JP5382827B1 - 色素増感太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の色素増感太陽電池50A〜Dを直列接続したモジュール100において、隣りと接続される色素増感太陽電池50が、透明基板11、透明導電膜12を有する第1電極15と、第1電極に対向し、金属基板21を有する第2電極20と、第1、2電極上の酸化物半導体層13と、第1、2電極を接合させる環状封止部30Aと、透明導電膜上の接続端子16を備え、透明導電膜が、環状封止部内側の本体部12aと、本体部から封止部外側まで突出し、接続端子が設けられる突出部12cを有し、一方の接続端子と他方の第2電極金属基板が導電材60Pを介し接続され、接続端子が導電材と接続され、封止部外側で一定方向に延びる導電材接続部16Aと、封止部外側で導電材接続部から一定方向に延びる導電材非接続部16Bを有し、導電材非接続部の幅が、導電材接続部の幅より狭い。
【選択図】図1
Description
透明基板11を構成する材料は、例えば透明な材料であればよく、このような透明な材料としては、例えばホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、白板ガラス、石英ガラスなどのガラス、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)、および、ポリエーテルスルフォン(PES)などが挙げられる。透明基板11の厚さは、DSCモジュール100のサイズに応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、例えば50〜10000μmの範囲にすればよい。
抵抗値=直列接続されるDSC50の数×120Ω (1)
連結部14を構成する材料は、バックシート80と透明導電膜12とを接着させることができるものであれば特に制限されず、連結部14を構成する材料としては、例えばガラスフリット、封止部31Aに用いられる樹脂材料と同様の樹脂材料などを用いることができる。中でも、連結部14は、ガラスフリットであることが好ましい。ガラスフリットは樹脂材料に比べて高い封止能を有するため、バックシート80の外側からの水分等の侵入を効果的に抑制することができる。
光増感色素としては、例えばビピリジン構造、ターピリジン構造などを含む配位子を有するルテニウム錯体や、ポルフィリン、エオシン、ローダミン、メロシアニンなどの有機色素が挙げられる。
対極20は、上述したように、金属基板21と、金属基板21のうち作用極10側に設けられて対極20の表面における還元反応を促進する導電性の触媒層22とを備える。
封止部30Aは、第1封止部31Aと、第2封止部32Aとで構成される。
絶縁材33の厚さは通常、10〜30μmであり、好ましくは15〜25μmである。
電解質40は、例えばI−/I3 −などの酸化還元対と有機溶媒とを含んでいる。有機溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、プロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、バレロニトリル、ピバロニトリル、グルタロニトリル、メタクリロニトリル、イソブチロニトリル、フェニルアセトニトリル、アクリロニトリル、スクシノニトリル、オキサロニトリル、ペンタニトリル、アジポニトリルなどを用いることができる。酸化還元対としては、例えばI−/I3 −のほか、臭素/臭化物イオン、亜鉛錯体、鉄錯体、コバルト錯体などのレドックス対が挙げられる。また電解質40は、有機溶媒に代えて、イオン液体を用いてもよい。イオン液体としては、例えばピリジニウム塩、イミダゾリウム塩、トリアゾリウム塩等の既知のヨウ素塩であって、室温付近で溶融状態にある常温溶融塩が用いられる。このような常温溶融塩としては、例えば、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムヨーダイド、1−エチル−3−プロピルイミダゾリウムヨーダイド、ジメチルイミダゾリウムアイオダイド、エチルメチルイミダゾリウムアイオダイド、ジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイド、ブチルメチルイミダゾリウムアイオダイド、又は、メチルプロピルイミダゾリウムアイオダイドが好適に用いられる。
導電材60P,60Qとしては、例えば金属膜が用いられる。金属膜を構成する金属材料としては、例えば銀又は銅などを用いることができる。
バックシート80は、上述したように、耐候性層と、金属層とを含む積層体80Aと、積層体80AのDSC50側の面に設けられ、積層体80Aと連結部14とを接着する接着部80Bとを含む。
乾燥剤95は、シート状であっても、粒状であってもよい。乾燥剤95は、例えば水分を吸収するものであればよく、乾燥剤95としては、例えばシリカゲル、アルミナ、ゼオライトなどが挙げられる。
抵抗値=直列接続されるDSC50の数×120Ω (1)
まずガラスからなる厚さ1mmの透明基板の上に、厚さ1μmのFTOからなる透明導電膜を形成してなる積層体を準備した。次に、図3に示すように、CO2レーザ(ユニバーサルシステム社製V−460)によって透明導電膜12に溝90を形成し、透明導電膜12A〜12Fを形成した。このとき、溝90の幅は1mmとした。また透明導電膜12A〜12Cはそれぞれ、4.6cm×2.0cmの四角形状の本体部と、本体部の片側側縁部から突出する突出部とを有するように形成した。また透明導電膜12Dは、4.6cm×2.1cmの四角形状の本体部と、本体部の片側側縁部から突出する突出部とを有するように形成した。また透明導電膜12A〜12Dのうち3つの透明導電膜12A〜12Cの突出部12cについては、本体部12aの片側縁部12bから張り出す張出し部12dと、張出し部12dから延びて、隣りの透明導電膜12の本体部12aに対向する対向部12eとで構成されるようにした。また透明導電膜12Dの突起部12cについては、本体部12aの片側縁部12bから張り出す張出し部12dのみで構成されるようにした。このとき、張出し部12dの張出し方向(図2のX方向に直交する方向)の長さは2.1mmとし、張出し部12dの幅は9.8mmとした。また対向部12eの幅は2.1mmとし、対向部12eの延び方向の長さは9.8mmとなるようにした。
集電配線17:厚さ4μm、幅200μm、図2のX方向に沿った長さ79mm、図2のX方向に沿った長さ21mm
外部接続用端子18a,18b:厚さ20μm、幅2mm、長さ7mm
連結部14:厚さ1m、幅3mm
酸化物半導体層13:厚さ13μm、図2のX方向の長さ17mm、図2のX方向に直交する方向の長さ42.1mm
P=1.0mm
Q=2.0mm
R=2.6mm
T=2.2mm
導電材非接続部の幅を導電材接続部の幅の1/3倍としたこと以外は実施例1と同様にしてDSCモジュールを作製した。
導電部材非接続部16の幅を導電部材接続部16の幅と同一としたこと以外は実施例1と同様にしてDSCモジュールを作製した。
(接続信頼性)
接続信頼性は、実施例1〜2及び比較例1で得られたDSCモジュールについて、JIS C 8938に準じたヒートサイクル試験を行い、透明導電膜からの接続端子の剥離の有無を調べることによって評価した。結果を表1に示す。なお、ヒートサイクル試験1は、環境温度を−40℃から90℃まで上昇又は下降させるサイクルを1サイクルとした場合に200サイクル行った。
12…透明導電膜
12a…本体部
12c…突出部
12e…対向部
13…酸化物半導体層
15…透明導電性基板(第1電極)
16…接続端子
16A…導電材接続部
16B…導電材非接続部
20…対極(第2電極)
21…金属基板
30A…封止部
50,50A〜50D…色素増感太陽電池
60P,60Q…導電材
100,200,300…色素増感太陽電池モジュール
Claims (5)
- 複数の色素増感太陽電池を直列且つ電気的に接続してなる色素増感太陽電池モジュールにおいて、
前記複数の色素増感太陽電池のうち、隣りの色素増感太陽電池と接続される前記色素増感太陽電池が、
透明基板、及び前記透明基板の上に設けられる透明導電膜を有する第1電極と、
前記第1電極に対向し、金属基板を有する第2電極と、
前記第1電極又は前記第2電極上に設けられる酸化物半導体層と、
前記第1電極及び前記第2電極を接合させる環状の封止部と、
前記透明導電膜上に設けられる接続端子とを備えており、
前記透明導電膜が、
前記環状の封止部の内側に設けられる本体部と、
前記本体部から前記封止部の外側まで突出し、前記接続端子が設けられる突出部とを有し、
隣り合う2つの色素増感太陽電池のうち一方の色素増感太陽電池における前記接続端子と他方の色素増感太陽電池における前記第2電極の前記金属基板とが導電材を介して接続され、
前記接続端子が、
前記導電材と接続され、前記封止部の外側で一定方向に沿って延びる導電材接続部と、
前記封止部の外側で前記導電材接続部から一定方向に沿って延びる導電材非接続部とを有し、
前記導電材非接続部の幅が、前記導電材接続部の幅より狭い、色素増感太陽電池モジュール。 - 前記複数の色素増感太陽電池のうち、隣りの色素増感太陽電池と接続される色素増感太陽電池において、
前記突出部が、隣りの色素増感太陽電池の前記本体部に対向する対向部を有し、
前記接続端子のうち少なくとも前記導電材接続部が前記対向部上に設けられている、請求項1に記載の色素増感太陽電池モジュール。 - 前記導電材接続部および前記導電材非接続部の幅がそれぞれ一定である、請求項1又は2に記載の色素増感太陽電池モジュール。
- 前記導電材非接続部の幅が前記導電材接続部の幅の1/2以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池モジュール。
- 前記導電材と前記接続端子とが同一の材料で構成されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池モジュール。
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