JP2014165069A - Dye-sensitized solar cell, manufacturing method of the same and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、色素増感太陽電池(DSC:Dye-sensitized Solar Cells)およびその製造方法、および電子機器に係り、特に、封止部の密着性および耐湿性を向上させることができる色素増感太陽電池およびその製造方法、および電子機器に関する。 The present invention relates to a dye-sensitized solar cell (DSC), a method for producing the same, and an electronic device, and more particularly, a dye-sensitized solar cell capable of improving adhesion and moisture resistance of a sealing portion. The present invention relates to a battery, a manufacturing method thereof, and an electronic device.
近年、安価で高性能の太陽電池としてDSCが注目されている。DSCは、スイス・ローザンヌ工科大学のグレツェルが開発したもので、増感色素を表面に担持した酸化チタンを用いることで、光電変換効率が高く、製造コストが安いなどの利点を有することから、次世代の太陽電池として期待されている。この太陽電池は、内部に電解液を封入してあることから、湿式太陽電池とも呼ばれる。 In recent years, DSC has attracted attention as an inexpensive and high-performance solar cell. DSC was developed by Grezell of Lausanne University of Technology in Switzerland, and has the advantages of high photoelectric conversion efficiency and low manufacturing cost by using titanium oxide carrying a sensitizing dye on the surface. It is expected as a solar cell of the next generation. This solar cell is also called a wet solar cell because an electrolyte is sealed inside.
DSCは、ITOやFTOなどの透明電極を形成したガラス基板上に、レッドダイ(N719)やブラックダイ(N749)などの色素を吸着させた厚さ数十μmの酸化チタンと、アセトニトリルなどの有機溶剤にヨウ素などの電解質を添加した電解液を、ITOやFTOなどの透明電極を形成したガラス基板上にPtを積層した基板で挟み込んだ構造を有する。 DSC is a glass substrate on which transparent electrodes such as ITO and FTO are formed. A titanium oxide having a thickness of several tens of μm on which a dye such as a red die (N719) or a black die (N749) is adsorbed, and an organic solvent such as acetonitrile. In addition, an electrolyte solution in which an electrolyte such as iodine is added to a glass substrate on which a transparent electrode such as ITO or FTO is formed is sandwiched between substrates obtained by stacking Pt.
そして、色素を吸着させた酸化チタンおよび電解液を保持し、保護するために、対向する2枚の基板の縁部は樹脂によって覆われて封止されている(例えば、特許文献1参照。)。 And in order to hold | maintain and protect the titanium oxide and electrolyte solution which adsorb | sucked the pigment | dye, the edge part of two board | substrates which opposes is covered and sealed with resin (for example, refer patent document 1). .
ところで、電解液を封止する封止部の線幅が0.1mmや0.2mmなど極めて狭い場合がある。この場合、封止部の側面部などにおいて割れや剥がれが生じる可能性がある。このように割れや剥がれが生じると、水分や酸素が比較的容易にDSCセル内に侵入し、電解液と反応して発電性能を劣化させる原因となる。 By the way, the line width of the sealing part which seals electrolyte solution may be very narrow, such as 0.1 mm and 0.2 mm. In this case, cracking or peeling may occur in the side surface portion of the sealing portion. When cracking or peeling occurs in this way, moisture and oxygen penetrate into the DSC cell relatively easily and react with the electrolytic solution, causing the power generation performance to deteriorate.
本発明の目的は、封止部の密着性および耐湿性を向上させることができる色素増感太陽電池およびその製造方法、および電子機器を提供することにある。 The objective of this invention is providing the dye-sensitized solar cell which can improve the adhesiveness and moisture resistance of a sealing part, its manufacturing method, and an electronic device.
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、第1基板と、前記第1基板上に配置された第1電極と、前記第1電極上に配置され、半導体微粒子と色素分子を有する多孔質半導体層と、前記多孔質半導体層と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液と、前記電解液に接する触媒層と、前記触媒層上に配置された第2電極と、前記第2電極上に配置された第2基板と、前記第1基板と前記第2基板の間に配置され、前記電解液を封止する第1封止部と、前記第1封止部の外周部に形成され、前記電解液を封止する第2封止部とを備える色素増感太陽電池が提供される。 According to one aspect of the present invention for achieving the above object, a first substrate, a first electrode disposed on the first substrate, a semiconductor fine particle and a dye molecule disposed on the first electrode, A porous semiconductor layer having an electrolyte solution in contact with the porous semiconductor layer and having a redox electrolyte dissolved in a solvent; a catalyst layer in contact with the electrolyte solution; a second electrode disposed on the catalyst layer; A second substrate disposed on the second electrode; a first sealing portion disposed between the first substrate and the second substrate for sealing the electrolyte; and an outer periphery of the first sealing portion A dye-sensitized solar cell is provided that includes a second sealing portion that is formed in the portion and seals the electrolytic solution.
本発明の他の態様によれば、第1基板上に第1電極を形成する工程と、前記第1電極上に半導体微粒子を有する多孔質半導体層を形成する工程と、前記多孔質半導体層を色素溶液に浸漬させて色素分子を吸着させる工程と、第2基板上に第2電極を形成する工程と、前記第2電極上に触媒層を形成する工程と、前記第1基板および前記第2基板上にガラスフリットを塗布して、所定高さの第1土台部および第2土台部を形成する工程と、前記第1土台部および前記第2土台部上に光硬化樹脂を塗布する工程と、前記第1基板および前記第2基板を対向させて、前記第1土台部と前記第2土台部とを前記光硬化樹脂を介して密着させる工程と、前記第1土台部と前記第2土台部とを密着させる方向に圧力を加えることで前記第1土台部および前記第2土台部の側面部に前記光硬化樹脂をはみ出させる工程と、前記光硬化樹脂に光を照射して硬化させる工程と、前記第1基板および前記第2基板の間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液を注入する工程とを有する色素増感太陽電池の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a step of forming a first electrode on a first substrate, a step of forming a porous semiconductor layer having semiconductor fine particles on the first electrode, and the porous semiconductor layer A step of immersing in a dye solution to adsorb dye molecules; a step of forming a second electrode on the second substrate; a step of forming a catalyst layer on the second electrode; the first substrate and the second substrate; Applying glass frit on the substrate to form a first base part and a second base part having a predetermined height; and applying a photocurable resin on the first base part and the second base part; A step of causing the first substrate and the second substrate to face each other and bringing the first base portion and the second base portion into close contact with each other via the photocurable resin, and the first base portion and the second base. The first base part and the front by applying pressure in the direction in which the part is closely attached A step of causing the photocurable resin to protrude from the side surface portion of the second base portion, a step of irradiating and curing the photocurable resin with light, and a redox electrolyte between the first substrate and the second substrate. And a step of injecting an electrolytic solution dissolved in a solvent.
本発明の他の態様によれば、上記の色素増感太陽電池を搭載した電子機器が提供される。 According to another aspect of the present invention, an electronic apparatus equipped with the dye-sensitized solar cell is provided.
本発明によれば、封止部の密着性および耐湿性を向上させることができる色素増感太陽電池およびその製造方法、および電子機器を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the dye-sensitized solar cell which can improve the adhesiveness and moisture resistance of a sealing part, its manufacturing method, and an electronic device can be provided.
次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。 Next, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。 Further, the embodiments described below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the embodiments of the present invention include the material, shape, structure, The layout is not specified as follows. Various modifications can be made to the embodiment of the present invention within the scope of the claims.
以下の実施の形態に係るDSCにおいて、「透明」とは、透過率が約50%以上であるものと定義する。また「透明」とは、実施の形態に係るDSCにおいて、可視光線に対して、無色透明という意味でも使用する。可視光線は波長約360nm〜830nm程度、エネルギー約3.45eV〜1.49eV程度に相当し、この領域で透過率が50%以上あれば透明である。 In the DSC according to the following embodiment, “transparent” is defined as a transmittance of about 50% or more. In addition, “transparent” is also used to mean colorless and transparent to visible light in the DSC according to the embodiment. Visible light corresponds to a wavelength of about 360 nm to 830 nm and an energy of about 3.45 eV to 1.49 eV, and is transparent if the transmittance is 50% or more in this region.
[実施の形態]
(DSC:実施の形態)
実施の形態に係るDSC200は、図1〜図2、および図5〜図11に示すように表される。図11に示すように、実施の形態に係るDSC200は、第1基板20と、第1基板20上に配置された第1電極10と、第1電極10上に配置され、半導体微粒子と色素分子を備える多孔質半導体層13と、多孔質半導体層13と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液14と、電解液14に接する触媒層19と、触媒層19上に配置された第2電極18と、第2電極18上に配置された第2基板22と、第1基板20と第2基板22の間に配置され、電解液14を封止する第1封止部16A・16B(第1封止部16)と、第1封止部16A・16Bの外周部に形成され、電解液14を封止する第2封止部40とを備える。すなわち、第1封止部16および第2封止部40により、二重構造の封止部を形成している。
[Embodiment]
(DSC: embodiment)
The
具体的には、第1封止部16Aは、第1基板20上にガラスフリットを塗布することによって形成される所定高さ(例えば10μm程度)の第1土台部を備える。以下、第1基板20側の第1封止部、第1土台部、およびガラスフリットの符号には、同じ符号16Aを用いる。
Specifically, the
同様に、第1封止部16Bは、第2基板22上にガラスフリットを塗布することによって形成される所定高さ(例えば10μm程度)の第2土台部を備える。以下、第2基板22側の第1封止部、第2土台部、およびガラスフリットの符号には、同じ符号16Bを用いる。
Similarly, the
また、第2封止部40は、第1土台部16Aと第2土台部16Bとの接合部、並びに第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの側面部に形成される光硬化樹脂を備える。光硬化樹脂としては、例えば、紫外線硬化樹脂などを用いることができる。紫外線硬化樹脂を硬化するための紫外線(UV)は波長10〜400nmの範囲の波長の短い電磁波である。また、紫外線(UV)は波長によってUV−A(長波長紫外線:波長315〜400nm)、UV−B(中波長紫外線:波長280〜315nm)、UV−C(短波長紫外線:波長10nm前後〜280nm)の3つに区分される。紫外線(UV)の照射源としては、UVランプ(水銀ランプ、メタルハライドランプ)等が用いられる。ここで、紫外線硬化樹脂としては、例えばエポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、不飽和ポリエステル、ポリエーテルアクリレート、ビニルアクリレート、ポリブタジエンアクリレート、ポリスチリルエチルメタクリレート等が挙げられる。なお、耐電解液性、封止性の点ではアクリル系紫外線硬化樹脂がより好ましい。
Further, the
また、第1基板20または第2基板22は、例えば、ガラス基板、透明電極が全面に形成された透明電極付きのガラス基板などで形成することができる。光を照射するため、第1基板20・第2基板22は、照射光(白色光)に対して、透明であることが望ましい。なお、第1基板20・第2基板22の光が入射する側に反射防止膜などをコーティングしても良い。
Moreover, the 1st board |
また、第1電極10および第2電極18は、例えば、ITO、FTO、ZnO、SnO2などの透明電極で形成される。第1基板10・第2電極18上に電極加工し、FTO付き基板、金属などのグリッド付き基板、或いは上記の複合基板としても良い。
The
また、多孔質半導体層12は、TiO2、ZnO、WO3、InO3、Nb2O3、SnO2などの材料を用いて形成されていても良い。特に、効率面から安価なTiO2(アナターゼ型、ルチル型)が主に用いられる。多孔質半導体層12は、例えば、スクリーン印刷技術、スピンコート技術、ディッピング、スプレーコート技術などを用いて形成することができる。なお、色素Dyeを吸着させた後の多孔質半導体層12を「多孔質半導体層13」と呼ぶことにする。
The
また、触媒層19は、例えば、Pt、炭素、若しくは、導電性高分子などで構成されていても良い。導電性高分子は、例えば、PEDOT:PSSなどで構成されていても良い。
Further, the
また、電解液14としては、γブチロラクトン、炭酸プロピレン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどを用いることができる。また、場合によっては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリルなどを用いても良い。
Further, as the
色素Dyeは、レッドダイ(N719)、ブラックダイ(N749)、D131、D205、フタロシアニン系色素、ポルフィリン系色素などを適用することができる。 As the dye Dye, red dye (N719), black dye (N749), D131, D205, a phthalocyanine dye, a porphyrin dye, and the like can be applied.
(貼り合わせ前後:実施の形態)
実施の形態に係るDSC200の第1基板20と第2基板22とを貼り合わせる前の状態を示す模式的断面構成は、図1に示すように表される。図1に示すように、第1基板20上に第1土台部16Aが形成され、その第1土台部16Aの先端部に紫外線硬化樹脂40Aが塗布されている。同様に、第2基板22上に第2土台部16Bが形成され、その第2土台部16Bの先端部に紫外線硬化樹脂40Bが塗布されている。第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの線幅L1は、例えば0.1mm程度である。第1基板20と第2基板22とを対向させて、第1土台部16Aと第2土台部16Bとを紫外線硬化樹脂40A・40Bを介して密着させる。
(Before and after bonding: embodiment)
A schematic cross-sectional configuration showing a state before the
図1に示されるDSC200の第1基板20と第2基板22とを貼り合わせた後の状態を示す模式的断面構成は、図2に示すように表される。図2に示すように、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの外周部に紫外線硬化樹脂40Wが形成されている。この紫外線硬化樹脂40Wは、紫外線硬化樹脂40A・40Bが一体となったものである。すなわち、図1に示すように、第1土台部16Aと第2土台部16Bとを紫外線硬化樹脂40A・40Bを介して密着させ、さらに、第1土台部16Aと第2土台部16Bとを密着させる方向に圧力を加える。これにより、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの側面部に紫外線硬化樹脂40A・40Bがはみ出し、図2に示すように、はみ出した紫外線硬化樹脂40A・40Bが一体となって紫外線硬化樹脂40Wが形成される。紫外線硬化樹脂40Wの幅2L1は、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの線幅L1の2倍程度であるのが望ましい。例えば、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの線幅L1が0.1mmである場合、紫外線硬化樹脂40Wの幅2L1は0.2mmである。紫外線硬化樹脂40Wに紫外線(UV)を照射して硬化させることで第2封止部40を形成することができる。
A schematic cross-sectional configuration showing a state after the
(貼り合わせ前後:比較例1)
比較例1に係るDSC200Aの第1基板20と第2基板22とを貼り合わせる前の状態を示す模式的断面構成は、図3に示すように表される。図3に示すように、第1基板20上に第1土台部16Aが形成され、その第1土台部16Aの先端部に紫外線硬化樹脂40Aが塗布されている。同様に、第2基板22上に第2土台部16Bが形成され、その第2土台部16Bの先端部に紫外線硬化樹脂40Bが塗布されている。第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの線幅L2は、例えば0.2mm程度である。第1基板20と第2基板22とを対向させて、第1土台部16Aと第2土台部16Bとを紫外線硬化樹脂40A・40Bを介して密着させる。
(Before and after bonding: Comparative Example 1)
A schematic cross-sectional configuration showing a state before the
図3に示されるDSC200Aの第1基板20と第2基板22とを貼り合わせた後の状態を示す模式的断面構成は、図4に示すように表される。図4に示すように、第1土台部16Aと第2土台部16Bの先端部には、紫外線硬化樹脂40A・40Bが一体となった紫外線硬化樹脂40Xが形成されている。一方、第1土台部16Aと第2土台部16Bの側面部Wには紫外線硬化樹脂40Xが形成されておらず、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bを構成するガラスフリットが剥き出しの状態になっている。ガラスフリットは脆く密着性が低いため、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの線幅L2が0.1mmや0.2mmなど極めて狭い場合は、第1土台部16Aと第2土台部16Bの側面部Wにおいて割れや剥がれが生じる可能性がある。このように割れや剥がれが生じると、水分や酸素が比較的容易にDSCセル内に侵入し、電解液14と反応して発電性能を劣化させる原因となる。
A schematic cross-sectional configuration showing a state after the
(はみ出し量の調整)
次に、実施の形態に係るDSC200において、紫外線硬化樹脂40A・40Bをはみ出させる量の調整方法について説明する。以下に説明する調整方法のいずれか1つ、又は複数の調整方法を適宜組み合わせることが可能である。
(Adjustment of protrusion amount)
Next, a method for adjusting the amount by which the UV
まず、紫外線硬化樹脂40A・40Bをはみ出させる量は、第1土台部16Aと第2土台部16Bとを密着させる方向に加える圧力によって調整することができる。すなわち、図5に示すように、第1土台部16Aの先端部に塗布された紫外線硬化樹脂40Aと、第2土台部16Bの先端部に塗布された紫外線硬化樹脂40Bとを密着させる。このときの第1基板20と第2基板22との間の距離をH1とする。ここで、第1土台部16Aと第2土台部16Bとを密着させる方向に圧力を加え、図6に示すように、第1基板20と第2基板22との間の距離をH2まで狭める。距離H1に対して距離H2が狭いほど(すなわち、第1土台部16Aと第2土台部16Bとを密着させる方向に加える圧力が大きいほど)、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの側面部に多くの紫外線硬化樹脂40A・40Bをはみ出させることができる。
First, the amount by which the ultraviolet
また、紫外線硬化樹脂40A・40Bをはみ出させる量は、スクリーン印刷用の製版上でスキージを摺動する圧力によって調整してもよい。すなわち、紫外線硬化樹脂40A・40Bは、例えば、スクリーン印刷によって形成することができる(後述する)。スクリーン印刷用の製版上でスキージを摺動する圧力が強いほど、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの側面部に多くの紫外線硬化樹脂40A・40Bをはみ出させることができる。
The amount of the ultraviolet
また、紫外線硬化樹脂40A・40Bをはみ出させる量は、紫外線硬化樹脂40A・40Bの粘性によって調整してもよい。紫外線硬化樹脂40A・40Bの粘性が低いほど、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの側面部に多くの紫外線硬化樹脂40A・40Bをはみ出させることができる。
Further, the amount of the ultraviolet
また、紫外線硬化樹脂40A・40Bをはみ出させる量は、第1基板20または第2基板22とスクリーン印刷用の製版との間隔によって調整してもよい(後述する)。第1基板20または第2基板22とスクリーン印刷用の製版との間隔が広いほど、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの側面部に多くの紫外線硬化樹脂40A・40Bをはみ出させることができる。
Further, the amount of the ultraviolet
図6に示すように、紫外線硬化樹脂40A・40Bがはみ出した部分の厚みL1/2は、第1土台部16Aまたは第2土台部16Bの線幅L1の1/2以上であることが望ましい。このようにすれば、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの側面部全体を適当な厚さの紫外線硬化樹脂40Wで覆うことが可能である。
As shown in FIG. 6, the thickness L 1/2 of the portion where the UV
(製造方法)
実施の形態に係るDSC200の製造方法は、図7〜図11に示すように表される。図11に示すように、実施の形態に係るDSC200の製造方法は、第1基板20上に第1電極10を形成する工程と、第1電極10上に半導体微粒子を有する多孔質半導体層13を形成する工程と、多孔質半導体層13を色素溶液に浸漬させて色素分子を吸着させる工程と、第2基板22上に第2電極18を形成する工程と、第2電極18上に触媒層19を形成する工程と、第1基板20および第2基板22上にガラスフリット16A・16Bを塗布して、所定高さの第1土台部16Aおよび第2土台部16Bを形成する工程と、第1土台部16Aおよび第2土台部16B上に紫外線硬化樹脂40A・40Bを塗布する工程と、第1基板20および第2基板22を対向させて、第1土台部16Aと第2土台部16Bとを紫外線硬化樹脂40A・40Bを介して密着させる工程と、第1土台部16Aと第2土台部16Bとを密着させる方向に圧力を加えることで第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの側面部に紫外線硬化樹脂40A・40Bをはみ出させる工程と、紫外線硬化樹脂40A・40Bに紫外線(UV)を照射して硬化させる工程と、第1基板20および第2基板22の間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液14を注入する工程とを有する。
(Production method)
The manufacturing method of
これにより、第1土台部16Aおよび第2土台部16B(第1封止部16)の外周部において、紫外線硬化樹脂を硬化させて第2封止部40を形成することができる。以下、このような二重構造の封止部をスクリーン印刷によって形成する工程を図7〜図10に従って詳細に説明する。
Thereby, in the outer peripheral part of 16 A of 1st base parts and the
まず、図7に示すように、スクリーン印刷用の製版21を第1基板20上に配置する。製版21には、封止部を形成する部分に開口溝21Wが形成されている。ここでは、幅W1で矩形の開口溝21Wが形成されている場合を例示している。もちろん、図8に示すように、開口溝21Wの幅W2(W2>W1)や形状は、封止部の幅や形状などに応じて適宜調整することが可能である。
First, as shown in FIG. 7, a screen printing plate making 21 is disposed on the
次に、図9(a)に示すように、図7の工程後の製版21上にガラスペースト16Apを載せ、製版21上でスキージ50Sを摺動させる。これにより、製版21に形成された幅W1の開口溝21Wにガラスペースト16Apが充填され、この開口溝21Wからガラスペースト16Apを吐出させる。その結果、図9(b)に示すように、第1基板20上に線幅W1のガラスフリット16Aを形成することができる。
Next, as shown in FIG. 9A, the glass paste 16Ap is placed on the plate making 21 after the process of FIG. 7, and the
次に、図10(a)に示すように、図9(b)の工程後の製版21上にペースト状の紫外線硬化樹脂40Wpを載せ、製版21上でスキージ50Sを摺動させる。これにより、製版21に形成された幅W1の開口溝21Wにペースト状の紫外線硬化樹脂40Wpが充填され、この開口溝21Wからペースト状の紫外線硬化樹脂40Wpを吐出させる。その結果、図10(b)に示すように、線幅W1のガラスフリット16Aの先端部に幅Wsの紫外線硬化樹脂40Aを塗布することができる。
Next, as shown in FIG. 10A, a paste-like ultraviolet
ここで、図10(a)の工程において、製版21上でスキージ50Sを摺動する圧力が強いほど、多くの紫外線硬化樹脂40Wpが開口溝21Wから吐出されるため、紫外線硬化樹脂40Aの幅Wsが広くなる。その結果、第1基板20と第2基板22とを貼り合わせたとき、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの側面部に多くの紫外線硬化樹脂40A・40Bをはみ出させることができる。もちろん、この図10(a)の工程において、製版21内の開口溝の幅をWs(Ws>W1)とした場合も、吐出される紫外線硬化樹脂40Aの幅は広くなる。
Here, in the process of FIG. 10A, the greater the pressure with which the
また、図10(a)の工程において、第1基板20と製版21との間隔が広いほど、多くの紫外線硬化樹脂40Wpが開口溝21Wから吐出されるため、紫外線硬化樹脂40Aの幅Wsが広くなる。その結果、第1基板20と第2基板22とを貼り合わせたとき、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの側面部に多くの紫外線硬化樹脂40A・40Bをはみ出させることができる。
Further, in the process of FIG. 10A, the wider the distance between the
その後、紫外線硬化樹脂40A・40Bに紫外線(UV)を照射する。これにより、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの外周部に紫外線硬化樹脂40A・40Bが密着した状態で、紫外線硬化樹脂40A・40Bを硬化させることができる。その他の工程(例えば、電解液14を封入する工程など)については後述する。
Thereafter, the ultraviolet
以上のように、実施の形態では、第1封止部16の外周部に第2封止部40を形成することで二重構造の封止部を形成しているため、封止部の密着性および耐湿性を向上させることができる。これにより、水分や酸素がDSCセル内に侵入することを防止し、DSC200の信頼性を高めることが可能である。
As described above, in the embodiment, the double sealing portion is formed by forming the
具体的には、第1封止部16はガラスフリット16A・16Bで形成され、第2封止部40は紫外線硬化樹脂40A・40Bで形成される。ガラスフリット16A・16Bは紫外線硬化樹脂40A・40Bに比べて耐湿性に優れ、一方、紫外線硬化樹脂40A・40Bはガラスフリット16A・16Bに比べて密着性に優れている。そのため、ガラスフリット16A・16Bと紫外線硬化樹脂40A・40Bの二重構造にすれば、密着性と耐湿性の両方に優れた封止部を形成することが可能である。しかも、このような第2封止部40は、第1基板20と第2基板22とを貼り合わせたときに紫外線硬化樹脂40A・40Bをはみ出させるという簡単な方法で形成することができるため、DSC200の量産に適しているという効果もある。
Specifically, the
なお、本実施の形態では、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの両方に紫外線硬化樹脂40A・40Bを塗布することとしているが、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの一方にだけ紫外線硬化樹脂を塗布してもよい。もちろん、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの側面部に十分な量の紫外線硬化樹脂をはみ出させるためには、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの両方に紫外線硬化樹脂40A・40Bを塗布するのが望ましい。
In the present embodiment, the ultraviolet
〔具体例〕
以下、実施の形態に係るDSC200の具体例を詳細に説明する。以下に例示するDSC200においても、第1封止部16の外周部に第2封止部40を形成することで二重構造の封止部を形成している。第1封止部16はガラスフリット16A・16Bで形成され、第2封止部40は紫外線硬化樹脂40A・40Bで形成されるのが望ましいが、その他の材料を用いて二重構造の封止部を形成することも可能である。
〔Concrete example〕
Hereinafter, a specific example of the
(比較例2)
ここで、図12および図14を参照して、比較例2に係るDSC200Bの封止部の構成について説明する。
(Comparative Example 2)
Here, with reference to FIG. 12 and FIG. 14, the structure of the sealing part of DSC200B which concerns on the comparative example 2 is demonstrated.
すなわち、第1封止部16は、光硬化樹脂によって第1基板20側および第2基板22側に予め形成される所定高さ(例えば10μm程度)の第1土台部16Aおよび第2土台部16Bとで構成される。以下では、様々な形態の封止部を例示するが、第1封止部16の外周部に第2封止部40が形成されている点は同様である。
That is, the
なお、封止部全体の厚さLは、例えば30μm程度とされる。即ち、図12に示す例では、第1土台部16A、第2土台部16B、および接合部を構成する第2封止部40の高さは、各々10μm程度とされる。
Note that the thickness L of the entire sealing portion is, for example, about 30 μm. That is, in the example shown in FIG. 12, the heights of the
第1土台部16A、第2土台部16Bおよび第2封止部40は、スクリーン印刷の技法によって紫外線硬化樹脂を塗布して形成されるが、この印刷法の1回の工程で形成される厚さが、丁度10μm程度となる。もちろん、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bをガラスフリット16A・16Bで形成することも可能である。
The
ここで、第2封止部40を構成する紫外線硬化樹脂は、予め形成された第1土台部16Aまたは第2土台部16Bの何れかの先端部に塗布される。そして、第1基板20および第2基板22を対向させて、第1土台部16Aと第2土台部16Bとの間を紫外線硬化樹脂からなる第2封止部40を介して接合された状態とする(図14(a)参照)。なお、図14(a)において、符号40aは、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bと第2封止部40との接触部を示す。
Here, the ultraviolet curable resin which comprises the 2nd sealing
次いで、第1基板20側または第2基板22側から紫外線(UV)を照射して、第2封止部40を構成する紫外線硬化樹脂を硬化させる(図14(b)参照)。なお、図14(b)において、符号40bは、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bと第2封止部40の接触部を示す。
Next, ultraviolet rays (UV) are irradiated from the
ところが、比較例2としての第1封止部16にあっては、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bが紫外線硬化樹脂で形成されているため、それ自体が紫外線を吸収し易いという特性を有している。
However, in the
そのため、第1基板20側または第2基板22側から照射された紫外線(UV)が紫外線硬化樹脂に到達するまでに、ある程度吸収されてしまい、紫外線硬化樹脂が十分に硬化されない。
Therefore, ultraviolet rays (UV) irradiated from the
そして、紫外線硬化樹脂の硬化が不十分な場合には、水分や酸素が比較的容易にセル内に侵入し、電解液14と反応して発電性能を劣化させるため、DSC200Bの十分な耐久性を確保することができない。
When the UV curable resin is not sufficiently cured, moisture and oxygen penetrate into the cell relatively easily and react with the
(実施例)
次に、図13(a)〜(f)を参照して、第1〜第6実施例について説明する。
(Example)
Next, first to sixth embodiments will be described with reference to FIGS.
図13(a)〜(c)に示す第1〜第3実施例は、一対の第1土台部16Aおよび第2土台部16Bが、第1基板20と第2基板22とを対向させた際に、第1土台部16Aの先端部および第2土台部16Bの先端部とが対向するように形成されている場合の構成例である。
In the first to third embodiments shown in FIGS. 13A to 13C, when the pair of
図13(a)〜(c)に示す第1〜第3実施例において、第1土台部16A側および第2土台部16B側には、第1土台部16Aと第2土台部16Bとの接合部に対して、紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線(UV)を入射させる開口部APが形成されている。
In the first to third embodiments shown in FIGS. 13A to 13C, the
開口部APの幅は、例えば0.05〜0.5mm程度とされる。 The width of the opening AP is, for example, about 0.05 to 0.5 mm.
図13(a)に示す第1実施例において、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bは、断面形状が略楔型を呈するように形成されている
図13(b)に示す第2実施例および図13(c)に示す第3実施例において、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bは、第1基板20および第2基板22から離れるに従って断面積が小さくなる形状とされている。
In the first embodiment shown in FIG. 13 (a), the
図13(b)に示す第2実施例にあっては、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bは、両側部が負の曲率を有する形状となっている。
In the second embodiment shown in FIG. 13 (b), the
また、図13(c)に示す第3実施例にあっては、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bは、両側部が正の曲率を有する形状となっている。
Further, in the third embodiment shown in FIG. 13C, the
そして、図13(a)〜(c)に示す第1〜第3実施例において、第1土台部16A側および第2土台部16B側の少なくとも一方の開口部APから紫外線(UV)を入射させて、第2封止部40を構成する紫外線硬化樹脂を硬化させることができる。
In the first to third embodiments shown in FIGS. 13A to 13C, ultraviolet rays (UV) are incident from at least one opening AP on the
この際に、紫外線(UV)は開口部APを介して紫外線硬化樹脂に直接入射するので、前述の比較例2に比べて、紫外線硬化樹脂を十分に硬化させる光量を確保することができる。これにより、第2封止部40は、中央部も含めて全体が十分に硬化され、第1土台部16Aと第2土台部16Bとを確実に接合することができる。
At this time, since ultraviolet rays (UV) are directly incident on the ultraviolet curable resin through the opening AP, it is possible to secure a sufficient amount of light for curing the ultraviolet curable resin as compared with the above-described Comparative Example 2. Thereby, the 2nd sealing
また、比較例2に比べて、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bと紫外線硬化樹脂(第2封止部40)との接触面積が広いので、接合強度を高めることができる。
Moreover, since the contact area of 16 A of 1st base parts and the
したがって、水分や酸素のセル内への侵入が有効に防止され、DSC200の耐久性が向上される。
Therefore, the penetration of moisture and oxygen into the cell is effectively prevented, and the durability of the
なお、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bは、それぞれ3つ以上形成され、第1土台部の間および第2土台部のそれぞれの間に、開口部APが形成されるようにしても良い。
Three or more
図13(d)〜(f)に示す第4〜第6実施例は、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bが、第1基板20と第2基板22とを対向させた際に、第1土台部16Aの先端部および第2土台部16Bの先端部の位置が互い違いとなるように形成されている場合の構成例である。
In the fourth to sixth embodiments shown in FIGS. 13D to 13F, when the
図13(d)〜(f)に示す第4〜第6実施例において、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bは、第1土台部16Aの先端部および第2土台部16Bの先端部が互い違いに配置された際に、先端部同士が並び方向にオーバラップする高さに形成されている。
In the fourth to sixth embodiments shown in FIGS. 13D to 13F, the
図13(d)に示す第4実施例にあっては、第1基板20と第2基板22に、それぞれ1つの第1土台部16Aおよび第2土台部16Bが形成されている。そして、各第1土台部16Aおよび第2土台部16Bは、第1基板20と第2基板22とを対向させた際に、第2封止部40を構成する紫外線硬化樹脂が介在される隙間を挟むように配置される。
In the fourth embodiment shown in FIG. 13D, a
ここで、図15は、第5実施例に係るDSC200の封止部を形成する工程を示す図であって、図15(a)は第2封止部40を硬化させる前の状態を示す断面図、図15(b)は第2封止部40を硬化させた後の状態を示す断面図である。
Here, FIG. 15 is a diagram illustrating a process of forming the sealing portion of the
図15(a)において、符号40aは、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bと第2封止部40との接触部を示す。また、一点鎖線A、B、Cで囲った場所は、紫外線(UV)の照射により、特に強固に硬化される部位を示す。
In FIG. 15A,
また、図15(b)において、符号40bは、紫外線(UV)が行き渡らず、硬化が不十分な部位を示すが、他の部位が十分に硬化されることにより、実用上十分な強度が得られる。
Further, in FIG. 15B,
図13(e)に示す第5実施例にあっては、第1基板20に1つの第1土台部16A、第2基板22に2つの第2土台部16Bが形成されている。そして、第1基板20と第2基板22とを対向させた際に、2つの第2土台部16Bの間に、第1土台部16Aが位置するように配置され、第1土台部16Aと第2土台部16Bとで第2封止部40を構成する紫外線硬化樹脂を挟むようになっている。
In the fifth embodiment shown in FIG. 13 (e), one
図13(f)に示す第6実施例にあっては、第1基板20に1対の第1土台部16A、第2基板22に1対の第2土台部16Bが形成されている。そして、第1基板20と第2基板22とを対向させた際に、第1土台部16Aと第2土台部16Bが互い違いになるように配置され、各一対の第1土台部16Aと第2土台部16Bとで第2封止部40を構成する紫外線硬化樹脂を挟むようになっている。
In the sixth embodiment shown in FIG. 13 (f), a pair of
なお、図13(d)〜(f)に示す第4〜第6実施例において、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bは、断面形状が略楔型を呈するように形成されている
そして、第4〜第6実施例において、第1土台部16A側および第2土台部16B側の少なくとも一方の開口部APから紫外線(UV)を、第2封止部40を構成する紫外線硬化樹脂に入射させて硬化させることができる。
In the fourth to sixth embodiments shown in FIGS. 13D to 13F, the
この際に、紫外線(UV)は、開口部APを介して第2封止部40を構成する紫外線硬化樹脂に直接入射するので、前述の比較例2に比べて、紫外線硬化樹脂を十分に硬化させる光量を確保することができる。これにより、第2封止部40は、全体が十分に硬化され、第1土台部16Aと第2土台部16Bとを強固に接合することができる。
At this time, ultraviolet rays (UV) are directly incident on the ultraviolet curable resin constituting the
また、比較例2に比べて、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bと第2封止部40との接触面積が広いので、接合強度を高めることができる。特に、図13(e)に示す第5実施例および図13(f)に示す第6実施例の場合には、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bと第2封止部40との間に摩擦力によるアンカー効果が働き、より強固に接合される。
Moreover, since the contact area of the
したがって、水分や酸素のセル内への侵入がより有効に防止され、DSC200の耐久性が一層向上される。
Therefore, penetration of moisture and oxygen into the cell is more effectively prevented, and the durability of the
なお、第6実施例について、第1基板20の第1土台部16Aおよび第2基板22の第2土台部16Bをそれぞれ3つ以上形成するようにしても良い。
In the sixth embodiment, three or more
また、第1〜第6実施例において、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bを形成する紫外線硬化樹脂と、第2封止部40を形成する紫外線硬化樹脂とは、波長の異なる光によって硬化されるようにしても良い。
In the first to sixth embodiments, the ultraviolet curable resin that forms the
即ち、例えば図24に示すように、波長λ1の紫外線W1で硬化する紫外線硬化樹脂と、波長λ2の紫外線で硬化する紫外線硬化樹脂とを用いるようにできる。 That is, for example, as shown in FIG. 24, it is possible to use an ultraviolet curable resin that is cured by ultraviolet light W1 having a wavelength λ1 and an ultraviolet curable resin that is cured by ultraviolet light having a wavelength λ2.
具体的には、例えば、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bに波長360nmの紫外線で硬化する紫外線硬化樹脂を用い、第2封止部40に波長380nmの紫外線で硬化する紫外線硬化樹脂を用いるようにできる。これにより、より深くまで入射可能な波長380nmの紫外線によって、第2封止部40をより確実に硬化させることができる。
Specifically, for example, an ultraviolet curable resin that is cured by ultraviolet light having a wavelength of 360 nm is used for the
次に、図16(a)および図16(b)を参照して、本発明の第7実施例および第8実施例について説明する。 Next, a seventh embodiment and an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 16 (a) and 16 (b).
図16(a)に示す第7実施例は、前述の図13(c)に示す第3実施例について、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bを1つずつ追加した構成となっている。
The seventh embodiment shown in FIG. 16A has a configuration in which the
これにより、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bと第2封止部40との接触面積がより広くなって、接合強度が一層向上される。
Thereby, the contact area of 16 A of 1st base parts, the
また、開口部APも第1基板20側、第2基板22側ともに2箇所ずつとなり、紫外線(UV)が開口部APを介してより確実に第2封止部40を構成する紫外線硬化樹脂に入射される。これにより、第2封止部40が十分に硬化され、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bと第2封止部40がより強固に接合される。
In addition, there are two openings AP on both the
図16(b)に示す第8実施例は、前述の図13(f)に示す第6実施例について、図13(c)に示す第3実施例のような形態の第1土台部16Aおよび第2土台部16Bを適用した例である。この場合には、図16(b)に示すように、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bは並び方向にオーバラップはしていない。この場合にも、十分な光量の紫外線(UV)が開口部APを介して第2封止部40を構成する紫外線硬化樹脂に入射される。これにより、第2封止部40が十分に硬化され、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bと第2封止部40が強固に接合される。
The eighth embodiment shown in FIG. 16 (b) is similar to the sixth embodiment shown in FIG. 13 (f), but the
図16(c)は、前述の第4実施例に係るDSC200の封止部の状態を示す断面図、図16(d)は、図16(c)のD部の拡大図である。
FIG. 16C is a cross-sectional view showing a state of the sealing portion of the
図16(d)に示すように、第1土台部16A(または第2土台部16B)と第2封止部40との接触面は、所定の粗さ(例えば、表面粗さRs=100〜1000μm)の微小な凹凸を有している。これは、第1土台部16A、第2土台部16Bおよび第2封止部40を構成する紫外線硬化樹脂は、スクリーン印刷によって塗布されるが、その際にメッシュ状のスクリーンを通過する際に紫外線硬化樹脂が粒状となるためである。
As shown in FIG.16 (d), the contact surface of 16 A of 1st base parts (or
このように第1土台部16A(または第2土台部16B)と第2封止部40との接触面が微小な凹凸を有するので、接触面における摩擦力が高まり、より強固に接合される。
As described above, the contact surface between the
図17は、封止部に形成される抜気部の構成例を示す。図17に示すように、第1封止部16および第2封止部40には、抜気部として8箇所のスリットSL1〜SL8が形成されている。図17等に示される符号16(40)は、第1封止部16の外周部に第2封止部40が形成されていることを意味する。以下では、主に第1封止部16に着目して説明するが、第2封止部40についても同様の機構(例えばスリットSL1〜SL8)を備えているものとする。
FIG. 17 shows an example of the configuration of the venting part formed in the sealing part. As shown in FIG. 17, eight slits SL <b> 1 to SL <b> 8 are formed in the
即ち、第1封止部16を構成する第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの少なくとも一方には、紫外線硬化樹脂を塗布して第2封止部40を形成する際に、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bと、塗布される紫外線硬化樹脂との間の空気を抜気する抜気部(スリットSL1〜SL8)を形成することができる。
That is, when forming the
これにより、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの少なくとも一方に、第2封止部40を構成する紫外線硬化樹脂を塗布して、第1基板20と第2基板22とを重ね合わせた際に、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bと、塗布された紫外線硬化樹脂との間の空気が抜気部(スリットSL1〜SL8)を介して外部に抜ける。従って、紫外線硬化樹脂がスムーズに第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの間に入り、隙間が生じるのを防止することができ、密着性を向上させることができる。
Thereby, the ultraviolet curing resin which comprises the 2nd sealing
(製造方法)
図18〜図23を参照して、実施の形態に係るDSC200の製造方法について説明する。なお、図21〜図23において、第1封止部16の構成は概略的にストレートな構造で示されているが、詳細構造は、図13(a)〜(f)、図15、図16(a)〜(c)に示すいずれかの構成と同様の構成を備えている。
(Production method)
With reference to FIGS. 18-23, the manufacturing method of DSC200 which concerns on embodiment is demonstrated. 21 to 23, the configuration of the
実施の形態に係るDSC200の製造方法は、第1基板20上に第1電極10を形成する工程と、第1電極10上に半導体微粒子2を有する多孔質半導体層12を形成する工程と、多孔質半導体層12を色素溶液に浸漬させて色素分子4を吸着させる工程と、第2基板22上に第2電極18を形成する工程と、第1基板20および第2基板22上に、第1光硬化樹脂を塗布して、所定高さの第1土台部16Aおよび第2土台部16Bを形成する工程と、第1光硬化樹脂に光を照射して、第1光硬化樹脂を硬化させる工程と、第1土台部16Aまたは第2土台部16Bに、第2光硬化樹脂を塗布して第2封止部40を形成する工程と、第1基板20および第2基板22を対向させて、第1土台部16Aと第2土台部16Bとを第2封止部40を介して密着させる工程と、第1土台部16Aまたは第2土台部16Bの有する開口部APを介して、第2光硬化樹脂に第2の光を照射して第2光硬化樹脂を硬化させる工程と、第1基板20および第2基板22の間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液14を注入する工程とを有する。もちろん、第1土台部16Aと第2土台部16Bとを密着させる方向に圧力を加えることで第1土台部16Aおよび第2土台部16Bの側面部に第2光硬化樹脂をはみ出させる工程を有してもよい。
The
(a)まず、図18に示すように、ガラス基板等で構成される第1基板20上に第1電極(透明電極)10を形成する。第1電極10は、例えば、FTO、ZnO、ITO、SnO2 などのスパッタ成膜等により形成される。
(A) First, as shown in FIG. 18, a first electrode (transparent electrode) 10 is formed on a
(b)次に、図19に示すように、第1電極上に多孔質半導体層12を形成する。具体的には、例えばTiO2、ZnO、WO3、InO3、ZrO2、Ta2O3、Nb2O3、SnO2などの微粒子を含むペーストをスクリーン印刷によって塗布し、所定の温度でペースト層を焼成することにより、多孔質半導体層12が形成される。
(B) Next, as shown in FIG. 19, the
(c)次に、図20に示すように、色素溶液に、多孔質半導体層12を浸漬させることにより、多孔質半導体層12に色素を吸着させる。色素としては、図8に示すD149、レッドダイ(N719)、D131や、ブラックダイ(N749)などを適用することができる。これにより、図20に示すように、色素(Dye)を吸着させた多孔質半導体層12を備える作用極が作成される。
(C) Next, as shown in FIG. 20, the
(d)次に、図21に示すように、多孔質半導体層13を囲繞させて、紫外線硬化樹脂を塗布し、第1封止部16を形成する。具体的には、図13(a)〜(f)、図16(a)、(b)に示すように、第1基板20に第1土台部16Aを、第2基板22に第2土台部16Bを予め形成し、第1土台部16Aの上に、第2封止部40を構成する紫外線硬化樹脂をスクリーン印刷により塗布する。
(D) Next, as shown in FIG. 21, the
(e)次に、図22に示すように、第1基板20と第2基板22とを第1封止部16を介して対向させる。なお、第2基板22には、予め第2電極18が形成されている。また、第2基板22には、電解液14の注入口34aおよび抜気孔34bが穿設されている。第1基板20と第2基板22とを貼り合わせることにより、第1封止部16は、図13(a)〜(f)および図16(a)、(b)に示すような状態となる。もちろん、第1封止部16の側面部に紫外線硬化樹脂をはみ出させることもできる。そして、第1基板20側または第2基板22側の何れかから紫外線(UV)を照射する。
(E) Next, as shown in FIG. 22, the
紫外線(UV)は、図13(a)〜(f)および図16(a)、(b)に示すように、開口部APから第2封止部40を構成する紫外線硬化樹脂に直接入射する。これにより、第2封止部40が十分に硬化されて、第1土台部16Aおよび第2土台部16Bと第2封止部40とが強固に接続される。
As shown in FIGS. 13A to 13F and FIGS. 16A and 16B, the ultraviolet rays (UV) are directly incident on the ultraviolet curable resin constituting the
(f)次に、図23に示すように、注入口34aから電解液14を注入した後、注入口34aおよび抜気孔34bにガラスプレート34cをそれぞれ接着して封止する。
(F) Next, as shown in FIG. 23, after the
以上の工程により完成されたDSC200は、封止部が十分に硬化されるので密閉性が高く、水分や酸素のセル内への侵入が有効に防止され、耐候性や耐久性が向上される。
The
(DSC:実施の形態)
実施の形態に係るDSCの模式的平面パターン構成は、図25に示すように表され、図25のI−I線に沿う模式的断面構造は、図26に示すように表され、図25のII−II線に沿う模式的断面構造は、図27に示すように表され、図25のIII−III線に沿う模式的断面構造は、図28に示すように表され、図25のA部分の拡大された模式的平面パターン構成は、図29に示すように表される。
(DSC: embodiment)
A schematic planar pattern configuration of the DSC according to the embodiment is expressed as shown in FIG. 25, and a schematic cross-sectional structure taken along line II in FIG. 25 is expressed as shown in FIG. A schematic cross-sectional structure along the line II-II is expressed as shown in FIG. 27, and a schematic cross-sectional structure along the line III-III in FIG. 25 is expressed as shown in FIG. The enlarged schematic planar pattern configuration is expressed as shown in FIG.
実施の形態に係るDSC200は、図25〜図29に示すように、第1基板20と、第1基板20上に配置された内部第1電極10Aと、内部第1電極10A上に配置された多孔質半導体層13と、多孔質半導体層13と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液14と、電解液14に接する内部第2電極(対極)18Aと、内部第2電極18上に配置された第2基板22と、第1基板20と第2基板22との間に配置され、電解液14を封止する第1封止部16とを備える。もちろん、第1封止部16の外周部に第2封止部40を形成することも可能である。なお、以下の説明では、第1封止部16を封止材16という場合がある。
As shown in FIGS. 25 to 29, the
また、実施の形態に係るDSC200は、図25〜図29に示すように、封止材16の外部の第1基板20上に配置された外部第1電極10Bと、封止材16の外部の第2基板22上に配置された外部第2電極18Bとを備えていても良い。
In addition, as shown in FIGS. 25 to 29, the
また、実施の形態に係るDSC200は、図25〜図29に示すように、第1基板20と第2基板22に挟まれ、かつ封止材16に囲まれたセル領域に電解液14を注入する開口部を備え、内部第1電極10Aと外部第1電極10Bは、第1基板20上においてパターン形成されると共に、開口部において互いに接続されていても良い。
In addition, as shown in FIGS. 25 to 29, the
また、内部第2電極18Aと外部第2電極18Bは、第2基板22上においてパターン形成されると共に、開口部において互いに接続されていても良い。
The internal
また、開口部を封止する開口部封止材3bと、開口部に配置され、封止材16と開口部封止材3bとを結合するキャップ封止材3aとを備えていても良い。
Moreover, you may provide the opening
実施の形態に係るDSC200において、封止材16は、図25〜図29に示すように、第1基板20・第2基板22に接触している。
In the
内部第1電極10A・外部第1電極10Bは、図25、図27〜図29に示すように、電解液14の注入用の開口部近傍において、電気的に接続されている。
The internal
内部第2電極18A・外部第2電極18Bは、図25、図27〜図29に示すように、電解液14の注入用の開口部近傍において、電解液14の注入用の開口部近傍において、電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 25 and 27 to 29, the internal
また、封止材16は、図25〜図29に示すように、内部第1電極10A・内部第2電極18Aとは接触していない。一方、封止材16は、図25〜図29に示すように、外部第1電極10B・外部第2電極18Bとは電解液14の注入用の開口部近傍において接触している。
Further, as shown in FIGS. 25 to 29, the sealing
また、キャップ封止材3a・開口部封止材3bは、図25、図27〜図29に示すように、電解液14の注入用の開口部において、第1電極10B・第2電極18Bと接触し、第1電極10A・第2電極18Aと接触してもよい。
Further, as shown in FIGS. 25 and 27 to 29, the
また、実施の形態に係るDSC200においては、図25〜図29に示すように、内部第2電極18Aの表面には、電解液14に接して、触媒層19を備えていても良い。
Moreover, in DSC200 which concerns on embodiment, as shown in FIGS. 25-29, the surface of internal
封止材16・キャップ封止材3a・開口部封止材3bは、ガラスフリット、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂若しくはこれらを構造的に組み合わせて構成可能である。
The sealing
実施の形態に係るDSC200の多孔質半導体層12の半導体微粒子2の模式的構造は、図30に示すように表される。図30に示すように、多孔質半導体層12は、TiO2などからなる半導体微粒子2が互いに結合して複雑なネットワークを形成している。色素分子4は、半導体微粒子2の表面に吸着される。多孔質半導体層12内には、大きさ約100nm以下の細孔が多数存在する。
A schematic structure of the
(動作原理)
実施の形態に係るDSC200の動作原理は、図31に示すように表される。
(Operating principle)
The operation principle of the
下記の(a)〜(d)の反応が継続して起こることで、起電力が発生し、負荷24に電流が導通する。
When the following reactions (a) to (d) occur continuously, an electromotive force is generated, and a current is conducted to the
(a)色素分子32が光子(hν)を吸収し、電子(e−)を放出し、色素分子32は酸化体DOになる。
(A) The
(b)Reで表される還元体の酸化還元電解質26が多孔質半導体層13中を拡散して、DOで表される酸化体の色素分子32に接近する。
(B) The reduced
(c)酸化還元電解質26から色素分子32に電子(e−)が供給される。酸化還元電解質26は、Oxで表される酸化体の酸化還元電解質28になり、色素分子32はDRで表される還元された色素分子30になる。
(C) Electrons (e − ) are supplied from the
(d)酸化還元電解質28は、触媒層19方向に拡散し、触媒層19より電子を供給されて、Reで表される還元体の酸化還元電解質26になる。
(D) The
酸化還元電解質26は、多孔質半導体層13中の入り組んだ空間を拡散しながら色素分子32の近傍に接近する必要がある。
The
また、実施の形態に係るDSC200の電解液14における電荷交換反応に基づく動作原理は、図32に示すように表される。
Moreover, the operation principle based on the charge exchange reaction in the
まず、外部から光照射されると光子(hν)が色素分子32と反応して、色素分子32は基底状態から励起状態へと遷移する。このとき発生した励起電子(e−)がTiO2からなる多孔質半導体層13の伝導帯へ注入される。多孔質半導体層13中を導通した電子(e−)は、第1電極10Aから外部回路の負荷24を導通し、第2電極18Aへ移動する。第2電極18Aから電解液14中に注入された電子(e−)は、電解液14中のヨウ素酸化還元電解質(I−/I3 −)と電荷交換される。ヨウ素酸化還元電解質(I−/I3 −)が電解液14内を拡散し、色素分子32と再反応する。ここで、電荷交換反応は、色素分子表面において、3I−→I3 −+2e−に従って進行し、第2電極18Aにおいて、I3 −+2e−→3I−に従って進行する。
First, when light is irradiated from the outside, photons (hν) react with the
電解液14は、溶媒として、例えば、アセトニトリルを使用し、この場合の電解質として、例えば、ヨウ素は、電解液14中のヨウ素酸化還元電解質I3 −として存在する。また、電解質として、例えば、ヨウ化物塩(ヨウ化リチウム、ヨウ化カリウムなど)は、電解液14中のヨウ素酸化還元電解質I−として存在する。また、電解液14中には、逆電子移動抑制溶液として添加剤(例えば、TBP:ターシャルブチルピリジン)を適用しても良い。
The
上記の溶質、添加剤を溶媒(アセトニトリル)に溶解させることによって、電解液14を構成することができる。なお、上記の材料は湿式DSCなどに適用可能なものであって、常温溶融塩(イオン性液体)や固体電解質を用いる場合には、構成材料が異なる。
The
実施の形態に係るDSC200において、多孔質半導体層(13)/色素分子(32)/電解液(14)間のエネルギーポテンシャルダイヤグラムは、図33に示すように表される。また、色素分子(32)/電解液(14)間のエネルギーポテンシャルダイヤグラムであって、図33のJ部分の拡大図は、図34に示すように表される。
In the
外部から光照射されると光子(hν)により、色素分子32は基底状態HOMOから励起状態LUMOへと遷移する。このとき発生した励起電子(e−)がTiO2からなる多孔質半導体層13の伝導帯へ注入される。多孔質半導体層13中を導通した電子(e−)は、第1電極10Aから外部回路の負荷24を導通し、第2電極18Aへ移動する。触媒層19から電解液14中に注入された電子(e−)は、電解液14中の酸化還元電解質と電荷交換される。酸化還元電解質が電解液14内を拡散し、色素分子32を還元する。
When irradiated with light from the outside, the
電解液14の酸化還元準位EROと多孔質半導体層13のフェルミ準位Ef間の電位差が最大起電力VMAXである。最大起電力VMAXの値は、電解液14の酸化還元電解質により変化する。酸化還元電解質単独系(ヨウ素酸化還元電解質)の場合には、例えば、0.9V(I,N719)である。電解液14がヨウ素・臭素の混合系酸化還元電解質を含む場合には、図34に示すように、混合比率を調整することで混合系酸化還元電解質の酸化還元電位を、ヨウ素酸化還元電解質の酸化還元電位と臭素酸化還元電解質の酸化還元電位の間の任意の値に調整することができる。
The potential difference between the oxidation-reduction level E RO of the
実施の形態に係るDSC200の各構成材料のエネルギーレベルと発電サイクルは図35に示すように表される。図35においては、外部から光照射されると光子(hν)により、色素(Dye)の充満帯S0/S+に存在する電子は、導電帯S*に励起され、多孔質半導体層13の伝導帯ECへ電子注入(electron injection)される。伝導帯ECへ電子注入された電子の一部は、再結合(recombination)されて、Dyeの充満帯S0/S+に遷移する。多孔質半導体層13中を導通した電子(e−)は、第1電極10Aから外部回路の負荷24を導通し、第2電極18Aへ移動する。触媒層19から電解液14中に注入された電子(e−)は、電解液14中の酸化還元電解質と電荷交換される。酸化還元電解質が電解液14内を拡散し、電子注入により、Dyeの充満帯S0/S+において、色素分子32を還元する。電解液14の酸化還元準位EROと多孔質半導体層13のフェルミ準位Ef間の電位差VOCが最大起電力VMAXである。
The energy level and power generation cycle of each constituent material of the
実施の形態に係るDSCに用いられる色素を示す化学構造式であって、indolineを示す化学構造式は、図36(a)に示すように表され、N719を示す化学構造式は、図36(b)に示すように表され、D131を示す化学構造式は、図36(c)に示すように表される。 36 is a chemical structural formula showing a dye used in the DSC according to the embodiment, the chemical structural formula showing indoline is expressed as shown in FIG. 36A, and the chemical structural formula showing N719 is shown in FIG. The chemical structural formula shown as shown in b) and showing D131 is shown as shown in FIG.
実施の形態に係るDSC200に用いられる別の色素を示す化学構造式であって、紫色を呈するD205の化学構造式は、図37(a)に示すように表され、緑色を呈するポルフィリン系色素を示す化学構造式は、図37(b)に示すように表される。また、一般的な青色色素としてフタロシアニン系色素が知られている。もちろん、実施の形態に係るDSC200に用いられる色素Dyeはこれらに限定されるものではなく、種々の色素Dyeを適宜選択することが可能である。
37 is a chemical structural formula showing another dye used in the
―直列構成―
実施の形態に係るDSC200において、基本セルを4個直列構成に配置した模式的断面構造は、図38(a)に示すように表される。また、図38(a)の模式的回路表現は、図38(b)に示すように表される。
-Series configuration-
In
基本セルは、図38(a)に示すように、第1基板20と、第1基板20上に配置された内部第1電極101A・102A・103A・104Aと、内部第1電極101A・102A・103A・104A上に配置された多孔質半導体層131・132・133・134と、多孔質半導体層131・132・133・134と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液141・142・143・144と、電解液141・142・143・144に接する内部第2電極(対極)181A・182A・183A・184Aと、内部第2電極181A・182A・183A・184A上に配置された第2基板22と、第1基板20・第2基板22間に配置され、電解液141・142・143・144を封止する封止材16とを備える。
As shown in FIG. 38A, the basic cell includes a
また、基本セルは、図38(a)に示すように、封止材16の外部の第1基板20上に配置された外部第1電極101B・102B・103B・104Bと、封止材16の外部の第2基板22上に配置された外部第2電極181B・182B・183B・184Bとを備えていても良い。
Further, as shown in FIG. 38 (a), the basic cell has external
さらに、外部第1電極102Bと外部第2電極181Bは、図38(a)に示すように、封止材16の外部の側壁に沿って第1基板20・第2基板22間に配置された接続電極3Aを介して接続される。同様に、外部第1電極103B・外部第2電極182B、外部第1電極104B・外部第2電極183Bも接続電極3Aを介して接続される。
Further, the external
結果として、図38(b)に示すように、基本セル4個は、直列構成に配置される。 As a result, as shown in FIG. 38 (b), the four basic cells are arranged in a series configuration.
また、図38に示される各基本セルにおいても、第1基板20と第2基板22に挟まれ、かつ封止材16に囲まれたセル領域に電解液141・142・143・144を注入する開口部を備え、内部第1電極101A・102A・103A・104Aと外部第1電極101B・102B・103B・104Bは、第1基板20上においてパターン形成されると共に、開口部において互いに接続されている。
Also in each basic cell shown in FIG. 38, the
また、内部第2電極181A・182A・183A・184Aと外部第2電極181B・182B・183B・184Bは、第2基板22上においてパターン形成されると共に、開口部において互いに接続されている。
The internal
また、図38に示される各基本セルにおいても、内部第2電極181A・182A・183A・184Aの表面には、電解液141・142・143・144に接して、触媒層191・192・193・194を備えていても良い。その他の構成は、図25〜図29に示す実施の形態に係るDSC200と同様である。
Also in each basic cell shown in FIG. 38, the
―並列構成―
実施の形態に係るDSC200において、基本セルを4個並列構成に配置した模式的断面構造は、図39(a)に示すように表される。また、図39(a)の模式的回路表現は、図39(b)に示すように表される。
―Parallel configuration―
In
外部第1電極102Bと外部第2電極181Bは、図39(a)に示すように、封止材16の外部の側壁に沿って第1基板20・第2基板22間に配置された絶縁層3Bを介して絶縁される。同様に、外部第1電極103B・外部第2電極182B、外部第1電極104B・外部第2電極183Bも絶縁層3Bを介して絶縁される。結果として、図39(b)に示すように、基本セル4個は、並列構成に配置される。その他の構成は、図25〜図29に示す実施の形態に係るDSC200と同様である。
The external
(製造方法)
実施の形態に係るDSCの製造方法は、図40(a)〜図40(g)に示すように表される。
(Production method)
The DSC manufacturing method according to the embodiment is expressed as shown in FIGS. 40 (a) to 40 (g).
(a)まず、図40(a)に示すように、第2基板22を、洗浄工程によって前処理する。ここで、第2基板22は、ガラス基板等で構成可能であり、また透明電極が全面に形成された透明電極付きのガラス基板を用いることもできる。
(A) First, as shown in FIG. 40A, the
(b)次に、図40(b)に示すように、第2基板22上に内部第2電極18Aをパターン形成する。外部第2電極18Bも、第2基板22上に同時に形成される。ここで、内部第2電極18A・外部第2電極18Bは、スクリーン印刷で塗布されるITO微粒子含有膜を大気焼結およびN2雰囲気下の熱処理を行なって形成可能であり、透明電極付きのガラス基板であれば各種エッチング法によりパターン形成することが可能である。
(B) Next, as shown in FIG. 40B, the internal
(c)次に、図40(c)に示すように、内部第2電極18A上に触媒層19を形成する。触媒層19は、スクリーン印刷等によって形成することができる。
(C) Next, as shown in FIG. 40C, the
(d)次に、図40(d)に示すように、第2基板22と同様に、第1基板20を前処理後、第1基板20上に内部第1電極10Aをパターン形成する。外部第1電極10Bも、第1基板20上に同時に形成される。ここで、第1基板20は、ガラス基板等で構成可能である。ここで、内部第1電極10A・外部第1電極10Bは、スクリーン印刷で塗布されるITO微粒子含有膜を大気焼結およびN2雰囲気下の熱処理を行なって形成可能である。
(D) Next, as shown in FIG. 40D, after the pretreatment of the
(e)次に、図40(e)に示すように、内部第1電極10A上に多孔質半導体層12を形成後、多孔質半導体層12に色素Dyeを浸漬する。多孔質半導体層12は、スクリーン印刷等を応用して形成することができる。なお、ここまでの工程においては、第2基板22に対する処理工程を第1基板20に対する処理工程に対して先に実施しているが、第1基板20に対する処理工程を第2基板22に対する処理工程に対して先に実施しても良い。
(E) Next, as shown in FIG. 40 (e), after forming the
(f)次に、図40(f)に示すように、図40(c)の工程後の第2基板22と図40(e)の工程後の第1基板20とを互いに対向させ、封止材16を用いて張り合わせる。もちろん、封止材16の側面部に紫外線硬化樹脂をはみ出させることもできる。
(F) Next, as shown in FIG. 40 (f), the
(g)次に、図40(g)に示すように、開口部より内部に電解液14を封入し、開口部を封止し、DSCセルを形成する。
(G) Next, as shown in FIG. 40G, the
(複数のDSCの製造方法)
実施の形態に係るDSCにおいて、複数のDSCセルの製造方法は、複数個(m×n:但し、mおよびnは整数)のセルを作り込み、分離して複数個のDSC200を得る製造方法である。
(Manufacturing method of a plurality of DSCs)
In the DSC according to the embodiment, a method for manufacturing a plurality of DSC cells is a manufacturing method in which a plurality of (m × n: where m and n are integers) cells are formed and separated to obtain a plurality of
実施の形態に係るDSCの製造方法の一工程であって、第1基板20上に複数の内部第1電極1011A・1012A・…・101nA・…・10m1A・10m2A・…・10mnAが形成された状態を示す平面図は、図41に示すように表される。ここで、外部第1電極1011B・1012B・…・101nB・…・10m1B・10m2B・…・10mnBについては、簡単化のため、図示を省略する。
A process of manufacturing a DSC according to the embodiment, which includes a plurality of internal
実施の形態に係るDSCの製造方法の一工程であって、第2基板22上に複数の第2電極1811A・1812A・…・181nA・…・18m1A・18m2A・…・18mnAが形成された状態を示す平面図は、図42に示すように表される。ここで、外部第2電極1811B・1812B・…・181nB・…・18m1B・18m2B・…・18mnBについては、簡単化のため、図示を省略する。
In the DSC manufacturing method according to the embodiment, a plurality of
実施の形態に係るDSCの製造方法の一工程であって、第1基板(作用極側)20と第2基板(対極側)22を封止材16を介して貼り合わせた状態を示す平面図は、図43に示すように表され、図43のIV−IV線に沿う模式的断面構造は、図44に示すように表される。図43および図44では、第1基板(作用極側)20を上方向、第2基板(対極側)を下方向に配置している。
The top view which is 1 process of the manufacturing method of DSC which concerns on embodiment, Comprising: The 1st board | substrate (working electrode side) 20 and the 2nd board | substrate (counter electrode side) 22 bonded together through the sealing
実施の形態に係るDSCの製造方法の一工程であって、横方向のスクライブラインSL1を形成した状態を示す平面図は、図45に示すように表され、さらに縦方向のスクライブラインSL2を形成した状態を示す平面図は、図46に示すように表される。 FIG. 45 is a plan view showing a state in which the horizontal scribe line SL1 is formed, which is a process of the DSC manufacturing method according to the embodiment, and further forms the vertical scribe line SL2. A plan view showing this state is represented as shown in FIG.
なお、図44に示すように、封止材16の間に基板のみ残る箇所があるが、そこがスクライブラインSL2となり、打撃等のブレークにより各素子に分離される。
As shown in FIG. 44, there is a portion where only the substrate remains between the sealing
次いで、図44のように計m×n個のDSCが貼り合わされた状態で、図45に示すように横方向のスクライブラインSL1を形成する。 Next, in a state where m × n DSCs are bonded together as shown in FIG. 44, a horizontal scribe line SL1 is formed as shown in FIG.
具体的には、封止材16が設けられた位置に、スクライビング装置のスクライビングホイールを高精度に位置合わせして各スクライブラインSL1を形成する。
Specifically, each scribing line SL1 is formed by accurately aligning the scribing wheel of the scribing device at the position where the sealing
続いて、図46に示すように縦方向のスクライブラインSL2を形成する。 Subsequently, a vertical scribe line SL2 is formed as shown in FIG.
そして、スクライブラインSL1およびスクライブラインSL2に沿って打撃を与えるなどすると、ガラス材が有する壁開性によりスクライブラインSL1およびスクライブラインSL2に沿って割れて各素子に分離される。 Then, when an impact is given along the scribe line SL1 and the scribe line SL2, etc., the glass material breaks along the scribe line SL1 and the scribe line SL2 and is separated into each element due to the wall opening property of the glass material.
なお、図示は省略するが、各素子に分離された後、電解液が注入され、ガラス板の接着や、樹脂の充填等によって封止し、電解液が漏れ出さないよう処置することでDSCが作り込まれる。 Although not shown in the figure, after being separated into each element, the electrolyte solution is injected, sealed by bonding of a glass plate, filling with resin, etc., and the DSC is treated by preventing the electrolyte solution from leaking out. Built.
実施の形態によれば、シール密着力を改善し、封止性能の良好な色素増感太陽電池およびその製造方法を提供することができる。 According to the embodiment, it is possible to provide a dye-sensitized solar cell with improved sealing adhesion and good sealing performance and a method for manufacturing the same.
(適用例)
―バッテリーセル―
次に、図47〜図50を参照して、実施の形態に係るDSC200で構成されるバッテリーセル(以下、単に「セル」と呼ぶ)の適用例について説明する。
(Application example)
-Battery cell-
Next, with reference to FIGS. 47 to 50, application examples of the battery cell (hereinafter simply referred to as “cell”) configured by the
図47の(a)は、3個のセルB1〜B3を形成した状態を示す。図47の(a)の例では、面積の等しい3つのセルB1、B2、B3が同一基板内に設けられている。 FIG. 47A shows a state in which three cells B1 to B3 are formed. In the example of FIG. 47A, three cells B1, B2, and B3 having the same area are provided in the same substrate.
この3個のセルB1〜B3は図示しない配線によって、図47の(b)に示すように直列接続される。セルB1〜B3の総電圧Vは、V=V1+V2+V3となり、総電流量Iは、I=I1=I2=I3となる。 The three cells B1 to B3 are connected in series by wiring (not shown) as shown in FIG. The total voltage V of the cells B1 to B3 is V = V1 + V2 + V3, and the total current amount I is I = I1 = I2 = I3.
図48は、5個のセルB1〜B5を並設した状態を示す。 FIG. 48 shows a state in which five cells B1 to B5 are arranged in parallel.
この5個のセルB1〜B5は配線によって、図48の(b)に示すように直列接続される。セルB1〜B5の総電圧Vは、各セルB1〜B5の電圧の総和5Eとなる。
The five cells B1 to B5 are connected in series by wiring as shown in FIG. The total voltage V of the cells B1 to B5 is the
図49は、n個のセルをタンデム構成に積層させた状態を模式的に示す。このn個のセルは、図49の(b)に示すように直列接続される。セルの総電圧Vは、各セルの電圧の総和nEとなる。 FIG. 49 schematically shows a state in which n cells are stacked in a tandem configuration. The n cells are connected in series as shown in FIG. The total cell voltage V is the total voltage nE of the cells.
図50は、n個のセルをタンデム構成に積層させたものを並列接続した状態を模式的に示す。セルの総電圧Vは、直列接続されたセルの電圧の総和nEとなる。 FIG. 50 schematically shows a state in which n cells stacked in a tandem configuration are connected in parallel. The total cell voltage V is the sum nE of the voltages of the cells connected in series.
―電子機器―
実施の形態に係るDSCは、様々な電子機器に搭載可能である。例えば、リモコン装置、卓上デジタル時計、電子手帳、電子辞書、DSC駆動センサモジュールなどの適用可能である。
-Electronics-
The DSC according to the embodiment can be mounted on various electronic devices. For example, a remote control device, a desktop digital clock, an electronic notebook, an electronic dictionary, a DSC drive sensor module, etc. can be applied.
図51〜図53を参照して、実施の形態に係るDSC200を搭載したリモコン装置330の構成例について説明する。
With reference to FIGS. 51 to 53, a configuration example of
図51および図52に示すように、リモコン装置330は、プラスチック等で構成される筐体38において表裏に貫通する開口部41が形成され、この開口部41からDSC200が臨むように設けられて、太陽電池部39が構成されている。
As shown in FIG. 51 and FIG. 52, the
また、リモコン装置330には、太陽電池部39を電源として駆動され、例えば日付や時刻、テレビのチャンネル番号等を表示する液晶部34と、テレビのチャンネルの選択等の操作を行う操作ボタン36が設けられている。
In addition, the
DSC200は、リモコン装置330の厚み方向の略中央部に水平状態で設けられている。なお、DSC200の第1基板20側、第2基板22側の何れをリモコン装置330の表側または裏側とするかは任意でよい。
The
図52に示す構成例では、開口部41に、筐体38の表面および裏面と面一となるように、DSC200を保護する透明部材210が嵌め込まれている。これにより、DSC200の表面や裏面にホコリが付着したり、傷つくことが防止される。
In the configuration example shown in FIG. 52, a
また、開口部41の側面にも透明部材を設けると良い。
A transparent member may be provided on the side surface of the
これにより、透明部材210を介して、リモコン装置330の表面側、裏面側および側面側から太陽光や室内光等の外部光が入射するので、DSC200の第1基板20側からの入射光および第2基板22側からの入射光の何れもが、多孔質半導体層13に到達することとなる。したがって、DSC200により、外部光を効率的に利用した発電を行ってリモコン装置330に電力を安定的に供給することができる。
As a result, external light such as sunlight and room light enters from the front surface side, back surface side, and side surface side of the
特に、テレビやビデオ装置等のリモコン装置330は、置き方によっては、操作ボタン36等が設けられた表側が例えばテーブルの天板等に面するような状態(裏返しの状態)となることがある。
In particular, the
実施の形態に係るDSC200を搭載したリモコン装置330では、透明部材210を介して、リモコン装置330の表面側、裏面側および側面側から太陽光や室内光等の外部光が入射するので、装置の表面または裏面から光線が入射すればDSC200は発電機能を発揮する。したがって、裏返しの状態でリモコン装置330が置かれた場合であっても、安定して電力を供給することができ、使用者の利便性を向上させることができる。
In
なお、DSC200で発電された電力は、液晶部34に直接供給されるのではなく、バッテリーなどに蓄電された後、このバッテリーなどから供給可能である。
The electric power generated by the
図53に示すリモコン装置330の変形例では、透明部材210を省き、支持部38a、38bによってDSC200を支持する構成としている。なお、太陽電池部39の側部は筐体38の一部によって覆われている。
In the modification of the
図53に示すリモコン装置330では、太陽電池部39の表裏から入射する光線(hνf)、(hνr)によってDSC200は発電機能を発揮する。なお、2枚以上のDSC200を重ね合わせ、配線によって直列接続等するようにしてもよい。
In the
図54を参照して、実施の形態に係るDSC200を搭載した卓上デジタル時計50の構成例について説明する。
With reference to FIG. 54, a configuration example of a desktop
卓上デジタル時計50は、透明なアクリル板等で構成される側面形状が三角形の筐体54の一平面に、デジタル式の時計表示を行う時計部52と、DSC200が設けられている。
The desktop
DSC200は、筐体54に2ヶ所の開口部43が形成され、この各開口部43からDSC200が臨むように設けられている。
The
図54に示す構成例では、各開口部43に取付けられるDSC200は、フレーム56を介して2つのセルが並設されている。特には限定されないが、DSC200の各セルは配線によって直列接続として、電圧および電流を稼ぐようにできる。
In the configuration example shown in FIG. 54, the
卓上デジタル時計50が備えるDSC200は、図54に示すように、正面側から入射する光線(hνf)および透明な筐体54を介して裏面側から入射する光線(hνr)の何れによっても発電機能を発揮することができる。
As shown in FIG. 54, the
したがって、卓上デジタル時計50を置く場所の自由度が高まると共に、外部光を有効に利用して時計部52に安定して電力を供給することができる。
Accordingly, the degree of freedom of the place where the desktop
図55を参照して、実施の形態に係るDSC200を搭載した電子手帳80の構成例について説明する。
With reference to FIG. 55, a configuration example of
電子手帳80は、各種入力を行う操作ボタン36や各種情報を表示する液晶部34を備える本体部80bと、本体部80bと蝶番部80cを介して開閉自在に取付けられるDSC200を備えた蓋部80aとから構成されている。
The
蓋部80aには、蓋部80a自体を表裏に貫通する開口部45が形成され、この開口部45からDSC200が臨むように設けられている。DSC200は、複数のセルを接続した構成とすることもできる。
An
電子手帳80が備えるDSC200は、図55(a)に示すように蓋部80aを開いた状態においては、表裏両面から入射する光線の何れによっても発電機能を発揮し、本体部80bに安定した電力を供給することができる。
As shown in FIG. 55 (a), the
一方、図55(b)に示すように蓋部80aを閉じた状態においても、DSC200は、表面側からの入射光によって発電機能を発揮し、例えば本体部80b側が備えるリチウムイオン電池等の二次電池を充電することができる。
On the other hand, even when the
このように、実施の形態に係るDSC200を搭載した電子手帳80によれば、外部光を効率的に利用することができ、使用者の利便性を向上させることができる。
Thus, according to the
また、例えば、蓋部の両面に従来の太陽電池を配置する場合に比して、実施の形態に係るDSC200を搭載した電子手帳80は大型化することがなく、また一つのDSC200で足りるため製造コストを低減することができる。
In addition, for example, the
図56を参照して、実施の形態に係るDSC200を搭載した電子辞書90の構成例について説明する。
With reference to FIG. 56, a configuration example of
電子辞書90は、各種入力を行う操作ボタン36aおよびDSC200を備える本体部90bと、本体部90bと蝶番部90cを介して開閉自在に取付けられる各種情報を表示する液晶部34およびDSC200を備えた蓋部90aとから構成されている。
The
蓋部90aおよび本体部90bには、表裏に貫通する開口部46が形成され、この各開口部46からDSC200が臨むように設けられている。DSC200は、複数のセルを接続した構成とすることもできる。
The
図56に示すように蓋部90aを開いた状態においては、蓋部90a側のDSC200は表裏両面から入射する光線の何れによっても発電機能を発揮し、また本体部90b側のDSC200は表面側から入射する光線によって発電機能を発揮する。したがって、液晶部34や本体部90bが備える演算装置等に安定した電力を供給することができる。
As shown in FIG. 56, when the
一方、蓋部90aを閉じた状態においても、蓋部90a側のDSC200は、表面側からの入射光によって発電機能を発揮し、例えば本体部90b側が備える二次電池を充電することができる。
On the other hand, even when the
また、例えば、蓋部90a側が下となるように電子辞書90が置かれた場合であっても、本体部90bのDSC200は、表面側からの入射光によって発電機能を発揮するので、例えば本体部90b側が備える二次電池を充電することができる。
For example, even when the
このように、実施の形態に係るDSC200を搭載した電子辞書90によれば、外部光を効率的に利用することができ、使用者の利便性を向上させることができる。
As described above, according to the
また、例えば、蓋部や本体の両面に従来の太陽電池を配置する場合に比して、実施の形態に係る電子辞書90は大型化することがなく、また一つのDSC200で足りるため製造コストを低減することができる。
In addition, for example, the
なお、実施の形態に係るDSC200を搭載した電子辞書90のDSC200の配置の仕方は、同様の構造を備えるゲーム機器やノート型パソコン等の各種電子機器に適用することが可能である。
Note that the arrangement of the
以上説明したように、本発明によれば、封止部の密着性および耐湿性を向上させることができる色素増感太陽電池およびその製造方法、および電子機器を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a dye-sensitized solar cell that can improve the adhesion and moisture resistance of the sealing portion, a method for manufacturing the same, and an electronic apparatus.
[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
[Other embodiments]
As described above, the embodiments have been described. However, it should be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure are illustrative and do not limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。 As described above, the present invention includes various embodiments not described herein.
本発明の色素増感太陽電池は、小型軽量高効率の電源として適用することによって、様々な電子機器などに適用可能である。 The dye-sensitized solar cell of the present invention can be applied to various electronic devices by being applied as a small, light and highly efficient power source.
2…半導体微粒子
3a…キャップ封止材
3b…開口部封止材
3A…接続電極
3B…絶縁層
4・30・32…色素分子
10…第1電極
12・13・131・132・133・134…多孔質半導体層
14・141・142・143・144…電解液
16…第1封止部(封止材)
16A…第1封止部(第1土台部、ガラスフリット)
16B…第1封止部(第2土台部、ガラスフリット)
18…第2電極
19・191・192・193・194…触媒層
20…第1基板
21…製版
22…第2基板
40…第2封止部
40A・40B・40W…光硬化樹脂(紫外線硬化樹脂)
50S…スキージ
200、200A、200B…色素増感太陽電池(DSC)
2 ... Semiconductor
16A ... 1st sealing part (1st base part, glass frit)
16B ... 1st sealing part (2nd base part, glass frit)
18 ...
50S ...
Claims (28)
前記第1基板上に配置された第1電極と、
前記第1電極上に配置され、半導体微粒子と色素分子を有する多孔質半導体層と、
前記多孔質半導体層と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液と、
前記電解液に接する触媒層と、
前記触媒層上に配置された第2電極と、
前記第2電極上に配置された第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板の間に配置され、前記電解液を封止する第1封止部と、
前記第1封止部の外周部に形成され、前記電解液を封止する第2封止部と
を備えることを特徴とする色素増感太陽電池。 A first substrate;
A first electrode disposed on the first substrate;
A porous semiconductor layer disposed on the first electrode and having semiconductor fine particles and dye molecules;
An electrolyte solution in contact with the porous semiconductor layer and having a redox electrolyte dissolved in a solvent;
A catalyst layer in contact with the electrolyte;
A second electrode disposed on the catalyst layer;
A second substrate disposed on the second electrode;
A first sealing portion disposed between the first substrate and the second substrate and sealing the electrolytic solution;
A dye-sensitized solar cell, comprising: a second sealing portion that is formed on an outer peripheral portion of the first sealing portion and seals the electrolytic solution.
前記第2封止部は、前記第1土台部と前記第2土台部との接合部、並びに前記第1土台部および前記第2土台部の側面部に形成される光硬化樹脂を備えることを特徴とする請求項1に記載の色素増感太陽電池。 The first sealing portion includes a first base portion and a second base portion having a predetermined height formed by applying glass frit on the first substrate and the second substrate,
The second sealing portion includes a light curable resin formed on a joint portion between the first base portion and the second base portion, and side surfaces of the first base portion and the second base portion. The dye-sensitized solar cell according to claim 1, wherein
前記第1電極上に半導体微粒子を有する多孔質半導体層を形成する工程と、
前記多孔質半導体層を色素溶液に浸漬させて色素分子を吸着させる工程と、
第2基板上に第2電極を形成する工程と、
前記第2電極上に触媒層を形成する工程と、
前記第1基板および前記第2基板上にガラスフリットを塗布して、所定高さの第1土台部および第2土台部を形成する工程と、
前記第1土台部および前記第2土台部上に光硬化樹脂を塗布する工程と、
前記第1基板および前記第2基板を対向させて、前記第1土台部と前記第2土台部とを前記光硬化樹脂を介して密着させる工程と、
前記第1土台部と前記第2土台部とを密着させる方向に圧力を加えることで前記第1土台部および前記第2土台部の側面部に前記光硬化樹脂をはみ出させる工程と、
前記光硬化樹脂に光を照射して硬化させる工程と、
前記第1基板および前記第2基板の間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液を注入する工程と
を有することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。 Forming a first electrode on a first substrate;
Forming a porous semiconductor layer having semiconductor fine particles on the first electrode;
Immersing the porous semiconductor layer in a dye solution to adsorb dye molecules;
Forming a second electrode on the second substrate;
Forming a catalyst layer on the second electrode;
Applying glass frit on the first substrate and the second substrate to form a first base portion and a second base portion having a predetermined height;
Applying a photo-curing resin on the first base part and the second base part;
The first substrate and the second substrate are opposed to each other, and the first base portion and the second base portion are brought into close contact with each other via the photocurable resin;
A step of causing the photocurable resin to protrude from the side surfaces of the first base part and the second base part by applying pressure in a direction in which the first base part and the second base part are in close contact with each other; and
Irradiating and curing the light curable resin;
And a step of injecting an electrolytic solution in which a redox electrolyte is dissolved in a solvent between the first substrate and the second substrate.
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