光發(fā)電器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及將2層W上有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板疊層并連接而成的光發(fā)電器件及其 制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] W往，作為將太陽能等光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓怆娹D(zhuǎn)換模塊，已知有使用太陽能電池 (電池單元)作為光電轉(zhuǎn)換元件的光電轉(zhuǎn)換模塊。其中，作為太陽能電池，已被使用的是娃 (Si)系太陽能電池等。
[0003] 在此，作為近年來替代Si系太陽能電池等的太陽能電池，染料敏化太陽能電池、有 機(jī)薄膜太陽能電池運(yùn)樣的有機(jī)太陽能電池備受矚目。
[0004] 其中，染料敏化太陽能電池相比于Si系太陽能電池等，可期待輕質(zhì)化，且能夠在寬 照度范圍內(nèi)穩(wěn)定地發(fā)電、無需大型設(shè)備、能夠使用較為廉價的材料制造，因此尤其受到矚 目。
[0005] 該染料敏化太陽能電池通常具有如圖1所示的由光電極10、電解質(zhì)層20及對電極 30依次排列而成的結(jié)構(gòu)。運(yùn)樣，當(dāng)染料敏化太陽能電池的光電極10中的敏化染料受光而被 激發(fā)時，敏化染料的電子將被導(dǎo)出，而被導(dǎo)出的電子形成如下的機(jī)制:從光電極10流出后， 經(jīng)由外部的電路40遷移至對電極30,進(jìn)而遷移至電解質(zhì)層20。
[0006] 需要說明的是，圖1中，符號IOa為光電極基板、1化為多孔性半導(dǎo)體微粒層、IOc為 敏化染料層、IOd及30a為支承體、IOe及30c為導(dǎo)電膜、3化為催化劑層。
[0007] 然而，與Si系太陽能電池等相比，染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率低、發(fā)電效 率不良。因此，已進(jìn)行了將多個染料敏化太陽能電池相互連接來提高發(fā)電量的嘗試。
[000引作為運(yùn)樣的技術(shù)，例如在專利文獻(xiàn)1及2中，公開了將多個染料敏化太陽能電池疊 層、并將沿疊層方向鄰接的染料敏化太陽能電池彼此相互電連接而成的垂直疊層型的染料 敏化太陽能電池組件。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) [0010] 專利文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2008-130547號公報
[0012] 專利文獻(xiàn)2:日本特開2013-098005號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[001引發(fā)明要解決的問題
[0014]但是，在專利文獻(xiàn)1及2中公開的垂直疊層型的染料敏化太陽能電池組件中，作為 光電轉(zhuǎn)換元件的染料敏化太陽能電池單元相互重疊，而由于該電池單元的透光率一般較 低，因此，光在通過一個電池單元后，無法充分抵達(dá)其他電池單元。因此，在該其他電池單元 中，無法進(jìn)行充分的光電轉(zhuǎn)換，在上述組件中，有助于光電轉(zhuǎn)換的電池單元的有效面積變 小，因此在使發(fā)電量提高的運(yùn)一方面上存在進(jìn)一步改善的余地。
[0015] 本發(fā)明是為了解決上述問題而開發(fā)的技術(shù)，目的在于提供一種具有高發(fā)電量的光 發(fā)電器件。另外，本發(fā)明的其它目的在于提供運(yùn)樣的光發(fā)電器件的有效的制造方法。
[0016] 解決問題的方法
[0017] 于是，發(fā)明人等為了開發(fā)出具有高發(fā)電量的光發(fā)電器件而進(jìn)行了深入研究。
[0018] 其結(jié)果，獲得了下述見解:在將2層W上有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板疊層來提高發(fā)電量 時，通過將各有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板的面積的20~80%作為光電轉(zhuǎn)換元件部、并W使透過 上部模炔基板而來的光被下側(cè)的模炔基板捕獲而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的方式進(jìn)行連接，可提高發(fā) 電量。
[0019] 旨P，本發(fā)明主要方案如下所述。
[0020] 1.-種光發(fā)電器件，其是將2層W上具備至少一個光電轉(zhuǎn)換元件的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換 模炔基板疊層并連接而成的，
[0021] 上述有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板的面積的20~80%為上述光電轉(zhuǎn)換元件部。
[0022] 2.上述1所述的光發(fā)電器件，其中，上述有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板還具備開口部，
[0023] 在沿疊層方向相互鄰接的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板間，位于疊層方向的一側(cè)的有機(jī) 光電轉(zhuǎn)換模炔基板的開口部的至少一部分和位于疊層方向的另一側(cè)的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模塊 基板的光電轉(zhuǎn)換元件部的至少一部分在疊層方向上重疊。
[0024] 3.光發(fā)電器件的制造方法，其包括在透明基材上形成2個W上的相互連接的有機(jī) 光電轉(zhuǎn)換模炔基板單元之后，在鄰接的單元間折疊而將兩單元疊合的工序，上述單元具備 至少一個光電轉(zhuǎn)換元件，并且，該單元的面積的20~80%為上述光電轉(zhuǎn)換元件部。
[0025] 4.上述3所述的光發(fā)電器件的制造方法，其中，上述單元還具備開口部，鄰接的各 單元W下述方式具備開口部和光電轉(zhuǎn)換元件部:在鄰接的單元間折疊而將兩單元疊合時， 在沿疊層方向相互鄰接的單元間，位于疊層方向的一側(cè)的單元的開口部的至少一部分和位 于疊層方向的另一側(cè)的單元的光電轉(zhuǎn)換元件部的至少一部分在疊層方向上重疊。
[0026] 發(fā)明的效果
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，可獲得具有高發(fā)電量的光發(fā)電器件。
【附圖說明】
[0028] [圖1]示出了傳統(tǒng)的染料敏化太陽能電池的一例的簡略構(gòu)成的圖。
[0029] [圖2]示出了本發(fā)明的光發(fā)電器件的例子的剖視圖。
[0030] [圖3]構(gòu)成本發(fā)明的光發(fā)電器件的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板的俯視圖。
[0031] [圖4]示出了本發(fā)明的光發(fā)電器件的制造方法的一例的工序圖。
[0032] 符號說明
[0033] 10 光電極
[0034] IOa光電極基板
[0035] IOb多孔性半導(dǎo)體微粒層
[0036] IOc敏化染料層
[0037] IOd支承體 [003引 IOe導(dǎo)電膜 [0039] 20 電解質(zhì)層
[0040] 30 對電極
[0041 ] 30a支承體
[0042] 30b催化劑層
[0043] 30c導(dǎo)電膜
[0044] 40 外部的電路
[0045] 50 光發(fā)電器件
[0046] 50a側(cè)壁部
[0047] 60 有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板 [004引 60a基材
[0049] 6化光電轉(zhuǎn)換元件
[(K)加]60c集電布線
[0051] 60d 開口部
【具體實施方式】
[0052] W下，對本發(fā)明進(jìn)行具體說明。首先，針對本發(fā)明的光發(fā)電器件的結(jié)構(gòu)等進(jìn)行說 明。
[0化3] <光發(fā)電器件〉
[0054] 本發(fā)明的光發(fā)電器件是將2層W上的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板疊層并進(jìn)行電連接而 成的器件，所述有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板具備至少1個光電轉(zhuǎn)換元件。
[0055] 圖2中示出了顯示本發(fā)明的光發(fā)電器件的例子的剖視圖。如圖2所示，本發(fā)明的光 發(fā)電器件中，作為有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板的疊層形態(tài)，通常，根據(jù)集電布線的位置不同而存 在巧巾方式。如圖2所示，集電布線通常W僅連接于有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板的上下基材中的 一者的狀態(tài)存在，但也可W連接于兩基材，運(yùn)種情況下，由集電布線的位置引起的差異消 失，有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板的疊層形態(tài)成為1種方式。
[0056] 需要說明的是，圖2中，符號50為光發(fā)電器件、50a為側(cè)壁部、60為有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模 炔基板、60a為基材、6化為光電轉(zhuǎn)換元件、60c為集電布線、60d為開口部。
[0057] 如圖2所示，通常，未配置光電轉(zhuǎn)換元件的基板區(qū)域為開口部(包含集電布線部）。 開口部也可W為空腔，但通常優(yōu)選為被如后所述的透明樹脂密封。在運(yùn)樣的開口部，其透光 性比配置有光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域高，因此，在沿疊層方向相互鄰接的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基 板間，優(yōu)選W使位于疊層方向的一側(cè)的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板的開口部的至少一部分和位 于疊層方向的另一側(cè)的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板的光電轉(zhuǎn)換元件的至少一部分在疊層方向 上相互重疊的方式疊層。
[00曰引由此，能夠使所照射的光有效地到達(dá)下側(cè)的模炔基板，從而能夠提高有助于光電 轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換元件的有效面積、使發(fā)電量提高。
[0059]例如，在沿疊層方向相互鄰接的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板間，使得位于疊層方向的 一側(cè)的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板的開口部的至少一部分和位于疊層方向的另一側(cè)的有機(jī)光 電轉(zhuǎn)換模炔基板的光電轉(zhuǎn)換元件的至少一部分在疊層方向上相互重疊，并使上部模炔基板 和其下側(cè)的模炔基板中的光電轉(zhuǎn)換元件彼此間的重復(fù)區(qū)域為其下側(cè)的模炔基板中的光電 轉(zhuǎn)換元件的面積的優(yōu)選為0~50 %、更優(yōu)選為0~30 %時，能夠充分提高有助于光電轉(zhuǎn)換的 光電轉(zhuǎn)換元件的有效面積，從而可獲得高發(fā)電量。特別是，在上部模炔基板和其下側(cè)的模塊 基板中的光電轉(zhuǎn)換元件彼此間有部分重復(fù)的情況下，可W將從上部模炔基板的開口部斜著 入射的光利用下側(cè)的模炔基板的光電轉(zhuǎn)換元件加 W捕獲，故優(yōu)選。
[0060] 需要說明的是，在將3層有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板(從光照的方向起依次分別作為第 1層、第2層、第3層)疊層的情況下，在第1層與第2層的關(guān)系中，第1層為上部模炔基板、第2層 為下側(cè)的模炔基板，在第2層與第3層的關(guān)系中，第2層為上部模炔基板、第3層為下側(cè)的模塊 基板。另外，對于4層W上有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板的情況而言也是同樣的。
[0061] 運(yùn)里，就有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板的疊層數(shù)而言，從發(fā)電量與制造成本的最優(yōu)化的 觀點出發(fā)，優(yōu)選使其為2~5層左右。
[0062] 另外，就各有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板的間隔a(上部模炔基板與下側(cè)的模炔基板之間 的距離、參見圖2)而言，從利用下側(cè)的模炔基板有效地攝入所入射的光的觀點出發(fā)，優(yōu)選設(shè) 為IOnm~5mm的范圍、更優(yōu)選設(shè)為IOOnm~3mm的范圍。
[0063] W下，針對本發(fā)明的光發(fā)電器件中使用的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板進(jìn)行說明。
[0064] <有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板〉
[0065] 構(gòu)成本發(fā)明的光發(fā)電器件的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板具備至少一個光電轉(zhuǎn)換元件。
[0066] 運(yùn)樣的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板例如像圖3所示那樣，通過在作為支承體的基材上 并列設(shè)置多個光電轉(zhuǎn)換元件、并將各光電轉(zhuǎn)換元件利用集電布線W串聯(lián)或并聯(lián)的方式進(jìn)行 相互電連接而構(gòu)成(部分布線未圖示）。并且，通常，未設(shè)置光電轉(zhuǎn)換元件的基板區(qū)域成為開 口部(包含集電布線部）。
[0067] 作為上述基材，從提高有機(jī)光電轉(zhuǎn)換模炔基板的光電轉(zhuǎn)換元件、開口部的透光性 的觀點出發(fā)，優(yōu)選使用透明基材。作為運(yùn)樣的透明基材，可列舉例如由