KR20160121505A - 전기 모듈 및 전기 모듈의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
제1 도전막이 성막된 제1 기판에 반도체층이 형성된 광 전극과, 제2 도전막이 성막된 제2 기판을 구비한 대향 전극과, 전해질을 구비하고, 상기 광 전극과 상기 대향 전극이, 이들 사이에 내부 공간을 형성하도록 접합되어 밀봉되고, 상기 전해질은 상기 내부 공간에 충전되어 있고, 상기 광 전극과 대향 전극 사이의 밀봉부의 적어도 일부는, 상기 제1 도전막과 상기 제2 도전막을 밀봉재에 의하여 접착시켜 형성되고, 상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막 중 적어도 한쪽이, 상기 내부 공간으로부터 전기적으로 연속된 상태에서 상기 밀봉재를 넘어 상기 내부 공간의 외측에 연장 설치되어 있고, 또한 연장 설치된 부분의 표면 상에, 상기 부분과 도통 가능한 상태에서 도전재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 모듈.
Description
본 발명은 전기 모듈 및 전기 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.
본원은 2014년 2월 17일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2014-027962호에 기초하여 우선권을 주장하며, 그의 내용을 여기에 원용한다.
최근 들어, 화석 연료를 대신할 청정 에너지의 발전 장치로서 태양 전지가 주목받고 있으며, 실리콘(Si)계 태양 전지 및 색소 증감형 태양 전지의 개발이 진행되고 있다. 특히 색소 증감형 태양 전지는 저렴하고 양산하기 쉬운 것으로서, 그의 구조 및 제조 방법이 널리 연구 개발되고 있다(예를 들어 하기 특허문헌 1).
특허문헌 1에 기재된 색소 증감 태양 전지는, 특허문헌 1의 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 기판의 한쪽 판면에 1개의 도전성 금속층을 구비하고, 이 제1 도전성 금속층의 표면에 다공질의 절연재(도전성 금속층과 도전성 기판의 단락을 방지하는 부재)를 배치하고, 상기 다공질의 절연재의 표면에, 상기 제1 도전성 금속층에 대향 배치시키는 다른 도전성 금속층을 형성하고, 상기 다른 도전성 금속층의 상면에 반도체층을 더 구비한 구성으로 되어 있다. 그리고 상기 색소 증감 태양 전지는, 상기 제1 기판에 투명 기판을 대향 배치시키고, 대향 배치시킨 기판의 외주부끼리를 밀봉재에 의하여 접합하여 내부 공간을 형성하고 있다.
이 태양 전지는, 내부 공간에 전해액을 충전함과 함께, 절연층의 표면에 금속 도전층을 성막시킨 취출 전극을, 태양 전지의 제1 전극의 도전성 금속층과 다른 전극의 도전성 금속층에 접촉하도록 배치한 후에, 밀봉재로부터 돌출시킨 구성을 채용하고 있다.
그런데 종래의 태양 전지에서는, 취출 전극을, 태양 전지의 제1 전극의 도전성 금속층 및 다른 전극의 도전성 금속층에 국소적으로 접촉시키고 있을 뿐이므로, 전자가, 도통재보다도 저항값이 높은 도전성 금속층을 경유하여 취출 전극까지 이동해야 한다. 즉, 종래의 태양 전지는, 집전 시의 저항값이 높아 품질이 나쁘다는 문제가 있었다.
또한 상기 태양 전지는, 취출 전극의 일단부를 1개의 전기 모듈의 내부 공간에 삽입하고, 동 타단부를 밀봉재보다도 외측으로 돌출시키는 구성을 채용하고 있었기 때문에, 1개의 모듈마다 제조할 필요가 있어 연속 생산에 부적합하다는 문제가 있었다.
따라서 본 발명은 상기 과제를 감안하여, 집전 효율을 향상시키고 저항값을 저감시킨 고품질의 전기 모듈 및 그의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 전기 모듈은, 제1 도전막이 성막된 제1 기판에 반도체층이 형성된 광 전극과, 제2 도전막이 성막된 제2 기판을 구비한 대향 전극과, 전해질을 구비하고, 상기 광 전극과 상기 대향 전극이, 이들 사이에 내부 공간을 형성하도록 접합되어 밀봉되고, 상기 전해질은 상기 내부 공간에 충전되어 있고, 상기 광 전극과 대향 전극 사이의 밀봉부의 적어도 일부는, 상기 제1 도전막과 상기 제2 도전막을 밀봉재에 의하여 접착시켜 형성되고, 상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막 중 적어도 한쪽이, 상기 내부 공간으로부터 전기적으로 연속된 상태에서 상기 밀봉재를 넘어 상기 내부 공간의 외측에 연장 설치되어 있고, 또한 연장 설치된 부분의 표면 상에, 상기 부분과 도통 가능한 상태에서 도전재가 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본원에 있어서 「전해질」에는, 전해액, 겔상의 전해질 및 고체 상태의 전해질이 포함된다.
이 구성에 따르면, 집전 시에 광 전극 또는 대향 전극 중 적어도 한쪽에 있어서 저저항, 및 넓은 영역에서의 도전이 가능해지고, 그것에 의하여 효율적으로 집전할 수 있다.
본 발명의 상기 도전재에는 단자가 접속되고, 상기 광 전극 및 상기 대향 전극 중 적어도 한쪽에는, 상기 단자를 노출시키는 개구부가 1개 이상 형성되어 있을 수도 있다.
이 구성에 따르면, 단자를 광 전극의 제1 기판의 판면 및/또는 대향 전극의 제2 기판의 판면으로부터 용이하게 취출할 수 있다.
또한 개구부가 복수 형성되어 있는 경우에는 임의의 단자로부터 전류를 취출할 수 있다.
본 발명의 상기 도전재에는 단자가 접속되고, 상기 단자는, 상기 광 전극과 상기 대향 전극 사이로부터, 또한 상기 광 전극 또는 상기 대향 전극의 외측 테두리로부터 돌출되도록 설치되어 있을 수도 있다.
이 구성에 따르면, 도전재의 임의의 위치에 있어서 단자를 광 전극과 대향 전극 사이로부터 용이하게 취출할 수 있다.
본 발명의 상기 도전재는 상기 단자에 의하여 상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막 중 적어도 한쪽에 고정되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 도전재를 안정적으로 광 전극 또는 대향 전극에 고정할 수 있다.
본 발명의 전기 모듈에 있어서는, 상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막의 양쪽이, 상기 내부 공간으로부터 전기적으로 연속된 상태에서 상기 밀봉재를 넘어 상기 내부 공간의 외측에 연장 설치되고, 여기서 상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막은, 상기 내부 공간을 사이에 두고 반대측에 연장 설치되어 있고, 또한 상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막의 연장 설치된 부분의 각각의 표면 상에, 상기 부분과 도통 가능한 상태에서 도전재가 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 집전 시에 광 전극 및 대향 전극의 양쪽에 있어서 저저항, 및 넓은 영역에서의 도전이 가능해지고, 그것에 의하여 한층 더 효율적으로 집전하는 것이 가능해진다.
본 발명의 전기 모듈의 제조 방법은, 제1 도전막이 성막된 제1 기판에 반도체층이 형성된 광 전극과, 제2 도전막이 성막된 제2 기판을 구비한 대향 전극을, 각각 일 방향으로 연장되도록 연속적으로 조출(繰出)하는 공정과, 상기 광 전극과 상기 대향 전극을, 이들 사이에 내부 공간을 형성하도록 접합하여 밀봉하고, 이때, 상기 광 전극과 대향 전극 사이의 밀봉부의 적어도 일부의 형성을 밀봉재를 사용하여 행하고, 상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막 중 적어도 한쪽을, 상기 내부 공간으로부터 전기적으로 연속된 상태에서 상기 밀봉재를 넘어 상기 내부 공간의 외측에 연장 설치시킨 상태로 하는 밀봉 공정과, 상기 도전막의 연장 설치된 부분의 표면 상에, 상기 부분과 도통 가능한 상태에서 도전재를 배치하는 도전재 배치 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 따르면, 광 전극과 대향 전극의 접합에 있어서 단자의 취출 위치를 미리 고려하지 않고 용이하게 전기 모듈을 제조할 수 있다.
본 발명의 상기 밀봉재는, 상기 일 방향에 교차하는 방향의 적어도 일단부측에, 상기 일 방향으로 연장 설치시키고, 상기 도전재는 상기 일 방향에 평행으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 상기 어느 하나의 전기 모듈을 일 방향으로 반송하면서 연속하여 제조하는, 예를 들어 롤 투 롤 생산 등의 연속 생산을 용이하게 행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 집전 시의 저항값을 저감시키고 집전 효율을 향상시켜, 전기 모듈의 품질을 향상시킬 수 있다는 효과를 발휘한다.
또한 본 발명의 전기 모듈의 제조 방법에 따르면, 본 발명의 전기 모듈을 연속 생산으로 간편하고도 효율적으로 제조할 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 전기 모듈을 X1-X1선으로 절단한 상태를 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1을 X1-X1선에서 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 제1 실시 형태의 전기 모듈의 제조 공정의 일부를 모식적으로 도시한 사시 단면도이다.
도 3b는 도 3a를 X2-X2선에서 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시 형태의 전기 모듈의 제조 공정의 일부를 모식적으로 도시한 사시 단면도이다.
도 4b는 도 4a를 X3-X3선에서 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 제1 실시 형태의 전기 모듈의 제조 공정의 일부를 모식적으로 도시한 사시 단면도이다.
도 5b는 도 5a를 X4-X4선에서 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 제1 실시 형태의 전기 모듈의 제조 공정의 일부를 모식적으로 도시한 사시 단면도이다.
도 6b는 도 6a를 X5-X5선에서 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 제1 실시 형태의 전기 모듈의 제조 공정의 일부를 모식적으로 도시한 사시 단면도이다.
도 7b는 도 7a를 X6-X6선에서 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태의 전기 모듈의 다른 예를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태의 전기 모듈의 다른 예를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태의 전기 모듈의 다른 예를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 11a는 본 발명의 제2 실시 형태의 전기 모듈을 모식적으로 도시한 사시 단면도이다.
도 11b는 도 11a를 X8-X8선에서 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태의 전기 모듈의 변형예를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 13a는 본 발명의 제2 실시 형태의 전기 모듈의 변형예를 모식적으로 도시한 사시 단면도이다.
도 13b는 도 13a를 X9-X9선에서 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 형태의 전기 모듈의 변형예를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시 형태의 전기 모듈을 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1을 X1-X1선에서 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 제1 실시 형태의 전기 모듈의 제조 공정의 일부를 모식적으로 도시한 사시 단면도이다.
도 3b는 도 3a를 X2-X2선에서 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시 형태의 전기 모듈의 제조 공정의 일부를 모식적으로 도시한 사시 단면도이다.
도 4b는 도 4a를 X3-X3선에서 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 제1 실시 형태의 전기 모듈의 제조 공정의 일부를 모식적으로 도시한 사시 단면도이다.
도 5b는 도 5a를 X4-X4선에서 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 제1 실시 형태의 전기 모듈의 제조 공정의 일부를 모식적으로 도시한 사시 단면도이다.
도 6b는 도 6a를 X5-X5선에서 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 제1 실시 형태의 전기 모듈의 제조 공정의 일부를 모식적으로 도시한 사시 단면도이다.
도 7b는 도 7a를 X6-X6선에서 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태의 전기 모듈의 다른 예를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태의 전기 모듈의 다른 예를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태의 전기 모듈의 다른 예를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 11a는 본 발명의 제2 실시 형태의 전기 모듈을 모식적으로 도시한 사시 단면도이다.
도 11b는 도 11a를 X8-X8선에서 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태의 전기 모듈의 변형예를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 13a는 본 발명의 제2 실시 형태의 전기 모듈의 변형예를 모식적으로 도시한 사시 단면도이다.
도 13b는 도 13a를 X9-X9선에서 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 형태의 전기 모듈의 변형예를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시 형태의 전기 모듈을 모식적으로 도시한 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 전기 모듈의 실시 형태에 대하여, 본 발명의 전기 모듈이 색소 증감 태양 전지(이하, 「태양 전지」라 칭함)인 경우를 예로 들어 설명한다.
또한 전해질로서 겔 전해질을 사용하여 전기 모듈이 제조된 경우를 예로 들어 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1 또는 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태인 태양 전지(1A)는, 제1 도전막(4)이 성막된 제1 기판(7)에 반도체층(8)이 형성된 광 전극(2)과, 제2 도전막(10)이 성막된 제2 기판(11)을 구비한 대향 전극(3)과, 전해질(12)을 구비하고, 광 전극(2)과 대향 전극(3)이, 이들 사이에 내부 공간 S를 형성하도록 접합되어 밀봉되고(밀봉부 P를 형성), 상기 전해질(12)은 상기 내부 공간 S에 충전되어 있는 발전 소자(셀이라고도 함) C를 복수 구비하고, 밀봉부 P 중 화살표 L1 방향으로 연장되는 부분은, 제1 도전막(4)과 제2 도전막(10)을 밀봉재(9)에 의하여 접착시켜 형성되고, 내부 공간 S로부터 전기적으로 연속된 상태에서 밀봉재(9)를 넘어 내부 공간 S의 외측에 서로 반대 방향으로 연장 설치시킨 제1 도전막(4) 및/또는 제2 도전막(10)의 각각의 표면에, 이것과 도통 가능한 상태에서 도전재(5)가 접속되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 그리고 본 실시 형태에서는, 각 발전 소자 C가 직렬 접속되어 있다.
상세하게는, 태양 전지(1A)는 이하와 같이 구성되어 있다.
광 전극(2)은, 제1 기판(7)에 성막된 제1 도전막(4)에 화살표 L1 방향(도 2에 있어서는 지면(紙面) 깊이 방향)으로 서로 평행으로 연장되는 복수의(본 실시 형태에서는 3개의) 띠형의 반도체층(8)을 구비하고 있다. 이 반도체층(8, 8‥)은, 화살표 L1 방향에 교차하는 화살표 L2 방향으로 밀봉재(9, 9) 및 도전재(5)를 배치시키는 간격을 두고 형성되어 있다.
제1 도전막(4)에는, 화살표 L1 방향으로 연장되어 1개의 셀의 구획이 되는 조(條)형의 절연대(15)가, 반도체층(8)을 사이에 두도록 하여 일정 간격으로 반도체층(8)의 폭 방향의 양측에 형성되어 있다.
대향 전극(3)은, 제2 도전막(10)이 성막된 제2 기판(11)을 구비하고 있다.
제2 도전막(10)에는, 화살표 L1 방향으로 연장되어 1개의 셀의 구획이 되는 조형의 절연대(15)가, 제1 도전막(4)에 형성된 절연대(15)와 화살표 L2 방향의 한쪽 쏠림(본 실시 형태에서는 우측 쏠림)으로 위치를 어긋나게 하고, 또한 반도체층(8)을 사이에 두도록 일정 간격으로 반도체층(8)의 폭 방향 양측에 형성되어 있다.
제1 기판(7) 및 제2 기판(11)의 재료로서는 각각, 예를 들어 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 투명한 열가소성 수지 재료를 주재료로 하는 수지 재료, 또는 유리 기판 등이 적절히 사용된다. 또한 제1 기판(7) 및 제2 기판(11)은, 가요성이 있는 필름상으로 형성된 것일 수도 있다. 제1 기판(7) 및 제2 기판(11) 중 적어도 어느 하나는 투명 기판으로 되어 있다.
제1 도전막(4) 또는 제2 도전막(10)의 재료에는, 예를 들어 주석 도핑 산화인듐(ITO), 산화아연, 불소 도핑 산화주석(FTO), 알루미늄 도핑 산화아연(AZO), 산화주석(SnO), 안티몬 도핑 산화주석(ATO), 산화인듐/산화아연(IZO), 갈륨 도핑 산화아연(GZO) 등이 사용되고 있다.
제1 도전막(4) 및 제2 도전막(10) 중 적어도 어느 하나는 투명 도전막에 의하여 형성되어 있다.
또한 제1 기판(7)과 제1 도전막(4)의 조합, 및 제2 기판(11)과 제2 도전막(10)의 조합 중 적어도 한쪽 조합에 있어서는, 기판과 도전막이 모두 투명한 것이 바람직하다.
반도체층(8)은 후술하는 증감 색소로부터 전자를 수취하여 수송하는 기능을 갖는 것이며, 금속 산화물을 포함하는 반도체가 도전막의 표면에 성막되어 있다. 금속 산화물로서는, 예를 들어 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 등이 사용된다.
반도체층(8)은 증감 색소를 담지하고 있다. 증감 색소는 유기 색소 또는 금속 착체 색소로 구성되어 있다. 유기 색소로서는, 예를 들어 쿠마린계, 폴리엔계, 시아닌계, 헤미시아닌계, 티오펜계 등의 각종 유기 색소를 사용할 수 있다. 금속 착체 색소로서는, 예를 들어 루테늄 착체 등이 적절히 사용된다.
제2 도전막(10)으로서는, 촉매층의 역할을 갖지 않고 도전막으로서의 역할을 갖는 재료나, 촉매층 및 도전막의 양쪽의 역할을 할 수 있는 재료 중 어느 하나가 채용되어 있다. 전자의 경우에는 제2 도전막(10) 상에, 도시하지 않은 촉매층이 더 성막되어 있고, 후자의 경우에는 제2 도전막(10)만이 제2 기판(11)에 성막되어 있다.
또한 제2 도전막(10)의 표면에 성막되는 촉매층으로서는, 카본 페이스트, 백금 등이 채용되어 있다.
광 전극(2)과 대향 전극(3)은 밀봉부 P에서 접합되며, 그 결과, 띠형으로 연속되어 형성된 반도체층(8)마다 전해질(12)을 밀봉하는 내부 공간 S가 형성되어 있다.
밀봉부 P는, 인접하는 반도체층(8, 8) 사이 및 화살표 L2 방향의 양 단부(1a, 1b)에는 밀봉재(9)를 2열씩 화살표 L1 방향으로 배치하고, 제1 도전막(4)과 제2 도전막(10)을 이 밀봉재(9)를 개재하여 접착시킴으로써 형성되며, 화살표 L2 방향으로는 초음파 융착 등에 의하여 제1 기판(7)과 제2 기판(11)을 융착시켜 형성되어 있다.
밀봉재(9)는, 제1 도전막(4)에 형성된 절연대(15) 또는 제2 도전막(10)에 형성된 절연대(15)를 하나씩 덮는 위치에 배치되어 있다. 또한 일단부(1a) 및 타단부(1b)의 양 단부에 있어서는, 밀봉재(9) P는 서로 대향하는 2개의 절연대(15, 15)를 덮도록 설치되어 있다.
또한 밀봉재(9)로서는, 제1 도전막(4) 및 제2 도전막(10)의 기능을 방해하지 않는 재질의 접착제, 예를 들어 핫 멜트 수지 등이 적절히 사용된다.
반도체층(8, 8)끼리의 사이에 배치된 밀봉재(9, 9) 사이는 배선 공간(20)을 형성하고 있다. 이 배선 공간(20)에는, 인접하는 셀 C, C끼리를 직렬 접속시키는 도전재(5)가 화살표 L1 방향으로 배치되어 있다. 즉, 배선 공간(20) 내의 도전재(5)는, 우측에 인접하는 한쪽 셀 C의 내부 공간 S로부터 밀봉재(9)를 넘어 연속되어 연장 설치된 제1 도전막(4)과, 좌측에 인접하는 다른 쪽 셀 C의 내부 공간 S로부터 밀봉재(9)를 넘어 연속되어 연장 설치된 제2 도전막(10)의 양쪽에 화살표 L1 방향에 걸쳐 접촉하고 있다. 이때, 한쪽 셀 C의 내부 공간 S로부터 연속되어 연장 설치된 제1 도전막(4)과 도전재(5) 사이, 및 다른 쪽 셀 C의 내부 공간 S로부터 연속되어 연장 설치된 제2 도전막(10)과 도전재(5) 사이 중 한쪽 또는 양쪽에, 각각의 사이의 전기적 접속을 보조하는 도전재 페이스트 등의 보조 도전재(5a)가 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이상의 구성을 정리하면, 셀 C, C끼리의 사이에는, 전해질(12)이 충전된 내부 공간 S와 액밀하게 분리된 배선 공간(20)이, 밀봉재(9, 9)를 포함하는 밀봉부 P에 의하여 형성되어 있다. 그리고 이 배선 공간(20) 내에서, 도전재(5)는 인접하는 내부 공간 S로부터 이 배선 공간(20) 내에 연속되어 연장 설치된 제1 도전막(4)과 제2 도전막(10)에 화살표 L1 방향에 걸쳐 접속되고, 셀 C, C‥ 사이에서 직렬 접속을 구성하고 있다.
화살표 L2 방향의 일단부(1a)에 있어서는, 한쪽 도전막(4)은, 내부 공간 S를 밀봉하고 있는 밀봉재(9)를 넘어 내부 공간 S로부터 그 외측에 연속되어 연장 설치되어 있고, 다른 쪽 도전막(10)은, 내부 공간 S를 밀봉하고 있는 밀봉재(9)의 위치에서 화살표 L1 방향으로 절연되어 있다. 그리고 내부 공간 S를 밀봉하는 밀봉재(9)와 화살표 L2 방향으로 간격을 두고 밀봉재(9)가 더 설치되며, 이들 밀봉재(9, 9)에 의하여 배선 공간(20)이 형성되어 있다. 화살표 L2 방향의 가장 외측에 위치하는 이 밀봉재(9)의 위치에서는, 또한 제1 도전막(4)과 제2 도전막(10)이 화살표 L1 방향으로 절연되어 있다.
화살표 L2 방향의 일단부(1a)에 형성된 배선 공간(20) 내의 제1 기판(7) 및 제1 도전막(4)에는, 화살표 L1 방향으로 간격을 두고 개구부(16)가 형성되어 있다. 그리고 일단부(1a)에 형성된 배선 공간(20) 내까지 연속되어 연장 설치된 제1 도전막(4)에, 보조 도전재(5a)를 개재하여 선상의 도전재(5)가 화살표 L1 방향에 걸쳐 접속되고, 제1 도전막(4)의 넓은 영역에서의 도통을 확보하면서 효율적으로 집전할 수 있게 되어 있다. 또한 이 배선 공간(20)에서 형성된 개구부(16)에는, 일단부가 보조 도전재(5a)와 도전재(5)에 접하고, 타단부가 개구부(16)로부터 돌출(노출)되도록 단자(6)가 삽입되어 있다.
이상의 구성에 의하여, 화살표 L2 방향의 일단부(1a)의 배선 공간(20)은, 인접하는 내부 공간 S와 액밀하게 분리되어 있다. 그리고 이 배선 공간(20)의 도전재(5)는 화살표 L1 방향에 걸쳐 배치됨으로써, 밀봉재(9)를 넘어 내부 공간 S로부터 그 외측에 연속되어 연장 설치된 제1 도전막(4)의 화살표 L1 방향의 전체에 걸쳐 도통을 확보하면서 집전하여, 임의의 단자(6, 6‥)로부터 전류를 취출할 수 있게 되어 있다. 한편, 일단부(1a)에 있어서의 제2 도전막(10)은, 내부 공간 S를 밀봉하고 있는 밀봉재(9)의 위치에서 셀 C 내의 다른 쪽 도전막(10)과 절연되어 있으므로, 도전재(5)는 배선 공간(20) 내에서 제2 도전막(10)과 접하더라도 제2 도전막(10)과는 도통하지 않게 되어 있다.
이와 같이 하여, 일단부(1a)의 배선 공간(20) 내의 도전재(5)는 인접하는 셀 C와 직렬 접속을 구성하고 있다.
또한 보조 도전재(5a)는, 도전재(5) 및 단자(6)가 제1 도전막(4)에 확실히 접촉하여 전기적인 접속을 취할 수 있는 것이면 필수적이지는 않지만, 접속의 확실성 및 도전재(5) 및 단자(6)를 제1 도전막(4)에 확실히 고정하기 위하여, 도전재(5) 및 단자(6)와 제1 도전막(4) 사이에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
또한 일단부(1a)에 있어서의 제2 도전막(10)은, 상술한 바와 같이 일단부(1a)에 설치된 밀봉재(9)의 위치에서 절연대(15)에 의하여 내부 공간 S의 다른 쪽 도전막(10)과 절연되어 있다. 따라서 일단부(1a)에 있어서의 도전재(5)는 제2 도전막(10)과 접하더라도 단락의 문제를 발생시키지 않지만, 제2 도전막(10)과의 쓸데없는 도통을 방지하기 위하여, 이 제2 도전막(10)과 확실히 이격시키고 있는 것이 바람직하다. 그 때문에, 도전재(5)와 제2 도전막(10) 사이에는 절연재(도시하지 않음)가 배치되어 있는 것이 보다 바람직하다.
또한 개구부(16)에는, 수분 등이 진입하는 것을 방지하기 위하여 밀봉재(도시하지 않음)가 더 배치되어 있는 것이 바람직하다.
개구부(16)를 밀봉하는 밀봉재(도시하지 않음)는, 일단부(1a)의 단자(6)와 개구되는 제1 도전막(4)을 가급적 밀착시켜 양호한 도통을 도모하는 것이 바람직하기 때문에, 일단부(1a) 측의 개구부(16)에는, 도전성이 있는 재료의 것이 적절히 사용된다.
화살표 L2 방향의 타단부(1b)는, 일단부(1a)의 구조와 대략 마찬가지의 구조를 형성하고 있다. 단, 타단부(1b)에 설치된 도전재(5)는 셀 C, C 사이에 형성된 직렬 접속 구조에 정합하도록, 인접하는 내부 공간 S로부터 연속되어 연장 설치된 제2 도전막(10)에 접하도록 배치되어 전기 접속되고, 인접하는 셀 C 사이에서 직렬 접속을 구성하고 있다. 그리고 타단부(1b)의 배선 공간(20) 내의 제1 도전막(4)은, 내부 공간 S를 밀봉하고 있는 밀봉재(9)의 위치에서 내부 공간 S의 한쪽 도전막(4)과 절연되어 있다. 따라서 타단부(1b)에 설치된 도전재(5)는, 제1 도전막(4)과 접하더라도 제1 도전막(4)과는 도통하지 않게 되어 있다.
또한 타단부(1b)에 있어서도 일단부(1a)와 마찬가지의 이유에서, 보조 도전재(5a)는 필수적이지는 않지만, 도전재(5) 및 단자(6)와 다른 쪽 도전막(10) 사이에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
또한 일단부(1a)와 마찬가지로, 타단부(1b)에 있어서의 도전재(5)는, 제1 도전막(4)과 확실히 이격시키고 있는 것이 바람직하다. 또한 그 때문에, 도전재(5)와 제1 도전막(4) 사이에 절연재(도시하지 않음)를 배치하고 있는 것이 보다 바람직하다.
또한 타단부(1b)의 단자(6)는 제1 도전막(4)과 도통하지 않는 것이 바람직하므로, 개구부(16)를 밀봉하는 밀봉재(도시하지 않음)는, 타단부(1b)측의 개구부(16)에는, 도전성을 갖지 않는 재료의 것이 적절히 사용된다.
선상의 도전재(5)는 저저항의 금속에 의하여 형성되어 있으면 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 구리, 은, 구리 합금 등에 의하여 형성된 도선을 사용할 수 있으며, 비용이나 입수의 용이성의 관점에서 구리선을 사용하는 것이 바람직하다.
선상의 도전재(5)는, 제1 도전막(4) 또는 제2 도전막(10)의 표면에 배치되며, 셀 C에 있어서 발생하는 전기를 집전할 수 있도록 되어 있다. 이 도전재(5)는, 페이스트상의 보조 도전재(5a)를 개재하여 제1 도전막(4) 또는 제2 도전막(10)에 대하여 접촉 면적을 크게 하여 배치되어 있는 것이 바람직하다. 그리고 접촉 면적을 크게 하여 ITO 등의 도전막보다도 저저항의 도전재(5)가 배치되어 있음으로써, 태양 전지(1A)는, 광 전극(2) 및 대향 전극(3)에 있어서의 전자의 이동이 저저항화 및 단거리화되는 것에 의한 집전 작업의 효율화가 도모되어 있다.
전해질(12)은 반도체층(8)의 내부에 침투하여, 그의 거의 표면 전체에 도포 시공되어 있다.
또한 전해질(12)로서는, 예를 들어 아세토니트릴, 프로피오니트릴 등의 비수계 용제, 또는 요오드화디메틸프로필이미다졸륨 또는 요오드화부틸메틸이미다졸륨 등의 이온 액체 등의 액체 성분에, 요오드화리튬 등의 지지 전해액과 요오드가 혼합된 용액 등이 사용되고 있다. 또한 전해질(12)은, 역전자 이동 반응을 방지하기 위하여 t-부틸피리딘을 포함하는 것일 수도 있다.
이와 같이, 태양 전지(1A)는, 셀 C, C 사이에 내부 공간 S와 분리된 배선 공간(20)을 구비하고, 이 배선 공간(20)에 셀 C, C끼리를 직렬 접속시키도록 제1 도전막(4)과 제2 도전막(10)을 각각 연속하여 연장 설치시키거나, 또는 제1 도전막(4) 또는 제2 도전막(10)을 패터닝한(절연시킨) 구성이 되어 있다.
그리고 태양 전지(1A)는, 화살표 L2 방향의 양 단부(1a, 1b)에 있어서 도전재(5)에 단자(6)가 접속되고, 단자(6)가 개구부(16)를 통하여 광 전극(2)의 판면으로부터 돌출되어 전류를 임의의 단자(6)로부터 용이하게 취출할 수 있게 되어 있다.
또한 반도체층(8, 8) 사이의 배선 공간(20)에는, 일단부(1a) 및 타단부(1b)와 마찬가지로 개구부(16)가 형성되고, 이 개구부(16)에 단자가 삽입되어 있을 수도 있다. 이 구성에 따르면, 직렬 접속시키는 발전 소자를 증감시킬 수 있다.
다음으로, 태양 전지(1A)의 제조 방법에 대하여 도 3 내지 도 7을 이용하여 설명한다.
태양 전지(1A)의 제조 방법의 일 실시 형태는, (Ⅰ) 제1 도전막(4)이 성막된 제1 기판(7)에 반도체층(8)이 형성된 광 전극(2)과, 제2 도전막(10)이 성막된 제2 기판(11)을 구비한 대향 전극(3)을 각각 화살표 L1 방향으로 연장하도록 연속적으로 조출하는 조출 공정과, (Ⅱ) 광 전극(2)과 대향 전극(3)을, 이들 사이에 내부 공간 S를 형성하도록 접합하여 밀봉하고, 이때, 상기 광 전극(2)과 대향 전극(3) 사이의 밀봉부 P의 적어도 일부의 형성을 밀봉재(9)에 의해 행하고, 내부 공간 S로부터 전기적으로 연속된 상태에서 밀봉재(9)를 넘어 내부 공간 S의 외측에 연장 설치시킨 제1 도전막(4) 또는 제2 도전막(10) 중 어느 한쪽의 표면에 도전재(5)를 배치하는 밀봉 공정 및 도전재 배치 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
이하, 각 공정에 대하여 설명한다.
<광 전극(2) 및 대향 전극(3)의 준비>
도 3a, 도 3b에 도시한 바와 같이, 조출 공정 전에 먼저, 예를 들어 롤형으로 권회해 둔 제1 기판(7)을 일 방향(화살표 L1 방향)으로 인출하고, 그의 한쪽 판면에 제1 도전막(4)을 성막하고, 또한 제1 도전막(4)의 표면에 반도체층(8)을 형성하고 색소를 담지시킨 광 전극(2)을 준비해 둔다. 또한 미리 제1 기판(7)의 한쪽 판면에 제1 도전막(4)이 형성된 롤형의 기재를 사용할 수도 있다.
또한 마찬가지로 하여, 예를 들어 롤형으로 권회해 둔 제2 기판(11)에 제2 도전막(10)을 성막한 대향 전극(3)을 준비해 둔다. 미리 제2 기판(11)의 한쪽 판면에 제2 도전막(10)이 형성된 롤 형상의 기재를 사용할 수도 있다.
(Ⅰ) <조출 공정>
조출 공정에서는, 광 전극(2)과 대향 전극(3)을 화살표 L1 방향(일 방향)으로 연속되어 띠형으로 연장되도록 조출해 둔다.
광 전극(2)의 폭 방향(화살표 L2 방향)의 일단부(1a) 측에는, 도 3a, 도 3b에 도시한 바와 같이, 페이스트상의 보조 도전재(5a)를 띠형으로 배치해 두는 것이 바람직하다.
또한 제1 기판(7) 상의 제1 도전막(4)에는, 반도체층(8)끼리의 사이에 화살표 L1 방향에 평행인 조형의 절연대(15)를 레이저 등에 의하여 형성해 두는 것이 바람직하다.
더욱이 또한 도 4a, 도 4b에 도시한 바와 같이, 광 전극(2)의 폭 방향의 양 단부(1a, 1b)에 화살표 L1 방향으로 간격을 두고 개구부(16)를 형성해 두는 것이 바람직하다.
그리고 도 5a, 도 5b에 도시한 바와 같이, 개구부(16)(도 4a 참조)에 단자(6)를 관통시켜 둔다.
(Ⅱ) 밀봉 공정 및 도전재 배치 공정
다음으로, 도 6a, 도 6b에 도시한 바와 같이, 단자(6) 및 제1 도전막(4) 상의 보조 도전재(5a)에 접촉하도록 선상의 도전재(5)를 화살표 L1 방향으로 배치함과 함께, 반도체층(8, 8)끼리의 사이에도 선상의 도전재(5)를 화살표 L1 방향으로 배치한다. 밀봉재(9, 9)는, 각 선 상의 도전재(5)를 사이에 두도록 화살표 L1 방향으로 연속되어 배치한다. 이때, 광 전극(2)의 폭 방향(화살표 L2 방향)의 타단부(1b)측의 도전재(5) 상에는 페이스트상의 보조 도전재(5a)를 띠형으로 배치해 둔다. 이 밀봉재(9, 9)를 배치함으로써, 광 전극(2)과 대향 전극(3)을 접합했을 때 내부 공간 S와 분리된 배선 공간(20)이 형성된다.
그리고 반도체층(8)의 표면에 전해질(12)을 도포 또는 적하한다.
또한 도전재(5), 밀봉재(9)의 배치 및 전해질(12)의 도포 또는 적하의 순서는 특별히 한정되는 것은 아니다.
또한 대향 전극(3)에 대해서도, 이 대향 전극(3)을 도 7a, 도 7b에 도시하는 바와 같이 광 전극(2)에 접합했을 때, 반도체층(8)끼리의 사이에 제1 도전막(4)에 형성된 절연대(15)와 화살표 L2의 일 방향으로 위치를 어긋나게 하여, 화살표 L1 방향으로 연속되어 연장되는 조형의 절연대(15)를 제2 도전막(10)에 미리 형성해 둔다.
그리고 도 7a, 도 7b에 도시한 바와 같이, 제1 도전막(4)과 제2 도전막(10)을 대향시키고 광 전극(2)과 대향 전극(3)을 적층한다. 그리고 밀봉재(9)가 배치된 위치를 가열 및 가압하여 각 셀 C의 밀봉부 P를 화살표 L1 방향으로 접착시킴과 함께, 화살표 L1 방향으로 소정의 간격을 두고, 초음파 융착 등에 의하여 광 전극(2)과 대향 전극(3)을 화살표 L2 방향으로 융착시키고 절단한다.
이상의 공정에 의하여, 도 1 또는 도 2에 도시하는 반도체층(8) 및 전해질(12)을 구비한 내부 공간 S와, 도전재(5)를 구비한 배선 공간(20)이 형성되고, 배선 공간(20)에서 도전재(5)에 의하여 한쪽 셀 C의 제1 도전막(4)과 동 다른 쪽 셀 C의 제2 도전막(10)이 접속되어, 직렬 접속 구조를 갖는 태양 전지(1A)가 얻어진다.
이와 같이 하여 얻어진 태양 전지(1A)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 모든 도전재(5)가 배선 공간(20) 내에서 화살표 L1 방향으로 연속되어 배치되어 있다. 따라서 태양 전지(1A)는, 전자의 이동 거리를 단축화하여 각 셀 C의 화살표 L1 방향의 전체로부터 효율적으로 집전할 수 있어, 품질이 높다는 효과가 얻어진다. 본 발명에 있어서, 도전재(5)는 배선 공간(20) 내에서 화살표 L1 방향으로 연속되어 배치되어 있는(즉, 도전재(5)가 태양 전지(1A)의 도전막(4, 10)의 전체 길이에 걸쳐 배치되어 있는) 것이 바람직하지만, 단속적으로 배치되어 있을 수도 있으며, 이 경우, 도전재(5)는 도전막(4, 10)의 전체 길이의 10 내지 100%에 걸쳐 배치되어 있는 것이 바람직하고, 50 내지 100%에 걸쳐 배치되어 있는 것이 보다 바람직하다.
또한 태양 전지(1A)는, 전해질(12)을 갖는 내부 공간 S의 외부에 형성한 배선 공간(20)에 도전재(5) 및 단자(6)가 설치되어 있기 때문에, 종래와 같이 단자(6) 등의 간극을 형성하기 쉬운 것을 밀봉재(9)에 끼워 넣는 것을 회피하여 전해질(12)의 셀 C 외부로의 누출을 보다 확실히 방지할 수 있어, 고품질이라는 효과가 얻어진다.
또한 태양 전지(1A)는, 전해질(12)을 갖는 내부 공간 S의 외부에 설치한 배선 공간(20)에 화살표 L1 방향에 걸쳐 도전재(5)를 설치하고 있기 때문에, 임의의 위치에 용이하게 개구부(16)를 형성할 수 있고, 단자(6)를 통하여 임의의 위치로부터 전류를 취출할 수 있다는 효과가 얻어진다. 또한 태양 전지(1A)는, 마찬가지의 이유에서, 도전재(5) 및 단자(6)의 전해질(12)에 의한 부식을 방지하여 전지 성능의 열화를 유효하게 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한 태양 전지(1A)는, 상기 이유에서 태양 전지(1A)의 크기 또는 설계의 자유도가 더 높다는 효과가 얻어진다.
또한 태양 전지(1A)는, 배선 공간(20)에 있어서 내부 공간 S로부터 물리적 및 전기적으로 연속되어 있는 제1 도전막(4) 또는 제2 도전막(10) 중 어느 하나와, 절연대(15)에 있어서 상기와 동일한 내부 공간 S와 절연된 제2 도전막(10) 또는 제1 도전막(4) 중 어느 하나를, 동일한 밀봉재(9)의 외측으로 연장 돌출시키고 있다. 따라서 태양 전지(1A)는, 도전재(5) 및 단자(6)가 대향하는 제1 도전막(4)과 제2 도전막(10)의 양쪽에 접촉하는 것에 의한 단락을 고려하지 않고 용이하게 도전재(5) 및 단자(6)를 배치할 수 있다는 효과가 얻어진다. 따라서 태양 전지(1A)의 제조를 용이하게 할 수 있다는 효과가 얻어진다.
더욱이 또한 본 발명의 태양 전지(1A)의 제조 방법은, 광 전극(2)과 대향 전극(3)을 화살표 L1 방향으로 송출하면서, 밀봉재(9)에 의하여 화살표 L1 방향으로 접착하고, 밀봉재(9)에 교차하는 화살표 L2 방향의 밀봉을, 태양 전지(1A)의 임의의 위치에서 초음파 융착 등에 의하여 할 수 있다. 즉, 본 발명의 태양 전지(1A)의 제조 방법은, 광 전극(2) 및 대향 전극(3)을 띠형으로 형성하고, 그의 화살표 L1(즉, 길이)방향으로 반송하면서 연속 제조하는, 예를 들어 롤 투 롤 제법을 이용하여, 극히 간편하고 효율적이며 쾌속으로 태양 전지(1A)를 제조할 수 있다는 유리한 효과가 얻어진다.
또한 상기 실시 형태에 있어서, 태양 전지(1A)는, 개구부(16)를 광 전극(2)에 형성하고, 이 개구부(16)로부터 단자(6)를 취출하는 구성으로 했지만, 개구부(16)의 형성은 광 전극(2)에 한정되는 것은 아니다. 즉, 개구부(16)는 단자(6)의 취출 방향의 선택지에 불과하므로, 도전재(5) 및 단자(6)가 적절히 전극(즉, 제1 도전막(4) 또는 제2 도전막(10))에 접속되어 있으면, 개구부(16)는 도 8에 도시한 바와 같이 대향 전극(3)에 형성한 것일 수도 있고, 또는 도 9에 도시한 바와 같이 일단부(1a) 측의 개구부(16)를 대향 전극(3)에 형성하고, 타단부(1b)측의 개구부(16)를 광 전극(2)에 형성한 것일 수도, (도시하지 않지만)그 반대일 수도 있다. 또한, 또는 개구부(16)는 광 전극(2)과 대향 전극(3)의 양쪽에 형성된 것일 수도 있다.
더욱이 또한 단자(6)는, 도 10에 도시한 바와 같이, 광 전극(2)과 대향 전극(3) 사이로부터, 광 전극(2) 또는 대향 전극(3)의 외측 테두리(즉, 일단부(1a)와 타단부(1b))로부터 돌출시킨 것일 수도 있다. 이 경우, 단자(6)를 접속시키기 위한 도전재(5)를 배치하는 배선 공간(20)은 측방으로 개방되어, 도전재(5)의 어떠한 위치에 있어서도 단자(6)를 용이하게 돌출시킬 수 있게 되어 있을 수도 있다.
(제2 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 도 11a, 도 11b를 이용하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그의 설명을 생략한다.
도 11a, 도 11b에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 태양 전지(1B)는, 1개의 셀 C의 내부 공간 S에 복수의 도전재(5)를 배치하여 집전 구조를 형성하고, 이 집전 구조를 병렬로 설치하고 있는 점에서 제1 실시 형태와 상이하다.
제1 도전막(4) 및 제2 도전막(10)은, 내부 공간 S에 있어서는 패터닝되어 있지 않으며, 제1 기판(7) 및 제2 기판(11)의 각각의 전체면에 성막되어 있다.
도전재(5)는, 일단부(1a), 반도체층(8, 8) 사이 및 타단부(1b)에 배치되어 있으며, 일단부(1a) 및 타단부(1b)에 있어서는 보조 도전재(5a)를 개재하고, 반도체층(8, 8) 사이에 있어서는 보조 도전재(5a)를 개재하지 않고 도전막(4)측에만 접하도록 배치되어 있다. 보조 도전재(5a)는 반도체층(8, 8) 사이의 도전재(5)의 하방에도 설치되어 있으면 더 좋다.
광 전극(2)에는, 개구부(16)가 화살표 L1 방향(도 11b에 있어서는 지면 깊이 방향)으로 간격을 두고 형성되고, 각각에 단자(6)를 삽입 관통시키고 있으며, 도전재(5)와 단자(6)와 제1 도전막(4)이 서로 접촉하고 있다.
반도체층(8, 8) 사이의 도전재(5)의 표면에는, 단자(6)를 포함하여 전체가 전해질(12)에 접촉하지 않도록 보호재(35)가 설치되어 있다.
일단부(1a) 측의 도전재(5)와 제2 도전막(10) 사이, 및 타단부(1b)측의 도전재(5)와 제1 도전막(4) 사이는, 확실히 절연되기 위하여 이들 사이에 절연재(31)가 개재 장착되어 있다.
이러한 구성으로 함으로써, 태양 전지(1B)는, 각 단자(6)에 전선(30)을 접속시켜, 하나의 셀 C에 있어서 제1 도전막(4)의 전체에 걸쳐 도통을 확보하면서 효율적으로 집전할 수 있다는 효과가 얻어진다.
(변형예 1)
다음으로, 제2 실시 형태의 변형예 1에 대하여 도 12를 이용하여 설명한다.
본 변형예 1의 태양 전지(1C)는, 도 11a, 도 11b에 도시하는 반도체층(8, 8) 사이의 도전재(5) 및 단자(6)에 설치된 보호재(35) 대신, 도 12에 도시하는 바와 같이 반도체층(8, 8)끼리의 사이에 있어서 도전재(5)(화살표 L2 방향)의 양측에 밀봉재(9, 9)를 설치하여, 배선 공간(20)을 형성하고 있다. 또한 도전재(5)와 제2 도전막(10) 사이에 절연재(31)을 개재 장착시키고 있다.
이러한 구성으로 함으로써, 변형예 1의 태양 전지(1C)는, 각 단자(6)에 전선(30)을 접속시켜, 하나의 셀 C에 있어서 제1 도전막(4)의 전체에 걸쳐 도통을 확보하면서 효율적으로 집전할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한 변형예 1의 태양 전지(1C)는, 내부 공간 S와 분리된 배선 공간(20)에 도전재(5)를 배치하고 있기 때문에, 단자(6, 6‥) 및 도전재(5)를 전해질(12)로부터 확실히 분리하여 보호할 수 있다.
또한 변형예 1의 태양 전지(1C)는, 도전재(5)를 배선 공간(20)에 설치하는 것만으로 전해질(12)로부터 격리할 수 있기 때문에, 제조가 간편해질 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한 변형예 1의 태양 전지(1C)는, 반도체층(8, 8) 사이의 배선 공간(20)에 있어서의 개구부(16)의 처리도 간편해짐과 함께, 광 전극(2)측에 형성된 개구부(16)로부터 전해질(12)이 누출되는 것을 확실히 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.
(변형예 2)
다음으로, 제2 실시 형태의 변형예 2에 대하여 도 13a, 도 13b를 이용하여 설명한다. 본 변형예 2에 있어서 도 11a, 도 11b에 도시하는 제2 실시 형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그의 설명을 생략한다.
변형예 2의 태양 전지(1D)는, 복수의 도전재(5)를 광 전극(2)측에만 설치한 도 11a, 도 11b의 제2 실시 형태와 달리, 도 13a, 도 13b에 도시한 바와 같이, 보호재(35)를 구비한 복수의 도전재(5)를 제1 도전막(4)과 제2 도전막(10)의 양쪽에 설치하고 있다.
변형예 2의 태양 전지(1D)에 있어서, 개구부(16, 16‥)는 제2 기판(11) 및 제2 도전막(10)에도 형성되며, 이들 개구부(16, 16‥)에 제2 도전막(10)과 접속시킨 단자(6, 6‥)가 삽입되어 있다. 그리고 제1 도전막(4) 및 도전재(5)에 접속시킨 단자(6, 6‥)끼리가 전선(30)에 접속되어 집전되고, 제2 도전막(10) 및 도전재(5)에 접속시킨 단자(6, 6‥)끼리가 전선(30)에 접속되어 집전되며, 집전 구조가 병렬로 형성되어 있다.
본 변형예 2의 태양 전지(1D)는, 광 전극(2) 및 대향 전극(3)의 양쪽을 효율적으로 이용하여 집전할 수 있다는 효과가 얻어진다.
(변형예 3)
다음으로, 제2 실시 형태의 변형예 3에 대하여 도 14를 이용하여 설명한다. 본 변형예 3에 있어서 변형예 1 및 2와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그의 설명을 생략한다.
변형예 3의 태양 전지(1E)는, 도 13a, 도 13b에 도시하는 반도체층(8, 8) 사이의 도전재(5) 및 단자(6)에 설치된 보호재(35) 대신, 도 14에 도시한 바와 같이 반도체층(8, 8)끼리의 사이에 있어서 도전재(5)(화살표 L2 방향)의 양측에 밀봉재(9, 9)를 설치하여, 배선 공간(20)을 형성하고 있다.
이 경우, 배선 공간(20)이 제1 도전막(4)에 접속된 도전재(5)와, 제2 도전막(10)에 접속된 도전재(5)는 대향 배치되기 때문에, 이들 도전재(5, 5) 사이에 절연재(31)가 개재 장착된다.
이러한 구성으로 했을 경우에도, 태양 전지(1E)는, 각 단자(6)에 전선(30)을 접속시켜, 하나의 셀 C에 있어서 제1 도전막(4) 및 제2 도전막(10)으로부터 효율적으로 집전할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한 변형예 3의 태양 전지(1E)는, 내부 공간 S와 분리된 배선 공간(20)에 도전재(5)를 배치하고 있기 때문에, 단자(6, 6‥) 및 도전재(5) 전해질(12)로부터 확실히 분리하여 보호할 수 있다. 또한 변형예 3의 태양 전지(1E)는, 도전재(5)를 배선 공간(20)에 설치하는 것만으로 전해질(12)로부터 격리할 수 있기 때문에, 제조를 간편하게 할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한 변형예 3의 태양 전지(1E)는, 반도체층(8, 8) 사이의 배선 공간(20)에 있어서의 개구부(16)의 처리도 간편해짐과 함께, 개구부(16)로부터 전해질(12)이 누출되는 것을 확실히 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.
다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 도 15를 이용하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서, 제2 실시 형태의 변형예 3과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그의 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 태양 전지(1F)는, 도 14에 도시하는 제2 실시 형태의 변형예 3의 태양 전지(1E)의 일부를 변형시켜 복수의 발전 소자(셀) C, C‥를 병렬 접속시키고 있다.
즉, 태양 전지(1F)는, 반도체층(8)의 양측에 밀봉재(9, 9)를 배치하여 복수의 내부 공간 S와 배선 공간(20)을 형성하고, 내부 공간 S와 배선 공간(20)을 1세트로 하여 제1 도전막(4)과 제2 도전막(10)에 절연대(15)를 설치하여, 서로 절연된 복수의 셀 C, C‥를 형성하고 있다.
절연대(15)는, 각 배선 공간(20)을 형성하고 있는 밀봉재(9, 9) 중 어느 한쪽측(본 실시 형태에서는 좌측)의 위치에서, 제1 도전막(4)과 제2 도전막(10)에 형성되어 있다.
태양 전지(1F)는, 배선 공간(20)에 전해질(12)이 누출되는 것을 확실히 방지할 수 있는 구성으로 함으로써, 그의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한 태양 전지(1F)의 구조는 개구부(16)를 밀봉하는 것이 바람직하지만, 엄밀히 밀봉할 필요가 없기 때문에 제조 효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
상기 제1 실시 형태로부터 제3 실시 형태 및 제2 실시 형태의 변형예 1 내지 3에 있어서는, 반도체층(8)끼리의 사이에 배치된 도전재(5)는 선상의 것을 사용한 예를 들었지만, 도전재(5)는 페이스트상의 도전재를 사용한 것일 수도 있다.
또한 도전재(5)는 단자(6) 또는 도전 페이스트 등에 의하여, 제1 도전막(4) 또는 제2 도전막(10)에 고정되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의하여, 도전재(5)가 광 전극(2) 또는 대향 전극(3)에 안정적으로 고정되어, 태양 전지(1A)의 품질을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한 상기 제1 실시 형태로부터 제3 실시 형태 및 제2 실시 형태의 변형예 1 내지 3에서는, 태양 전지(1A 내지 1F)는, 반도체층(8, 8) 사이, 일단부(1a) 및 타단부(1b)의 전부에 도전재(5)가 화살표 L1 방향에 걸쳐 연속되어 배치되어 있지만, 본 발명에 있어서 이 구성은 필수적인 것은 아니며, 반도체층(8, 8) 사이, 일단부(1a) 및 타단부(1b)의 일부가 상기 구성을 갖고 있더라도 본 발명의 효과를 얻을 수는 있다.
또한 본 발명에 있어서, 도전재(5)가 화살표 L1 방향의 전체에 연속되어 있는 것은 필수적인 것은 아니며, 도전재(5)가 단자(6)를 배치하는 1개소에 국소적으로 배치되어 있는 것이 아니면, 도전재(5)가 부분적으로 배치되어 있거나, 도전재(5)가 화살표 L1 방향으로 끊겨 있을 수도 있다.
또한 상기 실시 형태에 있어서, 광 전극(2)과 대향 전극(3) 사이에 겔상 전해질(12)을 배치한 예를 이용하여 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 액체상 또는 고체상의 전해질(12)을 사용하더라도 실시할 수 있다.
또한 상기 실시 형태에 있어서는, 밀봉재(9)가 연장 설치되는 화살표 L1 방향에 교차하는 화살표 L2 방향을 초음파 용착으로 밀봉한 구성으로 되어 있지만, 초음파 용착 이외의 밀봉 방법에 의하여 적절히 밀봉하는 것일 수도 있다.
더욱이 또한 상기 실시 형태는, 반도체층(8)이 제1 기판(7)의 폭 방향으로 3열 배열되어 성막된 구성을 예로 들어 설명했지만, 본 발명의 구성은 이와 같은 구성에 한정되는 것은 아니며, 반도체층(8)은 1열 이상 수 열 성막된 것일 수도 있다.
또한 상기 제1 실시 형태로부터 제3 실시 형태 및 제2 실시 형태의 변형예 1 내지 3에서 나타낸 태양 전지(1A 내지 1F)는, 각각의 태양 전지(1A 내지 1F) 또는 서로 조합하여 접속 구조 또는 집전 구조를 형성할 수도 있다.
또한 상기 실시 형태에 있어서 개구부(16)는, 화살표 L1 방향으로 간격을 두고 복수 형성된 구성으로 되어 있지만, 개구부(16)는 임의의 위치에 용이하게 형성할 수 있기 때문에, 1개 형성된 것일 수도 있고, 또는 실시 형태에 나타낸 것 이외의 복수 개 형성된 것일 수도 있다.
또한 태양 전지(1A)는, 도전재(5)를 밀봉재(9)의 외측에 연장 설치시킨 제1 도전막(4) 또는 제2 도전막(10)에 설치하는 구성을 폭 방향의 양 단부에 형성하는 것이 바람직하지만, 상기 구성은, 상기 폭 방향 중 어느 한쪽 단부에만 채용한 것이더라도 본 발명의 효과는 얻어진다.
1A 내지 1F: 태양 전지(전기 모듈)
2: 광 전극
3: 대향 전극
4: 제1 도전막
5: 도전재
6: 단자
7: 제1 기판
8: 반도체층
9: 밀봉재
10: 제2 도전막
11: 제2 기판
12: 전해질
16: 개구부
P: 밀봉부
2: 광 전극
3: 대향 전극
4: 제1 도전막
5: 도전재
6: 단자
7: 제1 기판
8: 반도체층
9: 밀봉재
10: 제2 도전막
11: 제2 기판
12: 전해질
16: 개구부
P: 밀봉부
Claims (7)
- 제1 도전막이 성막된 제1 기판에 반도체층이 형성된 광 전극과, 제2 도전막이 성막된 제2 기판을 구비한 대향 전극과, 전해질을 구비하고, 상기 광 전극과 상기 대향 전극이, 이들 사이에 내부 공간을 형성하도록 접합되어 밀봉되고, 상기 전해질은 상기 내부 공간에 충전되어 있고,
상기 광 전극과 대향 전극 사이의 밀봉부의 적어도 일부는, 상기 제1 도전막과 상기 제2 도전막을 밀봉재에 의하여 접착시켜 형성되고,
상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막 중 적어도 한쪽이, 상기 내부 공간으로부터 전기적으로 연속된 상태에서 상기 밀봉재를 넘어 상기 내부 공간의 외측에 연장 설치되어 있고, 또한 연장 설치된 부분의 표면 상에, 상기 부분과 도통 가능한 상태에서 도전재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 모듈. - 제1항에 있어서, 상기 도전재에는 단자가 접속되고,
상기 광 전극 및 상기 대향 전극 중 적어도 한쪽에는, 상기 단자를 노출시키는 개구부가 1개 이상 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 모듈. - 제1항에 있어서, 상기 도전재에는 단자가 접속되고,
상기 단자는, 상기 광 전극과 상기 대향 전극 사이로부터, 또한 상기 광 전극 또는 상기 대향 전극의 외측 테두리로부터 돌출되도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 모듈. - 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 도전재는 상기 단자에 의하여 상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막 중 적어도 한쪽에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 모듈.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막의 양쪽이, 상기 내부 공간으로부터 전기적으로 연속된 상태에서 상기 밀봉재를 넘어 상기 내부 공간의 외측에 연장 설치되고, 여기서 상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막은, 상기 내부 공간을 사이에 두고 반대측에 연장 설치되어 있고, 또한 상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막의 연장 설치된 부분의 각각의 표면 상에, 상기 부분과 도통 가능한 상태에서 도전재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 모듈.
- 제1 도전막이 성막된 제1 기판에 반도체층이 형성된 광 전극과, 제2 도전막이 성막된 제2 기판을 구비한 대향 전극을, 각각 일 방향으로 연장되도록 연속적으로 조출(繰出)하는 공정과,
상기 광 전극과 상기 대향 전극을, 이들 사이에 내부 공간을 형성하도록 접합하여 밀봉하고, 이때, 상기 광 전극과 대향 전극 사이의 밀봉부의 적어도 일부의 형성을 밀봉재를 사용하여 행하고, 상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막 중 적어도 한쪽을, 상기 내부 공간으로부터 전기적으로 연속된 상태에서 상기 밀봉재를 넘어 상기 내부 공간의 외측에 연장 설치시킨 상태로 하는 밀봉 공정과,
상기 도전막의 연장 설치된 부분의 표면 상에 도전재를 배치하는 도전재 배치 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 전기 모듈의 제조 방법. - 제6항에 있어서, 상기 밀봉재는, 상기 일 방향에 교차하는 방향의 적어도 일 단부측에, 상기 일 방향으로 연장 설치시키고,
상기 도전재는 상기 일 방향에 평행으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 전기 모듈의 제조 방법.
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