JP4854971B2

JP4854971B2 - 色素増感型太陽電池モジュール

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Publication number: JP4854971B2
Application number: JP2005062231A
Authority: JP
Inventors: 知志長塚
Original assignee: Fujimori Kogyo Co Ltd
Current assignee: Fujimori Kogyo Co Ltd
Priority date: 2005-03-07
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2025-03-07
Also published as: JP2006244954A

Description

本発明は、複数の色素増感型太陽電池セルを電気的に直列接続してなるセルの配線接続構造を有する色素増感型太陽電池モジュールに関し、特に、内部構造を簡単にして安価に製造できるようにしたものである。

従来型の太陽電池と異なり、色素増感型太陽電池はシリコン（Ｓｉ）などの高価な半導体を用いておらず、比較的安価に製造することができることから、将来の利用が拡大するものと有望視されている。
色素増感型太陽電池の基本構成は、透明基材に設けた透明導電電極（上部電極）と、電解質層と、発色剤層（分光増感色素）と、金属酸化物半導体層と、基材に設けた対電極（下部電極）とからなる（例えば特許文献１参照）。

従来型の太陽電池において、電流を効率よく取り出すため、透明導電膜からなる透明電極層に電気的に接続されたグリッド状の集電電極を受光面上に設けて電流を集電する技術が知られている。
透明導電膜は、透明基材の上に加熱蒸着やスパッタ法などにより金属酸化物半導体を薄く積層したものであり、金属等の良導体に比べて比抵抗が大きいことから、セルの面積が広い場合は、透明導電膜の表面抵抗率をなるべく低くすることが求められる。表面抵抗率を低くするには膜の厚みをなるべく厚くするのが望ましいが、金属酸化物半導体の膜厚みを厚くすると光透過率が低下するので、透明導電膜の厚みは、光透過率と表面抵抗率との兼ね合いにより制約される。従って、透明導電膜のみでは表面抵抗率を下げるのに限界があることから、透明導電膜上に金属（良導体）からなる集電電極を配設することにより、透明電極の表面抵抗率を下げている。
しかしながら集電電極は、表面抵抗率は透明導電膜より低いものの光透過率に劣る（不透明である）ので、集電電極の面積が大きいと、受光面の有効面積の損失につながる。このため、集電電極をインクジェット方式によって印刷することにより、細線化する技術が特許文献２に記載されている。

一方、単一の太陽電池セルで得られる起電力は限られていることから、実用的な電圧を取り出すには複数個のセルを直列に接続する必要がある。
従来型の太陽電池の場合には、発電層がシリコン等の固体半導体から構成されるのでセルの集積が容易であるが、色素増感型太陽電池の場合には、発電層に電解液を使用するので、電解質の漏洩を防止するため、セルの封止が必要となる。
特許文献３には、セルの外部にリード線やコネクタなどの外部配線（セル間接続）を設けて複数個のセルを直列に接続する方法が記載されている。
特許文献４には、平行に配置された２枚の基板の間に複数のセルを並べて配置し、一のセルの透明電極と隣り合うセルの裏面電極とを接続する電極接続部の両面に非導電性の隔壁を設けて各セルの間を仕切った構成が記載されている。
特許文献５には、平行に配置された２枚の基板の間に複数のセルを並べて配置し、一のセルの透明電極と隣り合うセルの裏面電極とを異方性導電材料によって接続し、異方性導電材料として、基板に垂直な方向には導電性を示すが、基板に沿う方向には電気的絶縁を保つものを用いることにより、セル間の接続と封止とを兼ねるようにした構成が記載されている。
特開平１−２２０３８０号公報特開２００３−２９７１５８号公報特開２００３−０８６８２２号公報特開２００２−０９３４７６号公報特開２００３−２４３０５２号公報

しかしながら、特許文献３のように、個々に電解液を封止した複数個のセルを外部配線で接続した場合には、セルの間に外部配線を収める一定の間隔を設ける必要があることから、一定の設置面積における集光効率が低下するという問題がある。
また、特許文献４，５のように、２枚の基板の間に複数のセルを並べて配置し、セル間の接続を基板間に設けた内部配線で行う場合には、セル間の接続と封止とを、セル間の狭いスペースで行う必要があり、セル間の構造が複雑となることから、封止が不確実になって電解液が漏洩したり、製造コストを安価に抑えるのが困難であるという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、セル同士の配線接続構造を簡略化して安価に製造可能にした色素増感型太陽電池モジュールを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、一の基材上において、セル境界領域を介して隣接した一のセルと他のセルとを電気的に直列接続する配線接続構造を有し、前記一のセルの上部電極と前記他のセルの下部電極とが、前記セル境界領域の外で電気的に接続され、前記上部電極は、セルごとに区画された透明導電膜と、各区画の前記透明導電膜に接続された集電体とから構成され、前記集電体は、発電層の電解質に接触しないように前記発電層を覆わない位置に配設されてなり、前記集電体が、前記セル境界領域の外に延出された端子部を有し、光で電気を発電する前記発電層がセルごとに、電気絶縁性樹脂からなる封止材により、封止され、帯状のセルが多数、セルの短辺方向に連設されたセル集積体を少なくとも一つ有することを特徴とする色素増感型太陽電池モジュールを提供する。

また、本発明の色素増感型太陽電池モジュールは、二つの前記セル集積体が互いを構成するセルの短辺側のセル境界領域を介して隣接した構成を採用することも可能である。
また、本発明の色素増感型太陽電池モジュールは、前記上部電極は、透明性を有する基材上に設けられ、各セルの前記発電層において、分光増感色素が担持された金属酸化物半導体膜は、前記上部電極の前記透明導電膜上に形成されている構成を採用することも可能である。
また、本発明の色素増感型太陽電池モジュールは、前記上部電極が設けられる基材と、前記下部電極が設けられる基材とのうち、少なくとも一方の基材がフレキシブルであり、当該基材を曲げて重ね合わせることにより、前記上部電極側の端子部と、前記下部電極側の端子部とを接触させ、前記上部電極と前記下部電極とが電気的に接続されている構成を採用することも可能である。

本発明によれば、一の基材上において、セル境界領域を介して隣接したセル同士の配線接続を、前記セル境界領域の外で行うので、セル間の配線接続構造を両セルが配置された基材上に設け、かつ簡単に構成することができ、製造コストを低減することが可能である。また、セルの間隔を狭くして、セルを高密度に（より狭い面積に）集合させることが可能である。
セル境界領域は、もっぱら電解質の封止（例えば隔壁）に利用することができるため、電解質として流動性の高い電解液を用いたとしても、電解液の漏洩が起こりにくく、耐久性に優れた色素増感型太陽電池を提供することができる。

以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１〜図６は、本発明の色素増感型太陽電池モジュールの第１形態例を示す図面であり、図１は色素増感型太陽電池モジュールの平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿う部分拡大断面図、図４は上部電極が設けられた上部基材を示す平面図、図５は剥離紙つきの封止材を示す平面図、図６は下部電極が設けられた下部基材を示す平面図である。
なお、図１は、上部基材２２が透明性を有するものとして、発電層４および集電体６を実線で描いてある。また、図４では上部電極２が紙面の手前側となるよう、上部基材２２の配置を図１とは左右逆にしている。図４および図６において二点鎖線は、発電層４と接する領域の境界線を示す。図５では、封止材２４の形状を明確にするため、封止材２４に斜線（ハッチング）を付した。

図１，図２に示すように、この色素増感型太陽電池モジュール２１は、複数のセル１，１，…を直列に接続してなる色素増感型太陽電池モジュールであり、透明性を有する上部基材２２と、上部基材２２の内面に設けられた上部電極２と、下部基材２３と、下部基材２３の内面に設けられた下部電極３と、上部基材２２と下部基材２３との間に設けられた発電層４とを具備する。
図２，図３に示すように、セル１（色素増感型太陽電池セル）は、上部電極２と発電層４と下部電極３とがこの順に積層された部分によって構成される。

図１，図２に示すように、色素増感型太陽電池モジュール２１は、複数のセル１，１，…が集合したセル集合領域１４と、セル集合領域１４の外である外部領域１６とを有する。また、図３に示すように、セル集合領域１４内において、各セル１，１，…は、セル境界領域１５を介して離隔されている。
前記外部領域１６は、各セル１，１，…が占有する領域ともセル境界領域１５とも重なり合いを持たないが、前記基材２２，２３上の一部として設定される領域である。
本形態例において各セル１は図１の左右に長い帯状である。これらのセル１，１，…は、セル１の短辺方向（図１の上下方向）に連設され、１つのセル集積体１８を構成している。基材上、セル集積体１８は平面視で略正方形の領域を占有している。

上部基材２２としては、可視領域で透明性を有し、一般に全光線透過率が９０％以上のものが好ましい。中でも、フレキシブル性を有する樹脂フィルムは、色素増感型太陽電池モジュール２１の取扱い性が優れている点で、好適に用いられる。
上部基材２２に使用される透明樹脂フィルムの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ジアセテート樹脂、トリアセテート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂等からなる厚さ５０〜３００μｍの単層フィルム又は前記透明樹脂からなる複数層の複合フィルムが挙げられる。
なお、必要に応じて、上部基材２２の外面（図２，図３の上面）に、耐候性を付与するための樹脂をコートしてもよい。また、ソーダガラス、耐熱ガラス、石英ガラス等のガラスを上部基材２２として用いてもよい。

図３に示すように、上部電極２は、上部基材２２の内面（図３の下側の面）に設けられている。上部電極２は、セル１ごとに区画された透明導電膜５と、各区画の透明導電膜５に接続された集電体６とから構成されている。
集電体６は、透明導電膜５から集電するものであって、発電層４の電解質８に接触しないように発電層４を覆わない位置に配設され、セル１を取り囲む封止材２４と透明導電膜５との間に挟まれている。

透明導電膜５は、セル１，１，…ごとに電気的に分離するため、隙間５ａが設けられている。透明導電膜５としては、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、スズをドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛をドープした酸化インジウム（ＩＺＯ）、アンチモンをドープした酸化スズ（ＡＴＯ）、フッ素をドープした酸化スズ（ＦＴＯ）、アルミニウムをドープした酸化亜鉛（ＡＺＯ）等が好ましいが、膜の導電性、透明性、エッチングによるパターニングが容易なことからＩＴＯが特に好ましい。
透明導電膜５の形成は、加熱蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、イオンプレーティング法、ゾル−ゲル法、ウェットコーティング法等、公知の薄膜形成方法によって行うことができる。透明導電膜５の厚さは、２００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下である。
高い発電効率を得るためには、透明導電膜５の全光線透過率はなるべく高く、表面抵抗率はなるべく低いことが望ましい。全光線透過率は、好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上である。表面抵抗率は、好ましくは１００Ω／□以下、より好ましくは１０Ω／□以下である。

集電体６は、透明導電膜５よりも導電性の良い材料から構成することが好ましく、具体例としては、金、銀、銅、白金、ニッケル、アルミニウム、鉄等の金属、前記金属を１種以上含む合金、カーボンなどが挙げられる。
集電体６は、加熱蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、導電性ペーストを用いた印刷法等によって透明導電膜５上に設けられる。導電性ペーストとしては、金、銀、銅、白金、ニッケルなどの電気伝導度の高い金属微粉末を混入させたものが用いられる。
集電体６は、厚さが１５μｍ以下、好ましくは７μｍ以下であって、線幅が６０μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下、より好ましくは２５μｍ以下である。集電体６の厚さが１５μｍを超えると、透明な上部基材２２に対して斜めに入射する光が遮られるため好ましくない。また、集電体６の線幅が６０μｍを超えると、開口率が低くなったり、金属線が見えやすくなり好ましくない。
集電体６の線幅を細線化することで、光の回折、散乱等により、線幅が大きい場合に比して電極基板の全光線透過率が向上し、太陽電池の発電効率を向上させることができる。

下部基材２３は、下部電極３を支持する基材であり、材質には特に制限はないが、色素増感型太陽電池モジュール２１の取扱い性の点では、フレキシブル性を有する樹脂フィルムが好適に用いられる。
下部基材２３に使用される樹脂フィルムの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ジアセテート樹脂、トリアセテート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂等からなる厚さ５０〜３００μｍの単層フィルム又は前記透明樹脂からなる複数層の複合フィルムが挙げられる。

図３に示すように、下部電極３は、下部基材２３の内面（図３の上側の面）に設けられている。下部電極３は、金属等の良導体、金属酸化物半導体等の半導体、カーボンなどから形成することができるが、電解質８中に含有されるヨウ素化合物に対する耐ヨウ素性の観点から、白金またはカーボンが好適に使用される。下部電極３をセル１，１，…ごとに分離するため、下部電極３には隙間３ａが設けられている（図３、６参照）。
下部電極３の形成は、加熱蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、導電性ペーストを用いた印刷法（例えばスクリーン印刷）等によって行う。導電性ペーストとしては、導電性粒子を配合したものが用いられる。

本形態例の色素増感型太陽電池モジュール２１に用いられるセル間の配線接続構造１１は、２枚の基材２２，２３間でセル境界領域１５を介して隣接した２つのセル１，１において、図１，図２に示すように、一のセル１の上部電極２および他のセル１の下部電極３がセル境界領域１５の外にある外部領域１６に延出して端子部１２，１３を形成し、これら端子部１２，１３同士の接続によって、隣接セルの上部電極２と下部電極３との電気的接続がなされていることを特徴とする。これにより、セル同士の直列配線の接続構造を簡略化することができる。
図１に示す色素増感型太陽電池モジュール２１は８個のセル１，１，…を備えており、隣接した２つのセル間の配線接続（７箇所）のすべてに、上述のセル間の配線接続構造１１を採用している。複数のセル１，１，…を電気的に直列に接続したとき、両端のセル１の電極２，３の一方はセル間の配線接続構造１１に利用されないが、この電極は、発電された電流を色素増感型太陽電池モジュール２１の外部に取り出すための取り出し電極１７として用いられる。本形態例の場合、２個の取り出し電極１７，１７のうち、一方（図１の左下隅にあるもの）は一端側のセル１の上部電極２から延出された端子部１２、他方（図１の左上隅にあるもの）は他端側のセル１の下部電極３から延出された端子部１３となっている。

２枚の基材２２，２３のうち少なくとも一方がフレキシブルである場合、当該基材２２，２３を曲げて重ね合わせることにより、上部電極２側の端子部１２と下部電極３側の端子部１３とを接触させ、導通をとることができる。図２に示す例では、上部基材２２の一側縁部２２ａを下部基材２３に向けて曲げてある。２枚の基材２２，２３がともにフレキシブルでない場合は、少なくとも一方の基材にリード線を設ける必要がある。
両端子部１２，１３の電気的接続を維持するためには、公知の技術を用いることが可能であり、例えば、導電性粒子を含有した導電性接着剤や半田などで接合したり、２枚の基材２２，２３の外側からクリップや可撓性のカバーフィルムなどで挟圧したり、２枚の基材２２，２３をホットメルト接着剤などで接着したりする方法を用いることができる。
さらに、上部電極２側の端子部１２は、集電体６が外部領域１６に延出したものである。これにより、上部電極２から集電体６を介して集電した電流を、隣接したセルの下部電極３に効率よく流すことができる。

図２，図３に示すように、発電層４は、分光増感色素が担持された金属酸化物半導体膜７と、電解質８（特に電解液）とからなる。金属酸化物半導体膜７は上部電極２の透明導電膜５上に膜状に形成されている。電解質８は、上部電極２と下部電極３との間に封入されており、金属酸化物半導体膜７と下部電極３との間の空隙を充填するのみならず、金属酸化物半導体膜７の内部にも浸透している。

前記金属酸化物半導体膜７としては、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、スズをドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の公知の１種以上の金属酸化物半導体からなる多孔質の膜を用いることができる。金属酸化物半導体としては、安定性や安全性の点から、アナタース型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、無定形酸化チタン、メタチタン酸、オルソチタン酸等の各種の酸化チタン又は水酸化チタン、含水酸化チタンの微粒子からなるものが好ましい。
この金属酸化物半導体膜７の膜厚としては、一般的には１０ｎｍ以上であり、１００ｎｍ〜１μｍが好ましい。

前記分光増感色素は、金属酸化物半導体膜７を構成する金属酸化物半導体の表面に、単分子膜として吸着されるものである。この分光増感色素は、可視光領域及び／又は赤外光領域に吸収を持つものであり、種々の金属錯体や有機色素を１種以上用いることができる。例えば、分光増感色素の分子中にカルボキシル基、ヒドロキシアルキル基、ヒドロキシル基、スルホン基、カルボキシアルキル基の官能基を有するものが、金属酸化物半導体膜７への吸着が速いため、好ましい。また、分光増感の効果や耐久性に優れている観点から、金属錯体が好ましい。この金属錯体としては、銅フタロシアニン、チタニルフタロシアニン等の金属フタロシアニン、クロロフィル、ヘミンや、公知のルテニウム、オスミウム、鉄、亜鉛等の錯体を用いることができる。
また、有機色素としては、メタルフリーフタロシアニン、シアニン系色素、メロシアニン系色素、キサンテン系色素、トリフェニルメタン色素を用いることができる。

また、上部電極２と下部電極３との間に封入する電解質８としては、Ｉ⁻／Ｉ_３ ⁻系や、Ｂｒ⁻／Ｂｒ_３ ⁻系、キノン／ハイドロキノン系等のレドックス電解質を含む電解液が挙げられる。このような電解液は、エタノールやアセトニトリルなどの溶媒にヨウ化リチウムやヨウ素などを溶解させるなど、従来公知の方法によって得ることができる。また、電解質８は、液体電解質又はこれを高分子物質中に含有させた固体高分子電解質であってもよい。

図５に示すように、封止材２４は、電解質８が色素増感型太陽電池モジュール２１の外部に漏洩しないように、２枚の基材２２，２３間を液密に封止する外枠部２５と、外枠部２５の内部をセル１，１，…ごとに隔離する隔壁部２６とを有して格子状に形成されている。また、封止材２４は、図３に示すように、集電体６が電解質８と接触しないように、集電体６（図３で、透明導電膜５の下側に配設される。）の表面を覆う役割も果たす。

外枠部２５および隔壁部２６に四方を囲まれてなる空間２７は、帯状（細長い長方形状）であり、それぞれの空間２７には、各セル１の発電層４が収容される。前記空間２７は、この空間２７内に収容された発電層４が上部電極２および下部電極３と接触できるように、封止材２４の両面に貫通した貫通穴となっている。
このように、帯状のセル１が多数、セル１の短辺方向（図１では上下方向）に連設されてセル集積体１８を構成している場合、セル間の配線接続構造１１が配置されるセルの外部領域１６を基材２２，２３の側縁部（図１の左側）にまとめて設けることができ、色素増感型太陽電池モジュール２１の面積を一層小さくすることができる。

封止材２４の材質としては、電解質８に含まれる成分に対する耐食性（特に耐ヨウ素性）を有するものであれば特に限定されないが、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂、ゴム、金属などを利用することができる。特に、色素増感型太陽電池モジュール２１の取扱い性の点では、フレキシブル性を有する材質が好ましい。
封止材２４は、少なくとも表面が電気絶縁性を有する必要がある。このため、封止材２４の材質が金属などの導電性材料から構成されている場合には、電気絶縁性を有する樹脂やゴムなどにより絶縁被覆する。

封止材２４の形成は、例えば、成形、打ち抜き、切断等の加工方法によって行うことができる。封止材２４と基材２２，２３とを接合する方法は特に限定されるものではないが、例えば、封止材２４の両面（基材２２，２３に接する面）に接着剤（例えばアクリル系やウレタン系など）を塗布して基材２２，２３と接着する方法が挙げられる。この場合、接着剤の上から剥離紙２８を積層したものを用意し、封止材２４を上部基材２２および下部基材２３と積層する直前に剥離紙２８を剥離して封止材２４と基材２２，基材２３とを接着することが、前記接着剤層の保護の観点から好ましい。
なお、図５は、紙面手前側の剥離紙２８を剥離して、封止材２４の裏側に剥離紙２８が接着された状態を示す。
また、封止材２４を熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂等の硬化性樹脂から形成する場合には、上部基材２２および下部基材２３のうちの一方の基材の上に未硬化状態の樹脂を塗布し、他方の基材を重ね合わせてから硬化成形する方法により、上部基材２２と封止材２４と下部基材２３とを接合することもできる。

本形態例の色素増感型太陽電池モジュールを組み立てる手順は、特に限定されるものではないが、例えば、以下の手順によることができる。
まず、上部電極２を設けた上部基材２２（図４参照）と、セル１に対応する空間（貫通穴）２７を有する封止材２４（図５参照）と、下部電極３を設けた下部基材２３（図６参照）とを用意し、上部電極２の上には分光増感色素が担持された金属酸化物半導体膜７を形成する。
金属酸化物半導体膜７の形成には、気相成膜法（真空成膜法）、物理蒸着法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、マグネトロンスパッタリング法、ＣＶＤ法等の公知の薄膜形成法を用いることができる。また、分光増感色素の担持は、分光増感色素を適宜の有機溶媒に溶解した溶液中に、常温又は加熱下で金属酸化物半導体膜７および上部電極２を設けた上部基材２２を浸漬させればよい。

さらに、図１に示すように、上部電極２の金属酸化物半導体膜７の位置と封止材２４の空間２７の位置とが重なるように、上部基材２２、上部電極２、封止材２４、下部電極３、下部基材２３の順で積層するとともに、前記封止材２４の空間２７内に電解質８を封入することによって発電層４が形成される。
電解質８を封入する方法としては、例えば電解質８が流動性に富む電解液である場合には、上部基材２２または下部基材２３に注入穴（図示略）を設け、基材２２，２３と封止材２４とを積層したときに該注入穴が前記空間２７に連通するようにし、電解液の注入後に前記注入穴を塞ぐ方法を用いることができる。このほか電解質８の封入方法としては、電解質８の性状に応じて選択した公知の方法を採用することができる。

本形態例の構成によれば、一の基材上において、セル境界領域を介して隣接したセル同士の配線接続をセル境界領域の外で行うので、セル同士の配線接続構造をこれらセルが配置された基材上に設けることができ、外部配線を利用する場合に比べて設置面積の小型化を実現できる上、セル同士の配線接続構造を簡単にすることができ、製造コストを低減することが可能である。また、セルの間隔を狭くして、セルを高密度に（より狭い面積に）集合させることが可能である。
セル境界領域は、もっぱら電解質の封止（例えば隔壁）に利用することができるため、電解質として流動性の高い電解液を用いた場合であっても、該電解液の漏洩が起こりにくく、耐久性に優れた色素増感型太陽電池を提供することができる。

以上、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
例えば、上部電極２と下部電極３とを接続する端子部１２，１３の本数は、第１形態例のセル間の配線接続構造においては１本ずつであったが、特にこれに限定されるものではない。図７，図８に示す第２形態例の色素増感型太陽電池モジュール２１Ａでは、上部電極２側の集電体６および端子部１２を帯状のセル１の短辺方向両側に１本ずつ、合計２本設けた例を示す。この例においても、集電体６は、発電層４を覆わない位置に配設され、封止材２４と透明導電膜５との間に挟み込まれており、集電体６が電解質８と接触しないようになっている。
これ以外にも、下部電極３側の端子部１３を複数本設けた構成を採用することも可能である。

また、第１および第２形態例の色素増感型太陽電池モジュール２１，２１Ａにおいては、複数個のセル１を１列に連設してなるセル集積体１８をセル集合領域１４に一つ設けたが、セル集積体１８を複数設け、これらを順に直列接続することも可能である。
図９，図１０に示す第３形態例の色素増感型太陽電池モジュール２１Ｂでは、帯状のセル１，１，…がセル１の短辺方向に連設されたセル集積体１８，１８を左右に２つ具備しており、二つのセル集積体１８，１８が、互いを構成するセル１の短辺側のセル境界領域１５（図９の中央で縦に延在するもの）を介して隣接した配置となっている。
図９中、左側のセル集積体１８の各セル１，１，…を直列に接続するセル接続構造１１，１１，…は、基材２２，２３の左側の側縁部に設けられ、右側のセル集積体１８の各セル１，１，…を直列に接続するセル接続構造１１，１１，…は、基材２２，２３の右側の側縁部に設けられ、左側のセル集積体１８の上端のセル１と右側のセル集積体１８の上端のセル１とを接続するセル接続構造１１は、基材２２，２３の上端部に設けられている。また、左側のセル集積体１８の下端のセル１の一方の端子部１２が一方の取り出し電極１７になっており、右側のセル集積体１８の下端のセル１の他方の端子部１３が他方の取り出し電極１７になっている。
第３形態例の色素増感型太陽電池モジュール２１Ｂの場合、複数のセル集積体１８を設けることにより、直列に接続されるセル１，１，…の総数を増やして、より高い電圧を取り出すことができる。また、セル接続構造１１，１１，…を色素増感型太陽電池モジュール２１Ｂの三方に設けることにより、基材２２，２３上のスペースを有効に利用することができる。

本発明は、高い電圧を取り出すことができる上、経済性に優れた色素増感型太陽電池に利用することができる。

本発明の色素増感型太陽電池モジュールの第１形態例を示す平面図である。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１のＢ−Ｂ線に沿う部分拡大断面図である。第１形態例における上部電極が設けられた上部基材を示す平面図である。第１形態例における剥離紙つきの封止材を示す平面図である。第１形態例における下部電極が設けられた下部基材を示す平面図である。本発明の色素増感型太陽電池モジュールの第２形態例を示す平面図である。図７のＣ−Ｃ線に沿う部分拡大断面図である。本発明の色素増感型太陽電池モジュールの第３形態例を示す平面図である。図９のＤ−Ｄ線に沿う部分拡大断面図である。

符号の説明

１…セル、２…上部電極、３…下部電極、４…発電層、６…集電体、１１…セル間の配線接続構造、１２，１３…端子部、１４…セル集合領域、１５…セル境界領域、１６…外部領域、１８…セル集積体、２１，２１Ａ，２１Ｂ…色素増感型太陽電池モジュール、２２…上部基材、２３…下部基材、２４…封止材。

Claims

一の基材上において、セル境界領域を介して隣接した一のセルと他のセルとを電気的に直列接続する配線接続構造を有し、
前記一のセルの上部電極と前記他のセルの下部電極とが、前記セル境界領域の外で電気的に接続され、
前記上部電極は、セルごとに区画された透明導電膜と、各区画の前記透明導電膜に接続された集電体とから構成され、
前記集電体は、発電層の電解質に接触しないように前記発電層を覆わない位置に配設されてなり、
前記集電体が、前記セル境界領域の外に延出された端子部を有し、
光で電気を発電する前記発電層がセルごとに、電気絶縁性樹脂からなる封止材により、封止され、
帯状のセルが多数、セルの短辺方向に連設されたセル集積体を少なくとも一つ有することを特徴とする色素増感型太陽電池モジュール。
二つの前記セル集積体が互いを構成するセルの短辺側のセル境界領域を介して隣接したことを特徴とする請求項１に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
前記上部電極は、透明性を有する基材上に設けられ、
各セルの前記発電層において、分光増感色素が担持された金属酸化物半導体膜は、前記上部電極の前記透明導電膜上に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
前記上部電極が設けられる基材と、前記下部電極が設けられる基材とのうち、少なくとも一方の基材がフレキシブルであり、当該基材を曲げて重ね合わせることにより、前記上部電極側の端子部と、前記下部電極側の端子部とを接触させ、前記上部電極と前記下部電極とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。