JP5348475B2 - Solar cell module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、透明基材の一方側の面に透明導電膜を有すると共に、当該透明導電膜の一部に、順次、光電極と電解質層と対極とを積層してあり、積層した前記光電極と前記電解質層と前記対極とを覆いつつ前記透明導電膜に封着する封止材を備えた太陽電池モジュールに関する。 The present invention has a transparent conductive film on one surface of a transparent substrate, and a photoelectrode, an electrolyte layer, and a counter electrode are sequentially laminated on a part of the transparent conductive film, and the laminated photoelectrode Further, the present invention relates to a solar cell module including a sealing material that covers the electrolyte layer and the counter electrode and seals the transparent conductive film.
近年、地球の環境問題や化石エネルギー資源問題等を解決するため、光電変換素子を用いた太陽電池の研究が広く行われている。
従来、太陽電池としては、例えば単結晶及び多結晶シリコン光電変換素子を使用するシリコン太陽電池や、増感色素を含有する半導体を光電変換素子に使用する色素増感型太陽電池等が知られていた。
In recent years, research on solar cells using photoelectric conversion elements has been widely conducted in order to solve global environmental problems, fossil energy resource problems, and the like.
Conventionally, as solar cells, for example, silicon solar cells using single crystal and polycrystalline silicon photoelectric conversion elements, dye-sensitized solar cells using a semiconductor containing a sensitizing dye as a photoelectric conversion element, and the like are known. It was.
色素増感型太陽電池は有機色素を用いて光起電力を得る太陽電池であり、二枚の電極の間に、例えばルテニウム錯体などの色素を吸着させた二酸化チタン層と電解質層を挟み込んだ構造を有している。 A dye-sensitized solar cell is a solar cell that uses an organic dye to obtain photovoltaic power, and has a structure in which a titanium dioxide layer that adsorbs a dye such as a ruthenium complex and an electrolyte layer are sandwiched between two electrodes have.
色素増感型太陽電池としては、例えば特許文献1には、導電性ガラス上に塗設され色素を含有する酸化物半導体多孔質膜と、これらに対向する対極と、酸化物半導体多孔質膜および対極の間に設けられる電解質層とを有する光電変換素子が記載してある。酸化物半導体多孔質膜を設けた導電性ガラスおよび対極は、無機系接着剤(封止材)によって貼り合せて封止してある。当該封止の際には、導電性ガラスと対極とを加圧し、導電性ガラスおよび対極において無機系接着剤が塗布されていない部分を冷却しながら無機系接着剤を局所加熱して、無機系接着剤を固化する。
As a dye-sensitized solar cell, for example, in
特許文献1において封止材として使用される無機系接着剤は、アルミナ等の無機系粒子をアルコール等の溶媒に分散させている。無機系接着剤を局所加熱する際に、当該溶媒が気化することによって無機系接着剤が多孔化して脆くなることがある。これにより、導電性ガラスと対極との接着性が低下し、電解質層から電解液が蒸発したり、外部から水蒸気が浸透する虞がある。
In an inorganic adhesive used as a sealing material in
加熱した場合であってもその接着性が比較的安定している封止材を使用した太陽電池として、例えば特許文献2には、透明基材上に、順次、透明導電膜と、多孔質半導体層と、多孔質の絶縁体からなるセパレータ層と、背面電極層とを積層し、さらに、多孔質半導体層・セパレータ層・背面電極層を覆うシール部材(封止材)を設けた湿式太陽電池が記載してある。当該シール部材は金属層および熱溶着樹脂層を有し、当該熱溶着樹脂層はポリオレフィン系樹脂が使用されている。封止の際には、熱溶着樹脂層の一部を加熱することによりシールする。 As a solar cell using a sealing material whose adhesiveness is relatively stable even when heated, for example, in Patent Document 2, a transparent conductive film and a porous semiconductor are sequentially formed on a transparent substrate. Layer, a separator layer made of a porous insulator, and a back electrode layer, and further provided with a sealing member (sealing material) covering the porous semiconductor layer, the separator layer, and the back electrode layer Is described. The sealing member has a metal layer and a heat welding resin layer, and the heat welding resin layer uses a polyolefin resin. In sealing, a part of the heat-welded resin layer is sealed by heating.
特許文献2において封止材として使用されるポリオレフィン系樹脂は水素結合によって透明導電膜と結合している。長期に亘って太陽光に晒された場合、紫外線および波長の短い(例えば500nm以下)可視光によって水素結合が切断され易くなり、透明導電膜と封止材との接着性が低下する虞がある。そのため、長期に亘って封止性を確保するのが困難であった。 The polyolefin resin used as the sealing material in Patent Document 2 is bonded to the transparent conductive film by hydrogen bonding. When exposed to sunlight for a long period of time, the hydrogen bond is likely to be broken by ultraviolet light and visible light having a short wavelength (for example, 500 nm or less), and the adhesion between the transparent conductive film and the sealing material may be reduced. . For this reason, it has been difficult to ensure sealing properties over a long period of time.
また、メタアクリレート等の二重結合を有する材料を使用して構成された封止材についても、長期に亘って光に晒されると紫外線および波長の短い可視光によって二重結合が切断され易くなる。 In addition, a sealing material formed using a material having a double bond such as methacrylate is likely to be broken by ultraviolet light and visible light having a short wavelength when exposed to light for a long time. .
通常、太陽電池に進入した紫外線は、透明基材を透過して透明導電膜および封止材に到達する。透明導電膜と封止材との接着性が低下するのを抑制するためには、紫外線が透明基材に進入するのを防止する必要がある。そのため、例えば透明基板における太陽光の入射側の面に、紫外線をカットする紫外線カット膜を貼着することがある。しかし、紫外線カット膜は、透明基板における太陽光の入射側の面に貼着されていただけであるため、紫外線は透明基板の側面から透明導電膜および封止材に到達していた。 Usually, the ultraviolet light that has entered the solar cell passes through the transparent base material and reaches the transparent conductive film and the sealing material. In order to suppress a decrease in the adhesion between the transparent conductive film and the sealing material, it is necessary to prevent ultraviolet rays from entering the transparent substrate. Therefore, for example, an ultraviolet cut film that cuts ultraviolet rays may be attached to the surface on the sunlight incident side of the transparent substrate. However, since the ultraviolet cut film is only attached to the surface on the sunlight incident side of the transparent substrate, the ultraviolet rays reach the transparent conductive film and the sealing material from the side surface of the transparent substrate.
紫外線および波長の短い可視光は、何れも封止材に有害であるため、これらは全てカットできるのが望ましい。しかし、紫外線カット膜がカットできる波長の範囲を広げようとして太陽光発電に必要な可視光を遮断してしまうと、太陽電池の光電変換効率が低下する。 Since both ultraviolet rays and visible light having a short wavelength are harmful to the sealing material, it is desirable that all of these can be cut. However, if the visible light necessary for solar power generation is cut off in an attempt to widen the wavelength range that can be cut by the ultraviolet cut film, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell decreases.
従って、本発明の目的は、光電変換効率が低下することなく封止材が紫外線に曝されるのを確実に防止し、長期に亘って封止性を確保できる太陽電池を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a solar cell that can reliably prevent the sealing material from being exposed to ultraviolet rays without lowering the photoelectric conversion efficiency, and can ensure sealing performance over a long period of time. .
上記目的を達成するための本発明に係る太陽電池モジュールの第一特徴構成は、透明基材の一方側の面に透明導電膜を有すると共に、当該透明導電膜の一部に、順次、光電極と電解質層と対極とを積層してあり、積層した前記光電極と前記電解質層と前記対極とを覆いつつ前記透明導電膜に封着する封止材を備え、前記透明導電膜と前記封止材との間に、前記透明基材の側からの光が前記封止材に到達するのを遮る封止材遮光部を備えた点にある。 The first characteristic configuration of the solar cell module according to the present invention for achieving the above object has a transparent conductive film on one surface of the transparent substrate, and a photoelectrode is sequentially formed on a part of the transparent conductive film. An electrolyte layer and a counter electrode, and a sealing material that covers the stacked photoelectrode, the electrolyte layer, and the counter electrode, and is sealed to the transparent conductive film, the transparent conductive film and the sealing A sealing material light-shielding portion that blocks light from the transparent substrate side from reaching the sealing material is provided between the material and the material.
本構成によれば、透明基板における太陽光の入射側の面(透明基板の他方側)および透明基板の側面から太陽光が入射したとしても、透明導電膜と封止材との間に封止材遮光部を備えるため、封止材が透明基材の側からの紫外線や波長の短い可視光に曝されるのを防止することができる。このため、封止材が太陽光によって劣化し難くなり、本構成の太陽電池モジュールは、長期に亘って封止性を確保できる。
封止材遮光部は透明導電膜と封止材との間に備えるため、透明基材、透明導電膜および光電極には可視光は到達する。よって、太陽電池の光電変換効率が低下することはない。
よって、本構成では、太陽光発電に必要な光を遮断することなく、封止材に有害な紫外および波長の短い可視光を到達させない構成とすることができる。
According to this structure, even if sunlight is incident from the surface on the incident side of sunlight in the transparent substrate (the other side of the transparent substrate) and the side surface of the transparent substrate, sealing is performed between the transparent conductive film and the sealing material. Since the material light-shielding portion is provided, it is possible to prevent the sealing material from being exposed to ultraviolet rays from the transparent substrate side or visible light having a short wavelength. For this reason, a sealing material becomes difficult to deteriorate with sunlight, and the solar cell module of this structure can ensure sealing performance over a long period of time.
Since the sealing material light-shielding portion is provided between the transparent conductive film and the sealing material, visible light reaches the transparent base material, the transparent conductive film, and the photoelectrode. Therefore, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell does not decrease.
Therefore, in this structure, it can be set as the structure which does not reach the ultraviolet rays and short visible light which are harmful to a sealing material, without interrupting | blocking the light required for photovoltaic power generation.
本発明に係る太陽電池モジュールの第二特徴構成は、透明基材の一方側の面に透明導電膜を有すると共に、当該透明導電膜の一部に、順次、光電極と電解質層と対極とを積層してあり、積層した前記光電極と前記電解質層と前記対極とを覆いつつ前記透明導電膜に封着する封止材を備え、前記透明基材の他方側の面に紫外線が前記透明基材へ進入するのを阻止するUVカット部を備え、当該透明基材の側面に当該側面から前記透明基材への光の進入を阻止する側方遮光部を備えた点にある。 The second characteristic configuration of the solar cell module according to the present invention has a transparent conductive film on one surface of the transparent substrate, and a photoelectrode, an electrolyte layer, and a counter electrode are sequentially formed on a part of the transparent conductive film. A sealing material that covers the laminated photoelectrode, the electrolyte layer, and the counter electrode, and that is sealed to the transparent conductive film, and ultraviolet rays are transmitted to the other surface of the transparent substrate. A UV cut portion that prevents entry into the material, and a side light blocking portion that prevents light from entering the transparent substrate from the side surface on the side surface of the transparent substrate.
本構成によれば、UVカット部および側方遮光部により、太陽光が透明基材の他方側および側面から透明基材に進入するのを阻止できるため、封止材および光電極が、紫外線および波長の短い可視光に曝されるのを防止することができる。そのため、封止材および光電極が太陽光によって劣化し難くなる。
例えば色素増感型太陽電池の光電極には増感色素が含有される。当該色素は、紫外線および波長の短い可視光によって分解され易いが、本構成では、色素の分解が抑制される。
よって、本構成の太陽電池モジュールは、長期に亘る封止性を確保できると共に、光電極の性能が低下し難くなる。
According to this configuration, the UV cut part and the side light shielding part can prevent sunlight from entering the transparent base material from the other side and the side surface of the transparent base material. It is possible to prevent exposure to visible light having a short wavelength. Therefore, the sealing material and the photoelectrode are hardly deteriorated by sunlight.
For example, the photoelectrode of a dye-sensitized solar cell contains a sensitizing dye. Although the dye is easily decomposed by ultraviolet light and visible light having a short wavelength, in this configuration, the decomposition of the dye is suppressed.
Therefore, the solar cell module of this configuration can ensure long-term sealing performance, and the performance of the photoelectrode is difficult to deteriorate.
本発明に係る太陽電池モジュールの第三特徴構成は、前記封止材遮光部を、光を吸収する吸光手段、或いは、光を反射する反射手段とした点にある。 A third characteristic configuration of the solar cell module according to the present invention is that the sealing material light-shielding portion is a light absorbing means for absorbing light or a reflecting means for reflecting light.
本構成によれば、吸光手段および反射手段によって透明基材の側からの光が封止材に到達するのを確実に遮ることができる。 According to this configuration, the light from the transparent substrate side can be reliably blocked from reaching the sealing material by the light absorbing means and the reflecting means.
本発明に係る太陽電池モジュールの第四特徴構成は、前記側方遮光部を、光を吸収する吸光手段、或いは、光を反射する反射手段とした点にある。 A fourth characteristic configuration of the solar cell module according to the present invention is that the side light-shielding portion is a light absorbing means for absorbing light or a reflecting means for reflecting light.
本構成によれば、吸光手段および反射手段によって透明基材の側面から透明基材への光の進入を確実に阻止することができる。 According to this configuration, it is possible to reliably prevent light from entering the transparent substrate from the side surface of the transparent substrate by the light absorbing means and the reflecting means.
本発明に係る太陽電池モジュールの第五特徴構成は、前記吸光手段を黒色塗料とした点にある。 A fifth characteristic configuration of the solar cell module according to the present invention is that the light absorbing means is a black paint.
本構成によれば、吸光手段の構造を簡便に形成することができる。 According to this configuration, the structure of the light absorption means can be easily formed.
本発明に係る太陽電池モジュールの第六特徴構成は、前記反射手段を白色塗料とした点にある。 A sixth characteristic configuration of the solar cell module according to the present invention is that the reflecting means is a white paint.
本構成によれば、反射手段の構造を簡便に形成することができる。 According to this structure, the structure of a reflection means can be formed simply.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本実施形態の太陽電池モジュールとしては、例えば増感色素を含有する半導体を光電変換素子に使用する色素増感型太陽電池を示す。当該太陽電池モジュールは、複数のユニットセルを必要な電圧と電流を得られるように直並列接続し、パネル状にしたものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As a solar cell module of this embodiment, the dye-sensitized solar cell which uses the semiconductor containing a sensitizing dye for a photoelectric conversion element, for example is shown. The solar cell module is a panel formed by connecting a plurality of unit cells in series and parallel so as to obtain necessary voltages and currents.
図1に示したように、本発明の太陽電池モジュールXは、透明基材10の一方側の面に透明導電膜20を有すると共に、透明導電膜20の一部に、順次、光電極30と電解質層40と対極50とを積層してあり、積層した光電極30と電解質層40と対極50とを覆いつつ透明導電膜20に封着する封止材60を備え、透明導電膜20と封止材60との間に、透明基材10の側からの光が封止材60に到達するのを遮る封止材遮光部71を備える。
As shown in FIG. 1, the solar cell module X of the present invention has a transparent
図1では、1つの光電変換単位素子であるユニットセルAの5つ(a1〜a5)を直列に接続した場合の断面図を示す。例えば、ユニットセルa1の対極50を延長してユニットセルa2の光電極30と接続することで、ユニットセルa1およびユニットセルa2を電気的に接続している。
また、本実施形態では、透明基材10の他方側の面に紫外線が透明基材10へ進入するのを阻止するUVカット部73を備える。
In FIG. 1, sectional drawing at the time of connecting five (a1-a5) of the unit cells A which are one photoelectric conversion unit element in series is shown. For example, the unit cell a1 and the unit cell a2 are electrically connected by extending the
Further, in the present embodiment, the UV cut
(透明基材)
透明基板10としては、液晶パネル等に用いられる透明基板が適用可能であり、例えば透明ガラス基板、すりガラス状の半透明ガラス基板など、光を透過するものが使用できる。光を透過するものであれば材質はガラスに限定されるものではなく、透明プラスチック板等のプラスチック樹脂・無機物透明結晶体などが適用できる。
(Transparent substrate)
As the
(透明導電膜)
透明導電膜20の構成は特に限定されるものではなく、通常の色素増感型太陽電池に搭載される透明電極を使用できる。例えば、透明基板10の一方側の面(光電極30側)に膜状の透明導電膜20をコートする。
膜状の透明導電膜20としては、液晶パネル等に用いられる透明電極が適用可能である。例えば、フッ素ドープSnO2コートガラス・ITOコートガラス・ZnO/Alコートガラス・アンチモンドープ酸化スズ(SnO2−Sb)等が挙げられる。また、酸化スズや酸化インジウムに原子価の異なる陽イオン若しくは陰イオンをドープした透明電極や、メッシュ状・ストライプ状など光が透過できる構造にした金属電極をガラス基板等の基板上に設けたものでもよい。
本実施形態では、透明導電膜20を複数に切断して(スクライビング)、隣の透明導電膜20同士を絶縁している。
(Transparent conductive film)
The structure of the transparent
As the film-like transparent
In this embodiment, the transparent
(光電極)
光電極30は、酸化物半導体粒子を構成材料とする酸化物半導体層からなる。光電極30に含有される酸化物半導体粒子は特に限定されるものではなく、公知の酸化物半導体等を使用することができる。当該酸化物半導体としては、例えば、TiO2・ZnO・SnO2・Nb2O5・In2O3・WO3・ZrO2・La2O3・Ta2O5・SrTiO3・BaTiO3等を用いることができる。これらの酸化物半導体の中でもアナターゼ型TiO2が好ましい。
(Photoelectrode)
The
また、光電極30は、増感色素を含有する。当該増感色素は、可視光領域・赤外光領域に吸収を持つ色素であれば特に限定されるものではない。例えば、少なくとも200nm〜10μmの波長の光により励起されて電子を放出するものであれば好ましい。このような増感色素としては、金属錯体や有機色素等を用いることができる。金属錯体としては銅フタロシアニン・チタニルフタロシアニン等の金属フタロシアニン・クロロフィルまたはその誘導体・ルテニウム・ヘミン・オスミウム・鉄及び亜鉛の錯体等が挙げられる。有機色素としては、メタルフリーフタロシアニン・シアニン系色素・メロシアニン系色素・キサンテン系色素・トリフェニルメタン系色素等を用いることができる。
The
太陽電池モジュールXは、透明基板10及び透明導電膜20を透過して光電極30に照射される光Lによって光電極30内に吸着されている増感色素が励起され、この増感色素から光電極30へ電子が注入される。そして、光電極30において注入された電子は、透明導電膜20に集められ、取出電極80によって取り出される。
In the solar cell module X, the sensitizing dye adsorbed in the
(電解質層)
電解質層40は、光電極30と対極50との間に形成される空間に充填してある。本実施形態の電解質層40は、例えば多孔質担体(セパレータ)41に含浸させた電解液とした場合を示すが、電解液の他に、電解液に公知のゲル化剤(高分子或いは低分子のゲル化剤)を添加して得られるゲル状の電解質としてもよい。電解質層40は、光励起されて光電極30へ電子を注入した後の色素を還元するための酸化還元種を含んでいれば特に限定されない。
(Electrolyte layer)
The
電解液に使用される溶媒としては、溶質成分を溶解できる化合物であれば特に限定されないが、電気化学的に不活性で、比誘電率が高くかつ粘度が低い溶媒が好ましい。例えば、メトキシプロピオニトリルやアセトニトリルのようなニトリル化合物・γ−ブチロラクトンやバレロラクトンのようなラクトン化合物・エチレンカーボネートやプロピレンカーボネートのようなカーボネート化合物・炭酸プロピレン等が挙げられる。
電解質層40に使用される溶質としては、光電極30に含有される増感色素や対極50と電子の受け渡しを行える酸化還元対(例えば、I3 −/I−系の電解質・Br3 −/Br−系の電解質・ハイドロキノン/キノン系の電解質などのレドックス電解質)や、この電子の受け渡しを助長する作用を有する化合物等が挙げられ、これらがそれぞれ単独あるいは複数組み合せて含まれていてもよい。
酸化還元対を構成する物質としては、例えば、ヨウ素・臭素・塩素などのハロゲン、ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム・ヨウ化テトラプロピルアンモニウム・ヨウ化リチウムのようなハロゲン化物などが挙げられる。電子の受け渡しを効率よく行うための添加剤としては、4−t−ブチルピリジン・N−メチルベンズイミダゾールのようなヘテロ環状化合物などが挙げられる。
The solvent used in the electrolytic solution is not particularly limited as long as it is a compound that can dissolve a solute component, but a solvent that is electrochemically inactive, has a high relative dielectric constant, and has a low viscosity is preferable. Examples include nitrile compounds such as methoxypropionitrile and acetonitrile, lactone compounds such as γ-butyrolactone and valerolactone, carbonate compounds such as ethylene carbonate and propylene carbonate, and propylene carbonate.
Solutes used in the
Examples of the substance constituting the redox pair include halogens such as iodine, bromine, and chlorine, and halides such as dimethylpropylimidazolium iodide, tetrapropylammonium iodide, and lithium iodide. Examples of the additive for efficiently transferring electrons include heterocyclic compounds such as 4-t-butylpyridine and N-methylbenzimidazole.
(対極)
対極50は、電解質中の酸化還元対(例えば、I3 −/I−等)に高効率で電子を渡すことができる材料から構成されるものであれば特に限定されるものではない。例えば、白金・金・銀・銅・アルミニウム・ロジウム・インジウム等の金属、ITO(インジウム‐スズ酸化物)・FTO(フッ素ドープ酸化スズ)・酸化亜鉛等の金属酸化物、または炭素等が挙げられる。対極の膜厚は、特に制限はないが、5nm以上10μm以下であることが好ましい。
(Counter electrode)
The
(封止材)
封止材60は、電荷輸送体に対する耐食性、電解液に対するシール性が必要である。例えば、有機溶媒中にヨウ素系電解質を含む電荷輸送体の場合、有機溶媒の漏れ防止性(シール性)、有機溶媒やヨウ素に対する耐食性が必要である。従って、封止材60としては、前記耐食性および前記シール性があれば特に限定されないが、ポリオレフィン系樹脂が好ましい。ポリオレフィン系樹脂は架橋密度が高く、分子骨格に二重結合を持たないため耐食性およびシール性に優れている。ポリオレフィン系樹脂の中でも、極性基であるカルボキシル基を含んでいるため接着性が高い接着性ポリエチレン・接着性ポリプロピレン・アイオモノマーが特に好ましい。
封止材60は、封止材収容容器から液状の封止材60を押し出して塗布するものの他、スクリーン印刷するもの、予め成形したものであってもよい。また、封止材60は、加熱して溶着する他、レーザー熱溶着することも可能である。
(Encapsulant)
The
The sealing
封止材60の外方は、防湿材90で覆われている。当該防湿材90は、例えば封止材60と同じ材質のフィルムや、PET蒸着アルミフィルム、二酸化珪素などの無機物をシート状にしたものなどが使用できる。PET(ポリエチレンテレフタレート)蒸着アルミフィルムは、PETの代わりにPEN(ポリエチレンナフタレート)としたフィルムであってもよい。
The outside of the sealing
(封止材遮光部)
封止材遮光部71は、光を吸収する吸光手段或いは光を反射する反射手段とする。
(Sealing material shading part)
The sealing material light-shielding
吸光手段は、黒色顔料などの黒色塗料が例示される。当該黒色塗料を、単独で或いは樹脂などに混合して吸光手段とする。
具体的には、黒色顔料として例えばカーボンブラックを含むエポキシ系樹脂、カーボンブラックを含むブチル系ゴム、カーボンブラックを含む低融点ガラスフリット(融点550℃程度)が使用できる。
当該黒色顔料を直接封止材に塗布するか、黒色顔料を塗布した薄膜を透明導電膜と封止材との間に配設してもよい。
黒色顔料は、カーボンブラックカーボンブラックとしては、チャンネルブラック・ファーネスブラック・サーマルブラック・ランプブラック等の公知のカーボンブラックを用いることができる。さらに、黒鉛、鉄黒、銅・クロム系ブラック、銅・鉄・マンガン系ブラック、コバルト・鉄・クロム系ブラック等の黒色顔料を使用してもよい。
The light absorbing means is exemplified by a black paint such as a black pigment. The black paint is used alone or mixed with a resin or the like as a light absorbing means.
Specifically, for example, an epoxy resin containing carbon black, a butyl rubber containing carbon black, or a low melting glass frit containing carbon black (melting point of about 550 ° C.) can be used as the black pigment.
The black pigment may be directly applied to the sealing material, or a thin film coated with the black pigment may be disposed between the transparent conductive film and the sealing material.
As the black pigment, known carbon black such as channel black, furnace black, thermal black, and lamp black can be used as the carbon black carbon black. Further, black pigments such as graphite, iron black, copper / chromium black, copper / iron / manganese black, cobalt / iron / chromium black may be used.
反射手段は、白色顔料などの白色塗料が例示される。当該白色塗料を、単独で或いは樹脂などに混合して反射手段とする。
白色塗料は、白色顔料であるルチル型酸化チタン、アナターゼ型酸化チタン、三酸化アンチモン亜鉛華、リトポン、鉛白、亜鉛華(酸化亜鉛)等を含むエポキシ系樹脂・ブチル系ゴム・低融点ガラスフリットが使用できる。
The reflecting means is exemplified by a white paint such as a white pigment. The white paint is used alone or mixed with a resin or the like as a reflecting means.
White paints include white pigments such as rutile titanium oxide, anatase titanium oxide, antimony zinc trioxide, lithopone, lead white, zinc white (zinc oxide), and other epoxy resins, butyl rubber, and low melting point glass frit. Can be used.
(UVカット部)
本実施形態のUVカット部73は、紫外線が透明基材10へ進入するのを阻止するUVカットフィルム(三菱レイヨン社製)を示すが、これに限られるものではない。
当該UVカットフィルム、例えば375〜380nm以下の波長の紫外線を略100%カットし、410nm以上の可視光を90%以上透過させるものとするが、これに限られるものではない。
(UV cut part)
Although the UV cut
The UV cut film, for example, cuts approximately 100% of ultraviolet rays having a wavelength of 375 to 380 nm or less and transmits visible light of 410 nm or more to 90% or more, but is not limited thereto.
本構成によれば、透明導電膜20と封止材60との間に封止材遮光部71を備えるため、封止材60が透明基材10の側からの紫外線や波長の短い可視光に曝されるのを防止することができるため、封止材60が太陽光によって劣化し難くなる。よって、太陽電池モジュールXは長期に亘って封止性を確保できる。
封止材遮光部71は透明導電膜20と封止材60との間に備えるため、透明基材10、透明導電膜20および光電極30には可視光は到達する。よって、太陽電池の光電変換効率が低下することはない。
According to this structure, since the sealing material light-shielding
Since the sealing material light-shielding
〔別実施の形態1〕
上述した実施形態では、透明導電膜20と封止材60との間に、透明基材10の側からの光が封止材60に到達するのを遮る封止材遮光部71を備えた場合について説明したが、太陽電池モジュールXを、透明基材10の他方側の面に紫外線が前記透明基材10へ進入するのを阻止するUVカット部73と、透明基材10の側面に当該側面から透明基材10への光の侵入を阻止する側方遮光部72を備えるように構成してもよい(図2)。
[Another embodiment 1]
In embodiment mentioned above, when the sealing material light-shielding
本実施形態のUVカット部73は、上述した実施形態のUVカット部73と同様の構成である。側方遮光部72は封止材遮光部71と同様に、光を吸収する吸光手段或いは光を反射する反射手段とする。
The UV cut
本構成によれば、UVカット部73および側方遮光部72により、太陽光が透明基材10の他方側および側面から透明基材10に進入するのを阻止できるため、封止材60および光電極30が、紫外線および波長の短い可視光に曝されるのを防止することができる。そのため、長期に亘る封止性を確保できると共に、光電極30の性能が低下し難くなる。
According to this configuration, the UV cut
〔別実施の形態2〕
太陽電池モジュールXを、透明導電膜20と封止材60との間に、透明基材10の側からの光が封止材60に到達するのを遮る封止材遮光部71を備え、さらに、透明基材10の他方側の面に紫外線が前記透明基材10へ進入するのを阻止するUVカット部73と、透明基材10の側面に当該側面から透明基材10への光の侵入を阻止する側方遮光部72を備えるように構成してもよい(図3)。
[Another embodiment 2]
The solar cell module X includes a sealing material
本構成では、封止材遮光部71によって封止材60が透明基材10の側からの紫外線や波長の短い可視光に曝されるのを防止することができ、さらに、UVカット部73および側方遮光部72により、太陽光が透明基材10の他方側および側面から透明基材10に進入するのを阻止できる。
これにより、封止材60および光電極30が、紫外線および波長の短い可視光に曝されるのを確実に防止することができる。
In this configuration, the sealing material light-shielding
Thereby, it can prevent reliably that the sealing
〔太陽電池モジュールの製造方法〕
以下に、本発明の太陽電池モジュールXの製造方法について説明する。当該太陽電池モジュールXは、封止材遮光部71を側方遮光部72およびUVカット部73を備える。図4〜6には、6つのユニットセルAを形成する場合を示す。
[Method for manufacturing solar cell module]
Below, the manufacturing method of the solar cell module X of this invention is demonstrated. The solar cell module X includes a sealing material
(a)透明基材10の一方側の面に透明導電膜20を有する透明導電膜付ガラス基板を作製した(図4(a))。
(A) A glass substrate with a transparent conductive film having a transparent
(b)透明導電膜20にYAGレーザー或いはCO2レーザーによってスクライビング処理を施した(図4(b))。
(B) The scribing process was performed on the transparent
(c)透明基材10の一方側の面に、透明導電膜20に封止材遮光部71としてカーボンブラックを含む低融点ガラスフリット(吸光手段)をスクリーン印刷し、取出電極80を配設した(図4(c))。透明基材10の側面には、側方遮光部72としてカーボンブラックを含む低融点ガラスフリット(吸光手段)をロール塗布した。当該ロール塗布後、170℃で15分間乾燥した後、500℃で10分間焼成した。
(C) On one surface of the
(d)透明導電膜20に、順次、光電極30と多孔質担体41と対極50とをスクリーン印刷により積層した(図4(d))。印刷後、170℃で15分間乾燥した後、500℃で10分間焼成した。
(D) The
(e)各ユニットセルAの間に、ポリオレフィン系樹脂製の封止材60をホットディスペンサによって180℃で塗布した(図5(e))。このとき、透明基材10は120℃に維持した。170℃で30分間の融着促進を行い、レベリングを行なった。
(E) Between each unit cell A, the polyolefin
(f)光電極30に色素を吸着させるため、25℃で暗所保管した容器中で色素溶液(ルテニウム錯体溶液、ルテニウム濃度0.6mM)に24時間浸漬した(図5(f))。
(F) In order to adsorb the dye to the
(g)過剰の色素を除去した後、各ユニットセルAに電解液を滴下させながら浸透させ、電解液を多孔質担体41に均一に保持させた(図5(g))。電解液は、3-メトキシプロピオニトリルに、0.05mol/Lのヨウ素と0.05mol/Lのリチウムヨウ素と0.05mol/Lの4-t-ブチルピリジンを溶解したものを使用した。 (G) After removing the excess dye, the electrolyte solution was allowed to permeate into each unit cell A while being dropped, so that the electrolyte solution was uniformly held on the porous carrier 41 (FIG. 5G). The electrolytic solution used was prepared by dissolving 0.05 mol / L iodine, 0.05 mol / L lithium iodine and 0.05 mol / L 4-t-butylpyridine in 3-methoxypropionitrile.
(h)過剰の電解液を除去した後、防湿材90として背面シート91を熱プレスして封止材60に、180℃、30秒の条件で融着した(図6(h))。このとき、封止材60は、光電極30と電解質層40と対極50とを覆うように透明導電膜20に封着する。
(H) After removing the excess electrolyte solution, the
(i)透明基材10の一方側の面に、UVカットフィルム73を貼着した。また、取出電極80にリード線81を取り付け、防湿材90として防湿ゴム92を封止材60の側面に塗布した(図6(i))。
(I) A
(j)太陽電池モジュールXをフレーム100に挿入し、太陽電池パネルとした(図6(j))。
(J) The solar cell module X was inserted into the
封止材遮光部71、側方遮光部72およびUVカット部73を付設した場合に、有害な紫外線および波長の短い可視光がどの程度カットされるかを調べるため、以下の透明導電膜20を有する透明基板10(透明導電膜付きガラス基板)について光透過率(%)を調べた。
In order to investigate how much harmful ultraviolet light and visible light with a short wavelength are cut when the sealing material
実施例2−1で用いた透明導電膜付きガラス基板は、透明導電膜20の表面側に封止材遮光部71を全面に形成した。また、ガラス基板の端部となる側面には側方遮光部72を形成した。更に、光入射させる側の面にはUVカット部73を設けた。封止材遮光部71、側方遮光部72としてはルチル型酸化チタン(50wt%)を含む低融点ガラス、UVカット部73としてはUVカットフィルム(三菱レイヨン社製)を使用した。
実施例2−2では、封止材遮光部71、側方遮光部72としてはカーボンブラック(10wt%)を含む低融点ガラスを使用した。UVカット部73としては実施例2−1と同様とした。
比較例2−1では、封止材遮光部71、側方遮光部72、UVカット部73が設けられていない、透明導電膜20有する透明基材10(透明導電膜付きガラス基板)を使用した。
比較例2−2では、比較例2−1の透明導電膜付きガラス基板において光入射させる側の面に、実施例2−1と同様のUVカット部73を用いた透明導電膜付きガラス基板を使用した。
In the glass substrate with a transparent conductive film used in Example 2-1, the sealing material light-shielding
In Example 2-2, low-melting glass containing carbon black (10 wt%) was used as the sealing material light-shielding
In Comparative Example 2-1, the transparent base material 10 (glass substrate with a transparent conductive film) having the transparent
In Comparative Example 2-2, a glass substrate with a transparent conductive film using a UV cut
光透過率(%)は、分光光度計V−570型(日本分光株式会社製)を使用して測定した。結果を図7に示した。 The light transmittance (%) was measured using a spectrophotometer V-570 type (manufactured by JASCO Corporation). The results are shown in FIG.
この結果、実施例2−1では390nmの紫外線の透過率は0.20%、実施例2−2では390nmの紫外線の透過率は0.07%、比較例2−1では390nmの紫外線の透過率は69.00%、比較例2−2では390nmの紫外線の透過率は4.69%となった。これより、UVカットフィルムを貼着しただけの透明導電膜20を有する透明基材10(透明導電膜つきガラス基板)(比較例2−2)では5%程度の紫外線の透過を避けることができなかったが、封止材遮光部71、側方遮光部72を備えることにより、紫外線の透過を略ゼロにすることができた。
As a result, in Example 2-1, the transmittance of ultraviolet light at 390 nm was 0.20%, in Example 2-2, the transmittance of ultraviolet light at 390 nm was 0.07%, and in Comparative Example 2-1, transmission of ultraviolet light at 390 nm was performed. The rate was 69.00%. In Comparative Example 2-2, the transmittance of ultraviolet light at 390 nm was 4.69%. From this, in the transparent base material 10 (glass substrate with a transparent conductive film) (Comparative Example 2-2) having the transparent
〔耐光試験〕
本発明の太陽電池モジュールXを用いて、耐光試験を行なった。
実施例3−1は、封止材遮光部71としてカーボンブラック(10wt%)を含む低融点ガラスフリット(吸光手段)、側方遮光部72としてカーボンブラック(10wt%)を含むエポキシ系樹脂(吸光手段)、UVカット部73としてUVカットフィルム(三菱レイヨン社製)を使用した。
尚、側方遮光部72の塗布・硬化処理は、上記製造方法の工程(j)で行った。
(Light resistance test)
A light resistance test was performed using the solar cell module X of the present invention.
Example 3-1 is a low-melting-point glass frit (light absorption means) containing carbon black (10 wt%) as the sealing material
In addition, application | coating and hardening processing of the side light-shielding
実施例3−2は、封止材遮光部71としてファーネスブラックを含む低融点ガラスフリット(吸光手段)を使用した。側方遮光部72およびUVカット部73は実施例3−1と同様とした。
In Example 3-2, a low-melting-point glass frit (absorbing means) containing furnace black was used as the sealing material light-shielding
実施例3−3は、封止材遮光部71としてルチル型酸化チタン(50wt%)を含む低融点ガラスフリット(反射手段)を使用した。側方遮光部72およびUVカット部73は実施例3−1と同様とした。
In Example 3-3, a low-melting glass frit (reflecting means) containing rutile titanium oxide (50 wt%) was used as the sealing material light-shielding
実施例3−4は、封止材遮光部71として亜鉛華(50wt%)を含む低融点ガラスフリット(反射手段)を使用した。側方遮光部72およびUVカット部73は実施例1と同様とした。
In Example 3-4, a low melting point glass frit (reflecting means) containing zinc white (50 wt%) was used as the sealing material light-shielding
実施例3−5は、側方遮光部72としてカーボンブラック(10wt%)を含むエポキシ系樹脂(吸光手段)を使用した。UVカット部73は実施例3−1と同様とした。尚、当該エポキシ系樹脂の塗布は、上述した製造方法の工程(j)で行なった。
In Example 3-5, an epoxy resin (light absorption means) containing carbon black (10 wt%) was used as the side light-shielding
実施例3−6は、側方遮光部72としてファーネスブラック(10wt%)を含む低融点ガラスフリット(吸光手段)を使用した。UVカット部73は実施例3−1と同様とした。尚、当該低融点ガラスフリットの塗布は、上述した製造方法の工程(c)で行なった。
In Example 3-6, a low melting point glass frit (absorbing means) containing furnace black (10 wt%) was used as the side light-shielding
比較例3−1は、封止材遮光部71、側方遮光部72、UVカット部73の何れも設けないが、それ以外の構成は本発明の太陽電池モジュールXと同様である太陽電池モジュールを使用した。
Comparative Example 3-1 is not provided with any of the sealing material light-shielding
比較例3−2は、比較例3−1の太陽電池モジュールに、UVカット部73をUVカットフィルムとして実施例3−1と同様とのUVカットフィルムを用いた太陽電池モジュールを使用した。当該UVカットフィルムは、380nm以下の波長の紫外線を略95%カットする。
The comparative example 3-2 used the solar cell module which used the UV cut film similar to Example 3-1 for the solar cell module of the comparative example 3-1, using the UV cut
実施例3−1〜3−6および比較例3−1,3−2の太陽電池モジュールに、紫外線強度80mW/cm2(メタルウェザー(MHランプ)ダイプラ・ウィンテス株式会社製)を照射し(ブラックパネル温度80℃)、透明導電膜20と封止材60とが剥離するまでに要する時間(h)を調べた。接着強度は、ロードセル(島津株式会社製)を使用した180度ピール剥離試験(引張条件:引張速度200mm/分)によって行い、80%接着強度保持時間で評価した。結果を表1に示した。
The solar cell modules of Examples 3-1 to 3-6 and Comparative Examples 3-1 and 3-2 were irradiated with an ultraviolet intensity of 80 mW / cm 2 (Metal Weather (MH lamp) manufactured by Daipura Wintes Co., Ltd.) (black The panel temperature was 80 ° C.), and the time (h) required for the transparent
特に、実施例3−1〜3−4のように封止材遮光部71、側方遮光部72およびUVカット部73を設けることで、従来の比較例2のようにUVカットフィルムを設けただけの構成に比べて、37〜50倍もの長寿命化が達成できた。
さらに、実施例3−5,3−6のように側方遮光部72およびUVカット部73を設けることで、比較例3−2の構成に比べて、12〜20倍もの長寿命化が達成できた。
実施例3−1,3−2は封止材遮光部71が吸光手段であり、実施例3−3,3−4は封止材遮光部71が反射手段であるが、両者の長寿命化の効果は同等であると認められた。
In particular, as in Examples 3-1 to 3-4, by providing the sealing material
Furthermore, by providing the side light-shielding
In Examples 3-1 and 3-2, the sealing material light-shielding
本発明は、透明基材の一方側の面に透明導電膜を有すると共に、透明導電膜の一部に、順次、光電極と電解質層と対極とを積層してあり、積層した光電極と電解質層と対極とを覆いつつ透明導電膜に封着する封止材を備えた太陽電池モジュール、例えば、色素増感型太陽電池などに利用できる。 The present invention has a transparent conductive film on one surface of a transparent substrate, and a photoelectrode, an electrolyte layer, and a counter electrode are sequentially laminated on a part of the transparent conductive film, and the laminated photoelectrode and electrolyte are laminated. It can utilize for the solar cell module provided with the sealing material sealed on a transparent conductive film, covering a layer and a counter electrode, for example, a dye-sensitized solar cell.
X 太陽電池モジュール
10 透明基材
20 透明導電膜
30 光電極
40 電解質層
50 対極
60 封止材
71 封止材遮光部
X
Claims (6)
前記透明導電膜と前記封止材との間に、前記透明基材の側からの光が前記封止材に到達するのを遮る封止材遮光部を備えた太陽電池モジュール。 A transparent conductive film is provided on one surface of the transparent substrate, and a photoelectrode, an electrolyte layer, and a counter electrode are sequentially stacked on a part of the transparent conductive film, and the stacked photoelectrode and electrolyte layer are stacked. And a sealing material for sealing to the transparent conductive film while covering the counter electrode,
The solar cell module provided with the sealing material light-shielding part which interrupts | blocks the light from the said transparent base material side reaching | attaining the said sealing material between the said transparent conductive film and the said sealing material.
前記透明基材の他方側の面に紫外線が前記透明基材へ進入するのを阻止するUVカット部を備え、当該透明基材の側面に当該側面から前記透明基材への光の進入を阻止する側方遮光部を備えた太陽電池モジュール。 A transparent conductive film is provided on one surface of the transparent substrate, and a photoelectrode, an electrolyte layer, and a counter electrode are sequentially stacked on a part of the transparent conductive film, and the stacked photoelectrode and electrolyte layer are stacked. And a sealing material for sealing to the transparent conductive film while covering the counter electrode,
The other surface of the transparent substrate is provided with a UV cut portion that prevents ultraviolet rays from entering the transparent substrate, and light is prevented from entering the transparent substrate from the side surface on the side surface of the transparent substrate. The solar cell module provided with the side light-shielding part.
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