JP4361510B2 - 染料感応太陽電池のモジュール - Google Patents

Description

本発明は、染料感応太陽電池モジュールに関し、より詳しくは、単純な構造を有して製造工程が簡単で性能が向上した高性能染料感応太陽電池モジュールに関するものである。

一般に、染料感応太陽電池の単位セルは、染料が吸着された金属酸化物の第１電極が形成された第１基板と、前記第１基板から所定の間隔をおいて離隔して第２電極が形成される第２基板とが互いに対向配置されて形成される。このような第１基板と第２基板との間の空間には電解質が注入される。

このような染料感応太陽電池の基本原理について説明すれば、次の通りである。染料感応太陽電池内に太陽光熱が入射されれば、光量子はまず染料に吸収され、励起状態になった染料が、第１電極を構成する遷移金属酸化物の伝導経路に電子を送る。次に、電子は外部回路に流れて電気エネルギーを伝達し、エネルギーを伝達しただけ低いエネルギー状態になって第２電極に移動する。

染料は遷移金属酸化物に伝達した電子の個数だけ電解質溶液から供給を受けて、もとの状態に戻る。電解質は酸化還元反応によって相対電極から電子を受けて染料に伝達する役割を果たす。

このような染料感応太陽電池は、既存のシリコン太陽電池に比べて製造単価が安くて親環境的であり、フレキシブルに製作することができるという長所がある。しかし、染料感応太陽電池は光電変換効率が低いため実際に適用するのには難しさがある。

一方、このような単位セルを利用して複数の単位セルの染料感応太陽電池を含む染料感応太陽電池のモジュールを製造する方法が下記の特許文献１に開示されている。これは各々の単位セルの染料感応太陽電池を別途に製作した後、単位セルを伝導性テープ、伝導性両面テープ、絶縁性両面テープを利用して電気的に連結する方法である。

しかし、このような製造方法は各単位セルを製作した後、再び再配列するなどの複雑な工程のために製造単価を上昇させる問題がある。そして、伝導性テープなどの伝導特性によって染料感応太陽電池の性能が低下することがあり、モジュールの活性面積を低減させることもある。
大韓民国特許第０３８４８９３号明細書

本発明は、上記のような問題点を解決するためのものである。したがって、本発明の目的は、単純な製造工程で製造できて製造単価を抑えられる染料感応太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明の他の目的は、染料感応太陽電池モジュールの活性面積を増加させることができ、テープによる特性低下問題がないために光電変換効率に優れた染料感応太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明による染料感応太陽電池のモジュールは、複数の単位セルが形成される領域が設定される伝導性の第１基板及び第２基板が互いに対向して形成される。前記各単位セルの内部において互いに対向するように、前記第１基板および第２基板のうちの一の基板上に第１電極が形成され、他の基板上に第２電極が形成される。前記第１電極を構成するナノ粒子には染料が吸着される。前記各単位セルで前記第１基板と第２基板との間の空間に電解質が充填される。また、前記隣接する一対の単位セルの間の領域において絶縁部を形成するように互いに対向して離隔される複数の伝導性フィルムが、前記第１基板及び前記第２基板上に形成される。

前記複数の単位セルのうちの少なくとも一対の単位セルの間の領域には、前記第１基板及び第２基板のうちのいずれか一つに絶縁部が形成されて、前記一対の単位セルが電気的に直列連結される。この時、直列連結される一対の単位セルのうち、一の単位セルでは第１電極が前記第１基板に形成され、第２電極が前記第２基板に形成され、他の単位セルでは第１電極が前記第２基板に形成され、第２電極が前記第１基板に形成できる。

前記染料感応太陽電池のモジュールは、単位セルを電気的に連結する連結部をさらに形成することができる。

前記単位セルのうちの少なくとも一対の単位セルの間の領域には、前記第１基板及び第２基板の各々に絶縁部が形成され、前記一対の単位セルは前記連結部により連結されて電気的に並列連結できる。この時、前記並列連結される一対の単位セルでは、各第１電極が第１基板及び第２基板のうちの一の基板に互いに離隔して形成され、各第２電極が他の基板に互いに離隔して形成できる。

前記第１基板及び第２基板の各々は、透光性のプラスチック基板またはガラス基板を含むことができる。前記絶縁部は、前記各単位セルに対応する伝導性フィルムが互いに離隔することによって形成できる。

前記プラスチック基板は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、及びトリアセテートセルロース（ＴＡＣ）のうちのいずれか一つを含み、前記伝導性フィルムは、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、ＺｎＯ−Ｇａ_２Ｏ_３、ＺｎＯ−Ａｌ_２Ｏ_３、及びＳｎＯ_２−Ｓｂ_２Ｏ_３のうちのいずれか一つを含むことができる。

前記第１電極は、Ｔｉ酸化物、Ｎｂ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｓｎ酸化物、Ｔａ酸化物、Ｗ酸化物、Ｎｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｃｒ酸化物、Ｖ酸化物、Ｐｍ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｓｒ酸化物、Ｉｎ酸化物、Ｉｒ酸化物、Ｌａ酸化物、Ｍｏ酸化物、Ｍｇ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｙ酸化物、Ｓｃ酸化物、Ｓｍ酸化物、Ｇａ酸化物、及びＳｒＴｉ酸化物からなる群から選択される一つまたは二つ以上の複合物を含む染料感応太陽電池のモジュール。

前記第２電極は、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、ＷＯ_３、ＴｉＯ_２、及び黒鉛のうちのいずれか一つを含むことができる。このような第２電極は、半透過性または透過性を有することができる。

前記電解質は、液体電解質、イオン性液体電解質、準固体電解質、高分子電解質、及び固体電解質のうちのいずれか一つであり得る。

前記第１基板及び第２基板のうちのいずれか一つの外面に反射板をさらに形成することができる。前記反射板は、金属、酸化物、窒化物、炭素化合物、及び高分子膜のうちのいずれか一つを含むことができる。前記反射板の反射率は５乃至１００％であり得る。

本発明によれば、複数の単位セルを電気的に連結するために絶縁部と連結部のみを備えればよく、伝導性テープ、伝導性両面テープ、絶縁性両面テープなどを使用しない。

したがって、このようなテープの伝導特性によって太陽電池の性能が低下することがなく、短絡電流の損失を最少化することができ、優れた充填率（ｆｉｌｌ ｆａｃｔｏｒ）特性を有することができる。また、テープが占める面積をなくすことによって、活性化面積を増加させることができる。

また、本発明では一つの基板上に複数の単位セルを形成し、各単位セルの間に絶縁部を形成する方法によって単位セルを電気的に連結または絶縁させる方式で染料感応太陽電池のモジュールを製造することができる。したがって、当該染料感応太陽電池モジュールの製造工程が単純化されて製造単価を低減させることができる。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態による染料感応太陽電池のモジュールを示した斜視図であり、図２は図１のＩ−Ｉ線に沿って切断した断面図である。図３は図１の染料感応太陽電池のモジュールの第１基板と第２基板を分離して示した分解斜視図である。なお、図２では染料感応太陽電池モジュールにおいて各基板の接合面が露出されるように示した。

図１に示すように、本実施の形態において、第１基板１０と第２基板２０は互いに所定の間隔をおいて対向配置され、第１基板１０及び第２基板２０にはそれぞれ複数の単位セル４０が形成される領域が設定される。ここで、単位セル４０とは、第１電極３１、第２電極３２、染料３４、及び電解質３６などを含んで一つの染料感応太陽電池として機能する最少単位を意味する。

本実施の形態において、第１基板１０と第２基板２０との間の空間には各単位セル４０を囲むようにシーリング材３０が形成される。シーリング材３０は、第１基板１０と第２基板２０を接着すると同時に各単位セル４０の空間を区画する役割を果たす。しかし、本発明は、このようなシーリング材３０の形状に限定されるわけではなく、その他の多様な形状を有することが可能である。

シーリング材３０としては熱可塑性高分子フィルムを使用することができるが、一例としてはサーリン（ｓｕｒｌｙｎ：商品名）がある。このような熱可塑性高分子フィルムを二つの電極の間に位置させた後、加熱圧着して密閉させる。接着剤の他の種類としてはエポキシ樹脂または紫外線（ＵＶ）硬化剤などがある。

まず、一つの単位セル４０について詳細に説明した後、複数の単位セル４０の電気的連結関係について説明する。

図２に示すように、第１基板１０及び第２基板２０の各々は透光性プラスチック基板またはガラス基板を含み、第１基板１０及び第２基板２０上には、それぞれ伝導性フィルム１２，２２が形成される。第１基板１０及び第２基板２０の各々は透光性特性を有し、伝導性フィルム１２，２２の各々は伝導性特性を有する。

プラスチック基板が使用される場合、プラスチック基板は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、及びトリアセテートセルロース（ＴＡＣ）のうちのいずれか一つまたはこれらの組み合わせを含むことができる。

そして、伝導性フィルム１２，２２は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、ＺｎＯ−Ｇａ_２Ｏ_３（酸化亜鉛と酸化ガリウムの混晶）、ＺｎＯ−Ａｌ_２Ｏ_３（酸化亜鉛と酸化アルミニウムの混晶）、及びＳｎＯ_２−Ｓｂ_２Ｏ_３（酸化スズと酸化アンチモンの混晶）のうちのいずれか一つまたはこれらの組み合わせを含むことができる。

各単位セル４０において、互いに対向するように、第１基板２０及び第２基板２０のうちの一の基板には第１電極３１が形成され、他の基板には第２電極３２が形成される。この時、第１基板１０に第１電極３１が形成されて、第２基板２０に第２電極３２が形成されても良く、第１基板１０に第２電極３２が形成されて、第２基板２０に第１電極３１が形成されても良い。これは単位セル４０の電気的連結関係に応じて変わるが、これについては後述する。

第１電極３１は、金属酸化物からなることができる。したがって、第１電極３１は、チタン酸化物（Ｔｉ酸化物）、ニオブ酸化物（Ｎｂ酸化物）、亜鉛酸化物（Ｚｎ酸化物）、スズ酸化物（Ｓｎ酸化物）、タンタル酸化物（Ｔａ酸化物）、タングステン酸化物（Ｗ酸化物）、ニッケル酸化物（Ｎｉ酸化物）、鉄酸化物（Ｆｅ酸化）物、クロム酸化物（Ｃｒ酸化物）、バナジウム酸化物（Ｖ酸化物）、プロメチウム酸化物（Ｐｍ酸化物）、ジルコニウム酸化物（Ｚｒ酸化物）、ストロンチウム酸化物（Ｓｒ酸化物）、インジウム酸化物（Ｉｎ酸化物）、イリジウム酸化物（Ｉｒ酸化物）、ランタン酸化物（Ｌａ酸化物）、モリブデン酸化物（Ｍｏ酸化物）、マグネシウム酸化物（Ｍｇ酸化物）、アルミニウム酸化物（Ａｌ酸化物）、イットリウム酸化物（Ｙ酸化物）、スカンジウム酸化物（Ｓｃ酸化物）、サマリウム酸化物（Ｓｍ酸化物）、ガリウム酸化物（Ｇａ酸化物）、及びストロンチウムチタン酸化物（ＳｒＴｉ酸化物）からなる群から選択される一つまたは二つ以上の複合物を含んでなることができる。この時、第１電極３１は、１乃至４０μｍ厚さを有する。

第１電極３１は、酸化物がナノメートル規模の粒径を有するナノ粒子として均一に分布し、多孔性を維持しながら表面に適当な粗度を有するように形成されることが重要である。

前記ナノ粒子の平均粒径は、３乃至１００ｎｍの範囲に属することができ、１０乃至４０ｎｍの平均粒径を有することが好ましい。そして、第１電極３１の表面粗度は、２０ｎｍ以上であることが好ましい。

第１電極３１の代表的な物質としてＴｉＯ_２（二酸化チタン）の粒径別効率を検討してみれば、ＴｉＯ_２の粒径が１０ｎｍ以下に小さければ、成膜後の熱処理時に基板との密着性が低下して剥離が起こる。これに反し、ＴｉＯ_２の粒径が４０ｎｍを超えて大きくなれば、表面積の減少で染料吸着面積が減少して光電変換効率が低下し始める。したがって、処理性と効率を同時に考慮した結果、第１電極３１の平均粒径は、１０乃至４０ｎｍであることが好ましい。

このような第１電極３１には電子移動を容易にするために、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような導電性微粒子を添加することもできる。そして、光路を延長させて効率を向上させる目的で光散乱子を添加することもできる。ここで、光散乱子は、第１電極を構成する物質と同一物質からなることができ、１５０ｎｍ以上の平均粒径を有して光を効果的に散乱させるものが好ましい。

ここで、第１基板１０及び第２基板２０において所定の領域上に平均粒径が１００ｎｍ以下である金属酸化物を含むナノ粒子の分散液（ペースト）をコーティングした後、熱処理及び乾燥処理してこのような第１電極３１を形成することができる。

上述した分散液（ペースト）を第１基板１０及び第２基板２０にコーティングする方法によって、要求される分散液の物性も少しずつ変わる。一般に、ドクターブレードまたはスクリーン印刷などの方法が適用できるが、透光度向上のためにはスピンコーティングまたはスプレー法が適用される。この他にもスクイズ法を含む一般的な湿式コーティング法を適用することもできる。

前記熱処理は、分散液にバインダーが添加された場合、４５０〜６００℃で３０分程度行うことができる。分散液にバインダーを添加しない場合には２００℃の温度で熱処理することもできる。

この時、第１電極３１の多孔性を維持するために、分散液に高分子を添加して４００〜６００℃で熱処理することができる。前記高分子としては、熱処理後に有機物が残存しないものを選択することが好ましい。

適した高分子としては、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、及びポリビニルピリドン（ＰＶＰ）などがある。このような高分子の中で塗布法を含む塗布条件を考慮して、適した分子量を有するものを選択して分散液に添加すれば良い。このような高分子を添加すれば、多孔性向上の他にも分散性向上、成膜性及び付着力の向上などの効果がある。

第２電極３２は、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、三酸化タングステン（ＷＯ_３）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、黒鉛（Ｃ）、および貴金属物質のうちのいずれか一つを含むことができる。この時、第２電極３２は、反射性に優れた白金からなるのが好ましい。

このような第２電極３２は、１乃至３００ｎｍの厚さを有することができ、光透過率は１０乃至１００％であり得る。つまり、第２電極３２は、半透過性または透過性特性を有することができる。これは第１電極３１と第２電極３２が同一基板１０，２０に共に形成できるために、第２電極３２を経て光が入射される場合にも光が透過できるようにするためである。

このような第２電極３２は、真空蒸着法、電気化学的蒸着法、及び化学的蒸着法のうちのいずれか一つの方法で形成することができる。

そして、第１電極３１のナノ粒子表面には染料３４が吸着される。染料３４は、ルテニウム（Ｒｕ）複合体を含んで可視光を吸収できる物質を含むことができる。ルテニウムは白金族に属する元素で、多くの有機金属複合化合物を作ることができる元素である。

ここで、染料として、Ｒｕ（（ＣＯＯＥｔ）_２ｂｐｙ）_２（ＮＣＳ）_２・２ＣＨ_３ＣＮまたはＲｕ（（ＣＯＯＨ）_２ｂｐｙ）_２（ＮＣＳ）_２・２ＣＨ_３ＣＮなどを使用することができる。前記（ＣＯＯＥｔ）_２または（ＣＯＯＨ）_２の他に、多孔質膜（例えばＴｉＯ_２）の表面と結合可能な反応基が含まれることができる。このように反応基を改善することによって電子と正孔の再結合を防止して効率を向上させることができる。この他にも可視光内の長波長吸収を改善して効率を向上させる染料、及び電子放出が容易な新たなタイプの染料を適用することができる。

また、本実施の形態では、安価であっても素材が豊富で活用可能性の高い多様なカラーの有機色素を染料として使用することができる。有機色素としては、クマリン、ポルフィリンの一種であるフェオホルビドａなどを単独またはルテニウム複合体と混合使用することができる。このような有機色素は、長波長の可視光吸収を改善して効率を向上させることができる。

染料が溶解したアルコール溶液に、第１電極３１が形成された第１基板１０または第２基板２０を１２時間程度浸漬させて第１電極３１のナノ粒子に染料を自然吸着させる。

また、各単位セル４０に対応する第１電極３１及び第２電極３２の間の空間には電解質３６が形成（充填）される。この時、電解質３６は液体電解質、イオン性液体電解質、準固体電解質、高分子電解質、及び固体電解質のうちのいずれか一つであり得る。

電解質３６は、第１基板１０及び第２基板２０の間の空間において、第１電極３１のナノ粒子内部に均一に分散される。

電解質３６は、ヨウ化物（ｉｏｄｉｄｅ）／三ヨウ化物（ｔｒｉｉｏｄｉｄｅ）対で、酸化及び還元によって相対電極から電子を受けて染料に伝達する役割を果たし、開放回路電圧は第１電極３１のフェルミエネルギー準位と電解質３６の酸化及び還元準位の差によって決定される。

本実施の形態において、複数の単位セル４０を直列、並列、または直列及び並列の混合方式に連結するために絶縁部１４，２４が形成され、別途に複数の単位セル４０を電気的に連結する連結部３８が形成されることができる。

絶縁部１４，２４は、第１基板１０に形成される第１絶縁部１４と第２基板２０に形成される第２絶縁部２４を含む。

このような絶縁部１４，２４は、第１基板１０上または第２基板２０上の伝導性フィルム１１，２２の一部が除去された形態を有し、このような絶縁部１４，２４によって電気が流れることができない。つまり、各単位セル４０に対応する部分の伝導性フィルム１２，２２が互いに離隔して形成されることによって絶縁部１４，２４を構成し、このような部分では第１基板１０または第２基板２０を通じて電気が流れないようにする。

このような絶縁部１４，２４は、当該領域の伝導性フィルム１２，２２を湿式または乾式エッチングによって除去して形成することができ、またはこのような絶縁部１４，２４形状を有する伝導性フィルム１２，２２を積層して伝導性フィルム１２，２２及び絶縁部１４，２４を形成することができる。本実施の形態において、絶縁部１４，２４は伝導性フィルム１２，２２が形成されない部分からなるものを図示及び説明したが、本発明はこれに限定されるわけではない。

本実施の形態では、一つの行を構成する方向（図面のｘ軸方向）に隣接した一対の単位セル４０の間には第１基板１０にのみ第１絶縁部１４が形成され、第２基板２０には絶縁部が形成されない。この時、前記一対の単位セル４０のうち、一の単位セルでは第１電極３１が第１基板１０に形成され、第２電極３２が第２基板２０に形成される。一方、他の単位セルでは第１電極３１が第２基板２０に形成され、第２電極３２が第１基板１０に形成されることができる。

このような構造を有することにより、前記一対の単位セル４０は、絶縁部が形成されない第２基板２０の伝導性フィルム２２によって、第１電極３１−第２電極３２−第１電極３１−第２電極３２の直列形態で電気的に連結される。

そして、一つの列を構成する方向（図面のｙ軸方向）に隣接した一対の単位セル４０の間の領域には第１基板１０及び第２基板２０の各々に第１絶縁部１４及び第２絶縁部２４が形成される。したがって、一つの列を構成する方向（図面のｙ軸方向）に隣接した単位セル４０では第１基板１０及び第２基板２０に電気が流れない。この時、このような一対の単位セル４０は、リード線などからなる連結部３８などで複数連結されて並列連結されることができる。

この時、第１絶縁部１４及び第２絶縁部２４によって互いに絶縁されて、各連結部３８によって並列連結される一対の単位セル４０前記並列連結される一対の単位セル４０では、各第１電極３１が第１基板１０及び第２基板２０のうちの一の基板に互いに離隔して形成され、各第２電極３２が他の基板に互いに離隔して形成される。

図３に示したように、第１基板１０に複数の単位セル４０を連結するリード線を装着することによって連結部３８を形成することができる。しかし、本発明はこれに限定されるわけではなく、多様な方法で複数の単位セルを連結することができ、これも本発明の範囲に属する。

つまり、本実施の形態において、行方向には一つの基板にのみ絶縁部が形成されて複数の単位セルは直列連結され、列方向には両側基板ともに絶縁部が形成されて複数の単位セルは並列連結されることを図示及び説明したが、本発明はこれに限定されるわけではない。したがって、複数の単位セルを並列にのみ連結することもでき、別途の連結部なく絶縁部のみを形成して直列にのみ連結することもでき、その他にも多様に電気的に連結することが可能である。

（第２の実施の形態）
以下では、本発明の第２の実施の形態及び第３の実施の形態による染料感応太陽電池のモジュールについて詳細に説明する。第２の実施の形態及び第３の実施の形態は、第１の実施の形態と基本的な構成が同一または類似な実施の形態であるので、同一または極めて類似な部分については説明を省略する。図面で同一または類似な構成要素に対しては同一な参照符号を使用する。

図４は、本発明の第２の実施の形態による染料感応太陽電池のモジュールの第１基板と第２基板を分離して示した分解斜視図である。

図４に示すように、本実施の形態では、複数の単位セル４０が第１基板１０または第２基板２０に形成される絶縁部４２，４４によって直列に連結（図面の矢印４５参照）される。つまり、直流連結しようとする単位セル４０の間で第１基板１０及び第２基板２０のうちのいずれか一つにのみ絶縁部４２，４４を形成することによって複数の単位セル４０が直列に連結される。このような場合には並列連結が必要でないので別途の連結部を備えてなくともよく、直列に連結された複数の単位セル４０の両端部４７，４９から電気を引き出すことができればよい。

（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態による染料感応太陽電池のモジュールを示した部分断面図である。

本実施の形態では第１基板１０及び第２基板２０のうちのいずれか一つの外側（外面）に別途の反射板４６を装着することができる。このような反射板４６は、太陽光入射部の反対側に位置するのが好ましい。

反射板４６は、金属、酸化物、窒化物、炭素化合物、及び高分子膜のうちのいずれか一つを含むことができ、反射率は、５乃至１００％であるのが好ましい。

図５に示すように第１基板１０の外側に反射板４６を設置する場合には、第２基板２０に入射して第１基板１０を透過した太陽光が反射板４６で反射されて再び第２基板２０で入射される。したがって、反射板４６がない場合に比べてさらに多くの太陽光を吸収することができ、結果的に効率を向上させることができる。

以下、実施例を通じて本発明による染料感応太陽電池のモジュールをより詳細に説明する。しかし、下記の実施例は本発明を詳細に説明するために提供されるもので、本発明が実施例によって限定されるわけではない。

第１の実施の形態による染料感応太陽電池モジュール、及び、一つの単位セルを個別製作した後、これを伝導性テープなどで連結して製造された染料感応太陽電池のモジュール（以下、‘比較例による染料感応太陽電池のモジュール’と言う）の各々に対して１００ｍＷ／ｃｍ^２キセノンランプを光源として電流−電圧特性を分析した。

（実施例）
図６は、本発明の第１の実施の形態による染料感応太陽電池モジュール及びこれを構成する各単位セルの電流−電圧特性を示すグラフである。

図６で（ａ）線は第１電極側で光が入射される各単位セルの電流−電圧特性を示し、（ｂ）線は第２電極側で光が入射される各単位セルの電流−電圧特性を示す。そして、（ｃ）線は本実施例による染料感応太陽電池モジュールの電流−電圧特性を示す。

図６に示すように、第１電極側に光が入射される単位セルは短絡電流が７．４２ｍＡ、開放電圧が０．６７Ｖ、充填率が０．３７であり、第２電極側に光が入射される単位セルは短絡電流が５．４ｍＡ、開放電圧が０．６５Ｖ、充填率が０．４３であり、実施例１による染料感応太陽電池のモジュールは短絡電流が２０．５ｍＡ、開放電圧が１．１Ｖ、充填率が０．５２であることが分かる。

（比較例）
図７は、比較例による染料感応太陽電池モジュール及びこれを構成する各単位セルの電流−電圧特性を示すグラフである。

図７で（ａ）線は比較例による各単位セルの電流−電圧特性を示し、（ｂ）線は比較例による染料感応太陽電池モジュールの電流−電圧特性を示す。

図７に示すように、比較例で各単位セルは短絡電流が９．８ｍＡ、開放電圧が０．７２Ｖ、充填率が０．５３であり、比較例による染料感応太陽電池のモジュールは短絡電流が２１ｍＡ、開放電圧が１．２５Ｖ、充填率が０．３３であることが分かる。

以上のとおり、第１の実施の形態による染料感応太陽電池では比較例より短絡電流、開放電圧、及び充填率が非常に小さい単位セルを利用してモジュールを製造したことにもかかわらず、短絡電流及び開放電圧の値が類似していて、充填率がさらに大きいことが分かる。つまり、本発明による染料感応太陽電池は短絡電流の損失が少なく、優れた充填率特性を有することができる。

以上、本発明の実施の形態が各々２列と３行の単位セルを有すると示したが、本発明はこれに限定されず、複数の単位セルを有する全ての場合に適用することができる。

つまり、本発明は、上述した本発明の好ましい実施の形態に限定されず、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することができ、これも本発明の範囲に属する。

本発明の第１の実施の形態による染料感応太陽電池のモジュールを示した斜視図である。 図１のＩ−Ｉ線に沿って切断した断面図である。 図１の染料感応太陽電池モのジュールの第１基板と第２基板を分離して示した分解斜視図である。 本発明の第２の実施の形態による染料感応太陽電池のモジュールの第１基板と第２基板を分離して示した分解斜視図である。 本発明の第３の実施の形態による染料感応太陽電池のモジュールを示した部分断面図である。 本発明による染料感応太陽電池モジュール及びこれを構成する各単位セルの電流−電圧特性を示すグラフである。 比較例による染料感応太陽電池モジュール及びこれを構成する各単位セルの電流−電圧特性を示すグラフである。

符号の説明

１０ 第１基板、
２０ 第２基板、
１１，２１ プラスチックまたはガラス基板、
１２，２２ 伝導性フィルム、
１４，２４，４２，４４ 絶縁部、
３０ シーリング材、
３１ 第１電極、
３２ 第２電極、
３４ 染料、
３６ 電解質、
３８ 連結部、
４０ 単位セル、
４６ 反射板。

Claims (15)

1. 互いに対向配置され、複数の単位セルが形成される領域が設定される第１基板及び第２基板と、
   前記各単位セルの内部において互いに対向するように、前記第１基板及び第２基板のうちの一の基板上に形成される第１電極及び他の基板上に形成される第２電極と、
   前記第１電極に吸着されている染料と、
   前記各単位セルにおいて前記第１基板と第２基板との間の空間に充填される電解質と、
   前記第１基板及び前記第２基板上に形成され、前記隣接する一対の単位セルの間の領域において絶縁部を形成するように互いに対向して離隔される複数の伝導性フィルムと、
   を含む染料感応太陽電池のモジュール。
2. 前記複数の単位セルのうちの少なくとも一対の単位セルの間の領域には、前記絶縁部が前記第１基板及び第２基板のうちのいずれか一つに形成されて、前記一対の単位セルが電気的に直列連結される、請求項１に記載の染料感応太陽電池のモジュール。
3. 前記直列連結された一対の単位セルのうち、
   一の単位セルでは第１電極が前記第１基板に形成され、第２電極が前記第２基板に形成され、
   他の単位セルでは第１電極が前記第２基板に形成され、第２電極が前記第１基板に形成される、請求項２に記載の染料感応太陽電池のモジュール。
4. 前記複数の単位セルを電気的に連結する連結部がさらに形成される、請求項１に記載の染料感応太陽電池のモジュール。
5. 前記複数の単位セルのうちの少なくとも一対の単位セルの間の領域には、前記絶縁部が前記第１基板及び第２基板の各々に形成され、前記一対の単位セルが前記連結部により連結されて電気的に並列連結される、請求項４に記載の染料感応太陽電池のモジュール。
6. 前記並列連結される一対の単位セルでは、各第１電極が前記第１基板及び第２基板のうちの一の基板に互いに離隔して形成され、各第２電極が他の基板に互いに離隔して形成される、請求項５に記載の染料感応太陽電池のモジュール。
7. 前記第１基板及び第２基板の各々は、透光性のプラスチック基板またはガラス基板を含む、請求項１に記載の染料感応太陽電池のモジュール。
8. 前記プラスチック基板は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリイミド、及びトリアセテートセルロースのうちのいずれか一つを含み、前記伝導性フィルムは、インジウムスズ酸化物、フッ素ドープ酸化スズ、ＺｎＯ−Ｇａ_２Ｏ_３、ＺｎＯ−Ａｌ_２Ｏ_３、及びＳｎＯ_２−Ｓｂ_２Ｏ_３のうちのいずれか一つを含む、請求項７に記載の染料感応太陽電池のモジュール。
9. 前記第１電極は、Ｔｉ酸化物、Ｎｂ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｓｎ酸化物、Ｔａ酸化物、Ｗ酸化物、Ｎｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｃｒ酸化物、Ｖ酸化物、Ｐｍ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｓｒ酸化物、Ｉｎ酸化物、Ｉｒ酸化物、Ｌａ酸化物、Ｍｏ酸化物、Ｍｇ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｙ酸化物、Ｓｃ酸化物、Ｓｍ酸化物、Ｇａ酸化物、及びＳｒＴｉ酸化物からなる群から選択される一つまたは二つ以上の複合物を含む、請求項１に記載の染料感応太陽電池のモジュール。
10. 前記第２電極は、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、ＷＯ_３、ＴｉＯ_２、及び黒鉛のうちのいずれか一つを含む、請求項１に記載の染料感応太陽電池のモジュール。
11. 前記第２電極は、半透過性または透過性を有する、請求項１０に記載の染料感応太陽電池のモジュール。
12. 前記電解質は、液体電解質、イオン性液体電解質、準固体電解質、高分子電解質、及び固体電解質のうちのいずれか一つである、請求項１に記載の染料感応太陽電池のモジュール。
13. 前記第１基板及び第２基板のうちのいずれか一つの外面に反射板がさらに形成される、請求項１に記載の染料感応太陽電池のモジュール。
14. 前記反射板は、金属、酸化物、窒化物、炭素化合物、及び高分子膜のうちのいずれか一つを含む、請求項１３に記載の染料感応太陽電池のモジュール。
15. 前記反射板の反射率が５乃至１００％である、請求項１３に記載の染料感応太陽電池のモジュール。