JP2011054553A - シーリング材、それを備えた染料感応型太陽電池、及び染料感応型太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】染料感応型太陽電池の電解液をシーリングするシーリング材、これを備えた染料感応型太陽電池及びその製造方法を提供する。
【解決手段】封着しようとする基板間に配されるように構成されたシーリング材であって、封着する方向に積層された少なくとも２つの層で構成され、少なくとも２つの層は相異なる成分を持つ物質からなり、少なくともいずれか一つの層は熱塑性型ガラスフリットを含むシーリング材。
【選択図】図２
【解決手段】封着しようとする基板間に配されるように構成されたシーリング材であって、封着する方向に積層された少なくとも２つの層で構成され、少なくとも２つの層は相異なる成分を持つ物質からなり、少なくともいずれか一つの層は熱塑性型ガラスフリットを含むシーリング材。
【選択図】図２
Description
本発明の一実施形態は、染料感応型太陽電池の電解液をシーリングするシーリング材、これを備えた染料感応型太陽電池及びその製造方法に関する。
現在主に使われている石油、石炭及び天然ガスを代替するための新再生エネルギーの一つとして、太陽エネルギーが注目されている。太陽エネルギーを利用した太陽電池は、材料の種類によってシリコン太陽電池と化合物半導体太陽電池とに大別される。現在商用化して販売されている太陽電池は、単結晶及び多結晶シリコン太陽電池、非晶質シリコン太陽電池などがある。現在単結晶シリコン太陽電池のエネルギー効率は約１８％、多結晶シリコン太陽電池のエネルギー効率は約１５％、非晶質シリコン太陽電池のエネルギー効率は約１０％と知られている。これらのシリコン太陽電池は、半導体素材を適用して光電変換原理を利用する。
一方、光合成の原理を利用した光電気化学的変換メカニズムを利用する太陽電池として、染料感応型太陽電池がある。染料感応型太陽電池（Ｄｙｅ−Ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌ：ＤＳＳＣ）は、現在約１１％以上のエネルギー変換効率を示す。しかし、染料感応型太陽電池は既存のシリコン太陽電池より理論的限界変換効率がむしろ高くて、追加的な効率増大が期待され、コストを１／５レベルに下げることができ、幅広い応用性のために多くの発展が期待されている。
染料感応型太陽電池に太陽光熱が吸収されれば、染料分子で電子遷移が発生し、この電子は半導体酸化物の伝導帯に注入される。注入された電子は、酸化物電極の粒子間界面を通じて伝導性膜に移動し、染料分子に生成されたホールは、２枚の基板間のシーリング材によってシーリングされた電解質によって還元されることによって電流が生成される。
本発明は、前記の問題点を含めていろいろな問題点を解決するためのものであって、染料感応型太陽電池の電解液をシーリングするシーリング材、これを備えた染料感応型太陽電池及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一側面によれば、封着しようとする基板間に配されるように構成されたシーリング材であって、前記封着する方向に積層された少なくとも２つの層で構成され、前記少なくとも２つの層は相異なる成分を持つ物質からなり、少なくともいずれか一つの層は熱塑性型ガラスフリットを含むシーリング材が開示される。いずれか一つのシーリング層は２枚の基板間の間隔を確保する主な役割を行い、他の一つのシーリング層はレーザーシーリングされるか、または有機系樹脂でシーリングされることで、同一層の全体に対してレーザーシーリングするか、または有機系樹脂でシーリングする場合に発生する問題点を低減させることができる。
一実施形態として、前記少なくとも２つの層は熱塑性型ガラスフリットを含み、いずれか１層のみにレーザー吸収物質がさらに含まれる。いずれか一つのシーリング層のみに対してレーザーシーリングを行うので、同一層の全体に対してレーザーシーリングする場合に比べて、均一な厚さのシーリング及び優秀なシーリング品質を得ることができる。
他の実施形態として、前記少なくとも２つの層のうちいずれか一つの層は、熱塑性型ガラスフリットを含む物質で形成され、他の一つの層は、有機系樹脂を含む物質で形成される。いずれか一つのシーリング層のみに対して有機系樹脂でシーリングを行うので、同一層の全体に対して有機系樹脂でシーリングする場合に比べて、電解液成分が広がるか、または透過して外部に放出されるという問題点を防止できる。
レーザー吸収物質が含まれていない層を第１シーリング層、前記レーザー吸収物質が含まれた層を第２シーリング層とし、前記熱塑性型ガラスフリットを含む物質で形成された層を第１シーリング層、前記有機系樹脂を含む物質で形成された層を第２シーリング層とする時、一実施形態で、前記第１シーリング層の厚さは、前記第２シーリング層の厚さより大きいか、または同じである。レーザーシーリングされるか、または有機系樹脂でシーリングされる層の厚さを最大限薄くすることによって、均一な厚さの厚膜及び優秀なシーリング品質を得ることができる。
レーザー吸収物質は、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）または銅（Ｃｕ）である。前記有機系樹脂は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、オレフィン−アクリル系樹脂、オレフィン−アクリル−イオン系樹脂、またはオレフィン系樹脂である。
本発明の一側面によれば、（ｉ）互いに対向するように構成された第１基板及び第２基板と、（ｉｉ）前記第１基板と前記第２基板との対向する内面にそれぞれ配される第１電極部及び第２電極部と、（ｉｉｉ）前記第１基板と前記第２基板との間に充填される電解液と、（ｉｖ）前記電解液を気密させるために、前記第１基板と前記第２基板との間のエッジに沿って配され、前記第１基板の内面、前記第２基板の内面にそれぞれ接する第１シーリング層と第２シーリング層とで構成されるシーリング材と、を備え、前記第１電極部は、染料分子が吸着された半導体酸化物層を備え、前記第１シーリング層と前記第２シーリング層のうち少なくともいずれか一つの層は、熱塑性型ガラスフリットを含み、前記第１シーリング層と前記第２シーリング層とは相異なる成分を持つ物質からなる染料感応型太陽電池が開示される。
一実施形態として、前記第１シーリング層と前記第２シーリング層とは熱塑性型ガラスフリットを含み、前記第２シーリング層のみにレーザー吸収物質がさらに含まれうる。他の実施形態として、前記第１シーリング層は熱塑性型ガラスフリットを含む物質で形成され、前記第２シーリング層は有機系樹脂を含む物質で形成されうる。
一実施形態として、前記第１シーリング層の厚さは５０μｍないし１５０μｍであり、前記第２シーリング層の厚さは３μｍないし５０μｍである。
本発明のさらに他の側面によれば、（ｉ）第１基板に第１電極部を形成する工程と、（ｉｉ）前記第１基板に対向して封着されるように構成された第２基板に第２電極部を形成する工程と、（ｉｉｉ）前記第１基板または前記第２基板のうちいずれか一つの基板のエッジに沿って第１シーリング層を形成する工程と、（ｉｖ）前記第１シーリング層上に、または前記第２基板の前記第１シーリング層に対応する領域に第２シーリング層を形成する工程と、（ｖ）前記第１基板と前記第２基板とを整列して封着する工程と、（ｖｉ）前記第１基板と前記第２基板との間に電解液を注入する工程と、を含み、前記第１シーリング層と前記第２シーリング層とは相異なる成分を持つ物質からなり、前記第１シーリング層と前記第２シーリング層のうち少なくとも前記第１シーリング層は、熱塑性型ガラスフリットを含む染料感応型太陽電池の製造方法が開示される。
以下、添付した図面に図示された実施形態を参照して本発明を詳細に説明する。
図１は、染料感応型太陽電池（ＤＳＳＣ）の動作原理を説明する概念図である。図１を参照すれば、太陽光熱が入射されれば、半導体酸化物層１１３の表面に吸着された染料分子１１４がＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）エネルギーレベルからＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）エネルギーレベルに遷移されつつ電子（ｅ−）が発生する。すなわち、染料分子１１４の電子−正孔対が分離されつつ電子と正孔とが発生し、電子を放出して染料分子１１４は酸化される。発生した電子は、化学的拡散勾配によって半導体酸化物層１１３の伝導帯に注入され、酸化物層の粒子間界面を通じて伝導性膜１１１に移動する。一方、染料分子１１４のＨＯＭＯに生成された正孔は、電解質内のヨード化イオン（３Ｉ−）から電子を提供されて還元され、ヨード化イオン（３Ｉ−）は、電子を提供して酸化される。電解質１１５内の酸化したヨード化イオン（Ｉ３ −）は、外部回路を通過して対向電極１０１を通じて伝えられた電子を提供されて還元される。このように太陽光熱が吸収されれば、電子の循環的な流れが発生し、それにより染料感応型太陽電池内で電流が流れる。
図２は、本発明の実施形態によるシーリング材及びこれを備える染料感応型太陽電池の概略的の断面図である。
染料感応型太陽電池の全体的な構造を説明しつつシーリング材を説明する。一実施形態として、染料感応型太陽電池は、第１基板１１０、第２基板１００、第１電極部２１０、第２電極部２００、電解液１１５、及びシーリング材１３０を備える。
第１基板１１０には第１電極部２１０が形成され、第１電極部２１０は、負極として作用する光負極電極２１０でありうる。第２基板１００には第２電極部２００が形成され、第２電極部２００は、正極として作用する対向電極２００でありうる。光負極電極２１０と対向電極２００との間には電解液１１５が満たされている。第１基板１１０と第２基板１００とのエッジは、電解液１１５が漏れないようにシーリング材１３０でシーリングされる。
光負極電極２１０は、第１基板１１０上に形成された第１透明伝導層１１１と、第１透明伝導層１１１上に形成された第１グリッド電極１１２と、第１グリッド電極１１２を覆う保護膜１６０と、ナノサイズ半導体酸化物層１１３と、ナノサイズ半導体酸化物層１１３に吸着された染料分子１１４とを備えることができる。
第１基板１１０は透明なガラスからなり、これと異なって、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、またはポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）のように撓み可能なプラスチックからなってもよい。
第１透明伝導層１１１は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）またはＦがドーピングされた二酸化スズ（ＦＴＯ、Ｆ ｄｏｐｅｄ ＳｎＯ２）のような伝導性薄膜でありうる。第１透明伝導層１１１は１層または複数層で構成されることもある。伝導性薄膜は電子形成の効率を高めるために形成される。第１透明伝導層１１１は透過性が高くて太陽光が染料分子１１４まで到達することを容易にする一方、電気抵抗が高くて効率が減少する。したがって、第１透明伝導層１１１の高い電気抵抗を補償するために第１グリッド電極１１２がさらに形成されうる。
第１グリッド電極１１２は、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属で形成され、ストライプまたは格子形状のように多様なパターンで形成できる。第１グリッド電極１１２の電気抵抗は、第１透明伝導層１１１に比べてはるかに低いため、電流の円滑な移動を可能にする。第１グリッド電極１１２は、電解質から電極を保護するための保護膜１６０で覆われうる。
ナノサイズ半導体酸化物層１１３は、第１透明伝導層１１１と保護膜１６０との上に形成される。ナノサイズ半導体酸化物層１１３は、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、二酸化スズ（ＳｎＯ２）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）層でありうる。ナノサイズ半導体酸化物層１１３は、ｎｍサイズの光帯域ギャップ半導体微粒子が適当な間隔で積まれている構造であり、半導体微粒子の表面には、染料分子１１４、例えば、Ｒｕ錯化合物からなる染料分子１１４が化学的に吸着される。ナノサイズの微粒子で染料分子１１４が吸着される表面積を極大化させるほど、多くの電流を作ることができる。
染料分子１１４は、例えば、Ｒｕ錯化合物を含むことができる。これと異なって、チオフェン、フタロシアニン、ポルフィリン、インドリンまたはキノリン及びその誘導体を含む有機物が染料分子１１４として使われうる。
対向電極２００は、透明な第２基板１００と、第２基板１００上に形成された第２透明伝導層１０１と、第２透明伝導層１０１上に形成された第２グリッド電極１０２と、第２グリッド電極１０２を覆う保護膜１６０と、触媒膜１０３とを備えることができる。
第２基板１００は透明なガラスで作られてもよく、これと異なって、撓み可能なプラスチックで作られてもよい。
第２透明伝導層１０１は、ＩＴＯまたはＦＴＯなどの伝導性薄膜でありうる。第２透明伝導層１０１上には、第２透明伝導層１０１の高い電気抵抗を補償するために第２グリッド電極１０２がさらに形成されうる。第２グリッド電極１０２上には、第２グリッド電極１０２を電解質から保護するための保護膜１６０がさらに形成されうる。
第２透明伝導層１０１及び保護膜１６０上には、触媒膜１０３がさらに形成されうる。触媒膜１０３は、例えば、白金（Ｐｔ）、炭素（Ｃ）薄膜である。触媒膜１０３は、外部回路を経て移動してきた電子を受ける還元触媒の役割を行う。また白金薄膜を蒸着することで、光負極電極２１０を通過して入射された太陽光を反射させ、それにより太陽エネルギーの変換効率を高めることができる。
光負極電極２１０と対向電極２００との間には電解液１１５が介在される。電解質は、例えば、ヨード系酸化−還元液体電解質（Ｉ３ −／３Ｉ−）である。電解液は、酸化した染料分子１１４を還元させる役割を行う。
本発明の保護範囲は、これまで説明した第１電極部２１０と第２電極部２００との実施形態に限定されず、当業者が通常の創作能力の発揮範囲内で多様に変形できることを理解できるであろう。例えば、第１電極部２１０と第２電極部２００とにグリッド電極が備えられないこともあり、これと異なって、透明伝導層１０１、１１１が備えられないこともある。また第１電極部２１０と第２電極部２００とには、保護膜１６０が備えられないこともある。
シーリング材１３０は、第１基板１１０と第２基板１００との間の電解液１１５が漏れないようにシーリングする。シーリング材１３０は、第１基板１１０と第２基板１００とのエッジ部分に沿って形成される。本発明の実施形態によるシーリング材１３０は、第１基板１１０と第２基板１００とが積層された方向に積層された構造を取る。このシーリング材１３０は、望ましくは２層構造であり、基板に直交する方向に積層された第１シーリング層１３１と第２シーリング層１３２とで形成される。しかし、これが３層構造を排除するという意味ではない。
シーリング材１３０を少なくとも２層構造で形成する理由は、均一な厚さの厚膜を確保してシーリング品質を向上させるためである。詳細に説明すれば、染料感応型太陽電池は、第１基板１１０と第２基板１００との間に、前述した光負極電極２１０と対向電極２００及び電解液１１５を備えねばならない。このためには、第１基板１１０と第２基板１００とは所定の厚さ、一般的に６０μｍ以上ほど離隔する。染料感応型太陽電池では、シーリング材１３０が第１基板１１０と第２基板１００との間隔を保持する役割を行うので、一般的にシーリング材１３０は６０μｍ以上の厚膜であることが求められる。ところが、一定の厚さの厚膜を確保し難い。また厚膜をレーザーに露出させる場合、塑性変形が発生するので、均一かつ優秀なシーリング品質を得難い。それだけではなく、熱塑性型ガラスフリットではない有機系シーリング材を使用する場合にも、電解液１１５成分が有機系膜を通過して消失する現象が発生しうるので、有機系シーリング材の厚さが薄くなければならない。
これらの点に着目して本発明ではシーリング層が少なくとも２重構造を採択している。すなわち、２重構造の実施形態の場合、第１シーリング層１３１は、第１基板１１０と第２基板１００との間隔を確保するために、前記間隔よりは小さな第１厚さを持つようにいずれか一つの基板上に形成され、第２シーリング層１３２は、前記間隔から第１厚さを引いた差ほどの厚さである第２厚さを持つように、第１シーリング層１３１と他の基板との間に形成される。この時、第１シーリング層１３１は、ガラスフリットを含むフリットペーストに高熱を加えて焼成する熱塑性型ガラスフリットであり、第２シーリング層１３２は、レーザーを利用してシーリングを行うレーザーシーリング層または有機系シーリング材を利用する有機系シーリング層でありうる。第１シーリング層１３１が別途に存在するため、第２シーリング層１３２の厚さは第１基板１１０と第２基板１００との間隔より薄くなり、それにより、前述した厚膜シーリング材１３０の問題点をかなり解消できる。
一実施形態によるシーリング材１３０で、第１シーリング層１３１は熱塑性型ガラスフリットであり、第２シーリング層１３２は熱塑性型ガラスフリットだけではなく、レーザー吸収物質をさらに備えている。レーザーシーリングのために使用するレーザーの波長は赤外線領域の波長、例えば、８０８ｎｍないし１０６４ｎｍでありうる。レーザー吸収物質は、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）または銅（Ｃｕ）でありうる。しかし、本発明の保護範囲はこれに限定されず、レーザー波長に対して吸光度の高い物質は、本発明のレーザー吸収物質に該当するといえる。
第１シーリング層１３１の厚さは、第２シーリング層１３２の厚さと同一または大きい。例えば、第１シーリング層１３１の厚さは４０μｍ、第２シーリング層１３２の厚さは６０μｍに形成できる。このように、第１シーリング層１３１が第１基板１１０と第２基板１００との間隔の相当部分を占めることによって、レーザーシーリングされる第２シーリング層１３２の厚さは薄くなりうる。したがって、レーザーシーリングを行っても塑性変形が低減して全体的に均一な厚さの厚膜を得ることができ、優秀なシーリング品質を得ることができる。また、このように無機素材でシーリング材を形成すれば水分が透過しないため、電解液の消失を防止できる。
他の実施形態によるシーリング材２３０で、第１シーリング層１３１は熱塑性型ガラスフリットであり、第２シーリング層１３３は有機系樹脂物質である。有機系樹脂物質は例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、オレフィン−アクリル系樹脂、オレフィン−アクリル−イオン系樹脂またはオレフィン系樹脂である。このように、第１シーリング層１３１が第１基板１１０と第２基板１００との間隔の相当部分を占めることによって、有機系シーリング材である第２シーリング層１３３の厚さは薄くなりうる。したがって、全体的に均一な厚さの厚膜を得ることができて、優秀なシーリング品質を得ることができる。また有機系シーリング材で１５０℃以下の比較的低温でシーリング工程を行えるので、染料の熱損傷を最小化でき、無機素材に比べて弾性が高くて外部衝撃に対する耐久性を向上させることができる。
以下では、シーリング材１３０、２３０（図４Ｅ、図５Ｅ）を含む染料感応型太陽電池を製造する方法について説明する。図３は、一実施形態による染料感応型太陽電池の製造方法を示すフローチャートである。
全体的に説明すれば、第１基板１１０に光負極電極２１０を形成し（Ｓ１００〜Ｓ１５０）、第２基板１００に対向電極２００を形成した後（Ｓ１０１〜Ｓ１４１）、第１基板１１０と第２基板１００とをシーリングして合着し（Ｓ１６０、Ｓ１７０）電解液１１５を第１基板１１０と第２基板１００との間に注入した後（Ｓ１８０）、注入口をシーリングすることで（Ｓ１９０）、太陽電池の製造が完了する。図３には、２枚の基板をシーリングした後、電解液１１５を注入することのみ図示されているが、本発明の保護範囲はこれに限定されず、電解液１１５を注入した後で、２枚の基板をシーリングする実施形態も可能である。
第１基板１１０に光負極電極２１０の第１電極部２１０を形成する方法を簡単に説明すれば、次の通りである。まず第１基板１１０である透明ガラスにＩＴＯまたはＦＴＯなどの第１透明伝導層１１１を形成する（Ｓ１１０）。その上に銀（Ａｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）などの材質の第１グリッド電極１１２を一方向に平行に形成する（Ｓ１２０）。第１グリッド電極１１２のパターンは、ストライプ形状以外にも多様に変形できる。第１グリッド電極１１２上には、保護のために保護膜１６０が形成される（Ｓ１３０）。第１透明伝導層１１１と保護膜１６０との上にナノサイズの半導体酸化物層１１３を形成する（Ｓ１４０）。ナノサイズ半導体酸化物層１１３は、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、二酸化スズ（ＳｎＯ２）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）層でありうる。ナノサイズ半導体酸化物層１１３に染料分子１１４を吸着させる（Ｓ１５０）。染料分子１１４の吸着は、第１基板１１０のナノサイズ半導体酸化物層１１３を染料に浸漬することによって行われうる。
第２基板１００に対向電極２００である第２電極部２００を形成する方法を簡単に説明すれば、次の通りである。まず第２基板１００である透明ガラスにＩＴＯまたはＦＴＯなどの第２透明伝導層１０１を形成する（Ｓ１１１）。その上に銀（Ａｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）などの材質の第２グリッド電極１０２を一方向に平行に形成する（Ｓ１２１）。第２グリッド電極１０２のパターンは、ストライプ形状以外にも多様に変形できる。第２グリッド電極１０２上には保護のために保護膜１６０が形成される（Ｓ１３１）。第２グリッド電極１０２と保護膜１６０との上に触媒膜１０３を形成する（Ｓ１４１）。触媒膜１０３は、例えば、白金（Ｐｔ）、炭素（Ｃ）薄膜でありうる。
前述した光負極電極２１０の形成方法及び対向電極２００の形成方法は一実施形態に過ぎず、出願時に発明者の通常の創作能力範囲内で変形された光負極電極２１０の形成方法、及び対向電極２００の形成方法に関する実施形態は、本発明の保護範囲を逸脱しないといえる。
なお、図４Ａないし図４Ｄを参考して一実施形態によるシーリング材１３０の形成方法を説明する。まず第２基板１００のエッジに沿って第１シーリング層１３１のためのガラスフリットペースト１３１’を塗布する（図４Ａ）。ガラスフリットペーストは、ガラスフリットに展色剤（ｖｅｈｉｃｌｅ）を加えてペースト状に作ったものである。ガラスフリットペースト１３１’は、ＤＳＳＣ用の第２基板１００の特性に合わせて調節できる。ガラスフリットペースト１３１’の塗布は、スクリーンプリンティングまたはディスペンシング方法で行われうる。塗布後、ガラスフリットペーストを乾燥させて所定の温度、一般的に４５０〜６００℃で焼成する（図４Ｂ）。第１シーリング層１３１上に、第２シーリング層１３２のためのペースト１３２’を塗布する。第２シーリング層のためのペースト１３２’は、ガラスフリットペーストにレーザー吸収物質、例えば、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）または銅（Ｃｕ）の成分を含む（図４Ｃ）。第１基板１１０を第２シーリング層１３２上に合着した後、第２シーリング層１３２部分にレーザーを照射する（図４Ｄ）。それにより、第２シーリング層１３２上にあるレーザー吸収物質がレーザー光を吸収して加熱されることによって、シーリングが完成される。
なお、図４Ａないし図４Ｃ及び図４Ｅを参考して、他の実施形態によるシーリング材２３０の形成方法を説明する。この実施形態は、以前実施形態と比較して第２シーリング層１３３が無機系樹脂ではなく有機系樹脂であるという点で異なる。図４Ａ及び図４Ｂの製造過程は、以前実施形態と同一である。ただし、無機系シーリング材ではない有機系樹脂であるエポキシ樹脂、アクリル樹脂、オレフィン−アクリル系樹脂、オレフィン−アクリル−イオン系樹脂またはオレフィン系樹脂などを使用するため、焼成時にレーザーを照射するものではなくほぼ１００〜１５０℃の温度で圧着してシーリング材を形成する。
図５Ａないし図５Ｄを参考にして図４Ａないし図４Ｄによるシーリング材１３０形成方法の変形例を説明する。まず第２基板１００のエッジに沿って第１シーリング層のためのガラスフリットペースト１３１’を塗布する（図５Ａ）。ガラスフリットペーストの組成及び塗布方法は、図４Ａの実施形態で説明した通りである。塗布後、ガラスフリットペースト１３１’を乾燥させて所定の温度で焼成する（図５Ｂ）。第１基板１１０上に第２シーリング層のためのペースト１３２’を塗布する（図５Ｃ）。第２シーリング層１３２は、第１シーリング層１３１と対応する位置に塗布される。第１シーリング層１３１と第２シーリング層１３２とが当接するように、第１基板１１０と第２基板１００とを合着する（図５Ｃ）。次いで、第２シーリング層１３２にレーザーを照射する（図５Ｄ）。それにより、第２シーリング層１３２上にあるレーザー吸収物質がレーザー光を吸収して加熱されることによってシーリングが完成される。
図５Ａないし図５Ｃ及び図５Ｅを参考して、図４Ａないし４ｃ及び４Ｅによるシーリング材２３０形成方法の変形例を説明する。まず第２基板１００のエッジに沿って第１シーリング層のためのガラスフリットペースト１３１’を塗布する（図５Ａ）。ガラスフリットペーストの組成及び塗布方法は、図４Ａの実施形態で説明した通りである。塗布後、ガラスフリットペースト１３１’を乾燥させて所定の温度で焼成する（図５Ｂ）。第１基板１１０上に第２シーリング層１３３のための有機系樹脂を塗布する（図５Ｃ）。第２シーリング層１３３は、第１シーリング層１３１と対応する位置に塗布される。第１シーリング層１３１と第２シーリング層１３３とが当接するように第１基板１１０と第２基板１００とを合着してから、第２シーリング層１３３を概略１００〜１５０℃の温度で圧着してシーリング材を形成する（図５Ｅ）。
本発明は、図面に図示された実施形態を参考に説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められねばならない。
本発明は、太陽電池関連の技術分野に好適に用いられる。
１００ 第２基板
１０１ 第２透明伝導層
１０２ 第２グリッド電極
１０３ 触媒膜
１１０ 第１基板
１１１ 第１透明伝導層
１１２ 第１グリッド電極
１１３ ナノサイズ半導体酸化物層
１１４ 染料分子
１１５ 電解液
１３０ シーリング材
１３１ 第１シーリング層
１３２ 第２シーリング層
１６０ 保護膜
２００ 第２電極部
２１０ 第１電極部
１０１ 第２透明伝導層
１０２ 第２グリッド電極
１０３ 触媒膜
１１０ 第１基板
１１１ 第１透明伝導層
１１２ 第１グリッド電極
１１３ ナノサイズ半導体酸化物層
１１４ 染料分子
１１５ 電解液
１３０ シーリング材
１３１ 第１シーリング層
１３２ 第２シーリング層
１６０ 保護膜
２００ 第２電極部
２１０ 第１電極部
Claims (11)
- 封着しようとする基板間に配されるように構成されたシーリング材であって、
前記封着する方向に積層された少なくとも２つの層で構成され、前記少なくとも２つの層は相異なる成分を持つ物質からなり、少なくともいずれか一つの層は、熱塑性型ガラスフリットを含むことを特徴とするシーリング材。 - 前記少なくとも２つの層は熱塑性型ガラスフリットを含み、いずれか１層のみにレーザー吸収物質がさらに含まれたことを特徴とする請求項１に記載のシーリング材。
- 前記少なくとも２つの層のうちいずれか一つの層は、熱塑性型ガラスフリットを含む物質で形成され、他の一つの層は、有機系樹脂を含む物質で形成されたことを特徴とする請求項１に記載のシーリング材。
- 前記請求項２に記載の前記レーザー吸収物質が含まれていない層を第１シーリング層、前記レーザー吸収物質が含まれた層を第２シーリング層とし、前記請求項３に記載の前記熱塑性型ガラスフリットを含む物質で形成された層を第１シーリング層、前記有機系樹脂を含む物質で形成された層を第２シーリング層とする時、
前記第１シーリング層の厚さは、前記第２シーリング層の厚さより大きいか、または同じであることを特徴とする請求項２または３に記載のシーリング材。 - 前記レーザー吸収物質は、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）または銅（Ｃｕ）であることを特徴とする請求項２に記載のシーリング材。
- 前記有機系樹脂は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、オレフィン−アクリル系樹脂、オレフィン−アクリル−イオン系樹脂、またはオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項３に記載のシーリング材。
- 互いに対向するように構成された第１基板及び第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との対向する内面にそれぞれ配される第１電極部及び第２電極部と、
前記第１基板と前記第２基板との間に充填される電解液と、
前記電解液を気密させるために、前記第１基板と前記第２基板との間のエッジに沿って配され、前記第１基板の内面に、前記第２基板の内面にそれぞれ接する第１シーリング層と第２シーリング層とで構成されるシーリング材と
を備え、
前記第１電極部は、染料分子が吸着された半導体酸化物層を備え、前記第１シーリング層と前記第２シーリング層のうち少なくともいずれか一つの層は、熱塑性型ガラスフリットを含み、前記第１シーリング層と前記第２シーリング層とは相異なる成分を持つ物質からなることを特徴とする染料感応型太陽電池。 - 前記第１シーリング層と前記第２シーリング層とは熱塑性型ガラスフリットを含み、前記第２シーリング層のみにレーザー吸収物質がさらに含まれたことを特徴とする請求項７に記載の染料感応型太陽電池。
- 前記第１シーリング層は熱塑性型ガラスフリットを含む物質で形成され、前記第２シーリング層は有機系樹脂を含む物質で形成されたことを特徴とする請求項７に記載の染料感応型太陽電池。
- 前記第１シーリング層の厚さは５０μｍないし１５０μｍであり、前記第２シーリング層の厚さは３μｍないし５０μｍであることを特徴とする請求項７に記載の染料感応型太陽電池。
- 第１基板に第１電極部を形成する工程と、
前記第１基板に対向して封着されるように構成された第２基板に第２電極部を形成する工程と、
前記第１基板または前記第２基板のうちいずれか一つの基板のエッジに沿って第１シーリング層を形成する工程と、
前記第１シーリング層上に、または前記第２基板の前記第１シーリング層に対応する領域に第２シーリング層を形成する工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを整列して封着する工程と、
前記第１基板と前記第２基板との間に電解液を注入する工程と
を含み、
前記第１シーリング層と前記第２シーリング層とは相異なる成分を持つ物質からなり、前記第１シーリング層と前記第２シーリング層のうち少なくとも前記第１シーリング層は、熱塑性型ガラスフリットを含むことを特徴とする染料感応型太陽電池の製造方法。
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