TW201537763A - 光電轉換元件、電氣模組及光電轉換元件之製造方法 - Google Patents

光電轉換元件、電氣模組及光電轉換元件之製造方法 Download PDF

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Abstract

一種光電轉換元件，其特徵在於具備：第1電極，其於一基板之板面形成有透明導電膜，於上述透明導電膜之表面形成有半導體層；第2電極，其於與上述一基板隔開間隔地對向配置之另一基板之板面，以與上述透明導電膜對向之方式，形成有對向導電膜；及電解質，其被密封於該等第1電極與第2電極之間；且上述一基板及上述另一基板中的至少一者，於密封上述電解質之外周壁部之內側彎折或彎曲，並朝對向配置之上述另一基板或上述一基板突出。

Description

光電轉換元件、電氣模組及光電轉換元件之製造方法
本發明係關於一種光電轉換元件、電氣模組及光電轉換元件之製造方法。
近年來，太陽電池作為代替石化燃料之綠色能源之發電裝置而受關注，並不斷推進矽(Si)系太陽電池及色素增感型太陽電池之開發。尤其是色素增感型太陽電池作為廉價並容易量產者，對其構造及製造方法進行廣泛研究並開發(例如下述專利文獻1)。
如圖11所示，專利文獻1中記載之色素增感太陽電池100具備：第1電極104，其於透明基板101之板面形成有透明導電膜102，且於透明導電膜102之表面形成有載持色素之半導體層103；第2電極107，其於對向基板105形成有以與透明導電膜102對向之方式設置之對向導電膜106；密封材108，其包圍半導體層103並且使第1電極104之外周壁部與第2電極107之外周壁部貼合而形成內部空間S且將該內部空間S密封；及電解液109，其注入至上述內部空間S。
[專利文獻1]日本特開2011-49140號公報
且說，通常，色素增感太陽電池100由於必須將電解液109大量填充至內部空間S以使氣泡難以進入內部空間S，故而成為透明基板101與對向基板105於內部空間S之中央附近彎曲而隆起，且電解液109之層之厚度較配置有密封材108之部位增大之彎曲形狀。
然而，於色素增感太陽電池中，若電解液109於內部空間S之中央附近較厚，則通過電解液109而到達至半導體層103之入射光減少，另外電子至半導體層103為止之移動距離增長，故而存在氧化還原反應之效率降低之問題。
因此，本發明係鑒於上述問題，課題在於提供一種抑制入射光之減少及氧化還原反應之效率降低之光電轉換元件。
本發明之光電轉換元件之特徵在於具備：第1電極，其於一基板之板面形成有透明導電膜，於上述透明導電膜之表面形成有半導體層；第2電極，其於與上述一基板隔開間隔地對向配置之另一基板之板面，以與上述透明導電膜對向之方式，形成有對向導電膜；及電解質，其被密封於該等第1電極與第2電極之間；且上述一基板及上述另一基板中的至少一者，於密封上述電解質之外周壁部之內側彎折或彎曲，並朝對向配置之上述另一基板或上述一基板突出。
根據該構成，上述一基板及上述另一基板中的至少一者，於密封上述電解質之外周壁部之內側彎折或彎曲，藉此可使上述外周壁部之內側具有 對朝向與上述突出之方向為相反之方向之彎曲之強度。因此，可防止一基板與另一基板朝彼此遠離之方向隆起。而且，可使一基板彎曲而接近對向之另一基板。因此，可縮小一基板與另一基板之距離，而防止因電解質之層變厚而導致之入射光之減少，及實現由電子之移動距離之縮短所帶來之氧化還原反應之效率化。
本發明之上述一基板及上述另一基板中的至少一者亦可設為如下構成，即具備：側壁部，其於密封上述電解質之外周壁部之內側朝上述對向配置之上述另一基板或上述一基板彎折並沿著上述外周壁部而形成；及內側壁部，其形成於該側壁部之前端之內側；且該側壁部相對於上述外周壁部傾斜。
根據該構成，一基板或另一基板被彎折，藉此可提高對朝與該彎折方向交叉之方向之彎曲之強度。因此，可防止一基板與另一基板朝彼此遠離之方向隆起。而且，可縮小一基板與另一基板之距離，而防止因電解質之層變厚而導致之入射光之減少，及實現由電子之移動距離之縮短所帶來之氧化還原反應之效率化。
本發明之上述一基板亦可設為於密封上述電解質之外周壁部之內側彎曲之構成。
根據該構成，防止一基板以朝向遠離對向之另一基板之方向隆起之方式彎曲。又，由於使一基板彎曲而接近對向之另一基板，故而可縮小一基板與另一基板之距離而效率良好地進行氧化還原反應。
本發明之朝向上述另一基板或上述一基板突出之上述一基板或上述另一基板中的至少一者較佳為由樹脂膜形成。
根據該構成，可簡便且有效地製造上述光電轉換元件。
本發明之光電轉換元件較佳為，上述一基板之上述外周壁部與上述另一基板之上述外周壁部之間係藉由密封材接著，且上述密封材之與上述彎折或彎曲之外周壁部之內側對向的角部被倒角。
根據該構成，由於可使於上述外周壁部之內側被彎折或彎曲之上述一基板及/或上述另一基板之彎折角度或彎曲角度平緩，故而不易於透明導電膜及/或對向導電膜產生損傷或破裂。
本發明之光電轉換元件亦可為，上述密封材沿著上述外周壁部之內側之彎折或彎曲的形狀而被倒角。
根據該構成，可使上述一基板及/或上述另一基板沿著倒角後之上述密封材彎折或彎曲。
本發明之電氣模組之特徵在於具備複數個上述任一光電轉換元件。
根據本發明，可獲得發揮上述任一作用及功能之電氣模組。
上述任一光電轉換元件之製造方法之特徵在於：藉由進行加壓加工而形成朝向上述另一基板或上述一基板突出之上述一基板及上述另一基板中的至少一者。
根據本發明，可簡便地製造上述光電轉換元件。
上述任一光電轉換元件之製造方法較佳為，形成半導體層並對上述一基板賦予壓縮內部應力而使上述一基板彎曲。
根據該構成，可容易地使上述一基板彎曲。
本發明之上述半導體層較佳為藉由氣溶膠沈積法而形成。
根據本方法，可容易地使一基板彎曲。
根據本發明，由於可抑制入射光之減少及氧化還原反應之效率之降低，故而發揮可提高光電轉換元件及電氣模組之發電效率之效果。
又，根據本發明之光電轉換元件之製造方法，發揮可容易地製造本發明之光電轉換元件之效果。
1A、1B、1C、1D‧‧‧太陽電池(光電轉換元件)
2‧‧‧一基板
2a‧‧‧板面
2p‧‧‧外周壁部
3‧‧‧透明導電膜
3a‧‧‧表面
4‧‧‧半導體層
5‧‧‧第1電極
6‧‧‧另一基板
6a‧‧‧板面
6p‧‧‧外周壁部
7‧‧‧對向導電膜
7a‧‧‧表面
8‧‧‧第2電極
11‧‧‧電解質(電解液)
15‧‧‧側壁部
16‧‧‧內側壁部
50‧‧‧角部
圖1係模式性表示本發明之第1實施形態之光電轉換元件之剖面圖。
圖2係模式性表示本發明之第1實施形態之光電轉換元件之一基板之斜視圖。
圖3係模式性表示本發明之第1實施形態之光電轉換元件之製造步驟之一部分之剖面圖。
圖4係模式性表示本發明之第1實施形態之光電轉換元件之製造步驟之一部分之剖面圖。
圖5係模式性表示本發明之第1實施形態之光電轉換元件之製造步驟之一部分之剖面圖。
圖6係模式性表示本發明之第1實施形態之光電轉換元件之製造步驟之一部分之剖面圖。
圖7係模式性表示本發明之第1實施形態之光電轉換元件之製造步驟之一部分之剖面圖。
圖8係模式性表示本發明之第1實施形態之光電轉換元件之製造步驟之一部分之剖面圖。
圖9係模式性表示本發明之第2實施形態之光電轉換元件之剖面圖。
圖10(a)~(c)係模式性表示作為本發明之實施例而表示之光電轉換元件之剖面圖。
圖11係表示習知之光電轉換元件之剖面圖。
圖12係模式性表示本發明之第3實施形態之光電轉換元件之剖面圖。
圖13係模式性表示本發明之第3實施形態之光電轉換元件之剖面圖。
以下，以光電轉換元件為色素增感太陽電池之情形為例，參照圖對本發明之光電轉換元件及電氣模組之各實施形態進行說明。
(第1實施形態)
如圖1所示，色素增感太陽電池(光電轉換元件)(以下稱為「太陽電池」)1A具備：第1電極5，其具備形成於一基板2之板面2a之透明導電膜3、與形成於透明導電膜3之表面3a之半導體層4；及第2電極8，其於與一基板2隔開間隔地對向配置之另一基板6之板面6a以與透明導電膜3對向配置之方式形成有對向導電膜7。
而且，第1電極5與第2電極8之間係於介裝有分隔件9之狀態下，於一基板2之外周壁部2p與另一基板6之外周壁部6p處藉由密封材10以包圍第1電極5及第2電極8之外周之方式被密封成框狀，並於經密封之內部空間S填充有電解液11。
此處，一基板2如圖1、圖2所示般於密封上述電解液11之外周壁部2p之內側朝對向配置之另一基板6彎折，且外周壁部2p之內側之壁部15、16朝另一基板6突出。
具體而言，一基板2具備：外周壁部2p，其以自基板2之外緣e進入內側特定尺寸之特定之寬度尺寸d而形成；側壁部15，其於外周壁部2p之內側朝另一基板6彎折，並沿著外周壁部2p傾斜地豎立(下垂)；及內側壁部16，其於側壁部15之前端再次彎折並以封堵由側壁部15之前端所包圍之區域之方式形成；且形成朝另一基板6突出之凸部17。
一基板2及另一基板6分別係成為透明導電膜3及對向導電膜7之基台之構件，例如係藉由聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等透明之熱塑性樹脂材料形成。
再者，一基板2及另一基板6亦可為形成為膜狀者。
透明導電膜3形成於一基板2之板面2a之大致整面。
透明導電膜3之材料例如使用氧化銦錫、氧化鋅等。
半導體層4係下述具有自增感色素接收電子並傳輸之功能者，且藉由由金屬氧化物構成之半導體而形成於透明導電膜3之表面3a。作為金屬氧化物，例如可使用氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO2)等。
半導體層4載持增感色素。增感色素由有機色素或金屬錯合物色素構成。作為有機色素，例如可使用香豆素系、多烯系、花青系、半花青系、噻吩系等各種有機色素。作為金屬錯合物色素，可較佳地使用例如釕錯合物等。
如上述般，於一基板2之一板面2a形成透明導電膜3，並設置形成於透明導電膜3之表面3a之半導體層4而構成第1電極5。
對向導電膜7係形成於另一基板6之板面6a之大致整面。
對向導電膜7之材料例如使用氧化銦錫(ITO)、氧化鋅等。又，於對向導電膜7之表面形成有任意設置之由碳漿、鉑等構成之觸媒層18。
如上述般，於另一基板6之一板面6a形成對向導電膜7，並於對向導電膜7之表面使觸媒層18形成而構成第2電極8。
該第2電極8使對向導電膜7與透明導電膜3對向而與第1電極5對向配置。
而且，第1電極5與第2電極8係以透明導電膜3之端部3h與對向導電膜7之端部7h分別自太陽電池1A之兩端突出之方式於一方向上錯開而接著。該等端部3h與端部7h構成第1電極5及第2電極8之端子。
再者，電流之提取方法並不限定於本實施形態之構成。
作為密封材10，可使用熱熔樹脂等。
該密封材10於位於外周壁部2p之透明導電膜3之表面3a或位於外周壁部6p之對向導電膜7之表面被配置成框狀，並被加熱加壓而將第1電極5與第2電極8之間接著。
圖1所示之分隔件9使用具有使密封材10及電解液(電解質)11通過之大量之孔(未圖示)之不織布等片材。
作為電解液11，例如使用乙腈、丙腈等非水系溶劑；及於碘化二甲基丙基咪唑鎓或碘化丁基甲基咪唑鎓等之離子液體等液體成分中混合碘化鋰等支援電解液與碘而成之溶液等。又，為了防止逆向電子移動 反應，電解液11亦可包含第三丁基吡啶。
藉由將具備上述構成之太陽電池1A串聯連接或並聯連接而成為電氣模組。
繼而，使用圖3~圖9對太陽電池1A之製造方法進行說明。
第1實施形態之太陽電池1A之製造方法具備：(1)電極板形成步驟，(II)貼合第1電極5與第2電極8而於該等之間形成內部空間S並將內部空間S密封之貼合步驟，(III)注液孔形成步驟，(IV)注液步驟，及(V)注液孔密封步驟。以下，對各步驟進行說明。
(1)<電極板形成步驟>
於電極板形成步驟中形成第1電極5及第2電極8，如圖3所示，該第1電極5於一基板2之一板面2a形成透明導電膜3並於透明導電膜3之表面3a形成有半導體層4，如圖4所示，該第2電極8於另一基板6之一板面6a形成對向導電膜7，進而形成有觸媒層18。具體而言，第1電極5及第2電極8係以如下方式形成。
如圖3所示，作為一基板2，使用PET等形成於基板之內側形成有朝一板面突出之凸部17的板狀構件。作為具備凸部17之板狀構件之製造方法並無特別限定，可藉由加壓加工或射出成型等而較佳地成形。
對一基板2之板面2a之整面濺鍍氧化銦錫(ITO)等而形成透明導電膜3。
半導體層4例如係以如下方式形成，即：藉由掩蓋、印刷法等將含有可燒成之氧化鈦之漿料塗佈於透明導電膜3之表面3a，其後於120℃左右之溫度下進行燒成，藉此成為多孔質。再者，於半導體層4形成為由PET等 構成之膜材之情形時，藉由氣溶膠沈積法、冷噴霧法等無需燒成之低溫成膜法以成為多孔質之方式形成於透明導電膜3之表面3a即可。
於形成半導體層4之後，使半導體層4浸漬於將增感色素溶解於溶劑中而成之增感色素溶液，而使該半導體層4載持增感色素。再者，使半導體層4載持增感色素之方法並不限定於上述，亦採用一面使半導體層4於增感色素溶液中移動一面連續地進行投入、浸漬、提起之方法等。
藉由以上內容，獲得圖3所示之第1電極5。
如圖4所示，第2電極8係對由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等構成之另一基板6之一板面6a濺鍍ITO、氧化鋅或鉑等而使對向導電膜7成膜。對向導電膜7亦可為利用印刷法或噴霧法等而形成者。於對向導電膜7之表面使碳漿成膜而形成觸媒層18。
(II)<貼合步驟>
如圖5、圖6所示，貼合步驟係使第1電極5與第2電極8對向配置，並藉由密封材10使各者之外周壁部2p、6p貼合而將第1電極5與第2電極8之間密封之形成內部空間S之步驟。
[密封材10及注液孔形成用構件之配置]
具體而言，如圖5所示，於外周壁部6p以圍繞一周之方式配置具有特定之寬度尺寸之形成為框形狀之片狀之密封材10而包圍觸媒層18。
其後，以橫跨密封材10並自另一基板6之外周壁部6p突出之方式配置注液孔形成用構件19。
再者，作為注液孔形成用構件19，使用形成為短條狀之脫模性樹脂片材。
脫模性樹脂片材例如可使用聚酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯等。
[基板之貼合]
繼而，於介置有分隔件9之狀態下以使透明導電膜3與對向導電膜7對向之方式將第2電極8抵接於第1電極5。
[接著步驟]
於接著步驟中，將貼合後之第1電極5及第2電極8之圖5所示之外周壁部2p、6p於積層方向上加熱加壓而使其等接著。此時，注液孔形成用構件19之耐熱溫度高於密封材10之熔融硬化溫度，且非接著性優異，因此不會與接觸注液孔形成用構件19之密封材10接著。因此，注液孔形成用構件19之兩表面成為均未與第1電極5及第2電極8接著之狀態。
此時，如圖5所示，將第1電極5與第2電極8於一方向(箭頭Y方向)上錯開並貼合，並如圖6所示般使透明導電膜3及對向導電膜7自貼合後之第1電極5與第2電極8之兩端突出而形成端子5t、8t。
(III)<注液孔形成步驟>
於注液孔形成步驟中，如圖7所示，抽出自另一基板6之外周壁部6p突出之注液孔形成用構件19(參照圖6)，使內部空間S開口而形成可注入電解液11之注液孔21。
藉由以上之步驟，獲得於第1電極5與第2電極8之間形成有內部空間S之接合體1a。
(IV)<注液步驟>
於注液步驟中，將於上述步驟中獲得之接合體1a放置於減壓環境下， 使注液孔21浸漬於保持電解液11之容器(未圖示)並藉由抽真空而將電解液11如該電解液溢出程度般大量注入至內部空間S。
(V)<注液孔密封步驟>
其後，於注液孔密封步驟中，於注入電解液11後利用接著劑等使注液孔21閉合而將內部空間S密封(參照圖8)。此時，一基板2由於形成沿著外周壁部2p彎折並朝另一基板6突出之凸部17，故而一基板2被賦予對形成有由彎折而產生之稜線17a(亦形成於與17a正交之方向)之方向(即與彎折方向正交之方向)之彎曲之強度。因此，即便大量填充電解液11並進行密封以使氣泡不會進入內部空間S，一基板2亦可抵抗因電解液11而欲向厚度方向外側隆起之力，從而將內側壁部16維持為平坦。
如上所述般，獲得將一基板2之內側壁部16維持為平坦之圖1所示之太陽電池1A。
如此，根據太陽電池1A或將太陽電池1A串聯連接或並聯連接而成之電氣模組，如圖1所示般形成為將一基板2彎折且使內側壁部16朝另一基板6突出。因此，可使供電解液11注入之內部空間S之厚度尺寸儘可能縮小，並且可藉由一基板2之彎折而對內側壁部16賦予抵抗朝厚度方向外側之彎曲之強度。
因此，即便將電解液11大量注入至內部空間S，亦可避免一基板2於內部空間S之中央部朝外側隆起，且可將形成電解液11之層之內部空間S之厚度維持為儘可能縮小之固定尺寸。而且，根據本發明之該構成，可獲得如下效果，即：可抑制因電解液11之層之厚度尺寸於內部空間S之中央部增大而導致產生之入射光之損失，並且可防止電子之移動距 離變長而使氧化還原反應之效率降低。
又，一基板2於側壁部15與外周壁部2p之間及側壁部15與內側壁部16之間彎折成鈍角。因此，與將一基板2垂直地彎折或彎折成銳角而形成凸部17之情形時相比，可藉由加壓加工而容易地形成凸部。又，藉由將一基板2彎折成鈍角，可獲得如下效果，即：可防止於彎折之部位一基板2之壁厚變薄，從而可儘可能地維持由厚度決定之強度且彎折。
再者，一基板2及/或另一基板6較佳為由樹脂膜(例如膜之厚度為25μm~200μm)形成。於此情形時，可獲得如下效果，即：利用例如卷對卷方式(roll-to-roll)搬送上述樹脂膜，並於該過程中使基板彎折或彎曲，藉此可提高生產效率。
而且，即便一基板2及/或另一基板6係由此種樹脂膜而形成，亦可藉由使一基板2及/或另一基板6彎折或彎曲而補強基板之剛性之不足，從而有效地防止因一基板2與另一基板6彎曲隆起所導致之光電轉換效率之降低。
又，藉由於側壁部15與外周壁部2p之間及側壁部15與內側壁部16之間彎折成鈍角，可獲得能容易地於面對內部空間S之透明導電膜3之整個面形成半導體層4的效果。因此，根據太陽電池1A或將太陽電池1A串聯連接或並聯連接而成之電氣模組，可獲得能於更大之面積上進行氧化還原反應的效果。
繼而，使用圖9對本發明之第2實施形態進行說明。於本實施形態中對與第1實施形態相同之構成標註相同符號並省略其說明，僅對與第1實施形態之不同點進行說明。
於本實施形態中，一基板2係以朝另一基板6略微突出之方式形成彎曲面，除此以外，以與第1實施形態相同之方式構成、製造。
根據該構成，一基板2係以朝另一基板6略微突出之方式形成彎曲面2a、2b，即，對另一基板6後彎。因此，即便將電解液11大量填充至內部空間S而因電解液11導致一基板2被施加向外側隆起之壓力，亦可藉由一基板2之彎曲而抵抗該壓力，從而防止一基板2於內部空間S之中央部朝外側隆起。
又，呈略微彎曲形狀之一基板2除可藉由網版印刷等周知之形成方法以外，可利用粉體噴塗法(例如，氣溶膠沈積法)於一基板2之一板面形成膜，藉此亦容易且有效地形成。
即，使由氧化物半導體構成之微粒子等分散於氮氣(N2)中，並自噴嘴朝一基板2高速噴射由氧化物半導體構成之微粒子，從而於一基板2之透明導電膜3形成半導體層4。此時，於對一基板2施加了熱量之狀態下使由氧化物半導體構成之微粒子成膜，其後進行冷卻，或者於對一基板2施加張力而使之伸長之狀態下使氧化物半導體粒子成膜，其後解除張力，藉此可使一基板2之與成膜有由氧化物半導體構成之微粒子之側為相反側之板面2b收縮，從而可使一基板2以朝板面2a側突出之方式彎曲(壓縮內部應力)。
再者，由氧化物半導體構成之微粒子等粒子之大小為5nm~1000nm之範圍即可，較理想為10nm~500nm之範圍，進而理想為15nm~50nm。
又，一基板2之彎曲面2a、2b之曲率為0.01~0.1之範圍即可，較理想 為0.03~0.06之範圍。
因此，於本實施形態中亦與第一實施形態之情形相同，可獲得如下效果，即：可儘可能縮小形成電解液11之層之內部空間S之厚度尺寸，並且可防止一基板2朝外側隆起，可抑制因電解液11之層之厚度變厚所導致之入射光之損失增大，並且可防止因電子之移動距離增長所導致之氧化還原反應之降低。
又，根據本實施形態，可容易地製造略微彎曲之一基板2至第1電極5，因此可抑制太陽電池1B之製造成本，且可獲得入射光之損失較小及氧化還原反應之效率良好之太陽電池1B或將太陽電池1B串聯連接或並聯連接而成之電氣模組。
再者，於上述第1實施形態及第2實施形態中，設為將一基板2彎折而形成凸部17或使基板2彎曲之構成，但亦可為使另一基板6彎折或彎曲之構成。進而，亦可使一基板2及另一基板6之兩者彎折或彎曲並以互相朝另一基板6或一基板2突出之方式進行貼合而製成太陽電池1C(參照圖10(b))。於使一基板2及另一基板6之兩者彎折或彎曲並以互相朝另一基板6或一基板2突出之方式貼合之情形時，可獲得如下效果，即：可將內部空間S之厚度設定為儘可能較小，並且可防止一基板2與另一基板6之兩者之彎曲。
繼而使用圖12、圖13對本發明之第3實施形態進行說明。於本實施形態中對與第1實施形態相同之構成標註相同符號並省略其說明，僅對與第1實施形態之不同點進行說明。
於本實施形態中，如圖12所示，將一基板2之外周壁部2p與另一基板 6之外周壁部6p之間接著之密封材10於與外周壁部2p之內側對向之角部50處倒角，除此以外，以與第1實施形態相同之方式構成、製造。
於光電轉換元件1D中，包圍內部空間S之密封材10之內側被製成密封材10之由假想線所表示之角部50被倒角並朝內部空間S下降之傾斜面51。
藉由該構成，可使一基板2之側壁部15之傾斜角度平緩。因此，可獲得如下效果，即：可防止因以陡峭之角度使一基板2彎折而導致於透明導電膜3產生損傷或破裂，從而可製成高品質之光電轉換元件1D。又，可獲得如下效果，即：可防止因於加壓加工時密封材10之角部50破壞透明導電膜3，視情況亦會破壞氧化物半導體4之兩端部、觸媒層18而導致發電面積減少。
又，由於可沿著密封材10之倒角後之傾斜面51配置一基板2之側壁部15，故而於一基板2之側壁部15受到外力之情形時，可藉由密封材10之傾斜面51支持側壁部15。因此，光電轉換元件1D可獲得如下效果，即：於一基板2受到外力之情形時可藉由傾斜面51防止透明導電膜3受損。
又，進而，光電轉換元件1D於其製造時，可於密封材10之傾斜面51上對一基板2進行加壓加工。換言之，光電轉換元件1D由於可將倒角後之密封材10作為支持台進行加壓加工，故而可獲得如下效果，即：可防止一基板2之過度彎折，從而可防止透明導電膜3之破損。
尤其是如圖13所示，於使光電轉換元件1D連接複數個、即以卷對卷方式連續地生產電氣模組80之情形時，可獲得能將倒角後之密 封材10作為支持台而容易且生產效率良好地進行一基板2之加壓加工的效果。再者，圖13係表示藉由於透明導電膜3及對向導電膜7形成槽75而使其等相互絕緣，並經由導電材70使光電轉換元件1D、1D彼此串聯連接之情形作為電氣模組80之一例的圖。
以上，對本發明之第3實施形態進行了說明，但本發明之密封材10只要可將側壁部15之傾斜角度設定為平緩，則亦可以平滑地彎曲之方式進行倒角。又，亦可以藉由對密封材10進行倒角而產生之角部60不尖銳之方式進行倒角。
又，於本實施形態中，以僅一基板2被彎折之情形為例進行了說明，但於另一基板6以朝內部空間S突出之方式被彎折之情形時，密封材10之另一基板6側且內部空間S側之角亦可被倒角。又，如圖10(b)所示，於一基板2及另一基板6之兩者均朝內部空間S彎折之情形時，密封材10之一基板2側及另一基板6側之兩者亦可被倒角。
以下，使用實施例對本發明具體地進行說明。
[實施例] [實施例1]
根據圖10(a)中模式性圖示之下述規格，製作與太陽電池1A相同之太陽電池。
<第1電極5>
對厚度125μm之PEN膜進行壓紋加工，形成圖10(a)所示之L1之高度尺寸為30μm之凸部17。利用濺鍍法於形成有PEN膜之凸部17之側之板面形成氧化銦錫(ITO)作為透明導電膜，並以成為16×54mm之方式 裁剪該膜。利用敷料器以成為10×50mm見方之方式將TiO2漿料塗佈於ITO上，並於120℃進行加熱而使其硬化。其後，以色素濃度成為0.02~0.5mM之方式將有機色素溶解於溶劑中，並將基板於該溶液中浸漬10分鐘。利用乙醇清洗自溶液取出之基材並使其乾燥。
<第2電極8>
利用濺鍍法於厚度125μm之PEN膜上形成氧化銦錫(ITO)作為對向導電膜。以成為16×54mm之方式裁剪PEN膜。於ITO上將碳塗佈成10×50mm並於120℃加熱而使其硬化。
<密封材10>
於熱熔樹脂形成一開口部，並使熱熔樹脂不接觸半導體層4。以可密封內部空間S之方式將尺寸設為厚度60μm、14×54mm。
<分隔件9>
關於分隔件9(廣瀨製紙製造)，將電流提取配線部位以外設為覆蓋ITO以上之尺寸，設為厚度20μm、15×55mm。
將以上述方式獲得之第1電極5與第2電極8以TiO2層4與碳層18相對向之方式進行配置，並依序積層第1電極5-熱熔樹脂10-分隔件9-熱熔樹脂10-脫模性樹脂片材(Naflon片材)-第2電極8，於120℃一面施加壓力一面進行熱壓而貼合。
將配置於第1電極5與第2電極8之間之脫模性樹脂片材抽出而形成注液孔21(參照圖7)，將貼合後之第1電極5及第2電極8安裝並固定於摺疊機，使注液孔21浸漬於電解液11並進行乾燥器之抽真空，於抽至100Pa為止後大氣開放而將電解液11注入至第1電極5與第2電極8 之間。由於電解液11會附著於注液孔21周邊，因此利用溶劑(乙醇)擦拭並清洗。
其後，藉由將注液孔21熱壓而進行密封。如此製作太陽電池1A。
針對上述太陽電池1A，利用測微計對圖10(a)所示之凸部17之厚度尺寸(即，形成有凸部17之區域之相互對向之PEN膜之外側之板面間之尺寸)M1與密封材10之厚度尺寸(即，配置有密封材10之部位之相互對向之PEN膜之外側之板面間之尺寸)N1進行測量，結果如表1所示。又，利用模擬太陽光對上述太陽電池1A之發電性能進行確認，結果如表2所示。
[實施例2]
根據圖10(b)中模式性圖示之下述規格，製作太陽電池1C。
<第1電極5>
形成與實施例1相同之第1電極5。
<第2電極8>
於PEN膜形成以與第1電極5相同之高度尺寸突出之凸部17，並且於形成有凸部17之側之板面利用濺鍍法形成氧化銦錫(ITO)作為對向導電膜，除此以外，形成與實施例1相同之第2電極8。
<密封材10>
準備與實施例1相同之密封材10。
<分隔件9>
準備與實施例1相同之分隔件9。
將以上述方式而獲得之第1電極5與第2電極8以TiO2層4與碳層18相對向之方式進行配置，並依序積層第1電極5-熱熔樹脂10- 分隔件9-熱熔樹脂10-脫模性樹脂片材(Naflon片材)-第2電極8，於120℃一邊施加壓力一邊進行熱壓。
將位於第1電極5與第2電極8之間之脫模性樹脂片材抽出而形成注液孔21(參照圖7)，並將使第1電極5與第2電極8貼合後之接合體1a安裝並固定於摺疊機，於使注液孔21浸漬於電解液11之狀態下進行乾燥器之抽真空，並於抽至100Pa為止之後大氣開放而將電解液11注入至內部空間S。其後，藉由熱壓注液孔21而進行密封。
由於電解液會附著於注液孔21周邊，因此利用溶劑(乙醇)擦拭並清洗。如此製作太陽電池1C。
針對上述太陽電池1C，利用測微計對圖10(b)所示之凸部17之厚度尺寸M2與密封材10厚度尺寸N2進行測量，結果如表1所示。又，利用模擬太陽光對上述太陽電池之發電性能進行確認，結果如表2所示。
[實施例3]
根據圖10(c)中模式性圖示之下述規格，製作太陽電池1B。
<第1電極5>
使由氧化物半導體構成之微粒子等分散於氮氣，並自噴嘴使由氧化物半導體構成之微粒子朝PEN膜之板面高速噴射而成膜。此時對PEN膜施加張力而使其伸長，並於使氧化物半導體粒子成膜後解除張力，藉此使與成膜有由氧化物半導體構成之微粒子之側為相反側之板面收縮而彎曲，從而使PEN膜以朝成膜有由氧化物半導體構成之微粒子之板面側突出之方式彎曲。其後，裁剪為16×54mm之尺寸而獲得第1電極5。
<第2電極8>
於ITO上將PEDOT成膜為膜厚35nm作為對向電極。並以成為16×54mm之方式裁剪成膜後之ITO-PEN膜而獲得第2電極8。
<密封材10>
將熱硬化樹脂裁剪為短條狀，獲得厚度100μm、3×14mm與厚度100μm、3×54mm之2種。將該2種熱硬化樹脂於第1電極5之外周配置成矩形，並以半導體層4與密封材10之距離成為1mm以下之間隙之方式配置熱硬化樹脂。
再者，於本實施例中未使用分隔件，但即便存在PEDOT層與TiO2層接觸之情況，觸媒層18與透明導電膜3亦難以接觸，故而不會短路。
於將電解液11滴加至以上述方式獲得之第1電極5之成膜上之後，將第1電極5與第2電極8以TiO2層與PEDOT層相對向之方式進行配置，並一面將第1電極5與第2電極8積層化一面進行熱層壓。如此製作太陽電池1B。
針對上述太陽電池1B，利用測微計對圖10(c)所示之凸部17之厚度尺寸M3與密封材10厚度尺寸N3進行測量，結果如表1所示。
又，利用模擬太陽光對上述太陽電池1B之發電性能進行確認，結果如表2所示。
[比較例1]
根據圖11中模式性圖示之下述規格，製作太陽電池100。
<第1電極>
於被裁剪為16×54mm之尺寸之PEN膜上未形成凹凸加工而製成平板面，除此以外，形成與實施例1相同之第1電極。
<第2電極>
形成與實施例1相同之第2電極。
<密封材>
準備與實施例1相同之密封材。
<分隔件9>
準備與實施例1相同之分隔件。
將以上述方式獲得之第1電極5與第2電極8以TiO2層4與碳層18相對向之方式進行配置，並依序積層第1電極5-熱熔樹脂10-分隔件9-熱熔樹脂10-脫模性樹脂片材(Naflon片材)-第2電極8，於120℃一面施加壓力一面進行熱壓。
將配置於第1電極5與第2電極8之間之脫模性樹脂片材抽出，並將貼合後之第1電極5及第2電極8安裝並固定於摺疊機，使注液孔浸漬於電解液11並進行抽真空，於抽至100Pa為止之後大氣開放而將電解液11注入至第1電極5與第2電極8之間。其後，藉由熱壓注液孔而進行密封。如此製作太陽電池100。
針對上述太陽雷池100，利用測微計對密封材10之內側之厚度尺寸M4與密封材10之厚度尺寸N4進行測量，結果如表1所示。又，利用模擬太陽光對太陽電池之發電性能進行確認，結果如表2所示。
[評價結果]
實施例1、2、3之厚度尺寸M1~M3分別顯示出低於比較例1之厚度尺寸M4之值。又，實施例1、2、3之發電性能顯示出高於比較例1之發電性能之值。據此，確認如下情況：藉由降低凸部17之厚度尺寸，與習知之太陽電池100相比，可提高太陽電池1A~1C之發電性能。
又，製作10次實施例1、2、3及比較例1之各自規格之太陽電池，結果實施例1、2、3之厚度尺寸M1~M3及發電性能均為±5%以下之偏差，相對於此，比較例1之厚度尺寸M4及發電性能均產生±10%以上之偏差。
據此可知，實施例1、2、3之構造之情形時較比較例1之構造之情形時更容易使填充了電解液11後之厚度尺寸M1~M3均勻化。
即，根據本發明可知，可將於太陽電池100之作製中已作為問題之第2電極8-第1電極5之間之距離儘可能固定。而且，可知藉由使第2電極8-第1電極5之間之距離儘可能固定，可使太陽電池1A~1C之發電性能穩定化。
1A‧‧‧太陽電池(光電轉換元件)
2‧‧‧一基板
2a‧‧‧板面
2p‧‧‧外周壁部
3‧‧‧透明導電膜
3a‧‧‧表面
3h‧‧‧端部
4‧‧‧半導體層
5‧‧‧第1電極
6‧‧‧另一基板
6a‧‧‧板面
6p‧‧‧外周壁部
7‧‧‧對向導電膜
7h‧‧‧端部
8‧‧‧第2電極
9‧‧‧分隔件
10‧‧‧密封材
11‧‧‧電解質(電解液)
15‧‧‧側壁部
16‧‧‧內側壁部
17‧‧‧凸部
18‧‧‧觸媒層
e‧‧‧外緣
S‧‧‧內部空間

Claims (10)

  1. 一種光電轉換元件，具備：第1電極，其於一基板之板面形成有透明導電膜，於該透明導電膜之表面形成有半導體層；第2電極，其於與該一基板隔開間隔地對向配置之另一基板之板面，以與該透明導電膜對向之方式，形成有對向導電膜；及電解質，其被密封於該等第1電極與第2電極之間；該一基板及該另一基板中的至少一者，於密封該電解質之外周壁部之內側彎折或彎曲，並朝對向配置之該另一基板或該一基板突出。
  2. 如申請專利範圍第1項之光電轉換元件，其中，該一基板及該另一基板中的至少一者具備：側壁部，其於密封該電解質之外周壁部之內側朝該對向配置之該另一基板或該一基板彎折並沿著該外周壁部而形成；及內側壁部，其形成於該側壁部之前端之內側；該側壁部相對於該外周壁部傾斜。
  3. 如申請專利範圍第1項之光電轉換元件，其中，該一基板於密封該電解質之外周壁部之內側彎曲。
  4. 如申請專利範圍第1項之光電轉換元件，其中，朝向該另一基板或該一基板突出之該一基板或該另一基板中的至少一者，係由樹脂膜形成。
  5. 如申請專利範圍第1項之光電轉換元件，其中，該一基板之該外周壁部與該另一基板之該外周壁部之間，係藉由密封材接著，該密封材之與該彎折或彎曲之外周壁部內側對向的角部被倒角。
  6. 如申請專利範圍第5項之光電轉換元件，其中，該密封材係沿著該外周壁部內側之彎折或彎曲的形狀而被倒角。
  7. 一種電氣模組，其具備複數個申請專利範圍第1至6項中任一項之光電轉換元件。
  8. 一種光電轉換元件之製造方法，其係申請專利範圍第1至6項中任一項之光電轉換元件之製造方法，其中，藉由進行加壓加工而形成朝向該另一基板或該一基板突出之該一基板及該另一基板中的至少一者。
  9. 一種光電轉換元件之製造方法，其係申請專利範圍第1至6項中任一項之光電轉換元件之製造方法，其中，形成該半導體層並對該一基板賦予壓縮內部應力而使該一基板彎曲。
  10. 如申請專利範圍第9項之光電轉換元件之製造方法，其中，該半導體層係藉由氣溶膠沈積法而形成。
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