JP5430264B2 - Method for manufacturing photoelectric conversion device - Google Patents
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Description
本発明は色素増感型太陽電池等の光電変換装置の製造方法に関するものである。
The present invention relates to a method for manufacturing a photoelectric conversion equipment such as dye-sensitized solar cell.
太陽電池には、バルク型結晶系のシリコン太陽電池、非晶質のシリコン薄膜を用いてなる薄膜型アモルファスシリコン系太陽電池等の様々な形態がある。また、シリコン原料の削減を目的とし、このようなシリコンを利用しない次世代太陽電池として、色素増感型太陽電池が注目されている。 There are various types of solar cells, such as bulk crystal silicon solar cells and thin film amorphous silicon solar cells using an amorphous silicon thin film. Further, for the purpose of reducing silicon raw materials, a dye-sensitized solar cell has attracted attention as a next-generation solar cell that does not use silicon.
このような色素増感型太陽電池としては、増感色素が坦持された第1の電極と、該第1の半導体電極と対向するように配置された第2の電極と、この一対の電極間に注入された電解質と、を備えている。この電解質は、外部に漏れないように、電解質室に収納されている。電解質室に電解質を注入するためには、電解質の注入孔を電解質室の一部に形成する必要があった。そこで、この注入孔から電解質が外部へ漏れるのを防止すべく、封止部等によって電解質室を外部から封止していた。このような封止部は、外部への漏れを十分に抑制すべく、第1封止部と該第1封止部を覆うように設けられた第2封止部のように、二重封止されているものがあった(例えば、特許文献1参照)。 As such a dye-sensitized solar cell, a first electrode carrying a sensitizing dye, a second electrode disposed so as to face the first semiconductor electrode, and the pair of electrodes An electrolyte injected therebetween. This electrolyte is accommodated in the electrolyte chamber so as not to leak outside. In order to inject the electrolyte into the electrolyte chamber, an electrolyte injection hole must be formed in a part of the electrolyte chamber. Therefore, in order to prevent the electrolyte from leaking from the injection hole, the electrolyte chamber is sealed from the outside by a sealing portion or the like. Such a sealing part is double sealed like a first sealing part and a second sealing part provided so as to cover the first sealing part in order to sufficiently suppress leakage to the outside. Some have been stopped (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に開示された色素増感型太陽電池は、第1封止部および第2封止部から成る接合材が、外部環境の変化によってクラックが生じやすいという問題点があった。接合材に一度クラックが入ると、太陽電池の長期間使用する環境下において、熱サイクルによって発生する熱応力、空からの落下物による応力、クラックに水などの物質が浸透することなどにより、クラックが伸長する。 However, the dye-sensitized solar cell disclosed in Patent Document 1 has a problem that the bonding material including the first sealing portion and the second sealing portion is likely to crack due to a change in the external environment. Once a crack has occurred in the bonding material, it can be caused by the thermal stress generated by the thermal cycle, the stress caused by falling objects from the sky, and the penetration of water and other substances into the crack in the environment where the solar cell is used for a long time. Expands.
クラックは伸長すると接合材を貫通し、基板と接合材の界面に至れば接合材と基板とが剥がれ、もしくは基板ごともぎ取るようなクラックを形成し、太陽電池の封止を破ることとなる。その結果、外界からの酸素、水分などの侵入や、内部成分の漏出、揮発を進行させて、太陽電池の信頼性を低下させてしまう問題があった。 When the crack extends, it penetrates the bonding material, and when the crack reaches the interface between the substrate and the bonding material, the bonding material and the substrate are peeled off or a crack is formed so that the entire substrate is peeled off, thereby breaking the sealing of the solar cell. As a result, there has been a problem in that the reliability of the solar cell is deteriorated by intrusion of oxygen and moisture from the outside, leakage of internal components, and volatilization.
本発明は、上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、長期間、気密性および接合信頼性を維持することが可能な信頼性の高い光電変換装置を得ることである。 The present invention has been completed in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to obtain a highly reliable photoelectric conversion device capable of maintaining hermeticity and bonding reliability for a long period of time. is there.
本発明の光電変換装置の製造方法に係る一実施形態は、光電変換体の収容部を有するとともに該収容部と外部とを連通する孔部を有する基体を準備する工程と、前記基体上に接合材を介して蓋体を、前記孔部の開口を覆うように載置する工程と、前記接合材にレーザを照射して、前記蓋体と前記基体を前記接合材により接合すると同時に、前記接合材中に気泡を形成する工程とを含むことを特徴とする。 One embodiment of the method for manufacturing a photoelectric conversion device of the present invention includes a step of preparing a base body having a photoelectric conversion body housing portion and a hole portion communicating the housing portion with the outside, and bonding onto the base body A step of placing the lid through the material so as to cover the opening of the hole, and irradiating the bonding material with a laser to bond the lid and the base body with the bonding material, and at the same time, the bonding And a step of forming bubbles in the material.
本発明によれば、長期間、気密性および接合信頼性を維持することが可能な信頼性の高い光電変換装置を得ることができる。 According to the present invention, a highly reliable photoelectric conversion device that can maintain hermeticity and bonding reliability for a long period of time can be obtained.
本発明の光電変換装置は、収容部を有する基体を具備する。基体は、例えば、一対の基板を対向させ、枠状の封止材でこれらを接合することにより、一対の基板と封止材で形成された収容部を有するものとなる。これに限らず、凹部を有する基板に蓋を接合したものでもよい。 The photoelectric conversion device of the present invention includes a substrate having a housing portion. The base has, for example, a housing portion formed of a pair of substrates and a sealing material by facing a pair of substrates and bonding them with a frame-shaped sealing material. However, the present invention is not limited to this, and a substrate having a recess may be bonded to the lid.
収容部には光電変換体が収容される。光電変換体は、光を受光して電気を生じるものも含まれ、導電させることにより光を生じるものも含まれる。光電変換体は、例えば、チップ状や層状等の種々の形状の半導体素子が含まれる。また、光電変換体は、電解質と色素が吸着された半導体とを具備する色素増感型光電変換体も含まれる。 A photoelectric conversion body is accommodated in the accommodating portion. Photoelectric converters include those that receive light to generate electricity, and those that generate light by conduction. The photoelectric converter includes, for example, semiconductor elements having various shapes such as a chip shape and a layer shape. In addition, the photoelectric converter includes a dye-sensitized photoelectric converter including an electrolyte and a semiconductor on which a dye is adsorbed.
基体は、収容部と基体の外部とを連通する孔部を有する。孔部は、光電変換体の一部としての電解質や、光電変換体を封止するための絶縁材料等を、収容部内に注入するための注入孔でもよい。また、孔部は、収容部内の気体を排出するための排出孔でもよい。 The base has a hole that communicates the accommodating portion with the outside of the base. The hole may be an injection hole for injecting an electrolyte as a part of the photoelectric converter, an insulating material for sealing the photoelectric converter, or the like into the housing. Further, the hole may be a discharge hole for discharging the gas in the housing part.
以下に、本発明の光電変換装置に係る実施の形態について模式的に示した図面を参照しながら詳細に説明する。 Embodiments according to the photoelectric conversion device of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings schematically shown.
図1は、本発明の光電変換装置に係る第1の実施形態を示した断面図である。光電変換装置Xは、一主面同士が対向するように配置された一対の基板(以下、第1の基板1、第2の基板2とする)と、第1の基板1および第2の基板2の一主面にそれぞれ第1の電極3および第2の電極4が形成されている。また、光電変換装置Xは、第1の基板1と第2の基板2の一主面間における間隙内に電解質5が配されている。言い換えれば、電解質5は、第1の電極3と第2の電極4との間に挟まれるように配されている。この電解質5は、外部への漏れを防止すべく、周囲が封止材6で覆われている。また、第1の電極3上には、色素が坦持された半導体層7が形成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the photoelectric conversion device of the present invention. The photoelectric conversion device X includes a pair of substrates (hereinafter, referred to as a first substrate 1 and a second substrate 2) disposed so that their principal surfaces face each other, and the first substrate 1 and the second substrate. The
また、第2の基板2および第2の電極4には、外部から電解質5を注入するため等に用いる孔部8が形成されている。そして、光電変換装置Xは、電解質5が外部に漏れるのを防止すべく、第2の基板2の他主面側に、蓋体10bが接合材10aを介して接合されている。そして、この接合材10aの一部には気泡11が含まれている。このような気泡11を有する構成により、接合材10のクラック伸長を抑制でき、長期間、気密性を維持することが可能な信頼性の高い光電変換装置を得ることができる。
The
以下に、上述した本発明の実施の形態に係る光電変換装置を構成する部材の詳細を示す。 Below, the detail of the member which comprises the photoelectric conversion apparatus which concerns on embodiment of this invention mentioned above is shown.
<第1および第2の基板>
第1の基板1は、一主面上で第1の電極3、および該第1の電極3上に配置された半導体層7を支持するものである。また、第1の基板1は、主として光が入射される側に設けられるため、透光性を有している。
<First and second substrates>
The first substrate 1 supports the
この第1の基板1の材質としては、例えば、可視光に対して透光性を有する青板ガラス、白板ガラス、無アルカリガラス等のガラス材料、またはPET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)等の樹脂材料が挙げられる。 Examples of the material of the first substrate 1 include glass materials such as blue plate glass, white plate glass, and non-alkali glass that are transparent to visible light, or PET (polyethylene terephthalate) and PEN (polyethylene naphthalate). And other resin materials.
第2の基板2は、一主面上で第2の電極4を支持するものである。この第2の基板2は、第1の基板1と同様に透光性を有する材質で構成されていれば、光の入射面(受光面)をより拡大し、光電変換効率を高めることができる。また、この第2の基板2は、光の入射側に位置していなくとも良いため、透光性が小さいものであってもよい。このような透光性が小さい材質としては、例えば、チタン、タンタル、ニオブ、ニッケル、タングステン、ステンレスまたはアルミニウム合金等の金属材料が挙げられる。このような導電性を有する金属材料であれば、第1の基板1自体が電極として作用するため、第2の電極4は不要となり、部品点数を低減できる。また、第2の基板2は、電解質5に対する耐食性を向上させるという観点から、チタン、ニッケル、タングステンで構成すると好適である。
The
また、第2の基板2には、電解質5を外部から注入するため等に用いる孔部8が形成されている。この孔部8は、電解質5を第1および第2の基板の間に注入できる大きさであれば、形状等は特に限定されるものではなく、例えば、横断面形状が円形状、楕円形、または四角形等の多角形等であってもよい。孔部8の大きさとしては、例えば、横断面形状が円形状であれば、直径が0.1〜3mm程度がよい。また、本実施の形態では、孔部8が1つしか設けられていないが、複数個あってもよい。さらに、本実施の形態では、第2の基板2に孔部8が設けられているが、第1の基板1のみに設けてもよく、また、第1および第2の基板それぞれに設けてもよい。なお、孔部8は、電解質5を注入するだけでなく、電解質5の排出、色素溶液の注入および排出等にも使用可能である。
The
<第1および第2の電極>
第1の電極3は、半導体層7で発電された電流を取りだす機能を有し、第1の基板1の一主面に設けられている。この第1の電極3は、第1の基板1の他主面側から光が入射されるため、可視光に対して透光性を有するほうが好ましい。
<First and second electrodes>
The
第1の電極3の材質としては、例えば、ITO(錫ドープインジウム酸化物:酸化インジウム錫)層、FTO(フッ素ドープ錫酸化物)層、または酸化錫層で形成される。また、第1の電極3の厚みは、製造の簡易さ、および適度なシート抵抗とするという観点から、0.3〜2μm程度がよい。このような第1の電極3は、例えば、CVD法、スパッタリング法、スプレー法等によって層状に形成される。
The material of the
第2の電極4は、電解質5に電荷を渡すためのものであり、第2の基板2の一主面に設けられている。この第2の電極4の材質としては、第2の基板4も受光部として利用するのであれば、第1の電極3と同じ材料、即ち、上述した透光性を有する材料を用いればよい。一方、第2の基板4から光を受光しないのであれば、第2の電極4は、透光性材料で
構成しなくてもよく、例えば、チタン、ニッケル、またはタングステン等の金属材料で構成してもよい。
The
また、第2の電極4は、電解質5との接触面にPt、Pd、Ru、Os、Rh、Ir等や、カーボン、PEDOT:TsO(ポリエチレンジオキシチオフェン−トルエンスルフォネート)等から成る図示していない触媒層を形成すれば、電解質5への電荷移動を効率良く行うことができる。
Further, the
<電解質>
電解質5は、第2の電極4から受けとった電荷を半導体層7に坦持された色素に渡す機能を有している。この電解質5は、孔部8から注入できる状態のものであればよく、例えば、液状(電解液)、ゲル状等を用いることができ、注入後に固体になるようなものであってもよい。
<Electrolyte>
The
電解質5は、電解液の場合、例えば、ヨウ素/ヨウ化物塩、臭素/臭化物塩、コバルト錯体、フェロシアン化カリウム等が挙げられる。なお、「ヨウ素/ヨウ化物塩」という表記は、電解質の化学反応によってヨウ素とヨウ化物塩の含有率が変化するものであることを意味する。また、電解質5は、注入時に液状またはゲル状であり、注入後に固体となるものの場合、ゲル電解質、ポリマー電解質等の固体電解質、ポリチオフェン・ポリピロール、ポリフェニレンビニレン等の導電性ポリマー、またはフラーレン誘導体、ペンタセン誘導体、ペリレン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体等の有機分子電子輸送剤等が挙げられる。また、電解質5の厚み、即ち、第1の基板1の一主面と第2の基板の一主面との間の距離は、1〜500μm程度がよい。
When the
<封止部材>
封止部材6は、第1の基板1と第2の基板2との間に電解質5を閉じ込めるべく、電解質5の周囲に配され、電解質5の外部への漏れを低減するための部材である。この封止部材6は、例えば、ガラスフリットのようなガラス材料、ポリエチレン、変性ポリエチレン、マレイン酸変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、マレイン酸変性ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、またはアクリレート樹脂等の樹脂材料が挙げられる。また、封止部材6を樹脂材料で構成する場合は、電解質5と接触する部位に、上述した有機材料を配し、該有機材料の外周部をさらにガラス材料で覆うような構成であれば、より気密性および機械的強度を高めることができる。
<Sealing member>
The sealing
第1の実施形態においては、この封止部材6と第1の基板1と第2の基板2とで、収容部を有する基体20を構成している。
In the first embodiment, the sealing
<半導体層>
半導体層7は、色素を気孔内に担持する機能を有する多孔質体で構成されている。このように多孔質の半導体層7は、表面積が大きく、色素をより多く担持(吸着)させることができるため、効率良く光を吸収して光電変換効率向上に寄与する。
<Semiconductor layer>
The
このような多孔質の半導体層7の材料としては、例えば、チタン(Ti)、亜鉛(Zn)、スズ(Sn)、ニオブ(Nb)、インジウム(In)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、ジルコニウム(Zr)、タンタル(Ta)、ハフニウム(Hf)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、カルシウム(Ca)、バナジウム(V)、タングステン(W)等の金属の少なくとも1種の金属酸化物半導体がよく、また窒素(N)、炭素(C)、弗素(F)、硫黄(S)、塩素(Cl)、リン(P)等の非金属元素の1種以上を含有していてもよい。特に、酸化チタンは、電子エネルギーバンドギャップが可視光のエネルギーより大きい2〜5eVの範囲にあり、好ましい。また、多孔質の半導体層は、電子エネルギー準位においてその伝導帯が色素の伝導帯よりも低いn型半導体がよい。
Examples of the material of the
また、半導体層7は、多孔質体であるため、内部に微細な空孔(空孔径が好ましくは1
0〜40nm程度のもの)を多数有している。また、半導体層7の厚みは、光電変換作用を最適化するという観点から、1〜50μmがよく、より好適には10〜30μmがよい。また、半導体層7と第1の電極3との間に、n型酸化物半導体の極薄(厚み200nm程度)の緻密層を挿入するとよく、逆電流を抑制する効果がある。
Moreover, since the
A large number of those having a thickness of about 0 to 40 nm. Moreover, the thickness of the
色素は、例えば、ルテニウム−トリス、ルテニウム−ビス、オスミウム−トリス、オスミウム−ビス型の遷移金属錯体、多核錯体、またはルテニウム−シス−ジアクア−ビピリジル錯体、またはフタロシアニンやポルフィリン、多環芳香族化合物、ローダミンB等のキサンテン系のものを用いること色素が好ましい。 Examples of the dye include ruthenium-tris, ruthenium-bis, osmium-tris, osmium-bis type transition metal complexes, polynuclear complexes, or ruthenium-cis-diaqua-bipyridyl complexes, or phthalocyanines, porphyrins, polycyclic aromatic compounds, It is preferable to use a xanthene group such as rhodamine B.
多孔質の半導体層7に色素を吸着させるためには、色素に少なくとも1個以上のカルボキシル基、スルホニル基、ヒドロキサム酸基、アルコキシ基、アリール基、ホスホリル基等を置換基として有することが有効である。ここで、置換基は色素自体を多孔質の半導体層7に強固に化学吸着させることができ、励起状態の増感色素から多孔質の半導体層7へ容易に電荷移動できるものであればよい。
In order to adsorb the dye to the
半導体層7に色素を吸着させる方法としては、例えば、第1の基板1上に形成された半導体層7を、色素を溶解した溶液に浸漬する方法が挙げられる。半導体層7に色素を吸着させる際、色素を溶解させる溶液の溶媒としては、例えば、エタノール等のアルコール類、アセトン等のケトン類、ジエチルエーテル等のエーテル類、アセトニトリル等の窒素化合物等を1種または2種以上混合したものが挙げられる。溶液中の色素の濃度は5×10−5〜2×10−3mol/l(l(リットル):1000cm3)程度が好ましい。
Examples of the method for adsorbing the pigment on the
第1の実施形態においては、色素が吸着された半導体層7と電解質5とで光電変換体21を構成している。
In the first embodiment, the
<蓋体>
蓋体10bは、孔部8の開口を覆うことにより、電解質5の外部への漏れあるいは外部からの酸素、水分等の浸入をより低減するための部材である。この蓋体10bは、接合材10aを介して第2の基板2の外表面に接合されている。蓋体10bは、電解質5や酸素、水分を透過し難い材質のもがよく、特に無機材料が好ましい。このような無機材料としては、例えば、青板ガラス、白板ガラス、無アルカリガラス等のガラス材料、チタン、タンタル、ニオブ、ニッケル、タングステン、ステンレスまたはアルミニウム合金等の金属材料が挙げられる。
<Cover body>
The
蓋体10bは予め成型された板体などの部材を接合材10aにより第2の基板2に接合していることが好ましい。これにより、蓋体10bが接合時に熔融状態を経ることはなく、蓋体10bに歪が生じにくくなる。その結果、蓋体10bに応力が加わった場合でも蓋体10bにクラックが発生しにくい。一方、蓋体10bを第2の基板2に接合する接合材10aは、熔融状態を経て固化することとなるが、本発明では、この接合材10aに気泡11を有するため、クラックが生じたとしてもクラックの進行を気泡11で有効に抑制することができ、接合状態を良好に維持することができる。
The
<接合材>
接合材10aは、孔部8を取り囲むようにして第2の基板2の外表面に接合されている。そして、接合材10aは一部に気泡11を含んでいる。このようにすることで、外部からの衝撃、熱応力などから、接合材10aにクラックが発生したとしても、そのクラックの伸長を抑制することができる。
<Bonding material>
The
なお、接合材10aは、蓋体10bとは別の部材であってもよいが、蓋体10bの一部であってもよい。接合材10aが蓋体10bの一部である場合、蓋体10bの一部をレーザ等で局所的に加熱し、この部分を熔融させ、第2の基板2に接着させる。このとき、熔融した部分が接合材10aに相当する。
The
気泡11は、接合材10a中において、孔部8側の端部(接合材10aの内周面側の端部)およびその反対側の端部(接合材10aの外周面側の端部)と比べ、中央部に多く存在させるのが望ましい。すなわち、蓋体10bと第2の基板2との対向面に直交するとともに接合材10aの孔部8側の側面およびその反対側の側面を横切る仮想平面における接合材10aの断面において、気泡11の占有面積は、孔部8側の端部およびその反対側の端部よりも中央部の方が大きくなっていることが望ましい。このようにすることで、接合材10aの内側から発生したクラックにも、外側から発生したクラックにも、クラックの伸長を抑制することができる。
In the
なお、上記の仮想平面における接合材10aの断面の気泡11の占有面積というのは、複数の気泡の合計の面積であってもよく、1つの気泡の面積であってもよい。好ましくは、複数の気泡が接合材10aの中央部に形成されていることが好ましい。この場合、接合材10aが網目構造になるため、強度を良好に維持することができる。
Note that the occupied area of the
また、気泡11は、接合材10a中において、中央部と比べ、孔部8側の端部(接合材10aの内周面側の端部)およびその反対側の端部(接合材10aの外周面側の端部)の少なくとも一方に多く存在させてもよい。すなわち、蓋体10bと第2の基板2との対向面に直交するとともに接合材10aの孔部8側の側面およびその反対側の側面を横切る仮想平面における接合材10aの断面において、気泡11の占有面積は、孔部8側の端部およびその反対側の端部の少なくとも一方が、中央部よりも大きくなっていてもよい。このようにすることで、接合材10aの接合強度を中央部でしっかりと維持しながら、端部の気泡11でクラックの伸長を抑制することができる。
In addition, in the
上記の仮想平面における接合材10aの断面の気泡11の占有面積は、20〜80%であるのが好ましい。このような占有面積であると、クラックの伸長を有効に抑制できるとともに接合材10aの強度を良好に維持することができる。
It is preferable that the occupied area of the
気泡11は、接合材10a中に気体や水分を含ませておき、蓋体10bと第2の基板2とを接合材10aを介して接合する際、接合材10aを加熱することにより、含ませておいた気体や水分を気泡として成長させることで形成できる。また、接合材10a中に加熱によりガスを生じる物質を含ませておいてもよい。
The
特に接合材10aの加熱をレーザで行なうと、接合材10aの所望の場所に局所的に気泡11を形成することができる。例えば、接合材10aの中央部にレーザを照射して蓋体10bと第2の基板2とを接合すれば、接合材10aの中央部において、両端部よりも占有面積が大きくなるように気泡11を形成させることができる。
In particular, when the
また、レーザ加熱を良好にできるように、接合材10aには、レーザ光を吸収する顔料、染料を適宜添加しておくこともできる。
In addition, a pigment or dye that absorbs laser light can be appropriately added to the
接合材10aは、スクリーン印刷法またはディスペンス法によって、蓋体10bまたは第2の基板2上に形成されることが好ましい。スクリーン印刷法やディスペンス法で接合材10aを塗布する際、空気が接合材10a中に混入されやすくなる。その結果、レーザを照射した際、混入した空気を膨張させることによって、気泡11を良好かつ容易に生じさせることができる。
The
また、接合材10aの材質としては、蓋体10bと第2の基板2とを接合できるものであればどのような材料でもよいが、好ましくはガラスから成るのがよい。接合材10bがガラスから成る場合、緻密な材料であるため気密封止を良好にすることができる。また、接合材10aは、蓋体10bと第2の基板2との接合時にレーザで局所的に加熱されることが好ましい。これにより、電解質5へ熱が伝達されるのを有効に抑制できる。このようなレーザで加熱可能な接合材10aの材質としては、レーザ吸収成分とガラス成分を含むガラスフリットであることが好ましい。このレーザ吸収成分は、レーザ光を選択的に吸収し、そのエネルギーを熱に変換することでガラスフリットを効率よく熔融し、焼結させる役割を担う。このレーザ吸収成分は、ガラスフリットを成すマトリックスの一部として熔融されていることが好ましいが、マトリックス中に偏析していてもよい。また、ガラスフリットの熱膨張係数は、第2の基板2の熱膨張係数と近くなるようにすれば、クラック等の不具合の発生を低減することができる。ガラスフリットを成すガラス成分としては、例えば、SiO2−Bi2O3−MOX系、B2O3−Bi2O3−MOX系、SiO2−CaO−Na(K)2O−MOX系、P2O5−MgO−MOX系(Mは一種以上の金属元素で、Xは整数である。)などが挙げられる。また、レーザ吸収成分としては、例えば、クロム、鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、銅、または炭素の単体または酸化物、もしくはこれら2種以上の化合物が挙げられる。また、第2の基板2を、ガラスを含む材料で構成すれば、接合材10aと第2の基板2とをレーザ溶着等で容易に接合できる。
In addition, the material of the
このようなガラスフリットを含んでなる接合材10aは、第2の基板2上にガラスフリットを配置した後、例えば、YAGレーザをガラスフリットに照射し、当該ガラスフリットを熔融させて第2の基板2と接合することによって形成される。なお、接合材10aの形状は、少なくとも孔部8の開口を囲うものであればよく、平面視して、円形、多角形等、特に限定されるものではない。但し、接合材10aの上面は、蓋体10bが接合されるため、平面状が好ましい。
In the
また、蓋体10bの接合方法としては、接合材10aを蓋体10bに形成した後、レーザ加熱により第2の基板2に接合してもよいし、接合材10aを第2の基板2に形成した後、レーザ加熱により蓋体10bを接合してもよい。
As a method for bonding the
なお、上述した例では、接合材10a自体をレーザ加熱で熔融させることによって、蓋体10bを第2の基板2に接合しているが、それに限定されない。例えば、接合材10aを、軟化点の異なる部材で構成し、レーザ加熱で軟化点の低い部材のみを熔融させることによって蓋体10bを第2の基板2に接合してもよい。
In the example described above, the
<封孔部材>
孔部8には孔部8を塞ぐ封孔部材9が形成されていてもよい。封孔部材9は、第1および第2の基板の間に封入された電解質5が外部に漏れるのを防ぐための部材である。この封孔部材9は、孔部8を塞ぐように、第2の基板2の他主面と接着される。
<Sealing member>
A sealing
封孔部材9は、電解質5に対する耐食性が高い樹脂材料を含んでいる。このような樹脂材料としては、例えば、フィルム形状のポリエチレン、変性ポリエチレン、マレイン酸変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、マレイン酸変性ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、およびフッ素樹脂あるいは液体状のブチル樹脂、エポキシ樹脂、アクリレート樹脂等が挙げられる。また、これらの樹脂材料は、機械的強度を高めるという観点から、必要に応じてフィラー等を含有させてもよい。
The sealing
封孔部材9は、有機材料、無機材料およびこれらの複合材料のいずれでもよいが、孔部8を容易に塞ぐという観点からは、有機材料であるのが好ましい。特に、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂であれば、孔部8をより容易に塞ぐことができる。すなわち、封孔部材9を、孔部8を簡易的な方法で塞いで電解質5の漏れを防ぐための仮止めとして機能させ、保護部材10で強固な封止を行なうことにより、作業性が良いとともに封止の信頼性をも高めることができる。
The sealing
また、接合材10aは、封孔部材9から、所定の距離だけ離れて形成されていることが好ましい。このような構成により、接合材10aを第2の基板2と熱を使った溶着等で接合しても、当該熱が封孔部材9に伝わりにくい。その結果、このような形態では、封孔部材9の熱劣化を低減することができる。加えて、上述した熱が封孔部材9を介して電解質5に伝わるのを低減できるため、当該熱による電解質5の分解・変質等を低減することができる。また、接合材10aが一部に気泡を含んでいるため、接合材のクラック伸長を抑制でき、長期間、気密性を維持することが可能な信頼性の高い光電変換装置を得ることができる。
Moreover, it is preferable that the
なお、封孔部材9と接合材10aとの間隙には、封孔部材9および接合材10aよりも熱伝導率が小さい部材を充填させても、上述した効果を得ることができる。しかしながら、本実施の形態のように、接合材10aと封孔部材9とを空隙を介して離間させれば、空気等の熱伝導率が小さい気体を接合材10aと封孔部材9の間に介在させることができるため、接合材10aから封孔部材9への熱伝導をより低減することができる。
Even if the gap between the sealing
また、光電変換装置Xでは、蓋体10bが封孔部材9と接触している。このような形態によれば、封孔部材9に残留している熱を蓋体10bに伝導させることができるため、封孔部材9の放熱性を高めることができる。このような放熱性を高めるという観点では、蓋体10bを熱伝導率が比較的高い金属材料で構成すると好適である。加えて、このような形態によれば、高温の環境下において、電解質5が膨張しても、封孔部材9を蓋体10bで直に抑えているため、封孔部材9の第2の基板2からの剥がれを低減できる。
In the photoelectric conversion device X, the
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。 Next, another embodiment of the present invention will be described.
図2は、本発明の光電変換装置に係る第2の実施形態を示した断面図である。光電変換装置X’は、蓋体10bが封孔部材9と離間している点で光電変換装置Xと相違する。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a second embodiment according to the photoelectric conversion device of the present invention. The photoelectric conversion device X ′ is different from the photoelectric conversion device X in that the
光電変換装置X’では、蓋体10bを封孔部材9と空隙を介して離間させれば、接合材10aから蓋体10bを介して伝導する熱が封孔部材9に伝わりにくくなるため、封孔部材9の熱劣化を低減することができる。
In the photoelectric conversion device X ′, if the
図3は、本発明の光電変換装置に係る第3の実施形態を示した断面図である。光電変換装置X’’は、封孔部材9が孔部8の内壁で支持されるように形成された点で光電変換装置Xと相違する。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the photoelectric conversion device of the present invention. The photoelectric conversion device X ″ is different from the photoelectric conversion device X in that the sealing
光電変換装置X’’のように、封孔部材9が孔部8の内壁で支持されるようにすれば、封孔部材9の第2の基板2の他主面側へのはみ出しを低減することができる。その結果、接合材10aの厚みは、第2の基板2の他主面側へはみ出した封孔部材9の厚みの影響を受けにくくなり、接合材10aの形状自由度が増す。接合材10aの形状自由度が増せば、強度、形成しやすさのみで接合材10aを設計することができる。
If the sealing
図4は、本発明の光電変換装置に係る第4の実施形態を示した断面図である。光電変換装置X’’’は、封孔部材9が孔部8の内壁と第2の基板2の他主面とで接着されている点で、光電変換装置X,X’,X’’と相違する。
FIG. 4 is a sectional view showing a fourth embodiment according to the photoelectric conversion device of the present invention. The photoelectric conversion device X ′ ″ is different from the photoelectric conversion devices X, X ′, X ″ in that the sealing
光電変換装置X’’’のように、封孔部材9が孔部8の内壁と第2の基板2の他主面とで接着されれば、封孔部材9は接着面積増加による接着強度が増し、特に電解質5側への引っ張り応力に対する強度を増すことができる。
If the sealing
なお、図4では封孔部材9と蓋体10bは離間しているが、このような形態に限定するものではない。図4の構成で封孔部材9と蓋体10bを接触させると、封孔部材9の強度を蓋体10bで補強できる、もしくは、蓋体10bの強度を封孔部材9で補強することができる。
In addition, although the sealing
X、X’、X’’、X’’’:光電変換装置
1:第1の基板
2:第2の基板
3:第1の電極
4:第2の電極
5:電解質
6:封止部材
7:半導体層
8:孔部
9:封孔部材
10a:接合材
10b:蓋体
11:気泡
20:基体
21:光電変換体
X, X ′, X ″, X ′ ″: photoelectric conversion device 1: first substrate 2: second substrate 3: first electrode 4: second electrode 5: electrolyte 6: sealing member 7 : Semiconductor layer 8: Hole 9: Sealing
Claims (1)
前記基体上に接合材を介して蓋体を、前記孔部の開口を覆うように載置する工程と、 Placing the lid on the base via a bonding material so as to cover the opening of the hole;
前記接合材にレーザを照射して、前記蓋体と前記基体を前記接合材により接合すると同時に、前記接合材中に気泡を形成する工程とを含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。 A method of manufacturing a photoelectric conversion device, comprising: irradiating the bonding material with a laser to bond the lid and the base body with the bonding material, and simultaneously forming bubbles in the bonding material.
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