JPWO2018047550A1 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、本発明は、太陽電池モジュールを外部環境の変動から保護するバリア包装材を有する、光電変換効率の保持率に優れる、太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
ここで、本明細書において、「枠状」とは、少なくとも外縁と内縁を有する形状を意味する。これらの外縁又は内縁の形状は特に限定されることなく、例えば、矩形、多角形、円形、楕円、及びその他のあらゆる形状でありうる。
充填部材が枠状成形体を含むことで、枠状成形体が含まれない場合と比較して、封止部周辺が湾曲しにくくなるため応力の発生が抑制されてバリア包装材が剥離しにくくなる効果が見込まれる。さらに、枠状成形体の厚みを太陽電池モジュールの厚みと合わせることで、太陽電池モジュールにおけるバリア包装材封止部領域とそれ以外の領域で段差が生じないため、太陽電池モジュールを他の部材と組み合わせるといった後工程においても、取扱い性が向上する。
ここで、図1及び図2に示す太陽電池モジュール100の第1基板3は、第1基材1と、第1基材1上に互いに離隔させて設けられた複数の光電極2とを備えている。また、光電極2は、第1基材1上に設けられた光電極用導電層21と、光電極用導電層21上の一部に設けられた多孔質半導体微粒子層22とを備えている。なお、光電極用導電層21は、隙間をあけて設けられている。そして、互いに隣接する光電極2同士は、互いに電気的に絶縁されるように設けられている。この絶縁は、特に限定されることなく、例えば互いに隣接する光電極用導電層21間の隙間に存在する隔壁8によって達成することができる。
なお、第1基材1上に光電極用導電層21を形成する方法としては、スパッタリングとエッチングとを組み合わせた方法や、スクリーン印刷など、既知の形成方法を用いることができる。
下塗り層は、内部短絡現象を防ぐことのできる(界面反応が起こりにくい)物質であれば、特に限定はされない。例えば、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タングステン等の材料を含んでなる層でありうる。また、下塗り層を形成する方法としては、上記材料を透明導電層に直接スパッタする方法、あるいは上記材料を溶媒に溶解した溶液、金属酸化物の前駆体である金属水酸化物を溶解した溶液、又は有機金属化合物を、水を含む混合溶媒に対して溶解して得た金属水酸化物を含む溶液を、光電極用導電層21上に塗布、乾燥し、必要に応じて焼結する方法がある。
また、太陽電池モジュール100の第2基板7は、第2基材5と、第2基材5上に互いに離隔させて設けられた複数の対向電極6とを備えている。また、対向電極6は、第2基材5上に設けられた対向電極用導電層61と、対向電極用導電層61上の一部に設けられた触媒層62とを備えている。なお、対向電極用導電層61は、隙間をあけて設けられている。そして、触媒層62は、光電極2の多孔質半導体微粒子層22に対向している。
なお、互いに隣接する対向電極6同士は、互いに電気的に絶縁されるように設けられている。この絶縁は、特に限定されることなく、例えば互いに隣接する対向電極6間の隙間に隔壁8を介在させることにより、達成することができる。
ここで、導電性高分子としては、例えば、ポリ(チオフェン−2,5−ジイル)、ポリ(3−ブチルチオフェン−2,5−ジイル)、ポリ(3−ヘキシルチオフェン−2,5−ジイル)、ポリ(2,3−ジヒドロチエノ−[3,4−b]−1,4−ジオキシン)(PEDOT)等のポリチオフェン;ポリアセチレンおよびその誘導体;ポリアニリンおよびその誘導体;ポリピロールおよびその誘導体;ポリ(p−キシレンテトラヒドロチオフェニウムクロライド)、ポリ[(2−メトキシ−5−(2’−エチルヘキシロキシ))−1,4−フェニレンビニレン]、ポリ[(2−メトキシ−5−(3’,7’−ジメチルオクチロキシ)−1,4−フェニレンビニレン)]、ポリ[2−2’,5’−ビス(2’’−エチルヘキシロキシ)フェニル]−1,4−フェニレンビニレン]等のポリフェニレンビニレン類;などを挙げることができる。
炭素ナノ構造体としては、例えば、天然黒鉛、活性炭、人造黒鉛、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンナノバッドなどを挙げることができる。
貴金属としては、触媒作用のあるものであれば特に限定されず、金属白金、金属パラジウム、及び金属ルテニウムなどの公知の貴金属を適宜選択して用いることができる。
なお、製造容易性の観点から、上述したような各種樹脂がシート状に成形されてなるフィルムを用いて、隔壁8を構成することももちろん可能である。
また、太陽電池モジュール100の機能層である電解質層4は、光電極2の多孔質半導体微粒子層22と、対向電極6の触媒層62と、隔壁8とで囲まれる空間に設けられている。そして、電解質層4は、特に限定されることなく、色素増感型太陽電池において使用し得る任意の電解液、ゲル状電解質又は固体電解質を用いて形成することができる。
太陽電池モジュール100のセル接続部9は、互いに隣接するセルを電気的に直列接続している。具体的には、セル接続部9は、図2では右側に位置するセルの光電極2の光電極用導電層21と、図2では左側に位置するセルの対向電極6の対向電極用導電層61とを電気的に接続している。
そして、導電性粒子の平均粒子径は、0.5μm以上30μm以下であることが好ましい。更に、導電性粒子の含有割合は、0.1体積%以上90体積%以下であることが好ましい。
そして、光電極2と対向電極6に対して、それぞれ接続された、第1取り出し電極11A及び第2取り出し電極11Bは、特に限定されることなく、一般的な導電性材料により形成された導体を有する。そのような導体としては、銅、アルミニウム、ニッケル、チタン、及び鉄等からなる群から選ばれる金属材料、及びこれらの金属材料を含む合金材料により形成された導体が挙げられる。中でも、銅を導体とする電極或いは、ステンレスを基材とするものが好ましい。
封止部14は、硬化状態の封止部用樹脂組成物15により封止されている。封止部用樹脂組成物としては、特に限定されることなく、光硬化性樹脂組成物、熱硬化型樹脂組成物、及び熱可塑性樹脂組成物を挙げることができる。中でも、封止部用樹脂組成物としては、光硬化性樹脂組成物を用いることが好ましい。封止部用樹脂組成物が光硬化性であれば、特に有機系太陽電池の製造工程における加熱による劣化を予防して太陽電池モジュールの電気的特性を向上させることができる。さらに、光硬化性樹脂は短時間で硬化可能であるため、製造効率の良好な太陽電池モジュールを得ることが期待できる。
光硬化性樹脂組成物としては、紫外線硬化型樹脂組成物、及び可視光硬化性樹脂組成物が挙げられるが、紫外線硬化型樹脂組成物を用いることが好ましい。紫外線硬化型樹脂組成物の具体例としては、(メタ)アクリル系樹脂組成物、エポキシ系樹脂組成物、フッ素系樹脂組成物、オレフィン系樹脂組成物等が挙げられるが、なかでも、アクリル系樹脂組成物、エポキシ系樹脂組成物、又はフッ素系樹脂組成物を用いることが好ましい。これらは1種類のみを単独で、或いは2種類以上を混合して用いてもよい。
熱硬化型樹脂組成物としては、電解質層4を構成する電解質を気化させない温度で硬化可能な熱硬化型樹脂組成物が挙げられる。より具体的には、硬化温度が60℃〜200℃の範囲内、なかでも80℃〜180℃の範囲内、さらには100℃〜160℃の範囲内である熱硬化型樹脂組成物が挙げられる。熱硬化型樹脂組成物の具体例としては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂組成物、エポキシ系樹脂組成物、フッ素系樹脂組成物、シリコーン系樹脂組成物、オレフィン系樹脂組成物、ポリイソブチレン樹脂組成物等が挙げられる。これらは1種類のみを単独で、或いは2種類以上を混合して用いてもよい。
熱可塑性樹脂組成物としては、電解質層中の液体を気化させない程度の温度を融点とする熱可塑性樹脂が挙げられる。より具体的には、融点が80℃〜250℃の範囲内、なかでも100℃〜200℃の範囲内である熱可塑性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、オレフィン系樹脂、ポリイソブチレン樹脂、シリコーン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。これらは1種類のみを単独で、或いは2種類以上を混合して用いてもよい。
また、封止部14は、同一又は異なる素材よりなる複数部材により構成されうる。例えば、封止部14は、金属又は樹脂よりなる封止部材と、かかる封止部材と上下のバリア包装材13A及び13Bとを接着する硬化された封止部用樹脂組成物より構成されうる。
そして、バリア包装材13A及び13Bは、太陽電池モジュール100が曝されうる高温や高湿度の環境条件下で、太陽電池モジュール100に対して耐久性を付与する。従って、バリア包装材13A及び13Bは、ガスや水蒸気に対するバリア性のある包装体であることが好ましい。さらに、図2では、バリア包装材として、2枚のバリア包装材13A及び13Bを図示する。図2から明らかなように、バリア包装材13Aは第1基板3側に配置されており、バリア包装材13Bは第2基板7側に配置されている。しかし、バリア包装材は図2に示したような太陽電池モジュールの厚み方向上下にそれぞれ配置された2枚のシート状の包装体であることには限定されず、薄板状であっても良く、さらには、太陽電池モジュールを構成する複数のセルの奥行き方向(図2では左右方向)で開放している筒状のフィルムであっても良い。
また、特に、太陽電池モジュールが色素増感型太陽電池モジュールの場合には、用いる色素の吸収波長域における光の透過率が高い材料を接着層の形成材料として選択することが好ましい。
さらに、バリア包装材13A及び13Bは、全光線透過率が好ましくは50%以上、より好ましくは70%以上、更に好ましくは85%以上である。このような全光線透過率は、例えばJIS K7361−1により測定することができる。
また、後述するように、特に枠状成形体31とバリア包装材13A又は13Bを一体で成形する場合は、一体成型体において、バリア包装材はフィルム形状であっても、薄板形状であっても構わない。
複数のセルの接続体の外周(より具体的には、図2に示す例では、複数のセルに備えられた隔壁8)と、バリア包装材13Bとの間における、基板面方向の間隙内の少なくとも一部には、充填部材30が存在する。充填部材30は、上記間隙内で、接続体の外周に接触してなることが好ましい。さらに、充填部材30は、上記間隙の全体積の90%以上を占有することが好ましく、95%以上を占有することがより好ましく、99%以上を占有することが更に好ましい。上記間隙内にて気体の占有しうる体積を抑制することで、太陽電池モジュールが温度上昇した際に気体が膨張して封止部14に剥離を生じさせることを抑制できるからである。さらに、充填部材30は、硬化された樹脂組成物、及び/又は、内側面形状の少なくとも一部が複数のセルの接続体の側面に沿う枠状成形体を含みうる。枠状成形体は、例えば、図3に示す枠状成形体31のような形状でありうる。充填部材が枠状成形体31を含むことで、枠状成形体31が含まれない場合と比較して、封止部周辺が湾曲しにくくなるため応力の発生が抑制されてバリア包装材13A及び13Bが剥離しにくくなる効果が見込まれる。さらに、枠状成形体31の厚みを太陽電池モジュール100の厚みと合わせることで、太陽電池モジュールにおけるバリア包装材封止部領域とそれ以外の領域で段差が生じないため、太陽電池モジュールを他の部材と組み合わせるといった後工程においても、取扱い性が向上する。
更に、枠状成形体は、バリア包装材封止部よりも透湿性が抑制されていることが好ましい。透湿性を抑制する方法としては、枠状成形体自体の透湿性を低くする方法、或いは枠状成形体の表面などの少なくとも一部に透湿性の低い金属材料層などを形成するなどの方法がある。枠状成形体31を封止部の一部として機能させる態様では、見かけ上バリア包装材13A及び13Bの間の距離が広がるが、太陽電池モジュール100内部への透湿を抑制することができる。なお、枠状成形体に金属等の導電性材料を用いる場合、太陽電池モジュールへの実装に際して絶縁が必要となる個所には、コーティング等で適宜絶縁部を形成する。
また、枠状成形体が樹脂材料からなる場合、導体は、枠状成形体31の表面上に配置される形態のみでなく、枠状成形体31の内部に形成される形態であってもよい。この場合、例えば枠状成形体31に予め貫通部を作製し、そこにはんだや導電性樹脂等を充填することで、枠状成形体31の内部を貫通する導体を形成できる。
また、枠状成形体31が導電性材料からなる場合、表面を絶縁性の樹脂等で被覆し、部分的に露出した導電面を、第1取り出し電極11A及び第2取り出し電極11Bとしてもよい。
上述した構成を有する太陽電池モジュール100は、特に限定されることなく、例えば、以下のような手順により製造することができる。具体的にはまず、光電極2を備える第1基板3を作製した後、作製した第1基板3の上に、配線91を形成する。次に、配線91に重なる位置に、未硬化の導電性樹脂組成物92を塗布し、さらに塗布した導電性樹脂組成物92を挟んでそれぞれ光電極用導電層21を囲むように隔壁材料を塗布する。そして、隔壁材料を塗布した領域内に電解液などの電解質層4を構成する成分を充填する。その後、対向電極6を備える第2基板7を、第1基板3と重ね合わせる。さらに、未硬化の導電性樹脂組成物92を硬化させてセル接続部9を形成すると共に第1基板3と第2基板7とを強固に接着させて、一対の電極基板を含む複数セルの接続体を得る。
なお、上記図3及び図4を参照して説明した構造を有する太陽電池モジュール101を製造する際には、まず、枠状成形体31を準備する。ここで、枠状成形体31は、導電性材料を用いた表面処理により形成された導電層を有していても良い。枠状成形体31は、所望形状を有する金型内に上述したような樹脂組成物を流し込み硬化させることで形成することができる。そして、得られた枠状成形体31に対して、樹脂組成物を介して取り出し電極11A及び11Bを取り付ける。そして、枠状成形体31、取り出し電極11A/11Bと、バリア包装材13A及び13Bとを、樹脂組成物を介して密着させて、上記図3及び図4を参照して説明した構造を有する太陽電池モジュール101を得ることができる。
実施例および比較例において、封止部における剥離の発生の有無、及び太陽電池モジュールの保持率は以下の方法を使用して測定した。
実施例、比較例で得られた太陽電池モジュールを目視観察して、封止部においてバリアフィルムの剥離が生じているか否かを下記基準に従って判定した。
剥離有:封止部端部に剥離が発生
剥離無:封止部全周の封止幅の90%以上で剥離無し
<太陽電池モジュールの保持率>
実施例、比較例で作製した太陽電池モジュールをソースメータ(2400型ソースメータ、Keithley社製)に接続した。光源としては、150Wキセノンランプ光源装置にAM1.5Gフィルタを装着した擬似太陽光源(PEC−L11型、ペクセル・テクノロジーズ(株)製)を用いた。そして、光源の光量を、1sun(約10万lux AM1.5G、100mWcm−2(JIS C 8912のクラスA))に調整して、太陽電池モジュールに対して照射した。太陽電池モジュールについて、1sunの光照射下、バイアス電圧を、0Vから0.8Vまで、0.01V単位で変化させながら出力電流を測定し、電流電圧特性を取得した。同様に、バイアス電圧を、逆方向に0.8Vから0Vまでステップさせる測定も行い、順方向と逆方向の測定の平均値を光電流データとした。このようにして得られた電流電圧特性及び光電流データより、初期の光電変換効率(%)を算出した。
次いで、上記の色素増感太陽電池モジュールを、65℃90%RHの環境に300時間保持した後、上記と同様に電流電圧特性を測定した。上記と同様にして変換効率を求め、下式に従って初期の値に対する保持率を計算した。[保持率(%)]=[65℃90%RH保持後の変換効率]/[初期の変換効率]×100
<色素溶液の調製>
ルテニウム錯体色素(N719、ソラロニクス社製)72mgを200mLのメスフラスコに入れた。脱水エタノール190mLを混合し、撹拌した。メスフラスコに栓をしたのち超音波洗浄器による振動により、60分間撹拌した。溶液を常温に保った後、脱水エタノールを加え、全量を200mLとすることで、色素溶液を調製した。
<光電極基板の作製>
光電極用基材である透明基板(ポリエチレンナフタレートフィルム、厚み200μm)上に光電極用導電層である透明導電層(酸化インジウムスズ(ITO))をコートして得た透明導電性基板(シート抵抗13ohm/sq)上に、スクリーン印刷法により配線(集電線)としての導電性銀ペースト(K3105、ペルノックス(株)製)を光電極セル幅に応じた間隔で印刷塗布し、150度の熱風循環型オーブン中で15分間加熱乾燥して配線を作製した。得られた配線を有する透明導電性基板を、配線形成面を上にして塗布コーターにセットし、1.6%に希釈したオルガチックPC−600溶液(マツモトファインケミカル製)をワイヤーバーにより掃引速度(10mm/秒)で塗布した。得られた塗膜を、10分間室温乾燥した後、さらに10分間150℃で加熱乾燥して、透明導電性基板上に下塗り層を作製した。
透明導電性基板の下塗り層形成面に対して、光電極セル幅に応じた間隔でレーザー処理を行い、絶縁線を形成した。
そして、ポリエステルフィルムに粘着層を塗工した保護フィルムを2段重ねして得たマスクフィルム(下段:PC−542PA 藤森工業製、上段:NBO−0424 藤森工業製)に、多孔質半導体微粒子層を形成するための開口部(長さ:60mm、幅5mm)を打ち抜き加工した。加工済みマスクフィルムを、気泡が入らないように、下塗り層を形成した透明導電性基板の集電線形成面に貼合した。なお、マスクフィルムの一層目は色素の不要箇所への付着防止を目的としたものであり、二層目は多孔質半導体微粒子の不要箇所への付着防止を目的としたものである。
高圧水銀ランプ(定格ランプ電力 400W)光源をマスク貼合面から10cmの距離に置き、電磁波を1分間照射した後直ちに、酸化チタンペースト(PECC−C01−06、ペクセル・テクノロジーズ(株)製)をベーカー式アプリケータにより塗布した。ペーストを常温で10分間乾燥させた後、マスクフィルムの上側の保護フィルム(NBO−0424 藤森工業製)を剥離除去し、150度の熱風循環式オーブン中でさらに5分間加熱乾燥し、多孔質半導体微粒子層(長さ:60mm、幅5mm)を形成した。
その後、多孔質半導体微粒子層(長さ:60mm、幅5mm)を形成した透明導電性基板を、調製した色素溶液(40℃)に浸し、軽く攪拌しながら、色素を吸着させた。90分後、色素吸着済み酸化チタン膜を色素吸着容器から取り出し、エタノールにて洗浄して乾燥させ、残りのマスクフィルムを剥離除去して、光電極を作製した。
<対向電極基板の作製>
対向電極用基材である透明基板(ポリエチレンナフタレートフィルム、厚み200μm)上に対向電極用導電層である透明導電層(酸化インジウムスズ(ITO))をコートして得た透明導電性基板(シート抵抗13ohm/sq.)の導電面に、白金膜パターン幅に応じた間隔でレーザー処理を行い、絶縁線を形成した。次いで、開口部(長さ:60mm、幅5mm)を打ち抜き加工した金属製マスクを重ね合わせ、スパッタ法により白金膜パターン(触媒層)を6つ形成し、触媒層形成部分が72%程度の光透過率を有する対向電極基板を得た。このとき、上記光電極基板と対向電極基板とを、お互いの導電面を向かい合わせて重ね合せた時、多孔質半導体微粒子層と触媒層とが一致する構造とした。
<色素増感太陽電池モジュールの作製>
導電性樹脂組成物の樹脂材料であるアクリル系樹脂としてのTB3035Bに対して、積水樹脂製ミクロパールAU(粒子径8μm)を、3質量%になるように添加して、自転公転ミキサーにより均一に混合し、導電性樹脂組成物を作製した。
対向電極基板の触媒層形成面を表面として、アルミ製吸着板上に真空ポンプを使って固定した。次いで触媒層間の、光電極基板と対向させたときに光電極セル間の配線と重なる位置に線状に導電性樹脂組成物を、その線を挟み触媒層の外周部分に隔壁材料である液状の紫外線硬化型封止剤TB3035B((株)スリーボンド製、吸収波長:200nm〜420nm)を、ディスペンサー装置により塗布した。その後、触媒層部分に電解液を所定量塗布し、自動貼り合せ装置を用いて長方形の触媒層と同型の多孔質半導体微粒子層が向かい合う構造となるように、減圧環境中で重ね合せ、光電極基板側からメタルハライドランプにより光照射を行い、続いて対向電極基板側から光照射を行った。その後、貼り合せ後の基板内に配置された複数個の接続体を各々切出し、各接続体の両端部(取り出し電極部)に配置された配線に対して、取出し電極を形成する導電性銅箔テープ(CU7636D、ソニーケミカル&インフォメーションデバイス(株)製、導体である銅箔の厚み:35μm)を取り付けた。ここで、本実施例で用いた導電性銅箔テープは、表面が導電性アクリル樹脂よりなる導電性粘着剤により予めコーティングされている。そのため、光電極/対向電極と、取り出し電極との間に介在する電気的接続部は、取出し電極を形成する導体上にコーティングされた導電性粘着剤により形成される。さらに、取出し電極を形成する導電性銅箔テープとしては、取り付けに先立って、光電極/対向電極に対する取り付けに使用する領域(すなわち、電気的接続部を形成するための領域)以外の部分の導電性粘着剤のコーティングを除去したものを用いた。
次いで、上記接続体より大きいバリア包装材であるバリアフィルム(ネオシーズ社、「ウルトラハイバリアフィルム」、水蒸気透過度:0.00005g/m2/日)を2枚準備した。そのうちの1枚のバリアフィルムを、アルミ製吸着板上に真空ポンプを使って固定し、接続体を対向電極側を下にして重ねたとき取出し電極部の配線と重なる位置に、充填部材を形成するための樹脂組成物(スリーボンド社製、「TB3035B」、紫外線硬化型アクリル系樹脂)を塗布した。よって、対向電極側の接続体表面とバリアフィルムとは接着しなかった。
その上に上記導電性銅箔テープがバリアフィルム外に取り出されるように接続体を重ね、バリアフィルム側から光照射した。そして、接続体の表面全体と、その外周部の上記導電性銅箔テープ表面(コーティング除去済み)を含むバリアフィルム上と、外周部の導電性銅箔テープの裏面に封止部を形成するための樹脂組成物である液状の樹脂組成物(スリーボンド社製、「TB3035B」、紫外線硬化型アクリル系樹脂)を塗布した。
そして、光電極基板及び対向電極基板の外周部近辺にそれぞれ当接する部分が突出したゴム材料からなる突出面を有する治具である上下一対の押圧部材の、下側部材上にバリアフィルムにより挟まれた色素増感太陽電池モジュールを載置した。続いて、上から、もう一枚のバリアフィルム、及び上記押圧部材の上側部材を重ね、接続体を厚み方向に加圧後、光照射を行い、バリアフィルムで外装し、取り出し電極がモジュールの横から延出してなる色素増感太陽電池モジュールを得た。
得られた太陽電池モジュールの保持率を上記方法に従って測定したところ、95%であった。
実施例1と同様の色素溶液の調製工程、光電極基板の作製工程を行った。そして、太陽電池モジュールの作製工程では、実施例1と同様にして接続体を形成して切り出し、それ以降の各工程については以下のようにして、太陽電池モジュールを形成した。
なお、本実施例では、各工程に先立って、まず、充填部材として、内側面形状の少なくとも一部が複数のセルの接続体の側面に沿う樹脂製枠状成形体(例えば、図3及び図4に示す枠状成形体31)を準備した。かかる枠状成形体は、光透過性の樹脂成形体であり、樹脂組成物(日本ゼオン製、「ゼオネックス」)を用いて形成されてなる。
そして、実施例1に示した太陽電池モジュールの作製工程において、接続体の両端部に配置された配線に対して銅箔テープを貼る工程を省略した。かかる工程に代えて、本実施例では、枠状成形体の底部の取り出し電極を延在させるべき領域に樹脂組成物(スリーボンド社製、「TB3035B」、紫外線硬化型アクリル系樹脂)を塗布した。そして、枠状成形体底部の塗布面に対して銅箔を張り付けて、枠状成形体側から光照射を行い、樹脂組成物を硬化させて枠状成形体と銅箔とを接着させた。さらに、枠状成形体の内側側面の取り出し電極を延在させるべき領域に底部に塗布したものと同様の樹脂組成物を塗布し、底部に接着された部分以外の銅箔を枠状成形体の形状に沿わせて折り曲げ、枠状成形体側から光照射を行い、樹脂組成物を硬化させて枠状成形体と銅箔とを接着させた。
さらに、接続体端部の配線と重なる位置に導電性ペーストドータイト(登録商標)(藤倉化成製、「ドータイトD−362」)を、接続体の側面と枠状成形体の内側面とが接触する部分には樹脂組成物(スリーボンド社製、「TB3035B」、紫外線硬化型アクリル系樹脂)を、それぞれ塗布した。ここに、接続体を枠状成形体の内枠部分に嵌合させて室温にてドータイトを固化させるとともに、枠状成形体側から光照射して樹脂組成物を硬化させ、接続体と枠状成形体の嵌合体を作製した。続いて、色素増感太陽電池モジュールの作製工程にて、枠状成形体の外枠よりも小さいサイズのバリア包装材としてのバリアフィルム(ネオシーズ社、「ウルトラハイバリアフィルム」、水蒸気透過度:0.00005g/m2/日)をアルミ製吸着板上に固定し、全面に樹脂組成物(スリーボンド社製、「TB3035B」、紫外線硬化型アクリル系樹脂)を塗布した。そして、銅箔を有する嵌合体の底面を上から重ねて、バリアフィルム側から光照射を行って封止した。このとき、嵌合体底面上の銅箔のうちの一部が、太陽電池モジュール外に露出するため、取り出し電極として機能するようになる。さらに、太陽電池モジュールの反対側の面に対して、少なくとも嵌合体の上面の全体を被覆しうるサイズのバリア包装材としてのバリアフィルムを、同様の樹脂組成物を介して接着させて、取り出し電極がモジュールの底面に露出してなる色素増感太陽電池モジュールを得た。
得られた太陽電池モジュールの保持率を上記方法に従って測定したところ、94%であった。
実施例2と同様の樹脂製枠状成形体を用いた。この際、枠状成形体に対して、実施例2にて銅箔を張り付けた領域を露出させるような態様でマスキングを施し、露出した表面に対して、導電性材料であるチタンを蒸着させた。このようにして形成した導電層付き枠状成形体を用いた以外は実施例2と同様にして、取り出し電極がモジュールの底面に露出してなる色素増感太陽電池モジュールを作製した。
従って、銅箔を枠状成形体に対して取り付ける工程以外は実施例2と同様の工程を行った。得られた太陽電池モジュールの保持率を上記方法に従って測定したところ、97%であった。
実施例2の樹脂組成物から形成される枠状成形体に替えて、同形状のアルミニウム製の枠状成形体を切削により作成し、表面全体に高密度ポリエチレンによる絶縁コーティングを行った。このようにして作成した枠状成形体に対して、実施例2にて銅箔を貼りつけた領域に、実施例2と同様にして銅箔を貼りつけた。ただし、樹脂組成物としては、TB3035Bに替えて、遅延硬化型接着剤を用い、接着剤の塗布後に銅箔を配置し、100℃のオーブン内で加熱した。接続体と枠状成形体の嵌合体も実施例2と同様にして作成した。ただし、樹脂組成物としては、TB3035Bに替えて、遅延硬化型接着剤を用い、接着剤の塗布後に嵌合を行い、60℃のオーブン内で加熱した。それ以外は実施例2と同様にして、取り出し電極がモジュールの底面に露出してなる色素増感太陽電池モジュールを得た。得られた太陽電池モジュールの保持率を上記方法に従って測定したところ、99%であった。
図5に示すような形状の一対のアルミニウム製の枠状成形体32を切削により作製した。枠状成形体32は、第1枠状成形体ユニット32Aと第2枠状成形体ユニット32Bよりなる。第1枠状成形体ユニット32Aと第2枠状成形体ユニット32Bを接合すると実施例2の枠状成形体と同形状となるようにした。すなわち、一対の枠状成形体32は実施例2の枠状成形体を第1及び第2取り出し電極を左右にみて2分割した形状に相当する形状とした。そして、第1枠状成形体ユニット32Aと第2枠状成形体ユニット32Bの接合面33には、高密度ポリエチレン樹脂による絶縁コーティングを施した。さらに、接合面33を樹脂被覆した第1枠状成形体ユニット32A及び第2枠状成形体ユニット32Bの何れか一方の接合面33に遅延硬化型接着剤を塗布し、光照射をした後もう他方のユニットと接合し、100℃のオーブン内で加熱して、導電面を形成するアルミニウムが表面に露出した導電面露出枠状成形体32を作製した。このようにして形成した導電面露出枠状成形体32を用いた以外は実施例4と同様にして、取り出し電極がモジュールの底面に露出してなる色素増感太陽電池モジュールを作製した。得られた太陽電池モジュールの保持率を上記方法に従って測定したところ、98%であった。
さらに、太陽電池モジュール作製工程において、アルミ製吸着板上に固定したバリアフィルムに対して、充填部材を形成するための樹脂組成物を塗布することなく、対向電極側を下にして接続体を重ねた。これ以外は、実施例1と同様にして、取り出し電極がモジュールの横から延出してなる色素増感太陽電池モジュールを作製した。
得られた色素増感太陽電池モジュールにおいて、取出し電極とバリアフィルムとの間に空間があることを目視で確認した。また、得られた太陽電池モジュールの保持率を上記方法に従って測定したところ、32%であった。
2 光電極
3 第1基板
4 電解質層
5 第2基材
6 対向電極
7 第2基板
8 隔壁
9 セル接続部
11A 第1取り出し電極
11B 第2取り出し電極
12A 第1電気的接続部
12B 第2電気的接続部
13A,13B バリア包装材
14 封止部
15 硬化状態の封止部用樹脂組成物
21 光電極用導電層
22 多孔質半導体微粒子層
30 充填部材
31 枠状成形体
32 導電面露出枠状成形体
61 対向電極用導電層
62 触媒層
91 配線
92 導電性樹脂組成物
100,101 太陽電池モジュール
Claims (9)
- 第1基板側の第1電極と、第2基板側の第2電極とが、機能層を介して対向してなる1つまたは複数の光電変換セルを含む接続体と、
封止部により封止されて、前記接続体を包含する少なくとも1つのバリア包装材と、
前記第1電極に第1電気的接続部を介して接続する第1取り出し電極、及び前記第2電極に第2電気的接続部を介して接続する第2取り出し電極とを備える太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池モジュールは、前記接続体の外周と前記バリア包装材との間に、前記第1基板の面方向及び前記第2基板の面方向を含む基板面方向で、間隙を有し、前記間隙内の少なくとも一部に、充填部材が存在する、
太陽電池モジュール。 - 前記充填部材が、硬化された樹脂組成物を含む、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
- 前記封止部の少なくとも一部が前記充填部材と一体である、請求項1又は2に記載の太陽電池モジュール。
- 前記充填部材が、
内側面形状の少なくとも一部が前記接続体の側面に沿う枠状成形体を含む、請求項3に記載の太陽電池モジュール。 - 前記枠状成形体が前記バリア包装材の一部と一体である、請求項4に記載の太陽電池モジュール。
- 前記枠状成形体が少なくとも一つの導体あるいは部分的な導電層を有し、該少なくとも一つの導体あるいは部分的な導電層が、前記第1又は第2取り出し電極として機能し、且つ、
前記導体あるいは部分的な導電層の少なくとも一部が、前記バリア包装材により被覆されていない、請求項4又は5に記載の太陽電池モジュール。 - 前記導電層が、導電性材料を用いた表面処理により前記枠状成形体上に形成された導電層である、請求項6に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第1基板及び/又は第2基板と、前記バリア包装材との間隙の少なくとも一部に接着層を備える、請求項1〜7の何れかに記載の太陽電池モジュール。
- 前記機能層が電解質層であり、前記太陽電池モジュールが色素増感型太陽電池モジュールである、請求項1〜8の何れかに記載の太陽電池モジュール。
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