JP2013109953A - Flexible solar cell element module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フレキシブル太陽電池素子モジュールに関するものである。 The present invention relates to a flexible solar cell element module.
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。また、最近では、高機能化や低コスト化が可能な太陽電池として、フレキシブル太陽電池が注目され、研究開発が進められている。 In recent years, environmental problems such as global warming caused by an increase in carbon dioxide have become serious, and countermeasures are being promoted worldwide. In particular, active research and development on solar cells using solar energy as a clean energy source with a low environmental impact is underway. Recently, flexible solar cells have attracted attention and are being researched and developed as solar cells capable of high functionality and low cost.
このようなフレキシブル太陽電池を実用化するためには、より大きな出力電圧が必要であることから、複数の太陽電池素子を接続してモジュール化することが試みられており、このようなフレキシブル太陽電池素子モジュールにおいては、変形性や加工性を向上させるために、より高いフレキシブル性を付与することが可能な構成が求められている。 In order to put such a flexible solar cell into practical use, since a larger output voltage is required, it has been attempted to connect a plurality of solar cell elements to form a module. In the element module, in order to improve the deformability and workability, a configuration capable of imparting higher flexibility is required.
特許文献１においては、色素増感型太陽電池素子モジュールの構成として、１枚の第１基材上に複数の第１電極層が形成された第１電極基材と、第２電極層を有する複数の第２電極基材と、１枚の第１電極基材上に形成された複数の第１電極層および各々の第２電極基材の第２電極層の間に形成された複数の多孔質層と、上記複数の第１電極層および複数の第２電極層の周囲に配置された複数の封止部材と、上記第１電極層、第２電極層、および封止部材で構成される空間に液状の電解質を封入して形成された複数の電解質層とを有する色素増感型太陽電池素子モジュールの構成が開示されている。
In
しかしながら、上記構成を有する色素増感型太陽電池素子モジュールにおいては、高いフレキシブル性を付与することは可能であるものの、使用時において、各々の色素増感型太陽電池素子の電極層同士、特に第２電極層の端部を含む側面が第１電極層に接触し、内部短絡が発生してしまうといった問題がある。
上記内部短絡の問題は、各種太陽電池素子モジュールにおいて、上記のモジュール構造を採用した場合も同様に生じる問題である。
However, in the dye-sensitized solar cell element module having the above-described configuration, high flexibility can be imparted, but in use, the electrode layers of each dye-sensitized solar cell element, There exists a problem that the side surface including the edge part of a 2 electrode layer contacts a 1st electrode layer, and an internal short circuit will generate | occur | produce.
The problem of the internal short circuit is a problem that occurs in the same manner when the above-described module structure is adopted in various solar cell element modules.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、各々の太陽電池素子における内部短絡を防止することができるフレキシブル太陽電池素子モジュールを提供することを主目的とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the flexible solar cell element module which can prevent the internal short circuit in each solar cell element.
上記課題を解決するために、本発明は、フレキシブル性を有し、１枚の第１基材および上記第１基材上にパターン状に形成された複数の第１電極層を有する第１電極基材、フレキシブル性を有し、少なくとも第２電極層を有する複数の第２電極基材、並びに、上記第１電極層および上記第２電極層の間に形成された機能層を有し、上記第１電極層、上記第２電極層、および上記機能層を有する太陽電池素子が複数連結されて構成されており、一の上記太陽電池素子の上記第１電極層と他の上記太陽電池素子の上記第２電極層とが電気的に接続されているフレキシブル太陽電池素子モジュールであって、上記一の太陽電池素子の上記第１電極層の形状が、上記一の太陽電池素子の上記第２電極層の端部の内側に配置され、上記一の太陽電池素子の上記機能層が積層されている発電領域と、上記発電領域から延長され、上記他の太陽電池素子の上記第２電極層と電気的に接続されている接続領域と、上記発電領域から延長され、上記他の太陽電池素子の上記第２電極層の端部に対向する位置に形成されている短絡防止領域とを有する形状であることを特徴とするフレキシブル太陽電池素子モジュールを提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has a flexible first electrode having a first base material and a plurality of first electrode layers formed in a pattern on the first base material. A substrate, a plurality of second electrode substrates having flexibility and having at least a second electrode layer, and a functional layer formed between the first electrode layer and the second electrode layer; A plurality of solar cell elements having the first electrode layer, the second electrode layer, and the functional layer are connected to each other, and the first electrode layer of one solar cell element and the other solar cell elements A flexible solar cell element module electrically connected to the second electrode layer, wherein the shape of the first electrode layer of the one solar cell element is the second electrode of the one solar cell element. The solar cell element as described above, disposed inside the end of the layer A power generation region in which the functional layers are stacked, a connection region that extends from the power generation region and is electrically connected to the second electrode layer of the other solar cell element, and extends from the power generation region, Provided is a flexible solar cell element module having a shape having a short-circuit prevention region formed at a position facing the end portion of the second electrode layer of the other solar cell element.
本発明によれば、第１電極層が発電領域、接続領域、および短絡防止領域を有する形状であることから、一の太陽電池素子の第２電極層の端部に対向する位置には、一の太陽電池素子の第１電極層における発電領域を配置せず、他の太陽電池素子の第１電極層における短絡防止領域を配置することができるため、各々の太陽電池素子の内部短絡を好適に防止することが可能なフレキシブル太陽電池素子モジュールとすることができる。また、一の太陽電池素子の第１電極層における短絡防止領域と上記他の太陽電池素子の第２電極層の端部とが接触した場合は、一の太陽電池素子の第１電極層と他の太陽電池素子の第２電極層とを電気的に接続させることができる。よって、各太陽電池素子同士の接続が良好なフレキシブル太陽電池素子モジュールとすることができる。 According to the present invention, since the first electrode layer has a shape including the power generation region, the connection region, and the short-circuit prevention region, the position facing the end of the second electrode layer of one solar cell element is The short-circuit prevention region in the first electrode layer of the other solar cell element can be disposed without disposing the power generation region in the first electrode layer of the solar cell element, so that the internal short circuit of each solar cell element is suitably performed It can be set as the flexible solar cell element module which can be prevented. Moreover, when the short-circuit prevention area | region in the 1st electrode layer of one solar cell element and the edge part of the 2nd electrode layer of said other solar cell element contact, the 1st electrode layer of one solar cell element and others The second electrode layer of the solar cell element can be electrically connected. Therefore, it can be set as the flexible solar cell element module with which the connection of each solar cell element is favorable.
本発明は、第１基材上に複数の第１電極層を形成することによりフレキシブル性を有する第１電極基材を形成する第１電極基材形成工程と、フレキシブル性を有し、少なくとも第２電極層を有する複数の第２電極基材を切り出すことが可能な１枚の第２電極基材用基板を準備する第２電極基材用基板準備工程と、上記第１電極基材の上記第１電極層側に機能層を形成する工程、または上記第２電極基材用基板の上記第２電極層側に上記機能層を連続的に形成する工程のいずれか一方を行う機能層形成工程と、上記第２電極基材用基板を切断することにより、上記複数の第２電極基材を形成する切断工程と、上記第１電極基材の上記第１電極層側と上記第２電極基材の上記第２電極層側とを対向させ、上記機能層を界面として密着させることにより上記第１電極基材および上記第２電極基材を貼合し、上記第１電極層、上記第２電極層および上記機能層を有する複数の太陽電池素子を形成する貼合工程と、一の上記太陽電池素子の上記第１電極層と、他の上記太陽電池素子の上記第２電極層とを電気的に接続する接続工程とを有し、上記第１電極基材形成工程では、上記一の太陽電池素子の上記第１電極層の形状が、上記一の太陽電池素子の上記第２電極層の端部の内側に配置され、上記一の太陽電池素子の上記機能層が積層されている発電領域と、上記発電領域から延長され、上記他の太陽電池素子の上記第２電極層と電気的に接続されている接続領域と、上記発電領域から延長され、上記他の太陽電池素子の上記第２電極層の端部に対向する位置に形成されている短絡防止領域とを有する形状となるように上記第１電極層を形成することを特徴とするフレキシブル太陽電池素子モジュールの製造方法を提供する。 The present invention includes a first electrode base material forming step of forming a first electrode base material having flexibility by forming a plurality of first electrode layers on the first base material; A second electrode base material substrate preparation step of preparing one second electrode base material substrate capable of cutting out a plurality of second electrode base materials having two electrode layers; and the first electrode base material described above. A functional layer forming step of performing either one of a step of forming a functional layer on the first electrode layer side or a step of continuously forming the functional layer on the second electrode layer side of the second electrode substrate. Cutting the second electrode base material substrate to form the plurality of second electrode base materials, and the first electrode layer side of the first electrode base material and the second electrode base material. To face the second electrode layer side of the material, and to adhere the functional layer as an interface A bonding step of bonding the first electrode substrate and the second electrode substrate to form a plurality of solar cell elements having the first electrode layer, the second electrode layer, and the functional layer; A connecting step of electrically connecting the first electrode layer of the solar cell element and the second electrode layer of the other solar cell element, and in the first electrode substrate forming step, The shape of the first electrode layer of one solar cell element is disposed inside the end of the second electrode layer of the one solar cell element, and the functional layer of the one solar cell element is laminated. A power generation region, a connection region extending from the power generation region and electrically connected to the second electrode layer of the other solar cell element, and extending from the power generation region and of the other solar cell element A short-circuit prevention region formed at a position facing the end of the second electrode layer; The forming of the first electrode layer so that the shape having to provide a method for manufacturing a flexible solar cell module according to claim.
本発明によれば、上記第１電極基材形成工程を有することから、第１電極層を発電領域、接続領域、および短絡防止領域を有する形状に形成することができるため、本発明の製造方法により製造されたフレキシブル太陽電池素子モジュールにおいて、各々の太陽電池素子の内部短絡を防止することが可能となる。 According to the present invention, since the first electrode base material forming step is included, the first electrode layer can be formed into a shape having a power generation region, a connection region, and a short-circuit prevention region. In the flexible solar cell element module manufactured by the above, it becomes possible to prevent an internal short circuit of each solar cell element.
本発明によれば、各々の太陽電池素子における内部短絡を防止することが可能なフレキシブル太陽電池素子モジュールを得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the flexible solar cell element module which can prevent the internal short circuit in each solar cell element can be obtained.
以下、本発明のフレキシブル太陽電池素子モジュール、およびフレキシブル太陽電池素子モジュールの製造方法について説明する。 Hereinafter, the flexible solar cell element module of this invention and the manufacturing method of a flexible solar cell element module are demonstrated.
Ａ．フレキシブル太陽電池素子モジュール
まず、本発明のフレキシブル太陽電池素子モジュールについて説明する。
本発明のフレキシブル太陽電池素子モジュールは、フレキシブル性を有し、１枚の第１基材および上記第１基材上にパターン状に形成された複数の第１電極層を有する第１電極基材、フレキシブル性を有し、少なくとも第２電極層を有する複数の第２電極基材、並びに、上記第１電極層および上記第２電極層の間に形成された機能層を有し、上記第１電極層、上記第２電極層、および上記機能層を有する太陽電池素子が複数連結されて構成されており、一の上記太陽電池素子の上記第１電極層と他の上記太陽電池素子の上記第２電極層とが電気的に接続されているものであって、上記一の太陽電池素子の上記第１電極層の形状が、上記一の太陽電池素子の上記第２電極層の端部の内側に配置され、上記一の太陽電池素子の上記機能層が積層されている発電領域と、上記発電領域から延長され、上記他の太陽電池素子の上記第２電極層と電気的に接続されている接続領域と、上記発電領域から延長され、上記他の太陽電池素子の上記第２電極層の端部に対向する位置に形成されている短絡防止領域とを有する形状であることを特徴とするものである。
A. First, the flexible solar cell element module of the present invention will be described.
The flexible solar cell element module of the present invention has flexibility and has a first electrode base material and a plurality of first electrode layers formed in a pattern on the first base material. A plurality of second electrode substrates having flexibility and at least a second electrode layer, and a functional layer formed between the first electrode layer and the second electrode layer, A plurality of solar cell elements each having an electrode layer, the second electrode layer, and the functional layer are connected to each other, and the first electrode layer of one of the solar cell elements and the first of the other solar cell elements. Two electrode layers are electrically connected, and the shape of the first electrode layer of the one solar cell element is the inner side of the end of the second electrode layer of the one solar cell element. And the functional layer of the one solar cell element is laminated. A power generation region, a connection region extended from the power generation region and electrically connected to the second electrode layer of the other solar cell element, and extended from the power generation region and the other solar cell element And a short-circuit prevention region formed at a position facing the end of the second electrode layer.
なお、本発明のフレキシブル太陽電池素子モジュールにフレキシブル性を付与するために、第１電極基材および第２電極基材はフレキシブル性を有するものである。ここで、第１電極基材および第２電極基材のフレキシブル性としては、本発明のフレキシブル太陽電池モジュールに所望の変形性や加工性を付与することができる程度であれば、特に限定されるものではないが、ＪＩＳ Ｋ５６００−５−１（塗料−般試験方法−第５部：塗膜の機械的性質−第１節：耐屈曲性（円筒形マンドレル法））に準じた試験（電極基材の厚みが０．３ｍｍ以下である場合は直径３２ｍｍのマンドレルを用い、電極基材の厚みが０．３ｍｍ以上である場合は直径１３ｍｍのマンドレルを用いる。約１００ｍｍ×５０ｍｍの電極基材を試験片として用いる）で、２０°以上の折り曲げても電極基材として使用可能な程度であることが好ましい。 In addition, in order to provide flexibility to the flexible solar cell element module of this invention, a 1st electrode base material and a 2nd electrode base material have flexibility. Here, the flexibility of the first electrode substrate and the second electrode substrate is particularly limited as long as desired flexibility and workability can be imparted to the flexible solar cell module of the present invention. Although not a thing, the test (electrode base) according to JIS K5600-5-1 (Paint-General test method-Part 5: Mechanical properties of coating film-Section 1: Bending resistance (cylindrical mandrel method)) A mandrel with a diameter of 32 mm is used when the thickness of the material is 0.3 mm or less, and a mandrel with a diameter of 13 mm is used when the thickness of the electrode substrate is 0.3 mm or more. It is preferable that it can be used as an electrode substrate even when it is bent at 20 ° or more.
また、本発明のフレキシブル太陽電池素子モジュールは、第１電極基材または第２電極基材の少なくとも一方が太陽光の受光面となることから、本発明においては、通常、第１電極基材または第２電極基材の少なくとも一方に透明性を有する基材が用いられる。「透明性を有する基材」の透明性としては、太陽光を受光できる程度であれば特に限定されるものではないが、全光線透過率５０％以上であることが望ましい。なお、上記全光線透過率は、ＪＩＳ Ｋ７３６１−１に準拠した測定方法により測定した値である。 In the flexible solar cell element module of the present invention, since at least one of the first electrode substrate or the second electrode substrate serves as a sunlight receiving surface, in the present invention, usually the first electrode substrate or A transparent substrate is used for at least one of the second electrode substrates. The transparency of the “substrate having transparency” is not particularly limited as long as it can receive sunlight, but it is desirable that the total light transmittance is 50% or more. In addition, the said total light transmittance is the value measured by the measuring method based on JISK7361-1.
また、本発明における「機能層」とは、太陽電池素子が受光した太陽光の光エネルギーを、電気エネルギーに変換する機能を有する層をいう。 Further, the “functional layer” in the present invention refers to a layer having a function of converting light energy of sunlight received by the solar cell element into electric energy.
また、本発明における「一の太陽電池素子」と「他の太陽電池素子」との電気的な接続関係および位置関係については、フレキシブル太陽電池素子モジュールにおける隣接する二の太陽電池素子同士についての接続関係および位置関係を指す。
また、以下の説明において「一の太陽電池素子の第１電極層」については、「一の第１電極層」と略して説明する場合がある。また、一の太陽電池素子の第１電極層以外の層、および他の太陽電池素子の各層についても同様に略して説明する場合がある。
In addition, regarding the electrical connection relationship and the positional relationship between the “one solar cell element” and the “other solar cell element” in the present invention, the connection between two adjacent solar cell elements in the flexible solar cell element module Refers to relationship and positional relationship.
In the following description, “first electrode layer of one solar cell element” may be abbreviated as “one first electrode layer” in some cases. In addition, the layers other than the first electrode layer of one solar cell element and the respective layers of other solar cell elements may be described in abbreviated manner in the same manner.
本発明によれば、第１電極層が発電領域、接続領域、および短絡防止領域を有する形状であることから、一の第２電極層の端部に対向する位置には、一の第１電極層における発電領域を配置せず、他の第１電極層における短絡防止領域を配置することができるため、各々の太陽電池素子の内部短絡を好適に防止することが可能なフレキシブル太陽電池素子モジュールとすることができる。また、一の第１電極層における短絡防止領域と上記他の第２電極層の端部とが接触した場合は、一の第１電極層と他の第２電極層とを電気的に接続させることができる。よって、各太陽電池素子同士の接続が良好なフレキシブル太陽電池素子モジュールとすることができる。 According to the present invention, since the first electrode layer has a shape including the power generation region, the connection region, and the short-circuit prevention region, the one first electrode is disposed at a position facing the end of the one second electrode layer. A flexible solar cell module capable of suitably preventing an internal short circuit of each solar cell element, since the short-circuit prevention region in the other first electrode layer can be disposed without arranging the power generation region in the layer; can do. In addition, when the short-circuit prevention region in one first electrode layer is in contact with the end portion of the other second electrode layer, the first electrode layer and the other second electrode layer are electrically connected. be able to. Therefore, it can be set as the flexible solar cell element module with which the connection of each solar cell element is favorable.
ここで、本発明のフレキシブル太陽電池素子モジュールの具体例としては、色素増感型太陽電池素子モジュール（第一態様）と、有機薄膜太陽電池素子モジュール（第二態様）と、化合物半導体型太陽電池モジュール（第三態様）と、シリコン薄膜太陽電池素子モジュール（第四態様）とが挙げられる。以下、各態様について説明する。 Here, as a specific example of the flexible solar cell element module of the present invention, a dye-sensitized solar cell element module (first aspect), an organic thin film solar cell element module (second aspect), and a compound semiconductor solar cell Examples include a module (third aspect) and a silicon thin film solar cell element module (fourth aspect). Hereinafter, each aspect will be described.
Ｉ．第一態様
第一態様のフレキシブル太陽電池素子モジュールは、上記太陽電池素子が、上記第１電極層または上記第２電極層のうちいずれか一方の電極層上に形成され、色素増感剤が坦持された金属酸化物半導体微粒子を含有する多孔質層を有し、かつ上記機能層が酸化還元対を含有する固体電解質層である色素増感型太陽電池素子である色素増感型太陽電池素子モジュールである。なお、以下の第一態様の説明では、「色素増感型太陽電池素子モジュール」を「モジュール」といい、「色素増感型太陽電池素子」を「素子」という。
I. 1st aspect The flexible solar cell element module of a 1st aspect WHEREIN: The said solar cell element is formed on any one electrode layer among the said 1st electrode layer or the said 2nd electrode layer, and a dye-sensitizer is carried. A dye-sensitized solar cell element which is a dye-sensitized solar cell element having a porous layer containing supported metal oxide semiconductor fine particles, and wherein the functional layer is a solid electrolyte layer containing a redox pair It is a module. In the following description of the first aspect, the “dye-sensitized solar cell element module” is referred to as “module”, and the “dye-sensitized solar cell element” is referred to as “element”.
なお、本態様において、「電極層上に形成される」とは、第１電極層または第２電極層上に直接形成される場合だけではなく、他の層を介して形成される場合を含む概念である。 In this embodiment, “formed on the electrode layer” includes not only the case of being formed directly on the first electrode layer or the second electrode layer, but also the case of being formed through another layer. It is a concept.
また、本態様のモジュールにおいては、通常、第１電極層または第２電極層のうち、多孔質層が形成されている電極層は酸化物半導体電極層として用いられ、多孔質層が形成されていない電極層は対向電極層として用いられる。 Moreover, in the module of this aspect, the electrode layer in which the porous layer is formed is usually used as the oxide semiconductor electrode layer in the first electrode layer or the second electrode layer, and the porous layer is formed. No electrode layer is used as the counter electrode layer.
本態様のモジュールについて図を用いて説明する。図１（ａ）は本態様のモジュールの一例を示す概略平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図１（ａ）、（ｂ）に例示されるモジュール１００は、フレキシブル性を有し、１枚の第１基材１１、および第１基材１１上にパターン状に形成された複数の第１電極層１２を有する第１電極基材１０と、フレキシブル性を有し、第２電極層２２からなる複数の第２電極基材２０と、第２電極層２２上に形成された複数の多孔質層３と、多孔質層３および第１電極層１２の間に形成された複数の固体電解質層４とを有する。また、本態様においては、第１電極層１２上に触媒層５が形成されていてもよい。なお、図１（ａ）においては、第２電極基材の下層に配置される第１電極層および触媒層を点線を用いて示している。
また、図１（ａ）、（ｂ）に例示されるモジュール１００は、第１電極層１２、触媒層５、固体電解質層４、多孔質層３、および第２電極層２２を有する素子１が複数連結されて構成されるものであり、一の第１電極層１２と他の第２電極層２２が電気的に接続されている。また、モジュール１００には、第１電極層１２と第２電極層２２の端部とが対向する位置に短絡防止層１５が形成されていてもよい。
The module of this aspect is demonstrated using figures. FIG. 1A is a schematic plan view showing an example of the module of this embodiment, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
A
In addition, the
次に、図１（ａ）、（ｂ）に例示されるモジュール１００における第１電極層１２の形状について説明する。
図２（ａ）は、図１（ａ）に例示されるモジュール１００に用いられる第１電極基材１０の一例を示す概略平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）に例示される第１電極層１２の形状について説明する図である。また、図３は、図１（ａ）に例示されるモジュール１００における各層の配置の関係を示す図である。なお、図３においては、説明のため触媒層および多孔質層については省略して示しており、第２電極基材については一点鎖線を用いて示している。
本態様のモジュール１００においては、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および図３に例示されるように、一の第１電極層１２の形状が、一の第２電極層２２の端部の内側に配置され、一の多孔質層（図示せず）、および一の固体電解質層４が積層されている発電領域１２ａと、発電領域１２ａから延長され、他の素子１の第２電極層２２と電気的に接続されている接続領域１２ｂと、発電領域１２ａから延長され、他の第２電極層２２の端部に対向する位置に形成されている短絡防止領域１２ｃとを有する形状であることを特徴とする。
また、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および図３においては、一の第１電極層１２の発電領域１２ａが、短冊状に形成された一の第２電極層２２の短冊の２つの長辺の端部よりも内側に配置される四辺形状であり、接続領域１２ｂが、他の第２電極層２２の短冊の短辺の端部を含む領域（図１（ａ）における第２接続領域２２ｂ）と電気的に接続するように、発電領域１２ａの長辺方向ｙに対して略垂直方向ｘに形成されており、短絡防止領域１２ｃが、他の第２電極層２２の短冊の２つの長辺の端部に対向する位置に形成されている例について示している。また、発電領域１２ａと発電領域１２ｂとの間に両領域をつなぐ延長領域１２ｄを有する。
Next, the shape of the
FIG. 2A is a schematic plan view showing an example of the
In the
2 (a), (b), (c) and FIG. 3, the
図４（ａ）は本態様のモジュールの他の例を示す概略平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。また図５（ａ）は、図４（ａ）に例示されるモジュール１００に用いられる第１電極基材１０の一例を示す概略平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＤ−Ｄ線断面図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）に例示される第１電極層１２の形状について説明する図である。また、図６は、図４（ａ）に例示されるモジュール１００における各層の配置の関係を示す図である。
図４〜図６においては、一の第１電極層１２の発電領域１２ａが、短冊状に形成された一の第２電極層２２の短冊の２つの長辺の端部よりも内側に配置される四辺形状であり、接続領域１２ｂが、他の第２電極層２２の長辺の端部を含む領域（図４（ａ）における第２接続領域２２ｂ）と接続するように、発電領域１２ａの長辺方向ｙに対して略平行方向に形成されており、短絡防止領域１２ｃが、他の第２電極層２２の接続側とは反対側の短冊の長辺の端部に対向する位置に形成されている例について示している。また、発電領域１２ａ、接続領域１２ｂ、および短絡防止領域１２ｃの間には各々の領域をつなぐ延長領域１２ｄが設けられている。なお、図４〜図６について説明していない符号については、図１〜３と同様とすることができる。
FIG. 4A is a schematic plan view showing another example of the module of this aspect, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 4A. 5A is a schematic plan view showing an example of the
4-6, the electric power generation area |
本態様においては、各々の素子の内部短絡が生じにくいモジュールを得ることができる。
以下、本態様のモジュールの詳細について説明する。
In this aspect, it is possible to obtain a module in which an internal short circuit of each element hardly occurs.
Details of the module of this aspect will be described below.
１．第１電極基材
（１）第１電極層の形状
本態様においては、上記一の上記第１電極層の形状が、発電領域と、接続領域と、短絡防止領域とを有する形状であることを特徴とする。
1. 1st electrode base material (1) Shape of 1st electrode layer In this aspect, the shape of said 1st 1st electrode layer is a shape which has an electric power generation area | region, a connection area | region, and a short circuit prevention area | region. Features.
上記発電領域は、上記一の第２電極層の端部の内側に配置され、上記一の固体電解質層が積層されている領域である。また、上記発電領域には、通常、多孔質層も積層される。また、本態様において、「一の２電極層の端部の内側に配置される」とは、一の第２電極層の少なくとも一部の端部の内側に配置されることを指す。 The power generation region is a region that is disposed inside the end portion of the one second electrode layer and in which the one solid electrolyte layer is laminated. In addition, a porous layer is usually laminated in the power generation region. Further, in this aspect, “arranged inside the end portion of one two-electrode layer” means that it is arranged inside the end portion of at least a part of one second electrode layer.
このような発電領域の形状としては、第２電極層の形状により適宜選択されるものである。本態様においてはなかでも、四辺形状であることが好ましい。本態様においては、第２電極層の形状としては短冊状が好ましいことから、上記発電領域の形状が四辺形状である場合は、四辺形状の素子をストライプ状に配列させたモジュールとすることができる。このような形状のモジュールは、優れたフレキシブル性を示すことができ、発電面積等の調整が容易であり、また製造時において各層の形成位置の位置合わせが容易であるといった利点を有する。 The shape of such a power generation region is appropriately selected depending on the shape of the second electrode layer. In this embodiment, a quadrilateral shape is preferable. In this embodiment, since the shape of the second electrode layer is preferably a strip shape, when the shape of the power generation region is a quadrilateral shape, a module in which quadrilateral elements are arranged in a stripe shape can be obtained. . The module having such a shape can exhibit excellent flexibility, and can easily adjust the power generation area and the like, and can easily align the formation positions of the respective layers during manufacturing.
上記接続領域は、上記発電領域から延長され、他の第２電極層と電気的に接続されている領域である。また、上記発電領域は、通常、後述する第２電極層の第２接続領域と対向する領域である。上記接続領域の形成位置としては、上記発電領域から延長して形成することができ、他の第２電極層と電気的に接続することが可能な位置であれば特に限定されず、他の素子の第２電極層の第２接続領域に応じて適宜選択される。例えば、図１（ａ）に示されるように、短冊状の第２電極層２２において、短冊の１つ短辺の端部を含む第２接続領域２２ｂと接続させる場合には、図２（ｃ）に示されるように発電領域１２ａの長辺方向ｙに対して略直行方向ｘに接続領域１２ｂを設けることが好ましい。
The connection region is a region that extends from the power generation region and is electrically connected to another second electrode layer. The power generation region is usually a region facing a second connection region of a second electrode layer described later. The formation position of the connection region is not particularly limited as long as it can be formed extending from the power generation region and can be electrically connected to another second electrode layer. The second electrode layer is appropriately selected according to the second connection region of the second electrode layer. For example, as shown in FIG. 1A, when the strip-shaped
また、例えば、図４（ａ）に示すように、短冊状の第２電極層２２において短冊の１つの長辺の端部を含む第２接続領域２２ｂと接続させる場合には、図５（ｃ）に示されるように発電領域１２ａの長辺方向ｙに対して略平行方向に接続領域１２ｂを設けることが好ましい。
Further, for example, as shown in FIG. 4A, when the strip-shaped
上記短絡防止領域は、上記発電領域から延長され、上記他の素子の上記第２電極層の端部に対向する位置に形成されている領域である。なお、本態様において、「他の２電極層の端部に対向する」とは、他の第２電極層の少なくとも一部の端部に対向することを指す。 The short-circuit prevention region is a region that extends from the power generation region and is formed at a position facing the end of the second electrode layer of the other element. In addition, in this aspect, “facing the end portion of the other two electrode layers” means facing the end portion of at least a part of the other second electrode layer.
上記短絡防止領域の形成位置としては、発電領域から延長して形成することができ、他の第２電極層の端部に対向する位置に形成することが可能な位置であれば特に限定されない。例えば、他の第２電極層が短冊状である場合は、第２電極層の短冊の４つの辺のうち、少なくとも一辺の端部に対向する位置に短絡防止領域を形成することが好ましく、なかでも短冊の長辺の端部に対向する位置に短絡防止領域を形成することがより好ましい。
短冊状の第２電極基材を有し、四辺形状の素子をストライプ状に配列させたモジュールにおいては、ストライプの配列方向におけるフレキシブル性が高くなる。よって、この場合、第２電極層の長辺の端部と第１電極層との間の距離が変化しやすくなることから、第２電極層の長辺の端部の近傍において内部短絡が発生しやすいものとなる。よって、短冊状の第２電極層の長辺の端部に対向する位置に短絡防止領域を設けることにより、各々の素子の内部短絡を好適に抑制することができる。
The formation position of the short-circuit prevention region is not particularly limited as long as it can be formed extending from the power generation region and can be formed at a position facing the end of the other second electrode layer. For example, when the other second electrode layer has a strip shape, it is preferable to form a short-circuit prevention region at a position facing at least one end of the four sides of the second electrode layer. However, it is more preferable to form a short circuit prevention region at a position facing the end of the long side of the strip.
In a module having a strip-shaped second electrode base material in which quadrilateral elements are arranged in a stripe shape, flexibility in the stripe arrangement direction is enhanced. Therefore, in this case, since the distance between the long side end of the second electrode layer and the first electrode layer is likely to change, an internal short circuit occurs in the vicinity of the long side end of the second electrode layer. It will be easy to do. Therefore, the internal short circuit of each element can be suitably suppressed by providing the short circuit prevention region at a position facing the end of the long side of the strip-shaped second electrode layer.
また、上記短絡防止領域を、他の第２電極層の短冊の長辺の端部に設ける場合において、接続領域１２ｂが発電領域１２ａの長辺方向ｙに対して略直行方向ｘに設けられている場合は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、他の素子の第２電極層の短冊の２つ長辺の端部に対向するように短絡防止領域１２ｃを形成してもよく、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、１つの長辺の端部に対向するように短絡防止領域１２ｃを形成してもよい。なお、図７（ａ）は、本態様における第１電極基材１０の他の例を示す概略平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示される第１電極層１２の形状を説明するための図である。また、図７（ａ）においては第２電極基材が配置される位置を一点鎖線を用いて示している。なお、説明していない符号等については、図２（ａ）、（ｃ）と同様とすることができる。
Further, when the short-circuit prevention region is provided at the end of the long side of the strip of the other second electrode layer, the
一方、接続領域１２ｂが発電領域１２ａの長辺方向ｙに対して略平行方向に設けられている場合は、図５（ａ）〜（ｃ）に示されるように他の素子の第２電極層の短冊の２つの長辺の端部のうち、接続領域１２ｂと反対側の長辺の端部に短絡防止領域１２ｃが形成される。
On the other hand, when the
上記短絡防止領域は、他の第２電極層の端部に対向する位置に設けられていれば特に限定されないが、第１電極層の形成工程の簡便さ、モジュールの製造時における位置合わせ等を考慮すると、ある程度の幅を有する領域であることが好ましい。このような短絡防止領域の幅としては、２００μｍ〜１０ｍｍの範囲内、なかでも５００μｍ〜５ｍｍの範囲内、特に１ｍｍ〜２ｍｍの範囲内であることが好ましい。短絡防止領域の幅が上記範囲に満たない場合は、モジュールの製造時における位置合わせに高い精度が要求されることから、モジュールの製造効率が低下する恐れがあるからである。一方、短絡防止領域の幅が上記範囲を超える場合は、モジュールにおいて発電に寄与する面積が小さくなり、発電効率が低下する可能性があるからである。 The short-circuit prevention region is not particularly limited as long as the short-circuit prevention region is provided at a position facing the end of the other second electrode layer. In consideration, it is preferable that the region has a certain width. The width of such a short-circuit prevention region is preferably in the range of 200 μm to 10 mm, more preferably in the range of 500 μm to 5 mm, and particularly preferably in the range of 1 mm to 2 mm. This is because when the width of the short-circuit prevention region is less than the above range, high accuracy is required for alignment at the time of manufacturing the module, which may reduce the manufacturing efficiency of the module. On the other hand, when the width of the short-circuit prevention region exceeds the above range, the area contributing to power generation in the module is reduced, and power generation efficiency may be reduced.
第１電極層は、発電領域、接続領域、および短絡防止領域の他に、例えば、図２（ｃ）および図５（ｃ）等に示すように、各領域をつなぐための延長領域１２ｄが設けられてもよい。
In addition to the power generation region, the connection region, and the short-circuit prevention region, the first electrode layer is provided with an
上述の説明においては、主に短冊状の第２電極層を用いた場合における第１電極層の形状について説明したが、第１電極層の形状はこれに限定されるものではなく、第２電極層の形状や、素子の形状に応じて適宜選択することができる。 In the above description, the shape of the first electrode layer when the strip-shaped second electrode layer is mainly used has been described. However, the shape of the first electrode layer is not limited to this, and the second electrode layer is not limited thereto. It can be appropriately selected according to the shape of the layer and the shape of the element.
（２）第１電極基材
第１電極基材としては、透明性を有する基材であってもよく、透明性を有さない基材であってもよく、モジュールの受光面により適宜選択されるものである。本態様においては、後述するように第２電極層が金属基材であることが好ましいことから、第１電極基材は透明性を有する基材であることがより好ましい。
(2) 1st electrode base material As a 1st electrode base material, the base material which has transparency may be sufficient, and the base material which does not have transparency may be selected suitably by the light-receiving surface of a module. Is. In this embodiment, since the second electrode layer is preferably a metal substrate as described later, the first electrode substrate is more preferably a transparent substrate.
（ａ）透明性を有する基材
透明性を有する基材は、第１基材として透明基材と、第１電極層として上記透明基材上に形成された透明電極層とを有する。
(A) Substrate having transparency A substrate having transparency has a transparent substrate as a first substrate and a transparent electrode layer formed on the transparent substrate as a first electrode layer.
第１基材に用いられる透明基材としては、具体的には、透明無機物製基材や透明樹脂製基材を用いることができる。透明樹脂製基材としては、一般的な透明性を有する樹脂から構成される基材を用いることができ、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエステルナフタレート、ポリカーボネート等の樹脂から構成される基材を挙げることができる。透明無機物製基材としては、合成石英基材やガラス基板等を挙げることができる。透明基材の厚みは、５μｍ〜２０００μｍの範囲内であることが好ましい。 Specifically, as the transparent substrate used for the first substrate, a transparent inorganic substrate or a transparent resin substrate can be used. As the transparent resin base material, a base material composed of a resin having general transparency can be used, for example, a base material composed of a resin such as polyethylene terephthalate, polyester naphthalate, or polycarbonate. it can. Examples of the transparent inorganic substrate include a synthetic quartz substrate and a glass substrate. The thickness of the transparent substrate is preferably in the range of 5 μm to 2000 μm.
第１電極層としては透明電極層が用いられる。透明電極層は、透明基材上に上述したパターン状に形成されるものである。透明電極層としては、所望の透明性を有し、所望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。透明電極層に用いられる材料としては、金属酸化物、導電性高分子材料等を挙げることができる。金属酸化物としては、例えば、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、酸化インジウムにスズを添加した化合物（ＩＴＯ）、酸化インジウムに酸化亜鉛を添加した化合物（ＩＺＯ）等を挙げることができる。導電性高分子材料としては、例えば、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリエチレンジオキシチオフェン、およびこれらの誘導体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。
透明電極層の全光線透過率は、８５％以上であることが好ましく、なかでも９０％以上であることが好ましい。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。
透明電極層のシート抵抗は、５００Ω／□以下であることが好ましく、なかでも３００Ω／□以下であることが好ましい。なお、上記シート抵抗は、三菱化学株式会社製 表面抵抗計（ロレスタＭＣＰ：四端子プローブ）を用い、ＪＩＳ Ｒ１６３７（ファインセラミックス薄膜の抵抗率試験方法：４探針法による測定方法）に基づき、測定した値である。
透明電極層は、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。透明電極層の膜厚としては、通常、５ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内が好ましく、特に１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
A transparent electrode layer is used as the first electrode layer. A transparent electrode layer is formed in the pattern shape mentioned above on the transparent base material. The transparent electrode layer is not particularly limited as long as it has desired transparency and desired conductivity. Examples of the material used for the transparent electrode layer include metal oxides and conductive polymer materials. Examples of the metal oxide include SnO 2 , ZnO, a compound in which tin is added to indium oxide (ITO), a compound in which zinc oxide is added to indium oxide (IZO), and the like. Examples of the conductive polymer material include polythiophene, polyaniline, polypyrrole, polyethylenedioxythiophene, and derivatives thereof. Moreover, these can also be used in mixture of 2 or more types.
The total light transmittance of the transparent electrode layer is preferably 85% or more, and more preferably 90% or more. The total light transmittance is a value measured using an SM color computer (model number: SM-C) manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. in the visible light region.
The sheet resistance of the transparent electrode layer is preferably 500Ω / □ or less, and more preferably 300Ω / □ or less. In addition, the said sheet resistance is measured based on JIS R1637 (Resistance test method of fine ceramics thin film: Measurement method by 4 probe method) using a surface resistance meter (Loresta MCP: Four-terminal probe) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. It is the value.
The transparent electrode layer may be composed of a single layer or may be composed of a plurality of layers laminated. The film thickness of the transparent electrode layer is usually preferably in the range of 5 nm to 2000 nm, and particularly preferably in the range of 10 nm to 1000 nm.
透明電極層の形成方法としては、複数の第１電極層として用いることが可能な透明電極層を透明基材上に所定の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ないが、例えば、透明電極層材料膜を透明基材上に全面形成した後にレーザースクライブ法を用いて所定のパターン状に切り込みを入れることにより形成する方法、透明電極層材料膜を透明基材上に全面形成した後に所定のパターン状にエッチングする方法、金属マスクを用いて透明電極層をスパッタ法等の蒸着法を用いて形成する方法、金属ペーストとした透明電極層材料を用いて透明基材上に透明電極層を印刷する方法等を挙げることができる。本態様においては、レーザースクライブ法を用いた方法が好ましい。第１電極層を所望のパターン形状に容易に形成することができるからである。なお、レーザースクライブ法やエッチング法等により第１電極層を形成する場合は、必要に応じて形成される補助電極や触媒層等を第１基材全面に形成したのち、パターン形状に加工する処理を行うことが好ましい。 The method for forming the transparent electrode layer is not particularly limited as long as it is a method capable of forming a transparent electrode layer that can be used as a plurality of first electrode layers in a predetermined pattern on a transparent substrate. , A method of forming a transparent electrode layer material film on the transparent substrate, and a method of forming the transparent electrode layer material film on the transparent substrate by cutting into a predetermined pattern using a laser scribing method. A method of etching into a predetermined pattern later, a method of forming a transparent electrode layer using a metal mask using a vapor deposition method such as sputtering, a transparent electrode on a transparent substrate using a transparent electrode layer material made of a metal paste The method of printing a layer etc. can be mentioned. In this embodiment, a method using a laser scribing method is preferable. This is because the first electrode layer can be easily formed in a desired pattern shape. When the first electrode layer is formed by a laser scribing method or an etching method, an auxiliary electrode, a catalyst layer, etc., which are formed as necessary, are formed on the entire surface of the first substrate and then processed into a pattern shape. It is preferable to carry out.
（ｂ）透明性を有さない基材
透明性を有さない基材としては、通常、第１基材と第１基材上にパターン状に形成された金属層とを有する。
(B) Substrate not having transparency As a substrate not having transparency, it usually has a first substrate and a metal layer formed in a pattern on the first substrate.
上記第１基材としては、透明基材であってもよく、透明性を有さない第１基材であってもよい。透明基材については、透明性を有する基材の項で記載したものと同様とすることができる。透明性を有さない第１基材としては、一般的な基材を用いることができる。 As said 1st base material, a transparent base material may be sufficient and the 1st base material which does not have transparency may be sufficient. The transparent substrate can be the same as that described in the section of the substrate having transparency. As the first substrate that does not have transparency, a general substrate can be used.
第１電極層としては、金属層が用いられる。金属層に用いられる金属としては、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｚｎ、ステンレス鋼（ＳＵＳ）およびそれらの合金等が挙げられる。金属層の厚みとしては、通常、０．０１μｍ〜１０００μｍの範囲内であることが好ましく、０．１μｍ〜１００μｍの範囲内であることがより好ましい。金属層の形成方法としては、透明電極層の形成方法と同様とすることができる。 A metal layer is used as the first electrode layer. Examples of the metal used for the metal layer include Cu, Al, Ti, Cr, W, Mo, Pt, Zn, stainless steel (SUS), and alloys thereof. The thickness of the metal layer is usually preferably in the range of 0.01 μm to 1000 μm, and more preferably in the range of 0.1 μm to 100 μm. The method for forming the metal layer can be the same as the method for forming the transparent electrode layer.
第１電極基材としては、第１基材および第１電極層を有するものであれば特に限定されず、必要に応じて他の構成を有していてもよい。 As a 1st electrode base material, if it has a 1st base material and a 1st electrode layer, it will not specifically limit, You may have another structure as needed.
例えば、後述する第２電極基材側に後述する多孔質層が形成される場合は、第１電極基材の第１電極層上に触媒層が形成されていることが好ましい。触媒層は、モジュールの発光効率の向上に寄与する働きを有するものであれば、特に限定はされない。例えば、Ｐｔが挙げられる。触媒層の膜厚としては、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましい。 For example, when a porous layer described later is formed on the second electrode substrate side described later, it is preferable that a catalyst layer is formed on the first electrode layer of the first electrode substrate. A catalyst layer will not be specifically limited if it has a function which contributes to the improvement of the luminous efficiency of a module. An example is Pt. The thickness of the catalyst layer is preferably in the range of 5 nm to 500 nm.
（ｃ）その他の構成
本態様における第１電極基材は、上記第１基材および第１電極層を有するものであれば特に限定されず、必要に応じて他の構成を有していてもよい。
(C) Other Configurations The first electrode base material in this aspect is not particularly limited as long as it has the first base material and the first electrode layer, and may have other configurations as necessary. Good.
第１電極基材においては、図２（ａ）等に示されるように、通常、末端に配置されるモジュールから電気を取り出すための配線取り出し層１３が設けられる。配線取り出し層としては、モジュールから電気を取り出すことが可能な層であれば特に限定されないが、第１電極層と同一の材料から構成されるものであることが好ましい。また、末端に設けられる素子の第２電極層の端部に対向する位置に配線取り出し層用短絡防止領域１３ｃを有していることがより好ましい。
In the first electrode base material, as shown in FIG. 2A and the like, a wiring lead-
本発明においては、図７（ａ）に示すように、第２電極層の端部と対向する第１電極基材１０上であって、第１電極層１２の短絡防止領域が形成されていない領域に、絶縁層１４を設けてもよい。このような絶縁層１４としては、絶縁性を有していれば特に限定されないが、第１電極層１２と同一の材料から形成され、かつ、第１電極層１２と導通しない導電材料層１４’であることが好ましい。第１電極層をパターン状に形成する際に同時に形成することができ、また樹脂等の絶縁材料を用いて絶縁層を形成する場合に比べて厚みの薄い層を形成することができ、第１電極基材の加工性を高いものとすることができる。また、第１電極層と導電材料層の厚みを同等とすることができることから、第１電極層上に形成される固体電解質層等の層を薄膜に形成した場合も、第１電極基材表面の凹凸に由来する各層の剥がれ等を抑制することができる。
In this invention, as shown to Fig.7 (a), it is on the 1st
２．第２電極基材
（１）第２電極層の形状
第２電極層の形状としては、隣接する第２電極層同士が接触しない形状であれば特に限定されない。また、第２電極層の形状としては、一の素子の第１電極層の発電領域上に配置される第２発電領域と、他の素子の第１電極層の接続領域と電気的に接続される第２接続領域とを有するものであれば特に限定されない。
2. Second Electrode Base (1) Shape of Second Electrode Layer The shape of the second electrode layer is not particularly limited as long as adjacent second electrode layers are not in contact with each other. Further, the shape of the second electrode layer is electrically connected to the second power generation region disposed on the power generation region of the first electrode layer of one element and the connection region of the first electrode layer of another element. The second connection region is not particularly limited.
このような第２電極層の形状としては、正方形状、短冊状等の四辺形状、多辺形状、円形状、楕円形状、連続した曲線からなる端辺を有する形状等を挙げることができる。本態様においては、なかでも短冊形状であることが好ましい。第２電極基材を簡便な方法で形成することが可能となるからである。また、短冊状の第２電極層をストライプ状に配列して、四辺形状の素子をストライプ状に配列させたモジュールを構成することができるからである。 Examples of the shape of the second electrode layer include a quadrilateral shape such as a square shape and a strip shape, a multi-sided shape, a circular shape, an elliptical shape, and a shape having an end side composed of a continuous curve. In this embodiment, a strip shape is particularly preferable. This is because the second electrode substrate can be formed by a simple method. Another reason is that a module in which strip-shaped second electrode layers are arranged in stripes and quadrilateral elements are arranged in stripes can be configured.
また、第２電極層の形状が短冊状である場合、第２接続領域の位置としては、第１電極層の接続領域と電気的に接続させることが可能な位置であれば特に限定されないが、図１（ａ）に示されるように短冊の１つの短辺の端部を含む位置や、図４（ａ）に示すように短冊の１つの長辺の端部を含む位置に第２接続領域２２ｂが設けられることが好ましく、なかでも、図４（ａ）のように短冊の１つの長辺の端部を含む位置に第２接続領域２２ｂが設けられることが好ましい。第１電極層および第２電極層の接触面積を大きくすることができ、各々の素子の接続不良を効果的に防止することができるからである。
In addition, when the shape of the second electrode layer is a strip shape, the position of the second connection region is not particularly limited as long as it can be electrically connected to the connection region of the first electrode layer, As shown in FIG. 1 (a), the second connection region is located at a position including the end of one short side of the strip or at a position including the end of one long side of the strip as shown in FIG. 4 (a). 22b is preferably provided, and in particular, the
また、第２発電領域は、少なくとも第１電極層の発電領域と対向するように設けられていれば特に限定されず、通常は、第２電極層における第２接続領域以外の領域であって、第２電極層の端部の内側に設けられる。また、第２発電領域は、図１（ａ）、図４（ａ）に示すように第１電極層１２の延長領域と対向しないように設けられてもよく、図８（ａ）に示すように第１電極層１２の延長領域と対向するように設けられてもよい。
The second power generation region is not particularly limited as long as it is provided so as to face at least the power generation region of the first electrode layer, and is usually a region other than the second connection region in the second electrode layer, Provided inside the end of the second electrode layer. Further, the second power generation region may be provided so as not to face the extended region of the
（２）第２電極基材
第２電極基材としては、透明性を有する基材であってもよく、透明性を有さない基材であってもよく、モジュールの受光面により適宜選択される。
(2) Second electrode base material The second electrode base material may be a base material having transparency or a base material not having transparency, and is appropriately selected depending on the light receiving surface of the module. The
このような第２電極基材としては、電極としての機能を有するものであれば限定されず、第２電極層からなるものであってもよく、第２電極層と、第２電極層を支持するための第２基材とを有するものであってもよい。 Such a second electrode substrate is not limited as long as it has a function as an electrode, and may be composed of a second electrode layer, and supports the second electrode layer and the second electrode layer. It may have a 2nd substrate for doing.
第２電極基材が、第２電極層からなるものである場合、第２電極基材としては、具体的には、単一の金属層、すなわち金属基材が用いられる。金属基材に用いられる金属や金属基材の厚みについては第１電極基材に用いられる金属層と同様とすることができる。 When the second electrode substrate is composed of the second electrode layer, specifically, a single metal layer, that is, a metal substrate is used as the second electrode substrate. The metal used for the metal substrate and the thickness of the metal substrate can be the same as the metal layer used for the first electrode substrate.
一方、第２電極基材が、第２電極層と、第２基材とを有するものである場合は、第１電極基材と同様とすることができる。 On the other hand, when a 2nd electrode base material has a 2nd electrode layer and a 2nd base material, it can be the same as that of a 1st electrode base material.
第２電極基材としては、必要に応じて他の構成を有することができる。例えば、後述する多孔質層が第１電極基材の第１電極層上に形成される場合、第２電極層上に上述した触媒層を形成することが好ましい。 As a 2nd electrode base material, it can have another structure as needed. For example, when the porous layer described later is formed on the first electrode layer of the first electrode base material, it is preferable to form the catalyst layer described above on the second electrode layer.
本態様における第２電極基材としては、第２電極層からなるもの、すなわち金属基材であることがより好ましい。第２電極基材として金属基材を用いることで、第２電極基材の第２電極層上に多孔質層を焼成して形成することが可能となるからである。 The second electrode substrate in this aspect is more preferably a second electrode layer, that is, a metal substrate. This is because by using a metal substrate as the second electrode substrate, the porous layer can be formed by firing on the second electrode layer of the second electrode substrate.
第２電極基材の形成方法としては、所望の形状の第２電極層を有する第２電極基材を形成することが可能な方法であれば特に限定されない。例えば、後述する「Ｂ．フレキシブル太陽電池素子モジュールの製造方法」の項で説明する方法を好適に用いることができる。 The method for forming the second electrode substrate is not particularly limited as long as it is a method capable of forming the second electrode substrate having the second electrode layer having a desired shape. For example, the method described in the section “B. Manufacturing method of flexible solar cell element module” described later can be suitably used.
３．固体電解質層
本態様における固体電解質層について説明する。ここで、本態様における固体電解質層は、酸化還元対を含有するものであり、流動性を示さないものである。なお、本態様では、固体電解質層は全固体電解質層および疑固体電解質層（ゲル電解質層）を含む概念である。
3. Solid electrolyte layer The solid electrolyte layer in this aspect is demonstrated. Here, the solid electrolyte layer in this embodiment contains a redox couple and does not exhibit fluidity. In the present embodiment, the solid electrolyte layer is a concept including an all solid electrolyte layer and a pseudo solid electrolyte layer (gel electrolyte layer).
（１）固体電解質層の構成
上記固体電解質層としては、第１電極層の発電領域上に形成することが可能であり、かつ第１電極層の接続領域に形成されないように形成されていれば特に限定されない。本態様においては上記固体電解質層がパターン状に形成されていることが好ましい。
(1) Configuration of Solid Electrolyte Layer The solid electrolyte layer may be formed on the power generation region of the first electrode layer and not formed in the connection region of the first electrode layer. There is no particular limitation. In this embodiment, the solid electrolyte layer is preferably formed in a pattern.
上記固体電解質層のパターン形状としては、第１電極層の発電領域上に固体電解質層を形成することが可能なパターンであれば特に限定されない。例えば、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、固体電解質層４の幅と第１電極層１２の発電領域１２ａの幅とが同等であってもよく、図１（ａ）、（ｂ）、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、固体電解質層４の幅が第１電極層１２の発電領域１２ａの幅より大きくてもよく、図示しないが、固体電解質層の幅が第１電極層の発電領域の幅よりも小さくてもよいが、固体電解質層４の幅が第１電極層１２の発電領域１２ａの幅と同等、または発電領域１２ａの幅よりも大きくなるように形成されていることが好ましい。各々の素子１において発電に寄与する面積を大きくすることができるからである。また、図１（ａ）、（ｂ）等に示すように、固体電解質層４の幅が第１電極層１２の発電領域１２ａの幅よりも大きい場合は、一の第２電極層２２の端部と、他の短絡防止領域１２ｃとの間に固体電解質層４を配置することができるため、内部短絡の発生をより好適に防止することが可能となる。なお、図８（ａ）は本態様のモジュールの他の例を示す概略平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ’−Ａ’線断面図である。また、説明していない符号については図１（ａ）、（ｂ）と同様とすることができる。
The pattern shape of the solid electrolyte layer is not particularly limited as long as the solid electrolyte layer can be formed on the power generation region of the first electrode layer. For example, as shown in FIGS. 8A and 8B, the width of the
また、固体電解質層のパターン形状としては、一の素子の第１電極層における発電領域と第２電極層との間に形成することが可能であれば特に限定されないが、第２電極層と同一形状であることが好ましい。後述する「Ｂ．フレキシブル太陽電池素子モジュールの製造方法」の項で説明するように、固体電解質層を簡便な方法でパターン状に形成することができるからである。 The pattern shape of the solid electrolyte layer is not particularly limited as long as it can be formed between the power generation region and the second electrode layer in the first electrode layer of one element, but is the same as the second electrode layer. The shape is preferred. This is because the solid electrolyte layer can be formed in a pattern by a simple method, as will be described later in the section “B. Manufacturing method of flexible solar cell element module”.
また、固体電解質層のパターン形状としては、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、第１電極層１２の延長領域に形成可能な形状であってもよい。固体電解質層の膜厚としては、１０ｎｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。
Further, the pattern shape of the solid electrolyte layer may be a shape that can be formed in the extended region of the
（２）固体電解質層
固体電解質層に用いられる酸化還元対としては、色素増感型太陽電池で用いられるものであれば特に限定はされない。例えば、ヨウ素およびヨウ化物の組合せが挙げられる。酸化還元対の含有量としては、固体電解質層に占める酸化還元対の割合が、１質量％〜５０質量％の範囲内、中でも、５質量％〜３５質量％の範囲内であることが好ましい。
(2) Solid electrolyte layer The redox couple used in the solid electrolyte layer is not particularly limited as long as it is used in a dye-sensitized solar cell. For example, a combination of iodine and iodide can be mentioned. As the content of the redox couple, the ratio of the redox couple in the solid electrolyte layer is preferably in the range of 1% by mass to 50% by mass, and more preferably in the range of 5% by mass to 35% by mass.
固体電解質としては、色素増感型太陽電池で用いられるものであれば特に限定はされない。例えば、酸化還元対および金属固溶体を含有する固体電解質、酸化還元対、有機溶剤および／またはイオン液体、および無機物微粒子を含有する固体電解質、ならびに酸化還元対、有機溶剤および／またはイオン性液体、および高分子化合物を含有する固体電解質が挙げられる。高分子化合物を含有する固体電解質は、多孔質層や対向電極層との密着性が良好なので、好ましい。電解質を固体化するための無機物微粒子や高分子化合物の含有量としては、固体電解質層を構成する材料中に５質量％〜６０質量％含有させることが好ましい。 The solid electrolyte is not particularly limited as long as it is used in a dye-sensitized solar cell. For example, a solid electrolyte containing a redox couple and a metal solid solution, a redox couple, an organic solvent and / or ionic liquid, and a solid electrolyte containing inorganic particulates, and a redox couple, an organic solvent and / or ionic liquid, and A solid electrolyte containing a polymer compound is exemplified. A solid electrolyte containing a polymer compound is preferable because it has good adhesion to the porous layer and the counter electrode layer. The content of the inorganic fine particles and the polymer compound for solidifying the electrolyte is preferably 5% by mass to 60% by mass in the material constituting the solid electrolyte layer.
固体電解質層の形成方法としては、所望の固体電解質層を形成することが可能であれば特に限定されず、一般的な塗布方法を用いて固体電解質層の材料を塗布する方法を挙げることができる。また、固体電解質層は、第１電極基材の第１電極層側に形成されていてもよく、第２電極基材の第２電極層側に形成されていてもよい。なかでも、第２電極基材の第２電極層側に形成されていることが好ましい。後述する「Ｂ．フレキシブル太陽電池素子モジュールの製造方法」の項で示すように、固体電解質層を簡便な方法でパターン状に形成することができるからである。 The method for forming the solid electrolyte layer is not particularly limited as long as a desired solid electrolyte layer can be formed, and examples thereof include a method for applying a material for the solid electrolyte layer using a general application method. . Moreover, the solid electrolyte layer may be formed on the first electrode layer side of the first electrode base material, or may be formed on the second electrode layer side of the second electrode base material. Especially, it is preferable to form in the 2nd electrode layer side of a 2nd electrode base material. This is because the solid electrolyte layer can be formed in a pattern by a simple method as described in the section “B. Method for producing flexible solar cell element module” described later.
４．多孔質層
多孔質層は、第１電極基材の複数の第１電極層上、または第２電極基材の第２電極層上のいずれか一方に形成される。また、多孔質層は、第１電極層の発電領域に積層される。また、多孔質層は色素増感剤が担持された金属酸化物半導体微粒子を含有する。
4). Porous layer The porous layer is formed either on the plurality of first electrode layers of the first electrode substrate or on the second electrode layer of the second electrode substrate. The porous layer is laminated on the power generation region of the first electrode layer. The porous layer contains metal oxide semiconductor fine particles carrying a dye sensitizer.
多孔質層については、第１電極層の発電領域に積層させることができれば特に限定されないが、パターン状に形成されることが好ましい。多孔質層のパターン形状については、固体電解質層の項で記載した固体電解質層のパターン形状と同様とすることができる。多孔質層の厚みは、１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。 Although it will not specifically limit if a porous layer can be laminated | stacked on the electric power generation area | region of a 1st electrode layer, It is preferable to form in a pattern shape. The pattern shape of the porous layer can be the same as the pattern shape of the solid electrolyte layer described in the section of the solid electrolyte layer. The thickness of the porous layer is preferably in the range of 1 μm to 100 μm.
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。例えば、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＩＴＯ、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４、Ｙ２Ｏ３、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３等が挙げられる。
The metal oxide semiconductor fine particle is not particularly limited as long as it is made of a metal oxide having semiconductor characteristics. For example, TiO 2, ZnO, SnO 2 , ITO,
色素増感剤としては、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されない。このような色素増感剤としては、例えば、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系、インドリン系、カルバゾール系の有機色素や、ルテニウム系の金属錯体色素が挙げられる。 The dye sensitizer is not particularly limited as long as it can absorb light and generate an electromotive force. Examples of such dye sensitizers include acridine, azo, indigo, quinone, coumarin, merocyanine, phenylxanthene, indoline, and carbazole organic dyes, and ruthenium metal complex dyes. Is mentioned.
多孔質層の形成方法としては、第１電極基材の複数の第１電極層上または第２電極基材の第２電極層上に所望の厚みで多孔質層を形成することが可能な方法であれば特に限定されるものではない。例えば、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層用組成物を焼成処理、もしくは乾燥処理することにより多孔質層形成用層を形成し、次いで多孔質層形成用層の表面に上記色素増感剤を付着することにより形成することができる。なかでも焼成処理を含む形成方法が好ましい。 As a method for forming a porous layer, a method capable of forming a porous layer with a desired thickness on a plurality of first electrode layers of a first electrode substrate or on a second electrode layer of a second electrode substrate. If it is, it will not specifically limit. For example, a porous layer forming layer is formed by firing or drying a porous layer composition containing metal oxide semiconductor fine particles, and then the above dye sensitizer is formed on the surface of the porous layer forming layer. It can be formed by adhering. Among these, a forming method including a baking treatment is preferable.
５．その他の構成
本態様のモジュールは、上述した各構成を有するものであれば特に限定されず、他にも必要な構成を適宜選択して追加することができる。このような構成としては、例えば図１（ａ）、図３、図９等に例示されるように、一の素子１において、第１電極層の端部または第２電極層の端部の少なくとも一方に対向する位置に配置された短絡防止層１５を有していてもよい。また、上記短絡防止層は、第１電極基材上に形成されてもよく、第２電極基材上に形成されていてもよい。なお、図９は本態様のモジュール１００の他の例を示す概略平面図であり、第１電極層１２の端部と第２電極層２２とが対向する位置に短絡防止層１５が配置されている例について示している。なお、多孔質層については省略して示しており、第２電極層２２については一点鎖線を用いて示している。また、説明していない符号については図１等と同様とすることができる。短絡防止層の材料としては、一般的な樹脂等の絶縁性材料と同様とすることができる。また、短絡防止層の厚みについては、素子を構成する各層の厚み等に応じて適宜選択することができる。
5. Other Configurations The module of this aspect is not particularly limited as long as it has the above-described configurations, and other necessary configurations can be appropriately selected and added. As such a configuration, for example, as illustrated in FIG. 1A, FIG. 3, FIG. 9 and the like, in one
６．モジュール
本態様のモジュールは素子から構成されるものであり、一の素子の第１電極層と他の素子の第２電極層とが電気的に接続されているものである。
6). Module The module of this aspect is composed of elements, in which a first electrode layer of one element and a second electrode layer of another element are electrically connected.
モジュールは、複数の素子のうち、少なくとも一の素子が第１電極層を有するものであれば特に限定されないが、通常は、モジュールを構成する複数の素子のうち、末端に形成される素子以外の素子が第１電極層を有する。 The module is not particularly limited as long as at least one of the plurality of elements has the first electrode layer. Usually, the module other than the element formed at the end of the plurality of elements constituting the module. The element has a first electrode layer.
また、モジュールにおいて、一の素子の第１電極層と他の素子の第２電極層との接続方法としては、直接、電極層同士を接触させることにより電気的に接続させてもよく、電極層間に導電性層を形成することにより電気的に接続させてもよいが、導電性層を形成して電気的に接続させることがより好ましい。これによりモジュールにおける接続不良をより好適に防止することができるからである。なお、導電性層の材料としては、一般的な導電性接着剤等を用いることができる。 In the module, as a method of connecting the first electrode layer of one element and the second electrode layer of another element, the electrode layers may be electrically connected by directly contacting each other. However, it is more preferable to form a conductive layer and connect it electrically. This is because a connection failure in the module can be prevented more suitably. As a material for the conductive layer, a general conductive adhesive or the like can be used.
ＩＩ．第二態様
第二態様のフレキシブル太陽電池素子モジュールは、上記太陽電池素子が、上記機能層が光電変換層である有機薄膜太陽電池素子である有機薄膜太陽電池素子モジュールである。なお、以下の第ニ態様の説明では、「有機薄膜太陽電池素子モジュール」を「モジュール」といい、「有機薄膜太陽電池素子」を「素子」という。
II. 2nd aspect The flexible solar cell element module of a 2nd aspect is an organic thin film solar cell element module whose said solar cell element is an organic thin film solar cell element whose said functional layer is a photoelectric converting layer. In the following description of the second embodiment, “organic thin film solar cell element module” is referred to as “module”, and “organic thin film solar cell element” is referred to as “element”.
図１０（ａ）、（ｂ）は、本態様のモジュールの一例を示す概略断面図である。図１０（ａ）、（ｂ）に例示されるように、本態様のモジュール２００は、フレキシブル性を有し、１枚の第１基材１１、第１基材上にパターン状に形成された複数の第１電極層１２を有する第１電極基材１０と、フレキシブル性を有し、少なくとも第２電極層２２を有する複数の第２電極基材２０と、第１電極基材１０の第１電極層１２との間に形成された光電変換層６とを有するものである。また、モジュール２００は、第１電極層１２上に正孔取出し層７が、第２電極層２２上に電子取出し層８が形成されている。また、モジュール２００は、第１電極層１２、正孔取出し層７、光電変換層６、電子取出し層８、および第２電極層２２を有する素子２が複数連結されて構成されるものである。なお、図１０（ａ）、（ｂ）に示されるモジュール２００に用いられる第１電極基材１０の第１電極層１２の形状については、図２（ａ）、（ｂ）、および図５（ａ）、（ｂ）に示される形状と同様とすることができる。
FIGS. 10A and 10B are schematic cross-sectional views showing an example of the module of this aspect. As illustrated in FIGS. 10A and 10B, the
本態様によれば、各々の素子の内部短絡が生じにくいモジュールを得ることができる。
以下、本態様のモジュールの詳細について説明する。
According to this aspect, it is possible to obtain a module in which an internal short circuit of each element hardly occurs.
Details of the module of this aspect will be described below.
１．第１電極基材
第１電極基材は、第１基材と、第１基材上にパターン状に形成された第１電極層とを有するものである。第１電極基材における第１電極層は、光電変換層で発生した正孔を取り出すための電極（正孔取出し電極）であってもよく、光電変換層で発生した電子を取り出すための電極（電子取出し電極）であってもよい。
1. 1st electrode base material The 1st electrode base material has the 1st base material and the 1st electrode layer formed in the pattern form on the 1st base material. The first electrode layer in the first electrode substrate may be an electrode for extracting holes generated in the photoelectric conversion layer (hole extraction electrode), and an electrode for extracting electrons generated in the photoelectric conversion layer ( Electron extraction electrode).
第１電極層の形状については、「Ｉ．第一態様」の項で説明した形状と同様とすることができる。 The shape of the first electrode layer can be the same as that described in “I. First aspect”.
第１電極基材としては、透明性を有する基材であってもよく、透明性を有さない基材であってもよく、本態様により製造される素子モジュールの受光面により適宜選択されるものである。 As a 1st electrode base material, the base material which has transparency may be sufficient, and the base material which does not have transparency may be sufficient, and it selects suitably by the light-receiving surface of the element module manufactured by this aspect. Is.
第１電極基材が透明性を有する基材である場合は、「Ｉ．第一態様」の項で説明した透明性を有する基材と同様とすることができる。 When the first electrode substrate is a substrate having transparency, it can be the same as the substrate having transparency described in the section “I. First embodiment”.
第１電極基材が透明性を有さない基材である場合は、第１基材としては、「Ｉ．第一態様」の項で説明した第１基材が用いられ、第１電極層としては、導電層が用いられる。導電層の構成材料としては、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が低い材料とした場合には、第１電極層の構成材料は仕事関数が高い材料であることが好ましい。仕事関数が高い材料としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、フッ素をドープしたＳｎＯ２、ＺｎＯ等を挙げることができる。一方、第２電極層の構成材料を仕事関数が高い材料とした場合には、第１電極層の構成材料は仕事関数が低い材料であることが好ましい。仕事関数が低い材料としては、例えば、Ｌｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｚｒ、ＬｉＦ等を挙げることができる。導電層の厚み、形成方法等については透明電極層と同様とすることができる。 When the first electrode substrate is a substrate having no transparency, the first substrate described in the section “I. First embodiment” is used as the first substrate, and the first electrode layer is used. As such, a conductive layer is used. The constituent material of the conductive layer is preferably selected as appropriate in consideration of the work function of the constituent material of the second electrode layer. For example, when the constituent material of the second electrode layer is a material having a low work function, the constituent material of the first electrode layer is preferably a material having a high work function. Examples of the material having a high work function include Au, Ag, Co, Ni, Pt, C, ITO, SnO 2 , fluorine-doped SnO 2 , and ZnO. On the other hand, when the constituent material of the second electrode layer is a material having a high work function, the constituent material of the first electrode layer is preferably a material having a low work function. Examples of the material having a low work function include Li, In, Al, Ca, Mg, Sm, Tb, Yb, Zr, and LiF. The thickness of the conductive layer, the formation method, and the like can be the same as those of the transparent electrode layer.
本態様における第１電極基材としては、第１基材と、第１電極層とを有するものであれば特に限定されず、他にも必要な構成を有することができる。 As a 1st electrode base material in this aspect, if it has a 1st base material and a 1st electrode layer, it will not specifically limit, It can have another required structure.
第１電極基材の第１電極層を正孔取出し電極として用いる場合は、第１電極層上に正孔取出し層を形成することが好ましい。正孔取出し層は、光電変換層から正孔取出し電極への正孔の取出しが容易に行われるように設けられる層である。正孔取出し層に用いられる材料としては、導電性高分子が好ましく用いられる。導電性高分子としては、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホン酸、ポリアニリン、ポリピロールが挙げられる。正孔取出し層の膜厚としては、１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。 When using the 1st electrode layer of the 1st electrode substrate as a hole extraction electrode, it is preferred to form a hole extraction layer on the 1st electrode layer. The hole extraction layer is a layer provided so that holes can be easily extracted from the photoelectric conversion layer to the hole extraction electrode. As a material used for the hole extraction layer, a conductive polymer is preferably used. Examples of the conductive polymer include polyethylene dioxythiophene, polyethylenedioxythiophene-polystyrene sulfonic acid, polyaniline, and polypyrrole. The thickness of the hole extraction layer is preferably in the range of 10 nm to 200 nm.
第１電極基材の第１電極層を電子取出し電極として用いる場合は、第１電極層上に電子取出し層を形成することが好ましい。電子取出し層は、光電変換層から電子取出し電極への正孔の取出しが容易に行われるように設けられる層である。電子取出し層に用いられる材料としては、例えば、ＴｉＯ２や導電性高分子を用いたものを好適に用いることができる。電子取出し層の膜厚としては、５０ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。 When using the 1st electrode layer of the 1st electrode substrate as an electron extraction electrode, it is preferred to form an electron extraction layer on the 1st electrode layer. The electron extraction layer is a layer provided so that holes can be easily extracted from the photoelectric conversion layer to the electron extraction electrode. As a material used for the electron extraction layer, for example, a material using TiO 2 or a conductive polymer can be suitably used. The thickness of the electron extraction layer is preferably in the range of 50 nm to 5000 nm.
配線取り出し層および絶縁層については、「Ｉ．第一態様」の項で説明したものと同様とすることができる。 The wiring extraction layer and the insulating layer can be the same as those described in the section “I. First aspect”.
２．第２電極基材
第２電極基材における第２電極層は、光電変換層で発生した正孔を取り出すための電極（正孔取出し電極）であってもよく、光電変換層で発生した電子を取り出すための電極（電子取出し電極）であってもよい。
2. Second electrode substrate The second electrode layer in the second electrode substrate may be an electrode for extracting holes generated in the photoelectric conversion layer (hole extraction electrode), and the electrons generated in the photoelectric conversion layer It may be an electrode for extracting (electron extracting electrode).
第２電極層の形状については、「Ｉ．第一態様」の項で説明したものと同様とすることができる。 The shape of the second electrode layer may be the same as that described in “I. First aspect”.
第２電極基材は、透明性を有していてもよく有さなくてもよく、モジュールの受光面に応じて適宜選択される。上記第２電極基材としては第２電極層からなるものであってもよく、第２電極層および第２基材を有するものであってもよい。上記第２電極基材が第２電極層および第２基材を有するものである場合、第２電極層および第２基材としては、第１電極層および第１基材と同様のものを用いることができる。上記第２電極基材が第２電極層からなる場合、通常、単一の金属層、すなわち金属基材が用いられる。上記金属基材に用いられる金属については、第１電極基材の項で説明した金属と同様とすることができる。 The second electrode base material may or may not have transparency, and is appropriately selected according to the light receiving surface of the module. The second electrode substrate may be composed of a second electrode layer, or may have a second electrode layer and a second substrate. When the said 2nd electrode base material has a 2nd electrode layer and a 2nd base material, the thing similar to a 1st electrode layer and a 1st base material is used as a 2nd electrode layer and a 2nd base material. be able to. When the said 2nd electrode base material consists of a 2nd electrode layer, a single metal layer, ie, a metal base material, is normally used. About the metal used for the said metal base material, it can be the same as that of the metal demonstrated by the term of the 1st electrode base material.
第２電極基材は構成以外の構成を有することができる。例えば、上記第２電極層を正孔取出し電極として用いる場合は第２電極層上に上述の正孔取出し層を形成することが好ましい。一方、上記第２電極層を電子取出し電極として用いる場合は第２電極層上に上述の電子取出し層を形成することが好ましい。 The second electrode substrate can have a configuration other than the configuration. For example, when the second electrode layer is used as a hole extraction electrode, it is preferable to form the hole extraction layer on the second electrode layer. On the other hand, when the second electrode layer is used as an electron extraction electrode, the above-described electron extraction layer is preferably formed on the second electrode layer.
３．光電変換層
本態様に用いられる光電変換層は、素子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部材である。光電変換層としては、第１電極層の発電領域上に形成することが可能であり、かつ第１電極層の接続領域に形成されないように形成されていれば特に限定されない。本態様においては光電変換層が第１電極層上にパターン状に形成されていることが好ましい。なお、光電変換層のパターン形状については「Ｉ．第一態様」の項で説明した固体電解質層のパターン形状と同様とすることができる。
3. Photoelectric Conversion Layer The photoelectric conversion layer used in this embodiment is a member that contributes to charge separation of the device and transports the generated electrons and holes toward the electrodes in opposite directions. The photoelectric conversion layer is not particularly limited as long as it can be formed on the power generation region of the first electrode layer and is not formed in the connection region of the first electrode layer. In this embodiment, the photoelectric conversion layer is preferably formed in a pattern on the first electrode layer. The pattern shape of the photoelectric conversion layer can be the same as the pattern shape of the solid electrolyte layer described in “I. First embodiment”.
本態様に用いられる光電変換層としては、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、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良い。 The photoelectric conversion layer used in this embodiment may be a single layer having both electron-accepting and electron-donating functions, or an electron-accepting layer having an electron-accepting function and an electron-donating layer. It may be a laminate of an electron donating layer having a function.
光電変換層が、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るときは、光電変換層内で形成されるｐｎ接合を利用して電荷分離が生じるため、単独で光電変換層として機能する。光電変換層の電子供与性材料および上記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。 When the photoelectric conversion layer is a single layer having both electron-accepting and electron-donating functions, charge separation occurs using a pn junction formed in the photoelectric conversion layer, so that the photoelectric conversion alone Acts as a layer. The mixing ratio of the electron-donating material of the photoelectric conversion layer and the electron-accepting material is appropriately adjusted to an optimal mixing ratio depending on the type of material used.
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ず、例えば、ポリ−３−ヘキシルチオフェン等の電子供与性の導電性高分子を好適に用いることができるが、これに限定されない。 The electron donating material is not particularly limited as long as it has a function as an electron donor. For example, an electron donating conductive polymer such as poly-3-hexylthiophene can be suitably used. However, the present invention is not limited to this.
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ず、例えば、フェニルＣ６１酪酸メチルエステル等の電子受容性の導電性高分子を好適に用いることができるが、これに限定されない。 The electron-accepting material is not particularly limited as long as it has a function as an electron acceptor. For example, an electron-accepting conductive polymer such as phenyl C61 butyric acid methyl ester can be suitably used. It is not limited to this.
光電変換層の膜厚としては、０．２ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内で設定されることが好ましい。光電変換層の形成方法としては、所定の膜厚に均一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い。 The film thickness of the photoelectric conversion layer is preferably set within the range of 0.2 nm to 3000 nm. The method for forming the photoelectric conversion layer is not particularly limited as long as it can be uniformly formed in a predetermined film thickness.
４．有機薄膜太陽電池素子モジュール
モジュールについて、上記以外の点については、「Ｉ．第一態様」の項で説明した色素増感型太陽電池素子モジュールの場合と同様とすることができる。
4). About an organic thin film solar cell element module module, it can be made to be the same as that of the case of the dye-sensitized solar cell element module demonstrated in the term of "I. 1st aspect" about points other than the above.
ＩＩＩ．第三態様
第三態様のフレキシブル太陽電池素子モジュールは、上記太陽電池素子が、上記機能層が光電変換層である化合物半導体型太陽電池素子である化合物半導体型太陽電池素子モジュールである。化合物半導体型太陽電池素子の光電変換層としては、フレキシブル太陽電池モジュールに用いることができれば、特に限定されないが、例えば、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｅ、Ｓ等から構成されるカルコパイライト系化合物や、Ｃｄ−Ｔｅ系化合物を用いた光電変換層が挙げられる。本態様については、光電変換層以外の点については、「ＩＩ．第二態様」の項で説明した有機薄膜太陽電池素子モジュールの場合と同様とすることができる。
III. 3rd aspect The flexible solar cell element module of a 3rd aspect is a compound semiconductor type solar cell element module whose said solar cell element is a compound semiconductor type solar cell element whose said functional layer is a photoelectric converting layer. The photoelectric conversion layer of the compound semiconductor solar cell element is not particularly limited as long as it can be used in a flexible solar cell module. For example, a chalcopyrite compound composed of Cu, In, Ga, Al, Se, S, or the like And a photoelectric conversion layer using a Cd—Te-based compound. About this aspect, about points other than a photoelectric converting layer, it can be made the same as that of the case of the organic thin-film solar cell element module demonstrated by the term of "II. 2nd aspect."
ＩＶ．第四態様
第四態様のフレキシブル太陽電池素子モジュールは、上記太陽電池素子が、上記機能層が光電変換層であるシリコン薄膜太陽電池素子である薄膜太陽電池素子モジュールである。シリコン薄膜の光電変換層としては、フレキシブル太陽電池モジュールに用いることができれば、特に限定されないが、例えば、微結晶のＳｉや、アモルファスのＳｉを用いた光電変換層が挙げられる。本態様については、光電変換層以外の点については、「ＩＩ．第二態様」の項で説明した有機薄膜太陽電池素子モジュールの場合と同様とすることができる。
IV. 4th aspect The flexible solar cell element module of a 4th aspect is a thin film solar cell element module whose said solar cell element is a silicon thin film solar cell element whose said functional layer is a photoelectric converting layer. The photoelectric conversion layer of the silicon thin film is not particularly limited as long as it can be used for a flexible solar cell module, and examples thereof include a photoelectric conversion layer using microcrystalline Si or amorphous Si. About this aspect, about points other than a photoelectric converting layer, it can be made the same as that of the case of the organic thin-film solar cell element module demonstrated by the term of "II. 2nd aspect."
Ｖ．その他
本発明における第１電極基材は、種々のフレキシブル太陽電池素子モジュール用電極基材（以下、この項目においては電極基材と称する。）として用いることができる。このような電極基材は、フレキシブル性を有し、１枚の基材および上記基材上にパターン状に形成された複数の電極層を有し、上記電極層の形状が、上記フレキシブル太陽電池素子モジュールの上記一の太陽電池素子の第１電極層に用いた場合に、上記一の太陽電池素子の上記機能層が積層される発電領域と、上記発電領域から延長され、上記他の太陽電池素子の上記第２電極層と電気的に接続される接続領域と、上記発電領域から延長され、上記他の太陽電池素子の第２電極の端部に対向する位置に形成される短絡防止領域とを有する形状であることを特徴とする。上記電極基材は、上記電極層が第１電極層の形状を有することから、フレキシブル太陽電池素子モジュールに用いることにより、各々の太陽電池素子における内部短絡を好適に防止することが可能となる。
V. Others The 1st electrode base material in this invention can be used as various electrode base materials for flexible solar cell element modules (henceforth an electrode base material in this item). Such an electrode substrate has flexibility, and has a single substrate and a plurality of electrode layers formed in a pattern on the substrate, and the shape of the electrode layer is the flexible solar cell. When used for the first electrode layer of the one solar cell element of the element module, the power generation region in which the functional layer of the one solar cell element is stacked, and the other solar cell extended from the power generation region and the other solar cell A connection region electrically connected to the second electrode layer of the element; a short-circuit prevention region extending from the power generation region and formed at a position facing the end of the second electrode of the other solar cell element; It is the shape which has. Since the said electrode base material has the shape of a 1st electrode layer, the said electrode base material can prevent suitably an internal short circuit in each solar cell element by using for a flexible solar cell element module.
Ｂ．フレキシブル太陽電池素子モジュールの製造方法
本発明のフレキシブル太陽電池素子モジュールの製造方法は、第１基材上に複数の第１電極層を形成することによりフレキシブル性を有する第１電極基材を形成する第１電極基材形成工程と、フレキシブル性を有し、少なくとも第２電極層を有する複数の第２電極基材を切り出すことが可能な１枚の第２電極基材用基板を準備する第２電極基材用基板準備工程と、上記第１電極基材の上記第１電極層側に機能層を形成する工程、または上記第２電極基材用基板の上記第２電極層側に上記機能層を連続的に形成する工程のいずれか一方を行う機能層形成工程と、上記第２電極基材用基板を切断することにより、上記複数の第２電極基材を形成する切断工程と、上記第１電極基材の上記第１電極層側と上記第２電極基材の上記第２電極層側とを対向させ、上記機能層を界面として密着させることにより上記第１電極基材および上記第２電極基材を貼合し、上記第１電極層、上記第２電極層および上記機能層を有する複数の太陽電池素子を形成する貼合工程と、一の上記太陽電池素子の上記第１電極層と、他の上記太陽電池素子の上記第２電極層とを電気的に接続する接続工程とを有し、上記第１電極基材形成工程では、上記一の太陽電池素子の上記第１電極層の形状が、上記一の太陽電池素子の上記第２電極層の端部の内側に配置され、上記一の太陽電池素子の上記機能層が積層されている発電領域と、上記発電領域から延長され、上記他の太陽電池素子の上記第２電極層と電気的に接続されている接続領域と、上記発電領域から延長され、上記他の太陽電池素子の上記第２電極層の端部に対向する位置に形成されている短絡防止領域とを有する形状となるように上記第１電極層を形成することを特徴とする製造方法である。
B. The manufacturing method of a flexible solar cell element module The manufacturing method of the flexible solar cell element module of this invention forms the 1st electrode base material which has flexibility by forming a several 1st electrode layer on a 1st base material. A first electrode base material forming step and a second electrode base material substrate having a flexibility and capable of cutting out a plurality of second electrode base materials having at least a second electrode layer. Substrate preparation step for electrode base material and step of forming a functional layer on the first electrode layer side of the first electrode base material, or the functional layer on the second electrode layer side of the second electrode base material substrate A functional layer forming step for performing any one of the steps of continuously forming the substrate, a cutting step for forming the plurality of second electrode substrates by cutting the substrate for the second electrode substrate, and the first The first electrode layer of one electrode substrate The first electrode base material and the second electrode base material are bonded together by causing the side and the second electrode layer side of the second electrode base material to face each other and bringing the functional layer into close contact with each other. A bonding step of forming a plurality of solar cell elements having one electrode layer, the second electrode layer, and the functional layer, the first electrode layer of one of the solar cell elements, and the above of the other solar cell element A connecting step of electrically connecting the second electrode layer, and in the first electrode base material forming step, the shape of the first electrode layer of the one solar cell element is the one solar cell element. A power generation region disposed inside an end of the second electrode layer, the functional layer of the one solar cell element being stacked, and extending from the power generation region, and the first of the other solar cell elements. A connection region electrically connected to the two-electrode layer and extended from the power generation region. The first electrode layer is formed so as to have a shape having a short-circuit prevention region formed at a position facing an end of the second electrode layer of the other solar cell element. Is the method.
本発明における機能層形成工程において、「第１電極層側に機能層を形成する」または「第２電極層側に機能層を形成する」とは、第１電極層または第２電極層の表面に、直接機能層を形成する場合だけではなく、他の層を介して機能層を形成する場合を含む概念である。また、本発明における機能層形成工程は、上記第１電極基材の上記第１電極層側に機能層を形成する工程、または上記第２電極基材用基板の上記第２電極層側に上記機能層を連続的に形成する工程のいずれか一方のみを行う場合だけではなく、第１電極層側および第２電極層側の両方に機能層を形成する場合を含む工程である。 In the functional layer forming step of the present invention, “form a functional layer on the first electrode layer side” or “form a functional layer on the second electrode layer side” means the surface of the first electrode layer or the second electrode layer In addition, the concept includes not only the case where the functional layer is directly formed, but also the case where the functional layer is formed via another layer. Moreover, the functional layer forming step in the present invention includes the step of forming a functional layer on the first electrode layer side of the first electrode base material, or the second electrode layer side of the second electrode base material substrate. This is a process that includes not only the case of performing only one of the steps of continuously forming the functional layer but also the case of forming the functional layer on both the first electrode layer side and the second electrode layer side.
また、本発明における貼合工程において、「第１電極基材の第１電極層側と第２電極基材の第２電極層側とを対向させ、機能層を界面として密着させる」とは、機能層を界面にして第１電極層と第２電極層とを密着させる場合だけではなく、第１電極層または第２電極層の表面に他の層が形成されている場合は、機能層を界面にして第１電極層の最表面の層と第２電極層の最表面の層とを密着させる場合を含む概念である。 Moreover, in the bonding step in the present invention, “the first electrode layer side of the first electrode substrate and the second electrode layer side of the second electrode substrate are opposed to each other, and the functional layer is adhered as an interface” Not only when the first electrode layer and the second electrode layer are adhered to each other with the functional layer as an interface, but when another layer is formed on the surface of the first electrode layer or the second electrode layer, This is a concept including the case where the outermost surface layer of the first electrode layer and the outermost surface layer of the second electrode layer are brought into close contact with each other as an interface.
本発明では、界面となる機能層が高分子化合物を含有することが好ましい。他の層や基材との密着性を良好にすることができるからである。 In this invention, it is preferable that the functional layer used as an interface contains a high molecular compound. This is because the adhesion to other layers and base materials can be improved.
本発明によれば、上記第１電極基材形成工程を有することから、第１電極層を発電領域、接続領域、および短絡防止領域を有する形状に形成することができるため、本発明の製造方法により製造されたフレキシブル太陽電池素子モジュールにおいて、各々の太陽電池素子の内部短絡を防止することが可能となる。 According to the present invention, since the first electrode base material forming step is included, the first electrode layer can be formed into a shape having a power generation region, a connection region, and a short-circuit prevention region. In the flexible solar cell element module manufactured by the above, it becomes possible to prevent an internal short circuit of each solar cell element.
ここで、本発明のフレキシブル太陽電池素子モジュールの製造方法の具体例としては、色素増感型太陽電池素子モジュールの製造方法（第一態様）と、有機薄膜太陽電池素子モジュールの製造方法（第二態様）と、化合物半導体型太陽電池モジュールの製造方法（第三態様）と、シリコン薄膜太陽電池素子モジュールの製造方法（第四態様）とが挙げられる。以下、各態様について説明する。 Here, as a specific example of the manufacturing method of the flexible solar cell element module of this invention, the manufacturing method (1st aspect) of a dye-sensitized solar cell element module and the manufacturing method (2nd aspect) of an organic thin film solar cell module Aspect), a compound semiconductor solar cell module manufacturing method (third embodiment), and a silicon thin film solar cell element module manufacturing method (fourth embodiment). Hereinafter, each aspect will be described.
Ｉ．第一態様
第一態様のフレキシブル太陽電池素子モジュールの製造方法は、上記太陽電池素子が、上記第１電極層または上記第２電極層のいずれか一方の表面上に形成され、色素増感剤が坦持された金属酸化物半導体微粒子を含有する多孔質層を有し、かつ上記機能層が酸化還元対を含む固体電解質層である色素増感型太陽電池素子である色素増感型太陽電池素子モジュールの製造方法である。なお、以下の第一態様の説明では、「色素増感型太陽電池素子モジュール」を「モジュール」といい、「色素増感型太陽電池素子」を「素子」という。
I. 1st aspect The manufacturing method of the flexible solar cell element module of a 1st aspect WHEREIN: The said solar cell element is formed on the surface of either one of the said 1st electrode layer or the said 2nd electrode layer, and a dye sensitizer is used. A dye-sensitized solar cell element, which is a dye-sensitized solar cell element having a porous layer containing supported metal oxide semiconductor fine particles, and wherein the functional layer is a solid electrolyte layer containing a redox pair It is a manufacturing method of a module. In the following description of the first aspect, the “dye-sensitized solar cell element module” is referred to as “module”, and the “dye-sensitized solar cell element” is referred to as “element”.
本態様においては、機能層が固体電解質層である。固体電解質層は、高分子化合物を含有することが好ましい。固体電解質と第１電極基材、および固体電解質と第２電極基材との密着が良好になるからである。 In this embodiment, the functional layer is a solid electrolyte layer. The solid electrolyte layer preferably contains a polymer compound. This is because adhesion between the solid electrolyte and the first electrode substrate and between the solid electrolyte and the second electrode substrate is improved.
上記モジュールは、多孔質層を必須の構成とすることから、本態様においては、上述の各工程の他に、第１電極層または第２電極層のいずれか一方の表面上に多孔質層を形成する多孔質層形成工程を必須の工程とする。 Since the above-mentioned module has an essential configuration of the porous layer, in this embodiment, in addition to the above steps, the porous layer is provided on the surface of either the first electrode layer or the second electrode layer. The porous layer forming step to be formed is an essential step.
ここで、本態様のモジュールの製造方法について図を用いて説明する。図１１（ａ）〜（ｄ）、図１３（ａ）〜（ｅ）は、本態様のモジュールの製造方法の一例を示す工程図であり、図１（ａ）、（ｂ）に示すモジュールを製造する例について示す図である。また、図１２（ａ）〜（ｄ）、図１４（ａ）〜（ｅ）は、本態様のモジュールの製造方法の他の一例を示す工程図であり、図４（ａ）、（ｂ）に示すモジュールを製造する例について示す図である。 Here, the manufacturing method of the module of this aspect is demonstrated using figures. 11 (a) to 11 (d) and FIGS. 13 (a) to 13 (e) are process diagrams showing an example of a method for manufacturing the module of this aspect, and the modules shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b) are shown. It is a figure shown about the example to manufacture. 12 (a) to 12 (d) and FIGS. 14 (a) to (e) are process diagrams showing another example of the method for manufacturing the module of this embodiment, and FIGS. 4 (a) and 4 (b). It is a figure shown about the example which manufactures the module shown to.
第１電極基材形成工程について説明する。図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、第１基材１１上に連続的に導電材料層１２３を形成する。また、第１電極基材形成工程においては、触媒層５を形成してもよい。この場合、導電材料層１２３上に連続的に触媒層５を形成して積層させる。なお、図１１（ａ）では、導電材料層１２３および触媒層５が連続的に形成された第１基材１１の一例を上面から示しており、図１１（ｂ）では、図１１（ａ）のＥ−Ｅ線断面を示している。
次に、図１１（ｃ）、（ｄ）に示すように、導電材料層１２３および触媒層５をレーザースクライブ法等により所定の形状にパターニングすることで、１枚の第１基材１１上に、パターン状に形成された複数の第１電極層１２および触媒層５を有する第１電極基材１０を形成する。図１１（ｃ）において示される第１電極層１２の形状については、図２（ａ）〜（ｃ）で説明したため、ここでの説明は省略する。なお、図１１（ｃ）では、第１電極基材１０の一例を上面から示しており、図１１（ｄ）では、図１１（ｃ）のＥ’−Ｅ’線断面を示している。
A 1st electrode base material formation process is demonstrated. As shown in FIGS. 11A and 11B, the
Next, as shown in FIGS. 11C and 11D, the
また、第１電極基材形成工程においては、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、第１基材１１上に、例えば金属マスク等を用いた蒸着法等により、複数の第１電極層１２を直接所定のパターンに形成してもよい。図１２（ａ）において示される第１電極層１２の形状については、図５（ａ）〜（ｃ）で説明したため、ここでの説明は省略する。なお、図１２（ａ）では、第１電極層１２がパターン状に形成された第１基材の一例を上面から示しており、図１２（ｂ）では図１２（ａ）のＦ−Ｆ線断面を示している。また、図１２（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１電極層１２上には触媒層５を第１電極層１２とは異なるパターンで形成してもよい。なお、図１２（ｃ）では、第１電極基材１０の他の例を上面から示しており、図１２（ｄ）では、図１２（ｃ）のＦ’−Ｆ’線断面を示している。
In the first electrode base material forming step, as shown in FIGS. 12A and 12B, a plurality of first electrodes are formed on the
図示はしないが、必要に応じて第１電極層上に短絡防止層を形成してもよい。 Although not shown, a short-circuit prevention layer may be formed on the first electrode layer as necessary.
次に、第２電極基材用基板準備工程、および多孔質層形成工程について説明する。図１３（ａ）、（ｂ）、および図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、第２電極基材用基板準備工程においては、第２電極層２２を有する第２電極基材用基板２０’を準備する。次に、多孔質層形成工程においては、第２電極層２２上に色素増感剤が坦持された金属酸化物半導体微粒子を含有する多孔質層３を連続的に形成する。図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、第２電極基材用基板２０’から切り出される第２電極基材２２（図１３（ｅ）参照）において第１電極層の接続領域と接続される第２電極層２２の第２接続領域２２ｂとなる部分（以下、第２電極基材用基板２０’の接続領域２２ｂ’と称して説明する場合がある。）以外の部分に多孔質層３を連続的に形成することが好ましい。なお、図１３（ａ）では、多孔質層３が形成された第２電極基材用基板の一例を上面から示しており、図１３（ｂ）では、図１３（ａ）のＧ−Ｇ線断面を示している。
Next, the second electrode substrate substrate preparing step and the porous layer forming step will be described. As shown in FIGS. 13A and 13B and FIGS. 14A and 14B, in the second electrode substrate substrate preparation step, the second electrode substrate having the
また、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、多孔質層形成工程においては、所定のパターン形状に多孔質層３を連続的に形成してもよい。なお、図１４（ａ）においては、多孔質層３が第２電極基材用基板２０’の接続領域２２ｂ’以外の部分にストライプ状に連続的に形成されている例について示している。なお、図１４（ａ）では、多孔質層３が形成された第２電極基材用基板２０’の他の例を上面から示しており、図１４（ｂ）では、図１４（ａ）のＨ−Ｈ線断面を示している。
Further, as shown in FIGS. 14A and 14B, in the porous layer forming step, the
なお、図示はしないが、多孔質層形成工程においては、第1電極層上に多孔質層を形成してもよい。 Although not shown, in the porous layer forming step, a porous layer may be formed on the first electrode layer.
次に、機能層形成工程について説明する。図１３（ｃ）、（ｄ）および図１４（ｃ）、（ｄ）に示すように、機能層形成工程においては、第２電極基材用基板２０’の多孔質層３上に、高分子化合物および酸化還元対を含む固体電解質層４を連続的に形成する。なお、図１３（ｃ）、図１４（ｃ）では、固体電解質層４が形成された第２電極基材用基板２０’の一例を上面から示しており、図１３（ｄ）では、図１３（ｃ）のＧ’−Ｇ’線断面を、図１４（ｄ）では、図１４（ｃ）のＨ’−Ｈ’線断面を示している。
Next, the functional layer forming process will be described. As shown in FIGS. 13 (c), (d) and FIGS. 14 (c), (d), in the functional layer forming step, a polymer is formed on the
なお、図示はしないが、機能層形成工程においては、第１電極基材の第１電極層上に固体電解質層を第１電極層のパターンに対応するパターンで形成してもよい。 Although not shown, in the functional layer forming step, the solid electrolyte layer may be formed on the first electrode layer of the first electrode base material in a pattern corresponding to the pattern of the first electrode layer.
次に、切断工程について説明する。図１３（ｅ）および図１４（ｅ）に示すように、切断工程においては、第２電極基材用基板２０’を所望の形状に切断することにより、第２電極基材２０を形成する。なお、図１３（ｅ）および図１４（ｅ）においては、いずれも、モジュールとした際に、隣接する第２電極基材２０が接触しない形状となるように第２電極基材２０が形成される例について示している。
Next, the cutting process will be described. As shown in FIGS. 13 (e) and 14 (e), in the cutting step, the
次に、貼合工程、および接続工程について説明する。図１１（ｄ）に示される第１電極基材１０の複数の第１電極層１２上に形成された触媒層５と、図１３（ｅ）に示される複数の第２電極基材２０の第２電極層２２上に形成された多孔質層３とを対向させて、固体電解質層４を界面として密着させることにより第１電極基材１０および第２電極基材２０を貼合し、第１電極層１２、第２電極層２２、多孔質層３および固体電解質層４を有する複数の素子を形成する。また、この際、第１電極層１２の接続領域１２ｂと第２電極層２２の第２接続領域２２ｂとを導電性層等を介して電気的に接続させる。これにより、図１（ａ）、（ｂ）に示されるモジュール１００の構成を得ることができる。
また、本工程においては、例えば図１２（ｄ）に示される第１電極基材１０の第１電極層１２上に形成された触媒層５と、図１４（ｅ）に示される複数の第２電極基材２０の第２電極層２２上に形成された多孔質層３とを対向させて、固体電解質層４を界面として密着させることにより第１電極基材１０および第２電極基材２０を貼合して、複数の素子を形成する。。また、この際、第１電極層１２の接続領域１２ｂと第２電極層２２の第２接続領域２２ｂとを導電性層等を介して電気的に接続させる。これにより、図４（ａ）、（ｂ）に示されるモジュール１００の構成を得ることができる。
Next, a bonding process and a connection process will be described. The catalyst layers 5 formed on the plurality of first electrode layers 12 of the
Further, in this step, for example, the
以下、本態様のモジュールの製造方法の各工程について説明する。
第１電極基材形成工程において形成される第１電極基材については、「Ａ．フレキシブル太陽電池素子モジュール」の項で説明したものと同様とすることができる。また、第２電極基材準備工程において準備される第２電極基材用基板については、第２電極基材に用いられるものと同様とすることができる。なお、必要に応じて、第1電極基材上または第２電極基材用基板上に短絡防止層を形成してもよい。なお、短絡防止層については上述した「Ａ．フレキシブル太陽電池素子モジュール」の項で説明したものと同様とすることができる。
Hereafter, each process of the manufacturing method of the module of this aspect is demonstrated.
About the 1st electrode base material formed in a 1st electrode base material formation process, it can be made to be the same as that of what was demonstrated in the term of "A. flexible solar cell element module." Moreover, about the board | substrate for 2nd electrode base materials prepared in a 2nd electrode base material preparatory process, it can be made to be the same as that used for a 2nd electrode base material. If necessary, a short-circuit prevention layer may be formed on the first electrode substrate or the second electrode substrate. The short-circuit prevention layer can be the same as that described in the section “A. Flexible solar cell element module” described above.
多孔質層形成工程において形成される多孔質層、およびその形成方法については、「Ａ．フレキシブル太陽電池素子モジュール」の項で説明したものと同様とすることができる。多孔質層は、第１電極基材の複数の第１電極層上、または第２電極基材用基板の第２電極層上のいずれか一方に形成される。多孔質層が第２電極基材用基板の第２電極層上に形成される場合、第２電極基材用基板から切り出された第２電極基材において、第１電極層の接続領域と電気的に接続可能な第２接続領域を有するように、多孔質層を形成する必要がある。よって、この場合は、図１３（ａ）および図１４（ａ）に示すように、第２電極基材用基板２０’の接続領域２２ｂ’以外の部分に多孔質層を連続的に形成することが好ましい。また、図１４（ａ）に示すように、第２電極基材用基板２０’上に所定のパターン状に多孔質層３を連続的に形成してもよい。一方、多孔質層が第１電極基材の複数の第１電極層上に形成される場合、多孔質層は、通常、第１電極層のパターンに対応するパターンで形成される。具体的な多孔質層のパターン形状については、「Ａ．フレキシブル太陽電池素子モジュール」の項で説明したものと同様とすることができる。
The porous layer formed in the porous layer forming step and the forming method thereof can be the same as those described in the section “A. Flexible solar cell element module”. The porous layer is formed on either the plurality of first electrode layers of the first electrode substrate or the second electrode layer of the second electrode substrate. When the porous layer is formed on the second electrode layer of the second electrode substrate, the second electrode substrate cut out from the second electrode substrate is electrically connected to the connection region of the first electrode layer. It is necessary to form a porous layer so as to have a second connection region that can be connected electrically. Therefore, in this case, as shown in FIGS. 13A and 14A, the porous layer is continuously formed in a portion other than the
機能層形成工程において形成される固体電解質層、およびその形成方法については、「Ａ.フレキシブル太陽電池素子モジュール」の項で説明したものと同様とすることができる。また、図１４（ｃ）に示すように、第２電極基材用基板２０’上に所定のパターン状に固体電解質層４を形成してもよい。また、上記固体電解質層は、第１電極層側または第２電極層側の少なくとも一方に形成されていればよく、両方に形成されていてもよい。
The solid electrolyte layer formed in the functional layer forming step and the method for forming the solid electrolyte layer can be the same as those described in the section “A. Flexible solar cell element module”. Further, as shown in FIG. 14C, the
切断工程により形成される第２電極基材の形状としては、モジュールにおいて、隣接する第２電極基材同士が接触しない形状であれば特に限定されず、モジュールの用途等により適宜選択して決定することができる。具体的な第２電極基材の形状については、「Ａ．フレキシブル太陽電池素子モジュール」の項で説明した第２電極基材の形状と同様とすることができる。また、第２電極基材用基板上に多孔質層や固体電解質層が形成されている場合は、通常、本工程により形成される第２電極基材が有する多孔質層や固体電解質層が第１電極層のパターンに対応するパターンを有するように、第２電極基材用基板が切断される。第２電極基材用基板の切断方法としては、公知の方法とすることができる。 The shape of the second electrode substrate formed by the cutting step is not particularly limited as long as the adjacent second electrode substrates are not in contact with each other in the module. be able to. The specific shape of the second electrode substrate can be the same as the shape of the second electrode substrate described in the section “A. Flexible Solar Cell Element Module”. In addition, when a porous layer or solid electrolyte layer is formed on the second electrode substrate substrate, the porous layer or solid electrolyte layer of the second electrode substrate formed by this step is usually the first layer. The second electrode substrate substrate is cut so as to have a pattern corresponding to the pattern of the one electrode layer. As a method for cutting the second electrode substrate, a known method can be used.
貼合工程においては、例えば第１電極基材の複数の第１電極層上に多孔質層が形成されている場合は、多孔質層と第２電極層とを対向させて、固体電解質層を界面として密着させる。一方、第２電極基材の第２電極層上に多孔質層が形成されている場合は、第１電極層と上記多孔質層とを対向させて、固体電解質層を界面として密着させる。また、例えば多孔質層が形成されていない側の電極層上に触媒層が形成されている場合は、多孔質層と触媒層とを対向させて固体電解質層を界面として密着させる。貼合方法は、公知の方法を用いることができる。 In the bonding step, for example, when a porous layer is formed on the plurality of first electrode layers of the first electrode substrate, the porous layer and the second electrode layer are opposed to each other, and the solid electrolyte layer is Adhere as an interface. On the other hand, when the porous layer is formed on the 2nd electrode layer of the 2nd electrode substrate, the 1st electrode layer and the above-mentioned porous layer are made to oppose, and a solid electrolyte layer is stuck as an interface. For example, when the catalyst layer is formed on the electrode layer on the side where the porous layer is not formed, the porous layer and the catalyst layer are opposed to each other and the solid electrolyte layer is adhered as an interface. A well-known method can be used for the bonding method.
接続工程においては、隣接する素子の第１電極層と第２電極層とをモジュールの内部で電気的に接続させることができれば特に限定されず、直接接触させてもよく、第１電極層の接続領域および第２電極層の第２接続領域の間に導電性層を形成して接続させてもよい。本態様においては、導電性層を形成して接続させる方法を用いることが好ましい。これによりモジュールにおける接続不良をより好適に防止することができるからである。なお、導電性層の材料としては、一般的な導電性接着剤等を用いることができる。 In the connection step, the first electrode layer and the second electrode layer of adjacent elements are not particularly limited as long as they can be electrically connected inside the module, and may be brought into direct contact with each other. A conductive layer may be formed and connected between the region and the second connection region of the second electrode layer. In this embodiment, it is preferable to use a method in which a conductive layer is formed and connected. This is because a connection failure in the module can be prevented more suitably. As a material for the conductive layer, a general conductive adhesive or the like can be used.
ＩＩ．第二態様
第二態様のフレキシブル太陽電池素子モジュールの製造方法は、太陽電池素子が、上記第１電極層および上記第２電極層の間に光電変換層を有する有機薄膜太陽電池素子であり、上記機能層が上記第１電極層および上記第２電極層の間に形成される層である有機薄膜太陽電池素子モジュールを製造する製造方法である。なお、以下の第二態様の説明では、「有機薄膜太陽電池素子モジュール」を「モジュール」といい、「有機薄膜太陽電池素子」を「素子」という。
II. 2nd aspect The manufacturing method of the flexible solar cell element module of a 2nd aspect is an organic thin-film solar cell element in which a solar cell element has a photoelectric converting layer between the said 1st electrode layer and the said 2nd electrode layer, It is a manufacturing method which manufactures the organic thin-film solar cell element module whose functional layer is a layer formed between the said 1st electrode layer and the said 2nd electrode layer. In the following description of the second embodiment, “organic thin film solar cell element module” is referred to as “module”, and “organic thin film solar cell element” is referred to as “element”.
本態様により製造されるモジュールにおける機能層としては、第１電極層および第２電極層の間に形成される層であり、第１電極基材および第２電極基材を貼合する際の界面とすることにより、第１電極基材および第２電極基材を良好に密着させることが可能な層であれば特に限定されない。機能層としては、具体的には、光電変換層、または正孔取出し層、電子取出し層を挙げることができる。機能層は導電性高分子を含有することが好ましい。機能層と他の層や基材との密着が良好になるからである。 As a functional layer in the module manufactured by this aspect, it is a layer formed between a 1st electrode layer and a 2nd electrode layer, and the interface at the time of bonding a 1st electrode base material and a 2nd electrode base material By doing so, there is no particular limitation as long as the first electrode base material and the second electrode base material can be satisfactorily adhered to each other. Specific examples of the functional layer include a photoelectric conversion layer, a hole extraction layer, and an electron extraction layer. The functional layer preferably contains a conductive polymer. This is because the adhesion between the functional layer and other layers and the substrate is improved.
なお、上記モジュールは、光電変換層を必須の構成とするものである。よって、本態様のモジュールの製造方法においては、機能層形成工程において光電変換層を形成しない場合は、別途、第１電極層または第２電極層のいずれか一方の表面に光電変換層を形成する工程を有するものとする。 In addition, the said module makes a photoelectric converting layer an essential structure. Therefore, in the module manufacturing method of this aspect, when the photoelectric conversion layer is not formed in the functional layer forming step, the photoelectric conversion layer is separately formed on the surface of either the first electrode layer or the second electrode layer. It shall have a process.
ここで、本態様のモジュールの製造方法について図を用いて説明する。図１５（ａ）〜（ｄ）、図１６（ａ）〜（ｅ）は、本態様のモジュールの製造方法の一例を示す工程図であり、図１０（ａ）に示すモジュールを製造する例について示す図である。 Here, the manufacturing method of the module of this aspect is demonstrated using figures. 15 (a) to 15 (d) and FIGS. 16 (a) to 16 (e) are process diagrams showing an example of a method for manufacturing the module of this aspect, and an example of manufacturing the module shown in FIG. 10 (a). FIG.
まず、第１電極基材形成工程について説明する。図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、第１電極基材形成工程においては、第１基材１１上に連続的に導電材料層１２３を形成する。また、第1電極基材形成工程においては、第1電極層の用途に応じて正孔取出し層または電子取出し層のいずれか一方を形成してもよい。なお、図１５（ａ）、（ｂ）においては正孔取出し層７を形成する例について示す。この場合、導電材料層１２３上に連続的に正孔取出し層７を形成して積層させる。なお、図１５（ａ）では、正孔取出し層７が連続的に形成された第１基材１１の一例を上面から示しており、図１５（ｂ）では、図１５（ａ）のＩ−Ｉ線断面を示している。
次に、図１５（ｃ）、（ｄ）に示すように、導電材料層１２３および正孔取出し層７をレーザースクライブ法等により所定のパターンにパターニングすることで、１枚の第１基材１１上に、パターン状に形成された複数の第１電極層１２および正孔取出し層７を有する第１電極基材１０を形成する。なお、第１電極層１２の形状については、図２（ａ）、（ｂ）で説明したものと同様とすることができる。なお、図１５（ｃ）では、第１電極基材形成工程により形成された第１電極基材１０の一例を上面から示しており、図１５（ｄ）では、図１５（ｃ）のＩ’−Ｉ’線断面を示している。
First, a 1st electrode base material formation process is demonstrated. As shown in FIGS. 15A and 15B, in the first electrode base material forming step, the
Next, as shown in FIGS. 15C and 15D, the
次に、第２電極基材用基板準備工程について説明する。図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、第２電極基材用基板準備工程においては、第２電極層２２を有する第２電極基材用基板２０’を準備する。なお、準備される第２電極基材用基板２０’には、第２電極層２２の用途に応じて、第２電極層２２上に正孔取出し層または電子取出し層が形成されていてもよい。図１６（ａ）、（ｂ）では、電子取出し層８が形成されている例について示している。なお、図１６（ａ）は、電子取出し層８が形成された第２電極基材用基板２０’の一例を上面から示しており、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＪ−Ｊ線断面を示している。
Next, the second electrode substrate substrate preparation step will be described. As shown in FIGS. 16A and 16B, in the second electrode substrate substrate preparation step, a second electrode substrate 20 'having the
次に機能層形成工程について説明する。図１６（ｃ）、（ｄ）に示すように、機能層形成工程においては、第２電極基材用基板２０’の電子取出し層８上に、光電変換層６を連続的に形成する。なお、図１６（ｃ）に示すように、第２電極基材用基板２０’の接続領域２２ｂ’以外の部分に光電変換層６を連続的に形成することが好ましい。なお、図１６（ｃ）では、光電変換層６が形成された第２電極基材用基板２０’の一例を上面から示しており、図１６（ｄ）では、図１６（ｃ）のＪ’−Ｊ’線断面を示している。なお、図示はしないが、機能層形成工程においては、第１電極基材の第１電極層側に光電変換層をパターン状に連続的に形成してもよい。
Next, the functional layer forming process will be described. As shown in FIGS. 16C and 16D, in the functional layer forming step, the
次に、切断工程について説明する。図１６（ｅ）に示すように、切断工程においては、第２電極基材用基板２０’を所望の大きさに切断することにより、第２電極基材２０を形成する。なお、図１６（ｅ）においては、モジュールとした際に、隣接する第２電極基材２０が接触しない形状となるように、第２電極基材２０が形成される例について示している。
Next, the cutting process will be described. As shown in FIG. 16E, in the cutting step, the
次に、貼合工程、および接続工程について説明する。および接続工程について説明する。図１５（ｄ）に示される第１電極基材１０の複数の第１電極層１２上に形成された正孔取り出し層７と、図１６（ｅ）に示される複数の第２電極基材２０の第２電極層上に形成された電子取り出し層８とを対向させて、光電変換層６を界面として密着させることにより、第１電極基材１０と第２電極基材２０とを貼合し、第１電極層１２、第２電極層、光電変換層６、正孔取り出し層、および電子取り出し層８を有する複数の素子を形成する。また、この際、第１電極層１２の接続領域１２ｂと第２電極層の第２接続領域２２ｂとを導電性層等を介して電気的に接続させる。これにより、本工程においては図１０（ａ）に示されるモジュール２００の構成を得ることができる。
以上の工程を行うことにより、図１０（ａ）に示すモジュールを製造することができる。
Next, a bonding process and a connection process will be described. The connection process will be described. The
By performing the above steps, the module shown in FIG. 10A can be manufactured.
以下、本態様のモジュールの製造方法の各工程について説明する。
第１電極基材形成工程により形成される第１電極基材、および第２電極基材準備工程により準備される第２電極基材用基板については「Ａ．フレキシブル太陽電池素子モジュール」の項で説明したものと同様とすることができる。また、これらの工程において、正孔取り出し層、または電子取り出し層のいずれかを形成してもよい。また、必要に応じて第１電極基材上または第２電極基材用基板上に短絡防止層を形成してもよい。
Hereafter, each process of the manufacturing method of the module of this aspect is demonstrated.
About the 1st electrode base material formed by a 1st electrode base material formation process, and the board | substrate for 2nd electrode base materials prepared by a 2nd electrode base material preparation process, it is a term of "A. flexible solar cell element module." It can be the same as described. In these steps, either a hole extraction layer or an electron extraction layer may be formed. Moreover, you may form a short circuit prevention layer on the 1st electrode base material or the board | substrate for 2nd electrode base materials as needed.
機能層形成工程により形成される機能層は、第１電極層と第２電極層との間に形成される層である。より具体的には、光電変換層、正孔取出し層、電子取出し層を挙げることができる。機能層形成工程で光電変換層を形成する場合は、第１電極基材の第１電極層側に光電変換層を形成する工程、または第２電極基材用基板の第２電極層側に光電変換層を連続的に形成する工程のいずれか一方を行う。本工程において形成される光電変換層については、「Ａ．フレキシブル太陽電池素子モジュール」の項で説明したものと同様とすることができる。また、機能層形成工程で正孔取出し層または電子取出し層を形成する場合は、第１電極基材の第１電極層側に正孔取出し層もしくは電子取出し層を形成する工程、または第２電極基材用基板の第２電極層側に正孔取出し層もしくは電子取出し層を連続的に形成する工程のいずれか一方を行う。なお、光電変換層を第１電極層または第２電極層のいずれか一方の表面上に形成する工程が別途行われる。本工程により形成される正孔取出し層または電子取出し層については「Ａ．フレキシブル太陽電池素子モジュール」の項で説明したものと同様とすることができる。正孔取出し層または電子取出し層は、第１電極基材の第１電極層または第２電極基材用基板の第２電極層のうち、正孔取出し電極または電子取出し電極に用いられる電極層上に形成されてもよく、また、第１電極層または第２電極層のうち、正孔取出し電極または電子取出し電極に用いられない電極層上に光電変換層が形成されている場合は、光電変換層上に形成されてもよい。 The functional layer formed by the functional layer forming step is a layer formed between the first electrode layer and the second electrode layer. More specifically, a photoelectric conversion layer, a hole extraction layer, and an electron extraction layer can be exemplified. When the photoelectric conversion layer is formed in the functional layer formation step, the photoelectric conversion layer is formed on the first electrode layer side of the first electrode base material, or the photoelectric conversion layer is formed on the second electrode layer side of the second electrode base material substrate. Either one of the steps of continuously forming the conversion layer is performed. The photoelectric conversion layer formed in this step can be the same as that described in the section “A. Flexible solar cell element module”. In the case where the hole extraction layer or the electron extraction layer is formed in the functional layer forming step, the step of forming the hole extraction layer or the electron extraction layer on the first electrode layer side of the first electrode substrate, or the second electrode Either one of the steps of continuously forming a hole extraction layer or an electron extraction layer on the second electrode layer side of the substrate for base material is performed. In addition, the process of forming a photoelectric converting layer on the surface of any one of a 1st electrode layer or a 2nd electrode layer is performed separately. The hole extraction layer or the electron extraction layer formed in this step can be the same as that described in the section “A. Flexible solar cell element module”. The hole extraction layer or the electron extraction layer is on the electrode layer used for the hole extraction electrode or the electron extraction electrode of the first electrode layer of the first electrode substrate or the second electrode layer of the second electrode substrate. If the photoelectric conversion layer is formed on an electrode layer that is not used for the hole extraction electrode or the electron extraction electrode in the first electrode layer or the second electrode layer, photoelectric conversion is performed. It may be formed on the layer.
切断工程については、第一態様の項で記載した工程と同様とすることができる。
貼合工程においては、例えば機能層として光電変換層を界面とする場合は、第１電極基材の第１電極層と第２電極基材の第２電極層のうち、いずれか一方の表面に形成された光電変換層と、上記光電変換層が形成されていない側の電極層とを対向させて、第１電極基材および第２電極基材を貼合する。なお、第１電極層または第２電極層には、正孔取出し層または電子取出し層のいずれかが形成されていてもよい。また、例えば機能層として正孔取出し層または電子取出し層を界面とする場合は、第１電極基材の第１電極層と第２電極基材の第２電極層のうち、いずれか一方の表面に形成された光電変換層上に形成された正孔取出し層または電子取出し層と、上正孔取出し層または電子取出し層が形成されていない側の電極層とを対向させて、第１電極基材および第２電極基材を貼合する。また、例えば機能層として光電変換層および正孔取出し層または電子取出し層を界面とする場合は、第１電極基材の第１電極層と第２電極基材の第２電極層のうち、いずれか一方の表面に形成された光電変換層と、上記光電変換層が形成されていない側の電極層上に形成された正孔取出し層電子取出し層とを対向させて、第１電極基材および第２電極基材を貼合する。なお、上記の説明においては、第1電極層または第２電極層のいずれか一方の電極層の表面のみに機能層が形成されている例について説明したが、両方の電極層の表面に機能層が形成されていてもよい。本工程に用いられる第１電極基材および第２電極基材の貼合方法としては、公知の方法を用いることができる。
接続工程については、「Ｉ．第一態様」の項で説明した工程と同様とすることができる。
The cutting step can be the same as the step described in the first aspect.
In the bonding step, for example, when the photoelectric conversion layer is used as the interface as the functional layer, either the first electrode layer of the first electrode base material or the second electrode layer of the second electrode base material is provided on one surface. The formed photoelectric conversion layer and the electrode layer on the side where the photoelectric conversion layer is not formed are opposed to each other, and the first electrode substrate and the second electrode substrate are bonded together. Note that either the hole extraction layer or the electron extraction layer may be formed on the first electrode layer or the second electrode layer. For example, when the hole extraction layer or the electron extraction layer is used as the interface as the functional layer, the surface of either the first electrode layer of the first electrode base material or the second electrode layer of the second electrode base material A hole extraction layer or an electron extraction layer formed on the photoelectric conversion layer formed on the substrate, and an electrode layer on the side where the upper hole extraction layer or the electron extraction layer is not formed are opposed to each other. The material and the second electrode substrate are bonded together. Further, for example, when the photoelectric conversion layer and the hole extraction layer or the electron extraction layer are used as the interface as the functional layer, any one of the first electrode layer of the first electrode substrate and the second electrode layer of the second electrode substrate The photoelectric conversion layer formed on one surface is opposed to the hole extraction layer electron extraction layer formed on the electrode layer on the side where the photoelectric conversion layer is not formed, and the first electrode substrate and A 2nd electrode base material is bonded. In the above description, the example in which the functional layer is formed only on the surface of either the first electrode layer or the second electrode layer has been described. However, the functional layer is formed on the surfaces of both electrode layers. May be formed. A publicly known method can be used as a pasting method of the 1st electrode base material and the 2nd electrode base material used for this process.
The connection step can be the same as the step described in the section “I. First aspect”.
ＩＩＩ．第三態様
第三態様のフレキシブル太陽電池素子モジュールの製造方法は、太陽電池素子が上記機能層が光電変換層である化合物半導体型太陽電池素子であり、上記機能層が上記第１電極層および上記第２電極層の間に形成される層である化合物半導体型太陽電池素子モジュールの製造方法である。本態様の光電変換層としては、「Ａ．フレキシブル太陽電池素子モジュール」の項で説明したものと同様とすることができ、光電変換層以外の点については、「ＩＩ．第二態様」の項で説明した有機薄膜太陽電池素子モジュールの製造方法の場合と同様とすることができる。
III. 3rd aspect The manufacturing method of the flexible solar cell element module of 3rd aspect is a compound semiconductor type solar cell element whose solar cell element is the said photoelectric conversion layer, and the said functional layer is said 1st electrode layer and said above. It is a manufacturing method of the compound semiconductor type solar cell element module which is a layer formed between 2nd electrode layers. The photoelectric conversion layer of this embodiment can be the same as that described in the section of “A. Flexible solar cell element module”, and the points other than the photoelectric conversion layer are described in the section of “II. Second embodiment”. It can be the same as that of the case of the manufacturing method of the organic thin-film solar cell element module demonstrated by 1.
ＩＶ．第四態様
第四態様のフレキシブル太陽電池素子モジュールの製造方法は、太陽電池素子が上記機能層が光電変換層であるシリコン薄膜太陽電池素子であり、上記機能層が上記第１電極層および上記第２電極層の間に形成される層であるシリコン薄膜太陽電池素子モジュールの製造方法である。シリコン薄膜の光電変換層としては、「Ａ．フレキシブル太陽電池素子モジュール」の項で説明したものと同様とすることができ、光電変換層以外の点については、「ＩＩ．第二態様」の項で説明した有機薄膜太陽電池素子モジュールの製造方法の場合と同様とすることができる。
IV. Fourth aspect A method for manufacturing a flexible solar cell element module according to the fourth aspect is that the solar cell element is a silicon thin-film solar cell element in which the functional layer is a photoelectric conversion layer, and the functional layer includes the first electrode layer and the first electrode layer. It is a manufacturing method of the silicon thin film solar cell element module which is a layer formed between two electrode layers. The photoelectric conversion layer of the silicon thin film can be the same as that described in the section “A. Flexible solar cell element module”, and the points other than the photoelectric conversion layer are described in the section “II. Second embodiment”. It can be the same as that of the case of the manufacturing method of the organic thin-film solar cell element module demonstrated in 1 ..
Ｖ．その他
本発明のフレキシブル太陽電池素子モジュールの製造方法においては、例えば第１基材、または第２電極基材用基板としてロール状に巻回された長尺状の形態を有するものを用いることにより、第１電極基材形成工程、機能層形成工程等をロール・ツー・ロール（Roll・to・Roll）プロセスで行うことができる。
V. Others In the method for producing a flexible solar cell module of the present invention, for example, by using a long substrate wound in a roll shape as the first substrate or the second electrode substrate, A 1st electrode base material formation process, a functional layer formation process, etc. can be performed by a roll-to-roll (Roll * to * Roll) process.
なお、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、実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the technical idea described in the claims of the present invention has substantially the same configuration and exhibits the same function and effect regardless of the case. It is included in the technical scope of the invention.
以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
（実施例１）
＜第１電極基材の作製＞
厚さ１２５μｍのフレキシブル性を有するポリエチレンナフタレートフィルム（第１基材）上にＩＴＯ膜（第１電極層）が形成された透明導電フィルムを用意し、そのＩＴＯ膜上にＰｔを厚み１３Å（透過率７２％）で積層して触媒層を形成した。上記触媒層が形成された透明導電フィルムに対し、レーザースクライブにて絶縁部を形成し、ＩＴＯ膜および触媒層の積層体を図１１（ｃ）に示すように、パターニングした。以上の手順により第１電極基材（対向電極基材）を得た。また、第１電極基材上の第２電極層の端部に対向する位置（図１（ａ）における１５の位置）に短絡防止層（厚み５μｍ、幅１．５ｍｍのアクリル系粘着シート）を配置した。
Example 1
<Preparation of first electrode substrate>
A transparent conductive film in which an ITO film (first electrode layer) is formed on a polyethylene naphthalate film (first base material) having a thickness of 125 μm is prepared. The catalyst layer was formed by laminating at a rate of 72%). An insulating part was formed by laser scribing on the transparent conductive film on which the catalyst layer was formed, and the laminate of the ITO film and the catalyst layer was patterned as shown in FIG. The 1st electrode base material (counter electrode base material) was obtained by the above procedure. In addition, a short-circuit prevention layer (acrylic adhesive sheet having a thickness of 5 μm and a width of 1.5 mm) is provided at a position (
＜第２電極基材の作製＞
ＴｉＯ２微粒子（日本エアロジル社製、商品名：Ｐ２５）５ｇをエタノール１６．７ｇに投入し、さらにアセチルアセトン０．２５ｇ、及び分散用としてジルコニアビーズ（φ１．０ｍｍ）２０ｇを添加した混合液を、ペイントシェーカーにより攪拌した後にジルコニアビーズを除去し、さらに粘度調整用としてポリビニルピロリドン（日本触媒社製、商品名：Ｋ−３０）を０．２５ｇ添加して、多孔質層形成用のインキを調製した。上記作製した多孔質層形成用インキを、第２電極基材用基板である厚さ３０μｍのフレキシブル性を有するＴｉ箔上にドクターブレード法により１０ｃｍ幅の面積で塗布して、多孔質層形成用層を形成した。多孔質層形成用層の周囲には、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、多孔質形成用インキが塗工されず、Ｔｉ箔のみが存在している未塗工部（第２電極基材用基板２０’の接続領域２２ｂ’）を設けた。その後、１２０℃で乾燥させることで、多数のＴｉＯ２微粒子を含む膜厚９μｍの層を形成した。そのＴｉＯ２微粒子の層にプレス機で０．１ｔ／ｃｍ２の圧力を加えた。プレス後、５００℃で３０分間焼成した。
<Production of second electrode substrate>
Paint 5 g of TiO 2 fine particles (product name: P25, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) into 16.7 g of ethanol, and further add 0.25 g of acetylacetone and 20 g of zirconia beads (φ1.0 mm) for dispersion. After stirring with a shaker, zirconia beads were removed, and 0.25 g of polyvinylpyrrolidone (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., trade name: K-30) was added for viscosity adjustment to prepare an ink for forming a porous layer. The prepared porous layer forming ink is applied to a Ti foil having a thickness of 30 μm, which is a substrate for the second electrode base material, in a 10 cm wide area by a doctor blade method, and is used for forming a porous layer. A layer was formed. As shown in FIGS. 13 (a) and (b), the porous forming ink is not coated around the porous layer forming layer, and only the Ti foil is present (first coating). A
次に、色素増感剤（三菱製紙社製、商品名：Ｄ３５８）を、濃度が３．０×１０−４ｍｏｌ／ｌとなるようにアセトニトリル及びｔｅｒｔ−ブチルアルコールの体積比１：１溶液に溶解させて色素担持用塗工液を調製した。この塗工液に対し、上述の第２電極基材用基板上に形成したＴｉＯ２微粒子の層を３時間浸漬させた。その後、色素担持用塗工液から引き上げ、ＴｉＯ２微粒子に付着した色素担持用塗工液をアセトニトリルにより洗浄後、風乾した。これにより、ＴｉＯ２微粒子に色素増感剤を担持させて多孔質層を形成した。 Next, a dye sensitizer (trade name: D358 manufactured by Mitsubishi Paper Industries Co., Ltd.) is added to a 1: 1 volume ratio solution of acetonitrile and tert-butyl alcohol so that the concentration becomes 3.0 × 10 −4 mol / l. It was dissolved to prepare a dye-supporting coating solution. In this coating solution, a layer of TiO 2 fine particles formed on the above-mentioned second electrode substrate was immersed for 3 hours. Then, it pulled from the dye-supported coating solution, the dye-supported coating liquid adhering to TiO 2 particles after washing with acetonitrile and air dried. As a result, a dye sensitizer was supported on the TiO 2 fine particles to form a porous layer.
高分子化合物（ダイセル化学社製、商品名：ジェルナーＱＨ２００）０．１４ｇをエタノール２．７２ｇに溶解させた溶液に、ヨウ化カリウムを０．０４３ｇ加え、攪拌して溶解させた。次いで、その溶液に１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラシアノボレート（ＥＭＩｍ−Ｂ（ＣＮ）４）０．１８ｇ、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウムアイオダイド（ＰＭＩｍ−Ｉ）０．５ｇ、及びＩ２を０．０２５ｇ加えて、撹拌して溶解させた。これにより、コーティング可能な固体電解質層形成用塗工液を調製した。
上述の多孔質層（１０ｃｍ幅）上に、固体電解質層形成用塗工液をドクターブレード法により塗布し、１００℃で乾燥して膜厚１２μｍの固体電解質層を形成した。
0.043 g of potassium iodide was added to a solution prepared by dissolving 0.14 g of a polymer compound (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd., trade name: Gelner QH200) in 2.72 g of ethanol, and dissolved by stirring. Next, 0.18 g of 1-ethyl-3-methylimidazolium tetracyanoborate (EMIm-B (CN) 4 ), 0.5 g of 1-propyl-3-methylimidazolium iodide (PMIm-I), And 0.025 g of I 2 was added and dissolved by stirring. This prepared the coating liquid for solid electrolyte layer formation which can be coated.
On the porous layer (10 cm width), a coating solution for forming a solid electrolyte layer was applied by a doctor blade method and dried at 100 ° C. to form a solid electrolyte layer having a thickness of 12 μm.
電解質層付き基板を図１３（ｅ）に示すように、短冊状であり、かつ第２電極層２２の短冊の短辺の端部を含む第２接続領域２２ｂを有するように切断した。なお、短冊の幅は１０ｍｍとした。これにより、第２電極基材（導電基材）を得た。
As shown in FIG. 13 (e), the substrate with the electrolyte layer was cut so as to have a
＜色素増感太陽電池素子モジュールの作製＞
短冊上に切り出した第２電極基材のうち、第２接続領域に導電性接着剤を形成した後、導電性接着剤が隣接する第１電極層の接続領域と接続するように、第１電極基材と、第２電極基材の貼り合わせを行い、図１（ａ）、（ｂ）に例示される色素増感型太陽電池素子モジュールを作製した。作製した色素増感型太陽電池素子モジュールを充填材で挟み、１５０℃でラミネートすることにより、封止した。
<Preparation of dye-sensitized solar cell module>
Of the second electrode base material cut out on the strip, after the conductive adhesive is formed in the second connection region, the first electrode is connected so that the conductive adhesive is connected to the connection region of the adjacent first electrode layer. A base material and a 2nd electrode base material were bonded together, and the dye-sensitized solar cell element module illustrated by FIG. 1 (a), (b) was produced. The produced dye-sensitized solar cell module was sandwiched between fillers and laminated at 150 ° C. for sealing.
（実施例２）
固体電解質層形成用塗工液として、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラシアノボレート（ＥＭＩｍ−Ｂ（ＣＮ）４）０．１８ｇ、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウムアイオダイド（ＰＭＩｍ−Ｉ）０．５ｇ、及びＩ２を０．０２５ｇを混合した液に粒径２０ｎｍのシリカ粒子を５質量％加えて、攪拌したものを用いて、多孔質層（１０ｃｍ幅）上に、ドクターブレード法により塗布して膜厚１２μｍの固体電解質層を形成したこと以外は、実施例１と同様にして色素増感型太陽電池素子モジュールを作製した。
（比較例１）
第１電極層のパターンを図１７に示されるようにパターニングしたこと以外は、実施例１と同様にして色素増感型太陽電池素子モジュールを作製した。
(Example 2)
As a coating solution for forming a solid electrolyte layer, 0.18 g of 1-ethyl-3-methylimidazolium tetracyanoborate (EMIm-B (CN) 4 ), 1-propyl-3-methylimidazolium iodide (PMIm-I) ) Using a mixture of 0.5 g and 0.025 g of I 2 mixed with 5% by mass of silica particles having a particle size of 20 nm and stirred, a doctor blade method is used on the porous layer (10 cm width). A dye-sensitized solar cell element module was produced in the same manner as in Example 1 except that a solid electrolyte layer having a thickness of 12 μm was formed by coating with the above method.
(Comparative Example 1)
A dye-sensitized solar cell module was produced in the same manner as in Example 1 except that the pattern of the first electrode layer was patterned as shown in FIG.
＜電池性能の評価＞
作製した色素増感型太陽電池素子モジュールについて、擬似太陽光（ＡＭ１．５、入射光強度１００ｍＷ／ｃｍ２）を光源として、対向電極側から入射させ、ソースメジャーユニット（ケースレー２４００型）を用いて電圧印加による電流電圧特性を測定した。その結果、実施例１では、短絡電流２７ｍＡ、開放電圧６．６Ｖ、曲線因子０．２８、最大出力４６ｍＷの特性を示し、蛍光灯を光源とした場合、短絡電流０．３ｍＡ、開放電圧５Ｖ、曲線因子０．７０、最大出力１ｍＷの特性を得た。また、実施例２では、短絡電流３０ｍＡ、開放電圧６．１Ｖ、曲線因子０．３５、最大出力６４ｍＷの特性を示し、蛍光灯を光源とした場合、短絡電流０．３ｍＡ、開放電圧４．８Ｖ、曲線因子０．７０、最大出力１ｍＷの特性を得た。なお、実施例１および実施例２で作製した色素増感型太陽電池素子モジュールを、充填材で封止せずに、１５０ｍｍφのプラスチック芯に１０回程度巻き付ける試験をおこなった結果、実施例１で作製した色素増感型太陽電池素子モジュールでは特段の問題は生じなかったが、実施例２で作製した色素増感型太陽電池素子モジュールでは第１電極基材と第２電極基材の間で剥離が生じた。実施例１で作製した色素増感型太陽電池素子モジュールでは、高分子化合物を有する固体電解質層を界面として密着させることで、第１電極基材と第２電極基材の密着が良好になったものと考えられる。
一方、比較例１では短絡電流２７ｍＡ、開放電圧３．１Ｖ、曲線因子０．２５、最大出力２１ｍＷの特性を示し、蛍光灯を光源とした場合、短絡電流０．２８ｍＡ、開放電圧２．５Ｖ、曲線因子０．７１、最大出力０．５ｍＷの特性を得た。電圧が大幅に低下していることから、一部で短絡が生じたと考えられる。
<Evaluation of battery performance>
About the produced dye-sensitized solar cell element module, artificial sunlight (AM1.5, incident light intensity of 100 mW / cm 2 ) is used as a light source, is incident from the counter electrode side, and a source measure unit (Keutley 2400 type) is used. Current-voltage characteristics due to voltage application were measured. As a result, in Example 1, a short-circuit current of 27 mA, an open-circuit voltage of 6.6 V, a fill factor of 0.28, and a maximum output of 46 mW are shown. When a fluorescent lamp is used as a light source, a short-circuit current of 0.3 mA, an open-circuit voltage of 5 V, A characteristic with a fill factor of 0.70 and a maximum output of 1 mW was obtained. In Example 2, the characteristics of a short circuit current of 30 mA, an open circuit voltage of 6.1 V, a fill factor of 0.35, and a maximum output of 64 mW are shown. When a fluorescent lamp is used as a light source, the short circuit current is 0.3 mA and the open circuit voltage is 4.8 V. A characteristic with a fill factor of 0.70 and a maximum output of 1 mW was obtained. In addition, as a result of conducting a test of winding the dye-sensitized solar cell element module produced in Example 1 and Example 2 around a 150 mmφ plastic core without sealing with a filler, it was produced in Example 1. In the dye-sensitized solar cell element module, no particular problem occurred, but in the dye-sensitized solar cell element module produced in Example 2, peeling occurred between the first electrode substrate and the second electrode substrate. occured. In the dye-sensitized solar cell element module produced in Example 1, adhesion between the first electrode substrate and the second electrode substrate was improved by adhering the solid electrolyte layer having the polymer compound as an interface. It is considered a thing.
On the other hand, Comparative Example 1 shows characteristics of a short-circuit current of 27 mA, an open-circuit voltage of 3.1 V, a fill factor of 0.25, and a maximum output of 21 mW. When a fluorescent lamp is used as a light source, a short-circuit current of 0.28 mA, an open-circuit voltage of 2.5 V, A characteristic with a fill factor of 0.71 and a maximum output of 0.5 mW was obtained. Since the voltage has dropped significantly, it is considered that a short circuit occurred in some areas.
１ … 色素増感型太陽電池素子
２ … 有機薄膜太陽電池素子
３ … 多孔質層
４ … 固体電解質層
５ … 触媒層
６ … 光電変換層
７ … 正孔取り出し層
８ … 電子取り出し層
１０ … 第１電極基材
１１ … 第１基材
１２ … 第１電極層
１２ａ … 発電領域
１２ｂ … 接続領域
１２ｃ … 短絡防止領域
２０ … 第２電極基材
２０’ … 第２電極基材用基板
１００ … 色素増感型太陽電池素子モジュール
２００ … 有機薄膜太陽電池素子モジュール
DESCRIPTION OF
Claims (6)
フレキシブル性を有し、少なくとも第２電極層を有する複数の第２電極基材、並びに、
前記第１電極層および前記第２電極層の間に形成された機能層を有し、
前記第１電極層、前記第２電極層、および前記機能層を有する太陽電池素子が複数連結されて構成されており、
一の前記太陽電池素子の前記第１電極層と他の前記太陽電池素子の前記第２電極層とが電気的に接続されているフレキシブル太陽電池素子モジュールであって、
前記一の太陽電池素子の前記第１電極層の形状が、
前記一の太陽電池素子の前記第２電極層の端部の内側に配置され、前記一の太陽電池素子の前記機能層が積層されている発電領域と、
前記発電領域から延長され、前記他の太陽電池素子の前記第２電極層と電気的に接続されている接続領域と、
前記発電領域から延長され、前記他の太陽電池素子の前記第２電極層の端部に対向する位置に形成されている短絡防止領域と
を有する形状であることを特徴とするフレキシブル太陽電池素子モジュール。 A first electrode substrate having flexibility and having a first substrate and a plurality of first electrode layers formed in a pattern on the first substrate;
A plurality of second electrode substrates having flexibility and at least a second electrode layer; and
A functional layer formed between the first electrode layer and the second electrode layer;
A plurality of solar cell elements having the first electrode layer, the second electrode layer, and the functional layer are connected,
A flexible solar cell element module in which the first electrode layer of one solar cell element and the second electrode layer of another solar cell element are electrically connected,
The shape of the first electrode layer of the one solar cell element is:
A power generation region that is disposed inside an end of the second electrode layer of the one solar cell element and in which the functional layer of the one solar cell element is stacked;
A connection region extending from the power generation region and electrically connected to the second electrode layer of the other solar cell element;
A flexible solar cell element module having a shape having a short-circuit prevention region extending from the power generation region and formed at a position facing an end of the second electrode layer of the other solar cell element .
フレキシブル性を有し、少なくとも第２電極層を有する複数の第２電極基材を切り出すことが可能な１枚の第２電極基材用基板を準備する第２電極基材用基板準備工程と、
前記第１電極基材の前記第１電極層側に機能層を形成する工程、または前記第２電極基材用基板の前記第２電極層側に前記機能層を連続的に形成する工程のいずれか一方を行う機能層形成工程と、
前記第２電極基材用基板を切断することにより、前記複数の第２電極基材を形成する切断工程と、
前記第１電極基材の前記第１電極層側と前記第２電極基材の前記第２電極層側とを対向させ、前記機能層を界面として密着させることにより前記第１電極基材および前記第２電極基材を貼合し、前記第１電極層、前記第２電極層および前記機能層を有する複数の太陽電池素子を形成する貼合工程と、
一の前記太陽電池素子の前記第１電極層と、他の前記太陽電池素子の前記第２電極層とを電気的に接続する接続工程とを有し、
前記第１電極基材形成工程では、前記一の太陽電池素子の前記第１電極層の形状が、
前記一の太陽電池素子の前記第２電極層の端部の内側に配置され、前記一の太陽電池素子の前記機能層が積層されている発電領域と、
前記発電領域から延長され、前記他の太陽電池素子の前記第２電極層と電気的に接続されている接続領域と、
前記発電領域から延長され、前記他の太陽電池素子の前記第２電極層の端部に対向する位置に形成されている短絡防止領域と
を有する形状となるように前記第１電極層を形成することを特徴とするフレキシブル太陽電池素子モジュールの製造方法。 A first electrode substrate forming step of forming a first electrode substrate having flexibility by forming a plurality of first electrode layers on the first substrate;
A second electrode substrate substrate preparation step of preparing a second electrode substrate substrate having flexibility and capable of cutting out a plurality of second electrode substrates having at least a second electrode layer;
Either the step of forming a functional layer on the first electrode layer side of the first electrode substrate or the step of continuously forming the functional layer on the second electrode layer side of the substrate for the second electrode substrate A functional layer forming step for performing one of these,
A cutting step of forming the plurality of second electrode base materials by cutting the second electrode base material substrate;
The first electrode substrate and the second electrode substrate side of the first electrode substrate and the second electrode layer side of the second electrode substrate are opposed to each other, and the functional layer is brought into close contact as an interface. A bonding step of bonding a second electrode substrate and forming a plurality of solar cell elements having the first electrode layer, the second electrode layer, and the functional layer;
A connection step of electrically connecting the first electrode layer of one solar cell element and the second electrode layer of another solar cell element;
In the first electrode substrate forming step, the shape of the first electrode layer of the one solar cell element is
A power generation region that is disposed inside an end of the second electrode layer of the one solar cell element and in which the functional layer of the one solar cell element is stacked;
A connection region extending from the power generation region and electrically connected to the second electrode layer of the other solar cell element;
The first electrode layer is formed to have a shape extending from the power generation region and having a short-circuit prevention region formed at a position facing an end of the second electrode layer of the other solar cell element. The manufacturing method of the flexible solar cell element module characterized by the above-mentioned.
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