[发明专利]染料敏化太阳能电池模组、植物培育室及建筑物

说明书

技术领域

本申请的发明涉及染料敏化太阳能电池。

背景技术

染料敏化太阳能电池是如下的太阳能电池：通过太阳光来激励半导体表面附着的染料，并将由于激励而释放的电子注入半导体，从而进行发电。染料敏化太阳能电池不像结晶类太阳能电池或薄膜类太阳能电池那样利用真空工艺，所以能够大幅减少制造成本，并且搬运和使用较为容易，因此设置成本非常低。另一方面，虽然存在转换效率低的缺点，但是如专利文献1～3所公开的那样，提出了通过将整体设为圆筒形来提高转换效率，期待作为下一代太阳能电池之一而得到实际应用。

图9是表示以往的圆筒型染料敏化太阳能电池的截面构造的概略图。如图9所示，圆筒型染料敏化太阳能电池具有在圆筒形的透明管14内设有集电极15、光电极11、电解质层13、对极12的截面构造。集电极15位于透明管14内的最外侧，在其内侧设有光电极11，在设置于中央的对极12和光电极11之间介有电解质层13。另外，集电极15和光电极11为圆筒形，对极12为圆柱形，并且都与透明管14同轴。

集电极15使用ITO这样的透明导电体。光电极11应该也称为作用极，由在半导体上附着了染料的材料形成。作为电解质层15，使用胶状或液状的材料(电解液)。

入射至透明管14的光透射集电极15，激励光电极11上的染料，通过激励而释放的电子由半导体接受。失去了电子的染料从电解质层13获得电子而被还原，在电解质层13中产生的空穴通过对极12而接受电子。集电极15从光电极11汇集电荷，在集电极15和对极12之间产生电动势。另外，有时集电极15设置在光电极11和电解质层13之间，这种情况下，集电极15有时不是透明的材质。

专利文献1：专利4840540号公报

专利文献2：特开2003-77550号公报

专利文献3：特开2007-12545号公报

专利文献4：专利48772426号公报

图10是表示圆筒型染料敏化太阳能电池的优点的概略图，是针对面板型(平板型)染料敏化太阳能电池和圆筒型染料敏化太阳能电池将太阳光的受光状况对比示出的图。图10(1-1)(1-2)表示太阳光从正上方入射的情况，(2-1)(2-2)表示太阳光从斜上方入射的情况。

众所周知，在面板型的情况下，倾斜入射(图10(1-2))的情况与垂直入射(图10(1-1))的情况相比转换效率下降。另一方面，在圆筒型的情况下，无论从360度的任何方向入射，基本上发挥同样的发电性能，所以在倾斜入射(图10(2-2))的情况下也能得到与垂直入射(图10(2-1))的情况同等的转换效率。因此，在相同的占有空间配置太阳能电池的情况下，从一天的总发电量来看，圆筒型的转换效率更高。

图11是表示对圆筒型染料敏化太阳能电池的优越性进行了确认的模拟实验的结果的图。在该实验中制作了面板型的染料敏化太阳能电池和圆筒型的染料敏化太阳能电池。面板型和圆筒型的长度相同，面板的宽度和圆筒的直径相同。光电极等其他基本构造相同。

图11的纵轴是每单位时间的发电量(相对值)，横轴是时刻。另外，在该实验中，作为太阳光的强度，设想了日本的春分日、且AM(大气质量)为1.5的情况，通过太阳能模拟器每隔1小时模拟了从日出到日落的每单位时间的发电量。如图11所示，在圆筒型的情况下，整体上比面板型的发电量多，特别是太阳高度较低的早晨和傍晚的时刻的发电量变多。

这样，圆筒型染料敏化太阳能电池与面板型相比，太阳光的入射角度特性优良。关于倾斜入射的情况与垂直入射的情况相比转换效率下降这一点，对于结晶类和薄膜类的面板型太阳能电池来说是普遍存在的。因此，从入射角度不断变化的1天(或1年)的总发电效率这一点来看，入射角度特性优良的圆筒型染料敏化太阳能电池能够匹敌结晶类和薄膜类的面板型太阳能电池。

但是，根据发明人的研究，从模组整体的转换效率来看，尚未充分发挥圆筒型染料敏化太阳能电池的潜力。作为模组整体来看，圆筒型染料敏化太阳能电池还有进一步提高转换效率的余地。

发明内容

本申请的发明是考虑了上述情况而做出的，提供一种在圆筒型染料敏化太阳能电池中能够进一步提高转换效率的模组构造。