(57)【要約】【課題】集熱効率と光電変換効率とを共に高く保つことができ、少ない面積で設置が可能な太陽光発電集熱ユニットを提供する。【解決手段】本発明の太陽光発電集熱ユニット１０は、色素増感型太陽電池１１と、この色素増感型太陽電池１１に重ねて設けられる集熱パネル１２とから構成されている。このハイブリッドパネル１０は、集熱パネル１２の上面から太陽光が入射する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光から光電変換によって電力を取り出す色素増感型太陽電池と、この色素増感型太陽電池に重ねて配され、太陽光の熱エネルギーによって熱媒体を加熱する集熱パネルとを備えたことを特徴とする太陽光発電集熱ユニット。
【請求項２】
前記熱媒体は、前記色素増感型太陽電池との間で熱交換を行うことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電集熱ユニット。
【請求項３】
前記太陽光発電集熱ユニットは、前記熱媒体との熱交換によって、６０℃以下に保たれ、かつ、前記熱媒体は、太陽光発電集熱ユニットの外部で、２次熱媒体との間で更に熱交換を行うことを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電集熱ユニット。
【請求項４】
前記色素増感型太陽電池または集熱パネルのいずれか一方は、他方が主に吸収する波長域の太陽光を透過させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の太陽光発電集熱ユニット。
【請求項５】
前記集熱パネルは、太陽光発電集熱ユニットに入射した太陽光のうち赤外線域を主体として吸収し、前記色素増感型太陽電池は前記赤外線域以外の波長域の太陽光を主体として吸収して光電変換を行うことを特徴とする請求項４に記載の太陽光発電集熱ユニット。
【請求項６】
前記色素増感型太陽電池を構成する色素増感型太陽電池の負極を成す多孔質電極膜の厚みは、５ミクロン以上であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の太陽光発電集熱ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、太陽光から集熱および光電変換を行なう太陽光発電集熱ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建造物の屋根等に太陽電池や集熱パネル（太陽熱温水器など）を設置し、太陽光を有効に利用することで、ガスや電力の使用量を削減することが広く行なわれている。従来、こうした太陽光の利用にあたって、太陽光の熱を利用する集熱パネルと、光電変換によって太陽光を電力として利用する太陽電池とが、その構造が互いに全く異なっているために、どちらかを選択的に設置するか、または、両者を並列して設置する必要があった。
【０００３】
しかし、太陽光が良く当たる建造物の屋根などは、その面積が限られているので、これら集熱パネルと太陽電池とを並列して設置できるほど広い屋根等を有する建造物は少ないのが現状である。その一方で、地球環境の維持の面からも、太陽光の熱と光を両方とも効率よく利用することが望まれている。
【０００４】
このような課題に対応するために、シリコン型太陽電池と集熱パネルとをハイブリッドに構成することにより、太陽光の光エネルギー及び熱エネルギーの両方を有効に利用できるようにした太陽光発電集熱ユニットも知られている。例えば、特許文献１には、シリコン型太陽電池の裏面に集熱パネルを設置し、シリコン型太陽電池を熱媒体で冷却すると共に、太陽光の熱を熱媒体と熱交換を行なうことによって回収し、この熱媒体を集熱パイプを介して流通させるハイブリッド型の太陽光発電集熱ユニットが記載されている。
【０００５】
特許文献１に記載されたハイブリッド型の太陽光発電集熱ユニットでは、シリコン型太陽電池の裏面に集熱パイプを敷設し、太陽電池の熱と集熱パイプ内に通流する熱媒体との熱交換を行い、太陽電池を冷却して光電変換効率を上げるとともに、熱媒体を介して太陽光の熱エネルギーを取り出す構成とされている。更に、太陽電池の上面にも、光を透過可能な形態で熱媒体を流通させ、太陽光の熱エネルギーを取り出す構成が記載されている。
【特許文献１】特開昭５６−６４４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、シリコン型太陽電池は、その表面が光沢に富み、光の反射率が高いために、熱を吸収する特性に乏しく、太陽光の長波長側の光吸収特性が良くないという欠点があった。つまり、シリコン型太陽電池自体が赤外線（熱線）領域の吸収性能が低いために、その裏面に配された熱媒体に赤外線領域の熱量を伝達できず、熱媒体から太陽光の熱エネルギーを取り出す効率が極端に悪いという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、集熱効率と光電変換効率とを共に高く保つことができ、少ない面積で設置が可能な太陽光発電集熱ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために鋭意研究した結果、本発明では太陽光を長波長域まで吸収する色素増感型太陽電池を用いることで、太陽電池の熱吸収性能を改善することができ、ハイブリッドパネルとしての集熱特性を改善できることを見出した。
即ち、本発明の太陽光発電集熱ユニットは、太陽光から光電変換によって電力を取り出す色素増感型太陽電池と、この色素増感型太陽電池に重ねて配され、太陽光の熱エネルギーによって熱媒体を加熱する集熱パネルとを備えたことを特徴とする。
【０００９】
前記熱媒体は、前記色素増感型太陽電池との間で熱交換を行うのが好ましい。前記太陽光発電集熱ユニットは、前記熱媒体との熱交換によって、６０℃以下に保たれ、かつ、前記熱媒体は、太陽光発電集熱ユニットの外部で、２次熱媒体との間で更に熱交換を行う構成が好ましい。
【００１０】
前記色素増感型太陽電池または集熱パネルのいずれか一方は、他方が主に吸収する波長域の太陽光を透過させるのが好ましい。前記集熱パネルは、太陽光発電集熱ユニットに入射した太陽光のうち赤外線域を主体として吸収し、前記色素増感型太陽電池は前記赤外線域以外の波長域の太陽光を主体として吸収して光電変換を行うのが好ましい。前記色素増感型太陽電池を構成する色素増感型太陽電池の負極を成す多孔質電極膜の厚みは、５ミクロン以上であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、太陽光に含まれる赤外線域（熱線）の光によって集熱パネルに流れる熱媒体を加熱し、主に紫外線域の光によって色素増感型太陽電池で光電変換により発電を行う。これにより、太陽光を幅広い波長域に渡って、有効に利用でき、熱、および電力を取り出すことができる。
【００１２】
また、色素増感型太陽電池に集熱パネルを重ねて太陽光発電集熱ユニットを形成することによって、集熱パネルを流れる熱媒体に色素増感型太陽電池の熱を吸収させ、色素増感型太陽電池を冷却することができる。色素増感型太陽電池は、高温になると電解液の劣化、蒸発、および発電効率の低下等が生じるが、色素増感型太陽電池に接して集熱パネルを形成することによって、こうした電解液の温度上昇を防止して、発電効率を良好に維持するとともに、色素増感型太陽電池の劣化を防止することができる。
【００１３】
さらに、色素増感型太陽電池に重ねて集熱パネルを形成することによって、色素増感型太陽電池と集熱パネルとを個別に並列して設置した場合と比較して、半分以下の設置面積で済み、建造物の限られた面積の屋根等を有効に利用して、太陽光から熱および電力を効率よく得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る太陽光発電集熱ユニットの一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１５】
図１は、本発明の太陽光発電集熱ユニットの基本構成を模式的に示す斜視図である。また、図２は、図１に示す太陽光発電集熱ユニットのＡ−Ａ線における断面図である。本発明の太陽光発電集熱ユニット（以下、ハイブリッドパネルと称する）１０は、色素増感型太陽電池１１と、この色素増感型太陽電池１１に重ねて設けられる集熱パネル１２とから構成されている。このハイブリッドパネル１０は、集熱パネル１２の上面１２ａから太陽光が入射する。
【００１６】
［集熱パネル］
集熱パネル１２は、光透過性の透明な枠体１３の中に、透明ないし有色の媒体パイプ１４が、例えば蛇腹状に配管されている。そして、この媒体パイプ１４の中には、熱媒体（熱媒体）１５が流され、太陽光に含まれる赤外線（熱線）および色素増感型太陽電池１１の熱との間で熱交換が行なわれる。
【００１７】
媒体パイプ１４は、例えば、熱可塑性樹脂を用いても良く、例えばABS樹脂、PP（ポリプロピレン）、PE（ポリエチレン）、PS（ポリスチレン）、PMMA（アクリル）、PET（ポリエチレンテレフタレート）、PPE（ポリフェニレンエーテル） 、PA（ナイロン／ポリアミド）、PC（ポリカーボネイト）、POM（ポリアセタール）、PBT（ポリブチレンテレフタレート）、PPS（ポリフェニレンサルファイド）、PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などから形成されていれば良い。媒体パイプ１４は、太陽光に含まれる赤外線（熱線）を効率よく吸収する色、例えば黒色に着色されていてもよく、また、下層に配された色素増感型太陽電池１１に効率よく太陽光が届くように、透明であってもよい。媒体パイプ１４が着色されている場合には、互いに隣接する媒体パイプ１４どうしの間隔を広げて、媒体パイプ１４どうしの間から太陽光が色素増感型太陽電池１１に向けて十分に照射されるようにすればよい。
【００１８】
媒体パイプ１４に流される熱媒体１５は、後ほど詳述する色素増感型太陽電池１１の光電変換において、入射する太陽光のうち紫外線領域の光を利用するため、熱媒体１５を色素増感型太陽電池１１の受光面に流す場合には、紫外線に対して吸収性の少ないものを用いるのが好ましい。
【００１９】
熱媒体１５として好ましい材料を列記すれば、例えば、水、エタノール、メタノール、プロパノール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール等低分子アルコールやジメチルエーテル、メチルエチルエーテル、ジエチルエーテル等の低分子エーテル等、代替フロンが挙げられる。太陽光に含まれる赤外線の吸収や、色素増感型太陽電池１１を冷却するにあたって、熱媒体１５は特に液体である必要はなく、液体の温度変化による熱の吸収でも良いが、沸点の低い液体を用いて気化熱などの相変化に基づいて熱の吸収を行い、外部に別途設けられる熱交換器にて熱媒体１５を構成する液体、もしくは気体から熱を回収しても良い。
【００２０】
ハイブリッドパネル１０を屋外に設置する際に、寒冷地等で熱媒体１５の凍結を防ぐために、熱媒体に無機塩や有機塩を添加して凝固点を下げることも可能である。また、熱媒体１５が循環する系内に金属管が使用される箇所がある場合、防錆効果のある有機系材料として、例えば飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸を用いるのが好ましい。飽和脂肪酸としては、例えば、カプリル酸、カプロン酸、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸が好ましく挙げられる。また、不飽和脂肪酸としては、例えば、オレイン酸、リノール酸、リノレイン酸が好ましく挙げられる。さらに、グルコースやグルコースを構成単位とする多糖類グルカンとしてオリゴ糖や多糖類を用いるのも好ましく、例えばセルロースやブドウ糖が挙げられる。一方、無機材料で防錆効果のある添加剤としては、ヒドラジン、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム等リン酸塩が挙げられる。
【００２１】
なお、ハイブリッドパネル１０の構成が、集熱パネル１２の下面側に色素増感型太陽電池１１が配される場合には、太陽光に含まれる紫外線領域の光を色素増感型太陽電池１１まで十分に到達させるために、熱媒体１５は、紫外線吸収率が１０パーセント以下の材料を用いることが望ましい。
【００２２】
［色素増感型太陽電池］
色素増感型太陽電池１１は、正極２１および負極２２を対面させ、側縁部分を封止材２３によって封止したものである。負極２２は、支持基板２４の一面に多孔質層２５を形成したものである。また、正極２１は、支持基板２６の一面に電極層２７を形成したものである。そして、多孔質層２５に色素を吸着させると共に、対向する正極２１と負極２２との間に電解液を満たした構成となっている。
【００２３】
この色素増感型太陽電池１１は、光電変換には寄与しない波長域、例えば赤外線域を熱として集熱パネル１２に吸収させることが望ましい。このため、色素増感型太陽電池１１の多孔質層２５に吸着させる色素としては、吸収スペクトルの範囲が広い方が良く、また色素増感型太陽電池１１からの反射光や透過光を抑制させることが望ましい。
【００２４】
こうした色素増感型太陽電池１１の背面側の透過光を抑制させるために、色素増感型太陽電池１１の背面に金属板等の反射板２９を形成しても良い。あるいは、色素増感型太陽電池１１の正極２１を成す支持基板２５を金属基板とし、全波長域での透過を減らしてもよい。
【００２５】
更には、色素増感型太陽電池１１からの反射光を減らすために、熱媒体１５が直接、色素増感型太陽電池１１の受光面１１ａで接触している場合には、熱媒体１５と受光面１１ａの支持基板２５との屈折率差をなくし、境界部での反射を抑制するのが好ましい。熱媒体１５が間接的に流路形成物を通して接触している場合には、流路形成物と受光面１１ａの支持基板２５との屈折率差をなくし、境界部での反射を抑制するのが好ましい。
【００２６】
また、色素増感型太陽電池１１の内部からの戻り光がないように、色素増感型太陽電池１１の負極２２を成す多孔質層２５の色素吸着の金属酸化物層の膜厚を増やすか、色素の吸収波長範囲が広いものを用いて光の吸収特性を改善することが好ましく、例えば色素としてブラックダイ、Ｎ３等が好ましく挙げられる。また、正極２１の電極層２７としてカーボン系の材料にＰｔを担持させたものを用いれば、色素増感型太陽電池１１の長波長域の吸収特性を改善することが可能である。色素増感型太陽電池１１の光吸収性能を上げ、吸熱体としての特性を上げるためには、負極２２の多孔質層２５の厚みを少なくとも１μｍ以上、好ましくは５μｍ以上にすることか好ましい。
【００２７】
上述したような色素増感型太陽電池１１の構成によって、色素増感型太陽電池１１の受光部１１ａからの光反射率が、波長２００ｎｍから８００ｎｍにおいて入射光（太陽光）の１０％以下であることが好ましい。また、色素増感型太陽電池１１の光吸収率が波長８００ｎｍから１２００ｎｍにおいて入射光の３０％以上であることが好ましい。
【００２８】
色素増感型太陽電池１１の負極２２を成す支持基板２４としては、透明性の高いものが好ましく、例えば、ガラス系材料としてソーダライムガラスや石英基板、鉛ガラス、プラスチック系材料としてポリカーボネイトやアクリル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、スチロール樹脂、ＡＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、テトラアセチルセルロース、ポリフェニルスルファイド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、フェノキシ樹脂等のプラスチック基板が挙げられる。
【００２９】
こうした支持基板２４にスクリーン印刷法、スプレー法、スパッター法、ＭＯＣＶＤ法等により、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）、酸素欠損の酸化亜鉛、ＩＴＯ等を成膜し、シート抵抗として大きくとも１００Ω以下、好ましくは３０Ω以下にしたものを作製する。これらの厚みとしては少なくとも０．１μｍ以上が好ましい。
【００３０】
支持基板２４の上に形成する多孔質層２５は、例えば金属酸化物の半導体から構成されていれば良い。多孔質層２５の形成方法としては、ドクターブレード、ダイコーター、スクリーン印刷、スプレー印刷、グラビア印刷、スピンコート法などの各種印刷法を用いればよい。これらの印刷方法に応じて、用いるスラリーやペーストの粘度を変える必要がある。このスラリーやペーストとしては、アナターゼ型結晶構造の酸化チタン粉にルチル型結晶構造の酸化チタン粉、また、その他、酸化珪素や酸化亜鉛等の金属酸化物、場合によっては添加した粉末にセルロース系やポリビニルアルコール系等のバインダー樹脂を、粉末に対して１〜１０重量％程度含ませ、溶媒としてアルコール、または水等を用いて混練し、粘度を１〜１０００ｃＰａ・ｓの範囲になるように溶媒量で制御する。
【００３１】
支持基板２４の上に塗布した膜は、乾燥後の厚みが１μｍ以上、好ましくは５〜３０μｍ程度に成膜する。この後、ソーダライムガラス基板の場合には、これを３５０〜５５０℃にて焼成し、酸化チタンを含んだ多孔質層２５を形成する。支持基板２４がプラスチックフィルムの場合には、チタンのアルコキシド、例えばテトラエトキシチタン（Ｔｉ（Ｃ２Ｈ５Ｏ）４  ）をエタノールに溶解し、これを吹き付けて１００℃程度で乾燥することにより酸化チタンからなる多孔質層２５を形成しても良い。
【００３２】
また、チタンのアルコキシドを希釈したアルコール溶液に水を加えて作製したゾル溶液を用いて、スプレー法により塗布し１００℃程度で乾燥して多孔質層２５を形成しても良い。また、有機金属チタンを予めペーストやスラリーに混ぜておき、スクリーン印刷法、またはスプレー法により塗布して１００℃程度で乾燥して多孔質層２５を形成しても良い。
【００３３】
多孔質層２５に用いる酸化チタン粉としては、アナターゼ型結晶構造のものであり、直径５〜４００ｎｍであり、好ましく１０〜１００ｎｍである。この酸化チタン粉にルチル型結晶構造の酸化チタン粉を含ませる、またはアナターゼ型結晶構造の酸化チタンに部分的にルチル型結晶構造のものや他の結晶相を含んだものであっても良い。
【００３４】
この多孔質層２５の中に酸化亜鉛や酸化マグネシウム、酸化珪素、酸化アルミニウム等の酸化物を粒子サイズとして０．２から５μｍにして混ぜることにより透過光の乱反射成分として光電変換効率を改善させることも可能である。また、酸化チタンを含んだ多孔質層２５の上に、透過光の乱反射成分として粒子サイズが０．２〜５μｍの酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化珪素、あるいは酸化アルミニウム等を積層させてもよい。
【００３５】
多孔質層２５の空隙量としては、触針式の膜厚計で厚みを測定し、２０℃で水を含浸させて乾燥後の重量変化から測定した多孔質層の空隙率として、２０〜８０パーセントが好ましい。
【００３６】
また、多孔質層２５には色素を吸着させる必要があり、色素を吸着させる前後に逆電子移動用に、例えばケトン系、カルボン酸系、エーテル系等や金属アルコキシド、金属錯体、金属塩等を用いて、酸化チタンの表面に高い抵抗膜や吸着層を５ｎｍ以下で形成することにより、光電変換効率を改善することが可能である。
【００３７】
支持基板２４として、耐熱性が低い樹脂基板、例えば、ＰＣ，ＰＥ，ＰＶＣやテフロン（登録商標）系フィルムを用いる場合は、スパッター法や蒸着法、ＣＶＤ法等の成膜法により、例えばＰＣ基板の上に導電膜を形成する。この際、樹脂基板に成膜する導電膜にピンホールが発生すると、電解液の溶媒により樹脂基板が膨潤や溶解して導電膜の剥離を生じさせるためにクリーンルーム中にて成膜するのが好ましい。
【００３８】
また、導電膜の形成方法の中でも、管理や量産性の面から、通常はスパッター法が良く、チャンバー中で連続スパッターによりフィルムの成膜が望ましい。導電膜の成膜材料としてはＩＴＯが成膜環境の影響を受けにくいために管理がしやすい。また、酸化亜鉛や酸化錫の場合でもｎ型やｐ型にするためのドープがしやすいために、特にＩＴＯに限定するものではない。
【００３９】
このような成膜プロセスにより、導電膜を構成するフィルムのシート抵抗が最大でも１００Ω以下になるように導電性を持たせる。そして、この透明導電膜の上に、チタンのアルコキシドや金属塩、またはチタンのゾル液をアナターゼ型結晶構造の酸化チタン粉と混ぜて塗布し、例えば１００℃程度で乾燥して多孔質の金属酸化物からなる多孔質層２５を形成する。この時の温度は１００℃に限定されず、フィルム材質の耐熱温度以下で行う。この際、金属アルコキシドやチタンゾル液を用いて、アナターゼ型結晶構造の酸化チタン粉を混ぜてスクリーン印刷法かスプレー法にて塗布し、室温から５０℃程度でゲル化反応により固定化することにより、支持基板２４の熱膨張による多孔質層２５の剥離や、支持基板２４への熱ダメージを減らすことができる。
【００４０】
ＰＣ，ＰＥ，ＰＶＣやテフロン（登録商標）系フィルムを用いて色素増感型太陽電池１１を作製する場合に、多孔質層２５の下地に透明導電膜を形成するが、更にこの下地としてフィルム表面に緻密な膜を作りやすくすることや、酸素や水分に対するバリヤー性を高めるために酸化アルミニウムや酸化珪素等を成膜することも耐久性の改善において効果がある。また、対極の正極２１においても同様に適用できる。例えば正極２１では、ＰＣフィルム上に酸素や水分に対するバリヤー膜を形成して、この上に透明導電膜を形成し、更にスパッター法等によりＰｔを１０ｎｍ以上に成膜した電極層２７を用いる。
【００４１】
酸化チタンからなる多孔質層２５に吸着させる色素としては、例えばルテニウムビピリジン系色素、アゾ系色素、キノン系色素、キノンイミン系色素、キナクリドン系色素、スクアリリウム系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、トリフェニルメタン系色素、キサンテン系色素、ポリフィリン系色素、フタロシアニン系色素、ベリレン系色素、インジゴ系色素、ナフタロシアニン系色素、クマリン系色素などが挙げられる。
【００４２】
酸化チタンからなる多孔質層２５に色素を吸着させる方法としては、例えば、支持基板２４上に形成された多孔質層２５を、色素を溶解した溶液（色素吸着用溶液）に浸漬する方法が挙げられる。色素を溶解させる溶剤としては、色素を溶解するものであればよく、具体的には、エタノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトニトリルなどの窒素化合物類、クロロホルムなどのハロゲン化脂肪族炭化水素、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼンなどの芳香族炭化水素、酢酸エチルなどのエステル類が挙げられる。
【００４３】
これらの溶剤は２種類以上を混合して用いることもできる。溶液中の色素濃度は、使用する色素および溶剤の種類により適宜調整することができるが、吸着機能を向上させるためにはできるだけ高濃度である方が好ましいが、高濃度であると多孔質層２５を構成する酸化チタン表面に過剰に吸着した層が形成されるので、低濃度が好ましく３×１０−４モル／リットル以上であればよい。
【００４４】
正極２１と負極２２との間に満たされる電解液の酸化還元対としては、Ｉ３−／Ｉ−  系の電解質、Ｂｒ３−／Ｂｒ−系の電解質などのレドックス電解質等が挙げられるが、酸化還元対を構成する酸化体がＩ３−であり、かつ、前記酸化還元対を構成する還元体がＩ−  であるＩ３−／Ｉ−  系の電解質が好ましく、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣｓＩ、ＣａＩ２ などの金属ヨウ化物、およびテトラアルキルアンモニウムヨーダイド、ピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイドなど４級アンモニウム化合物のヨウ素塩などのヨウ化物と、Ｉ２ との組み合わせが挙げられる。このような電解質において、ヨウ素系レドックス溶液からなる電解質が用いられる場合には、正極側は白金又は導電性炭素材料からなること、及び、触媒粒子が白金又は導電性炭素材料からなることが好ましい
【００４５】
電解質の溶剤としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのカーボネート化合物；３−メチル−２−オキサゾリジノンなどの複素環化合物；ジオキサン、ジエチルエーテルなどのエーテル化合物；エチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエーテル、エチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテルなどのエーテル類；メタノール、エタノールなどのアルコール類；エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリンなどの多価アルコール類；アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル化合物；ジメチルスルフォキシド、スルフォランなど非プロトン極性物質などが挙げられる。
【００４６】
電解質の濃度は、電解質や溶剤の種類などにより適宜設定すればよく、例えば、０．０１〜１．５モル／リットル、好ましくは０．０１〜０．７モル／リットルである。具体的な電解液の一例としては、リチウムアイオダイド０．０６モル／リットル、ヨウ素０．０６モル／リットル、ターシャルブチルピリジン０．３モル／リットルの濃度となるようにそれぞれをアセトニトリルに溶解させたものが挙げられる。
【００４７】
正極２１を構成する支持基板２６と負極２２を構成する支持基板２４とを封止材２３によって接合する方法としては、例えば、色素を吸着させた酸化チタンからなる多孔質層２５を形成した支持基板２４と、透明導電膜に白金を担持させた電極層２７を備えた支持基板２６を対面させ、アイオノマー樹脂、例えばハイミラン（商品名）等の有機材料を用いて支持基板２４と支持基板２６とを熱融着させて封止固定し、更に外周部をガスバリヤー性のある材料で封止する方法が挙げられる。封止材２３の接合部分をブチルゴムや弗素樹脂、シリコン樹脂等からなるパッキンを用いて、加圧して固定化することでも同様な効果が得られる。
【００４８】
以上、詳細に説明したような構成の太陽光発電集熱ユニット（ハイブリッドパネル）１０によれば、太陽光Ｎに含まれる赤外線域（熱線）の光によって集熱パネル１２を流れる熱媒体１５を加熱し、主に紫外線域の光Ｕによって色素増感型太陽電池１１で光電変換により発電を行う。これにより、太陽光を幅広い波長域に渡って、有効に利用でき、熱、および電力を取り出すことができる。
【００４９】
また、色素増感型太陽電池１１に重ねて集熱パネル１２を形成することによって、集熱パネル１２を流れる熱媒体１５に色素増感型太陽電池１１の熱を吸収させ、色素増感型太陽電池１１を、例えば６０℃以下になるように冷却することができる。色素増感型太陽電池１１は、高温になると電解液の劣化、蒸発、および発電効率の低下等が生じるが、色素増感型太陽電池１１に接して集熱パネル１２を形成することによって、こうした電解液の温度上昇を防止して、発電効率を良好に維持するとともに、色素増感型太陽電池１１の劣化を防止することができる。
【００５０】
さらに、色素増感型太陽電池１１に重ねて集熱パネル１２を形成することによって、色素増感型太陽電池と集熱パネルとを個別に並列して設置した場合と比較して、半分以下の設置面積で済み、建造物の限られた面積の屋根等を有効に利用して、太陽光から熱および電力を効率よく得ることができる。
【００５１】
以下、本発明の太陽光発電集熱ユニット（ハイブリッドパネル）の様々な実施形態を例示する。図３に示すハイブリッドパネル３１のように、集熱パネル３２の上に重ねて色素増感型太陽電池３３を設置し、色素増感型太陽電池３３を裏面側から集熱パネル３１によって冷却しつつ、色素増感型太陽電池３２を透過した赤外線によって集熱パネル３１を加熱してもよい。また、図４に示すハイブリッドパネル３５のように、色素増感型太陽電池３６を挟んで上下それぞれに集熱パネル３７を重ねて設置し、色素増感型太陽電池３６の冷却能力を一層高めるとともに、熱の取り出しをより効率的に行なえる構成であっても良い。
【００５２】
集熱パネルの構成例としては、図５に示すように、集熱パネル４１の枠体４２の面に沿って、一方の側面から他方の側面に向けて蛇腹状に媒体パイプ４３を配管したり、図６に示すように、集熱パネル４５の枠体４６の面に沿って、複数に枝分かれした柵状に媒体パイプ４７を配管し、傾斜させて配置した際に全体的に上から下、あるいは下から上に向けて熱媒体が流れるようにしてもよい。
【００５３】
他にも、集熱パネルの構成として、集熱パネルの枠体の中に熱媒体を流す媒体パイプなど独立して設けずに、集熱パネルに重ねて設けられる色素増感型太陽電池の支持基板に直接、接するように熱媒体が流される構成であっても良い。例えば、図７に示すように、集熱パネル５１の枠体を構成する上部プレート５２と、色素増感型太陽電池５３の電極を構成する支持基板５４との間で熱媒体５５の流路（媒体パイプ）５６を形成してもよい。また、図８に示すように、集熱パネル６１の枠体を構成する上部プレート６２と下部プレート６３との間で熱媒体６４の流路（媒体パイプ）６５を形成し、下部プレート６３に対して、色素増感型太陽電池６６の支持基板６７が接する構成であってもよい。
【００５４】
集熱パネルの内部を流れる熱媒体は、これを直接利用する形態、即ち、熱媒体として冷水を流し、熱交換によって温水としてそのまま利用する形態であっても良い。また、集熱パネルの内部を流れる熱媒体を一次熱媒体として閉鎖系の流路に流し、この一次熱媒体で吸収した熱を、外部に備えた別な熱交換器において二次熱媒体と熱交換を行なうといった、間接的な利用形態であっても良い。この二次熱媒体としては、熱貯蓄槽に貯めた水などが挙げられる。この際、場合によっては一次熱媒体から熱交換器を通じて水等の二次熱媒体に熱量を放出させるのではなく、建造物の床や壁等に循環式のパイプを敷設して、このパイプに通して床や壁を暖めても良い。熱の回収方法としては、自然回収とポンプを用いた強制回収の二通りがあるが、本発明では限定されるものではない。
【００５５】
ハイブリッドパネルにおける必要強度として、色素増感型太陽電池の受光面が最上面となり、色素増感型太陽電池の背面側に重ねて集熱パネルをする場合は、色素増感型太陽電池の受光面を成す支持基板は、風雨に強く、且つ雹や霰に対する強度、耐光性、光透過性に優れている材料で形成する必要がある。
【００５６】
このような支持基板の材料として、例えば、強度のある無着色のガラスとしてソーダライムガラスが挙げられ、プラスチック系材料としてはポリカーボネイトやアクリル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、スチロール樹脂、ＡＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、テトラアセチルセルロース、ポリフェニルスルファイド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、フェノキシ樹脂等のプラスチック基板が挙げられる。これらのプラスチック基板の表面にハードコート等で被覆することにより、更に傷が付きにくくすることも可能である。色素増感型太陽電池の上に集熱パネルが設置される場合においても、集熱パネルの最上部は、上述したものと同様な素材で構成されるのが好ましい。
【００５７】
遠赤外線の吸収特性の観点からでは、ガラス基板は吸収率が高いために、色素増感型太陽電池の支持基板としてハイブリッドパネルの受光部側の最上面に設置した場合には、最表面のガラス基板での輻射熱や空気への熱拡散による損失が発生する懸念があるので、ガラス基板を用いる場合にはガラス表面に熱伝導率の低いもので被覆することが望ましい。または、最上面の支持基板は、樹脂系の基板を用いて赤外線領域の吸収を減らすことが望ましい。
【００５８】
ハイブリッドパネルに用いられる色素増感型太陽電池は、一つの筺体に形成された大型の色素増感型太陽電池から構成され、これに集熱パネルを重ねた構成であっても良いが、例えば、図９に示すように、一つの筺体７１に多数の小さな色素増感型太陽電池７２を配列し、互いの色素増感型太陽電池７２どうしをリード線７３で接続した構成されても良い。この際、色素増感型太陽電池７２どうしは直並列接続された状態にし、目的の電圧や電流値になるように設定すれば良い。
【００５９】
ハイブリッドパネルを構成する色素増感型太陽電池から出力される電力を用いて、インバーター等に出力して安定化電源として用いても良い。また、コンデンサーや二次電池、もしくは水分解により発生させた水素エネルギーとして保存して、必要に応じて取り出すような構成であっても良い。
【００６０】
以下、更に、本発明の太陽光発電集熱ユニット（ハイブリッドパネル）の構成例を列記する。図１０に示すハイブリッドパネル８０では、集熱パネル８１の上に重ねて色素増感型太陽電池８２を一体的に形成したものであり、色素増感型太陽電池８２が太陽光により暖められて昇温すると、集熱パネル８１を循環する熱媒体によって色素増感型太陽電池８２の温度が高温にならないように構成されている。このように、集熱パネル８１と色素増感型太陽電池８２とを一体的に形成すれば、建造物の屋根などに設置する際の施工が容易である。こうした集熱パネル８１と色素増感型太陽電池８２の一体化は、予め製造工場にて行なっておくのが好ましい。
【００６１】
また、図１１に示すハイブリッドパネル８５では、例えば一般住宅の屋根に敷設する場合に、屋根にハイブリッドパネル８５を固定するための冶具を形成した後、色素増感型太陽電池８６を乗せ、その上に集熱パネル８７を重ねて設置する。この設置状態で一体化したものの周終部に、ＳＵＳやアルミ等の金属からなる枠体８８設けて周縁部分を強化すれば、耐久性に優れ、かつ設置も容易なハイブリッドパネル８５を実現することができる。
【００６２】
図１２に示すハイブリッドパネル９０では、集熱パネル９１は、上部プレート９２と下部プレート９３とを接合した板状の熱コレクタからなり、この上部プレート９２および／または下部プレート９３には、熱媒体を流通させるための溝９４が蛇腹状（メアンダ形状）に形成され、熱媒体の流路を成している。上部プレート９２と下部プレート９３は、例えば透明な強化プラスチック等から形成されている。例えば、下部プレート９３の上面に予め両端開口の蛇腹状の溝を設け、この溝の上面を覆う上部プレート板９３を被せ、両者をその当接部位の箇所で接着又は溶着して一体化すればよい。この場合の熱媒体の流路の入口端９４ａ及び出口端９４ｂは、集熱パネル９１の短辺側であって同一の端面に設けられ、継手を介して熱媒体循環用の配管に連結可能となっている。
【００６３】
図１２に示すハイブリッドパネル９０を組み立てる際には、色素増感型太陽電池９５の上に集熱パネル９１を重ねて設置し、この際、集熱パネル９１と色素増感型太陽電池９５の間には空間ができないように密着させる。この後、周縁部分を軟質性ポリウレタンフォーム等の緩衝性封止材で封止し、最後に、縦枠、横枠を組み立てたパネル全体の各辺（周縁端部）に嵌め込んで組み付ければよい。
【００６４】
図１３は、ハイブリッドパネルを一般の住宅に設置した時の概念図である。住宅１０１の屋根１０２にハイブリッドパネル１０３を設置し、地上には貯湯槽１０４や熱媒体を循環させるポンプ１０５などを設置している。この貯湯槽１０４では、ハイブリッドパネル１０３を構成する集熱パネル１０６によって暖められた熱媒体との間で熱交換を行なうことにより、貯留された冷水を温水にして、住宅内の給湯設備や温水床暖房設備に供給するものである。一方、ハイブリッドパネル１０３を構成する色素増感型太陽電池１０７によって得られた電力は、インバーター１０８などを介して住宅内に給電される。
【実施例】
【００６５】
以下、本発明の太陽光発電集熱ユニット（ハイブリッドパネル）のより具体的な構成例と、本発明の効果を検証した検証結果を説明する。
【００６６】
［検証１］
ハイブリッドパネルを構成する色素増感型太陽電池は、支持基板としてソーダライムガラス板に透明導電膜を形成したガラス板（日本板硝子製）を切断して厚み３ｍｍ、１０ｃｍ角にしたガラス板を用いた。このガラス基板において透明導電膜が形成されている面にスクリーン印刷法により酸化チタンペースト（ＳＯＬＡＲＯＮＩＸ  製品名:Ｎａｎｏｘｉｄｅ  ＨＴ）を２０μｍの厚みで塗布した。塗布した膜を４５０℃で１時間焼成した。更にこの上に酸化チタンペースト（ＳＯＬＡＲＯＮＩＸ  製品名:Ｎａｎｏｘｉｄｅ  Ｄ）を２０μｍの厚みで塗布した。塗布した膜を４５０℃で１時間焼成した。もう一枚の正極用のガラス基板の透明導電膜のない裏面にアルミニウムを蒸着法で１μｍ成膜して鏡面加工した。
【００６７】
この後、酸化チタン電極膜を形成したガラス基板をルテニウム錯体系の色素ルテニウム５３５（ＳＯＬＡＲＯＮＩＸ  製品名: ルテニウム５３５）を濃度５×１０−４モル／リットルにしたエタノール溶液に浸漬して８時間保持した。そして無水エタノールに浸漬して過剰の色素を取り除き、１００℃にて乾燥した。前記の電極膜を形成する際にはガラス板の周端部から３ｍｍの部分には酸化チタンペーストが付かないように印刷を行い、このガラス板の周端部には外側から内側に厚み６０μｍのハイミラン（三井デュポンポリケミカル社製のスペーサＳ（商品名：ハイミラン）以下同様）を幅３ｍｍで付着させた。
【００６８】
対極となる導電性膜を形成したガラス基板の一枚には透明導電膜にスパッター法によりＰｔを２００ｎｍ成膜し、ドリルにより直径１ｍｍの穴を二箇所、対角線方向に両端に形成した。この２枚のガラス基板間に１０ｇｆ／ｃｍ２ の荷重を掛けた。この状態において１２０℃でハイミラン（商品名）により熱融着させた。作製したセルにＬｉＩとＩ２ を溶かしたアセトニトリル電解液を注入口より入れて、色素増感型太陽電池の全体に均一になるように注入し、色素増感型太陽電池を作成した。
【００６９】
一方、ハイブリッドパネルを構成する集熱パネルは、図１４に示すように、上部プレート１１１として紫外線透過率の高いアクリル樹脂プレートを用い、厚み２ｍｍの１０ｃｍ角のものを用いた。これに熱媒体の流路１１２を形成した厚み２ｍｍのアクリル樹脂プレートからなる下部プレート１１３を張り合わせた。貼り合わせには瞬間接着剤を用いた。この流路１１２を形成した下部プレート１１３の流路の出入り口に冷却媒体を循環させるためのジョイントを形成し、集熱パネル１１０を作成した。  
【００７０】
作製した集熱パネルを色素増感型太陽電池の受光部側に重ねて、接着面にはエポキシ樹脂系の接着剤を塗布して設置し、冷却媒体の漏洩がないように封止して、ハイブリッドパネルを作成した。このハイブリッドパネルの裏側、色素増感型太陽電池の背面に厚さ１ｃｍの多孔質ウレタンフォームを貼り付け、保温性を持たせた。更にこの上にポリエチレンフィルムを接着剤で取り付けた。このようにして作製したハイブリッドパネルの全体の概略を図１５に示した。このハイブリッドパネルを実施例１とする。
【００７１】
以上のような本発明のハイブリッドパネルに対する、従来の比較例として、色素増感型太陽電池に代えて、多結晶シリコン太陽電池を用いて同様な構成で作製した。このハイブリッドパネルを比較例１とする。そして、受光する部分を同じ面積の１０ｃｍ角になるように遮光して、両者の特性を比較した。集熱パネルに流す冷却媒体としてはエチレングリコール液を用い、熱媒体を２０ｃｃに固定し、マイクロポンプにより５ｃｃ／ｍｉｎの流速で循環させた。循環には発泡スチロールに穴を開けた部分に５０ｃｃの蓋付きサンプル瓶を用い、サンプル瓶の中に温度センサーを入れ、またシリコンチューブを用いてマイクロポンプを経由させて集熱パネルの熱媒体の出入り口に繋ぎ、熱媒体を循環させた。そして、光電変換効率、および熱媒体の温度上昇について測定を行った。
【００７２】
測定にあたっては、実施例１および比較例１のハイブリッドパネルにおける色素増感型太陽電池の短絡電流密度（Ｊｓｃ）、開放電圧（Ｖｏｃ）、フィルファクタ（Ｆ．Ｆ．）、及びエネルギー変換効率（η（％））を測定した。なお、色素増感型太陽電池のエネルギー変換効率（η（％））は、下記の式（Ａ）で表される。ここで、式（Ａ）中、Ｐ０は入射光強度［ｍＷｃｍ−２］、Ｖｏｃは開放電圧［Ｖ］、Ｊｓｃは短絡電流密度［ｍＡ・ｃｍ−２］、Ｆ．Ｆ．は曲線因子（Ｆｉｌｌｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒ）を示す。
η＝１００×（Ｖｏｃ×Ｊｓｃ×Ｆ．Ｆ．）／Ｐ０…式（Ａ）
【００７３】
電池特性評価試験は、ソーラーシミュレータ（山下電装製、商品名；「ＹＳ−１００Ｈ型」）を用い、ＡＭフィルター（ＡＭ１．５）を通したキセノンランプ光源からの疑似太陽光の照射条件を、１００ｍＷ／ｃｍ２ とする（いわゆる「１Ｓｕｎ」の照射条件）測定条件の下で行った。光電変換効率の結果を表１に示す。また、５時間後の熱媒体の液温の変化を測定した結果を表２に示す。
【００７４】
【表１】
2008151490.tif 000003
【００７５】
【表２】
2008151490.tif 000004
【００７６】
この結果から、色素増感型太陽電池を用いた実施例１の光電変換効率は、ややシリコン型太陽電池を用いた比較例１に比べて小さいが、一方で液温の上昇量は大きく、シリコン型太陽電池を用いた比較例１のものに比べて良いことが分かった。したがって、ハイブリッドパネルとして用いた場合には、色素増感型太陽電池の上に集熱パネルを重ねた構成の実施例１のほうが、より集熱特性が向上することが分かった。
【００７７】
［検証２］
次に、図１６に示すように、実施例１における色素増感型太陽電池と集熱パネルとの積層順番を逆にした構成、即ち、集熱パネルの上に色素増感型太陽電池を重ねて設け、実施例２とした。また、この実施例２の色素増感型太陽電池に代えて、多結晶シリコン太陽電池を用いて同様な構成を比較例２とした。この実施例２および比較例２の光電変換効率、および熱媒体の温度上昇について測定を行った。測定の条件は上述した実施例１と同一とした。この実施例２および比較例２における光電変換効率の結果を表３に示す。また、５時間後の熱媒体の液温の変化を測定した結果を表４に示す。
【００７８】
【表３】
2008151490.tif 000005
【００７９】
【表４】
2008151490.tif 000006
【００８０】
この結果から、色素増感型太陽電池を用いた実施例２の光電変換効率は、ややシリコン型太陽電池を用いた比較例２に比べて小さいが、一方で液温の上昇量は大きく、シリコン型太陽電池を用いた比較例２のものに比べて良いことが分かった。したがって、ハイブリッドパネルとして用いた場合には、集熱パネルの上に色素増感型太陽電池を重ねた構成の実施例２のほうが、より集熱特性が向上することが分かった。
【００８１】
［検証３］
実施例１において、集熱パネルの下部プレートの表面にカーボン１０重量％入れたエポキシ系接着剤を厚さ１０μｍ程度に塗布して硬化させた。この際、色素増感型太陽電池の正極側となるＰｔを担持したガラス基板にはアルミニウムの蒸着は行わず、透過光は集熱パネル側で吸収するようにした。この集熱パネルを色素増感型太陽電池の背面に設置し、実施例３とした。また、この実施３の色素増感型太陽電池に代えて、多結晶シリコン太陽電池を用いて同様な構成を比較例３とした。この実施例３および比較例３の光電変換効率、および熱媒体の温度上昇について測定を行った。測定の条件は上述した実施例１と同一とした。この実施例３および比較例３における光電変換効率の結果を表４に示す。また、５時間後の熱媒体の液温の変化を測定した結果を表６に示す。
【００８２】
【表５】
2008151490.tif 000007
【００８３】
【表６】
2008151490.tif 000008
【００８４】
この結果から、色素増感型太陽電池を用いた実施例３の光電変換効率は、ややシリコン型太陽電池を用いた比較例３に比べて小さいが、一方で液温の上昇量は大きく、シリコン型太陽電池を用いた比較例３のものに比べて良いことが分かった。また、色素増感型太陽電池の背面に設置した集熱パネルに光吸収性の膜を形成することにより、集熱性が改善されることが判明した。
【００８５】
［検証４］
ハイブリッドパネルを構成する色素増感型太陽電池は、支持基板としてソーダライムガラス板に透明導電膜を形成したガラス板（日本板硝子製）を切断して厚み３ｍｍ、１０ｃｍ角にしたガラス板を用いた。このガラス基板において透明導電膜が形成されている面にスクリーン印刷法により酸化チタンペースト（ＳＯＬＡＲＯＮＩＸ  製品名:Ｎａｎｏｘｉｄｅ  ＨＴ）を５μｍの厚みで塗布した。塗布した膜を４５０℃、１時間焼成した。更にこの上に酸化チタンペースト（ＳＯＬＡＲＯＮＩＸ  製品名:Ｎａｎｏｘｉｄｅ  Ｄ）を適宜塗布した。この際の厚みを段階的に１．２μｍ、３．２μｍ、５．４μｍ、８．２μｍ、１５．３μｍ、１９．５μｍとして、実施例４〜９とした。そして、色素吸着の電極膜の厚みにより光の吸収率を変えて集熱効果を調べた。
【００８６】
この酸化チタンペースト（ＳＯＬＡＲＯＮＩＸ  製品名:Ｎａｎｏｘｉｄｅ  Ｄ）を塗布した膜を４５０℃、１時間焼成した。更にこの上に平均粒径２００ｎｍの酸化珪素と酸化珪素のゲルを等量で混ぜた粉をペースト化して塗布して１０μｍの厚みにして、４５０℃、１時間焼成した。この後、有機色素（ケミクレア  製品名:Ｄ１２０）を濃度５×１０−４モル／リットルにしたエタノール溶液に浸漬して８時間保持した。そして無水エタノールに浸漬して過剰の色素を取り除き、１００℃にて乾燥した。この電極膜を形成する際にはガラス板の周端部から３ｍｍの部分には酸化チタンペーストが付かないように印刷を行い、このガラス板の周端部には外側から内側に厚み６０μｍのハイミラン（三井デュポンポリケミカル社製のスペーサＳ（商品名：ハイミラン））を幅３ｍｍで付着させた。
【００８７】
対極となる導電性膜を形成したガラス基板の一枚には、透明導電膜にスパッター法によりＰｔを５０ｎｍ成膜し、ドリルにより直径１ｍｍの穴を４箇所、各角に形成した。この二枚のガラス基板間に１０ｇｆ／ｃｍ２ の荷重を掛けた。この状態において１２０℃でハイミラン（商品名）により熱融着させた。作製したセルにＬｉＩとＩ２ を溶かしたアセトニトリル電解液を注入口より入れて、色素増感型太陽電池の全体に均一になるように注入し、色素増感型太陽電池を作成した。
【００８８】
一方、ハイブリッドパネルを構成する集熱パネルは、図１４に示すように、上部プレート１１１として紫外線透過率の高いアクリル樹脂プレートを用い、厚み２ｍｍの１０ｃｍ角のものを用いた。これに熱媒体の流路１１２を形成した厚み２ｍｍのアクリル樹脂プレートからなる下部プレート１１３を張り合わせた。貼り合わせには瞬間接着剤を用いた。この流路１１２を形成した下部プレート１１３の流路の出入り口に冷却媒体を循環させるためのジョイントを形成し、集熱パネル１１０を作成した。
【００８９】
作製した集熱パネルを色素増感型太陽電池の受光部側に重ねて、接着面にはエポキシ樹脂系の接着剤を塗布して設置し、冷却媒体の漏洩がないように封止した。この作製したハイブリッドパネルの裏側、色素増感型太陽電池の背面に厚さ１ｃｍの多孔質ウレタンフォームを貼り付け、保温性を持たせた。更にこの上にポリエチレンフィルムを接着剤で取り付けた。このようにして作製したハイブリッドパネルの全体の概略を図１７に示す。
【００９０】
集熱パネルに流す冷却媒体としてはエチレングリコール液を用い、熱媒体を２０ｃｃに固定し、マイクロポンプにより５ｃｃ／ｍｉｎの流速で循環させた。循環には発泡スチロールに穴を開けた部分に５０ｃｃの蓋付きサンプル瓶を用い、サンプル瓶の中に温度センサーを入れ、またシリコンチューブを用いてマイクロポンプを経由させて集熱パネルの熱媒体の出入り口に繋ぎ、熱媒体を循環させた。そして、光電変換効率、および熱媒体の温度上昇について測定を行った。
【００９１】
電池特性評価試験は、ソーラーシミュレータ（山下電装製、商品名；「ＹＳ−１００Ｈ型」）を用い、ＡＭフィルター（ＡＭ１．５）を通したキセノンランプ光源からの疑似太陽光の照射条件を、１００ｍＷ／ｃｍ２ とする（いわゆる「１Ｓｕｎ」の照射条件）測定条件の下で行った。酸化チタン膜厚を段階的に変えた実施例４〜９における光電変換効率の結果を表７に示す。また、５時間後の熱媒体の液温の変化を測定した結果を表８に示す。
【００９２】
【表７】
2008151490.tif 000009
【００９３】
【表８】
2008151490.tif 000010
【００９４】
この結果から、色素増感型太陽電池の光電変換効率は光吸収性の多孔質電極膜の膜厚を変えることにより改善されることが分かり、且つ膜厚を厚くするほど光吸収性が改善されて集熱効果も改善されることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の太陽光発電集熱ユニット（ハイブリッドパネル）を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】本発明のハイブリッドパネルの他の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明のハイブリッドパネルの他の実施形態を示す断面図である。
【図５】集熱パネルの構成例を示す斜視図である。
【図６】集熱パネルの構成例を示す斜視図である。
【図７】本発明のハイブリッドパネルの他の実施形態を示す断面図である。
【図８】本発明のハイブリッドパネルの他の実施形態を示す断面図である。
【図９】本発明のハイブリッドパネルの他の実施形態を示す平面図である。
【図１０】本発明のハイブリッドパネルの他の実施形態を示す斜視図である。
【図１１】本発明のハイブリッドパネルの他の実施形態を示す斜視図である。
【図１２】本発明のハイブリッドパネルの他の実施形態を示す要部破断斜視図である。
【図１３】本発明のハイブリッドパネルの設置例を模式的に示す模式図である。
【図１４】集熱パネルの構成例を示す断面図である。
【図１５】本発明のハイブリッドパネルの他の実施形態を示す斜視図である。
【図１６】本発明のハイブリッドパネルの他の実施形態を示す斜視図である。
【図１７】本発明のハイブリッドパネルの他の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００９６】
１０  太陽光発電集熱ユニット（ハイブリッドパネル）、１１  色素増感型太陽電池、１２  集熱パネル、１５  熱媒体。
【図１】
2008151490.tif 000011
【図２】
2008151490.tif 000012
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2008151490.tif 000026
【図１７】
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