(57)【要約】【課題】紫外光や赤外光を低減させつつ、ある程度の可視光を透過できる色素増感型太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】透明なガラス基板１１ａ上に透明電極（負極）１２ａを形成した基板材に半導体として酸化チタン粒子２１を多孔質状に形成し、該酸化チタン粒子２１の表面に後述するＡ〜Ｃのタイプの増感色素２２を吸着させたものを入射光側の電極（負極）材として用いる一方、反入射光側のガラス基板１１ｂにも入射光側と同様の透明電極（正極）１２ｂを形成して対向電極（正極）として貼り合せ、内部に電解液３１を充填した後、封止剤４１により封止する。【選択図】      図１
2005149814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に透明電極膜が形成された第１の透明基板と、前記第１の透明基板と対極をなし内面に透明電極膜と増感色素を吸着した半導体とが順次形成された第２の透明基板とを有し、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板との間に電解液が封入されてなる太陽電池モジュールであって、前記増感色素が、可視光よりも長波長側で大きな吸収ピークを持つ金属錯体色素を用いたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記可視光よりも長波長側で大きな吸収ピークを持つ金属錯体色素の代わりに、可視光よりも短波長側で大きな吸収ピークを持つ金属錯体色素を用いたことを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記可視光よりも長波長側で大きな吸収ピークを持つ金属錯体色素の代わりに、可視光よりも長波長側と短波長側の双方で大きな吸収ピークを持つ金属錯体色素を用いたことを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記可視光よりも長波長側で大きな吸収ピークを持つ金属錯体色素に加えて、可視光よりも短波長側で大きな吸収ピークを持つ金属錯体色素を用いたことを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記金属錯体色素の可視光領域の光透過率が５〜８５％の範囲にあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の太陽電池モジュールを用いたことを特徴とする採光用窓。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の太陽電池モジュールを用いたことを特徴とする筐体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性を有すると共に、赤外線、紫外線の遮蔽機能を有する太陽電池モジュール、及びこれを利用した採光用窓、筐体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の色素増感型太陽電池モジュールの構造例を図５に示す。この色素増感型太陽電池モジュールは、ガラス基板１１ａ上に透明電極（負極）１２を形成した基板材に酸化チタン粒子２１を多孔質状に形成し、酸化チタン粒子２１の表面にルテニウム錯体などからなる色素２５を吸着させたものを入射光側の電極材として用い、反入射光側には白金などの金属電極（正極）１３を付けたガラス基板１１ｂを対向電極として貼り合せ、内部に電解液３１を充填した後、封止剤４１により封止し、透明電極（負極）１２、金属電極（正極）１３に、それぞれ電極リード線（−）５２、電極リード線（＋）５１を接続したものである。
【０００３】
この色素増感型太陽電池モジュールに光が照射されると、入射光側の電極で電子が発生し、この電子が電極リード線（−）５２、電極リード線（＋）５１を介して対極に移動し、移動した電子が電解液３１中をイオンとして移動して入射光側の電極に戻り、これが繰り返されて電気エネルギーとして取り出される。
【０００４】
このように、従来の色素増感型太陽電池モジュールは、入射光側に、太陽光を透過する透明なガラス基板上に透明な透明電極１２（導電膜）が付いた基板を電極兼モジュール基板材として使用し、反入射光側に、透明性のない金属電極を使用している。また、増感色素としては、通常、発電電力を大きく取る為に最も強度の大きい可視光領域を中心に光を吸収するものが多く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１５１１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この色素増感型太陽電池モジュールを採光用窓として使用するには、反入射光側の電極も透明な電極とすることが必要で、かつ、可視光領域の光の透過性がある程度必要となる。さらに、紫外光や赤外光を遮断することが採光用の窓の機能としては重要となってくる。
【０００６】
しかしながら、上述のような従来の色素増感型太陽電池モジュールは発電効率を高める為、太陽光の中でも最も強度の強い可視光領域の波長を中心に光の吸収が起きる色素を使用している。このため、赤外光や紫外光は十分に吸収されず、逆に可視光は大部分が吸収されてしまい、採光用窓として十分に利用できないという課題があった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、紫外光や赤外光を低減させつつ、ある程度の可視光を透過できる太陽電池モジュール、及びこれを利用した採光用窓、筐体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の太陽電池モジュールは、内面に透明電極膜が形成された第１の透明基板と、前記第１の透明基板と対極をなし内面に透明電極膜と増感色素を吸着した半導体とが順次形成された第２の透明基板とを有し、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板との間に電解液が封入されてなる太陽電池モジュールであって、前記増感色素が、可視光よりも長波長側で大きな吸収ピークを持つ金属錯体色素を用いたことを特徴とする。
【０００９】
前記可視光よりも長波長側で大きな吸収ピークを持つ金属錯体色素の代わりに、可視光よりも短波長側で大きな吸収ピークを持つ金属錯体色素を用いることもできる。
【００１０】
また、前記可視光よりも長波長側で大きな吸収ピークを持つ金属錯体色素の代わりに、可視光よりも長波長側と短波長側の双方で大きな吸収ピークを持つ金属錯体色素を用いることもできる。
【００１１】
更に、前記可視光よりも長波長側で大きな吸収ピークを持つ金属錯体色素に加えて、可視光よりも短波長側で大きな吸収ピークを持つ金属錯体色素を用いることもできる。
【００１２】
また、前記金属錯体色素の可視光領域の光透過率が５〜８５％の範囲にあることが好ましい。
【００１３】
前記太陽電池モジュールを用いて採光用窓や筐体とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の太陽電池モジュールは、入射光側と反入射光側の両面に透明基板及び透明電極膜が形成されているため透明性を有し、かつ増感色素として光吸収特性が赤外光側にピークを持つもの、或いは、紫外光側にピークをもつもの、或いは紫外光と赤外光領域の双方にピークを持つものを使用することで、可視光を完全には吸収せずに、赤外光や紫外光を低減することが可能となる。このため、透明性、赤外線・紫外線の遮蔽機能に優れた太陽電池モジュールとなり、発電機能を有すると共に透明性、赤外線・紫外線の遮蔽機能に優れた採光用窓や筐体として好適に利用できるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１に、本実施形態の太陽電池モジュールの一例を示す。この太陽電池モジュールは、透明なガラス基板１１ａ上に透明電極（負極）１２ａを形成した基板材に半導体として酸化チタン粒子２１を多孔質状に形成し、該酸化チタン粒子２１の表面に後述するＡ〜Ｃのタイプの増感色素２２を吸着させたものを入射光側の電極（負極）材として用いる一方、反入射光側のガラス基板１１ｂにも入射光側と同様の透明電極（正極）１２ｂを形成して対向電極（正極）として貼り合せ、内部に電解液３１を充填した後、封止剤４１により封止し、それぞれの電極に電極リード線（＋）５１、電極リード線（−）５２を接続したものである。
【００１７】
ここで、太陽電池モジュールに使用する増感色素２２として、図２に示すような赤外光側に光吸収スペクトルのピークがあるもの（Ａタイプ：シアニン系色素（メチン鎖長ｎ＝３のタイプ））を使用することで、反入射光側の基板から可視光（波長約４００ｎｍ〜７００ｎｍ）をある程度透過させるとともに、透過光中の赤外光（波長約７００ｎｍ以上）量を低減させることが可能となる。
【００１８】
同様に、図３に示すような紫外光側にピークのある増感色素２２（Ｂタイプ：ｐ-ニトロフェノール）を使用することで、可視光をある程度透過させるとともに、透過光中の紫外光量を低減させることが可能となる。
【００１９】
また、図４に示すような紫外光側と赤外光側の双方に吸収ピークを持つ増感色素２２（Ｃタイプ：ＢＣｈｌａ（バクテリオクロロフィル））を使用するか、図２の特性を有する増感色素２２（Ａタイプ）及び図３の特性を有する増感色素２２（Ｂタイプ）を併用することで、透過光中の紫外光と赤外光を同時に低減させることができる太陽電池モジュールを形成することができる。
【００２０】
増感色素２２を担持させる酸化物半導体として一般に用いられている酸化チタンは、バンドギャップが３．２ｅＶであるので３８０ｎｍ以下の波長は吸収することができる。したがって、波長２８０〜３２０ｎｍの範囲の短波長紫外光（ＵＶＢ）はカットできるが、波長３２０〜４００ｎｍの長波長紫外光（ＵＶＡ）の一部はカットできない。したがって、十分なＵＶカット機能を得る為には３５０〜４００ｎｍの間に吸収ピークを持つ増感色素が望ましい。また、図６に示すように、太陽光スペクトル中の赤外線は７００〜１５００ｎｍの近赤外光成分がほとんどであるため、十分な熱線カット機能を得るためには、赤外光の吸収スペクトルが７００〜１５００ｎｍの間でピークを持つ色素が望ましい。
【００２１】
一般的に使用されているＵＶカットガラスや熱線吸収型ガラスあるいはそれらと同様な機能を果たすフィルムでは、紫外光や赤外光の低減率が約４０％以上である。また、自動車などで使用されているプライバシーガラス（スモークガラス）や断熱フィルムでは可視光の透過率が約５〜９０％のものが使用されている。このため、増感色素２２としてはその可視光領域の光透過率が５〜８５％の範囲にあるものを用いることが好ましい。
【００２２】
このように、本実施形態では、赤外光領域（主に近赤外光）に吸収ピークがあるＡタイプの色素（図２）、紫外光（特に長波長紫外光）に吸収ピークがあるＢタイプの色素（図３）、紫外・赤外に吸収ピークを有するＣタイプの色素（図４）を、それぞれ単独或いは併用して使用することで、断熱機能やＵＶカット機能を有する採光窓として使用できる太陽電池モジュールを形成することができる。また、可視光以外の波長領域に光吸収のピークを有することから、赤外光・紫外光を低減した上で可視光はある程度の強度で透過させることができる為、透明性のある太陽電池モジュールとなり、採光窓として使用することが可能となる。可視光の透過割合が低い場合、透明度が低下し、自動車に使用されるプライバシーガラスのような効果が得られ、発電量も増加する。
【００２３】
また、本実施形態の太陽電池モジュールでは、外部の視認性を確保しつつ、室内の太陽光線による温度上昇の抑制機能や、紫外線による日焼け防止機能を持たせ、かつ発電電力が得られる。発電電力は、補助的な電源として使用したり、バッテリーに蓄電することで、系統電力の使用量を削減したり、バッテリーの負荷を低減させることが可能となり、間接的に省エネルギーの効果が得られる。
【００２４】
更に、自動車の採光用窓としての適用例としては、サンルーフ（ムーンルーフ）、フロント・サイド・リアウインドウヘの利用が考えられる。自動車に適用した場合、赤外線を吸収することで車内の温度上昇を抑制するとともに、発電した電力をバッテリーの充電や車内の電装系などに利用できる。これにより、燃費の向上が図れ、バッテリーの負担を低減させることが可能である。また、紫外線をカットすることで運転者・同乗者の日焼け防止効果が得られ、運転環境の改善が図れる。なお、安全性（外部の視認性）を考慮すると、可視光の透過率は５０％以上あることが望ましい。
【００２５】
また、ビル等の建物の採光窓へ適用した場合、室内の温度上昇を抑えることで省エネルギーを図り、居住者が紫外線に曝されるのを防止する効果が得られる。眺望を特に気にしない環境であれば、可視光領域の吸収が大きな色素を使用することで外から見え難く、発電量が大きく取れる太陽電池モジュールとすることができる。
【００２６】
また、ヘルメットのバイザーヘ応用する場合、紫外線や赤外線をカットすることで日射によるヘルメット内の温度上昇や、日焼けを防止できる。さらに、ヘルメットにスピーカーやマイクを内蔵しておけば発電電力をスピーカーの駆動電源に使用して音声通話や音楽を聴いたりすることが可能となる。更に、サングラスヘ応用する場合、紫外線をカットしつつ、発電電力を携帯電話や補聴器など小型の携行機器の電源として使用することが可能となる。
【００２７】
また、筐体材料への応用の場合は、発電機能を有し製品内部を視認できるスケルトン材料として使用でき、光の吸収感度のピークが赤外光側や紫外光側にあるので蛍光灯や白熱電球の光での発電が期待できる。その他にも、船舶の窓、電車の窓、室内プール、渡り廊下、ブラインド等にも使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の色素増感型太陽電池モジュールの一実施形態を示す断面図である。
【図２】赤外光領域（主に近赤外光）に吸収ピークがあるタイプ（Ａタイプ）の増感色素の光吸収スペクトル図である。
【図３】紫外光（特に長波長紫外光）に吸収ピークがあるタイプ（Ｂタイプ）の増感色素の光吸収スペクトル図である。
【図４】紫外・赤外に吸収ピークを有するタイプ（Ｃタイプ）の増感色素の光吸収スペクトル図である。
【図５】従来の色素増感型太陽電池モジュールを示す断面図である。
【図６】太陽光のスペクトル図である。
【符号の説明】
【００２９】
１１ａ  ガラス基板（透明基板）
１１ｂ  ガラス基板（透明基板）
１２ａ  透明電極（負極）
１２ｂ  透明電極（正極）
２１  酸化チタン粒子（半導体）
２２  増感色素
３１  電解液
４１  封止剤
５１  電極リード線（＋）
５２  電極リード線（−）
【図１】
2005149814.tif 000003
【図２】
2005149814.tif 000004
【図３】
2005149814.tif 000005
【図４】
2005149814.tif 000006
【図５】
2005149814.tif 000007
【図６】
2005149814.tif 000008