JP2018082137A - Solar battery module, and method for manufacturing solar battery module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールの製造方法に関する。 The present invention relates to a solar cell module and a method for manufacturing a solar cell module.
従来、色素増感太陽電池は、一般に、光電極と、対向電極と、電解液又は電解液層とを備えて構成され、また、光電極としては、少なくとも、透明導電層、半導体層、色素を有して構成されることが知られている。このような色素増感太陽電池においては、例えば、光電極側に光が照射されると、半導体層に吸着された色素が光を吸収し、色素分子内の電子が励起され、その電子が半導体へ渡される。そして、光電極側で発生した電子が外部回路を通じて対向電極側に移動し、この電子が電解液を通じて光電極側に戻る。このような過程が繰り返されることで、電気エネルギーが生じる構成となっている。 Conventionally, a dye-sensitized solar cell is generally configured to include a photoelectrode, a counter electrode, and an electrolyte solution or an electrolyte solution layer. The photoelectrode includes at least a transparent conductive layer, a semiconductor layer, and a dye. It is known to have. In such a dye-sensitized solar cell, for example, when light is irradiated to the photoelectrode side, the dye adsorbed on the semiconductor layer absorbs light, and the electrons in the dye molecule are excited, and the electrons are converted into semiconductors. Passed to. Then, electrons generated on the photoelectrode side move to the counter electrode side through the external circuit, and the electrons return to the photoelectrode side through the electrolytic solution. By repeating such a process, electric energy is generated.
このような色素増感太陽電池からなる太陽電池モジュールの製造方法として、例えば特許文献1に示すように、ロール・ツー・ロール方式で貼り合せた第一電極と第二電極を、超音波振動を用いて絶縁及び溶着させることにより複数のセルに分割する方法が知られている。
As a method for manufacturing a solar cell module including such a dye-sensitized solar cell, for example, as shown in
しかしながら、従来の色素増感太陽電池からなる太陽電池モジュールでは、以下のような問題があった。
すなわち、特許文献1に開示される太陽電池モジュールでは、セルの直並列の接続するためにロール・ツー・ロール方式によって連続的に製造される電極の長手方向を分離するように切断した後、それら分割された太陽電池モジュール同士を直列接続のために配線作業を行っている。そのため、配線に伴う追加工程が必要となり、製造コストが増大するという問題があった。つまり、複数の太陽電池モジュールを例えばブラインド等に配置する場合には、複数の太陽電池モジュールをブラインドの基板上に互いに間隔をあけた状態で貼り付けた後で、それぞれの太陽電池モジュール同士を直列に接続することとなり、配線にかかる手間やコストが増えるため、その点で改善の余地があった。
However, the conventional solar cell module composed of a dye-sensitized solar cell has the following problems.
That is, in the solar cell module disclosed in
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、フィルム基板上のみで直列配線を行うことができる構造とすることで、ロール・ツー・ロール方式による生産が可能となるうえ、太陽電池モジュールを外装する際に生じる配線が不要となり、コストの低減を図ることができる太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. By adopting a structure that allows serial wiring only on a film substrate, production by a roll-to-roll method is possible, and a solar cell is provided. It is an object of the present invention to provide a solar cell module and a method for manufacturing the solar cell module, in which wiring generated when the module is packaged becomes unnecessary and the cost can be reduced.
上記目的を達成するため、本発明に係る太陽電池モジュールは、第一基材の表面に透明導電膜が成膜され、前記第一基材の前記透明導電膜の表面に第一の方向に延在する色素が吸着した帯状の半導体層が複数形成された第一電極と、第二基材の表面に前記第一電極に対向するように対向導電膜が成膜された第二電極と、前記第一電極の前記半導体層と前記第二電極との間に封止された電解液と、前記電解液を封止するとともに、平面視で前記第一の方向に直交する第二の方向に分割された複数のセルを配列する封止材と、前記封止材に覆われた状態で設けられ、前記第一電極と前記第二電極とを電気的に接続する導通材と、前記第一電極及び前記第二電極に対して前記第二の方向に沿って延在する絶縁ラインと、を備え、前記第二の方向に配列される前記複数のセルが直列配線により電気的に接続され、前記第二の方向に隣り合うセル同士の間に配置された前記第一基材の第一絶縁部と、前記第二基材の第二絶縁部との間に前記導通材が配置され、前記隣り合うセル同士が接続され、前記絶縁ラインによって前記第一の方向に分割された偶数個のサブモジュールのうち隣り合うサブモジュールにおける前記第二の方向の一方の端部同士が配線材によって直列配線により電気的に接続され、前記複数のサブモジュールを流れる電流の向きは、前記第一の方向に配列される前記サブモジュール毎に交互に入れ替わる回路構成をなしていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a solar cell module according to the present invention has a transparent conductive film formed on the surface of a first substrate and extends in a first direction on the surface of the transparent conductive film of the first substrate. A first electrode in which a plurality of strip-shaped semiconductor layers adsorbing the existing dye are formed; a second electrode in which a counter conductive film is formed on the surface of a second base so as to face the first electrode; An electrolytic solution sealed between the semiconductor layer of the first electrode and the second electrode, and the electrolytic solution are sealed and divided in a second direction orthogonal to the first direction in plan view A sealing material for arranging the plurality of cells formed; a conductive material provided in a state of being covered with the sealing material; and electrically connecting the first electrode and the second electrode; and the first electrode And an insulation line extending along the second direction with respect to the second electrode, and arranged in the second direction. The plurality of cells electrically connected by serial wiring, the first insulating portion of the first base material disposed between cells adjacent in the second direction, and the second base material The conductive material is disposed between the second insulating portion, the adjacent cells are connected, and the adjacent submodules among the even number of submodules divided in the first direction by the insulating lines. One end portions in the second direction are electrically connected to each other by serial wiring by a wiring material, and the direction of the current flowing through the plurality of submodules is alternated for each of the submodules arranged in the first direction. It is characterized by having a circuit configuration that is replaced by.
本発明では、第一基材の第二の方向に隣り合うセル同士の間に配置された第一基材の絶縁部と第二基材の絶縁部との間に導通材が配置され、第二の方向に隣り合うセル同士が電気的に直列に接続され、かつ絶縁ラインによって第一の方向に分割されたサブモジュールにおける第二の方向の一方の端部同士が配線材によって直列配線により電気的に直列に接続されている。つまり、一方のサブモジュールにおいて第二の方向の他端側から一端側へ電気が流れるとともに、一端側の電気が他方のサブモジュールの一端側に配線材を介して流れ、さらに他方のサブモジュールにおいて第二の方向の一端側から他端側へ電気が流れる回路構成を実現することができる。
このように本発明に係る太陽電池モジュールでは、偶数個のサブモジュールのうち第二の方向の一端側のサブモジュール同士が配線材によって導通され、他端側で電気を取り出すことが可能な構成となる。すなわち、全体が平面視でサブモジュール毎に電気の向きが交互に入れ替わる構造、あるいは全体が平面視でU字状に電気が流れる構造となり、取り出し電極(正極、負極)を第二の方向の他端側で同じ側に配置することができるため、配線構造が簡略化でき、配線作業を容易に行うことができる。
In the present invention, a conductive material is disposed between the insulating portion of the first base material and the insulating portion of the second base material that are disposed between cells adjacent in the second direction of the first base material, Cells adjacent to each other in the two directions are electrically connected in series, and one end in the second direction of the submodule divided in the first direction by the insulating line is electrically connected by the serial wiring by the wiring material. Are connected in series. That is, in one submodule, electricity flows from the other end side in the second direction to one end side, and electricity on one end side flows to one end side of the other submodule via the wiring member, and in the other submodule. A circuit configuration in which electricity flows from one end side to the other end side in the second direction can be realized.
Thus, in the solar cell module according to the present invention, among the even number of submodules, the submodules on one end side in the second direction are electrically connected by the wiring material, and electricity can be taken out on the other end side. Become. That is, the entire structure has a structure in which the direction of electricity is alternately switched for each sub-module in plan view, or the entire structure has a structure in which electricity flows in a U-shape in plan view. Since it can arrange | position on the same side at an end side, a wiring structure can be simplified and wiring work can be performed easily.
そして、本発明では、隣り合うサブモジュールの一端に配線材を設けるという簡単な構造であり、配線材をライン塗布する簡単な製造方法を適用することも可能となるため、ロール・ツー・ロール方式にも簡単に適応できる。このようなロール・ツー・ロール方式で第一の方向に連続的に配線材を配置する製造工程により実現できるので、新たな作業工程を追加する必要がない。 And in this invention, since it is a simple structure which provides a wiring material in the end of an adjacent submodule, and it also becomes possible to apply the simple manufacturing method which coats a wiring material, a roll-to-roll system Can easily adapt to. Since such a roll-to-roll method can be realized by a manufacturing process in which wiring members are continuously arranged in the first direction, it is not necessary to add a new work process.
また、本発明に係る太陽電池モジュールは、前記第一基材、又は前記第二基材において、前記第二の方向の両端部に前記導通材が配置され、同一の基材面上に端子取出し部が設けられていることを特徴としてもよい。 Further, in the solar cell module according to the present invention, in the first base material or the second base material, the conductive material is disposed at both end portions in the second direction, and terminals are taken out on the same base material surface. A portion may be provided.
本発明では、同一の基材面上に+端子(正極端子)と−端子(負極端子)の端子取出し部を設けることができるため、取り出し電極への配線作業を行う際に太陽電池モジュールを上下に反転する工程が不要となり、配線作業の手間を低減することができる。 In the present invention, since the terminal extraction part of + terminal (positive electrode terminal) and − terminal (negative electrode terminal) can be provided on the same base material surface, the solar cell module is moved up and down when performing wiring work to the extraction electrode. This eliminates the need for the step of reversing, so that the labor of wiring work can be reduced.
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、ロール・ツー・ロール方式により連続的に太陽電池モジュールを製造するための太陽電池モジュールの製造方法であって、第一基材の表面に透明導電膜が成膜され、前記第一基材の前記透明導電膜の表面に前記第一基材の長手方向に延在する色素が吸着した帯状の半導体層が複数形成された第一電極を形成する工程と、第二基材の表面に前記第一電極に対向するように対向導電膜が成膜された第二電極を形成する工程と、前記透明導電膜及び前記対向導電膜に対して前記長手方向と平行に絶縁加工を行う工程と、平面視で前記長手方向に直交する前記第一基材及び前記第二基材の幅方向に複数のセルを配列する封止材を設ける工程と、前記封止材の上に導通材を配置して前記第一電極と前記第二電極とを電気的に接続する工程と、前記第一電極の前記半導体層と前記第二電極との間に電解液を設ける工程と、前記第一電極と前記第二電極とを貼り合せる工程と、前記第一電極及び前記第二電極に対して前記幅方向に沿って延在する絶縁ラインを形成する工程と、前記第一基材の前記幅方向の両端部に前記長手方向に沿って配線材を配置する工程と、前記第一電極と前記第二電極とを任意の前記絶縁ラインの位置で切断する工程と、を有することを特徴としている。 The method for manufacturing a solar cell module according to the present invention is a method for manufacturing a solar cell module for continuously manufacturing a solar cell module by a roll-to-roll method, and is transparent on the surface of the first substrate. A conductive film is formed, and a first electrode is formed in which a plurality of strip-shaped semiconductor layers are formed on the surface of the transparent conductive film of the first base material by adsorbing a dye extending in the longitudinal direction of the first base material A step of forming a second electrode in which a counter conductive film is formed on the surface of the second base so as to face the first electrode, and the transparent conductive film and the counter conductive film A step of performing an insulating process in parallel with the longitudinal direction, a step of providing a sealing material for arranging a plurality of cells in the width direction of the first base material and the second base material orthogonal to the longitudinal direction in plan view, A conductive material is disposed on the sealing material and the first electrode A step of electrically connecting the second electrode, a step of providing an electrolyte between the semiconductor layer of the first electrode and the second electrode, and bonding the first electrode and the second electrode. A step of forming an insulating line extending along the width direction with respect to the first electrode and the second electrode, and the longitudinal direction at both ends of the first substrate in the width direction. A step of disposing a wiring material along the line, and a step of cutting the first electrode and the second electrode at an arbitrary position of the insulating line.
本発明では、第一基材の幅方向に隣り合うセル同士の間に配置された第一基材の絶縁部と第二基材の絶縁部との間に導通材が配置され、幅方向に隣り合うセル同士が電気的に直列に接続され、かつ絶縁ラインによって長手方向に分割されたサブモジュールのセル同士が配線材によって電気的に直列に接続された構成の太陽電池モジュールをロール・ツー・ロール方式で長手方向に連続した状態で製造することができる。つまり、絶縁ラインの位置で切断され分割された太陽電池モジュール自体で独立した電気回路を備えたモジュールをロール・ツー・ロール方式によって生産することができる。このようにロール・ツー・ロール方式によりフィルム基板上で導通材、絶縁ライン、配線材の位置や長さを適宜設定し、設定された電気特性(電圧など)になるような配線を施して製造できるので、セルの直並列接続(回路設計)を自由に設計することが可能となる。 In the present invention, a conductive material is disposed between the insulating part of the first base material and the insulating part of the second base material arranged between cells adjacent in the width direction of the first base material, and in the width direction. A solar cell module having a configuration in which adjacent cells are electrically connected in series, and cells of submodules divided in the longitudinal direction by an insulation line are electrically connected in series by a wiring material is rolled-to- It can be manufactured in a continuous state in the longitudinal direction by a roll method. That is, a module including an independent electric circuit can be produced by the roll-to-roll method by the solar cell module itself cut and divided at the position of the insulation line. In this way, the position and length of the conductive material, insulation line, and wiring material are set appropriately on the film substrate using the roll-to-roll method, and wiring is performed to achieve the set electrical characteristics (voltage, etc.). Therefore, it is possible to freely design series-parallel connection (circuit design) of cells.
また、本発明では、製造した太陽電池モジュールを別体(基板)に外装する場合に、従来のように基板に複数の太陽電池モジュールを取り付けた後に行われ、それら太陽電池モジュール同士を電気的に接続する配線作業が不要になるため、製造効率を向上させることができる。このように、作業工数を減らすことが可能となることから、製造コストの低減を図ることができる。 Further, in the present invention, when the manufactured solar cell module is packaged in a separate body (substrate), it is performed after attaching a plurality of solar cell modules to the substrate as in the prior art, and the solar cell modules are electrically connected to each other. Since the wiring work to connect becomes unnecessary, manufacturing efficiency can be improved. Thus, since it becomes possible to reduce an operation man-hour, reduction of manufacturing cost can be aimed at.
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、前記絶縁加工を行う工程において、絶縁加工位置が前記長手方向に対して一定周期で前記幅方向にずれた位置に絶縁加工パターンが形成されることを特徴としてもよい。 In the method for manufacturing a solar cell module according to the present invention, in the step of performing the insulating process, the insulating pattern is formed at a position where the insulating position is shifted in the width direction at a constant period with respect to the longitudinal direction. This may be a feature.
この場合には、幅方向に交互に絶縁加工パターンが形成されることで、サブモジュール毎に正極と負極の位置を規則的に入れ替えることができる。 In this case, the insulating pattern is alternately formed in the width direction, so that the positions of the positive electrode and the negative electrode can be regularly switched for each submodule.
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、前記長手方向に沿って連続した状態で前記配線材が配置され、前記絶縁ラインが形成された後に、前記配線材の前記長手方向の一部を切り欠き加工することにより断線部を形成するようにしてもよい。 Further, in the method for manufacturing a solar cell module according to the present invention, after the wiring material is arranged in a continuous state along the longitudinal direction and the insulating line is formed, a part of the wiring material in the longitudinal direction is formed. You may make it form a disconnection part by carrying out notch processing.
この場合には、配線材において適宜な箇所に断線部を形成することで、絶縁ラインを挟んで長手方向に隣り合うサブモジュールのセル同士の接続を切断することが可能となる。そのため、断線部の位置によって所望の電気回路を設計することができる。 In this case, by forming a disconnection portion at an appropriate location in the wiring material, it becomes possible to disconnect the cells of the submodules adjacent in the longitudinal direction across the insulating line. Therefore, a desired electric circuit can be designed according to the position of the disconnection portion.
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、前記配線材を配置する工程において、前記長手方向の一部に断線部を形成した前記配線材が配置されることを特徴としてもよい。 Moreover, the manufacturing method of the solar cell module according to the present invention may be characterized in that, in the step of arranging the wiring material, the wiring material in which a disconnection portion is formed in a part of the longitudinal direction is arranged.
この場合には、配線材を配置する工程と同時に断線部も形成されることから、配線材の配置後に断線部を設ける作業が不要となり、製造効率を向上させることができる。 In this case, since the disconnection portion is formed simultaneously with the step of arranging the wiring material, the work of providing the disconnection portion after the arrangement of the wiring material becomes unnecessary, and the manufacturing efficiency can be improved.
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、前記絶縁ラインは、前記幅方向に沿って融着された融着部であることが好ましい。 In the method for manufacturing a solar cell module according to the present invention, it is preferable that the insulating line is a fusion part that is fused along the width direction.
この場合には、幅方向に沿って延在する適宜な融着手段を備えた製造装置によってロール・ツー・ロール方式によって移動される第一電極及び第二電極に対して融着部を容易に形成することができる。 In this case, the fusion part can be easily formed with respect to the first electrode and the second electrode that are moved by the roll-to-roll method by a manufacturing apparatus having appropriate fusion means extending along the width direction. Can be formed.
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、前記配線材を配置する工程は、前記導通材を配置するときに同時に行われることを特徴としてもよい。 Moreover, the manufacturing method of the solar cell module according to the present invention may be characterized in that the step of arranging the wiring material is performed simultaneously with the arrangement of the conductive material.
この場合には、導通材及び配線材の配置パターンを同時に形成することができるので、製造効率を向上させることができる。 In this case, since the arrangement pattern of the conductive material and the wiring material can be formed at the same time, the manufacturing efficiency can be improved.
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、前記絶縁ラインを形成する工程は、前記絶縁加工を行うときに同時に行われることを特徴としてもよい。 The method for manufacturing a solar cell module according to the present invention may be characterized in that the step of forming the insulating line is performed simultaneously with the insulating process.
この場合には、絶縁ラインと長手方向に平行な絶縁加工とを同時に行うことで、製造効率を向上させることができる。 In this case, the production efficiency can be improved by simultaneously performing the insulation line and the insulation processing parallel to the longitudinal direction.
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、第一基材の表面に透明導電膜が成膜され、前記第一基材の前記透明導電膜の表面に前記第一基材の長手方向に延在する色素が吸着した帯状の半導体層が複数形成された第一電極を形成する工程と、第二基材の表面に前記第一電極に対向するように対向導電膜が成膜された第二電極を形成する工程と、前記透明導電膜及び前記対向導電膜に対して前記長手方向と平行に絶縁加工を行う工程と、平面視で前記長手方向に直交する前記第一基材及び前記第二基材の幅方向に複数のセルを配列する封止材を設ける工程と、前記封止材の上に導通材を配置して前記第一電極と前記第二電極とを電気的に接続する工程と、前記第一電極の前記半導体層と前記第二電極との間に電解液を設ける工程と、前記第一電極と前記第二電極とを貼り合せる工程と、前記第一基材の前記幅方向の両端に前記長手方向に沿って配線材を配置する工程と、前記第一電極及び前記第二電極に対して前記幅方向に沿って延在し、前記幅方向の一端側の前記配線材を部分的に絶縁しない第一絶縁ラインと、前記幅方向の全体にわたって絶縁する第二絶縁ラインと、を前記長手方向の所定位置に形成し、前記第二絶縁ライン同士の間に奇数個の前記第一絶縁ラインを設ける工程と、前記第一電極と前記第二電極とを前記第二絶縁ラインの位置で切断する工程と、を有し、記第二絶縁ラインで切断された太陽電池モジュールは、前記第一絶縁ラインで分割された偶数個のサブモジュールのうち隣り合う前記サブモジュールにおける前記幅方向の一方の端部同士が前記配線材によって直列配線により電気的に接続されていることを特徴としている。 In the method for manufacturing a solar cell module according to the present invention, a transparent conductive film is formed on the surface of the first substrate, and the longitudinal direction of the first substrate is formed on the surface of the transparent conductive film of the first substrate. A step of forming a first electrode in which a plurality of band-shaped semiconductor layers adsorbing a dye extending to the surface are formed, and a counter conductive film is formed on the surface of the second base so as to face the first electrode A step of forming a second electrode, a step of insulating the transparent conductive film and the counter conductive film in parallel to the longitudinal direction, the first base material orthogonal to the longitudinal direction in plan view, and the A step of providing a sealing material for arranging a plurality of cells in the width direction of the second base material; and a conductive material disposed on the sealing material to electrically connect the first electrode and the second electrode. Providing an electrolyte solution between the semiconductor layer of the first electrode and the second electrode; A step of bonding the first electrode and the second electrode, a step of arranging a wiring member along the longitudinal direction at both ends in the width direction of the first base, the first electrode and the second A first insulating line that extends along the width direction with respect to the electrode and does not partially insulate the wiring member on one end side in the width direction; a second insulating line that insulates the entire width direction; At a predetermined position in the longitudinal direction, and providing an odd number of the first insulating lines between the second insulating lines, and connecting the first electrode and the second electrode to the second insulating line. A solar cell module cut at the second insulation line, the width direction of the adjacent submodules among the even number of submodules divided by the first insulation line One end of the It is characterized by being electrically connected by series wiring by wood.
本発明では、第一基材の幅方向に隣り合うセル同士の間に配置された第一基材の絶縁部と第二基材の絶縁部との間に導通材が配置され、幅方向に隣り合うセル同士が電気的に直列に接続され、かつ第一絶縁ラインによって長手方向に分割された隣り合う一対のサブモジュールにおける幅方向の一方の端部同士が配線材によって直列配線により電気的に直列に接続された構成の太陽電池モジュールを製造することができる。そのため、第二絶縁ラインの位置で切断され分割された太陽電池モジュール自体で独立した電気回路となり、このような太陽電池モジュールをロール・ツー・ロール方式によって生産することも可能となる。
また、本発明では、製造した太陽電池モジュールを別体(基板)に外装する場合に、従来のように基板に複数の太陽電池モジュールを取り付けた後に行われ、それら太陽電池モジュール同士を電気的に接続する配線作業が不要になるため、製造効率を向上させることができる。このように、作業工数を減らすことが可能となることから、製造コストの低減を図ることができる。
In the present invention, a conductive material is disposed between the insulating part of the first base material and the insulating part of the second base material arranged between cells adjacent in the width direction of the first base material, and in the width direction. Adjacent cells are electrically connected in series, and one end in the width direction of a pair of adjacent submodules divided in the longitudinal direction by the first insulating line is electrically connected by serial wiring by a wiring material. A solar cell module having a configuration connected in series can be manufactured. Therefore, the solar cell module itself cut and divided at the position of the second insulation line becomes an independent electric circuit, and such a solar cell module can be produced by a roll-to-roll method.
Further, in the present invention, when the manufactured solar cell module is packaged in a separate body (substrate), it is performed after attaching a plurality of solar cell modules to the substrate as in the prior art, and the solar cell modules are electrically connected to each other. Since the wiring work to connect becomes unnecessary, manufacturing efficiency can be improved. Thus, since it becomes possible to reduce an operation man-hour, reduction of manufacturing cost can be aimed at.
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、前記第一絶縁ライン及び前記第二絶縁ラインは、前記幅方向に沿って融着された融着部であることが好ましい。 In the method for manufacturing a solar cell module according to the present invention, it is preferable that the first insulating line and the second insulating line are a fusion part that is fused along the width direction.
この場合には、幅方向に沿って延在する適宜な融着手段を備えた製造装置によってロール・ツー・ロール方式によって移動される第一電極及び第二電極に対して第一絶縁ライン及び第二絶縁ラインをなす融着部を容易に形成することができる。 In this case, the first insulating line and the second electrode with respect to the first electrode and the second electrode moved by the roll-to-roll method by a manufacturing apparatus having an appropriate fusion means extending along the width direction. It is possible to easily form the fused portion forming the two insulating lines.
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、前記第一絶縁ライン及び前記第二絶縁ラインを形成する工程は、前記絶縁加工を行うときに同時に行われることを特徴としてもよい。 Moreover, the manufacturing method of the solar cell module which concerns on this invention WHEREIN: The process of forming a said 1st insulation line and a said 2nd insulation line may be performed simultaneously when performing the said insulation process.
この場合には、第一絶縁ライン及び第二絶縁ラインと長手方向に平行な絶縁加工とを同時に行うことで、製造効率を向上させることができる。 In this case, manufacturing efficiency can be improved by performing simultaneously the insulation process parallel to a longitudinal direction with a 1st insulation line and a 2nd insulation line.
本発明の太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールの製造方法によれば、フィルム基板上のみで直列配線を行うことができる構造とすることで、ロール・ツー・ロール方式による生産が可能となるうえ、太陽電池モジュールを外装する際に生じる配線が不要となり、コストの低減を図ることができる。 According to the solar cell module of the present invention and the method for manufacturing a solar cell module, it is possible to produce by a roll-to-roll method by adopting a structure in which serial wiring can be performed only on the film substrate. Wiring generated when the solar cell module is packaged becomes unnecessary, and the cost can be reduced.
以下、本発明の実施の形態による太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールの製造方法について、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明で用いる図面は模式的なものであり、長さ、幅、及び厚みの比率、構造等は実際のものと同一とは限らず、適宜変更できる。 Hereinafter, a solar cell module according to an embodiment of the present invention and a method for manufacturing the solar cell module will be described with reference to the drawings. The drawings used in the following description are schematic, and the length, width, thickness ratio, structure, and the like are not necessarily the same as the actual ones, and can be changed as appropriate.
(第1の実施の形態)
図1に示すように、本実施の形態の太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールの製造方法は、図1に示すように、後述するロール・ツー・ロール方式(以下、RtoR方式と記載する)による製造装置4(図4参照)によって作製された一方向に長く延在するフィルム型の色素増感太陽電池1(太陽電池モジュール)を適宜な長さに切断することにより製造される。なお、図1において、矢印は電気の流れを示し、記号+(プラス)、−(マイナス)はそれぞれ正極、負極を示している(他の図も同様)。
ここで、図1、図2、及び図3に示す色素増感太陽電池1において、長さ方向(長尺方向)を長手方向X1とし、平面視で長手方向X1に直交する方向を基材(後述する第一基材3A及び第二基材3B)の幅方向X2として、以下統一して用いる。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the solar cell module according to the present embodiment and the method for manufacturing the solar cell module are based on a roll-to-roll method (hereinafter referred to as RtoR method), which will be described later, as shown in FIG. It is manufactured by cutting a film type dye-sensitized solar cell 1 (solar cell module), which is produced by the manufacturing apparatus 4 (see FIG. 4) and extends long in one direction, to an appropriate length. In FIG. 1, arrows indicate the flow of electricity, and symbols + (plus) and-(minus) indicate a positive electrode and a negative electrode, respectively (the same applies to other drawings).
Here, in the dye-sensitized
本実施の形態の色素増感太陽電池1は、図2に示すように、光電極11と、該光電極11と対向して設けられる対向電極12とを有する色素増感太陽電池セル(以下、単にセルCという)が、一対の基材3A、3Bの間に介挿された構造を有してなる。そして、色素増感太陽電池1は、一対の基材3A、3Bのそれぞれの内面が導電性を有する導電膜11A、12Aが成膜されており、この導電膜11A、12Aに対して光電極11の半導体層11B及び対向電極12の触媒層12Bが電気的に接続され、概略構成される。
As shown in FIG. 2, the dye-sensitized
本実施の形態の色素増感太陽電池1は、上述したように光電極11と対向電極12とが封止機能付きの導通材14を介して対向配置されてなる太陽電池モジュールであって、第一基材3A及び第二基材3Bの間に形成された複数のセルCの封止と、各セルC,C,…,C同士の電気的な直列接続を要する種々の電気モジュールを対象としている。ここで、後述するサブモジュールRのセルCにおいて、直列接続される方向は幅方向X2である。
The dye-sensitized
具体的に色素増感太陽電池1は、第一基材3Aと、第二基材3Bと、光電極11(第一電極)と、対向電極12(第二電極)と、電解液13と、導通材14と、封止材15と、第一絶縁部16と、第二絶縁部17と、融着部18(絶縁ライン)と、を備えている。
光電極11は、第一基材3A上に積層された透明導電膜11Aと、透明導電膜11A上に積層された多孔質の半導体層11Bと、を備えている。
また、対向電極12は、第二基材3B上に積層された対向導電膜12Aと、対向導電膜12A上に積層された触媒層12Bと、を備えている。
Specifically, the dye-sensitized
The
The
光電極11は、第一基材3Aの表面に透明導電膜11Aが成膜され、第一基材3Aの透明導電膜11Aの表面に長手方向X1に延在する色素が吸着した帯状の半導体層11Bが複数形成されている。対向電極12は、光電極11に対向するように対向導電膜12Aが成膜されている。電解液13は、光電極11の半導体層11Bと対向電極12との間に封止されている。封止材15は、電解液13を封止するとともに、幅方向X2に分割された複数のセルCを配列する構成となっている。
また、導通材14は、封止材15に覆われた状態で設けられ、光電極11の透明導電膜11Aと対向電極12の対向導電膜12Aとに直接接触し、光電極11と対向電極12とを電気的に接続する。
The
The
導通材14の幅方向X2の両側には、封止材15,15が配されている。導通材14と封止材15とにより、光電極11と対向電極12との間を接着している。一方、色素増感太陽電池1には、図1及び図3に示すように、長手方向X1に一定の間隔をあけて配置されるとともに、幅方向X2の全体にわたって融着部18が形成されている。融着部18は、超音波融着等の手段(図4に示す超音波融着部46参照)により絶縁及び接着されることにより形成される。
このようにして、それぞれに半導体層11Bを有するセルCは、導通材14によって、光電極11と対向電極12の間に形成される厚み方向の間隙内に電解液13が液密に封止された状態で形成されている。
In this manner, in the cells C each having the
透明導電膜11A及び対向導電膜12Aの所定の箇所には、後述する刃物(図5及び図6に示す切込み加工装置50の半円刃52)によって絶縁された複数のパターニング部(絶縁部16、17)が設けられている。つまり、図2に示すように、透明導電膜11A、及び対向導電膜12Aは、封止材15に接触する位置において、切込み加工による絶縁処理により長手方向X1と平行な第一絶縁部16が形成され、幅方向X2に隣り合うセルC、Cのうち一方のセルCにおける第一基材3Aに形成される隣り合う第一絶縁部16、16同士の間の透明導電膜11Aと、他方のセルCにおける第二基材3Bに形成される隣り合う第二絶縁部17、17同士の間の対向導電膜12Aと、が一方のセルCと他方のセルCとの間に配置される導通材14に接続されている。
ここで、融着部18によって画成されるサブモジュールR(図1中の二点鎖線で囲う領域)のうち隣接されるサブモジュールR、Rのそれぞれに配列される第一絶縁部16同士は、幅方向X2にずれた位置にパターニングされている。これは、第二絶縁部17についても同じである。
A plurality of patterning portions (insulating
Here, the first insulating
図2に示すように、幅方向X2に隣り合うセルC,C同士の透明導電膜11A及び対向導電膜12Aは、パターニング部により複数に区画され、複数の透明導電膜11A及び対向導電膜12Aのパターンが形成される。区画されたセルCにおいて、一方のセルC(例えば符号C1の第一セル)の対向導電膜12Aと、第一セルC1に隣接する他方のセルC(例えば符号C2の第二セル)の透明導電膜11Aとが導通材14によって電気的に接続され、第一セルC1と第二セルC2が幅方向X2に直列に接続された状態となる。すなわち、第一基材3Aと第二基材3Bとの間の間隙において複数のセルC1、C2、…を直列に並べて作製する場合には、例えば、(封止材15/導通材14/封止材15)/(第一セルC1)/(封止材15/導通材14/封止材15)/(第二セルC2)/(封止材15/導通材14/封止材15)/(第3セル)・・・の順に配置することができる。
As shown in FIG. 2, the transparent
第一基材3A及び第二基材3Bの材質は、特に限定されず、例えば、フィルム状の樹脂等の絶縁体、半導体、金属、ガラス等が挙げられる。前記樹脂としては、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリイミド、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド等が挙げられる。薄くて軽いフレキシブルな色素増感太陽電池1を製造する観点からは、基材は透明樹脂製であることが好ましく、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム又はポリエチレンナフタレート(PEN)フィルムであることがより好ましい。なお、第一基材3Aの材質と第二基材3Bの材質とは、異なっていても構わない。
The material of the
透明導電膜11A、対向導電膜12Aの種類や材質は、特に限定されず、公知の色素増感太陽電池に使用される導電膜が適用可能であり、例えば、金属酸化物で構成される薄膜が挙げられる。前述の金属酸化物としては、スズドープ酸化インジウム(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、アルミドープ酸化亜鉛(ATO)、酸化インジウム/酸化亜鉛(IZO)、ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)等が例示できる。
The types and materials of the transparent
半導体層11Bは、吸着した光増感色素から電子を受け取ることが可能な材料によって構成され、通常は多孔質であることが好ましい。半導体層11Bを構成する材料は特に限定されず、公知の半導体層11Bの材料が適用可能であり、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ等の金属酸化物半導体が挙げられる。
半導体層11Bに担持される光増感色素は特に限定されず、例えば有機色素、金属錯体色素等の公知の色素が挙げられる。前述の有機色素としては、例えば、クマリン系、ポリエン系、シアニン系、ヘミシアニン系、チオフェン系等が挙げられる。前記金属錯体色素としては、例えば、ルテニウム錯体等が好適に用いられる。
The
The photosensitizing dye supported on the
触媒層12Bを構成する材料は、特に限定されず、公知の材料を適用可能であり、例えば、白金、カーボンナノチューブ等のカーボン類、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)等の導電性ポリマー等が挙げられる。
The material which comprises the
電解液13は、特に限定されず、公知の色素増感太陽電池で使用されている電解液を適用できる。電解液13としては、例えばヨウ素とヨウ化ナトリウムが有機溶媒に溶解された電解液等が挙げられる。
The
電解液13が接触する半導体層11Bにおいて多孔質内部を含む表面には、図示しない公知の光増感色素が吸着している。
A known photosensitizing dye (not shown) is adsorbed on the surface including the porous interior in the
導通材14は、互いに平行に且つ一方向に延びる複数の半導体層11Bの間に配され、第一基材3A上の光電極11と第二基材3B上の対向電極12とに接し、且つ光電極11と対向電極12との間に設けられている。導通材14としては、例えば、導線、導電チューブ、導電箔、導電板および導電メッシュ、導電ペースト、導電粒子から選ばれる1種以上が用いられる。ここで導電ペーストとは、比較的剛性が低く、柔らかい形態の導電性材料であり、例えば固形の導通材が有機溶媒、バインダー樹脂等の粘性を有する分散媒に分散された形態を有し得る。導通材14は、両面接着タイプの銅テープのように、導通と接着の両方の機能を有していても良い。
The
導通材14に用いる導電材料としては、例えば、金、銀、銅、クロム、チタン、白金、ニッケル、タングステン、鉄、アルミニウム等の金属、或いはこれらの金属のうち2種以上の合金等が挙げられるが、特に限定されない。また、導電性の微粒子(例えば、前記金属又は合金の微粒子、カーボンブラックの微粒子等)が分散された、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の樹脂組成物等も前記材料として挙げられる。
Examples of the conductive material used for the
封止材15は、対向する第一基材3A及び第二基材3Bを接着し、且つこれら基材3A、3B間に形成されたセルCを封止することが可能な非導電性の部材であれば特に制限されない。
封止材15の材料としては、例えば、ホットメルト接着剤(熱可塑性樹脂)、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、並びに、紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂を含んだ樹脂等、一時的に流動性を有し、適当な処理により固化される樹脂材料等が挙げられる。前記ホットメルト接着剤としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。前記熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾオキサゾン樹脂等が挙げられる。前記紫外線硬化性樹脂としては、例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等の光重合性のモノマーを含むものが挙げられる。
The sealing
As a material of the sealing
次に、上述した構成の色素増感太陽電池1を製造するためのRtoR方式の製造装置4について、図面を用いて具体的に説明する。
図4に示すように、製造装置4は、光電極形成部(図示略)、第一絶縁加工部41、封止材塗工部42、導通材配置部43、電解液塗工部44、基材貼合せ部45、超音波融着部46がその順で第一基材3Aの第一移動方向P1の上流側から下流側に向けて配置されている。
また、基材貼合せ部45では、第一基材3Aと第二基材3Bとが貼り合せられ、第一基材3Aとは別で移動される第二基材3Bの第二移動方向P2に沿って対向電極形成部(図示省略)と第二絶縁加工部47とがその順で配置されている。つまり、第二絶縁加工部47を通過した第二基材3Bが基材貼合せ部45で第一基材3Aと貼り合せられるようになっている。
Next, the RtoR method manufacturing apparatus 4 for manufacturing the dye-sensitized
As shown in FIG. 4, the manufacturing apparatus 4 includes a photoelectrode forming portion (not shown), a first insulating
Moreover, in the base
図示しない前記光電極形成部は、製造装置4において第一移動方向P1の最上流部に配置され、第一基材3Aの表面の所定領域に光電極11を形成する構成となっている。
The photoelectrode forming portion (not shown) is arranged at the most upstream portion in the first moving direction P1 in the manufacturing apparatus 4 and is configured to form the
第一絶縁加工部41は、図5及び図6に示すように、本実施の形態では複数の半円刃52を備えた切込み加工装置50を採用している。切込み加工装置50は、軸O1を中心にして回転自在に設けられた回転軸51と、回転軸51の周囲に軸O1方向に所定間隔をあけて配置された半円刃52と、を備え、回転軸51の軸O1方向を幅方向X2に向けて配置されている。
半円刃52は、回転軸51の外周面の円周方向に沿って180°の範囲に連続して設けられ、軸O1方向から見て全周のうち所定の半周部分の領域に配置された第一半円刃52Aと、第一半円刃52Aが配置されていない別の半周部分の領域に配置された第二半円刃52Bと、からなる。これら複数の第一半円刃52Aは、融着部18によって長手方向X1に画成される第一基材3AのサブモジュールRのうち隣接する一方のサブモジュールRの複数の絶縁部16を同時に形成する。また、複数の第二半円刃52Bは、前記隣接するサブモジュールRのうち他方の領域の複数の絶縁部16を同時に形成する。半円刃52の周長(外周長)は、サブモジュールRにおいて絶縁加工される絶縁部16の長手方向X1の長さに一致するように設定されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the first
The
軸O1方向に隣り合う第一半円刃52A同士の間隔と、軸O1方向に隣り合う第二半円刃52B同士の間隔は、等距離に設定されている。また、第一半円刃52Aと第二半円刃52Bとは、同一円周上には配置されず、軸O1方向にずれた位置に設けられている。
また、半円刃52(52A、52B)は、導電膜11A、12Aが成膜された基材3A、3Bの表面に対して回転軸51とともに回転されたときに、導電膜11A、12Aのみに溝状の切込みを形成する。つまり、導電膜11A、12Aは厚さ方向に切込みが形成され、基材3A、3Bの厚さ方向の一部が切り込まれても全体が切り込まれないように設定されている。
なお、半円刃52の軸O1方向の間隔、周長、第一半円刃52Aと第二半円刃52Bの軸O1方向のずれ量は、絶縁部16の設定に応じて適宜変更することができる。
The interval between the first
Further, the semicircular blade 52 (52A, 52B) is applied only to the
In addition, the space | interval of the axis | shaft O1 direction of the
次に、図4に示すように、封止材塗工部42は、第一絶縁加工部41の下流側に配置され、第一基材3Aの所定領域に形成された光電極11に封止材15(図2参照)を塗工する構成となっている。
導通材配置部43は、封止材塗工部42の下流側に配置され、封止材15同士の間に配線(導通材14)を配置する構成となっている。
電解液塗工部44は、導通材配置部43の下流側に配置され、第一基材3Aにおける封止材15の未塗工領域に電解液13を塗工する構成となっている。
Next, as shown in FIG. 4, the sealing
The conducting
The electrolytic
図示しない前記対向電極形成部は、製造装置4において第二移動方向P2の最上流部に配置され、第二基材3Bの表面の所定領域に対向電極12を形成する構成となっている。
第二絶縁加工部47は、上述した第一絶縁加工部41に設けられるものと同様の切込み加工装置50(図5参照)が採用されるため、ここでは詳しい説明を省略する。
The counter electrode forming part (not shown) is arranged at the most upstream part in the second moving direction P2 in the manufacturing apparatus 4, and is configured to form the
Since the second
基材貼合せ部45は、対向電極12が形成された第二基材3Bを、光電極11が形成された第一基材3Aの表面に貼り合わせる構成となっている。具体的に基材貼合せ部45には、封止材15を硬化させる硬化処理部(図示省略)が設けられ、第一基材3Aと第二基材3Bとを重ね合わせた状態で一対の貼合せローラー45A、45Bを通過させることで、両基材3A、3Bを接着して貼り合せる構成となっている。
The base
超音波融着部46は、長手方向X1に一定間隔をあけて第一基材3Aと第二基材3Bを超音波振動により融着させて幅方向X2に沿って延びる融着部18を形成し、複数のサブモジュールRに分割する構成となっている。
The
次に、上述した本実施の形態のRtoR方式の製造装置4を使用して電気的な直列回路を構成した色素増感太陽電池1の製造方法について、図面を用いて具体的に説明する。
Next, a method of manufacturing the dye-sensitized
先ず、図4に示す製造装置4を用いて作製される色素増感太陽電池1の製造方法について説明する。製造装置4では、フィルム(第一基材3A、第二基材3B)が連続的に搬送され、光電極11が形成された第一基材3Aに対して第二基材3Bを貼り合わせることにより色素増感太陽電池1が製造される。そして、本実施の形態の製造装置4では、進行方向(長手方向X1)に向かって幅方向X2に交互に電流が流れるように、フィルム上に電気的な直列回路を構成したフィルム型の色素増感太陽電池1が作製される(図1参照)。
First, the manufacturing method of the dye-sensitized
RtoR方式により連続的に色素増感太陽電池1を製造するための製造方法は、第一基材3Aの表面に透明導電膜11Aが成膜され、第一基材3Aの透明導電膜11Aの表面に長手方向X1に延在する色素が吸着した帯状の半導体層11Bが複数形成された光電極11を形成する工程と、第二基材3Bの表面に光電極11に対向するように対向導電膜12Aが成膜された対向電極12を形成する工程と、透明導電膜11A及び対向導電膜12Aには長手方向X1と平行に絶縁加工を行う工程と、平面視で長手方向X1に直交する幅方向X2に複数のセルCを配列する封止材15を設ける工程と、封止材15の上に導通材14を配置して光電極11と対向電極12とを電気的に接続する工程と、光電極11の半導体層11Bと対向電極12との間に電解液13を設ける工程と、光電極11と対向電極12とを貼り合せる工程と、光電極11及び対向電極12に対して幅方向X2に沿って延在する融着部18を形成する工程と、幅方向X2の両端部に長手方向X1に沿って配線材19を配置する工程と、光電極11と対向電極12とを任意の融着部18の位置で切断する工程と、を有している。
In the production method for continuously producing the dye-sensitized
具体的には、色素増感太陽電池1の製造方法は、図7に示すように、半導体電極形成部(図示省略)において、例えばエアロゾルデポジション(AD)法を用いることにより、透明導電膜11Aが成膜された第一基材3A上にTiO2を積層することで半導体層11Bを幅方向X2に間隔をあけて形成した後、半導体層11B上に色素を一般的な手法によって吸着させることで、光電極11を形成する。ここで、図7(後述する図8〜図12も同様)は、RtoR方式で連続的に製造される色素増感太陽電池1の一部を示している。
また、図8に示すように、対向電極形成部(図示省略)において、スパッタリング法により対向導電膜12Aが成膜された第二基板3B上に白金(Pt)を積層して触媒層12Bを形成することで、対向電極12を形成する。
Specifically, as shown in FIG. 7, the method for manufacturing the dye-sensitized
Further, as shown in FIG. 8, in the counter electrode forming portion (not shown), platinum (Pt) is laminated on the
半導体電極形成部で作製された光電極11を形成し第一移動方向P1に移動する第一基材3Aでは、図5及び図6に示す第一絶縁加工部41の切込み加工装置50において、半導体層11Bと半導体層11Bとの間の位置で半円刃52(52A、52B)の回転により長手方向X1と平行に延びる第一絶縁部16を形成する絶縁加工が行われる。
このとき、第一絶縁部16は、図9に示すように、一定の間隔(サブモジュールRの長手方向X1の長さ)毎に幅方向X2に交互にずれた位置となる規則的な絶縁加工パターンが形成される。このように交互に絶縁加工パターンを配置することで、サブモジュールR毎に+極(正極)と−極(負極)の位置を規則的に入れ替えることができる。
In the
At this time, as shown in FIG. 9, the first insulating
次に、図4に示すように、光電極11の第一絶縁部16の加工後、封止材塗工部42によって第一基材3Aの所定領域に形成された光電極11に封止材15を塗工する。このとき、半導体層11Bに封止材15が被覆されないように塗布される。
そして、導通材配置部43において封止材15同士の間に導通材14を配置した後、電解液塗工部44において第一基材3Aにおける封止材15の未塗工領域に電解液13を塗工する。
Next, as shown in FIG. 4, after processing the first insulating
And after arrange | positioning the conduction |
一方で、対向電極形成部で作製された対向電極12を形成し第二移動方向P2に移動する第二基材3Bでは、図5及び図6に示す第二絶縁加工部47の切込み加工装置50において、触媒層12Bと触媒層12Bとの間の位置で半円刃52(52A、52B)の回転により長手方向X1と平行に延びる第二絶縁部17を形成する絶縁加工が行われる。
このとき、第二絶縁部17は、図8に示すように、一定の間隔(サブモジュールRの長手方向X1の長さ)毎に幅方向X2に交互にずれた位置となる規則的な絶縁加工のパターンが形成される。このように交互に配置することで、サブモジュールR毎に+極と−極の位置を規則的に入れ替えることができる。
On the other hand, in the
At this time, as shown in FIG. 8, the second insulating
次いで、図4に示す基材貼合せ部45において、硬化処理部(図示省略)によって封止材15が硬化されるとともに、絶縁加工された第一基材3Aと第二基材3Bとを重ね合わせた状態で一対の貼合せローラー45A、45Bを通過させることで、両基材3A、3Bを接着して貼り合せる。このとき、貼り合わされた状態で、図10に示すように、第一基材3Aの第一絶縁部16と第二基材3Bの第二絶縁部17とが幅方向X2にずれた位置となり、これにより導通材14(図2参照)を介して幅方向X2に分割して配列される複数のセルCが電気的に直列に接続された状態になる。
Next, in the base
次に、貼り合せをした後、超音波融着部46において、図11に示すように、長手方向X1に一定間隔をあけて第一基材3Aと第二基材3Bを超音波振動により融着させて幅方向X2に沿って延びる融着部18を形成し、複数のサブモジュールRに分割する。
さらに、図12に示すように、貼り合せた両基材3A、3Bの幅方向X2の両端部3a、3bに、長手方向X1に沿うように配線材19を例えば銅テープや半田付けにより貼り付ける。このとき、配線材19は、長手方向X1に配列される融着部18の端部を幅方向X2に交互に被覆した状態で配置される。これにより、直列配線されたサブモジュールR同士のセルCを直列に接続した色素増感太陽電池1を製造することができ、電気がサブモジュールR毎に幅方向X2に交互(図12の矢印E方向)に流れることになる。そして、色素増感太陽電池1は、融着部18に沿って切断可能であり、必要な任意の長さの位置(図12で符号Tの二点鎖線)で切断され、所望の長さの色素増感太陽電池1を生産することができる。例えば、切断後の色素増感太陽電池1として、図12に示すように3つのサブモジュールRを有するもの、2つのサブモジュールRを有するもの、或いは4つ以上のサブモジュールRが連続したものを製造することができる。
Next, after bonding, in the
Further, as shown in FIG. 12, the
ここで、配線材19の構造についてさらに具体的に説明する。
図13は、正極における取出し電極用の配線材19Aを示している。図14は、負極における取出し電極用の配線材19Bを示している。このようにフィルムの幅方向X2(第二の方向)の両端部に導通材14を配置することにより、同一の基材面上(ここでは、第二基材3Bの基材面上)に+端子(正極端子)と−端子(負極端子)の取り出し電極(端子取出し部)を設けることができる。そのため、取り出し電極への配線作業を行う際に色素増感太陽電池1を上下に反転する工程が不要となり、配線作業の手間を低減することができる。ここで、図13では、配線材19A寄りの導通材14にも対向電極12から光電極11に電気は流れるが、光電極11側から先に電気が流れないことから、電気の流れを省略している(後述する図19も同様である)。
なお、長手方向X1はサブモジュールRの配列方向であり本発明の「第一の方向」に相当し、幅方向X2は平面視で長手方向X1に直交する方向であり本発明の「第二の方向」に相当する。
Here, the structure of the
FIG. 13 shows a wiring material 19A for the extraction electrode in the positive electrode. FIG. 14 shows a wiring material 19B for the extraction electrode in the negative electrode. Thus, by arrange | positioning the conduction |
The longitudinal direction X1 is an arrangement direction of the submodules R and corresponds to the “first direction” of the present invention, and the width direction X2 is a direction orthogonal to the longitudinal direction X1 in a plan view. Corresponds to "direction".
図15は、第1実施形態において、二つのサブモジュールR、Rを有するように融着部18で切断することにより製造された色素増感太陽電池1A(太陽電池モジュール)を示している。
図15に示す色素増感太陽電池1Aは、幅方向X2に配列される複数のセルCから構成される区画(サブモジュールR、R)を2つ長手方向X1に隣接させた電池構造であり、隣接するサブモジュールR、Rにおける幅方向X2の一端1a(一方の端部)同士が配線材19によって直列配線により電気的に接続された構造となっている。そして、本色素増感太陽電池1Aでは、各サブモジュールRにおける幅方向X2で一端1a側の配線材19を残した状態で他端1bから一端1a側に向けて延びる第一融着部181(第一絶縁ライン)が形成されている。つまり、サブモジュールR、Rにおけるそれぞれの光電極11と対向電極12は、配線材19によって電気的に接続された電気回路を構成している。なお、図15において、符号Eは電流の向きを示している。
FIG. 15 shows a dye-sensitized
The dye-sensitized
そして、上述した色素増感太陽電池1Aを施工する場合には、第一基材3Aと第二基材3Bとを貼り合せる工程において、光電極11が形成される第一基材3Aと対向電極12が形成される第二基材3Bとは、幅方向X2にずれた状態で貼り合わされている。その後、第一基材3Aの幅方向X2の両端1a、1bに長手方向X1に沿って配線材19を配置する。次いで、第一基材3A及び第二基材3Bに対して幅方向X2に沿って延在し、幅方向X2の一端1a側の配線材19を部分的に絶縁しない第一絶縁ライン181と、幅方向X2の全体にわたって絶縁する第二絶縁ライン(図示省略)と、を長手方向X1に交互に形成する。その後、第一基材3Aと第二基材3Bとを第二絶縁ラインの位置で切断することにより製造される。なお、本実施形態では、サブモジュールR、R間において、他端1b側から一端1aに向けて切込み部1cが形成されている。この切込み部1cは、最も他端1b寄りのセルCを切断しない長さに設定されている。
このように製造された色素増感太陽電池1Aは、第一絶縁ライン181で分割された隣り合う一対のサブモジュールR、Rにおける幅方向X2の一端1aの第二基材3Bで配線材19によって電気的に接続され、他端1b側において同一の基材(ここでは第二基材3B)で取り出し電極を設けることが可能な構成となる。
And when constructing the dye-sensitized
The dye-sensitized
次に、上述した色素増感太陽電池1、1Aの製造方法の作用について図面を用いて詳細に説明する。
本実施の形態では、図2に示すように、幅方向X2に隣り合うセルC,C同士の間に配置された第一基材3Aの第一絶縁部16と第二基材3Bの第二絶縁部17との間に導通材14が配置され、幅方向X2に隣り合うセルC、C同士が電気的に直列に接続され、かつ融着部18によって長手方向X1に分割されたサブモジュールRのセルC、C同士が配線材19によって電気的に直列に接続された構成の色素増感太陽電池1をRtoR方式で長手方向X1に連続した状態で製造することができる。つまり、融着部18の位置で切断され分割された色素増感太陽電池1自体で独立した電気回路を備えたモジュールをRtoR方式によって生産することができる。このようにRtoR方式によりフィルム基板上で導通材14、融着部18、配線材19の位置や長さを適宜設定し、設定された電気特性(電圧など)になるような配線を施して製造できるので、セルCの直並列接続(回路設計)を自由に設計することが可能となる。
Next, the effect | action of the manufacturing method of the dye-sensitized
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the first insulating
また、本実施の形態では、製造した色素増感太陽電池1を別体(基板)に外装する場合に、従来のように基板に複数の色素増感太陽電池を取り付けた後に行われ、それら色素増感太陽電池同士を電気的に接続する配線作業が不要になるため、製造効率を向上させることができる。このように、作業工数を減らすことが可能となることから、製造コストの低減を図ることができる。
Further, in the present embodiment, when the produced dye-sensitized
また、上述した図15に示すような一対のサブモジュールR、Rを有する色素増感太陽電池1Aでは、幅方向X2の一端1a側のサブモジュールR、R同士が配線材19によって導通され、他端1b側で電気を取り出すことが可能な構成となる。すなわち、全体が平面視でU字状に電気が流れる構造となり、取り出し電極(正極、負極)を幅方向X2の他端1b側で同じ側に配置することができるため、配線構造が簡略化でき、配線作業を容易に行うことができる。
そして、本実施の形態では、隣り合うサブモジュールR、Rの一端1aに配線材19を設けるという簡単な構造であり、配線材19をライン塗布する簡単な製造方法を適用することも可能となるため、RtoR方式にも簡単に適応できる。このようなRtoR方式で長手方向X1に連続的に配線材19を配置する製造工程により実現できるので、新たな作業工程を追加する必要がない。
Further, in the dye-sensitized
In this embodiment, the
次に、本発明の太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールの製造方法による他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第1の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第1の実施の形態と異なる構成について説明する。 Next, other embodiments according to the solar cell module and the solar cell module manufacturing method of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the same or similar members and parts as those in the first embodiment described above. The same reference numerals are used to omit the description, and a configuration different from that of the first embodiment will be described.
(第2の実施の形態)
図16に示すように、第2の実施の形態では、RtoR方式により連続的に色素増感太陽電池1を製造する製造方法であって、幅方向X2の両端部に長手方向X1に沿って配線材19を配置する工程を、光電極11と対向電極12とを貼り合せる工程の前工程で行う方法である。すなわち、封止材15を設けた後に導通材14と同時に配線材19が第一基材3A上に配置される方法となっている。本第2の実施の形態において、配線材19は、長手方向X1に連続して配置され、融着部18が設けられた後に、図17に示すように、配線材19の長手方向X1の一部が切り欠き加工された断線部19aが形成されることになる。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 16, the second embodiment is a manufacturing method for continuously manufacturing the dye-sensitized
このときの配線材19としては、両面接着タイプの銅テープや、硬化型銀ペーストを塗布するものを採用することができる。また、光電極11側を銅テープとし、対向電極12側を硬化型銀ペーストとする組み合わせとすることも可能である。さらに、銅テープを取出し電極用とし、硬化型銀ペーストを長手方向X1に隣接するセルとの直列接続用としてもよい。
第2の実施の形態では、配線材19において適宜な箇所に断線部19aを形成することで、長手方向X1に隣り合うサブモジュールRのセルC、C同士の接続を切断することが可能となる。そのため、断線部19aの位置によって所望の電気回路を設計することができる。また、第2の実施の形態では、導通材14及び配線材19の配置パターンを同時に形成することができるので、製造効率を向上させることができる。
As the
In the second embodiment, it is possible to cut the connection between the cells C and C of the submodule R adjacent to each other in the longitudinal direction X1 by forming the
ここで、配線材19の構造についてさらに具体的に説明する。図18は第一基材3Aと第二基材3Bを貼り合せた後で、かつ融着部18を設ける前の色素増感太陽電池1を示している。
図19は、正極における取出し電極用の配線材19Aを示している。図20は、負極における取出し電極用の配線材19Bを示している。図21及び図22は、長手方向X1に隣り合うセル同士を接続する接続用の配線材19Cを示している。このようにフィルムの幅方向X2の両端部に導通材14を配置することにより、同一の基材面上(ここでは、第二基材3Bの基材面上)に+端子(正極端子)と−端子(負極端子)の取り出し電極(端子取出し部)を設けることができる。そのため、取り出し電極への配線作業を行う際に色素増感太陽電池1を上下に反転する工程が不要となり、配線作業の手間を低減することができる。
Here, the structure of the
FIG. 19 shows a wiring material 19A for the extraction electrode in the positive electrode. FIG. 20 shows a wiring material 19B for the extraction electrode in the negative electrode. 21 and 22 show a
また、図23に示すように、接続用の配線材19Cとして、橋渡し電極を超音波振動によって切断できないレベルで調整した構成とすることも可能である。
Further, as shown in FIG. 23, the connecting
なお、第2に実施の形態の場合も、上述した第1の実施の形態と同様に、二つのサブモジュールR、Rを有するように融着部18で切断することにより製造された色素増感太陽電池(太陽電池モジュール)とすることができる(図15参照)。
In the second embodiment as well, as in the first embodiment described above, dye sensitization produced by cutting at the fused
(第3の実施の形態)
次に、図24に示す第3の実施の形態は、配線材19を配置する工程において、配線材19が光電極11側と対向電極12側で長手方向X1に沿って互い違いとなるように塗布する製造方法である。つまり、長手方向X1で配線材19が配置されない断線部19aを挟んだ両側のセルC、C同士は、配線材19を配置する時点で接続されない構成となる。そのため、第2の実施の形態のように配線材19を配置する時点において連続的に配線材19を配置する場合に比べて、配線材19に断線部19aを設ける工程が不要となる利点がある。
(Third embodiment)
Next, in the third embodiment shown in FIG. 24, in the step of arranging the
また、本第3の実施の形態では、図25に示すように、光電極11と対向電極12とを貼り合せた後で、光電極11と対向電極12とを幅方向X2に沿って融着した融着部18を形成する工程において、融着しない非融着部18A(図25の二点点線で囲った部分)を確保する方法となっている。ここで、融着部18を設けない非融着部18Aを形成する理由としては、非融着部18Aは配線材19を塗布した側であり、これにより塗布した配線材19が断線することを避けることができる。このことにより、融着による配線材19の絶縁を防ぐことができる。
なお、非融着部18Aは、幅方向X2で配線材19の断線部19aに対向する位置となる。つまり、この非融着部18Aでは図4に示す超音波融着部46において超音波融着機を当てない部分となる。
Further, in the third embodiment, as shown in FIG. 25, after the
The
(第4の実施の形態)
次に、図26に示す第4の実施の形態は、光電極11と対向電極12とを幅方向X2に沿って融着した融着部18に相当する第三絶縁部17Aを形成する絶縁加工を、光電極11及び対極電極12の絶縁加工(図26では第二絶縁部17のみ記載)と同時に行うようにした製造方法である。この場合、融着部18は、幅方向X2の両端部において長手方向X1に隣接するセルC、Cと電気的に接続された状態にするため、幅方向X2の両端部との間に隙間(非絶縁部17B、図26の点線で囲った部分)を開けた状態で絶縁する。
なお、図27に示すように、切断する部分Tのみは、超音波融着で封止する。
本第4の実施の形態では、第三絶縁部17Aと長手方向X1に平行な絶縁加工とを同時に行うことで、製造効率を向上させることができる。
(Fourth embodiment)
Next, the fourth embodiment shown in FIG. 26 is an insulating process for forming a third insulating
As shown in FIG. 27, only the portion T to be cut is sealed by ultrasonic fusion.
In the fourth embodiment, the manufacturing efficiency can be improved by simultaneously performing the third insulating
以上、本発明による太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールの製造方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 As mentioned above, although the solar cell module by this invention and embodiment of the manufacturing method of a solar cell module were described, this invention is not limited to said embodiment, In the range which does not deviate from the meaning, it changes suitably. Is possible.
例えば、上述の実施の形態では、絶縁加工部41、47により絶縁加工する手段として切込み加工装置50を採用しているが、これに限定されることはない。例えば、図28(a)、(b)に示すように、複数のレーザー照射装置53、53、…を幅方向X2に所定の間隔をあけて配列し、融着部18(図1参照)によって画成されるサブモジュールR毎に対応してレーザーLが照射されるレーザー照射装置53を設定しておき、サブモジュールR毎に図28(a)及び図28(b)のように交互にレーザー加工することで、上述した実施の形態の切込み加工装置50と同様に、第一基材3Aの透明導電膜11Aに対して第一絶縁部16を形成し、第二基材3Bの対向導電膜12Aに対して第二絶縁部17を形成することができる。
For example, in the above-described embodiment, the
また、1つの色素増感太陽電池(太陽電池モジュール)において、サブモジュールRの数量は、本実施の形態に限定されることはなく、偶数個であれば任意に設定することができる。 Moreover, in one dye-sensitized solar cell (solar cell module), the number of submodules R is not limited to this embodiment, and can be arbitrarily set as long as it is an even number.
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。 In addition, it is possible to appropriately replace the components in the above-described embodiments with known components without departing from the spirit of the present invention.
1、1A 色素増感太陽電池(太陽電池モジュール)
1a 一端
1b 他端
4 製造装置
11 光電極(第一電極)
11A 透明導電膜
11B 半導体層
12 対向電極(第二電極)
12A 対向導電膜
12B 触媒層
3A 第一基材
3B 第二基材
13 電解液
14 導通材
15 封止材
16 第一絶縁部
17 第二絶縁部
17A 第三絶縁部
17B 非絶縁部
18 融着部(絶縁ライン)
18A 非融着部
181 第一融着部(第一絶縁ライン)
19、19A、19B、19C 配線材
19a 断線部
41 第一絶縁加工部
42 封止材塗工部
43 導通材配置部
44 電解液塗工部
45 基材貼合せ部
46 超音波融着部
47 第二絶縁加工部
50 切込み加工装置
51 回転軸
52、52A、52B 半円刃
53 レーザー照射装置
C セル
P1 第一移動方向
P2 第二移動方向
R サブモジュール
X1 長手方向(第一の方向)
X2 幅方向(第二の方向、第一基材及び第二基材の幅方向)
1, 1A Dye-sensitized solar cell (solar cell module)
1a one
11A Transparent
12A Opposing
18A
19, 19A, 19B,
X2 width direction (second direction, width direction of first substrate and second substrate)
Claims (12)
第二基材の表面に前記第一電極に対向するように対向導電膜が成膜された第二電極と、
前記第一電極の前記半導体層と前記第二電極との間に封止された電解液と、
前記電解液を封止するとともに、平面視で前記第一の方向に直交する第二の方向に分割された複数のセルを配列する封止材と、
前記封止材に覆われた状態で設けられ、前記第一電極と前記第二電極とを電気的に接続する導通材と、
前記第一電極及び前記第二電極に対して前記第二の方向に沿って延在する絶縁ラインと、
を備え、
前記第二の方向に配列される前記複数のセルが直列配線により電気的に接続され、
前記第二の方向に隣り合うセル同士の間に配置された前記第一基材の第一絶縁部と、前記第二基材の第二絶縁部との間に前記導通材が配置され、前記隣り合うセル同士が接続され、
前記絶縁ラインによって前記第一の方向に分割された偶数個のサブモジュールのうち隣り合うサブモジュールにおける前記第二の方向の一方の端部同士が配線材によって直列配線により電気的に接続され、
前記複数のサブモジュールを流れる電流の向きは、前記第一の方向に配列される前記サブモジュール毎に交互に入れ替わる回路構成をなしていることを特徴とする太陽電池モジュール。 A transparent conductive film is formed on the surface of the first base material, and a plurality of strip-like semiconductor layers are formed on the surface of the transparent conductive film of the first base material to which a dye extending in the first direction is adsorbed. One electrode,
A second electrode having a counter conductive film formed on the surface of the second base so as to face the first electrode;
An electrolyte solution sealed between the semiconductor layer of the first electrode and the second electrode;
Sealing the electrolytic solution, and a sealing material for arranging a plurality of cells divided in a second direction orthogonal to the first direction in plan view;
A conductive material provided in a state of being covered with the sealing material, and electrically connecting the first electrode and the second electrode;
An insulation line extending along the second direction with respect to the first electrode and the second electrode;
With
The plurality of cells arranged in the second direction are electrically connected by serial wiring,
The conductive material is disposed between the first insulating part of the first base material disposed between cells adjacent in the second direction and the second insulating part of the second base material, Adjacent cells are connected,
One end of the second direction in adjacent submodules among the even number of submodules divided in the first direction by the insulating line are electrically connected by a series wiring by a wiring material,
The solar cell module according to claim 1, wherein a direction of a current flowing through the plurality of submodules is configured to be alternately switched for each of the submodules arranged in the first direction.
第一基材の表面に透明導電膜が成膜され、前記第一基材の前記透明導電膜の表面に前記第一基材の長手方向に延在する色素が吸着した帯状の半導体層が複数形成された第一電極を形成する工程と、
第二基材の表面に前記第一電極に対向するように対向導電膜が成膜された第二電極を形成する工程と、
前記透明導電膜及び前記対向導電膜に対して前記長手方向と平行に絶縁加工を行う工程と、
平面視で前記長手方向に直交する前記第一基材及び前記第二基材の幅方向に複数のセルを配列する封止材を設ける工程と、
前記封止材の上に導通材を配置して前記第一電極と前記第二電極とを電気的に接続する工程と、
前記第一電極の前記半導体層と前記第二電極との間に電解液を設ける工程と、
前記第一電極と前記第二電極とを貼り合せる工程と、
前記第一電極及び前記第二電極に対して前記幅方向に沿って延在する絶縁ラインを形成する工程と、
前記第一基材の前記幅方向の両端部に前記長手方向に沿って配線材を配置する工程と、
前記第一電極と前記第二電極とを任意の前記絶縁ラインの位置で切断する工程と、
を有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。 A solar cell module manufacturing method for continuously manufacturing solar cell modules by a roll-to-roll method,
A transparent conductive film is formed on the surface of the first substrate, and a plurality of strip-shaped semiconductor layers in which a dye extending in the longitudinal direction of the first substrate is adsorbed on the surface of the transparent conductive film of the first substrate Forming the formed first electrode;
Forming a second electrode in which a counter conductive film is formed on the surface of the second substrate so as to face the first electrode;
Performing an insulating process in parallel with the longitudinal direction on the transparent conductive film and the counter conductive film;
Providing a sealing material for arranging a plurality of cells in the width direction of the first base material and the second base material orthogonal to the longitudinal direction in plan view;
Disposing a conductive material on the sealing material to electrically connect the first electrode and the second electrode;
Providing an electrolyte solution between the semiconductor layer of the first electrode and the second electrode;
Bonding the first electrode and the second electrode;
Forming an insulation line extending along the width direction with respect to the first electrode and the second electrode;
Arranging the wiring material along the longitudinal direction at both ends of the first base in the width direction;
Cutting the first electrode and the second electrode at an arbitrary position of the insulation line;
The manufacturing method of the solar cell module characterized by having.
絶縁加工位置が前記長手方向に対して一定周期で前記幅方向にずれた位置に変化する絶縁加工パターンが形成されることを特徴とする請求項3に記載の太陽電池モジュールの製造方法。 In the step of performing the insulating process,
The method for manufacturing a solar cell module according to claim 3, wherein an insulation processing pattern is formed in which the insulation processing position changes to a position shifted in the width direction at a constant period with respect to the longitudinal direction.
前記絶縁ラインが形成された後に、前記配線材の前記長手方向の一部を切り欠き加工することにより断線部を形成することを特徴とする請求項3又は4に記載の太陽電池モジュールの製造方法。 The wiring material is arranged in a continuous state along the longitudinal direction,
5. The method for manufacturing a solar cell module according to claim 3, wherein, after the insulation line is formed, a disconnection portion is formed by cutting out a part of the wiring material in the longitudinal direction. 6. .
第二基材の表面に前記第一電極に対向するように対向導電膜が成膜された第二電極を形成する工程と、
前記透明導電膜及び前記対向導電膜に対して前記長手方向と平行に絶縁加工を行う工程と、
平面視で前記長手方向に直交する前記第一基材及び前記第二基材の幅方向に複数のセルを配列する封止材を設ける工程と、
前記封止材の上に導通材を配置して前記第一電極と前記第二電極とを電気的に接続する工程と、
前記第一電極の前記半導体層と前記第二電極との間に電解液を設ける工程と、
前記第一電極と前記第二電極とを貼り合せる工程と、
前記第一基材の前記幅方向の両端に前記長手方向に沿って配線材を配置する工程と、
前記第一電極及び前記第二電極に対して前記幅方向に沿って延在し、前記幅方向の一端側の前記配線材を部分的に絶縁しない第一絶縁ラインと、前記幅方向の全体にわたって絶縁する第二絶縁ラインと、を前記長手方向の所定位置に形成し、前記第二絶縁ライン同士の間に奇数個の前記第一絶縁ラインを設ける工程と、
前記第一電極と前記第二電極とを前記第二絶縁ラインの位置で切断する工程と、
を有し、
前記第二絶縁ラインで切断された太陽電池モジュールは、前記第一絶縁ラインで分割された偶数個のサブモジュールのうち隣り合う前記サブモジュールにおける前記幅方向の一方の端部同士が前記配線材によって直列配線により電気的に接続されていることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。 A transparent conductive film is formed on the surface of the first substrate, and a plurality of strip-shaped semiconductor layers in which a dye extending in the longitudinal direction of the first substrate is adsorbed on the surface of the transparent conductive film of the first substrate Forming the formed first electrode;
Forming a second electrode in which a counter conductive film is formed on the surface of the second substrate so as to face the first electrode;
Performing an insulating process in parallel with the longitudinal direction on the transparent conductive film and the counter conductive film;
Providing a sealing material for arranging a plurality of cells in the width direction of the first base material and the second base material orthogonal to the longitudinal direction in plan view;
Disposing a conductive material on the sealing material to electrically connect the first electrode and the second electrode;
Providing an electrolyte solution between the semiconductor layer of the first electrode and the second electrode;
Bonding the first electrode and the second electrode;
A step of arranging a wiring material along the longitudinal direction at both ends in the width direction of the first substrate;
A first insulating line that extends along the width direction with respect to the first electrode and the second electrode and that does not partially insulate the wiring member on one end side in the width direction, and over the entire width direction. Forming a second insulating line to be insulated at a predetermined position in the longitudinal direction, and providing an odd number of the first insulating lines between the second insulating lines;
Cutting the first electrode and the second electrode at a position of the second insulating line;
Have
In the solar cell module cut by the second insulation line, one end in the width direction of the adjacent submodules among the even number of submodules divided by the first insulation line is formed by the wiring material. A method for manufacturing a solar cell module, wherein the solar cell module is electrically connected by serial wiring.
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