JP2007048674A - Dye-sensitized solar cell and its sealing method - Google Patents
Dye-sensitized solar cell and its sealing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007048674A JP2007048674A JP2005233701A JP2005233701A JP2007048674A JP 2007048674 A JP2007048674 A JP 2007048674A JP 2005233701 A JP2005233701 A JP 2005233701A JP 2005233701 A JP2005233701 A JP 2005233701A JP 2007048674 A JP2007048674 A JP 2007048674A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- electrode
- counter electrode
- dye
- wall 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
Description
本発明は、製造時の熱による増感色素の脱離等を抑制し電極及び電解液の封止を行うことができる色素増感型太陽電池及びその封止方法に関する。 The present invention relates to a dye-sensitized solar cell capable of sealing an electrode and an electrolyte while suppressing detachment of a sensitizing dye due to heat during production and a sealing method thereof.
現在、太陽光発電では、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン及びこれらを組み合わせたHIT(Heterojunction with Intrinsic Thin-layer)等を用いた太陽電池が実用化され、主力技術となっている。これらの太陽電池では光電変換の効率も20%近くあり優れている。しかし、シリコン系太陽電池は素材製造にかかるエネルギーコストが高く、環境負荷などの面でも課題が多く、価格及び材料供給等における制限もある。一方、Gratzel等により提案された色素増感型太陽電池が安価な太陽電池として注目されている(例えば、非特許文献1及び特許文献1参照。)。この太陽電池は、増感色素を担持させた多孔質チタニアを用いた半導体電極と対極との間に電解液を介在させた構造を有し、現行のシリコン系太陽電池に比べて光電変換効率は低いものの、材料、製法等の面で大幅なコストダウンが可能である。
At present, in solar power generation, solar cells using single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, a combination of these with HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin-layer), etc. have been put into practical use and have become the main technology. These solar cells are excellent with photoelectric conversion efficiency of nearly 20%. However, silicon-based solar cells are expensive in terms of energy production, have many problems in terms of environmental impact, and have limitations in price and material supply. On the other hand, a dye-sensitized solar cell proposed by Gratzel et al. Has attracted attention as an inexpensive solar cell (see, for example, Non-Patent
また、多孔質電極、対極及び電解液は、透光性基板と対極基板との間であり、且つ周囲を壁部によって囲まれた空間内に収容されている。この壁部は透光性基板を加熱して融解させたり、接着性樹脂を用いて硬化を促進させるために加熱したりして、約100℃以上の高温に晒すと増感色素が半導体電極から脱離するため未加熱に比べて電池の性能が低くなっていた。
このように、増感色素の温度が上昇することなく壁部を形成するために、透光性基板及び対極基板の端面に向けてレーザ光を照射することにより必要な部分に限って加熱する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
In addition, the porous electrode, the counter electrode, and the electrolytic solution are accommodated in a space between the translucent substrate and the counter electrode substrate and surrounded by a wall portion. When this wall is heated to melt the translucent substrate or heated to accelerate curing using an adhesive resin, the sensitizing dye is removed from the semiconductor electrode when exposed to a high temperature of about 100 ° C. or higher. Due to desorption, the performance of the battery was low compared to unheated.
As described above, in order to form the wall portion without increasing the temperature of the sensitizing dye, a method of heating only the necessary portion by irradiating the laser beam toward the end surfaces of the translucent substrate and the counter electrode substrate. Has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
しかし、特許文献2のように側面方向から照射して加熱する場合、透光性基板及び対極基板の側面を揃えないと両基板の境界面にレーザ光が到達しにくくなり、十分な加熱がされない。また、端部以外の例えば基板中央部の壁部の形成は、側面からレーザ光を照射しても到達しにくく、加熱できなかった。
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、製造時の熱による増感色素の脱離等を抑制し電極及び電解液の封止を行うことができる色素増感型太陽電池及びその封止方法を提供することを目的とする。
However, in the case of heating by irradiating from the side surface as in
The present invention has been made in view of the above situation, and a dye-sensitized solar cell capable of suppressing detachment of a sensitizing dye due to heat during production and sealing an electrode and an electrolytic solution, and It aims at providing the sealing method.
本発明の色素増感型太陽電池及びその封止方法は、以下の通りである。
1.対極基板11と、該対極基板11の一面側に対向して配置されたガラス製の透光性基板12と、該対極基板11の該一面側に配設された触媒電極13と、該透光性基板12の該対極基板11に対向する一面側に配設された増感色素を有する半導体電極14と、該半導体電極14の少なくとも一部に含有され、且つ該触媒電極13及び該半導体電極14の間に充填された電解液17と、該対極基板11及び該透光性基板12の間、且つ該触媒電極13及び該半導体電極14の周囲に設けられた壁部18と、を備え、
該壁部18は、該透光性基板12となるガラス基板の該壁部18が形成されることとなる形成部位に、該透光性基板12側の垂直方向から照射されたレーザ光によって該形成部位を融解、凝固させて得た融解凝固物によって形成されていることを特徴とする色素増感型太陽電池。
2.対極基板11と、該対極基板11の一面側に対向して配置された透光性基板12と、該対極基板11の該一面側に配設された触媒電極13と、該透光性基板12の該対極基板11に対向する一面側に配設された増感色素を有する半導体電極14と、該半導体電極14の少なくとも一部に含有され、且つ該触媒電極13及び該半導体電極14の間に充填された電解液17と、該対極基板11及び該透光性基板12の間、且つ該触媒電極13及び該半導体電極14の周囲に設けられた壁部18Aと、を備え、該壁部18Aは、該対極基板11となる基板の該壁部18Aが形成されることとなる形成部位に、該透光性基板12側の垂直方向から照射されたレーザ光によって該形成部位を融解、凝固させて得た融解凝固物によって形成されていることを特徴とする色素増感型太陽電池。
3.対極基板11と、該対極基板11の一面側に対向して配置された透光性基板12と、該対極基板11の該一面側に配設された触媒電極13と、該透光性基板12の該対極基板11に対向する一面側に配設された増感色素を有する半導体電極14と、該半導体電極14の少なくとも一部に含有され、且つ該触媒電極13及び該半導体電極14の間に充填された電解液17と、該対極基板11及び該透光性基板12の間、且つ該触媒電極13及び該半導体電極14の周囲に設けられた壁部18Bと、を備え、該壁部18Bは、該対極基板11の該壁部18Bと接合されることとなる被接合面と、該透光性基板12の該壁部18Bと接合されることとなる被接合面と、の間に充填された接着性樹脂が、該透光性基板12側の垂直方向から照射されたレーザ光によって硬化されて形成されていることを特徴とする色素増感型太陽電池。
4.上記透光性基板12の上記壁部18、18A、18Bとの接合面に上記半導体電極14と電気的に接続され、且つレーザ光を吸収する集電電極161を更に具備する上記1.乃至3.のいずれかに記載の色素増感型太陽電池。
5.上記対極基板11の上記壁部18、18Bとの接合面に上記触媒電極13と電気的に接続され、且つレーザ光を吸収する集電電極151を更に具備する上記1.又は3.記載の色素増感型太陽電池。
6.上記対極基板11はセラミックス製である上記1.乃至5.のいずれかに記載の色素増感型太陽電池。
The dye-sensitized solar cell and the sealing method thereof of the present invention are as follows.
1. A
The
2.
3.
4). 1. The above-described 1., further comprising a
5. 1. The above-mentioned 1., further comprising a
6). The
7.対極基板11と、該対極基板11の一面側に対向して配置されたガラス製の透光性基板12と、該対極基板11の該一面側に配設された触媒電極13と、該透光性基板12の該対極基板11に対向する一面側に配設された増感色素を有する半導体電極14と、該半導体電極14の少なくとも一部に含有され、且つ該触媒電極13及び該半導体電極14の間に充填された電解液17と、該対極基板11及び該透光性基板12の間、且つ該触媒電極13及び該半導体電極14の周囲に設けられた壁部18と、を備える色素増感型太陽電池の封止方法であって、該透光性基板12となるガラス基板の該壁部18が形成されることとなる形成部位に光吸収材及びガラスフラックスを付着させ、次いで、該光吸収材に該透光性基板12側の垂直方向からレーザ光を照射して該ガラス基板を融解させ、その後、該融解物を該対極基板11まで到達させた後、凝固させて該壁部18を形成して該対極基板11と該透光性基板12とを接合することを特徴とする色素増感型太陽電池の封止方法。
8.対極基板11と、該対極基板11の一面側に対向して配置された透光性基板12と、該対極基板11の該一面側に配設された触媒電極13と、該透光性基板12の該対極基板11に対向する一面側に配設された増感色素を有する半導体電極14と、該半導体電極14の少なくとも一部に含有され、且つ該触媒電極13及び該半導体電極14の間に充填された電解液17と、該対極基板11及び該透光性基板12の間、且つ該触媒電極13及び該半導体電極14の周囲に設けられた壁部18Aと、を備える色素増感型太陽電池の封止方法であって、該対極基板11となる基板の該壁部18Aが形成されることとなる形成部位に光吸収材及びガラスフラックスを付着させ、次いで、該光吸収材に該透光性基板12側の垂直方向からレーザ光を照射して該基板を融解させ、その後、該融解物を該透光性基板12まで到達させた後、凝固させて該壁部18Aを形成して該対極基板11と該透光性基板12とを接合することを特徴とする色素増感型太陽電池の封止方法。
9.上記光吸収材は、上記ガラスフラックスに含まれる上記7.又は8.記載の色素増感型太陽電池の封止方法。
10.対極基板11と、該対極基板11の一面側に対向して配置された透光性基板12と、該対極基板11の該一面側に配設された触媒電極13と、該透光性基板12の該対極基板11に対向する一面側に配設された増感色素を有する半導体電極14と、該半導体電極14の少なくとも一部に含有され、且つ該触媒電極13及び該半導体電極14の間に充填された電解液17と、該対極基板11及び該透光性基板12の間、且つ該触媒電極13及び該半導体電極14の周囲に設けられた壁部18Bと、を備える色素増感型太陽電池の封止方法であって、該透光性基板12及び/又は該対極基板11の該壁部18Bが形成されることとなる形成部位に光吸収材を付着させ、且つ該対極基板11及び該透光性基板12の該壁部18Bが形成されることとなる形成部位間に接着性樹脂を充填し、次いで、該光吸収材に該透光性基板12側の垂直方向からレーザ光を照射して該接着性樹脂を硬化させて該壁部18Bを形成し、該壁部18Bを介して該対極基板11と該透光性基板12とを接合することを特徴とする色素増感型太陽電池の封止方法。
11.上記光吸収材は、上記接着性樹脂に含まれる上記10.記載の色素増感型太陽電池の封止方法。
12.上記透光性基板12の上記形成部位に上記半導体電極14と電気的に接続され、且つ上記光吸収材として機能する集電電極161を更に具備する上記7.乃至11.のいずれかに記載の色素増感型太陽電池の封止方法。
13.上記対極基板11の上記形成部位に上記触媒電極13と電気的に接続され、且つ上記光吸収材として機能する集電電極151を更に具備する上記7.、10又は11.記載の色素増感型太陽電池の封止方法。
14.上記対極基板11はセラミックス製である上記7.乃至13.のいずれかに記載の色素増感型太陽電池の封止方法。
7). A
8).
9. The light absorbing material is contained in the glass flux. Or 8. A method for sealing a dye-sensitized solar cell as described.
10.
11. The light absorbing material is contained in the adhesive resin. A method for sealing a dye-sensitized solar cell as described.
12 6. The above described 7. further comprising a
13. 6. The
14 6. The
本各発明の色素増感型太陽電池及びその封止方法によれば、透光性基板12と対極基板11とを接合する壁部18を、レーザ光によって透光性基板12となるガラス基板を加熱し、融解凝固させて形成することで、接合工程を短時間で容易に行うことができる。また、壁部18Aを、レーザ光によって対極基板11となる基板を加熱し、融解凝固させて形成しても、同様にして接合工程を短時間で容易に行うことができる。更に、壁部18Bを、レーザ光によって接着性樹脂を加熱して形成することで、接合工程を短時間で容易に行うことができる。
更に、接合が必要な部分に限定して加熱することができるため、色素増感型太陽電池の作製時に、熱に弱い半導体電極14及び電解液17等の温度が上昇して、増感色素が脱離したり、電解液が劣化したりすることを抑制することができる。また、図1に例示するように、対極基板11及び透光性基板12と、壁部18、18A、18Bとの位置関係によらず、周辺及び中央等の任意の部位を接合することができるため、色素増感型太陽電池を容易に作製することができる。
更に、透光性基板12の集電電極161を透光性基板12及び壁部18、18A、18Bの間にも設け、光吸収材として用いる場合は、他の光吸収材を用意することなくレーザを用いた透光性基板12及び壁部18、18A、18Bの接合を容易に行うことができる。また、対極基板11の集電電極151を対極基板11及び壁部18、18Bの間にも設け、光吸収材として用いる場合も、同様にレーザを用いた対極基板11及び壁部18、18Bの接合を容易に行うことができる。
更に、対極基板11をセラミックス製とする場合は、色素増感型太陽電池の構造を安定にすることができ、製造及び取付けを容易にすることができる。また、対極基板11上にタングステン等を焼結して集電電極15等を形成しても対極基板11の変形等がない。更に、レーザ光によって対極基板11が加熱されても対極基板11としての機能の劣化をすることがなく、電解液17等を容易に封止することができる。
光吸収材をガラスフラックス内に含有させる場合は、ガラスフラックスのレーザ光による加熱をより均一に行うことができ、接合を容易にすることができる。
光吸収材を接着性樹脂に含有させる場合は、接着性樹脂の加熱を短時間に行うことができ、レーザ光による加熱をより効率よくし、対極基板11及び透光性基板12を接合することができる。
According to the dye-sensitized solar cell and the sealing method thereof of each of the present invention, the glass substrate that becomes the
Furthermore, since it can heat only in the part which needs joining, at the time of preparation of a dye-sensitized solar cell, the temperature of the
Further, when the
Further, when the
When the light absorbing material is contained in the glass flux, the glass flux can be heated more uniformly by the laser beam, and the joining can be facilitated.
When the light-absorbing material is contained in the adhesive resin, the adhesive resin can be heated in a short time, the heating by the laser light is made more efficient, and the
以下、例えば図1〜16を例にして本発明の色素増感型太陽電池及びその封止方法を詳細に説明する。
本色素増感型太陽電池1は図4に例示するように、対極基板11と、該対極基板11の一面側に対向して配置された透光性基板12と、該対極基板11の該一面側に配設された触媒電極13と、該透光性基板12の該対極基板11に対向する一面側に配設された増感色素を有する半導体電極14と、該半導体電極14の少なくとも一部に含有され、且つ該触媒電極13及び該半導体電極14の間に充填された電解液17と、該対極基板11及び該透光性基板12の間、且つ該触媒電極13及び該半導体電極14の周囲に設けられた壁部18と、を備える。
Hereinafter, the dye-sensitized solar cell and the sealing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
As illustrated in FIG. 4, the dye-sensitized
上記「対極基板11」は、透光性基板12に対向して配置される。この対極基板11は、透光性を有していてもよいし、有していなくてもよい。透光性を有していない対極基板11は特に限定されないが、例えばセラミックスにより形成することができる。セラミック基板を用いた対極基板11は強度が大きく、支持基板となって優れた耐久性を有する色素増感型太陽電池とすることができる。また、触媒電極13及び対極側集電電極15を焼成することができる。更に、対極基板11、触媒電極13及び対極側集電電極15を同時焼成することができる。
セラミック基板の形成に用いられるセラミックスは特に限定されず、酸化物系セラミック、窒化物系セラミック及び炭化物系セラミック等の各種セラミックスを用いることができる。セラミックスとしては、アルミナ、窒化ケイ素及びジルコニア等が好ましく、アルミナが特に好ましい。アルミナは耐腐食性に優れ、強度が大きく、電気絶縁性にも優れ、アルミナからなる対極基板11とすることで、より優れた耐久性を有する色素増感型太陽電池とすることができる。
The “
Ceramics used for forming the ceramic substrate are not particularly limited, and various ceramics such as oxide ceramics, nitride ceramics, and carbide ceramics can be used. As the ceramic, alumina, silicon nitride, zirconia and the like are preferable, and alumina is particularly preferable. Alumina is excellent in corrosion resistance, has high strength, is excellent in electrical insulation, and can be a dye-sensitized solar cell having superior durability by using the
対極基板11がセラミックスからなる場合、その厚さは特に限定されないが、100μm〜5mm、特に500μm〜5mm、更に1〜5mmとすることができ、300μm〜3mmとすることが好ましい。対極基板11の厚さが100μm〜5mm、特に300μm〜3mmであれば、支持層として十分な強度を有し、優れた耐久性を有する色素増感型太陽電池とすることができる。
In the case where the
透光性を有する対極基板11はガラス板及び樹脂シート等を用いて形成することができる。
対極基板11がガラス板からなるとき材質は特に限定されず、例えば、シリカガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス及びアルミノホウケイ酸ガラス等を用いることができる。また、対極基板11が樹脂シートからなるとき材質は特に限定されず、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリエチリデンノルボルネン等を用いて作製することができる。対極基板11の厚さは材質によっても異なり、特に限定されないが、透光性の指標である下記の透過率が60〜99%、特に85〜99%となる厚さであることが好ましい。
ここでいう透光性とは、波長400〜900nmの可視光の透過率が10%以上であることを意味する。この透過率は60%以上、特に85%以上であることが好ましい。以下、透光性の意味及び好ましい透過率はすべて同様である。
透過率(%)=(透過した光量/入射した光量)×100
The
A material is not specifically limited when the
The translucency here means that the transmittance of visible light having a wavelength of 400 to 900 nm is 10% or more. This transmittance is preferably 60% or more, particularly 85% or more. Hereinafter, the meaning of translucency and preferable transmittance are all the same.
Transmittance (%) = (transmitted light amount / incident light amount) × 100
上記「透光性基板12」は対極基板11に対向して配置される。この透光性基板12は、上記対極基板11が透光性を有する場合と同様に、融解凝固によって対極基板11と接合するときはガラス板、接着性樹脂を用いて接合するときはガラス板及び樹脂シート等を用いて形成することができる。ガラス板及び樹脂シートは特に限定されず、上記対極基板11と同様に、各種ガラス板及び各種樹脂からなるシートを挙げることができる。
透光性基板12の厚さは材質によっても異なり、特に限定されないが、上記の透過率が60〜99%、特に85〜99%となる厚さであることが好ましい。
The “
The thickness of the
上記「触媒電極13」は、対極基板11の一面側に配設される(例えば図4参照)。この触媒電極13は、触媒活性を有する物質により形成することができる。また、触媒活性を有さない、金属、後述の触媒電極13に使用される透光性導電膜の形成に用いられる導電性酸化物及びポリアニリン、ポリピロール等の導電性高分子などと、触媒活性を有する物質とを用いて形成することもできる。
触媒活性を有する物質としては、白金、ロジウム等の貴金属(但し、金及び銀は電解液等に対する耐腐食性が低いため好ましくない。以下、電解液等が接触し得る部分には同様に銀は好ましくない。)、カーボンブラック等が挙げられ、これらは併せて導電性を有する。触媒電極13は、触媒活性を有し、且つ電気化学的に安定な貴金属により形成することが好ましく、触媒活性が高く、電解液に対する耐腐食性が高い白金を用いることが特に好ましい。この触媒電極13の厚さは特に限定されないが、単層及び多層のいずれの場合も、3nm〜10μm、特に3nm〜2μmとすることができる。触媒電極13の厚さが3nm〜10μmであれば、十分に抵抗の低い触媒電極13とすることができる。
The “
Substances having catalytic activity include noble metals such as platinum and rhodium (however, gold and silver are not preferred because of their low corrosion resistance to electrolytes, etc. Hereinafter, silver is similarly applied to the parts that can be contacted with electrolytes, etc. Not preferable), carbon black and the like, and these have conductivity together. The
触媒活性を有する物質からなる触媒電極13は、触媒活性を有する物質の微粒子を含有するペーストを、対極基板11等の表面にスクリーン印刷法、ドクターブレード法等の任意の塗布方法を用いて塗布形成することができる。また、触媒活性を有する物質を含有する金属、導電性酸化物からなる触媒電極13も、触媒活性を有する物質の場合と同様の方法により形成することができる。更に、これらの触媒電極13は、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法等により、対極基板11等の表面に金属等を堆積させて形成することもできる。
The
上記「半導体電極14」は、透光性基板12の一面側に配設される(例えば図4を参照)。この半導体電極14は、半導体電極基体と、この半導体電極基体に付着した増感色素とを有する。半導体電極基体は、チタニア、酸化スズ、酸化亜鉛等の金属酸化物、硫化亜鉛、硫化鉛等の金属硫化物等により形成することができる。
半導体電極基体の作製方法は特に限定されず、例えば、金属酸化物及び金属硫化物等の半導体微粒子を含有するペーストを、透光性基板12等の表面にスクリーン印刷法及びドクターブレード法等の任意の塗布方法を用いて塗布して未焼成半導体電極基体を形成し、その後、焼成することにより作製することができる。
焼成の条件は特に限定されないが、焼成温度は400〜600℃、特に450〜550℃とすることができ、焼成時間は10〜300分、特に20〜40分とすることができる。焼成雰囲気は、大気雰囲気等の酸化雰囲気又はアルゴン等の希ガス雰囲気及び窒素ガス雰囲気等の不活性雰囲気とすることができる。
The “
The method for producing the semiconductor electrode substrate is not particularly limited. For example, a paste containing semiconductor fine particles such as a metal oxide and a metal sulfide may be applied to the surface of the light-transmitting
Although the firing conditions are not particularly limited, the firing temperature can be 400 to 600 ° C., particularly 450 to 550 ° C., and the firing time can be 10 to 300 minutes, particularly 20 to 40 minutes. The firing atmosphere can be an oxidizing atmosphere such as an air atmosphere or an inert atmosphere such as a rare gas atmosphere such as argon and a nitrogen gas atmosphere.
上記「増感色素」としては、光電変換の作用を向上させる錯体色素及び有機色素を用いることができる。錯体色素としては金属錯体色素が挙げられ、有機色素としてはポリメチン色素、メロシアニン色素等が挙げられる。金属錯体色素としてはルテニウム錯体色素及びオスミウム錯体色素等が挙げられ、ルテニウム錯体色素が特に好ましい。更に、光電変換がなされる波長域を拡大し、光電変換効率を向上させるため、増感作用が発現される波長域の異なる2種以上の増感色素を併用することもできる。
半導体電極基体に増感色素を付着させる方法は特に限定されず、例えば、増感色素を有機溶媒に溶解させた溶液に半導体電極基体を浸漬し、溶液を含侵させ、その後、有機溶媒を除去することにより付着させることができる。また、この溶液を、半導体電極基体に塗布し、その後、有機溶媒を除去することにより付着させることもできる。
As the “sensitizing dye”, a complex dye and an organic dye that improve the photoelectric conversion effect can be used. Examples of complex dyes include metal complex dyes, and examples of organic dyes include polymethine dyes and merocyanine dyes. Examples of the metal complex dye include a ruthenium complex dye and an osmium complex dye, and a ruthenium complex dye is particularly preferable. Furthermore, in order to expand the wavelength range in which photoelectric conversion is performed and improve the photoelectric conversion efficiency, two or more sensitizing dyes having different wavelength ranges in which a sensitizing action is exhibited can be used in combination.
The method for attaching the sensitizing dye to the semiconductor electrode substrate is not particularly limited. For example, the semiconductor electrode substrate is immersed in a solution in which the sensitizing dye is dissolved in an organic solvent, the solution is impregnated, and then the organic solvent is removed. It can be made to adhere. Alternatively, this solution can be applied to a semiconductor electrode substrate and then adhered by removing the organic solvent.
上記「電解液17」は、半導体電極14及び触媒電極13の各々の少なくとも一部に含有され、且つ半導体電極14と触媒電極13との間に充填されている。電解液17は、通常、半導体電極14及び触媒電極13のそれぞれの全体に含有されており、これにより光電変換効率を向上させることができる。半導体電極14と触媒電極13との間隔は特に限定されないが、200μm以下、特に50μm以下(通常、1μm以上)とすることができる。この厚さが200μm以下であれば、十分な発電効率を有する色素増感型太陽電池とすることができる。
電解液17には、電解質の他、通常、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート類等の溶媒及び各種の添加剤物等が含有される。この電解質は特に限定されず、各種の電解質を用いることができる。電解質としては、I2と、LiI及びピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイド等の4級アンモニウム化合物のヨウ素塩とを組み合わせてなる電解質が特に好ましい。電解質は1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
The “
In addition to the electrolyte, the
電解液を用いる場合、この溶液は、対極基板11、透光性基板12及び壁部18、18A、18Bによって形成される空間に電解液を注入し、含有させ、充填させることができる。この空間への電解液の注入は、対極基板11の側からでも、透光性基板12の側からでもよく、穿孔し易い側に注入口を設け、この注入口から注入することが好ましい。尚、注入口は1個でよいが、空気抜きのため更に他の孔を設けることもできる。このように空気抜きのための孔を設けることで、電解液をより容易に注入することができる。
In the case of using an electrolytic solution, the electrolytic solution can be injected, contained, and filled into the space formed by the
上記「壁部18、18A、18B」は、電解液17が区画外へ漏出しなければよく、任意の材質を選択することができる。この材質としては、接着性樹脂及びガラス等を例示することができる。また、壁部18、18Aとなる部材をレーザ光で融解凝固させる場合は、ガラス等を例示することができる。更に、ガラス成分を含有する「ガラス含有材」を用いることができる。尚、「ガラス成分」は、シリカガラス等の他、ガラス状態にあり、レーザ光で融解凝固可能な物質も含まれる。
また、上記「接着性樹脂」としては、対極基板11及び透光性基板12を接着可能な任意の樹脂を用いることができ、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド及びポリアセタール等の熱可塑性樹脂、並びにエポキシ樹脂、ウレタン樹脂及び熱硬化性ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を例示することができる。更に、ガラスを用いる場合は、透光性基板12及び透光性を有する対極基板11と同種のガラスを用いることができる。特に長期の耐久性を必要とする太陽電池では、ガラスにより封着することが好ましい。
更に、壁部18、18Aは対極基板11又は透光性基板12と同一の材質を用いて一体に形成してもよい(例えば、図4、7を参照)。尚、セラミックからなる部材をレーザ光で融解凝固させて壁部18Aを形成する場合であっても、レーザ光によってセラミック自体、又はセラミックに含まれるガラス成分が融解凝固して、対極基板11及び透光性基板12を接合することができれば、その部材を壁部18Aとして本発明に用いることができる。
The “
As the “adhesive resin”, any resin capable of adhering the
Furthermore, the
更に、壁部18、18A、18Bの形成方法として、1.透光性基板12に用いるガラス基板の一部をレーザ光によって融解凝固させて形成する方法、2.対極基板11Aに用いる基板の一部をレーザ光によって融解凝固させて形成する方法、及び3.接着性樹脂をレーザ光によって硬化させる方法を挙げることができる。
Further, as a method of forming the
1.透光性基板12に用いるガラス基板の一部をレーザ光によって融解凝固させて壁部18を形成する方法とは、例えば、(1)ガラス基板12’の壁部18を形成することとなる面である、上記「形成部位」に光吸収材3及びガラスフラックス4を付着させ(例えば、図2を参照)、次いで、(2)該形成部位に付着した光吸収材3に該透光性基板12側の垂直方向からレーザ光を照射してガラスフラックス4を加熱し、ガラス基板12’を加熱して融解させ(例えば、図2を参照)、その後、(3)該融解物を該対極基板11まで到達させた後、凝固させることによって壁部18を形成する方法を挙げることができる(例えば、図3を参照)。
1. Examples of the method of forming a
2.対極基板11Aに用いる基板の一部をレーザ光によって融解凝固させて壁部18Aを形成する方法とは、例えば、(1)基板11A’の壁部18Aを形成することとなる面である形成部位に光吸収材3及びガラスフラックス4を付着させ(例えば、図5を参照)、次いで、(2)該形成部位に付着した光吸収材3に該透光性基板12側の垂直方向からレーザ光を照射してガラスフラックス4を加熱し、基板11A’を加熱して融解させ(例えば、図5を参照)、その後、(3)該融解物を該透光性基板12まで到達させた後、凝固させることによって壁部18Aを形成する方法を挙げることができる(例えば、図6を参照)。
また、対極基板11A及び透光性基板12に用いる基板の一部をそれぞれレーザ光によって融解させ、互いに接触させた後、凝固させて壁部を形成してもよい。
2. The method of forming a
Alternatively, a part of the substrate used for the
3.接着性樹脂をレーザ光によって硬化させる方法とは、例えば、(1)該透光性基板12及び/又は該対極基板11の該壁部18Bが形成されることとなる形成部位に光吸収材3を付着させ(例えば、図8を参照)、且つ該対極基板11及び該透光性基板12の該壁部18Bが形成されることとなる形成部位間に接着性樹脂5を充填し、次いで、(2)該光吸収材3に該透光性基板12側の垂直方向からレーザ光を照射して該接着性樹脂5を硬化させて該壁部18Bを形成する方法を挙げることができる(例えば、図9を参照)。
3. The method of curing the adhesive resin with laser light is, for example, (1) the
上記「付着」とは、形成部位に光吸収材3を任意の手段で設けることをいい、例えば、塗布、印刷、接着、粘着及び貼付等を挙げることができる。
尚、光吸収材3、ガラスフラックス4及び接着性樹脂5を付着する対象は上記説明に限られず、対極基板11、11A及び透光性基板12のいずれでもかまわないし、両方に付着させてもよい。また、ガラスフラックス4及び接着性樹脂5に光吸収材3を含有させてもよい。
The above “attachment” means that the
The object to which the
「対極基板11及び透光性基板12の融解」又は「接着性樹脂5の硬化」に用いるレーザは、通常の加熱用途に用いられるものであればよく、例えば、通常、YAGレーザ、炭酸ガスレーザ等を用いることができる。また、レーザ周波数、入力電流値等のレーザ光照射条件は、壁部18、18A、18Bの組成及び厚さ等により、効率よく硬化させることができるように適宜設定することができる。
また、レーザ光は、透光性基板12の垂直方向から照射するのが好ましい(例えば、図1、2、5、8、11、14を参照)。レーザ光を垂直方向から照射することで、透光性基板12の通過距離を最短として途中の損失を最小にすることができ、且つ対極基板11及び透光性基板12の周縁部及び中央部等の任意の位置の接合を行うことができるからである。更に、レーザ光は、光吸収材3に焦点が合うように照射するのが好ましい。
尚、上記「垂直方向」は、厳密な垂直に限られず、垂直から±15°、特に好ましくは±10°の傾きがあってもかまわない。このようなわずかな傾斜があっても実質垂直のときと同じ効果が得られるからである。また、照射対象は光吸収材3に限られずガラスフラックス4、接着性樹脂5、対極基板11及び透光性基板12等も照射の対象にすることができる。更に、対極基板11が透光性である場合は、対極基板11側から光吸収材3に照射してもよい。
The laser used for “melting the
Moreover, it is preferable to irradiate a laser beam from the perpendicular direction of the translucent board | substrate 12 (for example, refer FIG.1,2,5,8,11,14). By irradiating the laser beam from the vertical direction, it is possible to minimize the passage loss of the
The “vertical direction” is not limited to a strict vertical direction, and may have an inclination of ± 15 °, particularly preferably ± 10 ° from the vertical. This is because even if there is such a slight inclination, the same effect as in the case of being substantially vertical can be obtained. Further, the irradiation target is not limited to the
上記「光吸収材3」は、レーザ光を吸収することができればよく、通常のレーザ光加工に用いられる光吸収材を用いることができる。この例として黒鉛、有機色素及び金属等を挙げることができる。集電電極16等の本色素増感型太陽電池の構成要素がレーザ光を吸収することができれば、それを光吸収材3として用いることができる(例えば、図11における集電電極161、及び図14における集電電極151を参照)。このようなレーザ光を吸収する構成要素は、使用するレーザ光の波長を吸収しやすい材質(例えば有色であること等)を用いたり、レーザ光が散乱しやすい構造(例えば多孔質構造等)を備えたものである。
上記「ガラスフラックス4」は、ガラスを用いた透光性基板12と、対極基板11とを接合するため、透光性基板12を融解しやすくするための融剤である。この融剤は、通常用いられるものを用いることができ、例えば硝酸ソーダ、硝酸カリ及び棚砂を挙げることができる。このガラスフラックス4は、透光性基板12の形成部位とともに融解し、凝固して壁部18、18Aを形成する。
The “
The “
また、触媒電極13に隣接する集電電極15、及び/又は半導体電極14に隣接する集電電極16を設けることができる(例えば図4に示す集電電極15、16を参照。)。集電電極15、16を設けることで、触媒電極13及び半導体電極14の導電性を高めて、色素増感型太陽電池の内部抵抗を低くすることができる。この集電電極15、16は、格子状等の任意のパターンからなる金属及び炭素等の導電体、透光性導電膜、並びに導電体及び透光性導電膜の両方を用いたもの等を例示することができる。
このうち、金属においてはタングステン、チタン及びニッケル等の耐食性に優れたものが好ましい。また、透光性導電膜の材質は特に限定されず、導電性酸化物からなる薄膜、金属薄膜、炭素薄膜等が挙げられる。導電性酸化物としては、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ、酸化インジウム、スズドープ酸化インジウム及び酸化亜鉛等が挙げられる。この透光性導電膜の厚さは材質によっても異なり、特に限定されないが、表面抵抗が100Ω・cm2以下、特に1〜10Ω・cm2となる厚さであることが好ましい。
集電電極15、16の形成方法は特に限定されず、例えば金属、導電性酸化物等の微粒子を含有するペーストを、対極基板11及び/又は透光性基板12の表面にスクリーン印刷法、ドクターブレード法等の任意の塗布方法を用いて形成することができる。また、集電電極15、16は、金属、導電性酸化物等を用いたスパッタリング法、真空蒸着法及びイオンプレーティング法等により形成することもできる。
尚、対極基板11側の集電電極15を透光性にする場合は、透光性基板12側の集電電極16と同様の構成にすることができる。
Moreover, the
Among these, metals having excellent corrosion resistance such as tungsten, titanium and nickel are preferable. Moreover, the material of the translucent conductive film is not particularly limited, and examples thereof include a thin film made of a conductive oxide, a metal thin film, and a carbon thin film. Examples of the conductive oxide include tin oxide, fluorine-doped tin oxide, indium oxide, tin-doped indium oxide, and zinc oxide. The thickness of the translucent conductive film is also different depending on the material, but are not limited to, surface resistance 100 [Omega · cm 2 or less, particularly preferably 1~10Ω · cm 2 become thick.
The method for forming the
In addition, when making the
本発明の色素増感型太陽電池の製造方法は特に限定されず、例えば、対極基板11及び透光性基板12に集電電極15、16を形成し、また、対極基板11の一面側に触媒電極13を形成し、透光性基板12の一面側に半導体電極14を形成し、その後、触媒電極13と半導体電極14とを対向させて対極基板11及び透光性基板12を接合し、次いで、半導体電極14の少なくとも一部等に電解液17を含有させる方法を挙げることができる。
The method for producing the dye-sensitized solar cell of the present invention is not particularly limited. For example, the
以下、実施例により本発明の色素増感型太陽電池及びその封止方法を具体的に説明する。
本実施例1は図4に示すように、透光性基板12となるガラス基板12’の一部を融解させて壁部18を形成した色素増感型太陽電池1である。この色素増感型太陽電池1は、以下の手順に従って作製した。
(1)対極基板11側の作製
アルミナ粉末を含有するスラリーをシートとし、その後、溶剤を揮発させ、セラミック対極基板11となるアルミナグリーンシートを得た。次いで、セラミック対極基板11となるアルミナグリーンシートに、集電電極15となるタングステンペーストをスクリーン印刷法によって塗布して、未焼成体を得た。その後、この未焼成体を焼成して、集電電極15を一体化した対極基板11を得た。次いで、集電電極15上に触媒電極13となる白金薄膜をスパッタリングで形成した。
Hereinafter, the dye-sensitized solar cell and the sealing method thereof according to the present invention will be described specifically by way of examples.
As shown in FIG. 4, Example 1 is a dye-sensitized
(1) Production of
(2)半導体電極14を設けた透光性基板12となるガラス基板12’の作製
ガラス基板の一面に集電電極16となるFTO製透明導電膜を、半導体電極14を接続できるパターンで形成した。次いで、粒径が5〜300nmのチタニア粒子を含有するペースト(Ti-Nanoxide D/SP 13um/300um)をスクリーン印刷法によって塗布し、120℃、30分乾燥して未焼成半導体電極基体を形成した。次いで、未焼成半導体電極基体を焼成した。
その後、ルテニウム有機錯体([Ru-2,2bipyridil-4,4-dicarboxylate(TBA)2(NCS)2])をアセトニトリル・t−ブタノール混合溶媒に溶解させ、5×10−4Mアセトニトリル・t−ブタノール溶液を調製した。この溶液に、半導体電極基体を18時間浸漬し、電極表面に増感色素となるルテニウム錯体を担持させ、半導体電極14を積層した透光性基板12となるガラス基板12’を作製した。
次いで、ガラス基板12’の壁部18が形成されることとなる形成部位に、光吸収材3及びガラスフラックス4をそれぞれスクリーン印刷によって塗布した。尚、光吸収材3は、黒色の油性塗料を用いた。また、ガラスフラックス4は、硝酸ソーダを用いた。
(2) Production of
Thereafter, a ruthenium organic complex ([Ru-2,2bipyridil-4,4-dicarboxylate (TBA) 2 (NCS) 2 ]) is dissolved in an acetonitrile / t-butanol mixed solvent, and 5 × 10 −4 M acetonitrile / t- A butanol solution was prepared. A semiconductor electrode substrate was immersed in this solution for 18 hours, and a ruthenium complex serving as a sensitizing dye was supported on the electrode surface to produce a
Next, the
(3)対極基板11及び透光性基板12の接合
次いで、対極基板11及びガラス基板12’を、触媒電極13及び半導体電極14が対向した状態で厚さが150μmのスペーサ(図示せず)を介して配置した(図2を参照)。その後、YAGレーザ2をガラス基板12’側であり、且つガラス基板12’に対して垂直な方向から透光性基板12の壁部18形成部位に付着した光吸収材3に照射して(図1、2を参照)、ガラス基板12’の壁部18形成部位を加熱及び融解させ、その融解物を対極基板11の形成部位に接触させた後凝固させ、融解凝固物である壁部18とし、残部を透光性基板12とし、対極基板11及び透光性基板12を接合した(図3を参照)。次いで、これらによって形成される空間にヨウ素電解液を別途設けた注入口から注入した後、接着剤を充填して注入口を封止した(図4を参照)。
尚、ヨウ素電解液は、ブチロニトリルに、0.1モルのヨウ化リチウム、0.05モルのヨウ素、0.5モルの4−tert−ブチルピリジン及び0.6モルの1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウムヨーダイドを溶解させたものを用いた。
(3) Joining
The iodine electrolyte was butyronitrile, 0.1 mol of lithium iodide, 0.05 mol of iodine, 0.5 mol of 4-tert-butylpyridine, and 0.6 mol of 1,2-dimethyl-3. A solution in which propylimidazolium iodide was dissolved was used.
このように作製した色素増感型太陽電池1は、図4に示すように、対極基板11と、対極基板11の一面側に対向して配置された透光性基板12と、対極基板11の一面側に配設された集電電極15及び触媒電極13と、透光性基板12の対極基板11に対向する一面側に配設された集電電極16及び増感色素を有する半導体電極14と、半導体電極14の少なくとも一部に含有され、且つ触媒電極13及び半導体電極14の間に充填された電解液17と、を備える。また、電解液17は、周囲に形成された壁部18によって色素増感型太陽電池1内に保持される。更に、透光性基板12及び壁部18は、一体に形成されている。
本色素増感型太陽電池1は、集電電極15、16を壁部18から延出して形成された接続端子(図示せず)によって外部回路に接続することができる。
As shown in FIG. 4, the dye-sensitized
The dye-sensitized
本実施例2は図5に示すように、対極基板11Aとなるガラス基板11A’の一部を融解させて壁部18Aを形成した色素増感型太陽電池1Aである。この色素増感型太陽電池1Aは、以下の手順に従って作製した。
(1)対極基板11Aとなるガラス基板11A’側の作製
ガラス基板の一面に集電電極15AとなるFTO製透明導電膜を形成した。次いで、集電電極15A上に触媒電極13となる白金薄膜をスパッタリングで形成し、ガラス基板11A’を得た。その後、ガラス基板11A’の壁部18Aを形成することとなる面である形成部位に光吸収材3及びガラスフラックス4をそれぞれスクリーン印刷によって塗布した。尚、光吸収材3及びガラスフラックス4は、実施例1と同じ材質である。
(2)半導体電極14を設けた透光性基板12の作製
実施例1の(2)半導体電極14を設けた透光性基板12となるガラス基板12’の作製の作製と同様にして、半導体電極14を積層した透光性基板12を作製した。
As shown in FIG. 5, Example 2 is a dye-sensitized
(1) Production on the side of the
(2) Production of
(3)対極基板11A及び透光性基板12の接合
次いで、ガラス基板11A’及び透光性基板12を、触媒電極13及び半導体電極14が対向した状態で厚さが150μmのスペーサ(図示せず)を介して配置した(図5を参照)。その後、YAGレーザ2を透光性基板12側であり、且つ透光性基板12に対して垂直な方向から、ガラス基板11A’の壁部18A形成部位に付着した光吸収材3に照射して(図1、5を参照)、壁部18A形成部位を加熱及び融解させ、その融解物を透光性基板12の壁部18A形成部位に接触させた後凝固させ、融解凝固物である壁部18Aとし、残部を対極基板11Aとし、対極基板11A及び透光性基板12を接合した(図6を参照)。次いで、これらによって形成される空間に実施例1と同じヨウ素電解液を別途設けた注入口から注入した後、接着剤を充填して注入口を封止した(図7を参照)。
(3) Joining of
このように作製した色素増感型太陽電池1Aは、図7に示すように、対極基板11Aと、対極基板11Aの一面側に対向して配置された透光性基板12と、対極基板11Aの一面側に配設された集電電極15A及び触媒電極13と、透光性基板12の対極基板11Aに対向する一面側に配設された集電電極16及び増感色素を有する半導体電極14と、半導体電極14の少なくとも一部に含有され、且つ触媒電極13及び半導体電極14の間に充填された電解液17と、を備える。また、電解液17は、周囲に形成された壁部18Aによって色素増感型太陽電池1A内に保持される。更に、対極基板11A及び壁部18Aは、一体に形成されている。
本色素増感型太陽電池1Aは、集電電極15A、16を壁部18Aから延出して形成された接続端子(図示せず)によって外部回路に接続することができる。
As shown in FIG. 7, the dye-sensitized
The dye-sensitized solar cell 1A can be connected to an external circuit by connection terminals (not shown) formed by extending the collecting
本実施例3は図10に示すように、接着性樹脂5を硬化させて壁部18Bを形成した色素増感型太陽電池1Bである。この色素増感型太陽電池1Bは、以下の手順に従って作製した。
(1)対極基板11側の作製
実施例1と同様に、集電電極15を形成し、触媒電極13となる白金薄膜を形成した対極基板11を得た。次いで、壁部18Bの形成部位に、熱可塑性の接着性樹脂として厚さが約50μmであるアイオノマー樹脂シート5を3枚積層した。
尚、接着性樹脂シート5は、透光性基板12の壁部18Bの形成部位に積層してもよい。
As shown in FIG. 10, Example 3 is a dye-sensitized solar cell 1B in which the
(1) Production on the
Note that the
(2)半導体電極14を設けた透光性基板12の作製
実施例1の(2)半導体電極14を設けた透光性基板12となるガラス基板12’の作製と同様にして、半導体電極14を積層した透光性基板12を作製した。次いで、透光性基板12の壁部18Bが形成されることとなる形成部位に、実施例1と同様にして光吸収材3を塗布した。尚、光吸収材3は、対極基板11の壁部18Bが形成されることとなる形成部位に塗布してもよい。
(2) Production of
(3)対極基板11及び透光性基板12の接合
次いで、対極基板11及び透光性基板12を、接着性樹脂シート5を挟むように配置した。その後、YAGレーザを透光性基板12側であり、且つ図8に示すように透光性基板12に対して垂直な方向から光吸収材3に照射して接着性樹脂シート5を加熱硬化させて、図9に示すように硬化した接着性樹脂シートである壁部18Bを形成し、対極基板11と透光性基板12とを接合した。次いで、これらによって形成される空間に実施例1と同じ電解液を別途設けた注入口から注入した後、接着剤を充填して注入口を封止した(図10を参照。)。
(3) Joining of
このように作製した色素増感型太陽電池1Bは、図10に示すように、対極基板11と、対極基板11の一面側に対向して配置された透光性基板12と、対極基板11の一面側に配設された集電電極15及び触媒電極13と、透光性基板12の対極基板11に対向する一面側に配設された集電電極16及び増感色素を有する半導体電極14と、半導体電極14の少なくとも一部に含有され、且つ触媒電極13及び半導体電極14の間に充填された電解液17と、を備える。また、電解液17は、周囲に形成された壁部18Bによって色素増感型太陽電池1B内に保持される。
このような本色素増感型太陽電池1Bは、集電電極15、16を壁部18Bから延出して形成された接続端子(図示せず)によって外部回路に接続することができる。
As shown in FIG. 10, the dye-sensitized
Such a dye-sensitized solar cell 1B can be connected to an external circuit by connection terminals (not shown) formed by extending the collecting
本実施例4は図13に示すように、接着性樹脂5を硬化させて壁部18Bを形成した色素増感型太陽電池1Cである。また、本実施例4は集電電極161の一部を構成するタングステン線162を光吸収材3として用いた。この色素増感型太陽電池1Cは、以下の手順に従って作製した。
(1)対極基板11側の作製
実施例1と同様に、集電電極15を形成し、触媒電極13となる白金薄膜を形成した対極基板11を得た。次いで、壁部18Bの透光性基板12と接合されることとなる形成部位に、厚さが約50μmである実施例3と同じ接着性樹脂シート5を積層した。
As shown in FIG. 13, Example 4 is a dye-sensitized
(1) Production on the
(2)半導体電極14を設けた透光性基板12の作製
実施例1と同様のガラス板製基板の一面に集電電極161の一部となるFTO製透明導電膜を、半導体電極14を接続できるパターンで形成した。次いで、集電電極161の他部となり、且つ光吸収材3として機能する直径10μmのタングステン線162を、パターンの長尺方向に30μm間隔で平行に配列した。その後、実施例1と同様にして半導体電極基体を形成して、透光性基板12を作製した。
このとき、集電電極161は、壁部18Bの形成部位上にも形成されており、タングステン線162が光吸収材3として機能する。
(2) Production of
At this time, the
(3)対極基板11及び透光性基板12の接合
次いで、対極基板11及び透光性基板12を、壁部18Bとなる接着性樹脂シート5を挟むように配置した。その後、図11に示すように実施例3と同じ条件でYAGレーザを透光性基板12側であり、且つ透光性基板12に対して垂直な方向から形成部位に位置するタングステン線162に照射して接着性樹脂シート5を加熱硬化させて、図12に示すように硬化した接着性樹脂シートである壁部18Bを形成し、対極基板11と透光性基板12とを接合した。このとき、レーザ光を照射されて加熱した集電電極161のタングステン線162が光吸収材3として機能し、接着性樹脂シート5を加熱する。
その後、これらによって形成される空間に、実施例1と同じように電解液17を注入した(図13を参照。)。
(3) Joining of
Thereafter, an
このように作製した色素増感型太陽電池1Cは、図13に示すように、対極基板11と、対極基板11の一面側に対向して配置された透光性基板12と、対極基板11の一面側に配設された集電電極15及び触媒電極13と、透光性基板12の対極基板11に対向する一面側に配設された集電電極161及び増感色素を有する半導体電極14と、半導体電極14の少なくとも一部に含有され、且つ触媒電極13及び半導体電極14の間に充填された電解液17と、を備える。また、電解液17は、周囲に形成された壁部18Bによって色素増感型太陽電池1B内に保持される。
本色素増感型太陽電池1Cは、集電電極15、161を壁部18Bから延出して形成された接続端子(図示せず)によって外部回路に接続することができる。
As shown in FIG. 13, the dye-sensitized
The dye-sensitized
本実施例5は図16に示すように、透光性基板12となるガラス基板12’の一部を融解させて壁部18を形成した色素増感型太陽電池1Dである。また、本実施例5は集電電極151を光吸収材3として用いた。この色素増感型太陽電池1Dは、以下の手順に従って作製した。
(1)対極基板11側の作製
実施例1と同様に、集電電極151を一体に形成し、触媒電極13となる白金薄膜を形成した対極基板11を得た。この集電電極151は、実施例1との集電電極15と異なり、壁部18の透光性基板12と接合されることとなる形成部位上にも形成されており、光吸収材3として機能する。
次いで、壁部18の形成部位上の集電電極151に、ガラスフラックス4を塗布した。
(2)半導体電極14を設けた透光性基板12となるガラス基板12’の作製
実施例1の(2)半導体電極14を設けた透光性基板12の作製と同様にして、半導体電極14を積層したガラス基板12’を作製した。
Example 5 is a dye-sensitized
(1) Production on the
Next, the
(2) Production of
(3)対極基板11及び透光性基板12の接合
次いで、対極基板11及びガラス基板12’を、触媒電極13及び半導体電極14が対向した状態で厚さが150μmのスペーサ(図示せず)を介して配置した。このとき、対極基板11に塗布したガラスフラックス4は、ガラス基板12’側にも付着する(図14を参照)。その後、図14に示すように実施例1と同じ条件でYAGレーザをガラス基板12’側であり、且つガラス基板12’に対して垂直な方向から、対極基板11の壁部18の形成部位に位置する集電電極151に照射して、ガラスフラックス4及びそれに接するガラス基板12’を加熱した。これによって、ガラス基板12’の壁部18形成部位を加熱及び融解させ、その融解物を対極基板11の形成部位に接触させた後凝固させ、融解凝固物である壁部18とし、残部を透光性基板12とし、対極基板11及び透光性基板12を接合した(図15を参照)。
その後、これらによって形成される空間に、実施例1と同じように電解液17を注入した(図16を参照。)。
(3) Joining
Thereafter, an
このように作製した色素増感型太陽電池1Dは、図16に示すように、対極基板11と、対極基板11の一面側に対向して配置された透光性基板12と、対極基板11の一面側に配設された集電電極151及び触媒電極13と、透光性基板12の対極基板11に対向する一面側に配設された集電電極16及び増感色素を有する半導体電極14と、半導体電極14の少なくとも一部に含有され、且つ触媒電極13及び半導体電極14の間に充填された電解液17と、を備える。また、電解液17は、周囲に形成された壁部18によって色素増感型太陽電池1D内に保持される。
本色素増感型太陽電池1Dは、集電電極151、16を壁部18から延出して形成された接続端子(図示せず)によって外部回路に接続することができる。
As shown in FIG. 16, the dye-sensitized
This dye-sensitized
尚、本発明では、上記の実施例の記載に限られず、目的、用途等によって、本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。例えば、電解液17としては、不揮発性のイミダゾリウム塩等のイオン性液体及びこのイオン性液体をゲル化させたものを用いることもできる。
The present invention is not limited to the description of the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention depending on the purpose, application, and the like. For example, as the
1、1A、1B、1C、1D;色素増感型太陽電池、11、11A;対極基板、12;透光性基板、13;触媒電極、14;半導体電極、15、16、151、161;集電電極、17;電解液、18、18A、18B;壁部、2;レーザ光、3;光吸収材、4;ガラスフラックス、5;接着性樹脂。 1, 1A, 1B, 1C, 1D; Dye-sensitized solar cell, 11, 11A; Counter electrode substrate, 12; Translucent substrate, 13; Catalyst electrode, 14; Semiconductor electrode, 15, 16, 151, 161; Electrode, 17; electrolyte, 18, 18A, 18B; wall, 2; laser beam, 3; light absorber, 4; glass flux, 5;
Claims (14)
該壁部18は、該透光性基板12となるガラス基板の該壁部18が形成されることとなる形成部位に、該透光性基板12側の垂直方向から照射されたレーザ光によって該形成部位を融解、凝固させて得た融解凝固物によって形成されていることを特徴とする色素増感型太陽電池。 A counter electrode substrate 11, a glass-made translucent substrate 12 disposed to face one surface of the counter electrode substrate 11, a catalyst electrode 13 disposed on the one surface side of the counter electrode substrate 11, and the light-transmitting substrate A semiconductor electrode 14 having a sensitizing dye disposed on one side of the conductive substrate 12 facing the counter electrode substrate 11, and contained in at least a part of the semiconductor electrode 14, and the catalyst electrode 13 and the semiconductor electrode 14 An electrolyte solution 17 filled between and a wall portion 18 provided between the counter electrode substrate 11 and the translucent substrate 12 and around the catalyst electrode 13 and the semiconductor electrode 14;
The wall portion 18 is formed by a laser beam irradiated from a vertical direction on the translucent substrate 12 side to a formation site where the wall portion 18 of the glass substrate to be the translucent substrate 12 is formed. A dye-sensitized solar cell, which is formed by a melted and solidified product obtained by melting and solidifying a formation site.
該壁部18Aは、該対極基板11となる基板の該壁部18Aが形成されることとなる形成部位に、該透光性基板12側の垂直方向から照射されたレーザ光によって該形成部位を融解、凝固させて得た融解凝固物によって形成されていることを特徴とする色素増感型太陽電池。 Counter electrode substrate 11, translucent substrate 12 disposed to face one surface of counter electrode substrate 11, catalyst electrode 13 disposed on the one surface side of counter electrode substrate 11, and translucent substrate 12 A semiconductor electrode 14 having a sensitizing dye disposed on one side facing the counter electrode substrate 11, and contained in at least a part of the semiconductor electrode 14, and between the catalyst electrode 13 and the semiconductor electrode 14. An electrolyte solution 17 filled, and a wall portion 18A provided between the counter electrode substrate 11 and the translucent substrate 12 and around the catalyst electrode 13 and the semiconductor electrode 14,
The wall portion 18A is formed on the formation portion where the wall portion 18A of the substrate to be the counter electrode substrate 11 is formed by the laser beam irradiated from the vertical direction on the translucent substrate 12 side. A dye-sensitized solar cell, which is formed of a molten and solidified product obtained by melting and solidifying.
該壁部18Bは、該対極基板11の該壁部18Bと接合されることとなる被接合面と、該透光性基板12の該壁部18Bと接合されることとなる被接合面と、の間に充填された接着性樹脂が、該透光性基板12側の垂直方向から照射されたレーザ光によって硬化されて形成されていることを特徴とする色素増感型太陽電池。 Counter electrode substrate 11, translucent substrate 12 disposed to face one surface of counter electrode substrate 11, catalyst electrode 13 disposed on the one surface side of counter electrode substrate 11, and translucent substrate 12 A semiconductor electrode 14 having a sensitizing dye disposed on one side facing the counter electrode substrate 11, and contained in at least a part of the semiconductor electrode 14, and between the catalyst electrode 13 and the semiconductor electrode 14. An electrolyte 17 filled, and a wall portion 18B provided between the counter electrode substrate 11 and the translucent substrate 12 and around the catalyst electrode 13 and the semiconductor electrode 14,
The wall portion 18B includes a bonded surface to be bonded to the wall portion 18B of the counter electrode substrate 11, a bonded surface to be bonded to the wall portion 18B of the translucent substrate 12, A dye-sensitized solar cell, wherein the adhesive resin filled in between is cured by laser light irradiated from the vertical direction on the side of the light-transmitting substrate 12.
該透光性基板12となるガラス基板の該壁部18が形成されることとなる形成部位に光吸収材及びガラスフラックスを付着させ、次いで、該光吸収材に該透光性基板12側の垂直方向からレーザ光を照射して該ガラス基板を融解させ、その後、該融解物を該対極基板11まで到達させた後、凝固させて該壁部18を形成して該対極基板11と該透光性基板12とを接合することを特徴とする色素増感型太陽電池の封止方法。 A counter electrode substrate 11, a glass-made translucent substrate 12 disposed to face one surface of the counter electrode substrate 11, a catalyst electrode 13 disposed on the one surface side of the counter electrode substrate 11, and the light-transmitting substrate A semiconductor electrode 14 having a sensitizing dye disposed on one side of the conductive substrate 12 facing the counter electrode substrate 11, and contained in at least a part of the semiconductor electrode 14, and the catalyst electrode 13 and the semiconductor electrode 14 And a wall portion 18 provided between the counter electrode substrate 11 and the translucent substrate 12 and around the catalyst electrode 13 and the semiconductor electrode 14. A method of sealing a sensitive solar cell,
A light absorbing material and a glass flux are attached to a formation site where the wall portion 18 of the glass substrate to be the light transmitting substrate 12 is formed, and then the light absorbing material on the light transmitting substrate 12 side is attached. The glass substrate is melted by irradiating a laser beam from the vertical direction, and then the melt reaches the counter electrode substrate 11 and then solidified to form the wall portion 18 to form the counter electrode substrate 11 and the transparent substrate. A method for sealing a dye-sensitized solar cell, comprising bonding a light-emitting substrate 12.
該対極基板11となる基板の該壁部18Aが形成されることとなる形成部位に光吸収材及びガラスフラックスを付着させ、次いで、該光吸収材に該透光性基板12側の垂直方向からレーザ光を照射して該基板を融解させ、その後、該融解物を該透光性基板12まで到達させた後、凝固させて該壁部18Aを形成して該対極基板11と該透光性基板12とを接合することを特徴とする色素増感型太陽電池の封止方法。 Counter electrode substrate 11, translucent substrate 12 disposed to face one surface of counter electrode substrate 11, catalyst electrode 13 disposed on the one surface side of counter electrode substrate 11, and translucent substrate 12 A semiconductor electrode 14 having a sensitizing dye disposed on one side facing the counter electrode substrate 11, and contained in at least a part of the semiconductor electrode 14, and between the catalyst electrode 13 and the semiconductor electrode 14. A dye-sensitized solar comprising: a filled electrolyte solution 17; and a wall portion 18A provided between the counter electrode substrate 11 and the translucent substrate 12 and around the catalyst electrode 13 and the semiconductor electrode 14. A battery sealing method comprising:
A light absorbing material and a glass flux are attached to the formation site where the wall portion 18A of the substrate to be the counter electrode substrate 11 is to be formed, and then the light absorbing material is viewed from the vertical direction on the light transmitting substrate 12 side. The substrate is melted by irradiating a laser beam, and then the melt is allowed to reach the translucent substrate 12 and then solidified to form the wall portion 18A to form the counter electrode substrate 11 and the translucent substrate. A method for sealing a dye-sensitized solar cell, comprising bonding a substrate 12.
該透光性基板12及び/又は該対極基板11の該壁部18Bが形成されることとなる形成部位に光吸収材を付着させ、且つ該対極基板11及び該透光性基板12の該壁部18Bが形成されることとなる形成部位間に接着性樹脂を充填し、次いで、該光吸収材に該透光性基板12側の垂直方向からレーザ光を照射して該接着性樹脂を硬化させて該壁部18Bを形成し、該壁部18Bを介して該対極基板11と該透光性基板12とを接合することを特徴とする色素増感型太陽電池の封止方法。 Counter electrode substrate 11, translucent substrate 12 disposed to face one surface of counter electrode substrate 11, catalyst electrode 13 disposed on the one surface side of counter electrode substrate 11, and translucent substrate 12 A semiconductor electrode 14 having a sensitizing dye disposed on one side facing the counter electrode substrate 11, and contained in at least a part of the semiconductor electrode 14, and between the catalyst electrode 13 and the semiconductor electrode 14. A dye-sensitized solar comprising: a filled electrolyte solution 17; and a wall portion 18B provided between the counter electrode substrate 11 and the translucent substrate 12 and around the catalyst electrode 13 and the semiconductor electrode 14. A battery sealing method comprising:
A light absorbing material is attached to a formation site where the light transmitting substrate 12 and / or the wall portion 18B of the counter electrode substrate 11 is formed, and the walls of the counter electrode substrate 11 and the light transmitting substrate 12 are formed. The adhesive resin is filled between the formation sites where the portion 18B is to be formed, and then the adhesive resin is cured by irradiating the light-absorbing material with a laser beam from the vertical direction on the light-transmitting substrate 12 side. And forming the wall portion 18B, and bonding the counter electrode substrate 11 and the translucent substrate 12 through the wall portion 18B, thereby sealing the dye-sensitized solar cell.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005233701A JP2007048674A (en) | 2005-08-11 | 2005-08-11 | Dye-sensitized solar cell and its sealing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005233701A JP2007048674A (en) | 2005-08-11 | 2005-08-11 | Dye-sensitized solar cell and its sealing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007048674A true JP2007048674A (en) | 2007-02-22 |
Family
ID=37851324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005233701A Pending JP2007048674A (en) | 2005-08-11 | 2005-08-11 | Dye-sensitized solar cell and its sealing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007048674A (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008251242A (en) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Fujifilm Corp | Electronic device and its manufacturing method |
JP2009110663A (en) * | 2007-10-26 | 2009-05-21 | Toyo Seikan Kaisha Ltd | Joining method of plate material to glass substrate |
JP2010021102A (en) * | 2008-07-14 | 2010-01-28 | Sharp Corp | Dye-sensitized solar cell, manufacturing method therefor, and dye-sensitized solar cell module |
WO2010064213A1 (en) | 2008-12-05 | 2010-06-10 | Efacec - Engenharia, S.A. | Glass sealing of dye-sensitized solar cells |
JP2010153073A (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Kyocera Corp | Photoelectric conversion device |
US20110108106A1 (en) * | 2009-11-12 | 2011-05-12 | Nitto Denko Corporation | Dye-sensitized solar cell electrode and dye-sensitized solar cell |
CN102782871A (en) * | 2010-11-30 | 2012-11-14 | 松下电器产业株式会社 | Photoelectric conversion device and method for manufacturing same |
WO2013080550A1 (en) * | 2011-11-30 | 2013-06-06 | 三洋電機株式会社 | Solar cell module |
WO2014003196A1 (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-03 | コニカミノルタ株式会社 | Electronic device and method for manufacturing same |
JP2014143076A (en) * | 2013-01-24 | 2014-08-07 | Rohm Co Ltd | Dye-sensitized solar cell, method for manufacturing the same, and electronic device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004172048A (en) * | 2002-11-22 | 2004-06-17 | Fujikura Ltd | Method of manufacturing photoelectric conversion element |
JP2004292247A (en) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Fujikura Ltd | Joining method of glass substrate |
JP2005190816A (en) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Fujikura Ltd | Photoelectric transducer and its manufacturing method |
JP2006260899A (en) * | 2005-03-16 | 2006-09-28 | Aisin Seiki Co Ltd | Dye-sensitized solar cell module and manufacturing method thereof |
JP2007042460A (en) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Dye-sensitized solar cell and its sealing method |
-
2005
- 2005-08-11 JP JP2005233701A patent/JP2007048674A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004172048A (en) * | 2002-11-22 | 2004-06-17 | Fujikura Ltd | Method of manufacturing photoelectric conversion element |
JP2004292247A (en) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Fujikura Ltd | Joining method of glass substrate |
JP2005190816A (en) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Fujikura Ltd | Photoelectric transducer and its manufacturing method |
JP2006260899A (en) * | 2005-03-16 | 2006-09-28 | Aisin Seiki Co Ltd | Dye-sensitized solar cell module and manufacturing method thereof |
JP2007042460A (en) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Dye-sensitized solar cell and its sealing method |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008251242A (en) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Fujifilm Corp | Electronic device and its manufacturing method |
JP2009110663A (en) * | 2007-10-26 | 2009-05-21 | Toyo Seikan Kaisha Ltd | Joining method of plate material to glass substrate |
JP2010021102A (en) * | 2008-07-14 | 2010-01-28 | Sharp Corp | Dye-sensitized solar cell, manufacturing method therefor, and dye-sensitized solar cell module |
WO2010064213A1 (en) | 2008-12-05 | 2010-06-10 | Efacec - Engenharia, S.A. | Glass sealing of dye-sensitized solar cells |
US8567110B2 (en) | 2008-12-05 | 2013-10-29 | Efacec Engenharia E Sistemas S.A. | Process for glass sealing of dye-sensitized solar cells |
JP2010153073A (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Kyocera Corp | Photoelectric conversion device |
CN102064023A (en) * | 2009-11-12 | 2011-05-18 | 日东电工株式会社 | Dye-sensitized solar cell electrode and dye-sensitized solar cell |
US20110108106A1 (en) * | 2009-11-12 | 2011-05-12 | Nitto Denko Corporation | Dye-sensitized solar cell electrode and dye-sensitized solar cell |
CN102782871A (en) * | 2010-11-30 | 2012-11-14 | 松下电器产业株式会社 | Photoelectric conversion device and method for manufacturing same |
US20120325315A1 (en) * | 2010-11-30 | 2012-12-27 | Panasonic Corporation | Photoelectric converter device and method for its manufacture |
US9202957B2 (en) * | 2010-11-30 | 2015-12-01 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Photoelectric converter device and method for its manufacture |
WO2013080550A1 (en) * | 2011-11-30 | 2013-06-06 | 三洋電機株式会社 | Solar cell module |
JPWO2013080550A1 (en) * | 2011-11-30 | 2015-04-27 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Solar cell module |
WO2014003196A1 (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-03 | コニカミノルタ株式会社 | Electronic device and method for manufacturing same |
JP2014143076A (en) * | 2013-01-24 | 2014-08-07 | Rohm Co Ltd | Dye-sensitized solar cell, method for manufacturing the same, and electronic device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2007042460A (en) | Dye-sensitized solar cell and its sealing method | |
JP2007048674A (en) | Dye-sensitized solar cell and its sealing method | |
US8957307B2 (en) | Photoelectric conversion element module and method for manufacturing photoelectric conversion element module | |
JP5080018B2 (en) | Dye-sensitized solar cell | |
JP5678345B2 (en) | Dye-sensitized solar cell and method for producing the same | |
WO2005034276A1 (en) | Dye-sensitized solar cell | |
JP2004292247A (en) | Joining method of glass substrate | |
JP2007066875A (en) | Dye-sensitized solar cell | |
WO2008072568A1 (en) | Photoelectric conversion element | |
TW201010110A (en) | Manufacturing method for photoelectric transducer, photoelectric transducer manufactured thereby, manufacturing method for photoelectric transducer module, and photoelectric transducer module manufactured thereby | |
JP2004172048A (en) | Method of manufacturing photoelectric conversion element | |
JP5225577B2 (en) | Photoelectric conversion element and method for producing counter electrode for photoelectric conversion element | |
TW200840067A (en) | Dye-sensitized solar cell and method of preparing the same | |
JP2005142090A (en) | Dye-sensitized solar cell | |
JP4639657B2 (en) | Photoelectric conversion element and manufacturing method thereof | |
JP4615878B2 (en) | Dye-sensitized solar cell and solar cell unit panel using the same | |
JP5095226B2 (en) | Dye-sensitized solar cell and method for producing the same | |
JP5081405B2 (en) | Method for manufacturing photoelectric conversion element | |
JP2005302499A (en) | Dye-sensitized solar cell | |
JP2008258028A (en) | Dye-sensitized solar cell | |
JP5160045B2 (en) | Photoelectric conversion element | |
JP2005317453A (en) | Dye-sensitized solar cell and its manufacturing method | |
JP2005093252A (en) | Photoelectric conversion element module | |
JP2005332782A (en) | Dye-sensitized photoelectric conversion element and dye-sensitized solar cell | |
JP2009199782A (en) | Dye-sensitized solar cell and manufacturing method therefor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080715 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120117 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120522 |