(57)【要約】  本発明の太陽電池モジュール（１０）は、表面同士が間隔をあけて対向する光電極（４１）および対向電極（４２）と、光電極（４１）と対向電極（４２）との間に充填される電解液（１４）と、光電極（４１）と対向電極（４２）との間に電解液（１４）を封止して発電部（４４）を形成する封止材（４６）と、光電極（４１）または対向電極（４２）に設けられ発電部（４４）に電気的に接続された取り出し電極部（７１）と、取り出し電極部（７１）に電気的に接続され、取り出し電極部（７１）から延長されて対向電極（４２）の裏面の少なくとも１部を覆うように配置された延長電極膜（７２）と、を備えている。
2020050239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面同士が間隔をあけて対向する光電極および対向電極と、
前記光電極と前記対向電極との間に充填される電解液と、
前記光電極と前記対向電極との間に前記電解液を封止して発電部を形成する封止材と、
前記光電極または前記対向電極に設けられ前記発電部に電気的に接続された取り出し電極部と、
前記取り出し電極部に電気的に接続され、前記取り出し電極部から延長されて前記対向電極の裏面の少なくとも１部を覆うように配置された延長電極膜と、を備えている太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記光電極は、透明電極膜と、色素が吸着され前記透明電極膜に積層された半導体層と、を備え、
前記光電極の平面視において、前記延長電極膜は、前記半導体層のうちの少なくとも一部に重なっている請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記半導体層は、第１の方向に間隔をあけて複数配置され、
前記封止材は、前記第１の方向に隣り合う前記半導体層の間に配置され、前記発電部を前記第１の方向に沿って複数形成し、
前記第１の方向に隣り合う前記発電部は、互いに電気的に接続され、
前記取り出し電極部は、前記光電極または前記対向電極における前記第１の方向の端部に設けられている請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記光電極および前記対向電極はそれぞれ、基材と、前記基材の表面に積層された透明電極膜と、を備え、
前記取り出し電極部は、前記光電極の前記透明電極膜または前記対向電極の前記透明電極膜に設けられ、
前記延長電極膜は、前記取り出し電極部から延長されて前記対向電極の前記基材の裏面の少なくとも１部を覆うように配置されている請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールを保護する保護層と、を備えている保護層付き太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記保護層に形成された開口を通して前記延長電極膜に電気的に接続された取り出し配線を更に備えている請求項５に記載の保護層付き太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールおよび保護層付き太陽電池モジュールに関する。
本願は、２０１８年９月３日に、日本に出願された特願２０１８−１６４５７６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】
従来から、下記特許文献１に記載の太陽電池モジュールが知られている。この太陽電池モジュールは、第一電極と、第二電極と、電解液と、封止材と、導通材と、絶縁ラインと、を備えている。第一電極の第一基材の表面には、透明導電膜が成膜されている。透明導電膜の表面には、第一の方向に延在する色素が吸着した帯状の半導体層が複数形成されている。第二基材の表面には、第一電極に対向するように対向導電膜が成膜されている。電解液は、第一電極の半導体層と第二電極との間に封止されている。封止材は、電解液を封止する。封止材は、平面視で第一の方向に直交する第二の方向に分割された複数のセルを配列する。導通材は、封止材に覆われた状態で設けられている。絶縁ラインは、第一電極及び第二電極に対して第二の方向に沿って延在する。第二の方向に配列される複数のセルは、直列配線により電気的に接続されている。第二の方向に隣り合うセル同士の間に配置された第一基材の第一絶縁部と、第二基材の第二絶縁部と、の間には、導通材が配置されていることにより、隣り合うセル同士の第一電極と第二電極とが電気的に接続される。これにより、隣り合うセル同士が接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−８２１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来の太陽電池モジュールでは、単位面積当たりの発電量を向上させることについて改善の余地がある。【０００５】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、単位面積当たりの発電量を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の一態様に係る太陽電池モジュールは、表面同士が間隔をあけて対向する光電極および対向電極と、前記光電極と前記対向電極との間に充填される電解液と、前記光電極と前記対向電極との間に前記電解液を封止して発電部を形成する封止材と、前記光電極または前記対向電極に設けられ前記発電部に電気的に接続された取り出し電極部と、前記取り出し電極部に電気的に接続され、前記取り出し電極部から延長され前記対向電極の裏面（光電極と反対側の面）の少なくとも１部を覆うように配置された延長電極膜と、を備えている。
なお、本明細書において、「電気的に接続」するとは、導電性部材を介して２以上の部材を互いに物理的に接続することをいう。【０００７】
光電極の裏面（対向電極と反対側の面）から発電部に光が入射し、発電部が発電する。発電部が発電した電力は、取り出し電極部および延長電極膜を通して取り出される。
なお、延長電極膜は、前記光電極に設けられた取り出し電極部（以下、「光電極側取り出し電極部」と称することがある。）および前記対向電極に設けられた取り出し電極部（以下、「対向極側取り出し電極部」と称することがある。）のいずれか一方に設けても良いが、前記電極部の両方に設けることがより好ましい。ただし、光電極側取り出し電極部および対向極側取り出し電極部の両方に延長電極膜を設ける場合は、延長電極膜同士が接触しないようにする。【０００８】
延長電極膜が、取り出し電極部から、光電極の裏面ではなく対向電極の裏面に延長されている。したがって、例えば、延長電極膜の面積を大きく確保しても、光が光電極の裏面から入射するときに影響が生じることがない。よって、発電量を低下させることなく、延長電極膜の面積を大きく確保することができる。これにより、光電極や対向電極における取り出し電極部の占有面積が小さくても、発電部が発電した電力を、延長電極膜を通して確実に取り出すことができる。取り出し電極部そのものは、発電部による発電自体には寄与せず、取り出し電極部の面積が小さいほど、太陽電池モジュールの単位面積当たりの発電量を向上させることができる。よって、前述のように延長電極膜を設けて取り出し電極部の面積を小さくすることで、太陽電池モジュールの単位面積当たりの発電量を向上させることができる。【０００９】
しかも、延長電極膜の面積を大きく確保することで、例えば、延長電極膜を対向電極の裏面に強固に接着させること等ができる。これにより、例えば、取り出し電極部と延長電極膜との電気的な接続を安定させ、太陽電池モジュールの性能信頼性を向上させることができる。【００１０】
さらに、延長電極膜の面積を大きく確保することで、対向電極の裏面を延長電極膜によって保護することができる。これにより、例えば、太陽電池モジュールの耐久性を向上させることもできる。【００１１】
前記光電極は、透明電極膜と、色素が吸着され前記透明電極膜に積層された半導体層と、を備え、前記光電極の平面視において、前記延長電極膜は、前記半導体層のうちの少なくとも一部に重なっていてもよい。【００１２】
光電極の平面視において、延長電極膜が、半導体層のうちの少なくとも一部に重なっている。したがって、光電極を裏面から見たときに、半導体層の後側に延長電極膜が配置される。例えば、延長電極膜が金属箔により形成され、延長電極膜が金属光沢性を有する場合には、延長電極膜からの反射光などに基づいて、半導体層の傷や色むらを視認させ難くすることができる。なお、延長電極膜が金属光沢性を有さないものの、例えば、延長電極膜が黒色などで遮光性を有していたり、延長電極膜が半導体層の色素と同色系であったりする場合などには、半導体層の傷や色むらを同様に視認させ難くすることができる。【００１３】
また、光電極を裏面から見たときに、取り出し電極部および半導体層の後側に共通して延長電極膜が位置することから、取り出し電極部および半導体層の背景を共通の背景にすることができる。その結果、例えば、太陽電池モジュールの外観性（美観性）を向上させることもできる。【００１４】
前記半導体層は、第１の方向に間隔をあけて複数配置され、前記封止材は、前記第１の方向に隣り合う前記半導体層の間に配置され、前記発電部を前記第１の方向に沿って複数形成し、前記第１の方向に隣り合う前記発電部は、互いに電気的に接続され（即ち、隣接するセル同士が、互いに電気的に接続され）、前記取り出し電極部は、前記光電極または前記対向電極における前記第１の方向の端部に設けられていてもよい。
この場合、光電極側取り出し電極部と対向極側取り出し電極部の両方に延長電極膜を設ける場合は、光電極側取り出し電極部と対向極側取り出し電極部とを、それぞれ前記第１の方向の異なる側の端部に設けることが好ましい。【００１５】
前記光電極および前記対向電極はそれぞれ、基材と、前記基材の表面に積層された透明電極膜と、を備え、前記取り出し電極部は、前記光電極の前記透明電極膜または前記対向電極の前記透明電極膜に設けられ、前記延長電極膜は、前記取り出し電極部から前記対向電極の前記基材の裏面に延長されていてもよい。【００１６】
本発明の一態様に係る保護層付き太陽電池モジュールは、前記太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールを保護する保護層と、を備えている。【００１７】
前記保護層に形成された開口を通して前記延長電極膜に電気的に接続された取り出し配線を更に備えていてもよい。【００１８】
取り出し配線が延長電極膜に接続されている。取り出し配線を、例えば、はんだ等によって延長電極膜に接続する場合、延長電極膜に熱が加えられる。延長電極膜の面積が小さい場合、延長電極膜の単位面積あたりで負担すべき熱量が多くなり、前記熱によって延長電極膜や対向電極、光電極が損傷（溶解）するおそれがある。【００１９】
しかしながら、この保護層付き太陽電池モジュールでは、前述のように延長電極膜が対向電極の裏面に延長されることにより、延長電極膜の面積を大きく確保することができる。これにより、取り出し配線をはんだによって延長電極膜に接続する場合であっても、延長電極膜の単位面積あたりで負担すべき熱量を低く抑えることができる。その結果、延長電極膜などの損傷を抑制することができる。【００２０】
取り出し配線が、保護層に形成された開口を通して延長電極膜に接続されている。延長電極膜の面積が小さい場合、開口を延長電極膜に対して精度よく位置合わせした状態で、保護層を太陽電池モジュールに組み合わせる必要が生じる。すなわちこの場合、保護層を太陽電池モジュールに組み合わせるときに、保護層が太陽電池モジュールに対してわずかでも位置ずれすると、開口が延長電極膜とは異なる部材上に配置されて不良品となり、製品の歩留まりが低下するおそれがある。【００２１】
しかしながら、この保護層付き太陽電池モジュールでは、前述のように延長電極膜が対向電極の裏面に延長されることにより、延長電極膜の面積を大きく確保することができる。したがって、保護層を太陽電池モジュールに組み合わせるときに、開口の位置が狙いの位置に対して多少ずれたとしても、開口を延長電極膜上に位置させることができる。これにより、製品の歩留まりを向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、単位面積当たりの発電量を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る保護層付き色素増感型太陽電池を対向電極側から見た平面図であって、防湿層を透過した状態を示す図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ矢視断面図に相当する模式的な断面図であって、色素増感型太陽電池を側面視した図である。
【図３】図１に示す保護層付き色素増感型太陽電池を構成する色素増感型太陽電池を対向電極側から見た平面図であって、延長電極膜を透過した状態を示す図である。
【図４】図３に示すＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【図５】図１に示す保護層付き色素増感型太陽電池の要部を拡大した平面図である。
【図６】本発明の一実施形態の第１変形例に係る保護層付き色素増感型太陽電池であって、図５に相当する要部を拡大した平面図である。
【図７】本発明の一実施形態の第２変形例に係る保護層付き色素増感型太陽電池であって、図５に相当する要部を拡大した平面図である。
【図８】本発明の一実施形態の第３変形例に係る保護層付き色素増感型太陽電池であって、図１に相当する平面図である。
【図９】本発明の一実施形態の第４変形例に係る保護層付き色素増感型太陽電池を構成する色素増感型太陽電池であって、図４に相当する断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態の第５変形例に係る保護層付き色素増感型太陽電池を構成する色素増感型太陽電池であって、図４に相当する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明に係る太陽電池モジュールの実施の形態について、図１〜図５を適宜参照しながら、その構成を詳細に説明する。なお、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００２５】
なお、以下の説明においては、本発明に係る太陽電池モジュールの一例として、ロール・ツー・ロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）方式を用いて製造されるフィルム型の色素増感型太陽電池を挙げて説明する。ここで、本発明を適用した太陽電池モジュールは、色素増感型太陽電池に限定されない。本発明は、絶縁処理が施された二枚の電極同士を、封止材を介在させて貼り合わせた構成であれば、色素増感型太陽電池以外の太陽電池モジュールも全て含む。また、本発明に係る太陽電池モジュールは、上記のロール・ツー・ロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）方式を用いて製造される構成、即ち、基材を所定の方向に搬送しつつ連続的に製造されるものには限定されない。本発明は、例えば、予め切り分けられた基材毎にセル構造が形成されているものも含む。
【００２６】
［保護層付き太陽電池モジュール（保護層付き色素増感型太陽電池）の構成］
図１及び図２に示すように、本発明を適用した本実施形態の保護層付き色素増感型太陽電池（保護層付き太陽電池モジュール）１は、色素増感型太陽電池（太陽電池モジュール）１０と、色素増感型太陽電池１０を保護する保護層２と、保護層２に形成された開口２ａを通して後述する延長電極膜７２に電気的に接続された取り出し配線３と、を備えている。
この例においては、一組の延長電極膜７２が設けられており、そのうちの一方が光電極側取り出し電極部から延長されており、他方が対向極側取り出し電極部から延長されている。そのうち両方が光電極４１側の取り出し電極部７１または対向極４２側の取り出し電極部７１から延長されていてもよいし、一方が光電極４１側の取り出し電極部７１から延長されており、他方が対向極４２側の取り出し電極部７１から延長されていてもよい。
【００２７】
［太陽電池モジュール（色素増感型太陽電池）の構成］
図３及び図４に示すように、本発明を適用した本実施形態の色素増感型太陽電池１０は、光電極４１と、対向電極４２と、発電部４４と、封止材４６と、導通材４８と、備えている。
図４に示すように、光電極４１および対向電極４２の表面（互いに対向する表面）同士は、間隔をあけて対向している。以下では、光電極４１および対向電極４２が対向する方向を積層方向Ｄ３（第３の方向）という。
【００２８】
光電極４１は、光電極支持体２１（基材）と、この光電極支持体２１の表面２１ａに設けられた光電極導電層３１（透明電極膜）と、色素が吸着され光電極導電層３１に間欠的に積層された複数の無機半導体層１２（半導体層）と、を有する。
【００２９】
光電極支持体２１は、光電極導電層３１、無機半導体層１２や封止材４６、及び導通材４８の基台となる部材である。光電極支持体２１の材質は、ロール・ツー・ロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）方式を用いた太陽電池の連続生産に適用できる程度に柔軟性を有し、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。このような光電極支持体２１の材質としては、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）、又はポリイミド等の透明の樹脂材料が挙げられる。
【００３０】
なお、図３に示すような光電極支持体２１の平面視において、光電極支持体２１は矩形状に形成されている。以下では、前記平面視において光電極支持体２１の各辺が延びる方向をＤ１方向（第１の方向）およびＤ２方向（第２の方向）という。Ｄ１方向およびＤ２方向は、互いに直交する。
【００３１】
図４に示すように、光電極導電層３１は、光電極支持体２１の表面２１ａ（即ち、光電極支持体２１における対向電極４２側の面）のＤ１方向全体にわたって成膜されている。
光電極導電層３１は、光電極支持体２１の表面２１ａに全域にわたって積層されている。
【００３２】
光電極導電層３１の材質としては、例えば、酸化スズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛等が挙げられる。
光電極支持体２１および光電極導電層３１は、いずれも透明であり、光電極支持体２１の裏面から入射する光を透過させる。
【００３３】
無機半導体層１２は、光電極導電層３１の表面（即ち、光電極導電層３１における対向電極４２側の面）に形成されている。言い換えると、無機半導体層１２は、Ｄ１方向に間隔をあけて複数配置されている。各無機半導体層１２は、Ｄ２方向に長く延びる帯状に形成されている。
【００３４】
無機半導体層１２は、例えば、金属酸化物等に増感色素が担持されることによって染色された多孔質層であり、増感色素から電子を受け取って輸送する機能を有する。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）、又は酸化スズ（ＳｎＯ２）等が挙げられる。
【００３５】
上述の増感色素は、有機色素又は金属錯体色素から構成される。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、又はチオフェン系等の各種有機色素等が挙げられる。金属錯体色素としては、例えば、ルテニウム錯体等が挙げられる。
【００３６】
対向電極４２は、光電極支持体２１に対向する対向電極支持体２２（基材）と、対向電極支持体２２の表面２２ａ（対向電極支持体２２における光電極４１側の面）に設けられた対向電極導電層３２（透明電極膜）とを有する。
【００３７】
対向電極支持体２２は、対向電極導電層３２の基台となる部材である。対向電極支持体２２の材質は、光電極支持体２１と同様に、ロール・ツー・ロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）方式を用いた太陽電池の連続生産に適用できる程度に柔軟性を有し、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。対向電極支持体２２の材質としては、例えば、光電極支持体２１と同様の樹脂材料が挙げられる。
【００３８】
対向電極導電層３２は、対向電極支持体２２の表面２２ａのＤ１方向全体にわたって成膜されている。対向電極導電層３２は、対向電極支持体２２の表面２２ａに積層されている。対向電極導電層３２の材質としては、例えば、光電極導電層３１と同様の化合物等が挙げられる。
【００３９】
発電部４４は、光電極４１及び対向電極４２の厚み方向（積層方向Ｄ３）において、光電極４１と対向電極４２との間に挟まれ、光電極４１及び対向電極４２の面方向（図４中に示すＤ１方向）に沿って間隔をおいて複数設けられている。発電部４４は、前述した無機半導体層１２と、電荷移動体（電解液、電解質）１４と、を含む。
【００４０】
電荷移動体１４は、光電極４１と対向電極４２との間に充填される。電荷移動体１４は、無機半導体層１２に接触するように充填されている。電荷移動体１４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又はヨウ化ブチルメチルイミダゾリウム等のイオン液体等の液体成分に、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（具体的には、プロピオニトリル等の非水系溶剤）等が挙げられる。
【００４１】
封止材４６は、光電極４１と対向電極４２との間に電荷移動体１４を封止して発電部４４を形成する。封止材４６は、図３中に示すシール部６０とともに、電荷移動体１４を含む発電部４４を封止する。封止材４６は、図３及び図４中に示すＤ１方向に沿って発電部４４の両側に設けられている。封止材４６は、Ｄ１方向において発電部４４と隣接して設けられている。封止材４６は、Ｄ１方向に隣り合う無機半導体層１２の間に配置されている。封止材４６は、発電部４４をＤ１方向に沿って複数形成している。なお、封止材４６は、Ｄ１方向に隣り合う発電部４４の間に一対配置されている。
【００４２】
封止材４６は、さらに、光電極４１と対向電極４２とを貼り合わせて互いを接着するための樹脂等を含む。このような封止材４６の材質としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は紫外線硬化性樹脂のうち少なくとも一種を含む樹脂材料が挙げられる。
【００４３】
Ｄ１方向に隣り合う発電部４４の間に配置された一対の封止材４６同士の間には、導通材４８が設けられている。導通材４８は、無機半導体層１２、電荷移動体１４を含む発電部４４同士を（即ち、隣接するセル同士を）電気的に接続し、導通させる。導通材４８の材質としては、導通可能な素材であれば特に限定されない。前記材質としては、例えば、公知の導電材、導電ペースト、又は導電性微粒子と接着剤の混合物等が挙げられる。なお、図示の例では、導通材４８の一例として、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の接着剤３８に適量の導電粒子３６を混合した導通ペーストを採用している。この構成は、色素増感型太陽電池１０を所望のパターンで切り出す際に、導通材４８を容易に切断できる構成であるため好ましい。導通材４８には、封止材４６と同様の材料からなるバインダーを用いてもよい。
【００４４】
光電極導電層３１及び対向電極導電層３２には、第一絶縁部５０Ａ及び第二絶縁部５０Ｂがそれぞれ設けられている。第一絶縁部５０Ａ及び第二絶縁部５０Ｂは、図４中に示したＤ１方向に直交する断面において、光電極導電層３１及び対向電極導電層３２の封止材４６と重なる部分に設けられている。第一絶縁部５０Ａ及び第二絶縁部５０Ｂは、中空であってもよく、第一絶縁部５０Ａ及び第二絶縁部５０Ｂに、封止材４６の一部が流れ込んでいてもよい。第一絶縁部５０Ａ及び第二絶縁部５０Ｂは、平面視においてＤ２方向に長い帯状に設けられている。
【００４５】
光電極４１の光電極導電層３１には第一絶縁部５０Ａが設けられている。対向電極４２の対向電極導電層３２には第二絶縁部５０Ｂが設けられている。図４に示す例においては、第一絶縁部５０Ａ及び第二絶縁部５０Ｂは、光電極導電層３１又は対向電極導電層３２を厚み方向で貫通している。換言すると、第一絶縁部５０Ａは、光電極導電層３１をＤ１方向に分断（電気的に遮断）している。第二絶縁部５０Ｂは、対向電極導電層３２をＤ１方向に分断（電気的に遮断）している。
【００４６】
以上のように、導通材４８が、一のセルにおける光電極４１と前記セルに隣接するセルにおける対向電極４２とを積層方向Ｄ３に電気的に接続している。かつ、第一絶縁部５０Ａ及び第二絶縁部５０Ｂが、光電極４１および対向電極４２をＤ１方向に局所的に絶縁している。これにより、Ｄ１方向に隣り合う発電部４４は、互いに電気的に直列に接続される（即ち、互いに隣接するセル同士が電気的に直列に接続される）。
【００４７】
図３に示すように、色素増感型太陽電池１０には、シール部６０（融着部、超音波融着部）が設けられている。シール部６０は、色素増感型太陽電池１０のＤ２方向における所定の位置に設けられている。シール部６０では、色素増感型太陽電池１０におけるＤ１方向の全長にわたって光電極４１と対向電極４２とが貼り合わされている。
【００４８】
シール部６０は、光電極支持体２１と対向電極支持体２２とが圧着されることで、電気的に絶縁された部分である。光電極支持体２１と対向電極支持体２２とは、光電極４１及び対向電極４２の厚み方向（積層方向Ｄ３）の外方（即ち、色素増感型太陽電池１０の上方及び下方）から、例えば、超音波融着等の方法を用いて光電極４１及び対向電極４２に力を加えるか、又は押圧することによって、圧着することができる。なお、圧着された光電極支持体２１と対向電極支持体２２との間には、僅かな厚みで、光電極導電層３１、対向電極導電層３２、無機半導体層１２及び電荷移動体１４が介在している場合がある。しかしながら、これらの各層は、シール部６０においてほぼ分断された状態なので、シール部６０に隣接する発電部４４同士を電気的に接続しない。
【００４９】
図４に示すように、光電極４１には、取り出し電極部７１が設けられている。取り出し電極部７１は、発電部４４に電気的に接続されている。取り出し電極部７１は、発電部４４が発電した電力を取り出す。本実施形態では、取り出し電極部７１は、光電極４１におけるＤ１方向の端部に設けられている。取り出し電極部７１は、光電極導電層３１が、積層方向Ｄ３に沿う対向電極４２側に露出されることで形成されている。図示の例では、光電極４１が対向電極４２よりもＤ１方向に大きく、光電極４１の端部が対向電極４２に対してＤ１方向に張り出している。その結果、光電極導電層３１が、取り出し電極部７１を形成している。取り出し電極部７１は、Ｄ１方向よりもＤ２方向に長い。
【００５０】
取り出し電極部７１には、延長電極膜７２が電気的に接続されている。延長電極膜７２は、例えば、金属箔（一例としては、銅箔の表面に接着層が形成された銅テープ）により形成されている。図４に示すように、延長電極膜７２は、取り出し電極部７１から対向電極４２の裏面（対向電極支持体２２の裏面２２ｂ）に延長されている。延長電極膜７２は、対向電極支持体２２の裏面２２ｂに接着されている。
【００５１】
図３に示すような光電極４１の平面視において、延長電極膜７２は、複数の無機半導体層１２のうちの少なくとも一部に重なっている。図示の例では、延長電極膜７２は、Ｄ１方向に並ぶ複数の無機半導体層１２のうち、最もＤ１方向の端に位置する無機半導体層１２のみに重なっている。延長電極膜７２は、Ｄ１方向に対称に一対配置されている。
【００５２】
なお、１つの延長電極膜７２についての対向電極４２の裏面上でのＤ１方向の長さＬ（言い換えると、対向電極４２のうち、１つの延長電極膜７２により覆われている部分のＤ１方向の長さＬ）は、例えば、３ｍｍ以上３００ｍｍ以下である。対向電極４２全体のＤ１方向の長さＬ０に対する前記長さＬの比Ｌ／Ｌ０は、例えば、０．５％以上４９．８％以下である。
また、１つの延長電極膜７２についての対向電極４２の裏面上でのＤ２方向の長さＬ１（言い換えると、対向電極４２のうち、１つの延長電極膜７２により覆われている部分のＤ２方向の長さＬ１）は、対向電極４２のＤ２方向の長さＬ３と等しいことが好ましいが、これに制限されない。例えば、対向電極４２のＤ２方向の長さＬ３に対する前記長さＬ１の比Ｌ１／Ｌ３は、例えば、５％以上１００％以下であることが好ましく、１５％以上１００％以下であることがより好ましい。
また、図３に示すように一組の延長電極膜７２が設ける場合、対向電極４２の裏面の全面積のうち延長電極膜７２で覆われる面積の割合が、３％以上であることが好ましく、１５％以上であることがより好ましく、５０％以上であることが特に好ましい。上記面積の割合が上記下限値以上であることにより、色素増感型太陽電池の単位面積当たりの発電量をより顕著に向上させることができる。また、色素増感型太陽電池の性能信頼性および美観を向上することができる。また、上記面積の割合の上限値については延長電極膜７２同士が接触（短絡）することを防止できる限り特に制限はなく、１００％未満であればよいが、９５％以下であることが好ましい。
本発明においては、光電極および対向電極における取り出し電極部７１の占有面積小さくすることができる。具体的には、各取り出し電極部７１（光電極導電層３１または対向電極導電層３２からＤ１方向に突出している箇所）のそれぞれについて、対向する電極に面する表面の面積が０．６ｃｍ２〜４０ｃｍ２であることが好ましく、０．６ｃｍ２〜１５ｃｍ２であることがより好ましく、０．６ｃｍ２〜２ｃｍ２であることがさらに好ましい。
【００５３】
［保護層２の構成］
図１および図２に示すように、保護層２は、色素増感型太陽電池１０を封止する。図２に示すように、保護層２は、色素増感型太陽電池１０を積層方向Ｄ３に挟み込む光電極側防湿フィルム８１および対向極側防湿フィルム８２を備えている。
【００５４】
光電極側防湿フィルム８１は、透光性が高いことが好ましい。光電極側防湿フィルム８１は、光電極側バリア層８３と、光電極側接着層８４と、を備えている。光電極側バリア層８３は、例えば、樹脂基板にバリア性が付与されたフィルムであってもよい。
【００５５】
対向極側防湿フィルム８２は、対向電極側バリア層８５と、対向電極側接着層８６と、を備えている。対向電極側バリア層８５は、アルミニウム等の金属箔や、アルミニウムとポリエチレンテレフタレートとの複合フィルム等であってもよい。
【００５６】
図５に示すように、対向極側防湿フィルム８２には、外部に向けて延長電極膜７２を露出する開口２ａが形成されている。開口２ａは平面視でＤ１方向およびＤ２方向に延びる矩形状をなしている。開口２ａは、対向極側防湿フィルム８２のうち、平面視で延長電極膜７２と重なる位置に配置されている。開口２ａは、対向極側防湿フィルム８２を積層方向Ｄ３に貫いている。
【００５７】
［取り出し配線の構成］
取り出し配線３は、外部から開口２ａを通して延長電極膜７２に接続されている。取り出し配線３は、被覆部３ａを備えている。取り出し配線３における先端部には、被覆部３ａが剥離された接続部３ｂが形成されている。接続部３ｂは、延長電極膜７２に、例えば、はんだ付けなどにより接続されている。
【００５８】
なお、図５に示すように、本実施形態では、取り出し配線３が、開口２ａからＤ２方向に延びているが、本発明はこれに限られない。例えば、図６に示す第１変形例の保護層付き色素増感型太陽電池１Ａのように、取り出し配線３が、開口２ａからＤ２方向に延びていてもよい。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態に係る保護層付き色素増感型太陽電池１によれば、図４に示すような光電極４１の裏面（光電極支持体２１の裏面２１ｂ）から発電部４４に光が入射し、発電部４４が発電する。
発電部４４が発電した電力は、取り出し電極部７１および延長電極膜７２を通して取り出される。
【００６０】
延長電極膜７２が、取り出し電極部７１から、光電極４１の裏面ではなく対向電極４２の裏面に延長されている。したがって、例えば、延長電極膜７２の面積を大きく確保しても、光が光電極４１の裏面から入射するときに影響が生じることがない。よって、発電量を低下させることなく、延長電極膜７２の面積を大きく確保することができる。これにより、光電極４１や対向電極４２における取り出し電極部７１の専有面積が小さくても、発電部４４が発電した電力を、延長電極膜７２を通して確実に取り出すことができる。取り出し電極部７１そのものは、発電部４４による発電自体には寄与せず、取り出し電極部７１の面積が小さいほど、色素増感型太陽電池１０の単位面積当たりの発電量を向上させることができる。よって、前述のように延長電極膜７２を設けて取り出し電極部７１の面積を小さくすることで、色素増感型太陽電池１０の単位面積当たりの発電量を向上させることができる。
【００６１】
しかも、延長電極膜７２の面積を大きく確保することで、例えば、延長電極膜７２を対向電極４２の裏面に強固に接着させること等ができる。これにより、例えば、取り出し電極部７１と延長電極膜７２との電気的な接続を安定させ、色素増感型太陽電池１０の性能信頼性を向上させることができる。
【００６２】
さらに、延長電極膜７２の面積を大きく確保することで、対向電極４２の裏面を延長電極膜７２によって保護することができる。これにより、例えば、色素増感型太陽電池１０の耐久性を向上させることもできる。
【００６３】
光電極４１の平面視において、延長電極膜７２が、複数の無機半導体層１２のうちの少なくとも一部に重なっている。したがって、光電極４１を裏面から見たときに、無機半導体層１２の後側に延長電極膜７２が配置される。例えば、本実施形態のように、延長電極膜７２が金属箔により形成され、延長電極膜７２が金属光沢性を有する場合には、延長電極膜７２からの反射光などに基づいて、無機半導体層１２の傷や色むらを視認させ難くすることができる。なお、延長電極膜７２が金属光沢性を有さないものの、例えば、延長電極膜７２が黒色などで遮光性を有していたり、延長電極膜７２が無機半導体層１２の色素と同色系であったりする場合などには、無機半導体層１２の傷や色むらを同様に視認させ難くすることができる。
【００６４】
また、光電極４１を裏面から見たときに、取り出し電極部７１および無機半導体層１２の後側に共通して延長電極膜７２が位置することから、取り出し電極部７１および無機半導体層１２の背景を共通の背景にすることができる。その結果、例えば、色素増感型太陽電池１０の外観性（美観性）を向上させることもできる。
【００６５】
図１に示すように、取り出し配線３が延長電極膜７２に接続されている。取り出し配線３を、例えば、はんだ等によって延長電極膜７２に接続する場合、延長電極膜７２に熱が加えられる。延長電極膜７２の面積が小さい場合、延長電極膜７２の単位面積あたりで負担すべき熱量が多くなり、前記熱によって延長電極膜７２や対向電極４２、光電極４１が損傷（溶解）するおそれがある。
【００６６】
しかしながら、この保護層付き色素増感型太陽電池１では、前述のように延長電極膜７２が対向電極４２の裏面に延長されることにより、延長電極膜７２の面積を大きく確保することができる。これにより、取り出し配線３をはんだによって延長電極膜７２に接続する場合であっても、延長電極膜７２の単位面積あたりで負担すべき熱量を低く抑えることができる。その結果、延長電極膜７２などの損傷を抑制することができる。
【００６７】
取り出し配線３が、保護層２に形成された開口２ａを通して延長電極膜７２に接続されている。延長電極膜７２の面積が小さい場合、開口２ａを延長電極膜７２に対して精度よく位置合わせした状態で、保護層２を色素増感型太陽電池１０に組み合わせる必要が生じる。すなわち、この場合、保護層２を色素増感型太陽電池１０に組み合わせるときに、保護層２が色素増感型太陽電池１０に対してわずかでも位置ずれすると、開口２ａが延長電極膜７２とは異なる部材上に配置されて不良品となり、製品の歩留まりが低下するおそれがある。
【００６８】
しかしながら、この保護層付き色素増感型太陽電池１では、前述のように延長電極膜７２が対向電極４２の裏面に延長されることにより、延長電極膜７２の面積を大きく確保することができる。したがって、保護層２を色素増感型太陽電池１０に組み合わせるときに、開口２ａの位置が狙いの位置に対して多少ずれたとしても、開口２ａを延長電極膜７２上に位置させることができる。これにより、製品の歩留まりを向上させることができる。
【００６９】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００７０】
例えば、図７に示す第２変形例の保護層付き色素増感型太陽電池１Ｂのように、開口２ａが平面視円形状（真円形状）に形成されていてもよい。この場合、取り出し配線３が、開口２ａからＤ１方向やＤ２方向のいずれの方向に延びていてもよい。
【００７１】
図８に示す第３変形例の保護層付き色素増感型太陽電池１Ｃのように、延長電極膜７２が複数の無機半導体層１２にわたって配置されていてもよい。図８に示す保護層付き色素増感型太陽電池１Ｃでは、延長電極膜７２が、全ての無機半導体層１２を積層方向Ｄ３に覆っている。
【００７２】
図９に示す第４変形例の保護層付き色素増感型太陽電池１Ｄのように、取り出し電極部７１が、対向電極４２に設けられていてもよい。この場合、延長電極膜７２が、積層方向Ｄ３に折り返され、対向電極４２を積層方向Ｄ３に挟んでいる。取り出し電極部７１は、対向電極導電層３２が、積層方向Ｄ３に沿う光電極４１側に露出されることで形成されている。延長電極膜７２は、取り出し電極部７１から対向電極４２の裏面（対向電極支持体２２の裏面２２ｂ）に延長されている。延長電極膜７２は、対向電極支持体２２の裏面２２ｂに接着されている。なお、この場合、一対の取り出し電極部７１のうちの１つが光電極４１に設けられ、残りの１つが対向電極４２に設けられていてもよい。さらに、一対の取り出し電極部７１の両方が、対向電極４２に設けられていてもよい。
【００７３】
図１０に示す第５変形例の保護層付き色素増感型太陽電池１Ｅのように、Ｄ１方向に隣り合う発電部４４が、互いに電気的に並列に接続されていてもよい（即ち、互いに隣接するセル同士が電気的に並列に接続されていてもよい）。保護層付き色素増感型太陽電池１Ｅでは、絶縁部５０Ａ、５０Ｂが設けられていないため、Ｄ１方向に隣り合う発電部４４が、互いに電気的に並列に接続される。
【００７４】
なお、色素増感型太陽電池１０は、発電部４４を１つのみ備えている構成（いわゆる単セルタイプ）であってもよい。また、色素増感型太陽電池１０は、保護層２、取り出し配線３がなくてもよい。
【００７５】
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施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り、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ  保護層付き色素増感型太陽電池（保護層付き太陽電池モジュール）
２  保護層
２ａ  開口
３  配線
１０  色素増感型太陽電池（太陽電池モジュール）
１２  無機半導体層（半導体層）
１４  電荷移動体（電解液）
２１  光電極支持体（基材）
２２  対向電極支持体（基材）
３１  光電極導電層（透明電極膜）
３２  対向電極導電層（透明電極膜）
４１  光電極
４２  対向電極
４４  発電部
４６  封止材
７１  取り出し電極部
７２  延長電極膜
【図１】
2020050239.tif 000003
【図２】
2020050239.tif 000004
【図３】
2020050239.tif 000005
【図４】
2020050239.tif 000006
【図５】
2020050239.tif 000007
【図６】
2020050239.tif 000008
【図７】
2020050239.tif 000009
【図８】
2020050239.tif 000010
【図９】
2020050239.tif 000011
【図１０】
2020050239.tif 000012
【国際調査報告】
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2020050239.tif 000014
2020050239.tif 000015
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