JP2009037964A - Dye-sensitized solar cell module and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、色素増感型太陽電池モジュール及びその製造方法に係り、特に平面的に配置された複数の色素増感型太陽電池を直列接続した色素増感型太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a dye-sensitized solar cell module and a method for manufacturing the same, and more particularly to a dye-sensitized solar cell module in which a plurality of planarly arranged dye-sensitized solar cells are connected in series and a method for manufacturing the same.
近年、二酸化炭素が原因とされる地球温暖化が世界的な問題となっている。このような問題を改善する1つの手段として、環境にやさしく、クリーンなエネルギー源である太陽光を利用した太陽電池モジュールの開発が進められている。 In recent years, global warming caused by carbon dioxide has become a global problem. As one means for improving such a problem, development of a solar cell module using sunlight which is an environmentally friendly and clean energy source is being promoted.
太陽電池モジュールは、複数の太陽電池を有した構成とされている。太陽電池としては、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池等が既に実用化されているが、より光電変換効率が高く、且つ、低コスト化が可能な太陽電池として色素増感型太陽電池が注目されている。 The solar cell module is configured to have a plurality of solar cells. As a solar cell, a single crystal silicon solar cell, a polycrystalline silicon solar cell, an amorphous silicon solar cell and the like have already been put into practical use. However, a dye is used as a solar cell with higher photoelectric conversion efficiency and lower cost. Sensitized solar cells are attracting attention.
図1は、従来の色素増感型太陽電池モジュールの代表的な構造の断面図である。 FIG. 1 is a sectional view of a typical structure of a conventional dye-sensitized solar cell module.
図1を参照するに、従来の色素増感型太陽電池モジュール200は、透光性を有した第1の基板201と、スペーサー202と、第2の基板203と、第1の基板201と第2の基板203との間に平面配置された複数の色素増感型太陽電池205と、複数の導電性部材207と、封止部材208と、カバーガラス209とを有する。
Referring to FIG. 1, a conventional dye-sensitized
第1の基板201は、スペーサー202の下端部に固定されている。第1の基板201は、太陽光を透過させることにより、複数の色素増感型太陽電池205に太陽光を照射するための基板である。
The
スペーサー202は、複数の電解液充填部211と、複数の導電性部材収容部212とを有する。複数の電解液充填部211は、スペーサー202を貫通するように形成されている。電解液充填部211は、電解液219を充填するための空間である。
The
複数の導電性部材収容部212は、電解液充填部211間に位置する部分のスペーサー202を貫通するように形成されている。導電性部材収容部212は、導電性部材207を収容するためのものである。上記構成とされたスペーサー202は、第1の基板201と第2の基板203との間を所定の間隔に保つと共に、複数の色素増感型太陽電池205を分離するためのものである。第1の電極層215−1と触媒層218との間に配置された部分のスペーサー202の厚さKは、例えば、10μm〜100μmとすることができる。
The plurality of conductive
第2の基板203は、第1の基板201と対向するように、スペーサー202の上端部に固定されている。第2の基板203は、複数の電解液導入部210を有する。電解液導入部210は、各電解液充填部211と対向する部分の第2の基板203を貫通するように形成されている。電解液導入部210は、電解液充填部211に電解液219を導入するための導入口である。
The
色素増感型太陽電池205は、透光性を有した第1の電極層215−1又は第1の電極層215−2と、色素担持酸化物半導体層216と、第2の電極層217−1又は第2の電極層217−2と、触媒層218と、電解液219とを有する。
The dye-sensitized
第1の電極層215−1は、図1に示す第1の基板201の右端近傍に位置する部分の第1の基板201の面201Aに設けられている。第1の電極層215−1は、図1に示すスペーサー202の右端に位置する電解液充填部211と対向している。第1の電極層215−1は、その一部がスペーサー202の外部に引き出されている。第1の電極層215−1は、図示していない配線により、第2の電極層217−1と電気的に接続されている。
The first electrode layer 215-1 is provided on the
第1の電極層215−2は、電解液充填部211と対向する部分の第1の基板201の面201Aから当該電解液充填部211と隣り合うように配置された一方の導電性部材収容部212と対向する部分の第1の基板201の面201Aに亘るように配置されている。第1の電極層215−2は、導電性部材207の下端と接触している。第1の電極層215−2は、導電性部材207を介して、第2の電極層217−2と電気的に接続されている。第1の電極層215−1,215−2としては、例えば、ITO(インジウムスズ酸化膜)やFTO(フッ素ドープ酸化スズ膜)等を用いることができる。
The first electrode layer 215-2 is one conductive member housing portion disposed so as to be adjacent to the electrolytic
色素担持酸化物半導体層216は、電解液充填部211と対向する部分の第1の電極層215−1,215−2上に設けられている。色素担持酸化物半導体層216は、酸化物半導体に色素を担持させたものである。
The dye-carrying
第2の電極層217−1は、図1に示す第2の基板203の左端近傍に位置する部分の第2の基板203の面203Aに設けられている。第2の電極層217−1は、図1に示すスペーサー202の左端に位置する電解液充填部211と対向している。第2の電極層217−1は、その一部がスペーサー202の外部に引き出されている。第2の電極層217−1は、図示していない配線により、第1の電極層215−1と電気的に接続されている。
The second electrode layer 217-1 is provided on the
第2の電極層217−2は、電解液充填部211と対向する部分の第2の基板203の面203Aから当該電解液充填部211と隣り合うように配置された一方の導電性部材収容部212と対向する部分の第2の基板203の面203Aに亘るように配置されている。第2の電極層217−2は、導電性を有した触媒層218を介して、導電性部材17と電気的に接続されている。これにより、第2の電極層217−2は、触媒層218及び導電性部材207を介して、第1の電極層215−2と電気的に接続されている。
The second electrode layer 217-2 is one conductive member housing portion disposed so as to be adjacent to the electrolyte
触媒層218は、導電性を有しており、第2の電極層217−1,217−2の面217−1A,217−2Aを覆うように設けられている。触媒層218は、第2の電極層217−1,217−2と電解液219との間の光エネルギーの伝播をスムーズに行うためのものである。電解液219は、複数の電解液充填部211をそれぞれ充填するように配置されている。
The
導電性部材207は、複数の電解液充填部211にそれぞれ設けられている。導電性部材207の下端部は、第1の電極層215−2と接触している。導電性部材207の上端部は、隣り合うように配置された他の色素増感型太陽電池205に設けられた触媒層218と接触している。導電性部材207は、複数の色素増感型太陽電池205を直列接続するための部材である。複数の導電性部材207の高さLは、スペーサー202の厚さKと略等しくなるように構成されている。
The
封止部材208は、第2の基板203の面203Bを覆うように設けられている。封止部材208は、複数の電解液導入部210を封止するための部材である。封止部材208としては、例えば、樹脂層を用いることができる。カバーガラス209は、封止部材208を保護するためのものであり、封止部材208の面208Aを覆うように設けられている。
The sealing
上記構成とされた色素増感型太陽電池モジュール200は、第1の基板201を透過した太陽光が色素に照射された際、色素が可視光を吸収して励起して電子を放出する現象を用いて光電変換を行うモジュールである。
The dye-sensitized
図2〜図14は、従来の色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図である。図2〜図14において、従来の色素増感型太陽電池モジュール200と同一構成部分には同一符号を付す。
2-14 is a figure which shows the manufacturing process of the conventional dye-sensitized solar cell module. 2-14, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the conventional dye-sensitized
図2〜図14を参照して、従来の色素増感型太陽電池モジュール200の製造方法について説明する。始めに、図2に示す工程では、第1の基板201の面201Aに、スパッタ法によりITOを形成し、その後、ITOをパターニングすることで第1の電極層215−1,215−2を形成する。
With reference to FIGS. 2-14, the manufacturing method of the conventional dye-sensitized
次いで、図3に示す工程では、第1の電極層215−1,215−2上に色素担持酸化物半導体層216を形成する。次いで、図4に示す工程では、第2の基板203の面203Aを覆うようにITO231を形成する。次いで、図5に示す工程では、第2の基板203を貫通するように、ドリル加工により、複数の電解液導入部210を形成する。
Next, in the step illustrated in FIG. 3, the dye-supported
次いで、図6に示す工程では、スパッタ法により、ITO231上を覆うように触媒層218を形成する。触媒層218としては、例えば、Pt層やC層等を用いることができる。
Next, in the step shown in FIG. 6, the
次いで、図7に示す工程では、触媒層218及びITO231をパターニングすることにより、第2の電極層217−1,217−2及びスペーサー202の一部が挿入される挿入部233を形成する。このとき、挿入部233は、第2の基板203の面203Aを露出するように形成する。次いで、図8に示す工程では、導電性部材207の形成領域に対応する部分の触媒層218を露出する開口部235Aを有したレジスト膜235を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 7, the
次いで、図9に示す工程では、印刷法を用いて、導電性ペーストを開口部235Aに充填し、その後、導電性ペーストを乾燥及び焼成することで複数の導電性部材207を形成する。このとき、複数の導電性部材207の高さLは、スペーサー202の厚さKと略等しくなるように形成する。なお、複数の導電性部材207は、例えば、スパッタ法や蒸着法により金属膜を形成後、この金属膜をパターニングして形成してもよい。
Next, in the step shown in FIG. 9, a plurality of
次いで、図10に示す工程では、図9に示すレジスト膜235を除去する。次いで、図11に示す工程では、複数の電解液充填部211及び導電性部材収容部212を有したスペーサー202を形成する。スペーサー202の材料としては、例えば、フィルム状の熱硬化性樹脂を用いることができる。
Next, in a step shown in FIG. 10, the resist
次いで、図12に示す工程では、図3に示す構造体上にスペーサー202を載置すると共に、スペーサー202上に図10に示す構造体を載置する。その後、第1及び第2の基板201,203に圧力を印加しながら、スペーサー202を加熱しスペーサー202を硬化させることにより、第1及び第2の基板201,203とスペーサー202とを圧着する。
Next, in the step shown in FIG. 12, the
次いで、図13に示す工程では、電解液導入部210を介して、ディスペンサー241から供給された電解液219により、複数の電解液充填部211を電解液219で充填する。これにより、複数の色素増感型太陽電池205が形成される。
Next, in the step shown in FIG. 13, the electrolyte
次いで、図14に示す工程では、第2の基板203の面203Bを覆うように封止部材208を形成し、その後、封止部材208の面208Aにカバーガラス209を固着する。これにより、複数の色素増感型太陽電池205が直列接続された色素増感型太陽電池モジュール200が製造される(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来の色素増感型太陽電池モジュール200では、印刷法、スパッタ法等の方法を用いて複数の導電性部材207を形成していたため、複数の導電性部材207の高さにばらつきが生じて、図15及び図16に示すような問題が発生する。
However, in the conventional dye-sensitized
図15及び図16は、従来の色素増感型太陽電池モジュールの問題点を説明するための図である。図15及び図16において、従来の色素増感型太陽電池モジュール200と同一構成部分には同一符号を付す。
FIG.15 and FIG.16 is a figure for demonstrating the problem of the conventional dye-sensitized solar cell module. 15 and 16, the same components as those of the conventional dye-sensitized
図15に示すように、色素増感型太陽電池モジュール200の中央に配置された導電性部材207の高さが所定の高さよりも低い場合(L<Kの場合)には、高さの低い導電性部材207と第1の電極層215−2とが接触しないため、高さの低い導電性部材207と対向する第1の電極層215−2と高さの低い導電性部材207との間(図15に示すJの部分)において導通不良が発生してしまう。
As shown in FIG. 15, when the height of the
また、図16に示すように、色素増感型太陽電池モジュール200の左右に配置された導電性部材207の高さが所定の高さよりも高い場合(L>Kの場合)には、スペーサー202と第1の基板201との間に隙間が形成されるため、色素増感型太陽電池モジュール200に設けられた色素増感型太陽電池205が並列接続されてしまうという問題や、色素増感型太陽電池モジュール200の外部に電解液219が漏れ出てしまうという問題があった。
As shown in FIG. 16, when the height of the
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、色素増感型太陽電池モジュールに設けられた複数の色素増感型太陽電池を確実に直列接続することのできる色素増感型太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and a dye-sensitized solar that can reliably connect a plurality of dye-sensitized solar cells provided in a dye-sensitized solar cell module in series. An object is to provide a battery module and a manufacturing method thereof.
本発明の一観点によれば、透光性を有した第1の基板と、前記第1の基板と対向するように配置された第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板との間に平面的に配置された複数の色素増感型太陽電池と、前記複数の色素増感型太陽電池を直列接続する複数の導電性部材と、前記第1の基板と前記第2の基板との間に配置され、前記複数の導電性部材を収容するための複数の導電性部材収容部を有すると共に、前記複数の色素増感型太陽電池を分離するスペーサーと、を備えた色素増感型太陽電池モジュールであって、各導電性部材収容部と対向する部分の前記第2の基板に、前記各導電性部材収容部に前記導電性部材の母材となる導電性ペーストを導入するための導電性ペースト導入部を設けたことを特徴とする色素増感型太陽電池モジュールが提供される。 According to one aspect of the present invention, a first substrate having translucency, a second substrate disposed so as to face the first substrate, the first substrate, and the second substrate A plurality of dye-sensitized solar cells arranged in a plane between the substrate, a plurality of conductive members connecting the plurality of dye-sensitized solar cells in series, the first substrate, and the second And a spacer having a plurality of conductive member housing portions for housing the plurality of conductive members, and a spacer for separating the plurality of dye-sensitized solar cells. A sensitizing solar cell module, in which a conductive paste serving as a base material of the conductive member is introduced into each of the conductive member accommodating portions on the second substrate at a portion facing each conductive member accommodating portion. Dye-sensitized solar cell provided with a conductive paste introduction part Jules is provided.
本発明によれば、各導電性部材収容部と対向する部分の第2の基板に、各導電性部材収容部に導電性部材の母材となる導電性ペーストを導入するための導電性ペースト導入部を設けたことにより、例えば、スペーサーに第1及び第2の基板を固定した後に、複数の導電性ペースト導入部を介して導入される導電性ペーストにより複数の導電性部材収容部を充填して、所定の高さ(導通不良や電解液の漏れが発生しない導電性部材の高さ)となるように複数の導電性部材を精度良く形成することが可能となる。これにより、複数の色素増感型太陽電池間における導通不良や電解液の漏れがなくなるため、色素増感型太陽電池モジュールに設けられた複数の色素増感型太陽電池を確実に直列接続することができる。 According to the present invention, the conductive paste introduction for introducing the conductive paste that becomes the base material of the conductive member into each conductive member housing portion is introduced into the second substrate at the portion facing each conductive member housing portion. For example, after the first and second substrates are fixed to the spacer, the plurality of conductive member accommodating portions are filled with the conductive paste introduced through the plurality of conductive paste introduction portions. Thus, the plurality of conductive members can be formed with high precision so as to have a predetermined height (the height of the conductive member that does not cause poor conduction or leakage of the electrolyte). This eliminates poor continuity between the plurality of dye-sensitized solar cells and leakage of the electrolyte solution, so that a plurality of dye-sensitized solar cells provided in the dye-sensitized solar cell module are reliably connected in series. Can do.
本発明の他の観点によれば、透光性を有した第1の基板と第2の基板との間に平面的に配置された複数の色素増感型太陽電池を直列接続する複数の導電性部材と、前記第1の基板と前記第2の基板との間に配置され、前記導電性部材が収容される複数の導電性部材収容部、及び電解液が充填される複数の電解液充填部を有したスペーサーと、を備えた色素増感型太陽電池モジュールの製造方法であって、各導電性部材収容部と対向する部分の前記第2の基板に、前記第2の基板を貫通する導電性ペースト導入部を複数形成する導電性ペースト導入部形成工程と、前記導電性ペースト導入部形成工程後に、前記スペーサーに前記第1及び第2の基板を固定する基板固定工程と、前記基板固定工程後に、前記複数の導電性部材収容部を複数の前記導電性ペースト導入部を介して供給された導電性ペーストで充填して、前記複数の導電性部材を形成する導電性部材形成工程と、を含むことを特徴とする色素増感型太陽電池モジュールの製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a plurality of conductive layers for connecting in series a plurality of dye-sensitized solar cells arranged in a plane between a first substrate and a second substrate having translucency. A conductive member, a plurality of conductive member storage portions that are disposed between the first substrate and the second substrate and that store the conductive member, and a plurality of electrolyte solutions that are filled with an electrolyte solution A method of manufacturing a dye-sensitized solar cell module comprising a spacer having a portion, and penetrating the second substrate through the second substrate at a portion facing each conductive member housing portion. A conductive paste introduction part forming step for forming a plurality of conductive paste introduction parts, a substrate fixing step for fixing the first and second substrates to the spacer after the conductive paste introduction part forming step, and the substrate fixing After the step, the plurality of conductive member accommodating portions And a conductive member forming step of forming the plurality of conductive members by filling with a conductive paste supplied via an electrically conductive paste introduction part. A dye-sensitized solar cell module comprising: A manufacturing method is provided.
本発明によれば、各導電性部材収容部と対向する部分の第2の基板に、第2の基板を貫通する導電性ペースト導入部を複数形成後、スペーサーに第1及び第2の基板を固定し、その後、複数の導電性部材収容部を複数の導電性ペースト導入部を介して供給された導電性ペーストで充填して、複数の導電性部材を形成することにより、複数の導電性部材の高さが所定の高さ(導通不良や電解液の漏れが発生しない導電性部材の高さ)となるように、複数の導電性部材を精度良く形成することが可能となる。これにより、複数の色素増感型太陽電池間における導通不良や電解液の漏れがなくなるため、色素増感型太陽電池モジュールに設けられた複数の色素増感型太陽電池を確実に直列接続することができる。 According to the present invention, after forming a plurality of conductive paste introducing portions penetrating the second substrate on the second substrate in a portion facing each conductive member accommodating portion, the first and second substrates are disposed on the spacer. A plurality of conductive members are formed by fixing and then filling a plurality of conductive member receiving portions with a conductive paste supplied via a plurality of conductive paste introduction portions to form a plurality of conductive members. It is possible to form a plurality of conductive members with high accuracy so that the height becomes a predetermined height (the height of the conductive member that does not cause poor conduction or leakage of the electrolyte). This eliminates poor continuity between the plurality of dye-sensitized solar cells and leakage of the electrolyte solution, so that a plurality of dye-sensitized solar cells provided in the dye-sensitized solar cell module are reliably connected in series. Can do.
本発明によれば、色素増感型太陽電池モジュールに設けられた複数の色素増感型太陽電池を確実に直列接続することができる。 According to the present invention, a plurality of dye-sensitized solar cells provided in a dye-sensitized solar cell module can be reliably connected in series.
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態)
図17は、本発明の実施の形態に係る色素増感型太陽電池モジュールの断面図である。
(Embodiment)
FIG. 17 is a cross-sectional view of a dye-sensitized solar cell module according to an embodiment of the present invention.
図17を参照するに、本実施の形態の色素増感型太陽電池モジュール10は、第1の基板11と、スペーサー12と、第2の基板13と、第1の基板11と第2の基板13との間に平面配置された複数の色素増感型太陽電池15と、複数の色素増感型太陽電池15を直列接続する複数の導電性部材17と、封止部材18と、カバーガラス19とを有する。
Referring to FIG. 17, the dye-sensitized
第1の基板11は、透光性を有した基板であり、スペーサー12の一方の端部に固定されている。第1の基板11は、太陽光を透過させるための基板である。第1の基板11を透過した太陽光は、複数の色素増感型太陽電池15に照射される。第1の基板11として、例えば、ガラス基板を用いることができる。第1の基板11としてガラス基板を用いた場合、第1の基板11の厚さは、例えば、1mm〜3mmとすることができる。
The
スペーサー12は、対向するように配置された第1の基板11と第2の基板13との間に配設されている。スペーサー12の上端部は、第2の基板13の面13Aと接触している。スペーサー12の下端部は、第1の基板11の面11Aと接触している。
The
図18は、図17に示すスペーサーの平面図である。 FIG. 18 is a plan view of the spacer shown in FIG.
図17及び図18を参照するに、スペーサー12は、複数の電解液充填部22と、複数の導電性部材収容部23とを有する。複数の電解液充填部22は、スペーサー12を貫通するように形成されている。複数の電解液充填部22は、電解液33が充填されると共に、色素担持酸化物半導体層29が収容される空間である。
Referring to FIGS. 17 and 18, the
導電性部材収容部23は、電解液充填部22間に位置する部分のスペーサー12を貫通するように形成されている。導電性部材収容部23は、導電性部材17を収容するための空間である。導電性部材収容部23の幅W1は、例えば、0.5mm〜1mmとすることができる。また、第1の電極層28−1と触媒32との間に配置される部分のスペーサー12の厚さM1は、例えば、10μm〜100μmとすることができる。
The conductive
上記構成とされたスペーサー12は、第1の基板11と第2の基板13との間を所定の間隔(厚さM1と略等しい値)に保つと共に、複数の色素増感型太陽電池15を分離するためのものである。スペーサー12の材料としては、例えば、熱硬化性樹脂(具体的には、例えば、エポキシ樹脂等)、熱可塑性樹脂(具体的には、例えば、アイオノマー樹脂等)、光硬化性樹脂(具体的には、例えば、UV硬化性エポキシ樹脂)等を用いることができる。
The
図17を参照するに、第2の基板13は、第2の基板13の面13Aが第1の基板11の面11Aと対向するように、スペーサー12の下端部に固定されている。第2の基板13は、複数の電解液導入部25と、複数の導電性ペースト導入部26とを有する。
Referring to FIG. 17, the
電解液導入部25は、各電解液充填部22と対向する部分の第2の基板13を貫通するように形成されている。電解液導入部25は、電解液充填部22に電解液33を導入するためのものである。電解液導入部25としては、例えば、電解液用ディスペンサーの供給口と対応するような形状とされた貫通穴を用いることができる。電解液導入部25として貫通穴を用いる場合、電解液導入部25の直径は、例えば、500μm〜1000μmとすることができる。
The electrolyte
導電性ペースト導入部26は、各導電性部材収容部23と対向する部分の第2の基板13を貫通するように形成されている。導電性ペースト導入部26は、導電性部材収容部23に導電性部材17の母材となる導電性ペーストを導入するためのものである。導電性ペースト導入部26としては、例えば、導電性ペースト用ディスペンサーの供給口と対応するような形状とされた貫通穴を用いることができる。導電性ペースト導入部26として貫通穴を用いる場合、導電性ペースト導入部26の直径は、例えば、500μm〜1000μmとすることができる。
The conductive
上記構成とされた第2の基板13としては、例えば、ガラス基板や透光性を有していない基板(例えば、SUS基板等)を用いることができる。第2の基板13としてガラス基板を用いた場合、第2の基板13の厚さは、例えば、1mm〜3mmとすることができる。
As the 2nd board |
このように、各導電性部材収容部23と対向する部分の第2の基板13に、各導電性部材収容部23に導電性部材17の母材となる導電性ペーストを導入する導電性ペースト導入部26を設けることにより、例えば、スペーサー12に第1及び第2の基板11,13を固定した後に、複数の導電性ペースト導入部26を介して導入される導電性ペーストにより複数の導電性部材収容部23を充填して、所定の高さ(導通不良や電解液の漏れが発生しない導電性部材17の高さ。言い換えれば、スペーサー12の厚さM1と略等しい値となるような高さ。)となるように複数の導電性部材17を精度良く形成することが可能となる。これにより、複数の色素増感型太陽電池15間における導通不良や電解液の漏れがなくなるため、色素増感型太陽電池モジュール10に設けられた複数の色素増感型太陽電池15を確実に直列接続することができる。
Thus, the conductive paste introduction which introduces the conductive paste which becomes the base material of the conductive member 17 to each conductive
色素増感型太陽電池15は、色素を使って太陽光を電気エネルギーに変換する電池であり、第1の電極層28−1又は第1の電極層28−2と、色素担持酸化物半導体層29と、第2の電極層31−1又は第2の電極層31−2と、触媒層32と、電解液33とを有する。
The dye-sensitized
第1の電極層28−1は、図17に示す第1の基板11の右端近傍に位置する部分の第1の基板11の面11Aに設けられている。第1の電極層28−1は、図17に示すスペーサー12の右端に配置された電解液充填部22と対向するように配置されている。また、第1の電極層28−1は、その一部がスペーサー12の外部に引き出されている。第1の電極層28−1は、図示していない配線により、第2の電極層31−1と電気的に接続されている。
The first electrode layer 28-1 is provided on the
第1の電極層28−2は、電解液充填部22と対向する部分の第1の基板11の面11Aから当該電解液充填部22と隣り合うように配置された一方の導電性部材収容部23と対向する部分の第1の基板11の面11Aに亘るように設けられている。第1の電極層28−2は、導電性部材17の下端部と接触している。第1の電極層28−1,28−2としては、例えば、導電性及び光透過性に優れたFTO(フッ素ドープ酸化スズ膜)を用いることができる。この場合、第1の電極層28−1,28−2の厚さは、例えば、0.1μm〜10μmとすることができる。
The first electrode layer 28-2 is one conductive member housing portion disposed so as to be adjacent to the electrolytic
色素担持酸化物半導体層29は、電解液充填部22と対向する部分の第1の電極層28−1,28−2上に設けられている。色素担持酸化物半導体層29は、酸化物半導体に色素を担持させたものである。酸化物半導体としては、例えば、二酸化チタンを用いることができる。色素としては、例えば、ルテニウム金属錯体を用いることができる。
The dye-carrying
第2の電極層31−1は、図17に示す第2の基板13の左端近傍に位置する部分の第2の基板13の面13Aに設けられている。第2の電極層31−1は、図17に示すスペーサー12の左端に位置する電解液充填部22と対向している。第2の電極層31−1は、その一部がスペーサー12の外部に引き出されている。第2の電極層31−1は、図示していない配線により、第1の電極層28−1と電気的に接続されている。
The second electrode layer 31-1 is provided on the
第2の電極層31−2は、電解液充填部22と対向する部分の第2の基板13の面13Aから当該電解液充填部22と隣り合うように配置された一方の導電性部材収容部23と対向する部分の第2の基板13の面13Aに亘るように設けられている。第2の電極層31−2は、導電性部材17及び第1の電極層28−2と電気的に接続されている。第2の電極層31−1,31−2としては、例えば、ITO(インジウムスズ酸化膜)やFTO(フッ素ドープ酸化スズ膜)等の透明導電性膜、Pt膜、Ti膜、W膜等を用いることができる。
The second electrode layer 31-2 is one conductive member accommodating portion arranged so as to be adjacent to the
触媒層32は、導電性を有しており、第2の電極層31−1,31−2の面31A,31−2Aを覆うように設けられている。触媒層32は、第2の電極層31−1,31−2と電解液33との間における光エネルギーの伝播をスムーズに行うためのものである。触媒層32としては、例えば、Pt層やC層等を用いることができる。触媒層32としてPt層を用いた場合、触媒層32の厚さは、例えば、0.01μm〜0.5μmとすることができる。
The
電解液33は、電解液充填部22及び電解液導入部25を充填している。電解液33は、色素担持酸化物半導体層29を構成する色素から電子が放出された際、色素に電子を供給するための液である。電解液33としては、例えば、ヨウ素とヨウ化リチウム等のヨウ素化合物とを含む溶液を用いることができる。
The
導電性部材17は、複数の色素増感型太陽電池15を直列接続するための部材であり、導電性部材収容部23及び導電性ペースト導入部26に設けられている。導電性部材17は、導電性部材収容部23の上下方向に配置された第1及び第2の電極層28−2,31−2と電気的に接続されている。導電性部材17としては、例えば、導電性ペースト(具体的には、例えば、Agペースト等)を用いることができる。触媒層32と第1の電極層28−2との間に配置された部分の導電性部材17の高さH1は、スペーサー12の厚さM1と略等しい値となるように設定されている。スペーサー12の厚さM1が10μm〜100μmの場合、導電性部材17の高さH1は、例えば、10μm〜100μmとすることができる。
The conductive member 17 is a member for connecting a plurality of dye-sensitized
封止部材18は、第2の基板13の面13B(スペーサー12と対向する側とは反対側の第2の基板13の面)を覆うように設けられている。封止部材18は、第2の基板13の面13Bを覆うことで、電解液導入部25と接続された電解液充填部22を気密すると共に、導電性ペースト導入部26と接続された導電性部材収容部23を気密するための部材である。封止部材18としては、例えば、熱硬化性樹脂(具体的には、例えば、エポキシ樹脂等)、熱可塑性樹脂(具体的には、例えば、アイオノマー樹脂等)、光硬化性樹脂(具体的には、例えば、UV硬化性エポキシ樹脂)等を用いることができる。封止部材18の厚さは、例えば、0.1μm〜100μmとすることができる。
The sealing
カバーガラス19は、封止部材18の面18Aを覆うように設けられている。カバーガラス19は、封止部材18を保護するためのものである。カバーガラス19の厚さは、例えば、0.1mm〜1mmとすることができる。
The
本実施の形態の色素増感型太陽電池モジュールによれば、各導電性部材収容部23と対向する部分の第2の基板13を貫通するように、導電性部材収容部23と接続された導電性ペースト導入部26を設けることにより、例えば、スペーサー12に第1及び第2の基板11,13を固定した後に、各導電性ペースト導入部26を介して、複数の導電性部材収容部23に導電性ペーストを充填して複数の導電性部材17を形成することが可能となる。これにより、複数の導電性部材17の高さH1ばらつきがなくなると共に、各導電性部材17とその上下方向に配置された第1及び第2の電極層28−2,31−2との電気的な接続を確実に行うことが可能となるため、色素増感型太陽電池モジュール10に設けられた複数の色素増感型太陽電池15を確実に直列接続することができる。
According to the dye-sensitized solar cell module of the present embodiment, the conductive material connected to the conductive
図19〜図29は、本発明の実施の形態に係る色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図である。図19〜図29において、本実施の形態の色素増感型太陽電池モジュール10と同一構成部分には同一符号を付す。
FIG. 19 to FIG. 29 are diagrams showing manufacturing steps of the dye-sensitized solar cell module according to the embodiment of the present invention. 19 to 29, the same components as those of the dye-sensitized
始めに、図19に示す工程では、洗浄処理した第1の基板11の面11Aに、光透過性を有した導電膜41を形成する。具体的には、例えば、蒸着法又はスパッタ法により、洗浄処理済みの第1の基板11の面11Aに導電膜41としてFTO(フッ素ドープ酸化スズ膜)を形成する。この場合、FTO(フッ素ドープ酸化スズ膜)の厚さは、例えば、0.1μm〜10μmとするとことができる。導電膜41は、後述する図20に示す工程においてパターニングされることにより、第1の電極層28−1,28−2となる膜である。
First, in the step shown in FIG. 19, a light-transmitting conductive film 41 is formed on the
次いで、図20に示す工程では、図19に示す導電膜41をパターニングして、第1の電極層28−1,28−2を形成する。導電膜41のパターニングは、例えば、異方性エッチング法により導電膜41をエッチングすることで行う。 Next, in the step shown in FIG. 20, the conductive film 41 shown in FIG. 19 is patterned to form the first electrode layers 28-1 and 28-2. The conductive film 41 is patterned by, for example, etching the conductive film 41 by an anisotropic etching method.
次いで、図21に示す工程では、第1の電極層28−1,28−2上に色素担持酸化物半導体層29を形成する。具体的には、例えば、印刷法(例えば、スキージ印刷)又は塗布法により、第1の電極層28−1,28−2上にペースト状の酸化物半導体を形成し、その後、ペースト状の酸化物半導体を乾燥及び焼成することで酸化物半導体を形成する。その後、色素(例えば、ルテニウム金属錯体)を含有した溶液に酸化物半導体を浸漬させることにより、色素担持酸化物半導体層29を形成する。上記酸化物半導体としては、例えば、二酸化チタンを用いることができる。
Next, in the step shown in FIG. 21, the dye-supported
次いで、図22に示す工程では、洗浄処理された第2の基板13の面13Aを覆うように導電膜43を形成する。具体的には、例えば、蒸着法又はスパッタ法により、洗浄処理済みの第2の基板13の面13Aに導電膜43としてFTO(フッ素ドープ酸化スズ膜)を形成する。この場合、FTO(フッ素ドープ酸化スズ膜)の厚さは、例えば、0.1μm〜10μmとするとことができる。導電膜43には、光透過性を有していない導電膜を用いることも可能である。具体的には、FTO(フッ素ドープ酸化スズ膜)の代わりに、例えば、Pt膜、Ti膜、W膜等の膜を導電膜43として用いてもよい。導電膜43は、後述する図23に示す工程においてパターニングされることにより、第2の電極層31−1,31−2となる膜である。
Next, in the step shown in FIG. 22, a
次いで、図23に示す工程では、第2の基板13に複数の電解液導入部25と複数の導電性ペースト導入部26とを同時に形成する(導電性ペースト導入部形成工程及び電解液導入部形成工程)。具体的には、例えば、レーザ加工又はドリル加工により、図22に示す構造体を貫通させることで、複数の電解液導入部25及び導電性ペースト導入部26を形成する。
Next, in the process shown in FIG. 23, a plurality of electrolyte
このように、第2の基板13に複数の電解液導入部25と複数の導電性ペースト導入部26とを同時に形成することにより、複数の電解液導入部25と複数の導電性ペースト導入部26とを別々に形成した場合と比較して、製造工程を簡略化することが可能となるため、色素増感型太陽電池モジュール10の製造コストを低減することができる。
In this way, by forming the plurality of
電解液導入部25及び導電性ペースト導入部26としては、例えば、貫通穴を用いることができる。電解液導入部25が貫通穴である場合、電解液導入部25の直径は、例えば、500μm〜1000μmとすることができる。また、導電性ペースト導入部26が貫通穴である場合、導電性ペースト導入部26の直径は、例えば、500μm〜1000μmとすることができる。
As the electrolyte
次いで、図24に示す工程では、導電膜43の上面を覆うように、触媒層32を形成する。触媒層32としては、例えば、Pt層やC層等を用いることができる。触媒層32としてPt層を用いた場合、触媒層32は、例えば、スパッタ法により形成することができる。また、触媒層32としてPt層を用いた場合、触媒層32の厚さは、例えば、0.01μm〜0.5μmとすることができる。
Next, in the step shown in FIG. 24, the
次いで、図25に示す工程では、触媒層32及び導電膜43をパターニングすることにより、第2の電極層31−1,31−2と、スペーサー12の一部が挿入されるスペーサー挿入部45とを同時に形成する。具体的には、例えば、異方性エッチング法により、第2の基板13の面13Aが露出するまで触媒層32及び導電膜43をエッチングすることで、第2の電極層31−1,31−2及びスペーサー挿入部45を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 25, the
次いで、図26に示す工程では、複数の電解液充填部22及び導電性部材収容部23を有したスペーサー12を準備する。スペーサー12の材料としては、例えば、フィルム状とされた熱硬化性樹脂(具体的には、例えば、エポキシ樹脂等)、熱可塑性樹脂(具体的には、例えば、アイオノマー樹脂等)、光硬化性樹脂(具体的には、例えば、UV硬化性エポキシ樹脂等)等を用いることができる。
Next, in the step shown in FIG. 26, the
次いで、図27に示す工程では、図21に示す構造体(具体的には、第1の電極層28−1,28−2及び色素担持酸化物半導体層29が形成された第1の基板11)と図25に示す構造体(具体的には、第2の電極層31−1,31−2及び触媒層32が形成された第2の基板13)との間にスペーサー12を配置し、第1及び第2の基板11,13に圧力を印加した状態で、スペーサー12を加熱して硬化させる(例えば、スペーサー12の材料が熱可塑性樹脂の場合、スペーサーを過熱して硬化させる)ことにより、スペーサー12に第1及び第2の基板11,13を固定する(基板固定工程)。
Next, in the step shown in FIG. 27, the structure shown in FIG. 21 (specifically, the
次いで、図28に示す工程では、電解液33を供給する電解液用ディスペンサー47の供給口47Aを電解液導入部25に当接すると共に、導電性ペーストを供給する導電性ペースト用ディスペンサー48の供給口48Aを導電性ペースト導入部26に当接する。その後、電解液用ディスペンサー47からの電解液33の供給と、導電性ペースト用ディスペンサー48からの導電性ペーストの供給とを同時に行って、電解液33により電解液充填部22及び電解液導入部25を充填すると共に、導電性ペーストにより導電性部材収容部23及び導電性ペースト導入部26を充填する。これにより、導電性部材収容部23に導電性ペーストよりなる導電性部材17を形成すると共に、電解液33の充填を行う(導電性部材形成工程及び電解液充填工程)。これにより、複数の色素増感型太陽電池15が製造される。電解液33としては、例えば、ヨウ素とヨウ化リチウム等のヨウ素化合物とを含む溶液を用いることができる。また、導電性ペーストとしては、例えば、Agペースト等を用いることができる。
Next, in the step shown in FIG. 28, the supply port 47A of the electrolytic solution dispenser 47 that supplies the
このように、各導電性部材収容部23と対向する部分の第2の基板13に第2の基板13を貫通する導電性ペースト導入部26を形成後、スペーサー12に第1及び第2の基板11,13を固定し、その後、複数の導電性部材収容部23を複数の導電性ペースト導入部26を介して供給された導電性ペーストにより充填して複数の導電性部材17を形成することにより、複数の導電性部材17の高さH1が所定の高さ(導通不良や電解液の漏れが発生しない導電性部材の高さ。具体的には、スペーサー12の厚さM1と略等しい値。)となるように、複数の導電性部材17を精度良く形成することが可能となる。これにより、複数の色素増感型太陽電池15間における導通不良や電解液33の漏れがなくなるため、色素増感型太陽電池モジュール10に設けられた複数の色素増感型太陽電池15を確実に直列接続することができる。
As described above, after forming the conductive
また、複数の電解液充填部22への電解液33の充填(電解液充填工程)と、複数の導電性部材収容部23への導電性ペーストの充填(導電性部材形成工程)とを同時に行うことにより、製造工程を簡略化することが可能となるため、色素増感型太陽電池モジュール10の製造コストを低減することができる。
Further, the filling of the
次いで、図29に示す工程では、第2の基板13の面13Bを覆うように封止部材18を形成(封止部材形成工程)し、その後、封止部材18の面18Aにカバーガラス19を配設する。具体的には、例えば、シート状とされた封止部材18を第2の基板13の面13Bを覆うように貼り付け、次いで、封止部材18の面18Aにカバーガラス19を載置し、その後、封止部材18を硬化させながらカバーガラス19を押圧することで封止部材18とカバーガラス19とを圧着する。これにより、色素増感型太陽電池モジュール10が製造される。このように、第2の基板13の面13Bを覆うように封止部材18を形成することにより、電解液導入部25から電解液33が漏れ出ることや導電性ペースト導入部26から導電性ペーストが漏れ出ることを防止できる。封止部材18としては、例えば、熱硬化性樹脂(具体的には、例えば、エポキシ樹脂等)、熱可塑性樹脂(具体的には、例えば、アイオノマー樹脂等)、光硬化性樹脂(具体的には、例えば、UV硬化性エポキシ樹脂)等を用いることができる。封止部材18の厚さは、例えば、0.1μm〜100μmとすることができる。また、カバーガラス19の厚さは、例えば、0.1mm〜1mmとすることができる。
Next, in the step shown in FIG. 29, the sealing
本実施の形態の色素増感型太陽電池モジュールの製造方法によれば、各導電性部材収容部23と対向する部分の第2の基板13に第2の基板13を貫通する導電性ペースト導入部26を形成後、スペーサー12に第1及び第2の基板11,13を固定し、その後、複数の導電性ペースト導入部26を介して供給された導電性ペーストにより複数の導電性部材収容部23を充填して複数の導電性部材17を形成することにより、複数の導電性部材17の高さH1が所定の高さ(導通不良や電解液の漏れが発生しない導電性部材の高さ。具体的には、スペーサー12の厚さM1と略等しい値。)となるように、複数の導電性部材17を精度良く形成することが可能となる。これにより、複数の色素増感型太陽電池15間における導通不良や電解液33の漏れがなくなるため、色素増感型太陽電池モジュール10に設けられた複数の色素増感型太陽電池15を確実に直列接続することができる。
According to the method for manufacturing the dye-sensitized solar cell module of the present embodiment, the conductive paste introducing portion that penetrates the
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、1つの導電性部材収容部23に対して複数の導電性ペースト導入部26を設けてもよい。また、導電性ペースト導入部26の形状は、本実施の形態で説明した導電性ペースト導入部26の形状に限定されない。
The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and within the scope of the present invention described in the claims, Various modifications and changes are possible. For example, a plurality of conductive
本発明は、平面的に配置された複数の色素増感型太陽電池を直列接続した色素増感型太陽電池モジュール及びその製造方法に適用可能である。 The present invention is applicable to a dye-sensitized solar cell module in which a plurality of dye-sensitized solar cells arranged in a plane are connected in series and a method for manufacturing the same.
10 色素増感型太陽電池モジュール
11 第1の基板
11A,13A,13B,18A,31A,31−2A 面
12 スペーサー
13 第2の基板
15 色素増感型太陽電池
17 導電性部材
18 封止部材
19 カバーガラス
22 電解液充填部
23 導電性部材収容部
25 電解液導入部
26 導電性ペースト導入部
28−1,28−2 第1の電極層
29 色素担持酸化物半導体層
31−1,31−2 第2の電極層
32 触媒層
33 電解液
41,43 導電膜
45 スペーサー挿入部
47 電解液用ディスペンサー
47A,48A 供給口
48 導電性ペースト用ディスペンサー
H1 高さ
M1 厚さ
W1 幅
10 Dye-sensitized
Claims (7)
前記第1の基板と対向するように配置された第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に平面的に配置された複数の色素増感型太陽電池と、
前記複数の色素増感型太陽電池を直列接続する複数の導電性部材と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に配置され、前記複数の導電性部材を収容するための複数の導電性部材収容部を有すると共に、前記複数の色素増感型太陽電池を分離するスペーサーと、を備えた色素増感型太陽電池モジュールであって、
各導電性部材収容部と対向する部分の前記第2の基板に、前記各導電性部材収容部に前記導電性部材の母材となる導電性ペーストを導入するための導電性ペースト導入部を設けたことを特徴とする色素増感型太陽電池モジュール。 A first substrate having translucency;
A second substrate disposed to face the first substrate;
A plurality of dye-sensitized solar cells disposed in a plane between the first substrate and the second substrate;
A plurality of conductive members connecting the plurality of dye-sensitized solar cells in series;
The plurality of dye-sensitized solar cells are disposed between the first substrate and the second substrate, and have a plurality of conductive member housing portions for housing the plurality of conductive members. A dye-sensitized solar cell module provided with a separating spacer,
A conductive paste introducing portion for introducing a conductive paste serving as a base material of the conductive member into each conductive member accommodating portion is provided on the second substrate at a portion facing each conductive member accommodating portion. A dye-sensitized solar cell module characterized by the above.
前記第1の基板と前記第2の基板との間に配置され、前記導電性部材が収容される複数の導電性部材収容部、及び電解液が充填される複数の電解液充填部を有したスペーサーと、を備えた色素増感型太陽電池モジュールの製造方法であって、
各導電性部材収容部と対向する部分の前記第2の基板に、前記第2の基板を貫通する導電性ペースト導入部を複数形成する導電性ペースト導入部形成工程と、
前記導電性ペースト導入部形成工程後に、前記スペーサーに前記第1及び第2の基板を固定する基板固定工程と、
前記基板固定工程後に、前記複数の導電性部材収容部を複数の前記導電性ペースト導入部を介して供給された導電性ペーストで充填して、前記複数の導電性部材を形成する導電性部材形成工程と、を含むことを特徴とする色素増感型太陽電池モジュールの製造方法。 A plurality of conductive members for connecting in series a plurality of dye-sensitized solar cells arranged in a plane between the first substrate and the second substrate having translucency;
A plurality of conductive member accommodating portions that are disposed between the first substrate and the second substrate and that accommodate the conductive members; and a plurality of electrolyte solution filling portions that are filled with an electrolyte solution. A method for producing a dye-sensitized solar cell module comprising a spacer,
A conductive paste introduction portion forming step of forming a plurality of conductive paste introduction portions penetrating the second substrate on the second substrate in a portion facing each conductive member housing portion;
A substrate fixing step of fixing the first and second substrates to the spacer after the conductive paste introducing portion forming step;
Conductive member formation for forming the plurality of conductive members by filling the plurality of conductive member accommodating portions with the conductive paste supplied via the plurality of conductive paste introducing portions after the substrate fixing step. A process for producing a dye-sensitized solar cell module.
前記複数の電解液導入部と前記複数の導電性ペースト導入部とを同時に形成することを特徴とする請求項4記載の色素増感型太陽電池モジュールの製造方法。 An electrolyte solution introduction part forming step of forming a plurality of electrolyte solution introduction parts on the second substrate in a portion facing each electrolyte solution filling part so as to penetrate the second substrate;
5. The method for producing a dye-sensitized solar cell module according to claim 4, wherein the plurality of electrolyte solution introduction portions and the plurality of conductive paste introduction portions are formed simultaneously.
前記複数の電解液充填部への前記電解液の充填と、前記複数の導電性部材収容部への前記導電性ペーストの充填とを同時に行うことを特徴とする請求項4又は5記載の色素増感型太陽電池モジュールの製造方法。 After the substrate fixing step, the electrolytic solution filling step of filling the plurality of electrolytic solution filling portions with the electrolytic solution from each electrolytic solution introduction portion,
6. The dye sensitizing method according to claim 4, wherein filling of the electrolyte solution into the plurality of electrolyte solution filling portions and filling of the conductive paste into the plurality of conductive member housing portions are performed simultaneously. Manufacturing method of sensitive solar cell module.
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