JP2010218935A - Solar cell module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、色素増感型太陽電池を複数接続して構成された太陽電池モジュールに関するものである。 The present invention relates to a solar cell module configured by connecting a plurality of dye-sensitized solar cells.
近年、色素増感型太陽電池について種々の発明が開示されており、これらを複数接続させた太陽電池モジュールについても種々の構成が提案されている。 In recent years, various inventions have been disclosed for dye-sensitized solar cells, and various configurations have been proposed for solar cell modules in which a plurality of these are connected.
例えば特許文献1には、色素増感太陽電池の触媒層または対極導電層の端部と、隣接する色素増感太陽電池の導電層とが、接続層を介して電気的に接続されている色素増感太陽電池モジュールが記載されている。
For example,
特許文献1には、市販の導電性ペーストを注入、乾燥させて、隣接する色素増感太陽電池と接続するための接続層を形成する実施例が記載されているが、乾燥後の導電性ペーストの機械的強度が低い場合は、太陽電池モジュールに外力などがかかったときに接続層が破壊されて、導通不良が生じる問題が懸念される。
そこで本発明は、接続させた色素増感型太陽電池の導通部分が容易に破損しない太陽電池モジュールを提供するものである。 Therefore, the present invention provides a solar cell module in which the conducting portion of the connected dye-sensitized solar cell is not easily damaged.
上記目的を達成するため、本発明は以下のような構成としている。
すなわち本発明に係る太陽電池モジュールは、透明電極が形成された透明基板と、対極電極が形成された対極基板と、透明電極上に形成され多孔質の半導体材料に増感色素を担持させて形成された半導体粒子層と、前記半導体粒子層と対極電極との間に液状又は擬液状の電解質からなる電解質層と、前記電解質層を封止して前記透明基板と対極基板とを固着させる封止材が設けられた色素増感型太陽電池を複数接続させた太陽電池モジュールであって、
前記透明基板の端縁の少なくとも一部が対極基板の端縁より面方向へ突出した透明基板突出部が形成された第一の色素増感型太陽電池を備えており、
前記対極基板の端縁の少なくとも一部が透明基板の端縁より面方向へ突出した対極基板突出部が形成された第二の色素増感型太陽電池を備えており、
前記第一の色素増感型太陽電池の透明基板突出部と、第二の色素増感型太陽電池の対極基板突出部とを重合させ、
締結部材で締結させて前記第一の色素増感型太陽電池と第二の色素増感型太陽電池とを電気的に接続させていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
That is, the solar cell module according to the present invention is formed by supporting a sensitizing dye on a transparent substrate on which a transparent electrode is formed, a counter electrode substrate on which a counter electrode is formed, and a porous semiconductor material formed on the transparent electrode. A sealed semiconductor particle layer, an electrolyte layer made of a liquid or quasi-liquid electrolyte between the semiconductor particle layer and the counter electrode, and a seal that seals the electrolyte layer and fixes the transparent substrate and the counter electrode substrate A solar cell module in which a plurality of dye-sensitized solar cells provided with a material are connected,
Comprising a first dye-sensitized solar cell in which a transparent substrate protrusion is formed in which at least a part of the edge of the transparent substrate protrudes in the surface direction from the edge of the counter electrode substrate;
A second dye-sensitized solar cell on which a counter electrode substrate protrusion is formed in which at least a part of the edge of the counter electrode substrate protrudes in the surface direction from the edge of the transparent substrate;
Polymerizing the transparent substrate protrusion of the first dye-sensitized solar cell and the counter electrode protrusion of the second dye-sensitized solar cell;
The first dye-sensitized solar cell and the second dye-sensitized solar cell are electrically connected by fastening with a fastening member.
本発明に係る太陽電池モジュールによれば、
第一の色素増感型太陽電池の透明基板突出部と、第二の色素増感型太陽電池の対極基板突出部とを重合させ、締結部材で締結して電気的に接続するので、透明基板突出部の透明電極と隣接する対極電極突出部の対極電極とが他の導電性部材を介さずに直接接触して密着し、電気的な抵抗が低減されて、太陽電池モジュールの効率を向上させる。
また、透明基板突出部と隣接する対極電極突出部とを締結部材で締結させるので、透明電極と対極電極との接続部分が強固なものとなり、導通部分の破断などによる導通不良の発生が抑制される。
また、締結部材の締結によって、前記第一の色素増感太陽電池と第二の色素増感太陽電池とを電気的に接続させるとともに、相互に固定させることができるので、太陽電池モジュールを簡素な構造に構成することができる。
According to the solar cell module of the present invention,
The transparent substrate protrusion of the first dye-sensitized solar cell and the counter electrode protrusion of the second dye-sensitized solar cell are polymerized and fastened with a fastening member to be electrically connected. The transparent electrode of the protruding portion and the counter electrode of the adjacent counter electrode protruding portion are in direct contact with each other without any other conductive member, and the electrical resistance is reduced, thereby improving the efficiency of the solar cell module. .
In addition, since the transparent electrode protrusion and the adjacent counter electrode protrusion are fastened by the fastening member, the connection part between the transparent electrode and the counter electrode becomes strong, and the occurrence of poor conduction due to breakage of the conductive part is suppressed. The
In addition, since the first dye-sensitized solar cell and the second dye-sensitized solar cell can be electrically connected and fixed to each other by fastening the fastening member, the solar cell module can be simplified. Can be structured into a structure.
また、透明基板突出部と対極基板突出部を、それぞれ面方向へ突出させて形成するので、これを形成するために透明基板と対極基板に厚み方向の切削などの複雑な加工を行う必要がなく、板状の基板をそのまま透明基板および対極基板に用いることができる。 In addition, since the transparent substrate protrusion and the counter electrode protrusion protrude from each other in the surface direction, there is no need to perform complicated processing such as cutting in the thickness direction on the transparent substrate and the counter electrode to form this. The plate-like substrate can be used as it is for a transparent substrate and a counter electrode substrate.
本発明に係る太陽電池モジュールによれば、接続させた色素増感型太陽電池の導通部分が容易に破損しない。 According to the solar cell module of the present invention, the conductive portion of the connected dye-sensitized solar cell is not easily damaged.
本発明の実施の形態を図面に基づき具体的に説明する。
まず最初に図2によって本発明に係る色素増感型太陽電池の要部を説明する。
図面において、1は透明基板であり、2は対極基板である。
本実施形態に於ける色素増感型太陽電池は、互いに対向するように配された透明基板1と対極基板2と、各基板の間に電解質を含む電解質層4とを備え、電解質層4は周りの隙間に封止材5を充填することによって封止されている。
Embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
First, the main part of the dye-sensitized solar cell according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the drawings, 1 is a transparent substrate and 2 is a counter electrode substrate.
The dye-sensitized solar cell according to the present embodiment includes a
透明基板1の表面には透明電極11が積層され、対極基板2の表面には対極電極21が積層され、これら2つの電極は対向する各基板のそれぞれ内側となるように配置されている。すなわち封止材5によって封止された電解質層4が透明基板1と対極基板2とに積層された透明電極11と対極電極21に接触することで、透明電極11を負の電極とし、対極電極21を正の電極とした太陽電池セルを構成している。また、このとき前記電解質層4内には電解質が充填されているとともに、透明電極11側に半導体粒子層3が形成されている。
A
透明基板1の形成に用いられる材料としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリメタクリレート、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂等を用いることができ、また電解質層4に対する耐久性の高いポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂といったポリエステル合成樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン樹脂といったポリオレフィン系合成樹脂等も好適に用いることができる。
本実施形態では、120×150×2.5mmの板体に形成した環状ポリオレフィン樹脂を透明基板1として用いている。
As a material used for forming the
In the present embodiment, a cyclic polyolefin resin formed on a 120 × 150 × 2.5 mm plate is used as the
透明電極11の形成については、透明性に優れると共に高い導電性を備えるスズドープ酸化インジウム(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、金、白金等やそれらを複数組み合わせたものを真空蒸着法、スパッタ蒸着法、イオンプレーティング法、CVD法、泳動電着法等の適宜の方法により透明基板1表面に形成したり、またはそれらの薄膜が形成されたフィルムを透明基板1に貼着したりする等して形成することができる。
本実施形態では、透明基板1上にITOをスパッタ蒸着させて透明電極11を形成している。
As for the formation of the
In the present embodiment, ITO is sputter-deposited on the
対極基板2の形成に用いられる材料としては、透明性が必要とされない場合には適宜の材料を用いて形成することができるが、透明性が必要とされる場合には前記の透明基板1と同様の材料を用いることができる。
本実施形態では、120×150×2.5mmの板体に形成した環状ポリオレフィン樹脂を対極基板2として用いている。
The material used to form the
In the present embodiment, a cyclic polyolefin resin formed on a 120 × 150 × 2.5 mm plate is used as the
対極電極21の形成については、白金、カーボン、導電性ポリマーや、スズドープ酸化インジウム(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)等の金属酸化物と前記物質との複合材料等を用いて、真空蒸着法、スパッタ蒸着法、イオンプレーティング法、CVD法、泳動電着法等の適宜の方法により対極基板2上に形成したり、またそれらの薄膜が形成されたフィルムを対極基板2に貼着したりする等して形成することができる。
本実施形態では、対極基板2上に白金をスパッタ蒸着させて、対極電極21を形成している。
The
In the present embodiment, platinum is sputter deposited on the
電解質層4の形成については、アセトニトリルとエチレンカーボネートの混合溶液や、メトキシプロピオニトリル等の溶媒に、ヨウ化リチウム、金属ヨウ素等の電解質を加えたもの等の液体電解質や、高分子ゲル電解液等の擬固体化電解質といった液体電解質系などを用いることができる。
本実施形態では、アセトニトリルとエチレンカーボネートの混合溶液を溶媒として、ヨウ化リチウムを加えた液体電解質を用いて電解質層4を形成している。
For the formation of the
In this embodiment, the
半導体粒子層3は、Fe2O3、Cu2O、In2O3、WO3、Fe2TiO3、PbO、V2O5、FeTiO3、Bi2O3、Nb2O3、SrTiO3、ZnO、BaTiO3、CaTiO3、KTaO3、SnO2、ZrO2などの半導体材料を用いて形成された薄膜に増感色素を担持させることで形成でき、半導体材料としてはこれらの内、コストや作業性等から酸化チタン(TiO2)、又は透明性の薄層の形成性に優れ且つ電析が可能である酸化亜鉛(ZnO)が好適であるが、それに限定されるものではなく適宜のものを用いることができる。半導体粒子層3に担持される色素は、特に限定されるものではないが、例えば、ルテニウムビピリジウム錯体、キサンテン系色素、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導錯体などが挙げられる。
本実施形態では、ZnOの薄膜にルテニウムビピリジウム錯体を担持させて半導体粒子層3を形成している。
The
In the present embodiment, the
封止材5の原料としては、電解質層4の漏洩を防止できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、メラニン系樹脂、フォスファーゼン系樹脂等が挙げられる。
本実施形態では、封止材5にエポキシ系樹脂を用いている。
The raw material of the sealing
In the present embodiment, an epoxy resin is used for the sealing
本実施形態の色素増感型太陽電池は、上記のように同じ大きさの長方形の板状に形成した透明基板1と対極基板2とを互いに対向させて固定させているが、このとき透明基板1と対極基板2のそれぞれの長辺を揃え、短辺がずれるように配置させている。具体的には、色素増感太陽電池の平面視において、一つの辺で透明基板1が対極基板2より面方向へ突出して透明基板突出部12を形成し、これに対向する辺で対極基板2が透明基板1より面方向へ突出して対極基板突出部22を形成し、これらの間の辺で、透明基板1と対極基板2の端部が揃っている。
In the dye-sensitized solar cell of the present embodiment, the
図1は本発明に係る太陽電池モジュールの実施の一形態を示す平面図と正面図であり、上記の色素増感型太陽電池を2個接続した状態を表している。2つの色素増感型太陽電池D1、D2の接続部分において、透明基板突出部12を接続させている方が第一の色素増感型太陽電池とし、対極基板突出部22を接続させている方を第二の色素増感型太陽電池とする。本実施形態では第一の色素増感型太陽電池がD1となり、第二の色素増感型太陽電池がD2となる。
FIG. 1 is a plan view and a front view showing an embodiment of a solar cell module according to the present invention, and shows a state in which two dye-sensitized solar cells are connected. One where the
最初に色素増感型太陽電池D1、D2の形状について説明する。
色素増感型太陽電池D1、D2は、それぞれ同じ形状に構成されている。
色素増感型太陽電池D1、D2に設けられた透明基板突出部12には、ネジ6の雄ねじ部が挿通可能な貫通孔13が2箇所形成されている。
また、色素増感型太陽電池D1、D2に設けられた対極基板突出部22には、前記の2個の貫通孔13と同じ間隔で貫通孔23が形成されており、この貫通孔23の内側面にはネジ6と螺結可能な雌ねじ部24が形成されている。
First, the shapes of the dye-sensitized solar cells D1 and D2 will be described.
The dye-sensitized solar cells D1 and D2 are configured in the same shape.
Two through-
Further, the counter
次に色素増感型太陽電池D1、D2の接続の構成について説明する。
色素増感型太陽電池D1、D2は、それぞれの透明基板1と対極基板2の面を同じ方向に向けている。
そして、色素増感型太陽電池D1の2個の貫通孔13と、色素増感型太陽電池D2の2個の貫通孔23の位置をそれぞれ合わせて透明基板突出部12と対極基板突出部22とを重合させ、ネジ6の雄ねじ部を前記の貫通孔13を挿通させ、前記の貫通孔23の雌ねじ部24に螺結させて固定している。
これにより、第一の色素増感型太陽電池D1の透明基板突出部12に設けられた透明電極11に、第二の色素増感型太陽電池D2の対極基板突出部22に設けられた対極電極21が当接されるとともに、強固に密着する。
Next, the connection configuration of the dye-sensitized solar cells D1 and D2 will be described.
In the dye-sensitized solar cells D1 and D2, the surfaces of the
Then, the positions of the two through
Thereby, the counter electrode provided in the counter
また、このとき色素増感型太陽電池D1、D2のそれぞれの透明基板1の間に隙間7aが設けられ、それぞれの対極基板2の間に隙間7bが設けられるように、貫通孔13および貫通孔23が形成されている。
隙間7a、7bを設けることで、色素増感型太陽電池D1、D2の正極同士、負極同士が短絡せず、直列に接続される。
At this time, the through
By providing the
本実施形態では、貫通孔13を雄ねじ部が挿通可能に形成し貫通孔23の内側面にネジ6と螺結可能な雌ねじ部24を形成しているが、貫通孔23を雄ねじ部が挿通可能に形成し貫通孔13の内側面にネジ6と螺結可能な雌ねじ部を形成してもよい。
また、貫通穴13と貫通穴23の双方ともにネジ6の雄ねじ部を挿通可能に形成し、ネジ6の雄ねじ部を双方の基板に挿通させて、その外側に配置したナットなどの雌ねじ部に螺結させるように構成してもよい。
In the present embodiment, the through-
Further, both the through
1 透明基板
11 透明電極
12 透明基板突出部
13 貫通孔
2 対極基板
21 対極電極
22 対極基板突出部
23 貫通孔
24 雌ねじ部
3 半導体粒子層
4 電解質層
5 封止材
6 ネジ
D 色素増感型太陽電池
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記透明基板の端縁の少なくとも一部が対極基板の端縁より面方向へ突出した透明基板突出部が形成された第一の色素増感型太陽電池を備えており、
前記対極基板の端縁の少なくとも一部が透明基板の端縁より面方向へ突出した対極基板突出部が形成された第二の色素増感型太陽電池を備えており、
前記第一の色素増感型太陽電池の透明基板突出部と、第二の色素増感型太陽電池の対極基板突出部とを重合させ、
締結部材で締結させて前記第一の色素増感型太陽電池と第二の色素増感型太陽電池とを電気的に接続させていることを特徴とする太陽電池モジュール。
A transparent substrate on which a transparent electrode is formed; a counter electrode substrate on which a counter electrode is formed; a semiconductor particle layer formed on a transparent semiconductor material by carrying a sensitizing dye on a porous semiconductor material; and the semiconductor particles A dye-sensitized solar comprising an electrolyte layer made of a liquid or quasi-liquid electrolyte between a layer and a counter electrode, and a sealing material that seals the electrolyte layer and fixes the transparent substrate to the counter electrode substrate A solar cell module in which a plurality of batteries are connected,
Comprising a first dye-sensitized solar cell in which a transparent substrate protrusion is formed in which at least a part of the edge of the transparent substrate protrudes in the surface direction from the edge of the counter electrode substrate;
A second dye-sensitized solar cell on which a counter electrode substrate protrusion is formed in which at least a part of the edge of the counter electrode substrate protrudes in the surface direction from the edge of the transparent substrate;
Polymerizing the transparent substrate protrusion of the first dye-sensitized solar cell and the counter electrode protrusion of the second dye-sensitized solar cell;
A solar cell module, wherein the first dye-sensitized solar cell and the second dye-sensitized solar cell are electrically connected by fastening with a fastening member.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009065638A JP2010218935A (en) | 2009-03-18 | 2009-03-18 | Solar cell module |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5201287B1 (en) * | 2012-08-31 | 2013-06-05 | 大日本印刷株式会社 | Dye-sensitized solar cell and method for producing dye-sensitized solar cell |
KR101470255B1 (en) * | 2013-12-19 | 2014-12-08 | 현대자동차주식회사 | A structure of solar cell panel |
-
2009
- 2009-03-18 JP JP2009065638A patent/JP2010218935A/en active Pending
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KR101470255B1 (en) * | 2013-12-19 | 2014-12-08 | 현대자동차주식회사 | A structure of solar cell panel |
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