光電轉(zhuǎn)換器件：照明成為小家電的電源

　　以照明的光線作為遙控器和鐘表的電源，無(wú)需布線即可使傳感器網(wǎng)絡(luò)遍布家中——羅姆正在開(kāi)發(fā)為這種環(huán)境實(shí)現(xiàn)的太陽(yáng)能發(fā)電面板。那就是色素增感型光電轉(zhuǎn)換元件（Dye Sensitized Solar Cell，以下DSC）。

　　雖說(shuō)是太陽(yáng)能發(fā)電，但該公司要用作DSC光源的光卻是室內(nèi)光。他們所描繪的前景是，用DSC回收投入照明的部分能源，用作家中小家電的電源。

　　DSC利用吸收了光的色素會(huì)釋放電子的現(xiàn)象來(lái)發(fā)電。其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單：使由氧化鈦（TiO2）微粒構(gòu)成的納米多孔膜的表面吸附色素，然后用設(shè)有透明電極的兩塊基板將其與電解液一起夾?。▓D1）。

圖1：色素增感型太陽(yáng)能電池（DSC）的原理

　　將TiO2納米多孔膜上吸附有色素分子的光半導(dǎo)體膜與電解液一起封裝在基板上。當(dāng)光照到色素上時(shí)，能釋放出電子，產(chǎn)生電流。圖根據(jù)羅姆的資料繪制而成。　　因能通過(guò)改變使用色素的顏色，而在某種程度上調(diào)整顏色，因此與烏黑的硅（Si）型光電轉(zhuǎn)換元件相比，具有能夠制成多種顏色面板的優(yōu)點(diǎn)（圖2）。

圖2：能制成多種顏色面板的DSC

　　使用幾種顏色的色素制成的扇型面板。但照片上的產(chǎn)品未布線，不能發(fā)電。

　　羅姆注重了DSC的設(shè)計(jì)性。因?yàn)樽畛蹙涂紤]使其成為與室內(nèi)布置相協(xié)調(diào)的小型電源。DSC半透明，因此還考慮嵌入玻璃中使用。如果與室內(nèi)裝飾等搭配，可制成一眼看不出有發(fā)電功能的設(shè)備?；宀牧铣Ａ猓€能使用樹(shù)脂等，因此如果以柔軟的樹(shù)脂作為基板，還能實(shí)現(xiàn)可彎曲的面板。

　　制造成本比較低也是一個(gè)特點(diǎn)。與普遍使用的室外用單晶硅型光電轉(zhuǎn)換元件不同，DSC無(wú)需真空工序，因此在低溫下制造即可。具體成本未公布，不過(guò)“如果量產(chǎn)，可以降低制造成本（降至實(shí)用水平）”　　最適合傳感器網(wǎng)絡(luò)

　　羅姆現(xiàn)在將DSC定位于從周?chē)h(huán)境獲取能源的能量采集器件在開(kāi)發(fā)。比如，為便攜產(chǎn)品的充電器供電，作為小型音頻播放器、遙控器及掛鐘的電源等（圖3）。如果能作為穩(wěn)定電源使用，那么在室內(nèi)就無(wú)需布置為小電器供電的電線了，還可省去更換電池的麻煩。

圖3：在室內(nèi)使用DSC

　　設(shè)想作為便攜式小型電器、遙控器及鐘表等的電源使用。圖根據(jù)羅姆的資料繪制而成。

　　其他被寄予厚望的用途是傳感器網(wǎng)絡(luò)用電源。因?yàn)樵谌嘶顒?dòng)的場(chǎng)所基本都有照明，因此與振動(dòng)發(fā)電和熱電轉(zhuǎn)換等其他能量采集方式相比，DSC能夠穩(wěn)定確保電源。如果如下文所述與蓄電器件組合，還能在就寢后的黑暗場(chǎng)所使用。

　　由于DSC輕便且設(shè)計(jì)性高，因此適合作為在人感傳感器、測(cè)量室內(nèi)環(huán)境的溫濕度計(jì)及保健用傳感器等上組合有通信模塊的室內(nèi)用及人體用傳感器節(jié)點(diǎn)的電源使用。

　　DSC適合利用照明光線的原因在于其發(fā)電特性。普通Si型太陽(yáng)能發(fā)電面板利用的是以波長(zhǎng)在1100nm左右的近紅外線為中心的光。而DSC利用熒光燈及LED等主要發(fā)出400n～700nm以上波長(zhǎng)的光線發(fā)電。DSC雖然趕不上轉(zhuǎn)換效率在20％以上的Si型太陽(yáng)能發(fā)電面板，但如果限定于波長(zhǎng)400n～700nm的光線，DSC的轉(zhuǎn)換效率卻是Si型太陽(yáng)能發(fā)電面板的數(shù)倍＊。

　?。SC難以大型化，是其用途鎖定在部件電源、便攜設(shè)備及在室內(nèi)使用的電器的電源上的原因之一?？墒褂檬覂?nèi)光的太陽(yáng)能發(fā)電面板還有非晶Si型，但目前DSC獲得的電流比非晶Si型高2～3成。　　與IC和蓄電技術(shù)相結(jié)合合

　　羅姆開(kāi)始開(kāi)發(fā)DSC是在2009年。源于其收購(gòu)的原沖半導(dǎo)體擁有有機(jī)薄膜成形技術(shù)。不過(guò)，DSC的原理以前就廣為人知，其他公司也在開(kāi)發(fā)。因此，羅姆提出了將DSC與其所擅長(zhǎng)的IC和其他元件組合，作為模塊提供以發(fā)揮優(yōu)勢(shì)的戰(zhàn)略。

　　如果將DSC與能快速充放電的雙電層電容器（EDLC）組合使用，則能夠以DSC為緩沖平均輸出功率。就上述的傳感器節(jié)點(diǎn)而言，小面板的輸出功率很難滿足常開(kāi)傳感器和無(wú)線通信功能的功耗，但在EDLC上蓄電進(jìn)行間歇驅(qū)動(dòng)就可行。如果一下子釋放，還能夠像攝影用閃光燈那樣使用。

　　與現(xiàn)有IC技術(shù)組