JP2008204676A

JP2008204676A - 色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池の製造方法

Info

Publication number: JP2008204676A
Application number: JP2007037332A
Authority: JP
Inventors: Sei Kisaka; 聖木坂; Masaya Yuasa; 雅也湯浅
Original assignee: Sekisui Jushi Corp
Current assignee: Sekisui Jushi Corp
Priority date: 2007-02-19
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2008-09-04

Abstract

【課題】二体の基板を強固に固定して耐久性が高められた色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池の製造方法を提供する。
【解決手段】封止材３により電解質層６を封止されると共に、透明基板１と対向基板２とが融着部４により融着されていることで、電解質層６の封止が封止材３によりなされ、透明基板１と対向基板２とを固定する強度は融着部４により確保されることから、二体の基板が強固に固定され耐久性が高められたものとすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、二体の基板を用いて形成されている色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池の製造方法に関するものである。

二体の基板を用いて形成し、その基板間に光電極層や液状の電解質層等を封止している色素増感型太陽電池としては、例えば作用極をなす第１の基板と対極をなす第２の基板とを重ね合わせ、その周縁部において封止して、光電変換素子を製造する際に、いずれか一方もしくは両方の基板の周縁部にガラスフリット層を配し、いずれかの基板を透過して該ガラスフリット層にレーザ光を照射し、ガラスフリット層を溶融して第１および第２の基板を接合、封止する光電変換素子の製法におけるガラスフリット層を封止材として用いるものが開示されている（例えば特許文献１）。

特開２００４−１７２０４８号公報

しかしながら、特許文献１に記載のような従来の色素増感型太陽電池では、ガラスフリット層等の接着剤を兼ねる封止材の接着力により二体の基板を接着しているものであり、接着性の低下により基板と封止材との間に隙間が生じ、光電極層や電解質層が劣化して耐久性が損ねられる恐れがあった。また基板間の固定を封止材の接着性に頼るものであることから、基板が大型化した場合には接着面積を拡大をする必要があり、接着面積を拡大した場合には発電効率の低下に繋がる恐れがあった。

本発明は上記の如き課題に鑑みてなされたものであり、二体の基板を強固に固定して耐久性が高められた色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池の製造方法を提供せんとするものである。

上記目的を達成するため、本発明は以下のような構成としている。すなわち、本発明に係わる色素増感型太陽電池は、透明電極が形成された透明基板と、対向電極が形成された対向基板と、透明電極上に形成され多孔質の半導体材料に増感色素を担持させて形成された光電極層と、前記光電極層と対向電極との間に液状又は擬液状の電解質からなる電解質層が設けられた色素増感型太陽電池であって、前記透明基板と対向基板とは互いに相溶性を有する熱可塑性合成樹脂を用いて形成され、透明基板と対向基板との間に電解質層を封止する封止材が設けられていると共に、透明基板と対向基板とが融着された融着部が少なくとも二箇所設けられていることを特徴とするものである。

本発明に係わる色素増感型太陽電池によれば、封止材により電解質層を封止されると共に、透明基板と対向基板とが融着されていることで、電解質層の封止が封止材によりなされ、透明基板と対向基板とを固定する強度は融着部により確保されることから、二体の基板が強固に固定され、耐久性が高められたものとすることができる。

また前記融着部は、封止材を挟んで電解質層と反対側に設けられていれば、融着部によって生じる透明基板及び対向基板の損傷が電解質層に悪影響を及ぼすのを避けることができ好ましい。

また前記融着部は、加熱した針状体により点的に形成されたものであれば、簡便な方法で迅速に融着部を設けることができ、また透明基板と対向基板との隙間が開いていても、両基板をそれ程変形させることなく融着させることができ好ましい。

また更に透明基板と対向基板との間に、透明基板と対向基板を形成する熱可塑性合成樹脂と相溶性を有する合成樹脂からなるスペーサーが設けられ、該スペーサーと透明基板及び対向基板との間に融着部が設けられていれば、光電極層や電解質層の厚みにより透明基板と対向基板との間に比較的大きな隙間が生じていても、スペーサーによりその隙間を埋めて融着させるようにでき好ましい。

また本発明に係る色素増感型太陽電池の製造方法は、透明電極が形成された透明基板と、対向電極が形成された対向基板と、透明電極上に形成され多孔質の半導体材料に増感色素を担持させて形成された光電極層と、前記光電極層と対向電極との間に液状又は擬液状の電解質からなる電解質層が設けられた色素増感型太陽電池であって、前記透明基板と対向基板とを熱可塑性合成樹脂を用いて形成し、前記電解質層を封止材にて封止した後、透明基板と対向基板とを融着させることを特徴とするものである。

本発明に係わる色素増感型太陽電池の製造方法によれば、封止材により電解質層を封止すると共に、透明基板と対向基板とが融着されることで、電解質層の封止が封止材によりなされ、透明基板と対向基板とを固定する強度は融着されることにより確保されることから、二体の基板が強固に固定され、耐久性が高められたものとすることができる。

また本発明に係わる色素増感型太陽電池の製造方法によれば、封止材により電解質層を封止すると共に、透明基板と対向基板とが融着されることで、電解質層の封止が封止材によりなされ、透明基板と対向基板とを固定する強度は融着されることにより確保されることから、二体の基板が強固に固定され、耐久性が高められたものとすることができる。

本発明に係わる最良の実施の形態について、図面に基づき以下に具体的に説明する。

図１は、本発明に係る色素増感型太陽電池の、実施の一形態を示す縦断面図である。色素増感型太陽電池１０は、光入射側αから熱可塑性合成樹脂である環状ポリオレフィン樹脂からなる透明本体１１にスズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）が蒸着されて透明電極１２が形成された透明基板１、多孔質半導体層に増感色素を担持させて形成した光電極層５、ヨウ素溶液からなる電解質層６、及び環状ポリオレフィン樹脂からなる対向本体２１に白金を蒸着させて対向電極２２が形成された対向基板２が積層されたものであり、透明基板１を透過した可視光線が光電極層５に照射されることで電荷の移動が生じ発電が行われるものである。

透明基板１及び対向基板２の両端付近には、電解質層６を封止する接着性のＥＶＡ樹脂からなる封止材３が設けられ、封止材３の両外側には、透明基板１と対向基板２とを融着している融着部４がそれぞれ設けられている。融着部４は、図２に示す如く、半田鏝等の針状体Ｎを両基板の軟化点以上の温度に加熱し、透明基板１の上方又は／及び対向基板２の下方から押し当てることで、両基板を軟化又は溶融させて相溶させることで形成するものである。

図３は、融着部４の形成の一例を示す平面図である。透明基板１及び対向基板２を融着する融着部４は、ループ状に設けられた封止材３の外周縁に沿って等間隔で点状に八体設けられている。融着部４は、電解質層６を挟んで相反する位置に少なくとも二体設ければ封止材３による封止状態を保持できるが、両基板により形成される色素増感型太陽電池１０の大きさや用いられる状況に応じて、透明基板１及び対向基板２を固定する所望の強度を得るべく適宜の数の融着部４を設けてよい。また二体以上融着部４を設ける場合には、上述の如く電解質層６を挟んで相反する部位にそれぞれ設けるのが好ましく、更には等間隔で設けるようにすれば、融着部４によってされる強度の偏りを無くすることができ好ましい。

図４は、本発明に係る色素増感型太陽電池の、他の実施形態を示す縦断面図である。透明基板１と対向基板２との間の、封止材３が設けられた外側には環状ポリオレフィン樹脂からなるスペーサー７が設けられ、融着部４は、透明基板１及び対向基板２とこのスペーサー７との間に設けられている。かかるスペーサー７により透明基板１と対向基板２との間に間隙があっても両基板をそれ程変形させることなく融着部４を設けるのが可能となり、また針状体等を用いて一方の基板を軟化又は溶融させて他方の基板に接近させる必要がないことから、針状体等による融着に限定されず超音波融着や回転融着等、接触状態での融着を行うことが可能となり得る。

透明基板１の透明本体１１の形成に用いられる熱可塑性合成樹脂材料としては高い透明性が要求されることから、上述の環状ポリオレフィン樹脂の他に、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリメタクリレート、ポリ塩化ビニル等の透明性の高い熱可塑性合成樹脂を用いることができる。また対向基板２の対向本体２１の形成に用いられる熱可塑性合成樹脂材料としては、透明性が必要とされない場合には適宜の材料を用いて形成することができるが、透明性が必要とされる場合には透明本体１１に挙げた熱可塑性合成樹脂が好適に用いられるが、透明性が必要とされない場合には、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂といったポリエステル合成樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン樹脂といったポリオレフィン系合成樹脂等を用いることができる。

封止材２は、接着性を有するものであれば更に電解質層３の漏洩を防止できるようにでき好ましく、接着性を有するものとしてはＥＶＡ樹脂、エポキシ系接着剤、シリコーン樹脂等のシーリング材を用いることができるが、融着部４により基板同士の固定強度が確保されることから特に接着性を有するものに限定されず、電解質層４を封止できるものであれば適宜の材料を用いることができるが、融着部４を設けた後、反力により両基板を押圧できる弾性体を用いるのが好ましく、ゴム、エラストマー等の弾性を有する合成樹脂をリング状にしたものを挟着する等してもよい。

本発明に係る色素増感型太陽電池の、実施の一形態を示す縦断面図である。融着部の形成方法の一例を示す縦断面図である。本発明に係る色素増感型太陽電池の、実施の一形態を示す平面図である。本発明に係る色素増感型太陽電池の、他の実施形態を示す縦断面図である。

符号の説明

１透明基板
１２透明電極
２対向基板
２１対向電極
３封止材
４融着部
５光電極層
６電解質層
７スペーサー
１０色素増感型太陽電池
Ｎ針状体

Claims

透明電極が形成された透明基板と、対向電極が形成された対向基板と、透明電極上に形成され多孔質の半導体材料に増感色素を担持させて形成された光電極層と、前記光電極層と対向電極との間に液状又は擬液状の電解質からなる電解質層が設けられた色素増感型太陽電池であって、前記透明基板と対向基板とは互いに相溶性を有する熱可塑性合成樹脂を用いて形成され、透明基板と対向基板との間に電解質層を封止する封止材が設けられていると共に、透明基板と対向基板とが融着された融着部が少なくとも二箇所設けられていることを特徴とする色素増感型太陽電池。
前記融着部は、封止材を挟んで電解質層と反対側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の色素増感型太陽電池。
前記融着部は、加熱した針状体により点的に形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の色素増感型太陽電池。
更に透明基板と対向基板との間に、透明基板と対向基板を形成する熱可塑性合成樹脂と相溶性を有する合成樹脂からなるスペーサーが設けられ、該スペーサーと透明基板及び対向基板との間に融着部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の色素増感型太陽電池。
透明電極が形成された透明基板と、対向電極が形成された対向基板と、透明電極上に形成され多孔質の半導体材料に増感色素を担持させて形成された光電極層と、前記光電極層と対向電極との間に液状又は擬液状の電解質からなる電解質層が設けられた色素増感型太陽電池であって、前記透明基板と対向基板とを熱可塑性合成樹脂を用いて形成し、前記電解質層を封止材にて封止した後、透明基板と対向基板とを融着させることを特徴とする色素増感型太陽電池の製造方法。