JP7107788B2 - 電気モジュールおよび電気モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気モジュールおよび電気モジュールの製造方法に関する。

従来から、下記特許文献１に記載の電気モジュールが知られている。この電気モジュールは、太陽電池モジュールである。太陽電池モジュールは、第一電極と、第二電極と、電解液と、封止材と、導通材と、絶縁ラインと、を備えている。第一電極の第一基材の表面には、透明導電膜が成膜されている。透明導電膜の表面には、第一の方向に延在する色素が吸着した帯状の半導体層が複数形成されている。第二基材の表面には、第一電極に対向するように対向導電膜が成膜されている。電解液は、第一電極の半導体層と第二電極との間に封止されている。封止材は、電解液を封止する。封止材は、平面視で第一の方向に直交する第二の方向に分割された複数のセルを配列する。導通材は、封止材に覆われた状態で設けられている。導通材は、第一電極と第二電極とを電気的に接続する。絶縁ラインは、第一電極及び第二電極に対して第二の方向に沿って延在する。第二の方向に配列される複数のセルは、直列配線により電気的に接続されている。第二の方向に隣り合うセル同士の間に配置された第一基材の第一絶縁部と、第二基材の第二絶縁部と、の間には、導通材が配置されている。これにより、隣り合うセル同士が接続されている。

特開２０１８－８２１３７号公報

前記従来の電気モジュールでは、耐久性を向上させることについて改善の余地がある。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、耐久性を向上させることを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の一態様に係る電気モジュールは、樹脂製の基材をそれぞれ備え、互いに対向する第１電極および第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に充填される電解液と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第１電極と前記第２電極との間に前記電解液を封止して前記第１電極および前記第２電極を含む発電部を複数形成する封止材と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第１電極および前記第２電極を電気的に接続することで複数の前記発電部同士を電気的に接続する導通材と、前記第１電極の基材と前記第２電極の基材とが接合されることで形成され、前記封止材とともに前記電解液を封止する接合部と、を備え、前記導通材は、樹脂製のコアと、前記コアを被覆する導電性の被覆層と、を備え、前記コアを形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ０は、前記第１電極の基材を形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ１、および前記第２電極の基材を形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ２以下である。

コアを形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ０が、第１電極の基材を形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ１、および第２電極の基材を形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ２以下である。したがって、例えば、接合部を形成するために、第１電極と第２電極とを融着（超音波融着）させるときに、第１電極の基材および第２電極の基材の各流動性よりも導通材のコアの流動性を先行して高めること等ができる。これにより、第１電極および第２電極の両基材を、導通材のコアを介して接合し易くすることができる。その結果、接合部の接合強度を高めることが可能になり、耐久性を向上させることができる。

前記ガラス転移点Ｔｇ０は、前記ガラス転移点Ｔｇ１および前記ガラス転移点Ｔｇ２それぞれの５０％以上であってもよい。

コアを形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ０が、第１電極の基材を形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ１、および第２電極の基材を形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ２それぞれの５０％以上である。したがって、例えば、第１電極と第２電極とを融着（超音波融着）させるときに、導通材のコアおよび第１電極の基材、第２電極の基材の各流動性が比較的近い温度領域で並行して高まる。これにより、第１電極および第２電極の両基材と、導通材のコアと、の相溶性を高めることが可能になり、接合部の接合強度を一層高めることができる。

前記封止材は、前記第１電極および前記第２電極が積層される積層方向に対して直交する第１の方向に間隔をあけて複数設けられ、前記接合部は、前記発電部を、前記積層方向および前記第１の方向に直交する第２の方向に挟み込むように複数設けられ、前記発電部は、前記封止材により前記第１の方向に複数区画されて前記接合部により前記第２の方向の両側から封止され、前記導通材は、前記発電部を前記第２の方向に挟み込む一対の前記接合部間を前記第２の方向に横断していてもよい。

本発明の一態様に係る電気モジュールの製造方法は、前記電気モジュールの製造方法であって、前記第１電極と前記第２電極との間に前記導通材が配置された状態で前記第１電極および前記第２電極に超音波を付与し、前記第１電極の基材、前記第２電極の基材および前記コアの各温度を上昇させて前記第１電極の基材と前記第２電極の基材とを融着し、前記接合部を形成する。

本発明によれば、歩留まりを向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る保護層付き色素増感型太陽電池を対向電極側から見た平面図であって、防湿層を透過した状態を示す図である。 図１に示すＩＩ－ＩＩ矢視断面図に相当する断面図であって、保護層付き色素増感型太陽電池の一部を拡大した図である。 図２に示す保護層付き色素増感型太陽電池を構成する導通材の拡大図である。 図１に示す保護層付き色素増感型太陽電池のシール部を形成するときにおける導通材の状態を示す断面図である。 図１に示す保護層付き色素増感型太陽電池を構成する色素増感型太陽電池の製造方法を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明に係る電気モジュール（太陽電池モジュール）の実施の形態について、図１～図５を適宜参照しながら、その構成を詳細に説明する。なお、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

なお、以下の説明においては、本発明に係る電気モジュールの一例として、ＲｔｏＲ方式を用いて製造されるフィルム型の色素増感型太陽電池を挙げて説明する。ここで、本発明を適用した電気モジュールは、色素増感型太陽電池に限定されない。本発明は、絶縁処理が施された二枚の電極同士を、封止材を介在させて貼り合わせた構成であれば、色素増感型太陽電池以外の電気モジュールも全て含む。また、本発明に係る電気モジュールは、上記のＲｔｏＲ方式を用いて製造される構成、即ち、基材を所定の方向に搬送しつつ連続的に製造されるものには限定されない。本発明は、例えば、予め切り分けられた基材毎にセル構造が形成されているものも含む。

［保護層付き電気モジュール（保護層付き色素増感型太陽電池）の構成］
図１及び図２に示すように、本発明を適用した本実施形態の保護層付き色素増感型太陽電池（保護層付き電気モジュール）１は、色素増感型太陽電池（電気モジュール）１０と、色素増感型太陽電池１０を保護する保護層２と、を備えている。

［電気モジュール（色素増感型太陽電池）の構成］
本発明を適用した本実施形態の色素増感型太陽電池１０は、光電極４１（第１電極）と、対向電極４２（第２電極）と、発電部４４と、封止材４６と、導通材４８と、備えている。
図２に示すように、光電極４１および対向電極４２の表面同士は、間隔をあけて対向している。以下では、光電極４１および対向電極４２が対向する方向を積層方向Ｄ３（第３の方向、対向方向）という。

光電極４１は、光電極支持体２１（絶縁性の基材、樹脂製の基材）と、この光電極支持体２１の表面２１ａに設けられた光電極導電層３１（透明電極膜）と、色素が吸着され光電極導電層３１に間欠的に積層された複数の無機半導体層１２（半導体層）と、を有する。

光電極支持体２１は、光電極導電層３１、無機半導体層１２や封止材４６、及び導通材４８の基台となる部材である。光電極支持体２１の材質は、ＲｔｏＲ方式を用いた太陽電池の連続生産に適用できる程度に柔軟性を有し、大面積フィルム状に形成可能な材質であれば、特に限定されない。このような光電極支持体２１の材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、又はポリイミド等の透明の樹脂材料が挙げられる。
なお、図１に示すような光電極支持体２１の平面視において、光電極支持体２１は矩形状に形成されている。以下では、前記平面視において光電極支持体２１の各辺が延びる方向をＤ１方向（第１の方向）およびＤ２方向（第２の方向）という。Ｄ１方向およびＤ２方向は、互いに直交する。Ｄ１方向およびＤ２方向は、積層方向Ｄ３に直交する。

図２に示すように、光電極導電層３１は、光電極支持体２１の表面２１ａ（即ち、光電極支持体２１における対向電極４２側の面）のＤ１方向全体にわたって成膜されている。光電極導電層３１は、光電極支持体２１の表面２１ａに全域にわたって積層されている。光電極導電層３１の材質としては、例えば、酸化スズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛等が挙げられる。
光電極支持体２１および光電極導電層３１は、いずれも透明であり、光電極支持体２１の裏面から入射する光を透過させる。

無機半導体層１２は、光電極導電層３１の表面（即ち、光電極導電層３１における対向電極４２側の面）に形成されている。言い換えると、無機半導体層１２は、Ｄ１方向に間隔をあけて複数配置されている。各無機半導体層１２は、Ｄ２方向に長い帯状に形成されている。

無機半導体層１２は、例えば、金属酸化物等に増感色素が担持されることによって染色された多孔質層であり、増感色素から電子を受け取って輸送する機能を有する。このような金属酸化物としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、又は酸化スズ（ＳｎＯ_２）等が挙げられる。

上述の増感色素は、有機色素又は金属錯体色素から構成される。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、又はチオフェン系等の各種有機色素等が挙げられる。金属錯体色素としては、例えば、ルテニウム錯体等が挙げられる。

対向電極４２は、光電極支持体２１に対向する対向電極支持体２２（絶縁性の基材、樹脂製の基材）と、対向電極支持体２２の表面２２ａ（対向電極支持体２２における光電極４１側の面）に設けられた対向電極導電層３２（透明電極膜）とを有する。

対向電極支持体２２は、対向電極導電層３２の基台となる部材である。対向電極支持体２２の材質は、光電極支持体２１と同様に、ＲｔｏＲ方式を用いた太陽電池の連続生産に適用できる程度に柔軟性を有し、大面積フィルム状に形成可能な材質であれば、特に限定されない。対向電極支持体２２の材質としては、例えば、光電極支持体２１と同様の樹脂材料が挙げられる。

対向電極導電層３２は、対向電極支持体２２の表面２２ａのＤ１方向全体にわたって成膜されている。対向電極導電層３２は、対向電極支持体２２の表面２２ａに積層されている。対向電極導電層３２の材質としては、例えば、光電極導電層３１と同様の化合物等が挙げられる。

発電部４４は、光電極４１と対向電極４２との間に挟まれ、光電極４１及び対向電極４２の面方向（図２中に示すＤ１方向）に沿って間隔をおいて複数設けられている。発電部４４は、前述した無機半導体層１２と、電荷移動体（電解液、電解質）１４と、を含む。

電荷移動体１４は、光電極４１と対向電極４２との間に充填される。電荷移動体１４は、無機半導体層１２に接触するように充填されている。電荷移動体１４としては、例えば、アセトニトリル、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等の液体成分に、ヨウ化リチウム等の支持電解質とヨウ素とが混合された溶液（具体的には、プロピオニトリル等の非水系溶剤）等が挙げられる。

封止材４６は、光電極４１と対向電極４２との間に電荷移動体１４を封止して発電部４４を形成する。封止材４６は、図１中に示すシール部６０とともに、電荷移動体１４を含む発電部４４を封止する。封止材４６は、図１及び図２中に示すＤ１方向に沿って発電部４４の両側に設けられている。封止材４６は、Ｄ１方向において発電部４４と隣接して設けられている。封止材４６は、無機半導体層１２をＤ１方向に挟み込むように複数設けられている。封止材４６は、Ｄ１方向に隣り合う無機半導体層１２の間に配置されている。封止材４６は、発電部４４をＤ１方向に沿って複数形成している。なお封止材４６は、Ｄ１方向に隣り合う発電部４４の間に一対配置されている。封止材４６は、Ｄ２方向に延びる帯状に形成されている。

封止材４６は、さらに、光電極４１と対向電極４２とを貼り合わせて互いを接着するための樹脂等を含む。このような封止材４６の材質としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は紫外線硬化性樹脂のうち少なくとも一種を含む樹脂材料が挙げられる。

Ｄ１方向に隣り合う発電部４４の間に配置された一対の封止材４６同士の間には、導通材４８が設けられている。導通材４８は、無機半導体層１２、電荷移動体１４を含む発電部４４同士を電気的に接続し、導通させる。図示の例では、導通材４８の一例として、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の接着剤３８に適量の導電粒子３６を混合した導通ペーストを採用している。この構成は、色素増感型太陽電池１０を所望のパターンで切り出す際に、導通材４８を容易に切断できる構成であるため好ましい。導通材４８には、封止材４６と同様の材料からなるバインダーを用いてもよい。

図示の例では、導電粒子３６は球状に形成されている。導電粒子３６としては、例えば、平均粒子径が５０．０±０．５μｍ、粒子径の標準偏差が２．３±０．２μｍの材料（粒子群）を採用することができる。導電粒子３６は、コア３６ａと、被覆層３６ｂと、を備えている。コア３６ａは、例えば樹脂材料（一例としては、ポリメタクリル酸メチル樹脂）等が挙げられる。被覆層３６ｂは、コア３６ａの表面を全面にわたって被覆する。被覆層３６ｂの導電性は、コア３６ａの導電性よりも高い。被覆層３６ｂは、例えば、金属材料により形成される。被覆層３６ｂは、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。

図３に示すように、本実施形態では、被覆層３６ｂとして、ニッケル（内層３６ｃ）に金（外層３６ｄ）が積層された構成を採用している。内層３６ｃは、コア３６ａの表面にニッケルのメッキ処理をすることで形成される。外層３６ｄは、内層３６ｃの表面に金のメッキ処理をすることで形成される。外層３６ｄは、内層３６ｃよりも薄い。
被覆層３６ｂの厚さ（膜厚、層厚）は、導電粒子３６の粒子径に比べて、例えば、５％以下、好ましくは１％以下、より好ましくは０．５％以下となっている。前述したように、導電粒子３６の平均粒子径が５０．０±０．５μｍであるのに対して、内層３６ｃは、例えば、０．１４～０．２０μｍであり、外層３６ｄは、例えば、０．０３４～０．０５２μｍである。

なお、導電粒子３６全体の体積（例えば、６５４１６μｍ^３）に対する内層３６ｃの体積（例えば、７８０μｍ^３）の割合は、１．２ｖｏｌ％程度である。導電粒子３６全体の体積（例えば、６５４１６μｍ^３）に対する外層３６ｄの体積（例えば、１９６μｍ^３）の割合は、０．３ｖｏｌ％程度である。導電粒子３６全体の体積（例えば、６５４１６μｍ^３）に対するコア３６ａの体積（例えば、６４４４０μｍ^３）の割合は、９８．５ｖｏｌ％程度である。
また、導電粒子３６全体の質量に対する内層３６ｃの質量の割合は、９．６～１３．６ｗｔ％程度である。導電粒子３６全体の質量に対する外層３６ｄの質量の割合は、５．０～８．０ｗｔ％程度である。

コア３６ａを形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ０は、光電極支持体２１を形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ１、および対向電極支持体２２を形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ２以下である。ガラス転移点Ｔｇ０は、ガラス転移点Ｔｇ１およびガラス転移点Ｔｇ２それぞれの５０％以上、好ましくは６０％以上、より好ましくは６５％以上、より一層好ましくは７０％以上である。例えば、ガラス転移点Ｔｇ０は、９０℃程度であり、ガラス転移点Ｔｇ１およびガラス転移点Ｔｇ２は１１０℃程度である。

なお本実施形態では、封止材４６を形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ３も、前記ガラス転移点Ｔｇ１および前記ガラス転移点Ｔｇ２以下である。ガラス転移点Ｔｇ３は、ガラス転移点Ｔｇ１およびガラス転移点Ｔｇ２それぞれの５０％以上、好ましくは６０％以上、より好ましくは６５％以上、より一層好ましくは７０％以上である。例えば、ガラス転移点Ｔｇ３は、８５℃程度である。

ガラス転移点Ｔｇ０は、ガラス転移点Ｔｇ１、Ｔｇ２よりも、ガラス転移点Ｔｇ３に近い。言い換えると、コア３６ａに係るガラス転移点Ｔｇ０は、光電極支持体２１や対向電極支持体２２に係るガラス転移点Ｔｇ１、２よりも、封止材４６に係るガラス転移点Ｔｇ３に近い。

光電極導電層３１及び対向電極導電層３２には、第一絶縁部５０Ａ及び第二絶縁部５０Ｂがそれぞれ設けられている。第一絶縁部５０Ａ及び第二絶縁部５０Ｂは、図２中に示したＤ１方向に直交する断面において、光電極導電層３１及び対向電極導電層３２の封止材４６と重なる部分に設けられている。言い換えると、第一絶縁部５０Ａ及び第二絶縁部５０Ｂは、封止材４６と積層方向Ｄ３に重なっている。第一絶縁部５０Ａ及び第二絶縁部５０Ｂは、平面視においてＤ２方向に長い帯状に設けられている。

光電極４１の光電極導電層３１には第一絶縁部５０Ａが設けられている。対向電極４２の対向電極導電層３２には第二絶縁部５０Ｂが設けられている。図２に示す例においては、第一絶縁部５０Ａ及び第二絶縁部５０Ｂは、光電極導電層３１又は対向電極導電層３２を厚み方向で貫通している。換言すると、第一絶縁部５０Ａは、光電極導電層３１をＤ１方向に分断（電気的に遮断）している。第二絶縁部５０Ｂは、対向電極導電層３２をＤ１方向に分断（電気的に遮断）している。

以上のように、導通材４８が、光電極４１および対向電極４２を積層方向Ｄ３に電気的に接続している。かつ、第一絶縁部５０Ａ及び第二絶縁部５０Ｂが、光電極４１および対向電極４２をＤ１方向に局所的に絶縁している。これにより、Ｄ１方向に隣り合う発電部４４は、互いに電気的に直列に接続される。

図１に示すように、色素増感型太陽電池１０には、シール部６０（融着部、超音波融着部、接合部）が設けられている。シール部６０は、色素増感型太陽電池１０のＤ２方向における所定の位置に設けられている。シール部６０は、無機半導体層１２を、Ｄ２方向に挟み込むように一対（複数）設けられている。シール部６０では、色素増感型太陽電池１０におけるＤ１方向の全長にわたって光電極４１と対向電極４２とが貼り合わされている。

シール部６０は、光電極支持体２１と対向電極支持体２２とが圧着（接合）されることで、電気的に絶縁された部分である。光電極支持体２１と対向電極支持体２２とは、光電極４１及び対向電極４２の厚み方向（積層方向Ｄ３）の外方（即ち、色素増感型太陽電池１０の上方及び下方）から、例えば、超音波融着等の方法を用いて光電極４１及び対向電極４２に力を加えるか、又は押圧することによって、圧着することができる。なお、圧着された光電極支持体２１と対向電極支持体２２との間には、僅かな厚みで、光電極導電層３１、対向電極導電層３２、無機半導体層１２及び電荷移動体１４が介在している場合がある。しかしながら、これの各層は、シール部６０においてほぼ分断された状態なので、シール部６０に隣接する発電部４４同士を電気的に接続しない。例えば図４に示すように、シール部６０が形成される過程で、導通材４８では導電粒子３６が破壊される。このとき、コア３６ａの破片３６ａ１および被覆層３６ｂの破片３６ｂ１が形成されるが、これらは発電部４４同士を導通しない。
なお図１に示すように、各発電部４４は、封止材４６によりＤ１方向に複数区画され、シール部６０によりＤ２方向の両側から封止されている。無機半導体層１２、封止材４６および導通材４８は、一対のシール部６０間をＤ２方向に横断している。

光電極４１および対向電極４２には、取り出し電極部７１が設けられている。取り出し電極部７１は、発電部４４に電気的に接続されている。取り出し電極部７１は、発電部４４が発電した電力を取り出す。本実施形態では、取り出し電極部７１は、光電極４１におけるＤ１方向の端部に設けられている。取り出し電極部７１は、光電極導電層３１が、積層方向Ｄ３に沿う対向電極４２側に露出されることで形成されている。図示の例では、光電極４１が対向電極４２よりもＤ１方向に大きく、光電極４１の端部が対向電極４２に対してＤ１方向に張り出している。その結果、光電極導電層３１が、取り出し電極部７１を形成している。取り出し電極部７１は、Ｄ１方向よりもＤ２方向に長い。

［保護層２の構成］
図１および図２に示すように、保護層２は、色素増感型太陽電池１０を封止する。図２に示すように、保護層２は、色素増感型太陽電池１０を積層方向Ｄ３に挟み込む光電極側防湿フィルム８１および対向極側防湿フィルム８２を備えている。
光電極側防湿フィルム８１は、透光性が高いことが好ましい。光電極側防湿フィルム８１は、光電極側バリア層８３と、光電極側接着層８４と、を備えている。光電極側バリア層８３は、例えば樹脂基板にバリア性が付与されたフィルムであってもよい。
対向極側防湿フィルム８２は、対向電極側バリア層８５と、対向電極側接着層８６と、を備えている。対向電極側バリア層８５は、アルミニウム等の金属箔や、アルミニウムとポリエチレンテレフタレートとの複合フィルム等であってもよい。
なお、色素増感型太陽電池１０が発電した電力は、図示しない配線によって保護層２の外部に取り出される。前記配線は、取り出し電極部７１に導通される。前記配線は、例えば、光電極側防湿フィルム８１および対向極側防湿フィルム８２の間から、または、光電極側防湿フィルム８１や対向極側防湿フィルム８２に形成された開口から、外部に引き出されている。

［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の製造方法について説明する。
本実施形態の電気モジュールの製造方法は、図５に例示する製造装置１７０を用いて、所定の方向Ｄ４１に沿って連続的に搬送される光電極４１と、所定の方向Ｄ４２に沿って連続的に搬送される対向電極４２とを貼り合わせることによって、図１及び図２に示すような色素増感型太陽電池１０を製造する方法である。
なお、以下の説明では、図５中に示す搬送方向Ｄ４１，Ｄ４２において、始点側を上流側とし、終点側を下流側として説明する。

本実施形態の色素増感型太陽電池１０の製造方法は、以下の（１）～（４）の各工程を備えている。
（１）光電極４１を切り込み加工することにより、光電極支持体２１の表面２１ａに設けられた光電極導電層３１を厚み方向で貫通するか、あるいは、凹状とされた、平面視帯状の第一絶縁部５０Ａを形成する第一絶縁工程。
（２）対向電極４２を切り込み加工することにより、対向電極支持体２２の表面２２ａに設けられた対向電極導電層３２を厚み方向で貫通するか、あるいは、凹状とされた、平面視帯状の第二絶縁部５０Ｂを形成する第二絶縁工程。
（３）光電極導電層３１の表面における第一絶縁部５０Ａが形成された部分に封止材４６を形成するとともに、面方向における封止材４６同士の間に、無機半導体層１２を含む発電部４４を形成する発電部形成工程。
（４）光電極導電層３１と対向電極導電層３２とを対向させ、光電極４１と対向電極４２とを貼り合わせる貼合工程。

＜第一絶縁工程＞
まず、図示略のＲｔｏＲ方式を採用した装置を用いて、光電極支持体２１を所定の方向に沿って連続的に搬送しながら、公知のスパッタリング法や印刷法等により、光電極支持体２１の表面２１ａに光電極導電層３１を形成し、光電極導電層３１を外側に向けた状態でロール状に巻き取る。なお、予め、表面２１ａに光電極導電層３１が形成されている光電極支持体２１を用いても構わない。

次いで、図５に示すように、製造装置１７０にロール状の光電極支持体２１を設置し、光電極支持体２１を所定の方向、図示例ではＤ４１方向に巻き出し、絶縁部形成装置１７２を用いて、光電極導電層３１の表面に、図１及び図２に示すような第一絶縁部５０Ａを形成する。このような絶縁部形成装置１７２としては、例えば、ダイカットロールを備えた加工装置の他、レーザー加工装置、押圧用の金型、エッチング液の塗布装置等が挙げられる。即ち、第一絶縁部５０Ａの形成方法及び絶縁部形成装置１７２は、各絶縁部を貫通、又は、凹状に形成し、絶縁性を担保することができる方法又は装置であれば、特に限定されるものではない。また、例えば、絶縁部形成装置１７２を用いて、光電極導電層３１の表面の複数の位置に、断続的にレーザー光を照射することによって、第一絶縁部５０Ａを形成しながら光電極４１を得ることができる。この場合、レーザー光を出射するタイミングやレーザー光の照射パワー等は、絶縁部形成装置１７２に内蔵されたプログラム等によって適宜制御することができる。

＜発電部形成工程（ａ）＞
次に、公知のエアロゾルデポジション法（Ａｅｒｏｓｏｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ：ＡＤ法）等により、光電極導電層３１の表面に、酸化チタン等の金属酸化物からなる多孔質層を形成する。その後、多孔質層に増感色素を担持させることで、無機半導体層１２を形成する。なお、無機半導体層１２は、ロール状の光電極支持体２１に予め形成されていてもよい。

次に、Ｄ４１方向に沿って搬送される光電極４１に対して、封止材塗布装置１７６の塗布口から、封止材料の粘性や光電極４１の搬送速度等を勘案した適切な流量で封止材料を排出させ、光電極導電層３１の表面における第一絶縁部５０Ａが形成された部分に封止材料を塗布することで封止材４６を形成する。

＜導通材形成工程＞
次に、Ｄ４１方向に沿って搬送される光電極４１に対して、導通材形成装置１７８の排出口から、導通材４８の粘性や光電極４１の搬送速度等を勘案した適切な流量で導通材４８を排出させ、光電極４１に導通材４８を形成する。

＜発電部形成工程（ｂ）＞
次に、電荷移動体塗布装置１７４の塗布口から、電荷移動体１４の粘性や光電極４１の搬送速度等を勘案した適切な流量で電荷移動体１４を排出させ、無機半導体層１２に電荷移動体１４を塗布する。
上述した発電部形成工程（ａ）、発電部形成工程（ｂ）により、発電部４４が形成される。

＜第二絶縁工程＞
次に、第一絶縁工程と同様に図示略のＲｔｏＲ方式を採用した装置を用いて、対向電極支持体２２を所定の方向に沿って連続的に搬送しながら、上記同様の方法によって対向電極支持体２２の表面２２ａに対向電極導電層３２を形成し、対向電極導電層３２を外側に向けた状態でロール状に巻き取る。また、上記同様、予め、表面２２ａに対向電極導電層３２が形成されている対向電極支持体２２を用いても構わない。

次いで、第一絶縁工程と同様、図５に示すように、製造装置１７０にロール状の対向電極支持体２２を設置し、対向電極支持体２２を所定の方向、図示例ではＤ４２方向に巻き出し、上記同様の絶縁部形成装置１７２を用いて、対向電極導電層３２の表面に、図１及び図２に示すような第二絶縁部５０Ｂを形成する。これにより、対向電極４２が得られる。

＜貼合工程＞
次に、第一押圧ロール９１と、その下方に配置された第二押圧ロール９２との間に、略水平なＤ４１方向に沿って光電極４１を導入するとともに、斜め上方のＤ４２方向から対向電極４２を導入し、発電部４４、封止材４６及び導通材４８を介して光電極４１と対向電極４２とを重ね合わせる。
次いで、重ね合わせた光電極４１と対向電極４２とを、第一押圧ロール９１と第二押圧ロール９２との間を通過させ、光電極４１及び対向電極４２を互いに押圧する。

次いで、押圧された状態の光電極４１及び対向電極４２に対して、図示略のＵＶランプ等を用いて紫外線を照射する等の方法により、封止材４６を硬化させ、光電極４１と封止材４６とを貼り合わせるとともに、対向電極４２と封止材４６とを貼り合わせる。

光電極４１及び対向電極４２と封止材４６とを貼り合わせた後に、Ｄ２方向に沿う所定の位置（以下、「シール部形成領域」という）において、超音波付与装置９５を用いて、光電極４１と対向電極４２に超音波振動を付与し、シール部６０を形成する。
このとき、超音波付与装置９５が、光電極４１および対向電極４２を積層方向Ｄ３に挟み込んだ状態で、光電極４１および対向電極４２に対して超音波を付与する。この超音波が光電極４１および対向電極４２を介して導通材４８等に伝達される。すると、シール部形成領域に位置する導通材４８は、図３に示すように破壊される。また破壊された破片３６ａ１、３６ｂ１のうち、コア３６ａの破片３６ａ１は、その温度がガラス転移点Ｔｇ０まで上昇すると流動性が高まる。このとき、光電極支持体２１および対向電極支持体２２の温度もそれぞれのガラス転移点Ｔｇ１、Ｔｇ２まで上昇すると、各支持体２１、２２の流動性も高められる。これにより、各支持体２１、２２がコア３６ａ（破片３６ａ１）と相溶し、各支持体２１、２２がコア３６ａを介して融着される。その結果、シール部６０が形成される。

以上の工程により、図１及び図２に示すような電気モジュールである色素増感型太陽電池１０を製造することができる。この後、必要に応じて、実際に使用される色素増感型太陽電池１０を１枚ごとに切り出してもよく、各色素増感型太陽電池１０に前記保護層２を設けてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る色素増感型太陽電池１０によれば、コア３６ａを形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ０が、光電極支持体２１を形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ１、および対向電極支持体２２を形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ２以下である。したがって、例えば、シール部６０を形成するために、光電極４１と対向電極４２とを融着（超音波融着）させるときに、光電極支持体２１および対向電極支持体２２の各流動性よりも導通材４８のコア３６ａの流動性を先行して高めること等ができる。これにより、光電極４１および対向電極４２の両基材を、導通材４８のコア３６ａを介して接合し易くすることができる。その結果、シール部６０の接合強度を高めることが可能になり、耐久性を向上させることができる。

なお本実施形態では、コア３６ａに係るガラス転移点Ｔｇ０が、光電極支持体２１や対向電極支持体２２に係るガラス転移点Ｔｇ１、２よりも、封止材４６に係るガラス転移点Ｔｇ３に近い。したがって、例えば、前述のように光電極４１と対向電極４２とを融着させるときに、導通材４８のコア３６ａに加えて封止材４６の流動性も、光電極支持体２１や対向電極支持体２２の各流動性に対して先行して高めること等ができる。その結果、シール部６０の接合強度を一層高めることができる。

コア３６ａを形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ０が、光電極支持体２１を形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ１、および対向電極支持体２２を形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ２それぞれの５０％以上である。したがって、例えば、光電極４１と対向電極４２とを融着（超音波融着）させるときに、導通材４８のコア３６ａおよび光電極支持体２１、対向電極支持体２２の各流動性が比較的近い温度領域で並行して高まる。これにより、光電極４１および対向電極４２の両基材と、導通材４８のコア３６ａと、の相溶性を高めることが可能になり、シール部６０の接合強度を一層高めることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

保護層２がなくてもよい。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１０ 色素増感型太陽電池（電気モジュール）
１４ 電荷移動体（電解液）
２１ 光電極支持体（基材）
２２ 対向電極支持体（基材）
３６ａ コア
３６ｂ 被覆層
４１ 光電極（第１電極）
４２ 対向電極（第２電極）
４４ 発電部
４６ 封止材
６０ シール部（接合部）

Claims (4)

1. 樹脂製の基材をそれぞれ備え、互いに対向する第１電極および第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に充填される電解液と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第１電極と前記第２電極との間に前記電解液を封止して前記第１電極および前記第２電極を含む発電部を複数形成する封止材と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第１電極および前記第２電極を電気的に接続することで複数の前記発電部同士を電気的に接続する導通材と、
   前記第１電極の基材と前記第２電極の基材とが接合されることで形成され、前記封止材とともに前記電解液を封止する接合部と、を備え、
   前記導通材は、樹脂製のコアと、前記コアを被覆する導電性の被覆層と、を備え、
   前記コアを形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ０は、前記第１電極の基材を形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ１、および前記第２電極の基材を形成する樹脂のガラス転移点Ｔｇ２以下であり、
   前記接合部を形成するために、前記第１電極と前記第２電極とを融着させるときに、前記第１電極の基材および前記第２電極の基材の各流動性よりも、前記導通材のコアの流動性を先行して高める、電気モジュール。
2. 前記ガラス転移点Ｔｇ０は、前記ガラス転移点Ｔｇ１および前記ガラス転移点Ｔｇ２それぞれの５０％以上である請求項１に記載の電気モジュール。
3. 前記封止材は、前記第１電極および前記第２電極が積層される積層方向に対して直交する第１の方向に間隔をあけて複数設けられ、
   前記接合部は、前記発電部を、前記積層方向および前記第１の方向に直交する第２の方向に挟み込むように複数設けられ、
   前記発電部は、前記封止材により前記第１の方向に複数区画されて前記接合部により前記第２の方向の両側から封止され、
   前記導通材は、前記発電部を前記第２の方向に挟み込む一対の前記接合部間を前記第２の方向に横断している請求項１または２に記載の電気モジュール。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の電気モジュールの製造方法であって、
   前記第１電極と前記第２電極との間に前記導通材が配置された状態で前記第１電極および前記第２電極に超音波を付与し、前記第１電極の基材、前記第２電極の基材および前記コアの各温度を上昇させて前記第１電極の基材と前記第２電極の基材とを融着し、前記接合部を形成する電気モジュールの製造方法。

Images