JP6916162B2 - Electric module and manufacturing method of electric module - Google Patents
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Description
本発明は、電気モジュール及び電気モジュールの製造方法に関する。本願は、2016年2月18日に日本に出願された特願2016−028968号及び2016年8月22日に日本に出願された特願2016−161884号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。 The present invention relates to an electric module and a method for manufacturing an electric module. This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-028968 filed in Japan on February 18, 2016 and Japanese Patent Application No. 2016-161884 filed in Japan on August 22, 2016. Is used here.
近年、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、シリコン系太陽電池及び色素増感太陽電池の開発が進められている。色素増感太陽電池は、高い光電変換効率を有するとともに安価で量産しやすいため、その構造及び製造方法が広く研究されている。 In recent years, solar cells have attracted attention as a clean energy power generation device, and silicon-based solar cells and dye-sensitized solar cells are being developed. Dye-sensitized solar cells have high photoelectric conversion efficiency, are inexpensive, and are easy to mass-produce. Therefore, their structures and manufacturing methods have been widely studied.
上述の色素増感太陽電池をはじめとして封止を必要とする電気モジュールにおいては、複数のセルを同一平面内に並べて作製する際に、例えば、隣接するセル間において、第一のセルの上側電極と、第二のセルの下側電極とを電気的に接続し、かつ電極間に電解質等の要素を封止するために、「封止材/導通材(例えば導線、導電性ペースト等)/封止材」の構造を形成している。 In the above-mentioned dye-sensitized solar cell and other electric modules that require sealing, when a plurality of cells are arranged side by side in the same plane, for example, between adjacent cells, the upper electrode of the first cell is used. And the lower electrode of the second cell are electrically connected, and in order to seal an element such as an electrolyte between the electrodes, "sealing material / conductive material (for example, conducting wire, conductive paste, etc.) / It forms the structure of a "sealing material".
例えば、特許文献1には、透明電極と、対向電極と、これらの電極を封止して絶縁する封止絶縁部と、を備えた光電変換素子が同一平面内に並んで設けられた光電変換モジュールが開示されている。この光電変換モジュールにおいては、隣り合う光電変換素子同士を電気的に接続するために、第一の光電変換素子の透明電極部材の一部と、第二の光電変換素子の対向電極部材の一部とが互いに向き合うように配置され、第一及び第二の光電変換素子の間に導通材が配されている。これにより、複数のセル間での直列構造が形成されている。
For example, in
特許文献1に開示された光電変換素子をはじめとする従来の電気モジュールには、導通材として金属製のワイヤー等が用いられていたため、レーザや超音波融着等でセルを切断する際に、導通材を切断し難く、セルを切断するのに手間がかかるという問題があった。
上述の問題を解決する一方法として、接着剤に導電性フィラーを備えた導電性ペーストを用いて電気的な接続を図る方法が知られている。Conventional electric modules such as the photoelectric conversion element disclosed in
As one method for solving the above-mentioned problems, a method of making an electrical connection by using a conductive paste having a conductive filler in the adhesive is known.
しかしながら、従来の導電性ペーストは、電気モジュールにおける光電変換素子同士の電気的な接続を確保するのに十分な導電性能を有していない。具体的には、従来の導電ペーストは、フィルム等の基材への追従性が低く、導電ペーストが基材から剥離すると導電ペーストと基材との接点が取れなくなるという問題があった。したがって、導電性ペーストを用いた電気モジュールは、品質の安定性が低いという問題があった。 However, the conventional conductive paste does not have sufficient conductive performance to secure the electrical connection between the photoelectric conversion elements in the electric module. Specifically, the conventional conductive paste has a problem that the followability to a base material such as a film is low, and when the conductive paste is peeled off from the base material, the contact between the conductive paste and the base material cannot be established. Therefore, the electric module using the conductive paste has a problem that the quality stability is low.
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、切断の容易性及び品質の高安定性を確保可能な電気モジュールならびに電気モジュールの製造方法を提供する。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an electric module capable of ensuring ease of cutting and high stability of quality, and a method for manufacturing the electric module.
本発明に係る電気モジュールは、第一基材上の第一電極と第二基材上の第二電極とに接し、且つ前記第一電極と前記第二電極との間に設けられた導通材を備え、前記導通材は、前記第一電極と前記第二電極との間を導通可能とする導電粒子を含み、一部又は全部の前記導電粒子は、前記第一電極と前記第二電極との両方に接し、且つ前記第一電極と前記第二電極の少なくとも一方に食い込んでいることを特徴とする。 The electric module according to the present invention is a conductive material that is in contact with the first electrode on the first base material and the second electrode on the second base material, and is provided between the first electrode and the second electrode. The conductive material includes conductive particles that enable conduction between the first electrode and the second electrode, and some or all of the conductive particles include the first electrode and the second electrode. It is characterized in that it is in contact with both of the above and bites into at least one of the first electrode and the second electrode.
上述の構成によれば、例えば、電気モジュールを構成する電極間に導通材(又は、導通材として硬化する前の導電性ペースト)を配した際に、電極の延在方向に導電粒子が分散される。これにより、電極の延在方向における導電粒子同士の間は比較的柔らかく、切断し易くなる。
また、電極間の厚み方向において、導電粒子のうち第一電極と第二電極の少なくとも一方に食い込んでいる部分によって電極間の接点が容易且つ確実に得られ、電極同士が導通される。さらに、導電粒子が第一電極と第二電極の少なくとも一方に「食い込んでいる」ことによって、導電粒子と電極との接合強度が高まり、電極が導電粒子を含む導通材から剥がれ難くなり、電極と導通材との相対位置関係がずれ難くなると共に、電極間の厚み寸法が長期にわたり一定に保たれる。これにより、電気モジュールの導電性能が確実に保持され、品質が良好に安定する。According to the above configuration, for example, when a conductive material (or a conductive paste before curing as a conductive material) is arranged between the electrodes constituting the electric module, the conductive particles are dispersed in the extending direction of the electrodes. NS. As a result, the conductive particles in the extending direction of the electrodes are relatively soft and easy to cut.
Further, in the thickness direction between the electrodes, the contact between the electrodes is easily and surely obtained by the portion of the conductive particles that bites into at least one of the first electrode and the second electrode, and the electrodes are electrically connected to each other. Further, since the conductive particles "bite" into at least one of the first electrode and the second electrode, the bonding strength between the conductive particles and the electrode is increased, and the electrode is less likely to be peeled off from the conductive material containing the conductive particles. The relative positional relationship with the conductive material is less likely to shift, and the thickness dimension between the electrodes is kept constant for a long period of time. As a result, the conductive performance of the electric module is surely maintained, and the quality is satisfactorily stabilized.
本発明に係る電気モジュールにおいては、前記一部又は全部の導電粒子は、前記第一電極ならびに前記第二電極の双方もしくは何れか一方を貫通していることが好ましい。 In the electric module according to the present invention, it is preferable that some or all of the conductive particles penetrate the first electrode and / or one of the second electrodes.
上述の構成によれば、導電粒子が第一電極ならびに前記第二電極の双方もしくは何れか一方を貫通することで、厚み方向全体にわたり電極に対して導電粒子が接するので、導電粒子と電極との導通がより良好になる。これにより、電気モジュールの導電性能がより確実に保持され、品質がより良好に安定する。 According to the above configuration, when the conductive particles penetrate the first electrode and / or one of the second electrodes, the conductive particles come into contact with the electrodes over the entire thickness direction, so that the conductive particles and the electrodes are in contact with each other. Better continuity. As a result, the conductive performance of the electric module is more reliably maintained, and the quality is better and more stable.
本発明に係る電気モジュールにおいては、前記一部又は全部の導電粒子は、前記第一電極と前記第二電極との両方に接し、且つ前記第一基材ならびに前記第二基材の双方もしくは何れか一方に食い込んでいることが好ましい。 In the electric module according to the present invention, the partial or all conductive particles are in contact with both the first electrode and the second electrode, and either or both of the first base material and the second base material. It is preferable to bite into one side.
上述の構成によれば、導電粒子が第一電極と第二電極との両方に接することで、第一電極と導電粒子との接点及び第二電極と導電粒子との接点の両方が形成され、電極間の接点がより容易且つ確実に得られ、電極同士が導通される。また、少なくとも一部の導電粒子が第一基材ならびに第二基材の双方もしくは何れか一方に「食い込んでいる」ことによって、導電粒子と電極とが接する面積及び厚み寸法がより大きくなり、導電粒子と電極との接合強度がさらに高まる。これにより、電気モジュールの導電性能がより確実に保持され、品質がより良好に安定する。 According to the above configuration, when the conductive particles are in contact with both the first electrode and the second electrode, both the contact point between the first electrode and the conductive particle and the contact point between the second electrode and the conductive particle are formed. Contact points between the electrodes can be obtained more easily and reliably, and the electrodes can be conducted with each other. Further, since at least a part of the conductive particles "bites" into both or one of the first base material and the second base material, the area and thickness dimension in which the conductive particles and the electrodes are in contact with each other become larger, and the conductivity becomes larger. The bonding strength between the particles and the electrodes is further increased. As a result, the conductive performance of the electric module is more reliably maintained, and the quality is better and more stable.
本発明に係る電気モジュールにおいては、前記第一電極と前記第二電極との距離は、前記導電粒子の群の平均粒子径の30%以上250%以下であることが好ましい。 In the electric module according to the present invention, the distance between the first electrode and the second electrode is preferably 30% or more and 250% or less of the average particle size of the group of conductive particles.
上述の構成によれば、導電粒子の一部又は全部が第一電極と前記第二電極との両方に接し、且つ第一電極と第二電極の少なくとも一方に食い込むように、第一電極と第二電極との距離が好適になる。従って、電極の延在方向の導電粒子の間のバインダーのみの部分は比較的柔らかく、切断し易くなる。また、電気モジュールの導電性能が確実に保持され、品質が良好に安定する。 According to the above configuration, the first electrode and the first electrode so that a part or all of the conductive particles are in contact with both the first electrode and the second electrode and bite into at least one of the first electrode and the second electrode. The distance between the two electrodes is suitable. Therefore, the binder-only portion between the conductive particles in the extending direction of the electrode is relatively soft and easy to cut. In addition, the conductive performance of the electric module is surely maintained, and the quality is good and stable.
本発明に係る電気モジュールにおいては、前記導通材は前記第一電極と前記第二電極との間の厚み方向の間隔よりも小さい径寸法の補助導電物質をさらに含んでもよい。 In the electric module according to the present invention, the conductive material may further contain an auxiliary conductive material having a diameter smaller than the distance between the first electrode and the second electrode in the thickness direction.
上述の構成によれば、電極間の導電粒子同士の隙間に補助導電物質が配置されるので、電極間の接点がさらに容易に得られ、電極同士がより良好に導通する。これにより、電気モジュールの導電性能がより確実に保持され、品質がより良好に安定する。 According to the above configuration, since the auxiliary conductive substance is arranged in the gap between the conductive particles between the electrodes, the contact point between the electrodes can be obtained more easily, and the electrodes can conduct better. As a result, the conductive performance of the electric module is more reliably maintained, and the quality is better and more stable.
本発明に係る電気モジュールにおいては、前記第一電極又は前記第二電極が光増感色素を含んでもよい。 In the electric module according to the present invention, the first electrode or the second electrode may contain a photosensitizing dye.
上述の構成によれば、光を照射される等の刺激を受けた光増感色素から第一電極又は第二電極に電子が渡され、導電粒子を介して、さらに互いに他方の電極に電子が渡される。
このような原理に基づいた色素増感型の電気モジュールが得られ、その導電性能がより確実に保持され、品質がより良好に安定する。According to the above configuration, electrons are passed from the photosensitizing dye that has been stimulated by being irradiated with light to the first electrode or the second electrode, and electrons are further transferred to the other electrodes via the conductive particles. Passed.
A dye-sensitized electric module based on such a principle is obtained, its conductive performance is more reliably maintained, and its quality is better and more stable.
本発明に係る電気モジュールの製造方法は、電気モジュールの製造方法であって、前記第一電極と前記第二電極とを任意の距離を空けて対向させ、前記第一電極と前記第二電極との間に、少なくとも前記導電粒子を配する第一工程と、前記第一基材と前記第二基材とを互いに近づけるように押圧し、前記第一基材と前記第二基材とを貼り合わせる第二工程と、を備えることを特徴とする。 The method for manufacturing an electric module according to the present invention is a method for manufacturing an electric module, in which the first electrode and the second electrode are opposed to each other at an arbitrary distance, and the first electrode and the second electrode are opposed to each other. The first step of arranging at least the conductive particles and the first base material and the second base material are pressed so as to be close to each other, and the first base material and the second base material are attached to each other. It is characterized by including a second step of matching.
上述の構成によれば、第一工程において第一電極と第二電極とが任意の距離を空けて対向配置され、第二工程において第一基材と第二基材が導電材を介して貼り合される。
上述の工程によれば、例えば、電気モジュールを構成する電極間に本発明の導電性ペースト(導電材)を配した際に、電極の延在方向に導電粒子が分散される。これにより、電極の延在方向の導電粒子同士の間は比較的柔らかくなるので、切断し易い電気モジュールが得られる。
また、第二工程において、第一基材と第二基材が貼り合される際に、第一基材と第二基材とが互いに近づけるように押圧されることで、電極間の厚み方向において、導電粒子が第一電極と第二電極の少なくとも一方に食い込む。電極間の接点が容易且つ確実に得られ、電極同士が導通され、導電粒子が第一電極と第二電極の少なくとも一方に「食い込む」ことによって、導電粒子と電極との接合強度が高まる。従って、電気モジュールの導電性能が確実に保持され、品質が良好に安定する。According to the above configuration, in the first step, the first electrode and the second electrode are arranged to face each other at an arbitrary distance, and in the second step, the first base material and the second base material are attached via the conductive material. Will be combined.
According to the above-mentioned steps, for example, when the conductive paste (conductive material) of the present invention is arranged between the electrodes constituting the electric module, the conductive particles are dispersed in the extending direction of the electrodes. As a result, the distance between the conductive particles in the extending direction of the electrodes becomes relatively soft, so that an electric module that is easy to cut can be obtained.
Further, in the second step, when the first base material and the second base material are bonded to each other, the first base material and the second base material are pressed so as to be close to each other, so that the thickness direction between the electrodes In, the conductive particles bite into at least one of the first electrode and the second electrode. The contact between the electrodes is easily and surely obtained, the electrodes are conductive to each other, and the conductive particles "bite" into at least one of the first electrode and the second electrode, so that the bonding strength between the conductive particles and the electrodes is increased. Therefore, the conductive performance of the electric module is surely maintained, and the quality is good and stable.
本発明に係る電気モジュールの製造方法においては、前記第二工程は、前記第一電極と前記第二電極との距離を前記導電粒子の群の平均粒子径の30%以上250%以下とすることが好ましい。 In the method for manufacturing an electric module according to the present invention, in the second step, the distance between the first electrode and the second electrode is set to 30% or more and 250% or less of the average particle size of the group of conductive particles. Is preferable.
上述の構成によれば、第一電極と第二電極との距離を導電粒子の群の平均粒子径の30%以上250%以下とすることで、一部又は全部の導電粒子が第一電極と第二電極との両方に接し、且つ第一電極と第二電極の少なくとも一方に食い込むように、第一電極と第二電極との距離が好適になる。従って、電極の延在方向の導電粒子の間のバインダーのみの部分が比較的柔らかくなり、切断し易い電気モジュールが得られる。また、導電性能が確実に保持され、品質が良好に安定した電気モジュールが得られる。 According to the above configuration, by setting the distance between the first electrode and the second electrode to be 30% or more and 250% or less of the average particle diameter of the group of conductive particles, some or all of the conductive particles can be combined with the first electrode. The distance between the first electrode and the second electrode is suitable so that it is in contact with both the second electrode and bites into at least one of the first electrode and the second electrode. Therefore, the portion of only the binder between the conductive particles in the extending direction of the electrode becomes relatively soft, and an electric module that is easy to cut can be obtained. In addition, the conductive performance is surely maintained, and a stable electric module with good quality can be obtained.
本発明に係る電気モジュールの製造方法においては、前記第二工程において、前記第一基材と前記第二基材とを互いに近づけるように、導電粒子の一つ当たり0.4N以上の力で押圧することが好ましい。 In the method for manufacturing an electric module according to the present invention, in the second step, the first base material and the second base material are pressed with a force of 0.4 N or more per conductive particle so as to be close to each other. It is preferable to do so.
上述の構成によれば、半導体電極及び対向電極、第一基材及び第二基材が導電粒子の厚み方向の両端部によって導電粒子の厚み方向外方に向けて適度に押し出されるので、導電粒子と第一電極又は第二電極との接合強度が高くなり、電極間の導通が安定する。 According to the above configuration, since the semiconductor electrode and the counter electrode, the first base material and the second base material are appropriately extruded outward in the thickness direction of the conductive particles by both ends in the thickness direction of the conductive particles, the conductive particles The bonding strength between the electrode and the first electrode or the second electrode is increased, and the conduction between the electrodes is stabilized.
本発明によれば、電気的に切断し易く、第一電極と第二電極との間の導通材を容易に切断することができるとともに、電極間を高安定的に導通可能な電気モジュールが得られる。 According to the present invention, an electric module that can be easily electrically cut, can easily cut the conductive material between the first electrode and the second electrode, and can conduct electricity between the electrodes with high stability can be obtained. Be done.
以下、本発明に係る電気モジュール1及び電気モジュールの製造方法について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は模式的なものであり、長さ、幅及び厚みの比率等は実際のものと同一とは限らず、適宜変更することができる。また、電気モジュール1の構成及び構造も図示した長さ、幅及び厚みの比率等に限定されるものではない。
Hereinafter, the
<電気モジュール>
図1から図3に示すように、色素増感太陽電池(電気モジュール)1Aは、半導体電極(第一電極)7と対向電極(第二電極)8とが導通材6を介して対向配置されてなる電気モジュールである。<Electric module>
As shown in FIGS. 1 to 3, in the dye-sensitized solar cell (electric module) 1A, the semiconductor electrode (first electrode) 7 and the counter electrode (second electrode) 8 are arranged to face each other via the
なお、以下では、本発明に係る電気モジュール1の一実施形態として色素増感太陽電池1Aを例に挙げて説明するが、本実施形態は第一基材2及び第二基材4の間に形成された複数のセルCの封止と、各セルC,C.…,C同士の電気的な直列接続又は並列接続とを要する種々の電気モジュールに適用可能である。
In the following, a dye-sensitized
具体的には、色素増感太陽電池1Aは、第一基材2と、第二基材4と、半導体電極7と、対向電極8と、電解質9と、導通材6と、を備えている。
Specifically, the dye-sensitized
半導体電極7は、第一基材2上に積層された透明導電膜3と、透明導電膜3上に積層された多孔質の半導体層10と、を備えている。
対向電極8は、第二基材4上に積層された対向導電膜5と、対向導電膜5上に積層された触媒層11と、を備えている。The
The
色素増感太陽電池1Aの導通材6の両側方には、封止材12,12が配されている。導通材6と封止材12とにより、電極間(即ち、半導体電極7と対向電極8との間)を接着している。一方、導通材6の延在方向に交叉する方向には、超音波融着等の手段により絶縁及び接着されている(以下、絶縁された部分を「絶縁部13」という)。このようにして、それぞれに半導体層10を有するセルCが液密に封止されている。そして、導通材6に含まれた導電粒子20によって、半導体電極7と対向電極8の間には厚み方向に間隙が形成され、その間隙内に電解質9が封止されている。
色素増感太陽電池1A,1Bにおいて、導通材6は、半導体電極7及び対向電極8を構成する透明導電膜3及び対向導電膜5に直接接触している。透明導電膜3及び対向導電膜5の所定の箇所には、レーザ照射等によって絶縁された複数のパターニング部25が設けられている。
In the dye-sensitized
隣接するセルC,C同士の透明導電膜3及び対向導電膜5は、パターニング部25により複数に区画され、複数の透明導電膜3及び対向導電膜5のパターンが形成される。区画された各セルCにおいて、第一のセルC1の対向電極8を構成する対向導電膜5と、第一のセルC1に隣接する第二のセルC2の半導体電極7を構成する透明導電膜3とが導通材6によって電気的に接続されている。この結果、第一のセルC1と第二のセルC2が直列に接続されている。
The transparent
第一基材2及び第二基材4の材質は、特に限定されず、例えば、樹脂等の絶縁体、半導体、金属、ガラス等が挙げられる。前記樹脂としては、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリイミド、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド等が挙げられる。薄くて軽いフレキシブルな色素増感太陽電池1Aを製造する観点からは、基材は透明樹脂製であることが好ましく、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム又はポリエチレンナフタレート(PEN)フィルムであることがより好ましい。なお、第一基材2の材質と第二基材4の材質とは、異なっていても構わない。
The materials of the
透明導電膜3、対向導電膜5の種類や材質は、特に限定されず、公知の色素増感太陽電池に使用される導電膜が適用可能であり、例えば、金属酸化物で構成される薄膜が挙げられる。前述の金属酸化物としては、スズドープ酸化インジウム(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、アルミドープ酸化亜鉛(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)等が例示できる。
The types and materials of the transparent
半導体層10は、吸着した光増感色素から電子を受け取ることが可能な材料によって構成され、通常は多孔質であることが好ましい。半導体層10を構成する材料は特に限定されず、公知の半導体層10の材料が適用可能であり、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ等の金属酸化物半導体が挙げられる。
半導体層10に担持される光増感色素は特に限定されず、例えば有機色素、金属錯体色素等の公知の色素が挙げられる。前述の有機色素としては、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、チオフェン系等が挙げられる。前記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。The
The photosensitizing dye supported on the
触媒層11を構成する材料は、特に限定されず、公知の材料を適用可能であり、例えば、白金、カーボンナノチューブ等のカーボン類、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)等の導電性ポリマー等が挙げられる。
The material constituting the
電解質9は、特に限定されず、公知の色素増感太陽電池で使用されている電解質を適用できる。電解質9としては、例えばヨウ素とヨウ化ナトリウムが有機溶媒に溶解された電解液等が挙げられる。
The
電解質9が接触する半導体層10において多孔質内部を含む表面には、図示しない公知の光増感色素が吸着している。
A known photosensitizing dye (not shown) is adsorbed on the surface of the
導通材6は、互いに平行に且つ一方向に延びる複数の半導体層10の間に配され、第一基材2上の半導体電極7と第二基材4上の対向電極8とに接し、且つ半導体電極7と対向電極8との間に設けられている。
導通材6は、導通材6の塗工又は配設において均したり加圧したりすることで、導電粒子20が厚さ方向に重なることなく単層で配されやすく構成されている。従って、導通材6の導電粒子20は、図3に示すように、透明導電膜3と対向導電膜5との間に、加圧等の均す作業により厚さ方向に単層で配されている。なお、導電粒子20は、透明導電膜3と対向導電膜5との間に必ずしも単層で配されていなくてもよい。The
By leveling or pressurizing the
具体的には、導通材6は、少なくとも導電粒子20を含んでいる。本実施形態では、導通材6は、さらにバインダー18を含んでおり、導電性ペーストが硬化されたものである。以下、広義には導電ペーストも導電材6として解釈する。なお、導通材6は、流動性を抑えたもの、又は流動性の低いものであってもよい。
Specifically, the
バインダー18としては、公知の色素増感太陽電池の半導体層を形成するために使用される高分子バインダーが適用可能であり、例えば、エチルセルロース、ニトロセルロース、ポリアクリル酸エステル、ポリエチレングリーコール等が挙げられる。
バインダー18は、一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよく、高分子でなくとも、流動性が適度に抑えられていればよい。As the
As the
導電粒子20は、導電性ペースト中に分散され、色素増感太陽電池1Aの電極同士を導通可能とする物質である。導電粒子20は、金属粒子のように導電粒子自体が導電性を有していてもよく、例えば少なくとも表面が導電性を有する金属層により形成された粒子であってもよい。
The
導電粒子20は、半導体電極7と対向電極8との間を導通可能とするものである。一部又は全部の導電粒子20は、少なくとも、図2及び図3に示すように、半導体電極7と対向電極8との両方に接し、且つ半導体電極7と対向電極8の少なくとも一方に食い込んでいる。
The
図2に示すように、一部又は全部の導電粒子20は、半導体電極7ならびに対向電極8の双方もしくは何れか一方を貫通し、第一基材2ならびに第二基材4の双方もしくは何れか一方に食い込んでいることが好ましい。ちなみに、図2では、導電粒子20の全部が半導体電極7ならびに対向電極8の双方を貫通し、第一基材2ならびに第二基材4の双方に食い込んでいる。
このような配置により、導電粒子20の表面と導電粒子20が貫通した部分の半導体電極7ならびに対向電極8の内壁とが確実に接触すると共に、導電粒子20の厚み方向両端部が第一基材2ならびに第二基材4の内部に埋め込まれた状態とされている。As shown in FIG. 2, some or all of the
With such an arrangement, the surface of the
図4に示す色素増感太陽電池1Bは、色素増感太陽電池1Aの第一変形例である。
図4に示すように、導電粒子20の一部又は全部は、半導体電極7と対向電極8との両方に接し、導電粒子20の厚み方向の両端部が半導体電極7ならびに対向電極8の双方もしくは何れか一方の内部に配置されていてもよい。
このような配置により、導電粒子20の表面と導電粒子20が埋め込まれた部分の半導体電極7ならびに対向電極8の表面とが確実に接触する。The dye-sensitized
As shown in FIG. 4, a part or all of the
With such an arrangement, the surface of the
図2及び図4に示す導電粒子20の形状は一例であって、導電粒子20の形状は、導電粒子20が上述のように電極間に配置可能とされ、スペーサーの役割を果たせば、特に制限されない。このような導電粒子の形状としては、例えば多角体形状、楕円形状、針形状、星形状、略球状等が挙げられる。
The shape of the
図5に示す色素増感太陽電池1Cは、色素増感太陽電池1Aの第二変形例である。
色素増感太陽電池1A,1Bの導電粒子20が多角体形状であるのに対し、図5に示すように、色素増感太陽電池1Cの導電粒子20は、例えば球状である。球状の導電粒子20の一部又は全部は、半導体電極7と対向電極8との両方に接し、導電粒子20の厚み方向の両端部が半導体電極7ならびに対向電極8の双方もしくは何れか一方に食い込んでいる。即ち、導電粒子20の一部又は全部の厚み方向の両端部が半導体電極7ならびに対向電極8の双方もしくは何れか一方の内方に位置している。The dye-sensitized
While the
色素増感太陽電池1Cの構成においても、導電粒子20の表面と導電粒子20が埋め込まれた部分の半導体電極7ならびに対向電極8の表面とが確実に接触する。また、導電粒子20の厚み方向の両端部が半導体電極7ならびに対向電極8の双方もしくは何れかによって所定の位置に固定されるので、色素増感太陽電池1C全体の曲げに対しても、導電粒子20の位置がずれにくく、導電粒子20と半導体電極7ならびに対向電極8との導電が確実に保持される。
Even in the configuration of the dye-sensitized
図6に示す色素増感太陽電池1Dは、色素増感太陽電池1Aの第三変形例である。
色素増感太陽電池1Dの導電粒子20は、色素増感太陽電池1Cの導電粒子20と同様に例えば球状である。図6に示すように、球状の導電粒子20の一部又は全部は、半導体電極7と対向電極8との両方に接している。少なくとも半導体電極7と対向電極8は、球状の導電粒子20の厚み方向の両端部によって厚み方向外方に押し出されている。図6に例示する構成では、第一基材2及び第二基材4も導電粒子20の厚み方向外方に押し出されている。The dye-sensitized
The
色素増感太陽電池1Dの構成のように、半導体電極7と対向電極8が導電粒子20の厚み方向の両端部によって厚み方向外方に押し出されるようになるのは、例えば色素増感太陽電池1Cの導電粒子20に比べて色素増感太陽電池1Dの導電粒子20の方が硬い場合、色素増感太陽電池1Cの半導体電極7と対向電極8に比べて色素増感太陽電池1Dの半導体電極7と対向電極8が柔らかい、或いは高い弾性を有する場合等が考えられる。
Like the configuration of the dye-sensitized
また、後に色素増感太陽電池1Aの製造方法で説明するが、本実施形態の色素増感太陽電池の各々を製造する際には、第一基材2及び第二基材4を厚み方向において互いに所定の間隔をあけて貼り合わせる。この際に、第一基材2及び第二基材4の間隔を狭め、導電粒子20を押し潰すように貼り合わせた場合、貼り合わせ後に導電粒子20の形状が復帰した際に、封止材12又は導通材6が未硬化状態であれば、半導体電極7と対向電極8が導電粒子20の厚み方向の両端部によって厚み方向外方に押し出されることがある。例えば、導電粒子20が平均粒径の10%以上潰される、即ち、導電粒子20の厚み寸法が平均粒径の90%以下になるよう押し潰された状態で第一基材2及び第二基材4が貼り合わされると、半導体電極7及び対向電極8、第一基材2及び第二基材4が導電粒子20の厚み方向の両端部によって導電粒子20の厚み方向外方に向けて適度に押し出されると考えられる。上述のように導電粒子20の厚み寸法が平均粒径の90%以下になるように導電粒子20を押し潰す際に、第一基材2及び第二基材4の外方から第一基材2及び第二基材4に加わる力は、導電粒子20の一つ当たり0.4N以上であることが好ましいと考えられる。
Further, as will be described later in the method for manufacturing the dye-sensitized
なお、図5及び図6には球状の導電粒子20を例示しているが、上述のように導電粒子20の形状は特に限定されず、多角体形状、楕円形状、針形状や星形状やこれら以外の形状であってもよい。このような球状以外の形状を有する導電粒子20を用いた場合であっても、図5に示すように導電粒子20の一部又は全部の厚み方向の両端部が半導体電極7ならびに対向電極8の双方もしくは何れか一方の内方に位置している状態や、図6に示すように少なくとも半導体電極7と対向電極8が導電粒子20の一部又は全部の厚み方向の両端部によって導電粒子20の厚み方向外方に押し出されている状態になり得る。
Although spherical
色素増感太陽電池1Dの構成においても、導電粒子20の表面と導電粒子20が埋め込まれた部分の半導体電極7ならびに対向電極8の表面とが確実に接触する。また、導電粒子20の厚み方向の両端部の全体に半導体電極7と対向電極8が当接するので、導電粒子20と半導体電極7ならびに対向電極8との接触面積が色素増感太陽電池1A,1B,1Cの構成に比べて拡大され、導電粒子20と半導体電極7ならびに対向電極8との導電がより確実に保持される。さらに、導電粒子20の厚み方向の両端部が半導体電極7ならびに対向電極8の双方もしくは何れかによって所定の位置に固定されるので、色素増感太陽電池1D全体の曲げに対しても、導電粒子20の位置がずれにくく、導電粒子20と半導体電極7ならびに対向電極8との導電が確実に保持される。
Even in the configuration of the dye-sensitized
導電粒子20の平均粒子径は、例えば5μm以上500μm以下とされている。
なお、導電性ペースト中に導電粒子20の他に導電性物質が含まれる場合、所望の平均粒子径を有する導電粒子20は、導電性ペーストに含まれる複数の導電性物質のうち1質量%以上、好ましくは10重量%以上、より好ましくは40重量%以上、さらに好ましくは70重量%以上含まれている。これにより、電極間の距離が一定に保持され易くなる。The average particle size of the
When the conductive paste contains a conductive substance in addition to the
半導体電極7と対向電極8との距離は、用いる導電粒子20の弾性等の物性、及び、形状や粒子径のばらつきの度合い等を勘案して適宜設定されている。半導体電極7と対向電極8との距離は、例えば、導電粒子20の群の平均粒子径の30%以上250%以下であることが好ましく、40%以上150%以下であることがより好ましく、50%以上120%であることがさらに好ましく、60%以上90%以下であることが特に好ましい。これにより、図3に示すように、導電粒子20の厚み方向両端部が半導体電極7ならびに対向電極8の内部に配置され易くなる。特に、半導体電極7と対向電極8との距離が導電粒子20の群の平均粒子径の60%以上90%以下であると、半導体電極7と対向電極8との厚み間隔が導電粒子20の群の平均粒子径に比べて適度に小さくなり、図2に示すように、導電粒子20が半導体電極7ならびに対向電極8を貫通し、第一基材2ならびに第二基材4に食い込み易くなる。
The distance between the
導電粒子20の材質としては、第一基材2及び第二基材4に食い込み可能な程度の硬さを有し、導電性を有するか、或いは導電性を付与可能であれば特に限定されず、例えば金、銀、銅、クロム、チタン、白金、ニッケル、錫、亜鉛、鉛、タングステン、鉄、アルミニウム等の金属粒子が挙げられる。また、これらの金属を含む合金や化合物からなる粒子、導電性樹脂からなる粒子、又はカーボンブラック等の炭素系粒子が挙げられる。さらに、樹脂製の粒子に無電解ニッケル等の導電性を有する金属を被覆したもの等が挙げられる。
The material of the
本実施形態では、導電粒子20が導電性ペーストにおいて適度に分散される観点から、0.1質量%から80質量%の導電粒子20対して99.9質量%から30質量%のバインダー18が含まれていることが好ましい。このような質量比で導電性ペーストにバインダー18及び導電粒子20が含まれることにより、前述のように導電粒子20が導電性ペーストに適度に分散され、導電性ペーストの硬度が電極に配するのに便宜的な程度になる。また、導電性ペースト及び導通材6において、電極間の安定的な導通を図るのに適した導電粒子20を保持させることができるとともに、導通材6を超音波等で絶縁又は切断しやすい程度に、導電粒子20が含まれる。なお、導電性ペースト及び導通材6には、粘性を高める、或いは金属粒子からなる導電粒子20の沈降を防止するために増粘剤が適量含まれていてもよい。
In the present embodiment, from the viewpoint that the
図7に示す色素増感太陽電池1A´は、色素増感太陽電池1Aの第四変形例である。
図7に示すように、導通材6は、バインダー18と、導電粒子20との他に、補助導電物質21を備えていることが好ましい。例えば補助導電物質21が粒子状であれば、電極間に導通材6に含まれて配置された際に、電極間の厚み方向の間隔よりも小さい径寸法を有する。なお、図7では、図1から図3に示す色素増感太陽電池1Aの変形例として補助導電物質21を備えている構成を例示するが、図4から図6に示す色素増感太陽電池1B,1C,1Dにも同様の構成を適用することができる。The dye-sensitized solar cell 1A'shown in FIG. 7 is a fourth modification of the dye-sensitized
As shown in FIG. 7, the
導通材6において導電粒子20同士の隙間に介在させる目的から、補助導電物質21の平均粒子径は、例えば導電粒子20の平均粒子径の80%以下であることが好ましく、50%以下であることがより好ましく、30%以下であることがさらに好ましい。これにより、前述の目的が果たされ、導通材6の導電性がより高められることで、電極間が電気的に良好に安定して導通する。
The average particle size of the auxiliary
補助導電物質21としては、導電性を有し、導電粒子20の導通性を阻害しないものであればよく、導電粒子20よりも更に小さな径の粒子状の物質や繊維等が挙げられる。
補助導電物質21の材料としては、金、銀、銅、クロム、チタン、白金、ニッケル、錫、亜鉛、鉛、タングステン、鉄、アルミニウム等の金属、これらの金属を含む化合物、導電性樹脂、又はカーボンブラック等の炭素材料からなるもの等が挙げられる。導電粒子20と同一の物質であってもよい。The auxiliary
As the material of the auxiliary
補助導電物質21が繊維状である場合は、導電粒子20の群の平均粒子径に対し、補助導電物質21の繊維径が45%以下であることが好ましく、30%以下であることがより好ましく、15%以下であることがさらに好ましい。また、補助導電物質21の繊維長のアスペクト比は、例えば、2以上500以下程度とされている。なお、繊維径とアスペクト比は、導電粒子20の導通性を阻害しないように、適宜調整することができる。
補助導電物質21の形状や大きさは、均一でも不均一でもよく、特に限定されない。When the auxiliary
The shape and size of the auxiliary
また、導電性ペーストには、バインダー18と、導電粒子20と、補助導電物質21の他に、接着材、粘着材、有機溶媒、増粘剤等が含まれていても構わない。この接着剤は、図1から図7に例示する色素増感太陽電池1A,1B,1C,1D,1A´の電極間を所定の間隔をあけて対向配置させた状態を保持する機能を有する物質である。具体的に、接着剤としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂の樹脂を少なくとも一種含んだ樹脂材料が挙げられるが、特にこれらに限定されない。
Further, the conductive paste may contain an adhesive, an adhesive, an organic solvent, a thickener, and the like in addition to the
接着剤の樹脂材料としては、例えば酢酸ビニル樹脂系エマルション形接着剤、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂、EVA(エチレン−酢酸ビニル−塩化ビニルの三元共重合体)系エマルション形接着剤、α−オレフィン(イソブテン−無水マレイン酸樹脂)系接着剤、アクリル樹脂系エマルジョン形接着剤、スチレン・ブタジエンゴム系ラテックス形接着剤、酢酸ビニル樹脂系溶剤形接着剤、アクリル樹脂系溶剤形接着剤、塩化ビニル樹脂系溶剤形接着剤、クロロプレンゴム系溶剤形接着剤、クロロプレンゴム系溶剤形マスチックタイプ接着剤、ニトリルゴム系溶剤形接着剤、再生ゴム系溶剤形スチレンブタジエンラバー(styrene−butadiene rubber:SBR)系溶剤形接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、シリコーン樹脂系接着剤、変成シリコーン樹脂系接着剤、エポキシ・変成シリコーン樹脂系接着剤、アクリル樹脂系(second generation of acrylic adhesives:SGA)接着剤、でん粉系接着剤、ポリマーセメントモルタル、エポキシ樹脂モルタル、シリル化ウレタン樹脂系接着剤、ホットメルト形接着剤等が挙げられる。 Examples of the resin material of the adhesive include vinyl acetate resin emulsion type adhesive, ethylene / vinyl acetate copolymer resin, EVA (ethylene-vinyl acetate-vinyl chloride ternary copolymer) type emulsion type adhesive, and α-. Olefin (isobutene-maleic anhydride resin) adhesive, acrylic resin emulsion adhesive, styrene / butadiene rubber latex adhesive, vinyl acetate resin solvent adhesive, acrylic resin solvent adhesive, vinyl chloride Resin-based solvent-based adhesive, chloroprene rubber-based solvent-based adhesive, chloroprene rubber-based solvent-based mastic type adhesive, nitrile rubber-based solvent-based adhesive, recycled rubber-based solvent-based styrene butadiene rubber (SBR) Solvent type adhesive, urethane resin adhesive, silicone resin adhesive, modified silicone resin adhesive, epoxy / modified silicone resin adhesive, acrylic resin adhesive (SGA) adhesive, starch type Examples thereof include adhesives, polymer cement mortars, epoxy resin mortars, silylated urethane resin adhesives, hot melt type adhesives and the like.
また、前述のように電極間を所定の間隔をあけて対向配置させた状態を保持する機能を有していれば、接着剤として、高い粘性を有する粘着材を用いることができる。高い粘性を有する粘着材としては、例えばゴム系、アクリル系、シリコーン系、ウレタン系のものが挙げられるが、特にこれらに限定されない。具体的には、天然ゴム、アクリル酸エステル共重合体、シリコーンゴム、ウレタン樹脂等が挙げられる。 Further, as described above, as long as it has a function of maintaining a state in which the electrodes are arranged so as to face each other at a predetermined interval, a highly viscous adhesive material can be used as the adhesive. Examples of the pressure-sensitive adhesive material having high viscosity include, but are not limited to, rubber-based, acrylic-based, silicone-based, and urethane-based materials. Specific examples thereof include natural rubber, acrylic acid ester copolymer, silicone rubber, urethane resin and the like.
導電性ペーストに含まれる有機溶媒は、導電粒子やバインダー樹脂の分散状態を保持するための補助媒体である。このような有機溶媒としては、例えば水、酢酸エチル、エステル系、アルコール系及びケトン系の溶媒、テトラヒドロフラン、ヘキサン、芳香族の溶媒等が挙げられるが、特にこれらに限定されない。 The organic solvent contained in the conductive paste is an auxiliary medium for maintaining the dispersed state of the conductive particles and the binder resin. Examples of such an organic solvent include, but are not limited to, water, ethyl acetate, ester-based, alcohol-based and ketone-based solvents, tetrahydrofuran, hexane, aromatic solvents and the like.
<電気モジュールの製造方法>
次いで、本発明に係る電気モジュール1の製造方法の一実施形態について、色素増感太陽電池1Aの製造方法(以下、単に「製造方法」ともいう。)を例に挙げて説明する。<Manufacturing method of electric module>
Next, an embodiment of the method for manufacturing the
本実施形態の製造方法は、色素増感太陽電池1Aの製造方法であって、半導体電極7と対向電極8とを任意の距離を空けて対向させ、半導体電極7と対向電極8との間に、少なくとも導電粒子20を配する第一工程と、前記第一基材と前記第二基材とを互いに近づけるように押圧し、貼り合わせる第二工程と、を備えている。以下、各工程について具体的に説明する。
The manufacturing method of the present embodiment is the manufacturing method of the dye-sensitized
[第一工程]
先ず、ロール・ツー・ロール方式を用いた公知の色素増感太陽電池の製造方法を用いて、所定の方向Pに連続搬送される第一基材2上のセルを形成するための所定の位置に透明導電膜3を形成し、その後、所定の位置に半導体層10を形成し、半導体層10の両側(即ち、周囲)に封止材12を形成した後、電解質9を積層する。これにより、図8に示すように、半導体電極7及び封止材12を備えると共に、適所に隙間Sが形成された貼り合わせ基材31を得る。なお、所定の方向Pは製造上の都合等を勘案して自由に設定されればよく、例えば導通材6の延在方向に平行な方向であってもよい。[First step]
First, a predetermined position for forming a cell on the
次に、公知の色素増感太陽電池の製造方法を用いて、所定の方向Pに連続搬送される第二基材4上のセルを形成するための所定の位置に対向導電膜5を形成し、その後、所定の位置に触媒層11を形成する。これにより、図9に示すように、対向電極8を備えた貼り合わせ基材32を得る。
Next, using a known method for manufacturing a dye-sensitized solar cell, the opposed
次に、図10に示すように、貼り合わせ基材31の隙間(第一電極と第二電極との間)Sに、導電性ペースト供給部34から少なくともバインダー18と、導電粒子20とを含有する導電性ペーストを充填し、導通材6とする。実際には、封止材12や配線材料等が後述する第二工程において押し潰され、拡がることを勘案して、導電性ペーストを所定の厚みよりもやや厚く充填してもよい。
Next, as shown in FIG. 10, at least the
[第二工程]
続いて図10に示すように、貼り合わせ基材31の半導体層10と貼り合わせ基材32の触媒層11とを対向させ、貼り合わせ基材31と貼り合わせ基材32とを互いに近づける。貼り合わせ基材31,32の厚み方向に所定の間隔をあけた状態で該厚み方向に沿って配置され一対のローラー41,42を用いて、貼り合わせ基材(第一基材)31と貼り合わせ基材(第二基材)32とを互いにより近づけるように押圧する。紫外線照射部46から紫外線UVを鉛直下向きに照射し、紫外線硬化樹脂からなる封止材12を硬化させることで貼り合わせ基材31と貼り合わせ基材32とを貼り合わせる。この後、時間の経過に伴って、導電性ペーストの流動性等が低下し、適度に硬化される。これにより、導通材6における導電粒子20の分散等が安定する。[Second step]
Subsequently, as shown in FIG. 10, the
第二工程では、半導体電極7と対向電極8との距離、即ち厚み間隔を導電粒子20の群の平均粒子径の30%以上250%以下であることが好ましく、40%以上150%以下であることがより好ましく、50%以上120%であることがさらに好ましく、60%以上90%以下であることが特に好ましい。また、半導体電極7と対向電極8との距離が上述の条件となるように一対のローラー41,42同士の上下方向の間隔及び押圧力等を適切に調整することが好ましい。このように半導体電極7と対向電極8との距離を調節することで、貼り合わせ基材31,32同士を押圧して貼り合わせた際に、導電粒子20の少なくとも一部は半導体電極7ならびに対向電極8を貫通し、且つ第一基材2ならびに第二基材4の双方に食い込み易くなる。
In the second step, the distance between the
以上の第一工程及び第二工程により、図1及び図3に示す色素増感太陽電池1Aが得られる。
なお、図4から図6に示す色素増感太陽電池1B,1C,1Dの製造方法は、第二工程において半導体電極7と対向電極8との距離を導電粒子20の少なくとも一部の厚み方向の両端部が半導体電極7ならびに対向電極8内に配されるように適宜調整すること以外は、上述した色素増感太陽電池1Aの製造方法と同様である。また、図7に示す色素増感太陽電池1A´の製造方法は、導電性ペーストに補助導電物質21が含有されること以外は、上述した色素増感太陽電池1Aの製造方法と同様である。By the above first step and second step, the dye-sensitized
In the method for manufacturing the dye-sensitized
以上説明した色素増感太陽電池1A,1B,1C,1D,1A´に例示される電気モジュール1及びその製造方法では、電気モジュール1を構成する半導体電極7及び対向電極8との間に、少なくともバインダー18と、導電粒子20とを含有する導電性ペーストを配した際に、半導体電極7及び対向電極8の延在方向に導電粒子20が分散される。そして、半導体電極7及び対向電極8を備える第一基材2及び第二基材4を互いに近づけるように押圧等して均し、貼り合わせることによって、導電粒子20が同一面(即ち、電極の一面)上に単層で配されやすい。従って、電極同士の間に導電性ペーストを固化させた導通材6を配したときに、これらの電極同士の厚み方向の隙間Sに導電粒子20が単数(即ち単層で)介在した状態となる。これにより、電気モジュール1及びその製造方法によれば、電極の延在方向の導電粒子20の間のバインダー18や接着剤のみの部分は比較的柔らかく、切断し易い電気モジュール1を得ることができる。
In the
また、電気モジュール1及びその製造方法では、半導体電極7及び対向電極8の間の厚み方向において、導電粒子20のうち半導体電極7及び対向電極8の少なくとも一方に食い込んでいる部分によって、半導体電極7及び対向電極8の間の接点が容易且つ確実に得られ、電極同士が導通される。さらに、導電粒子20が半導体電極7及び対向電極8の少なくとも一方に「食い込んでいる」ことによって、導電粒子20とこれらの電極との接合強度が高まり、電極が導電粒子20を含む導通材6から剥がれ難くなり、半導体電極7及び対向電極8からなる電極と導通材6との相対位置関係がずれ難くなると共に、電極間の厚み寸法が長期にわたり一定に保たれる。従って、電気モジュール1及びその製造方法によれば、電気モジュール1の導電性能を確実に保持し、電気モジュール1の品質が良好に安定させることができる。即ち、電気的に切断し易く、半導体電極7と対向電極8との間の導通材6を容易に切断することができるとともに、電極間を高安定的に導通可能な電気モジュール1を得ることができる。
Further, in the
色素増感太陽電池1A,1B,1C,1D,1A´のように、少なくとも一部の導電粒子20が第一基材2ならびに第二基材4の双方もしくは何れか一方に「食い込んでいる」ことによって、導電粒子20と半導体電極7及び対向電極8とが接する厚み寸法がより大きくなり、導電粒子20とこれらの電極との接合強度がさらに高まる。また、色素増感太陽電池1A,1B,1C,1D,1A´のように、一部又は全部の導電粒子20が半導体電極7ならびに対向電極8の双方もしくは何れか一方を貫通していることで、厚み方向全体にわたり半導体電極7ならびに対向電極8に対して導電粒子20に接するので、導電粒子20と半導体電極7ならびに対向電極8との導通をより良好にすることができる。このような構成により、色素増感太陽電池1A,1B,1C,1D,1A´の導電性能をより確実に保持し、色素増感太陽電池1A,1B,1C,1D,1A´の品質をより良好に安定させることができる。
Like the dye-sensitized
また、電気モジュール1及びその製造方法によれば、半導体電極7と対向電極8との距離が導電粒子20の群の平均粒子径の30%以上250%以下とすることにより、一部又は全部の導電粒子20が半導体電極7と対向電極8との両方に接し、且つ半導体電極7と対向電極8の少なくとも一方に食い込むように、半導体電極7と対向電極8との距離を好適にすることができる。従って、電極の延在方向の導電粒子20の間のバインダー18のみの部分を比較的柔らかく、切断し易くすることができる。
Further, according to the
色素増感太陽電池1A´のように、導通材6が補助導電物質21をさらに含んでいることで、電極間の導電粒子20同士の隙間に補助導電物質21を配置し、電極間の接点をさらに容易に形成し、電極同士をより良好に導通させることができる。これにより、色素増感太陽電池1A´の導電性能をより確実に保持し、色素増感太陽電池1A´の品質をより良好に安定させることができる。
Like the dye-sensitized
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various aspects of the present invention are described within the scope of the claims. It can be transformed and changed.
例えば、導通材6自体が封止材12の役割を担い、封止材12を兼ねていてもよい。
For example, the
なお、本実施形態では、導電粒子20が直接的にバインダー18中に分散されている導電性ペーストや導通材6を例示して説明したが、導電粒子20は適当な補助材(図示略)や封止材を介して間接的に接着剤に保持され、これらが一体化されていてもよい。また、前述の補助材が存在しない場合には、バインダー18は省略しても構わない。このような補助材を構成し得る非導電性材料として、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂等の樹脂を少なくとも一種含んだ樹脂材料、又は公知の繊維を構成する繊維材料、セルロース、ポリビニルアルコール等の材料が挙げられる。また、前述の補助材として、先に例示したもの以外で、太陽電池等の電気モジュールに使われている公知の封止材を用いてもよい。
In the present embodiment, the conductive paste and the
次いで、本発明に係る電気モジュール及び電気モジュールの製造方法の効果を裏付けるために行った実施例について説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Next, an example carried out to support the effect of the electric module and the method for manufacturing the electric module according to the present invention will be described. The present invention is not limited to the following examples.
第一基材2および第二基材4としてPETフィルムを用い、色素増感太陽電池1D(図6参照)を製造した。
A dye-sensitized
(実施例1)
色素増感太陽電池1Dを製造する際に、導電粒子20としてミクロパール:AU100(平均直径:100μm、製造元:積水化学工業株式会社)を用い、圧縮試験機(型番:DUH−W201、製造元:株式会社島津製作所)によって第一基材2及び第二基材4の厚み方向外方から導電粒子20を押し潰すように、導電粒子20の一つ当たり0.4Nの力を加えて貼り合わせた。得られた色素増感太陽電池1Dでは、図6に示すように、半導体電極7と対向電極8が導電粒子20の厚み方向の両端部によって導電粒子20の厚み方向外方に押し出され、導電粒子20を配置した配線部分の第一基材2及び第二基材4に凸部分が形成された。この凸部分は、導電粒子20である略球状のミクロパールの厚み方向の両端部の球欠と略同様の形状を有し、第一基材2及び第二基材4のそれぞれの表面から盛り上がっている部分である。また、本実施例では、押し潰す方向において前方(すなわち、図6における下側であって、第一基材2の側)に比べて、押し潰す方向において後方(すなわち、図6における上側であって、第二基材4の側)の方が導電粒子20の厚み方向外方に押し出される寸法が大きくなった。
このように、0.4Nの力を加えて第一基材2及び第二基材4を貼り合わせた場合、導電粒子20と半導体電極7又は対向電極8との接合強度を高めることができると思われる。(Example 1)
When manufacturing the dye-sensitized
In this way, when the
(実施例2)
導電粒子20として針状形状を有する銅粉末(最長部の平均寸法:90μm)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、色素増感太陽電池1Dを製造した。実施例2の色素増感太陽電池1Dにおいても、導電粒子20を配置した配線部分の第一基材2及び第二基材4に凸部分が形成された。凸部分では、導電粒子20の厚み方向の両端部が半導体電極7及び対向電極8に食い込み、第一基材2及び第二基材にも食い込んでいることを確認した。(Example 2)
A dye-sensitized
(比較例)
上述の実施例1及び実施例2に対し、色素増感太陽電池1Dを製造する際に、導電粒子20として柔軟なコアを有するミクロパール(平均直径:100μm、製造元:積水化学工業株式会社)、すなわち実施例1で用いたミクロパールとはコアのみ異なる該ミクロパールの類似品(平均直径:100μm、製造元:積水化学工業(株))を用い、上述の圧縮試験機によって第一基材2及び第二基材4の厚み方向外方から導電粒子20を押し潰すように0.065Nの力を加えて貼り合わせた。得られた色素増感太陽電池1Dでは、凸部分は形成されなかった。
このように、0.065Nの力を加えて第一基材2及び第二基材4を貼り合わせた場合、導電粒子20を配置した配線部分の導電粒子20と半導体電極7又は対向電極8とが接合していない部分が存在する虞があり、導電粒子20と半導体電極7又は対向電極8との接合強度を高めることが難しいと思われる。(Comparison example)
In contrast to Examples 1 and 2 described above, Micropearl (average diameter: 100 μm, manufacturer: Sekisui Chemical Co., Ltd.) having a flexible core as
In this way, when the
1…電気モジュール、1A,1B,1C,1D,1A´,1B…色素増感太陽電池(電気モジュール)、2…第一基材、4…第二基材、6…導通材、7…半導体電極(第一電極)、8…対向電極(第二電極)、18…バインダー、20…導電粒子、21…補助導電物質 1 ... Electric module, 1A, 1B, 1C, 1D, 1A', 1B ... Dye-sensitized solar cell (electric module), 2 ... First base material, 4 ... Second base material, 6 ... Conductive material, 7 ... Semiconductor Electrode (first electrode), 8 ... counter electrode (second electrode), 18 ... binder, 20 ... conductive particles, 21 ... auxiliary conductive material
Claims (9)
前記導通材は、前記第一電極と前記第二電極との間を導通可能とする導電粒子を含み、
一部又は全部の前記導電粒子は、前記第一電極と前記第二電極との両方に接し、且つ前記第一電極と前記第二電極の少なくとも一方に食い込んでおり、
少なくとも前記第一電極と前記第二電極は、前記導電粒子の一部または全部の厚み方向の両端部によって、前記導電粒子の厚み方向外方に押し出されている電気モジュール。 A conductive material that is in contact with the first electrode on the first base material and the second electrode on the second base material and is provided between the first electrode and the second electrode is provided.
The conductive material contains conductive particles that enable conduction between the first electrode and the second electrode.
Some or all of the conductive particles are in contact with both the first electrode and the second electrode, and bite into at least one of the first electrode and the second electrode .
An electric module in which at least the first electrode and the second electrode are extruded outward in the thickness direction of the conductive particles by both ends in the thickness direction of a part or all of the conductive particles.
前記第一電極と前記第二電極とを任意の距離を空けて対向させ、前記第一電極と前記第二電極との間に、少なくとも前記導電粒子を配する第一工程と、
前記第一基材と前記第二基材とを互いに近づけるように押圧し、前記第一基材と前記第二基材とを貼り合わせる第二工程と、を備える電気モジュールの製造方法。 The method for manufacturing an electric module according to any one of claims 1 to 6.
The first step of arranging at least the conductive particles between the first electrode and the second electrode by facing the first electrode and the second electrode at an arbitrary distance.
A method for manufacturing an electric module, comprising a second step of pressing the first base material and the second base material so as to bring them close to each other and bonding the first base material and the second base material to each other.
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