光電変換素子モジュール
【課題】設置場所に広い面積の平面がない場合であっても、設置場所に応じた専用の設置用器具等を用いず、容易に設置可能な光電変換素子モジュールを提供する。
【解決手段】光電変換素子モジュール１００は、複数の基板１と、前記複数の基板１のそれぞれに設けられた光電変換素子１００ａ、１００ｂとを備え、前記光電変換素子１００ａ、１００ｂ同士は、可とう性を有する平坦状のケーブル９で電気的に接続されていることを特徴とする
【解決手段】光電変換素子モジュール１００は、複数の基板１と、前記複数の基板１のそれぞれに設けられた光電変換素子１００ａ、１００ｂとを備え、前記光電変換素子１００ａ、１００ｂ同士は、可とう性を有する平坦状のケーブル９で電気的に接続されていることを特徴とする
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光電変換素子が電気的に接続されている光電変換素子モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー資源の有効活用の観点から、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池が注目されている。太陽電池として、シリコン結晶型の太陽電池や色素増感型の太陽電池が知られている。中でも、色素増感型の太陽電池は、シリコン結晶系の太陽電池よりも安価に製造可能であることから注目されており、さらなる光電変換効率の向上を目指して種々の開発が行われている。
【０００３】
色素増感型の太陽電池に用いられる光電変換素子は、一般に、透明基板上に設けられており、透明電極である透明導電層と、透明導電層に対向して配置される対向電極と、透明導電層と対向電極の間に設けられる光電変換部とを主要な構成要素としている。この光電変換部は、透明導電層の対向電極側に設けられた半導体電極層と、半導体電極層に担持される光増感色素と、半導体電極層の周囲に充填される電解質部とを主要な構成要素としている。電解質部は、例えばＩ−／Ｉ３−などの酸化還元系（レドックス対）を含む電解液などで構成されている。
【０００４】
このような色素増感型の光電変換素子では、入射された可視光によって光増感色素中の電子が励起され、励起された光増感色素から半導体電極の伝導帯に電子が注入され、外部回路へと流れ出る。外部回路から戻ってきた電子は対向電極にてトリヨウ化物イオン（Ｉ３−）を還元し、電子を失い酸化された光増感色素がヨウ化物イオン（Ｉ−）により再還元され、こうして発電が行われる。
【０００５】
下記特許文献１には、このような色素増感型の光電変換素子が、１枚の透明基板上に複数設けられ、各素子同士が電気的に接続された色素増感型の太陽電池モジュールが開示されている。
【特許文献１】特開２００７−２２０６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、太陽電池モジュールは、使用用途の広がりと共にさまざまな場所への容易な設置が求められている。
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュールを構成している複数の色素増感型の太陽電池素子が、１枚の基板に設けられている。このため、太陽電池モジュールから大電流を取り出そうとすると、太陽電池素子の数が多くなり、基板の面積が大きくなってしまう。このような基板面積の大きな太陽電池モジュールを設置する場合には、設置場所に太陽電池モジュールの基板面積よりも広い面積の平面が必要であった。しかし、住宅の屋根や建築物の外壁等には、必ずしも広い面積の平面があるとは限らない。例えば、設置場所として、小さな面積の複数の平面が、互いに段差を介して並んでいるような階段状の場所がある。このような場所に太陽電池モジュールを設置する場合、太陽電池モジュールを配置することができる広い平面を有する部材と、設置場所の段差に合わせて高さが調整され、太陽電池モジュールが配置される部材を支える台座とを有する、設置場所に応じた専用の設置用器具が用いられていた。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、設置場所に広い面積の平面がない場合であっても、設置場所に応じた専用の設置用器具等を用いず、容易に設置可能な光電変換素子モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による光電変換素子モジュールは、複数の基板と、前記複数の基板のそれぞれに設けられた光電変換素子とを備え、前記光電変換素子同士は、可とう性を有する平坦状のケーブルで電気的に接続されることを特徴とするものである。
【００１０】
このような構成の光電変換素子モジュールは、複数の基板のそれぞれに光電変換素子が設けられており、各光電変換素子同士が、可とう性を有する平坦状のケーブルで接続されている。このため、例えば、複数の平面が互いに段差を介して並んでいる設置場所に光電変換素子モジュールを設置する際、可とう性を有する平坦状のケーブルの撓みが、各平面の間の段差の高さを吸収し、各平面に光電変換素子が設けられた基板を配置できる。従って、設置場所に応じた専用の設置用器具等を用いず、容易に光電変換素子モジュールを設置することができる。
【００１１】
また、本発明において、前記光電変換素子は、一対の電極と、前記一対の電極間に設けられ各電極と接触する光電変換部と、前記一対の電極と接触し前記光電変換部を包囲する封止材とを有し、前記光電変換素子の少なくとも一つは、前記一対の電極の少なくとも一方における前記光電変換部側の面が、前記封止材と接触する領域の外側に非接触領域を有し、前記ケーブルの一端は、前記光電変換素子の前記非接触領域と電気的に接続されれば好適である。
【００１２】
このような構成の光電変換素子モジュールは、光電変換素子の少なくとも一つが、一対の電極の少なくとも一方における光電変換部側の面において、封止材と接触する領域の外側に非接触領域を有し、ケーブルの一端が、光電変換素子の非接触領域と電気的に接続される。このため、非接触領域にケーブルと電極との十分な接続面積を確保できる。従って、光電変換素子とケーブルとの接続による電気的な抵抗が小さく、光電変換素子モジュールの内部抵抗を軽減でき、光電変換素子モジュールの光電変換効率を向上できる。
【００１３】
或いは、本発明において、前記光電変換素子は、一対の電極と、前記一対の電極間に設けられ、各電極と接触する光電変換部と、前記一対の電極と接触し前記光電変換部を包囲する封止材とを有し、前記ケーブルの一端は、少なくとも前記光電変換素子の1つにおいて、前記一対の電極の一方における前記光電変換部と反対側の面で前記光電変換素子と電気的に接続されていれば好適である。
【００１４】
このような構成の光電変換素子モジュールは、ケーブルの一端が、一対の電極の一方における光電変換部と反対側の面で接続されるため、封止材が一対の電極と接触し光電変換部を包囲する限りにおいて、電極の大きさを自由に構成できる。例えば、ケーブルが接続されている電極は、封止材の外縁で囲まれた領域の直上の領域のみに設けることもできる。この場合、ケーブルと接続されている電極の小型化が可能となり、従って、光電変換素子モジュールの小型化ができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる光電変換素子モジュールによれば、設置場所に広い面積の平面がない場合であっても、設置場所に応じた専用の設置用器具等を用いず、容易に光電変換素子モジュールを設置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態を色素増感型の光電変換素子を用いた光電変換素子モジュールを例に図面を用いて説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールを示す断面図である。
【００１９】
図１において、光電変換素子モジュール１００は、２つの基板１上にそれぞれ設けられた光電変換素子１００ａ、１００ｂと、可とう性を有する平坦状のケーブル９とを備えており、光電変換素子１００ａと光電変換素子１００ｂとは、ケーブル９によって電気的に接続されている。
【００２０】
まず、基板１及び光電変換素子１００ａ、１００ｂについて説明するが、光電変換素子１００ａと光電変換素子１００ｂは、同じ構成であるため、光電変換素子１００ａについてのみ説明する。
【００２１】
本実施形態において、基板１は、透明な材料から構成されている。また、基板１を構成する材料は、電解液に対する耐性、及び、水蒸気、酸素等に対するガスバリア性に優れていることが好ましい。このような透明な材料は、可塑性のない材料として、ガラスを挙げることができ、可塑性のある材料として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）などの樹脂を挙げることができる。また、基板１は、ガラスと上記樹脂の積層体を用いて構成することもできる。
【００２２】
光電変換素子１００ａは、基板１上に設けられた透明電極となる透明導電層２と、透明導電層２と対向している対向電極５と、透明導電層２と対向電極５との間に設けられ、透明導電層２と対向基板５とに接触する光電変換部３と、透明電極層２と対向基板５とに接触し、光電変換部３を包囲するように設けられた封止材６とを主な構成要素として備えている。
【００２３】
透明導電層２は、基板１における光電変換部３が設けられる側の面の全面を覆うように設けられている。また、透明導電層２の光電変換部３側の面は、光電変換部３及び封止材６と接触する領域と、この領域の外側で光電変換部３及び封止材６と接触しない非接触領域２５とを有している。
【００２４】
透明導電層２は、光電変換部３で生じる電荷を集電し電送する機能を有し、また、光電変換部３に入射する光を透過する機能を有するため、導電性、光透過性の高い材料で形成されている。このような透明導電層２を構成する材料としては、例えばスズ添加酸化インジウム（Indium−Tin−Oxide：ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、フッ素添加酸化スズ（Fluorine−Tin−Oxide：ＦＴＯ）、アンチモン添加酸化スズ（Antimony−Tin−Oxide：ＡＴＯ）などの導電性金属酸化物が挙げられる。透明導電層２は、単層でも、異なる導電性金属酸化物で構成される複数の層の積層体で構成されてもよく、複数の層で構成される積層体を用いると、各層の特性を反映させることが可能となることから好ましい。中でも、ＩＴＯで構成される層と、ＦＴＯで構成される層との積層体を用いることが好ましい。この場合、高い導電性、耐熱性及び耐薬品性を持つ透明導電層２が実現できる。
【００２５】
透明導電層２を形成する方法としては、例えばスパッタ法、蒸着法、スプレー熱分解法（ＳＰＤ：Spray Pyrolysis Deposition）及びＣＶＤ法などが挙げられる。中でも、スプレー熱分解法が短時間で容易に透明導電層２を形成できることから好ましい。透明導電層２の厚さは、例えば０．００１μｍ〜１０μｍの範囲にすればよい。
【００２６】
対向電極５は、対向電極層５２と、対向電極層５２の光電変換部３とは反対側に設けられた対向電極基板５１とを備える。また、対向電極５の光電変換部３側の面は、光電変換部３及び封止材６と接触する領域と、この領域の外側で光電変換部３及び封止材６と接触しない非接触領域５５とを有する。具体的には、対向電極層５２が、封止材６の外縁で囲まれる領域の直上の領域から、封止材６の外縁で囲まれる領域の直上の領域の外側まで延在している。
【００２７】
対向電極層５２は、白金、チタン、炭素系材料、導電性高分子や、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯ等の導電性酸化物等の材料で構成することができる。
【００２８】
また、対向電極基板５１は、対向電極基板５１に導電性を持たせる場合には、チタン、ニッケル、金等の金属材料、ＩＴＯ、ＦＴＯ等の導電性酸化物、あるいは導電性高分子等で構成することができ、対向電極基板５１に導電性を持たせる必要がない場合には、ガラス、ＰＣ、ＰＥＴ等で構成することができる。
【００２９】
さらに、対向電極層５２及び対向電極基板５１の双方に透明な材料を用いれば、対向電極５を透明とすることができる。この場合には、対向電極５側からも光を取り込むことができる。
【００３０】
なお、対向電極層５２が十分な強度を保つことができれば、対向電極板５１を省略することもでき、この場合、対向電極５が、対向電極層５２のみから構成される。この場合、対向電極層５２の材料としては、チタンや白金が用いられる。
【００３１】
光電変換部３は、半導体層３１と、半導体層３１に担持される図示しない光増感色素と、半導体層３１の周囲に設けられる電解質部３２とを有している。
【００３２】
半導体層３１は、透明導電層２上に設けられ、例えば酸化物半導体の粒子で構成される酸化物半導体多孔膜から成る。酸化物半導体の材料としては、例えば酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化インジウム（Ｉｎ３Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化タリウム（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ホスホニウム（Ｈｏ２Ｏ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が挙げられ、これらの材料を１種用いたものでも良く、あるいは２種以上用いたものでも良い。２種類以上用いた場合には、粒子をコアシェル構造としても良い。
【００３３】
粒子の平均粒径としては、特に限定されるわけではないが、例えば１〜１０００ｎｍであることが必要な比表面積を確保するという理由から好ましい。また、半導体層３１の厚さは、例えば０．５〜５０μｍであればよい。
【００３４】
酸化物半導体多孔膜を形成するためには、例えば上記酸化物半導体粒子を塗布し、焼結させることにより得ることができる。
【００３５】
光増感色素は、例えばビピリジン構造、ターピリジン構造などを含む配位子を有するルテニウム錯体や、エオシン、ローダミン、メロシアニンなどの有機色素が挙げられる。
【００３６】
光増感色素を半導体層３１に担持させるためには、例えば、光増感色素を含有する溶液を半導体層３１に浸漬させることによって、光増感色素を酸化物半導体多孔膜に吸着させればよい。
【００３７】
電解質部３２は、例えば電解液となっており、電解液は、例えばＩ−／Ｉ３−などの酸化還元対と有機溶媒とを含んでいる。有機溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンなどを用いることができる。酸化還元対としては、例えばＩ−／Ｉ３−のほか、臭素／臭化物イオンなどの対であってもよい。
【００３８】
電解質部３２としては、イオン液体電解質にＳｉＯ２、ＴｉＯ２、カーボンナノチューブなどのナノ粒子を混練してゲル状となった擬固体電解質であるナノコンポジットイオンゲル電解質を用いてもよい。イオン液体電解質としては、例えば１−エチル−３−メチルイミダゾリウム ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドに、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヨーダイド、ＬｉＩ、Ｉ２、４−ｔ−ブチルピリジンを所定量溶解したものなどが挙げられる。
【００３９】
電解質部３２を半導体層３１の周囲に設ける方法としては、電解質部３２が電解液である場合には、半導体層３１に対向するように対向電極５を配置し、対向電極５の周囲を封止材６で封止した後、封止材６に形成した電解液を注入するための注入口を通して電解液を注入する方法が挙げられる。また、電解質部１３が上記ナノコンポジットイオンゲル電解質である場合には、上記ナノコンポジットイオンゲル電解質を含むペーストを用意し、これを例えばスクリーン印刷法等によって塗布する方法が挙げられる。
【００４０】
上記電解質層の厚さは、特に限定されるものではないが、例えば、５０μｍ以下であれば、電解液の電気抵抗が抑えられるという理由から好ましい。
【００４１】
封止材６は、電解質部３２に対する耐性が必要であるため耐薬品性に優れ、また、水蒸気、酸素等に対するガスバリア性に優れた材料が好ましい。このような、封止材６の材料としては、例えば、アクリル系樹脂封止材、フッ素系樹脂封止材、シリコーン系樹脂封止材、エポキシ系樹脂封止材、オレフィン系樹脂封止材、シラン変性樹脂含有封止材、ホットメルト系封止材等を用いることができる。
【００４２】
透明導電層２の光電変換部３側の面における非接触領域２５には、端子７が設けられている。端子７は、導電層７１とはんだ層７２から構成されている。導電層７１は、金、銀、銅、白金、アルミニウム等の金属を用いて構成することができる。導電層７１は、例えば、銀ペーストを印刷により塗布し、加熱・反応させて形成すればよい。また、はんだ層７２は、例えば、Ｓｎ−Ｐｂ等の共晶タイプや、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ａｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ａｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂ等の非鉛タイプの低融点はんだを用いて構成することができる。
【００４３】
対向電極層５２の光電変換部３側の面における非接触領域５５には、端子８が設けられている。端子８は、導電層８１とはんだ層８２とから構成され、導電層８１が対向電極層５２上に設けられており、導電層８１上に、はんだ層８２が形成されている。導電層８１の材料は、対向電極層５２の材料により異なるが、対向電極層５２が、白金、チタンの場合には、高融点はんだが用いられる。対向電極層５２が、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯ等の導電性酸化物の場合には、導電層７１と同様の材料が用いられる。はんだ層８２は、低融点はんだで形成されている。
【００４４】
次に、光電変換素子モジュール１００について説明する。
【００４５】
光電変換素子モジュール１００は、光電変換素子１００ｂから光電変換素子１００ａに電流が流れるように、光電変換素子１００ａと光電変換素子１００ｂとが、ケーブル９により電気的に直列に接続されている。具体的には、ケーブル９の一端が光電変換素子１００ａの端子７に接続され、ケーブル９の他端が光電変換素子１００ｂの端子８に接続されている。
【００４６】
ケーブル９には、銅等の導体箔をラミネート材で挟んでいるＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）や、極細のケーブルを複数平面状に束ねたフラットケーブルアセンブリ等を用いることができる。
【００４７】
なお、光電変換素子１００ａの端子８及び光電変換素子１００ｂの端子７は、図示しない負荷と接続される。
【００４８】
本実施形態の光電変換素子モジュール１００によれば、光電変換素子モジュール１００の２つの光電変換素子１００ａ、１００ｂが、２つの基板１上にそれぞれ設けられて、可とう性を有する平坦状のケーブル９により電気的に接続されている。このため、例えば、複数の平面が互いに段差を介して並んでいる階段状の設置場所に光電変換素子モジュール１００を配置する際、設置場所の段差に応じてケーブル９が撓み、設置場所の各平面に光電変換素子１００ａ、１００ｂが設けられた各基板１が配置できる。従って、設置場所に応じた専用の設置用器具等を用いず、容易に光電変換素子モジュール１００を設置場所に設置することができる。
【００４９】
この効果について、図２を用いて具体的に説明する。図２は、光電変換素子モジュール１００を部材Ｓ上に設置する状態を示す斜視図である。部材Ｓは、例えば屋根の一部等であり、階段状の形状をしている。部材Ｓは、段差Ｓｔを介して並んでいる２つの平面Ｓ１とＳ２とを有している。そして、光電変換素子１００ａが平面Ｓ１上に配置され、光電変換素子１００ｂが平面Ｓ２上に配置される。
【００５０】
この際、各光電変換素子１００ａ、１００ｂは、基板１側から光を取りこんで、光電変換部３で光電変換を行うため、基板１が平面Ｓ１、Ｓ２とは反対側を向いて設置される。
【００５１】
光電変換素子１００ａ、１００ｂは、可とう性を有する平坦状のケーブル９により接続されているため、ケーブル９が、段差Ｓｔの高さに合わせて撓んだ状態で、光電変換素子１００ａ、１００ｂが、それぞれ平面Ｓ１、Ｓ２に配置される。このようにケーブル９の撓みが、段差Ｓｔによる平面Ｓ１と平面Ｓ２の高さの差を吸収する。このため、段差Ｓｔの高さに応じた専用の設置用器具等を用いず、光電変換素子モジュール１００を部材Ｓ上に設置することができる。
【００５２】
また、各光電変換素子１００ａ、１００ｂは、平坦状のケーブル９で接続されているので、通常のケーブルを用いて接続した場合に比べて、ケーブル９と光電変換素子１００ａ、１００ｂに設けられた端子７、８との接続幅が大きい。さらに、光電変換素子１００ａ、１００ｂは、非接触領域２５、５５を有し、ケーブル９が、非接触領域２５、５５で電気的に接続されているため、非接触領域２５、５５にケーブル９との十分な接続面積を確保できる。このため、光電変換素子１００ａ、１００ｂとケーブル９との接続による電気的な抵抗が小さく、光電変換素子モジュール１００の内部抵抗を軽減でき、光電変換素子モジュール１００の光電変換効率を向上できる。また、ケーブル９と各光電変換素子１００ａ、１００ｂとの電気的な接続作業が容易である。
【００５３】
また、光電変換素子１００ａは、透明電極層２の光電変換部３側の非接触領域２５に設けられた端子７とケーブル９とが電気的に接続され、光電変換素子１００ｂは、対向電極５の光電変換部３側の非接触領域５５に設けられた端子８とケーブル９とが電気的に接続されている。このため、部材Ｓに光電変換素子モジュール１００を設置する際、ケーブル９は、光電変換素子モジュール１００と部材Ｓとの間に入り込み邪魔になることがない。
従って、容易に光電変換素子モジュール１００を部材Ｓに設置することができる。
【００５４】
また、各光電変換素子１００ａ、１００ｂを平坦状のケーブル９で接続しているので、ケーブル９上に、光電変換素子モジュールを制御する電子部品等を配置することができる。
【００５５】
（第２の実施形態）
【００５６】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る光電変換素子モジュールを示す断面図である。なお、本実施形態の説明に当たり、第１の実施形態と同一または同等の構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５７】
図３に示すように、本実施形態の光電変換素子モジュール１０１は、２つの基板１上に設けられた光電変換素子１００ｃ、１００ｄとケーブル９とを備えている。なお、光電変換素子１００ｃと光電変換素子１００ｄは、同じ構成であるため、光電変換素子１００ｃについてのみ説明を行う。
【００５８】
光電変換素子１００ｃの対向電極５８は、対向電極層５４と、対向電極層５４の光電変換部３とは反対側に設けられた対向電極基板５３とを備える。対向電極５８の光電変換部３側の面は、光電変換部３及び封止材６と接触する領域の外側の領域を有しておらず、対向電極５８は、封止材６の外周で囲まれる領域の直上の領域のみに設けられている。また、端子８が対向電極５８の光電変換部３とは反対側、すなわち光電変換素子１００ｃの上側に設けられている。このため、対向電極５８の対向電極基板５３は、導電性の材料を用いて構成されている。導電性の材料としては、チタン、ニッケル、金等の金属材料やＩＴＯ、ＦＴＯ等の導電性酸化物等が挙げられる。
【００５９】
本実施形態の光電変換素子モジュール１０１によれば、ケーブル９が、対向電極５８の光電変換部の反対側の面で光電変換素子１００ｄと電気的に接続されているため、封止材６が透明導電層２及び対向電極５８と接触し光電変換部３を包囲する限りにおいては、対向電極５８の大きさを自由に構成することができる。このため、対向電極５８は、封止材６で包囲された領域の直上の領域のみに設けられる構成とすることができる。このため対向電極５８の小型化ができ、従って光電変換素子モジュール１０１の小型化ができる。
【００６０】
（第３の実施形態）
【００６１】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る光電変換素子モジュールを示す斜視図である。なお、本実施形態の説明に当たり、第１の実施形態と同一または同等の構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６２】
図４において、光電変換素子モジュール１０２は、光電変換素子１００ｂから光電変換素子１００ａに電流が流れるように、光電変換素子１００ａ、１００ｂが、可とう性を有する平坦状のケーブル９４で電気的に接続されている。ケーブル９４としては、例えばＦＰＣが用いられる。
【００６３】
本実施形態では、ケーブル９４上の略中心に電子部品としてダイオード９５が配置されている。図３において、ケーブル９４の導体９ａ、９ｂは、波線で示されており、導体９ａが、光電変換素子１００ａと接続され、導体９ｂが光電変換素子１００ｂと接続されている。また、ダイオード９５の幅は、ケーブル９４の幅に比べ小さいため、導体９ａ、９ｂの幅は、ダイオード９５側が狭く、光電変換素子１００ａ、１００ｂ側が広くなっている。また、光電変換素子１００ｂから光電変換素子１００ａに電流が流れるため、ダイオード９５は、アノードが導体９ｂに接続され、カソードが導体９ａに接続されている。
【００６４】
ダイオード９５を設けることにより、光電変換素子１００ａの電位が、光電変換素子１００ｂの電位よりも高くなったとしても、電流が光電変換素子１００ａから光電変換素子１００ｂに逆流することが防止できる。
【００６５】
本実施形態の光電変換素子モジュール１０２によれば、電流等を制御する電子部品がケーブル上に配置されているため、電子部品を配置するために光電変換素子モジュール１０２の他にプリント配線板等を設ける必要がない。
【００６６】
以上、本発明の好適な実施形態を第１、第２、第３の実施形態を用いて説明したが、本発明は、これに限らず種々の変形が可能である。
【００６７】
例えば、第１、第２の実施形態では、各光電変換素子を電気的に直列に接続した例について説明をしたが、第１、第２の実施形態について、光電変換素子を電気的に並列に接続した構成としても良い。
【００６８】
図５は、光電変換素子同士が電気的に並列に接続された光電変換素子モジュールを示す断面図である。図５においては、本発明の第２の実施形態で説明した光電変換素子１００ｃ、１００ｄが電気的に並列に接続されている。
【００６９】
図５に示すように、本実施形態の光電変換素子モジュール１０３は、光電変換素子１００ｃの端子８と光電変換素子１００ｄの端子８とが、可とう性を有する平坦状のケーブル９１で接続され、光電変換素子１００ｃの端子７と光電変換素子１００ｄの端子７とが、可とう性を有する平坦状のケーブル９２で接続されている。
【００７０】
光電変換素子モジュール１０３と負荷とを接続する場合は、例えば、光電変換素子１００ｃの端子８と光電変換素子１００ｄの端子７とを負荷に接続すればよい。
【００７１】
また、各実施形態において、光電変換素子が、２つ接続された例を示したが、本発明は、これに限らず３つ以上の光電変換素子を接続しても良い。
【００７２】
また、各実施形態において、光電変換素子モジュールが、色素増感型の光電変換素子を用いた光電変換素子モジュールを例として説明をしたが、本発明はこれに限らず、例えば、シリコン系の光電変換素子や、薄膜系の光電変換素子を用いた光電変換素子モジュールであっても良い。
【００７３】
その他、基板１、透明導電層２、光電変換部３、対向電極５、ケーブル９等の各材料、構成等は、本発明の課題を解決する範囲で種々変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールを示す断面図である。
【図２】図１の光電変換素子モジュールを部材上に設置する状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る光電変換素子モジュールを示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る光電変換素子モジュールを示す斜視図である。
【図５】光電変換素子同士が電気的に並列に接続された光電変換素子モジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１００，１０１，１０２，１０３・・・光電変換素子モジュール、１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ・・・光電変換素子、１・・・基板、２・・・透明導電層、３・・・光電変換部、３１・・・半導体層、３２・・・電解質部、５，５８・・・対向電極、５１，５３・・・対向電極基板、５２，５４・・・対向電極層、６・・・封止材、７，８・・・端子、９，９１，９２，９４・・・ケーブル、９５・・・ダイオード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光電変換素子が電気的に接続されている光電変換素子モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー資源の有効活用の観点から、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池が注目されている。太陽電池として、シリコン結晶型の太陽電池や色素増感型の太陽電池が知られている。中でも、色素増感型の太陽電池は、シリコン結晶系の太陽電池よりも安価に製造可能であることから注目されており、さらなる光電変換効率の向上を目指して種々の開発が行われている。
【０００３】
色素増感型の太陽電池に用いられる光電変換素子は、一般に、透明基板上に設けられており、透明電極である透明導電層と、透明導電層に対向して配置される対向電極と、透明導電層と対向電極の間に設けられる光電変換部とを主要な構成要素としている。この光電変換部は、透明導電層の対向電極側に設けられた半導体電極層と、半導体電極層に担持される光増感色素と、半導体電極層の周囲に充填される電解質部とを主要な構成要素としている。電解質部は、例えばＩ−／Ｉ３−などの酸化還元系（レドックス対）を含む電解液などで構成されている。
【０００４】
このような色素増感型の光電変換素子では、入射された可視光によって光増感色素中の電子が励起され、励起された光増感色素から半導体電極の伝導帯に電子が注入され、外部回路へと流れ出る。外部回路から戻ってきた電子は対向電極にてトリヨウ化物イオン（Ｉ３−）を還元し、電子を失い酸化された光増感色素がヨウ化物イオン（Ｉ−）により再還元され、こうして発電が行われる。
【０００５】
下記特許文献１には、このような色素増感型の光電変換素子が、１枚の透明基板上に複数設けられ、各素子同士が電気的に接続された色素増感型の太陽電池モジュールが開示されている。
【特許文献１】特開２００７−２２０６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、太陽電池モジュールは、使用用途の広がりと共にさまざまな場所への容易な設置が求められている。
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュールを構成している複数の色素増感型の太陽電池素子が、１枚の基板に設けられている。このため、太陽電池モジュールから大電流を取り出そうとすると、太陽電池素子の数が多くなり、基板の面積が大きくなってしまう。このような基板面積の大きな太陽電池モジュールを設置する場合には、設置場所に太陽電池モジュールの基板面積よりも広い面積の平面が必要であった。しかし、住宅の屋根や建築物の外壁等には、必ずしも広い面積の平面があるとは限らない。例えば、設置場所として、小さな面積の複数の平面が、互いに段差を介して並んでいるような階段状の場所がある。このような場所に太陽電池モジュールを設置する場合、太陽電池モジュールを配置することができる広い平面を有する部材と、設置場所の段差に合わせて高さが調整され、太陽電池モジュールが配置される部材を支える台座とを有する、設置場所に応じた専用の設置用器具が用いられていた。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、設置場所に広い面積の平面がない場合であっても、設置場所に応じた専用の設置用器具等を用いず、容易に設置可能な光電変換素子モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による光電変換素子モジュールは、複数の基板と、前記複数の基板のそれぞれに設けられた光電変換素子とを備え、前記光電変換素子同士は、可とう性を有する平坦状のケーブルで電気的に接続されることを特徴とするものである。
【００１０】
このような構成の光電変換素子モジュールは、複数の基板のそれぞれに光電変換素子が設けられており、各光電変換素子同士が、可とう性を有する平坦状のケーブルで接続されている。このため、例えば、複数の平面が互いに段差を介して並んでいる設置場所に光電変換素子モジュールを設置する際、可とう性を有する平坦状のケーブルの撓みが、各平面の間の段差の高さを吸収し、各平面に光電変換素子が設けられた基板を配置できる。従って、設置場所に応じた専用の設置用器具等を用いず、容易に光電変換素子モジュールを設置することができる。
【００１１】
また、本発明において、前記光電変換素子は、一対の電極と、前記一対の電極間に設けられ各電極と接触する光電変換部と、前記一対の電極と接触し前記光電変換部を包囲する封止材とを有し、前記光電変換素子の少なくとも一つは、前記一対の電極の少なくとも一方における前記光電変換部側の面が、前記封止材と接触する領域の外側に非接触領域を有し、前記ケーブルの一端は、前記光電変換素子の前記非接触領域と電気的に接続されれば好適である。
【００１２】
このような構成の光電変換素子モジュールは、光電変換素子の少なくとも一つが、一対の電極の少なくとも一方における光電変換部側の面において、封止材と接触する領域の外側に非接触領域を有し、ケーブルの一端が、光電変換素子の非接触領域と電気的に接続される。このため、非接触領域にケーブルと電極との十分な接続面積を確保できる。従って、光電変換素子とケーブルとの接続による電気的な抵抗が小さく、光電変換素子モジュールの内部抵抗を軽減でき、光電変換素子モジュールの光電変換効率を向上できる。
【００１３】
或いは、本発明において、前記光電変換素子は、一対の電極と、前記一対の電極間に設けられ、各電極と接触する光電変換部と、前記一対の電極と接触し前記光電変換部を包囲する封止材とを有し、前記ケーブルの一端は、少なくとも前記光電変換素子の1つにおいて、前記一対の電極の一方における前記光電変換部と反対側の面で前記光電変換素子と電気的に接続されていれば好適である。
【００１４】
このような構成の光電変換素子モジュールは、ケーブルの一端が、一対の電極の一方における光電変換部と反対側の面で接続されるため、封止材が一対の電極と接触し光電変換部を包囲する限りにおいて、電極の大きさを自由に構成できる。例えば、ケーブルが接続されている電極は、封止材の外縁で囲まれた領域の直上の領域のみに設けることもできる。この場合、ケーブルと接続されている電極の小型化が可能となり、従って、光電変換素子モジュールの小型化ができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる光電変換素子モジュールによれば、設置場所に広い面積の平面がない場合であっても、設置場所に応じた専用の設置用器具等を用いず、容易に光電変換素子モジュールを設置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態を色素増感型の光電変換素子を用いた光電変換素子モジュールを例に図面を用いて説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールを示す断面図である。
【００１９】
図１において、光電変換素子モジュール１００は、２つの基板１上にそれぞれ設けられた光電変換素子１００ａ、１００ｂと、可とう性を有する平坦状のケーブル９とを備えており、光電変換素子１００ａと光電変換素子１００ｂとは、ケーブル９によって電気的に接続されている。
【００２０】
まず、基板１及び光電変換素子１００ａ、１００ｂについて説明するが、光電変換素子１００ａと光電変換素子１００ｂは、同じ構成であるため、光電変換素子１００ａについてのみ説明する。
【００２１】
本実施形態において、基板１は、透明な材料から構成されている。また、基板１を構成する材料は、電解液に対する耐性、及び、水蒸気、酸素等に対するガスバリア性に優れていることが好ましい。このような透明な材料は、可塑性のない材料として、ガラスを挙げることができ、可塑性のある材料として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）などの樹脂を挙げることができる。また、基板１は、ガラスと上記樹脂の積層体を用いて構成することもできる。
【００２２】
光電変換素子１００ａは、基板１上に設けられた透明電極となる透明導電層２と、透明導電層２と対向している対向電極５と、透明導電層２と対向電極５との間に設けられ、透明導電層２と対向基板５とに接触する光電変換部３と、透明電極層２と対向基板５とに接触し、光電変換部３を包囲するように設けられた封止材６とを主な構成要素として備えている。
【００２３】
透明導電層２は、基板１における光電変換部３が設けられる側の面の全面を覆うように設けられている。また、透明導電層２の光電変換部３側の面は、光電変換部３及び封止材６と接触する領域と、この領域の外側で光電変換部３及び封止材６と接触しない非接触領域２５とを有している。
【００２４】
透明導電層２は、光電変換部３で生じる電荷を集電し電送する機能を有し、また、光電変換部３に入射する光を透過する機能を有するため、導電性、光透過性の高い材料で形成されている。このような透明導電層２を構成する材料としては、例えばスズ添加酸化インジウム（Indium−Tin−Oxide：ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、フッ素添加酸化スズ（Fluorine−Tin−Oxide：ＦＴＯ）、アンチモン添加酸化スズ（Antimony−Tin−Oxide：ＡＴＯ）などの導電性金属酸化物が挙げられる。透明導電層２は、単層でも、異なる導電性金属酸化物で構成される複数の層の積層体で構成されてもよく、複数の層で構成される積層体を用いると、各層の特性を反映させることが可能となることから好ましい。中でも、ＩＴＯで構成される層と、ＦＴＯで構成される層との積層体を用いることが好ましい。この場合、高い導電性、耐熱性及び耐薬品性を持つ透明導電層２が実現できる。
【００２５】
透明導電層２を形成する方法としては、例えばスパッタ法、蒸着法、スプレー熱分解法（ＳＰＤ：Spray Pyrolysis Deposition）及びＣＶＤ法などが挙げられる。中でも、スプレー熱分解法が短時間で容易に透明導電層２を形成できることから好ましい。透明導電層２の厚さは、例えば０．００１μｍ〜１０μｍの範囲にすればよい。
【００２６】
対向電極５は、対向電極層５２と、対向電極層５２の光電変換部３とは反対側に設けられた対向電極基板５１とを備える。また、対向電極５の光電変換部３側の面は、光電変換部３及び封止材６と接触する領域と、この領域の外側で光電変換部３及び封止材６と接触しない非接触領域５５とを有する。具体的には、対向電極層５２が、封止材６の外縁で囲まれる領域の直上の領域から、封止材６の外縁で囲まれる領域の直上の領域の外側まで延在している。
【００２７】
対向電極層５２は、白金、チタン、炭素系材料、導電性高分子や、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯ等の導電性酸化物等の材料で構成することができる。
【００２８】
また、対向電極基板５１は、対向電極基板５１に導電性を持たせる場合には、チタン、ニッケル、金等の金属材料、ＩＴＯ、ＦＴＯ等の導電性酸化物、あるいは導電性高分子等で構成することができ、対向電極基板５１に導電性を持たせる必要がない場合には、ガラス、ＰＣ、ＰＥＴ等で構成することができる。
【００２９】
さらに、対向電極層５２及び対向電極基板５１の双方に透明な材料を用いれば、対向電極５を透明とすることができる。この場合には、対向電極５側からも光を取り込むことができる。
【００３０】
なお、対向電極層５２が十分な強度を保つことができれば、対向電極板５１を省略することもでき、この場合、対向電極５が、対向電極層５２のみから構成される。この場合、対向電極層５２の材料としては、チタンや白金が用いられる。
【００３１】
光電変換部３は、半導体層３１と、半導体層３１に担持される図示しない光増感色素と、半導体層３１の周囲に設けられる電解質部３２とを有している。
【００３２】
半導体層３１は、透明導電層２上に設けられ、例えば酸化物半導体の粒子で構成される酸化物半導体多孔膜から成る。酸化物半導体の材料としては、例えば酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化インジウム（Ｉｎ３Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化タリウム（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ホスホニウム（Ｈｏ２Ｏ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が挙げられ、これらの材料を１種用いたものでも良く、あるいは２種以上用いたものでも良い。２種類以上用いた場合には、粒子をコアシェル構造としても良い。
【００３３】
粒子の平均粒径としては、特に限定されるわけではないが、例えば１〜１０００ｎｍであることが必要な比表面積を確保するという理由から好ましい。また、半導体層３１の厚さは、例えば０．５〜５０μｍであればよい。
【００３４】
酸化物半導体多孔膜を形成するためには、例えば上記酸化物半導体粒子を塗布し、焼結させることにより得ることができる。
【００３５】
光増感色素は、例えばビピリジン構造、ターピリジン構造などを含む配位子を有するルテニウム錯体や、エオシン、ローダミン、メロシアニンなどの有機色素が挙げられる。
【００３６】
光増感色素を半導体層３１に担持させるためには、例えば、光増感色素を含有する溶液を半導体層３１に浸漬させることによって、光増感色素を酸化物半導体多孔膜に吸着させればよい。
【００３７】
電解質部３２は、例えば電解液となっており、電解液は、例えばＩ−／Ｉ３−などの酸化還元対と有機溶媒とを含んでいる。有機溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンなどを用いることができる。酸化還元対としては、例えばＩ−／Ｉ３−のほか、臭素／臭化物イオンなどの対であってもよい。
【００３８】
電解質部３２としては、イオン液体電解質にＳｉＯ２、ＴｉＯ２、カーボンナノチューブなどのナノ粒子を混練してゲル状となった擬固体電解質であるナノコンポジットイオンゲル電解質を用いてもよい。イオン液体電解質としては、例えば１−エチル−３−メチルイミダゾリウム ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドに、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヨーダイド、ＬｉＩ、Ｉ２、４−ｔ−ブチルピリジンを所定量溶解したものなどが挙げられる。
【００３９】
電解質部３２を半導体層３１の周囲に設ける方法としては、電解質部３２が電解液である場合には、半導体層３１に対向するように対向電極５を配置し、対向電極５の周囲を封止材６で封止した後、封止材６に形成した電解液を注入するための注入口を通して電解液を注入する方法が挙げられる。また、電解質部１３が上記ナノコンポジットイオンゲル電解質である場合には、上記ナノコンポジットイオンゲル電解質を含むペーストを用意し、これを例えばスクリーン印刷法等によって塗布する方法が挙げられる。
【００４０】
上記電解質層の厚さは、特に限定されるものではないが、例えば、５０μｍ以下であれば、電解液の電気抵抗が抑えられるという理由から好ましい。
【００４１】
封止材６は、電解質部３２に対する耐性が必要であるため耐薬品性に優れ、また、水蒸気、酸素等に対するガスバリア性に優れた材料が好ましい。このような、封止材６の材料としては、例えば、アクリル系樹脂封止材、フッ素系樹脂封止材、シリコーン系樹脂封止材、エポキシ系樹脂封止材、オレフィン系樹脂封止材、シラン変性樹脂含有封止材、ホットメルト系封止材等を用いることができる。
【００４２】
透明導電層２の光電変換部３側の面における非接触領域２５には、端子７が設けられている。端子７は、導電層７１とはんだ層７２から構成されている。導電層７１は、金、銀、銅、白金、アルミニウム等の金属を用いて構成することができる。導電層７１は、例えば、銀ペーストを印刷により塗布し、加熱・反応させて形成すればよい。また、はんだ層７２は、例えば、Ｓｎ−Ｐｂ等の共晶タイプや、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ａｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ａｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂ等の非鉛タイプの低融点はんだを用いて構成することができる。
【００４３】
対向電極層５２の光電変換部３側の面における非接触領域５５には、端子８が設けられている。端子８は、導電層８１とはんだ層８２とから構成され、導電層８１が対向電極層５２上に設けられており、導電層８１上に、はんだ層８２が形成されている。導電層８１の材料は、対向電極層５２の材料により異なるが、対向電極層５２が、白金、チタンの場合には、高融点はんだが用いられる。対向電極層５２が、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯ等の導電性酸化物の場合には、導電層７１と同様の材料が用いられる。はんだ層８２は、低融点はんだで形成されている。
【００４４】
次に、光電変換素子モジュール１００について説明する。
【００４５】
光電変換素子モジュール１００は、光電変換素子１００ｂから光電変換素子１００ａに電流が流れるように、光電変換素子１００ａと光電変換素子１００ｂとが、ケーブル９により電気的に直列に接続されている。具体的には、ケーブル９の一端が光電変換素子１００ａの端子７に接続され、ケーブル９の他端が光電変換素子１００ｂの端子８に接続されている。
【００４６】
ケーブル９には、銅等の導体箔をラミネート材で挟んでいるＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）や、極細のケーブルを複数平面状に束ねたフラットケーブルアセンブリ等を用いることができる。
【００４７】
なお、光電変換素子１００ａの端子８及び光電変換素子１００ｂの端子７は、図示しない負荷と接続される。
【００４８】
本実施形態の光電変換素子モジュール１００によれば、光電変換素子モジュール１００の２つの光電変換素子１００ａ、１００ｂが、２つの基板１上にそれぞれ設けられて、可とう性を有する平坦状のケーブル９により電気的に接続されている。このため、例えば、複数の平面が互いに段差を介して並んでいる階段状の設置場所に光電変換素子モジュール１００を配置する際、設置場所の段差に応じてケーブル９が撓み、設置場所の各平面に光電変換素子１００ａ、１００ｂが設けられた各基板１が配置できる。従って、設置場所に応じた専用の設置用器具等を用いず、容易に光電変換素子モジュール１００を設置場所に設置することができる。
【００４９】
この効果について、図２を用いて具体的に説明する。図２は、光電変換素子モジュール１００を部材Ｓ上に設置する状態を示す斜視図である。部材Ｓは、例えば屋根の一部等であり、階段状の形状をしている。部材Ｓは、段差Ｓｔを介して並んでいる２つの平面Ｓ１とＳ２とを有している。そして、光電変換素子１００ａが平面Ｓ１上に配置され、光電変換素子１００ｂが平面Ｓ２上に配置される。
【００５０】
この際、各光電変換素子１００ａ、１００ｂは、基板１側から光を取りこんで、光電変換部３で光電変換を行うため、基板１が平面Ｓ１、Ｓ２とは反対側を向いて設置される。
【００５１】
光電変換素子１００ａ、１００ｂは、可とう性を有する平坦状のケーブル９により接続されているため、ケーブル９が、段差Ｓｔの高さに合わせて撓んだ状態で、光電変換素子１００ａ、１００ｂが、それぞれ平面Ｓ１、Ｓ２に配置される。このようにケーブル９の撓みが、段差Ｓｔによる平面Ｓ１と平面Ｓ２の高さの差を吸収する。このため、段差Ｓｔの高さに応じた専用の設置用器具等を用いず、光電変換素子モジュール１００を部材Ｓ上に設置することができる。
【００５２】
また、各光電変換素子１００ａ、１００ｂは、平坦状のケーブル９で接続されているので、通常のケーブルを用いて接続した場合に比べて、ケーブル９と光電変換素子１００ａ、１００ｂに設けられた端子７、８との接続幅が大きい。さらに、光電変換素子１００ａ、１００ｂは、非接触領域２５、５５を有し、ケーブル９が、非接触領域２５、５５で電気的に接続されているため、非接触領域２５、５５にケーブル９との十分な接続面積を確保できる。このため、光電変換素子１００ａ、１００ｂとケーブル９との接続による電気的な抵抗が小さく、光電変換素子モジュール１００の内部抵抗を軽減でき、光電変換素子モジュール１００の光電変換効率を向上できる。また、ケーブル９と各光電変換素子１００ａ、１００ｂとの電気的な接続作業が容易である。
【００５３】
また、光電変換素子１００ａは、透明電極層２の光電変換部３側の非接触領域２５に設けられた端子７とケーブル９とが電気的に接続され、光電変換素子１００ｂは、対向電極５の光電変換部３側の非接触領域５５に設けられた端子８とケーブル９とが電気的に接続されている。このため、部材Ｓに光電変換素子モジュール１００を設置する際、ケーブル９は、光電変換素子モジュール１００と部材Ｓとの間に入り込み邪魔になることがない。
従って、容易に光電変換素子モジュール１００を部材Ｓに設置することができる。
【００５４】
また、各光電変換素子１００ａ、１００ｂを平坦状のケーブル９で接続しているので、ケーブル９上に、光電変換素子モジュールを制御する電子部品等を配置することができる。
【００５５】
（第２の実施形態）
【００５６】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る光電変換素子モジュールを示す断面図である。なお、本実施形態の説明に当たり、第１の実施形態と同一または同等の構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５７】
図３に示すように、本実施形態の光電変換素子モジュール１０１は、２つの基板１上に設けられた光電変換素子１００ｃ、１００ｄとケーブル９とを備えている。なお、光電変換素子１００ｃと光電変換素子１００ｄは、同じ構成であるため、光電変換素子１００ｃについてのみ説明を行う。
【００５８】
光電変換素子１００ｃの対向電極５８は、対向電極層５４と、対向電極層５４の光電変換部３とは反対側に設けられた対向電極基板５３とを備える。対向電極５８の光電変換部３側の面は、光電変換部３及び封止材６と接触する領域の外側の領域を有しておらず、対向電極５８は、封止材６の外周で囲まれる領域の直上の領域のみに設けられている。また、端子８が対向電極５８の光電変換部３とは反対側、すなわち光電変換素子１００ｃの上側に設けられている。このため、対向電極５８の対向電極基板５３は、導電性の材料を用いて構成されている。導電性の材料としては、チタン、ニッケル、金等の金属材料やＩＴＯ、ＦＴＯ等の導電性酸化物等が挙げられる。
【００５９】
本実施形態の光電変換素子モジュール１０１によれば、ケーブル９が、対向電極５８の光電変換部の反対側の面で光電変換素子１００ｄと電気的に接続されているため、封止材６が透明導電層２及び対向電極５８と接触し光電変換部３を包囲する限りにおいては、対向電極５８の大きさを自由に構成することができる。このため、対向電極５８は、封止材６で包囲された領域の直上の領域のみに設けられる構成とすることができる。このため対向電極５８の小型化ができ、従って光電変換素子モジュール１０１の小型化ができる。
【００６０】
（第３の実施形態）
【００６１】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る光電変換素子モジュールを示す斜視図である。なお、本実施形態の説明に当たり、第１の実施形態と同一または同等の構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６２】
図４において、光電変換素子モジュール１０２は、光電変換素子１００ｂから光電変換素子１００ａに電流が流れるように、光電変換素子１００ａ、１００ｂが、可とう性を有する平坦状のケーブル９４で電気的に接続されている。ケーブル９４としては、例えばＦＰＣが用いられる。
【００６３】
本実施形態では、ケーブル９４上の略中心に電子部品としてダイオード９５が配置されている。図３において、ケーブル９４の導体９ａ、９ｂは、波線で示されており、導体９ａが、光電変換素子１００ａと接続され、導体９ｂが光電変換素子１００ｂと接続されている。また、ダイオード９５の幅は、ケーブル９４の幅に比べ小さいため、導体９ａ、９ｂの幅は、ダイオード９５側が狭く、光電変換素子１００ａ、１００ｂ側が広くなっている。また、光電変換素子１００ｂから光電変換素子１００ａに電流が流れるため、ダイオード９５は、アノードが導体９ｂに接続され、カソードが導体９ａに接続されている。
【００６４】
ダイオード９５を設けることにより、光電変換素子１００ａの電位が、光電変換素子１００ｂの電位よりも高くなったとしても、電流が光電変換素子１００ａから光電変換素子１００ｂに逆流することが防止できる。
【００６５】
本実施形態の光電変換素子モジュール１０２によれば、電流等を制御する電子部品がケーブル上に配置されているため、電子部品を配置するために光電変換素子モジュール１０２の他にプリント配線板等を設ける必要がない。
【００６６】
以上、本発明の好適な実施形態を第１、第２、第３の実施形態を用いて説明したが、本発明は、これに限らず種々の変形が可能である。
【００６７】
例えば、第１、第２の実施形態では、各光電変換素子を電気的に直列に接続した例について説明をしたが、第１、第２の実施形態について、光電変換素子を電気的に並列に接続した構成としても良い。
【００６８】
図５は、光電変換素子同士が電気的に並列に接続された光電変換素子モジュールを示す断面図である。図５においては、本発明の第２の実施形態で説明した光電変換素子１００ｃ、１００ｄが電気的に並列に接続されている。
【００６９】
図５に示すように、本実施形態の光電変換素子モジュール１０３は、光電変換素子１００ｃの端子８と光電変換素子１００ｄの端子８とが、可とう性を有する平坦状のケーブル９１で接続され、光電変換素子１００ｃの端子７と光電変換素子１００ｄの端子７とが、可とう性を有する平坦状のケーブル９２で接続されている。
【００７０】
光電変換素子モジュール１０３と負荷とを接続する場合は、例えば、光電変換素子１００ｃの端子８と光電変換素子１００ｄの端子７とを負荷に接続すればよい。
【００７１】
また、各実施形態において、光電変換素子が、２つ接続された例を示したが、本発明は、これに限らず３つ以上の光電変換素子を接続しても良い。
【００７２】
また、各実施形態において、光電変換素子モジュールが、色素増感型の光電変換素子を用いた光電変換素子モジュールを例として説明をしたが、本発明はこれに限らず、例えば、シリコン系の光電変換素子や、薄膜系の光電変換素子を用いた光電変換素子モジュールであっても良い。
【００７３】
その他、基板１、透明導電層２、光電変換部３、対向電極５、ケーブル９等の各材料、構成等は、本発明の課題を解決する範囲で種々変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールを示す断面図である。
【図２】図１の光電変換素子モジュールを部材上に設置する状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る光電変換素子モジュールを示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る光電変換素子モジュールを示す斜視図である。
【図５】光電変換素子同士が電気的に並列に接続された光電変換素子モジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１００，１０１，１０２，１０３・・・光電変換素子モジュール、１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ・・・光電変換素子、１・・・基板、２・・・透明導電層、３・・・光電変換部、３１・・・半導体層、３２・・・電解質部、５，５８・・・対向電極、５１，５３・・・対向電極基板、５２，５４・・・対向電極層、６・・・封止材、７，８・・・端子、９，９１，９２，９４・・・ケーブル、９５・・・ダイオード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板と、
前記複数の基板のそれぞれに設けられた光電変換素子とを備え、
前記光電変換素子同士は、可とう性を有する平坦状のケーブルで電気的に接続されること
を特徴とする光電変換素子モジュール。
【請求項２】
前記光電変換素子は、一対の電極と、前記一対の電極間に設けられ各電極と接触する光電変換部と、前記一対の電極と接触し前記光電変換部を包囲する封止材とを有し、
前記光電変換素子の少なくとも一つは、前記一対の電極の少なくとも一方における前記光電変換部側の面が、前記封止材と接触する領域の外側に非接触領域を有し、
前記ケーブルの一端は、前記光電変換素子の前記非接触領域と電気的に接続されること
を特徴とする請求項１に記載の光電変換素子モジュール。
【請求項３】
前記光電変換素子は、一対の電極と、前記一対の電極間に設けられ各電極と接触する光電変換部と、前記一対の電極と接触し前記光電変換部を包囲する封止材とを有し、
前記ケーブルの一端は、少なくとも前記光電変換素子の1つにおいて、前記一対の電極の一方における前記光電変換部と反対側の面で前記光電変換素子と電気的に接続されること
を特徴とする請求項１に記載の光電変換素子モジュール。
【請求項１】
複数の基板と、
前記複数の基板のそれぞれに設けられた光電変換素子とを備え、
前記光電変換素子同士は、可とう性を有する平坦状のケーブルで電気的に接続されること
を特徴とする光電変換素子モジュール。
【請求項２】
前記光電変換素子は、一対の電極と、前記一対の電極間に設けられ各電極と接触する光電変換部と、前記一対の電極と接触し前記光電変換部を包囲する封止材とを有し、
前記光電変換素子の少なくとも一つは、前記一対の電極の少なくとも一方における前記光電変換部側の面が、前記封止材と接触する領域の外側に非接触領域を有し、
前記ケーブルの一端は、前記光電変換素子の前記非接触領域と電気的に接続されること
を特徴とする請求項１に記載の光電変換素子モジュール。
【請求項３】
前記光電変換素子は、一対の電極と、前記一対の電極間に設けられ各電極と接触する光電変換部と、前記一対の電極と接触し前記光電変換部を包囲する封止材とを有し、
前記ケーブルの一端は、少なくとも前記光電変換素子の1つにおいて、前記一対の電極の一方における前記光電変換部と反対側の面で前記光電変換素子と電気的に接続されること
を特徴とする請求項１に記載の光電変換素子モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２１０１３（Ｐ２０１０−２１０１３Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８０３６６（Ｐ２００８−１８０３６６）
【出願日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度、独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構、「新エネルギー技術開発 太陽光発電システム未来技術研究開発 高耐久性色素増感太陽電池モジュールの研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度、独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構、「新エネルギー技術開発 太陽光発電システム未来技術研究開発 高耐久性色素増感太陽電池モジュールの研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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