TWI665694B - 太陽電池之製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種太陽電池之製造方法，其特徵在於具有如下步驟：於板狀第1電極上配置電解質之步驟，其係將上述電解質供給至一對第1密封用部分所夾之區域的步驟，該一對第1密封用部分係沿著該板狀第1電極之彼此對向的一組側邊設置；於具有可撓性之板狀基材之板面，將形成有貫穿厚度方向而可排出上述電解質之孔的第2電極，自沿著上述側邊之方向之一端側朝向另一端側，逐漸重疊於上述第1電極，而於上述第1密封用部分將上述第2電極與上述第1電極貼合之步驟；及於一對第2密封用部分將該第1電極與該第2電極貼合，而將填充有該電解質之空間加以密封的步驟，該一對第2密封用部分係橫跨上述一對第1密封用部分之間且於與上述側邊交叉之方向上延伸，並且於沿著上述側邊之方向上空出間隔而設定；上述孔係配置成位於上述一對第2密封用部分所夾之區域之外側。
Description
本發明係關於一種太陽電池之製造方法。
本申請案係基於2014年7月30日在日本提出申請之特願2014-155576號而主張優先權，並將其內容援用至本文中。
作為習知之太陽電池之製造方法，如下述專利文獻所示，揭示有將形成為板狀之第1電極、與和該第1電極對向配置之第2電極重疊，並使用密封材將外周加以接著後，注入電解液之方法。
[專利文獻1]日本特開2011-204522號公報
但是，如先前般使用密封材將外周接著後注入電解液之太陽電池之製造方法存在如下問題：容易於填充有電解液之空間內殘留氣泡，而導致太陽電池之品質降低。
因此，鑒於上述課題，本發明提供一種防止在供於填充液狀等之電解質之空間內殘留氣泡，而製造高品質之太陽電池的方法。
本發明之太陽電池之製造方法之特徵在於具有如下步驟：於板狀第1電極上配置電解質之步驟，其係將上述電解質供給至一對第1密封用部分所夾之區域的步驟，該一對第1密封用部分係沿著該板狀第1電極之彼此對向的一組側邊設置；於具有可撓性之板狀基材之板面，將形成有貫穿厚度方向而可排出上述電解質之孔的第2電極，自沿著上述側邊之方向之一端側朝向另一端側，逐漸重疊於上述第1電極，而於上述第1密封用部分將上述第2電極與上述第1電極貼合之步驟；及於一對第2密封用部分將該第1電極與該第2電極貼合，而將填充有該電解質之空間加以密封的步驟，該一對第2密封用部分係橫跨上述一對第1密封用部分之間且於與上述側邊交叉之方向上延伸，並且於沿著上述側邊之方向上空出間隔而設定；上述孔係配置成位於上述一對第2密封用部分所夾之區域之外側。
再者，於本發明中，所謂電解質係指液體或半固體狀之電解質。
根據該構成，可排出混入電解質中之氣泡。
於本發明之上述進行密封之步驟中，亦可於上述第2密封用部分將上述第2電極與上述第1電極貼合，並殘留上述第2密封用部分之至少一部分而切斷。
根據該構成，可於第1電極與第2電極之貼合後，省略可能需要之自孔排出之電解質之後處理，而完成太陽電池。
本發明之太陽電池之製造方法之特徵在於具有如下步驟：於板狀第1電極上配置電解質之步驟，其係將上述電解質供給至一對第1密封用部分所夾之區域的步驟，該一對第1密封用部分係沿著該板狀第1電極之彼此對向的一組側邊設置；於具有可撓性之板狀基材之板面，將形成有貫穿厚度方向而可排出上述電解質之孔的第2電極，自沿著上述側邊之方向之一端側朝向另一端側，逐漸重疊於上述第1電極，而於上述第1密封用部分將上述第2電極與上述第1電極貼合之步驟；及於一對第2密封用部分將該第1電極與該第2電極貼合，而將填充有該電解質之空間加以密封的步驟，該一對第2密封用部分係橫跨上述一對第1密封用部分之間且於與上述側邊交叉之方向上延伸，並且於沿著上述側邊之方向上空出間隔而設定；上述孔係配置成位於上述一對第2密封用部分所夾之區域內，在將第2電極重疊於上述第1電極之後加以密封。
根據該構成，可排出混入電解質中之氣泡。
本發明之上述第1密封用部分亦可為沿著上述一組側邊設置之密封材。
根據該構成，可容易地設定第1密封用部分。
本發明發揮出可防止在供於填充電解質之空間內殘留氣泡，而提供高品質之太陽電池的效果。
1、20、50、51‧‧‧第1電極
1a‧‧‧側邊
2、2A‧‧‧第1密封用部分
3‧‧‧電解質
5‧‧‧孔
6、30‧‧‧第2電極
6m‧‧‧一端
6n‧‧‧另一端
7‧‧‧第2密封用部分
10a、10b‧‧‧基板(基材)
11a、11b‧‧‧導電膜
12‧‧‧半導體層
13‧‧‧凹部
15、T1、T2‧‧‧端部
16、18‧‧‧絕緣槽
17‧‧‧導電材
40‧‧‧凸緣
d‧‧‧發電元件
S‧‧‧空間
圖1係示意性地表示本發明一實施形態之太陽電池製造方法之一步驟的剖視圖。
圖2係示意性地表示本發明一實施形態之太陽電池製造方法之一步驟的剖視圖。
圖3係示意性地表示本發明一實施形態之太陽電池製造方法之一步驟的俯視圖。
圖4係自箭頭X方向觀察圖3之側視圖。
圖5係示意性地表示本發明一實施形態之太陽電池製造方法之一步驟的剖視圖。
圖6係示意性地表示本發明一實施形態之太陽電池製造方法之一步驟的俯視圖。
圖7係示意性地表示本發明一實施形態之太陽電池製造方法之一步驟的俯視圖。
圖8A係示意性地表示本發明一實施形態之太陽電池製造方法之一步驟的圖，且係製造過程之太陽電池之剖視圖。
圖8B係沿著Y1-Y1線觀察圖8A所示之製造過程之太陽電池的剖視圖。
圖9A係示意性地表示本發明一實施形態之太陽電池製造方法之一步驟的圖，且係製造過程之太陽電池之剖視圖。
圖9B係沿著Y2-Y2線觀察圖9A所示之製造過程之太陽電池的剖視圖。
圖10A係示意性地表示本發明一實施形態之太陽電池製造方法之一步
驟的圖，且係製造過程之太陽電池之剖視圖。
圖10B係圖10A所示之製造過程之太陽電池之俯視圖。
圖11A係示意性地表示本發明一實施形態之太陽電池製造方法之一步驟的圖，且係製造過程之太陽電池之剖視圖。
圖11B係圖11A所示之製造過程之太陽電池之俯視圖。
圖12A係本發明各實施形態之太陽電池製造方法之一變形例。
圖12B係本發明各實施形態之太陽電池製造方法之另一變形例。
以下，參照圖，對本發明之太陽電池之製造方法進行說明。
本實施形態之太陽電池之製造方法具有如下步驟：(1)如圖1、圖2所示，於板狀第1電極1上配置電解質之步驟，其係將上述電解質供給至一對第1密封用部分2A所夾之區域的步驟，該一對第1密封用部分2A係沿著上述板狀第1電極之彼此對向的一組側邊1a設置；(2)如圖3、圖4所示，於具有可撓性之板狀基材10b之板面，將形成有貫穿厚度方向而可排出電解質3之孔5的第2電極6，自沿著側邊1a之方向之一端6m側朝向另一端6n側，逐漸重疊於第1電極1，而於第1密封用部分2將第2電極6與第1電極1貼合之步驟；(3)如圖5~圖7所示，於一對第2密封用部分7將第1電極1與第2電極6貼合，而將填充有電解質3之空間S加以密封的步驟，該一對第2密封用部分7係橫跨一對第1密封用部分2、2之間且於與側邊1a交叉之方
向上延伸，並且於沿著側邊1a之方向上空出間隔而設定；此處，孔5係配置成位於第2密封用部分7、7所夾之區域之外側。
(1)填充電解質3之步驟
於填充電解質3之步驟中，對圖1所示之沿著板狀第1電極1之彼此對向之一組側邊1a而設置之一對第1密封用部分2、2所夾之區域如圖2所示般供給液體、半固體或固體狀之電解質3。
較佳為第1電極1係使用在基板10a之表面形成導電膜11a，進而於導電膜11a之表面形成半導體層12而成者。
較佳為第1電極1預先形成為大致矩形。
作為用於第1電極1之基板10a之材料，例如可適宜地使用以聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等透明之熱塑性樹脂材料作為主原料之樹脂材料或玻璃基板等。較佳為該基板10a係形成為具有可撓性之膜狀者。
關於導電膜11a之材料，例如可使用：摻錫氧化銦(ITO)、氧化鋅、摻氟氧化錫(FTO)、摻鋁氧化鋅(AZO)、氧化錫(SnO)、摻銻氧化錫(ATO)、氧化銦/氧化鋅(IZO)、摻鎵氧化鋅(GZO)等。
半導體層12係具有自下述增感色素接受並輸送電子之功能者，其係於導電膜11a之表面成膜有由金屬氧化物、有機金屬等所構成之半導體。
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。作為有機金屬，可使用CH3NH3PbX3(X為鹵素原子)等鈣鈦礦結構之有機金屬等。
半導體層12係可載持增感色素者。半導體層12所載持之增感色素係由有機色素或金屬錯合物色素所構成。作為有機色素，例如可使用：香豆素系、多烯系、花青系、半花青(hemicyanine)系、噻吩系等之各種有機色素。作為金屬錯合物色素，例如適宜使用釕錯合物等。
密封材2A係預先於基板10a之寬度方向(即，與於紙面深度方向上延伸之側邊1a交叉之方向)之兩端，沿著側邊1a於紙面深度方向上連續地配置一對。
作為密封材2A，可適宜地使用接著劑(例如熱熔樹脂)或硬化性樹脂等。
具體而言，較佳為藉由在第1電極1之導電膜11a之表面，預先配置具有一定厚度之密封材2A，而預先形成供於填充液狀或半固體狀之電解質3之凹部13。藉此，對向之一對密封材2A、2A成為不使電解質3流下至第1電極1之寬度方向兩側之側壁。又，配置於第1電極1之寬度方向兩端之密封材2A構成將第1電極1與第2電極6於寬度方向兩端於側邊1a方向上進行密封之第1密封用部分2。
電解質3係填充至第1電極1之密封材2A彼此間、即第1密封用部分2、2所夾之區域。被填充之電解質3之量係以不溢流至第1密封用部分2、2間以外之程度，設為多於最終被密封至第1電極1及第2電極6之間之電解質3。因此，電解質3係如圖2所示，以稍微超出將密封材2A、2A之上端彼此連成之線之程度進行填充。
作為電解質3，例如可使用：乙腈、丙腈等非水系溶劑；於碘化二甲基丙基咪唑鎓或碘化丁基甲基咪唑鎓等離子液體等液體成分中混合有碘化鋰
等支援電解液與碘的溶液等。又，關於電解質3，為了防止反向電子遷移反應，亦可使用含第三丁基吡啶者。
(2)於第1密封用部分2將第1電極1與第2電極6貼合之步驟
如圖3、圖4所示，於第1密封用部分2將第1電極1與第2電極6貼合之步驟中，自沿著側邊1a之方向觀察之一端6m側朝向另一端6n側，將形成有貫穿厚度方向而可排出電解質3之孔5的第2電極6逐漸重疊於第1電極1，而於第1密封用部分2、2將第2電極6與第1電極1貼合。
第2電極6係於基板(亦稱為基材)10b上預先成膜導電膜1lb。
關於基板10b之材質及形狀，除了於厚度方向上形成有孔5之方面及使用具有可撓性者之方面以外，可與第1電極1之基板10a大致同樣地形成。
關於第2電極6之導電膜11b，可使用未圖示之不具有觸媒層之作用而具有作為導電膜11b之作用的材料、或未圖示之可發揮觸媒層及導電膜11b兩者之作用的材料之任一者。於前者之情形時，可設為於導電膜11b上進而成膜未圖示之觸媒層的構成，於後者之情形時，可設為僅將導電膜11b成膜於另一基板10b上之構成。
又，作為成膜於導電膜11b之表面的觸媒層，可採用碳糊、鉑金(platina)等。
再者，第1電極1之基板10a及第2電極6之基板10b之至少任一者使用透明基板。
又，第1電極1或第2電極6之至少任一者之導電膜11a、11b係由透
明導電膜所形成。
第2電極6於第1電極1上之貼合係藉由如下方式進行。
即，如圖3所示，提起第2電極6之另一端6n側，將一端6m側貼合於第1電極1上。使欲與第1電極1貼合之第2電極6之部分之附近彎曲為大致圓弧狀。然後，將第2電極6成為彎曲形狀之部分自一端6m側朝向另一端6n側逐漸貼合於第1電極1上。
此時，一面對第1密封用部分2上加壓，一面根據密封材2A之材質進行加熱、光照射等，將第1電極1與第2電極6利用密封材2A加以貼合。於第2電極6於第1密封用部分2、2彼此之間因電解質3之體積而隆起之情形時，於密封材2A、2A之加壓稍後，利用輥等將第1密封用部分2、2間平整為平板。
配置於第1密封用部分2、2間之電解質3由於預先填充稍多於最終被密封之量，故而如圖4所示，藉由第2電極6向第1電極1之貼合，而自一端6m側朝向另一端6n側被推壓。其結果為，填充有電解質3之空間S所含之氣泡被自第2電極6對第1電極1之貼合方向、即一端6m側朝向另一端6n側推出。又，電解質3之剩餘部分被自一端6m側朝向另一端6n側推出。
孔5於第2電極6係形成於「被自一端6m側朝向另一端側6n推出之剩餘部分之電解質3緩慢地增加，而溢流至第1密封用部分2間之外側之前(即，靠近一端6m側)」之位置。
因此，孔5如圖4、圖5所示，藉由將於第1電極1之第1密封用部分2、2間多填充之剩餘部分之電解質3排出，防止剩餘之電解質3溢流而附
著於形成有第1密封用部分2之密封材2A之接著面。
(3)密封填充有電解質3之空間S的步驟
如圖5~圖7所示，於密封填充有電解質3之空間S(圖5參照)的步驟中，於一對第2密封用部分7、7將第1電極1與第2電極6貼合，該一對第2密封用部分7、7係橫跨一對第1密封用部分2之間且於與側邊1a交叉之方向上延伸，並且於沿著側邊1a之方向上空出間隔而設定。此時，第2密封用部分7係以孔5位於第2密封用部分7、7所夾之區域之外側之方式設定。
具體而言，第2密封用部分7係於被貼合之第1電極1及第2電極6之側邊1a方向上空出間隔並橫跨寬度方向而設置。第1電極1及第2電極6係藉由如下方式完成：於第2密封用部分7，使用超音波焊接等進行焊接，進而殘留第2密封用部分7之至少一部分，更佳為於焊接有第2密封用部分7之部分之外側進行切斷。
如此，本實施形態之太陽電池之製造方法由於在第1密封用部分2、2所夾之區域填充有電解質3之第1電極1上，一面推壓電解質3一面於一方向上開始貼合第2電極6，故而可一面去除填充有電解質3之空間所存在之氣泡，一面將第1電極1與第2電極6貼合。因此，本實施形態之太陽電池之製造方法獲得如下效果：可防止因填充電解質3之太陽電池之內部存在氣泡引起之太陽電池之品質降低。
又，本實施形態之太陽電池之製造方法由於在電解質3溢流至第1密封用部分2、2所夾之區域之外側之前，自形成於第2電極6之孔5、5排出剩餘之電解質3，故而可防止電解質3介存於密封材2A與第2電
極6之間。因此，本實施形態之太陽電池之製造方法獲得如下效果：可防止因電解質3附著於密封材2A之接著面而導致密封材2A之接著力降低。
又，根據本實施形態之太陽電池之製造方法，由於可將太陽電池之構成構件以其積層順序進行配置，故而獲得變得容易製造，而容易進行連續生產之效果。
又，本實施形態之太陽電池之製造方法由於使孔5位於第2密封用部分7、7所夾之區域之外，並藉由超音波等將第1電極1與第2電極6焊接，故而可省略封閉供於排出電解質3之孔5的步驟及去除附著於孔5周圍之電解質3的步驟。因此，本實施形態之太陽電池之製造方法獲得可有效率地製造太陽電池之效果。又，本實施形態之太陽電池之製造方法獲得如下效果：由於將形成有孔5之端部15切斷，故而封閉孔5後不會殘留，因此可製造外觀性良好之太陽電池。
其次，使用圖8(A及B)至圖11(A及B)對本發明之第2實施形態進行說明。於本實施形態中，僅對與第1實施形態不同之構成進行說明，與第1實施形態共通之構成附上相同符號並省略其說明。
第2實施形態之太陽電池之製造方法係連續生產串聯連接之複數個發電元件(太陽電池)d、d‧‧(即，太陽電池模組)的方法。
(1)填充電解質3之步驟
於第2實施形態之填充電解質3之步驟中，如圖8A及圖8B所示，使用「於基板10a上形成複數個長條帶狀之導電膜11a，並且於各導電膜11a上形成有半導體層12」之第1電極20。然後，如圖9A及圖9B所示般，於各導電膜11a之寬度方向(與長邊方向正交之方向)之兩端形成沿著側邊
1a之一對第1密封用部分2、2‧‧，於第1密封用部分2、2彼此之間填充液體或半固體狀之電解質3。
基板10a係形成為長條帶狀。導電膜11a及半導體層12係於基板10a之寬度方向上相鄰而形成有複數複數個(於本實施形態中為2個)。
導電膜11a彼此之間形成有於側邊1a方向上延伸之絕緣槽16。
密封材2A係以於一個導電膜11a上形成一個發電元件之方式形成於一個導電膜11a之寬度方向兩端。將寬度方向之一端側(於本實施形態中為圖式右側)之密封材2A形成於絕緣槽16上。
於形成於同一導電膜11a上之密封材2A(即，第1密封用部分2彼此)之間填充電解質3。
於密封材2A、2A彼此之間，配置有使相鄰之發電元件串聯連接之導電材17。又，於基板10a之寬度方向之另一端側，使於第1密封用部分2所夾之區域之外成膜有導電膜11a之基板10a突出，而可於該突出之端部T1進行端子之取出。
(3)密封填充有電解質3之空間S的步驟
如圖10A、圖10B、圖11A、圖11B所示，於密封填充有電解質3之空間S的步驟中，與第1實施形態所示之方法同樣地將第2電極30貼合於第1電極20。然後，將於長邊方向上空出間隔而設置之一對第2密封用部分7、7設定為使孔5位於一對第2密封用部分7、7所夾之區域之外。其後，於第2密封用部分7，將第1電極20及第2電極30焊接，並切斷。
再者，第2電極30係使用於基板10b上成膜有複數個帶狀
之導電膜11b、11b者。導電膜11b、11b彼此之間成為將該等電性絕緣之絕緣槽18。
第2電極30之絕緣槽18如圖10A所示，配置成接觸「與第1電極20之絕緣槽16所接觸之密封材2A不同之密封材2A」。又，配置成基板10b之寬度方向之一端側突出至第1密封用部分2、2所夾之區域之外，而可於該突出之端部T2進行端子之取出。
根據如此之第2實施形態之太陽電池之製造方法，除了發揮出第1實施形態所示之作用、功能及效果以外，亦獲得如下效果：可藉由連續作業(於一端側，一面引出成為輥狀之基板一面進行各步驟之加工，於另一端側一面捲取為輥狀一面進行作業之所謂捲對捲(Roll to Roll))效率良好地製造具備複數個發電元件d、d之太陽電池模組。
以上，對本發明之第1及第2實施形態進行了說明，但本發明並不限定於第1實施形態及第2實施形態所示之構成，可於不脫離發明之本質之範圍內適當變更各構成而應用。
具體而言，於第1實施形態及第2實施形態中，孔5亦可設置於第2密封用部分7、7所夾之區域內。
根據該構成，可藉由第2密封用部分7之貼合及孔5之密封而簡便地製造太陽電池。
又，於上述各實施形態中，係設為於一個發電元件上各設置有2個或4個圓形孔之構成，但孔5之形狀、數量可適當設定。具體而言，孔5之直徑可設為滿足如下關係之尺寸：30μm≦孔徑<第1密封用部分2、2間之距離。又，孔可於寬度方向上空出間隔而排列有複數個，亦可為
於寬度方向上連續開出一個孔5者。孔5之形狀除了圓形以外，亦可為三角形等多角形。
又，於上述各實施形態中，第1密封用部分2係僅藉由在第1電極20之寬度方向之兩端配置密封材2A而設定，第1密封用部分2亦可為如圖12A、圖12B所示使導電膜3之寬度方向之兩端上翹而形成凹部13，並且由可貼合第2電極30之凸緣部40、40與密封材2A所形成者。藉由如此形成第1密封用部分2，獲得如下效果：有效地防止填充至第1電極50、51之電解質3向第1密封用部分2、2間之外之溢流，並且可貼合第1電極20及第2電極30。
又，於第1實施形態與第2實施形態中，係將第1電極1、20設為光電極，且將第2電極6、30設為對向電極，但亦可將第2電極6、30設為光電極，且將第1電極1、20設為對向電極。
再者，本發明之太陽電池之製造方法亦可適用於並聯連接之太陽電池之製造。
又，較佳為第1實施形態、第2實施形態或該等之變形例中之第2密封用部分7、7之貼合係藉由超音波焊接而進行，但亦可使用接著劑等而進行。
又，於第1實施形態中，亦可藉由自第2密封用部分7適當取出端子，僅由圖12A所示之凸緣40形成第1密封用部分2，並使用第1電極50藉由超音波焊接而與第2電極6進行貼合。
Claims (4)
- 一種太陽電池之製造方法，具有如下步驟：於板狀第1電極上配置電解質之步驟，其係將該電解質供給至一對第1密封用部分所夾之區域的步驟，該一對第1密封用部分係沿著該板狀第1電極之彼此對向的一組側邊設置；於具有可撓性之板狀基材之板面，將形成有貫穿厚度方向而可排出該電解質之孔的第2電極，自沿著該側邊之方向之一端側朝向另一端側，逐漸重疊於該第1電極，而於該第1密封用部分將該第2電極與該第1電極貼合之步驟；及於一對第2密封用部分將該第1電極與該第2電極貼合，而將填充有該電解質之空間加以密封的步驟，該一對第2密封用部分係橫跨該一對第1密封用部分之間且於與該側邊交叉之方向上延伸，並且於沿著該側邊之方向上空出間隔而設定；該孔係配置成位於該一對第2密封用部分所夾之區域之外側。
- 如申請專利範圍第1項之太陽電池之製造方法，其中，於該進行密封之步驟中，於該第2密封用部分將該第2電極與該第1電極貼合，並殘留該第2密封用部分之至少一部分而切斷。
- 一種太陽電池之製造方法，具有如下步驟：於板狀第1電極上配置電解質之步驟，其係將該電解質供給至一對第1密封用部分所夾之區域的步驟，該一對第1密封用部分係沿著該板狀第1電極之彼此對向的一組側邊設置；於具有可撓性之板狀基材之板面，將形成有貫穿厚度方向而可排出該電解質之孔的第2電極，自沿著該側邊之方向之一端側朝向另一端側，逐漸重疊於該第1電極，而於該第1密封用部分將該第2電極與該第1電極貼合之步驟；及於一對第2密封用部分將該第1電極與該第2電極貼合，而將填充有該電解質之空間加以密封的步驟，該一對第2密封用部分係橫跨該一對第1密封用部分之間且於與該側邊交叉之方向上延伸，並且於沿著該側邊之方向上空出間隔而設定；該孔係配置成位於該一對第2密封用部分所夾之區域內，在將該第2電極重疊於該第1電極之後加以密封。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之太陽電池之製造方法，其中，該第1密封用部分係沿著該一組側邊設置之密封材。
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