JPWO2020050239A1 - Solar cell module and solar cell module with protective layer - Google Patents
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Abstract
本発明の太陽電池モジュール(10)は、表面同士が間隔をあけて対向する光電極(41)および対向電極(42)と、光電極(41)と対向電極(42)との間に充填される電解液(14)と、光電極(41)と対向電極(42)との間に電解液(14)を封止して発電部(44)を形成する封止材(46)と、光電極(41)または対向電極(42)に設けられ発電部(44)に電気的に接続された取り出し電極部(71)と、取り出し電極部(71)に電気的に接続され、取り出し電極部(71)から延長されて対向電極(42)の裏面の少なくとも1部を覆うように配置された延長電極膜(72)と、を備えている。 The solar cell module (10) of the present invention is filled between a photoelectrode (41) and a counter electrode (42) whose surfaces face each other at intervals, and between the photoelectrode (41) and the counter electrode (42). A sealing material (46) that seals the electrolytic solution (14) between the electrolytic solution (14) and the light electrode (41) and the counter electrode (42) to form a power generation unit (44), and light. The take-out electrode part (71) provided on the electrode (41) or the counter electrode (42) and electrically connected to the power generation part (44), and the take-out electrode part (71) electrically connected to the take-out electrode part (71). It includes an extension electrode film (72) that extends from 71) and is arranged so as to cover at least one portion of the back surface of the counter electrode (42).
Description
本発明は、太陽電池モジュールおよび保護層付き太陽電池モジュールに関する。
本願は、2018年9月3日に、日本に出願された特願2018−164576号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。The present invention relates to a solar cell module and a solar cell module with a protective layer.
The present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-164576 filed in Japan on September 3, 2018, the contents of which are incorporated herein by reference.
従来から、下記特許文献1に記載の太陽電池モジュールが知られている。この太陽電池モジュールは、第一電極と、第二電極と、電解液と、封止材と、導通材と、絶縁ラインと、を備えている。第一電極の第一基材の表面には、透明導電膜が成膜されている。透明導電膜の表面には、第一の方向に延在する色素が吸着した帯状の半導体層が複数形成されている。第二基材の表面には、第一電極に対向するように対向導電膜が成膜されている。電解液は、第一電極の半導体層と第二電極との間に封止されている。封止材は、電解液を封止する。封止材は、平面視で第一の方向に直交する第二の方向に分割された複数のセルを配列する。導通材は、封止材に覆われた状態で設けられている。絶縁ラインは、第一電極及び第二電極に対して第二の方向に沿って延在する。第二の方向に配列される複数のセルは、直列配線により電気的に接続されている。第二の方向に隣り合うセル同士の間に配置された第一基材の第一絶縁部と、第二基材の第二絶縁部と、の間には、導通材が配置されていることにより、隣り合うセル同士の第一電極と第二電極とが電気的に接続される。これにより、隣り合うセル同士が接続されている。
Conventionally, the solar cell module described in
前記従来の太陽電池モジュールでは、単位面積当たりの発電量を向上させることについて改善の余地がある。 In the conventional solar cell module, there is room for improvement in improving the amount of power generation per unit area.
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、単位面積当たりの発電量を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to improve the amount of power generation per unit area.
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の一態様に係る太陽電池モジュールは、表面同士が間隔をあけて対向する光電極および対向電極と、前記光電極と前記対向電極との間に充填される電解液と、前記光電極と前記対向電極との間に前記電解液を封止して発電部を形成する封止材と、前記光電極または前記対向電極に設けられ前記発電部に電気的に接続された取り出し電極部と、前記取り出し電極部に電気的に接続され、前記取り出し電極部から延長され前記対向電極の裏面(光電極と反対側の面)の少なくとも1部を覆うように配置された延長電極膜と、を備えている。
なお、本明細書において、「電気的に接続」するとは、導電性部材を介して2以上の部材を互いに物理的に接続することをいう。In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The solar cell module according to one aspect of the present invention includes a photoelectrode and a counter electrode having surfaces facing each other at intervals, an electrolytic solution filled between the photoelectrode and the counter electrode, and the photoelectrode. A sealing material that seals the electrolytic solution between the counter electrode and forms a power generation portion, and a take-out electrode portion provided on the photoelectrode or the counter electrode and electrically connected to the power generation portion. An extension electrode film that is electrically connected to the take-out electrode portion, extends from the take-out electrode portion, and is arranged so as to cover at least one portion of the back surface (the surface opposite to the optical electrode) of the counter electrode. ing.
In addition, in this specification, "electrically connecting" means physically connecting two or more members with each other via a conductive member.
光電極の裏面(対向電極と反対側の面)から発電部に光が入射し、発電部が発電する。発電部が発電した電力は、取り出し電極部および延長電極膜を通して取り出される。
なお、延長電極膜は、前記光電極に設けられた取り出し電極部(以下、「光電極側取り出し電極部」と称することがある。)および前記対向電極に設けられた取り出し電極部(以下、「対向極側取り出し電極部」と称することがある。)のいずれか一方に設けても良いが、前記電極部の両方に設けることがより好ましい。ただし、光電極側取り出し電極部および対向極側取り出し電極部の両方に延長電極膜を設ける場合は、延長電極膜同士が接触しないようにする。Light enters the power generation unit from the back surface of the optical electrode (the surface opposite to the counter electrode), and the power generation unit generates power. The electric power generated by the power generation unit is taken out through the take-out electrode part and the extension electrode film.
The extension electrode film is a take-out electrode portion provided on the optical electrode (hereinafter, may be referred to as a “photoelectrode side take-out electrode portion”) and a take-out electrode portion provided on the counter electrode (hereinafter, ““ photoelectrode side take-out electrode portion ”). It may be provided on either one of the counter electrode side take-out electrode portion ”), but it is more preferable to provide it on both of the electrode portions. However, when the extension electrode film is provided on both the light electrode side take-out electrode portion and the counter electrode side take-out electrode portion, the extension electrode films are prevented from coming into contact with each other.
延長電極膜が、取り出し電極部から、光電極の裏面ではなく対向電極の裏面に延長されている。したがって、例えば、延長電極膜の面積を大きく確保しても、光が光電極の裏面から入射するときに影響が生じることがない。よって、発電量を低下させることなく、延長電極膜の面積を大きく確保することができる。これにより、光電極や対向電極における取り出し電極部の占有面積が小さくても、発電部が発電した電力を、延長電極膜を通して確実に取り出すことができる。取り出し電極部そのものは、発電部による発電自体には寄与せず、取り出し電極部の面積が小さいほど、太陽電池モジュールの単位面積当たりの発電量を向上させることができる。よって、前述のように延長電極膜を設けて取り出し電極部の面積を小さくすることで、太陽電池モジュールの単位面積当たりの発電量を向上させることができる。 The extension electrode film extends from the take-out electrode portion to the back surface of the counter electrode instead of the back surface of the optical electrode. Therefore, for example, even if a large area of the extension electrode film is secured, there is no effect when light is incident from the back surface of the light electrode. Therefore, a large area of the extension electrode film can be secured without reducing the amount of power generation. As a result, even if the area occupied by the extraction electrode portion of the optical electrode or the counter electrode is small, the electric power generated by the power generation portion can be reliably extracted through the extension electrode film. The take-out electrode part itself does not contribute to the power generation itself by the power generation part, and the smaller the area of the take-out electrode part, the more the amount of power generation per unit area of the solar cell module can be improved. Therefore, by providing the extension electrode film and reducing the area of the take-out electrode portion as described above, it is possible to improve the amount of power generation per unit area of the solar cell module.
しかも、延長電極膜の面積を大きく確保することで、例えば、延長電極膜を対向電極の裏面に強固に接着させること等ができる。これにより、例えば、取り出し電極部と延長電極膜との電気的な接続を安定させ、太陽電池モジュールの性能信頼性を向上させることができる。 Moreover, by securing a large area of the extension electrode film, for example, the extension electrode film can be firmly adhered to the back surface of the counter electrode. Thereby, for example, the electrical connection between the take-out electrode portion and the extension electrode film can be stabilized, and the performance reliability of the solar cell module can be improved.
さらに、延長電極膜の面積を大きく確保することで、対向電極の裏面を延長電極膜によって保護することができる。これにより、例えば、太陽電池モジュールの耐久性を向上させることもできる。 Further, by securing a large area of the extension electrode film, the back surface of the counter electrode can be protected by the extension electrode film. Thereby, for example, the durability of the solar cell module can be improved.
前記光電極は、透明電極膜と、色素が吸着され前記透明電極膜に積層された半導体層と、を備え、前記光電極の平面視において、前記延長電極膜は、前記半導体層のうちの少なくとも一部に重なっていてもよい。 The optical electrode includes a transparent electrode film and a semiconductor layer on which a dye is adsorbed and laminated on the transparent electrode film. In a plan view of the optical electrode, the extended electrode film is at least one of the semiconductor layers. It may overlap in part.
光電極の平面視において、延長電極膜が、半導体層のうちの少なくとも一部に重なっている。したがって、光電極を裏面から見たときに、半導体層の後側に延長電極膜が配置される。例えば、延長電極膜が金属箔により形成され、延長電極膜が金属光沢性を有する場合には、延長電極膜からの反射光などに基づいて、半導体層の傷や色むらを視認させ難くすることができる。なお、延長電極膜が金属光沢性を有さないものの、例えば、延長電極膜が黒色などで遮光性を有していたり、延長電極膜が半導体層の色素と同色系であったりする場合などには、半導体層の傷や色むらを同様に視認させ難くすることができる。 In the plan view of the optical electrode, the extension electrode film overlaps at least a part of the semiconductor layer. Therefore, when the optical electrode is viewed from the back surface, the extension electrode film is arranged on the rear side of the semiconductor layer. For example, when the extension electrode film is formed of a metal foil and the extension electrode film has metallic luster, it is difficult to visually recognize scratches and color unevenness of the semiconductor layer based on the reflected light from the extension electrode film. Can be done. Although the extended electrode film does not have metallic luster, for example, when the extended electrode film is black and has a light-shielding property, or when the extended electrode film has the same color as the dye of the semiconductor layer. Similarly, it is possible to make it difficult to visually recognize scratches and color unevenness of the semiconductor layer.
また、光電極を裏面から見たときに、取り出し電極部および半導体層の後側に共通して延長電極膜が位置することから、取り出し電極部および半導体層の背景を共通の背景にすることができる。その結果、例えば、太陽電池モジュールの外観性(美観性)を向上させることもできる。 Further, when the optical electrode is viewed from the back surface, the extension electrode film is commonly located on the rear side of the extraction electrode portion and the semiconductor layer, so that the background of the extraction electrode portion and the semiconductor layer can be used as a common background. can. As a result, for example, the appearance (aesthetics) of the solar cell module can be improved.
前記半導体層は、第1の方向に間隔をあけて複数配置され、前記封止材は、前記第1の方向に隣り合う前記半導体層の間に配置され、前記発電部を前記第1の方向に沿って複数形成し、前記第1の方向に隣り合う前記発電部は、互いに電気的に接続され(即ち、隣接するセル同士が、互いに電気的に接続され)、前記取り出し電極部は、前記光電極または前記対向電極における前記第1の方向の端部に設けられていてもよい。
この場合、光電極側取り出し電極部と対向極側取り出し電極部の両方に延長電極膜を設ける場合は、光電極側取り出し電極部と対向極側取り出し電極部とを、それぞれ前記第1の方向の異なる側の端部に設けることが好ましい。A plurality of the semiconductor layers are arranged at intervals in the first direction, the sealing material is arranged between the semiconductor layers adjacent to each other in the first direction, and the power generation unit is arranged in the first direction. The power generation units formed in plurality along the above direction and adjacent to each other in the first direction are electrically connected to each other (that is, adjacent cells are electrically connected to each other), and the take-out electrode unit is described. It may be provided at the end of the optical electrode or the counter electrode in the first direction.
In this case, when the extension electrode film is provided on both the photoelectrode side take-out electrode portion and the counter electrode side take-out electrode portion, the photoelectrode side take-out electrode portion and the counter electrode side take-out electrode portion are respectively in the first direction. It is preferably provided at the ends on different sides.
前記光電極および前記対向電極はそれぞれ、基材と、前記基材の表面に積層された透明電極膜と、を備え、前記取り出し電極部は、前記光電極の前記透明電極膜または前記対向電極の前記透明電極膜に設けられ、前記延長電極膜は、前記取り出し電極部から前記対向電極の前記基材の裏面に延長されていてもよい。 The photoelectrode and the counter electrode each include a base material and a transparent electrode film laminated on the surface of the base material, and the take-out electrode portion is the transparent electrode film of the photoelectrode or the counter electrode. The extension electrode film provided on the transparent electrode film may be extended from the take-out electrode portion to the back surface of the base material of the counter electrode.
本発明の一態様に係る保護層付き太陽電池モジュールは、前記太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールを保護する保護層と、を備えている。 The solar cell module with a protective layer according to one aspect of the present invention includes the solar cell module and a protective layer for protecting the solar cell module.
前記保護層に形成された開口を通して前記延長電極膜に電気的に接続された取り出し配線を更に備えていてもよい。 Further, a take-out wiring electrically connected to the extension electrode film through an opening formed in the protective layer may be provided.
取り出し配線が延長電極膜に接続されている。取り出し配線を、例えば、はんだ等によって延長電極膜に接続する場合、延長電極膜に熱が加えられる。延長電極膜の面積が小さい場合、延長電極膜の単位面積あたりで負担すべき熱量が多くなり、前記熱によって延長電極膜や対向電極、光電極が損傷(溶解)するおそれがある。 The take-out wiring is connected to the extension electrode membrane. When the take-out wiring is connected to the extension electrode film by, for example, soldering, heat is applied to the extension electrode film. When the area of the extension electrode film is small, the amount of heat to be borne per unit area of the extension electrode film increases, and the heat may damage (melt) the extension electrode film, the counter electrode, and the optical electrode.
しかしながら、この保護層付き太陽電池モジュールでは、前述のように延長電極膜が対向電極の裏面に延長されることにより、延長電極膜の面積を大きく確保することができる。これにより、取り出し配線をはんだによって延長電極膜に接続する場合であっても、延長電極膜の単位面積あたりで負担すべき熱量を低く抑えることができる。その結果、延長電極膜などの損傷を抑制することができる。 However, in this solar cell module with a protective layer, since the extension electrode film is extended to the back surface of the counter electrode as described above, a large area of the extension electrode film can be secured. As a result, even when the take-out wiring is connected to the extension electrode film by soldering, the amount of heat to be borne per unit area of the extension electrode film can be kept low. As a result, damage to the extension electrode film and the like can be suppressed.
取り出し配線が、保護層に形成された開口を通して延長電極膜に接続されている。延長電極膜の面積が小さい場合、開口を延長電極膜に対して精度よく位置合わせした状態で、保護層を太陽電池モジュールに組み合わせる必要が生じる。すなわちこの場合、保護層を太陽電池モジュールに組み合わせるときに、保護層が太陽電池モジュールに対してわずかでも位置ずれすると、開口が延長電極膜とは異なる部材上に配置されて不良品となり、製品の歩留まりが低下するおそれがある。 The take-out wiring is connected to the extension electrode film through an opening formed in the protective layer. When the area of the extension electrode film is small, it becomes necessary to combine the protective layer with the solar cell module with the openings accurately aligned with the extension electrode film. That is, in this case, when the protective layer is combined with the solar cell module, if the protective layer is displaced even slightly with respect to the solar cell module, the opening is arranged on a member different from the extension electrode film, resulting in a defective product. Yield may decrease.
しかしながら、この保護層付き太陽電池モジュールでは、前述のように延長電極膜が対向電極の裏面に延長されることにより、延長電極膜の面積を大きく確保することができる。したがって、保護層を太陽電池モジュールに組み合わせるときに、開口の位置が狙いの位置に対して多少ずれたとしても、開口を延長電極膜上に位置させることができる。これにより、製品の歩留まりを向上させることができる。 However, in this solar cell module with a protective layer, since the extension electrode film is extended to the back surface of the counter electrode as described above, a large area of the extension electrode film can be secured. Therefore, when the protective layer is combined with the solar cell module, the opening can be positioned on the extension electrode film even if the position of the opening is slightly deviated from the target position. As a result, the yield of the product can be improved.
本発明によれば、単位面積当たりの発電量を向上させることができる。 According to the present invention, the amount of power generation per unit area can be improved.
以下、図面を参照して本発明に係る太陽電池モジュールの実施の形態について、図1〜図5を適宜参照しながら、その構成を詳細に説明する。なお、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。 Hereinafter, the configuration of the embodiment of the solar cell module according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings with reference to FIGS. 1 to 5 as appropriate. The materials, dimensions, etc. exemplified in the following description are examples, and the present invention is not limited thereto, and the present invention can be appropriately modified without changing the gist thereof.
なお、以下の説明においては、本発明に係る太陽電池モジュールの一例として、ロール・ツー・ロール(roll−to−roll)方式を用いて製造されるフィルム型の色素増感型太陽電池を挙げて説明する。ここで、本発明を適用した太陽電池モジュールは、色素増感型太陽電池に限定されない。本発明は、絶縁処理が施された二枚の電極同士を、封止材を介在させて貼り合わせた構成であれば、色素増感型太陽電池以外の太陽電池モジュールも全て含む。また、本発明に係る太陽電池モジュールは、上記のロール・ツー・ロール(roll−to−roll)方式を用いて製造される構成、即ち、基材を所定の方向に搬送しつつ連続的に製造されるものには限定されない。本発明は、例えば、予め切り分けられた基材毎にセル構造が形成されているものも含む。 In the following description, as an example of the solar cell module according to the present invention, a film-type dye-sensitized solar cell manufactured by using the roll-to-roll method will be mentioned. explain. Here, the solar cell module to which the present invention is applied is not limited to the dye-sensitized solar cell. The present invention includes all solar cell modules other than the dye-sensitized solar cell as long as the two electrodes subjected to the insulation treatment are bonded to each other with a sealing material interposed therebetween. Further, the solar cell module according to the present invention has a configuration manufactured by using the roll-to-roll method described above, that is, it is continuously manufactured while transporting a base material in a predetermined direction. It is not limited to what is done. The present invention also includes, for example, one in which a cell structure is formed for each base material cut in advance.
[保護層付き太陽電池モジュール(保護層付き色素増感型太陽電池)の構成]
図1及び図2に示すように、本発明を適用した本実施形態の保護層付き色素増感型太陽電池(保護層付き太陽電池モジュール)1は、色素増感型太陽電池(太陽電池モジュール)10と、色素増感型太陽電池10を保護する保護層2と、保護層2に形成された開口2aを通して後述する延長電極膜72に電気的に接続された取り出し配線3と、を備えている。
この例においては、一組の延長電極膜72が設けられており、そのうちの一方が光電極側取り出し電極部から延長されており、他方が対向極側取り出し電極部から延長されている。そのうち両方が光電極41側の取り出し電極部71または対向極42側の取り出し電極部71から延長されていてもよいし、一方が光電極41側の取り出し電極部71から延長されており、他方が対向極42側の取り出し電極部71から延長されていてもよい。[Structure of solar cell module with protective layer (dye-sensitized solar cell with protective layer)]
As shown in FIGS. 1 and 2, the dye-sensitized solar cell with a protective layer (solar cell module with a protective layer) 1 of the present embodiment to which the present invention is applied is a dye-sensitized solar cell (solar cell module). A
In this example, a set of
[太陽電池モジュール(色素増感型太陽電池)の構成]
図3及び図4に示すように、本発明を適用した本実施形態の色素増感型太陽電池10は、光電極41と、対向電極42と、発電部44と、封止材46と、導通材48と、備えている。
図4に示すように、光電極41および対向電極42の表面(互いに対向する表面)同士は、間隔をあけて対向している。以下では、光電極41および対向電極42が対向する方向を積層方向D3(第3の方向)という。[Structure of solar cell module (dye-sensitized solar cell)]
As shown in FIGS. 3 and 4, the dye-sensitized
As shown in FIG. 4, the surfaces of the
光電極41は、光電極支持体21(基材)と、この光電極支持体21の表面21aに設けられた光電極導電層31(透明電極膜)と、色素が吸着され光電極導電層31に間欠的に積層された複数の無機半導体層12(半導体層)と、を有する。
The
光電極支持体21は、光電極導電層31、無機半導体層12や封止材46、及び導通材48の基台となる部材である。光電極支持体21の材質は、ロール・ツー・ロール(roll−to−roll)方式を用いた太陽電池の連続生産に適用できる程度に柔軟性を有し、大面積フィルム状に形成可能な材質であれば、特に限定されない。このような光電極支持体21の材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート(PEN)、又はポリイミド等の透明の樹脂材料が挙げられる。
The
なお、図3に示すような光電極支持体21の平面視において、光電極支持体21は矩形状に形成されている。以下では、前記平面視において光電極支持体21の各辺が延びる方向をD1方向(第1の方向)およびD2方向(第2の方向)という。D1方向およびD2方向は、互いに直交する。
In the plan view of the
図4に示すように、光電極導電層31は、光電極支持体21の表面21a(即ち、光電極支持体21における対向電極42側の面)のD1方向全体にわたって成膜されている。
光電極導電層31は、光電極支持体21の表面21aに全域にわたって積層されている。As shown in FIG. 4, the optical electrode
The photoelectrode
光電極導電層31の材質としては、例えば、酸化スズ(ITO)、酸化亜鉛等が挙げられる。
光電極支持体21および光電極導電層31は、いずれも透明であり、光電極支持体21の裏面から入射する光を透過させる。Examples of the material of the photoelectrode
Both the
無機半導体層12は、光電極導電層31の表面(即ち、光電極導電層31における対向電極42側の面)に形成されている。言い換えると、無機半導体層12は、D1方向に間隔をあけて複数配置されている。各無機半導体層12は、D2方向に長く延びる帯状に形成されている。
The
無機半導体層12は、例えば、金属酸化物等に増感色素が担持されることによって染色された多孔質層であり、増感色素から電子を受け取って輸送する機能を有する。このような金属酸化物としては、例えば、酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、又は酸化スズ(SnO2)等が挙げられる。The
上述の増感色素は、有機色素又は金属錯体色素から構成される。有機色素としては、例えば、クマリン系、ポリエン系、シアニン系、ヘミシアニン系、又はチオフェン系等の各種有機色素等が挙げられる。金属錯体色素としては、例えば、ルテニウム錯体等が挙げられる。 The above-mentioned sensitizing dye is composed of an organic dye or a metal complex dye. Examples of the organic pigment include various organic pigments such as coumarin-based, polyene-based, cyanine-based, hemicyanine-based, and thiophene-based. Examples of the metal complex dye include a ruthenium complex and the like.
対向電極42は、光電極支持体21に対向する対向電極支持体22(基材)と、対向電極支持体22の表面22a(対向電極支持体22における光電極41側の面)に設けられた対向電極導電層32(透明電極膜)とを有する。
The
対向電極支持体22は、対向電極導電層32の基台となる部材である。対向電極支持体22の材質は、光電極支持体21と同様に、ロール・ツー・ロール(roll−to−roll)方式を用いた太陽電池の連続生産に適用できる程度に柔軟性を有し、大面積フィルム状に形成可能な材質であれば、特に限定されない。対向電極支持体22の材質としては、例えば、光電極支持体21と同様の樹脂材料が挙げられる。
The
対向電極導電層32は、対向電極支持体22の表面22aのD1方向全体にわたって成膜されている。対向電極導電層32は、対向電極支持体22の表面22aに積層されている。対向電極導電層32の材質としては、例えば、光電極導電層31と同様の化合物等が挙げられる。
The counter electrode
発電部44は、光電極41及び対向電極42の厚み方向(積層方向D3)において、光電極41と対向電極42との間に挟まれ、光電極41及び対向電極42の面方向(図4中に示すD1方向)に沿って間隔をおいて複数設けられている。発電部44は、前述した無機半導体層12と、電荷移動体(電解液、電解質)14と、を含む。
The
電荷移動体14は、光電極41と対向電極42との間に充填される。電荷移動体14は、無機半導体層12に接触するように充填されている。電荷移動体14としては、例えば、アセトニトリル、ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム又はヨウ化ブチルメチルイミダゾリウム等のイオン液体等の液体成分に、ヨウ化リチウム等の支持電解質とヨウ素とが混合された溶液(具体的には、プロピオニトリル等の非水系溶剤)等が挙げられる。
The
封止材46は、光電極41と対向電極42との間に電荷移動体14を封止して発電部44を形成する。封止材46は、図3中に示すシール部60とともに、電荷移動体14を含む発電部44を封止する。封止材46は、図3及び図4中に示すD1方向に沿って発電部44の両側に設けられている。封止材46は、D1方向において発電部44と隣接して設けられている。封止材46は、D1方向に隣り合う無機半導体層12の間に配置されている。封止材46は、発電部44をD1方向に沿って複数形成している。なお、封止材46は、D1方向に隣り合う発電部44の間に一対配置されている。
The sealing
封止材46は、さらに、光電極41と対向電極42とを貼り合わせて互いを接着するための樹脂等を含む。このような封止材46の材質としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は紫外線硬化性樹脂のうち少なくとも一種を含む樹脂材料が挙げられる。
The sealing
D1方向に隣り合う発電部44の間に配置された一対の封止材46同士の間には、導通材48が設けられている。導通材48は、無機半導体層12、電荷移動体14を含む発電部44同士を(即ち、隣接するセル同士を)電気的に接続し、導通させる。導通材48の材質としては、導通可能な素材であれば特に限定されない。前記材質としては、例えば、公知の導電材、導電ペースト、又は導電性微粒子と接着剤の混合物等が挙げられる。なお、図示の例では、導通材48の一例として、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の接着剤38に適量の導電粒子36を混合した導通ペーストを採用している。この構成は、色素増感型太陽電池10を所望のパターンで切り出す際に、導通材48を容易に切断できる構成であるため好ましい。導通材48には、封止材46と同様の材料からなるバインダーを用いてもよい。
A
光電極導電層31及び対向電極導電層32には、第一絶縁部50A及び第二絶縁部50Bがそれぞれ設けられている。第一絶縁部50A及び第二絶縁部50Bは、図4中に示したD1方向に直交する断面において、光電極導電層31及び対向電極導電層32の封止材46と重なる部分に設けられている。第一絶縁部50A及び第二絶縁部50Bは、中空であってもよく、第一絶縁部50A及び第二絶縁部50Bに、封止材46の一部が流れ込んでいてもよい。第一絶縁部50A及び第二絶縁部50Bは、平面視においてD2方向に長い帯状に設けられている。
The optical electrode
光電極41の光電極導電層31には第一絶縁部50Aが設けられている。対向電極42の対向電極導電層32には第二絶縁部50Bが設けられている。図4に示す例においては、第一絶縁部50A及び第二絶縁部50Bは、光電極導電層31又は対向電極導電層32を厚み方向で貫通している。換言すると、第一絶縁部50Aは、光電極導電層31をD1方向に分断(電気的に遮断)している。第二絶縁部50Bは、対向電極導電層32をD1方向に分断(電気的に遮断)している。
The light
以上のように、導通材48が、一のセルにおける光電極41と前記セルに隣接するセルにおける対向電極42とを積層方向D3に電気的に接続している。かつ、第一絶縁部50A及び第二絶縁部50Bが、光電極41および対向電極42をD1方向に局所的に絶縁している。これにより、D1方向に隣り合う発電部44は、互いに電気的に直列に接続される(即ち、互いに隣接するセル同士が電気的に直列に接続される)。
As described above, the
図3に示すように、色素増感型太陽電池10には、シール部60(融着部、超音波融着部)が設けられている。シール部60は、色素増感型太陽電池10のD2方向における所定の位置に設けられている。シール部60では、色素増感型太陽電池10におけるD1方向の全長にわたって光電極41と対向電極42とが貼り合わされている。
As shown in FIG. 3, the dye-sensitized
シール部60は、光電極支持体21と対向電極支持体22とが圧着されることで、電気的に絶縁された部分である。光電極支持体21と対向電極支持体22とは、光電極41及び対向電極42の厚み方向(積層方向D3)の外方(即ち、色素増感型太陽電池10の上方及び下方)から、例えば、超音波融着等の方法を用いて光電極41及び対向電極42に力を加えるか、又は押圧することによって、圧着することができる。なお、圧着された光電極支持体21と対向電極支持体22との間には、僅かな厚みで、光電極導電層31、対向電極導電層32、無機半導体層12及び電荷移動体14が介在している場合がある。しかしながら、これらの各層は、シール部60においてほぼ分断された状態なので、シール部60に隣接する発電部44同士を電気的に接続しない。
The
図4に示すように、光電極41には、取り出し電極部71が設けられている。取り出し電極部71は、発電部44に電気的に接続されている。取り出し電極部71は、発電部44が発電した電力を取り出す。本実施形態では、取り出し電極部71は、光電極41におけるD1方向の端部に設けられている。取り出し電極部71は、光電極導電層31が、積層方向D3に沿う対向電極42側に露出されることで形成されている。図示の例では、光電極41が対向電極42よりもD1方向に大きく、光電極41の端部が対向電極42に対してD1方向に張り出している。その結果、光電極導電層31が、取り出し電極部71を形成している。取り出し電極部71は、D1方向よりもD2方向に長い。
As shown in FIG. 4, the
取り出し電極部71には、延長電極膜72が電気的に接続されている。延長電極膜72は、例えば、金属箔(一例としては、銅箔の表面に接着層が形成された銅テープ)により形成されている。図4に示すように、延長電極膜72は、取り出し電極部71から対向電極42の裏面(対向電極支持体22の裏面22b)に延長されている。延長電極膜72は、対向電極支持体22の裏面22bに接着されている。
An
図3に示すような光電極41の平面視において、延長電極膜72は、複数の無機半導体層12のうちの少なくとも一部に重なっている。図示の例では、延長電極膜72は、D1方向に並ぶ複数の無機半導体層12のうち、最もD1方向の端に位置する無機半導体層12のみに重なっている。延長電極膜72は、D1方向に対称に一対配置されている。
In a plan view of the
なお、1つの延長電極膜72についての対向電極42の裏面上でのD1方向の長さL(言い換えると、対向電極42のうち、1つの延長電極膜72により覆われている部分のD1方向の長さL)は、例えば、3mm以上300mm以下である。対向電極42全体のD1方向の長さL0に対する前記長さLの比L/L0は、例えば、0.5%以上49.8%以下である。
また、1つの延長電極膜72についての対向電極42の裏面上でのD2方向の長さL1(言い換えると、対向電極42のうち、1つの延長電極膜72により覆われている部分のD2方向の長さL1)は、対向電極42のD2方向の長さL3と等しいことが好ましいが、これに制限されない。例えば、対向電極42のD2方向の長さL3に対する前記長さL1の比L1/L3は、例えば、5%以上100%以下であることが好ましく、15%以上100%以下であることがより好ましい。
また、図3に示すように一組の延長電極膜72が設ける場合、対向電極42の裏面の全面積のうち延長電極膜72で覆われる面積の割合が、3%以上であることが好ましく、15%以上であることがより好ましく、50%以上であることが特に好ましい。上記面積の割合が上記下限値以上であることにより、色素増感型太陽電池の単位面積当たりの発電量をより顕著に向上させることができる。また、色素増感型太陽電池の性能信頼性および美観を向上することができる。また、上記面積の割合の上限値については延長電極膜72同士が接触(短絡)することを防止できる限り特に制限はなく、100%未満であればよいが、95%以下であることが好ましい。
本発明においては、光電極および対向電極における取り出し電極部71の占有面積小さくすることができる。具体的には、各取り出し電極部71(光電極導電層31または対向電極導電層32からD1方向に突出している箇所)のそれぞれについて、対向する電極に面する表面の面積が0.6cm2〜40cm2であることが好ましく、0.6cm2〜15cm2であることがより好ましく、0.6cm2〜2cm2であることがさらに好ましい。The length L of one
Further, the length L1 in the D2 direction on the back surface of the
Further, when a set of
In the present invention, the occupied area of the take-out
[保護層2の構成]
図1および図2に示すように、保護層2は、色素増感型太陽電池10を封止する。図2に示すように、保護層2は、色素増感型太陽電池10を積層方向D3に挟み込む光電極側防湿フィルム81および対向極側防湿フィルム82を備えている。[Structure of protective layer 2]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
光電極側防湿フィルム81は、透光性が高いことが好ましい。光電極側防湿フィルム81は、光電極側バリア層83と、光電極側接着層84と、を備えている。光電極側バリア層83は、例えば、樹脂基板にバリア性が付与されたフィルムであってもよい。
The light electrode side moisture-
対向極側防湿フィルム82は、対向電極側バリア層85と、対向電極側接着層86と、を備えている。対向電極側バリア層85は、アルミニウム等の金属箔や、アルミニウムとポリエチレンテレフタレートとの複合フィルム等であってもよい。
The counter electrode side moisture-
図5に示すように、対向極側防湿フィルム82には、外部に向けて延長電極膜72を露出する開口2aが形成されている。開口2aは平面視でD1方向およびD2方向に延びる矩形状をなしている。開口2aは、対向極側防湿フィルム82のうち、平面視で延長電極膜72と重なる位置に配置されている。開口2aは、対向極側防湿フィルム82を積層方向D3に貫いている。
As shown in FIG. 5, the opposite electrode side moisture-
[取り出し配線の構成]
取り出し配線3は、外部から開口2aを通して延長電極膜72に接続されている。取り出し配線3は、被覆部3aを備えている。取り出し配線3における先端部には、被覆部3aが剥離された接続部3bが形成されている。接続部3bは、延長電極膜72に、例えば、はんだ付けなどにより接続されている。[Configuration of take-out wiring]
The take-out
なお、図5に示すように、本実施形態では、取り出し配線3が、開口2aからD2方向に延びているが、本発明はこれに限られない。例えば、図6に示す第1変形例の保護層付き色素増感型太陽電池1Aのように、取り出し配線3が、開口2aからD2方向に延びていてもよい。
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the take-out
以上説明したように、本実施形態に係る保護層付き色素増感型太陽電池1によれば、図4に示すような光電極41の裏面(光電極支持体21の裏面21b)から発電部44に光が入射し、発電部44が発電する。
発電部44が発電した電力は、取り出し電極部71および延長電極膜72を通して取り出される。As described above, according to the dye-sensitized
The electric power generated by the
延長電極膜72が、取り出し電極部71から、光電極41の裏面ではなく対向電極42の裏面に延長されている。したがって、例えば、延長電極膜72の面積を大きく確保しても、光が光電極41の裏面から入射するときに影響が生じることがない。よって、発電量を低下させることなく、延長電極膜72の面積を大きく確保することができる。これにより、光電極41や対向電極42における取り出し電極部71の専有面積が小さくても、発電部44が発電した電力を、延長電極膜72を通して確実に取り出すことができる。取り出し電極部71そのものは、発電部44による発電自体には寄与せず、取り出し電極部71の面積が小さいほど、色素増感型太陽電池10の単位面積当たりの発電量を向上させることができる。よって、前述のように延長電極膜72を設けて取り出し電極部71の面積を小さくすることで、色素増感型太陽電池10の単位面積当たりの発電量を向上させることができる。
The
しかも、延長電極膜72の面積を大きく確保することで、例えば、延長電極膜72を対向電極42の裏面に強固に接着させること等ができる。これにより、例えば、取り出し電極部71と延長電極膜72との電気的な接続を安定させ、色素増感型太陽電池10の性能信頼性を向上させることができる。
Moreover, by securing a large area of the
さらに、延長電極膜72の面積を大きく確保することで、対向電極42の裏面を延長電極膜72によって保護することができる。これにより、例えば、色素増感型太陽電池10の耐久性を向上させることもできる。
Further, by securing a large area of the
光電極41の平面視において、延長電極膜72が、複数の無機半導体層12のうちの少なくとも一部に重なっている。したがって、光電極41を裏面から見たときに、無機半導体層12の後側に延長電極膜72が配置される。例えば、本実施形態のように、延長電極膜72が金属箔により形成され、延長電極膜72が金属光沢性を有する場合には、延長電極膜72からの反射光などに基づいて、無機半導体層12の傷や色むらを視認させ難くすることができる。なお、延長電極膜72が金属光沢性を有さないものの、例えば、延長電極膜72が黒色などで遮光性を有していたり、延長電極膜72が無機半導体層12の色素と同色系であったりする場合などには、無機半導体層12の傷や色むらを同様に視認させ難くすることができる。
In a plan view of the
また、光電極41を裏面から見たときに、取り出し電極部71および無機半導体層12の後側に共通して延長電極膜72が位置することから、取り出し電極部71および無機半導体層12の背景を共通の背景にすることができる。その結果、例えば、色素増感型太陽電池10の外観性(美観性)を向上させることもできる。
Further, when the
図1に示すように、取り出し配線3が延長電極膜72に接続されている。取り出し配線3を、例えば、はんだ等によって延長電極膜72に接続する場合、延長電極膜72に熱が加えられる。延長電極膜72の面積が小さい場合、延長電極膜72の単位面積あたりで負担すべき熱量が多くなり、前記熱によって延長電極膜72や対向電極42、光電極41が損傷(溶解)するおそれがある。
As shown in FIG. 1, the take-out
しかしながら、この保護層付き色素増感型太陽電池1では、前述のように延長電極膜72が対向電極42の裏面に延長されることにより、延長電極膜72の面積を大きく確保することができる。これにより、取り出し配線3をはんだによって延長電極膜72に接続する場合であっても、延長電極膜72の単位面積あたりで負担すべき熱量を低く抑えることができる。その結果、延長電極膜72などの損傷を抑制することができる。
However, in the dye-sensitized
取り出し配線3が、保護層2に形成された開口2aを通して延長電極膜72に接続されている。延長電極膜72の面積が小さい場合、開口2aを延長電極膜72に対して精度よく位置合わせした状態で、保護層2を色素増感型太陽電池10に組み合わせる必要が生じる。すなわち、この場合、保護層2を色素増感型太陽電池10に組み合わせるときに、保護層2が色素増感型太陽電池10に対してわずかでも位置ずれすると、開口2aが延長電極膜72とは異なる部材上に配置されて不良品となり、製品の歩留まりが低下するおそれがある。
The take-out
しかしながら、この保護層付き色素増感型太陽電池1では、前述のように延長電極膜72が対向電極42の裏面に延長されることにより、延長電極膜72の面積を大きく確保することができる。したがって、保護層2を色素増感型太陽電池10に組み合わせるときに、開口2aの位置が狙いの位置に対して多少ずれたとしても、開口2aを延長電極膜72上に位置させることができる。これにより、製品の歩留まりを向上させることができる。
However, in the dye-sensitized
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、図7に示す第2変形例の保護層付き色素増感型太陽電池1Bのように、開口2aが平面視円形状(真円形状)に形成されていてもよい。この場合、取り出し配線3が、開口2aからD1方向やD2方向のいずれの方向に延びていてもよい。
For example, as in the dye-sensitized
図8に示す第3変形例の保護層付き色素増感型太陽電池1Cのように、延長電極膜72が複数の無機半導体層12にわたって配置されていてもよい。図8に示す保護層付き色素増感型太陽電池1Cでは、延長電極膜72が、全ての無機半導体層12を積層方向D3に覆っている。
As in the dye-sensitized
図9に示す第4変形例の保護層付き色素増感型太陽電池1Dのように、取り出し電極部71が、対向電極42に設けられていてもよい。この場合、延長電極膜72が、積層方向D3に折り返され、対向電極42を積層方向D3に挟んでいる。取り出し電極部71は、対向電極導電層32が、積層方向D3に沿う光電極41側に露出されることで形成されている。延長電極膜72は、取り出し電極部71から対向電極42の裏面(対向電極支持体22の裏面22b)に延長されている。延長電極膜72は、対向電極支持体22の裏面22bに接着されている。なお、この場合、一対の取り出し電極部71のうちの1つが光電極41に設けられ、残りの1つが対向電極42に設けられていてもよい。さらに、一対の取り出し電極部71の両方が、対向電極42に設けられていてもよい。
As in the dye-sensitized
図10に示す第5変形例の保護層付き色素増感型太陽電池1Eのように、D1方向に隣り合う発電部44が、互いに電気的に並列に接続されていてもよい(即ち、互いに隣接するセル同士が電気的に並列に接続されていてもよい)。保護層付き色素増感型太陽電池1Eでは、絶縁部50A、50Bが設けられていないため、D1方向に隣り合う発電部44が、互いに電気的に並列に接続される。
Like the dye-sensitized
なお、色素増感型太陽電池10は、発電部44を1つのみ備えている構成(いわゆる単セルタイプ)であってもよい。また、色素増感型太陽電池10は、保護層2、取り出し配線3がなくてもよい。
The dye-sensitized
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。 In addition, it is possible to replace the components in the embodiment with well-known components as appropriate without departing from the spirit of the present invention, and the above-mentioned modifications may be appropriately combined.
1、1A、1B、1C、1D、1E 保護層付き色素増感型太陽電池(保護層付き太陽電池モジュール)
2 保護層
2a 開口
3 配線
10 色素増感型太陽電池(太陽電池モジュール)
12 無機半導体層(半導体層)
14 電荷移動体(電解液)
21 光電極支持体(基材)
22 対向電極支持体(基材)
31 光電極導電層(透明電極膜)
32 対向電極導電層(透明電極膜)
41 光電極
42 対向電極
44 発電部
46 封止材
71 取り出し電極部
72 延長電極膜1,1A, 1B, 1C, 1D, 1E Dye-sensitized solar cell with protective layer (solar cell module with protective layer)
2
12 Inorganic semiconductor layer (semiconductor layer)
14 Charge transfer body (electrolyte solution)
21 Optical electrode support (base material)
22 Counter electrode support (base material)
31 Optical electrode conductive layer (transparent electrode film)
32 Counter electrode conductive layer (transparent electrode film)
41
Claims (6)
前記光電極と前記対向電極との間に充填される電解液と、
前記光電極と前記対向電極との間に前記電解液を封止して発電部を形成する封止材と、
前記光電極または前記対向電極に設けられ前記発電部に電気的に接続された取り出し電極部と、
前記取り出し電極部に電気的に接続され、前記取り出し電極部から延長されて前記対向電極の裏面の少なくとも1部を覆うように配置された延長電極膜と、を備えている太陽電池モジュール。Light electrodes and counter electrodes whose surfaces face each other at intervals,
An electrolytic solution filled between the optical electrode and the counter electrode,
A sealing material that seals the electrolytic solution between the light electrode and the counter electrode to form a power generation unit.
A take-out electrode portion provided on the optical electrode or the counter electrode and electrically connected to the power generation portion, and a take-out electrode portion.
A solar cell module including an extension electrode film electrically connected to the take-out electrode portion, extended from the take-out electrode portion, and arranged so as to cover at least one portion of the back surface of the counter electrode.
前記光電極の平面視において、前記延長電極膜は、前記半導体層のうちの少なくとも一部に重なっている請求項1に記載の太陽電池モジュール。The optical electrode includes a transparent electrode film and a semiconductor layer on which a dye is adsorbed and laminated on the transparent electrode film.
The solar cell module according to claim 1, wherein the extension electrode film overlaps at least a part of the semiconductor layer in a plan view of the light electrode.
前記封止材は、前記第1の方向に隣り合う前記半導体層の間に配置され、前記発電部を前記第1の方向に沿って複数形成し、
前記第1の方向に隣り合う前記発電部は、互いに電気的に接続され、
前記取り出し電極部は、前記光電極または前記対向電極における前記第1の方向の端部に設けられている請求項2に記載の太陽電池モジュール。A plurality of the semiconductor layers are arranged at intervals in the first direction.
The encapsulant is arranged between the semiconductor layers adjacent to each other in the first direction, and a plurality of power generation units are formed along the first direction.
The power generation units adjacent to each other in the first direction are electrically connected to each other.
The solar cell module according to claim 2, wherein the take-out electrode portion is provided at an end portion of the optical electrode or the counter electrode in the first direction.
前記取り出し電極部は、前記光電極の前記透明電極膜または前記対向電極の前記透明電極膜に設けられ、
前記延長電極膜は、前記取り出し電極部から延長されて前記対向電極の前記基材の裏面の少なくとも1部を覆うように配置されている請求項1に記載の太陽電池モジュール。The light electrode and the counter electrode each include a base material and a transparent electrode film laminated on the surface of the base material.
The take-out electrode portion is provided on the transparent electrode film of the light electrode or the transparent electrode film of the counter electrode.
The solar cell module according to claim 1, wherein the extension electrode film is arranged so as to extend from the take-out electrode portion and cover at least one portion of the back surface of the base material of the counter electrode.
前記太陽電池モジュールを保護する保護層と、を備えている保護層付き太陽電池モジュール。The solar cell module according to any one of claims 1 to 4.
A solar cell module with a protective layer comprising a protective layer that protects the solar cell module.
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