JP2010177031A - Dye-sensitized solar cell and its manufacturing method - Google Patents
Dye-sensitized solar cell and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010177031A JP2010177031A JP2009018234A JP2009018234A JP2010177031A JP 2010177031 A JP2010177031 A JP 2010177031A JP 2009018234 A JP2009018234 A JP 2009018234A JP 2009018234 A JP2009018234 A JP 2009018234A JP 2010177031 A JP2010177031 A JP 2010177031A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte solution
- sealing material
- dye
- solar cell
- sensitized solar
- 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
Abstract
Description
本発明は、一対の電極基板を対向して接着シールし、電解質液を封入してなる色素増感型太陽電池に関し、電解質液シール性が高く耐久性に優れている色素増感型太陽電池およびその製法に関するものである。 The present invention relates to a dye-sensitized solar cell in which a pair of electrode substrates are oppositely bonded and sealed, and an electrolyte solution is enclosed, and the dye-sensitized solar cell having high electrolyte solution sealing property and excellent durability, and It relates to the manufacturing method.
色素が担持されたTiO2 等の半導体膜付き透明導電基板と対向電極基板との間に、レドックス系電解質液を封入した色素増感型太陽電池は、太陽光の変換効率が高く、低価格であることから、次世代の太陽電池として有望視されている。 A dye-sensitized solar cell in which a redox electrolyte solution is sealed between a transparent conductive substrate with a semiconductor film such as TiO 2 on which a dye is supported and a counter electrode substrate, has high conversion efficiency of sunlight and is inexpensive. Therefore, it is considered promising as a next-generation solar cell.
しかし、ヨウ素やヨウ化リチウム等のレドックス系電解質液を、ガラス基板やプラスチックフィルム基板に封入した場合、シール材料として、従来から使用されているエチレン−メタクリル酸共重合アイオノマー樹脂を用いると、上記電解質液の液漏れや外界からの吸湿を防止することができないため、この種の色素増感型太陽電池は、耐久性に劣るという問題があった。 However, when a redox electrolyte solution such as iodine or lithium iodide is sealed in a glass substrate or a plastic film substrate, the above-mentioned electrolyte can be obtained by using a conventionally used ethylene-methacrylic acid copolymer ionomer resin as a sealing material. This type of dye-sensitized solar cell has a problem of poor durability because liquid leakage and moisture absorption from the outside cannot be prevented.
このようなことから、上記エチレン−メタクリル酸共重合アイオノマー樹脂に代えて、液状エポキシ樹脂やシリコーン樹脂をシール材料として用い、上記電解質液を封止(シール)することが提案されている(特許文献1参照)。また、耐電解質液性に比較的優れるエラストマーを用いた色素増感型太陽電池用シール材料として、シランカップリング剤を含有し、分子中に少なくとも1個のヒドロシリル化反応可能なアルケニル基を含有する、ポリイソプレン系重合体とオルガノハイドロジェンポリシロキサンとを、ヒドロシリル化触媒により重合してなるシール材が提案されている(特許文献2参照)。一方、本発明者らは、長期にわたる封止において膨張や劣化を生じず、しかもシール性が高い光硬化(紫外線硬化)型シール材として、分子両末端の少なくとも一方に、1個以上の(メタ)アクリルロイル基を有する水添エラストマー誘導体を必須成分とする光重合性組成物を開発し、これをシール材として用いた色素増感型太陽電池を提案している(特許文献3参照)。 For this reason, it has been proposed to use a liquid epoxy resin or silicone resin as a sealing material instead of the ethylene-methacrylic acid copolymerized ionomer resin to seal (seal) the electrolyte solution (Patent Literature). 1). Further, as a dye-sensitized solar cell sealing material using an elastomer having relatively excellent electrolyte solution resistance, it contains a silane coupling agent and contains at least one alkenyl group capable of hydrosilylation reaction in the molecule. A sealing material obtained by polymerizing a polyisoprene polymer and an organohydrogenpolysiloxane with a hydrosilylation catalyst has been proposed (see Patent Document 2). On the other hand, the present inventors, as a photo-curing (ultraviolet-curing) type sealing material that does not cause expansion or deterioration in sealing over a long period of time and has high sealing performance, has at least one (meta) on at least one of both molecular ends. ) A photopolymerizable composition having a hydrogenated elastomer derivative having an acryloyl group as an essential component has been developed, and a dye-sensitized solar cell using this as a sealing material has been proposed (see Patent Document 3).
上記シール材を熱硬化または光硬化した後の硬化体は、耐電解質液性に優れるものの、シール材の成分が電解質液に溶出する懸念があった。すなわち、従来の色素増感型太陽電池は、図2に示すように、シール(メインシール)7された空隙内に電解質液5を注入口10から注入した後、シール材8を硬化させて注入口10をシール(エンドシール)する構成である。そのため、シール材8が未硬化の状態で電解質液5と接触し、電解質液5に使用する溶媒の種類によっては、シール材8の成分が電解質液5に溶出する懸念がある。溶出したシール材成分は、電解質液5のイオン導電性を低下させ、発電効率が低下したり、また、シールが不充分なため、電解質液5そのものが漏洩する等の問題が生じるおそれがあった。なお、図2において、1,11は電極基板、2,2′は透明導電電極膜、3は多孔質半導体膜、4は増感色素、5は電解質液、6は導電膜、9はカバー材である。
The cured product after heat-curing or photo-curing the sealing material has excellent electrolyte solution resistance, but there is a concern that the components of the sealing material may be eluted into the electrolyte solution. That is, in the conventional dye-sensitized solar cell, as shown in FIG. 2, the
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、電解質液によるシール材成分の溶出を防ぎ、長期にわたる封止において膨潤や劣化を生じず、シール性が極めて高く、信頼性および耐久性に優れた、色素増感型太陽電池およびその製法の提供をその目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, prevents elution of a sealing material component by an electrolyte solution, does not cause swelling or deterioration in long-term sealing, has extremely high sealing performance, and is reliable and durable. An object of the present invention is to provide an excellent dye-sensitized solar cell and a method for producing the same.
上記の目的を達成するため、本発明は、一対の電極基板を対向して接着シールし、そのシールされた空隙内に電解質液が注入されてなる色素増感型太陽電池であって、上記電極基板の少なくとも一部に電解質液注入用の貫通孔が形成され、この貫通孔が弾性硬化体により密封され、上記弾性硬化体に対して電解質液注入用ニードルを貫通させた状態で上記電解質液の注入がなされている色素増感型太陽電池を第1の要旨とする。また、本発明は、上記色素増感型太陽電池の製法であって、上記電極基板に形成された貫通孔を弾性硬化体で密封した後、上記弾性硬化体に対して電解質液注入用ニードルを貫通し上記電解質液を注入する色素増感型太陽電池の製法を第2の要旨とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a dye-sensitized solar cell in which a pair of electrode substrates are bonded and sealed facing each other, and an electrolyte solution is injected into the sealed gap. A through-hole for injecting an electrolyte solution is formed in at least a part of the substrate, and the through-hole is sealed with an elastic cured body, and the electrolyte solution injection needle is penetrated through the elastic cured body with the electrolyte solution injecting needle penetrated. The dye-sensitized solar cell that has been injected is a first gist. The present invention also relates to a method for producing the dye-sensitized solar cell, wherein the through hole formed in the electrode substrate is sealed with an elastic cured body, and then an electrolyte solution injection needle is attached to the elastic cured body. The manufacturing method of the dye-sensitized solar cell which penetrates and injects the electrolyte solution is a second gist.
本発明者らは、電解質液によるシール材成分の溶出を防ぎ、長期にわたる封止において膨潤や劣化を生じず、シール性が極めて高く、信頼性および耐久性に優れた色素増感型太陽電池を得るため、鋭意研究を重ねた。その結果、電極基板の少なくとも一部に形成した電解質液注入用の貫通孔を弾性硬化体により密封し、上記弾性硬化体に対して電解質液注入用ニードルを貫通させた状態で上記電解質液の注入がなされた色素増感型太陽電池により、所期の目的が達成できることを見いだし、本発明に到達した。すなわち、本発明の色素増感型太陽電池は、弾性硬化体(シーリング材のエラストマー硬化体等)に対して、電解質液注入用ニードルを貫通させた状態で上記電解質液を注入して、電解質液を封止(シール)している。そのため、従来のように、シール材(エンドシール材)が未硬化のまま、電解質液と接触することがなく、電解質液の溶媒により、シール材成分が電解質液に溶出するおそれもない。したがって、溶出したシール材成分により、電解質液のイオン導電性が低下したり、発電効率が低下したり、電解質液そのものが漏洩する等の問題も生じない。 The inventors of the present invention provide a dye-sensitized solar cell that prevents elution of a sealing material component by an electrolyte solution, does not swell or deteriorate during long-term sealing, has extremely high sealing performance, and is excellent in reliability and durability. In order to obtain it, earnest research was repeated. As a result, the electrolyte solution injection through hole formed in at least a part of the electrode substrate is sealed with an elastic cured body, and the electrolyte solution injection is performed with the electrolyte solution injection needle penetrating the elastic cured body. As a result, it was found that the intended purpose can be achieved by the dye-sensitized solar cell in which the above is achieved, and the present invention has been achieved. That is, the dye-sensitized solar cell of the present invention is obtained by injecting the electrolyte solution into an elastic cured body (such as an elastomer cured body of a sealing material) while penetrating the electrolyte solution injection needle. Is sealed (sealed). Therefore, unlike the conventional case, the sealing material (end sealing material) remains uncured and does not come into contact with the electrolyte solution, and the solvent of the electrolyte solution does not cause the sealing material component to elute into the electrolyte solution. Therefore, the eluted sealing material component does not cause problems such as a decrease in ionic conductivity of the electrolyte solution, a decrease in power generation efficiency, and leakage of the electrolyte solution itself.
このように、本発明の色素増感型太陽電池は、電極基板の少なくとも一部に形成した電解質液注入用の貫通孔が弾性硬化体により密封され、上記弾性硬化体に対して電解質液注入用ニードルを貫通させた状態で上記電解質液の注入がなされており、上記電解質液注入用ニードルを引き抜くと、上記弾性硬化体の弾性力によりニードルの孔が自動的に閉塞され電解質液が封止(シール)される。そのため、従来のように、シール材(エンドシール材)を用いることなく、電解質液の漏洩を防止することができる。また、上記弾性硬化体を保護するためシール材(エンドシール材)を用いた場合でも、シール材と電解質液とが直接接触することがなく、シール材成分が電解質液に溶出するおそれもない。このように、本発明の色素増感型太陽電池は、電解質液によるシール材成分の溶出を防ぐことができ、長期にわたる封止において膨潤や劣化を生じず、シール性が極めて高く、信頼性および耐久性に優れている。 As described above, in the dye-sensitized solar cell of the present invention, the through hole for electrolyte solution injection formed in at least a part of the electrode substrate is sealed by the elastic cured body, and the electrolyte solution injection for the elastic cured body is performed. The electrolyte solution is injected with the needle penetrated. When the electrolyte solution injection needle is pulled out, the hole of the needle is automatically closed by the elastic force of the elastic hardened body, and the electrolyte solution is sealed ( Sealed). Therefore, the leakage of the electrolyte solution can be prevented without using a sealing material (end sealing material) as in the prior art. Further, even when a sealing material (end sealing material) is used to protect the elastic cured body, the sealing material and the electrolyte solution do not come into direct contact, and the sealing material component is not likely to elute into the electrolyte solution. As described above, the dye-sensitized solar cell of the present invention can prevent elution of the sealing material component by the electrolyte solution, does not cause swelling or deterioration during long-term sealing, has extremely high sealing performance, reliability, and Excellent durability.
また、上記弾性硬化体が、シリコーンシーリング材、変性シリコーンシーリング材、フッ素系ポリマーシーリング材、アクリルウレタンシーリング材およびポリイソブチレンシーリング材からなる群から選ばれた少なくとも一つのシーリング材のエラストマー硬化体からなる場合には、シール性、信頼性および耐久性がさらに向上するようになる。 The elastic cured body is made of an elastomer cured body of at least one sealing material selected from the group consisting of a silicone sealing material, a modified silicone sealing material, a fluorine-based polymer sealing material, an acrylic urethane sealing material, and a polyisobutylene sealing material. In some cases, the sealing performance, reliability and durability are further improved.
つぎに、本発明を実施するための形態について説明する。 Next, an embodiment for carrying out the present invention will be described.
本発明の色素増感型太陽電池は、例えば、図1に示すように、電極基板1,1′が、それらの基板の導電電極面を内側にした状態で所定間隔を保って配設され、上記電極基板1,1′間の空隙が、それら基板の内側面の周縁部に、シール材7(メインシール)を配設することによりシールされ、そのシールされた空隙内に、電解質液5が封入されている。上記電極基板1上には、透明導電電極膜2を介して、多孔質半導体膜3が形成されており、この多孔質半導体膜3に増感色素4が吸着されている。また、他方の電極基板1′の導電電極面には、透明導電電極膜2′を介して、白金等の極薄膜からなる導電膜6が形成されている。これにより、図1では、上側の電極基板1′が正極となり、下側の電極基板1が負極となる。また、上記電極基板1′には、シールされた空隙内に電解質液5を注入するための貫通孔12aが2カ所設けられており、この貫通孔12aは、弾性硬化体12により密封され、上記弾性硬化体12に対して電解質液注入用ニードル(図示せず)を貫通させた状態で上記電解質液5の注入がなされ、電解質液5が封止(シール)されている。さらに、上記弾性硬化体12は、シール材8を用いて、薄片ガラス等のカバー材9により封着されている。
In the dye-sensitized solar cell of the present invention, for example, as shown in FIG. 1,
本発明の色素増感型太陽電池における上記電極基板1,1′としては、透明なものが好ましく、例えば、白板ガラス,ソーダガラス,硼珪酸ガラス,セラミックス等からなる無機質製基板、ポリエチレン(PE),ポリプロピレン(PP),ポリエステル,ナイロン,ポリエチレンテレフタレート(PET),ポリエチレンナフタレート(PEN),塩化ビニル,シリコーン樹脂,ポリカーボネート,ポリイミド等の樹脂製基板、有機無機ハイブリット基板等があげられる。これらのなかでも、耐熱性等の点から、無機質製基板が好ましい。
The
上記透明導電電極膜2,2′としては、例えば、インジウム−スズ複合酸化物(ITO)、フッ素がドープされた酸化スズ(FTO)、アンチモンがドープされた酸化スズ(ATO)、酸化スズ等が用いられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いることができる。
Examples of the transparent
上記負極側の電極基板1上に、透明導電電極膜2を介して形成される多孔質半導体膜3としては、例えば、酸化チタン等からなる多孔質のn型金属酸化物半導体が好ましい。
As the porous semiconductor film 3 formed on the
上記多孔質半導体膜3に吸着している増感色素4としては、例えば、太陽光の波長300〜2000nmの光を吸収し、かつ多孔質半導体膜3に吸着する増感色素等があげられる。上記増感色素4の材料としては、例えば、ルテニウム錯体系,ポルフィリン系,フタロシアニン系,メロシアニン系,クマリン系,インドリン系等の有機色素等があげられる。 Examples of the sensitizing dye 4 adsorbed on the porous semiconductor film 3 include a sensitizing dye that absorbs sunlight having a wavelength of 300 to 2000 nm and adsorbs on the porous semiconductor film 3. Examples of the material of the sensitizing dye 4 include organic dyes such as ruthenium complex, porphyrin, phthalocyanine, merocyanine, coumarin, and indoline.
一方、上記正極側の電極基板1′上に、透明導電電極膜2′を介して形成される導電膜6としては、例えば、白金,カーボン等の極薄膜があげられる。これにより、電極基板1′において、正孔の移動性がよくなる。なかでも、白金蒸着膜がより好ましく用いられる。なお、この導電膜6は、省略しても差し支えない。
On the other hand, examples of the conductive film 6 formed on the
上記両電極基板1,1′間の空隙に封入される電解質液5は、電解質を含有する液体のことであり、電解質と液体溶媒とからなる。上記電解質としては、例えば、ヨウ素等があげられる。上記液体溶媒としては、例えば、炭酸エチレン、アセトニトリル、メトキシプロピオニトリル等があげられ、これにヨウ化テトラプロピルアンモニウム,ヨウ化リチウム,ヨウ素等を混合して電解質液が調製される。
The
ここで、本発明の色素増感型太陽電池においては、上記電極基板の少なくとも一部に貫通孔が形成され、この貫通孔が弾性硬化体により密封され、上記弾性硬化体に対して電解質液注入用ニードルを貫通させた状態で上記電解質液の注入がなされていることが最大の特徴である。図1においては、シールされた空隙内に電解質液5を注入するための貫通孔12aが、上記電極基板1′に2カ所設けられており、この貫通孔12aが弾性硬化体12により密封されている。本発明においては、上記弾性硬化体12に対して、電解質液注入用ニードル(図示せず)を貫通させた状態で電解質液5の注入がなされており、上記電解質液注入用ニードルを引き抜くと、上記弾性硬化体12の弾性力によりニードルの孔が自動的に閉塞され、電解質液が封止(シール)される。
Here, in the dye-sensitized solar cell of the present invention, a through hole is formed in at least a part of the electrode substrate, and the through hole is sealed with an elastic cured body, and an electrolyte solution is injected into the elastic cured body. The most important feature is that the electrolyte solution is injected in a state in which the needle is penetrated. In FIG. 1, two through holes 12 a for injecting the
上記弾性硬化体12としては、三次元架橋された熱硬化性エラストマー弾性硬化体が好ましく、例えば、シリコーンシーリング材、変性シリコーンシーリング材、フッ素系ポリマーシーリング材、アクリルウレタンシーリング材およびポリイソブチレンシーリング材からなる群から選ばれた少なくとも一つのシーリング材のエラストマー硬化体等があげられる。 The elastic cured body 12 is preferably a three-dimensionally cross-linked thermosetting elastomer elastic cured body, for example, a silicone sealing material, a modified silicone sealing material, a fluorine-based polymer sealing material, an acrylic urethane sealing material, and a polyisobutylene sealing material. And an elastomer cured body of at least one sealing material selected from the group.
上記シリコーンシーリング材としては、例えば、湿気硬化性のアルコキシシリル基含有ポリジメチルシロキサン等があげられ、上記変性シリコーンシーリング材としては、例えば、末端にアルコキシシリル基を含有するポリエーテル等があげられる。上記フッ素系ポリマーシーリング材としては、例えば、末端がヒドロキシシリル化および末端不飽和化ポリジメチルシロキサンパーフルオロポリエーテルコポリマーとの熱硬化性フッ素シリコーン体等があげられ、上記アクリルウレタンシーリング材としては、例えば、イソシアネート硬化型水酸基含有アクリルポリマー等があげられ、上記ポリイソブチレンシーリング材としては、例えば、末端がヒドロキシシリル化および末端不飽和化ポリイソブチレンや、アルコキシリル基含有ポリイソブチレン等があげられる。 Examples of the silicone sealant include moisture curable alkoxysilyl group-containing polydimethylsiloxane, and examples of the modified silicone sealant include polyether containing an alkoxysilyl group at the terminal. Examples of the fluorine-based polymer sealing material include a thermosetting fluorosilicone body with a hydroxysilylated and terminal-unsaturated polydimethylsiloxane perfluoropolyether copolymer at the terminal, and the acrylic urethane sealing material includes: Examples thereof include isocyanate-curing hydroxyl group-containing acrylic polymers, and examples of the polyisobutylene sealing material include hydroxysilylated and terminally unsaturated polyisobutylenes having terminal ends and alkoxyl group-containing polyisobutylenes.
なお、図1においては、雹、風、雨等から保護するため、上記弾性硬化体12は、シール材8を用いて、薄片ガラス等のカバー材9により封着されている。 In FIG. 1, the elastic cured body 12 is sealed with a cover material 9 such as flake glass using a sealing material 8 in order to protect it from hail, wind, rain and the like.
上記シール材(エンドシール材)8としては、例えば、シール材7に用いる光重合性組成物と同様のものを用いることができる。
As the sealing material (end sealing material) 8, for example, the same material as the photopolymerizable composition used for the sealing
ここで、本発明の色素増感型太陽電池の製法について説明する。具体的には、図1に示すように、透明導電電極膜2付き電極基板1を準備し、この電極基板1の導電電極面(電解質液側)に、例えば、酸化チタンペーストを5〜50μmの厚みで塗布し、400〜600℃で0.5〜3時間焼成して、多孔質半導体膜3を形成する。つぎに、多孔質半導体膜3が形成された電極基板1を、濃度調整した増感色素4のエタノール溶液に浸漬する。その後、無水エタノールに浸漬することにより余剰の増感色素4を取り除き、乾燥することにより増感色素4が吸着した多孔質半導体膜3が得られる。つぎに、上記シール材7と接するこの電極基板1部分に、シランカップリング剤を用いて表面被覆処理をする。この表面被覆処理は、例えば、メタノールやエタノール等の有機溶媒に、上記シランカップリング剤を0.01〜5.0重量%の範囲で溶解させて、上記シール材7と接する電極基板1部分に塗布等し、60〜150℃の範囲で加熱することにより行われる。
Here, the manufacturing method of the dye-sensitized solar cell of this invention is demonstrated. Specifically, as shown in FIG. 1, an
また、透明導電電極膜2′付き電極基板1′を準備し、この電極基板1′上の導電電極面(電解質液側)に、スパッタリング法等により白金蒸着膜等の導電膜6を蒸着形成する。上記電極基板1′に、ダイヤモンドドリル等で貫通孔12aを、例えば、2箇所開ける。つぎに、上記貫通孔12aに、上記弾性硬化体12用のシーリング材(例えば、シリコーンシーリング材等)を充填し、一旦室内に放置し、上記シーリング材の硬化体で上記貫通孔12aを密封する。その後、上記弾性硬化体(例えば、エラストマー硬化体)12の表面の凹凸がなくなるように整形し、電極基板1′(ガラス面)と弾性硬化体12面を平滑にするとともに、トルエンとメタノールにて電極基板1′(ガラス面)と導電膜6(白金面)を洗浄する。そして、シール材7と接するこの電極基板1′部分にも、上記電極基板1と同様に、シランカップリング剤を塗布して表面被覆処理する。
Also, an
つぎに、前述の手法と同様にして作製した上記光重合性組成物を、電極基板1および1′の少なくとも一方の所定部分に塗布し、シール材7の未硬化物を形成する。そして、導電電極面を内側にした状態で、電極基板1および1′をシール材7により貼り合せ、高圧水銀灯等の紫外線照射装置を用いて、照射強度0.5〜10000mW/cm2 で、照射時間0.5〜600秒間の条件で、紫外線照射(窒素雰囲気中であることが好ましい)して硬化させ、メインシールを行う。
Next, the photopolymerizable composition prepared in the same manner as described above is applied to at least one predetermined part of the
つぎに、上記電極基板1′の一方の貫通孔12aを密封した弾性硬化体12に対して、電解質液5を入れたシリンジ(注射筒)のニードル(注射針)を貫通させる。また、上記電極基板1′の他方の貫通孔12aに充填したシリコーンシーリング材の硬化体12部分には、空気抜きとして、ニードルのみを差しむ。そして、上記シリンジを押し込むことで、ニードルを介して電解質液5を、上記電極基板1,1′間の空隙に注入し、電解質液5の注入が終了した後、ニードルを注入口から引き抜く。さらに、上記メインシール材用の光重合性組成物と同様の光重合性組成物を塗布した薄片ガラス等のカバー材9を載せ、上記と同様に、紫外線照射し組成物を硬化させて封口(エンドシール)を行なう。このようにして、図1に示す色素増感型太陽電池を得ることができる。
Next, a needle (injection needle) of a syringe (injection cylinder) containing the
本発明の色素増感型太陽電池におけるシール材等は、目的および用途により、適宜、適当な厚み(基板間)および幅にして用いることができ、通常、幅が1〜5mm程度、厚みが50〜500μmであることが好ましい。 The sealing material or the like in the dye-sensitized solar cell of the present invention can be appropriately used in an appropriate thickness (between substrates) and width depending on the purpose and application. Usually, the width is about 1 to 5 mm and the thickness is 50. It is preferable that it is -500 micrometers.
つぎに、実施例について、比較例と併せて説明する。ただし、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。 Next, examples will be described together with comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples.
〔実施例1〕
(負極側電極基板の作製)
フッ素ドープ透明導電電極膜付ホウ珪酸ガラス板(大きさ:26mm×76mm×厚み1.3mm)の一面に、酸化チタンペーストをスクリーン印刷した後、500℃で1時間焼成することにより、厚み8〜12μmの半導体膜を作製した。つぎに、この半導体膜を、ルテニウム系増感色素(Solaronix 社製、ルテニウム535色素)のエタノール溶液に一旦浸漬し、無水エタノールで洗浄して色素を吸着させた。さらに、シール材を配設する周辺部のメインシール塗工部に、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランの1重量%メタノール溶液を塗布し、100℃で10分間乾燥し、シランカップリング剤で表面被覆処理した負極側電極基板を作製した。
[Example 1]
(Preparation of negative electrode substrate)
A titanium oxide paste is screen-printed on one surface of a borosilicate glass plate with a fluorine-doped transparent conductive electrode film (size: 26 mm × 76 mm × thickness 1.3 mm), and then baked at 500 ° C. for 1 hour to obtain a thickness of 8 to A 12 μm semiconductor film was produced. Next, this semiconductor film was once immersed in an ethanol solution of a ruthenium-based sensitizing dye (manufactured by Solaronix, ruthenium 535 dye) and washed with absolute ethanol to adsorb the dye. Further, a 1 wt% methanol solution of 3-acryloxypropyltrimethoxysilane is applied to the main seal coating portion around the seal material and dried at 100 ° C. for 10 minutes, and the surface is coated with a silane coupling agent. A coated negative electrode substrate was prepared.
(正極側電極基板の作製)
白金膜付ホウ珪酸ガラス板(大きさ:26mm×76mm×厚み1.3mm)に、ダイヤモンドドリルで貫通孔(直径2mm)を2箇所開けた。つぎに、上記貫通孔にシリコーンシーリング材(セメダイン社製、セメダイン8060)を充填し、一旦室内に放置し、上記シリコーンシーリング材の硬化体で上記貫通孔を密封した。その後、上記硬化体の表面の凹凸がなくなるように整形し、ガラス面と硬化体面を平滑にするとともに、トルエンとメタノールにてガラス面と白金面を洗浄した。つぎに、シール材を配設する周辺部のメインシール塗工部に、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランの1重量%メタノール溶液を塗布し、100℃で10分間乾燥し、シランカップリング剤で表面被覆処理した正極側電極基板を作製した。
(Preparation of positive electrode substrate)
Two holes (
(色素増感型太陽電池の作製)
上記負極側電極基板および正極側電極基板の導電電極面を内側にした状態で、50μm(50μmポリイミドテープをスペーサーに使用)に間隔を保って、光重合性組成物を塗布し、窒素気流下、積算光量3000mJ/cm2 の条件で紫外線硬化させて、負極側電極基板および正極側電極基板の導電電極面を貼り合わせてメインシールを行なった。
(Preparation of dye-sensitized solar cell)
With the conductive electrode surfaces of the negative electrode substrate and the positive electrode substrate facing inside, the photopolymerizable composition was applied at a distance of 50 μm (50 μm polyimide tape was used as a spacer), under a nitrogen stream, Ultraviolet curing was performed under conditions of an integrated light quantity of 3000 mJ / cm 2 , and the negative electrode substrate and the conductive electrode surface of the positive electrode substrate were bonded together to perform main sealing.
つぎに、上記正極側電極基板の一方の貫通孔を密封したエラストマー硬化体に対して、電解質液〔組成:I2 (0.1mol/L)、4−t−ブチルピリジン(0.5mol/L)のアセトニトリル溶媒〕を入れたシリンジ(注射筒)のニードル(注射針、直径0.4mm)を貫通させた。また、上記正極側電極基板の他方の貫通孔を密封したエラストマー硬化体に対しては、空気抜きとして、ニードル(直径0.4mm)のみを差しんだ。その後、上記シリンジを押し込むことで、ニードルを介して電解質液を、上記電極基板間の空隙に注入した。電解質液の注入が終了した後、ニードルを注入口から引き抜いた。この時、電解質液の注入口からの漏れはなかった。さらに、上記メインシール材用の光重合性組成物と同様の光重合性組成物を塗布した薄片ガラスを載せ、窒素気流下、積算光量3000mJ/cm2 の条件で紫外線硬化させて、エンドシールを行い、色素増感型太陽電池を作製した。 Next, an electrolyte solution [composition: I 2 (0.1 mol / L), 4-t-butylpyridine (0.5 mol / L) is applied to the cured elastomer having one through hole of the positive electrode substrate sealed. The needle (injection needle, diameter 0.4 mm) of a syringe (injection cylinder) containing the acetonitrile solvent] was passed through. Moreover, only the needle (diameter 0.4 mm) was inserted into the cured elastomer having the other through hole of the positive electrode substrate sealed as air. Thereafter, the syringe was pushed in to inject the electrolyte solution into the gap between the electrode substrates through the needle. After the injection of the electrolyte solution was completed, the needle was pulled out from the injection port. At this time, there was no leakage from the electrolyte solution inlet. Further, a thin glass coated with a photopolymerizable composition similar to the photopolymerizable composition for the main sealing material is placed, and UV-cured under a condition of an integrated light quantity of 3000 mJ / cm 2 under a nitrogen stream, and an end seal is formed. The dye-sensitized solar cell was manufactured.
〔実施例2〕
実施例1のエラストマー硬化体用のシリコーンシーリング材(セメダイン社製、セメダイン8060)に代えて、フッ素系ポリマーシーリング材(信越化学工業社製、SIFEL8370A/B液、2液加熱硬化タイプ)を用いた。それ以外は、実施例1の製法に準じて、色素増感型太陽電池を作製した。
[Example 2]
Instead of the silicone sealing material for the cured elastomer of Example 1 (Cemedine, Cemedine 8060), a fluorine-based polymer sealing material (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., SIFEL8370A / B solution, two-component heat curing type) was used. . Other than that, the dye-sensitized solar cell was produced according to the manufacturing method of Example 1.
〔実施例3〕
実施例1のエラストマー硬化体用のシリコーンシーリング材(セメダイン社製、セメダイン8060)に代えて、ポリイソブチレンシーリング材(カネカ社製、エピオンSタイプ、常温縮合硬化タイプ)を用いた。それ以外は、実施例1の製法に準じて、色素増感型太陽電池を作製した。
Example 3
Instead of the silicone sealing material for the cured elastomer of Example 1 (Cemedine, Cemedine 8060), a polyisobutylene sealing material (Kaneka, Epion S type, room temperature condensation curable type) was used. Other than that, the dye-sensitized solar cell was produced according to the manufacturing method of Example 1.
〔比較例〕
前述の図2に示したような、シール(メインシール)された空隙内に電解質液を注入口から注入した後、注入口をシール(エンドシール)する構造の色素増感型太陽電池を作製した。
[Comparative Example]
A dye-sensitized solar cell having a structure in which the electrolyte solution is injected into the sealed (main sealed) gap as shown in FIG. 2 from the injection port and then the injection port is sealed (end seal) was produced. .
(負極側電極基板の作製)
実施例1と同様にして負極側電極基板を作製した。
(Preparation of negative electrode substrate)
A negative electrode substrate was prepared in the same manner as in Example 1.
(正極側電極基板の作製)
図2に示すように、電解質液の注入口(開孔部)を有する以外は、実施例1と略同様にして正極側電極基板を作製した。
(Preparation of positive electrode substrate)
As shown in FIG. 2, a positive electrode substrate was prepared in substantially the same manner as in Example 1 except that it had an electrolyte solution inlet (opening).
(色素増感型太陽電池の作製)
上記負極側電極基板および正極側電極基板の導電電極面を内側にした状態で、50μm(50μmポリイミドテープをスペーサーに使用)に間隔を保って、光重合性組成物を塗布し、窒素気流下、積算光量3000mJ/cm2 の条件で紫外線硬化させて、負極側電極基板および正極側電極基板の導電電極面を貼り合わせてメインシールを行なった。つぎに、対向して貼り合わせた正極側電極基板の注入口(開孔部)から、実施例1と同様の電解質液を注入した。さらに、上記メインシール材用の光重合性組成物と同様の光重合性組成物を塗布した薄片ガラスを載せ、窒素気流下、積算光量3000mJ/cm2 の条件で紫外線硬化させて、エンドシールを行い、色素増感型太陽電池を作製した。
(Preparation of dye-sensitized solar cell)
With the conductive electrode surfaces of the negative electrode substrate and the positive electrode substrate facing inside, the photopolymerizable composition was applied at a distance of 50 μm (50 μm polyimide tape was used as a spacer), under a nitrogen stream, Ultraviolet curing was performed under conditions of an integrated light quantity of 3000 mJ / cm 2 , and the negative electrode substrate and the conductive electrode surface of the positive electrode substrate were bonded together to perform main sealing. Next, an electrolyte solution similar to that in Example 1 was injected from the injection port (opening portion) of the positive electrode substrate bonded together. Further, a thin glass coated with a photopolymerizable composition similar to the photopolymerizable composition for the main sealing material is placed, and UV-cured under a condition of an integrated light quantity of 3000 mJ / cm 2 under a nitrogen stream, and an end seal is formed. The dye-sensitized solar cell was manufactured.
このようにして得られた実施例および比較例の色素増感型太陽電池を用い、下記の基準に従って、電解質液充填保持率を測定した。その結果を下記の表1に示した。 Using the dye-sensitized solar cells of Examples and Comparative Examples thus obtained, the electrolyte solution filling retention was measured according to the following criteria. The results are shown in Table 1 below.
〔電解質液充填保持率〕
得られた各色素増感型太陽電池を、85℃の高温乾燥機中に500時間放置して、電解質液充填保持率を求め、電解質液の漏洩性を評価した。また、電解質液の漏洩があった場合には、漏洩箇所を目視で観察した。
[Electrolytic solution filling retention]
Each of the obtained dye-sensitized solar cells was left in a high-temperature dryer at 85 ° C. for 500 hours to determine the electrolyte solution filling retention rate, and the leakage of the electrolyte solution was evaluated. Moreover, when there was leakage of the electrolyte solution, the leakage portion was visually observed.
上記表1の結果から、実施例品は、500時間放置しても電池セルの電解質液漏れはなく、耐久性に優れていた。なお、実施例1のエラストマー硬化体用のシリコーンシーリング材に代えて、変性シリコーンシーリング材、アクリルウレタンシーリング材、ポリイソブチレンシーリング材を用いた場合でも、実施例1と同様の優れた効果が得られることを、本発明者らは確認している。 From the results shown in Table 1, the product of the example was excellent in durability without leakage of the electrolyte solution of the battery cell even after being left for 500 hours. Even when a modified silicone sealant, an acrylic urethane sealant, or a polyisobutylene sealant is used in place of the silicone sealant for the cured elastomer of Example 1, the same excellent effect as in Example 1 can be obtained. The present inventors have confirmed that.
これに対して、比較例品は、電解質液充填保持率は84%であり、16%の電解質液が注入口から漏洩し、耐久性が劣っていた。比較例品では、シール材(エンドシール材)が未硬化の状態で電解質液と接触し、電解質液に使用する溶媒によって、シール材の成分が電解質液に溶出するため、シールが不充分となり、電解質液が漏洩するためであると考えられる。 On the other hand, the comparative example product had an electrolyte solution filling retention rate of 84%, and 16% of the electrolyte solution leaked from the inlet, resulting in poor durability. In the comparative example product, the seal material (end seal material) comes into contact with the electrolyte solution in an uncured state, and the components of the seal material are eluted into the electrolyte solution by the solvent used in the electrolyte solution. This is probably because the electrolyte solution leaks.
本発明の色素増感型太陽電池は、電解質液によるシール材成分の溶出を防ぐことができ、長期にわたる封止において膨潤や劣化を生じず、シール性が極めて高く、信頼性および耐久性に優れている。 The dye-sensitized solar cell of the present invention can prevent elution of the sealing material component by the electrolyte solution, does not swell or deteriorate during long-term sealing, has extremely high sealing performance, and is excellent in reliability and durability. ing.
1,1′電極基板
5 電解質液
8 シール材
12a 貫通孔
12 弾性硬化体
1, 1 '
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009018234A JP2010177031A (en) | 2009-01-29 | 2009-01-29 | Dye-sensitized solar cell and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009018234A JP2010177031A (en) | 2009-01-29 | 2009-01-29 | Dye-sensitized solar cell and its manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010177031A true JP2010177031A (en) | 2010-08-12 |
Family
ID=42707766
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009018234A Pending JP2010177031A (en) | 2009-01-29 | 2009-01-29 | Dye-sensitized solar cell and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010177031A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101156456B1 (en) | 2011-06-16 | 2012-06-18 | 주식회사 티모이앤엠 | Dye-sensitized solar cell module wiht multilayer sealing |
KR101255756B1 (en) | 2011-04-14 | 2013-04-17 | 주식회사 이건창호 | Method for sealing injection hole of electrolyte for dye-sensitized solar cell using glass-frit and adhesive resin |
JP2013543630A (en) * | 2010-09-03 | 2013-12-05 | コーニング インコーポレイテッド | Process for sealing glass package and resulting glass package |
JP2014229364A (en) * | 2013-05-17 | 2014-12-08 | 積水化学工業株式会社 | Test piece for evaluation, power generation performance, catalytic activity, density of redox couple in electrolyte, evaluation method of amount of sensitizing dye eluted into electrolyte, management method of manufacturing facility of dye-sensitized solar cell |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001307786A (en) * | 2000-04-18 | 2001-11-02 | Fuji Xerox Co Ltd | Photoelectric transfer element, its production method and photoelectric transfer module |
JP2003332602A (en) * | 2002-05-09 | 2003-11-21 | Seiko Epson Corp | Photoelectric conversion element |
JP2005222941A (en) * | 2004-02-03 | 2005-08-18 | Samsung Sdi Co Ltd | Dye-sensitized solar cell and manufacturing method therefor |
JP2006210317A (en) * | 2004-12-28 | 2006-08-10 | Nippon Oil Corp | Manufacturing method of dye-sensitized solar cell element |
JP2006324201A (en) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Nippon Oil Corp | Manufacturing method of dye-sensitized solar cell element |
JP2007059181A (en) * | 2005-08-24 | 2007-03-08 | Sony Corp | Optical device and manufacturing method therefor |
JP2007123088A (en) * | 2005-10-28 | 2007-05-17 | Sfc:Kk | Dye-sensitized solar cell |
JP2007280761A (en) * | 2006-04-06 | 2007-10-25 | Kyocera Corp | Photoelectric conversion device, its manufacturing method, and photovoltaic power generation device |
-
2009
- 2009-01-29 JP JP2009018234A patent/JP2010177031A/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001307786A (en) * | 2000-04-18 | 2001-11-02 | Fuji Xerox Co Ltd | Photoelectric transfer element, its production method and photoelectric transfer module |
JP2003332602A (en) * | 2002-05-09 | 2003-11-21 | Seiko Epson Corp | Photoelectric conversion element |
JP2005222941A (en) * | 2004-02-03 | 2005-08-18 | Samsung Sdi Co Ltd | Dye-sensitized solar cell and manufacturing method therefor |
JP2006210317A (en) * | 2004-12-28 | 2006-08-10 | Nippon Oil Corp | Manufacturing method of dye-sensitized solar cell element |
JP2006324201A (en) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Nippon Oil Corp | Manufacturing method of dye-sensitized solar cell element |
JP2007059181A (en) * | 2005-08-24 | 2007-03-08 | Sony Corp | Optical device and manufacturing method therefor |
JP2007123088A (en) * | 2005-10-28 | 2007-05-17 | Sfc:Kk | Dye-sensitized solar cell |
JP2007280761A (en) * | 2006-04-06 | 2007-10-25 | Kyocera Corp | Photoelectric conversion device, its manufacturing method, and photovoltaic power generation device |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013543630A (en) * | 2010-09-03 | 2013-12-05 | コーニング インコーポレイテッド | Process for sealing glass package and resulting glass package |
KR101255756B1 (en) | 2011-04-14 | 2013-04-17 | 주식회사 이건창호 | Method for sealing injection hole of electrolyte for dye-sensitized solar cell using glass-frit and adhesive resin |
KR101156456B1 (en) | 2011-06-16 | 2012-06-18 | 주식회사 티모이앤엠 | Dye-sensitized solar cell module wiht multilayer sealing |
JP2014229364A (en) * | 2013-05-17 | 2014-12-08 | 積水化学工業株式会社 | Test piece for evaluation, power generation performance, catalytic activity, density of redox couple in electrolyte, evaluation method of amount of sensitizing dye eluted into electrolyte, management method of manufacturing facility of dye-sensitized solar cell |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | Encapsulation and stability testing of perovskite solar cells for real life applications | |
Chen et al. | PEDOT-decorated nitrogen-doped graphene as the transparent composite film for the counter electrode of a dye-sensitized solar cell | |
JP5091681B2 (en) | Dye-sensitized photoelectric conversion element and method for producing the same | |
Ikegami et al. | Improvement in durability of flexible plastic dye-sensitized solar cell modules | |
Rondán-Gómez et al. | Recent advances in dye-sensitized solar cells | |
Wu et al. | Open-circuit voltage enhancement on the basis of polymer gel electrolyte for a highly stable dye-sensitized solar cell | |
JP3982968B2 (en) | Dye-sensitized solar cell using polymer electrolyte and method for producing the same | |
JP2007059181A (en) | Optical device and manufacturing method therefor | |
JP2009245782A (en) | Dye-sensitized solar cell | |
JP4887694B2 (en) | PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD, PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT MODULE, ELECTRONIC DEVICE, MOBILE BODY, POWER GENERATION SYSTEM, DISPLAY AND MANUFACTURING METHOD | |
JP2007066526A (en) | Semiconductor electrode, dye-sensitized solar cell, and its manufacturing method | |
JP2010177031A (en) | Dye-sensitized solar cell and its manufacturing method | |
JP2006100069A (en) | Photoelectric conversion device and photovoltaic power generator | |
JP2011165469A (en) | Semiconductor electrode layer, method of manufacturing the same, and electrochemical device | |
US10020120B2 (en) | Electronic device and manufacturing method for same | |
JP2006004827A (en) | Photoelectric conversion element and its manufacturing method | |
JP5960921B2 (en) | Method for reactivating counter electrode active material of dye-sensitized solar cell, method for regenerating dye-sensitized solar cell, catalyst layer, counter electrode, and dye-sensitized solar cell | |
JP5105936B2 (en) | Dye-sensitized solar cell sealing material and dye-sensitized solar cell using the same | |
US20110277807A1 (en) | Photoelectric conversion module | |
JP2010040432A (en) | Dye-sensitized solar cell and partition forming method | |
JP2008251421A (en) | Electrode for dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar cell using it | |
JP4759646B1 (en) | Electronic device and manufacturing method thereof | |
JP4759647B1 (en) | Electronic device and manufacturing method thereof | |
CN102484302B (en) | Dye-sensitized solar cell | |
JP5465446B2 (en) | Photoelectric conversion element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130723 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20131119 |