基于IC和蓄電技術(shù)的光電轉(zhuǎn)換器件簡介

最適合傳感器網(wǎng)絡(luò)

　　羅姆現(xiàn)在將DSC定位于從周圍環(huán)境獲取能源的能量采集器件在開發(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。因為在人活動的場所基本都有照明，因此與振動發(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所使用。

　　由于DSC輕便且設(shè)計性高，因此適合作為在人感傳感器、測量室內(nèi)環(huán)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(nèi)用及人體用傳感器節(jié)點的電源使用。

　　DSC適合利用照明光線的原因在于其發(fā)電特性。普通Si型太陽能發(fā)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(fā)出400n～700nm以上波長的光線發(fā)電。DSC雖然趕不上轉(zhuǎn)換效率在20％以上的Si型太陽能發(fā)電面板，但如果限定于波長400n～700nm的光線，DSC的轉(zhuǎn)換效率卻是Si型太陽能發(fā)電面板的數(shù)倍＊。

　　＊　DSC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。可使用室內(nèi)光的太陽能發(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

　　羅姆開始開發(fā)DSC是在2009年。源于其收購的原沖半導(dǎo)體擁有有機薄膜成形技術(shù)。不過，DSC的原理以前就廣為人知，其他公司也在開發(fā)。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(fā)揮優(yōu)勢的戰(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(qū)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(xiàn)有IC技術(shù)組合也有望實現(xiàn)乘積效應(yīng)。比如，該公司已在提供太陽能發(fā)電用，配備有MPPT（Maximum Power Point Tracking）功能的充電控制用IC。MPPT是相應(yīng)于連接到太陽能發(fā)電面板的負荷狀態(tài)和照度變化，控制電壓以使太陽能發(fā)電面板的輸出功率最大化的功能。如果在其基礎(chǔ)上開發(fā)DSC用充電控制IC，則能夠進一步發(fā)揮DSC的作用。另外，從事傳感器用IC等業(yè)務(wù)的該公司的優(yōu)勢在于，能夠?qū)SC與這些技術(shù)組合，提供傳感器網(wǎng)絡(luò)用模塊。

轉(zhuǎn)換效率和可靠性是關(guān)鍵

　　羅姆已多次在展會上展出試制品，基礎(chǔ)技術(shù)已基本確立（圖4）?，F(xiàn)在正根據(jù)需求，著眼于數(shù)年后的實用化進行開發(fā)。目前面臨的課題是提高轉(zhuǎn)換效率和提高可靠性。雖然在室內(nèi)光的波長范圍內(nèi)擁有較高的轉(zhuǎn)換效率，但DSC仍趕不上Si型。并且，如果設(shè)想在家庭中使用，那么就不只是像辦公室那樣照度接近1000lx的明亮場所，還需要將200～300lx左右的低照度也能作為電源使用的轉(zhuǎn)換效率。“現(xiàn)在以1000lx的照度，發(fā)電能力不足50μW/cm2，但希望2、3年內(nèi)提高2～3成”（奧良彰）。

圖4：使用DSC的試制品

　　在2011年7月的“TECHNO FRONTIER 2011”上展出的試制品。電源有采用3色面板的鐘表（a）、計算器（b）、配備有使用ZigBee的無線通信功能和溫度傳感器的無線傳感器模塊（c）。

　　長期穩(wěn)定運行的可靠性也是不可或缺的。雖然室內(nèi)的使用環(huán)境不像室外那樣苛刻，但“希望其具有能夠使用10年左右不出問題的耐用性”（奧良彰）。如何減小受光部分周圍框架的布線和延長壽命尤為關(guān)鍵?？紤]到耐用性，粗一點更好，但從設(shè)計性出發(fā)，則是越細越好。兼顧兩者將是今后的課題。