JP2005194609A - Hydrogen-gas-generating device, electrolysis device, solar battery module and energy system - Google Patents

Hydrogen-gas-generating device, electrolysis device, solar battery module and energy system Download PDF

Info

Publication number
JP2005194609A
JP2005194609A JP2004004615A JP2004004615A JP2005194609A JP 2005194609 A JP2005194609 A JP 2005194609A JP 2004004615 A JP2004004615 A JP 2004004615A JP 2004004615 A JP2004004615 A JP 2004004615A JP 2005194609 A JP2005194609 A JP 2005194609A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solar cell
hydrogen gas
gas generator
type layers
hydrogen
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2004004615A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akio Machida
暁夫 町田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2004004615A priority Critical patent/JP2005194609A/en
Publication of JP2005194609A publication Critical patent/JP2005194609A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
    • 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
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen-gas-generating device which efficiently generates hydrogen by using a photoelectromotive force in a solar battery in a small space, has a simple structure and is easily manufactured. <P>SOLUTION: The hydrogen-gas-generating device has a plurality of solar battery modules 13 in which a plurality of the solar batteries consisting of silicon nanowires are arranged in approximately parallel to each other and on one plane so as to form a two-dimensional array configuration, arranged in approximately parallel to each other in water 12 in an electrolytic tank 11. The silicon nanowire has a structure of alternately layering p-type layers and n-type layers. The hydrogen-gas-generating device generates the photoelectromotive force, when having received incident light, by converting the light to an electric power in a plurality of the solar batteries consisting of the silicon nanowires, electrolyzes the water 12 by using the photoelectromotive force, and generates hydrogen gas and oxygen gas. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、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に関し、例えば、燃料電池用の水素ガスの発生に用いて好適な装置およびその応用に関するものである。   The present invention relates to a hydrogen gas generator, an electrolyzer, a solar cell module, and an energy system. For example, the present invention relates to a device suitable for generating hydrogen gas for a fuel cell and its application.

近年の環境問題、エネルギー問題に対応して燃料電池の開発が盛んになってきている。燃料電池は、水の電気分解と反対に水素と酸素とを化学反応させて電気を得るシステムであり、その化学反応のときに発生する熱を回収することで、電気と熱とを合わせて活用することができる総合的なエネルギーシステムである。特に、固体高分子型燃料電池は、小型化軽量化することが可能で、電気自動車への応用が考えられている。また、住宅用に導入することで、電気と熱とを同時に活用することができるコージェネレーションシステムとしての活用が期待される。   The development of fuel cells has become active in response to recent environmental and energy problems. A fuel cell is a system that obtains electricity through a chemical reaction between hydrogen and oxygen, as opposed to electrolysis of water. By recovering the heat generated during the chemical reaction, it combines electricity and heat. It is a comprehensive energy system that can do. In particular, the polymer electrolyte fuel cell can be reduced in size and weight, and application to an electric vehicle is considered. In addition, it is expected to be used as a cogeneration system that can use electricity and heat at the same time.

このような燃料電池の活用を考えていく中で、使用する水素を供給するために、ガソリンスタンドならぬ水素スタンドで、ボンベに水素ガスを充填してそこから燃料電池へ水素ガスを導入するような仕組みも考えられているが、住宅用などへの応用を考えた場合、太陽電池を用いて水を電気分解することにより水素を供給することができれば、自給自足型で、非常にクリーンなエネルギーシステムの実現が可能となる。   While considering the use of such fuel cells, in order to supply the hydrogen to be used, hydrogen gas is filled into a cylinder at a hydrogen station other than a gas station, and hydrogen gas is introduced into the fuel cell from there. However, when considering the application to residential use, if hydrogen can be supplied by electrolyzing water using solar cells, it is self-sufficient and very clean energy. A system can be realized.

さて、水の電気分解は、イギリスのウィリアム・ニコルソン（William Nicholson)とアンソニー・カーライル（Anthony Carlisle）とが共同で発見したものであるが、この発見をしたのは１８００年のことで、ボルタが電池を発明したのと同じ年である。恐らく、この水の電気分解に用いた電池はまだ初期的な電池で、内部抵抗が非常に大きな、現在の電池に比べれば極めて性能が悪いものであったと思われるが、このような電池で水の電気分解が可能な理由は、システムそのものが必要な電圧を電気分解システム側に印加することができれば、わずかな電流でも電気分解が可能であることと、水の抵抗が極めて高いためだと考えられる。このような意味で、内部抵抗が高い太陽電池が特徴を発揮しやすい応用例であることは間違いない。   Now, the electrolysis of water was discovered jointly by William Nicholson and Anthony Carlisle of England, but it was discovered in 1800, when Volta It is the same year that the battery was invented. Perhaps the battery used for the electrolysis of this water is still an early battery, and the internal resistance is very large, and the performance is very poor compared to the current battery. The reason why electrolysis is possible is that if the system itself can apply the necessary voltage to the electrolysis system, it can be electrolyzed even with a small current and the resistance of water is extremely high. It is done. In this sense, there is no doubt that a solar cell with high internal resistance is an application example that easily exhibits its characteristics.

一方、水の電気分解を継続的に行うためには理論上は１．２Ｖの電圧が必要であるが、実際に実験を行うと、ｐＨ７程度で乾電池を３個直列接続した場合の電圧（４〜４．５Ｖ程度）を印加しない限り肉眼で確認できるような気泡は出てこない。これは、電気二重層の厚さや過電圧などが原因であると考えられる。   On the other hand, a voltage of 1.2 V is theoretically necessary to perform electrolysis of water continuously. However, when an experiment is actually performed, a voltage (4 when a dry battery is connected in series at about pH 7 (4 Bubbles that can be confirmed with the naked eye do not appear unless a voltage of about ~ 4.5V is applied. This is considered to be caused by the thickness of the electric double layer or an overvoltage.

これまで、太陽電池を用いて水を電気分解するアイデアは多く出されているが、実際に太陽電池を用いて水の電気分解を行ってみると、極めて難しい。これは、太陽電池は単結晶シリコンを用いたもので開放端電圧は０．５Ｖ程度であることから、理論上では最低３セル（１セルは一つのｐｎ接合からなる）の直列構造、実質的には８セル程の直列構造が必要となるためである。つまり、従来の単結晶シリコンを用いた太陽電池では、所謂タンデム構造の作製が難しいところ、このように８セルの直列構造にするためにはセルを平面的に配置しなければならないため、その分面積が必要となり、必要なスペースが膨大となってしまう。一方、アモルファスシリコンを用いた太陽電池は開放端電圧が０．８Ｖ程度であり、タンデム構造も作りやすいが、ｉ(intrinsic) 層としてかなりの厚さのものを必要とし、さらに、理論上は２セルの直列構造で済むものの、実質的には５セル以上の直列構造をタンデム構造で作る必要があることなどにより、成膜のコストが無視できないことや、実際上は５セルのタンデム構造では入射光が途中で吸収されてしまうため最終セルに到達する光量が殆ど期待できないなど現実的ではないため、結局は２セル程度に分けてこれらを平面的に配置し、電極により互いに接続するような形をとらざるを得ず、やはり面積が必要となるなどの問題が発生する。
このように太陽電池そのものの面積が大きくなると、狭いスペースで十分に太陽光を吸収することが難しくなり、電気分解を効率的に行うことができない。 There have been many ideas for electrolyzing water using solar cells, but it is extremely difficult to actually electrolyze water using solar cells. This is because the solar cell uses single crystal silicon and the open-circuit voltage is about 0.5 V. Therefore, in theory, a series structure of at least 3 cells (one cell is composed of one pn junction) is practical. This is because a series structure of about 8 cells is required. In other words, in a conventional solar cell using single crystal silicon, it is difficult to produce a so-called tandem structure. In order to obtain an 8-cell serial structure in this way, the cells must be arranged in a plane. Area is required, and the required space becomes enormous. On the other hand, a solar cell using amorphous silicon has an open-circuit voltage of about 0.8 V and is easy to make a tandem structure, but requires an i (intrinsic) layer with a considerable thickness. Although a series structure of cells is sufficient, the cost of film formation cannot be ignored due to the fact that a series structure of 5 cells or more needs to be made with a tandem structure. Since light is absorbed in the middle, the amount of light that reaches the final cell is almost unrealistic. For example, it is divided into about two cells, and these are arranged in a plane and connected to each other by electrodes. However, there is a problem that an area is necessary.
As described above, when the area of the solar cell itself is increased, it becomes difficult to sufficiently absorb sunlight in a narrow space, and electrolysis cannot be efficiently performed.

この問題を解決するために、微小な球状太陽電池素子を透明な筒状の保持部材に収容して水を電気分解する光電解装置が提案されている（特許文献１、２、３）。これは、分解電圧を確保するためには、低電圧大電流の太陽電池は必要なく、高電圧低電流型の太陽電池があれば十分であるという考え方を生かしている点と、表面積を稼いで太陽電池そのものの光吸収効率を稼げる点で、省スペースで大量の水素を得るためには非常に有効な方法である。   In order to solve this problem, there has been proposed a photoelectrolysis device in which a minute spherical solar cell element is accommodated in a transparent cylindrical holding member to electrolyze water (Patent Documents 1, 2, and 3). In order to ensure the decomposition voltage, the low voltage and large current solar cell is not necessary, and the high voltage and low current type solar cell is sufficient. This is a very effective method for obtaining a large amount of hydrogen in a space-saving manner because it can increase the light absorption efficiency of the solar cell itself.

特許第３２６０３８９号明細書Japanese Patent No. 3260389 特許第３３２６４６２号明細書Japanese Patent No. 3326462 特許第３２６２１７４号明細書Japanese Patent No. 3262174

しかしながら、特許文献１、２、３で提案された光電解装置は構造が複雑であるため、実際にこのような光電解装置を製造することは非常に難しく、製造できたとしても製品コストが高くなると予想される。   However, since the photoelectrolytic devices proposed in Patent Documents 1, 2, and 3 have a complicated structure, it is very difficult to actually manufacture such a photoelectrolytic device, and even if it can be manufactured, the product cost is high. It is expected to be.

したがって、この発明が解決しようとする課題は、少ないスペースで太陽電池による光起電力により効率良く水素を発生することができ、しかも構造が簡単で製造が容易な水素ガス発生装置を提供することにある。
この発明が解決しようとする課題は、より一般的には、少ないスペースで太陽電池による光起電力により効率良く電気分解を行うことができ、しかも構造が簡単で製造が容易な電気分解装置を提供することにある。
この発明が解決しようとする他の課題は、上記の水素ガス発生装置および電気分解装置に用いて好適な太陽電池モジュールを提供することにある。
この発明が解決しようとするさらに他の課題は、自給自足型でしかも非常にクリーンなエネルギーシステムを提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a hydrogen gas generator capable of generating hydrogen efficiently by photovoltaic power generated by a solar cell in a small space, and having a simple structure and easy manufacture. is there.
The problem to be solved by the present invention is, more generally, to provide an electrolyzer capable of efficiently performing electrolysis by photovoltaic power generated by a solar cell in a small space, and having a simple structure and easy to manufacture. There is to do.
Another problem to be solved by the present invention is to provide a solar cell module suitable for use in the above hydrogen gas generator and electrolyzer.
Still another problem to be solved by the present invention is to provide a self-sufficient and very clean energy system.

上記課題を解決するために、この発明の第１の発明は、
ｐ型層とｎ型層とが交互に設けられた柱状半導体を用いた少なくとも一つの太陽電池を有する
ことを特徴とする水素ガス発生装置である。 In order to solve the above problems, the first invention of the present invention is:
A hydrogen gas generator comprising at least one solar cell using a columnar semiconductor in which p-type layers and n-type layers are alternately provided.

この発明の第２の発明は、
ｐ型層とｎ型層とが交互に設けられた柱状半導体を用いた少なくとも一つの太陽電池を有する
ことを特徴とする電気分解装置である。 The second invention of this invention is:
An electrolysis apparatus comprising: at least one solar cell using a columnar semiconductor in which p-type layers and n-type layers are alternately provided.

第１および第２の発明においては、通常は、複数の太陽電池が互いにほぼ平行にかつ一平面上に立設して配列され、典型的には、複数の太陽電池が互いにほぼ平行にかつ一平面上に立設して２次元アレイ状に配列され、最も典型的には、複数の太陽電池が互いにほぼ平行にかつ一平面上に立設して２次元アレイ状に配列された太陽電池モジュールを複数有する。これらの太陽電池モジュールは、典型的には互いにほぼ平行に配置される。この太陽電池モジュールを構成する太陽電池は、典型的には透明材料（好適には電気絶縁性を有するもの）、例えば透明樹脂により互いに固定される。透明材料の具体例を挙げると、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリエステル、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーンゴム、シロキサン結合を有する有機シリコーン化合物などである。また、これらの太陽電池モジュールは、好適には、互いに隣接する一対の太陽電池モジュールを構成する太陽電池のｎ型層同士またはｐ型層同士が互いに対向するように配置される。   In the first and second aspects of the invention, normally, a plurality of solar cells are arranged substantially parallel to each other and upright on one plane, and typically, the plurality of solar cells are substantially parallel to each other and arranged in a single plane. A solar cell module standing on a plane and arranged in a two-dimensional array, and most typically a plurality of solar cells standing in parallel to each other and arranged on a plane in a two-dimensional array A plurality. These solar cell modules are typically arranged substantially parallel to each other. The solar cells constituting this solar cell module are typically fixed to each other by a transparent material (preferably having electrical insulation), for example, a transparent resin. Specific examples of the transparent material include acrylic resin, methacrylic resin, polymethyl methacrylate, ABS resin, polycarbonate, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyacetal, polyester, polyurethane resin, epoxy resin, silicone rubber, and organic silicone compound having a siloxane bond. Etc. In addition, these solar cell modules are preferably arranged so that n-type layers or p-type layers of solar cells constituting a pair of adjacent solar cell modules face each other.

太陽電池を構成する柱状半導体の材料としては、各種の半導体を用いることができ、必要に応じて選ばれるが、具体的には、シリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇｅ）などの元素半導体のほか、シリコンとゲルマニウムとの混晶半導体（Ｓｉ−Ｇｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、インジウムリン（ＩｎＰ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの化合物半導体を用いることができ、単結晶であることが望ましいが、多結晶やアモルファスであってもよい。また、この柱状半導体の直径は必要に応じて選ぶことができるものであるが、ｐｎ接合部で光電変換を効率良く行う観点からは、入射光（例えば、太陽光）の侵入長と同程度もしくはそれ以下程度に小さい方が望まく、好適には最大径が１μｍ以下、より好適には５００ｎｍ以下、さらに好適には１００ｎｍ以下であり、一方、取り扱いの容易さや製造の容易などの観点からは、小さすぎないことが望ましく、そのため好適には１ｎｍ以上である。この柱状半導体は、最も典型的には、ナノワイヤーと呼ばれるものである。この柱状半導体の長さは必要に応じて選ぶことができるものであるが、例えば数ｍｍ程度以下である。   As the material of the columnar semiconductor constituting the solar cell, various semiconductors can be used and selected as necessary. Specifically, in addition to elemental semiconductors such as silicon (Si) and germanium (Ge), Compound semiconductors such as silicon-germanium mixed crystal semiconductor (Si-Ge), gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), silicon carbide (SiC) can be used, and it is desirable that it be a single crystal. It may be polycrystalline or amorphous. Further, the diameter of the columnar semiconductor can be selected as necessary. From the viewpoint of efficiently performing photoelectric conversion at the pn junction, it is approximately the same as the penetration length of incident light (for example, sunlight) or The smaller one is desired, and the maximum diameter is preferably 1 μm or less, more preferably 500 nm or less, and even more preferably 100 nm or less. On the other hand, from the viewpoint of ease of handling and ease of manufacture, It is desirable that it is not too small, so that it is preferably 1 nm or more. This columnar semiconductor is most typically called a nanowire. The length of the columnar semiconductor can be selected as necessary, but is about several mm or less, for example.

太陽電池を構成する柱状半導体においては、特に半導体が単結晶シリコンである場合には、十分に大きい光分解電圧を発生させるために、ｐ型層およびｎ型層は、合計で３対以上、好適には９以上設けられる。すなわち、ｐ型層とｎ型層とのｐｎ接合からなるセルの数でいうと、好適には３以上、より好適には８以上設けられる。   In the columnar semiconductor constituting the solar cell, particularly when the semiconductor is single crystal silicon, in order to generate a sufficiently large photolysis voltage, the p-type layer and the n-type layer are preferably 3 pairs or more in total. Nine or more are provided. That is, in terms of the number of cells composed of pn junctions between a p-type layer and an n-type layer, it is preferably 3 or more, more preferably 8 or more.

水素ガス発生装置は典型的には水が収容された容器（電解槽）を有し、この容器内の水の中に太陽電池、最も典型的には一つまたは複数の太陽電池モジュールが浸漬される。
電気分解装置には、太陽電池が発生する光起電力を利用して化学反応を起こさせるもの全てが含まれ、電気分解の対象は問わない。例えば、この電気分解装置は、水を電気分解して水素ガスや酸素ガスを発生させるだけでなく、水と炭酸ガスとからメタンガスと酸素ガスとを発生させるなど、各種の化学反応に適用することができる。 A hydrogen gas generator typically has a container (electrolyzer) containing water, and a solar cell, most typically one or more solar cell modules, is immersed in the water in the container. The
The electrolysis apparatus includes all devices that cause a chemical reaction using photovoltaic power generated by a solar cell, and the electrolysis target is not limited. For example, this electrolyzer is applicable not only to electrolyze water to generate hydrogen gas and oxygen gas, but also to various chemical reactions such as generating methane gas and oxygen gas from water and carbon dioxide gas. Can do.

この発明の第３の発明は、
ｐ型層とｎ型層とが交互に設けられた柱状半導体を用いた複数の太陽電池が互いにほぼ平行にかつ一平面上に立設して二次元アレイ状に配列されている
ことを特徴とする太陽電池モジュールである。 The third invention of the present invention is:
A plurality of solar cells using columnar semiconductors in which p-type layers and n-type layers are provided alternately are arranged substantially in parallel with each other and arranged in a two-dimensional array on one plane. It is a solar cell module.

この発明の第４の発明は、
ｐ型層とｎ型層とが交互に設けられた柱状半導体を用いた少なくとも一つの太陽電池を有する少なくとも一つの水素ガス発生装置と、
水素ガス発生装置により発生される水素ガスが供給される少なくとも一つの燃料電池とを有する
ことを特徴とするエネルギーシステムである。
ここで、燃料電池としては、固体高分子型燃料電池、アルカリ型燃料電池、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体酸化物型燃料電池などのいずれのものであってもよい。
第３および第４の発明においては、その性質に反しない限り、第１および第２の発明に関連して述べたことが成立する。 The fourth invention of the present invention is:
at least one hydrogen gas generator having at least one solar cell using a columnar semiconductor in which p-type layers and n-type layers are alternately provided;
An energy system comprising: at least one fuel cell to which hydrogen gas generated by a hydrogen gas generator is supplied.
Here, the fuel cell may be any of a polymer electrolyte fuel cell, an alkaline fuel cell, a phosphoric acid fuel cell, a molten carbonate fuel cell, a solid oxide fuel cell, and the like.
In the third and fourth inventions, what has been described in relation to the first and second inventions is valid as long as it is not contrary to the nature thereof.

上述のように構成されたこの発明においては、ｐ型層とｎ型層とが交互に設けられた柱状半導体を用いた少なくとも一つの太陽電池を有することにより、少ないスペースで太陽電池による光起電力により水素を効率良く発生させることができ、あるいは電気分解を効率良く行うことができる。また、球状太陽電池素子を用いた従来の光電解装置と異なり、装置の構造を単純化することができるため、装置を容易に製造することができる。また、太陽電池はそれ自体非常にクリーンなエネルギー源である。   In the present invention configured as described above, by having at least one solar cell using a columnar semiconductor in which p-type layers and n-type layers are alternately provided, photovoltaic power generated by the solar cells in a small space Thus, hydrogen can be generated efficiently, or electrolysis can be performed efficiently. Moreover, unlike the conventional photoelectrolysis apparatus using a spherical solar cell element, since the structure of the apparatus can be simplified, the apparatus can be easily manufactured. Solar cells are also very clean energy sources themselves.

この発明によれば、少ないスペースで太陽電池による光起電力により効率良く水素を発生させることができ、あるいは、電気分解を行うことができるとともに、装置の構造を単純化することができるため、装置を容易に製造することができ、あるいは低コストで装置を製造することができる。そして、この水素ガス発生装置と燃料電池とを組み合わせることにより、自給自足型でしかも非常にクリーンなエネルギーシステムを実現することができる。   According to the present invention, hydrogen can be efficiently generated by photovoltaic power generated by a solar cell in a small space, or electrolysis can be performed and the structure of the device can be simplified. Can be easily manufactured, or an apparatus can be manufactured at low cost. By combining this hydrogen gas generator and a fuel cell, a self-sufficient and very clean energy system can be realized.

以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１はこの発明の一実施形態による水素ガス発生装置を示し、Ａは断面図（側方から見た図）、Ｂは平面図（上から見た図）を示す。
図１に示すように、この水素ガス発生装置においては、電解槽１１内に水（Ｈ2 Ｏ）１２が入れられており、この水１２の中に平板状の太陽電池モジュール１３が、電解槽１１を仕切る形で互いに平行に複数配置されている。電解槽１１は、入射光を有効に利用する観点からは透明材料により形成することが望ましい。符号１４はこれらの太陽電池モジュール１３を互いに平行に支持するための支持部材を示す。後述のように、各太陽電池モジュール１３はその両面が互いに異なる極性を有していて一方がｐ型、他方がｎ型となっており、ｐ型側が陽極、ｎ型側が陰極となっている。そして、ここで重要なことは、これらの太陽電池モジュール１３は、同じ極性側の面が互いに対向するように配置されていることである。また、もう一つ重要なことは、太陽電池モジュール１３の下側に水１２が存在することである。言い換えると、太陽電池モジュール１３の間の空間と太陽電池モジュール１３の下側の空間とが水１２により連続的に繋がっていることである。これは、太陽電池モジュール１３の各太陽電池により発生される光起電力により酸化還元反応が生じるために必要な条件である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a hydrogen gas generator according to an embodiment of the present invention, wherein A is a sectional view (viewed from the side) and B is a plan view (viewed from above).
As shown in FIG. 1, in this hydrogen gas generator, water (H 2 O) 12 is placed in an electrolytic cell 11, and a planar solar cell module 13 is placed in the electrolytic cell 11. A plurality of them are arranged in parallel with each other so as to partition 11. The electrolytic cell 11 is desirably formed of a transparent material from the viewpoint of effectively using incident light. Reference numeral 14 denotes a support member for supporting these solar cell modules 13 in parallel with each other. As will be described later, each solar cell module 13 has polarities different from each other, one is p-type, the other is n-type, the p-type side is an anode, and the n-type side is a cathode. What is important here is that these solar cell modules 13 are arranged such that the surfaces on the same polarity side face each other. Another important thing is that the water 12 exists below the solar cell module 13. In other words, the space between the solar cell modules 13 and the space below the solar cell module 13 are continuously connected by the water 12. This is a necessary condition for the oxidation-reduction reaction to occur due to the photovoltaic power generated by each solar cell of the solar cell module 13.

図２は太陽電池モジュール１３を示し、Ａは斜視図、Ｂは断面図を示す。
図２に示すように、太陽電池モジュール１３は、一平面上に２次元アレイ状に配列された多数のシリコンナノワイヤー１５が透明樹脂１７により埋め込まれる形で平板状に成形されたものである。この場合、これらのシリコンナノワイヤー１５の軸はそれらの配列面に対して垂直になっているが、それらの両端が外部に露出している限り、垂直から多少傾斜していても構わない。 FIG. 2 shows the solar cell module 13, A is a perspective view, and B is a cross-sectional view.
As shown in FIG. 2, the solar cell module 13 is formed into a flat plate shape in which a large number of silicon nanowires 15 arranged in a two-dimensional array on one plane are embedded with a transparent resin 17. In this case, the axes of these silicon nanowires 15 are perpendicular to their arrangement plane, but may be slightly inclined from the vertical as long as both ends thereof are exposed to the outside.

図３は太陽電池を構成するシリコンナノワイヤー１５の詳細を示す。
図３に示すように、このシリコンナノワイヤー１５は、ｐ型層１５ａ、ｎ型層１５ｂ、ｐ型層１５ｃ、ｎ型層１５ｄ、ｐ型層１５ｅ、ｎ型層１５ｆ、ｐ型層１５ｇ、ｎ型層１５ｈ、ｐ型層１５ｉ、ｎ型層１５ｊ、ｐ型層１５ｋ、ｎ型層１５ｌ、ｐ型層１５ｍ、ｎ型層１５ｎ、ｐ型層１５ｏおよびｎ型層１５ｐがその軸方向に順次積層された８セルのタンデム構造を有し、その一端のｎ型層１５ｐに金（Ａｕ）ナノ粒子１６が結合しているものである。この場合、シリコンナノワイヤー１５はその一端がｐ型層１５ａ、他端がｎ型層１５ｐになっていることから、極性を有している。このシリコンナノワイヤー１５の直径は例えば１〜１００ｎｍ程度、長さは例えば０．５〜２ｍｍ程度である。 FIG. 3 shows details of the silicon nanowire 15 constituting the solar cell.
As shown in FIG. 3, the silicon nanowire 15 includes a p-type layer 15a, an n-type layer 15b, a p-type layer 15c, an n-type layer 15d, a p-type layer 15e, an n-type layer 15f, a p-type layer 15g, n 15h, p-type layer 15i, n-type layer 15j, p-type layer 15k, n-type layer 151, p-type layer 15m, n-type layer 15n, p-type layer 15o and n-type layer 15p are sequentially laminated in the axial direction. The tandem structure of 8 cells is formed, and gold (Au) nanoparticles 16 are bonded to the n-type layer 15p at one end thereof. In this case, the silicon nanowire 15 has polarity because one end thereof is a p-type layer 15a and the other end is an n-type layer 15p. The diameter of the silicon nanowire 15 is, for example, about 1 to 100 nm, and the length is, for example, about 0.5 to 2 mm.

このようにシリコンナノワイヤー１５は極性を有することから、図２Ｂに示すように、太陽電池モジュール１３の第１の面１３ａにはｐ型層１５ａが露出しており、第２の面１３ｂにはｎ型層１５ｐおよび金ナノ粒子１６が露出している。すなわち、太陽電池モジュール１３の第１の面１３ａはｐ型、第２の面１３ｂはｎ型の極性を有する。   Thus, since the silicon nanowire 15 has polarity, as shown in FIG. 2B, the p-type layer 15a is exposed on the first surface 13a of the solar cell module 13, and on the second surface 13b. The n-type layer 15p and the gold nanoparticles 16 are exposed. That is, the first surface 13a of the solar cell module 13 has a p-type polarity, and the second surface 13b has an n-type polarity.

次に、この水素ガス発生装置の動作について説明する。
図１Ａに示すように、この水素ガス発生装置に光（例えば、太陽光）が照射されると、この光は各太陽電池モジュール１３に入射する。上述のようにシリコンナノワイヤー１５の直径は例えば１〜１００ｎｍ程度と極めて小さいため、入射光はほとんど全てのシリコンナノワイヤー１５を横切ることになる。このため、これらのシリコンナノワイヤー１５の各セルのｐｎ接合界面の全体で光電変換が効率良く行われ、その両端間に陽極側が正、陰極側が負となる形で光起電力が生じる。この場合、シリコンナノワイヤー１５は８セルのタンデム構造を有するため、約８×０．５＝４Ｖ程度の光起電力が生じることになる。このとき、陰極側では、２Ｈ2 Ｏ＋２ｅ- →Ｈ2 ＋２ＯＨ- なる反応が起きて水素ガスが発生し、一方、陽極側では、２Ｈ2 Ｏ→Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- なる反応が起きて酸素ガスが発生する。これらの水素ガスおよび酸素ガスはそれぞれ別々に集められる。 Next, the operation of this hydrogen gas generator will be described.
As shown in FIG. 1A, when light (for example, sunlight) is irradiated on the hydrogen gas generator, the light enters each solar cell module 13. As described above, since the diameter of the silicon nanowire 15 is as small as about 1 to 100 nm, for example, incident light crosses almost all the silicon nanowires 15. For this reason, photoelectric conversion is efficiently performed on the entire pn junction interface of each cell of these silicon nanowires 15, and photovoltaic power is generated between both ends in such a manner that the anode side is positive and the cathode side is negative. In this case, since the silicon nanowire 15 has a tandem structure of 8 cells, a photovoltaic power of about 8 × 0.5 = 4V is generated. At this time, a reaction of 2H 2 O + 2e − → H 2 + 2OH − occurs on the cathode side to generate hydrogen gas, while a reaction of 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e − occurs on the anode side to generate oxygen gas. Will occur. These hydrogen gas and oxygen gas are collected separately.

図４はこの水素ガス発生装置を用いたエネルギーシステムを示す。図４に示すように、このエネルギーシステムは水素ガス発生装置２１と燃料電池２２とを有する。水素ガス発生装置２１から発生される水素ガスおよび酸素ガスは別々に回収され、配管（図示せず）によって燃料電池２２に供給され、水素と酸素との反応により発電が行われる。   FIG. 4 shows an energy system using this hydrogen gas generator. As shown in FIG. 4, this energy system includes a hydrogen gas generator 21 and a fuel cell 22. Hydrogen gas and oxygen gas generated from the hydrogen gas generator 21 are separately collected and supplied to the fuel cell 22 through a pipe (not shown), and electricity is generated by the reaction between hydrogen and oxygen.

太陽電池モジュール１３は例えば次のようにして製造することができる。
すなわち、まず、公知の方法により、シリコンナノワイヤー１５を成長させる。ここでは、例えば、図５Ａに示すように、シリコン基板３１上に金ナノ粒子１６を形成し、次に図５Ｂに示すように、真空中でエピタキシャル成長を行うことによりシリコンナノワイヤー１５を成長させる。このとき、原料ガス中に不純物ガスとしてホスフィン（ＰＨ3 ）やジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を交互に流すことで、シリコンにｎ型不純物であるＰまたはｐ型不純物であるＢをドープすることができ、ｎ型層およびｐ型層が交互に積層されたホモエピタキシャル構造のシリコンナノワイヤー１５を成長可能である。この成長の様子を図６Ａ〜Ｄに示す。図６Ａはシリコン基板３１上に金ナノ粒子１６が形成された状態を示す。シリコンのエピタキシャル成長を開始し、図６Ｂに示すように、まずｐ型層１５ａを成長させる。引き続いて、図６Ｃに示すように、ｎ型層１５ｂを成長させる。さらに、図６Ｄに示すように、ｐ型層１５ｃを成長させる。以下、ｎ型層１５ｐの成長が終わるまでこれらの成長を繰り返す。 The solar cell module 13 can be manufactured as follows, for example.
That is, first, the silicon nanowire 15 is grown by a known method. Here, for example, as shown in FIG. 5A, the gold nanoparticles 16 are formed on the silicon substrate 31, and then, as shown in FIG. 5B, the silicon nanowires 15 are grown by performing epitaxial growth in a vacuum. At this time, phosphine (PH 3 ) or diborane (B 2 H 6 ) is alternately flowed as an impurity gas in the source gas, so that silicon which is an n-type impurity P or a p-type impurity B is doped. The silicon nanowire 15 having a homoepitaxial structure in which n-type layers and p-type layers are alternately stacked can be grown. The state of this growth is shown in FIGS. FIG. 6A shows a state in which gold nanoparticles 16 are formed on the silicon substrate 31. The epitaxial growth of silicon is started, and first, as shown in FIG. 6B, a p-type layer 15a is grown. Subsequently, as shown in FIG. 6C, an n-type layer 15b is grown. Further, as shown in FIG. 6D, a p-type layer 15c is grown. Thereafter, these growths are repeated until the growth of the n-type layer 15p is completed.

上述のようにしてシリコンナノワイヤー１５を成長させた後、図５Ｃに示すように、シリコンナノワイヤー１５を透明樹脂１７により埋め込んで固定する。
この後、図５Ｄに示すように、シリコン基板３１から、透明樹脂１７により固定されたシリコンナノワイヤー１５を剥離する。
以上のようにして太陽電池モジュール１３が製造される。 After the silicon nanowires 15 are grown as described above, the silicon nanowires 15 are embedded and fixed with a transparent resin 17 as shown in FIG. 5C.
Thereafter, as shown in FIG. 5D, the silicon nanowires 15 fixed by the transparent resin 17 are peeled from the silicon substrate 31.
The solar cell module 13 is manufactured as described above.

以上のように、この一実施形態によれば、８セルのタンデム構造のシリコンナノワイヤー１５を配列した太陽電池モジュール１３を複数用い、これらの太陽電池モジュール１３を同じ極性側が互いに対向するように水１２の中に多数配置して水素ガス発生装置を構成しているので、太陽電池モジュール１３により非常に効率良く光電変換を行って水の電気分解に十分な大きさの光起電力を発生させることができる。そして、この光起電力により効率良く酸化還元反応を起こさせて水１２の電気分解を効率的に行うことができ、水素ガスおよび酸素ガスを効率良く発生させることができる。また、太陽電池モジュール１３は極めて薄型にかつ小面積に構成することができるので、互いに平行に複数配置して用いても必要なスペースは小さくて済み、水素ガス発生装置を小型に構成することができる。さらに、この水素ガス発生装置は構造が簡単であるため、製造が容易で低コストで製造することができる。そして、この水素ガス発生装置を燃料電池と組み合わせてエネルギーシステムを構成することにより、自給自足型でしかも非常にクリーンなエネルギーシステムを安価に実現することができる。   As described above, according to this embodiment, a plurality of solar cell modules 13 in which the 8-cell tandem silicon nanowires 15 are arrayed are used, and these solar cell modules 13 are placed in water so that the same polarity side faces each other. Since the hydrogen gas generator is configured by arranging a large number in the solar cell 12, the photovoltaic cell module 13 performs photoelectric conversion very efficiently to generate photovoltaic power large enough for water electrolysis. Can do. Then, the redox reaction can be efficiently caused by this photovoltaic power, whereby the water 12 can be electrolyzed efficiently, and hydrogen gas and oxygen gas can be generated efficiently. Further, since the solar cell module 13 can be configured to be extremely thin and have a small area, even if a plurality of the solar cell modules 13 are arranged in parallel with each other, the required space is small, and the hydrogen gas generator can be configured in a small size. it can. Furthermore, since this hydrogen gas generator has a simple structure, it is easy to manufacture and can be manufactured at low cost. And by combining this hydrogen gas generator with a fuel cell to constitute an energy system, a self-sufficient and very clean energy system can be realized at low cost.

以上この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態において挙げた数値、構造、形状、材料、プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、形状、材料、プロセスなどを用いてもよい。 Although one embodiment of the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible.
For example, the numerical values, structures, shapes, materials, processes, and the like given in the above-described embodiments are merely examples, and different numerical values, structures, shapes, materials, processes, and the like may be used as necessary.

この発明の一実施形態による水素ガス発生装置を示す断面図および平面図である。It is sectional drawing and the top view which show the hydrogen gas generator by one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態による水素ガス発生装置において用いられる太陽電池モジュールを示す斜視図および断面図である。It is the perspective view and sectional drawing which show the solar cell module used in the hydrogen gas generator by one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態による水素ガス発生装置において用いられる太陽電池モジュールを構成するシリコンナノワイヤーを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the silicon nanowire which comprises the solar cell module used in the hydrogen gas generator by one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態による水素ガス発生装置を用いたエネルギーシステムを示す略線図である。It is a basic diagram which shows the energy system using the hydrogen gas generator by one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態による水素ガス発生装置において用いられる太陽電池モジュールの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the solar cell module used in the hydrogen gas generator by one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態による水素ガス発生装置において用いられる太陽電池モジュールを構成するシリコンナノワイヤーの成長方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the growth method of the silicon nanowire which comprises the solar cell module used in the hydrogen gas generator by one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１１…電解槽、１２…水、１３…太陽電池モジュール、１５…シリコンナノワイヤー、１５ａ、１５ｃ、１５ｅ、１５ｇ、１５ｉ、１５ｋ、１５ｍ、１５ｏ…ｐ型層、１５ｂ、１５ｄ、１５ｆ、１５ｈ、１５ｊ、１５ｌ、１５ｎ、１５ｐ…ｎ型層、１６…金ナノ粒子、１７…透明樹脂、２１…水素ガス発生装置、２２…燃料電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Electrolyzer, 12 ... Water, 13 ... Solar cell module, 15 ... Silicon nanowire, 15a, 15c, 15e, 15g, 15i, 15k, 15m, 15o ... P-type layer, 15b, 15d, 15f, 15h, 15j , 15l, 15n, 15p ... n-type layer, 16 ... gold nanoparticles, 17 ... transparent resin, 21 ... hydrogen gas generator, 22 ... fuel cell

Claims (23)

ｐ型層とｎ型層とが交互に設けられた柱状半導体を用いた少なくとも一つの太陽電池を有する
ことを特徴とする水素ガス発生装置。 A hydrogen gas generator comprising: at least one solar cell using a columnar semiconductor in which p-type layers and n-type layers are alternately provided. 複数の上記太陽電池が互いにほぼ平行にかつ一平面上に立設して配列されていることを特徴とする請求項１記載の水素ガス発生装置。   2. The hydrogen gas generator according to claim 1, wherein the plurality of solar cells are arranged so as to be substantially parallel to each other and on one plane. 複数の上記太陽電池が互いにほぼ平行にかつ一平面上に立設して２次元アレイ状に配列されていることを特徴とする請求項１記載の水素ガス発生装置。   The hydrogen gas generator according to claim 1, wherein the plurality of solar cells are arranged in a two-dimensional array so as to be substantially parallel to each other and on one plane. 複数の上記太陽電池が互いにほぼ平行にかつ一平面上に立設して２次元アレイ状に配列された太陽電池モジュールを複数有することを特徴とする請求項１記載の水素ガス発生装置。   2. The hydrogen gas generator according to claim 1, wherein the plurality of solar cells have a plurality of solar cell modules arranged in a two-dimensional array so as to be substantially parallel to each other and on one plane. 上記太陽電池モジュールを構成する上記太陽電池は透明材料により互いに固定されていることを特徴とする請求項４記載の水素ガス発生装置。   The hydrogen gas generator according to claim 4, wherein the solar cells constituting the solar cell module are fixed to each other by a transparent material. 複数の上記太陽電池モジュールは互いにほぼ平行に配置されていることを特徴とする請求項４記載の水素ガス発生装置。   The hydrogen gas generator according to claim 4, wherein the plurality of solar cell modules are arranged substantially parallel to each other. 複数の上記太陽電池モジュールは、互いに隣接する一対の太陽電池モジュールを構成する太陽電池のｎ型層同士またはｐ型層同士が互いに対向するように配置されていることを特徴とする請求項６記載の水素ガス発生装置。   The plurality of solar cell modules are arranged such that n-type layers or p-type layers of solar cells constituting a pair of adjacent solar cell modules are opposed to each other. Hydrogen gas generator. 上記ｐ型層および上記ｎ型層は合計で３対以上設けられていることを特徴とする請求項１記載の水素ガス発生装置。   The hydrogen gas generator according to claim 1, wherein a total of three or more pairs of the p-type layer and the n-type layer are provided. 上記ｐ型層および上記ｎ型層は合計で９対以上設けられていることを特徴とする請求項１記載の水素ガス発生装置。   The hydrogen gas generator according to claim 1, wherein a total of nine or more pairs of the p-type layer and the n-type layer are provided. 水が収容された容器を有し、この容器内の水の中に上記太陽電池が浸漬されていることを特徴とする請求項１記載の水素ガス発生装置。   The hydrogen gas generator according to claim 1, further comprising a container in which water is stored, wherein the solar cell is immersed in the water in the container. ｐ型層とｎ型層とが交互に設けられた柱状半導体を用いた少なくとも一つの太陽電池を有する
ことを特徴とする電気分解装置。 An electrolysis apparatus comprising at least one solar cell using a columnar semiconductor in which p-type layers and n-type layers are alternately provided. 複数の上記太陽電池が互いにほぼ平行にかつ一平面上に立設して配列されていることを特徴とする請求項１１記載の電気分解装置。   The electrolysis apparatus according to claim 11, wherein the plurality of solar cells are arranged so as to be substantially parallel to each other and on one plane. 複数の上記太陽電池が互いにほぼ平行にかつ一平面上に立設して２次元アレイ状に配列されていることを特徴とする請求項１１記載の電気分解装置。   The electrolysis apparatus according to claim 11, wherein the plurality of solar cells are arranged in a two-dimensional array so as to be substantially parallel to each other and on one plane. 複数の上記太陽電池が互いにほぼ平行にかつ一平面上に立設して２次元アレイ状に配列された太陽電池モジュールを複数有することを特徴とする請求項１１記載の電気分解装置。   12. The electrolysis apparatus according to claim 11, wherein the plurality of solar cells have a plurality of solar cell modules arranged in a two-dimensional array so as to be substantially parallel to each other and on one plane. 上記太陽電池モジュールを構成する上記太陽電池は透明材料により互いに固定されていることを特徴とする請求項１４記載の電気分解装置。   The electrolysis apparatus according to claim 14, wherein the solar cells constituting the solar cell module are fixed to each other by a transparent material. 複数の上記太陽電池モジュールは互いにほぼ平行に配置されていることを特徴とする請求項１４記載の電気分解装置。   The electrolysis apparatus according to claim 14, wherein the plurality of solar cell modules are arranged substantially parallel to each other. 複数の上記太陽電池モジュールは、互いに隣接する一対の太陽電池モジュールを構成する太陽電池のｎ型層同士またはｐ型層同士が互いに対向するように配置されていることを特徴とする請求項１６記載の電気分解装置。   The plurality of solar cell modules are arranged so that n-type layers or p-type layers of solar cells constituting a pair of adjacent solar cell modules are opposed to each other. Electrolysis equipment. 上記ｐ型層および上記ｎ型層は合計で３対以上設けられていることを特徴とする請求項１１記載の電気分解装置。   The electrolysis apparatus according to claim 11, wherein a total of three or more pairs of the p-type layer and the n-type layer are provided. 上記ｐ型層および上記ｎ型層は合計で９対以上設けられていることを特徴とする請求項１１記載の電気分解装置。   The electrolysis apparatus according to claim 11, wherein nine or more pairs of the p-type layer and the n-type layer are provided in total. 水が収容された容器を有し、この容器内の水の中に上記太陽電池が浸漬されていることを特徴とする請求項１１記載の電気分解装置。   The electrolyzer according to claim 11, further comprising a container in which water is stored, wherein the solar cell is immersed in the water in the container. ｐ型層とｎ型層とが交互に設けられた柱状半導体を用いた複数の太陽電池が互いにほぼ平行にかつ一平面上に立設して二次元アレイ状に配列されている
ことを特徴とする太陽電池モジュール。 A plurality of solar cells using columnar semiconductors in which p-type layers and n-type layers are provided alternately are arranged substantially in parallel with each other and arranged in a two-dimensional array on one plane. Solar cell module. 上記太陽電池は透明材料により互いに固定されていることを特徴とする請求項２１記載の太陽電池モジュール。   The solar cell module according to claim 21, wherein the solar cells are fixed to each other by a transparent material. ｐ型層とｎ型層とが交互に設けられた柱状半導体を用いた少なくとも一つの太陽電池を有する少なくとも一つの水素ガス発生装置と、
上記水素ガス発生装置により発生される水素ガスが供給される少なくとも一つの燃料電池とを有する
ことを特徴とするエネルギーシステム。
at least one hydrogen gas generator having at least one solar cell using a columnar semiconductor in which p-type layers and n-type layers are alternately provided;
An energy system comprising: at least one fuel cell to which hydrogen gas generated by the hydrogen gas generator is supplied.
JP2004004615A 2004-01-09 2004-01-09 Hydrogen-gas-generating device, electrolysis device, solar battery module and energy system Pending JP2005194609A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004004615A JP2005194609A (en) 2004-01-09 2004-01-09 Hydrogen-gas-generating device, electrolysis device, solar battery module and energy system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004004615A JP2005194609A (en) 2004-01-09 2004-01-09 Hydrogen-gas-generating device, electrolysis device, solar battery module and energy system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005194609A true JP2005194609A (en) 2005-07-21

Family

ID=34819186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004004615A Pending JP2005194609A (en) 2004-01-09 2004-01-09 Hydrogen-gas-generating device, electrolysis device, solar battery module and energy system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005194609A (en)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008149548A1 (en) * 2007-06-06 2008-12-11 Panasonic Corporation Semiconductor nanowire and its manufacturing method
WO2009012459A3 (en) * 2007-07-19 2009-04-16 California Inst Of Techn Structures of ordered arrays of semiconductors
US7910461B2 (en) 2007-08-28 2011-03-22 California Institute Of Technology Method for reuse of wafers for growth of vertically-aligned wire arrays
US8530338B2 (en) 2007-07-19 2013-09-10 California Institute Of Technology Structures of and methods for forming vertically aligned Si wire arrays
WO2014045333A1 (en) * 2012-09-18 2014-03-27 富士通株式会社 Solar cell, and production method therefor
US9263612B2 (en) 2010-03-23 2016-02-16 California Institute Of Technology Heterojunction wire array solar cells
US9476129B2 (en) 2012-04-02 2016-10-25 California Institute Of Technology Solar fuels generator
US9530912B2 (en) 2009-11-30 2016-12-27 The California Institute Of Technology Three-dimensional patterning methods and related devices
US9545612B2 (en) 2012-01-13 2017-01-17 California Institute Of Technology Solar fuel generator
US9553223B2 (en) 2013-01-24 2017-01-24 California Institute Of Technology Method for alignment of microwires
US9947816B2 (en) 2012-04-03 2018-04-17 California Institute Of Technology Semiconductor structures for fuel generation
KR101856180B1 (en) * 2017-08-30 2018-06-20 엘지히타치워터솔루션 주식회사 Self-actuating water treatment apparatus and water treatment system including same
US10026560B2 (en) 2012-01-13 2018-07-17 The California Institute Of Technology Solar fuels generator
US10090425B2 (en) 2012-02-21 2018-10-02 California Institute Of Technology Axially-integrated epitaxially-grown tandem wire arrays

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8143144B2 (en) 2007-06-06 2012-03-27 Panasonic Corporation Semiconductor nanowire and its manufacturing method
WO2008149548A1 (en) * 2007-06-06 2008-12-11 Panasonic Corporation Semiconductor nanowire and its manufacturing method
WO2009012459A3 (en) * 2007-07-19 2009-04-16 California Inst Of Techn Structures of ordered arrays of semiconductors
CN101842909A (en) * 2007-07-19 2010-09-22 加利福尼亚技术学院 Structures of ordered arrays of semiconductors
US8530338B2 (en) 2007-07-19 2013-09-10 California Institute Of Technology Structures of and methods for forming vertically aligned Si wire arrays
US7910461B2 (en) 2007-08-28 2011-03-22 California Institute Of Technology Method for reuse of wafers for growth of vertically-aligned wire arrays
US8110898B2 (en) 2007-08-28 2012-02-07 California Institute Of Technology Polymer-embedded semiconductor rod arrays
US8455333B2 (en) 2007-08-28 2013-06-04 California Institute Of Technology Method for reuse of wafers for growth of vertically-aligned wire arrays
US9530912B2 (en) 2009-11-30 2016-12-27 The California Institute Of Technology Three-dimensional patterning methods and related devices
US9263612B2 (en) 2010-03-23 2016-02-16 California Institute Of Technology Heterojunction wire array solar cells
US10026560B2 (en) 2012-01-13 2018-07-17 The California Institute Of Technology Solar fuels generator
US9545612B2 (en) 2012-01-13 2017-01-17 California Institute Of Technology Solar fuel generator
US10242806B2 (en) 2012-01-13 2019-03-26 The California Institute Of Technology Solar fuels generator
US10090425B2 (en) 2012-02-21 2018-10-02 California Institute Of Technology Axially-integrated epitaxially-grown tandem wire arrays
US11349039B2 (en) 2012-02-21 2022-05-31 California Institute Of Technology Axially-integrated epitaxially-grown tandem wire arrays
US10344387B2 (en) 2012-04-02 2019-07-09 California Institute Of Technology Solar fuels generator
US9476129B2 (en) 2012-04-02 2016-10-25 California Institute Of Technology Solar fuels generator
US9947816B2 (en) 2012-04-03 2018-04-17 California Institute Of Technology Semiconductor structures for fuel generation
US9401444B2 (en) 2012-09-18 2016-07-26 Fujitsu Limited Solar cell and manufacturing method thereof
JPWO2014045333A1 (en) * 2012-09-18 2016-08-18 富士通株式会社 Solar cell and manufacturing method thereof
WO2014045333A1 (en) * 2012-09-18 2014-03-27 富士通株式会社 Solar cell, and production method therefor
US9553223B2 (en) 2013-01-24 2017-01-24 California Institute Of Technology Method for alignment of microwires
KR101856180B1 (en) * 2017-08-30 2018-06-20 엘지히타치워터솔루션 주식회사 Self-actuating water treatment apparatus and water treatment system including same
WO2019045270A1 (en) * 2017-08-30 2019-03-07 엘지히타치워터솔루션 주식회사 Self-driven water treatment apparatus, and water treatment system comprising same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Schüttauf et al. Solar-to-hydrogen production at 14.2% efficiency with silicon photovoltaics and earth-abundant electrocatalysts
TWI535042B (en) Photovoltaic cells with processed surfaces and related applications
EP0982780B1 (en) Photoelectrolytic device
JP2005194609A (en) Hydrogen-gas-generating device, electrolysis device, solar battery module and energy system
US20050205128A1 (en) Integrated photoelectrochemical cell and system having a solid polymer electrolyte
CN101842909A (en) Structures of ordered arrays of semiconductors
Blal et al. Assessment of solar and wind energy as motive for potential hydrogen production of Algeria country; development a methodology for uses hydrogen-based fuel cells
WO2013152132A1 (en) Semiconductor structures for fuel generation
US20170062860A1 (en) Method and apparatus for generating electrical power using sunlight and microorganisms
US20220123391A1 (en) Photoelectrochemical secondary cell and battery
JP2019059996A (en) Artificial photosynthesis cell
CN109473704A (en) Fuel cell system
Warren et al. Photoelectrochemical water splitting: silicon photocathodes for hydrogen evolution
EP3488027B1 (en) Photoelectrochemical water splitting device for solar hydrogen generation and method for fabricating the same
CN108630777B (en) The mixing arrangement and its manufacturing method of solar hydrogen making are carried out by water decomposition
Yoshida et al. Smart energy systems
Santoso et al. Demonstration of renewable electrical energy generation based on solar-hydrogen fuel cell technology
Rodríguez-Castellanos et al. Solar-hydrogen-fuel cell prototype as a source of renewable energy generation
Abdurrahman Manufacture and study of the electrical properties of copper (cu)‒cuprous oxide (Cu2O) photoelectrochemical solar cell
Gil et al. Silicon and tungsten oxide nanostructures for water splitting
Mendes et al. Electrochemical fuels: a promising energy vector?
CN107785977A (en) Ocean temperature difference electricity generation system
Dias et al. Solar redox flow cells: a new frontier on solar energy storage
Ture Hydrogen production from solar energy
Pandey et al. Designing a Solar PV Module for Powering an Electrolyzer