JP5969841B2 - 色素増感太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
まず本発明の色素増感太陽電池モジュールの第1実施形態について図1及び図2を参照しながら説明する。図1は本発明に係る色素増感太陽電池モジュールの第1実施形態を示す断面図、図2は、図1の色素増感太陽電池モジュールを示す部分平面図である。
透明基板10は、光透過性の材料からなる基板により構成される。このような材料としては、ガラス、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)などが挙げられ、通常、光電変換素子の透明基材として用いられる材料であればいかなるものでも用いることができる。透明基板10は、これらの中から電解質60への耐性などを考慮して適宜選択される。また、透明基板10は、光透過性に優れる基材であることが好ましく、光透過率が90%以上の基材であることがより好ましい。
透明導電膜31は、作用極30の透明性を著しく損なわない構造とするために、導電性金属酸化物からなる薄膜であることが好ましい。このような導電性金属酸化物としては、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)、フッ素添加酸化スズ(FTO)、酸化スズ(SnO2)などが挙げられる。また、透明導電膜31は、単層でも、異なる導電性金属酸化物で構成される複数の層の積層体で構成されてもよい。透明導電膜31が単層で構成される場合、透明導電膜31としては、成膜が容易かつ製造コストが安価であるという観点から、ITO、FTOが好ましく、また、高い耐熱性及び耐薬品性を有する観点から、FTOがより好ましい。
光増感色素としては、ビピリジン構造、ターピリジン構造などを配位子に含むルテニウム錯体、ポリフィリン、フタロシアニンなどの含金属錯体、エオシン、ローダミン、メロシアニンなどの有機色素などが挙げられ、これらの中から、用途、使用半導体に適した挙動を示すものを特に限定なく選ぶことができる。具体的には、N3、N719、N749などを使用することができる。
対極基板41としては、例えばチタン、ニッケル、白金、モリブデン、タングステン、SUS等の耐食性の金属材料や、上述した透明基板10にITO、FTO等の導電性酸化物からなる膜を形成したもので構成される。対極基板41の厚さは、色素増感太陽電池モジュール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0.005〜0.1mmとすればよい。
封止部50を構成する材料としては、例えばアイオノマー、エチレン−ビニル酢酸無水物共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体などの各種変性ポリオレフィンや、紫外線硬化樹脂、及び、ビニルアルコール重合体が挙げられる。なお、封止部50は樹脂のみで構成されてもよいし、樹脂と無機フィラーとで構成されていてもよい。
電解質60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60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。
導電部材70は導電性接着剤を含むものであればよい。従って、導電部材70は、導電性接着剤のみで構成されてもよいし、透明導電膜31の接続部31bの上に設けられる端子(図示せず)と端子の上に設けられる導電性接着剤とで構成されてもよい。
絶縁部材80は、絶縁性を有する材料であればよく、例えばアイオノマー、エチレン−ビニル酢酸無水物共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体などの各種変性ポリオレフィン樹脂、紫外線硬化樹脂、ビニルアルコール重合体などの有機物のほか、低融点ガラスなどの無機絶縁材料が挙げられる。ここで、低融点ガラスとしては、例えば150〜550℃の軟化点を有するものを用いることができる。
まず作用極30を準備する。作用極30は、以下のようにして得ることができる。
次に、作用極30の多孔質酸化物半導体層32に光増感色素を担持させる。このためには、作用極30を、光増感色素を含有する溶液の中に浸漬させ、光増感色素を多孔質酸化物半導体層32に吸着させるか又は光増感色素を含有する溶液を多孔質酸化物半導体層32に塗布した後、乾燥させることによって光増感色素を多孔質酸化物半導体層32に吸着させればよい。
一方、対極40は、以下のようにして得ることができる。
そして、例えば各作用極30の透明導電膜31の上に、例えば環状の封止部形成材料を配置し、作用極30に溶融圧着させる。このとき、封止部形成材料の一部に凹部51を形成しておく。また各透明導電膜31の一部である接続部31bが凹部51に面するように封止部形成材料を各作用極30の透明導電膜31の上に配置し、溶融圧着させる。続いて、隣り合う作用極30の環状の封止部形成材料同士の間であって、透明導電膜31の接続部31b上に絶縁部材形成材料を配置し、溶融圧着させる。
次に、例えば作用極30上であって封止部形成材料の内側に電解質60を配置する。電解質60は、作用極30上であって環状の封止部形成材料の内側に注入したり、印刷したりすることによって配置することができる。
次に、環状の封止部形成材料が形成されている各透明導電膜31のうちの接続部31bの上に、その封止部形成材料との間に絶縁部材形成材料を挟むように導電部材形成材料を配置し、固定させる。
次に、本発明の色素増感太陽電池モジュールの第2実施形態について図3を参照しながら説明する。図3は本発明に係る色素増感太陽電池モジュールの第2実施形態を示す断面図である。
20,20A,20B,20C…色素増感太陽電池セル
30…作用極(第1電極)
31…透明導電膜
31b…接続部
40…対極(第2電極)
40b…接続部
50…封止部
60…電解質
70…導電部材
80…絶縁部材
100,200,300…色素増感太陽電池モジュール
Claims (3)
- 透明基板と、
前記透明基板上に設けられる複数の色素増感太陽電池セルとを有し、
前記色素増感太陽電池セルがそれぞれ、
前記透明基板上に設けられる第1電極と、
前記第1電極に対向して設けられる第2電極と、
前記第1電極及び前記第2電極の間に配置される電解質と、
前記第1電極及び前記第2電極を接続し、前記第1電極及び前記第2電極とともに前記電解質を封止する環状の封止部とを備え、
隣り合う2つの色素増感太陽電池セルのうち一方の色素増感太陽電池セルの前記第2電極の接続部と、他方の色素増感太陽電池セルの前記第1電極の接続部とが、隣り合う色素増感太陽電池セルの前記封止部同士の間で、導電性接着剤を含む導電部材を介して接続され、
前記導電部材と前記他方の色素増感太陽電池セルの前記封止部との間に、前記一方の色素増感太陽電池セルにおける前記第2電極の前記接続部と前記他方の色素増感太陽電池セルにおける前記第1電極の前記接続部とを接続する絶縁部材が設けられており、
前記封止部および前記絶縁部材が互いに異なる材料で構成されている、色素増感太陽電池モジュール。 - 前記絶縁部材と前記封止部とが同一の熱膨張係数を有する材料で構成されている、請求項1に記載の色素増感太陽電池モジュール。
- 透明基板と、
前記透明基板上に設けられる複数の色素増感太陽電池セルとを有し、
前記色素増感太陽電池セルがそれぞれ、
前記透明基板上に設けられる第1電極と、
前記第1電極に対向して設けられる第2電極と、
前記第1電極及び前記第2電極の間に配置される電解質と、
前記第1電極及び前記第2電極を接続し、前記第1電極及び前記第2電極とともに前記電解質を封止する環状の封止部とを備え、
隣り合う2つの色素増感太陽電池セルのうち一方の色素増感太陽電池セルの前記第2電極の接続部と、他方の色素増感太陽電池セルの前記第1電極の接続部とが、隣り合う色素増感太陽電池セルの前記封止部同士の間で、導電性接着剤を含む導電部材を介して接続され、
前記導電部材と前記他方の色素増感太陽電池セルの前記封止部との間に、前記一方の色素増感太陽電池セルにおける前記第2電極の前記接続部と前記他方の色素増感太陽電池セルにおける前記第1電極の前記接続部とを接続する絶縁部材が設けられており、
前記導電部材と前記絶縁部材との間に隙間が設けられている、色素増感太陽電池モジュール。
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