(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電極、前記光電極と対向する相対電極、前記光電極上に配されて感光性染料が吸着された半導体層を含む第１及び第２光電セルと、
前記第１及び第２光電セルの間で第１方向に延び、前記第１及び第２光電セルの間の光電セル同士を互いに連通するための第１ビアを画定する第１シーリング部材と、を備え、
電解液を保持するシーリング部材で画定された隣接する前記第１光電セルと前記第２光電セルに充填する電解液を注入するための共通の電解液注入口を備え、
前記電解液注入口は、前記シーリング部材または受光面基板または相対基板に、前記第１ビアの位置に対応するように設けられ、
前記電解液を保持する前記シーリング部材で画定された隣接する前記第１光電セルと前記第２光電セルは、互いに対向して配されて前記シーリング部材を介在して所定の間隙を介して合着される前記受光面基板と前記相対基板との間に形成され、
前記電解液注入口は、前記第１光電セルと前記第２光電セルの内部に前記電解液を密封する
ことを特徴とする光電変換モジュール。
【請求項２】
前記電解液注入口は、前記第１ビアに隣接する
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換モジュール。
【請求項３】
前記電解液注入口内に、前記電解液注入口をシーリングするための充填材をさらに含む
ことを特徴とする請求項２に記載の光電変換モジュール。
【請求項４】
前記充填材と隣接して前記電解液注入口をシーリングするための二重シーリング構造を形成するキャップ部材をさらに備える
ことを特徴とする請求項３に記載の光電変換モジュール。
【請求項５】
前記電解液注入口は、前記受光面基板または前記相対基板のうちいずれか一つを貫通するように前記第１方向と交差する第２方向に沿って延びる
ことを特徴とする請求項２に記載の光電変換モジュール。
【請求項６】
前記シーリング部材は、前記光電セルを取り囲むシーリングフレームを含み、
前記電解液注入口は、前記第１ビアと連通するように前記シーリングフレームを貫通する
ことを特徴とする請求項２に記載の光電変換モジュール。
【請求項７】
前記第１ビアは、前記第１及び第２光電セルの第１端部に形成され、
前記第１シーリング部材は、前記第１及び第２光電セルの第２端部で第２ビアを画定し、
前記電解液注入口は、前記第１及び第２光電セルの第１端部に形成され、
前記第１及び第２光電セルの第２端部には、前記第２ビアと隣接するように第２電解液注入口が形成された
ことを特徴とする請求項２に記載の光電変換モジュール。
【請求項８】
第３光電セルと、前記第２光電セルと第３光電セルとの間で第１方向に延びる第２シーリング部材をさらに備え、
前記第２シーリング部材は、第２光電セルと第３光電セルとの間の第２ビアを画定し、
前記電解液を保持する前記シーリング部材で画定された前記第１光電セルと前記第２光電セルと隣接する前記第３光電セルは、互いに対向して配されて前記シーリング部材を介在して所定の間隙を介して合着される前記受光面基板と前記相対基板との間に形成され、前記電解液注入口は、前記シーリング部材または受光面基板または相対基板に、前記第２ビアの位置に対応するように設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換モジュール。
【請求項９】
前記電解液注入口は、前記第１及び第２ビアと隣接して形成される
ことを特徴とする請求項８に記載の光電変換モジュール。
【請求項１０】
前記第１ビア内に形成され、前記第１光電セルを前記第２光電セルから物理的に遮断する充填材をさらに含む
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換モジュール。
【請求項１１】
前記充填材と隣接して形成されたキャップ部材をさらに備える
ことを特徴とする請求項１０に記載の光電変換モジュール。
【請求項１２】
前記キャップ部材及び充填材は、前記電解液注入口を物理的に遮断する
ことを特徴とする請求項１１に記載の光電変換モジュール。
【請求項１３】
受光面基板である第１基板上に光電極を形成する段階と、
前記光電極上に半導体層を形成する段階と、
前記半導体層上に感光性染料を吸着させる段階と、
相対基板である第２基板上に相対電極を形成する段階と、
前記相対電極上に触媒層を形成する段階と、
第１及び第２光電セルの間の第１方向に沿って延びるシーリング部材を形成する段階と、
前記第１及び第２光電セルの間のシーリング部材にビアを形成する段階と、
前記第１基板を第２基板に付着する段階と、
前記ビアに対応し、前記ビアに隣接する電解液注入口を形成する段階と、
前記電解液注入口とビアとを通じて、第１光電セルと第２光電セルとを電解液で充填する段階と、
前記ビア内に充填材を形成して、前記第１光電セルを第２光電セルから遮断させる段階と、
前記電解液注入口をシーリングする段階と、を含み、
前記第１及び第２光電セルは、前記半導体層がその上に形成された前記光電極を備える前記受光面基板と、前記相対電極を備える前記相対基板と、前記シーリング部材とにより、画定され、
１つの電解液注入口で隣接する複数の光電セルに電解液を注入できるように、前記シーリング部材に含まれる隣接する光電セルの間の第１シーリング部材は、前記ビアのうちの一つである前記第１及び第２光電セルの間の前記光電セル同士を互いに連通するための第１ビアを画定し、
前記電解液注入口は、前記シーリング部材または受光面基板または相対基板に、前記第１ビアの位置に対応するように設けられる
ことを特徴とする光電変換モジュールの製造方法。
【請求項１４】
前記電解液注入口をシーリングする段階は、前記電解液注入口を満たすように充填材を提供する
ことを含むことを特徴とする請求項１３に記載の光電変換モジュールの製造方法。
【請求項１５】
前記電解液注入口をシーリングする段階は、前記電解液注入口上にキャップ部材を付着する
ことを含むことを特徴とする請求項１３に記載の光電変換モジュールの製造方法。
【請求項１６】
前記キャップ部材を付着することは、前記電解液注入口上にキャップ部材を付着するようにシール材を提供することを含む
ことを特徴とする請求項１５に記載の光電変換モジュールの製造方法。
【請求項１７】
前記電解液注入口を形成する段階は、前記第１基板または第２基板に、前記第１方向と交差する第２方向に沿って電解液注入口を形成することを含む
ことを特徴とする請求項１３に記載の光電変換モジュールの製造方法。
【請求項１８】
前記ビアを形成する段階は、前記第１及び第２方向と交差する第３方向に沿って前記シーリング部材を貫通してビアを形成することを含む
ことを特徴とする請求項１７に記載の光電変換モジュールの製造方法。
【請求項１９】
前記第１及び第２光電セルを取り囲むようにシーリングフレームを形成する段階をさらに含み、前記電解液注入口を形成する段階は、前記ビアと連通するようにシーリングフレームを貫通して電解液注入口を形成することを含み、
前記シール部材は、前記受光面基板または前記相対基板の辺縁部に近接して配置される最外郭の密閉部材である前記シーリングフレームを含む
ことを特徴とする請求項１３に記載の光電変換モジュールの製造方法。
【請求項２０】
前記ビアを形成する段階は、前記第１及び第２光電セルの第１端部に前記第１ビアを形成する段階と、前記第１及び第２光電セルの第２端部に第２ビアを形成する段階とを含み、
前記電解液注入口を形成する段階は、前記第１及び第２光電セルの前記第１端部に第１電解液注入口を形成する段階と、前記第１及び第２光電セルの前記第２端部に第２電解液注入口を形成する段階とを含み、前記第２電解液注入口は、前記第２ビアと隣接し、
前記第１及び第２光電セルの間の光電セル同士を互いに連通するための前記第１ビアを画定する前記第１シーリング部材を備え、
前記電解液注入口は、前記シーリング部材または前記受光面基板または前記相対基板に、前記第１ビアの位置に対応するように設けられる
ことを特徴とする請求項１３に記載の光電変換モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換モジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在主に使われている石油、石炭及び天然ガスを代替するための新再生エネルギーの一つとして、太陽エネルギーが注目されている。太陽エネルギーを用いた太陽電池は、材料の種類によってシリコン太陽電池と化合物半導体太陽電池とに大別される。現在商用化されている太陽電池には、単結晶及び多結晶シリコン太陽電池、非晶質シリコン太陽電池などがある。このようなシリコン太陽電池は、半導体素材を適用して光電変換原理を用いる。
【０００３】
一方、光合成の原理を用いた光電気化学的変換メカニズムを用いる太陽電池として、染料感応型太陽電池（Ｄｙｅ−Ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌ：ＤＳＳＣ）がある。染料感応型太陽電池は、既存のシリコン太陽電池よりも理論的限界変換効率が高く、今後さらなる効率の向上が期待され、コストを１／５レベルに下げることができ、幅広い応用性によって大いなる発展が期待されている。
【０００４】
染料感応型太陽電池に太陽光熱が吸収されれば、染料分子で電子遷移が発生し、この電子は半導体酸化物の伝導帯に注入される。注入された電子は酸化物電極の粒子間界面を通じて伝導性膜に移動し、染料分子に生成されたホールが、両基板間のシーリング材により気密化された電解液により還元されることによって電流が生成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明では、光電変換モジュールを構成する複数の単位セルを満たす電解液を注入するための電解液注入口を最小化させることによって、耐久性及び歩留まりを向上させ、かつ加工コストを下げることができる光電変換モジュール及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面による光電変換モジュールは、光電極、前記光電極と対向する相対電極、前記光電極上に配されて感光性染料が吸着された半導体層を含む第１及び第２光電セルと、第１及び第２光電セルの間で第１方向に延び、第１及び第２光電セルの間の第１ビアを画定する第１シーリング部材と、を備える。
【０００７】
例えば、前記第１ビアに隣接する電解液注入口をさらに備える。
【０００８】
例えば、前記光電変換モジュールは、前記電解液注入口内に、前記電解液注入口をシーリングするための充填材をさらに含む。
【０００９】
例えば、前記光電変換モジュールは、前記充填材と隣接して前記電解液注入口をシーリングするための二重シーリング構造を形成するキャップ部材をさらに備える。
【００１０】
例えば、前記光電変換モジュールは、前記第１及び第２光電セルが、その間に形成される第１及び第２基板をさらに備え、前記電解液注入口は、第１及び第２基板のうちいずれか一つを貫通するように前記第１方向と交差する第２方向に沿って延びる。
【００１１】
前記光電変換モジュールは、前記光電セルを取り囲むシーリングフレームをさらに備え、前記電解液注入口は、前記第１ビアと連通するように前記シーリングフレームを貫通する。
【００１２】
例えば、前記第１ビアは、前記第１及び第２光電セルの第１端部に形成され、前記第１シーリング部材は、前記第１及び第２光電セルの第２端部で第２ビアを画定し、前記電解液注入口は、前記第１及び第２光電セルの第１端部に形成され、前記第１及び第２光電セルの第２端部には、前記第２ビアと隣接するように第２電解液注入口が形成される。
【００１３】
例えば、前記光電変換モジュールは、第３光電セルと、前記第２光電セルと第３光電セルとの間で第１方向に延びる第２シーリング部材をさらに備え、前記第２シーリング部材は、第２光電セルと第３光電セルとの間の第２ビアを画定する。
【００１４】
例えば、前記光電変換モジュールは、前記第１及び第２ビアと隣接して形成された電解液注入口をさらに備える。
【００１５】
例えば、前記光電変換モジュールは、前記第１ビア内に形成され、前記第１光電セルを前記第２光電セルから物理的に遮断する充填材をさらに含む。
【００１６】
例えば、前記光電変換モジュールは、前記充填材と隣接して形成されたキャップ部材をさらに備える。
【００１７】
例えば、前記光電変換モジュールは、前記第１ビアと隣接した電解液注入口をさらに備え、前記キャップ部材及び充填材は、前記電解液注入口を物理的に遮断する。
【００１８】
一方、本発明の他の側面による光電変換モジュールの製造方法によれば、第１基板上に光電極を形成する段階と、前記光電極上に半導体層を形成する段階と、前記半導体層上に感光性染料を吸着させる段階と、第２基板上に相対電極を形成する段階と、前記相対電極上に触媒層を形成する段階と、第１及び第２光電セルの間の第１方向に沿って延びるシーリング部材を形成する段階と、前記第１及び第２光電セルの間のシーリング部材にビアを形成する段階と、前記第１基板を第２基板に付着する段階と、前記ビアに対応し、前記ビアに隣接する電解液注入口を形成する段階と、前記電解液注入口とビアとを通じて、第１光電セルと第２光電セルとを電解液で充填する段階と、前記ビア内に充填材を形成して、前記第１光電セルを第２光電セルから遮断させる段階と、前記電解液注入口をシーリングする段階と、を含む。
【００１９】
例えば、前記電解液注入口をシーリングする段階は、前記電解液注入口を満たすように充填材を提供することを含む。
【００２０】
例えば、前記電解液注入口をシーリングする段階は、前記電解液注入口上にキャップ部材を付着することを含む。
【００２１】
例えば、前記キャップ部材を付着することは、前記電解液注入口上にキャップ部材を付着するようにシール材を提供することを含む。
【００２２】
例えば、前記電解液注入口を形成する段階は、前記第１基板または第２基板に、前記第１方向と交差する第２方向に沿って電解液注入口を形成することを含む。
【００２３】
例えば、前記ビアを形成する段階は、前記第１及び第２方向と交差する第３方向に沿って前記シーリング部材を貫通してビアを形成することを含む。
【００２４】
例えば、前記光電変換モジュールの製造方法は、前記光電セルを取り囲むようにシーリングフレームを形成する段階をさらに含み、前記電解液注入口を形成する段階は、前記ビアと連通するようにシーリングフレームを貫通して電解液注入口を形成することを含む。
【００２５】
例えば、前記ビアを形成する段階は、前記第１及び第２光電セルの第１端部に第１ビアを形成する段階と、第１及び第２光電セルの第２端部に第２ビアを形成する段階とを含み、前記電解液注入口を形成する段階は、第１及び第２光電セルの第１端部に第１電解液注入口を形成する段階と、第１及び第２光電セルの第２端部に第２電解液注入口を形成する段階とを含み、前記第２電解液注入口は、前記第２ビアと隣接する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の実施形態による光電変換モジュールは、複数の単位セルを満たす電解液を注入するための電解液注入口を最小化させることによって、耐久性及び歩留まりを向上させて加工コストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】光電変換モジュールの平面図である。
【図２】図１に図示された光電変換モジュールのＩＩ−ＩＩ’ラインの側面図である。
【図３】一実施形態による光電変換モジュールの分解斜視図である。
【図４】図３に図示された光電変換モジュールで、電解液注入口を通じて注入される電解液の移動方向を概略的に示す図面である。
【図５】図３に図示された光電変換モジュールのＶ−Ｖ’ラインの断面図である。
【図６】他の実施形態による光電変換モジュールの分解斜視図である。
【図７】図６に図示された実施形態の変形例による光電変換モジュールの分解斜視図である。
【図８】図６に図示された光電変換モジュールの電解液注入口の密封態様を示す図面である。
【図９】さらに他の実施形態による光電変換モジュールで、電解液注入口を通じて注入される電解液の移動方向を概略的に示す図面である。
【図１０】図９に図示された光電変換モジュールの電解液注入口の密封態様を示す図面である。
【図１１】実施形態による光電変換モジュールの製造方法を概略的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付した図面に図示された実施形態を参照して、本発明を詳細に説明する。
【００２９】
図１は、光電変換モジュールの平面図であり、図２は、図１に図示された光電変換モジュールのＩＩ−ＩＩ’ラインの側面図である。
【００３０】
図面を参照すれば、光電変換モジュール１００は、複数の光電セルＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６を備えて構成され、隣接した光電セルＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６は、シーリング部材１３０により区切られる。
【００３１】
光電セルＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６の内部には、それぞれ電解液１５０が充填されている。各光電セルＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６内の電解液１５０は、電解液注入口（図示せず）を通じて光電セルに注入され、電解液注入口が密封されて電解液１５０が外部に漏れない。
【００３２】
図２を参照すれば、光電変換モジュール１００は、互いに対向して配された受光面基板１１０及び相対基板１２０を備える。両基板１１０、１２０の間には、シーリング部材１３０により区切られる複数の光電セルＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６が形成される。
【００３３】
受光面基板１１０及び相対基板１２０上には、それぞれ光電極１１１と相対電極１２１とが形成される。受光面基板１１０と相対基板１２０とは、シーリング部材１３０を介在して所定の間隙を介して合着される。前記光電極１１１上には、光により励起される感光性染料を吸着した半導体酸化物層１１３（または半導体層）が形成される。前記半導体酸化物層１１３と相対電極１２１との間には電解液１５０が満たされる。
【００３４】
前記受光面基板１１０は透明素材で形成され、特に、高い透光率を持つ素材で形成されうる。例えば、前記受光面基板１１０は、ガラス素材のガラス基板や樹脂フィルムで構成されうる。樹脂フィルムは、通常可とう性を持つため、柔軟性が求められる用途に適している。
【００３５】
前記光電極１１１は、光電変換モジュール１００の負極として機能し、光電変換作用によって生成された電子を受けて電流のパスを提供する。光電極１１１は、電気伝導性と共に光透明性を持つＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯなどのＴＣＯ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｏｘｉｄｅ）で形成されうる。光電極１１１は、電気伝導性の優れた金（Ａｇ）、銀（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属電極をさらに含むこともできる。このような金属電極は、光電極１１１の電気抵抗を下げるために導入されたものである。金属電極は、ストライプパターンやメッシュパターンで形成されうる。
【００３６】
半導体酸化物層１１３自体は半導体素子、例えば、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｓｒ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｃｒなどの金属酸化物で形成されうる。半導体酸化物層１１３は、感光性染料を吸着することで光電変換効率を高めることができる。例えば、半導体酸化物層１１３は、５ｎｍ〜１０００ｎｍ粒径の半導体粒子を分散させたペーストを、光電極１１１が形成された受光面基板１１０上に塗布した後、所定の熱または圧力を適用する加熱処理及び／または加圧処理を経て形成されうる。
【００３７】
半導体酸化物層１１３に吸着された感光性染料（図示せず）は、受光面基板１１０を透過して入射された光を吸収し、感光性染料の電子は基底状態から励起状態に励起される。励起された電子は、感光性染料と半導体酸化物層１１３との間の電気的な結合を用いて半導体酸化物層１１３の伝導帯に転移された後、半導体酸化物層１１３を通過して光電極１１１に到達し、光電極１１１を通じて外部に引出されることで、外部回路を駆動する駆動電流を形成する。
【００３８】
例えば、半導体酸化物層１１３に吸着される感光性染料は、可視光帯域で吸収を示し、光励起状態から速やかに半導体酸化物層１１３への電子移動を引き起こす分子で構成される。感光性染料は液状、半固体のゲル状、固状のうちいずれか一形態を取ることができる。例えば、前記半導体酸化物層１１３に吸着される感光性染料としては、ルテニウム系感光性染料が使われうる。所定の感光性染料を含む溶液中に半導体酸化物層１１３が形成された基板１１０を浸漬させる方式で、感光性染料を吸着した半導体酸化物層１１３を得ることができる。
【００３９】
電解液１５０としては、一対の酸化体と還元体とを含むレドックス電解液が適用され、固体型電解液、ゲル状電解液、液体型電解液などがいずれも使われうる。
【００４０】
受光面基板１１０と対向して配される相対基板１２０は透明性を特に要求するものではない。
【００４１】
それにも拘わらず、相対基板１２０は、光電変換効率を高めるための目的で両側から光を受けるように透明素材で形成され、受光面基板１１０と同じ素材で形成されうる。特に、前記光電変換モジュール１００が窓枠などの構造物に設けられるＢＩＰＶ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）用途に利用される場合には、室内に入射する光を遮断しないように光電変換モジュール１００の両側に透明性を持つことが望ましい。例えば、相対電極１２１は、電気伝導性と共に光透明性を持つＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯなどのＴＣＯ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｏｘｉｄｅ）などで形成されうる。
【００４２】
相対電極１２１は、電気伝導性の優れた金（Ａｇ）、銀（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属電極をさらに含むことができる。金属電極は、相対電極１２１の電気抵抗を下げるために導入されたものであって、ストライプパターンやメッシュパターンで形成されうる。
【００４３】
相対電極１２１は、光電変換モジュール１００の正極として機能する。受光面基板１１０を通じて入射された光によって励起された電子は、光電極１１１を通じて外部に引出される。一方、電子を失った感光性染料には、電解液１５０の酸化により提供される電子が提供されて再び還元され、酸化した電解液１５０は、外部回路を経て相対電極１２１に到達した電子により再び還元されて、光電変換の作動過程が完成される。
【００４４】
相対電極１２１上には触媒層１２３が形成されうる。前記触媒層１２３は、電子を提供する還元触媒機能を持つ素材で形成され、例えば、白金（Ｐｔ）、金（Ａｇ）、銀（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属や、酸化スズなどの金属酸化物、またはグラファイトなどのカーボン系物質で構成されうる。
【００４５】
隣接した光電セルＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６の間には接続部材１８０が設けられて、これが光電セルを互いに接続させる。図２を例とすれば、光電セルＳが前記接続部材１８０により直列接続されている。接続部材１８０は、シーリング部材１３０を貫通して形成されうる。接続部材１８０は、上下に配された光電極１１１、相対電極１２１と当接するように垂直に延びており、隣接した光電セルＳ間の光電極１１１と相対電極１２１とを接続してこれらを直列接続させることができる。接続部材１８０は、優れた導電性を持つ金属素材で形成されうる。例えば、接続部材１８０は、シーリング部材１３０により画定された収容空間内に導電性ペーストを充填させることで形成される。
【実施例１】
【００４６】
図３は、一実施形態による光電変換モジュールの分解斜視図である。図面を参照すれば、電解液注入口が隣接する光電セルＳ１、Ｓ２の間に形成されうる。例えば、電解液注入口１１０ａは光電セルＳ１と光電セルＳ２との間に形成され、電解液注入口１１０ｂは光電セルＳ３と光電セルＳ４との間に形成される。電解液注入口１１０ａは、隣接する光電セルＳ１、Ｓ２を区切るシーリング部材１３２の対応する位置に形成されうる。例えば、電解液注入口１１０ａは、シーリング部材１３２に対応して形成されうる。
【００４７】
また、電解液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃに対応するシーリング部材１３２の部分は、隣接する光電セルＳ１及びＳ２の間、Ｓ３及びＳ４の間、Ｓ５及びＳ６の間を、流体が流れうるように開放されている。したがって、６個の光電セルに対して６個の電解液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃのみ形成されればよい。これは、各光電セルごとに電解液注入口を形成して計１２個の電解液注入口を形成しなければならない比較例（図示せず）に比べて、電解液注入口の数を半分に低減させることができるということを意味する。
【００４８】
一方、図３には、このような電解液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃが光電セルＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６の両側に形成されているものとして図示されているが、本発明の保護範囲はこれに限定されず、光電セルＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６の一側のみに形成される場合も含む。このような場合、本発明によれば、６個の光電セルに対して３個の電解液注入口のみ形成されるので、各光電セルごとに電解液注入口を形成して計６個の電解液注入口を形成しなければならない比較例に比べて、電解液注入口の数を半分に低減させることができる。
【００４９】
また、図３には、電解液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃが受光面基板１１０に形成されるものとして図示されているが、本発明の保護範囲はこれに限定されず、電解液注入口が相対基板１２０に形成されてもよい。
【００５０】
光電変換モジュール１００において電解液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを通じて注入される電解液１５０の移動方向を概略的に示す図４を参照すれば、右側最上側にある電解液注入口１１０ａを通じて注入される電解液は、一つの光電セルＳ１だけでなく隣接した他の一つの光電セルＳ２にも移動できる。このような方式で、本発明では比較例に比べて電解液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの数を半分に低減させても、電解液注入作業を同時に行える。
【００５１】
電解液１５０の気密のために、最終的に電解液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは密封されねばならない。このような密封は、充填材１７０及び／またはキャップ１６０によって行われる。したがって、電解液注入口の数が多いほど製品の不良が発生する確率が高くなり、それにより製品の信頼性が低下する。また電解液注入口のために受光面基板に孔をあけなければならないので、電解液注入口の数が多いほどそれによる加工コスト及び製造時間が増大する。したがって、電解液注入口の数を半分に低減させることができる本発明によれば、製品の信頼性を向上させて加工コスト及び製造時間を低減させる効果がある。
【００５２】
図５は、図３に図示された光電変換モジュールのＶ−Ｖ’ラインの断面図である。図４に図示されたように、電解液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを通じて隣接した光電セルＳ１及びＳ２、Ｓ３及びＳ４、Ｓ５及びＳ６に電解液１５０がいずれも満たされれば、光電セルを気密化しなければならない。電解液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃに対応するシーリング部材のビア１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃは充填材１７０によって満たされた後、充填材１７０が硬化して隣接する光電セルＳ１、Ｓ２が分離される。また電解液注入口１１０ａも充填材１７０によって満たされた後充填材１７０が硬化して電解液１５０の漏れが防止される。
【００５３】
ここで、前記ビア１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃは、充填された状態であるか、または充填されていない状態でありうる。すなわち、前記ビア１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃは、それが充填された状態でも、充填されていない状態でも構わない。例えば、図３から分かるように、前記ビア１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃは、第１方向に延びるシーリング部材１３２で隣接する第１光電セルＳ１及び第２光電セルＳ２の間に形成され、シーリング部材が延びる第１方向と垂直な第３方向（シーリング部材の厚さ方向）に沿って形成されうる。
【００５４】
前記ビア１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃは、電解液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃと隣接して形成されることによって、電解液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃと共に各光電セルＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６への電解液注入を許容する。
【００５５】
前記電解液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、受光面基板１１０と相対基板１２０とのいずれか一つの基板に形成され、例えば、シーリング部材１３２が延びる第１方向と垂直な第２方向（基板厚さ方向）に沿って形成されうる。
【００５６】
前記充填材１７０はプラグであるが、例えば、低温でも高温でも同じ流動性を持つ素材で形成されうる。代案として、前記充填材はポリマーまたはレジン素材で形成されうるが、例えば、高温では流体状態であるが、低温または動作温度では、相対的に固体状態である素材で形成されうる。
【００５７】
充填材１７０は吸湿性充填材でありうる。吸湿性充填材１７０は、外部から浸透する水分成分を吸着することで、光電変換モジュール１００の内部に有害な水分成分が浸透できないように遮断する。また吸湿性充填材１７０は、電解液１５０の揮発や漏れを防止する。
【００５８】
前記吸湿性充填材１７０は、水分に対する吸着特性を持つ吸湿剤と、吸湿剤を含有して電解液を密封できる樹脂基材を含みうる。前記樹脂基材としては、電解液１５０を密封できるものならば十分であり、温度環境によって選択的に流動性を持つ物質として選択されうる。例えば、高温環境では、電解液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを通じて注入されるのに十分な流動性を持ち、通常の作動温度範囲では硬化して電解液注入口を密封できる物質で構成されうる。電解液１５０の注入が終了した後、シリンジなどの適当な加圧手段を通じて高温の吸湿性充填材１７０が電解液注入口の内部に投入され、一定温度以下に冷却された吸湿性充填材１７０は、硬化しつつ電解液注入口の壁面に硬く付着される。
【００５９】
図面には図示されていないが、電解液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ内に満たされた吸湿性充填材１７０は、受光面基板１１０と相対基板１２０との間で拡張された形状に形成されうる。すなわち、前記吸湿性充填材１７０は、電解液注入口内に満たされた第１部分と、前記第１部分から基板の間で四方に拡張されて形成された第２部分とを備える形状を取ることもできる。このように、吸湿性充填材１７０が基板の間で拡張形成されることで吸湿性充填材１７０の接着面積が増大し、これに伴い、吸湿性充填材１７０の接着強度が強化され、電解液１５０の漏れが効果的に防止されうる。
【００６０】
電解液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、キャップ部材１６０によりさらに密閉されうる。キャップ部材１６０は、少なくとも酸素及び水分などの有害性分を透過させない材料で形成され、例えば、ガラス板や金属薄板で形成されうる。前記キャップ部材１６０は、接着剤１６１によって受光面基板１１０上の注入口周辺に接着されうる。前記接着剤１６１として樹脂系フィルムが適用されうる。キャップ部材１６０は、電解液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ内に満たされた充填材１７０と共に二重の密封構造を形成する。二重の密封構造を通じて電解液１５０の漏れを効果的に防止できる。
【実施例２】
【００６１】
図６は、他の実施形態による光電変換モジュールの分解斜視図である。図面を参照すれば、光電変換モジュール２００の光電セルＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６を取り囲むように形成されたシーリングフレーム２３１に電解液注入口２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃが形成される。さらに具体的には、光電変換モジュール２００の一側に形成された電解液注入口２３１ａを通じて流入された電解液２５０が隣接する二つの光電セルＳ１１、Ｓ１２に流入されるように、隣接する二つの光電セルＳ１１、Ｓ１２の長手方向に沿って、シーリングフレーム２３１に電解液注入口２３１ａが形成されている。
【００６２】
また、隣接する二つの光電セルＳ１１及びＳ１２、Ｓ１３及びＳ１４、Ｓ１５及びＳ１６を分離するシーリング部材２３２も、隣接する光電セル間で流体が流れるように互いに連結させるビア２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃを持つ。
【００６３】
例えば、電解液注入口２３１ａは第１光電セルＳ１１と第２光電セルＳ１２との間に形成され、電解液注入口２３１ａを通じて注入された電解液が第１光電セルＳ１１と第２光電セルＳ１２との間を流動できるようにする。
【００６４】
したがって、６個の光電セルＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６に対して３個の電解液注入口２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃのみ形成されればよい。これは、各光電セルごとに電解液注入口を形成して計１２個の電解液注入口を形成しなけれたならない比較例に比べて、電解液注入口の数を１／４に低減させることができるということを意味する。
【００６５】
一方、図７に図示されたように、光電変換モジュールの両端部のシーリングフレーム２３１に電解液注入口２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃ、２３１ｄ、２３１ｅ、２３１ｆが形成される実施形態も可能である。したがって、電解液注入口の数は、計１２個の電解液注入口を形成しなければならない比較例に比べて１／２に低減させることができる。
【００６６】
例えば、シーリング部材２３２の長手方向に沿って、第１及び第２光電セルＳ１１、Ｓ１２の第１端部に第１ビア２３２ａを形成し、第１及び第２光電セルＳ１１、Ｓ１２の第２端部に第２ビア２３２ｄを形成する。
【００６７】
そして、前記第１及び第２ビア２３２ａ、２３２ｄと隣接するように、シーリングフレーム２３１に第１及び第２電解液注入口２３１ａ、２３１ｄを形成するが、さらに具体的には、第１及び第２光電セルＳ１１、Ｓ１２の第１端部と隣接した位置と、第１及び第２光電セルＳ１１、Ｓ１２の第２端部と隣接した位置とに、それぞれ第１及び第２電解液注入口２３１ａ、２３１ｄを形成する。前記第１ビア２３２ａは第１電解液注入口２３１ａと連通され、第２ビア２３２ｄは第２電解液注入口２３１ｄと連通される。
【００６８】
受光面基板２１１と相対基板２２１との間に形成されたシーリング部材２３０は、受光面基板２１１と相対基板２２１との間の一定間隔を維持すると同時に、両基板２１１、２２１の間に複数の光電セルＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６を区切る。シーリング部材２３０は、ガラスフリットや樹脂素材などで形成されうる。樹脂素材として、エポキシなどの熱硬化性樹脂、ＵＶ硬化性エポキシなどの光硬化性樹脂、または熱可塑性樹脂材質からなる熱融着フィルムが利用されうる。ここで、熱可塑性樹脂材質からなる熱融着フィルムとしては、エチレンメタアクリル酸共重合体イオノマーや改質されたポリオレフィンなどが可能である。この場合、熱融着フィルムを両基板２１１、２２１の間に配し、所定の熱及び圧力を加えて両基板を封着させることによってシーリング部材２３０を形成できる。
【００６９】
この実施形態では、電解液注入口２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃが受光面基板または相対基板に形成されないので、基板に別途のホールをあける加工を行う必要がない。その代わりに、この実施形態では、電解液注入口２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃ及びシーリング部材ビア２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃが確保されるようにシーリング部材を形成さえすればよいため、製造工程を単純化できる。
【００７０】
電解液２５０の注入は、多様な方法で行われうる。
【００７１】
図６に図示された実施形態で、電解液注入のための一例を挙げれば、電解液注入口２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃが形成された側が上方になるように合着された受光面基板２１１及び相対基板２２１を備える基板組立体を立てた後、電解液２５０の注入のための特殊な加圧設備を用いて、電解液注入口２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃを通じて電解液を注入できる。
【００７２】
図６に図示された実施形態で、電解液注入のための他の例を挙げれば、電解液注入口２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃが下方に向かうように合着された受光面基板２１１及び相対基板２２１を備える基板組立体を、電解液が充填された浴槽中に浸漬させて、負圧設備を用いて浴槽及び基板組立体を取り囲む密閉チャンバーに真空圧または負圧を加えた後、チャンバーを開放して大気圧に置かせることで、基板組立体の内部と外部との圧力差によって浴槽内の電解液を基板組立体内へ注入させることによって電解液を注入できる。
【００７３】
図７に図示された実施形態で、電解液注入のための一例を挙げれば、一側の電解液注入口２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃが上方に向かい、他側の電解液注入口２３１ｄ、２３１ｅ、２３１ｆが下方に向かうように基板組立体を立てた後、一側の電解液注入口２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃには負圧がかかるようにし、反対側の電解液注入口２３１ｄ、２３１ｅ、２３１ｆには正圧がかかるようにして電解液を注入した後、上端側にある電解液注入口２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃを密封してから、基板組立体を上下が逆になるように返した後、電解液注入口２３１ｄ、２３１ｅ、２３１ｆを密封する。
【００７４】
電解液注入口の密封は下記のように行われうる。図８を参照すれば、シーリング部材の電解液注入口２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃ及びシーリング部材ビア２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃは充填材２７０によって満たされた後、充填材２７０が硬化して隣接する光電セルＳ１１、Ｓ１２が空間的に分離され、電解液２５０の漏れが防止される。充填材２７０の注入により、第１光電セルＳ１１及び第２光電セルＳ１２は物理的に互いに対して遮断される。
【００７５】
この実施形態で、充填材２７０は上記の実施形態で説明した吸湿性充填材でありうる。また、充填材２７０はガラスフリットで形成されうる。
【００７６】
充填材２７０が硬化した後には、キャップ部材２６０を用いて電解液注入口を密閉させることができる。例えば、キャップ部材２６０は、シール材２６１を介在して充填材２７０上に付着されうる。キャップ部材２６０はガラス板または金属薄板であり、これによって酸素や水分などの有害性分の透過を防止しうる。
【実施例３】
【００７７】
図９は、さらに他の実施形態による光電変換モジュール３００において、注入口を通じて注入される電解液３５０の移動方向を概略的に示す図面である。図面を参照すれば、光電変換モジュール３００の光電セルＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５、Ｓ２６を取り囲むように形成されたシーリングフレーム３３１に電解液注入口３３１ａ、３３１ｂが形成される。一側に形成された電解液注入口３３１ａ、３３１ｂを通じて流入された電解液３５０が隣接する３つの光電セルＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３に流入されるように、隣接する３つの光電セルの長手方向に沿ってシーリングフレーム３３１に電解液注入口３３１ａが形成されている。また、隣接する３つの光電セルＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３を分離するシーリング部材３３２も、隣接する光電セルＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３間で流体が流れるように互いに連結させるビア３３２ａを持つ。したがって、６個の光電セルＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５、Ｓ２６に対して、２個の電解液注入口３３１ａ、３３２ｂのみ形成されればよい。これは、各光電セルごとに電解液注入口を形成して計１２個の電解液注入口を形成しなければならない比較例に比べて、電解液注入口の数を１／６に低減させることができることを意味する。
【００７８】
例えば、前記電解液注入口３３１ａは、第１光電セルＳ２１と第２光電セルＳ２２との間で延びる第１シーリング部材に形成された第１ビアと、第２光電セルＳ２２と第３光電セルＳ２３との間で延びる第２シーリング部材に形成された第２ビアと隣接した位置に形成される。前記電解液注入口３３１ａは第１、第２ビア３３２ａと連通する。
【００７９】
図１０は、図９に図示された光電変換モジュール３００の電解液注入口３３１ａ及びシーリング部材ビア３３２ａの密封態様を示す図面である。この実施形態での電解液注入及びシーリング部材ビアの密封は、図８に図示された実施形態を参考にすればよい。例えば、充填材３７０の注入によって、第１乃至第３光電セルＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３が物理的に互いに対して遮断され、キャップ部材３６０により二重のシーリング構造を形成するようになる。この時、前記キャップ部材３６０は、シール材３６１を介在して電解液注入口３３１ａ上に付着されうる。
【００８０】
図１１は、実施形態による光電変換モジュールの製造方法を概略的に示すフローチャートである。
【００８１】
全体的に説明すれば、受光面基板１１０、２１１に光電極１１１及び半導体酸化物層１１３などを形成し（Ｓ１００〜Ｓ１５０）、相対基板１２０に相対電極１２１及び触媒層１２３などを形成した後（Ｓ１０１〜Ｓ１４１）、受光面基板１１０と相対基板１２０とをシーリングして合着し（Ｓ１６０、Ｓ１７０）、前述した方式で電解液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃ、３３１ａ、３３１ｂを通じて、電解液１５０、２５０、３５０を光電セルＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５、Ｓ２６に注入し（Ｓ１８０）、充填材１７０、２７０、３７０を注入して（Ｓ１９０）電解液注入口を密封することで（Ｓ２００）、太陽電池の製造が完了する。
【００８２】
受光面基板１１０に光電極１１１を形成する方法を簡単に説明すれば、次の通りである。先ず、受光面基板１１０である透明ガラスにＩＴＯまたはＦＴＯなどの第１透明伝導層（図示せず）を形成する（Ｓ１１０）。その上に銀（Ａｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）などの材質の第１グリッド電極（図示せず）を一方向に平行に形成する（Ｓ１２０）。第１グリッド電極のパターンは、ストライプ形状以外にも多様に変形されうる。第１グリッド電極上には、保護のために第１保護膜（図示せず）が形成される（Ｓ１３０）。第１透明伝導層と保護膜上にナノサイズの半導体酸化物層を形成する（Ｓ１４０）。ナノサイズ半導体酸化物層は二酸化チタン（ＴｉＯ２）、二酸化スズ（ＳｎＯ２）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）層でありうる。ナノサイズ半導体酸化物層１１３に染料分子を吸着させる（Ｓ１５０）。染料分子の吸着は、受光面基板１１０のナノサイズ半導体酸化物層１１３を染料に浸漬することで行われうる。
【００８３】
相対基板１２０に相対電極１２１を形成する方法を簡単に説明すれば、次の通りである。先ず相対基板１２０である透明ガラスにＩＴＯまたはＦＴＯなどの第２透明伝導層（図示せず）を形成する（Ｓ１１１）。その上に銀（Ａｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）などの材質の第２グリッド電極（図示せず）を一方向に平行に形成する（Ｓ１２１）。第２グリッド電極のパターンはストライプ形状以外にも多様に変形されうる。第２グリッド電極上には保護のために第２保護膜（図示せず）が形成される（Ｓ１３１）。第２グリッド電極と保護膜上に触媒層１２３を形成する（Ｓ１４１）。触媒層は、例えば、白金（Ｐｔ）、炭素（Ｃ）薄膜でありうる。
【００８４】
前述した受光面基板１１０上に形成される光電極１１１などの形成方法、及び相対基板１２０上に形成される相対電極１２１などの形成方法は一実施形態に過ぎず、出願時に発明者の通常の創作能力範囲内で変形された光電極の形成方法及び相対電極の形成方法に関する実施形態は、本発明の保護範囲を逸脱しないといえる。
【００８５】
本発明は図面に図示された実施形態を参考までに説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想によって定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、光電変換モジュール関連の技術分野に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００８７】
１００、２００  光電変換モジュール
１１０、２１１  受光面基板
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃ、３３１ａ、３３１ｂ  電解液注入口
１２０、２２１  相対基板
１３０、２３０、３３０  シーリング部材
１３１、２３１、３３１  シーリングフレーム
１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、２３２ａ、２３２ｃ、３３２ａ  ビア
１５０、２５０、３５０  電解液
Ｓ１、Ｓ１１、Ｓ２１  第１光電セル
Ｓ２、Ｓ１２、Ｓ２２  第２光電セル
【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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