KR102095768B1 - 전기 모듈의 제조 방법 및 전기 모듈 - Google Patents

전기 모듈의 제조 방법 및 전기 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR102095768B1
KR102095768B1 KR1020157003777A KR20157003777A KR102095768B1 KR 102095768 B1 KR102095768 B1 KR 102095768B1 KR 1020157003777 A KR1020157003777 A KR 1020157003777A KR 20157003777 A KR20157003777 A KR 20157003777A KR 102095768 B1 KR102095768 B1 KR 102095768B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
conductive film
substrate
transparent conductive
cells
Prior art date
Application number
KR1020157003777A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150048721A (ko
Inventor
도모히로 오오쯔까
세쯔오 나까지마
슌스께 구누기
？스께 구누기
히데야스 나까지마
사또시 요구찌
나오히로 후지누마
Original Assignee
세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 filed Critical 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
Publication of KR20150048721A publication Critical patent/KR20150048721A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102095768B1 publication Critical patent/KR102095768B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2068—Panels or arrays of photoelectrochemical cells, e.g. photovoltaic modules based on photoelectrochemical cells
    • H01G9/2072—Panels or arrays of photoelectrochemical cells, e.g. photovoltaic modules based on photoelectrochemical cells comprising two or more photoelectrodes sensible to different parts of the solar spectrum, e.g. tandem cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2068—Panels or arrays of photoelectrochemical cells, e.g. photovoltaic modules based on photoelectrochemical cells
    • H01G9/2081—Serial interconnection of cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2068—Panels or arrays of photoelectrochemical cells, e.g. photovoltaic modules based on photoelectrochemical cells
    • H01G9/2077—Sealing arrangements, e.g. to prevent the leakage of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2027—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode
    • H01G9/2031—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode comprising titanium oxide, e.g. TiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2059—Light-sensitive devices comprising an organic dye as the active light absorbing material, e.g. adsorbed on an electrode or dissolved in solution
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/10—Transparent electrodes, e.g. using graphene
    • H10K2102/101—Transparent electrodes, e.g. using graphene comprising transparent conductive oxides [TCO]
    • H10K2102/103—Transparent electrodes, e.g. using graphene comprising transparent conductive oxides [TCO] comprising indium oxides, e.g. ITO
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/50—Forming devices by joining two substrates together, e.g. lamination techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K77/00—Constructional details of devices covered by this subclass and not covered by groups H10K10/80, H10K30/80, H10K50/80 or H10K59/80
    • H10K77/10—Substrates, e.g. flexible substrates
    • H10K77/111—Flexible substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113—Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • H10K85/1135—Polyethylene dioxythiophene [PEDOT]; Derivatives thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

본 발명은, 제1 기판의 판면에 투명 도전막이 성막되고 상기 투명 도전막의 표면에 반도체층이 형성된 제1 전극과, 제2 기판의 판면에 상기 투명 도전막에 대향하도록 대향 도전막이 성막된 제2 전극을 구비하고, 이들 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성된 공간에 전해질이 밀봉된 전기 모듈의 제조 방법에 있어서, 상기 투명 도전막과 상기 대향 도전막을 대향시켜 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 접합하는 접합 공정과, 상기 투명 도전막이 성막된 상기 제1 기판의 이면 또는 상기 대향 도전막이 성막된 상기 제2 기판의 이면 중 어느 한쪽으로부터 초음파 진동을 부여하고, 이 초음파 진동이 부여된 개소에 위치하는 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 서로 대향하는 판면을 접촉시켜 절연함과 동시에 이들 제1 기판과 제2 기판을 용착함으로써, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 분할하는 분할 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 모듈의 제조 방법을 제공한다.

Description

전기 모듈의 제조 방법 및 전기 모듈{METHOD FOR PRODUCING ELECTRIC MODULE AND ELECTRIC MODULE}
본 발명은 전기 모듈의 제조 방법 및 전기 모듈에 관한 것이다.
본원은 2012년 8월 24일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-185875호 및 2013년 2월 12일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2013-025019에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
최근들어 화석 연료를 대신하는 클린 에너지의 발전 장치로서 태양 전지가 주목받아 실리콘(Si)계 태양 전지 및 색소 증감형 태양 전지의 개발이 진행되고 있다. 특히 색소 증감형 태양 전지는 저렴하고 양산하기 쉬운 것으로서, 그의 구조 및 제조 방법이 널리 연구 개발되고 있다(예를 들어 하기 특허문헌 1).
도 12d에 도시한 바와 같이, 특허문헌 1에 기재된 색소 증감형 태양 전지(50)는, 투명 기판(51)의 판면에 투명 도전막(52)이 성막되고 투명 도전막(52)의 표면에 색소를 담지시킨 반도체층(53)이 형성된 제1 전극판(54)과, 대향 기판(55)에 투명 도전막(52)에 대향 배치되는 대향 도전막(56)이 성막된 제2 전극판(57)과, 반도체층(53)과의 사이에 간극 R을 형성하여 이 반도체층(53)을 둘러쌈과 동시에, 제1 전극판(54)과 제2 전극판(57)을 접합하여 밀봉된 셀 S를 형성하는 밀봉재(58)와, 셀 S 내에 주입된 전해액(59)을 구비한 구성으로 되어 있다.
그리고, 상기 색소 증감형 태양 전지(50)의 제조는 다음과 같이 하여 행하여진다. 즉, 도 12a 내지 도 12d에 도시한 바와 같이, 투명 기판(51)에 도시하지 않은 마스크를 하고 인쇄법 등에 의해 이 투명 기판(51) 상에 투명 도전막(52)을 패터닝하고, 투명 도전막(52)을 성막한 후, 추가로 투명 도전막(52) 상에 반도체층(53)을 형성하는 페이스트를 투명 도전막(52)과 마찬가지로 도공하여 제1 전극판(소위 광 전극)(54)을 제작한다. 또한, 제1 전극판(54)에 대향 배치시키는 대향 도전막(56)을 투명 도전막(52)과 마찬가지로 하여 대향 기판(55)에 성막하여 제2 전극판(57)을 제작한다. 그리고, 반도체층(53)과의 사이에 간극 R을 형성하여 반도체층(53)을 둘러싸도록 밀봉재(58)를 투명 도전막(52)의 표면에 배치하고, 제1 전극판(54)과 제2 전극판(57)을 도전막(52, 56)끼리 대향시켜 접합하고, 전해액(59)을 주입하여, 색소 증감형 태양 전지(50)로 하고 있다.
일본 특허 공개 제2011-49140호 공보
그런데, 상기 특허문헌 1의 전기 모듈(50)은, 투명 도전막(52), 반도체층(53) 및 대향 도전막(56)을 각각 패터닝한 후 밀봉재(58) 및 도통재를 배치하는 공정을 필요로 한다. 그리고, 제1 전극판(54) 및 제2 전극판(57) 각각의 패터닝 위치, 밀봉재(58)의 위치 및 도통재의 위치가 합치되도록, 제1 전극판(54)과 제2 전극판(57)을 정밀도 높게 접합하는 공정이 필요하였다. 따라서, 정교하게 패터닝된 셀을 형성하고 직렬 또는 병렬 구조로 하기 위해서는, 복잡하고 정밀도가 높은 제조 공정이 필요하게 되어, 태양 전지의 생산성을 저하시키거나 제조 비용이 높아지거나 하는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은, 상기 과제를 감안하여, 셀의 형성이 용이하면서 또한 적확한 전기 모듈의 제조 방법 및 전기 모듈을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은, 제1 기판의 판면에 투명 도전막이 성막되고 상기 투명 도전막의 표면에 반도체층이 형성된 제1 전극과, 제2 기판의 판면에 상기 투명 도전막에 대향하도록 대향 도전막이 성막된 제2 전극을 구비하고, 이들 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성된 공간에 전해질이 밀봉된 전기 모듈의 제조 방법에 있어서, 상기 투명 도전막과 상기 대향 도전막을 대향시켜 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 접합하는 접합 공정과, 상기 투명 도전막이 성막된 상기 제1 기판의 이면 또는 상기 대향 도전막이 성막된 상기 제2 기판의 이면 중 어느 한쪽으로부터 초음파 진동을 부여하고, 이 초음파 진동이 부여된 개소에 위치하는 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 서로 대향하는 판면을 접촉시켜 절연함과 동시에 이들 제1 기판과 제2 기판을 용착함으로써, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 분할하는 분할 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 투명 도전막과 대향 도전막을 대향시켜, 제1 전극과 제2 전극을 접합한 상태에서 초음파 진동에 의해 제1 기판과 제2 기판을 절연함과 동시에 용착한다. 즉, 제1 기판의 투명 도전막과 제2 기판의 대향 도전막을 대향하는 위치에서 이들을 동시에 패터닝함과 동시에, 제1 전극과 제2 전극을 패터닝된 위치에서 용착하여 복수의 셀 및/또는 전기 모듈을 형성한다.
또한, 본 발명은, 띠 형상으로 일 방향으로 연장시킨 상기 제1 기판의 판면에, 상기 일 방향으로 연속하여 성막된 상기 투명 도전막 및 상기 반도체층이 상기 제1 기판의 폭 방향으로 하나 또는 복수 성막된 상기 제1 전극과, 띠 형상으로 일 방향으로 연장시킨 상기 제2 기판의 판면에, 상기 일 방향으로 연속하여 성막된 상기 대향 도전막이 상기 제1 기판의 폭 방향으로 하나 또는 복수 연속하여 성막된 상기 제2 전극을 접합하여 상기 폭 방향 양단을 접착하고, 상기 접합된 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 초음파 진동을 부여하여 이들 제1 전극과 제2 전극을 상기 연장하는 방향에 대하여 교차하는 방향으로 절연하면서 용착함과 동시에 절단하여 분할한 단위마다 밀봉 및 절단할 수도 있다.
본 실시 형태에 의하면, 제1 전극과 제2 전극의 절연 및 용착과 셀 또는 전기 모듈마다의 절단이 동시에 행해지기 때문에, 작업 공정수가 삭감됨과 동시에 제1 전극과 제2 전극의 상기 연장하는 방향의 위치 정렬의 필요가 없어진다. 또한, 초음파 진동을 부여하여 접합한 제1 전극과 제2 전극을 밀봉 및 절단하는 타이밍에, 셀 또는 전기 모듈의 상기 연장하는 방향의 길이 치수를 설정할 수 있다
상기 초음파 진동은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 절연, 용착 및 절단하는 개소의 전체에 동시에 미치도록 부여하여, 상기 절연되면서 용착되는 개소를 동시에 절연, 용착 및 절단할 수도 있다.
본 실시 형태에 의하면, 셀 또는 전기 모듈의 형성이 더 용이해짐과 동시에, 제1 전극과 제2 전극 사이에 공간을 형성함과 동시에 그 공간 부위에 전해질을 충전하여 밀봉하고, 하나의 전기 모듈로 한 후에, 이 하나의 전기 모듈의 상기 공간을 초음파 진동에 의해 절연하면서 용착 및 절단하여 복수의 전기 모듈로 세분화할 수 있다.
또한, 본 발명은, 제1 기판의 판면에 투명 도전막이 성막되고 상기 투명 도전막의 표면에 반도체층이 형성된 제1 전극과, 제2 기판에 상기 투명 도전막에 대향하도록 대향 도전막이 성막된 제2 전극을 구비하고, 이들 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성된 공간에 전해질이 충전된 전기 모듈에 있어서, 상기 제1 기판의 판면과 상기 제2 기판의 판면이 직접 접촉하고, 초음파 진동에 의해 절연되면서 용착되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전기 모듈이 밀봉재를 사용하지 않고 제1 전극의 기판과 제2 전극의 기판을 직접 접촉시켜 용착, 절연, 분할되어 있다.
또한, 본 발명은, 상기 반도체층이 상기 제1 기판의 폭 방향으로 복수 형성되어 있고, 상기 제1 기판의 판면과 상기 제2 기판의 판면이 상기 폭 방향에 대하여 교차하는 방향으로 초음파 진동에 의해 절연되면서 용착되어 있을 수도 있다.
본 실시 형태에서는, 제1 전극과 제2 전극을 연장시킨 상태에서 복수의 전기 모듈을 연속적으로 제작할 수 있다.
본 발명에 따르면, 적어도 제1 기판의 투명 도전막 및 제2 기판의 대향 도전막의 절연, 즉 패터닝 및 패터닝된 위치에 있어서의 용착을 하나의 동작으로 행할 수 있어, 제조 공정을 간략화할 수 있다. 또한, 제1 전극과 제2 전극을 접합한 후에, 제1 기판의 투명 도전막 및 제2 기판의 대향 도전막의 패터닝을 서로 대향하는 위치에서 동시에 행하기 때문에, 제1 전극과 제2 전극의 접합 시의 위치 정렬이 불필요해진다. 따라서, 접합 공정의 용이화, 패터닝 및 밀봉 공정의 간략화 및 단시간화를 도모하여, 전기 모듈의 생산 효율을 크게 향상시킬 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태로서 나타낸 전기 모듈을 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시 형태로서 나타낸 전기 모듈의 제조 공정의 일부이며, 제1 전극과 제2 전극을 대향 배치시킨 상태를 도시하는 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 제1 실시 형태로서 나타낸 전기 모듈의 제조 공정의 일부이며, 제1 전극을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태로서 나타낸 전기 모듈의 제조 공정의 일부를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태로서 나타낸 전기 모듈의 제조 공정의 일부를 도시한 제1 전극의 저면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태로서 나타낸 전기 모듈의 제조 공정의 일부를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태로서 나타낸 전기 모듈의 제조 공정의 일부를 도시한 평면도이다.
도 7a는 본 발명의 제1 실시 형태로서 나타낸 전기 모듈의 제조 공정의 일부를 도시한 평면도이다.
도 7b는 본 발명의 제1 실시 형태로서 나타낸 전기 모듈의 제조 공정의 일부를 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태로서 나타낸 전기 모듈의 제조 공정의 일부를 도시한 평면도이다.
도 9a는 본 발명의 제1 실시 형태로서 나타낸 전기 모듈을 도 8에 도시된 X1-X1에 있어서 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 9b는 본 발명의 제1 실시 형태로서 나타낸 전기 모듈을 도 8에 도시된 X2-X2선에 있어서 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태로서 나타낸 전기 모듈의 제조 공정을 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 11a는 본 발명의 제3 실시 형태로서 나타낸 전기 모듈의 제조 공정을 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 11b는 본 발명의 제3 변형 실시 형태로서 나타낸 전기 모듈의 제조 공정을 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 12a는 종래의 전기 모듈의 제조 공정에 있어서의 일 공정을 도시한 도면이다.
도 12b는 종래의 전기 모듈의 제조 공정에 있어서의 일 공정을 도시한 도면이다.
도 12c는 종래의 전기 모듈의 제조 공정에 있어서의 일 공정을 도시한 도면이다.
도 12d는 종래의 전기 모듈의 제조 공정에 있어서의 일 공정을 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 전기 모듈의 제1 실시 형태에 대하여, 색소 증감형 태양 전지(1A)의 제조 방법을 예로서 설명한다.
또한, 본 명세서에 있어서 「셀」이란 단일 색소 증감형 태양 전지를 의미한다. 또한, 본 명세서 및 청구범위에 있어서 「전기 모듈」이란 복수의 셀을 구비한 유닛을 의미한다. 제1 실시 형태는, 본 발명을 간이하게 설명하기 위하여, 편의상 단일의 셀을 분할하여 얻어지는 전기 모듈의 형태를 나타내고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시한 바와 같이, 색소 증감형 태양 전지(1A)는 제1 기판(2) 상에 투명 도전막(3)과 반도체층(4)을 구비한 제1 전극(5)과, 제2 기판(6) 상에 대향 도전막(7) 및 촉매층(8)을 구비한 제2 전극(9)을 구비하고 있다. 그리고, 제1 전극(5)과 제2 전극(9) 사이가, 세퍼레이터(12)를 개재 장착시킨 상태에서, 제1 기판(2)의 단부 가장자리와 제2 기판(6)의 단부 가장자리에 있어서 밀봉재(11)에 의해 프레임 형상으로 밀봉되어 있음과 동시에, 밀봉재(11)에 의해 둘러싸인 공간이 제1 기판(2)과 제2 기판(6)의 용착에 의해 복수의 셀 C로 분할되어 있다. 그리고 또한, 각 셀 C 내에 전해액(13)이 충전되어 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 색소 증감형 태양 전지(1A)는 세퍼레이터(12)를 구비하고 있지 않을 수도 있다.
제1 기판(2) 및 제2 기판(6)은, 각각 투명 도전막(3) 및 대향 도전막(7)의 베이스가 되는 부재이며, 예를 들어 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 투명한 열가소성 수지에 의한 평판상 부재를 대략 직사각형으로 절단한 것이다. 또한, 제1 기판(2) 및 제2 기판(6)은 필름상으로 형성된 것일 수도 있다.
투명 도전막(3)은 제1 기판(2)의 판면(2a)의 대략 전체에 성막되어 있다.
투명 도전막(3)의 재료에는, 예를 들어 산화인듐주석(ITO), 산화아연 등이 사용되고 있다.
반도체층(4)은, 후술하는 증감 색소로부터 전자를 수취하여 수송하는 기능을 갖는 것이며, 금속 산화물을 포함하는 반도체에 의해 투명 도전막(3)의 표면(3a)에 형성되어 있다. 금속 산화물로서는, 예를 들어 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 등이 사용된다.
반도체층(4)은 증감 색소를 담지하고 있다. 증감 색소는, 유기 색소 또는 금속 착체 색소로 구성되어 있다. 유기 색소로서는, 예를 들어 쿠마린계, 폴리엔계, 시아닌계, 헤미시아닌계, 티오펜계 등의 각종 유기 색소를 사용할 수 있다. 금속 착체 색소로서는, 예를 들어 루테늄 착체 등이 적절하게 사용된다.
이와 같이, 제1 기판(2)의 한쪽 판면(2a)에 투명 도전막(3)을 성막하고, 투명 도전막(3)의 표면(3a)에 형성된 반도체층(4)을 형성하여 제1 전극(5)이 구성되어 있다.
대향 도전막(7)은 제2 기판(6)의 판면(6a) 전체에 성막되어 있다.
대향 도전막(7)의 재료에는, 예를 들어 산화인듐주석(ITO), 산화아연 등이 사용되고 있다. 또한, 대향 도전막(7)의 표면(7a)에는, 카본 페이스트, 플라티나 등을 포함하는 촉매층(8)이 성막되어 있다.
이와 같이, 제2 기판(6)의 한쪽 판면(6a)에 대향 도전막(7)을 성막하고, 대향 도전막(7)의 표면(7a)에 촉매층(8)을 성막시켜 제2 전극(9)이 구성되어 있다.
이 제2 전극(9)은 대향 도전막(7)을 투명 도전막(3)에 대향시켜, 제1 전극(5)과 대향 배치되어 있다.
밀봉재(11)로서는 핫 멜트 수지 등이 사용되고 있다.
이 밀봉재(11)는, 후술하는 셀 C가 형성되어 있지 않은 도 4에 도시된 띠 형상으로 배치된 제1 전극(5)의 단부 가장자리 R1 내지 R4의 전체 둘레를 따라, 투명 도전막(3)의 표면에 프레임 형상으로 배치되고, 가열 프레스되어 제1 전극(5)과 제2 전극(9) 사이를 접착하고 있다. 또한, 밀봉재(11)는 제2 전극(9)의 단부 가장자리의 전체 둘레를 따라 또는 제1 전극(5)과 제2 전극(9) 양쪽에 배치될 수도 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, 밀봉재(11)는 제1 전극(5)의 단부 가장자리 R1 내지 R4의 일부에만 배치되어 있을 수도 있다. 예를 들어, 후술하는 제3 실시 형태와 같이, 밀봉재(11)는, 제1 전극(5) 또는 제2 전극(9)의 단부 가장자리 R1, R2를 따라 배치하고, 단부 가장자리 R3, R4를 따라서는 배치하지 않는 구성으로 할 수도 있다.
도 1에 도시하는 세퍼레이터(12)에는 밀봉재(11) 및 전해액(전해질)(13)을 통과시키는 다수의 구멍(도시하지 않음)을 갖는 부직포 등의 시트재가 사용되고 있다.
단, 후술하는 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 세퍼레이터(12)를 사용하지 않을 수도 있다.
전해액(13)으로서는, 예를 들어 아세토니트릴, 프로피오니트릴 등의 비수계 용제; 요오드화디메틸프로필이미다졸륨 또는 요오드화부틸메틸이미다졸륨 등의 이온 액체 등의 액체 성분에, 요오드화리튬 등의 지지 전해액과 요오드가 혼합된 용액 등이 사용되고 있다. 또한, 전해액(13)은, 역전자 이동 반응을 방지하기 위하여, t-부틸피리딘을 포함하는 것일 수도 있다.
이어서, 색소 증감형 태양 전지(1A)의 제조 방법에 대하여 도 2a 내지 도 9b를 사용하여 설명한다.
제1 실시 형태의 색소 증감형 태양 전지(1A)의 제조 방법은, 투명 도전막(3)과 대향 도전막(7)을 대향시켜 제1 전극(5)과 제2 전극(9)을 접합하는 접합 공정과, 투명 도전막(3) 및 반도체층(4)이 성막된 제1 기판(2)의 이면 또는 대향 도전막(7)이 성막된 제2 기판(6)의 이면 중 어느 한쪽으로부터 초음파 진동을 부여하고, 이 초음파 진동이 부여된 개소에 위치하는 제1 기판(2) 및 제2 기판(6)의 서로 대향하는 판면(2a, 6a)을 접촉시켜 절연함과 동시에, 용착함으로써 서로 분할된 복수의 셀 C를 형성하는 분할 공정을 구비하고 있다. 또한, 본 실시 형태의 제조 방법에 있어서는, 접합 공정(II) 전에, (I) 전극판 형성 공정을 구비하고, 추가로 분할 공정(III) 후에, (IV) 전기적 접속 공정, (V) 주액 구멍 형성 공정, (VI) 주액 공정 및 (VII) 주액 구멍 밀봉 공정을 구비하고 있다. 이하, 각 공정에 대하여 설명한다.
(I) <전극판 형성 공정>
전극판 형성 공정에 있어서는, 도 2a에 도시한 바와 같이, 제1 기판(2)의 한쪽 판면(2a)에 투명 도전막(3)을 성막하고, 투명 도전막(3)의 표면(3a)에 반도체층(4)이 형성된 제1 전극(5)과, 제2 기판(6)의 한쪽 판면(6a)에 대향 도전막(7)이 형성되고, 추가로 촉매층(8)이 성막된 제2 전극(9)을 형성한다. 구체적으로는, 제1 전극(5) 및 제2 전극(9)은 이하와 같이 하여 형성된다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 제1 기판(2)으로서 PET 등을 포함하는 기판을 사용한다.
제1 기판(2)의 판면(2a)의 전체에 산화인듐주석(ITO) 등을 스퍼터링하여 투명 도전막(3)을 성막한다.
반도체층(4)은, 예를 들어 에어로졸디포지션법, 콜드 스프레이법 등의 소성을 필요로 하지 않는 저온 성막법에 의해, 다공질로 되도록 투명 도전막(3)의 표면(3a)에 형성한다. 이때, 반도체층(4)은, 도 4에 도시한 바와 같이 밀봉재(11)를 도포하는 단부 가장자리 R1 내지 R4를 남기거나, 또는 전류의 취출, 또는 밀봉재를 배치하기 위하여, 제1 기판(2)의 적어도 일단부 가장자리 R1을 남기고 반도체층(4)을 형성한다.
반도체층(4)을 형성한 후, 도 2b에 도시한 바와 같이, 증감 색소를 용제에 녹인 증감 색소 용액에 반도체층(4)을 침지시켜, 해당 반도체층(4)에 증감 색소를 담지시킨다. 또한, 반도체층(4)에 증감 색소를 담지시키는 방법은 상기에 한정되지 않고, 증감 색소 용액 중에 반도체층(4)을 이동시키면서 연속적으로 투입·침지·인상을 행하는 방법 등도 채용된다.
이상에 의해, 도 2b에 도시한 제1 전극(5)이 얻어진다.
제2 전극(9)은, 도 2a에 도시한 바와 같이 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등을 포함하는 제2 기판(6)의 한쪽 판면(6a)에 ITO, 산화아연 또는 플라티나 등을 스퍼터링하여 대향 도전막(7)을 성막한다. 대향 도전막(7)은, 인쇄법이나 스프레이법 등으로 형성된 것일 수도 있다. 대향 도전막(7)의 표면(7a)의 전체에는 카본 페이스트 등을 성막하여 촉매층(8)을 형성한다.
(II) <접합 공정>
도 3에 도시한 바와 같이, 접합 공정은, 제1 전극(5)과 제2 전극(9)을 대향 배치시켜 접합하고, 필요에 따라 각각의 단부 가장자리 R1 내지 R4(도 4참조)를 밀봉재(11)에 의해 밀봉하는 공정이다.
[밀봉재 및 주액 구멍 형성용 부재의 배치]
구체적으로는, 도 4에 도시한 바와 같이, 미분할의 반도체층(4)을 따르는 투명 도전막(3)의 단부 가장자리 R1 내지 R4의 전체 둘레에, 소정의 폭 치수를 갖는 프레임 형상으로 형성된 시트상의 밀봉재(11)를 배치하여 반도체층(4)을 둘러싼다. 단, 상술한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 밀봉재(11)는, 제1 전극(5)의 단부 가장자리 R1 내지 R4의 일부에만 배치되어 있을 수도 있다(예를 들어 제3 실시 형태를 참조).
그 후, 주액 구멍 형성용 부재(19)를, 제1 전극(5)의 일단부 가장자리 R1에 대향하는 단부 가장자리 R2에 소정의 간격을 두고 복수 배치한다. 이때, 각 주액 구멍 형성용 부재(19)는, 밀봉재(11)에 걸쳐 제1 기판(2)의 단부 가장자리 R2로부터 돌출되도록 배치한다.
또한, 주액 구멍 형성용 부재(19)로서는 직사각 형상으로 형성한 이형성 수지 시트를 사용한다.
이형성 수지 시트에는, 예를 들어 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등을 사용할 수 있다.
또한, 소정의 간격이란, 제1 전극(5)(또는 제2 전극(9))에 있어서 인접하는 셀 C, C가 형성되는 간격이다.
[기판의 접합]
이어서, 도 3에 도시한 바와 같이, 세퍼레이터(12)를 개재시킨 상태에서 투명 도전막(3)과 대향 도전막(7)을 대향시키도록, 제2 전극(9)을 제1 전극(5)에 접촉시킨다. 또한, 본 발명에 있어서는, 후술하는 바와 같이 세퍼레이터(12)를 사용하지 않을 수도 있다.
[접착 공정]
접착 공정에서는, 접합된 제1 전극(5) 및 제2 전극(9)의 도 5에 도시하는 일단부 가장자리 R1을 제외하고 단부 가장자리 R2 내지 R4를 적층 방향으로 가열 프레스하여 접착시킨다. 이때, 주액 구멍 형성용 부재(19)는, 내열 온도가 밀봉재(11)의 용융 경화 온도보다도 높으면서, 또한 비접착성이 우수하므로, 주액 구멍 형성용 부재(19)에 접하는 밀봉재(11)와는 접착하지 않는다. 따라서, 주액 구멍 형성용 부재(19)의 양쪽 표면은, 제1 전극(5)과도 제2 전극(9)과도 접착되어 있지 않은 상태로 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 주입 구멍을 미리 형성하고, 접착 공정 후에 주액하는 방법의 예를 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 미리 전해액을 도포하고, 프레스 맞댐이나 진공 맞댐을 사용할 수도 있다.
(III) <분할 공정>
분할 공정에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 전극(5)과 제2 전극(9)에 의해 형성되는 공간을 복수의 셀 C, C…로 구획하는 경계 상, 즉 원하는 패터닝 개소 P, P…에 다다르도록, 투명 도전막(3)이 성막된 제1 기판(2)의 이면(2b)(도 3 참조) 또는 대향 도전막(7)이 성막된 제2 기판(6)의 이면(6b)(도 3 참조) 중 어느 한쪽으로부터 초음파 진동을 부여한다.
그렇다면, 제1 기판(2)에 성막된 투명 도전막(3) 및 반도체층(4)이 초음파 진동에 의해 확산됨과 동시에, 투명 도전막(3)에 대향하는 대향 도전막(7) 및 촉매층(8)이 마찬가지로 하여 초음파 진동에 의해 확산된다. 그 결과, 도 1에 도시한 바와 같이, 서로 대향하는 위치에 있어서 투명 도전막(3), 반도체층(4), 대향 도전막(7) 및 촉매층(8)에 있어서 크랙이 발생하고, 제1 기판(2)의 판면(2a)과 제2 기판(6)의 판면(6a)이 접촉한다. 그리고, 또한 이들 제1 기판(2)과 제2 기판(6)은 초음파 진동에 의해 용융되어 서로 용착되고, 도 6에 도시한 바와 같이 반도체층(4)을 둘러싸도록 배치된 밀봉재(11)의 프레임 내에 서로 분할된 복수의 셀 C, C…를 형성한다.
또한, 초음파 진동은, 제1 전극(5)과 제2 전극(9)을 각각 동시에 또한 확실하게 패터닝함과 동시에, 용착할 수 있는 소정의 출력으로 행한다.
(IV) <전기적 접속 공정>
전기적 접속 공정에서는, 가열 프레스에 의한 접착을 하지 않은 일단부 가장자리 R1에 있어서, 도 7a에 도시한 바와 같이 인접하는 셀 C, C 사이에 걸친 절결부(15)를 형성하고, 도 7b에 도시한 바와 같이 이 절결부(15, 15…)에 도통 부재(16, 16…)를 배치하여 복수의 셀 C, C 사이를 직렬 접속시킨다. 그 후, 일단부 가장자리 R1을 가열 프레스에 의해 접착하여 이 일단부 가장자리 R1을 폐구한다.
이상에 의해, 주액 구멍 형성용 부재(19)가 배치된 위치를 제외하고 제1 전극(5)과 제2 전극(9)이 단부 가장자리 R1 내지 R4에서 접착된다.
(V) <주액 구멍 형성 공정>
주액 구멍 형성 공정에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 기판(2)의 단부 가장자리로부터 돌출시킨 주액 구멍 형성용 부재(19, 19)를 빼내고, 셀 C를 개구시켜 전해액을 주입 가능한 주액 구멍(17, 17…)을 형성한다.
이상의 공정에 의해, 제1 전극(5)과 제2 전극(9) 사이에 셀 C, C…가 형성된 접합체(1a)가 얻어진다.
(VI) <주액 공정>
주액 공정에서는, 전술한 공정에 의해 얻어진 제1 전극(5)과 제2 전극(9)의 접합체(1a)를 감압 분위기 하에 두고, 전해액(13)을 유지한 용기(도시하지 않음)에 주액 구멍(17, 17)을 침지시키고 진공 배기에 의해 전해액(13)을 셀 C 내에 주입한다.
(VII) <주액 구멍 밀봉 공정>
그 후, 주액 구멍 밀봉 공정에서는, 전해액(13)의 주입 후에 주액 구멍(17, 17…)을 접착제 등으로 폐구하여 셀 C를 밀봉하고, 복수의 셀 C, C…가 직렬 접속된 도 9a, 도 9b에 도시한 색소 증감형 태양 전지(1A)를 얻는다.
이상과 같이, 색소 증감형 태양 전지(1A)에 의하면, 제1 전극(5) 및 제2 전극(9)의 절연, 즉 패터닝과 패터닝된 개소에 있어서의 용착을, 초음파 진동에 의해 일 동작, 즉 일 공정으로 행할 수 있다. 또한, 제1 전극(5)과 제2 전극(9)을 접합한 후에 초음파 진동을 사용하여 패터닝을 행하면 되기 때문에, 제1 전극(5)과 제2 전극(9)의 접합에 있어서, 패터닝되는 위치 P(도 7a 참조)를 미리 고려하여 위치 정렬을 할 필요가 없다. 따라서, 제조 공정의 간략화와 제조 시간의 단축에 의해, 복수의 셀 C, C…를 포함하는 색소 증감형 태양 전지(1A)의 제조 효율을 대폭 향상시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제1 전극(5)과 제2 전극(9)을 접합한 후에 초음파 진동을 사용하여 패터닝을 행하기 때문에, 패터닝 및 용착 위치 P가 일치한다. 따라서, 셀 C, C 사이의 구획을 용이하면서 또한 적확하게 행할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 의해 제작된 복수의 셀 C, C…를 갖는 색소 증감형 태양 전지(1A)에 의하면, 셀 C, C끼리의 사이를 밀봉재를 사용하지 않고 절연한 후 절연된 개소를 용착하여 분할할 수 있기 때문에, 재료 비용을 삭감할 수 있음과 동시에, 전해액(13)이 밀봉재(11)에 접촉됨으로써 열화되는 것을 억제할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 제1 실시 형태에 있어서는, 세퍼레이터(12)를 개재시킨 상태에서 투명 도전막(3)과 대향 도전막(7)을 대향시키도록, 제2 전극(9)을 제1 전극(5)에 접촉시키고 있다. 이것은, 분할 공정에 있어서, 패터닝 개소 P 및 그의 근방에 제1 전극(5)과 제2 전극(9)이 접촉하는 부분이 발생하면, 당해 접촉 부분에서 통전하여 전지가 쇼트될 우려가 있기 때문이다.
그러나, 본 발명에 있어서는, 초음파 진동을 사용하여 패터닝을 행하기 때문에, 패터닝 개소 P의 서로 대향하는 위치에 있어서 투명 도전막(3), 반도체층(4), 대향 도전막(7) 및 촉매층(8)에 크랙이 발생한다. 또한, 패터닝 개소 P의 근방에도 크랙이 발생한다. 그로 인해, 패터닝 개소 P 및 그의 근방에 있어서, 제1 전극(5)과 제2 전극(9)이 접촉하는 부분이 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명에 있어서는, 세퍼레이터(12)를 사용하지 않는 경우에도, 패터닝 개소 P에 있어서 확실하게 제1 전극(5) 및 제2 전극(9)의 절연을 행할 수 있기 때문에, 전지가 쇼트될 우려가 없다.
이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 도 10을 사용하여 설명한다. 본 발명에서는, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성 및 공정에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 그의 구성 및 공정의 설명을 생략하고, 제1 실시 형태와 상이한 구성 및 공정에 대해서만 설명한다.
본 실시 형태의 색소 증감형 태양 전지(1A)의 제조 방법은, (I) 전극판 형성 공정부터 (III) 분할 공정까지를, 복수의 반도체층(4)이 형성되고 롤 형상으로 권회된 긴 띠 형상의 제1 전극(5)과 마찬가지로 롤 형상으로 권회된 긴 띠 형상의 제2 전극(9)을 사용하여 각 공정의 작업을 연속적으로 행하여, 색소 증감형 태양 전지(1A)를 제조하는 점에서 제1 실시 형태의 색소 증감형 태양 전지(1A)의 제조 방법과 상이하다.
(I) 전극판 형성 공정
제1 전극(5)은, 롤 형상으로 권회된 띠 형상의 제1 기판(2)을 일 방향(화살표 L 방향)으로 인출하여, 소정의 위치에서 판면(2a)의 전체에 투명 도전막(3)을 성막하고, 추가로 투명 도전막(3)의 성막 위치보다 하류측에서 투명 도전막(3)의 표면(3a)에 단부 가장자리(외주) R1 내지 R4를 남기고 반도체층(4)을 화살표 L 방향으로 간헐적으로 형성하여 제작한다. 또한, 반도체층(4)에 있어서의 증감 색소의 흡착은, 예를 들어 스프레이 도포에 의해 행할 수 있다.
제2 전극(9)은, 롤 형상으로 권회된 띠 형상의 제2 기판(6)을 일 방향(화살표 L 방향)과 반대 방향으로 인출하여, 소정의 위치에서 판면(6a)의 전체에 대향 도전막(7)을 성막하고, 추가로 대향 도전막(7)의 성막 위치보다도 하류측에서 대향 도전막(7)의 표면(7a)의 전체에 촉매층(8)을 성막함으로써 제작한다.
(II) <밀봉 공정>[밀봉재 및 주액 구멍 형성용 부재의 배치]
밀봉재(11)의 배치에는, 제1 기판(2) 상에 소정의 간격을 두고 간헐적으로 형성된 반도체층(4)을 하나씩 둘러싸도록 프레임 형상으로 형성된 시트상의 것을 사용한다. 이 프레임 형상의 밀봉재(11)로 구획된 영역이 하나의 색소 증감형 태양 전지(1A)의 1단위 T로 된다.
주액 구멍 형성용 부재(19)는, 띠 형상의 제1 기판(2)의 일단부 가장자리를 따라 연장되는 밀봉재(11) 상에 상기 제1 실시 형태에서 나타낸 대로 배치한다.
[기판의 접합]
상기한 바와 같이 하여 형성된 띠 형상의 제1 전극(5) 및 제1 전극(5)에 배치된 밀봉재(11)에 띠 형상으로 인출한 세퍼레이터(12)를 배치하고, 세퍼레이터(12)를 배치한 하류측에서 추가로 띠 형상의 제2 전극(9)을 배치한다. 또한, 제2 실시 형태에 있어서도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 이유에 의해 세퍼레이터(12)는 사용하지 않을 수도 있다.
[접착 공정]은, 제1 실시 형태와 마찬가지로 행한다.
(III) <분할 공정>
분할 공정에서는, 밀봉재(11)의 프레임 내를 제1 전극(5) 및 제2 전극(9)의 연장 방향으로 분할하도록 화살표 L 방향에 직교하는 방향으로 초음파 진동을 부여하여, 제1 전극(5)과 제2 전극(9) 사이에 복수의 셀 C, C…를 형성한다.
그 후, (IV) 전기적 접속 공정 전 또는 후에 (V) 절단 공정을 행한다.
절단 공정은, 하나의 색소 증감형 태양 전지(1A)의 단위 T마다 서로 접착된 제1 전극(5)과 제2 전극(9)을 절단하여 행한다.
또한, (IV) 전기적 접속 공정, (VI) 주액 구멍 형성 공정, (VII) 주액 공정 및 (VIII) 주액 구멍 밀봉 공정은, 제1 실시 형태에서의 방법과 마찬가지로 행한다. 또한, (VI) 주액 구멍 형성 공정은 (V) 절단 공정 전에 행할 수도 있다.
이상과 같이 하여 색소 증감형 태양 전지(1A)의 제조를, 하나의 색소 증감형 태양 전지(1A)마다가 아니라, 긴 띠 형상의 제1 기판(2) 및 긴 띠 형상의 제2 기판(6)에 있어서 각 공정의 작업을 연속적으로 행하고, 그 후 띠 형상의 제1 전극(5)과 제2 전극(9)을 접합한 후, 도 8에 도시한 복수의 접합체(1a) 또는 도 10에 도시한 색소 증감형 태양 전지(1A)를 1개씩 절단함으로써, 효율적으로 색소 증감형 태양 전지(1A)를 제작할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 띠 형상의 제1 전극(5)과 제2 전극(9)을 접합하여 밀봉하는 공정 및 복수의 셀 C, C…를 형성하는 공정에 있어서도, 이들 제1 전극(5)과 제2 전극(9)의 위치 결정을 고려하지 않고 간편하게 밀봉하거나, 또는 셀 C, C 사이를 매우 간편하게 절연 및 용착할 수 있기 때문에, 색소 증감형 태양 전지(1A)의 연속적인 제조에 있어서도 매우 효율적으로 된다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 있어서는, 색소 증감형 태양 전지(1A)마다의 제1 전극(5)과 제2 전극(9) 사이의 밀봉을, 밀봉재(11)를 사용하여 행하는 구성으로 했지만, 밀봉재(11)에 의한 밀봉 대신에 초음파 진동을 부여하여 제1 전극(5)과 제2 전극(9) 사이를 절연 및 밀봉하여 색소 증감형 태양 전지(1A)를 형성할 수도 있다.
이 경우, 색소 증감형 태양 전지(1A)의 제작에 있어서, 프레임 형상의 밀봉재(11)를, 반도체층(4)을 둘러싸도록 배치한다는 작업을 생략하여, 초음파 용착에 의해 더 간편하게 밀봉할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 전해액을 도포한 후에 접합을 행함으로써 주입 구멍을 없앨 수 있다. 그 경우, 주입 구멍을 고려하지 않고 임의의 장소에서 용착 처리가 가능해진다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 주액 구멍 형성용 부재(19)를 배치하는 위치와 도통재를 배치하는 위치를 단부 가장자리 R1, R2에서 상이하게 하고 있지만, 주액 구멍 형성용 부재(19)와 도통재를 적절하게 배치하는 것이 가능한 한, 이들은 R1, R2 중 어느 한쪽에 인접하도록 배치되어 있을 수도 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 도통재를 배치하는 위치를 단부 가장자리 R1이나 단부 가장자리 R2 중 어느 하나로 했지만, 단부 가장자리 R1, R2의 양측에 도통재를 배치하여 셀 C, C 사이를 병렬 접속시킨 것일 수도 있다.
이어서, 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 도 11a를 사용하여 설명한다. 본 발명에서는, 상술한 제2 실시 형태와 마찬가지의 구성 및 공정에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 그의 구성 및 공정의 설명을 생략하고, 제2 실시 형태와 상이한 구성 및 공정에 대해서만 설명한다.
본 실시 형태의 색소 증감형 태양 전지(1B)의 제조 방법에서는, (I) 전극판 형성 공정부터 (III) 분할 공정까지를, 반도체층(4)이 일 방향으로 연속하여 형성된 긴 띠 형상의 제1 전극(5)과 긴 띠 형상의 제2 전극(9)을 사용하여 각 공정의 작업을 연속적으로 행한다. 또한, 접합된 제1 전극(5) 및 제2 전극(9)을 절연, 용착 및 절단 공정을 초음파 진동의 부여에 의해 동시에 행하여, 각 셀을 서로 밀봉 및 분리시키는 점에서 제2 실시 형태의 색소 증감형 태양 전지(1A)의 제조 방법과 상이하다.
(I) 전극판 형성 공정
상기한 제2 실시 형태에서는, 투명 도전막(3)의 표면(3a)에 단부 가장자리(외주) R1 내지 R4를 남기고 반도체층(4)을 화살표 L 방향으로 간헐적으로 형성하여 제작했지만, 본 실시 형태에서는, 단부 가장자리 R1, R2를 남기고 반도체층(4)을 투명 도전막(3)의 표면(3a)에 연속하여(소위 빈틈없이 도포) 형성한다.
(II) <접합 공정>
또한, 상기한 제2 실시 형태에서는, 간헐적으로 형성된 반도체층(4)을 하나씩 둘러싸도록 프레임 형상으로 형성된 시트상의 것을 제1 전극(5)의 표면에 배치하고 제2 전극(9)과 접합했지만, 본 실시 형태에서는, 밀봉재(11)를 제1 전극(5) 또는 제2 전극(9)의 단부 가장자리 R1, R2를 따라, 즉 폭 방향 양단이며 이들의 연장되는 방향으로 띠 형상으로 배치하고, 제1 전극(5)과 제2 전극(9)을 접합하여 접착한다. 또한, 제3 실시 형태에 있어서도, 세퍼레이터(12)는 사용하지 않을 수도 있다. 상기 제1 실시 형태에 있어서 설명한 바와 같이, 본 발명에 있어서는 초음파 진동을 사용하여 패터닝을 행하기 때문에, 패터닝 개소 P의 서로 대향하는 위치에 있어서 투명 도전막(3), 반도체층(4), 대향 도전막(7) 및 촉매층(8)에 크랙이 발생한다. 또한, 패터닝 개소 P의 근방에도 크랙이 발생한다. 그로 인해, 패터닝 개소 P 및 그의 근방에 있어서, 제1 전극(5)과 제2 전극(9)이 접촉하는 부분이 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명에 있어서는, 세퍼레이터(12)를 사용하지 않는 경우에도, 패터닝 개소 P에 있어서 확실하게 제1 전극(5) 및 제2 전극(9)의 절연을 행할 수 있기 때문에, 전지가 쇼트될 우려가 없다.
그리고, 접합된 제1 전극(5) 및 제2 전극(9)의 연장 방향에 직교(교차)하는 방향의 절연, 용착을 초음파 진동의 부여에 의해 동시에 행한다.
또한, 절연, 용착 외에 절단도 동시에 행할 수도 있다. 이하에서는, 절연, 용착 외에 절단도 동시에 행하는 경우에 대하여 설명한다.
이때, 초음파 진동의 부여에 의한 제1 전극(5)과 제2 전극(9)의 절연, 용착 및 절단에는, 접합된 제1 전극(5)과 제2 전극(9)의 폭 치수보다도 길게 형성된 혼(20)이 사용되고, 절연, 용착 및 절단되는 개소의 전체에 동시에 초음파 진동이 부여되어, 동시에 절연, 용착 및 절단된다.
또한, L 방향으로 도통재가 배치되어 있는 경우, 혼(20)이 도통재를 걸치는 구성으로 하면, 도통재를 파괴하지 않고 제1 전극(5) 및 제2 전극(9)의 절연, 용착 및 절단을 초음파 진동의 부여에 의해 동시에 행할 수 있다.
본 실시 형태에 따르면, 전해액을 도포한 후에 접합을 행함으로써, 주입 구멍을 없앨 수 있다. 그 경우, 주입 구멍을 고려하지 않고 임의의 장소에서 용착 처리가 가능해진다.
이상과 같이, 전극판 형성 공정 및 제1 전극 및 제2 전극의 절연, 용착 및 절단 공정을 상기한 바와 같이 행함으로써, 절연, 용착 및 절단 공정을 동시에 행하여 제조 공정을 삭감할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제1 전극의 투명 도전막(3) 및 반도체층(4)을 제1 기판의 연장되는 방향으로 연속하여 성막하고, 제2 전극의 대향 도전막(7) 및 촉매층(8)을 제2 기판(6)의 연장되는 방향으로 연속하여 성막하고, 막이 균일한 상태(패터닝되어 있지 않은 상태)에서 제1 전극(5)과 제2 전극(9)을 접합할 수 있기 때문에, 제1 전극(5) 및 제2 전극(9)의 연장 방향의 위치 정렬을 고려할 필요가 없어, 임의의 위치에서 셀 또는 전기 모듈을 분리하는 것이 가능해진다. 따라서, 제1 전극(5)과 제2 전극(9)의 접합을 용이하게 행할 수 있으며, 또한 색소 증감형 태양 전지(1B)의 제조 시간을 대폭 압축할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제1 전극(5) 및 제2 전극(9)을 롤 형상으로 권회하여 양자를 일 방향으로 연장시켜 상기 여러 공정을 연속적으로 행하는, 소위 롤 투 롤(Roll to Roll) 생산을 행하는 것이 용이해지기 때문에, 색소 증감형 태양 전지(1B)의 생산성을 향상시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한 추가로, 전극판 형성 공정에 있어서, 색소 증감형 태양 전지(1B)의 치수를 미리 결정하여 밀봉재를 배치해 둘 필요가 없어, 제1 전극(5) 및 제2 전극(9)을 형성하고 이들을 연장 방향으로 접합한 후에 초음파 진동에 의해 연장 방향으로 교차하는 방향으로 동시에 절연, 용착 및 절단할 수 있다. 따라서, 전극판 형성 공정으로 형성된 제1 전극(5) 및 제2 전극(9)의 설계에 의해 색소 증감형 태양 전지(1B)의 일 방향에 있어서의 치수가 구속되지 않고, 초음파 진동의 부여 시에 색소 증감형 태양 전지(1B)의 치수를 임의로 설정할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 제조 방법에 의하면, 전해질을 제1 전극(5)의 반도체층(4)의 상부 등에 도공 또는 충전시키고, 계속해서 제1 전극(5)과 제2 전극(9)을 대향 배치시켜 하나의 모듈로 하고, 그 후 이 하나의 모듈에 대하여 초음파 진동에 의해 동시에 절연, 용착 및 절단하여 복수의 색소 증감형 태양 전지(1B)로 재분화하는 것도 가능하다. 이러한 방법을 취함으로써 자동 생산성이 높아져 생산성이 더욱 개선된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 제1 전극(5) 및 제2 전극(9)의 연장 방향 L에 교차하는 방향(즉 폭 방향)의 절연, 용착 및 절단은, 초음파 진동을 부여함으로써 제1 기판(2)과 제2 기판(6)의 서로 대향하는 판면(2a, 6a)을 접촉시켜 용착하고, 또한 국소적으로 가열함으로써 절단했지만, 그 후 또한 절단 개소를 포함하는 색소 증감형 태양 전지(1B)의 둘레에 열가소성 수지를 배치하고, 색소 증감형 태양 전지(1B)의 내부를 이중으로 밀봉하여 액밀성을 향상시키면 더욱 좋다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 밀봉재(11)를 갖고 제1 전극(5)과 제2 전극(9)을 접합한 개소에 대해서도 초음파 진동에 의해 절연 및 용착할 수도 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 제1 전극(5) 및 제2 전극(9)에 패터닝된 처리가 실시되어 있지 않지만, 반도체층(4)이 복수 병렬로 되도록 길이 연장 방향 L에 평행한 복수의 패턴으로 분할되어 있을 수도 있다(도 11b 참조). 또한, 복수의 패턴끼리 직렬 또는 병렬로 접속되어 있을 수도 있다. 그 경우에 있어서도, L 방향으로 제1 전극(5) 및 제2 전극(9)의 필름 반송 방향에 관한 위치 정렬이 불필요하다는 본 발명의 효과를 발휘한다. 또한, 도 11b에 있어서는, 반도체층(4)이 3개 병렬로 되는 실시 형태를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 반도체층(4)을 원하는 수의 패턴으로 분할하는 것이 가능하다. 또한, 분할 후의 셀을 전기적으로 접속함으로써, 간이하면서 효율적으로 전기 모듈을 제조할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 제1 전극(5) 및 제2 전극(9)의 연장 방향 L에 교차하는 방향(즉 폭 방향)의 밀봉, 절연 및 절단은, 초음파 진동을 더 부여함으로써 제1 기판(2)과 제2 기판(6)의 서로 대향하는 판면(2a, 6a)을 접촉, 즉 절연시켜 용착한 후, 혼의 선단을 사용하여 기계적으로 절단할 수도 있다.
또한, 제1 또는 제2 실시 형태에 기재된 초음파 진동의 부여에 의한 제1 전극(5)과 제2 전극(9)의 용착 방법과 제3 실시 형태에 의한 제1 전극(5)과 제2 전극(9)의 절연, 용착 및 절단 방법을 적절히 조합하여 색소 증감형 태양 전지(1A, 1B)를 제조할 수도 있다. 예를 들어, 제3 실시 형태에서는, 셀 C 단위로 제1 전극(5)과 제2 전극(9)의 절연, 용착 및 절단을 행했지만, 셀 C, C 사이를 절연 및 용착하여 색소 증감형 태양 전지(1B)마다 제1 전극(5)과 제2 전극(9)의 절연, 용착 및 절단을 행하도록 할 수도 있다.
이하, 실시예를 사용하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
<실시예>
[실시예 1]
하기 사양에 의해, 도 1의 색소 증감형 태양 전지(1A)와 마찬가지의 색소 증감형 태양 전지를 제작하였다.
<제1 전극>
투명 전극막으로서, 산화인듐주석(ITO)이 스퍼터링법으로 PEN 필름 상에 미리 성막된 50×55㎜의 ITO-PEN 필름(오이케 고교(주)제)을 사용하였다.
성막된 ITO층의 표면에, TiO2 페이스트(솔라로닉스사제(상품명: 솔라로닉스D-L)를 어플리케이터(테스터 산교사제)에 의해 한변이 40㎜인 사각형으로 도포하고, 전기로 내에서 120℃로 30분간 가열하여 경화시켰다.
그 후, 색소(상품명: MK-2 소껭 가가꾸제)를 톨루엔(간또 가가꾸제 특급 톨루엔(탈수))을 사용하여, 색소 농도가 0.02mM 내지 0.5mM이 되도록 녹이고, 동일 용액 중에 상기 기재를 10분간 침지시켰다. 그 후, 용액으로부터 취출한 기재를 에탄올로 세정·건조시켰다.
<제2 전극>
대향 전극막으로서 산화인듐주석(ITO)이 스퍼터링법으로 PEN 필름 상에 미리 성막된 50×55㎜의 ITO-PEN 필름(오이케 고교(주)제)을 사용하였다. 또한, 촉매층으로서 PEDOT/PSS(시그마-알드리치(SIGMA-ALDRICH)사제)를 ITO-PEN 필름 상에 성막하였다.
<밀봉재>
밀봉재로서, 외형이 52㎜×52㎜, 내형이 42㎜×42㎜인 프레임 형상의 핫 멜트 수지(타마폴리제)를 사용하였다.
[세퍼레이터의 배치]
세퍼레이터(히로세 세시제 HOP-6)는, 전류 취출 배선 개소를 제외하고 ITO막이 완전히 피복되는 치수가 되도록 52㎜×52㎜로 하였다.
<분할 공정>
상기한 바와 같이 하여 얻어진 제1 전극과 제2 전극을, TiO2층과 촉매층을 대향 배치시켜, 제1 전극, 핫 멜트 수지, 세퍼레이터, 핫 멜트 수지, 제2 전극의 순서대로 적층하였다. 이때, 제2 전극과 핫 멜트 수지 사이이며, 셀이 형성되는 위치에 1㎜×10㎜의 이형성 수지 시트(에즈 원(AS ONE)사제 나프론 시트)를 배치하였다.
그리고, 120℃, 1.0KN, 120초의 조건에서, 이형성 수지 시트를 배치한 단부 가장자리에 대향하는 단부 가장자리를 제외한 3개의 단부 가장자리를 가열 프레스에 의해 접착시켰다.
그 후, 초음파 용착기(닛본 에머슨제)를 사용하여, 이형성 수지 시트를 배치한 단부 가장자리를 4등분되도록, 이 단부 가장자리에 직교하는 방향으로 40kHz, 80W의 초음파 진동을 가하였다(도 6 참조).
<직렬 접속 공정>
미경화의 단부 가장자리에 있어서 인접하는 셀을 걸치도록 초음파 용착을 행한 개소를 절결하고, 이 절결 개소에 인접하는 전극이 도통하도록 도통재를 넣고, 미경화부를 핫 프레스하였다(도 7a, b 참조).
<주액 구멍 형성 공정>
그 후, 각 셀에 배치된 이형성 수지 시트를 빼내어, 전해액의 주액 구멍이 형성된 접합체를 얻었다(도 8 참조).
<주액 공정>
얻어진 접합체를 폴더에 설치하여 고정하고, 상기 전해액의 주액 구멍을 전해액(솔라로닉스제 Iodolyte AN-50)에 침지시킨 상태에서 진공 배기를 행하여, 100Pa까지 뺀 후에 대기 개방하여 모든 전극에 동시에 전해액을 주입하고, 그 후 주액 구멍을 핫 프레스하여 밀봉하고, 취출 배선을 설치하여 색소 증감형 태양 전지로 하였다.
[비교예 1]
분할 공정 대신에, 이하의 공정을 행한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 색소 증감형 태양 전지를 제작하였다.
먼저, 도 1의 P의 위치에서 제1 전극 및 제2 전극의 레이저 가공 처리의 분단을 실시하였다.
계속해서, TiO2 전극을 미리 도 1의 P의 부분을 피하여 분할된 패턴으로 인쇄하였다. 도 1의 P의 부분에 밀봉재로서, 외형이 52㎜×52㎜이고, 내형이 42㎜×7㎜인 직사각형이 5㎜ 간격으로 배치된 프레임 형상의 핫 멜트 수지(타마폴리제)를 사용하였다. 또한, 제1 기판과 제2 기판을 접합할 때에 위치 결정 공정을 마련하였다.
[평가 결과]
실시예 1 및 비교예 1을 각각 3세트씩 제작하고, 그리고 실시예 1 및 비교예 1의 색소 증감형 태양 전지에 대하여 3세트 형광등 하(450lx)에 적재하여, 발전 평가를 하였다.
공정에서의 우위성에 관해서, 비교예 1의 경우에는 인접하는 셀 사이에서의 투명 도전막 및 대향 도전막의 패터닝 공정 및 밀봉재 배치 공정이 각각 별도로 필요해지는 것에 반하여, 실시예 1의 경우에는 투명 도전막 및 대향 도전막의 패터닝 및 패터닝된 개소의 용착을 일 공정에서, 하나의 동작으로 행할 수 있기 때문에, 작업이 용이해짐과 동시에 비교예에 대하여 일 공정이 삭감되었다.
또한, 인접하는 셀 사이에서, 비교예 1의 경우에는 투명 도전막, 대향 도전막 및 촉매층을 간헐적으로 도포해야 되는 것에 반하여, 실시예 1의 경우에는 투명 도전막, 대향 도전막 및 촉매층을 연속적으로 도포할 수 있기 때문에, 투명 도전막, 대향 도전막 및 촉매층의 형성 공정이 대폭 간략화되어, 투명 도전막, 대향 도전막 및 촉매층의 형성 공정에 필요로 하는 시간이 크게 삭감되었다.
위치 정렬에 관한 것이며, 비교예 1에서는, 제1 전극과 제2 전극의 접합 시에, 투명 도전막과 대향 도전막의 패터닝 위치와, 밀봉재의 배치 위치와, 세퍼레이터의 배치 위치를 동시에 고정밀도로 위치 정렬하는 것이 곤란하였다. 그러나, 실시예 1에서는, 제1 전극과 제2 전극과 접합 공정 후에 셀 사이의 절연 처리 및 용착을 행하기 때문에, 제1 전극과 제2 전극과 접합을 외측 프레임의 밀봉재 배치 위치만을 위치 정렬함으로써 용이하게 행할 수 있었다. 또한, 투명 도전막과 대향 도전막의 패터닝 및 용착을 하나의 동작으로 동시에 행하기 때문에, 적확한 위치 정렬을 용이하게 할 수 있었다.
또한, 실시예 1 및 비교예 1의 색소 증감형 태양 전지 발전 평가를 각각 행하였다. 그 결과, 모두 발전이 확인되었다.
이상으로부터, 본 발명에 따르면, 색소 증감형 태양 전지의 제작 시에 과제가 되는 투명 도전막 및 대향 도전막의 패터닝 및 밀봉 공정을 각각 별도로 행한 후 정교한 접합을 행하지 않아도, 적어도 비교예 1에 의해 얻어진 색소 증감형 태양 전지와 동등한 발전 성능이 얻어지는 색소 증감형 태양 전지를 용이하게 제조하는 것이 가능한 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 2]
이어서, 하기 사양에 의해 도 11a의 색소 증감형 태양 전지(1B)와 마찬가지의 색소 증감형 태양 전지를 제작하였다.
<제1 전극>
투명 전극으로서 산화인듐주석(ITO)이 스퍼터링법으로 PEN 상에 미리 성막된 폭 300㎜ 길이 100m의 ITO-PEN 필름 상에, 에어로졸 디포지션법(AD법)을 사용하여 반도체 입자를 분사하여, 10㎛의 TiO2층을 폭 270㎜로 제막하였다. 상기 반도체 입자로서, 평균 입자 직경이 약 20㎚로 약 200㎚의 아나타제형 TiO2 입자를 중량비30:70의 비율로 혼합한 혼합 분체를 사용하였다. ITO-PEN 필름에 대하여 상기 혼합 분체를 분사하였다. AD법의 조건은 이하와 같았다.
성막실 분위기 압력: 100Pa
분사에 사용한 가스: N2 가스
유속: 6L/분
그 후, 색소(상품명: MK-2 소껭 가가꾸제)를 톨루엔(간또 가가꾸제 특급 톨루엔(탈수))으로 색소 농도가 0.02mM 내지 0.5mM가 되도록 녹이고, TiO2층에 스프레이상으로 분무하고, 건조시켜(60℃) 색소 염색을 실시하였다.
<제2 전극>
대향 도전막으로서 산화인듐주석(ITO)이 스퍼터링법으로 PEN 필름 상에 미리 성막된 폭 300㎜ 길이 100m의 ITO-PEN 필름(오이케 고교제) 상에 촉매층으로서 PEDOT/PSS(시그마-알드리치사제)를 성막하였다.
<밀봉재>
밀봉재를 기판 폭 방향 단부에 5㎜ 폭의 띠 형상으로 배치하였다. 이 밀봉재는 반도체층에 접촉하지 않도록 배치하였다.
제1 전극의 TiO2층의 표면에 전해액(Iodolyte50, 솔라로닉스사제)을 적하하고, 그 후 제1 전극과 제2 전극을, TiO2층과 PEDOT/PSS(시그마-알드리치사제)를 대향 배치시켜, 제1 전극, 핫 멜트 수지, 제2 전극의 순서대로 롤 투 롤법으로 적층하였다.
그리고, 120℃, 1KN, 120초의 조건에서 가열 프레스에 의해 접착시켰다.
소정 길이의 모듈에 초음파 융착을 사용하여 절연·용착·절단을 실시함으로써, 직사각형으로 이루어지는 3매의 색소 증감형 태양 전지를 얻었다. 각각의 색소 증감형 태양 전지에 대하여, 전극 성능을 평가하였다.
[평가 결과]
실시예 2에 의해 얻어진 색소 증감형 태양 전지를 형광등 하(450lx)에 적재하여, 발전 평가를 하였다.
색소 증감형 태양 전지의 작업 공정에서의 우위성에 관해서, 실시예 2의 경우에는 반도체층 등의 성막을 하나의 동작으로 행할 수 있기 때문에, 반도체층 등의 형성 공정이 종래에 비하여 대폭 간략화되어, 제1 전극 및 제2 전극의 형성 공정에 필요로 하는 시간이 크게 삭감되었다.
또한, 위치 정렬에 관한 것이며, 종래의 방법에서는, 제1 전극과 제2 전극의 접합 시에, 투명 도전막과 대향 도전막의 패터닝 위치와, 밀봉재의 배치 위치와, 세퍼레이터의 배치 위치를 동시에 고정밀도로 위치 정렬하는 것이 곤란하였다. 그러나, 실시예 2에서는, 제1 전극과 제2 전극과 접합 공정 후에 색소 증감형 태양 전지의 하나의 모듈을 용착 및 절연하여 밀봉하고, 추가로 절단하기 때문에, 제1 전극과 제2 전극의 접합을 그 연장 방향에 있어서의 위치 정렬을 정밀하게 고려하지 않고 용이하게 행할 수 있었다. 또한, 투명 도전막과 대향 도전막의 절연, 용착 및 절단을 하나의 동작으로 동시에 행하기 때문에, 하나의 모듈에 관하여 적확한 위치 정렬을 용이하게 할 수 있었다.
따라서, 소위 롤 투 롤에 의해 연속 생산하는 데 있어서 실시예 2의 경우가 적합한 것을 확인할 수 있고, 또한 하나의 색소 증감형 태양 전지 밀봉성에 대해서도 문제가 없는 것이 확인되었다.
또한, 실시예 2의 색소 증감형 태양 전지 발전 평가를 행하였다. 그 결과, 단락 없이 발전할 수 있는 것이 확인되었다.
이상으로부터, 본 발명에 따르면, 색소 증감형 태양 전지를 소위 롤 투 롤 생산할 때에 과제가 되는 제1 전극과 제2 전극의 정교한 접합을 행하지 않아도, 적어도 비교예 1에 의해 얻어진 색소 증감형 태양 전지와 마찬가지로 발전 성능이 얻어지는 색소 증감형 태양 전지를 용이하게 제조하는 것이 가능한 것을 확인할 수 있었다.
1A, 1B 색소 증감형 태양 전지(전기 모듈)
2 제1 기판
2a 판면
2b 이면
3 투명 도전막
4 반도체층
5 제1 전극
6 제2 기판
6a 판면
6b 이면
7 대향 도전막
9 제2 전극
11 밀봉재
P 초음파 진동이 부여되는 개소
C 셀

Claims (5)

  1. 제1 기판의 판면에 투명 도전막이 성막되고 상기 투명 도전막의 표면에 반도체층이 형성된 제1 전극과, 제2 기판의 판면에 상기 투명 도전막에 대향하도록 대향 도전막이 성막된 제2 전극을 구비하고, 이들 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성된 공간에 전해질이 밀봉되고, 복수의 셀을 구비한 전기 모듈의 제조 방법에 있어서,
    상기 투명 도전막과 상기 대향 도전막을 대향시켜 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 접합하는 접합 공정과,
    상기 투명 도전막이 성막된 상기 제1 기판의 이면 또는 상기 대향 도전막이 성막된 상기 제2 기판의 이면 중 어느 한쪽으로부터 초음파 진동을 부여하고, 이 초음파 진동이 부여된 개소에 위치하는 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 서로 대향하는 판면을 접촉시켜 절연함과 동시에 이들 제1 기판과 제2 기판을 용착함으로써, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 복수의 셀로 분할하는 분할 공정을 갖고, 상기 복수의 셀의 각각에 대하여, 인접하는 셀 사이와의 경계에 위치하는 단부에 셀에 걸치는 절결부를 형성하고, 이 절결부에 도통 부재를 배치함으로써 인접하는 셀끼리를 전기적으로 접속하는 전기적 접속 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 전기 모듈의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 띠 형상으로 상기 제1 기판의 폭 방향에 교차하는 일 방향으로 연장시킨 상기 제1 기판의 판면에, 상기 일 방향으로 연속하여 성막된 상기 투명 도전막 및 상기 반도체층이 상기 제1 기판의 폭 방향으로 하나 또는 복수 성막된 상기 제1 전극과, 띠 형상으로 일 방향으로 연장시킨 상기 제2 기판의 판면에, 상기 일 방향으로 연속하여 성막된 상기 대향 도전막이 상기 제1 기판의 폭 방향으로 하나 또는 복수 연속하여 성막된 상기 제2 전극을 접합하여 상기 폭 방향 양단을 접착하고, 상기 접합된 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 초음파 진동을 부여하여 이들 제1 전극과 제2 전극을 상기 연장하는 방향에 대하여 교차하는 방향으로 절연하면서 용착함과 동시에 절단하여 분할한 단위마다 밀봉 및 절단하는 것을 특징으로 하는, 전기 모듈의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 초음파 진동은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 절연, 용착 및 절단하는 개소의 전체에 동시에 미치도록 부여하여, 상기 절연되면서 용착되는 개소를 동시에 절연, 용착 및 절단하는 것을 특징으로 하는, 전기 모듈의 제조 방법.
  4. 제1 기판의 판면에 투명 도전막이 성막되고 상기 투명 도전막의 표면에 반도체층이 형성된 제1 전극과, 제2 기판에 상기 투명 도전막에 대향하도록 대향 도전막이 성막된 제2 전극을 구비하고, 이들 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성된 공간에 전해질이 충전된 복수의 셀을 구비한 전기 모듈에 있어서,
    상기 제1 기판의 판면과 상기 제2 기판의 판면이 직접 접촉하고, 초음파 진동에 의해 절연되면서 용착되어, 복수의 셀을 형성하도록 분할되어 있고,
    상기 복수의 셀의 각각에 대하여, 인접하는 상기 셀 사이와의 경계에 위치하는 단부에 셀에 걸치는 절결부가 형성되고, 이 절결부에 도통 부재가 배치되어 있음으로써, 인접하는 셀끼리가 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 모듈.
  5. 제4항에 있어서, 상기 반도체층이 상기 제1 기판의 폭 방향으로 복수 형성되어 있고, 상기 제1 기판의 판면과 상기 제2 기판의 판면이 상기 폭 방향을 따르는 방향으로 초음파 진동에 의해 절연되면서 용착되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 모듈.
KR1020157003777A 2012-08-24 2013-08-23 전기 모듈의 제조 방법 및 전기 모듈 KR102095768B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2012-185875 2012-08-24
JP2012185875 2012-08-24
JP2013025019 2013-02-12
JPJP-P-2013-025019 2013-02-12
PCT/JP2013/072542 WO2014030736A1 (ja) 2012-08-24 2013-08-23 電気モジュールの製造方法及び電気モジュール

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150048721A KR20150048721A (ko) 2015-05-07
KR102095768B1 true KR102095768B1 (ko) 2020-04-01

Family

ID=50150039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157003777A KR102095768B1 (ko) 2012-08-24 2013-08-23 전기 모듈의 제조 방법 및 전기 모듈

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP5702897B2 (ko)
KR (1) KR102095768B1 (ko)
CN (1) CN104541350B (ko)
TW (1) TWI560895B (ko)
WO (1) WO2014030736A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107615425B (zh) * 2015-08-06 2019-12-17 株式会社藤仓 光电转换元件
WO2017047645A1 (ja) * 2015-09-17 2017-03-23 積水化学工業株式会社 電気モジュールの製造方法および電気モジュールの製造装置
WO2017099217A1 (ja) * 2015-12-09 2017-06-15 積水化学工業株式会社 電気モジュールおよびその製造方法
JP2018037606A (ja) * 2016-09-02 2018-03-08 積水化学工業株式会社 電気モジュールおよびその製造方法
JP6918521B2 (ja) * 2017-03-03 2021-08-11 積水化学工業株式会社 電気モジュールおよび電気モジュールの製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101119044B1 (ko) * 2011-06-16 2012-03-16 주식회사 티모테크놀로지 병렬형 염료감응 태양전지 모듈

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003065472A2 (en) * 2002-01-25 2003-08-07 Konarka Technologies, Inc. Structures and materials for dye sensitized solar cells
JP2006012794A (ja) * 2004-05-26 2006-01-12 Kansai Paint Co Ltd 光電池及びその製造方法
CN101667493B (zh) * 2005-03-30 2012-09-26 大日本印刷株式会社 氧化物半导体电极、色素增感型太阳能电池及它们的制造方法
JP2007059324A (ja) * 2005-08-26 2007-03-08 Kansai Paint Co Ltd 色素増感半導体電極の形成方法及び光電池モジュール
JP5089911B2 (ja) * 2006-04-17 2012-12-05 株式会社フジクラ 色素増感太陽電池の製造方法
JP2008192856A (ja) * 2007-02-05 2008-08-21 Sony Chemical & Information Device Corp 電気化学セルの製造方法
JP5430971B2 (ja) * 2008-04-28 2014-03-05 株式会社フジクラ 光電変換素子の製造方法、及び、光電変換素子モジュールの製造方法
JP5361539B2 (ja) * 2009-05-27 2013-12-04 京セラ株式会社 光電変換装置
JP4504457B1 (ja) 2009-07-28 2010-07-14 株式会社フジクラ 色素増感太陽電池の封止用積層シート及びこれを用いた色素増感太陽電池の製造方法
DE102009044038A1 (de) * 2009-09-17 2011-03-31 Schott Solar Ag Verfahren zur Herstellung eines Kontaktbereichs eines elektronischen Bauteils
JP5498265B2 (ja) * 2010-05-31 2014-05-21 新日鉄住金化学株式会社 太陽電池の取り出し電極、太陽電池および太陽電池モジュール
JP2012113946A (ja) * 2010-11-24 2012-06-14 Sony Corp 封止構造体およびその製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101119044B1 (ko) * 2011-06-16 2012-03-16 주식회사 티모테크놀로지 병렬형 염료감응 태양전지 모듈

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014030736A1 (ja) 2014-02-27
CN104541350B (zh) 2019-03-05
KR20150048721A (ko) 2015-05-07
JPWO2014030736A1 (ja) 2016-08-08
CN104541350A (zh) 2015-04-22
TWI560895B (en) 2016-12-01
JP5702897B2 (ja) 2015-04-15
TW201417317A (zh) 2014-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102095768B1 (ko) 전기 모듈의 제조 방법 및 전기 모듈
TWI583009B (zh) Electrical module
TW201618141A (zh) 太陽電池之製造方法
JP6286110B2 (ja) 電気モジュールの製造方法および電気モジュールの製造装置
KR102276767B1 (ko) 광전 변환 소자 및 광전 변환 소자의 제조 방법
TW201444106A (zh) 電氣裝置及電氣裝置之製造方法
JP6918521B2 (ja) 電気モジュールおよび電気モジュールの製造方法
JP2018037606A (ja) 電気モジュールおよびその製造方法
WO2015122532A1 (ja) 電気モジュール及び電気モジュールの製造方法
WO2017099217A1 (ja) 電気モジュールおよびその製造方法
JP5530372B2 (ja) 電気モジュールの製造方法
JP5778601B2 (ja) 電気モジュールの製造方法
JP5846984B2 (ja) 電気モジュール及び電気モジュールの製造方法
JP6166752B2 (ja) 電気モジュール製造用部材
JP5688344B2 (ja) 電気モジュール及び電気モジュールの製造方法
JP6043166B2 (ja) 電気モジュールの製造方法及び電気モジュール
JP2013201078A (ja) 電気モジュール及び電気モジュールの製造方法
JP2013073856A (ja) 電気モジュールの製造方法及び電気モジュール
JP2013214373A (ja) 電気モジュール
JP2012252842A (ja) 電気モジュールの製造方法及び電気モジュール
JP2020038877A (ja) 電気モジュールおよび電気モジュールの製造方法
JP2014063575A (ja) 太陽電池、太陽電池モジュール、太陽電池の製造方法及び太陽電池モジュールの製造方法
JP2020038876A (ja) 電気モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right