CN101842934A - 染料敏化太阳能电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种染料敏化太阳能电池模块，其包含布置在平面上的染料敏化太阳能电池。每个染料敏化太阳能电池包含：第一基底，其上设置具有光电转换层形成部和延伸部的第一导电层；作为对电极的第二基底，其上设置由电荷传输层接触部和延伸部构成的第二导电层，所述第二导电层具有设置在第一导电层的光电转换层形成部上的光电转换层；设置在第一导电层的延伸部和/或第二导电层的延伸部上的第三导电层；使染料敏化太阳能电池与相邻的染料敏化太阳能电池分隔的分隔壁；及电荷传输层。部分或整个分隔壁含有表面上具有导电层的导电粒子。导电粒子的导电层、染料敏化太阳能电池的第一导电层延伸部和相邻染料敏化太阳能电池的第二导电层延伸部经由设置在第一导电层的延伸部和/或第二导电层的延伸部上的第三导电层串联电连接。

Description

染料敏化太阳能电池模块
技术领域
本发明涉及适合作为太阳能电池的具有染料敏化光电转换元件的太阳能电池模块(solar cell module)。更具体地，本发明涉及一种染料敏化太阳能电池模块，其中多个具有染料敏化光电转换元件的染料敏化太阳能电池平面布置并串联电连接，并且所述染料敏化太阳能电池模块具有大的面积，且作为太阳能电池的性能优异。
背景技术
近年来，作为清洁能源引起关注的太阳能电池已经应用于一般性住宅，但是尚未广泛推广。理由的例子包括必须扩大模块，因为很难说太阳能电池本身的性能优异；模块制造的产率低；及结果，太阳能电池本身昂贵。
虽然有几种类型的太阳能电池，但大多数投入实际使用的太阳能电池为硅太阳能电池。使用染料敏化光电转换元件的液结太阳能电池最近已经引起关注，并且针对其实际使用已展开了研究。已研究使用染料敏化光电转换元件的液结太阳能电池本身多年，并且其基本结构一般由诸如金属氧化物的半导体(形成电极之一)、所吸附的染料、电解液和对电极构成。这些当中，虽然已经研究了各种类型的染料和电解液，但对半导体的研究局限于其类型的开发等。具体地，在早期的液结太阳能电池当中，使用半导体单晶，例如二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、硫化镉(CdS)或二氧化锡(SnO2)作为电极之一。然而，由于这种单晶电极的染料吸附能力小，所以它的缺点是光电转换效率非常低，从而使成本增加。为了对上述缺点进行改善而提出的方法是使用通过烧结粒子以形成许多孔而制备的高表面积的半导体为电极的方法。已有报告，使用这种吸附有机染料的多孔氧化锌的电极具有非常高的性能(JP 2664194，专利文献1)。
然后，Graetzel(瑞士)等人在1991年开发了使用光电转换元件的新型光电(太阳能)电池。这也被称为Graetzel电池，其包含设置在透明导电基底上的氧化物半导体粒子的薄膜基底，薄膜经染料敏化且充当一个电极；面对薄膜基底设置的基底，其上涂布有还原剂如铂且充当对电极；及夹在这些基底之间的电荷传输层(含有氧化还原物质的电解质溶液)。例如，通过在多孔二氧化钛粒子电极上吸附钌络合物染料，已经实现了接近硅太阳能电池的性能(非专利文献1)。
在这种新型太阳能电池中，当使用氧化物半导体粒子的光电转换层被光照射时，将产生电子，并且电子通过外部电路移动到对电极。随后，移动至对电极的电子被设置在两电极之间的电荷传输层中的电解质承载并返回至光电转换层。电能通过这种电子传递的重复而输出。
在这种染料敏化太阳能电池中，如果增大单个染料敏化太阳能电池的面积，那么无论电池是常规型的或新型的，产生的电流理论上都将与面积成比例地增加。然而，例如，专利文献1中所述的染料敏化太阳能电池具有如下基本结构，其中在两玻璃基底之间注入电解液(电解质溶液)以制备染料敏化太阳能电池。当采用这种结构时，有可能制造出小面积的染料敏化太阳能电池，但难以制造大面积例如30cm～1m见方的面积的染料敏化太阳能电池。这是因为随着染料敏化太阳能电池面积的增加，用于电极部分的透明导电层的面内方向的电压降不利地增大，继而增大了作为太阳能电池的内串联电阻，从而使光电转换时的电流-电压特性中的填充因子和短路电流减小，导致光电转换效率降低。
作为解决这种问题的方法，设想了如下的一体化结构，其中使单元电池的第一导电层与相邻单元电池的第二导电层接触，该结构用在无定形硅太阳能电池等的模块当中。然而，染料敏化太阳能电池的结构通常比无定形硅太阳能电池更复杂，因为它具有诸如多孔半导体层和电荷传输层的层。此外，在电荷传输层中常用作电解质的碘是腐蚀性的。因此，在无定形硅太阳能电池中采用的增加面积的技术不能原样应用于染料敏化太阳能电池。
因此，已经披露了染料敏化太阳能电池特有的用于增加面积的若干模块结构。
例如，JP 2001-035789A(专利文献2)公开了若干技术，例如其中在两个支承件之间设置利用密封物(密封材料)绝缘的多个电池，并且相邻的电池通过设置在密封物中的金属膏层电连接的电连接方法；通过使金属粒子与绝缘聚合物材料混合而得到的导电材料的电连接方法；及通过其中金属纤维表面涂有聚合物的各向异性导电元件的电连接方法。
其次，作为相邻电池之间的电连接方法，JP 2002-535808A(专利文献3)公开了如下的结构，其中在两个玻璃基底上的导电层之间布置具有涂膜的金属线。这里，当对玻璃基底施加压力时，导电层之间的金属线受到压缩而使涂膜破裂，从而使金属线与导电层电接触。
此外，JP 2002-540559A(专利文献4)描述了通过导电材料在相邻电池之间的电连接方法，在所述导电材料中，导电粒子容纳在聚合物基体内。
专利文献1：JP 2664194
专利文献2：JP 2001-035789A
专利文献3：JP 2002-535808A
专利文献4：JP 2002-540559A
非专利文献1：M.K.Nazeeruddin et al.，J.Am.Chem.Soc.115(1993)6382
发明内容
本发明要解决的技术问题
专利文献2公开了一种电连接方法，其中在基底之一上设置以预定间隙隔开的两个密封物，并向间隙涂布金属膏。然而，由于如实施例1所述该方法中使用的密封物的宽度相对大，所以存在着对发电无贡献的面积大的问题，并且改善模块性能困难。此外，在使用通过将金属粒子与绝缘聚合物材料混合而得到的导电材料的电连接方法中，因为导电材料为粒子，所以接触电阻大，并且当电连接相对的基底时，电流损失可能大。此外，专利文献2描述了通过涂布其中分散了粒子的溶液确定模块基底之间的距离，但该方法可能会由于粒子分散到电池当中而使发电部分受到机械性损伤。此外，如果将该方法应用于例如具有30cm见方的大面积基底，则可能会发生粒子分布不均匀，并且可能出现基底间距的不均匀性。应当注意，在染料敏化太阳能电池中，已知如果电荷传输层的厚度与电解质的扩散常数相比增加预定水平以上，则光电转换效率将会降低，因而如果存在间隔意外扩大的部分，整体模块的性能将会降低。
另一方面，在专利文献3所述的模块中，金属线与导电层之间的接触面积小，并且电流损失大，这可能会导致模块效率的减小。此外，在该方法中，如果粘贴基底时的压力部分地低于使形成在金属线上的涂膜破裂所需的压力，则基底的间隔可能会不均匀。此外，由于在粘贴时在该方法中的金属线在横向(基底面方向)自由地移动，因此所述线可能会因压力的面内不均匀性而移动。这可能会导致基底间隔不均匀，并且相邻电池之间的电连接可能会不稳定。
在专利文件2～4中所述的在两个基底之间布置多个染料敏化太阳能电池的模块当中，期望容纳在电荷传输层和光电转换层中的电解质不在各个相邻电池之间移动。当电解质溶液在彼此相邻的电池之间移动时，不可能保持住各个电池之间的电势差，从而显著降低作为太阳能电池的性能。
本发明的目的是提供一种染料敏化太阳能电池模块，以及提供使用所述模块的太阳能电池，所述染料敏化太阳能电池模块中多个染料敏化太阳能电池串联平面布置在相对的基底之间，其中可能保持基底之间的均匀间隔；确实防止每个染料敏化太阳能电池中的电解质移动到相邻的电池部分；并且良好和稳定地实现相邻电池之间的电连接。
解决问题的手段
作为为了解决上述问题而进行深入研究的结果，本发明人发现，可以通过如下的方式解决上述问题：在每个相对的基底上设置导电层，在一个或两个所述导电层上设置第三导电层，借助这些层串联布置染料敏化太阳能电池，使导电粒子容纳在分隔壁中，及电连接这些导电层，并且基于这些发现而完成本发明。
具体地，本发明是如下所述的染料敏化太阳能电池模块：
(1)一种染料敏化太阳能电池模块，其中多个染料敏化太阳能电池平面布置，每个染料敏化太阳能电池包含：第一基底，所述第一基底设有由光电转换层设置部和延伸部构成的第一导电层；设置在所述第一导电层的光电转换层设置部上的光电转换层；作为对电极的第二基底，所述第二基底设有由电荷传输层接触部和延伸部构成的第二导电层：设置在所述第一导电层和/或所述第二导电层的延伸部上的第三导电层；将相邻的染料敏化太阳能电池分隔的分隔壁；及电荷传输层，其中所述分隔壁的一部分或全部为含有导电粒子的分隔壁，每个导电粒子在表面上具有导电层，并且所述导电粒子的导电层经由设置在第一导电层的延伸部和/或第二导电层的延伸部上的第三导电层，与染料敏化太阳能电池的第一导电层的延伸部和相邻染料敏化太阳能电池的第二导电层的延伸部串联电连接。
(2)根据(1)所述的染料敏化太阳能电池模块，其中所述第三导电层仅设置在第一导电层的延伸部上。
(3)根据(1)所述的染料敏化太阳能电池模块，其中所述第三导电层仅设置在第二导电层的延伸部上。
(4)根据(1)所述的染料敏化太阳能电池模块，其中所述第三导电层设置在第一导电层和第二导电层两者的延伸部上。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的染料敏化太阳能电池模块，其中所述第三导电层是电阻比第一导电层和第二导电层小的金属层或含金属的层。
(6)根据(1)～(5)中任一项所述的染料敏化太阳能电池模块，其中所述分隔壁中的导电粒子各自为球状的树脂粒子，在把第一基底与第二基底粘贴在一起时，施加至第一基底和第二基底的压力可使所述球状的树脂粒子变形，并且所述球状的树脂粒子表面上镀覆有导电金属。
(7)根据(1)～(6)中任一项所述的染料敏化太阳能电池模块，其中所述第三导电层是比分隔壁中的导电粒子软的金属层或含金属的层。
(8)根据(1)～(7)中任一项所述的染料敏化太阳能电池模块，其中用于设置分隔壁的材料(密封材料)是分散有导电粒子的粘合树脂。
(9)根据(1)～(8)中任一项所述的染料敏化太阳能电池模块，其中所述第一导电层与所述第二导电层之间的间距L0为5～200μm。
本发明的优点
采用上述构造的本发明的染料敏化太阳能电池模块具有如下特点：
(1)分隔壁中的导电粒子可以控制彼此相对的基底之间的间隔(电池间隙)，并且可以提供第一导电层与第二导电层之间的更可靠的电连接。
(2)电容易积聚在第三导电层中，这使得电有效地取出。
(3)有可能使用热或光固化型树脂组合物作为分隔材料(密封材料)，这使得有效地制备染料敏化太阳能电池模块。
(4)染料敏化太阳能电池模块本身的强度提高，此外，可以确实地防止电解质在相邻染料敏化太阳能电池之间的移动。
使用具有这些特点的本发明的染料敏化太阳能电池模块使得制造性能优异的染料敏化太阳能电池变得简单。
附图说明
图1～13为各自示意地显示制造本发明的染料敏化太阳能电池模块的流程图，本发明的染料敏化太阳能电池模块，及使用该染料敏化太阳能电池模块的太阳能电池的示意图。
图1显示在第一基底上制造第一导电层的流程图；
图2显示在第一导电层上制造含半导体层的流程图；
图3显示在第一导电层上制造第三导电层的流程图；
图4显示在含半导体层上吸附染料以制造光电转换层的流程图；
图5显示在第二基底上制造第二导电层的流程图；
图6显示在第二导电层上制造第三导电层的流程图；
图7显示粘贴第一基底和第二基底并制造分隔壁的流程图；
图8为显示分隔壁周边上的第一基底、第二基底、第一导电层、第二导电层及分隔壁中的第三导电层、导电粒子的关系的图。
图9显示在被第一导电层、第二导电层和分隔壁包围的空腔中制造电荷传输层的流程图；
图10显示使用本发明的染料敏化太阳能电池模块作为太阳能电池的装置；
图11显示从顶部纵向观察图1中设置了第一导电层的第一基底的图(在电池数为三的情况下)；
图12显示从顶部纵向观察设置了第一导电层的第一基底的图(在电池数为六的情况下)；及
图13显示仅在第一导电层上制造第三导电层的图。
附图标记
1第一基底
2第一导电层
3第二基底
4第二导电层
5第三导电层
6分隔壁(不含导电粒子)
7光电转换层
8电荷传输层
9含半导体层
10导电粒子
11分隔壁(含有导电粒子)
具体实施方式
下面将详细描述本发明。
作为必须的构成要素，本发明的染料敏化太阳能电池模块包含：两个相对的基底；设置在所述基底上并且各自具有延伸部的导电层；设置在一个导电层上并经染料敏化的光电转换层；电荷传输层；设置在所述延伸部的一方或两方上的第三导电层；及用于连接两个基底的分隔壁。下面将继续描述这些要素。
对于彼此相对布置的两个基底当中的第一基底(以下简称为“第一基底”)没有特别限制，只要它是稳定的无机或有机膜或片状成形物如玻璃及塑料膜。然而，它需要对用于敏化的染料(以下简称为“敏化染料”)的吸收波长具有足够的透射率，所述用于敏化的染料被吸附至要层压在其上的含半导体层。透射率通常为敏化染料的吸收波长区域中的平均透射率的50％以上，优选为70％以上。可以考虑材料的强度等，在不降低透射率的范围内选择第一基底的厚度，并且所述厚度在通常为0.01～5.0mm，优选为0.1～5.0mm，更优选为0.5～5.0mm，最优选为0.5～2.0mm范围内。优选的材料包括玻璃和聚酯膜。
类似于上述第一基底，对于彼此相对布置的两个基底当中的另一基底(以下简称为“第二基底”)也没有特别限制，只要它是稳定的无机或有机膜或片状成形物如玻璃及塑料膜。然而，第二基底不必是透明的，而是也可以使用着色的或不透明的基底。
接下来，将要描述设置在第一基底上的第一导电层(以下简称为“第一导电层”)。第一导电层需要是透明的导电层，并且通常使用导电物质的薄膜，代表性的所述导电物质例如有FTO(掺杂氟的氧化锡)、ATO(掺杂锑的氧化锡)和ITO(掺杂铟的氧化锡)。其上形成第一导电层的整个基底的透射率通常为可见光区域中的平均透射率的50％以上，优选为70％以上。可以在不降低可见光区域中的光透射率的范围内选择第一导电层的膜厚度，并且其通常在约10～200μm范围内。此外，表面电阻通常为1000Ω/cm2以下，优选为100Ω/cm2以下。
用于形成作为第一导电层的透明导电层的方法包括气相淀积法(有两种类型：物理气相淀积：PVD和化学气相淀积：CVD)、湿法如化学镀和溶液涂布法。
也可以得到商品形式的其上设置这种导电层的基底，并且也可以原样使用它。可用于本发明的染料敏化太阳能电池模块的带有导电层的基底的例子包括FTO玻璃、ITO玻璃、ZnO玻璃和ATO玻璃。
应当注意，在本说明书中，把第一导电层分为两部分，即光电转换层设置部和延伸部。这些代表单独第一导电层上的特定部分。本文中所述的光电转换层设置部代表第一导电层上设置光电转换层的那部分。延伸部代表第一导电层除了光电转换层设置部以外的那部分，并且在延伸部上设置下述的分隔壁或者连接导线。
设置第一导电层，使得其延伸部面向与之相邻的电池的第二导电层(下述)的延伸部。延伸部的宽度在通常为1μm～5mm，优选为10μm～2mm，进一步优选为100μm～1mm范围内。关于第一导电层的延伸部的尺寸(短轴幅)与下述第一导电层的含半导体层的尺寸之间的关系，比率L6/L5为1以上，优选为5以上，进一步优选为10以上，最优选为20以上，其中L5代表延伸部的短轴幅的长度，L6代表含半导体层的短轴幅的长度。
接下来，将要描述设置在第二基底上的第二导电层(以下简称为“第二导电层”)。第二导电层不必是透明的，而是可以使用任何材料，而没有特别限制，只要它是导电体。然而，就导电性或耐电解质腐蚀性来说，优选使用诸如Pt、Ti和W的金属及作为第一导电层的材料的金属氧化物，并且Pt是特别优选的。应当注意，当使用除了Pt以外的导电材料时，优选形成对导电材料表面上的氧化还原电解质(以下将要描述)的还原反应起催化作用的层(例如，Pt、碳等的薄膜)。第二导电层的膜厚度通常在约
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～10μm范围内。
作为形成第二导电层的方法，可以采用任何方法，只要它是通常用来形成电极的方法，例如气相淀积法、化学镀法、电沉积法及印刷法。也可以得到商品形式的其上设置这种导电层的基底，并且也可以原样使用它。具有导电层的基底的商品的例子包括如上所述的那些，所述导电层可以用于形成第二导电层。
应当注意，在本说明书中，把第二导电层分为两部分，即电荷传输层接触部和延伸部。这些代表单独第二导电层上的具体部分。本文中所述的电荷传输层接触部代表在通过下述方法制造的太阳能电池中，第二导电层中的其上部与电荷传输层接触的部分。延伸部代表第二导电层的除了电荷传输层接触部以外的部分，并且在延伸部上设置下述的分隔壁或连接导线。
设置第二导电层，使得其延伸部面向与之相邻的电池的上述第一导电层的延伸部。延伸部的宽度在通常为1μm～5mm，优选为10μm～2mm，进一步优选为100μm～1mm范围内。
接下来，将描述光电转换层，其通过如下方式制备：在第一导电层上设置含半导体层，然后使敏化染料吸附到含半导体层上。
优选使用氧化物半导体粒子作为含半导体层的成分。氧化物半导体的具体例子包括二氧化钛、氧化锌、氧化锡、氧化铟及二氧化钛与另一种氧化物的复合氧化物(例如，二氧化钛和金属的复合氧化物)。与二氧化钛形成复合物的金属的优选例子包括Zr、Mg、Ca、Nb、V、Zn、Sn、W、Mo、Fe、Ge和In。这些氧化物半导体粒子的平均粒度范围在通常为1～500nm，优选为1～100nm范围内。这些氧化物半导体粒子可以是大粒度粒子与小粒度粒子的混合物，或者可以用在多层结构中。
含半导体层设置在第一导电层的光电转换层设置部上。在第一导电层上设置含半导体层的方法包括如下方法：通过喷射等方式直接在导电层上形成氧化物半导体粒子的薄膜的方法；以电学方式将氧化物半导体粒子形成为薄膜的方法；在薄膜上电沉积氧化物半导体粒子的方法；及在导电层上涂布氧化物半导体粒子浆料或膏、继之以干燥、固化或焙烧的方法，所述膏含有通过水解氧化物半导体粒子的前体如半导体醇盐得到的粒子。这种含氧化物半导体的层将成为其中一个电极的一部分，从电极性质的角度来说，使用浆料的制备方法是优选的。在这种方法中，通过如下操作制备浆料：按常规方法在分散介质中分散氧化物半导体粒子的次级聚集体，使得粒子的平均粒度在1～200nm范围内。
对用于分散浆料的分散介质没有特别限制，只要它能够分散氧化物半导体粒子。可以使用的分散介质的例子包括水、醇如乙醇和萜品醇、酮如丙酮和乙酰丙酮及烃如己烷。这些可以组合使用。特别地，就减少浆料粘度变化而言，使用水是优选的。此外，为了稳定氧化物半导体粒子的分散状态，在浆料中可以组合使用分散稳定剂。可以使用的分散稳定剂的例子包括酸如乙酸、盐酸、硝酸和丙烯酸，及有机溶剂如乙酰丙酮、聚乙二醇和聚乙烯醇。
可以焙烧其上涂布浆料的基底。焙烧温度通常为100℃以上，优选为200℃以上，并且上限大约是基底的熔点(软化温度)，也就是说通常为900℃以下，优选为600℃以下。对焙烧时间没有特别限制，但约4小时以下是优选的。第一导电层上的氧化物半导体粒子薄膜的厚度范围通常为1～200μm，优选为3～50μm，最优选为5～30μm。
可以对氧化物半导体粒子的薄膜进行二次处理。例如，通过把其上设置氧化物半导体粒子的薄膜的整个基底直接浸到与氧化物半导体的金属相同的金属的醇盐、金属醇盐、氯化物、硝酸盐、硫化物、乙酸盐等的溶液当中，继之以干燥或再焙烧，由此也可以提高氧化物半导体粒子的薄膜的性能。金属醇盐包括乙醇钛、异丙醇钛和叔丁醇钛，金属的醇盐包括正二丁基二乙酰锡。这些以其醇溶液的形式使用。氯化物的例子包括四氯化钛、四氯化锡和氯化锌，乙酸盐的例子包括乙酸镁、乙酸钙和乙酸锌。这些以其水溶液的形式使用。
按此方式得到的氧化物半导体薄膜由氧化物半导体的粒子构成。
使用于敏化的染料(以下简称为“敏化染料”)吸附(也称为“负载”)到按此方式制备的含半导体层上，从而得到具有吸收光能并将其转换成电能的功能的光电转换层。使用金属络合物染料、非金属有机染料等作为敏化染料，但对敏化染料没有特别限制，只要它是被连同氧化物半导体粒子吸收的光敏化的物质。敏化染料可以单独使用，或者以其两种以上的组合使用。当组合使用敏化染料时，两种染料可以都是有机敏化染料，或者有机敏化染料可以与金属络合物染料混合。特别地，通过混合具有不同吸收波长的敏化染料，可以使用宽吸收波长，由此得到具有高转换效率的光电转换层。可以使用的金属络合物染料的例子包括钌络合物、酞菁和卟啉。有机染料的例子包括不含金属的酞菁和卟啉，次甲基染料如花青、部花青、氧杂花青(Oxonol))，三苯甲烷染料，丙烯酸染料，呫吨染料，偶氮染料，蒽醌染料，及二萘嵌苯染料。优选的例子包括如上所述的钌络合物和次甲基染料如部花青和丙烯酸染料。下面给出可以用于本发明的太阳能电池模块的染料的例子。
次甲基染料的例子包括在WO 2002-011213、WO 2004-082061、PCT/JP  2007/053885、JP  2002-334729A、JP  2003-007358A、JP2003-017146A、JP 2003-059547A、JP 2003-086257A、JP 2003-115333A、JP 2003-132965A、JP 2003-142172A、JP 2003-151649A、JP2003-157915A、JP 2003-282165A、JP 2004-014175A、JP 2004-022222A、JP 2004-022387A、JP 2004-227825A、JP 2005-005026A、JP2005-019130A、JP 2005-135656A、JP 2006-079898A、JP 2006-134649A、JP 11-086916A、JP 11-163378A、JP 11-167937A、JP 11-214730A、JP11-214731A、JP 2000-106224A、JP 2000-223167A、JP 2000-228233A、JP 2000-251958A、JP 2000-277180A、JP 2000-285978A、JP2000-294303A、JP 2000-294305A、JP 2001-006761A、JP 2001-024253A、JP 2001-043906A、JP 2001-052766A、JP 2001-067931A、JP2001-076773A、JP 2001-076775A、JP 2001-229984A、JP 2002-042907A、JP 2002-042908A、JP 2002-050779A、JP 2002-100420A、JP2002-164089A、JP 2002-231325A、JP 2002-343455A、JP 2002-352871A、JP 2003-007359A、JP 2003-007360A、JP 2003-017145A、JP2003-059547A、JP 2003-078152A、JP 2003-115333A、JP 2003-132965A、JP 2003-142172A、JP 2003-147329A、JP 2003-151649A、JP2003-157915A、JP 2003-197281A、JP 2003-203684A、JP 2003-234133A、JP 2003-249274A、JP 2003-327948A、JP 2003-346925A、JP2004-139755A、JP 2003-249275A、JP 2003-264010A、JP 2003-282165A、JP 2004-143355A、JP 2004-152854A、JP 2004-171969A、JP2004-200068A、JP 2004-207224A、JP 2004-220974A、JP 2004-234953A、JP 2004-235052A、JP 2004-247158A、JP 2004-253333A、JP2004-269695A、JP 2004-292742A、JP 2004-292743A、JP 2004-292744A、JP 2004-296170A、JP 2004-319202A、JP 2004-319309A、JP2005-005026A、JP 2005-011800A、JP 2005-019124A、JP 2005-019249A、JP 2005-019250A、JP 2005-019251A、JP 2005-0192520A、JP2005-019253A、JP 2005-019756A、JP 2005-026030A、JP 2005-026114A、JP 2005-026115A、JP 2005-026116A、JP 2005-032475A、JP2005-056650A、JP 2005-056697A、JP 2005-078887A、JP 2005-078888A、JP 2005-078995A、JP 2005-085643A、JP 2005-123013A、JP2005-123033A、JP 2005-126586A、JP 2005-129329A、JP 2005-129429A、JP 2005-129430A、JP 2005-132914A、JP 2005-135656A、JP2005-209359A、JP 2005-209682A、JP 2005-264025A、JP 2001-052766A等中所述的染料。
此外，金属络合物染料的例子包括在JP 2000-026487A、JP2000-268889A、JP 2000-268890A、JP 2001-006760A、JP 2001-039995A、JP 2001-059062A、JP 2001-060467A、JP 2001-060468A、JP2001-203005A、JP 2001-226607A、JP 2001-229983A、JP 2001-236999A、JP 2001-237000A、JP 2001-247546A、JP 2001-247546A、JP2001-253894A、JP 2001-291534A、JP 2002-025636A、JP 2002-093473A、JP 2002-093474A、JP 2002-100417A、JP 2002-105346A、JP2002-176188A、JP 2002-193935A、JP 2002-241634A、JP 2003-003083A、JP 2003-051343A、JP 2003-051344A、JP 2003-212851A、JP2003-261536A、JP 2003-272721A、JP 2003-288953A、JP 2001-253894A、JP 2004-176072A、JP 2000-268890A、JP 2005-120042A、JP2005-222941A、JP 2005-222942A、JP 2005-255992A、JP 2001-039995A、JP 2001-247546A、JP 2664194B、JP 3731752B、JP 3783872B、JP3849005B、JP 8-15097B、US 5350644等中所述的络合物染料。
此外，除了上述次甲基染料和金属络合物染料以外的染料的例子包括在JP 9-199744A、JP 10-051049A、JP 10-093118A、JP 10-093121A、JP 10-189065A、JP 10-334954A、JP 10-340742A、JP 11-049773A、JP11-097725A、JP 11-204821A、JP 10-093118A、JP 2000-082506A、JP2000-100482A、JP 2000-100483A、JP 2000-195570A、JP 2000-243463A、JP 2000-251956A、JP 2000-251957A、JP 2000-285976A、JP2001-093589A、JP 2001-203006A、JP 2002-042909A、JP 2002-047290A、JP 2002-063949A、JP 2002-100419A、JP 2002-184476A、JP2002-270865A、JP 2002-334729A、JP 1999-049773A、JP 2003-007358A、JP 2003-017146A、JP 2003-031273A、JP 2003-086257A、JP2003-123863A、JP 2003-152208A、JP 2003-346926A、JP 1998-340742A、JP 2002-0639497A、JP 2004-143463A、JP 2004-363096A、JP2002-047290A、JP 2005-085659A、JP 2004-143463A等中所述的染料。
作为负载染料的方法，可以提到如下的方法：把其上设置上述含半导体层的第一基底浸到通过在如下所述的溶剂中溶解敏化染料而得到的溶液或通过分散低溶解度染料而得到的分散体中。浸渍温度在常温附近至所用溶剂的沸点范围内，浸渍时间通常在1～48小时范围内。
可以用于溶解敏化染料的溶剂的例子包括甲醇、乙醇、乙腈、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丙酮、水和叔丁醇。敏化染料在上述溶剂中任一种的浓度通常在1×1-6～1M，优选为1×1-5～1×10-1M范围内。
当以混合物的形式使用这些敏化染料时，对这些敏化染料的比例没有特别限制，根据各种敏化染料选择最佳的条件。然而，通常优选的是，在混合物中，任何一种敏化染料与另一种敏化染料的摩尔比为50∶50～约10∶90。当使用溶解或分散了两种以上敏化染料的溶液在含半导体层上负载敏化染料时，敏化染料在溶液中的总浓度可以与上述敏化染料浓度相同。在以混合物形式使用敏化染料的情况下，作为溶剂，可以使用如上所述的溶剂，并且用于要使用的各种敏化染料的溶剂可以是相同的或不同的。当以混合物形式使用两种以上溶剂时，对溶剂比例没有特别限制，并且可以考虑敏化染料的溶解度、光电传输特性、太阳能电池耐久性等因素对溶剂比例进行任意设定。此外，其中依次使用两种以上溶剂的多阶段负载的情况下，可以任意地选择和设定溶剂的类型和比例。当在含半导体层上负载敏化染料时，为了防止敏化染料的缔合，在笼形化合物存在下负载敏化染料是有效的。在此，笼形化合物的例子包括类固醇化合物如胆酸、脱氧胆酸、鹅脱氧胆酸、胆酸甲酯、胆酸钠和乌索脱氧胆酸，冠醚，环糊精，萼丙二烯(calyxallene)，及聚环氧乙烷。优选的例子包括胆酸类如胆酸、脱氧胆酸、鹅脱氧胆酸、胆酸甲酯、胆酸钠和乌索脱氧胆酸及聚环氧乙烷。作为这些笼形化合物的使用形式，可以将它们加入到敏化染料溶液中，或者预先将它们溶解在溶剂中，接下来在其中溶解敏化染料。应当注意，可以组合使用两种以上的上述笼形化合物，并且可以任意选择比例。
此外，在负载敏化染料之后，可以用胺化合物如4-叔丁基吡啶处理含半导体层的表面。处理方法包括在胺化合物的乙醇溶液中浸渍基底的方法，所述基底上设置了负载敏化染料的含半导体层。浸渍温度通常为25℃，浸渍时间在通常为1～72小时，优选为2～48小时范围内。
在本发明中，按此方式设置了经敏化染料敏化的含半导体层(光电转换层)的第一基底具有作为半导体电极的电极之一的功能。
接下来，将描述形成的与光电转换层接触并具有还原染料的氧化剂作用的电荷传输层。电荷传输层包含氧化还原电解质、空穴传输材料或p型半导体等，其形式包括液体、固化体(凝胶和凝胶状)和固体。可以使用的液体电荷传输层包括氧化还原电解质、熔融盐、空穴传输材料、p型半导体等分别溶于溶剂中的电荷传输层，及常温熔融盐。可以使用的固化体(凝胶和凝胶状)电荷传输层包括上面液体形式的电荷传输层包含于聚合物基体中的电荷传输层、低分子量胶凝剂等。可以使用的固体电荷传输层包括氧化还原电解质、熔融盐、空穴传输材料和p型半导体。
氧化还原电解质的例子包括包含以卤素离子为反离子的卤素化合物和卤素分子的卤素氧化还原电解质，包含金属络合物如亚铁氰化物-铁氰化物、二茂铁-二茂铁离子、钴络合物和JP 2006-302849A中所述的蓝铜络合物的金属氧化还原电解质，及有机氧化还原电解质如烷基硫醇-烷基二硫化物、紫罗碱染料和氢醌-醌。卤素氧化还原电解质是优选的。包含卤素化合物-卤素分子的卤素氧化还原电解质中的卤素分子的例子包括碘分子和溴分子，碘分子是优选的。此外，以卤素离子为反离子的卤素化合物的例子包括金属卤化物如LiBr、NaBr、KBr、LiI、NaI、KI、CsI、CaI2、MgI2和CuI及卤素的有机季铵盐如碘化四烷基铵、碘化咪唑鎓和碘化吡啶鎓。以碘离子为反离子的盐是优选的。除了上述碘离子外，还优选使用以诸如双(三氟甲磺酰)亚胺离子和二氰酰亚胺离子的酰亚胺离子为反离子的电解质。氧化还原电解质在电荷传输层总量中的浓度在通常为约0.01～99质量％，优选为约0.1～90质量％范围内。
空穴传输材料的例子包括胺衍生物，导电聚合物如聚乙炔、聚苯胺、聚噻吩、聚苯乙炔和聚芴乙炔，及用于圆盘状液晶相的化合物如三亚苯基化合物。此外，p型半导体的例子包括CuI和CuSCN。
当电荷传输层包含含有氧化还原电解质、空穴传输材料或p型半导体的液体等时，使用电化学惰性的溶剂作为其溶剂。溶剂的例子包括乙腈、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、3-甲氧基丙腈、甲氧基乙腈、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、γ-丁内酯、二甲氧基乙烷、二乙醚、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、1，2-二甲氧基乙烷、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、1，3-二氧戊环、甲酸甲酯、2-甲基四氢呋喃、3-甲基-噁唑烷-2-酮、环丁砜、四氢呋喃和水。它们当中，乙腈、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、3-甲氧基丙腈、甲氧基乙腈、乙二醇、3-甲基-噁唑烷-2-酮和γ-丁内酯是特别优选的。这些可以单独使用，或者以两种以上的组合使用。当它们组合使用时，比例可以任意选择。
接下来，描述设置在相邻电池的第一导电层的延伸部和/或第二导电层的延伸部上的第三导电层(以下简称为“第三导电层”)。
第三导电层是具有预定厚度的金属层或含金属的层带。作为构成第三导电层的金属材料，低电阻的金属是优选的。由于降低集电效果和接触电阻的原因，第三导电层的电阻优选比第一导电层和第二导电层低。合适地选择所使用的金属，使得可以满足这些条件。可以使用的金属的具体例子包括Ag、Cu、Ti、Ni、Au、Pt和W。通过例如在第一导电层和/或第二导电层的延伸部上涂布含有这些金属粒子的膏，接下来进行诸如干燥的处理，由此可以制备第三导电层。还可以使用诸如石墨和导电有机材料的非金属材料作为第三导电层。
可以在每次使用膏时制备上述膏，或者可以原样使用商品作为膏。作为涂布方法，可以采用诸如丝网印刷和通过分配器涂布的方法。一般通过使粒度为10～100μm的金属粒子与诸如热塑性树脂的介质混合，接下来进行搅拌，由此制备膏。可以使用的商品的具体例子包括Dotite(商品名，藤仓化成工业株式会社(Fujikura Kasei Co.，Ltd.)制造)、Everyohm和Varniphite(商品名，日本黑铅株式会社(Nippon GraphiteIndustries，Ltd.)制造)及Lion Paste(商品名，Lion公司制造)。也可以以两种以上的组合使用这些膏，当两种以上混合时，可以任意选择比例。
为了在第三导电层与分隔壁中的导电粒子(下述)之间提供更可靠的接触，第三导电层优选为富有弹性并且比分隔壁中的导电粒子(下述)软的层。
其次，分隔壁具有预定的厚度，并且是为了分隔作为导电结构的太阳能电池模块的各光电转换层和电荷传输层的目的而设置。分隔壁也是为对彼此相对的基底进行粘附和任选电连接而设置。密封材料通常用于设置分隔壁。密封材料包含用于粘附的材料和用于对分隔壁赋予导电性的任选导电粒子(以下简称为“导电粒子”)。对构成密封材料的粘附用材料没有特别限制，只要它是可以分散导电粒子，并且在将彼此相对的基底粘贴在一起后能够实现上述目的的材料。可以使用的粘附用材料的具体例子包括通过使用环氧树脂、环氧(甲基)丙烯酸酯树脂、硅树脂、聚异丁烯树脂、交联剂、聚合引发剂等作为主成分而制备的密封材料。它们当中，环氧树脂、环氧(甲基)丙烯酸酯树脂和聚异丁烯树脂是优选的。市售密封材料的例子包括31X-101(商品名，三键株式会社(ThreeBond Co.，Ltd.)制造)和KAYATORON ML-3600P5E(商品名，日本化药株式会社(Nippon Kayaku Co.，Ltd.)制造)。
作为导电粒子，通常使用在没有导电性的非金属材料(芯材)的表面上形成导电金属薄膜层(导电层)的导电粒子。可以使用的芯材的具体例子包括：有机材料如天然树脂，热塑性树脂如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、离聚物和聚酯，酚醛树脂，环氧树脂，尿素树脂，苯胍胺树脂，三聚氰胺树脂，二甲苯树脂，硅树脂，和邻苯二甲酸二烯丙酯树脂；及无机材料如玻璃、陶瓷、二氧化硅、金属氧化物、金属硅酸盐、金属碳化物、金属氮化物、金属碳酸盐、金属硫酸盐、金属磷酸盐、金属硫化物和金属卤化物。
这些当中，优选使用树脂材料作为导电粒子的芯材，以便增大第一基底上的延伸部(第一导电层或设置在第一导电层上的第三导电层)和第二基底上的延伸部(第二导电层或设置在第二导电层上的第三导电层)与导电粒子接触的面积。当使用树脂材料作为芯材时，接触面积增大，因为当把第一基底和第二基底粘贴在一起时，由于基底承受的压力(下述)，从相对于基底的水平方向观察，整个导电粒子的截面由圆形变形成椭圆形。此外，从椭圆形变成圆形产生的回复力提高了第一导电层和/或第二导电层与第三导电层的电接触的可靠性。
用于镀覆作为芯材的粒子表面的导电金属优选为电阻小的金属，具体地，使用Ni和Au。通过已知的方法如化学镀形成膜。可以使导电粒子变形达到这样的程度，即截面的短轴相对于长轴通常为50～95％，优选为60～90％，最优选为70～80％。具有这种性能的导电粒子是市售的，可得到的导电粒子的例子包括Micro Pearl AU(商品名，积水化学株式会社(Sekisui Chemical Co.，Ltd.)制造)和Bright(商品名，日本化学工业株式会社(Nippon Chemical Industrial Co.，Ltd.)制造)。此外，导电粒子可以以两种以上的组合使用，当两种以上组合使用时，比例可以任意选择。
包含在密封材料中的导电粒子的含量在通常为1～50质量％，优选为2～40质量％，最优选为5～30质量％范围内。此外，导电粒子的粒度在1～100μm，优选为10～80μm，进一步优选为15～80μm，最优选为20～40μm范围内。此外，在许多情况下，这些粒子具有特定粒度分布，不必除去如上所述范围以外的粒子。
任选向密封材料中添加其它成分如增粘剂、阻燃剂、填料、着色剂、溶剂、触变性赋予剂、氧化稳定剂、光稳定剂、润滑剂和其它各种树脂。
通过使导电粒子与诸如商品密封材料的粘附用材料混合，接下来进行搅拌，由此制备用于制备分隔壁的密封材料。
向第一导电层和相邻电池的第二导电层中之一或两者的延伸部(在上面设置第三导电层的层的情况下，向第三导电层)及其周边涂布含有导电粒子的密封材料。然后，在加热或非加热状态下，层叠和压制两个基底，从而通过加热或通过UV照射对它们进行固化，以将第一基底与第二基底粘贴起来，导致形成分隔壁。此时，第一基底与第二基底之间的间隔主要由用于密封材料的导电粒子的粒度、这些粒子的芯材、压制压力等决定。作为用作分隔壁的密封材料的涂布方法，可以采用本身已知的方法如丝网印刷和通过分配器进行涂布。
应当注意，当易被电荷传输层中所用的物质腐蚀的金属用于第三导电层时，优选的是设置分隔壁，以便用它完全覆盖第三导电层。
如上所述，为了在第三导电层与导电粒子之间提供更可靠的接触，第三导电层优选比形成分隔壁的导电粒子软。当第三导电层比导电粒子软时，则当把这些基底粘贴在一起时，导电粒子可能会由于施加至第一基底和第二基底的压力而进入第三导电层。
当分隔壁中的导电粒子进入第三导电层时，第三导电层的厚度为导电粒子粒度的约5～50％。当第一导电层和第二导电层两者之上均设置第三导电层时，各个第三导电层可以彼此接触。
此外，当第三导电层比导电粒子软，且导电粒子比第一基底和第二基底软时，则当把这些基底粘贴在一起时，导电粒子进入第三导电层，但不会因施加至第一基底和第二基底的压力而进入第一基底和第二基底。因此，第一基底与第二基底之间的间隔只取决于导电粒子的粒度，并且可以在不受第三导电层膜厚度影响的情况下控制基底之间的间隔。具体地，考虑到导电粒子的回复力，当把基底粘贴在一起时，可以通过控制施加至基底的压力而使第一基底与第二基底之间的间隔保持不变。当把基底粘贴在一起时施加至基底的压力在通常为0.01～10MPa，优选为0.1～0.5MPa范围内。第一导电层与第二导电层之间的间距L0在通常为1～200μm，优选为5～200μm，更优选为10～80μm，最优选为20～40μm范围内。
通过用显微镜等观察向在第一基底和第二基底上或在第三导电层上展开的导电粒子施加压力后，粒子是否进入基底或导电层，由此可以容易地进行导电粒子的软度与第一基底和第二基底或第三导电层的软度的比较。或者，通过由通用硬度测试方法(Fischerscope H100(商品名)，Fischer仪器株式会社(Fischer Instruments K.K.)制造)的测量结果确定相应的硬度，可以比较第一基底和第二基底、第三导电层及导电粒子的芯材的软度。
应当注意，导电粒子没有与电荷传输层接触，且至少与第三导电层接触，但不必与第二导电层接触。此外，对第三导电层相对于导电粒子硬度的相对硬度没有特别限制。例如，当导电粒子比第三导电层硬时，前者可以处于埋在后者当中的状态。反之，当第三导电层比导电粒子硬时，第三导电层可以处于与导电粒子接触的状态。
一般通过以下步骤，使用如上所述的材料制造本发明的染料敏化太阳能电池模块：
(1)分别在第一基底和第二基底上设置第一导电层和第二导电层；
(2)在第一导电层的光电转换层设置部上设置半导体粒子层；
(3)在第一导电层和第二导电层的两者或之一的延伸部上设置第三导电层；
(4)使半导体粒子层负载敏化染料，从而得到光电转换层；
(5)向第一基底和/或第二基底涂布密封材料(其中至少在需要于第一基底与第二基底之间进行电连接的延伸部的导电层上使用含有导电粒子的密封材料)；
(6)粘附两个基底；及
(7)由入口注入电解质溶液，然后密封入口。
本发明的染料敏化太阳能电池模块可以适当地应用于与上述步骤不同的制造方法(例如，WO 2007-046499A中所述的方法)。
通过在模块端部连接导线至第一导电层(-电极)，在模块端部连接导线至第二导电层(+电极)，并将这些导线与负载连接，由此可以将对于本发明的染料敏化太阳能电池模块用作染料敏化太阳能电池。
本发明的方法包含向相对的导电层新设置导电层，连接两个导电层，使得含有导电粒子的分隔壁使它们电连接，该方法优选用于连接像在本发明一样的染料敏化太阳能电池模块当中的太阳能电池元件(电池)。应当注意，在本发明的模块中布置元件的方法也可以通过如下操作应用于JP 3683899、US 2003-0140959A和JP 2005-528750A中所述的串联和并联型染料敏化模块，即用绝缘粒子替换连接部中的导电粒子，从而提供使正负电极(本发明中的第二导电层和第一导电层)以特定间隔彼此面对的间隔件的作用。
通过串联连接模块中的多个太阳能电池的第一基底和第二基底，得到本发明的太阳能电池模块。因此，根据模块的设计，可能需要电连接第一基底与第二基底的分隔壁和未电连接这些基底的分隔壁两者。
为了由分隔壁电连接第一基底与第二基底，必须在设置于两个基底上的导电层之间设置由含有导电粒子的密封材料构成的分隔壁。然而，相反，即使在两个基底上设置导电层的部分以外的位置上设置由含有导电粒子的密封材料构成的分隔壁，第一基底与第二基底也未电连接。
这就是说，通过分别使用由含有导电粒子的密封材料构成的分隔壁及由不含导电材料的密封材料构成的分隔壁，有可能制造出电连接第一基底与第二基底的分隔壁及未电连接这些基底的分隔壁。然而，即使在仅使用含有导电粒子的密封材料时，通过分别使用基底上形成导电层的部分和不形成导电层的部分，也可以制造出电连接第一基底与第二基底的分隔壁和未电连接这些基底的分隔壁。
此外，本发明的布置方法不仅可以用于染料敏化太阳能电池模块，而且可以用于有机太阳能电池(薄膜层压的)模块，例如JP 2006-332380A中所述。
实施例
下面将参考附图，借助于实施例进一步对本发明进行详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
如图1所示，通过CVD法，在作为第一基底的厚度为1.1mm的玻璃板上形成三排作为导电物质的FTO薄膜，由此形成第一导电层。随后，把TiO2粒子(粒度20nm)与萜品醇的膏(萜品醇∶TiO2粒子的质量比为70∶30)涂布到第一导电层上，并在450℃下焙烧30分钟，从而形成含半导体层(膜厚度15μm，短轴幅5mm)(图2)。通过丝网印刷，向含半导体层涂布银膏Varniphite M-18(日本黑铅工业株式会社制造的银膏的商品名)，并在120℃下干燥30分钟，从而形成第三导电层(膜厚度8～15μm，有些凹凸)(图3)。
接下来，在室温(25℃)下把如上所述得到的设有含半导体层的第一基底在溶液中浸渍36小时，使染料被负载，用乙腈洗涤并干燥，从而得到第一基底，其中光电转换层设置在第一导电层上(图4)，所述溶液是通过使由下式表示的敏化染料溶解在乙腈与叔丁醇的1∶1混合溶剂中而得到的，使得染料的浓度为3.2×10-4M。应当注意，此时第一导电层的延伸部的短轴幅为1mm，上述L6/L5值是5。
[式1]
Figure GPA00001122937200241
通过CVD法，在作为第二基底的厚度为1.1mm的玻璃板上形成FTO薄膜(膜厚度1000nm)。通过将Pt溅射成
Figure GPA00001122937200242
厚度，在FTO薄膜上形成第二导电层(图5)。随后，通过丝网印刷，把上述银膏涂布到第二导电层上，并在120℃下干燥30分钟，从而形成第三导电层(膜厚度8～15μm)(图6)。
按5质量％的量，将KAYATORON ML-3600P5E(环氧树脂密封材料的商品名，日本化药株式会社制造)与Varniphite-18(日本黑铅工业株式会社制造的银膏的商品名，平均粒度30μm)混合，并搅拌所得混合物，从而制备用于分隔壁的含有导电粒子的密封材料。
通过丝网印刷，把含有导电粒子的密封材料涂布到第二导电层和第二基底上的第三导电层上。然后，以2.5kgf/cm2的压力将所得到的第二基底粘贴至第一基底，并在120℃下固化60分钟，由此形成分隔壁(1mm宽度)。此外，由不含导电粒子的密封材料粘附两个基底的周边(除了用于注入电荷传输层的入口外)(图7)。粘贴之后的第一导电层、第二导电层、第三导电层、导电粒子和分隔壁的图像示于图8。应当注意，图8是显示第一导电层、第二导电层、分隔壁、导电粒子和第三导电层之间关系的局部放大图。应当注意，粘贴之后第一导电层与第二导电层之间的间隔为约25μm。
由入口(未示出)将含有电解质的溶液(电荷传输层)注入到由第一基底、第二基底和分隔壁形成的空腔当中并充满空腔(图9)。作为电荷传输层，使用的是通过在3-甲氧基丙腈中溶解碘、碘化锂、碘化1，2-二甲基-3-正丙基咪唑鎓和叔丁基吡啶而制成的溶液，使得浓度分别为0.1M、0.1M、0.6M和1M。随后，密封入口，从而得到本发明的染料敏化太阳能电池模块(模块A)。将按此方式得到的具有三个串联电池的染料敏化太阳能电池模块设置导线，从而制造染料敏化太阳能电池(图10)。
比较例1
除了在导电层上不设置第三导电层外，按与实施例1中相同的方法制造用于比较的染料敏化太阳能电池模块(模块B)。
实施例2
除了串联布置六排电池外，按与实施例1中相同的方式制造本发明的染料敏化太阳能电池模块(模块C)(图12)。
实施例3
除了仅在第一基底上设置第三导电层外，按与实施例2中相同的方式制造本发明的染料敏化太阳能电池模块(模块D)(图13)。
实施例4
除了仅在第二基底上设置第三导电层外，按与实施例2中相同的方式制造本发明的染料敏化太阳能电池模块(模块E)。
比较例2
除了在相对的导电层上均不设置第三导电层外，按与实施例2中相同的方式制造用于比较的染料敏化太阳能电池模块(模块F)。
评价试验
在下示的条件下，对在实施例1～4及比较例1和2中得到的染料敏化太阳能电池模块A～F作为太阳能电池的性能进行试验。测量结果示于表1。
-测量条件
按以下条件测量短路电流、开路电压和转换效率：
光源：500W氙气灯，100mW/cm2，通过AM(空气质量)：1.5过滤器，
测量仪器：太阳能模拟器WXS-155S-10(AM1.5G)(Wacom电气株式会社(Wacom Electric Co.，Ltd.)制造)。
[表1]
表1染料敏化太阳能电池模块的性能评价
  模块   电池数   短路电流(mA/cm2)   开路电压(V)   转换效率(％)   填充因子
  实施例1   A   3   4.80   1.79   4.95   0.58
  比较例1   B   3   4.08   1.68   3.66   0.56
  实施例2   C   6   1.94   3.90   4.84   0.60
  实施例3   D   6   1.92   3.88   4.58   0.61
  模块   电池数   短路电流(mA/cm2)   开路电压(V)   转换效率(％)   填充因子
  实施例4   E   6   1.87   3.88   4.59   0.62
  比较例2   F   6   1.86   3.83   4.21   0.58
表1中的实施例1与比较例1的比较表明，与比较例1相比，实施例1中的短路电流、开路电压、转换效率和填充因子最大分别高出18％、6％、35％和3％。由此，发现设有第三导电层的本发明染料敏化太阳能电池模块作为太阳能电池的性能优异。此外，表1中实施例2～4与比较例2的比较表明，与在第一导电层和第二导电层的延伸部上不设置第三导电层的比较例2相比，就短路电流、开路电压、转换效率和填充因子的改善而言，在第一导电层和第二导电层中的两者或之一的延伸部上设置第三导电层的本发明实施例2～4中作为太阳能电池的性能得到提高。特别地，观察到代表太阳能电池内的电池电阻的填充因子提高约3％～7％，并且观察到转换效率提高约9％～15％。
工业实用性
本发明的太阳能电池模块有效地用于太阳能电池。

Claims (9)

1.一种染料敏化太阳能电池模块，其中多个染料敏化太阳能电池平面布置，每个染料敏化太阳能电池包含：第一基底，所述第一基底设置有由光电转换层设置部和延伸部构成的第一导电层；设置在所述第一导电层的光电转换层设置部上的光电转换层；作为对电极的第二基底，所述第二基底设置有由电荷传输层接触部和延伸部构成的第二导电层；设置在所述第一导电层和/或所述第二导电层的延伸部上的第三导电层；将相邻的染料敏化太阳能电池分隔的分隔壁；及电荷传输层，
其中所述分隔壁的一部分或全部为含有导电粒子的分隔壁，每个导电粒子在表面上具有导电层，并且所述导电粒子的导电层经由设置在第一导电层的延伸部和/或第二导电层的延伸部上的第三导电层，与染料敏化太阳能电池的第一导电层的延伸部和相邻染料敏化太阳能电池的第二导电层的延伸部串联电连接。
2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池模块，其中所述第三导电层仅设置在第一导电层的延伸部上。
3.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池模块，其中所述第三导电层仅设置在第二导电层的延伸部上。
4.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池模块，其中所述第三导电层设置在第一导电层和第二导电层两者的延伸部上。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的染料敏化太阳能电池模块，其中所述第三导电层是电阻比第一导电层和第二导电层小的金属层或含金属的层。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的染料敏化太阳能电池模块，其中所述分隔壁中的导电粒子各自为球状的树脂粒子，在把第一基底和第二基底粘贴在一起时施加至这些基底的压力可使所述球状的树脂粒子变形，并且所述球状的树脂粒子表面上镀覆有导电金属。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的染料敏化太阳能电池模块，其中所述第三导电层是比分隔壁中的导电粒子软的金属层或含金属的层。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的染料敏化太阳能电池模块，其中用于设置分隔壁的材料(密封材料)是分散有导电粒子的粘合树脂。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的染料敏化太阳能电池模块，其中所述第一导电层与所述第二导电层之间的间距L0为5～200μm。
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