JP2013214373A - 電気モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】簡便に製造することができるとともに、部品点数を抑えることのできる電気モジュールを提供する。
【解決手段】一の基板2に透明導電膜3が成膜され、透明導電膜3の表面に半導体層4が形成された第1電極5と、他の基板6に透明導電膜3に対向するように対向導電膜7が成膜された第2電極8とを備え、これら第1電極5と第2電極8との間に形成された空間Sに電解液11が封止された電気モジュール1Aにおいて、第1電極5と第2電極8との間には、複数の孔9が形成された樹脂シート10が介装され、樹脂シート10によって、第1電極5と第2電極8とが接着されているとともに、電解液11が封止されていることを特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】一の基板2に透明導電膜3が成膜され、透明導電膜3の表面に半導体層4が形成された第1電極5と、他の基板6に透明導電膜3に対向するように対向導電膜7が成膜された第2電極8とを備え、これら第1電極5と第2電極8との間に形成された空間Sに電解液11が封止された電気モジュール1Aにおいて、第1電極5と第2電極8との間には、複数の孔9が形成された樹脂シート10が介装され、樹脂シート10によって、第1電極5と第2電極8とが接着されているとともに、電解液11が封止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。
従来より、電気モジュールは、基板の板面に透明導電膜が成膜され、この透明導電膜の表面に半導体層が形成された第1電極と、透明導電膜に対向配置される対向導電膜が成膜された第2電極と、これら透明導電膜と対向導電膜とが接触しないよう分離する不織布等よりなるセパレータと、透明導電膜と対向導電膜との間に介在させる電解液とを備え、第1電極と第2電極との間が、前記電解液を密閉するように封止材により接着された構成とされている(例えば下記特許文献1)。
従来より、電気モジュールは、基板の板面に透明導電膜が成膜され、この透明導電膜の表面に半導体層が形成された第1電極と、透明導電膜に対向配置される対向導電膜が成膜された第2電極と、これら透明導電膜と対向導電膜とが接触しないよう分離する不織布等よりなるセパレータと、透明導電膜と対向導電膜との間に介在させる電解液とを備え、第1電極と第2電極との間が、前記電解液を密閉するように封止材により接着された構成とされている(例えば下記特許文献1)。
ところで、上記特許文献1の電気モジュールは、半導体層を囲繞する所定の位置に封止材を設ける必要があるため、封止材の配置作業が煩雑であり、製造効率が悪いという問題があった。特に、封止材がホットメルトからなる樹脂シートである場合には、ホットメルト樹脂シートによって内部空間Sを囲繞する枠状に配する際に、ホットメルト樹脂が変形する可能性が高く、結果として封止材を所定の箇所に配置することが困難となることが多く、絶縁不良が生じやすいという問題があった。
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、封止材の配置位置を規定することなく簡便に製造可能な電気モジュールを提供することを課題とする。
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、封止材の配置位置を規定することなく簡便に製造可能な電気モジュールを提供することを課題とする。
(1)本発明は、一の基板に透明導電膜が成膜され、前記透明導電膜の表面に半導体層が形成された第1電極と、他の基板に前記透明導電膜に対向するように対向導電膜が成膜された第2電極とを備え、これら第1電極と第2電極との間に形成された空間に電解液が封止された電気モジュールにおいて、前記第1電極と前記第2電極との間には、複数の孔が形成された樹脂シートが介装され、前記樹脂シートによって、前記第1電極と前記第2電極とが接着されているとともに、前記電解液が封止されていることを特徴とすることを特徴とする。
本発明によれば、前記第1電極と前記第2電極との間に配された樹脂シートによってこれら前記第1電極と前記第2電極とを封止できるため、封止材の配置位置を規定することなく簡便に製造可能となり、製造効率を高めることができる。また、1枚の前記樹脂シートにより、前記複数の孔により前記電解液を移動可能に保持させつつ前記第1電極と前記第2電極とを分離する機能と、前記第1電極と前記第2電極とを接着し前記空間に前記電解液を封止する機能の双方を果たすことができる。
(2)本発明は、前記孔は、前記樹脂シートの加熱プレスにより塞がれる大きさに形成されていることが好ましい。
本発明によれば、加熱プレスされた樹脂シートが溶融して前記孔を塞ぐことにより、前記第1電極と第2電極とを確実に接着することができる。
(3)本発明は、前記複数の孔が前記シートの全体に散在していることが好ましい。
本発明によれば、孔がシートの全体に散在しているため、前記第1電極及び前記第2電極に対する位置決めをする必要がない。
(4)本発明は、前記孔が、ドット状に形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、孔を全体に分散させやすく、かつ、孔を形成することによる樹脂シートの伸縮を抑制することができる。
(5)本発明は、前記孔は、線状に形成されていることが好ましい。
本発明によれば、前記空間内において前記孔を可及的に大きくすることができ、イオン及び電子を移動させやすくすることができる。
(6)本発明は、前記樹脂シートは、ホットメルト樹脂であることが好ましい。
本発明によれば、ホットメルト樹脂を加熱プレスすることにより、容易に前記第1電極と前記第2電極とを接着することができる。また、加熱プレスによりホットメルト樹脂が溶融することで、接着させる箇所の前記孔を容易に塞ぐことができる。また、加熱プレスをした箇所のみが接着されるため、前記樹脂シートに加熱プレスをしない箇所において孔を残したセパレータの機能を持たせることができる。
本発明によれば、前記第1電極と前記第2電極との間に配された樹脂シートによってこれら前記第1電極と前記第2電極とを封止できるため、封止材の配置位置を規定することなく簡便に製造可能となり、製造効率を高めることができる。また、1枚の前記樹脂シートにより、前記複数の孔により前記電解液を移動可能に保持させつつ前記第1電極と前記第2電極とを分離する機能と、前記第1電極と前記第2電極とを接着し前記空間に前記電解液を封止する機能の双方を果たすことができる。
(2)本発明は、前記孔は、前記樹脂シートの加熱プレスにより塞がれる大きさに形成されていることが好ましい。
本発明によれば、加熱プレスされた樹脂シートが溶融して前記孔を塞ぐことにより、前記第1電極と第2電極とを確実に接着することができる。
(3)本発明は、前記複数の孔が前記シートの全体に散在していることが好ましい。
本発明によれば、孔がシートの全体に散在しているため、前記第1電極及び前記第2電極に対する位置決めをする必要がない。
(4)本発明は、前記孔が、ドット状に形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、孔を全体に分散させやすく、かつ、孔を形成することによる樹脂シートの伸縮を抑制することができる。
(5)本発明は、前記孔は、線状に形成されていることが好ましい。
本発明によれば、前記空間内において前記孔を可及的に大きくすることができ、イオン及び電子を移動させやすくすることができる。
(6)本発明は、前記樹脂シートは、ホットメルト樹脂であることが好ましい。
本発明によれば、ホットメルト樹脂を加熱プレスすることにより、容易に前記第1電極と前記第2電極とを接着することができる。また、加熱プレスによりホットメルト樹脂が溶融することで、接着させる箇所の前記孔を容易に塞ぐことができる。また、加熱プレスをした箇所のみが接着されるため、前記樹脂シートに加熱プレスをしない箇所において孔を残したセパレータの機能を持たせることができる。
本発明の電気モジュールによれば、1枚の樹脂シートを配して前記第1電極と前記第2電極とを確実に隔離した状態でかつ封止することができるため、絶縁不良の生じ難い電気モジュールを容易に製造することができるという効果を奏する。
また、電気モジュールの部品点数を抑えて、部品管理を簡便にすることができるという効果を奏する。
また、電気モジュールの部品点数を抑えて、部品管理を簡便にすることができるという効果を奏する。
以下、図を参照して本発明の電気モジュールの第1の実施形態について説明する。図1は、第1の実施形態の電気モジュールの一例として、色素増感太陽電池1A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1Aは、一の基板2上に透明導電膜3と半導体層4とを備えた第1電極5と、他の基板6上に対向導電膜7を備えた第2電極8との間に、樹脂シート10を介装させている。そして、色素増感太陽電池1Aは、樹脂シート10によって、第1電極5及び第2電極8の周縁部2R,6Rに沿って封止され、封止された内部空間Sに電解液11を充填して液密に封止している。
同図に示すように、色素増感太陽電池1Aは、一の基板2上に透明導電膜3と半導体層4とを備えた第1電極5と、他の基板6上に対向導電膜7を備えた第2電極8との間に、樹脂シート10を介装させている。そして、色素増感太陽電池1Aは、樹脂シート10によって、第1電極5及び第2電極8の周縁部2R,6Rに沿って封止され、封止された内部空間Sに電解液11を充填して液密に封止している。
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シート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、一の基板2の板面2aの略全体に成膜されている。
透明導電膜3には、例えば、酸化スズ(ITO)、酸化亜鉛等が用いられている。
透明導電膜3の周縁部は、レーザー加工等により絶縁処理、すなわち、第1電極5の端縁で露出しないように取り除かれ、一の基板2の周縁部2Rを露出させている。
透明導電膜3には、例えば、酸化スズ(ITO)、酸化亜鉛等が用いられている。
透明導電膜3の周縁部は、レーザー加工等により絶縁処理、すなわち、第1電極5の端縁で露出しないように取り除かれ、一の基板2の周縁部2Rを露出させている。
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透明導電膜3の表面3aに設けられている。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5は、一の基板2の一方の板面2aに透明導電膜3を成膜し、透明導電膜3の表面3aに形成された半導体層4を備えて構成されている。
以上の構成の下に、第1電極5は、一の基板2の一方の板面2aに透明導電膜3を成膜し、透明導電膜3の表面3a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、他の基板6の板面6a全体に成膜されている。
対向導電膜7の周縁部は、レーザー加工等により絶縁処理、すなわち、第2電極8の端縁で露出しないように取り除かれ、他の基板6の周縁部6Rを露出させている。
この対向導電膜7には、例えば、酸化スズ(ITO)、酸化亜鉛、プラチナ等が用いられている。
この第2電極8は、対向導電膜7を透明導電膜3に対向させて、第1電極5と対向配置されている。
対向導電膜7の周縁部は、レーザー加工等により絶縁処理、すなわち、第2電極8の端縁で露出しないように取り除かれ、他の基板6の周縁部6Rを露出させている。
この対向導電膜7には、例えば、酸化スズ(ITO)、酸化亜鉛、プラチナ等が用いられている。
この第2電極8は、対向導電膜7を透明導電膜3に対向させて、第1電極5と対向配置されている。
樹脂シート10は、透明導電膜3及び対向導電膜7を覆う大きさに形成された略矩形のシート体であり、ホットメルト樹脂により形成されている。
樹脂シート10は、第1電極5と第2電極8との間に介装された状態で、周縁部10Rに沿って加熱プレスされており、第1電極5と第2電極8とを接着している。そして、接着された周縁部2R,6Rの内側に形成された内部空間Sに電解液11を封止している。
樹脂シート10は、第1電極5と第2電極8との間に介装された状態で、周縁部10Rに沿って加熱プレスされており、第1電極5と第2電極8とを接着している。そして、接着された周縁部2R,6Rの内側に形成された内部空間Sに電解液11を封止している。
樹脂シート10の周縁部10Rの内側は、未加熱の状態で第1電極5とも第2電極8とも接着することなく、第1電極5と第2電極8とが互いに接触しないように分離している。
周縁部10Rの内側には、樹脂シート10の厚さ方向に貫通する多数のドット状の孔9,9・・が略一定のピッチで形成され、樹脂シート10を平面視して、略均一に分散するよう形成されている。孔9には、電解液11が保持され、樹脂シート10の厚さ方向、すなわち第1電極5と第2電極8との間をイオン及び電子が移動できるようになっている。
周縁部10Rの内側には、樹脂シート10の厚さ方向に貫通する多数のドット状の孔9,9・・が略一定のピッチで形成され、樹脂シート10を平面視して、略均一に分散するよう形成されている。孔9には、電解液11が保持され、樹脂シート10の厚さ方向、すなわち第1電極5と第2電極8との間をイオン及び電子が移動できるようになっている。
孔9の径は、電解液11を保持することができる大きさで、かつ、透明導電膜3を絶縁処理し露出した一の基板2の周縁部2Rの幅寸法よりも小径に形成されている。これにより、孔9が加熱プレスする周縁部2R,6Rにどのように配置されたとしても、孔9により内部空間Sが外部と連通しないようになっている。なお、孔9の径及び厚みは、樹脂シート10が加熱プレスされた際に樹脂シート10が溶融して孔9が潰れてしまうように寸法が設定されていることが望ましく、孔9の径は、φ0.1mm〜1.5mmの範囲であればより望ましい。
この構成の下に、樹脂シート10は、第1電極5と第2電極8との間に形成される内部空間Sを封止するいわゆる封止材の機能を備えているとともに、電解液11を保持しつつ第1電極5と第2電極8とを内部空間Sにおいて分離させるいわゆるセパレータの機能を備えており、一つの部材によって2つの役割を担っている。
この構成の下に、樹脂シート10は、第1電極5と第2電極8との間に形成される内部空間Sを封止するいわゆる封止材の機能を備えているとともに、電解液11を保持しつつ第1電極5と第2電極8とを内部空間Sにおいて分離させるいわゆるセパレータの機能を備えており、一つの部材によって2つの役割を担っている。
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1Aの製造方法について図2〜図3を用いて説明する。
第1の実施形態の色素増感太陽電池1A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)に示すように、一の基板2の一方の板面2aに透明導電膜3を成膜するとともに半導体層4を成膜して第1電極5を形成する工程と、他の基板6の一方の板面6aに対向導電膜7を成膜して第2電極8を形成する工程<電極板形成工程>
(II)図2(a),(b)に示すように、透明導電膜3と対向導電膜7との間に樹脂シート10を挟みこんだ状態で、透明導電膜3と対向導電膜7とを対向させて第1電極5と第2電極8とを貼り合せる工程<電極板貼り合せ工程>
(III)貼り合せた第1電極5及び第2電極8の周縁部2R,6Rを加熱プレスし、周縁部2R,6Rの内側に内部空間Sを形成する工程<接着工程>
(IV)図3(a)に示すように、第1電極5と樹脂シート10との間及び第2電極8と樹脂シート10との間に、内部空間Sに連通する電解液11の注入孔13を形成する工程<注入孔形成工程>
(V)図3(b)に示すように、注入孔13から内部空間Sに電解液11を注入する工程<電解液注入工程>
(VI)図3(c)に示すように、注入孔13を閉口して内部空間Sを封止する工程<封止工程>
第1の実施形態の色素増感太陽電池1A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)に示すように、一の基板2の一方の板面2aに透明導電膜3を成膜するとともに半導体層4を成膜して第1電極5を形成する工程と、他の基板6の一方の板面6aに対向導電膜7を成膜して第2電極8を形成する工程<電極板形成工程>
(II)図2(a),(b)に示すように、透明導電膜3と対向導電膜7との間に樹脂シート10を挟みこんだ状態で、透明導電膜3と対向導電膜7とを対向させて第1電極5と第2電極8とを貼り合せる工程<電極板貼り合せ工程>
(III)貼り合せた第1電極5及び第2電極8の周縁部2R,6Rを加熱プレスし、周縁部2R,6Rの内側に内部空間Sを形成する工程<接着工程>
(IV)図3(a)に示すように、第1電極5と樹脂シート10との間及び第2電極8と樹脂シート10との間に、内部空間Sに連通する電解液11の注入孔13を形成する工程<注入孔形成工程>
(V)図3(b)に示すように、注入孔13から内部空間Sに電解液11を注入する工程<電解液注入工程>
(VI)図3(c)に示すように、注入孔13を閉口して内部空間Sを封止する工程<封止工程>
(I)<電極板形成工程>
基板形成工程においては、図2(a)に示すように、一の基板2の一方の板面2aに透明導電膜3を成膜し、透明導電膜3の表面3aに半導体層4が形成された第1電極5と、他の基板6の一方の板面6aに対向導電膜7が形成された第2電極8とを形成する。具体的には、第1電極5は以下のようにして形成される。
基板形成工程においては、図2(a)に示すように、一の基板2の一方の板面2aに透明導電膜3を成膜し、透明導電膜3の表面3aに半導体層4が形成された第1電極5と、他の基板6の一方の板面6aに対向導電膜7が形成された第2電極8とを形成する。具体的には、第1電極5は以下のようにして形成される。
図2(a)に示すように、一の基板2として、PET等からなる基板を用いる。
一の基板2の板面2aの全体に酸化インジウムスズ(ITO)等をスパッタリングし透明導電膜3を成膜する。一の基板2の板面2aの全体に成膜された透明導電膜3の周縁部をレーザー加工して一の基板2の周縁部2Rを露出させる絶縁処理をする。
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マスクや印刷法等により透明導電膜3の表面3aに塗布し、多孔質となるよう焼結することにより形成する。
一の基板2の板面2aの全体に酸化インジウムスズ(ITO)等をスパッタリングし透明導電膜3を成膜する。一の基板2の板面2aの全体に成膜された透明導電膜3の周縁部をレーザー加工して一の基板2の周縁部2Rを露出させる絶縁処理をする。
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マスクや印刷法等により透明導電膜3の表面3aに塗布し、多孔質となるよう焼結することにより形成する。
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。
以上により、図2(a)に示す第1電極5が得られる。
以上により、図2(a)に示す第1電極5が得られる。
第2電極8は、図2(a)に示すように、ポリエチレンテレフタレート(PET)等よりなる他の基板6の一方の板面6aにITO又は酸化亜鉛等をスパッタリングして対向導電膜7を成膜する。対向導電膜7は、印刷法やスプレー法等にて形成されたものであってもよい。そして、第2電極8を絶縁処理して、他の基板6の周縁部6Rを露出させる。
(II)<電極板貼り合せ工程>
図2(a),(b)に示すように、電極板貼り合せ工程においては、透明導電膜3と対向導電膜7との間に樹脂シート10を挟みこんだ状態で、第1電極5と第2電極8とを貼り合せる。この際、樹脂シート10には、多数の孔9,9・・が略均等に分散するように形成されているため、樹脂シート10をどのように配置しても、内部空間Sにおいて電解液11を保持する孔9が位置することになる。したがって、樹脂シート10が透明導電膜3及び対向導電膜7の全体を覆っている限り、樹脂シート10の位置決めを考慮する必要はない。
図2(a),(b)に示すように、電極板貼り合せ工程においては、透明導電膜3と対向導電膜7との間に樹脂シート10を挟みこんだ状態で、第1電極5と第2電極8とを貼り合せる。この際、樹脂シート10には、多数の孔9,9・・が略均等に分散するように形成されているため、樹脂シート10をどのように配置しても、内部空間Sにおいて電解液11を保持する孔9が位置することになる。したがって、樹脂シート10が透明導電膜3及び対向導電膜7の全体を覆っている限り、樹脂シート10の位置決めを考慮する必要はない。
また、電極板貼り合せ工程では、図2(b)に示すように、後述する注入孔形成の準備工程として、透明導電膜3と樹脂シート10との間、及び、対向導電膜7と樹脂シート10との間に離型性樹脂シート14を配置する。離型性樹脂シート14の配置の際には、離型性樹脂シート14が周縁部2R,6Rに交叉して跨るように、その一端部14aを内部空間Sとなる位置に配置するとともに、他端部14bを樹脂シート10から突出させる。
なお、離型性樹脂シート14としては、ポリエステル,ポリエチレンテレフタレート,ポリブチレンテレフタレート等の樹脂製の薄板を短冊状に形成したものを予め準備して用いるとよい。
なお、離型性樹脂シート14としては、ポリエステル,ポリエチレンテレフタレート,ポリブチレンテレフタレート等の樹脂製の薄板を短冊状に形成したものを予め準備して用いるとよい。
(III)<接着工程>
図2(b)に示すように、接着工程では、第1電極5又は第2電極8の周縁部2R,6Rを1周するように、貼り合わされた第1電極5又は第2電極8を積層方向に加熱プレスする。
これにより、加熱プレスされた樹脂シート10の周縁部10Rのみが、溶融及び膨張して孔9を塞ぐとともに、周縁部10Rの内側及び離型性樹脂シート14が配された位置を除いて第1電極5と第2電極8とに融着する。その後、加熱プレスによる熱が冷めて、樹脂シート10の周縁部10Rが固化し、貼り合わされた第1電極5と第2電極8との周縁部2R,6Rが確実に接着され、周縁部2R,6Rの内側に内部空間Sが形成される。
図2(b)に示すように、接着工程では、第1電極5又は第2電極8の周縁部2R,6Rを1周するように、貼り合わされた第1電極5又は第2電極8を積層方向に加熱プレスする。
これにより、加熱プレスされた樹脂シート10の周縁部10Rのみが、溶融及び膨張して孔9を塞ぐとともに、周縁部10Rの内側及び離型性樹脂シート14が配された位置を除いて第1電極5と第2電極8とに融着する。その後、加熱プレスによる熱が冷めて、樹脂シート10の周縁部10Rが固化し、貼り合わされた第1電極5と第2電極8との周縁部2R,6Rが確実に接着され、周縁部2R,6Rの内側に内部空間Sが形成される。
(IV)<注入孔形成工程>
注入孔形成工程は、図3(a)に示すように、樹脂シート10から突出した離形性樹脂シート14,14を引き抜き、内部空間Sと連通する注入孔13,13を形成する。
(V)<電解液注入工程>
電解液注入工程は、図3(b)に示すように、注入孔形成工程において形成された注入孔13,13の一方から内部空間Sに電解液11を注入する。
(VI)<封止工程>
封止工程では、図3(c)に示すように、電解液11の注入後に注入孔13,13を接着剤等で閉口し内部空間Sを封止する。
注入孔形成工程は、図3(a)に示すように、樹脂シート10から突出した離形性樹脂シート14,14を引き抜き、内部空間Sと連通する注入孔13,13を形成する。
(V)<電解液注入工程>
電解液注入工程は、図3(b)に示すように、注入孔形成工程において形成された注入孔13,13の一方から内部空間Sに電解液11を注入する。
(VI)<封止工程>
封止工程では、図3(c)に示すように、電解液11の注入後に注入孔13,13を接着剤等で閉口し内部空間Sを封止する。
以上のように、色素増感太陽電池1Aによれば、1枚の樹脂シート10により、電解液11を保持しつつ第1電極5と第2電極8とを分離するセパレータの機能と、第1電極5と第2電極8とを接着し内部空間Sに電解液11を封止する封止材の機能の双方を果たすことができる。したがって、色素増感太陽電池1Aの製造において、セパレータを配する工程と、封止材を配する工程の2工程を、樹脂シート10を配する1工程にすることができ、作業の効率化を図ることができるという効果が得られる。
また、樹脂シート10に多数の孔9,9・・が形成されているため、電解液11を孔9,9・・の内部に保持させ、イオン及び電子の移動を良好に行うことができるという効果が得られる。また、樹脂シート10に形成された孔9,9・・は、絶縁処理されて露出した一の基板2の周縁部2Rの幅よりも小寸法に形成されているため、内部空間Sを封止する妨げとなることなく、樹脂シート10によって第1電極5と第2電極8とを確実に接着することができるという効果が得られる。
また、ドット状の孔9,9・・が樹脂シート10において略均等に分散するように形成されているとともに、上述したように孔9,9・・によって内部空間Sの封止を妨げないため、樹脂シート10のいずれの部分においても第1電極5と第2電極8との封止及びセパレータの機能を果たすことができる。したがって、樹脂シート10によれば、樹脂シート10が透明導電膜3及び対向導電膜7をそれぞれ覆っている限り、第1電極5及び第2電極8に対する位置決めを省くことができるという効果が得られる。
また、ホットメルトからなる樹脂シート10は、未加工状態であっても伸縮しやすい材料である。したがって、シート状のホットメルト樹脂を内部空間Sを囲繞する枠状に形成した場合には、封止材の配置時に、ホットメルト樹脂が変形する可能性が高く、結果として封止材を所定の箇所に配置することが困難となることが多く、絶縁不良が生じやすい。しかし、色素増感太陽電池1Aの樹脂シート10は、シート体であるため、取り扱いが容易であり、第1電極5及び第2電極8に介装させやすく、色素増感太陽電池1Aの製造効率を高めることができるという効果が得られる。また、色素増感太陽電池1Aによれば、接触不良が生じ難いという効果が得られる。
また、樹脂シート10は、第1電極5及び第2電極8に対する位置決めを要しないため、第1電極5と第2電極8との貼り合せを、ベルトコンベア等により簡便かつ効率的に搬送しながら行うことも可能となる。
なお、この場合、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、より容易にかつ効率的に半導体層4を成膜することができる。
また、色素増感太陽電池1Aを構成する部品点数を抑えて部品管理を簡易化することができるという効果が得られる。
なお、この場合、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、より容易にかつ効率的に半導体層4を成膜することができる。
また、色素増感太陽電池1Aを構成する部品点数を抑えて部品管理を簡易化することができるという効果が得られる。
次に、本発明の第2の実施形態の電気モジュール1Bについて説明する。
なお、本実施形態において、上記第1の実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略し、第1の実施形態と相違する点について説明する。
なお、本実施形態において、上記第1の実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略し、第1の実施形態と相違する点について説明する。
本発明の電気モジュール1Bは、図4に示すように複数の色素増感太陽電池1A,1A・・が連続して設けられたものである。
図5に示すように、電気モジュール1Bは、各色素増感太陽電池(以下「セル」という)1Aの一の基板2及び透明導電膜3の一部が隣接するセル1Aの対向導電膜7に対向するように突出して接続部3kを形成している。この接続部3kと隣接するセル1Aの対向導電膜7との間には、導電性部材15により接続され、セル1A,1A・・が直列接続されている。
図5に示すように、電気モジュール1Bは、各色素増感太陽電池(以下「セル」という)1Aの一の基板2及び透明導電膜3の一部が隣接するセル1Aの対向導電膜7に対向するように突出して接続部3kを形成している。この接続部3kと隣接するセル1Aの対向導電膜7との間には、導電性部材15により接続され、セル1A,1A・・が直列接続されている。
この電気モジュール1Bを製造するにあたっては、図6(a),(b)に示すように、(I)電極板形成工程において、一の基板2に複数の透明導電膜3,3・・をパターニングし、更に各透明導電膜3の表面に半導体層4をそれぞれ形成して第1電極5を形成する。また、同様に他の基板6に複数の対向導電膜7をパターニングして第2電極8を形成する。
そして、図6(c)に示すように、(II)電極板貼り合せ工程において、各透明導電膜3に各対向導電膜7を対向配置させ、これらの間に樹脂シート10を介装させ、貼り合せる。この場合、樹脂シート10は、一の基板2及び他の基板6の各板面全体を覆い得る大きさのものを用いる。
また、樹脂シート10としては、板面全体にドット状の孔が形成されたものを介装させることにより、透明導電膜3,3・・及び対向導電膜7,7・・に対する位置決めを省略して、極めて簡単に樹脂シート10を配置することができる。
なお、この際、離型性樹脂シート(不図示)は、各透明導電膜3又は各対向導電膜7に配置する。
また、樹脂シート10としては、板面全体にドット状の孔が形成されたものを介装させることにより、透明導電膜3,3・・及び対向導電膜7,7・・に対する位置決めを省略して、極めて簡単に樹脂シート10を配置することができる。
なお、この際、離型性樹脂シート(不図示)は、各透明導電膜3又は各対向導電膜7に配置する。
(III)接着工程
図6(d)示すように、接着工程では、貼り合わされた第1電極5及び第2電極8を、一の基板2を平面視した場合に各透明導電膜3を囲繞するように加熱プレスし、樹脂シート10を溶融する。その後、溶融された樹脂を固化することにより、第1電極5と第2電極8とを内部空間Sを形成して接着する。
図6(d)示すように、接着工程では、貼り合わされた第1電極5及び第2電極8を、一の基板2を平面視した場合に各透明導電膜3を囲繞するように加熱プレスし、樹脂シート10を溶融する。その後、溶融された樹脂を固化することにより、第1電極5と第2電極8とを内部空間Sを形成して接着する。
そして、第1の実施形態と同様に、不図示の離型性樹脂シートを引き抜いて形成した注入孔から内部空間Sに電解液11を注入し、注入孔を封止して図4に示すセル1Aを複数連設させた電気モジュール1Bを得る。
このように、電気モジュール1Bの製造においても、第1の実施形態の色素増感太陽電池1Aと同様の効果が得られるとともに、特に、樹脂シート10の配置において、複数の透明導電膜3,3・・又は複数の対向導電膜6,6・・に一つずつ配置していく手間を省いて、1枚の樹脂シート10を位置合わせをすることなく配置することができる。したがって、複数のセル1Aが多数連結された電気モジュール1Bを製造する際の効率が高まるという効果が得られる。
以上、本実施形態の第1の実施態様及び第2の実施態様について説明したが、本発明は、上記実施態様に示した構成に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各構成を適宜変更して適用することができる。
具体的には、上記の第1の実施形態及び第2の実施形態においては、樹脂シート10として、ドット状の孔9,9が樹脂シート10の全体に略均等に分散するように形成されたものを用いたが、これに限られるものではなく、他の態様の孔9が形成された樹脂シート10を適宜採用することができる。
具体的には、上記の第1の実施形態及び第2の実施形態においては、樹脂シート10として、ドット状の孔9,9が樹脂シート10の全体に略均等に分散するように形成されたものを用いたが、これに限られるものではなく、他の態様の孔9が形成された樹脂シート10を適宜採用することができる。
すなわち、上述したようにどの箇所においても封止機能及びセパレート機能を果たし得るよう孔9が形成されている限り、図7(a)に示すように、無数の多角形形状の孔9,9・・が不均等に散在しているものであってもよい。又は、図7(b)に示すように、極細の線状の孔9が多数形成された樹脂シート10であっても、同図(c)に示すように、不定形の短い線状の孔9が無作為に樹脂シート10の全体に形成されたものであっても、これらを適宜混合させた孔を形成したものであってもよい。
また、上記の各実施形態及びその変形例においては、樹脂シート10として孔9がシート全体に形成されたものを適用したが、本発明は、必ずしもこのような樹脂シート10を用いた電子モジュールに限られず、具体的には、第1電極板5と第2電極8とを接着する樹脂シート10の周縁部10R内には孔9が形成されているが、周縁部10R上には孔9が形成されていない樹脂シート10を用いたものであってもよい。
このような樹脂シート10であっても、電解液11を通過させつつ第1電極5と第2電極8とを分離させるセパレート機能と、内部空間Sに電解液11を封止する機能を果たし得、色素増感太陽電池1Aの製造工程を簡略化することができるという効果が得られる。また、色素増感太陽電池1Aの部品点数を抑えて、部品管理を簡便にすることができるという効果が得られる。
また、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。
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1Aの作製
[実施例1]
<第1電極5>
透明導電膜として予め酸化スズ(ITO)がスパッタリング法でPEN基板上に成膜された15mm×27mmのITO−PEN基板(ペクセルテクノロジー製(商品名:PECF−IP))を用いた。このITO−PEN基板の周縁0.5mmをCO2レーザー(アスク工業株式会社製)で絶縁加工をした。
成膜されたITO層上に、TiO2ペースト(ソラロニクス社製(商品名:ソラロニクスD−L )をアプリケーター(テスター産業社製)で10mm角に塗布し、電気炉内で、120℃で30分間加熱し、硬化させた。
その後、色素(商品名:MK−2綜研化学製)をトルエン(関東化学製 特級 トルエン(脱水))で色素濃度が0.2mM〜0.5mMになるように溶かし、同溶液中にTiO2が形成された基板を10分間浸漬した。
[実施例1]
<第1電極5>
透明導電膜として予め酸化スズ(ITO)がスパッタリング法でPEN基板上に成膜された15mm×27mmのITO−PEN基板(ペクセルテクノロジー製(商品名:PECF−IP))を用いた。このITO−PEN基板の周縁0.5mmをCO2レーザー(アスク工業株式会社製)で絶縁加工をした。
成膜されたITO層上に、TiO2ペースト(ソラロニクス社製(商品名:ソラロニクスD−L )をアプリケーター(テスター産業社製)で10mm角に塗布し、電気炉内で、120℃で30分間加熱し、硬化させた。
その後、色素(商品名:MK−2綜研化学製)をトルエン(関東化学製 特級 トルエン(脱水))で色素濃度が0.2mM〜0.5mMになるように溶かし、同溶液中にTiO2が形成された基板を10分間浸漬した。
<第2電極8>
対向導電膜として予め酸化スズ(ITO)がスパッタリング法でPEN基板上に成膜された15mm×27mmのITO−PEN基板(ペクセルテクノロジー製(商品名:PECF−IP))を用いた。このITO−PEN基板の周縁0.5mmをCO2レーザー(アスク工業株式会社製)で絶縁加工をした。
成膜されたITO層上に、カーボンペースト(JELCOM CH−8、十条ケミカル製)をアプリケーターで10mm角に塗布し、120℃で3分間加熱し硬化させた。
対向導電膜として予め酸化スズ(ITO)がスパッタリング法でPEN基板上に成膜された15mm×27mmのITO−PEN基板(ペクセルテクノロジー製(商品名:PECF−IP))を用いた。このITO−PEN基板の周縁0.5mmをCO2レーザー(アスク工業株式会社製)で絶縁加工をした。
成膜されたITO層上に、カーボンペースト(JELCOM CH−8、十条ケミカル製)をアプリケーターで10mm角に塗布し、120℃で3分間加熱し硬化させた。
<樹脂シート10>
樹脂シートとして、ホットメルト樹脂を用いた。ホットメルト樹脂の寸法は、電流を取り出す配線箇所以外はITO層を覆う以上のサイズとなるよう、17mm×17mmとした。
ホットメルト樹脂の全面にφ1.5mmの微小孔を0.8mmピッチでCO2レーザーを用いて形成した。
樹脂シートとして、ホットメルト樹脂を用いた。ホットメルト樹脂の寸法は、電流を取り出す配線箇所以外はITO層を覆う以上のサイズとなるよう、17mm×17mmとした。
ホットメルト樹脂の全面にφ1.5mmの微小孔を0.8mmピッチでCO2レーザーを用いて形成した。
<貼り合せ工程,接着工程>
上記のようにして得られた第1電極と第2電極とを、TiO2層とカーボンペースト層とが向き合うように配置し、第1電極、ホットメルト樹脂(ペクセルテクノロジー製)、第2電極の順に積層した。この際、ITO−PEN基板とホットメルト樹脂シートとの間に離型性樹脂シートを配置した。その上で、120℃、0.2KN、120秒の条件でホットプレス(Shinto社製 Digital Press)を掛けて内部空間Sを封止した。
<注入孔形成工程>
その後、ITO−PEN基板とホットメルト樹脂シートとの間に配した離型性樹脂シートを引き抜き、電解液を注入する注入孔を形成した。
<電解液注入工程>
その後、電解液(ソラロニクス製Iodolyte AN−50)を注入孔から注入した。電解液の注入後は、注入孔をホットプレスして封止した。
上記のようにして得られた第1電極と第2電極とを、TiO2層とカーボンペースト層とが向き合うように配置し、第1電極、ホットメルト樹脂(ペクセルテクノロジー製)、第2電極の順に積層した。この際、ITO−PEN基板とホットメルト樹脂シートとの間に離型性樹脂シートを配置した。その上で、120℃、0.2KN、120秒の条件でホットプレス(Shinto社製 Digital Press)を掛けて内部空間Sを封止した。
<注入孔形成工程>
その後、ITO−PEN基板とホットメルト樹脂シートとの間に配した離型性樹脂シートを引き抜き、電解液を注入する注入孔を形成した。
<電解液注入工程>
その後、電解液(ソラロニクス製Iodolyte AN−50)を注入孔から注入した。電解液の注入後は、注入孔をホットプレスして封止した。
[実施例2]
<第1電極5>
透明導電膜として、予め酸化スズ(ITO)がスパッタリング法でPEN基板上に成膜された53mm×61mmのITO−PEN基板(ペクセルテクノロジー製(商品名:PECF−IP))を用いた。ITO−PEN基板のITO層が3等分されるようCO2レーザー(アスク工業株式会社製)でパターニングした。そして、ITO層の周縁0.5mmをCO2レーザー(アスク工業株式会社製)で絶縁加工をした。
<第1電極5>
透明導電膜として、予め酸化スズ(ITO)がスパッタリング法でPEN基板上に成膜された53mm×61mmのITO−PEN基板(ペクセルテクノロジー製(商品名:PECF−IP))を用いた。ITO−PEN基板のITO層が3等分されるようCO2レーザー(アスク工業株式会社製)でパターニングした。そして、ITO層の周縁0.5mmをCO2レーザー(アスク工業株式会社製)で絶縁加工をした。
3つに分割されたITO層のそれぞれの面に、TiO2ペースト(ソラロニクス社製(商品名:ソラロニクスD−L )をアプリケーター(テスター産業社製)で30mm×10mmのサイズで塗布し、120℃で30分間、電気炉で加熱し硬化させた。その後、色素(商品名:MK−2綜研化学製)をトルエン(関東化学製,特級トルエン(脱水))で色素濃度が0.2mM〜0.5mMになるように溶かし、同溶液中に前記TiO2が形成された基板を10分間浸漬した。
<第2電極8>
対向導電膜として、予め酸化スズ(ITO)がスパッタリング法でPEN基板上に成膜された53mm×61mmのITO−PEN基板(ペクセルテクノロジー製(商品名:PECF−IP))を用いた。このITO−PEN基板のITO層が3等分されるようにCO2レーザー(アスク工業株式会社製)でパターニングし、ITO層の周縁0.5mmを、絶縁加工した。
対向導電膜として、予め酸化スズ(ITO)がスパッタリング法でPEN基板上に成膜された53mm×61mmのITO−PEN基板(ペクセルテクノロジー製(商品名:PECF−IP))を用いた。このITO−PEN基板のITO層が3等分されるようにCO2レーザー(アスク工業株式会社製)でパターニングし、ITO層の周縁0.5mmを、絶縁加工した。
3つに分割された各ITO層上に、カーボンペースト(JELCOM CH−8、十条ケミカル製)をアプリケーターで30mm×10mmのサイズで3箇所に塗布し、120℃で3分間加熱し硬化させた。
<樹脂シート10>
樹脂シートとして、シート状のホットメルト樹脂を用いた。ホットメルト樹脂の寸法は、電流取り出し配線箇所以外はITO層を覆う以上のサイズとなるよう、55mm×55mmにした。そして、ホットメルト樹脂全面に、φ1.5mmの微小穴が0.8mmピッチで形成されるよう、CO2レーザーを用いて加工した。
樹脂シートとして、シート状のホットメルト樹脂を用いた。ホットメルト樹脂の寸法は、電流取り出し配線箇所以外はITO層を覆う以上のサイズとなるよう、55mm×55mmにした。そして、ホットメルト樹脂全面に、φ1.5mmの微小穴が0.8mmピッチで形成されるよう、CO2レーザーを用いて加工した。
<貼り合せ工程,接着工程>
上記のようにして得られた第1電極と第2電極とを、それぞれのTiO2層とカーボンペースト層とが向き合うように配置し、第1電極、ホットメルト樹脂(ペクセルテクノロジー製)、第2電極の順に積層した。この際、各ITO−PEN基板とホットメルト樹脂との間に離型性樹脂シートを配置した。また、導電性銅箔両面テープを電極端部に貼りつけ、隣り合う電極と直列構造になるようにした。その上で、120℃、1.2KN、120秒の条件でホットプレス(Shinto社製 Digital Press)を掛けて内部空間を封止しセルを形成した。
<注入孔形成工程>
その後、ITO−PEN基板とホットメルト樹脂との間に配した離型性樹脂シートを引き抜き、電解液11を注入する注入孔を形成した。
上記のようにして得られた第1電極と第2電極とを、それぞれのTiO2層とカーボンペースト層とが向き合うように配置し、第1電極、ホットメルト樹脂(ペクセルテクノロジー製)、第2電極の順に積層した。この際、各ITO−PEN基板とホットメルト樹脂との間に離型性樹脂シートを配置した。また、導電性銅箔両面テープを電極端部に貼りつけ、隣り合う電極と直列構造になるようにした。その上で、120℃、1.2KN、120秒の条件でホットプレス(Shinto社製 Digital Press)を掛けて内部空間を封止しセルを形成した。
<注入孔形成工程>
その後、ITO−PEN基板とホットメルト樹脂との間に配した離型性樹脂シートを引き抜き、電解液11を注入する注入孔を形成した。
<電解液注入工程>
その後、電解液(ソラロニクス製Iodolyte AN−50)を注入孔から注入した。電解液の注入後は、注入孔をホットプレスして封止した。
その後、電解液(ソラロニクス製Iodolyte AN−50)を注入孔から注入した。電解液の注入後は、注入孔をホットプレスして封止した。
[比較例1]
<第1電極5>
透明導電膜として、予め酸化スズ(ITO)がスパッタリング法でPEN基板上に成膜された15mm×27mmのITO−PEN基板(ペクセルテクノロジー製(商品名:PECF−IP))を用いた。このITO−PEN基板の周縁0.5mmをCO2レーザー(アスク工業株式会社製)で絶縁加工をした。
成膜されたITO層上に、TiO2ペースト(ソラロニクス社製(商品名:ソラロニクスD−L )をアプリケーター(テスター産業社製)で10mm角に塗布し、120℃で30分間 電気炉で加熱し硬化させた。
その後、色素(商品名:MK−2綜研化学製)をトルエン(関東化学製、特級トルエン(脱水))で色素濃度が0.2mM〜0.5mMになるように溶かし、同溶液中にTiO2が形成された基板を10分間浸漬した。
<第1電極5>
透明導電膜として、予め酸化スズ(ITO)がスパッタリング法でPEN基板上に成膜された15mm×27mmのITO−PEN基板(ペクセルテクノロジー製(商品名:PECF−IP))を用いた。このITO−PEN基板の周縁0.5mmをCO2レーザー(アスク工業株式会社製)で絶縁加工をした。
成膜されたITO層上に、TiO2ペースト(ソラロニクス社製(商品名:ソラロニクスD−L )をアプリケーター(テスター産業社製)で10mm角に塗布し、120℃で30分間 電気炉で加熱し硬化させた。
その後、色素(商品名:MK−2綜研化学製)をトルエン(関東化学製、特級トルエン(脱水))で色素濃度が0.2mM〜0.5mMになるように溶かし、同溶液中にTiO2が形成された基板を10分間浸漬した。
<第2電極8>
対向導電膜として、予め酸化スズ(ITO)がスパッタリング法でPEN基板上に成膜された15mm×27mmのITO−PEN基板(ペクセルテクノロジー製(商品名:PECF−IP))を用いた。このITO−PEN基板の周縁0.5mmをCO2レーザー(アスク工業株式会社製)で絶縁加工をした。
成膜されたITO層上に、カーボンペースト(JELCOM CH−8、十条ケミカル製)をアプリケーターで10mm角に塗布し、120℃で3分間加熱し硬化させた。
対向導電膜として、予め酸化スズ(ITO)がスパッタリング法でPEN基板上に成膜された15mm×27mmのITO−PEN基板(ペクセルテクノロジー製(商品名:PECF−IP))を用いた。このITO−PEN基板の周縁0.5mmをCO2レーザー(アスク工業株式会社製)で絶縁加工をした。
成膜されたITO層上に、カーボンペースト(JELCOM CH−8、十条ケミカル製)をアプリケーターで10mm角に塗布し、120℃で3分間加熱し硬化させた。
<セパレータ>
セパレータ(廣瀬製紙製 HOP10)を18mm×18mmの大きさにカットし、卓上型表面処理装置で表面処理を5分間行った。
セパレータ(廣瀬製紙製 HOP10)を18mm×18mmの大きさにカットし、卓上型表面処理装置で表面処理を5分間行った。
<封止材>
ホットメルト樹脂の寸法は、電流を取り出す配線箇所以外はITOを覆う以上のサイズとなるよう、17mm×17mmとした。
ホットメルト樹脂の所定の位置に12mm×12mmの開口をCO2レーザーを用いて加工した。
ホットメルト樹脂の寸法は、電流を取り出す配線箇所以外はITOを覆う以上のサイズとなるよう、17mm×17mmとした。
ホットメルト樹脂の所定の位置に12mm×12mmの開口をCO2レーザーを用いて加工した。
<貼り合せ工程,接着工程>
上記のようにして得られた第1電極と第2電極とを、TiO2層とカーボンペースト層とが向き合うように配置し、第1電極、ホットメルト樹脂(ペクセルテクノロジー製)、セパレータ、第2電極の順に積層した。この際、ITO−PEN基板とホットメルト樹脂との間に離型性樹脂シートを配置した。その上で、120℃、0.2KN、120秒の条件でホットプレス(Shinto社製 Digital Press)を掛けてセルを封止した。
上記のようにして得られた第1電極と第2電極とを、TiO2層とカーボンペースト層とが向き合うように配置し、第1電極、ホットメルト樹脂(ペクセルテクノロジー製)、セパレータ、第2電極の順に積層した。この際、ITO−PEN基板とホットメルト樹脂との間に離型性樹脂シートを配置した。その上で、120℃、0.2KN、120秒の条件でホットプレス(Shinto社製 Digital Press)を掛けてセルを封止した。
<注入孔形成工程>
その後、ITO−PEN基板とホットメルト樹脂シートとの間に配した離型性樹脂シートを引き抜き、電解液を注入する注入孔を形成した。
<電解液注入工程>
その後、電解液(ソラロニクス製Iodolyte AN−50)を注入孔から注入した。その後注入孔をホットプレスして封止した。
その後、ITO−PEN基板とホットメルト樹脂シートとの間に配した離型性樹脂シートを引き抜き、電解液を注入する注入孔を形成した。
<電解液注入工程>
その後、電解液(ソラロニクス製Iodolyte AN−50)を注入孔から注入した。その後注入孔をホットプレスして封止した。
[比較例2]
<第1電極5>
透明導電膜として、予め酸化スズ(ITO)がスパッタリング法でPEN基板上に成膜された53mm×61mmのITO−PEN基板(ペクセルテクノロジー製(商品名:PECF−IP))を用いた。このITO−PEN基板のITO層が3等分されるようにCO2レーザー(アスク工業株式会社製)でパターニングした。更に、ITO層の周縁0.5mmをCO2レーザー(アスク工業株式会社製)で絶縁加工をした。
3つに分割されたITO層のそれぞれの面に、TiO2ペースト(ソラロニクス社製(商品名:ソラロニクスD−L )をアプリケーター(テスター産業社製)で30mm×10mmのサイズで塗布し、120℃で30分間 電気炉で加熱し硬化させた。その後、色素(商品名:MK-2綜研化学製)をトルエン(関東化学製、特級トルエン(脱水))で色素濃度が0.2〜mM0.5mMになるように溶かし、同溶液中に基板を10分間浸漬した。
<第1電極5>
透明導電膜として、予め酸化スズ(ITO)がスパッタリング法でPEN基板上に成膜された53mm×61mmのITO−PEN基板(ペクセルテクノロジー製(商品名:PECF−IP))を用いた。このITO−PEN基板のITO層が3等分されるようにCO2レーザー(アスク工業株式会社製)でパターニングした。更に、ITO層の周縁0.5mmをCO2レーザー(アスク工業株式会社製)で絶縁加工をした。
3つに分割されたITO層のそれぞれの面に、TiO2ペースト(ソラロニクス社製(商品名:ソラロニクスD−L )をアプリケーター(テスター産業社製)で30mm×10mmのサイズで塗布し、120℃で30分間 電気炉で加熱し硬化させた。その後、色素(商品名:MK-2綜研化学製)をトルエン(関東化学製、特級トルエン(脱水))で色素濃度が0.2〜mM0.5mMになるように溶かし、同溶液中に基板を10分間浸漬した。
<第2電極8>
対向導電膜として、予め酸化スズ(ITO)がスパッタリング法でPEN基板上に成膜された53mm×61mmのITO−PEN基板(ペクセルテクノロジー製(商品名:PECF−IP))を用いた。このITO−PEN基板のITO層が3等分されるようにCO2レーザー(アスク工業株式会社製)でパターニングした。そして、ITO層の周縁0.5mmをCO2レーザー(アスク工業株式会社製)で絶縁加工をした。
3つに分割された各ITO層上に、カーボンペースト(JELCOM CH−8、十条ケミカル製)をアプリケーターで30mm×10mmのサイズで3箇所に塗布し、120℃で3分間加熱し硬化させた。
対向導電膜として、予め酸化スズ(ITO)がスパッタリング法でPEN基板上に成膜された53mm×61mmのITO−PEN基板(ペクセルテクノロジー製(商品名:PECF−IP))を用いた。このITO−PEN基板のITO層が3等分されるようにCO2レーザー(アスク工業株式会社製)でパターニングした。そして、ITO層の周縁0.5mmをCO2レーザー(アスク工業株式会社製)で絶縁加工をした。
3つに分割された各ITO層上に、カーボンペースト(JELCOM CH−8、十条ケミカル製)をアプリケーターで30mm×10mmのサイズで3箇所に塗布し、120℃で3分間加熱し硬化させた。
<セパレータ>
セパレータ(廣瀬製紙製 HOP10)を56mm×56mmにカットし、卓上型表面処理装置で表面処理を5分間行った。
セパレータ(廣瀬製紙製 HOP10)を56mm×56mmにカットし、卓上型表面処理装置で表面処理を5分間行った。
<封止材>
ホットメルトからなる樹脂シートは電流取り出し配線箇所以外はITOを覆う以上のサイズであり、55×55mmにした。樹脂シートの所定の位置に12×32mmの開口をCO2レーザーを用いて3箇所加工した。
ホットメルトからなる樹脂シートは電流取り出し配線箇所以外はITOを覆う以上のサイズであり、55×55mmにした。樹脂シートの所定の位置に12×32mmの開口をCO2レーザーを用いて3箇所加工した。
<貼り合せ工程,接着工程>
上記のようにして得られた第1電極と第2電極とを、それぞれのTiO2層とカーボンペースト層とが向き合うように配置し、第1電極、ホットメルト樹脂(ペクセルテクノロジー製)、セパレータ−第2電極の順に積層した。この際、ITO−PEN基板とホットメルト樹脂との間に離型性樹脂シートを配置した。また、導電性銅箔両面テープを電極端部に貼りつけ、隣り合う電極と直列構造になるようにした。その上で、120℃、1.2KN、120秒の条件でホットプレス(Shinto社製 Digital Press)を掛けて内部空間を封止しセルを形成した。
<注入孔形成工程>
その後、ITO−PEN基板とホットメルト樹脂との間に配した離型性樹脂シートを引き抜き、電解液を注入する注入孔を形成した。
<電解液注入工程>
その後、電解液(ソラロニクス製Iodolyte AN−50)を注入孔から注入した。電解液の注入後は、注入孔をホットプレスして封止した。
上記のようにして得られた第1電極と第2電極とを、それぞれのTiO2層とカーボンペースト層とが向き合うように配置し、第1電極、ホットメルト樹脂(ペクセルテクノロジー製)、セパレータ−第2電極の順に積層した。この際、ITO−PEN基板とホットメルト樹脂との間に離型性樹脂シートを配置した。また、導電性銅箔両面テープを電極端部に貼りつけ、隣り合う電極と直列構造になるようにした。その上で、120℃、1.2KN、120秒の条件でホットプレス(Shinto社製 Digital Press)を掛けて内部空間を封止しセルを形成した。
<注入孔形成工程>
その後、ITO−PEN基板とホットメルト樹脂との間に配した離型性樹脂シートを引き抜き、電解液を注入する注入孔を形成した。
<電解液注入工程>
その後、電解液(ソラロニクス製Iodolyte AN−50)を注入孔から注入した。電解液の注入後は、注入孔をホットプレスして封止した。
2.評価結果
実施例1,実施例2、及び、比較例1,比較例2をそれぞれ5セットずつ作製し、そして、実施例1,実施例2、及び、比較例1,比較例2の全ての色素増感太陽電池を5セットずつすべて蛍光灯下(400lx)に同時間載置し、発電評価した。
その結果を表1に示す。表1に示されたとおり、実施例1及び比較例1は、5セット全ての開放電圧Vocが0.5Vとなり、変換効率は全て同等の値となった。
3つセルを直列接続した実施例2は、5セット全ての開放電圧Vocが1.5Vとなり、変換効率は、実施例1と同等の値となった。
比較例2は、5セットのうち、2セットの色素増感太陽電池について絶縁不良を生じた。また、比較例2の開放電圧Voc及び変換効率は、5セット間で大きくばらつき、それぞれ開放電圧Voc及び変換効率が比較例1の開放電圧Voc及び変換効率より低い値となった。
以上より、特に複数のセルを連続して設けた従来の電気モジュールでは、絶縁不良が生じる確率が高いのに対し、本発明の電気モジュールによれば、簡便に製造することができるのみならず、絶縁不良が生じる確率が極めて低く、また開放電圧及び変換効率が安定していることが分かった。
実施例1,実施例2、及び、比較例1,比較例2をそれぞれ5セットずつ作製し、そして、実施例1,実施例2、及び、比較例1,比較例2の全ての色素増感太陽電池を5セットずつすべて蛍光灯下(400lx)に同時間載置し、発電評価した。
その結果を表1に示す。表1に示されたとおり、実施例1及び比較例1は、5セット全ての開放電圧Vocが0.5Vとなり、変換効率は全て同等の値となった。
3つセルを直列接続した実施例2は、5セット全ての開放電圧Vocが1.5Vとなり、変換効率は、実施例1と同等の値となった。
比較例2は、5セットのうち、2セットの色素増感太陽電池について絶縁不良を生じた。また、比較例2の開放電圧Voc及び変換効率は、5セット間で大きくばらつき、それぞれ開放電圧Voc及び変換効率が比較例1の開放電圧Voc及び変換効率より低い値となった。
以上より、特に複数のセルを連続して設けた従来の電気モジュールでは、絶縁不良が生じる確率が高いのに対し、本発明の電気モジュールによれば、簡便に製造することができるのみならず、絶縁不良が生じる確率が極めて低く、また開放電圧及び変換効率が安定していることが分かった。
1A 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
6 他の基板
6a 一方の板面
7 対向導電膜
8 第2電極
9 孔
10 樹脂シート
S 内部空間
2 一の基板
3 透明導電膜
4 半導体層
5 第1電極
6 他の基板
6a 一方の板面
7 対向導電膜
8 第2電極
9 孔
10 樹脂シート
S 内部空間
Claims (6)
- 一の基板に透明導電膜が成膜され、前記透明導電膜の表面に半導体層が形成された第1電極と、他の基板に前記透明導電膜に対向するように対向導電膜が成膜された第2電極とを備え、これら第1電極と第2電極との間に形成された空間に電解液が封止された電気モジュールにおいて、
前記第1電極と前記第2電極との間には、複数の孔が形成された樹脂シートが介装され、
前記樹脂シートによって、前記第1電極と前記第2電極とが接着されているとともに、前記電解液が封止されていることを特徴とする電気モジュール。 - 請求項1に記載の電気モジュールにおいて、
前記孔は、前記樹脂シートの加熱プレスにより塞がれる大きさに形成されていることを特徴とする電気モジュール。 - 請求項1又は2に記載の電気モジュールにおいて、
前記複数の孔が前記シートの全体に散在していることを特徴とする電気モジュール。 - 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において、
前記孔は、ドット状に形成されていることを特徴とする電気モジュール。 - 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において、
前記孔は、線状に形成されていることを特徴とする電気モジュール。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の電気モジュールにおいて、
前記樹脂シートは、ホットメルト樹脂であることを特徴とする電気モジュール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012083237A JP2013214373A (ja) | 2012-03-30 | 2012-03-30 | 電気モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001345126A (ja) * | 2000-03-28 | 2001-12-14 | Hitachi Maxell Ltd | 光電変換素子 |
JP2003331935A (ja) * | 2002-05-10 | 2003-11-21 | Fujikura Ltd | 光電変換素子 |
JP2006210139A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Toyo Seikan Kaisha Ltd | 太陽電池及びその製造法 |
JP2012124044A (ja) * | 2010-12-09 | 2012-06-28 | Kj Specialty Paper Co Ltd | 色素増感型太陽電池用不織布 |
-
2012
- 2012-03-30 JP JP2012083237A patent/JP2013214373A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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