JP6694372B2 - Photoelectric conversion device - Google Patents

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本発明は、光電変換装置に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion device.

色素増感太陽電池などの色素を用いた光電変換装置は、光電変換効率が高く、製造コストが低いなどの利点を持つため注目されている次世代光電変換装置である。   A photoelectric conversion device using a dye, such as a dye-sensitized solar cell, is a next-generation photoelectric conversion device that has attracted attention because it has advantages such as high photoelectric conversion efficiency and low manufacturing cost.

このような色素を用いた光電変換装置は光電変換素子を備えている。光電変換素子は一般に、基板と、基板上に設けられる少なくとも1つの光電変換セルとを備えているが、光電変換素子の中にはさらに基板の周縁部にブチルゴムなどの環状で軟質の接着部を介して固定され、基板との間に少なくとも1つの光電変換セルを配置させるバックシートを有するものもある(下記特許文献1参照)。   A photoelectric conversion device using such a dye includes a photoelectric conversion element. The photoelectric conversion element generally includes a substrate and at least one photoelectric conversion cell provided on the substrate. However, in the photoelectric conversion element, an annular and soft adhesive portion such as butyl rubber is further provided on the peripheral portion of the substrate. Some of them have a back sheet which is fixed via the substrate and at least one photoelectric conversion cell is arranged between the substrate and the substrate (see Patent Document 1 below).

一方、光電変換装置としては、光電変換素子を保持する筐体を有するものも知られている。この筐体は一般に、光電変換素子を収容する収容部と、収容部に設けられ、バックシートを押さえて光電変換素子を収容部に固定する固定部とを有する。この場合、筐体の固定部がバックシートを介して接着部を押し付けることになる。   On the other hand, as a photoelectric conversion device, a device having a housing for holding a photoelectric conversion element is also known. This housing generally has a housing portion that houses the photoelectric conversion element, and a fixing portion that is provided in the housing portion and presses the back sheet to fix the photoelectric conversion element to the housing portion. In this case, the fixed part of the housing presses the adhesive part via the back sheet.

特開2014−192008号公報JP, 2014-192008, A

しかし、上記特許文献1に記載の光電変換装置は以下に示す課題を有していた。   However, the photoelectric conversion device described in Patent Document 1 has the following problems.

すなわち、上記特許文献1に記載の光電変換装置では、筐体の固定部がバックシートを介して接着部を押し付けるため、光電変換装置が高温環境下に置かれると、接着部が軟化し、その結果、バックシートと筐体の固定部との間に隙間が生じる場合があり、その場合には光電変換素子が筐体に対する本来の位置から位置ズレを起こすことが考えられる。   That is, in the photoelectric conversion device described in Patent Document 1, the fixing portion of the housing presses the adhesive portion via the back sheet, so when the photoelectric conversion device is placed in a high temperature environment, the adhesive portion softens, As a result, a gap may occur between the backsheet and the fixed portion of the housing, and in that case, it is conceivable that the photoelectric conversion element may be displaced from its original position with respect to the housing.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、筐体に対する光電変換素子の位置ズレを十分に抑制できる光電変換装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device capable of sufficiently suppressing positional deviation of a photoelectric conversion element with respect to a housing.

上記課題を解決するため、本発明は、光電変換素子と、前記光電変換素子を保持する筐体とを備え、前記光電変換素子が、基板と、前記基板の一面上に設けられる少なくとも1つの光電変換セルと、前記基板の前記一面上であって前記基板の周縁部に設けられる硬質部とを有し、前記光電変換セルが、前記基板の前記一面上に設けられる導電層と、前記導電層に対向して設けられる対向基板とを有し、前記筐体が、前記光電変換素子を収容する収容部と、前記収容部に設けられ、前記光電変換素子を前記収容部に固定する固定部とを有し、前記硬質部のタイプDデュロメータによるデュロメータ硬さが50より大きく、前記硬質部が前記基板と前記固定部とによって挟まれている、光電変換装置である。   In order to solve the above problems, the present invention includes a photoelectric conversion element and a housing that holds the photoelectric conversion element, wherein the photoelectric conversion element is a substrate and at least one photoelectric element provided on one surface of the substrate. A conversion cell and a hard layer provided on the peripheral surface of the substrate on the one surface of the substrate, the photoelectric conversion cell, a conductive layer provided on the one surface of the substrate, and the conductive layer A housing portion that houses the photoelectric conversion element, and a fixing portion that is provided in the housing portion and that fixes the photoelectric conversion element to the housing portion. And the durometer hardness of the hard part is greater than 50 according to the type D durometer, and the hard part is sandwiched between the substrate and the fixed part.

この光電変換装置によれば、硬質部が光電変換素子の基板と筐体の固定部によって挟み込まれており、硬質部のタイプDデュロメータによるデュロメータ硬さが50より大きいため、筐体の固定部が光電変換素子を筐体の収容部にしっかりと固定することが可能となる。このため、本発明の光電変換装置によれば、筐体に対する光電変換素子の位置ズレを十分に抑制できる。   According to this photoelectric conversion device, the hard portion is sandwiched between the substrate of the photoelectric conversion element and the fixed portion of the housing, and the durometer hardness of the hard portion of the type D durometer is greater than 50. It becomes possible to firmly fix the photoelectric conversion element to the housing portion of the housing. Therefore, according to the photoelectric conversion device of the present invention, it is possible to sufficiently suppress the positional deviation of the photoelectric conversion element with respect to the housing.

上記光電変換装置においては、前記光電変換素子が、前記基板の前記一面側に設けられ、前記光電変換セルを覆って保護する保護層をさらに有し、前記保護層の周縁部が前記硬質部を構成していることが好ましい。   In the photoelectric conversion device, the photoelectric conversion element is provided on the one surface side of the substrate, further has a protective layer that covers and protects the photoelectric conversion cell, the peripheral portion of the protective layer is the hard portion. It is preferably configured.

この場合、保護層の周縁部が硬質部を構成していない場合、例えば硬質部が、保護層と別に存在し、硬質部及び保護層を基板の一面に直交する方向に見た場合に基板の一面上であって保護層の外側領域に設けられている場合に比べると、基板の一面上において、硬質部を設置するための領域を省くことが可能となる。このため、基板の一面の面積を小さくすることができ、光電変換素子をより小型化できる。従って、光電変換装置をより小型化することができる。   In this case, when the peripheral portion of the protective layer does not form a hard portion, for example, the hard portion exists separately from the protective layer, and when the hard portion and the protective layer are viewed in the direction orthogonal to the one surface of the substrate, Compared to the case where it is provided on the one surface and outside the protective layer, it is possible to omit the area for installing the hard portion on one surface of the substrate. Therefore, the area of one surface of the substrate can be reduced, and the photoelectric conversion element can be further downsized. Therefore, the photoelectric conversion device can be further downsized.

なお、本発明において、タイプDデュロメータによるデュロメータ硬さは、硬質部に使用する材料を用いて別個に厚さ2mm以上でかつ半径12mm以上の大きさを有する試験片を用意し、この試験片についてJIS規格K7215「プラスチックのデュロメータ硬さ試験方法」に準拠して測定される値を言う。   In the present invention, for the durometer hardness by the type D durometer, a test piece having a thickness of 2 mm or more and a radius of 12 mm or more is separately prepared by using the material used for the hard portion. The value measured in accordance with JIS standard K7215 "Plastic durometer hardness test method".

本発明によれば、筐体に対する光電変換素子の位置ズレを十分に抑制できる光電変換素子が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the photoelectric conversion element which can fully suppress the position gap of a photoelectric conversion element with respect to a housing | casing is provided.

本発明の光電変換装置の一実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows one Embodiment of the photoelectric conversion apparatus of this invention. 図1のII−II線に沿った切断面端面図である。FIG. 2 is a sectional end view taken along line II-II of FIG. 1. 本発明の光電変換装置の他の実施形態を示す切断面端面図である。FIG. 6 is a sectional end view showing another embodiment of the photoelectric conversion device of the present invention.

以下、本発明の実施形態について図1及び図2を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の光電変換装置の一実施形態を示す平面図、図2は、図1のII−II線に沿った切断面端面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. 1 is a plan view showing an embodiment of a photoelectric conversion device of the present invention, and FIG. 2 is a sectional end view taken along line II-II of FIG.

図1及び図2に示すように、光電変換装置100は、光電変換素子110と、光電変換素子110を保持する筐体120とを備えている。光電変換素子110は、基板としての透明基板11と、透明基板11の一面11a上に設けられる光電変換セル50と、透明基板11の一面11a側に設けられ、光電変換セル50を覆って保護する保護層60とを有している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the photoelectric conversion device 100 includes a photoelectric conversion element 110 and a housing 120 that holds the photoelectric conversion element 110. The photoelectric conversion element 110 is provided on the transparent substrate 11 as a substrate, the photoelectric conversion cell 50 provided on the one surface 11a of the transparent substrate 11, and the photoelectric conversion cell 50 provided on the one surface 11a side of the transparent substrate 11 to cover and protect the photoelectric conversion cell 50. It has a protective layer 60.

透明基板11は、光電変換セル50が設けられる面(以下、「セル設置面」と呼ぶ)11aと反対側に光を受光するための受光面11bを有している。   The transparent substrate 11 has a light receiving surface 11b for receiving light on the side opposite to the surface 11a on which the photoelectric conversion cells 50 are provided (hereinafter referred to as "cell installation surface").

光電変換セル50は、透明基板11のセル設置面11a上に設けられる電極としての透明導電層12と、透明導電層12に対向して設けられる対向基板20と、透明導電層12及び対向基板20の間であって透明導電層12上に設けられる酸化物半導体層13と、透明基板11及び対向基板20の間に設けられ、これらを接続する環状の封止部30と、封止部30、透明導電層12及び対向基板20によって形成されるセル空間に設けられる電解質40とを有している。酸化物半導体層13には色素が担持されている。   The photoelectric conversion cell 50 includes a transparent conductive layer 12 as an electrode provided on the cell installation surface 11 a of the transparent substrate 11, a counter substrate 20 provided to face the transparent conductive layer 12, a transparent conductive layer 12 and a counter substrate 20. Between the oxide semiconductor layer 13 provided on the transparent conductive layer 12 and the transparent substrate 11 and the counter substrate 20, and a ring-shaped sealing portion 30 connecting these, and the sealing portion 30, The electrolyte 40 is provided in the cell space formed by the transparent conductive layer 12 and the counter substrate 20. A dye is carried on the oxide semiconductor layer 13.

対向基板20は対極で構成され、基板と電極を兼ねる金属基板21と、金属基板21の透明基板11側に設けられる触媒層22とを有している。   The counter substrate 20 is composed of a counter electrode, and has a metal substrate 21 that also serves as a substrate and an electrode, and a catalyst layer 22 provided on the transparent substrate 11 side of the metal substrate 21.

保護層60は、透明基板11のセル設置面11a上であって透明基板11の周縁部に設けられる環状の硬質部61と、環状の硬質部61の内側で光電変換セル50を覆うように設けられる被覆部62とを有している。また、硬質部61のタイプDデュロメータによるデュロメータ硬さ(以下、単に「デュロメータ硬さ」と呼ぶ)は50より大きくなっている。   The protective layer 60 is provided on the cell mounting surface 11a of the transparent substrate 11 so as to cover the photoelectric conversion cell 50 inside the annular hard portion 61 provided on the peripheral portion of the transparent substrate 11 and the annular hard portion 61. And a covered portion 62. Further, the durometer hardness of the hard portion 61 according to the type D durometer (hereinafter, simply referred to as “durometer hardness”) is larger than 50.

一方、筐体120は、光電変換素子110を収容する収容部121と、収容部121に設けられ、光電変換素子110を収容部121に固定する固定部122とを有している。収容部121は、透明基板11のうち光電変換セル50と反対側の面に当接される底部121aと、光電変換素子110を包囲する側壁部121bとで構成されている。側壁部121bの一端(下端)は底部121aに接続され、側壁部121bの他端(上端)には固定部122が設けられている。固定部122と底部121aとの間に光電変換素子110が挟まれている。なお、収容部121の底部121aには、光電変換素子110の透明基板11に光を入射させることができるように開口121cが形成されている。   On the other hand, the housing 120 has a housing portion 121 that houses the photoelectric conversion element 110, and a fixing portion 122 that is provided in the housing portion 121 and that fixes the photoelectric conversion element 110 to the housing portion 121. The accommodating portion 121 is composed of a bottom portion 121 a that comes into contact with the surface of the transparent substrate 11 opposite to the photoelectric conversion cell 50, and a side wall portion 121 b that surrounds the photoelectric conversion element 110. One end (lower end) of the side wall 121b is connected to the bottom 121a, and the fixing part 122 is provided at the other end (upper end) of the side wall 121b. The photoelectric conversion element 110 is sandwiched between the fixed portion 122 and the bottom portion 121a. An opening 121c is formed in the bottom 121a of the housing 121 so that light can enter the transparent substrate 11 of the photoelectric conversion element 110.

そして、保護層60の硬質部61が透明基板11と筐体120の固定部122とによって挟まれている。本実施形態では、硬質部61が環状であるため、図1に示すように、酸化物半導体層13の厚さ方向に沿って筐体120の固定部122と硬質部61とを見た場合に、硬質部61が固定部122と重ならない部分にまで延在している。すなわち、固定部122は、硬質部61の一部のみと重なっている。   The hard portion 61 of the protective layer 60 is sandwiched between the transparent substrate 11 and the fixed portion 122 of the housing 120. In this embodiment, since the hard portion 61 is annular, when the fixed portion 122 and the hard portion 61 of the housing 120 are viewed along the thickness direction of the oxide semiconductor layer 13, as shown in FIG. The hard portion 61 extends to a portion that does not overlap the fixed portion 122. That is, the fixed portion 122 overlaps only a part of the hard portion 61.

この光電変換装置100によれば、硬質部61が透明基板11と固定部122によって挟み込まれており、硬質部61のデュロメータ硬さが50より大きいため、筐体120の固定部122が光電変換素子110を筐体120の収容部121にしっかりと固定することが可能となる。このため、光電変換装置100によれば、筐体120に対する光電変換素子110の位置ズレを十分に抑制できる。   According to this photoelectric conversion device 100, the hard portion 61 is sandwiched between the transparent substrate 11 and the fixing portion 122, and the durometer hardness of the hard portion 61 is larger than 50. Therefore, the fixing portion 122 of the housing 120 is the photoelectric conversion element. The 110 can be firmly fixed to the housing 121 of the housing 120. Therefore, according to the photoelectric conversion device 100, the positional deviation of the photoelectric conversion element 110 with respect to the housing 120 can be sufficiently suppressed.

また光電変換装置100は、透明基板11のセル設置面11a側に設けられ、光電変換セル50を覆って保護する保護層60を有し、保護層60の周縁部が硬質部61を構成している。このため、保護層60の周縁部が硬質部61を構成していない場合、例えば硬質部61が、保護層60と別に存在し、硬質部61及び保護層60を透明基板11のセル設置面11aに直交する方向に見た場合に透明基板11のセル設置面11a上であって保護層60の外側領域に設けられている場合に比べると、透明基板11のセル設置面11a上において、硬質部61を設置するための領域を省くことが可能となる。このため、透明基板11のセル設置面11aの面積を小さくすることができ、光電変換素子110をより小型化できる。従って、光電変換装置100をより小型化することができる。また、透明基板11のセル設置面11a上において、硬質部61を設置するための領域を省くことが可能となるため、透明基板11の受光面11bの面積に対する酸化物半導体層13の面積の割合を大きくすることが可能となり、光電変換素子110の開口率を増加させることも可能となる。   Further, the photoelectric conversion device 100 has a protective layer 60 which is provided on the cell installation surface 11a side of the transparent substrate 11 and covers and protects the photoelectric conversion cell 50, and a peripheral portion of the protective layer 60 forms a hard portion 61. There is. Therefore, when the peripheral portion of the protective layer 60 does not form the hard portion 61, for example, the hard portion 61 exists separately from the protective layer 60, and the hard portion 61 and the protective layer 60 are provided on the cell mounting surface 11a of the transparent substrate 11. Compared with the case where the transparent substrate 11 is provided on the cell installation surface 11a of the transparent substrate 11 and in the outer region of the protective layer 60 when viewed in a direction orthogonal to, It is possible to omit the area for installing 61. Therefore, the area of the cell installation surface 11a of the transparent substrate 11 can be reduced, and the photoelectric conversion element 110 can be further downsized. Therefore, the photoelectric conversion device 100 can be further downsized. Further, on the cell installation surface 11a of the transparent substrate 11, it is possible to omit the region for installing the hard portion 61, and therefore, the ratio of the area of the oxide semiconductor layer 13 to the area of the light receiving surface 11b of the transparent substrate 11. Can be increased, and the aperture ratio of the photoelectric conversion element 110 can be increased.

さらに光電変換装置100においては、酸化物半導体層13の厚さ方向に沿って筐体120の固定部122と硬質部61とを見た場合に、硬質部61が環状であるため、硬質部61が固定部122と重ならない部分にまで延在している。このため、酸化物半導体層13の厚さ方向に沿って筐体120の固定部122と硬質部61とを見た場合に、筐体120の固定部122が硬質部61に対して位置ズレしても、硬質部61が、透明基板11と、筐体120の固定部122とによって挟まれた状態を維持することができる。また、硬質部61のうち固定部122側の面積が増えるため、硬質部61から光電変換セル50に加わる力を分散させることもできる。   Further, in the photoelectric conversion device 100, when the fixed portion 122 and the hard portion 61 of the housing 120 are viewed along the thickness direction of the oxide semiconductor layer 13, the hard portion 61 is annular, and thus the hard portion 61 is formed. Extends to a portion that does not overlap the fixed portion 122. Therefore, when the fixed portion 122 of the housing 120 and the hard portion 61 are viewed along the thickness direction of the oxide semiconductor layer 13, the fixed portion 122 of the housing 120 is displaced from the hard portion 61. However, the hard portion 61 can be maintained in a state of being sandwiched between the transparent substrate 11 and the fixing portion 122 of the housing 120. Further, since the area of the hard portion 61 on the side of the fixed portion 122 increases, the force applied from the hard portion 61 to the photoelectric conversion cell 50 can be dispersed.

次に、光電変換素子110及び筐体120について詳細に説明する。   Next, the photoelectric conversion element 110 and the housing 120 will be described in detail.

≪光電変換素子≫
光電変換素子110は、透明基板11と、光電変換セル50と、保護層60とを有している。そこで、以下、これらについて詳細に説明する。
<< Photoelectric conversion element >>
The photoelectric conversion element 110 has a transparent substrate 11, a photoelectric conversion cell 50, and a protective layer 60. Therefore, these will be described in detail below.

<透明基板>
透明基板11を構成する材料は、例えば透明な材料であればよく、このような透明な材料としては、例えばホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、白板ガラス、石英ガラスなどのガラス、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、および、ポリエーテルスルフォン(PES)などが挙げられる。透明基板11の厚さは、光電変換素子100のサイズに応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、例えば0.05〜10mmの範囲にすればよい。
<Transparent substrate>
The material forming the transparent substrate 11 may be, for example, a transparent material, and examples of such a transparent material include borosilicate glass, soda lime glass, white plate glass, glass such as quartz glass, and polyethylene terephthalate (PET). , Polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), and polyether sulfone (PES). The thickness of the transparent substrate 11 is appropriately determined according to the size of the photoelectric conversion element 100 and is not particularly limited, but may be in a range of 0.05 to 10 mm, for example.

<光電変換セル>
光電変換セル50は、透明導電層12と、対向基板20と、酸化物半導体層13と、封止部30と、電解質40と、酸化物半導体層13に担持される色素とを有している。以下、これらについて詳細に説明する。
<Photoelectric conversion cell>
The photoelectric conversion cell 50 includes the transparent conductive layer 12, the counter substrate 20, the oxide semiconductor layer 13, the sealing unit 30, the electrolyte 40, and the dye carried on the oxide semiconductor layer 13. .. Hereinafter, these will be described in detail.

(透明導電層)
透明導電層12を構成する材料としては、例えばスズ添加酸化インジウム(ITO)、酸化スズ(SnO)、及び、フッ素添加酸化スズ(FTO)などの導電性金属酸化物が挙げられる。透明導電層12は、単層でも、異なる導電性金属酸化物で構成される複数の層の積層体で構成されてもよい。透明導電層12が単層で構成される場合、透明導電層12は、高い耐熱性及び耐薬品性を有することから、FTOで構成されることが好ましい。透明導電層12の厚さは例えば0.01〜2μmの範囲にすればよい。
(Transparent conductive layer)
Examples of the material forming the transparent conductive layer 12 include conductive metal oxides such as tin-added indium oxide (ITO), tin oxide (SnO 2 ), and fluorine-added tin oxide (FTO). The transparent conductive layer 12 may be a single layer or a stacked body of a plurality of layers made of different conductive metal oxides. When the transparent conductive layer 12 is composed of a single layer, the transparent conductive layer 12 is preferably composed of FTO because it has high heat resistance and chemical resistance. The thickness of the transparent conductive layer 12 may be in the range of 0.01 to 2 μm, for example.

(対向基板)
対向基板20は、上述したように、基板と電極を兼ねる金属基板21と、金属基板21の透明基板11側に設けられて電解質40の還元に寄与する導電性の触媒層22とを備える。
(Counter substrate)
As described above, the counter substrate 20 includes the metal substrate 21 also serving as a substrate and an electrode, and the conductive catalyst layer 22 provided on the transparent substrate 11 side of the metal substrate 21 and contributing to the reduction of the electrolyte 40.

金属基板21は、金属で構成されればよいが、例えばチタン、ニッケル、白金、モリブデン、タングステン、アルミニウム、ステンレス等の耐食性の金属材料で構成される。金属基板21の厚さは、光電変換素子110のサイズに応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、例えば0.01〜4mmとすればよい。   The metal substrate 21 may be made of metal, but is made of a corrosion-resistant metal material such as titanium, nickel, platinum, molybdenum, tungsten, aluminum, and stainless. The thickness of the metal substrate 21 is appropriately determined according to the size of the photoelectric conversion element 110 and is not particularly limited, but may be, for example, 0.01 to 4 mm.

触媒層22は、白金、炭素系材料又は導電性高分子などから構成される。ここで、炭素系材料としては、カーボンブラックやカーボンナノチューブが好適に用いられる。なお、対極20は、金属基板21が触媒機能を有する場合(例えばカーボンなどを含有する場合)には触媒層22を有していなくてもよい。   The catalyst layer 22 is made of platinum, a carbon-based material, a conductive polymer, or the like. Here, carbon black or carbon nanotubes are preferably used as the carbon-based material. The counter electrode 20 may not have the catalyst layer 22 when the metal substrate 21 has a catalytic function (for example, when carbon or the like is contained).

(酸化物半導体層)
酸化物半導体層13は、酸化物半導体粒子で構成されている。酸化物半導体粒子は、例えば酸化チタン(TiO)、酸化ケイ素(SiO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化タングステン(WO)、酸化ニオブ(Nb)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、酸化スズ(SnO)、又はこれらの2種以上で構成される。酸化物半導体層13の厚さは、例えば0.1〜100μmとすればよい。
(Oxide semiconductor layer)
The oxide semiconductor layer 13 is composed of oxide semiconductor particles. Examples of the oxide semiconductor particles include titanium oxide (TiO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tungsten oxide (WO 3 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), and strontium titanate (SrTiO 3 ). , Tin oxide (SnO 2 ), or two or more of these. The oxide semiconductor layer 13 may have a thickness of 0.1 to 100 μm, for example.

(封止部)
封止部30を構成する材料としては、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。
(Sealing part)
Examples of the material forming the sealing portion 30 include a modified polyolefin resin, a thermoplastic resin such as a vinyl alcohol polymer, and a resin such as an ultraviolet curable resin. Examples of the modified polyolefin resin include ionomers, ethylene-vinyl acetic anhydride copolymers, ethylene-methacrylic acid copolymers and ethylene-vinyl alcohol copolymers. These resins can be used alone or in combination of two or more kinds.

封止部30の厚さは通常、10〜50μmであり、好ましくは20〜40μmである。この場合、封止部30の内部への水の侵入をより十分に抑制できる。   The thickness of the sealing portion 30 is usually 10 to 50 μm, preferably 20 to 40 μm. In this case, it is possible to more sufficiently suppress the entry of water into the inside of the sealing portion 30.

(電解質)
電解質40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/I )、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(I)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、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)を含む塩を添加すればよい。また電解質40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。
(Electrolytes)
The electrolyte 40 contains a redox couple and an organic solvent. As the organic solvent, acetonitrile, methoxyacetonitrile, methoxypropionitrile, propionitrile, ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, valeronitrile, pivalonitrile, etc. can be used. Examples of the redox couple include redox couples containing halogen atoms such as iodide ion / polyiodide ion (for example, I / I 3 ) and bromide ion / polybromide ion, as well as zinc complex, iron complex, and cobalt complex. Redox pairs such as. The iodide ion / polyiodide ion can be formed by iodine (I 2 ) and a salt (ionic liquid or solid salt) containing iodide (I ) as an anion. When using an ionic liquid having iodide as the anion, only iodine needs to be added. When an ionic liquid other than iodide is used as the anion, as an anion such as LiI or tetrabutylammonium iodide. A salt containing iodide (I ) may be added. The electrolyte 40 may use an ionic liquid instead of the organic solvent. As the ionic liquid, for example, a known iodine salt such as a pyridinium salt, an imidazolium salt, a triazolium salt, or the like is used. Examples of such an iodine salt include 1-hexyl-3-methylimidazolium iodide, 1-ethyl-3-propylimidazolium iodide, 1-ethyl-3-methylimidazolium iodide, 1,2- Dimethyl-3-propylimidazolium iodide, 1-butyl-3-methylimidazolium iodide, or 1-methyl-3-propylimidazolium iodide is preferably used.

また、電解質40は、上記有機溶媒に代えて、上記イオン液体と上記有機溶媒との混合物を用いてもよい。   The electrolyte 40 may use a mixture of the ionic liquid and the organic solvent instead of the organic solvent.

また電解質40には添加剤を加えることができる。添加剤としては、1−メチルベンゾイミダゾール(NMB)、1−ブチルベンゾイミダゾール(NBB)などのベンゾイミダゾール、LiI、テトラブチルアンモニウムアイオダイド、4−t−ブチルピリジン、グアニジウムチオシアネートなどが挙げられる。中でも、ベンゾイミダゾールが添加剤として好ましい。   Additives can be added to the electrolyte 40. Examples of the additive include benzimidazoles such as 1-methylbenzimidazole (NMB) and 1-butylbenzimidazole (NBB), LiI, tetrabutylammonium iodide, 4-t-butylpyridine, and guanidinium thiocyanate. .. Among them, benzimidazole is preferable as the additive.

さらに電解質40としては、上記電解質にSiO、TiO、カーボンナノチューブなどのナノ粒子を混練してゲル様となった擬固体電解質であるナノコンポジットゲル電解質を用いてもよく、また、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド誘導体、アミノ酸誘導体などの有機系ゲル化剤を用いてゲル化した電解質を用いてもよい。 Further, as the electrolyte 40, a nanocomposite gel electrolyte, which is a pseudo-solid electrolyte formed into a gel by kneading the above electrolyte with nanoparticles such as SiO 2 , TiO 2 , and carbon nanotubes, or polyvinylidene fluoride may be used. An electrolyte gelated with an organic gelling agent such as a polyethylene oxide derivative or an amino acid derivative may be used.

(色素)
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や、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CHNHPbX(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、光電変換装置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、光電変換装置100は色素増感光電変換装置となる。
(Pigment)
As the dye, for example, a ruthenium complex having a ligand containing a bipyridine structure, a terpyridine structure, or the like, a photosensitizing dye such as an organic dye such as porphyrin, eosin, rhodamine, or merocyanine, or an organic material such as a lead halide perovskite crystal. -Inorganic composite pigments and the like can be mentioned. As the lead halide perovskite, for example, CH 3 NH 3 PbX 3 (X = Cl, Br, I) is used. Among the above dyes, a ruthenium complex having a ligand containing a bipyridine structure or a terpyridine structure is preferable. In this case, the photoelectric conversion characteristics of the photoelectric conversion device 100 can be further improved. When a photosensitizing dye is used as the dye, the photoelectric conversion device 100 is a dye-sensitized photoelectric conversion device.

<保護層>
保護層60は、硬質部61と被覆部62とを有している。
<Protective layer>
The protective layer 60 has a hard portion 61 and a covering portion 62.

保護層60の材料としては、樹脂材料からなる少なくとも1つの層で構成される。樹脂材料としては、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂などが挙げられる。中でもポリイミド樹脂が好ましい。この場合、より優れた絶縁性を保護層60に付与することができる。   The material of the protective layer 60 is composed of at least one layer made of a resin material. Examples of the resin material include polyimide resin, epoxy resin, polyurethane resin, polyethylene terephthalate (PET) resin and the like. Of these, polyimide resin is preferable. In this case, more excellent insulation can be imparted to the protective layer 60.

(硬質部)
硬質部61のデュロメータ硬さは50より大きければ特に制限されないが、硬質部61のデュロメータ硬さは65以上であることが好ましい。この場合、筐体120に対する光電変換素子110の位置ズレをより十分に抑制することができる。
(Hard part)
The durometer hardness of the hard portion 61 is not particularly limited as long as it is greater than 50, but the durometer hardness of the hard portion 61 is preferably 65 or more. In this case, the positional deviation of the photoelectric conversion element 110 with respect to the housing 120 can be suppressed more sufficiently.

硬質部61のデュロメータ硬さは、透明基板11及び筐体120の固定部122のデュロメータ硬さのうち小さい方のデュロメータ硬さの80%以上であることが好ましい。この場合、筐体120に対する光電変換素子110の位置ズレをより十分に抑制することができる。   The durometer hardness of the hard portion 61 is preferably 80% or more of the smaller durometer hardness of the durometer hardness of the transparent substrate 11 and the fixing portion 122 of the housing 120. In this case, the positional deviation of the photoelectric conversion element 110 with respect to the housing 120 can be suppressed more sufficiently.

≪筐体≫
次に、筐体120について詳細に説明する。
≪Case≫
Next, the housing 120 will be described in detail.

筐体120は、収容部121及び固定部122を有する。   The housing 120 has a housing portion 121 and a fixed portion 122.

<収容部>
収容部121は、底部121a及び側壁部121bによって光電変換素子110を収容し得る形状を有していればよい。
<Container>
The housing portion 121 may have a shape capable of housing the photoelectric conversion element 110 by the bottom portion 121a and the side wall portion 121b.

収容部121を構成する材料としては、例えばポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂、アルミニウム等の金属又はセラミックスなどを用いることができる。   As the material forming the housing portion 121, for example, polypropylene, polycarbonate, polyimide, polybutylene terephthalate, resin such as phenol resin or epoxy resin, metal such as aluminum, or ceramics can be used.

<固定部>
固定部122は、光電変換素子110とともに、硬質部61を挟むものである。本実施形態では、1つの環状の硬質部61を2つの固定部122で固定している。固定部122は通常、収容部121とともに一体成形される。すなわち固定部122は通常、収容部121と同一材料で構成される。しかし、固定部122は収容部121とは異なる材料で構成されていてもよい。
<Fixed part>
The fixed portion 122 sandwiches the hard portion 61 together with the photoelectric conversion element 110. In this embodiment, one annular hard portion 61 is fixed by the two fixing portions 122. The fixing portion 122 is usually integrally molded with the housing portion 121. That is, the fixing portion 122 is usually made of the same material as the accommodating portion 121. However, the fixed portion 122 may be made of a material different from that of the accommodation portion 121.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、光電変換素子110が、硬質部61及び被覆部62を有しているが、例えば図3に示す光電変換装置200のように、光電変換素子は被覆部62を有していなくてもよい。この場合、光電変換素子210は硬質部61のみを有することとなる。また本実施形態において、硬質部61は、環状であるが、図3に示す光電変換装置200のように光電変換素子210が被覆部62を有していない場合には、硬質部61は環状でなくてもよい。なお、図3において、図1及び図2に示される構成要素と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付してある。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the photoelectric conversion element 110 has the hard portion 61 and the covering portion 62, but the photoelectric conversion element has the covering portion 62 as in the photoelectric conversion device 200 shown in FIG. 3, for example. You don't have to. In this case, the photoelectric conversion element 210 has only the hard portion 61. Further, in the present embodiment, the hard portion 61 is annular, but when the photoelectric conversion element 210 does not have the covering portion 62 as in the photoelectric conversion device 200 shown in FIG. 3, the hard portion 61 is annular. You don't have to. In addition, in FIG. 3, the same or equivalent components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.

また上記実施形態では、硬質部61の一部が固定部122と重なっているが、硬質部61の全部が固定部122と重なっていてもよい。   Further, in the above embodiment, a part of the hard part 61 overlaps with the fixed part 122, but the whole hard part 61 may overlap with the fixed part 122.

さらに上記実施形態の光電変換装置100では、透明導電層12上に酸化物半導体層13が設けられているが、酸化物半導体層13は対向基板20上に設けられてもよい。但し、この場合、触媒層22は透明導電層12上に設けられる。   Furthermore, in the photoelectric conversion device 100 of the above-described embodiment, the oxide semiconductor layer 13 is provided on the transparent conductive layer 12, but the oxide semiconductor layer 13 may be provided on the counter substrate 20. However, in this case, the catalyst layer 22 is provided on the transparent conductive layer 12.

さらにまた上記実施形態では、対向基板20が対極で構成されているが、対向基板20は絶縁性基板で構成されてもよい。但し、この場合は、透明導電層12と対向基板20との間に、透明導電層12側から順次、酸化物半導体層13、電解質40を含浸した多孔性の絶縁層、及び対極で構成される積層体が設けられる。   Furthermore, in the above embodiment, the counter substrate 20 is composed of the counter electrode, but the counter substrate 20 may be composed of an insulating substrate. However, in this case, the oxide semiconductor layer 13, the porous insulating layer impregnated with the electrolyte 40, and the counter electrode are sequentially arranged between the transparent conductive layer 12 and the counter substrate 20 from the transparent conductive layer 12 side. A stack is provided.

また上記実施形態では、光電変換装置100が1つの光電変換セル50のみを有しているが、光電変換装置100は光電変換セル50を複数備えていてもよい。ここで、複数の光電変換セル50は直列に接続されてもよいし、並列に接続されてもよい。   Further, in the above embodiment, the photoelectric conversion device 100 has only one photoelectric conversion cell 50, but the photoelectric conversion device 100 may include a plurality of photoelectric conversion cells 50. Here, the plurality of photoelectric conversion cells 50 may be connected in series or in parallel.

11…透明基板(基板)
12…透明導電層(導電層)
20…対向基板
50…光電変換セル
60…保護層
61…硬質部
100,200…光電変換装置
110,210…光電変換素子
120…筐体
121…収容部
122…固定部
11 ... Transparent substrate (substrate)
12 ... Transparent conductive layer (conductive layer)
20 ... Counter substrate 50 ... Photoelectric conversion cell 60 ... Protective layer 61 ... Hard part 100,200 ... Photoelectric conversion device 110,210 ... Photoelectric conversion element 120 ... Case 121 ... Accommodation part 122 ... Fixed part

Claims (2)

光電変換素子と、
前記光電変換素子を保持する筐体とを備え、
前記光電変換素子が、
基板と、
前記基板の一面上に設けられる少なくとも1つの光電変換セルと、
前記基板の前記一面上であって前記基板の周縁部に設けられる硬質部とを有し、
前記光電変換セルが、
前記基板の前記一面上に設けられる導電層と、
前記導電層に対向して設けられる対向基板とを有し、
前記筐体が、
前記光電変換素子を収容する収容部と、
前記収容部に設けられ、前記光電変換素子を前記収容部に固定する固定部とを有し、
前記硬質部のタイプDデュロメータによるデュロメータ硬さが50より大きく、
前記硬質部が、前記基板と前記固定部とによって挟まれている、光電変換装置。
A photoelectric conversion element,
A housing for holding the photoelectric conversion element,
The photoelectric conversion element,
Board,
At least one photoelectric conversion cell provided on one surface of the substrate;
A hard portion provided on a peripheral portion of the substrate on the one surface of the substrate,
The photoelectric conversion cell,
A conductive layer provided on the one surface of the substrate;
A counter substrate provided to face the conductive layer,
The housing is
An accommodating portion that accommodates the photoelectric conversion element,
And a fixing portion which is provided in the housing portion and fixes the photoelectric conversion element to the housing portion.
The durometer hardness of the hard part according to the type D durometer is greater than 50,
The photoelectric conversion device, wherein the hard portion is sandwiched between the substrate and the fixing portion.
前記光電変換素子が、
前記基板の前記一面側に設けられ、前記光電変換セルを覆って保護する保護層をさらに有し、
前記保護層の周縁部が前記硬質部を構成している、請求項1に記載の光電変換装置。
The photoelectric conversion element,
The protective layer is provided on the one surface side of the substrate and covers and protects the photoelectric conversion cell.
The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein a peripheral portion of the protective layer constitutes the hard portion.
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