JP5471097B2 - Bonding method of metal substrate and glass substrate - Google Patents
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Description
本発明は、金属基板とガラス基板との接合方法に関するものであり、より詳細には、封止材を用いて、金属基板とガラス基板とを接合する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for joining a metal substrate and a glass substrate, and more particularly, to a method for joining a metal substrate and a glass substrate using a sealing material.
ガラス基板は、透明である特性を活かして種々の用途に使用されているが、その用途によっては、金属基板に接合されて使用される。その代表的な用途して、色素増感型太陽電池を挙げることができる。 A glass substrate is used for various applications by taking advantage of its transparent property. Depending on the application, the glass substrate is used by being bonded to a metal substrate. A typical example thereof is a dye-sensitized solar cell.
例えば、色素増感型太陽電池として図1に示す構造のものが知られている。即ち、図1において、この色素増感型太陽電池は、光電極基板1(負極)と対極基板3(正極)とが、電解質液5を間に挟んで対峙した構造を有しており、光電極基板1と対極基板3との周縁部分は、電解質液5が漏洩しないように、封止材7で接合されて封止されている。
For example, a dye-sensitized solar cell having a structure shown in FIG. 1 is known. That is, in FIG. 1, this dye-sensitized solar cell has a structure in which a photoelectrode substrate 1 (negative electrode) and a counter electrode substrate 3 (positive electrode) face each other with an electrolyte solution 5 interposed therebetween. The peripheral portions of the electrode substrate 1 and the
このような色素増感型太陽電池において、光電極基板1は、アルミニウム板等の金属板1a上に、二酸化チタンなどの酸化物半導体の多孔質層1bが設けられており、この多孔質層1bの表面には増感色素(例えばRu色素)1cが吸着担持されている。また、対極基板3は、ガラス板3aの表面にITO等の透明導電膜3bが形成され、さらにその上には、プラチナや白金等の蒸着膜が電子還元性導電層3cとして形成されており、透明導電膜3bと電子還元性導電層3cとが電極層として機能する。
In such a dye-sensitized solar cell, the photoelectrode substrate 1 is provided with a
即ち、上記の色素増感型太陽電池においては、対極基板3側からの可視光の照射によって、色素1cが励起され、励起された色素1cの電子は、酸化物半導体層1bの伝導帯へ注入され、金属板1aから外部負荷(図示せず)を通って対極基板3に移動し、透明導電膜3bから導電層3cを通って電解質液5中のイオンによって運ばれ、色素1cに戻る。この繰り返しにより、外部負荷により電気エネルギーが取り出されるわけである。
That is, in the above dye-sensitized solar cell, the
ところで、上記の色素増感型太陽電池では、色素1cで増感された酸化物半導体層1bを表面に有する金属板1aに透明導電膜3b及び電子還元性導電層3cを表面に有するガラス板3aを接合することが必要であり、この接合は、一般に両基板3a,1aの周縁部の間に熱可塑性樹脂のシート乃至フィルムを挟んでのヒートシールにより行われる。即ち、これにより、両基板の接合と同時に封止を行うことができる(熱可塑性樹脂が封止材7となる)。
By the way, in said dye-sensitized solar cell, the glass plate 3a which has the transparent
しかしながら、上記のように、ヒートシールによりガラス製の基板に金属製の基板を接合した場合、ガラス製基板と金属製基板との線膨張係数が大きく異なることから、接合された基板に反りなどの変形が生じてしまい、ガラス基板の破損やシール不良などが発生するという問題がある。例えば、アルミニウム板の線膨張係数は、23ppm/℃であり、Znは33ppm/℃、ステンレススチール(SUS304)は17.3ppm/℃、Cuは16.5ppm/℃、鉄は10〜12ppm/℃であるのに対し、石英ガラスの線膨張係数は0.5ppm/℃、パイレックスガラスでは3.3ppm/℃、最も線膨張係数が大きい青板ガラスで9ppm/℃であり、ガラス製基板と金属製基板との線熱膨張係数はかなりの差がある。 However, as described above, when a metal substrate is bonded to a glass substrate by heat sealing, the linear expansion coefficients of the glass substrate and the metal substrate are greatly different. There is a problem that deformation occurs, and the glass substrate is damaged or a sealing failure occurs. For example, the linear expansion coefficient of an aluminum plate is 23 ppm / ° C, Zn is 33 ppm / ° C, Stainless steel (SUS304) is 17.3 ppm / ° C, Cu is 16.5 ppm / ° C, and iron is 10-12 ppm / ° C. On the other hand, the linear expansion coefficient of quartz glass is 0.5 ppm / ° C., Pyrex glass is 3.3 ppm / ° C., and blue plate glass having the largest linear expansion coefficient is 9 ppm / ° C. There is a considerable difference in the coefficient of linear thermal expansion.
一般に、ガラス製基板と他の基板との接合や、上記のような太陽電池における封止をレーザー溶着によって行うことは知られているが(特許文献1,2参照)、ガラス製基板と金属製基板を接合するに際して、線膨張係数差による変形を防止するように考慮された接合手段は知られていない。 In general, it is known that bonding between a glass substrate and another substrate and sealing in a solar cell as described above are performed by laser welding (see Patent Documents 1 and 2). When joining substrates, there is no known joining means that is considered to prevent deformation due to a difference in linear expansion coefficient.
従って、本発明の目的は、ガラス基板と金属基板とを熱膨張差に起因する変形を生じさせることなく接合することが可能な方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method capable of joining a glass substrate and a metal substrate without causing deformation due to a difference in thermal expansion.
本発明によれば、金属基板とガラス基板とを熱可塑性樹脂製の封止材を介して接合する方法において、
前記ガラス基板を加熱して該ガラス基板の温度を昇温しておき、この状態で該ガラス基板を封止材が配置されている前記金属基板の表面に押圧し、同時に該金属基板を前記封止材の融点以上の温度に加熱し、次いで該金属基板の加熱を停止し、該金属基板を選択的に冷却することを特徴とする金属基板とガラス基板との接合方法が提供される。
According to the present invention, in a method of joining a metal substrate and a glass substrate through a sealing material made of a thermoplastic resin ,
The glass substrate is heated to raise the temperature of the glass substrate, and in this state, the glass substrate is pressed against the surface of the metal substrate on which the sealing material is disposed, and at the same time, the metal substrate is sealed with the seal. There is provided a method for joining a metal substrate and a glass substrate, characterized in that the metal substrate is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the stopper, and then the heating of the metal substrate is stopped to selectively cool the metal substrate.
本発明の接合方法においては、
(1)前記金属基板の加熱を高周波加熱手段により行うこと、
(2)前記金属基板の冷却を、前記高周波加熱手段の冷却に用いられている冷媒により行うこと、
(3)前記金属基板の加熱を、前記封止材が配置されている部分について選択的に行うこと、
(4)前記ガラス基板として、ガラス板の一方の表面に透明導電膜及び電子還元性導電層からなる電極層が形成されているガラス製電極基板を使用し、前記金属基板として、金属板の表面に色素で増感された半導体多孔質層が形成された金属製光電極基板を使用し、前記電極層と半導体多孔質層とが対面するように該ガラス製電極基板と金属製光電極基板とを配置し、前記封止材を介して、該ガラス製電極基板と金属製光電極基板との周縁部を接合すること、
が好適である。
In the joining method of the present invention,
(1) The metal substrate is heated by high-frequency heating means,
(2) cooling the metal substrate with a refrigerant used for cooling the high-frequency heating means;
(3) heating the metal substrate selectively with respect to a portion where the sealing material is disposed;
(4) As the glass substrate, a glass electrode substrate in which an electrode layer composed of a transparent conductive film and an electron reducing conductive layer is formed on one surface of the glass plate is used, and the surface of the metal plate is used as the metal substrate. A metal photoelectrode substrate on which a semiconductor porous layer sensitized with a dye is formed, and the glass electrode substrate and the metal photoelectrode substrate are arranged so that the electrode layer and the semiconductor porous layer face each other. And bonding the periphery of the glass electrode substrate and the metal photoelectrode substrate through the sealing material,
Is preferred.
本発明の接合方法は、ガラス基板と金属基板との接合を、封止材(例えばヒートシール性の熱可塑性樹脂)の熱溶着を利用して接合するものであるが、極めて重要な特徴は、溶融している封止材を間に挟んでガラス基板と金属基板とが圧着されている状態で、金属基板を選択的に冷却するという手段を採用している点にある。即ち、このように金属基板を冷却することにより、金属基板の温度は、金属基板の熱伝導性がガラス基板に比して著しく高いこともあって、ガラス基板に比して急激に降下し、この結果、溶融した封止材が固化する際には、熱膨張係数の大きい金属基板の温度は、熱膨張係数の小さいガラス基板の温度よりもかなり低温となっている。従って、このような温度差が生じている結果として、封止材が固化した状態において、金属基板とガラス基板との間での熱膨張差が有効に緩和され(封止材が固化してから常温になる間の金属基板とガラス基板との収縮がほぼ同程度となる)、この熱膨張差によるシール破壊(封止材の変形や破断)が有効に防止され、また、熱膨張差に起因する金属基板の反りなどを有効に防止することができるのである。 In the bonding method of the present invention, the bonding between the glass substrate and the metal substrate is performed by using thermal welding of a sealing material (for example, a heat-sealable thermoplastic resin). The point is that the metal substrate is selectively cooled in a state where the glass substrate and the metal substrate are pressure-bonded with the molten sealing material interposed therebetween. That is, by cooling the metal substrate in this way, the temperature of the metal substrate drops sharply compared to the glass substrate, since the thermal conductivity of the metal substrate is significantly higher than the glass substrate, As a result, when the molten sealing material solidifies, the temperature of the metal substrate having a large thermal expansion coefficient is considerably lower than the temperature of the glass substrate having a small thermal expansion coefficient. Therefore, as a result of such a temperature difference, in the state where the sealing material is solidified, the thermal expansion difference between the metal substrate and the glass substrate is effectively relaxed (after the sealing material is solidified). The shrinkage between the metal substrate and the glass substrate during normal temperature is almost the same), and seal breakage (deformation or breakage of the sealing material) due to this thermal expansion difference is effectively prevented, and also due to the thermal expansion difference Therefore, it is possible to effectively prevent warping of the metal substrate.
また、本発明においては、金属基板の加熱を高周波加熱手段により行うことが好ましい。高周波加熱手段は、コイルに高周波電流を流しての誘導加熱によって加熱を行うものであるが、この加熱手段には、冷却管が設けられており、冷却管に水等の冷媒を常時流しておくことにより、コイル自体の加熱が防止される構造となっている。即ち、このような高周波加熱手段を用いた場合には、この高周波加熱手段の内部に循環されている冷媒を利用して金属基板の選択的冷却を直ちに開始することができる。電源OFFにより、高周波加熱コイルの温度は直ちに常温程度に低下するため、コイルの近傍に循環されている冷媒が直ちに金属基板の冷却に寄与することとなるからである。
また、高周波加熱手段の使用により、金属基板の封止材が設けられている部分について選択的に加熱することが可能となり、熱効率の上でも有利となる。
Moreover, in this invention, it is preferable to heat a metal substrate by a high frequency heating means. The high-frequency heating means performs heating by induction heating with a high-frequency current flowing through the coil. The heating means is provided with a cooling pipe, and a coolant such as water is always supplied to the cooling pipe. Thus, the coil itself is prevented from being heated. That is, when such a high-frequency heating means is used, selective cooling of the metal substrate can be started immediately using the refrigerant circulated inside the high-frequency heating means. This is because when the power is turned off, the temperature of the high-frequency heating coil immediately decreases to about room temperature, so that the refrigerant circulating in the vicinity of the coil immediately contributes to cooling of the metal substrate.
Further, the use of the high-frequency heating means makes it possible to selectively heat the portion of the metal substrate on which the sealing material is provided, which is advantageous in terms of thermal efficiency.
さらに、本発明では、金属基板の加熱に先立って、ガラス基板を予め加熱しておくため、金属基板の加熱条件を低減させることができる。即ち、金属基板とガラス基板との間に配置されている封止材が溶融するように金属基板を加熱することが必要であるが、ガラス基板を予め加熱しておくことにより、金属基板の加熱の程度を低くすることができる。 Furthermore, in the present invention, since the glass substrate is heated in advance prior to the heating of the metal substrate, the heating conditions for the metal substrate can be reduced. That is, it is necessary to heat the metal substrate so that the sealing material disposed between the metal substrate and the glass substrate is melted, but by heating the glass substrate in advance, Can be reduced.
かかる本発明の接合方法は、特に色素増感型太陽電池の製造工程に好適に適用され、例えば、前記ガラス基板として、ガラス板の一方の表面に透明導電膜及び電子還元性導電層からなる電極層が形成されているガラス製電極基板を使用し、前記金属基板として、金属板の表面に色素で増感された半導体多孔質層が形成された金属製光電極基板を使用し、封止材を介して、これらの電極基板の接合に、本発明を有利に適用することができる。 Such a joining method of the present invention is particularly suitably applied to a production process of a dye-sensitized solar cell. For example, as the glass substrate, an electrode comprising a transparent conductive film and an electron reducing conductive layer on one surface of a glass plate. A glass electrode substrate in which a layer is formed, and a metal photoelectrode substrate in which a semiconductor porous layer sensitized with a dye is formed on the surface of the metal plate as the metal substrate, and a sealing material Thus, the present invention can be advantageously applied to the bonding of these electrode substrates.
本発明を、以下、添付図面に示す具体例に基づいて説明する。
本発明の接合方法のプロセスを示す図2を参照して、ガラス基板20は所定の治具21により保持されており、この治具21には、加熱ヒータ23がセットされ、ガラス基板20を加熱し得るようになっている。
一方、上記のように治具21に保持されているガラス基板20の下方には、金属基板25が配置されており、この金属基板25の下側には、高周波加熱部材27が配置されている。
また、金属基板25の上面には、封止材29が載置されている。
The present invention will be described below based on specific examples shown in the accompanying drawings.
Referring to FIG. 2 showing the process of the bonding method of the present invention, the
On the other hand, a
A sealing
封止材29は、熱溶着によってガラス基板20と金属基板25とを接合するものであり、通常、熱可塑性樹脂のフィルム乃至シートが使用される。この熱可塑性樹脂は、熱溶着が可能であれば、任意の熱可塑性樹脂であってよく、例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ1−ブテン、ポリ4−メチル−1−ペンテン、或いはエチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン等のα−オレフィン同士のランダム乃至ブロック共重合体等のポリオレフィン系樹脂;エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体等のエチレン−ビニル化合物共重合体樹脂;ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ABS、α−メチルスチレン−スチレン共重合体等のスチレン系樹脂;ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等のビニル系樹脂;ナイロン6、ナイロン6−6、ナイロン6−10、ナイロン11、ナイロン12等のポリアミド樹脂;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ポリエステル樹脂;ポリカーボネート;ポリフェニレンオキサイド;カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース誘導体;酸化澱粉、エーテル化澱粉、デキストリンなどの澱粉;及びこれらの混合物からなる樹脂;などであってよいが、コスト、強度、耐熱性等の見地から、ポリエチレンテレフタレートやポリオレフィンが好適である。
The sealing
また、上記の封止材29の形状や厚みは、ガラス基板20と金属基板25との接合体の用途に応じて適宜なものとすることができ、例えば図1に示すような構造の太陽電池の電極として用いる場合には、封止材29は、フレーム形状とし、ガラス基板20と金属基板25とが周縁部で接合されるような構造となり、また、この場合、封止材29によって囲まれた内部の領域には電解液が充填されることとなるため、接合後の封止材29の厚みは、通常、10〜20μm程度に設定される。
Moreover, the shape and thickness of the sealing
後述する実施例1で行われた接合での各基板の温度変化を示す図3を併せて参照して、本発明の接合方法では、先ず、加熱ヒータ23により、ガラス基板20を加熱し、このガラス基板20を封止材29の融点に近い温度に昇温して維持しておく。この温度は、封止材29の融点よりも高温に設定することも可能であるが、封止材29の溶融は、金属基板25の加熱により行われるため、ガラス基板20を必要以上の高温に加熱する必要はなく、封止材29の融点未満の温度、例えば、封止材29の融点よりも10乃至60℃程度低い温度範囲にガラス基板20を加熱して維持しておくことが好ましい。
また、ガラス基板の加熱温度は、封止材が固化する温度以下なら接着後加熱された治具を付けていることも可能になる。特に、図1に示されているような色素増感型太陽電池における電極基板同士の接合に本発明を適用する場合には、ガラス板3aの表面に、熱による性能低下を生じ易い電解質5層(例えば、固体電解質)が設けられている場合、このような電解質層5が形成されている状態で接合が行われるため、電解質層5の性能低下を防止するという観点から、ガラス基板20(ガラス板3a)の温度は、封止材29の融点未満の温度に保持しておくことが好ましい。
Referring also to FIG. 3 showing the temperature change of each substrate in the bonding performed in Example 1 described later, in the bonding method of the present invention, first, the
Moreover, if the heating temperature of a glass substrate is below the temperature which a sealing material solidifies, it also becomes possible to attach the jig | tool heated after adhesion | attachment. In particular, when the present invention is applied to the joining of electrode substrates in a dye-sensitized solar cell as shown in FIG. 1, five layers of electrolytes are likely to cause performance degradation due to heat on the surface of the glass plate 3a. When (for example, a solid electrolyte) is provided, bonding is performed in a state in which such an electrolyte layer 5 is formed. Therefore, from the viewpoint of preventing performance degradation of the electrolyte layer 5, the glass substrate 20 (glass The temperature of the plate 3a) is preferably kept at a temperature below the melting point of the sealing
また、上記のようにガラス基板20を予め加熱しておくことにより、金属基板25の加熱条件を緩やかなものとして、封止材29を溶融させることができる。
また、ガラス基板全体を加熱することにより、ガラス基板の熱膨張を大きくすることができ、選択的に加熱されるアルミ基板の熱膨張量に近づけることができる。
In addition, by heating the
Moreover, by heating the whole glass substrate, the thermal expansion of the glass substrate can be increased, and the amount of thermal expansion of the aluminum substrate that is selectively heated can be brought close to.
ガラス基板20が所定の温度に加熱された状態で、加熱ヒータ23の電源をOFFとし(加熱温度が封止材の固化温度未満であれば、ONのままで良い)、治具21を降下させ、このガラス基板20を、下方に配置されている金属基板25の表面に押圧する。この圧力は、封止材29が溶融したときに、その溶融物に適度な厚みが保持されるような範囲に設定される。即ち、この圧力が低すぎる場合には、圧着が不十分であるため、接合強度の低下を生じ易く、また、圧力が高すぎる場合にも、封止材29の溶融物が拡散してしまい、単位面積当りの封止材29の量が低下し、この結果、やはり接合強度の低下を生じてしまうからである。従って、具体的な押圧力の範囲は、次工程での金属基板25の加熱の程度や封止材29の溶融物の流動特性によっても異なり、一概に規定することはできないが、太陽電池の大きさが60mm角でシール幅5mmの場合、押圧荷重は20kg以上必要である。
In a state where the
尚、上記のようにしてガラス基板20を金属基板25の表面に封止材29を間に挟んで押圧すると、加熱ヒータ23の電源がOFFにされているため、一次的にガラス基板20の温度は低下するが、直ぐに金属基板25の加熱を開始するため、このような温度低下は特に問題にはならない。
When the
金属基板25の加熱は、その下側に設けられている高周波加熱部材27により、上記のような押圧下で行われ、これにより、金属基板25は、封止材29の融点以上の温度に昇温され、また、ガラス基板20の温度は、金属基板25からの伝熱によって金属基板25と共に上昇する。
The
このような加熱によって、ガラス基板20と金属基板25との間の封止材29は、その融点以上の温度に加熱されて溶融し、溶融状態でガラス基板20と金属基板25とに密着することとなる。
この場合、ガラス基板20を予め加熱していることは、高周波加熱部材27の出力条件等を低くして封止材29を融点以上の温度に加熱して溶融状態とする上で好適となる。
By such heating, the sealing
In this case, preheating the
また、金属基板25の加熱は、封止材29を加熱して溶融状態とするために行われるものであるから、封止材29の形状によっては、封止材29が設けられている部分にのみ、高周波加熱部材27を配置し、その部分を選択的に加熱することが省エネルギー等の観点から好適である。
Moreover, since the heating of the
封止材29が融点以上の温度に到達し、十分に溶融状態となった段階で高周波加熱部材27の電源をOFFとし、金属基板25の加熱を停止する。このとき、ガラス基板20の金属基板25への押圧は、金属基板25の加熱停止と同時に解除してもよいが、一般的には、若干のタイムラグをおいて(通常、2〜3秒程度)、押圧の解除を行うことが好適である。即ち、金属基板25の加熱停止と同時に、金属基板25及びガラス基板20の温度は降下するが、溶融した封止材29は直ちに固化するわけではなく、一定時間は、溶融状態に保持されている。従って、加熱停止後においても、押圧力を加えておくことにより、封止材29による接合力を高めることができるからである。
When the sealing
本発明では、上記のようにして金属基板25を加熱し、次いで金属基板25の加熱を停止した後、金属基板25を選択的に冷却することが重要である。
即ち、金属基板25の加熱停止後、例えば金属基板25及びガラス基板20の何れも放冷により冷却した場合、金属基板25の温度とガラス基板20との温度差が小さいまま、両基板20、25の温度は降下していき、この過程で溶融状態の封止材29が固化することとなる。従って、この場合には、金属基板25の熱膨張係数はガラス基板20に比してかなり大きいため、封止材が固化した状態での金属基板25の収縮量とガラス基板20の収縮量とが大きく異なり、この結果、固化した状態の封止材29には、熱膨張係数差による大きな応力が発生し、この封止材29の変形や破損、或いは金属基板25の撓みなどの変形を生じてしまう。
In the present invention, it is important to selectively cool the
That is, after the heating of the
しかるに、本発明では、金属基板25の加熱停止後、金属基板25を選択的に冷却するため、図3に示されているように、ガラス基板20に比して、金属基板25が大きく温度降下する。即ち、封止材が固化してから常温になる間の金属基板20の収縮量はガラス基板の収縮量とほぼ同程度となり、金属基板25とガラス基板25との間での熱膨張差が有効に緩和されるのである。この結果、封止材29の変形や破損、或いは金属基板25の反りなどを有効に防止することが可能となる。
However, in the present invention, since the
本発明において、上述した例では、金属基板25を加熱するための手段としては、高周波加熱部材27が使用されているが、勿論、このような加熱手段としては、ガラス基板20と同様、通常の加熱ヒータを用いることもできる。しかしながら、高周波加熱部材27の使用は、金属基板25の選択的冷却を、極めて速やかに行うことができるという利点がある。即ち、この高周波加熱部材27には、高周波コイル自体の加熱を防止するために、水等の冷媒が循環されている。このため、高周波加熱部材27の電源をOFFとし、加熱を停止した時点で、この冷媒は、金属基板25の冷却に寄与することとなり(高周波コイルの温度は通電停止とほぼ同時に常温に戻る)、格別の冷却手段を用いることなく、しかも迅速に金属基板25を選択的に冷却することができるのである。
In the present invention, in the above-described example, the high-
尚、金属基板25の選択的冷却が行われている間、ガラス基板20は放冷されていてよい。ガラス基板20の熱伝導性は金属基板25に比して小さいため、放冷により急激に温度降下をすることはないからである。
The
また、金属基板25の選択的冷却は、封止材29が完全に固化するまで行えばよく、封止材29が完全に固化した後は、そのまま選択的冷却を行ってもよいし、高周波加熱部材27を取り外して単なる放冷に切り替えてもよい。また、封止材29が完全に固化していれば、ガラス基板20を水冷等によって急冷することもできる。
Further, the selective cooling of the
上述した本発明の接合方法は、図1に示す構造の色素増感型太陽電池におけるガラス製電極基板3と光電極基板1(金属製電極基板)の接合に好適に適用される。即ち、このガラス製電極基板1を前述したガラス基板として使用し、光電極基板1を金属基板として、封止材を用いて両基板を接合すればよいわけである。
特に、図1の色素増感型太陽電池では、金属基板1aとしてアルミ製のものが使用されるが、アルミ製基板とガラス基板とでは熱膨張係数差が極めて大きく、封止材7の変形や破壊(電解液の漏洩をもたらす)或いはアルミ製金属基板1aの反りなど生じ易いが、本発明を適用することにより、このような不都合を有効に回避することができる。
The above-described joining method of the present invention is suitably applied to joining of the
In particular, in the dye-sensitized solar cell of FIG. 1, an aluminum substrate is used as the
本発明を次の例で説明する。
(実施例1)
高周波加熱部材27には水冷の5ターン加熱コイルを用いた。また、加熱コイルは図示していない50kHz高周波電源に接続されている。高周波加熱部材27には厚み0.28mmのアルミ基板と厚み0.05mmのポリプロピレンの封止材が置かれ、ヒータ23によって加熱される治具21には厚さ1.1mmのガラス基板が付けられ100℃に予熱した。
その後、ヒータ、治具、ガラス基板を下げてアルミ基板、封止材に荷重20kgで押圧した。そして、高周波により約1.2kWの出力で5秒間加熱し、その直後にアルミ基板側から急冷して接着された太陽電池を作成した。
このときのガラス基板、アルミ基板の加熱温度曲線を図3に示す。室温まで冷却した太陽電池の撓みは90μm位で、問題はなかった。また、シール強度、電解液充填後の漏れについても問題なかった。
The invention is illustrated by the following examples.
Example 1
A water-cooled 5-turn heating coil was used for the high-
Thereafter, the heater, jig, and glass substrate were lowered and pressed against the aluminum substrate and the sealing material with a load of 20 kg. And it heated for 5 second with the output of about 1.2 kW by the high frequency, and immediately after that, it rapidly cooled from the aluminum substrate side, and the solar cell bonded was created.
The heating temperature curves of the glass substrate and the aluminum substrate at this time are shown in FIG. The deflection of the solar cell cooled to room temperature was about 90 μm, and there was no problem. Further, there was no problem with sealing strength and leakage after filling with electrolyte.
(比較例1)
実施例1と同様の装置においてヒータは加熱しない状態、すなわちガラス基板が室温状態において高周波加熱した場合、高周波加熱条件が実施例1と同じ条件では接着しなかった。また、高周波加熱条件を変更して、加熱温度を高くして接着したが、十分なシール強度が得られなかった。
(Comparative Example 1)
In the same apparatus as in Example 1, when the heater was not heated, that is, when the glass substrate was heated at high frequency in a room temperature state, the high frequency heating conditions were not bonded under the same conditions as in Example 1. Moreover, although the high-frequency heating conditions were changed and the heating temperature was increased and bonding was performed, sufficient seal strength could not be obtained.
1:光電極基板
1a:金属板
1b:多孔質半導体層
1c:増感色素
3:ガラス製電極基板
3a:ガラス板
3b:透明導電膜
3c:電子還元性導電層
5:電解質液
7:封止材
20:ガラス基板
21:治具
23:加熱ヒータ
25:金属基板
27:高周波加熱部材
29:封止材
1:
Claims (5)
前記ガラス基板を加熱して該ガラス基板の温度を昇温しておき、この状態で該ガラス基板を封止材が配置されている前記金属基板の表面に押圧し、同時に該金属基板を前記封止材の融点以上の温度に加熱し、次いで該金属基板の加熱を停止し、該金属基板を選択的に冷却することを特徴とする金属基板とガラス基板との接合方法。 In a method of joining a metal substrate and a glass substrate via a sealing material made of thermoplastic resin ,
The glass substrate is heated to raise the temperature of the glass substrate, and in this state, the glass substrate is pressed against the surface of the metal substrate on which the sealing material is disposed, and at the same time, the metal substrate is sealed with the seal. A method of joining a metal substrate and a glass substrate, wherein the metal substrate is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the stopper, and then the heating of the metal substrate is stopped and the metal substrate is selectively cooled.
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