光電轉換器件：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，無需布線即可使傳感器網絡遍布家中——羅姆正在開發為這種環境實現的太陽能發電面板。那就是色素增感型光電轉換元件（Dye Sensitized Solar Cell，以下DSC）。

　　雖說是太陽能發電，但該公司要用作DSC光源的光卻是室內光。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釋放電子的現象來發電。其結構比較簡單：使由氧化鈦（TiO2）微粒構成的納米多孔膜的表面吸附色素，然后用設有透明電極的兩塊基板將其與電解液一起夾住（圖1）。

圖1：色素增感型太陽能電池（DSC）的原理

　　將TiO2納米多孔膜上吸附有色素分子的光半導體膜與電解液一起封裝在基板上。當光照到色素上時，能釋放出電子，產生電流。圖根據羅姆的資料繪制而成。　　因能通過改變使用色素的顏色，而在某種程度上調整顏色，因此與烏黑的硅（Si）型光電轉換元件相比，具有能夠制成多種顏色面板的優點（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。但照片上的產品未布線，不能發電。

　　羅姆注重了DSC的設計性。因為最初就考慮使其成為與室內布置相協調的小型電源。DSC半透明，因此還考慮嵌入玻璃中使用。如果與室內裝飾等搭配，可制成一眼看不出有發電功能的設備。基板材料除玻璃外，還能使用樹脂等，因此如果以柔軟的樹脂作為基板，還能實現可彎曲的面板。

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

　　羅姆現在將DSC定位于從周圍環境獲取能源的能量采集器件在開發。比如，為便攜產品的充電器供電，作為小型音頻播放器、遙控器及掛鐘的電源等（圖3）。如果能作為穩定電源使用，那么在室內就無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：在室內使用DSC

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

　　其他被寄予厚望的用途是傳感器網絡用電源。因為在人活動的場所基本都有照明，因此與振動發電和熱電轉換等其他能量采集方式相比，DSC能夠穩定確保電源。如果如下文所述與蓄電器件組合，還能在就寢后的黑暗場所使用。

　　由于DSC輕便且設計性高，因此適合作為在人感傳感器、測量室內環境的溫濕度計及保健用傳感器等上組合有通信模塊的室內用及人體用傳感器節點的電源使用。

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

　　＊　DSC難以大型化，是其用途鎖定在部件電源、便攜設備及在室內使用的電器的電源上的原因之一。可使用室內光的太陽能發電面板還有非晶Si型，但目前DSC獲得的電流比非晶Si型高2～3成。　　與IC和蓄電技術相結合合

　　羅姆開始開發DSC是在2009年。源于其收購的原沖半導體擁有有機薄膜成形技術。不過，DSC的原理以前就廣為人知，其他公司也在開發。因此，羅姆提出了將DSC與其所擅長的IC和其他元件組合，作為模塊提供以發揮優勢的戰略。

　　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。就上述的傳感器節點而言，小面板的輸出功率很難滿足常開傳感器和無線通信功能的功耗，但在EDLC上蓄電進行間歇驅動就可行。如果一下子釋放，還能夠像攝影用閃光燈那樣使用。

　　與現有IC技術組