することができる。パイプ本体１５とシート状有機光電変換素子２０とは、それぞれ別々に作製し、その後シート状有機光電変換素子２０をパイプ本体１５の外周に巻き付けて設置し得る。すなわち、シート状有機光電変換素子２０を、既存のパイプに後付けすることも可能である。したがって、本発明により、太陽光の利用形態の幅が広がる。
【００２０】
受光して有機光電変換素子が電気を発生させる場合、併せて熱が生じることが多い。無機光電変換素子においては、素子が高温下にある方が性能に優れる場合があるが、一般的に有機光電変換素子においては、光電変換機能を発揮している際には、素子が低温下にあるほうが光電変換効率が良好に維持されやすい。第１実施形態のパイプ１０では、内部を流れる流体とシート状有機光電変換素子２０との間で熱交換可能である。したがって、パイプ１０の内部を流れる流体を加温して昇温すると共に、シート状有機光電変換素子２０の温度上昇を抑制し、光電変換効率を良好に保つことができる。また、有機光電変換素子は高温により劣化しやすい形態が多い。したがって、第１実施形態の構成を採用することにより、有機光電変換素子の温度による劣化を抑制することができる。
【００２１】
以上のように、第１実施形態のパイプ１０は、簡易な構成で、流体を配送する配管としての機能、配管内を流れる流体に熱を加えて昇温する昇温器としての機能、発電器としての機能、発電器の冷却機能といった多機能性を有する。第１実施形態のパイプ１０は、流体の加温を目的とする昇温器における配管として好適に用い得る。該昇温器は、液体、気体などの流体の温度を上昇させる装置であり、例えば温水器などが挙げられる。第１実施形態に示すパイプ１０は、温水器の配管として好適に用い得る。また、第１実施形態に示すパイプ１０は、受光可能な部位に配管を有する建築物においても好適に採用し得る。
【００２２】
第１実施形態では、シート状有機光電変換素子２０は、パイプ本体１５の外周全周に渡って設けられている。使用時において、パイプ１０の外周面に対する光の当たり具合は、均一ではない可能性がある一方で、シート状有機光電変換素子２０とパイプ本体１５の内部を流れる流体との熱交換効率の観点からは双方の接触面積が大きい方が好ましい。したがって、シート状有機光電変換素子２０とパイプ本体１５内を流れる流体との熱交換効率を重視する場合は、シート状有機光電変換素子２０は、パイプ本体１５の外周全周に渡って設けることが好ましい。
【００２３】
第１実施形態では、シート状有機光電変換素子２０とパイプ本体１５の外周面１５ａとを接着剤により密着固定している。なお、本発明において、シート状有機光電変換素子２０をパイプ本体１５に固定する方法は特に制限があるわけではなく、適宜設計変更可能である。他の固定方法としては、パイプ本体１５の外周にシート状有機光電変換素子２０を巻き、シート状有機光電変換素子の一辺と、これと向かい合う他方の辺とを留め具や接着テープなどにより機械的に固定してもよい。
【００２４】
＜有機光電変換素子＞
次に、有機光電変換素子について説明する。有機光電変換素子は一対の電極と、有機化合物を含む活性層とを備える。通常、活性層は一対の電極の間に配置される。本発明において用いられる光電変換素子において、活性層は受光することにより活性化されて電気的なエネルギーを生じる機能を有する層である。
【００２５】
本発明における有機光電変換素子の好ましい形態としては、例えば、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、ｐ型の有機半導体とｎ型の有機半導体との有機組成物から形成される活性層を有する。この形態の光電変換素子の動作機構を説明する。透明又は半透明の電極から入射した光エネルギーがフラーレン誘導体等の電子受容性化合物（ｎ型の有機半導体）及び／又は共役高分子化合物等の電子供与性化合物（ｐ型の有機半導体）で吸収され、電子とホールとが結合した励起子を生成する。生成した励起子が移動して、電子受容性化合物と電子供与性化合物とが隣接しているヘテロ接合界面に達すると、界面でのそれぞれのＨＯＭＯエネルギー及びＬＵＭＯエネルギーの違いにより電子とホールとが分離し、独立に動くことができる電荷（電子及びホール）が発生する。発生した電荷は、それぞれ電極へ移動することにより外部へ電気エネルギー（電流）として取り出すことができる。
【００２６】
＜基板＞
有機光電変換素子は、通常、基板上に形成される。本発明における有機光電変換素子はシート状であって、円筒状の部材（パイプ本体）の外周に沿って巻き付けることができるように変形可能である必要がある。したがって、有機光電変換素子に基板を設ける場合、その基板は、その主面に電極を形成し得るものであって、基板上に素子を構成する層を形成する際に化学的に変化しないものであり、且つ、円筒状の部材（パイプ本体）の外周に沿って巻き付けることができるように変形可能なものが用いられる。基板の材料としては、例えば、プラスチック、高分子フィルム、シリコン等が挙げられる。不透明な基板の場合には、反対の電極（すなわち、基板から遠い方の電極）が透明又は半透明であることが好ましい。また、有機光電変換素子に基板を設ける場合、基板の厚みは、好ましくは１０μｍ〜５０００μｍ、より好ましくは５０μｍ〜３０００μｍである。
【００２７】
＜電極＞
有機光電変換素子は、光が入射する受光領域を有し、受光領域から活性層に至るまでの間に介在する層は、発電に必要な波長の入射光を透過させことができるように構成される。そのため、通常、一対の電極のうち少なくとも一方は、透明又は半透明の電極材料により形成されることが好ましい。透明又は半透明の電極としては、例えば、導電性の金属酸化物膜、半透明の金属薄膜等を用い得る。透明又は半透明の電極材料の具体例としては、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、及びそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛・オキサイド（ＩＺＯ）、ＮＥＳＡ等、金、白金、銀、銅等が挙げられ、これらのうちでもＩＴＯ、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。
【００２８】
他方の電極は透明でなくてもよく、このような電極の電極材料としては、例えば、金属、導電性高分子等を用いることができる。電極材料の具体例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム等の金属；これらのうち２つ以上の合金；前記金属の１種以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン及び錫からなる群から選ばれる１種以上の金属との合金；並びに、グラファイト、グラファイト層間化合物、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体などが挙げられる。合金としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金等が挙げられる。
【００２９】
シート状の有機光電変換素子とした際に円筒状のパイプ本体に巻き付けることができる程度に変形可能であれば、電極の厚さは特に限定されないが、好ましくは１０μｍ〜５０００μｍ、より好ましくは５０μｍ〜３０００μｍである。
【００３０】
電極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。また、電極として、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の有機の透明導電膜を用いてもよい。
【００３１】
＜活性層＞
光電変換素子に含まれる活性層は、電子供与性化合物と電子受容性化合物とを含む。なお、電子供与性化合物および電子受容性化合物は、これらの化合物のエネルギー準位のエネルギーレベルから相対的に決定される。本発明においては活性層に含まれる電子共用性化合物および電子受容性化合物の双方、またはいずれか一方を構成する１つの材料として有機化合物が含まれる。
【００３２】
活性層は、単層であっても、複数の層が重ね合わされた積層体であってもよい。活性層の形態としては、例えば、ｐ型半導体材料で形成された層（電子供与性層）とｎ型半導体材料で形成された層（電子受容性層）とが重ね合わされたｐｎヘテロ接合型の活性層であってもよいし、あるいは、ｐ型半導体材料とｎ型半導体材料とが混合して、バルクへテロジャンクション構造を形成したバルクへテロ接合型の活性層であってもよい。
【００３３】
電子供与性化合物の例としては、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、オリゴチオフェン及びその誘導体、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体等が挙げられる。
【００３４】
電子供与性化合物の例としては、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、オリゴチオフェン及びその誘導体、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体等が挙げられる。これらのうち、オリゴチオフェン及びその誘導体が好ましく、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）がより好ましい。
【００３５】
一方、電子供与性化合物としては、下記式（１）で表される構造単位を有する化合物も好ましい。
【００３６】
【化１】
2011117597.tif 000003
【００３７】
式（１）で表される構造単位を有する化合物は、式（２）で表される構造単位をさらに有することが好ましい。
【００３８】
【化２】
2011117597.tif 000004
【００３９】
式（２）中、Ａｒ1及びＡｒ2は、同一又は相異なり、３価の複素環基を表す。Ｘ1は、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｓ（＝Ｏ）−、−ＳＯ2−、−Ｓｉ（Ｒ3）（Ｒ4）−、−Ｎ（Ｒ5）−、−Ｂ（Ｒ6）−、−Ｐ（Ｒ7）−又は−Ｐ（＝Ｏ）（Ｒ8）−を表す。
Ｒ3及びＲ4の組み合わせは、同一又は相異なり、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7及びＲ8は、水素基、ハロゲン基、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、アミノ基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、１価の複素環基、複素環オキシ基、複素環チオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、カルボキシル基又はシアノ基を表す。Ｒ50は、水素基、ハロゲン基、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、アミノ基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、１価の複素環基、複素環オキシ基、複素環チオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、カルボキシル基又はシアノ基を表す。Ｒ51は、炭素数が６以上のアルキル基、炭素数が６以上のアルキルオキシ基、炭素数が６以上のアルキルチオ基、炭素数が６以上のアリール基、炭素数が６以上のアリールオキシ基、炭素数が６以上のアリールチオ基、炭素数が７以上のアリールアルキル基、炭素数が７以上のアリールアルキルオキシ基、炭素数が７以上のアリールアルキルチオ基、炭素数が６以上のアシル基又は炭素数が６以上のアシルオキシ基を表す。Ｘ1とＡｒ2とは、Ａｒ1に含まれる複素環の隣接位に結合し、Ｃ（Ｒ50）（Ｒ51）とＡｒ1は、Ａｒ2に含まれる複素環の隣接位に結合している。
【００４０】
このような、式（１）で表される構造単位を有する化合物としては、下記式（３）で表される化合物と式（４）で表される化合物とを重合して得られるポリマー（以下、高分子化合物Ａという。）が例示される。
【００４１】
【化３】
2011117597.tif 000005
【００４２】
【化４】
2011117597.tif 000006
【００４３】
また、式（１）で表される構造単位を有する化合物の例としては、下記の式（５）で表されるポリマー（高分子化合物Ｂ）が挙げられる。
【００４４】
【化５】
2011117597.tif 000007
【００４５】
電子供与性化合物としては、ポリスチレンの標準試料を用いて算出したポリスチレン換算の重量平均分子量が３０００〜１０００００００の高分子化合物が好ましい。重量平均分子量が３０００より小さいと、デバイス作成時の膜形成に欠陥が生じる場合があり、１０００００００より大きいと溶媒への溶解性や素子作製時の塗布性が低下する場合がある。電子供与性化合物の重量平均分子量は、さらに好ましくは８０００〜５００００００であり、特に好ましくは１００００〜１００００００である。
【００４６】
電子供与性化合物は、単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４７】
電子受容性化合物の例としては、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン及びその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン誘導体、８−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、Ｃ６０フラーレン等のフラーレン及びその誘導体、バソクプロイン等のフェナントレン誘導体、酸化チタンなどの金属酸化物、カーボンナノチューブ等が挙げられる。電子受容性化合物としては、好ましくは、酸化チタン、カーボンナノチューブ、フラーレン、フラーレン誘導体であり、特に好ましくはフラーレン、フラーレン誘導体が挙げられる。
【００４８】
フラーレンの例としては、Ｃ６０フラーレン、Ｃ７０フラーレン、Ｃ７６フラーレン、Ｃ７８フラーレン、Ｃ８４フラーレンなどが挙げられる。
【００４９】
フラーレン誘導体としてはＣ６０フラーレン、Ｃ７０フラーレン、Ｃ７６フラーレン、Ｃ７８フラーレン、Ｃ８４フラーレンの誘導体が挙げられる。フラーレン誘導体の具体的構造としては、以下のような構造が挙げられる。
【００５０】
【化６】
2011117597.tif 000008
【００５１】
また、フラーレン誘導体の例としては、[６，６]フェニル−Ｃ６１酪酸メチルエステル（Ｃ６０ＰＣＢＭ、[6,6]-Phenyl  C61  butyric  acid  methyl  ester）、[６，６]フェニル−Ｃ７１酪酸メチルエステル（Ｃ７０ＰＣＢＭ、[6,6]-Phenyl  C71  butyric  acid  methyl  ester）、[６，６]フェニル−Ｃ８５酪酸メチルエステル（Ｃ８４ＰＣＢＭ、[6,6]-Phenyl  C85  butyric  acid  methyl  ester）、[６，６]チエニル−Ｃ６１酪酸メチルエステル（[6,6]-Thienyl  C61  butyric  acid  methyl  ester）などが挙げられる。
【００５２】
電子受容性化合物としてフラーレン誘導体を用いる場合、フラーレン誘導体の割合が、電子供与性化合物１００重量部に対して、１０重量部〜１０００重量部であることが好ましく、２０重量部〜５００重量部であることがより好ましい。
【００５３】
活性層の厚さは、通常、１ｎｍ〜１００μｍが好ましく、より好ましくは２ｎｍ〜１０００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜５００ｎｍであり、より好ましくは２０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００５４】
＜活性層の形成方法＞
活性層は、如何なる方法で製造してもよく、製造方法の例としては、有機化合物を含む溶液を用いた成膜方法、真空蒸着による成膜方法などが挙げられる。
【００５５】
溶液からの成膜に用いる溶媒は、活性層の材料を溶解させ得るものを適宜選択してよい。活性層に用いられる有機化合物等を溶解させるための溶媒の例としては、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、ビシクロヘキシル、ブチルベンゼン、ｓｅｃ−ブチルベンゼン、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン等の不飽和炭化水素系溶媒、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、ブロモペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサン等のハロゲン化飽和炭化水素系溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化不飽和炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル類系溶媒等が挙げられる。
【００５６】
成膜には、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法、ノズルコート法、キャピラリーコート法等の塗布法を用いることができ、スピンコート法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法が好ましい。
【００５７】
＜中間層＞
光電変換効率を向上させるための手段として活性層以外の付加的な中間層を使用してもよい。中間層は、例えば、光電変換効率を向上させるなどの目的により設けられる。中間層を機能層としてみた場合、中間層の例としては、電荷輸送層（正孔輸送層または電子輸送層）、電荷ブロック層（正孔ブロック層または電子ブロック層）、およびバッファ層などが挙げられる。また、中間層として用いられる材料としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）等のアルカリ金属、アルカリ土類金属のハロゲン化物、酸化物等を用いることができる。また、酸化チタン等無機半導体の微粒子、ＰＥＤＯＴ（ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン）などが挙げられる。
【００５８】
中間層の形成方法に特に制限はなく、その材料の種類や設計される層の厚みなどの条件を勘案し、適宜、様々な薄膜形成方法を選択し得る。層形成原料として溶液を用いる場合は、上記の塗布法などの成膜方法と同様の方法が例示される。その他、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）、メッキ法などを採用してもよい。
【００５９】
シート状の有機光電変換素子とした際に円筒状のパイプ本体に巻き付けることができる程度に変形可能であれば、各中間層の厚さは特に限定されないが、好ましくは０．１μｍ〜５００μｍであり、より好ましくは１μｍ〜１００μｍである。
【００６０】
＜層構成＞
まず有機光電変換素子の基本的な層構成について、図３を参照しつつ説明する。図３に示す有効光電変換素子２０は、第１電極３２と第２電極５２で構成される一対の電極と、一対の電極の間に配置された活性層４０とを備えている。第１電極３２および第２電極５２は、いずれか一方が陽極となり、他方が陰極となる。どちらの電極が陽極または陰極となるかは任意に設計し得る。第１電極３２と活性層４０との間には第１中間層３１が設けられている。第２電極５２と活性層４０との間には第２中間層５１が設けられている。図３に示される層構成では、活性層４０を単層としているが、上記でも説明したとおり、活性層４０は、ｐｎヘテロ接合型の２層からなる構成による活性層としてもよいし、バルクへテロ型の単層の構成による活性層としてもよい。第１中間層３１および第２中間層５１は任意の層であり、いずれか一方または双方を省略してもよい。また図３に示される層構成では各中間層を単層としているが、各中間層は複数の層により構成してもよい。
【００６１】
有機光電変換素子のとり得る層構成のパターンは、例えば下記ａ）〜ｈ）のように表される。
ａ）陽極／活性層／陰極
ｂ）陽極／中間層／活性層／陰極
ｃ）陽極／活性層／中間層／陰極
ｄ）陽極／中間層／活性層／中間層／陰極
ｅ）陽極／電子供給性層／電子受容性層／陰極
ｆ）陽極／中間層／電子供給性層／電子受容性層／陰極
ｇ）陽極／電子供給性層／電子受容性層／中間層／陰極
ｈ）陽極／中間層／電子供給性層／電子受容性層／中間層／陰極
（ここで、記号「／」は、記号「／」を挟む層同士が隣接して積層されていることを示す。）
【００６２】
上記層構成において「電子供給性層／電子受容性層」はｐｎヘテロ接合型の活性層を表す。
上記層構成は、陽極がパイプ本体１５により近い側に設けられる形態、及び陰極がパイプ本体１５により近い側に設けられる形態のいずれであってもよい。
【００６３】
上述のとおり、中間層は、様々な機能層であり得る。中間層としては、例えば、電荷輸送層、電荷ブロック層、バッファ層などが挙げられる。中間層が電荷輸送層である場合、陽極と活性層との間に設けられる中間層は、正孔輸送層であり、陰極と活性層との間に設けられる中間層は電子輸送層である。中間層がブロック層である場合、陽極と活性層との間に設けられる中間層は電子ブロック層であり、陰極と活性層との間に設けられる中間層は正孔ブロック層である。
【００６４】
本発明において用いられる有機光電変換素子２０は、上記のような層構成のいずれであってもよい。有機光電変換素子２０の電極の外側の面（パイプ本体１５より遠い側の面）には、必要に応じてさらに封止層、基板などを設け得る。また、シート状の有機光電変換素子２０をパイプ本体１５の外周面に設けるにあたり、上記のような素子の層構成に加え、さらに他の構成、例えば保護膜、光学フィルムなどを設けてもよい。保護膜、光学フィルムなどを集光層としてさらに設ける場合には、シート状の有機光電変換素子の受光面に接合するように集光層が設け得る。
【００６５】
図４に、第１実施形態として、パイプ１５の外周面１５ａにシート状有機光電変換素子２０が貼り付けられたパイプ１０の層構成を示す。図４に示すシート状有機光電変換素子２０は、パイプ本体１５により近い側（図４において下方）からより遠い側（図４において上方）に向かって順に、第１基板３５、第１電極３２、中間層３１、活性層４０、第２中間層５１、第２電極５２、封止層５３、第２基板５５が積層されて構成されている。シート状有機光電変換素子２０は、パイプ本体１５の外周面に接着剤によって密着固定されている。図４において、接着剤が介在する部分は、接着層１９として表している。
【００６６】
また、第１実施形態の変形例として、例えば、第１基板３５のパイプ本体１５に対向する面に高伝熱性材料で形成した層（伝熱層）を設け、パイプ本体１５への熱伝導性を向上させてもよい。伝熱層を形成する材料としては、例えば、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｗ、Ａｌなどの金属、又はこれらの金属からなるエクスパンドメタルが挙げられる。
【００６７】
第２基板５５は受光領域を形成し、光は第２基板５５の露出面である受光面５５ａから活性層４０に入射する。
封止層５３は、その内側（パイプ本体１５により近い側）に設けられた第２電極５２や活性層４０などの各層を外気から遮断する。封止層５３としては、水、酸素などが不透過性の層とすることが好適である。
【００６８】
第１基板３５は、シート状有機光電変換素子２０が担う機能に応じて、適宜設計される。図４に示す例において、第１基板３５は、パイプ本体１５との接着面を提供している。第１基板３５を、素子の製造時において、各層を順次積層形成するための支持基板として利用してもよい。シート状有機光電変換素子２０を発電器として利用し、かつ、パイプ本体１５が導電性の材料で構成される場合には、第１基板３５を絶縁性の層としてもよい。また、パイプ本体１５に対する熱伝導性を重視する場合には、第１基板３５を高熱伝導性の層として設けてもよい。
【００６９】
第２基板５５は、シート状有機光電変換素子２０の内部を保護する保護層として機能し得る。また、第２基板５５は、光学フィルムにより構成されてもよい。例えば、第２基板５５として、集光性を有する光学フィルムなどを設け得る。一般に、有機光電変換素子は、無機光電変換素子に比べ、散乱光や輻射光を活性層に集光することによる光の利用効率向上の幅が大きい。本発明では、有機光電変換素子が採用されるため、集光層などの光学フィルムを上記のように設けることは好適な形態となり得る。
【００７０】
シート状有機光電変換素子２０とパイプ本体１５との接着に用いられる接着剤は、双方の材質等に応じて、適宜選択してよい。また、本発明のパイプは、太陽光などに長時間曝される場所に設置されることが好適であることから、接着層１９は熱耐性を有することが好ましい。
【００７１】
＜パイプ＞
パイプ本体１５は、円筒状であること以外には特に制限はない。材料にも特に制限はなく、パイプ本体１５内を流れることが予定される流体の種類などの条件に応じて適宜選択してよい。パイプ本体１５としては、流体の配管として用いられる様々な部材を利用し得る。パイプ本体１５の例としては、金属製パイプ、プラスチック製パイプ、木製パイプなどを挙げることができる。本発明のパイプ１０は、パイプ本体１５内を流れる流体を昇温する機能を有している。温水システムに本発明のパイプ１０を利用することを想定すると、パイプ本体１５としては、例えば、プラスチック製の円筒状部材などが好適である。
【００７２】
２．本発明の第２実施形態（パイプ）
図５を参照して本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同じ構成については図面に符合を付け、説明を省略する。第２実施形態では、パイプ本体１５と第１電極３２とが直接的に接するように層が構成されている。第１電極３２は導電性材料で形成される。導電性材料には熱伝導性に優れているものも多い。したがって、パイプ本体１５に対し第１電極３２を密着させて設けることにより、シート状有機光電変換素子２０からの熱をパイプ本体１５内を流れる流体により効率よく伝えることができる。すなわち、第１電極３２を伝熱層としても利用している。第２実施形態によれば、基板という部材を減らしてコストの低減および製造工程の簡略化が可能であると共に、集熱器としてのシート状有機光電変換素子をより効率的に利用し得る。
【００７３】
シート状有機光電変換素子２０を集熱器として利用するだけではなく、発電器として利用する場合であって、パイプ本体１５が非導電性材料で形成されたものであるとき、パイプ本体１５に絶縁体の役割を担わせてもよい。これに対し、シート状有機光電変換素子２０を集熱器として利用するだけではなく、発電器として利用する場合であって、パイプ本体１５が導電性材料で形成されたものであるときは、配管されたパイプ本体１５の一部に絶縁体を設けることが好ましい。
【００７４】
３．本発明の第３実施形態（パイプ）
図６を参照して本発明の第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同じ構成については図面に符合を付け、説明を省略する。第３実施形態では、パイプ本体１５の外周の全周ではなく略半周にシート状光電変換素子２０が設けられている。
すなわち、シート状光電有機変換素子は、良好な受光が可能な領域に応じて、パイプ本体１５の一部に設けてもよい。
本実施形態のパイプ１０は、パイプ本体１５の外周面１５ａのうち、受光する部分のみにシート状有機光電変換素子２０を設ける構成とすることができる。また本実施形態のパイプ１０は、パイプ本体１５の外周面１５ａのうち、受光する部分のうちの少なくとも一部にシート状有機光電変換素子２０が設けられる構成としてもよい。
【００７５】
次に、本発明の温水システムの実施形態について説明する。以下の実施形態は、上記本発明のパイプ１０の設置形態でもある。
【００７６】
４．本発明の第４実施形態（温水システム）
図７に本発明の第４実施形態の概要を示す。なお、第１実施形態と同じ構成については図面に符合を付け、説明を省略する。第４実施形態の温水システムでは、貯水槽６０と、貯水槽６０に連なる配管の一部として上記本発明のパイプ１０とが設けられている。図７には、配管の一部を上記本発明のパイプ１０とする構成の一例を示したが、配管の全部を上記本発明のパイプ１０としてもよい。
パイプ１０は、貯水槽６０の上流であって、屋外の太陽光を受光可能な場所に設けられている。パイプ１０は、貯水槽６０への水の供給路であればよく、屋上部に設置されていてもよいし、地上部に設置されていてもよい。受光し得ない部分は、シート状有機光電変換素子２０を設けていないパイプ本体１５（以下、通常パイプという場合がある。）により配管されている。なお温水システムに用いられるパイプ１０は、上記のようにパイプ本体１５の外周面１５ａのうち、受光する部分のみにシート状有機光電変換素子２０を設ける構成のみならず、パイプ本体１５の外周面１５ａのうち、受光する部分のうちの少なくとも一部にシート状有機光電変換素子２０が設けられる構成としてもよい。また受光し得ない部分を含めた外周面１５ａの全面にシート状有機光電変換素子２０を設ける構成としてもよい（以下の温水システムの実施形態において同様である。）。
第４実施形態によれば、貯水槽６０の上流で水を温めることが可能である。
【００７７】
貯水槽６０は、槽内の水を加温する機能を備える温水器であってもよい。このような温水器としては、例えば、電気温水器が挙げられる。貯水槽６０が電気温水器である場合、電気温水器に供給される水の温度が高いため、電気温水器による加温の負荷を減らすことができ、発電所または変電所などからの外部供給電力の節電に寄与する。
【００７８】
また、パイプ１０は、シート状有機光電変換素子２０により電力を供給することもできる。シート状有機光電変換素子２０から供給される電力を電気温水器に供給する電力として利用してもよいし、温水システムが設置される建築物における補助的な電源として利用してもよい。また、シート状有機光電変換素子２０が光電変換機能を発揮している際には、シート状有機光電変換素子２０の温度上昇を抑制するほうが光電変換効率の観点から好ましい場合がある。パイプ１０では、パイプ１０内を流れる水とシート状有機光電変換素子２０との間で熱交換され、水は加温されて利用され、且つ、シート状有機光電変換素子２０は温度上昇が抑制され、好ましい光電変換効率を維持し得るという利点を得ることができる。
【００７９】
５．本発明の第５実施形態（温水システム）
図８に第５実施形態の概要を示す。なお、第４実施形態と同じ構成については図面に符合を付け、説明を省略する。第５実施形態では、太陽熱温水器に連なる配管の一部として、上記本発明のパイプ１０を設けている。なお配管の全部を上記本発明のパイプ１０としてもよい。
【００８０】
図８に示す太陽熱温水器は、自然循環式の太陽熱温水器であり、貯水槽６０と集熱板（太陽熱集熱器）７０とを備え、パイプ本体１５Ｕおよびパイプ本体１５Ｄを介して貯水槽６０と集熱板７０との間を水が循環する。自然循環式の太陽熱温水器では、貯水槽６０からパイプ本体１５Ｕを通して集熱板内に水が供給され、集熱板を水が巡回して熱が加えられ、温められた水がパイプ本体１５Ｄを通じて貯水槽６０へと戻るというサイクルが、太陽熱を利用した対流により進行する。
【００８１】
貯水槽６０には、その上流に連結されたパイプ１０Ｕを通じて水が供給される一方、下流に連結されたパイプ１０Ｄを通じて加温された水（温水）が外部へと配送される。貯水槽６０の上流にパイプ１０Ｕが設けられることにより、貯水槽６０に供給する水の温度を上げて供給することができ、所望の温度へ加温するために要する時間を短くすることができる。また、貯水槽６０の下流にパイプ１０Ｄが設けられることにより、貯水槽６０から供給される温水の温度低下を抑制することができる。
【００８２】
自然循環式の太陽熱温水器は、一般に、太陽光の受光が良好な場所、例えば建築物の屋上などに設置される。したがって、自然循環式の太陽熱温水器へ給水する配管および外部への温水を配送する配管に、本発明のパイプ１０を用いることにより、太陽光のより有効な利用が可能となる。
【００８３】
６．本発明の第６実施形態（温水システム）
図９に第６実施形態の概要を示す。なお、第５実施形態と同じ構成については図面に符合を付け、説明を省略する。第６実施形態では、強制循環式の太陽熱温水器に連なる配管の一部として、上記本発明のパイプ１０を設けている。図９には、配管の一部を上記本発明のパイプ１０とする構成の一例を示したが、配管の全部を上記本発明のパイプ１０としてもよい。
【００８４】
強制循環式の太陽熱温水器では、集熱板７０において水または不凍液などの流体を利用する。強制循環式の太陽熱温水器では、流体を循環する系を有する。流体を循環させればよいので、貯水槽は集熱板のある屋上などの高い位置に設置する必要性は必ずしもないという利点がある。
【００８５】
図９に示すように、第６実施形態では、流体槽６４に貯められている流体がポンプにより集熱板７０へと汲み上げられ、集熱板７０で加温された流体が、貯水槽（温水器）６２に設けられた熱交換部６３に配送され、貯水槽６２に貯められた水を加温する。貯水槽６２には、パイプ本体１５Ｕから水が供給され、パイプ１５Ｄから温水が送り出される。
【００８６】
第６実施形態では、流体を配送するパイプの一部として、集熱板７０の上流部にパイプ１０Ｕが設けられ、集熱板７０の下流部にパイプ１０Ｄが設けられている。このようにして、集熱板７０だけではなく、配管においても流体を加温することができ、太陽光の効率的な利用が図られる。
【００８７】
７．本発明の第７の実施形態（温水システム）
図１０に第７実施形態の概要を示す。なお、第５実施形態と同じ構成については図面に符合を付け、説明を省略する。
第７実施形態では、第１貯水槽６０Ａおよび太陽熱の集熱板７０を備えた太陽熱温水器と、第２貯水槽６０Ｂとして電気温水器とを組み合わせた形態である。第１貯水槽６０Ａおよび集熱板７０を備えた太陽熱温水器は、第５実施形態に示したものと同様である。該太陽熱温水器は、例えば建築物の屋上などの場所に設置され、直射日光を受光する。第１貯水槽６０Ａへの水を給水する配管の一部は、パイプ１０Ｕ（１０）により構成されており、加温された水が第１貯水槽６０Ａへ供給される。
【００８８】
第２貯水槽６０Ｂは電気温水器である。第２貯水槽に給水される経路は２系統あり、一方は第１貯水槽６０Ａから供給され、もう１つは外部水源から供給されている。第１貯水槽６０Ａと第２貯水槽とを連結する配管の一部はパイプ１０Ｄ（１０）により構成されており、第１貯水槽６０Ａで加温された温水を加温しつつ、第２貯水槽６０Ｂへ温水を供給することができる。第２貯水槽６０Ｂからはパイプ本体１５Ｄを通じて温水が配送される。第２貯水槽６０Ｂである電気温水器は、第１貯水槽６０Ａから供給された温水を、再度温めたり、第１貯水槽から供給される温水よりも高い温度にまで上昇させたりすることができる。第１貯水槽６０Ａから電気温水器に供給される水は、集熱板７０やパイプ１０Ｄにて温められた温水であるため、電気温水器による加温の負荷を減らすことができ、発電所または変電所などから供給される外部供給電力の節電に寄与する。
【００８９】
また、パイプ１０Ｕ、１０Ｄは、シート状有機光電変換素子２０により電力を供給することもできるため、シート状有機光電変換素子２０から供給される電力を第２貯水槽としての電気温水器に供給する電力として利用することができ、さらに本温水システムが設置される建築物における電力として利用することもできる。このように、太陽熱温水器と電気温水器と、本発明のパイプ１０を組み合わせて利用することにより、太陽光の有効利用が可能である。
【００９０】
８．本発明の第８実施形態（温水システム）
図１１に第８実施形態の概要を示す。なお、第７実施形態と同じ構成については図面に符合を付け、説明を省略する。
【００９１】
第８実施形態では、太陽電池モジュール８１とこれを冷却する水冷ユニット８３を有する太陽光利用ハイブリッド装置８０が設けられている。太陽電池モジュール８１は複数の有機光電変換素子を集積して構成されている。太陽光利用ハイブリッド装置８０は、例えば建築物の屋上などの場所に設置され、直射日光を受光する。太陽電池モジュール８１から供給される電力は、本温水システムの設置された建築物や、電気温水器６６に供給可能である。
【００９２】
有機光電変換素子をベースとする太陽電池モジュールはその稼働時において温度が高くなるほど光電変換効率が低下する傾向がある。そこで太陽光利用ハイブリッド装置８０では水冷ユニット８３を設け、太陽電池モジュール８１を冷却している。水冷ユニット８３は、パイプ本体１５Ｕ１を通じて外部から水が供給される。水冷ユニット８３に供給される水は太陽電池モジュール８１の水冷に用いるので、パイプ本体１５Ｕ１は上記本発明の昇温パイプを用いず、通常パイプにより構成されている。水冷ユニット８３内は、該ユニット８３内を水が巡回するように配管されており、この配管内を水が通過し、太陽電池モジュール８１から生じる熱を吸収する。このようにして太陽電池モジュール８１は冷却される。熱を吸収した水は、水冷ユニット８３から電気温水器６６へと送られる。水冷ユニット８３と電気温水器６６とを結ぶ配管には、パイプ１０Ｄ（１０）が設けられている。そのため水冷ユニット８３で熱を吸収した水をさらに加温しながら電気温水器６６へと給水することができる。
このように、太陽電池モジュール８１における水冷ユニット８３とパイプ１０Ｄとを経由して電気温水器６４に給水する系を設けることにより、電気温水器６６における加温の負荷を軽減することができる。
【００９３】
また、パイプ１０Ｄは、シート状有機光電変換素子２０により電力を供給することもできるため、シート状有機光電変換素子２０から供給される電力を電気温水器６６に供給する電力として利用してもよいし、或いは、温水システムが設置される建築物における電力として利用することもできる。このように、太陽電池モジュール８１およびこれを冷却する水冷ユニット８３を有する太陽光利用ハイブリッド装置８０とパイプ１０Ｄとを組み合わせて使用することにより、多岐にわたり太陽光の有効利用が可能である。
【実施例】
【００９４】
実施例１（有機光電変換素子の作成）
スパッタ法により約１５０ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜を成膜したＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルム（基板）のＩＴＯ膜をパターニングして、有機溶媒、アルカリ洗剤、超純水で洗浄し、乾燥させた。このパターニングされたＩＴＯ膜を備えたＰＥＮフィルムに、紫外線オゾン（ＵＶ−Ｏ3）装置にてＵＶ−Ｏ3処理を行った。
【００９５】
次に、電子供与性高分子材料としてのＰ３ＨＴと［６，６］−フェニル  Ｃ６１  ブチリックアシッドメチルエステル（［６，６］−ＰＣＢＭ）との重量比１：０．８のオルトジクロロベンゼン溶液を調製した。Ｐ３ＨＴの添加量は、オルトジクロロベンゼンに対して１重量％とした。その後孔径０．２μｍのフィルターでろ過を行った。得られた溶液をスピンコートした後、Ｎ2雰囲気中で乾燥を行って活性層を形成した。
【００９６】
形成された活性層の上部に、抵抗加熱蒸着装置内にて、ＬｉＦ膜を約２．３ｎｍ、続いてＡｌ膜を約７０ｎｍの膜厚で成膜して、電極を形成した。さらに封止材としてエポキシ樹脂（急速硬化型アラルダイト）にてさらなるＰＥＮフィルムを接着することで封止処理を施し、フィルム状の有機薄膜太陽電池（有機光電変換素子）を得た。
さらに流水パイプ（内部に流水を通してあるパイプ本体）に銅箔を介してフィルム状の有機薄膜太陽電池を貼り付けた。
【００９７】
実施例２（有機光電変換素子の作成）
スパッタ法により約１５０ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜を成膜したＰＥＮフィルムのＩＴＯ膜をパターニングして、有機溶媒、アルカリ洗剤、超純水で洗浄し、乾燥させた。このパターニングされたＩＴＯ膜を備えたＰＥＮフィルムに、ＵＶ−Ｏ3装置にてＵＶ−Ｏ3処理を行った。
【００９８】
次に、高分子化合物Ａと［６，６］−フェニル  Ｃ６１  ブチリックアシッドメチルエステル（［６，６］−ＰＣＢＭ）との重量比１：２のオルトジクロロベンゼン溶液を調製した。高分子化合物Ａの添加量は、オルトジクロロベンゼンに対して０．５重量％とした。高分子化合物Ａは、ポリスチレン換算の重量平均分子量が１７０００であり、ポリスチレン換算の数平均分子量が５０００であった。重合体Ａの光吸収端波長は９２５ｎｍであった。
【００９９】
その後孔径０．２μｍ径のフィルターで上記オルトジクロロベンゼン溶液のろ過を行った。得られた溶液をスピンコートした後、Ｎ2雰囲気中で乾燥を行って活性層を形成した。
【０１００】
形成された活性層の上部に、抵抗加熱蒸着装置内にて、ＬｉＦ膜を約２．３ｎｍ、続いてＡｌ膜を約７０ｎｍの膜厚で成膜して、電極を形成した。さらに封止材としてエポキシ樹脂（急速硬化型アラルダイト）にてさらなるＰＥＮフィルムを接着することで封止処理を施し、フィルム状の有機薄膜太陽電池を得た。更に流水パイプに銅箔を介してフィルム状の有機薄膜太陽電池を貼り付けた。
【０１０１】
実施例３（有機光電変換素子の作成）
スパッタ法により約１５０ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜を成膜したＰＥＮフィルムのＩＴＯ膜をパターニングして、有機溶媒、アルカリ洗剤、超純水で洗浄し、乾燥させた。このパターニングされたＩＴＯ膜を備えたＰＥＮフィルムに、ＵＶ−Ｏ3装置にてＵＶ−Ｏ3処理を行った。
【０１０２】
次に、電子供与性高分子材料としての高分子化合物Ｂと［６，６］−フェニル  Ｃ６１  ブチリックアシッドメチルエステル（［６，６］−ＰＣＢＭ）の重量比１：３のオルトジクロロベンゼン溶液を調製した。高分子化合物Ｂの添加量は、オルトジクロロベンゼン溶液に対して０．５重量％とした。その後孔径０．２μｍ径のフィルターでろ過を行った。得られた溶液をスピンコートした後、Ｎ2雰囲気中で乾燥を行って活性層を形成した。
【０１０３】
形成された活性層の上部に、抵抗加熱蒸着装置内にて、ＬｉＦ膜を約２．３ｎｍ、続いてＡｌ膜を約７０ｎｍの膜厚で成膜し、電極を形成した。さらに封止材としてエポキシ樹脂（急速硬化型アラルダイト）にてさらなるＰＥＮフィルムを接着することで封止処理を施し、フィルム状の有機薄膜太陽電池を得た。
さらに流水パイプに銅箔を介してフィルム状の有機薄膜太陽電池を貼り付けた。
【０１０４】
参考例１から参考例３は実施例１から実施例３と同様の手法により作製したフィルム状の有機薄膜太陽電池を銅箔を介して内部に流水を通さないパイプに貼り付けた。
【０１０５】
（光電変換効率の評価）
実施例及び参考例において得られたフィルム状の有機薄膜太陽電池を貼り付けたパイプ（昇温パイプ）に、作製直後の有機薄膜太陽電池特性に対する３０分後と６０分後の光電変換効率保持率を測定した。特性測定はソーラシミュレーター（分光計器製、商品名：ＣＥＰ−２０００型、放射照度１００ｍＷ／ｃｍ2）を用いて一定の光を照射し、発生する電流と電圧を測定し、光電変換効率を算出した。効率保持率は３０分経過後、６０分経過後に測定した光電変換効率を作製直後の光電変換効率で除して算出した。なお保持場所は屋外に日照下とした。結果を表１に示す。
【０１０６】
【表１】
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【０１０７】
表１から明らかなように、実施例１から実施例３の有機薄膜太陽電池の効率保持率は、参考例１から参考例３の有機薄膜太陽電池の効率保持率よりも高かった。すなわち、発電時に発生する熱が流水に伝播するため、実施例１から実施例３の有機薄膜太陽電池は、より高い耐久性を有していた。なお参考例２の６０分後の有機薄膜太陽電池はフィルムの熱膨張による剥離で破損していた。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明のパイプは、流体に熱を加えて昇温する機能を有することから、温水システム等に利用でき、太陽エネルギーの有効利用を図ることができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１０  パイプ
１５  パイプ本体
１５ａ  外周面
１５ｂ  内周面
１９  接着層
２０  シート状有機光電変換素子
３１  第１中間層
３２  第１電極
３５  第１基板
４０  活性層
５１  第２中間層
５２  第２電極
５３  封止層
５５  第２基板（保護層、光学フィルム層）
５５ａ  受光面
６０  貯水槽
６０Ａ  第１貯水槽
６０Ｂ  第２貯水槽
６２  貯水槽（熱交換部付属）
６３  熱交換部
６４  流体槽
６６  貯水槽（電気温水器）
７０  集熱板（太陽熱集熱器）
８０  太陽光利用ハイブリッド装置
８１  太陽電池モジュール
８３  水冷ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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