シールドモノリシック電気化学システム

专利摘要:
本発明は、シールドモノリシック電気化学システム（１）およびシステム（１）のような個々に分離する方法に関する。システムは、電気的絶縁基板（３）と、前記基板（３）上に配置された多孔質構造の複数のブロック（９ｉｊ）をサポートするために配置された電気導電パターン（５）と、を具備する。各多孔質構造は、作用電極（４１）と、絶縁層（４３）と、カウンタ電極（４５）と、を具備する。電解質は、複数の電気化学セルおよび多孔質構造の前記複数のブロック（９ｉｊ）を被覆するエンキャプスレーションを形成するために、多孔質構造の前記複数のブロック（９ｉｊ）内に少なくとも部分的に満たされる。ブロックは、システム（１）がシールドされる前および／または後に、個々に分離されてもよい。
公开号:JP2011514620A
申请号:JP2010544634
申请日:2009-01-29
公开日:2011-05-06
发明作者:ペッターソン、ヘンリク
申请人:ダイナモ・エービーＤｙｅｎａｍｏ ＡＢ；
IPC主号:H01M14-00

专利说明:

[0001] 本発明は、シールドモノリシック電気化学システムに関する。シールドモノリシック電気化学システムは、電気的絶縁基板と、前記基板上に配置された多孔質構造の複数のブロックをサポートするために配置されたキャリアエリアおよびコンタクト部分を含む電気導電パターンとを具備する。各多孔質構造は、作用電極、絶縁層およびカウンタ電極を具備する。電解質は、複数の電気化学セルおよび前記多孔質構造の複数のブロックを被覆するエンキャプスレーションを形成するために、前記多孔質構造の複数のブロック内に少なくとも部分的に満たされる。各ブロックは、少なくとも１つの多孔質構造を含んでいる。前記複数のブロックは、直列に接続される。ブロック中の少なくとも１つのカウンタ電極は、次のブロック中の少なくとも１つの作用電極に接続される。前記複数のブロックは、直列接続されたブロックのマトリックス内に配置される。]
[0002] 発明は、さらに次の方法ステップを具備するシールドモノリシック電気化学システムを動作する方法に関する。方法は、（ａ）電気的絶縁基板を提供することと、（ｂ）前記基板上に多孔質構造の複数のブロックをサポートするために配置されたキャリアエリアを含む電気導電パターンを配置し、前記導電パターンの上に前記多孔質構造を形成することと、（ｃ）複数の電気化学セルを形成するために、前記多孔質構造のブロック内に少なくとも部分的に満たす電解質を堆積することと、（ｄ）エンキャプスレーションを備えた前記多孔質構造のブロックを被覆することと、を具備する。各多孔質構造は、作用電極、絶縁層およびカウンタ電極を具備する。各ブロックは、少なくとも１つの多孔質構造を含んでいる。前記複数のブロックは、直列に接続される。ブロック中の少なくとも１つのカウンタ電極は、次のブロック中の少なくとも１つの作用電極に接続される。前記複数のブロックは、直列接続されたブロックのマトリックス内に配置される。]
背景技術

[0003] 化石燃料の制限のある供給、およびそのような燃料の燃焼で生じる問題は、風、水、太陽および核エネルギーのような代替エネルギー源を見つけるために、徹底した研究を起こした。太陽放射エネルギーを電気エネルギーに変換するために太陽電池を使用することは、エミッションフリーで再生可能な発電量を達成する有望な方法である。]
[0004] 太陽電池技術は、第一、第二または第三世代に分けることができる。第一世代太陽電池は、シリコンに基づく。これらの太陽電池は、非常に高度な効率を持っている。しかしながら、必要な高品質シリコンの供給は、制限があり、産業の速い成長のために十分でない。さらに、シリコン太陽電池は、高価すぎるので、製造することができず、したがって、従来のエネルギー源で経済的に対抗し得るところにまだ近づいていない。]
[0005] 第二世代の太陽電池は、いわゆる薄層太陽電池、例えば、ＣＩＳ、ＣＩＧＳ太陽電池である。半導体材料の層が非常に薄いので（＜１μｍ）、この種の太陽電池の使用は、材料消費量、したがって製造原価を減少させる。層は、例えば気化によって、基板上に直接適用される。したがって、生成されたモジュールのサイズは、シリコンウェハシートのサイズによって制限されていない。したがって、モジュールは、デバイス設計および選択のガラスシートのサイズに依存して、広く変えることができる。さらに、非常に高性能が得られた。技術の欠点は、生産を始めるための非常に高い投資コストがあり、従来のエネルギー源と製品が経済的に競合するかもしれないレベルで、コストを減らすことは困難である。]
[0006] 第三世代太陽電池は、太陽エネルギーから電気を生産するためのコストを低下させる大望と共に、研究開発段階であるものとして定義されるかもしれない。第三世代太陽電池の最も有望な技術のうちの１つは、ダイセンシティブ太陽電池として知られているフォト電気化学システムである。これらのセルは、光を吸収するダイでぬらされたナノプロセス半導体材料、カウンタ電極および電解質を含む。フォト電気化学システムのポテンシャルは、特に３つの要因（製造を始めるための低い投資コスト、切り開くことができない重大なコスト障害の不足、および異なるサイズのデバイスの生産を可能にする柔軟性のある設計）によって定義される。ダイセンシティブ太陽電池の効率が第一および第二世代太陽電池で得られたものより低いにもかかわらず、太陽電池からの電気を起こすための全費用は、従来のエネルギー源で競合し得るようになるかもしれない、高いポテンシャルがある。]
[0007] モノリシック電気化学システムは、作用電極とカウンタ電極が単一の統合ボデイの中に組み立てられたフォト電気化学システムであり、以前に技術で知られている。作用電極とカウンタ電極は、多孔性の絶縁材料の中間層を用いて分離される。作用およびカウンタ電極は、多孔質構造で作られている。また、電解質は、多孔質構造で少なくとも部分的に満たされる。それは、作用電極を形成する層と、カウンタ電極を形成する層と、作用電極からカウンタ電極を分ける絶縁層とを具備するモノリス（monolith）である。]
[0008] モノリシックフォト電気化学システムの初期の例は、複数の直列接続された光電池のモノリシックアセンブリから成る一連の光電池について記述するＷＯ９７／１６８３８に開示される。伝統的に、フォト電気化学システムは、第１の電極を備える第１の基板、および第２の電極を備える第２の基板を含んでいる。第１および第２の基板は、電極が互いに対面するように位置し、間の小さなギャップによって分離される。ギャップが希望の範囲内の大きさであることを保証するために、スペーサは、一定距離によって基板を分離するために使用することができる。電解質がセル間の接続を防ぐためにおよび／または電解質とセルの電流コレクタの間の望まれない接続を回避するために、システムは、第１および第２の基板のエッジでおよび隣接セル間でシールドされる。システムの全体のアクティブエリアに一定の特性を持っているフォト電気化学システムを作成するために、電極の間の距離が狭い範囲内に維持されることが必要である。それは生産を悪化させる。心に留めておくべき別の重要なアスペクトは、隣接する直列接続されたセル間の接続を電解質が防ぐべきであるということである。したがって、２つの基板の水平および垂直の位置付けは、非常に高精度で作られるに違いない。それはさらに生産を困難にする。この従来のさらなる短所は、ビリティック（bilithic）タイプのフォト電気化学システムは、システムのアセンブリの後に、電解質が通常導入されるということである。電解質が漏れるのを防ぎ、かつ、水または不純物による浸透からセルを保護するために、電解質が導入される通路の開口は、電解質の導入の後に、よくシールドしなければならない。さらに、分離された開口は、多くのセルを備えたシステムの多くの開口に帰着して、各セルに必要である。その上、狭い通路を通って基板間の本質的に閉じられた空間に導入する電解質は、システム内にエアポケットの生成または電解質の不均等な分散をもたらすかもしれない。これらの要因の全ては、生産を困難にし、システムの質を下げるかもしれない。]
[0009] モノリシック電気化学システムは、第２の基板からの特定距離に位置している第１の基板の必要性をなくして、非常にコンパクトおよび単純な設計を許可する。この場合、電気化学システムは、電気化学システムが閉じられた後、基板に多重構造を適用することによって、構築することができる。電解質は、好ましくは、電気化学システムを閉じる前に、導入される。構造は、少なくとも１つのポリマー層のフレキシブルシートを用いて、適切に閉じられることができる。それは、熱およびサブ大気圧がある状態で前記構造に好ましくは適用される。]
[0010] 実験は、たとえそれらが同じ基板上で同時に製造されても、セルに同一の特性または希望の範囲内の特性があるように、多くのモノリシックフォト電気化学セルを製造するのは難しいことを示した。１つのフォト電気化学セルは、その電流−電圧特性によって特徴づけられる。セル用の電流−電圧特性は、光の強さおよび光のスペクトルに応じて変わる。フォト電気化学セルの電流−電圧特性について記述する重要なパラメータは、短絡電流（Ｉｓｃ）、開路電圧（Ｕｏｃ）および最大電力ポイント（Ｐｍａｘ）である。ターム充填比（ｆｆ）は、ｆｆ＝Ｐｍａｘ／（Ｕｏｃ＊Ｉｓｃ）として曲線を記述するためにしばしば使用される。共通基板上で配置された個々のセルの電流−電圧特性の差を縮小するために、その生産は、化学成分の高純度および清潔な生産環境および生産プロセスを要求する。そのような手段は、さらに高価な生産に結びつく。重要な例は、カウンタ電極が絶縁層に部分的に浸透するのを防ぐために、作用電極、絶縁層およびカウンタ電極の蒸着の完全なコントロールを有する必要である。それによって、基板上で作用電極および／または中間導電層に触れ、エネルギーロスを起こす、したがって共通基板上の個々のセルの電流−電圧特性の違いを引き起こす。作用およびカウンタ電極の間のレドックス対の電解質の拡散の促進によって最良のセルパフォーマンスを得るために、薄い絶縁スペーサ層が望ましいので、これはさらに重大になる。別の重要な例は、ピンホールのような欠陥を回避するために、エンキャプスレーション手順の完全なコントロールをする必要である。ピンホールは、高めた効率および／または安定性に結びつくデバイスで、電解質と電流コレクタの間の望まれない接続を作るかもしれない。さらに、それは、あるセルから別のセルへさまよう電解質、いわゆる電気泳動をもたらすかもしれない。エンキャプスレーションの欠陥に関する問題は、太陽デバイスのサイズが増加するにつれて、より難しくなる。]
[0011] モノリシックフォト電気化学システムを製造するための技術が比較的安いので、太陽電池の大きな構造の生産のためのコストは非常に低い。しかしながら、実験の経験が上記であると考えることは、１つのセルの故障回数が非常に高いことを示唆する。セルが直列接続される時に、誤ったセルは負方向で働くかもしれない。つまり、負電圧値は、与えられた電流値のために得られる。パフォーマンスの減少が誤ったセルによって大きい場合、システムは廃棄されるに違いない。それは、減少した生産歩留まりおよび増加した生産費に結びつく。フォト電気化学システムの縮小されたパフォーマンスも、セルの異なるエージングおよび／またはシステムの部分的なシェーディングにより得られてもよい。ここで、両方の場合では、それらがシステムで他のセルに関してのあまりにも少量の電流を生成するので、セルは負方向で働いてもよい。]
[0012] この問題の解決策は、フォト電気化学のモジュールシステムにおける誤ったセルの分離かもしれない。]
[0013] 地絡の場合の太陽電池ストリングの分離は、米国特許のＵＳ６，５９３，５２０に以前に開示される。ドキュメントは、複数の直列接続された太陽電池パネルによって形成された太陽電池ストリング、太陽電池ストリング中の地絡の検波上の異常検知信号を出力するための検波器、および異常検知信号によって開状態へシフトするストリングに沿って途中で提供される少なくとも１つの中間スイッチについて記述する。太陽電池ストリングからの出力は、中間スイッチ、ストリングスイッチ、地絡異常検波器およびその他同種のものを含むコレクタボックスによって集められる。言いかえれば、ストリングの全ては、外部コントロールデバイスに接続される。]
[0014] 発明の目的は、共通基板上に配置された複数のセルを具備するモノリシックフォト電気化学システムを提供することである。モノリシックフォト電気化学システムは、生産プロセスにより厳密な必要条件を課さずに、従来技術システムに関しての生産歩留まりおよび効率を改善した。したがって、そのような電気化学システムの生産コスト効果を可能にした。]
[0015] この目的は、請求項１で示されるようなモノリシックシステムによって達成される。]
[0016] システムに含まれたコンタクト手段は、高い表面効率を維持しながらシステムのシールドがなされる前および／または後に、ブロックの個々の分離を許可する。素子を分離するためのターミナルがブロックのそばに位置するので、これは可能であり、それは役立つ。]
[0017] 前記モノリシックフォト電気化学システムは、ブロックが逆方向で動作し始める場合に、ブロックの分離を保証するために、前記コンタクト手段に接続されたダイオードを備えた１つの実施形態で提供される。]
[0018] ブロックの分離は、短絡経路を形成するはんだポイントのアプリケーションによってまたは金属ピンのアプリケーションによって、ターミナルＴｉｊを閉じることにより、作られてもよい。]
[0019] 分離は、システムがエンキャプスレーションされる前または後に、なされてもよい。
マトリックスのサイズは、ｍ×ｎである。ここで、マトリックスのエッジとのコンタクトなしで内部ブロックがある場合、ｍとｎは整数である。つまり、ｍとｎは３以上である。]
[0020] さらに、マトリックスは、各々内部交差領域を有する複数のブロックの４倍を含んでいてもよい。ブロックの４倍は、左上ブロック、右上ブロック、左下ブロックおよび右下ブロックによって形成される。内部交差領域は、垂直の通路がブロックの２カラムを分離し、水平の通路がブロックのカラムで２つの連続ブロックを分離するところで、中心を有する小さいエリアである。コンタクト手段は、前記内部交差領域に配置される。]
[0021] 前記ターミナルへのアクセスを提供するために、基板を通るまたはエンキャプスレーション被膜を通るリードは、内部交差領域で提供される。]
[0022] 本発明は、さらに、請求項１９によってシールドモノリシックフォト電気化学システムを動作する方法を提供する。]
図面の簡単な説明

[0023] 内部コンタクトポイントと接続することにより各ブロックを分離することができる場合、１６の直列接続されたブロックのマトリックスの概略図である。
ブロックの４倍のための交差領域用コンタクト手段の詳細を示す。
各ブロックが１つのモノリシックセルから成る場合、図１に示される１６の直列接続されたブロックのマトリックスのための中間層の概要図である。
中間層を備えた基板上に配置された１つのモノリシック多孔質構造を含むブロックを持つ電気化学システムの構造の断面図を示す。
カウンタ電極とカウンタ電極の電流コレクタとの間の電気的接続を実現する構造を示す。
カウンタ電極とカウンタ電極の電流コレクタとの間の電気的接続を実現する第２の構造を示す。
カウンタ電極とカウンタ電極の電流コレクタとの間の電気的接続を実現する第３の構造を示す。
カウンタ電極とカウンタ電極の電流コレクタとの間の電気的接続を実現する第４の構造を示す。
作用電極と作用電極の電流コレクタとの間の電気的接続を実現する構造を示す。
作用電極と作用電極の電流コレクタとの間の電気的接続を実現する第２の構造を示す。
作用電極と作用電極の電流コレクタとの間の電気的接続を実現する第３の構造を示す。
作用電極、電流コレクタ、作用およびカウンタ電極のための共通の電流コレクタの間の電気的接続を実現する構造を示す。
直列に接続された多くのモノリシックセルを含むブロックを示す。
図１３に示されるブロックに適した中間層を示す。
図１４に示される中間層上に配置された第１および第２のブロックを示す。
並列接続されたモノリシックセルから成るブロックを示す。
内部コンタクトポイントと接続することにより各ブロックを分離することができる、８つの並列接続されたセルを含む、１６の直列接続されたブロックのマトリックスの基板を通して見た概要図である。
内部コンタクトポイントと接続することにより各ブロックを分離することができる、４つの直列接続されたセルを含む、１６の直列接続されたブロックのマトリックスの基板を通して見た概要図である。
シーリングの前または後に、エンキャプスレーション材料の開口によって内部コンタクトポイントと接続することにより、各ブロックを分離することができることを保証する、図１７および１８に示される、１６の直列接続されたブロックのマトリックスのエンキャプスレーション側面から見た概要図である。] 図１ 図１３ 図１４ 図１７
[0024] 記述された図面は、単に概要で、限定されない。図面では、素子のうちのいくつかのサイズは、説明の目的のために、拡大縮小するために誇張されまたは図示されなくてもよい。特に、キャリアエリア、カウンタ電極、絶縁層および作用電極を含む複数の層の厚さ寸法は、各層の水平拡張と比較して非常に誇張される。別の例は、水平の寸法における層および電流コレクタの幅は、別のものに関して正しい大きさを必ずしも有しないということである。]
詳細な説明

[0025] 図１では、モノリシック電気化学システム１の概要の平面図が示される。モノリシック電気化学システムは、電気的絶縁基板３上に従来のやり方で形成される。電気的絶縁基板３において、電気導電パターン５（図３）は、前記基板３上に配置された多孔質構造の複数のブロック９１１…９４４をサポートするために配置される。平面図は、技術背景として基板を有するシステムの側面から見た図がここで意図される。エンキャプスレーションが存在しないので、システムのカウンタ電極を見ることは可能である。] 図１ 図３
[0026] 複数のブロック９１１…９４４は、直列接続されたブロック９１１…９４４のマトリックス内に配置される。ブロック９１ｉの第１のカラムは、図１中でトップからボトムに直列に接続される。カラムの端で、ボトムに位置しているブロック９１４は、ブロックの次のカラムのボトムに位置しているブロック９２４に接続される。ブロック９２ｉの第２のカラムは、ブロック９２ｉの第２のカラムのボトムに位置しているブロック９２４を始めとして、そして、トップに位置しているブロック９２１を終わりとして、図１中でボトムからトップに直列に接続される。したがって、ブロック９２ｉの第２のカラムは、図１中でボトムからトップに直列に接続される。ブロック９２ｉの第２のカラムのトップに位置しているブロック９２１は、ブロック９３ｉの第３のカラムのトップに位置しているブロック９３１に接続される。ブロック９３ｉの第３のカラムは、図１中でトップからボトムに直列に接続される。カラムの端で、ボトムに位置しているブロック９３４は、ブロック９４ｉの第４のカラムのボトムに位置しているブロック９４４に接続される。ブロック９４ｉの第４のカラムは、ブロック９４ｉの第４のカラムのボトムに位置しているブロック９４４を始めとして、そして、トップに位置しているブロック９４１を終わりとして、図１中でボトムからトップに直列に接続される。したがって、ブロック９４ｉの第４のカラムは、図１中でボトムからトップに直列に接続される。] 図１
[0027] このようにして、ブロックは、各連続したカラムに関して交互にトップからボトムまでおよびボトムからトップまでリードするジグザグパターンで直列に配置される。ブロックは、全体の基板３を本質的に被覆するだろう。目的は、サイズ４×４あるいはそれ以上のブロックのマトリックスを有するシステムのために、７０％を超える、望ましくは９０％を超える、基板のトータルエリアによって分けられた電気化学セルのエリアとして定義された充填領域を作成することにある。]
[0028] 各ブロックは、入力電流コレクタ１１および出力電流コレクタ１３を含んでいる。最初のカラム９１ｉの最初のブロック９１１の入力電流コレクタ１１は、電気化学システム１の第１のターミナル１５に接続される。一方、最後のカラム９４ｉの最後のブロック９４１の出力電流コレクタは、電気化学システム１の第２のターミナル１７に接続される。図１に示された例において、電気化学システムは、カラムの偶数、４を含んでいる。それによって、ちょうど最初のブロックが最初のカラムのトップに位置するように、最後のカラムの最後のブロックが最後のカラムのトップに位置される。したがって、両方のターミナルは、電気化学システムの同じ側に置かれる。電気化学システムがカラムの奇数を含む場合、ターミナルは電気化学システムの反対側に置かれるだろう。] 図１
[0029] ブロック９ｉｊの入力電流コレクタ１１は、ブロックの幅に沿って伸び、ブロック９ｉｊに配置された１つ以上の作用電極に接続される。一方、ブロック９ｉｊの出力電流コレクタは、ブロックの幅に沿って伸び、ブロック９ｉｊに配置された１つ以上のカウンタ電極に接続される。図１に挙げられた例において、最後のロウ中の最後のブロックを除いて、ブロック９４１、ブロック９ｉｊの出力電流コレクタ１３は、次の連続ブロックの入力電流コレクタ１１に接続される。それは、次の連続ブロックが同じカラムにあってブロック９ｉｊの下に置かれた場合はブロック９ｉｊ＋１、次の連続ブロックが同じカラムにあってブロック上方に置かれた場合はブロック９ｉｊ−１、連続ブロックが次のカラムにある場合はブロック９ｉ＋１ｊになるだろう。] 図１
[0030] 好ましくは、ブロックの同じカラムにおける２つの連続ブロック９ｉｊと９ｉｊ＋１の間に位置した出力電流コレクタ１３および入力電流コレクタ１１は、単一構造素子によって構成される。]
[0031] 入力および出力電流コレクタは、低い抵抗エネルギーロスで電流が通過することを可能にするために配置される。したがって、入力および出力電流コレクタ１１、１３は、好ましくは、金属導体によって構成される。]
[0032] 以前に言及されたように、ブロックのカラム中のブロックは、カラム数に依存して、垂直方向にトップからカラムまたはボトムからトップに直列に接続される。入力および出力電流コレクタ１１、１３は、各ブロックの幅に沿って伸びるだろう。すなわち、入力および出力電流コレクタ１１、１３は、水平方向に伸びる。]
[0033] 発明によれば、コンタクト手段１９は、前記複数の電気化学セルが前記エンキャプスレーションによってシールドされた後、各ブロックの個々の分離を許可するために提供される。前記分離は、同じブロックの出力電流コレクタ１３を備えたブロックの入力電流コレクタ１１を接続することにより形成されている。したがって、ブロックは短絡している。図２では、コンタクト手段１９が詳細に示される。] 図２
[0034] この目的のために、コンタクト手段１９は、ブロック９ｉｊ、９ｉ＋１ｊの２つのカラムを分離する通路Ｐに位置している各ブロック９ｉｊのためのコンダクタ２１ｉｊを含んでいる。コンダクタ２１ｉｊは、ブロックの場所によって、ブロック９ｉｊの入力電流コレクタ１１または出力電流コレクタ１３から、同じブロック９ｉｊの出力電流コレクタ１３または入力電流コレクタ１１の方へ、ブロック９ｉｊの側面に沿って伸びる。その結果、各ブロック９ｉｊのためのターミナルＴｉｊを作成する。コンダクタ２１ｉｊは、コンダクタ２１ｉｊの自由端Ｆへ伸びる。自由端Ｆは、同じブロック９の入力または出力電流コレクタ１１、１３のコンタクト部Ｃから短距離に位置している。したがって、コンダクタは、入力または出力電流コレクタ１１、１３と自由端Ｆのいずれかに接続された付属端を有している。それは、入力または出力電流コレクタ１１、１３の他方のコンタクト部Ｃの近くに位置する。したがって、ターミナルＴｉｊは、ブロック９ｉｊ、９ｉ＋１ｊの２つのカラムを分離する通路Ｐに位置するブロック９ｉｊのコンダクタ２１ｉｊの自由端Ｆと、同じブロック９ｉｊの入力または出力電流コレクタ１１、１３のコンタクト部Ｃとの間の接続ポイントである。ブロック９ｉｊのコンダクタ２１ｉｊが入力電流コレクタ１１に接続される場合、コンダクタ２１ｉｊは、同じブロック９ｉｊの出力電流コレクタ１３のコンタクト部Ｃの方へ、入力電流コレクタ１１から伸びるだろう。コンタクト部は、ブロック９ｉｊ、９ｉ＋１ｊの２つのカラムを分離する通路Ｐへ伸びてもよい、入力または出力電流コレクタ１１および１３の一部である。したがって、この場合、ターミナルのＴｉｊは、ブロック９ｉｊ、９ｉ＋１ｊの２つのカラムを分離する通路Ｐに位置するブロック９ｉｊのコンダクタ２１ｉｊと、同じブロック９ｉｊの出力電流コレクタ１３のコンタクト部Ｃとの間の接続ポイントである。ブロック９ｉｊのコンダクタ２１ｉｊが出力電流コレクタ１３に接続される場合、コンダクタ２１ｉｊは、同じブロック９ｉｊの入力電流コレクタ１１のコンタクト部Ｃの方へ、出力電流コレクタ１３から伸びるだろう。したがって、この場合、ターミナルＴｉｊは、ブロック９ｉｊ、９ｉ＋１ｊの２つのカラムを分離する通路Ｐ位置するブロック９ｉｊのコンダクタ２１ｉｊと、同じブロック９ｉｊの入力電流コレクタ１１との間の接続ポイントである。接続ポイントで、これらのコンダクタ２１ｉｊが、ギャップＧが位置していない他の端で接続されることに依存して、入力電流コレクタ１１または出力電流コレクタ１３からコンダクタ２１ｉｊを分離する狭いギャップＧがここで意図される。ギャップＧは、単にコンダクタの長さのごく一部分であるべきである。ギャップは、はんだポイントの形成によってまたは小さな金属ピンの導入によって、閉じるのに便利に違いない。適切に、ギャップＧは、コンダクタの幅と同じ大きさである。ギャップＧがダイオードの導入によって閉じられる場合、ギャップはダイオードのサイズである。]
[0035] コンタクト部Ｃ、ギャップＧおよび自由端Ｆは、図１９に示される。] 図１９
[0036] 入力電流コレクタ１１、コンダクタ２１ｉｊおよび出力電流コレクタ１３は、ブロック９ｉｊのターミナルＴｉｊが閉じた場合にブロックが低い抵抗エネルギーロスでバイパスすることができることを、保証する。低い抵抗エネルギーロスを達成するために、入力電流コレクタ１１および出力電流コレクタ１３は、金属の導電特性を有しており、低い抵抗ロスで水平方向での電子伝達を許可するブロック９ｉｊの幅に沿って伸びる。ブロック９ｉｊのターミナルＴｉｊが閉じる場合、コンダクタは、ブロックのバイパスを許可するために、ブロックに沿ってブロックのカラム間の通路で伸びる。]
[0037] したがって、ブロック９ｉｊのターミナルＴｉｊが閉じる場合、ブロックは、入力および出力側、および入力および出力側を接続する第３の側のその幅に沿った金属導体によって、バイパスする。したがって、ブロック９ｉｊのターミナルＴｉｊが閉じる場合、入力電流コレクタ１１、コンダクタ２１ｉｊ、出力電流コレクタ１３および閉じたターミナルＴｉｊは、垂直方向でのブロックの一面が開いているかもしれないところで、ブロックを部分的に囲む金属導体の［または］ブラケットを形成する。
要約すると、コンタクト手段１９は、ブロックがバイパスされてもよいところで、ブロックのターミナルのＴｉｊを形成するために、ブロックの幅に沿って伸びる入力電流コレクタ１１と、反対側でブロックの幅に沿って伸びる出力電流コレクタ１３と、入力および出力電流コレクタ１１、１３のうちの１つに接続され、前記入力および出力電流コレクタ１１の他方から短距離で入力および出力電流コレクタ１１の他方の方へ伸びるコンダクタ２１ｉｊと、を含んでいる。ここで、ブロックの「幅」によって、直列接続されたブロックのカラムが方向付けられた一般的な方向に垂直な方向でブロックの伸張が意図される。図１に、直列接続されたブロックのカラムが方向付けられた一般的な方向は、検討されたカラムに依存して、トップからボトムまでまたはボトムからトップまで走る垂直方向である。したがって、図面における幅は、水平方向に走る。] 図１
[0038] 入力電流コレクタ１１は、ブロックの１つ以上の作用電極に接続されるだろう。ブロックが作用電極、絶縁層およびカウンタ電極を含んでいる１つのモノリシック電気化学の多孔質構造を含んでいる場合、または、ブロックが作用電極、絶縁層およびカウンタ電極を含んでいる直列接続されたモノリシック電気化学の多孔質構造の１つのロウを含んでいる場合、入力電流コレクタは、１つの作用電極に接するだろう。ブロックが並列接続された作用電極、絶縁層およびカウンタ電極を含んでいる複数のモノリシック電気化学の多孔質構造を含んでいる場合、入力電流コレクタ１１は、複数の作用電極に接するだろう。]
[0039] 出力電流コレクタ１３は、ブロックの１つ以上のカウンタ電極に接続されるだろう。ブロックが作用電極、絶縁層およびカウンタ電極を含んでいる１つのモノリシック電気化学の多孔質構造を含んでいる場合、または、ブロックが作用電極、絶縁層およびカウンタ電極を含んでいる直列接続されたモノリシック電気化学の多孔質構造の１つのロウを含んでいる場合、出力電流コレクタは、１つのカウンタ電極に接するだろう。ブロックが並列接続された作用電極、絶縁層およびカウンタ電極を含んでいる複数のモノリシック電気化学の多孔質構造を含んでいる場合、出力電流コレクタ１１は、複数のカウンタ電極に接するだろう。]
[0040] 便利なことに、直列接続されたブロックのカラムで２つの連続ブロックターミナルＴｉｊは、内部交差領域２３に互いに接近して位置することができる。それは、左上ブロック、右上ブロック、左下ブロックおよび右下ブロックによって形成されたブロックの４倍９１１、９１２、９２１、９２２におけるブロック間の中心を有する場所で提供される。]
[0041] ブロック９１１、…９１４；９２１、…９２４；９３１、…９３４；９４１、…９４４；のカラムは、前記コンダクタのセットがブロック間に位置することを可能にする幅Ｄを有する垂直の通路Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３によって分離される。ブロックのカラムの２つの連続ブロック９１１、９１２は、入力および出力電流コレクタが位置する水平の通路Ｈによって分離される。水平および垂直の通路では、各ブロックは、好ましくは、あるブロックから別のブロックまで流れなくてもよい電解質のようなエンキャプスレーション層によって、近隣のブロックからシールドされる。後で示されるように、ブロックが複数のセルを含んでいる場合、各セルは、ブロック中の異なるセル間に電解質が流れることを防ぐために、シールドされてもよい。]
[0042] それは、垂直および水平の通路間の交差でのターミナルＴｉｊに配置することが好まれる。しかしながら、それは、入力電流コレクタおよび出力電流コレクタ１１、１３が垂直の通路Ｐへ伸びることを可能にすることができる。それによって、ターミナルＴｉｊは、垂直の通路Ｐに位置するだろう。同様に、それは、コンダクタ２１ｉｊが水平の通路Ｈへ伸びることを可能にすることができる。それによって、ターミナルＴｉｊは、水平の通路Ｈに位置するだろう。]
[0043] ブロック９ｉｊの入力電流コレクタ１１、出力電流コレクタ１３およびコンダクタ２１ｉｊは、ブロックの個々の分離を許可するコンタクト手段１９を形成する役目をするので、入力電流コレクタ１１、出力電流コレクタ１３およびコンダクタ２１ｉｊは、金属導体を有する材料から形成される。入力電流コレクタ１１、出力電流コレクタ１３およびコンダクタ２１ｉｊが導電中間層上に置かれることは、必要でない。図５〜１２に例証されたように、それらは、基板上に直接、または、カウンタ電極の下方または上方に、または、作用電極に接して、置かれてもよい。しかしながら、ブロック９ｉｊの入力電流コレクタ１１、出力電流コレクタ１３およびコンダクタ２１ｉｊは、基板によって常にキャリーされ、基板上に置かれて、シールド電気化学システムの内部に位置している。ここに、置かれたこととは、基板上に直接または間接的に置かれること、つまり、基板上に直接ある、または、基板上に置かれた任意の材料（中間層、または、作用またはカウンタ電極のような材料）上にある、ということが意図される。したがって、ブロック９ｉｊの入力電流コレクタ１１、出力電流コレクタ１３およびコンダクタ２１ｉｊは、システムの外部に伸びる、故に、基板にキャリーされずに基板上に置かれない、外部コンダクタによって、形成されない。
さらに好ましくは、直列接続されたブロックのカラムの４つの連続ブロックのターミナルＴｉｊは、内部交差領域２３に互いに接近して位置する。内部交差領域２３は、左上ブロック、右上ブロック、左下ブロックおよび右下ブロックによって形成されたブロックの４倍９１１、９１２、９２１、９２２のブロック間の中心を有する場所に提供される。] 図１０ 図１１ 図１２ 図５ 図６ 図７ 図８ 図９
[0044] これは、ブロックの第１のカラムのための右側およびブロックの次のカラムのための左側に、コンダクタ２１ｉｊを配置することによって、達成される。この方法で、第１のカラムのコンダクタ２１ｉｊは、第２のカラムのコンダクタ２１ｉ＋１ｊがあるように、第１の垂直の通路に位置する。したがって、２つの近隣のカラムのコンダクタ２１ｉｊ、２１ｉ＋１ｊは、同じ垂直の通路に配置される。]
[0045] ブロック９１１、９１２、９２１、９２２の最初の４倍のために、第１のコンダクタ２１１１は、ブロック９１１の入力電流コレクタ１１からブロック９１１の出力電流コレクタ１３へ、２つの近隣のブロック９１１、９２１の間に伸びる。同じ方法で、第２のコンダクタ２１２１は、ブロック９２１の出力電流コレクタ１３からブロック９２１の入力電流コレクタ１１へ、２つの近隣のブロック９１１、９２１の間に伸びる。さらに、第３のコンダクタ２１１２は、ブロック９１２の出力電流コレクタ１３からブロック９１２の入力電流コレクタ１３へ、２つの近隣のブロック９１２、９２２の間に伸びる。最後に、第４のコンダクタ２１２２は、ブロック９２２の入力電流コレクタ１１からブロック９２２の出力電流コレクタ１３へ、２つの近隣のブロック９１２、９２２の間に伸びる。]
[0046] この方法で、各ブロック９１１、９１２、９２１、９２２を個々に分離するためのターミナルＴ１２、…Ｔ２２は、内部交差領域２３に位置する。]
[0047] ブロックの４倍の中の各ブロックの個々の分離用の４つのターミナルＴ１２…Ｔ２２全てへの便利なアクセスを許可するために、ターミナルが配置された内部交差領域２３は、２Ｄより小さな放射状のエクステンションを有している。ここで、Ｄは、垂直の通路Ｐの幅である。垂直の通路の幅は、近隣の２つのカラムで近隣の２つのブロックのカウンタ電極のエッジ間の水平距離として測定される。内部交差領域２３の中心は、好ましくは、垂直および水平の通路間の交差するジオメトリックな中心に位置する。交差領域は、ブロックのターミナルの適切な近接配置を定義する仮想領域である。ターミナルは、ブロック間のおよびそれが役立つブロックのそばの、垂直および／または水平の通路に配置される。適切に、ターミナルは、４Ｄ未満で、好ましくは上に示されるような２Ｄ未満で、放射状のエクステンションを有している内部交差領域でペアか４倍で配置される。互いに接近して置いたペアまたは４倍のターミナルを配置することによって、それは、垂直および水平の通路の間の交差のジオメトリックな中心から４Ｄまたは好ましくは２Ｄ未満である。]
[0048] 一般に、内部交差領域２３は、垂直の通路Ｐと水平の通路Ｈとの間の交差に中心を持っている場所に形成される。]
[0049] したがって、内部交差領域は、好ましくは、ブロックのカラムのブロックを分離する水平の通路が垂直の通路を横断する大体の場所で、ブロックのカラムを分離する垂直の通路内の場所である。上に示されるように、入力および出力電流コレクタが、垂直の通路へ、さらに、垂直の通路に少し上方へおよび／または下方へ、伸びることを可能にすることができ、ターミナルＴｉｊが、水平および垂直の通路の間の交差ポイントからのある距離に位置することを可能にすることができる。さらに、水平の通路でターミナルＴｉｊを置くために、コンダクタが水平の通路へ少し伸びることを可能にすることができる。表面の効率が減少しないために、すなわち、それは、基板の合計面積で分けられたセルによって被覆されたエリアであり、それが役立つブロックのそばにターミナルが位置しない場合は多くのコンダクタのためのスペースが必要であるので、垂直の通路およびそれが役立つブロックのそばにターミナルが位置することが好まれる。]
[0050] したがって、ブロック９１１の分離は、ブロック９１１の出力電流コレクタ１３を備えた接続コンダクタ２１１１によって作られる。ブロック９１２の分離は、ブロック９１２の入力電流コレクタ１１を備えた接続コンダクタ２１１２によって作られる。ブロック９２１の分離は、ブロック９２１の入力電流コレクタ１１を備えた接続コンダクタ２１２１によって作られる。また、ブロック９２２の分離は、ブロック９２２の出力電流コレクタ１３を備えた接続コンダクタ２１２２によって作られる。]
[0051] コンタクト手段１９へのアクセスは、基板の開口または好ましくはエンキャプスレーションの開口によって提供されてもよい。システムを形成する場合、ホールは、基板またはエンキャプスレーションの中にあることが好適であるが、システムがシールドされた後にエンキャプスレーションの浸透によって、または、システムの完成の後に基板中の空胴を形成することによって、形成されてもよい。好ましくは、エンキャプスレーション材料は、交差領域の場所で開口を有している。開口は、少なくとも非常に大きくあるべきであるので、交差領域のターミナルは、アクセス可能である。エンキャプスレーション材料は、例えばラミネートから成ってもよい。そのようなラミネートは、一般的には、金属フォイルと一緒にラミネートされた少なくとも１つのプラスチック材料から成る。金属フォイルは、例えばガス、水分によいバリアを可能にする。その場合、エンキャプスレーションは、プラスチック材料と金属フォイルのラミネートから成る。それは、エンキャプスレーション材料を通して見ることは可能ではないだろう。これは、モノリシックフォト電気化学システムの裏側から、つまり、エンキャプスレーション側からの平面図ということを意味する。図１に示されるモノリシックフォト電気化学システムは、各交差領域の１つに少なくとも４つの開口を有するだろう。さらに、エンキャプスレーションは、第１および第２のターミナル１５、１７のための２つの開口を有してもよい。エンキャプスレーションは、例えば、モノリシックフォト電気化学システムの基板とエンキャプスレーション材料がどこで適用されるかによって定義されたパターン中の別の基板との間で、カプセル化された、プラスチック材料かガラスフリット材料の接合から成ってもよい。好ましくは、電気泳動および／または電解質と電流コレクタとの間の望まれないコンタクトを回避するために、エンキャプスレーション材料は、各セルの周りで適用される。この第２の基板は、ガラスから成ってもよいが、他の材料も使用することができる。この場合、エンキャプスレーションの後にターミナルへのアクセスを可能にするために、開口は、好ましくは、交差領域のトップに第２の基板内に作られる。] 図１
[0052] さらに、システムのエンキャプスレーションの前に、ターミナルＴｉｊでダイオードをマウントすることは可能である。そのようなダイオードは、ブロックが負バイアスで動作するべきである場合、電流が通過することを可能にする。さらに、この場合、ダイオードがエンキャプスレーション中に破損されるのを防ぐために、エンキャプスレーション材料または第２の基板内の開口を有することが好まれる。]
[0053] モノリシック電気化学システム１は、好ましくは、サイズｍ×ｎのマトリックスの中で配置された複数のブロック９ｉｊを含んでいる。ここで、ｍとｎは、３以上の整数値である。ｍとｎが３以上の整数値である場合、少なくとも１つの内部ブロックは存在する。そのブロックには、ブロックのマトリックスの周囲に隣接しているその側面の１つがない。代わりに、内部ブロックは、他のブロックによって迂回されるだろう。少なくとも他のブロックによって迂回されている内部ブロックのために、内部交差領域２３でターミナルを配置することによって、ブロックのマトリックスの周囲での代わりに、ブロック間に配置されなければならないコンダクタの数を減らすことは可能だろう。したがって、個々のブロックがそれぞれ分離されることを可能にする間、高い表面効率を維持することは可能だろう。]
[0054] 好ましくは、マトリックスは、垂直および水平方向の両方に４倍の整数を含んでいるそのようなサイズである。特に、ｍ×ｎのとき、ｍとｎが４以上の整数値である場合、マトリックス上の内部にコンタクト手段１９を形成すること、つまり、ターミナルがマトリックスの周囲で形成されないときは、ブロックの個々の分離を許可するために、水平または垂直の通路で配置されるに違いないコンダクタの数を減らすだろう。したがって、マトリックスのエッジとのコンタクトを持たずに、ブロックに囲まれている少なくとも１つの内部ブロックをマトリックスが含むことは好まれる。]
[0055] 左上ブロック、右上ブロック、左下ブロックおよび右下ブロックによって形成されたブロックの４倍の中のブロック間の内部交差領域の形成によって、そして、前記内部交差領域でコンタクト手段を配置することによって、基板またはエンキャプスレーションのいずれかによって前記コンタクト手段が本質的に垂直に関与することにより、または、前記ブロックの４倍の１つまたはいくつかのターミナルＴｉｊのダイオードの場所により、前記コンタクト手段によって各ブロックを有効に独立して分離することが可能である。左上ブロック、右上ブロック、左下ブロックおよび右下ブロックによって形成された複数のブロックの４倍へマトリックスを細分することができる場合、特に有益である。また、その前記コンタクト手段は、４倍内の２つのブロック間の水平の通路が４倍内の２つのブロック間の垂直の通路と交差するエリアで形成された内部交差領域に配置される。このように、４倍内の各ブロックを個々に分離するための４つのターミナルは、小さいエリアの手近にあるだろう。]
[0056] 重要な特徴は、システムのエンキャプスレーションの前および／または後に、マトリックスがシールドされた前または後に故障が分離される場合、各ブロックが独立して接続されることができることが、発明によって達成されることである。別の重要な特徴は、例えば、システムの部分的なシェーディング、および／または、負電圧で動作するシステムの一部につながるシステムのある部分の速い劣化、したがって効率を低下させることによって引き起こされたオペレーティングシステムの低い効率ロスを可能にするシステムのエンキャプスレーションの前または後に、ダイオードを効率的に適用することができるということである。]
[0057] 図１に関して、これが１６のブロックの直列接続のための１つの解決法であると言うことに言及することは重要である。ブロックは、他の多くの配置で直列接続されてもよい。例として、４つの異なるブロックの分離のためにターミナルを各々含んでいる４つの交差エリアを得る別の可能性は、ブロック９１２からスタートし、次の順（９１２、９１１、９２１、９２２、９３２、９３１、９４１、９４２、９４３、９４４、９３４、９３３、９２３、９２４、９１４および９１３）にブロックを直列接続することである。これは、交差エリアをシェアする４つのブロックの４倍が、第１の交差エリア用のブロック９１２、９１１、９２１および９２２、第２の交差エリア用のブロック９３２、９３１、９４１および９４２、第３の交差エリア用のブロック９４３、９４４、９３４および９３３、第４の交差エリア用のブロック９２３、９２４、９１４および９１３であろうことを意味する。この配置の利点は、互いに接近して隣接したブロックに２つのターミナル１５、１７を置くことができるということである。明らかに、これまたは任意の他の配置は、中間層と電流コレクタのようなシステムの様々な部分の適したデザインを要求する。] 図１
[0058] 図３は、図１に示されるような１６の直列接続されたブロック９ｉｊから成る、モノリシック電気化学システム１のための基板３の例である。適切な基板は、この技術において周知で、ガラスまたはプラスチック材料で好ましくは作られていてもよい。この例において、各ブロックは、１つの多孔質構造、つまり、１つのモノリシックフォト電気化学セルから成る。基板３は、基板３に付着させた中間層の電気導電パターン５を持つ。電気導電パターン５は、分離領域２５ｋｌに構築される。カラムの全ての領域２５ｋｌは、互いからカラムｉの中の領域２５ｉｊを分ける分離線２６の形成によって、互いから分離される。ブロック９ｉｊのコンダクタ２１ｉｊが入力電流コレクタ１１に接続される領域２５ｉｊに関して、分離線は直線の水平線２６として形成されてもよい。そのようなブロックに関して、ブロック９ｉｊのコンダクタ２１ｉｊは、ブロックの入力電流コレクタ１１の一端に接続される。それは、ブロックの幅に沿って水平方向で伸びる。コンダクタ２１ｉｊは、領域２５ｉｊ＋１から領域２５ｉｊを分離する水平線２６の方へ下がって伸びる。しかしながら、コンダクタ２１ｉｊは、分離線を通過しない。代わりに、ターミナルが閉じていれば、ターミナルＴｉｊは、接続しているブロックが短絡するであろうというところで、水平線で形成される。ブロック９ｉｊのコンダクタ２１ｉｊが出力電流コレクタに接続される領域２５ｉｊに関して、分離線２６は、より複雑な形状を持つだろう。これは、ブロックの直列接続が下方へまたは上方へ走るかどうかによって、コンダクタ２１ｉｊが、近隣の領域２５ｉｊ＋１または領域２５ｉｊ−１のそばを通る必要があるからである。図３に示される例において、領域２５１３の延在部、すなわち、コンダクタ２１１２をサポートするために配置されたコンタクトパス２９１２は、ブロック９１２の入力電流コレクタ１１をサポートするために配置されたコンタクトパス３０１２の上方へ導かれるだろう。しかしながら、近隣の領域２５１２のコンタクトパス３０１２の間の通路は、維持するだろう。したがって、ロック９ｉｊのコンダクタ２１ｉｊがブロック９ｉｊの出力電流コレクタに接続される領域２５ｉｊのタイプに関して、分離線２６は、キャリアエリアの下方に走る水平部分２６ａ、ブロックの入力電流コレクタをサポートするために配置されたコンタクトパス３０１２の上方へ走る垂直部２６ｂ、およびコンタクトパスに沿って垂直分離線２８まで外に及ぶ第２の水平部分２６ｃを含んでいる。] 図１ 図３
[0059] コンダクタ２１ｉｊは金属の導電率があるべきであるので、コンタクトパス２９ｉｊを備えた領域２５ｉｊを提供する必要はなく、コンダクタは基板３上に直接置いてもよい。入力および出力電流コレクタ１１および１３は金属の導電率があるべきであるので、コンタクトパス３０ｉｊを備えた領域に２５ｉｊを提供する必要はない。カウンタ電極、作用電極、導電層および基板に関する入力および出力電流コレクタの様々な可能な位置は、図５〜１２に示される。] 図１０ 図１１ 図１２ 図５ 図６ 図７ 図８ 図９
[0060] カラムに位置するブロックが次のカラムのブロックと直列に接続されるべき場合、カラムの最初の領域または最後の領域は、次のカラムの最初の領域または最後の領域に接続されてもよい。この目的のために、垂直分離線２８は、ロウ中の最後の領域を除いて、個別のカラムに領域２５ｋｌを分ける電気導電パターンのトップ３３から電気導電パターンのボトムへ、交互に伸びる。それは、２つのカラム上に伸びてもよい、または、カラムの最上部の領域を除いて、個別のカラムに領域２５ｋｌを分ける、電気導電パターンのボトム３５から電気導電パターンのトップへ伸びる。それは、２つのカラム上に交互に伸びてもよい。トップおよびボトム領域は、２つのカラムを接続する接続３７を有していてもよい。接続３７の含有物は、第３および第４のカラムの間の接続で示される。ここは、領域２５３５、２５４５は分離されないが、接続３７によって接続された１つの中断されない表面を形成する。２つのカラム間のブリッジが金属導体を含んでいるので、近隣の２カラムに２つの接続された領域間の接続３７を含むことは必要でない。したがって、垂直分離線２８は、近隣のカラムの２つのブロックが直列に接続されるべき場所でのボトムまたはトップの領域をそれがさらに分割するように、伸びてもよい。接続３７の非存在は、領域２５１５、２５２５が垂直分離線２８によってボトム３５で分離された、第１および第２のカラム間の接続で示される。領域２５１５、２５２５の間の接続は、ブロック９１４の出力電流コレクタ１３（図３に示されない）およびブロック９２４の入力電流コレクタ１１（図３に示されない）を形成する金属導体によって作られるだろう。接続３７の非存在は、第２と第３のカラムの間の接続で、さらに示される。ここは、領域２５２１、２５３１が垂直分離線２８によってトップ３３で分離される。領域２５２１、２５３１の間の接続は、ブロック９２１の出力電流コレクタ１３（図３に示されない）およびブロック９３１の入力電流コレクタ１１（図３に示されない）を形成する金属導体によって作られるだろう。当業者は、２つの近隣のカラムのブロックが直列に接続されるべき近隣のカラムの領域２５ｉｊ、２５ｉ＋１ｊは分離されないが、接続３７によって接続された１つの中断されない表面を形成するような、接続３７を含むべきかどうか、または、そのような接続が含まれるべきでないかどうかを選択してもよい。例において示されるように、他のカラムのためのではなく、あるカラムのための接続を含むことは可能である。領域２５ｋｌは、例えば、従来手法によるレーザー構造化または化学的エッチングによって、または、例えばスクリーン印刷により中間層を選択的に適用することによって、選択的に中間層を除去することにより形成されてもよい。] 図３
[0061] 領域２５ｋｌのカラムは、最初の領域２５ｋ１および最後の領域２５ｋＮを含んでいる。ここで、Ｎは、カラムの領域の数である。最初の領域および最後の領域以外の全ての領域は、ブロック９ｋｌの作用電極をサポートするために配置されたキャリアエリア２７ｋｌを形成する部分と、ブロック９ｋｌの入力電流コレクタ１１およびブロック９ｋｌ−１または９ｋｌ＋１（奇数カラムで、直列接続がトップからボトムまで配置されるか、または、偶数カラムで、直列接続がボトムからトップへ配置されるかどうか次第で）の出力電流コレクタ１３をサポートするために配置されたコンタクトパス３０ｋｌと、ブロックのカウンタ電極に接して配置されたコンタクト部分３１ｉｊ−１または９ｋｌ＋１（奇数カラムで、直列接続がトップからボトムまで配置されるか、または、偶数カラムで、直列接続がボトムからトップへ配置されるかどうか次第で）と、を含んでいる。ブロック９ｉｊのコンダクタ２１ｉｊをサポートするために配置されたコンタクトパス２９ｉｊは、各ブロック９ｉｊに存在する。しかしながら、コンタクトパスは、全ての領域がコンタクトパスを含むように、分散されない。ブロック９ｋｊのキャリアエリア２７ｋｊを含む領域２５ｋｌは、奇数カラムで、直列接続がトップからボトムまで配置されるか、または、偶数カラムで、直列接続がボトムからトップへ配置されるかどうか次第で、コンタクトパス２９ｋｊ−１または２９ｋｊ＋１と同様に、ブロック９ｋｊのためのコンタクトパス２９ｋｊを含むだろ。それは、コンダクタ２１ｋｊがブロックの出力電流コレクタに接続され、そのブロックはカラムのボトムまたはトップに位置しない。最初の領域２５ｋ１および最後の領域２５ｋＮは、コンタクトパス２９ｋｊをそれぞれ含む。一方、ブロック９ｋｊのキャリアエリア２７ｋｊを含む領域２５ｋｌは、コンタクトパス２９ｋｊを含まないだろう。それは、コンダクタ２１ｋｊがブロックの入力電流コレクタに接続され、そのブロックはカラムのボトムまたはトップに位置していない。図３に示された例において、領域２５１１は、１つのコンタクトパス２９１１を含んでいる。領域２５１２は、コンタクトパスを含んでいない。領域２５１３は、２つのコンタクトパス２９１２、２９１３を含んでいる。領域２５１４は、コンタクトパスを含んでいない。領域２５１５は、１つのコンタクトパス２９１５を含んでいる。次のカラムで、領域２５２１は、１つのコンタクトパス２９１１を含んでいる。領域２５２２は、コンタクトパスを含んでいない。領域２５２３は、２つのコンタクトパス２９２２、２９２３を含んでいる。領域２５２４は、コンタクトパスを含んでいない。領域２５２５は、１つのコンタクトパス２９を含んでいる。次のカラムは、同じ方法で配置される。
奇数を有するカラム用の最初の領域２５ｋ１は、コンタクト部分３１ｉｊではなく、キャリアエリア２７ｋ１を含むだろう。奇数が有するカラム用の最後の領域２５ｋＮは、キャリアエリア２７ｉｊではなく、コンタクト部分３１ｋＮを含むだろう。偶数を有するカラム用の最初の領域２５ｋ１は、キャリアエリア２７ｉｊではなく、コンタクト部分３１ｋ１を含むだろう。偶数を有するカラム用の最後の領域２５ｋＮは、コンタクト部分３１ｉｊではなく。キャリアエリア２７ｋＮを含むだろう。] 図３
[0062] したがって、Ｎ領域から成るカラムは、Ｎ−１ブロック９をキャリーするであろうことは気づくかもしれない。]
[0063] 第１のカラムの最初の領域２５１１は、電気化学システムの第１のターミナル１５につながる導電性領域３９を含んでいる。直列接続されたマトリックス中の最後のブロックのコンタクト部分をキャリーするように意図される領域は、電気化学システムの第２のターミナル１７につながる導電性領域３９を含んでいる。それは、カラムの数に依存する領域の最後のカラムの最初の領域または最後の領域である。]
[0064] ここに、この例で、ブロック９ｉｊの作用電極をサポートするために配置されたキャリアエリア２７ｉｊ、ブロック９ｉｊの入力電流コレクタ１１および近隣のブロックの出力電流コレクタ１３をサポートするために配置されたコンタクトパス３０ｉｊを形成する部分間の分離において、現在、ブロック９ｉｊのカウンタ電極に接して配置された近隣のブロックのコンタクト部分が、純粋に仮想であるので、これらの領域は、中間層で形成された１つの中断されないエリアの一部を形成する。１または２つのコンタクトパスの場合、上に示されたような方法で、領域２５ｉｊでコンタクトパスにも適用する。図４は、中間層を備えた基板上に配置された、１つのモノリシック多孔質構造（つまり、１つのモノリシックフォト電気化学セル）を含むブロックを持つ電気化学システム１の構造の断面を示す。断面は、最初の２つの領域２５１１、２５１２で図３に示される線Ｂ−Ｂによって得られる。図４に示される実施形態では、各ブロック９１１、９１２は、このように１つの多孔質構造を含んでいる。そのため、各ブロックは、それぞれのキャリアエリア２７１１、２７１２上に配置された１つの作用電極４１を含んでいる。絶縁層４３は、作用電極４１を被覆し、そして、絶縁層４３のトップ上に位置し、絶縁層４３の少なくとも一部を被覆する、カウンタ電極４５から作用電極４１を分離している。カウンタ電極４５は、コンタクト部分３１１１まで下方に伸びる。第１のブロック９１１の入力電流コレクタ１１は、コンタクトパス３０１１および第１のブロック９１１の出力電流コレクタを形成するコンダクタ上に位置する。第２のブロック９１２の入力電流コレクタ１３は、コンタクトパス３０１２上に位置する。] 図３ 図４
[0065] １つのモノリシックフォト電気化学セル（つまり、作用電極、絶縁層およびカウンタ電極の多孔質構造）の構造の初期の例は、ＷＯ９７／１６８３８に開示される。モノリシックフォト電気化学システムのより最近の例は、ＷＯ２００４／０３８７４５Ａ３およびＪＰ２００７−１９４０３９に開示される。これらのドキュメント中で言及された構造の全ては、本出願に含まれており、多孔質構造として使用することができる。]
[0066] 図４に示される電気化学システムの例でのセルは、シーリング材料４７によって封入される。それは、それぞれのセル内の電解質を封入する。] 図４
[0067] カウンタ電極とカウンタ電極の電流コレクタとの間の電気的接続を実現する様々な構造の例は、図５〜８に示される。図５に示される第１の例において、カウンタ電極４５の電流コレクタである出力電流コレクタ１３は、カウンタ電極４５のエッジからの一定距離に置かれる。電流コレクティングコンダクタが電解質と化学的な適合性をもたない場合、および／または、電解質が隣接する直列接続されたブロック間の接続を防ぐエンキャプスレーションバリア４７が得られるべき場合、この構造が好まれる。そのようなエンキャプスレーションは、例えばプラスチック材料、いわゆるガラスフリット、または、他の適切なエンキャプスレーション材料で、実現されてもよい。図６に示される第２の例において、カウンタ電極４７の電流コレクタ１３は、カウンタ電極４５に接している。電流コレクタが電解質と化学的な適合性をもつ場合、この構造は可能である。これは、電流コレクタ材料がフォト電気化学システムの多孔質構造を部分的に満たす電解質に化学的な適合性をもつことを意味する。このように、コンダクタは、セルの劣化の危険のない電解質にさらすことができる。一方、電解質とコンダクタとの間の非化学的な適合性は、時間とともにデバイス性能の劣化や寿命時間の減少を導くだろう。フォト電気化学セルの従来の電解質は、有機溶媒にしばしば溶かされて、ヨウ化物／トリヨウ化物のレドックス対（redox couple iodide/tri-iodide）を含んでいる。しかしながら、他のレドックス対および電解質の変化は、使用し、したがって、含むことが可能である。電解質を含んでいる一般的なヨウ化物／トリヨウ化物と化学的な適合性をもつ電流コレクタ材料は、例えばチタン、ニッケルである。しかしながら、互いに化学的な適合性をもつ電解質およびコンダクタの他の全てのコンビネーションが含まれている。第３の例において、カウンタ電極４５の電流コレクタ１３は、図７に示されるようなカウンタ電極４７の下方に少なくとも部分的に置かれる。この構造は、さらに電解質と化学的な適合性をもつ電流コレクタ材料を要求する。この構造の利点は、電流コレクタによって引き起こされた表面ロスが少ない。図８に示される第４の例において、カウンタ電極４５の電流コレクタ１３は、コンタクト部分３１および／または中間層２５の導電パス３０の下方に置かれる。この場合、好ましくは、カウンタ電極４５の電流コレクタ１３は、カウンタ電極４７へできるだけ接近して置かれる。コンタクト部分３１の下方にカウンタ電極４５の電流コレクタ１３を位置することが可能である。] 図５ 図６ 図７ 図８
[0068] 作用電極と作用電極４１の電流コレクタである入力電流コレクタ１１との間の電気的接続を実現する様々な配置は、可能である。図９に示される第１の例において、作用電極４１の入力電流コレクタ１１は、作用電極４１から一定距離で置かれる。電流コレクタ材料が電解質溶液と化学的な適合性をもたない場合、および／または、電解質が隣接する直列接続されたブロック間の接続を防ぐエンキャプスレーションバリア４７が得られるべき場合、この構造が好まれる。図１０に示される第２の例において、作用電極の電流コレクタ１１は、作用電極４１および／または絶縁層４３に接している。電流コレクタ材料が電解質と適合性をもつ化学物質である場合、この構造は可能である。第３の例において、図１１に示されるように、作用電極４１の電流コレクタ１１は、中間層２５の下方に、好ましくは導電パス３０の下方に置かれる。この場合、好ましくは、電流コレクタは、可能な限り作用電極へ接近して置かれる。] 図１０ 図１１ 図９
[0069] 実際には、ブロックのカウンタ電極の電流コレクタ、および次のブロックの作用電極の入力電流コレクタの電流コレクタは、ほとんどの場合、同じ中の１つだろう。したがって、構造は、図１２に示された１つとしてあってもよい。ここで、あるブロックの出力カウンタ電極および次のブロックの入力作用電極の共通の電流コレクタ１１、１３が、電極に一定距離を備えたブロック間に置かれる。電流コレクタは、銀または他の高導電材料から作られてもよい。これは、電解質が隣接した直列接続されたブロックの中でセル間の接続を防ぐ直列接続されたブロック間のエンキャプスレーション４７の余地を与える。電流コレクタ材料が電解質に化学的な適合性をもつ場合、あるブロックの出力カウンタ電極および次のブロックの入力作用電極の共通の電流コレクタは、作用電極および／またはカウンタ電極に接して置かれてもよい。実際、図５〜１１で示された他の全ての可能な構造または図５〜１１に示された例の任意のコンビネーションも使用することができる。] 図１０ 図１１ 図１２ 図５ 図６ 図７ 図８ 図９
[0070] 図５〜１２中の全ての例において、高導電材料の電流コレクタは、作用電極およびカウンタ電極の幅に平行に位置する直線の導体パスから成る。しかしながら、電流コレクティングコンダクタは、例えば、ブロック中の１つまたはいくつかのセルからの電流コレクションを改善するブランチのセットをさらに含めてもよい。これらのブランチは、例えば、ブロック中の１つまたはいくつかの作用電極の電流コレクションを改善するために、作用電極の電流コレクタからカウンタ電極の電流コレクタに向かう方向で垂直に、および／または、ブロック中の１つまたはいくつかのカウンタ電極の電流コレクションを改善するために、カウンタ電極の電流コレクタから作用電極の電流コレクタに向かう方向で垂直に、走ってもよい。] 図１０ 図１１ 図１２ 図５ 図６ 図７ 図８ 図９
[0071] 図１３に、直列接続された多くのモノリシックフォト電気化学セル２１、２２、２３を含むブロックが、概要の断面で示される。各セル２１、２２、２３は、多孔質構造を構成し、作用電極またはフォト電極４１、絶縁層４３およびカウンタ電極４５を具備する。セル２１、２２、２３または多孔質構造は、電気導電パターン５中の基板３上で配置された中間導電層２５に適用される。] 図１３
[0072] そのようなシステムのブロック中の直列接続されたセルの例は、ＷＯ９７／１６８３８およびＷＯ０１／９７２３７に記述される。それらの記述は、この記述中のその全体に組み入れられる。]
[0073] モノリシックブロックは、基板上に構築されたナノプロセスフォト電極の形状をしている作用電極４１を含む。基板は、導電透明材料の中間層２５の電気導電パターン５を具備する。基板３は、ガラスまたはプラスチックで作ることができる。中間層は、例えば、ＦをドープしたＳｎＯ２またはＩＴＯが可能であるが、適切な全ての材料が含まれている。各作用電極４１は、中間層２５上に置かれる。中間層２５は、中間層２５が除去されまたは選択的に適用された、薄い分離線４９のパターンに分割される。したがって、３つの直列接続されたセル２１、２２および２３のセットをキャリーすることを設計したパターンが形成される。パターンは、好ましくは、細長い長方形のセットから成る。しかし、好ましくは高い表面効率を許可するパターンではあるが、任意のやり方でもちろん設計することができる。]
[0074] 作用電極４１は、絶縁層４３の多孔性層によって被覆される。それは、多孔性のカウンタ電極４５から作用電極４１を絶縁する。それは、絶縁層４３上に置かれる。絶縁層４３は、好ましくは、拡散反射体を構成することができる。それは、それに吸収されることなく、作用電極４１を通り抜けた光を反射する。システムの吸収の程度は、増加している。]
[0075] 好ましい実施形態では、それが本質的に絶縁層４３を被覆し、絶縁層４１によって被覆されない隣接セル上の中間層まで伸びるように、カウンタ電極４５は適用される。このように、１つのセルのカウンタ電極が次のセルの作用電極に電気的に接続されるので、直列接続されたセルが作られる。入力電流コレクタ１１および出力電流コレクタ１３は、ブロックのそれぞれの端に提供される。]
[0076] 電解質が隣接セル間のブリッジを作ることを妨げられることは重要であり、いわゆる電気泳動である。これが、セルのパフォーマンスおよび寿命の長さを減少させ、隣接セル間の望まれないパフォーマンス差をもたらすかしれない。可能性の１つは、拡散することができない電解質を使用することである。例えば、いわゆるホールコンダクタ、または、高粘着性の電解質である。しかしながら、慣例通りに、電解質はかなり液体で、したがって、隣接セル間を移動することができる。この場合、空間５１によって隣接セルを分離することが好まれる。空間５１は、電解質が多孔質構造から漏れ、異なるセルの電極間に望まれない接続を作ることを防ぐ絶縁材料で満たすことができる。好ましい実施形態では、この絶縁材料は、空間５１内にプレスされたシーリング材料４７の一部から成る。]
[0077] 図１３に示される直列接続されたセルの中間層２５の適切なパターンの一例は、図１４に示される。それは、上方から見た２つの連続する領域２５１１、２５１２を示す。連続する各領域２５１１、２５１２は、３つの直列接続されたモノリシックセルをサポートするために設計されている。中間層は、図３に示されるような１つのモノリシックセルを含むブロック用の領域と同じ形状を本質的に有する領域２５ｉｊを含むだろう。しかしながら、キャリアエリア２７ｉｊは、複数の分離された領域へ分割されるだろう。図１４中で示された例では、各ブロック９ｉｊは、図１３に示されるような直列に接続された３つのセルを含むだろう。この目的のために、キャリアエリア２７ｉｊに対応するエリアは、３つの部分に分割されるだろう。第１の部分Ｉは、ブロック９ｉｊのコンタクトパス３０ｉｊに接続される。第２および第３の部分ＩＩ、ＩＩＩは、第１の部分の下方に位置し、互いに分離される。第１の部分は、第１のセルのキャリアエリアを含んでいる。第２の部分は、第１のセルのコンタクト部分および第２のセルのキャリアエリアを含んでいる。また、第３の部分は、第２のセルのコンタクト部分および第３のセルのキャリアエリアを含んでいる。１つのセルを含むブロックの場合のように、第３のセルのコンタクト部分は、近隣領域に位置するだろう。] 図１３ 図１４ 図３
[0078] 図１５は、図１４中に示された領域２５１１、２５１２上に配置された第１および第２のブロック９１１、９１２の平面図を示す。ここに、線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、カウンタ電極がコンタクト部分まで伸びるところである、セル２１、２２および２３の下端が次のように位置することを示す。セル２１の下端は、第２の部分ＩＩ上に置かれたコンタクト部分と電気的に接するだろう。セル２２の下端は、第３の部分ＩＩＩ上に置かれたコンタクト部分と電気的に接するだろう。セル２３の下端は、近隣領域上に置かれたコンタクト部分と電気的に接するだろう。位置Ａ−Ａのブロックによる断面が作られた場合、線Ｃ１の上方の構造は、１つのモノリシックセルを含むブロックと同一であることに気づくはずである。線Ｃ１は、絶縁層が分離線４９の方へ下り始めるだろうところまで途中ずっと伸びてもよい。同様に、線Ｃ２の下方の構造は、１つのセルを含むブロックと同一であることに気づくはずである。線Ｃ２は、絶縁層が分離線４９の方へ下り始めるだろうところまたはカウンタ電極の端部のところまで途中ずっと伸びてもよい。さらに、図１３では、１つのセルまたは複数の直列接続された素子がブロックの中にあるかどうかにかかわらず、ブロックの構造が同一かもしれないところからラインＣ１およびＣ２が示される。] 図１３ 図１４ 図１５
[0079] これは、図５〜８に示されるような構造を備えた図９〜１１に示される構造のうちのどれか１つの接続により、直列接続されたセルから成るブロックが作られてもよいことを意味する。実際には、図５〜１２中で示されるあらゆる構造または図５〜１１中に示される例の任意のコンビネーションは、使用することができる。] 図１０ 図１１ 図１２ 図５ 図６ 図７ 図８ 図９
[0080] 複数の直列接続されたセルがブロックの中で配置されるためにある場合、線Ｃ１およびＣ０間、図９〜１１に示されるような構造と図５〜８に示されるような構造との間の構造の整数の反復の含有物は、直列接続された複数のセルを含んでいるブロックを生成するだろう。] 図１０ 図１１ 図５ 図６ 図７ 図８ 図９
[0081] ブロックが直列接続された複数のセルを含んでいる場合、各ブロックは、最初のセルの作用電極に接続された入力電流コレクタと、ブロック内で直列接続されたセルの最後のセルのカウンタ電極に接続された出力電流コレクタとを含んでいる。入力電流コレクタは、入力電流コレクタ１１として指定されるだろう。出力電流コレクタは、出力電流コレクタ１３として指定されるだろう。１つのセルソリューションのように、１つを超える多孔質構造がブロックに含まれている場合、それは、直列に接続されたブロックの入力電流コネクタ１１および出力電流コネクタ１３を形成する金属の一片によってブロックに接続することが好まれる。]
[0082] 図４に示される方法でカラムのブロックが直列に接続される場合、内部交差領域は、カラムの連続する２つのキャリアエリア間の垂直の通路Ｐと水平の通路Ｈとの間の交差に形成される。] 図４
[0083] ブロックにあるモノリシックフォト電気化学セルの並列接続は、図１６に例証される。この例において、長方形のセル２１…２２ｎのロウ４８中の並列に配置された複数のモノリシックセルを含むブロックが示される。この実施形態では、入力および出力電流コレクタ１１および１３は、次のものを含んでいる。
前記ロウ４８に沿って伸びる第１のベース２０、および前記第１のベース２０に接続されたエクステンション２２の第１のセット；前記エクステンション２２の第１のセットは、ロウ４８中の最初のセル２１の前およびそばに伸びる最初のエクステンション２４と、前記ロウ４８中の最後のセル２２ｎの後およびそばに伸びる最後のエクステンション２６と、前記第１のベース２０およびエクステンション２２の第１のセットがくし状のパターン（Ш）を形成するように、第２のギャップで始まるセル間の他の全てのギャップ３０に伸びる中間エクステンション１８の第１のセットと、を含んでいる。] 図１６
[0084] 前記ロウに沿って伸びる第２のベース３２、および前記第２のベース３２に接続された中間エクステンション５０の第２のセット；前記第１および第２のベース２０、３２は、ロウ４８の両側に置かれる。前記中間エクステンション５０の第２のセットは、前記第２のベースおよびエクステンションの第２のセットがくし状のパターン（П）を形成するように、第１のギャップで始まるセル間の他の全てのギャップに伸びる。
各中間エクステンション１８、５０は、隣接セルの両方に電気的に接続される。第１のベースおよびエクステンションの第１のセットは、入力または出力電流コレクタのうちの一方の一部を形成する。一方、第２のベースおよびエクステンションの第２のセットは、他方の一部を形成する。すなわち、１つの実施形態によれば、第１のベース２０およびそのエクステンションは、セルの作用電極に接続された入力電流コレクタを形成する。一方、第２のベース３２およびそのエクステンションは、並列に配置されたセルのカウンタ電極に接続された出力電流コレクタを形成する。別の他の実施形態では、第１のベース２０およびそのエクステンションは、並列に接続しているセルのカウンタ電極に接続された出力電流コレクタを形成する。一方、第２のベース３２およびそのエクステンションは、作用電極に接続された入力電流コレクタを形成する。]
[0085] したがって、ロウに含まれたセルの全てが入力および出力電流コレクタに並列に接続されるように、フォト電気化学セルのロウは配置される。]
[0086] ロウ中の個々のセルの全ては延長され、形状では、好ましくは長方形で、互いに対向する長い面側によって側面が位置する。電子伝達の間のエネルギーロスは、作用電極をキャリーする中間層のオームシート抵抗、およびカウンタ電極のオームシート抵抗で生じるので、セルの幅が制限される。したがって、キャリアエリアおよびセルのコンタクト部分は、電極間のギャップへ伸びるコンダクタによってターミナルに接続される。セルの長さが伸びるので、エクステンション１８、５０の寸法は、ロスを低く維持するために、伸びるに違いない。したがって、セル間の必要なギャップの幅は、セルの増加した長さとともに伸びる。基板上の最大の可能なアクティブエリアを提供するために、セルの適切な寸法は５〜１０ｍｍの幅および３０〜２００ｍｍの長さであることが示された。
したがて、この例において、８つの並列接続されたセルのロウは、ブロックを形成する。ブロックは、直列に接続される。つまり、１つのブロックの入力作用電極は、前のブロックの出力カウンタ電極に接続される。]
[0087] 並列に配置されたセルを備えたブロックの適切な構造は、ＥＰ１８４０９１６に開示される。それは、この記述の中へその全体に組み入れられる。]
[0088] 図１７は、８つの並列接続されたセルを具備する１６の直列接続されたブロックのマトリックスの例についての概略図を示す。図１８は、４つの直列接続されたセルを具備する１６の直列接続されたブロックのマトリックスの例の正面図を示す。図１７および図１８の両方は、底面図から、つまり基板を通して見られる。] 図１７ 図１８
[0089] 図１７および１８は、ブロックを分離するためのターミナルが位置する交点の拡大図を含んでいる。これらのブロックからの出力は、ブロック９１１、９１２、９２１および９２２の交点に位置する。マトリックスがシールドされた後、達することができる内部コンタクトポイントを形成する（図１７および図１８）。ブロック中の１つまたはいくつかのセルが不適切に動作することが検知される、または、ダイオードを用いて負電圧で動作することから保護されるべき場合、ブロックは対応するコンダクタの接続により分離することができる。例えば、ブロック９１１は、接続コンダクタ６０および６２によって分離される。ブロック９１２は、接続コンダクタ６２および６４によって分離される。ブロック９２１は、接続コンダクタ６６および６８によって分離される。ブロック９２２は、接続コンダクタ７０および６８によって分離される。] 図１７ 図１８
[0090] 内部コンタクトポイント７２へのアクセスは、デバイスのエンキャプスレーション層の開口７４によって、または、これがエンキャプスレーションに使用される場合、マトリックスがシールドされた後にブロックの分離を可能にする時は、第２の基板によって得られてもよい。例えば、エンキャプスレーションの前のダイオードをマウントすることも可能である。例えばエンキャプスレーション材料または第２の基板からのプレスのために、システムはダイオードを破壊せずに閉じられることが可能である。コンダクタ２１ｉｊの自由端Ｆおよび入力または出力電流コレクタ１１、１３のコンタクト部Ｃは、開口７４の縁の内部に位置する。したがって、コンダクタ２１ｉｊの自由端Ｆおよび入力または出力電流コレクタ１１、１３のコンタクト部Ｃは、開口７４によってアクセス可能である。明白なように、１つ以上のコンダクタは、同じ開口内のそれらの自由端を有してもよい。図中で示される実施形態では、４つの自由端は、同じ開口によりアクセス可能である。図１９は、エンキャプスレーション材料の開口７４が示される場合に、エンキャプスレーション側から見られた図１７および１８で上述したマトリックスを示す。図１９が上面図であるのに対し、図１７および図１８は底面図（つまり、基板を通して参照）であるので、ブロックの位置は、図１９に関して図１７および図１８に鏡逆さまである。さらに、図１９に示される配置で、エンキャプスレーション材料は不透明であり、したがって、セルは見られないことは、強調されるだろう。他の場合に、例えば、エンキャプスレーションのために第２の基板としてガラスを使用する場合、セルを見ることができる。しかしながら、エンキャプスレーション材料または第２の基板を通る開口７４は、同じ場所で作られるだろう。したがって、ターミナルＴｉｊは、選択されたブロックを分離するために、開口によってアクセス可能である。開口７４は、システムのシーリングに先立ってまたはシステムのシーリングの後に、さらに作られ、完成した。それぞれのブロックの入力および出力電流コレクタがブロックの分離を許可するためのコンダクタ２１ｉｊに直接近辺に位置するところのブロックの４倍の配置は、ブロックの４倍のそれぞれのために１つの開口だけで十分であることを保証する。さらに２つの開口７６は、ターミナル１５、１７へのアクセスを提供するエンキャプスレーション材料または第２の基板で作られることが望ましい。明白に、後者は、エンキャプスレーション材料または第２の基板のサイズを単に縮小することによって得られてもよい。] 図１７ 図１８ 図１９
[0091] 分離は、電流コレクタとコンダクタとの間の接続が作成されるようなターミナルＴｉｊで、選択されたコンダクタ２１ｉｊとそれぞれの入力または出力電流コレクタ１１および１３を接続するブリッジ素子の導入によって可能かもしれない。ブリッジ素子は、はんだポイントによって、または、選択されたコンダクタ２１ｉｊと入力または出力電流コレクタ１１および１３を接続してもよい他の適切な導体素子によって、形成されてもよい。ダイオードの含有物によってターミナルＴｉｊで選択されたコンダクタ２１ｉｊとそれぞれの入力または出力電流コレクタ１１および１３を接続することも可能かもしれない。それは、このようにブロックを分離する負バイアスで働く場合に、ブロックをバイパスするだろう。ダイオードは、システムがシーリング材料または基板のいずれかを介してアクセスによってシールドされた後、システムをシーリングする前に導入されてもよい。ダイオードがシステムのエンキャプスレーションの前に導入される場合、それは、例えば、電極を焼結した後に、フォトセンシティブダイを適用した後に、または電解質溶液を適用した後に、導入されてもよい。]
[0092] 電気エネルギーへの光の変換のためにデバイスとして使用された直列接続されたセルを具備するフォト電気化学システムにおける１つのセルまたはいくつかのセルは、例えば、部分的なシェーディング、オリジナルの違い、および／またはセルの異なる老化のために、他のものより低い短絡電流を有する場合、システムが前記セルの短絡電流より高い流れで操作されるとき、電流は、逆方向バイアス（つまり負極性）の下でこれまたはこれらのセルを通ってもよい。エネルギーは、逆方向バイアスの下、セル中で消されるので、これは、セルの劣化をもたらし、必ずシステムの能力低下をもたらすだろう。発明の結果として、逆方向バイアスで動作するセルを含んでいるブロックは、効率的に検知され、分離されることができる。それにより、全体のマトリックスを廃棄する必要を除去することができる。]
[0093] 電解質は、システムをシーリングする前に、複数の電気化学セルを形成するために多孔質構造の前記ブロック内で少なくとも部分的に満たされる。それは、前記多孔質構造の複数のブロック上で被覆するエンキャプスレーションのアプリケーションによって行われる。]
[0094] ブロックのモノリシックセルの例は、１つのセル、直列接続された複数のセル、および並列接続された複数のセルから成った。明らかに、ブロック中で直列および並列接続されたセルを結合することが可能である。１つは、異なるセルに関してセルの電気的出力が非常に類似することを維持する限り、１つのブロック内の異なるジオメトリを持つことを想像することができる。同様に、１つは、異なるブロックに関して電気的出力が非常に類似することを維持する限り、異なるブロック内の異なるジオメトリを持つことを想像することができる。その発明は、さらに、次の方法ステップを具備するシールドモノリシック電気化学システムを動作する方法に関する。]
[0095] 電気的絶縁基板を提供すること。]
[0096] 前記基板上に多孔質構造の複数のブロックをサポートするために配置された電気導電パターンを配置し、前記導電パターンの上に前記複数の多孔質構造を形成すること。各多孔質構造は、作用電極、絶縁層およびカウンタ電極を具備する。各ブロックは、少なくとも１つの多孔質を含む。前記複数のブロックは、直列接続されたブロック（２）のマトリックス（１）の中で配置される。]
[0097] 方法は、さらに、前記複数のブロック内の各ブロックのためのコンタクト手段１９を形成するステップを含んでいる。コンタクト手段１９は、ブロックの１以上の作用電極に接続された入力電流コレクタ１１と、ブロックの１以上のカウンタ電極に接続された出力電流コレクタ１３と、を含んでいる。コンダクタ２１ｉｊは、入力および出力電流コレクタ１１、１３の一方に接続され、入力および出力電流コレクタ１１、１３の他方に向かって前記入力および出力電流コレクタ１１、１３の他方から短距離で伸び、ブロックのターミナルＴｉｊを形成する。]
[0098] 最後に、方法は、前記ブロックの少なくとも１つを分離するステップを含んでいる。前記分離は、ブロックのターミナルＴｉｊを閉じることによって形成される。]
[0099] エンキャプスレーション被膜がシステムをシーリングする前または後に、分離がなされてもよい。]
[0100] システムがシールドされる前に、複数の電気化学セルの形成のために、多前記孔質構造のブロックに少なくとも部分的に満たすために電解質を堆積するステップがなされる。]
[0101] 分離は、好ましくは、セルがパフォーマンスに関してテストされた後になされるべきであるので、分離は、電解質が堆積された後およびシステムがシールドされた後になされることが好まれる。]
[0102] これを達成するために、方法は、システムがエンキャプスレーションによってシールドされた後、エンキャプスレーション被膜を備えた前記多孔質構造の複数のブロックを被覆するステップをさらに含むことが好まれる。前記エンキャプスレーション被膜は、ターミナルＴｉｊへのアクセスを与えるために配置された開口のセットを含んでいる。]
[0103] 水平および垂直の記述は、図面の平面での方向を参照する。当然、使用する場合、システムは任意の方向に設置することができる。水平および垂直への言及は、純粋に、ブロックのマトリックスが配置された平面を形成する異なる方向を参照する。同じことは、ブロックのそれぞれのカラムで上方および下方へのタームに当てはまる。]
[0104] セルの形状は、セルの低い抵抗ロスによってセルの高歩留まりを与える、セルの長いサイドに沿って位置した入力作用電極および出力電流電極のための接続を備えた長方形が好ましい。しかしながら、高い表面効率を有するやり方でセルを配置することができる限り、セルの他の配置および形状は可能かもしれない。六角形、菱形および三角形は、考慮されてもよい。しかしながら、入力電流コレクタおよび出力電流コンダクタの配置と同様に、セルの間の接続はより困難になる。]
[0105] ブロックは、矩形形状も好ましい。菱形、六角形・三角形のような、ブロックの他の形状が考慮されてもよい。]
[0106] ブロックが菱形の場合、ブロックのロウおよび／またはブロックのカラムでのブロック間の分離通路は、基板の平面中で一般に傾けられるだろう。分離通路は、どうしても互いに交差するだろう。また、内部交差領域のための場所は、同様に見つけることができる。六角形の形状が意図される場合、内部交差領域は、４つよりもむしろ３つのブロックが接続される場所で形成されるだろう。三角形が意図される場合、内部交差領域は、複数のブロック（例えば、ブロックが三角形の面のような形状を有する場合は６つのブロック）が接続されるところで形成されるだろう。]

权利要求:

請求項1
シールドモノリシック電気化学システム（１）は、電気的絶縁基板（３）と、前記基板（３）上に配置された多孔質構造の複数のブロック（９ｉｊ）をサポートするために配置された電気導電パターン５と、を具備し、各多孔質構造は、作用電極（４１）と、絶縁層（４３）と、カウンタ電極（４５）と、を具備する、電解質は、複数の電気化学セルおよび多孔質構造の前記複数のブロック（９ｉｊ）を被覆するエンキャプスレーションを形成するために、多孔質構造の前記複数のブロック（９ｉｊ）内に少なくとも部分的に満たされる、前記複数のブロック（９ｉｊ）は、直列接続されたブロックのマトリックスの中に配置される、コンタクト手段（１９）は、前記複数のブロック内の各ブロック（９ｉｊ）に含まれる、前記コンタクト手段（１９）は、前記ブロック（９ｉｊ）の１以上の作用電極（４１）に接続された入力電流コレクタ（１１）と、前記ブロック（９ｉｊ）の１以上のカウンタ電極（４５）に接続された出力電流コレクタ（１３）と、を含んでいる、前記コンタクト手段（１９）は、前記入力および出力電流コレクタ（１１、１３）の一方に接続され、前記入力および出力電流コレクタ（１１、１３）の他方に向かってコンダクタ（２１ｉｊ）の自由端（Ｆ）まで伸びる前記コンダクタ（２１ｉｊ）をさらに含んでいる、前記自由端（Ｆ）は、前記入力および出力電流コレクタ（１１、１３）の他方のコンタクト部（Ｃ）から離れて位置している、 前記ブロック（９ｉｊ）のターミナル（Ｔｉｊ）は、前記自由端（Ｆ）で、形成される、前記ターミナル（Ｔｉｊ）は、前記コンダクタ（２１ｉｊ）の前記自由端（Ｆ）と前記入力および出力電流コレクタ（１１、１３）の他方のコンタクト部（Ｃ）との間のギャップ（Ｇ）よって構成される、前記複数のブロック中の各ブロック（９ｉｊ）は、関連するターミナル（Ｔｉｊ）を閉じることにより、個々にバイパスされてもよい。
請求項2
前記コンタクト手段（１９）は、各ブロック（９ｉｊ）の個々の分離を許可するために提供される、前記分離は、各ブロック（９ｉｊ）の入力電流コレクタ（１１）を同じブロック（９ｉｊ）の出力電流コレクタ（１３）につなげることにより形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のシールドモノリシック電気化学システム（１）。
請求項3
前記入力電流コレクタ（１１）は、前記ブロック（９ｉｊ）の第１の側面で前記ブロック（９ｉｊ）の幅に沿って伸びる、前記出力電流コレクタ（１３）は、第２の側面で前記ブロック（９ｉｊ）の幅に沿って伸びる、前記コンダクタ（２１ｉｊ）は、ブロック（９ｉｊ）の側面に伸びる、ことを特徴とする請求項１または２に記載のシールドモノリシック電気化学システム（１）。
請求項4
ダイオードは、前記コンタクト手段１９に接続される、ブロック９ｉｊが逆方向で動作する場合、ブロック９ｉｊは分離される、ことを特徴とする請求項１、２または３に記載のシールドモノリシック電気化学システム（１）。
請求項5
前記ターミナル（Ｔｉｊ）は、短絡経路を形成するはんだポイントのアプリケーションによって閉じられる、ことを特徴とする請求項１、２または３に記載のシールドモノリシック電気化学システム（１）。
請求項6
前記ターミナル（Ｔｉｊ）は、短絡経路を形成する金属ピンのアプリケーションによって閉じられる、ことを特徴とする請求項１、２または３に記載のシールドモノリシック電気化学システム（１）。
請求項7
前記マトリックスは、サイズｍ×ｎである、ｍとｎは、３以上の整数値である、前記マトリックスは、前記マトリックスのエッジとのコンタクトを持たずに、ブロックに囲まれた少なくとも１つの内部ブロックを具備する、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかによるシールドモノリシック電気化学システム（１）。
請求項8
内部交差領域（２３）は、左上ブロック、右上ブロック、左下ブロックおよび右下ブロックによって形成されたブロックの４倍でブロック間に中心を有する位置で提供される、前記コンタクト手段（１９）は、前記内部交差領域で配置される、ことを特徴とする請求項７に記載のシールドモノリシック電気化学システム（１）。
請求項9
前記ブロックの４倍内の各ブロックの前記ターミナル（Ｔｉｊ）は、前記内部交差領域（２３）に位置する、ことを特徴とする請求項８に記載のシールドモノリシック電気化学システム（１）。
請求項10
前記コンダクタ（２１ｉｊ）は、２つの連続するカラムのブロック間の垂直の通路に配置される、ことを特徴とする先の請求項のいずれかによるシールドモノリシック電気化学システム（１）。
請求項11
基板を通るリードは、前記ブロックの４倍の前記入力および出力電流コレクタ（１１、１３）へのアクセスを提供するために、前記内部交差領域（２３）に提供される、ことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかによるシールドモノリシック電気化学システム（１）。
請求項12
エンキャプスレーション被膜を通るリードは、前記ブロックの４倍の前記入力および出力電流コレクタ（１１、１３）へのアクセスを提供するために、前記内部交差領域（２３）に提供される、ことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかによるシールドモノリシック電気化学システム（１）。
請求項13
前記マトリックスは、前記内部交差領域（２３）をそれぞれ有する複数のブロックの４倍を含んでいる、ことを特徴とする請求項８〜１２のいずれかによるシールドモノリシック電気化学システム（１）。
請求項14
各ブロック（９ｉｊ）は、１つの電気化学セルを含む、ことを特徴とする先の請求項のいずれかによるシールドモノリシック電気化学システム（１）。
請求項15
各ブロック（９ｉｊ）は、並列接続された複数の電気化学セルを含む、ことを特徴とする先の請求項のいずれかによるシールドモノリシック電気化学システム（１）。
請求項16
各ブロック（９ｉｊ）は、直列接続された複数の電気化学セルを含む、ことを特徴とする先の請求項のいずれかによるシールドモノリシック電気化学システム（１）。
請求項17
前記電気化学システムは、フォト電気化学システムである、ことを特徴とする先の請求項のいずれかによるシールドモノリシック電気化学システム（１）。
請求項18
前記電気化学システムは、前記ターミナル（Ｔｉｊ）を閉じることにより分離された少なくとも１つの分離されたブロック（９ｉｊ）を含んでいる、ことを特徴とする先の請求項のいずれかによるシールドモノリシック電気化学システム（１）。
請求項19
シールドモノリシック電気化学システム（１）を動作する方法は、電気的絶縁基板（３）を提供することと、 前記基板（３）上に多孔質構造の複数のブロック（９ｉｊ）をサポートするために配置された電気導電パターン（５）を配置し、前記導電パターンの上に前記複数の多孔質構造を形成することと、各多孔質構造は作用電極（４１）、絶縁層（４３）およびカウンタ電極（４５）を具備する、前記複数のブロックは直列接続されたブロックのマトリックスの中で配置される、複数の電気化学セルを形成するために、前記多孔質構造のブロック９ｉｊ内に少なくとも部分的に満たす電解質を堆積することと、を具備し、前記方法は、前記複数のブロック（９ｉｊ）内の各ブロックのためのコンタクト手段（１９）を形成するステップを含んでいる、前記コンタクト手段（１９）は、前記ブロック（９ｉｊ）の１以上の作用電極（４１）に接続された入力電流コレクタ（１１）と、前記ブロック（９ｉｊ）の１以上のカウンタ電極（４５）に接続された出力電流コレクタ（１３）と、を含んでいる、コンダクタ（２１ｉｊ）は、前記入力および出力電流コレクタ（１１、１３）の一方に接続され、前記入力および出力電流コレクタ（１１、１３）の他方に向かって前記コンダクタ（２１ｉｊ）の自由端（Ｆ）まで伸びる、前記自由端（Ｆ）は、前記入力および出力電流コレクタ（１１、１３）の他方のコンタクト部（Ｃ）から短距離に位置している、前記ブロック（９ｉｊ）のターミナル（Ｔｉｊ）は、前記自由端（Ｆ）で、形成される、前記ターミナル（Ｔｉｊ）は、前記コンダクタ（２１ｉｊ）の前記自由端（Ｆ）と前記入力および出力電流コレクタ（１１、１３）の他方のコンタクト部（Ｃ）との間のギャップ（Ｇ）よって構成される、前記方法は、ブロックのターミナル（Ｔｉｊ）を閉じることにより、前記ブロックの少なくとも１つを個々に分離するステップを含んでいる。
請求項20
前記方法は、前記システムがエンキャプスレーションによってシールドされた後、エンキャプスレーション被膜を備えた前記多孔質構造の複数のブロックを被覆するステップをさらに含んでいる、前記エンキャプスレーション被膜は、前記ターミナルＴｉｊへのアクセスを与えるために配置された開口（７４）のセットを含んでいる、請求項１９による方法。