+

WO1999038215A1 - Solar battery module for optical electrolysis device and optical electrolysis device - Google Patents

Solar battery module for optical electrolysis device and optical electrolysis device Download PDF

Info

Publication number
WO1999038215A1
WO1999038215A1 PCT/JP1998/000290 JP9800290W WO9938215A1 WO 1999038215 A1 WO1999038215 A1 WO 1999038215A1 JP 9800290 W JP9800290 W JP 9800290W WO 9938215 A1 WO9938215 A1 WO 9938215A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solar cell
electrolysis
spherical
cell module
photovoltaic
Prior art date
Application number
PCT/JP1998/000290
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josuke Nakata
Original Assignee
Josuke Nakata
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Josuke Nakata filed Critical Josuke Nakata
Priority to CNB98803557XA priority Critical patent/CN1139996C/zh
Priority to DE69818449T priority patent/DE69818449T2/de
Priority to JP53814299A priority patent/JP3260389B2/ja
Priority to CA002287209A priority patent/CA2287209C/en
Priority to PCT/JP1998/000290 priority patent/WO1999038215A1/ja
Priority to US09/381,350 priority patent/US6198037B1/en
Priority to EP98900731A priority patent/EP0982780B1/en
Priority to AU55770/98A priority patent/AU744260B2/en
Priority to KR10-1999-7008611A priority patent/KR100443760B1/ko
Priority to TW087102318A priority patent/TW396642B/zh
Publication of WO1999038215A1 publication Critical patent/WO1999038215A1/ja

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/50—Processes
    • C25B1/55—Photoelectrolysis
    • 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
    • H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • 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
    • 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
    • H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • H10F19/80—Encapsulations or containers for integrated devices, or assemblies of multiple devices, having photovoltaic cells
    • 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
    • H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • H10F19/90—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers
    • H10F19/902—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers for series or parallel connection of photovoltaic cells
    • 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
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/10—Semiconductor bodies
    • H10F77/14—Shape of semiconductor bodies; Shapes, relative sizes or dispositions of semiconductor regions within semiconductor bodies
    • H10F77/147—Shapes of bodies
    • 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
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/93—Interconnections
    • H10F77/933—Interconnections for devices having potential barriers
    • H10F77/935—Interconnections for devices having potential barriers for photovoltaic devices or modules
    • 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
    • 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
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S205/00—Electrolysis: processes, compositions used therein, and methods of preparing the compositions
    • Y10S205/923—Solar collector or absorber

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell module for a photoelectrolyzer and a photoelectrolyzer using the solar cell module, and more particularly to a solar cell in which a plurality of spherical solar cell elements are connected in series to generate a required electrolysis voltage. It is related to the technology of using a module to perform electrolysis of electrolyte using solar energy.
  • Titanium oxide can convert energy to sunlight because the wavelength of light that can be converted is about 420 nm or less. The efficiency is extremely low and has not been put to practical use.
  • U.S. Patent Publication discloses a solar cell array in which a pn junction is formed in a silicon spherical crystal and a common metal electrode film is formed on the plurality of spherical crystals (micro photovoltaic cells).
  • a photochemical energy conversion device is described in which an array is immersed in an electrolytic solution and a solution of hydroiodic acid or hydrobromic acid is electrolyzed by photovoltaic power of sunlight.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-125210 discloses that a plurality of spherical crystals are formed in a matrix and integrally with the semiconductor crystal substrate near the surface of the semiconductor crystal substrate, and a pn junction is formed on the surface of each spherical crystal.
  • a light receiving element array is disclosed in which a photovoltaic power generation section is formed, and an individual front electrode and a common back electrode are formed on the plurality of spherical crystals, and a photoelectrolyzer incorporating the light receiving element array is disclosed. It has been disclosed.
  • the inventor of the present invention has studied a photoelectrolysis apparatus using a spherical semiconductor device (approximately 0.5 to 2.0 mm in diameter) functioning as a microphotocell (or microphotocatalyst).
  • a spherical semiconductor device approximately 0.5 to 2.0 mm in diameter
  • microphotocell or microphotocatalyst
  • a large number of small spherical semiconductor devices must be placed and supported in the electrolyte so as to be able to receive light, and the reaction products must be separated reliably. No structure for placing and supporting semiconductor devices has yet been proposed.
  • a solar cell module for a photoelectrolysis device of the present invention includes a plurality of spherical solar cell elements, a transparent cylindrical holding member that holds and holds these spherical solar cell elements in an electrically connected state, A pair of electrolysis electrodes which are mounted on both ends of the holding member in a liquid-tight manner and are exposed outside the holding member, wherein each of the spherical solar cell elements is a p-type or n-type sphere.
  • the number of the plurality of spherical solar cell elements is set according to the voltage of the photovoltaic power generated in the photovoltaic power generation unit and the required electrolytic voltage of the electrolytic solution. It is desirable to form a metal film having a catalytic function to promote an electrolytic reaction on each surface of the pair of electrodes for electrolysis. In addition, it is desirable to form a sharp point at a portion of the electrode for electrolysis that comes into contact with the electrolytic solution, in order to reduce overvoltage and promote separation of a reaction product by electrolysis.
  • the solar cell module for a photoelectrolytic device since a plurality of spherical solar cell elements are housed in a transparent holding member in a state of being electrically connected in series, light is generated by light incident from various directions. Electric power is generated.
  • the magnitude of the photovoltaic voltage can be freely set, and the versatility applicable to various photoelectrolysis devices is improved.
  • a metal film having a catalytic function is formed on the surface of the electrode for electrolysis, the speed of electrolysis is increased by the catalytic action.
  • a sharpened portion is formed in the electrode for electrolysis, overvoltage can be reduced and separation of reaction products can be promoted.
  • the photoelectrolysis apparatus of the present invention includes a container that contains an electrolyte therein and guides sunlight therein, and a photovoltaic device that receives the sunlight and is disposed in the container so as to be immersed in the electrolyte.
  • a plurality of solar cell modules that generate the water, and a plurality of solar cell modules, which is a partition member that separates the reaction products generated by the two electrodes between the anode for electrolysis and the cathode for electrolysis of these solar cell modules. And a partition member mounted in a penetrating manner.
  • each solar cell module includes a p-type or n-type spherical semiconductor crystal, a photovoltaic generator including a pn junction formed on the surface of the spherical semiconductor crystal, and a photovoltaic generator. Symmetry with respect to the center of the spherical semiconductor crystal in order to extract the photovoltage generated by A plurality of spherical solar cell elements each having a pair of electrodes formed at both ends thereof, and a transparent cylindrical shape for holding and holding these spherical solar cell elements in an electrically connected state.
  • the container can be irradiated with sunlight from at least above.
  • the partition member may be made of a polymer electrolyte, and in this case, the polymer electrolyte may be a hydrogen ion conductor.
  • Each solar cell module of the photoelectrolysis device has the same function as the solar cell module for a photoelectrolysis device.
  • the partition member is made of a polymer electrolyte, ions move through the partition member, so that ions can be moved while ensuring the function of separating reaction products.
  • the partition member is made of a hydrogen-ion conductive polymer electrolyte.
  • FIG. 1 is a vertical sectional view of the photoelectrolyzer of Example 1
  • FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG. 1
  • FIG. 3 is a sectional view of a spherical solar cell element
  • FIG. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a solar cell module of the electrolyzer
  • FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of the photoelectrolyzer of Example 2
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG. 5
  • FIG. FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a solar cell module of the photoelectrolysis device of FIG. 8, and
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of the photoelectrolysis device of Example 3.
  • Example 1 (see FIGS. 1 to 3)
  • the photoelectrolysis device 1 in this embodiment is a device that generates methane gas (CH 4 ) and oxygen gas (0) by electrolyzing an electrolytic solution of water and carbon dioxide gas by photovoltaic power generated by solar energy. .
  • the photoelectrolyzer 1 includes a container 2 having a circular cross section for storing an electrolytic solution, a cylindrical partition member 3 provided in the center of the container 2, and the partition member. 3, a plurality of solar cell modules 10 penetrated in the radial direction, a first supply port 4 for water supply formed on the bottom wall 2a of the container 2, and a supply of water and carbon dioxide.
  • a second supply port 5 for taking out methane gas and a second supply port for taking out methane gas which are integrally formed in a pipe shape on the lid 2 c of the container 2 respectively. 7 and so on.
  • the container 2 has a bottom wall 2 a made of metal such as stainless steel, and a cylindrical wall 2 b made of transparent glass fitted to the upper end of the bottom wall 2 a and bonded with an inorganic adhesive.
  • the cylindrical partition member 3 is made of a hydrogen ion conductive type polymer electrolyte (for example, fluorine sulfonic acid), and the lower end of the partition member 3 is liquid-tight to the boss 2 d of the bottom wall 2 a. It is fitted outside.
  • the partition member 3 is configured by joining two divided bodies 3a and 3b, which are divided into two by a vertical plane passing through the center, at a joint surface 3c.
  • the partition member 3 can be formed as an integral product.
  • the inside of the partition member 3 is a reduction reaction chamber 8, the chamber between the cylindrical wall portion 2b and the partition member 3 is an oxidation reaction chamber 9, and the electrolysis cathode 14 of the solar cell module 10 is a reduction reaction chamber.
  • the anode 13 for electrolysis of the solar cell module 10 is in contact with the electrolyte of the oxidation reaction chamber 9.
  • the first supply port 4 communicates with the oxidation reaction chamber 9 through an opening 2 e in the bottom wall 2 a, and the second supply port 5 communicates with the reduction reaction chamber 8 through an opening 2 f in the boss 2 d. are doing.
  • the first outlet port 6 communicates with the upper end of the reduction reaction chamber 8, and the second outlet port 7 communicates with the upper end of the oxidation reaction chamber 9.
  • a total of 18 solar cell modules 10 are provided, and these solar cell modules 10 are arranged at, for example, 60 ° intervals in the circumferential direction in plan view.
  • the cathodes for electrolysis 14 of the solar cell module 10 are arranged so that the heights thereof are different in 18 steps in the height direction so that the cathodes 14 for electrolysis are separated as much as possible.
  • the solar cell module 10 includes four spherical solar cell elements 11 having a diameter of, for example, 0.5 to 2.0 mm, and these spherical solar cell elements 11 are electrically connected.
  • a holding member 12 made of a transparent quartz glass tube which is housed and held in a state of being connected in series to the holding member 12, and for electrolysis which is mounted on both ends of the holding member 12 in a liquid-tight manner and is exposed outside the holding member 12. It has an anode 13 (oxidation electrode) and an electrolysis cathode 14 (reduction electrode). As shown in Fig.
  • the spherical photovoltaic cell 11 (micro photovoltaic cell) is formed by thermally diffusing phosphorus (P) to a large part of the spherical p-type silicon single crystal 15 and its spherical surface.
  • the spherical solar cell element 11 includes a protective film 20 and a photovoltaic power generation section (photovoltaic power: 0.5 to 0.6 V) including a pRT junction 17 is formed.
  • the phosphorus concentration of the r diffusion layer 16 is 2 ⁇ 10 2 .
  • Positive electrode 19 is electrically connected to the surface of p-type silicon single crystal 15, and negative electrode 18 is electrically connected to the surface of n-diffusion layer 16.
  • the positive electrode 19 is, for example, a 1.0 m thick contact composed of a titanium (Ti) deposited film and a nickel (Ni) deposited film on its outer surface. It is a compositional contact.
  • Antireflection film 2 0 is formed on the entire surface other than the surface of the negative electrode 1 8 and the positive electrode 1 9, this anti-reflection film 2 0, S i 0 2 of the film (e.g., thickness: 0.3 to 0 7 m and a coating of Ti 0 2 on the surface (eg, thickness: 0.3 to 1.0 ⁇ ).
  • the P-type silicon particles are melted in a floating state by an electromagnetic floating heating device at the upper end of a vertical drop tube, and the melt is dropped in the vacuum of the drop tube.
  • a spherical p-type silicon single crystal is formed by solidification while being processed, and the spherical p-type silicon single crystal is subjected to various processes similar to various known processes applied in the manufacturing technology of semiconductor integrated circuits to form a spherical solar cell.
  • Element 11 can be manufactured.
  • the four spherical solar cell elements 11 are housed inside the holding member 12 as a solar cell array 21 (photovoltaic power: 2.0 to 2.4 V) connected in series.
  • the anode 13 for electrolysis is electrically connected to the positive electrode 19 of the solar cell array 21, and the cathode 14 for electrolysis is electrically connected to the negative electrode 18 of the solar cell array 21.
  • the anode 13 is composed of an anode body 13 a made of nickel (Ni), iron (Fe) or an alloy thereof, and a platinum (Pt) coating 13 b having a catalytic function on its outer surface.
  • the cathode 14 is made of nickel (N i), iron (F e), or a cathode body 14 a made of an alloy thereof, and copper (Cu) or a copper alloy having a catalytic function on the outer surface thereof. And a coating 14 b of The anode body 13 a of the anode 13 is inserted into the holding member 12 and fused with the glass to form a liquid-tight structure, and the tip of the anode 13 has overvoltage reduction and reaction generation A sharp point 13 c is formed to promote the detachment of the object.
  • the cathode body 14 a of the cathode 14 is inserted into the holding member 12 and fused with the glass to form a liquid-tight structure. 4d is formed, and a sharpened portion 14c is formed in the middle part of the locking portion 14d to reduce overvoltage and promote the separation of the reaction product.
  • the width of the locking portion 14 d is substantially the same as the outer diameter of the holding member 12, and the height of the locking portion 14 d is larger than the outer diameter of the holding member 12.
  • an annular spacer 22 made of an insulating material is set inside the through hole of each of the two divided bodies 3a and 3b.
  • the solar cell module 10 is inserted from the inside into the spacer 22 and the through hole and mounted, and then the two divided bodies 3a and 3b are adhered on the mating surface 3c.
  • this photoelectrolyzer 1, for example, as indicated by arrow A or by arrow B.
  • a photovoltaic power of about 0.5 to 0.6 V is generated at the photovoltaic power generation section of each spherical solar cell element 11 of the solar cell module 10.
  • a pn-junction 17 is formed along the majority of the surface of the spherical p-type silicon single crystal 15, so that 400 to 1000 nm enters the photovoltaic generator.
  • the solar cell array 21 Since the solar cell array 21 has four spherical solar cell elements 11 connected in series, the solar cell array 21 generates a photovoltaic power of about 2.0 to 2.4 V, and the cathode 1 Appears at 4 and anode 13.
  • the oxidation reaction chamber 9 water is decomposed into hydrogen ions (H—) and oxygen ions (0-1) on the surface of the anode 13 and oxygen ions are oxidized to generate oxygen gas (0 2 ).
  • Hydrogen ions (PT) permeate through the partition member 3 made of a proton conductive polymer electrolyte and move into the reduction reaction chamber 8.
  • the magnitude of the photovoltaic voltage can be changed by changing the number of spherical solar cell elements 11 connected in series, which is advantageous in applying to various photoelectrolysis devices. Since the holding member 12 is transparent and the spherical solar cell element 11 also absorbs incident light from almost all directions, it is advantageous in photoelectrically converting light whose incident direction changes like sunlight. Since the sharp portions 13c and 14c are formed in the anode 13 and the cathode 14, the overvoltage can be reduced, the separation of the reaction product can be promoted, and the electrolytic reaction can be promoted. Since the films 13b and 14b having a catalytic function are formed on the surfaces of the anode 13 and the cathode 14, the oxidation reaction and the reduction reaction can be promoted.
  • the photoelectrolysis device 1 since the cylindrical wall 2b and the lid 2c of the container 2 are made of transparent glass, light from various directions can be incident on the solar cell module 10. it can. Partition member composed of hydrogen-ion conduction type polymer electrolyte 3 Since the oxidation reaction chamber 9 and the reduction reaction chamber 8 were partitioned, and the solar cell module 10 was attached to the partition member 3, the function of separating the reaction products (oxygen gas and methane gas) from the partition member 3 and hydrogen The function of transmitting ions and the function of supporting a plurality of solar cell modules 10 are fulfilled, and the structure of the photoelectrolyzer 1 is simplified. In addition, since the photoelectrolyzer 1 is configured to generate photovoltaic power by a plurality of solar cell modules 10, the function and effect of the solar cell module 10 are of course exerted.
  • the magnitude of the photovoltaic power of the solar cell array 21 shall be appropriately set by appropriately setting the number of series-connected spherical solar cell elements 11 in the solar cell module 10, and the cathode 14 or the cathode 14 It is desirable that the coating 14b having a catalytic function be made of copper or a copper alloy.
  • Example 2 (see FIGS. 5 to 7)
  • the photoelectrolyzer 30 in this embodiment is a device that electrolyzes water as an electrolytic solution by using photovoltaic power generated by solar energy to generate hydrogen gas (H 2 ) and oxygen gas (O 2 ). .
  • the photoelectrolyzer 30 includes a container 31 having a circular cross section, a partition member 34 for partitioning the interior into a reduction reaction chamber 32 and an oxidation reaction chamber 33, and
  • the partition member 34 has, for example, 15 solar cell modules 35 mounted in a penetrating manner.
  • the container 31 is made of transparent quartz glass.
  • the container 31 has a bottom wall 31a, a cylindrical wall 31b integral with the bottom wall 31a, and a cylindrical wall 31b. And a cover plate 31c for opening and closing the upper end of the cover.
  • a guide member 36 made of quartz glass or stainless steel having a vertical concave groove 36a is fixed to opposing portions of the inner surface of the cylindrical wall portion 31b.
  • One water supply port 37 is formed at the lower part of the cylindrical wall 31b, and a water supply pipe 38 is connected to the water supply port 37.
  • Cylindrical wall At the upper end of 31b, a first outlet port 39 for extracting oxygen gas from the upper end of the oxidation reaction chamber 33 and a second outlet port for extracting hydrogen gas from the upper end of the reduction reaction chamber 32 40 are formed.
  • the partition member 34 is formed of a hydrogen ion conductive type high molecular electrolyte in the form of a thin plate in the same manner as the partition member 3 of the above-described embodiment, and is formed by sliding in the groove 36 a of the pair of guide members 36.
  • the partition member 34 is mounted in an engaged state, and an opening hole 34a for water flow is formed near the lower end of the partition member 34.
  • the five solar cell modules 35 are arranged in a matrix of 5 rows and 3 columns so as to penetrate the partition member 34, and the electrolysis cathodes 48 of the solar cell modules 35 are formed in a reduction reaction chamber.
  • the anode for electrolysis 46 is provided so as to be in contact with the electrolyte in the oxidation reaction chamber 33.
  • the solar cell module 35 includes a solar cell array 4 composed of an intermediate relay conductor 41 and four spherical solar cell elements 42 connected in series via the intermediate conductor 41. 3 and this solar cell array 43 are accommodated in series connection—a holding member 44 made of a quartz glass tube, and an anode 4 for electrolysis electrically connected to the positive electrode 45 of the photovoltaic array 43. 6 and an electrolysis cathode 48 electrically connected to a negative electrode 47 of the solar cell array 43.
  • the spherical solar cell element 42 has the same structure and function as the spherical solar cell element 11 of the above-described embodiment, and a description thereof will be omitted. Since the photovoltaic power of the spherical solar cell element 42 is 0.5 to 0.6 V, the photovoltaic power of the solar cell array 43 is 2.0 to 2.4 V.
  • the anode 46 is composed of an anode body 46 a made of an iron-nickel alloy and a platinum coating 46 b having a catalytic function on the tip surface. The tip of the anode 46 has an overvoltage reduction and reaction A sharpened part 46 c for promoting the release of the product is formed.
  • the cathode 48 has the same shape as the anode 46 with a cathode body 48 a made of an iron nigel alloy and a coating 48 b of iridium (Ir) or an iridium alloy having a catalytic function on the tip surface. At the tip of the cathode 48, a sharpened portion 48c is formed for reducing overvoltage and promoting desorption of the reaction product.
  • the relay conductor 41 is also made of an iron-nickel alloy.
  • each solar cell module 35 is formed on a partition member 34.
  • the anode 46 is exposed to the oxidation reaction chamber 33, and the cathode 46 is connected to the reduction reaction chamber 32. Exposed.
  • each spherical solar cell element 4 2 of the solar cell module 35 is irradiated with sunlight.
  • a photovoltaic power of about 0.5 to 0.6 V is generated in the photovoltaic power generation section of the photovoltaic cell, and a photovoltaic power of about 2.0 to 2.4 V is generated in the photovoltaic array 43 and the anode 46 And appear on the cathode 4-8.
  • the oxidation reaction chamber 33 On the surface of the anode 46, water is decomposed into hydrogen ions (H—) and oxygen ions (0——), and oxygen ions are oxidized to form oxygen gas (0). Occurs.
  • the hydrogen ions (H—) pass through the partitioning member 34 made of a hydrogen ion conductive type polymer electrolyte and move into the reduction reaction chamber 32, where the hydrogen ions (H +) A reduction reaction occurs, generating hydrogen gas (H 2 ).
  • Oxygen gas generated in the oxidation reaction chamber 33 is led out of the first outlet port 39 to an external gas passage (not shown), and hydrogen gas generated in the reduction reaction chamber 32 is drawn out of the second outlet port 40 (not shown). To the external gas passage.
  • the solar cell module 35 of this photoelectrolyzer 30 has the same operation and effect as the solar cell module 10 of the first embodiment, and also has a relay conductor 41 at the center in the length direction of the holding member 44. This is advantageous in increasing the strength and rigidity of the holding member 44, and is also advantageous in mounting the solar cell module 35 on the partition member 34.
  • the number of the series-connected spherical solar cell elements 42 can be changed by changing the length of the relay conductor 41.
  • the relay conductor 41 is not essential and may be omitted.
  • the partition member 34 since the partition member 34 is detachably mounted via the concave groove 36 a of the pair of guide members 36, the solar cell module 3 and the partition member 34 are mounted together. Since 5 can be removed, it is advantageous in terms of maintenance of the solar cell module 35.
  • the photoelectrolyzer 50 in this embodiment has a solar energy This is a device that generates hydrogen gas (H 2 ) and oxygen gas (O 2 ) by electrolyzing water as an electrolytic solution using the photovoltaic power generated in step (1).
  • the photoelectrolyzer 50 includes, for example, a box-shaped container 51 made of a stainless steel plate, a transparent glass lid plate 52 that opens and closes the upper end of the container 51, and Five partitions 5 4 (partition members) that partition the interior of the vessel 51 into six reaction chambers 5 3 a and 5 3 b, and, for example, 21 solar cell modules mounted on each partition 54 55, a water supply pipe 56, an oxygen gas outlet pipe 57, a hydrogen gas outlet pipe 58, and the like.
  • five places for mounting the partition 54 are glass or stainless steel guide members 56 for mounting the partition 54, and Five pairs of guide members 56 similar to the guide members 36 of Example 2 are fixed to face each other.
  • Each partition plate 54 is detachably mounted by airtightly engaging with the concave groove of the pair of guide members 56.
  • a flange 51 a is formed integrally with the upper end of the container 51.
  • On the lower surface of the lid plate 52 a seal material corresponding to the flange 51a and a seal material corresponding to the five partition plates 54 are fixed by bonding.
  • the cover plate 52 is placed on the upper end of 51, and the cover plate 52 is fixed to the flange 51a in a releasable manner via a clamp fitting and a plurality of screws (not shown).
  • each of the partition plates 54 is formed in the form of a thin plate from a hydrogen ion conductive polymer electrolyte in the same manner as the partition members 3 and 34 of the above embodiment, and the six reaction chambers 53 a and 53 b are The reduction reaction chambers 53 a and the oxidation reaction chambers 53 b are arranged alternately.
  • the hydrogen gas outlet pipe 58 is connected to the gas phase section at the upper end of the three reduction reaction chambers 53a, and the oxygen gas outlet pipe 57 is connected to the gas phase section at the upper end of the three oxidation reaction chambers 53b. It is connected to the.
  • 21 solar cell modules 55 having the same structure and the same function as those of the solar cell module 35 of the second embodiment are mounted in a penetrating manner and in a matrix form.
  • the electrolysis cathode 55 is mounted so as to be exposed in the electrolyte in the reduction reaction chamber 53a, and the electrolysis anode is mounted so as to be exposed in the electrolyte in the oxidation reaction chamber 53b.
  • the operation of the photoelectrolyzer 50 will be described.
  • each solar cell module 55 Since a photovoltaic power of 0 to 2.4 V is generated, hydrogen gas is generated from the surface of the cathode in the reduction reaction chamber 53 a, and the anode gas is generated in the oxidation reaction chamber 53 b as in Example 2. Oxygen gas is generated from the surface. Hydrogen gas is supplied to the hydrogen gas storage tank through a hydrogen gas outlet pipe 58, and oxygen gas is supplied to the oxygen gas storage tank through the oxygen gas outlet pipe 57.
  • the cathodes of many solar cell modules 55 can be arranged in the reduction reaction chamber 53a, and the anodes of many solar cell modules 55 can be arranged in the oxidation reaction chamber 53b. It is suitable for a large-capacity photoelectrolysis device. Light reflected on the side and bottom of the stainless steel container 51 can be guided into the electrolyte. Since the solar cell module 55 can be removed together with the partition plate 54, it is advantageous in performing maintenance such as cleaning of the solar cell module 55.
  • the solar cell module 55 of the photoelectrolyzer 50 has almost the same functions and effects as the solar cell modules 10 and 35 of the above embodiment.
  • an n-type silicon single crystal and a p + diffusion layer may be provided instead of the p-type silicon single crystal 15 and the n ⁇ diffusion layer 16.
  • silicon single crystal as the semiconductor that composes the spherical crystal, germanium (G e), mixed crystal of gay and germanium S i — G e, gay silicon carbide (S i C), gallium arsenide (G a As)
  • a single crystal or polycrystal of a semiconductor such as indium phosphide (InP) may be used.
  • the photoelectrolyzers 1, 30, 50 are not limited to those of the above-described embodiment, but may be applied to various photoelectrolyzers for electrolysis of various electrolytes. And a photoelectrolysis device can be applied. In this case, by appropriately setting the number of spherical solar cell elements 11 connected in series according to the required electrolysis voltage, the solar cell module The photovoltaic power of the device is appropriately set.
  • the materials of the anode and cathode for electrolysis are not limited to those described above.
  • the sharp portions 13c, 14c, 46c, and 48c formed on the anode and cathode are not essential and can be omitted.
  • the material of the film having a catalytic function on the surface of the anode and the material of the film having a catalytic function on the surface of the cathode are not limited to those described above, and a functional material according to a reaction product is used.
  • the partition members 3, 3 4 and the partition plate 54 may be composed of a hydrogen ion conductive type polymer electrolyte other than the above, or may be a positive ion conductive type polymer electrolyte or an anionic conductive type depending on the reaction product. It may be composed of a shaped polymer electrolyte.
  • the electrolyte flow openings corresponding to the opening holes 34a and the notches 54a
  • the partition members 3, 34 and the partition plate 54 do not necessarily need to be made of ion-conductive polymer electrolyte, and a function to separate gas generated by the electrolytic reaction.
  • the partition members 3, 34 and the partition plate 54 need not necessarily be formed in a plate shape, and may be formed of one or more membranes having a gas separation function. It may be composed of a metal, synthetic resin, or glass frame that supports the part.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Description

明 細 書
光電解装置用太陽電池モジユール及び光電解装置 技術分野
本発明は、 光電解装置用太陽電池モジュール及びその太陽電池モジュールを適 用した光電解装置に関し、 特に球状太陽電池素子を複数個直列接続して必要な電 解電圧を発生させるようにした太陽電池モジュールを活用して、 太陽エネルギー で電解液の電解を行う技術に技術に関するものである。
背景技術
従来、 酸化チタン （T i 02)で発生する光起電力で水を電気分解する試みがある 力 酸化チタンではエネルギー変換が可能な光の波長が約 420nm以下であるので 、 太陽光に対するエネルギー変換効率は極めて低く、 実用化されていない。
従来、 電解液に浸漬した太陽電池により太陽光の光起電力で電解液を電解する 技術は、 米国特許第 4021323 号公報と、 本願出願人の出願に係る特開平 6— 1252 10号公報に記載されている。
前記米国特許公報には、 シリコンの球状結晶に p n接合を形成し、 これら複数 の球状結晶 （マイクロ光電池） に共通の金属電極被膜を形成した太陽電池アレイ が開示され、 また、 前記同様の太陽電池アレイを電解液中に浸潰し、 太陽光によ る光起電力で沃化水素酸や臭化水素酸の溶液を電気分解させる光化学エネルギー 変換装置が記載されている。
前記特開平 6— 125210号公報には、 半導体結晶基板の表面の付近に、 複数の球 状結晶をマトリックス状に且つ半導体結晶基板と一体的に形成し、 各球状結晶の 表面部に p n接合を含む光起電力発生部を形成し、 それら複数の球状結晶に個別 の表面電極及び共通の裏面電極を形成してなる受光素子ァレィが開示され、 また 、 前記受光素子アレイを組み込んだ光電解装置が開示されている。
しかし、 前記両公報に記載の技術では、 太陽光等を受光できる方向が片面に限 定されているため光空間の光を利用する光利用率を高めることが難しい。
太陽電池アレイゃ受光素子アレイの電極被膜を固定的に形成する関係上、 p n 接合を形成する球状結晶の直列接続数で光起電力の大きさが決まってしまうため 、 光電解装置毎に太陽電池アレイゃ受光素子アレイを設計して製作する必要があ る。 それ故、 光電解装置に適用する太陽電池アレイゃ受光素子アレイの製作コス トを低減することが難しく、 種々の光電解装置や種々のサイズの光電解装置に適 する汎用に優れる太陽電池ァレィゃ受光素子ァレィを製作することが難しい。 本発明の発明者は、 マイクロ光電池 （またはマイクロ光触媒） として機能する 球状半導体デバイス （直径約 0. 5 〜2. 0 mm) を用いた光電解装置について研究 してきた。 この種の光電解装置においては、 多数の小粒の球状半導体デバイスを 電解液中に受光可能に配置して支持し、 反応生成物を確実に分離する必要がある 力 <、 そのような多数の球状半導体デバイスの配置と支持のための構造は、 未だ何 ら提案されていない。
本発明の目的は複数の独立の粒状の球状太陽電池素子を適用した光電解装置用 太陽電池モジユールを提供することである。 本発明の別の目的は光起電力の大き さを適宜設定可能な光電解装置用太陽電池モジユールを提供することである。 本 発明の他の目的は種々の光電解装置に適用可能な汎用性に優れる光電解装置用太 陽電池モジユールを提供することである。 本発明の他の目的は種々の方向からの 太陽光を受光可能な光電解装置用太陽電池モジュ一ルを提供することである。 本発明の他の目的は電解用電極における過電圧を防止でき且つ前記電極からの 反応生成物の離脱を促進できる光電解装置用太陽電池モジユールを提供すること である。 本発明の他の目的は触媒機能のある電解用電極を備えた光電解装置用太 陽電池モジュールを提供することである。 本発明の他の目的は、 前記光電解装置 用太陽電池モジユールを適用した光電解装置を提供することである。 発明の開示
本発明の光電解装置用太陽電池モジュールは、 複数の球状太陽電池素子と、 こ れら球状太陽電池素子を電気的に直列接続した状態で収容して保持する透明な筒 状の保持部材と、 この保持部材の両端部に液密に装着され保持部材外に露出した 1対の電解用電極とを備え、 前記球状太陽電池素子の各々は、 p型又は n型の球 状半導体結晶と、 この球状半導体結晶の表面部に形成した p n接合を含む光起電 力発生部と、 この光起電力発生部で発生した光起電力を取り出す為に球状半導体 結晶の中心に対して対称な両端部に形成された 1対の電極とを備え、 電解液中に 浸漬した状態で太陽光による光起電力で電解液の電解に適用されることを特徴と するものである。
ここで、 前記複数の球状太陽電池素子の数は、 光起電力発生部で発生する光起 電力の電圧と電解液の必要電解電圧とに応じて設定されることが望ましい。 前記 1対の電解用電極の各々の表面に、 電解反応を促進する触媒機能のある金属被膜 を形成することが望ましい。 また、 前記電解用電極の電解液と接する部位に、 過 電圧低減と電解による反応生成物の離脱を促進する為の尖った先鋭部を形成する ことが望ましい。
前記光電解装置用太陽電池モジュールにおいては、 透明な保持部材の内部に複 数の球状太陽電池素子を電気的に直列接続した状態で収容してあるので、 種々の 方向から入射する光により光起電力が発生する。 直列接続する球状太陽電池素子 の数を変えることで、 光起電力の大きさを自由に設定できるため、 種々の光電解 装置に適用可能な汎用性に優れたものとなる。 電解用電極の表面に触媒機能のあ る金属被膜を形成すると、 触媒作動により電解の速度が高まる。 また、 電解用電 極に先鋭部を形成すると、 過電圧低減を図り且つ反応生成物の離脱を促進するこ とができる。
本発明の光電解装置は、 内部に電解液を収容し内部に太陽光を導人可能な容器 と、 この容器内に電解液に浸漬した状態に配設され太陽光を受光して光起電力を 発生する複数の太陽電池モジュールと、 これら太陽電池モジュールの電解用陽極 と電解用陰極間を両電極で生成した反応生成物を分離可能に仕切る仕切り部材で あつて複数の太陽電池モジュ一ルが貫通状に装着された仕切り部材とを備えたこ とを特徴とするものである。
ここで、 各太陽電池モジュールは、 p型又は n型の球状半導体結晶と、 この球 状半導体結晶の表面部に形成した p n接合を含む光起電力発生部と、 この光起電 力発生部で発生した光起電力を取り出す為に球状半導体結晶の中心に対して対称 な両端部に形成された 1対の電極とを夫々備えた複数の球状太陽電池素子と、 こ れら球状太陽電池素子を電気的に直列接続した状態で収容して保持する透明な筒 状の保持部材と、 この保持部材の両端部に液密に装着され電解液中に露出した電 解用陽極と電解用陰極とを備えることが望ましい。 また、 前記容器内へ少なくと も上方から太陽光を照射可能に構成することが望ましい。 さらに、 前記仕切り部 材は高分子電解質で構成してよく、 この場合、 前記高分子電解質が水素イオン伝 導体であってもよい。
この光電解装置においては、 太陽光を照射すると、 複数の太陽電池モジュール において光起電力が発生し、 各太陽電池モジユールの電解用陽極で酸化反応が起 こり、 電解用陰極で還元反応が起こる。 陽極と陰極間を両電極で生成した反応生 成物を分離可能に仕切る仕切り部材を設けたため、 酸化反応生成物と還元反応生 成物とを仕切り部材で分離したまま外部へ取り出すことができる。 しかも、 この 仕切り部材に複数の太陽電池モジュールを貫通状に装着したので、 複数の太陽電 池モジユールを装着し支持する為の構成が簡単になる。
この光電解装置の各太陽電池モジュール自体は、 前記光電解装置用太陽電池モ ジュールと同様の作用を奏する。 前記仕切り部材を高分子電解質で構成する場合 には、 仕切り部材を透過してイオンが移動するため、 反応生成物を分離する機能 を確保しつつイオンを移動させることができる。 例えば、 電解により発生する水 素イオンを透過させる必要のある場合には、 水素ィォン伝導形の高分子電解質で 仕切り部材を構成するものとする。 図面の簡単な説明
図 1は実施例 1の光電解装置の縦断面図であり、 図 2は図 1の Π— 1 1線断面図 であり、 図 3は球状太陽電池素子の断面図であり、 図 4は光電解装置の太陽電池 モジュールの拡大断面図であり、 図 5は実施例 2の光電解装置の縦断面図であり 、 図 6は図 5の VI— VI線断面図であり、 図 7は図 5の光電解装置の太陽電池モジ ユールの拡大断面図であり、 図 8は実施例 3の光電解装置の分解斜視図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施例について図面を参照して説明する。
実施例 1 (図 1〜図 3参照）
この実施例における光電解装置 1は、 太陽エネルギーで発生させた光起電力に より水と炭酸ガスの電解液を電気分解してメタンガス （C H 4 ) と酸素ガス （0 ) を発生させる装置である。
図 1、 図 2に示すように、 この光電解装置 1は、 電解液を収容する断面円形の 容器 2と、 この容器 2内の中心部に設けた円筒状の仕切り部材 3と、 この仕切り 部材 3に半径方向向けて貫通状に装着された複数の太陽電池モジュール 1 0と、 容器 2の底壁部 2 aに形成した水供給用の第 1供給ポ一卜 4及び水と炭酸ガス供 給用の第 2供給ポ一ト 5と、 容器 2の蓋部 2 cにパイプ状に夫々一体形成された メタンガス取り出し用の第 1導出ポ一ト 6及び酸素ガス取り出し用の第 2導出ポ 一ト 7等を有する。
前記容器 2は、 ステンレス等の金属製の底壁部 2 aと、 この底壁部 2 aの上端 に嵌合されて無機接着剤にて接着された透明なガラス製の円筒壁部 2 bと、 この 円筒壁部 2 bの上端に嵌合されて開閉可能に塞ぐガラス製の蓋部 2 cとを有し、 第 1， 第 2供給ポート 4， 5は底壁部 2 aに形成され、 第 1， 第 2導出ポー卜 6 ， 7は蓋部 2 cに形成されている。
前記円筒状の仕切り部材 3は、 水素イオン伝導形の高分子電解質 （例えば、 フ ッ素スルホン酸） で構成され、 仕切り部材 3の下端部は底壁部 2 aのボス部 2 d に液密状に外嵌されている。 太陽電池モジュール 1 0の装着の為に、 仕切り部材 3は、 中心を通る鉛直面で 2分割された 2分割体 3 a， 3 bを接合面 3 cにて接 着して構成されている。 尚、 太陽電池モジュール 1 0の長さを仕切り部材 3の内 径よりも小さく形成する場合には、 仕切り部材 3を一体品に構成できる。
仕切り部材 3の内部が還元反応室 8であり、 円筒壁部 2 bと仕切り部材 3の間 の室は酸化反応室 9であり、 太陽電池モジュール 1 0の電解用陰極 1 4は還元反 応室 8の電解液に接触しており、 太陽電池モジュール 1 0の電解用陽極 1 3は酸 化反応室 9の電解液に接触している。 前記第 1供給ポート 4は底壁部 2 aの開口穴 2 eにより酸化反応室 9に連通し 、 第 2供給ポ一ト 5はボス部 2 dの開口穴 2 f により還元反応室 8に連通してい る。 第 1導出ポ一ト 6は還元反応室 8の上端に連通し、 第 2導出ポ一ト 7は酸化 反応室 9の上端に連通している。
図 1、 図 2に示すように、 本実施例の場合、 合計 1 8個の太陽電池モジユール 1 0が設けられ、 これら太陽電池モジュール 1 0は平面視では周方向に例えば 6 0 ° 間隔に配置され、 太陽電池モジュール 1 0の電解用陰極 1 4同士が極力離れ るように、 高さ方向には 1 8段階に高さを異ならせて配置されている。
図 3、 図 4に示すように、 太陽電池モジュール 1 0は、 直径が例えば 0. 5 〜2. 0 mmの 4個の球状太陽電池素子 1 1と、 これら球状太陽電池素子 1 1を電気的 に直列接続した状態で収容して保持する透明な石英ガラス管からなる保持部材 1 2と、 この保持部材 1 2の両端部に液密に装着され保持部材 1 2の外側に露出し た電解用陽極 1 3 (酸化電極） 及び電解用陰極 1 4 (還元電極） とを有する。 図 3に示すように、 球状太陽電池素子 1 1 (マイクロ光電池） は、 球状の p型 シリコン単結晶 1 5と、 その球状表面の大部分にリ ン （P ) を熱拡散して形成さ れた n 拡散層 1 6と、 ほぼ球面状の ρ η— 接合 1 7と、 ρ型シリコン単結晶 1 5の中心に対して対称な両端部に形成された負極 1 8及び正極 1 9と、 反射防止 膜 2 0とを備え、 この球状太陽電池素子 1 1には p rT 接合 1 7を含む光起電力 発生部 （光起電力： 0. 5 〜0. 6 V ) が形成されている。 前記 r 拡散層 1 6のリ ン濃度は 2 X 1 0 2。 c c 1程度であり、 p n + 接合 1 7は、 球状表面から約 0. 5 〜1. 0 / mの深さの位置に形成されている。 正極 1 9は p型シリコン単結晶 1 5 の表面に電気的に接続され、 負極 1 8は n 拡散層 1 6の表面に電気的に接続さ れている。 正極 1 9は、 チタン （T i ) の蒸着膜とその外面のニッケル （N i ) の蒸着膜とからなる厚さ例えば 1. 0 mのォ一ミ ックコンタク トであり、 負極 1 8も同様の構成のォ一ミックコンタク トである。
反射防止膜 2 0は、 負極 1 8及び正極 1 9の表面以外の全表面に形成されるが 、 この反射防止膜 2 0は、 S i 0 2 の被膜 （例えば厚さ ： 0. 3 〜0. 7 m とそ の表面の T i 0 2 の被膜 （例えば厚さ ： 0. 3 〜1. 0 πι) とからなる。 球状太陽電池素子 1 1を製作する場合、 例えば、 鉛直の落下チューブの上端側 の電磁浮遊過熱装置により P形シリコンの粒を浮遊状態のまま溶融し、 その融液 を落下チューブの真空中を落下させながら凝固させて球状の p形シリコン単結晶 を作り、 その球状 p形シリコン単結晶に半導体集積回路の製造技術で適用される 公知の種々の処理と同様の種々の処理を施して球状太陽電池素子 1 1を製作する ことができる。
図 4に示すように、 4個の球状太陽電池素子 1 1は直列接続した太陽電池ァレ ィ 2 1 (光起電力： 2. 0 〜2. 4 V ) として保持部材 1 2の内部に収容され、 電解 用陽極 1 3は太陽電池ァレイ 2 1の正極 1 9に電気的に接続され、 電解用陰極 1 4は太陽電池ァレイ 2 1の負極 1 8に電気的に接続されている。 陽極 1 3は、 二 ッケル （N i ) 、 鉄 （F e ) 又はそれらの合金からなる陽極本体 1 3 aと、 その 外面にメツキした触媒機能のある白金 （P t ) の被膜 1 3 bとで構成され、 陰極 1 4は、 ニッケル （N i ) 、 鉄 （F e ) 又はそれらの合金からなる陰極本体 1 4 aと、 その外面にメツキした触媒機能のある銅 （C u ) 又は銅合金の被膜 1 4 b とで構成されている。 陽極 1 3の陽極本体 1 3 aは、 保持部材 1 2に内嵌揷入さ れてガラスと融着されて液密の構造になり、 陽極 1 3の先端部には、 過電圧低減 と反応生成物の離脱促進の為の尖った先鋭部 1 3 cが形成されている。
陰極 1 4の陰極本体 1 4 aは、 保持部材 1 2に内嵌挿入されてガラスと融着さ れて液密の構造になり、 陰極 1 4の先端部に横向き T形の係止部 1 4 dが形成さ れ、 係止部 1 4 dの中段部には過電圧低減と反応生成物の離脱促進の為の尖った 先鋭部 1 4 cが形成されている。 係止部 1 4 dの幅は保持部材 1 2の外径とほぼ 同じで、 係止部 1 4 dの高さは保持部材 1 2の外径よりも大きい。
仕切り部材 3の 1対の 2分割体 3 a， 3 bを接着する前に、 各 2分割体 3 a， 3 bの貫通穴の内側に絶縁材料製の環状のスぺーサ 2 2をセッ 卜した状態で、 内 側から太陽電池モジュール 1 0をスぺーサ 2 2と貫通穴とに貫通させて装着し、 その後 2分割体 3 a， 3 bを合わせ面 3 cにおいて接着する。
次に、 以上の光電解装置 1の作用について説明する。
この光電解装置 1の上方から例えば矢印 Aで示すように、 又は矢印 Bで示すよ うに、 又はその他の種々の方向から、 太陽光を照射すると太陽電池モジュール 1 0の各球状太陽電池素子 1 1の光起電力発生部で約 0. 5 〜0. 6 Vの光起電力が発 生する。 球状太陽電池素子 1 1では、 球状の p型シリコン単結晶 1 5の表面の大 部分に沿って p n— 接合 1 7が形成されているので、 光起電力発生部に入ってく る 400 〜1000 n mの波長の入射光を吸収して効率よく光電変換し、 直接入射され る太陽光だけでなく、 容器 2の底面やその他の面からの反射光や容器 2内で反射 散乱を繰り返した光をも効率よく吸収して光電変換する。 太陽電池アレイ 2 1は 、 4個の球状太陽電池素子 1 1を直列接続したものであるので、 太陽電池アレイ 2 1では約 2. 0 〜2. 4 Vの光起電力が発生し、 陰極 1 4と陽極 1 3に現れる。 酸化反応室 9においては、 陽極 1 3の表面で、 水が水素イオン （H— ) と酸素 イオン （0一） とに分解されるとともに酸素イオンが酸化されて酸素ガス （0 2 ) が発生する。 水素イオン （PT ) は、 水素イオン伝導形の高分子電解質からな る仕切り部材 3を透過して還元反応室 8内へ移動し、 陰極 1 4の表面では、 炭酸 ガス （C 0 2 ) と水素イオン （H ) との還元反応が生じメタンガス （C H 4 ) が発生する。 酸化反応室 9に発生した酸素ガスは、 第 2導出ポー卜 7から図示外 の外部ガス通路へ導出され、 還元反応室 8に発生したメタンガスは第 1導出ポー 卜 6から図示外の外部ガス通路へ導出される。
この太陽電池モジュール 1 0においては、 球状太陽電池素子 1 1の直列接続数 をかえることで光起電力の大きさを変えることができ、 種々の光電解装置に適用 する上で有利である。 保持部材 1 2は透明であり、 球状太陽電池素子 1 1 も殆ど 全ての方向からの入射光を吸収するため、 太陽光のように入射方向が変化する光 を光電変換する上で有利である。 陽極 1 3と陰極 1 4に先鋭部 1 3 c , 1 4 cを 形成したので、 過電圧低減を図り、 反応生成物の離脱を促進し、 電解反応を促進 することができる。 陽極 1 3と陰極 1 4の表面に触媒機能のある被膜 1 3 b， 1 4 bを形成したので、 酸化反応及び還元反応を促進することができる。
前記光電解装置 1においては、 容器 2の円筒壁部 2 bと蓋部 2 cとを透明なガ ラスで構成したので、 種々の方向からの光を太陽電池モジュール 1 0に入射させ ることができる。 水素ィォン伝導形の高分子電解質からなる仕切り部材 3により 酸化反応室 9と還元反応室 8とを仕切り、 その仕切り部材 3に太陽電池モジユー ル 1 0を装着したので、 仕切り部材 3力 反応生成物 （酸素ガスとメタンガス） とを分離する機能と、 水素イオンを透過させる機能と、 複数の太陽電池モジユー ル 1 0を支持する機能の 3機能を果たすことになり、 光電解装置 1の構造が簡単 化する。 尚、 この光電解装置 1力く、 複数の太陽電池モジュール 1 0で光起電力を 発生させる構成であるので、 前記太陽電池モジュール 1 0の作用、 効果を奏する ことは勿論である。
前記実施例では、 太陽エネルギーで発生させた光起電力により、 水と炭酸ガス からメ夕ンガスと酸素ガスを発生させる光電解装置 1を例として説明したが、 こ れ以外に、 炭酸ガスを電解還元して、 エチレン （CH2 =CH2 ) 、 メタノール (CH3 OH) 、 エタノール （C2 H5 OH) 、 ギ酸 （HCOOH) 、 シユウ酸 (COOH) 2 等を発生させることもできる。 この場合、 太陽電池モジュール 1 0における球状太陽電池素子 1 1の直列接続数を適宜設定することで、 太陽電池 アレイ 2 1の光起電力の大きさを適宜設定するものとし、 陰極 1 4又はその触媒 機能のある被膜 1 4 bを銅又は銅合金製とすることが望ましい。
実施例 2 (図 5〜図 7参照）
この実施例における光電解装置 3 0は、 太陽エネルギーで発生させた光起電力 により電解液としての水を電気分解して水素ガス （H2 ) と酸素ガス （02 ) を 発生させる装置である。
図 5、 図 6に示すように、 この光電解装置 3 0は、 断面円形の容器 3 1と、 そ の内部を還元反応室 3 2と酸化反応室 3 3とに仕切る仕切り部材 3 4と、 この仕 切り部材 3 4に貫通状に装着された例えば 1 5個の太陽電池モジュール 3 5とを 有する。 前記容器 3 1は透明な石英ガラスで構成され、 この容器 3 1は、 底壁 3 1 aと、 この底壁 3 1 aと一体の円筒壁部 3 1 bと、 この円筒壁部 3 1 bの上端 を開閉可能に塞ぐ蓋板 3 1 cとを有する。 円筒壁部 3 1 bの内面の相対向する部 位には、 鉛直な凹溝 3 6 aを形成した石英ガラス又はステンレス製のガイ ド部材 3 6が固着されている。 円筒壁部 3 1 bの下部には、 1つの水供給ポート 3 7が 形成され、 この水供給ポ一ト 3 7には水供給管 3 8が接続されている。 円筒壁部 3 1 bの上端部に、 酸化反応室 3 3の上端から酸素ガスを導出する為の第 1導出 ポート 3 9及び還元反応室 3 2の上端から水素ガスを導出する為の第 2導出ポー ト 4 0が形成されている。
仕切り部材 3 4は、 前記実施例の仕切り部材 3と同様に水素イオン伝導形の高 分子電解質で薄板状に形成され、 1対のガイ ド部材 3 6の凹溝 3 6 aにスライ ド にて係合させて装着され、 仕切り部材 3 4の下端近傍部には水の流通の為の開口 穴 3 4 aが形成されている。
1 5個の太陽電池モジュール 3 5は、 仕切り部材 3 4を貫通する状態に 5行 3 列のマ卜リックス状に配設され、 それら太陽電池モジュール 3 5の電解用陰極 4 8は還元反応室 3 2内の電解液に接触するように設けられ、 電解用陽極 4 6は酸 化反応室 3 3の電解液に接触するように設けられている。
図 7に示すように、 太陽電池モジュール 3 5は、 中間の中継導体 4 1とこの中 継導体 4 1を介して直列接続された 4個の球状太陽電池素子 4 2とからなる太陽 電池アレイ 4 3と、 この太陽電池ァレイ 4 3を直列接続状態にて収容する—石英ガ ラス管からなる保持部材 4 4と、 光電池アレイ 4 3の正極 4 5に電気的に接続さ れた電解用陽極 4 6と、 太陽電池アレイ 4 3の負極 4 7に電気的に接続された電 解用陰極 4 8とを有する。
球状太陽電池素子 4 2は、 前記実施例の球状太陽電池素子 1 1と同様の構造と 機能のものであるのでその説明を省略する。 球状太陽電池素子 4 2の光起電力が 0. 5 〜0. 6 Vであるので、 太陽電池アレイ 4 3の光起電力は 2. 0 〜2. 4 Vである 。 陽極 4 6は、 鉄ニッケル合金製の陽極本体 4 6 aと、 その先端面の触媒機能の ある白金の被膜 4 6 bとで構成され、 陽極 4 6の先端部には、 過電圧低減用且つ 反応生成物の離脱促進用の先鋭部 4 6 cが形成されている。 陰極 4 8は、 鉄ニッ ゲル合金製の陰極本体 4 8 aと、 その先端面の触媒機能のあるイリジウム （I r) 又はイリジウム合金の被膜 4 8 bとで陽極 4 6と同形状に構成され、 陰極 4 8の 先端部には、 過電圧低減用且つ反応生成物の離脱促進用の先鋭部 4 8 cが形成さ れている。 尚、 中継導体 4 1 も鉄ニッケル合金製のものである。
図 5、 図 6に示すように、 各太陽電池モジュール 3 5は仕切り部材 3 4に形成 された貫通穴に貫通され、 長さ方向中央部が仕切り部材 3 4の位置に位置するよ うに装着され、 陽極 4 6が酸化反応室 3 3に露出し、 陰極 4 6が還元反応室 3 2 に露出する状態になっている。
この光電解装置 3 0の作用について説明する。
この光電解装置 3 0の上方から例えば矢印 Cで示すように、 又は矢印 Dで示す ように、 またはその他種々の方向から、 太陽光を照射すると太陽電池モジュール 3 5の各球状太陽電池素子 4 2の光起電力発生部で約 0. 5 ~0. 6 Vの光起電力が 発生し、 太陽電池アレイ 4 3では約 2. 0 〜2. 4 Vの光起電力が発生し、 陽極 4 6 と陰極 4 8とに現れる。 酸化反応室 3 3においては、 陽極 4 6の表面で、 水が水 素イオン （H— ) と酸素イオン （0——) とに分解されるとともに酸素イオンが酸 化されて酸素ガス （0 ) が発生する。 水素イオン （H— ) は、 水素イオン伝導 形の高分子電解質からなる仕切り部材 3 4を透過して還元反応室 3 2内へ移動し 、 陰極 4 8の表面では、 水素イオン （H + ) の還元反応が生じ水素ガス （H 2 ) が発生する。 酸化反応室 3 3に発生した酸素ガスは、 第 1導出ポート 3 9から図 示外の外部ガス通路へ導出され、 還元反応室 3 2に発生した水素ガスは第 2導出 ポート 4 0から図示外の外部ガス通路へ導出される。
この光電解装置 3 0の太陽電池モジュール 3 5は、 前記実施例 1の太陽電池モ ジュール 1 0と同様の作用、 効果を奏する他、 保持部材 4 4の長さ方向中央部に 中継導体 4 1を組み込んであるため、 保持部材 4 4の強度、 剛性を高める上で有 利であり、 太陽電池モジュール 3 5を仕切り部材 3 4に装着する上でも有利であ る。 尚、 中継導体 4 1の長さを変更して球状太陽電池素子 4 2の直列接続数を変 更することもできる。 但し、 中継導体 4 1は必須のものでなく省略してもよい。 この光電解装置 3 0においては、 1対のガイ ド部材 3 6の凹溝 3 6 aを介して仕 切り部材 3 4を着脱可能に装着してあるため、 仕切り部材 3 4とともに太陽電池 モジュール 3 5を取外すことができるため、 太陽電池モジュール 3 5のメンテナ ンスの面で有利である。
実施例 3 (図 8参照）
この実施例における光電解装置 5 0は、 前記実施例 2と同様に、 太陽エネルギ —で発生させた光起電力により電解液としての水を電気分解して水素ガス （H 2 ) と酸素ガス （02 ) を発生させる装置である。
図 8に示すように、 この光電解装置 5 0は、 例えばステンレス鋼板製の箱状の 容器 5 1 と、 容器 5 1の上端を開閉可能に塞ぐ透明なガラス製の蓋板 5 2と、 容 器 5 1の内部を 6つの反応室 5 3 a , 5 3 bに仕切る 5枚の仕切り板 5 4 (仕切 り部材） と、 各仕切り板 5 4に装着された例えば 2 1個の太陽電池モジュール 5 5と、 水供給管 5 6と、 酸素ガス導出管 5 7と、 水素ガス導出管 5 8等を有する 。 容器 5 1の前後の側壁の内面のうち、 仕切り板 5 4を装着する 5ケ所には、 仕 切り板 5 4を装着する為のガラス製又はステンレス製のガイ ド部材 5 6であって 前記実施例 2のガイ ド部材 3 6と同様の 5対のガイ ド部材 5 6が相対向状に固着 されている。 各仕切り板 5 4は、 1対のガイ ド部材 5 6の凹溝に気密状に係合さ せることで取外し可能に装着される。 容器 5 1の上端部には、 フランジ 5 1 aが 一体的に形成されている。 蓋板 5 2の下面には、 フランジ 5 1 aに対応するシ一 ル材と 5つの仕切り板 5 4に対応するシ一ル材とが接着にて固定してあり、 蓋板 5 2を容器 5 1の上端に載置し、 図示外のクランプ金具及び複数のビスを介して 蓋板 5 2がフランジ 5 1 aに固定解除可能に固定される。
仕切り板 5 4の下端部の前端部には、 水の通過の為の切欠き部 5 4 aが形成さ れ、 6つの反応室 5 3 a , 5 3 bは切欠き部 5 4 aを介して連通している。 各仕切り板 5 4は、 前記実施例の仕切り部材 3， 3 4と同様に、 水素イオン伝 導形の高分子電解質で薄板状に形成され、 6つの反応室 5 3 a， 5 3 bは、 還元 反応室 5 3 aと酸化反応室 5 3 bとが交互に位置するように配置される。
前記水素ガス導出管 5 8は 3つの還元反応室 5 3 aの上端部の気相部に接続さ れ、 酸素ガス導出管 5 7は 3つの酸化反応室 5 3 bの上端部の気相部に接続され ている。 各仕切り板 5 4には、 前記実施例 2の太陽電池モジュール 3 5と同じ構 造で同じ機能の 2 1個の太陽電池モジュール 5 5が貫通状に且つマトリックス状 に装着され、 それら太陽電池モジュール 5 5の電解用陰極が還元反応室 5 3 aの 電解液内に露出し、 電解用陽極は酸化反応室 5 3 bの電解液内に露出するように 取付けられている。 この光電解装置 5 0の作用について説明する。
容器 5 1内に電解液としての水を所定レベルまで貯留した状態において、 光電 解装置 5 0の上方から矢印 Eで示すように太陽光が照射されると、 各太陽電池モ ジュール 5 5において 2. 0 〜2. 4 Vの光起電力が発生するので、 前記実施例 2と 同様に、 還元反応室 5 3 aでは陰極の表面から水素ガスが発生し、 酸化反応室 5 3 bでは陽極の表面から酸素ガスが発生する。 水素ガスは水素ガス導出管 5 8に より水素ガス収容タンクへ供給され、 酸素ガスは酸素ガス導出管 5 7により酸素 ガス収容タンクへ供給される。
この光電解装置 5 0においては、 還元反応室 5 3 aに多数の太陽電池モジユー ル 5 5の陰極を配置でき、 酸化反応室 5 3 bに多数の太陽電池モジュール 5 5の 陽極を配置できるため、 大容量の光電解装置とするのに好適である。 ステンレス 製の容器 5 1の側面と底面で反射した光を電解液中へ導人できる。 仕切り板 5 4 と共に太陽電池モジュール 5 5を取り外すことができるため、 太陽電池モジユー ノレ 5 5の洗浄等のメンテナンスを行う上で有利である。 この光電解装置 5 0の太 陽電池モジュール 5 5自体は、 前記実施例の太陽電池モジュール 1 0 ， 3 5とほ ぼ同様の作用、 効果を奏する。
本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、 以上の実施例 1 〜 3を部分的に変更 する変更態様について説明する。
1 ) 球状太陽電池素子 1 1において、 p形シリコン単結晶 1 5と n — 拡散層 1 6 の代わりに、 n形シリコン単結晶と p + 拡散層を設けてもよい。 球状結晶を構成 する半導体としてシリコン単結晶の代わりに、 ゲルマニウム （G e ) 、 ゲイ素と ゲルマニウムの混晶 S i — G e、 炭化ゲイ素 （S i C ) 、 砒化ガリウム （G a A s ) 、 インジウムリン （ I n P ) 等の半導体の単結晶もしくは多結晶を適用して もよい。
2 ) 前記光電解装置 1 ， 3 0， 5 0は、 前記実施形態のものに限定されるもので はなく、 種々の電解液の電解に供する種々の光電解装置に本発明の太陽電池モジ ユールと光電解装置を適用することができる。 この場合、 所要電解電圧に応じて 、 球状太陽電池素子 1 1の直列接続数を適宜設定することで、 太陽電池モジユー ルの光起電力が適宜設定される。
3 ) 電解用陽極、 陰極の材質も前記のものに限定されるものではない。 陽極や陰 極に形成する先鋭部 1 3 c， 1 4 c , 4 6 c， 4 8 cは必須のものではなく省略 可能である。 陽極の表面の触媒機能のある被膜や陰極の表面の触媒機能のある被 膜の材質も前記のものに限定されず、 反応生成物に応じた機能材料を用いるもの とする。
4 ) 前記仕切り部材 3， 3 4や仕切り板 5 4は、 前記以外の水素イオン伝導形の 高分子電解質で構成したり、 反応生成物に応じた陽ィォン伝導形の高分子電解質 や陰イオン伝導形の高分子電解質で構成することもある。 仕切り部材 3， 3 4や 仕切り板 5 4に電解液流通開口 （開口穴 3 4 a、 切欠き部 5 4 aに相当するもの ) を形成する場合には、 その電解液流通開口を介して電解液中のイオンが移動す るため、 仕切り部材 3， 3 4や仕切り板 5 4を必ずしもイオン伝導形の高分子電 解質で構成する必要はなく、 電解反応で生成されるガスを分離する機能のあるガ ス分離材料で構成してもよい。 例えば、 電解反応で生成される水素ガスと" 素ガ スを分離する場合には、 ポリウレタンまたはポリカーボネート等のガス分離材料 で構成してもよい。 そして、 太陽電池モジュールは小型で軽量のものであるので 、 仕切り部材 3， 3 4や仕切り板 5 4は必ずしも板状に構成する必要はなく、 1 又は複数のガス分離機能のある膜体で構成してもよく、 その膜体と膜体の外周部 を支持する金属製又は合成樹脂製又はガラス製のフレームとで構成してもよい。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 複数の球状太陽電池素子と、 これら球状太陽電池素子を電気的に直列接続し た状態で収容して保持する透明な筒状の保持部材と、 この保持部材の両端部に液 密に装着され保持部材外に露出した 1対の電解用電極とを備え、
前記球状太陽電池素子の各々は、 p型又は n型の球状半導体結晶と、 この球状 半導体結晶の表面部に形成した p n接合を含む光起電力発生部と、 この光起電力 発生部で発生した光起電力を取り出す為に球状半導体結晶の中心に対して対称な 両端部に形成された 1対の電極とを備え、
電解液中に浸潰した状態で太陽光による光起電力で電解液の電解に適用される ことを特徴とする光電解装置用太陽電池モジユール。
2 . 前記複数の球状太陽電池素子の数は、 光起電力発生する光起電力の電圧と電 解液の必要電解電圧とに応じて設定されることを特徴とする請求の範囲第 1項に 記載の光電解装置用太陽電池モジュ—ル。
3 . 前記 1対の電解用電極の各々の表面に、 電解反応を促進する触媒機能のある 金属被膜を形成したことを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の光電 解装置用太陽電池モジユール。
4 . 前記電解用電極の電解液と接する部位に、 過電圧低減と電解による反応生成 物の離脱を促進する為の尖つた先鋭部を形成したことを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の光電解装置用太陽電池モジユール。
5 . 内部に電解液を収容し内部に太陽光を導入可能な容器と、 この容器内に電解 液に浸漬した状態に配設され太陽光を受光して光起電力を発生する複数の太陽電 池モジュールと、 これら太陽電池モジュ一ルの電解用陽極と電解用陰極間を両電 極で生成した反応生成物を分離可能に仕切る仕切り部材であって複数の太陽電池 モジユールが貫通状に装着された仕切り部材とを備えたことを特徴とする光電解
6 . 各太陽電池モジュールは、
P型又は n型の球状半導体結晶と、 この球状半導体結晶の表面部に形成した p n接合を含む光起 力発生部と、 この光起電力発生部で発生した光起 カを取り 出す為に球状半導体結晶の中心に対して対称な両端部に形成された 1対の踅極と を夫々備えた複数の球伏太陽電池素子と、
これら球状太陽電池素子を電気的に直列接統した状態で収容して保持する透明 な筒伏の保持部材と、
この保持部材の両端部に液密に装着され電解液中に露出した電解用！ ¾極と電解 用陰極とを備えたことを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の光電解装 。
7. 前記容器内へ少なくとも上方から太陽光を照射可能に構成したことを特徴と する請求の範囲第 6項に記載の光雹解装置。
8 . 前記仕切り部材は高分子電解質で構成されたことを特徴とする請求の範鹏第 5 I 又は 6項に記载の光電解装 {S。
9 . 前記高分子電解質が水素イオン伝導体であることを特徵とする諮求の範囲第 8項に記載の光電解装置。
PCT/JP1998/000290 1998-01-23 1998-01-23 Solar battery module for optical electrolysis device and optical electrolysis device WO1999038215A1 (en)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB98803557XA CN1139996C (zh) 1998-01-23 1998-01-23 光电解装置用太阳能电池组件及光电解装置
DE69818449T DE69818449T2 (de) 1998-01-23 1998-01-23 Vorrichtung zur optischen elektrolyse
JP53814299A JP3260389B2 (ja) 1998-01-23 1998-01-23 光電解装置用太陽電池モジュール及び光電解装置
CA002287209A CA2287209C (en) 1998-01-23 1998-01-23 Solar battery module for photoelectrolytic device and photoelectrolytic device
PCT/JP1998/000290 WO1999038215A1 (en) 1998-01-23 1998-01-23 Solar battery module for optical electrolysis device and optical electrolysis device
US09/381,350 US6198037B1 (en) 1998-01-23 1998-01-23 Solar battery module for optical electrolysis device and optical electrolysis device
EP98900731A EP0982780B1 (en) 1998-01-23 1998-01-23 Photoelectrolytic device
AU55770/98A AU744260B2 (en) 1998-01-23 1998-01-23 Solar battery module for optical electrolysis device and optical electrolysis device
KR10-1999-7008611A KR100443760B1 (ko) 1998-01-23 1998-01-23 광전해장치용 태양전지모듈 및 광전해장치
TW087102318A TW396642B (en) 1998-01-23 1998-02-19 Solar cell module of and photo-electrolysis apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP1998/000290 WO1999038215A1 (en) 1998-01-23 1998-01-23 Solar battery module for optical electrolysis device and optical electrolysis device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1999038215A1 true WO1999038215A1 (en) 1999-07-29

Family

ID=14207482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP1998/000290 WO1999038215A1 (en) 1998-01-23 1998-01-23 Solar battery module for optical electrolysis device and optical electrolysis device

Country Status (10)

Country Link
US (1) US6198037B1 (ja)
EP (1) EP0982780B1 (ja)
JP (1) JP3260389B2 (ja)
KR (1) KR100443760B1 (ja)
CN (1) CN1139996C (ja)
AU (1) AU744260B2 (ja)
CA (1) CA2287209C (ja)
DE (1) DE69818449T2 (ja)
TW (1) TW396642B (ja)
WO (1) WO1999038215A1 (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6903122B2 (en) 1999-06-30 2005-06-07 Takeda Pharmaceutical Company Limited Crystals of benzimidazole compounds
DE112011100848T5 (de) 2010-03-09 2013-01-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Wasser spaltende Vorrichtung und Verfahren einer Verwendung davon
JP2013510238A (ja) * 2009-11-04 2013-03-21 エフエフジーエフ・リミテッド 炭化水素の生成
WO2014080774A1 (ja) * 2012-11-20 2014-05-30 株式会社 東芝 光化学反応装置
WO2014080773A1 (ja) * 2012-11-20 2014-05-30 株式会社 東芝 光化学反応システム
WO2014192364A1 (ja) * 2013-05-31 2014-12-04 株式会社 東芝 光化学反応装置および薄膜
JP2015014016A (ja) * 2013-07-03 2015-01-22 株式会社東芝 光電気化学反応装置
WO2015146014A1 (ja) * 2014-03-24 2015-10-01 株式会社 東芝 光電気化学反応システム
JP2015206109A (ja) * 2014-04-11 2015-11-19 株式会社豊田中央研究所 光化学反応デバイス、それに用いられる酸化反応用電極及び還元反応用電極
WO2016084387A1 (ja) * 2014-11-28 2016-06-02 株式会社 東芝 光電気化学反応装置

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6866755B2 (en) * 2001-08-01 2005-03-15 Battelle Memorial Institute Photolytic artificial lung
CA2393222C (en) * 2000-10-20 2010-03-09 Josuke Nakata Light-emitting or light-receiving semiconductor module and method for making the same
JP3904558B2 (ja) * 2001-08-13 2007-04-11 仗祐 中田 発光又は受光用半導体モジュール及びその製造方法
CN1470080A (zh) 2001-08-13 2004-01-21 �����̵v 半导体器件及其制造方法
JP3904559B2 (ja) 2001-10-19 2007-04-11 仗祐 中田 発光又は受光用半導体モジュールおよびその製造方法
JP3902210B2 (ja) 2002-05-02 2007-04-04 仗祐 中田 受光又は発光用パネルおよびその製造方法
ES2639541T3 (es) 2002-06-21 2017-10-27 Kyosemi Corporation Dispositivo receptor de luz o emisor de luz y método para fabricar el mismo
DE10393792T5 (de) * 2002-11-27 2005-11-03 The University Of Toledo, Toledo Integrierte photoelektrochemische Zelle und System mit einem flüssigen Elektrolyten
US6897085B2 (en) 2003-01-21 2005-05-24 Spheral Solar Power, Inc. Method of fabricating an optical concentrator for a photovoltaic solar cell
US7387400B2 (en) 2003-04-21 2008-06-17 Kyosemi Corporation Light-emitting device with spherical photoelectric converting element
AU2003242109A1 (en) * 2003-06-09 2005-01-04 Kyosemi Corporation Generator system
US20060185715A1 (en) * 2003-07-25 2006-08-24 Hammerbacher Milfred D Photovoltaic apparatus including spherical semiconducting particles
AU2003275663B2 (en) 2003-10-24 2008-04-24 Sphelar Power Corporation Light receiving or light emitting modular sheet and process for producing the same
US7667133B2 (en) * 2003-10-29 2010-02-23 The University Of Toledo Hybrid window layer for photovoltaic cells
US7510640B2 (en) * 2004-02-18 2009-03-31 General Motors Corporation Method and apparatus for hydrogen generation
US7459065B2 (en) * 2004-02-18 2008-12-02 General Motors Corporation Hydrogen generator photovoltaic electrolysis reactor system
WO2005081326A1 (en) * 2004-02-19 2005-09-01 The University Of Toledo Interconnected photoelectrochemical cell
US20050183962A1 (en) * 2004-02-24 2005-08-25 Oakes Thomas W. System and method for generating hydrogen gas using renewable energy
US20120222967A1 (en) * 2004-02-24 2012-09-06 Oakes Thomas W System and Method for Generating Hydrogen Gas Using Renewable Energy
US20120125780A1 (en) * 2004-02-24 2012-05-24 Oakes Thomas W System and method for generating hydrogen gas using renewable energy
EP1724841B1 (en) * 2004-03-12 2016-11-16 Sphelar Power Corporation Multilayer solar cell
DE112005001405T5 (de) 2004-06-18 2007-08-09 General Motors Corp. (N.D.Ges.D. Staates Delaware), Detroit System und Systeme für die Erzeugung und Verwendung von Wasserstoff
US8609974B2 (en) * 2004-10-14 2013-12-17 Michael E. Starzak Solar to electrical energy conversion using the streaming potential
US20060207652A1 (en) * 2005-03-21 2006-09-21 Christoph Brabec Polymer photovoltaic cell
WO2006110613A2 (en) * 2005-04-11 2006-10-19 The University Of Toledo Integrated photovoltaic-electrolysis cell
CA2733976C (en) * 2008-08-14 2015-12-22 Greenfield Solar Corp. Photovoltaic cells with processed surfaces and related applications
TWI382551B (zh) * 2008-11-06 2013-01-11 Ind Tech Res Inst 太陽能集光模組
US9608149B2 (en) * 2008-12-19 2017-03-28 Sphelar Power Corporation Solar cell module and method for producing the same
JP5663254B2 (ja) * 2010-02-08 2015-02-04 シャープ株式会社 水素製造装置および水素製造方法
CN102347138A (zh) * 2010-08-04 2012-02-08 台湾永光化学工业股份有限公司 染料敏化太阳能电池用电解质组合物及使用其的太阳能电池
JP5719555B2 (ja) 2010-09-28 2015-05-20 シャープ株式会社 水素製造装置および水素製造方法
CN102616739A (zh) * 2012-04-06 2012-08-01 天津大学 一种光催化水分解的装置及应用
ITCB20130004A1 (it) * 2013-05-17 2014-11-18 Lucia Nole Soluzione fotovoltaica
AU2014271702A1 (en) 2013-05-29 2015-12-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Reduction catalyst and chemical reactor
JP6184312B2 (ja) * 2013-12-13 2017-08-23 富士フイルム株式会社 人工光合成アレイ
JP6247924B2 (ja) * 2013-12-13 2017-12-13 富士フイルム株式会社 人工光合成モジュール
JP6271311B2 (ja) * 2014-03-24 2018-01-31 株式会社東芝 電気化学反応装置
WO2020061551A1 (en) * 2018-09-23 2020-03-26 Massachusetts Institute Of Technology Molten metaphosphate electrolysis for production of white phosphorus

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS544280A (en) * 1977-06-13 1979-01-12 Kiyoji Suzuki Method and apparatus for manufaacturing resources by semiconductor
JPS56163285A (en) * 1980-05-19 1981-12-15 Asahi Chem Ind Co Ltd Electrolytic apparatus
JPS59177385A (ja) * 1983-03-25 1984-10-08 Daido Gakuen 太陽光発電によるガス製造装置
JPS6196094A (ja) * 1984-10-16 1986-05-14 Sanyo Electric Co Ltd 電気分解装置
JPS61220482A (ja) * 1985-03-27 1986-09-30 Mita Ind Co Ltd 無指向性フオトダイオ−ド
JPH038455U (ja) * 1989-06-12 1991-01-28
JPH0413880A (ja) * 1990-05-07 1992-01-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水分解装置
JPH08125210A (ja) * 1994-10-24 1996-05-17 Jiyousuke Nakada 受光素子及び受光素子アレイ並びにそれらを用いた電解装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4021323A (en) * 1975-07-28 1977-05-03 Texas Instruments Incorporated Solar energy conversion
US4011149A (en) * 1975-11-17 1977-03-08 Allied Chemical Corporation Photoelectrolysis of water by solar radiation
IL58747A (en) 1979-11-20 1982-11-30 Yeda Res & Dev Photoelectrochemical cell assembly having electrolyte contacts between semiconductor surfaces
US4511638A (en) * 1983-06-01 1985-04-16 Energy Conversion Devices, Inc. Photoresponsive amorphous semiconductor materials, methods of making the same, and photoanodes made therewith
US4643817A (en) * 1985-06-07 1987-02-17 Electric Power Research Institute, Inc. Photocell device for evolving hydrogen and oxygen from water
US4634641A (en) * 1985-07-03 1987-01-06 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Superlattice photoelectrodes for photoelectrochemical cells
JPH038455A (ja) 1989-06-02 1991-01-16 Babcock Hitachi Kk 粉砕分級装置
EP0866506B1 (en) * 1996-10-09 2008-12-03 Josuke Nakata Semiconductor device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS544280A (en) * 1977-06-13 1979-01-12 Kiyoji Suzuki Method and apparatus for manufaacturing resources by semiconductor
JPS56163285A (en) * 1980-05-19 1981-12-15 Asahi Chem Ind Co Ltd Electrolytic apparatus
JPS59177385A (ja) * 1983-03-25 1984-10-08 Daido Gakuen 太陽光発電によるガス製造装置
JPS6196094A (ja) * 1984-10-16 1986-05-14 Sanyo Electric Co Ltd 電気分解装置
JPS61220482A (ja) * 1985-03-27 1986-09-30 Mita Ind Co Ltd 無指向性フオトダイオ−ド
JPH038455U (ja) * 1989-06-12 1991-01-28
JPH0413880A (ja) * 1990-05-07 1992-01-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水分解装置
JPH08125210A (ja) * 1994-10-24 1996-05-17 Jiyousuke Nakada 受光素子及び受光素子アレイ並びにそれらを用いた電解装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP0982780A4 *

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6903122B2 (en) 1999-06-30 2005-06-07 Takeda Pharmaceutical Company Limited Crystals of benzimidazole compounds
JP2013510238A (ja) * 2009-11-04 2013-03-21 エフエフジーエフ・リミテッド 炭化水素の生成
DE112011100848T5 (de) 2010-03-09 2013-01-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Wasser spaltende Vorrichtung und Verfahren einer Verwendung davon
US8574421B2 (en) 2010-03-09 2013-11-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Water splitting apparatus and method of using the same
JP2014101551A (ja) * 2012-11-20 2014-06-05 Toshiba Corp 光化学反応装置
WO2014080773A1 (ja) * 2012-11-20 2014-05-30 株式会社 東芝 光化学反応システム
US9708717B2 (en) 2012-11-20 2017-07-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Photochemical reaction device
JP2014101550A (ja) * 2012-11-20 2014-06-05 Toshiba Corp 光化学反応システム
WO2014080774A1 (ja) * 2012-11-20 2014-05-30 株式会社 東芝 光化学反応装置
US10844495B2 (en) 2012-11-20 2020-11-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Photochemical reaction system
CN107287613A (zh) * 2012-11-20 2017-10-24 株式会社东芝 光化学反应装置
AU2013349017B2 (en) * 2012-11-20 2016-06-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Photochemical reaction device
US9758882B2 (en) 2012-11-20 2017-09-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Photochemical reaction system
WO2014192364A1 (ja) * 2013-05-31 2014-12-04 株式会社 東芝 光化学反応装置および薄膜
JP2014233669A (ja) * 2013-05-31 2014-12-15 株式会社東芝 光化学反応装置および薄膜
JP2015014016A (ja) * 2013-07-03 2015-01-22 株式会社東芝 光電気化学反応装置
WO2015146014A1 (ja) * 2014-03-24 2015-10-01 株式会社 東芝 光電気化学反応システム
JP2015206109A (ja) * 2014-04-11 2015-11-19 株式会社豊田中央研究所 光化学反応デバイス、それに用いられる酸化反応用電極及び還元反応用電極
JP2016102245A (ja) * 2014-11-28 2016-06-02 株式会社東芝 光電気化学反応装置
WO2016084387A1 (ja) * 2014-11-28 2016-06-02 株式会社 東芝 光電気化学反応装置
US10443136B2 (en) 2014-11-28 2019-10-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Electrochemical reaction device

Also Published As

Publication number Publication date
EP0982780A4 (en) 2001-08-16
KR20010005549A (ko) 2001-01-15
CN1251209A (zh) 2000-04-19
EP0982780A1 (en) 2000-03-01
US6198037B1 (en) 2001-03-06
CA2287209C (en) 2003-08-26
TW396642B (en) 2000-07-01
JP3260389B2 (ja) 2002-02-25
CA2287209A1 (en) 1999-07-29
EP0982780B1 (en) 2003-09-24
AU5577098A (en) 1999-08-09
KR100443760B1 (ko) 2004-08-09
DE69818449D1 (de) 2003-10-30
DE69818449T2 (de) 2004-07-08
AU744260B2 (en) 2002-02-21
CN1139996C (zh) 2004-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO1999038215A1 (en) Solar battery module for optical electrolysis device and optical electrolysis device
Minggu et al. An overview of photocells and photoreactors for photoelectrochemical water splitting
Warren et al. Hydrogen-evolution characteristics of Ni–Mo-coated, radial junction, n+ p-silicon microwire array photocathodes
US20130092549A1 (en) Proton exchange membrane electrolysis using water vapor as a feedstock
US7241950B2 (en) Solar cell electrolysis of water to make hydrogen and oxygen
US20050211290A1 (en) Integrated photoelectrochemical cell and system having a liquid electrolyte
Ardo et al. Unassisted solar-driven photoelectrosynthetic HI splitting using membrane-embedded Si microwire arrays
US20070246370A1 (en) Device and Method for Photovoltaic Generation of Hydrogen
JP2015514867A5 (ja)
WO2004049459A1 (en) Integrated photoelectrochemical cell and system having a solid polymer electrolyte
JP2014189883A5 (ja)
US12051793B2 (en) Photoelectrochemical secondary cell and battery
US12270114B2 (en) Radiation-assisted electrolyzer cell and panel
JP2004197167A (ja) 水素製造装置
EP1963546A2 (en) Electrochemical system comprising photoactive elements
KR20190038678A (ko) 안전하고 안정된 수소 저장부를 갖는 에너지 유닛
JP2019059996A (ja) 人工光合成セル
JP2005194609A (ja) 水素ガス発生装置、電気分解装置、太陽電池モジュールおよびエネルギーシステム
KR20230105676A (ko) 전해식 수소 생산 장치
Tien et al. Photoelectrolysis of water in semiconductor septum electrochemical photovoltaic cells
JPH04346686A (ja) 太陽エネルギー水分解装置
Fiechter 2.3. 2. Photoelectrochemical Water Decomposition

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 98803557.X

Country of ref document: CN

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AU CA CN JP KR US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE FR GB IT NL SE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09381350

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1019997008611

Country of ref document: KR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2287209

Country of ref document: CA

Ref document number: 2287209

Country of ref document: CA

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1998900731

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 55770/98

Country of ref document: AU

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1998900731

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1019997008611

Country of ref document: KR

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 55770/98

Country of ref document: AU

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1998900731

Country of ref document: EP

WWR Wipo information: refused in national office

Ref document number: 1019997008611

Country of ref document: KR

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务，不要输入任何密码和下载