CN103548104A - 染料敏化太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种染料敏化太阳能电池，其包括第1电极、与第1电极相向的第2电极、配置在第1电极与第2电极间的电解质以及与第1电极和第2电极一起包围电解质、将第1电极与第2电极连接的环状密封部，其中，密封部具有由树脂形成的树脂密封部，第1电极与密封部的第1界面以及第2电极与密封部的第2界面中的至少一方的界面为具有密封部的密封宽度中最宽密封宽度的宽幅部，且密封部具有其密封宽度比宽幅部窄的窄幅部。

Description

染料敏化太阳能电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及染料敏化太阳能电池及其制造方法。
背景技术
作为光电转换元件，染料敏化太阳能电池由于廉价、能获得高的光电转换效率而受到关注，关于染料敏化太阳能电池，已在进行各种开发。
染料敏化太阳能电池一般包括工作电极、对电极、担载于工作电极的氧化物半导体层上的光敏化染料、配置在工作电极与对电极之间的电解质和将工作电极与对电极连接的密封部。
作为这种染料敏化太阳能电池，已知的有例如在下述专利文献1中记载的染料敏化太阳能电池。下述专利文献1中公开了一种染料敏化太阳能电池，其包括：具有形成在第1薄板玻璃上的透明电极和形成在透明电极上的多孔膜的工作电极；形成在第2薄板玻璃上的对电极；配置在工作电极与对电极之间的电解液；在工作电极与对电极之间密封电解液的密封部；从工作电极向密封部内突出的配线材料。这里，密封部的密封宽度在工作电极与对电极间是不变的。
专利文献：
专利文献1：日本特开2009-94019号公报（图1）
发明内容
但是，在上述专利文献1记载的染料敏化太阳能电池中，还不能说光电转换特性的经时变化充分地小。因此，专利文献1记载的染料敏化太阳能电池在耐久性方面具有改善的余地。
本发明是鉴于上述情况而完成的，旨在提供具有优异耐久性的染料敏化太阳能电池及其制造方法。
本发明者对产生上述问题的原因进行了研究。首先，在上述专利文献1的染料敏化太阳能电池中，密封部的密封宽度在工作电极与对电极之间是不变的。但是，实际上，在用密封部将工作电极与对电极贴合时，密封部在加压下被加热。其结果，本发明者注意到，在所得的染料敏化太阳能电池中，存在密封部的内周面向电解质侧突出而凸起、密封部的外周面向与电解质相反一侧突出而凸起的倾向。也就是说，本发明者注意到有这种倾向：在密封部与工作电极和与对电极之间的各界面中比密封宽度宽的区域形成在密封部上。此外，本发明者还注意到，此时，通过密封部的内周面和工作电极的电解质侧的表面，形成有楔形狭窄缝隙，而且，还通过密封部的内周面和对电极的电解质侧的表面，形成有楔形狭窄缝隙。并且，本发明者曾经思索，是否当染料敏化太阳能电池在高温环境下使用时，进入到楔形狭窄缝隙里的电解质会膨胀，应力集中在该缝隙中，以该缝隙为起点，密封部会从工作电极或对电极上剥离，或者密封部被破坏、电解质泄漏，等等。这样，本发明者就思索，专利文献1中记载的染料敏化太阳能电池中的耐久性是否不充分。为此，本发明者进行了更深入的研究，结果认为，应力集中在密封部与工作电极或对电极之间的界面上的原因是否是由于密封部被压缩、导致密封部与电极之间的界面上的密封宽度在密封部中变得最窄。由此，本发明者发现，通过以下发明，可解决上述问题。
即，本发明提供一种染料敏化太阳能电池，包括第1电极、与上述第1电极相向的第2电极、配置在上述第1电极与上述第2电极间的电解质、与上述第1电极和上述第2电极一起包围上述电解质并将上述第1电极与上述第2电极连接的环状密封部，上述密封部具有由树脂形成的树脂密封部，上述第1电极与上述密封部之间的第1界面以及上述第2电极与上述密封部之间的第2界面中的至少一方的界面为具有上述密封部的密封宽度中最宽的密封宽度的宽幅部，且上述密封部具有其密封宽度比上述宽幅部窄的窄幅部。
在该染料敏化太阳能电池中，第1电极与密封部之间的第1界面以及第2电极与密封部之间的第2界面中的至少一方的界面为具有密封部的密封宽度中最宽的密封宽度的宽幅部，且密封部包含具有窄于宽幅部的密封宽度的窄幅部。即，基本上，密封部的内周面不会向电解质侧突出而凸起，不会由于第1电极和第2电极中的至少一方的电解质侧的表面和密封部的内周面而形成有楔形狭窄缝隙。此外，由于密封部包含具有窄于宽幅部的密封宽度的窄幅部，因此，即使在因来自外部的应力等而使密封部的内周面向电解质侧突出而凸起的情况下，该窄幅部比界面容易变形，能通过变形而吸收应力。因此，在因来自外部的应力等而使密封部的内周面向电解质侧突出而凸起的情况下，当染料敏化太阳能电池在高温环境下使用、电解质发生膨胀时，也能抑制应力向第1电极和第2电极中的至少一方与密封部之间的界面集中。
综上，根据本发明的染料敏化太阳能电池，能充分抑制密封部从第1电极或第2电极上剥离、密封部被破坏而导致电解质泄漏之类的情况。因此，本发明的染料敏化太阳能电池可具有优异的耐久性。
在上述染料敏化太阳能电池中，优选上述宽幅部中的内周边较上述窄幅部位于内侧。
这种情况下，与宽幅部中的内周边较窄幅部不在内侧的情况相比，能更充分地防止由于第1电极和第2电极中的至少一方的电解质侧的表面与密封部内周面而形成楔形狭窄缝隙。由此，能更充分地抑制应力向该缝隙集中所导致的密封部剥离和电解质泄漏。
在上述染料敏化太阳能电池中，优选在上述第1电极和上述第2电极中的至少一方的电极上且在上述密封部内设有由无机材料形成的无机密封部。
这种情况下，无机密封部设置在第1电极和第2电极中的至少一方的电极上且在密封部内。因此，即使染料敏化太阳能电池被置于高温环境下、电解质膨胀，导致朝向与电解质相反一侧的方向上的应力作用在密封部上，密封部的移动也会被无机密封部充分抑制。此外，即使密封部被压缩，施加在窄幅部上的压力也会由于无机密封部而不易传到将窄幅部与宽幅部连接的连接部上。因此，密封部的内周面不易向电解质侧突出而凸起，楔形狭窄缝隙更不易形成。从而，能更充分地抑制应力向界面集中。此外，若染料敏化太阳能电池被置于高温环境下，则树脂密封部的流动性会增加。此时，当密封部上有在其高度方向上过大的压力施加时，若有无机密封部设置在密封部内，则即使例如第1电极向第2电极接近，通过无机密封部，也能充分抑制第1电极与第2电极接触，充分抑制第1电极与第2电极短路。另外，无机密封部具有比树脂密封部高的密封性能，因此，通过具有无机密封部，密封部的密封性能进一步提高。
优选上述无机密封部具有设置在上述第1电极和上述第2电极中的至少一方电极上的主体部，以及相对于上述主体部，设置在上述电解质侧或与上述电解质相反一侧、随着与上述主体部的距离增大而厚度减小的厚度减小部。
这种情况下，即使无机密封部的主体部和与主体部相向的电极间的树脂密封部的厚度小，粘合性不充分，但从主体部起，在电解质侧或与电解质相反一侧设有厚度减小部。因此，树脂密封部的厚度随着与主体部的距离增大而增大。由此，通过厚度减小部与第2电极间的树脂密封部，能确保充分的粘合力。其结果，能实现具有更优异耐久性的染料敏化太阳能电池。
此外，优选上述密封部还具有将上述窄幅部与上述第1界面连接的第1连接部以及将上述窄幅部与上述第2界面连接的第2连接部，通过上述第1连接部、上述窄幅部及上述第2连接部，在上述密封部的内周面上形成有沟槽。
这种情况下，即使因使第1电极与第2电极接近的应力的作用而导致密封部受到压缩，窄幅部、第1连接部及第2连接部也容易向沟槽突出。即，第1连接部的内周面和第2连接部的内周面变得不易向电解质一侧突出。因此，在第1连接部的内周面与第1电极之间，以及在第2连接部的内周面与第2电极之间更不易形成楔形狭窄缝隙。所以，不仅能抑制应力向第1电极与第1连接部的界面集中，还能进一步抑制应力向第2电极与第2连接部的界面集中。因此，能更充分地抑制密封部从第1电极和第2电极上剥离、密封部被破坏而导致电解质泄漏之类的情况发生。所以，本发明的染料敏化太阳能电池能具有更优异的耐久性。
在上述染料敏化太阳能电池中，上述密封部可具有将上述窄幅部与上述第1界面连接的连接部，且上述窄幅部直接连接在上述第2电极上，通过上述连接部、上述窄幅部和上述第2电极，在上述密封部的内周面上形成有沟槽。
即使在这种情况下，也能充分抑制应力向第1电极与第1连接部的界面集中，因而能具有优异的耐久性。
此外，本发明提供一种染料敏化太阳能电池的制造方法，其包括准备第1电极或第2电极的准备工序、在上述第1电极或第2电极上固定用于形成将上述第1电极与上述第2电极连接的密封部的密封件的密封件固定工序、在上述第1电极或上述第2电极上配置电解质的电解质配置工序、和将上述第1电极与第2电极贴合、在上述第1电极与上述第2电极间形成包含上述密封件的上述密封部的贴合工序，在该方法中，上述密封部以使上述第1电极与上述密封部之间的第1界面以及上述第2电极与上述密封部之间的第2界面中的至少一方界面为具有上述密封部的密封宽度中最宽的密封宽度的宽幅部且包含具有窄于上述宽幅部的密封宽度的窄幅部的方式形成。
在该制造方法中，在所得的染料敏化太阳能电池上能得到以下效果。即，在由上述制造方法所得的染料敏化太阳能电池中，基本上，密封部的内周面不会向电解质侧突出而凸起，不会通过第1电极和第2电极中的至少一方与密封部的内周面而形成有楔形狭窄缝隙。此外，由于密封部包含具有窄于宽幅部的密封宽度的窄幅部，因此，即使在因来自外部的应力等而使密封部的内周面向电解质侧突出而凸起的情况下，该窄幅部比界面容易变形，能通过变形而吸收应力。这样，在由于来自外部的应力等而使密封部的内周面向电解质侧突出而凸起的情况下，即使染料敏化太阳能电池在高温环境下使用，电解质膨胀，也能抑制应力向第1电极和第2电极中的至少一方与密封部的界面集中。
综上，根据本发明的制造方法，能充分抑制密封部从第1电极或第2电极上剥离、密封部被破坏而导致电解质泄漏之类的情况发生，得到具有优异耐久性的染料敏化太阳能电池。
在上述制造方法中，优选述密封部以使在上述第1电极和上述第2电极中的至少一方的电极上且在上述密封部内设有由无机材料形成的无机密封部的方式形成。
这种情况下，在所得的染料敏化太阳能电池中能得到以下效果。即，无机密封部设置在第1电极和第2电极中的至少一方的电极上并在密封部内。因此，即使染料敏化太阳能电池被置于高温环境下、电解质膨胀，导致朝向与电解质相反一侧的方向上的应力作用在密封部上，密封部的移动也会被无机密封部充分抑制。此外，即使密封部被压缩，施加在密封部上的压力也会由于无机密封部而不易传到将窄幅部与宽幅部连接的连接部上。因此，密封部不易向电解质侧突出而凸起，楔形狭窄缝隙更不易形成。所以，能更充分地抑制应力向界面集中。此外，若染料敏化太阳能电池被置于高温环境下，则树脂密封部的流动性会增加。此时，当密封部上有在其高度方向上过大的压力施加时，若有无机密封部设置在密封部内，则即使例如第1电极向第2电极接近，通过无机密封部，也能充分抑制第1电极与第2电极接触，充分抑制第1电极与第2电极短路。
此外，无机密封部具有比树脂密封部高的密封性能，因此，通过具有无机密封部，密封部的密封性能进一步提高。
根据本发明，提供具有优异的耐久性的染料敏化太阳能电池及其制造方法。
附图说明
图1是显示本发明的染料敏化太阳能电池的一实施方式的截面图。
图2是图1的部分截面图。
图3是显示图1的染料敏化太阳能电池的制造方法的准备工序的截面图。
图4是显示图1的染料敏化太阳能电池的制造方法的准备工序的截面图。
图5是显示图1的染料敏化太阳能电池的制造方法的电解质配置工序的截面图。
图6是显示图1的染料敏化太阳能电池的制造方法的贴合工序的截面图。
图7是显示图1的密封部的第1变形例的部分截面图。
图8是显示图1的密封部的第2变形例的部分截面图。
图9是显示图1的密封部的第3变形例的部分截面图。
图10是显示图1的密封部的第4变形例的部分截面图。
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。对于同一或等同的构成要素，使用同一符号，省略重复的说明。
图1是显示本发明的染料敏化太阳能电池的优选实施方式的截面图，图2是图1的部分扩大截面图。如图1所示，染料敏化太阳能电池100包括工作电极（第1电极）1、与工作电极1相向配置的对电极（第2电极）2、配置在工作电极1与对电极2间的电解质3、和与工作电极1及对电极2一起包围电解质3的环状密封部4。
工作电极1包括透明基板6、设置在透明基板6的对电极2侧的透明导电膜7、设置在透明导电膜7的表面上的多孔氧化物半导体层8。多孔氧化物半导体层8上担载有光敏化染料。
对电极2由对电极基板9和设置在对电极基板9上、与电解质3接触的位置上的催化剂层10构成。相对于催化剂层10，对电极基板9设置在与电解质3相反一侧。
如图2所示，密封部4具有工作电极1与密封部4的界面（第1界面）B1和对电极2与密封部4的界面（第2界面）B2。这里，在密封部4中，界面B1和界面B2两方形成具有密封部4的密封宽度中最宽的密封宽度W1的宽幅部。而密封部4设置在界面B1与界面B2之间，包含具有窄于宽幅部的密封宽度W2的窄幅部4b、将界面B1与窄幅部4b连接的第1连接部4a和将窄幅部4b与界面B2连接的第2连接部4c。此外，在工作电极1的表面上且在密封部4内设有配线部11。配线部11由设在工作电极1的透明导电膜7上的集电配线12和保护集电配线12的配线保护层13构成。密封部4包含配线部11、以及包覆配线部11、由树脂形成的树脂密封部14a和将树脂密封部14a与对电极2粘合的树脂密封部14b。
而且，第1连接部4a的内周面S1和第2连接部4c的内周面S3相对于窄幅部4b的内周面S2，设在内侧。即，在密封部4的内周面S上，通过第1连接部4a、窄幅部4b和第2连接部4c，形成有沟槽5A。此外，第1连接部4a的外周面T1和第2连接部4c的外周面T3相对于窄幅部4b的外周面T2，设在外侧。即，在密封部4的外周面T上，通过第1连接部4a、窄幅部4b和第2连接部4c，形成有沟槽5B。此外，在染料敏化太阳能电池100中，宽幅部中的内周边P1相对于窄幅部4b，位于内侧，宽幅部中的外周边P2相对于窄幅部4b，位于外侧。这里，“内侧”是指多孔氧化物半导体层8一侧，“外侧”是指与多孔氧化物半导体层8相反一侧。
在该染料敏化太阳能电池100中，工作电极1与密封部4的界面B1和对电极2与密封部4的界面B2两方形成具有密封部4的密封宽度中最宽的密封宽度W1的宽幅部，且密封部4包含有具有窄于宽幅部的密封宽度W2的窄幅部。即，基本上，密封部4的内周面S不会向电解质3侧突出而凸起，不会由于工作电极1的表面和密封部4的内周面S而形成有楔形狭窄缝隙。同样地，不会由于对电极2的表面和密封部4的内周面S而形成有楔形狭窄缝隙。此外，由于密封部4包含具有窄于宽幅部的密封宽度W2的窄幅部4b，因此，即使在因来自外部的应力等而使密封部4的内周面S向电解质3侧突出而凸起的情况下，该窄幅部4b比界面B1、B2容易变形，可通过变形来吸收应力。因此，在因来自外部的应力等而使密封部4的内周面S向电解质3侧突出而凸起的情况下，即使染料敏化太阳能电池100在高温环境下使用，电解质3膨胀，也能抑制应力向界面B1、B2集中。
综上，通过染料敏化太阳能电池100，能充分抑制密封部4从工作电极1、对电极2上剥离、密封部4受到破坏而导致电解质3泄漏的情况发生。因此，染料敏化太阳能电池100具有优异的耐久性。
尤其是，在染料敏化太阳能电池100中，宽幅部中的内周边P1较窄幅部4b位于内侧。因此，与宽幅部中的内周边P1较窄幅部4b不在内侧的情况相比，能更充分地防止通过工作电极1和密封部4的内周面S而有楔形狭窄缝隙形成。同样地，与宽幅部中的内周边P1较窄幅部4b不在内侧的情况相比，还能更充分地防止通过对电极2和密封部4的内周面S而有楔形狭窄缝隙形成。因此，能更充分地抑制由应力向该缝隙集中而导致的密封部4的剥离和电解质3的泄漏。
此外，在染料敏化太阳能电池100中，在工作电极1上且在密封部4内设有作为无机密封部的配线部11。因此，即使因使工作电极1与对电极2接近的应力的作用而导致密封部4被压缩，施加在窄幅部4b上的压力也会因配线部11而难以传到将界面B1与窄幅部4b连接的第1连接部4a。因此，第1连接部4a的内周面S1难以向电解质3侧突出而凸起，难以形成楔形狭窄缝隙。所以，能更充分地抑制应力向工作电极1与第1连接部4a的界面B1集中。
此外，在染料敏化太阳能电池100中，密封部4的内周面S上形成有沟槽5A。因此，即使因使工作电极1与对电极2接近的应力的作用而导致密封部4受到压缩，窄幅部4b、第1连接部4a、第2连接部4b也容易向沟槽5A突出。即，第1连接部4a的内周面S1和第2连接部4c的内周面S3更难以向电解质3侧突出。因此，在第1连接部4a的内周面S1与工作电极1之间和在第2连接部4c的内周面S3与对电极2之间难以形成楔形狭窄缝隙。因此，不仅能抑制应力向工作电极1与第1连接部4a的界面B1集中，还能抑制应力向对电极2与第2连接部4c的界面B2集中。所以，能更充分地抑制密封部4从工作电极1和对电极2上剥离、密封部4被破坏而导致电解质3泄漏的情况。所以与密封部4的内周面S上未形成有沟槽5A的情况相比，染料敏化太阳能电池100可具有更优异的耐久性。
此外，在染料敏化太阳能电池100中，配线部11设在工作电极1上且在密封部4内。因此，即使染料敏化太阳能电池100被置于高温环境下、电解质3膨胀，导致朝向与电解质3相反一侧的方向上的应力作用在密封部4上，密封部4的移动也会因配线部11而得到充分抑制。
此外，当染料敏化太阳能电池100被配置在高温环境下时，树脂密封部14a、14b的流动性会增加。此时，在密封部4上有在其高度方向上过大的压力施加的情况下，若配线部11设在密封部4内，则即使例如工作电极1向对电极2接近，通过配线部11，也能充分抑制工作电极1与对电极2接触，充分抑制工作电极1与对电极2短路。
此外，由于配线部11具有比树脂密封部14a、14b高的密封性能，因此，通过具有配线部11，密封部4的密封性能进一步提高。
接着，对上述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，按以下方法准备工作电极1和对电极2。
（工作电极）
首先，通过在透明基板6上形成1张连续的透明导电膜7而制作透明导电电极（图3）。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，Spray Pyrolysis Deposition）及CVD法等。
构成透明基板6的材料为例如透明材料即可，作为这种透明材料，例如可以是硼硅酸玻璃、钠钙玻璃、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）等树脂膜。透明基板6的厚度可根据染料敏化太阳能电池100的尺寸适当确定，无特殊限制，例如在50～10000μm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，因FTO具有高耐热性及耐化学药品性而优选透明导电膜7由FTO构成。此外，作为透明导电膜7，若使用由多层构成的层积体，则因可反映各层的特性而优选。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0.01～2μm的范围即可。
接着，以包围用以形成多孔氧化物半导体层8的预定区域（下面称作“多孔氧化物半导体层形成预定区域”）的方式形成配线部11。配线部11可通过以包围多孔氧化物半导体层形成预定区域的方式形成集电配线12、接着以包覆集电配线12的方式形成配线保护层13而得到。
集电配线12例如可通过混合金属粒子与聚乙二醇等增稠剂而形成浆料，并将该浆料用丝网印刷法等以包围多孔氧化物半导体层形成预定区域的方式涂膜、加热焙烧而得到。配线保护层13例如可通过向低熔点玻璃粉等无机绝缘材料中根据需要添加增稠剂、粘合剂、分散剂、溶剂等而形成浆料，并将该浆料用丝网印刷法等以包覆整个集电配线12的方式涂布、加热焙烧而得到。
接着，在透明导电膜7的表面的多孔氧化物半导体层形成预定区域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上述氧化物半导体粒子以外，还含有聚乙二醇等树脂及松油醇等溶剂。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、刮刀法或棒涂法等。
接着，焙烧多孔氧化物半导体层形成用浆料，形成多孔氧化物半导体层8，由此得到工作电极1。
焙烧温度视氧化物半导体粒子而不同，但通常为350℃～600℃，焙烧时间也视氧化物半导体粒子而不同，但通常为1～5小时。
作为上述氧化物半导体粒子，例如可以是氧化钛（TiO2）、氧化锌（ZnO）、氧化钨（WO5）、氧化铌（Nb2O5）、钛酸锶（SrTiO5）、氧化锡（SnO2）、氧化铟（In2O3）、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）或这些化合物中的二种以上构成的氧化物半导体粒子。这些氧化物半导体粒子的平均粒径优选为1～1000nm，这样，光敏化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层积而成的层积体构成。这种情况下，可使光在层积体内反复反射，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。另外，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，可通过以下方法得到对电极2。
即，首先准备对电极基板9（图4）。然后，在对电极基板9上形成催化剂层10。作为催化剂层10的形成方法，可以使用溅射法、蒸镀法等。从膜的均匀性方面考虑，优选溅射法。
此时，对电极基板9例如可由钛、镍、不锈钢、铂、钼、钨或它们的二种以上的合金、玻璃基板、在上述透明基板6上形成有ITO、FTO等导电性氧化物的基板等构成。这些对电极基板9的使用不受电解质3的种类的影响，但由于其尤其对碘具有耐腐蚀性，因此，尤其适合电解质3含有碘的情况。这些对电极基板9中，从耐腐蚀性、价格和可获得性的角度考虑，优选对电极基板9由钛构成。对电极基板9的厚度可根据染料敏化太阳能电池100的尺寸适当确定，无特殊限制，例如在0.005～0.1mm即可。
催化剂层10由铂、碳系材料或导电性高分子等构成。
〔密封件固定工序〕
接着，如图3所示，在工作电极1的配线部11的部位上形成第1密封件4A。
第1密封件4A由设置在工作电极1的透明导电膜7上的第1连接部4a和从第1连接部4a延伸的窄幅部4b构成。第1密封件4A例如通过加热熔融热塑性树脂、使热塑性树脂包覆配线部11及配线部11的内侧和外侧的透明导电膜7的表面即可。
另一方面，如图4所示，在对电极2中的催化剂层10的表面部位上形成第2密封件4B。第2密封件4B可通过例如加热熔融热塑性树脂、使热塑性树脂粘合在催化剂层10上而得到。此时，使第2密封件4B与对电极2的催化剂层10之间的界面B2上的第2密封件4B的密封宽度跟第1密封件4A与工作电极1的透明导电膜7之间的界面B1上的第1密封件4A的密封宽度相同。
作为用于形成第1密封部4A和第2密封部4B的热塑性树脂，优选使用酸改性聚乙烯、聚乙烯醇和乙烯-乙烯醇共聚物等。这种情况下，能更加充分地抑制电解质3浸透第1密封件4A或第2密封件4B而泄漏。另外，酸改性聚乙烯是指使聚乙烯与酸无规共聚、交叉共聚、嵌段共聚、接枝共聚而成的物质、或将它们用金属离子中和后的物质。作为一个例子，乙烯甲基丙烯酸共聚物是使乙烯与甲基丙烯酸共聚而成的，属于酸改性聚乙烯，将乙烯甲基丙烯酸共聚物用金属离子中和后的离聚物也属于酸改性聚乙烯。
〔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，使该光敏化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光敏化染料，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。但也可在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膜中，从而将光敏化染料担载到多个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5所示，在工作电极1上且在第1密封件4A的内侧配置电解质3。电解质3可通过在工作电极1上且在第1密封件4A的内侧以包覆多孔氧化物半导体层8的方式注入或印刷而得到。
这里，在电解质3为液状的情况下，优选将电解质3注入至超越第1密封件4A而溢出到第1密封件4A的外侧为止。这种情况下，就可在第1密封件4A的内侧充分注入电解质3。此外，在将第1密封件4A与第2密封件4B粘合、形成密封部4时，能从被工作电极1、对电极2和密封部4包围的单元电池空间中充分排除空气，更加充分地提高光电转换效率。另外，通过将电解质3注入至超越第1密封件4A而溢出到第1密封件4A的外侧为止，即使第1密封件4A的粘合部位被电解质3润湿，由于第1密封件4A和第2密封件4B均为热塑性树脂，因此，在将第1密封件4A与第2密封件4B粘合时，润湿性降低导致的粘合力降低充分地小，第1密封件4A会与第2密封件4B牢固地粘合。
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、戊腈（valeronitrile）、三甲基乙腈、戊二腈、甲基丙烯腈、异丁腈、苯乙腈、丙烯腈、丁二腈、乙二腈、戊腈（pentane nitrile）、己二腈等。作为氧化还原电对，除I－/I3 －以外，例如还可以是溴/溴化物离子、锌配合物、铁配合物、钴配合物等氧化还原电对。染料敏化太阳能电池100在将含有作为氧化还原电对的I－/I3 －之类挥发性溶质和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3时特别有效。其原因是，这种情况下，随着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的内压的变化会特别大，电解质3容易从密封部4与对电极2的界面B2以及密封部4与工作电极1的界面B1泄漏。此外，电解质3也可以不含上述有机溶剂，而含有由离子液体与作为挥发性成分的有机溶剂的混合物形成的离子液体电解质。这种情况下，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。此外，电解质3也可不含上述有机溶剂，而含有离子液体。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，例如可优选使用1－甲基－3－甲基碘化咪唑鎓、1－乙基－3－甲基咪唑鎓双（三氟甲基磺酰基）亚胺盐、1－己基－3－甲基碘化咪唑鎓、1－乙基－3－丙基碘化咪唑鎓、二甲基碘化咪唑鎓、乙基甲基碘化咪唑鎓、二甲基丙基碘化咪唑鎓、丁基甲基碘化咪唑鎓或甲基丙基碘化咪唑鎓。此外，电解质3还可含有添加剂。作为添加剂，可以是LiI、I2、4－叔丁基吡啶、硫氰酸胍、1－甲基苯并咪唑、1－丁基苯并咪唑等。此外，作为电解质3，也可以使用向上述电解质中混炼SiO2、TiO2、碳纳米管等纳米粒子而成的呈凝胶样准固态电解质的纳米复合凝胶电解质，此外，还可使用用聚偏二氟乙烯、聚氧化乙烯衍生物、氨基酸衍生物等有机系凝胶化剂凝胶化而成的电解质。
〔贴合工序〕
接着，如图6所示，例如在减压下将工作电极1与对电极2贴合，并在工作电极1与对电极2之间形成密封部4（可参见图1）。
此时，在对第1密封件4A与第2密封件4B重合的部分局部加压的同时进行加热，使第1密封件4A和第2密封件4B热熔。这样，形成密封部4（可参见图1）。
此时，第1密封件4A和第2密封件4B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。
此外，作为使第1密封件4A和第2密封件4B熔融时的温度，只要在形成第1密封件4A和第2密封件4B的热塑性树脂的熔点以上即可。上述温度小于热塑性树脂的熔点时，形成第1密封件4A和第2密封件4B的热塑性树脂会不熔融，因而无法将第1密封件4A与第2密封件4B粘合而形成密封部4。
但是，使第1密封件4A和第2密封件4B熔融时的温度优选在（热塑性树脂的熔点+200℃）以下。若上述温度超过（热塑性树脂的熔点+200℃），则存在树脂第1密封件4A和第2密封件4B中所含的热塑性树脂会被热分解之虞。
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。另外，对电极2的准备只要在将对电极2与工作电极1贴合之前进行即可。因此，在工作电极1上配置电解质3时，对电极2的准备也可在将电解质40配置到工作电极1上之后且在将对电极2与工作电极1贴合之前进行。
本发明不局限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，配线部11由集电配线12和配线保护层13构成，但如图7所示，配线部111还可以在由集电配线12和配线保护层13构成的主体部26的外侧具有随着与主体部26的距离增大而厚度减小的厚度减小部27。这种情况下，即使主体部26和与主体部26相向的对电极2之间的树脂密封部4b和树脂密封部4c的总厚度小、粘合性不充分，从主体部26起，在与电解质3相反一侧设有厚度减小部27。这样，树脂密封部4b和树脂密封部4c的总厚度随着与主体部26的距离增大而增大。因此，通过厚度减小部27与对电极2之间的树脂密封部4b、4c，可确保充分的粘合力。其结果，能实现具有更优异的耐久性的染料敏化太阳能电池100。这里，厚度减小部27是指沿着配线部111与透明导电膜7的界面的、从主体部26到前端的长度大于主体部26的高度的部位。此外，厚度减小部27的对电极2侧的表面可以是平坦面，也可以是凸面，还可以是阶状。厚度减小部27例如可由与配线保护部13相同的材料构成。另外，厚度减小部27也可设置在主体部26的内侧。
此外，在上述实施方式中，密封部4包含配线部11，但如图8所示，密封部4也可不包含配线部11。
此外，在上述实施方式中，密封部4的内周面S和外周面T上分别形成有沟槽5A和5B，但沟槽5A、5B并非必不可少，可以省略。
此外，在上述实施方式中，密封部4由第1连接部4a、窄幅部4b和第2连接部4c构成，但如图9所示，密封部4也可不包含第2连接部4c。即，密封部4也可由第1连接部4a和窄幅部4b构成。换言之，窄幅部4b可与界面B2直接连接。这种情况下，在界面B1、B2中，仅界面B1形成为宽幅部。此外，通过对电极2、窄幅部4b和第1连接部4a而形成沟槽5A、5B。另外，虽然图中未示出，但密封部4也可由第2连接部4c和窄幅部4b构成。
此外，在上述实施方式中，第1连接部4a和第2连接部4c的密封宽度沿将工作电极1与对电极2连结的方向大致不变，但如图10所示，密封部4也可具有第1连接部4a的密封宽度随着由界面B1向窄幅部4b的方向而减小、第2连接部4c的密封宽度也随着由界面B2向窄幅部4b的方向而减小的形状。这样，能抑制密封部4的内周面S向电解质3侧突出而凸起。这里，窄幅部4b可沿将工作电极1与对电极2连结的方向具有一定厚度，但厚度也可以为零。即，窄幅部4b也可由面构成。
此外，在本发明中，密封部4也可不置于宽幅部的正上方区域。即，从与密封部4和工作电极1的界面B1正交的方向看密封部4时，密封部4与对电极2的界面B2可相对于界面B1有所偏离。
此外，在上述实施方式中，工作电极1与密封部4的界面B1以及对电极2与密封部4的界面B2的两方中的任一方均成为具有密封部4的密封宽度中最宽的密封宽度W1的宽幅部，但无须界面B1和界面B2两方都为宽幅部，可仅任意一方为宽幅部。
实施例
下面通过列举实施例和比较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20cm×20cm×4mm（厚度）的掺氟氧化锡透明导电玻璃基板（FTO基板）。接着，在FTO基板上涂布500℃烧结型银浆料，形成矩形环状图案和从矩形环状图案外周的一部分引出的取出用图案。此时，矩形环状图案通过涂布银浆料、形成18cm×18cm的矩形开口且使宽度为0.2cm而形成。然后，在500℃烧结由矩形环状图案和取出用图案构成的银浆料，得到厚约10μm的由银形成的集电配线。
接着，在矩形环状图案内，在距集电配线约1mm的位置涂布氧化钛浆料，使浆料成矩形，焙烧，形成厚约20μm的多孔氧化物半导体层。
接着，用低熔点玻璃粉包覆集电配线中的矩形环状图案部分，在520℃下焙烧，形成厚50μm的配线保护层。这样得到工作电极。
接着，粘贴、熔粘厚20μm的聚烯烃系热熔树脂，使其在包覆配线保护层的同时，还包覆作为透明导电膜表面的从配线保护层的内周面起的0.5mm的部分及从外周面起的0.5mm的部分。这样，形成从第1连接部和从第1连接部延伸、成为具有窄于第1连接部与工作电极之间的界面的密封宽度的窄幅部的第1密封件。此时，作为聚烯烃系热熔树脂，使用了离聚物Himilan（商品名，三井杜邦聚合化学公司产品）。此外，使热熔树脂不重叠在多孔氧化物半导体层上。
接着，将工作电极在溶解有作为光敏化染料的N719染料0.2mM的脱水乙醇溶液中浸渍一昼夜，使光敏化染料担载在工作电极上。
另一方面，准备20cm×20cm×40μm（厚度）由纯金属钛箔形成的金属基板，对该金属基板表面进行等离子体清洗后，用溅射法在整个面上形成厚约30nm的铂催化剂层，得到对电极。
接着，准备在由聚烯烃系热熔树脂形成的18cm×18cm的树脂片上形成有1个矩形开口（17.5cm×17.5cm）、宽为30mm的矩形环状图案。接着，将聚烯烃系热熔树脂配置在对电极的铂催化剂层上后，熔粘。这样，在对电极上形成成为第2连接部的第2密封件。此时，作为聚烯烃系热熔树脂，使用了离聚物Himilan。
接着，向位于第1密封部的开口内侧的多孔氧化物半导体层的中央及上下3点上，在－35℃以下的干燥空气中滴加极少量（0.01ml左右）的电解质。此时，作为电解质，使用了以甲氧基乙腈构成的挥发性溶剂为主要溶剂、含有碘化锂0.1M、碘0.05M、4－叔丁基吡啶0.5M的挥发系电解质。
并且，在将设有第1密封件的工作电极和设有第2密封件的对电极置于减压环境（500Pa）下之后，在10秒以内将第1密封件与第2密封件重合。此时，将第1密封件的窄幅部重合在第2密封件的中央。并且，用加热器在3MPa下边对第1密封件和第2密封件加压边在160℃下加热熔融，形成密封部。在由此得到的密封部中，与工作电极的界面和与对电极的界面中的密封宽度均最宽。而密封部的窄幅部中的密封宽度则比上述界面上的密封宽度窄。而且，宽幅部中的内周边较窄幅部位于内侧，且在密封部的内周面上通过第1连接部、窄幅部和第2连接部而形成有沟槽。此外，密封部与工作电极的界面（宽幅部）上的密封宽度和密封部与对电极的界面（宽幅部）上的密封宽度均为3mm。这样得到了染料敏化太阳能电池。
实施例2
除了不在密封部内设置配线部以外，按与实施例1相同的方法制得染料敏化太阳能电池。
在由此得到的染料敏化太阳能电池的密封部中，与工作电极的界面和与对电极的界面上的密封宽度均最宽。此外，密封部的窄幅部中的密封宽度比上述界面上的密封宽度窄。而且，宽幅部中的内周边较窄幅部位于内侧，且在密封部的内周面上通过第1连接部、窄幅部和第2连接部而形成有沟槽。
实施例3
除了不在对电极的催化剂层上固定第2密封件以外，按与实施例1相同的方法制得染料敏化太阳能电池。
在由此得到的染料敏化太阳能电池的密封部中，与工作电极的界面上的密封宽度均最宽。此外，密封部的窄幅部中的密封宽度比上述界面上的密封宽度窄。而且，宽幅部中的内周边较窄幅部位于内侧，且在密封部的内周面上通过第1连接部、窄幅部和对电极而形成有沟槽。
实施例4
除了在配线部的外侧设置随着与主体部的距离增大而厚度减小的厚度减小部以外，按与实施例1相同的方法制得染料敏化太阳能电池。在厚度减小部中，使沿配线部与透明导电膜的界面的、从主体部到前端的长度为1mm，大于主体部的高度。此外，使厚度减小部的对电极侧的表面为阶差为0.05mm的阶状。
在由此得到的染料敏化太阳能电池的密封部中，与工作电极的界面和与对电极的界面上的密封宽度均最宽。此外，密封部的窄幅部中的密封宽度比上述界面上的密封宽度窄。而且，宽幅部中的内周边较窄幅部位于内侧，且在密封部的内周面上通过第1连接部、窄幅部和第2连接部而形成有沟槽。
实施例5
除了不在密封部内周面上形成沟槽、使内周面为平滑的凹曲面，且不在密封部内设置配线部以外，按与实施例1相同的方法制得染料敏化太阳能电池。
在由此得到的染料敏化太阳能电池的密封部中，与工作电极的界面和与对电极的界面上的密封宽度均最宽。此外，密封部的窄幅部中的密封宽度比上述界面上的密封宽度窄。而且，宽幅部中的内周边较窄幅部位于内侧。
比较例1
除了在将第1密封件固定到工作电极的透明导电膜上时，将热熔系树脂挤压在配线部上、不使窄幅部形成，并在形成密封部时，使密封部的中央部中的密封宽度比透明导电膜与密封部的界面上的密封宽度大0.02mm以外，按与实施例1相同的方法制得染料敏化太阳能电池。
〔耐久性的评价〕
按以下方法评价了染料敏化太阳能电池的耐久性。即，首先，对于在实施例1～5及比较例1中得到的染料敏化太阳能电池，测定其1000h后的光电转化效率，根据下式算出光电转化效率的经时变化：
光电转化效率的经时变化＝初期的光电转化效率（100％）－1000h后的光电转化效率
结果示于表1。光电转化效率的经时变化在10％以下时，视为耐久性优异，评价为“合格”，超过10％时，视为耐久性差，评价为“不合格”。
表1
Figure BDA0000416245470000161
由表1所示结果可知，在耐久性上，实施例1～5的染料敏化太阳能电池满足合格标准。与此相对，在耐久性上，比较例1的染料敏化太阳能电池则不满足合格标准。
由此得以确认，根据本发明，能实现具有优异耐久性的染料敏化太阳能电池。
符号说明：
1…工作电极（第1电极）
2…对电极（第2电极）
3…电解质
4…密封部
4a…第1连接部、连接部
4b…窄幅部
4c…第2连接部
4A…第1密封件
4B…第2密封件
11、111…配线部（无机密封部）
12…集电配线（无机密封部）
13…配线保护层（无机密封部）
14a、14b…树脂密封部
26…主体部
27…厚度减小部
100…染料敏化太阳能电池
B1…界面（第1界面，宽幅部）
B2…界面（第2界面，宽幅部）
P1…宽幅部的内周边
S…密封部的内周面
W1…宽幅部的密封宽度
W2…窄幅部的密封宽度

Claims (8)

1.染料敏化太阳能电池，具有第1电极、
与所述第1电极相向的第2电极、
配置在所述第1电极与所述第2电极之间的电解质、
与所述第1电极和所述第2电极一起包围所述电解质、将所述第1电极与所述第2电极连接的环状密封部，
所述密封部具有由树脂构成的树脂密封部，
所述第1电极与所述密封部之间的第1界面和所述第2电极与所述密封部之间的第2界面中的至少一方界面为具有所述密封部的密封宽度中最宽密封宽度的宽幅部，且所述密封部具有其密封宽度比所述宽幅部窄的窄幅部。
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，所述宽幅部中的内周边缘相对于所述窄幅部，位于内侧。
3.根据权利要求1或2所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，在所述第1电极和所述第2电极中的至少一方电极上且在所述密封部内设置有由无机材料构成的无机密封部。
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，所述无机密封部具有设置在所述第1电极和所述第2电极中的至少一方上的主体部，以及相对于所述主体部，设置在所述电解质一侧或设置在与所述电解质相反一侧、随着与所述主体部的距离增大而厚度减小的厚度减小部。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，所述密封部还具有将所述窄幅部与所述第1界面连接的第1连接部和将所述窄幅部与所述第2界面连接的第2连接部，
通过第1连接部、所述窄幅部和所述第2连接部，所述密封部的内周面上形成有沟槽。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，所述密封部具有将所述窄幅部与所述第1界面连接的连接部，
所述窄幅部与所述第2界面直接连接，通过所述连接部、所述窄幅部和所述第2电极，所述密封部的内周面上形成有沟槽。
7.染料敏化太阳能电池的制造方法，包括准备第1电极或第2电极的准备工序、
在所述第1电极或第2电极上固定用于形成将所述第1电极与所述第2电极连接的密封部的密封件的密封件固定工序、
在所述第1电极或所述第2电极上配置电解质的电解质配置工序、
将所述第1电极和第2电极贴合、在所述第1电极与所述第2电极之间形成包含所述密封件的所述密封部的贴合工序，
所述密封部以使所述第1电极与所述密封部之间的第1界面和所述第2电极与所述密封部之间的第2界面中的至少一方界面为具有所述密封部的密封宽度中最宽密封宽度的宽幅部且具有其密封宽度比所述宽幅部窄的窄幅部的方式形成。
8.根据权利要求7所述的染料敏化太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述密封部以在所述第1电极和所述第2电极中的至少一方电极上且在所述密封部内设置有由无机材料构成的无机密封部的方式形成。
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