(57)【要約】【課題】本発明は、電極間での短絡が起こり難く、有機薄膜太陽電池が装填された場合に、大きな起電力を得ることが可能な有機薄膜太陽電池用治具を提供することを主目的とする。【解決手段】本発明は、有機薄膜太陽電池が装填される有機薄膜太陽電池用治具であって、基台と、背面電極側集電体と、透明電極側集電体と、開口部を有する前面基板とを有し、上記基台が、上記背面電極側集電体を埋設するための背面電極側集電体用凹部と、上記背面電極側集電体用凹部の周囲に配置され、上記背面電極側集電体用凹部に連続して形成され、上記背面電極側集電体用凹部よりも深さが浅い、有機薄膜太陽電池の背面電極および有機層を埋設するための太陽電池用凹部と、上記太陽電池用凹部の周囲に配置され、上記透明電極側集電体を埋設するための透明電極側集電体用凹部とを有することを特徴とする有機薄膜太陽電池用治具を提供する。【選択図】図１
2010232340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機薄膜太陽電池が装填される有機薄膜太陽電池用治具であって、
基台と、
前記基台に埋設され、有機薄膜太陽電池の背面電極に接触して電気的に導通する背面電極側集電体と、
前記基台に埋設され、前記背面電極側集電体を囲むように配置され、有機薄膜太陽電池の透明電極に接触して電気的に導通する透明電極側集電体と、
前記基台上に配置され、開口部を有する前面基板とを有し、
前記基台が、前記背面電極側集電体を埋設するための背面電極側集電体用凹部と、
前記背面電極側集電体用凹部の周囲に配置され、前記背面電極側集電体用凹部に連続して形成され、前記背面電極側集電体用凹部よりも深さが浅い、有機薄膜太陽電池の背面電極および有機層を埋設するための太陽電池用凹部と、
前記太陽電池用凹部の周囲に配置され、前記透明電極側集電体を埋設するための透明電極側集電体用凹部とを有することを特徴とする有機薄膜太陽電池用治具。
【請求項２】
有機薄膜太陽電池が装填され、複数個の有機薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列に接続するために用いられる有機薄膜太陽電池用治具であって、
基台と、
前記基台に埋設され、有機薄膜太陽電池の背面電極に接触して電気的に導通する複数の背面電極側集電体と、
前記基台に埋設され、前記背面電極側集電体を囲むように配置され、有機薄膜太陽電池の透明電極に接触して電気的に導通する複数の透明電極側集電体と、
前記基台に埋設され、一の単位セルに用いられる前記背面電極側集電体および他の単位セルに用いられる前記透明電極側集電体を電気的に接続するように配置された接続配線と、
前記基台上に配置され、開口部を有する前面基板とを有し、
前記基台が、前記背面電極側集電体を埋設するための複数の背面電極側集電体用凹部と、
前記背面電極側集電体用凹部の周囲に配置され、前記背面電極側集電体用凹部に連続して形成され、前記背面電極側集電体用凹部よりも深さが浅い、有機薄膜太陽電池の背面電極および有機層を埋設するための複数の太陽電池用凹部と、
前記太陽電池用凹部の周囲に配置され、前記透明電極側集電体を埋設するための複数の透明電極側集電体用凹部と、
一の単位セルに用いられる前記背面電極側集電体用凹部および他の単位セルに用いられる前記透明電極側集電体用凹部に連続して形成され、前記接続配線を埋設するための接続配線用凹部とを有することを特徴とする有機薄膜太陽電池用治具。
【請求項３】
前記背面電極側集電体および透明電極側集電体が、ＳＵＳ基板上にＡｕ（金）膜が積層されたものであり、前記Ａｕ膜が有機薄膜太陽電池の背面電極および透明電極に接触するように配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機薄膜太陽電池用治具。
【請求項４】
前記前面基板の開口部に透明部材が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の有機薄膜太陽電池用治具。
【請求項５】
前記基台がガラスからなることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の有機薄膜太陽電池用治具。
【請求項６】
前記基台および前面基板がビスで固定されていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の有機薄膜太陽電池用治具。
【請求項７】
前記基台上の周縁にシーリング部材が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の有機薄膜太陽電池用治具。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれかに記載の有機薄膜太陽電池用治具と、前記有機薄膜太陽電池用治具に取外し可能に装填された複数個の有機薄膜太陽電池の単位セルとを備え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、有機薄膜太陽電池が装填される治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機薄膜太陽電池は、２つの異種電極間に、電子供与性および電子受容性の機能を有する有機薄膜を配置してなる太陽電池であり、シリコンなどに代表される無機太陽電池に比べ製造工程が容易であり、かつ低コストで大面積化が可能であるという利点を持つ。しかしながら、有機薄膜太陽電池は、起電力が小さく、インキ状の材料を透明基板上に塗布して有機薄膜を形成するために製品の安定性が不安定になりやすく、有機材料を使用しているために製品寿命がシリコン型太陽電池と比較して短かいことから、実用に供することは困難であった。
【０００３】
近年、起電力の増大のために、有機薄膜太陽電池の層構成を工夫する試みがなされている。例えば、電極間にて複数層の光電変換層を所定の中間層を介して積層することで、開放電圧値が増加することが報告されている（特許文献１参照）。上記特許文献１には、中間層（接着層）として、透明酸化物層、透明窒化物層、第１４族元素により形成される透明層が挙げられている。
ここで、複数層の光電変換層を所定の中間層を介して積層することで開放電圧値が増加するのは、電極間にて複数層の光電変換層が所定の中間層を介して積層された有機薄膜太陽電池では、複数の有機薄膜太陽電池が直列接続されている状態と同様の状態にあるとみなすことができるためであると考えられる。
しかしながら、このような積層型の有機薄膜太陽電池では、１層目の光電変換層を光が透過する際に減衰してしまうため、２層目の光電変換層に到達する光量が小さくなり、太陽電池全体としての変換効率が低下するおそれがある。光電変換層の積層数が多くなるほど、透過光量が小さくなってしまう。また、複数の光電変換層を積層するため、プロセスが複雑になり、歩留りが低下するおそれもある。
【０００４】
また、起電力の増大のために複数の太陽電池を直列接続する方法としては、例えば色素増感型太陽電池のモジュール化で知られているように、複数の太陽電池の単位セルを平面に並べて、ある単位セルの陰極を隣接する単位セルの陽極に接続する方法がある。
しかしながら、この方法を有機薄膜太陽電池に適用する場合において、陽極および陰極を接続するために単位セルの端部を接続用のクリップ等で挟む場合には、電極間に配置された有機薄膜の厚みが１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度と非常に薄いために、電極間で短絡が生じるという問題がある。
これは、１つの単位セルにおいて、陽極および陰極にそれぞれ配線を接続する際に単位セルの端部を配線用のクリップ等で挟む場合にも、同様に起こる問題である。
さらに、有機薄膜太陽電池では、素子の製品寿命がシリコン型太陽電池と比較して短く、また複数の単位セルを配置したとしても、各単位セルの寿命はまちまちである。従って、長期の製品寿命が要求される用途では、直列に接続されたすべての単位セルの中で最も製品寿命の短い単位セルによりモジュール全体の寿命が決定されるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７９０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、有機薄膜太陽電池が装填された場合に、電極間での短絡が起こり難く、大きな起電力を得ることが可能な有機薄膜太陽電池用治具を提供することを主目的とする。さらには、長寿命化が可能な太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、有機薄膜太陽電池が装填される有機薄膜太陽電池用治具であって、基台と、上記基台に埋設され、有機薄膜太陽電池の背面電極に接触して電気的に導通する背面電極側集電体と、上記基台に埋設され、上記背面電極側集電体を囲むように配置され、有機薄膜太陽電池の透明電極に接触して電気的に導通する透明電極側集電体と、上記基台上に配置され、開口部を有する前面基板とを有し、上記基台が、上記背面電極側集電体を埋設するための背面電極側集電体用凹部と、上記背面電極側集電体用凹部の周囲に配置され、上記背面電極側集電体用凹部に連続して形成され、上記背面電極側集電体用凹部よりも深さが浅い、有機薄膜太陽電池の背面電極および有機層を埋設するための太陽電池用凹部と、上記太陽電池用凹部の周囲に配置され、上記透明電極側集電体を埋設するための透明電極側集電体用凹部とを有することを特徴とする有機薄膜太陽電池用治具を提供する。
【０００８】
また、本発明は、有機薄膜太陽電池が装填され、複数個の有機薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列に接続するために用いられる有機薄膜太陽電池用治具であって、基台と、上記基台に埋設され、有機薄膜太陽電池の背面電極に接触して電気的に導通する複数の背面電極側集電体と、上記基台に埋設され、上記背面電極側集電体を囲むように配置され、有機薄膜太陽電池の透明電極に接触して電気的に導通する複数の透明電極側集電体と、上記基台に埋設され、一の単位セルに用いられる上記背面電極側集電体および他の単位セルに用いられる上記透明電極側集電体を電気的に接続するように配置された接続配線と、上記基台上に配置され、開口部を有する前面基板とを有し、上記基台が、上記背面電極側集電体を埋設するための複数の背面電極側集電体用凹部と、上記背面電極側集電体用凹部の周囲に配置され、上記背面電極側集電体用凹部に連続して形成され、上記背面電極側集電体用凹部よりも深さが浅い、有機薄膜太陽電池の背面電極および有機層を埋設するための複数の太陽電池用凹部と、上記太陽電池用凹部の周囲に配置され、上記透明電極側集電体を埋設するための複数の透明電極側集電体用凹部と、一の単位セルに用いられる上記背面電極側集電体用凹部および他の単位セルに用いられる上記透明電極側集電体用凹部に連続して形成され、上記接続配線を埋設するための接続配線用凹部とを有することを特徴とする有機薄膜太陽電池用治具を提供する。
【０００９】
本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した場合、有機薄膜太陽電池の透明電極と透明電極側集電体とが面接触し、背面電極と背面電極側集電体とが面接触した状態となるので、有機薄膜太陽電池への応力の集中を抑制し、光電変換層に局所的な応力をかけることなく、透明電極および透明電極側集電体の接触を保持し、かつ、背面電極および背面電極側集電体の接触を保持することができる。したがって、電極間での短絡を防ぎつつ、単位セルを直列接続して所望の起電力を得ることが可能となる。
【００１０】
上記発明においては、上記背面電極側集電体および透明電極側集電体が、ＳＵＳ基板上にＡｕ（金）膜が積層されたものであり、上記Ａｕ膜が有機薄膜太陽電池の背面電極および透明電極に接触するように配置されていることが好ましい。Ａｕは軟らかい金属であるので、本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した場合に、Ａｕ膜によって応力の集中をさらに緩和することができるからである。
【００１１】
また、本発明においては、上記前面基板の開口部に透明部材が配置されていることが好ましい。本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した場合に、有機薄膜太陽電池を保護することができるからである。
【００１２】
さらに、本発明においては、上記基台がガラスからなることが好ましい。ガラスは耐候性に優れているからである。
【００１３】
また、本発明においては、上記基台および前面基板がビスで固定されていることが好ましい。本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した場合に、有機薄膜太陽電池の透明電極と透明電極側集電体との接触を保持し、有機薄膜太陽電池の背面電極と背面電極側集電体との接触を保持することができるからである。
【００１４】
さらに、本発明においては、上記基台上の周縁にシーリング部材が配置されていることが好ましい。本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を密閉性良く装填することができ、有機薄膜太陽電池が大気に曝されて劣化するのを防ぐことができるからである。
【００１５】
また本発明は、上述の有機薄膜太陽電池用治具と、上記有機薄膜太陽電池用治具に取外し可能に装填された複数個の有機薄膜太陽電池の単位セルとを備えることを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。
有機薄膜太陽電池はシリコン型太陽電池と比較して製品寿命が短いが、本発明によれば上述の有機薄膜太陽電池用治具を用いることにより劣化した単位セルのみを交換することができるので、太陽電池モジュールの長寿命化が可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填することにより、電極間での短絡を防ぎつつ、所望の起電力を得ることが可能であるという効果を奏する。また本発明においては、上記有機薄膜太陽電池用治具を用い、単位セルを交換することにより、太陽電池モジュールの製品寿命を長寿命化できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の有機薄膜太陽電池用治具の一例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の有機薄膜太陽電池用治具における前面基板および基台の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填する前の状態および装填した後の状態の一例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の有機薄膜太陽電池用治具の他の例を示す概略斜視図である。
【図５】本発明の有機薄膜太陽電池用治具の他の例を示す概略上面図である。
【図６】本発明の有機薄膜太陽電池用治具の他の例を示す概略上面図である。
【図７】本発明の有機薄膜太陽電池用治具の他の例を示す概略斜視図である。
【図８】本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填する前の状態および装填した後の状態の他の例を示す概略断面図である。
【図９】本発明の有機薄膜太陽電池用治具の他の例を示す概略上面図である。
【図１０】本発明の有機薄膜太陽電池用治具の他の例を示す概略上面図である。
【図１１】本発明の有機薄膜太陽電池用治具の他の例を示す概略上面図および概略断面図である。
【図１２】本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した状態の他の例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の有機薄膜太陽電池用治具および太陽電池モジュールについて詳細に説明する。
【００１９】
Ａ．有機薄膜太陽電池用治具
本発明の有機薄膜太陽電池用治具は、有機薄膜太陽電池が装填される有機薄膜太陽電池用治具であって、基台と、上記基台に埋設され、有機薄膜太陽電池の背面電極に接触して電気的に導通する背面電極側集電体と、上記基台に埋設され、上記背面電極側集電体を囲むように配置され、有機薄膜太陽電池の透明電極に接触して電気的に導通する透明電極側集電体と、上記基台上に配置され、開口部を有する前面基板とを有し、上記基台が、上記背面電極側集電体を埋設するための背面電極側集電体用凹部と、上記背面電極側集電体用凹部の周囲に配置され、上記背面電極側集電体用凹部に連続して形成され、上記背面電極側集電体用凹部よりも深さが浅い、有機薄膜太陽電池の背面電極および有機層を埋設するための太陽電池用凹部と、上記太陽電池用凹部の周囲に配置され、上記透明電極側集電体を埋設するための透明電極側集電体用凹部とを有することを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の有機薄膜太陽電池用治具について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の有機薄膜太陽電池用治具の一例を示す概略斜視図であり、図２（ａ）は、図１に示す有機薄膜太陽電池用治具における前面基板の断面図であり、図２（ｂ）は、図１に示す有機薄膜太陽電池用治具における基台の断面図である。
有機薄膜太陽電池用治具は、基台１と、基台１に埋設され、有機薄膜太陽電池の背面電極に接触して電気的に導通する背面電極側集電体１１と、基台１に埋設され、背面電極側集電体１１を囲むように配置され、有機薄膜太陽電池の透明電極に接触して電気的に導通する透明電極側集電体１２と、基台１上に配置され、開口部２２を有する前面基板２１とを有している。
基台１は、背面電極側集電体１１を埋設するための背面電極側集電体用凹部２と、背面電極側集電体用凹部２の周囲に配置され、背面電極側集電体用凹部２に連続して形成され、背面電極側集電体用凹部２よりも深さが浅い、有機薄膜太陽電池の背面電極および有機層を埋設するための太陽電池用凹部３と、太陽電池用凹部３の周囲に配置され、透明電極側集電体１２を埋設するための透明電極側集電体用凹部４とを有している。
また、基台１および前面基板２１にはそれぞれビス孔５，２３が設けられている。
【００２１】
図３（ａ）は、図１に示す有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填する前の状態を示す断面図であり、図３（ｂ）は、図１に示す有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した状態を示す断面図である。
有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填する際には、まず、基台１の背面電極側集電体用凹部２に背面電極側集電体１１を嵌め込み、透明電極側集電体用凹部４に透明電極側集電体１２を嵌め込む。次いで、透明基板３１上に透明電極３２と光電変換層３３と背面電極３４とが順に積層された有機薄膜太陽電池３０を、有機薄膜太陽電池３０の光電変換層３３および背面電極３４が基台１の太陽電池用凹部３に嵌まるように、基台１上に配置する。続いて、前面基板２１を有機薄膜太陽電池３０上に配置する。そして、図３（ｂ）に示すように、基台１および前面基板２１をビス１５で固定する。
【００２２】
前面基板２１は開口部２２を有するので、開口部２２から光Ｌが有機薄膜太陽電池３０の光電変換層３３に入射し、光電変換層３３内で電荷（正孔および電子）が発生する。そして、発生した電荷（正孔）は、光電変換層３３の膜厚方向に移動して透明電極３２に取り出され、さらに透明電極側集電体１２へと取り出される。一方、発生した電荷（電子）は、光電変換層３３の膜厚方向に移動して背面電極３４に取り出され、さらに背面電極側集電体１１へと取り出される。
【００２３】
このとき、基台１および前面基板２１はビス１５で固定されているので、有機薄膜太陽電池３０の透明電極３２は透明電極側集電体１２に押し付けられた状態となり、有機薄膜太陽電池３０の背面電極３４は背面電極側集電体１１に押し付けられた状態となっている。すなわち、透明電極３２と透明電極側集電体１２とは面接触しており、背面電極３４と背面電極側集電体１１とは面接触している。よって、有機薄膜太陽電池への応力の集中を抑制し、光電変換層に局所的な応力をかけることなく、透明電極および透明電極側集電体の接触を保持し、かつ、背面電極および背面電極側集電体の接触を保持することができる。したがって、電極間での短絡を防ぐことが可能である。
【００２４】
なお、図示しないが、基台には、背面電極側集電体用凹部に連結する背面電極側集電体用貫通穴と、透明電極側集電体用凹部に連結する透明電極側集電体用貫通穴とが設けられており、有機薄膜太陽電池用治具は、これらの貫通穴を介して基台の裏面に配線を引き回し、基台の裏面側から外部に電力を取り出せるような構成となっている。
【００２５】
図４は、本発明の有機薄膜太陽電池用治具の他の例を示す概略斜視図であり、図５は、図４に示す有機薄膜太陽電池用治具において、基台上に、透明電極側集電体、背面電極側集電体、透明電極側端子および背面電極側端子を配置した状態を示す上面図である。
有機薄膜太陽電池用治具は、基台１と、基台１に埋設され、有機薄膜太陽電池の背面電極に接触して電気的に導通する背面電極側集電体１１と、基台１に埋設され、背面電極側集電体１１を囲むように配置され、有機薄膜太陽電池の透明電極に接触して電気的に導通する透明電極側集電体１２と、基台１に埋設され、透明電極側集電体１２に接触して電気的に導通する透明電極側端子１６ａと、基台１に埋設され、背面電極側集電体１１に接触して電気的に導通する背面電極側端子１６ｂと、基台１上に配置され、開口部２２を有する前面基板２１とを有している。
基台１は、背面電極側集電体１１を埋設するための背面電極側集電体用凹部２と、背面電極側集電体用凹部２の周囲に配置され、背面電極側集電体用凹部２に連続して形成され、背面電極側集電体用凹部２よりも深さが浅い、有機薄膜太陽電池の背面電極および有機層を埋設するための太陽電池用凹部３と、太陽電池用凹部３の周囲に配置され、透明電極側集電体１２を埋設するための透明電極側集電体用凹部４と、透明電極側集電体用凹部４に連続して形成され、透明電極側端子１６ａを埋設するための透明電極側端子用凹部６と、背面電極側集電体用凹部２に連続して形成され、背面電極側端子１６ｂを埋設するための背面電極側端子用凹部７とを有している。
また、基台１および前面基板２１にはそれぞれビス孔５，２３が設けられている。
【００２６】
図３（ａ）は、図４に示す有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填する前の状態を示す断面図であり、図３（ｂ）は、図４に示す有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した状態を示す断面図である。
上述したように、基台１および前面基板２１はビス１５で固定されているので、有機薄膜太陽電池３０の透明電極３２と透明電極側集電体１２とは面接触しており、有機薄膜太陽電池３０の背面電極３４と背面電極側集電体１１とは面接触している。よって、有機薄膜太陽電池への応力の集中を抑制し、光電変換層に局所的な応力をかけることなく、透明電極および透明電極側集電体の接触を保持し、かつ、背面電極および背面電極側集電体の接触を保持することができる。したがって、電極間での短絡を防ぐことが可能である。
【００２７】
また、図４および図５に示す有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した場合、透明電極側集電体１２には透明電極側端子１６ａが接続され、背面電極側集電体１１には背面電極側端子１６ｂが接続されており、これらの透明電極側端子１６ａおよび背面電極側端子１６ｂは基台１から突出しているので、透明電極側端子および背面電極側端子から外部に電力を取り出すことができる。したがって、有機薄膜太陽電池への応力の集中を抑制し、光電変換層に局所的な応力をかけることなく、透明電極および背面電極に配線を接続することが可能である。
【００２８】
さらに、図４および図５に示す有機薄膜太陽電池用治具を用いて有機薄膜太陽電池をモジュール化する場合には、図６に例示するように、一の単位セルの背面電極に接続される背面電極側端子１６ｂと、他の単位セルの透明電極に接続される透明電極側端子１６ａとを導線１７により接続することもできる。
【００２９】
また、本発明の有機薄膜太陽電池用治具の他の態様は、有機薄膜太陽電池が装填され、複数個の有機薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列に接続するために用いられる有機薄膜太陽電池用治具であって、基台と、上記基台に埋設され、有機薄膜太陽電池の背面電極に接触して電気的に導通する複数の背面電極側集電体と、上記基台に埋設され、上記背面電極側集電体を囲むように配置され、有機薄膜太陽電池の透明電極に接触して電気的に導通する複数の透明電極側集電体と、上記基台に埋設され、一の単位セルに用いられる上記背面電極側集電体および他の単位セルに用いられる上記透明電極側集電体を電気的に接続するように配置された接続配線と、上記基台上に配置され、開口部を有する前面基板とを有し、上記基台が、上記背面電極側集電体を埋設するための複数の背面電極側集電体用凹部と、上記背面電極側集電体用凹部の周囲に配置され、上記背面電極側集電体用凹部に連続して形成され、上記背面電極側集電体用凹部よりも深さが浅い、有機薄膜太陽電池の背面電極および有機層を埋設するための複数の太陽電池用凹部と、上記太陽電池用凹部の周囲に配置され、上記透明電極側集電体を埋設するための複数の透明電極側集電体用凹部と、一の単位セルに用いられる上記背面電極側集電体用凹部および他の単位セルに用いられる上記透明電極側集電体用凹部に連続して形成され、上記接続配線を埋設するための接続配線用凹部とを有することを特徴とするものである。
【００３０】
図７は、本発明の有機薄膜太陽電池用治具の他の例を示す概略斜視図である。
有機薄膜太陽電池用治具は、基台１と、基台１に埋設され、有機薄膜太陽電池の背面電極に接触して電気的に導通する複数の背面電極側集電体１１ａ，１１ｂと、基台１に埋設され、背面電極側集電体１１ａ，１１ｂを囲むように配置され、有機薄膜太陽電池の透明電極に接触して電気的に導通する複数の透明電極側集電体１２ａ，１２ｂと、基台１に埋設され、一の単位セルに用いられる背面電極側集電体１１ａおよび他の単位セルに用いられる透明電極側集電体１２ｂを電気的に接続するように配置された接続配線１３と、基台１上に配置され、開口部２２を有する前面基板２１とを有している。
基台１は、背面電極側集電体１１ａ，１１ｂを埋設するための複数の背面電極側集電体用凹部２ａ，２ｂと、背面電極側集電体用凹部２ａ，２ｂの周囲に配置され、背面電極側集電体用凹部２ａ，２ｂに連続して形成され、背面電極側集電体用凹部２ａ，２ｂよりも深さが浅い、有機薄膜太陽電池の背面電極および有機層を埋設するための複数の太陽電池用凹部３ａ，３ｂと、太陽電池用凹部３ａ，３ｂの周囲に配置され、透明電極側集電体１２ａ，１２ｂを埋設するための複数の透明電極側集電体用凹部４ａ，４ｂと、一の単位セルに用いられる背面電極側集電体用凹部２ａおよび他の単位セルに用いられる透明電極側集電体用凹部４ｂに連続して形成され、接続配線１３を埋設するための接続配線用凹部８とを有している。
また、基台１および前面基板２１にはそれぞれビス孔５，２３が設けられている。
【００３１】
図８（ａ）は、図７に示す有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填する前の状態を示す断面図であり、図８（ｂ）は、図７に示す有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した状態を示す断面図である。
有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填する際には、まず、基台１の背面電極側集電体用凹部２ａ，２ｂにそれぞれ背面電極側集電体１１ａ，１１ｂを嵌め込み、透明電極側集電体用凹部４ａ，４ｂにそれぞれ透明電極側集電体１２ａ，１２ｂを嵌め込む。次いで、透明基板３１上に透明電極３２と光電変換層３３と背面電極３４とが順に積層された有機薄膜太陽電池３０の単位セル２個をそれぞれ、有機薄膜太陽電池３０の光電変換層３３および背面電極３４が基台１の太陽電池用凹部３ａ，３ｂに嵌まるように、基台１上に配置する。続いて、前面基板２１を有機薄膜太陽電池３０上に配置する。そして、図８（ｂ）に示すように、基台１および前面基板２１をビス１５で固定する。
【００３２】
前面基板２１は開口部２２を有するので、開口部２２から光Ｌが有機薄膜太陽電池３０の光電変換層３３に入射し、光電変換層３３内で電荷（正孔および電子）が発生する。そして、発生した電荷（正孔）は、光電変換層３３の膜厚方向に移動して透明電極３２に取り出され、さらに透明電極側集電体１２ａ，１２ｂへと取り出される。一方、発生した電荷（電子）は、光電変換層３３の膜厚方向に移動して背面電極３４に取り出され、さらに背面電極側集電体１１ａ，１１ｂへと取り出される。
【００３３】
このとき、基台１および前面基板２１はビス１５で固定されているので、有機薄膜太陽電池３０の透明電極３２と透明電極側集電体１２ａ，１２ｂとは面接触しており、有機薄膜太陽電池３０の背面電極３４と背面電極側集電体１１ａ，１１ｂとは面接触している。よって、有機薄膜太陽電池への応力の集中を抑制し、光電変換層に局所的な応力をかけることなく、透明電極および透明電極側集電体の接触を保持し、かつ、背面電極および背面電極側集電体の接触を保持することができる。また、一の単位セルに用いられる背面電極側集電体１１ａおよび他の単位セルに用いられる透明電極側集電体１２ｂは接続配線１３により接続されており、基台１にはこの接続配線１３を嵌め込む接続配線用凹部８が設けられているので、接続配線による有機薄膜太陽電池への応力の集中を抑制し、光電変換層に局所的な応力をかけることなく、一の単位セルの背面電極と他の単位セルの透明電極とを接続することができる。したがって、電極間での短絡を防ぐことが可能である。
【００３４】
なお、図示しないが、基台には、背面電極側集電体用凹部に連結する背面電極側集電体用貫通穴と、透明電極側集電体用凹部に連結する透明電極側集電体用貫通穴とが設けられており、有機薄膜太陽電池用治具は、これらの貫通穴を介して基台の裏面に配線を引き回し、基台の裏面側から外部に電力を取り出せるような構成となっている。
【００３５】
有機薄膜太陽電池用治具は、図９に例示するように、基台１に埋設され、一の単位セルに用いられる透明電極側集電体１２ａに接触して電気的に導通する透明電極側端子１８ａと、基台１に埋設され、他の単位セルに用いられる背面電極側集電体１１ｂに接触して電気的に導通する背面電極側端子１８ｂとを有していてもよい。この場合、基台１は、図示しないが、透明電極側集電体用凹部に連続して形成され、透明電極側端子を埋設するための透明電極側端子用凹部と、背面電極側集電体用凹部に連続して形成され、背面電極側端子を埋設するための背面電極側端子用凹部とを有するものとなる。
このような有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した場合、一の単位セルに用いられる透明電極側集電体１２ａには透明電極側端子１８ａが接続され、他の単位セルに用いられる背面電極側集電体１１ｂには背面電極側端子１８ｂが接続されており、これらの透明電極側端子１８ａおよび背面電極側端子１８ｂは基台１から突出しているので、透明電極側端子および背面電極側端子から外部に電力を取り出すことができる。したがって、有機薄膜太陽電池への応力の集中を抑制し、光電変換層に局所的な応力をかけることなく、透明電極および背面電極に配線を接続することが可能である。
【００３６】
以下、本発明の有機薄膜太陽電池用治具における各構成について説明する。
【００３７】
１．基台
本発明に用いられる基台は、背面電極側集電体を埋設するための背面電極側集電体用凹部と、背面電極側集電体用凹部の周囲に配置され、背面電極側集電体用凹部に連続して形成され、背面電極側集電体用凹部よりも深さが浅い、有機薄膜太陽電池の背面電極および有機層を埋設するための太陽電池用凹部と、太陽電池用凹部の周囲に配置され、透明電極側集電体を埋設するための透明電極側集電体用凹部とを有するものである。
【００３８】
また、本発明の有機薄膜太陽電池用治具を複数個の有機薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列に接続するために用いる場合、基台は、複数の背面電極側集電体用凹部と、複数の太陽電池用凹部と、複数の透明電極側集電体用凹部と、一の単位セルに用いられる背面電極側集電体用凹部および他の単位セルに用いられる透明電極側集電体用凹部に連続して形成され、接続配線を埋設するための接続配線用凹部とを有する。
【００３９】
背面電極側集電体用凹部は、背面電極側集電体を埋設するためのものであり、背面電極側集電体を嵌め込むことが可能であればよく、その形状および深さ等は、背面電極側集電体の形状および厚み等に応じて適宜調整される。
中でも、背面電極側集電体用凹部の深さは、背面電極側集電体の厚みと同程度であるか、背面電極側集電体の厚みよりもわずかに薄いことが好ましい。背面電極側集電体用凹部の深さが背面電極側集電体の厚みよりもわずかに薄い場合には、本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した場合に、背面電極側集電体を背面電極に確実に押し付け、良好な接触を保持することができるからである。
【００４０】
太陽電池用凹部は、有機薄膜太陽電池の背面電極および有機層を埋設するためのものであり、背面電極および有機層を嵌め込むことが可能であり、背面電極側集電体用凹部よりも深さが浅ければよく、その形状および深さ等は、背面電極および有機層の形状および厚み等に応じて適宜調整される。
なお、有機薄膜太陽電池の有機層とは、透明電極および背面電極の間に形成される層をいう。例えば、光電変換層、正孔取出し層、電子取出し層などが挙げられる。
【００４１】
また、太陽電池用凹部は、背面電極側集電体用凹部の周囲に配置され、背面電極側集電体用凹部に連続して形成される。なお、太陽電池用凹部が背面電極側集電体用凹部に連続して形成されているとは、基台の最表面に対して凹部が階段状に形成されていることをいう。
【００４２】
透明電極側集電体用凹部は、透明電極側集電体を埋設するためのものであり、透明電極側集電体を嵌め込むことが可能であればよく、その形状および深さ等は、透明電極側集電体の形状および厚み等に応じて適宜調整される。
中でも、透明電極側集電体用凹部の深さは、透明電極側集電体の厚みと同程度であるか、透明電極側集電体の厚みよりもわずかに薄いことが好ましい。透明電極側集電体用凹部の深さが透明電極側集電体の厚みよりもわずかに薄い場合には、本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した場合に、透明電極側集電体を透明電極に確実に押し付け、良好な接触を保持することができるからである。
【００４３】
透明電極側集電体用凹部は、太陽電池用凹部の周囲に配置されていればよく、その形成位置は、透明電極側集電体および背面電極側集電体の位置関係に応じて適宜調整される。例えば、図１０（ａ）に示すように、矩形の背面電極側集電体１１の四方を囲むように透明電極側集電体１２が配置される場合には、同様に矩形の太陽電池用凹部の四方を囲むように透明電極側集電体用凹部が配置される。図９に例示するように、矩形の背面電極側集電体１１ａ，１１ｂの三方を囲むように透明電極側集電体１２ａ，１２ａが配置される場合には、同様に矩形の太陽電池用凹部の三方を囲むように透明電極側集電体用凹部が配置される。図１０（ｂ）に例示するように、矩形の背面電極側集電体１１の二方を囲むように透明電極側集電体１２が配置される場合には、同様に矩形の太陽電池用凹部の二方を囲むように透明電極側集電体用凹部が配置される。図１０（ｃ）に例示するように、矩形の背面電極側集電体１１の一方に透明電極側集電体１２が配置される場合には、同様に矩形の太陽電池用凹部の一方に透明電極側集電体用凹部が配置される。
【００４４】
接続配線用凹部は、接続配線を埋設するためのものであり、接続配線を嵌め込むことが可能であればよく、その形状および深さ等は、接続配線の形状および厚み等に応じて適宜調整される。例えば、接続配線用凹部の深さは、有機薄膜太陽電池用治具において最も深い、背面電極側集電体凹部および太陽電池用凹部の合計深さ以下であればよい。中でも、加工を簡素化する観点から、接続配線用凹部は比較的浅いことが好ましい。
【００４５】
接続配線用凹部は、一の単位セルに用いられる背面電極側集電体用凹部および他の単位セルに用いられる透明電極側集電体用凹部に連続して形成される。なお、接続配線用凹部が背面電極側集電体用凹部および透明電極側集電体用凹部に連続して形成されているとは、基台の最表面に対して凹部が階段状に形成されていることをいう。
【００４６】
接続配線用凹部の形成位置としては、一の単位セルに用いられる背面電極側集電体と他の単位セルに用いられる透明電極側集電体を接続することが可能となるように接続配線を配置することができればよく、透明電極側集電体および背面電極側集電体の形状等に応じて適宜選択される。
【００４７】
基台１は、図４に例示するように、透明電極側集電体用凹部１２に連続して形成され、透明電極側端子１６ａを埋設するための透明電極側端子用凹部６を有していてもよい。
透明電極側端子用凹部は、透明電極側端子を埋設するためのものであり、透明電極側端子を嵌め込むことが可能であればよく、その形状および深さ等は、透明電極側端子の形状および厚み等に応じて適宜調整される。通常、透明電極側端子の厚みと透明電極側集電体の厚みとは同程度であることから、透明電極側端子用凹部の深さと透明電極側集電体用凹部の深さとは同程度とされる。
通常、透明電極側端子用凹部６は、図４に例示するように、基台１の側面に開口している。これにより、本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した場合に、透明電極側端子を基台から突出させることができる。
透明電極側端子用凹部の形成位置としては、透明電極側集電体に接続可能なように透明電極側端子を配置することができればよく、透明電極側集電体の形状等に応じて適宜選択される。
【００４８】
基台は、図４に例示するように、背面電極側集電体用凹部に連続して形成され、背面電極側端子を埋設するための背面電極側端子用凹部を有していてもよい。
背面電極側端子用凹部は、背面電極側端子を埋設するためのものであり、背面電極側端子を嵌め込むことが可能であればよく、その形状および深さ等は、背面電極側端子の形状および厚み等に応じて適宜調整される。通常、背面電極側端子の厚みと背面電極側集電体の厚みとは同程度であることから、背面電極側端子用凹部の深さと背面電極側集電体用凹部の深さとは同程度とされる。
通常、背面電極側端子用凹部７は、図４に例示するように、基台１の側面に開口している。これにより、本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した場合に、背面電極側端子を基台から突出させることができる。
背面電極側端子用凹部の形成位置としては、背面電極側集電体に接続可能なように背面電極側端子を配置することができればよく、背面電極側集電体および透明電極側集電体の形状等に応じて適宜選択される。
【００４９】
基台には、ビス孔が設けられていてもよい。ビス孔の孔径としては、使用するビス径に応じて適宜選択される。ビス孔の数としては、装填される単位セルの数に応じて適宜調整される。
【００５０】
基台としては、背面電極側集電体用凹部、太陽電池用凹部、透明電極側集電体用凹部および接続配線用凹部を形成可能なものであり、絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えばガラス、樹脂などの基板を用いることができる。
樹脂基板としては、例えば、アクリル、エポキシ、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などを用いることができる。アクリルやＰＥＥＫの基板は加工しやすく、エポキシやポリイミドの基板は耐熱性に優れている。
中でも、基台は耐候性に優れるものであることが好ましく、特にガラス基板を用いることが好ましい。
【００５１】
基台の厚みとしては、背面電極側集電体用凹部、太陽電池用凹部、透明電極側集電体用凹部および接続配線用凹部を形成可能であり、本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した場合に有機薄膜太陽電池を支持することが可能であれば特に限定されるものではない。
基台の大きさとしては、本発明の有機薄膜太陽電池用治具に装填される有機薄膜太陽電池の単位セルの数に応じて適宜選択される。
【００５２】
基台の表面に背面電極側集電体用凹部、太陽電池用凹部、透明電極側集電体用凹部および接続配線用凹部を形成する方法としては、特に限定されるものではなく、基台の種類に応じて適宜選択される。例えば、切削加工法、サンドブラスト法、レーザー加工法、エッチング法などを用いることができる。
【００５３】
２．背面電極側集電体
本発明に用いられる背面電極側集電体は、上記基台に埋設され、有機薄膜太陽電池の背面電極に接触して電気的に導通するものである。本発明の有機薄膜太陽電池用治具を複数個の有機薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列に接続するために用いる場合、背面電極側集電体は、複数用いられる。
【００５４】
背面電極側集電体は、有機薄膜太陽電池の背面電極に接触して電気的に導通するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）を使用することが出来る。また、背面電極側集電体は、ＳＵＳ、Ｃｕ、Ａｌなどの基板を支持体とし、その表面にＡｕ（金）メッキ、Ｎｉ（ニッケル）メッキ、Ｃｕ（銅）メッキ等を施したものであってもよい。
【００５５】
中でも、背面電極側集電体は、ＳＵＳ基板上にＡｕ膜が積層されたものであることが好ましい。この場合、Ａｕ膜が有機薄膜太陽電池の背面電極に接触するように、背面電極側集電体が配置されることが好ましい。Ａｕは他の金属と比較して抵抗が低く、導電性の点で有利である。また、Ａｕは軟らかい金属であるので、本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した場合、有機薄膜太陽電池の背面電極の表面に凹凸が存在する場合であっても、背面電極側集電体および背面電極が面接触した際に、凹凸による応力の集中をＡｕ膜によって緩和することができる。
【００５６】
背面電極側集電体の厚みとしては、上記基台の背面電極側集電体用凹部に嵌め込むことが可能な厚みであればよく、特に限定されるものではない。
背面電極側集電体の形状としては、特に限定されるものではないが、通常、矩形とされる。
【００５７】
３．透明電極側集電体
本発明に用いられる透明電極側集電体は、上記基台に埋設され、上記背面電極側集電体を囲むように配置され、有機薄膜太陽電池の透明電極に接触して電気的に導通するものである。本発明の有機薄膜太陽電池用治具を複数個の有機薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列に接続するために用いる場合、透明電極側集電体は、複数用いられる。
【００５８】
透明電極側集電体は、有機薄膜太陽電池の透明電極に接触して電気的に導通するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）を使用することが出来る。また、透明電極側集電体は、ＳＵＳ、Ｃｕ、Ａｌなどの基板を支持体とし、その表面にＡｕメッキ、Ｎｉメッキ、Ｃｕメッキ等を施したものであってもよい。
【００５９】
中でも、透明電極側集電体は、ＳＵＳ基板上にＡｕ膜が積層されたものであることが好ましい。この場合、Ａｕ膜が有機薄膜太陽電池の透明電極に接触するように、透明電極側集電体が配置されることが好ましい。Ａｕは他の金属と比較して抵抗が低く、導電性の点で有利である。また、Ａｕは軟らかい金属であるので、本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した場合、有機薄膜太陽電池の透明電極の表面に凹凸が存在する場合であっても、透明電極側集電体および透明電極が面接触した際に、凹凸による応力の集中をＡｕ膜によって緩和することができる。
【００６０】
透明電極側集電体の厚みとしては、上記基台の透明電極側集電体用凹部に嵌め込むことが可能な厚みであればよく、特に限定されるものではない。
【００６１】
透明電極側集電体の形状としては、背面電極側集電体を囲むような形状であり、かつ、透明電極側端子、背面電極側端子および接続配線を所定の位置に配置することが可能な形状であれば特に限定されるものではない。例えば、背面電極側集電体の形状が矩形である場合、透明電極側集電体の形状は、図１０（ａ）に示すような矩形の背面電極側集電体１１の四方を囲むような形状、図９に例示するような矩形の背面電極側集電体１１ａ，１１ｂの三方を囲むようなコの字型の形状、図１０（ｂ）に例示するような矩形の背面電極側集電体１１の二方を囲むようなＬ字型の形状、図１０（ｃ）に例示するような直線形状などとすることができる。
中でも、効率良く集電できることから、透明電極側集電体の形状は、矩形の背面電極側集電体の少なくとも三方を囲むような形状であることが好ましく、矩形の背面電極側集電体の四方を囲むような形状であることがより好ましい。
【００６２】
透明電極側集電体の配置としては、透明電極側集電体が、背面電極側集電体を囲むように配置され、かつ、透明電極側端子、背面電極側端子および接続配線を所定の位置に配置することが可能なように配置されていればよい。例えば、背面電極側集電体の形状が矩形である場合、図１０（ａ）に示すように、矩形の背面電極側集電体１１の四方を囲むように透明電極側集電体１２を配置してもよく、図９に例示するように、矩形の背面電極側集電体１１ａ，１１ｂの三方を囲むように透明電極側集電体１２を配置してもよく、図１０（ｂ）に例示するように、矩形の背面電極側集電体１１の二方を囲むように透明電極側集電体１２を配置してもよく、図１０（ｃ）に例示するように、矩形の背面電極側集電体１１の一方に透明電極側集電体１２を配置してもよい。
中でも、効率良く集電できることから、透明電極側集電体は、矩形の背面電極側集電体の少なくとも三方を囲むように配置されていることが好ましく、矩形の背面電極側集電体の四方を囲むように配置されていることがより好ましい。
【００６３】
４．接続配線
本発明に用いられる接続配線は、上記基台に埋設され、一の単位セルに用いられる上記背面電極側集電体および他の単位セルに用いられる上記透明電極側集電体を電気的に接続するように配置されるものである。
【００６４】
接続配線は、一の単位セルに用いられる上記背面電極側集電体および他の単位セルに用いられる上記透明電極側集電体を電気的に接続するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）を使用することが出来る。また、接続配線は、ＳＵＳ、Ｃｕ、Ａｌなどの基板を支持体とし、その表面にＡｕメッキ、Ｎｉメッキ、Ｃｕメッキ等を施したものであってもよい。
【００６５】
接続配線の厚みとしては、上記基台の接続配線用凹部に嵌め込むことが可能な厚みであればよく、特に限定されるものではない。
【００６６】
接続配線の形状としては、一の単位セルに用いられる上記背面電極側集電体および他の単位セルに用いられる上記透明電極側集電体を電気的に接続するように配置することが可能な形状であれば特に限定されるものではなく、一般的な配線形状とすることができる。
【００６７】
接続配線の配置としては、接続配線が、一の単位セルに用いられる背面電極側集電体および他の単位セルに用いられる透明電極側集電体を電気的に接続するように配置されていればよい。
【００６８】
５．前面基板
本発明に用いられる前面基板は、上記基台上に配置され、開口部を有するものである。本発明の有機薄膜太陽電池用治具を複数個の有機薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列に接続するために用いる場合、前面基板は複数の開口部を有する。
【００６９】
開口部は、本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した場合に有機薄膜太陽電池の光電変換層に光が入射するように、光電変換層が設けられている領域に位置するように配置される。
開口部の大きさとしては、有機薄膜太陽電池の光電変換層の大きさに応じて適宜調整される。
【００７０】
開口部には透明部材が配置されていることが好ましい。透明部材により有機薄膜太陽電池を保護するとともに、素子の気密性を確保することができるからである。
透明部材としては、透明性を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば石英ガラス、パイレックス（登録商標）、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を挙げることができる。中でも、透明部材は耐候性に優れるものであることが好ましく、特に石英ガラス、パイレックス（登録商標）、合成石英板等のガラスを用いることが好ましく、石英ガラスが最も好適である。
【００７１】
前面基板としては、開口部を形成可能なものであり、絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えばガラス、樹脂などの基板を用いることができる。
樹脂基板としては、例えば、アクリル、エポキシ、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などを用いることができる。アクリルやＰＥＥＫの基板は加工しやすく、エポキシやポリイミドの基板は耐熱性に優れている。
中でも、前面基板は耐候性に優れるものであることが好ましく、特にガラス基板を用いることが好ましい。
【００７２】
前面基板には、ビス孔が設けられていてもよい。ビス孔の孔径としては、使用するビス径に応じて適宜選択される。ビス孔の数としては、装填される単位セルの数に応じて適宜調整される。
【００７３】
前面基板の厚みとしては、開口部を形成可能であり、本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した場合に有機薄膜太陽電池を支持することが可能であれば特に限定されるものではない。
前面基板の大きさとしては、本発明の有機薄膜太陽電池用治具に装填される有機薄膜太陽電池の単位セルの数に応じて適宜選択される。
【００７４】
６．透明電極側端子
本発明の有機薄膜太陽電池用治具は、基台に埋設され、透明電極側集電体に接触して電気的に導通する透明電極側端子を有していてもよい。本発明の有機薄膜太陽電池用治具を複数個の有機薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列に接続するために用いる場合、透明電極側端子は、いずれの単位セルの背面電極にも接続されていない透明電極に接続される。
【００７５】
透明電極側端子は、透明電極側集電体に接触して電気的に導通するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）を使用することが出来る。また、透明電極側端子は、ＳＵＳ、Ｃｕ、Ａｌなどの基板を支持体とし、その表面にＡｕメッキ、Ｎｉメッキ、Ｃｕメッキ等を施したものであってもよい。
【００７６】
透明電極側端子の厚みとしては、上記基台の透明電極側端子用凹部に嵌め込むことが可能な厚みであればよく、特に限定されるものではない。
【００７７】
透明電極側端子の形状としては、透明電極側集電体に接触して電気的に導通するように配置することが可能な形状であれば特に限定されるものではなく、一般的な端子形状とすることができる。
【００７８】
透明電極側端子の配置としては、透明電極側集電体に接触して電気的に導通するように配置されていればよい。
【００７９】
７．背面電極側端子
本発明の有機薄膜太陽電池用治具は、基台に埋設され、背面電極側集電体に接触して電気的に導通する背面電極側端子を有していてもよい。本発明の有機薄膜太陽電池用治具を複数個の有機薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列に接続するために用いる場合、背面電極側端子は、いずれの単位セルの透明電極にも接続されていない透明電極に接続される。
【００８０】
背面電極側端子は、背面電極側集電体に接触して電気的に導通するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）を使用することが出来る。また、背面電極側端子は、ＳＵＳ、Ｃｕ、Ａｌなどの基板を支持体とし、その表面にＡｕメッキ、Ｎｉメッキ、Ｃｕメッキ等を施したものであってもよい。
【００８１】
背面電極側端子の厚みとしては、上記基台の背面電極側端子用凹部に嵌め込むことが可能な厚みであればよく、特に限定されるものではない。
【００８２】
背面電極側端子の形状としては、背面電極側集電体に接触して電気的に導通するように配置することが可能な形状であれば特に限定されるものではなく、一般的な端子形状とすることができる。
【００８３】
背面電極側端子の配置としては、背面電極側集電体に接触して電気的に導通するように配置されていればよい。
【００８４】
８．シーリング部材
本発明においては、図１１（ａ）、（ｂ）に例示するように、基台１上の周縁にシーリング部材１９が配置されていることが好ましい。本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した場合に、有機薄膜太陽電池を密閉して大気に曝されるのを防ぐことができるからである。
なお、図１１（ａ）は、本発明の有機薄膜太陽電池用治具において基台上に背面電極側集電体、透明電極側集電体、接続配線、透明電極側端子、背面電極側端子およびシーリング部材を配置した状態の一例を示す上面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した状態を示す断面図である。
【００８５】
シーリング部材としては、本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填した場合に有機薄膜太陽電池を密閉することが可能であれば特に限定されるものではなく、例えば、シリコーン系、変性シリコーン系、ポリサルファイド系、アクリルウレタン系、ポリウレタン系、変性ポリサルファイド系、アクリル系、ＳＢＲ系、ブチルゴム系の油性コーキング剤、および、Ｏリングなどを用いることができる。
【００８６】
中でも、シーリング部材は、取外し可能なものであることが好ましい。シーリング部材が取外し可能なものであれば、本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を取外し可能に装填することができ、個々の単位セルが不良となった場合には、不良になった単位セルを個別に交換することができるからである。
このようなシーリング部材としては、Ｏリングが好ましく用いられる。
【００８７】
シーリング部材の配置としては、基台の周縁部であればよい。基台および前面基板をビスにより固定する場合には、ビス孔よりも内側にシーリング部材が配置される。
【００８８】
また、本発明において、基台上の周縁にシーリング部材が配置される場合であって、図４に例示するように背面電極用端子１６ｂと前面基板２１との間に隙間が空いてしまう場合には、有機薄膜太陽電池を密閉するとともに、透明電極および背面電極用端子のショートを防ぐために、背面電極用端子の透明電極に接する面に、絶縁処理を施した端子を配置することが好ましい。
【００８９】
９．有機薄膜太陽電池
本発明の有機薄膜太陽電池用治具は、有機薄膜太陽電池が装填されるものであればよいが、中でも、有機薄膜太陽電池が取外し可能に装填されるものであることが好ましい。個々の単位セルが不良となった場合には、不良になった単位セルを個別に交換することができるからである。
【００９０】
本発明の有機薄膜太陽電池用治具は、複数個の有機薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列に接続するために用いられるものであることが好ましい。本発明の有機薄膜太陽電池用治具に有機薄膜太陽電池を装填することにより、大きな起電力を得ることができるからである。
装填される単位セルの数としては、複数個であればよく、具体的には２個〜数百個程度とすることができる。
【００９１】
本発明の有機薄膜太陽電池用治具に装填される有機薄膜太陽電池としては、透明基板と、透明基板上に形成された透明電極と、透明電極上に形成された光電変換層と、光電変換層上に形成された背面電極とを少なくとも有するものであれば特に限定されるものではない。有機薄膜太陽電池を構成する各層としては、一般的なものであればよい。
【００９２】
また、有機薄膜太陽電池は、上記透明電極に電気的に接続されたパターン状の補助電極を有するものであってもよい。
具体的に、このような有機薄膜太陽電池としては、透明基板と、上記透明基板の一方の面に順不同に積層された透明電極およびパターン状の内側補助電極と、上記透明電極および内側補助電極の上に形成された光電変換層と、上記光電変換層上に形成された背面電極とを有するものを用いることができる。
また、上記有機薄膜太陽電池としては、透明基板と、上記透明基板の一方の面にパターン状に形成された内側補助電極と、上記内側補助電極上に形成された透明電極と、上記透明電極上に形成された光電変換層と、上記光電変換層上に形成された背面電極と、上記透明基板の他方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い外側補助電極と、上記透明基板を貫通し、上記外側補助電極および上記内側補助電極を電気的に接続する接続導電部とを有するものを用いることができる。
さらに、上記有機薄膜太陽電池としては、透明基板と、上記透明基板の一方の面に形成された透明電極と、上記透明電極上に形成された光電変換層と、上記光電変換層上に形成された背面電極と、上記透明基板の他方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い外側補助電極と、上記透明基板を貫通し、上記外側補助電極および上記透明電極を電気的に接続する接続導電部とを有するものを用いることができる。
【００９３】
有機薄膜太陽電池が透明電極に電気的に接続されたパターン状の補助電極を有する場合には、透明電極・補助電極全体としてのシート抵抗を十分に低くすることができるので、発生した電力を効率良く集電することが可能となる。さらに、接続導電部により外側補助電極と内側補助電極と透明電極とが電気的に接続されている場合や、接続導電部により外側補助電極と透明電極とが電気的に接続されている場合には、外側補助電極の厚みは電極間での短絡に影響しないので、厚みを比較的厚く、また線幅を比較的小さくし、開口面積を大きくすることが可能であり、採光性に優れ、かつ集電機能の高い太陽電池とすることが可能である。
【００９４】
中でも、図１２に例示するように、有機薄膜太陽電池３０が、透明基板３１上に透明電極３２とパターン状の内側補助電極３５と光電変換層３３と背面電極３４とを有する場合には、透明電極３２ではなくパターン状の内側補助電極３５が透明電極側集電体１２に接することになり、さらに効率良く集電することができる。
【００９５】
補助電極のパターン形状としては、開口部を有するパターンであれば特に限定されるものではなく、所望の導電性、透過性、強度等により適宜選択される。例えば、多角形や円形の格子状などのメッシュ状、ストライプ状、櫛歯状等が挙げられる。中でも、メッシュ状が好ましい。補助電極の抵抗値をより低くすることができるからである。
【００９６】
接続導電部の形成方法としては、例えば、透明基板に貫通孔を形成し、貫通孔に導電ペーストを充填する方法や、金属箔上に導電性バンプを形成し、金属箔の導電性バンプが形成された面に透明基板を積層して、導電性バンプを透明基板に貫通させる方法などを用いることができる。
【００９７】
Ｂ．太陽電池モジュール
本発明の太陽電池モジュールは、上述の有機薄膜太陽電池用治具と、上記有機薄膜太陽電池用治具に取外し可能に装填された複数個の有機薄膜太陽電池の単位セルとを備えることを特徴とするものである。
【００９８】
上述の有機薄膜太陽電池用治具は、単位セルを取外し可能に装填できるものである。よって、有機薄膜太陽電池がシリコン型太陽電池と比較して製品寿命が短いために、単位セルが劣化した場合であっても、劣化した単位セルのみを交換することができる。その結果、太陽電池モジュールの長寿命化が可能となる。また、有機薄膜太陽電池用治具はそのまま使用し続けることができ、太陽電池モジュール全体を交換する必要がなく、不良になった単位セルを個別に交換することができるので、コストの低減も図ることができる。
【００９９】
なお、有機薄膜太陽電池用治具および有機薄膜太陽電池の単位セルについては、上記「Ａ．有機薄膜太陽電池用治具」の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
【０１００】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１０１】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
［実施例１］
１．単位セル製造プロセス
外形サイズ60ｍｍ□・膜厚125μｍのＰＥＮフィルム基板の表面にＰＶＤ法によりＳｉＯ2の薄膜を形成した。そのＳｉＯ2薄膜の上面に、圧力勾配型プラズマガンを用いた反応性イオンプレーティング法（パワー：3.7kW、酸素分圧：73%、製膜圧力：0.3Pa、製膜レート：150nm/min、基板温度：20℃）により透明電極であるＩＴＯ膜(膜厚：150nm、シート抵抗20Ω/□)を成膜した後、エッチングによりパターニングをして、ＩＴＯパターンが形成された基板を作製した。次いで、上記ＩＴＯパターンが形成された基板をアセトン、基板洗浄液、ＩＰＡを用いて洗浄した。
【０１０２】
次に、上記ＩＴＯパターンが形成された基板上に、導電性高分子ペースト（ポリ−（3,4−エチレンジオキシチオフェン）分散品）をスピンコート法にて製膜した後に、150℃で30分間乾燥させ、正孔取出し層（膜厚100nm）を形成した。
【０１０３】
次に、ポリチオフェン（P3HT:poly（3-hexylthiophene-2,5-diyl））とC60PCBM（[6,6]-phenyl-C61-butyric acid mettric ester）をブロモベンゼンに溶解させ、固形分濃度1.4wt%の光電変換層用塗工液を準備した。次いで、同溶液を正孔取出し層上にスピンコート法にて回転数600rpmの条件で塗布して、光電変換層を形成した。続いて、上記光電変換層が形成された基板を大気曝露した。
【０１０４】
次に、上記基板上にＡｌ（厚み100nm）を真空蒸着法にて形成して、金属電極とした。次いで、温度150℃のホットプレート上で上記金属電極が形成された基板を加熱乾燥した。
最後に、封止用ガラス材および接着性封止材により金属電極上から封止して、有機薄膜太陽電池とした。
【０１０５】
２．有機薄膜太陽電池用治具製造プロセス
5ｍｍ厚みのアクリル板を使用し、切削加工にて所定の外形サイズ（70ｍｍ×140ｍｍ）を有する基台を作製した。また、1ｍｍ厚みの銅板を加工し、外形サイズ60ｍｍ□・線幅3ｍｍの透明電極側集電体2個と、外形サイズ45ｍｍ□の背面電極側集電体2個と、15ｍｍ×3ｍｍの接続配線1個とを作製した。
次に、上記基台に、外形サイズ60ｍｍ□・線幅3ｍｍの透明電極側集電体の形状2つと、外形サイズ45ｍｍ□の背面電極側集電体の形状2つと、15ｍｍ×3ｍｍの接続配線の形状1つと、外形サイズ60ｍｍ□で深さ0.3μｍの太陽電池の形状1つと、について、溝加工を施した。次いで、基台の表面に、上記の溝に応じて、2個の透明電極側集電体と2個の背面電極側集電体と1個の接続配線とを配置した。
【０１０６】
次に、5ｍｍ厚みのアクリル板を使用し、光電変換層が配置される領域が２箇所開口した前面基板を作製した。
【０１０７】
３．組み立てプロセス
上記単位セルを2個準備し、有機薄膜太陽電池用治具の基台上の各集電体位置に対応するように、2個の単位セルを平面状に配置した。単位セルを配置した基台上に、前面基板を配置し、基台および前面基板をビスで固定し密着させた。これにより、同一平面上に2個の単位セルが直列接続された平面展開型の太陽電池を得た。
【０１０８】
４．評価
単位セルの評価を、Ａ．Ｍ１．５、擬似太陽光（100mW/cm2）を照射光源とし、ソースメジャーユニット（HP社製、HP4100）で電圧印加により電流電圧特性の評価を行ったところ、開放電圧は０．６Ｖであった。
上記平面展開型の太陽電池について同様の評価を実施したところ、開放電圧は１．２Ｖであり、２倍の起電力が得られたことを確認した。
【０１０９】
［実施例２］
１００個の単位セルが、１０直列×１０並列で接続された太陽電池モジュールを作製した。
単位セルは、５０ｍｍ□の発電エリアを有するものを、実施例１と同様にして作製した。この単位セルは、実施例１と同様に評価したところ、最大動作電圧：０．６Ｖ、最大動作電流：１００ｍＡであった。
また、基台および前面基板は、実施例１と同様にして、上記のように１００個の単位セルが装填可能な基台および前面基板を作製した。
得られた太陽電池モジュールは、実施例１と同様に評価したところ、１Ａ×６Ｖ＝６Ｗであった。
【符号の説明】
【０１１０】
１  …  基台
２，２ａ，２ｂ  …  背面電極側集電体用凹部
３，３ａ，３ｂ  …  太陽電池用凹部
４，４ａ，４ｂ  …  透明電極側集電体用凹部
５，２３  …  ビス孔
１１，１１ａ，１１ｂ  …  背面電極側集電体
１２，１２ａ，１２ｂ  …  透明電極側集電体
１３  …  接続配線
１５  …  ビス
１６ａ，１８ａ  …  透明電極側端子
１６ｂ，１８ｂ  …  背面電極側端子
１９  …  シーリング部材
２１  …  前面基板
２２  …  開口部
３０  …  有機薄膜太陽電池
３１  …  透明基板
３２  …  透明電極
３３  …  光電変換層
３４  …  背面電極
Ｌ  …  光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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