CN106575581B - 太阳能电池的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能电池的制造方法，其特征在于具有：在板状的第1电极上配置电解质的工序，将所述电解质供给到由沿着所述板状的第1电极的相互对置的一组侧边而设置的一对第1密封用部分所夹的区域；将在具有可挠性的板状基材的板面上形成有贯穿厚度方向而能够排出所述电解质的孔的第2电极从沿着所述侧边的方向的一端侧向另一端侧逐渐重叠到所述第1电极，在所述第1密封用部分处将所述第2电极和所述第1电极进行粘接的工序；和在跨越所述一对第1密封用部分之间沿着与所述侧边交叉的方向延伸、并且在沿着所述侧边的方向上空开间隔设定的一对第2密封用部分处，将所述第1电极和所述第2电极粘接，从而将填充了所述电解质的空间进行密封的工序，所述孔配置为位于所述一对第2密封用部分所夹的区域的外侧。

Description

太阳能电池的制造方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池的制造方法。
本申请基于2014年7月30日在日本申请的特愿2014-155576号主张优先权，并在此援引其内容。
背景技术
作为现有的太阳能电池的制造方法，如下述专利文献所示，公开了一种如下方法：将形成为板状的第1电极和与该第1电极对置配置的第2电极重叠，使用密封材料将外周粘合之后，注入电解液。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2011-204522号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在以往那样使用密封材料将外周粘合之后注入电解液的太阳能电池的制造方法中，存在如下问题：在填充电解液的空间内容易残留气泡，导致太阳能电池的质量降低。
因此，鉴于上述课题，本发明提供一种防止在填充液状等的电解质的空间残留气泡来制造质量高的太阳能电池的方法。
用于解决课题的手段
本发明的太阳能电池的制造方法，其特征在于具有：在板状的第1电极上配置电解质的工序，将所述电解质供给到由沿着所述板状的第1电极的相互对置的一组侧边而设置的一对第1密封用部分所夹的区域；将在具有可挠性的板状基材的板面上形成有贯穿厚度方向而能够排出所述电解质的孔的第2电极从沿着所述侧边的方向的一端侧向另一端侧逐渐重叠到所述第1电极，在所述第1密封用部分处将所述第2电极和所述第1电极进行粘接的工序；和在跨越所述一对第1密封用部分之间沿着与所述侧边交叉的方向延伸、并且在沿着所述侧边的方向上空开间隔设定的一对第2密封用部分处，将所述第1电极和所述第2电极进行粘接，从而将填充了所述电解质的空间进行密封的工序，所述孔配置为位于由所述一对第2密封用部分所夹的区域的外侧。
另外，在本发明中，所谓电解质，是指液体或者半固体状的电解质。
根据该构成，能够排出混入到电解质中的气泡。
在本发明的所述进行密封的工序中，可以在所述第2密封用部分将所述第2电极和所述第1电极进行粘接，保留所述第2密封用部分的至少一部分来进行切断。
根据该构成，能够省略在第1电极和第2电极的粘结之后可能需要的从孔排出的电解质的后处理来完成太阳能电池。
本发明的太阳能电池的制造方法，其特征在于具有：在板状的第1电极上配置电解质的工序，将所述电解质供给到由沿着所述板状的第1电极的相互对置的一组侧边而设置的一对第1密封用部分所夹的区域；将在具有可挠性的板状基材的板面上形成有贯穿厚度方向而能够排出所述电解质的孔的第2电极从沿着所述侧边的方向的一端侧向另一端侧逐渐重叠到所述第1电极，在所述第1密封用部分处将所述第2电极和所述第1电极进行粘接的工序；和在跨越所述一对第1密封用部分之间沿着与所述侧边交叉的方向延伸、并且在沿着所述侧边的方向上空开间隔设定的一对第2密封用部分处，将所述第1电极和所述第2电极进行粘接，从而将填充了所述电解质的空间进行密封的工序，所述孔，配置为位于由所述一对第2密封用部分所夹的区域内，在将所述第2电极与所述第1电极重叠之后被密封。
根据该构成，能够排出混入到电解质中的气泡。
本发明的所述第1密封用部分可以是沿着所述一组侧边设置的密封材料。
根据该构成，能够容易地设定第1密封用部分。
发明效果
本发明具有如下这样的效果：能够防止在填充电解质的空间中残留气泡从而提供质量高的太阳能电池。
附图说明
图1是示意性表示本发明的一实施方式的太阳能电池的制造方法的一工序的剖视图。
图2是示意性表示本发明的一实施方式的太阳能电池的制造方法的一工序的剖视图。
图3是示意性表示本发明的一实施方式的太阳能电池的制造方法的一工序的俯视图。
图4是从箭头X方向观察图3的侧视图。
图5是示意性表示本发明的一实施方式的太阳能电池的制造方法的一工序的剖视图。
图6是示意性表示本发明的一实施方式的太阳能电池的制造方法的一工序的俯视图。
图7是示意性表示本发明的一实施方式的太阳能电池的制造方法的一工序的俯视图。
图8A是示意性表示本发明的一实施方式的太阳能电池的制造方法的一工序的图，是制造过程的太阳能电池的剖视图。
图8B是沿Y1-Y1线观察图8A所示的制造过程的太阳能电池的剖视图。
图9A是示意性表示本发明的一实施方式的太阳能电池的制造方法的一工序的图，是制造过程的太阳能电池的剖视图。
图9B是沿Y2-Y2线观察图9A所示的制造过程的太阳能电池的剖视图。
图10A是示意性表示本发明的一实施方式的太阳能电池的制造方法的一工序的图，是制造过程的太阳能电池的剖视图。
图10B是图10A所示的制造过程的太阳能电池的俯视图。
图11A是示意性表示本发明的一实施方式的太阳能电池的制造方法的一工序的图，是制造过程的太阳能电池的剖视图。
图11B是图11A所示的制造过程的太阳能电池的俯视图。
图12A是本发明的各实施方式的太阳能电池的制造方法的一个变形例。
图12B是本发明的各实施方式的太阳能电池的制造方法的另一个变形例。
具体实施方式
以下，参考附图来说明本发明的太阳能电池的制造方法。
本实施方式的太阳能电池的制造方法具有：
(1)如图1、图2所示，在板状的第1电极1上配置电解质的工序，将所述电解质供给到由沿着所述板状的第1电极的相互对置的一组侧边1a而设置的一对第1密封用部分2A所夹的区域；
(2)如图3、图4所示，将在具有可挠性的板状基材10b的板面上形成有贯穿厚度方向而能够排出电解质3的孔5的第2电极6从沿着侧边1a的方向的一端6m侧向另一端6n侧逐渐重叠到第1电极1，在第1密封用部分2处将第2电极6和第1电极1进行粘接的工序；和
(3)如图5-图7所示，在跨越一对第1密封用部分2、2之间沿与侧边1a交叉的方向延伸、并且在沿侧边1a的方向上空开间隔设定的一对第2密封用部分7中，将第1电极1和第2电极6粘接，从而将填充了电解质3的空间S进行密封的工序，其中，孔5配置为位于由第2密封用部分7、7所夹的区域的外侧。
(1)填充电解质3的工序
在填充电解质3的工序中，向沿着图1所示的板状的第1电极1的相互对置的一组侧边1a而设置的一对第1密封用部分2、2所夹的区域中，如图2所示，供给液体、半固体或者固体状的电解质3。
第1电极1优选使用如下电极，即，在基板10a的表面形成导电膜11a，进而在导电膜11a的表面形成了半导体层12。
第1电极1优选形成为大致矩形。
作为用于第1电极1的基板10a的材料，例如，能够适当使用以聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等透明的热可塑性树脂材料为主要原料的树脂材料或者玻璃基板等。该基板10a优选形成为具有可挠性的薄膜状。
对于导电膜11a的材料，例如，能够使用锡掺杂氧化铟(ITO)、氧化锌、氟掺杂氧化锡(FTO)、铝掺杂氧化锌(AZO)、氧化锡(SnO)、锑掺杂氧化锡(ATO)、氧化铟/氧化锌(IZO)、镓掺杂氧化锌(GZO)等。
半导体层12具有从后述的增感染料接收电子并进行输送的功能，由金属氧化物、有机金属等构成的半导体成膜于导电膜11a的表面。
作为金属氧化物，例如，能够使用氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)等。作为有机金属，能够使用CH3NH3PbX3(X是卤素原子)等的钙钛矿结构的有机金属等。
半导体层12能够载持增感染料。载持于半导体层12的增感染料由有机染料或者金属络合染料构成。作为有机染料，例如，能够使用香豆素系、多烯系、菁系、半菁系、噻吩系等的各种有机染料。作为金属络合染料，例如，可以适当使用钌络合物等。
在基板10a的宽度方向(即，与沿纸面进深方向延伸的侧边1a交叉的方向)的两端，沿侧边1a在纸面进深方向上连续地配置一对密封材料2A。
作为密封材料2A，能够适当使用粘合剂(例如热熔树脂)或者固化性树脂等。
具体而言，优选在第1电极1的导电膜11a的表面，预先配置具有一定厚度的密封材料2A，从而预先形成用于填充液状或者半固体状的电解质3的凹陷部13。由此，相对置的一对密封材料2A、2A成为使得电解质3不会向第1电极1的宽度方向两侧流下的侧壁。此外，配置在第1电极1的宽度方向两端的密封材料2A构成了在宽度方向两端在侧边1a方向上将第1电极1和第2电极6进行密封的第1密封用部分2。
电解质3填充在第1电极1的密封材料2A彼此之间即第1密封用部分2、2所夹的区域。所填充的电解质3的量比最终被密封在第1电极1以及第2电极6之间的电解质3多，但不会溢出第1密封用部分2、2间以外。因此，如图2所示，电解质3填充至比将密封材料2A、2A的上端彼此连接的线稍向上超出的程度。
作为电解质3，例如，能够使用乙腈、丙腈等非水系溶剂；在碘化二甲基丙基咪唑鎓或者碘化丁基甲基咪唑鎓等的离子液体等液体成分中混合了碘化锂等支持电解液和碘的溶液等。此外，为了防止反向电子转移反应，电解质3也可以使用包含叔丁基吡啶的电解质。
(2)在第1密封用部分2处粘接第1电极1和第2电极6的工序
如图3、图4所示，在第1密封用部分2中粘接第1电极1和第2电极6的工序中，将在厚度方向上贯穿而形成了能够排出电解质3的孔5的第2电极6在沿着侧边1a的方向上观察从一端6m侧朝向另一端6n侧逐渐重叠到第1电极1，在第1密封用部分2、2中粘接第2电极6和第1电极1。
第2电极6，在基板(也称为基材)10b上预先成膜了导电膜11b。
基板10b的材质以及形状，除了在厚度方向上形成了孔5以及具有可挠性之外，能够与第1电极1的基板10a形成为大致相同。
对于第2电极6的导电膜11b，能够使用没有未图示的触媒层的作用而具有作为导电膜11b的作用的材料、或者能实现未图示的触媒层以及导电膜11b的双方的作用的材料的任一种。在前者的情况下，在导电膜11b上还成膜未图示的触媒层，在后者的情况下，能够采用在其他基板10b上仅成膜导电膜11b的结构。
此外，作为在导电膜11b的表面成膜的触媒层，能够采用碳糊、铂(platinum)等。
另外，在第1电极1的基板10a以及第2电极6的基板10b中的至少任意一方使用透明基板。
此外，第1电极1或者第2电极6中的至少任意一方的导电膜11a、11b由透明导电膜形成。
第2电极6向第1电极1的粘结如下进行。
即，如图3所示，抬起第2电极6的另一端6n侧，将一端6m侧粘结到第1电极1。使与第1电极1粘结的第2电极6的部分的附近呈大致圆弧状弯曲。然后，将第2电极6变为弯曲形状的部分从一端6m侧向另一端6n侧逐渐粘结到第1电极1。
此时，对第1密封用部分2上加压的同时根据密封材料2A的材质来进行加热、光照射等，通过密封材料2A粘接第1电极1和第2电极6。在第2电极6在第1密封用部分2、2彼此之间由于电解质3的容积而鼓起的情况下，在比密封材料2A、2A的加压之后用辊等将第1密封用部分2、2间平整为平板。
配置在第1密封用部分2、2间的电解质3由于填充得比最终密封的量多，因此如图4所示，通过第2电极6向第1电极1的粘结，从一端6m侧朝向另一端6n侧进行按压。结果，填充了电解质3的空间S中包含的气泡从第2电极6对第1电极1的粘结方向即从一端6m侧朝向另一端6n侧被挤出。此外，电解质3的多余部分从一端6m侧朝向另一端6n侧被挤出。
孔5在第2电极6中形成在如下位置：从一端6m侧向另一端侧6n挤出的多余部分的电解质3逐渐增多，向第1密封用部分2间的外侧溢出之前(即靠一端6m侧)的位置。
因此，如图4、图5所示，孔5通过排出较多地填充到第1电极1的第1密封用部分2、2间的多余部分的电解质3，从而防止多余的电解质3溢流而附着在形成了第1密封用部分2的密封材料2A的粘接面。
(3)密封填充了电解质3的空间S的工序
如图5-图7所示，在密封填充了电解质3的空间S(参考图5)的工序中，在跨越一对第1密封用部分2之间沿着与侧边1a交叉的方向延伸并且在沿着侧边1a的方向上空开间隔设定的一对第2密封用部分7、7中，将第1电极1和第2电极6进行粘接。此时，第2密封用部分7设定为使孔5位于第2密封用部分7、7所夹的区域的外侧。
具体而言，第2密封用部分7，在相粘结的第1电极1以及第2电极6的侧边1a方向上空开间隔地跨宽度方向设置。第1电极1以及第2电极6在第2密封用部分7中使用超声波熔融等进行熔融，进而保留第2密封用部分7的至少一部分，更优选通过在第2密封用部分7的被熔融的部分的外侧进行切断来完成。
如此，本实施方式的太阳能电池的制造方法，由于在向第1密封用部分2、2所夹的区域中填充了电解质3的第1电极1，按压电解质3的同时沿一个方向粘结第2电极6，因而能够在消除存在于填充了电解质3的空间中的气泡的同时将第1电极1和第2电极6进行粘结。因此，本实施方式的太阳能电池的制造方法能够获得如下这样的效果：能够防止由于在填充电解质3的太阳能电池的内部存在气泡而导致的太阳能电池的质量降低。
此外，本实施方式的太阳能电池的制造方法，由于在电解质3向第1密封用部分2、2所夹的区域的外侧溢流之前，从形成于第2电极6的孔5、5排出多余的电解质3，所以能够防止电解质3介于密封材料2A与第2电极6之间。因此，本实施方式的太阳能电池的制造方法可以获得如下这样的效果：能够防止由于电解质3附着在密封材料2A的粘接面而使密封材料2A的粘接力降低。
此外，根据本实施方式的太阳能电池的制造方法，由于能够将太阳能电池的构成部件按其层叠顺序进行配置，因此可以达到容易制造，易于连续生产的效果。
此外，本实施方式的太阳能电池的制造方法，由于使孔5位于第2密封用部分7、7所夹的区域之外，通过超声波等将第1电极1和第2电极6熔融，所以能够省略堵塞用于排出电解质3的孔5的工序以及去除附着在孔5的周围的电解质3的工序。因此，本实施方式的太阳能电池的制造方法可以获得能够高效地制造太阳能电池的效果。此外，本实施方式的太阳能电池的制造方法，由于切断形成了孔5的端部15，所以不会残留堵塞孔5的痕迹，因此可以获得如下效果：能够制造外观性高的太阳能电池。
接下来，使用图8(A以及B)～图11(A以及B)来说明本发明的第2实施方式。在本实施方式中，仅针对与第1实施方式不同的构成进行说明，对于与第1实施方式共同的构成，附加相同的符号并省略其说明。
第2实施方式的太阳能电池的制造方法是连续生产串联连接的多个发电元件(太阳能电池)d、d……(即太阳能电池模块)的方法。
(1)填充电解质3的工序
在第2实施方式的填充电解质3的工序中，如图8A以及图8B所示，使用了在基板10a上形成多个长条的带状的导电膜11a，并且在各导电膜11a上形成了半导体层12的第1电极20。而且，如图9A以及图9B所示，在各导电膜11a的宽度方向(与长边方向正交的方向)的两端形成沿着侧边1a的一对第1密封用部分2、2……，在第1密封用部分2、2彼此之间填充液体或者半固体状的电解质3。
基板10a形成为长条的带状。导电膜11a以及半导体层12在基板10a的宽度方向上相邻地形成了多个(在本实施方式中是2个)。
在导电膜11a彼此之间，形成了沿侧边1a方向延伸的绝缘槽16。
密封材料2A形成在一个导电膜11a的宽度方向两端，使得在一个导电膜11a上形成一个发电元件。宽度方向的一端侧(在本实施方式中是附图右侧)的密封材料2A形成在绝缘槽16上。
在形成在相同的导电膜11a上的密封材料2A(即第1密封用部分2彼此)之间填充电解质3。
在密封材料2A、2A彼此之间，配置了使相邻的发电元件串联连接的导电材料17。此外，在基板10a的宽度方向的另一端侧，使成膜了导电膜11a的基板10a突出到第1密封用部分2所夹的区域之外，从而可以在该突出了的端部T1取出端子。
(3)密封填充了电解质3的空间S的工序
如图10A、图10B、图11A、图11B所示，在密封填充了电解质3的空间S的工序中，与第1实施方式所示的方法同样地，将第2电极30粘结到第1电极20。然后，将在长边方向上空开间隔设置的一对第2密封用部分7、7设定为使孔5位于一对第2密封用部分7、7所夹的区域之外。之后，在第2密封用部分7中将第1电极20以及第2电极30熔融，进行切断。
另外，第2电极30使用在基板10b成膜了多个带状的导电膜11b、11b的电极。在导电膜11b、11b彼此之间，形成了使它们电绝缘的绝缘槽18。
如图10A所示，第2电极30的绝缘槽18配置为和与第1电极20的绝缘槽16所接触的密封材料2A不同的密封材料2A接触。此外，配置为基板10b的宽度方向的一端侧突出到第1密封用部分2、2所夹的区域之外，从而可以在该突出了的端部T2取出端子。
如此，根据第2实施方式的太阳能电池的制造方法，除了能够实现第1实施方式所示的作用、功能以及效果之外，还可以获得如下效果：能够通过连续作业(在一端侧拉出设为卷筒状的基板的同时实施各工序的加工，在另一端侧卷绕为卷筒状的同时进行作业，所谓的Roll to Roll)来高效地制造具备多个发电元件d、d的太阳能电池模块。
以上，对本发明的第1以及第2实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于第1实施方式以及第2实施方式所示的构成，在不脱离发明本质的范围内可以适当变更各构成来应用。
具体而言，在第1实施方式以及第2实施方式中，也可以将孔5设置在第2密封用部分7、7所夹的区域内。
根据该构成，通过第2密封用部分7中的粘接以及孔5的密封，能够简单地制造太阳能电池。
此外，在上述各实施方式中，采用了在一个发电元件各设置了2个或4个圆形孔的构成，但是能够适当设定孔5的形状、数量。具体而言，孔5的直径可以设为满足如下关系的尺寸：30μm≤孔径＜第1密封用部分2、2间的距离。此外，孔既可以在宽度方向上空开间隔地排列多个，也可以在宽度方向上连续地开口一个孔5。孔5的形状除了圆以外，也可以是三角形等多边形。
此外，在上述各实施方式中，第1密封用部分2通过仅在第1电极20的宽度方向的两端配置密封材料2A来进行了设定，但是第1密封用部分2也可以如图12A，图12B所示，使导电膜3的宽度方向的两端上升而形成凹陷部13，并且由能够粘结第2电极30的凸缘部40、40和密封材料2A来形成。通过这样形成第1密封用部分2，可以获得如下效果：能够有效地防止填充到第1电极50、51的电解质3向第1密封用部分2、2间之外溢流，并且能够将第1电极20以及第2电极30进行粘接。
此外，在第1实施方式和第2实施方式中，将第1电极1、20设为光电极，将第2电极6、30设为对置电极，但也可以将第2电极6、30设为光电极，将第1电极1、20设为对置电极。
另外，本发明的太阳能电池的制造方法也能够适用于并联连接的太阳能电池的制造。
此外，第1实施方式、第2实施方式或者它们的变形例中的第2密封用部分7、7的粘接，优选通过超声波熔融来进行，但也可以使用粘合剂等来进行。
此外，关于第1实施方式，也可以通过从第2密封用部分7适当取出端子，从而仅由图12A所示的凸缘40来形成第1密封用部分2，将第1电极50通过超声波熔融与第2电极6粘接。
符号说明
1、20 第1电极
1a 侧边
2A 第1密封用部分
5 孔
6 第2电极
7 第2密封用部分
10a、10b 基板(基材)

Claims (5)

1.一种太阳能电池的制造方法，其特征在于具有：
在板状的第1电极上配置电解质的工序，将所述电解质供给到由沿着所述板状的第1电极的相互对置的一组侧边而设置的一对第1密封用部分所夹的区域；
将在具有可挠性的板状基材的板面上形成有贯穿厚度方向而能够排出所述电解质的孔的第2电极从沿着所述侧边的方向的一端侧向另一端侧逐渐重叠到所述第1电极，在所述第1密封用部分处将所述第2电极和所述第1电极进行粘接的工序；和
在跨越所述一对第1密封用部分之间沿着与所述侧边交叉的方向延伸、并且在沿着所述侧边的方向上空开间隔设定的一对第2密封用部分处，将所述第1电极和所述第2电极进行粘接，从而将填充了所述电解质的空间进行密封的工序，
所述孔配置为位于由所述一对第2密封用部分所夹的区域的外侧。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，
在所述进行密封的工序中，在所述第2密封用部分将所述第2电极和所述第1电极进行粘接，保留所述第2密封用部分的至少一部分来进行切断。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，
所述第1密封用部分是沿着所述一组侧边设置的密封材料。
4.一种太阳能电池的制造方法，其特征在于具有：
在板状的第1电极上配置电解质的工序，将所述电解质供给到由沿着所述板状的第1电极的相互对置的一组侧边而设置的一对第1密封用部分所夹的区域；
将在具有可挠性的板状基材的板面上形成有贯穿厚度方向而能够排出所述电解质的孔的第2电极从沿着所述侧边的方向的一端侧向另一端侧逐渐重叠到所述第1电极，在所述第1密封用部分处将所述第2电极和所述第1电极进行粘接的工序；和
在跨越所述一对第1密封用部分之间沿着与所述侧边交叉的方向延伸、并且在沿着所述侧边的方向上空开间隔设定的一对第2密封用部分处，将所述第1电极和所述第2电极粘接，从而将填充了所述电解质的空间进行密封的工序，
所述孔配置为位于由所述一对第2密封用部分所夹的区域内，并在将所述第2电极与所述第1电极重叠之后被密封，
所述孔在所述第 2 电极中形成在如下位置：从一端侧向另一端侧挤出的多余部分的电解质逐渐增多，向所述一对第1密封用部分间的外侧溢出之前的位置。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，
所述第1密封用部分是沿着所述一组侧边设置的密封材料。
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