JP2013201079A - 電気モジュール及び電気モジュールの製造方法 - Google Patents

電気モジュール及び電気モジュールの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】外観的な品質を向上させ、光電変換効率を向上させる電子モジュールを提供する。また、透明導電膜、半導体層及び対向導電膜を有したセルの形成が容易な電気モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】一の基板2に複数の透明導電膜3,3・・が間隔をおいて成膜され、透明導電膜3の表面に多孔質の半導体層4が形成された第1電極板5と、他の基板6に複数の透明導電膜3,3・・に対向するように間隔をおいて複数の対向導電膜7,7・・が成膜された第2電極板8とが、間隔をおいて対向配置され、これら第1電極板5と第2電極板8とを貼り合わせる封止材10が配され、封止材10と第1電極板5と第2電極板8とにより電解液11が封止された複数のセルS,S・・が形成された電気モジュール1であって、半導体層4は、複数の透明導電膜3,3・・に亘って連続して形成され、封止材10は、半導体層4の表面に配されていることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、電気モジュール及び電気モジュールの製造方法に関する。
近年、化石燃料に代わるクリーンエネルギーの発電装置として太陽電池が注目され、シリコン(Si)系太陽電池、および色素増感型太陽電池の開発が進められている。とりわけ色素増感型太陽電池は、安価で量産しやすいものとして、その構造及び製造方法が広く研究開発されている(例えば下記特許文献1)。
図9(d)に示すように、特許文献1に記載された色素増感太陽電池50は、透明基板51の板面に透明導電膜52が成膜され、透明導電膜52の表面に色素を担持させた半導体層53が形成された第1電極板54と、対向基板55に、透明導電膜52に対向配置される対向導電膜56が成膜された第2電極板57と、半導体層53との間に隙間Rを形成してこの半導体層53を囲繞するとともに、第1電極板54と第2電極板57とを貼り合わせて密封されたセルSを形成する封止材58と、セルS内に注入された電解液59とを備えた構成となっている。
そして、上記色素増感太陽電池50の製造は、次のようにして行われる。すなわち、図9(a)〜(d)に示すように、透明基板51に不図示のマスクをして印刷法等によりこの透明基板51上に透明導電膜52をパターニングし、透明導電膜52を成膜した後、更に透明導電膜52上に、半導体層53を形成するペーストを透明導電膜52と同様に塗工し第1電極(いわゆる光電極)54を作製する。また、第1電極板54に対向配置させる対向導電膜56を透明導電膜52と同様にして対向基板55に成膜し第2電極板57を作製する。そして、半導体層53との間に隙間Rを設けて半導体層53を囲繞するように封止材58を透明導電膜52の表面に配し、第1電極板54と第2電極板57とを導電膜52,56同士を対向させて貼り合わせ、電解液59を注入し、色素増感太陽電池50としている。
特開2011−49140号公報
ところで、色素増感太陽電池50は、半導体層53が様々な色素を担持することができ、透明基板51を通してその色彩を見せることができるため、色素増感太陽電池50自身及び色素増感太陽電池50を適用し得る各種製品のデザイン性を向上させるものとしても注目されている。しかしながら、色素増感太陽電池50によれば、各セルSの半導体層53と封止材58との間に隙間Rが形成されているため、透明基板51又は対向基板55から外観した場合に半導体層53の周囲に電解液59の色彩が写り、色むらが生じているように見えてしまい、色素増感太陽電池50の外観的な品質を損ねるという問題があった。
また、セルS内において半導体層53の表面積がこの隙間Rの面積の分小さくなり、それだけ発電効率が悪いという問題があった。
また、色素増感太陽電池50を製造するにあたっても、透明導電膜52の表面及び透明基板51をマスクした上で半導体層53を印刷法等によりパターニングしつつ成膜するものであるため、各製造工程が煩雑であるという問題があった。
また、透明導電膜52の表面にマスクを設ける必要があるため、透明基板51を搬送しながら第1電極板54を作製する方法を採用することが困難であるという問題があった。
また、透明導電膜52等にマスクをしてスパッタやエアロゾルデポジション法により成膜しようとする場合、マスクによる凹凸等によって吹き付けを均一に行うことが難しくなり、電池の性能上の品質を担保することが難しくなるおそれがあるという問題があった。
そこで、本発明は、外観的な品質を向上させることができるとともに、光電変換効率を向上することのできる電子モジュールを提供することを課題とする。また、電気モジュールを簡便かつ効率的に製造することを課題とする。
請求項1の発明は、一の基板に複数の透明導電膜が間隔をおいて成膜され、前記透明導電膜の表面に多孔質の半導体層が形成された第1電極板と、他の基板に前記複数の透明導電膜に対向するように間隔をおいて複数の対向導電膜が成膜された第2電極板とが、間隔をおいて対向配置され、これら第1電極板と第2電極板とを貼り合わせる封止材が配され、この封止材と前記第1電極板と第2電極板とにより電解液が封止された複数のセルが形成された電気モジュールであって、前記半導体層は、前記複数の透明導電膜に亘って連続して形成され、前記封止材は、前記半導体層の表面に配されていることを特徴とする。
本発明では、半導体層を複数の透明導電膜に亘って連続して形成しているため、これら複数の透明導電膜間に亘って半導体層の色彩を色むらなく表すことができる。
また、一の基板を半導体層によって隙間なく覆うことができるため、受光面積が可及的に拡がり発電効率を高めることができる。
請求項2の発明は、請求項1に記載の電気モジュールであって、前記半導体層は、前記透明導電膜の表面の全体を覆っていることを特徴とする。
本発明では、半導体層が透明導電膜の表面全体に形成されているので、セル内を隙間なく半導体層の色彩で表すことができる。
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の電気モジュールであって、前記複数の透明導電膜同士の間に配された前記半導体層には、前記封止材が含浸されていることを特徴とする。
本発明では、半導体層内に封止材が含浸されているので、隣り合うセル間に配された半導体層に電解液が浸透するのを防止することができ、隣り合うセル間でのイオンの輸送が生ずることを防止することができる。
請求項4の発明は、請求項1から3のいずれか一項に記載の電気モジュールであって、前記封止材として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂又は熱光硬化性樹脂の少なくともいずれかを用いていることを特徴とする。
本発明では、封止層として熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂又は熱光硬化性樹脂を用いているので、セルを形成する封止材を半導体層に容易に含浸させることができる。
請求項5の発明は、一の基板に間隔をおいて複数の透明導電膜を成膜し、前記透明導電膜の表面に多孔質の半導体層を形成した第1電極板と、他の基板に前記透明導電膜に対向するように間隔をおいて複数の対向導電膜を成膜した第2電極板とを形成する電極板形成工程と、前記第1電極板及び前記第2電極板の少なくともいずれか一方の板面に、封止材を配する封止材配置工程と、前記封止材によって前記第1電極板と前記第2電極板とを貼り合わせ、これら第1電極板と第2電極板との間に電解液を充填してセルを複数形成するセル形成工程とを有する電気モジュールの製造方法であって、前記電極板形成工程において、互いに間隔をおいて複数の前記透明導電膜を成膜した後に、前記半導体層をこれら複数の透明導電膜に亘って連続的に形成し、前記封止材配置工程において、前記封止材を前記半導体層の表面に配することを特徴とする。
本発明では、複数の透明導電膜を成膜した後に、半導体層をこれら複数の透明導電膜に亘って連続的に形成するため、半導体層をパターニングする工程を省いて均一な厚さの半導体層を簡便に形成することができる。特に、基板を搬送しながら連続的に半導体層を作製する方法に好適に適用することができる。
請求項6の発明は、請求項5に記載の電気モジュールの製造方法であって、前記封止材配置工程において、前記複数の透明導電膜同士の間に配した前記半導体層に前記封止材を含浸させることを特徴とする。
本発明では、前記複数の透明導電膜同士の間に配した半導体層に封止材を含浸させて半導体層を容易に封孔処理し、セルの絶縁性を高めることができる。
請求項7の発明は、請求項5又は6に記載の電気モジュールの製造方法であって、前記封止材は、前記複数の透明導電膜同士の間及び前記対向導電膜同士の間、並びに、前記透明導電膜及び前記対向導電膜の表面の一部を被覆するように配することを特徴とする。
本発明では、封止材を、前記複数の透明導電膜同士の間及び対向導電膜同士の間、並びに、前記半導体層及び前記対向導電膜の表面の一部を被覆するように配する、すなわち封止材の形成幅を透明導電膜同士の間及び対向導電膜同士の間よりも大きく設ける。したがって、第1電極板と第2電極板との貼り合せ時にこれらの位置合わせを厳密に考慮することなく簡便に行うことができる。
請求項8の発明は、請求項5から7のいずれか一項に記載の電気モジュールの製造方法であって、前記封止材として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、熱光硬化性樹脂の少なくともいずれかを用いることを特徴とする。
本発明では、封止材として熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂又は熱光硬化性樹脂を用いるため、半導体層に封止材を容易に含浸させることができる。
本発明の電気モジュールによれば、電気モジュールの外観的な品質を向上することができ、電気モジュール自身及び電気モジュールを適用する各種製品のデザイン性を高めて付加価値を向上させることができるとともに、光電変換効率を高めることができるという効果を奏する。
また、本発明の電気モジュールの製造方法によれば、複数の透明導電膜に亘って半導体層を連続して形成させることができるため、半導体層の形成作業を簡素化することができる。また、基板を搬送させながらであっても半導体層を容易かつ均一に形成することができ、電気モジュールの製造効率を向上することができるという効果を奏する。
は、本発明の一実施形態として示した電気モジュールを模式的に示した厚さ方向の断面図である。 (a),(b)は、本発明の一実施形態として示した電気モジュールの製造方法の電極板形成工程を示した図である。 は、本発明の一実施形態として示した電気モジュールの製造方法の封止材配置工程を示した断面図である。 は、本発明の一実施形態として示した電気モジュールの製造方法のセル形成工程を示した断面図である。 は、本発明の一実施形態として示した電気モジュールの製造方法のセル形成工程を示した断面図である。 は、本発明の一実施形態として示した電気モジュールの接続状態を示した断面図である。 は、本発明の一実施形態として示した電気モジュールの他の例を示した厚さ方向の断面図である。 は、本発明の一実施形態として示した電気モジュールの変形例を示した厚さ方向の断面図である。 (a)〜(d)は、従来の色素増感太陽電池の製造方法を表した断面図である。
以下、図を参照して本発明の電気モジュール及び電気モジュールの製造方法の一実施形態について説明する。図1は、本発明の電気モジュールの一例として示された色素増感太陽電池1を実際の寸法及び比率に関係なく模式的に示したもの(以下全ての図において同様)である。
同図に示すように、色素増感太陽電池1は、一の基板2上に間隔をおいて複数形成された透明導電膜3及び半導体層4を備えた第1電極板5と、他の基板6上に間隔をおいて複数成膜された対向導電膜7を備えた第2電極板8との間に、セパレータ9を介装し、第1電極板5と第2電極板8との間の空間を囲繞してセルSを形成する封止材10を配し、セルSの内部に電解液11を充填して液密に封止したものである。
一の基板2及び他の基板6は、透明導電膜3及び対向導電膜7の基台となる部材であり、例えば、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の透明の合成樹脂材料を略矩形に打ち抜いて形成されたものである。
透明導電膜3は、いわゆる第1電極となるものであり、一の基板2の板面に略矩形形状で、間隔を空けて複数形成されている。隣り合う透明導電膜3,3同士の間は、望ましくは0.1mm以上空けられており、溝(間隙)15を形成している。透明導電膜3の材料としては、酸化スズ(ITO)、酸化亜鉛等が用いられる。
半導体層4は、後述する増感色素から電子を受け取り輸送する機能を有するものであり、金属酸化物からなる半導体により各透明導電膜3の表面及び溝15を含む一の基板2の板面全体に隈なく設けられている。金属酸化物としては、例えば、酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)、等が用いられる。
半導体層4は、増感色素を担持している。増感色素は、有機色素または金属錯体色素で構成されている。有機色素としては、例えば、クマリン系、ポリエン系、シアニン系、ヘミシアニン系、チオフェン系、等の各種有機色素を用いることができる。金属錯体色素としては、例えば、ルテニウム錯体等が好適に用いられる。
以上の構成の下に、第1電極板5は、一の基板2の一方の板面に間隔をおいて複数の透明導電膜3を成膜し、これら複数の透明導電膜3に亘って各透明導電膜3の表面を含む一の基板2の板面全体に形成された半導体層4を備えて構成されている。
対向導電膜7は、いわゆる第2電極となるものであり、各透明導電膜3に対向するように他の基板6の板面に間隔をおいて複数成膜され、第2電極板8を構成している。対向導電膜7,7間は、望ましくは0.1mm以上空けられており、溝(間隙)15を形成している。
この対向導電膜7には、例えば、酸化スズ(ITO)、酸化亜鉛等が用いられている。
この第2電極板8は、各対向導電膜7を各透明導電膜3に対向させて、第1電極板5と対向配置されている。
セパレータ9は、電解液11及び封止材10を通過させ得る多数の孔(不図示)を有した不織布等のシート材により形成されたものであり、第1電極板5と第2電極板8との間に介装され封止材10により挟持されている。
封止材10は、第1電極板5又は第2電極板8の板面を平面視した際に、各透明導電膜3及び対向導電膜7を囲繞するように、すなわち、複数の透明導電膜3,3同士の溝15に対向する半導体層4の表面に配されている。この封止材10によって、セルSが形成された状態で第1電極板5と第2電極板8とが接着され、セルS内に電解液11が保持及び封止されている。
封止材10の材料には、例えば、シリコンホットメルト等の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂又は熱光硬化性樹脂等が用いられる。
電解液11としては、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル等の非水系溶剤;ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム又はヨウ化ブチルメチルイミダゾリウム等のイオン液体などの液体成分に、ヨウ化リチウム等の支持電解液とヨウ素とが混合された溶液等が用いられている。また、電解液11は、逆電子移動反応を防止するため、t−ブチルピリジンを含むものでもよい。
次に、色素増感太陽電池1の製造方法について図2〜図6を用いて説明する。
本発明の一実施形態としての色素増感太陽電池1の製造方法は、以下の工程を有するものである。すなわち、
(I)図2(a),(b)に示すように、一の基板2に溝15を設けて複数の透明導電膜3,3・・を成膜し、各透明導電膜3の表面を含んでこれら複数の透明導電膜3,3・・に亘って連続して半導体層4を形成した第1電極板5を形成する工程と、図3に示すように、他の基板6の板面に溝15を設けて各透明導電膜3,3に対向するように複数の対向導電膜7,7・・を成膜し第2電極板8を形成する工程<電極板形成工程>
(II)図3に示すように、第1電極板5の各透明導電膜3及び第2電極板8の各対向導電膜7のいずれか一方又は双方を囲繞するように封止材10を配する工程<封止材配置工程>
(III)図4,図5に示すように、封止材10によって第1電極板5と第2電極板8とを貼り合わせ、これら第1電極板5と第2電極板8との間にセルS,S・・を複数設け、電解液11を充填するセル形成工程<セル形成工程>
(I)<電極板形成工程>
電極板形成工程においては、第1電極板5及び第2電極板8は、以下のようにして形成される。
<第1電極板形成>
図2(a)に示すように、一の基板2として、PET基板等を用い、一の基板2の板面に透明導電膜3が間隔をおいて複数成膜されるよう酸化インジウムスズ(ITO)等をスパッタリング、印刷法、エッジング、エアロゾルデポジション法(以下「AD法」という)等によりパターニングする。このパターニングにより透明導電膜3,3の間に溝15が形成される。
透明導電膜3のパターニングは、上記の方法の他に、透明導電膜3を一の基板2の板面全体に成膜し、その後レーザー加工又は機械的研磨によって行ってもよい。
半導体層4は、例えば焼成が可能な酸化チタン含有ペーストを印刷法等により、複数の透明導電膜3の表面及び溝15を含んで一の基板2の板面の全体に連続して塗布(いわゆるべた塗り)し、多孔質となるよう焼結することにより、透明導電膜3の表面3a全体及び溝15内に漏れなく形成する。
この際、一の基板2として、フィルム状のPET等を用いる場合は、半導体層4をAD法によって好適に成膜することができる。また、半導体層4は、低温焼成法によってもPETフィルム等に好適に製膜することができる。この場合、一の基板2の全体に低温焼成ペーストを印刷法などにより塗布し、比較的低い温度領域で乾燥することで半導体層4を形成する。
半導体層4を形成した後、増感色素を溶剤に溶かした増感色素溶液に半導体層4を浸漬させ、該半導体層4に増感色素を担持させる。なお、半導体層4に増感色素を担持させる方法は、上記に限定されず、増感色素溶液中に半導体層4を移動させながら連続的に投入・浸漬・引き上げを行う方法なども採用される。
なお、この際、透明導電膜3及び半導体層4の一部には、隣り合う透明導電膜3及び半導体層4に向けて一部が突出した接続部P,P・・を形成し、後で隣接するセルSと直列接続できるようにしておく。
以上により、図2(b)に示す第1電極板5が得られる。
<第2電極板形成>
第2電極板8は、図3に示す他の基板6として、ポリエチレンテレフタレート(PET)等を用い、他の基板6の板面に対向導電膜7が間隔をおいて形成されるように、ITO又は酸化亜鉛等をスパッタリング、印刷法、スプレー法、エッジング、AD法等によりパターニングする。このパターニングにより対向導電膜7,7の間に溝15が形成される。
対向導電膜7のパターニングは、上記の方法の他に、対向導電膜7を他の基板6の板面全体に成膜し、その後レーザー加工又は機械的研磨によって行ってもよい。
なお、対向導電膜7は、隣り合う対向導電膜7に対向する透明導電膜3及び半導体層4の接続部Pと対向させて直列接続構造とするため、透明導電膜3及び半導体層4のように、突出する部分を設けない。
(II)<封止材配置工程>
図3に示すように、封止材配置工程においては、一の基板2の板面を平面視した際に、各透明導電膜3が囲繞されるように封止材10を溝15の上方を含む半導体層4の表面に配する。
なお、封止材10は、第1電極板5に配された封止材10に対向するように第2電極板8側にも配してもよい。
また、この際に、半導体層4の接続部P上と接続部Pに対向する対向導電膜7上にUVAgペーストQを塗布しておく。
(III)<セル形成工程>
セル形成工程は、図4,図5に示すように、封止材配置工程の後に、各透明導電膜3と各対向導電膜7とを対向配置させて第1電極板5と第2電極板8とを貼り合わせ、封止材10を熱硬化等させて第1電極板5と第2電極板8とを接着し、第1電極板5、第2電極板8及び封止材10により囲繞されたセルSを形成する。
そして、図5に示すように、各セルSに形成された不図示の貫通孔からセルS内に電解液11を充填し、貫通孔を封止材で封止し、図6に示すように、各セルSの透明導電膜3及び半導体層4の接続部Pが隣接するセルSに突出して直列接続された色素増感太陽電池1を得る。
以上のように、色素増感太陽電池1によれば、半導体層4を複数の透明導電膜3に亘って、すなわち透明導電膜3,3・・同士の間の溝15を含めて隣接する透明導電膜3,3の表面・・に連続して設け、一の基板2の板面全体に配されているため、色素増感太陽電池1の第1電極板5又は第2電極板8の板面全体に半導体層4の色彩を可及的に色むらなく表すことができる。したがって、色素増感太陽電池1自身及び色素増感太陽電池1を適用可能な各種製品のデザイン性を向上することができ、色素増感太陽電池1の付加価値を高めることができるという効果が得られる。
また、一の基板2を封止材10が配される位置も含めて半導体層4によって隙間なく覆うことにより、受光面積が可及的に拡がるため色素増感太陽電池1の発電効率を向上することができるという効果が得られる。
また、隣り合う透明導電膜3,3間の溝15の幅を0.1mm以上設けているため、半導体層4に電解液11が浸透している場合であっても、半導体層4自身の抵抗によりセルS,S間における電子の移動を有効に阻止することができるとともに、イオンの輸送を防止することができるという効果が得られる。
また、透明導電膜3,3・・に亘ってこれらの表面全体に半導体層4をべた塗りすればよいため、一の基板2上に透明導電膜3,3・・がパターニングされたものを搬送しながらで効率的に第1電極板5を作製することができ、色素増感太陽電池1の製造効率を向上することができるという効果が得られる。
特に、第1電極板5をRoll to Rollで(すなわち、ロール単位で)又は帯状に搬送しながら第1電極板5及び第2電極板8を作成する場合には、AD法や低温焼成法を用い、比較的ガラス転移温度が低いPENフィルム状の一の基板2に透明導電膜3や半導体層4を成膜することにより、容易に半導体層4を成膜することができるという効果が得られる。
また、封止材10としてシリコンホットメルト等の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂又は熱光硬化性樹脂を用いているので、セルSを形成する封止材10を半導体層4に容易に含浸させることができる。
なお、上記の実施形態において、図7に示すように、封止材10は、溝15に配された半導体層4a,4a・・内に含浸させ、半導体層4内に電解液11が含浸されにくくなるあるいはされなくなるよう処理をするとより望ましい。半導体層4内に封止材10が含浸されることにより、セルS,S間内に配された半導体層4の絶縁性を高めることが可能となり、半導体層4を経由した電子及びイオンの移動をより有効に防止することができる。
また、本実施形態においては、封止材10は、溝15と同じ幅で配した様子を例示したが、図8に示すように、溝15の幅よりも大きい幅で透明導電膜3及び対向導電膜7の表面の一部を被覆するように配されていてもよい。
封止材10の配置を上記のように構成することにより、セルS間での絶縁をより確実にすることができるとともに、第1電極板5と第2電極板8との位置合わせを厳密にする必要がなくなり、これら第1電極板5と第2電極板8との貼り合せ工程がより簡便となるという効果が得られる。
なお、対向導電膜7の表面には、透明導電膜3と対向導電膜7との間の電子の授受を促進させる触媒層が設けられていてもよい。触媒層は、半導体層4に対向するように各対向導電膜7の表面全体に成膜されることが望ましい。
この触媒層の材料としては、プラチナ、ポリアニリン、PEDOT、カーボン等が用いられる。
以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
1.色素増感太陽電池1の作製
[実施例1]
<第1電極板5>
透明導電膜が成膜された一の基板として、予めITOがPEN基板に成膜されたペクセル社のITO−PEN基板(シート抵抗15Ω/cm2)を用いた。そして、CO2レーザーを用い、PEN基板上のITO層に0.1mm幅の溝を形成し、ITO層をセル間で分断されるようにパターニングを行った。
ITO層がパターニングされたPEN基板の板面全体に、低温焼成TiO2ペースト(ペクセル社)をドクターブレード法にてマスクを用いることなく印刷し、150℃で乾燥をおこない、半導体層となるTiO2層を形成した。TiO2層の厚みは10μmだった。その後、このようにして形成された基板を0.3mMのMK2色素のトルエン溶液に10分間浸漬して増感色素を担持させ、第1電極板を得た。
<第2電極板8>
対向導電膜が成膜された他の基板として、予めITOがPEN基板に成膜されたペクセル社のITO−PEN基板(シート抵抗15Ω/cm2)を用いた。そして、更にITO層の表面全体に触媒層としてカーボンをスクリーン印刷にて成膜した。
その後、CO2レーザーを用い、PEN基板上のITO層及びカーボン層に同時に幅0.1mmの溝を形成し、ITO層及び触媒層がセル間で分断されるようにパターニングを行い、第2電極板を得た。
<封止材配置工程>
第1電極板の溝に対向させてTiO2層の上面に封止材(ハイミラン)を配し、50μmの不織布をセパレータとして介して、第1電極板のITO層と第2電極板のITO層と対向させて貼り合わせた。そして、この状態で約2分間経過させ、封止材をTiO2層に含浸させた。その後、熱プレスにより封止材を硬化させて第1電極板と第2電極板とを接着しセルを3つ連結した。
その後、第2電極板に設けておいた貫通孔から電解液(1.0Mの1−メチル−3−プロピルイミダゾリウムヨージド,0.005Mのヨウ素,0.1Mのチオシアン酸グアニジン メトキシプロピオニトリル電解液1.0M 1−メチル−3−プロピルイミダゾリウムヨージド、0.005M ヨウ素、0.1Mチオシアン酸グアニジン メトキシプロピオニトリル電解液)を注入し、最後に貫通孔を光硬化性樹脂で封止し各セルを直列接続した色素増感太陽電池を得た。
[実施例2]
透明導電膜が成膜された一の基板として、予めITOがPEN基板に成膜されたペクセル社のITO−PEN基板(シート抵抗15Ω/cm2)を用いた。その後、CO2レーザーを用い、PEN基板上のITO層に0.1mm幅の溝を形成し、ITO層をセル間で分断されるようにパターニングを行った。
ITO層がパターニングされたPEN基板の板面全体に、AD成膜にてマスクを用いることなくTiO2膜を6μm製膜した。その後、このようにして形成された基板を0.3mMのMK2色素のトルエン溶液に10分間浸漬して増感色素を担持させ、第1電極板を得た。
上記以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池とした。
[比較例]
TiO2層を、マスクを用いてITO層(透明導電膜)の表面にパターニング成膜し、セル間で完全に分離するように封止材と離間させて形成した以外は、実施例と同様の方法で色素増感太陽電池を作製した。
(2)評価
光源として蛍光灯を用い、約500lxの光量下で、上記各実施例及び比較例の色素増感太陽電池1の光電変換効率を測定し比較した。
その結果、実施例1においては、短絡電流密は3.0μA/cm2、開放電圧は1.5 V、曲率因子は0.45、最大出力は2.0μW/cm2となった。
また、実施例2においては、短絡電流密度は3.1μA/cm2 開放電圧は1.5V、曲率因子は0.48、最大出力は2.2μW/cm2となった。
一方、比較例においては、短絡電流密は2.6 μA/cm2、 開放電圧は1.3V、曲率因子は0.51、最大出力が1.7μW/cm2となった。
以上より、実施例1,2に係る色素増感太陽電池を用いた場合、生産性が向上するのみならず、比較例に係る色素増感太陽電池よりも高い電圧及び最大出力を得ることができた。
1 色素増感太陽電池(電気モジュール)
2 一の基板
3 透明導電膜
4 半導体層
5 第1電極板
6 他の基板
7 対向導電膜
8 第2電極板
10 封止材
11 電解液
15 溝(間隔)
S セル

Claims (8)

  1. 一の基板に複数の透明導電膜が間隔をおいて成膜され、前記透明導電膜の表面に多孔質の半導体層が形成された第1電極板と、他の基板に前記複数の透明導電膜に対向するように間隔をおいて複数の対向導電膜が成膜された第2電極板とが、間隔をおいて対向配置され、これら第1電極板と第2電極板とを貼り合わせる封止材が配され、この封止材と前記第1電極板と第2電極板とにより電解液が封止された複数のセルが形成された電気モジュールであって、
    前記半導体層は、前記複数の透明導電膜に亘って連続して形成され、
    前記封止材は、前記半導体層の表面に配されていることを特徴とする電気モジュール。
  2. 請求項1に記載の電気モジュールであって、
    前記半導体層は、前記透明導電膜の表面の全体を覆っていることを特徴とする電気モジュール。
  3. 請求項1又は2に記載の電気モジュールであって、
    前記複数の透明導電膜同士の間に配された前記半導体層には、前記封止材が含浸されていることを特徴とする電気モジュール。
  4. 請求項1から3のいずれか一項に記載の電気モジュールであって、
    前記封止材として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂又は熱光硬化性樹脂の少なくともいずれかを用いていることを特徴とする電気モジュール。
  5. 一の基板に間隔をおいて複数の透明導電膜を成膜し、前記透明導電膜の表面に多孔質の半導体層を形成した第1電極板と、他の基板に前記透明導電膜に対向するように間隔をおいて複数の対向導電膜を成膜した第2電極板とを形成する電極板形成工程と、前記第1電極板及び前記第2電極板の少なくともいずれか一方の板面に、封止材を配する封止材配置工程と、前記封止材によって前記第1電極板と前記第2電極板とを貼り合わせ、これら第1電極板と第2電極板との間に電解液を充填してセルを複数形成するセル形成工程とを有する電気モジュールの製造方法であって、
    前記電極板形成工程において、互いに間隔をおいて複数の前記透明導電膜を成膜した後に、前記半導体層をこれら複数の透明導電膜に亘って連続的に形成し、
    前記封止材配置工程において、前記封止材を前記半導体層の表面に配することを特徴とする電気モジュールの製造方法。
  6. 請求項5に記載の電気モジュールの製造方法であって、
    前記封止材配置工程において、前記複数の透明導電膜同士の間に配した前記半導体層に前記封止材を含浸させることを特徴とする電気モジュールの製造方法。
  7. 請求項5又は6に記載の電気モジュールの製造方法であって、
    前記封止材は、前記複数の透明導電膜同士の間及び前記対向導電膜同士の間、並びに、前記透明導電膜及び前記対向導電膜の表面の一部を被覆するように配することを特徴とする電気モジュールの製造方法。
  8. 請求項5から7のいずれか一項に記載の電気モジュールの製造方法であって、
    前記封止材として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂又は熱光硬化性樹脂の少なくともいずれかを用いることを特徴とする電気モジュールの製造方法。
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