JP5795941B2

JP5795941B2 - 充電装置

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Publication number: JP5795941B2
Application number: JP2011245243A
Authority: JP
Inventors: 純平桃; 祐美子齋藤; 里枝松原; 弘篤等々力
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2031-11-09
Also published as: JP2012124471A; US8542478B2; US20120126231A1

Description

開示される発明の一態様は、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、及び充電装置に関する。

太陽エネルギーには、近年主流となっているエネルギー源に比べて数々の有利な点がある。例えば、太陽エネルギーは事実上無限であり、世界中で利用が可能である。

このような太陽エネルギーは、様々な分野で有効に利用されている。例えば、ビルや自動車では、日光が照射される部分に太陽電池を設置し、設置された太陽電池により太陽エネルギーを電気に変換する。このようにして得られた電気を、ビルの照明や自動車の動力源の一部として利用することができる。

太陽エネルギーは日光が照射される昼間に得られるが、上記のようにして得られた電気を蓄積すれば、日光が照射されない夜間や雨天時にも利用することが可能である。従って太陽エネルギーは、貴重な自然資源の減少や破壊を招かないエネルギー源となる（特許文献１参照）。

太陽電池により変換された電気を蓄積する蓄電装置（蓄電デバイスともいう）として、二次電池や電気化学キャパシタ等が挙げられる。

電気化学キャパシタとして、リチウムイオンキャパシタ（特許文献２参照）のようなハイブリッドキャパシタ、電気二重層キャパシタ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＤｏｕｂｌｅＬａｙｅｒＣａｐａｃｉｔｏｒ：ＥＤＬＣ）（特許文献３及び特許文献４参照）等が開発されてきている。

特開２００２−１７０９６７号公報特開２０１０−１３５３６１号公報特開平１１−２６０６６９号公報特開２００４−２２１５３１号公報

太陽電池は光を吸収して発電するものであり、少なくとも可視光は半導体層で吸収されるように構成されているので不透明である。もっとも、特許文献１で開示される太陽電池のように、半導体層を透光性を有する電極で挟んだ構造とすれば透光性を持たせることができる。しかし、この場合でも半導体層で可視光の大部分は吸収されてしまい、また特定の波長帯域（半導体のバンドギャップエネルギー以下の波長の光）の光しか透過しないという特性を有している。

特許文献３に示されるような従来の電気二重層キャパシタは、集電体や活物質が非透光性の材料で構成されている。つまり、従来の電気二重層キャパシタは非透光性の蓄電装置であると言える。

すなわち、二次電池や電気化学キャパシタ等の蓄電装置は、充電容量や充放電のサイクル特性の他、薄型化や小型化ばかりが注目され、透光性が問題とされることはなかった。このため、従来の二次電池や電気化学キャパシタ等は光を遮断するため、太陽電池と組み合わせて多機能化を図ることが困難であった。

蓄電装置が光を透過させることができると、太陽電池と重畳して設けることができる。蓄電装置と太陽電池を重畳して設けることができると、太陽電池と蓄電装置を別々に設けた場合に比べて、それらの占有面積を減少させることができる。

以上を鑑みて、開示される発明の一態様では、充放電機能を確保しつつ、光を透過する領域を有する蓄電装置を提供することを課題の一とする。

また開示される発明の一様態では、太陽電池と蓄電装置の占める面積を抑制することを課題の一とする。

開示される発明の一様態によって、光を透過する領域を有する蓄電装置を提供する。

また開示される発明の一様態によって、光を透過する領域を有する太陽電池及び蓄電装置を重畳させた充電装置を提供する。

光を透過する領域を有する太陽電池及び蓄電装置を重畳させることにより、太陽電池と蓄電装置の占める面積を抑制することが可能である。

開示される発明の一様態は、互いに対向し、透光性を有する第１の基板及び第２の基板と、当該第１の基板及び第２の基板との間に直立するように設けられ、当該第１の基板及び第２の基板に挟持される一対の集電体と、当該一対の集電体が対向する面のそれぞれに設けられた活物質層と、当該対向する第１の基板及び第２の基板との間の領域のうち、当該対向する活物質層との間の領域に設けられた電解質とを有することを特徴とする電気二重層キャパシタに関する。

開示される発明の一様態は、互いに対向し、透光性を有する第１の基板及び第２の基板と、当該第１の基板及び第２の基板との間に直立するように設けられ、当該第１の基板及び第２の基板に挟持される一対の集電体と、当該一対の集電体が対向する面のそれぞれに設けられた活物質層と、当該対向する第１の基板及び第２の基板との間の領域のうち、当該対向する活物質層との間の領域に設けられた電解質と、当該一対の集電体のそれぞれと電気的に接続された配線を有する電気二重層キャパシタと、透光性を有する第３の基板上に、透光性を有する第１の導電膜、当該第１の導電膜に接して設けられた光電変換層、当該光電変換層に接して設けられ、透光性を有する第２の導電膜を有する太陽電池とを有し、当該電気二重層キャパシタ及び当該太陽電池は、当該一対の集電体のそれぞれと電気的に接続された配線、当該第１の導電膜、及び当該第２の導電膜を介して電気的に接続されていることを特徴とする充電装置に関する。

開示される発明の一様態において、当該充電装置は、直列に接続された、複数の当該電気二重層キャパシタを有していることを特徴とする。

開示される発明の一様態において、当該充電装置には、並列接続された、複数の当該電気二重層キャパシタを有していることを特徴とする。

開示される発明の一様態は、互いに対向し、透光性を有する第１の基板及び第２の基板と、当該第１の基板及び第２の基板との間に直立するように設けられ、当該第１の基板及び第２の基板に挟持される正極集電体及び正極活物質層を含む正極、並びに、負極集電体及び負極活物質層を含む負極と、当該対向する第１の基板及び第２の基板の間の領域のうち、当該正極活物質層及び当該負極活物質層との間の領域に設けられた電解質とを有することを特徴とするリチウムイオンキャパシタに関する。

開示される発明の一様態は、互いに対向し、透光性を有する第１の基板及び第２の基板と、当該第１の基板及び第２の基板との間に直立するように設けられ、当該第１の基板及び第２の基板に挟持される正極集電体及び正極活物質層を含む正極、並びに、負極集電体及び負極活物質層を含む負極と、当該対向する第１の基板及び第２の基板の間の領域のうち、当該正極活物質層及び当該負極活物質層との間の領域に設けられた電解質と、当該正極集電体及び当該負極集電体のそれぞれと電気的に接続された配線とを有することを特徴とするリチウムイオンキャパシタと、透光性を有する第３の基板上に、透光性を有する第１の導電膜、当該第１の導電膜に接して設けられた光電変換層、当該光電変換層に接して設けられ、透光性を有する第２の導電膜を有する太陽電池とを有し、当該リチウムイオンキャパシタ及び当該太陽電池は、当該正極集電体及び当該負極集電体のそれぞれと電気的に接続された配線、当該第１の導電膜、及び当該第２の導電膜を介して電気的に接続されていることを特徴とする充電装置に関する。

開示される発明の一様態において、当該充電装置は、直列に接続された、複数の当該リチウムイオンキャパシタを有していることを特徴とする。

開示される発明の一様態において、当該充電装置には、並列接続された、複数の当該リチウムイオンキャパシタを有していることを特徴とする。

開示される発明の一様態において、当該光電変換層は、非晶質半導体層、多結晶半導体層、微結晶半導体層のいずれかであることを特徴とする。

開示される発明の一様態において、当該光電変換層は、ｐ型半導体層、真性半導体層、及びｎ型半導体層を有することを特徴とする。

開示される発明の一態様により、充放電機能を確保しつつ、光を透過する領域を有する蓄電装置を提供することができる。

開示される発明の一様態により、太陽電池と蓄電装置の占める面積を抑制することが可能となる。

電気二重層キャパシタの断面図。太陽電池と電気二重層キャパシタを重畳させた充電装置を示す断面図。太陽電池と電気二重層キャパシタを重畳させた充電装置を示す断面図。充電装置を電気自動車の窓又はルーフに設置する例を示す図。充電装置を自動ドアの扉に設置する例を示す図。充電装置をビルの窓に設置する例を示す図。リチウムイオンキャパシタの断面図。太陽電池とリチウムイオンキャパシタを重畳させた充電装置を示す断面図。太陽電池とリチウムイオンキャパシタを重畳させた充電装置を示す断面図。電気二重層キャパシタの上面図。リチウムイオンキャパシタの上面図。

以下、本明細書に開示された発明の実施の態様について、図面を参照して説明する。但し、本明細書に開示された発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本明細書に開示された発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に示す図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

＜電気二重層キャパシタ＞
本実施の形態の電気二重層キャパシタを図１（Ａ）に示す。図１（Ａ）の電気二重層キャパシタ１０５は、一対の集電体１０３、当該一対の集電体１０３のそれぞれに設けられた活物質層１０４、及び透光性を有する電解質１０９を有している。活物質層１０４は、一対の集電体１０３が対向する面に設けられている。なお本明細書では、集電体及び活物質層を総じて電極と呼ぶこととする。

電気二重層キャパシタ１０５は、透光性を有し、互いに対向する基板１０１及び基板１０２との間に設けられている。基板１０１及び基板１０２の対向する面と一対の電極（集電体１０３及び活物質層１０４）が対向する面が垂直になるように、基板１０１、基板１０２、集電体１０３、及び活物質層１０４を配置する。これにより、対向する基板１０１と基板１０２との間の領域のうち、かつ、対向する活物質層１０４との間の領域に電解質１０９を設けることができる。

透光性を有する基板１０１及び基板１０２として、例えば、ガラス基板、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル等のプラスチックフィルム等のいずれかを用いることができる。

集電体１０３は、金属材料で形成されるものであり、例えば、アルミニウム、ステンレス等を用いて形成することができる。また集電体１０３は平板状であり、基板１０１と基板１０２の間に略直立するように、両基板によって挟持される。

集電体１０３は、基板１０１及び基板１０２との隙間を維持するスペーサとしても機能する。集電体１０３がスペーサとして機能するため、集電体１０３の他にスペーサを設ける必要がないので、作製コストを低減することができ好適である。

活物質層１０４は、比表面積が大きい活性炭やポリアセン系材料を用いて形成される。

集電体１０３及び活物質層１０４は、入射する光を妨げないように、その厚さを可能な限り薄くすることが好ましい。ただし、集電体１０３は、基板１０１及び基板１０２との隙間を維持するスペーサとしても機能するため、集電体１０３の厚さは、スペーサとして機能する程度の厚さであり、かつ入射する光を可能な限り妨げない厚さである。

また活物質層１０４の厚さも可能な限り薄くする。活物質層１０４に比表面積が大きい活性炭やポリアセン系材料を用いると、活物質層１０４の厚さを薄くできるので好適である。

電解質１０９としては、液体の電解質である電解液、或いは固体電解質を用いればよい。ただし電解質１０９として、透光性を有する電解液又は固体電解質を用いる必要がある。なお電解質１０９として電解液を用いる場合は、電極の間にセパレータを設け、当該セパレータ内部に電解液を含浸させてもよい。セパレータ内部に電解液を含浸させる場合は、セパレータも透光性を有する材料を用いる。

電解液は、イオン化合物を溶媒に溶かした溶液であり、主に水溶液系と有機系（非水溶液系）とに分類できる。電解質１０９として電解液を用いる場合、有機系の溶媒として、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、およびビニレンカーボネート（ＶＣ）などの環状カーボネート類、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、メチルプロピルカーボネート（ＭＰＣ）、イソブチルメチルカーボネート、およびジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）などの非環状カーボネート類、スルホラン（ＳＬ）、３メチルスルホラン（ＭＳＬ）などのスルホン類、アセトニトリルなどのニトリル類、メタノールなどのアルコール類、ギ酸メチル、酢酸メチル、およびプロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの非環状鎖状エステル類、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル類、ジメトキシメタン、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，２−ジエトキシエタン（ＤＥＥ）、およびエトキシメトキシエタン（ＥＭＥ）等の非環状エーテル類、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル類、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン等やリン酸トリメチル、リン酸トリエチル、およびリン酸トリオクチルなどのアルキルリン酸エステルやそのフッ化物があり、これらの一種または二種以上を混合して使用する。

またイオン化合物を構成する陰イオンとしては、四フッ化ホウ酸イオン（ＢＦ_４ ^ー）、ヘキサフルオロリン酸アニオン（ＰＦ_６ ^ー）、過塩素酸イオン（ＣｌＯ_４ ^ー）、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドアニオン（（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ^ー）などを用いることができる。そして、陽イオンとしては、リチウムイオンの他、トリエチルメチルアンモニウムイオン、テトラメチルアンモニウムイオン（ＣＨ_３）_４Ｎ^＋、テトラエチルアンモニウムイオン（（Ｃ_２Ｈ_５）_４Ｎ）^＋などのアンモニウム類、エチルメチルイミダゾリウムカチオンなどのアミジン類などを用いることができる。

イオン化合物とその溶媒は、溶媒内におけるイオン化合物の溶解度が高く、イオン化しやすい組み合わせであることが望ましく、それを考慮して上記溶媒と電解質の組み合わせを決める。

なお、高分子ポリマーと有機可塑剤を上記溶媒に加えて、電解液をゲル化しておいても良い。

電解質１０９として固体電解質を用いる場合は、例えば、ポリエチレンオキシド（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｏｘｉｄｅ、略称ＰＥＯ）のフィルム等の透光性を有する固体電解質を用いて形成すればよい。

図１（Ａ）において、矢印は光が入射する方向を示している。図１（Ａ）に示す電気二重層キャパシタ１０５の集電体１０３及び活物質層１０４は、光が入射する方向と平行に設けられている。そのため、集電体１０３及び活物質層１０４が、入射した光の透過を可能な限り妨げず好適である。本実施の形態に示す電気二重層キャパシタ１０５では、集電体１０３及び活物質層１０４以外の領域は光が透過する領域である。よって上述のように集電体１０３及び活物質層１０４は、入射する光を妨げないように、その厚さを可能な限り薄くする。

以上により、光を透過する領域を有する電気二重層キャパシタを得ることができる。

図１（Ｂ）に、図１（Ａ）の複数の電気二重層キャパシタ１０５を直列に接続した構成を示す。また図１０（Ａ）に、図１（Ｂ）に示す直列に接続した電気二重層キャパシタ１０５の上面図を示す。

図１（Ｂ）に示すように複数の電気二重層キャパシタ１０５を直列に接続すること、或いは後述する、図１（Ｃ）に示すように複数の電気二重層キャパシタ１１５を並列に接続することで、任意の電圧を取り出すことができる。

図１（Ｂ）の構成では、透光性を有する基板１０１及び基板１０２との間に、複数の集電体１０３、当該複数の集電体１０３のそれぞれの第１の面及び第１の面と反対の第２の面に設けられた活物質層１０４が設けられている。なお、一番外側に配置される集電体１０３は一方の面にのみ活物質層１０４が設けられている。

上述のように、基板１０１及び基板１０２の対向する面と一対の電極（集電体１０３及び活物質層１０４）の対向する面が垂直になるように、基板１０１、基板１０２、集電体１０３、及び活物質層１０４を配置する。これにより、対向する基板１０１と基板１０２との間の領域のうち、集電体１０３の第１の面に設けられた活物質層１０４と隣り合う集電体１０３の第２の面に設けられた活物質層１０４との間の領域に電解質１０９を設けることができる。

電気二重層キャパシタ１０５は、隣り合う集電体１０３、当該隣り合う集電体１０３の対向する面に設けられた活物質層１０４、及び電解質１０９によって構成される。なお隣り合う集電体１０３の対向する面とは、任意の集電体１０３の第１の面、及び当該任意の集電体１０３の隣の集電体１０３の第２の面とも言える。

なお、図１（Ｂ）に示すように、電気二重層キャパシタ１０５を直列に接続するには、電極間を完全に隔てて、電解質１０９を電気二重層キャパシタ１０５毎に隔てる必要がある。電解質１０９を電気二重層キャパシタ１０５毎に隔てないと、電気二重層キャパシタ１０５を直列に接続できない。

そのため、図１（Ｂ）のように電気二重層キャパシタ１０５を直列に接続する場合、断面図を見ると、電解質１０９は、基板１０１、基板１０２、集電体１０３の第１の面に設けられた活物質層１０４、及び、隣り合う集電体１０３の第２の面に設けられた活物質層１０４によって囲まれた領域に設けられる。さらに平面図（図１０（Ａ）参照）を見ると、集電体１０３の第１の面に設けられた活物質層１０４、隣り合う集電体１０３の第２の面に設けられた活物質層１０４、及び、封止材１０８によって囲まれた領域に電解質１０９が設けられる。

基板１０１、基板１０２、集電体１０３、活物質層１０４、及び電解質１０９は、透光性を有する外装部材１１０の内部に設けられている。当該透光性を有する外装部材１１０として、透光性を有するラミネートフィルム、透光性を有する高分子フィルム、透光性を有するプラスチックケース等を用いることができる。

当該複数の電気二重層キャパシタ１０５のうち、一番外側に配置される電気二重層キャパシタ１０５は２つ存在する。当該一番外側に配置される電気二重層キャパシタ１０５それぞれの集電体１０３に接続して、外装部材１１０の外側に配線１０６が設けられる。また一番外側に配置される電気二重層キャパシタ１０５の集電体１０３及び外装部材１１０との間に、電解質１０９が漏れ出すのを防ぐための封止材１０８を設ける。

図１（Ｂ）に示すように、電気二重層キャパシタ１０５を直列に接続する構成において、外装部材１１０の外側に配置される配線１０６は、一番外側に配置された電気二重層キャパシタ１０５の集電体１０３にのみ設ければよい。配線１０６は透光性導電材料を用いて形成することが好ましいが、一番外側に配置された電気二重層キャパシタ１０５のうち一方の集電体１０３と基板１０１（或いは基板１０２）との端部との距離、並びに、一番外側に配置された電気二重層キャパシタ１０５のうち他方の集電体１０３と基板１０１（或いは基板１０２）の端部との距離が短い場合は、配線１０６の材料として非透光性導電材料を用いてもよい。

透光性導電材料として、例えば、水分散性ポリエステル、インジウム錫酸化物（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化亜鉛を含むインジウム亜鉛酸化物（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）、ガリウム（Ｇａ）をドープした酸化亜鉛、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物等が好適である。

図１（Ｂ）に示す電気二重層キャパシタ１０５を直列に接続する構成を作製するには、まず基板１０１上に、第１の面と第２の面の両方に活物質層１０４を設けた集電体１０３を複数配置する。このとき配線１０６も集電体１０３に接続される。次いで活物質層１０４を設けた集電体１０３の周辺に封止材１０８を設ける。封止材１０８は、例えば熱硬化性樹脂等を用いればよい。活物質層１０４を設けた集電体１０３、及び封止材１０８で囲まれた領域に電解質１０９を設ける。次いで基板１０２を基板１０１に対向させ、かつ基板１０２を集電体１０３及び封止材１０８に接触して設ける。次いで封止材１０８を硬化させることにより、電気二重層キャパシタ１０５を直列に接続する構成を作製する。なお上述の説明では、基板１０１上に活物質層１０４を設けた集電体１０３を配置してから、封止材１０８を設けたが、基板１０１上に封止材１０８を設けてから、活物質層１０４を設けた集電体１０３を配置してもよい。

以上により、光を透過する領域を有する電気二重層キャパシタを直列に接続した構成を得ることができる。

図１（Ｃ）に、本実施の形態の電気二重層キャパシタを並列に接続した構成を示す。また図１０（Ｂ）に、図１（Ｃ）に示す並列に接続した電気二重層キャパシタ１１５の上面図を示す。

図１（Ｃ）の構成には、透光性を有する基板１０１及び基板１０２との間に、複数の集電体１１３、当該複数の集電体１１３のそれぞれの第１の面及び第１の面と反対の第２の面に設けられた活物質層１１４が設けられている。なお、一番外側に配置される集電体１１３は一方の面にのみ活物質層１１４が設けられている。

上述のように、基板１０１及び基板１０２の対向する面と一対の電極（集電体１１３及び活物質層１１４）とが対向する面が垂直になるように、基板１０１、基板１０２、集電体１１３、及び活物質層１１４を配置する。これにより、対向する基板１０１と基板１０２との間の領域のうち、集電体１１３の第１の面に設けられた活物質層１１４と隣り合う集電体１１３の第２の面に設けられた活物質層１１４との間の領域に電解質１１９を設けることができる。なお、図１（Ｃ）に示すように、電気二重層キャパシタ１１５を並列に接続する場合には、電解質１１９を完全に隔てる必要はない。

電気二重層キャパシタ１１５は、隣り合う集電体１１３、当該隣り合う集電体１１３の対向する面に設けられた活物質層１１４、及び電解質１１９によって構成される。なお隣り合う集電体１１３の対向する面とは、任意の集電体１１３の第１の面、及び当該任意の集電体１１３の隣の集電体１１３の第２の面とも言える。

ただし、電気二重層キャパシタ１１５を並列に接続するには、複数の集電体１１３を互い違いに接続する必要がある。複数の集電体１１３を互い違いに接続するために、基板１０１及び基板１０２上にそれぞれ、配線１１６を形成する。配線１１６は光を透過させる必要があるので、透光性導電材料で形成する必要がある。このような透光性導電材料としては、上述の透光性導電材料のうちのいずれかを用いればよい。

基板１０１、基板１０２、集電体１１３、活物質層１１４、及び電解質１１９は、透光性を有する外装部材１２０の内部に設けられている。当該透光性を有する外装部材１２０として、上述した外装部材１１０と同様のものを用いればよい。なお配線１１６は、外装部材１２０の外側にも配置される。

また端部の集電体１１３及び外装部材１２０との間に、電解質１１９が漏れ出すのを防ぐための封止材１１８を設ける。

図１（Ｃ）に示す電気二重層キャパシタ１１５を並列に接続する構成を作製するには、まず基板１０１及び基板１０２それぞれの上に、配線１１６を設ける。次いで配線１１６上に、第１の面と第２の面の両方に活物質層１１４を設けた集電体１１３を複数配置する。このとき配線１１６も基板１０１及び基板１０２上の集電体１１３に接続される。次いで、基板１０１或いは基板１０２において、活物質層１１４を設けた集電体１１３の周辺に封止材１１８を設ける。封止材１１８は、例えば熱硬化性樹脂等を用いればよい。活物質層１１４を設けた集電体１１３、及び封止材１１８で囲まれた領域に電解質１１９を設ける。次いで基板１０２を基板１０１に対向させ、封止材１１８を硬化させることにより、電気二重層キャパシタ１１５を並列に接続する構成を作製する。

或いは電解質１１９が電解液の場合、基板１０１或いは基板１０２において、活物質層１１４を設けた集電体１１３の周辺に封止材１１８を設ける際に開口部を形成しておく。次いで基板１０２を基板１０１に対向させ、封止材１１８を硬化させる。封止材１１８の開口部から電解質１１９（電解液）を注入する。次いで封止材１１８の開口部に別の封止材（封止材１１８と同じ材料でよい）を設け、当該別の封止材を硬化させる。これにより電気二重層キャパシタ１１５を並列に接続する構成を作製することができる。

なお上述の説明では、基板１０１上に活物質層１１４を設けた集電体１１３を配置してから、封止材１１８を設けたが、基板１０１又は基板１０２上に封止材１１８を設けてから、活物質層１１４を設けた集電体１１３を配置してもよい。

以上により、光を透過する領域を有する電気二重層キャパシタを並列に接続した構成を得ることができる。

＜リチウムイオンキャパシタ＞
本実施の形態のリチウムイオンキャパシタ１３５を図７（Ａ）に示す。図７（Ａ）に示すリチウムイオンキャパシタは、正極集電体１３１、正極活物質層１３２、負極集電体１３３、負極活物質層１３４を有している。正極活物質層１３２及び負極活物質層１３４は、それぞれ正極集電体１３１及び負極集電体１３３が対向する面に設けられている。本明細書では、正極集電体１３１及び正極活物質層１３２を総じて正極、負極集電体１３３及び負極活物質層１３４を総じて負極と呼ぶこととする。

リチウムイオンキャパシタ１３５は、透光性を有し、互いに対向する基板１０１及び基板１０２との間に設けられている。基板１０１及び基板１０２の対向する面と、正極及び負極が対向する面が垂直になるように、基板１０１、基板１０２、正極（正極集電体１３１及び正極活物質層１３２）、負極（負極集電体１３３及び負極活物質層１３４）を配置する。これにより、対向する基板１０１及び基板１０２との間の領域のうち、正極活物質層１３２及び負極活物質層１３４との間の領域に透光性の電解質１３９を設けることができる。

正極集電体１３１は、アルミニウム、ステンレス等を用いる。正極集電体１３１は、箔状、板状、網状等の形状を適宜用いることができる。

正極活物質層１３２は、リチウムイオンに代表されるキャリアイオンを可逆的に吸蔵できる材料を含んでいる。正極活物質層１３２に含まれる材料の代表例としては、活性炭、ポリアセン系材料がある。

負極集電体１３３は、ステンレス、銅、ニッケル等を用いる。負極集電体１３３は、箔状、板状、網状等の形状を適宜用いることができる。

負極活物質層１４４は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵できる材料、導電性材料、およびバインダーで構成される。リチウムイオンを可逆的に吸蔵できる材料の代表例としては、黒鉛、難黒鉛化炭素、ポリアセン系材料等があり、リンが吸蔵されていることが好ましい。また、ポリアセン系材料は高容量が得られるため好ましい。また、バインダーの代表例としては、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂等がある。また、導電性材料の代表例としては、アセチレンブラック、グラファイト、金属粉末等が挙げられる。

負極活物質層１４４は、当該リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な材料に、金属リチウムを含浸させることにより形成する。

ただし、キャリアイオンとしてリチウムイオン以外のアルカリ金属イオン、又はキャリアイオンとしてアルカリ土類金属イオンを用いる場合は、当該キャリアイオンの原料となる元素を、炭素材料、シリコン材料、シリコン合金材料等に含浸させたものを負極活物質層１４４として用いる。このようにして、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオン、又はアルカリ土類金属イオンをキャリアイオンとする電気化学キャパシタを得ることが可能である。

正極集電体１３１及び負極集電体１３３は、基板１０１と基板１０２の間に略直立するように、両基板によって挟持され、基板１０１及び基板１０２との隙間を維持するスペーサとしても機能する。正極集電体１３１及び負極集電体１３３がスペーサとして機能するため、正極集電体１３１及び負極集電体１３３の他にスペーサを設ける必要がないので、作製コストを低減することができ好適である。

正極集電体１３１、正極活物質層１３２、負極集電体１３３、及び負極活物質層１３４は、入射する光を妨げないように、その厚さを可能な限り薄くする。ただし、正極集電体１３１及び負極集電体１３３は、基板１０１及び基板１０２との隙間を維持するスペーサとしても機能するため、正極集電体１３１及び負極集電体１３３の厚さは、スペーサとして機能する程度の厚さであり、かつ入射する光を可能な限り妨げない厚さである。

透光性の電解質１３９として液体状電解質、すなわち電解液を用いる場合、当該電解液の溶質は、キャリアイオンであるリチウムイオンの移送が可能であり、かつ、リチウムイオンが安定に存在する材料を用いる。このような材料として、例えば、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、Ｌｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎなどのリチウム塩などの材料を用いることができる。また、キャリアイオンを、リチウム以外のアルカリ金属イオン、またはアルカリ土類金属イオンとする場合は、当該電解液の溶質として、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、または当該電解液の溶質として、カルシウム塩、ストロンチウム塩、バリウム塩などのアルカリ土類金属塩を用いることができる。さらに当該電解液の溶質として、ベリリウム塩、マグネシウム塩を用いることができる。

当該電解液の溶媒は、キャリアイオンの移送が可能な材料を用いることができ、非プロトン性有機溶媒を用いることが好ましい。非プロトン性有機溶媒は、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γーブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフランなどを用いることができる。また、当該電解液の溶媒は、一または複数の材料を用いることができる。また、当該電解液の溶媒としてゲル化される高分子材料を用いることで、漏液性を含めた安全性が高まり、また、本実施の形態の電気化学キャパシタの薄型化および軽量化が可能となる。ゲル化される高分子材料は、例えば、シリコンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、フッ素系ポリマーなどがある。

なお上述のように、電解質１３９として液体の電解質である透光性の電解液を用いる場合は、正極及び負極の間にセパレータを設け、当該セパレータ内部に電解液を含浸させる。セパレータ内部に電解液を含浸させる場合は、セパレータも透光性を有する材料を用いる。

図７（Ａ）において、矢印は光が入射する方向を示している。図７（Ａ）に示すリチウムイオンキャパシタ１３５の正極集電体１３１、正極活物質層１３２、負極集電体１３３、及び負極活物質層１３４は、光が入射する方向と垂直に設けられている。そのため、正極集電体１３１、正極活物質層１３２、負極集電体１３３、及び負極活物質層１３４が、入射した光の透過を可能な限り妨げず好適である。本実施の形態に示すリチウムイオンキャパシタ１３５では、正極集電体１３１、正極活物質層１３２、負極集電体１３３、及び負極活物質層１３４以外の領域は光が透過する領域である。よって上述のように正極集電体１３１、正極活物質層１３２、負極集電体１３３、及び負極活物質層１３４は、入射する光を妨げないように、その厚さを可能な限り薄くする。

図７（Ｂ）に、図７（Ａ）の複数のリチウムイオンキャパシタ１３５を直列に接続した構成を示す。また図１１（Ａ）に図７（Ｂ）の直列に接続された複数のリチウムイオンキャパシタ１３５の上面図を示す。図７（Ｂ）に示すように複数のリチウムイオンキャパシタ１３５を直列に接続すること、或いは後述する、図７（Ｃ）に示すようにリチウムイオンキャパシタ１３５を並列に接続することで、任意の電圧を取り出すことができる。

図７（Ｂ）の構成では、透光性を有する基板１０１及び基板１０２との間に、複数のリチウムイオンキャパシタ１３５が直列に接続されている。

図７（Ｂ）の構成には、透光性を有する基板１０１及び基板１０２との間に、複数の正極集電体１３１、当該複数の正極集電体１３１のそれぞれの第１の面及び第１の面と反対の第２の面に設けられた正極活物質層１３２が設けられている。同様に、透光性を有する基板１０１及び基板１０２との間に、複数の負極集電体１３３、当該複数の負極集電体１４３のそれぞれの第１の面及び第１の面と反対の第２の面に設けられた負極活物質層１３４が設けられている。

上述のように、基板１０１及び基板１０２の対向する面と、正極（正極集電体１３１及び正極活物質層１３２）及び負極（負極集電体１３３及び負極活物質層１３４）が対向する面が垂直になるように、基板１０１、基板１０２、正極、負極を配置する。これにより、基板１０１、基板１０２、正極活物質層１３２、及び負極活物質層１３４との間の領域に電解質１３９を設けることができる。

リチウムイオンキャパシタ１３５の正極集電体１３１は、隣り合うリチウムイオンキャパシタ１３５の負極集電体１３３に接続されている。またリチウムイオンキャパシタ１３５の負極集電体１３３は、別の隣り合うリチウムイオンキャパシタ１３５の正極集電体１３１に接続されている。これにより、複数のリチウムイオンキャパシタ１３５が直列に接続できる。

なお、図７（Ｂ）に示すように、リチウムイオンキャパシタ１３５を直列に接続するには、正極及び負極間を完全に隔てて、電解質１３９をリチウムイオンキャパシタ１３５毎に隔てる必要がある。電解質１３９をリチウムイオンキャパシタ１３５毎に隔てないと、リチウムイオンキャパシタ１３５を直列に接続できない。

そのため、図７（Ｂ）のようにリチウムイオンキャパシタ１３５を直列に接続する場合、断面を見ると、電解質１３９は、基板１０１、基板１０２、正極集電体１３１に設けられた正極活物質層１３２、及び、負極集電体１３３に設けられ、正極活物質層１３２と対向する負極活物質層１３４によって囲まれた領域に設けられる。さらに平面図（図１１（Ａ）参照）を見ると、正極集電体１３１に設けられた正極活物質層１３２、負極集電体１３３に設けられた負極活物質層１３４、及び、封止材１３８によって囲まれた領域に電解質１３９が設けられる。

基板１０１、基板１０２、正極、負極、及び電解質１３９は、透光性を有する外装部材１３０の内部に設けられている。当該透光性を有する外装部材１３０として、外装部材１１０と同様に、透光性を有するラミネートフィルム、透光性を有する高分子フィルム、透光性を有するプラスチックケース等を用いることができる。

当該複数のリチウムイオンキャパシタ１３５のうち、一番外側に設けられるリチウムイオンキャパシタ１３５は２つ存在する。当該一番外側に設けられるリチウムイオンキャパシタ１３５のうち一方の正極集電体１３１に接続して、外装部材１３０の外側に配線１３６が配置される。また当該一番外側に設けられるリチウムイオンキャパシタ１３５のうち他方の負極集電体１３３に接続して、外装部材１３０の外側に配線１３６が配置される。また当該一番外側に設けられるリチウムイオンキャパシタ１３５のうち一方の正極集電体１３１及び外装部材１３０との間、並びに、当該一番外側に設けられるリチウムイオンキャパシタ１３５のうち他方の負極集電体１３３及び外装部材１３０との間に、電解質１３９が漏れ出すのを防ぐための封止材１３８を設ける。

図７（Ｂ）に示すように、リチウムイオンキャパシタ１３５を直列に接続する構成において、外装部材１３０の外側に配置される配線１３６は、当該一番外側に設けられるリチウムイオンキャパシタ１３５のうち一方の正極集電体１３１及び当該一番外側に設けられるリチウムイオンキャパシタ１３５のうち他方の負極集電体１３３にのみ設ければよい。配線１３６は透光性導電材料を用いて形成することが好ましいが、当該一番外側に設けられるリチウムイオンキャパシタ１３５のうち一方の正極集電体１３１と基板１０１（或いは基板１０２）の端部との距離、並びに、当該一番外側に設けられるリチウムイオンキャパシタ１３５のうち他方の負極集電体１３３と基板１０１（或いは基板１０２）の端部との距離が短い場合は、配線１３６の材料として非透光性導電材料を用いてもよい。配線１３６の材料としては、配線１０６と同様の材料を用いればよい。

図７（Ｂ）に示すリチウムイオンキャパシタ１３５を直列に接続する構成を作製するには、まず基板１０１上に、一方の面に正極活物質層１３２を設けた正極集電体１３１、並びに一方の面に負極活物質層１３４を設けた負極集電体１３３を複数配置する。このとき正極活物質層１３２を設けた正極集電体１３１、及び負極活物質層１３４を設けた負極集電体１３３は互い違いになるように配置し、かつ、正極集電体の他方の面が隣接する負極集電体の他方の面に接するように配置する。またこのとき配線１３６は一番外側の正極集電体１３１、及び別の一番外側の負極集電体１３３に接続される。次いで互い違いに配置した正極活物質層１３２を設けた正極集電体１３１、及び負極活物質層１３４を設けた負極集電体１３３の周辺に封止材１３８を設ける。封止材１３８は、例えば熱硬化性樹脂等を用いればよい。正極活物質層１３２を設けた正極集電体１３１、負極活物質層１３４を設けた負極集電体１３３、及び封止材１３８で囲まれた領域に電解質１３９を設ける。次いで基板１０２を基板１０１に対向させ、基板１０２を正極集電体１３１、負極集電体１３３及び封止材１３８に接触して設ける。次いで封止材１３８を硬化させることにより、リチウムイオンキャパシタ１３５を直列に接続する構成を作製する。なお上述の説明では、基板１０１上に正極活物質層１３２を設けた正極集電体１３１、及び負極活物質層１３４を設けた負極集電体１３３を配置してから、封止材１３８を設けたが、基板１０１上に封止材１３８を設けてから、正極活物質層１３２を設けた正極集電体１３１、及び負極活物質層１３４を設けた負極集電体１３３を配置してもよい。

以上により、光を透過する領域を有するリチウムイオンキャパシタを直列に接続した構成を得ることができる。

図７（Ｃ）に、本実施の形態のリチウムイオンキャパシタを並列に接続した構成を示す。また図１１（Ｂ）に図７（Ｃ）の並列に接続したリチウムイオンキャパシタの上面図を示す。

図７（Ｃ）の構成には、透光性を有する基板１０１及び基板１０２との間に、複数の正極集電体１４１、当該複数の正極集電体１４１のそれぞれの第１の面及び第１の面と反対の第２の面に設けられた正極活物質層１４２が設けられている。同様に、透光性を有する基板１０１及び基板１０２との間に、複数の負極集電体１４３、当該複数の負極集電体１４３のそれぞれの第１の面及び第１の面と反対の第２の面に設けられた負極活物質層１４４が設けられている。

上述のように、基板１０１及び基板１０２の対向する面、並びに、正極（正極集電体１４１及び正極活物質層１４２）及び負極（負極集電体１４３及び負極活物質層１４４）が対向する面が垂直になるように、基板１０１、基板１０２、正極、及び負極を配置する。これにより、基板１０１及び基板１０２との間の領域のうち、正極活物質層１４２及び負極活物質層１４４の間に電解質１４９を設けることができる。なお、図７（Ｃ）に示すように、リチウムイオンキャパシタ１４５を並列に接続する場合には、電解質１４９を完全に隔てる必要はない。

ただし、リチウムイオンキャパシタ１４５を並列に接続するために、基板１０１及び基板１０２上にそれぞれ、複数の正極集電体１４１に電気的に接続する配線１４６、及び複数の負極集電体１４３に電気的に接続する配線１４６を形成する。配線１４６は光を透過させる必要があるので、透光性導電材料で形成する必要がある。このような透光性導電材料としては、上述の透光性導電材料のうちのいずれかを用いればよい。

基板１０１、基板１０２、正極、負極、及び電解質１４９は、透光性を有する外装部材１４０の内部に設けられている。当該透光性を有する外装部材１４０として、上述した外装部材１１０と同様のものを用いればよい。なお配線１４６は、外装部材１４０の外側にも配置される。

また端部の正極集電体１４１、別の端部の負極集電体１４３、及び外装部材１４０との間に、電解質１４９が漏れ出すのを防ぐための封止材１４８を設ける。

図７（Ｃ）に示すリチウムイオンキャパシタ１４５を並列に接続する構成を作製するには、まず基板１０１及び基板１０２それぞれの上に、配線１４６を設ける。次いで配線１４６上に、第１の面と第２の面の両方に正極活物質層１４２を設けた正極集電体１４１、及び第１の面と第２の面の両方に負極活物質層１４４を設けた負極集電体１４３を複数配置する。このとき、正極活物質層１４２を設けた正極集電体１４１、及び負極活物質層１４４を設けた負極集電体１４３は基板１０１及び基板１０２を対向させた際に互い違いになるように配置する。またこのとき配線１４６も基板１０１及び基板１０２上の正極集電体１３１及び負極集電体１４３に接続される。次いで、基板１０１或いは基板１０２において、正極活物質層１４２を設けた正極集電体１４１、及び負極活物質層１４４を設けた負極集電体１４３の周辺に封止材１４８を設ける。封止材１４８は、例えば熱硬化性樹脂等を用いればよい。正極活物質層１４２を設けた正極集電体１４１、負極活物質層１４４を設けた負極集電体１４３、及び封止材１４８で囲まれた領域に電解質１４９を設ける。次いで基板１０２を基板１０１に対向させ、封止材１４８を硬化させることにより、リチウムイオンキャパシタ１４５を並列に接続する構成を作製する。

或いは電解質１４９が電解液の場合、正極活物質層１４２を設けた正極集電体１４１、及び負極活物質層１４４を設けた負極集電体１４３の周辺に封止材１４８を設ける際に、開口部を形成しておく。次いで基板１０２を基板１０１に対向させ、封止材１４８を硬化させる。次いで、封止材１４８の開口部から電解質１４９（電解液）を注入する。次いで封止材１４８の開口部に別の封止材（封止材１４８と同じ材料でよい）を設け、当該別の封止材を硬化させる。これによりリチウムイオンキャパシタ１４５を並列に接続する構成を作製することができる。

なお上述の説明では、基板１０１及び基板１０２上に正極活物質層１４２を設けた正極集電体１４１、及び負極活物質層１４４を設けた負極集電体１４３を配置してから、封止材１４８を設けたが、基板１０１又は基板１０２上に封止材１４８を設けてから、正極活物質層１４２を設けた正極集電体１４１、及び負極活物質層１４４を設けた負極集電体１４３を配置してもよい。

以上により、光を透過する領域を有するリチウムイオンキャパシタを並列に接続した構成を得ることができる。

＜充電装置＞
図２に、図１（Ｂ）に示す直列に接続した電気二重層キャパシタ１０５、及び太陽電池を重畳させた充電装置の例を示す。

図２に示される太陽電池２００は、透光性を有する基板２０１上に、透光性を有する導電膜２１０、透光性を有する導電膜２１０に接して設けられた光電変換層２１１、光電変換層２１１に接して設けられた、透光性を有する導電膜２１２を有している。

透光性を有する基板２０１として、例えば、青板ガラス、白板ガラス、鉛ガラス、強化ガラス、セラミックガラスなどのガラス板を用いることができる。また、アルミノシリケート酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラス基板、石英基板、セラミック基板を用いることができる。

透光性を有する基板２０１として、可撓性を有する合成樹脂からなる基板（例えば、プラスチック基板）を用いる場合は、上記基板と比較して耐熱温度が一般的に低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。

プラスチック基板として、ポリエステル、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド系合成繊維、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリイミド、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂などが挙げられる。ポリエステルとして、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が挙げられる。

透光性を有する導電膜２１０及び導電膜２１２の材料として、上述した透光性を有する導電材料を用いればよい。

光電変換層２１１は、ｐ型半導体層、真性半導体層、及びｎ型半導体層、又は、ｎ型半導体層、真性半導体層、及びｐ型半導体層が順に積層された積層膜である。ｐ型半導体層、真性半導体層、ｎ型半導体層は、それぞれ、非晶質半導体層、多結晶半導体層、微結晶半導体層などを用いて形成することができる。本実施の形態では、光電変換層２１１として、ｐ型半導体層２１３、真性半導体層２１４、及びｎ型半導体層２１５を積層した積層膜を用いる。

導電膜２１２と１つの光電変換層２１１は、ｎ型半導体層２１５側において電気的に接続されている。かつ、導電膜２１０と当該１つの光電変換層２１１は、ｐ型半導体層２１３側において電気的に接続されている。導電膜２１０は、当該１つの光電変換層２１１とは異なる光電変換層２１１の導電膜２１２と、電気的に接続されている。これにより、各セルが異なるセルと電気的に接続される。各セルが異なるセルと直列に接続されていると、出力電圧を上昇させることが可能である。

太陽電池２００の１つの端部のセルの導電膜２１２及び別の端部のセルの導電膜２１２は、電気二重層キャパシタ１０５と電気的に接続されている配線１０６と、電気的に接続されている。ただし、配線１０６が非透光性を有する材料で形成されている場合は、太陽電池２００及び電気二重層キャパシタ１０５の光を透過する領域を阻害しないように、配線１０６を配置する。ただし電気二重層キャパシタ１０５に蓄えられた電気が太陽電池２００に放電されないように、太陽電池２００及び電気二重層キャパシタ１０５との間に、ダイオード２２０を設ける。太陽電池２００及び電気二重層キャパシタ１０５との間に、ダイオード２２０を設けるには、ダイオード２２０の入力端子及び出力端子をそれぞれ配線１０６に電気的に接続すればよい。

これにより、太陽電池２００により発電された電気は、導電膜２１０、導電膜２１２及び配線１０６を介して、電気二重層キャパシタ１０５に蓄えられる。太陽電池２００により発電され、電気二重層キャパシタ１０５に蓄えられた電気によって、他の電気機器を充電することができる。

電気二重層キャパシタ１０５の外装部材１１０及び配線１０６、並びに太陽電池２００の導電膜２１２及び光電変換層２１１との間には、透光性を有する接着剤２０９が充填されている。透光性を有する接着剤２０９により、電気二重層キャパシタ１０５及び太陽電池２００は接着される。

以上のようにして、電気二重層キャパシタ１０５及び太陽電池２００を重畳させた充電装置３００を得ることができる。太陽電池２００及び電気二重層キャパシタ１０５が光を透過する領域を有しているので、充電装置３００も光を透過する領域を有する。このような電気二重層キャパシタ１０５及び太陽電池２００を重畳させることにより、電気二重層キャパシタ１０５及び太陽電池２００の占める面積の増大を抑制することが可能である。

図３に、図１（Ｃ）に示す並列に接続した電気二重層キャパシタ１１５、及び太陽電池２００を重畳させた充電装置の例を示す。

太陽電池２００の１つの端部のセルの導電膜２１２及び別の端部のセルの導電膜２１２は、電気二重層キャパシタ１１５と電気的に接続されている配線１１６と、電気的に接続されている。ただし、配線１１６が非透光性を有する材料で形成されている場合は、太陽電池２００及び電気二重層キャパシタ１１５の光を透過する領域を阻害しないように、配線１１６を配置する。ただし電気二重層キャパシタ１１５に蓄えられた電気が太陽電池２００に放電されないように、太陽電池２００及び電気二重層キャパシタ１１５との間に、ダイオード２２０を設ける。太陽電池２００及び電気二重層キャパシタ１１５との間に、ダイオード２２０を設けるには、ダイオード２２０の入力端子及び出力端子をそれぞれ配線１１６に電気的に接続すればよい。

これにより、太陽電池２００により発電された電気は、導電膜２１０、導電膜２１２及び配線１１６を介して、電気二重層キャパシタ１１５に蓄えられる。太陽電池２００により発電され、電気二重層キャパシタ１１５に蓄えられた電気によって、他の電気機器を充電することができる。

電気二重層キャパシタ１１５の外装部材１２０及び配線１１６、並びに太陽電池２００の導電膜２１２及び光電変換層２１１との間には、透光性を有する接着剤２０９が充填されている。透光性を有する接着剤２０９により、電気二重層キャパシタ１１５及び太陽電池２００は接着される。

以上のようにして、電気二重層キャパシタ１１５及び太陽電池２００を重畳させた充電装置３１０を得ることができる。太陽電池２００及び電気二重層キャパシタ１１５が光を透過する領域を有しているので、充電装置３１０も光を透過する領域を有する。このような電気二重層キャパシタ１１５及び太陽電池２００を重畳させることにより、電気二重層キャパシタ１１５及び太陽電池２００の占める面積の増大を抑制することが可能である。

図８に、図７（Ｂ）に示す直列に接続したリチウムイオンキャパシタ１３５、及び太陽電池を重畳させた充電装置の例を示す。

太陽電池２００の１つの端部のセルの導電膜２１２及び別の端部のセルの導電膜２１２は、リチウムイオンキャパシタ１３５と電気的に接続されている配線１３６と、電気的に接続されている。ただし、配線１３６が非透光性を有する材料で形成されている場合は、太陽電池２００及びリチウムイオンキャパシタ１３５の光を透過する領域を阻害しないように、配線１３６を配置する。ただしリチウムイオンキャパシタ１３５に蓄えられた電気が太陽電池２００に放電されないように、太陽電池２００及びリチウムイオンキャパシタ１３５との間に、ダイオード２２０を設ける。太陽電池２００及びリチウムイオンキャパシタ１３５との間に、ダイオード２２０を設けるには、ダイオード２２０の入力端子及び出力端子をそれぞれ配線１３６に電気的に接続すればよい。

これにより、太陽電池２００により発電された電気は、導電膜２１０、導電膜２１２及び配線１３６を介して、リチウムイオンキャパシタ１３５に蓄えられる。太陽電池２００により発電され、リチウムイオンキャパシタ１３５に蓄えられた電気によって、他の電気機器を充電することができる。

リチウムイオンキャパシタ１３５の外装部材１３０及び配線１３６、並びに太陽電池２００の導電膜２１２及び光電変換層２１１との間には、透光性を有する接着剤２０９が充填されている。透光性を有する接着剤２０９により、リチウムイオンキャパシタ１３５及び太陽電池２００は接着される。

以上のようにして、リチウムイオンキャパシタ１３５及び太陽電池２００を重畳させた充電装置３３０を得ることができる。太陽電池２００及びリチウムイオンキャパシタ１３５が光を透過する領域を有しているので、充電装置３３０も光を透過する領域を有する。このようなリチウムイオンキャパシタ１３５及び太陽電池２００を重畳させることにより、リチウムイオンキャパシタ１３５及び太陽電池２００の占める面積の増大を抑制することが可能である。

図９に、図７（Ｃ）に示す並列に接続したリチウムイオンキャパシタ１４５、及び太陽電池を重畳させた充電装置の例を示す。

太陽電池２００の１つの端部のセルの導電膜２１２及び別の端部のセルの導電膜２１２は、リチウムイオンキャパシタ１４５と電気的に接続されている配線１４６と、電気的に接続されている。ただし、配線１４６が非透光性を有する材料で形成されている場合は、太陽電池２００及びリチウムイオンキャパシタ１４５の光を透過する領域を阻害しないように、配線１４６を配置する。ただしリチウムイオンキャパシタ１４５に蓄えられた電気が太陽電池２００に放電されないように、太陽電池２００及びリチウムイオンキャパシタ１４５との間に、ダイオード２２０を設ける。太陽電池２００及びリチウムイオンキャパシタ１４５との間に、ダイオード２２０を設けるには、ダイオード２２０の入力端子及び出力端子をそれぞれ配線１４６に電気的に接続すればよい。

これにより、太陽電池２００により発電された電気は、導電膜２１０、導電膜２１２及び配線１４６を介して、リチウムイオンキャパシタ１４５に蓄えられる。太陽電池２００により発電され、リチウムイオンキャパシタ１４５に蓄えられた電気によって、他の電気機器を充電することができる。

リチウムイオンキャパシタ１４５の外装部材１４０及び配線１４６、並びに太陽電池２００の導電膜２１２及び光電変換層２１１との間には、透光性を有する接着剤２０９が充填されている。透光性を有する接着剤２０９により、リチウムイオンキャパシタ１４５及び太陽電池２００は接着される。

以上のようにして、リチウムイオンキャパシタ１４５及び太陽電池２００を重畳させた充電装置３４０を得ることができる。太陽電池２００及びリチウムイオンキャパシタ１４５が光を透過する領域を有しているので、充電装置３４０も光を透過する領域を有する。このようなリチウムイオンキャパシタ１４５及び太陽電池２００を重畳させることにより、リチウムイオンキャパシタ１４５及び太陽電池２００の占める面積の増大を抑制することが可能である。

＜充電装置の応用例＞
図４（Ａ）は電気自動車３０１の斜視図である。図４（Ａ）に示す電気自動車３０１では、サイドウィンドウ３０２に光を透過する領域を有する充電装置３２０が設置されている。図４（Ａ）に示す充電装置３２０として、上述の充電装置３００、充電装置３１０、充電装置３３０、又は充電装置３４０を用いることができる。

図４（Ｂ）は電気自動車３０１の上面図である。図４（Ｂ）に示す電気自動車３０１では、ルーフ３０３に光を透過する領域を有する充電装置３２０が設置されている。図４（Ｂ）に示す充電装置３２０として、上述の充電装置３００、充電装置３１０、充電装置３３０、又は充電装置３４０を用いることができる。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、光を透過する領域を有する充電装置３２０は、電気自動車３０１のサイドウィンドウ３０２又はルーフ３０３、或いはその両方に設置可能である。

なお図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、表面が曲面形状を有するサイドウィンドウ３０２やルーフ３０３に、本実施の形態の充電装置３２０を設ける場合は、蓄電装置（電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタ）及び太陽電池の基板として、透光性及び可撓性を有する基板を用いる。

充電装置３２０で発電及び蓄電された電気は、電気自動車３０１の動力、或いはライトの電源等に用いることができる。

図５に、光を透過する領域を有する充電装置３２０を、自動ドアの扉に設置した例を示す。

図５は自動ドア３０４の正面図である。図５の自動ドア３０４では、扉３０５に光を透過する領域を有する充電装置３２０が設置されている。図５に示す充電装置３２０として、上述の充電装置３００、充電装置３１０、充電装置３３０、又は充電装置３４０を用いることができる。

充電装置３２０で発電及び蓄電された電気は、自動ドア３０４の動力等に用いることができる。

図６に、光を透過する領域を有する充電装置３２０を、ビルの窓に設置した例を示す。

図６はビル３０６の斜視図である。図６に示すビル３０６では、窓３０７に光を透過する領域を有する充電装置３２０が設置されている。図６に示す充電装置３２０として、上述の充電装置３００、充電装置３１０、充電装置３３０、又は充電装置３４０を用いることができる。

充電装置３２０で発電及び蓄電された電気は、ビル３０６の内部に設けられた様々な装置の動力、或いはビル３０６の内部や外部に設置された照明の電源等に用いることができる。

また本実施の形態により、透光性を有する太陽電池及び電気二重層キャパシタを重畳させた充電装置、及び太陽電池及びリチウムイオンキャパシタを重畳させた充電装置を提供することができる。

透光性を有する太陽電池及び電気二重層キャパシタを重畳させることにより、太陽電池及び電気二重層キャパシタを有する充電装置の占める面積の増大を抑制することが可能である。又は、透光性を有する太陽電池及びリチウムイオンキャパシタを重畳させることにより、太陽電池及びリチウムイオンキャパシタを有する充電装置の占める面積の増大を抑制することが可能である。

１０１基板
１０２基板
１０３集電体
１０４活物質層
１０５電気二重層キャパシタ
１０６配線
１０８封止材
１０９電解質
１１０外装部材
１１３集電体
１１４活物質層
１１５電気二重層キャパシタ
１１６配線
１１８封止材
１１９電解質
１２０外装部材
１３０外装部材
１３１正極集電体
１３２正極活物質層
１３３負極集電体
１３４負極活物質層
１３５リチウムイオンキャパシタ
１３６配線
１３８封止材
１３９電解質
１４０外装部材
１４１正極集電体
１４２正極活物質層
１４３負極集電体
１４４負極活物質層
１４５リチウムイオンキャパシタ
１４６配線
１４８封止材
１４９電解質
２００太陽電池
２０１基板
２０９接着剤
２１０導電膜
２１１光電変換層
２１２導電膜
２１３ｐ型半導体層
２１４真性半導体層
２１５ｎ型半導体層
２２０ダイオード
３００充電装置
３０１電気自動車
３０２サイドウィンドウ
３０３ルーフ
３０４自動ドア
３０５扉
３０６ビル
３０７窓
３１０充電装置
３２０充電装置
３３０充電装置
３４０充電装置

Claims

第１の基板と、
第２の基板と、
第１の電極と、
第２の電極と、
電解質と、を有し、
前記第１の基板は、透光性を有し、
前記第２の基板は、透光性を有し、
前記電解質は、透光性を有し、
前記第１の基板は、第１の方向に沿うように配置され、
前記第２の基板は、前記第１の方向に沿うように配置され、
前記第２の基板は、前記第１の基板と対向するように配置され、
前記第１の電極は、第２の方向に沿うように配置され、
前記第２の電極は、前記第２の方向に沿うように配置され、
前記第２の電極は、前記第１の電極と対向するように配置され、
前記第１の方向は、前記第２の方向と交わり、
前記電解質は、前記第１の電極と、前記第２の電極との間に配置された蓄電装置と、
光電変換層を有する太陽電池と、を有する充電装置であって、
前記蓄電装置は、前記太陽電池と重畳して配置され、
前記光電変換層は、前記第１の方向と沿うように配置され、
光が、前記第１の基板および前記第２の基板を通して、前記光電変換層へ入射されることを特徴とする充電装置。
第１の基板と、
第２の基板と、
第１の集電体と、
第２の集電体と、
第１の活物質と、
第２の活物質と、
第３の活物質と、
第４の活物質と、
電解質と、を有し、
前記第１の基板は、透光性を有し、
前記第２の基板は、透光性を有し、
前記電解質は、透光性を有し、
前記第１の活物質は、前記第１の集電体の一方の面に配置され、
前記第２の活物質は、前記第１の集電体の他方の面に配置され、
前記第３の活物質は、前記第２の集電体の一方の面に配置され、
前記第４の活物質は、前記第２の集電体の他方の面に配置され、
前記第１の基板は、第１の方向に沿うように配置され、
前記第２の基板は、前記第１の方向に沿うように配置され、
前記第２の基板は、前記第１の基板と対向するように配置され、
前記第１の集電体は、第２の方向に沿うように配置され、
前記第２の集電体は、前記第２の方向に沿うように配置され、
前記第２の集電体は、前記第１の集電体と対向するように配置され、
前記第１の方向は、前記第２の方向と交わり、
前記電解質は、前記第２の活物質と、前記第３の活物質との間に配置された蓄電装置と、
光電変換層を有する太陽電池と、を有する充電装置であって、
前記蓄電装置は、前記太陽電池と重畳して配置され、
前記光電変換層は、前記第１の方向と沿うように配置され、
光が、前記第１の基板および前記第２の基板を通して、前記光電変換層へ入射されることを特徴とする充電装置。
第１の基板と、
第２の基板と、
正極と、
負極と、
前記第１の基板は、透光性を有し、
前記第２の基板は、透光性を有し、
電解質と、を有し、
前記電解質は、透光性を有し、
前記第１の基板は、第１の方向に沿うように配置され、
前記第２の基板は、前記第１の方向に沿うように配置され、
前記第２の基板は、前記第１の基板と対向するように配置され、
前記正極は、第２の方向に沿うように配置され、
前記負極は、前記第２の方向に沿うように配置され、
前記負極は、前記正極と対向するように配置され、
前記第１の方向は、前記第２の方向と交わり、
前記電解質は、前記正極と、前記負極との間に配置された蓄電装置と、
光電変換層を有する太陽電池と、を有する充電装置であって、
前記蓄電装置は、前記太陽電池と重畳して配置され、
前記光電変換層は、前記第１の方向と沿うように配置され、
光が、前記第１の基板および前記第２の基板を通して、前記光電変換層へ入射されることを特徴とする充電装置。
第１の基板と、
第２の基板と、
第１の正極の集電体と、
第１の正極の活物質と、
第１の負極の集電体と、
第１の負極の活物質と、
第２の正極の集電体と、
第２の正極の活物質と、
第２の負極の集電体と、
第２の負極の活物質と、
電解質と、を有し、
前記第１の基板は、透光性を有し、
前記第２の基板は、透光性を有し、
前記電解質は、透光性を有し、
前記第１の正極の活物質、前記第１の正極の集電体、前記第１の負極の集電体、前記第１の負極の活物質は、順に配置され、
前記第２の正極の活物質、前記第２の正極の集電体、前記第２の負極の集電体、前記第２の負極の活物質は、順に配置され、
前記第１の基板は、第１の方向に沿うように配置され、
前記第２の基板は、前記第１の方向に沿うように配置され、
前記第２の基板は、前記第１の基板と対向するように配置され、
前記第１の正極の集電体は、第２の方向に沿うように配置され、
前記第１の負極の集電体は、前記第２の方向に沿うように配置され、
前記第２の正極の集電体は、前記第２の方向に沿うように配置され、
前記第２の負極の集電体は、前記第２の方向に沿うように配置され、
前記第１の正極の集電体は、前記第１の負極の集電体と対向するように配置され、
前記第２の正極の集電体は、前記第２の負極の集電体と対向するように配置され、
前記第１の方向は、前記第２の方向と交わり、
前記電解質は、前記第１の正極の活物質と、前記第２の負極の活物質との間に配置された蓄電装置と、
光電変換層を有する太陽電池と、を有する充電装置であって、
前記蓄電装置は、前記太陽電池と重畳して配置され、
前記光電変換層は、前記第１の方向と沿うように配置され、
光が、前記第１の基板および前記第２の基板を通して、前記光電変換層へ入射されることを特徴とする充電装置。
第１の基板と、
第２の基板と、
第１の電極と、
第２の電極と、
第３の電極と、
第４の電極と、
電解質と、を有し、
前記第１の基板は、透光性を有し、
前記第２の基板は、透光性を有し、
前記電解質は、透光性を有し、
前記第１の電極は、第１の配線を介して、前記第３の電極と電気的に接続され、
前記第２の電極は、第２の配線を介して、前記第４の電極と電気的に接続され、
前記第１の配線は、前記第１の基板に配置され、
前記第２の配線は、前記第２の基板に配置され、
前記第１の基板は、第１の方向に沿うように配置され、
前記第２の基板は、前記第１の方向に沿うように配置され、
前記第２の基板は、前記第１の基板と対向するように配置され、
前記第１の電極は、第２の方向に沿うように配置され、
前記第２の電極は、前記第２の方向に沿うように配置され、
前記第３の電極は、前記第２の方向に沿うように配置され、
前記第４の電極は、前記第２の方向に沿うように配置され、
前記第１の電極は、前記第２の電極と対向するように配置され、
前記第２の電極は、前記第３の電極と対向するように配置され、
前記第３の電極は、前記第４の電極と対向するように配置され、
前記第１の方向は、前記第２の方向と交わり、
前記電解質は、前記第１の電極と、前記第２の電極との間に配置され、
前記電解質は、前記第２の電極と、前記第３の電極との間に配置され、
前記電解質は、前記第３の電極と、前記第４の電極との間に配置された蓄電装置と、
光電変換層を有する太陽電池と、を有する充電装置であって、
前記蓄電装置は、前記太陽電池と重畳して配置され、
前記光電変換層は、前記第１の方向と沿うように配置され、
光が、前記第１の基板および前記第２の基板を通して、前記光電変換層へ入射されることを特徴とする充電装置。