JPWO2012057006A1 - 色素増感太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
k=m−(1×p1+2×p2+3×p3+4×p4)
(式中、p1〜p4の合計は1以上である)
で表されるkが0であることが好ましい。
まず本発明に係る色素増感太陽電池モジュールの第1実施形態について図2〜図5を用いて説明する。
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6を参照しながら説明する。図6は、本発明の色素増感太陽電池モジュールの第2実施形態を示す部分断面図である。なお、図6において、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
直列に接続された色素増感太陽電池セル60の総数をm個(mは2以上の整数を表す)、
nが1である発電ユニット50の数をp1個(p1は0以上の整数を表す)、
nが2である発電ユニット50の数をp2個(p2は0以上の整数を表す)、
nが3である発電ユニット50の数をp3個(p3は0以上の整数を表す)、
nが4である発電ユニット50の数をp4個(p4は0以上の整数を表す)、
バイパスダイオード70が並列接続されていない色素増感太陽電池セル60の数をk個とした場合に、
kは下記式:
k=m−(1×p1+2×p2+3×p3+4×p4)
(式中、p1〜p4の合計は1以上である)
で表されるが、kは0であってもよいし、1以上の整数であってもよい。
20cm角の色素増感太陽電池セルを48個用意した。ここで、色素増感太陽電池セルは、対極と、作用極と、封止部と、これらによって包囲される電解質とで構成した。対極としては、Ti箔にPtをコーティングしたものを用い、作用極として、FTOガラスにTiO2からなる多孔質酸化物半導体層を形成したものを用いた。また封止部としては、三井デュポンポリケミカル社製ハイミランを使用し、電解質としては、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムアイオダイドからなる溶媒に、LiI、I2及び4−t−ブチルピリジンを加えたものを使用した。そして、48個の色素増感太陽電池セルを直列に接続し、3個の色素増感太陽電池セルに対して1個のバイパスダイオード(ONセミコンダクタ社製ショットキーダイオード、1N5822)を並列に接続した。このとき、バイパスダイオードは、具体的には以下のようにして3個の色素増感太陽電池セルに対して並列接続した。すなわち、2つの接続端子を有するバイパスダイオードの一方の接続端子を、ある色素増感太陽電池セルの対極基板を構成するTi箔の裏面に接続し、他方の接続端子を、バイパスダイオードの一方の接続端子を接続した色素増感太陽電池セルから3番目の色素増感太陽電池セルのTi箔の裏面に接続した。こうして16個の発電ユニットを作製した。
1個の色素増感太陽電池セルに対して1個の割合でバイパスダイオードを並列に接続してなる発電ユニットを48個作製し、48個の発電ユニットに対して抵抗を並列に接続して色素増感太陽電池パネルを得たこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池モジュールを作製した。なお、本実施例において、バイパスダイオードは、具体的には以下のようにして1個の色素増感太陽電池セルに対して並列接続した。すなわち、2つの接続端子を有するバイパスダイオードの一方の接続端子を、ある色素増感太陽電池セルの対極基板を構成するTi箔の裏面に接続し、他方の接続端子を、バイパスダイオードの一方の接続端子を接続した色素増感太陽電池セルから1番目の色素増感太陽電池セルのTi箔の裏面に接続した。
2個の色素増感太陽電池セルに対して1個の割合でバイパスダイオードを並列に接続してなる発電ユニットを24個作製し、24個の発電ユニットに対して抵抗を並列に接続して色素増感太陽電池パネルを得たこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池モジュールを作製した。なお、本実施例において、バイパスダイオードは、具体的には以下のようにして2個の色素増感太陽電池セルに対して並列接続した。すなわち、2つの接続端子を有するバイパスダイオードの一方の接続端子を、ある色素増感太陽電池セルの対極基板を構成するTi箔の裏面に接続し、他方の接続端子を、バイパスダイオードの一方の接続端子を接続した色素増感太陽電池セルから2番目の色素増感太陽電池セルのTi箔の裏面に接続した。
4個の色素増感太陽電池セルに対して1個の割合でバイパスダイオードを並列に接続してなる発電ユニットを12個作製し、12個の発電ユニットに対して抵抗を並列に接続して色素増感太陽電池パネルを得たこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池モジュールを作製した。なお、本実施例において、バイパスダイオードは、具体的には以下のようにして4個の色素増感太陽電池セルに対して並列接続した。すなわち、2つの接続端子を有するバイパスダイオードの一方の接続端子を、ある色素増感太陽電池セルの対極基板を構成するTi箔の裏面に接続し、他方の接続端子を、バイパスダイオードの一方の接続端子を接続した色素増感太陽電池セルから4番目の色素増感太陽電池セルのTi箔の裏面に接続した。
48個の色素増感太陽電池セルに対して1個の割合でバイパスダイオードを並列に接続してなる発電ユニットを1個の作製し、1個の発電ユニットに対して抵抗を並列に接続して色素増感太陽電池パネルを得たこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池モジュールを作製した。なお、本実施例において、バイパスダイオードは、具体的には以下のようにして48個の色素増感太陽電池セルに対して並列接続した。すなわち、2つの接続端子を有するバイパスダイオードの一方の接続端子を、ある色素増感太陽電池セルの対極基板を構成するTi箔の裏面に接続し、他方の接続端子を、バイパスダイオードの一方の接続端子を接続した色素増感太陽電池セルから48番目の色素増感太陽電池セルのTi箔の裏面に接続した。
6個の色素増感太陽電池セルに対して1個の割合でバイパスダイオードを並列に接続してなる発電ユニットを8個作製し、8個の発電ユニットに対して抵抗を並列に接続して色素増感太陽電池パネルを得たこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池モジュールを作製した。なお、本実施例において、バイパスダイオードは、具体的には以下のようにして6個の色素増感太陽電池セルに対して並列接続した。すなわち、2つの接続端子を有するバイパスダイオードの一方の接続端子を、ある色素増感太陽電池セルの対極基板を構成するTi箔の裏面に接続し、他方の接続端子を、バイパスダイオードの一方の接続端子を接続した色素増感太陽電池セルから6番目の色素増感太陽電池セルのTi箔の裏面に接続した。
実施例1〜4及び比較例1〜2の色素増感太陽電池モジュールについて屋外暴露試験を行い、色素増感太陽電池モジュール全体の効率であるエネルギー変換効率η(%)の経時変化を測定し、エネルギー変換効率ηが初期値の50%以下となるまでの日数を測定することにより、色素増感太陽電池モジュールの耐久性を評価した。結果を表1に示す。
60…色素増感太陽電池セル
70…バイパスダイオード
100,200…色素増感太陽電池モジュール
110…作用極
113…多孔質酸化物半導体層
114,214…導電性基板
120…対極
122…対極基板
150…バックシート
160…接続領域
214a…導電性基板の表面
221a…裏面
A…導電性基板の表面に直交する方向
Claims (7)
- 直列に接続された複数個の色素増感太陽電池セルを有する色素増感太陽電池セルモジュールであって、
前記複数個の色素増感太陽電池セルのうちのn個(nは1〜4の整数を表す)の色素増感太陽電池セルに対して少なくとも1個のバイパスダイオードが並列に接続された発電ユニットを少なくとも1つ有する色素増感太陽電池モジュール。 - nが1又は2である、請求項1に記載の色素増感太陽電池モジュール。
- 直列に接続された前記複数個の色素増感太陽電池セルの総数をm個(mは2以上の整数を表す)、
nが1である発電ユニットの数をp1個(p1は0以上の整数を表す)、
nが2である発電ユニットの数をp2個(p2は0以上の整数を表す)、
nが3である発電ユニットの数をp3個(p3は0以上の整数を表す)、
nが4である発電ユニットの数をp4個(p4は0以上の整数を表す)、
前記バイパスダイオードが並列接続されていない前記色素増感太陽電池セルの数をk個とした場合に、下記式:
k=m−(1×p1+2×p2+3×p3+4×p4)
(式中、p1〜p4の合計は1以上である)
で表されるkが0である、請求項1に記載の色素増感太陽電池モジュール。 - 前記色素増感太陽電池セルが、
作用極と、
前記作用極に対向する対極とを有し、
前記発電ユニットに含まれるn個の前記色素増感太陽電池セルのうち少なくとも1つの色素増感太陽電池セルにおいて、前記作用極及び前記対極のうちのいずれか一方が可撓性基板を有する請求項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。 - 前記色素増感太陽電池セルが、
作用極と、
前記作用極に対向する対極とを有し、
前記作用極が、導電性基板と、前記導電性基板の表面上に設けられる酸化物半導体層と、前記酸化物半導体層に担持される光増感色素とを有し、
前記作用極又は前記対極に対する前記バイパスダイオードの接続領域が、前記導電性基板の表面に直交する方向から前記接続領域および前記酸化物半導体層を見た場合に、前記酸化物半導体層と重ならない位置に設けられている、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。 - 前記色素増感太陽電池セルが、
作用極と、
前記作用極に対向し、金属基板を有する対極とを含み、
前記バイパスダイオードが、2つの前記色素増感太陽電池セルの前記対極に含まれる前記金属基板のうち前記作用極と反対側にある裏面同士を接続している、請求項1〜5のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池モジュール。 - 前記色素増感太陽電池セルを覆うバックシートをさらに有し、
前記少なくとも1個のバイパスダイオードが前記バックシートと前記色素増感太陽電池セルとの間に設けられている、請求項1〜6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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