(57)【要約】  一方の面上に透明電極を形成させた透明基板と、一方の面上に対向電極を形成させた対極基板と、を有する色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールであって、  透明基板及び対極基板は、前記透明電極と前記対向電極とが対向するように配置されており、前記透明基板は、前記透明電極が形成された面と反対の面において、光透過性を有する保護部材で覆われていることを特徴とする色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面上に透明電極を形成させた透明基板と、一方の面上に対向電極を形成させた対極基板と、を有する色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールであって、
透明基板及び対極基板は、前記透明電極と前記対向電極とが対向するように配置されており、
前記透明基板は、前記透明電極が形成された面と反対の面において、光透過性を有する保護部材で覆われていることを特徴とする色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記保護部材は、可撓性を有することを特徴とする請求項１に記載の色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記保護部材は、前記透明基板と離間した状態で支持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記保護部材が外部から任意の力で押圧された状態で、前記保護部材と前記透明基板との離間した状態が維持されていることを特徴とする請求項３に記載の色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記保護部材は、さらに前記対極基板の前記対向電極が形成された面と反対の面を覆うように設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記保護部材は、前記対極基板を支持する下地部材に対して柱材を介して支持されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記保護部材は、前記色素増感太陽電池に設けられる柱材に支持されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記色素増感太陽電池は、電解質を封止する封止材を有しており、前記柱材は、前記封止材としての機能を有しているか、又は前記封止材に隣接して設けられていることを特徴とする請求項７に記載の色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記保護部材は、前記色素増感太陽電池を全周にわたって密封状態に覆っていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記保護部材は、撥水性又は防水性を有する部材から形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール。
【請求項１１】
前記保護部材は、絶縁性を有する部材から形成されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール。
【請求項１２】
前記保護部材の少なくとも前記透明基板を覆う領域は、半透明フィルムから形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール。
【請求項１３】
前記保護部材は、難燃性を有する部材から形成されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール。
【請求項１４】
前記透明基板及び前記対極基板は、可撓性を有するフィルム材から形成され、
前記保護部材と前記色素増感太陽電池とが略同一の曲率をもって湾曲して形成されていることを特徴とする請求項２乃至１３のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール。
【請求項１５】
前記保護部材は、曲面状の形状を有し、
前記色素増感太陽電池は、平面状の形状を有し、
前記柱材は、複数設けられ、それぞれ前記保護部材の曲面に対応した高さ寸法に設定されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール。
【請求項１６】
前記保護部材は、当該太陽電池モジュールが装着される被装着部の部材として一体的に設けられていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール。
【請求項１７】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールが装着されていることを特徴とする太陽電池モジュールを備えた構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールを備えた構造物に関する。本願は、２０１５年１２月７日に、日本に出願された特願２０１５−２３８９６５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、色素増感型太陽電池として、例えば特許文献１、２に示されるように、透明電極を形成させた透明基板と、対向電極を形成させた対極基板と、前記透明電極上に形成させ多孔質の半導体材料に増感色素を担持させて形成させた半導体層と、前記半導体層と対向電極との間に設けられる液状又は擬液状の電解質と、前記電解質を封止して前記透明基板と前記対極基板とを固着させる封止材と、を備えた構造が知られている。【０００３】
このような色素増感太陽電池では、色素増感太陽電池に光が照射されると、半導体層に吸着された増感色素が光を吸収し、色素分子内の電子が励起され、その電子が半導体へ渡される。そして、透明電極側で電子が発生し、この電子が電気回路を通じて、対向電極に移動し、対向電極に移動した電子は、電解質層を通じて透明電極に戻る。このような過程が繰り返されることで、電気エネルギーが生じる構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２５８５１４号公報
【特許文献２】特開２０１３−９７９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような色素増感太陽電池を所望の部材に装着して使用する場合には、以下のような問題があった。
例えば、椅子の座面や背凭れなどの場所に色素増感太陽電池を装着すると、人の荷重による物理的な衝撃荷重が色素増感太陽電池にかかるため、破損したりや傷がつき、電池として機能しなくなるという問題があった。【０００６】
また、色素増感太陽電池の設置箇所が高熱環境の条件であったり、水がかかる条件の場合にも電池の機能が低下するため、設置箇所が制限されており、その点で改善の余地があった。
さらに、例えば建物の内装材に色素増感太陽電池を装着することによる意匠性が低下するおそれがあった。また、部屋のガラス窓に色素増感太陽電池を装着する場合には、室内が暗くなるという課題があった。【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、耐久性を向上させることができ、電池の機能を維持することができる色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールを備えた構造物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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールは、一方の面上に透明電極を形成させた透明基板と、一方の面上に対向電極を形成させた対極基板と、を有する色素増感太陽電池（太陽電池単位セル）を備えた太陽電池モジュールであって、透明基板及び対極基板は、前記透明電極と前記対向電極とが対向するように配置されており、前記透明基板は、前記透明電極が形成された面と反対の面において、光透過性を有する保護部材で覆われていることを特徴としている。前記太陽電池モジュールは、前記色素増感太陽電池（太陽電池単位セル）が複数電気的に接続されてなる。色素増感太陽電池同士の接続は、公知の配線により行うことができる。【０００９】
また、本発明に係る太陽電池モジュールを備えた構造物では、上述した太陽電池モジュールが装着されていることを特徴としている。【００１０】
本発明では、透明基板に対して物品等が直接触れることがなくなるため、色素増感太陽電池における物理的な衝撃荷重や熱等への耐性を向上させることができる。つまり、保護部材に衝撃吸収性能をもたせることができ、色素増感太陽電池が受ける荷重の負担を防止、又は低減することができるので、耐荷重性を向上させることができる。また、保護部材を設けることで、太陽電池モジュールとして防水性、絶縁性、耐摩耗性、及び耐延焼性を高めることが可能となる。
また、本発明では、透明基板を覆うように保護部材を設ける構成であるので、保護部材に周囲の色調に合った半透明フィルムを用いることで、意匠性を向上させることができる。そして、保護部材の色を例えば白色にすることで、室内を明るい雰囲気とすることができる。【００１１】
また、本発明に係る色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールでは、前記保護部材は、可撓性を有することが好ましい。【００１２】
この場合には、保護部材に衝撃吸収性能をもたせることができ、色素増感太陽電池が受ける外部からの物理的な衝撃荷重の負担を低減することができる。【００１３】
また、本発明に係る色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールでは、前記保護部材は、前記透明基板と離間した状態で支持されていていることが好ましい。【００１４】
このように透明基板と保護部材との間に離間部を設けることで、保護部材が物理的な衝撃荷重を受けて変形したときに、その変形した保護部材が透明基板に接触することを抑制することができる。これにより、透明基板が受ける物理的な衝撃荷重を低減することができ、色素増感太陽電池の耐久性を向上させることができる。
また、この場合には、透明基板と保護部材とが離間しているので、保護部材の熱が直接的に透明基板に伝わることを防ぐことができる。【００１５】
また、本発明に係る色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールでは、前記保護部材が外部から任意の力で押圧された状態で、前記保護部材と前記透明基板との離間した状態が維持されていることが好ましい。【００１６】
この場合には、保護部材の変形量に合わせて離間を設定することで、保護部材が物理的な衝撃荷重を受けて変形しても、透明基板と保護部材との間が離間した状態で維持されるので、その変形した保護部材が透明基板に接触することを確実に防止することができる。【００１７】
また、本発明に係る色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールでは、前記保護部材は、さらに前記対極基板の前記対向電極が形成された面と反対の面を覆うように設けられていることが好ましい。【００１８】
この場合には、構造物に装着する対極基板も保護部材によって覆われているので、対極基板側の耐久性も向上させることができる。
そして、本発明では、対極基板を直接、構造物の被装着部に接着することなく保護部材を介して装着することができる。【００１９】
また、本発明に係る色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールでは、前記保護部材は、前記対極基板を支持する下地部材に対して柱材を介して支持されていることが好ましい。ここで、下地部材とは、前記対極基板を支持する平面または曲面材であり、前記柱材を設けることで、下地部材として機能させることが出来る。【００２０】
この場合には、保護部材が受ける衝撃荷重や熱などが柱材を介して下地部材に伝達することになる。つまり、衝撃荷重や熱などが保護部材から直接的に色素増感太陽電池に伝わることを抑えることができる。
また、柱材を色素増感太陽電池に支持させない簡単な構造となるので、色素増感太陽電池に保護部材を容易に設けることができる。そして、例えば、下地部材を構造物の被装着部に接着することで、太陽電池モジュールを構造物に簡単に装着して使用することができる。
また、下地部材を暗色にすることで、色素増感太陽電池自体を透明基板側から見たときの色の変化を小さく抑えることが可能となり、太陽電池モジュールとしての意匠性を向上させることができる。【００２１】
また、本発明に係る色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールでは、前記保護部材は、前記色素増感太陽電池に設けられる柱材に支持されていることが好ましい。【００２２】
この場合には、色素増感太陽電池に柱材を設けて、その柱材に保護部材が支持されるので、複数の柱材を設けることができる。つまり、柱材による保護部材の支持位置として、平面視で外周縁のみではなく中間位置にも設けることができるので、保護部材を確実に支持することができる。
また、本発明では、予め柱材を介して透明基板に押圧力が作用するように構成しておくことで、太陽電池モジュールを壁面などの被装着面に縦置きに配置した場合に、前記押圧力が作用する部分で堰が形成され、電解質の領域を縦方向に区画することができる。そのため、色素増感太陽電池内の電解質がこの電解質領域の最下部に沈み込み、電解質溜まりが生じることを抑制することができる。【００２３】
また、本発明に係る色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールでは、前記色素増感太陽電池は、電解質を封止する封止材を有しており、前記柱材は、前記封止材としての機能を有しているか、又は前記封止材に隣接して設けられていることが好ましい。【００２４】
この場合には、保護部材が受ける衝撃荷重が柱材を介して封止材の配置部分で受けることになり、電解質が封入されている部分に荷重がかかることを防ぐことができる。そのため、透明基板の破損に伴って電解質が流出することを防止することができる。
また、この場合、色素増感太陽電池の電極部分に柱材が配置されない構造となるため、発電面積が小さくなることがなく、発電量の低下を抑制することができる。【００２５】
また、本発明に係る色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールでは、前記保護部材は、前記色素増感太陽電池を全周にわたって密封状態に覆っていることが好ましい。【００２６】
この場合には、色素増感太陽電池が保護部材によって全体が囲繞されているので、水や熱の影響を抑えることができ、耐久性を向上させることができる。【００２７】
また、本発明に係る色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールでは、前記保護部材は、撥水性又は防水性を有する部材から形成されていることが好ましい。【００２８】
この場合には、保護部材に防水性、撥水性をもたせることができ、太陽電池モジュールに水が付着しても色素増感太陽電池に水が直接接触することがないので、電池の機能を維持することができる。【００２９】
また、本発明に係る色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールでは、前記保護部材は、絶縁性を有する部材から形成されていることが好ましい。【００３０】
この場合には、透明基板を覆う保護部材に絶縁性をもたせた複層構造となるので、色素増感太陽電池を外部から電気的に隔離する構造となることから、感電の発生等を抑制することができる。【００３１】
また、本発明に係る色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールでは、前記保護部材の少なくとも前記透明基板を覆う領域は、半透明フィルムから形成されていることが好ましい。【００３２】
この場合には、保護部材の色調を白色半透明や青色半透明にすることで、意匠性を高めたり、変色を視認しにくくしたり、室内が暗くなるのを防止することができる。【００３３】
また、本発明に係る色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールでは、前記保護部材は、難燃性を有する部材から形成されていることが好ましい。【００３４】
この場合には、保護部材に例えば難燃性フィルムを用いることで、太陽電池モジュールの難燃性を高めることができるので、高熱環境下において太陽電池モジュールが発火する危険性を抑制することができる。【００３５】
また、本発明に係る色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールでは、前記保護部材と前記色素増感太陽電池とが、略同一の曲率をもって湾曲して形成されていることが好ましい。【００３６】
この場合には、例えば円柱やカーテン等の被装着面が曲面を有する構造物に対して、その曲面に沿って色素増感太陽電池および保護部材を湾曲させて装着することができる。
そして、本発明によれば、色素増感太陽電池を曲面とすることで電池の面積を増大することができ、受光面積を大きく取って発電量を増やすことが可能となる。
また、本発明の場合には、色素増感太陽電池に入射する光の入射角度が変化しても色素増感太陽電池の一部の要素が入射する光に対向しやすくなるため、光の入射角度により発電量が変化するのを抑制することができる。【００３７】
また、本発明に係る色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールでは、前記保護部材は、曲面状の形状を有し、前記色素増感太陽電池は、平面状の形状を有し、前記柱材は、複数設けられ、それぞれ前記保護部材の曲面に対応した高さ寸法に設定されていることが好ましい。【００３８】
この場合には、色素増感太陽電池を曲げることなく、保護部材のみで曲面を形成することができる。そのため、色素増感太陽電池は、保護部材の曲げの影響を受けずに、曲面からなる被装着部に装着することができる。【００３９】
また、本発明に係る色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールでは、前記保護部材は、当該太陽電池モジュールが装着される被装着部の部材として一体的に設けられていることが好ましい。【００４０】
この場合には、例えば椅子のクッション性を有する座面（被装着部の部材）を保護部材として形成して、この座面部分の一部に一体的に設けることができる。このように、太陽電池モジュールを構造物の一部に一体的に組み込んで利用することができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールを備えた構造物によれば、耐久性を向上させることができ、電池の機能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施の形態による色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールを示した一部破断した斜視図である。
【図２】図１に示す太陽電池モジュールの断面図である。
【図３】図２に示す色素増感太陽電池の構成の断面図である。
【図４】第２の実施の形態による色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールの断面図であって、図２に対応する図である。
【図５】図４に示す太陽電池モジュールを椅子の座面に組み込んだ状態の斜視図である。
【図６】図４に示す太陽電池モジュールを壁面に装着した状態の縦断面図である。
【図７】第３の実施の形態による色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールの断面図であって、図４に対応する図である。
【図８】図７に示す太陽電池モジュールを椅子の座面に組み込んだ状態の斜視図である。
【図９】第４の実施の形態による色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールの断面図である。
【図１０】第５の実施の形態による色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールの断面図である。
【図１１】第６の実施の形態による色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の実施の形態による色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールを備えた構造物について、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明で用いる図面は模式的なものであり、長さ、幅、及び厚みの比率、電池の構成・構造等は実際のものと同一とは限らず、適宜変更できる。
【００４４】
（第１の実施の形態）
図１及び図２に示すように、本実施の形態による太陽電池モジュール１は、複数の色素増感太陽電池（太陽電池単位セル）２と、色素増感太陽電池２を保護する保護部材３１を備えた保護枠３と、を備えている。
本実施の形態の太陽電池モジュール１を装着する被装着部を有する構造物として、例えば屋内用建具や内装材などがあり、具体的には椅子、棚、机、パーテーション（仕切り）、壁紙、カーテン、ブラインド、雨戸、天井、床、柱、照明、ポスター等に適用することができる。
【００４５】
図３に示すように、色素増感太陽電池２は、透明基板２１上に積層された透明導電膜２２及び半導体層２３によって構成される透明電極２４と、対極基板２５上に積層された対向電極２６と、電解質２７と、を有し、透明電極２４を構成する半導体層２３の表面に予め増感色素及びリチウムイオン若しくは亜鉛イオンが吸着されている。
ここで、半導体層２３の表面とは、電解質２７と接触する表面を意味し、前記表面には多孔構造を構成する内面（内壁）も含まれる。
【００４６】
透明基板２１は、例えばロール・ツー・ロール方式等で連続生産に適用可能な適度な柔軟性を有し、大面積フィルム状に形成可能な材質であれば特に限定されない。このような材質としては、可視光の透過性を有するものが好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド等の透明の樹脂材料が挙げられる。
透明基板２１には、スパッタリング法や印刷法により、透明導電膜２２が成膜されている。透明導電膜２２としては、例えば、酸化スズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛等が用いられる。
【００４７】
透明導電膜２２の上には、半導体層２３が積層されている。半導体層２３は、透明導電膜２２とともに透明電極２４を構成するものである。半導体層２３は、例えば、増感色素から電子を受け取り輸送する機能を有する金属酸化物からなる。このような金属酸化物としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、等が挙げられる。
【００４８】
半導体層２３には、不図示の増感色素が担持されている。増感色素は、有機色素または金属錯体色素で構成されている。有機色素として、例えば、クマリン系、ポリエン系、シアニン系、ヘミシアニン系、チオフェン系、等の各種有機色素を用いることができる。金属錯体色素としては、例えば、ルテニウム錯体等、が好適に用いられる。
【００４９】
透明導電膜２２の上には、半導体層２３同士の間に、封止材２８を介して配線（図示省略）が設けられている。なお、色素増感太陽電池２の配線パターンとして配線が不要な箇所では、半導体層２３同士の間には封止材２８のみが設けられている。
配線は、例えば銅等の導電材、或いは前記導電材を含むペーストである。
封止材２８は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂の樹脂を少なくとも一種含んだ樹脂材料が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００５０】
対極基板２５は、透明基板２１と同様に透明のフィルム状の樹脂材料等から構成されている。対極基板２５の板面には、スパッタリング法や印刷法により、対向電極２６が成膜されている。対向電極２６として、例えば、酸化スズ（ＩＴＯ）、プラチナ、ポリアニリン、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、カーボン等が用いられるが、特にこれらに限定されることはない。
また、透明電極２４の透明導電膜２２及び対向電極２６が成膜する部分は、絶縁処理をする部分でもあることから、非連続で成膜されていていても構わない。
【００５１】
なお、半導体層２３と対向電極２６との間に充填される電解質２７としては、例えば、アセトニトリル、ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウムまたはヨウ化ブチルメチルイミダゾリウム等のイオン液体などの液体成分に、ヨウ化リチウム等の支持電解質とヨウ素とが混合された溶液（プロピオニトリル等の非水系溶剤）等の液体が挙げられるが、特にこれらに限定されることはない。このような電解質２７は、例えば、真空注入、ＯＤＦ工法（液晶滴下工法）等により充填することができる。
【００５２】
封止材２８は、半導体層２３を囲むように、透明電極２４、対向電極２６、及び電解質２７からなる発電部（セル）を形成し、隣接するセル同士を分割（分離）して封止するために設けられている。封止材２８によって、透明電極２４と対向電極２６との間に間隙を形成し、その間隙内に電解質２７を封止している。
【００５３】
なお、透明基板２１及び対極基板２５は、フィルム状の樹脂であることに限定されず、ガラス製の基板であってもかまわない。前記ガラスとしては、可視光の透過性を有するものが好ましく、ソーダライムガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、バイコールガラス、無アルカリガラス、青板ガラス、白板ガラス等が挙げられる。
【００５４】
保護枠３は、透明基板２１を覆うように設けられ光透過性及び可撓性を有する保護部材３１と、保護部材３１を柱材３２を介して支持する下地部材３３と、を備えている。下地部材３３は、対極基板２５に接した状態で支持している。柱材３２の高さ寸法は、色素増感太陽電池２の厚さ寸法よりも大きく設定されている。保護部材３１は、透明基板２１と離間した状態（電池の厚さ方向に離間部１０を形成した状態）で支持されている。保護部材３１が外部から任意の力で押圧された状態で、保護部材３１と透明基板２１との離間した状態が維持されている。このときの保護部材３１と透明基板２１との間を離間部１０という。離間部１０の厚さ方向の寸法は、保護部材３１の押圧状態（保護部材３１の位置）によって変化する。
保護枠３の外形は、色素増感太陽電池２よりも大きな寸法に設定されている。
【００５５】
太陽電池モジュール１は、先ず、色素増感太陽電池２の対極基板２５と下地部材３３とを接着し、下地部材３３の適宜な位置に柱材３２を設ける。その後、柱材３２の端部に保護部材３１を固着することにより製造される。なお、下地部材３３には、色素増感太陽電池２の接着前に予め柱材３２を設けておいても良い。
【００５６】
保護部材３１の材質としては、例えば、プラスチック、硬質、弾性材（ゴム）、布、半透過膜、樹脂、金属メッシュ、紙、ガラス、難燃剤入プラスチック、撥水性プラスチック塗料、偏光プラスチック、フッ素加工樹脂、ゲル状の材料、木などが挙げられる。
また、保護部材３１の形状としては、例えば、メッシュ、１枚もの（シート状や板状のもの）、多孔質（スポンジ）、エンボスが形成されたもの、凹凸（ストライプ状に形成されたもの）、曲面などが挙げられる。
なお、下地部材３３としては、保護部材３１と同様の材質とすることができる。
【００５７】
柱材３２の材質としては、例えば、硬質プラスチック、樹脂、絶縁材（ゴム）、金属、ガラスなどが挙げられる。
また、柱材３２の形状としては、例えば、ばね、柱状などが挙げられる。
そして、柱材３２の高さ寸法は、耐荷重性の観点で、保護部材３１が外部から力がかかることによる押圧によって撓んだときに、色素増感太陽電池２に接しない程度の絶縁性が維持されるように設定されている。なお、柱材３２の高さ寸法は、柱材３２の配置間隔や電圧（電圧と空気の絶縁距離）によっても適宜設定される。例えば、５Ｖの電圧で２０〜３０μｍの絶縁距離が確保されていればよい。
【００５８】
次に、上述した色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールを備えた構造物の作用について、図面を用いて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、本実施の形態では、透明基板２１に対して物品等が直接触れることがなくなるため、色素増感太陽電池２における物理的な衝撃荷重や熱等への耐性を向上させることができる。つまり、保護部材３１に衝撃吸収性能をもたせることができ、色素増感太陽電池２が受ける荷重の負担を防止、又は低減することができるので、耐荷重を向上させることができる。また、保護部材３１を設けることで、太陽電池モジュール１としての防水性、絶縁性、耐摩耗性、及び耐延焼性を高めることが可能となる。
【００５９】
また、本実施の形態では、透明基板を覆うように保護部材を設ける構成であるので、保護部材に周囲の色調に合った半透明フィルムを用いることで、意匠性を向上させることができる。そして、保護部材の色を例えば白色にすることで、室内を明るい雰囲気とすることができる。
【００６０】
また、本実施の形態では、保護部材３１が可撓性を有するので、保護部材３１に衝撃吸収性能をもたせることができ、色素増感太陽電池２が受ける外部からの物理的な衝撃荷重の負担を低減することができる。
【００６１】
また、本実施の形態の太陽電池モジュール１では、透明基板２１と保護部材３１との間に離間部１０を設けることで、保護部材３１が物理的な衝撃荷重を受けて弾性変形したときに、その変形した保護部材３１が透明基板２１に接触することを抑制することができる。これにより、透明基板２１が受ける物理的な衝撃荷重を低減することができ、色素増感太陽電池２の耐久性を向上させることができる。
また、この場合には、透明基板２１と保護部材３１とが離間しているので、保護部材３１の熱が直接的に透明基板２１に伝わることを防ぐことができる。
【００６２】
また、本実施の形態では、保護部材３１の変形量に合わせて離間部１０を設定することで、保護部材３１が物理的な衝撃荷重を受けて変形しても、透明基板２１と保護部材３１との間が離間した状態で維持されるので、その変形した保護部材３１が透明基板２１に接触することを確実に防止することができる。
【００６３】
また、本実施の形態では、保護部材３１が対極基板２５を支持する下地部材３３に対して柱材３２を介して支持されているので、保護部材３１が受ける衝撃荷重や熱などが柱材３２を介して下地部材３３に伝達することになる。つまり、衝撃荷重や熱などが保護部材３１から直接的に色素増感太陽電池２に伝わることを抑えることができる。
また、本実施の形態では、柱材３２を色素増感太陽電池２に支持させない簡単な構造となるので、色素増感太陽電池２に保護部材３１を容易に設けることができる。そして、例えば、下地部材３３を構造物の被装着部に接着することで、太陽電池モジュール１を構造物に簡単に装着して使用することができる。
さらに、下地部材３３を暗色にすることで、色素増感太陽電池２自体を透明基板２１側から見たときの色の変化を小さく抑えることが可能となり、太陽電池モジュール１としての意匠性を向上させることができる。
【００６４】
また、本実施の形態の太陽電池モジュール１では、保護部材３１を撥水性又は防水性を有する部材から形成することが可能である。この場合には、保護部材３１に防水性、撥水性をもたせることができ、太陽電池モジュール１に水が付着しても色素増感太陽電池２に水が直接接触することがないので、電池の機能を維持することができる。
【００６５】
さらに、本実施の形態の太陽電池モジュール１では、保護部材３１を絶縁性を有する部材から形成することが可能である。この場合には、透明基板２１を覆う保護部材３１に絶縁性をもたせた複層構造となるので、色素増感太陽電池２を外部から電気的に隔離する構造となることから、感電の発生等を抑制することができる。
【００６６】
さらにまた、本実施の形態の太陽電池モジュール１では、保護部材３１の透明基板２１を覆う領域の色調を例えば白色半透明や青色半透明の半透明フィルムから形成することが可能である。この場合には、意匠性を高めたり、変色を視認しにくくしたり、室内が暗くなるのを防止することができる。とくに、保護部材３１に青色半透明膜を採用することで、発電量の低下を最低限に抑制することができる。
また、保護部材３１として、例えばメッシュや多数の小孔を形成した白色フィルムを使用することで、背面の色素増感太陽電池２の色調を変えて見えるようにすることも可能である。
【００６７】
また、本実施の形態の太陽電池モジュール１では、保護部材３１を難燃性を有する部材から形成することが可能である。この場合には、保護部材３１に例えば難燃性フィルムを用いることで、太陽電池モジュール１の難燃性を高めることができるので、高熱環境下において太陽電池モジュールが発火する危険性を抑制することができる。
【００６８】
そして、本実施の形態の太陽電池モジュール１を例えば建物の壁面や建具（椅子や棚）等の図示しない被装着部に装着した構造物とすることができる。
【００６９】
上述のように本実施の形態による色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールを備えた構造物では、耐久性を向上させることができ、電池の機能を維持することができる。
太陽電池で生じた電力は例えばＵＳＢ電源、照明、非常灯、温度調節、センサー用電源、表示器の電源等に利用することが出来る。
【００７０】
次に、本発明の色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールを備えた構造物による他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１の実施の形態と異なる構成について説明する。
【００７１】
（第２の実施の形態）
図４に示す第２の実施の形態による太陽電池モジュール１Ａは、色素増感太陽電池２における透明基板２１を覆う第１保護部材３１と、対極基板２５を覆う第２保護部材３４とを備え、それぞれの保護部材３１、３４が色素増感太陽電池２に設けられる柱材３２に支持された構成となっている。柱材３２は、図３に示す色素増感太陽電池２における電解質２７を封止する封止材２８（図４に示す破線部分）の配置部分に設けられている。透明基板２１と第２保護部材３１との間、および対極基板２５と第２保護部材３４との間には、離間部１０が設けられている。
【００７２】
図５は、第２の実施の形態による太陽電池モジュール１Ａを椅子５（構造物）に適用した一例を示したものである。
椅子５は、上面視矩形をなす木製の座部５１（被装着部）と、座部５１の四隅から下方に向けて延びる脚部５２と、を有している。座部５１には、太陽電池モジュール１Ａが一体的に組み込まれた状態で装着されている。ここでは、透明基板２１側に設けられる保護部材３１は光透過性を有するガラスが採用されている。
【００７３】
図６は、第２の実施の形態による太陽電池モジュール１Ａを、例えば壁面や絵画、あるいはポスター等の鉛直面４（構造物の被装着部）に適用したものである。
なお、この他、窓、カーテン、棚、パーテーション等の鉛直面にも同様に適用することが可能である。また、必ずしも鉛直面であることに限定されず、鉛直方向に対して交差する傾斜面や湾曲面であっても適用することができる。
【００７４】
このように第２の実施の形態による太陽電池モジュール１Ａでは、構造物に装着する対極基板２５も第２保護部材３４によって覆われているので、対極基板２５側の耐久性も向上させることができる。
そして、この場合には、対極基板２５を直接、構造物の被装着部に接着することなく第２保護部材３４を介して装着することができる。
【００７５】
また、本実施の形態では、色素増感太陽電池２に柱材３２を設けて、その柱材３２に保護部材３１が支持されるので、複数の柱材３２を設けることができる。つまり、柱材３２による保護部材３１の支持位置として、平面視で外周縁のみではなく中間位置にも設けることができるので、保護部材３１を確実に支持することができる。
そして、予め柱材３２を介して透明基板２１に押圧力が作用するように構成しておくことで、図６に示すように、太陽電池モジュール１を壁面などの被装着面に縦置きに配置した場合に、押圧力が作用する部分で堰が形成され、電解質２７（図３参照）の領域を縦方向に区画することができる。そのため、色素増感太陽電池２内の電解質２７がこの電解質領域の最下部に沈み込み、電解質溜まりが生じることを抑制することができる。
【００７６】
また、本実施の形態では、柱材３２が平面視で色素増感太陽電池２における電解質２７（図３参照）を封止する封止材２８の配置部分に設けられているので、保護部材３１が受ける衝撃荷重が柱材３２を介して封止材２８の配置部分で受けることになり、電解質２７が封入されている部分に荷重がかかることを防ぐことができる。そのため、透明基板２１の破損に伴って電解質２７が流出することを防止することができる。
また、この場合、色素増感太陽電池２の電極部分に柱材３２が配置されない構造となるため、発電面積が小さくなることがなく、発電量の低下を抑制することができる。なお、ここで、柱材３２に封止材２８としての機能を持たせてもよく、封止材２８と柱材３２とを別途隣接させて設けてもよい。
【００７７】
（第３の実施の形態）
図７に示す第３の実施の形態による太陽電池モジュール１Ｂは、上述した第２の実施の形態の太陽電池モジュール１Ａを全体的に適宜な形状に湾曲させたものである。つまり、太陽電池モジュール１Ｂは、保護部材３１、３４と色素増感太陽電池２とが、略同一の曲率をもって湾曲して形成されている。
【００７８】
この場合には、例えば円柱、カーテン、椅子等の被装着面が曲面を有する構造物に対して、その曲面に沿って色素増感太陽電池２および保護部材３１、３４を湾曲させて装着することができる。
そして、本第３の実施の形態によれば、色素増感太陽電池２を曲面とすることで電池の面積を増大することができ、受光面積を大きく取って発電量を増やすことが可能となる。
また、本実施の形態では、色素増感太陽電池２に入射する光の入射角度が変化しても色素増感太陽電池２の一部の要素が入射する光に対向しやすくなるため、光の入射角度により発電量が変化するのを抑制することができる。
【００７９】
図８は、第３の実施の形態による太陽電池モジュール１Ｂは、１本の脚部６２で座部６１（被装着部）を支持するいわゆるオフィスチェア６（構造物）に適用した一例を示している。
座部６１は、座り易いように平面視で中央部分６１ａが窪んだ曲面を形成しており、クッション性を有する座面６１ｂ（被装着部の部材）を第１保護部材３１として形成し、この座面部分の一部に一体的に設けられている。そのため、太陽電池モジュール１Ｂは、全体として座部６１の曲面に沿って湾曲している。
【００８０】
このときの座面６１ａを構成する第１保護部材３１として、金属メッシュ、半透明の弾性材（ゴム）、半透明なクッション材等を採用することができる。第２保護部材３４として、硬質プラスチックを採用することができる。そして、第１保護部材３１と色素増感太陽電池２との間の上側の柱材３２としては、第１保護部材３１のクッション性を高めるためにばねを用いることが好ましい。また、第２保護部材３４と色素増感太陽電池２との間の下側の柱材３２としては、硬質の第２保護部材３４を強固に支持するために金属を採用することが好ましい。
なお、このようなオフィスチェア６の場合には、色素増感太陽電池２で発電した微弱な電圧を取り出して背凭れに付与することで、電気マッサージ器の機能をもたせることも可能である。
【００８１】
（第４の実施の形態）
図９に示す第４の実施の形態による太陽電池モジュール１Ｃは、保護部材３１が曲面状に形成され、色素増感太陽電池２が平面状に形成され、柱材３２が複数設けられて、それぞれ保護部材３１の曲面に対応した高さ寸法に設定されている。この場合、保護部材３１の中央に位置する柱材３２Ａが両側に設けられる柱材３２Ｂよりも高さ寸法が小さくなっており、保護部材３１を透明の円柱７（構造物の被装着部、図９に示す二点鎖線）の周面に沿って接着材によって装着することができる。
本第４の実施の形態では、色素増感太陽電池２を曲げることなく、保護部材３１のみで曲面を形成することができる。そのため、色素増感太陽電池２は、保護部材３１の曲げの影響を受けずに、曲面からなる円柱７に装着することができる。
なお、本第４の実施の形態では、保護部材３１を曲面状に形成し、色素増感太陽電池２を平面状に形成しているが、反対にすることも可能である。すなわち、保護部材３１を平面状に形成し、色素増感太陽電池２を曲面状に形成するようにしてもよい。この場合には、色素増感太陽電池２における受光面積を大きく取って発電量を増やすことが可能となるとともに、色素増感太陽電池２が入射する光に対向しやすくなるため、光の入射角度により発電量が変化するのを抑制することができる。
【００８２】
（第５の実施の形態）
図１０に示す第５の実施の形態による太陽電池モジュール１Ｄは、保護部材３５が柱材３２を介して色素増感太陽電池２を全周にわたって密封状態に覆っている構成となっている。保護部材３５は、防水性又は撥水性を有する部材が採用されている。
この場合には、色素増感太陽電池２が保護部材３５によって全体が囲繞されているので、水や熱の影響を抑えることができ、耐久性を向上させることができる。
【００８３】
（第６の実施の形態）
図１１に示す第６の実施の形態による太陽電池モジュール１Ｅは、色素増感太陽電池２の全周を覆う外周封止材２９を保護部材３１、３４の柱材とした構成である。つまり、第１保護部材３１は、外周封止材２９を介して透明基板２１に設けられ、第２保護部材３４は、外周封止材２９を介して対極基板２５に設けられている。
この場合、外周封止材２９が柱材を兼ねるので、柱材を設ける必要がなく、柱材を省略することができるので、コストの低減を図ることができる。
【００８４】
以上、本発明による色素増感太陽電池を備えた太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールを備えた構造物の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述の本実施の形態では、第２の実施の形態において、色素増感太陽電池２の両側に保護部材３１、３４を設けた構成としているが、これに限定されることはなく、透明基板２１を覆う第１保護部材３１のみが柱材３２を介して設けられていてもよい。
【００８５】
また、本実施の形態では、保護部材３１が柱材３２によって色素増感太陽電池２、又は下地部材３３に支持された構成としているが、柱材３２を省略することも可能である。
【００８６】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１、１Ａ〜１Ｅ  太陽電池モジュール
２  色素増感太陽電池
３  保護枠
４  鉛直面（構造物の被装着部）
５  椅子（構造物）
６  オフィスチェア（構造物）
７  円柱（構造物の被装着部）
１０  離間部
２１  透明基板
２４  透明電極
２５  対極基板
２６  対向電極
２７  電解質
２８  封止材
３１、３４、３５  保護部材
３２  柱材
３３  下地部材
【図１】
2017099136.tif 000003
【図２】
2017099136.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2017099136.tif 000007
【図６】
2017099136.tif 000008
【図７】
2017099136.tif 000009
【図８】
2017099136.tif 000010
【図９】
2017099136.tif 000011
【図１０】
2017099136.tif 000012
【図１１】
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【国際調査報告】
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