TW201404751A - 色素增感型太陽電池用密封材料 - Google Patents
色素增感型太陽電池用密封材料 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201404751A TW201404751A TW102124546A TW102124546A TW201404751A TW 201404751 A TW201404751 A TW 201404751A TW 102124546 A TW102124546 A TW 102124546A TW 102124546 A TW102124546 A TW 102124546A TW 201404751 A TW201404751 A TW 201404751A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- glass
- dye
- sealing material
- solar cell
- sensitized solar
- Prior art date
Links
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 123
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 44
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 claims description 44
- 239000011630 iodine Substances 0.000 claims description 44
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 38
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 20
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 17
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 17
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N bismuth(iii) oxide Chemical compound O=[Bi]O[Bi]=O WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 54
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 10
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 9
- 238000004031 devitrification Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 8
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 7
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 4
- 239000005355 lead glass Substances 0.000 description 4
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 4
- HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M lithium iodide Chemical compound [Li+].[I-] HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- CXWXQJXEFPUFDZ-UHFFFAOYSA-N tetralin Chemical compound C1=CC=C2CCCCC2=C1 CXWXQJXEFPUFDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WUOACPNHFRMFPN-SECBINFHSA-N (S)-(-)-alpha-terpineol Chemical compound CC1=CC[C@@H](C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-SECBINFHSA-N 0.000 description 2
- YSHMQTRICHYLGF-UHFFFAOYSA-N 4-tert-butylpyridine Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=NC=C1 YSHMQTRICHYLGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 2
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OVKDFILSBMEKLT-UHFFFAOYSA-N alpha-Terpineol Natural products CC(=C)C1(O)CCC(C)=CC1 OVKDFILSBMEKLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940088601 alpha-terpineol Drugs 0.000 description 2
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- MLFHJEHSLIIPHL-UHFFFAOYSA-N isoamyl acetate Chemical compound CC(C)CCOC(C)=O MLFHJEHSLIIPHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 description 2
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 2
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- CUVLMZNMSPJDON-UHFFFAOYSA-N 1-(1-butoxypropan-2-yloxy)propan-2-ol Chemical compound CCCCOCC(C)OCC(C)O CUVLMZNMSPJDON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RHBHXHXNWHTGSO-UHFFFAOYSA-N 1-iodo-2-methylbutane Chemical compound CCC(C)CI RHBHXHXNWHTGSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IYVYLVCVXXCYRI-UHFFFAOYSA-N 1-propylimidazole Chemical compound CCCN1C=CN=C1 IYVYLVCVXXCYRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXQBJTKSVGFQOL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethyl acetate Chemical compound CCCCOCCOCCOC(C)=O VXQBJTKSVGFQOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FPZWZCWUIYYYBU-UHFFFAOYSA-N 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acetate Chemical compound CCOCCOCCOC(C)=O FPZWZCWUIYYYBU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JDSQBDGCMUXRBM-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(2-butoxypropoxy)propoxy]propan-1-ol Chemical compound CCCCOC(C)COC(C)COC(C)CO JDSQBDGCMUXRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WAEVWDZKMBQDEJ-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(2-methoxypropoxy)propoxy]propan-1-ol Chemical compound COC(C)COC(C)COC(C)CO WAEVWDZKMBQDEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCAHUFWKIQLBNB-UHFFFAOYSA-N 3-(3-methoxypropoxy)propan-1-ol Chemical compound COCCCOCCCO QCAHUFWKIQLBNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MFKRHJVUCZRDTF-UHFFFAOYSA-N 3-methoxy-3-methylbutan-1-ol Chemical compound COC(C)(C)CCO MFKRHJVUCZRDTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 229910000505 Al2TiO5 Inorganic materials 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- CNLWCVNCHLKFHK-UHFFFAOYSA-N aluminum;lithium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Li+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O CNLWCVNCHLKFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- XXJWXESWEXIICW-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol monoethyl ether Chemical compound CCOCCOCCO XXJWXESWEXIICW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940075557 diethylene glycol monoethyl ether Drugs 0.000 description 1
- 238000004455 differential thermal analysis Methods 0.000 description 1
- OJLGWNFZMTVNCX-UHFFFAOYSA-N dioxido(dioxo)tungsten;zirconium(4+) Chemical compound [Zr+4].[O-][W]([O-])(=O)=O.[O-][W]([O-])(=O)=O OJLGWNFZMTVNCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229940093499 ethyl acetate Drugs 0.000 description 1
- 229910000174 eucryptite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006066 glass batch Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940117955 isoamyl acetate Drugs 0.000 description 1
- 238000007561 laser diffraction method Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012860 organic pigment Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WVDDGKGOMKODPV-ZQBYOMGUSA-N phenyl(114C)methanol Chemical compound O[14CH2]C1=CC=CC=C1 WVDDGKGOMKODPV-ZQBYOMGUSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 polyethylene carbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- AABBHSMFGKYLKE-SNAWJCMRSA-N propan-2-yl (e)-but-2-enoate Chemical compound C\C=C\C(=O)OC(C)C AABBHSMFGKYLKE-SNAWJCMRSA-N 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000012508 resin bead Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- JLGLQAWTXXGVEM-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol monomethyl ether Chemical compound COCCOCCOCCO JLGLQAWTXXGVEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YFNKIDBQEZZDLK-UHFFFAOYSA-N triglyme Chemical compound COCCOCCOCCOC YFNKIDBQEZZDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052844 willemite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000166 zirconium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- LEHFSLREWWMLPU-UHFFFAOYSA-B zirconium(4+);tetraphosphate Chemical compound [Zr+4].[Zr+4].[Zr+4].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LEHFSLREWWMLPU-UHFFFAOYSA-B 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000500 β-quartz Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052644 β-spodumene Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/02—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
- C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
- C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
- C03C3/066—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron containing zinc
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/02—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
- C03C8/04—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form containing zinc
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/24—Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders
-
- 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
- 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
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
本發明的色素增感型太陽電池用密封材料，為一種至少包括鉍系玻璃粉末的色素增感型太陽電池用密封材料，其特徵在於鉍系玻璃粉末作為玻璃組成，以莫耳%計含有：25%~35%的Bi2O3(但不含35.0%)、20%~40%的B2O3、11%~32%的SiO2、5%~20%的CuO、0%~20%的ZnO、0%~20%的Al2O3+ZrO2或0%~5%的Fe2O3。
Description
本發明是有關於一種色素增感型太陽電池用密封材料，具體而言是有關於一種適合藉由雷射光進行密封處理(以下稱為雷射密封)的色素增感型太陽電池用密封材料。
格萊才爾(Grätzel)等人開發出的色素增感型太陽電池與使用矽半導體的太陽電池相比，由於成本低，且製造上的必要原料蘊藏豐富，因而作為次世代的太陽電池而受到期待。
色素增感型太陽電池是由以下元件所構成：形成有透明導電膜的透明電極基板、包含形成於透明電極基板的多孔性氧化物(porous oxide)半導體層(主要為TiO2層)的多孔性氧化物半導體電極、吸附於此多孔性氧化物半導體電極的Ru色素等的有機色素、含碘的碘電解液、形成有觸媒膜與透明導電膜的相對電極基板等。
於透明電極基板與相對電極基板中使用玻璃基板或塑膠基板等。若於透明電極基板中使用塑膠基板，則透明電極膜的阻抗值變大，且色素增感型太陽電池的光電轉換效率下降。另一方面，若於透明電極基板中使用玻璃基板，則透明電極膜的阻抗
值變得難以上升，而可維持色素增感型太陽電池的光電轉換效率。因此，近年來，玻璃基板一直被用作透明電極基板與相對電極基板。
而且，在色素增感型太陽電池中，於透明電極基板與相對電極基板之間填充有碘電解液。為了防止碘電解液從色素增感型太陽電池中漏出，有必要對透明電極基板與相對電極基板的外周邊緣進行密封。
[專利文獻1]日本專利特開平1-220380號公報
[專利文獻2]日本專利特開第2002-75472號公報
[專利文獻3]日本專利特開第2004-292247號公報
[專利文獻4]美國專利第6416375號說明書
[專利文獻5]日本專利特開第2006-315902號公報
色素增感型太陽電池朝向實用化的課題為長期耐久性的提升。作為損害長期耐久性的原因，可列舉：因太陽電池構件(密封材料等)與碘電解液的反應而使太陽電池構件或碘電解液劣化，或由於低氣密性導致水分侵入內部，而使碘電解液劣化。特別是於密封材料中使用樹脂，且在碘電解液中使用乙腈等的有機溶劑時，此傾向特別明顯。於上述的情形時，水分侵入內部或樹脂受碘電解液侵蝕，而使碘電解液劣化或碘電解液從太陽電池洩
漏，因而電池特性顯著地下降。
有鑑於上述情形，已提出於密封材料中不使用樹脂的方法。例如，在專利文獻1中，記載著藉由玻璃對透明電極基板與相對電極基板的外周邊緣進行密封。而且，在專利文獻2、3中，記載著藉由鉛玻璃對透明電極基板與相對電極基板的外周邊緣進行密封。
然而，由於鉛玻璃易於受碘電解液侵蝕，因而於密封材料中使用鉛玻璃的情形時，經由長期間的使用，鉛玻璃的成分會在碘電解液中溶出，此結果造成碘電解液劣化，且電池特性下降。
而且，於密封材料中使用的玻璃粉末的軟化點一般為300℃以上。因此，於藉由上述密封材料將玻璃基板彼此密封的情形時，必須將色素增感型太陽電池整體投入電爐，並在玻璃粉末的軟化點以上的溫度下進行燒製(calcination)。然而，於色素增感型太陽電池中使用的碘電解液或有機色素只具有120℃~130℃左右的耐熱性，若藉由上述方法將玻璃基板彼此密封，則碘電解液揮發，或有機色素發生熱劣化。
有鑑於上述情形，在近年，對密封材料照射雷射光，並對場發射顯示器(field emission display)進行密封的方法的研究正在進行。由於雷射光可僅對應密封的部位進行局部加熱，因而在防止碘電解液的揮發或有機色素的劣化方面，亦可將玻璃基板彼此密封。
在專利文獻4、5中，記載著對密封材料照射雷射光，
而將場發射顯示器的正面玻璃基板與背面玻璃基板密封的方法。然而，在專利文獻4、5中，針對適合上述方法的玻璃系列並沒有具體上的記載，即使對現有的密封材料照射雷射光，仍難以使雷射光的光能在密封部位中有效轉換為熱能。因此，為了使用現有的密封材料將玻璃基板彼此密封，而有必要提高雷射光的輸出功率，此結果造成有機色素等承受不當的熱歷程(thermal history)，而有電池特性下降的疑慮。
於上述情形，本發明的技術上的課題為藉由研發具有高耐碘電解液性，且適合雷射密封的色素增感型太陽電池用密封材料，而提高色素增感型太陽電池的長期可靠性。
本發明者在專心努力後，發現藉由將SiO2以及CuO作為必要成分而於鉍系玻璃(Bi2O3-B2O3系列玻璃)粉末的玻璃組成中導入規定的量，並將上述鉍系玻璃粉末應用於色素增感型太陽電池用密封材料，可解決上述技術上的課題，且將上述發現作為本發明加以提出。即，本發明的色素增感型太陽電池用密封材料為一種至少包括鉍系玻璃粉末的色素增感型太陽電池用密封材料，其特徵在於：鉍系玻璃粉末作為玻璃組成，以莫耳%計含有：25%~35%的Bi2O3(但不包括35.0%)、20%~40%的B2O3、11%~32%的SiO2、5%~20%的CuO、0%~20%的ZnO、0%~20%的Al2O3+ZrO2、0%~5%的Fe2O3。在此，「Al2O3+ZrO2」指Al2O3與ZrO2的總量。另外，本發明的色素增感型太陽電池用密封材料並不限於僅包括鉍系玻璃粉末的形態，例如，亦可包含鉍系玻璃粉
末與耐火性填充劑粉末的複合材料。
在鉍系玻璃粉末中，若將Bi2O3的含量限制在25莫耳%~35莫耳%(但不包括35.0莫耳%)，則在抑制熱穩定性的下降方面，亦可使玻璃熔點降低。而且，若將B2O3的含量限制在20莫耳%~40莫耳%，則可在維持低熔點特性的同時，提高熱穩定性。並且，若將ZnO的含量限制在0莫耳%~20莫耳%，則可提高熱穩定性。
若將SiO2的含量限制在11莫耳%以上，則玻璃變得難以受碘電解液侵蝕。而且，若將SiO2的含量限制在32莫耳%以下，則變得易於防止軟化點不當上升的情況。而且，若將Al2O3+ZrO2的含量限制在0莫耳%~20莫耳%，則變得易於防止於照射雷射光時玻璃發生失透(devitrification)的情況。
若將CuO的含量限制在5莫耳%以上，則雷射光的光能可有效轉換為熱能。此結果在防止碘電解液的揮發或有機色素的劣化方面，亦可將玻璃基板彼此適當地密封。另外，於藉由雷射光對密封材料進行局部加熱的情形時，距離加熱處1mm的部位的溫度變成100℃以下，而可防止碘電解液的揮發或有機色素的劣化。而且，若將CuO的含量限制在20莫耳%以下，則可防止於照射雷射光時玻璃發生失透的情況。
第二，本發明的色素增感型太陽電池用密封用材料，較佳為實質上不含有PbO。於此，所謂「實質上不含有PbO」，意指密封材料中的PbO含量不足1000ppm的情形。若為這樣的情況，
則可滿足近年的環境上的要求。
第三，本發明的色素增感型太陽電池用密封材料，浸漬於70℃的碘電解液2週的質量減少量較佳為0.1mg/cm2以下。於此，於「碘電解液」中，使用於乙腈中溶解有碘化鋰0.1M、碘0.05M、4-第三丁基吡啶0.5M以及碘化1,2-二甲基-3-丙基咪唑0.6M者。而且，「質量減少量」是根據以下方式算出：將緻密地焙燒(firing)有色素增感型太陽電池密封用材料的玻璃基板(具有燒製(calcined)膜的基板)於密封容器中浸漬於碘電解液，並將從浸漬前的質量減去經過2週的質量的值除以與碘電解液接觸的燒製膜的面積。另外，玻璃基板使用不受碘電解液侵蝕者。
第四，本發明的色素增感型太陽電池用密封材料更含有耐火性填充劑粉末，其含量較佳為0體積%~70體積%。若為這樣的情況，則可以嚴密地匹配玻璃基板的熱膨脹係數的方式，而調整密封材料的熱膨脹係數。另外，從確保流動性的觀點來看，耐火性填充劑粉末的含量更佳為50體積%以下，進一步更佳為30體積%以下，最佳為10體積%以下。而且，若減少耐火性填充劑粉末的含量，則變得易於使透明電極基板與相對電極基板的間隙狹小化、均一化。
第五，本發明的色素增感型太陽電池用密封材料較佳為用於雷射密封。若為這樣的情況，則由於局部加熱密封材料，而變得易於防止碘電解液的揮發或有機色素的劣化。作為雷射光的光源，可使用各種雷射。從容易使用的點來看，半導體雷射、石
榴石(Yttrium Aluminum Garnet，YAG)雷射、CO2雷射、準分子(UV excimer)雷射、紅外線雷射等特別適合。而且，為了使玻璃確實吸收雷射光，雷射光的發光中心波長較佳為500nm~1600nm，特佳為750nm~1300nm。
Ts‧‧‧軟化點
圖1為表示藉由巨型示差熱分析裝置(Macro-type Differential Thermal Analyser，Macro-type DTA)量測的情形時的軟化點(Ts)的概略圖。
在本發明的色素增感型太陽電池用密封材料中，以上述的方式限定鉍系玻璃粉末的各成分含量範圍的理由將在以下說明。另外，在各成分的含量範圍的說明中，除了於有特別說明的情形時，否則%的表示方式指莫耳%
Bi2O3為用於降低軟化點的主要成分，其含量為25%~35%(但不包括35.0%)，較佳為29%~34%，更佳為30%~33%。若Bi2O3的含量少於25%，則軟化點變得過高，即使照射雷射光，玻璃亦變得難以軟化。另一方面，Bi2O3的含量為35.0%以上的話，則玻璃變得熱不穩定，而於熔融時或照射雷射時玻璃變得易於產生失透。
B2O3為形成鉍系玻璃的玻璃網狀結構的成分，其含量為20%~40%，較佳為25%~35%，更佳為28%~33%。若B2O3的含量
少於20%，則玻璃變得熱不穩定，而於熔融時或照射雷射時玻璃變得易於產生失透。另一方面，若B2O3的含量多於40%的話，則軟化點變得過高，即使照射雷射光，玻璃亦變得難以軟化。
SiO2為使由碘電解液導致的玻璃的侵蝕難以產生的成分。其含量為11%~32%，較佳為18%~30%，更佳為21%~30%。若SiO2的含量少於11%，則玻璃變得易於受碘電解液侵蝕，而發生碘電解液或電池特性的劣化。另一方面，若SiO2的含量多於32%的話，則軟化點變得過高，即使照射雷射光，玻璃亦變得難以軟化。
CuO為具有以下特性的成分：具有光吸收特性；若照射具有規定的發光中心波長的光，則會吸收上述光而使玻璃易於軟化；而且可抑制熔融時或照射雷射時產生的失透。其含量為5%~20%，較佳為5%~15%，更佳為8%~15%。若CuO的含量多於20%，則玻璃組成內的成分平衡受到損害，玻璃反而變得易於失透，且密封材料的流動性變得易受損害。另外，若CuO的含量少於5%的話，則光吸收特性變差，即使照射雷射光，玻璃亦變得難以軟化。
ZnO為在抑制熔融時或照射雷射時產生的失透的同時，使熱膨脹係數下降的成分。其含量為0%~20%，較佳為5%~15%。若ZnO的含量多於20%，則玻璃組成內的成分平衡受到損害，反而使玻璃變得易於失透。
Al2O3+ZrO2為使由碘電解液導致的玻璃的侵蝕難以產
生的成分。其含量為0%~20%，較佳為1%~10%。若Al2O3+ZrO2的含量多於20%的話，則軟化點變得過高，即使照射雷射光，玻璃亦變得難以軟化。
Fe2O3為具有以下特性的成分：具有光吸收特性；若照射具有規定的發光中心波長的光，則會吸收上述光而使玻璃易於軟化；而且可抑制熔融時或照射雷射時產生的失透。其含量較佳為0%~5%，特佳為0.1%~3%。若Fe2O3的含量多於5%，則玻璃組成內的成分平衡受到損害，玻璃反而變得易於失透。
除了上述成分以外，例如，亦可添加以下的成分。
BaO、SrO、MgO、CaO為提高熱穩定性的成分，此些成分的含量以總量計較佳為10%以下，特佳為5%以下。若此些成分的總量過多，則軟化點變得過高，即使照射雷射光，玻璃亦變得難以軟化。
BaO的含量較佳為0%~10%，更佳為0%~7%。若BaO的含量過多，則玻璃組成內的成分平衡受到損害，玻璃反而變得易於失透。
SrO、MgO、CaO各自的含量較佳為0%~3%，更佳為0%~1%。若各成分的含量多於3%，則玻璃變得易於失透或相分離(phase separation)。
CeO2為可抑制熔融時或照射雷射時產生的失透的成分，其含量為0%~5%，較佳為0%~2%，更佳為0%~1%。若CeO2的含量多於5%，則玻璃組成內的成分平衡受到損害，玻璃反而變
得易於失透。
P2O5為使由碘電解液導致的玻璃的侵蝕難以產生的成分，其含量為0%~10%，特佳為0%~5%。若P2O5的含量多於10%，則於熔融時玻璃變得易於相分離。
Sb2O3為提高熱穩定性的成分，其含量較佳為0%~5%，更佳為0%~2%，最佳為0%~1%。若Sb2O3的含量多於5%，則玻璃組成內的成分平衡受到損害，玻璃反而變得易於失透。
WO3為提高熱穩定性的成分。其含量為0%~5%，特佳為0%~2%。若WO3的含量過多，則玻璃組成內的成分平衡受到損害，玻璃反而變得易於失透。
In2O3、Ga2O3為提高熱穩定性的成分。其含量以總量計較佳為0%~5%，更佳為0%~3%。但若In2O3與Ga2O3的總量過多，則玻璃組成內的成分平衡受到損害，玻璃反而變得易於失透。
Li、Na、K以及Cs的氧化物為使軟化點下降的成分，但由於具有助長熔融時的失透的作用，因而其含量以總量計較佳為2%以下。
La2O3、Y2O3以及Gd2O3為可抑制熔融時的相分離的成分，但若此些成分的總量多於3%，則軟化點變得過高，即使照射雷射光，玻璃也變得難以軟化。
NiO、V2O5、CoO、MoO3、TiO2、MnO2為具有以下特性的成分：具有光吸收特性；若照射具有規定的發光中心波長的光，則會吸收上述光而使玻璃易於軟化。此些成分的以總量計為
0%~7%，特佳為0%~3%。若此些成分的總量多於7%，則玻璃變得易於失透。
而且，即使是上述成分以外的成分，在不損害玻璃特性的範圍內，亦可添加其他成分到例如10%(較佳為5%)為止。另外，本發明的鉍系玻璃粉末，從環境上的觀點以及防止碘電解液導致的玻璃的侵蝕的觀點來看，較佳為實質上不含有PbO。於此，所謂「實質上不含有PbO」是指在於玻璃組成中的PbO含量不足1000ppm的情形。
在本發明的色素增感型太陽電池用密封材料中，於70℃的碘電解液中浸漬兩週後的質量減少量，較佳為0.1mg/cm2以下，更佳為0.05mg/cm2以下，進一步更佳為實質上沒有質量減少，即較佳為0.01mg/cm2以下。質量減少量越少，則在長期間下，變得越容易防止碘電解液或電池特性的劣化。
為了使本發明的色素增感型太陽電池用密封材料與玻璃基板的熱膨脹係數匹配，而提升機械上的強度，可添加耐火性填充劑粉末。另一方面，若減少耐火性填充劑粉末的添加量，則可提高色素增感型太陽電池用密封材料的流動性，特別是可提高密封強度。因此，玻璃粉末與耐火性填充劑粉末的混合比例，較佳為玻璃粉末30體積%~100體積%，耐火性填充劑粉末0體積%~70體積%；更佳為玻璃粉末50體積%~100體積%，耐火性填充劑粉末0體積%~50體積%；進一步更佳為玻璃粉末90體積%~100體積%，耐火性填充劑粉末0體積%~10體積%。若耐火性填充劑
粉末的含量多於70體積%，則相對上玻璃粉末的比例變得過低，而變得難以確保期望的流動性。
若耐火性填充劑粉末的粒徑過大，則由於在密封部份局部性地產生凸起物，而變得難以使單元間隙(cell gap)均一化。為了防止上述情形，耐火性填充劑粉末的最大粒徑Dmax較佳為25μm以下，更佳為15μm以下。於此，所謂「最大粒徑Dmax」是表示如下的粒徑：於藉由雷射繞射法(laser diffraction method)測量後的體積基準的累積粒度分布曲線中，從粒子小的地方開始累計到此累積粒度分布曲線的積分量為99%的粒徑。
耐火性填充劑粉末可使用各種材料，但較佳為難以和玻璃粉末或碘電解液反應的耐火性填充劑粉末。具體而言，作為耐火性填充劑粉末，較佳為鋯石、氧化鋯、氧化錫、鈦酸鋁、石英、β-鋰輝石(β-spodumene)、莫來石(mullite)、二氧化鈦、石英玻璃、β-鋰霞石(β-eucryptite)、β-石英、磷酸鋯、磷鎢酸鋯、鎢酸鋯、矽鋅礦(willemite)、(AB2(MO4)3)(A：Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cu、Ni、Mn等；B：Zr、Ti、Sn、Nb、Al、Sc、Y等；M：P、Si、W、Mo等)等的具有NZP型的基本結構的化合物或此些的固溶體。
本發明的色素增感型太陽電池用密封材料，較佳為用於雷射密封。若進行雷射密封，則由於可對密封材料進行局部加熱，因而在防止碘電解液等的構成構件的熱劣化方面，亦可將玻璃基板彼此密封。
在本發明的色素增感型太陽電池用密封材料中，軟化點較佳為560℃以下，更佳為550℃以下，進一步更佳為530℃以下。若軟化點高於560℃，則玻璃的黏性變得過高，而具有即使照射雷射光，玻璃亦變得難以軟化的傾向，且為了提高密封強度，需要提高雷射光的輸出功率。若提高雷射光的輸出功率，則玻璃基板的周圍溫度變高，例如於將鈉鹼玻璃(soda glass)等用作玻璃基板的情形時，玻璃基板變得易於變形。
在本發明的色素增感型太陽電池用密封材料中，於將鈉鹼玻璃或高應變點玻璃(high strain-point glass)用作玻璃基板的情形時，熱膨脹係數較佳為90×10-7/℃以下，特佳為85×10-7/℃以下，而於將無鹼玻璃(alkali-free glass)用作玻璃基板的情形時，熱膨脹係數較佳為55×10-7/℃以下，特佳為50×10-7/℃以下。若以上述的方式，則由於玻璃基板或密封部位承受的應力減少，而變得易於防止密封部位的應力破壞。
本發明的色素增感型太陽電池用密封材料，為了促進雷射光的光吸收，可進一步含有到10體積%為止的氧化物顏料。
本發明的色素增感型太陽電池用密封材料，為了使密封部位的厚度均一化，作為間隔物可進一步含有到10體積%為止的玻璃纖維、玻璃珠(bead)、二氧化矽珠、樹脂珠等。
本發明的色素增感型太陽電池用密封材料可以粉末的狀態供作使用，但從提升易處理性的觀點來看，較佳為與載體(vehicle)均一地混鍊，並加工成密封材料膠。載體主要包括溶劑與
樹脂，而樹脂則在調整膠的黏性的目的下而添加。而且，視需要亦可添加界面活性劑、增稠劑等。製作出的膠則使用分配器(dispenser)或網版印刷機等的塗佈機塗佈。
樹脂可使用丙烯酸酯(丙烯酸樹脂)、乙基纖維素、聚乙二醇衍生物、硝化纖維素、聚乙基苯乙烯、聚碳酸伸乙酯、甲基丙烯酸酯等。特別是由於丙烯酸酯、硝化纖維素的熱分解性良好，因而較佳。
作為溶劑，可使用N,N-二甲基甲醯胺(N,N-dimethylformamide，DMF)、α-萜品醇、高級醇、γ-丁內酯(γ-butyrolactone，γ-BL)、四氫萘(tetralin)、丁基卡必醇乙酸酯(butyl carbitol acetate)、乙酸乙酯、乙酸異戊酯、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單乙醚乙酸酯、苄醇、甲苯、3-甲氧基-3-甲基丁醇、三乙二醇單甲醚、三乙二醇二甲醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單丁醚、三丙二醇單甲醚、三丙二醇單丁醚、碳酸丙烯酯、二甲基亞碸(Dimethyl sulfoxide，DMSO)、N-甲基-2-吡咯啶酮等。特別是由於α-萜品醇為高黏性、且對樹脂等的溶解性亦良好，因而較佳。
以下，藉由實施例對本發明進行更詳細的說明。但以下的實施例僅是例示。本發明並不受以下的實施例的任何限定。
表1表示本發明的實施例(樣品1號~8號)
表2表示本發明的比較例(樣品9號、10號)
藉由以下的方式調製表中各樣品。首先以成為表中的玻璃組成的方式，準備調和有各種氧化物、碳酸鹽等的原料的玻璃批料(batch)，將此玻璃批料放入白金坩堝，並在1000℃~1200℃下
熔融1小時~2小時。接著，將得到的熔融玻璃的一部份作為熱膨脹係數測量用試片而流至不鏽鋼製的模具，將此部分以外的熔融玻璃藉由水冷滾輪成形為薄片狀。最後，將薄片狀的玻璃藉由球磨(ball milling)粉碎後，使其通過孔徑為45μm的濾網(sieve)，而得到平均粒徑D50為約5μm的各玻璃粉末。另外，熱膨脹係數測量用試片，則在成形後進行規定的徐冷(退火(annealing))處理。
耐火性填充劑粉末則使用堇青石，並以此堇青石的平均粒徑D50成為2.5μm，而最大粒徑Dmax成為10μm的方式調製。
如同表中所示，將鉍系玻璃粉末與耐火性填充劑粉末混合，並製作樣品1號~10號。針對樣品1號~10號進行玻璃轉換點、軟化點、熱膨脹係數、相對於碘電解液的質量減少量、可否接合進行評估。
玻璃轉換點、軟化點則藉由示差熱分析裝置測量。測量為在大氣中於升溫速度10℃/分的條件下進行，並從室溫開始測量。
熱膨脹係數以推桿式熱膨脹係數測量裝置(push rod dilatometer)求出。測量溫度範圍設定為30℃~300℃。
藉由以下的方式，算出質量減少量。首先將各樣品與乙基纖維素系載體進行混鍊，以黏度成為約150Pa．s的方式調製後，進一步以三輥輥磨機(three-roll rolling mill)進行均一地混鍊，並膠化，而製作出密封材料膠。接著，關於樣品1號~6號、9號、10號，以成為20mm×20mm×20μm厚的方式，將密封材料
膠印刷塗佈在高應變玻璃基板(日本電氣硝子股份有限公司製PP-8C，30mm×30mm×1.8mm厚，熱膨脹係數(30℃~380℃)85×10-7/℃)的中心部位後，藉由乾燥爐於120℃下乾燥30分。而且，關於樣品7號、8號，以成為20mm×20mm×20μm厚的方式，將密封材料膠印刷塗佈在無鹼玻璃基板(日本電氣硝子股份有限公司製OA-10，30mm×30mm×0.7mm厚，熱膨脹係數(30℃~380℃)38×10-7/℃)的中心部位後，藉由乾燥爐於120℃下乾燥30分。接下來，將得到的乾燥膜以表中所示的軟化點+20℃~40℃的溫度進行15分的燒製，而得到評估用樣品。在燒製時，升降溫速度設定為10℃/分。並且，測量評估用樣品的質量與和碘電解液接觸的燒製膜的表面積，接著將評估用樣品浸漬於鐵氟龍(註冊商標)製密閉容器中的碘電解液，並將鐵氟龍(註冊商標)製密閉容器靜置於70℃的恆溫槽2週。最後，藉由將自浸漬前的評估用樣品的質量減去浸漬後的評估用樣品的質量的值除以燒製膜的表面積，而算出質量減少量。在質量減少量的評估中使用的碘電解液為使用對乙腈添加了碘化鋰0.1M、碘0.05M、4-第三級丁基吡啶0.5M、以及碘化1,2-二甲基-3-丙基咪唑0.6M者。
藉由以下的方式，評估可否接合。首先，將樣品1號~6號、9號、10號以成為線寬0.8mm×長4mm×厚20μm的方式，印刷塗佈在加工成條狀的高應變玻璃基板(日本電氣硝子股份有限公司製PP-8C，10mm×50mm×1.8mm厚，熱膨脹係數(30℃~380℃)85×10-7/℃)的中心部位後，藉由乾燥爐於120
℃下乾燥30分。而且，將樣品7號、8號以成為線寬0.8mm×長4mm×厚20μm的方式，印刷塗佈在無鹼玻璃基板(日本電氣硝子股份有限公司製OA-10，10mm×50mm×0.7mm厚，熱膨脹係數(30℃~380℃)38×10-7/℃)的中心部位後，藉由乾燥爐於120℃下乾燥30分。接著，於表中所示的軟化點下進行120分的燒製，對載體中含有的樹脂成分進行脫黏合劑處理。在燒製時，升降溫速度設定為10℃/分。接下來，於形成有燒製膜的玻璃基板上，將相同形狀、相同材質的玻璃基板正確地堆疊後，從沒有形成燒製膜的玻璃基板側沿著燒製膜照射波長為808nm的半導體雷射(輸出功率20W，掃描速度2mm/s)。最後，將藉由雷射光使燒製膜軟化，而讓兩玻璃基板接合的樣品評估為「可接合」；燒製膜未軟化，而兩玻璃基板未接合的樣品評估為「不可接合」。
如同表1所證明，由於樣品1號~8號在玻璃組成中含有11莫耳%以上的SiO2，因而質量減少量為0.10mg/cm2以下，耐碘電解液性高。而且，由於樣品1號~8號在玻璃組成中含有5莫耳%以上的CuO，因而可經由照射雷射光將兩玻璃基板接合。
如同表2所證明，由於樣品9號在玻璃組成中未含有規定量的CuO，因而不能經由照射雷射光將兩玻璃基板接合。而且，由於樣品10號在玻璃組成中未含有規定量的SiO2，因而質量減少量為0.45mg/cm2，耐碘電解液性差。
Claims (5)
- 一種色素增感型太陽電池用密封材料，至少包括鉍系玻璃粉末，其特徵在於：所述鉍系玻璃粉末作為玻璃組成，以莫耳%計含有：25%~35%(但不包括35.0%)的Bi2O3、20%~40%的B2O3、11%~32%的SiO2、5%~20%的CuO、0%~20%的ZnO、0%~20%的Al2O3+ZrO2以及0%~5%的Fe2O3。
- 如申請專利範圍第1項所述的色素增感型太陽電池用密封材料，其中所述色素增感型太陽電池用密封材料實質上不包含PbO。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的色素增感型太陽電池用密封材料，其中所述色素增感型太陽電池用密封材料於浸漬在70℃的碘電解液中2週的質量減少量為0.1mg/cm2以下。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的色素增感型太陽電池用密封材料，其中所述色素增感型太陽電池用密封材料更包括耐火性填充劑粉末，所述耐火性填充劑粉末的含量為0體積%~70體積%。
- 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的色素增感型太陽電池用密封材料，其中所述色素增感型太陽電池用密封材料使用於雷射密封。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012153321A JP2014015350A (ja) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | 色素増感型太陽電池用封着材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201404751A true TW201404751A (zh) | 2014-02-01 |
Family
ID=49916007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW102124546A TW201404751A (zh) | 2012-07-09 | 2013-07-09 | 色素增感型太陽電池用密封材料 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2014015350A (zh) |
| TW (1) | TW201404751A (zh) |
| WO (1) | WO2014010553A1 (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112397315A (zh) * | 2019-08-16 | 2021-02-23 | 三星电机株式会社 | 多层电容器及其上安装有多层电容器的板 |
| CN113121120A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-07-16 | 四川华炫新材料科技有限公司 | 一种高耐碱玄武岩纤维及其制备方法 |
| TWI769209B (zh) * | 2017-01-26 | 2022-07-01 | 日商日本電氣硝子股份有限公司 | 氣密封裝體 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6952950B2 (ja) * | 2016-04-21 | 2021-10-27 | 日本電気硝子株式会社 | 複合粉末材料 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4900868B2 (ja) * | 2004-12-14 | 2012-03-21 | 日本電気硝子株式会社 | タブレット一体型排気管 |
| JP5224102B2 (ja) * | 2008-03-26 | 2013-07-03 | 日本電気硝子株式会社 | 有機ｅｌディスプレイ用封着材料 |
| JP2010280554A (ja) * | 2009-06-08 | 2010-12-16 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 色素増感型太陽電池用ガラスおよび色素増感型太陽電池用材料 |
| CN102803171A (zh) * | 2009-06-17 | 2012-11-28 | 旭硝子株式会社 | 电极形成用玻璃料以及使用其的电极形成用导电糊料、太阳能电池 |
-
2012
- 2012-07-09 JP JP2012153321A patent/JP2014015350A/ja active Pending
-
2013
- 2013-07-08 WO PCT/JP2013/068638 patent/WO2014010553A1/ja active Application Filing
- 2013-07-09 TW TW102124546A patent/TW201404751A/zh unknown
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI769209B (zh) * | 2017-01-26 | 2022-07-01 | 日商日本電氣硝子股份有限公司 | 氣密封裝體 |
| CN112397315A (zh) * | 2019-08-16 | 2021-02-23 | 三星电机株式会社 | 多层电容器及其上安装有多层电容器的板 |
| CN112397315B (zh) * | 2019-08-16 | 2021-11-26 | 三星电机株式会社 | 多层电容器及其上安装有多层电容器的板 |
| CN113121120A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-07-16 | 四川华炫新材料科技有限公司 | 一种高耐碱玄武岩纤维及其制备方法 |
| CN113121120B (zh) * | 2021-05-31 | 2022-11-22 | 四川华炫新材料科技有限公司 | 一种高耐碱玄武岩纤维及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2014015350A (ja) | 2014-01-30 |
| WO2014010553A1 (ja) | 2014-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5534550B2 (ja) | 色素増感型太陽電池用ガラス組成物および色素増感型太陽電池用材料 | |
| JP5489054B2 (ja) | 色素増感型太陽電池用ガラス組成物および色素増感型太陽電池用材料 | |
| TWI462829B (zh) | Glass member having sealing material layer and method for manufacturing the same, and electronic device and manufacturing method thereof | |
| JP5862973B2 (ja) | 有機ｅｌディスプレイの製造方法 | |
| KR20160074443A (ko) | 봉착 재료 | |
| JP5224102B2 (ja) | 有機ｅｌディスプレイ用封着材料 | |
| CN111302629B (zh) | 玻璃组合物、玻璃粉末、封接材料、玻璃糊、封接方法、封接封装体和有机电致发光元件 | |
| TW201404751A (zh) | 色素增感型太陽電池用密封材料 | |
| JP2011057477A (ja) | 封着材料 | |
| JP6963214B2 (ja) | ガラス粉末及びそれを用いた封着材料 | |
| JP2010280554A (ja) | 色素増感型太陽電池用ガラスおよび色素増感型太陽電池用材料 | |
| JP5370011B2 (ja) | 封着材料層付きガラス部材の製造方法と電子デバイスの製造方法 | |
| JP2010254528A (ja) | 有機ｅｌ照明用封着材料 | |
| JP5713189B2 (ja) | 色素増感型太陽電池用ガラス及び色素増感型太陽電池用材料 | |
| JP2013119501A (ja) | 封着材料層付きガラス部材および気密部材の製造方法 | |
| JP2013155059A (ja) | 色素増感型太陽電池用ガラス組成物及び色素増感型太陽電池用材料 | |
| JP5534553B2 (ja) | 色素増感型太陽電池用ガラス組成物および色素増感型太陽電池用材料 | |
| JP2019151539A (ja) | ガラス粉末及びそれを用いた封着材料 | |
| JP2015020914A (ja) | ガラスパッケージの製造方法 | |
| JP6768194B2 (ja) | ビスマス系ガラス、ビスマス系ガラスの製造方法及び封着材料 | |
| KR102427006B1 (ko) | 비스무트계 유리, 비스무트계 유리의 제조 방법 및 봉착 재료 | |
| JP6840982B2 (ja) | ビスマス系ガラス及びそれを用いた封着材料 | |
| WO2019167549A1 (ja) | ガラス粉末及びそれを用いた封着材料 | |
| JP2011032153A (ja) | 耐火性フィラー粉末およびこれを用いた封着材料 |