JP6838295B2 - モジュール保護ケース - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池のモジュール保護ケースに関し、特にガラス製色素増感太陽電池のモジュール保護ケースに関する。

近年、太陽電池に比べ低コストで作製でき、高純度シリコンを使用しないなど材料の制約も少ない色素増感太陽電池の実用化が期待される一方、当該太陽電池のパネルであるガラス基板の損傷や破損を防ぐため、そのガラス基板に保護フィルムを貼付する対処がなされている。
例えば、特許文献１では、ガラス製色素増感太陽電池のガラス基板上に樹脂系の保護フィルム（アルミニウム、シリカ、アルミナ）を接着層（エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂）で固定した一例を記載している。

しかしながら、ガラス基板に保護フィルムを貼付することは、光を低減させ、色素増感太陽電池の発電効率を下げてしまう問題がある。
そこで、ガラス基板よりむしろプラスチック基板の方が入射した光をよく通し、基板の光学特性により太陽電池性能が低下し難いプラスチック基板に変更することが考えられる。

例えば、特許文献２では、色素増感太陽電池のガラス基板をプラスチック基板に変更することで、可撓性、耐久性、低コスト性を向上可能することが記載されている。

ところが、一般的な色素増感太陽電池モジュールの製造工程において、色素増感太陽電池に用いられる多孔質半導体膜を形成するために、焼成処理が必要であり、プラスチックのガラス転移点の問題（プラスチック基板が耐えるとされる温度）から焼成温度を１５０度程度にしか上げることができない。このため、得られる多孔質半導体膜の結晶性や粒子間の結合状態が悪く、電子伝導性が低いことから、プラスチック基板を用いた色素増感太陽電池の発電効率はガラス基板を用いたものに対して低くなってしまう問題がある。

特開２００９−１４６６２５号公報 特開２０１４−１７５１９５号公報

そこで、本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガラス製色素増感太陽電池の透過率を損なうことなく、破損し難い光電変換素子等のモジュール保護ケースを提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、光電変換素子と前記光電変換素子の電力を利用して動作する無線センサ送信装置とを備えるモジュールを保護するモジュール保護ケースであって、複数の強化用樹脂板で錐体状に組み立てられ、前記錐体状の少なくとも一つの面には前記光電変換素子のガラス基板に前記強化用樹脂板が取り付けられていることを特徴とする。

本発明によれば、ガラス製色素増感太陽電池の透過率を損なうことなく、破損し難い光電変換素子等のモジュール保護ケースを提供することができる。

本発明の実施形態に係る光電変換素子及びモジュール保護ケースの全体組立て前の分解図である。 本発明の実施形態に係る光電変換素子及びモジュール保護ケースの斜視図である。 本発明の実施形態に係る光電変換素子及びモジュール保護ケースの側面図である。 図３の光電変換素子及びモジュール保護ケースをＡ−Ａ線で切った平面視略断面図である。 本発明の実施形態に係る光電変換素子の拡大略断面図である。

以下、本発明のモジュール保護ケースの一実施形態を図に基いて説明する。なお、本発明は本実施形態に限定解釈されるものではなく本発明の範囲内において適宜設計変更可能である。

本実施形態に係る光電変換素子１（ガラス製色素増感太陽電池）は、四角形状のガラス基板２ａの上に透明導電膜２ｃ、多孔質金属酸化物半導体２ｄ、増感色素２ｅ、電荷輸送剤層２ｆ、触媒層２ｇ（以下、総じて色素半導体２という。（図５参照。））を備え、そして光電変換素子１の表面に強化樹脂板３を備えて構成されている。なお、本実施形態では、光電変換素子１は、色素半導体２を挟む両面にガラス基板２ａ、２ｂを備えた積層状態としている。
また、本実施形態では、強化樹脂板３を用いて三角錐状の中空の保護ケース４を構成している（図１参照。）。
例えば、本実施形態では、三角錐を形成する３つの側面３ａ、３ｂ、３ｃに強化樹脂板３を用い、底面３ｄには上記強化樹脂板３と同素材からなる強化樹脂板３を用いている。そして、側面３ａ、３ｂ、３ｃに光電変換素子１が取り付けられている。また、光電変換素子１は、側面３ａ、３ｂ、３ｃのどれか一つに取り付けられていれば良い。保護ケース４内に収容されるモジュールとしては、センサ、蓄電部、電圧増幅部、信号処理回路、無線発信部等を備えた無線センサ送信装置５が想定され、保護ケース４内に無線センサ送信装置５を備えて色素増感太陽電池を備えた無線センサ送信ユニットとしている（図２〜図５参照。）。

本実施形態では、光電変換素子１を構成する多孔質金属酸化物半導体２ｄ及び増感色素２ｅを円形状に７個を隣り合わせに配置して、大きな１個の丸を形成している（図３参照。）。多孔質金属酸化物半導体２ｄ及び増感色素２ｅの大きさや形状は、ガラス製色素増感太陽電池の容量に応じて変えることができ、本実施形態に限定されるものではない。

強化樹脂板３は、例えば、前記光電変換素子１を覆う大きさの三角板状に形成され、厚みが０．５ｍｍ〜５ｍｍで、透過率が８０％以上の強化樹脂を想定している。例えば、強化樹脂の材料として、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチルが採用できる。これにより、ガラス基板２ａ、２ｂをプラスチックに変えることなく、ガラス基板２ａ、２ｂをそのまま使用することでき、破損し難いガラス製色素増感太陽電池を提供することができる。これにより、従来からのガラス製色素増感太陽電池のガラス基板２ａ、２ｂに本発明の強化樹脂で覆うだけの製造工程を入れるだけで、従来よりも破損し難い太陽電池を得ることができる。
また、強化樹脂板３によって覆われたガラス基板２ａ、２ｂがさらに強固に保護されることから、その強化樹脂板３によって増加した重量分を減らすためにガラス基板２ａ、２ｂの厚みを薄くして太陽電池を軽量化することができる。
強化樹脂板３は、前記光電変換素子１を構成する双方のガラス基板２ａ、２ｂのうちいずれか一方、本実施形態では、保護ケース４の外面を構成する一面に少なくとも備えられているが、少なくとも一方の面に強化樹脂板３が備えられていれば良く、双方に備えることを何等妨げるものではない。
なお、本実施形態では、角錐の側面は全て三角形で、底面も三角形である正三角錐としているが、その側面の高さや底面の大きさ等が異なっても良い。
また、ガラス基板２ａ、２ｂと強化樹脂板３との接着剤は特に限定されないが、電気的に絶縁性のある樹脂やガラスフリット等が用いられる。
接着剤を用いず組立式とし、分解可能としても良い。
また、無線センサ送信装置５は、センサでなくても、その他電力を用いて作動する装置に置き換えても良い。

１ 光電変換素子（ガラス製色素増感太陽電池）
２ 色素増感半導体
２ａ、２ｂ ガラス基板
３ 強化樹脂板
４ モジュール保護ケース（保護ケース）
５ 無線センサ送信装置（モジュール）

Claims (1)

1. 光電変換素子と前記光電変換素子の電力を利用して動作する無線センサ送信装置とを備えるモジュールを保護するモジュール保護ケースであって、
   複数の強化用樹脂板で錐体状に組み立てられ、
   前記錐体状の少なくとも一つの面には前記光電変換素子のガラス基板に前記強化用樹脂板が取り付けられていることを特徴とするモジュール保護ケース。

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