WO2021200347A1 - 光電変換装置 - Google Patents

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WO2021200347A1
WO2021200347A1 PCT/JP2021/011770 JP2021011770W WO2021200347A1 WO 2021200347 A1 WO2021200347 A1 WO 2021200347A1 JP 2021011770 W JP2021011770 W JP 2021011770W WO 2021200347 A1 WO2021200347 A1 WO 2021200347A1
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WO
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photoelectric conversion
conversion device
substrate
positive electrode
conductive terminal
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PCT/JP2021/011770
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English (en)
French (fr)
Inventor
拓己 杉本
吉田 昌義
Original Assignee
日本ゼオン株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20Light-sensitive devices

Definitions

  • This disclosure relates to a photoelectric conversion device.
  • photoelectric conversion devices include a plurality of photoelectric conversion cells. For example, when a plurality of photoelectric conversion cells are connected in series, the photoelectric conversion device can supply power at an output voltage higher than the output voltage of one photoelectric conversion cell.
  • Patent Document 1 discloses a solar cell module in which a plurality of cells are electrically connected by series wiring.
  • Patent Document 1 discloses that adjacent cells are electrically connected by series wiring.
  • the configuration described in Patent Document 1 considers connecting a plurality of cells in series by connecting adjacent cells, but can combine series connection and parallel connection, or can be used in various ways with other photoelectric conversion devices. It does not consider electrical connection with a proper configuration.
  • an object of the present disclosure is to solve the above-mentioned problems and to provide a photoelectric conversion device provided with a plurality of photoelectric conversion cells and capable of being electrically connected to other photoelectric conversion devices in various configurations. be.
  • the photoelectric conversion device of the present disclosure includes a first substrate, a second substrate facing the first substrate, and the first substrate.
  • a plurality of photoelectric conversion cells arranged between the second substrate, and each photoelectric conversion cell is arranged on a side closer to the first electrode and the second substrate than the first electrode.
  • a plurality of photoelectric conversion cells including two electrodes, a first wiring structure for electrically connecting two photoelectric conversion cells adjacent to each other in a first direction along the first substrate and the second substrate, and the plurality of photoelectric conversion cells.
  • a photoelectric conversion device including arbitrary photoelectric conversion cells among the photoelectric conversion cells and a second wiring structure for electrically connecting the conductive terminals for supplying power from the plurality of photoelectric conversion cells to the outside.
  • a plurality of photoelectric conversion submodules composed of the plurality of photoelectric conversion cells arranged side by side in the first direction are arranged in a second direction orthogonal to the first direction along the first substrate and the second substrate.
  • the conductive terminal is arranged at at least one end in one of the first direction and the second direction in the photoelectric conversion device, and at least one end in the second direction in the photoelectric conversion device.
  • the second wiring structure connecting the conductive terminal and an arbitrary photoelectric conversion cell extends beyond the photoelectric conversion submodule in the first direction.
  • a pair of conductive terminals are arranged at one end of the photoelectric conversion device in one of the first direction and the second direction. Can be placed.
  • the conductive terminal can be arranged in the vicinity of at least one of the four sides of the photoelectric conversion device, so that the photoelectric conversion device can be easily electrically connected to other photoelectric conversion devices in various configurations. can do.
  • the conductive terminals are arranged at both ends in one of the first direction and the second direction of the photoelectric conversion device, and the second direction of the photoelectric conversion device. At both ends in the direction, it is preferable that the second wiring structure connecting the conductive terminal and an arbitrary photoelectric conversion cell extends beyond the photoelectric conversion submodule in the first direction.
  • the second wiring structure extending beyond the photoelectric conversion submodule is arranged in the first direction between the photoelectric conversion submodules adjacent to each other in the second direction. It is preferable to have.
  • a pair is provided at both ends of the photoelectric conversion device in one direction of the first direction and the second direction. Conductive terminals can be arranged. With this configuration, the photoelectric conversion device can be easily physically (mechanically) connected in series with another photoelectric conversion device or the like in the one direction.
  • the second wiring structure extending in the second direction is arranged between the photoelectric conversion submodules adjacent to each other in the first direction.
  • each photoelectric conversion cell in at least two photoelectric conversion submodules adjacent to the second direction of the plurality of photoelectric conversion submodules is subjected to the first direction at the time of photoelectric conversion. It is preferable that the current flows in the same direction along the line.
  • the conductive terminal is the other of the first direction and the second direction at at least one end in one direction of the first direction and the second direction of the photoelectric conversion device. It is preferable to include a positive electrode conductive terminal and a negative electrode conductive terminal arranged side by side in the other direction at a substantially central position in the above direction.
  • the conductive terminals are arranged at both end portions in the one direction of the photoelectric conversion device.
  • another photoelectric conversion device can be easily electrically connected by a connector or the like at both end portions in the one direction. Therefore, the photoelectric conversion device can be connected to the other photoelectric conversion device or the like. It can be easily physically (mechanically) connected in series in one direction.
  • the conductive terminals arranged at both end portions in the one direction of the photoelectric conversion device have the positive electrode conductive terminals arranged on the same direction side in the other direction. It is preferable to have. By adopting such a configuration, it is possible to easily connect the conductive terminals at both ends in one direction by arranging the second wiring structure at both ends in the second direction.
  • a connection substrate is arranged between the first substrate and the second substrate at at least one end in the one direction, and the connection substrate has the positive electrode conductivity.
  • a positive electrode external terminal and a negative electrode external terminal electrically connected to the terminal and the negative electrode conductive terminal are provided, and the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal are openings formed in the first substrate or the second substrate. It is preferable that it is exposed to the outside through.
  • a reverse current prevention diode is mounted between the positive electrode conductive terminal and the positive electrode external terminal on at least one of the connection substrates, and the cathode of the reverse current prevention diode is the cathode. It is preferable that it is electrically connected to the positive electrode external terminal.
  • a male connector is mounted on one end in the one direction, and a female connector capable of inserting and removing the male connector is mounted on the other end. It is preferable that the male connector and the female connector are connected to the pair of the positive electrode external terminals and the negative electrode external terminals, respectively.
  • a photoelectric conversion device having a plurality of photoelectric conversion cells and capable of being electrically connected to other photoelectric conversion devices in various configurations.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. It is sectional drawing which shows the BB cross section in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
  • It is a figure which shows the circuit structure of the photoelectric conversion apparatus shown in FIG. It is a figure which shows the circuit structure of the 1st modification of the photoelectric conversion apparatus which concerns on 1st Embodiment of this disclosure.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. It is a figure which shows the state which tries to connect the photoelectric conversion apparatus which concerns on 6th Embodiment of this disclosure to another photoelectric conversion apparatus by a connector.
  • the photoelectric conversion device 100 may include, for example, a dye-sensitized solar cell, an organic thin-film solar cell, or a solar cell such as a perovskite solar cell as a solar cell that performs photoelectric conversion.
  • the photoelectric conversion device 100 includes a first substrate 11, a second substrate 12, and a plurality of photoelectric conversion cells 10.
  • the plurality of photoelectric conversion cells 10 are arranged between the first substrate 11 and the second substrate 12.
  • a total of 12 photoelectric conversion cells 10 arranged in the X-axis direction and 6 in the Y-axis direction are shown between the first substrate 11 and the second substrate 12.
  • each photoelectric conversion cell 10 includes a first electrode 13, a second electrode 16, and an electrolytic solution 19.
  • each photoelectric conversion cell 10 is partitioned by a partition wall 20. That is, each photoelectric conversion cell 10 is isolated from the adjacent photoelectric conversion cell 10 by the partition wall 20.
  • the left-right direction (Y-axis direction) in FIG. 1 is the first direction
  • the vertical direction (X-axis direction) in FIG. 1 is the second direction.
  • the photoelectric conversion cells 10 arranged adjacent to each other in the first direction are electrically connected by the first wiring structure 21 (see FIG. 2A).
  • the first wiring structure 21 connects the first electrode 13 of one photoelectric conversion cell 10 adjacent to the first direction (Y-axis direction) and the second electrode 16 of the other photoelectric conversion cell 10. Further, any photoelectric conversion cells 10 among the plurality of photoelectric conversion cells 10 are electrically connected to each other by the second wiring structure 22. The connection of the photoelectric conversion cell 10 by the first wiring structure 21 or the second wiring structure 22 will be described later.
  • the first substrate 11 is not particularly limited, and may be a known light-transmitting substrate.
  • the material of the first substrate 11 include known transparent substrates having transparency in the visible region such as transparent resin or glass.
  • a resin formed into a film that is, a resin film.
  • the transparent resin capable of forming the transparent base material examples include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), syndiotactic polystyrene (SPS), polyphenylene sulfide (PPS), polycarbonate (PC), and polyarylate (PAr). ), Polysulfone (PSF), polyestersulfone (PES), polyetherimide (PEI), transparent polyimide (PI), or synthetic resin such as cycloolefin polymer (COP).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • SPS syndiotactic polystyrene
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PC polycarbonate
  • PAr polyarylate
  • PSF Polysulfone
  • PET polyestersulfone
  • PEI polyetherimide
  • PI transparent polyimide
  • synthetic resin such as cycloolefin polymer (COP).
  • the second substrate 12 is arranged so as to face the first substrate 11.
  • the material of the second substrate 12 may be the same base material as that of the first substrate 11.
  • the material of the second substrate 12 may be a non-transparent base material such as a foil or a plate such as titanium or aluminum.
  • the first electrode 13 is arranged on the inner surface of the first substrate 11. As shown in FIG. 2A, the first electrode 13 includes a transparent conductive film 14 and a porous oxide semiconductor layer 15. The transparent conductive film 14 is arranged inside the first substrate 11. The porous oxide semiconductor layer 15 is arranged inside the transparent conductive film 14.
  • the transparent conductive film 14 is arranged separated from the transparent conductive film 14 of the adjacent photoelectric conversion cell 10 by a partition wall 20 so as not to conduct with the transparent conductive film 14 of the adjacent photoelectric conversion cell 10.
  • the transparent conductive film 14 may be formed of, for example, a conductive layer made of a metal mesh composed of Au, Ag, Cu, or the like.
  • the transparent conductive film 14 may be formed from, for example, metal nanoparticles such as Ag nanoparticles, or a conductive layer formed by applying fine Ag wires or the like.
  • the transparent conductive film 14 may be formed of a conductive layer made of a composite metal oxide such as indium-tin oxide (ITO), indium-zinc oxide (IZO), or fluorine-doped tin (FTO).
  • the transparent conductive film 14 may be formed from a carbon-based conductive layer containing, for example, carbon nanotubes or graphene.
  • the transparent conductive film 14 may be formed of a conductive layer made of a conductive polymer such as PEDOT / PSS (poly (3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate).
  • PEDOT / PSS poly (3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate
  • a plurality of types of these conductive layers may be laminated on a base material such as resin or glass, or various conductive materials as described above that can be used for forming these conductive layers are mixed into one.
  • a conductive layer may be formed.
  • a known forming method such as a method combining sputtering and etching or screen printing can be used.
  • the porous oxide semiconductor layer 15 may carry (adsorb) a sensitizing dye.
  • the porous oxide semiconductor layer 15 is sensitized with an organic dye, a metal complex dye, or the like to a porous semiconductor fine particle layer containing particles of an oxide semiconductor such as titanium oxide, zinc oxide, or tin oxide.
  • a porous semiconductor fine particle layer formed by adsorbing a dye may be used.
  • the organic pigment include cyanine pigment, merocyanine pigment, oxonol pigment, xanthene pigment, squarylium pigment, polymethine pigment, coumarin pigment, riboflavin pigment, perylene pigment and the like.
  • the metal complex dye examples include a phthalocyanine complex or a porphyrin complex of a metal such as iron, copper, or ruthenium.
  • a metal such as iron, copper, or ruthenium.
  • N3, N719, N749, D102, D131, D150, N205, HRS-1, HRS-2 and the like are typical sensitizing dyes.
  • the organic solvent that dissolves the sensitizing dye is preferably degassed and distilled and purified in advance in order to remove water and gas present in the solvent.
  • organic solvent examples include alcohols such as methanol, ethanol or propanol, nitriles such as acetonitrile, halogenated hydrocarbons, ethers, amides, esters, carbonate esters, ketones, hydrocarbons, aromatics, nitromethane and the like. Solvent is preferred.
  • a known forming method such as screen printing or coating can be used.
  • the second electrode 16 is arranged closer to the second substrate 12 than the first electrode 13.
  • the second electrode 16 is arranged so as to face the first electrode 13 via the electrolytic solution 19.
  • the second electrode 16 includes a transparent conductive film 17 and a catalyst layer 18.
  • the transparent conductive film 17 is arranged inside the second substrate 12.
  • the catalyst layer 18 is arranged inside the transparent conductive film 17.
  • the transparent conductive film 17 is arranged separated from the transparent conductive film 17 of the adjacent photoelectric conversion cell 10 by a partition wall 20 so as not to conduct with the transparent conductive film 17 of the adjacent photoelectric conversion cell 10.
  • the transparent conductive film 17 may be formed from a conductive layer similar to the conductive layer forming the transparent conductive film 14.
  • the catalyst layer 18 is arranged so as to face the porous oxide semiconductor layer 15 via the electrolytic solution 19.
  • any catalyst layer containing components that can function as a catalyst such as a conductive polymer, carbon nanostructures, noble metal particles, and a mixture of carbon nanostructures and noble metal particles, can be used. can.
  • examples of the conductive polymer include poly (thiophene-2,5-diyl), poly (3-butylthiophene-2,5-diyl), and poly (3-hexylthiophen-2,5-diyl).
  • PEDOT Poly (2,3-dihydrotieno- [3,4-b] -1,4-dioxin)
  • other polythiophenes polyacetylenes and their derivatives
  • polyaniline and its derivatives polypyrol and its derivatives
  • Tetrahydrothiophenium chloride poly [(2-methoxy-5- (2'-ethylhexyloxy))-1,4-phenylene vinylene]
  • Examples of carbon nanostructures include natural graphite, activated carbon, artificial graphite, graphene, carbon nanotubes, and carbon nanobuds.
  • the noble metal particles are not particularly limited as long as they have a catalytic action, and known noble metal particles such as metallic platinum, metallic palladium, and metallic ruthenium can be appropriately selected and used.
  • the electrolytic solution 19 is sealed in a space surrounded by the first electrode 13, the second electrode 16, and the partition wall 20 in each photoelectric conversion cell 10.
  • the electrolytic solution 19 may be formed from, for example, any electrolytic solution that can be used in a dye-sensitized solar cell.
  • the partition wall 20 is arranged between the first substrate 11 and the second substrate 12 and functions as an insulating layer.
  • the partition wall 20 can partition the photoelectric conversion cell 10. That is, the partition wall 20 can isolate each photoelectric conversion cell 10 from the adjacent photoelectric conversion cell 10.
  • the partition wall 20 is preferably excellent in adhesiveness, resistance to electrolytes (chemical resistance), and high temperature and high humidity durability (moisture heat resistance).
  • the partition material capable of forming such a partition 20 include a non-conductive thermoplastic resin, a thermosetting resin, and an active radiation (light, electron beam) curable resin. More specifically, (meth) acrylic resin, fluororesin, silicone resin, olefin resin, polyamide resin and the like can be mentioned. In addition, in this specification, (meth) acrylic means "acrylic" or "methacryl". Of these, a photocurable acrylic resin is preferable from the viewpoint of handleability.
  • the first wiring structure 21 is arranged adjacent to the photoelectric conversion cell 10.
  • the first wiring structure 21 has conductivity, and can electrically connect adjacent photoelectric conversion cells 10 to each other.
  • the first wiring structure 21 can electrically connect the first electrode 13 of one photoelectric conversion cell 10 and the second electrode 16 of the other photoelectric conversion cell 10 to the adjacent photoelectric conversion cell 10. Is. Referring to FIG. 2A, the first wiring structure 21 arranged between the photoelectric conversion cell 10 on the left side and the photoelectric conversion cell 10 on the right side has the transparent conductive film 14 of the photoelectric conversion cell 10 on the left side and the photoelectric light on the right side. It is connected to the transparent conductive film 17 of the conversion cell 10.
  • the first wiring structure 21 arranged between the photoelectric conversion cell 10 on the left side and the photoelectric conversion cell 10 on the right side has the first electrode 13 of the photoelectric conversion cell 10 on the left side and the photoelectric conversion cell 10 on the right side. Is electrically connected to the second electrode 16 of the above.
  • the first wiring structure 21 can also connect the second electrode 16 of the photoelectric conversion cell 10 to the second wiring structure 22A.
  • the first wiring structure 21 may be formed of, for example, a composition containing a resin and conductive particles.
  • examples of the resin include a resin cured by irradiation with active radiation or ultraviolet rays, or a resin cured by heating.
  • Specific examples of the resin include (meth) acrylic resins; epoxy resins such as bisphenol type epoxy resins, novolak type epoxy resins, cyclic epoxy resins, and alicyclic epoxy resins; silicone resins; and the like.
  • Any curing agent such as a radical initiator, a cationic curing agent, and an anion curing agent can be used for the resin, and the polymerization form is not particularly limited to addition polymerization, ring-opening polymerization, and the like.
  • the conductive particles include, for example, metals such as Ag, Au, Cu, Al, In, Sn, Bi, or Pb, and organic compounds such as particles composed of alloys containing the same, metal oxide particles, and resin particles.
  • Particles or inorganic compound particles whose surface is coated with a conductive substance such as a metal or a metal oxide, for example, Au / Ni alloy particles (micropearl or the like), conductive carbon particles, or the like can be used.
  • the second wiring structure 22 is provided inside the transparent conductive film 14. As shown in FIGS. 2A to 2C, the second wiring structure 22 is insulated by being covered from the inside by the partition wall 20 (20A, 20B) which is a sealing material.
  • the second wiring structure 22 can be formed in an arbitrary shape in the photoelectric conversion device 100 in a plan view (Z-axis direction view). As a result, the second wiring structure 22 can electrically connect any photoelectric conversion cell 10 among the plurality of photoelectric conversion cells 10 with a high degree of freedom.
  • the second wiring structure 22 can connect not only adjacent photoelectric conversion cells 10 to each other but also photoelectric conversion cells 10 located at distant positions. In the second wiring structure 22, arbitrary photoelectric conversion cells 10 can be connected in series or in parallel.
  • FIG. 3A is a diagram showing a circuit configuration of the photoelectric conversion device 100 according to the present embodiment.
  • the arrow shown in the photoelectric conversion cell 10 in FIG. 3A indicates the direction of the current in the photoelectric conversion cell 10.
  • the connection by the broken line indicates the connection by the first wiring structure 21.
  • the connection by the solid line indicates the connection by the second wiring structure 22.
  • the connection by the broken line and the connection by the solid line have the same meanings as in the case of FIG. 3A.
  • six photoelectric conversion cells 10 arranged in the Y-axis direction and connected in series by the first wiring structure 21 constitute a photoelectric conversion submodule 1 (see FIG. 3A), and two photoelectric conversion cells adjacent to each other in the X direction are formed.
  • the conversion submodule 1 is further connected in series by the second wiring structure 22E. That is, in FIG.
  • the upper end (plus side end in the Y axis direction) of the photoelectric conversion submodule 1 on the right side (plus side in the X axis direction) is the lower end (minus side in the X axis direction) of the photoelectric conversion submodule 1 on the left side (minus side in the X axis direction). It is electrically connected to the negative end in the Y-axis direction) by the second wiring structure 22E.
  • the current flows in the positive direction in the Y-axis direction in each photoelectric conversion submodule 1.
  • 12 photoelectric conversion cells 10 are connected in series (12 series, 1 parallel).
  • FIG. 2B shows a cross-sectional view of the second wiring structure 22E.
  • a pair of conductive terminals 25 are arranged at both ends in the first direction (Y-axis direction).
  • the conductive terminal 25 is a terminal for supplying the power generated in the photoelectric conversion cell 10 to the outside, and a positive electrode conductive terminal 25PA and a negative electrode conductive terminal 25NA are located in the second direction at the positive end in the Y-axis direction. They are arranged side by side (in the X-axis direction).
  • the positive electrode conductive terminal 25PA and the negative electrode conductive terminal 25NA are arranged at substantially the center position of the photoelectric conversion device 100 in the second direction.
  • the positive electrode conductive terminal 25PB and the negative electrode conductive terminal 25NB are arranged side by side in the second direction (X-axis direction) at the negative end in the Y-axis direction.
  • the positive electrode conductive terminal 25PB and the negative electrode conductive terminal 25NB are also arranged at substantially the center position of the photoelectric conversion device 100 in the second direction.
  • second wiring structures 22C and 22D extending in the first direction beyond both ends of the photoelectric conversion submodule 1 in the first direction are provided. That is, the above-mentioned positive electrode conductive terminals 25PA and 25PB have a second wiring structure 22C provided at the negative end in the X-axis direction of the photoelectric conversion device 100 and a second wiring structure 22A and 22B provided at both ends in the first direction. Is electrically connected by.
  • the positive electrode conductive terminals 25PA and 25PB are also connected to the positive electrode side ends of the twelve photoelectric conversion cells 10 connected in series by the second wiring structure 22A.
  • the negative electrode conductive terminals 25NA and 25NB are electrically operated by the second wiring structure 22D provided at the positive end in the X-axis direction of the photoelectric conversion device 100 and the second wiring structures 22A and 22B provided at both ends in the first direction. Is connected.
  • the negative electrode conductive terminals 25NA and 25NB are also connected to the negative electrode side end of 12 photoelectric conversion cells 10 connected in series by the second wiring structure 22B.
  • the second wiring structures 22C, 22D, and 22E are arranged between both ends of the photoelectric conversion device 100 in the second direction and the photoelectric conversion submodules 1 adjacent to each other in the second direction.
  • a pair of conductive terminals 25 can be arranged at both ends of the photoelectric conversion device 100 in the first direction.
  • the photoelectric conversion submodule may be composed of five or less or seven or more photoelectric conversion cells 10, three or more photoelectric conversion submodules 1 may be connected in series, or a plurality of photoelectric conversion submodules 1 may be connected in parallel.
  • the scale, number of connections, and connection method of the photoelectric conversion submodule 1 can be arbitrarily set, such as connection.
  • the open circuit voltage output by one photoelectric conversion cell 10 is, for example, about 0.7 [V]. Then, in the case of the 12 series 1 parallel configuration as shown in FIGS. 1 to 3A, the photoelectric conversion device 100 outputs a voltage of about 8.4 [V], which is 12 times 0.7 [V]. Can be done.
  • Table 1 shows a table summarizing the nominal voltages of various secondary batteries.
  • the nominal voltage of the lead-acid battery is 2 [V].
  • the nominal voltage of the lithium ion secondary battery is 3.6 to 3.7 [V].
  • the nominal voltage of the lithium ion polymer secondary battery is 3.6 to 3.7 [V].
  • the nominal voltage of the nickel-hydrogen storage battery is 1.2 [V].
  • the nominal voltage of the nickel-cadmium storage battery is 1.2 [V].
  • the photoelectric conversion device 100 can be used, for example, as a power source for charging the lead storage battery, the lithium ion secondary battery, or the lithium ion polymer secondary battery shown in Table 1.
  • the two photoelectric conversion submodules 1 arranged in the second direction (X-axis direction) are respectively in the first direction (Y-axis).
  • Six photoelectric conversion cells 10 are connected in series in the direction).
  • a conductive terminal 25 (a pair of positive electrode conductive terminals 25PA and a negative electrode conductive terminal 25NA) is provided at one end (plus side in the Y-axis direction) of the photoelectric conversion device 100B in the first direction.
  • the positive electrode conductive terminal 25PA and the negative electrode conductive terminal 25NA are arranged side by side in the second direction in the substantially central portion in the second direction (X-axis direction).
  • a second wiring structure 22D extending in the first direction beyond the end in the first direction of the photoelectric conversion submodule 1 is provided. It is provided. Then, the negative electrode conductive terminal 25NA has the negative electrode side end portion (Y-axis direction negative) of the photoelectric conversion submodule 1 on the positive side in the X-axis direction by the second wiring structure 22D and the second wiring structures 22A and 22B at both ends in the first direction. It is electrically connected to the side).
  • the two photoelectric conversion submodules 1 adjacent to each other in the X-axis direction are connected in series by the second wiring structure 22E. That is, in FIG. 3B, the positive end in the Y-axis direction of the photoelectric conversion submodule 1 on the positive side in the X-axis direction is the negative end in the Y-axis direction of the negative photoelectric conversion submodule 1 in the X-axis direction, and the second wiring. It is electrically connected by the structure 22E.
  • 12 photoelectric conversion cells 10 are connected in series (12 in series and 1 in parallel). In the present embodiment, the current flows in the positive direction in the Y-axis direction in each photoelectric conversion submodule 1.
  • the positive electrode conductive terminal 25PA is electrically connected to the positive electrode side end portion (Y-axis direction positive side) of the photoelectric conversion submodule 1 on the negative side in the X-axis direction by the second wiring structure 22A on the positive side in the Y-axis direction. ing.
  • the photoelectric conversion device 100B is arranged by arranging the second wiring structure 22D at one end (X-axis direction plus side end) of the photoelectric conversion device 100B in the second direction.
  • a pair of conductive terminals 25 can be arranged at one end in the first direction of the above. With this configuration, it can be easily connected to another photoelectric conversion device 100B by a connector or the like.
  • the photoelectric conversion device 100B Since the first modification also has a configuration of 12 series and 1 parallel as in the first embodiment, the photoelectric conversion device 100B outputs a voltage of about 8.4 [V], which is 12 times 0.7 [V]. can do. Therefore, the photoelectric conversion device 100B can be used, for example, as a power source for charging the lead storage battery, the lithium ion secondary battery, or the lithium ion polymer secondary battery shown in Table 1.
  • the two photoelectric conversion submodules 1 arranged in the second direction (X-axis direction) are respectively in the first direction (Y-axis).
  • Six photoelectric conversion cells 10 are connected in series in the direction).
  • the two photoelectric conversion submodules 1 are connected in series by the second wiring structure 22E. That is, in FIG. 3C, the positive end in the Y-axis direction of the photoelectric conversion submodule 1 on the positive side in the X-axis direction is the negative end in the Y-axis direction of the negative photoelectric conversion submodule 1 in the X-axis direction, and the second wiring.
  • a conductive terminal 25 (a pair of positive electrode conductive terminals 25PC and a negative electrode conductive terminal 25NC) is provided at one end (minus side in the X-axis direction) of the photoelectric conversion device 100C in the second direction, and the other end (a pair of positive electrode conductive terminals 25PC and negative electrode conductive terminal 25NC) is provided.
  • Conductive terminals 25 (a pair of positive electrode conductive terminals 25PD and negative electrode conductive terminals 25ND) are provided on the positive side in the X-axis direction.
  • the positive electrode conductive terminal 25PC and the negative electrode conductive terminal 25NC are arranged side by side in the first direction (Y-axis direction) at a substantially central portion in the first direction.
  • the positive electrode conductive terminal 25PD and the negative electrode conductive terminal 25ND are also arranged side by side in the first direction (Y-axis direction) in the substantially central portion of the first direction.
  • second wiring structures 22C and 22D extending in the first direction beyond both ends of the photoelectric conversion submodule 1 in the first direction are provided. That is, the above-mentioned positive electrode conductive terminals 25PC and 25PD are provided on the second wiring structures 22C and 22D provided at both ends in the X-axis direction of the photoelectric conversion device 100C and on one end (plus side in the Y-axis direction) of the first direction. It is electrically connected by a second wiring structure 22A provided. The positive electrode conductive terminals 25PC and 25PD are also connected to the positive electrode side end of 12 photoelectric conversion cells 10 connected in series by the second wiring structure 22A.
  • the negative electrode conductive terminals 25NC and 25ND are provided at the second wiring structures 22C and 22D provided at both ends in the X-axis direction of the photoelectric conversion device 100C and at the other end (minus side in the Y-axis direction) in the first direction. It is electrically connected by the second wiring structure 22B.
  • the negative electrode conductive terminals 25NC and 25ND are also connected to the negative electrode side end of 12 photoelectric conversion cells 10 connected in series by the second wiring structure 22B.
  • the second wiring structures 22C, 22D, 22E are arranged between both ends of the photoelectric conversion device 100C in the second direction and the photoelectric conversion submodules 1 adjacent to each other in the second direction.
  • a pair of conductive terminals 25 can be arranged at both ends of the photoelectric conversion device 100C in the second direction.
  • the photoelectric conversion device 100C Since the second modification also has a configuration of 12 series and 1 parallel as in the first embodiment, the photoelectric conversion device 100C outputs a voltage of about 8.4 [V], which is 12 times 0.7 [V]. can do. Therefore, the photoelectric conversion device 100C can be used, for example, as a power source for charging the lead storage battery, the lithium ion secondary battery, or the lithium ion polymer secondary battery shown in Table 1.
  • the third modification of the first embodiment (photoelectric conversion device 100D shown in FIG. 3D) has a positive electrode conductive terminal 25PD electrically connected to the positive electrode conductive terminal 25PC as compared with the second modification shown in FIG. 3C. , And the negative electrode conductive terminal 25ND electrically connected to the negative electrode conductive terminal 25NC is not provided, which is similar to the configuration of the second modification.
  • the second wiring structure 22C at one end (minus side in the X-axis direction) of the photoelectric conversion device 100D in the second direction, one of the second directions of the photoelectric conversion device 100D is arranged.
  • a pair of conductive terminals 25 can be arranged at the end portion (minus side in the X-axis direction). With this configuration, it can be easily connected to another photoelectric conversion device 100D by a connector or the like.
  • a plurality of photoelectric conversions arranged between the first substrate 11, the second substrate 12 facing the first substrate 11, and the first substrate 11 and the second substrate 12
  • a first wiring structure 21 that electrically connects two photoelectric conversion cells 10 adjacent to each other in the first direction along the first substrate 11 and the second substrate 12, and any photoelectric of the plurality of photoelectric conversion cells 10.
  • a photoelectric conversion device 100 including a second wiring structure 22 for electrically connecting the conversion cells 10 to each other and conductive terminals 25 for supplying power from the plurality of photoelectric conversion cells 10 to the outside, in the first direction.
  • a plurality of photoelectric conversion submodules 1 composed of a plurality of photoelectric conversion cells 10 arranged side by side are arranged in a second direction orthogonal to the first direction along the first substrate 11 and the second substrate 12, and in the photoelectric conversion device 100.
  • a conductive terminal 25 is arranged at at least one end in one of the first direction and the second direction, and the conductive terminal 25 and an arbitrary end are at least one end in the second direction in the photoelectric conversion device 100.
  • the second wiring structure 22 connecting the photoelectric conversion cell 10 is configured to extend beyond the photoelectric conversion submodule 1 in the first direction.
  • the second wiring structure 22D at one end of the photoelectric conversion device 100 in the second direction, a pair of ends at one end of the photoelectric conversion device 100 in one of the first direction and the second direction.
  • the conductive terminal 25 of the above can be arranged. With this configuration, the conductive terminal 25 can be arranged in the vicinity of at least one of the four sides of the photoelectric conversion device 100, so that the photoelectric conversion device 100 can be easily configured in various configurations with other photoelectric conversion devices 100 and the like. Can be electrically connected.
  • the second wiring structure 22E extending beyond the photoelectric conversion submodule 1 is arranged in the first direction between the photoelectric conversion submodules 1 adjacent to each other in the second direction. ..
  • the photoelectric conversion device 100 is connected in the first direction and the second direction.
  • a pair of conductive terminals 25 can be arranged at both ends in one direction. With this configuration, the photoelectric conversion device 100 can be easily physically (mechanically) connected in series with another photoelectric conversion device 100 or the like in the one direction.
  • each photoelectric conversion cell 10 in at least two photoelectric conversion submodules 1 adjacent to the second direction of the plurality of photoelectric conversion submodules 1 has the same orientation along the first direction at the time of photoelectric conversion. It was configured to allow current to flow through.
  • cells having the same structure and the same size can be arranged in two adjacent photoelectric conversion submodules 1, so that the utilization efficiency of the area of the photoelectric conversion device 100 can be improved.
  • the conductive terminal 25 is located at a substantially central position in the other direction of the first direction and the second direction at at least one end in one direction of the photoelectric conversion device 100 in the first direction and the second direction.
  • the positive electrode conductive terminal and the negative electrode conductive terminal arranged side by side in the other direction are included.
  • the conductive terminals 25 are configured to be arranged at both end portions in one direction of the photoelectric conversion device 100.
  • the other photoelectric conversion device 100 can be easily electrically connected by a connector or the like at both end portions in one direction. Therefore, the photoelectric conversion device 100 can be connected to the other photoelectric conversion device 100 or the like. Can be easily physically (mechanically) connected in series in one direction.
  • the conductive terminals 25 arranged at both end portions in one direction of the photoelectric conversion device 100 are arranged so that the positive electrode conductive terminals 25PA and 25PB are arranged on the same direction side in the other direction. Configured. By adopting such a configuration, the arrangement of the second wiring structures 22C and 22D at both ends in the second direction makes it possible to easily connect the conductive terminals 25 at both ends in one direction.
  • 6 series and 2 parallel means that two configurations in which six photoelectric conversion cells 10 are connected in series are connected in parallel.
  • an expression such as “X series Y parallel” is used, but this also has the same meaning, and a configuration in which X photoelectric conversion cells 10 are connected in series is Y parallel. Means connected to.
  • the two photoelectric conversion submodules 1 arranged in the second direction have six photoelectric conversion cells 10 in series in the first direction (Y-axis direction), respectively. It is connected and configured. Further, in the two photoelectric conversion submodules 1, the positive electrode side ends and the negative electrode side ends are connected to each other by the second wiring structures 22A and 22B. That is, in FIG. 4A, the Y-axis direction plus side end of the photoelectric conversion submodule 1 on the X-axis direction plus side is the Y-axis direction plus side end of the X-axis direction minus side photoelectric conversion submodule 1 and the second wiring. It is electrically connected by the structure 22A.
  • the negative end in the Y-axis direction of the photoelectric conversion submodule 1 on the positive side in the X-axis direction is formed by the negative end in the Y-axis direction of the photoelectric conversion submodule 1 on the negative side in the X-axis direction and the second wiring structure 22B. It is electrically connected.
  • 12 photoelectric conversion cells 10 are connected in 6 series and 2 parallel.
  • the current flows in the positive direction in the Y-axis direction in each photoelectric conversion submodule 1.
  • a pair of conductive terminals 25 are provided at both ends of the photoelectric conversion device 101 in the first direction (Y-axis direction).
  • the conductive terminal 25 is a terminal for supplying the power generated in the photoelectric conversion cell 10 to the outside, and one end in the first direction (plus side end in the Y-axis direction) has a positive electrode conductive terminal 25PA.
  • the negative electrode conductive terminals 25NA are arranged side by side in the second direction (X-axis direction).
  • the positive electrode conductive terminal 25PA and the negative electrode conductive terminal 25NA are arranged at substantially the center position of the photoelectric conversion device 101 in the second direction.
  • the positive electrode conductive terminal 25PB and the negative electrode conductive terminal 25NB are arranged side by side in the second direction (X-axis direction). ..
  • the positive electrode conductive terminal 25PB and the negative electrode conductive terminal 25NB are also arranged at substantially the center position of the photoelectric conversion device 101 in the second direction.
  • second wiring structures 22C and 22D extending in the first direction beyond both ends of the photoelectric conversion submodule 1 in the first direction are provided.
  • the above-mentioned positive electrode conductive terminals 25PA and 25PB have a second wiring structure 22C provided at the negative end in the X-axis direction of the photoelectric conversion device 101 and a second wiring structure 22A and 22B provided at both ends in the first direction. Is electrically connected by.
  • the positive electrode conductive terminals 25PA and 25PB are also connected to the positive electrode side end of the photoelectric conversion cell 10 connected in 6 series and 2 parallels by the second wiring structure 22A.
  • the negative electrode conductive terminals 25NA and 25NB are electrically operated by the second wiring structure 22D provided at the positive end in the X-axis direction of the photoelectric conversion device 101 and the second wiring structures 22A and 22B provided at both ends in the first direction. Is connected.
  • the negative electrode conductive terminals 25NA and 25NB are also connected to the negative electrode side end of the photoelectric conversion cell 10 connected in 6 series and 2 parallels by the second wiring structure 22B.
  • the photoelectric conversion device 101 is arranged in the first direction (Y-axis direction).
  • a pair of conductive terminals 25 can be arranged at both ends.
  • the photoelectric conversion device 101 can output a voltage of about 4.2 [V], which is 6 times 0.7 [V]. Therefore, the photoelectric conversion device 101 according to the first modification can be used as a power source for charging the lead storage battery, the nickel / hydrogen storage battery, the nickel / cadmium storage battery, or the like shown in Table 1, for example.
  • the first modification of the second embodiment (photoelectric conversion device 101B shown in FIG. 4B) has a positive electrode conductive terminal 25PB electrically connected to the positive electrode conductive terminal 25PA as compared with the second embodiment shown in FIG. 4A.
  • the negative electrode conductive terminal 25NB electrically connected to the negative electrode conductive terminal 25NA is not provided, which is similar to the configuration of the second embodiment.
  • the second wiring structure 22D at one end (plus side in the X-axis direction) of the photoelectric conversion device 101B in the second direction, one of the photoelectric conversion devices 101B in the first direction is arranged.
  • a pair of conductive terminals 25 can be arranged at the end portion (plus side in the Y-axis direction). With this configuration, it can be easily connected to another photoelectric conversion device 101B by a connector or the like.
  • the conductive terminals 25 are arranged at both ends of the photoelectric conversion device 101 in one of the first direction and the second direction, and both ends of the photoelectric conversion device 101 in the second direction.
  • a second wiring structure 22 for connecting the conductive terminal 25 and the arbitrary photoelectric conversion cell 10 is configured to extend beyond the photoelectric conversion submodule 1 in the first direction.
  • FIG. 5A is a diagram showing a circuit configuration of the photoelectric conversion device 102 according to the third embodiment.
  • the arrow shown in the photoelectric conversion cell 10 of FIG. 5A indicates the direction of the current in the photoelectric conversion cell 10.
  • the connection by the broken line indicates the connection by the first wiring structure 21.
  • the connection by the solid line indicates the connection by the second wiring structure 22.
  • photoelectric conversion submodule 1 six photoelectric conversion cells 10 arranged in the Y-axis direction and connected in series by the first wiring structure 21 constitute the photoelectric conversion submodule 1 (see FIG. 5A), and two adjacent in the X-axis direction.
  • the photoelectric conversion submodule 1 is further connected in parallel by the second wiring structure 22E. That is, in FIG. 5A, the lower end (minus end in the Y-axis direction) of the photoelectric conversion submodule 1 on the right side (plus side in the X-axis direction) is the upper end (minus side in the X-axis direction) of the photoelectric conversion submodule 1 on the left side (minus side in the X-axis direction).
  • the current flows in the negative direction in the Y-axis direction in the photoelectric conversion submodule 1 on the positive side in the X-axis direction. Further, in the photoelectric conversion submodule 1 on the minus side in the X-axis direction, the current flows in the plus direction in the Y-axis direction.
  • 12 photoelectric conversion cells 10 are connected in the form of 6 series and 2 parallel.
  • a pair of conductive terminals 25 are arranged at both ends in the first direction (Y-axis direction).
  • the conductive terminal 25 is a terminal for supplying the power generated in the photoelectric conversion cell 10 to the outside, and a positive electrode conductive terminal 25PA and a negative electrode conductive terminal 25NA are located in the second direction at the positive end in the Y-axis direction. They are arranged side by side (in the X-axis direction).
  • the positive electrode conductive terminal 25PA and the negative electrode conductive terminal 25NA are arranged at substantially the center position of the photoelectric conversion device 102 in the second direction.
  • the positive electrode conductive terminal 25PB and the negative electrode conductive terminal 25NB are arranged side by side in the second direction (X-axis direction) at the negative end in the Y-axis direction.
  • the positive electrode conductive terminal 25PB and the negative electrode conductive terminal 25NB are also arranged at substantially the center position of the photoelectric conversion device 102 in the second direction.
  • second wiring structures 22C and 22D extending in the first direction beyond both ends of the photoelectric conversion submodule 1 in the first direction are provided. That is, the above-mentioned positive electrode conductive terminals 25PA and 25PB have a second wiring structure 22C provided at the negative end in the X-axis direction of the photoelectric conversion device 102 and a second wiring structure 22A and 22B provided at both ends in the first direction. Is electrically connected by.
  • the positive electrode conductive terminals 25PA and 25PB are also connected to the positive electrode side end of the photoelectric conversion submodule 1 on the negative side in the X-axis direction by the second wiring structure 22A.
  • the negative electrode conductive terminals 25NA and 25NB are electrically operated by the second wiring structure 22D provided at the positive end in the X-axis direction of the photoelectric conversion device 102 and the second wiring structures 22A and 22B provided at both ends in the first direction. Is connected.
  • the negative electrode conductive terminals 25NA and 25NB are also connected to the negative electrode side end of the photoelectric conversion submodule 1 on the positive side in the X-axis direction by the second wiring structure 22A.
  • the second wiring structures 22C, 22D, and 22E are arranged between both ends of the photoelectric conversion device 102 in the second direction and the photoelectric conversion submodules 1 adjacent to each other in the second direction.
  • a pair of conductive terminals 25 can be arranged at both ends of the photoelectric conversion device 102 in the first direction.
  • the photoelectric conversion device 102 can output a voltage of about 4.2 [V], which is 6 times 0.7 [V]. Therefore, the photoelectric conversion device 102 according to the first modification can be used as a power source for charging, for example, the lead storage battery, the nickel / hydrogen storage battery, the nickel / cadmium storage battery, etc. shown in Table 1.
  • the first modification of the third embodiment (photoelectric conversion device 102B shown in FIG. 5B) has a positive electrode conductive terminal 25PB electrically connected to the positive electrode conductive terminal 25PA as compared with the third embodiment shown in FIG. 5A.
  • the negative electrode conductive terminal 25NB electrically connected to the negative electrode conductive terminal 25NA is not provided, which is similar to the configuration of the third embodiment.
  • the second wiring structure 22D at one end (plus side in the X-axis direction) of the photoelectric conversion device 102B in the second direction, one of the photoelectric conversion devices 102B in the first direction is arranged.
  • a pair of conductive terminals 25 can be arranged at the end portion (plus side in the Y-axis direction). With this configuration, it can be easily connected to another photoelectric conversion device 102B by a connector or the like.
  • the two photoelectric conversion submodules 1 arranged in the second direction have six photoelectric conversion cells 10 in series in the first direction (Y-axis direction), respectively. It is connected and configured. Further, the two photoelectric conversion submodules 1 are connected to each other by the second wiring structure 22B at the negative end portions in the Y-axis direction. The current flows in the negative direction in the Y-axis direction in the photoelectric conversion submodule 1 on the positive side in the X-axis direction, and the current flows in the positive direction in the Y-axis direction in the photoelectric conversion submodule 1 on the negative side in the X-axis direction.
  • 12 photoelectric conversion cells 10 are connected in series.
  • a pair of conductive terminals 25 are provided at both ends of the photoelectric conversion device 103 in the first direction (Y-axis direction).
  • the conductive terminal 25 is a terminal for supplying the power generated in the photoelectric conversion cell 10 to the outside, and one end in the first direction (plus side end in the Y-axis direction) has a positive electrode conductive terminal 25PA.
  • the negative electrode conductive terminals 25NA are arranged side by side in the second direction (X-axis direction).
  • the positive electrode conductive terminal 25PA and the negative electrode conductive terminal 25NA are arranged at substantially the center position of the photoelectric conversion device 103 in the second direction.
  • the positive electrode conductive terminal 25PB and the negative electrode conductive terminal 25NB are arranged side by side in the second direction (X-axis direction). ..
  • the positive electrode conductive terminal 25PB and the negative electrode conductive terminal 25NB are also arranged at substantially the center position of the photoelectric conversion device 103 in the second direction.
  • second wiring structures 22C and 22D extending in the first direction beyond both ends of the photoelectric conversion submodule 1 in the first direction are provided.
  • the above-mentioned positive electrode conductive terminals 25PA and 25PB have a second wiring structure 22C provided at the negative end in the X-axis direction of the photoelectric conversion device 103 and a second wiring structure 22A and 22B provided at both ends in the first direction. Is electrically connected by.
  • the positive electrode conductive terminals 25PA and 25PB are also connected to the positive electrode side ends of the twelve photoelectric conversion cells 10 connected in series by the second wiring structure 22A.
  • the negative electrode conductive terminals 25NA and 25NB are electrically operated by the second wiring structure 22D provided at the positive end in the X-axis direction of the photoelectric conversion device 103 and the second wiring structures 22A and 22B provided at both ends in the first direction. Is connected.
  • the negative electrode conductive terminals 25NA and 25NB are also connected to the negative electrode side end of 12 photoelectric conversion cells 10 connected in series by the second wiring structure 22A.
  • the photoelectric conversion device 103 is arranged in the first direction (Y-axis direction).
  • a pair of conductive terminals 25 can be arranged at both ends.
  • the photoelectric conversion device 103 Since the fourth embodiment has a configuration of 12 series and 1 parallel as in the first embodiment, the photoelectric conversion device 103 outputs a voltage of about 8.4 [V], which is 12 times 0.7 [V]. can do. Therefore, the photoelectric conversion device 103 can be used, for example, as a power source for charging the lead storage battery, the lithium ion secondary battery, or the lithium ion polymer secondary battery shown in Table 1.
  • the first modification (photoelectric conversion device 103B) of the fourth embodiment has a pair of conductive terminals 25 at both ends in the first direction (Y-axis direction) as compared with the fourth embodiment. Is arranged, but a pair of conductive terminals 25 are arranged at both ends in the second direction (X-axis direction), which is similar to the configuration of the fourth embodiment.
  • a conductive terminal 25 (a pair of positive electrode conductive terminals 25PC and a negative electrode conductive terminal 25NC) is provided at one end (minus side in the X-axis direction) of the photoelectric conversion device 103B in the second direction, and the other end (X-axis).
  • Conductive terminals 25 (a pair of positive electrode conductive terminals 25PD and negative electrode conductive terminals 25ND) are provided on the positive side in the direction.
  • the positive electrode conductive terminal 25PC and the negative electrode conductive terminal 25NC are arranged side by side in the first direction (Y-axis direction) at a substantially central portion in the first direction.
  • the positive electrode conductive terminal 25PD and the negative electrode conductive terminal 25ND are also arranged side by side in the first direction (Y-axis direction) in the substantially central portion of the first direction.
  • second wiring structures 22C and 22D extending in the first direction beyond both ends of the photoelectric conversion submodule 1 in the first direction are provided. That is, the above-mentioned positive electrode conductive terminals 25PC and 25PD are provided on the second wiring structures 22C and 22D provided at both ends in the X-axis direction of the photoelectric conversion device 103B and on one end (plus side in the Y-axis direction) of the first direction. It is electrically connected by a second wiring structure 22A provided. The positive electrode conductive terminals 25PC and 25PD are also connected to the positive electrode side end of 12 photoelectric conversion cells 10 connected in series by the second wiring structure 22A.
  • the negative electrode conductive terminals 25NC and 25ND are provided at the second wiring structures 22C and 22D provided at both ends in the X-axis direction of the photoelectric conversion device 103B and at the other end (minus side in the Y-axis direction) in the first direction. It is electrically connected by the second wiring structure 22B.
  • the negative electrode conductive terminals 25NC and 25ND are also connected to the negative electrode side ends of the twelve photoelectric conversion cells 10 connected in series by the second wiring structure 22A.
  • the second wiring structures 22C and 22D at both ends of the photoelectric conversion device 103B in the second direction, a pair of conductors are respectively provided at both ends of the photoelectric conversion device 103B in the second direction.
  • the terminal 25 can be arranged. With this configuration, since the plurality of photoelectric conversion devices 103B can be directly connected in the second direction via the conductive terminal 25, the plurality of photoelectric conversion devices 103B can be easily connected by, for example, a connector without using a wiring member. Can be used.
  • the second modification of the fourth embodiment (photoelectric conversion device 103C shown in FIG. 6C) has a positive electrode conductive terminal 25PD electrically connected to the positive electrode conductive terminal 25PC as compared with the first modification shown in FIG. 6B. , And the negative electrode conductive terminal 25ND electrically connected to the negative electrode conductive terminal 25NC is not provided, which is similar to the configuration of the first modification.
  • one end of the photoelectric conversion device 103C in the second direction is arranged.
  • a pair of conductive terminals 25 can be arranged on the portion (minus side in the X-axis direction). With this configuration, it can be easily connected to another photoelectric conversion device 103C by a connector or the like.
  • the photoelectric conversion submodule 2 (two series) composed of two photoelectric conversion cells 10 connected in series by the first wiring structure 21 in the first direction is arranged in the first direction (Y). Three are arranged in the axial direction) and two are arranged in the second direction (X-axis direction).
  • the photoelectric conversion device 104 has a two-series, six-parallel connection configuration in which a total of six photoelectric conversion submodules 2 are electrically connected in parallel.
  • a pair of conductive terminals 25 are provided at both ends of the photoelectric conversion device 104 in the first direction (Y-axis direction).
  • the conductive terminal 25 is a terminal for supplying the power generated in the photoelectric conversion cell 10 to the outside, and a positive electrode conductive terminal 25PA and a negative electrode conductive terminal 25NA are located in the second direction at the positive end in the Y-axis direction. They are arranged side by side (in the X-axis direction).
  • the positive electrode conductive terminal 25PA and the negative electrode conductive terminal 25NA are arranged at substantially the center position of the photoelectric conversion device 104 in the second direction.
  • the positive electrode conductive terminal 25PB and the negative electrode conductive terminal 25NB are arranged side by side in the second direction (X-axis direction) at the negative end in the Y-axis direction.
  • the positive electrode conductive terminal 25PB and the negative electrode conductive terminal 25NB are also arranged at substantially the center position of the photoelectric conversion device 104 in the second direction.
  • second wiring structures 22C and 22D extending in the first direction beyond both ends of the photoelectric conversion submodule 2 in the first direction are provided. That is, the above-mentioned positive electrode conductive terminals 25PA and 25PB are electrically driven by the second wiring structures 22C provided at both ends in the X-axis direction of the photoelectric conversion device 104 and the second wiring structures 22A and 22B provided at both ends in the first direction. Is connected.
  • the positive electrode conductive terminals 25PA and 25PB are also connected to the positive electrode side ends of the photoelectric conversion cells 10 connected in parallel in two series and six by the second wiring structures 22A and 22F.
  • the negative electrode conductive terminals 25NA and 25NB are electrically operated by the second wiring structure 22D provided at the positive end in the X-axis direction of the photoelectric conversion device 104 and the second wiring structures 22A and 22B provided at both ends in the first direction. Is connected.
  • the negative electrode conductive terminals 25NA and 25NB are also connected to the negative electrode side ends of the photoelectric conversion cells 10 connected in parallel in two series and six by the second wiring structures 22B and 22F.
  • the negative electrode conductive terminals 25NA and 25NB extend in the second direction the region between the second wiring structure 22D, the second wiring structures 22A and 22B at both ends in the first direction, and the photoelectric conversion submodule 2 in the first direction.
  • the wiring structure 22F is electrically connected to the negative electrode side end (minus side in the Y-axis direction) of each photoelectric conversion submodule 2.
  • the positive electrode conductive terminals 25PA and 25PB extend in the second direction the region between the second wiring structure 22C, the second wiring structures 22A and 22B at both ends in the first direction, and the photoelectric conversion submodule 2 in the first direction.
  • the second wiring structure 22F is electrically connected to the positive electrode side end (plus side in the Y-axis direction) of each photoelectric conversion submodule 2.
  • the second wiring structures 22C and 22D are arranged at both ends of the photoelectric conversion device 104 in the first direction.
  • a pair of conductive terminals 25 can be arranged.
  • the photoelectric conversion device 104 can output a voltage of about 1.4 [V], which is twice 0.7 [V]. Therefore, the photoelectric conversion device 104 according to the second modification can supply power to various electronic devices that can be driven by a minute voltage.
  • the first modification of the fifth embodiment (photoelectric conversion device 104B shown in FIG. 7B) has a positive electrode conductive terminal 25PB electrically connected to the positive electrode conductive terminal 25PA as compared with the fifth embodiment shown in FIG. 7A.
  • the negative electrode conductive terminal 25NB electrically connected to the negative electrode conductive terminal 25NA is not provided, which is similar to the configuration of the fifth embodiment.
  • one end of the photoelectric conversion device 104B in the first direction is arranged.
  • a pair of conductive terminals 25 can be arranged on the portion (plus side in the Y-axis direction). With this configuration, it can be easily connected to another photoelectric conversion device 104B by a connector or the like.
  • the second wiring structure 22F extending in the second direction is arranged between the photoelectric conversion submodules 2 adjacent to each other in the first direction.
  • a pair of conductive terminals 25 can be arranged at both ends of the photoelectric conversion device 104 in one of the first direction and the second direction.
  • FIG. 8 is a plan view showing a circuit configuration of the photoelectric conversion device 105 according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • the photoelectric conversion device 105 according to the sixth embodiment has a connection substrate 26A for exposing the external terminals electrically connected to the conductive terminals 25 to the outside via the openings 11A and 11B, as compared with the first embodiment.
  • 26B is provided, a reverse current prevention diode is mounted on one of the connection boards 26A, and positive electrode external terminals 26PA, 26PB and negative electrode external terminals 26NA, 26NB provided on the connection boards 26A, 26B.
  • the photoelectric conversion device 105 according to the sixth embodiment has a second photoelectric conversion submodule 1 in which six photoelectric conversion cells 10 are connected in series in the first direction as in the first embodiment. It has a configuration in which two photoelectric conversion submodules 1 are arranged in a direction (X-axis direction) and the photoelectric conversion submodules 1 are connected in series. Therefore, the photoelectric conversion device 105 according to the sixth embodiment also has a circuit configuration of 12 series and 1 parallel as in the first embodiment.
  • the cathode conductive terminal 25CA is provided in addition to the positive electrode conductive terminal 25PA and the negative electrode conductive terminal 25NA as the conductive terminal at the positive end in the Y-axis direction.
  • the cathode conductive terminal 25CA is a terminal electrically connected to the cathode electrode of the reverse current prevention diode dd arranged between the positive electrode conductive terminal 25PA and the positive electrode external terminal 26PA on the connection substrate 26A described later.
  • the positive electrode external terminal 26PA and the positive electrode external terminal 26PB are electrically connected via the cathode conductive terminal 25CA.
  • the conductive terminals 25 (positive electrode conductive terminal 25PA, negative electrode conductive terminal 25NA, and cathode conductive terminal 25CA) arranged at the positive end in the Y-axis direction in FIGS. 8 and 9 are electrically connected to the connection substrate 26A. It is connected. Then, on the connection board 26A, the cathode conductive terminal 25CA is connected to the positive electrode external terminal 26PA, and the negative electrode conductive terminal 25NA is electrically connected to the negative electrode external terminal 26NA. Similarly, the positive electrode conductive terminal 25PB and the negative electrode conductive terminal 25NB of the conductive terminal 25 arranged at the negative end in the Y-axis direction are electrically connected to the connection board 26B. Then, on the connection board 26B, the positive electrode conductive terminal 25PB is connected to the positive electrode external terminal 26PB, and the negative electrode conductive terminal 25NB is electrically connected to the negative electrode external terminal 26NB.
  • FIG. 10 shows a cross-sectional view (DD cross section of FIG. 9) of the photoelectric conversion device 105 including the connection boards 26A and 26B.
  • the connection boards 26A and 26B can be, for example, flexible printed circuit boards using polyimide or the like as a base material.
  • a patterned copper foil is provided on at least one surface (upper surface in FIG. 10) of the connection board 26A, and the positive electrode conductive terminal 25PA and the positive electrode external terminal 26PA are connected by the copper foil to form a reverse current prevention diode dd. Connecting via. Further, on the connection board 26B, the positive electrode conductive terminal 25PB and the positive electrode external terminal 26PB are directly electrically connected via a copper foil.
  • connection boards 26A and 26B are electrically connected to the positive electrode conductive terminals 25PA and 25PB, and the positive electrode conductive terminals 25PA and 25PB and the positive electrode external terminals 26PA and 26PB are connected via the connection boards 26A and 26B. ing.
  • the positive electrode external terminals 26PA and 26PB communicate with the outside through the openings 11A and 11B provided in the first substrate 11 and the transparent conductive film 14.
  • the positive electrode external terminals 26PA and 26PB By exposing the positive electrode external terminals 26PA and 26PB using copper foil to the outside and connecting them to a connector or the like in this way, it is possible to suppress the occurrence of problems such as oxidation of the electrodes.
  • the surfaces of the positive electrode external terminals 26PA and 26PB exposed to the outside may be plated with gold or the like to more effectively suppress oxidation.
  • the positive electrode external terminal 26PA can be connected to the positive electrode connector terminal 27PA of the male connector 27A, and the negative electrode external terminal 26NA can be connected to the negative electrode connector terminal 27NA of the male connector 27A. ..
  • the positive electrode external terminal 26PB can be connected to the positive electrode connector terminal 27PB of the female connector 27B, and the negative electrode external terminal 26NB can be connected to the negative electrode connector terminal 27NB of the female connector 27B.
  • the photoelectric conversion device 105 can be easily physically (mechanically) connected in series with another photoelectric conversion device 105 or the like in the first direction. However, in this case, from the viewpoint of circuit connection, the power generation units of the photoelectric conversion devices 105 are connected in parallel.
  • FIG. 11 shows a state in which the male connector 27A of the photoelectric conversion device 105 is connected to the female connector 27B of another photoelectric conversion device 105.
  • connection boards 26A and 26B are arranged between the first board 11 and the second board 12 at at least one end in one direction, and the connection boards 26A and 26B Is provided with positive electrode external terminals 26PA, 26PB and negative electrode external terminals 26NA, 26NB electrically connected to positive electrode conductive terminals 25PA, 25PB and negative electrode conductive terminals 25NA, 25NB, and positive electrode external terminals 26PA, 26PB and negative electrode external terminals 26NA.
  • , 26NB are configured to be exposed to the outside through the openings 11A and 11B formed in the first substrate 11 or the second substrate 12.
  • connection substrates 26A and 26B is equipped with a reverse current prevention diode dd between the positive electrode conductive terminal 25PA and the positive electrode external terminal 26PA, and the cathode of the reverse current prevention diode dd is the positive electrode. It is configured to be electrically connected to the external terminal 26PA.
  • the male connector 27A is mounted on one end in one direction
  • the female connector 27B on which the male connector 27A can be inserted and removed is mounted on the other end.
  • the 27A and the female connector 27B are configured to be connected to a pair of positive positive external terminals 26PA and 26PB and negative negative external terminals 26NA and 26NB, respectively.
  • a dye-sensitized solar cell, an organic thin-film solar cell, a perovskite solar cell, or the like can be adopted as the photoelectric conversion cell 10, but the present invention is not limited to these modes.
  • the photoelectric conversion cell 10 may be a Si-based solar cell using silicon (Si), a compound-based solar cell using a compound, or the like, and between the first electrode 13 and the second electrode 16, sunlight, indoors. It suffices to have a function of generating electricity by using light energy such as light.
  • the transparent conductive film 17 included in the second electrode 16 is configured to be transparent, but the transparent conductive film 17 does not necessarily have to be transparent and has transparency. It may be a non-conductive conductive material.
  • the second wiring structure 22 is configured to be provided inside the transparent conductive film 14 on the first substrate 11 side, but the present invention is not limited to this embodiment, and for example, the second substrate. It may be provided in the vicinity of another layer such as the inside of the transparent conductive film 17 on the 12 side.
  • the openings 11A and 11B may also be provided on the second substrate 12 side.
  • the number of photoelectric conversion cells 10 included in the photoelectric conversion devices 100 to 105 and the connection of the photoelectric conversion cells 10 are not limited to the embodiments of the first to sixth embodiments.
  • the photoelectric conversion devices 100 to 105 may include an arbitrary number of plurality of photoelectric conversion cells 10.
  • the plurality of photoelectric conversion cells 10 included in the photoelectric conversion devices 100 to 105 may be connected by an arbitrary number of series and an arbitrary number of parallels.
  • photoelectric conversion devices 100 to 105 capable of facilitating electrical connection of a plurality of photoelectric conversion cells 10 in various configurations.
  • Photoelectric conversion submodule 10 Photoelectric conversion cell 11 1st substrate 11A, 11B Opening 12 2nd substrate 13 1st electrode 14 Transparent conductive film 15 Porous oxide semiconductor layer 16 2nd electrode 17 Transparent conductive film 18 Catalyst layer 19 Electrolyte 20 Partition 21 First wiring structure 22, 22A, 22B, 22C, 22D, 22E, 22F Second wiring structure 25 Conductive terminal 25CA Cathode conductive terminal 25NA, 25NB, 25NC, 25ND Negative electrode conductive terminal 25PA, 25PB, 25PC, 25PD Positive Electrode Conductive Terminal 26A, 26B Connection Board 26NA, 26NB Negative Electrode External Terminal 26PA, 26PB Positive Electrode External Terminal 27 Connector 27NA, 27NB Negative Electrode Connector Terminal 27PA, 27PB Positive Electrode Connector Terminal 100, 100B, 100C, 100D, 101, 101B, 102, 102B , 103, 103B, 103C, 104, 104B, 105 Photoelectric converter dd Reverse current prevention electrode

Abstract

本開示は、複数の光電変換セルを備え、他の光電変換装置と様々な構成で電気的に接続することが可能な光電変換装置を提供することを目的とする。本開示の光電変換装置(100)は、第1基板(11)と、第1基板(11)に対向する第2基板(12)と、複数の光電変換セル(10)と、第1方向に隣接する光電変換セル(10)を電気的に接続する第1配線構造(21)と、複数の光電変換セル(10)のうちの任意の光電変換セル(10)同士を電気的に接続する第2配線構造(22)とを備え、第1方向に並んで配置された複数の光電変換セル(10)からなる光電変換サブモジュール(1)が、第1方向に直交する第2方向に複数配置され、第1方向及び第2方向の一方の方向における端部には、導電端子(25)が配置され、第2方向の端部には、導電端子(25)と任意の光電変換セル(10)とを接続する第2配線構造(22)が第1方向に延在することを特徴とする。

Description

光電変換装置 関連出願の相互参照
 本出願は、2020年 3月31日に出願された日本国特許出願第2020- 64304号に基づく優先権を主張するものであり、この特許出願の明細書全体を参照によって本願明細書に引用する。
 本開示は、光電変換装置に関する。
 近年、商用電源を得られない外出先などでも電力を供給できるように、外部環境に応じた電力を発電可能な環境発電装置の需要が高まっている。このような環境発電装置としては、例えば、太陽光等の光エネルギーを用いて発電可能な光電変換装置が挙げられる。
 光電変換装置は、複数の光電変換セルを含むものが多い。例えば複数の光電変換セルが直列に接続した構成である場合、光電変換装置は、1つの光電変換セルの出力電圧よりも高い出力電圧で電力を供給することができる。
 例えば、特許文献1には、複数のセルが直列配線により電気的に接続された太陽電池モジュールが開示されている。
特開2018-82137号公報
 特許文献1は、直列配線によって隣り合うセル同士を電気的に接続することを開示している。特許文献1に記載の構成は、隣り合うセル同士を接続することによって複数のセルを直列に接続することは考慮しているが、直列接続と並列接続を組み合わせたり、他の光電変換装置と様々な構成で電気的に接続することは考慮していない。
 そこで、本開示の目的は、上述した課題を解決し、複数の光電変換セルを備え、他の光電変換装置と様々な構成で電気的に接続することが可能な光電変換装置を提供することにある。
 この開示は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本開示の光電変換装置は、第1基板と、前記第1基板に対向する第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に配置された複数の光電変換セルであって、前記各光電変換セルが、第1電極と、前記第1電極よりも前記第2基板に近い側に配置された第2電極とを備える複数の光電変換セルと、前記第1基板及び前記第2基板に沿う第1方向に隣接する2つの光電変換セル同士を電気的に接続する第1配線構造と、前記複数の光電変換セルのうちの任意の光電変換セル同士、並びに前記複数の光電変換セルからの電力を外部に供給する導電端子を電気的に接続する第2配線構造とを備えた光電変換装置であって、前記第1方向に並んで配置された前記複数の光電変換セルからなる光電変換サブモジュールが、前記第1基板及び前記第2基板に沿い前記第1方向に直交する第2方向に複数配置され、前記光電変換装置における前記第1方向及び前記第2方向の一方の方向における少なくとも一方の端部には、前記導電端子が配置され、前記光電変換装置における前記第2方向の少なくとも一方の端部には、前記導電端子と任意の光電変換セルとを接続する前記第2配線構造が、前記第1方向に前記光電変換サブモジュールを越えて延在することを特徴とする。このような構成の採用によって、第2配線構造による接続を変えることによって、複数の光電変換セルを任意の組み合わせで電気的に接続して外部への供給電圧を変えることができる。また、光電変換装置の第2方向の一方の端部に第2配線構造を配置することによって、光電変換装置の第1方向及び第2方向の一方の方向における一方の端部に一対の導電端子を配置することができる。この構成によって、光電変換装置の四辺のうち、任意の少なくとも一辺の近傍に導電端子を配置することができるので、光電変換装置を他の光電変換装置等と様々な構成で容易に電気的に接続することができる。
 ここで、本開示の光電変換装置において、前記光電変換装置における前記第1方向及び前記第2方向の一方の方向における両端部には、前記導電端子が配置され、前記光電変換装置における前記第2方向の両端部には、前記導電端子と任意の光電変換セルとを接続する前記第2配線構造が、前記第1方向に前記光電変換サブモジュールを越えて延在することが好ましい。このような構成の採用によって、第1方向に直列接続した光電変換サブモジュールを第2方向に複数個並列接続した場合において、光電変換装置の前記一方の方向の両端部にそれぞれ一対の導電端子を配置することができる。この構成によって、光電変換装置を他の光電変換装置等と前記一方の方向に容易に物理的に(機械的に)直列接続することができる。
 また、本開示の光電変換装置において、前記第2方向に隣り合う光電変換サブモジュールの間に、前記第1方向に前記光電変換サブモジュールを越えて延在する前記第2配線構造が配置されていることが好ましい。このような構成の採用によって、第1方向に直列接続した光電変換サブモジュール同士を更に直列接続した場合において、光電変換装置の第1方向及び前記第2方向の一方の方向における両端部にそれぞれ一対の導電端子を配置することができる。この構成によって、光電変換装置を他の光電変換装置等と前記一方の方向に容易に物理的に(機械的に)直列接続することができる。
 また、本開示の光電変換装置において、前記第1方向に隣り合う光電変換サブモジュールの間に、前記第2方向に延在する前記第2配線構造が配置されていることが好ましい。このような構成の採用によって、第1方向に直列接続した光電変換サブモジュールを第1方向及び第2方向に配列状に複数個配置し、それらを並列接続した場合において、光電変換装置の第1方向及び前記第2方向の一方の方向における両端部にそれぞれ一対の導電端子を配置することができる。この構成によって、光電変換装置を他の光電変換装置等と前記一方の方向に容易に物理的に(機械的に)直列接続することができる。
 また、本開示の光電変換装置において、複数の前記光電変換サブモジュールの前記第2方向に隣り合う少なくとも2つの光電変換サブモジュール内における各光電変換セルには、光電変換時に、前記第1方向に沿う同じ向きに電流が流れることが好ましい。このような構成の採用によって、隣り合う2つの光電変換サブモジュール内に同一構造、同一サイズのセル配置が可能となるので、光電変換装置のエリアの利用効率を改善することができる。
 また、本開示の光電変換装置において、前記導電端子は、前記光電変換装置の前記第1方向及び第2方向の一方の方向における少なくとも一方の端部における前記第1方向及び前記第2方向の他方の方向における略中央位置において前記他方の方向に並んで配置される正極導電端子及び負極導電端子を含むことが好ましい。このような構成の採用によって、前記一方の方向の一方の端部において、光電変換装置を他の光電変換装置等とコネクタ等によって容易に電気的に接続することができる。
 また、本開示の光電変換装置において、前記導電端子は、前記光電変換装置の前記一方の方向の両側端部に配置されていることが好ましい。このような構成の採用によって、他の光電変換装置を前記一方の方向の両側端部においてコネクタ等によって容易に電気的に接続することができるので、光電変換装置を他の光電変換装置等と前記一方の方向に容易に物理的に(機械的に)直列接続することができる。
 また、本開示の光電変換装置において、前記光電変換装置の前記一方の方向の両側端部に配置されている各導電端子は、前記正極導電端子が前記他方の方向の同一方向側に配置されていることが好ましい。このような構成の採用によって、第2方向両端部における第2配線構造の配置によって、前記一方の方向両端部の導電端子同士の接続を容易に行うことができる。
 また、本開示の光電変換装置において、前記一方の方向における少なくとも一方の端部における前記第1基板と前記第2基板の間には、接続基板が配置され、該接続基板には、前記正極導電端子及び前記負極導電端子と電気的に接続された正極外部端子及び負極外部端子が設けられ、該正極外部端子及び該負極外部端子は、前記第1基板または前記第2基板に形成された開口部を通じて外部に露出していることが好ましい。このような構成の採用によって、光電変換装置からの発電電力を外部に供給し易くすると共に、導電端子の各電極が酸化する等の不具合の発生を抑制することができる。
 また、本開示の光電変換装置において、前記接続基板の少なくとも一つには、前記正極導電端子と前記正極外部端子との間に逆電流防止ダイオードが搭載され、該逆電流防止ダイオードのカソードが前記正極外部端子と電気的に接続されていることが好ましい。このような構成の採用によって、逆電流による光電変換装置の破壊を抑制すると共に、逆電流防止ダイオードを光電変換セルとは別プロセスで接続基板上に搭載することができるので、光電変換装置の製造プロセスの自由度を高めることができる。
 また、本開示の光電変換装置において、前記一方の方向における一方の端部に雄型コネクタが搭載されると共に、他方の端部に前記雄型コネクタを挿抜可能な雌型コネクタが搭載され、前記雄型コネクタ及び前記雌型コネクタがそれぞれ一対の前記正極外部端子及び前記負極外部端子と接続されていることが好ましい。このような構成の採用によって、配線部材等を用いることなく光電変換装置同士を容易に接続して、発電電力を最適化しつつ外部に供給することができる。
 本開示によれば、複数の光電変換セルを備え、他の光電変換装置と様々な構成で電気的に接続することが可能な光電変換装置を提供することができる。
本開示の第1実施形態に係る光電変換装置の構成を示す平面図である。 図1におけるA-A断面による断面図である。 図1におけるB-B断面による断面図である。 図1におけるC-C断面による断面図である。 図1に示す光電変換装置の回路構成を示す図である。 本開示の第1実施形態に係る光電変換装置の第1変形例の回路構成を示す図である。 本開示の第1実施形態に係る光電変換装置の第2変形例の回路構成を示す図である。 本開示の第1実施形態に係る光電変換装置の第3変形例の回路構成を示す図である。 本開示の第2実施形態に係る光電変換装置の回路構成を示す図である。 本開示の第2実施形態に係る光電変換装置の第1変形例の回路構成を示す図である。 本開示の第3実施形態に係る光電変換装置の回路構成を示す図である。 本開示の第3実施形態に係る光電変換装置の第1変形例の回路構成を示す図である。 本開示の第4実施形態に係る光電変換装置の回路構成を示す図である。 本開示の第4実施形態に係る光電変換装置の第1変形例の回路構成を示す図である。 本開示の第4実施形態に係る光電変換装置の第2変形例の回路構成を示す図である。 本開示の第5実施形態に係る光電変換装置の回路構成を示す図である。 本開示の第5実施形態に係る光電変換装置の第1変形例の回路構成を示す図である。 本開示の第6実施形態に係る光電変換装置の回路構成を示す図である。 本開示の第6実施形態に係る光電変換装置の構成を示す平面図である。 図9におけるD-D断面による断面図である。 本開示の第6実施形態に係る光電変換装置を他の光電変換装置とコネクタ接続しようとする状態を示す図である。
 以下、本開示の実施の形態について図面を参照して説明する。各図において共通の構成部には、同一の符号を付している。
[第1実施形態]
 図1、及び図2Aから図2Cは、本開示の第1実施形態に係る光電変換装置100の構成を示す図である。光電変換装置100は、光電変換を行う太陽電池として、例えば、色素増感型太陽電池、有機薄膜太陽電池、又はペロブスカイト太陽電池等の太陽電池を含みうる。
 光電変換装置100は、図2Aに示すように、第1基板11と、第2基板12と、複数の光電変換セル10と、を備える。複数の光電変換セル10は、第1基板11と第2基板12との間に配置されている。図1及び図2Aにおいて、第1基板11と第2基板12との間には、X軸方向に2つ、Y軸方向に6つ並べられた合計12個の光電変換セル10が示されている。ここで、各光電変換セル10は、図2Aに示すように、第1電極13と、第2電極16と、電解液19と、を備える。また、各光電変換セル10は、隔壁20によって区画されている。即ち、各光電変換セル10は、隔壁20によって隣接する光電変換セル10から隔離されている。
 なお、本願の明細書、特許請求の範囲、及び図面においては、図1の左右方向(Y軸方向)を第1方向、図1の上下方向(X軸方向)を第2方向としている。
 第1方向に隣接して配置されている光電変換セル10同士は、第1配線構造21(図2A参照)によって、電気的に接続されている。第1配線構造21は、第1方向(Y軸方向)に隣接する一方の光電変換セル10の第1電極13と、他方の光電変換セル10の第2電極16とを接続している。また、複数の光電変換セル10のうちの任意の光電変換セル10同士は、第2配線構造22によって、電気的に接続されている。第1配線構造21又は第2配線構造22による光電変換セル10の接続については後述する。
 第1基板11は、特に限定されることなく、公知の光透過性の基板であってよい。第1基板11の材料としては、例えば、透明樹脂又はガラス等のような可視領域で透明性を有する既知の透明基材が挙げられる。中でも、第1基板11の材料としては、フィルム状に成形された樹脂、即ち、樹脂フィルムを用いることが好ましい。第1基板11の材料として樹脂フィルムを採用することで、光電変換装置100に軽量性及び可撓性を付与できることから、様々な用途に応用することができる。
 透明基材を形成しうる透明樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート(PAr)、ポリスルホン(PSF)、ポリエステルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、透明ポリイミド(PI)、又はシクロオレフィンポリマー(COP)などの合成樹脂が挙げられる。
 第2基板12は、第1基板11に対向して配置されている。第2基板12の材料は、第1基板11と同様の基材であってよい。または、第2基板12の材料は、チタン又はアルミ等の箔又は板のような透明性を有さない基材であってもよい。第2基板12の材料としては、第1基板11の材料と同様の理由により、フィルム状に成形された樹脂、即ち、樹脂フィルムを用いることが好ましい。
 第1電極13は、第1基板11の内面に配置されている。第1電極13は、図2Aに示すように、透明導電膜14と、多孔質酸化物半導体層15と、を備える。透明導電膜14は、第1基板11の内側に配置されている。多孔質酸化物半導体層15は、透明導電膜14の内側に配置されている。
 透明導電膜14は、隣接する光電変換セル10の透明導電膜14とは導通しないように、隣接する光電変換セル10の透明導電膜14からは、隔壁20によって隔てられて配置されている。
 透明導電膜14は、例えば、Au、Ag又はCuなどにより構成される金属メッシュからなる導電層から形成されてよい。または、透明導電膜14は、例えば、Agナノ粒子等の金属ナノ粒子、又は、微小なAgワイヤ等を塗布して形成された導電層から形成されてよい。または、透明導電膜14は、例えば、インジウム-スズ酸化物(ITO)、インジウム-亜鉛酸化物(IZO)、又はフッ素ドープスズ(FTO)などの複合金属酸化物からなる導電層から形成されてよい。または、透明導電膜14は、例えば、カーボンナノチューブ又はグラフェンなどを含むカーボン系導電層から形成されてよい。または、透明導電膜14は、例えば、PEDOT/PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate)などの導電性高分子よりなる導電層から形成されてよい。これらの導電層は複数種が樹脂又はガラス等の基材上に積層されていてもよく、或いは、これらの導電層の形成に用いられうる上述したような各種導電性材料が混合されて1つの導電層を形成していてもよい。
 透明導電膜14を第1基板11上に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、又は、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。
 多孔質酸化物半導体層15は、増感色素を担持(吸着)していてよい。この場合、多孔質酸化物半導体層15は、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、又は酸化スズなどの酸化物半導体の粒子を含む多孔質半導体微粒子層に対して有機色素又は金属錯体色素などの増感色素を吸着させてなる多孔質半導体微粒子層を用いていてよい。有機色素としては、シアニン色素、メロシアニン色素、オキソノール色素、キサンテン色素、スクワリリウム色素、ポリメチン色素、クマリン色素、リボフラビン色素、又はペリレン色素等が挙げられる。また、金属錯体色素としては、鉄、銅、又はルテニウムなどの金属のフタロシアニン錯体又はポルフィリン錯体等が挙げられる。例えば、N3、N719、N749、D102、D131、D150、N205、HRS-1、及びHRS-2などが代表的な増感色素として挙げられる。増感色素を溶解させる有機溶媒は、溶媒に存在している水分及び気体を除去するために、予め脱気及び蒸留精製しておくことが好ましい。有機溶媒としては、メタノール、エタノール、又はプロパノールなどアルコール類、アセトニトリルなどニトリル類、ハロゲン化炭化水素、エーテル類、アミド類、エステル類、炭酸エステル類、ケトン類、炭化水素、芳香族、又はニトロメタンなどの溶媒が好ましい。
 多孔質酸化物半導体層15を透明導電膜14の内側に形成する方法としては、スクリーン印刷又はコーティングなどの既知の形成方法を用いることができる。
 第2電極16は、第1電極13よりも第2基板12に近い側に配置されている。第2電極16は、電解液19を介して、第1電極13に対向して配置されている。第2電極16は、透明導電膜17と、触媒層18と、を備える。透明導電膜17は、第2基板12の内側に配置されている。触媒層18は、透明導電膜17の内側に配置されている。
 透明導電膜17は、隣接する光電変換セル10の透明導電膜17とは導通しないように、隣接する光電変換セル10の透明導電膜17からは、隔壁20によって隔てられて配置されている。
 透明導電膜17は、透明導電膜14を形成している導電層と同様の導電層から形成されてよい。
 触媒層18は、電解液19を介して、多孔質酸化物半導体層15に対向して配置されている。
 触媒層18としては、例えば、導電性高分子、炭素ナノ構造体、貴金属粒子、及び炭素ナノ構造体と貴金属粒子との混合物などの触媒として機能し得る成分を含む任意の触媒層を用いることができる。
 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;ポリアセチレン及びその誘導体;ポリアニリン及びその誘導体;ポリピロール及びその誘導体;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。
 また、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、又はカーボンナノバッドなどを挙げることができる。
 また、貴金属粒子としては、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、又は金属ルテニウムなどの公知の貴金属粒子を適宜選択して用いることができる。
 電解液19は、各光電変換セル10において、第1電極13と、第2電極16と、隔壁20とによって囲まれる空間に封止されている。電解液19は、例えば、色素増感型太陽電池において使用しうる任意の電解液から形成されてよい。
 隔壁20は、第1基板11と第2基板12との間に配置され、絶縁層として機能する。隔壁20は、光電変換セル10を区画しうる。即ち、隔壁20は、各光電変換セル10を、隣接する光電変換セル10から隔離しうる。
 隔壁20は、接着性、電解質に対する耐性(耐薬品性)、及び、高温高湿耐久性(耐湿熱性)に優れていることが好ましい。そのような隔壁20を形成しうる隔壁材料としては、非導電性の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は活性放射線(光、電子線)硬化性樹脂が挙げられる。より具体的には、(メタ)アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、オレフィン系樹脂、又はポリアミド系樹脂等が挙げられる。なお、本明細書において(メタ)アクリルとは、「アクリル」又は「メタアクリル」を意味する。中でも、取扱い性の観点から、光硬化性アクリル樹脂が好ましい。
 第1配線構造21は、光電変換セル10に隣接して配置されている。第1配線構造21は、導電性を有し、隣接する光電変換セル10同士を電気的に接続することが可能である。第1配線構造21は、隣接する光電変換セル10に対し、一方の光電変換セル10の第1電極13と、他方の光電変換セル10の第2電極16とを電気的に接続することが可能である。図2Aを参照すると、左側の光電変換セル10と右側の光電変換セル10との間に配置されている第1配線構造21は、左側の光電変換セル10の透明導電膜14と、右側の光電変換セル10の透明導電膜17に接続されている。これにより、左側の光電変換セル10と右側の光電変換セル10との間に配置されている第1配線構造21は、左側の光電変換セル10の第1電極13と、右側の光電変換セル10の第2電極16とを電気的に接続している。
 また、第1配線構造21は、図2Aの左側に示すように、光電変換セル10の第2電極16を、第2配線構造22Aに接続することも可能である。
 第1配線構造21は、例えば、樹脂と導電性粒子とを含有する組成物から形成されてよい。
 この場合、樹脂としては、例えば、活性放射線若しくは紫外線の照射により硬化させた樹脂、又は、加熱により硬化させた樹脂が挙げられる。樹脂の具体例としては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂;ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、環状エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂;シリコーン樹脂;などが挙げられる。当該樹脂には、ラジカル開始剤、カチオン硬化剤、アニオン硬化剤などの任意の硬化剤を用いることができ、重合形式も、付加重合、開環重合など、特に限定されない。
 また、導電性粒子としては、例えば、Ag、Au、Cu、Al、In、Sn、Bi、又はPbなどの金属及び、これを含む合金からなる粒子、金属酸化物粒子、樹脂粒子等の有機化合物粒子又は無機化合物粒子の表面を、金属又は金属酸化物等の導電性物質、例えばAu/Ni合金で被覆した粒子(ミクロパール等)、導電性炭素粒子などを用いることができる。
 本実施形態において、第2配線構造22は、透明導電膜14の内側に設けられている。第2配線構造22は、図2Aから図2Cに示すように、封止材である隔壁20(20A,20B)により内側から覆われることで絶縁されている。
 第2配線構造22は、光電変換装置100内において、平面視(Z軸方向視)で任意の形状に形成することができる。これにより、第2配線構造22は、高い自由度で、複数の光電変換セル10のうちの任意の光電変換セル10同士を電気的に接続することができる。第2配線構造22は、隣接する光電変換セル10同士だけでなく、離れた位置にある光電変換セル10同士を接続することもできる。第2配線構造22は、任意の光電変換セル10同士を直列に接続することもできるし、並列に接続することもできる。
 図3Aは、本実施形態に係る光電変換装置100の回路構成を示す図である。図3Aの光電変換セル10内に示す矢印は光電変換セル10の電流の向きを示している。図3Aにおいて、破線による接続は、第1配線構造21による接続を示している。また、実線による接続は、第2配線構造22による接続を示している。光電変換セル10間の接続を示している他の図面においても、破線による接続、及び、実線による接続は、図3Aの場合と同様の意味を有する。
 光電変換セル10においては、第1電極13から第2電極16に向かって電流が流れる。本実施形態では、Y軸方向に並べられ第1配線構造21により直列接続された6つの光電変換セル10が光電変換サブモジュール1を構成し(図3A参照)、X方向に隣接する2つの光電変換サブモジュール1が更に第2配線構造22Eによって直列接続されている。つまり、図3Aにおいて、右側(X軸方向プラス側)の光電変換サブモジュール1の上端(Y軸方向プラス側端部)が、左側(X軸方向マイナス側)の光電変換サブモジュール1の下端(Y軸方向マイナス側端部)と第2配線構造22Eによって電気的に接続されている。本実施形態では、各光電変換サブモジュール1内において、電流は、Y軸方向プラス方向に向かって流れる。この接続によって、図3Aに示す例では、12個の光電変換セル10が直列接続されている(12直列1並列)。なお、図2Bに、この第2配線構造22Eの断面図を示している。
 図1及び図3Aに示すように、本実施形態において、第1方向(Y軸方向)両端部には、それぞれ一対の導電端子25が配置されている。導電端子25は、光電変換セル10において発電された電力を外部に供給するための端子であり、Y軸方向プラス側端部には、正極導電端子25PAと負極導電端子25NAとが、第2方向(X軸方向)に並んで配置されている。正極導電端子25PAと負極導電端子25NAは、第2方向における光電変換装置100の略中央位置に配置されている。同様に、Y軸方向マイナス側端部には、正極導電端子25PBと負極導電端子25NBとが、第2方向(X軸方向)に並んで配置されている。正極導電端子25PB及び負極導電端子25NBも、第2方向における光電変換装置100の略中央位置に配置されている。
 光電変換装置100における第2方向両端部には、光電変換サブモジュール1の第1方向両端部を越えて第1方向に延在する第2配線構造22C,22Dが設けられている。すなわち、上述の正極導電端子25PA,25PBは、光電変換装置100のX軸方向マイナス側端部に設けられた第2配線構造22C及び第1方向両端部に設けられた第2配線構造22A,22Bによって電気的に接続されている。そして、正極導電端子25PA,25PBは、12個直列接続された光電変換セル10の正極側端部とも第2配線構造22Aによって接続されている。
 他方、負極導電端子25NA,25NBは、光電変換装置100のX軸方向プラス側端部に設けられた第2配線構造22D及び第1方向両端部に設けられた第2配線構造22A,22Bによって電気的に接続されている。そして、負極導電端子25NA,25NBは、12個直列接続された光電変換セル10の負極側端部とも第2配線構造22Bによって接続されている。
 上述のように、本実施形態では、光電変換装置100の第2方向両端部及び第2方向に隣り合う光電変換サブモジュール1の間に第2配線構造22C,22D,22Eを配置することによって、光電変換装置100の第1方向両端部にそれぞれ一対の導電端子25を配置することができる。この構成によって、複数の光電変換装置100を導電端子25を介して第1方向に直接接続することができるため、複数の光電変換装置100を配線部材を介することなく、例えばコネクタ等で容易に接続して使用することが出来る。
 なお、本実施形態では、6つの光電変換セル10を直列接続した光電変換サブモジュール1を2つ直列に接続したが、この態様には限定されない。例えば、光電変換サブモジュールを5つ以下、又は7つ以上の光電変換セル10から構成したり、3つ以上の光電変換サブモジュール1を直列に接続したり、複数の光電変換サブモジュール1を並列接続するなど、光電変換サブモジュール1の規模、接続数及び接続方法は任意に設定することができる。
 1つの光電変換セル10が出力する開放電圧は、例えば0.7[V]程度である。そうすると、図1~図3Aに示したような12直列1並列の構成の場合、光電変換装置100は、0.7[V]の12倍の8.4[V]程度の電圧を出力することができる。
 表1に各種の二次電池の公称電圧をまとめた表を示す。表1を参照すると、鉛蓄電池の公称電圧は、2[V]である。リチウムイオン二次電池の公称電圧は、3.6~3.7[V]である。リチウムイオンポリマー二次電池の公称電圧は、3.6~3.7[V]である。ニッケル・水素蓄電池の公称電圧は、1.2[V]である。ニッケル・カドミウム蓄電池の公称電圧は、1.2[V]である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 従って、本実施形態に係る光電変換装置100は、例えば、表1に示した鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、又はリチウムイオンポリマー二次電池を充電するための電源として使用することができる。
(第1実施形態の第1変形例)
 第1実施形態の第1変形例(光電変換装置100B)では、図3Bに示すように、第2方向(X軸方向)に並ぶ2つの光電変換サブモジュール1は、それぞれ第1方向(Y軸方向)に光電変換セル10が6個直列に接続されて構成されている。また、光電変換装置100Bにおける第1方向の一方の端部(Y軸方向プラス側)には、導電端子25(一対の正極導電端子25PA及び負極導電端子25NA)が設けられている。第1変形例においても、正極導電端子25PA及び負極導電端子25NAは、第2方向(X軸方向)略中央部において第2方向に並んで配置されている。
 光電変換装置100Bにおける第2方向の一方の端部(X軸方向プラス側)には、光電変換サブモジュール1の第1方向端部を越えて第1方向に延在する第2配線構造22Dが設けられている。そして、負極導電端子25NAは、第2配線構造22D及び第1方向両端部の第2配線構造22A,22Bによって、X軸方向プラス側の光電変換サブモジュール1の負極側端部(Y軸方向マイナス側)と電気的に接続されている。
 また、X軸方向に隣接する2つの光電変換サブモジュール1は、第2配線構造22Eによって直列接続されている。つまり、図3Bにおいて、X軸方向プラス側の光電変換サブモジュール1のY軸方向プラス側端部が、X軸方向マイナス側の光電変換サブモジュール1のY軸方向マイナス側端部と第2配線構造22Eによって電気的に接続されている。この接続によって、図3Bに示す例では、12個の光電変換セル10が直列接続(12直列1並列)されている。本実施形態では、各光電変換サブモジュール1内において、電流は、Y軸方向プラス方向に向かって流れる。
 そして、正極導電端子25PAは、Y軸方向プラス側の第2配線構造22Aによって、X軸方向マイナス側の光電変換サブモジュール1の正極側端部(Y軸方向プラス側)と電気的に接続されている。
 上述のように、第1変形例においても、光電変換装置100Bの第2方向の一方の端部(X軸方向プラス側端部)に第2配線構造22Dを配置することによって、光電変換装置100Bの第1方向の一方の端部に一対の導電端子25を配置することができる。この構成によって、他の光電変換装置100Bとコネクタ等によって容易に接続することができる。
 第1変形例についても第1実施形態と同様に12直列1並列の構成であるから、光電変換装置100Bは、0.7[V]の12倍の8.4[V]程度の電圧を出力することができる。従って、光電変換装置100Bは、例えば、表1に示した鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、又はリチウムイオンポリマー二次電池を充電するための電源として使用することができる。
(第1実施形態の第2変形例)
 第1実施形態の第2変形例(光電変換装置100C)では、図3Cに示すように、第2方向(X軸方向)に並ぶ2つの光電変換サブモジュール1は、それぞれ第1方向(Y軸方向)に光電変換セル10が6個直列に接続されて構成されている。また、2つの光電変換サブモジュール1は、第2配線構造22Eによって直列接続されている。つまり、図3Cにおいて、X軸方向プラス側の光電変換サブモジュール1のY軸方向プラス側端部が、X軸方向マイナス側の光電変換サブモジュール1のY軸方向マイナス側端部と第2配線構造22Eによって電気的に接続されている。この接続によって、図3Cに示す例では、12個の光電変換セル10が直列接続(12直列1並列)されている。本実施形態では、各光電変換サブモジュール1内において、電流は、Y軸方向プラス方向に向かって流れる。
 また、光電変換装置100Cにおける第2方向の一方の端部(X軸方向マイナス側)には、導電端子25(一対の正極導電端子25PC及び負極導電端子25NC)が設けられ、他方の端部(X軸方向プラス側)には、導電端子25(一対の正極導電端子25PD及び負極導電端子25ND)が設けられている。第2変形例において、正極導電端子25PC及び負極導電端子25NCは、第1方向略中央部において第1方向(Y軸方向)に並んで配置されている。また、正極導電端子25PD及び負極導電端子25NDについても、第1方向略中央部において第1方向(Y軸方向)に並んで配置されている。
 また、光電変換装置100Cにおける第2方向両端部には、光電変換サブモジュール1の第1方向両端部を越えて第1方向に延在する第2配線構造22C,22Dが設けられている。すなわち、上述の正極導電端子25PC,25PDは、光電変換装置100CのX軸方向両端部に設けられた第2配線構造22C,22D及び第1方向の一方の端部(Y軸方向プラス側)に設けられた第2配線構造22Aによって電気的に接続されている。そして、正極導電端子25PC,25PDは、12個直列接続された光電変換セル10の正極側端部とも第2配線構造22Aによって接続されている。
 他方、負極導電端子25NC,25NDは、光電変換装置100CのX軸方向両端部に設けられた第2配線構造22C,22D及び第1方向の他方の端部(Y軸方向マイナス側)に設けられた第2配線構造22Bによって電気的に接続されている。そして、負極導電端子25NC,25NDは、12個直列接続された光電変換セル10の負極側端部とも第2配線構造22Bによって接続されている。
 上述のように、本実施形態では、光電変換装置100Cの第2方向両端部及び第2方向に隣り合う光電変換サブモジュール1の間に第2配線構造22C,22D,22Eを配置することによって、光電変換装置100Cの第2方向両端部にそれぞれ一対の導電端子25を配置することができる。この構成によって、複数の光電変換装置100Cを導電端子25を介して第2方向に直接接続することができるため、複数の光電変換装置100Cを配線部材を介することなく、例えばコネクタ等で容易に接続して使用することが出来る。
 第2変形例についても第1実施形態と同様に12直列1並列の構成であるから、光電変換装置100Cは、0.7[V]の12倍の8.4[V]程度の電圧を出力することができる。従って、光電変換装置100Cは、例えば、表1に示した鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、又はリチウムイオンポリマー二次電池を充電するための電源として使用することができる。
(第1実施形態の第3変形例)
 第1実施形態の第3変形例(図3Dに示す、光電変換装置100D)は、図3Cに示す第2変形例と比較して、正極導電端子25PCと電気的に接続された正極導電端子25PD、及び負極導電端子25NCと電気的に接続された負極導電端子25NDが設けられていない他は、第2変形例の構成と近似している。
 そして、第3変形例では、光電変換装置100Dの第2方向の一方の端部(X軸方向マイナス側)に第2配線構造22Cを配置することによって、光電変換装置100Dの第2方向の一方の端部(X軸方向マイナス側)に一対の導電端子25を配置することができる。この構成によって、他の光電変換装置100Dとコネクタ等によって容易に接続することができる。
 以上述べたように、本実施形態は、第1基板11と、第1基板11に対向する第2基板12と、第1基板11と第2基板12との間に配置された複数の光電変換セル10であって、各光電変換セル10が、第1電極13と、第1電極13よりも第2基板12に近い側に配置された第2電極16とを備える複数の光電変換セル10と、第1基板11及び第2基板12に沿う第1方向に隣接する2つの光電変換セル10同士を電気的に接続する第1配線構造21と、複数の光電変換セル10のうちの任意の光電変換セル10同士、並びに複数の光電変換セル10からの電力を外部に供給する導電端子25を電気的に接続する第2配線構造22とを備えた光電変換装置100であって、第1方向に並んで配置された複数の光電変換セル10からなる光電変換サブモジュール1が、第1基板11及び第2基板12に沿い第1方向に直交する第2方向に複数配置され、光電変換装置100における第1方向及び第2方向の一方の方向における少なくとも一方の端部には、導電端子25が配置され、光電変換装置100における第2方向の少なくとも一方の端部には、導電端子25と任意の光電変換セル10とを接続する第2配線構造22が、第1方向に光電変換サブモジュール1を越えて延在するように構成した。このような構成の採用によって、第2配線構造22による接続を変えることによって、複数の光電変換セル10を任意の組み合わせで電気的に接続して外部への供給電圧を変えることができる。また、光電変換装置100の第2方向の一方の端部に第2配線構造22Dを配置することによって、光電変換装置100の第1方向及び第2方向の一方の方向における一方の端部に一対の導電端子25を配置することができる。この構成によって、光電変換装置100の四辺のうち、任意の少なくとも一辺の近傍に導電端子25を配置することができるので、光電変換装置100を他の光電変換装置100等と様々な構成で容易に電気的に接続することができる。
 また、本実施形態では、第2方向に隣り合う光電変換サブモジュール1の間に、第1方向に光電変換サブモジュール1を越えて延在する第2配線構造22Eが配置されるように構成した。このような構成の採用によって、図3Aに示すような、第1方向に直列接続した光電変換サブモジュール1同士を更に直列接続した場合において、光電変換装置100の第1方向及び前記第2方向の一方の方向における両端部にそれぞれ一対の導電端子25を配置することができる。この構成によって、光電変換装置100を他の光電変換装置100等と前記一方の方向に容易に物理的に(機械的に)直列接続することができる。
 また、本実施形態では、複数の光電変換サブモジュール1の第2方向に隣り合う少なくとも2つの光電変換サブモジュール1内における各光電変換セル10には、光電変換時に、第1方向に沿う同じ向きに電流が流れるように構成した。このような構成の採用によって、隣り合う2つの光電変換サブモジュール1内に同一構造、同一サイズのセル配置が可能となるので、光電変換装置100のエリアの利用効率を改善することができる。
 また、本実施形態では、導電端子25は、光電変換装置100の第1方向及び第2方向の一方の方向における少なくとも一方の端部における第1方向及び第2方向の他方の方向における略中央位置において他方の方向に並んで配置される正極導電端子及び負極導電端子を含むように構成した。このような構成の採用によって、前記一方の方向の一方の端部において、光電変換装置100を他の光電変換装置100とコネクタ等によって容易に電気的に接続することができる。
 また、本実施形態では、導電端子25は、光電変換装置100の一方の方向の両側端部に配置されるように構成した。このような構成の採用によって、他の光電変換装置100を一方の方向の両側端部においてコネクタ等によって容易に電気的に接続することができるので、光電変換装置100を他の光電変換装置100等と一方の方向に容易に物理的に(機械的に)直列接続することができる。
 また、本実施形態では、光電変換装置100の一方の方向の両側端部に配置されている各導電端子25は、正極導電端子25PA,25PBが他方の方向の同一方向側に配置されるように構成した。このような構成の採用によって、第2方向両端部における第2配線構造22C,22Dの配置によって、一方の方向両端部の導電端子25同士の接続を容易に行うことができる。
[第2実施形態]
 次に、図4Aを参照して、12個の光電変換セル10が第2配線構造22によって6直列2並列に接続されている、本開示の第2実施形態(光電変換装置101)について説明する。なお、本実施形態に係る光電変換装置101の断面図における層構成は、第1実施形態と近似しているので、ここでの更なる説明は省略する。第3実施形態から第5実施形態についても同様である。
 ここで、「6直列2並列」とは、6個の光電変換セル10が直列に接続されている構成が2個並列に接続されていることを意味する。本明細書の以後の説明において、「X直列Y並列」のような表現を用いるが、これも同様の意味であり、X個の光電変換セル10が直列に接続されている構成がY個並列に接続されていることを意味する。
 本実施形態では、図4Aに示すように、第2方向(X軸方向)に並ぶ2つの光電変換サブモジュール1は、それぞれ第1方向(Y軸方向)に光電変換セル10が6個直列に接続されて構成されている。また、2つの光電変換サブモジュール1は、第2配線構造22A,22Bによって、それぞれの正極側端部同士、及び負極側端部同士が接続されている。つまり、図4Aにおいて、X軸方向プラス側の光電変換サブモジュール1のY軸方向プラス側端部が、X軸方向マイナス側の光電変換サブモジュール1のY軸方向プラス側端部と第2配線構造22Aによって電気的に接続されている。同様に、X軸方向プラス側の光電変換サブモジュール1のY軸方向マイナス側端部が、X軸方向マイナス側の光電変換サブモジュール1のY軸方向マイナス側端部と第2配線構造22Bによって電気的に接続されている。この接続によって、図4Aに示す例では、12個の光電変換セル10が6直列2並列で接続されている。本実施形態では、各光電変換サブモジュール1内において、電流は、Y軸方向プラス方向に向かって流れる。
 また、光電変換装置101における第1方向(Y軸方向)の両端部には、それぞれ一対の導電端子25が設けられている。導電端子25は、光電変換セル10において発電された電力を外部に供給するための端子であり、第1方向の一方の端部(Y軸方向プラス側端部)には、正極導電端子25PAと負極導電端子25NAとが、第2方向(X軸方向)に並んで配置されている。正極導電端子25PAと負極導電端子25NAは、第2方向における光電変換装置101の略中央位置に配置されている。同様に、第1方向の他方の端部(Y軸方向マイナス側端部)には、正極導電端子25PBと負極導電端子25NBとが、第2方向(X軸方向)に並んで配置されている。正極導電端子25PB及び負極導電端子25NBも、第2方向における光電変換装置101の略中央位置に配置されている。
 光電変換装置101における第2方向(X軸方向)の両端部には、光電変換サブモジュール1の第1方向両端部を越えて第1方向に延在する第2配線構造22C,22Dが設けられている。すなわち、上述の正極導電端子25PA,25PBは、光電変換装置101のX軸方向マイナス側端部に設けられた第2配線構造22C及び第1方向両端部に設けられた第2配線構造22A,22Bによって電気的に接続されている。そして、正極導電端子25PA,25PBは、6直列2並列で接続された光電変換セル10の正極側端部とも第2配線構造22Aによって接続されている。
 他方、負極導電端子25NA,25NBは、光電変換装置101のX軸方向プラス側端部に設けられた第2配線構造22D及び第1方向両端部に設けられた第2配線構造22A,22Bによって電気的に接続されている。そして、負極導電端子25NA,25NBは、6直列2並列で接続された光電変換セル10の負極側端部とも第2配線構造22Bによって接続されている。
 上述のように、第2実施形態では、光電変換装置101の第2方向の両端部に第2配線構造22C,22Dを配置することによって、光電変換装置101の第1方向(Y軸方向)の両端部にそれぞれ一対の導電端子25を配置することができる。この構成によって、複数の光電変換装置101を導電端子25を介して第1方向に直接接続することができるため、複数の光電変換装置100を配線部材を介することなく、例えばコネクタ等で容易に接続して使用することが出来る。
 図4Aに示したような6直列2並列の構成の場合、光電変換装置101は、0.7[V]の6倍の4.2[V]程度の電圧を出力することができる。従って、第1変形例に係る光電変換装置101は、例えば、表1に示した鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、又はニッケル・カドミウム蓄電池等を充電するための電源として使用することができる。
(第2実施形態の第1変形例)
 第2実施形態の第1変形例(図4Bに示す、光電変換装置101B)は、図4Aに示す第2実施形態と比較して、正極導電端子25PAと電気的に接続された正極導電端子25PB、及び負極導電端子25NAと電気的に接続された負極導電端子25NBが設けられていない他は、第2実施形態の構成と近似している。
 そして、第1変形例では、光電変換装置101Bの第2方向の一方の端部(X軸方向プラス側)に第2配線構造22Dを配置することによって、光電変換装置101Bの第1方向の一方の端部(Y軸方向プラス側)に一対の導電端子25を配置することができる。この構成によって、他の光電変換装置101Bとコネクタ等によって容易に接続することができる。
 以上述べたように、本実施形態では、光電変換装置101における第1方向及び第2方向の一方の方向における両端部には、導電端子25が配置され、光電変換装置101における第2方向の両端部には、導電端子25と任意の光電変換セル10とを接続する第2配線構造22が、第1方向に光電変換サブモジュール1を越えて延在するように構成した。このような構成の採用によって、図4Aに示すような、第1方向に直列接続した光電変換サブモジュール1を第2方向に複数個並列接続した場合において、光電変換装置101の一方の方向の両端部にそれぞれ一対の導電端子25を配置することができる。この構成によって、光電変換装置101を他の光電変換装置101等と一方の方向に容易に物理的に(機械的に)直列接続することができる。
[第3実施形態]
 図5Aは、第3実施形態に係る光電変換装置102の回路構成を示す図である。図5Aの光電変換セル10内に示す矢印は光電変換セル10の電流の向きを示している。図5Aにおいて、破線による接続は、第1配線構造21による接続を示している。また、実線による接続は、第2配線構造22による接続を示している。
 本実施形態では、Y軸方向に並べられ第1配線構造21により直列接続された6つの光電変換セル10が光電変換サブモジュール1を構成し(図5A参照)、X軸方向に隣接する2つの光電変換サブモジュール1が更に第2配線構造22Eによって並列接続されている。つまり、図5Aにおいて、右側(X軸方向プラス側)の光電変換サブモジュール1の下端(Y軸方向マイナス側端部)が、左側(X軸方向マイナス側)の光電変換サブモジュール1の上端(Y軸方向プラス側端部)と第2配線構造22Eによって電気的に接続されている。本実施形態では、X軸方向プラス側の光電変換サブモジュール1内において、電流は、Y軸方向マイナス方向に向かって流れる。また、X軸方向マイナス側の光電変換サブモジュール1内において、電流は、Y軸方向プラス方向に向かって流れる。この接続によって、図5Aに示す例では、12個の光電変換セル10が6直列2並列の形態で接続されている。
 図5Aに示すように、本実施形態において、第1方向(Y軸方向)両端部には、それぞれ一対の導電端子25が配置されている。導電端子25は、光電変換セル10において発電された電力を外部に供給するための端子であり、Y軸方向プラス側端部には、正極導電端子25PAと負極導電端子25NAとが、第2方向(X軸方向)に並んで配置されている。正極導電端子25PAと負極導電端子25NAは、第2方向における光電変換装置102の略中央位置に配置されている。同様に、Y軸方向マイナス側端部には、正極導電端子25PBと負極導電端子25NBとが、第2方向(X軸方向)に並んで配置されている。正極導電端子25PB及び負極導電端子25NBも、第2方向における光電変換装置102の略中央位置に配置されている。
 光電変換装置102における第2方向両端部には、光電変換サブモジュール1の第1方向両端部を越えて第1方向に延在する第2配線構造22C,22Dが設けられている。すなわち、上述の正極導電端子25PA,25PBは、光電変換装置102のX軸方向マイナス側端部に設けられた第2配線構造22C及び第1方向両端部に設けられた第2配線構造22A,22Bによって電気的に接続されている。そして、正極導電端子25PA,25PBは、X軸方向マイナス側の光電変換サブモジュール1の正極側端部とも第2配線構造22Aによって接続されている。
 他方、負極導電端子25NA,25NBは、光電変換装置102のX軸方向プラス側端部に設けられた第2配線構造22D及び第1方向両端部に設けられた第2配線構造22A,22Bによって電気的に接続されている。そして、負極導電端子25NA,25NBは、X軸方向プラス側の光電変換サブモジュール1の負極側端部とも第2配線構造22Aによって接続されている。
 上述のように、本実施形態では、光電変換装置102の第2方向両端部及び第2方向に隣り合う光電変換サブモジュール1の間に第2配線構造22C,22D,22Eを配置することによって、光電変換装置102の第1方向両端部にそれぞれ一対の導電端子25を配置することができる。この構成によって、複数の光電変換装置102を導電端子25を介して第1方向に直接接続することができるため、複数の光電変換装置102を配線部材を介することなく、例えばコネクタ等で容易に接続して使用することが出来る。
 図5Aに示したような6直列2並列の構成の場合、光電変換装置102は、0.7[V]の6倍の4.2[V]程度の電圧を出力することができる。従って、第1変形例に係る光電変換装置102は、例えば、表1に示した鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、又はニッケル・カドミウム蓄電池等を充電するための電源として使用することができる。
(第3実施形態の第1変形例)
 第3実施形態の第1変形例(図5Bに示す、光電変換装置102B)は、図5Aに示す第3実施形態と比較して、正極導電端子25PAと電気的に接続された正極導電端子25PB、及び負極導電端子25NAと電気的に接続された負極導電端子25NBが設けられていない他は、第3実施形態の構成と近似している。
 そして、第1変形例では、光電変換装置102Bの第2方向の一方の端部(X軸方向プラス側)に第2配線構造22Dを配置することによって、光電変換装置102Bの第1方向の一方の端部(Y軸方向プラス側)に一対の導電端子25を配置することができる。この構成によって、他の光電変換装置102Bとコネクタ等によって容易に接続することができる。
[第4実施形態]
 次に、図6Aを参照して、12個の光電変換セル10が第2配線構造22によって直列に接続されている、本開示の第4実施形態(光電変換装置103)について説明する。
 本実施形態では、図6Aに示すように、第2方向(X軸方向)に並ぶ2つの光電変換サブモジュール1は、それぞれ第1方向(Y軸方向)に光電変換セル10が6個直列に接続されて構成されている。また、2つの光電変換サブモジュール1は、第2配線構造22Bによって、それぞれのY軸方向マイナス側端部同士が接続されている。X軸方向プラス側の光電変換サブモジュール1内において電流はY軸方向マイナス方向に向かって流れ、X軸方向マイナス側の光電変換サブモジュール1内において電流はY軸方向プラス方向に向かって流れる。この接続によって、図6Aに示す例では、12個の光電変換セル10が直列接続されている。
 また、光電変換装置103における第1方向(Y軸方向)の両端部には、それぞれ一対の導電端子25が設けられている。導電端子25は、光電変換セル10において発電された電力を外部に供給するための端子であり、第1方向の一方の端部(Y軸方向プラス側端部)には、正極導電端子25PAと負極導電端子25NAとが、第2方向(X軸方向)に並んで配置されている。正極導電端子25PAと負極導電端子25NAは、第2方向における光電変換装置103の略中央位置に配置されている。同様に、第1方向の他方の端部(Y軸方向マイナス側端部)には、正極導電端子25PBと負極導電端子25NBとが、第2方向(X軸方向)に並んで配置されている。正極導電端子25PB及び負極導電端子25NBも、第2方向における光電変換装置103の略中央位置に配置されている。
 光電変換装置103における第2方向(X軸方向)の両端部には、光電変換サブモジュール1の第1方向両端部を越えて第1方向に延在する第2配線構造22C,22Dが設けられている。すなわち、上述の正極導電端子25PA,25PBは、光電変換装置103のX軸方向マイナス側端部に設けられた第2配線構造22C及び第1方向両端部に設けられた第2配線構造22A,22Bによって電気的に接続されている。そして、正極導電端子25PA,25PBは、12個直列接続された光電変換セル10の正極側端部とも第2配線構造22Aによって接続されている。
 他方、負極導電端子25NA,25NBは、光電変換装置103のX軸方向プラス側端部に設けられた第2配線構造22D及び第1方向両端部に設けられた第2配線構造22A,22Bによって電気的に接続されている。そして、負極導電端子25NA,25NBは、12個直列接続された光電変換セル10の負極側端部とも第2配線構造22Aによって接続されている。
 上述のように、第4実施形態では、光電変換装置103の第2方向の両端部に第2配線構造22C,22Dを配置することによって、光電変換装置103の第1方向(Y軸方向)の両端部にそれぞれ一対の導電端子25を配置することができる。この構成によって、複数の光電変換装置103を導電端子25を介して第1方向に直接接続することができるため、複数の光電変換装置103を配線部材を介することなく、例えばコネクタ等で容易に接続して使用することが出来る。
 第4実施形態は、第1実施形態と同様に12直列1並列の構成であるから、光電変換装置103は、0.7[V]の12倍の8.4[V]程度の電圧を出力することができる。従って、光電変換装置103は、例えば、表1に示した鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、又はリチウムイオンポリマー二次電池を充電するための電源として使用することができる。
(第4実施形態の第1変形例)
 第4実施形態の第1変形例(光電変換装置103B)は、図6Bに示すように、第4実施形態と比較して、第1方向(Y軸方向)両端部にそれぞれ一対の導電端子25が配置される代わりに、第2方向(X軸方向)両端部にそれぞれ一対の導電端子25が配置されている他は、第4実施形態の構成と近似している。
 光電変換装置103Bにおける第2方向の一方の端部(X軸方向マイナス側)には、導電端子25(一対の正極導電端子25PC及び負極導電端子25NC)が設けられ、他方の端部(X軸方向プラス側)には、導電端子25(一対の正極導電端子25PD及び負極導電端子25ND)が設けられている。第1変形例において、正極導電端子25PC及び負極導電端子25NCは、第1方向略中央部において第1方向(Y軸方向)に並んで配置されている。また、正極導電端子25PD及び負極導電端子25NDについても、第1方向略中央部において第1方向(Y軸方向)に並んで配置されている。
 また、光電変換装置103Bにおける第2方向両端部には、光電変換サブモジュール1の第1方向両端部を越えて第1方向に延在する第2配線構造22C,22Dが設けられている。すなわち、上述の正極導電端子25PC,25PDは、光電変換装置103BのX軸方向両端部に設けられた第2配線構造22C,22D及び第1方向の一方の端部(Y軸方向プラス側)に設けられた第2配線構造22Aによって電気的に接続されている。そして、正極導電端子25PC,25PDは、12個直列接続された光電変換セル10の正極側端部とも第2配線構造22Aによって接続されている。
 他方、負極導電端子25NC,25NDは、光電変換装置103BのX軸方向両端部に設けられた第2配線構造22C,22D及び第1方向の他方の端部(Y軸方向マイナス側)に設けられた第2配線構造22Bによって電気的に接続されている。そして、負極導電端子25NC,25NDは、12個直列接続された光電変換セル10の負極側端部とも第2配線構造22Aによって接続されている。
 上述のように、第1変形例では、光電変換装置103Bの第2方向両端部に第2配線構造22C,22Dを配置することによって、光電変換装置103Bの第2方向両端部にそれぞれ一対の導電端子25を配置することができる。この構成によって、複数の光電変換装置103Bを導電端子25を介して第2方向に直接接続することができるため、複数の光電変換装置103Bを配線部材を介することなく、例えばコネクタ等で容易に接続して使用することが出来る。
(第4実施形態の第2変形例)
 第4実施形態の第2変形例(図6Cに示す、光電変換装置103C)は、図6Bに示す第1変形例と比較して、正極導電端子25PCと電気的に接続された正極導電端子25PD、及び負極導電端子25NCと電気的に接続された負極導電端子25NDが設けられていない他は、第1変形例の構成と近似している。
 そして、第2変形例では、光電変換装置103Cの第2方向(X軸方向)の両端部に第2配線構造22C,22Dを配置することによって、光電変換装置103Cの第2方向の一方の端部(X軸方向マイナス側)に一対の導電端子25を配置することができる。この構成によって、他の光電変換装置103Cとコネクタ等によって容易に接続することができる。
[第5実施形態]
 次に、図7Aを参照して、12個の光電変換セル10が第2配線構造22によって2直列6並列に接続されている、本開示の第5実施形態(光電変換装置104)について説明する。
 本実施形態は、図7Aに示すように、第1方向に第1配線構造21により直列接続された2つの光電変換セル10から成る光電変換サブモジュール2(2直列)が、第1方向(Y軸方向)に3つ、第2方向(X軸方向)に2つ並べられている。そして、合計6つの光電変換サブモジュール2が電気的に並列接続された2直列6並列の接続構成を有する光電変換装置104である。光電変換装置104における第1方向(Y軸方向)の両端部には、それぞれに一対の導電端子25が設けられている。
 導電端子25は、光電変換セル10において発電された電力を外部に供給するための端子であり、Y軸方向プラス側端部には、正極導電端子25PAと負極導電端子25NAとが、第2方向(X軸方向)に並んで配置されている。正極導電端子25PAと負極導電端子25NAは、第2方向における光電変換装置104の略中央位置に配置されている。同様に、Y軸方向マイナス側端部には、正極導電端子25PBと負極導電端子25NBとが、第2方向(X軸方向)に並んで配置されている。正極導電端子25PB及び負極導電端子25NBも、第2方向における光電変換装置104の略中央位置に配置されている。
 光電変換装置104における第2方向両端部には、光電変換サブモジュール2の第1方向両端部を越えて第1方向に延在する第2配線構造22C,22Dが設けられている。すなわち、上述の正極導電端子25PA,25PBは、光電変換装置104のX軸方向両端部に設けられた第2配線構造22C並びに第1方向両端部に設けられた第2配線構造22A,22Bによって電気的に接続されている。そして、正極導電端子25PA,25PBは、2直列6並列接続された光電変換セル10の正極側端部とも第2配線構造22A,22Fによって接続されている。
 他方、負極導電端子25NA,25NBは、光電変換装置104のX軸方向プラス側端部に設けられた第2配線構造22D及び第1方向両端部に設けられた第2配線構造22A,22Bによって電気的に接続されている。そして、負極導電端子25NA,25NBは、2直列6並列接続された光電変換セル10の負極側端部とも第2配線構造22B,22Fによって接続されている。
 負極導電端子25NA,25NBは、第2配線構造22D、第1方向両端部の第2配線構造22A,22B、及び第1方向における光電変換サブモジュール2の間の領域を第2方向に延びる第2配線構造22Fによって各光電変換サブモジュール2の負極側端部(Y軸方向マイナス側)と電気的に接続されている。そして、正極導電端子25PA,25PBは、第2配線構造22C、第1方向両端部の第2配線構造22A,22B、及び第1方向における光電変換サブモジュール2の間の領域を第2方向に延びる第2配線構造22Fによって各光電変換サブモジュール2の正極側端部(Y軸方向プラス側)と電気的に接続されている。
 上述のように、本実施形態においても、光電変換装置104の第2方向の両端部に第2配線構造22C,22Dを配置することによって、光電変換装置104の第1方向の両端部のそれぞれに一対の導電端子25を配置することができる。この構成によって、複数の光電変換装置104を導電端子25を介して第1方向に直接接続することができるため、複数の光電変換装置104を配線部材を介することなく、例えばコネクタ等で容易に接続して使用することが出来る。
 図7Aに示したような2直列6並列の構成の場合、光電変換装置104は、0.7[V]の2倍の1.4[V]程度の電圧を出力することができる。従って、第2変形例に係る光電変換装置104は、微小電圧で駆動可能な各種電子機器に電源供給することができる。
(第5実施形態の第1変形例)
 第5実施形態の第1変形例(図7Bに示す、光電変換装置104B)は、図7Aに示す第5実施形態と比較して、正極導電端子25PAと電気的に接続された正極導電端子25PB、及び負極導電端子25NAと電気的に接続された負極導電端子25NBが設けられていない他は、第5実施形態の構成と近似している。
 そして、第1変形例では、光電変換装置104Bの第2方向(X軸方向)の両端部に第2配線構造22C,22Dを配置することによって、光電変換装置104Bの第1方向の一方の端部(Y軸方向プラス側)に一対の導電端子25を配置することができる。この構成によって、他の光電変換装置104Bとコネクタ等によって容易に接続することができる。
 以上述べたように、本実施形態では、第1方向に隣り合う光電変換サブモジュール2の間に、第2方向に延在する第2配線構造22Fが配置されるように構成した。このような構成の採用によって、図7Aに示すような、第1方向に直列接続した光電変換サブモジュール1を第1方向及び第2方向に配列状に複数個配置し、それらを並列接続した場合において、光電変換装置104の第1方向及び第2方向の一方の方向における両端部にそれぞれ一対の導電端子25を配置することができる。この構成によって、複数の光電変換装置104を導電端子25を介して第1方向に直接接続することができるため、複数の光電変換装置104を配線部材を介することなく、例えばコネクタ等で容易に接続して使用することが出来る。
[第6実施形態]
 図8は、本開示の第6実施形態に係る光電変換装置105の回路構成を示す平面図である。第6実施形態に係る光電変換装置105は、第1実施形態と比較して、導電端子25と電気的に接続された外部端子を開口部11A,11B経由で外部に露出させるための接続基板26A,26Bを設けていること、一方の接続基板26A上に逆電流防止ダイオードが搭載されていること、接続基板26A,26B上に設けられた正極外部端子26PA,26PB及び負極外部端子26NA,26NBを、他の光電変換装置105と電気的に接続するためのコネクタ27を設けていること、を除いて、第1実施形態の構成と近似している。従って、ここでは第1実施形態に係る光電変換装置100との相違点について主に説明する。なお、第1実施形態と同一の機能を有する部位については、同一の符号を付して説明する。
 第6実施形態に係る光電変換装置105は、図8等に示すように、第1実施形態と同様に第1方向に6個の光電変換セル10を直列接続した光電変換サブモジュール1を第2方向(X軸方向)に2個並べ、光電変換サブモジュール1同士を直列に接続した構成を備えている。従って、第6実施形態に係る光電変換装置105についても、第1実施形態と同様に12直列1並列の回路構成を備えている。
 本実施形態では、Y軸方向プラス側端部の導電端子として、正極導電端子25PA,負極導電端子25NAに加えて、カソード導電端子25CAを備えている。カソード導電端子25CAは、後述する接続基板26A上において正極導電端子25PAと正極外部端子26PAとの間に配置した逆電流防止ダイオードddのカソード電極と電気的に接続された端子である。このカソード導電端子25CA経由で正極外部端子26PAと正極外部端子26PBとが電気的に接続されている。
 本実施形態では、図8及び図9におけるY軸方向プラス側端部に配置された導電端子25(正極導電端子25PA、負極導電端子25NA及びカソード導電端子25CA)は、接続基板26Aと電気的に接続されている。そして、接続基板26A上において、カソード導電端子25CAは正極外部端子26PAと接続され、負極導電端子25NAは、負極外部端子26NAと電気的に接続されている。同様に、Y軸方向マイナス側端部に配置された導電端子25の正極導電端子25PB及び負極導電端子25NBは、接続基板26Bと電気的に接続されている。そして、接続基板26B上において、正極導電端子25PBは正極外部端子26PBと接続され、負極導電端子25NBは、負極外部端子26NBと電気的に接続されている。
 図10には、接続基板26A,26Bを含む光電変換装置105の断面図(図9のD-D断面)を示している。本実施形態において、接続基板26A,26Bは、例えば、ポリイミド等を基材として用いたフレキシブルプリント基板とすることができる。接続基板26Aの少なくとも一方の面(図10における上面)には、パターン形成された銅箔が設けられており、当該銅箔によって正極導電端子25PAと正極外部端子26PAとを逆電流防止ダイオードddを介して接続している。また、接続基板26B上で正極導電端子25PBと正極外部端子26PBとは銅箔を介して直接電気的に接続されている。本実施形態では、第2配線構造22の材料にスクリーン印刷が容易な銀を用いているが、外気に触れると酸化し易いという特性を持つ。本実施形態では、接続基板26A,26Bと正極導電端子25PA、25PBとを電気的に接続し、接続基板26A,26Bを介して正極導電端子25PA、25PBと正極外部端子26PA,26PBとを接続している。そして、正極外部端子26PA,26PBは、第1基板11及び透明導電膜14に設けた開口部11A,11Bを介して外部と連通している。このように銅箔を用いた正極外部端子26PA,26PBを外部に露出させてコネクタ等と接続する構成とすることによって、電極が酸化する等の不具合の発生を抑制することができる。なお、外部に露出する正極外部端子26PA,26PBの表面に金メッキ等を施すことによって、更に効果的に酸化を抑制するように構成してもよい。
 なお、D-D断面に沿う正極導電端子25PA,25PBと正極外部端子26PA,26PBについて説明したが、負極導電端子25NA,25NBと負極外部端子26NA,26NBについても同様である。
 図8に示すように、本実施形態では、正極外部端子26PAを雄型コネクタ27Aの正極コネクタ端子27PAと接続し、負極外部端子26NAを雄型コネクタ27Aの負極コネクタ端子27NAと接続することができる。同様に、正極外部端子26PBを雌型コネクタ27Bの正極コネクタ端子27PBと接続し、負極外部端子26NBを雌型コネクタ27Bの負極コネクタ端子27NBと接続することができる。この構成によって、光電変換装置105を、他の光電変換装置105等と第1方向に容易に物理的に(機械的に)直列接続することができる。但し、この場合、回路接続の観点では、各光電変換装置105の発電部を並列接続することになる。
 図11は、光電変換装置105の雄型コネクタ27Aを、他の光電変換装置105の雌型コネクタ27Bと接続している状態を示している。このように、雄型コネクタ27A及び雌型コネクタ27Bを介して光電変換装置105同士を接続することによって、配線部材等を用いることなく光電変換装置105同士を容易に第1方向(Y軸方向)に接続して、発電電力を最適化しつつ外部に供給することができる。
 本実施形態では、図9等に示すように、正極導電端子25PAと負極導電端子25NA、正極導電端子25PBと負極導電端子25NB、正極外部端子26PAと負極外部端子26NA、及び正極外部端子26PBと負極外部端子26NBは、いずれも、第2方向の略中央位置において第2方向に並んで配置されている。この構成によって、光電変換装置105同士をコネクタ等によって整列した状態で容易に接続することができる。
 以上述べたように、本実施形態では、一方の方向における少なくとも一方の端部における第1基板11と第2基板12の間には、接続基板26A,26Bが配置され、接続基板26A,26Bには、正極導電端子25PA,25PB及び負極導電端子25NA,25NBと電気的に接続された正極外部端子26PA,26PB及び負極外部端子26NA,26NBが設けられ、正極外部端子26PA,26PB及び負極外部端子26NA,26NBは、第1基板11または第2基板12に形成された開口部11A,11Bを通じて外部に露出するように構成した。このような構成の採用によって、光電変換装置105からの発電電力を外部に供給し易くすると共に、導電端子25の各電極が酸化する等の不具合の発生を抑制することができる。
 また、本実施形態では、接続基板26A,26Bの少なくとも一つには、正極導電端子25PAと正極外部端子26PAとの間に逆電流防止ダイオードddが搭載され、逆電流防止ダイオードddのカソードが正極外部端子26PAと電気的に接続されるように構成した。このような構成の採用によって、逆電流による光電変換装置105の破壊を抑制すると共に、逆電流防止ダイオードddを光電変換セル10とは別プロセスで接続基板26A上に搭載することができるので、光電変換装置105の製造プロセスの自由度を高めることができる。
 また、本実施形態では、一方の方向における一方の端部に雄型コネクタ27Aが搭載されると共に、他方の端部に雄型コネクタ27Aを挿抜可能な雌型コネクタ27Bが搭載され、雄型コネクタ27A及び雌型コネクタ27Bがそれぞれ一対の正極外部端子26PA,26PB及び負極外部端子26NA,26NBと接続されるように構成した。このような構成の採用によって、配線部材等を用いることなく光電変換装置105同士を容易に接続して、発電電力を最適化しつつ外部に供給することができる。
 本開示を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部を1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
 例えば、第1から第6実施形態では、光電変換セル10として色素増感型太陽電池、有機薄膜太陽電池、又はペロブスカイト太陽電池等を採用可能であるが、これらの態様には限定されない。光電変換セル10は、シリコン(Si)を用いたSi系太陽電池、又は化合物を用いた化合物系太陽電池等であってもよく、第1電極13と第2電極16の間で太陽光、室内光などの光エネルギーを利用して発電する機能を有していればよい。
 また、第1から第6実施形態では、第2電極16が備える透明導電膜17が透明であるように構成したが、透明導電膜17は、必ずしも透明である必要はなく、透明性を有さない導電膜であってもよい。
 また、第1から第6実施形態では、第2配線構造22が第1基板11側の透明導電膜14の内側に設けられるように構成したが、この態様には限定されず、例えば第2基板12側の透明導電膜17の内側等、他の層の近傍に設けるようにしてもよい。第2基板12側の透明導電膜17の内側に第2配線構造22を設ける場合、開口部11A,11Bについても第2基板12側に設けるようにしてもよい。
 また、光電変換装置100~105が備える光電変換セル10の個数、及び光電変換セル10の接続は第1実施形態から第6実施形態の態様に限定されるものではない。光電変換装置100~105は、任意の複数の個数の光電変換セル10を備えていてよい。光電変換装置100~105が備える複数の光電変換セル10は、任意の直列数、及び任意の並列数で接続されていてよい。
 本開示によれば、複数の光電変換セル10を様々な構成で電気的に接続することを容易にすることが可能な光電変換装置100~105を提供することができる。
 1,2  光電変換サブモジュール
 10   光電変換セル
 11   第1基板
 11A、11B 開口部
 12   第2基板
 13   第1電極
 14   透明導電膜
 15   多孔質酸化物半導体層
 16   第2電極
 17   透明導電膜
 18   触媒層
 19   電解液
 20   隔壁
 21   第1配線構造
 22,22A,22B,22C,22D,22E,22F 第2配線構造
 25   導電端子
 25CA カソード導電端子
 25NA,25NB,25NC,25ND 負極導電端子
 25PA,25PB,25PC,25PD 正極導電端子
 26A,26B 接続基板
 26NA,26NB 負極外部端子
 26PA,26PB 正極外部端子
 27   コネクタ
 27NA,27NB 負極コネクタ端子
 27PA,27PB 正極コネクタ端子
 100,100B,100C,100D,101,101B,102,102B,103,103B,103C,104,104B,105 光電変換装置
 dd   逆電流防止ダイオード

Claims (11)

  1.  第1基板と、
     前記第1基板に対向する第2基板と、
     前記第1基板と前記第2基板との間に配置された複数の光電変換セルであって、前記各光電変換セルが、第1電極と、前記第1電極よりも前記第2基板に近い側に配置された第2電極とを備える複数の光電変換セルと、
     前記第1基板及び前記第2基板に沿う第1方向に隣接する2つの光電変換セル同士を電気的に接続する第1配線構造と、
     前記複数の光電変換セルのうちの任意の光電変換セル同士、並びに前記複数の光電変換セルからの電力を外部に供給する導電端子を電気的に接続する第2配線構造と
    を備えた光電変換装置であって、
     前記第1方向に並んで配置された前記複数の光電変換セルからなる光電変換サブモジュールが、前記第1基板及び前記第2基板に沿い前記第1方向に直交する第2方向に複数配置され、
     前記光電変換装置における前記第1方向及び前記第2方向の一方の方向における少なくとも一方の端部には、前記導電端子が配置され、
     前記光電変換装置における前記第2方向の少なくとも一方の端部には、前記導電端子と任意の光電変換セルとを接続する前記第2配線構造が、前記第1方向に前記光電変換サブモジュールを越えて延在することを特徴とする光電変換装置。
  2.  前記光電変換装置における前記第1方向及び前記第2方向の一方の方向における両端部には、前記導電端子が配置され、
     前記光電変換装置における前記第2方向の両端部には、前記導電端子と任意の光電変換セルとを接続する前記第2配線構造が、前記第1方向に前記光電変換サブモジュールを越えて延在する、請求項1に記載の光電変換装置。
  3.  前記第2方向に隣り合う光電変換サブモジュールの間に、前記第1方向に前記光電変換サブモジュールを越えて延在する前記第2配線構造が配置されている、請求項2に記載の光電変換装置。
  4.  前記第1方向に隣り合う光電変換サブモジュールの間に、前記第2方向に延在する前記第2配線構造が配置されている、請求項2に記載の光電変換装置。
  5.  複数の前記光電変換サブモジュールの前記第2方向に隣り合う少なくとも2つの光電変換サブモジュール内における各光電変換セルには、光電変換時に、前記第1方向に沿う同じ向きに電流が流れる、請求項1から4のいずれか一項に記載の光電変換装置。
  6.  前記導電端子は、前記光電変換装置の前記第1方向及び第2方向の一方の方向における少なくとも一方の端部における前記第1方向及び前記第2方向の他方の方向における略中央位置において前記他方の方向に並んで配置される正極導電端子及び負極導電端子を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の光電変換装置。
  7.  前記導電端子は、前記光電変換装置の前記一方の方向の両側端部に配置されている、請求項6に記載の光電変換装置。
  8.  前記光電変換装置の前記一方の方向の両側端部に配置されている各導電端子は、前記正極導電端子が前記他方の方向の同一方向側に配置されている、請求項7に記載の光電変換装置。
  9.  前記一方の方向における少なくとも一方の端部における前記第1基板と前記第2基板の間には、接続基板が配置され、該接続基板には、前記正極導電端子及び前記負極導電端子と電気的に接続された正極外部端子及び負極外部端子が設けられ、該正極外部端子及び該負極外部端子は、前記第1基板または前記第2基板に形成された開口部を通じて外部に露出している、請求項6から8のいずれか一項に記載の光電変換装置。
  10.  前記接続基板の少なくとも一つには、前記正極導電端子と前記正極外部端子との間に逆電流防止ダイオードが搭載され、該逆電流防止ダイオードのカソードが前記正極外部端子と電気的に接続されている、請求項9に記載の光電変換装置。
  11.  前記一方の方向における一方の端部に雄型コネクタが搭載されると共に、他方の端部に前記雄型コネクタを挿抜可能な雌型コネクタが搭載され、前記雄型コネクタ及び前記雌型コネクタがそれぞれ一対の前記正極外部端子及び前記負極外部端子と接続されている、請求項9又は10に記載の光電変換装置。
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