JP2011007315A - 接合構造、接合構造の製造方法、光電変換装置、および光電変換装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】対向する一対の基板を接合材で接合した接合構造であって、前記接合材が一部に気泡を含んでおり、前記一対の基板の対向面に直交する前記接合材の断面において、前記気泡の占有面積は、前記接合材の両側面側の端部よりも中央部の方が大きい。
【選択図】図1
Description
第1の基板1は、一主面上で第1の樹脂3、および該第1の樹脂3上に配置された光電変換素子5を支持し、接合材11と後述する第2の基板2とで、光電変換装置Xを封止するものである。また、第1の基板1は光が入射される側に設けられる場合、透光性を有している必要がある。
第1の樹脂3は、光電変換素子5を保持し、衝撃等による破損から保護すると同時に、第1の基板1から光を入射させる場合は、透明性を有する樹脂を用いる。あるいは、第2の基板2から光を入射させる場合は、透明性を有していても、光を反射、散乱させる色に着色されていても良い。また、後述する第1の電極6と光電変換素子5、あるいは、第1の電極6と後述する第3の電極8との密着を補う機能を付与することもできる。同様に、後述する第2の電極7と光電変換素子5、あるいは、第2の電極7と後述する第4の電極9との密着を補う機能を付与することもできる。
光電変換素子5は、例えば表面処理を行い、pn接合を形成し、フィンガー電極、バスバー電極や裏面電極を形成し、太陽光で起電力を発生できるよう作製した多結晶太陽電池素子などが挙げられる。
第1の電極6は、光電変換素子5から一方の電荷を引き出す電極であり、第3の電極8に接続して光電変換装置Xの外部に電荷を供給する。
接合材11は、第1の基板1と、第2の基板2と、第3の電極8と、第4の電極9とで光電変換装置Xを封止する部材である。
薄膜光電変換体12は、例えばアモルファスシリコン光電変換体、アモルファスシリコン/微結晶シリコンタンデム光電変換体、CdTe光電変換体、CIGS光電変換体、有機薄膜光電変換体であり、薄膜光電変換体内部で、少なくとも一つのpn接合、もしくはpin接合を形成し、太陽光で起電力を発生できるよう作製される。
第5の電極20は、第2の基板上に形成されており、レーザースクライブ等を施して複数個に分断され、それぞれの主面上に薄膜光電変換体12を有する。第5の電極20は、薄膜光電変換体12から一方の電荷を引き出して一方の電荷を光電変換装置X’の外部に取り出す機能と、隣接する光電変換体12の第6の電極21と接続して一方の電荷と他方の電荷を結合させる機能と、第6の電極21で引き出した他方の電荷を薄膜光電変換装置X’の外部に取り出す機能とに分けられる。
一対の電極22は、後述する多孔質光吸収層13で発生した電荷を取りだす機能を有し、第1の基板1の一主面および第2の基板2の一主面に設けられている。この電極22は、光が入射される側にある場合、可視光に対して透光性を有する必要がある。
触媒層15は、電荷輸送層14との接触面にPt、Pd、Ru、Os、Rh、Ir等や、カーボン、PEDOT:TsO(ポリエチレンジオキシチオフェン−トルエンスルフォネート)等から構成される。このようにすることで、電荷輸送層14から第3の電極8への電荷移動を効率良く行うことができる。
電荷輸送層14は、触媒層15から受けとった電荷を、後述する多孔質光吸収層13中の色素に渡す機能を有している。この電荷輸送層14は、例えば、液状(電解液)、ゲル状、固体(ポリマー状)を用いることができ、注入後に固体になるようなものであってもよい。
スペーサー17は、第1の基板1と第2の基板2との間に電荷輸送層14を閉じ込め、隣り合う多孔質光吸収層13間での電荷再結合によるエネルギー損失を抑制するべく、電荷輸送層15の周囲に配される。このスペーサー17は、例えば、ガラスフリットのようなガラス材料、ポリエチレン、変性ポリエチレン、マレイン酸変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、マレイン酸変性ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、またはアクリレート樹脂等の樹脂材料が挙げられる。また、スペーサー17を樹脂材料で構成する場合は、電荷輸送層17と接触する部位に、上述した有機材料を配し、該有機材料の外周部をさらにガラス材料で覆うような構成であれば、より気密性および機械的強度を高めることができる。
多孔質光吸収層13は、色素を孔内に担持する機能を有する多孔質体と、多孔質体に吸着した色素とで構成されている。多孔質光吸収層13は、多孔質体の表面積が大きく、色素をより多く担持(吸着)させることができるため、効率良く光を吸収して光電変換効率向上に寄与する。
なお、図3では図示しないが、第1の基板1もしくは第2の基板2に、注入孔を形成することで、多孔質光吸収層13への色素吸着と、電荷輸送層14の注入を、ガラスフリット11形成後に行うこともできる。
1:第1の基板
2:第2の基板
3:第1の樹脂
4:第2の樹脂
5:光電変換素子
6:第1の電極
7:第2の電極
8:第3の電極
9:第4の電極
10:気泡
11:接合材
11a:接合材の光電変換素子側部
11b:接合材中央部
11c:接合材外側部
12:薄膜光電変換体(光電変換素子)
13:多孔質光吸収層
14:電荷輸送層
15:触媒層
16:光電変換素子
20:第5の電極
21:第6の電極
22:電極
Claims (8)
- 対向する一対の基板を接合材で接合した接合構造であって、
前記接合材が一部に気泡を含んでおり、前記一対の基板の対向面に直交する前記接合材の断面において、前記気泡の占有面積は、前記接合材の両側面側の端部よりも中央部の方が大きいことを特徴とする接合構造。 - 一対の基板を準備する工程と、
前記一対の基板を接合材を介して対向させる工程と、
前記接合材にレーザーを照射して前記一対の基板同士を接合すると同時に、接合材中に気泡を形成する工程と、を含むことを特徴とする接合構造の製造方法。 - 対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に設けられた光電変換素子と、
前記一対の基板同士を接合する接合材と、を含み、
前記接合材が一部に気泡を含んでいることを特徴とする光電変換装置。 - 前記一対の基板の対向面に直交するとともに前記接合材の前記光電変換素子側の側面およびその反対側の側面を横切る仮想平面における前記接合材の断面において、前記気泡の占有面積は、前記接合材の前記光電変換素子側の端部およびその反対側の端部よりも中央部の方が大きいことを特徴とする請求項3に記載の光電変換装置。
- 前記接合材はガラスから成ることを特徴とする請求項3または4に記載の光電変換装置。
- 前記接合材は、前記基板の端部に位置することを特徴とする請求項3乃至5のいずれかに記載の光電変換装置。
- 一対の基板を準備する工程と、
前記一対の基板を接合材を介して対向させる工程と、
前記接合材にレーザーを照射して前記一対の基板同士を接合すると同時に、接合材中に気泡を形成する工程と、を含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。 - 前記接合材は、スクリーン印刷法またはディスペンス法で前記基板上に形成されることを特徴とする請求項7に記載の光電変換装置の製造方法。
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