JP5286036B2

JP5286036B2 - 色素増感太陽電池モジュール

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Publication number: JP5286036B2
Application number: JP2008287682A
Authority: JP
Inventors: 剛志木嵜
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2028-11-10
Also published as: JP2010114034A

Description

本発明は、色素増感太陽電池（ＤＳＳＣ：Ｄｙｅ−ＳｅｎｓｉｔｉｚｅｄＳｏｌａｒＣｅｌｌ）モジュールに関する。特に、色素増感太陽電池の電極リードワイヤがガラス製の筐体内から引き出され、その引き出し部が封止され、上記筐体内に色素増感太陽電池の電解液が封入された電極の引き出し構造および電解液の封止構造に関する。

色素増感太陽電池は、液体電解質（電解液）と色素をコーティングされた電極を備えて構成されている。色素増感太陽電池は、安価で高い変換効率を得られる太陽電池である。このような色素増感太陽電池においては、電極として金属ワイヤを用いたものもある（例えば、特許文献１参照）。

一方、従来の密閉型二次電池には、電極端子としてボルトとナットの螺合構造を備えたものがある（例えば、特許文献２参照）。この電池は、ボルトに流通経路と安全弁を設け、電池内圧異常時に内部ガスを上記流通経路から逃がすものである。
特表２００５−５１６３７０号公報特開２００７−１８８７８７号公報

上記色素増感太陽電池をモジュールとする場合には、ガラス製の筐体内に色素増感太陽電池の電池ブロックおよび電解液が封入された構成が考えられる。

しかしながら、このようにガラス製の筐体内に電池ブロックおよび電解液が封入された色素増感太陽電池モジュールの場合には、筐体内から色素増感太陽電池の電極リードワイヤを引き出して封止することが困難であるという課題があった。

例えば、ガラス製の筐体に貫通孔を開け、電極リードワイヤを引き出したあと、その貫通孔を接着剤で封止した構成が考えられる。しかし、このような構成では、接着剤が電解液によって腐食され、長期的な信頼性を確保できない。

また、筐体に設けられた電極端子に、筐体内において電極リードワイヤが接合され、筐体の外側において上記電極端子に別のリードワイヤが接合された構成が考えられる。しかし、このような構成では、電極引き出し部の導電率の低下や電極リードワイヤの接触不良等を生じる可能性があり、長期的な信頼性を確保できない。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、長期的に信頼性の高い電解液の封止構造および電極の引き出し構造を兼ね備えた色素増感太陽電池モジュールを提供することを目的とするものである。

本発明の色素増感太陽電池モジュールは、色素増感太陽電池の電池ブロックおよび電解液が封入されたガラス製の筐体と、前記筐体に開けられた貫通孔と、前記貫通孔の外側に第１のガラスフリッドを用いて取り付けられた耐蝕性金属からなるナットと、前記ナットに螺合されている前記耐食性金属からなるボルトと、前記ボルトに形成された引き出し孔と、前記筐体内から前記引き出し孔を通して引き出された電極リードワイヤと、前記引き出し孔の空隙に埋め込まれた第２のガラスフリッドと、を備えたことを特徴とするものである。

本発明の他の色素増感太陽電池モジュールは、色素増感太陽電池の電池ブロックおよび電解液が封入されたガラス製の筐体と、前記筐体に開けられた貫通孔と、前記貫通孔の外側に第１のガラスフリッドを用いて取り付けられた耐蝕性金属からなる栓体と、前記栓体に噛合されている前記耐食性金属からなる蓋体と、前記蓋体に形成された引き出し孔と、前記筐体内から前記引き出し孔を通して引き出された電極リードワイヤと、前記引き出し孔の空隙に埋め込まれた第２のガラスフリッドと、を備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、筐体の貫通孔の外側に第１のガラスフリッドを用いて設けられた耐食性金属からなるナットとボルト、あるいは、栓体と蓋体により電解液が筐体内に封入された構成により、電解液による腐食や漏れがない封止構造が実現される。さらに、上記ボルトまたは上記蓋体に形成された引き出し孔に通されて電極リードワイヤが引き出され、上記引き出し孔の空隙が第２のガラスフリッドによって埋め込まれた構成により、電極リードワイヤの接触不良がなく、電解液の漏れがない電極の引き出し構造が実現される。以上により、長期的に信頼性の高い電解液の封止構造および電極の引き出し構造を兼ね備えた色素増感太陽電池モジュールを提供できるという効果を奏することができる。

以下、本発明を、図面を参照して詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の色素増感太陽電池モジュールの構成を説明する斜視図である。
この図１の色素増感太陽電池モジュール１００は、電池ブロック１０と、電解液２０と、ガラス製の筐体３０と、第１の電極引き出し部４０と、第２の電極引き出し部４５とを備えて構成されている。

電池ブロック１０は、対極板１６に発電極（作用極）ワイヤ１１が巻回されたものである。
電池ブロック１０は、筐体３０内に配置され、封入されている。
また、電解液２０も、筐体３０内に封入されている。

第１の電極リードワイヤ１２は、発電極ワイヤ１１の一端から延長されたワイヤ部分によって構成されている。第１の電極リードワイヤ１２は、第１の電極引き出し部４０から筐体３０の外側に引き出されている。
第２の電極リードワイヤ１７の一端は、対極板１６にコンタクトされている。第２の電極リードワイヤ１７は、第２の電極引き出し部４５から筐体３０の外側に引き出されている。

なお、発電極ワイヤ１１は、巻回ワイヤ長が長くなると、発電極の電気抵抗が大きくなり過ぎる。このため、発電極ワイヤ１１は、その電気抵抗値が、例えば、０．１Ω以下となる長さとされている。従って、色素増感太陽電池の実用面から必要な場合には、電池ブロック１０は、複数本の発電極ワイヤ１１が対極板１６に巻回された構成とされる。

［第１の電極引き出し部４０、第２の電極引き出し部４５］
図２は、第１の電極引き出し部４０の拡大図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）においてのボルト４２の上面図である。
なお、図２は第１の電極リードワイヤ１２が引き出される第１の電極引き出し部４０の構成であるが、第２の電極リードワイヤ１７が引き出される第２の電極引き出し部４５の構成も、第１の電極引き出し部４０と同じである。

第１の電極引き出し部４０は、ナット４１と、ボルト４２と、第１のガラスフリッド（低融点ガラス）４３と、第２のガラスフリッド４４とを備えて構成されている。第１の電極引き出し部４０は、筐体３０の主面ガラス板３０ａに開けられた貫通孔３１とナット４１の内周空隙４１ａの位置が一致するように、筐体３０の外側の主面ガラス板３０ａ面上に設けられている。そして、第１の電極引き出し部４０は、第１の電極リードワイヤ１２を筐体３０の外側に引き出すとともに、筐体３０に開けられた貫通孔３１を封止している。
また、貫通孔３１およびナット４１の内周空隙４１ａは、電解液２０の注入口および排出口を構成している。

色素増感太陽電池の実用面からの要請に伴って、複数本の発電極ワイヤ１１が対極板１６に巻回された構成の場合には、第１の電極リードワイヤ１２も複数本存在することとなる。この場合には、それぞれの第１の電極リードワイヤ１２は、個別に引き出されることとなる。このため、第１の電極引き出し部４０は、第１の電極リードワイヤ１２の本数と同じ個数が設けられることとなる。

ナット４１は、第１のガラスフリッド４３を用いて筐体３０に取り付けられ、固定されている。
ボルト４２には、電極リードワイヤの引き出し孔４２ａが形成されている。
第１の電極リードワイヤ１２は、引き出し孔４２ａに挿通されている。第１の電極リードワイヤ１２が挿通された引き出し孔４２ａの空隙は、第２のガラスフリッド４４によって埋め込まれ、封止されている。つまり、第１の電極リードワイヤ１２は、その途中の部位が、第２のガラスフリッド４４によってボルト４２との絶縁性を保ったまま、引き出し孔４２ａ内に固定されている。

ナット４１およびボルト４２の材料としては、電解液２０に対して耐食性を有することが必要とされる。つまり、ナット４１およびボルト４２は、耐食性金属からなることが必要とされる。また、ナット４１およびボルト４２の材料としては、筐体３０の材料である石英ガラスの熱膨張率に近い熱膨張率を有するものが選定され、使用されることが望ましい。
第１のガラスフリッド４３および第２のガラスフリッド４４は、電解液２０に対して耐食性を有している。第１のガラスフリッド４３および第２のガラスフリッド４４の材料としては、石英ガラスの熱膨張率に近い熱膨張率を有するものを選定し、使用することが望ましい。

ナット４１およびボルト４２の材料として、Ｔｉが使用されている。つまり、Ｔｉ製のナット４１およびナット４２が使用されている。Ｔｉは、電解液２０を含め、色素増感太陽電池に一般に用いられる電解液に耐食性を有する金属である。また、Ｔｉの熱膨張率は、石英ガラスのそれに近い値である。従って、Ｔｉは、ナット４１およびボルト４２の材料に適している。Ｔｉ製のナット４１およびナット４２を使用することにより、ナット４１およびナット４２は、電解液２０によって腐食されることなく、周囲温度が変化しても石英ガラス製の筐体３０に無用な歪みを生じさせない。これにより、第１の電極引き出し部４０の長期間の信頼性を確保できる。

第１の電極引き出し部４０においては、ナット４１にボルト４２を取り付けたあとに、ボルト４２をはずすことが可能である。従って、第１の電極引き出し部４０によれば、ナット４１にボルト４２を螺合させて締め付けることにより、電解液２０を筐体３０内に封止でき、ボルト４２を緩めてナット４１からはずすことにより、電解液２０の補充、交換、リサイクルの際の排出が可能である。

また、第１の電極引き出し部４０においては、第１の電極リードワイヤ１２はその途中の部位で切断されることなく筐体３０の外側に引き出されている。従って、第１の電極リードワイヤ１２においては、ボルト４１やナット４２に溶接等により接合される部位がない。これにより、第１の電極リードワイヤ１２の長期間の信頼性を確保できる。

［電池ブロック１０］
電池ブロック１０において、発電極ワイヤ１１は、増感色素を担持させた多孔質酸化物半導体層が最表層に設けられたワイヤである。
発電極ワイヤ１１として、銅（Ｃｕ）ワイヤがチタン（Ｔｉ）で被覆され、このＴｉ層表面に多孔質ＴｉＯ_２層が設けられ、さらにこの多孔質ＴｉＯ_２層にルテニウム色素（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、ＲｕｔｈｅＡｌｕｍ５３５−ｂｉｓＴＢＡ、一般にはＮ７１９）を担持させたものが使用されている。
また、対極板１６として、触媒膜となるプラチナ（Ｐｔ）がコーティングされたＴｉ板が使用されている。さらに、第１の電極リードワイヤ１２および第２の電極リードワイヤ１７としては、ＣｕワイヤにＴｉを被覆したものが使用されている。

発電極ワイヤ１１および第１の電極リードワイヤ１２として使用されているＴｉで被覆されたＣｕワイヤは、電解液２０に対する優れた耐食性、高い導電率、そして低コストといった特性を有している。このＴｉ被覆ＣｕワイヤにおいてのＴｉの体積率は、５％〜３０％とされる。このＴｉ被覆Ｃｕワイヤ内部は純Ｃｕである。

［電解液２０］
電解液２０として、ヨウ素、ヨウ化物イオン、ターシャリーブチルピリジン等の電解質成分を、有機溶媒であるメトキシアセトニトリルに溶解させた揮発性電解質溶液が使用されている。なお、電解液２０としては、上記電解質成分を他の有機溶媒あるいはイオン液体に溶解させたもの、さらにはこれらの電解液をゲル化させたものを使用することも可能である。

［筐体３０］
ガラス製の筐体３０内には、色素増感太陽電池の対極板１６に発電極ワイヤ１１が巻回された電池ブロック１０が配置され、封入されている。また、筐体３０内には、電解液２０が補充や排出や交換可能に封入されている。そして、筐体３０の主面ガラス板３０ａには、第１の電極引き出し部４０および第２の電極引き出し部４５が設けられている。
筐体３０の材料としては、透光性を有し、電解液による腐食耐性を有する石英ガラス等のガラスを使用することが望ましい。

［モジュールの作製手順］
図３は、本発明の実施の形態１の色素増感太陽電池モジュールの作製手順を説明する図である。
まず、第１の電極リードワイヤ１２とともに１本のワイヤをなしている発電極ワイヤ１１が対極板１６に巻回された電極ブロック１０と、内周空隙４１ａを有しているナット４１と、引き出し孔４２ａが設けられたボルト４２と、第１の電極リードワイヤ１２の引き出しおよび電解液２０の注入のための貫通孔３１が設けられた石英の主面ガラス板３０ａと、筐体３０を構成する石英のガラス容器３０ｂとを用意する。

次に、図３（ａ）のように、主面ガラス板３０ａの貫通孔３１が設けられた位置の周囲に、溶融前の第１のガラスフリッド４３を配置し、この第１のガラスフリッド４３上にＴｉ金属性のナット４１を載置する。そして、第１のガラスフリッド４３にレーザ光を照射して溶融させ、ナット４１をガラス板３０ａに密着固定する。

さらに、主面ガラス板３０ａのナット４２が設けられた側とは逆側に、電極ブロック１０を配置し、第１の電極リードワイヤ１２を、主面ガラス板３０ａの貫通孔３１およびナット４１の内周空隙４１ａから引き出す。

次に、図３（ｂ）のように、貫通孔３１およびナット４１の内周空隙４１ａから引き出された第１の電極リードワイヤ１２を、さらにボルト４２の引き出し孔４２ａに挿通する。そして、第１の電極リードワイヤ１２が挿通された引き出し孔４２ａ内に、溶融前の第２のガラスフリッド４４を充填し、この第２のガラスフリッド４４にレーザ光を照射して溶融させ、第１の電極リードワイヤ１２の途中の部位を引き出し孔４２ａ内に固定する。このとき、ボルト４２との絶縁性を確保して第１の電極リードワイヤ１２を固定することが望ましい。

次に、図３（ｃ）のように、ガラス容器３０ｂ内に電極ブロック１０を配置し、このガラス容器３０ｂ側面の上端面全域に溶融前のガラスフリッド３２を設け、この上に主面ガラス板３０ａを載置する。そして、ガラスフリッド３２にレーザ光を照射して溶融させ、ガラス板３０ａとガラス容器３０ｂを溶接して、筐体３０を完成させる。

さらに、筐体３０の貫通孔３１およびナット４１の内周空隙４１ａによって構成された電解液注入口から、電解液２０を筐体３０内に注入する。

最後に、図３（ｄ）のように、ボルト４２をナット４１の内周空隙４１ａに螺合させて締め付ける。これによって、筐体３０の貫通孔３１が封止されて電解液２０が筐体３０内に封入されるとともに、第１の電極リードワイヤ１２が筐体３０内から外側に引き出された第１の電極引き出し部４０を完成させる。

なお、説明を省略しているが、第２の電極リードワイヤ１７が筐体３０内から外側に引き出された第２の電極引き出し部４５（図１参照）も、第１の電極引き出し部４０と同様の手順によって、第１の電極引き出し部４０と同時に作製する。
また、第１の電極リードワイヤ１２を複数本設けた場合には、これらのワイヤ本数に応じた個数の第１の電極引き出し部４０を同時に作製する。
このようにして、信頼性の高い電解液の封止構造および電極リードワイヤの引き出し構造を実現した実施の形態１の色素増感太陽電池１００を完成させる。

発電極ワイヤ１１の作製手順の一例を以下に説明する。
まず、直径０．１ｍｍのＴｉ被覆Ｃｕワイヤを、ＴｉＯ_２ペースト（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、「ＴｉＮａｎｏｘｉｄｅ−Ｔ」）に浸漬し、引き上げ、乾燥させる手順を３回繰り返して、上記ＴｉＯ_２ペーストを塗布したあと、電気炉において５００℃で１時間、焼結して、Ｔｉ被覆Ｃｕワイヤの表層に多孔質ＴｉＯ_２層を設ける。ＴｉＯ_２の塗布範囲を長さ１００ｃｍとするとき、ＴｉＯ_２の膜厚はおよそ６μｍとされる。

さらに、上記多孔質ＴｉＯ_２層が設けられたＴｉ被覆Ｃｕワイヤを、ルテニウム色素「Ｎ７１９」の０．３ｍＭ，アセトニトリル／ｔｅｒｔ−ブタノール＝１：１の色素溶液に浸漬し、室温で２４時間放置してＴｉＯ_２表面に色素を担持させる。そして、上記色素溶液から引き上げたあと、アセトニトリル／ｔｅｒｔ−ブタノール＝１：１の混合溶媒で洗浄し、これを発電極ワイヤ１１とする。

なお、発電極ワイヤ１１および第１の電極リードワイヤ１２として、Ｃｕワイヤをタングステン（Ｗ）で被覆したもの等、電解液２０に対して耐食性を有するものを使用することが可能である。
第１の電極リードワイヤ１２として、発電極ワイヤ１１と同様の増感色素を担持させた多孔質酸化物半導体層が最表層に設けられたワイヤを使用することも可能である。
また、多孔質酸化物半導体として、ＺｎＯ，ＳｎＯ_２等を使用することも可能である。
また、増感色素として、Ｎ３，ブラックダイ等の他のルテニウム色素、ポルフィリン，フタロシアニン等の錯体色素、メロシアニン等の有機色素を使用することも可能である。

対極板１６の作製手順の一例を以下に説明する。
まず、平面サイズ１０ｃｍ×１０ｃｍ、厚さ０．１ｍｍのＴｉ箔にＰｔを厚さ２００ｎｍ、スパッタリングする。そして、このＰｔをスパッタリングしたＴｉ箔を無アルカリガラス基板の両面に貼付して、対極板１６とする。

なお、電池ブロック１０において、対極板１６に巻回された発電極ワイヤ１１とが接触すると両電極が短絡し、太陽電池として機能しなくなる。そこで、発電極ワイヤ１１が巻回される対極板１６の部分には、絶縁性の分離層として、ナイロン繊維を用いたメッシュ構造の極薄セパレータが挟み込まれている。この極薄セパレータの厚さ寸法は、例えば、１６μｍとされる。

以上のように実施の形態１によれば、筐体３０の貫通孔３１の外側に第１のガラスフリッド４３を用いて設けられた耐食性金属であるＴｉ製のナット４１とボルト４２により電解液２０を筐体３０内に封入するとともに、ボルト４２に形成した引き出し孔４２ａに電極リードワイヤを通して空隙を第２のガラスフリッド４４によって埋め込むことにより、封止剤の腐食による電解液の漏れ等や、電極リードワイヤの接触不良等がなく、長期的に信頼性の高い電解液の封止構造および電極の引き出し構造を兼ね備えた色素増感太陽電池モジュールを提供できる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２の色素増感太陽電池モジュールにおいての電極引き出し部の拡大図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は蓋体の上面図である。
なお、図４において、図２と同様のものには同じ符号を付してある。

この実施の形態２の色素増感太陽電池モジュールは、上記実施の形態１の色素増感太陽電池モジュール１００において、第１の電極引き出し部４０を、図４の電極引き出し部１４０とするとともに、第２の電極引き出し部４５を、図４の電極引き出し部１４０と同じ構成としたものである。

［電極引き出し部１４０］
電極引き出し部１４０は、内周空隙１４１ａを有している栓体１４１と、電極リードワイヤの引き出し孔１４２ａが設けられた蓋体１４２と、第１のガラスフリッド４３と、第２のガラスフリッド４４とを備えて構成されている。
電極引き出し部１４０は、筐体３０の主面ガラス板３０ａに開けられた貫通孔３１と栓体１４１の内周空隙１４１ａの位置が一致するように、筐体３０の外側の主面ガラス板３０ａ面上に設けられている。そして、電極引き出し部１４０は、第１の電極リードワイヤ１２を筐体３０の外側に引き出すとともに、筐体３０の貫通孔３１を封止している。
また、貫通孔３１および栓体１４１の内周空隙１４１ａは、電解液２０の注入口および排出口を構成している。

なお、図４の電極引き出し部１４０は、第１の電極リードワイヤ１２が引き出される第１の電極引き出し部の構成であるが、第２の電極リードワイヤ１７（図１参照）が引き出される第２の電極引き出し部の構成も、電極引き出し部１４０と同じである。

色素増感太陽電池の実用面からの要請に伴って、発電極ワイヤ１１（図１参照）が対極板１６に複数本巻回された構成の場合には、第１の電極リードワイヤ１２も複数本存在することとなる。この場合には、それぞれの電極リードワイヤ１２は、個別に引き出されることとなる。このため、電極引き出し部１４０は、第１の電極リードワイヤ１２の本数と同じ個数が設けられることとなる。

栓体１４１は、第１のガラスフリッド４３を用いて筐体３０に取り付けられ、固定されている。
蓋体１４２には、電極リードワイヤの引き出し孔１４２ａが形成されている。
第１の電極リードワイヤ１２は、引き出し孔１４２ａに挿通されている。
第１の電極リードワイヤ１２が挿通された引き出し孔１４２ａの空隙は、第２のガラスフリッド４４によって埋め込まれ、封止されている。つまり、第１の電極リードワイヤ１２は、その途中の部位が、第２のガラスフリッド４４によって蓋体１４２との絶縁性を保ったまま、引き出し孔１４２ａ内に固定されている。

栓体１４１および蓋体１４２の材料としては、電解液２０に対して耐食性を有することが必要とされる。つまり、栓体１４１および蓋体１４２は、耐食性金属からなることが必要とされる。
また、栓体１４１および蓋体１４２の材料としては、筐体３０の材料である石英ガラスの熱膨張率に近い熱膨張率を有するものが選定され、使用されることが望ましい。

この実施の形態２では、蓋体１４１および栓体１４２の材料として、Ｔｉを使用した。つまり、Ｔｉ製の蓋体１４１および栓体１４２を使用した。Ｔｉは、電解液２０を含め、色素増感太陽電池に一般に用いられる電解液に耐食性を有する金属である。また、Ｔｉの熱膨張率は、石英ガラスのそれに近い値である。従って、Ｔｉは、栓体１４１および蓋体１４２の材料に適している。Ｔｉ金属性の蓋体１４１および栓体１４２を使用したことにより、蓋体１４１および栓体１４２は、電解液２０によって腐食されることなく、周囲温度が変化しても石英ガラス製の筐体３０に無用な歪みを生じさせない。これにより、電極引き出し部１４０の長期間の信頼性を確保できる。

電極引き出し部１４０においては、栓体１４１に蓋体１４２を取り付けたあとに、蓋体１４２をはずすことが可能である。従って、電極引き出し部１４０によれば、栓体１４１の周囲凸部１４１ｂに蓋体１４２の周囲凹部１４２ｂを噛合させることにより、電解液２０を筐体３０内に封止でき、蓋体１４２の周囲爪部１４２ｃを広げて弾性変形させ、上記噛合を解除して蓋体１４２を栓体１４１からはずすことにより、電解液２０の補充、交換、リサイクルの際の排出が可能である。

また、この電極引き出し部１４０においては、第１の電極リードワイヤ１２はその途中の部位で切断されることなく筐体３０の外側に引き出されている。従って、第１の電極リードワイヤ１２においては、栓体１４１や蓋体１４２に溶接等により接合される部位がない。これにより、第１の電極リードワイヤ１２の長期間の信頼性を確保できる。

なお、この実施の形態２の色素増感太陽電池モジュールのモジュール作製手順は、上記実施の形態１で説明した手順（図３参照）と同様である。

以上のように実施の形態２によれば、筐体３０の貫通孔３１の外側に第１のガラスフリッド４３を用いて設けられた耐食性金属であるＴｉ製の栓体１４１と蓋体１４２により電解液２０を筐体３０内に封入するとともに、蓋体１４２に形成した引き出し孔１４２ａに電極リードワイヤを通して空隙を第２のガラスフリッド４４によって埋め込むことにより、封止剤の腐食による電解液の漏れ等や、電極リードワイヤの接触不良等がなく、長期的に信頼性の高い電解液の封止構造および電極の引き出し構造を兼ね備えた色素増感太陽電池モジュールを提供できる。

「実験例１」
本発明の実施の形態１の色素増感太陽電池モジュールに、ソーラーシミュレータ（ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ^２）の光を照射し、この光照射下において、電流電位曲線を測定したところ、Ｊ_ＳＣ＝５．６ｍＡ／ｃｍ^２、Ｖ_ＯＣ＝７３０ｍＶ、ｆｆ＝０．７１であり、変換効率３．２％を示した。

さらに、この実施の形態１の色素増感太陽電池モジュールを裏返して同様の測定をしたところ、Ｊ_ＳＣ＝５．４ｍＡ／ｃｍ^２、Ｖ_ＯＣ＝７３０ｍＶ、ｆｆ＝０．７０であり、変換効率３．０％を示した。

「実験例２」
本発明の実施の形態１の色素増感太陽電池モジュールと、この実施の形態１の色素増感太陽電池モジュールにおいて、筐体に設けた電極リードワイヤ引き出しのための貫通孔を接着剤によって封止した比較例の色素増感太陽電池モジュールとを用意した。

そして、電極引き出し部の封止性能を比較するため、上記実施の形態１の色素増感太陽電池モジュールと、上記比較例の色素増感太陽電池モジュールとを、常温の室内中保管し、変換効率の経時変化を測定した。

図５は本発明の実施の形態１と比較例の色素増感太陽電池モジュールの変換効率の経時変化を測定した図である。図５において、Ａは実施の形態１の変換効率の経時変化であり、Ｂは比較例の変換効率の経時変化である。

図５から判るように、本発明の実施の形態１の封止構造では、性能の劣化はほとんどなかった。これに対し、接着剤によって封止した比較例では、４週間経過した時点で電解液の漏出がはじまり、８週間経過後には発電しなくなった。

本発明の実施の形態１の色素増感太陽電池モジュールの構成を説明する斜視図である。本発明の実施の形態１の色素増感太陽電池モジュールにおいての電極引き出し部の拡大図である。本発明の実施の形態１の色素増感太陽電池モジュールの作製手順を説明する図である。本発明の実施の形態２の色素増感太陽電池モジュールにおいての電極引き出し部の拡大図である。本発明の実施の形態１と比較例の色素増感太陽電池モジュールの変換効率の経時変化を測定した図である。

符号の説明

１０・・・電池ブロック、１１・・・発電極ワイヤ、１２・・・第１の電極リードワイヤ、１６・・・対極板、１７・・・第２の電極リードワイヤ、２０・・・電解液、３０・・・筐体、３０ａ・・・主面ガラス板、３０ｂ・・・ガラス容器、３１・・・貫通孔、３２・・・ガラスフリッド、４０・・・第１の電極引き出し部、４１・・・ナット、４１ａ・・・内周空隙、４２・・・ボルト、４２ａ・・・引き出し孔、４３・・・第１のガラスフリッド、４４・・・第２のガラスフリッド、４５・・・第２の電極引き出し部、１００・・・色素増感太陽電池モジュール、１４０・・・電極引き出し部、１４１・・・栓体、１４１ａ・・・内周空隙、１４１ｂ・・・周囲凸部、１４２・・・蓋体、１４２ａ・・・引き出し孔、１４２ｂ・・・周囲凹部、１４２ｃ・・・周囲爪部。

Claims

色素増感太陽電池の電池ブロックおよび電解液が封入されたガラス製の筐体と、
前記筐体に開けられた貫通孔と、
前記貫通孔の外側に第１のガラスフリッドを用いて取り付けられた耐蝕性金属からなるナットと、
前記ナットに螺合されている前記耐食性金属からなるボルトと、
前記ボルトに形成された引き出し孔と、
前記筐体内から前記引き出し孔を通して引き出された電極リードワイヤと、
前記引き出し孔の空隙に埋め込まれた第２のガラスフリッドと、
を備えたことを特徴とする色素増感太陽電池モジュール。
色素増感太陽電池の電池ブロックおよび電解液が封入されたガラス製の筐体と、
前記筐体に開けられた貫通孔と、
前記貫通孔の外側に第１のガラスフリッドを用いて取り付けられた耐蝕性金属からなる栓体と、
前記栓体に噛合されている前記耐食性金属からなる蓋体と、
前記蓋体に形成された引き出し孔と、
前記筐体内から前記引き出し孔を通して引き出された電極リードワイヤと、
前記引き出し孔の空隙に埋め込まれた第２のガラスフリッドと、
を備えたことを特徴とする色素増感太陽電池モジュール。
前記耐食性金属がチタンであることを特徴とする請求項１または２に記載の色素増感太陽電池モジュール。
前記電池ブロックは、色素を担持した多孔質酸化物半導体層が最表層に形成された発電極ワイヤと、前記発電極ワイヤが巻回された対極板と、前記発電極ワイヤと前記対極板の間に挟み込まれたメッシュ構造の絶縁性分離層と、を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の色素増感太陽電池モジュール。