(57)【要約】【課題】  本発明者は鋭意研究の結果、カーボンナノチューブを用いた全く新しい光起電力装置を発明した。【解決手段】  導電性物質上にカーボンナノチューブまたはカーボンナノチューブを媒体に分散させた導電体を積層し、その表面に集電極または電極を接触させてなる光起電力装置。また、前記カーボンナノチューブまたはカーボンナノチューブを媒体に分散させた導電体の上に、更に透明保護層を積層してなる光起電力装置。  特に、導電性物質にアルミニウム板、アルミニウム箔、銅板、銅箔のいずれかを用い、カーボンナノチューブに多層カーボンナノチューブを用い、媒体にシリコーンゴムまたはプラスチックを用い、透明保護層にシリコーンゴムまたはプラスチックを用いた光起電力装置。【選択図】  図１
2005327965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性物質上にカーボンナノチューブまたはカーボンナノチューブを媒体に分散させた導電体を積層し、その表面に集電極または電極を接触させてなる光起電力装置。
【請求項２】
前記カーボンナノチューブまたはカーボンナノチューブを媒体に分散させた導電体の上に、更に透明保護層を積層してなる光起電力装置。
【請求項３】
導電性物質がアルミニウム板、アルミニウム箔、銅板、銅箔である請求項１または請求項２の光起電力装置。
【請求項４】
カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブである請求項１または請求項２の光起電力装置。
【請求項５】
媒体がシリコーンゴムまたはプラスチックである請求項１または請求項２の光起電力装置。
【請求項６】
透明保護層がシリコーンゴムまたはプラスチックである請求項２の光起電力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノチューブを利用した太陽光発電に用いられる光起電力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電に用いられる光起電力装置は、特開平５−１６７０９１号等に多数開示されている。これらは主にシリコン半導体を用いた装置や、色素増感型の装置であった。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１６７０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者は鋭意研究の結果、カーボンナノチューブを用いた全く新しい光起電力装置を発明した。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
導電性物質上にカーボンナノチューブまたはカーボンナノチューブを媒体に分散させた導電体を積層し、その表面に集電極または電極を接触させてなる光起電力装置。また、前記カーボンナノチューブまたはカーボンナノチューブを媒体に分散させた導電体の上に、更に透明保護層を積層してなる光起電力装置。
特に、導電性物質にアルミニウム板、アルミニウム箔、銅板、銅箔のいずれかを用い、カーボンナノチューブに多層カーボンナノチューブを用い、媒体にシリコーンゴムまたはプラスチックを用い、透明保護層にシリコーンゴムまたはプラスチックを用いた光起電力装置。
【発明の効果】
【０００６】
全く新しい発想の光起電力装置を得ることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を説明する。まず使用する材料について説明する。
本発明において用いることができる導電性物質としては、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、亜鉛、錫、クロムなどの金属や合金及びそれらの導電性金属酸化物や、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）に少量の酸化スズ（ＳｎＯ2）を混ぜた透明導電体（ＩＴＯ）や、酸化亜鉛（ＺｎＯ）系透明導電体や、ヨウ素をドーピングしたポリアセチレンなどの導電性ポリマーなどを用いることができる。
本発明では特にアルミニウム板、アルミニウム箔、銅板、銅箔を用いた。
【０００８】
本発明において用いることができるカーボンナノチューブとしては、単層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブを用いることができるが、特に、多層カーボンナノチューブが好ましい。
カーボンナノチューブは、撒布やスピンコートなどの方法で前記導電性物質上に積層して、導電層を形成する。
【０００９】
本発明において用いることができるカーボンナノチューブを媒体に分散させた導電体とは、メチルビニルシリコーンゴム、ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルビニルシリコーンゴム、メチルフロロアルキルシリコーンゴムなどのシリコーンゴムや、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、フラン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、メタクリル樹脂、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリアリルスルフォン、ポリオキシベンジレン、ポリサルフォン、ポリメチルペンテン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリ乳酸などのプラスチックといった媒体に、カーボンナノチューブを１０〜２００ｐｈｒ（ｐｅｒｔｓ  ｐｅｒ  ｈｕｎｄｒｅｄ  ｐａｒｔｓ  ｏｆ  ｒｕｂｂｅｒ）程度分散させたものをいう。
当該導電体は、１．０ｍｍ以下の導電シートとして成形されることが好ましい。また、カーボンナノチューブは単層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブを用いることができるが、特に、多層カーボンナノチューブが好ましい。
【００１０】
本発明において用いることができる透明保護層としては、メチルビニルシリコーンゴム、ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルビニルシリコーンゴム、メチルフロロアルキルシリコーンゴムなどのシリコーンゴムを用いることができ、特に、メチルビニルシリコーンゴムが好ましい。
また、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、フラン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、メタクリル樹脂、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリアリルスルフォン、ポリオキシベンジレン、ポリサルフォン、ポリメチルペンテン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリ乳酸などのプラスチックも用いることができる。特に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートが好ましい。
当該シリコーンゴムやプラスチックは、通常薄厚シートで用いられる。
【００１１】
（実施例１、実施例２、実施例３）
次に、本発明の光起電力装置の作成方法について説明する。
０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ厚のアルミニウム箔上に、１０ｍｇ〜２０ｍｇの多層カーボンナノチューブを３ｃｍ2程の範囲に撒布して薄厚になるように均して積層し、その上から２．０ｍｍ厚のメチルビニルシリコーンゴムを積層した。これの両面をポリエステルフィルムで挟んで、１０トンプレスを用いて１７０℃の温度で５分間プレス成形を行った。その後、２００℃雰囲気において４時間アフターキュアを実施した。
このようにして本発明の光起電力装置を得ることができた。
【００１２】
次に、光起電力装置のシリコーンゴムの一部を切除し、カーボンナノチューブ薄膜の一部を露出させ、テスター（サンワデジタルマルチメーターＣＤ７３１型）のクリップ端子を集電極として接触させた。また、もう一方のクリップ端子はアルミニウム箔に接続した。
当該装置にシリコーンゴム側から光源（ＨＯＹＡ  ＭＥＧＡＬＩＧＨＴ１００）を照射した時の試験結果を以下に示す。抵抗、電圧、電流値は、それぞれ個別に測定した実測値である。テスターの内部抵抗または他の原因により、オームの法則とは完全には一致していない。
【００１３】
（表１）
┌────────┬────┬────┬────┐
│                ｜実施例１｜実施例２｜実施例３｜
├────────┼────┼────┼────┤
｜    成型圧力    ｜10ｋＮ  ｜50ｋＮ  ｜100ｋＮ ｜
├────────┼────┼────┼────┤
｜光起電装置の厚み｜0.7ｍｍ ｜0.4ｍｍ ｜0.2ｍｍ ｜
├──┬─────┼────┼────┼────┤
｜    ｜光未照射時｜53Ω    ｜34Ω    ｜19Ω    ｜
｜抵抗├─────┼────┼────┼────┤
｜    ｜ 光照射時 ｜30Ω    ｜22Ω    ｜18Ω    ｜
├──┼─────┼────┼────┼────┤
｜    ｜光未照射時｜0       ｜0       ｜0       ｜
｜電圧├─────┼────┼────┼────┤
｜    ｜ 光照射時 ｜0.3ｍＶ ｜0.3ｍＶ ｜0.3ｍＶ ｜
├──┼─────┼────┼────┼────┤
｜    ｜光未照射時｜0       ｜0       ｜0       ｜
｜電流├─────┼────┼────┼────┤
｜    ｜ 光照射時 ｜0.06μＡ｜0.05μＡ｜0.04μＡ｜
└──┴─────┴────┴────┴────┘
【００１４】
（実施例４）
また、透明保護層となるＰＥＴフィルムに電極となるＩＴＯを薄膜形成した透明導電フィルムをあらかじめ用意しておき、アルミニウム板上に多層カーボンナノチューブを均一に撒布して積層し、前記透明導電フィルムのＩＴＯ側をカーボンナノチューブに電極として接触させた光起電力装置も上記実施例同様電流を得ることができた。
【００１５】
（実施例５）
また、前記透明導電フィルムのＩＴＯ上に多層カーボンナノチューブを均一に撒布して積層し、更に透明保護層としてポリプロピレン透明粘着シートを積層したのち、ポリプロピレン透明粘着シートの一部を切除してカーボンナノチューブ薄膜の一部を露出させ、露出部分に集電極を接触させてなる光起電力装置も上記実施例同様電流を得ることができた。
【００１６】
（実施例６）
未架橋シリコーンゴム１００重量部と、多層カーボンナノチューブ５０重量部と、架橋剤として２，５ジメチル２，５ジターシャリーブチルパーオキシヘキサン０．５重量部を、分散混練りした５０ｐｈｒカーボンナノチューブ混合物を、厚さ０．３ｍｍのシートにした。
次に、未架橋シリコーンゴム１００重量部と、架橋剤として２，５ジメチル２，５ジターシャリーブチルパーオキシヘキサン０．５重量部を、混練りした後、厚さ２．０ｍｍのシートにした。
次に、両シートを重ね合わせて金型に入れ、１５ＭＰａ、１７０℃で１０分間加熱した。そして離型した後、さらに２００℃で４時間、オーブンでアフターキュアを行った。
これを適当に切断したところ、シリコーンゴムにカーボンナノチューブが分散してなる０．３ｍｍ厚の導電体と、シリコーンゴムからなる２．０ｍｍ厚の透明保護層が一体化したシートを得た。
次に、０．５ｍｍ厚のアルミニウム板に、導電体を接触させて本実施例の光起電力装置を得ることができた。
次に、シリコーンゴムからなる透明保護層の一部を切除し、カーボンナノチューブ分散導電体の一部を露出させ、テスター（サンワデジタルマルチメーターＣＤ７３１型）のクリップ端子を集電極として接触させた。また、もう一方のクリップ端子はアルミニウム板に接続した。
【００１７】
（実施例７）
未架橋シリコーンゴム１００重量部と、多層カーボンナノチューブ１００重量部と、架橋剤として２，５ジメチル２，５ジターシャリーブチルパーオキシヘキサン０．５重量部を、分散混練りした１００ｐｈｒカーボンナノチューブ混合物を、厚さ０．３ｍｍのシートにした。
次に、未架橋シリコーンゴム１００重量部と、架橋剤として２，５ジメチル２，５ジターシャリーブチルパーオキシヘキサン０．５重量部を、混練りした後、厚さ２．０ｍｍのシートにした。
次に、両シートを重ね合わせて金型に入れ、１５ＭＰａ、１７０℃で１０分間加熱した。そして離型した後、さらに２００℃で４時間、オーブンでアフターキュアを行った。
これを適当に切断したところ、シリコーンゴムにカーボンナノチューブが分散してなる０．３ｍｍ厚の導電体と、シリコーンゴムからなる２．０ｍｍ厚の透明保護層が一体化したシートを得た。
次に、０．５ｍｍ厚のアルミニウム板に、導電体を接触させて本実施例の光起電力装置を得ることができた。
次に、シリコーンゴムからなる透明保護層の一部を切除し、カーボンナノチューブ分散導電体の一部を露出させ、テスター（サンワデジタルマルチメーターＣＤ７３１型）のクリップ端子を集電極として接触させた。また、もう一方のクリップ端子はアルミニウム板に接続した。
【００１８】
実施例６及び実施例７の光起電力装置にシリコーンゴム側から光源（ＨＯＹＡ  ＭＥＧＡＬＩＧＨＴ１００）を照射した時の試験結果を以下に示す。抵抗、電圧、電流値は、それぞれ個別に測定した実測値である。テスターの内部抵抗または他の原因により、オームの法則とは完全には一致していない。
【００１９】
（表２）
┌────────┬────┬────┐
│                ｜実施例６｜実施例７｜
├──┬─────┼────┼────┤
｜    ｜光未照射時｜4.0ｋΩ ｜2.6ｋΩ ｜
｜抵抗├─────┼────┼────┤
｜    ｜ 光照射時 ｜3.1ｋΩ ｜1.8ｋΩ ｜
├──┼─────┼────┼────┤
｜    ｜光未照射時｜0       ｜0       ｜
｜電圧├─────┼────┼────┤
｜    ｜ 光照射時 ｜0.5ｍＶ ｜0.8ｍＶ ｜
├──┼─────┼────┼────┤
｜    ｜光未照射時｜0       ｜0       ｜
｜電流├─────┼────┼────┤
｜    ｜ 光照射時 ｜0.03μＡ｜0.04μＡ｜
└──┴─────┴────┴────┘
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の概念図
【図１】
2005327965.tif 000003