色素増感太陽電池を使用したモーター回路
【課題】本発明の目的は、色素増感太陽電池を使用し、屋内のような低照度条件でも、所望の間隔でモーターを駆動させることができるモーター回路を提供することにある。
【解決手段】モーター回路１０は、光電変換をおこなう色素増感太陽電池１２、発電された電力を蓄電するキャパシタＣ１、モーターＭ、および発光を制御する制御回路１４を備える。キャパシタＣ１の内部抵抗が小さいことが好ましい。モーターＭにファンを取り付け、ファンを回転させることができる。
【解決手段】モーター回路１０は、光電変換をおこなう色素増感太陽電池１２、発電された電力を蓄電するキャパシタＣ１、モーターＭ、および発光を制御する制御回路１４を備える。キャパシタＣ１の内部抵抗が小さいことが好ましい。モーターＭにファンを取り付け、ファンを回転させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感太陽電池を使用したモーター回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池を使用した種々の回路が開発されている。例えば、下記の特許文献１には、太陽電池で発電された電力を利用した空気清浄機が開示されている。空気清浄機のファンを駆動させるために図６に示すモーター回路１００が示されている。太陽電池１０２で発電された電力がキャパシタＣ４に充電される。充電電圧が所定電圧になると、サイリスタＳＣＲのゲートＧがオンになり、キャパシタＣ４の充電電流がモーターＭに流れる。放電によってモーターＭが駆動し、ファンが回転する。キャパシタＣ４の充電と放電によってファンが間欠的に回転する。
【０００３】
しかし、屋内の光量は屋外の光量に比べて２桁ほど低く、シリコン系の太陽電池１０２は光電変換効率が著しく低下して、補助光照明を必要とするなど屋内での使用には向かない。サイリスタＳＣＲを使用しているため、キャパシタＣ４の充電と放電の間隔を調節することができず、放電が完了するまでモーターＭが駆動させられる。キャパシタＣ４の容量によって駆動時間が固定される。キャパシタＣ４の充電に時間が掛かれば、ファンを回転させる間隔が長くなり、空気清浄機としての機能が発揮できなくなる。キャパシタＣ４の充電時間を考慮してその容量を小さくすると、サイリスタＳＣＲのオンやモーターＭを駆動させるだけの充電がおこなえない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録公報第２５５６９８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、色素増感太陽電池を使用し、屋内のような低照度条件でも、所望の間隔でモーターを駆動させることができるモーター回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
モーター回路は、光電変換によって発電する色素増感太陽電池と、前記色素増感太陽電池の発電した電力を蓄電するキャパシタと、前記色素増感太陽電池およびキャパシタからの電力によって駆動するモーターと、前記色素増感太陽電池の発電した電力によって駆動し、モーターの駆動時間および駆動間隔を制御する制御回路とを備える。
【０００７】
色素増感太陽電池で発電をおこない、キャパシタを充電する。キャパシタからの放電電流を利用して、モーターを駆動させる。制御回路がモーターを停止させるとき、キャパシタの充電がおこなわれる。
【０００８】
前記キャパシタにおいて、内部抵抗による電圧降下後の放電電流が、モーターの駆動電流よりも高くなるようにする。キャパシタとしてはＰＡＳキャパシタが含まれる。キャパシタからの放電電流は、モーターを駆動させるだけの駆動電流が確保される。
【０００９】
前記制御回路は、キャパシタの放電が完了する前にモーターの駆動を終了させる。キャパシタを完全に放電させる前に充電をおこなう。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、色素増感太陽電池によって室内（１０００Lux以下）であっても発電効率を落とすことなくモーターを駆動させることができる。従来のサイリスタを使用した回路と異なり、制御回路によってモーターの駆動時間および駆動間隔を制御することができる。完全に放電する前にモーターの駆動を停止することができ、キャパシタの充電に時間が掛からない。内部抵抗の小さいキャパシタを使用することによって、モーターの駆動電流を確保でき、モーターを駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】モーター回路の構成を示す回路図である。
【図２】色素増感太陽電池の構造を示す断面図である。
【図３】８個のセルにした色素増感太陽電池の正面図である。
【図４】電池特性を示すグラフであり、（ａ）は太陽光でのＩＶ特性であり、（ｂ）は屋内照明でのＩＶ特性である。
【図５】モーターを１秒間駆動させた場合の電圧変動を示す図である。
【図６】従来のモーター回路の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明について図面を使用して説明する。
【００１３】
図１に示すモーター回路１０は、光電変換をおこなう色素増感太陽電池１２、発電された電力を蓄電するキャパシタＣ１、モーターＭ、およびモーターの駆動時間および駆動間隔を制御する制御回路１４を備える。
【００１４】
色素増感太陽電池１２は、金属酸化物半導体多孔膜を利用した太陽電池である。シリコン系太陽電池に比べて、高価な材料や真空成膜などのプロセスが必要でなく、安価および簡単に製造することができる。
【００１５】
色素増感太陽電池１２は、光電極基板１６と対極基板１８とを対向させて、その周辺部分がシール材で張り合わされている（図２）。光電極基板１６と対極基板１８との間には電解液２０が充填される。
【００１６】
光電極基板１６は、透明樹脂フィルム２２、透明樹脂フィルム２２の上に形成された透明電極２４、透明電極２４の上に形成された金属酸化物半導体多孔膜２６、および金属酸化物半導体多孔膜２６に担持させた光増感色素２８を備える。
【００１７】
透明樹脂フィルム２２は光の入射側に配置される。光を透過させて適度な強度を有すれば種々の材料を使用することができるが、金属酸化物半導体多孔膜２６の成膜などで熱処理が必要なため、耐熱性が有する材料が好ましい。また、耐熱性に加えて耐薬品性の高いものも好ましい。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスルフォン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、透明ポリイミド、環状ポリオレフィンなどが挙げられる。透明樹脂フィルム２２の厚みを約２０μｍ〜１ｍｍにすることによって、適度な剛性と柔軟性を持たせることができる。
【００１８】
透明電極２４は、例えば、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＧＺＯ、ＡＺＯ、ＦＴＯなどの透明性のある酸化物半導体からなるものが挙げられる。ＩＴＯは、抵抗率が小さく安定であり、透明性が高いため好ましい。透明電極２４は、スパッタリング、ＣＶＤ、蒸着、イオンプレーティングなどのドライ成膜法や、上記の酸化物半導体から成る微粒子を溶媒に分散して塗布成膜するウェット成膜法によって形成することができる。
【００１９】
また、溶媒に分散させた金属微粒子を塗布や印刷することにより、金属細線によるメッシュ状の電極を透明電極２４としても良い。金属細線の無い部分を光が通過し、金属細線は電極として機能する。スパッタリングなどと比べて、真空チャンバーなどの成膜装置が必要でなく、製造が非常に容易である。その場合にはチタンやステンレスなどの耐食性のある金属微粒子は高い導電性を有するため好ましい
【００２０】
透明樹脂フィルム２２と透明電極２４との間には、透明電極２４の密着性向上や傷つき防止のためにハードコート層を形成しても良い。
【００２１】
金属酸化物半導体多孔膜２６は、ナノサイズの微小孔が内部に網目状に形成されたメソポーラスな半導体膜である。金属酸化物半導体多孔膜２６の材料としては亜鉛酸化物やチタン酸化物が挙げられる。亜鉛酸化物を用いる場合、酸化亜鉛微粒子の塗布成膜法や酸化亜鉛の電析法によって、金属酸化物半導体多孔膜２６を形成することができる。酸化亜鉛微粒子の塗布成膜法としては、酸化亜鉛微粒子を溶媒とバインダーに分散してペースト化し、スピンコートやバーコート等によって塗布成膜する方法や、スクリーン印刷法等で成膜した後に溶媒乾燥して成膜する方法がある。酸化亜鉛の電析法は、酸素バブリングした塩化亜鉛水溶液中で、透明電極基板に所定の電圧を印加して酸化亜鉛をめっきする方法であり、テンプレート色素を併用して多孔性を制御することができる。
【００２２】
亜鉛酸化物を用いる場合、金属酸化物半導体多孔膜２６の膜厚は、約２μｍ〜２０μｍである。２μｍ未満であると、色素担持量が少なくなるために、色素増感太陽電池１２の光電変換特性が低下する。２０μｍを超えると、金属酸化物半導体多孔膜２６の電子拡散長が限られているため、光電変換に寄与しない部分が発生したり、多孔膜中への電解液の浸入が困難になることもあり、光電変換特性が低下する。
【００２３】
光増感色素２８は、光エネルギーにより電荷分離を発生し、電子を金属酸化物半導体多孔膜２６に効率よく注入するものである。光増感色素２８としては、ルテニウム等の金属を含有しない有機色素が挙げられる。有機色素としては、金属酸化物半導体多孔膜２６に強固に吸着させるために官能基を有するものが好ましい。上記官能基としては例えば、カルボン酸基、カルボン酸無水基、アルコキシ基、ヒドロキシル基、ヒドロキシアルキル基、スルホン酸基、エステル基、メルカプト基、ホスホニル基等が挙げられる。有機色素としては、具体的には例えば、キサンテン系色素、クマリン系色素、トリフェニルメタン系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、ポルフィリン系色素、フラノシアニン系色素、アゾ色素、スクアリリウム系色素等が挙げられる。
【００２４】
光増感色素２８を担持させる方法としては、光増感色素２８を含有する溶液に、金属酸化物半導体多孔膜２６が形成された樹脂フィルム２２を浸漬した後、乾燥を行なう方法が挙げられる。浸漬時間は約５分〜２時間である。５分未満であると、光増感色素２８の溶液が金属酸化物半導体多孔膜２６の内部にまで充分に浸透しないことがあり、２時間を越えると、金属酸化物半導体多孔膜２６への光増感色素２８の吸着が多くなり、吸着色素の積層吸着が発生し、発電に寄与しない色素の増加や、金属酸化物半導体多孔膜２６への電子の流れの阻害、金属酸化物半導体多孔膜２６への電解液２０の浸入の阻害等が起こり、光電変換特性が低下することがある。
【００２５】
また、光増感色素２８を担持させるために使用する光増感色素２８の溶液に使用する溶媒としては、光増感色素２８を溶解して、透明樹脂フィルム２２や透明電極２４を劣化させないものを使用する。例えばエタノール等のアルコール類、アセトン等のケトン類、ジエチルエーテル等のエーテル類、アセトニトリル等が挙げられる。
【００２６】
対極基板１８は、樹脂フィルム３０の上に電極３２と触媒層３４を順番に積層形成したものである。対極基板１８の樹脂フィルム３０と電極３２は光電極基板１６と同様の透明樹脂フィルム２２と透明電極２４を使用してもよいが、光透過の必要性はないため、透明でなくても良い。例えば電極３２は、チタン、タングステン、ステンレス等の耐食性のある金属やカーボン、グラファイト等の炭素材料を用いることができる。触媒層３４は、白金、カーボン、ポリチオフェンやポリアニリン等の導電性ポリマーを用いることができる。
【００２７】
シールは、光電極基板１６と対極基板１６を貼り合せてセルを構成し、内部に電解液２０を保持するための物である。シールを構成する材料としては、各種の接着剤や粘着剤が使用可能であるが、電解液２０と反応せず、電解液２０の溶媒に対して不活性な材料であり、フィルム基板と密着性の良いシリコーン系やフッ素系の接着剤、粘着剤が好適に使用できる。また、アイオノマー樹脂フィルムによる熱融着も好適に使用される。
【００２８】
電解液２０は、電子がリークしない絶縁性であって、イオン導電性の電解質溶液であり、ヨウ素イオンを含むものである。光反応により光増感色素２８で発生し、透明電極２４に拡散した電子を補充するため、ヨウ素イオンの酸化還元反応とイオンの拡散により、対極電極３２から電子を伝えることで太陽電池回路を構成する。
【００２９】
ヨウ素イオンを含む電解質溶液としては、ヨウ化リチウム、テトラ-n-プロピルアンモニウムヨージド、フェニルトリメチルアンモニウムヨージド、テトラ-n-ブチルアンモニウムヨージド、ヨウ素イオンをアニオンとするイミダゾリウム塩である1,2−ジメチル-3-プロピルイミダゾリウムイオダイド、1−メチル-3-プロピルイミダゾリウムイオダイド、1-メチル-2,3−ジメチルイミダゾリウムイオダイド、1-ブチルー2,3−ジメチルイミダゾリウムイオダイド、1-プロピルー3−メチルイミダゾリウムイオダイド、1-ブチルー3−メチルイミダゾリウムイオダイド等がある。
【００３０】
電解液２０は有機溶媒溶液をイオン導電性の電解質溶液としたものを用いても良い。例えば、エタノール等の低級アルコール、ニトリル系のアセトニトリル、メトキシプロピオニトリルや炭化水素系のプロピレンカルボナート、ジエチルカルボナート、γーブチロラクタンやポリエチレングリコール等の多価アルコール、イミダゾリウム塩等のイオン液体が挙げられる。
【００３１】
色素増感太陽電池１２の製造は、まず下記（１）から（４）の順番で光電極基板１６を製造する。（１）透明樹脂フィルム２２を準備する。例えば、ＰＥＮフィルム（帝人デュポン製、厚み２００μｍ）を所望の大きさに切断し、ＵＶ硬化アクリル樹脂のハードコートを施す。
【００３２】
（２）透明樹脂フィルム２２の上に透明電極２４を形成する。透明樹脂フィルム２２の上にＩＴＯ膜の透明電極２４を形成する場合、ＤＣスパッタリング法によって形成する。例えば、アルゴンガス流量５０ｓｃｃｍ、酸素ガス流量１．５ｓｃｃｍ、電圧３７０Ｖ、電流２Ａの条件で２０分成膜した場合、表面抵抗は２４Ω／□である。ＩＴＯ膜は、所望形状にパターンニングしても良い。例えば、図３に示すように、８個のセル３６になるようにパターニングする。
【００３３】
（３）金属酸化物半導体多孔膜２６を形成する。形成方法は、酸化亜鉛微粒子のペーストの印刷により金属酸化物半導体多孔膜２６を成膜する方法が挙げられる。具体的には、まず酸化亜鉛微粒子（テイカ製MZ-500）を溶媒とバインダーに混合分散してペーストを作製し、このペーストをスクリーン印刷し、溶媒を乾燥させる。スクリーン印刷する際、セルの形状に合わせてスクリーン印刷する。後述する８セルの色素増感太陽電池１２であれば、８×８２ｍｍの矩形状を８面並べたパターンでスクリーン印刷する。溶媒の乾燥を１００℃、３０分でおこなう。
【００３４】
（４）光増感色素２８を担持させる。上記（３）で溶媒を乾燥させた後、色素溶液に金属酸化物半導体多孔膜２６を浸積させる。例えば、三菱製紙製有機色素D149 0.5mＭとデオキシコール酸１ｍM/Lとをt-ブタノールとアセトニトリルの１：１混合溶媒に溶解した色素溶液に４０分浸積して、光増感色素２８を担持させる。
【００３５】
また、下記の（５）から（７）の順番で対極基板１８を製造する。（５）樹脂フィルム３０を準備し、（６）樹脂フィルム３０の上に電極３２を形成する。（５）と（６）は上記（１）と（２）と同様の方法であっても良い。
【００３６】
（７）電極３２の上に触媒層３４を形成する。触媒層３４として白金を使用する場合、スパッタリング法によって成膜する。
【００３７】
最後に色素増感太陽電池１２の組み立てとして、（８）光電極基板１６と対極基板１８とを対向させ、光電極基板１６と対極基板１８との間に電解液２０を満たしながら、両基板１６、１８の周辺部分を封止する。具体的には、（ａ）光電極基板１６と対極基板１８と重ねて、その周辺部を封止して空セルを制作する。空セルには電解液２０の注入口を設けておく。封止は、シールとしてアイオノマー樹脂フィルムを使用し、それを熱溶着する。（ｂ）注入口から電解液２０を注入し、注入口を封止する。空セルに電解液（ヨウ素0.1mol/L、1,2−ジメチル-3-プロピルイミダゾリウムイオダイド1.0mol/L、溶媒としてプロピレンカルボナート）を注入し、ＵＶ硬化樹脂で注入口を封止する。
【００３８】
以上の工程（１）〜（８）によって製造した色素増感太陽電池１２は、シリコン系太陽電池に比べて製造が容易である。また、低照度の屋内であっても、出力電圧が落ちにくく（図４（ａ）、（ｂ））、シリコン型太陽電池のように屋内で急激な光電変換効率の低下がおきない。
【００３９】
上記の製造方法で、大きさ１００×８７ｍｍ、厚み２５０μｍの色素増感太陽電池１２を製造した。図３のように８つのセル３６を直列接続しており、１つのセル３６は８２×８ｍｍである。この色素増感太陽電池１２について、光源の輝度を１ｓｕｎ（１００ｍＷ／ｃｍ２）にして、ソーラーシュミレーター（山下電装社製YSS-50）で測定した特性は、開放電圧Ｖｏｃが４．４５Ｖ、短絡電流Ｊｓｃが２４．３９ｍＡ、曲線因子ＦＦが０．４８、変換効率ηが１．０１％であった。また同じ色素増感太陽電池１２について、一般的な屋内における照度に近い４５０ｌｘの明るさでの光電変換特性を測定した。得られたＩＶ曲線より（図４（ｂ））、最適動作条件は、１．８Ｖの１５０μＡになることがわかった。なお、色素増感太陽電池１２は、必要な電力に応じて色素増感太陽電池１２の数、セル３６の大きさおよびセル３６の数を変更しても良い。
【００４０】
色素増感太陽電池１２の陽極には、キャパシタＣ１が接続される。キャパシタＣ１の容量は、０．２〜１．０Fが好ましい。１．０F以上では、充電にかかる時間が長くなる。０．２F以下では、充電量が不十分であり、モーターを所望の時間駆動させ難い。色素増感太陽電池１２とキャパシタＣ１の間には、逆流防止用のダイオードＤ１が接続される。キャパシタＣ１は複数個であっても良く、複数のキャパシタＣ１が直列、並列、または直並列に接続されてもよい。キャパシタＣ１として、内部抵抗の小さいＰＡＳキャパシタを使用することができる。ＰＡＳキャパシタの形状としては、円筒型、ボタン型、薄膜型など種々の形状が使用できる。
【００４１】
キャパシタＣ１の内部抵抗が小さいことが好ましく、例えば内部抵抗は４Ω以下である。内部抵抗を小さくすることによって、キャパシタＣ１での電圧降下を小さくし、電圧降下後の放電電流がモーターＭの駆動電流よりも高く維持することができる。
【００４２】
モーターＭは、光電池用の直流モーターである。モーターＭの回転は、制御回路１４によって制御される。制御回路１４の端子ＰにモーターＭの一端が接続されている。制御回路１４の内部において、端子ＰにＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を接続し、スイッチング素子のオンとオフの時間を制御することによって、モーターＭの駆動時間と駆動間隔（停止時間）を制御する。モーターＭが停止している間にコンデンサＣ１の充電がおこなわれる。
【００４３】
制御回路１４によってモーターＭをオン・オフしたときのモーター端子間電圧Ｖ１とキャパシタ端子間電圧Ｖ２の変化を図５に示す。モーターＭはマブチモーター製ＲＦ３３０ＴＫであり、光照度が４５０ｌｘ、色素増感太陽電池１２は図３のように８つのセル３６を直列接続したものである。モーターＭがオンになっている時間は１秒である。モーターＭがオンになったとき、キャパシタ端子間電圧Ｖ２が降下している。モーターＭがオフになったとき、キャパシタ端子間電圧Ｖ２が徐々に上昇する。なお、モーターＭがオンになったとき、キャパシタＣ１以外に色素増感太陽電池１２で発電中の電力もモーターＭの駆動に利用される。
【００４４】
制御回路１４の電源入力端子Ｖｃｃは色素増感太陽電池１２に接続されており、色素増感太陽電池１２の発電電力の一部を使用して駆動する。そのため、制御回路１４は低消費電力のマイクロコントローラが好ましい。例えば、０．５μＡで駆動可能なテキサスインスツルメンツ社製のＭＳＰ４３０Ｇ２００１を例示できる。ＭＳＰ４３０Ｇ２００１は、上述したモーターＭのオン・オフ時間をプログラミングによって変更することができる。なお、端子Ｖｓｓは電源入力端子Ｖｃｃと対で使用される端子であり、色素増感太陽電池１２の陰極に接続されている。
【００４５】
制御回路１４のリセット入力のために、抵抗Ｒ１とキャパシタＣ２からなるＣＲ回路が設けられる。ＣＲ時定数で決定される立ち上がりの電圧がリセットＲＳＴに入力され、その電圧が所定の閾値を超えたときに制御回路１４がオンになる。
【００４６】
制御回路１４の電源入力端子Ｖｃｃには、制御回路１４の電源の安定化のために、キャパシタＣ３が接続される。キャパシタＣ３としてはセラミックコンデンサなどが挙げられる。色素増感太陽電池１２の発電量の変化が起きても制御回路１４に対する急激な電圧変動を起こさせないようにする。例えば、容量が０．１μＦのセラミックコンデンサなどを使用する。
【００４７】
また、制御回路１４の電源入力端子Ｖｃｃには、電気二重層コンデンサやリチウムイオンなどの二次電池（図示せず）を接続してもよい。二次電池によって色素増感太陽電池１２の発電が停止しても制御回路１４を駆動させることができる。二次電池は、一気に電荷を放出することがない。徐々に電荷を放出することにより、制御回路１４の駆動できる時間を長くできる。
【００４８】
モーターＭは種々の物を間欠的に駆動させる駆動源となる。例えば上記のモーター回路１０は、商品展示具において、モーターＭの回転軸に動作部分を取り付け、動作部分を間欠的に駆動させ、アイキャッチ効果を得ることができる。
【００４９】
次に、上記図１のモーター回路１０において、マブチモーター株式会社製のRF330TKの直流モーターを使用した実験結果を表１および表２に示す。実験は上述した図４の特性を有する図３の色素増感太陽電池１２を４個直列したものを使用し、キャパシタＣ１の種類を変更している。制御回路１４はテキサスインスツルメンツ社製のＭＳＰ４３０Ｇ２００１である。表１はモーターＭが駆動しており、表２はモーターＭが駆動しなかった場合である。表１において駆動開始時間は、色素増感太陽電池１２への光照射を開始してから最初にモーターＭが駆動するまでの時間である。１回のモーターＭの駆動は１秒であり、間欠的に駆動する。
【００５０】
なお、各実験に用いたコンデンサは、No.1、No.3〜No.7及びNo.11が太陽誘電株式会社製PAS0815LR2R3105、No.2が太陽誘電株式会社製PAS2126FR2R5504、No.8〜No.10及びNo.16〜No.17がニチコン株式会社製JUMT1474MED、No.12がパナソニック株式会社製EECS0HD224V、No.13が太陽誘電株式会社製PAS409HR-VA5R、No.14が太陽誘電株式会社製PAS414SR-VA5R、No.15が太陽誘電株式会社製PAS414HR-VA5R、No.18がNECトーキン株式会社製FYD0H224ZF、No.19がパナソニック株式会社製EECS0HD104V、No.20がパナソニック株式会社製EECS0HD474Vである。
【００５１】
【表１】
【表２】
【００５２】
表１と表２より内部抵抗が４Ω以下の場合にモーターＭを駆動させることができることがわかる。キャパシタＣ１の容量が小さくなれば最初のモーターＭの駆動までの時間を短くすることができる。
【００５３】
また、表１のNO.7の条件でモーターＭを変更した場合の駆動の有無を表３に示す。モーターＭのコイルインダクタンスや端子間抵抗の測定はHP製4284Aを使用しおり、測定周波数１ｋHz、電圧１Vである。
【００５４】
【表３】
【００５５】
表３よりコイルインダクタンスが２４ｍHより大きくなるとモーターＭが駆動することが分かる。
【００５６】
以上のように、電源に色素増感太陽電池１２を使用することによって、光量の少ない屋内の使用であっても、シリコン系太陽電池よりも出力電圧を落としにくく、モーターＭを駆動させることができる。キャパシタＣ１の内部抵抗を小さくすることによって、モーターＭに流れる駆動電流を確保できる。キャパシタＣ１を完全に放電せずにモーターＭの駆動を停止させることによって、次のモーター駆動までの時間を短くすることも可能であり、モーターＭの駆動間隔を適宜調節することができる。
【００５７】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【符号の説明】
【００５８】
１０：モーター回路
１２：色素増感太陽電池
１４：制御回路
１６：光電極基板
１８：対極基板
２０：電解液
２２：透明樹脂フィルム
２４：透明電極
２６：金属酸化物半導体多孔膜
２８：色素
３０：樹脂フィルム
３２：電極
３４：触媒層
３６：セル
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３：キャパシタ
Ｍ：モーター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感太陽電池を使用したモーター回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池を使用した種々の回路が開発されている。例えば、下記の特許文献１には、太陽電池で発電された電力を利用した空気清浄機が開示されている。空気清浄機のファンを駆動させるために図６に示すモーター回路１００が示されている。太陽電池１０２で発電された電力がキャパシタＣ４に充電される。充電電圧が所定電圧になると、サイリスタＳＣＲのゲートＧがオンになり、キャパシタＣ４の充電電流がモーターＭに流れる。放電によってモーターＭが駆動し、ファンが回転する。キャパシタＣ４の充電と放電によってファンが間欠的に回転する。
【０００３】
しかし、屋内の光量は屋外の光量に比べて２桁ほど低く、シリコン系の太陽電池１０２は光電変換効率が著しく低下して、補助光照明を必要とするなど屋内での使用には向かない。サイリスタＳＣＲを使用しているため、キャパシタＣ４の充電と放電の間隔を調節することができず、放電が完了するまでモーターＭが駆動させられる。キャパシタＣ４の容量によって駆動時間が固定される。キャパシタＣ４の充電に時間が掛かれば、ファンを回転させる間隔が長くなり、空気清浄機としての機能が発揮できなくなる。キャパシタＣ４の充電時間を考慮してその容量を小さくすると、サイリスタＳＣＲのオンやモーターＭを駆動させるだけの充電がおこなえない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録公報第２５５６９８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、色素増感太陽電池を使用し、屋内のような低照度条件でも、所望の間隔でモーターを駆動させることができるモーター回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
モーター回路は、光電変換によって発電する色素増感太陽電池と、前記色素増感太陽電池の発電した電力を蓄電するキャパシタと、前記色素増感太陽電池およびキャパシタからの電力によって駆動するモーターと、前記色素増感太陽電池の発電した電力によって駆動し、モーターの駆動時間および駆動間隔を制御する制御回路とを備える。
【０００７】
色素増感太陽電池で発電をおこない、キャパシタを充電する。キャパシタからの放電電流を利用して、モーターを駆動させる。制御回路がモーターを停止させるとき、キャパシタの充電がおこなわれる。
【０００８】
前記キャパシタにおいて、内部抵抗による電圧降下後の放電電流が、モーターの駆動電流よりも高くなるようにする。キャパシタとしてはＰＡＳキャパシタが含まれる。キャパシタからの放電電流は、モーターを駆動させるだけの駆動電流が確保される。
【０００９】
前記制御回路は、キャパシタの放電が完了する前にモーターの駆動を終了させる。キャパシタを完全に放電させる前に充電をおこなう。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、色素増感太陽電池によって室内（１０００Lux以下）であっても発電効率を落とすことなくモーターを駆動させることができる。従来のサイリスタを使用した回路と異なり、制御回路によってモーターの駆動時間および駆動間隔を制御することができる。完全に放電する前にモーターの駆動を停止することができ、キャパシタの充電に時間が掛からない。内部抵抗の小さいキャパシタを使用することによって、モーターの駆動電流を確保でき、モーターを駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】モーター回路の構成を示す回路図である。
【図２】色素増感太陽電池の構造を示す断面図である。
【図３】８個のセルにした色素増感太陽電池の正面図である。
【図４】電池特性を示すグラフであり、（ａ）は太陽光でのＩＶ特性であり、（ｂ）は屋内照明でのＩＶ特性である。
【図５】モーターを１秒間駆動させた場合の電圧変動を示す図である。
【図６】従来のモーター回路の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明について図面を使用して説明する。
【００１３】
図１に示すモーター回路１０は、光電変換をおこなう色素増感太陽電池１２、発電された電力を蓄電するキャパシタＣ１、モーターＭ、およびモーターの駆動時間および駆動間隔を制御する制御回路１４を備える。
【００１４】
色素増感太陽電池１２は、金属酸化物半導体多孔膜を利用した太陽電池である。シリコン系太陽電池に比べて、高価な材料や真空成膜などのプロセスが必要でなく、安価および簡単に製造することができる。
【００１５】
色素増感太陽電池１２は、光電極基板１６と対極基板１８とを対向させて、その周辺部分がシール材で張り合わされている（図２）。光電極基板１６と対極基板１８との間には電解液２０が充填される。
【００１６】
光電極基板１６は、透明樹脂フィルム２２、透明樹脂フィルム２２の上に形成された透明電極２４、透明電極２４の上に形成された金属酸化物半導体多孔膜２６、および金属酸化物半導体多孔膜２６に担持させた光増感色素２８を備える。
【００１７】
透明樹脂フィルム２２は光の入射側に配置される。光を透過させて適度な強度を有すれば種々の材料を使用することができるが、金属酸化物半導体多孔膜２６の成膜などで熱処理が必要なため、耐熱性が有する材料が好ましい。また、耐熱性に加えて耐薬品性の高いものも好ましい。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスルフォン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、透明ポリイミド、環状ポリオレフィンなどが挙げられる。透明樹脂フィルム２２の厚みを約２０μｍ〜１ｍｍにすることによって、適度な剛性と柔軟性を持たせることができる。
【００１８】
透明電極２４は、例えば、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＧＺＯ、ＡＺＯ、ＦＴＯなどの透明性のある酸化物半導体からなるものが挙げられる。ＩＴＯは、抵抗率が小さく安定であり、透明性が高いため好ましい。透明電極２４は、スパッタリング、ＣＶＤ、蒸着、イオンプレーティングなどのドライ成膜法や、上記の酸化物半導体から成る微粒子を溶媒に分散して塗布成膜するウェット成膜法によって形成することができる。
【００１９】
また、溶媒に分散させた金属微粒子を塗布や印刷することにより、金属細線によるメッシュ状の電極を透明電極２４としても良い。金属細線の無い部分を光が通過し、金属細線は電極として機能する。スパッタリングなどと比べて、真空チャンバーなどの成膜装置が必要でなく、製造が非常に容易である。その場合にはチタンやステンレスなどの耐食性のある金属微粒子は高い導電性を有するため好ましい
【００２０】
透明樹脂フィルム２２と透明電極２４との間には、透明電極２４の密着性向上や傷つき防止のためにハードコート層を形成しても良い。
【００２１】
金属酸化物半導体多孔膜２６は、ナノサイズの微小孔が内部に網目状に形成されたメソポーラスな半導体膜である。金属酸化物半導体多孔膜２６の材料としては亜鉛酸化物やチタン酸化物が挙げられる。亜鉛酸化物を用いる場合、酸化亜鉛微粒子の塗布成膜法や酸化亜鉛の電析法によって、金属酸化物半導体多孔膜２６を形成することができる。酸化亜鉛微粒子の塗布成膜法としては、酸化亜鉛微粒子を溶媒とバインダーに分散してペースト化し、スピンコートやバーコート等によって塗布成膜する方法や、スクリーン印刷法等で成膜した後に溶媒乾燥して成膜する方法がある。酸化亜鉛の電析法は、酸素バブリングした塩化亜鉛水溶液中で、透明電極基板に所定の電圧を印加して酸化亜鉛をめっきする方法であり、テンプレート色素を併用して多孔性を制御することができる。
【００２２】
亜鉛酸化物を用いる場合、金属酸化物半導体多孔膜２６の膜厚は、約２μｍ〜２０μｍである。２μｍ未満であると、色素担持量が少なくなるために、色素増感太陽電池１２の光電変換特性が低下する。２０μｍを超えると、金属酸化物半導体多孔膜２６の電子拡散長が限られているため、光電変換に寄与しない部分が発生したり、多孔膜中への電解液の浸入が困難になることもあり、光電変換特性が低下する。
【００２３】
光増感色素２８は、光エネルギーにより電荷分離を発生し、電子を金属酸化物半導体多孔膜２６に効率よく注入するものである。光増感色素２８としては、ルテニウム等の金属を含有しない有機色素が挙げられる。有機色素としては、金属酸化物半導体多孔膜２６に強固に吸着させるために官能基を有するものが好ましい。上記官能基としては例えば、カルボン酸基、カルボン酸無水基、アルコキシ基、ヒドロキシル基、ヒドロキシアルキル基、スルホン酸基、エステル基、メルカプト基、ホスホニル基等が挙げられる。有機色素としては、具体的には例えば、キサンテン系色素、クマリン系色素、トリフェニルメタン系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、ポルフィリン系色素、フラノシアニン系色素、アゾ色素、スクアリリウム系色素等が挙げられる。
【００２４】
光増感色素２８を担持させる方法としては、光増感色素２８を含有する溶液に、金属酸化物半導体多孔膜２６が形成された樹脂フィルム２２を浸漬した後、乾燥を行なう方法が挙げられる。浸漬時間は約５分〜２時間である。５分未満であると、光増感色素２８の溶液が金属酸化物半導体多孔膜２６の内部にまで充分に浸透しないことがあり、２時間を越えると、金属酸化物半導体多孔膜２６への光増感色素２８の吸着が多くなり、吸着色素の積層吸着が発生し、発電に寄与しない色素の増加や、金属酸化物半導体多孔膜２６への電子の流れの阻害、金属酸化物半導体多孔膜２６への電解液２０の浸入の阻害等が起こり、光電変換特性が低下することがある。
【００２５】
また、光増感色素２８を担持させるために使用する光増感色素２８の溶液に使用する溶媒としては、光増感色素２８を溶解して、透明樹脂フィルム２２や透明電極２４を劣化させないものを使用する。例えばエタノール等のアルコール類、アセトン等のケトン類、ジエチルエーテル等のエーテル類、アセトニトリル等が挙げられる。
【００２６】
対極基板１８は、樹脂フィルム３０の上に電極３２と触媒層３４を順番に積層形成したものである。対極基板１８の樹脂フィルム３０と電極３２は光電極基板１６と同様の透明樹脂フィルム２２と透明電極２４を使用してもよいが、光透過の必要性はないため、透明でなくても良い。例えば電極３２は、チタン、タングステン、ステンレス等の耐食性のある金属やカーボン、グラファイト等の炭素材料を用いることができる。触媒層３４は、白金、カーボン、ポリチオフェンやポリアニリン等の導電性ポリマーを用いることができる。
【００２７】
シールは、光電極基板１６と対極基板１６を貼り合せてセルを構成し、内部に電解液２０を保持するための物である。シールを構成する材料としては、各種の接着剤や粘着剤が使用可能であるが、電解液２０と反応せず、電解液２０の溶媒に対して不活性な材料であり、フィルム基板と密着性の良いシリコーン系やフッ素系の接着剤、粘着剤が好適に使用できる。また、アイオノマー樹脂フィルムによる熱融着も好適に使用される。
【００２８】
電解液２０は、電子がリークしない絶縁性であって、イオン導電性の電解質溶液であり、ヨウ素イオンを含むものである。光反応により光増感色素２８で発生し、透明電極２４に拡散した電子を補充するため、ヨウ素イオンの酸化還元反応とイオンの拡散により、対極電極３２から電子を伝えることで太陽電池回路を構成する。
【００２９】
ヨウ素イオンを含む電解質溶液としては、ヨウ化リチウム、テトラ-n-プロピルアンモニウムヨージド、フェニルトリメチルアンモニウムヨージド、テトラ-n-ブチルアンモニウムヨージド、ヨウ素イオンをアニオンとするイミダゾリウム塩である1,2−ジメチル-3-プロピルイミダゾリウムイオダイド、1−メチル-3-プロピルイミダゾリウムイオダイド、1-メチル-2,3−ジメチルイミダゾリウムイオダイド、1-ブチルー2,3−ジメチルイミダゾリウムイオダイド、1-プロピルー3−メチルイミダゾリウムイオダイド、1-ブチルー3−メチルイミダゾリウムイオダイド等がある。
【００３０】
電解液２０は有機溶媒溶液をイオン導電性の電解質溶液としたものを用いても良い。例えば、エタノール等の低級アルコール、ニトリル系のアセトニトリル、メトキシプロピオニトリルや炭化水素系のプロピレンカルボナート、ジエチルカルボナート、γーブチロラクタンやポリエチレングリコール等の多価アルコール、イミダゾリウム塩等のイオン液体が挙げられる。
【００３１】
色素増感太陽電池１２の製造は、まず下記（１）から（４）の順番で光電極基板１６を製造する。（１）透明樹脂フィルム２２を準備する。例えば、ＰＥＮフィルム（帝人デュポン製、厚み２００μｍ）を所望の大きさに切断し、ＵＶ硬化アクリル樹脂のハードコートを施す。
【００３２】
（２）透明樹脂フィルム２２の上に透明電極２４を形成する。透明樹脂フィルム２２の上にＩＴＯ膜の透明電極２４を形成する場合、ＤＣスパッタリング法によって形成する。例えば、アルゴンガス流量５０ｓｃｃｍ、酸素ガス流量１．５ｓｃｃｍ、電圧３７０Ｖ、電流２Ａの条件で２０分成膜した場合、表面抵抗は２４Ω／□である。ＩＴＯ膜は、所望形状にパターンニングしても良い。例えば、図３に示すように、８個のセル３６になるようにパターニングする。
【００３３】
（３）金属酸化物半導体多孔膜２６を形成する。形成方法は、酸化亜鉛微粒子のペーストの印刷により金属酸化物半導体多孔膜２６を成膜する方法が挙げられる。具体的には、まず酸化亜鉛微粒子（テイカ製MZ-500）を溶媒とバインダーに混合分散してペーストを作製し、このペーストをスクリーン印刷し、溶媒を乾燥させる。スクリーン印刷する際、セルの形状に合わせてスクリーン印刷する。後述する８セルの色素増感太陽電池１２であれば、８×８２ｍｍの矩形状を８面並べたパターンでスクリーン印刷する。溶媒の乾燥を１００℃、３０分でおこなう。
【００３４】
（４）光増感色素２８を担持させる。上記（３）で溶媒を乾燥させた後、色素溶液に金属酸化物半導体多孔膜２６を浸積させる。例えば、三菱製紙製有機色素D149 0.5mＭとデオキシコール酸１ｍM/Lとをt-ブタノールとアセトニトリルの１：１混合溶媒に溶解した色素溶液に４０分浸積して、光増感色素２８を担持させる。
【００３５】
また、下記の（５）から（７）の順番で対極基板１８を製造する。（５）樹脂フィルム３０を準備し、（６）樹脂フィルム３０の上に電極３２を形成する。（５）と（６）は上記（１）と（２）と同様の方法であっても良い。
【００３６】
（７）電極３２の上に触媒層３４を形成する。触媒層３４として白金を使用する場合、スパッタリング法によって成膜する。
【００３７】
最後に色素増感太陽電池１２の組み立てとして、（８）光電極基板１６と対極基板１８とを対向させ、光電極基板１６と対極基板１８との間に電解液２０を満たしながら、両基板１６、１８の周辺部分を封止する。具体的には、（ａ）光電極基板１６と対極基板１８と重ねて、その周辺部を封止して空セルを制作する。空セルには電解液２０の注入口を設けておく。封止は、シールとしてアイオノマー樹脂フィルムを使用し、それを熱溶着する。（ｂ）注入口から電解液２０を注入し、注入口を封止する。空セルに電解液（ヨウ素0.1mol/L、1,2−ジメチル-3-プロピルイミダゾリウムイオダイド1.0mol/L、溶媒としてプロピレンカルボナート）を注入し、ＵＶ硬化樹脂で注入口を封止する。
【００３８】
以上の工程（１）〜（８）によって製造した色素増感太陽電池１２は、シリコン系太陽電池に比べて製造が容易である。また、低照度の屋内であっても、出力電圧が落ちにくく（図４（ａ）、（ｂ））、シリコン型太陽電池のように屋内で急激な光電変換効率の低下がおきない。
【００３９】
上記の製造方法で、大きさ１００×８７ｍｍ、厚み２５０μｍの色素増感太陽電池１２を製造した。図３のように８つのセル３６を直列接続しており、１つのセル３６は８２×８ｍｍである。この色素増感太陽電池１２について、光源の輝度を１ｓｕｎ（１００ｍＷ／ｃｍ２）にして、ソーラーシュミレーター（山下電装社製YSS-50）で測定した特性は、開放電圧Ｖｏｃが４．４５Ｖ、短絡電流Ｊｓｃが２４．３９ｍＡ、曲線因子ＦＦが０．４８、変換効率ηが１．０１％であった。また同じ色素増感太陽電池１２について、一般的な屋内における照度に近い４５０ｌｘの明るさでの光電変換特性を測定した。得られたＩＶ曲線より（図４（ｂ））、最適動作条件は、１．８Ｖの１５０μＡになることがわかった。なお、色素増感太陽電池１２は、必要な電力に応じて色素増感太陽電池１２の数、セル３６の大きさおよびセル３６の数を変更しても良い。
【００４０】
色素増感太陽電池１２の陽極には、キャパシタＣ１が接続される。キャパシタＣ１の容量は、０．２〜１．０Fが好ましい。１．０F以上では、充電にかかる時間が長くなる。０．２F以下では、充電量が不十分であり、モーターを所望の時間駆動させ難い。色素増感太陽電池１２とキャパシタＣ１の間には、逆流防止用のダイオードＤ１が接続される。キャパシタＣ１は複数個であっても良く、複数のキャパシタＣ１が直列、並列、または直並列に接続されてもよい。キャパシタＣ１として、内部抵抗の小さいＰＡＳキャパシタを使用することができる。ＰＡＳキャパシタの形状としては、円筒型、ボタン型、薄膜型など種々の形状が使用できる。
【００４１】
キャパシタＣ１の内部抵抗が小さいことが好ましく、例えば内部抵抗は４Ω以下である。内部抵抗を小さくすることによって、キャパシタＣ１での電圧降下を小さくし、電圧降下後の放電電流がモーターＭの駆動電流よりも高く維持することができる。
【００４２】
モーターＭは、光電池用の直流モーターである。モーターＭの回転は、制御回路１４によって制御される。制御回路１４の端子ＰにモーターＭの一端が接続されている。制御回路１４の内部において、端子ＰにＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を接続し、スイッチング素子のオンとオフの時間を制御することによって、モーターＭの駆動時間と駆動間隔（停止時間）を制御する。モーターＭが停止している間にコンデンサＣ１の充電がおこなわれる。
【００４３】
制御回路１４によってモーターＭをオン・オフしたときのモーター端子間電圧Ｖ１とキャパシタ端子間電圧Ｖ２の変化を図５に示す。モーターＭはマブチモーター製ＲＦ３３０ＴＫであり、光照度が４５０ｌｘ、色素増感太陽電池１２は図３のように８つのセル３６を直列接続したものである。モーターＭがオンになっている時間は１秒である。モーターＭがオンになったとき、キャパシタ端子間電圧Ｖ２が降下している。モーターＭがオフになったとき、キャパシタ端子間電圧Ｖ２が徐々に上昇する。なお、モーターＭがオンになったとき、キャパシタＣ１以外に色素増感太陽電池１２で発電中の電力もモーターＭの駆動に利用される。
【００４４】
制御回路１４の電源入力端子Ｖｃｃは色素増感太陽電池１２に接続されており、色素増感太陽電池１２の発電電力の一部を使用して駆動する。そのため、制御回路１４は低消費電力のマイクロコントローラが好ましい。例えば、０．５μＡで駆動可能なテキサスインスツルメンツ社製のＭＳＰ４３０Ｇ２００１を例示できる。ＭＳＰ４３０Ｇ２００１は、上述したモーターＭのオン・オフ時間をプログラミングによって変更することができる。なお、端子Ｖｓｓは電源入力端子Ｖｃｃと対で使用される端子であり、色素増感太陽電池１２の陰極に接続されている。
【００４５】
制御回路１４のリセット入力のために、抵抗Ｒ１とキャパシタＣ２からなるＣＲ回路が設けられる。ＣＲ時定数で決定される立ち上がりの電圧がリセットＲＳＴに入力され、その電圧が所定の閾値を超えたときに制御回路１４がオンになる。
【００４６】
制御回路１４の電源入力端子Ｖｃｃには、制御回路１４の電源の安定化のために、キャパシタＣ３が接続される。キャパシタＣ３としてはセラミックコンデンサなどが挙げられる。色素増感太陽電池１２の発電量の変化が起きても制御回路１４に対する急激な電圧変動を起こさせないようにする。例えば、容量が０．１μＦのセラミックコンデンサなどを使用する。
【００４７】
また、制御回路１４の電源入力端子Ｖｃｃには、電気二重層コンデンサやリチウムイオンなどの二次電池（図示せず）を接続してもよい。二次電池によって色素増感太陽電池１２の発電が停止しても制御回路１４を駆動させることができる。二次電池は、一気に電荷を放出することがない。徐々に電荷を放出することにより、制御回路１４の駆動できる時間を長くできる。
【００４８】
モーターＭは種々の物を間欠的に駆動させる駆動源となる。例えば上記のモーター回路１０は、商品展示具において、モーターＭの回転軸に動作部分を取り付け、動作部分を間欠的に駆動させ、アイキャッチ効果を得ることができる。
【００４９】
次に、上記図１のモーター回路１０において、マブチモーター株式会社製のRF330TKの直流モーターを使用した実験結果を表１および表２に示す。実験は上述した図４の特性を有する図３の色素増感太陽電池１２を４個直列したものを使用し、キャパシタＣ１の種類を変更している。制御回路１４はテキサスインスツルメンツ社製のＭＳＰ４３０Ｇ２００１である。表１はモーターＭが駆動しており、表２はモーターＭが駆動しなかった場合である。表１において駆動開始時間は、色素増感太陽電池１２への光照射を開始してから最初にモーターＭが駆動するまでの時間である。１回のモーターＭの駆動は１秒であり、間欠的に駆動する。
【００５０】
なお、各実験に用いたコンデンサは、No.1、No.3〜No.7及びNo.11が太陽誘電株式会社製PAS0815LR2R3105、No.2が太陽誘電株式会社製PAS2126FR2R5504、No.8〜No.10及びNo.16〜No.17がニチコン株式会社製JUMT1474MED、No.12がパナソニック株式会社製EECS0HD224V、No.13が太陽誘電株式会社製PAS409HR-VA5R、No.14が太陽誘電株式会社製PAS414SR-VA5R、No.15が太陽誘電株式会社製PAS414HR-VA5R、No.18がNECトーキン株式会社製FYD0H224ZF、No.19がパナソニック株式会社製EECS0HD104V、No.20がパナソニック株式会社製EECS0HD474Vである。
【００５１】
【表１】
【表２】
【００５２】
表１と表２より内部抵抗が４Ω以下の場合にモーターＭを駆動させることができることがわかる。キャパシタＣ１の容量が小さくなれば最初のモーターＭの駆動までの時間を短くすることができる。
【００５３】
また、表１のNO.7の条件でモーターＭを変更した場合の駆動の有無を表３に示す。モーターＭのコイルインダクタンスや端子間抵抗の測定はHP製4284Aを使用しおり、測定周波数１ｋHz、電圧１Vである。
【００５４】
【表３】
【００５５】
表３よりコイルインダクタンスが２４ｍHより大きくなるとモーターＭが駆動することが分かる。
【００５６】
以上のように、電源に色素増感太陽電池１２を使用することによって、光量の少ない屋内の使用であっても、シリコン系太陽電池よりも出力電圧を落としにくく、モーターＭを駆動させることができる。キャパシタＣ１の内部抵抗を小さくすることによって、モーターＭに流れる駆動電流を確保できる。キャパシタＣ１を完全に放電せずにモーターＭの駆動を停止させることによって、次のモーター駆動までの時間を短くすることも可能であり、モーターＭの駆動間隔を適宜調節することができる。
【００５７】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【符号の説明】
【００５８】
１０：モーター回路
１２：色素増感太陽電池
１４：制御回路
１６：光電極基板
１８：対極基板
２０：電解液
２２：透明樹脂フィルム
２４：透明電極
２６：金属酸化物半導体多孔膜
２８：色素
３０：樹脂フィルム
３２：電極
３４：触媒層
３６：セル
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３：キャパシタ
Ｍ：モーター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換によって発電する色素増感太陽電池と、
前記色素増感太陽電池の発電した電力を蓄電するキャパシタと、
前記色素増感太陽電池およびキャパシタからの電力によって駆動するモーターと、
前記色素増感太陽電池の発電した電力によって駆動し、モーターの駆動時間および駆動間隔を制御する制御回路と、
を備えたモーター回路。
【請求項２】
前記キャパシタにおいて、内部抵抗による電圧降下後の放電電流が、モーターの駆動電流よりも高い請求項１のモーター回路。
【請求項３】
前記制御回路は、キャパシタの放電が完了する前にモーターの駆動を終了させる請求項１または２のモーター回路。
【請求項４】
前記キャパシタは、ＰＡＳキャパシタを含む請求項１から３のいずれかのモーター回路。
【請求項１】
光電変換によって発電する色素増感太陽電池と、
前記色素増感太陽電池の発電した電力を蓄電するキャパシタと、
前記色素増感太陽電池およびキャパシタからの電力によって駆動するモーターと、
前記色素増感太陽電池の発電した電力によって駆動し、モーターの駆動時間および駆動間隔を制御する制御回路と、
を備えたモーター回路。
【請求項２】
前記キャパシタにおいて、内部抵抗による電圧降下後の放電電流が、モーターの駆動電流よりも高い請求項１のモーター回路。
【請求項３】
前記制御回路は、キャパシタの放電が完了する前にモーターの駆動を終了させる請求項１または２のモーター回路。
【請求項４】
前記キャパシタは、ＰＡＳキャパシタを含む請求項１から３のいずれかのモーター回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−９５０７（Ｐ２０１３−９５０７Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４０１８６（Ｐ２０１１−１４０１８６）
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２〜２４年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「太陽エネルギー技術研究開発／太陽光発電システム次世代高性能技術の開発／フィルム型軽量低価格色素増感太陽電池の研究開発（フィルム型モジュールの研究開発）」に係る委託研究、産業技術力強化法第１９の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００１３３９）グンゼ株式会社 (919)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２〜２４年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「太陽エネルギー技術研究開発／太陽光発電システム次世代高性能技術の開発／フィルム型軽量低価格色素増感太陽電池の研究開発（フィルム型モジュールの研究開発）」に係る委託研究、産業技術力強化法第１９の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００１３３９）グンゼ株式会社 (919)
【Ｆターム（参考）】
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