JP6352268B2

JP6352268B2 - 光電変換素子の製造方法

Info

Publication number: JP6352268B2
Application number: JP2015532897A
Authority: JP
Inventors: 智弘大塚; 中嶋　節男; 節男中嶋; 尚洋藤沼
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2013-08-22
Filing date: 2014-08-21
Publication date: 2018-07-04
Anticipated expiration: 2034-08-21
Also published as: CN105009239A; KR20160045621A; TWI640102B; TW201517286A; CN105009239B; WO2015025921A1; JPWO2015025921A1; KR102276767B1

Description

本発明は、光電変換素子及び光電変換素子の製造方法に関する。本願は、２０１３年８月２２日に、日本に出願された特願２０１３−１７２５６１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

近年、化石燃料に代わるクリーンエネルギーの発電装置として太陽電池が注目され、シリコン（Ｓｉ）系太陽電池、および色素増感型太陽電池の開発が進められている。とりわけ色素増感型太陽電池は、安価で量産しやすいものとして、その構造及び製造方法が広く研究開発されている（例えば下記特許文献１）。
図７に示すように、特許文献１に記載された色素増感太陽電池１００は、透明基板１０１の板面に透明導電膜１０２が成膜され、透明導電膜１０２の表面に色素を担持させた半導体層１０３が形成された光電極１０４と、対向基板１０５に、透明導電膜１０２に対向するよう設けられた対向導電膜１０６が成膜された対向電極１０７と、半導体層１０３を囲繞するとともに、光電極１０４の外周壁部と対向電極１０７の外周壁部とを貼り合わせて内部空間Ｓを形成しこの内部空間Ｓを密封する封止材１０８と、前記内部空間Ｓに注入された電解液１０９とを備えている。

特開２０１１−１７５９３９号公報

ところで、色素増感太陽電池１００では、内部空間Ｓに電解液１０９が注入された場合に、封止材１０８と電解液１０９とが接触し、封止材１０８を劣化させ太陽電池１００の品質を低下させてしまうという問題があった。封止材１０８が劣化すると、封止材１０８のバリヤ性低下により、電解液１０９が封止材１０８の内部に浸透する、あるいは、封止材１０８の接着強度低下により、封止材１０８と半導体層１０３等との界面が剥離するなどして、短絡が発生する恐れがある。
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、封止材と電解液とが接触することを抑制可能な光電変換素子を提供することを課題とする。

本発明の光電変換素子は、第一の電極基板に半導体層が形成された光電極と、前記第一の電極基板に前記半導体層を介して対向配置される第二の電極基板を備えた対向電極と、前記光電極と前記対向電極との間を封止する封止材と、この封止材の内側に配される電解質とを備え、前記第一の電極基板及び前記第二の電極基板の少なくともいずれか一方には、前記第一の電極基板と前記第二の電極基板との離間寸法を拡大する空間拡大壁部が設けられ、前記封止材の内側に拡大空間を形成し、前記電解質は、前記拡大空間の内側で前記第一の電極基板と前記第二の電極基板との間に保持され、前記封止材に前記電解質と接触しない非接触部が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、封止材に電解質と接触しない非接触部が形成されているため、電解質による封止材の劣化が防止でき、それにより短絡の発生を抑制することができる。
なお、本願において示す「電解質」には、電解液、ゲル状の電解質及び固体状の電解質が含まれる。

前記拡大空間又は前記封止材の内部には、第一の電極基板及び第二の電極基板からなる群より選ばれる少なくとも１つの電極基板上に配される配線が設けられていることが好ましい。
この構成によれば、拡大空間に断面積の大きい前記配線を配設することができる。

本発明の前記空間拡大壁部は、前記離間寸法を前記封止材に向けて漸次拡大させる傾斜面を備えたものであってもよい。
この構成によれば、空間拡大壁部によって形成される拡大空間に電解質を保持して封止材に電解質が接触することを防止することができる。

本発明は、前記封止材の厚さ（鉛直方向の高さ）寸法と、前記半導体層が形成された領域の前記第一の電極基板の表面及び前記第二の電極基板の表面の間の寸法との差が３０μｍ以上２００μｍ以下とされていることが好ましい。
この構成によれば、封止材の内部に断面積を可及的に大きくした配線を埋め込むことができ、配線抵抗を低下させることができる。また、２００μｍ以下とすることにより、封止材周辺にデッドスペースが多くなることによる発電有効面積の低下を招くことを防止できる。

本発明の光電変換素子の製造方法は、光電極に備えられた第一の電極基板上の半導体層に電解質を配する電解質配置工程と、前記第一の電極基板の端部及び第二の電極基板の端部の少なくともいずれかに封止材を配する封止材配置工程と、前記光電極に、第二の電極基板を備えた対向電極を積層する積層工程と、前記光電極と前記対向電極とを加圧し、前記電解質を前記半導体層に配しつつ前記第一の電極基板と前記第二の電極基板との間で保持させ、かつ前記封止材の近傍における前記第一の電極基板と前記第二の電極基板との離間寸法を拡大する空間拡大壁部を形成し、前記封止材に前記電解質と接触しない非接触部を形成する電解質延伸工程と、前記光電極と前記対向電極とを封止する封止工程と、を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、上記に記載の光電変換素子を簡便に製造することができる。

本発明は、前記積層工程と前記電解質延伸工程と前記封止工程とが、前記光電極と前記対向電極との加圧により同時に行われることが好ましい。
この構成によれば、上記に記載の光電変換素子の製造工程がより一層シンプルになる。

本発明の前記空間拡大壁部は、前記第一の電極基板及び前記第二の電極基板の少なくとも一方に可撓性のある樹脂基材を用い、前記光電極と前記対向電極とを加圧する際に前記可撓性のある樹脂基材を変形させて形成することが好ましい。
この構成によれば、光電極と対向電極との積層及び加圧を同時に行うことができ、さらに封止材に電解質を接触させない非接触部を形成する構成を加圧時に成形することができる。

本発明によれば、封止材と電解質とが接触することを抑制して光電変換素子の品質劣化を防止することができるという効果を奏する。
また、本発明の光電変換素子の製造方法によれば、本発明の光電変換素子を簡便に効率的に製造することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態の光電変換素子を模式的に示した断面図である。本発明の一実施形態の光電変換素子の製造工程の一部を模式的に示した断面図である。本発明の一実施形態の光電変換素子の製造工程の一部を模式的に示した断面図である。本発明の一実施形態の光電変換素子の製造工程を模式的に示した図である。図４で示した本発明の一実施形態の光電変換素子の製造工程をＹ１−Ｙ２線で矢視した断面図である。本発明の一実施形態の光電変換素子の他の例を模式的に示した断面図である。従来の光電変換素子を示した断面図である。

以下、図を参照して本発明の光電変換素子の各実施形態について、光電変換素子が色素増感太陽電池である場合を例として説明する。また、電解質として電解液を用いて光電変換素子が製造された場合を例として説明する。

（第１の実施形態）
図１に示すように、色素増感太陽電池（光電変換素子）（以下「太陽電池」と称する）１Ａは、第一の電極基板２上に半導体層４が形成された光電極５と、第一の電極基板２に間隔を置いて対向配置された第二の電極基板６を備えた対向電極８とを備えている。
そして、光電極５と対向電極８との間が、第一の電極基板２の外端部２ｐと第二の電極基板６の外端部６ｐとにおいて封止材１０及び超音波溶着などにより光電極５及び対向電極８の外周を巡るように枠状に封止され、封止された内部空間Ｓ及び半導体層４内の空隙（不図示）に電解液１１が充填されている。図1においては、上記の様な構成を有する太陽電池が単位セルとして左右に連続して形成されている。前記単位セルの形状は、特に制限されず、三角形、四角形、これら以外の多角形、円形、楕円形などが例示できるが、製造効率などの観点から図４に示すように帯状であることが好ましい。
前記封止材１０は、単位セル（太陽電池）の縁部の少なくとも一部に設けられる。即ち、前記封止材１０は、単位セルを完全に囲繞するように設けられていてもよいし、本発明で目的とする効果が達成できる限り、単位セルの縁部の一部にのみ設けて縁部の残りの部分を他の手段で封止してもよい。また、前記封止材１０を単位セルの縁部の一部にのみ設ける場合、複数の前記封止材１０が断続的に単位セルの縁部に設けられていても良い。
例えば、単位セルが図４に示すように帯状の形状である場合における封止材１０の配し方の具体例としては以下を挙げることができる：（１）封止材１０を、単位セルの対向する一対の長辺部の一方にのみ設ける、（２）封止材１０を、単位セルの対向する一対の長辺部の両方に設ける、（３）封止材１０を、単位セルの対向する一対の長辺部の両方と、さらに一対の短辺部の一方にも設けることにより、封止材１０をコの字型に配する、（４）封止材１０を、単位セルの四辺全てに設けて単位セルを封止材１０で完全に囲繞する。

ここで、第一の電極基板２は、封止材１０が配された外端部２ｐの内側において傾斜面１５ａを備えた空間拡大壁部１５を有している。
また、第二の電極基板６も第一の電極基板２と同様に、外端部６ｐの内側において傾斜面１５ａを有する空間拡大壁部１５を有している。そして、この空間拡大壁部１５、１５は、封止材１０の近傍において、第一の電極基板２の表面と第二の電極基板６の表面との離間距離Ｌ１を外端部２ｐの内側から外側すなわち封止材１０に向かって漸次大きくし、内部空間Ｓの一部が広くなった拡大空間Ｅを形成している。
この間拡大壁部１５，１５に挟まれた領域Ｘ２に位置する拡大空間Ｅは、半導体層４及びその近傍の領域Ｘ１からはみ出た電解液１１を十分に保持することができ、電解液１１と封止材１０との間を可及的に引き離して分離することができるようになっている。
また、電解液１１と封止材１０との間に、封止材１０の劣化防止部材（不図示）を設けることが好ましい。具体的には、光電極５と対向電極８との間の電解液１１が存在する空間と前記拡大空間Ｅと仕切るように劣化防止部材を設けることが好ましい。この劣化防止部材は、例えば、耐溶媒性及び／又は耐ヨウ素性を有するフッ素樹脂などの固体により形成されることが好ましい。劣化防止部材を設けることで、太陽電池に上から圧力がかかることにより前記電解液１１が存在する空間が圧縮されても、電解液１１が封止材１０に接触することを防止することができる。

第一の電極基板２及び第二の電極基板６は、それぞれ例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の透明の熱可塑性樹脂材料を主材料とする樹脂基材Ｐ１，Ｐ２の表面に導電膜３，７が成膜されたものである。なお、樹脂基材Ｐ１，Ｐ２は、フィルム状に形成されたものであってもよい。
第一の電極基板２及び第二の電極基板６（樹脂基材Ｐ１及びＰ２）の形状については、特に制限はないが、図４に示すような帯状であることが好ましい。

第一の電極基板２に備えられた導電膜３又は第二の電極基板６に備えられた導電膜７のいずれか又は双方は、透明導電膜により形成されている。
導電膜３，７の材料には、例えば、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アルミドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）、酸化インジウム／酸化亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）等が用いられている。

半導体層４は、後述する増感色素から電子を受け取り輸送する機能を有するものであり、金属酸化物からなる半導体により導電膜３の表面に成膜されている。金属酸化物としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ₂）等が用いられる。

半導体層４は、増感色素を担持している。増感色素は、有機色素または金属錯体色素で構成されている。有機色素としては、例えば、クマリン系、ポリエン系、シアニン系、ヘミシアニン系、チオフェン系等の各種有機色素を用いることができる。金属錯体色素としては、例えば、ルテニウム錯体等が好適に用いられる。
このように、第一の電極基板２の一方の板面に形成された半導体層４を設けて光電極５が構成されている。

第二の電極基板６に備えられた導電膜７としては、触媒層の役割を有さず導電膜としての役割を有する材料か、触媒層及び導電膜の双方の役割を果たし得る材料のいずれかが採用されている。前者の場合は、導電膜７上に更に触媒層が成膜されており、後者の場合には導電膜７のみが樹脂基材Ｐ２に成膜されている。
また、導電膜７の表面に成膜される触媒層としては、カーボンペースト，プラチナ等が採用されている。
このように構成された第二の電極基板６を備えて対向電極８が構成されている。
この対向電極８は、導電膜７を導電膜３に対向させて光電極５と対向配置されている。

封止材１０としては、ホットメルト樹脂等が用いられている。
この封止材１０は、一対の外端部２ｐ，２ｐ及び／又は一対の外端部６ｐ，６ｐに配され、加熱プレスされて光電極５と対向電極８との間を接着している。また、封止材１０が配された外端部２ｐ，６ｐに交叉する端部（紙面手前側及び奥行き側に設けられる端部）は、封止材１０を用いずに超音波溶着等により封止されている。

配線２０は、導電膜３の表面に配され太陽電池１Ａで生ずる電気を集電して引き出すことができるようになっている。この配線２０は、拡大空間Ｅにおいて肉厚に配された封止材１０内に断面積を大きくして埋設されている。そして、断面積が大きく形成された配線２０が配されていることにより、太陽電池１Ａに設置された配線２０の低抵抗化が図られている。
また、配線２０の断面形状は細長く形成され、第一の電極基板２と第二の電極基板６との間方向に厚く、これに交叉する方向（封止材１０，１０同士の間方向）に薄くなるように配設されている。配線２０がこのように配設されていることにより、封止材１０内に埋設されやすくなっている。
尚、図1に示すように、拡大される傾斜面の高さは、封止材内部の配線の高さの方よりもが大きい（即ち、前記封止材の鉛直方向の高さが、前記配線の鉛直方向の高さの方より大きい）ことが好ましい。それにより、厚さ方向に圧縮される力が加わった場合に、封止剤部分が優先的に変形し、配線部の変形を抑える効果が得られる。これにより、厚さ方向に圧縮される力が加わった場合において、発電電力の供給を継続することが可能となる。

電解液１１は、半導体層４の内部に浸透し、そのほぼ表面全体に塗工されているとともに、拡大空間Ｅを介して封止材１０よりも内側の領域Ｘ１付近に保持されている。
この電解液１１は、所定の粘性を有しているとともに表面張力を有しているため、第一の電極基板２と第二の電極基板６とのそれぞれに密着している。したがって、電解液１１は、領域Ｘ１及びその近傍から封止材１０側に容易に流動しないようになっている。
そしてこのことにより、電解液１１と封止材１０との間には、これらの間を離間させる拡大空間Ｅが封止材１０の内側に形成され、封止材１０に電解液１１が接触しない非接触部Ｎを形成している。
この非接触部Ｎについては、電解質に対向する前記封止材１０の表面全体が電解質と接触しない非接触部Ｎとなっていることが好ましい。
また、前記拡大空間Ｅの体積（ａ）は、前記電解液１１（電解質）の体積（ｂ）に対する比（ａ／ｂ）として、１／３より大きいことが好ましく、１／２以上であることが更に好ましく、１以上であることが特に好ましい。

なお電解液１１としては、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル等の非水系溶剤；ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム又はヨウ化ブチルメチルイミダゾリウム等のイオン液体などの液体成分に、ヨウ化リチウム等の支持電解液とヨウ素とが混合された溶液等が用いられている。また、電解液１１は、逆電子移動反応を防止するため、ｔ−ブチルピリジンを含むものでもよい。

次に、太陽電池１Ａの製造方法について図２〜図５を用いて説明する。尚、本発明の製造方法に用いることができる部品や材料などに関しては、光電変換素子に関して上述したものと同様のものを用いることができる。
第１の実施形態の太陽電池１Ａの製造方法は、（Ｉ）光電極５に備えられた第一の電極基板２上の半導体層４に電解液１１を配する電解質配置工程と、（ＩＩ）第一の電極基板２の外端部２ｐ，２ｐ及び第二の電極基板６の外端部６ｐ，６ｐのいずれか一方に封止材１０を配する封止材配置工程と、（ＩＩＩ）光電極５に対向電極８を積層する積層工程と、（ＩＶ）光電極５と対向電極８とを加圧し、電解液１１を半導体層４に浸透させつつ第一の電極基板２と第二の電極基板６との間で保持させ、かつ、半導体層４と封止材１０との間における第一の電極基板２と第二の電極基板６との離間寸法を拡大させる空間拡大壁部１５を形成し封止材１０に電解液１１と接触しない非接触部Ｎを形成する電解質延伸工程と、（Ｖ）光電極５と対向電極８とを封止する封止工程とを備えている。
以下、各工程について説明する。

＜光電極５及び対向電極８の準備＞
図４に示すように、電解質配置工程の前に、まず、ロール状に巻回しておいた樹脂基材Ｐ１を一方向（矢印Ｌ方向）に引き出し、その一方の板面に導電膜３を成膜して第一の電極基板２とし、導電膜３の表面に半導体層４を形成し色素を担持させ光電極５とする。半導体層４への色素の担持は、例えば、スプレー塗布により行うことができる。なお、予め、樹脂基材Ｐ１の一方の板面に導電膜３が形成されたロール状の樹脂基材を使用しても良い。
また、ロール状に巻回しておいた樹脂基材Ｐ２を、例えば第一の電極基板２の上方で一方向と反対の方向に引き出し、その一方の板面に導電膜７を成膜して対向電極８とする。その後、対向電極８の板面を反転させて導電膜７を導電膜３に対向させ、光電極５と同方向に延設させる。

（Ｉ）＜電解質配置工程＞
図２に示すように、電解質配置工程では、引き出された光電極５の半導体層４の表面に電解液１１を滴下する。この際、電解液１１の総容量は、半導体層４の表面を十分に覆うとともに太陽電池１Ａの内部空間Ｓの容積よりも小さいようにしておく。

（ＩＩ）封止材配置工程
図３，図４に示すように、封止材配置工程では、半導体層４の外端から間隔を置いた外端部２ｐ，２ｐの位置で半導体層４を間に挟んで封止材１０を配置する。この際、封止材１０は、集電を行う端部において、断面積の大きい配線２０を配置した後に配線２０上に配置し、封止材１０内に配線２０を埋設させてもよい。
なお、電解質配置工程と封止材配置工程とは、いずれを先に行ってもよい。

（ＩＩＩ）積層工程
積層工程では、図４に示すように光電極５と対向電極８とをローラーＲ，Ｒで重なり合うように導き、半導体層４と導電膜７とを対向させて光電極５と対向電極８とを積層する。

（ＩＶ）＜電解質延伸工程＞
電解質延伸工程は、前記した積層工程と略同時に行われる。具体的には、積層工程で互いに重なり合うように導かれた光電極５と対向電極８とを重なり合せるのと同時に、図５に示すように第一の電極基板２の外側の表面２ｂと第二の電極基板６の外側の表面６ｂとの双方からローラーＲ，Ｒにより加圧する。ここで、ローラーＲとしては、例えばその表層部Ｒ１が弾性変形可能なゴム等の材料により形成され、所定の圧以上の加圧力で弾性変形し、所定の圧以下の加圧力で弾性復帰し得るものを用いる。

そうすると、封止材１０は所定の厚さ（鉛直方向の高さ）寸法をもっておりほとんど弾性変形しないため、ローラーＲ，Ｒの表層部Ｒ１に所定の圧以上の加圧力が掛かって表層部Ｒ１が弾性変形する。よって封止材１０が配置された外端部２ｐ，６ｐにおいて、封止材１０の厚さ寸法をほぼ維持して第一の電極基板２と第二の電極基板６とを平行に延在させる。

一方、封止材１０の内側においては、樹脂基材Ｐ１，Ｐ２が可撓性を有するため、第一の電極基板２と第二の電極基板６とがローラーＲ，Ｒ間を進行する過程でローラーＲ，Ｒに相対的に所定の圧以下の加圧力が掛かる。よって、ローラーＲ，Ｒの表層部Ｒ１は、第一の電極基板２と第二の電極基板６とを互いに接近する方向に変形（すなわち傾斜）させ空間拡大壁部１５を形成する。その結果、第一の電極基板２及び第二の電極基板６には、図５に示したように、封止材１０の近傍で互いに拡開する傾斜面１５ａ，１５ａを有した空間拡大壁部１５，１５が形成され、この空間拡大壁部１５，１５により内部空間Ｓが拡大された拡大空間Ｅが形成される。そして更に、図１に示すように領域Ｘ１では、半導体層４の厚さよりも僅かに大きい離間距離Ｌ１をもって第一の電極基板２と第二の電極基板６とを平行に延在させる。

またこの際、図４に示すように所定の間隔で滴下された電解液１１は、光電極５及び対向電極８がローラーＲ，Ｒ間を進行するにしたがって漸次進行方向に延伸され、半導体層４の表面及び近傍で表面張力をもって空気を排除しながら第一の電極基板２と第二の電極基板６とに密着しつつ半導体層４の全体に塗工される。
また、電解液１１は、第一の電極基板２と第二の電極基板６と封止材１０とにより形成される内部空間Ｓ及び半導体層４内に形成された空隙の容積よりも少ない総容量で滴下される。よって、引き伸ばされた電解液１１は、空間拡大壁部１５により形成された拡大空間Ｅの途中で延伸が止まり、拡大空間Ｅ内にほとんど侵入することなく半導体層４の近傍にとどまる。その結果、封止材１０と電解液１１とが分離し、封止材１０に電解液１１が接触しない非接触部Ｎ（図１参照）が形成される。

（Ｖ）＜封止工程＞
電解質延伸工程の後、封止工程では、封止材１０が配置された箇所を加熱することにより光電極５と対向電極８とを貼着させ、かつ、図４に示すように、光電極５と対向電極８との搬送方向（矢印Ｌ１方向）に交叉する方向において超音波溶着装置５０により貼着されて図１に示す太陽電池１Ａを得る。

以上のように、図１に示す太陽電池１Ａによれば、電解液１１を拡大空間Ｅ内の領域Ｘ１において第一の電極基板２と第二の電極基板６との間に密着させ流動しないように保持させるとともに、封止材１０に電解液１１の非接触部Ｎを形成するように可及的に分離させて配している。したがって、電解液１１が封止材１０を劣化させることを可及的に抑制し、それにより高い性能を長期にわたり維持可能な太陽電池１Ａを提供することができるという効果が得られる。

また、従来の太陽電池は、樹脂基材Ｐ１，Ｐ２が平坦な板状材により形成されていたため、電解液１１による電子の輸送抵抗が増大し得ることを考慮して、樹脂基材Ｐ１，Ｐ２間の間隔が数十ミクロン以下に抑制されていた。すなわち、樹脂基材Ｐ１，Ｐ２間の間隔を広げると電池の性能が大幅に低下する問題があったため、従来は、樹脂基材Ｐ１、Ｐ２間の距離を３０μｍ程度とするのが限界となっていた。したがって、樹脂基材Ｐ１，Ｐ２間に挿入される配線部材等も樹脂基材Ｐ１，Ｐ２間の距離に収まる範囲に制限されていた。

これに対し、太陽電池１Ａによれば、図１に示すように電解液１１が配される領域Ｘ１を可及的に薄型に形成しつつも、封止材１０が配される外端部２ｐ，６ｐ間の離間距離Ｌ２は、領域Ｘ１における第一の電極基板２と第二の電極基板６との間の距離Ｌ１の２０倍以上大きく採ることができ（ただし、図１は模式図であるためＬ２の距離はＬ１の距離の２０倍以上となるよう表示されていない）、この封止材１０内もしくは封止材１０に隣接する拡大空間Ｅに断面積が大きい集電用の配線２０を配することができる。したがって、配線２０の抵抗を低減した高品質の太陽電池１Ａとすることができるという効果が得られる。

また、配線２０の断面形状が細長く形成され、第一の電極基板２と第二の電極基板６との間方向に厚く、これに交叉する方向（封止材１０，１０同士の間方向）に薄くなるように配設されている。したがって、封止材１０内に埋設されやすく、かつ、半導体層４における発電有効面積となる積を可及的に広く取ることができ光電変化効率を可及的に高めることができるという効果が得られる。

また、封止材１０の厚さ（鉛直方向の高さ）を可及的に大きくしつつもその厚さを２００μｍ以下とすることにより、封止材１０の周辺にデッドスペースが多くなることによる半導体層４における発電有効面積の低下を招くことを防止できるという効果が得られる。

また、太陽電池１Ａは、導電膜３と導電膜７とが近接している部分においては導電性の低い半導体層４が介在し、それ以外の部分では、第一の電極基板２と第二の電極基板６とが互いに離間する方向に反り返って漸次離間する方向に形成されている。したがって、導電膜３と導電膜７との間に不織布等からなるセパレータを介装させなくても短絡の可能性が低い太陽電池１Ａとすることができるという効果が得られる。

また、セパレータに要するコスト及びセパレータを介装させる工程を割愛した低コストな太陽電池１Ａとすることができるという効果が得られる。なお、セパレータは光電極５と対向電極８との間に介装されていても構わない。
また、内部空間Ｓ内に充填する電解液１１を最小限とすることができるため、製造コストを抑えた太陽電池１Ａを提供することができるという効果が得られる。

また、上記実施形態の本発明の太陽電池１Ａの製造方法は、図４に示すように、光電極５と対向電極８との間を封止する前に半導体層４に電解液１１を滴下し、その後光電極５と対向電極８とを貼り合せる構成となっている。また、その際に使用する電解液１１は内部空間Ｓから溢れない。したがって、太陽電池１Ａの製造において、貼着させた光電極５と対向電極８とを真空雰囲気下に置く必要がなく、また光電極５と対向電極８とを貼り合せた状態で電解液１１に浸すことがないため、太陽電池１Ａの外表面の電解液１１を拭き取る作業を割愛することができる。したがって、高価な真空設備を用いることなく、製造工程を簡略にして太陽電池１Ａを製造することができるという効果が得られる。

更に、上記実施形態の太陽電池１Ａの製造方法によれば、光電極５と対向電極８とをローラーＲ，Ｒで加圧しながら、積層工程、電解液延伸工程を同時に行うことができる。
また更に、この方法は、各製造工程を一方向に送出しながら、封止材１０，１０・・により長手方向（矢印Ｌ方向）に延在する外端部２ｐ，６ｐを接着し、封止材１０に交叉する方向の封止を、太陽電池１Ａの先端から任意の位置で超音波溶着等することにより封止及び切断することができる。すなわち、光電極５及び対向電極８を帯状に形成してその長手方向に搬送しながら太陽電池１Ａを製造するいわゆるＲｏｌｌｔｏＲｏｌｌ製造を利用して、光電極５と対向電極８との貼り合せ位置を考慮することなく、極めて簡便、効率的かつスピーディに太陽電池１Ａを製造することができるという有利な効果が得られる。

なお、上記実施形態において、太陽電池１Ａは、第一の電極基板２及び第二の電極基板６共に可撓性を有する樹脂基材Ｐ１，Ｐ２を用いた構成としたが、本発明はこの実施形態の構成に限定されるものではない。すなわち、図６に示すように、第一の電極基板２と第二の電極基板６のいずれか一方にのみ可撓性を有する樹脂基材を適用しても、拡大空間Ｅと封止材１０に非接触部Ｎを形成することができる。したがって、上記と略同様の作用、機能及び効果が得られる。

なお、上記実施形態及びその変形例において、半導体層４は、封止材１０に接触しないように成膜された構成となっているが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。すなわち、電解液１１が拡大空間Ｅを介して封止材１０と間隔を空けて配されている限り、半導体層４は封止材１０に接するように配されていてもよい。

また、上記実施形態において、配線２０は封止材１０に埋設された構成となっているが、この配線２０は、拡大空間Ｅ内に配されていてもよい。配線２０を拡大空間Ｅ内に配設する場合にも、配線２０の厚みを第一の電極基板２と第二の電極基板６との間の方向に厚くして配線２０の抵抗を低減するとともに、封止材１０，１０間方向を薄くして細線化することにより、半導体層４の発電有効面積（すなわち半導体層４を平面視した際の表面積）を可及的に大きくすることができるという効果が得られる。

また、上記実施形態において、光電極５と対向電極８との間に電解液１１を配した例を用いて本発明を説明したが、本発明は、ゲル状又は固体状の電解質を用いても好適に実施することができる。なお、ゲル状又は固体状の電解質を用いる場合には、半導体層４にゲル状又は固体状の電解質を配し、その後光電極５と対向電極８とを積層させた後で、加熱及び加圧をしてゲル状又は固体の電解質を半導体層４内に浸透させるとよい。

また、上記実施形態においては封止材１０，１０が配された外端部２ｐ，６ｐに交叉する外端部を超音波溶着で封止した構成とされているが、超音波溶着以外の封止方法により適宜封止するものであってもよい。
また更に、上記実施形態は、半導体層４が第一の電極基板２の幅方向に２列並べて成膜された構成を例として説明したが、本発明の構成はこのような構成に限定されるものではなく、半導体層４は、一列又は３列以上成膜されたものであってもよい。

１Ａ太陽電池（光電変換素子）
２第一の電極基板
３導電膜
４半導体層
５光電極
６第二の電極基板
７導電膜
８対向電極
１１電解液（電解質）
１５空間拡大壁部
１５ａ傾斜面
Ｅ拡大空間
Ｌ１，Ｌ２離間寸法
Ｎ非接触部
Ｘ１半導体層が形成された領域

Claims

光電極に備えられた第一の電極基板上の半導体層に電解質を配する電解質配置工程と、
前記第一の電極基板の端部及び第二の電極基板の端部の少なくともいずれかに封止材を配する封止材配置工程と、
前記光電極に第二の電極基板を備えた対向電極を積層する積層工程と、
前記光電極と前記対向電極とを加圧し、前記電解質を前記半導体層に配しつつ前記第一の電極基板と前記第二の電極基板との間で保持させ、かつ前記封止材の近傍における前記第一の電極基板と前記第二の電極基板との離間寸法を拡大する空間拡大壁部を形成し、前記封止材に前記電解質と接触しない非接触部を形成する電解質延伸工程と、
前記光電極と前記対向電極とを封止する封止工程と、
を備えていることを特徴とする光電変換素子の製造方法。
前記積層工程と前記電解質延伸工程と前記封止工程とが、前記光電極と前記対向電極との加圧により同時に行われることを特徴とする請求項１に記載の光電変換素子の製造方法。
前記空間拡大壁部は、前記第一の電極基板及び前記第二の電極基板の少なくとも一方に可撓性のある樹脂基材を用い、前記光電極と前記対向電極とを加圧する際に前記可撓性のある樹脂基材を変形させて形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換素子の製造方法。