(57)【要約】      （修正有）【課題】軽量かつ柔軟性あるフィルム状色素増感型太陽電池を高効率かつ臨機応変に活用できる手段を提供する。【解決手段】光を受光することにより発電する両面採光型の色素増感型太陽電池からなる太陽電池シート２０を具備する発電部と、前記太陽電池シート２０を挟持する支持部３０からなる卓上充電装置１０である。前記太陽電池シート２０は、前記太陽電池部にて発電したエネルギーを取り出すための第１接点を有し、前記支持部３０は、前記第１接点に当接可能に構成された第２接点と、前記第１接点に当接した場合に前記第１接点から取り出されたエネルギーを被充電装置に充電するための第３接点を有する。前記太陽電池シート２０を挟持する支持部３０は、磁力によって吸着して互いに当接されることを特徴とする卓上充電装置１０である。また、太陽電池シートは、バリアー性のある包装体により被覆されている。【選択図】図１Ａ
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
光を受光することにより発電する太陽電池シートを具備する発電部と、前記太陽電池シートを挟持する支持部からなる卓上充電装置において、前記太陽電池シートは、前記太陽電池部にて発電したエネルギーを取り出すための第１接点を有し、前記支持部は、前記第１接点に当接可能に構成された第２接点と、前記第１接点に当接した場合に前記第１接点から取り出されたエネルギーを被充電装置に充電するための第３接点を有し、前記太陽電池シートを挟持する支持部は、磁力によって吸着して互いに当接されることを特徴とする卓上充電装置。
【請求項２】
前記太陽電池シートが、両面採光型の色素増感型太陽電池であることを特徴とする請求項１に記載する卓上充電装置。
【請求項３】
前記太陽電池シートが、バリアー性のある包装体により被覆された両面採光型の色素増感型太陽電池であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載する卓上充電装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、薄型軽量のフィルム状色素増感型光電変換素子を用いた卓上充電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯通信端末、携帯型電子書籍等の携帯用電子機器が急速に普及している。このような背景において、携帯用電子機器の電源には小型化かつ大容量化が求められているためリチウム二次電池のような二次電池が採用されている。しかしながら、二次電池を単独で電源として用い、携帯用電子機器を駆動させた場合、駆動時間に制限がある。このため、一般電源から二次電池への充電を頻繁に行う必要がある。また、駆動時間を長期化して充電回数を低減するため二次電池をさらに大容量化した場合には、携帯型電子機器の重量が増加してしまう。
【０００３】
さらに、災害が発生して通電施設が損壊した場合に、通電施設が仮復旧するまでの間、テント等の避難施設で簡易的に電源を確保する必要がある。しかしながら、自家発電装置は駆動燃料の確保、装置の搬送手段、設備の備蓄費用の点で課題があり、簡易かつ備蓄可能な非常時電源の確保がもとめられている。
【０００４】
一方、光電気化学のエネルギーのメカニズムを利用して発電する色素増感型太陽電池がある（特許文献１）。この光電池は、低日照量または室内照明光源の下で、高い変換効率を持つ。これは、色素増感型太陽電池が光源からの光を受け、色素分子から電子が放出され、半導体酸化物を経て導電性基板に転送され、電圧が発生して電流を供給できることによる。この色素増感型太陽電池はリチウム二次電池のように一般電源からの充電は必要としない。また、色素増感型太陽電池と電気二重層キャパシタを組み合わせることで、日照がない夜間でも放電を行うことができる。
【０００５】
色素増感型太陽電池として、軽量かつ柔軟性あるフィルム状色素増感型太陽電池も提案されている（特許文献２）。ガラス板を導電性基板とする色素増感型太陽電池に比べ、軽量かつ薄く、破損の心配がなく持ち運びが容易で、災害用電源としての保管性も高い。  また、シート状の太陽電池の平坦性を損なうことがなく、かつ、充電時に発生するエネルギーロスを低減する太陽電池を用いた充電ユニットも提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許４９２７７２１号公報
【特許文献２】特開２００６−７６８５５号公報
【特許文献３】特開２０１１−３６０２５号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、軽量かつ柔軟性あるフィルム状色素増感型太陽電池を高効率かつ臨機応変に活用できる手段が乏しい点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本考案は、以下の態様により実現することができる。
（態様１）  光を受光することにより発電する太陽電池シートを具備する発電部と、前記太陽電池シートを挟持する支持部からなる卓上充電装置において、前記太陽電池シートは、前記太陽電池部にて発電したエネルギーを取り出すための第１接点を有し、前記支持部は、前記第１接点に当接可能に構成された第２接点と、前記第１接点に当接した場合に前記第１接点から取り出されたエネルギーを被充電装置に充電するための第３接点を有し、前記太陽電池シートを挟持する支持部は、磁力によって吸着して互いに当接されることを特徴とする卓上充電装置である。
【０００９】
上記のように構成された本考案の卓上充電装置においては、太陽電池シートを挟持する支持部に配設された第２接点が太陽電池シートに設けられた第１接点に当接するように、太陽電池シート上を支持部に載置する。これにより、太陽電池シートの太陽電池部にて発電したエネルギーが第１接点から取り出され、第２接点、配線、回路基板を介して第３接点から被充電装置に供給されて充電装置が充電されることになる。太陽電池シートを挟持する支持部は、磁力によって固定されるので、太陽電池シートの差し替えを容易にできる。
【００１０】
（態様２）  前記太陽電池シートが、両面採光型の色素増感型太陽電池であることを特徴とする前記（態様１）に記載する卓上充電装置である。
【００１１】
色素増感型太陽電池は、色や形状の自由度が高く、利用する色素としてシアン，マゼンタ，黄色の三原色を利用して，赤や緑，青など実にさまざまな色の電池を用意できるため、意匠性の高い卓上充電装置を提供できる。例えば、三角形や星型など，自由な形状に切り抜いた電池を作ることができる。また、プラスチック基板（シート）であるため、彎曲した電池シートを実現できる。さらには、シリコン型太陽電池に比べて大幅に軽く、安価に製造できる。シリコン型太陽電池の製造に必要な半導体製造装置のような大掛かりな設備は不要であり、色素増感型は構造が単純なためである。両面採光型の色素増感型太陽電池とすることで、シリコン型太陽電池と比べて光電変換効率が低いという点も補うことができる。
【００１２】
（態様３）  前記太陽電池シートが、バリアー性のある包装体により被覆された両面採光型の色素増感型太陽電池であることを特徴とする前記（態様１）または（態様２）に記載する卓上充電装置である。
【００１３】
色素増感型太陽電池をバリアー性のある包装体により被覆することで、色素、電解液の劣化を低減することができ、寿命が延びるからである。
【考案の効果】
【００１４】
本考案の卓上充電装置は、軽量かつ柔軟な色素増感型光電変換素子を磁力によって吸着して互いに当接される支持部に挟持することで容易に設置できる。このため、両面採光型の色素増感型光電変換素子を配置することができ屋内での充電効率を高くすることができる。また、支持部と発電部（色素増感型太陽電池）を分離できるため、色素増感型太陽電池を使用直前まで適切に保管できる。さらに、光電変換特性が経時的に低下した場合には、新たな色素増感型太陽電池と差し替えることもできるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】本考案の卓上充電装置を示した説明図（平面図）
【図１Ｂ】本考案の卓上充電装置を示した説明図（側面図）
【図２Ａ】本考案の太陽電池シートの一実施態様を示した説明図
【図２Ｂ】本考案の両面採光型の色素増感型太陽電池モジュールの一実施態様を示した説明図
【図２Ｃ】本考案の両面採光型の色素増感型太陽電池モジュールを保護するバリアー性のある包装体の一実施態様を示した説明図
【図３Ａ】本考案の太陽電池シートを挟持する一対の支持部の半片（接点、配線、回路基板を載置した側）を示した説明図
【図３Ｂ】本考案の太陽電池シートを挟持する一対の支持部の他の半片を示した説明図
【図３Ｃ】本考案の太陽電池シートを挟持した支持部の半片（接点、配線、回路基板を載置した側）を示した説明図
【考案を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本考案の実施の形態について図面を参照して説明する。図１Ａおよび図１Ｂは本考案の一実施態様を示したものである。ただし、本考案はかかる図面に限定されるものではない。本考案の卓上充電装置１０は、光を受光することにより発電する太陽電池部２０と、太陽電池部２０にて発電された電気エネルギーを被充電機器（図示せず）に供給するための端子（第３接点）３４および配線回路をその内部に有し、磁力により吸着して互いに当接できる一対の半片からなる太陽電池シート支持部３０から構成されている。
【００１７】
図２Ａは、本考案の太陽電池シート２０の実施の一形態を示す図である。太陽電池シート２０は、両面採光型の色素増感型太陽電池モジュール２１と両面採光型の色素増感型太陽電池モジュール２１を保護するバリアー性のある包装体２２から構成されている。両面採光型の色素増感型太陽電池モジュール２１は、第１接点（正極）２６、第１接点（負極）２７を除き、バリアー性のある包装体２２に内包されている。
【００１８】
図２Ｂは、本考案の両面採光型の色素増感型太陽電池モジュール２１の一実施の形態を示したものである。両面採光型の色素増感型太陽電池モジュール２１は、透明プラスチックフィルム基板上に形成された透明導電層に色素を担持した酸化物半導体微粒子からなる光電極、酸化還元対のキャリアを担う電解液層、透明プラスチックフィルム基板上に形成された透明導電層に白金触媒層を形成した対向電極をこの順に配し、光電極、電解液層、対向電極の周囲に封止層を形成した色素増感型太陽電池２３を複数、直列または並列あるいは直列と並列を組み合わせたものである（特許文献２を参照）。透明プラスチックフィルム基板材料としては、無着色で透明性が高く、耐熱性が高く、耐薬品性ならびにガス遮断性に優れ、かつ低コストの材料が好ましく選ばれる。例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアリレート（ＰＡｒ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエステルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、透明ポリイミド（ＰＩ）などが用いられる。これらのなかでも化学的安定性とコストの点で特に好ましいものは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）であり、もっとも好ましいものはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）である。透明導電層としては、金属（例、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、チタン）、炭素、導電性金属酸化物（例、酸化スズ、酸化亜鉛）または複合金属酸化物（例、インジウム‐スズ酸化物、インジウム−亜鉛酸化物）から形成できる。
【００１９】
色素増感型太陽電池２３の間には、金属（良導体）からなる集電線２４を配設することにより、透明導電膜からなる透明透電極の表面抵抗率を下げている。集電線の材料は、導電性を有していれば特に制限はないが、抵抗率が比較的低い金属材料、例えば、銀、銅、アルミニウム、タングステン、ニッケル、クロムのうちから選ばれる少なくとも１つ以上の金属あるいはこれらの合金からなることが好ましい。集電線の形成方法としては、スパッタ法、蒸着法、メッキ法あるいはスクリーン印刷法などが用いられる。両面採光型の色素増感型太陽電池モジュール２１は、一対の取出し電極２５を備えている。一対の取出し電極２５には、それぞれニッケル鋼板からなる第１接点（正極）２６及び第１接点（負極）２７を取り付ける。取出し電極の材料としては、導電性を有していれば特に制限はない。抵抗率が比較的低い金属材料、例えば、金、白金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、チタン、クロムのうちから選ばれる少なくとも１つ以上の金属あるいはこれらの合金からなることが好ましい。取出し電極１３の厚さは、５０ｎｍ〜１００μｍであることが好ましい。断線により色素増感型光電変換素子の歩留まりが低下しない程度に薄すぎないことが必要であり、コスト面から過度に厚くする必要なないからである。また、取出し電極の形状には特に制限はない。例えば、金属箔、金属テープ、板状、紐状のいずれであってもよい。加工性の観点から金属テープが好ましい。
【００２０】
図２Ｃは、本考案の両面採光型の色素増感型太陽電池モジュール２１を保護するバリアー性のある包装体２２を示したものである。バリアー性のある包装体２２は、両面採光型の色素増感型太陽電池モジュール２１が、過酷な環境条件、特に高温度で高湿度での環境条件により出力の劣化が見られる可能性があり、耐久性付与が重要であることから被覆材として用いる。バリアー性のある包装体２２の好ましい水蒸気透過度は、４０℃、相対湿度９０％（９０％ＲＨ）の環境下で０．１ｇ／ｍ２／日以下であり、より好ましくは０．０１ｇ／ｍ２／日以下であり、更に好ましくは０．０００５ｇ／ｍ２／日以下であり、特に好ましくは０．００００１ｇ／ｍ２／日以下である。また、環境温度が６０℃、９０％ＲＨでのより過酷な場合でも、バリアー性のある基板あるいは包装材料の水蒸気透過度は、より好ましくは０．０１ｇ／ｍ２／日以下であり、更に好ましくは０．０００５ｇ／ｍ２／日以下であり、特に好ましくは０．００００１ｇ／ｍ２／日以下である。またバリアー性のある基板あるいは包装材料の酸素透過率は２５℃、０％RHの環境下において、好ましくは約０．００１ｇ／ｍ２／日以下であり、より好ましくは０．００００１ｇ／ｍ２／日が好ましい。
また、バリアー性のある包装材料２２に、水蒸気やガスに対するバリアー性付与は、特に限定されないが、太陽電池に必要な光量を妨げないことが必要であるために透過性のあるバリアー性のある包装材料であり、その透過率は好ましくは５０％以上であり、より好ましくは７０％以上であり、更に好ましくは８５％以上であり、特に好ましくは９０％以上である。上記の特性を有するバリアー性のある基板あるいは包装材料は、その構成や材料において特に限定されることはなく、該特性を有するものであれば特に限定されない。本願考案のバリアー性のある包装材料は、プラスチック支持体上に水蒸気やガスの透過性が低いバリアー層を設置したフィルムであることが好ましい。ガスバリアフィルムの例としては、酸化ケイ素や酸化アルミニウムを蒸着したもの（特公昭５３−１２９５３、特開昭５８−２１７３４４）、有機無機ハイブリッドコーティング層を有するもの（特開２０００−３２３２７３、特開２００４−２５７３２）、無機層状化合物を有するもの（特開２００１−２０５７４３）、無機材料を積層したもの（特開２００３−２０６３６１、特開２００６−２６３９８９）、有機層と無機層を交互に積層したもの（特開２００７−３０３８７、米国特許６４１３６４５、Ａｆｆｉｎｉｔｏら著Ｔｈｉｎ
Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ １９９６年 ２９０−２９１頁）、有機層と無機層を連続的に積層したもの（米国特許２００４−４６４９７）などが挙げられる。被覆に際しては、ヒートシール、超音波シールにより未封止部２９の外周に封止部２８を形成する。
【００２１】
本考案の太陽電池シートを挟持する支持部３０は、磁力によって吸着して互いに当接される吸着面が同一の一対の半片、半片３０ａおよび半片３０ｂにより構成される。図３Ａは、支持部３０の一方の半片３０ａを示したものである。支持部材３１ａは、樹脂等の絶縁性材料からなる筐体であり、接合側面には、上述した第１接点（正極）２６と第１接点（負極）２７と第１接点に当接可能に配設された２つの第２接点３２、回路基板３３、第３接点３４、半片３０ｂと接合するための嵌合部（凸状）３７が、それぞれ載置されている。また、第２接点３２と第３接点３４とを繋ぐ配線（負極）３５および配線（正極）３６および磁性体は、内包されている。
【００２２】
図３Ｂは、本考案の支持部３０の他の一方の半片３０ｂを示したものである。支持部材３１ｂは、樹脂等の絶縁性材料からなる筐体であり、接合側面には、太陽電池シート保持部３８と半片３０ａと接合するための嵌合部（凹状）３９が、それぞれ載置されている。太陽電池シート保持部３８は、本考案の太陽電池シート２０を定められた位置に載置するために設けたものであり、太陽電池シート２０を支持部３０に挟持できるように、太陽電池シート２０の厚みより深い溝となっている。太陽電池シート保持部３８に粘着剤を塗工して、保持性を上げることもできる。磁性体は、内包されている。
【００２３】
図３Ｃは、本考案の太陽電池シート２０と支持部の半片３０ａ（接点、配線、回路基板を載置した側）との接続の状態を示したものである。太陽電池シートの第１接点（正極）２６と第１接点（負極）２７は、支持部の半片３０ａに設けられた２つの第２接点３２と接続している。これにより太陽電池シートにて発電された電気エネルギーが配線（負極）３５および配線（正極）３６を介して回路基板３３から第３接点３４へと供給され、さらに第３接点３４接続される被充電機器（図示せず）に供給される。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
軽量かつ柔軟な色素増感型太陽電池を使った充電装置として、屋内で携帯電話機への充電や、破損の心配がなく持ち運びが容易で、災害用電源として適用できる。
【符号の説明】
【００２５】
１０  卓上充電装置
２０  太陽電池部（太陽電池シート）
３０  太陽電池シート支持部
２１  両面採光型色素増感型太陽電池モジュール
２２  バリアー性のある包装体
２３  両面採光型色素増感型太陽電池
２４  集電線
２５  取出し電極
２６  第１接点（正極）
２７  第１接点（負極）
２８  透明性のある封止部
２９  透明性のある未封止部
３０  太陽電池シート支持部
３０ａ  ３０ｂ  太陽電池シートを挟持する支持部の半片
３１ａ  ３１ｂ  支持部材
３２  第２接点
３３  回路基板
３４  第３接点
３５  配線（負極）
３６  配線（正極）
３７  嵌合部（凸状）
３８  太陽電池シート保持部
３９  嵌合部（凹状）
【図１Ａ】
0003183719.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
0003183719.tif 000006
【図２Ｃ】
0003183719.tif 000007
【図３Ａ】
0003183719.tif 000008
【図３Ｂ】
0003183719.tif 000009
【図３Ｃ】
0003183719.tif 000010