CN102834965B - 染料敏化太阳能电池 - Google Patents

染料敏化太阳能电池 Download PDF

Info

Publication number
CN102834965B
CN102834965B CN201180018575.0A CN201180018575A CN102834965B CN 102834965 B CN102834965 B CN 102834965B CN 201180018575 A CN201180018575 A CN 201180018575A CN 102834965 B CN102834965 B CN 102834965B
Authority
CN
China
Prior art keywords
thickness
electrode
sealing
dssc
seal portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201180018575.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102834965A (zh
Inventor
土井克浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2011031674A external-priority patent/JP4793953B1/ja
Priority claimed from JP2011031675A external-priority patent/JP4793954B1/ja
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Publication of CN102834965A publication Critical patent/CN102834965A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102834965B publication Critical patent/CN102834965B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20Light-sensitive devices
    • H01G9/2068Panels or arrays of photoelectrochemical cells, e.g. photovoltaic modules based on photoelectrochemical cells
    • H01G9/2077Sealing arrangements, e.g. to prevent the leakage of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20Light-sensitive devices
    • H01G9/2027Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20Light-sensitive devices
    • H01G9/209Light trapping arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048Encapsulation of modules
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20Light-sensitive devices
    • H01G9/2027Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode
    • H01G9/2031Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode comprising titanium oxide, e.g. TiO2
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20Light-sensitive devices
    • H01G9/2059Light-sensitive devices comprising an organic dye as the active light absorbing material, e.g. adsorbed on an electrode or dissolved in solution
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

本发明是一种染料敏化太阳能电池,包括彼此相对的一对电极、将一对电极连接的密封部和充填在由一对电极和密封部所形成的单元电池空间内的电解质,密封部具有含有树脂的树脂密封部,树脂密封部具有随着与电解质的距离的增大而厚度增大或减小地进行变化且具有倾斜面的厚度变化部,沿着厚度变化部的倾斜面,与一对电极中与倾斜面相对的电极接触。

Description

染料敏化太阳能电池
技术领域
本发明涉及一种染料敏化太阳能电池。
背景技术
作为光电转换元件,染料敏化太阳能电池因便宜、可以得到高光电转换效率而受到关注,关于染料敏化太阳能电池展开了各种研究。
染料敏化太阳能电池一般包括具有多孔氧化物半导体层的工作电极、对电极、担载在工作电极的多孔氧化物半导体层上的光敏化染料、连结工作电极和对电极的密封部、配置在由工作电极、对电极及密封部包围的空间(下面称作“单元电池空间”)中的电解质。
在这类染料敏化太阳能电池中,密封部多由树脂构成,该密封部的厚度一般设为一定(例如可参见下述专利文献1、2)。
专利文献
专利文献1:日本特开2008-153180号公报
专利文献2:日本特开2006-4827号公报
发明内容
但是,上述专利文献1中记载的染料敏化太阳能电池在高温环境下或高湿环境下使用时,在耐久性方面尚存在改善的余地。
即,若染料敏化太阳能电池在高温环境下使用,则电解质挥发,单元电池空间的压力上升。此时,在专利文献1记载的染料敏化太阳能电池中,若密封部的厚度大,则电解质所通过的通过截面积大,因此,电解质通过密封部泄露的可能性增加。
另一方面,在密封部中,为了减小电解质的通过截面积,减小密封部的厚度即可。但是,这种情况下,由于密封部整体的厚度变小,因此,密封部对工作电极及对电极的粘合力变弱。因此,若染料敏化太阳能电池在高温环境下使用、单元电池空间的压力上升,则存在工作电极或对电极与密封部之间发生剥离、电解质泄露的可能性。
此外,专利文献1记载的染料敏化太阳能电池在高湿环境下使用时,若密封部的厚度大,则水分通过密封部的通过截面积变大,因而存在容易通过密封部侵入电解质中、光电转换效率降低的可能性。
另一方面,在密封部中,要抑制水分侵入,减少密封部的厚度即可。但是,这种情况下,由于密封部整体的厚度变小,因此,密封部对工作电极及对电极的粘合力变弱。因此,若染料敏化太阳能电池在高湿环境下使用,则水分容易从工作电极或对电极与密封部的界面侵入。
因此,人们期望有一种即使在高温环境下或高湿环境下使用仍能充分抑制光电转换效率的降低、电解质的泄露,也能确保充分的耐久性的染料敏化太阳能电池。
本发明是鉴于上述情况而完成的,旨在提供一种即使在高温环境下或高湿环境下使用也能确保充分的耐久性的染料敏化太阳能电池。
本发明者为了解决上述课题,着眼于含有树脂的树脂密封部的厚度进行了深入研究。这里,为了解决上述课题,可以考虑将树脂密封部的厚度调整为既不太厚也不太薄的值,然而即使这样仍未能确保充分的耐久性。因此,本发明者考虑是否能够不使树脂密封部的厚度为一定值、而是在树脂密封部中根据其与电解质的位置来改变厚度以解决上述课题。于是,本发明者进行了深入研究,结果发现可通过以下发明有效地解决上述课题。
即,本发明为一种染料敏化太阳能电池,包括彼此相向的一对电极、将上述一对电极连接的密封部和充填在由上述一对电极和上述密封部包围的单元电池空间内的电解质,上述密封部具有含有树脂的树脂密封部,上述树脂密封部具有随着与上述电解质的距离的增大(即,随着所处位置远离电解质)而以厚度增大或减小的方式变化且具有倾斜面的厚度变化部,沿上述厚度变化部的上述倾斜面,与上述一对电极中的与上述倾斜面相向的电极接触。
根据该染料敏化太阳能电池,树脂密封部具有随着与电解质的距离增大而以厚度增大或减小的方式变化的厚度变化部,沿厚度变化部的倾斜面,与一对电极中的与倾斜面相向的电极接触。由此,在厚度变化部随着与电解质的距离增大而厚度增大的情况下,在厚度变化部的电解质侧使厚度足够地小,从而可减小电解质的通过截面积。其结果,可抑制电解质泄露。另一方面,当厚度变化部随着与电解质的距离的增大而厚度增大时,通过厚度变化部,树脂密封部对电极的粘合力得到充分强化。因此,即使本发明的染料敏化太阳能电池在高温环境下使用、单元电池空间的压力上升、在厚度变化部与电极之间的界面上出现应力,也能充分抑制树脂密封部从电极上剥离,并能充分抑制电解质的泄漏。所以,通过本发明的染料敏化太阳能电池,即使在高温环境下使用也能确保充分的耐久性。
此外,在厚度变化部随着与电解质的距离的增大而厚度减少的情况下,在厚度变化部中的与电解质相反一侧部分充分地减小厚度,能进一步减小树脂密封部对外部环境气体的露出面积。因此,即使染料敏化太阳能电池在高湿环境下使用,仍能充分抑制水分侵入。另一方面,在厚度变化部随着与电解质的距离的增大而厚度减小的情况下,即,在厚度变化部中,随着接近电解质而厚度增大的情况下,通过厚度变化部,树脂密封部对电极的粘合力被充分强化。因此,即使本发明的染料敏化太阳能电池在高湿环境下使用,也能充分抑制树脂密封部对电极的粘合力的降低,充分抑制水分从电极与树脂密封部的界面进入。所以,通过本发明的染料敏化太阳能电池,即使在高湿环境下使用也能确保充分的耐久性。
上述厚度变化部为例如上述的随着与上述电解质的距离的增大而厚度增大的厚度增大部。
此外,上述厚度增大部存在于树脂密封部中的至少一部分上即可。即,树脂密封部可以在比厚度增大部更靠近电解质一侧具有厚度一定且接触电解质的部分或随着与电解质的距离的增大而厚度减少的厚度减小部。换言之,厚度增大部可位于树脂密封部内的任何位置。这种情况下,即使染料敏化太阳能电池在高温环境下使用,也能确保充分的耐久性。其理由如下。即,只要树脂密封部具有厚度增大部,则通过厚度增大部,在厚度增大部的电解质一侧,厚度被充分减小,从而能使树脂密封部对电解质的露出面积更小,充分抑制电解质的泄露。因此,即使染料敏化太阳能电池在高温环境下使用,仍能充分抑制电解质的泄露。另一方面,在厚度增大部中,随着与电解质的距离的增大,厚度增大。即,在与电解质相反一侧(电解质不易到达的一侧)上存在厚度大的部分。换言之,可在电解质的影响小的位置上确保厚度。因此,通过厚度增大部,树脂密封部对电极的粘合力得到充分强化。这样,即使染料敏化太阳能电池在高温环境下使用,仍能充分抑制树脂密封部对电极的粘合力的降低。
此外,在上述染料敏化太阳能电池中,优选上述树脂密封部相对于上述厚度增大部,在与上述电解质相反一侧,还具有随着与上述电解质的距离的增大而厚度减小且具有倾斜面的厚度减小部,沿上述厚度减小部的上述倾斜面,和上述一对电极中与上述倾斜面相向的电极接触。
这种情况下,厚度减小部中,在离电解质最远的位置上厚度充分地小。即,在厚度减小部中,在离电解质最远的位置上,能缩小从外部侵入的氧、水分的通过截面积。因此,能充分抑制氧、水分从外部侵入。
这里,上述树脂密封部相对于上述厚度减小部,在与上述电解质相反一侧,还具有随着与上述电解质的距离的增大而厚度增大且具有倾斜面的厚度增大部,沿上述厚度增大部的上述倾斜面,和上述一对电极中与上述倾斜面相向的电极接触。
根据该染料敏化太阳能电池,通过相对于厚度减小部而设置在与上述电解质相反一侧的厚度增大部,树脂密封部对电极的粘合力进一步得到强化。
在上述染料敏化太阳能电池中,优选上述树脂密封部分别具有多个上述厚度增大部及上述厚度减小部,上述厚度增大部及上述厚度减小部向远离上述电解质的方向交互排列,上述厚度增大部及上述厚度减小部中,上述厚度增大部设置在上述树脂密封部中离上述电解质最近的位置。
这种情况下,密封部就具有多个厚度增大部和多个厚度减小部,因此,能确保更充分的耐久性。此外,即使由于染料敏化太阳能电池在高温环境下使用、单元电池空间的内压上升而导致树脂密封部上出现从其内周面向着外周面的方向上的应力,仍能通过多个厚度增大部和多个厚度减少部而更充分地限制树脂密封部向该方向运动。此外,在离电解质最近的位置,得以可减小电解质的泄漏截面积,能有效地抑制电解质向外部泄漏。
在上述染料敏化太阳能电池中,优选上述厚度增大部与上述电解质接触。
这种情况下,染料敏化太阳能电池在高温环境下使用、单元电池空间的内压上升时,被施加了最大的应力、密封部最容易剥离的地方为与电解质接触的位置,在该位置上设置厚度增大部。因此,能确保树脂密封部对电极的充分的粘合力,更有效地抑制树脂密封部从电极上剥离。此外,由于厚度增大部与上述电解质接触,因此,可进一步减小树脂密封部对电解质的露出面积,从而可减小电解质的泄漏截面积。因此,能充分抑制电解质的泄漏。
上述厚度变化部也可以是例如随着与上述电解质的距离的增大而厚度减小的厚度减小部。
上述厚度减小部只要在树脂密封部中的至少一部分上即可。例如可在树脂密封部的最外侧设置随着与电解质的距离的增大而厚度增大的厚度增大部。换言之,厚度减小部可位于树脂密封部的任何位置。这种情况下,即使染料敏化太阳能电池在高湿环境下使用,也能确保充分的耐久性。其理由如下。即,只要树脂密封部具有厚度减小部,则通过厚度减小部,在厚度减小部的与电解质相反一侧,厚度被充分减小,从而能使树脂密封部对外部环境气体的露出面积更小,充分抑制水分、空气的侵入。因此,即使染料敏化太阳能电池在高湿环境下使用,仍能充分抑制水分、空气的侵入。另一方面,在厚度减小部中,随着与电解质的距离的增大,厚度减小。即,在厚度减小部中,随着接近电解质,厚度增大。即,电解质一侧(水分、空气不易到达的一侧)存在厚度大的部分。换言之,在水分、空气的影响小的位置上,能确保厚度。因此,通过厚度减小部,树脂密封部对电极的粘合力得到充分强化。因此,即使染料敏化太阳能电池在高湿环境下使用,仍能充分抑制树脂密封部对电极的粘合力的降低。
此外,在上述染料敏化太阳能电池中,优选上述树脂密封部相对于上述厚度减小部,在与上述电解质相反一侧,还具有随着与上述电解质的距离的增大而厚度增大且具有倾斜面的厚度增大部,沿上述厚度增大部的上述倾斜面,和上述一对电极中与上述倾斜面相向的电极接触。
这种情况下,厚度增大部中,在电解质一侧,厚度充分减小。即,厚度增大部中,在电解质一侧,能缩小电解质的通过截面积。因此,能充分抑制电解质的泄漏。
这里,上述树脂密封部相对于上述厚度增大部,在上述电解质相反一侧,还具有随着与上述电解质的距离的增大而厚度减小且具有倾斜面的厚度减小部,沿上述厚度减小部的上述倾斜面,和上述一电极中与上述倾斜面相向的电极接触。
根据该染料敏化太阳能电池,通过相对于厚度增大部而设置在与电解质相反一侧的厚度减小部,树脂密封部对电极的粘合力被进一步强化。
在上述染料敏化太阳能电池中,优选通过上述厚度增大部与上述电极的接触面和上述厚度减小部与上述电极的接触面,形成在远离上述电解质的方向上以交叉的方式延伸的沟槽。
在该染料敏化太阳能电池中,通过厚度增大部与电极的接触面和厚度减小部与电极的接触面,形成沟槽。即,厚度增大部及厚度减小部形成一体,深入沟槽中。因此,即使由于染料敏化太阳能电池在高温环境下使用、单元电池空间的内压上升而导致树脂密封部上出现从其内周面向着外周面的方向上的应力,仍能充分限制树脂密封部向该方向的运动。而且,通过在电极上形成沟槽,能进一步加长从单元电池空间通过电极与树脂密封部的界面而流向外部的电解质、以及从外部侵入、流向单元电池空间的氧、水分所通过的路径。此外,电解质、来自外部的水分通过沟槽时,电解质或来自外部的氧、水分的一部分容易进入沟槽,沿沟槽前进。其结果,氧、水分从树脂密封部侵入单元电池空间、电解质从树脂密封部泄漏到外部的情况被充分抑制。此外,随着温度变化,在像从傍晚到夜间等那样温度下降的环境下,单元电池空间的内压下降,由此,树脂密封部会出现从其外周面向着内周面方向上的应力。这种情况下,也能充分限制树脂密封部在从外周面向着面内周面的方向上的运动。
在上述染料敏化太阳能电池中,优选上述树脂密封部的最大厚度在10μm以上。
这种情况下,树脂密封部的最大厚度在10μm以上,通过这样,树脂密封部的厚度得以充分确保,由此,树脂密封部对电极的粘合力得以充分确保。因此,能有效地抑制电解质的泄漏。
优选上述一对电极中至少一方的电极具有可挠性。
这种情况下,即使染料敏化太阳能电池在高温环境下使用、单元电池空间的内压上升,一对电极中至少一方的电极仍可挠曲。因此,能充分缓和施加在树脂密封部与具有可挠性的电极之间界面上的应力。
在上述染料敏化太阳能电池中,例如上述一对电极中的一方电极具有导电性基板和设置在上述导电性基板上的多孔氧化物半导体层,上述导电性基板的上述多孔氧化物半导体层侧的表面为平坦面,上述厚度增大部和上述一对电极中另一方的电极的接触面可相对于上述平坦面倾斜。
上述染料敏化太阳能电池相对于上述密封部,在与上述电解质相反一侧,优选还具有至少包覆上述密封部和上述一对电极的边界的包覆部,上述包覆部含有树脂。
这种情况下,电解质的泄漏或氧、水分从外部向电解质的侵入不仅被密封部抑制,还被包覆部抑制。尤其是在密封部与一方电极的界面、密封部与另一方电极的界面上的泄漏或氧、水分从外部向电解质的侵入被包覆部有效地抑制。
此外,本发明还可是这样一种染料敏化太阳能电池,其特征在于,具有彼此相向的一对电极、将上述一对电极连接的密封部和充填在由上述一对电极和上述密封部所包围的单元电池空间中的电解质,上述密封部具有含有树脂的树脂密封部,上述树脂密封部具有与上述一对电极中的至少一方的电极接触且随着与上述电解质的距离的增大而厚度增大的厚度增大部。
此外,本发明还可以是这样一种染料敏化太阳能电池,其特征在于,具有彼此相向的一对电极、将上述一对电极连接的密封部和充填在由上述一对电极和上述密封部所包围的单元电池空间中的电解质,上述密封部具有含有树脂的树脂密封部,上述树脂密封部具有与上述一对电极中的至少一方的电极接触且随着与上述电解质的距离的增大而厚度减小的厚度减小部。
此外,在本发明中,电极“具有可挠性”是指在20℃的环境下,以1N的张力将50mm×200mm的片状电极的长边侧的两边部(分别宽5mm)固定在水平方向上,在电极中央施加20g重的负荷时电极挠曲的最大变形率超过20%。这里,最大变形率是指根据下述公式算出的值。
最大变形率(%)=100×(最大位移量/片状电极的厚度)
因此,例如厚0.04mm的片状电极用上述方法施加负荷后会挠曲,当最大位移量为0.01mm时,最大变形率为25%,则该片状电极就“具有挠曲性”。
根据本发明,能提供一种即使在高温环境下或高湿环境下使用也能确保充分的耐久性的染料敏化太阳能电池。
附图说明
图1是表示本发明的染料敏化太阳能电池的第1实施方式的截面图。
图2是图1的部分扩大图。
图3是表示图2的厚度增大部的部分扩大图。
图4是表示图2的厚度减少部的部分扩大图。
图5是表示图1的工作电极的截面图。
图6是表示图1的对电极的截面图。
图7是表示图5的工作电极的平面图。
图8是表示图1的染料敏化太阳能电池的制造工序中的无机密封部形成工序的截面图。
图9是表示图6的对电极的平面图。
图10是表示图1的染料敏化太阳能电池的制造工序中的树脂密封部形成工序的截面图。
图11是表示图1的染料敏化太阳能电池的制造工序中的电解质配置工序的截面图。
图12是表示图1的染料敏化太阳能电池的制造工序中的重合工序的截面图。
图13是表示图1的染料敏化太阳能电池的制造工序中的密封部形成工序的截面图。
图14是表示本发明的染料敏化太阳能电池的第2实施方式的部分扩大截面图。
图15是表示本发明的染料敏化太阳能电池的第3实施方式的部分扩大截面图。
图16是表示本发明的染料敏化太阳能电池的第4实施方式的部分扩大截面图。
图17是表示本发明的染料敏化太阳能电池的第5实施方式的部分扩大截面图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
<第1实施方式>
首先用图1~图4对本发明的染料敏化太阳能电池的第1实施方式进行说明。图1是表示本发明的染料敏化太阳能电池的第1实施方式的截面图,图2是图1的部分扩大图,图3是表示图2的厚度增大部的部分扩大图,图4是表示图2的厚度减小部的部分扩大图。
如图1及图2所示,染料敏化太阳能电池100具有工作电极1和与工作电极1相向配置的对电极2。工作电极1和对电极2通过密封部4连接。并且,在由工作电极1、对电极2和密封部4包围的单元电池空间S内充填有电解质3。
工作电极1具有透明基板6、设置在透明基板6的对电极2侧的透明导电膜7和设置在透明导电膜7上的多孔氧化物半导体层8。这里,密封部4粘合在透明导电膜7的表面1a上。透明导电膜7的表面1a可具有构成透明导电膜7的材料的结晶大小程度的凹凸(约1μm左右),但也可不具有那样的凹凸。下面,将不具有结晶大小程度以上的凹凸的表面1a表述为平坦面。
此外,工作电极1中的多孔氧化物半导体层8上担载有光敏化染料。在染料敏化太阳能电池100中,由透明基板6和透明导电膜7构成导电性基板16(参见图5)。
对电极2具有对电极基板和设置在对电极基板中的工作电极1一侧、促进对电极2的表面上的还原反应的导电性催化剂层(催化剂膜),具有可挠性。
密封部4由粘合在对电极2上的树脂密封部4A和将树脂密封部4A和工作电极1连接的无机密封部4B构成。树脂密封部4A在对电极2的第2环状部位C2与对电极2粘接,无机密封部4B粘接在工作电极1的第1环状部位C1上。无机密封部4B具有固定在透明导电膜7上的集电配线11和包覆并保护集电配线11的配线保护层12。
树脂密封部4A具有随着与电解质的距离的增大而厚度增大的多个(例如4个)环状的厚度增大部14a和相对于各多个厚度增大部、设置在与电解质3相反一侧、随着与电解质3的距离的增大而厚度减小的多个(例如4个)环状的厚度减小部14b。即,树脂密封部4A在其最外侧具有厚度减少部14b,在其最内侧以与电解质3接触的方式具有厚度增大部14a。厚度增大部14a及厚度减小部14b在图2~图4中用双点划线表示。
厚度增大部14a的厚度如图3所示,在电解质3侧为HA0,HA0为厚度增大部14a的最小厚度。而且,厚度增大部14a的厚度随着与电解质3的距离的增大而增加,在离电解质3最远的位置上为HA1。该HA1为厚度增大部14a的最大厚度。
另一方面,厚度减小部14b的厚度如图4所示,在电解质3侧为HA1,HA1为厚度减小部14b的最大厚度。而且,厚度增大部14b的厚度随着与电解质3的距离的增大而减小,在离电解质3最远的位置上为HA0。该HA0为厚度减小部14b的最小厚度。
多个环状的厚度增大部14a及多个环状的厚度减小部14b分别沿密封部4形成连续状,向远离电解质3的方向交互排列。这里,树脂密封部4A中位于最内侧的为厚度增大部14a,位于最外侧的为厚度减小部14b,位于最内侧的厚度增大部14a与电解质3接触。
在染料敏化太阳能电池100中,厚度增大部14a随之与电解质3的距离的增加,其厚度成比例地增大。即,厚度增大部14a的倾斜面14c为平坦面。并且,树脂密封部4A沿厚度增大部14a的倾斜面14c与电极2的厚度增大部相向接触面2a接触。因此,厚度增大部相向接触面2a也为平坦面。厚度减小部14b随着与电解质3的距离的增加,其厚度成比例地减小。即,厚度减小部14b的倾斜面14d为平坦面。并且,树脂密封部4A沿厚度减小部14b的倾斜面14d与对电极2的厚度减小部相向接触面2b接触。因此,厚度减小部相向接触面2b也为平坦面。
厚度增大部14a及厚度减小部14b的厚度如上述那样变化,树脂密封部4A具有多个厚度增大部14a及多个厚度减小部14b。因此,在树脂密封部4A的对电极2侧的表面,多个环状突起部向远离电解质3的方向排列,各环状突起部在远离电解质3的方向上以交叉的方式形成。这样,对电极2的第2环状部位C2具有与多个突起部互补的形状。即,在对电极2的第2环状部位C2上,多个环状沟槽15向远离电解质3的方向排列,各环状沟槽15在远离电解质3的方向上以交叉的方式形成。换言之,各环状沟槽15在对电极2的第2环状部位C2上沿环状的厚度增大部14a延伸。
厚度增大部14a及厚度减小部14b仅对其厚度的增减进行规定。因此,在厚度增大部14a及厚度减小部14b分别存在多个的情况下,多个厚度增大部14a之间及厚度减小部14b之间的形状不必相同。
这里,环状沟槽15由与厚度增大部14a相向接触的对电极2的厚度增大部相向接触面2a和与厚度减小部14b相向接触的对电极2的厚度减小部相向接触面2b形成。厚度增大部相向接触面2a相对于工作电极1的平坦的表面1a,以随着与电解质3的距离的增大而使树脂密封部4A的厚度增大的方式倾斜。厚度减小部相向接触面2b相对于工作电极1的平坦的表面1a,以使树脂密封部4A的厚度减小的方式倾斜。
根据上述染料敏化太阳能电池100,树脂密封部4A具有随着与电解质3的距离的增大而厚度增大的厚度增大部14a,沿厚度增大部14a的倾斜面14c,和与倾斜面14c相向的对电极2接触。因此,厚度增大部14a可在其电解质3侧充分减小厚度,从而减小电解质3的通过截面积。其结果,能抑制电解质3的泄漏。此外,在染料敏化太阳能电池100中,密封部4由树脂密封部4A和具有比树脂密封部4A高的密封能力的无机密封部4B构成,因此,与在密封部4中无机密封部4B被树脂密封部代替的情况相比,能更充分地抑制电解质3的泄漏。另一方面,由于在厚度增大部14a中随着与电解质3的距离的增大而厚度增大,因此,通过厚度增大部14a,树脂密封部4A对对电极2的粘合力被强化。这样,即使染料敏化太阳能电池100在高温环境下时使用、单元电池空间S的压力上升、厚度增大部14a与对电极2的界面上出现过大的应力,也能充分抑制树脂密封部4A从对电极2上剥离,并能充分抑制电解质3的泄漏。所以,通过染料敏化太阳能电池100,即使在高温环境下使用也能确保充分的耐久性。
尤其是,在染料敏化太阳能电池100中,树脂密封部4A的最内侧设置有厚度增大部14a,该厚度增大部14a与电解质3接触。即,染料敏化太阳能电池100在高温环境下使用、单元电池空间S的内压上升时,出现最大应力、树脂密封部4A最容易剥离的地方是与电解质3接触的位置,该位置上设置有厚度增大部14a。因此,树脂密封部4A对对电极2的充分的粘合力得到确保,与厚度增大部14a不接触电解质3的情况相比,能更有效地抑制树脂密封部4A从对电极2上剥离。此外,由于厚度增大部14a与电解质3接触,因此,可在离电解质3最近的位置进一步减小树脂密封部4A对电解质3的露出面积,减小电解质3的泄漏截面积。从而能更充分地抑制电解质3向外部泄漏。
此外,在染料敏化太阳能电池100中,树脂密封部4A相对于各厚度增大部14a,在与电解质3相反一侧,还具有随着与电解质3的距离的增大而厚度减小的厚度减小部14b,沿厚度减小部14b的倾斜面14d,和与倾斜面14d相向的对电极2接触。因此,由于能在厚度减小部14b的与电解质3相反一侧充分减小厚度,从而能够进一步减小树脂密封部4A对外部环境气体的露出面积。换言之,在厚度减小部14b中,在离电解质3最远的位置上厚度充分减小。即,在厚度减小部14b中,在离电解质3最远的位置,能缩小从外部侵入的氧、水分的通过截面积。因此,即使染料敏化太阳能电池100在高湿环境下使用,也能充分抑制氧、水分从外部侵入。
另一方面,在厚度减小部14b中,随着与电解质3的距离的增大而厚度减小。即,在厚度减小部14b中,随着接近电解质3而厚度增大。因此,通过厚度减小部14b,树脂密封部4A对对电极2的粘合力被充分强化。因此,即使染料敏化太阳能电池100在高湿环境下使用,也能充分抑制树脂密封部4A对对电极2的粘合力下降,并能充分抑制来自对电极2与树脂密封部4A的界面的水分的侵入。所以,通过染料敏化太阳能电池100,即使在高湿环境下使用,也能确保充分的耐久性。
尤其是,在染料敏化太阳能电池100中,在树脂密封部4A中,多个环状的厚度增大部14a及多个环状的厚度减小部14b在树脂密封部4A的最外侧配置有厚度减小部14b,向接近电解质3的方向交互排列。因此,与厚度减小部14b不在树脂密封部4A最外侧的情况相比,能充分抑制来自外部的氧、水分的侵入。换言之,与在树脂密封部4A的最外侧配置厚度增大部14a的情况相比,能进一步减小树脂密封部4A的厚度,进一步减小树脂密封部4A对外部环境气体的露出面积。因此,即使染料敏化太阳能电池100在高湿环境下使用,也能更充分地抑制来自外部的氧、水分的侵入,在染料敏化太阳能电池100中,能确保更充分的耐久性。
此外,在该染料敏化太阳能电池100中,由对电极2的厚度增大部相向接触面2a和对电极2的厚度减小部相向接触面2b形成环状沟槽15。即,厚度增大部14a及厚度减小部14b形成一体,深入环状沟槽15中。因此,即使染料敏化太阳能电池100在高温环境下使用、单元电池空间S的内压上升而导致树脂密封部4A出现从其内周面向着外周面的方向上的应力,仍能充分限制树脂密封部4A从内周面向着外周面的方向上的运动。此外,随着温度变化,在像从傍晚到夜间等之类的温度下降的环境下,单元电池空间S的内压会下降,从而在树脂密封部4A出现从其外周面向着内周面的方向上的应力。在这种情况下,也能充分限制树脂密封部4A从外周面向内周面的方向上的运动。
此外,由于对电极2上形成有环状沟槽15,因此,能进一步加长从单元电池空间S、通过对电极2与树脂密封部4A的界面流向外部的电解质、从外部、通过对电极2与树脂密封部4A的界面侵入的氧、水分的通过路径。而且,电解质3或来自外部的氧、水分通过环状沟槽15时,电解质3或来自外部的氧、水分的一部分容易进入环状沟槽15中,沿环状沟槽15前进。其结果,m能充分抑制氧、水分从密封部4侵入单元电池空间S,充分抑制电解质3从密封部4泄漏到外部。尤其是对于来自外部的水分,容易在环状沟槽15中被捕捉,被捕捉的水分容易沿环状沟槽15前进,因此,能充分减少流向电解质3的水分的量。而且,在染料敏化太阳能电池100中,形成在对电极2的表面上的是形成为连续状的环状沟槽15,因此,若水分被环状沟槽15捕捉,就会沿环状沟槽15前进。这样,能将被捕捉的水分锁定在环状沟槽15中。
此外,在本实施方式中,对电极2具有可挠性。因此,即使染料敏化太阳能电池100在高温环境下使用、单元电池空间S的内压上升,由于对电极2挠曲,因而能充分缓和树脂密封部4A和对电极2的界面上产生的应力。
此外,在染料敏化太阳能电池100中,对树脂密封部4A的最大厚度即HA1无特殊限制,但优选在10μm以上,更优选在20μm以上,特别优选在30μm以上。若树脂密封部4A的最大厚度在10μm以上,则树脂密封部4A的厚度得到充分保证,树脂密封部4A对对电极2的粘合力得到充分保证。因此,能有效地抑制电解质3的泄漏,更充分地提高染料敏化太阳能电池100的耐久性。
然而,树脂密封部4A的最大厚度优选在1000μm以下,以减小电解质3的透过截面积。
此外,树脂密封部4A的厚度的最大值和最小值之差即(HA1-HA0)只要大于0μm,可以是任意值,但优选为1~95μm,更优选为5~90μm。
这种情况下,与(HA1-HA0)偏离上述范围的情况相比,能更加提高染料敏化太阳能电池100的耐久性。
接着,用图5~图13对染料敏化太阳能电池100的制造方法进行说明。
〔准备工序〕
首先准备工作电极1及对电极2。
(工作电极)
工作电极1可通过以下方式得到(图5)。
首先,在透明基板6上形成透明导电膜7,从而形成为层积体的导电性基板16。作为透明导电膜7的形成方法,可以使用溅射法、蒸镀法、喷雾热解法(SPD,SprayPyrolysis Deposition)及CVD法等。
构成透明基板6的材料例如是透明的材料即可,作为这类透明的材料,例如可以是硼硅酸玻璃、钠钙玻璃、超白玻璃、石英玻璃等玻璃,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)等。透明基板6的厚度可根据染料敏化太阳能电池100的大小适当确定,无特殊限制,例如在50μm~10000μm的范围即可。
作为构成透明导电膜7的材料,例如可以是掺锡氧化铟(Indium-Tin-Oxide:ITO)、氧化锡(SnO2)、掺氟氧化锡(Fluorine-doped-Tin-Oxide:FTO)等导电性金属氧化物。透明导电膜7可由单层或不同导电性金属氧化物构成的多层层积体构成。透明导电膜7由单层构成时,从具有高耐热性及耐化学药品性的角度考虑,优选透明导电膜7由FTO构成。若作为透明导电膜7而使用由多层构成的层积体,则因可显示各层的特性而优选。其中,优选使用由ITO构成的层和由FTO构成的层的层积体。这种情况下,能够实现具有高导电性、耐热性及耐化学药品性的透明导电膜7。透明导电膜7的厚度例如在0.01μm~2μm的范围即可。
接着,在上述那样得到的透明导电膜7上印刷多孔氧化物半导体层形成用浆料。多孔氧化物半导体层形成用浆料除了氧化物半导体粒子以外,还含有聚乙二醇等树脂及萜品醇等溶剂。作为氧化物半导体粒子,例如可以是氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化钨(WO3)、氧化铌(Nb2O5)、钛酸锶(SrTiO3)、氧化锡(SnO2)、氧化铟(In3O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化铊(Ta2O5)、氧化镧(La2O3)、氧化钇(Y2O3)、氧化钬(Ho2O3)、氧化铋(Bi2O3)、氧化铈(CeO2)、氧化铝(Al2O3)等。这些氧化物半导体粒子可单独或两种以上组合使用。作为多孔氧化物半导体层形成用浆料的印刷方法,例如可以使用丝网印刷法、刮刀法、棒涂法等。
接着,烧结多孔氧化物半导体层形成用浆料,在透明导电膜7上形成多孔氧化物半导体层8。烧结温度视氧化物半导体粒子而不同,但通常为350℃~600℃,烧结时间也视氧化物半导体粒子而不同,但通常为1~5小时。
多孔氧化物半导体层8由多孔氧化物半导体构成。多孔氧化物半导体例如由上述氧化物半导体粒子构成。这些氧化物半导体粒子的平均粒径优选为1~1000nm,这样,染料覆盖的氧化物半导体的表面积增大,即进行光电转换的场所变大,能够生成更多的电子。这里,多孔氧化物半导体层8优选由层积粒度分布不同的氧化物半导体粒子而成的层积体构成。这种情况下,可在层积体内反复发生光反射,能在不使入射光逃逸到层积体外部的情况下高效地将光转换成电子。多孔氧化物半导体层8的厚度例如为0.5~50μm即可。此外,多孔氧化物半导体层8也可由不同材料形成的多个半导体层的层积体构成。
(对电极)
另一方面,对电极2可通过以下方式得到(图6)。
即,首先准备对电极基板。接着,在对电极基板上形成催化剂层。作为催化剂层的形成方法,可以使用溅射法、蒸镀法等。这些方法中,从膜的均匀性的方面考虑,优选溅射法。
作为对电极基板,例如可以使用钛、镍、铂、钼、钨等耐腐蚀性的金属材料、在上述透明基板6上层积ITO、FTO等导电性氧化物而成的层积体、ITO、FTO等导电性氧化物、碳、导电性高分子。
催化剂层由铂、碳系材料或导电性高分子等构成。
对电极2的厚度例如在0.005mm~0.5mm的范围内,只要适当确定对电极2具有可挠性的厚度即可。
例如,在对电极基板为金属材料的情况下,能赋予对电极2可挠性的对电极基板的厚度通常在500μm以下,优选在200μm以下。下限只要是针孔的发生足够小的厚度即可,该厚度视制造箔的方法、金属的种类而不同。例如,将压延钛箔用作对电极基板的情况下,对电极基板的厚度通常在20μm以上即可,但在能得到针孔的发生足够少的薄箔的情况下就不局限于此。
〔无机密封部形成工序〕
接着,如图7及图8所示,在工作电极1中透明导电膜7的表面上的部位且在包围多孔氧化物半导体层8的第1环状部位C1上形成无机密封部4B。具体而言,无机密封部4B可通过在透明导电膜7的第1环状部位C1上形成集电配线11后用配线保护层12包覆集电配线11而得到。
这里,集电配线11可通过涂布、烧结含有银等金属材料的浆料而得到。配线保护层12例如可通过将含有非铅系的透明的低熔点玻璃粉等无机绝缘材料的浆料涂布在集电配线11上、烧结而得到。
〔树脂密封部形成工序〕
另一方面,如图9及图10所示,在为对电极2表面上部位的第2环状部位C2上形成树脂密封部4A。作为构成树脂密封部4A的树脂,例如可以是离聚物、乙烯-乙烯基乙酸酐共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物等热塑性树脂、紫外线固化树脂及乙烯醇聚合物等。树脂密封部4A由热塑性树脂构成的情况下,例如可通过准备由热塑性树脂构成的环状的片材,将该片材配置在第2环状部位C2上、将其加热熔融而得到。树脂密封部4A为紫外线固化树脂的情况下,树脂密封部4A可通过将紫外线固化树脂的前体即紫外线固化性树脂涂布到对电极2的第2环状部位C2上而得到。
〔染料担载工序〕
接着,在工作电极1的多孔氧化物半导体层8上担载光敏化染料。为此,将工作电极1浸渍到含有光敏化染料的溶液中,使该染料吸附到多孔氧化物半导体层8上,之后,用上述溶液的溶剂成分洗去多余的染料,进行干燥,从而使光敏化染料吸附到多孔氧化物半导体层8上即可。但也可将含有光敏化染料的溶液涂布到多孔氧化物半导体层8上之后进行干燥,使光敏化染料吸附到氧化物半导体多孔层8中,从而将光敏化染料担载到多孔氧化物半导体层8上。
作为光敏化染料,例如可以是含具有联吡啶结构、三联吡啶结构等的配体的钌配合物,卟啉、曙红、罗丹明、部花青素等有机染料。
〔电解质层配置工序〕
接着,如图11所示,在工作电极1上且在无机密封部4B的内侧配置电解质3。电解质3可通过在工作电极1上且在无机密封部4B的内侧注入或印刷而得到。
这里,在电解质3为液状的情况下,可将电解质3注入到超出无机密封部4B、溢到无机密封部4B的外侧为止。这种情况下,可在无机密封部4B的内侧充分注入电解质3。此外,在粘合无机密封部4B和树脂密封部4A、形成密封部4时,能从由工作电极1、对电极2和密封部4包围的单元电池空间S中充分排除空气,充分提高光电转换效率。
电解质3通常由电解液构成,该电解液含有例如I-/I3 -等氧化还原电对和有机溶剂。作为有机溶剂,可以使用乙腈、甲氧基乙腈、甲氧基丙腈、丙腈、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯等。作为氧化还原电对,例如除I/I3 以外,还可以是溴/溴化物离子等电对。染料敏化太阳能电池100在将作为氧化还原电对而含有I/I3 之类挥发性溶质并含有高温下容易挥发的乙腈、甲氧基乙腈、甲氧基丙腈之类有机溶剂的电解液用作电解质时特别有效。其原因是,这种情况下,由于染料敏化太阳能电池100周围的环境温度的变化,单元电池空间S的内压的变化特别大,电解质3容易从密封部4与对电极2的界面以及密封部4与工作电极1的界面泄漏。上述挥发性溶剂中也可加入凝胶化剂。此外,电解质3也可由离子液体与挥发性成分的混合物所形成的离子液体电解质构成。这种情况也是因为染料敏化太阳能电池100周围的环境温度的变化会导致单元电池空间S的内压的变化增大的缘故。作为离子液体,可以使用例如为吡啶鎓盐、咪唑鎓盐、三唑鎓盐等的已知的碘盐且在室温附近处于熔融状态的常温熔融盐。作为这类常温熔融盐,例如可适宜地使用1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)亚胺。此外,作为挥发性成分,可以是上述有机溶剂、1-乙基-3-甲基咪唑鎓碘化物、LiI、I2、4-叔丁基吡啶等。此外,作为电解质3,可以使用向上述离子液体电解质中混炼SiO2、TiO2、碳纳米管等纳米粒子、变成凝胶样的准固态电解质,即纳米复合离子凝胶电解质,此外还可使用用聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯衍生物、氨基酸衍生物等有机类凝胶化剂凝胶化而成的离子液体电解质。
〔重合工序〕
接着,如图12所示,使工作电极1和对电极2相向,将无机密封部4B和树脂密封部4A重合。
〔密封部形成工序〕
接着,将树脂密封部4A粘合在无机密封部4B及对电极2上。
此时,作为构成树脂密封部4A的树脂,例如使用热塑性树脂的情况下,边对树脂密封部4A进行加压边使其熔融。具体而言,如图13所示,使用框状部件20,借助对电极2对树脂密封部4A加压的同时,将其加热熔融。这里,作为框状部件20,使用在其环状的加压面21上形成有与要在对电极2上形成的环状沟槽15相同形状的环状沟槽21a的框状部件。具体而言,使用沿加压面21形成有多个环状沟槽21a的框状部件。这里,框状部件20的材料优选具有良好的热传导性,作为这类材料,例如可以是黄铜及铜等。使用这种具有加压面21的框状部件20对树脂密封部4A进行加热及加压时,由于对电极2具有可挠性,因此,对电极2的周边部容易变形,变得具有锯齿状结构。
即,在对电极2的第2环状部位C2上,在沿远离电解质3的方向上有多个环状沟槽15形成,在对电极2的与第2环状部位C2相反一侧的表面上也有多个环状沟槽15形成。此时,各环状沟槽15在远离电解质3的方向上以交叉的方式延伸。并且,在多个环状沟槽15形成于对电极2的第2环状部位C2上的同时,在树脂密封部4A上,多个环状突起部就形成在对电极2一侧。
在上述锯齿状结构中,借助对电极2,加压面21的形状被转印。因此,加压面21的形状并不一定被原样转印而形成,通常是以加压面21的形状为基础、进行变形而成的形状。例如,即使加压面21的环状沟槽21a具有顶角60°的规则的形状,也并不是顶角60°的沟槽形状原样转印到对电极2的第2环状部位C2上。例如,第2环状部位C2为顶角变得稍大的沟槽形状,例如会有具有顶角为63°左右的沟槽的情况。此外,该顶角视位置而不同,还可能出现62°的沟槽或70°的沟槽形成在第2环状部位C2上的情况。此外,加压面21上也可不形成沟槽而形成曲面。这种情况下,在第2环状部位C2上形成以加压面21的形状为基础、进行变形而成的形状。即使在加压面21上形成有沟槽、曲面中的任一种的情况下也可形成厚度增大部14a和厚度减小部14b。
通过这样,将工作电极1和对电极2贴合,在工作电极1和对电极2间形成密封部4。此时,密封部4由树脂密封部4A和无机密封部4B构成,树脂密封部4A在最外侧具有厚度减小部14b,向远离电解质3的方向交互配置厚度增大部14a和厚度减小部14b,这样,就在树脂密封部4A的最内侧具有厚度增大部14a。无机密封部4B和树脂密封部4A的贴合例如可在大气压下进行。
此时,无机密封部4B及树脂密封部4A的加压通常在1~50MPa下进行,优选在2~30MPa下进行,更优选在3~20MPa下进行。
作为构成树脂密封部4A的树脂,例如使用热塑性树脂的情况下,使树脂密封部4A熔融时的温度设在树脂密封部4A的熔点以上。
然而,使树脂密封部4A熔融的温度优选在(树脂密封部4A中所含树脂的熔点+200℃)以下。若上述温度超过(树脂密封部4A中所含树脂的熔点+200℃),则存在树脂密封部4A中所含的树脂会被热分解之虞。
在树脂密封部4A为紫外线固化树脂的情况下,通过边对树脂密封部4A进行加压边照射紫外线,将树脂密封部4A粘接在无机密封部4B及对电极2上。此时,使用与框状部件20具有相同形状的框状部件,边通过对电极2对树脂密封部4A进行加压边通过框状部件将紫外线照射到树脂密封部4A上。这里,作为构成框状部件的材料,可以使用能使紫外线透过的玻璃等。使用该框状部件对树脂密封部4A进行加压时,由于对电极2具有可挠性,因此,对电极2的周边部容易变形,变得具有锯齿状结构。即,在对电极2的第2环状部位C2上,沿远离电解质3的方向有多个环状沟槽15形成,在对电极2的与第2环状部位C2相反一侧的表面上也有多个环状沟槽15形成。此时,各环状沟槽15就在远离电解质3的方向上以交叉的方式延伸。并且,在多个环状沟槽15形成于对电极2的第2环状部位C2上的同时,在树脂密封部4A上,多个环状突起部就形成在对电极2侧。
这样得到了染料敏化太阳能电池100,染料敏化太阳能电池100的制造结束。
<第2实施方式>
接着,用图14对本发明的染料敏化太阳能电池的第2实施方式进行说明。图14是表示本发明的染料敏化太阳能电池的第2实施方式的部分扩大截面图。在图14中,对与第1实施方式相同或同等的构成要素赋予同一符号,省略重复的说明。
如图14所示,本实施方式的染料敏化太阳能电池200还具有覆盖密封部4与工作电极1的边界13、密封部4与对电极2的边界14、密封部4的外周面以及对电极2中与密封部4相反一侧的表面的包覆部5,在这一点上与第1实施方式的染料敏化太阳能电池100不同。
这种情况下,电解质3的泄漏或氧、水分从外部向电解质3的侵入就不仅被密封部4抑制,还被包覆部5抑制。尤其是在密封部4与对电极2的边界14、密封部4与工作电极1的边界13上的泄漏或氧、水分从外部向电解质3的侵入被包覆部5有效地抑制。此外,由于包覆部5还覆盖对电极2中与密封部4相反一侧的表面,因而还能抑制电解质通过密封部4与对电极2的界面以及包覆部5与对电极2的界面的泄漏和从外部通过密封部与对电极2的界面以及包覆部与对电极2的界面而来的水分、氧的侵入。尤其是由于在对电极2的与密封部4相反一侧的表面上形成有环状沟槽,因而,和在对电解2的与密封部4相反一侧的表面上未形成有环状沟槽的情况相比,电解质3、水分、氧等的通过距离变长。因此,能更有效地抑制电解质3的界面泄漏和来自外部的水分、氧的侵入。
这里,包覆部5含有树脂。作为树脂,可以使用酸改性聚烯烃、紫外线固化树脂、聚乙烯醇、环氧树脂或乙烯-乙烯醇共聚物。尤其是作为树脂而使用酸改性聚烯烃或紫外线固化树脂的情况下,包覆部5与工作电极1、对电极2及密封部4中的每一个的粘合变得牢固,在各个界面上,能更充分地抑制电解质3的泄漏及氧、水分从外部浸入电解质3中。
此外,包覆部5除了含树脂以外,还可含有金属、玻璃等无机材料。这种情况下,包覆部5可以通过在树脂中分散无机材料而成,也可以由树脂形成的树脂层与无机材料形成的无机层的层积体构成。
本发明并不局限于上述第1及第2实施方式。例如,在上述第1及第2实施方式中,密封部4由树脂密封部4A和无机密封部4B构成,树脂密封部4A仅粘合在对电极2上,但也可如图15所示的染料敏化太阳能电池300那样,密封部304仅由树脂密封部4A构成,树脂密封部4A粘合在工作电极1及对电极2两方上。即,在染料敏化太阳能电池300中,密封部304也可不具有无机密封部4B。这种情况下,厚度增大部14a的厚度即为密封部304的厚度,该厚度随着与电解质3的距离的增大而增大。
此外,在上述第1及第2实施方式中,工作电极1的第1环状部位C1为平坦面,但第1环状部位C1不一定要是平坦面。例如,在第1环状部位C1上也可与第2环状部位C2同样,形成有1个或多个环状沟槽15。
此外,在上述第1及第2实施方式中,厚度增大部14a与电解质3接触,但厚度增大部14a也可不接触电解质3。即,密封部4在比厚度增大部14a更靠近电解质3一侧还具有厚度一定且与电解质3接触的部分或随着与电解质3的距离的增大而厚度减小的厚度减小部14b。换言之,厚度增大部14a可位于树脂密封部4A内的任何位置。这种情况下,即使染料敏化太阳能电池在高温环境下使用,也能确保充分的耐久性。其理由如下。即,树脂密封部4A只要具有厚度增大部14a,则通过厚度增大部14a,在厚度增大部14a的电解质3一侧,厚度被充分减小,从而能进一步减小树脂密封部4A对电解质的露出面积,充分抑制电解质3的泄漏。因此,即使染料敏化太阳能电池在高温环境下使用,也能充分抑制电解质3的泄漏。另一方面,在厚度增大部14a中,随着与电解质3的距离的增大而厚度增大。即,在与电解质3相反一侧(电解质3不易到达的一侧)存在厚度大的部分。换言之,在电解质3的影响小的位置上能确保厚度。因此,通过厚度增大部14a,树脂密封部4A对对电极2的粘合力被充分强化。因此,即使染料敏化太阳能电池在高温环境下使用,也能充分抑制树脂密封部4A对对电极2的粘合力。
此外,在上述第1及第2实施方式中,厚度减小部14b设置在树脂密封部4A的最外侧,但厚度减小部14b也可不设置在树脂密封部4A的最外侧。例如,树脂密封部4A的最外侧也可设置厚度增大部14a。换言之,厚度减小部14b可位于树脂密封部4A内的任何位置。这种情况下,即使染料敏化太阳能电池在高湿环境下使用,也能确保充分的耐久性。其理由如下。即,树脂密封部4A只要具有厚度减小部14b,则通过厚度减小部14b,在厚度减小部14b的与电解质3相反一侧,厚度被充分减小,能进一步减小树脂密封部4A对外部环境气体的露出面积,充分抑制水分、空气的侵入。因此,即使染料敏化太阳能电池在高湿环境下使用,也能充分抑制水分、空气的侵入。另一方面,在厚度减小部14b中,随着与电解质3的距离的增大而厚度减小。即,在厚度减小部14b中,随着接近电解质3而厚度增大。即,在电解质3一侧(水分、空气不易到达的一侧)存在厚度大的部分。换言之,在水分、空气的影响小的位置上能确保厚度。因此,通过厚度减小部14b,树脂密封部4A对对电极2的粘合力被充分强化。这样,即使染料敏化太阳能电池在高湿环境下使用,也能充分抑制树脂密封部4A对对电极2的粘合力降低。
此外,在第1及第2实施方式中,不仅在对电极2的第2环状部位C2上,在对电极2的与第2环状部位C2相反一侧也形成有环状沟槽15,但对电极2的与第2环状部位C2相反一侧的环状沟槽15并不是必需的。例如,在对电极2不具有可挠性的情况下,在对树脂密封部4A进行加压之前,先在对电极2的第2环状部位C2上形成环状沟槽15,树脂密封部4A的加压用具有平坦的加压面的框状部件进行即可。这种情况下,无需事先形成作为对电极2的第2环状部位C2的构成要素的对电极2的厚度增大部相向接触面2a和对电极2的厚度减小部相向接触面2b,但这些接触面可通过用喷砂或喷水等对对电极2的表面进行切削而形成。
此外,在上述第1及第2实施方中,树脂密封部4A具有多个厚度增大部14a和多个厚度减小部14b,但树脂密封部4A也可以如图16所示的染料敏化太阳能电池400那样,具有1个厚度增大部14a即可,不一定要具有厚度减小部14b。
此外,在上述第1及第2实施方式中,树脂密封部4A具有多个厚度增大部14a和多个厚度减小部14b,但树脂密封部4A也可以如图17所示的染料敏化太阳能电池500那样,具有1个厚度减小部14b即可,不一定要具有厚度增大部14a。
此外,在上述第1及第2实施方式中,厚度增大部14a与对电极2的厚度增大部相向接触面2a,以及厚度减小部14b与对电极2的厚度减小部相向接触面2b为平坦面,但该厚度增大部相向接触面2a、厚度减小部相向接触面2b不一定要是平坦面,只要能使厚度增大部14a的厚度随着与电解质3的距离的增大而增大或使厚度减小部14b的厚度随着与电解质3的距离的增大而减小,也可以是曲面。
此外,在上述第1及第2实施方式中,环状的厚度增大部14a及环状的厚度减小部14b分别形成为连续状,但也可形成为不连续的。
此外,在上述第1及第2实施方式中,不仅对电极2,工作电极1也可具有可挠性。或者代替对电极2,工作电极1也可具有可挠性。
实施例
下面通过列举实施例对本发明的内容进行更具体的说明,但本发明并不局限于下述实施例。
(实施例1)
首先,准备好10cm×10cm×4mm的FTO基板。接着,在FTO基板上用刮刀法涂布氧化钛浆料(Solaronix公司产品,Ti nanoixide T/sp),使其厚度为10μm,之后,放入热风循环型烤炉中,在500℃烧结3小时,在FTO基板上形成多孔氧化物半导体层,从而得到5cm×5cm的工作电极。
另一方面,准备好6cm×6cm×2mm的由钛构成的对电极基板。接着,在对电极基板上用溅射法形成厚10nm的铂催化剂层(铂催化剂膜),从而得到对电极。
通过这样准备好工作电极及对电极。
接着,准备好在由离聚物Himilan(商品名,三井杜邦聚合化学公司产品)构成的6cm×6cm×100μm的片材的中央形成有5cm×5cm×100μm的开口的四角环状的树脂片。接着,将该树脂片配置在包围工作电极的多孔氧化物半导体层的环状部位上。通过在180℃下对该树脂片加热5分钟使其熔融而将其粘合在环状部位上,从而在FTO基板的环状部位上形成第1树脂密封部。
接着,将该工作电极在溶解有光敏化染料N719 0.2mM的脱水乙醇液中浸渍一昼夜,使光敏化染料担载到工作电极上。
另一方面,准备与上述同样的树脂片,将该树脂片配置到对电极的铂催化剂层的环状部位上。接着,通过在180℃下对该树脂片加热5分钟使其熔融而将其粘合在环状部位上,从而在对电极的铂催化剂层的环状部位上形成第2树脂密封部。
接着,将设置有第1树脂密封部的工作电极以使得FTO基板的多孔氧化物半导体层侧的表面为水平的方式进行配置,向第1树脂密封部内侧注入以由甲氧基乙腈构成的挥发性溶剂为主要溶剂、含碘化锂0.1M、碘0.05M、4-叔丁基吡啶0.5M的挥发系电解质。
接着,使设置有第2树脂密封部的对电极与工作电极相向,在大气压下使第1树脂密封部和第2树脂密封部重合。接着,在大气压下对与第1树脂密封部同样大小的黄铜制成的框状部件进行加热,将该框状部件配置在对电极的与第2树脂密封部相反一侧,用加压机以5MPa的压力边对第1树脂密封部及第2树脂密封部进行加压边在148℃加热使其熔融,得到由1个厚度增大部构成的密封部。此时,作为框状部件,使用了具有环状加压面且环状加压面为切削面的部件。具体而言,使用被加工成将框状部件放置在平坦面上、将加压面放置在平坦面一侧时环状加压面最内周边与平坦面接触、环状加压面最外周边距离平坦面的高度为5μm且加压面为平坦面的框状部件。而且,此时,以最小厚度为10μm、最大厚度与最小厚度的差为5μm的方式形成厚度增大部。通过这样得到染料敏化太阳能电池。
(实施例2)
除了相对于厚度增大部,在与电解质相反一侧还设置随着与电解质的距离的增大而厚度减小的厚度减小部,使厚度增大部及厚度减小部的最小厚度为20μm且使用乙烯-甲基丙烯酸共聚物Nucrel(三井杜邦聚合化学公司产品)作为第1及第2树脂密封部来形成密封部以外,按与实施例1相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制成的框状部件,使用了具有环状加压面且环状加压面由1个深5μm、宽50μm的V字状沟槽构成的部件。
(实施例3)
除了以具有2个厚度增大部和1个厚度减小部,厚度增大部和厚度减小部向远离电解质的方向交互形成,厚度增大部及厚度减小部的最小厚度为20μm的方式形成密封部以外,按与实施例1相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制成的框状部件,使用具有环状的加压面且环状的加压面由1个深5μm、宽50μm的V字状的环状沟槽和在其外侧沿环状沟槽形成的1个切削面构成的部件。
(实施例4)
除了以具有2个厚度增大部和2个厚度减小部,厚度增大部和厚度减小部向远离电解质的方向交互形成且厚度增大部及厚度减小部的最小厚度为20μm的方式形成密封部以外,按与实施例1相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制成的框状部件,使用具有环状的加压面且环状的加压面由深5μm、宽50μm的2个V字状的环状沟槽构成的部件。
(实施例5)
除了使密封部形成为具有3个厚度增大部和3个厚度减小部、厚度增大部和厚度减小部向远离电解质的方向交互形成、厚度增大部及厚度减小部的最小厚度为20μm且使用乙烯-甲基丙烯酸共聚物Nucrel(三井杜邦聚合化学公司产品)作为第1树脂密封部及第2树脂密封部以外,按与实施例1相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制成的框状部件,使用具有环状的加压面且环状的加压面由深5μm、宽50μm的3个V字状的环状沟槽构成的部件。
(实施例6)
除了使密封部形成为具有5个厚度增大部和5个厚度减小部、厚度增大部和厚度减小部向远离电解质的方向交互形成、厚度增大部及厚度减小部的最小厚度为20μm且使用乙烯-乙烯基乙酸酐共聚物Bynel(杜邦公司产品)作为第1树脂密封部及第2树脂密封部以外,按与实施例1相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制成的框状部件,使用具有环状的加压面且环状的加压面由深5μm、宽50μm的5个V字状的环状沟槽构成的部件。
(实施例7)
除了使密封部形成为具有6个厚度增大部和5个厚度减小部、厚度增大部和厚度减小部向远离电解质的方向交互形成、厚度增大部及厚度减小部的最小厚度为20μm且使用乙烯-乙烯基共聚物Bynel(杜邦公司产品)作为第1树脂密封部及第2树脂密封部以外,按与实施例1相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制成的框状部件,使用具有环状的加压面且环状的加压面由深5μm、宽50μm的5个V字状的环状沟槽和在其外侧沿环状沟槽形成的1个切削面构成的部件。
(实施例8)
首先,按与实施例1相同的方法准备好工作电极及对电极。
接着,将该工作电极在溶解有光敏化染料N719 0.2mM的脱水乙醇液中浸渍一昼夜,使光敏化染料担载到工作电极上。
接着,在包围工作电极多孔氧化物半导体层的环状部位上涂布UV固化性树脂31x-101(三键公司产品),使其干燥,形成第1树脂密封部。
接着,在对电极铂催化剂层(铂薄膜)的环状部位上涂布UV固化性树脂31x-101,使其干燥,形成第2树脂密封部。
接着,以使铂催化剂层表面为水平的方式配置设置有第2树脂密封部的对电极,向第2树脂密封部内侧注入以由甲氧基乙腈构成的挥发性溶剂为主要溶剂并含碘化锂0.1M、碘0.05M、4-叔丁基吡啶0.5M的挥发系电解质。
接着,使设置有第1树脂密封部的工作电极与对电极相向,在大气压下使工作电极和对电极重合。接着,在大气压下将与第1树脂密封部同样大小的玻璃制成的框状部件配置在工作电极的与第1树脂密封部相反一侧,用加压机以5MPa的压力边对第1树脂密封部及第2树脂密封部进行加压边让紫外线穿过框状部件照射到第1树脂密封部及第2树脂密封部上。这样,形成在树脂密封部的最内侧配置厚度增大部、向远离电解质的方向交互排列8个厚度增大部及8个厚度减小部而成的密封部。此时,作为玻璃制成的框状部件,使用具有环状的加压面且环状的加压面由深5μm、宽50μm的8个V字状沟槽构成的部件。而且此时,以最小厚度为20μm、最大厚度与最小厚度的差为5μm的方式分别形成厚度增大部及厚度减小部。这样,得到了染料敏化太阳能电池。
(实施例9)
除了在形成密封部后,通过以包覆密封部和工作电极的边界、密封部和对电极的边界的方式涂布向UV固化树脂31x-101中混入玻璃而成的树脂组合物,对该树脂组合物照射紫外线而形成包覆部以外,按与实施例4相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例10)
除了在形成密封部后,通过以包覆密封部与工作电极的边界、密封部与对电极的边界的方式涂布向UV固化性树脂31x-101中混入玻璃而成的树脂组合物,对该树脂组合物照射紫外线、形成包覆部以外,按与实施例4相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例11)
除了在形成密封部后按以下方式形成包覆部以外,按与实施例1相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
即,先准备好向酸改性聚烯烃Nucrel(三井杜邦聚合化学公司产品)中混入玻璃而成的复合膜。接着,以包覆密封部与对电极的边界、密封部与工作电极的边界、对电极外周面、对电极背面的一部分且包围密封部的方式配置该复合膜,以包覆复合膜的方式加盖特氟龙(注册商标)膜。接着,隔着特氟龙膜,将复合膜加热熔融,室温下自然冷却后,除去特氟龙膜。这样形成了包覆部。
(实施例12)
除了在形成密封部后按以下方式形成包覆部以外,按与实施例3相同的方式制成染料敏化太阳能电池。
即,首先准备好向酸改性聚烯烃Bynel(杜邦公司产品)中混入玻璃而成的复合膜。接着,以包覆密封部与对电极的边界、密封部与工作电极的边界、对电极外周面、对电极背面的一部分且包围密封部的方式配置该复合膜,以包覆复合膜的方式加盖特氟龙膜。接着,隔着特氟龙膜,将复合膜加热熔融,室温下使其自然冷却后,除去特氟龙膜。这样形成了包覆部。
(实施例13)
除了使用Himilan作为第1及第2密封部、形成密封部后,按以下方式形成包覆部以外,按与实施例2相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
即,首先准备好丁基橡胶与铝板的层积板。接着,配置该层积板,使丁基橡胶层向着密封部侧,包覆密封部与对电极的边界、密封部与工作电极的边界、对电极外周面、对电极背面的一部分且包围密封部,再加盖特氟龙膜,使其包覆层积板。接着,隔着特氟龙膜,将层积板加热熔融,室温下使其自然冷却后,除去特氟龙膜。这样形成了包覆部。
(实施例14)
除了使密封部形成为具有3个厚度增大部和2个厚度减小部、厚度增大部和厚度减小部向远离电解质的方向交互形成、厚度增大部及厚度减小部的最小厚度为40μm且使用乙烯-乙烯基乙酸酐共聚物Bynel作为第1树脂密封部及第2树脂密封部,之后,按以下方式形成包覆部以外,按与实施例1相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
即,首先准备好丁基橡胶与铝板的层积板。接着,配置该层积板,使丁基橡胶层向着密封部侧,包覆密封部与对电极的边界、密封部与工作电极的边界、对电极外周面、对电极背面的一部分且包围密封部,再加盖特氟龙膜,使其包覆层积板。接着,隔着特氟龙膜,将层积板加热熔融,室温下使其自然冷却后,除去特氟龙膜。这样形成了包覆部。
(实施例15)
除了使密封部形成为使用乙烯-乙烯基乙酸酐共聚物Bynel作为第1及第2树脂密封部、厚度增大部及厚度减小部的最小厚度为60μm后按以下方式形成包覆部以外,按与实施例4相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
即,首先准备好环氧树脂组合物Maxive(三菱瓦斯化学公司产品)。接着,以包覆密封部与对电极的边界、密封部与工作电极的边界、对电极外周面、对电极背面的一部分且包围密封部的方式涂布该环氧树脂组合物。然后,加热、固化该环氧树脂组合物。这样形成了包覆部。
(实施例16)
除了以厚度增大部及厚度减小部的最小厚度为30μm、最大厚度和最小厚度的差为90μm的方式形成密封部以外,按与实施例15相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例17)
除了以厚度增大部及厚度减小部的最小厚度为30μm、最大厚度和最小厚度的差为95μm的方式形成密封部以外,按与实施例15相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例18)
除了以厚度增大部及厚度减小部的最小厚度为100μm、最大厚度和最小厚度的差为50μm的方式形成密封部以外,按与实施例15相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例19)
除了以具有3个厚度增大部和3个厚度减小部,厚度增大部和厚度减小部向远离电解质的方向交互形成,厚度增大部及厚度减小部的最小厚度为60μm的方式形成密封部,之后,按以下方式形成包覆部以外,按与实施例8相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
即,首先准备好环氧树脂组合物EP51FL-2(MASTER BOND公司产品)。接着,以包覆密封部与对电极的边界、密封部与工作电极的边界、对电极外周面、对电极背面的一部分且包围密封部的方式涂布该环氧树脂组合物。然后,加热、固化该环氧树脂组合物。这样形成了包覆部。
(实施例20)
除了以使密封部的最小厚度和最大厚度的差为1μm的方式形成密封部以外,按与实施例1相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例21)
除了以使密封部的最小厚度和最大厚度的差为1μm的方式形成密封部以外,按与实施例3相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例22)
除了以使密封部中的最小厚度和最大厚度的差为1μm的方式形成密封部以外,按与实施例9相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例23)
除了以具有1个厚度增大部和1个厚度减小部,密封部的最小厚度和最大厚度的差为1μm的方式形成密封部以外,按与实施例11相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例24)
除了以具有3个厚度增大部和3个厚度减小部、厚度增大部和厚度减小部向远离电解质的方向交互形成、厚度增大部及厚度减小部的最小厚度为40μm、最小厚度和最大厚度的差为1μm的方式形成密封部,并在形成密封部之后按以下方式形成包覆部之外,按与实施例1相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
即,首先准备好丁基橡胶与铝板的层积板。接着,配置该层积板,使丁基橡胶层向着密封部侧,包覆密封部与对电极的边界、密封部与工作电极的边界、对电极外周面、对电极背面的一部分且包围密封部,再加盖特氟龙膜,使其包覆层积板。接着,隔着特氟龙膜,将层积板加热熔融,室温下使其自然冷却后,除去特氟龙膜。这样形成了包覆部。
(实施例25)
除了以具有3个厚度增大部和3个厚度减小部,厚度增大部和厚度减小部向远离电解质的方向交互形成,厚度增大部及厚度减小部的最小厚度为40μm,最小厚度和最大厚度的差为1μm的方式形成密封部,并在形成密封部之后按以下方式形成包覆部之外,按与实施例1相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
即,首先准备好环氧树脂组合物EP008(米山化学公司产品)。接着,以包覆密封部与对电极的边界、密封部与工作电极的边界、对电极外周面、对电极背面的一部分且包围密封部的方式涂布该环氧树脂组合物。然后,加热、固化该环氧树脂组合物。这样形成了包覆部。
(实施例26)
除了使用在PET膜上用溅射法形成有FTO膜的厚75μm的对电极基板以外,按与实施例6相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例27)
除了使用在PEN膜上用溅射法形成有FTO膜的厚75μm的对电极基板以外,按与实施例6相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例28)
除了使密封部形成为相对于厚度增大部,在电解质一侧还设置有随着与电解质的距离的增大而厚度减小的厚度减小部,厚度减小部及厚度增大部的最小厚度为20μm且使用乙烯-甲基丙烯酸共聚物Nucrel(三井杜邦聚合化学公司产品)作为第1及第2树脂密封部以外,按与实施例1相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制成的框状部件,使用具有环状的加压面且环状的加压面由1个高5μm、宽50μm的楔状突起构成的部件。
(实施例29)
除了以具有1个厚度增大部和2个厚度减小部,厚度减小部和厚度增大部向远离电解质的方向交互形成的方式形成密封部以外,按与实施例28相同的方式制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制成的框状部件,使用具有环状的加压面且环状的加压面由1个高5μm、宽50μm的楔状突起构成的部件。
(比较例1)
除了以最小厚度为5μm、最小厚度和最大厚度的差为0μm的方式形成密封部以外,按与实施例1相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制的框状部件,使用被加工成将框状部件放置在平坦面上、将加压面向着平坦面一侧放置时环状加压面的最内周边和最外周边均与平坦面接触且加压面为平坦面的框状部件。
(比较例2)
除了以最小厚度为20μm、最小厚度和最大厚度的差为0μm的方式形成密封部以外,按与实施例8相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为玻璃制的框状部件,使用被加工成将框状部件放置在平坦面上、将加压面向着平坦面一侧放置时环状加压面的最内周边和最外周边均与平坦面接触且加压面为平坦面的框状部件。
(比较例3)
除了以最小厚度为40μm、最小厚度和最大厚度的差为0μm的方式形成密封部以外,按与实施例2相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制的框状部件,使用被加工成将框状部件放置在平坦面上、将加压面向着平坦面一侧放置时环状加压面的最内周边和最外周边均与平坦面接触且加压面为平坦面的框状部件。
(比较例4)
除了以最小厚度为60μm、最小厚度和最大厚度的差为0μm的方式形成密封部以外,按与实施例6相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制的框状部件,使用被加工成将框状部件放置在平坦面上、将加压面向着平坦面一侧放置时环状加压面的最内周边和最外周边均与平坦面接触且加压面为平坦面的框状部件。
(实施例30)
首先,准备好10cm×10cm×4mm的FTO基板。接着,在FTO基板上用刮刀法涂布氧化钛浆料(Solaronix公司产品,Ti nanoixide T/sp),使其厚度为10μm,之后,放入热风循环型烤炉中,在500℃烧结3小时,在FTO基板上形成多孔氧化物半导体层,从而得到5cm×5cm的工作电极。
另一方面,准备好6cm×6cm×2mm的由钛构成的对电极基板。接着,在对电极基板上用溅射法形成厚10nm的铂催化剂层,从而得到对电极。
这样准备好了工作电极及对电极。
接着,准备好在由离聚物Himilan(商品名,三井杜邦聚合化学公司产品)构成的6cm×6cm×100μm的片材的中央形成有5cm×5cm×100μm的开口的四角环状的树脂片。接着,将该树脂片配置在包围工作电极多孔氧化物半导体层的环状部位上。通过在180℃下对该树脂片加热5分钟使其熔融而将其粘合在环状部位上,从而在FTO基板的环状部位上形成第1树脂密封部。
接着,将该工作电极在溶解有光敏化染料N719 0.2mM的脱水乙醇液中浸渍一昼夜,使光敏化染料担载到工作电极上。
另一方面,准备与上述同样的树脂片,将该树脂片上配置到对电极的铂催化剂层的环状部位。接着,通过在180℃下对该树脂片加热5分钟使其熔融而将其粘合在环状部位上,从而在对电极的铂催化剂层的环状部位上形成第2树脂密封部。
接着,将设置有第1树脂密封部的工作电极以使得FTO基板的多孔氧化物半导体层侧的表面为水平的方式进行配置,向第1树脂密封部内侧注入以由甲氧基乙腈构成的挥发性溶剂为主要溶剂并含碘化锂0.1M、碘0.05M、4-叔丁基吡啶0.5M的挥发系电解质。
接着,使设置有第2树脂密封部的对电极与工作电极相向,在大气压下使第1树脂密封部和第2树脂密封部重合。接着,在大气压下对与第1树脂密封部同样大小的黄铜制成的框状部件进行加热,将该框状部件配置在对电极的与第2树脂密封部相反一侧,用加压机在5MPa下边对第1树脂密封部及第2树脂密封部进行加压边在148℃加热使其熔融,得到由1个厚度增大部构成的密封部。此时,作为框状部件,使用具有环状的加压面且环状的加压面为切削面的部件。具体而言,使用被加工成将框状部件放置在平坦面上、将加压面向着平坦面一侧放置时环状加压面的最内周边与平坦面接触、环状加压面最外周边距离平坦面的高度为5μm且加压面为平坦面的框状部件。此时,以最小厚度为10μm、最大厚度与最小厚度的差为5μm的方式形成厚度减小部。过这样得到了染料敏化太阳能电池。
(实施例31)
除了使密封部形成为相对于厚度减小部,在与电解质相反一侧还设置随着与电解质的距离的增大而厚度增大的厚度增大部,厚度减小部及厚度增大部的最小厚度为20μm且使用乙烯-甲基丙烯酸共聚物Nucrel(三井杜邦聚合化学公司产品)作为第1及第2树脂密封部以外,按与实施例30相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制成的框状部件,使用具有环状的加压面且环状的加压面是由1个深5μm、宽50μm的V字状沟槽构成的部件。
(实施例32)
除了以具有2个厚度减小部和1个厚度增大部,厚度减小部和厚度增大部向接近电解质的方向交互形成,厚度减小部及厚度增大部的最小厚度为20μm的方式形成密封部以外,按与实施例30相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制成的框状部件,使用具有环状的加压面且环状的加压面是由1个深5μm、宽50μm的V字状的环状沟槽和在其内侧沿环状沟槽形成的1个切削面构成的部件。
(实施例33)
除了以具有2个厚度减小部和2个厚度增大部,厚度减小部和厚度增大部向接近电解质的方向交互形成且厚度减小部及厚度增大部的最小厚度为20μm的方式形成密封部以外,按与实施例30相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制成的框状部件,使用具有环状的加压面且环状的加压面是由深5μm、宽50μm的2个V字状的环状沟槽构成的部件。
(实施例34)
除了以具有3个厚度减小部和3个厚度增大部,厚度减小部和厚度增大部向接近电解质的方向交互形成,厚度减小部及厚度增大部的最小厚度为20μm且使用乙烯-甲基丙烯酸共聚物Nucrel(三井杜邦聚合化学公司产品)作为第1树脂密封部及第2树脂密封部的方式来形成密封部以外,按与实施例30相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制成的框状部件,使用具有环状的加压面且环状的加压面由深5μm、宽50μm的3个V字状的环状沟槽构成的部件。
(实施例35)
除了以具有5个厚度减小部和5个厚度增大部,厚度减小部和厚度增大部向接近电解质的方向交互形成,厚度减小部及厚度增大部的最小厚度为20μm且使用乙烯-乙烯基乙酸酐共聚物Bynel(杜邦公司产品)作为第1树脂密封部及第2树脂密封部的方式来形成密封部以外,按与实施例30相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制成的框状部件,使用具有环状的加压面且环状的加压面由深5μm、宽50μm的5个V字状的环状沟槽构成的部件。
(实施例36)
除了以具有6个厚度减小部和5个厚度增大部,厚度减小部和厚度增大部向接近电解质的方向交互形成,厚度减小部及厚度增大部的最小厚度为20μm且使用乙烯-乙烯基乙酸酐共聚物Bynel(杜邦公司产品)作为第1树脂密封部及第2树脂密封部的方式来形成密封部以外,按与实施例30相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制成的框状部件,使用具有环状的加压面且环状的加压面由深5μm、宽50μm的5个V字状的环状沟槽和在其外侧沿环状沟槽形成的1个切削面构成的部件。
(实施例37)
首先,按与实施例30相同的方法准备好工作电极及对电极。
接着,将该工作电极在溶解有光敏化染料N719 0.2mM的脱水乙醇液中浸渍一昼夜,使光敏化染料担载到工作电极上。
接着,在包围工作电极多孔氧化物半导体层的环状部位上涂布UV固化性树脂31x-101(三键公司产品),使其干燥,形成第1树脂密封部。
接着,在对电极铂催化剂层的环状部位上涂布UV固化性树脂31x-101,使其干燥,形成第2树脂密封部。
接着,以使得铂催化剂层的表面为水平的方式配置设置有第2树脂密封部的对电极,向第2树脂密封部内侧注入以由甲氧基乙腈构成的挥发性溶剂为主要溶剂并含碘化锂0.1M、碘0.05M、4-叔丁基吡啶0.5M的挥发系电解质。
接着,使设置有第1树脂密封部的工作电极与对电极相向,在大气压下使工作电极和对电极重合。接着,在大气压下将与第1树脂密封部同样大小的黄铜制成的框状部件配置在工作电极的与第1树脂密封部相反一侧,用加压机在5MPa下边对第1树脂密封部及第2树脂密封部进行加压边将紫外线照射到第1树脂密封部及第2树脂密封部上。这样,在树脂密封部的最外侧配置厚度减小部,形成向接近电解质的方向交互排列8个厚度减小部及8个厚度增大部而成的密封部。此时,作为黄铜制成的框状部件,使用具有环状的加压面且环状的加压面由深5μm、宽50μm的8个V字状沟槽构成的部件。而且此时,以最小厚度为20μm、最大厚度与最小厚度的差为5μm的方式分别形成厚度减小部及厚度增大部。这样得到了染料敏化太阳能电池。
(实施例38)
除了在形成密封部后,通过以包覆密封部与工作电极的边界、密封部与对电极的边界的方式涂布向UV固化性树脂31x-101中混入玻璃而成的树脂组合物,对该树脂组合物照射紫外线而形成包覆部以外,按与实施例30相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例39)
除了在形成密封部后,通过以包覆密封部与工作电极的边界、密封部与对电极的边界的方式涂布向UV固化性树脂31x-101中混入玻璃而成的树脂组合物,对该树脂组合物照射紫外线而形成包覆部以外,按与实施例33相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例40)
除了在形成密封部后按以下方式形成包覆部以外,按与实施例30相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
即,首先准备好向酸改性聚烯烃Nucrel(三井杜邦聚合化学公司产品)中混入玻璃而成的复合膜。接着,以包覆密封部与对电极的边界、密封部与工作电极的边界、对电极外周面、对电极背面的一部分且包围密封部的方式配置该复合膜,以包覆复合膜的方式加盖特氟龙膜。接着,隔着特氟龙膜,将复合膜加热熔融,室温下使其自然冷却后,除去特氟龙膜。这样形成了包覆部。
(实施例41)
除了在形成密封部后按以下方式形成包覆部以外,按与实施例32相同的方式制成染料敏化太阳能电池。
即,首先准备好向酸改性聚烯烃Bynel(杜邦公司产品)中混入玻璃而成的复合膜。接着,以包覆密封部与对电极的边界、密封部与工作电极的边界、对电极外周面、对电极背面的一部分且包围密封部的方式配置该复合膜,以包覆复合膜的方式加盖特氟龙膜。接着,隔着特氟龙膜,将复合膜加热熔融,室温下使其自然冷却后,除去特氟龙膜。这样形成了包覆部。
(实施例42)
除了在使用Himilan作为第1及第2密封部、形成密封部后按以下方式形成包覆部以外,按与实施例31相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
即,首先准备好丁基橡胶与铝板的层积板。接着,以使丁基橡胶层向着密封部一侧,包覆密封部与对电极的边界、密封部与工作电极的边界、对电极外周面、对电极背面的一部分且包围密封部的方式配置该层积板,以包覆层积体的方式加盖特氟龙膜。接着,隔着特氟龙膜,将层积板加热熔融,室温下使其自然冷却后,除去特氟龙膜。这样形成了包覆部。
(实施例43)
除了以具有3个厚度减小部和2个厚度增大部,厚度减小部和厚度增大部向接近电解质的方向交互形成,厚度减小部及厚度增大部的最小厚度为40μm且使用乙烯-乙烯基乙酸酐共聚物Bynel作为第1树脂密封部及第2树脂密封部的方式来形成密封部,之后,按以下方式形成包覆部以外,按与实施例30相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
即,首先准备好丁基橡胶与铝板的层积板。接着,以使丁基橡胶层向着密封部一侧,包覆密封部与对电极的边界、密封部与工作电极的边界、对电极外周面、对电极背面的一部分且包围密封部的方式配置该层积板,以包覆层积板的方式加盖特氟龙膜。接着,隔着特氟龙膜,将层积板加热熔融,室温下使其自然冷却后,除去特氟龙膜。这样形成了包覆部。
(实施例44)
除了以使厚度减小部及厚度增大部的最小厚度为60μm且使用乙烯-乙烯基乙酸酐共聚物Bynel作为第1及第2树脂密封部的方式来形成密封部后按以下方式形成包覆部以外,按与实施例33相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
即,首先准备好环氧树脂组合物Maxive(三菱瓦斯化学公司产品)。接着,以包覆密封部与对电极的边界、密封部与工作电极的边界、对电极外周面、对电极背面的一部分且包围密封部的方式涂布该环氧树脂组合物。然后,加热、固化该环氧树脂组合物。这样形成了包覆部。
(实施例45)
除了以使厚度减小部及厚度增大部的最小厚度为30μm,最大厚度和最小厚度的差为90μm的方式形成密封部以外,按与实施例44相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例46)
除了以使厚度减小部及厚度增大部的最小厚度为30μm,最大厚度和最小厚度的差为95μm的方式形成密封部以外,按与实施例44相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例47)
除了以使厚度减小部及厚度增大部的最小厚度为100μm,最大厚度和最小厚度的差为50μm的方式形成密封部以外,按与实施例44相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例48)
除了以具有3个厚度减小部和3个厚度增大部,厚度减小部和厚度增大部向接近电解质的方向交互形成,厚度减小部及厚度增大部的最小厚度为60μm的方式形成密封部,之后,按以下方式形成包覆部以外,按与实施例37相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
即,首先准备好环氧树脂组合物EP51F1-2(MASTER BOND公司产品)。接着,以包覆密封部与对电极的边界、密封部与工作电极的边界、对电极外周面、对电极背面的一部分且包围密封部的方式涂布该环氧树脂组合物。然后,加热、固化该环氧树脂组合物。这样形成了包覆部。
(实施例49)
除了以使密封部的最小厚度和最大厚度的差为1μm的方式形成密封部以外,按与实施例30相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例50)
除了以使密封部的最小厚度和最大厚度的差为1μm的方式形成密封部以外,按与实施例32相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例51)
除了以使密封部的最小厚度和最大厚度的差为1μm的方式形成密封部以外,按与实施例38相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例52)
除了以具有1个厚度减小部和1个厚度增大部,厚度减小部和厚度增大部向接近电解质的方向交互形成,密封部中的最小厚度和最大厚度的差为1μm的方式形成密封部以外,按与实施例40相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例53)
除了以具有3个厚度减小部和3个厚度增大部,厚度减小部和厚度增大部向接近电解质的方向交互形成,厚度减小部及厚度增大部的最小厚度为40μm,最小厚度和最大厚度的差为1μm的方式形成密封部,并在形成密封部之后按以下方式形成包覆部之外,按与实施例30相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
即,首先准备好丁基橡胶与铝板的层积板。接着,以使丁基橡胶层向着密封部一侧,包覆密封部与对电极的边界、密封部与工作电极的边界、对电极外周面、对电极背面的一部分且包围密封部的方式配置该层积板,以包覆层积板的方式加盖特氟龙膜。接着,隔着特氟龙膜,将层积板加热熔融,室温下使其自然冷却后,除去特氟龙膜。这样形成了包覆部。
(实施例54)
除了以具有3个厚度减小部和3个厚度增大部,厚度减小部和厚度增大部向接近电解质的方向交互形成,厚度减小部及厚度增大部的最小厚度为40μm,最小厚度和最大厚度的差为1μm的方式形成密封部,并在形成密封部之后按以下方式形成包覆部之外,按与实施例30相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
即,首先准备好环氧树脂组合物EP008(米山化学公司产品)。接着,以包覆密封部与对电极的边界、密封部与工作电极的边界、对电极外周面、对电极背面的一部分且包围密封部的方式涂布该环氧树脂组合物。然后,加热、固化该环氧树脂组合物。这样形成了包覆部。
(实施例55)
除了使用在PET膜上用溅射法形成有FTO膜的厚75μm的对电极基板以外,按与实施例35相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例56)
除了使用在PEN膜上用溅射法形成有FTO膜的厚75μm的对电极基板以外,按与实施例35相同的方法制成染料敏化太阳能电池。
(实施例57)
除了以相对于厚度减小部,在与电解质相反一侧还设置有随着与电解质的距离的增大而厚度增大的厚度增大部,厚度减小部及厚度增大部的最小厚度为20μm且使用乙烯-甲基丙烯酸共聚物Nucrel(三井杜邦聚合化学公司产品)作为第1及第2树脂密封部的方式来形成密封部以外,按与实施例30相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制成的框状部件,使用具有环状的加压面且环状的加压面由1个高5μm、宽50μm的楔状突起构成的部件。
(实施例58)
除了以具有1个厚度减小部和2个厚度增大部,向远离电解质的方向依次形成厚度增大部、厚度减小部及厚度增大部的方式形成密封部以外,按与实施例57相同的方式制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制成的框状部件,使用具有环状的加压面且环状的加压面由1个高5μm、宽50μm的V字装的沟槽和在其外侧沿V字状的沟槽形成的1个切削面构成的部件。
(比较例5)
除了以使最小厚度为5μm、最小厚度和最大厚度的差为0μm的方式形成密封部以外,按与实施例30相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制的框状部件,使用被加工成将框状部件放置在平坦面上、将加压面向着平坦面侧一放置时环状加压面的最内周边和最外周边均与平坦面接触且加压面为平坦面的框状部件。
(比较例6)
除了以使最小厚度和最大厚度的差为0μm的方式形成密封部以外,按与实施例37相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为玻璃制成的框状部件,使用被加工成将框状部件放置在平坦面上、将加压面向着平坦面一侧放置时环状加压面的最内周边和最外周边均与平坦面接触且加压面为平坦面的框状部件。
(比较例7)
除了以使最小厚度为40μm、最小厚度和最大厚度的差为0μm的方式形成密封部以外,按与实施例31相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制成的框状部件,使用被加工成将框状部件放置在平坦面上、将加压面向着平坦面一侧放置时环状加压面的最内周边和最外周边均与平坦面接触且加压面为平坦面的框状部件。
(比较例8)
除了以使最小厚度为60μm、最小厚度和最大厚度的差为0μm的方式形成密封部以外,按与实施例35相同的方法制成染料敏化太阳能电池。此时,作为黄铜制成的框状部件,使用被加工成将框状部件放置在平坦面上、将加压面向着平坦面一侧放置时环状加压面的最内周边和最外周边均与平坦面接触且加压面为平坦面的框状部件。
〔高温大气压环境下的染料敏化太阳能电池的耐久性评价:评价1〕
对于通过实施例1~29及比较例1~4所得的染料敏化太阳能电池,测定其光电转换效率(η0)。接着,对于染料敏化太阳能电池,测定其在大气压下、85℃的高温环境下放置1000小时后的光电转换效率(η)。然后,根据下述公式:光电转换效率的保持率(%)=η/η0×100算出光电转换效率的保持率(光电转换保持率)。结果示于表1及表2。
〔高温低压环境下的染料敏化太阳能电池的耐久性评价:评价2〕
对于通过实施例1~29及比较例1~4所得的染料敏化太阳能电池,测定其在800hPa的低压下且在85℃的高温环境下放置1000小时后的光电转换效率(η),按与上述相同的方法算出光电转换效率的保持率。结果示于表1及表2。
〔高温高湿大气压环境下的染料敏化太阳能电池的耐久性评价:评价3〕
对于通过实施例30~58及比较例5~8所得的染料敏化太阳能电池,测定其光电转换效率(η0)。接着,对于染料敏化太阳能电池,测定其在大气压下、40℃、90%RH的高湿环境下放置1000小时后的光电转换效率(η)。然后,根据下述公式:光电转换效率的保持率(%)=η/η0×100算出光电转换效率的保持率(光电转换保持率)。结果示于表3及表4。
〔常温高湿低压环境下的染料敏化太阳能电池的耐久性评价:评价4〕
对于通过实施例30~58及比较例5~8所得的染料敏化太阳能电池,测定其在1500hPa的低压下、40℃、90%RH的高湿环境下放置1000小时后的光电转换效率(η),按与上述相同的方法算出光电转换效率的保持率。结果示于表3及表4。
〔高温高湿大气压环境下的染料敏化太阳能电池的耐久性评价:评价5〕
对于通过实施例1~58及比较例1~8所得的染料敏化太阳能电池,测定其在大气压下、85℃、85%RH的高湿环境下放置1000小时后的光电转换效率(η),按与上述相同的方法算出光电转换效率的保持率。结果示于表1~4。
表1~4中,厚度增大部、厚度减少部的示意图中的“/”或“\”分别表示厚度减小部的倾斜面或厚度增大部的倾斜面。此外,表1~4中,“··”表示省略至少1个“/\”。
表1
表2
表3
表4
由表1及2所示的结果可知,实施例1~29的染料敏化太阳能电池与比较例1~4的染料敏化太阳能电池相比,在高温环境下的光电转换效率的保持率高。尤其可以知道,实施例1~29的染料敏化太阳能电池在低压环境下与比较例1~4的染料敏化太阳能电池相比,其光电转换效率的保持率更高。而且可知,实施例1~29的染料敏化太阳能电池与比较例1~4的染料敏化太阳能电池相比,在高温高湿环境下的光电转换效率的保持率也高。还可由实施例2、实施例28及实施例29的结果知道,即使树脂密封部不使厚度增大部接触电解质,在高温环境下的光电转换效率的保持率仍高。
由表3及4所示的结果可知,实施例30~58的染料敏化太阳能电池与比较例5~8的染料敏化太阳能电池相比,在高湿环境下的光电转换效率的保持率高。尤其可以知道,实施例30~58的染料敏化太阳能电池在低压环境下与比较例5~8的染料敏化太阳能电池相比,其光电转换效率的保持率更高。而且可知,实施例30~58的染料敏化太阳能电池与比较例5~8的染料敏化太阳能电池相比,在高温高湿环境下的光电转换效率的保持率也高。还可由实施例31、实施例57及实施例58的结果知道,即使树脂密封部在最外侧不具有厚度减小部,在高湿环境下的光电转换效率的保持率仍高。
由此确认,根据本发明的染料敏化太阳能电池,即使在高温环境下或高湿环境下使用,也能确保充分的耐久性。
1…工作电极(电极)
1a…表面
2…对电极(电极)
2a…厚度增大部相向接触面
2b…厚度减小部相向接触面
3…电解质
4…密封部
4A…树脂密封部
4B…无机密封部
5…包覆部
13…工作电极与密封部的边界
14…对电极与密封部的边界
14a…厚度增大部(厚度变化部)
14b…厚度减小部(厚度变化部)
14c…倾斜面
14d…倾斜面
15…环状沟槽
16…导电性基板
100、200、300、400、500…染料敏化太阳能电池
S…单元电池空间

Claims (15)

1.染料敏化太阳能电池,具有彼此相对的一对电极、
将所述一对电极连接的环状密封部和
充填在由所述一对电极和所述密封部所包围的单元电池空间内的电解质,
所述一对电极中的一方电极为对电极,另一方电极为工作电极,
所述环状密封部具有含有树脂的环状树脂密封部和环状无机密封部,
所述树脂密封部具有随着与所述电解质的距离的增大而厚度增大或减小地进行变化且具有倾斜面的厚度变化部,并沿着所述厚度变化部的所述倾斜面,与所述一对电极中的与所述倾斜面相对的对电极接触,
所述无机密封部与所述工作电极接触,
所述厚度变化部与所述无机密封部接触,
所述无机密封部和所述树脂密封部与所述电解质接触,
所述厚度变化部的厚度为从所述无机密封部至所述对电极之间的厚度。
2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,所述厚度变化部为随着与所述电解质的距离的增大而厚度增大的厚度增大部。
3.根据权利要求2所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,所述树脂密封部相对于所述厚度增大部,在与所述电解质相反的一侧,还具有随着与所述电解质的距离的增大而厚度减小且具有倾斜面的厚度减小部,并沿着所述厚度减小部的所述倾斜面,与所述一对电极中的与所述倾斜面相对的电极接触。
4.根据权利要求3所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,所述树脂密封部相对于所述厚度减小部,在与所述电解质相反的一侧,还具有随着与所述电解质的距离的增大而厚度增大且具有倾斜面的厚度增大部,并沿着所述厚度增大部的所述倾斜面,与所述一对电极中的与所述倾斜面相对的电极接触。
5.根据权利要求3所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,所述树脂密封部分别具有多个所述厚度增大部及所述厚度减小部,
所述厚度增大部及所述厚度减小部向着远离所述电解质的方向交互排列,所述厚度增大部及所述厚度减小部中的所述厚度增大部设置在所述树脂密封部中离所述电解质最近的位置。
6.根据权利要求2~5中任一项所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,所述厚度增大部与所述电解质接触。
7.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,所述厚度变化部为随着与所述电解质的距离的增大而厚度减小且具有倾斜面的厚度减小部。
8.根据权利要求7所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,所述树脂密封部相对于所述厚度减小部,在与所述电解质相反的一侧,还具有随着与所述电解质的距离的增大而厚度增大且具有倾斜面的厚度增大部,并沿着所述厚度增大部的倾斜面,与所述一对电极中的与所述倾斜面相对的电极接触。
9.根据权利要求8所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,所述树脂密封部相对于所述厚度增大部,在与所述电解质相反的一侧,还具有随着与所述电解质的距离的增大而厚度减小且具有倾斜面的厚度减小部,并沿着所述厚度减小部的所述倾斜面,与所述一对电极中的与所述倾斜面相对的电极接触。
10.根据权利要求8所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,所述树脂密封部分别具有多个所述厚度减小部及所述厚度增大部,
所述厚度减小部及所述厚度增大部向着靠近所述电解质的方向交互排列。
11.根据权利要求3~5及8~10中任一项所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,通过所述厚度增大部与所述电极的接触面以及所述厚度减小部与所述电极的接触面,在与所述电解质的距离增大的方向上形成有交叉延伸的沟槽。
12.根据权利要求1~5和7~10中任一项所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,所述树脂密封部的最大厚度在10μm以上。
13.根据权利要求1~5和7~10中任一项所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,所述一对电极中的至少一方的电极具有可挠性。
14.根据权利要求1~5和7~10中任一项所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,所述一对电极中的一方电极具有导电性基板和设置在所述导电性基板上的多孔氧化物半导体层,
所述导电性基板的所述多孔氧化物半导体层侧的表面为平坦面,
所述厚度增大部与所述一对电极中的另一方电极的接触面相对于所述平坦面进行倾斜。
15.根据权利要求1~5和7~10中任一项所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,所述一对电极为工作电极和对电极,还具有至少包覆密封部与工作电极的边界、密封部与对电极的边界、密封部的外周面以及对电极中与密封部相反一侧的表面的包覆部。
CN201180018575.0A 2010-10-06 2011-10-06 染料敏化太阳能电池 Active CN102834965B (zh)

Applications Claiming Priority (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010227055 2010-10-06
JP2010-227056 2010-10-06
JP2010227056 2010-10-06
JP2010-227055 2010-10-06
JP2011-031674 2011-02-17
JP2011031674A JP4793953B1 (ja) 2010-10-06 2011-02-17 色素増感太陽電池
JP2011031675A JP4793954B1 (ja) 2010-10-06 2011-02-17 色素増感太陽電池
JP2011-031675 2011-02-17
PCT/JP2011/073065 WO2012046796A1 (ja) 2010-10-06 2011-10-06 色素増感太陽電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102834965A CN102834965A (zh) 2012-12-19
CN102834965B true CN102834965B (zh) 2015-03-18

Family

ID=45927790

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180018575.0A Active CN102834965B (zh) 2010-10-06 2011-10-06 染料敏化太阳能电池

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10128056B2 (zh)
EP (1) EP2626948A4 (zh)
CN (1) CN102834965B (zh)
WO (1) WO2012046796A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5377787B1 (ja) * 2013-03-30 2013-12-25 株式会社フジクラ 色素増感太陽電池素子
CN105051851B (zh) 2013-03-30 2018-02-09 株式会社藤仓 色素增感太阳能电池元件
JP5839748B1 (ja) * 2014-11-19 2016-01-06 株式会社フジクラ 色素増感光電変換素子
CN105023758A (zh) * 2015-07-13 2015-11-04 复旦大学 用于染料敏化太阳能电池的离子液体凝胶电解质及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1140339A (zh) * 1995-03-24 1997-01-15 阿苏拉布股份有限公司 包括由密封框架隔离的两个平行板或基底的电池
CN101752437A (zh) * 2008-12-11 2010-06-23 夏普株式会社 太阳能电池模块及其制造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4197637B2 (ja) * 2003-09-29 2008-12-17 株式会社東芝 光増感型太陽電池及びその製造方法
JP4606780B2 (ja) * 2004-06-08 2011-01-05 株式会社フジクラ 光電変換素子の製造方法
JP4639657B2 (ja) 2004-06-18 2011-02-23 パナソニック電工株式会社 光電変換素子及びその製造方法
US20070224464A1 (en) * 2005-03-21 2007-09-27 Srini Balasubramanian Dye-sensitized photovoltaic cells
JP5028804B2 (ja) * 2006-01-19 2012-09-19 ソニー株式会社 機能デバイス
JP5225577B2 (ja) 2006-12-20 2013-07-03 株式会社フジクラ 光電変換素子および光電変換素子用の対極の製造方法
JP5246541B2 (ja) * 2008-04-25 2013-07-24 Nok株式会社 色素増感型太陽電池
JP5240652B2 (ja) * 2008-05-13 2013-07-17 Nok株式会社 色素増感型太陽電池
JP2009295406A (ja) * 2008-06-05 2009-12-17 Sekisui Jushi Co Ltd 色素増感型太陽電池
KR101117700B1 (ko) * 2009-11-19 2012-02-24 삼성에스디아이 주식회사 광전변환소자

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1140339A (zh) * 1995-03-24 1997-01-15 阿苏拉布股份有限公司 包括由密封框架隔离的两个平行板或基底的电池
CN101752437A (zh) * 2008-12-11 2010-06-23 夏普株式会社 太阳能电池模块及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2626948A4 (en) 2017-11-01
CN102834965A (zh) 2012-12-19
EP2626948A1 (en) 2013-08-14
US20130153021A1 (en) 2013-06-20
US10128056B2 (en) 2018-11-13
WO2012046796A1 (ja) 2012-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102084536B (zh) 色素增感型太阳能电池的制造方法
EP2683020B1 (en) Dye-sensitized solar cell module
CN102792518B (zh) 染料敏化太阳能电池模块及其制造方法
US9330854B2 (en) Dye-sensitized solar cell and process of manufacturing same, dye-sensitized solar cell module and process of manufacturing same
CN102834965B (zh) 染料敏化太阳能电池
CN102792517B (zh) 电子器件及其制造方法
US10049823B2 (en) Photoelectric conversion element
JP4793954B1 (ja) 色素増感太陽電池
JP4793953B1 (ja) 色素増感太陽電池
JP5465446B2 (ja) 光電変換素子
JP5422224B2 (ja) 光電変換素子
JP2012186032A (ja) 色素増感太陽電池
JP2013080568A (ja) 色素増感太陽電池
JP5687873B2 (ja) 作用極及びこれを有する色素増感太陽電池
WO2013145975A1 (ja) 色素増感太陽電池
JP5160051B2 (ja) 光電変換素子
US9536677B2 (en) Dye-sensitized solar cell and method for manufacturing same
JP6076016B2 (ja) 色素増感太陽電池
JP2013051143A (ja) 光電変換素子用電極、及び、光電変換素子
JP5689773B2 (ja) 光電変換素子用電極、光電変換素子、及び、光電変換素子用電極の製造に用いられる銀ペースト
JP6718322B2 (ja) 光電変換素子
JP2013004178A (ja) 色素増感太陽電池及びその製造方法
CN109804447A (zh) 光电转换元件
JP2012182038A (ja) 色素増感太陽電池、その製造方法、色素増感太陽電池モジュール及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant