(57)【要約】      （修正有）【課題】電子装置の充電に特に適合している光起電充電器の提供。【解決手段】太陽電池ユニット（２）であって、染色されているＴｉＯ２を有する多孔質の光吸収層を有する作用電極と、第１の導電層は、多孔質の基板の一方の側に形成されている多孔質の基板と、第２の導電層は多孔質の基板の反対側に形成されている対極と、電荷を対極と光吸収層との間で移動させる導電媒体と、を有する太陽電池ユニット（２）と、太陽電池ユニットを囲むカプセル（５）と、第１の導電層に電気的に接続されている第１の導体（１８）と、第２の導電層に電気的に接続されている少なくとも１個の第２の導体（２０）と、を有する、光起電充電器（１ａ）。【選択図】図３
2019201196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子装置の充電に特に適合している光起電充電器（１；１ａ；１ｂ）であって、
太陽電池ユニット（２）であって、
染色されているＴｉＯ２を有する多孔質の光吸収層（１０）を有する作用電極と、
光吸収層（１０）から光励起電子を抽出する多孔質の第１の導電層（１２）であって、光吸収層は第１の導電層上に配置されている第１の導電層（１２）と、
絶縁材料から作られており、太陽電池ユニット全体を通して延びている多孔質の基板（１４）であって、第１の導電層（１２）は、多孔質の基板（１４）の一方の側に形成されている多孔質の基板（１４）と、
第２の導電層（１６）を有する対極であって、第２の導電層は多孔質の基板（１４）の反対側に形成されている対極と、
電荷を対極と光吸収層との間で移動させる導電媒体と、
を有する太陽電池ユニット（２）と、
太陽電池ユニットを包むカプセル（５）と、
第１の導電層（１２）に電気的に接続されている第１の導体（１８）と、
第２の導電層（１６）に電気的に接続されている少なくとも１個の第２の導体（２０）と、
を有し、
光起電充電器は、わずか１個の単一の太陽電池ユニット（２）と、第１と第２の導体（１８、２０）に電気的に接続されているブーストコンバータ（２２）とを含んでおり、ブーストコンバータは、太陽電池ユニットからの電流をステップダウンしながら、太陽電池ユニットからの電圧をステップアップするように適合している、
光起電充電器。
【請求項２】
ブーストコンバータ（２２）は、光電池ユニット（２）からの電圧を１Ｖと１０Ｖの間の電圧に変換するように構成されている、請求項１に記載の光起電充電器。
【請求項３】
ブーストコンバータ（２２）は、０．２５Ｖと１Ｖとの間の電圧を３Ｖを超える電圧、好ましくは３．５Ｖを越える電圧に変換可能である、請求項１に記載の光起電充電器。
【請求項４】
太陽電池ユニット（２）は、光吸収層によって受ける光強度が２００ルクスの時に少なくとも５μＷ／ｃｍ２を発生し、光吸収層によって受ける光強度が２００００ルクスの時に少なくとも６００μＷ／ｃｍ２を発生する、請求項１から３のいずれか１項に記載の光起電充電器。
【請求項５】
太陽電池ユニット（２）は、光吸収層によって受ける光強度が５０００ルクスの時に少なくとも１５０μＷ／ｃｍ２を発生する、請求項１から４のいずれか１項に記載の光起電充電器。
【請求項６】
太陽電池ユニット（２）は、光吸収層によって受ける光強度が２００ルクスと５００００ルクスとの間で変化する時に、４０％未満で変化する電圧を発生する、請求項１から５のいずれか１項に記載の光起電充電器。
【請求項７】
太陽電池ユニット（２）は、光吸収層（１０）によって受ける光強度が２００ルクスの時に少なくとも１５μＡ／ｃｍ２の電流を発生し、太陽電池ユニットによって発生する電流は、光吸収層によって受ける光強度が２００から２００００ルクスに増加する時に、線形に増加する、請求項１から６のいずれか１項に記載の光起電充電器。
【請求項８】
第１及び第２の導電層（１２、１６）は、金属または金属合金を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の光起電充電器。
【請求項９】
多孔質の基板（１４）は、光電池ユニット（２）全体を通して延びており織られているマイクロファイバを有するシートである、請求項１から８のいずれか１項に記載の光起電充電器。
【請求項１０】
太陽電池ユニット（２）の上側の外観は、一様である、請求項１から９のいずれか１項に記載の光起電充電器。
【請求項１１】
太陽電池ユニット（２）の活性領域の側部から側部までの最短距離（ｄ）は、１ｃｍよりも長い、請求項１から１０のいずれか１項に記載の光起電充電器。
【請求項１２】
太陽電池ユニット（２）の活性領域の側部から側部までの最短距離（ｄ）は、１０ｃｍよりも長い、請求項１から１１のいずれか１項に記載の光起電充電器。
【請求項１３】
導電媒体は、液体電解質である、請求項１から１２のいずれか１項に記載の光起電充電器。
【請求項１４】
単一の太陽電池ユニット（２）の形及び大きさは、それが電力を供給しているポータブル電子装置の大きさ及び形に適合している、ポータブル電子装置（２８；３０）に電力を供給する請求項１から１２のいずれか１項に記載の光起電充電器の使用。
【請求項１５】
ポータブル電子装置は、装着者の頭に掛け渡されているヘッドバンド（３２）を有するヘッドフォン（３０）であって、光起電充電器（１）は、ヘッドバンドの上の表面上に配置されている、請求項１から１２のいずれか１項に記載の光起電充電器の使用。
【請求項１６】
ポータブル電子装置は、タブレット（２８）であって、光起電充電器（１）は、タブレットのケーシング（２９）内に組み込まれている、請求項１から１２のいずれか１項に記載の光起電充電器の使用。
【請求項１７】
前記単一の太陽電池ユニットを備えているシートを作り（Ｓ１）、
単一の太陽電池ユニットを備えているシートを単一の太陽電池ユニットを配置する表面に適合している形及び大きさに切断することによって、単一の太陽電池ユニットの前記形及び大きさを単一の太陽電池ユニットを配置する表面に適合させ（Ｓ２）、
第１の導体を第１の導電層に電気的に接触させて配置し（Ｓ３）、
第２の導体を第２の導電層に電気的に接触させて配置し（Ｓ４）、
カプセルの形及び大きさが、単一の太陽電池ユニットの形及び大きさに適合するように、カプセルの上のシートと下のシートとを、前記シートを囲み、第１及び第２の導体を少なくとも部分的に囲むように配置し（Ｓ５）、
上のシートと下のシートとの縁を密封して、カプセルを形成する（Ｓ６）、
ステップを有する、請求項１から１２のいずれか１項に記載の光起電充電器を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置の充電に特に適合している光起電充電器、光起電充電器の使用、及び光起電充電器を作る方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、光のエネルギーを電気に変換するために長期間使用されてきた。太陽電池パネルは、直列に接続されている複数の太陽電池を含んでおり、発電するためにエネルギー源として太陽光を吸収するのに使用されている。多数の太陽電池パネルが、電気供給ネットワークに対して電気を作り出す大きなソーラーパークに共に配置されていることが多い。
【０００３】
太陽電池は、ますます効率的になっているばかりでなく、より安価に作られるようになっている。そのため、企業は、少なくとも部分的に太陽電池によって電力が供給されるすべての種類の消費者向け製品を作るのが自然である。多くのポータブル電子装置は、今日では、エネルギーを保存する内蔵蓄電池及び、電池に電力を供給して電池を充電するように配置されている光起電充電器を備えている。光起電充電器つまり太陽光充電器は、太陽エネルギーを採用して、電気を装置に供給し電池を充電する。そのようなポータブル装置の例は、タブレット、携帯電話、ヘッドフォン、及び電卓である。太陽電池が使用される時に、装置の電池は、外部の電源からの装置の充電が必要になるまでの使用時間が延びるように補われる。光起電充電器の効率及び装置の電力消費に依存して、外部電源を使用した装置の充電の必要性が時代遅れになる可能性があり、その場合には装置には太陽電力によってのみ電力が供給される。たとえば、小さい電卓は、光起電充電器によってのみ電力が供給されることが多い。
【０００４】
現在市販されている光起電発電機は、７〜１５％の効率の薄いフィルムパネルから最大１８％のわずかに効率の高い単結晶パネルまで、さまざまな種類の太陽電池パネルを使用している。効率は、太陽電池パネルが試験される条件の業界標準である、標準試験条件ＳＴＣを使用して通常試験されている。ＳＴＣにおいては、照射が１０００Ｗ／ｍ２、温度が２５℃、エアマスが１．５である。例として、出力電力が２００Ｗ／ｍ２の太陽電池パネルは、効率が２０％である。これらの条件は、雲のない夏の日の屋外の条件での太陽電池パネルの効率をシミュレーションしている。屋内光の波長スペクトルは、屋外光の波長スペクトルとは異なっている。たとえば、屋内光には、可視光の範囲外の波長がないことが多く、それは窓ガラスがＵＶ光をフィルタリングし、屋内ランプは主に可視範囲の光を発生するからである。したがって、屋外の条件で計測された太陽電池パネルの効率は、屋内条件に適用できない。典型的な人間の目は、約３９０ｎｍから７００ｎｍの波長に反応し、屋内光はほとんどが可視スペクトル内である。
【０００５】
非特許文献１において、屋内の照明が屋外の照明とはどのように異なるかが説明されている。記事の著者は、２重ガラス密封窓の場合、窓から１ｍ及び５ｍの位置での放射パワーの減少は、それぞれ約７０％及び９７％であると述べている。記事は、今日の太陽電池パネルは、屋内照明においてその効率の多くを失うことを示している。したがって、これらの太陽電池パネルの欠点は、低光強度では、効率が低いことである。
【０００６】
電子装置に電源を供給する既存の太陽電池パネルの他の欠点は、毒性があり、機械的な属性が悪く、高価な太陽電池パネルがあることである。
【０００７】
ＯｎＢｅａｔ  Ｌｔｄ  による特許文献２は、太陽電池によって電力を供給される１対のヘッドフォンを示している。柔軟な太陽電池パネルは、ヘッドバンドの外側の表面上及びイヤピース上に設けられている。ヘッドフォンは、保存されている太陽電池電力を外部装置に供給するのに使用することもできる。ＯｎＢｅａｔ  Ｌｔｄのヘッドバンドは、太陽電池のパネルに覆われていることは、見る者にとって視覚的に明らかであるが、太陽電池の種類は指定されていない。
【０００８】
Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｊｕｓｔ  Ｉｎ  Ｃａｓｅ（登録商標）は、バックアップ電池及びバックアップ電池を充電する数個の太陽電池パネルを備えている携帯電話ケースである。この場合も、カバーの一方の側に数個の太陽電池を備えているパネルがあることは見て明らかであるが、太陽電池は指定されていない。
【０００９】
消費者向け製品に電力を供給する太陽電池パネルに対する要求は、大きなソーラーパークで発電に使用される定置されている太陽電池パネルとは非常に異なっている。たとえば、消費者向け製品における太陽電池パネルは、より堅牢で、柔軟で、衝撃に耐えることができる必要がある。さらに、それらは、屋内及び屋外の両方の様々な光条件で発電できなければならない。太陽電池パネルが部分的に陰になるせいで、太陽電池パネルの異なる部分では光の条件も異なる可能性もあり、それによって、太陽電池パネルの効率が低下する。太陽電池パネルは、美的な訴求力も有することが望ましく、それは、使用者に見えるからである。
【００１０】
ただし、ポータブル電子装置に電力を供給するように直列に接続されている複数の太陽電池を有する太陽電池パネルを有する光起電充電器には多くの例がある。しかし、ポータブル電子装置に電力を供給する既知の太陽電池パネルにはいくつかの問題があり、それは、光強度及び入射光の角度に対して非常に敏感なことである。直列に接続されている太陽電池を備えている太陽電池パネルは、部分的な陰に敏感であるが、それは、１個の太陽電池が電流を発生していないと、直列の太陽電池全体が、発電を停止するからである。それらは、非常に敏感であり、簡単に壊れる。たとえば、結晶シリコン太陽電池は、もろく、ポータブル電子装置で使用されると割れることがある。さらに、ユーザは、製品の多くの部分が、上側に目視可能な集電体の格子を有する太陽電池パネルに覆われている美観を受け入れないかもしれない。したがって、ポータブル電子装置と共に使用される光起電充電器の改善の要求がある。
【００１１】
特許文献１は、互いに隣接して配置されており、直列に接続されている複数の色素増感太陽電池ユニットを有する直列構造を有する色素増感太陽電池モジュールを開示している。各電池ユニットは、作用電極、作用電極からの光励起電子を取り出す第１の導電層、第２の導電層を有する対極、電子を対極から作用電極に輸送する電解質、及び対極を隣接している電池の作用電極に電気的に接続する直列接続要素を有している。太陽電池モジュールは、多孔質の絶縁基板を有しており、第１の導電層は、多孔質の絶縁基板の一方の側に形成された多孔質の導電層であって、第２の導電層は、多孔質の絶縁基板の反対側に形成された多孔質の導電層であって、直列接続要素は、多孔質の絶縁基板を貫通し、複数の電池ユニットの中の１個の電池ユニットの第１の導電層とそれと隣接している電池ユニットの第２の導電層との間を延びており、それによって電池ユニットの内の１個の第１の導電層と隣接している電池ユニットの第２の導電層を接続する導電層である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１４９７８７号
【特許文献２】英国特許出願公開第２５１０４５１号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１４／１８４３７９号
【特許文献４】欧州特許出願公開１７２０９７６２.８号明細書
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｇｅｏｒｇｉａ  Ａｐｏｓｔｏｌｏｕ他、「ＣＯＭＰＡＲＩＳＯＮ  ＯＦ  ＴＨＥ  ＩＮＤＯＯＲ  ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ  ＯＦ  １２  ＣＯＭＭＥＲＣＩＡＬ  ＰＶ  ＰＲＯＤＵＣＴＳ  ＢＹ  Ａ  ＳＩＭＰＬＥ  ＭＯＤＥＬ（単純なモデルによる１２商業ＰＶ製品の屋内性能の比較）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、前述の問題を少なくとも部分的に克服し、消費者用途向けの電子装置を充電するように、より具体的には、電子装置の充電蓄電池を充電するように適合している改善された光起電充電器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的は、請求項１に記載の光起電充電器によって達成される。
【００１６】
光起電充電器は、太陽電池ユニットであって、染色されているＴｉＯ２を有する多孔質の光吸収層を有する作用電極と、光吸収層から光励起電子を抽出する多孔質の第１の導電層であって、光吸収層は第１の導電層上に配置されている第１の導電層と、絶縁材料から作られており、太陽電池ユニット全体を通して延びている多孔質の基板であって、第１の導電層は多孔質の基板の一方の側に形成されている多孔質の基板と、第２の導電層を有する対極であって、第２の導電層は多孔質の基板の反対側に形成されている対極と、電荷を対極と光吸収層との間で移動させる導電媒体とを有する、太陽電池ユニットを有している。光起電充電器は、太陽電池ユニットを包むカプセルと、第１の導電層に電気的に接続されている第１の導体と、第２の導電層に電気的に接続されている第２の導体とをさらに有している。本発明によれば、光起電充電器は、わずか１個の単一の太陽電池ユニットと、第１及び第２の導体に電気的に接続されているブーストコンバータとを含んでおり、ブーストコンバータは、太陽電池ユニットからの電流をステップダウンしながら、太陽電池ユニットからの電圧をステップアップするように適合している。
【００１７】
本発明は、そのような型式の太陽電池ユニットが優れた属性を有しており、それによって、屋内だけでなく屋外でも使用される消費者用途向けの電子装置の充電に特に適するものになるという認識に基づいている。本発明は、光起電充電器内にわずか１個の単一の太陽電池ユニットを有することがさらに有益で、光起電充電器を消費者用途向けの電子装置の充電により適したものにするという認識にも基づいている。
【００１８】
本発明の光起電充電器は、光条件が非常に悪いときに装置を充電することができる。たとえば、光起電充電器は、唯一の光源がランプの時にも電子装置を充電することができる。これによって、電子装置を屋内で夜に充電することができるようになる。
【００１９】
さらに、光起電充電器は、わずか１個の単一の太陽電池ユニットを有しているので、部分的な陰の問題はない。太陽電池ユニットの表面の一部が陰になっても、陰になっていない部分が依然として電流を発生することになる。したがって、本発明の光起電充電器は、光起電充電器の活性領域が部分的に陰になっても、電子装置を依然として充電可能である。活性領域は、光に曝されたときに発電に貢献する太陽電池ユニットの領域を意味している。
【００２０】
第１の導体は、集電体として動作し、第１の導電層から電流を集める。第２の導体は、配電体として動作し、電流を第２の導電層に分配する。光起電充電器は、ポータブル電子装置のどのような形または大きさにも適合している１個の単一の拡張可能な太陽電池を有している。光起電充電器の見える側を横切って複数の集電体を配置する必要がなく、見える集電体がないことで、表面の見た目が一様になる。したがって、光起電充電器は、ポータブル電子装置で、装置のデザインに影響することなく使用できる。言い換えると、見る者に見えることなく光起電充電器によってポータブル電子装置に電力を供給することができる。太陽電池ユニットの表面にわたって、多くの接続要素が配置されていないことの他の利点は、太陽電池ユニットのより多くの領域を、発電に使用できることであり、それは、入射光を遮る複数の集電体がないからである。
【００２１】
光起電充電器のさらなる利点には、低コスト、耐衝撃性、柔軟性、及び入射光の角度への非依存性がある。染色されているＴｉＯ２を有する多孔質の光吸収層は、もろくなく、入射光の角度に依存していない。さらに、単一の太陽電池ユニットの大きさは、拡張可能であって、そのため、光起電充電器の大きさ及び電力を、充電する様々な装置の大きさ及び電力の要求に適合させることができる。太陽電池ユニットの領域を増大させることによって、光起電充電器によって発電される電力が増加する。
【００２２】
光起電充電器は、第１及び第２の導体に電気的に接続されているブーストコンバータを有しており、ブーストコンバータは、太陽電池ユニットからの電流をステップダウンしながら太陽電池ユニットからの電圧をステップアップするように適合している。したがって、光起電充電器は、様々な光条件の広い範囲で電子装置を充電するのに十分な電圧レベルを発生することができる。電池の型式が異なれば、必要な電圧レベルが異なる。ブーストコンバータによって、電子装置の蓄電池に電池の型式によって必要な電圧レベルを提供することができる。単一の太陽電池ユニットによって発生する電圧は、たとえば、約３．６Ｖが必要なリチウム電池などのある種類の電池の充電には低すぎる。従来技術において、必要な電圧は、直列に接続されている複数の太陽電池ユニットを配置することによって達成される。本発明によれば、必要な電圧は、ブーストコンバータを単一の太陽電池ユニットに接続することによって達成される。したがって、様々な電圧レベルが必要な電池を充電できるわずか１個の太陽電池ユニットを有する光起電充電器を提供できる。
【００２３】
一態様において、ブーストコンバータは、太陽電池ユニットからの電圧を１Ｖと１０Ｖとの間の電圧に変換するように構成されている。したがって、光起電充電器は、リチウムまたはニッケル系電池などの消費者用途向けの多くの型式の電子装置に使用される電池を充電することができる。
【００２４】
電荷を対極と光吸収層との間で移動させる導電媒体は、たとえば、液体ヨウ化物／三ヨウ化物電解質、液体銅錯体、または液体コバルト錯体系の電解質などの液体、ゲル、または正孔導体などの固体材料とすることができる。
【００２５】
一態様によれば、導電媒体はイオン系電解質である。電解質は液体またはゲルとすることができる。イオン系電解質を使用する利点は、太陽電池の性能に対して長期間の高い安定性を発揮することである。他の利点は、光起電充電器の効率が温度の上昇に対して安定するか上昇することである。それに合わせて、光起電充電器は、広範囲の温度で良好に動作する。
【００２６】
本発明の一態様によれば、太陽電池ユニットは、光吸収層で受ける光強度が２００ルクスであるときに、太陽電池の活性領域で計測して、５μＷ／ｃｍ２よりも多くを発生する。試験によって、本発明の光起電充電器は、光吸収層で受ける光強度が２００ルクスの時に５μＷ／ｃｍ２よりも多くを発電できることが証明された。ルクスは、光強度の計測に適切な単位であるが、それは、人間の目によって知覚される光の強度を計測するからである。ルクスは、人間の目に見える電磁スペクトルの部分内にほとんどがある屋内光の強度を示すのに一般的に使用される。そのため、太陽電池ユニットの効率をルクスで表した光強度に関連付けるのが適切である。
【００２７】
本発明の一態様によれば、太陽電池ユニットは、光吸収層で受ける光強度が２００ルクスであるときに、５.５μＷ／ｃｍ２よりも多くを発生する。試験によって、本発明の光起電充電器は、光吸収層で受ける光強度が２００ルクスの時に５．５μＷ／ｃｍ２よりも多くを発電できることが証明された。
【００２８】
本発明の一態様によれば、太陽電池ユニットは、光吸収層で受ける光強度が５０００ルクスであるときに、少なくとも１５０μＷ／ｃｍ２を発生する。
【００２９】
本発明の一態様によれば、太陽電池ユニットは、光吸収層で受ける光強度が２００００ルクスであるときに、少なくとも６００μＷ／ｃｍ２、好ましくは少なくとも７００μＷ／ｃｍ２を発生する。太陽電池ユニットは、光吸収層で受ける光強度が２００ルクスと２００００ルクスとの間であるときに、少なくとも５μＷ／ｃｍ２と６００μＷ／ｃｍ２との間を発生することができる。光起電充電器によって発生する電力は、光吸収層で受ける光強度が、２００ルクスから２００００ルクスに増加する時に、実質的に線形に増加する。したがって、光起電充電器は、さまざまな光条件の広い範囲で発電することができる。光起電充電器は、たとえば、人工光の屋内、日陰の屋外、及び強力な太陽光に曝された時など、乏しい照明条件だけでなく、良好な照明条件でも動作する。
【００３０】
実質的に線形とは、２００ルクスと２００００ルクスとの間隔の少なくとも主な部分で光強度が増加すると、発生する電力が線形に増加することを意味する。たとえば、発生する電力は、２００ルクスと１０００ルクスとの間の強度に対しては、線形から僅かに異なるかもしれない。
【００３１】
本発明の一態様によれば、太陽電池ユニットは、光吸収層で受ける光強度が２００ルクスと５００００ルクスとの間で変化するときに、変化が４０％未満の電圧を発生する。たとえば、太陽電池ユニットは、光吸収層によって受ける光強度が２００ルクスと５００００ルクスとの間で変化する時に、変化が０．４Ｖ未満、好ましくは０．３Ｖ未満の電圧を発生する。太陽電池ユニットによって発生する電圧は、２００ルクスから５００００ルクスの間隔において、非常に一様である。これは、発生する電圧が、光強度とはかなり無関係であることを意味している。光吸収層によって受ける光強度が２００ルクスと５００００ルクスとの間で変化する時に、太陽電池ユニットから出力される電圧が僅かにしか変化しないため、ブーストコンバータを使用して、変換中に大きな損失なしに、さまざまな光強度の広範囲に対して電圧をステップアップすることができる。
【００３２】
本発明の一態様によれば、電解質は、銅イオン、またはヨウ化物及び三ヨウ化物イオンなどのイオンを有している。発生する電圧のレベルは、電解質内のイオンに依存する。たとえば、電解質が、銅イオンを含んでいる場合、光吸収層によって受ける光強度が２００００ルクスの時に、太陽電池ユニットは、開放で約１Ｖの電圧を発生することが可能で、電解質が、ヨウ化物及び三ヨウ化物イオンを含んでいる場合、光吸収層によって受ける光強度が２００００ルクスの時に、太陽電池ユニットは、開放で０．６５Ｖの電圧を発生することが可能である。
【００３３】
本発明の一態様によれば、太陽電池ユニットは、光吸収層で受ける光強度が２００ルクスであるときに、開放で少なくとも０．３Ｖの電圧を発生する。
【００３４】
さらに、太陽電池ユニットは、光吸収層で受ける光強度が２００００ルクスであるときに、開放で１．２Ｖ未満の電圧を発生する。
【００３５】
本発明の一態様によれば、ブーストコンバータは、０．２５Ｖと１Ｖとの間の電圧を３Ｖを超える電圧、好ましくは３．５Ｖを超える電圧に変換可能である。したがって、光起電充電器は、電池にどれだけ負荷がかかるかによって３Ｖと４．５Ｖとの間の負荷電圧が通常必要なリチウム電池など、負荷電圧が３Ｖを超える電池の充電に使用することができる。
【００３６】
本発明の一態様によれば、光起電充電器によって発生する電流は、光吸収層で受ける光強度が、２００ルクスから２００００ルクスに増加する時に、線形に増加する。
【００３７】
本発明の一態様によれば、太陽電池ユニットは、光吸収層によって受ける光強度が２００ルクスの時に少なくとも１５μＡ／ｃｍ２の電流を発生し、太陽電池ユニットによって発生する電流は、光吸収層によって受ける光強度が２００ルクスから２００００ルクスに増加する時に、線形に増加する。線形性及び光強度がゼロの時には太陽電池ユニットは電流を一切発生せず、光強度が２００ルクスの時に少なくとも１５μＡ／ｃｍ２の電流を発生するということのため、光吸収層によって受ける光強度が２００００ルクスの時に太陽電池ユニットは、約１５００μＡ／ｃｍ２の電流を発生する。したがって、太陽電池ユニットは、光強度の広範囲にわたって、電子装置の電池を充電するのに十分な電力を発生することができる。
【００３８】
本発明の一態様によれば、第１及び第２の導電層は、金属または金属合金を有している。金属及び金属合金は、電気の良好な導体である。したがって、金属または金属合金で作られている導電層を有することは、太陽電池ユニット内で大電流が生成されたときに、集電及び配電中に抵抗による抵抗性電力損失が少ないことにつながる。
【００３９】
本発明の一態様によれば、第１及び第２の導電層は、チタンまたはその合金を有している。チタンの使用は有利であるが、それは、チタンの耐腐食性が高く、顕著な酸化なしに空気中で高温に耐えることができ、それは太陽電池ユニットの製造中に有利だからである。
【００４０】
本発明の一態様によれば、ブーストコンバータは、１５ｍＡ／ｃｍ２と９０００ｍＡ／ｃｍ２との間の電流を扱うことができる。したがって、ブーストコンバータは、２００ルクスから完全な太陽光である１２００００ルクスまで、太陽電池ユニットからの電流を扱うことができる。
【００４１】
本発明の一実施形態によれば、導電媒体は、ヨウ化物（Ｉ−）及び三ヨウ化物（Ｉ３−）を有しており、導電媒体内の三ヨウ化物は、１ｍＭと２０ｍＭとの間である。本実施形態は、低光強度での大発電の達成を可能にする。
【００４２】
一態様によれば、第１の導電層及び多孔質の基板は、太陽電池ユニット全体を通して連続して延びている。
【００４３】
本発明の一態様によれば、多孔質の基板は、太陽電池ユニット全体を通して延びており織られているマイクロファーバのシートである。たとえば、織られているマイクロファイバは、ガラス繊維でできている。太陽電池ユニット全体を通して延びており織られているマイクロファイバを有するシートは、柔軟で、ねじることが可能で、耐衝撃性のある光起電充電器の実現に貢献している。
【００４４】
一態様によれば、太陽電池ユニットは、光に向いている上側及び下側を有しており、第１の導体は、長く、太陽電池ユニットの下側のいずれかの位置に配置されているか、太陽電池ユニットの上側の縁に沿って延びており、第２の導体は、長く、太陽電池ユニットの下側に配置されている。第１の導体が、太陽電池ユニットの上側の縁に沿って、または太陽電池ユニットの下側に配置されている場合、隠すことが容易で、ユーザからは見えることはない。
【００４５】
一態様によれば、太陽電池ユニットは、光に向いている上側及び、下側を有しており、第１及び第２の導体は、長く、太陽電池ユニットの下側に配置されている。したがって、第１及び第２の導体は、ユーザからは見えず、太陽電池ユニットの上側の外観は、一様である。
【００４６】
一態様によれば、カプセルは、光起電充電器を外部の装置に接続するように、第１及び第２の導体への物理的および電気的接続部に複数の貫通部を有している。言い換えると、光起電充電器によって発生した電力にアクセスするためにカプセルには貫通部が存在している。何らかの種類の配線が、貫通部を貫通することになる。たとえば、第１及び第２の導体は、外部の装置に電力を供給する配線に接続するように貫通部を通してカプセルの外側に延びていてもよい。その代わりに、カプセルの外側からの配線は、貫通部を通して、第１及び第２の導体に電気的に接続されている。貫通部は、気体または液体が貫通部を通過できないように、カプセルを貫通する配線の周囲にきつく嵌っている。たとえば、貫通部は配線のカプセルを通過する配線の周囲にきつく嵌っているカプセル内の開口である。
【００４７】
一態様によれば、カプセルは、太陽電池ユニットの上側を覆っている少なくとも部分的に透明な上のシート及び太陽電池ユニットの下側を覆っている下のシートを有している。カプセルとは、ほこりや湿気が太陽電池ユニットに進入しないように、そして、電解質が内側から装置の外側に漏れないように、太陽電池ユニットを囲み密封している覆いを意味している。カプセルの目的は、太陽電池部品及び太陽電池組成の完全性の維持である。
【００４８】
一態様によれば、第１の導体は、太陽電池ユニットの上側に配置されており、太陽電池ユニットの上側の縁に沿って延びている。それから、第１の導体は、見る者に見えないように、たとえば、プラスチックによって覆うことができる。第１の導体は、縁に沿って配置されているので、光起電充電器の効率またはその全体の外観に影響することなく容易に覆われる。
【００４９】
一態様によれば、第１の導体及び第２の導体は、太陽電池ユニットの下側に配置されている。したがって、光起電充電器の上側には、見える配線は存在しなくなる。光起電充電器を装置の表面または装置のカバー上に配置することによって、第１及び第２の導体を容易に隠すことができる。これは、光起電充電器が装置の表面に置かれたときに、第１の導体はユーザには見えないことを意味する。これによって、ユーザは装置に組み込まれている光起電充電器が存在することさえ気付かないように、光起電充電器を装置または装置のカバーに組み込むことが可能になる。実質的に、装置の全表面を光起電充電器で覆うことができる。したがって、装置の見ることができる外観に影響することなく、装置または装置のカバーの全表面を発電に使用することができる。
【００５０】
一態様によれば、第２の導電層及び多孔質の基板は、太陽電池ユニット全体を通して連続して延びている。
【００５１】
一態様によれば、第１の導電層は、透明ではなく、太陽電池ユニット全体を通して連続して延びている。光吸収層は、第１の導体のために除外されている第１の導電層の重要ではない領域をできる限り除いた第１の導電層上を太陽電池ユニットを通して連続して延びている。
【００５２】
一態様によれば、太陽電池ユニットの上側の外観は一様である、光起電充電器は１個の単一の太陽電池ユニットを有しており、光吸収層は、第１の導電層の上を太陽電池ユニットを通して連続して延びており、太陽電池ユニットの上の表面を横切って延びている見える導体は存在しないため、太陽電池ユニットの上側の表面は、見た目が一様になる。これは、光起電充電器の上側の外観は一様で、どのような集電体によっても遮られず、色のあらゆる変化もないことを意味している。これによって、電子装置の見える外観に損なうことなく、光起電充電器を電子装置に組み込むことができる。ユーザは、光起電充電器に気付きさえしないかもしれない。
【００５３】
一態様によれば、太陽電池ユニットの上側の外観は、一様に黒である。光吸収層のＴｉＯ２は、黒く、太陽電池ユニットの黒い表面を実現している。光吸収層は、ＴｉＯ２を有しており、第１の導電層の上を太陽電池ユニットを通して連続して延びているので、太陽電池ユニットの上の表面は、一様に黒くなる。太陽電池ユニットの上側を覆っている上のシートは、上の表面の外観に影響しないように配置されていることが好ましい。上のシートは透明であるか、少なくとも太陽電池ユニットの活性領域を覆っている部分が透明である。したがって、光起電充電器の上の表面も、一様に黒い。一様に黒い光吸収活性表面の利点は、最大の光吸収特性を有していることである。他の利点は、一様に黒い表面が美的に魅力的であることである。
【００５４】
一態様によれば、カプセルは、透明なプラスチックで作られている。この特徴は、柔軟で、ねじることが可能で、耐衝撃性のある光起電充電器を提供することに貢献している。
【００５５】
いくつかの態様によれば、単一の太陽電池ユニットの形及び大きさは、それが電力を供給しているポータブル電子装置の大きさ及び形に適合している。さらに、太陽電池ユニットの活性領域は、装置の充電に必要な電力に適合している。
【００５６】
一態様によれば、太陽電池ユニットの活性領域の側部から側部までの最短距離は１ｃｍよりも長く、１．５ｃｍよりも長いことが好ましい。
【００５７】
一態様によれば、太陽電池ユニットの活性領域の側部から側部までの最短距離は、１．５ｃｍよりも長く、太陽電池ユニットの活性領域は２５ｃｍ２よりも広いことが好ましい。そのような、光起電充電器は、たとえば、ヘッドフォンの充電に有用である。
【００５８】
一態様によれば、太陽電池ユニットの活性領域の側部から側部までの最短距離は、１０ｃｍよりも長い。したがって、太陽電池ユニットの活性領域は、１００ｃｍ２よりも広い。そのような、光起電充電器は、たとえば、タブレットの充電に有用である。
【００５９】
一態様によれば、ポータブル電子装置は、ヘッドフォン、タブレット、または携帯電話のいずれかである。
【００６０】
本発明の他の態様によれば、ポータブル電子装置に電力を供給する前述の光起電充電器の使用を有している。たとえば、ポータブル電子装置は、ヘッドフォン、携帯電話、またはタブレットである。
【００６１】
いくつかの態様によれば、ポータブル電子装置は、装着者の頭に掛け渡されているヘッドバンドを有するヘッドフォンであって、光起電充電器は、ヘッドバンドの上の表面上に配置されている。
【００６２】
いくつかの態様によれば、ポータブル電子装置はタブレットであって、光起電充電器は、タブレットまたはタブレットのケース内に組み込まれている。
【００６３】
いくつかの態様によれば、ポータブル電子装置は携帯電話であって、光起電充電器は、携帯電話または携帯電話のケース内に組み込まれている。
【００６４】
本発明の他の態様によれば、ポータブル電子装置に電力を供給する光起電充電器を製造する方法を有している。
【００６５】
この方法は、
単一の太陽電池ユニットを備えているシートを作り、
単一の太陽電池ユニットを備えているシートを単一の太陽電池ユニットを配置する表面に適合している形及び大きさに切断することによって、単一の太陽電池ユニットの形及び大きさを単一の太陽電池ユニットを配置する表面に適合させ、
第１の導体を第１の導電層に電気的に接触させて配置し、
第２の導体を第２の導電層に電気的に接触させて配置し、
カプセルの形及び大きさが、単一の太陽電池ユニットの形及び大きさに適合するように、カプセルの上のシート及び下のシートを、シートを囲み、第１及び第２の導体を少なくとも部分的に囲むように配置し、
上のシート及び下のシートの縁を密封して、カプセルを形成する、
ステップを有している。
【００６６】
光起電充電器を製造する方法は、単純で、コスト効果が高い。
【００６７】
一態様によれば、方法は、第１及び第２の導体を太陽電池ユニットと単一の太陽電池ユニットの下側のカプセルとの間に配置するステップを有している。
【００６８】
一態様によれば、方法は、第１の導体を少なくとも上側の縁の少なくとも一部に沿って配置し、少なくとも１個の第２の導体を単一の太陽電池ユニットの下側に配置するステップを有している。
【００６９】
本発明を本発明の様々な実施形態の説明により、添付の図面を参照して、より詳細に以下で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】図１は、本発明の１個または２個以上の実施形態による光起電充電器の上方からの図を示している。
【図２】図２は、図１に示している光起電充電器を通る断面を拡大図に示している。
【図３】図３は、本発明の１個または２個以上の実施形態による光起電充電器の一部の上方からの図を示している。
【図４】図４は、図３に示している光起電充電器の一部の下からの図を示している。
【図５】図５は、図３に示している光起電充電器の一部を通る断面図を示している。
【図６】図６は、本発明の１個または２個以上の実施形態による光起電充電器の一部を通る断面を示している。
【図７】図７は、ヨウ化物及び三ヨウ化物イオンを有する電解質を有する太陽電池ユニットの第１の例についての、２００ルクスと２００００ルクスとの間の光強度に対して発生した電圧（ｍＶ）の計測値の図を示している。
【図８】図８は、太陽電池ユニットの第１の例についての２００ルクスと２００００ルクスとの間の光強度に対して発生した電流（μＡ／ｃｍ２）の計測値に基づいている図を示している。
【図９】図９は、太陽電池ユニットの第１の例についての２００ルクスと２００００ルクスとの間の光強度に対して発生した面積あたりの電力（μＷ／ｃｍ２）の計測値に基づいている図を示している。
【図１０】図１０は、銅イオンを有する電解質を有する太陽電池ユニットの第２の例についての、２００ルクスと５００００ルクスとの間の光強度に対して発生した電圧（ｍＶ）の計測値の図を示している。
【図１１】図１１は、太陽電池ユニットの第２の例についての２００ルクスと５００００ルクスとの間の光強度に対して発生した電流（μＡ／ｃｍ２）の計測値に基づいている図を示している。
【図１２】図１２は、太陽電池ユニットの第２の例についての２００ルクスと５００００ルクスとの間の光強度に対して発生した面積あたりの電力（μＷ／ｃｍ２）の計測値に基づいている図を示している。
【図１３】図１３は、カバーに組み込まれているタブレットを充電する光起電充電器を有するタブレットの例を示している。
【図１４】図１４は、ヘッドバンドに組み込まれている光起電充電器を有するヘッドフォンの例の上方からの図を示している。
【図１５ａ】図１５ａは、図１４に示しているヘッドフォンの側面図を示している。
【図１５ｂ】図１５ｂは、図１４に示しているヘッドフォンの側面図を示している。
【図１６】図１６は、光起電充電器を作る方法の流れ図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
本開示の態様を添付の図面を参照して以降でより完全に説明する。本明細書で開示する光起電充電器及び方法は、しかしながら、多くの様々な態様で実現可能であって、本明細書に記述した態様に限定されると解釈すべきではない。図面において同一の参照番号は、全体を通して同一の要素を参照している。
【００７２】
本明細書で使用する用語は、開示の特定の態様を説明するためだけが目的であって、本発明を限定する意図はない。
【００７３】
他に定義しない限り、本明細書で使用するすべての用語は、本開示の技術の当業者が一般に理解している意味と同じ意味を有している。
【００７４】
図１は、本発明の実施形態の光起電充電器１の上方からの図を示している。光起電充電器１は、屋外で使用できるだけでなく屋内でも使用できる、イヤフォン、ラップトップ、タブレット、携帯電話、及びリモコンユニットなどポータブル電子装置に電力を供給するように特に適合している。光起電充電器１は、物のインターネット（ＩｏＴ）と呼ばれる乗り物及び家庭製品などの他の物理的な装置に埋め込まれている小さい電子装置に電源を供給するのに使用することもできる。
【００７５】
光起電充電器１は、太陽電池ユニット２、太陽電池ユニット２を囲んでいるカプセル５、第１の導体１８、及び第２の導体２０を有している。光起電充電器は、光起電充電器１を電子装置に接続する接続要素（不図示）をさらに有していてもよい。太陽電池ユニットは、色素増感太陽電池（ＤＳＣ）である。太陽電池ユニットは、モノリシック型ＤＳＣであることが好ましい。ＤＳＣのモノリシック型は、単一の基板上に、基板上に配置されている複数の層を備えて作られていることが、標準的なＤＳＣとは異なっている。
【００７６】
カプセルは、光起電充電器を外部装置に接続する、第１及び第２の導体に接続されている複数の貫通部を有している。言い換えると、光起電充電器によって発生した電力にアクセスするためにカプセルには貫通部が存在している。何らかの種類の配線が、貫通部を貫通することになる。たとえば、第１及び第２の導体は、外部の装置に電力を供給する配線に接続するように貫通部を通してカプセルの外側に延びていてもよい。その代わりに、カプセルの外側からの配線は、貫通部を通して、第１及び第２の導体に電気的に接続されている。
貫通部は、気体または液体が貫通部を通過できないように、カプセルを貫通する配線の周囲にきつく嵌っている。たとえば、貫通部は配線のカプセルを通過する配線の周囲にきつく嵌っているカプセル内の開口である。
【００７７】
カプセル５は、光起電装置１を外部の装置に接続し、それによって光起電装置が発生した電力にアクセスできるように、第１の導体１８及び第２の導体２０に接続した状態に配置されている複数の貫通部７ａ、７ｂを有している。たとえば、貫通部は、カプセルの開口を通して導かれている。何らかの種類の配線が、開口を貫通することになる。たとえば、図１に示しているように、第１及び第２の導体１８、２０は、外部の装置に電力を供給する配線に接続するように貫通部７ａ、７ｂを通してカプセルの外側に延びていてもよい。その代わりに、カプセルの外側からの配線は、貫通部を通して、第１及び第２の導体に電気的に接続されている。貫通部は、気体または液体が貫通部を通過できないように、配線の周囲にきつく嵌っている。貫通部は、カプセルが太陽電池ユニット２上に配置されたときに、定位置の穴を貫通しなければならない配線または導体を有することによって作ることができる。上のシート５ａ及び下のシート５ｂは、たとえば、太陽電池ユニット２の上に１つに配置される接着性フィルムである。その代わりに、上及び下のシートは、柔軟なプラスチック材料でできており、上及び下のシートの縁は、プラスチック材料を溶かすことによって互いに接着されている。配線／導体が、接着の前にシートの間の定位置に既に配置されており、シートの縁の位置で突き出している場合、貫通部分は、接着中に作られることになる。その代わりに、貫通部分は、太陽電池ユニットをカプセルに入れた後に作られるカプセル内の貫通穴を有している。貫通穴は、配線／導体が貫通孔内に配置された後に密封される。貫通部分の位置は、第１及び第２の導体の位置に依存することになる。貫通部分の数は変わることがある。第１及び第２の導体の各々に対して、少なくとも１個の貫通部が存在している。しかし、第１及び第２の導体の各々に対して複数の貫通部分を有することも可能である。
【００７８】
図２は、図1に示している光起電充電器１の一部を通る断面を拡大したものを示している。太陽電池ユニット２は、多孔質の光吸収層１０及び光吸収層１０から光励起電子を抽出する多孔質の第１の導電層１２を有する作用電極を有している。光吸収層１０は、染色されているＴｉＯ２を有している。当該技術分野で既知の従来の染料を使用することができる。染料は、特に、銅ベースの導電媒体と組み合わせて、太陽電池の効率が良好になるように選択される。光吸収層は、シリコンＳｉ粒またはＣｄＴｅの粒を有していてもよく、ＣｉＧＳ、ＣＩＳ、ＧａＡｓ、ペロブスカイトも適用可能である。
【００７９】
光吸収層１０は、第１の導電層１２の上に配置されている。太陽電池ユニット２は、絶縁材料でできている多孔質の基板１４及び第２の導電層１６を有する対極をさらに有している。この例において、第２の導電層は多孔質である。しかし、代替の実施形態において、第２の導電層は多孔質である必要はない。たとえば、第２の導電層は、金属箔で作ることができる。第１の導電層１２は、多孔質の基板１４の一方の側に形成されており、第２の導電層１６は、多孔質の基板１４の反対側に形成されている。第１の導電層１２は、光吸収層１０に直接電気的に接触している。多孔質の基板１４は、第１及び第２の導電層１２、１６の間の電気絶縁を実現する。第１及び第２の導電層１２、１６は、多孔質の基板１４によって物理的及び電気的に分離されている。多孔質の基板１４の多孔性が、基板を通したイオン輸送を可能にする。たとえば、多孔質の絶縁基板１４の厚さは、４μｍよりも厚く、１００μｍ未満である。第１及び第２の導電層１２、１６の多孔性が、導電層を通したイオン輸送を可能にする。
【００８０】
多孔質の光吸収層１０は、第１の導電層１２の上に配置されている多孔質のＴｉＯ２層である。ＴｉＯ２層は、ＴｉＯ２粒子の表面上に吸着染料分子で染色されているＴｉＯ２粒子を有している。光吸収層１０は、太陽電池ユニット２の上側に位置している。上側は、光が作用電極の染料分子に衝突するように光に向いていなければならない。
【００８１】
光起電充電器１は、わずか１個の単一の太陽電池ユニット２を収容している。少なくとも第１の導電層１２及び多孔質の基板１４は、太陽電池ユニット全体を通して連続して延びている。光吸収層１０及び第２の導電層１６は、少なくとも太陽電池ユニットの主な部分を通して連続して延びている。一代替例において、第１の導体１８が第１の導電層１２に電気的に接触できるように、光吸収層１０の重要ではない部分を代用電池ユニットの縁に沿って取り除くことができる。他の代替例において、第１の導体１８が第１の導電層１２に太陽電池ユニットの下側から電気的に接触できるように、第２の導電層１６の重要ではない部分を取り除くことができる。この例において、太陽電池ユニットは、対極と光吸収層１０との間で電荷を輸送するように電解質で満たされている。電解質は、たとえば、従来のＩ−／Ｉ−３電解質または同等の電解質、銅（Ｃｕ）ベースの電解質、またはコバルト（Ｃｏ）複合体ベースの電解質である。電解質は、ヨウ化物イオン（Ｉ−）及び三ヨウ化物（Ｉ３−）イオンまたは銅イオン（Ｃｕ２＋及びＣｕ＋）を有している。太陽光は、染料によって取り込まれ、光励起電子を発生し、光励起電子は、ＴｉＯ２粒子の電導帯に注入され、第１の導電層によってさらに集められる。同時に、電解質内のイオンは、電子を第２の導電層から光吸収層１０に輸送する。太陽電池ユニットが入射される光子から連続して電力を発生できるように、第１の導体１８は、第１の導電層から電子を集め、第２の導体は、電子を第２の導電層に供給する。
【００８２】
電解質は、イオンが光吸収層１０及び第２の導電層１６との間を輸送され、その輸送によって電子が第２の導電層から光吸収層に輸送されるように、光吸収層１０、第１の導電層１２、多孔質の基板１４、及び第２の導電層１６の孔を貫通する。
【００８３】
使用できる多くの染料があり、いくつかの態様によれば、染料は、クラス供与体−π架橋−受容体（Ｄ−π−Ａ）及びクラス供与体−受容体−π架橋−受容体（Ｄ−Ａ−π−Ａ）の染料の何れかまたは混合物を有するトリアリールアミン有機染料を有している。そのような染料は、特に、銅ベースの導電媒体と組み合わせて、太陽電池の効率が良好になるように選択される。第１クラス光増感剤のうち、たとえば、置換（ジフェニルアミノフェニル）−チオフェン−２−カルボン酸または置換（ジフェニルアミノフェニル）シクロペンタ−チオフェン−２−カルボン酸である。第２クラスのうち、たとえば、置換（（（ジフェニルアミノフェニル）ベンゾチア−ジアゾリル）−シクロペンタジチオフェニル）アリール／ヘテロアリール−２−シアノアクリル酸、または（（（ジフェニル−アミノフェニル）ベンゾチア−ジアゾリル）−シクロペンタジチオフェニル）−シクロペンタジチオフェニル）ベンゾチア−ジアゾリル）アリール／ヘテロアリール−２−シアノアクリル酸である。
【００８４】
第１の導体１８は、第１の導電層１２に電気的に接続されており、第２の導体２０は、第２の導電層１６に電気的に接続されている。たとえば、高い導電性を達成するために、第１及び第２の導体は、金属で作られている。
【００８５】
カプセル５は、太陽電池ユニット２の上側を覆っている上のシート５ａおよび太陽電池ユニットの下側を覆っている下のシート５ｂを有している。カプセル５は、太陽電池ユニット及び電解質を囲んでおり、電解質の液体障壁として動作し、電解質が光起電充電器１から漏れるのを防止する。上のシート５ａは透明であるか、少なくとも太陽電池ユニット２の活性領域を覆っている部分が透明である。太陽電池ユニットの上側の上のシート５ａは、光吸収層１０を覆っており、光が通過できるようにしている。上及び下のシート５ａ、５ｂは、たとえば、ポリマー材料で作られている。ポリマー材料は、堅牢で、耐衝撃性があって、柔軟である。上及び下のシート５ａ、５ｂは、周囲の雰囲気に対して太陽電池ユニットを保護し、太陽電池ユニットからの電解質の蒸発または漏れを防止するために縁の位置で密封されている。
【００８６】
対極は、触媒層を有していてもよい。その代わりに、第２の導電層１６は、第２の導電層に組み込まれている触媒の粒子を有していてもよい。
【００８７】
たとえば、第１及び第２の導電層１２、１６は、チタン、チタン合金、ニッケル合金、黒鉛、及び無定形炭素、またはその混合物からなるグループから選択された材料で作られている。第１及び第２の導電層１２、１６は、高い導電性を実現する金属または金属合金で作られていることが好ましい。多孔質の導電層は、チタンまたはチタン合金で作られていることが最も好ましい。この例では、第１及び第２の多孔質の導電層１２、１６は、チタン（Ｔｉ）で作られている。
【００８８】
一例において、多孔質の基板は、織られているマイクロファイバの織物を有するシートである。マイクロファイバは、直径が１０μｍ未満で、１ｎｍよりも長いファイバーである。織られているマイクロファイバの織物は、非常に薄く、そして機械的に非常に強く作ることができる。織られているマイクロファイバの織物は、織られている織り糸の間に孔を含んでいる。多孔質の基板は、織り糸の間の孔を少なくとも部分的に塞ぐように、織られているマイクロファイバの上に配置されている１個または２個以上の不織マイクロファイバの層をさらに有していてもよい。さらに、不織層は、印刷によって滑らかな導電層を基板上に適用するのに適している基板上の滑らかな表面を実現する。基板は、たとえば、ガラス、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、アルミノケイ酸塩、または水晶でできている。多孔質の基板の不織及び織りマイクロファイバは、堅牢で柔軟な基板を実現するガラス繊維でできていることが適している。織りマイクロファイバの布の厚さは、必要な機械的強度を実現し、同時に、対極と作用電極との間でイオンの高速の輸送を可能にするのに十分に薄くなるように、４μｍと３０μｍとの間、好ましくは４μｍと２０μｍとの間であることが適している。
【００８９】
一態様において、光吸収層１０及び第１の導電層１２は、不透明である。この例において、太陽電池ユニット２の上側の表面は、図１に示しているように一様に黒い。光吸収層のＴｉＯ２は黒い。従来技術の太陽電池パネルでのように太陽電池ユニット２の表面を横切って延びている導体は存在しない。これは、光起電充電器１は、従来技術の光起電充電器で使用されている太陽パネルでのように複数の直列に接続されている太陽電池ユニットではなく、１個の単一の太陽電池ユニットだけを含んでいるからである。
【００９０】
太陽電池ユニット２の大きさ、つまり太陽電池ユニットの長さ及び幅は、充電するように適合している装置に依存して変化していてもよい。それに応じて、太陽電池ユニットの活性領域は、充電する装置用の電力の要件に応じて変化してもよい。太陽電池ユニットの考え得る形及び大きさには限度はない。たとえば、太陽電池ユニットの大きさは、活性領域が１ｃｍ２の１ｃｍ×１ｃｍと活性領域が１ｍ２の１ｍ×１ｍとの間で変化してもよい。太陽電池ユニットの長さ及び幅には上限はない。しかし、１ｍ×１ｍよりも大きい太陽電池ユニットは、太陽電池ユニットの製造中に取り扱うのにかさばる可能性がある。
【００９１】
光起電充電器１は、単一の太陽電池ユニット２及び第１及び第２の導体１８、２０に電気的に接続されているブーストコンバータ２２を有している。ステップアップコンバータまたはステップアップレギュレータとも呼ばれるブーストコンバータは、入力から出力へ電流をステップダウンしながら電圧をステップアップするＤＣ対ＤＣ電力コンバータである。単一の太陽電池ユニットによって発生する電圧は、たとえば、少なくとも３．６Ｖが必要なリチウム電池などのある種類の電池の充電には低すぎる。ブーストコンバータは、太陽電池ユニットからの電流をステップダウンしながら、太陽電池ユニット２からの電圧をステップアップするのに適合している。必要な電圧レベルは、ブーストコンバータを単一の太陽電池ユニットに接続することによって達成される。したがって、様々な電圧レベルが必要な電池を充電できるわずか１個の単一の太陽電池ユニットを有する光起電充電器を提供できる。
【００９２】
光起電充電器１は、充電している電子装置の電池に光起電充電器１を接続する接続要素３、４を有している。ブーストコンバータ２２は、第１及び第２の導体１８、２０に電気的に接続されている入力端子及び接続要素３、４に電気的に接続されている出力端子を有している。
【００９３】
発生した電圧のレベルは、電解質内のイオンに依存する。たとえば、電解質が、銅イオンを含んでいる場合、光吸収層によって受ける光強度が２００００ルクスの時に、太陽電池ユニット２は、開放で約１Ｖの電圧を発生することが可能で、電解質が、ヨウ化物及び三ヨウ化物イオンを含んでいる場合、光吸収層１０によって受ける光強度が２００００ルクスの時に、太陽電池ユニットは、開放で約０．６５Ｖの電圧を発生することが可能である。しかし、太陽電池ユニット２は、光吸収層によって受ける光強度が２００ルクスと２００００ルクスとの間で変化する時に、開放でたかだか０．４Ｖだけ変化する電圧を発生する。ブーストコンバータ２２の電圧変換の要件は、蓄電池の電圧要件に依存している。消費者用途向けの電子装置に使用されるほとんどの型の蓄電池には、１Ｖと１０Ｖとの間の電圧が必要である。ブーストコンバータは、蓄電池によって要求されるレベルで安定した電圧を発生することを可能にする。ブーストコンバータ２２は、光電池ユニットからの出力電圧及び電流を１Ｖと１０Ｖとの間の電圧レベルに変換できることが好ましい。さまざまなブーストコンバータを、要求される出力電圧に依存して使用できる。したがって、光起電充電器１は、リチウム電池（３．６Ｖ）、ＮｉＣｄ及びＮｉＭＨ電池（１．２５Ｖ）などの多くの種類の電子装置に使用される電池を充電できる。
【００９４】
試験から、太陽電池ユニット２は、光吸収層によって受ける光強度が２００ルクスの時に少なくとも１５μＡ／ｃｍ２の電流を発生可能で、光吸収層１０によって受ける光強度が２００００ルクスの時に少なくとも１５００μＡ／ｃｍ２の電流を発生可能なことが示されている。したがって、太陽電池ユニットは、光強度の広範囲にわたって、電子装置の電池を充電するのに十分な電力を発生することができる。
【００９５】
いくつかの態様によれば、少なくとも第１の導電層１２及び多孔質の基板１４は、太陽電池ユニット２全体を通して連続して延びている。光吸収層１０及び第２の導電層１６は、少なくとも太陽電池ユニットの主な部分を通して連続して延びている。一例において、図５に示しているように、太陽電池ユニット２の上側の第１の導体１８が第１の導電層に電気的に接触するように、光吸収層１０の重要ではない部分を取り除くことができる。この例において、太陽電池ユニット２の上側は、光吸収層１０の上側及び光吸収層が取り除かれている第１の導電層１２の上側である。他の例において、図６に示しているように、第１の導体１８が第１の導電層１２に太陽電池ユニット２の下側から電気的に接触できるように、第２の導電層１６の１個または２個以上の重要でない部分を取り除くことができる。
【００９６】
図３〜５は、第１及び第２の導体１８、２０を太陽電池ユニット２上にどのように配置するかの第１の例を示している。図３は、光起電充電器１ａの上からの図を示している。図４は、光起電充電器１ａの下からの図を示しており、図５は、光起電充電器１ａを通した断面を示している。光起電充電器１ａは、図１に示しているように、太陽電池ユニット２からの電圧をステップアップするように適合している第１及び第２の導体１８、２０に電気的に接続されているブーストコンバータ２２（不図示）を有していてもよい。この例において、図３に示しているように、第１の導体１８は、第１の導電層１２に電気的に接続されており、太陽電池ユニット２の上側の縁に沿って延びている。第２の導体２０は、図４に示しているように、第２の導電層１６に電気的に接続されており、太陽電池ユニット２の下側に配置されている。たとえば、第１及び第２の導体１８、２０は、導電箔または電線を有している。第１の導体１８は、第１の導電層１２上に配置されており、第１の導電層の縁に沿って延びている。したがって、第１の導体１８は、光起電充電器または充電している装置のデザインを乱さず、容易に覆うことができる。第１の導電層１２の上の表面は、上のシート５ａに向いている長い表面部分を有しており、第１の導体１８は、長い表面部分上に配置されている。第１の導体１８は、第１の導電層に機械的及び電気的に接触しており、長い表面部分に沿って延びている。光吸収層１０は、第１の導体１８の近くで終わっており、第１の導体１８が配置されている第１の導電層１２の長い部分を覆っていない。
【００９７】
第２の導電層１６は、下のシート５ｂに向いている下の表面を有している。第２の導体は、下の表面に機械的及び電気的に接触しており、第２の導体は、下の表面に沿って延びている。この例では、光起電充電器１ａは、わずか１個の第２の導体２０を有している。その代わりに、光起電充電器は、第２の導電層１６の下の表面を横切って延びている複数の第２の導体を有することができる。この例において、図４に示しているように、第２の導体２０は、太陽電池ユニット２の下側の縁に沿って延びている。しかし、第２の導体２０は、光起電充電器１ａの外側からは見えないので、第２の導体２０が第２の導電層１６に電気的な接触している限り、第２の導体２０を多くの様々な態様で配置することができる。
【００９８】
第１の導体１８は、長く、カプセル５の上のシート５ａと太陽電池ユニット２の上側の第１の導電層１２との間を延びている。第２の導体２０は、長く、カプセル５の下のシート５ｂと太陽電池ユニットの下側の第２の導電層１６との間を延びている。カプセルには、光起電充電器１ａを、電力を供給する外部装置に電気的に接続できるように、第１及び第２の導体１８、２０の端部に接続されている複数の入口が備わっている。第１及び第２の導体１８、２０の端部は、カプセルの入口を通して光起電充電器の外側まで延びている。入口は、カプセルの上のシートと下のシートとの間に配置されているのが適している。導体１８、２０は、光起電充電器の端部の近くを、上及び下のシートの間を延びており、シートは導体の周囲で密封されている。これによって、光起電充電器の製造が容易になる。
【００９９】
図６は、第１及び第２の導体１８、２０を太陽電池ユニット２上にどのように配置するかの第２の例を示している。図６は、光起電充電器１ｂを通した断面を示している。この例は、第２の導体２０だけでなく第１の導体１８が太陽電池ユニット２の下側に配置されていることが前の例とは異なっている。したがって、光起電充電器１ｂの前側には目に見える導体は存在しない。第１の導体１８は、多孔質の基板１４と下のシート５ｂとの間に配置されている。第１の導体１８は、第２の導電層１６から電気的に絶縁されている。たとえば、第２の導電層１６は、第１の導体１８と第２の導電層１６との間に絶縁隙間２４が形成されるように、第１の導体１８からある距離で終わっている。この例では、第１の導体１８は、多孔質の基板の縁に沿って延びている。しかし、第１の導体１８を、様々な態様で、多孔質の基板１４上に配置することができる。第１の導体１８は、第１の導電層１２に電気的に接触している。これは、さまざまな態様で実現できる。たとえば、多孔質の基板は、第１の導体１８と第１の導電層１２との間の電気的接触を達成するように、第１の導体と第１の導電層との間に配置されている導電材料を有している。たとえば、多孔質の基板の一部は、たとえば、導電性粒子などの導電材料が満たされている１個または２個以上の貫通孔２６を有していてもよいし、その部分が、多孔質の基板の孔に収容されており、多孔質の基板を通した導電性の経路を形成している粒子を有していてもよい。これは、第１の導体と第１の導電層との間の多孔質の基板に導電性の粒子を進入させることによって達成することができる。光起電充電器１ｂは、図１に示しているように、第１及び第２の導体１８、２０に電気的に接続されており、太陽電池ユニット２からの電圧をステップアップするように適合しているブーストコンバータ２２（不図示）を有していてもよい。
【０１００】
様々な光条件に対する面積あたりの発生電力の計測が本発明の光起電充電器の例において行われた。この例において、太陽電池ユニットは、１４．５ｃｍ×２３．４ｃｍの大きさ及び３４０ｃｍ２の活性領域を有している。太陽電池ユニットの電解質は、ヨウ化物及び三ヨウ化物イオンを有しており、第１及び第２の導電層はチタン（Ｔｉ）で作られている。負荷のない光起電充電器は、２００と２００００ルクス（平方メートルあたりのルーメン）との間の光に曝されており、光起電充電器からの出力電圧及び出力電流が計測される。計測の結果は、以下の表１に示している。総発生電力は、計測された電流及び電圧に基づいて求められ、面積当たりの発生電力は、総電力を太陽電池ユニットの活動領域で除算することで求められる。
【０１０１】
【表１】
2019201196.tif 000003
【０１０２】
表１は  ヨウ化物（Ｉ−）及び三ヨウ化物（Ｉ３−）を有する電解質を有する太陽電池ユニットに対する２００ルクスと２００００ルクスとの間の光強度に対する活性領域あたりの発生した電力、活性領域当たりの電流、電圧、及び充填率（ｆｆ）の計測値。三ヨウ化物の内容物は、１ｍＭと２０ｍＭとの間である。ヨウ化物は酸化剤として作用し、三ヨウ化物は還元剤として作用する。
【０１０３】
様々な光強度（ルクス単位で計測されている強度）における太陽電池ユニットの性能の計測は、太陽電池ユニットを光で照射するとともに、太陽電池ユニットにわたって印加されている電圧を走査して、太陽電池の電流−電圧応答を計測し収集することによって行うことができる。計測は、電球色ＬＥＤを光源として使用して行われた。
【０１０４】
照明状態で収集されたＩＶ曲線は、開放電圧、短絡電流、充填率、電力、及び電力変換効率に関する情報を提供する。様々な光強度でのＩＶ曲線を収集することによって、開放電圧、短絡電流、充填率、電力、及び電力変換効率それぞれへの光強度依存の情報を集めることができる。
【０１０５】
表１からの結果は、太陽電池ユニットのサンプルについての計測値からである。この型式の様々な太陽電池ユニット上での計測値は、変動することがある。たとえば、面積あたり発生電力は、５μＷ／ｃｍ２から８μＷ／ｃｍ２まで変動するかもしれない。
【０１０６】
太陽電池上で照明を輝かせるのに使用される光源は、太陽電池用途に依存して変化してもよい。屋内用途については、蛍光灯管または屋内ＬＥＤ照明を使用するのが役立つかもしれない。屋外光を使用する太陽電池用途のためには、太陽シミュレータを使用して人工太陽光を発生させて、太陽電池上で照明を輝かせるのが有用である。
【０１０７】
光源の光強度は、たとえば、光源に対して太陽電池ユニットと同じ位置に位置している照度計または分光放射計を使用して、さまざまな態様で計測することができる。この場合、光強度は、照度計を使用して計測された。
【０１０８】
表１は、ルクスで計測された様々な光強度について求められた電力を平方センチメートルあたりのマイクロワット（μＷ／ｃｍ２）で示している。図からわかるように、太陽電池ユニットは、太陽電池ユニットが受ける光強度が２００ルクスのときに、６．２μＷ／ｃｍ２を発生し、太陽電池ユニットが受ける光強度が５０００ルクスのときに、２０８μＷ／ｃｍ２を発生し、太陽電池ユニットが受ける光強度が２００００ルクスのときに、７３０μＷ／ｃｍ２を発生する。これは、光起電充電器が、５μＷ／ｃｍ２よりも多くを発生できること、光吸収層が受ける光強度が２００ルクスの時でさえ５．５μＷ／ｃｍ２よりも多くを発生できることを示している。これは、光起電充電器が、光吸収層が受ける光強度が２００００ルクスの時に７００μＷ／ｃｍ２よりも多くを発生できることも示している。したがって、太陽電池ユニットは、光吸収層で受ける光強度が２００ルクスと２００００ルクスとの間であるときに、少なくとも５．５μＷ／ｃｍ２と７００μＷ／ｃｍ２との間を発生することができる。光起電充電器によって発生する電力は、光吸収層で受ける光強度が、２００ルクスから２００００ルクスに増加する時に、実質的に線形に増加する。したがって、光起電充電器は、さまざまな光条件の広い範囲で発電することができる。
【０１０９】
図７は、表１の計測値に基づいて２００ルクスと２００００ルクスとの間の光強度に対する発生した電圧（ｍＶ）の図を示している。図と表１からわかるように、太陽電池ユニットは、太陽電池ユニットによって受ける光強度が２００ルクスの時に開放で４８０ｍＶの電圧を発生することができる。さらに、光起電充電器は、太陽電池ユニットによって受ける光強度が２００００ルクスの時に開放で６５０ｍＶの電圧を発生することができる。図からわかるように、発生電圧の増加は、２００ルクスと３０００ルクスとの間で最大になる。発生電圧は、３０００ルクスと２００００ルクスとの間で実質的に線形である。表１からわかるように、２００ルクスと２００００ルクスとの間で発生電圧の差は、わずか１６７ｍＶである。したがって、太陽電池ユニットは、光吸収層によって受ける光強度が２００ルクスと２００００ルクスとの間で変化する時に、開放で０．２Ｖ未満で変化する電圧を発生する。そのため、２００ルクスと２００００ルクスとの間での発生電圧の差は、約３５％である。
【０１１０】
図８は、表１の計測値に基づいて２００ルクスと２００００ルクスとの間の光強度に対する発生した電流（μＡ／ｃｍ２）の図を示している。図からわかるように、電流は線形に増加する。
【０１１１】
図９は、表１の電圧及び電流の計測値に基づいて計算された２００ルクスと２００００ルクスとの間の光強度に対する面積あたりの発生電力（μＷ／ｃｍ２）の図を示している。図からわかるように、計測された電力は、２００ルクス〜２００００ルクスの間隔において、入射光強度に実質的に比例している。
【０１１２】
様々な光条件に対する面積あたりの発生電力のさらなる計測が本発明の光起電充電器の他の例において行われた。この例において、太陽電池ユニットの電解質は、銅イオン（Ｃｕ＋及びＣｕ２＋）を有しており、それは、計測された光起電充電器の間の唯一の違いである。計測条件は、同じである。負荷のない光起電充電器は、２００ルクスと２００００ルクス（平方メートルあたりのルーメン）との間の光に曝されており、光起電充電器からの出力電圧及び出力電流が計測される。計測の結果は、以下の表２に示している。
【０１１３】
【表２】
2019201196.tif 000004
【０１１４】
表２は、還元剤としてＣｕ＋及び酸化剤としてＣｕ２＋を有する電解質を有する太陽電池ユニットに対する２００ルクスと２００００ルクスとの間の光強度に対する面積あたりの発生した電力、面積当たりの電流、電圧、及び充填率（ｆｆ）の計測値。
【０１１５】
表２からわかるように、太陽電池ユニットは、太陽電池ユニットが受ける光強度が２００ルクスのときに、１２．８μＷ／ｃｍ２を発生し、太陽電池ユニットが受ける光強度が５０００ルクスのときに、４９８μＷ／ｃｍ２を発生し、太陽電池ユニットが受ける光強度が２００００ルクスのときに、２０２０μＷ／ｃｍ２を発生する。これは、光起電充電器が、光吸収層が受ける光強度が２００ルクスの時に１２μＷ／ｃｍ２よりも多くを発生できることを示している。これは、光起電充電器が、光吸収層が受ける光強度が２００００ルクスの時に２０００μＷ／ｃｍ２よりも多くを発生できることも示している。光起電充電器によって発生する電力は、光吸収層で受ける光強度が、２００ルクスから２００００ルクスに増加する時に、実質的に線形に増加する。したがって、光起電充電器は、さまざまな光条件の広い範囲で発電することができる。
【０１１６】
図１０は、表２の計測値に基づいて２００ルクスと５００００ルクスとの間の光強度に対する発生した電圧（ｍＶ）の図を示している。図及び表２からわかるように、太陽電池ユニットは、太陽電池ユニットによって受ける光強度が２００ルクスの時に開放で６９９ｍＶの電圧を発生することができる。さらに、光起電充電器は、太陽電池ユニットによって受ける光強度が２００００ルクスの時に開放で９４３ｍＶの電圧を発生することができる。図からわかるように、発生電圧は、３０００ルクスと５００００ルクスとの間で実質的に線形である。表２からわかるように、２００ルクスと２００００ルクスとの間で発生電圧の差は、わずか２４４ｍＶである。そのため、２００ルクスと２００００ルクスとの間での発生電圧の差は、約３５％である。２００ルクスと５００００ルクスとの間での発生電圧の差は、わずか２５９ｍＶである。したがって、太陽電池ユニットは、光吸収層によって受ける光強度が２００ルクスと５００００ルクスとの間で変化する時に、開放で３００ｍＶ未満で変化する電圧を発生する。そのため、２００ルクスと５００００ルクスとの間での発生電圧の差は、約３７％である。
【０１１７】
図１１は、表２の計測値に基づいて２００ルクスと５００００ルクスとの間の光強度に対する発生した電流（μＡ／ｃｍ２）の図を示している。図からわかるように、電流は線形に増加する。
【０１１８】
図１２は、表１の電圧及び電流の計測値に基づいて計算された２００ルクスと５００００ルクスとの間の光強度に対する面積あたりの発生電力（μＷ／ｃｍ２）の図を示している。図からわかるように、計測された電力は、２００ルクス〜２００００ルクスの間隔において、入射光強度に実質的に比例している。
【０１１９】
図１３は、蓄電池（不図示）、ケース２９、及びケース２９に組み込まれている電池を充電する光起電充電器１を有するタブレット２８の例を示している。光起電充電器１は、１ａまたは１ｂ型とすることができる。タブレットは、上方からの図に示している。光起電充電器の太陽電池ユニット２の形及び大きさは、ケース２９の上の表面の大きさ及び形に適合している。たとえば、太陽電池ユニットの大きさは、１５ｃｍ×２０ｃｍまたは２０ｃｍ×３０ｃｍである。光起電充電器の上の表面は、一様であって、光起電充電器の表面上で見える導体は存在していない。光起電充電器の太陽電池ユニットは、ケースの上の表面を完全に覆っていてもよいし、図に点線で示しているように、ケースの縁からある距離で終わっていてもよい。図５に示している光起電充電器１ａが使用されると、第１の導体１８は、カプセルの縁の１つに沿って配置され、容易に覆うことが可能で、したがってユーザからは見えない。ブーストコンバータ２２の出力端子は、タブレットの蓄電池に接続されている。
【０１２０】
図１４及び１５ａ、１５ｂは、ヘッドバンドの上の表面上に配置されている光起電充電器１を有するヘッドバンド３２を有するヘッドフォン３０の例を示している。図１４は、ヘッドフォン３０の上からの図示しており、図１５ａ、１５ｂは、ヘッドフォンの側面図を示している。ヘッドフォンは、蓄電池（不図示）を有しており、ブーストコンバータ２２の出力端子は、電池が光起電充電器によって充電されるように電池に接続されている。光起電充電器の太陽電池ユニット２の形及び大きさは、ヘッドフォンのヘッドバンド３２の大きさ及び形に適合している。たとえば、太陽電池ユニット２の大きさは、１．５ｃｍ×２５ｃｍである。光起電充電器の上の表面は、一様であって、光起電充電器の表面上で見える導体は存在していない。ブーストコンバータ２２の出力端子は、ヘッドバンドの蓄電池に接続されている。
【０１２１】
図１６は、光起電充電器を作る方法の流れ図を示している。方法は、単一の太陽電池ユニットを備えているシートを作るステップＳ１を有している。太陽電池ユニット及びそれをどのように作るかのいくつかの考え得る変形例がある。本明細書で開示する詳細に加えて、公開されている特許出願である国際公開第２０１３／１４９７８７号、国際公開第２０１４／１８４３７９号、及び公開されていない欧州特許出願である欧州特許出願公開第１７２０９７６２．８号明細書は太陽電池ユニット２をどのように作るかを記述している。そのため、３個の文献は、本明細書で参照によって開示されている。
【０１２２】
方法は、単一の太陽電池ユニットを備えているシートを単一の太陽電池ユニットを配置する表面に適合している形及び大きさに切断することによって、単一の太陽電池ユニットの形及び大きさを単一の太陽電池ユニットを配置する表面に適合させるステップＳ２をさらに有している。前述の限度にしたがったあらゆる形及び大きさが可能である。単一の太陽電池ユニットは、製品の設計者が選択した形に切断することができる。
【０１２３】
方法は、第１の導体を第１の導電層に電気的に接触させて配置するステップＳ３及び第２の導体を第２の導電層に接触させて配置するステップＳ４をさらに有している。第１及び第２の導体を配置する方法の代替の方法を以前説明した。
【０１２４】
方法は、カプセルの形及び大きさが、単一の太陽電池ユニットの形及び大きさに適合するように、カプセルの上のシート及び下のシートを、シートを囲み、第１及び第２の導体を少なくとも部分的に囲むように配置するステップＳ５をさらに有している。
【０１２５】
方法は、上のシート及び下のシートの縁を密封して、カプセルを形成するステップＳ６をさらに有している。シートに向いている上のシート及び下のシートの側部は、シート上に配置されたときにシートに粘着するように粘着性でもよい。いくつかの態様によれば、上のシート及び下のシートは、端部の位置で互いに粘着するように一片のシートよりも大きい。いくつかの態様において、シートが粘着性である代わりに接着剤をシート上に配置することができる。
【０１２６】
方法は、さらに、第１及び第２の導体を単一の太陽電池ユニットの下側に配置するステップＳ３ａ、Ｓ４ａを有している。ここで、それらは、前述のように配置されなければならない。その代わりに、方法は、第１の導体を太陽電池ユニットの上側の縁の少なくとも一部に沿って配置し、少なくとも第２の導体を単一の太陽電池ユニットの下側に配置するステップＳ３ｂ、Ｓ４ａを有している。どちらの側に第１の導体を配置するかは、システムの設計者次第である。
【０１２７】
いくつかの態様によれば、第１の導体を第１の導電層に電気的に接触させて配置するステップＳ３及び第２の導体を第２の導電層に接触させて配置するステップＳ４は、カプセルの上のシート及び下のシートを配置するステップＳ５の前に第１の導体を上のシート５ａまたは下のシート５ｂに取り付け、第２の導体を下のシート５ｂに取り付けるステップを有している。したがって、第１及び第２の導体は、上及び下のシートが配置されるのと同時に定位置に配置される。それから、少なくとも１個の第１の導体が、カプセルが形成されるときに第１の導電層と電気的に接触するように、上のシート５ａまたは下のシート５ｂに取り付けられ、少なくとも１個の第２の導体が、カバーが生成されるときに第２の導電層と電気的に接触するように、下のシート５ｂに取り付けられる。方法は、第１及び第２の導体と第１及び第２の導電層との間に接着材料を必要とせずに装置を作る方法を提供する。薄い導体をカプセルの表面に取り付けるときに、薄い導体を扱うことも容易である。言い換えると、光起電充電器を作るときに、太陽電池ユニットが設けられ第１及び第２の導体を太陽電池ユニット上に配置するときに、上のシート５ａ及び下のシート５ｂが太陽電池ユニット上に配置されるときに第１及び第２の導体が太陽電池ユニットのそれらの位置に一緒に配置されるように、それらは上のシート５ａ及び下のシート５ｂの上の対応している位置にまず置かれる。
【０１２８】
本発明は、開示している実施形態には限定されず、以下の特許請求の範囲内で変更及び修正されてもよい。たとえば、多孔質の基板は、対極と光吸収層との間の距離を短くするために、多孔質の基板の孔に収容されている導電粒子のネットワークを有する第１の部分及び導電粒子のない第２の部分を有していてもよい。光起電装置は、カプセルと太陽電池ユニットとの間に配置されている２個以上の第２の導体を有していてもよい。光起電装置は、カプセルと太陽電池ユニットとの間に配置されている２個以上の第１の導体も有していてもよい。
【符号の説明】
【０１２９】
１、１ａ、１ｂ  光起電充電器
２  太陽電池ユニット
３  第１の接続要素
４  第２の接続要素
５  カプセル
５ａ  上のシート
５ｂ  下のシート
７ａ、７ｂ  貫通部分
１０  光吸収層
１２  第１の導電層
１４  多孔質の基板
１６  第２の導電層
１８  第１の導体
２０  第２の導体
２２  ブーストコンバータ
２４  絶縁隙間
２６  貫通孔
２８  タブレット
２９  ケース
３０  ヘッドフォン
３２  ヘッドバンド
【図１】
2019201196.tif 000005
【図２】
2019201196.tif 000006
【図３】
2019201196.tif 000007
【図４】
2019201196.tif 000008
【図５】
2019201196.tif 000009
【図６】
2019201196.tif 000010
【図７】
2019201196.tif 000011
【図８】
2019201196.tif 000012
【図９】
2019201196.tif 000013
【図１０】
2019201196.tif 000014
【図１１】
2019201196.tif 000015
【図１２】
2019201196.tif 000016
【図１３】
2019201196.tif 000017
【図１４】
2019201196.tif 000018
【図１５ａ】
2019201196.tif 000019
【図１５ｂ】
2019201196.tif 000020
【図１６】
2019201196.tif 000021