(57)【要約】本発明は、外部機器に電力を供給するための光起電力装置（１）およびその製造方法に関するものである。前記装置は、多孔質の第１導電層（４）の上面（２ａ）に多孔質の光吸収層（３）を備えた太陽電池ユニット（２）と、絶縁材料の多孔質基板（５）とを備える。前記太陽電池ユニットは導電媒体を備える。前記光起電力装置は、第１導電層（４）と電気的に接触している第１導電体（７）と、第２導電層（６）と電気的に接触している第２導電体（８）と、前記太陽電池ユニットを封止する封止体（９）とを備える。前記封止体は、上部シート（９ａ）および下部シート（９ｂ）を備える。第１および第２導電体（７、８）は、太陽電池ユニット（２）の底面（２ｂ）において、封止体（９）と太陽電池ユニット（２）との間に配置されている。第２導電層（６）と封止体（９）の底面シート（９ｂ）との間には第２導電体（８）が配置され、多孔質基板（５）と底面シート（９ｂ）との間には第１導電体（７）が配置されている。第１導電体（７）は、第２導電体層（６）と電気的に絶縁されている。多孔質基板（５）の部分（１４）は、第１導電体（７）と第１導電層（４）との間に、前記第１導電体と前記第１導電層との間に電気的な接触を提供するために配置された導電材（１２）を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池ユニットの上面（２ａ）に配置された多孔質光吸収層（３）を備えた作用電極、
光吸収層（３）が第１導電層（４）の上に配置され、光吸収層（３）から光生成電子を取り出すための第１導電層（４）、
第１導電層（４）が多孔質基板（５）の一方の面に配置された、絶縁材料からなる多孔質基板（５）、
第２導電層（６）が多孔質基板（５）の反対面に形成された、太陽電池ユニットの底面（２ｂ）に配置された第２導電層（６）を含む対向電極、
第２導電層（６）および光吸収層（３）の間で電荷を移動させるための導電媒体を含む
太陽電池ユニット（２）と、
第１導電層（４）と電気的に接触している第１導電体（７；７ｂ）と、
第２導電層（６）と電気的に接触している第２導電体（８；８ａ、８ｂ；８ｃ）と、
前記太陽電池ユニットを封止し、前記太陽電池ユニットの上面（２ａ）を覆う少なくとも部分的に透明な上部シート（９ａ）と、前記太陽電池ユニットの底面（２ｂ）を覆う下部シート（９ｂ）とを備えた封止体（９）とを備え、第２導電体（８；８ａ、８ｂ；８ｃ）が第２導電層（６）と、太陽電池ユニット（２）の底面（２ｂ）における封止体（９）の下部シート（９ｂ）との間に配置され、第１導電体（７、７ｂ）が、多孔質基板（５）と太陽電池ユニット（２）の底面（２ｂ）における下部シート（９ｂ）との間に配置され、前記第１導電体は、第２導電体層（６）と電気的に絶縁されており、多孔質基板（５）の部分（１４）は、前記第１導電体と前記第１導電層との間に電気的接触を提供するために、第１導電体（７；７ｂ）と第１導電層（４）との間に配置された導電材（１２）を備えた光起電力装置。
【請求項２】
第１導電体（７、７ｂ）と第２導電層（６）との間に絶縁ギャップ（１１；１１ｂ）が形成されている、請求項１に記載の光起電力装置。
【請求項３】
第１導電体（７；７ｂ）が多孔質基板（５）の部分（１４）と機械的に接触し、前記多孔質基板の導電体（１２）と電気的に接触している、請求項１または２に記載の光起電力装置。
【請求項４】
導電材（１２）が第１導電体（７；７ｂ）と第１導電層（４）との間に導電路を形成する、請求項１〜３のいずれか１つに記載の光起電力装置。
【請求項５】
導電材（１２）が導電性粒子を含む、請求項１〜４のいずれか１つに記載の光起電力装置。
【請求項６】
第２導電層（６）が下部シート（９ｂ）に面する底面（６ａ）を有し、第２導電体（８；８ａ、８ｂ；８ｃ）が底面（６ａ）と機械的かつ電気的に接触している、請求項１〜５のいずれか１つに記載の光起電力装置。
【請求項７】
第２導電層（６）がチタンまたはその合金を含み、第２導電体（８；８ａ、８ｂ；８ｃ）がチタンまたはその合金を含む、請求項１〜６のいずれか１つに記載の光起電力装置。
【請求項８】
多孔質基板（５）の導電材（１２）がチタンまたはその合金を含み、第１導電体（８）がチタンまたはその合金を含む、請求項１〜７のいずれか１つに記載の光起電力装置。
【請求項９】
第１および第２導電体（７；７ｂ、８）が導電箔を含む、請求項１〜８のいずれか１つに記載の光起電力装置。
【請求項１０】
封止体（９）の下部シート（９ｂ）が第１および第２導電体と電気的に接続するためのワイヤを受けるための複数の貫通開口部（１６ａ−ｂ）を含み、貫通開口部（１６ａ−ｂ）が第１および第２導電体（７ｂ、８ｃ）と接続するように配置されている、請求項１〜９のいずれか１つに記載の光起電力装置。
【請求項１１】
第１および第２導電体（７ｂ、８ｃ）が、太陽電池ユニット（２）によって規定される領域内に配置され、貫通開口部（１６ａ−ｂ）が前記第１および第２導電体の下方に配置されている、請求項１０に記載の光起電力装置。
【請求項１２】
第１および第２導電体（７ｂ，８ｃ）が円形の形状を有する、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の光起電力装置。
【請求項１３】
貫通開口部（１６ａ−ｂ）が第１および第２導電体（７ｂ、８ｃ）の中央部の下方に配置されている、請求項１０に記載の光起電力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、光起電力装置に関する。より詳細には、本発明は、民生用の電子機器を充電するのに適した光起電力装置に関する。
【０００２】
背景
光起電力装置は、光を電気に変換する機能を提供する。典型的な光起電力装置は、１つまたは複数の太陽電池を備える。太陽電池は、太陽放射を電気エネルギーに変換するためのよく知られた装置である。太陽電池は、太陽放射を収集するために通常の動作中に太陽に面する前面と、前面とは反対面の背面とを有する。
【０００３】
従来の太陽電池の裏面では、金属板がベースから余分な電荷キャリアを収集し、前面では金属グリッドおよび金属ワイヤがエミッタから余分な電荷キャリアを収集する。このように、従来のシリコン系太陽電池は、前面接触エミッタを有する。太陽電池の前面に集電グリッドおよびワイヤを使用する上での問題は、良好な集電性と集光性との間にトレードオフがあることである。金属ワイヤのサイズを大きくすることで、導通性を高め、集電性を向上させることができる。しかし、金属グリッドおよびワイヤのサイズを大きくすることで、太陽電池の集光領域の多くが遮られてしまうため、太陽電池の効率が低下する。
【０００４】
背面接触型太陽電池では、前面接触エミッタを太陽電池の背面に移動させることで、より高い効率を実現している。より高い効率は、太陽電池の前面の遮光が減少したことに起因している。背面接触型太陽電池にはいくつかの構造が存在する。全背面接触型太陽電池では、すべての金属接点および対応するエミッタが太陽電池の裏面に形成されている。外部の電気回路、例えば負荷は、太陽電池によって電力を供給されるように金属接点に接続されてもよい。
【０００５】
ＵＳ２０１４１６６０９５Ａ１は、ハイブリッドエミッタデザインを有する背面接触型太陽電池の一例を示している。この太陽電池は、単結晶シリコン基板の背面に形成された薄い誘電体層を有する。太陽電池の一方のエミッタは、薄い誘電体層上に形成されたドープされた多結晶シリコンからなる。太陽電池の他方のエミッタは、単結晶シリコン基板に形成され、ドープされた単結晶シリコンからなる。太陽電池は、金属接点が対応するエミッタに接続することを可能にするために、材料のスタックを貫通するコンタクトホールを含む。金属接点は、すべて太陽電池の背面に形成される。例えば、金属接点は、エミッタ上に形成されたアルミニウムと、アルミニウム上に形成されたチタン‐タングステンを備えた拡散障壁と、拡散障壁上に形成された銅を有するシード層とを備えたものであってもよい。一般に、太陽電池には多数のエミッタが設けられており、それぞれが対応するコンタクトホールに接続されている。その結果、多数の孔が形成されることになる。また、材料のスタックを貫通して孔を開け、金属層、拡散障壁およびシード層をそれらの孔に充填するのに時間がかかる。したがって、この太陽電池の欠点は、コンタクトの製造が複雑でコストがかかることである。
【０００６】
ＷＯ２０１３／１４９７８７Ａ１は、背面接触型太陽電池の別の例を開示している。この太陽電池は、多孔質絶縁層と、多孔質絶縁層の上に形成された多孔質導電性金属層を含む作用電極と、多孔質導電性金属層の上に太陽に対向するように配置された吸着色素を含む光吸収層とを含む。前記光吸収層は、前記ＴｉＯ２粒子の表面に光吸収色素分子によって染色されたＴｉＯ２金属酸化物粒子を含む。色素増感太陽電池は、多孔質絶縁層の反対面に配置された導電層を含む対向電極をさらに含む。作用電極と対向電極との間には電解質が充填されている。この太陽電池の利点は、製造が容易かつ迅速であり、それに応じて製造の費用効果が高いことである。この資料は、コンタクトをどのように配置すべきか、およびどのように製造することができるかについては開示していない。
【０００７】
ＷＯ２０１５／１１７７９５は、多孔質絶縁基板と、多孔質絶縁基板の一方の面に印刷された多孔質第１導電層と、多孔質絶縁基板の他方の面に印刷された多孔質第２導電層とを備えた色素増感太陽電池を開示している。第１導電層上には、光吸収色素分子を含む光吸収層が成膜されている。例えば、第１および第２の多孔質導電層の厚さは２０μｍ、多孔質導電性粉末層の厚さは１６μｍ、光吸収層の厚さは６０μｍである。多孔質層の各々は、太陽電池を通る連続的な透明経路を形成するように配置された非透明部分と透明部分とを含む印刷パターンを有する。太陽電池は、第１導電層を外部電気回路に接続するために第１導電層に電気的に接続された第１の接続要素と、第２導電層を外部電気回路に接続するために第２導電層に電気的に接続された第２の接続要素とを備える。例えば、接続要素はバスバーである。接続要素は、層の側面全体に沿って延びていてもよい。非透明部分は第１の接続要素と電気的に接触しており、非透明部分は第２の接続要素と電気的に接触している。図に示された接続要素は、太陽電池の短辺側に配置されている。問題点は、太陽電池が非常に薄く、第１導電層と第２導電層が約２０μｍのみと非常に薄いため、接続要素を第１導電層および第２導電層に接続することが困難であることである。
【０００８】
ＵＳ２０１３／００３７０８９Ａ１は、太陽電池ユニットの上面に配置された光吸収層から光生成電子を取り出すための第１導電層と、太陽電池ユニットの底面に配置された第２導電層と、第１導電層と電気的に接触する第１導電体と、第２導電層と電気的に接触する第２導電体と、太陽電池ユニットを封止し、太陽電池ユニットの底面を覆う下部シートを備えた封止体（encapsulation）とを備えた色素増感太陽電池を開示している。第１導電体は、太陽電池ユニットの上面において封止体と太陽電池ユニットの間に配置され、第２導電体は、太陽電池ユニットの底面において封止体と太陽電池ユニットの間に配置されている。
【０００９】
要約
本発明の目的は、上述の問題を少なくとも部分的に克服し、外部の装置に電力を供給するための改善された光起電力装置を提供することである。
【００１０】
この目的は、請求項１で規定される光起電力装置によって実現される。
【００１１】
光起電力装置は、太陽電池ユニットの上面に配置された多孔質の光吸収層を備えた作用電極と、前記光吸収層が第１導電層の上に配置され、前記光吸収層から光生成電子を取り出すための多孔質の第１導電層と、前記第１導電層が多孔質基板の一方の面に形成された、絶縁材料からなる多孔質基板と、第２導電層が前記多孔質基板の反対面に形成され、前記太陽電池ユニットの底面に配置された第２導電層を含む対向電極と、前記第２導電層と前記光吸収層との間で電荷を移動させるための導電媒体とを含む太陽電池ユニットを備える。前記光起電力装置は、前記第１導電層と電気的に接触する少なくとも１つの第１導電体と、前記第２導電層と電気的に接触する少なくとも１つの第２導電体と、前記太陽電池ユニットを囲む封止体とをさらに備え、前記太陽電池ユニットの上面を覆う少なくとも部分的に透明な上部シートと、前記太陽電池ユニットの底面を覆う下部シートとを備える。前記第１および第２導電体は、前記太陽電池ユニットの底面において、前記封止体と前記太陽電池ユニットとの間に配置されている。さらに、第１導電体は、第２導電層から電気的に絶縁されており、多孔質基板の一部は、第１導電体と第１導電層との間に電気的接触を提供するために、第１導電体と第１導電層との間に配置された導電材を備える。
【００１２】
第２導電体は、第２導電層と前記封止体の下部シートとの間に配置され、第１導電体は、前記多孔質基板と前記封止体の下部シートとの間に配置される。
【００１３】
第１導電体は、電流収集体として機能し、第１導電層からの電流を収集する。第２導電体は、電流分配体として機能し、第２導電層に電流を分配する。
【００１４】
第１導電体を背面に配置することは、太陽電池の短辺側に接続部が配置される先行技術で行われているように、端部に配置するよりもはるかに簡単なプロセスである。背景で議論したように、短辺側は非常に薄く、第１導電体を配置するために必要とされる精度は非常に高く、装置の製造に非常に高い精度を課している。
【００１５】
封止体と太陽電池ユニットの間に第１導電体と第２導電体を配置することで、封止体が適切な位置に第１導電体と第２導電体を保持し保護する。
【００１６】
封止とは、太陽電池ユニットを密閉して囲み、太陽電池ユニットへの埃や湿気の侵入を防ぎ、装置からの液体や空気の流出を防ぐためのカバーを意味する。
【００１７】
また、第１導電体および第２導電体は、太陽電池ユニットの底面に配置されている。したがって、その後、光起電力装置の上面には配線が見えなくなる。また、ヘッドセット、スマートフォンまたはタブレットなどの電子機器の表面、または電子機器のカバーに光起電力装置を配置することで、第１導電体と第２導電体を容易に隠すことができる。これにより、光起電力装置を電子機器の表面に配置したときに、第１導電体がユーザから見えないようにすることができる。これにより、光起電力装置を電子機器、または電子機器のカバーに一体化させることが可能となり、ユーザが光起電力装置に気づかないようにすることができる。このように、電子機器の表面全体を光起電力装置で実質的に覆うことができる。すなわち、電子機器の表面全体または電子機器のカバーは、電子機器の目に見える外観に影響を与えることなく、電力を生成するために使用することができる。
【００１８】
多孔質基板は、第１導電体と第１導電層との間に配置された導電材を含む。第１導電体と第１導電層との間に配置された多孔質基板の一部は、第１導電体と第１導電層との間に電気的接触を提供するための導電材を含む。導電材は、第１導電体と第１導電層との間に導電路を形成する。多孔質基板の残りの部分は、電気的に絶縁されており、第１導電層と第２導電層との間の電気的絶縁を提供し、第１導電層と第２導電層との間の短絡を回避するため、いかなる導電材も含まない。
【００１９】
先に説明したように、第１導電体は第１導電層と電気的に接触しており、これは、多孔質基板内の少なくとも１つの第１導電体の位置に導電材を配置することにより行ってもよい。例えば、多孔質基板の一部には、導電材で充填された１つ以上の孔が設けられる。導電材は、例えば、金属粒子である。
【００２０】
いくつかの態様によれば、第１導電体と第２導電層との間に絶縁ギャップが形成される。第２導電層は、第１導電体と第２導電層との間に絶縁ギャップが形成されるように、第１導電体から離れた位置で終了する。すなわち、第２導電層は多孔質基板の全体を覆うものではなく、多孔質基板上に第２導電層が存在しない箇所には、第２導電層と第１導電体との間に距離を置いて少なくとも１つの第１導電体が配置されている。すなわち、少なくとも１つの第１導電体は、第２導電層が多孔質基板を覆わない場所では、多孔質基板全体を覆わない。
【００２１】
いくつかの態様によれば、第１導電体は、導電材を含む多孔質基板の一部と機械的に接触している。第１導電体は、多孔質基板に隣接している。多孔質基板は、第１導電体に面する底面を有し、第１導電体は、多孔質基板の底面と機械的に接触し、多孔質基板内の導電材と電気的に接触している。
【００２２】
いくつかの態様によれば、多孔質基板内の導電材は、第１導電層内と同じである。これにより、多孔質基板上に第１導電層が形成されると同時に、基板内の孔を充填することができるので、太陽電池の製造が容易になる。
【００２３】
いくつかの態様によると、多孔質基板内の導電材は、チタンまたはその合金を含む。例えば、導電媒体が電解質である場合には、チタンは電解質に起因する腐食に抵抗することができるので、チタンを使用することは有利である。
【００２４】
いくつかの態様によると、多孔質基板内の導電材は、チタンまたはその合金を含み、第１導電体はチタンまたはその合金を含む。これは、第１導電体および第１導電体層間の良好な電気的接続を提供するために、第１導電体が第１導電体層と物理的に接触して配置されている場合に有利である。
【００２５】
いくつかの態様によれば、第２導電層は、下部シートに面する底面を有し、第２導電体は、第２導電層の底面と機械的かつ電気的に接触している。第２導電体と第２導電層の底面との間の接触面は、第２導電体および第２導電層の底面間に良好な電気的接触を提供する。第２導電体は、第２導電層に隣接している。いくつかの態様によれば、封止体は第２導電体を所定の位置に保持する。
【００２６】
いくつかの態様によれば、第１および第２導電体層は、チタンまたはその合金を含む。チタンは、金属としては比較的低い導電性を有するが、第１および第２導電層内にチタンを使用することは、チタンが非腐食性であり、空気中の高温にも耐えることができるため、太陽電池ユニットの製造時に有利である。
【００２７】
いくつかの態様によれば、第２導電層はチタンまたはその合金を含み、第２導電体はチタンまたはその合金を含む。これは、第２導電体および第２導電体層間の良好な電気的接続を提供するために、第２導電体が第２導電体層と物理的に接触して配置されている場合に有利である。太陽電池ユニットの製造時の高温のために、導電層のチタンまたはチタン合金上に薄い酸化物層が存在する。チタン上の酸化物層のために、銅や銀などの従来の導電性金属の導電体と第１および第２導電層との間の電気的接触を提供することが困難であることが判明している。驚くべきことに、チタンを含む導電体は、チタン上の酸化物層にもかかわらず、導電体と太陽電池ユニットの導電層との間に良好な電気的接続を提供することが発見されている。このように、チタンは比較的導電性が低いにもかかわらず、導電材としてチタンを用いることは有利である。
【００２８】
いくつかの態様によれば、第１導電体は導電箔からなる。いくつかの態様によれば、第２導電体は導電箔からなる。好ましくは、箔は金属箔である。箔は、異なる形状に容易に切断することができる。箔は、広い接触面積を提供し、電子のスループットを増加させる幅を有する。これは、第１および第２導電体が、チタンまたはその合金のような比較的低い導電性を有する材料で作られている場合に有利である。
【００２９】
いくつかの態様によれば、箔は、チタンまたはその合金を含む。
【００３０】
いくつかの態様によれば、導電箔は、少なくとも３ｍｍの幅を有する。これは、導電体がチタンまたはその合金のような比較的低い導電性を有する材料で作られている場合に有利である。その幅は、大きな接触面積のため、電子の流れを増加させるため、および取り扱いの容易さの両方のためである。それより薄い箔にすると、製造工程での取り扱いが難しくなる。
【００３１】
いくつかの態様によれば、第１および第２導電体は、円形の形状を有する。このような形状とすることで、多孔質基板や第２導電層への導電体の取り付けが容易となる。
【００３２】
いくつかの態様によれば、封止体は、光起電力装置を電子機器に接続するための第１および第２導電体に接続された複数の貫通部を含む。すなわち、光起電力装置によって生成された電力にアクセスするための貫通部が封止体内に存在する。なんらかの配線が貫通部を通ることになる。例えば、第１および第２導電体は、電子機器に電力を供給するための配線に接続するために、貫通部を通って封止体の外に延びていてもよい。あるいは、封止体の外側からの配線が貫通部を通って、第１および第２導電体に電気的に接続されるようにしてもよい。貫通部は、ガスや液体が貫通部を通過しないように、封止体を通過する配線の周囲に密着している。例えば、貫通部は、封止体を通過する配線の周囲に密着して設けられた封止体内の開口部である。
【００３３】
いくつかの態様によれば、封止体の底部シートは、太陽電池ユニットによって生成された電力へのアクセスを提供するために、第１および第２導電体に接続して配置された複数の貫通部を有し、前記貫通部は、前記第１および第２導電体に電気的に接続するためのワイヤを受けるための貫通開口部を有する。これにより、貫通部を密封することが容易になる。
【００３４】
いくつかの態様によれば、第１および第２導電体は、太陽電池ユニットによって規定された領域内に配置され、前記貫通開口部は、前記第１および第２導電体にワイヤを取り付けることを可能にするために、前記第１および第２導電体の下に配置されている。したがって、第１および第２導電体が太陽電池ユニットの外部に突出することがない。これにより、導線が太陽電池ユニットの外側に突出している場合に比べて、太陽電池の密封を容易に行うことができる。太陽電池によって規定される領域は、太陽電池ユニットの端部（edges）によって規定される。
【００３５】
いくつかの態様によれば、第１および第２導電体は円形の形状を有し、貫通開口部は、第１および第２導電体の中央部の下に配置されている。
【００３６】
いくつかの態様によれば、第１導電体と第１導電層との間に配置された多孔質基板の一部は、導電性粒子のような導電材で満たされた孔を有する。
【００３７】
いくつかの態様によれば、導電材は、第１導電体と第１導電層との間の多孔質基板を通る導電路を形成するように、多孔質基板の孔に収容された導電性粒子を含む。これは、第１導電体および第１導電層間に配置された多孔質基板の一部に導電性粒子を浸透させることによって容易に実現することができる。これは、製造が容易になるので有利である。
【００３８】
いくつかの態様によれば、第１および第２導電体は、細長いワイヤを備える。第１および／または第２導電体の少なくとも１つは、ワイヤである。あるいは、第１および第２導電体の各々は、細長いワイヤである。ワイヤは、安価で耐久性のあるものを選択してもよい。さらに、ワイヤは、非常に細くすることができ、したがって、太陽電池ユニットの上部に取り付けられるなら、光起電力装置の上面の外観を妨げない。
【００３９】
いくつかの態様によれば、ワイヤは、高い電気伝導性を有する材料、例えば銀の細長い中心核（kernel）を有し、当該中心核は、チタンまたはその合金の覆いを有する。このようなワイヤは、高い電気伝導性を有するだけでなく、チタンを含む導電層との良好な電気的接続を提供する。
【００４０】
一態様によれば、封止体は、透明なプラスチックで作られている。この特徴は、柔軟性があり、ねじれやすく、耐衝撃性に優れた光起電力装置を提供することに寄与する。
【００４１】
図面の簡単な説明
ここで、添付の図面を参照して、本発明の異なる実施形態の説明により、本発明をより詳細に説明する。
【００４２】
図１は、光起電力装置の底面に第１および第２導電体を有する例となる光起電力装置の上からの説明図である。
図２は、図１に示す光起電力装置の底面を示す。
図３は、第１および第２導電体を有しない封止体内の太陽電池ユニットの断面の一例を示す。
図４ａは、封止体内に太陽電池ユニットを含み、太陽電池ユニットの底面に第１および第２導電体を有する光起電力装置の断面の一例を示す。
図４ｂは、封止体内に太陽電池ユニットを含み、太陽電池ユニットの底面に第１および第２導電体を有する光起電力装置の断面の別の例を示す。
図５は、下から見た光起電力装置の別の例を示す。
図６は、下から見た光起電力装置のさらに別の例を示す。
【００４３】
詳細な説明
本開示の態様は、以下、添付の図面を参照して、より完全に説明される。しかしながら、光起電力装置は、多くの異なる形態で実現することができ、本明細書に記載された態様に限定されるものと解釈されるべきではない。図面中の同様の番号は、全体を通して同様の要素を指す。
【００４４】
本明細書で使用される用語は、本開示の特定の態様を説明することのみを目的としており、本発明を限定することを意図していない。本明細書で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明確に別のことを示さない限り、同様に複数形を含むことが意図される。
【００４５】
別段の規定がない限り、本明細書で使用されるすべての用語は、本開示が属する技術分野における通常の当業者の一人によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。
【００４６】
外部機器に電力を供給するのに適した光起電力装置１が提供される。
【００４７】
図１は、太陽電池ユニット２と、第１導電体７と、第２導電体８とを有する第１の実施例の光起電力装置１を上から見た図である。図１において、第１導電体７は、太陽電池ユニット２の底面に配置されている。第２導電体８は、太陽電池ユニット２の底面に配置されている。
【００４８】
図２は、図１に示したものと同じ光起電力装置１を下から見た図であり、すなわち、図２では、太陽電池ユニット２の底面２ｂが見えるようになっている。この図では、底面２ｂに第１導電体７と第２導電体８が見える。
【００４９】
なお、これらの図では、第１導電体および第２導電体は、太陽電池ユニットを横断する長さを有するように図示されているが、以下でさらに説明するように、必ずしもそうではないことに留意すべきである。また、１つの第１導電体および１つの第２導電体のみが図示されているが、以下でさらに説明するように、いくつかあってもよい。
【００５０】
光起電力装置は、太陽電池ユニット２を備える。図３は、太陽電池ユニット２の層を図示するために、第１および第２導電体を有しない太陽電池ユニット２の一例の断面図である。太陽電池ユニット２は、太陽電池ユニット２の上面２ａに配置された多孔質の光吸収層３を備えた作用電極を有する。また、太陽電池ユニット２は、光吸収層３が第１導電層４の上に配置された光吸収層３から光生成電子を取り出すための多孔質の第１導電層４と、第１導電層４が多孔質基板５の一面に形成された絶縁性材料からなる多孔質基板５とを含む。太陽電池ユニット２は、太陽電池ユニットの底面２ｂに配置された第２導電層６を含む対向電極を有している。第２導電層６は、多孔質基板５の反対面に形成されている。第２導電層６は多孔質であってもよいが、これは必須ではない。一態様において、多孔質基板は、太陽電池ユニットの全体を貫通して連続的に延びている。太陽電池ユニット２はまた、第２の導電層６と光吸収層３との間で電荷を移動させるための導電媒体を含む。９ａおよび９ｂは、封止体９の上部シートおよび下部シートを図示している。
【００５１】
第１導電層４は、光吸収層３と直接電気的に接触している。多孔質基板５は、第１および第２導電層４、６の間に電気的絶縁を提供する。一態様において、多孔質基板は、多孔質基板の孔内に収容された導電性粒子のネットワークを含む第１の部分と、導電性粒子を含まない第２の部分を含む。第１および第２導電層４、６は、多孔質基板５によって物理的および電気的に分離されている。多孔質基板５の多孔性により、導電媒体が基板を通過できるようになる。例えば、多孔質基板５の厚さは、４μｍより厚く１００μｍ未満である。第１導電層４の多孔性により、第１導電層を導電媒体が通過できるようになる。
【００５２】
多孔質光吸収層３は、例えば、第１導電層４上に堆積された多孔質ＴｉＯ２層である。ＴｉＯ２層は、ＴｉＯ２粒子の表面に色素分子を吸着させて染色したＴｉＯ２粒子を含む。あるいは、多孔質光吸収層３は、ドープされた半導体材料の粒を含むものであってもよい。
【００５３】
太陽電池ユニット２の上面２ａは、光が作用電極の光吸収層３に当たるように、光に対向していることが好ましい。いくつかの態様によれば、光吸収層は、有機色素を吸着した多孔質ＴｉＯ２ナノ粒子層である。有機色素の例として：Ｎ７１９、Ｎ９０７、Ｂ１１、Ｃ１０１が挙げられる。また、他の有機色素を使用することもできる。ただし、光吸収層３は、ドープされた半導体材料の粒、例えば、Ｓｉ、ＣｄＴｅ、ＣＩＧＳ、ＣＩＳ、ＧａＡｓまたはペロブスカイトを含むものであってもよい。
【００５４】
導電媒体としては、例えば、ヨウ化物（Ｉ−）イオンと三ヨウ化物（Ｉ３−）イオンを含む従来の電解質またはそれに類する電解質、あるいはＣｕまたはＣｏ錯体をベースとした電解質などがあげられる。固体状態の遷移金属ベースの錯体または有機高分子正孔導電体が既知の導電媒体である。いくつかの態様によれば、導電媒体は、ＰＥＤＯＴである。
【００５５】
光起電力装置は、第１導電層４と電気的に接触する少なくとも１つの第１導電体７と、第２導電層６と電気的に接触する少なくとも１つの第２導電体８と、太陽電池ユニットを囲む封止体９とを備える。封止体９は、太陽電池ユニットの上面を覆う少なくとも部分的に透明な上部シート９ａと、太陽電池ユニットの底面を覆う下部シート９ｂとを備える。光起電力装置はさらに、少なくとも１つの第１導電体７が、多孔質基板５と太陽電池ユニット２の底面２ｂの下部シート９ｂとの間に配置され、第１導電体７は第２導電層６から電気的に絶縁され、第１導電体７は多孔質基板５の細長い部分と機械的に接触しており、少なくとも１つの第２導電体８が、太陽電池ユニット２の底面２ｂで封止体９と太陽電池ユニット２との間に配置されている構成を有する。第１導電体７は第１導電層４に電気的に接続され、第２導電体８は第２導電層６に電気的に接続されている。
【００５６】
上記による太陽電池ユニットは、大きくしたり、任意の形状に切断したりすることができる。また、第１導電体７を正面から見えないように裏側に配置している。図４ａおよび４ｂは、底面２ｂに第１導電体７を配置した光起電力装置の一例の断面図を図示している。
【００５７】
いくつかの態様によれば、少なくとも第１導電層４および多孔質基板５は、太陽電池ユニット２の全体を通って連続的に延びている。光吸収層３および第２導電層６は、少なくとも太陽電池ユニットの主要部分を通って連続的に延びている。一例では、図４ａ−ｂに示すように、第２導電層６の小さな部分を除去して、第１導電体７が太陽電池ユニット２の底面２ｂから第１導電層４と電気的に接触できるようにしてもよい。
【００５８】
太陽電池ユニット２は、いくつかの態様によれば、第２導電層６と光吸収層３との間で電荷を移動させるための電解質で満たされている。電解質は、イオンを含み、例えば、ヨウ化物（Ｉ−）イオンおよび三ヨウ化物（Ｉ３−）イオンまたは銅イオン（Ｃｕ＋およびＣｕ２＋）を含む。光吸収層がＴｉＯ２粒子を含む場合、太陽光が色素によって集光され、光励起電子が生成され、この光励起電子がＴｉＯ２粒子の伝導帯に入射し、第１導電層４によってさらに収集される。同時に、電解液中のイオンが第２導電層６から光吸収層３に電子を移動させる。第１導電体７が第１導電層４から電子を収集し、第２導電体８が第２導電層６に電子を供給することで、太陽電池ユニットが入射光子から連続的に発電することができるようになる。電解液は、第２導電層６と光吸収層３との間でイオンを移動させ、それによって第２導電層から光吸収層に電子を移動させるために、光吸収層３、第１導電層４、多孔質基板５の孔を貫通する。
【００５９】
別の実施形態では、光起電力装置は、ドープされた半導体材料を含む光吸収層を備えたものであってもよく、導電媒体は、ＷＯ２０１８０２１９５２に示されているように、ドープされた半導体材料と物理的に接触しているＰＥＤＯＴ：ＰＳＳのような固体正孔／電子伝導体である。例えば、光吸収層は、ドープされた半導体材料の複数の粒を含み、粒は一部が導電媒体で覆われている。正孔／電子伝導体は、第２導電層６と電気的に結合し、第１導電層４と電気的に絶縁されている。
【００６０】
封止体９は、太陽電池ユニット２の上面２ａを覆う上部シート９ａと、太陽電池ユニット２の底面２ｂを覆う下部シート９ｂとを備える。封止体９は、いくつかの態様によれば、太陽電池ユニット２および電解液を囲み、電解液のための液体バリアとして機能し、電解液が光起電力装置１から漏れるのを防止する。上部シート９ａは透明であるか、または少なくとも太陽電池ユニット２の活性領域を覆う部分は透明であり、入射光が光吸収層３に透過するようになっている。また、太陽電池ユニット２の上面２ａの上部シート９ａは、光吸収層３を覆って光を透過させるようになっている。上部および下部シート９ａ−ｂは、例えば、高分子材料で形成されている。一態様によれば、封止体は、透明なプラスチックで作られている。この特徴は、柔軟性があり、ねじれやすく、そして耐衝撃性に優れた光起電力装置を提供することに寄与する。上部および下部シート９ａ−ｂは、周囲の大気から太陽電池ユニット２を保護するために、また、ある態様によれば、太陽電池ユニットの内部からの電解質の蒸発または漏出を防止するために、端部で封止されている。
【００６１】
対向電極は、触媒層を備えたものであってもよい。あるいは、第２導電層６は、第２導電層に一体化された触媒粒子を含むものであってもよい。
【００６２】
例えば、第１および第２の導電層４、６は、チタン、チタン合金、ニッケル合金、黒鉛、非晶質炭素、またはそれらの混合物を含む群から選択される材料で作られている。最も好ましくは、第１および第２導電層４、６は、チタンまたはチタン合金からなる。
【００６３】
いくつかの態様によれば、第１および第２の導電層は、互いに結合した複数の導電性粒子によって形成することができる。導電性粒子は、金属または金属合金、例えば、チタンまたはアルミニウムまたはそれらの合金からなる金属粒子であることが適切である。第１導電層４の導電性粒子は互いに物理的および電気的に接触しており、第２導電層６の導電性粒子は互いに物理的および電気的に接触している。
【００６４】
多孔質基材は、いくつかの態様によれば、織られたマイクロファイバーからなるシートである。別の例では、多孔質基材は、織られたマイクロファイバーの上に配置された不織布マイクロファイバーの層をさらに備える。多孔質基板の不織布および織られたマイクロファイバーは、ガラス繊維からなることが適切であり、これは、堅牢で柔軟な基板を提供する。
【００６５】
一態様において、図１に示すように、第１導電層は非透明であり、太陽電池ユニット２の上面は均質に黒色である。
【００６６】
図１、図２に示すように、封止体９は、光起電力装置１を外部機器に接続し、それによって光起電力装置によって生成された電力にアクセスするために、第１導電体７および第２導電体８に接続して配置された複数の貫通部１０ａ、１０ｂを含む。例えば、貫通部は、封止体内の貫通開口部である。何らかの配線が開口部を通ることになる。例えば、第１および第２の導線は、外部機器に電力を供給するための配線に接続するために、貫通部を通って封止体の外に延びていてもよい。あるいは、封止体の外部からの配線が貫通部を通って、第１および第２導電体に電気的に接続されてもよい。貫通部は、ガスや液体が通過しないように配線の周囲に密着している。すなわち、貫通部は、配線の周囲を密閉している。なお、貫通部は、太陽電池ユニット２上に封止体を配置する際に、貫通孔を通過すべき配線や導体を所定の位置に配置しておくことで、貫通部を形成することができる。上部シート９ａと下部シート９ｂは、例えば、太陽電池ユニット２の上にひとまとめにされる（put together）粘着フィルムである。あるいは、上部および下部シートは、柔軟性のあるプラスチック材料で形成されており、そのプラスチック材料を溶融させることにより、上部および下部シートの端部同士が接着されている。接着前にシート間に配線／導電体がすでに配置されており、シートの端部に突出している場合には、接着時に貫通部１０ａ、１０ｂが形成される。あるいは、貫通部は、太陽電池ユニットの封止後に作られた封止体の貫通孔を含む。貫通孔は、貫通孔内に配線／導電体が配置された後に封止される。貫通部の位置は、第１および第２導電体の位置に依存する。
【００６７】
第２導電層６は、いくつかの態様によれば、底部シート９ｂに面する底面６ａを有し、少なくとも１つの第２導電体８は、底面６ａと機械的かつ電気的に接触している。この例では、第２導電体と底面との間の接触面は、それらの間の良好な電気的接触を提供し、電子をより広い面積にわたって戻すことができるので、電子を太陽電池ユニット２に戻す際に有益である細長い表面である。細長い部分の長さは、太陽電池ユニットの大きさ、および使用される第２導電体の数に依存する。いくつかの態様によれば、少なくとも１つの第２導電体８は、太陽電池ユニットの長さＬの少なくとも５０％の長さに沿って、好ましくは長さＬの少なくとも７０％の長さに沿って、最も好ましくは長さＬの少なくとも９０％の長さに沿って、第２導電層６の側方から側方に延びている。第２導電層と第２導電体との間の良好な接触により、太陽電池ユニットの効率を高めることができる。太陽電池ユニットの大きさに応じて、１つ以上の第２導電体を使用してもよい。より大きな太陽電池ユニットの場合、より長い第２導電体８を使用してもよい。また、複数の第２導電体を使用してもよい。第２導電体は、太陽電池ユニット１がより多くの電力を生産するために常に補充されるように、第２導電層６に十分な電子を供給する必要がある。
【００６８】
第２導電層６の位置は、太陽電池ユニットのサイズおよび形状に応じて選択することができる。いくつかの態様によれば、第２導電体８は、太陽電池ユニット２の底面２ｂの端部に沿って延びている。これは、太陽電池ユニットが不規則な形状ではない場合に有益でありうる。形状が不規則であるか、または太陽電池ユニットが大きい場合、第２導電体８は、太陽電池ユニット２の底面２ｂの表面を横切って配置されてもよい。
【００６９】
第２導電体に関しては、第１導電体７の長さおよび位置も変化させることができる。いくつかの態様によれば、少なくとも１つの第１導電体７は、長さの少なくとも５０％に沿って、好ましくは長さの少なくとも７０％に沿って、最も好ましくは長さの少なくとも９０％に沿って、太陽電池ユニットの側方から側方に延びている。ここでも長さは、太陽電池ユニットのサイズおよび形状に依存する。長さのより多くを覆う第１導電体は、一般に、受光面を覆わない場合、より効率的な太陽電池ユニットを与えるが、長さはまた、設計および製造技術などの他の要因に依存する。
【００７０】
少なくとも１つの第１導電体７は、図１、２、４ａ、および４ｂに示すように、太陽電池ユニット２の底面２ｂに配置されている。少なくとも１つの第１導電体は、図１に示すように、上面からは全く見えないように太陽電池ユニットの裏側に配置されている。このように、いくつかの態様によれば、少なくとも１つの第１導電体７は、多孔質基板５と太陽電池ユニット２の底面２ｂの下部シート９ｂとの間に配置され、少なくとも１つの第１導電体７は、第２導電層６と電気的に絶縁されており、ここで、少なくとも１つの第１導電体７は、多孔質基板５の細長い部分と機械的に接触している。少なくとも１つの第１導電体は、太陽電池ユニットを短絡させないように、第２導電層と電気的に絶縁されている。第１導電体７は、異なる方法で第１導電層４と電気的に接触するように配置することができる。例えば、第１導電体７と第１導電層４との間に配置された多孔質基板５の一部は、導電材１２を含む。導電材は、例えば金属である。
【００７１】
図４ａは、第１の導電層４に電気的に接触する第１導電体７を配置する方法の一例を示している。多孔質基板５の部分１４は、導電材１２を含む。部分１４は、第１導電体と第１導電層との電気的接触を提供するために、第１導電体７と第１導電層４との間に配置されている。多孔質基板５の残りの部分は、電気的に絶縁されており、第１および第２導電層の間に電気的絶縁を提供し、第１および第２導電層との間の短絡を回避するため、いかなる導電材も含まない。
【００７２】
この実施例では、導電材１２は、多孔質基板の孔内に収容された導電性粒子を含み、多孔質基板を貫通して第１導電体７と第１導電層４との間に導電路を形成している。これは、第１導電体と第１導電層との間に導電性粒子を多孔質基板に浸透させることで実現できる。導電性粒子の大きさは、多孔質基板の孔の大きさよりも小さいので、多孔質基板の孔に導電性粒子を収容することができる。そして、導電性粒子は、多孔質基板の絶縁材料を介して導電ネットワークを形成する。導電ネットワークは、少なくとも１つの第１導電体７および第１導電層４と電気的に接触している。
【００７３】
図４ｂは、第１導電体７を第１導電層４と電気的に接触するように配置する方法の別の例を示している。この例では、第１導電体７と第１導電層４との間に配置された多孔質基板５の部分１４は、導電性材料、例えば導電性粒子で満たされた１つ以上の貫通孔を有する。基板の孔は、例えば、レーザーまたは針によって実現することができる。孔は、基板上に第１導電層を塗布する前に形成することができる。そして、基板上に第１導電層を塗布する際に、孔に導電材を充填する。この場合、導電材１２は、第１導電層で使用されるのと同じ導電材である。いくつかの態様によれば、第２導電層６は、第１導電層と第２導電層との間の短絡を防止するために、第１導電層７と第２導電層６との間に絶縁ギャップ１１が形成されるように、第１導電層７から離れた位置で終了する。
【００７４】
いくつかの態様によれば、導電材１２は、第２導電層６で使用されるのと同じ材料である。いくつかの態様によれば、導電材１２は、第１の導電層４で使用されるのと同じ材料である。導電材１２は、金属、金属合金、または他の導電材、例えば、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金、炭素系材料、導電性酸化物、導電性窒化物、導電性炭化物、導電性珪素、またはそれらの混合物からなることができる。例えば、導電性粒子は、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金、グラフェン、グラファイト、カーボンブラックまたはカーボンナノチューブなどの炭素系材料、導電性酸化物、導電性窒化物、導電性炭化物、導電性珪化物またはそれらの混合物を含む群から選択される材料で作られている。
【００７５】
少なくとも１つの第１導電体７が底面２ｂに配置されている場合、少なくとも１つの第１の導体７は、第２導電層６と電気的に絶縁されている。いくつかの態様によれば、図４ａおよび４ｂに示すように、第１導電体７と第２導電層６との間に絶縁ギャップ１１が形成される。すなわち、第２導電層６は多孔質基板の全体を覆っておらず、多孔質基板５上に第２導電層６が存在しない場所には、少なくとも１つの第１導電体７が第２導電層６と第１導電体７との間に距離を置いて配置されている。すなわち、第２導電層６が多孔質基板を覆わない場所では、少なくとも１つの第１導電体７が多孔質基板５の全体を覆うことはない。また、絶縁ギャップ１１には、絶縁ギャップの絶縁性を高めるために絶縁材料を充填してもよい。
【００７６】
第１導電体は、図４ａに示すように、多孔質基板の端部に沿って配置することもできるし、例えば図４ｂ、図５および６に示すように、多孔質基板の表面上の任意の位置に配置することもできる。
【００７７】
第１および第２導電体の形状は様々であってもよい。例えば、矩形状であってもよいし、円形状であってもよい。
【００７８】
いくつかの態様によれば、第１および第２の導電層４、６は、チタンまたはその合金を含む。チタンは金属としては比較的低い導電性を有するが、非腐食性であり、空気中で高温に耐えることができるので、第１および第２の導電層にチタンを使用することは有利であり、これは太陽電池ユニットの製造時に有利である。ある態様によれば、第２導電体８は、チタンまたはその合金で作られている。別の態様によれば、第１導電体７は、チタンまたはその合金で作られている。これは、第１および第２導電体が、導電体と導電層との間の良好な電気的接続を提供するために、第１および第２導電体が第１および第２導電層と物理的に接触して配置されている場合に有利である。太陽電池ユニットの製造時の高温のために、第２導電層のチタンまたはチタン合金上に薄い酸化物層が存在する。チタン上の酸化物層のために、銅や銀などの従来の導電性金属の導電体と第１および第２導電層の間の電気的接触を提供することが困難であることが判明している。驚くべきことに、チタンを含む導電体は、チタン上の酸化物層にもかかわらず、太陽電池ユニットの導電層との良好な電気的接続を提供することが発見されている。このように、チタンは比較的低い電気伝導率を有するにもかかわらず、第１および第２導電体の導電材としてチタンを使用することは有利である。
【００７９】
いくつかの態様によれば、第２導電体８は導電箔を含む。いくつかの態様によれば、第１導電体７は導電箔を備える。箔は広い接触面積を提供し、これは、導電体がチタンまたはその合金のような比較的低い導電性を有する材料で作られている場合に有利である。いくつかの態様によれば、導電箔は、少なくとも３ｍｍの幅を有する。これは、導電体がチタンまたはその合金のような比較的低い導電性を有する材料で作られている場合に有利である。幅は、大きな接触面積のため、電子の流れを増加させるため、および取り扱いの容易さの両方のためである。箔が薄いと、製造工程での取り扱いが難しくなる。箔の一つの選択肢は、ワイヤを使用することである。一つの態様において、第１および第２導電体７、８は、チタンまたはその合金を含むものであってもよい。あるいは、第１および第２の導電体７、８は、ニッケル、クロム、またはそれらの合金を含むものであってもよい。
【００８０】
あるいは、第１導電体７および第２導電体８は細長いワイヤを備える。ワイヤは、安価で耐久性に優れたものであってもよい。ワイヤは、箔よりも細く、光起電力装置の外観を乱すことなく、太陽電池ユニットの前側に使用することができる。一態様によれば、ワイヤは、高い電気伝導性を有する材料、例えば銀などの金属の細長い中心核を有し、当該中心核は、チタンまたはその合金の覆いを有する。このようなワイヤは、高い電気伝導性を有するだけでなく、チタンを含む導電層との良好な電気的接続を提供する。
【００８１】
図５は、下から見た光起電力装置１’の別の例を示す。光起電力装置１’は、絶縁ギャップ１１によって部分的に囲まれた第１導電体７を備える。第２導電層６は、第１導電体７と第２導電層６との間に絶縁ギャップ１１が形成されるように、第１導電体７から離れた位置で終了する。第１導電体７は、図４ａ−ｂに示すのと同様に、多孔質基板の表面に取り付けられる。この例では、第１導電体７は、細長い形状をしており、太陽電池ユニットによって規定される領域１８ａの外側、すなわち太陽電池ユニットの端部２０の外側に突出している。この例では、太陽電池は長方形であり、それに応じて、太陽電池ユニットによって規定される領域１８ａは長方形である。この例では、光起電力装置１’は、第２導電層６の底面に取り付けられた２つの第２導電体８ａ−ｂを備える。２つの第２導電体８ａ−ｂは、細長い形状をしており、太陽電池ユニットによって規定される領域の外側に突出している。なお、第１および第２導電体の数は様々であってもよい。
【００８２】
図６は、下から見た光起電力装置１”のさらに別の例を示す。光起電力装置１’は、絶縁ギャップ１１ｂで囲まれた第１導電体７ｂを備える。第１導電体７ｂは、図４ａ−ｂに示されているのと同様に、多孔質基板５の表面に取り付けられている。この例では、第１導電体７ｂは円形であり、絶縁ギャップ１１ｂは環状である。この例では、第１導電体７ｂは、太陽電池ユニットの端部２２から離れた位置に配置されている。したがって、第１導電体７ｂは、太陽電池ユニットによって規定される領域１８ｂ内に配置される。この例では、太陽電池ユニットは円形であり、それに応じて、太陽電池ユニットによって規定される領域は円形である。光起電力装置１’は、第２導電層の底面に取り付けられた第２導電体８ｃを備える。この例では、第２導電体８ｃは、円形の形状を有している。この例では、第２の導体８ｃは、太陽電池ユニットの端部２２から離れた位置に配置されている。したがって、第１および第２導電体７ｂ、８ｃは、太陽電池ユニットによって規定される領域１８ｂ内に配置される。したがって、第１および第２導電体７ｂ、８ｃは、太陽電池ユニットの外にはみ出していない。
【００８３】
第２導電層６は、封止体９の下部シート９ｂによって覆われている。下部シート９ｂは、第１および第２導電体７ｂ、８ｃと電気的に接続するための配線を受けるための２つの貫通開口部（１６ａ−ｂ）を含む。貫通開口部１６ａ−ｂは、第１および第２導電体７ｂ、８ｃの下方に配置されている。以下の用語は、例えば図４ｂに示すように、上面が太陽に面した状態で使用される太陽電池ユニットに関するものである。この例では、貫通開口部１６ａ−ｂは、第１および第２導電体７ｂ、８ｃの中心部の下に配置されている。当該中心部は、円形の導電体の中心を含む。第１および第２導電体７ｂ、８ｃが太陽電池ユニットによって規定される領域１８ｂ内に配置されているという事実のために、貫通開口部の封止が容易になる。図１、図２および図５に示すように、導電体が太陽電池ユニットの領域外に延びている場合には、貫通開口部を封止することはより困難である。
【００８４】
太陽電池ユニット２は、任意の大きさや形状で製造することができる。大きさの制限は、主に太陽電池ユニットの扱いやすさに由来する。第１導電体は、太陽電池ユニットの上面を横切って延びる視認可能ば第１導電体がないように配置することができるので、太陽電池ユニットの上面の表面が視覚的に均質なものとなる。また、太陽電池ユニットの底面に第１導電体を配置した場合には、太陽電池ユニットの上面を横切って延びる視認可能な第１導電体が存在しない。このため、装置の上面の外観が均一になり、第１導電体によって遮られたり、色の変化があったりすることがない。これにより、電子機器の外観を損なうことなく、光起電力装置を電子機器に組み込むことが可能となる。ユーザーは、光起電力装置の存在に気づかないことさえある。
【００８５】
活性領域とは、太陽電池ユニットが光にさらされたときに電力を生成するために貢献する太陽電池ユニットの領域を意味する。太陽電池のサイズ、すなわち、太陽電池ユニットの長さと幅は、それが電力を供給するために適応している外部機器に応じて変化する可能性がある。したがって、太陽電池ユニットの活性領域は、電力の必要性に応じて変化してもよい。例えば、太陽電池ユニットのサイズは、１ｃｍ２の活性領域では１ｘ１ｃｍと、１ｍ２の活性領域では１ｘ１ｍの間で変化してもよい。
【００８６】
太陽電池ユニット２およびその製造方法には、いくつかの可能なバリエーションがある。ここに開示された詳細に加えて、公開された特許出願ＷＯ２０１３１４９７８７（Ａ１）およびＷＯ２０１４１８４３７９（Ａ１）、ならびに未公開のＥＰ出願ＥＰ１７２０９７６２．８には、太陽電池ユニット２の製造方法が記載されている。したがって、これら３つの文献は、参照により本明細書に開示されている。
【００８７】
したがって、本開示の光起電力装置１は、上記参照文献のいずれかに開示された方法に従って提供される太陽電池ユニットを有する。
【００８８】
前記方法は、太陽電池ユニットの上面２ａに配置された多孔質の光吸収層３と、光吸収層３が第１導電層４の上に配置された光吸収層３から光生成電子を取り出すための多孔質の第１導電層４と、第１導電層４が多孔質基板５の一方の面に形成され、絶縁材料からなる多孔質基板５と、第２導電層６が多孔質基板５の反対面に形成され、太陽電池ユニットの底面に配置された第２導電層６を含む対向電極と、第２導電層６と光吸収層３との間で電荷を移動させるための導電媒体とを備えた作用電極とを含む太陽電池ユニット２を提供することを含む。それゆえ、これらのステップおよびその変形例は、上記の参照文献で議論されている。
【００８９】
前記方法はさらに、少なくとも１つの第１導電体７を下部シート９ｂに取り付け、少なくとも１つの第２導電体８を下部シート９ｂに取り付け、太陽電池ユニット２の上面を覆うように上部シート９ａを配置し、太陽電池ユニットの底面を覆うように下部シート９ｂを配置して、上部シート９ａおよび下部シート９ｂが太陽電池ユニット２を囲う封止体９を形成することを含む。少なくとも１つの第１導電体７は、封止体９が形成される際に前記第１導電層４と電気的に接触するように下部シート９ｂに取り付けられ、少なくとも１つの第２導電体８は、封止体９が形成される際に第２導電層６と電気的に接触するように下部シート９ｂに取り付けられる。このようにして、上述した光起電力装置が製造される。この方法は、第１導電体と導電層との間に接着材を介在させる必要がない装置の製造方法を提供する。また、薄い第１導電体を封止体シート９ａ、９ｂに取り付ける際の取り扱いも容易である。すなわち、本発明の光起電力装置を製造する際には、太陽電池ユニットを設け、第１導電体と第２導電体とを太陽電池ユニット上に配置する場合には、まず、上部シート９ａおよび下部シート９ｂを太陽電池ユニット上に配置する際に、第１導電体および第２導電体が太陽電池ユニット上のそれぞれの位置に一緒に配置するように、下部シート９ｂ上の対応する位置に配置するようにしている。
【００９０】
本発明は、開示された実施形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲の範囲内で変形、修正されてもよい。例えば、光起電力装置は、封止体と太陽電池ユニットとの間に配置された１つ以上の第２導電体を含んでいてもよい。また、光起電力装置は、封止体と太陽電池ユニットとの間に配置された１つ以上の第１導電体を備えたものであってもよい。貫通部の数は様々であってもよい。第１導電体と第２導電体のそれぞれに少なくとも１つの貫通部がある。しかしながら、第１導電体と第２導電体のそれぞれに対して複数の貫通部を有することも可能である。
【図１】
2021515991.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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