(57)【要約】【課題】接続させた色素増感型太陽電池の導通部分が容易に破損しない太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】透明基板１の端縁を面方向へ突出させた透明基板突出部１２を形成した第一の色素増感型太陽電池Ｄ１と、対極基板２の端縁を面方向へ突出させた対極基板突出部２２を形成した第二の色素増感型太陽電池Ｄ２とを備え、前記透明基板突出部１２と、対極基板突出部２２とを重合させ、締結部材で締結させて前記第一の色素増感型太陽電池Ｄ１と第二の色素増感型太陽電池Ｄ２とを電気的に接続させる。透明基板突出部１２と対極電極突出部２２とを締結部材で締結させるので、透明電極と対極電極との接続部分が強固なものとなり、導通部分の破断などによる導通不良の発生が抑制される【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極が形成された透明基板と、対極電極が形成された対極基板と、透明電極上に形成され多孔質の半導体材料に増感色素を担持させて形成された半導体粒子層と、前記半導体粒子層と対極電極との間に液状又は擬液状の電解質からなる電解質層と、前記電解質層を封止して前記透明基板と対極基板とを固着させる封止材が設けられた色素増感型太陽電池を複数接続させた太陽電池モジュールであって、
前記透明基板の端縁の少なくとも一部が対極基板の端縁より面方向へ突出した透明基板突出部が形成された第一の色素増感型太陽電池を備えており、
前記対極基板の端縁の少なくとも一部が透明基板の端縁より面方向へ突出した対極基板突出部が形成された第二の色素増感型太陽電池を備えており、
前記第一の色素増感型太陽電池の透明基板突出部と、第二の色素増感型太陽電池の対極基板突出部とを重合させ、
締結部材で締結させて前記第一の色素増感型太陽電池と第二の色素増感型太陽電池とを電気的に接続させていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感型太陽電池を複数接続して構成された太陽電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、色素増感型太陽電池について種々の発明が開示されており、これらを複数接続させた太陽電池モジュールについても種々の構成が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、色素増感太陽電池の触媒層または対極導電層の端部と、隣接する色素増感太陽電池の導電層とが、接続層を介して電気的に接続されている色素増感太陽電池モジュールが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１３４８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、市販の導電性ペーストを注入、乾燥させて、隣接する色素増感太陽電池と接続するための接続層を形成する実施例が記載されているが、乾燥後の導電性ペーストの機械的強度が低い場合は、太陽電池モジュールに外力などがかかったときに接続層が破壊されて、導通不良が生じる問題が懸念される。
【０００６】
そこで本発明は、接続させた色素増感型太陽電池の導通部分が容易に破損しない太陽電池モジュールを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は以下のような構成としている。
すなわち本発明に係る太陽電池モジュールは、透明電極が形成された透明基板と、対極電極が形成された対極基板と、透明電極上に形成され多孔質の半導体材料に増感色素を担持させて形成された半導体粒子層と、前記半導体粒子層と対極電極との間に液状又は擬液状の電解質からなる電解質層と、前記電解質層を封止して前記透明基板と対極基板とを固着させる封止材が設けられた色素増感型太陽電池を複数接続させた太陽電池モジュールであって、
前記透明基板の端縁の少なくとも一部が対極基板の端縁より面方向へ突出した透明基板突出部が形成された第一の色素増感型太陽電池を備えており、
前記対極基板の端縁の少なくとも一部が透明基板の端縁より面方向へ突出した対極基板突出部が形成された第二の色素増感型太陽電池を備えており、
前記第一の色素増感型太陽電池の透明基板突出部と、第二の色素増感型太陽電池の対極基板突出部とを重合させ、
締結部材で締結させて前記第一の色素増感型太陽電池と第二の色素増感型太陽電池とを電気的に接続させていることを特徴としている。
【０００８】
本発明に係る太陽電池モジュールによれば、
第一の色素増感型太陽電池の透明基板突出部と、第二の色素増感型太陽電池の対極基板突出部とを重合させ、締結部材で締結して電気的に接続するので、透明基板突出部の透明電極と隣接する対極電極突出部の対極電極とが他の導電性部材を介さずに直接接触して密着し、電気的な抵抗が低減されて、太陽電池モジュールの効率を向上させる。
また、透明基板突出部と隣接する対極電極突出部とを締結部材で締結させるので、透明電極と対極電極との接続部分が強固なものとなり、導通部分の破断などによる導通不良の発生が抑制される。
また、締結部材の締結によって、前記第一の色素増感太陽電池と第二の色素増感太陽電池とを電気的に接続させるとともに、相互に固定させることができるので、太陽電池モジュールを簡素な構造に構成することができる。
【０００９】
また、透明基板突出部と対極基板突出部を、それぞれ面方向へ突出させて形成するので、これを形成するために透明基板と対極基板に厚み方向の切削などの複雑な加工を行う必要がなく、板状の基板をそのまま透明基板および対極基板に用いることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る太陽電池モジュールによれば、接続させた色素増感型太陽電池の導通部分が容易に破損しない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る太陽電池モジュールの実施の一形態を示す平面図と正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面の要部を拡大した色素増感型電池の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態を図面に基づき具体的に説明する。
まず最初に図２によって本発明に係る色素増感型太陽電池の要部を説明する。
図面において、１は透明基板であり、２は対極基板である。
本実施形態に於ける色素増感型太陽電池は、互いに対向するように配された透明基板１と対極基板２と、各基板の間に電解質を含む電解質層４とを備え、電解質層４は周りの隙間に封止材５を充填することによって封止されている。
【００１３】
透明基板１の表面には透明電極１１が積層され、対極基板２の表面には対極電極２１が積層され、これら２つの電極は対向する各基板のそれぞれ内側となるように配置されている。すなわち封止材５によって封止された電解質層４が透明基板１と対極基板２とに積層された透明電極１１と対極電極２１に接触することで、透明電極１１を負の電極とし、対極電極２１を正の電極とした太陽電池セルを構成している。また、このとき前記電解質層４内には電解質が充填されているとともに、透明電極１１側に半導体粒子層３が形成されている。
【００１４】
透明基板１の形成に用いられる材料としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリメタクリレート、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂等を用いることができ、また電解質層４に対する耐久性の高いポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂といったポリエステル合成樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン樹脂といったポリオレフィン系合成樹脂等も好適に用いることができる。
本実施形態では、１２０×１５０×２．５ｍｍの板体に形成した環状ポリオレフィン樹脂を透明基板１として用いている。
【００１５】
透明電極１１の形成については、透明性に優れると共に高い導電性を備えるスズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、金、白金等やそれらを複数組み合わせたものを真空蒸着法、スパッタ蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、泳動電着法等の適宜の方法により透明基板１表面に形成したり、またはそれらの薄膜が形成されたフィルムを透明基板１に貼着したりする等して形成することができる。
本実施形態では、透明基板１上にＩＴＯをスパッタ蒸着させて透明電極１１を形成している。
【００１６】
対極基板２の形成に用いられる材料としては、透明性が必要とされない場合には適宜の材料を用いて形成することができるが、透明性が必要とされる場合には前記の透明基板１と同様の材料を用いることができる。
本実施形態では、１２０×１５０×２．５ｍｍの板体に形成した環状ポリオレフィン樹脂を対極基板２として用いている。
【００１７】
対極電極２１の形成については、白金、カーボン、導電性ポリマーや、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）等の金属酸化物と前記物質との複合材料等を用いて、真空蒸着法、スパッタ蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、泳動電着法等の適宜の方法により対極基板２上に形成したり、またそれらの薄膜が形成されたフィルムを対極基板２に貼着したりする等して形成することができる。
本実施形態では、対極基板２上に白金をスパッタ蒸着させて、対極電極２１を形成している。
【００１８】
電解質層４の形成については、アセトニトリルとエチレンカーボネートの混合溶液や、メトキシプロピオニトリル等の溶媒に、ヨウ化リチウム、金属ヨウ素等の電解質を加えたもの等の液体電解質や、高分子ゲル電解液等の擬固体化電解質といった液体電解質系などを用いることができる。
本実施形態では、アセトニトリルとエチレンカーボネートの混合溶液を溶媒として、ヨウ化リチウムを加えた液体電解質を用いて電解質層４を形成している。
【００１９】
半導体粒子層３は、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、Ｉｎ２Ｏ３、ＷＯ３、Ｆｅ２ＴｉＯ３、ＰｂＯ、Ｖ２Ｏ５、ＦｅＴｉＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３、ＳｒＴｉＯ３、ＺｎＯ、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＫＴａＯ３、ＳｎＯ２、ＺｒＯ２などの半導体材料を用いて形成された薄膜に増感色素を担持させることで形成でき、半導体材料としてはこれらの内、コストや作業性等から酸化チタン（ＴｉＯ２）、又は透明性の薄層の形成性に優れ且つ電析が可能である酸化亜鉛（ＺｎＯ）が好適であるが、それに限定されるものではなく適宜のものを用いることができる。半導体粒子層３に担持される色素は、特に限定されるものではないが、例えば、ルテニウムビピリジウム錯体、キサンテン系色素、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導錯体などが挙げられる。
本実施形態では、ＺｎＯの薄膜にルテニウムビピリジウム錯体を担持させて半導体粒子層３を形成している。
【００２０】
封止材５の原料としては、電解質層４の漏洩を防止できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、メラニン系樹脂、フォスファーゼン系樹脂等が挙げられる。
本実施形態では、封止材５にエポキシ系樹脂を用いている。
【００２１】
本実施形態の色素増感型太陽電池は、上記のように同じ大きさの長方形の板状に形成した透明基板１と対極基板２とを互いに対向させて固定させているが、このとき透明基板１と対極基板２のそれぞれの長辺を揃え、短辺がずれるように配置させている。具体的には、色素増感太陽電池の平面視において、一つの辺で透明基板１が対極基板２より面方向へ突出して透明基板突出部１２を形成し、これに対向する辺で対極基板２が透明基板１より面方向へ突出して対極基板突出部２２を形成し、これらの間の辺で、透明基板１と対極基板２の端部が揃っている。
【００２２】
図１は本発明に係る太陽電池モジュールの実施の一形態を示す平面図と正面図であり、上記の色素増感型太陽電池を２個接続した状態を表している。２つの色素増感型太陽電池Ｄ１、Ｄ２の接続部分において、透明基板突出部１２を接続させている方が第一の色素増感型太陽電池とし、対極基板突出部２２を接続させている方を第二の色素増感型太陽電池とする。本実施形態では第一の色素増感型太陽電池がＤ１となり、第二の色素増感型太陽電池がＤ２となる。
【００２３】
最初に色素増感型太陽電池Ｄ１、Ｄ２の形状について説明する。
色素増感型太陽電池Ｄ１、Ｄ２は、それぞれ同じ形状に構成されている。
色素増感型太陽電池Ｄ１、Ｄ２に設けられた透明基板突出部１２には、ネジ６の雄ねじ部が挿通可能な貫通孔１３が２箇所形成されている。
また、色素増感型太陽電池Ｄ１、Ｄ２に設けられた対極基板突出部２２には、前記の２個の貫通孔１３と同じ間隔で貫通孔２３が形成されており、この貫通孔２３の内側面にはネジ６と螺結可能な雌ねじ部２４が形成されている。
【００２４】
次に色素増感型太陽電池Ｄ１、Ｄ２の接続の構成について説明する。
色素増感型太陽電池Ｄ１、Ｄ２は、それぞれの透明基板１と対極基板２の面を同じ方向に向けている。
そして、色素増感型太陽電池Ｄ１の２個の貫通孔１３と、色素増感型太陽電池Ｄ２の２個の貫通孔２３の位置をそれぞれ合わせて透明基板突出部１２と対極基板突出部２２とを重合させ、ネジ６の雄ねじ部を前記の貫通孔１３を挿通させ、前記の貫通孔２３の雌ねじ部２４に螺結させて固定している。
これにより、第一の色素増感型太陽電池Ｄ１の透明基板突出部１２に設けられた透明電極１１に、第二の色素増感型太陽電池Ｄ２の対極基板突出部２２に設けられた対極電極２１が当接されるとともに、強固に密着する。
【００２５】
また、このとき色素増感型太陽電池Ｄ１、Ｄ２のそれぞれの透明基板１の間に隙間７ａが設けられ、それぞれの対極基板２の間に隙間７ｂが設けられるように、貫通孔１３および貫通孔２３が形成されている。
隙間７ａ、７ｂを設けることで、色素増感型太陽電池Ｄ１、Ｄ２の正極同士、負極同士が短絡せず、直列に接続される。
【００２６】
本実施形態では、貫通孔１３を雄ねじ部が挿通可能に形成し貫通孔２３の内側面にネジ６と螺結可能な雌ねじ部２４を形成しているが、貫通孔２３を雄ねじ部が挿通可能に形成し貫通孔１３の内側面にネジ６と螺結可能な雌ねじ部を形成してもよい。
また、貫通穴１３と貫通穴２３の双方ともにネジ６の雄ねじ部を挿通可能に形成し、ネジ６の雄ねじ部を双方の基板に挿通させて、その外側に配置したナットなどの雌ねじ部に螺結させるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１    透明基板
１１  透明電極
１２  透明基板突出部
１３  貫通孔
２    対極基板
２１  対極電極
２２  対極基板突出部
２３  貫通孔
２４  雌ねじ部
３    半導体粒子層
４    電解質層
５    封止材
６    ネジ
Ｄ    色素増感型太陽電池
【図１】
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【図２】
2010218935.tif 000004