JP6924887B1 - 光起電力モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】封止技術を向上することにより寿命が向上した光起電力モジュールを提供する。【解決手段】順に積層して設けられた基板１１０、電池列１００、及び蓋板１２０と、基板１１０と蓋板１２０との間に位置し且つ電池列１００の周囲に周設された、基板１１０および蓋板１２０とともに密閉領域１７０を形成する第１の封止層１３０と、密閉領域１７０に位置された湿気処理層１４０と、を有し、湿気処理層１４０は、機能層と湿気検知層のうちの少なくとも一層を含み、機能層は湿気を吸収して硬化層に転化するのに適し、且つ、硬化層の架橋度が機能層の架橋度よりも大きく、湿気検知層は湿気検知層の応答情報により、密閉領域内に湿気があるか否かを検知して判断する。【選択図】図６

Description

本発明の実施形態は、太陽エネルギー分野に関し、特に光起電力モジュール（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｍｏｄｕｌｅ）に関する。

光起電力モジュールは、光電効果又は光化学効果によって光エネルギーを直接電気エネルギーに変換するデバイスである。光起電力モジュールは、シリコン系光起電力モジュール、ガリウム砒素光起電力モジュール、ペロブスカイト光起電力モジュールなどのタイプを含んでいる。ペロブスカイト光起電力モジュールは、第３世代の太陽電池における最も発展の潜力を持つ光起電力電池として、わずか１０年においてそのエネルギー変換効率が極めて向上し、かつ、その製造コストが安価であるため、エネルギー分野で大きな役割を果たすことが期待されている。

封止技術は、光起電力モジュールにおける電池列を外界環境から隔離し、様々な不純物の汚染や腐食を防止することができ、精密電子部品の寿命を向上する方法である。しかしながら、ペロブスカイト光起電力モジュールにおける材料は、空気中の水蒸気、酸素、圧力などに敏感であるため、従来の封止技術はそのニーズを満たすことができなく、光起電力モジュールの寿命はまだ向上する必要がある。

本発明の実施例は、光起電力モジュールの封止技術を向上させて、光起電力モジュールの寿命を向上した光起電力モジュールを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の実施例に係る光起電力モジュールは、順に積層して設けられた基板、電池列、及び蓋板と、前記基板と前記蓋板との間に位置し且つ前記電池列の周囲に周設された、前記基板および前記蓋板とともに密閉領域を形成する第１の封止層と、前記密閉領域内に位置された湿気処理層と、を有する。前記湿気処理層は、機能層と湿気検知層のうちの少なくとも一層を含み、前記機能層は、湿気を吸収して硬化層に転化するのに適し、且つ、前記硬化層の架橋度が前記機能層の架橋度よりも大きい。前記湿気検知層は、前記湿気検知層の応答情報により、前記密閉領域内に湿気があるか否かを検知して判断する。

また、前記湿気処理層は、少なくとも前記第１の封止層と前記電池列との間に位置している。

また、前記電池列は、対向する第１面と第２面、及び前記第１面と前記第２面とを接続する側面を有し、前記第１面が前記基板から離れ、前記第２面が前記基板に向いており、前記第１面は、中央領域と、前記中央領域を取り囲む周辺領域とを含み、前記湿気処理層は、前記側面及び前記周辺領域の前記第１面に位置している。

また、前記湿気処理層は、前記側面及び前記周辺領域の前記第１面に貼り合わされている。

また、前記光起電力モジュールは、前記側面および前記周辺領域の前記第１面に位置し、かつ前記湿気処理層と前記電池列との間に位置する隔離層をさらに有する。

また、前記湿気処理層は、前記中央領域の前記第１面にも位置している。

また、前記湿気処理層は、前記電池列の周囲に周設され、かつ、前記基板及び前記蓋板とともに密閉領域を形成している。

また、前記第１の封止層と前記基板との間に、前記第１の封止層と前記蓋板との間には、いずれにおいても角部境界領域を有し、前記湿気処理層は、少なくとも前記角部境界領域に位置している。

また、前記湿気処理層は、前記第１の封止層の前記電池列に向く内壁面にも位置している。

また、第２の封止層をさらに有し、前記第２の封止層は、前記密閉領域を満たすように充填されている。

また、前記基板は導電性ベースであり、前記電池列はペロブスカイト電池を含む。

また、前記基板はキャリア板であり、前記電池列はペロブスカイト電池である。

また、前記機能層の材料は、加水分解性架橋材を含む。

また、前記機能層は、順に積層して設けられた第１の機能層および第２の機能層を含み、前記第１の機能層は、前記第２の機能層と前記電池列との間に位置し、前記第１の機能層の材料は、前記加水分解性架橋材による加水分解架橋された材料であり、前記第２の機能層の材料は、前記加水分解性架橋材を含む。

また、前記加水分解性架橋材は、シラン変性ポリウレタンまたはシリコーンを含む。

また、前記第１の封止層の材料は、湿気硬化性材、光硬化性材、または添加剤硬化性材を含む。

また、前記湿気検知層は、吸湿変色層、感湿抵抗または感湿センサを含む。

これに応じて、本発明の実施例に係る別の光起電力モジュールは、順に積層して設けられた基板、電池列、及び蓋板と、前記基板と前記蓋板との間に位置し且つ前記電池列の周囲に周設された、前記基板および前記蓋板とともに密閉領域を形成する第１の封止層と、前記密閉領域内に位置し、かつ加水分解性架橋材が湿気を吸収して転化した材料を含む硬化層と、を有する。

また、前記硬化層は、少なくとも前記第１の封止層と前記電池列との間に位置している。

従来技術に比べて、本発明の実施例が提供する技術方案は以下の利点を有する。

本発明の実施例が提供する光起電力モジュールは、密閉領域内に位置する機能層を含み、機能層は、湿気を吸収して硬化層に転化するのに適し、且つ、硬化層の架橋度が機能層の架橋度よりも大きい。これにより、機能層は、密閉領域に入った湿気を吸収し、湿気を吸収した後に硬化層に転化することができるので、光起電力モジュールを自動的に二次封止することができ、湿気により電池列を損なうことを回避し、封止の厳密性を向上し、光起電力モジュールの封止技術、さらに光起電力モジュールの寿命を向上することができる。

また、光起電力モジュールは、密閉領域内に位置する湿気検知層をさらに有し、前記湿気検知層の応答情報により、密閉領域内に湿気の有無を検知して判断する。これにより、湿気が密閉領域に入ると、作業者は、湿気検知層の検知結果に応じて、光起電力モジュールを即時に再度封止することができ、湿気からの電池列に対するさらなる損傷を回避し、光起電力モジュールの寿命を向上することができる。

一つ又は複数の実施例は、対応する添付の図面における図で例示的に説明されるが、これらの例示的な説明は、実施例を制限するものではなく、特に説明しない限り、添付の図面における図は比例上の制限を形成しない。
図１は、第１実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図２は、第１実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図３は、第１実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図４は、第１実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図５は、第１実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図６は、第１実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図７は、第１実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図８は、第２実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図９は、第２実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図１０は、第２実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図１１は、第２実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図１２は、第２実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図１３は、第２実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図１４は、第２実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図１５は、第３実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図１６は、第３実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図１７は、第４実施例に係る光起電力モジュールの製造方法を示すフローチャートである。 図１８は、第５実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図１９は、第６実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図２０は、第６実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図２１は、第６実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図２２は、第６実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図２３は、第６実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図２４は、第６実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図２５は、第６実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図２６は、第６実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図２７は、第６実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図２８は、第７実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図２９は、第７実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図３０は、第７実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図３１は、第７実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図３２は、第７実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図３３は、第７実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図３４は、第７実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図３５は、第７実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図３６は、第７実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図３７は、第８実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図３８は、第８実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。 図３９は、第９実施例に係る光起電力モジュールの製造方法を示すフローチャートである。

背景技術から分かるように、光起電力モジュールの封止技術及び寿命は、まだ向上する必要がある。
分析したところ、要因として、光起電力モジュールの封止過程において、封止不良の問題が発生し易いことや、光起電力モジュールの使用過程において、封止材が光、熱、水等により老化しやすいことがある。電池列は湿気に侵され、分解、効率低下、機能喪失などの問題が発生しやすくなる。

上記問題を解決するために、本発明の実施例は、一種の光起電力モジュールおよび光起電力モジュールの製造方法を提供する。光起電力モジュールは、湿気を吸収して硬化層に転化する機能層を有し、且つ、硬化層の架橋度は機能層の架橋度よりも大きい。これにより、封止不良または封止材の老化が発生した場合に、機能層は湿気を吸収できるとともに、硬化層に転化して二次封止することで、湿気の侵入を遮断し、封止効果を増強することができる。

本発明の実施例は、もう一種の光起電力モジュールおよび光起電力モジュールの製造方法を提供する。光起電力モジュールは、湿気検知層を有し、湿気検知層の応答情報により、密閉領域内の湿気の有無を検知して判断する。これにより、封止不良または封止材の老化が発生した場合に、湿気検知層は密閉領域に入った湿気を速やかに検知することができ、作業者は、湿気検知層の応答情報に応じて光起電力モジュールを再度封止することができるので、光起電力モジュールの寿命を向上させることができる。

本発明の実施例は、もう一種の光起電力モジュールを提供する。光起電力モジュールは、機能層と、湿気検知層とを有する。機能層は、湿気を吸収して硬化層に転化するためのものであり、且つ、硬化層の架橋度は機能層の架橋度よりも大きい。湿気検知層の応答情報により、密閉領域内の湿気の有無を検知して判断する。これにより、封止不良または封止材の老化が発生した場合に、機能層が密閉領域内の湿気を吸収し、硬化層に転化して電池列への湿気の進入を遮断することができ、二次封止を実現することができる。また、湿気検知層は、作業者が光起電力モジュールを再度封止するように、湿気の具体的な位置を検知して特定することができ、光起電力モジュールの寿命を向上させることができる。

本発明の実施例の目的、技術方案及び利点をより明確にするために、以下、図面を参照して、本発明の各実施例について詳細に説明する。なお、当業者にとっては、読者に本願をより良く理解させるために、本発明の各実施例において多数の技術的細部が提出されていることを理解できる。しかしながら、これらの技術的細部や、以下の各実施例に基づく種々の変更と修正がなくても、本願が保護を請求する技術方案も実現できる。図１〜図７は、本発明の第１実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。

図１〜図７を参照して、本発明の第１実施例に係る光起電力モジュールは、順に積層して設けられた基板１１０、電池列１００、及び蓋板１２０と、基板１１０と蓋板１２０との間に位置し且つ電池列１００の周囲に周設された、基板１１０および蓋板１２０とともに密閉領域を形成する第１の封止層１３０と、密閉領域内に位置された機能層１４０とを有し、機能層１４０は湿気を吸収して硬化層に転化するためのものであり、且つ、硬化層の架橋度は機能層の架橋度よりも大きい。

以下、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図７に示すように、基板１１０は導電性ベースであり、電池列１００はペロブスカイト電池である。すなわち、本実施例において、基板１１０は電池列１００を載置できるのみならず、陽極として、電池列１００が光照射後に発生した電子を収集することもできる。基板１１０は、フッ素を添加した酸化スズ導電ガラスまたは酸化インジウムスズ導電ガラスであってもよい。導電性基体は、ペロブスカイト電池の導電ガラスであると理解できる。

本実施例における電池列１００は、ペロブスカイト電池膜層であり、ペロブスカイト電池膜層は、正孔輸送層、ペロブスカイト層、電子輸送層及び金属電極などの構造を含む。ペロブスカイト層は、太陽光照射を受けると、まず、光子を吸収して電子−正孔対を生成する。未複合の電子および正孔は、それぞれ、電子輸送層および正孔輸送層によって収集され、すなわち、ペロブスカイト層から電子輸送層に電子が輸送され、最終的に基板１１０で収集される。正孔は、ペロブスカイト層から正孔輸送層に輸送され、最終的に金属電極で収集される。最後に、基板１１０と金属電極とを接続する回路によって光電流を発生する。ペロブスカイト材料は低いキャリア再結合確率および高いキャリア移動度を有するため、キャリアの拡散距離及び寿命が長いので、ペロブスカイト電池は比較的高い光電変換効率を有する。

その他の実施例において、電池列は、ガリウムヒ素、セレン化銅インジウムまたはテルル化カドミウムなどの電池膜層を含んでいてもよい。

電池列１００は、複数の太陽電池が並列および／または直列に接続された電池構造であることが理解できる。

本実施例では、蓋板１２０がガラスであり、他の実施例では、蓋板が透明プラスチックであってもよい。

第１の封止層１３０は、基板１１０と蓋板１２０との間に位置し、且つ電池列１００の周囲に周設されており、第１の封止層１３０、基板１１０及び蓋板１２０によって、密閉領域を形成している。

第１の封止層１３０の材料は、湿気硬化性材、光硬化性材、または添加剤硬化性材を含み、例えば、ポリイソブチレン、ポリオレフィン、またはポリウレタンなどであってもよい。ペロブスカイト電池は高温に弱いため、光起電力モジュールの積層過程において、温度が高すぎてはいけない。第１の封止層１３０が熱硬化性材料であると、積層過程における温度が第１の封止層１３０の硬化温度に達しにくくなり、第１の封止層１３０が徹底に硬化されなかったという問題が生じる可能性があり、これにより、封止不良になってしまう。このため、第１の封止層１３０に湿気硬化性材、光硬化性材又は添加剤硬化性材を用いることで、上記の問題を回避することができ、すなわち、比較的高い温度を必要とせず、第１の封止層１３０は良好な硬化効果を有することができる。

基板１１０の上面に平行な方向における第１の封止層１３０の幅は、３ｍｍ〜５００ｍｍである。なお、第１の封止層１３０の幅が小さすぎると、封止不良の問題が生じやすく、幅が大きすぎると、光起電力モジュールの面積が増加してしまう。このため、第１の封止層１３０の幅を３ｍｍ〜５００ｍｍの範囲とすることで、上記二種類の問題を回避することができる。

図１〜図６を参照して、本実施例では、密閉領域内に、さらに第２の封止層１７０が充填されている。

第２の封止層１７０は、封止効果をより一層向上し、湿気の侵入を回避することができる。

第２の封止層１７０の材料は、第１の封止層１３０の材料とは異なり、ＥＶＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ：エチレン酢酸ビニル）フィルムであってもよい。

他の実施例において、第２の封止層の材料は、第１の封止層の材料と同じであってもよい。あるいは、密閉領域内には第２の封止層が設けられなく、すなわち、密閉領域内に隙間を有してもよい。

機能層１４０は密閉領域内に位置し、第１の封止層１３０または第２の封止層１７０に封止不良または材料老化の問題が生じると、機能層１４０は湿気を吸収して硬化層に転化することができ、かつ、硬化層の架橋度が機能層１４０の架橋度よりも大きくなる。すなわち、機能層１４０は電池列１００を二次封止することができるので、電池列１００が湿気中で分解や機能喪失してしまうという問題を回避することができる。

本実施形態において、機能層１４０が吸収するのは、密閉領域に入った湿気であってよく、密閉領域内の湿気が電池列１００に損傷を与えることを遮断することを理解できる。

架橋度は、架橋指数または架橋密度とも呼ばれ、分子鎖の架橋の程度を表すことに用いられる。具体的には、架橋密度とは、架橋された構造単位が全体の構造単位に対する割合を意味する。架橋度は、架橋結合に正比例し、架橋度が大きいほど、体積あたりの架橋結合が多くなり、架橋密度が大きくなる。機能層１４０の厚みは、５００ｎｍ以上である。機能層１４０の厚みが薄すぎると、吸湿後に機能層１４０の緻密性が悪いため、機能層１４０の厚みが少なくとも５００ｎｍとなり、二次封止の効果を向上することができる。

本実施例において、機能層１４０の材料は、加水分解性架橋材である。加水分解性架橋材は、密閉領域に入った湿気を吸収でき、かつ、吸湿後に架橋反応が起こり、材料の粘度及び緻密性が高くなって、二次封止の効果を奏することができる。

加水分解性架橋材は、シラン変性ポリウレタンまたはシリコーンであってもよい。また、加水分解性架橋材は、単成分の加水分解性架橋材であってもよいし、二成分の加水分解性架橋材であってもよい。

その他の実施例において、機能層の材料は、加水分解性架橋材の他、加水分解により架橋されたものを含んでもよい。

シラン変性ポリウレタンは、プレボリマーがアミノシラン末端を有し、プレボリマーが外部の湿気と反応して架橋網目構造を形成する。また、有機機能性シランは複数の機能があり、まず、シランは付着力促進剤として接着効果を高めることができ、次に、架橋過程において、シランは反応速度を速くすることができる。

シリコーンは、その高分子主鎖がＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合からなり、加熱重合の構造を含んでいなく、つまり、比較的高温下でも、シリコーンは重合が起こりにくい。このため、後続の使用過程あるいは封止過程において、シリコーンは温度の影響を受けにくく、良好な吸湿架橋性能を維持することができる。

理解できるのは、機能層１４０に採用された加水分解性架橋材が異なると、機能層１４０が硬化層に転化する過程でその内部に発生する反応も異なり、例えば、機能層１４０は加水分解反応、重縮合反応、架橋反応、またはオリゴマー化反応などを起こすことができる。例えば、機能層１４０の材料がシラン変性ポリウレタンである場合、機能層１４０は架橋反応を起こし、かつ、硬化層におけるＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の数が、機能層１４０におけるＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の数よりも多い。別の例では、硬化層の緻密度は機能層の緻密度よりも大きくてもよい。

なお、機能層１４０は、密閉領域内にある湿気を吸収して硬化層に転化することは、機能層１４０の一部の領域が吸湿して硬化層に転化されること、または、機能層１４０の全ての領域が吸湿して硬化層に転化されることを含んでもよい。本実施例において、機能層１４０は、順に積層して設けられた第１の機能層および第２の機能層を有し、第１の機能層が第２の機能層と電池列１００との間に位置し、第１の機能層の材料が加水分解性架橋材による加水分解架橋した材料であり、第２の機能層の材料が加水分解性架橋材を含む。

加水分解による架橋されていない材料は一定の流動性を有しているが、加水分解による架橋された材料は粘性が大きい。そのため、加水分解による架橋されていない材料と加水分解による架橋された材料とを積層させて設けることによって、加水分解による架橋されていない材料の流動性を低下させ、機能層の厚さの均一性を高めることができる。

その他の実施例において、機能層は、単層の加水分解性架橋材、すなわち、加水分解されていない材料であってもよい。

機能層１４０は、少なくとも第１の封止層１３０と電池列１００との間に位置する。第１の封止層１３０または第２の封止層１７０の封止不良や封止老化の問題が発生すると、第１の封止層１３０と電池列１００との間は湿気が最初に入った箇所となるため、第１の封止層１３０と電池列１００との間に機能層１４０が設けられることで、二次封止の効果を向上することができる。

機能層１４０の、密閉領域内における具体的な位置に関する技術方案は、主に以下の幾つかの例を含む。

<例１>
図１を参照して、電池列１００は、対向する第１面１０１と第２面１０２、及び第１面１０１と第２面１０２とを接続する側面１０３を有し、第１面１０１が基板１１０から離れ、第２面１０２が基板１１０に向いており、第１面１０１は、中央領域１０５と、中央領域１０５を取り囲む周辺領域１０４とを含み、機能層１４０は、側面１０３および周辺領域１０４の第１面１０１に位置しており、そして、機能層１４０は、側面１０３および周辺領域１０４の第１面１０１に貼り合わされている。

<例２>
図２を参照して、光起電力モジュールは、側面１０３および周辺領域１０４の第１面１０１に位置し、且つ機能層１４０と電池列１００との間に位置する隔離層１６０をさらに備える。

隔離層１６０は、封止の厳密性をより一層向上させることができ、かつ、機能層１４０を電池列１００と遮断することもできる。機能層１４０に採用された材料が電池列１００の材料と反応し得ると、隔離層１６０は、機能層１４０が電池列１００に悪影響を及ぼすことを回避し、電池列１００の寿命を向上させることができる。隔離層１６０の材料は、ＥＶＡフィルムであることができる。

<例３>
図３を参照して、機能層１４０は、中央領域１０５の第１面１０１にも位置している。すなわち、機能層１４０は電池列１００の側面１０３及び第１面１０１に位置している。機能層１４０と電池列１００との間には、さらに隔離層１６０を含む。機能層１４０は電池列１００の側面１０３及び第１面１０１に直接貼り合わされることもでき、すなわち、機能層１４０と電池列１００との間には隔離層１６０が無いと理解できる。

<例４>
図４を参照して、機能層１４０は、電池列１００の周囲に周設され、機能層１４０、基板１１０及び蓋板１２０によって密閉領域を形成する。すなわち、機能層１４０は、電池列１００の側面１０３を囲って設けられ、電池列１００を密閉領域内に囲む。

機能層１４０は、電池列１００の側面に密着して設けられてもよいし、電池列１００の側面との間に一定の隙間を残してもよい。あるいは、機能層１４０と電池列１００の側面１０３との間には、さらに隔離層を有している。

<例５>
図５を参照して、第１の封止層１３０と基板１１０との間、第１の封止層１３０と蓋板１２０との間には、いずれにおいても角部境界領域があり、かつ、機能層１４０は少なくとも角部境界領域に位置している。すなわち、機能層１４０は、第１の封止層１３０と蓋板１２０及び基板１１０との境界を覆っている。

<例６>
図６を参照して、機能層１４０は、第１の封止層１３０の電池列１００に向く内壁面にも位置している。

<例７>
図７を参照して、機能層１４０は、密閉領域を満たすように充填され、このとき、機能層１４０は電池列１００を完全に覆い、かつ、機能層１４０は比較的大きな厚みを有し、封止効果が良い。

図７に示すように、機能層１４０は湿気を吸収して硬化層に転化し、硬化層が基板１１０、第１の封止層１３０および蓋板１２０と接着されたので、封止構造の封止性能をより一層向上させることができる。

以上のように、本実施例の光起電力モジュールは、密閉領域内に機能層１４０が設けられ、機能層１４０は密閉領域内にある湿気を吸収することができ、吸湿後に硬化層に転化して湿気の侵入を遮断することもでき、これにより、電池列１００の寿命を延ばさせる。

本発明の第２実施例に係る光起電力モジュールは、第１実施例に係る光起電力モジュールとほぼ同じであるが、主な相違は、本実施例では、基板がキャリア板であり、電池列がペロブスカイト電池であることにある。本実施例に係る光起電力モジュールは、第１実施例に係る光起電力モジュールと同一または類似する部分については、第１実施例を参照してください。ここで贅言しない。図８〜図１４は、本実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。

以下、図面を参照して具体的に説明する。

図８〜図１４を参照して、本実施例において、光起電力モジュールは、順に積層して設けられた基板２１０、電池列２００、及び蓋板２２０と、基板２１０と蓋板２２０との間に位置し且つ電池列２００の周囲に周設された、基板２１０および蓋板２２０とともに密閉領域を形成する第１の封止層２３０と、密閉領域内に位置された機能層２４０とを有し、機能層２４０は湿気を吸収して硬化層に転化するためのものであり、且つ、硬化層の架橋度は機能層２４０の架橋度よりも大きい。

本実施例において、基板２１０はキャリア板であり、電池列２００はペロブスカイト電池である。すなわち、基板２１０は、電子を収集する機能を有さず、電池列を載置するためのものである。基板２１０は、ガラスまたは透明プラスチックであってもよい。

電池列２００は、導電ガラス２０２と、ペロブスカイト膜層２０１とを備え、導電ガラス２０２がペロブスカイト電池の陽極として電子を収集することに用いられる。

図８〜図１３を参照して、電池列２００は、基板２１０との間に第２の封止層２７０を有する。電池列２００と基板２１０との間の第２の封止層２７０は、封止の厳密性を向上することができる。

電池列２００を基板２１０上に直接載置してもよく、または、電池列２００と基板２１０との間に機能層および／または第２の封止層を有してもよいことも理解できる。

機能層２４０の、密閉領域内における具体的な位置に関する技術方案は、主に以下の幾つかの詳細例を含む。

<例１>
図８を参照して、ペロブスカイト膜層２０１は、基板から離れる第１面２０６を有し、第１面２０６は、中央領域２０８および周辺領域２０７を含む。機能層２４０は、ペロブスカイト膜層２０１の側面、周辺領域２０７の第１面２０６および導電ガラス２０２の側面に貼り合わされている。ペロブスカイト膜層２０１は導電ガラス２０２に密着して設けられているので、導電ガラス２０２の側面にも機能層２４０が形成され、封止の厳密性をより一層向上させることができる。

<例２>
図９を参照して、ペロブスカイト膜層２０１の側面、周辺領域２０７の第１面２０６及び導電ガラス２０２の側面に位置し、且つ機能層２４０と電池列２００との間に位置する隔離層２６０をさらに備える。

<例３>
図１０を参照して、機能層２４０は、ペロブスカイト膜層２０１の中央領域２０８の第１面２０６にも位置している。

<例４>
図１１を参照して、機能層２４０は、第２の封止層２７０、ペロブスカイト膜層２０１、導電ガラス２０２の周囲に周設され、機能層２４０、基板２１０および蓋板２２０の間が密閉領域を囲んでいる。

<例５>
図１２を参照して、機能層２４０は、第１の封止層２３０と蓋板２２０及び基板２１０との間の角部境界領域に位置している。

<例６>
図１３を参照して、機能層２４０は、第１の封止層２３０の電池列２００に向く内壁面にも位置している。

<例７>
図１４を参照して、機能層２４０は密閉領域を満たすように充填され、このとき、機能層２４０は電池列２００を完全に覆う。

以上のように、本実施例に係る光起電力モジュールの基板２１０はキャリア板であり、キャリア板と電池列２００との間に第２の封止層２７０または機能層２４０を設けることができ、これにより封止の厳密性を向上させる。また、密閉領域内の機能層２４０は、密閉領域内にある湿気を吸収することができ、吸湿後に硬化層に転化して湿気の侵入を遮断することもでき、これにより、電池列２００の寿命を延ばさせる。

本発明の第３実施例に係る光起電力モジュールは、第１実施例および第２実施例に係る光起電力モジュールとほぼ同じで、基板、蓋板、電池列、第１の封止層、第２の封止層および機能層を含み、主な相違は、本実施例に係る光起電力モジュールが湿気検知層を備えることにある。本実施例に係る光起電力モジュールは、第１実施例および第２実施例に係る光起電力モジュールと同一または類似する部分については、第１実施例および第２実施例を参照してください。ここで贅言しない。図１５〜図１６は、本実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。

図１５〜図１６を参照して、本実施例において、導電性ベースである基板３１０を例示しているが、基板３１０はキャリア板であってもよく、本実施例では基板について制限しないことが理解できる。

湿気検知層３８０は、密閉領域内に位置しており、湿気検知層３８０の応答情報により、前記密閉領域内に湿気があるか否かを検知して判断する。これにより、湿気が密閉領域内に侵入すると、湿気検知層３８０は、速やかに湿気を検知することができ、作業者は応答情報に基づいて光起電力モジュールを再度封止することができる。

応答情報は、色情報または光電情報であってもよい。色情報を例として、応答情報は、第１の応答情報及び第２の応答情報を含む。第１の応答情報は、色が変化しない、すなわち、湿気が密閉領域に進入しないことである。第２の応答情報は、色が変わった、すなわち、湿気が密閉領域に入ったことである。そのため、湿気検知層３８０の応答情報が第２の応答情報であると、作業者は光起電力モジュールを再度封止する。

湿気検知層３８０は、吸湿変色層、感湿抵抗または感湿センサを含む。

吸湿変色層は、吸湿後に色変化が起こり、色変化の状況に応じて、湿気が密閉領域に浸入したか否かを判断することができる。また、湿気変色層の色変化の具体的な位置に応じて、湿気の具体的な位置を判断することができる。そのため、作業者は、湿気を特定することができ、湿気が侵入した位置に対して光起電力モジュールを再度封止する。

吸湿変色層の材料は、硫酸銅、塩化コバルト、メチンアミン類または有機フェノール類を含む。

感湿抵抗は、吸湿後に抵抗が変化し、抵抗の変化状況に応じて、湿気が密閉領域に浸入したか否かを判断することができる。また、複数の感湿抵抗を密閉領域内に間隔をおいて設け、異なる位置の感湿抵抗の抵抗値変化に対して湿気の具体的な位置を判定してもよい。

感湿センサは、湿度の変化を検出し、湿度を信号に変換して送信することができる。信号によって、湿気が密閉領域に浸入したか否かを判断することができる。また、複数の感湿センサを密閉領域内に間隔をおいて設け、異なる位置の感湿センサの信号に対して、湿気の具体的な位置を判断してもよい。

密閉領域内における湿気検知層３８０の位置については、主に以下の幾つかの例を含む。

<例１>
図１５を参照して、湿気検知層３８０は、第１の封止層３３０および機能層３４０に囲まれた領域内に位置し、蓋板３２０の密閉領域に向く内壁を覆っている。また、電池列３００上には第２の封止層３７０も覆われており、湿気検知層３８０は第２の封止層３７０上にも位置している。

<例２>
図１６を参照して、湿気検知層３８０は、第１の封止層３３０の内壁に位置し、第１の封止層３３０と蓋板３２０および基板３１０との角部境界領域を覆っている。また、電池列３００上には、第２の封止層３７０も覆われており、湿気検知層３８０は、第２の封止層３７０の側壁にも位置している。

なお、湿気検知層３８０は密閉領域内の他の場所にも位置されていてもよく、本実施形態は湿気検知層３８０の位置を制限するものではない。

以上により、本実施例に係る光起電力モジュールは、密閉領域内の湿気を検知及び特定することができる湿気検知層を有するので、作業者は、湿気検知層の応答情報に応じて光起電力モジュールを再度封止することができ、電池列が湿気により損害されたことを回避することができる。

本発明の第４実施形例は、光起電力モジュールの製造方法を提供し、図１７は、本実施例に係る光起電力モジュールの製造方法のフローチャートである。

図１７及び図１〜図７を参照して、ステップＳ４００に、基板１１０、電池列１００及び蓋板１２０が提供され、且つ、電池列１００が基板１１０に重ねて設置される。

本実施例において、基板１１０は導電性ベースであり、電池列１００はペロブスカイト電池膜層であり、電池列１００は基板１１０の表面に貼設され、電池列１００はペロブスカイト電池を含み、且つ、導電性ベースはペロブスカイト電池の導電ガラスであってもよい。

その他の実施例において、基板はキャリア板であり、電池列はペロブスカイト電池であり、ペロブスカイト電池は、導電基板およびペロブスカイト電池膜層を含む。基板に電池列を貼り付けて設けてもよいし、電池列と基板との間に機能層及び／又は第２の封止層を設けてもよい。

なお、光起電力モジュールは、電池列１００を外部の湿気から保護するために、不活性ガス雰囲気中で製造する必要がある。

ステップＳ４０１：基板１１０に、電池列１００の周囲に周設された第１の封止層１３０を形成し、かつ基板１１０に機能層１４０を形成する。

機能層１４０を形成する前に、機能層１４０の材料を前処理して、機能層１４０の材料粘着性を向上させることをさらに含む。その要因としては、機能層１４０の材料が吸湿の間に一定の流動性を有し、機能層１４０の材料を前処理して、機能層１４０の流動性を低下させ、機能層１４０の厚さの均一性を向上させることができるので、二次封止の効果を保証できることにある。

具体的には、機能層１４０の材料と、触媒、フィラー、可塑剤などの添加剤とを、不活性ガスまたは真空条件下でペースト状または半硬化液体状に混合してもよい。

第１の封止層１３０の高さは、後続蓋板１２０をカバーした後に電池列１００が完全に密閉した領域に収まるように、電池列１００の高さよりも大きくなっている。

第１の封止層１３０と機能層１４０の形成順序は一定ではなく、機能層１４０の具体的な設置位置に応じて、第１の封止層１３０と機能層１４０の形成順序を調整する必要があると理解される。

第１の封止層１３０及び機能層１４０を形成する技術方案については、主に以下の幾つかの例を含む。

<例１>
図１〜４および図７を参照して、機能層１４０は、第１の封止層１３０よりも先に形成される。

電池列１００は、対向する第１面１０１と第２面１０２、および第１面１０１と第２面１０２とを接続する側面１０３を有し、第１面１０１は基板１１０から離れ、第２面１０２は基板１１０に向いており、第１面１０１は、中央領域１０５と、中央領域１０５を取り囲む周辺領域１０４とを含む。

機能層１４０が第１の封止層１３０よりも先に形成される技術方案については、主に以下の幾つかの具体的な例を含む。

第１例において、図１を参照して、機能層１４０を形成する手順は、側面１０３および周辺領域１０４の第１面１０１に機能層１４０を形成することである。すなわち、側面１０３及び周辺領域１０４の第１面１０１に、１層の機能層１４０の材料を直接塗布することができる。

第２例では、図２を参照して、機能層１４０を形成する前に、側面１０３および周辺領域１０４の第１面１０１に位置する隔離層１６０を形成してもよい。すなわち、側面１０３および周辺領域１０４の第１面１０１に、１層の隔離層１６０の材料を塗布しておき、隔離層１６０を形成した後、隔離層１６０の表面に１層の機能層１４０の材料を塗布してもよい。

第３例では、図３を参照して、中央領域１０５の第１面１０１に機能層１４０を形成してもよい。あるいは、中央領域１０５の第１面１０１に隔離層１６０を形成してから、中央領域１０５の隔離層１６０に機能層１４０を形成してもよい。

図１〜図３を続いて参照して、機能層１４０を形成した後、基板１１０に電池列１００の周りに１層の第１の封止層１３０の材料を塗布して、第１の封止層１３０を形成する。

なお、第１の封止層１３０を形成する前に、基板１１０に第２の封止層１７０を形成してもよい。具体的には、電池列１００に第２の封止層１７０が敷設され、第２の封止層１７０は、電池列１００及び機能層１４０を完全に覆う必要がある。

第４例では、図４を参照して、電池列１００の第１面に第２の封止層１７０を形成し、基板１１０に電池列１００および第２の封止層１７０の周りに機能層１４０を形成する。基板１１０に機能層１４０の周りに第１の封止層１３０が形成されている。

第５例では、図７を参照して、電池列１００の表面に機能層１４０が１層厚く塗布され、基板１１０に機能層１４０を一回りして第１の封止層１３０が形成され、すなわち、機能層１４０が第１の封止層１３０により囲まれた領域に満たされている。

<例２>
図５及び図６を参照すると、第１の封止層１３０は、機能層１４０よりも先に形成されている。

第１例では、図５を参照して、基板１１０に、まず電池列１００を囲んで第１の封止層１３０を形成し、第１の封止層１３０の電池列１００に向く一部の内壁面を塗布し、すなわち、基板１１０との境界の一部の内壁、及び後続蓋板１２０との境界の内壁のみを塗布して、機能層１４０を形成する。

第２例では、図６を参照して、基板１１０にまず電池列１００を囲んで第１の封止層１３０を形成し、第１の封止層１３０の電池列１００に向く内壁面を塗布して、機能層１４０を形成する。

なお、第１の封止層１３０を形成する前に、基板１１０に、電池列１００を完全に覆うように第２の封止層１７０を一層敷設してもよい。

ステップＳ４０２：蓋板１２０を電池列１００に置き、蓋板１２０、基板１１０および第１の封止層１３０により密閉領域を形成し、機能層１４０が密閉領域内に位置される。

ステップＳ４０３：積層処理を行う。

積層温度は１５０℃を超えないとされる。その要因としては、一番目は、ペロブスカイトの耐高温性が悪いこと、二番目は、機能層１４０の材料が高温の影響を受けて架橋して、吸湿性能が低下してしまうおそれがあることである。したがって、積層温度が１５０℃以下とされる場合、ペロブスカイト及び機能層１４０の性能が損なわれないことを保証できる。

なお、封止温度は、第１の封止層１３０、第２の封止層１７０、及び機能層１４０の具体的な材料に応じて選択可能であると理解できる。

以上により、本実施例では、第１の封止層１３０及び機能層１４０の具体的な位置に応じて、第１の封止層１３０、第２の封止層１７０、及び機能層１４０の形成順序を調整することができるので、機能層１４０を第１の封止層１３０と蓋板１２０及び基板１１０とにより囲まれた密閉領域内に位置させ、且つ、機能層１４０が吸湿後に硬化層に転化できることを保証し、さらに光起電力モジュールの封止効果を向上することができる。

本発明の第５実施例は一種の光起電力モジュールを提供し、当該光起電力モジュールは、前記実施例に係る光起電力モジュールとほぼ同じであるが、主な相違は、第５実施例では、機能層が湿気を吸収した後に硬化層に転化したので、光起電力モジュールにおいて機能層ではなく硬化層を有していることにある。また、前記実施例における機能層についての位置限定は、硬化層にも同様に適用でき、硬化層に対する具体的な位置限定については、以下では詳細に贅言しない。以下、本発明の第５実施例に係る光起電力モジュールについて、図面を参照しながら説明する。

図１８を参照して、本実施例の光起電力モジュールは、順に積層して設けられた基板５１０、電池列５００、及び蓋板５２０と、基板５１０と蓋板５２０との間に位置し且つ電池列５００の周囲に周設された、基板５１０および蓋板５２０とともに密閉領域５７０を形成する第１の封止層５３０と、密閉領域５７０内に位置され、且つ加水分解性架橋材が湿気を吸収して転化した材料を含む硬化層５４０と、を有する。

基板５１０、電池列５００、蓋板５２０、及び第１の封止層５３０についての具体的な説明は、前記実施例を参照でき、ここで贅言しない。

ここで、硬化層５４０は、少なくとも第１の封止層５３０と電池列５００との間に位置している。硬化層５４０の具体的な位置については、前記実施例における機能層の具体的な位置が硬化層５４０にも同様に適用できる。

具体的には、硬化層５４０の材料は、加水分解性架橋材が湿気を吸収して転化した材料の他、加水分解性架橋材を含んでいてもよい。また、硬化層５４０の異なる領域が有する架橋度は異なっていてもよく、例えば、硬化層５４０が蓋板および第１の封止層５３０に向く領域が有する架橋度は、電池列５００に向く領域が有する架橋度よりも大きい。硬化層５４０の異なる領域の架橋度は、同じであってもよい。

本実施例に係る光起電力モジュールの場合、硬化層５４０は電池列５００に対して二次封止の機能を奏することができるので、電池列のシール性のさらなる向上に有利である。

本発明の第６実施例は一種の光起電力モジュールを提供し、図１９〜図２７に示すように、光起電力モジュールは、順に積層して設けられた基板４１０、電池列４００、及び蓋板４２０と、基板４１０と蓋板４２０との間に位置し且つ電池列４００の周囲に周設された、基板４１０および蓋板４２０とともに密閉領域を形成する第１の封止層４３０と、密閉領域内に位置される湿気検知層４４０と、を有しており、湿気検知層４４０の応答情報により密閉領域内の湿気の有無を検知して判断する。

以下、図面を参照しながら具体的に説明する。

本実施例において、基板４１０は導電性ベースであり、電池列４００はペロブスカイト電池を含む。すなわち、本実施例では、基板４１０は、電池列４００を載置できるのみならず、陽極として、電池列４００が光照射後に発生した電子を収集することもできる。基板４１０は、フッ素を添加した酸化スズ導電ガラスまたは酸化インジウムスズ導電ガラスであってもよい。つまり、基板４１０は、電池列４００の導電性ガラスとすることができる。

本実施例において、電池列４００は、ペロブスカイト電池膜層であり、ペロブスカイト電池膜層は、正孔輸送層、ペロブスカイト層、電子輸送層及び金属電極などの構造を含む。ペロブスカイト層は、太陽光照射を受けると、まず、光子を吸収して電子−正孔対を生成する。未複合の電子および正孔は、それぞれ、電子輸送層および正孔輸送層によって収集され、すなわち、ペロブスカイト層から電子輸送層に電子が輸送され、最終的に基板４１０で収集される。正孔は、ペロブスカイト層から正孔輸送層に輸送され、最終的に金属電極で収集される。最後に、基板４１０と金属電極とを接続する回路によって光電流を発生する。ペロブスカイト材料は低いキャリア再結合確率および高いキャリア移動度を有するため、キャリアの拡散距離及び寿命が長いので、ペロブスカイト電池は比較的高い光電変換効率を有する。

その他の実施例において、電池列は、ガリウムヒ素、セレン化銅インジウムまたはテルル化カドミウムなどの電池膜層を含んでいてもよい。

電池列４００は、複数の太陽電池が並列および／または直列に接続された電池構造であることが理解できる。

本実施例では、蓋板４２０がガラスであり、他の実施例では、蓋板が透明プラスチックであってもよい。

第１の封止層４３０は、基板４１０と蓋板４２０との間に位置し、且つ電池列４００の周囲に周設されており、第１の封止層４３０、基板４１０及び蓋板４２０によって、密閉領域を形成している。

第１の封止層４３０の材料は、湿気硬化性材、光硬化性材、または添加剤硬化性材を含み、例えば、ポリイソブチレン、ポリウレタン、またはポリオレフィンなどであってもよい。ペロブスカイトは高温に弱いため、光起電力モジュールの積層過程において、温度が高すぎてはいけない。第１の封止層４３０が熱硬化性材料であると、積層過程における温度が第１の封止層４３０の硬化温度に達しにくくなり、第１の封止層４３０が徹底に硬化されなかったという問題が生じる可能性があり、これにより、封止不良になってしまう。このため、第１の封止層４３０に湿気硬化性材、光硬化性材又は添加剤硬化性材を用いることで、上記の問題を回避することができ、すなわち、比較的高い温度を必要とせず、第１の封止層４３０は常温下においても良好な硬化効果を有することができる。

基板４１０の上面に平行な方向における第１の封止層４３０の幅は、３ｍｍ〜５００ｍｍである。なお、第１の封止層４３０の幅が小さすぎると、封止不良の問題が生じやすく、幅が大きすぎると、光起電力モジュールの面積が増加してしまう。このため、第１の封止層４３０の幅を３ｍｍ〜５００ｍｍの範囲とすることで、上記二種類の問題を回避することができる。

図１９〜図２４および図２６〜図２７を参照して、密閉領域内に、さらに第２の封止層４７０が充填されている。

第２の封止層４７０は、封止効果をより一層向上し、湿気の侵入を回避することができる。

第２の封止層４７０の材料は、第１の封止層４３０の材料とは異なり、ＥＶＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ：エチレン酢酸ビニル）フィルムであってもよい。

他の実施例において、第２の封止層の材料は、第１の封止層の材料と同じであってもよい。あるいは、密閉領域内には第２の封止層が設けられなく、すなわち、密閉領域内に隙間を有してもよい。

湿気検知層４４０の応答情報は、色情報または光電情報を含む。色情報を例として、応答情報は、第１の応答情報及び第２の応答情報を含む。第１の応答情報は、色が変化しないことである。第２の応答情報は、色が変わったことである。密閉領域内に湿気が存在しないと、湿気検知層４４０は、第１の応答情報を外部に送信または提示する。第１の封止層４３０または第２の封止層４７０に封止不良または材料老化の問題が生じると、湿気が密閉領域内に進入し、湿気検知層は第２の応答情報を外部に送信または提示する。したがって、作業者は、湿気検知層４４０の応答情報に基づいて密閉領域内に湿気があるか否かを判断でき、湿気があると、光起電力モジュールを再度封止することで、電池列４００が湿気中で分解や機能喪失してしまうという問題を回避することができる。

湿気検知層４４０は、密閉領域内に湿気が存在している位置を特定するのにも適している。具体的には、湿気検知層４４０は、密閉領域内の異なる位置に設けられ、異なる位置の湿気検知層４４０の検知結果に応じて、湿気の位置を特定することができる。

本実施例において、湿気検知層４４０は吸湿変色層を含む。吸湿変色層は、湿気を吸収した後、色変化が起こり、色変化の状況に応じて、湿気が密閉領域に浸入したか否かを判断することができる。また、湿気変色層の色変化の具体的な位置に応じて、湿気の具体的な位置を判断することができる。吸湿変色層の材料は、硫酸銅、塩化コバルト、メチンアミン類または有機フェノール類であってもよい。硫酸銅を例とすると、硫酸銅が水を吸収する前に灰色がかった白で、水を吸収すると青色になる。したがって、吸湿変色層が白から青に変わると、作業者は、湿気が密閉領域に入ったと判定でき、光起電力モジュールを再度封止する。

他の実施例では、湿気検知層４４０は、感湿抵抗または感湿センサであってもよい。感湿抵抗は、吸湿後に抵抗が変化し、抵抗の変化状況に応じて、湿気が密閉領域に浸入したか否かを判断することができる。感湿センサは、湿度を信号に変換して送信することができ、信号によって、湿気が密閉領域に浸入したか否かを判断することができる。また、複数の感湿抵抗または感湿センサを密閉領域内に間隔をおいて設け、異なる位置の感湿抵抗の抵抗値変化または感湿センサの信号変化に対して、湿気の具体的な位置を判断してもよい。

湿気検知層４４０の、密閉領域内における具体的な位置に関する技術方案は、主に以下の幾つかの例を含む。

<例１>
図１９を参照して、電池列４００は、対向する第１面４０１と第２面４０２、及び第１面４０１と第２面４０２とを接続する側面４０３を有し、第１面４０１が基板４１０から離れ、第２面４０２が基板４１０に向いており、第１面４０１は、中央領域４０５と、中央領域４０５を取り囲む周辺領域４０４とを含み、湿気検知層４４０は、側面４０３および周辺領域４０４の第１面４０１に位置しており、そして、湿気検知層４４０は、側面４０３および周辺領域４０４の第１面４０１に貼り合わされている。

<例２>
図２０を参照して、光起電力モジュールは、側面４０３および周辺領域４０４の第１面４０１に位置し、且つ湿気検知層４４０と電池列４００との間に位置する隔離層４６０をさらに備える。

隔離層４６０は、封止の厳密性をより一層向上させることができ、かつ、湿気検知層４４０を電池列４００と遮断することもできる。湿気検知層４４０に採用された材料が電池列４００の材料と反応し得ると、隔離層４６０は、湿気検知層４４０が電池列４００に悪影響を及ぼすことを回避し、電池列４００の寿命を向上させることができる。隔離層４６０の材料は、ＥＶＡフィルムであることができる。

<例３>
図２１を参照して、湿気検知層４４０は、中央領域４０５の第１面４０１にも位置している。すなわち、湿気検知層４４０は電池列４００の側面４０３及び第１面４０１に位置している。湿気検知層４４０と電池列４００との間には、さらに隔離層４６０を含む。湿気検知層４４０は電池列４００の側面４０３及び第１面４０１に直接貼り合わされることもでき、すなわち、湿気検知層４４０と電池列４００との間には隔離層４６０が無いと理解できる。

<例４>
図２２を参照して、湿気検知層４４０は、電池列４００の周囲に周設され、湿気検知層４４０、基板４１０及び蓋板４２０によって密閉領域を形成する。すなわち、湿気検知層４４０は、電池列４００の側面４０３を囲って設けられ、電池列４００を密閉領域内に囲む。

湿気検知層４４０は、電池列４００の側面に密着して設けられてもよいし、電池列４００の側面との間に一定の隙間を残してもよい。あるいは、湿気検知層４４０と電池列４００の側面との間には、さらに隔離層を有している。

<例５>
図２３を参照して、第１の封止層４３０と基板４１０との間、第１の封止層４３０と蓋板４２０との間には、いずれにおいても角部境界領域があり、かつ、湿気検知層４４０は少なくとも角部境界領域に位置している。すなわち、湿気検知層４４０は、第１の封止層４３０と蓋板４２０及び基板４１０との境界を覆っている。

<例６>
図２４を参照して、湿気検知層４４０は、第１の封止層４３０の電池列４００に向く内壁面にも位置している。

<例７>
図２５を参照して、湿気検知層４４０は、密閉領域を満たすように充填され、このとき、湿気検知層４４０は電池列４００を完全に覆い、かつ、湿気検知層４４０は比較的大きな厚みを有し、検知効果が良い。

なお、例１〜例７において、湿気検知層４４０は少なくとも、第１の封止層４３０と電池列４００との間に位置している。第１の封止層４３０または第２の封止層４７０の封止不良または封止老化の問題が発生すると、第１の封止層４３０と電池列４００との間は湿気が最初に入った箇所となるため、第１の封止層４３０と電池列４００との間に湿気検知層４４０が設けられることで、湿気検知の速度を速くすることができる。

<例８>
図２６を参照して、湿気検知層４４０は、電池列４００と蓋板４２０との間に位置している。

<例９>
図２７を参照して、密閉領域内には、分設された複数の湿気検知層４４０が設けられ、各湿気検知層４４０は一つの湿気検知ポイントとなっているため、各湿気検知ポイントの色変化により湿気を検知して、湿気の位置を正確に特定することができる。

以上のように、本実施例の光起電力モジュールにおける密閉領域内には湿気検知層４４０が設けられ、湿気検知層４４０の応答情報により、密閉領域内に湿気があるか否かを検知して判断する。また、湿気検知層４４０は、密閉領域内の湿気の具体的な位置を特定することもできる。したがって、作業者は、湿気検知層４４０の応答情報に応じて光起電力モジュールを再度封止することで、電池列４００が湿気中で分解や機能喪失してしまうことを回避する。

本発明の第７実施例は一種の光起電力モジュールを提供し、本実施例に係る光起電力モジュールは、第６実施例に係る光起電力モジュールとほぼ同じであるが、主な相違は、本実施例では、基板がキャリア板であり、電池列がペロブスカイト電池であることにある。本実施例に係る光起電力モジュールは、第６実施例に係る光起電力モジュールと同一または類似する部分については、第６実施例を参照してください。ここで贅言しない。図２７〜図３４は、本実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。

以下、図面を参照して具体的に説明する。

図２８〜図３６を参照して、光起電力モジュールは、順に積層して設けられた基板５１０、電池列５００、及び蓋板５２０と、基板５１０と蓋板５２０との間に位置し且つ電池列５００の周囲に周設された、基板５１０および蓋板５２０とともに密閉領域を形成する第１の封止層５３０と、密閉領域内に位置された湿気検知層５４０とを有し、湿気検知層５４０の応答情報により、密閉領域内に湿気があるか否かを検知して判断する。

本実施例において、基板５１０はキャリア板であり、電池列５００はペロブスカイト電池を含む。すなわち、基板５１０は、電子を収集する機能を有さず、電池列５００を載置するためのものである。基板５１０は、ガラスまたは透明プラスチックであってもよい。

電池列５００はペロブスカイト電池であって、導電ガラス５０２と、ペロブスカイト膜層５０１とを備え、導電ガラス５０２がペロブスカイト電池の陽極として電子を収集することに用いられる。

図２８〜図３４を参照して、電池列５００は、基板５１０との間に第２の封止層５７０を有する。電池列５００と基板５１０との間の第２の封止層５７０は、封止の厳密性を向上することができる。

電池列５００を基板５１０に直接載置してもよく、または、電池列５００と基板５１０との間に湿気検知層および／または第２の封止層を有してもよいことも理解できる。

湿気検知層５４０の、密閉領域内における具体的な位置に関する技術方案は、主に以下の幾つかの詳細例を含む。

<例１>
図２８を参照して、ペロブスカイト膜層５０１は、基板５１０から離れる第１面５０６及び基板５１０に向く第２面５０９を有し、第１面５０６は、中央領域５０８および周辺領域５０７を含む。湿気検知層５４０は、ペロブスカイト膜層５０１の側面、周辺領域５０７の第１面５０６および導電ガラス５０２の側面に貼り合わされている。ペロブスカイト膜層５０１は導電ガラス５０２に密着して設けられているので、導電ガラス５０２の側面にも湿気検知層５４０が形成され、ペロブスカイト膜層５０１の周囲の湿気検知の精度をより一層向上させることができる。

<例２>
図２９を参照して、ペロブスカイト膜層５０１の側面、周辺領域５０７の第１面５０６及び導電ガラス５０２の側面に位置し、且つ湿気検知層５４０と電池列５００との間に位置する隔離層５６０をさらに備える。

<例３>
図３０を参照して、湿気検知層５４０は、ペロブスカイト膜層５０１の中央領域５０８の第１面５０６にも位置している。

<例４>
図３１を参照して、湿気検知層５４０は、第２の封止層５７０、ペロブスカイト膜層５０１、導電ガラス５０２の周囲に周設され、湿気検知層５４０、基板５１０および蓋板５２０の間が密閉領域を囲んでいる。

<例５>
図３２を参照して、湿気検知層５４０は、第１の封止層５３０と蓋板５２０及び基板５１０との間の角部境界領域に位置している。

<例６>
図３３を参照して、湿気検知層５４０は、第１の封止層５３０の電池列５００に向く内壁面にも位置している。

<例７>
図３４を参照して、密閉領域内には、間隔をおいて設置された複数の湿気検知層５４０が設けられ、各湿気検知層５４０は一つの湿気検知ポイントとなっているため、異なる位置の湿気検知ポイントの色変化により、湿気の具体的な位置を正確に特定することができる。

<例８>
図３５を参照して、湿気検知層５４０は、電池列５００と基板５１０との間に位置し、ここでの湿気を特定する。なお、光線が基板５１０の一側から電池列５００へ入射するため、基板５１０と電池列５００との間に位置する湿気検知層５４０は、比較的高い光線透過率を有するべきであり、これによって電池列５００の光吸収率の低下を回避する。

<例９>
図３６を参照して、湿気検知層５４０は密閉領域を満たすように充填され、このとき、湿気検知層５４０は電池列５００を完全に覆う。

以上のように、本実施例に係る光起電力モジュールの基板５１０はキャリア板であり、キャリア板と電池列５００との間に第２の封止層を設けることができ、これにより封止の厳密性を向上させる。また、キャリア板と電池列５００との間に湿気検知層５４０を設けてここでの湿気を特定することができ、これにより、作業者に光起電力モジュールの再度封止を促すことができる。

本発明の第８実施例は一種の光起電力モジュールを提供し、本実施例に係る光起電力モジュールは、第６実施例および第７実施例に係る光起電力モジュールとほぼ同じで、基板、蓋板、電池列、第１の封止層、第２の封止層および湿気検知層を含み、主な相違は、本実施例に係る光起電力モジュールが機能層を備えることにある。本実施例に係る光起電力モジュールは、第６実施例および第７実施例に係る光起電力モジュールと同一または類似する部分については、第６実施例および第７実施例を参照してください。ここで贅言しない。図３７〜図３８は、本実施例に係る光起電力モジュールの構成を示す図である。

図３７〜図３８を参照して、本実施例において、導電性ベースである基板６１０を例示しているが、基板６１０はキャリア板であってもよく、本実施例では基板について制限しないことが理解できる。

機能層６８０は密閉領域内に位置し、密閉領域内にある湿気を吸収して硬化層に転化するのに適し、且つ、硬化層の架橋度が機能層の架橋度よりも大きい。第１の封止層６３０または第２の封止層６７０に封止不良または材料老化の問題が発生すると、機能層６８０は湿気を吸収して硬化層に転化することができる。すなわち、機能層６８０は電池列６００を二次封止することができるので、電池列６００が湿気中に分解や機能喪失してしまうという問題を回避することができる。

架橋度は、架橋指数または架橋密度とも呼ばれ、分子鎖の架橋の程度を表すことに用いられる。具体的には、架橋密度とは、架橋された構造単位が全体の構造単位に対する割合を意味する。架橋度は、架橋結合に正比例し、架橋度が大きいほど、体積あたりの架橋結合が多くなり、架橋密度が大きくなる。

機能層６８０の材料は、加水分解性架橋材を含んでいる。加水分解性架橋材は、密閉領域に入った湿気を吸収でき、かつ、吸湿後に架橋反応が起こり、材料の粘度及び緻密性が高くなって、二次封止の効果を奏することができる。

加水分解性架橋材は、シラン変性ポリウレタンまたはシリコーンであってもよい。また、加水分解性架橋材は、単成分の加水分解性架橋材であってもよいし、二成分の加水分解性架橋材であってもよい。

その他の実施例において、機能層の材料は、加水分解性架橋材の他、加水分解により架橋されたものを含んでもよい。

シラン変性ポリウレタンは、プレボリマーがアミノシラン末端を有し、プレボリマーが外部の湿気と反応して架橋網目構造を形成する。また、有機機能性シランは複数の機能があり、まず、シランは付着力促進剤として接着効果を高めることができ、次に、架橋過程において、シランは反応速度を速くすることができる。

シリコーンは、その高分子主鎖がＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合からなり、加熱重合の構造を含んでいなく、比較的高温下でも、シリコーンは重合が起こりにくい。このため、後続の使用過程あるいは封止過程において、シリコーンは温度の影響を受けにくく、良好な吸湿架橋性能を維持することができる。

理解できるのは、機能層６８０に採用された加水分解性架橋材が異なると、機能層６８０が硬化層に転化する過程でその内部に発生する反応も異なり、例えば、機能層６８０は加水分解反応、重縮合反応、架橋反応、またはオリゴマー化反応などを起こすことができる。例えば、機能層６８０の材料がシラン変性ポリウレタンである場合、機能層６８０は架橋反応を起こし、かつ、硬化層におけるＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の数が、機能層６８０におけるＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の数よりも多い。例えば、別の例では、硬化層の緻密度は機能層の緻密度よりも大きくてもよい。

なお、機能層６８０は、密閉領域内にある湿気を吸収して硬化層に転化することは、機能層６８０の一部の領域が吸湿して硬化層に転化されること、または、機能層６８０の全ての領域が吸湿して硬化層に転化されることを含んでもよい。

機能層６８０の、密閉領域における具体的な位置に関する技術方案は、主に以下の幾つかの例を含む。

<例１>
図３７を参照して、湿気検知層６４０は、第１の封止層６３０の電池列６００に向く内壁に位置し、且つ、蓋板６２０および基板６１０とともに密閉空間を形成しており、機能層６８０は密閉空間を満たすように充填されている。

<例２>
図３８を参照して、機能層６８０は、第１の封止層６３０の電池列６００に向く内壁に位置し、且つ、蓋板６２０および基板６１０とともに密閉空間を形成している。密閉領域には、第２の封止層６７０が満たされている。

機能層６８０は密閉領域内における他の位置に設けられてもよく、本実施例では機能層６８０の位置について制限しないことが理解できる。

以上により、本実施例に係る光起電力モジュールは機能層６８０を有し、機能層６８０は密閉領域内の湿気を吸収し、吸収後に硬化層に転化して電池列６００への湿気の進入を遮断することができ、二次封止を実現することができる。また、密閉領域には湿気検知層６４０も設けられ、湿気検知層６４０は、作業者が光起電力モジュールを再度封止するように、湿気の具体的な位置を検知して特定することができる。

本発明の第９実施形例は、光起電力モジュールの製造方法を提供し、図３９は、本実施例に係る光起電力モジュールの製造方法のフローチャートである。

図３９及び図１９〜図２７を参照して、ステップＳ８００に、基板４１０、電池列４００及び蓋板４２０が提供され、且つ、電池列４００が基板４１０に重ねて設置される。

本実施例において、基板４１０は導電性ベースであり、電池列４００はペロブスカイト電池であり、電池列４００は基板４１０の表面に貼設される。

その他の実施例において、基板４１０はキャリア板であり、電池列４００はペロブスカイト電池であり、ペロブスカイト電池は、導電基板およびペロブスカイト電池膜層を含む。基板上に電池列を貼り付けて設けてもよいし、電池列と基板との間に湿気検知層及び／又は第２の封止層を設けてもよい。

なお、光起電力モジュールは、電池列を外部の湿気から保護するために、不活性ガス雰囲気中で製造する必要がある。

ステップＳ８０１：基板４１０に、電池列４００の周囲に周設された第１の封止層４３０を形成し、かつ基板４１０に湿気検知層４４０を形成する。

第１の封止層４３０の高さは、後続蓋板４２０をカバーした後に電池列４００が完全に密閉した領域に収まるように、電池列４００の高さよりも大きくなっている。

本実施例において、湿気検知層４４０は吸湿変色層であり、他の実施例では、湿気検知層は、感湿抵抗または感湿センサであってもよい。

第１の封止層４３０と湿気検知層４４０の形成順序は一定ではなく、湿気検知層４４０の具体的な設置位置に応じて、第１の封止層４３０と湿気検知層４４０の形成順序を調整する必要があると理解される。

第１の封止層４３０及び湿気検知層４４０を形成する技術方案については、主に以下の幾つかの例を含む。

<例１>
図１９〜図２２および図２５〜図２７を参照して、湿気検知層４４０は、第１の封止層４３０よりも先に形成される。

電池列４００は、対向する第１面４０１と第２面４０２、および第１面４０１と第２面４０２とを接続する側面４０３を有し、第１面４０１は基板４１０から離れ、第２面４０２は基板４１０に向いており、第１面４０１は、中央領域４０５と、中央領域４０５を取り囲む周辺領域４０４とを含む。

湿気検知層４４０が第１の封止層４３０よりも先に形成される技術方案については、主に以下の幾つかの具体的な例を含む。

第１例では、図１９を参照して、湿気検知層４４０を形成する手順は、側面４０３および周辺領域４０４の第１面４０１に湿気検知層４４０を形成することである。すなわち、側面４０３及び周辺領域４０４の第１面４０１に、１層の湿気検知層４４０の材料を直接塗布することができる。

第２例では、図２０を参照して、湿気検知層４４０を形成する前に、側面４０３および周辺領域４０４の第１面４０１に位置する隔離層４６０を形成してもよい。すなわち、側面４０３および周辺領域４０４の第１面４０１に、１層の隔離層４６０の材料を塗布しておき、隔離層４６０を形成した後、隔離層４６０の表面に１層の湿気検知層４４０の材料を塗布してもよい。

第３例では、図２１を参照して、中央領域４０５の第１面４０１に湿気検知層４４０を形成してもよい。あるいは、中央領域４０５の第１面４０１に隔離層４６０を形成してから、中央領域４０５の隔離層４６０に湿気検知層４４０を形成してもよい。

図１９〜図２１を続いて参照して、湿気検知層４４０を形成した後、基板４１０に電池列４００の周りに１層の第１の封止層４３０の材料を塗布して、第１の封止層４３０を形成する。

なお、第１の封止層４３０を形成する前に、基板４１０に第２の封止層４７０を形成してもよい。具体的には、電池列４００に第２の封止層４７０が敷設され、第２の封止層４７０は、電池列４００及び湿気検知層４４０を完全に覆う必要がある。

第４例では、図２２を参照して、電池列４００の第１面に第２の封止層４７０を形成し、基板４１０に電池列４００および第２の封止層４７０の周りに湿気検知層４４０を形成する。基板４１０に湿気検知層４４０の周りに第１の封止層４３０が形成されている。

第５例では、図２５を参照して、電池列４００の表面に湿気検知層４４０が１層厚く塗布され、基板４１０に湿気検知層４４０を一回りして第１の封止層４３０が形成され、すなわち、湿気検知層４４０が第１の封止層４３０により囲まれた領域に満たされている。

第６例では、図２６を参照して、電池列４００の表面に第２の封止層４７０が一層被覆され、第２の封止層４７０の上面に湿気検知層４４０が形成され、基板４１０に第２の封止層４７０および湿気検知層４４０の周囲に第１の封止層４３０が形成されている。

第７例では、図２７を参照して、基板４１０および電池列４００の表面に、分設された湿気検知層４４０が設けられ、湿気検知層４４０が形成された後、基板４１０に第２の封止層４７０および湿気検知層４４０の周囲に第１の封止層４３０が形成されている。

<例２>
図２３及び図２４を参照すると、第１の封止層４３０は、湿気検知層４４０よりも先に形成されている。

第１例では、図２３を参照して、基板４１０に、まず電池列４００を回りて第１の封止層４３０を形成し、第１の封止層４３０の電池列４００に向く一部の内壁面を塗布し、すなわち、基板４１０との境界の一部の内壁、及び後続蓋板４２０との境界の内壁のみを塗布して、湿気検知層４４０を形成する。

第２例では、図２４を参照して、基板４１０にまず電池列４００を回りて第１の封止層４３０を形成し、第１の封止層４３０の電池列４００に向く内壁面を塗布して、湿気検知層４４０を形成する。

なお、第１の封止層４３０を形成する前に、基板４１０に、電池列４００を完全に覆うように第２の封止層４７０を一層敷設してもよい。

ステップＳ８０２：蓋板４２０を電池列４００に置き、蓋板４２０、基板４１０および第１の封止層４３０により密閉領域を形成し、湿気検知層４４０が密閉領域内に位置される。

ステップＳ８０３：積層処理を行う。

ペロブスカイトの耐高温性が悪いため、積層温度は１５０℃を超えないとされる。

なお、封止温度は、第１の封止層４３０、第２の封止層４７０、及び湿気検知層４４０の具体的な材料に応じて選択可能であると理解できる。

以上により、本実施例では、第１の封止層４３０及び湿気検知層４４０の具体的な位置に応じて、第１の封止層４３０、第２の封止層４７０、及び湿気検知層４４０の形成手順を調整することができるので、湿気検知層４４０を第１の封止層４３０と蓋板４２０及び基板４１０とにより囲まれた密閉領域内に位置させて、湿気検知層４４０が密閉領域内の湿気を検出して特定することができる。

当業者であれば、前記各実施形態は、本発明を実現する具体的な実施例であり、実用上では、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、形態及び細部において様々な変更を実施できることが理解できる。いずれの当業者は、本発明の精神と範囲を逸脱しない限り、それぞれ変更及び修正を加えることが可能であるため、本発明の保護範囲は請求の範囲に限定された範囲を基準とするべきである。

Claims (7)

1. 順に積層して設けられた基板、電池列、及び蓋板と、
   前記基板と前記蓋板との間に位置し且つ前記電池列の周囲に周設された、前記基板および前記蓋板とともに密閉領域を形成する第１の封止層と、
   前記密閉領域内に位置された機能層と、を有し、
   前記機能層の材料は加水分解性架橋材を含み、
   前記機能層は、湿気を吸収して硬化層に転化するのに適し、且つ、前記硬化層の架橋度が前記機能層の架橋度よりも大きく、
   前記電池列は、対向する第１面と第２面、及び前記第１面と前記第２面とを接続する側面を有し、前記第１面が前記基板から離れ、前記第２面が前記基板に向いており、
   前記第１面は、中央領域と、前記中央領域を取り囲む周辺領域とを含み、前記機能層は、前記側面及び前記周辺領域の前記第１面に位置しており、
   前記側面および前記周辺領域の前記第１面に位置し、かつ前記機能層と前記電池列との間に位置する隔離層をさらに有する
   ことを特徴とする光起電力モジュール。
2. 前記機能層は、前記中央領域の前記第１面にも位置している
   ことを特徴とする請求項１に記載の光起電力モジュール。
3. 前記第１の封止層と前記基板との間に、前記第１の封止層と前記蓋板との間には、いずれにおいても角部境界領域を有し、前記機能層は、少なくとも前記角部境界領域に位置している
   ことを特徴とする請求項１に記載の光起電力モジュール。
4. 前記機能層は、前記第１の封止層の前記電池列に向く内壁面にも位置している
   ことを特徴とする請求項３に記載の光起電力モジュール。
5. 第２の封止層をさらに有し、
   前記第２の封止層は、前記密閉領域を満たすように充填されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光起電力モジュール。
6. 前記基板は、導電性ベースまたはキャリア板であり、
   前記電池列は、ペロブスカイト電池を含む
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光起電力モジュール。
7. 前記機能層は、順に積層して設けられた第１の機能層および第２の機能層を含み、前記第１の機能層は、前記第２の機能層と前記電池列との間に位置し、前記第１の機能層の材料は、加水分解性架橋材による加水分解架橋された材料であり、前記第２の機能層の材料は、加水分解性架橋材を含む
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光起電力モジュール。
   

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