JP2016171175A - Dye-sensitization solar cell and connection method of dye-sensitization solar cell - Google Patents

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JP2016171175A JP2015049322A JP2015049322A JP2016171175A JP 2016171175 A JP2016171175 A JP 2016171175A JP 2015049322 A JP2015049322 A JP 2015049322A JP 2015049322 A JP2015049322 A JP 2015049322A JP 2016171175 A JP2016171175 A JP 2016171175A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dye-sensitization solar cell in which power (or output) loss can be reduced, by reducing variations in the working current occurring at the maximum power point due to difference of dye or concentration, and to provide a connection method of the dye-sensitization solar cells.SOLUTION: In a connection method of dye-sensitization solar cells where more than one cells are connected in series, and two or more cells 1, 2 thereof have dyes different from each other, or the same dye of different shade, the ratio of each cell is obtained with reference to a cell of the lowest working current, out of the working currents of all cells. Such cells 1 that the ratio thus obtained is equal to or larger than a threshold are selected, and divided into division cells 1-1, 1-2 of a plurality of cells, before being connected in series.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、少なくとも2以上のセルが直列接続されるとともに、そのうちの2以上のセルは、互いに異なる色素、又は、同じ色素でかつ互いに異なる濃淡を有して構成された色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池セルの接続方法に関する。   The present invention relates to a dye-sensitized solar cell in which at least two or more cells are connected in series, and two or more of the cells are composed of different dyes or the same dye and different shades. And a method for connecting a dye-sensitized solar cell.

近年、デザイン性の観点から、色素増感型太陽電池の利用が進められている。色素増感型太陽電池の例としては、特許文献1及び特許文献2に開示されている。   In recent years, use of dye-sensitized solar cells has been promoted from the viewpoint of design. Examples of the dye-sensitized solar cell are disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2.

特開2014−093246号JP 2014-093246 A 特開2009−110796号JP 2009-110696 A

しかしながら、同じ大きさで異なる色素の複数のセルを直列接続して使用する場合、色素により、発生する動作電流(最大電力点における動作電流Ipm)にばらつきがあり、直列接続時に大きな電力(又は出力)ロスが発生してしまうといった問題があった。また、複数のセルが同じ色素であっても濃淡が異なる場合には、発生する動作電流(最大電力点における動作電流Ipm)にセル間でばらつきがあり、同様の問題が発生する。   However, when a plurality of cells of the same size and different dyes are connected in series, the operating current generated (operating current Ipm at the maximum power point) varies depending on the dye, and a large amount of power (or output when connected in series) ) There was a problem of loss. In addition, even when a plurality of cells are the same pigment, when the shades are different, the generated operating current (the operating current Ipm at the maximum power point) varies among the cells, and the same problem occurs.

従って、本発明の目的は、前記問題を解決することにあって、色素又は濃淡の違いにより発生する最大電力点における動作電流のばらつきを小さくして、電力(又は出力)ロスを少なくすることができる、色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池セルの接続方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, and to reduce power (or output) loss by reducing the variation of the operating current at the maximum power point caused by the difference in pigment or shading. Another object of the present invention is to provide a dye-sensitized solar cell and a method for connecting a dye-sensitized solar cell.

前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。   In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

本発明の1つの態様によれば、少なくとも2以上のセルが直列接続されるとともに、そのうちの2以上のセルは、互いに異なる色素、又は、同じ色素でかつ互いに異なる濃淡を有する、色素増感型太陽電池セルの接続方法において、
全てのセルの動作電流(最大電力点における動作電流Ipm)のうち、動作電流が最低のセルを基準に、各セルの比率を求め、
前記求めた比率が閾値以上である比率を有するセルを選択し、
前記選択したセルを複数個の分割セルに分割して、分割セル同士を直列接続する、
色素増感型太陽電池セルの接続方法を提供する。
According to one aspect of the present invention, at least two or more cells are connected in series, and two or more of the cells have different dyes or the same dye and different shades. In the method of connecting solar cells,
Of the operating currents of all the cells (the operating current Ipm at the maximum power point), the ratio of each cell is obtained based on the cell having the lowest operating current,
Select cells having a ratio where the determined ratio is greater than or equal to a threshold;
Dividing the selected cell into a plurality of divided cells and connecting the divided cells in series;
A method for connecting a dye-sensitized solar cell is provided.

本発明の別の態様によれば、前記態様に記載の色素増感型太陽電池セルの接続方法により前記セルと前記分割セルとが互いに直列接続されて構成される色素増感型太陽電池を提供する。   According to another aspect of the present invention, there is provided a dye-sensitized solar cell configured by connecting the cells and the divided cells to each other in series by the method for connecting the dye-sensitized solar cells described in the above aspect. To do.

本発明の前記態様によれば、最低の動作電流(最大電力点における動作電流Ipm)のセルを基準として求めたセルの動作電流の比率の値が閾値以上であるとき、当該セルを選択して複数個の分割セルに分割して、前記分割セル同士を直列接続するようにしている。このような構成のため、色素又は濃淡の違いにより発生する動作電流のばらつきを小さくすることができ、電力(又は出力)ロスを少なくすることができる。   According to the above aspect of the present invention, when the value of the cell operating current ratio obtained with reference to the cell having the lowest operating current (operating current Ipm at the maximum power point) is equal to or greater than the threshold, the cell is selected. The divided cells are divided into a plurality of divided cells, and the divided cells are connected in series. With such a configuration, variation in operating current caused by a difference in pigment or light and shade can be reduced, and power (or output) loss can be reduced.

本発明の第1実施形態にかかる色素増感型太陽電池の概略断面側面図である。1 is a schematic cross-sectional side view of a dye-sensitized solar cell according to a first embodiment of the present invention. 図1の色素増感型太陽電池において一部の構成要素を取除いた状態での概略断面平面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional plan view of the dye-sensitized solar cell of FIG. 1 with some components removed. 前記第1実施形態にかかる色素増感型太陽電池の1つのセルの分割前の詳細な断面側面図である。It is a detailed cross-sectional side view before the division | segmentation of one cell of the dye-sensitized solar cell concerning the said 1st Embodiment. 前記第1実施形態にかかる色素増感型太陽電池の1つのセルの分割前の詳細な断面平面図である。It is a detailed cross-sectional top view before the division | segmentation of one cell of the dye-sensitized solar cell concerning the said 1st Embodiment. 前記第1実施形態にかかる色素増感型太陽電池の1つのセルの分割の処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process of the division | segmentation of one cell of the dye-sensitized solar cell concerning the said 1st Embodiment. 前記第1実施形態にかかる色素増感型太陽電池の分割前の1つのセルの酸化チタン及び色素層より下層の概略断面平面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional plan view of a lower layer than titanium oxide and a dye layer of one cell before division of the dye-sensitized solar cell according to the first embodiment. 図6の分割前の1つのセルの酸化チタン及び色素層より下層の概略断面側面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional side view of the layer below the titanium oxide and dye layer of one cell before division in FIG. 6. 分割前の1つのセルの触媒電極層より上層の概略断面平面図である。It is a schematic sectional plan view of a layer above the catalyst electrode layer of one cell before division. 図8の分割前の1つのセルの触媒電極層より上層の概略断面側面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional side view of the layer above the catalyst electrode layer of one cell before division in FIG. 8. 分割前の1つのセルの触媒電極層より下層の概略断面平面図である。It is a schematic sectional plan view of a layer lower than the catalyst electrode layer of one cell before division. 図10の分割前の1つのセルの概略断面側面図である。It is a schematic sectional side view of one cell before the division | segmentation of FIG. 前記第1実施形態にかかる色素増感型太陽電池の分割後の2つの分割セルの酸化チタン及び色素層より下層の概略断面平面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional plan view below the titanium oxide and the dye layer of two divided cells after the division of the dye-sensitized solar cell according to the first embodiment. 図12の分割後の2つの分割セルの酸化チタン及び色素層より下層の概略断面側面図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional side view of the layer below the titanium oxide and the dye layer in the two divided cells after the division in FIG. 12. 分割後の2つの分割セルの触媒電極層より上層の概略断面平面図である。It is a schematic sectional plan view of a layer above the catalyst electrode layer of two divided cells after division. 図14の分割後の2つの分割セルの触媒電極層より上層の概略断面側面図である。FIG. 15 is a schematic cross-sectional side view of the layer above the catalyst electrode layer of the two divided cells after the division in FIG. 14. 分割後の2つの分割セルの触媒電極層より下層の概略断面平面図である。It is a general | schematic cross-sectional top view of the lower layer from the catalyst electrode layer of two division cells after a division | segmentation. 図16の分割後の2つの分割セルの概略断面側面図である。FIG. 17 is a schematic sectional side view of two divided cells after the division of FIG. 16. 第2実施形態にかかる色素増感型太陽電池の例において、分割前の状態を示す概略説明図である。In the example of the dye-sensitized solar cell concerning 2nd Embodiment, it is a schematic explanatory drawing which shows the state before division | segmentation. 前記第2実施形態にかかる色素増感型太陽電池の例において、分割後の状態を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the state after a division | segmentation in the example of the dye-sensitized solar cell concerning the said 2nd Embodiment. 第3実施形態にかかる色素増感型太陽電池の1つのセルの別の分割の処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process of another division | segmentation of one cell of the dye-sensitized solar cell concerning 3rd Embodiment. 前記第1実施形態などにかかる色素増感型太陽電池の分割前後での効果を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the effect before and behind the division | segmentation of the dye-sensitized solar cell concerning the said 1st Embodiment.

本明細書及び特許請求の範囲において、動作電流とは、最大電力点における動作電流Ipmを意味する。   In the present specification and claims, the operating current means the operating current Ipm at the maximum power point.

(本発明の知見)
例えば、同一面積ではあるが異なる色素の第1セルと第2セルとでは最大電力点における動作電流が異なることが、一般的に知られている。このような場合、第1セルと第2セルとを直列して接続すると、動作電流が大きい第1セルの電流は、動作電流の小さい第2セルに起因して当該第2セルの電流に律速されることになり、電力(又は出力)ロスが多くなるといった問題がある。
(Knowledge of the present invention)
For example, it is generally known that the operating current at the maximum power point is different between the first cell and the second cell of different dyes having the same area. In such a case, when the first cell and the second cell are connected in series, the current of the first cell having a large operating current is rate-limited to the current of the second cell due to the second cell having a small operating current. As a result, power (or output) loss increases.

そこで、このような問題を解決する1つの方法として、小さい動作電流側のセルに注目して、小さい動作電流の第2セルの面積を、第1セルの面積よりも大きくして、第1セルと第2セルとでの動作電流の差を小さくして、電力(又は出力)ロスを少なくすることが考えられる。   Therefore, as one method for solving such a problem, paying attention to a cell on the small operating current side, the area of the second cell having a small operating current is made larger than the area of the first cell, so that the first cell It is conceivable to reduce the power (or output) loss by reducing the difference in operating current between the first cell and the second cell.

しかしながら、このような方法では、小さい動作電流の色素を有するセルの面積を常に大きくする必要がある一方、大きい動作電流の色素を有するセルの面積は常に小さくする必要があることになる。すると、色素によりセルの面積の大きさが限定されることになり、デザインの自由度が大きく制限されることになる。   However, in such a method, it is necessary to always increase the area of a cell having a dye having a small operating current, while it is necessary to always reduce the area of a cell having a dye having a large operating current. Then, the size of the cell area is limited by the pigment, and the degree of freedom in design is greatly limited.

そこで、本発明者らは、直列接続される2以上のセルにおいて、互いに異なる色素、又は、同じ色素でかつ互いに異なる濃淡を有する複数のセル間では、動作電流(最大電力点における動作電流Ipm)の小さい方のセルに注目するのではなく、逆に、動作電流の大きい方のセルに注目して、動作電流の大きい方のセルを複数の分割セルに分割して、分割した分割セルの動作電流の値を、動作電流の小さい方のセルの動作電流の値に近づけるようにした上で直列接続している。このように構成することにより、両者の差を小さくして、電力(又は出力)ロスを少なくするようにしたものである。すなわち、前記した「動作電流の小さい方のセル」に対して工夫を行うのではなく、「動作電流の大きい方のセル」に対して工夫を行うことにより、本発明の課題である「色素又は濃淡の違いにより発生する動作電流にばらつきを小さくして、電力(又は出力)ロスを少なくすること」を達成したものである。この解決策により、色素又は濃淡により面積の大きさが限定されることが無くなり、デザインの自由度が大きく制限されることもない。   Therefore, the inventors of the present invention have an operation current (operation current Ipm at the maximum power point) between a plurality of cells having two or more cells connected in series and having different dyes or the same dye and different shades. Instead of focusing on the smaller cell, focus on the cell with the larger operating current, and divide the cell with the larger operating current into a plurality of divided cells. The current values are made closer to the operating current value of the cell with the smaller operating current, and then connected in series. By configuring in this way, the difference between the two is reduced, and the power (or output) loss is reduced. That is, instead of devising the above-mentioned “cell having a smaller operating current”, devising the “cell having a larger operating current”, the problem of the present invention is “dye or dye”. This is achieved by reducing the variation in the operating current generated due to the difference in density and reducing the power (or output) loss. According to this solution, the size of the area is not limited by the pigment or light and shade, and the degree of freedom of design is not greatly limited.

(実施形態)
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する。
(Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1実施形態)
(構成)
本発明の第1実施形態にかかる色素増感型太陽電池は、少なくとも2以上のセルを有する少なくとも1つのモジュールで構成されている。図1に1つのモジュールの概略断面側面図を示し、図2に1つのモジュールの一部の構成要素を取り除いた状態での概略断面平面図を示している。図3及び図4は、複数のモジュールが直列接続された色素増感型太陽電池の概略断面側面図、及び、一部の構成要素を取り除いた状態での概略断面平面図を示している。図5は、第1実施形態にかかる色素増感型太陽電池の1つのセルの分割の処理を説明するためのフローチャートである。図6及び図7は、分割前の1つのセルの酸化チタン及び色素層12より下層の断面平面図及び詳細な断面側面図を示している。図8及び図9は、分割前の1つのセルの触媒電極層14より上層の断面平面図及び詳細な断面側面図を示している。図10及び図11は、分割前の1つのセルの触媒電極層14より下層の断面平面図及び分割前の1つのセルの詳細な断面側面図を示している。
(First embodiment)
(Constitution)
The dye-sensitized solar cell according to the first embodiment of the present invention includes at least one module having at least two cells. FIG. 1 shows a schematic cross-sectional side view of one module, and FIG. 2 shows a schematic cross-sectional plan view in a state where some components of one module are removed. 3 and 4 show a schematic cross-sectional side view of a dye-sensitized solar cell in which a plurality of modules are connected in series, and a schematic cross-sectional plan view with some components removed. FIG. 5 is a flowchart for explaining a process of dividing one cell of the dye-sensitized solar cell according to the first embodiment. 6 and 7 show a cross-sectional plan view and a detailed cross-sectional side view below the titanium oxide and dye layer 12 of one cell before division. 8 and 9 show a cross-sectional plan view and a detailed cross-sectional side view of the layer above the catalyst electrode layer 14 of one cell before division. 10 and 11 show a sectional plan view below the catalyst electrode layer 14 of one cell before division and a detailed sectional side view of one cell before division.

色素増感型太陽電池のモジュール11は、最低2個のセル1,2で構成されている。モジュール11のより具体的な例を図3及び図4に示している。図3及び図4では、1つのモジュール11Aは4個のセル1,2で構成され、複数のモジュール11A同士が接続線20で接続された色素増感型太陽電池21を示している。   The module 11 of the dye-sensitized solar cell is composed of at least two cells 1 and 2. More specific examples of the module 11 are shown in FIGS. 3 and 4, one module 11 </ b> A includes four cells 1 and 2, and a dye-sensitized solar cell 21 in which a plurality of modules 11 </ b> A are connected to each other via a connection line 20 is illustrated.

各モジュール11は、異なる色素、又は、同じ色素でかつ異なる濃淡を有する少なくとも2以上のセル1,2が直列接続されて構成されている。   Each module 11 is configured by connecting in series at least two or more cells 1 and 2 having different pigments or the same pigment and different shades.

各セル1,2のモジュール構成は、Z型集積構造である。すなわち、各セル1,2は、それぞれ、1枚の絶縁性のガラス等の第1透明基板3上に少なくとも1個の太陽電池素子4を作製し、別の一枚の絶縁性のガラス等の第2透明基板5をさらに太陽電池素子4の上に配置している。よって、第1透明基板3と各太陽電池素子4と第2透明基板5とで、各セル1,2をそれぞれ構成している。   The module configuration of each of the cells 1 and 2 is a Z-type integrated structure. That is, each of the cells 1 and 2 is produced by forming at least one solar cell element 4 on the first transparent substrate 3 such as one sheet of insulating glass and the like. The second transparent substrate 5 is further disposed on the solar cell element 4. Accordingly, the first transparent substrate 3, the solar cell elements 4, and the second transparent substrate 5 constitute the cells 1 and 2, respectively.

隣接するセル1,2の間には、導電性の内部接続部(インターコネクト)6を配置し、一方のセル1の第1透明基板側の第1電極7と、他方のセル2の第2透明基板側の第2電極8とを電気的に接続することにより、隣接するセル1,2同士が直列接続されるように構成している。   Between the adjacent cells 1 and 2, a conductive internal connection (interconnect) 6 is arranged, and the first electrode 7 on the first transparent substrate side of one cell 1 and the second transparent of the other cell 2. By electrically connecting the second electrode 8 on the substrate side, adjacent cells 1 and 2 are connected in series.

ここで、本明細書で、セルとは、太陽の光エネルギーを吸収して直接電気に変えるエネルギー変換器で、単体の構成単位を意味する。   Here, in this specification, a cell is an energy converter that absorbs solar light energy and converts it directly into electricity, and means a single constituent unit.

各太陽電池素子4は、一例として、下から上に向けて、順に、第1電極7の一例として機能する第1透明導電層7と、酸化チタン及び色素層12と、電界液13と、触媒電極層14と、第2電極8の一例として機能する第2透明導電層8とが積層されている。これらの層のうち、酸化チタン及び色素層12から触媒電極層14までの3つの層の側部のすべての周囲は、絶縁性の封止部15で封止されている。封止部15内には、集電線16a,16bが配置されている。   As an example, each solar cell element 4 includes, from bottom to top, in order, a first transparent conductive layer 7 that functions as an example of the first electrode 7, a titanium oxide and dye layer 12, an electric field solution 13, and a catalyst. The electrode layer 14 and the second transparent conductive layer 8 that functions as an example of the second electrode 8 are laminated. Among these layers, the periphery of all of the side portions of the three layers from the titanium oxide and dye layer 12 to the catalyst electrode layer 14 is sealed with an insulating sealing portion 15. In the sealing part 15, current collecting wires 16 a and 16 b are arranged.

第1透明導電層7と第2透明導電層8とは、それぞれ、封止部15で密閉された酸化チタン及び色素層12から触媒電極層14までの3つの層に対して、横方向(セル同士を互いに直列接続する方向)かつ反対方向に突出して接続端子部7a,8aを構成している。例えば、図1では、第1透明導電層7が左向きに突出して接続端子部7aを構成し、第2透明導電層8が右向きに突出して接続端子部8aを構成している。そして、第1セル1の第2透明導電層8の接続端子部8aと、第2セル2の第1透明導電層7の接続端子部7aとが、導電性の内部接続部(インターコネクト)6を介して電気的に接続されている。   The first transparent conductive layer 7 and the second transparent conductive layer 8 are respectively in the lateral direction (cells) with respect to the three layers from the titanium oxide and dye layer 12 to the catalyst electrode layer 14 sealed by the sealing portion 15. The connecting terminal portions 7a and 8a are configured so as to protrude in the opposite direction). For example, in FIG. 1, the 1st transparent conductive layer 7 protrudes leftward, and comprises the connection terminal part 7a, and the 2nd transparent conductive layer 8 protrudes rightward, and comprises the connection terminal part 8a. The connection terminal portion 8 a of the second transparent conductive layer 8 of the first cell 1 and the connection terminal portion 7 a of the first transparent conductive layer 7 of the second cell 2 form a conductive internal connection portion (interconnect) 6. Is electrically connected.

第1透明導電層7及び第2透明導電層8の各透明導電層の例としては、それぞれ、ITO、FTO、ATO、SnO、ZnO、又は、インジウム−亜鉛複合酸化物(IZO)などで形成することができる。 Examples of the transparent conductive layers of the first transparent conductive layer 7 and the second transparent conductive layer 8 are each formed of ITO, FTO, ATO, SnO 2 , ZnO, or indium-zinc composite oxide (IZO). can do.

酸化チタン(TiO)及び色素層12は、光電極となるTiO以外の半導体として、MgO、ZnO、WO、Nb、TiSrO、又は、SnOなどの金属酸化物半導体が挙げられる。また、酸化チタン(TiO)及び色素層12の色素の例としては、ルテニウム金属錯体色素、白金、亜鉛、パラジウムなどの金属錯体色素、メチン色素、キサンテン系色素、ポルフィリン系色素、アゾ系色素、クマリン系色素、又は、ポリエン系色素などの有機色素が挙げられる。なお、これらの色素は、2種類以上混合して用いてもよい。 Examples of the titanium oxide (TiO 2 ) and the dye layer 12 include a metal oxide semiconductor such as MgO, ZnO, WO 3 , Nb 2 O 5 , TiSrO 3 , or SnO 2 as a semiconductor other than TiO 2 serving as a photoelectrode. It is done. Examples of the titanium oxide (TiO 2 ) and the dye of the dye layer 12 include ruthenium metal complex dyes, metal complex dyes such as platinum, zinc and palladium, methine dyes, xanthene dyes, porphyrin dyes, azo dyes, Examples thereof include organic dyes such as coumarin dyes and polyene dyes. In addition, you may use these pigments in mixture of 2 or more types.

電界液13は、例えば、電解質中に、少なくとも1種類の可逆的に酸化/還元の状態変化を起こす物質系(酸化還元系)が溶解されたものである。酸化還元系の例としては、例えば、I/I 、Br/Brなどのハロゲン類、キノン/ハイドロキノン、SCN/(SCN)などの擬ハロゲン類、鉄(II)イオン/鉄(III)イオン、又は、銅(I)イオン/銅(II)イオンが挙げられるが、これらに限られるものではない。電解質は、液体電解質でもよいし、これを高分子物質中に含有させた高分子電解質(ゲル電解質)、又は、高分子固体電解質又は無機固体電解質でもよい。具体的には、電解質としては、ヨウ素(I)と金属ヨウ化物あるいは有機ヨウ化物との組合せ、臭素(Br)と金属臭化物あるいは有機臭化物との組合せ、フェロシアン酸塩/フェリシアン酸塩あるいはフェロセン/フェリシニウムイオン等のイオウ化合物、ビオロゲン色素、又は、ヒドロキノン/キノンが挙げられる。金属化合物のカチオンとしては、Li、Na、K、Mg、Ca、又は、Cs等が好適であり、有機化合物のカチオンとしては、テトラアルキルアンモニウム類、ピリジニウム類、又は、イミダゾリウム類などの4級アンモニウム化合物が好適であるが、これらに限定されるものではなく、また、これらを2種類以上混合して用いてもよい。中でも、IとLiI、NaI、イミダゾリウムヨーダイド、又は、4級アンモニウムヨーダイド等のイオン性液体とを組合せた電解質が好ましい。なお、開放電圧を向上させる目的で、4−tert−ブチルピリジン又はカルボン酸などの各種添加剤を電解質に加えていてもよい。 The electrolysis solution 13 is, for example, one in which at least one substance system (oxidation reduction system) that reversibly changes the state of oxidation / reduction is dissolved in an electrolyte. Examples of the redox system include, for example, halogens such as I / I 3 and Br / Br 2 , pseudohalogens such as quinone / hydroquinone and SCN / (SCN) 2 , iron (II) ions / Examples include, but are not limited to, iron (III) ions or copper (I) ions / copper (II) ions. The electrolyte may be a liquid electrolyte, a polymer electrolyte (gel electrolyte) containing this in a polymer substance, a polymer solid electrolyte, or an inorganic solid electrolyte. Specifically, examples of the electrolyte include a combination of iodine (I 2 ) and metal iodide or organic iodide, a combination of bromine (Br 2 ) and metal bromide or organic bromide, ferrocyanate / ferricyanate. Or a sulfur compound such as ferrocene / ferricinium ion, a viologen dye, or hydroquinone / quinone. As the cation of the metal compound, Li, Na, K, Mg, Ca, Cs, or the like is preferable. Ammonium compounds are preferred, but are not limited to these, and two or more of these may be used in combination. Among them, an electrolyte in which I 2 and an ionic liquid such as LiI, NaI, imidazolium iodide, or quaternary ammonium iodide are combined is preferable. For the purpose of improving the open circuit voltage, various additives such as 4-tert-butylpyridine or carboxylic acid may be added to the electrolyte.

封止部15は、それぞれ、例えば、熱可塑性樹脂であるハイミラン(登録商標)(三井・デュポン ポリケミカル社製)、エポキシ系熱硬化性樹脂、エポキシ系紫外線硬化型樹脂、又は、シリコンゴム等で形成することができる。   Each of the sealing portions 15 is made of, for example, Himiran (registered trademark) (manufactured by Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd.), an epoxy thermosetting resin, an epoxy UV curable resin, or silicon rubber, which is a thermoplastic resin. Can be formed.

集電線16a,16bは、例えば、抵抗率の低い銀、銅、アルミニウム、タングステン、ニッケル、及び、クロムのうちの少なくとも1つを含む金属から選んで形成することができる。集電線16a,16bの形成方法としては、スパッタ法、蒸着法、メッキ法、あるいはスクリーン印刷法などが用いられる。   The current collectors 16a and 16b can be formed by selecting from, for example, a metal including at least one of silver, copper, aluminum, tungsten, nickel, and chromium having a low resistivity. As a method for forming the current collectors 16a and 16b, a sputtering method, a vapor deposition method, a plating method, a screen printing method, or the like is used.

触媒電極層14は、例えば、白金、カーボン電極、又は、導電性ポリマーなどを用いることができる。   For example, platinum, a carbon electrode, or a conductive polymer can be used for the catalyst electrode layer 14.

なお、18は第1透明導電層7の接続端子7a又は第2透明導電層8の接続端子8aと外部の端子又は素子とを電気的に接続するための引き出し線である。   Reference numeral 18 denotes a lead wire for electrically connecting the connection terminal 7a of the first transparent conductive layer 7 or the connection terminal 8a of the second transparent conductive layer 8 and an external terminal or element.

第1実施形態では、少なくとも2以上のセル、例えば第1セル1と第2セル2とは、一例として、構造が同じで色素のみ異なり、かつ、平面的に見て同じ面積及び同じ形状で構成されているが、これに限られるものではない。例えば、第1セル1と第2セル2とは、構造が同じで濃淡のみが異なり、かつ、平面的に見て同じ面積及び同じ形状で構成されていてもよい。また、第1セル1と第2セル2との形状は、それぞれ、一例として、正方形としているが、これに限られるものではなく、長方形、三角形、5角形、6角形、円形、又は、楕円形など、任意の形状でもかまわない。もちろん、第1セル1と第2セル2との形状又は面積は、互いに異なっていてもよい。   In the first embodiment, at least two or more cells, for example, the first cell 1 and the second cell 2 have, for example, the same structure, only different dyes, and the same area and the same shape in plan view. However, it is not limited to this. For example, the first cell 1 and the second cell 2 may have the same structure, differ only in shading, and may have the same area and the same shape when viewed in plan. In addition, the shapes of the first cell 1 and the second cell 2 are, for example, squares, but are not limited thereto, but are not limited thereto, but are rectangular, triangular, pentagonal, hexagonal, circular, or elliptical. Any shape can be used. Of course, the shape or area of the first cell 1 and the second cell 2 may be different from each other.

(分割処理)
このように構成されたモジュール11において、第1セル1と第2セル2とでは色素が異なるため、発電出力の能力、例えば、最大電力点における動作電流Ipm1,Ipm2にばらつきが発生している。そこで、色素増感型太陽電池の設計段階において、この動作電流Ipm1,Ipm2のばらつきを抑制するために、第1実施形態にかかる色素増感型太陽電池セルの接続方法として、以下のように、動作電流Ipm(又は、発電出力の能力)の大きい方のセルを2以上の整数で分割して分割セルとすることにより、モジュール11の再構成処理を実施する。以下の分割処理について、図5のフローチャートを基に説明する。
(Division processing)
In the module 11 configured as described above, since the pigments are different between the first cell 1 and the second cell 2, the power generation output capability, for example, the operating currents Ipm1 and Ipm2 at the maximum power point varies. Therefore, in order to suppress variations in the operating currents Ipm1 and Ipm2 at the design stage of the dye-sensitized solar cell, as a connecting method of the dye-sensitized solar cell according to the first embodiment, The reconfiguration process of the module 11 is performed by dividing the cell having the larger operating current Ipm (or the power generation output capability) by an integer of 2 or more into divided cells. The following division processing will be described based on the flowchart of FIG.

まず、ステップS1では、モジュール11内のすべてのセル1,2のそれぞれの発電出力の能力(又は、動作電流の値(Ipm))を測定などにより取得する。各セル1,2の発電出力の能力を取得する方法の一例としては、疑似太陽光を照射するソーラシミュレータ(例えば、JIS C8912:結晶系太陽電池測定用ソーラシミュレータ又はJIS C8933:アモルファス太陽電池測定用ソーラシミュレータ)を用いて測定することができる。ソーラシミュレータを用いて測定する具体的な実例については、後述する。   First, in step S1, the capacity (or operating current value (Ipm)) of each of the power generation outputs of all the cells 1 and 2 in the module 11 is acquired by measurement or the like. As an example of a method for acquiring the power generation output capability of each of the cells 1 and 2, a solar simulator for irradiating pseudo-sunlight (for example, JIS C8912: solar simulator for measuring a crystalline solar cell or JIS C8933: for measuring an amorphous solar cell) It can be measured using a solar simulator. Specific examples of measurement using a solar simulator will be described later.

次いで、ステップS2では、モジュール11内で最低の発電出力(又は、動作電流値Ipm)を有するセルを基準セルとして選定し、基準セルの発電能力(又は、動作電流値Ipm)を、例えば1であると仮定する。そして、前記基準セルの発電能力(又は、動作電流値Ipm)が1の前記基準セルに対して、その他の残りのセルの発電出力(又は、動作電流値Ipm)が何倍大きいかの比率(動作電流の比率)の値を算出する。ここでは、動作電流の比率を算出するための基準として、全てのセルの動作電流のうちの最低の動作電流の値を一例として使用しているが、これに限らず、詳しくは後述するが、例えば、最低から2番目の動作電流の値を基準として使用してもよい。   Next, in step S2, a cell having the lowest power generation output (or operating current value Ipm) in the module 11 is selected as a reference cell, and the power generation capacity (or operating current value Ipm) of the reference cell is set to 1, for example. Assume that there is. The ratio of how many times the power generation output (or operation current value Ipm) of the remaining cells is larger than the reference cell whose power generation capacity (or operation current value Ipm) is 1. The value of the ratio of the operating current is calculated. Here, as a reference for calculating the ratio of the operating current, the value of the lowest operating current among the operating currents of all the cells is used as an example. For example, the second lowest operating current value may be used as a reference.

次いで、ステップS3では、発電出力のセルの能力において、モジュール11内で、閾値として2倍以上の差が生じているセルを選択する。ここで、閾値を2倍以上と設定しているのは、少なくとも2倍以上であれば分割に伴う効果を発揮できるため、及び、少なくとも2倍以上であれば2以上の整数で分割出来るためである。この第1実施形態では、モジュール11内で、2倍以上の差が生じているセルが無い場合には、モジュール11の再構成は不要と判断して、再構成処理を終了する。なお、閾値は2倍に限定されるものではなく、2倍以下でもよいことについては、後述する。   Next, in step S3, a cell having a difference of two times or more as a threshold value is selected in the module 11 in the power generation output cell capability. Here, the threshold is set to 2 times or more because if it is at least 2 times or more, the effect of the division can be exhibited, and if it is at least 2 times or more, it can be divided by an integer of 2 or more. is there. In the first embodiment, if there is no cell in the module 11 that has a difference of twice or more, it is determined that the reconfiguration of the module 11 is unnecessary, and the reconfiguration process is terminated. Note that the threshold value is not limited to twice, and may be equal to or less than twice.

次いで、ステップS4では、選択したセルを複数個の領域(分割セル)に分割して、分割セル同士を直列接続するように設計し直す。ここでは、例えば、図3及び図4の発電出力の能力が高い方のセルは、2倍程度高いため、発電出力の能力が高い方のセルの面積を2分割して、図12〜図17に示すように、2つの分割セル1−1,1−2同士を接続部24で直列接続するように設計し直す。   Next, in step S4, the selected cell is divided into a plurality of regions (divided cells) and redesigned so that the divided cells are connected in series. Here, for example, the cell with the higher power generation output capability in FIGS. 3 and 4 is about twice as high, so the area of the cell with the higher power generation output capability is divided into two, and FIGS. As shown in FIG. 2, the two divided cells 1-1 and 1-2 are redesigned so as to be connected in series at the connection unit 24.

なお、もし、発電出力の能力が高い方のセルが、低い方のセルに比べて、3倍程度高いならば、3分割し、もし4倍程度高いならば、4分割する。   If the cell having the higher power generation output capacity is about three times higher than the lower cell, the cell is divided into three, and if it is about four times higher, the cell is divided into four.

次に、セルの分割の具体的な方法として、例えば、2分割する方法について、以下に説明する。   Next, as a specific method of dividing the cell, for example, a method of dividing the cell into two will be described below.

図6〜図11の分割前の1つのセルに対して、図12及び図13は、分割後の2つの分割セル1−1,1−2の酸化チタン及び色素層12−1,12−2より下層の断面平面図及び詳細な断面側面図を示している。図14及び図15は、分割後の2つの分割セル1−1,1−2の触媒電極層14−1,14−2より上層の断面平面図及び詳細な断面側面図を示している。なお、図12及び図14においては、レーザ加工箇所25を明確に示すため、太い線で図示している。図16及び図17は、分割後の2つの分割セル1−1,1−2の触媒電極層14−1,14−2より下層の断面平面図及び分割後の2つの分割セル1−1,1−2の詳細な断面側面図を示している。   6 and FIG. 11, FIGS. 12 and 13 show the titanium oxide and dye layers 12-1 and 12-2 of the two divided cells 1-1 and 1-2 after the division. A cross-sectional plan view and a detailed cross-sectional side view of a lower layer are shown. 14 and 15 show a cross-sectional plan view and a detailed cross-sectional side view of the layers above the catalyst electrode layers 14-1 and 14-2 of the two divided cells 1-1 and 1-2 after the division. In FIG. 12 and FIG. 14, the laser processing location 25 is shown by a thick line in order to clearly show it. 16 and 17 are a cross-sectional plan view below the catalyst electrode layers 14-1 and 14-2 of the two divided cells 1-1 and 1-2 after the division, and the two divided cells 1-1 and 1-2 after the division. 1-2 shows a detailed cross-sectional side view.

図12〜図17に示すように、1つのセル1を面積的に2分割して、2つの分割セル1−1,1−2とするように、例えば図16の中央で2分割する。より具体的には、図12及び図14において、レーザ加工箇所25で示すように、レーザ加工で触媒電極層14−1,14−2と酸化チタン及び色素層12−1,12−2とをそれぞれ2分割にする。それぞれ分割された触媒電極層14−1,14−2と酸化チタン及び色素層12−1,12−2との全周囲を封止部15−1,15−2で互いに絶縁して封止するとともに、各分割セル1−1,1−2では、封止部15−1,15−2内に矩形状の集電線16a−1,16a−2,16b−1,16b−2が形成されるようにする。特に、中央部において、上下左右に隣接する集電線16a−1,16a−2及び隣接する集電線16b−1,16b−2間には、封止部15−1,15−2が一体的に配置されて、集電線同士が互いに絶縁されている。一方の端部、例えば、平面図である図12、図14、及び、図16の上端部には、接続部24を形成している。この接続部24は、第2透明基板5の下面に配置された矩形状の集電線16b−1(図17の断面図の中央部の右上側に配置された集電線16b−1)と、第1透明基板3の上面に配置された矩形状の集電線16a−2(図17の中央部の左下側に配置された集電線16a−2)とを直列的に接続するものである。接続部24は、以下のような構成となっている。第2透明基板5の下面に配置された矩形状の集電線16b−1から外向きに突出した張出部16b−3を形成し、かつ、張出部16b−3の先端に、第2透明基板5の側面に折り曲げられて張り付けられた折曲部16b−4を形成している。折曲部16b−4の近傍には、第1透明基板3の上面に配置された矩形状の集電線16a−2から外向きに突出した張出部16a−3を形成している。接続部24では、第2透明基板5よりも第1透明基板3の端部が張り出すように位置をずらせて配置されている。折曲部16b−4と張出部16b−3とは90度位相が異なっているが、近接しているため、ハンダ部16eを両者に電気的に接触するように形成すれば、電気的接続を行うことができる。この結果、分割セル1−1の上側の集電線16b−1が、張出部16b−3と折曲部16b−4とハンダ部16eを介して、分割セル1−2の下側の集電線16a−2の張出部16a−3と接続されて、分割セル1−1と分割セル1−2とが直列接続することができる。   As shown in FIGS. 12 to 17, one cell 1 is divided into two areas to be divided into two divided cells 1-1 and 1-2, for example, at the center of FIG. 16. More specifically, in FIGS. 12 and 14, as shown by a laser processing location 25, the catalyst electrode layers 14-1 and 14-2 and the titanium oxide and dye layers 12-1 and 12-2 are formed by laser processing. Each is divided into two. The entire peripheries of the divided catalyst electrode layers 14-1 and 14-2 and the titanium oxide and dye layers 12-1 and 12-2 are insulated and sealed by the sealing portions 15-1 and 15-2. At the same time, in each of the divided cells 1-1 and 1-2, rectangular collector wires 16a-1, 16a-2, 16b-1, and 16b-2 are formed in the sealing portions 15-1 and 15-2. Like that. In particular, in the central portion, the sealing portions 15-1 and 15-2 are integrally formed between the adjacent collector wires 16a-1 and 16a-2 and the adjacent collector wires 16b-1 and 16b-2. It arrange | positions and the collector wires are mutually insulated. A connecting portion 24 is formed at one end portion, for example, at the upper end portion of FIGS. 12, 14 and 16, which are plan views. The connecting portion 24 includes a rectangular current collector 16b-1 disposed on the lower surface of the second transparent substrate 5 (a current collector 16b-1 disposed on the upper right side of the central portion of the cross-sectional view of FIG. 17), A rectangular current collector 16 a-2 disposed on the upper surface of one transparent substrate 3 (current collector 16 a-2 disposed on the lower left side of the center of FIG. 17) is connected in series. The connection unit 24 has the following configuration. A projecting portion 16b-3 projecting outward from the rectangular current collecting wire 16b-1 disposed on the lower surface of the second transparent substrate 5 is formed, and the second transparent is formed at the tip of the projecting portion 16b-3. A bent portion 16b-4 that is bent and attached to the side surface of the substrate 5 is formed. In the vicinity of the bent portion 16 b-4, an overhang portion 16 a-3 that protrudes outward from the rectangular current collecting wire 16 a-2 disposed on the upper surface of the first transparent substrate 3 is formed. In the connection part 24, the position is shifted so that the end part of the first transparent substrate 3 protrudes from the second transparent substrate 5. The bent portion 16b-4 and the overhang portion 16b-3 are 90 degrees out of phase, but are close to each other, so if the solder portion 16e is formed so as to be in electrical contact with both, the electrical connection It can be performed. As a result, the current collecting line 16b-1 on the upper side of the divided cell 1-1 is connected to the lower current collecting line on the lower side of the divided cell 1-2 via the overhanging part 16b-3, the bent part 16b-4, and the solder part 16e. The split cell 1-1 and the split cell 1-2 can be connected in series by being connected to the overhanging portion 16a-3 of 16a-2.

この結果、図16及び図17に示すように、1つのセル1が直列接続された2つの分割セル1−1,1−2で構成されることになる。各分割セル1−1,1−2は、下側の第1透明基板3側から上側の第2透明基板5側に向けて、順に、第1透明導電層7−1,7−2と、酸化チタン及び色素層12−1,12−2と、電界液13−1,13−2と、触媒電極層14−1,14−2と、第2透明導電層8−1,8−2とで構成されている。これらは、それぞれ、分割前の第1透明導電層7と、酸化チタン及び色素層12と、電界液13と、触媒電極層14と、第2透明導電層8とに対応する。   As a result, as shown in FIGS. 16 and 17, one cell 1 is composed of two divided cells 1-1 and 1-2 connected in series. Each of the divided cells 1-1 and 1-2 is, in order from the lower first transparent substrate 3 side to the upper second transparent substrate 5 side, in order, the first transparent conductive layers 7-1 and 7-2, Titanium oxide and dye layers 12-1 and 12-2, field solutions 13-1 and 13-2, catalyst electrode layers 14-1 and 14-2, and second transparent conductive layers 8-1 and 8-2 It consists of These correspond to the first transparent conductive layer 7, the titanium oxide and dye layer 12, the electrolysis solution 13, the catalyst electrode layer 14, and the second transparent conductive layer 8 before division.

第1実施形態によれば、少なくとも2つ以上のセル、例えば、第1セル1の動作電流(Ipm1)と第2セル2の動作電流(Ipm2)とのうち最低の動作電流を基準として、他のセルの動作電流の比率を求め、その比率が閾値以上であるとき、当該セルを複数個の分割セルに分割して、分割セル同士を直列接続するようにしている。このような構成のため、色素又は濃淡の違いにより発生する動作電流のばらつきを小さくすることができ、電力(又は出力)ロスを少なくすることができる。   According to the first embodiment, at least two or more cells, for example, other than the operation current (Ipm1) of the first cell 1 and the operation current (Ipm2) of the second cell 2 are used as a reference. The ratio of the operating currents of the cells is obtained, and when the ratio is equal to or greater than the threshold value, the cell is divided into a plurality of divided cells, and the divided cells are connected in series. With such a configuration, variation in operating current caused by a difference in pigment or light and shade can be reduced, and power (or output) loss can be reduced.

従って、第1実施形態では、一例として、分割前のセル1同士は、互いに同じ面積であり、各セル自体の大きさ及び形状(外形)は一定で、各セルの内部が分割された分割セル1−1,1−2で構成されるだけで、分割の前後では各セル全体の大きさ及び形状(外形)は変化しない。よって、デザイン性を無視して、発電能力に応じてセルの大きさ又は形状(外形)を強制的に変更する必要はなく、デザイン性を損なうことがなく、デザインの自由度が大きく制限されることもない。   Therefore, in the first embodiment, as an example, the cells 1 before division have the same area, the size and shape (outer shape) of each cell itself are constant, and the divided cell in which the inside of each cell is divided The size and shape (outer shape) of each cell does not change before and after the division only by being constituted by 1-1 and 1-2. Therefore, it is not necessary to forcibly change the size or shape (outer shape) of the cell according to the power generation capacity, ignoring the design, so that the design is not impaired and the freedom of design is greatly limited. There is nothing.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態にかかる色素増感型太陽電池セルの接続方法として、3つ以上のセルが直列接続される場合に適用する例について、説明する。ここでは、セルに応じて、非分割、2分割、3分割、4分割している。
(Second Embodiment)
As a method for connecting dye-sensitized solar cells according to the second embodiment of the present invention, an example applied when three or more cells are connected in series will be described. Here, non-division, 2-division, 3-division, and 4-division are performed according to the cell.

分割対象となるモジュールの具体的な例として、分割前の状態を図18に示し、分割後の状態を図19に示す。ここでは、12個のセル31a〜31lが引き出し線18で直列接続されている。各セル31a〜31lの四角枠内の数値は、発電能力を示し、高い数値ほど、高い発電能力を示すものとする。   As a specific example of a module to be divided, a state before division is shown in FIG. 18, and a state after division is shown in FIG. Here, twelve cells 31 a to 31 l are connected in series by a lead wire 18. The numerical values in the square frames of the respective cells 31a to 31l indicate the power generation capacity, and the higher the numerical value, the higher the power generation capacity.

一例として、これらを濃度で表すと、
第1番目のセル31a:2番目に濃厚 [発電能力=3]、
第2番目のセル31b:最も薄い [発電能力=1]、
第3番目のセル31c:最も薄い [発電能力=1]、
第4番目のセル31d:2番目に濃厚 [発電能力=3]、
第5番目のセル31e:3番目に濃厚 [発電能力=2]、
第6番目のセル31f:最も薄い [発電能力=1]、
第7番目のセル31g:最も薄い [発電能力=1]、
第8番目のセル31h:最も濃い [発電能力=4.4]、
第9番目のセル31i:3番目に濃厚 [発電能力=2]、
第10番目のセル31j:最も薄い [発電能力=1]、
第11番目のセル31k:4番目に濃厚 [発電能力=1.5]、
第12番目のセル31l:最も薄い [発電能力=1]、
となる。
As an example, when these are expressed by concentration,
1st cell 31a: 2nd rich [power generation capacity = 3],
Second cell 31b: the thinnest [power generation capacity = 1],
Third cell 31c: thinnest [power generation capacity = 1],
4th cell 31d: 2nd richest [power generation capacity = 3],
5th cell 31e: 3rd rich [power generation capacity = 2],
Sixth cell 31f: thinnest [power generation capacity = 1],
7th cell 31g: thinnest [power generation capacity = 1],
Eighth cell 31h: darkest [power generation capacity = 4.4],
9th cell 31i: 3rd richest [power generation capacity = 2],
10th cell 31j: thinnest [power generation capacity = 1],
11th cell 31k: 4th rich [power generation capacity = 1.5],
12th cell 31l: thinnest [power generation capacity = 1],
It becomes.

比率を求めるにあたり、基準となる発電能力を最低の1と仮定して、以下、この発電能力1を基準として、各セルの比率を順番に求めていく。 よって、第1番目のセル31aの発電能力は3であるのに対して、第2番目のセル31bの発電能力は1であり、隣接するセル31a,31bの発電能力の比率は3/1=3であり、隣接するセルで2倍以上の差が発生している。よって、隣接するセル31a,31bのうちの発電能力の高い方の第1番目のセル31aは、分割対象のセルとなり、一例として、第1番目のセル31aの分割数は、3/1=3より、図19に示すように3個の分割セル23に分割することにする。   In determining the ratio, it is assumed that the power generation capacity serving as a reference is a minimum of 1, and the ratio of each cell will be sequentially determined with the power generation capacity 1 as a reference. Therefore, while the power generation capacity of the first cell 31a is 3, the power generation capacity of the second cell 31b is 1, and the ratio of the power generation capacity of the adjacent cells 31a and 31b is 3/1 = 3 and there is a difference of twice or more between adjacent cells. Therefore, the first cell 31a having the higher power generation capacity among the adjacent cells 31a and 31b is a cell to be divided, and as an example, the division number of the first cell 31a is 3/1 = 3. Accordingly, as shown in FIG. 19, it is divided into three divided cells 23.

同様に、第3番目のセル31cの発電能力は1であるのに対して、第4番目のセル31dの発電能力は3であり、隣接するセル31c,31dの発電能力の比率は3/1=3であり、隣接するセルで2倍以上の差が発生している。よって、隣接するセル31c,31dのうちの発電能力の高い方の第4番目のセル31dは、分割対象のセルとなり、一例として、第4番目のセル31dの分割数は、3/1=3より、図19に示すように3個の分割セル23に分割することにする。第4番目のセル31dの発電能力は3であり、これを3個に分割するので、分割後の各分割セル23の発電能力は1となる。   Similarly, the power generation capacity of the third cell 31c is 1, whereas the power generation capacity of the fourth cell 31d is 3, and the ratio of the power generation capacity of the adjacent cells 31c and 31d is 3/1. = 3, and there is a difference of twice or more between adjacent cells. Therefore, the fourth cell 31d having the higher power generation capacity among the adjacent cells 31c and 31d is a cell to be divided. As an example, the division number of the fourth cell 31d is 3/1 = 3. Accordingly, as shown in FIG. 19, it is divided into three divided cells 23. The power generation capacity of the fourth cell 31d is 3, which is divided into three, so that the power generation capacity of each divided cell 23 after the division is 1.

また、第5番目のセル31eの発電能力は2であるのに対して、第6番目のセル31f(又は、第4番目のセル31dの分割セル23)の発電能力は1であり、隣接するセル31e,31f(又は、第4番目のセル31dの分割セル23)の発電能力の比率は2/1=2であり、隣接するセルで2倍以上の差が発生している。よって、隣接するセル31e,31f(又は、第4番目のセル31dの分割セル23)のうちの発電能力の高い方の第5番目のセル31eは、分割対象のセルとなり、一例として、第5番目のセル31eの分割数は、2/1=2より、図19に示すように2個の分割セル23に分割することにする。第5番目のセル31eの発電能力は2であり、これを2個に分割するので、分割後の各分割セル23の発電能力は1となる。   Further, while the power generation capacity of the fifth cell 31e is 2, the power generation capacity of the sixth cell 31f (or the divided cell 23 of the fourth cell 31d) is 1, which is adjacent. The ratio of the power generation capacities of the cells 31e and 31f (or the divided cell 23 of the fourth cell 31d) is 2/1 = 2, and a difference more than twice occurs between adjacent cells. Therefore, the fifth cell 31e having the higher power generation capacity among the adjacent cells 31e and 31f (or the divided cell 23 of the fourth cell 31d) is the cell to be divided, and as an example, The division number of the first cell 31e is 2/1 = 2, so that it is divided into two divided cells 23 as shown in FIG. The power generation capacity of the fifth cell 31e is 2, which is divided into two, so that the power generation capacity of each divided cell 23 after the division is 1.

また、第7番目のセル31gの発電能力は1であるのに対して、第8番目のセル31hの発電能力は4.4であり、隣接するセル31g,31hの発電能力の比率は4.4/1=4.4であり、隣接するセルで2倍以上の差が発生している。よって、隣接するセル31g,31hのうちの発電能力の高い方の第8番目のセル31hは、分割対象のセルとなり、一例として、第8番目のセル31hの分割数は、4.4/1=4.4より、図19に示すように4個の分割セル23に分割することにする。第8番目のセル31hの発電能力は4.4であり、これを4個に分割するので、分割後の各分割セル23の発電能力は1.1となる。   The power generation capacity of the seventh cell 31g is 1, whereas the power generation capacity of the eighth cell 31h is 4.4, and the ratio of the power generation capacity of the adjacent cells 31g and 31h is 4. 4/1 = 4.4, and a difference more than twice occurs between adjacent cells. Therefore, the eighth cell 31h having the higher power generation capacity among the adjacent cells 31g and 31h is a cell to be divided, and as an example, the division number of the eighth cell 31h is 4.4 / 1. = 4.4, it is divided into four divided cells 23 as shown in FIG. The power generation capacity of the eighth cell 31h is 4.4, and this is divided into four, so the power generation capacity of each divided cell 23 after the division is 1.1.

また、第9番目のセル31iの発電能力は2であるのに対して、第10番目のセル31jの発電能力は1であり、隣接するセル31i,31jの発電能力の比率は2/1=2であり、隣接するセルで2倍以上の差が発生している。よって、隣接するセル31i,31jのうちの発電能力の高い方の第9番目のセル31iは、分割対象のセルとなり、一例として、第9番目のセル31iの分割数は、2/1=2より、図19に示すように2個の分割セル23に分割することにする。第9番目のセル31iの発電能力は2であり、これを2個に分割するので、分割後の各分割セル23の発電能力は1となる。   In addition, the power generation capacity of the ninth cell 31i is 2, whereas the power generation capacity of the tenth cell 31j is 1, and the ratio of the power generation capacity of the adjacent cells 31i and 31j is 2/1 = 2 and there is a difference of 2 times or more between adjacent cells. Therefore, the ninth cell 31i having the higher power generation capacity among the adjacent cells 31i and 31j is a cell to be divided, and as an example, the division number of the ninth cell 31i is 2/1 = 2. Accordingly, as shown in FIG. 19, it is divided into two divided cells 23. The power generation capacity of the ninth cell 31i is 2, which is divided into two, so that the power generation capacity of each divided cell 23 after the division is 1.

一方、前記した以外の隣接するセル同士の組み合わせにおいては、発電能力の比率は2未満となるので、分割対象とはならない。例えば、第2番目のセル31bの発電能力は1であるのに対して、第3番目のセル31cの発電能力も1であり、隣接するセル31b,31cの発電能力の比率は1/1=1であり、隣接するセル間で2倍以上の差が発生しておらず、分割対象とはならない。また、第4番目のセル31dの分割セル23の発電能力は1であるのに対して、第5番目のセル31eの分割セル23の発電能力も1であり、隣接する分割セル23の発電能力の比率は1/1=1であり、隣接する分割セル23間で2倍以上の差が発生しておらず、分割対象とはならない。また、第8番目のセル31hの分割セル23の発電能力は1.1であるのに対して、第9番目のセル31iの分割セル23の発電能力は1であり、隣接する分割セル23の発電能力の比率は1.1/1=1.1であり、隣接する分割セル23間で2倍以上の差が発生しておらず、分割対象とはならない。また、第11番目のセル31kの発電能力は1.5であるのに対して、第10番目又は第12番目のセル31j又は31lの発電能力は1であり、隣接するセルの発電能力の比率は1.5/1=1.5であり、隣接するセル間で2倍以上の差が発生しておらず、分割対象とはならない。   On the other hand, in the combination of adjacent cells other than those described above, since the ratio of the power generation capacity is less than 2, it is not a division target. For example, the power generation capacity of the second cell 31b is 1, while the power generation capacity of the third cell 31c is 1, and the ratio of the power generation capacity of the adjacent cells 31b and 31c is 1/1 = 1 and there is no difference of 2 times or more between adjacent cells, and it is not a division target. In addition, the power generation capacity of the split cell 23 of the fourth cell 31d is 1, whereas the power generation capacity of the split cell 23 of the fifth cell 31e is 1, and the power generation capacity of the adjacent split cell 23 is also 1. The ratio is 1/1 = 1, and a difference of more than twice does not occur between the adjacent divided cells 23, so that it is not a division target. In addition, the power generation capacity of the split cell 23 of the eighth cell 31h is 1.1, whereas the power generation capacity of the split cell 23 of the ninth cell 31i is 1, and the power of the adjacent split cell 23 is The ratio of the power generation capacity is 1.1 / 1 = 1.1, and there is no difference of 2 times or more between the adjacent divided cells 23, so that the power generation capacity is not divided. The eleventh cell 31k has a power generation capacity of 1.5, whereas the tenth or twelfth cell 31j or 31l has a power generation capacity of 1, and the ratio of the power generation capacity of adjacent cells is 1. Is 1.5 / 1 = 1.5, and a difference of 2 times or more does not occur between adjacent cells, and is not subject to division.

従って、図19に示すように、分割処理後のモジュールでは、隣接するセル又は隣接する分割セル23間での発電能力の比率は2倍未満となり、色素又は濃度の違いにより発生する動作電流Ipm1,・・・,Ipm12のばらつきを小さくして、電力(又は出力)ロスを少なくすることができる。   Accordingly, as shown in FIG. 19, in the module after the division processing, the ratio of the power generation capacity between the adjacent cells or the adjacent divided cells 23 is less than twice, and the operating current Ipm1, which is generated due to the difference in pigment or concentration, ..., variation in Ipm12 can be reduced to reduce power (or output) loss.

なお、比率の求め方は、直列接続順に順番に求めたが、必ずしも順番に求める必要は無く、例えば、基準となる発電能力を決めたのち、全てのセルの比率を同時的に演算して求めるようにしてもよいことは、言うまでもない。   In addition, although the method of calculating | requiring a ratio was calculated | required in order in series connection, it does not necessarily need to obtain | require in order. For example, after determining the reference | standard power generation capability, it calculates | requires by calculating the ratio of all the cells simultaneously. Needless to say, this may be done.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態にかかる色素増感型太陽電池セルの接続方法では、閾値として2未満の場合も考えられることを説明する。
(Third embodiment)
Next, it will be described that in the method of connecting dye-sensitized solar cells according to the third embodiment of the present invention, the threshold value may be less than 2.

前記したステップS3は、1つのモジュール内の2つのセルのうち、第1セルの動作電流I(例えば動作電流Ipm1)と第2セルの動作電流I(例えば動作電流Ipm2)との比率の値が閾値以上であるときには、セルを分割することを意味している。この閾値は、先の実施形態のステップS3では、2倍としているが、これに限られるものではなく、例えば、1.33倍でもよい。これについて、以下に説明する。 In step S3 described above, the ratio of the operating current I 1 (for example, operating current Ipm1) of the first cell to the operating current I 2 (for example operating current Ipm2) of the second cell among the two cells in one module. When the value is equal to or greater than the threshold value, it means that the cell is divided. This threshold is set to double in step S3 of the previous embodiment, but is not limited to this, and may be, for example, 1.33. This will be described below.

前記ステップS3で説明したように、複数個の分割セル1−1,1−2に分割するか否かの判断は、第1セルの動作電流Iと第2セルの動作電流Iとの比率の値が閾値以上であるか否かで判断している。このような閾値を使用して分割するか否かを判断することに代えて、図20に示すような、以下のような手順で分割するか否かを判断してもよい。 As described in step S3, determination of whether or not divided into a plurality of divided cells 1-1 and 1-2, the operation current I 2 of the operating current I 1 and the second cell of the first cell Judgment is made based on whether the ratio value is equal to or greater than a threshold value. Instead of determining whether to divide using such a threshold value, it may be determined whether to divide in the following procedure as shown in FIG.

すなわち、第1セルの動作電流Iと第2セルの動作電流Iとのうち、第1セルの動作電流Iが第2セルの動作電流Iより低いときは、全体の動作電流は、第1セルの動作電流Iに律速される。ここで、電圧を共にVとすると、分割していない状態での、第1セルと第2セルとを合わせた合計の出力PはP={2・I・V}となる(図20のステップS11参照)。 That is, the operating current I 1 of the first cell of the operating current I 2 of the second cell, when the operating current I 1 of the first cell is lower than the operating current I 2 of the second cell, the entire operating current It is limited by the operating current I 1 of the first cell. Here, if both voltages are V, the total output P of the first cell and the second cell in a state where they are not divided is P = {2 · I 1 · V} (in FIG. 20). (See step S11).

次いで、動作電流が高い方の第2セルをn個の分割セルに分割したときの1個の分割セルの動作電流(I/n)と、第1セルの動作電流Iとを比較し、いずれか低い方の動作電流をIとする。このとき、第1セルと第2セルのすべての分割セルとを合わせた合計の出力P’はP’={(n+1)・I・V}となる(図20のステップS12参照)。 Next, the operating current (I 2 / n) of one divided cell when the second cell having the higher operating current is divided into n divided cells is compared with the operating current I 1 of the first cell. , Whichever is the lower operating current is Id . At this time, the total output P ′ of all the divided cells of the first cell and the second cell is P ′ = {(n + 1) · Id · V} (see step S12 in FIG. 20).

このとき、分割前の合計出力P={2・I・V}よりも、分割後の合計出力P’={(n+1)・I・V}が大きい場合(P<P’)が、分割が有効になる場合である(図20のステップS13及びステップS14参照)。逆に言えば、分割前の合計出力P={2・I・V}が、分割後の合計出力P’={(n+1)・I・V}以上の場合(P≧P’)は、分割が有効ではない場合である(図20のステップS12及びステップS15参照)。 At this time, when the total output P ′ = {(n + 1) · Id · V} after division is larger than the total output P = {2 · I 1 · V} before division (P <P ′), This is a case where the division becomes effective (see step S13 and step S14 in FIG. 20). In other words, when the total output P = {2 · I 1 · V} before the division is greater than or equal to the total output P ′ = {(n + 1) · I d · V} after the division (P ≧ P ′) This is a case where the division is not effective (see step S12 and step S15 in FIG. 20).

具体的には、例えば、第1セルの動作電流Iと第2セルの動作電流Iとの比がI/I=1.8で、第2セルをn=2で2分割すると仮定した場合、(I/2)<Iとすると、
分割前の合計出力Pは、
P=I・V+I・V
=2・I・V
である。
Specifically, for example, when the ratio of the operating current I 1 of the first cell to the operating current I 2 of the second cell is I 2 / I 1 = 1.8 and the second cell is divided into two at n = 2 assuming, when the (I 2/2) <I 1,
The total output P before division is
P = I 1・ V + I 1・ V
= 2 ・ I 1・ V
It is.

分割後の合計出力P’は、
P’=2・(I/2・V)+I/2・V
=3・(I/2)V
=3・(1.8・I/2)V
=2.7・I・V
である。
The total output P ′ after the division is
P '= 2 · (I 2 /2 · V) + I 2/2 · V
= 3 · (I 2/2 ) V
= 3 · (1.8 · I 1 /2) V
= 2.7 ・ I 1・ V
It is.

よって、P<P’となり、比I/Iが2以下であっても分割したほうが、合計出力は高くなる場合があり、分割は有効であることがわかる。 Therefore, P <P ′, and even if the ratio I 2 / I 1 is 2 or less, the total output may be higher in some cases, and it is understood that the division is more effective.

これを、以下に、一般的な式に書き直して説明する。   This will be described below by rewriting a general expression.

まず、I>Iであり、その比率をI/I=m、分割数をnとすると、
分割前の合計出力Pは、
P=2・I・V
である。
First, if I 2 > I 1 , the ratio is I 2 / I 1 = m, and the number of divisions is n,
The total output P before division is
P = 2 ・ I 1・ V
It is.

分割後の合計出力P’は、
P’=(n+1)(I/n・V)
=(n+1)(m/n・I・V)
である。よって、分割により合計出力が向上するためには、P<P’となる必要があるから、
{2・I・V}<{(n+1)(m/n・I・V)}
∴m>{2n/(n+1)}
この式を満たす分割数nが求められる場合には、分割する場合のほうが、分割しない場合よりも、合計出力が高くなることになる。このため、この式が、分割すべきか否かの判断基準(閾値)となる。言い換えれば、閾値である2n/(n+1)より大きい比率を有するセルを選択し、選択したセルをn個の分割セルに分割して、分割セル同士を直列接続すればよい。
The total output P ′ after the division is
P ′ = (n + 1) (I 2 / n · V)
= (N + 1) (m / n · I 1 · V)
It is. Therefore, in order to improve the total output by dividing, it is necessary to satisfy P <P ′.
{2 · I 1 · V} <{(n + 1) (m / n · I 1 · V)}
∴m> {2n / (n + 1)}
When the number n of divisions satisfying this equation is obtained, the total output is higher in the case of division than in the case of no division. For this reason, this expression is a criterion (threshold) for determining whether or not to divide. In other words, a cell having a ratio larger than the threshold value 2n / (n + 1) may be selected, the selected cell may be divided into n divided cells, and the divided cells may be connected in series.

以下、この式に基づいて、分割数nと、閾値{2n/(n+1)}とを例示すると、以下のような表1になる。   Hereinafter, based on this equation, the division number n and the threshold value {2n / (n + 1)} are exemplified as shown in Table 1 below.

Figure 2016171175
Figure 2016171175

従って、ステップS3の説明では、閾値を2倍以上としているが、この表1より、閾値を2倍以上に代えて、1.33倍以上としてもよいことがわかる。言い換えれば、この第3実施形態にかかる色素増感型太陽電池セルの接続方法では、閾値を1.33倍として先の実施形態にかかる色素増感型太陽電池セルの接続方法を行う場合と同じ結果になることを意味している。従って、この第3実施形態でも、先の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。   Therefore, in the description of step S3, the threshold value is set to 2 times or more. However, from Table 1, it can be seen that the threshold value may be set to 1.33 times or more instead of 2 times or more. In other words, the method of connecting the dye-sensitized solar cells according to the third embodiment is the same as the case of performing the method of connecting the dye-sensitized solar cells according to the previous embodiment by setting the threshold value to 1.33 times. It means to be a result. Therefore, also in this third embodiment, the same operational effects as in the previous embodiment can be achieved.

なお、隣接するセル同士で比率を求めているが、これに限られるものではない。すなわち、隣接する2つのセル同士で比率を求めるのではなく、1つのモジュール内の複数のセルの内の任意の2つのセル同士で比率を求めるようにしてもよい。2つのセルのうち、一方を基準のセルとして、当該基準のセルと、他のセルとの比率を順に求めるようにしてもよい。   In addition, although the ratio is calculated | required between adjacent cells, it is not restricted to this. That is, instead of obtaining the ratio between two adjacent cells, the ratio may be obtained between any two cells of a plurality of cells in one module. One of the two cells may be used as a reference cell, and a ratio between the reference cell and another cell may be obtained in order.

また、比率を求めるときの基準となるセルの発電能力は、最低の発電能力としているが、これに限られるものではない。例えば、少なくとも2以上のセルが、第1セルと第2セルと第3セルとの3個のセルで構成されている場合、3個のセルのうち最高の動作電流のセルを除くいずれかのセル(例えば、2番目に大きな動作電流のセル又は最低の動作電流のセル)の動作電流を、基準の動作電流とすればよい。そして、この基準の動作電流と、基準の動作電流にかかるセル以外のセルの動作電流との比率を求めて、求められた比率の値が閾値以上であるとき、基準の動作電流にかかるセル以外の当該セルを複数個の分割セルに分割して、分割セル同士を直列接続すればよい。   In addition, the power generation capacity of the cell that serves as a reference for obtaining the ratio is the minimum power generation capacity, but is not limited thereto. For example, if at least two or more cells are composed of three cells, the first cell, the second cell, and the third cell, any of the three cells except the cell with the highest operating current The operating current of the cell (for example, the cell with the second highest operating current or the cell with the lowest operating current) may be used as the reference operating current. Then, the ratio between the reference operating current and the operating current of a cell other than the cell related to the reference operating current is obtained. This cell may be divided into a plurality of divided cells, and the divided cells may be connected in series.

以下、隣接するセル同士に限らず、比率を求める例、及び、最低の発電能力のセル以外のセルを基準として比率を求める例について、それぞれ説明する。   Hereinafter, not only the adjacent cells but also an example for obtaining the ratio and an example for obtaining the ratio based on a cell other than the cell with the lowest power generation capacity will be described.

ここでは、例として8個のセルが直列接続される色素増感型太陽電池を考えてみる。   Here, as an example, consider a dye-sensitized solar cell in which eight cells are connected in series.

それぞれのセルの出力(発電能力)は、表2に示す通りであるとする。なお、簡単のため、実際の数値ではなく、第1のセルの出力に対する各セルの出力比で表す。   Assume that the output (power generation capacity) of each cell is as shown in Table 2. For simplicity, it is not an actual numerical value but an output ratio of each cell to the output of the first cell.

Figure 2016171175
Figure 2016171175

このような場合について、隣接するセル同士で比率を求めてみると、すべて1.3倍となり、前記した閾値である1.33倍未満の値となり、この閾値を使用する場合には、分割は不要であると考えられる。   In such a case, the ratios between adjacent cells are all 1.3 times, which is less than the above threshold value of 1.33 times. When this threshold value is used, the division is It is considered unnecessary.

しかしながら、第1セルの発電能力1.0と第8セルの発電能力6.3との比率を求めると、6.3倍となり、前記した閾値である1.33倍以上であり、分割するほうが良いことがわかる。このように、隣接するセル同士を比較して比率を求めるのではなく、色素増感型太陽電池の全てのセルの内、例えば最低の発電能力のセルを基準として、他のセルの比率を求めて、分割の可否を検討するのがよい場合もある。その例として、表2に、「第1セルに対する比率」の欄を設けて、各比率を求めてみる。すると、第3セル〜第8セルは、全て分割するほうがよいことがわかる。   However, when the ratio between the power generation capacity 1.0 of the first cell and the power generation capacity 6.3 of the eighth cell is obtained, it is 6.3 times, which is more than 1.33 times the threshold value described above. I know it ’s good. In this way, the ratio of other cells is calculated based on, for example, the cell having the lowest power generation capacity among all the cells of the dye-sensitized solar cell, instead of calculating the ratio by comparing adjacent cells. In some cases, it may be desirable to consider whether or not to divide. As an example, a column of “ratio to the first cell” is provided in Table 2, and each ratio is obtained. Then, it is understood that it is better to divide all of the third cell to the eighth cell.

また、最低の発電能力のセル(この例では第1セル)を基準として比率を求めているが、これに限られないことについて、以下に説明する。例えば、第3セルを基準として、他のセルの比率を求めて、分割の可否を検討する。その例として、表2に、「第3セルに対する比率」の欄を設けて、各比率を求めてみる。すると、第5セル〜第8セルは、全て分割するほうがよいことがわかる。   Moreover, although the ratio is calculated | required on the basis of the cell (1st cell in this example) of the lowest electric power generation capability, it demonstrates below that it is not restricted to this. For example, using the third cell as a reference, the ratio of other cells is obtained and the possibility of division is examined. As an example, a column of “Ratio to third cell” is provided in Table 2, and each ratio is obtained. Then, it is understood that it is better to divide all of the fifth cell to the eighth cell.

(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態にかかる色素増感型太陽電池セルの接続方法として、最適な分割数を求める方法について説明する。先の実施形態では、分割しない場合よりも、分割した方が良い場合について例示している。ただし、その場合、分割数は2以上であればよく、最適な分割数については、追求していない。この第4実施形態としては、最適な分割数を求める方法を説明することにより、最適な色素増感型太陽電池セルの接続方法を取得することができる。
(Fourth embodiment)
Next, a method for obtaining the optimum number of divisions will be described as a method for connecting the dye-sensitized solar cells according to the fourth embodiment of the present invention. In the previous embodiment, the case where the division is better than the case where the division is not performed is illustrated. However, in that case, the number of divisions may be two or more, and the optimum number of divisions is not pursued. As this 4th Embodiment, the optimal connection method of a dye-sensitized solar cell can be acquired by demonstrating the method of calculating | requiring the optimal division | segmentation number.

先の閾値の式は、分割しない場合より分割する場合の方が合計出力を高めることができるか否かの判断基準であり、最適な分割数の決定とは異なる。   The previous threshold expression is a criterion for determining whether or not the total output can be increased in the case of dividing rather than not dividing, and is different from the determination of the optimum number of divisions.

一例として、最適な分割数は、以下のように考えることができる。ただし、第2セルの動作電流I/nと第1セルの動作電流Iとの大小関係により、条件が分岐する。 As an example, the optimal division number can be considered as follows. However, the condition branches depending on the magnitude relationship between the operating current I 2 / n of the second cell and the operating current I 1 of the first cell.

(1) 分割後の第2セルの動作電流I/nが第1セルの動作電流I以上の場合(I/n≧I)、全体の動作電流は、第1セルの動作電流Iに律速される。 (1) When the operating current I 2 / n of the second cell after the division is equal to or higher than the operating current I 1 of the first cell (I 2 / n ≧ I 1 ), the entire operating current is the operating current of the first cell I is limited to 1 .

この場合の分割後の合計出力P’と分割前の合計出力Pとの出力差ΔPは、
ΔP=P’−P
={(n+1)・I・V}−{2・I・V}
={(n−1)・I・V}
である。
In this case, the output difference ΔP between the total output P ′ after the division and the total output P before the division is:
ΔP = P′−P
= {(N + 1) · I 1 · V} − {2 · I 1 · V}
= {(N-1) · I 1 · V}
It is.

(2) 分割後の第2セルの動作電流I/nが第1セルの動作電流Iよりも低い場合(I/n<I)、全体の動作電流は、分割後の第2セルの動作電流I/nに律速される。 (2) When the operating current I 2 / n of the second cell after the division is lower than the operating current I 1 of the first cell (I 2 / n <I 1 ), the entire operating current is the second It is limited by the operating current I 2 / n of the cell.

この場合の分割後の合計出力P’と分割前の合計出力Pとの出力差ΔPは、
ΔP=P’−P
={(n+1)・(I/n)・V}−{2・I・V}
={(n+1)・m/n−2}・I・V
である。
In this case, the output difference ΔP between the total output P ′ after the division and the total output P before the division is:
ΔP = P′−P
= {(N + 1) · (I 2 / n) · V} − {2 · I 1 · V}
= {(N + 1) · m / n−2} · I 1 · V
It is.

もし、比率mが既知の場合には、出力差ΔPが最大を取るときの分割数nの値(整数)が、最適な分割数となる。以下に、一例として、比率mの値が2,2.2,2.4,などのときに分割数をn=2,3,4,...と順に代入して出力差ΔPを求め、出力差ΔPが最大を取るときの分割数nの値(整数)を決定すると、以下のような表3となる。   If the ratio m is known, the value (integer) of the division number n when the output difference ΔP takes the maximum is the optimum division number. Hereinafter, as an example, when the value of the ratio m is 2, 2.2, 2.4, etc., the number of divisions is substituted in order as n = 2, 3, 4,. When the value (integer) of the division number n when the output difference ΔP takes the maximum is determined, the following Table 3 is obtained.

Figure 2016171175
Figure 2016171175

もちろん、これは、一例としての最適な分割数の求め方であり、例えば比率m=2.6のときは、分割数n=3が最適であるが、分割数n=2では分割の効果が無いことを意味するものではない。言い換えれば、分割数n=2でも分割すれば、分割しない場合よりも合計出力の増加が見込まれるので、本発明としては有効である。   Of course, this is an example of how to determine the optimum number of divisions. For example, when the ratio m = 2.6, the number of divisions n = 3 is optimal, but when the number of divisions n = 2, the effect of division is effective. It does not mean that there is nothing. In other words, even if the number of divisions n = 2, if the division is performed, the total output is expected to increase as compared with the case where the division is not performed. Therefore, the present invention is effective.

第4実施形態によれば、(分割可否判断対象のセルの動作電流I/基準となるセルの動作電流I)の比率に応じて最適な分割数を求めることができて、色素又は濃淡の違いにより発生する動作電流のばらつきを小さくすることができ、電力(又は出力)ロスを少なくすることができる。この結果、色素増感型太陽電池セルの接続方法を、より効率的に実施することができる。このように最適な分割数で分割した場合、電力(又は出力)ロスを最も少なくすることができる。 According to the fourth embodiment, the optimum number of divisions can be obtained according to the ratio of (the operation current I 2 of the cell to be determined whether to be divided / the operation current I 1 of the reference cell), and the dye or the light and shade The variation in the operating current caused by the difference can be reduced, and the power (or output) loss can be reduced. As a result, the method for connecting the dye-sensitized solar cells can be carried out more efficiently. Thus, when it divides | segments by the optimal division | segmentation number, an electric power (or output) loss can be minimized.

前記第1〜第4実施形態に記載したように、1つのモジュールを構成する複数のセルのうち、どのセルを基準として比率を求めていくらの閾値と比較するかによって、分割すべきセルの個数が変わってくる。最終的には、製品の設計又は製造の費用又は手間などの観点から、当該製品に最適と思われる分割数を選択して接続するのがよい。   As described in the first to fourth embodiments, the number of cells to be divided depends on which cell is used as a reference and the ratio is compared with a threshold value among a plurality of cells constituting one module. Will change. Finally, it is preferable to select and connect the number of divisions that seems to be optimal for the product from the viewpoint of product design or manufacturing costs or labor.

(分割処理による効果を実証するための試験)
以下に、前記した実施形態の分割処理による効果を説明するため、試験を行った。
(Test to verify the effect of split processing)
In the following, a test was performed to explain the effect of the division processing of the above-described embodiment.

試験においては、各条件につき5枚のセルを使用するとともに、JIS C 8912:2011に規定された結晶系太陽電池測定用ソーラシミュレータを使用した。試験に使用した5枚のセルは、それぞれ、同じ大きさの正方形であって、緑色のセル、赤色のセル、緑色のセル、赤色のセル、緑色のセルの合計5枚のセルを直列接続した。これらのセルのそれぞれを分割前のセルを含む分割前モジュールとする。分割前のセルと同じ構成の合計5枚のセルを、もう一組用意し、そのうち、2枚の赤色のセルを縦に2つに分割して直列接続し、緑色のセル、赤色の分割セル、赤色の分割セル、緑色のセル、赤色の分割セル、赤色の分割セル、緑色のセルの合計7枚のセルを直列接続した。これらのセルを分割後のセルを含む分割後モジュールとする。この分割前のモジュールと分割後のモジュールとをそれぞれのモジュール毎に7回、最大出力を測定した。   In the test, five cells were used for each condition, and a solar simulator for measuring a crystalline solar cell specified in JIS C 8912: 2011 was used. Each of the five cells used in the test was a square of the same size, and a total of five cells, a green cell, a red cell, a green cell, a red cell, and a green cell, were connected in series. . Each of these cells is assumed to be a pre-division module including the pre-division cell. Prepare another set of 5 cells with the same configuration as the cell before splitting, of which 2 red cells are split vertically and connected in series, green cells, red split cells A total of seven cells, a red divided cell, a green cell, a red divided cell, a red divided cell, and a green cell, were connected in series. These cells are assumed to be a module after division including the cells after division. The maximum output of the module before division and the module after division was measured seven times for each module.

具体的には、JIS C 8912:2011に規定された結晶系太陽電池測定用ソーラシミュレータを使用して、分割前のモジュールと分割後のモジュールとをそれぞれのセルの発電能力を測定して評価した。このシミュレータは、キセノンランプを利用したソーラシミュレータで、太陽光パネルの公称最大出力を表すときの、ある決まった共通の測定条件[基準状態(Standard Test Condition:STC)]としての、エアマス(Air Mass)(太陽光が地上に届くまでの大気の量)1.5、25℃、1kW/平方メートルの条件の下に、2〜3分程度、各セルを照射して、所定範囲内で電圧を変動させるときの電流の変化を測定した。そして、測定結果を基に、電圧と電流との曲線グラフを求め、さらに、その曲線グラフの縦軸と横軸と曲線グラフとで囲まれる領域内で、最大の正方形が取れる点を、最大出力点Pmaxとして求めた。この最大出力点Pmaxを各測定毎に求めて、棒グラフで示したのが図21である。図21の縦軸は最大出力Pmax、横軸は分割前のセルと分割後のセルとである。   Specifically, by using a solar simulator for measuring a crystalline solar cell defined in JIS C 8912: 2011, the power generation capacity of each cell was evaluated by measuring the power generation capacity of each cell before the division and after the division. . This simulator is a solar simulator that uses a xenon lamp, and it represents the air mass (Standard Test Condition: STC) that represents the nominal maximum output of the solar panel. ) (Amount of air until sunlight reaches the ground) Irradiate each cell for about 2 to 3 minutes under the conditions of 1.5, 25 ° C, 1 kW / square meter, and vary the voltage within the specified range. The change in current when measured was measured. Then, based on the measurement results, a curve graph of voltage and current is obtained, and the maximum output is obtained at the point where the maximum square can be taken within the area surrounded by the vertical and horizontal axes of the curve graph and the curve graph. Obtained as the point Pmax. This maximum output point Pmax is obtained for each measurement and is shown in a bar graph in FIG. In FIG. 21, the vertical axis represents the maximum output Pmax, and the horizontal axis represents the cell before division and the cell after division.

図21より、分割前のセルに対して分割後のセルの方が、全体的に3割程度、最大出力Pmaxが向上している。これは、隣接したセルの発電量に合わせる様な形でセルを分割することで、発電による電力(又は出力)ロスが少なくなり、分割後のセルの方が、太陽電池として、効率の良い発電をしていることがわかる。   From FIG. 21, the maximum output Pmax is improved by about 30% in the cell after division compared to the cell before division. This is because by dividing the cell in a way that matches the power generation amount of the adjacent cells, power (or output) loss due to power generation is reduced, and the divided cell is more efficient as a solar cell. You can see that

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement in another various aspect.

なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。   In addition, it can be made to show the effect which each has by combining arbitrary embodiment or modification of the said various embodiment or modification suitably. In addition, combinations of the embodiments, combinations of the examples, or combinations of the embodiments and examples are possible, and combinations of features in different embodiments or examples are also possible.

本発明にかかる色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池セルの接続方法は、色素の違いにより発生する動作電流のばらつきを小さくして、電力(又は出力)ロスを少なくすることができて、色素増感型太陽電池の構成を設計するときなどにおいて有用である。   The method for connecting the dye-sensitized solar cell and the dye-sensitized solar cell according to the present invention can reduce power (or output) loss by reducing variation in operating current caused by the difference in dye. This is useful when designing the structure of a dye-sensitized solar cell.

1…第1セル、1−1,1−2…分割セル、2…第2セル、3…第1透明基板、4…太陽電池素子、5…第2透明基板、6…内部接続部(インターコネクト)、7…第1電極(第1透明導電層)、7a…接続端子部、7−1,7−2…分割第1電極(分割第1透明導電層)、8…第2電極(第2透明導電層)、8a…接続端子部、8−1,8−2…分割第2電極(分割第2透明導電層)、11…モジュール、12,12a…酸化チタン及び色素層、12−1,12−2…分割酸化チタン及び色素層、13,13a…電界液、13−1,13−2…分割電界液、14,14a…触媒電極層、14−1,14−2…分割触媒電極層、15…封止部、15−1,15−2…分割封止部、16a,16b…集電線、16a−1,16a−2,16b−1,16b−2…分割集電線、16a−3,16b−3…張出部、16b−4…折曲部、16e…ハンダ部、18…引き出し線、20…接続線、21…色素増感型太陽電池、23…分割セル、24…接続部、25…レーザ加工箇所、31a〜31l…セル。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st cell, 1-1, 1-2 ... Divided cell, 2 ... 2nd cell, 3 ... 1st transparent substrate, 4 ... Solar cell element, 5 ... 2nd transparent substrate, 6 ... Internal connection part (interconnect) ), 7... First electrode (first transparent conductive layer), 7 a... Connection terminal, 7-1, 7-2 .. Divided first electrode (divided first transparent conductive layer), 8. Transparent conductive layer), 8a... Connection terminal portion, 8-1 and 8-2... Divided second electrode (divided second transparent conductive layer), 11... Module, 12, 12a. 12-2 ... divided titanium oxide and dye layer, 13, 13a ... electric field solution, 13-1, 13-2 ... divided electric field solution, 14, 14a ... catalytic electrode layer, 14-1, 14-2 ... divided catalytic electrode layer , 15 ... sealing part, 15-1, 15-2 ... split sealing part, 16a, 16b ... current collector, 16a-1, 16a-2, 16b- , 16b-2 ... split current collector, 16a-3, 16b-3 ... overhang, 16b-4 ... bent part, 16e ... solder part, 18 ... lead wire, 20 ... connection line, 21 ... dye sensitized type Solar cell, 23 ... split cell, 24 ... connection part, 25 ... laser processing location, 31a-31l ... cell.

Claims (8)

少なくとも2以上のセルが直列接続されるとともに、そのうちの2以上のセルは、互いに異なる色素、又は、同じ色素でかつ互いに異なる濃淡を有する、色素増感型太陽電池セルの接続方法において、
全てのセルの動作電流のうち、動作電流が最低のセルを基準に、各セルの比率を求め(S2)、
前記求めた比率が閾値以上である比率を有するセルを選択し(S3)、
前記選択したセルを複数個の分割セルに分割して、分割セル同士を直列接続する(S4)、
色素増感型太陽電池セルの接続方法。
In the method of connecting dye-sensitized solar cells, wherein at least two or more cells are connected in series, and two or more of the cells have different dyes, or the same dye and different shades.
Of the operating currents of all cells, the ratio of each cell is determined based on the cell with the lowest operating current (S2),
Select a cell having a ratio in which the calculated ratio is equal to or greater than a threshold (S3),
Dividing the selected cell into a plurality of divided cells and connecting the divided cells in series (S4);
Method for connecting dye-sensitized solar cells.
前記閾値以上である比率を有するセルを選択するとき、前記閾値は2である、
請求項1に記載の色素増感型太陽電池セルの接続方法。
When selecting cells having a ratio that is greater than or equal to the threshold, the threshold is 2.
The method for connecting the dye-sensitized solar cell according to claim 1.
前記閾値以上である比率を有するセルを選択するとき(S3)、前記閾値である2n/(n+1)より大きい比率を有するセルを選択し、
前記分割セル同士を直列接続するとき(S4)、前記選択したセルをn個の分割セルに分割して、分割セル同士を直列接続する、
請求項1に記載の色素増感型太陽電池セルの接続方法。
When selecting a cell having a ratio that is greater than or equal to the threshold (S3), select a cell having a ratio that is greater than 2n / (n + 1) that is the threshold;
When the divided cells are connected in series (S4), the selected cell is divided into n divided cells, and the divided cells are connected in series.
The method for connecting the dye-sensitized solar cell according to claim 1.
前記分割セル同士を直列接続するために(S4)、前記選択したセルをn個の分割セルに分割して、前記分割セル同士を直列接続するとき、
前記選択したセルについて、分割前のセルの出力Pより分割後のn個の分割セルの合計出力P’が大きい場合、分割前後のセルの出力差ΔPが最大となるときの整数をnの値として分割する、
請求項3に記載の色素増感型太陽電池セルの接続方法。
In order to connect the divided cells in series (S4), when dividing the selected cell into n divided cells and connecting the divided cells in series,
For the selected cell, when the total output P ′ of the n divided cells after the division is larger than the output P of the cell before the division, the integer when the output difference ΔP between the cells before and after the division becomes the maximum is the value of n Split as
The connection method of the dye-sensitized solar cell of Claim 3.
前記動作電流が最低のセルを基準に、各セルとの比率を求めるとき(S2)、最低の前記動作電流のセルに代えて、最低から2番目に低い前記動作電流のセルを前記基準に、各セルとの比率を求める、
請求項1に記載の色素増感型太陽電池セルの接続方法。
When obtaining the ratio of each cell based on the cell having the lowest operating current (S2), instead of the cell having the lowest operating current, the cell having the second lowest operating current is used as the reference. Find the ratio with each cell,
The method for connecting the dye-sensitized solar cell according to claim 1.
前記分割セル同士を直列接続するとき(S4)、各セルが同じ面積である、
請求項1〜5のいずれか1つに記載の色素増感型太陽電池セルの接続方法。
When the divided cells are connected in series (S4), each cell has the same area.
The method for connecting a dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 5.
前記分割セル同士を直列接続するとき(S4)、各セルが同じ面積でありかつ同じ形状である、
請求項1〜6のいずれか1つに記載の色素増感型太陽電池セルの接続方法。
When the divided cells are connected in series (S4), each cell has the same area and the same shape,
The connection method of the dye-sensitized solar cell as described in any one of Claims 1-6.
請求項1〜7のいずれか1つに記載の色素増感型太陽電池セルの接続方法により前記セルと前記分割セルとが互いに直列接続されて構成される色素増感型太陽電池。   The dye-sensitized solar cell comprised by the said cell and the said division | segmentation cell mutually connecting in series by the connection method of the dye-sensitized solar cell as described in any one of Claims 1-7.
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