(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の導電膜が成膜された第一の基板に半導体層が形成された光電極と、第二の導電膜が成膜された第二の基板を備えた対向電極と、電解質とを備え、前記光電極と前記対向電極とが、これらの間に複数の内部空間を形成するように貼り合わされて封止され、前記電解質が前記複数の内部空間それぞれに充填されることで、直列接続された複数の発電素子が形成されており、
前記第一の導電膜及び前記第二の導電膜の少なくとも一方には、前記複数の発電素子の区切りとなる絶縁帯が形成され、
前記光電極と前記対向電極と間の封止部の少なくとも一部は、前記第一の導電膜と前記第二の導電膜とを封止材によって接着させて形成され、
前記第一の導電膜及び前記第二の導電膜のうち、少なくとも一方が前記内部空間から電気的に連続して前記絶縁帯が形成されていない状態で前記封止材を越えて前記内部空間の外側に延設されており、かつ、延設された部分の表面上に、前記部分と導通可能な状態で導電材が配されており、
前記導電材には、端子が接続され、
前記端子は、前記光電極と前記対向電極との間から、かつ、前記光電極又は前記対向電極の外縁から突出するように設けられていることを特徴とする電気モジュール。
【請求項２】
前記導電材は、前記端子により前記第一の導電膜及び前記第二の導電膜の少なくとも一方に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電気モジュール。
【請求項３】
前記第一の導電膜及び前記第二の導電膜の両方が、前記内部空間から電気的に連続して前記絶縁帯が形成されていない状態で前記封止材を越えて前記内部空間の外側に延設され、ここで前記第一の導電膜及び前記第二の導電膜は、前記内部空間を挟んで反対側に延設されており、かつ、前記第一の導電膜及び前記第二の導電膜の延設された部分のそれぞれの表面上に、前記部分と導通可能な状態で前記導電材が配されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の電気モジュール。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気モジュールの製造方法であって、
前記光電極と前記対向電極とをそれぞれ一方向に延在するよう連続的に繰り出す工程と、
前記光電極と前記対向電極とを、これらの間に前記複数の内部空間を形成するように貼り合せて封止し、この際、前記光電極と前記対向電極と間の前記封止部の少なくとも一部の形成を前記封止材を用いて行って前記複数の発電素子を形成し、前記第一の導電膜及び前記第二の導電膜のうち、少なくとも一方を前記内部空間から電気的に連続して前記絶縁帯が形成されていない状態で前記封止材を越えて前記内部空間の外側に延設させた状態とする封止工程と、
前記導電膜の延設された部分の表面上に前記導電材を配する導電材配置工程とを備えていることを特徴とする電気モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記封止材は、前記一方向に交叉する方向の少なくとも一端側に、前記一方向に延設させ、
前記導電材は、前記一方向に平行に配されていることを特徴とする請求項４に記載の電気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、電気モジュール及び電気モジュールの製造方法に関する。
本願は、２０１４年２月１７日に日本に出願された特願２０１４-０２７９６２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】
近年、化石燃料に代わるクリーンエネルギーの発電装置として太陽電池が注目され、シリコン（Ｓｉ）系太陽電池、および色素増感型太陽電池の開発が進められている。とりわけ色素増感型太陽電池は、安価で量産しやすいものとして、その構造及び製造方法が広く研究開発されている（例えば下記特許文献１）。
特許文献１に記載された色素増感太陽電池は、特許文献１の図１に示されているように、第一の基板の一方の板面に一の導電性金属層を備え、この第一の導電性金属層の表面に多孔質の絶縁材（導電性金属層と導電性基板との短絡を防止する部材）を配し、前記多孔質の絶縁材の表面に、前記第一の導電性金属層に対向配置させる他の導電性金属層を設け、更に前記他の導電性金属層の上面に半導体層を備えた構成となっている。そして、前記色素増感太陽電池は、前記第一の基板に透明基板を対向配置させ、対向配置させた基板の外周部同士を封止材により貼り合わせて内部空間を形成している。
この太陽電池は、内部空間に電解液を充填するとともに、絶縁層の表面に金属導電層を成膜させた取り出し電極を、太陽電池の第一の電極の導電性金属層と他の電極の導電性金属層とに接触するように配した上で、封止材から突出させた構成を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２４９２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の太陽電池では、取り出し電極が、太陽電池の第一の電極の導電性金属層及び他の電極の導電性金属層に局所的に接触させているだけであるので、電子が導通材よりも抵抗値の高い導電性金属層を経由して取り出し電極まで移動しなければならない。すなわち、従来の太陽電池は、集電時の抵抗値が高く、品質が悪いという問題があった。
また、上記太陽電池は、取り出し電極の一端を一電気モジュールの内部空間に挿入し、同他端を封止材よりも外方に突出させる構成を採用していたため、一モジュールごとに製造する必要があり、連続生産に不向きであるという問題があった。
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、集電効率を向上させて抵抗値を低減させた高品質な電気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】
【０００５】
本発明の電気モジュールは、第一の導電膜が成膜された第一の基板に半導体層が形成された光電極と、第二の導電膜が成膜された第二の基板を備えた対向電極と、電解質とを備え、前記光電極と前記対向電極とが、これらの間に複数の内部空間を形成するように貼り合わされて封止され、前記電解質が前記複数の内部空間それぞれに充填されることで、直列接続された複数の発電素子が形成されており、前記第一の導電膜及び前記第二の導電膜の少なくとも一方には、前記複数の発電素子の区切りとなる絶縁帯が形成され、前記光電極と前記対向電極と間の封止部の少なくとも一部は、前記第一の導電膜と前記第二の導電膜とを封止材によって接着させて形成され、前記第一の導電膜及び前記第二の導電膜のうち、少なくとも一方が前記内部空間から電気的に連続して前記絶縁帯が形成されていない状態で前記封止材を越えて前記内部空間の外側に延設されており、かつ、延設された部分の表面上に、前記部分と導通可能な状態で導電材が配されており、前記導電材には、端子が接続され、前記端子は、前記光電極と前記対向電極との間から、かつ、前記光電極又は前記対向電極の外縁から突出するように設けられていることを特徴とする。
なお、本願において「電解質」には、電解液、ゲル状の電解質及び固体状の電解質が含まれる。
この構成によれば、集電時に光電極又は対向電極の少なくとも一方において低抵抗、かつ、広い領域での導電が可能となり、それにより効率的に集電することができる。
また、この構成によれば、導電材の任意の位置において端子を光電極と対向電極との間から容易に取り出すことができる。
【０００６】
本発明の前記導電材は、前記端子により前記第一の導電膜及び前記第二の導電膜の少なくとも一方に固定されていることが好ましい。
【０００７】
この構成によれば、導電材を安定的に光電極又は対向電極に固定することができる。
【０００８】
本発明の電気モジュールにおいては、前記第一の導電膜及び前記第二の導電膜の両方が、前記内部空間から電気的に連続して前記絶縁帯が形成されていない状態で前記封止材を越えて前記内部空間の外側に延設され、ここで前記第一の導電膜及び前記第二の導電膜は、前記内部空間を挟んで反対側に延設されており、かつ、前記第一の導電膜及び前記第二の導電膜の延設された部分のそれぞれの表面上に、前記部分と導通可能な状態で前記導電材が配されていることが好ましい。
この構成によれば、集電時に光電極及び対向電極の両方において低抵抗、かつ、広い領域での導電が可能となり、それによりより一層効率的に集電することが可能になる。
【０００９】
本発明の電気モジュールの製造方法は、前記電気モジュールの製造方法であって、前記光電極と前記対向電極とをそれぞれ一方向に延在するよう連続的に繰り出す工程と、前記光電極と前記対向電極とを、これらの間に前記複数の内部空間を形成するように貼り合せて封止し、この際、前記光電極と前記対向電極と間の前記封止部の少なくとも一部の形成を前記封止材を用いて行って前記複数の発電素子を形成し、前記第一の導電膜及び前記第二の導電膜のうち、少なくとも一方を前記内部空間から電気的に連続して前記絶縁帯が形成されていない状態で前記封止材を越えて前記内部空間の外側に延設させた状態とする封止工程と、前記導電膜の延設された部分の表面上に前記導電材を配する導電材配置工程とを備えていることを特徴とする。
この構成によれば、光電極と対向電極との貼り合せにおいて端子の取出し位置を予め考慮することなく、容易に電気モジュールを製造することができる。
【００１０】
本発明の前記封止材は、前記一方向に交叉する方向の少なくとも一端側に、前記一方向に延設させ、前記導電材は、前記一方向に平行に配されていることが好ましい。
この構成によれば、上記いずれかの電気モジュールを一方向に搬送しつつ連続して製造する、例えばRoll to Roll生産等の連続生産を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、集電時の抵抗値を低減させて集電効率を向上させ、電気モジュールの品質を向上させることができるという効果を奏する。
また、本発明の電気モジュールの製造方法によれば、本発明の電気モジュールを連続生産で簡便かつ効率的に製造することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態の電気モジュールのＸ１−Ｘ１線で切断した状態を模式的に示した斜視図である。
【図２】図１をＸ１−Ｘ１線で矢視した断面図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態の電気モジュールの製造工程の一部を模式的に示した斜視断面図である。
【図３Ｂ】図３ＡをＸ２−Ｘ２線で矢視した断面図である。
【図４Ａ】本発明の第１実施形態の電気モジュールの製造工程の一部を模式的に示した斜視断面図である。
【図４Ｂ】図４ＡをＸ３−Ｘ３線で矢視した断面図である。
【図５Ａ】本発明の第１実施形態の電気モジュールの製造工程の一部を模式的に示した斜視断面図である。
【図５Ｂ】図５ＡをＸ４−Ｘ４線で矢視した断面図である。
【図６Ａ】本発明の第１実施形態の電気モジュールの製造工程の一部を模式的に示した斜視断面図である。
【図６Ｂ】図６ＡをＸ５−Ｘ５線で矢視した断面図である。
【図７Ａ】本発明の第１実施形態の電気モジュールの製造工程の一部を模式的に示した斜視断面図である。
【図７Ｂ】図７ＡをＸ６−Ｘ６線で矢視した断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態の電気モジュールの他の例を模式的に示した断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態の電気モジュールの他の例を模式的に示した断面図である。
【図１０】本発明の第１実施形態の電気モジュールの他の例を模式的に示した断面図である。
【図１１Ａ】本発明の第２実施形態の電気モジュールを模式的に示した斜視断面図である。
【図１１Ｂ】図１１ＡをＸ８−Ｘ８線で矢視した断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態の電気モジュールの変形例を模式的に示した断面図である。
【図１３Ａ】本発明の第２実施形態の電気モジュールの変形例を模式的に示した斜視断面図である。
【図１３Ｂ】図１３ＡをＸ９−Ｘ９線で矢視した断面図である。
【図１４】本発明の第２実施形態の電気モジュールの変形例を模式的に示した断面図である。
【図１５】本発明の第３実施形態の電気モジュールを模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図を参照して本発明の電気モジュールの実施形態について、本発明の電気モジュールが色素増感太陽電池（以下「太陽電池」と称する）である場合を例として説明する。
また、電解質としてゲル電解質を用いて電気モジュールが製造された場合を例として説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１又は図２に示すように、本発明の第１実施形態である太陽電池１Ａは、第一の導電膜４が成膜された第一の基板７に半導体層８が形成された光電極２と、第二の導電膜１０が成膜された第二の基板１１を備えた対向電極３と、電解質１２とを備え、光電極２と対向電極３とが、これらの間に内部空間Ｓを形成するように貼り合わされて封止され（封止部Ｐを形成）、前記電解質１２は前記内部空間Ｓに充填されている発電素子（セルともいう）Ｃを複数備え、封止部Ｐのうち矢印Ｌ１方向に延在する部分は、第一の導電膜４と第二の導電膜１０とを封止材９によって接着させて形成され、内部空間Ｓから電気的に連続した状態で封止材９を越えて内部空間Ｓの外側に互いに反対方向に延設させた第一の導電膜４及び／又は第二の導電膜１０のそれぞれの表面に、これと導通可能な状態で導電材５が接続されていることを特徴としている。そして、本実施形態では、各発電素子Ｃが直列接続されている。
詳細には、太陽電池１Ａは、以下のように構成されている。
【００１５】
光電極２は、第一の基板７に成膜された第一の導電膜４に矢印Ｌ１方向（図２においては紙面奥行き方向）に互いに平行に延びる複数の（本実施形態では３つの）帯状の半導体層８を備えている。これらの半導体層８，８・・は、矢印Ｌ１方向に交叉する矢印Ｌ２方向に封止材９，９及び導電材５を配置させる間隔を空けて形成されている。
第一の導電膜４には、矢印Ｌ１方向に延びて一つのセルの区切りとなる条状の絶縁帯１５が半導体層８を挟むようにして一定間隔で半導体層８の幅方向の両側に形成されている。
【００１６】
対向電極３は、第二の導電膜１０が成膜された第二の基板１１を備えている。
第二の導電膜１０には、矢印Ｌ１方向に延びて一つのセルの区切りとなる条状の絶縁帯１５が、第一の導電膜４に形成された絶縁帯１５と矢印Ｌ２方向の一方寄り（本実施形態では右寄り）に位置をずらして、かつ、半導体層８を間に挟むように一定間隔で半導体層８の幅方向両側に形成されている。
【００１７】
第一の基板７及び第二の基板１１の材料としては、それぞれ例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の透明の熱可塑性樹脂材料を主材料とする樹脂材料、又はガラス基板等が好適に用いられる。なお、第一の基板７及び第二の基板１１は、可撓性のあるフィルム状に形成されたものであってもよい。第一の基板７及び第二の基板１１の少なくともいずれかは、透明基板とされている。
【００１８】
第一の導電膜４又は第二の導電膜１０の材料には、例えば、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アルミドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）、酸化インジウム／酸化亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）等が用いられている。
第一の導電膜４及び第二の導電膜１０の少なくともいずれかは、透明導電膜により形成されている。
また、第一の基板７と第一の導電膜４との組み合わせ、及び第二の基板１１と第二の導電膜１０との組み合わせのうち、少なくとも一方の組み合わせにおいては、基板と導電膜が共に透明であることが望ましい。
【００１９】
半導体層８は、後述する増感色素から電子を受け取り輸送する機能を有するものであり、金属酸化物からなる半導体が導電膜の表面に成膜されている。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）等が用いられる。
【００２０】
半導体層８は、増感色素を担持している。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。有機色素としては、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。
【００２１】
第二の導電膜１０としては、触媒層の役割を有さず導電膜としての役割を有する材料か、触媒層及び導電膜の双方の役割を果たし得る材料のいずれかが採用されている。前者の場合は、第二の導電膜１０上に更に不図示の触媒層が成膜されており、後者の場合には第二の導電膜１０のみが第二の基板１１に成膜されている。
また、第二の導電膜１０の表面に成膜される触媒層としては、カーボンペースト、プラチナ等が採用されている。
【００２２】
光電極２と対向電極３とは、封止部Ｐにおいて貼り合わされ、その結果帯状に連続して設けられた半導体層８毎に電解質１２を封止する内部空間Ｓが形成されている。
封止部Ｐは、隣り合う半導体層８，８の間及び矢印Ｌ２方向の両端１ａ，１ｂには封止材９を２列ずつ矢印Ｌ１方向に配して第一の導電膜４と第二の導電膜１０とをこの封止材９を介して接着させることにより形成され、矢印Ｌ２方向には超音波融着等により第一の基板７と第二の基板１１とを融着させて形成されている。
【００２３】
封止材９は、第一の導電膜４に形成された絶縁帯１５又は第二の導電膜１０に形成された絶縁帯１５を一つずつ覆う位置に配されている。なお、一端１ａ及び他端１ｂの両端においては、封止材９（Ｐ）は、互いに対向する二つの絶縁帯１５，１５を覆うように設けられている。
なお、封止材９としては、第一の導電膜４及び第二の導電膜１０の機能を害さない材質の接着剤、例えばホットメルト樹脂等が好適に用いられる。
【００２４】
半導体層８，８同士の間に配された封止材９，９の間は、配線空間２０を形成している。この配線空間２０には、隣り合うセルＣ，Ｃ同士を直列接続させる導電材５が矢印Ｌ１方向に配されている。すなわち、配線空間２０内の導電材５は、右側に隣接する一方のセルＣの内部空間Ｓから封止材９を越えて連続して延設された第一の導電膜４と、左側に隣接する他方のセルＣの内部空間Ｓから封止材９を越えて連続して延設された第二の導電膜１０との双方に矢印Ｌ１方向に亘って接触している。この際、一方のセルＣの内部空間Ｓから連続して延設された第一の導電膜４と導電材５との間、並びに、他方のセルＣの内部空間Ｓから連続して延設された第二の導電膜１０と導電材５との間の一方又は双方に、それぞれの間の電気的接続を補助する導電材ペースト等の補助導電材５ａが配されていることが好ましい。
【００２５】
以上の構成をまとめると、セルＣ ，Ｃ同士の間には、電解質１２が充填された内部空間Ｓと液密に分離された配線空間２０が封止材９，９を含む封止部Ｐにより形成されている。そして、この配線空間２０内において、導電材５は、隣り合う内部空間Ｓからこの配線空間２０内に連続して延設された第一の導電膜４と第二の導電膜１０とに矢印Ｌ１方向に亘って接続され、セルＣ，Ｃ・・間で直列接続を構成している。
【００２６】
矢印Ｌ２方向の一端１ａにおいては、一方の導電膜４は、内部空間Ｓを封止している封止材９を越えて、内部空間Ｓからその外側に連続して延設されており、他方の導電膜１０は、内部空間Ｓを封止している封止材９の位置で矢印Ｌ１方向に絶縁されている。そして、内部空間Ｓを封止する封止材９と矢印Ｌ２方向に間隔を空けて、更に封止材９が設けられ、これら封止材９，９により配線空間２０が形成されている。矢印Ｌ２方向の最も外側に位置するこの封止材９の位置では、更に第一の導電膜４と第二の導電膜１０とが矢印Ｌ１方向に絶縁されている。
【００２７】
矢印Ｌ２方向の一端１ａに設けられた配線空間２０内の第一の基板７及び第一の導電膜４には、矢印Ｌ１方向に間隔を空けて開口部１６が形成されている。そして、一端１ａに設けられた配線空間２０内まで連続して延設した第一の導電膜４に、補助導電材５ａを介して線状の導電材５が矢印Ｌ１方向に亘って接続され、第一の導電膜４の広い領域での導通を確保しつつ効率よく集電できるようになっている。また、この配線空間２０において形成された開口部１６には、一端が補助導電材５ａと導電材５とに接し、他端が開口部１６から突出（露出）するように端子６が挿入されている。
【００２８】
以上の構成により、矢印Ｌ２方向の一端１ａの配線空間２０は、隣接する内部空間Ｓと液密に分離されている。そして、この配線空間２０の導電材５は、矢印Ｌ１方向に亘って配されることにより、封止材９を越えて内部空間Ｓからその外側に連続して延設された第一の導電膜４の矢印Ｌ１方向の全体に亘って導通を確保しつつ集電し、任意の端子６，６・・から電流を取り出せるようになっている。一方、一端１ａにおける第二の導電膜１０は、内部空間Ｓを封止している封止材９の位置でセルＣ内の他方の導電膜１０と絶縁されているので、導電材５は、配線空間２０内で第二の導電膜１０と接しても第二の導電膜１０とは導通しないようになっている。
このようにして、一端１ａの配線空間２０内の導電材５は、隣り合うセルＣと直列接続を構成している。
【００２９】
なお、補助導電材５ａは、導電材５及び端子６が第一の導電膜４に確実に接触して電気的な接続が取れるのであれば必須ではないが、接続の確実性及び導電材５及び端子６を第一の導電膜４に確実に固定するために、導電材５及び端子６と第一の導電膜４との間に配されていることが好ましい。
【００３０】
また、一端１ａにおける第二の導電膜１０は、前述のとおり一端１ａに設けられた封止材９の位置で絶縁帯１５により内部空間Ｓの他方の導電膜１０と絶縁されている。したがって、一端１ａにおける導電材５は、第二の導電膜１０と接しても短絡の問題を発生させないが、第二の導電膜１０との無用の導通を防止するために、この第二の導電膜１０と確実に離間させていることが望ましい。そのために、導電材５と第二の導電膜１０との間には、絶縁材（不図示）が配されていることがより望ましい。
【００３１】
また更に、開口部１６には、水分等が進入することを防止するために封止材（不図示）が配されていることが好ましい。
開口部１６を封止する封止材（不図示）は、一端１ａの端子６と開口される第一の導電膜４とを可及的に密着させて良好な導通を図ることが好ましいため、一端１ａ側の開口部１６には、導電性のある材料のものが好適に用いられる。
【００３２】
矢印Ｌ２方向の他端１ｂは、一端１ａの構造と略同様の構造を形成している。ただし、他端１ｂに設けられた導電材５は、セルＣ，Ｃ間に形成された直列接続構造に整合するように、隣接する内部空間Ｓから連続して延設された第二の導電膜１０に接するように配されて電気接続され、隣接するセルＣとの間で直列接続を構成している。そして、他端１ｂの配線空間２０内の第一の導電膜４は、内部空間Ｓを封止している封止材９の位置で内部空間Ｓの一方の導電膜４と絶縁されている。したがって、他端１ｂに設けられた導電材５は、第一の導電膜４と接しても第一の導電膜４とは導通しないようになっている。
【００３３】
なお、他端１ｂにおいても一端１ａと同様の理由から、補助導電材５ａは必須ではないが、導電材５及び端子６と他方の導電膜１０との間に配されていることが好ましい。
また、一端１ａと同様に、他端１ｂにおける導電材５は、第一の導電膜４と確実に離間させていることが望ましい。また、そのために、導電材５と第一の導電膜４との間に絶縁材（不図示）を配していることがより望ましい。
また、他端１ｂの端子６は第一の導電膜４と導通しないことが好ましいので、開口部１６を封止する封止材（不図示）は、他端１ｂ側の開口部１６には、導電性を有しない材料のものが好適に用いられる。
【００３４】
線状の導電材５は、低抵抗の金属により形成されていれば特に制限はないが、例えば、銅、銀、銅合金などにより形成された導線を用いることができ、コストや入手の容易性の観点から銅線を用いることが好ましい。
線状の導電材５は、第一の導電膜４又は第二の導電膜１０の表面に配されセルＣにおいて生ずる電気を集電することができるようになっている。この導電材５は、ペースト状の補助導電材５ａを介して第一の導電膜４又は第二の導電膜１０に対し接触面積を大きくして配置されていることが好ましい。そして、接触面積を大きくしてＩＴＯ等の導電膜よりも低抵抗の導電材５が配されていることにより、太陽電池１Ａは、光電極２及び対向電極３における電子の移動が低抵抗化及び短距離化されることによる集電作業の効率化が図られている。
【００３５】
電解質１２は、半導体層８の内部に浸透し、そのほぼ表面全体に塗工されている。
なお電解質１２としては、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル等の非水系溶剤、又はヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム若しく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液とヨウ素とが混合された溶液等が用いられている。また、電解質１２は、逆電子移動反応を防止するため、ｔ−ブチルピリジンを含むものでもよい。
【００３６】
このように、太陽電池１Ａは、セルＣ，Ｃ間に内部空間Ｓと分離された配線空間２０を備え、この配線空間２０にセルＣ，Ｃ同士を直列接続させるように第一の導電膜４と第二の導電膜１０とをそれぞれ連続して延設させ、又は第一の導電膜４又は第二の導電膜１０をパターニングし（絶縁させ）た構成となっている。
そして、太陽電池１Ａは、矢印Ｌ２方向の両端１ａ，１ｂにおいて導電材５に端子６が接続され、端子６が開口部１６を介して光電極２の板面から突出して電流を任意の端子６から容易に取り出せるようになっている。
なお、半導体層８，８間の配線空間２０には、一端１ａ及び他端１ｂと同様に開口部１６が形成され、この開口部１６に端子が挿入されていてもよい。この構成によれば、直列接続させる発電素子を増減させることができる。
【００３７】
次に、太陽電池１Ａの製造方法について図３〜図７を用いて説明する。
太陽電池１Ａの製造方法の一実施形態は、（Ｉ）第一の導電膜４が成膜された第一の基板７に半導体層８が形成された光電極２と、第二の導電膜１０が成膜された第二の基板１１を備えた対向電極３とをそれぞれ矢印Ｌ１方向に延在するよう連続的に繰り出す繰り出し工程と、（ＩＩ）光電極２と対向電極３とを、これらの間に内部空間Ｓを形成するように貼り合せて封止し、この際、前記光電極２と対向電極３と間の封止部Ｐの少なくとも一部の形成を封止材９により行い、内部空間Ｓから電気的に連続した状態で封止材９を越えて内部空間Ｓの外側に延設させた第一の導電膜４又は第二の導電膜１０のいずれかの表面に導電材５を配する封止工程及び導電材配置工程を備えていることを特徴としている。
以下、各工程について説明する。
【００３８】
＜光電極２及び対向電極３の準備＞
図３Ａ、図３Ｂに示すように、繰り出し工程の前に、まず、例えばロール状に巻回しておいた第一の基板７を一方向（矢印Ｌ１方向）に引き出し、その一方の板面に第一の導電膜４を成膜し、更に第一の導電膜４の表面に半導体層８を形成し色素を担持させた光電極２を用意しておく。なお、予め、第一の基板７の一方の板面に第一の導電膜４が形成されたロール状の基材を使用してもよい。
また、同様にして、例えばロール状に巻回しておいた第二の基板１１に第二の導電膜１０を成膜した対向電極３を用意しておく。予め、第二の基板１１の一方の板面に第二の導電膜１０が形成されたロール状の基材を使用してもよい。
【００３９】
（Ｉ）＜繰り出し工程＞
繰り出し工程では、光電極２と対向電極３とを矢印Ｌ１方向（一方向）に連続して帯状に延在するように繰り出しておく。
光電極２の幅方向（矢印Ｌ２方向）の一端１ａ側には、図３Ａ、図３Ｂに示すように、ペースト状の補助導電材５ａを帯状に配しておくことが好ましい。
【００４０】
また、第一の基板７上の第一の導電膜４には、半導体層８同士の間に矢印Ｌ１方向に平行な条状の絶縁帯１５をレーザー等により形成しておくことが好ましい。
また更に、図４Ａ、図４Ｂに示すように、光電極２の幅方向の両端１ａ，１ｂに矢印Ｌ１方向に間隔を空けて開口部１６を形成しておくことが好ましい。
そして、図５Ａ、図５Ｂに示すように、開口部１６（図４Ａ参照）に端子６を貫通させておく。
【００４１】
（ＩＩ）封止工程及び導電材配置工程
次に、図６Ａ、図６Ｂに示すように、端子６及び第一の導電膜４上の補助導電材５ａに接触するように線状の導電材５を矢印Ｌ１方向に配置するとともに、半導体層８，８同士の間にも線状の導電材５を矢印Ｌ１方向に配置する。封止材９，９は、各線上の導電材５を間に挟むように矢印Ｌ１方向に連続して配置する。この際、光電極２の幅方向（矢印Ｌ２方向）の他端１ｂ側の導電材５上にはペースト状の補助導電材５ａを帯状に配しておく。この封止材９，９を配することにより、光電極２と対向電極３とを貼り合せた際に内部空間Ｓと分離した配線空間２０が形成される。
そして、半導体層８の表面に電解質１２を塗布又は滴下する。
【００４２】
なお、導電材５、封止材９の配置、及び電解質１２の塗布又は滴下の順は特に限定されるものではない。
また、対向電極３についても、この対向電極３を図７Ａ、図７Ｂに示すように光電極２に貼り合せた際に、半導体層８同士の間で第一の導電膜４に形成された絶縁帯１５と矢印Ｌ２の一方向に位置をずらして矢印Ｌ１方向に連続して延びる条状の絶縁帯１５を、第二の導電膜１０に予め形成しておく。
【００４３】
そして、図７Ａ、図７Ｂに示すように、第一の導電膜４と第二の導電膜１０とを対向させて光電極２と対向電極３とを積層する。そして、封止材９が配された位置を加熱及び加圧して各セルＣの封止部Ｐを矢印Ｌ１方向に接着させるとともに、矢印Ｌ１方向に所定の間隔を空けて、超音波融着等により光電極２と対向電極３とを矢印Ｌ２方向に融着し切断する。
以上の工程により、図１又は図２に示す半導体層８及び電解質１２を備えた内部空間Ｓと、導電材５を備えた配線空間２０とが形成され、配線空間２０で導電材５により一方のセルＣの第一の導電膜４と同他方のセルＣの第二の導電膜１０とが接続されて、直列接続構造を有する太陽電池１Ａが得られる。
【００４４】
このようにして得られた太陽電池１Ａは、図２に示すように、全ての導電材５が配線空間２０内で矢印Ｌ１方向に連続して配されている。したがって、太陽電池１Ａは、電子の移動距離を短縮化して各セルＣの矢印Ｌ１方向の全体から効率よく集電することができ、品質が高いという効果が得られる。本発明において、導電材５は配線空間２０内で矢印Ｌ１方向に連続して配されている（即ち、導電材５が、太陽電池１Ａの導電膜４，１０の全長に亘って配されている）ことが好ましいが、断続的に配されていてもよく、この場合、導電材５は、導電膜４，１０の全長の１０〜１００％に亘って配されていることが好ましく、５０〜１００％に亘って配されていることがより好ましい。
【００４５】
また、太陽電池１Ａは、電解質１２を有する内部空間Ｓの外に形成した配線空間２０に導電材５及び端子６が設置されているため、従来のように端子６等の隙間を形成しやすいものを封止材９に挟み込むことを回避して電解質１２のセルＣ外への漏出をより確実に防止することができ、高品質であるという効果が得られる。
【００４６】
また、太陽電池１Ａは、電解質１２を有する内部空間Ｓの外に設けた配線空間２０に矢印Ｌ１方向に亘って導電材５を設けているため、任意の位置に容易に開口部１６を形成することができ、端子６を介して任意の位置から電流を取り出すことができるという効果が得られる。また、太陽電池１Ａは、同様の理由から、導電材５及び端子６の電解質１２による腐食を防止して電池性能の劣化を有効に防止することができるという効果が得られる。
また、太陽電池１Ａは、更に上記理由から太陽電池１Ａのサイズ又は設計の自由度が高いという効果が得られる。
【００４７】
また、太陽電池１Ａは、配線空間２０において内部空間Ｓから物理的且つ電気的に連続している第一の導電膜４又は第二の導電膜１０のいずれかと、絶縁帯１５において前記と同一の内部空間Ｓと絶縁された第二の導電膜１０又は第一の導電膜４のいずれかとを、同一の封止材９の外側に延出させている。したがって、太陽電池１Ａは、導電材５及び端子６が対向する第一の導電膜４と第二の導電膜１０との双方に接触することによる短絡を考慮することなく容易に導電材５及び端子６の配置することができるという効果が得られる。したがって、太陽電池１Ａの製造を容易にすることができるという効果が得られる。
【００４８】
また更に、本発明の太陽電池１Ａの製造方法は、光電極２と対向電極３とを矢印Ｌ１方向に送出しながら、封止材９により矢印Ｌ１方向に接着し、封止材９に交叉する矢印Ｌ２方向の封止を、太陽電池１Ａの任意の位置で超音波融着等によりすることができる。すなわち、本発明の太陽電池１Ａの製造方法は、光電極２及び対向電極３を帯状に形成してその矢印Ｌ１（すなわち長手）方向に搬送しながら連続製造する、例えばRoll to Roll製法を利用して、極めて簡便、効率的かつスピーディに太陽電池１Ａを製造することができるという有利な効果が得られる。
【００４９】
なお、上記実施形態において、太陽電池１Ａは、開口部１６を光電極２に形成し、この開口部１６から端子６を取り出す構成としたが、開口部１６の形成は、光電極２に限定されるものではない。すなわち、開口部１６は端子６の取出し方向の選択肢に過ぎないので、導電材５及び端子６が適切に電極（すなわち第一の導電膜４又は第二の導電膜１０）に接続されていれば、開口部１６は、図８に示すように、対向電極３に形成したものであってもよく、又は、図９に示すように、一端１ａ側の開口部１６を対向電極３に形成し、他端１ｂ側の開口部１６を光電極２に形成したものであっても、（図示しないが）その反対であってもよい。また或いは、開口部１６は、光電極２と対向電極３との双方に形成されたものであってもよい。
【００５０】
また更に、端子６は、図１０に示すように、光電極２と対向電極３との間から、光電極２又は対向電極３の外縁（すなわち一端１ａと他端１ｂ）から突出させたものであってもよい。この場合、端子６を接続させるための導電材５を配する配線空間２０は、側方に開放され、導電材５のいずれの位置においても端子６を容易に突出させることができるようになっていてもよい。
【００５１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図１１Ａ、図１１Ｂを用いて説明する。本実施形態において、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付しその説明を省略する。
図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、本実施形態の太陽電池１Ｂは、一のセルＣの内部空間Ｓに複数の導電材５を配して集電構造を形成し、この集電構造を並列に設けている点で第１実施形態と異なっている。
【００５２】
第一の導電膜４及び第二の導電膜１０は、内部空間Ｓにおいてはパターニングされておらず第一の基板７及び第二の基板１１のそれぞれの全面に成膜されている。
導電材５は、一端１ａ、半導体層８，８間及び他端１ｂに配されており、一端１ａ及び他端１ｂにおいては、補助導電材５ａを介して、半導体層８，８間においては補助導電材５ａを介さず導電膜４側のみに接するように配されている。補助導電材５ａは、半導体層８，８間の導電材５の下方にも設けられているとなおよい。
【００５３】
光電極２には、開口部１６が矢印Ｌ１方向（図１１Ｂにおいては紙面奥行き方向）に間隔を空けて形成され、それぞれに端子６を挿通させており、導電材５と端子６と第一の導電膜４とが互いに接触している。
半導体層８，８間の導電材５の表面には、端子６を含んで全体が電解質１２に接触しないように保護材３５が設けられている。
【００５４】
一端１ａ側の導電材５と第二の導電膜１０との間、並びに、他端１ｂ側の導電材５と第一の導電膜４との間は、確実に絶縁されるべく、これらの間に絶縁材３１が介装されている。
このような構成とすることにより、太陽電池１Ｂは、各端子６に電線３０を接続させて一つのセルＣにおいて第一の導電膜４の全体に亘って導通を確保しつつ効率的に集電することができるという効果が得られる。
【００５５】
（変形例１）
次に、第２実施形態の変形例１について図１２を用いて説明する。
本変形例１の太陽電池１Ｃは、図１１Ａ、図１１Ｂに示す半導体層８，８間の導電材５及び端子６に設けられた保護材３５に代えて、図１２に示すように半導体層８，８同士の間であって導電材５（矢印Ｌ２方向）の両側に封止材９，９を設け、配線空間２０を形成している。また導電材５と第二の導電膜１０との間に絶縁材３１を介装させている。
【００５６】
このような構成とすることにより、変形例１の太陽電池１Ｃは、各端子６に電線３０を接続させて一つのセルＣにおいて第一の導電膜４の全体に亘って導通を確保しつつ効率的に集電することができるという効果が得られる。
また、変形例１の太陽電池１Ｃは、内部空間Ｓと分離した配線空間２０に導電材５を配しているため、端子６，６・・及び導電材５を電解質１２から確実に分離して保護することができる。
【００５７】
また、変形例１の太陽電池１Ｃは、導電材５を配線空間２０に設置するだけで電解質１２から隔離することができるため、製造が簡便となることができるという効果が得られる。
また、変形例１の太陽電池１Ｃは、半導体層８，８間の配線空間２０における開口部１６の処理も簡便となるとともに、光電極２側に形成された開口部１６から電解質１２が漏出することを確実に防止することができるという効果が得られる。
【００５８】
（変形例２）
次に、第２実施形態の変形例２について図１３Ａ、図１３Ｂを用いて説明する。本変形例２において図１１Ａ、図１１Ｂに示す第２実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
変形例２の太陽電池１Ｄは、複数の導電材５を光電極２側にのみ設けた図１１Ａ、図１１Ｂの第２実施形態と異なり、図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、保護材３５を備えた複数の導電材５を第一の導電膜４と第二の導電膜１０との双方に設けている。
【００５９】
変形例２の太陽電池１Ｄにおいて、開口部１６，１６・・は、第二の基板１１及び第二の導電膜１０にも形成され、これらの開口部１６，１６・・に第二の導電膜１０と接続させた端子６，６・・が挿入されている。そして、第一の導電膜４及び導電材５に接続させた端子６，６・・同士が電線３０に接続されて集電され、第二の導電膜１０及び導電材５に接続させた端子６，６・・同士が電線３０に接続されて集電され、集電構造が並列に形成されている。
本変形例２の太陽電池１Ｄは、光電極２及び対向電極３の双方を効率的に利用して集電することができるという効果が得られる。
【００６０】
（変形例３）
次に、第２実施形態の変形例３について図１４を用いて説明する。本変形例３において変形例１及び２と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
変形例３の太陽電池１Ｅは、図１３Ａ、図１３Ｂに示す半導体層８，８間の導電材５及び端子６に設けられた保護材３５に代えて、図１４に示すように半導体層８，８同士の間であって導電材５（矢印Ｌ２方向）の両側に封止材９，９を設け、配線空間２０を形成している。
【００６１】
この場合、配線空間２０の第一の導電膜４に接続された導電材５と第二の導電膜１０に接続された導電材５は対向配置されるため、これらの導電材５，５の間に絶縁材３１が介装される。
このような構成とした場合であっても、太陽電池１Ｅは、各端子６に電線３０を接続させて一つのセルＣにおいて第一の導電膜４及び第二の導電膜１０から効率的に集電することができるという効果が得られる。
【００６２】
また、変形例３の太陽電池１Ｅは、内部空間Ｓと分離した配線空間２０に導電材５を配しているため、端子６，６・・及び導電材５電解質１２から確実に分離して保護することができる。また、変形例３の太陽電池１Ｅは、導電材５を配線空間２０に設置するだけで電解質１２から隔離することができるため、製造を簡便にすることができるという効果が得られる。
【００６３】
また、変形例３の太陽電池１Ｅは、半導体層８，８間の配線空間２０における開口部１６の処理も簡便となるとともに、開口部１６から電解質１２が漏出することを確実に防止することができるという効果が得られる。
【００６４】
次に、本発明の第３実施形態について図１５を用いて説明する。本実施形態において、第２実施形態の変形例３と同一の構成については同一の符号を付しその説明を省略する。
本実施形態の太陽電池１Ｆは、図１４に示す第２実施形態の変形例３の太陽電池１Ｅの一部を変形させて複数の発電素子（セル）Ｃ，Ｃ・・を並列接続させている。
【００６５】
すなわち、太陽電池１Ｆは、半導体層８の両側に封止材９，９を配して複数の内部空間Ｓと配線空間２０とを形成し、内部空間Ｓと配線空間２０とを一組として第一の導電膜４と第二の導電膜１０とに絶縁帯１５を設け、互いに絶縁された複数のセルＣ，Ｃ・・を形成している。
絶縁帯１５は、各配線空間２０を形成している封止材９，９のいずれか一方側（本実施形態では左側）の位置で、第一の導電膜４と第二の導電膜１０とに形成されている。
【００６６】
太陽電池１Ｆは、配線空間２０に電解質１２が漏出することを確実に防止することができる構成とすることにより、その品質を向上させることができる。また、太陽電池１Ｆの構造は、開口部１６を封止することが望ましいが、厳密に封止する必要がないため、製造効率を向上させることができるという効果が得られる。
【００６７】
上記第１実施形態から第３の実施形態及び第２の実施形態の変形例１〜３においては、半導体層８同士の間に配された導電材５は、線状のものを用いた例を挙げたが、導電材５は、ペースト状の導電材を用いたものであってもよい。
また、導電材５は、端子６又は導電ペースト等により、第一の導電膜４又は第二の導電膜１０に固定されていることが好ましい。このような構成により、導電材５が光電極２又は対向電極３に安定的に固定され、太陽電池１Ａの品質を向上させることができるという効果が得られる。
【００６８】
また、上記第１実施形態から第３の実施形態及び第２の実施形態の変形例１〜３では、太陽電池１Ａ〜１Ｆは、半導体層８，８間、一端１ａ及び他端１ｂの全てに導電材５が矢印Ｌ１方向に亘って連続して配されているが、本発明においてこの構成は必須であるわけではなく、半導体層８，８間、一端１ａ及び他端１ｂの一部が上記の構成を有していても本発明の効果を得ることはできる。
また、本発明において、導電材５が矢印Ｌ１方向の全体に連続していることは必須であるわけではなく、導電材５が端子６を配する一カ所に局所的に配されているのでなければ、導電材５が部分的に配されていたり、導電材５が矢印Ｌ１方向に途切れていてもよい。
【００６９】
また、上記実施形態において、光電極２と対向電極３との間にゲル状電解質１２を配した例を用いて本発明を説明したが、本発明は、液体状又は固体状の電解質１２を用いても実施することができる。
また、上記実施形態においては封止材９が延設する矢印Ｌ１方向に交叉する矢印Ｌ２方向を超音波溶着で封止した構成とされているが、超音波溶着以外の封止方法により適宜封止するものであってもよい。
【００７０】
また更に、上記実施形態は、半導体層８が第一の基板７の幅方向に３列並べて成膜された構成を例として説明したが、本発明の構成はこのような構成に限定されるものではなく、半導体層８は、一列以上何列成膜されたものであってもよい。
また、上記第１実施形態から第３の実施形態及び第２の実施形態の変形例１〜３で示した太陽電池１Ａ〜１Ｆは、それぞれの太陽電池１Ａ〜１Ｆ又は互いに組み合わせて接続構造又は集電構造を形成してもよい。
【００７１】
また、上記実施形態において開口部１６は矢印Ｌ１方向に間隔を置いて複数形成された構成となっているが、開口部１６は、任意の位置に容易に形成することができるため、一つ形成されたものであってもよく、又は、実施形態に示した以外の複数個形成されたものであってもよい。
【００７２】
また、太陽電池１Ａは、導電材５を封止材９の外側に延設させた第一の導電膜４又は第二の導電膜１０に設置する構成を幅方向の両端に設けることが好ましいが、前記構成は、前記幅方向のいずれか一方の端部にのみ採用したものであっても、本発明の効果は得られる。
【符号の説明】
【００７３】
１Ａ〜１Ｆ  太陽電池（電気モジュール）
２  光電極
３  対向電極
４  第一の導電膜
５  導電材
６  端子
７  第一の基板
８  半導体層
９  封止材
１０  第二の導電膜
１１  第二の基板
１２  電解質
１６  開口部
Ｐ  封止部
【図１】
0006568479.tif 000002
【図２】
0006568479.tif 000003
【図３Ａ】
0006568479.tif 000004
【図３Ｂ】
0006568479.tif 000005
【図４Ａ】
0006568479.tif 000006
【図４Ｂ】
0006568479.tif 000007
【図５Ａ】
0006568479.tif 000008
【図５Ｂ】
0006568479.tif 000009
【図６Ａ】
0006568479.tif 000010
【図６Ｂ】
0006568479.tif 000011
【図７Ａ】
0006568479.tif 000012
【図７Ｂ】
0006568479.tif 000013
【図８】
0006568479.tif 000014
【図９】
0006568479.tif 000015
【図１０】
0006568479.tif 000016
【図１１Ａ】
0006568479.tif 000017
【図１１Ｂ】
0006568479.tif 000018
【図１２】
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【図１３Ａ】
0006568479.tif 000020
【図１３Ｂ】
0006568479.tif 000021
【図１４】
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【図１５】
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