(57)【要約】【課題】本発明は、明るさが均一であり、かつ自然光の色調で採光していると視認でき、発電効率の高い太陽電池モジュールおよび太陽電池を提供することを主目的とする。【解決手段】本発明は、透明基板と、上記透明基板上に平面的に配列された複数個の太陽電池セルと、上記複数個の太陽電池セル上に配置された拡散板とを有し、上記太陽電池セルは、上記透明基板上に形成され、透光性を有する第１電極層と、上記第１電極層上に形成された光電変換機能層と、上記光電変換機能層上に形成され、遮光性を有する第２電極層とを有し、隣接する上記太陽電池セルの間に、上記透明基板上に上記太陽電池セルが形成されていない透過領域が配置されていることを特徴とする太陽電池モジュールを提供することにより上記課題を解決するものである。【選択図】図２
2012212705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、前記透明基板上に平面的に配列された複数個の太陽電池セルと、前記複数個の太陽電池セル上に配置された拡散板とを有し、
前記太陽電池セルは、前記透明基板上に形成され、透光性を有する第１電極層と、前記第１電極層上に形成された光電変換機能層と、前記光電変換機能層上に形成され、遮光性を有する第２電極層とを有し、
隣接する前記太陽電池セルの間に、前記透明基板上に前記太陽電池セルが形成されていない透過領域が配置されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記第２電極層が反射性を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記透明基板が樹脂製フィルムであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
透明基板と、前記透明基板上にパターン状に形成され、透光性を有する第１電極層と、前記第１電極層上に形成された光電変換機能層と、前記光電変換機能層上に形成され、遮光性を有する第２電極層と、前記第２電極層上に配置された拡散板とを有し、
前記透明基板上に前記第１電極層、前記光電変換機能層、および前記第２電極層が形成されていない透過領域を有することを特徴とする太陽電池。
【請求項５】
前記第２電極層が反射性を有することを特徴とする請求項４に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記透明基板が樹脂製フィルムであることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡散板を有する採光性に優れた太陽電池モジュール、および太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の増加が原因とされる地球温暖化等の環境問題が深刻となり、世界的にその対策が進められている。中でも環境に対する負荷が小さく、クリーンなエネルギー源として、太陽光エネルギーを利用した太陽電池に関する積極的な研究開発が進められている。このような太陽電池としては、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池等のシリコン系太陽電池、化合物半導体系太陽電池、および色素増感型太陽電池、有機薄膜太陽電池等の有機系太陽電池等が挙げられる。
【０００３】
近年、発電機能を有する建築材料として、低コストかつ建築機能性に優れた建築物一体型太陽電池モジュールが注目され、建造物の壁面や屋根面、外壁等への適用が検討されている。その中でも、建築物との調和や意匠性の観点から、採光性を有する太陽電池モジュールおよび太陽電池が注目を集めている。例えば、シリコン系太陽電池モジュールでは、２枚のガラスの間にセルを挟み、セルに間隙をおいて配置することで、採光することが提案されている。この場合には、セルの配置により採光率を調整することができる。また、２枚のガラスの間にセルを挟み、シリコン薄膜にスリット等の開口部を設けることで、採光することが提案されている。この場合には、開口部により採光率を調整することができる。また、有機系太陽電池モジュールでは、カソードおよびアノードの両電極に透明電極層を用いることで、採光の機能を付与し、シースルー型とすることが提案されている（非特許文献１）。このような採光性を有する太陽電池モジュールおよび太陽電池は、特に発電可能な建築材料として窓等への設置需要が大きくなっている。
【０００４】
しかしながら、シリコン系太陽電池モジュールでは、セルが配置されている領域は遮光部となるため、透過部と遮光部における明るさに差が出てしまう。また、有機系太陽電池モジュールでは、有色の有機系太陽電池モジュールを透過して採光される光が、有機系太陽電池モジュールの吸収色に対する補色となるため、自然光の色調での採光が困難となる。また、有機系太陽電池モジュールに光透過性の機能を付与する目的でカソードおよびアノードの両電極に透明電極層を用いることにより、太陽電池特性が低下する課題もある。
【０００５】
ところで、現在、光電変換効率の良好な太陽電池を提供するために、太陽電池に入射する光を増やす方法として、太陽電池において入光する側の面に拡散板を設ける方法が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２００８，２０，４１５−４１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、明るさが均一であり、かつ自然光の色調で採光していると視認でき、発電効率の高い太陽電池モジュールおよび太陽電池を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、透明基板と、上記透明基板上に平面的に配列された複数個の太陽電池セルと、上記複数個の太陽電池セル上に配置された拡散板とを有し、上記太陽電池セルは、上記透明基板上に形成され、透光性を有する第１電極層と、上記第１電極層上に形成された光電変換機能層と、上記光電変換機能層上に形成され、遮光性を有する第２電極層とを有し、隣接する上記太陽電池セルの間に、上記透明基板上に上記太陽電池セルが形成されていない透過領域が配置されていることを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。
【０００９】
本発明においては、太陽電池セルにおける第２電極層が遮光性を有するので透明基板側が受光面となり、受光面と反対側の面、すなわち、例えば太陽電池モジュールを窓材に用いた場合には室内側の面に拡散板が設けられていることにより、透明基板側から太陽電池セルが形成されていない透過領域を介して入射した光が拡散板によって拡散される効果が得られる。これにより、太陽電池モジュール全面で明るさを均一にすることができる。また、第２電極層が遮光性を有することにより、太陽電池セルが有色の有機系太陽電池であっても、太陽電池セルを光が透過しないので、自然光の色調で採光していると視認することができる。したがって、採光性に優れた太陽電池モジュールを提供することが可能となる。また、第２電極層は遮光性を有し、例えば、電気抵抗の低い金属を用いることができるので、発電効率を高めることができる。
【００１０】
本発明においては、上記第２電極層が反射性を有することが好ましい。反射性を有する第２電極層を用いることにより、上記拡散板を導波する光が拡散板と上記第２電極層の界面で反射される。これにより、効率的に光を拡散させ、太陽電池モジュール全面で明るさを均一にすることが可能となる。
【００１１】
本発明においては、上記透明基板が樹脂製フィルムであることが好ましい。樹脂製フィルムは、加工性に優れており、製造コスト低減や軽量化、割れにくい太陽電池モジュールの実現において有用であり、フレキシブル性を有するため曲面への適用等、種々のアプリケーションへの適用可能性が広がるからである。
【００１２】
本発明においては、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成され、透光性を有する第１電極層と、上記第１電極層上に形成された光電変換機能層と、上記光電変換機能層上に形成され、遮光性を有する第２電極層と、上記第２電極層上に配置された拡散板とを有し、上記透明基板上に上記第１電極層、上記光電変換機能層、および上記第２電極層が形成されていない透過領域を有することを特徴とする太陽電池を提供する。
【００１３】
本発明の太陽電池は、上記透明基板上に上記第１電極層、上記光電変換機能層、および上記第２電極層がパターン状に形成されていることにより、上記透明基板上に上記第１電極層、上記光電変換機能層、および上記第２電極層が形成されていない透過領域を有する。本発明においては、第２電極層が遮光性を有するので透明基板側が受光面となり、受光面と反対側の面、すなわち、例えば、太陽電池を窓材に用いた場合には室内側の面に拡散板が設けられていることにより、透明基板側から上記第１電極層、上記光電変換機能層、および上記第２電極層が形成されていない透過領域を介して入射した光が拡散板によって拡散される効果が得られる。これにより、太陽電池全体で明るさを均一にすることができる。また、第２電極層が遮光性を有することにより、有色の有機系太陽電池であっても、第２電極層を光が透過しないので、受光面と反対側の面が自然光の色調で採光していると視認することができる。したがって、採光性に優れた太陽電池を提供することが可能となる。また、第２電極層は遮光性を有し、例えば、電気抵抗の低い金属を用いることができるので、発電効率を高めることができる。
【００１４】
本発明においては、上記第２電極層が反射性を有することが好ましい。反射性を有する第２電極層を用いることにより、上記拡散板を導波する光が拡散板と上記第２電極層の界面で反射される。これにより、効率的に光を拡散させ、太陽電池全面で明るさを均一にすることが可能となる。
【００１５】
本発明においては、上記透明基板が樹脂製フィルムであることが好ましい。樹脂製フィルムは、加工性に優れており、製造コスト低減や軽量化、割れにくい太陽電池の実現において有用であり、フレキシブル性を有するため曲面への適用等、種々のアプリケーションへの適用可能性が広がるからである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、太陽電池セルの受光面と反対側の面に拡散板を設け、また、隣接する太陽電池セルの間に透明基板上に太陽電池セルが形成されていない透過領域を配置することにより、受光面から透過領域を介して入射した光が拡散板によって拡散され、太陽電池モジュール全面で明るさを均一にすることができるという効果を奏する。また、第２電極層が遮光性を有することにより、有色の太陽電池セルを用いた場合には、第２電極層を光が透過しないので、自然光の色調で採光していると視認することができるという効果を奏する。したがって、採光性に優れた太陽電池モジュールを提供することが可能となる。また、遮光性を有する第２電極層には、例えば、電気抵抗の低い金属を用いることができるので、発電効率を高めることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの一例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の太陽電池モジュールの一例を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの一例を示す概略斜視図である。
【図４】本発明の太陽電池セルを説明するための模式図である。
【図５】本発明の太陽電池モジュールの他の例を示す概略斜視図である。
【図６】本発明の太陽電池の一例を示す概略斜視図である。
【図７】本発明の太陽電池の一例を示す図６のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】本発明の太陽電池における太陽電池セルの一例を示す概略斜視図である。
【図９】本発明の太陽電池の他の例を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の太陽電池モジュールおよび太陽電池について説明する。
【００１９】
Ｉ．太陽電池モジュール
本発明の太陽電池モジュールについて説明する。
本発明の太陽電池モジュールは、透明基板と、上記透明基板上に平面的に配列された複数個の太陽電池セルと、上記複数個の太陽電池セル上に配置された拡散板とを有し、上記太陽電池セルは、上記透明基板上に形成され、透光性を有する第１電極層と、上記第１電極層上に形成された光電変換機能層と、上記光電変換機能層上に形成され、遮光性を有する第２電極層とを有し、隣接する上記太陽電池セルの間に、上記透明基板上に上記太陽電池が形成されていない透過領域が配置されていることを特徴とする。
【００２０】
図１は本発明の太陽電池モジュールの一例を示す概略図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、図３は本発明の太陽電池モジュールにおいて拡散板を省略した概略斜視図であり、図４は、本発明に用いられる太陽電池セルの一例を示した概略斜視図である。図１〜図３に示すように、本発明の太陽電池モジュール１００は、透明基板１と、上記透明基板１上に平面的に配列され接続部６によって電気的に接続されている複数個の太陽電池セル１０と、上記複数個の太陽電池セル１０上に配置された拡散板５とを有するものである。複数個の太陽電池セル１０は、所定の間隔を置いて配列されており、隣接する太陽電池セル１０の間には、透明基板１上に太陽電池セル１０が形成されていない透過領域１２が配置されている。
図４に示すように上記太陽電池セル１０は、上記透明基板１上に形成され、透光性を有する第１電極層２と、上記第１電極層２上に形成された光電変換機能層３と、上記光電変換機能層３上に形成され、遮光性を有する第２電極層４とを有するものである。
図２に示す太陽電池モジュール１００においては、太陽電池セル１０の第２電極層４が遮光性を有するので、透明基板１側が受光面となり、透過領域１２から採光することになる。受光面と反対側の面には拡散板５が設けられているので、透明基板１側から透過領域１２を介して入射した光Ｌは、拡散板５により拡散される。上記拡散板５は、透明基板１側から入射した光Ｌを光の反射・屈折作用により光の進行方向を曲げて拡散し、この光の反射・屈折は、例えば、上記拡散板５に含まれる光拡散粒子、拡散板の厚さ等に応じて調整される。これにより、上記透過領域１２から入射した光Ｌは拡散板５によって拡散し、太陽電池セル１０が形成されている遮光領域１３にも光Ｌが回り込むので、太陽電池セル１０が形成されていない透過領域１２と太陽電池セル１０が形成されている遮光領域１３とで明るさを均一にすることができ、太陽電池モジュール１００の全面で均一な明るさで採光していると視認することができる。
また、太陽電池セル１０が有色の有機系太陽電池である場合には、第２電極層４が遮光性を有するので、透明基板１側から太陽電池セル１０を光が透過せず、自然光の色調で採光することができる。
【００２１】
これまでに、太陽電池へ拡散板を適用する技術は開示されているが、いずれも太陽電池セルへの光入射側に拡散板を設け、効率的に受光することで高い光電効率を得ようとするものであった。これに対して本発明は、光入射側とは逆の光出射側に拡散板を設けることで、透過領域より入射した光を拡散し、太陽電池モジュールの全面で均一な明るさで採光していると視認することが可能となる。
【００２２】
このように、本発明においては、採光性に優れる太陽電池モジュールとすることができる。また、第２電極層は遮光性を有し、例えば、電気抵抗の低い金属を用いることができるので、発電効率を高めることができる。
以下、本発明の太陽電池モジュールの各構成について説明する。
【００２３】
Ａ．拡散板
本発明に用いられる拡散板は、複数個の太陽電池セル上に配置されたものである。
以下、本発明に用いられる拡散板について説明する。
【００２４】
本発明に用いられる上記拡散板は、隣接する太陽電池セルの間の透過領域より入射した光が、上記拡散板により太陽電池モジュール全面に拡散し、明るさが均一であり、かつ自然光の色調で採光していると視認することが可能となる。また、本発明に用いられる上記拡散板は、図２に示すように上記透過領域１２より入射した光Ｌを散乱による光の反射・屈折作用により光を拡散し、さらに散乱による光の反射・屈折は、例えば、上記拡散板に含まれる光拡散粒子や拡散板の厚さ等に応じて調整される。
【００２５】
このような光を散乱させる上記拡散板の種類には、具体的には、光拡散粒子を含有するもの、表面に凹凸形状を有するもの等が挙げられる。
以下、光拡散粒子を含有する拡散板と、表面に凹凸形状を有する拡散板に分けてそれぞれ説明する。
【００２６】
１．光拡散粒子を含有する拡散板
本発明において、上記拡散板に用いられる材料としては拡散板の種類に応じて選択される。上記光拡散粒子を含有する拡散板は、透明樹脂に光拡散粒子が分散されて形成される。このような拡散板は、好適な拡散性能を容易に得ることができる。透明樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を用いることができ、具体的には、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン、アクリルニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルポリスチレン共重合体等を挙げることができる。
【００２７】
光拡散粒子としては、無機酸化物または樹脂からなる透明粒子を用いることができるが、特に限定されない。無機酸化物からなる透明粒子としては、例えば、シリカ、アルミナなどを用いることができる。また、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子およびその架橋体、メラミン・ホルマリン縮合物の粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）、およびＥＴＦＥ（エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体）等のフッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子などを挙げることができる。上述した透明粒子から２種類以上の透明粒子を組み合わせて使用してもよい。
【００２８】
光拡散粒子の形状は特に限定されるものではないが、特に球状であることが好ましい。高い光拡散性能を得ることができるからである。
【００２９】
また、上記光拡散粒子の平均粒径は、０．５μｍ〜１０μｍ程度であることが好ましい。可視光の波長に対して１〜１０００倍程度に相当する粒子径の光拡散粒子を用いることにより、光損失が少ないミー散乱による光拡散の効果を得ることができるからである。
【００３０】
本発明に用いられる拡散板において、上記透明樹脂１００重量部に対する光拡散粒子は、０．０１重量部〜５０重量部の範囲内であることが好ましい。光拡散粒子が上記範囲より少ない場合には光拡散効果が得られず、また上記範囲より多い場合には光透過性が低下してしまうからである。
【００３１】
本発明に用いる拡散板が上述したような光拡散粒子および透明樹脂からなる場合には、上記光拡散粒子と上記透明樹脂との屈折率比が１．０００超過１．０２０未満の範囲内であることが好ましい。上記光拡散粒子と上記透明樹脂との屈折率比が上記範囲以上であると、透過率が低下して輝度性能が落ちてしまい、また上記範囲以下であると、充分な拡散性能を得ることが出来ない。
なお、光拡散粒子と透明樹脂との屈折率比とは、光拡散粒子および透明樹脂のうち、屈折率の小さいものに対する屈折率の大きいものの比をいう。
【００３２】
このように、光拡散粒子を含有する拡散板の光拡散性能は、光拡散粒子の粒径、光拡散粒子の拡散板における量、および透明樹脂と光拡散粒子の屈折率差により調整されるものである。
【００３３】
上記光拡散粒子を含有する上記拡散板の厚さとしては、０．０５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内であることが好ましい。
上記拡散板の厚みが上記範囲内である場合には、最適な拡散性能と光透過率を得ることができる。これに対して、０．０５ｍｍ未満の場合には拡散性能が足りず、５ｍｍを超える場合には吸収による光透過率低下が生じる。
【００３４】
また、本発明に用いられる拡散板は、太陽電池セル上に直接形成しても良いし、また拡散板シートを形成し太陽電池セル上に貼付しても良い。上記拡散板シートとしては、液晶ディスプレイの光源に用いられる市販の拡散シート等を適用することができる。
【００３５】
２．表面に凹凸形状を有する拡散板
表面に凹凸形状を有する拡散板としては、凹凸形状を形成できるものであれば特に限定されるものではない。凹凸の形状としては、例えば、多角錐状、略円錐状、略半球状、略楕円状等が挙げられる。変形や傷の発生をより防ぐ観点からは、略円弧状をなすことが好ましい。
【００３６】
上記凹凸形状のピッチとしては、光拡散性能を付与することができれば特に限定されるものではないが、例えば、１０μｍ〜１００μｍの範囲内が好ましい。
【００３７】
表面に凹凸形状を有する上記拡散板の材料としては、「１．光拡散粒子を含有する拡散板」の項に記載した透明樹脂の材料と同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
【００３８】
本発明に用いられる上記拡散板に凹凸形状をつけるには、例えば、押出形成法、または射出成形法にて上記拡散板を形成中に、凹凸形状を賦型するための金型に圧力をかけて密着させ、凹凸形状を転写する方法を挙げることができる。
【００３９】
また、本発明に用いられる上記拡散板の光入射面または光出射面に、ＵＶ硬化樹脂のような放射線硬化樹脂を用いて成形してもよい。具体的には、押出法により上記拡散板を板状部材として成形した後に、上記拡散板の光入射面または光出射面に凹凸形状をＵＶ成形して形成してもよい。
【００４０】
凹凸形状を有する上記拡散板の厚さとしては、０．０５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内であることが好ましい。
上記拡散板の厚みが上記範囲内である場合には、最適な拡散性能と光透過率を得ることができる。これに対して、０．０５ｍｍ未満の場合には拡散性能が足りず、５ｍｍを超える場合には吸収による光透過率低下が生じる。
【００４１】
また、本発明に用いられる拡散板は、太陽電池セル上に直接形成しても良いし、また拡散板シートを形成し太陽電池セル上に貼付しても良い。上記拡散板シートとしては、液晶ディスプレイの光源に用いられる市販の拡散シート等を適用することができる。
【００４２】
３．拡散板のその他の点
上記拡散板５は図２に示したように上記太陽電池セル１０上に直接接するように配置されても良いし、図５に示したようにスペーサ７を用いて上記太陽電池セル１０と上記拡散板５との間に空隙を設けて配置されても良い。
【００４３】
Ｂ．透過領域
本発明の太陽電池モジュールが有する透過領域は、上記透明基板上に上記太陽電池セルが形成されていない領域のことであり、隣接する太陽電池セルの間に配置されているものである。本発明においては、上記透過領域より採光する。
【００４４】
透過領域の配置は、太陽電池セルの配列に応じて適宜選択される。
透過領域は隣接する太陽電池セルの間に配置されていれば特に限定されるものではない。
図３に示す例において、隣接する太陽電池セル１０ａ、１０ｂ、１０ｃは所定の間隔を置いて配置され、太陽電池セル１０ａ、１０ｂ、１０ｃの間に透過領域１２が配置されている。
図３においては、全ての隣接する太陽電池セルの間に透過領域が配置されているが、図示はしないが、例えば、隣接する太陽電池セル１０ａ、１０ｂが直接接するように配置されその間には透過領域が配置されておらず、かつ隣接する太陽電池セル１０ｂおよび１０ｃは所定の間隔を置いて配置されその間に透過領域が配置されているように、一部の隣接する太陽電池セルの間に透過領域が配置されていてもよい。
また、図３に示すように、透過領域１２が規則的に配置されていることが好ましい。太陽電池モジュールの全面で均一な明るさで採光していると視認することが可能となるからである。
【００４５】
透過領域の大きさは本発明の効果を奏する大きさであれば特に限定されるものではなく、太陽電池セルの大きさや配列、本発明の太陽電池モジュールの用途等に応じて適宜選択される。
【００４６】
Ｃ．透明基板
本発明に用いられる透明基板としては、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、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）フィルム、ポリイミド（ＰＩ）フィルム、ポリエステルナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂製フィルムを挙げることができる。中でも、透明基板が樹脂製フィルムのフレキシブル材であることが好ましい。
【００４７】
樹脂製フィルムは、加工性に優れており、製造コスト低減や軽量化、割れにくい太陽電池の実現において有用であり、フレキシブル性を有するため曲面への適用等、種々のアプリケーションへの適用可能性が広がるからである。
【００４８】
本発明に用いられる上記透明基板の光透過率としては、８５％以上であることが好ましく、中でも９０％以上、特に９２％以上であることが好ましい。上記透明基板の光透過率が上記範囲であることにより、透明基板にて光を十分に透過することができ、光電変換機能層にて光を効率的に吸収することができるからである。
なお、上記光透過率は、可視光領域において、スガ試験機株式会社製  ＳＭカラーコンピュータ（型番：ＳＭ−Ｃ）を用いて測定した値である。
【００４９】
本発明に用いられる上記透明基板の厚みとしては、透明基板の種類によって異なるが、０．０１μｍ〜５０００μｍの範囲内であることが好ましく、中でも０．０５μｍ〜２０００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００５０】
Ｄ．太陽電池セル
本発明に用いられる太陽電池セルは、上記透明基板上に形成され、透光性を有する第１電極層と、上記第１電極層上に形成された光電変換機能層と、上記光電変換機能層上に形成され、遮光性を有する第２電極層とを有するものである。
【００５１】
本発明に用いられる太陽電池セルの種類としては、特に限定されるものではなく、例えば、有機薄膜太陽電池、色素増感型太陽電池、化合物半導体系太陽電池、シリコン系太陽電池等を挙げることができる。化合物半導体系太陽電池としては、具体的に、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）やインジウム燐（ＩｎＰ）等のIII−V族化合物半導体系太陽電池、カドミウムテルル（ＣｄＴｅ）等のII−VI族化合物半導体系太陽電池、ＣＩＳ（ＣｕＩｎＳｅ２）やＣＩＧＳ（Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ２）等のI-III-VI族化合物半導体系太陽電池等が挙げられる。シリコン系太陽電池としては、具体的に、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、シングル接合型もしくはタンデム構造型等のアモルファスシリコン太陽電池等が挙げられる。また、薄膜多結晶性シリコン太陽電池、薄膜微結晶性シリコン太陽電池、薄膜結晶シリコン太陽電池とアモルファスシリコン太陽電池とのハイブリット太陽電池を挙げることもできる。
【００５２】
中でも、本発明に用いられる太陽電池セルは、有機薄膜太陽電池、色素増感型太陽電池であることが好ましい。これらの太陽電池セルは折り曲げに対する耐性が比較的高いので、フレキシブル太陽電池セルとして適しており、有用性があるからである。
【００５３】
以下、本発明に用いられる太陽電池セルが有する各部材について、具体例として本発明に用いられる有機薄膜太陽電池（以下、第１態様とする。）と色素増感型太陽電池（以下、第２態様とする。）に分けてそれぞれ説明する。
【００５４】
１．第１態様
本発明に用いられる太陽電池セルが有機薄膜太陽電池である場合について説明する。
図４は本発明に用いられる太陽電池セルの一例を示す概略斜視図である。太陽電池セル１０は、上記透明基板１上に形成され、透光性を有する第１電極層２と、上記第１電極層２上に形成された光電変換機能層３と、上記光電変換機能層３上に形成され、遮光性を有する第２電極層４とを有するものである。
以下、本態様における各部材について説明する。
【００５５】
（１）第１電極層
本態様に用いられる第１電極層は、上記透明基板上に形成され、透光性を有するものである。以下、本態様における第１電極層について説明する。
【００５６】
第１電極層は、光入射側の電極となるものであれば特に限定されるものではなく、透明電極であってもよく、また透明電極とパターン状の補助電極とが積層されたものであってもよい。
第１電極層がパターン状の補助電極と透明電極とが積層されたものである場合には、透明電極のシート抵抗が比較的高い場合であっても、補助電極のシート抵抗を十分に低くすることで、第１電極層全体としての抵抗を低減することができる。したがって、発生した電力を効率良く集電することができる。
以下、透明電極および補助電極について説明する。
【００５７】
（ａ）透明電極
本態様に用いられる透明電極は、透明基板上に形成されるものである。
【００５８】
本態様に用いられる上記透明電極の構成材料としては、導電性および透明性を有するものであれば特に限定されなく、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ（ＩＺＯ）、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ（ＩＴＯ）、ＺｎＯ−Ａｌ、Ｚｎ−Ｓｎ−Ｏ等を挙げることができる。中でも、後述する第２電極層の構成材料の仕事関数等を考慮して適宜選択することが好ましい。例えば第２電極層の構成材料を仕事関数の低い材料とした場合には、上記透明電極の構成材料は仕事関数の高い材料であることが好ましい。導電性および透明性を有し、かつ仕事関数の高い材料としては、ＩＴＯが好ましく用いられる。
【００５９】
上記透明電極の全光線透過率は、８５％以上であることが好ましく、中でも９０％以上、特に９２％以上であることが好ましい。上記透明電極の全光線透過率が上記範囲であることにより、透明電極にて光を十分に透過することができ、光電変換機能層にて光を効率的に吸収することができるからである。
なお、上記全光線透過率は、可視光領域において、スガ試験機株式会社製  ＳＭカラーコンピュータ（型番：ＳＭ−Ｃ）を用いて測定した値である。
【００６０】
本態様に用いられる上記透明電極は、単層であってもよく、また異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
上記透明電極の膜厚としては、単層である場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記範囲より薄いと、透明電極のシート抵抗が大きくなりすぎ、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性があり、一方、膜厚が上記範囲より厚いと、全光線透過率が低下し、光電変換効率を低下させる可能性があるからである。
【００６１】
（ｂ）補助電極
本態様に用いられる補助電極は、透明基板上にパターン状に形成されるものである。補助電極は、通常、透明電極よりも抵抗値が低い。
【００６２】
上記補助電極の形成材料としては、通常、金属が用いられる。補助電極に用いられる金属としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）、ステンレス系金属、アルミニウム合金、銅合金、チタン合金、鉄−ニッケル合金およびニッケル−クロム合金（Ｎｉ−Ｃｒ）等の導電性金属を挙げることができる。
【００６３】
また、補助電極は、上述のような導電性金属からなる単層であってもよく、また透明基板や透明電極との密着性向上のために、導電性金属層とコンタクト層とを適宜積層したものであってもよい。コンタクト層の形成材料としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケルクロム（Ｎｉ−Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）等が挙げられる。コンタクト層は所望の補助電極と透明基板や透明電極との密着性を得るために導電性金属層に積層されるものであり、導電性金属層の片側にのみ積層してもよく、導電性金属層の両側に積層してもよい。
【００６４】
また、補助電極の形成材料には、第２電極層の形成材料の仕事関数等に応じて、好ましい金属を選択してもよい。例えば、第２電極層の形成材料の仕事関数等が低い場合には、補助電極に用いられる金属は仕事関数の高いものであることが好ましい。
【００６５】
本態様に用いられる上記補助電極の形状としては、パターン状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、上記補助電極は、メッシュ状のメッシュ部と、このメッシュ部の周囲に配置されたフレーム部とを有するものであってもよく、メッシュ状のメッシュ部からなるものであってもよい。
【００６６】
メッシュ部の形状としては、メッシュ状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、三角形、四角形、六角形等の多角形や円形の格子状等が挙げられる。なお、多角形や円形の「格子状」とは、多角形や円形が周期的に配列されている形状をいう。多角形や円形の格子状としては、例えば多角形の開口部がストレートに配列されていてもよく、ジグザグに配列されていてもよい。
【００６７】
補助電極自体は基本的に光を透過しないので、補助電極のメッシュ部の開口部から光電変換機能層に光が入射する。そのため、補助電極のメッシュ部の開口部は比較的大きいことが好ましい。具体的には、補助電極のメッシュ部の開口部の比率は、５０％〜９８％程度であることが好ましく、より好ましくは７０％〜９８％の範囲内、さらに好ましくは８０％〜９８％の範囲内である。
【００６８】
補助電極のメッシュ部の開口部のピッチおよびメッシュ部の線幅は、補助電極全体の面積等に応じて適宜選択される。
また、フレーム部の線幅は、補助電極全体の面積等に応じて適宜選択される。
【００６９】
補助電極の厚みは、第１電極層と第２電極層との間で短絡が生じない厚みであれば限定されるものではなく、光電変換機能層等の厚みに応じて適宜選択される。具体的には、第１電極層と第２電極層との間に形成される層（光電変換機能層）の総膜厚を１とすると、補助電極の厚みは、５以下であることが好ましく、中でも３以下、さらには２以下、特に１．５以下であることが好ましく、１以下であることが最も好ましい。補助電極の厚みが上記範囲より厚いと、電極間で短絡が生じるおそれがあるからである。より具体的には、補助電極の厚みは、１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも２００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内、さらには２００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内、特に２００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましい。補助電極の厚みが上記範囲より薄いと、また補助電極のシート抵抗が大きくなりすぎたりする場合があるからである。また、補助電極の厚みが上記範囲より厚いと、電極間で短絡が生じるおそれがあるからである。
【００７０】
補助電極のシート抵抗としては、透明電極のシート抵抗よりも低ければよい。
【００７１】
補助電極の形成方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、金属薄膜を全面に成膜した後に網目状にパターニングする方法、網目状の導電体を直接形成する方法等が挙げられる。これらの方法は、補助電極の形成材料や構成等に応じて適宜選択される。
【００７２】
（２）光電変換機能層
本態様における光電変換機能層は、上記第１電極層上に形成されるものである。以下、本態様における光電変換機能層について説明する。
【００７３】
本態様に用いられる光電変換機能層は、第１電極層および第２電極層の間に形成されるものであり、電子供与性材料と電子受容性材料とを含有するものである。光電変換機能層は、有機薄膜太陽電池の電荷分離に寄与し、生じた電子および正孔を各々反対方向の電極に向かって輸送する機能を有する。
【００７４】
光電変換機能層は、電子受容性および電子供与性の両機能を有する単一の層であってもよく（第１態様）、また電子受容性の機能を有する電子受容性層と電子供与性の機能を有する電子供与性層とが積層されたものであってもよい（第２態様）。
以下、各態様について説明する。
【００７５】
（ａ）第１態様
本発明における光電変換機能層の第１態様は、電子受容性および電子供与性の両機能を有する単一の層であり、電子供与性材料および電子受容性材料を含有するものである。この光電変換機能層では、光電変換機能層内で形成されるｐｎ接合を利用して電荷分離が生じるため、単独で光電変換機能層として機能する。
【００７６】
電子供与性材料としては、電子供与体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法により成膜可能なものであることが好ましく、中でも電子供与性の導電性高分子材料であることが好ましい。導電性高分子はいわゆるπ共役高分子であり、炭素−炭素またはヘテロ原子を含む二重結合または三重結合が、単結合と交互に連なったπ共役系から成り立っており、半導体的性質を示すものである。導電性高分子材料は、高分子主鎖内にπ共役が発達しているため主鎖方向への電荷輸送が基本的に有利である。また、導電性高分子材料は、導電性高分子材料を溶媒に溶解もしくは分散させた塗工液を用いることで湿式塗工法により容易に成膜可能であることから、大面積の有機薄膜太陽電池を高価な設備を必要とせず低コストで製造できるという利点がある。
【００７７】
電子供与性の導電性高分子材料としては、例えば、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリシラン、ポリチオフェン、ポリカルバゾール、ポリビニルカルバゾール、ポルフィリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、およびこれらの誘導体、ならびにこれらの共重合体、あるいは、フタロシアニン含有ポリマー、カルバゾール含有ポリマー、有機金属ポリマー等を挙げることができる。
【００７８】
また、電子受容性材料としては、電子受容体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法により成膜可能なものであることが好ましく、中でも電子受容性の導電性高分子材料であることが好ましい。導電性高分子材料は、上述したような利点を有するからである。
【００７９】
電子受容性の導電性高分子材料としては、例えば、ポリフェニレンビニレン、ポリフルオレン、およびこれらの誘導体、ならびにこれらの共重合体、あるいは、カーボンナノチューブ、フラーレン誘導体、ＣＮ基またはＣＦ３基含有ポリマーおよびそれらの−ＣＦ３置換ポリマー等を挙げることができる。
【００８０】
また、電子供与性化合物がドープされた電子受容性材料や、電子受容性化合物がドープされた電子供与性材料等を用いることもできる。中でも、電子供与性化合物もしくは電子受容性化合物がドープされた導電性高分子材料が好ましく用いられる。導電性高分子材料は、高分子主鎖内にπ共役が発達しているため主鎖方向への電荷輸送が基本的に有利であり、また、電子供与性化合物や電子受容性化合物をドープすることによりπ共役主鎖中に電荷が発生し、電気伝導度を大きく増大させることが可能であるからである。
【００８１】
電子供与性化合物がドープされる電子受容性の導電性高分子材料としては、上述した電子受容性の導電性高分子材料を挙げることができる。ドープされる電子供与性化合物としては、例えばＬｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｃｓ等のアルカリ金属やアルカリ土類金属のようなルイス塩基を用いることができる。なお、ルイス塩基は電子供与体として作用する。
また、電子受容性化合物がドープされる電子供与性の導電性高分子材料としては、上述した電子供与性の導電性高分子材料を挙げることができる。ドープされる電子受容性化合物としては、例えばＦｅＣｌ３（III）、ＡｌＣｌ３、ＡｌＢｒ３、ＡｓＦ６やハロゲン化合物のようなルイス酸を用いることができる。なお、ルイス酸は電子受容体として作用する。
【００８２】
電子供与性材料および電子受容性材料の混合比は、使用する材料の種類により最適な混合比に適宜調整される。
【００８３】
光電変換機能層の膜厚としては、一般的にバルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池において採用されている膜厚を採用することができる。具体的には、０．２ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内で設定することができ、好ましくは１ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内である。膜厚が上記範囲より厚いと、光電変換機能層における抵抗が高くなる場合があるからである。一方、膜厚が上記範囲より薄いと、光を十分に吸収できない場合があるからである。
【００８４】
光電変換機能層を形成する方法としては、所定の膜厚に均一に形成することができ、連続膜が得られる方法であれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法が好ましく用いられる。湿式塗工法であれば、大気中で光電変換機能層を形成することができ、コストの削減が図れるとともに、大面積化が容易だからである。
【００８５】
（ｂ）第２態様
本発明における光電変換機能層の第２態様は、電子受容性の機能を有する電子受容性層と電子供与性の機能を有する電子供与性層とが積層されたものである。以下、電子受容性層および電子供与性層について説明する。
【００８６】
（電子受容性層）
本態様に用いられる電子受容性層は、電子受容性の機能を有するものであり、電子受容性材料を含有するものである。
【００８７】
電子受容性材料としては、電子受容体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法により成膜可能なものであることが好ましく、中でも電子受容性の導電性高分子材料であることが好ましい。導電性高分子材料は、上述したような利点を有するからである。具体的には、上記第１態様の光電変換機能層に用いられる電子受容性の導電性高分子材料と同様のものを挙げることができる。
【００８８】
電子受容性層の膜厚としては、一般的にバイレイヤー型有機薄膜太陽電池において採用されている膜厚を採用することができる。具体的には、０．１ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲内で設定することができ、好ましくは１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内である。膜厚が上記範囲より厚いと、電子受容性層における抵抗が高くなる可能性があるからである。一方、膜厚が上記範囲より薄いと、光を十分に吸収できない場合があるからである。
【００８９】
電子受容性層の形成方法としては、上記第１態様の光電変換機能層の形成方法と同様とすることができる。
【００９０】
（電子供与性層）
本発明に用いられる電子供与性層は、電子供与性の機能を有するものであり、電子供与性材料を含有するものである。
【００９１】
電子供与性層の膜厚としては、一般的にバイレイヤー型有機薄膜太陽電池において採用されている膜厚を採用することができる。具体的には、０．１ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲内で設定することができ、好ましくは１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内である。膜厚が上記範囲より厚いと、電子供与性層における抵抗が高くなる可能性があるからである。一方、膜厚が上記範囲より薄いと、光を十分に吸収できない場合があるからである。
【００９２】
電子供与性層の形成方法としては、上記第１態様の光電変換機能層の形成方法と同様とすることができる。
【００９３】
（３）第２電極層
本態様に用いられる第２電極層は、上記光電変換機能層上に形成され、遮光性を有するものである。以下、本態様における第２電極層について説明する。
【００９４】
第２電極層は反射性を有することが好ましい。反射性を有する第２電極層を用いることにより、上記拡散板を導波する光が拡散板と上記第２電極層の界面で反射される。これにより、効率的に光を拡散させ、太陽電池全面で明るさを均一にすることが可能となる。
【００９５】
本態様に用いられる上記第２電極層の構成材料は、導電性および遮光性を有するものであれば、特に限定されるものではないが、反射性を有するものが好ましい。また、第１電極層を仕事関数が高い材料を用いて形成した場合には、第２電極層は仕事関数が低い材料を用いて形成することが好ましい。具体的に仕事関数が低い材料としては、Ｌｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｚｒ、ＬｉＦ等を挙げることができる。
【００９６】
第２電極層は、単層であってもよく、また、異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
第２電極層の膜厚は、単層である場合にはその膜厚が、複数層からなる場合には各層を合わせた総膜厚が、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内、中でも１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記範囲より薄い場合は、第２電極層のシート抵抗が大きくなりすぎ、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性がある。
【００９７】
第２電極層の形成方法としては、一般的な電極の形成方法を用いることができる。
【００９８】
一の太陽電池セルの第２電極層と他の太陽電池セルの第１電極層とを電気的に接続するために、図３に例示するように接続部６が形成されている場合、接続部は所定の形状となるように形成される。接続部の形状としては、一の太陽電池セルの第２電極層と他の太陽電池セルの第１電極層とを電気的に接続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、第１電極層、第２電極層および光電変換機能層の形状や配置に応じて適宜選択される。
【００９９】
接続部の形成材料は、第２電極層の形成材料と同一であってもよく異なっていてもよいが、通常は第２電極層の形成材料と同一とされる。第２電極層および接続部を同時に形成することができるからである。
接続部の形成方法としては、接続部をパターン状に形成することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えばメタルマスクを用いた蒸着法を採用することができる。
【０１００】
２．第２態様
本発明に用いられる太陽電池セルが色素増感太陽電池である場合について説明する。
図４は本発明に用いられる太陽電池セルの一例を示す概略斜視図である。太陽電池セル１０は、上記透明基板１上に形成され、透光性を有する第１電極層２と、上記第１電極層２上に形成された光電変換機能層３と、上記光電変換機能層３上に形成され、遮光性を有する第２電極層４とを有するものである。
以下、本態様における各部材について説明する。
【０１０１】
（１）第１電極層
本態様に用いられる第１電極層は、上記透明基板上に形成され、透光性を有するものである。以下、本態様における第１電極層について説明する。
【０１０２】
本態様に用いられる第１電極層は、透明導電膜を有するものである。以下、本態様に用いられる透明導電膜について説明する。
【０１０３】
本態様に用いられる透明導電膜としては、透明性を有し、所定の導電性を有するものであれば特に限定されるものではない。このような透明導電膜に用いられる材料としては、金属酸化物、導電性高分子化合物材料等を挙げることができる。
【０１０４】
上記金属酸化物としては、例えば、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、酸化インジウムにＳｎＯ２を添加した化合物（ＩＴＯ）、フッ素ドープしたＳｎＯ２（ＦＴＯ）、酸化インジウムにＺｎＯを添加した化合物（ＩＺＯ）、を挙げることができる。
一方、上記導電性高分子化合物材料としては、例えば、ポリチオフェン、ポリスチレンスルフォン酸（ＰＳＳ）、ポリアニリン（ＰＡ）、ポリピロール、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等を挙げることができる。また、これらを２種以上混合して用いることもできる。
【０１０５】
本態様に用いられる透明導電膜は、単一の層からなる構成であってもよく、また、複数の層が積層された構成であってもよい。複数の層が積層された構成としては、例えば、仕事関数が互いに異なる材料からなる層が積層された態様や、互いに異なる金属酸化物からなる層が積層された態様を挙げることができる。
【０１０６】
（２）光電変換機能層
本態様における光電変換機能層は、第１電極層上に形成されたものである。以下、本態様における光電変換機能層について説明する。
【０１０７】
本態様に用いられる光電変換機能層は、表面に増感色素が担持された金属酸化物半導体微粒子と、電解質層とを有するものであり、上述した第１電極層上に形成されるものである。以下、本態様における金属酸化物半導体微粒子、増感色素、および電解質層について説明する。
【０１０８】
（ａ）金属酸化物半導体微粒子
本態様に用いられる金属酸化物半導体微粒子としては、半導体特性を備える金属酸化物からなるものであれば特に限定されるものではない。本態様に用いられる金属酸化物半導体微粒子を構成する金属酸化物としては、例えば、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＩＴＯ、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４、Ｙ２Ｏ３、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３等を挙げることができる。なかでも本態様においては、ＴｉＯ２からなる金属酸化物半導体微粒子を用いることが最も好ましい。ＴｉＯ２は特に半導体特性に優れるからである。
【０１０９】
（ｂ）増感色素
本態様に用いられる増感色素としては、光を吸収して起電力を生じさせることが可能なものであれば特に限定はされない。このような増感色素としては、有機色素または金属錯体色素を挙げることができる。上記有機色素としては、アクリジン系、アゾ系、インジゴ系、キノン系、クマリン系、メロシアニン系、フェニルキサンテン、インドリン、カルバゾール系の色素が挙げられる。本態様においてはこれらの有機色素の中でも、クマリン系色素を用いることが好ましい。また、上記金属錯体色素としてはルテニウム系色素を用いることが好ましく、特にルテニウム錯体であるルテニウムビピリジン色素およびルテニウムターピリジン色素を用いることが好ましい。このようなルテニウム錯体は吸収する光の波長範囲が広いため、光電変換できる光の波長領域を大幅に広げることができるからである。
【０１１０】
（ｃ）電解質層
本態様に用いられる電解質層について説明する。本態様に用いられる電解質層は、酸化還元対を含むものである。
【０１１１】
本態様における電解質層に用いられる酸化還元対としては、一般的に色素増感型太陽電池の電解質層に用いられているものであれば特に限定はされるものではない。なかでも本態様に用いられる酸化還元対は、ヨウ素およびヨウ化物の組合せ、臭素および臭化物の組合せであることが好ましい。
【０１１２】
上記酸化還元対として本態様に用いられるヨウ素およびヨウ化物の組合せとしては、例えば、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣａＩ２等の金属ヨウ化物と、Ｉ２との組合せを挙げることができる。さらに、上記臭素および臭化物の組合せとしては、例えば、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＣａＢｒ２等の金属臭化物と、Ｂｒ２との組合せを挙げることができる。
【０１１３】
本態様における電解質層には、上記酸化還元対以外のその他の化合物として、架橋剤、光重合開始剤、増粘剤、常温融解塩等の添加剤を含有していてもよい。
【０１１４】
電解質層は、ゲル状、固体状または液体状のいずれの形態からなる電解質層であってもよい。電解質層をゲル状とした場合には、物理ゲルと化学ゲルのいずれであってもよい。ここで、物理ゲルは物理的な相互作用により室温付近でゲル化しているものであり、化学ゲルは架橋反応等により化学結合でゲルを形成しているものである。また、電解質層を液体状とした場合には、例えば、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、炭酸プロピレン等を溶媒とし、酸化還元対を含んだものや、同じくイミダゾリウム塩をカチオンとするイオン性液体を溶媒とすることができる。さらに、電解質層を固体状とした場合には、酸化還元対を含まずにそれ自身が正孔輸送剤として機能するものであればよく、例えばＣｕＩ、ポリピロール、ポリチオフェン等を含む正孔輸送剤であってもよい。
【０１１５】
（ｄ）任意の成分
本態様に用いられる光電変換機能層には、上記の他に任意の成分が含まれていてもよい。本態様に用いられる任意の成分としては、例えば、樹脂を挙げることができる。上記光電変換機能層に樹脂が含有されることにより、本態様に用いられる光電変換機能層の脆性を改善することができるからである。
【０１１６】
（３）第２電極層
本態様に用いられる第２電極層は、上記光電変換機能上に形成され、遮光性を有するものである。
【０１１７】
本態様に用いられる第２電極層としては、遮光性を有するものであれば特に限定されないが、反射性を有するものが好ましい。反射性を有する第２電極層を用いることにより、上記拡散板を導波する光が拡散板と上記第２電極層の界面で反射される。これにより、効率的に光を拡散させ、太陽電池全面で明るさを均一にすることが可能となる。
【０１１８】
本態様の第２電極層としては、フレキシブル性を有するものであってもよいし、フレキシブル性を有しないものであってもよいが、フレキシブル性を有するものであることが好ましい。フレキシブル性を有することにより、色素増感型太陽電池にフレキシブル性を付与することが可能となり、加工性に優れたものとすることができるからである。
【０１１９】
３．太陽電池セル
本発明においては、複数個の太陽電池セルが透明基板上に平面的に配列されている。複数個の太陽電池セルは直列および／または並列に接続される。
【０１２０】
隣接する太陽電池セルの間には透過領域が配置される。
透過領域とは、透明基板上に上記太陽電池セルが形成されていない領域のことであり、隣接する太陽電池セルの間に配置されているものである。本発明においては、上記透過領域より採光した光が拡散板によって、上記太陽電池セルが配置されてなる遮光領域に拡散する。これにより、上記透過領域および遮光領域の明るさを均一にする。
【０１２１】
太陽電池セル１０は、図２に例示するように太陽電池セル１０と拡散板５が接するように配置されていてもよく、図５に例示するように太陽電池セル１０と拡散板５の間に空隙を設けて配置されていてもよい。
本発明において、太陽電池セルと拡散板との距離としては、透過領域より採光した光を拡散板により拡散させ、明るさを均一にできる距離であれば、特に限定されるものではないが、例えば、１０ｃｍ以内であることが好ましい。太陽電池セルと拡散板との距離を、上記範囲より極端に広げることは、本発明の太陽電池モジュールの設計上、困難であるからである。
【０１２２】
また、複数個の太陽電池セルの配列方法としては、隣接する太陽電池セルの間に透過領域が配置されていれば特に限定されるものではないが、透明基板上に太陽電池セルが形成されていない透過領域と、透明基板上に太陽電池セルが形成されている遮光領域とがある場合、透過領域に挟まれた遮光領域の幅が所定の範囲となるように太陽電池セルが配列されていることが好ましい。透過領域に挟まれた遮光領域の幅としては、拡散板が有する拡散特性、太陽電池セルと拡散板との距離、透過光の強度等に応じて適宜調整されるものであり、特に限定されるものではないが、上述したように、太陽電池セルおよび拡散板の距離が１０ｃｍ以内であることが好ましいことから、例えば、上記遮光領域の幅は５ｃｍ以内であることが好ましい。太陽電池セルと拡散板の距離が１０ｃｍである場合、透過領域より採光した光を拡散板により拡散し、明るくすることのできる遮光領域の幅が、最大で５ｃｍ程度であるからである。
上記遮光領域の幅が上記範囲であれば、上記透過領域から入射した光が拡散板によって拡散し、遮光領域に回り込む効果を十分に得ることができる。これにより、透過領域と遮光領域とで明るさを均一にすることができ、太陽電池モジュールの全面で均一な明るさで採光していると視認することができる。
【０１２３】
なお、上記遮光領域とは、透明基板上に太陽電池セルが形成されている領域である。上記遮光領域は、図３に示すように太陽電池セルが所定の間隔をおいて配置されている場合には、１個の太陽電池セルにより画定され、図示はしないが、太陽電池セルが直接接するように配置されている場合には、複数個の太陽電池セルにより画定される。
また、上記遮光領域の幅とは図３に示すように、透過領域１２で挟まれた遮光領域１３の幅Ｗを示すものである。例えば、１つの遮光領域が透過領域で囲まれており、１つの遮光領域に対して、透過領域に挟まれた遮光領域の幅が複数ある場合には、最小値を上記遮光領域の幅とする。また、各遮光領域によって上記遮光領域の幅が異なる場合には、全ての上記遮光領域の幅が上記範囲であることが好ましい。
【０１２４】
複数個の太陽電池セルの配列方法としては、隣接する太陽電池セルの間に透過領域が配置されていれば特に限定されるものではなく、例えば、ストライプ状、モザイク状等が挙げられる。
【０１２５】
また、太陽電池セルの大きさとしては、本発明の効果が得られる大きさであれば特に限定されないが、太陽電池セルの幅が５ｃｍ以内であることが好ましい。
上記太陽電池セルの幅が上記範囲であれば、上記透過領域から入射した光が拡散板によって拡散し、太陽電池セルが配置されることによって生じる遮光領域に回り込む効果を十分に得ることができるからである。これにより、透過領域と遮光領域とで明るさを均一にすることができ、太陽電池モジュールの全面で均一な明るさで採光していると視認することができる。
【０１２６】
また、本発明に用いられる太陽電池セルの厚さは、上述した拡散板の光拡散性能等に応じて適宜決定できるものであり、特に限定されるものではない。なかでも、本発明に用いられる太陽電池セルの厚さは、０．０５μｍ〜２００μｍの範囲内であることが好ましく、特に、０．１μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。
【０１２７】
Ｅ．スペーサ
本発明においては、透明基板上にスペーサが形成され、スペーサ上に拡散板が配置されていてもよい。
以下、スペーサについて説明する。
【０１２８】
図５に示すように、本発明に用いられるスペーサ７は、上述した透明基板１上に形成され、上記拡散板５と上記透明基板１上に形成された上記太陽電池セル１０との間に一定の空隙を形成するために設けられるものである。
【０１２９】
本発明に用いられるスペーサの高さとしては、上記拡散板と上記太陽電池セルとの間に一定の空隙を形成することが可能な高さであれば特に限定されない。また、上記スペーサの高さは拡散板の大きさや太陽電池セルの大きさ等に応じて適宜選択されるものである。
【０１３０】
このようなスペーサの形状としては、拡散板と本発明に用いられる太陽電池セルとの間に一定の空隙を形成できるものであれば、特に限定されるものではない。具体的には、スペーサの形状としては、柱状であってもよく、壁状であってもよい。柱状の場合、円柱形状、角柱形状、截頭錐体形状等を挙げることができる。
【０１３１】
本態様に用いられるスペーサの大きさとしては、上記透明基板の大きさ、上記太陽電池セルの大きさおよび上記拡散板の大きさ等により適宜選択される。
【０１３２】
このようなスペーサの配置としては、通常、透明基板の外周に形成される。隣接する太陽電池セルの間にスペーサが形成されると、採光率が低下する場合があるからである。
【０１３３】
また、本発明に用いられるスペーサの数としては、拡散板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く、スペーサの大きさや上記拡散板の大きさ等により適宜選択される。
【０１３４】
Ｆ．用途
本発明の太陽電池モジュールは、窓材等の建材一体型太陽電池モジュールとして適用することができる。この場合、室内側に拡散板が配置されることになる。建材一体型太陽電池モジュールとして用いた場合、上記拡散板の光学特性により、室内側は明るさが均一で自然光の色調で採光していると視認することができる。さらに、本発明の太陽電池モジュールはスクリーンやカーテンウォール等に独立型として適用することができる。また、本発明の太陽電池モジュールは透明基板として樹脂フィルムを採用することにより、フレキシブル性有するため、曲面への適用等、種々のアプリケーションへの適用可能性が広がる。
【０１３５】
ＩＩ．太陽電池
本発明の太陽電池について説明する。
本発明の太陽電池は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成され、透光性を有する第１電極層と、上記第１電極層上に形成された光電変換機能層と、上記光電変換機能層上に形成され、遮光性を有する第２電極層と、上記第２電極層上に配置された拡散板とを有し、上記透明基板上に上記第１電極層、上記光電変換機能層、および上記第２電極層が形成されていない透過領域を有することを特徴とする。
【０１３６】
図６は、本発明の太陽電池の一例を示す概略図であり、図７は、図６のＢ−Ｂ線断面図であり、図８は本発明の太陽電池において拡散板を省略した概略斜視図である。図６〜図８に示すように、本発明の太陽電池２００は、透明基板１と、上記透明基板１上にパターン状に配置された太陽電池セル１０と、上記太陽電池セル１０上に配置された拡散板５とを有するものである。太陽電池セル１０は図示しないが、透明基板１上にパターン状に配置され、透光性を有する第１電極層と、上記第１電極層上に形成された光電変換機能層と、上記光電変換機能層上に形成され、遮光性を有する第２電極層とを有するものである。
また、太陽電池２００は、透明基板１上に太陽電池セル１０が形成されていない透過領域１２を有している。
図７に示す太陽電池２００においては、太陽電池セル１０の第２電極層が遮光性を有するので、透明基板１側が受光面となり、透過領域１２から採光することになる。受光面と反対側の面には拡散板５が設けられているので、透明基板１側から透過領域１２を介して入射した光Ｌは、拡散板５により拡散される。上記拡散板５は、透明基板１側から入射した光Ｌを光の反射・屈折作用により光の進行方向を曲げて拡散し、この光の反射・屈折は、例えば、上記拡散板５に含まれる光拡散粒子や拡散板の厚さ等に応じて調整される。これにより、上記透過領域１２から入射した光Ｌは拡散板５によって拡散し、太陽電池セル１０が形成されている遮光領域１３にも光Ｌが回り込むので、太陽電池セル１０が形成されていない透過領域１２と太陽電池セル１０が形成されている遮光領域１３とで明るさを均一にすることができ、太陽電池２００の全面で均一な明るさで採光していると視認することができる。
また、太陽電池２００が有色の有機系太陽電池である場合には、第２電極層が遮光性を有するので、透明基板１側から太陽電池セル１０を光が透過せず、自然光の色調で採光することができる。
【０１３７】
これまでに、太陽電池へ拡散板を適用する技術は開示されているが、いずれも太陽電池セルへの光入射側に拡散板を設け、効率的に受光することで高い光電効率を得ようとするものであった。これに対して本発明は、光入射側とは逆の光出射側に拡散板を設けることで、透過領域より入射した光を拡散し、太陽電池の全面で均一な明るさで採光していると視認することが可能となる。
【０１３８】
このように、本発明においては、採光性に優れる太陽電池とすることができる。また、第２電極層は遮光性を有し、例えば、電気抵抗の低い金属を用いることができるので、発電効率を高めることができる。
以下、本発明の太陽電池の各構成について説明する。
【０１３９】
Ａ．拡散板
本発明に用いられる拡散板の詳しい説明については、「Ｉ．太陽電池モジュール  Ａ．拡散板」の項で説明したものと同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
【０１４０】
Ｂ．透過領域
本発明に用いられる透過領域は、上記透明基板上に上記第１電極層、上記光電変換機能層、および上記第２電極層が形成されていない領域である。
透過領域の大きさは本発明の効果を奏する大きさであれば特に限定されるものではなく、太陽電池セルのパターン形状等に応じて適宜選択される。また、上記透過領域の形状としては、例えば、多角形や円形等が挙げられる。上記透過領域の数は１つ、または２つ以上であっても良い。上記透過領域の数が２つ以上ある場合には、上記透過領域は規則的に配置されていることが好ましい。太陽電池の全面で均一な明るさで採光していると視認することが可能となるからである。
なお、透過領域の詳しい説明については「Ｉ．太陽電池モジュール  Ｂ．透過領域」の項に記載した説明と同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
【０１４１】
Ｃ．透明基板
本発明に用いられる透明基板について説明する。
上記透明基板については、「Ｉ．太陽電池モジュール  Ｃ．透明基板」の項で説明したものと同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
【０１４２】
Ｄ．太陽電池セル
本発明に用いられる太陽電池セルについて説明する。
本発明の太陽電池に用いられる太陽電池セルは、透明基板上にパターン状に形成され、透光性を有する第１電極層と、上記第１電極層上に形成された光電変換機能層と、上記光電変換機能層上に形成され、遮光性を有する第２電極層とを有するものである。
【０１４３】
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いが、透明基板上に太陽電池セルが形成されていない透過領域と、透明基板上に太陽電池セルが形成されている遮光領域とがある場合、透過領域に挟まれた遮光領域の幅が、所定の範囲内となるような形状で太陽電池セルが形成されていることが好ましい。透過領域に挟まれた遮光領域の幅としては、拡散板が有する拡散特性、太陽電池セルと拡散板との距離、透過光の強度等に応じて適宜調整されるものであり、特に限定されるものではないが、上述したように、太陽電池セルおよび拡散板の距離が１０ｃｍ以内であることが好ましいことから、例えば、上記遮光領域の幅は５ｃｍ以内であることが好ましい。太陽電池セルと拡散板の距離が１０ｃｍである場合、透過領域より採光した光を拡散板により拡散し、明るくすることのできる遮光領域の幅が、最大で５ｃｍ程度であるからである。
上記遮光領域の幅が上記範囲であれば、上記透過領域から入射した光が拡散板によって拡散し、遮光領域に回り込む効果を十分に得ることができるからである。これにより、透過領域と遮光領域とで明るさを均一にすることができ、太陽電池の全面で均一な明るさで採光していると視認することができる。
なお、上記遮光領域とは、透明基板上に太陽電池セルが形成されている領域である。上記遮光領域は、図８に示すようにパターン状に形成された太陽電池セルにより画定される。
また、上記遮光領域の幅とは図８に示すように、透過領域１２で挟まれた遮光領域１３の幅Ｗ１、Ｗ２を示すものである。遮光領域の幅が部分的に異なる場合、全ての幅が上記範囲内であることが好ましい。
パターン状に形成された太陽電池セルの開口部の形状としては、例えば、多角形や円形等が挙げられる。開口部の数は１つであってもよく、複数あってもよい。開口部が複数の場合、パターン形状としては格子状や梯子状等が挙げられる。
なお、上記太陽電池セルについては、「Ｉ．太陽電池モジュール  Ｄ．太陽電池セル」の項で説明したものと同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
【０１４４】
Ｅ．スペーサ
本発明においては、透明基板上にスペーサが形成され、スペーサ上に拡散板が配置されていてもよい。
図９に示すように、本発明に用いられるスペーサ７は透明基板１上に形成され、太陽電池セル１０および拡散板５の間に空隙を設けるためのものであり、拡散板５の支持材である。
上記スペーサについては、「Ｉ．太陽電池モジュール  Ｅ．スペーサ」の項で説明したものと同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
【０１４５】
Ｆ．用途
本発明の太陽電池は、窓材等の建材一体型太陽電池として適用することができる。この場合、室内側に拡散板が配置されることになる。建材一体型太陽電池として用いた場合、上記拡散板の光学特性により、室内側は明るさが均一で自然光の色調で採光していると視認することができる。さらに、本発明の太陽電池はスクリーンやカーテンウォール等として適用することもできる。また、本発明の太陽電池は透明基板として樹脂製フィルムを採用することにより、フレキシブル性有するため、曲面への適用等、種々のアプリケーションへの適用可能性が広がる。
【０１４６】
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】
【０１４７】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
【０１４８】
［実施例１］
横３００ｍｍ、縦３００ｍｍの厚み１２５μｍＰＥＴフィルム基板上にスパッタ法により銅層を成膜した後に、フォトリソグラフィー工程およびエッチング工程を経て横６ｍｍ、縦２５０ｍｍの集電用パターン電極（メッシュ状の補助電極）を５ｍｍの間隔で並べて配置した。この際、隣接した６ｍｍ×２５０ｍｍのパターンは縦方向に１０ｍｍずらして配置した。
【０１４９】
上記の各集電用パターン電極の中央部に横５ｍｍ、縦２４０ｍｍの矩形パターンでスパッタ法によりＩＴＯ電極層を形成した。
【０１５０】
上記ＩＴＯ電極層と同じ形状でダイコート法により導電性高分子溶液（ポリ−（３，４−エチレンジオキシチオフェン）分散品）を塗工した後に１００℃で１０分間乾燥させバッファー層を形成した。
【０１５１】
ポリチオフェン（Ｐ３ＨＴ：ｐｏｌｙ（３−ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−２，５−ｄｉｙｌ））とＣ６０ＰＣＢＭ（［６，６］−ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ  ａｃｉｄ  ｍｅｔｔｒｉｃ  ｅｓｔｅｒ：Ｎａｎｏ−Ｃ社製）をブロモベンゼンに溶解させ、固形分濃度１．４ｗｔ％の光電変換機能層用塗工液を調製した。
【０１５２】
同溶液を上記バッファー層と同じ形状でダイコート法により塗工した後に１００℃で１０分間乾燥させて光電変換機能層を形成した。
【０１５３】
上記光電変換機能層と同一形状、および、上記光電変換機能層上の任意の位置と隣接する太陽電池の端部に位置する集電用パターン電極の露出部とが連続的に接続される形状を兼ね備える蒸着用マスクを用いて、カルシウムおよびアルミニウムを真空蒸着法にて形成して、第２電極層および接続電極とした。
【０１５４】
１００重量部のＭＳ（メタクリルスチレン：アクリル樹脂とスチレン樹脂との共重合体）材に対して、平均粒径５μｍのアクリルビーズを５重量部混合して押し出し成形することにより、基板の太陽電池セルが形成された側の面に拡散板を形成した。
【０１５５】
［実施例２］
１００重量部のＭＳ（メタクリルスチレン：アクリル樹脂とスチレン樹脂との共重合体）材に対して、平均粒径５μｍのアクリルビーズを５重量部混合して押し出し成形することにより拡散シートを形成し、基板の太陽電池セルが形成された側の面に接着剤（エポキシ樹脂）を用いて貼り合わせたこと以外は、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
【０１５６】
［比較例］
拡散板を除いたこと以外は、実施例１および実施例２と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
【０１５７】
［評価結果］
比較例の拡散板が無い太陽電池モジュールでは、透明基板上において太陽電池セルが配置されていない透過領域と、透明基板上において太陽電池セルが配置されている遮光領域との境界線が明瞭であった。これに対して、実施例１および実施例２の太陽電池モジュールでは、拡散板を設けることで、上記透過領域と上記遮光領域の境界線が不明瞭になり、明るさが均一となる効果が得られた。
【符号の説明】
【０１５８】
１  …  透明基板
２  …  第１電極層
３  …  光電変換機能層
４  …  第２電極層
５  …  拡散板
６  …  接続部
７  …  スペーサ
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  …  太陽電池セル
１２  …  透過領域
１３  …  遮光領域
１００  …  太陽電池モジュール
２００  …  太陽電池
Ｗ、Ｗ１、Ｗ２  …  遮光領域の幅
【図１】
2012212705.tif 000003
【図２】
2012212705.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012212705.tif 000008
【図７】
2012212705.tif 000009
【図８】
2012212705.tif 000010
【図９】
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