特許 7638958 太陽電池モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-21

(45)【発行日】2025-03-04

(54)【発明の名称】太陽電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01G 9/20 20060101AFI20250225BHJP

【ＦＩ】

H01G9/20 119

H01G9/20 203Z

H01G9/20 303B

H01G9/20 307

H01G9/20 303A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022507119

(86)(22)【出願日】2020-03-12

(86)【国際出願番号】 JP2020010851

(87)【国際公開番号】W WO2021181611

(87)【国際公開日】2021-09-16

【審査請求日】2023-03-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000204284

【氏名又は名称】太陽誘電株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004370

【氏名又は名称】弁理士法人片山特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】染井 秀徳

(72)【発明者】

【氏名】福島 岳行

【審査官】窪田 陸人

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１８１６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０００９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１２９６０８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－１９３７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３２４１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２２２７８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｇ ９／２０

Ｈ１０Ｋ ３０／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の側面、第２の側面、及び主面を備えた透明基板と、
前記透明基板の主面に設けられた発電層と、
少なくとも前記第１の側面と、前記第２の側面と、前記発電層の側面を覆うように設けられた封止部と、
を有し、
前記封止部は、前記第１の側面および前記第２の側面に接しつつ覆っており、
前記透明基板が複数設けられ、
前記複数の透明基板が、前記第１の側面と前記第２の側面とが相対するように配列され、
前記第１の側面と前記第２の側面との間に、前記透明基板と屈折率が異なる光反射部が設けられたことを特徴とする太陽電池モジュール。

【請求項2】

前記光反射部は樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。

【請求項3】

前記樹脂は、アクリル樹脂、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、及びエンジニアリングプラスチックのいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。

【請求項4】

前記第１の側面にシランカップリング層が設けられ、前記シランカップリング層に前記光反射部が設けられたことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。

【請求項5】

前記光反射部は光反射フィラーを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。

【請求項6】

前記第１の側面に反射層が設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。

【請求項7】

前記反射層は、金属酸化物層であることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池モジュール。

【請求項8】

前記封止部は樹脂を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。

【請求項9】

前記発電層は、表面に色素が吸着した複数の半導体粒子の層であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。

【請求項10】

第１の側面、第２の側面、及び主面を備えた透明基板と、
前記透明基板の主面に設けられた発電層と、
少なくとも前記第１の側面と、前記第２の側面と、前記発電層の側面を覆うように設けられた封止部と、
を有し、
前記封止部は、前記第１の側面および前記第２の側面に接しつつ覆っており、
前記透明基板が複数設けられ、
前記複数の透明基板が、前記第１の側面と前記第２の側面とが相対するように配列され、
前記第１の側面に反射層が設けられたことを特徴とする太陽電池モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽電池モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

再生可能エネルギへの関心の高まりに伴い、結晶性シリコン太陽電池や色素増感太陽電池等の太陽電池が普及しつつある。これらの太陽電池は、発電面積を広くすることにより大きな電力を得ることができる。そこで、一枚のガラス基板の表面に複数の発電層を並べて形成し、ガラス基板を透過した光でこれらの発電層が発電を行う構造が提案されている（特許文献１）。

【0003】

しかしながら、この構造では、隣接する発電層の間に隙間が形成されてしまうため、ガラス基板へ照射された光のうちその隙間を通る光が発電層に照射されず、発電効率が低下してしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１７／０２２８１７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、発電効率を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る太陽電池モジュールは、第１の側面、第２の側面、及び主面を備えた透明基板と、前記透明基板の主面に設けられた発電層と、少なくとも前記第１の側面と、第２の側面と、前記発電層の側面を覆うように設けられた封止部と、を有し、前記透明基板が複数設けられ、前記複数の透明基板が、前記第１の側面と前記第２の側面とが相対するように配列されたことを特徴とする。

【0007】

上記太陽電池モジュールにおいて、前記第１の側面と前記第２の側面との間に、前記透明基板と屈折率が異なる光反射部が設けられてもよい。

【0008】

上記太陽電池モジュールにおいて、前記光反射部は樹脂を含んでもよい。

【0009】

上記太陽電池モジュールにおいて、前記樹脂は、アクリル樹脂、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、及びエンジニアリングプラスチックのいずれかでもよい。

【0010】

上記太陽電池モジュールにおいて、前記第１の側面にシランカップリング層が設けられ、前記シランカップリング層に前記光反射部が設けられてもよい。

【0011】

上記太陽電池モジュールにおいて、前記光反射部は光反射フィラーを含んでもよい。

【0012】

上記太陽電池モジュールにおいて、前記第１の側面に反射層が設けられてもよい。

【0013】

上記太陽電池モジュールにおいて、前記反射層は、金属酸化物層でもよい。

【0014】

上記太陽電池モジュールにおいて、前記封止部は樹脂を含んでもよい。

【0015】

上記太陽電池モジュールにおいて、前記発電層は、表面に色素が吸着した複数の半導体粒子の層でもよい。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、発電効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】検討に使用した太陽電池の断面図である。

【図2】図１の例よりも高電圧を得ることが可能な太陽電池モジュールの断面図である。

【図3】（ａ）、（ｂ）は、問題について説明するための断面図である。

【図4】（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係る太陽電池の製造途中の斜視図（その１）である。

【図5】（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係る太陽電池の製造途中の斜視図（その２）である。

【図6】（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係る太陽電池の製造途中の斜視図（その３）である。

【図7】（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係る太陽電池の製造途中の斜視図（その４）である。

【図8】第１実施形態に係る太陽電池の縁部の拡大断面図である。

【図9】第１実施形態に係る太陽電池モジュールの平面図である。

【図10】第１実施形態に係る太陽電池モジュールの断面図である。

【図11】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第１実施形態に係る太陽電池の配列の例について示す平面図である。

【図12】第１実施形態に係る太陽電池モジュールの拡大断面図である。

【図13】第２実施形態に係る太陽電池モジュールの拡大断面図である。

【図14】第４実施形態に係る太陽電池モジュールの拡大断面図である。

【図15】その他の実施形態に係る太陽電池モジュールの拡大断面図である。

【図16】その他の実施形態の更に別の例に係る太陽電池モジュールの拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本実施形態の説明に先立ち、本願発明者が検討した事項について説明する。
図１は、検討に使用した太陽電池の断面図である。この太陽電池１は、色素増感太陽電池であって、透明基板２の上に透明電極層３、逆電子移動防止層４、発電層５、固体電解質層６、及び対向電極層７をこの順に形成してなる。

【0019】

このうち、透明基板２はガラス基板であって、その上に透明電極層３としてＩＴＯ（Indium Tin Oxide）層が形成される。また、逆電子移動防止層４は例えばチタンアルコキシド前駆体から作製された酸化チタン層である。更に、発電層５は、複数の酸化チタンの微粒子に色素を吸着させた層である。その色素としては例えばＣＹＣ－Ｂ１１がある。

【0020】

また、固体電解質層６は、例えばヨウ素と1,3-ジメチルイミダゾリウムヨージド（ＤＭＩＩ）とを含む層であり、その上に対向電極層７として例えば白金層が設けられる。更に、太陽電池１の側面には、発電層５と固体電解質層６が大気に曝されるのを防止するための樹脂の封止部８が設けられる。

【0021】

このような太陽電池１によれば、透明電極層３、逆電子移動防止層４、発電層５、固体電解質層６、及び対向電極層７が相互に重なる領域が、透明基板２を透過した光で発電を行うセル領域Ｒｃとなる。

【0022】

但し、この太陽電池１ではセル領域Ｒｃが一つしかないため高電圧を得ることができない。色素増感太陽電池の種類にもよるが、この例では太陽電池１の発電電圧は０．５Ｖ程度しかない。

【0023】

図２は、図１の例よりも高電圧を得ることが可能な太陽電池モジュール１１の断面図である。なお、図２において、図１で説明したのと同じ要素には同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

【0024】

図２に示すように、この太陽電池モジュール１１においては、透明基板２の上の各層３～７を複数個に分離することにより複数のセル領域Ｒｃを形成する。また、各々のセル領域Ｒｃの間に封止部８を設け、各セル領域Ｒｃの発電層５が相互に接続されるのを封止部８で防止する。

【0025】

これによれば、不図示の配線によってセル領域Ｒｃにおける電池同士を直列に接続することで図１におけるよりも高い電圧を得ることができる。

【0026】

しかしながら、本願発明者が検討したところ、この太陽電池モジュール１１には次のような問題があることが明らかとなった。

【0027】

図３（ａ）、（ｂ）は、その問題について説明するための断面図である。図３（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１１においては、発電層５を複数に分離したため、これらの発電層５の隙間を光Ｌが素通りしてしまう。そのため、光Ｌを十分に有効活用できず、太陽電池モジュール１１の発電効率が低下してしまう。

【0028】

また、図３（ｂ）に示すように、この例では透明基板２が複数の発電層５の各々を覆うように大きく設けられているため、太陽電池モジュール１１の製造途中に透明基板２に割れ２ｘが発生するおそれもある。

【実施例】

【0029】

（第１実施形態）
本実施形態では、太陽電池として以下のように色素増感太陽電池を製造する。図４（ａ）～図７（ｂ）は、本実施形態に係る太陽電池の製造途中の斜視図である。

【0030】

まず、図４（ａ）に示すように、相対する第１の主面２０ａと第２の主面２０ｂとを備えた透明基板２０を用意する。これらの面のうち、第１の主面２０ａは、実使用下において光が入射する入射面となる。一方、第２の主面２０ｂには予め透明電極層２１としてＩＴＯ層が０．１μｍ～０．５μｍ程度の厚さに形成される。なお、ＩＴＯ層に代えて、ＦＴＯ（Fluorine doped Tin Oxide）層、酸化亜鉛層、インジウム－錫複合酸化物層と銀層との積層膜、及びアンチモンがドープされた酸化錫層のいずれかを透明電極層２１として形成してもよい。

【0031】

また、透明基板２０は平面視で概略正方形状のガラス基板であって、その一辺の長さＡｘ、Ａｙは５ｍｍ～４０ｍｍ、例えば１５ｍｍである。また、透明基板２０の厚さＡｚは、０．１ｍｍ～３ｍｍ、例えば１．１ｍｍである。なお、ガラス基板に代えて透明なプラスチック板を透明基板２０として使用してもよい。

【0032】

次に、図４（ｂ）に示すように、チタンアルコキシドから調整したアルコール溶液をセル領域Ｒｃにおける透明電極層２１の上に塗布した後、そのアルコール溶液を加熱して乾燥させることにより、逆電子移動防止層２２を５ｎｍ～０．１μｍ程度の厚さに形成する。本工程における乾燥温度は特に限定されず、４５０℃～６５０℃、例えば５５０℃程度の温度で乾燥を行えばよい。

【0033】

また、本実施形態では、矩形状の透明基板２０の角部２０ｈにおける直角三角形状の領域を第１の電極領域Ｒ１とし、その角部２０ｈを除いた五角形状の領域をセル領域Ｒｃとする。

【0034】

直角三角形状の第１の電極領域Ｒ１の各辺のうち、直角を挟む一方の辺の長さＣｘは０．５ｍｍ～５ｍｍ、例えば３ｍｍであり、他方の辺の長さＣｙは０．５ｍｍ～５ｍｍ、例えば３ｍｍである。これにより、透明基板２０の第２の主面２０ｂにおいて第１の電極領域Ｒ１を除いたセル領域Ｒｃの面積は約２．２１ｃｍ^２となる。

【0035】

なお、逆電子移動防止層２２はセル領域Ｒｃのみに形成され、第１の電極領域Ｒ１には透明電極層２１が露出する。

【0036】

次に、図５（ａ）に示すように、粒径が５ｎｍ～５０ｎｍ、例えば４０ｎｍの酸化チタン粒子を含むチタンペーストを逆電子移動防止層２２の上にスクリーン印刷法で１μｍ～１０μｍ程度の厚さ、例えば５μｍに塗布し、それを加熱して有機物成分を除去することにより発電層２５を形成する。スラリの加熱温度は４５０℃～６５０℃、例えば５５０℃であり、その乾燥時間は１０分～１２０分、例えば３０分程度である。なお、スラリは特に限定されないが、この例では、日揮触媒化成製の酸化チタンペーストであるＰＳＴ－３０ＮＲＤをそのスラリとして使用する。

【0037】

また、発電層２５を構成する半導体粒子は酸化チタン粒子に限定されず、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｖ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｓｒ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｃｒ、及びＮｂのいずれかの酸化物の粒子で発電層２５を構成してもよい。更に、ＳｒＴｉＯ_３やＣａＴｉＯ_３等のペロブスカイト型酸化物の粒子で発電層２５を形成してもよい。

【0038】

なお、発電層２５はセル領域Ｒｃのみに形成し、第１の電極領域Ｒ１には発電層２５は形成せずに、第１の電極領域Ｒ１の透明電極層２１が露出した状態とする。この場合、チタンペーストが印刷される面積は２．２１ｃｍ^２となる。

【0039】

その後に、色素を含有する有機溶液に透明基板２０を浸漬し、発電層２５を構成する半導体粒子の表面に色素を吸着させる。その有機溶液として、アセトニトリルとｔ－ブタノールとを１：１の体積比率で混合した有機溶媒に色素としてＣＹＣ－Ｂ１１（Ｋ）を添加してなる有機溶液を使用する。なお、有機溶液における色素の濃度は、０．１ｍＭ～１ｍＭ、例えば０．２ｍＭである。そして、その有機溶液を０℃～８０℃、例えば５０℃に保温しつつ、有機溶液内において透明基板２０を１時間～１２時間、例えば４時間だけ静置することで発電層２５に色素を吸着させればよい。

【0040】

更に、色素も上記に限定されず、金属錯体色素や有機色素を発電層２５に吸着させればよい。このうち、金属錯体色素としては、例えば、ルテニウム－シス－ジアクア－ビピリジル錯体、ルテニウム－トリス錯体、ルテニウム－ビス錯体、オスミウム－トリス錯体、オスミウム－ビス錯体等の遷移金属錯体がある。また、亜鉛－テトラ(４－カルボキシフェニル)ポルフィリン、鉄－ヘキサシアニド錯体も金属錯体色素の一例である。

【0041】

また、有機色素としては、例えば、９－フェニルキサンテン系色素、クマリン系色素、アクリジン系色素、トリフェニルメタン系色素、テトラフェニルメタン系色素、キノン系色素、アゾ系色素、インジゴ系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、キサンテン系色素、及びカルバゾール化合物系色素等がある。

【0042】

次に、図５（ｂ）に示す工程について説明する。まず、固体電解質前駆体２６として、ヨウ素、１，３－ジメチルイミダゾリウムヨージド（ＤＭＩＩ）、アセトニトリル、及び分子量が１００万のポリエチレンオキシドの各々を均一になるように混合する。次いで、この固体電解質前駆体２６を発電層２５の上に０．１μＬ～５０μＬ、例えば２０μＬだけ滴下し、発電層２５に固体電解質前駆体２６を含浸させる。そして、発電層２５を５０℃～１５０℃、例えば１００℃に加熱し、この状態を１分～６０分、例えば５分間維持することにより、固体電解質前駆体２６に含まれる余剰のアセトニトリルを揮発させ、発電層２５の上の固体電解質前駆体２６を固体電解質層２７とする。その後に、発電層２５を室温に戻す。

【0043】

なお、固体電解質前駆体２６に含まれる電解質はＤＭＩＩに限定されない。例えば、ピリジニウム塩、イミダゾリウム塩、トリアゾリウム塩等のヨウ素塩であって、室温付近で固体状態にある塩や溶融状態にある常温溶融塩をイオン液体として使用し得る。そのような常温溶融塩としては、例えば、１－メチル－３－プロピルイミダゾリウムヨージド、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムヨージド（ＢＭＩＩ）、１－エチル－ピリジニウムヨージド等のヨウ化４級アンモニウム塩化合物等がある。

【0044】

更に、固体電解質層２７の材料は上記に限定されず、酸化還元対を含有する溶融塩、オキサジアゾール化合物、及びピラゾリン化合物等の有機半導体材料を固体電解質層２７の材料として使用してもよい。また、ヨウ化銅や臭化銅等の金属ハロゲン化物材料で固体電解質層２７を形成してもよい。

【0045】

次に、図６（ａ）に示すように、対向電極層３３を固体電解質層２７の上方に配する。その対向電極層３３の外形は、一辺の長さが約１５ｍｍの正方形の一つの角を切り落とすことにより、セル領域Ｒｃと同じ五角形状とされる。

【0046】

また、対向電極層３３は、厚さが５μｍ～２００μｍ、例えば１００μｍの金属箔３１の上に触媒層３２を０．０１μｍ～０．１μｍ程度、例えば０．０５μｍの厚さに形成してなる。その金属箔３１は例えばチタン箔であり、触媒層３２は例えば白金層である。

【0047】

なお、触媒層３２の材料としては、上記の白金の他に、パラジウム、ロジウム、及びインジウム等の触媒機能を有する金属もある。また、グラファイトで触媒層３２を形成してもよい。更に、白金を担持したカーボン、インジウム－錫複合酸化物、アンチモンがドープされた酸化錫、及びフッ素がドープされた酸化錫で触媒層３２を形成してもよい。その他の材料としては、ポリ（３、４－エチレンジオキシチオフエン）（ＰＥＤＯＴ）、及びポリチオフェン等の有機半導体がある。

【0048】

次に、図６（ｂ）に示すように、固体電解質層２７と対向電極層３３との間から気泡を排除しつつ、固体電解質層２７に対向電極層３３を密着させる。なお、本工程を減圧雰囲気中や真空中で行うことで、固体電解質層２７と対向電極層３３との間に気泡が残留し難くなる。

【0049】

また、セル領域Ｒｃにおいては透明電極層２１、発電層２５、固体電解質層２７、及び対向電極層３３の各々が平面視で相互に重なり、光の入射によってそのセル領域Ｒｃにおける発電層２５に起電力が生じるようになる。

【0050】

続いて、図７（ａ）に示すように、透明基板２０の各側面と、第２の電極領域Ｒ２を除いた対向電極層３３の各々の上にシランカップリング材をアルコールで希釈した液を塗布し、それを乾燥させることにより密着層４０としてシランカップリング層を０．１μｍ～１０μｍの厚さに形成する。そのシランカップリング材としては、例えば信越化学工業株式会社性のKR-516がある。

【0051】

なお、第２の電極領域Ｒ２における対向電極層３３の上には密着層４０は形成されず、第２の電極領域Ｒ２には対向電極層３３が露出する。

【0052】

次に、図７（ｂ）に示すように、密着層４０の上に紫外線硬化樹脂を塗布し、それを紫外線で硬化させることにより厚さが１０μｍ～５００μｍ程度の封止部４１を形成する。その紫外線硬化樹脂として、ここでは株式会社スリーボンド製のThreeBond 3035Bを使用する。

【0053】

なお、紫外線硬化樹脂を塗布してそのままに放置すると、固体電解質層２７に紫外線硬化樹脂が浸漬し、発電層２５の表面が紫外線硬化樹脂で被覆されてしまう。これを防ぐために、紫外線硬化樹脂を塗布してから約１０分以内に紫外線硬化樹脂を硬化するのが好ましい。

【0054】

以上により、本実施形態に係る太陽電池５０の基本構造が完成する。
図８は、その太陽電池５０の縁部の拡大断面図である。図８に示すように、透明基板２０の側面２０ｓには前述の密着層４０が形成されており、その密着層４０の上に封止部４１が形成される。その密着層４０によって透明基板２０と封止部４１との間の密着力が高まり、側面２０ｓから封止部４１が剥がれるのを防止することができる。そして、その封止部４１は、少なくとも透明基板２０の側面２０ａと発電層２５の側面とを覆うように設けられる。

【0055】

また、対向電極層３３の側面と裏面にも密着層４０が形成されており、その密着層４０の上にも封止部４１が形成される。その密着層４０によって対向電極層３３と封止部４１との密着力が高まり、対向電極層３３から封止部４１が剥がれるのを防止できる。なお、側面２０ｓと封止部４１との密着性や、対向電極層３３と封止部４１との密着性が問題にならない場合には密着層４０を省いてもよい。

【0056】

次に、この太陽電池５０を用いた太陽電池モジュールについて説明する。
図９は、本実施形態に係る太陽電池モジュールの平面図である。図９に示すように、本実施形態では、配線基板５１の上に太陽電池モジュール５２として８個の太陽電池５０の各々を透明基板２０を上にして並べる。また、各々の太陽電池５０と配線基板５１との間には不図示の銀ペーストが設けられており、その銀ペーストを加熱により硬化させることで太陽電池５０の各電極領域Ｒ１、Ｒ２と配線基板５１とが電気的に接続される。銀ペーストは特に限定されないが、例えば京都エレックス株式会社性のＤＤ－１６３０Ｌ－８８５を銀ペーストとして使用し得る。

【0057】

また、この例では各太陽電池５０を配線基板５１の配線で直列に接続することにより、一つの太陽電池５０の電圧の８倍の電圧が太陽電池モジュール５２から出力されるようにする。

【0058】

その配線基板５１には二次電池５３、無線回路５４、及びセンサ５５が設けられる。このうち、二次電池５３は、例えばリチウムイオン電池やリチウムイオンキャパシタであり、太陽電池モジュール５２が発電した電力で蓄電される。また、無線回路５４とセンサ５５は二次電池５３の電力で駆動する。例えば、センサ５５は、温度センサや湿度センサであり、計測した温度や湿度を含むセンサ情報を無線回路５４に送信する。無線回路５４は、例えばＢＬＥ(Bluetooth (登録商標) Low Energy)によりセンサ情報を無線送信する回路である。

【0059】

図１０は、太陽電池モジュール５２の断面図である。図１０に示すように、本実施形態では太陽電池５０ごとに透明基板２０が設けられており、複数の太陽電池５０に共通の一枚の透明基板を使用しない。そのため、透明基板２０が割れ難くなり、太陽電池モジュール５２の耐久性が向上する。

【0060】

なお、各々の太陽電池５０の配列は特に限定されない。図１１（ａ）～（ｃ）は、太陽電池５０の配列の例について示す平面図である。

【0061】

図１１（ａ）～（ｃ）に示すように、太陽電池５０の各々は、配線基板５１の上において、平面視で一辺を共有する任意の形状に配列し得る。従来の太陽電池モジュールではセルの形状に合わせて配線基板５１の形状を決定する必要があるのに対し、本実施系形態では配線基板５１の形状に合わせてセルの形状を決定できるので、太陽電池５０の配置の自由度が向上する。

【0062】

図１２は、本実施形態に係る太陽電池モジュール５２の拡大断面図である。図１２に示すように、本実施形態では隣接する透明基板２０の側面２０ｓ同士が相対するように太陽電池５０を並べる。

【0063】

透明基板２０の側面２０ｓに斜めに光Ｌが入射したとき、透明基板２０と封止部４１の屈折率の違いに基づき、光Ｌの反射、屈折、及び散乱が発生する。例えば、透明基板２０の側面２０ｓで光Ｌが反射すると、その光Ｌが発電層２５に入射するため発電層２５に入射する光量が増え、太陽電池モジュール５２における発電効率が向上する。

【0064】

また、透明基板２０の側面２０ｓで光Ｌが屈折すると、屈折した光Ｌが隣接する太陽電池５０の発電層２５に入射し、これによっても発電層２５に入射する光量が増えて太陽電池モジュール５２における発電効率が向上する。更に、透明基板２０の側面２０ｓで光Ｌが散乱すると、散乱した光Ｌが隣接する二つの太陽電池５０の各々の発電層２５に入射するようになるため、これにより各発電層２５に入射する光量が増えて太陽電池モジュール５２における発電効率が向上する。

【0065】

しかも、封止部４１が透明な場合には、透明基板２０の側面２０ｓで屈折又は散乱した光が封止部４１を透過するため、隣接する太陽電池５０の発電層２５に入射する光量が増え、太陽電池モジュール５２における発電効率が向上する。

【0066】

特に、色素増感太陽電池の発電層２５は厚みが１μｍ～１０μｍ程度であり、シリコン太陽電池のシリコン層の厚さ（１００ｎｍ）より厚い。よって、発電層２５の体積が大きくなり、光Lの反射、屈折、及び散乱の影響を受けやすくなる。特に、シリコンの太陽電池よりも発電層２５の側面２５ｓの面積が広くなり、側面２０ｓで反射した光が広い側面２５ｓに入射して発電層２５の発電効率が更に向上する。

【0067】

なお、隣接する側面２０ｓ同士の間隔ｔは特に限定されないが、本実施形態では各側面２０ｓ同士の間隔ｔを２ｍｍ以下とする。これにより一つの太陽電池モジュール５２当たりの発電層２５の面積が小さくなるのを抑制でき、太陽電池モジュール５２の発電効率が低下するのを防止できる。

【0068】

（第２実施形態）
図１３は、本実施形態に係る太陽電池モジュール５２の拡大断面図である。なお、図１３において第１実施形態と同じ要素には第１実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

【0069】

図１３に示すように、本実施形態では、隣接する太陽電池５０の間の隙間に光反射部６１としてシリコーン樹脂を充填する。そのシリコーン樹脂としては、例えば株式会社カインズ製のシリコーンシーラント（クリア）がある。また、このシリコーン樹脂の屈折率は１．４１である。

【0070】

透明基板２０の材料であるガラスや封止樹脂４１の屈折率は１．５程度であるため、本実施形態では透明基板２０と封止樹脂４１の各々と屈折率が異なる光反射部６１が各太陽電池５０の間に設けられることになる。このような透明基板２０と光反射部６１との屈折率差に起因して、本実施形態では側面２０ｓにおける光Ｌの反射率が高まる。その結果、透明基板２０の側面２０ｓで反射した光が発電層２５により多く入射するようになるため、発電層２５に入射する光の強度が増え、太陽電池モジュール５２における発電効率がより向上する。

【0071】

しかも、光反射部６１の材料である樹脂は、透明基板２０の材料であるガラスと比較して弾性率が小さいため、透明基板２０に印加された応力を緩和する応力緩和層として機能する。そのため、太陽電池モジュール５２の製造時や使用時に透明基板２０が割れるのを防止でき、太陽電池モジュール５２の耐久性を高めることができる。

【0072】

なお、光反射部６１の材料はシリコーン樹脂に限定されない。ポリカーボネート、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、及びエンジニアリングプラスチックのいずれかで光反射部６１を形成してもよい。

【0073】

（第３実施形態）
本実施形態では、光反射部６１（図１３参照）の材料としてアクリル樹脂を使用した。そのアクリル樹脂として、株式会社エポック社製のＳＳ－１０１スーパークリアを使用した。このアクリル樹脂の屈折率は１．５１である。これ以外は第２実施形態と同様である。

【0074】

（第４実施形態）
図１４は、本実施形態に係る太陽電池モジュール５２の拡大断面図である。なお、図１４において第１実施形態と同じ要素には第１実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

【0075】

図１４に示すように、本実施形態では、光反射部６１に光反射フィラー６２が混合された材料を使用した。なお、酸化チタンに代えて、金属又はガラスの光反射フィラー６２を用いてもよい。また、光反射部６１としては、セメダイン株式会社性のシリコーン樹脂であるＰＯＳシール（ホワイト）を使用した。このシリコーン樹脂の屈折率は１．４１である。これ以外は第２実施形態と同様である。

【0076】

このように光反射部６１に光反射フィラー６２を混合することにより、光反射部６１に侵入した光Ｌが光反射部６１の内部で反射して発電層２５に入射するようになる。そのため、発電層２５に光Ｌを効率的に導くことができ、太陽電池モジュール５２の発電効率を更に高めることができる。

【0077】

しかも、このように光反射部６１の内部で散乱した光が光反射部６１と隣接する太陽電池５０の発電層２５に入射するため、当該発電層２５に入射する光の光量が増え、太陽電池モジュール５２における発電効率が向上する。

【0078】

（第５実施形態）
本実施形態では、光反射部６１（図１３参照）の材料としてシリコーンゴムを使用した。そのシリコーンゴムとして、信越化学工業株式会社製の一液型ＲＴＶゴム（クリヤー）を使用した。そのシリコーンゴムの屈折率は１．４１である。これ以外は第２実施形態と同様である。

【0079】

シリコーンゴムは、他の樹脂と比較して弾性率が非常に小さい。そのため、透明基板２０に印加された応力に対して光反射部６１が柔軟に変形するようになり、その応力を緩和する応力緩和層として光反射部６１を機能させることができる。

【0080】

（その他の実施形態）
図１５は、本実施形態に係る太陽電池モジュール５２の拡大断面図である。なお、図１５において第１実施形態と同じ要素には第１実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

【0081】

図１５に示すように、本実施形態では透明基板２０の側面２０ｓに反射層５９を設ける。反射層５９は、厚さが０．１μｍ程度の酸化チタン等の金属酸化物層である。これにより、反射層５９がない場合と比較して側面２０ｓにおける反射率が高まるため、側面２０ｓでほぼ確実に光Ｌを反射させて発電層２５に導くことができ、太陽電池モジュール５２の発電効率を一層高めることができる。しかも、金属酸化物層は、金属層のような光沢がないため光を散乱させることができる。その結果、広い範囲にある複数の太陽電池５０の各々の発電層２５に散乱された光が入射し、各太陽電池５０において光を有効に利用することができる。

【0082】

図１６は、本実施形態の更に別の例に係る太陽電池モジュール５２の拡大断面図である。
この例においても、第２実施形態と同様に隣接する太陽電池５０の間の隙間に光反射部６１として樹脂を充填する。これにより光反射部６１が応力緩和層として機能するため、透明基板２０に加わる応力を光反射部６１で緩和でき、応力によって透明基板２０が割れるのを防止できる。

【0083】

本願発明者は、上記の第１～第５実施形態に従って太陽電池モジュール５２を作製し、その太陽電池モジュール５２の発電量を実験により調査した。以下に、その実験について説明する。
（第１の実験例）
本例では、第１実施形態に従って太陽電池５０を作製した。なお、透明基板２０の一辺の長さＡｘ、Ａｙは１５ｍｍとし、その厚さＡｚは１．１ｍｍとした。また、透明電極層２１の厚さは０．３μｍとした。そして、チタンアルコキシドから調整したアルコール溶液をセル領域Ｒｃにおける透明電極層２１の上に塗布した後、そのアルコール溶液を５５０℃に加熱して乾燥させることにより、逆電子移動防止層２２を０．００５μｍ～０．０１μｍの厚さに形成した。

【0084】

更に、逆電子移動防止層２２の上に４０ｎｍの酸化チタン粒子を含むチタンペーストを５μｍ～１０μｍの厚さに塗布し、それを５５０℃に加熱して有機物成分を除去することにより発電層２５を形成した。更に、アセトニトリルとｔ－ブタノールとを１：１の体積比率で混合した有機溶媒に色素としてＣＹＣ－Ｂ１１（Ｋ）を添加した。そして、その有機溶媒を５０℃に保温しながら、当該有機溶液に透明基板２０を４時間浸漬することにより発電層２５に色素を吸着させた。なお、その有機溶媒における色素の濃度は０．２ｍＭとした。

【0085】

そして、ヨウ素、１，３－ジメチルイミダゾリウムヨージド（ＤＭＩＩ）、アセトニトリル、及び分子量が１００万のポリエチレンオキシドの各々を均一になるように混合してなる固体電解質前駆体２６を作製した。そして、発電層２５の上に固体電解質前駆体２６を２０μＬだけ滴下した後、発電層２５を１００℃に加熱した。加熱時間は１００℃とし、加熱時間は５分とした。これにより固体電解質前駆体２６に含まれる余剰のアセトニトリルが揮発し、固体電解質層２７が得られた。その後に発電層２５を室温に戻した。

【0086】

次いで、厚さが１００μｍのチタン箔に厚さが０．０５μｍの白金層を形成してなる対向電極層３３を固体電解質層２７に密着させた。そして、透明基板２０の各側面と、第２の電極領域Ｒ２を除いた対向電極層３３の各々の上に密着層４０としてシランカップリング層を０．５μｍの厚さに形成した。更に、密着層４０の上に厚さが１５０μｍの封止部４１を形成することにより太陽電池５０を作製した。その太陽電池５０を８個直列に接続することにより太陽電池モジュール５２を作製した。

【0087】

本願発明者は、この太陽電池モジュール５２の発電量を確認するために以下のような調査を行った。その調査では、暗室内に太陽電池モジュール５２を設置し、暗室内において太陽電池モジュール５２に標準ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源の光を照射した。その標準ＬＥＤ光源として、分光器株式会社性のＢＬＤ－１００を使用した。更に、光の照度を確認するために、標準ＬＥＤ光源の直下にポータブル照度計としてデルタオーム社製のＨＤ２１０２．１の受光部を載置した。

【0088】

このような条件下で、８個の太陽電池５０を直列に接続した太陽電池モジュール５２に２００Ｌｕｘの光を照射したところ、太陽電池モジュール５２の発電量は５３．７μＷであった。また、１０００Ｌｕｘの光に対する発電量は２６８．２μＷであった。

【0089】

（第２の実験例）
本例では、第２実施形態に従って太陽電池モジュール５２を作製した。なお、光反射部６１の材料であるシリコーン樹脂として、屈折率が１．４１の株式会社カインズ製のシリコーンシーラント（クリア）を使用した。

【0090】

本願発明者は、第１の実験例と同じ条件で本例に係る太陽電池モジュール５２の発電量を調査した。その結果、２００Ｌｕｘの光に対する発電量は５４．０μＷであった。また、１０００Ｌｕｘの光に対する発電量は２７０．２μＷであった。

【0091】

（第３の実験例）
本例では、第３実施形態に従って太陽電池モジュール５２を作製した。なお、光反射部６１の材料であるアクリル樹脂として、屈折率が１．５１の株式会社エポック社製のＳＳ－１０１スーパークリアを使用した。

【0092】

本願発明者は、第１の実験例と同じ条件で本例に係る太陽電池モジュール５２の発電量を調査した。その結果、２００Ｌｕｘの光に対する発電量は５４．１μＷであった。また、１０００Ｌｕｘの光に対する発電量は２７２．９μＷであった。

【0093】

（第４の実験例）
本例では、第４実施形態に従って太陽電池モジュール５２を作製した。なお、光反射部６１に混合する光反射フィラー６２として酸化チタン粒を使用した。また、光反射部６１の材料であるシリコーン樹脂として、屈折率が１．４１のセメダイン株式会社性のＰＯＳシール（ホワイト）を使用した。

【0094】

本願発明者は、第１の実験例と同じ条件で本例に係る太陽電池モジュール５２の発電量を調査した。その結果、２００Ｌｕｘの光に対する発電量は５４．５μＷであった。また、１０００Ｌｕｘの光に対する発電量は２７４．３μＷであった。

【0095】

（第５の実験例）
本例では、第５実施形態に従って太陽電池モジュール５２を作製した。なお、光反射部６１の材料であるシリコーンゴムとして、屈折率が１．４１の信越化学工業株式会社製の一液型ＲＴＶゴム（クリヤー）を使用した。

【0096】

本願発明者は、第１の実験例と同じ条件で本例に係る太陽電池モジュール５２の発電量を調査した。その結果、２００Ｌｕｘの光に対する発電量は５４．２μＷであった。また、１０００Ｌｕｘの光に対する発電量は２７２．４μＷであった。

【0097】

（比較例）
本比較例では、透明基板２０（図４（ａ）参照）の長辺の長さＡｘを６０ｍｍとし、短辺の長さＡｙを３０ｍｍとすることにより、第１の実験例よりもセル領域Ｒｃが大きな太陽電池５０を作製した。この場合、本比較例における発電面積は、第１の実験例のように８個の太陽電池５０を直列に接続した太陽電池モジュール５２の発電面積とほぼ等しくなる。そして、本比較例に係る太陽電池５０の単体での発電量を測定した。なお、その測定条件は第１の実験例と同様である。その結果、２００Ｌｕｘの光に対する発電量は４８．４μＷであり、１０００Ｌｕｘの光に対する発電量は２４３．５μＷであった。これらの値は、第１～第５の実験例の各々における値よりも小さい。これにより、第１～第５実施形態のように複数の透明基板２０の各々の側面２０ｓ同士を相対させることが発電効率の向上に有効であることが確認できた。

【0098】

以上、各実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記に限定されない。例えば、上記では太陽電池５０として色素増感太陽電池を製造したが、シリコン太陽電池を太陽電池５０として製造してもよい。

【符号の説明】

【0099】

１、５０ 太陽電池
２、２０ 透明基板
３、２１ 透明電極層
４、２２ 逆電子移動防止層
５、２５ 発電層
６、２７ 固体電解質層
７、３３ 対向電極
８、４１ 封止部
１１ 太陽電池モジュール
２０ｓ 側面
３１ 金属箔
３２ 触媒層
４０ 密着層
５１ 配線基板
５２ 太陽電池モジュール
５３ 二次電池
５４ 無線回路
５５ センサ
５９ 反射層
６１ 光反射部
６２ 光反射フィラー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】