(57)【要約】【課題】光電変換モジュールを提供する。【解決手段】光電変換モジュールは、受光基板と、受光基板と対向する相対基板と受光基板と相対基板との間に互いに離間して形成された第１単位光電セルと、第２単位光電セルとを備え、第１単位光電セルは、受光基板上に形成された第１光電極と、相対基板上に形成された第１相対電極とを備え、第２単位光電セルは、相対基板上に形成された第２光電極と、受光基板上に形成された第２相対電極とを備え、第１光電極は第１半導体層を備え、第２光電極は第２半導体層を備え、第１半導体層の第１幅と第２半導体層の第２幅とが互いに非対称である。【選択図】図１
2012023016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光基板と、
前記受光基板と対向する相対基板と、
前記受光基板と相対基板との間に互いに離間して形成された第１単位光電セルと、第２単位光電セルとを備え、
前記第１単位光電セルは、前記受光基板上に形成された第１光電極と、前記相対基板上に形成された第１相対電極とを備え、
前記第２単位光電セルは、前記相対基板上に形成された第２光電極と、前記受光基板上に形成された第２相対電極とを備え、
前記第１光電極は第１半導体層を備え、
前記第２光電極は第２半導体層を備え、
前記第１半導体層の第１幅と前記第２半導体層の第２幅とが互いに非対称である光電変換モジュール。
【請求項２】
第１電解質層は、前記第１光電極と前記第１相対電極との間に位置する請求項１に記載の光電変換モジュール。
【請求項３】
第２電解質層は、前記第２光電極と前記第２相対電極との間に位置する請求項１に記載の光電変換モジュール。
【請求項４】
前記第１光電極は、前記受光基板と前記第１半導体層との間に位置する第１透明導電膜をさらに備える請求項１に記載の光電変換モジュール。
【請求項５】
前記第１相対電極は、前記相対基板上に順次に形成された第２透明導電膜と第１触媒層とを備える請求項４に記載の光電変換モジュール。
【請求項６】
前記第２光電極は、前記相対基板と前記第２半導体層との間に位置する第３透明導電膜をさらに備える請求項５に記載の光電変換モジュール。
【請求項７】
前記第２相対電極は、前記受光基板上に順次に形成された第４透明導電膜と第２触媒層とを備える請求項６に記載の光電変換モジュール。
【請求項８】
前記第１透明導電膜、前記第２透明導電膜、前記第３透明導電膜及び前記第４透明導電膜がリードで電気的に連結された請求項７に記載の光電変換モジュール。
【請求項９】
前記第１幅は前記第２幅より小さい請求項１に記載の光電変換モジュール。
【請求項１０】
前記第２幅は前記第１幅の２倍より小さい請求項９に記載の光電変換モジュール。
【請求項１１】
前記第２幅は前記第１幅より小さい請求項１に記載の光電変換モジュール。
【請求項１２】
前記第１幅は前記第２幅の２倍より小さい請求項１１に記載の光電変換モジュール。
【請求項１３】
前記第１幅は前記受光基板の表面方向に平行な方向に沿って測定された前記第１半導体層の長さであり、前記第２幅は前記相対基板の表面方向に平行な方向に沿って測定された前記第２半導体層の長さである請求項１に記載の光電変換モジュール。
【請求項１４】
前記第１半導体層の第１高さと前記第２半導体層の第２高さとが互いに非対称である請求項１に記載の光電変換モジュール。
【請求項１５】
前記第１高さは前記受光基板の表面方向に垂直な方向に沿って測定された前記第１半導体層の長さであり、前記第２高さは前記相対基板の表面方向に垂直な方向に沿って測定された前記第２半導体層の長さである請求項１４に記載の光電変換モジュール。
【請求項１６】
前記第１単位光電セル、及び前記第２単位光電セルは、シーラントによって互いに分離された請求項１に記載の光電変換モジュール。
【請求項１７】
前記シーラントは、第１スクライブラインを備える請求項１６に記載の光電変換モジュール。
【請求項１８】
受光基板と、
前記受光基板と対向する相対基板と、
前記受光基板と前記相対基板との間に互いに離間して形成された第１単位光電セルと、第２単位光電セルとを備え、
前記第１単位光電セルは、前記受光基板上に形成された第１光電極と、前記相対基板上に形成された第１相対電極とを備え、
前記第２単位光電セルは、前記相対基板上に形成された第２光電極と、前記受光基板上に形成された第２相対電極とを備え、
前記第１光電極は第１半導体層を備え、
前記第２光電極は第２半導体層を備え、
前記第１半導体層の第１高さは前記第２半導体層の第２高さと互いに非対称であり、
前記第１高さは前記受光基板の表面方向に垂直な方向に沿って測定された前記第１半導体層の長さであり、
前記第２高さは前記相対基板の表面方向に垂直な方向に沿って測定された前記第２半導体層の長さである光電変換モジュール。
【請求項１９】
前記受光基板上には前記第１単位光電セルの第１光電極と、前記第２単位光電セルの第２相対電極とが交互に配列され、
前記相対基板上には前記第１単位光電セルの第１相対電極と、前記第２単位光電セルの第２光電極とが交互に配列され、
前記受光基板の第１単位光電セルの第１光電極と、前記受光基板の第２単位光電セルの第２相対電極とに対して、前記相対基板の第１単位光電セルの第１相対電極と、前記相対基板の第２単位光電セルの第２光電極とが、前記受光基板及び前記相対基板の表面方向に垂直な方向において互いに対向するように位置する請求項１に記載の光電変換モジュール。
【請求項２０】
前記第１光電極は前記受光基板と前記第１半導体層との間に位置する第１透明導電膜を備え、
前記第１相対電極は第２透明導電膜を備え、
前記第２光電極は前記相対基板と前記第２半導体層との間に位置する第３透明導電膜を備え、
前記第２相対電極は第４透明導電膜を備える請求項１９に記載の光電変換モジュール。
【請求項２１】
前記受光基板の第１透明導電膜と前記第４透明導電膜とは、互いに電気的に連結され、
一対の第１及び第２単位光電セルと、これと隣接する他の一対の第１及び第２単位光電セルとの間には、前記第１透明導電膜と前記第４透明導電膜とが第１スクライブラインによって分離される請求項２０に記載の光電変換モジュール。
【請求項２２】
前記相対基板には、電気的に連結された前記第１透明導電膜及び前記第４透明導電膜と交錯するように、前記第２透明導電膜と前記第３透明導電膜とが互いに電気的に連結され、
一対の第１及び第２単位光電セルと、これと隣接する他の一対の第１及び第２単位光電セルとの間には、前記第２透明導電膜と前記第３透明導電膜とが第２スクライブラインによって分離される請求項２１に記載の光電変換モジュール。
【請求項２３】
前記第１高さは、前記第２高さより低い請求項１９に記載の光電変換モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換モジュールに係り、より詳細には、基板上に形成される光電極の幅を異ならせた光電変換モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
通例的に、光電変換モジュールは、光エネルギーを電気エネルギーに変換するモジュールである。代表的なものには、太陽光熱を利用する太陽電池がある。
【０００３】
一般的な太陽電池は、半導体のｐ−ｎ接合を利用するウェーハ形態のシリコンまたは結晶質太陽電池である。しかし、シリコン太陽電池は高純度の半導体材料を利用せねばならないので、コストが高い。
【０００４】
シリコン太陽電池とは異なって、染料感応型太陽電池（Ｄｙｅ−Ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ、ＤＳＳＣ）は、可視光線の波長を持つ光が入射されれば、これを受光して励起電子を生成できる感光性染料と、励起された電子を受け取ることができる半導体物質と、外部回路で働いてから戻る電子に対して反応する電解質とを含む。染料感応型太陽電池は、シリコン太陽電池に比べて飛躍的に高い光電変換効率を持っているので、次世代太陽電池として期待されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、基板上に形成される複数の光電極の幅を非対称で形成して、太陽電池の発電効率を向上させた光電変換モジュールを提供することを主な課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の望ましい一実施形態による光電変換モジュールは、受光基板と、前記受光基板と対向する相対基板と、前記受光基板と相対基板との間に互いに離間して形成された第１単位光電セルと、第２単位光電セルとを備え、前記第１単位光電セルは、前記受光基板上に形成された第１光電極と、前記相対基板上に形成された第１相対電極とを備え、前記第２単位光電セルは、前記相対基板上に形成された第２光電極と、前記受光基板上に形成された第２相対電極とを備え、前記第１光電極は第１半導体層を備え、前記第２光電極は第２半導体層を備え、前記第１半導体層の第１幅と前記第２半導体層の第２幅とが互いに非対称である。
【０００７】
本発明の望ましい他の実施形態による光電変換モジュールは、第１電解質層は、前記第１光電極と前記第１相対電極との間に位置する。
【０００８】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、第２電解質層は、前記第２光電極と前記第２相対電極との間に位置する。
【０００９】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、前記第１光電極は、前記受光基板と前記第１半導体層との間に位置する第１透明導電膜をさらに備える。
【００１０】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、前記第１相対電極は、前記相対基板上に順次に形成された第２透明導電膜と第１触媒層とを備える。
【００１１】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、前記第２光電極は、前記相対基板と前記第２半導体層との間に位置する第３透明導電膜をさらに備える。
【００１２】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、前記第２相対電極は、前記受光基板上に順次に形成された第４透明導電膜と第２触媒層とを備える。
【００１３】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、前記第１透明導電膜、前記第２透明導電膜、前記第３透明導電膜及び前記第４透明導電膜がリードで電気的に連結される。
【００１４】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、前記第１幅は前記第２幅より小さい。
【００１５】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、前記第２幅は前記第１幅の２倍より小さい。
【００１６】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、前記第２幅は前記第１幅より小さい。
【００１７】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、前記第１幅は前記第２幅の２倍より小さい。
【００１８】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、前記第１幅は前記受光基板の表面方向に平行な方向に沿って測定された前記第１半導体層の長さであり、前記第２幅は前記相対基板の表面方向に平行な方向に沿って測定された前記第２半導体層の長さである。
【００１９】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、前記第１半導体層の第１高さと前記第２半導体層の第２高さとが互いに非対称である。
【００２０】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、前記第１高さは前記受光基板の表面方向に垂直な方向に沿って測定された前記第１半導体層の長さであり、前記第２高さは前記相対基板の表面方向に垂直な方向に沿って測定された前記第２半導体層の長さである。
【００２１】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、前記第１単位光電セル、及び前記第２単位光電セルは、シーラントによって互いに分離される。
【００２２】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、前記シーラントは、第１スクライブラインを備える。
【００２３】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、受光基板と、前記受光基板と対向する相対基板と、前記受光基板と前記相対基板との間に互いに離間して形成された第１単位光電セルと、第２単位光電セルとを備え、前記第１単位光電セルは、前記受光基板上に形成された第１光電極と、前記相対基板上に形成された第１相対電極とを備え、前記第２単位光電セルは、前記相対基板上に形成された第２光電極と、前記受光基板上に形成された第２相対電極とを備え、前記第１光電極は第１半導体層を備え、前記第２光電極は第２半導体層を備え、前記第１半導体層の第１高さは前記第２半導体層の第２高さと互いに非対称であり、前記第１高さは、前記受光基板の表面方向に垂直な方向に沿って測定された前記第１半導体層の長さであり、前記第２高さは、前記相対基板の表面方向に垂直な方向に沿って測定された前記第２半導体層の長さである。
【００２４】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、前記受光基板上には前記第１単位光電セルの第１光電極と、前記第２単位光電セルの第２相対電極とが交互に配列され、前記相対基板上には前記第１単位光電セルの第１相対電極と、前記第２単位光電セルの第２光電極とが交互に配列され、前記受光基板の第１単位光電セルの第１光電極と、前記受光基板の第２単位光電セルの第２相対電極とに対して、前記相対基板の第１単位光電セルの第１相対電極と、前記相対基板の第２単位光電セルの第２光電極とが、前記受光基板及び前記相対基板の表面方向に垂直な方向において互いに対向するように位置する。
【００２５】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、前記第１光電極は前記受光基板と前記第１半導体層との間に位置する第１透明導電膜を備え、前記第１相対電極は第２透明導電膜を備え、前記第２光電極は前記相対基板と前記第２半導体層との間に位置する第３透明導電膜を備え、前記第２相対電極は第４透明導電膜を備える。
【００２６】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、前記受光基板の第１透明導電膜と前記第４透明導電膜とは、互いに電気的に連結され、一対の第１及び第２単位光電セルと、これと隣接する他の一対の第１及び第２単位光電セルとの間には、前記第１透明導電膜と前記第４透明導電膜とが第１スクライブラインによって分離される。
【００２７】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、前記相対基板には、電気的に連結された前記第１透明導電膜及び前記第４透明導電膜と交錯するように前記第２透明導電膜と前記第３透明導電膜とが互いに電気的に連結され、一対の第１及び第２単位光電セルと、これと隣接する他の一対の第１及び第２単位光電セルとの間には、前記第２透明導電膜と前記第３透明導電膜とが第２スクライブラインによって分離される。
【００２８】
本発明の望ましいさらに他の実施形態による光電変換モジュールは、前記第１高さは、前記第２高さより低い。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の光電変換モジュールは、半導体層を含む光電極の幅や高さを非対称に形成することで発電効率を向上させることができる。
【００３０】
本発明は図面に図示された一実施形態を参考までに説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想により定められねばならない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態による光電変換モジュールを示す断面図である。
【図２Ａ】図１の受光面基板を示す平面図である。
【図２Ｂ】図１の相対基板を示す平面図である。
【図３】図１の光電変換モジュールの発電効率を示すグラフである。
【図４】本発明の他の実施形態による光電変換モジュールを示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明は多様な変換を加えることができ、かつ色々な実施形態を持つことができるところ、特定の実施形態を図面に例示し、以下の明細書で詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態のみに限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物ないし代替物を含むと理解されねばならない。本発明を説明する際、関連する公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００３３】
第１、第２などの用語は、多様な構成要素を説明するのに使われうるが、構成要素は用語によって限定されてはならない。用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけで使われる。
【００３４】
本出願で使用した用語は単に特定の実施形態を説明するために使われためのものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上別途に表現しない限り、複数の表現を含む。本出願で、“含む”または“持つ”などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在するということを示すものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在、または付加可能性を予め排除するものではないということを理解せねばならない。
【００３５】
以下、添付した図面を参照して本発明による望ましい実施形態を詳細に説明すれば、次の通りである。
【００３６】
図１は、本発明の一実施形態による光電変換モジュール１００を示す断面図であり、図２Ａは、図１の受光面基板を示す平面図であり、図２Ｂは、図１の相対基板を示す平面図である。
【００３７】
図１、図２Ａ、及び図２Ｂを参照すれば、前記光電変換モジュール１００は、互いに対向して配された受光面基板１０１と相対基板１０２とを備える。
【００３８】
前記受光面基板１０１は透明な素材で形成される。前記受光面基板１０１は、高い光透過率を持つ素材で形成されることが望ましい。例えば、前記受光面基板１０１はガラスや、樹脂フィルムで構成できる。樹脂フィルムは柔軟性を持っているので、柔軟性が求められる光電変換デバイスに適するといえる。
【００３９】
前記相対基板１０２は透明性が特に要求されてはいないが、光電変換効率を高める目的で、光電変換モジュール１００の両側から光ＶＬを受けるように透明な素材で形成されることが望ましい。さらに望ましくは、前記相対基板１０２は、受光面基板１０１と同じ素材で形成されるものである。
【００４０】
特に、前記光電変換モジュール１００が、窓枠などの構造物に設置されるＢＩＰＶ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ）用途で活用される場合には、室内に流れ込む光を遮断しないように光電変換モジュール１００の両側に透明性を持つことが望ましい。
【００４１】
結合された受光面基板１０１及び相対基板１０２の内側空間には、第１〜第３の単位光電セル１１３〜１１５の複数の単位光電セルが形成されている。前記単位光電セル１１３〜１１５は、光電変換を行うための光電極１０４と相対電極１０５とを備える。
【００４２】
前記光電極１０４は、第１透明導電膜１０６と半導体層１０７とを備える。前記相対電極１０５は、第２透明導電膜１０８と触媒層１０９とを備える。前記光電極１０４と相対電極１０５との間には電解質層１１０が記載されている。前記第１透明導電膜１０６と第２透明導電膜１０８とは、それぞれリード１１１を利用して直列接続または並列接続可能であり、本実施形態では直列接続で連結された方式である。
【００４３】
第１及び第３の単位光電セル１１３、１１５の前記第１透明導電膜１０６は、前記受光面基板１０１の内表面に形成されており、第２単位光電セル１１４の前記第１透明導電膜１０６は、前記相対基板１０２の内表面に形成されている。前記第１透明導電膜１０６は、透明性と電気伝導性とを持つ素材で形成される。例えば、前記第１透明導電膜１０６は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＦＴＯ（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ−ｄｏｐｅｄ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（Ｇａｌｌｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などのＴＣＯ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｏｘｉｄｅ）を含む。
【００４４】
図示されていないが、前記第１透明導電膜１０６上には第１グリッドパターンがさらに形成されうる。前記第１グリッドパターンは、前記第１透明導電膜１０６の電気抵抗を低めるために形成される。前記第１グリッドパターンは、光電変換作用によって生成された電子を受け取って低抵抗の電流パスを提供する配線である。例えば、前記第１グリッドパターンは、電気伝導性の優秀な金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属素材で形成できる。第１グリッドパターンは、方形のような特定形状を持つソリッドパターンや、所定の開口を持つメッシュ型パターンのような特定のパターンで形成できるなど、いずれか一つに限定されるものではない。
【００４５】
第１グリッドパターンを形成させる場合、これをカバーするように第１保護層がさらに形成されうる。第１保護層は第１グリッドパターンが電解質層１１０に対して接触して反応することで、第１グリッドパターンが腐食するなどの電極損傷の発生を防止させる。第１保護層は、電解質に対して反応しない物質、例えば、硬化性樹脂物質で構成できる。
【００４６】
前記光電極１０４は、光電変換モジュール１００の負極として作用し、高い開口率を持つことが望ましい。前記第１透明導電膜１０６を通じて入射された光ＶＬは、半導体層１０７に吸着された感光性染料の励起源として作用する。したがって、光電変換効率は、光電変換モジュール１００に入射される光ＶＬの量を増大させることによって改善できる。
【００４７】
前記半導体層１０７は、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｓｒ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｃｒなどの金属化合物で形成される。前記半導体層１０７は、感光性染料を吸着することで光電変換効率を高めることができる。
【００４８】
例えば、前記半導体層１０７は、５ｎｍ〜１０００ｎｍ粒径の半導体粒子を分散させたペーストを前記第１透明導電膜１０６が形成された受光面基板１０１又は相対基板１０２上に塗布した後、所定の熱または圧力を適用する加熱処理または加圧処理を経て形成できる。
【００４９】
前記半導体層１０７上には、光ＶＬによって励起される感光性染料が吸着されている。前記半導体層１０７に吸着された感光性染料は、受光面基板１０１を透過して入射された光ＶＬを吸収し、感光性染料の電子は基底状態から励起状態に励起される。励起された電子は、感光性染料と半導体層１０７との電気的な結合を利用して半導体層１０７の伝導帯に転移された後、半導体層１０７を通過して第１透明導電膜１０６に到達し、前記第１透明導電膜１０６を通じて外部に引き出されることで外部回路を駆動する駆動電流を形成する。
【００５０】
例えば、前記半導体層１０７上に吸着される感光性染料は可視光帯域の光を吸収して、光励起状態から速かに半導体層１０７への電子移動を引き起こす分子で構成される。前記感光性染料は液状、半固体のゲル状、固体状のうちいずれか一つの形状を持つことができる。例えば、前記半導体層１０７上に吸着される感光性染料には、ルテニウム系の感光性染料が使われうる。所定の感光性染料を含む溶液中に半導体層１０７が形成された受光面基板１０１又は相対基板１０２を浸漬させる方式で、感光性染料を吸着した半導体層１０７を得ることができる。
【００５１】
第１及び第３の単位光電セル１１３、１１５の前記第２透明導電膜１０８は、前記相対基板１０２の内表面に形成されており、第２単位光電セル１１４の前記第２透明導電膜１０８は前記受光面基板１０１の内表面に形成されている。前記第２透明導電膜１０８は、透明性と電気伝導性とを持つ素材で形成される。例えば、前記第２透明導電膜１０８は、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯなどのＴＣＯ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｏｘｉｄｅ）を含む。図示されていないが、前記第２透明導電膜１０８上には第２グリッドパターンと、前記第２グリッドパターンをカバーする第２保護層とがさらに形成されうる。
【００５２】
前記相対電極１０５は光電変換モジュール１００の正極として作用し、前記電解質層１１０に電子を提供する還元触媒の機能を担う。前記半導体層１０７上に吸着された感光性染料は光ＶＬを吸収して励起され、励起された電子は第２透明導電膜１０８を通じて外部に引き出される。
【００５３】
電子を失った感光性染料は、電解質層１１０の酸化によって提供される電子を受け取って再び還元され、酸化された電解質層１１０は、外部回路を経て第２透明導電膜１０８に到達した電子によって再び還元されて、光電変換モジュール１００の作動過程が完成される。
【００５４】
前記触媒層１０９は、電解質層１１０に電子を提供する還元触媒機能を担う素材で形成される。例えば、前記触媒層１０９は、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属や、酸化スズなどの金属酸化物や、グラファイトなどのカーボン系素材で構成できる。
【００５５】
前記電解質層１１０は、一対の酸化体及び還元体を含むレドックス電解質が適用されうる。例えば、前記電解質層１１０は、固体型電解質、ゲル状電解質、液体電解型電解質などがいずれも使われうる。
【００５６】
一方、第１〜第３の単位光電セル１１３〜１１５は、結合された受光面基板１０１と前記相対基板１０２との間の内部空間でシーリング材１１２によって隣接する単位光電セルと分離されて配列されている。前記シーリング材１１２は、電解質層１１０の電解質が外部に漏れないように電解質層１１０を密閉させる。
【００５７】
本実施形態において、前記単位光電セル１０３は、第１単位光電セル１１３、第２単位光電セル１１４、第３単位光電セル１１５の３つの単位光電セルを含むが、前記単位光電セルの数は、前記光電変換モジュール１００の設計によって任意的に変更できる。
【００５８】
この時、前記受光面基板１０１上には、光電極１０４と相対電極１０５とが交互に配列されている。前記相対基板１０２上には、相対電極１０５と光電極１０４とが交互に配列されている。前記受光面基板１０１上に交互に配列された光電極１０４及び相対電極１０５に対して、前記相対基板１０２上に交互に配列された相対電極１０５及び光電極１０４は互いに対向するように位置する。
【００５９】
また、前記受光面基板１０１での隣接した２つの単位光電セル(例えば、第１及び第２の単位光電セル１１３、１１４)の透明導電膜、すなわち、前記受光面基板１０１での第１透明導電膜１０６と第２透明導電膜１０８とは互いに電気的に連結されている。一方、一対の単位光電セル(例えば、第１及び第２単位光電セル１１３、１１４)と、これと隣接する他の一対の単位光電セル(例えば、第３及び第１の単位光電セル１１５、１１３)との間には、第１透明導電膜１０６と第２透明導電膜１０８とが、第１スクライブライン１１６によって互いに分離されている。
【００６０】
本実施形態において、前記第１単位光電セル１１３の半導体層１０７と第２単位光電セル１１４の触媒層１０９とは、互いに電気的に連結された第１透明導電膜１０６と第２透明導電膜１０８上にそれぞれ形成されている。
【００６１】
さらに、前記受光面基板１０１に対して垂直方向に対向して配された相対基板１０２では、前記受光面基板１０１とは交錯して隣接した２つの単位光電セル(例えば、第２及び第３の単位光電セル１１４、１１５)の透明導電膜、すなわち、前記相対基板１０２での第１透明導電膜１０６と第２透明導電膜１０８とは、互いに電気的に連結されている。一方、一対の単位光電セル(例えば、第２及び第３の単位光電セル１１４、１１５)と、これと隣接する他の一対の単位光電セル(例えば、第３及び第１単位光電セル１１５、１１３)との間には、第１透明導電膜１０６と第２透明導電膜１０８とが、第２スクライブライン１１７によって分離されている。
【００６２】
本実施形態において、前記第２単位光電セル１１４の半導体層１０７と、第３単位光電セル１１５の触媒層１０９とは、互いに電気的に連結された第１透明導電膜１０６と第２透明導電膜１０８上にそれぞれ形成されている。
【００６３】
本実施形態において、前記第１スクライブライン１１６と第２スクライブライン１１７とは互いに交錯するように配列されている。これにより、前記光電変換モジュール１００の電子は、一つの単位光電セル（例えば、第１単位光電セル１１３）の第２透明導電膜１０８→触媒層１０９→電解質層１１０→半導体層１０７→第１透明導電膜１０６→隣接する他の一つの単位光電セル（例えば、第２単位光電セル１１４）の第２透明導電膜１０８→触媒層１０９→電解質層１１０→半導体層１０７→第１透明導電膜１０６の順に流れる。ここで、光ＶＬが入射される受光面基板１０１での発電効率は、前記相対基板１０２での発電効率より高い。例えば、受光面基板１０１での発電効率が１００％ならば、前記相対基板１０２での発電効率は６０〜８０％である。
【００６４】
これは実質的に、太陽光熱発電は、半導体層１０７を備える光電極１０４側で発生するが、光ＶＬが前記触媒層１０９を通過する際に、前記触媒層１０９素材の特性上光を遮断するようになることで、光量が大幅に低減し、前記電解質層１１０を通過するにつれてさらに発電効率が低下するためである。
【００６５】
したがって、発電効率を向上させるために、光が入射される受光面基板１０１での半導体層１０７の幅と、これと対応する相対基板１０２での半導体層１０７の幅とを非対称に形成する。さらに詳細には、前記受光面基板１０１での半導体層１０７の幅Ｗ１より、前記相対基板１０２での半導体層１０７の幅Ｗ２をさらに大きく形成する。
【００６６】
望ましくは、前記相対基板１０２での半導体層１０７の幅Ｗ２は、前記受光面基板１０１での半導体層１０７の幅Ｗ１より大きく形成するが、前記受光面基板１０１での半導体層１０７の幅Ｗ１の２倍よりは小さく形成する。
【００６７】
前記相対基板１０２での半導体層１０７の幅Ｗ２が、前記受光面基板１０１での半導体層１０７の幅Ｗ１の２倍より大きく形成されれば、抵抗値が急激に上昇して、フィルファクター損失が発生し、これにより、光電変換モジュール１００のパワーが低減する結果を招く。
【００６８】
図３は、出願人の実験による半導体層の幅を変化させて発電効率を測定したグラフである。
【００６９】
ここで、Ｘ軸は電圧Ｖ値を示したものであり、Ｙ軸は電流Ａ値を示したものである。また、光が入射される受光面基板１０１での半導体層１０７の幅を５ｍｍ（Ａ）とし、前記相対基板１０２での半導体層１０７の幅はそれぞれ５ｍｍ（Ｂ）、６ｍｍ（Ｃ）、７ｍｍ（Ｄ）に変化させたものである。
【００７０】
図３を参照すれば、前記相対基板１０２での半導体層１０７の幅を５ｍｍ（Ｂ）、６ｍｍ（Ｃ）、７ｍｍ（Ｄ）に大きくするほど電流値が上昇して、前記受光面基板１０１での電流値に対する近似した値を示すことが分かる。すなわち、前記相対基板１０２での半導体層１０７の幅を前記受光面基板１０１での半導体層１０７の幅より４０％大きくする場合、最適の電流値を得ることができる。
【００７１】
図４は、本発明の他の実施形態による光電変換モジュール４００を示す断面図である。
【００７２】
ここで、前記図示された図面と同じ参照番号は、同じ機能を担う同じ部材を示す。図１の光電変換モジュール４００と比較すれば、図１の半導体層１０７は幅を異ならせたのに対し、図４の半導体層４０７は厚さを異ならせた場合である。
【００７３】
図面を参照すれば、受光面基板１０１上には光電極４０４と相対電極４０５とが交互に配列されている。相対基板１０２上には相対電極４０５と光電極４０４とが交互に配列されている。前記受光面基板１０１上に交互に配列された光電極４０４及び相対電極４０５に対して、前記相対基板１０２上に交互に配列された相対電極４０５及び光電極４０４は、互いに対向する位置に配列されている。
【００７４】
また、前記受光面基板１０１上の一対の隣接した光電セル４１３の半導体層４０７と触媒層４０９とは、互いに電気的に連結された第１透明導電膜４０６と第２透明導電膜４０８上にそれぞれ形成されている。前記受光面基板１０１に対して垂直方向に対向して配された相対基板１０２でも、前記受光面基板１０１とは交錯するように、１対の隣接した光電セル４０３の半導体層４０７と触媒層４０９とは、互いに電気的に連結された第１透明導電膜４０６と第２透明導電膜４０８上にそれぞれ形成されている。
【００７５】
この時、光が入射される受光面基板１０１での半導体層４０７の高さと、これと対応する相対基板１０２での半導体層４０７の高さとを非対称に形成する。さらに詳細には、前記受光面基板１０１での半導体層４０７の高さｈ１より、前記相対基板１０２での半導体層４０７の高さｈ２をさらに大きく形成する。
【００７６】
望ましくは、前記受光面基板１０１及び相対基板１０２での半導体層４０７の幅を同一にした場合、前記受光面基板１０１での半導体層４０７の高さｈ１は、８〜２５μｍである。望ましくは、前記受光面基板１０１での半導体層４０７の高さは、１３ないし１５μｍである。
【００７７】
これに対し、前記相対基板１０２での半導体層４０７の高さｈ２は、前記受光面基板１０１での半導体層１０７の高さより大きく、且つ前記受光面基板１０１での半導体層４０７の最高高さ±５μｍ以下になることが、光電変換モジュール４００の発電効率を向上させるのに有利である。
【００７８】
一方、前記受光面基板１０１での半導体層４０７のサイズに対して、前記相対基板１０２での半導体層４０７のサイズは、必ずしも幅だけの変数や厚さだけの変数に限定されるものではなく、前記半導体層４０７の厚さと幅とを組み合わせて、前記受光面基板１０１と相対基板１０２とでの非対称の半導体層４０７を形成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、光電変換モジュール関連の技術分野に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００８０】
１００  光電変換モジュール
１０１  受光面基板
１０２  相対基板
１０３  単位光電セル
１０４  光電極
１０５  相対電極
１０６  第１透明導電膜
１０７  半導体層
１０８  第２透明導電膜
１０９  触媒層
１１０  電解質層
１１１  リード
【図１】
2012023016.tif 000003
【図２Ａ】
2012023016.tif 000004
【図２Ｂ】
2012023016.tif 000005
【図３】
2012023016.tif 000006
【図４】
2012023016.tif 000007