JPH0468750B2 - - Google Patents
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- JPH0468750B2 JPH0468750B2 JP57009755A JP975582A JPH0468750B2 JP H0468750 B2 JPH0468750 B2 JP H0468750B2 JP 57009755 A JP57009755 A JP 57009755A JP 975582 A JP975582 A JP 975582A JP H0468750 B2 JPH0468750 B2 JP H0468750B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
- H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
- H10F10/17—Photovoltaic cells having only PIN junction potential barriers
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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- Photovoltaic Devices (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Description
(イ) 発明の利用分野
本発明は光照射により発生するエネルギーを貯
蔵、再放電する機能を待つ光発電装置に関するも
のである。 (ロ) 発明の概要 本発明は太陽電池とレドツクス溶液を組み合わ
せることにより、入射光を光照射によつて光起電
力を発生する半導体すなわち太陽電池に直接照射
することで光照射によるエネルギーを用いてレド
ツクス反応を行う方法の効率を飛躍的に高め、そ
れによつて生じた反応生成物を再反応させること
により光照射によるエネルギーを照射光の強弱に
関係なく安定して取り出すことを可能とする光発
電装置である。 (ハ) 従来の技術 従来光電変換装置特に太陽電池においては、光
照射によつて光起電力を発生させることができ
る。しかしこの太陽電池は太陽光の照射されてい
る時のみ、その照射強度に比例して出力が出るた
め、晴、くもり等で出力の変動が大きい。一般家
庭の屋根に設けた場合、夜間照明を行なう際に光
起電力が出ない等の欠点があり、民生用の実用化
には大きな問題であつた。 これらを補なうため二次電地を用いる方法が知
られている。しかし二次電池は価格が高く、他の
設置場所を有する等の欠点を有していた。 他方レドツクス反応が知られている。これは代
表的に水中のTiO2等の酸化物半導体に光照射を
行ない、この面で発生する電子およびホールを利
用して、レドツクス（酸化（オキシデイシヨン）
−還元（リダクシヨン）反応またはかかる反応を
行なう溶液を総称していう）を行なわせようとす
るものである。 かかる従来のレドツクス反応においては、レド
ツクス溶液に接する半導体電極に光照射が行なわ
れることを必要不可欠な条件と考えていた。それ
は特にこの反応に用いられる半導体代表的には酸
化チタン等の酸化物半導体が光照射により半導体
とレドツクス溶液との間に界面準位を作り、この
準位により半導体表面のエネルギバンドを上方に
曲げ、表面近傍に形成される空乏層領域を用いる
という思想に基づくものである。 第１図に従来例（特開昭54−4582またはAppl.
Phys.Lett 29巻No.６、15（1976）p380〜340）の概
要を示す。 レドツクス溶液３を水を供給したガラス容器２
においてアノード５５、カソード５４が設けられ
アノード表面には酸化チタンがコーテイングされ
た半導体ができている。また光特に太陽光１０が
加えられ、Ｎ型半導体である酸化チタンにおいて
は、太陽光により電子と正孔（ホール）が発生す
る。その一方の正孔が表面に集まり水中の酸素イ
オンと反応し、このアノード電極側にて酸化ガス
が発生し出口４４より外部に放出される。他方半
導体５５中で発生した電子はスイツチがオンとな
ると負荷５３を介してカソード電極５４で水素イ
オン中和して水素ガスが発生し、出口４３より外
部に放出される。このようにしてレドツクス反応
がおきる。 (ニ) 従来技術の問題点 この第１図のレドツクス反応ではこの半導体表
面でこの半導体自体とレドツクス溶液との反応の
進行により半導体と溶液との反応生成物がしだい
に形成され結果として界面準位密度を変化すると
ともに反応生成物が電流を流しにくくなる、すな
わち界面準位が劣化しやすく、そのため実際の反
応を光照射により行なわせても、１時間〜１日で
その反応を実質的に停止してしまうほどであつ
た。 さらに従来レドツクス反応として第１図に示さ
れている如く照射光１０は容器２をへて溶液中を
１０′として進行し１０その後カソードまたはア
ノードの電極５５に照射されていた。このため照
射光１０の約30〜40％が容器表面および容器溶液
との界面で反射６０され、約60〜70％のひかり１
０′が溶液中の進行する。この溶液が透光性例え
ば水であれば特に短波長の100〜300mmの光をきわ
めて吸収しやすいため、結果として電極に必要な
短波長光は全照射光のうちの５〜10％しか照射さ
れない。さらにこの電極の表面でさらにその20〜
40％が反射２０されるため、実質的には照射光の
うちの反応に寄与する部分は300nｍ以上1100nｍ
までの可視、赤外光であり、かつTiO2電極５５
（Eg＝3.2eV、すなわち388nｍ以下の波長を電気
に変換する）ための結果として300〜350nｍと全
照射光のうちの10〜20％しか有効でない。このた
め全入射光例えば太陽光の0.5〜１％しか有効利
用されていないという大きな欠点を有していた。
加えてレドツクス溶液が有色液においてはこの溶
液中ですべての光が吸収されてしまうため、
TiO2膜での光−電気変換が不可能であるため全
くレドツクス反応をさせることが不可能であつ
た。 すなわち有色の溶液を用いることができないと
いう欠点をも有していた。 また第１図より明らかな如く、従来はレドツク
ス反応用に半導体を用いた場合、その半導体より
光照射によつて発生した電気エネルギを直接とり
出すことはできなかつた。さらにこの半導体より
電気エネルギを必要量制御してとり出し、不要の
電気エネルギを有効利用するための副産物として
貯蔵することは第１図の場合には不可能であつ
た。 (ホ) 本発明の目的 本発明は光照射により電子およびホールを励起
して光起電力を発生する光電変換装置をレドツク
ス（還元−酸化反応用溶液）と一体化せしめるこ
とにより、発生した電気エネルギーの出力の平坦
化（均一化）、貯蔵及び貯蔵した電気エネルギー
の放出等を行う光発電装置を提供することを目的
とするものである。 本発明は単にレドツクス反応を有効に行なわせ
るのみではなく、光−電気変換、光−レドツクス
（蓄電、放電）反応と３種類を行なうことができ
る。このため太陽光が照射されている時は太陽電
池（光電変換装置）により電気エネルギをとり出
し、またさらい使い切れない余剰分を用いて酸
素、水素を効率良く取り出すレドツクス反応せし
め、または余剰分の電気エネルギをレドツクス溶
液中に保存する二方式を提供するものである。さ
らに夜間等においては貯蔵された反応生成物を再
反応させて再び電気エネルギをとり出すことも可
能とした全時間・全天候型の光発電装置を提供す
ることを目的とするものである。 (ヘ) 発明の構成 本発明は、第１の電極、半導体、第２の電極、
第３の電極、第４の電極およびレドツクス溶液を
有した光発電装置であつて、前記半導体は前記第
１の電極の光照射面側に前記第１の電極に接して
設けられ、前記第２の電極は前記半導体の光照射
側に前記半導体に接し設けられ、前記第３の電極
は前記第１の電極の光照射面の反対面に前記第１
の電極に接して設けられ、前記第４の電極は前記
第３の電極の光照射面の反対側に設けられ、前記
レドツクス溶液は前記第３の電極と第４の電極の
間に充填されており、前記第１の電極は導電性基
板よりなり、前記半導体は再結合中心中和用の元
素が添加された非単結晶半導体により構成された
PIN接合を少なくとも一つ有する光起電力発生半
導体であり、前記第３の電極は前記第１の電極と
は異なる材料よりなるレドツクス用電極であり、
前記第４の電極は前記第３の電極と逆極性である
ことを特徴とする光発電装置である。 また本発明は第１の電極、半導体、第２の電
極、第３の電極、第４の電極およびレドツクス溶
液を有した光発電装置であつて、前記半導体は前
記第１の電極の光照射面側に前記第１の電極に接
して設けられ、前記第２の電極は前記半導体の光
照射側に前記半導体に接して設けられ、前記第３
の電極は前記第１の電極の光照射面の反対面に前
記第１の電極に接して設けられ、前記第４の電極
は前記第３の電極の光照射面に対し反対側に設け
られ、前記レドツクス溶液は前記第３の電極と第
４の電極の間に充填されており、前記第１の電極
は導専電性基板よりなり、前記半導体は再結合中
心中和用の元素が添加された非単結晶半導体によ
り構成されたPIN接合を少なくとも一つ有する光
電力発生用半導体であり、前記第３の電極は前記
第１の電極と同一材料よりなるレドツクス用電極
であり、前記第４の電極は前記第３の電極と逆極
性であることを特徴とする光発電装置である。 本発明はレドツクス反応を行なう半導体の電極
層と光照射が行なわれる半導体の表面を分離し、
互いに反対面に設けたことを第１の特徴としてい
る。これはレドツクス反応は本来レドツクス反応
の反応面自体に光照射を必要とせず、光照射によ
つて発生した電子またはホールとこのレドツクス
用の第３の電極の電極面での電位（単極特性）が
重要であり、PIN接合を構成する半導体において
は、真性半導体（積極的に不純物を添加しないＩ
層）は電子・ホールの発生、およびその上、下面
のＰおよびＮ層に発生したホール・電子をそれぞ
れの第１および第３の電極への移動を助長する如
き半導体中の内部電界の形成、という如く光照射
によるレドツクス反応の基本機能のすべてを独立
させ、その制御性向上および高効率化をはかつた
ことが重要であるという思想に基づく。 従つて光照射がされる表面へは太陽光が液体を
介することなく直接照射させる。 本発明の構成は太陽電池（光電変換装置）を設
け、その裏面に一体化して蓄電効果を有するレド
ツクス系を設けることを特徴としている。 また本発明はプラズマ気相法により200〜300℃
の低温で作られる水素またはハロゲン元素が添加
されたアモルフアスまたはセミアモルフアス構造
を有する非単結晶半導体を0.3〜1μときわめてう
すく設けた光起電力発生用半導体を用い、さらに
この半導体自体がPINまたはNIP接合をひとつま
たは複数をタンデム構造（PINPIN接合または
NIPNIP接合）で有しており、レドツクスと接す
る第３の電極面は導電基板に接するＮまたはＰ型
の半導体の極性に合わせてカソードまたはアノー
ドを有せしめ、電気化学ポテンシヤルのみで反応
を決定することができるようにしたものである。
そのためいわゆる溶液と半導体との界面に生ずる
界面準位の影響を全くうけなくすることができた
ことを特徴とする。 さらにそのレドツクス系は再生型燃料電池の機
能を有する充放電が可能なプラントンシステムを
も提供することができる。 (ト) 構成の詳細 すなわち第１の電極を構成する導電性基板例え
ばチタン、ステンレスまたはアルミニユーム基板
の上面にPINまたはNIP接合を有する非単結晶の
半導体により光起電力を発生せしめる。この半導
体上の光照射表面に設けられた第２の電極を構成
するITO（酸化インジユームと酸化スズの混合
体）、導電酸化チタンまたは導電性酸化チタンと
酸化インジユームとの多層膜その他の透光性導電
膜、さらにこの導電膜上にくし型に設けられた補
助電極により構成する第２の電極により外部にと
り出す。他法半導体の下層はＮまたはＰ層よりな
る半導体層に電気的に連続した導電性基板（第１
の電極）の反対面には選択的または全面に設けら
れた第３の電極があり、レドツクス溶液と接し、
このレドツクスに電子またはホールを供給する。
この第３の電極は電極材料が第１の電極と同一で
あつても、アノードまたはカソードとして作用す
る場合は、第１と第３の電極は同一材料でよい。
特にカソードとしその材料としてステンレスであ
つた場合、その上面にカソード用電極を設けても
よい。 さらにまたこの第３の電極での直列抵抗の増加
を防ぐため、この電極は10Å〜1μ特に50〜300Å
と極薄にし、その抵抗を1Ω以下にしたことが重
要である。 さらに第１の電極である導電性基板上の半導体
の導電型によつて第３の電極であるレドツクス用
の電極も半導体装置で発生した電荷をレドツクス
系に与えやすい極性となるように適合させてもう
けている。すなわち光起電力発生用の半導体の第
１の電極に接している部分がＰ型であればアノー
ド、Ｎ型であればカソードとなるように第３の電
極を設けている。 さらにこのレドツクス溶液は非水溶液とがあ
る。特に水溶系レドツクス溶液において水を用い
る場合、半導体がレドツクスにＮ層に接している
カソード電極（電子を溶液に供給する電極をカソ
ードという）側にて水素を発生し、またアノード
電極（ホールを溶液に供給する、すなわち溶液に
とつてはホールをもらうまたは電子を放出する側
の電極をアノードという）であるＰ層側ではホー
ルと酸素イオンが反応し酸素ガス等が発生する。
このため太陽光と半導体との間に水溶液が介在し
て光特に短波長（100〜300nｍ）光を吸収してし
まわない、最も強い波長ある可視光を効率良く吸
収するために光電変換効率の高い1.3〜2.0eVのエ
ネルギバンド巾を有するとともにPIN接合を構成
している非単結晶半導体特に水素またはハロゲン
元素が再結合中心中和用として添加されているア
モルフアスまたは格子歪を有する５〜100Åの微
結晶性を有するセミアルモルフアス半導体を用い
た光電変換装置とレドツクス溶液とを一体化する
ことによりレドツクス溶液である水からの、酸素
と水素とを分離発生させることができた。 または本発明においては、従来より知られた白
金−酸化チタン半導体電極系を用いたレドツクス
系に比べて大きな違いを有する。すなわち従来よ
り知られた酸化チタンはエネルギバンド巾が
3.2eVを有するため、照射光のうち387nｍ以下の
波長の紫外線のみが有効に電子・ホール対を作り
分離することができる。このため太陽光等の
500nｍを中心とする連続光に対してはきわめて
効率が低い。またその製造において600〜800℃の
高温高エネルギを必要とする。他方本発明におい
てはEg（エネルギバンド巾）を1.0eV（1240nｍ以
下の波長で光より電子・ホールを発生させる）〜
2.5eV（496nｍ以下の、波長で光より電子・ホー
ルを発生させる）を用い、特に照射光で電子・ホ
ールを発生させる活性領域にEg＝1.3〜2.0eVを
有する非単結晶の珪素、炭化珪素、珪化ゲルマニ
ユームを用いたことを他の特徴としている。 すなわちこのうち珪素特にアルモフアスまたは
５〜100Åのシヨートレンジオーダの微結晶性の
珪素においては、プラズマ気相法によりシラン、
SiF4等を200〜300℃の低温で作るため、Egは1.4
〜1.9eVを有するため、光特に太陽光に対し3500
〜5000Åの短波長の光吸収係数が単結晶珪素
（Eg＝1.1eV）に比べ10〜30倍も短波長側の効率
が大きい。加えて本発明のPIN接合における層
（真性または実質的に真性の導電型）をその短波
長側での光吸収係数が20倍も単結晶珪素に比べて
大きいため、その厚さを0.3〜1μ代表的には0.5μ
でよく、さらにこの活性半導体層に積層して半導
体電極として安定させるためのＰまたはＮ層に対
しては、SixC1-x（０≦ｘ≦１）特にｘ＝0.2〜0.7
の光学的エネルギバンド巾を1.8〜2.8Vと層の
1.3〜2.0eV代表的には1.6〜1.8eVに比べ広く設け
たヘテロ接合とさせた。 以上のような構造にすることにより、光電変換
装置としては照射光がレドツクス溶液等で吸収さ
れず、すべてPIN接合を有する半導体に照射され
ることにより、例えば太陽電池としての５〜15％
の変換効率を得、第３の電極をレドツクス用電極
としてレドツクス反応を行なう上で最適な特性を
持たせて設けることにより、この電気エネルギを
光電変換とレドツクス反応とを独立に精度よく制
御せしめることができるようになつた。 さらに本発明においては、レドツクスに密接す
る第３の電極を半導体にこだわらず以下の材料を
用いてもよい。 すなわちアノード材料として酸化スズ、酸化ア
ンチモン、酸化チタン、酸化鉄、炭化珪素、炭
素、酸化スズまたはアンチモンが添加された酸化
チタン、カソード材料として炭化珪素、白金タン
グステン、ステンレス、炭素、酸化インジユー
ム、酸化インジユームが添加された酸化チタン等
とした。特に半導体を電極材料とする場合に、ア
ノードとするにはホールが出やすくする（電子を
受けいれやすくなる）ためのＰ型半導体とし、ま
たカソードとしては電子を放出しやすくするため
リンまたはヒ素が添加されたＮ型半導体を用いる
ことが好ましかつた。金属とする場合はカソード
に仕事関数の大きな材料特にφM＝3.5eV以上とす
ると好ましかつた。 前記したヘテロ接合を有する光電変換装置に関
しては、本発明人の出願になる特許願 米国特許
公告4254429号（対応日本特許願53−83467、
83468 S53.7.8出願）米国特許公告4239554号（対
応日本特許願53−86867、86868 S53.7.17出願）
にその詳細が説明されている。 さらにこのPIN接合を２つまたはそれ以上重ね
て作るタンデム構造とすると、PIN接合が１つの
時に発生する電圧が0.7〜1.0Vであるのに対し1.5
〜1.8Vとできるため、さらに好ましかつた。 以下に図面に従つて本発明の実施例を示す。 (チ) 実施例 １ 第２図は本発明の実施例のひとつを示したもの
である。 PIN接合を有する非単結晶半導体１２はＰ型半
導体層１４が第１の電極３０上に設けられ、その
上に型半導体層１５、Ｎ型半導体層１６が積層
して設けられ、Ｎ型半導体層上に対向電極として
９が設けられている。 また光照射１０に対向する電極９の補助電極２
３とにより第２の電極を構成し、外部引き出し端
子８はスイツチ１７をへて負荷１１を駆動する。 他方第１の電極３０の非単結晶半導体が形成さ
れている面の反対面には、レドツクス用の第３の
電極２４が密接して設けられ、これに対向し電極
２８がその基板をかねた補助電極２９とにより第
４の電極を構成している。 光電変換用半導体の１２の表面を機械的に保護
するため、透光性ホルダー（例えば強化ガラス）
２１とその間に透光性充填材２０例えばシーフレ
ツクスが設けられている。この半導体装置の周辺
部は２２で耐レドツクス性および機械強度性を保
つエポキシまたはポリイミド樹脂で補助絶縁をさ
せた。 レドツクス溶液３には水を用い、それを分配す
る場合はイオン変換膜６４はなく、水の供給口４
１，４２より効率よくアノードにて酸素ガスを、
カノードにて水素ガスを発生し、それぞれを出口
４３，４４より放出させた。 このレドツクス反応をさせる場合は、スイツチ
１９をオン状態にさせればよい。すなわち電気エ
ネルギを得るにはスイツチ１７により負荷１１を
駆動し、水の分解はスイツチ１９によりその双方
を自由に選択させることができるようになつた。 その結果太陽電池としての７〜15％の変換効率
を得、また酸素水素発生用としても外部電界を加
えることなく成就させることができた。 特に第３の電極２４を50〜300Åと極薄とした。
酸化鉄（αFe2O3）を第１の基板電極に設け、ま
た他方の第４の電極を白金またはグラフアイトと
した場合、飽和電流として120ｍＡ／cm2を得るこ
とができる。このためAM1（100ｍＷ／cm2）の光
照射により10ｍＡ／cm2の短絡電流を得ることがで
き、エネルギの変換効率の第１図に示す従来例で
得られる効率0.2〜0.4％より約10倍の1.5〜３％を
得ることができた。 (リ) 実施例 ２ この実施例はレドツクス溶液として排水溶液を
用いたものである。このため第２図においてイオ
ン交換膜２４を設け、アノード２４、カソード２
８にて充電された溶液が混合しないようにした。 このレドツクスの非水性の溶媒として、プリピ
レンカーボネイト
蔵、再放電する機能を待つ光発電装置に関するも
のである。 (ロ) 発明の概要 本発明は太陽電池とレドツクス溶液を組み合わ
せることにより、入射光を光照射によつて光起電
力を発生する半導体すなわち太陽電池に直接照射
することで光照射によるエネルギーを用いてレド
ツクス反応を行う方法の効率を飛躍的に高め、そ
れによつて生じた反応生成物を再反応させること
により光照射によるエネルギーを照射光の強弱に
関係なく安定して取り出すことを可能とする光発
電装置である。 (ハ) 従来の技術 従来光電変換装置特に太陽電池においては、光
照射によつて光起電力を発生させることができ
る。しかしこの太陽電池は太陽光の照射されてい
る時のみ、その照射強度に比例して出力が出るた
め、晴、くもり等で出力の変動が大きい。一般家
庭の屋根に設けた場合、夜間照明を行なう際に光
起電力が出ない等の欠点があり、民生用の実用化
には大きな問題であつた。 これらを補なうため二次電地を用いる方法が知
られている。しかし二次電池は価格が高く、他の
設置場所を有する等の欠点を有していた。 他方レドツクス反応が知られている。これは代
表的に水中のTiO2等の酸化物半導体に光照射を
行ない、この面で発生する電子およびホールを利
用して、レドツクス（酸化（オキシデイシヨン）
−還元（リダクシヨン）反応またはかかる反応を
行なう溶液を総称していう）を行なわせようとす
るものである。 かかる従来のレドツクス反応においては、レド
ツクス溶液に接する半導体電極に光照射が行なわ
れることを必要不可欠な条件と考えていた。それ
は特にこの反応に用いられる半導体代表的には酸
化チタン等の酸化物半導体が光照射により半導体
とレドツクス溶液との間に界面準位を作り、この
準位により半導体表面のエネルギバンドを上方に
曲げ、表面近傍に形成される空乏層領域を用いる
という思想に基づくものである。 第１図に従来例（特開昭54−4582またはAppl.
Phys.Lett 29巻No.６、15（1976）p380〜340）の概
要を示す。 レドツクス溶液３を水を供給したガラス容器２
においてアノード５５、カソード５４が設けられ
アノード表面には酸化チタンがコーテイングされ
た半導体ができている。また光特に太陽光１０が
加えられ、Ｎ型半導体である酸化チタンにおいて
は、太陽光により電子と正孔（ホール）が発生す
る。その一方の正孔が表面に集まり水中の酸素イ
オンと反応し、このアノード電極側にて酸化ガス
が発生し出口４４より外部に放出される。他方半
導体５５中で発生した電子はスイツチがオンとな
ると負荷５３を介してカソード電極５４で水素イ
オン中和して水素ガスが発生し、出口４３より外
部に放出される。このようにしてレドツクス反応
がおきる。 (ニ) 従来技術の問題点 この第１図のレドツクス反応ではこの半導体表
面でこの半導体自体とレドツクス溶液との反応の
進行により半導体と溶液との反応生成物がしだい
に形成され結果として界面準位密度を変化すると
ともに反応生成物が電流を流しにくくなる、すな
わち界面準位が劣化しやすく、そのため実際の反
応を光照射により行なわせても、１時間〜１日で
その反応を実質的に停止してしまうほどであつ
た。 さらに従来レドツクス反応として第１図に示さ
れている如く照射光１０は容器２をへて溶液中を
１０′として進行し１０その後カソードまたはア
ノードの電極５５に照射されていた。このため照
射光１０の約30〜40％が容器表面および容器溶液
との界面で反射６０され、約60〜70％のひかり１
０′が溶液中の進行する。この溶液が透光性例え
ば水であれば特に短波長の100〜300mmの光をきわ
めて吸収しやすいため、結果として電極に必要な
短波長光は全照射光のうちの５〜10％しか照射さ
れない。さらにこの電極の表面でさらにその20〜
40％が反射２０されるため、実質的には照射光の
うちの反応に寄与する部分は300nｍ以上1100nｍ
までの可視、赤外光であり、かつTiO2電極５５
（Eg＝3.2eV、すなわち388nｍ以下の波長を電気
に変換する）ための結果として300〜350nｍと全
照射光のうちの10〜20％しか有効でない。このた
め全入射光例えば太陽光の0.5〜１％しか有効利
用されていないという大きな欠点を有していた。
加えてレドツクス溶液が有色液においてはこの溶
液中ですべての光が吸収されてしまうため、
TiO2膜での光−電気変換が不可能であるため全
くレドツクス反応をさせることが不可能であつ
た。 すなわち有色の溶液を用いることができないと
いう欠点をも有していた。 また第１図より明らかな如く、従来はレドツク
ス反応用に半導体を用いた場合、その半導体より
光照射によつて発生した電気エネルギを直接とり
出すことはできなかつた。さらにこの半導体より
電気エネルギを必要量制御してとり出し、不要の
電気エネルギを有効利用するための副産物として
貯蔵することは第１図の場合には不可能であつ
た。 (ホ) 本発明の目的 本発明は光照射により電子およびホールを励起
して光起電力を発生する光電変換装置をレドツク
ス（還元−酸化反応用溶液）と一体化せしめるこ
とにより、発生した電気エネルギーの出力の平坦
化（均一化）、貯蔵及び貯蔵した電気エネルギー
の放出等を行う光発電装置を提供することを目的
とするものである。 本発明は単にレドツクス反応を有効に行なわせ
るのみではなく、光−電気変換、光−レドツクス
（蓄電、放電）反応と３種類を行なうことができ
る。このため太陽光が照射されている時は太陽電
池（光電変換装置）により電気エネルギをとり出
し、またさらい使い切れない余剰分を用いて酸
素、水素を効率良く取り出すレドツクス反応せし
め、または余剰分の電気エネルギをレドツクス溶
液中に保存する二方式を提供するものである。さ
らに夜間等においては貯蔵された反応生成物を再
反応させて再び電気エネルギをとり出すことも可
能とした全時間・全天候型の光発電装置を提供す
ることを目的とするものである。 (ヘ) 発明の構成 本発明は、第１の電極、半導体、第２の電極、
第３の電極、第４の電極およびレドツクス溶液を
有した光発電装置であつて、前記半導体は前記第
１の電極の光照射面側に前記第１の電極に接して
設けられ、前記第２の電極は前記半導体の光照射
側に前記半導体に接し設けられ、前記第３の電極
は前記第１の電極の光照射面の反対面に前記第１
の電極に接して設けられ、前記第４の電極は前記
第３の電極の光照射面の反対側に設けられ、前記
レドツクス溶液は前記第３の電極と第４の電極の
間に充填されており、前記第１の電極は導電性基
板よりなり、前記半導体は再結合中心中和用の元
素が添加された非単結晶半導体により構成された
PIN接合を少なくとも一つ有する光起電力発生半
導体であり、前記第３の電極は前記第１の電極と
は異なる材料よりなるレドツクス用電極であり、
前記第４の電極は前記第３の電極と逆極性である
ことを特徴とする光発電装置である。 また本発明は第１の電極、半導体、第２の電
極、第３の電極、第４の電極およびレドツクス溶
液を有した光発電装置であつて、前記半導体は前
記第１の電極の光照射面側に前記第１の電極に接
して設けられ、前記第２の電極は前記半導体の光
照射側に前記半導体に接して設けられ、前記第３
の電極は前記第１の電極の光照射面の反対面に前
記第１の電極に接して設けられ、前記第４の電極
は前記第３の電極の光照射面に対し反対側に設け
られ、前記レドツクス溶液は前記第３の電極と第
４の電極の間に充填されており、前記第１の電極
は導専電性基板よりなり、前記半導体は再結合中
心中和用の元素が添加された非単結晶半導体によ
り構成されたPIN接合を少なくとも一つ有する光
電力発生用半導体であり、前記第３の電極は前記
第１の電極と同一材料よりなるレドツクス用電極
であり、前記第４の電極は前記第３の電極と逆極
性であることを特徴とする光発電装置である。 本発明はレドツクス反応を行なう半導体の電極
層と光照射が行なわれる半導体の表面を分離し、
互いに反対面に設けたことを第１の特徴としてい
る。これはレドツクス反応は本来レドツクス反応
の反応面自体に光照射を必要とせず、光照射によ
つて発生した電子またはホールとこのレドツクス
用の第３の電極の電極面での電位（単極特性）が
重要であり、PIN接合を構成する半導体において
は、真性半導体（積極的に不純物を添加しないＩ
層）は電子・ホールの発生、およびその上、下面
のＰおよびＮ層に発生したホール・電子をそれぞ
れの第１および第３の電極への移動を助長する如
き半導体中の内部電界の形成、という如く光照射
によるレドツクス反応の基本機能のすべてを独立
させ、その制御性向上および高効率化をはかつた
ことが重要であるという思想に基づく。 従つて光照射がされる表面へは太陽光が液体を
介することなく直接照射させる。 本発明の構成は太陽電池（光電変換装置）を設
け、その裏面に一体化して蓄電効果を有するレド
ツクス系を設けることを特徴としている。 また本発明はプラズマ気相法により200〜300℃
の低温で作られる水素またはハロゲン元素が添加
されたアモルフアスまたはセミアモルフアス構造
を有する非単結晶半導体を0.3〜1μときわめてう
すく設けた光起電力発生用半導体を用い、さらに
この半導体自体がPINまたはNIP接合をひとつま
たは複数をタンデム構造（PINPIN接合または
NIPNIP接合）で有しており、レドツクスと接す
る第３の電極面は導電基板に接するＮまたはＰ型
の半導体の極性に合わせてカソードまたはアノー
ドを有せしめ、電気化学ポテンシヤルのみで反応
を決定することができるようにしたものである。
そのためいわゆる溶液と半導体との界面に生ずる
界面準位の影響を全くうけなくすることができた
ことを特徴とする。 さらにそのレドツクス系は再生型燃料電池の機
能を有する充放電が可能なプラントンシステムを
も提供することができる。 (ト) 構成の詳細 すなわち第１の電極を構成する導電性基板例え
ばチタン、ステンレスまたはアルミニユーム基板
の上面にPINまたはNIP接合を有する非単結晶の
半導体により光起電力を発生せしめる。この半導
体上の光照射表面に設けられた第２の電極を構成
するITO（酸化インジユームと酸化スズの混合
体）、導電酸化チタンまたは導電性酸化チタンと
酸化インジユームとの多層膜その他の透光性導電
膜、さらにこの導電膜上にくし型に設けられた補
助電極により構成する第２の電極により外部にと
り出す。他法半導体の下層はＮまたはＰ層よりな
る半導体層に電気的に連続した導電性基板（第１
の電極）の反対面には選択的または全面に設けら
れた第３の電極があり、レドツクス溶液と接し、
このレドツクスに電子またはホールを供給する。
この第３の電極は電極材料が第１の電極と同一で
あつても、アノードまたはカソードとして作用す
る場合は、第１と第３の電極は同一材料でよい。
特にカソードとしその材料としてステンレスであ
つた場合、その上面にカソード用電極を設けても
よい。 さらにまたこの第３の電極での直列抵抗の増加
を防ぐため、この電極は10Å〜1μ特に50〜300Å
と極薄にし、その抵抗を1Ω以下にしたことが重
要である。 さらに第１の電極である導電性基板上の半導体
の導電型によつて第３の電極であるレドツクス用
の電極も半導体装置で発生した電荷をレドツクス
系に与えやすい極性となるように適合させてもう
けている。すなわち光起電力発生用の半導体の第
１の電極に接している部分がＰ型であればアノー
ド、Ｎ型であればカソードとなるように第３の電
極を設けている。 さらにこのレドツクス溶液は非水溶液とがあ
る。特に水溶系レドツクス溶液において水を用い
る場合、半導体がレドツクスにＮ層に接している
カソード電極（電子を溶液に供給する電極をカソ
ードという）側にて水素を発生し、またアノード
電極（ホールを溶液に供給する、すなわち溶液に
とつてはホールをもらうまたは電子を放出する側
の電極をアノードという）であるＰ層側ではホー
ルと酸素イオンが反応し酸素ガス等が発生する。
このため太陽光と半導体との間に水溶液が介在し
て光特に短波長（100〜300nｍ）光を吸収してし
まわない、最も強い波長ある可視光を効率良く吸
収するために光電変換効率の高い1.3〜2.0eVのエ
ネルギバンド巾を有するとともにPIN接合を構成
している非単結晶半導体特に水素またはハロゲン
元素が再結合中心中和用として添加されているア
モルフアスまたは格子歪を有する５〜100Åの微
結晶性を有するセミアルモルフアス半導体を用い
た光電変換装置とレドツクス溶液とを一体化する
ことによりレドツクス溶液である水からの、酸素
と水素とを分離発生させることができた。 または本発明においては、従来より知られた白
金−酸化チタン半導体電極系を用いたレドツクス
系に比べて大きな違いを有する。すなわち従来よ
り知られた酸化チタンはエネルギバンド巾が
3.2eVを有するため、照射光のうち387nｍ以下の
波長の紫外線のみが有効に電子・ホール対を作り
分離することができる。このため太陽光等の
500nｍを中心とする連続光に対してはきわめて
効率が低い。またその製造において600〜800℃の
高温高エネルギを必要とする。他方本発明におい
てはEg（エネルギバンド巾）を1.0eV（1240nｍ以
下の波長で光より電子・ホールを発生させる）〜
2.5eV（496nｍ以下の、波長で光より電子・ホー
ルを発生させる）を用い、特に照射光で電子・ホ
ールを発生させる活性領域にEg＝1.3〜2.0eVを
有する非単結晶の珪素、炭化珪素、珪化ゲルマニ
ユームを用いたことを他の特徴としている。 すなわちこのうち珪素特にアルモフアスまたは
５〜100Åのシヨートレンジオーダの微結晶性の
珪素においては、プラズマ気相法によりシラン、
SiF4等を200〜300℃の低温で作るため、Egは1.4
〜1.9eVを有するため、光特に太陽光に対し3500
〜5000Åの短波長の光吸収係数が単結晶珪素
（Eg＝1.1eV）に比べ10〜30倍も短波長側の効率
が大きい。加えて本発明のPIN接合における層
（真性または実質的に真性の導電型）をその短波
長側での光吸収係数が20倍も単結晶珪素に比べて
大きいため、その厚さを0.3〜1μ代表的には0.5μ
でよく、さらにこの活性半導体層に積層して半導
体電極として安定させるためのＰまたはＮ層に対
しては、SixC1-x（０≦ｘ≦１）特にｘ＝0.2〜0.7
の光学的エネルギバンド巾を1.8〜2.8Vと層の
1.3〜2.0eV代表的には1.6〜1.8eVに比べ広く設け
たヘテロ接合とさせた。 以上のような構造にすることにより、光電変換
装置としては照射光がレドツクス溶液等で吸収さ
れず、すべてPIN接合を有する半導体に照射され
ることにより、例えば太陽電池としての５〜15％
の変換効率を得、第３の電極をレドツクス用電極
としてレドツクス反応を行なう上で最適な特性を
持たせて設けることにより、この電気エネルギを
光電変換とレドツクス反応とを独立に精度よく制
御せしめることができるようになつた。 さらに本発明においては、レドツクスに密接す
る第３の電極を半導体にこだわらず以下の材料を
用いてもよい。 すなわちアノード材料として酸化スズ、酸化ア
ンチモン、酸化チタン、酸化鉄、炭化珪素、炭
素、酸化スズまたはアンチモンが添加された酸化
チタン、カソード材料として炭化珪素、白金タン
グステン、ステンレス、炭素、酸化インジユー
ム、酸化インジユームが添加された酸化チタン等
とした。特に半導体を電極材料とする場合に、ア
ノードとするにはホールが出やすくする（電子を
受けいれやすくなる）ためのＰ型半導体とし、ま
たカソードとしては電子を放出しやすくするため
リンまたはヒ素が添加されたＮ型半導体を用いる
ことが好ましかつた。金属とする場合はカソード
に仕事関数の大きな材料特にφM＝3.5eV以上とす
ると好ましかつた。 前記したヘテロ接合を有する光電変換装置に関
しては、本発明人の出願になる特許願 米国特許
公告4254429号（対応日本特許願53−83467、
83468 S53.7.8出願）米国特許公告4239554号（対
応日本特許願53−86867、86868 S53.7.17出願）
にその詳細が説明されている。 さらにこのPIN接合を２つまたはそれ以上重ね
て作るタンデム構造とすると、PIN接合が１つの
時に発生する電圧が0.7〜1.0Vであるのに対し1.5
〜1.8Vとできるため、さらに好ましかつた。 以下に図面に従つて本発明の実施例を示す。 (チ) 実施例 １ 第２図は本発明の実施例のひとつを示したもの
である。 PIN接合を有する非単結晶半導体１２はＰ型半
導体層１４が第１の電極３０上に設けられ、その
上に型半導体層１５、Ｎ型半導体層１６が積層
して設けられ、Ｎ型半導体層上に対向電極として
９が設けられている。 また光照射１０に対向する電極９の補助電極２
３とにより第２の電極を構成し、外部引き出し端
子８はスイツチ１７をへて負荷１１を駆動する。 他方第１の電極３０の非単結晶半導体が形成さ
れている面の反対面には、レドツクス用の第３の
電極２４が密接して設けられ、これに対向し電極
２８がその基板をかねた補助電極２９とにより第
４の電極を構成している。 光電変換用半導体の１２の表面を機械的に保護
するため、透光性ホルダー（例えば強化ガラス）
２１とその間に透光性充填材２０例えばシーフレ
ツクスが設けられている。この半導体装置の周辺
部は２２で耐レドツクス性および機械強度性を保
つエポキシまたはポリイミド樹脂で補助絶縁をさ
せた。 レドツクス溶液３には水を用い、それを分配す
る場合はイオン変換膜６４はなく、水の供給口４
１，４２より効率よくアノードにて酸素ガスを、
カノードにて水素ガスを発生し、それぞれを出口
４３，４４より放出させた。 このレドツクス反応をさせる場合は、スイツチ
１９をオン状態にさせればよい。すなわち電気エ
ネルギを得るにはスイツチ１７により負荷１１を
駆動し、水の分解はスイツチ１９によりその双方
を自由に選択させることができるようになつた。 その結果太陽電池としての７〜15％の変換効率
を得、また酸素水素発生用としても外部電界を加
えることなく成就させることができた。 特に第３の電極２４を50〜300Åと極薄とした。
酸化鉄（αFe2O3）を第１の基板電極に設け、ま
た他方の第４の電極を白金またはグラフアイトと
した場合、飽和電流として120ｍＡ／cm2を得るこ
とができる。このためAM1（100ｍＷ／cm2）の光
照射により10ｍＡ／cm2の短絡電流を得ることがで
き、エネルギの変換効率の第１図に示す従来例で
得られる効率0.2〜0.4％より約10倍の1.5〜３％を
得ることができた。 (リ) 実施例 ２ この実施例はレドツクス溶液として排水溶液を
用いたものである。このため第２図においてイオ
ン交換膜２４を設け、アノード２４、カソード２
８にて充電された溶液が混合しないようにした。 このレドツクスの非水性の溶媒として、プリピ
レンカーボネイト
【式】（以下単に
PPKという）またはアセトニトリル（CH3−
CN）が無水物すなわち電極反応が少なく安定な
無毒な溶媒の代表的なものである。 レドツクス溶質としてビピリジン（bpy）また
は４、4′（CH3）2bpyの如きその化合物（以下単に
ビピリジンという）または１、10Phenanthroine
（phen）または4.7-（C6H4SO3）phen2-の如きそ
の化合物（単にフエナンフロリンという）を用い
た。特に溶媒としてこれらFe、RuまたはO5を用
いた以下の材料を用いた。すなわち Fe（ビピリジン）3 2+、（ClO4）2 2- （単にFBPという） Fe（フエナンスロリン）3 2+、（ClO4）2 2- Ru（ビピリジン）3 2+、（ClO4）2 2- （単にRBPという） Ru（フエナンスロリン）3 2+、（ClO4）2 2- が好ましい。特に物性的にはRBPがすぐれてい
るが、低価格であり無毒性無公害材料である
FBPが実用上好ましいものであつた。 かくの如き材料をレドツクスとして用いること
により、レドツクス反応、すなわち FBP2+FBP3＋e- アノード FBP2+＋e-FBP1+ カソード ただし→充電、←放電 の反応を行なわしめることができた。 カソードとして CBP3+＋e-CBP2+ ただしCBPはクロムのピビリジンを示す に示される如く、クロムのリーガンド溶媒として
用いてもよい。この充電を行なう場合には、スイ
ツチ１９をオンにして行なつた。また蓄積された
エネルギを放電する場合はスイツチ１８をオンと
して負荷１１を用いてその逆反応をさせた。また
単なる光電変換装置の出力として用いる場合は、
スイツチ１７をオンとすればよい。さらに光照射
により充電をさせるから同時に平滑された電圧を
放電させるにはスイツチ１７をオンしさらにスイ
ツチ１８をオンとすればよい。 かくすることにより、回路系において光エネル
ギを平滑化された電圧にてとり出すことができ
た。レドツクス溶液は図面ではさらに４，５に充
填するため供給は４１，４２、排出口４３，４４
を設け大出力をさせてもよい。その他第２図につ
いては実施例１と同様である。 かくすることによつて光エネルギを充電しさら
に放電させた出力の効率は従来示していた0.5〜
１％を５〜10倍の５〜10％を得ることができた。 (ヌ) 実施例 ３ この実施例は第３図にそのシステムを示してい
るが、実施例２のレドツクス系を大型化したプラ
ントの例である。 図面においてレドツクス溶液は４，５に実施例
２に示される如くに充填、さらにこの光照射１０
を加えてそれぞれのレドツクスを４８，５３の各
タンクに充填し、ポンプ４６，４５にて循環させ
て電気出力はＤ−Ａ変換器および昇温器４９をへ
て外部電力系５１，５２に５０にて供給される。 このシステムは光照射がなく、また余剰電力５
１がある場合、それによりレドツクス系４，５に
充電されることができるようになつた。 以上のことよりこの実施例は光−電気変換の電
気エネルギの蒸積、放出とレドツクス系により余
剰電力の蓄積、放出とを同一プラントで作なわせ
たものである。 これは非水溶性のレドツクスを用いたため、こ
の溶液の劣化、電極反応、さらに電極のレドツク
ス溶液への溶解を防いだために初めて可能になつ
たものである。 このため１〜100MWHの電気エネルギの蓄積、
方出も可能になり、光電変換装置の裏面に一体化
して設けたレドツクスシステムによつて初めて可
能となつた。 (ル) 発明の効果 以上の説明により明らかな如く、本発明は光電
変換装置とレドツクス反応と一体化して設けるこ
とができるための光電変換装置の構造の供給する
ものであり、その実用上の効果としていわるスモ
ールケールの一般家庭用のエネルギ変換さらに町
全体のエネルギ変換までもきわめて有効なものと
させたものであり、工業上きわめて重要なものと
判断される。
CN）が無水物すなわち電極反応が少なく安定な
無毒な溶媒の代表的なものである。 レドツクス溶質としてビピリジン（bpy）また
は４、4′（CH3）2bpyの如きその化合物（以下単に
ビピリジンという）または１、10Phenanthroine
（phen）または4.7-（C6H4SO3）phen2-の如きそ
の化合物（単にフエナンフロリンという）を用い
た。特に溶媒としてこれらFe、RuまたはO5を用
いた以下の材料を用いた。すなわち Fe（ビピリジン）3 2+、（ClO4）2 2- （単にFBPという） Fe（フエナンスロリン）3 2+、（ClO4）2 2- Ru（ビピリジン）3 2+、（ClO4）2 2- （単にRBPという） Ru（フエナンスロリン）3 2+、（ClO4）2 2- が好ましい。特に物性的にはRBPがすぐれてい
るが、低価格であり無毒性無公害材料である
FBPが実用上好ましいものであつた。 かくの如き材料をレドツクスとして用いること
により、レドツクス反応、すなわち FBP2+FBP3＋e- アノード FBP2+＋e-FBP1+ カソード ただし→充電、←放電 の反応を行なわしめることができた。 カソードとして CBP3+＋e-CBP2+ ただしCBPはクロムのピビリジンを示す に示される如く、クロムのリーガンド溶媒として
用いてもよい。この充電を行なう場合には、スイ
ツチ１９をオンにして行なつた。また蓄積された
エネルギを放電する場合はスイツチ１８をオンと
して負荷１１を用いてその逆反応をさせた。また
単なる光電変換装置の出力として用いる場合は、
スイツチ１７をオンとすればよい。さらに光照射
により充電をさせるから同時に平滑された電圧を
放電させるにはスイツチ１７をオンしさらにスイ
ツチ１８をオンとすればよい。 かくすることにより、回路系において光エネル
ギを平滑化された電圧にてとり出すことができ
た。レドツクス溶液は図面ではさらに４，５に充
填するため供給は４１，４２、排出口４３，４４
を設け大出力をさせてもよい。その他第２図につ
いては実施例１と同様である。 かくすることによつて光エネルギを充電しさら
に放電させた出力の効率は従来示していた0.5〜
１％を５〜10倍の５〜10％を得ることができた。 (ヌ) 実施例 ３ この実施例は第３図にそのシステムを示してい
るが、実施例２のレドツクス系を大型化したプラ
ントの例である。 図面においてレドツクス溶液は４，５に実施例
２に示される如くに充填、さらにこの光照射１０
を加えてそれぞれのレドツクスを４８，５３の各
タンクに充填し、ポンプ４６，４５にて循環させ
て電気出力はＤ−Ａ変換器および昇温器４９をへ
て外部電力系５１，５２に５０にて供給される。 このシステムは光照射がなく、また余剰電力５
１がある場合、それによりレドツクス系４，５に
充電されることができるようになつた。 以上のことよりこの実施例は光−電気変換の電
気エネルギの蒸積、放出とレドツクス系により余
剰電力の蓄積、放出とを同一プラントで作なわせ
たものである。 これは非水溶性のレドツクスを用いたため、こ
の溶液の劣化、電極反応、さらに電極のレドツク
ス溶液への溶解を防いだために初めて可能になつ
たものである。 このため１〜100MWHの電気エネルギの蓄積、
方出も可能になり、光電変換装置の裏面に一体化
して設けたレドツクスシステムによつて初めて可
能となつた。 (ル) 発明の効果 以上の説明により明らかな如く、本発明は光電
変換装置とレドツクス反応と一体化して設けるこ
とができるための光電変換装置の構造の供給する
ものであり、その実用上の効果としていわるスモ
ールケールの一般家庭用のエネルギ変換さらに町
全体のエネルギ変換までもきわめて有効なものと
させたものであり、工業上きわめて重要なものと
判断される。
第１図は従来の半導体装置を用いたレドツクス
反応用半導体装置である。 第２図は本発明の半導体装置の概要を示す。 第３図は第２図の半導体装置を用いたレドツク
ス発電システムである。
反応用半導体装置である。 第２図は本発明の半導体装置の概要を示す。 第３図は第２図の半導体装置を用いたレドツク
ス発電システムである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第１の電極、半導体、第２の電極、第３の電
極、第４の電極およびレドツクス溶液を有した光
発電装置であつて、 前記半導体は前記第１の電極の光照射面側に前
記第１の電極に接して設けられ、前記第２の電極
は前記半導体の光照射側に前記半導体に接して設
けられ、前記第３の電極は前記第１の電極の光照
射面の反対面に前記第１の電極に接して設けら
れ、前記第４の電極は前記第３の電極の光照射面
に対して反対側に設けられ、前記レドツクス溶液
は前記第３の電極と第４の電極の間に充填されて
おり、 前記第１の電極は導電性基板よりなり、前記半
導体は再結合中心中和用の元素が添加された非単
結晶半導体により構成されたPIN接合を少なくと
も一つ有する光起電力発生用半導体であり、前記
第３の電極は前記第１の電極とは異なる材料より
なるレドツクス用電極であり、前記第４の電極は
前記第３の電極と逆極性であることを特徴とする
光発電装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、光起電力発
生用半導体はPINまたはPINPIN接合を有する珪
素、ゲルマニユームまたは炭化珪素を主成分とす
るアモルフアスまたは微結晶性を有する半導体に
より設けられたことを特徴とする光発電装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において、第１の電極
および第２の電極により光起電力を検出せしめ、
第２の電極と第４の電極を連結せしめることによ
りレドツクス反応（充電反応）を生ぜしめ、さら
にまたは第３の電極と第４の電極とによりレドツ
クス反応（放電反応）を生ぜしめることを特徴と
する光発電装置。 ４ 特許請求の範囲第１項において、第３の電極
はアノード材料として酸化スズ、酸化アンチモ
ン、酸化チタン、酸化鉄、炭化珪素、炭素、酸化
スズまたはアンチモンが添加された酸化チタンが
用いられ、カソード材料として炭化珪素、白金タ
ングステン、ステンレス、炭素、酸化インジユー
ム、酸化インジユームが添加された酸化チタン等
が用いられることを特徴とする光発電装置。 ５ 第１の電極、半導体、第２の電極、第３の電
極、第４の電極およびレドツクス溶液を有した光
発電装置であつて、 前記半導体は前記第１の電極の光照射面側に前
記第１の電極に接して設けられ、前記第２の電極
は前記半導体の光照射側に前記半導体に接して設
けられ、前記第３の電極は前記第１の電極の光照
射面の反対面に前記第１の電極に接して設けら
れ、前記第４の電極は前記第３の電極の光照射面
に対して反対側に設けられ、前記レドツクス溶液
は前記第３の電極と第４の電極の間に充填されて
おり、 前記第１の電極は導電性基板よりなり、前記半
導体は再結合中心中和用の元素が添加された非単
結晶半導体により構成されたPIN接合を少なくと
も一つ有する光起電力発生用半導体であり、前記
第３の電極は前記第１の電極と同一材料よりなる
レドツクス用電極であり、前記第４の電極は前記
第３の電極と逆極性であることを特徴とする光発
電装置。 ６ 特許請求の範囲第５項において、第１の電極
及び第３の電極はアノード材料として酸化スズ、
酸化アンチモン、酸化チタン、酸化鉄、炭化珪
素、炭素、酸化スズまたはアンチモンが添加され
た酸化チタンが用いられ、カソード材料として炭
化珪素、白金タングステン、ステンレス、炭素、
酸化インジユーム、酸化インジユームが添加され
た酸化チタン等が用いられることを特徴とする光
発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57009755A JPS58127389A (ja) | 1982-01-25 | 1982-01-25 | 光発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57009755A JPS58127389A (ja) | 1982-01-25 | 1982-01-25 | 光発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58127389A JPS58127389A (ja) | 1983-07-29 |
| JPH0468750B2 true JPH0468750B2 (ja) | 1992-11-04 |
Family
ID=11729096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57009755A Granted JPS58127389A (ja) | 1982-01-25 | 1982-01-25 | 光発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58127389A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4757433B2 (ja) * | 2003-03-24 | 2011-08-24 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 太陽電池 |
-
1982
- 1982-01-25 JP JP57009755A patent/JPS58127389A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58127389A (ja) | 1983-07-29 |
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