JP2012104484A - Dye-sensitized solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、染料感応型太陽電池に関するものであり、更に詳しくは、ガラス基板に形成され、電解質を注入するか空気を排出するホールを密封して電解質の漏れを防止する染料感応型太陽電池に関するものである。 The present invention relates to a dye-sensitized solar cell, and more particularly to a dye-sensitive solar cell formed on a glass substrate and sealing a hole for injecting electrolyte or discharging air to prevent leakage of the electrolyte. Is.
一般的に、染料感応型太陽電池は、正極透明電極、負極透明電極がコーティングされた上部ガラス基板と下部ガラス基板、正極透明電極の上に単原子層薄膜レベルに微細に塗布された触媒層、負極透明電極の上に付着されたTiO2層、正極透明電極と負極透明電極が接触しないよう、間隔を維持しながら内部の電解質を密封させる密封材を具備する。そして、正極ガラス基板と負極ガラス基板の間に形成される内部空間は電解質で埋められる。 In general, a dye-sensitive solar cell is composed of a positive electrode transparent electrode, an upper glass substrate and a lower glass substrate coated with a negative electrode transparent electrode, a catalyst layer finely applied to a monolayer thin film level on the positive electrode transparent electrode, A TiO 2 layer attached on the negative electrode transparent electrode, and a sealing material that seals the internal electrolyte while maintaining a distance are provided so that the positive electrode transparent electrode and the negative electrode transparent electrode do not contact each other. The internal space formed between the positive glass substrate and the negative glass substrate is filled with an electrolyte.
ここで、正極ガラス基板と負極ガラス基板の間に形成された内部空間に電解質を注入するためには、正極ガラス基板又は負極ガラス基板に電解質を注入するか、空気を排出するホール(Hole)がそれぞれ1つ以上ずつ形成される。これらのホールは、電解質の注入が完了された後、蓋で密封される。 Here, in order to inject the electrolyte into the internal space formed between the positive electrode glass substrate and the negative electrode glass substrate, a hole (Hole) for injecting the electrolyte into the positive electrode glass substrate or the negative electrode glass substrate or exhausting air is provided. One or more of each is formed. These holes are sealed with a lid after electrolyte injection is completed.
上述した技術構成は本発明の理解を助けるための背景技術であり、本発明の属する技術分野で広く知られている従来技術を意味するものではない。 The above-described technical configuration is a background technique for helping understanding of the present invention, and does not mean a conventional technique widely known in the technical field to which the present invention belongs.
従来の染料感応型太陽電池は、ガラス基板に形成され、電解質を注入するか空気を排出するホールに接着剤で蓋を接着させて密封していた。しかし、蓋はガラス基板の表面に突出された形で付着されるので、製品の美観を損なう恐れがあった。 Conventional dye-sensitive solar cells are formed on a glass substrate and sealed by adhering a lid with an adhesive to a hole for injecting an electrolyte or discharging air. However, since the lid is attached in a protruding manner on the surface of the glass substrate, the appearance of the product may be impaired.
更に、接着剤を使用して蓋をガラス基板に堅固に付着するためには、接着面に付いている異物を完璧に除去しなければならない。しかし、電解質を注入するか空気を排出するホールが密封されていない状態で洗浄剤などを使用する場合、電解質に洗浄剤が混入されて電解質が汚染される恐れがある。また、太陽電池の内部に空気泡(Air Bubble)が形成される可能性があり、接着面の徹底した洗浄が難しいという問題があった。 Further, in order to firmly attach the lid to the glass substrate using the adhesive, the foreign matter attached to the adhesive surface must be completely removed. However, when a cleaning agent or the like is used in a state where the hole for injecting the electrolyte or discharging the air is not sealed, the cleaning agent may be mixed into the electrolyte and the electrolyte may be contaminated. In addition, there is a possibility that air bubbles may be formed inside the solar cell, which makes it difficult to thoroughly clean the bonding surface.
本発明は、上述した問題点を改善するために創案されたものであり、正極ガラス基板と負極ガラス基板に形成され、正極ガラス基板と負極ガラス基板の間に電解質を注入するか空気を排出するように形成されたホールにプラグを機械的に圧入して密封する染料感応型太陽電池を提供することにその目的がある。 The present invention was devised to improve the above-described problems, and is formed on a positive electrode glass substrate and a negative electrode glass substrate, and injects an electrolyte or discharges air between the positive electrode glass substrate and the negative electrode glass substrate. An object of the present invention is to provide a dye-sensitized solar cell in which a plug is mechanically press-fitted into a hole formed in such a manner and sealed.
本発明の一側面による染料感応型太陽電池は、電解質を注入するか空気を排出するホールを具備するガラス基板と、前記ホールに圧入されて前記ホールを密封するプラグと、を含むことを特徴とする。 A dye-sensitized solar cell according to an aspect of the present invention includes a glass substrate having a hole for injecting an electrolyte or discharging air, and a plug that is press-fitted into the hole to seal the hole. To do.
本発明の前記ホールは、前記ガラス基板を貫通するように形成され、前記プラグは前記ホールの中心から上下対称するように挿入されることを特徴とする。 The hole of the present invention is formed to penetrate the glass substrate, and the plug is inserted so as to be vertically symmetrical from the center of the hole.
本発明の前記プラグは、弾性力を具備することを特徴とする。 The plug of the present invention is characterized by having an elastic force.
本発明の前記プラグは、球状かテーパー状であるか、端部が丸い形又はテーパー状で形成されることを特徴とする。 The plug according to the present invention is characterized in that it has a spherical shape or a tapered shape, or has a rounded or tapered end portion.
本発明の前記プラグは、圧入方向に貫通形成される中空部を具備することを特徴とする。 The plug according to the present invention includes a hollow portion formed so as to penetrate in the press-fitting direction.
本発明の前記プラグには、前記プラグの圧入方向に貫通形成された挿入ホールが具備され、前記挿入ホールに挿入部が挿入されることを特徴とする。 The plug according to the present invention includes an insertion hole formed so as to penetrate the plug in a press-fitting direction, and an insertion portion is inserted into the insertion hole.
本発明の前記プラグを垂直方向に圧直を加えながらロッキングするロッキング部を更に含むことを特徴とする。 The present invention further includes a locking portion that locks the plug of the present invention while applying pressure in the vertical direction.
本発明の前記ロッキング部は、前記挿入ホールに挿入されるピンと、前記ピンの一側に形成されて前記プラグを圧縮させるヘッドと、前記ピンが貫通するピン貫通ホールを具備して前記ピンが貫通しながら前記プラグを圧縮するリテイナと、を含むことを特徴とする。 The locking part of the present invention includes a pin inserted into the insertion hole, a head formed on one side of the pin to compress the plug, and a pin through hole through which the pin penetrates, and the pin penetrates. And a retainer for compressing the plug.
本発明は、染料感応型太陽電池の製造の際、電解質を迅速に注入することができ、電解質の注入及び密封の過程で内部に気泡が形成されることを防止することができ、長時間密封状態を維持することができる。 The present invention can quickly inject an electrolyte when manufacturing a dye-sensitized solar cell, and can prevent bubbles from being formed in the process of injecting and sealing the electrolyte. The state can be maintained.
以下では、本発明の実施の形態による染料感応型太陽電池を添付した図面を参照しながら詳細に説明する。このような過程で、図面に示した線の厚さや構成要素の大きさなどは説明の明瞭さと便宜上のため、誇張されて示されている可能性がある。また、後述する用語は、本発明における機能を考慮して定義された用語であり、これらは使用者、操作者の意図又は慣例に応じて異なる可能性がある。従って、このような用語に対する定義は、本発明全般に渡る内容に基づいて行われるべきである。 Hereinafter, a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for the sake of clarity and convenience. Moreover, the term mentioned later is a term defined in consideration of the function in this invention, and these may differ according to a user's, an operator's intention, or a custom. Therefore, the definition of such terms should be made based on the contents of the present invention in general.
また、本明細書で使用される用語は実施の形態を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は文章の中で特別に言及されない限り複数形も含む。明細書で使用される「含む」及び「含んだ」は言及される構成要素、段階、動作及び/又は素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び/又は素子の存在又は追加を排除しない。 The terms used in this specification are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular includes the plural unless specifically stated otherwise in the text. As used herein, "includes" and "includes" refers to a component, step, operation, and / or element that is mentioned is the presence or addition of one or more other components, steps, operations, and / or elements. Do not exclude.
図1乃至図4は、本発明の一実施例による染料感応型太陽電池を示す図である。 1 to 4 are diagrams showing a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.
本発明の一実施例による染料感応型太陽電池は、正極透明電極(図示せず)と負極透明電極(図示せず)がコーティングされた正極ガラス基板11と負極ガラス基板12、正極透明電極の上に単原子層薄膜レベルで微細に塗布された触媒層(図示せず)、負極透明電極の上に付着されたTiO2層(図示せず)、正極透明電極と負極透明電極が接触しないように間隔を維持しながら内部の電解質40を密封させる密封材50を具備する。そして、正極ガラス基板11と負極ガラス基板12の間に形成される内部空間は電解質40で埋め込まれる。
A dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention includes a positive
本発明の実施の形態による染料感応型太陽電池は、電解質40を注入するか空気を排出するように形成されたホール70を具備するガラス基板10とホール70に挿入されてホール70を密封させるプラグ90を具備する。
The dye-sensitized solar cell according to the embodiment of the present invention includes a
即ち、ガラス基板10の間に形成された内部空間に電解質を注入するか空気を排出するようにガラス基板10に少なくとも2つ以上のホール70が形成される。また、プラグ90がホール70に機械的に圧入されてホール70を密封させる。
That is, at least two or
プラグ90はホール70の形状に対応するように形成されてホール70に圧入されることで、ホール70を密封する。
The
プラグ90は電気が通らない不導体素材で形成される。これは、プラグ90が正極透明電極及び負極透明電極共に接触するので、両電極の間に短絡が起こらないようにするためである。
The
ホール70は、正極ガラス基板11と負極ガラス基板12のうちいずれか一つ又はガラス基板10全てに少なくとも2つ以上形成される。
At least two
本明細書では、2つのホール70を具備することを例で説明する。
In this specification, an example in which two
また、ホール70は、ガラス基板10に円筒状又はテーパー状など、多様な形と方向で形成されてもよい。
The
図1に示したように、負極ガラス基板12に垂直に形成されるか、図2に示したように、負極ガラス基板12の角部分から斜め方向に形成されるか、図3に示したように、密封材50の結合部位に負極ガラス基板12と正極ガラス基板11に平行に形成されてもよい。また、図4に示したように、ガラス基板10に垂直方向に形成され、2つのガラス基板10を全て貫通する形で形成されてもよい。
As shown in FIG. 1, it is formed perpendicular to the
図1のa)とb)に示したように、ホール70が負極ガラス基板12と垂直に形成されると、プラグ90は負極ガラス基板12と垂直する方向に圧入される。
As shown in a) and b) of FIG. 1, when the
プラグ90がホール70に圧入された後には、図1のc)に示したように、追加的に負極ガラス基板12の外部とホール70の内径部及びその周りに付いている電解質やその他の不純物を洗浄し、袋材100を更に追加して使用してもよい。
After the
ここで、袋材100は、常温で硬化するエポキシなどの接着剤や、ガラスフリット(glass−frit)又はメタルソルダー(metal solder)のような高温融着素材が採用されてもよい。
Here, the
図2は、ホール70が負極ガラス基板12から斜めに形成されたものを示しているが、プラグ90はホール70を介して負極ガラス基板12と正極ガラス基板11の間に形成された内部空間にまで斜め方向で圧入される。
FIG. 2 shows that the
図3は、密封材50の結合部位にガラス基板10と平行に形成されて圧入されることを示しているが、プラグ90はホール70を介して負極ガラス基板12と正極ガラス基板11に平行な方向に圧入される。
FIG. 3 shows that the
ここで、ホール70が負極ガラス基板12と斜め方向に形成されるか、平行な方向に形成されてもプラグ70を圧入した後には袋材100を追加的に使用してもよい。
Here, even if the
図4は、ホール70が2つのガラス基板10を垂直方向に貫通するように形成されることを示している。
FIG. 4 shows that the
特に、ホール70が正極ガラス基板11と負極ガラス基板12で対称的な位置に具備され、正極ガラス基板11と負極ガラス基板12を垂直方向に貫通するように形成されることで、プラグ90がホール70に挿入される過程で発生する内部圧力が減少し、圧力増加による破損を予防できるという効果がある。
In particular, the
即ち、プラグ90がホール70に挿入されると、ホール70の内部を埋めている電解質40が反対方向に押し出されるようになる。この過程で、電解質40が電池の内部に押し入れられるかガラス基板10の外に押し出されないため、染料感応型太陽電池の内部の圧力に変化を起こさない。また、染料感応型太陽電池の内部に空気が浸透して気泡が発生することを防止する。
That is, when the
また、本発明では、圧入したプラグ90がホール70の中心なら上下対象するように挿入されるため、その内部圧力はプラグ90の上下方向で同じく作用し、方向が反対であるためこの力は互いに相殺されるので、密封状態を維持するのに有利である。
Further, in the present invention, since the
一方、ホール70は構造と密封工程が単純で、ホール70の直径を大きくすることが容易であるため、電解質40の注入と密封工程の速度を向上させることができる。
On the other hand, since the
プラグ90を挿入した後には、必要に応じて外部洗浄を行い、プラグ90が突出した部分があれば切断又は研磨してガラス基板10と同じ高さになるように加工してもよい。
After the
また、美観を向上するさせるためにプラグ90が目立たないよう、染料感応型電池の色と同じ色で製作してもよい。
Further, in order to improve the aesthetic appearance, the
一方、プラグ90は弾性力を具備した素材で多様な大きさと形で形成されてもよく、弾性力によってガラス基板10に接触しながら圧縮されて密封性能を向上させてもよい。
On the other hand, the
以下、図5乃至図22を参照して説明する。 Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS.
図5乃至図10は、本発明の一実施例によるプラグの外径がホールの内径より大きく形成されて密封された例を示す図である。 5 to 10 are views showing an example in which the outer diameter of the plug according to one embodiment of the present invention is formed larger than the inner diameter of the hole and sealed.
図5は、密封性能を向上させるため、プラグ90を弾性力を具備した素材を使用した例である。プラグ90は弾性力を具備した素材として、最大の直径がホール70の直径より大きく形成されてホール70に圧入されることで、プラグ90が圧縮変形されながら密封性能を向上させることができる。
FIG. 5 shows an example in which a material having an elastic force is used for the
この場合、プラグ90の弾性と変形率を調節するため、プラグ90は圧入方向に中央が貫通形成される挿入ホール92を具備し、この挿入ホール91に挿入部110を挿入してもよい。これは図13乃至図14を参照して説明する。
In this case, in order to adjust the elasticity and deformation rate of the
図6乃至図9は、ホール70にプラグ90を挿入することができるようにプラグ90を形態を変形したものである。
6 to 9 show the
図6に示したように、プラグ90の端部を丸く形成するか、図7に示したように、プラグ90の端部をテーパー(taper)状に形成するか、図8に示したように、プラグ90を球状に形成してもよい。
As shown in FIG. 6, the end of the
また、図9に示したように、ホール70をテーパー状に形成し、ホール70に対応するようにプラグ90をテーパー状に形成してもよい。
Further, as shown in FIG. 9, the
更に、図10に示したように、プラグ90の中央に挿入方向に貫通形成された中空部91を形成してもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 10, a
更に、図5乃至図10に示したように、プラグ90を弾性力を具備した素材で形成してホール70に圧入した後には、袋材100で追加的に密封することで、密封性能を向上させることができる。
Further, as shown in FIGS. 5 to 10, after the
図11乃至図12は、本発明の一実施例による袋材が使用されて密封された例を示す図であり、袋材100は常温で硬化するエポキシなどの接着剤であってもよく、グラスフリット又はメタルソルダーのような高温融着素材であってもよい。
11 to 12 are views showing an example in which a bag material according to an embodiment of the present invention is used and hermetically sealed, and the
プラグ90を挿入した後、袋材100を追加する前にホール70内部とガラス基板10の表面を溶剤(solvent)などで洗浄することで、密封性能と耐久性を向上させることができる。
After the
特に、図12に示したように、中空部91にホール70が挿入された後袋材100で封じられると、プラグ90の中空部91と上下空間に袋材100が埋め込まれることで、一体化及び硬化されながら密封性能を追加的に向上させることができる。
In particular, as shown in FIG. 12, when the
一方、プラグ90が弾性力の高い素材として使用されても、プラグ90の外径がホール70の内径より大きい場合、ホール70に圧入することが難しくなる恐れがある。
On the other hand, even if the
従って、プラグ90の外形がホール70の内径と同じであるか小さい場合、密封することを説明する。
Therefore, sealing is described when the outer shape of the
図13乃至図22は、本発明の一実施例によるプラグがガラス基板に圧縮変形されながら密封された例を示す図である。 13 to 22 are views showing an example in which a plug according to an embodiment of the present invention is sealed while being compressed and deformed on a glass substrate.
図13を参照すると、プラグ90の外径は図13のa)のようにホール70の内径と同じであるか小さく形成され、その中心には挿入部110を挿入するための挿入ホール92が形成される。
Referring to FIG. 13, the outer diameter of the
ここに図13のb)のように、挿入ホール92の内径より大きい挿入部110が挿入されると、プラグ90の外形は矢印の方向のように側方向に拡張される。
When the
即ち、プラグ90は弾性力を具備するので、図14のa)に示したように、挿入ホール92に挿入部110が挿入されると、図14のb)に示したように、プラグ90が側方向に拡張されてガラス基板10に形成されたホール70の側面に接触されながら圧縮変形されることで、密封性能を向上させることができる。
That is, since the
挿入部110は硬度と強度の高い材質で形成され、弾性力のあるプラグ90の挿入ホール92に容易に挿入できるようにする。
The
挿入部110はその端部が丸く形成されるかテーパー状に形成され、挿入部110が挿入ホール92に容易に挿入できるようにする。
The
挿入部110はガラス基板10の内部の正極透明電極や負極透明電極及び電解質40と直接接触されないため、金属など導体素材を使用してもよい。
Since the
図13乃至図14は、挿入ホール92に挿入部110が挿入されてプラグ90の直径が拡張することを例に説明したが、挿入方向に圧縮されて直径が拡張されてもよい。
13 to 14 exemplify the case where the
図15を参照すると、プラグ90を弾性力のある素材で形成し、圧入方向で圧縮すると圧入方向と垂直な方向に変形され、矢印の方向のように高さは縮んで直径は伸びるようになる。
Referring to FIG. 15, when the
図16と図17は、図15に示したように、プラグ90を圧入方向に圧縮してプラグ90の直径を増加させた状態でロッキングされた例を示す図である。
FIGS. 16 and 17 are diagrams showing an example in which the
プラグ90の直径はホール70の内径と同じであるか小さく形成され、プラグ90の中心部には垂直に貫通形成された挿入ホール92が形成される。ここに上下方向に圧縮を加えながら、追加的にロッキング(locking)機能を具現できるようにする。
The
このため、ロッキング部130はピン131の一側にヘッド132が形成され、ピン貫通ホール134が形成されたリテイナ(retainer)133を更に具備する。
Therefore, the
ピン131がプラグ90の挿入ホール92に挿入され、リテイナ133のピン貫通ホール134を貫通するようにし、リテイナ133を圧入方向に圧縮すれば、プラグ90がヘッド132とリテイナ133によって圧縮され、プラグ90の直径が増加してガラス基板10によって圧縮され、ホール70を密封するようになる。
If the
この際、図16に示したように、リテイナ133の直径がホール70の内径より大きくてホール70を包み込んでもよい。
At this time, as shown in FIG. 16, the diameter of the
また、図17に示したようにヘッド132とリテイナ133の直径がホール70の内径より小さくてホール70の中に埋め込まれてもよい。
In addition, as shown in FIG. 17, the diameters of the
この際、密封性能を向上させるため、ヘッド132とリテイナ133がガラス基板10と接触する部位に袋材100を追加に塗布してもよい。
At this time, in order to improve the sealing performance, the
また、密封性能を向上させるため、ピン131のヘッド132とリテイナ133がホール70の内部に埋め込まれた空間を袋材100で充填してもよい。
In order to improve the sealing performance, a space in which the
また、ロッキング部130のロッキング機能を向上させるため、リテイナ133は中央部のピン貫通ホール134の周りに図18と図19に示したように、一側方向に突出した羽根型の突起135が形成される。
Further, in order to improve the locking function of the locking
この場合、ず20に示したようにピン131がピン貫通ホール134に挿入されれば、ピン131が突起135に引っかかって滑り出ることを防ぐことができる。
In this case, if the
更に、図21に示したように、リテイナ133がメスねじの機能を行うようにねじホール136を形成し、ピン131の外周面にねじ山137を形成して、図22に示したようにねじ結合できるようにする。
Further, as shown in FIG. 21, a
本発明は図面に示した実施の形態を参照して説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、該当技術の属する技術分野における通常の知識を有する者であればこれから多様な変形及び均等な他の実施の形態が可能であることが理解できるはずである。従って、本発明の本当の技術的保護範囲は、以下の特許請求の範囲によって決められるべきである。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely an example, and various modifications and changes will be made by those having ordinary knowledge in the technical field to which the technology pertains. It should be understood that other equivalent embodiments are possible. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the following claims.
10:ガラス基板
11:正極ガラス基板
12:負極ガラス基板
40:電解質
50:密封材
70:ホール
90:プラグ
91:中空部
92:挿入ホール
100:袋材
110:挿入部
130:ロッキング部
131:ピン
132:ヘッド
133:リテイナ
134:ピン貫通ホール
135:突起
136:ねじホール
137:ねじ山
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Glass substrate 11: Positive electrode glass substrate 12: Negative electrode glass substrate 40: Electrolyte 50: Sealing material 70: Hole 90: Plug 91: Hollow part 92: Insertion hole 100: Bag material 110: Insertion part 130: Locking part 131: Pin 132: Head 133: Retainer 134: Pin through hole 135: Projection 136: Screw hole 137: Screw thread
Claims (8)
前記ホールに圧入されて前記ホールを密封するプラグと、を含む染料感応型太陽電池。 A glass substrate having a hole for injecting electrolyte or discharging air;
A dye-sensitized solar cell, comprising: a plug that is press-fitted into the hole to seal the hole.
前記挿入ホールに挿入されるピンと、
前記ピンの一側に形成されて前記プラグを圧縮させるヘッドと、
前記ピンが貫通されるピン貫通ホールと、を具備し、前記ピンが貫通されながら前記プラグを圧縮するリテイナを含む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。 The locking part is
A pin inserted into the insertion hole;
A head formed on one side of the pin for compressing the plug;
The dye-sensitive solar cell according to claim 7, further comprising a retainer that compresses the plug while the pin passes through the pin through-hole through which the pin penetrates.
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