JP6671465B2 - 基材組立体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
R=T5/(T4+T2)・・・(1)
(上記式(1)中、T5は前記突出部の厚さを表し、T4は前記封止部の厚さを表し、T2は前記第2基材の厚さを表す)
第1基材10は導電性基板で構成される。導電性基板は、例えば基板と、基板上に設けられる導電層とを備える。
第2基材20は、導電性基板と、導電性基板の第1基材10側の面上に設けられる触媒層とを備える。
被封止物30は、光電変換素子が、色素を用いた太陽電池である場合には例えば電解質で構成される。電解質は、酸化還元対と有機溶媒とを含んでいる。有機溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、プロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、バレロニトリル、ピバロニトリル、などを用いることができる。酸化還元対としては、例えばヨウ化物イオン/ポリヨウ化物イオン(例えばI−/I3 −)、臭化物イオン/ポリ臭化物イオンなどのハロゲン原子を含む酸化還元対のほか、亜鉛錯体、鉄錯体、コバルト錯体などのレドックス対が挙げられる。なお、ヨウ化物イオン/ポリヨウ化物イオンは、ヨウ素(I2)と、アニオンとしてのアイオダイド(I−)を含む塩(イオン性液体や固体塩)とによって形成することができる。アニオンとしてアイオダイドを有するイオン性液体を用いる場合には、ヨウ素のみ添加すればよく、有機溶媒や、アニオンとしてアイオダイド以外のイオン性液体を用いる場合には、ヨウ素だけでなく、LiIやテトラブチルアンモニウムアイオダイドなどのアニオンとしてアイオダイド(I−)を含む塩をも添加すればよい。また被封止物30は、有機溶媒に代えて、イオン液体を用いてもよい。イオン液体としては、例えばピリジニウム塩、イミダゾリウム塩、トリアゾリウム塩等の既知のヨウ素塩などが用いられる。このようなヨウ素塩としては、例えば、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムアイオダイド、1−エチル−3−プロピルイミダゾリウムアイオダイド、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアイオダイド、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウムアイオダイド、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムアイオダイド、又は、1−メチル−3−プロピルイミダゾリウムアイオダイドが好適に用いられる。
封止部40としては、例えば変性ポリオレフィン樹脂、ビニルアルコール重合体などの熱可塑性樹脂、及び、紫外線硬化樹脂などの樹脂が挙げられる。変性ポリオレフィン樹脂としては、例えばアイオノマー、エチレン−ビニル酢酸無水物共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体およびエチレン−ビニルアルコール共重合体が挙げられる。これらの樹脂は単独で又は2種以上を組み合せて用いることができる。
突出部50を構成する材料は、特に限定されないが、突出部50を構成する材料としては、具体的には、絶縁材料及び金属が挙げられる。これらのうち突出部50を構成する材料としては、絶縁材料が好ましい。この場合、突出部50は、周囲の導電部材との短絡を防止できる。特に、周囲に電子機器(太陽電池等)が配置されている場合、電子機器は電極や配線などの導電部材を有しており、突出部50が金属で構成される場合には電極や配線などの導電部材と突出部50との間で短絡が起こりやすいので、電極や配線などの導電部材と突出部50との短絡防止のメリットが顕著である。
R=T5/(T4+T2)・・・(1)
発電部60は光を電気に変換する機能を有する部分であればよい。基材組立体100が色素増感太陽電池である場合には、発電部60は酸化物半導体層と酸化物半導体層に担持される色素とで構成される。
色素としては、例えばビピリジン構造、ターピリジン構造などを含む配位子を有するルテニウム錯体、ポルフィリン、エオシン、ローダミン、メロシアニンなどの有機色素などの光増感色素や、ハロゲン化鉛系ペロブスカイト結晶などの有機−無機複合色素などが挙げられる。ハロゲン化鉛系ペロブスカイトとしては、例えばCH3NH3PbX3(X=Cl、Br、I)が用いられる。上記色素の中でも、ビピリジン構造又はターピリジン構造を含む配位子を有するルテニウム錯体が好ましい。この場合、基材組立体100の光電変換特性をより向上させることができる。なお、色素として、光増感色素を用いる場合には、光電変換素子100は色素増感光電変換素子となる。
図2に示す基材組立体の製造装置200を用いて基材組立体を製造した。但し、プレス部としては、プレス部203に代えて、図9に示す形状のプレス部303を使用した。具体的には、本体部303aの一面303dに4個の矩形環状の加圧部303bが形成されたプレス部を用いた。
R=T5/(T4+T2)・・・(1)
表1に示すように、第1基材10と第2基材20とを貼り合せる際のエアシリンダの推力を0.25MPaとし、上記式(1)で表されるRを1.14としたこと以外は実施例1と同様にして基材組立体としての色素増感太陽電池モジュールを作製した。
表1に示すように、突出部50の厚さを100μmとすることにより上記式(1)で表されるRを0.74としたこと以外は実施例1と同様にして基材組立体としての色素増感太陽電池モジュールを作製した。
表1に示すように、突出部50の構成材料をポリイミドとしたこと以外は実施例1と同様にして基材組立体としての色素増感太陽電池モジュールを作製した。
表1に示すように、第1基材10の上に突出部50を固定しなかったこと以外は実施例1と同様にして基材組立体としての色素増感太陽電池モジュールを作製した。
(耐久性)
上記のようにして得られた実施例1〜4及び比較例1の色素増感太陽電池モジュールについて、以下のようにして耐久性を評価した。
光電変換効率の維持率(%)=η/η0×100
に基づき、光電変換効率の維持率を算出した。結果を表1に示す。なお、ヒートサイクル試験は、環境温度を−40℃から90℃まで上昇させた後、90℃から−40℃まで下降させるサイクルを1サイクルとした場合に200サイクル行った。
上記のようにして得られた実施例1〜4及び比較例1の色素増感太陽電池モジュールを構成する各色素増感太陽電池について、第2基材(対極)20の厚さt及び封止材41,42の厚さTの合計厚さ(=t+T)をマイクロゲージで測定し、4つの色素増感太陽電池における合計厚さ(=t+T)の平均値及び標準偏差σ(バラツキ)を算出した。結果を表1に示す。
歩留まり(%)=100×(N−合格基準を満たさなかった色素増感太陽電池の数)/N
(式中、Nは色素増感太陽電池モジュールを構成する全色素増感太陽電池の数を表す。)
10a…第1基材のうち第2基材に対向する面
20…第2基材
30…被封止物
40…封止部
41、42…封止材
50…突出部
60…発電部
100,200…基材組立体
203,303…プレス部
B…第1基材の厚さ方向
S…閉空間
T2…第2基材の厚さ
T4…封止部の厚さ
T5…突出部の厚さ
Claims (6)
- 第1基材と、
前記第1基材に対向する第2基材と、
前記第1基材及び前記第2基材を接合する環状の封止部と、
前記第1基材と前記第2基材と前記封止部とによって形成される閉空間内に配置される被封止物と、
前記第1基材のうち前記第2基材に対向する面側で且つ前記環状の封止部の外側に設けられる突出部とを備え、
前記突出部が前記封止部及び前記第2基材から離間しており、
前記突出部が前記封止部を包囲するように連続状に設けられており、
前記突出部の厚さが、前記封止部の厚さ及び前記第2基材の厚さの合計以上であり、
前記突出部が前記封止部よりも高い融点を有し、
前記突出部が無機絶縁材料で構成されている、基材組立体。 - 下記式(1)で表されるRが1.05以上である、請求項1に記載の基材組立体。
R=T5/(T4+T2)・・・(1)
(上記式(1)中、T5は前記突出部の厚さを表し、T4は前記封止部の厚さを表し、T2は前記第2基材の厚さを表す) - 前記式(1)で表されるRが1.3以下である、請求項2に記載の基材組立体。
- 前記封止部が樹脂で構成されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基材組立体。
- 前記第1基材上で且つ前記封止部の内側に発電部をさらに備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基材組立体。
- 第1基材と、
前記第1基材に対向する第2基材と、
前記第1基材及び前記第2基材を接合する環状の封止部と、
前記第1基材と前記第2基材と前記封止部とによって形成される閉空間内に配置される被封止物と、
前記第1基材のうち前記第2基材に対向する面側で且つ前記環状の封止部の外側に前記封止部を包囲するように連続状に設けられる突出部とを備える基材組立体を製造する基材組立体の製造方法であって、
前記第1基材及び前記第2基材のうち少なくとも前記第1基材に前記環状の封止部を形成する環状の封止材が固定され、前記突出部が前記第1基材の一面側で且つ前記環状の封止材の外側に前記封止材を包囲するように連続状に設けられる前記第1基材及び前記第2基材を準備する基材準備工程と、
前記基材準備工程で準備された前記第1基材と前記第2基材とを、それらの間に前記封止材を挟み込み且つ前記第1基材と前記第2基材と前記封止材とによって形成される閉空間内に前記被封止物を配置した状態で重ね合せる重合せ工程と、
プレス部を用いて前記第1基材及び前記第2基材を介して前記封止材を加圧し、前記封止材によって前記第1基材と前記第2基材とを貼り合せて基材組立体を得る貼合せ工程とを含み、
前記基材準備工程において、前記第1基材に設けられる前記突出部が、前記第1基材の前記一面側で且つ前記環状の封止材の外側に前記封止材と離間して設けられ、前記突出部が前記封止部よりも高い融点を有し、前記突出部が無機絶縁材料で構成され、
前記重合せ工程において、前記基材準備工程で準備された前記第1基材と前記第2基材とを、前記突出部を前記第2基材から離間させた状態で重ね合わせ、
前記貼合せ工程において、前記基材組立体における前記突出部が前記封止部及び前記第2基材から離間しており、
前記貼合せ工程において、前記突出部の厚さが、前記封止部の厚さ及び前記第2基材の厚さの合計以上となるように前記第1基材と前記第2基材とを貼り合せる、基材組立体の製造方法。
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