专利名称：色素增感型太阳能电池以及色素增感型太阳能电池模块的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及色素增感型太阳能电池结构部件的密封结构。
背景技术：
色素增感型太阳能电池被称为湿式太阳能电池或Graetzel电池等，其特征在于未使用硅半导体而是具有以碘溶液为代表的电化学性质的电池结构。具体而言，色素增感型太阳能电池具有下列的简易结构在多孔质半导体层与由导电性玻璃板(导电性基板)构成的相反的一极之间配置碘溶液等作为电解液(电解质)，其中多孔质半导体层是在透明的导电性玻璃板(已层积透明导电膜的透明导电性基板)上 烧结ニ氧化钛粉末等，并使此ニ氧化钛粉末吸附色素而形成的ニ氧化钛层等。色素增感型太阳能电池由于材料价格低廉、制作上不需要大規模的设备，因此作为低成本的太阳能电池而受到瞩目。对于色素增感型太阳能电池，面向实用化考虑，要求进ー步提高长期可靠性，目前正在从各种观点出发进行探讨。一大课题在于切实可靠地防止电解质的泄漏。关于这个课题，提出有如下方法(參考专利文献1)，即保留透明电极基板与对置电极基板的一部分而将其周缘部热封为袋状，从非密封部分注入电解液后，将非密封部分密封。根据该方法，能够不设置孔而注入电解液，并且能够抑制电解质的泄漏。但是，在这种情况下，电极基板有可能弯曲而产生变形并因此而在电极上产生裂纹。此外，电极基板还有可能因热封时的热负荷而产生劣化。而且，也有可能引起电解质的泄漏。作为消除该不良状况的方法，提出有如下方法(參考专利文献2)，即在一对基材板之间，配置已层积了光电极基板与相反极基板的部件，并将ー对基材板的周缘部粘结。在这种情况下，从基材板使光电极基板与相反极基板的一部分从基材板的周缘突出到外部以作为外部电极(外部连接端子)。但是，在这种结构中，有可能会产生外部电极与基材板之间的粘结不充分之处，从而导致电解液泄漏。先行技术文献专利文献专利文献I :特开2007-335228号公报专利文献2 :特开2010-80275号公报所欲解决的问题在于，在以往使用袋状密封部件的技术中，由于色素增感型太阳能电池结构部件的密封结构不充分，其中特别是外部连接端子的密封结构不充分，因而无法切实可靠地防止电解液从太阳能电池中泄漏的危险发生。
发明内容
本发明所涉及的色素增感型太阳能电池，其特征在干，
包括层积结构部，所述层积结构部由吸附有色素的多孔质半导体层、作为阴极的导电体层以及作为阳极的导电性金属层构成，设置有延伸部，所述延伸部是该导电性金属层与该导电体层各自的ー个端部从该层积结构部中延伸出而形成，该层积结构部及该延伸部与被封入的电解质一起由密封材料密封，并且该导电性金属层与该导电体层各自的延伸部的一部分从密封材料中露出以作为外部连接端子。此外，优选地，本发明所涉及的色素增感型太阳能电池，其特征在干，所述作为阳极的导电性金属层被配置为与所述多孔质半导体层的所述导电体层那ー侧相接触，
平面面积大于所述层积结构部并具有透明性且设置有粘结剂层的第一树脂板以及平面面积大于该层积结构部且设置有粘结剂层的第二树脂板被配置为夹着该层积结构部以及该导电性金属层与该导电体层各自的延伸部，其中所述第一树脂板被配置在该多孔质半导体层那ー侧，所述第二树脂板被配置在该导电体层那ー侧，所述该导电性金属层与该导电体层各自的延伸部以及从该延伸部离开的该第一树脂板与第二树脂板的外周部通过该第一树脂板与第二树脂板被粘结，并且该导电性金属层与该导电体层各自的延伸部通过在该第一树脂板与第二树脂板中的任意一方设置的开ロ而部分露出以作为外部连接端子，电解质被封入到该导电体层与该导电性金属层之间，并且该第一树脂板作为使光入射的透明基板，且该第二树脂板作为对置基板。此外，优选地，上述色素增感型太阳能电池的特征在于，所述第一树脂板与第二树脂板由自粘性树脂材料形成。此外，优选地，本发明所涉及的色素增感型太阳能电池，其特征在干，平面面积大于所述层积结构部并具有透明性且设置有粘结剂层的第一树脂板以及平面面积大于该层积结构部且设置有粘结剂层的第二树脂板被配置为夹着该层积结构部以及该导电性金属层与该导电体层各自的延伸部，其中所述第一树脂板被配置在该多孔质半导体层那ー侧，所述第二树脂板被配置在该导电体层那ー侧，该第一树脂板与第二树脂板的整个面被粘结，并且该导电性金属层与该导电体层各自的延伸部通过在该第一树脂板与第二树脂板中的任意一方设置的开ロ而部分露出以作为外部连接端子，封入有电解质，并且该第一树脂板作为使光入射的透明基板，且该第二树脂板作为对置基板。此外，优选地，上述色素增感型太阳能电池的特征在于，所述第一树脂板与第二树脂板由自粘性树脂材料形成。此外，优选地，本发明所涉及的色素增感型太阳能电池，其特征在干，包括层积结构体，所述层积结构体由使光入射的透明基板、与该透明基板对向设置且作为阴极的导电性基板、吸附有色素的多孔质半导体层、以及被配置为与该多孔质半导体层相接触且作为阳极的导电性金属层构成，所述色素增感型太阳能电池中封入有电解质，设置有延伸部，所述延伸部是该导电性基板的导电体层与该导电性金属层各自的一个端部从该层积结构体中延伸出而形成，该层积结构体、以及该导电性基板的导电体层与该导电性金属层各自的延伸部通过具有透明性的密封部件被全面密封，并且该导电性基板的导电体层与该导电性金属层各自的延伸部通过设置于该密封部件的开ロ而部分露出以作为外部连接端子。此外，优选地，上述色素增感型太阳能电池的特征在干，所述密封部件由两片在整个面上设置有粘结剂层的树脂板构成，所述两片中的至少一片由透明材料构成，将由透明材料构成的树脂板配置在所述透明基板之上，将另一片树脂板配置在导电性基板之下，所述层积结构体、以及所述导电性基板的导电体层与所述导电性金属层各自的延伸部在该两片树脂板之间被全面粘结。此外，优选地，上述色素增感型太阳能电池的特征在于，从所述层积结构体、以及所述导电性基板的导电体层与所述导电性金属层各自的延伸部离开的所述两片在整个面上设置有粘结剂层的树脂板的外周部被热封。此外，优选地，上述色素增感型太阳能电池的特征在于，所述导电性金属层是被配置为与所述多孔质半导体层的相对于所述透明基板的相反侧相接触的多孔质层。此外，优选地，本发明所涉及的色素增感型太阳能电池的特征在于，所述导电性金属层的所述延伸部由非孔质层形成。此外，本发明所涉及的色素增感型太阳能电池，其特征在于，多个上述色素增感型太阳能电池在电气上串联或者并联排列，且整体被密封。发明效果在本发明所涉及的色素增感型太阳能电池中，由于至少电极等层积结构部或层积结构体的周边以及从层积结构部或层积结构体延伸出的导电性基板的导电体层等的延伸部被密封，并且延伸部通过设置于密封部件的开ロ而部分露出以作为外部连接端子，因此，能够使色素增感型太阳能电池的単元结构部件的密封结构，其中特别是外部连接端子的密封结构成为切实可靠的结构，从而能够防止电解液从太阳能电池中泄漏的危险发生。此外，在本发明所涉及的色素增感型太阳能电池模块中，由于多个上述色素增感型太阳能电池在电气上串联或者并联排列，且整体被密封，因此能够适当地获得上述色素增感型太阳能电池的效果。
图I是本实施方式的第一例所涉及的色素增感型太阳能电池的概要侧截面图。图2是本实施方式的第一例所涉及的色素增感型太阳能电池的俯视图。图3是本实施方式的第三例所涉及的色素增感型太阳能电池的概要侧截面图。图4是本实施方式的第三例所涉及的色素增感型太阳能电池的变形例的概要侧截面图。图5是用于说明本实施方式的第三例所涉及的色素增感型太阳能电池的变形例的热封结构的图。图6是本实施方式的第四例所涉及的色素增感型太阳能电池模块的俯视图。图7是本实施方式的第二例所涉及的色素增感型太阳能电池的俯视图。
具体实施例方式下面參考附图对本发明的实施方式进行说明。本实施方式所涉及的色素增感型太阳能电池的基本原理为(例如參考图I):包括层积结构部，所述层积结构部由吸附有色素的多孔质半导体层、作为阴极的导电体层以及作为阳极的导电性金属层构成，设置有延伸部，所述延伸部是导电性金属层与导电体层各自的ー个端部从层积结构部中延伸出而形成，层积结构部及延伸部与被封入的电解质一起由密封材料密封，并且导电性金属层与该导电体层各自的延伸部的一部分从密封材料中露出以作为外部连接端子。
据此，能够实现电极等电池结构部件(层积结构部、层积结构体)以及从电极延伸出的外部电极(外部连接端子)这两者的密封(seal)性较高的密封结构。首先，关于本实施方式的第一例所涉及的色素增感型太阳能电池，參考图I的概要侧截面图以及图2的俯视图来进行说明。本实施方式的第一例所涉及的色素增感型太阳能电池10包括层积结构部18，所述层积结构部18由吸附有色素的多孔质半导体层12、被设置为与多孔质半导体层12相接触且作为阳极的导电性金属层14、以及作为阴极的导电体层16构成。图I中，參考符号20表示被密封的电解质(电解液)。设置有延伸部14a、16a,所述延伸部14a、16a是导电性金属层14与导电体层16各自的ー个端部从层积结构部18中延伸出而形成。第一树脂板22以及第二树脂板24被设置为夹着层积结构部18，其中第一树脂板22设置在层积结构部18的多孔质半导体层12那ー侧的上表面，第二树脂板24设置在层积结构部18的导电体层16那ー侧的下表面。第一树脂板22与第二树脂板24都由自粘性树脂材料或非自粘性树脂材料形成，且平面面积大于层积结构部18。在这里，所谓的自粘性材料是指，例如像阻焊剂和粘结板材料那样，材料自身因具有氢键、共价键、分子间引力等化学相互作用性或者粘固效应(ァンカー効果)等机械相互作用性而显现出粘结性从而并不另外需要粘结剂的材料。而且，在这里，把除了自粘性材料之外的树脂材料称为非自粘性树脂材料。这些树脂材料的详细内容在后面进行说明。下面，以使用非自粘性树脂材料作为第一树脂板22和第二树脂板24的情况为例来进行说明，对于使用自粘性材料的情况，除了省略将在以下说明的粘结剂层这一点之外
没有变化。在使用非自粘性树脂材料作为第一树脂板22和第二树脂板24时，在第一树脂板22与第二树脂板24各自的单个面上设置有粘结剂层，将粘结剂层那一面作为内侧，把延伸部14a、16a与层积结构部18—起覆盖。第一树脂板22具有透明性。即，第一树脂板22为透明或半透明。与此相对，第二树脂板24无论有无透明性均可。此外，在图I中，省略关于在第一树脂板22的下表面以及第ニ树脂板24的上表面设置的粘结剂层的表示。第一树脂板22与第二树脂板24的整个面被粘结密封，据此，层积结构部18以及导电性金属层14与导电体层16各自的延伸部14a、16a被封入到第一树脂板22与第二树脂板24内。延伸部14a、16a通过设置于第一树脂板22的开ロ 26、28而部分露出以作为外部连接端子。此时，导电性金属层14与导电体层16各自的延伸部14a、16a由于通过第一树脂板22与第二树脂板24被粘结密封，因此电解质20从开ロ 26、28中泄漏的可能性较小。此外，开ロ 26、28也可设置于第二树脂板24，另外，也可将一方设置于第一树脂板22并将另一方设置于第二树脂板24。第一树脂板22是使光入射的透明基板，第二树脂板24是对置基板。此外，在图I所示的层积结构部18中，通常在透明基板上设置的导电性金属层被省略，在多孔质半导体层12的导电体层16那ー侧，換言之电解质20那ー侧，设置有导电性金属层14。为了使电解质20通过导电性金属层14滲透到多孔质半导体层12中，导电性金 属层14被形成为多孔质层。作为替代，也可以将层积结构部像一般电池那样，设为在透明基板上设置导电性金属层的结构。第一树脂板22与第二树脂板24的材料树脂为非自粘性树脂材料时，例如，可列举出 PP、PE、PS、ABS、PS、PC、PMMA, PVC、PA、POM、PET、PEN、PIB、PVB, PA6、聚酰亚胺、聚酰胺、聚烯烃、聚酯、聚醚、硬化丙烯酸树脂、硬化环氧树脂、硬化硅酮树脂、各种工程塑料、由易位聚合得到的环状聚合物等。第一树脂板22与第二树脂板24可以由相同种类的材料形成，另外，也可以由不同种类的材料形成。在第一树脂板(透明基板)22中，为了提高吸附于多孔质半导体层12的色素的耐久性，可以使用用于吸收200nm 400nm光波长的材料，或者也可以另外进行粘结或涂覆。此外，为了提高入射至第一树脂板22的光的利用效率，还可以在第一树脂板22的最外面设置防反射膜。在第一树脂板22与第二树脂板24的部分或遍及整个面上设置的粘结剂层的材料，可适当地采用例如以使こ烯和醋酸こ烯共聚合后得到的树脂(EVA)为主要成分的EVA树脂乳胶粘结剂，但并不局限于此，可以采用聚烯烃类、聚酯类、聚氨基甲酸こ酯类、聚丙烯酸类、环氧类、离聚物、ニ硫化物类、聚酰亚胺类、硅酮类等合适的粘结剂材料。为了使在第一树脂板22与第二树脂板24的部分或者遍及整个面上设置的粘结剂层的粘结变得坚固，或者为了高效地对入射光进行光电转换，可以对树脂板进行表面处理，例如可以采用臭氧、氧等离子体、重铬酸、高锰酸等的适当的氧化处理；硅烷偶联剂、硅烷化处理剂、硅烷醇、有机硅烷、钛酸酯偶联剂、钛醇盐等的适当的偶联剂处理；ニ氧化硅、氧化铝ヽ氧化锆ィ扣^扣“扣ヽ铝ヽ钛ヽ钨ヽ钼ヽ碳ヽ氟化镁ヽー氧化硅ヽ铬ヽ金ヽ镍ヽ铜ヽ铑ヽ锡ヽ银等的适当的溅射成膜或层压处理。上述粘结剂层的厚度未特别限定，可以分别设为例如O. 5μπι Imm左右。更优选地，第一树脂板22与第二树脂板24中，与多孔质半导体层12不接触的部分厚于相接触的部分。例如，优选地，当与多孔质半导体层12不接触的部分中的第一树脂板22与第二树脂板24的厚度的合计比相接触的部分的厚度的合计大上层积结构部18的厚度那么厚时，粘结会变得更加坚固。另ー方面，当使用无需粘结剂的自粘性树脂材料作为第一树脂板22与第二树脂板24的材料树脂时，可以举出聚烯烃类、聚酯类、聚氨基甲酸こ酯类、聚丙烯酸类、环氧类、离聚物、ニ硫化物类、聚酰亚胺类、硅酮类等各种高分子的単体分散体或预聚物；对所述各高分子执行酸碱化学处理、电晕处理、等离子体处理、机械粗化处理等表面处理后的产物；热塑性树脂等。
使用上述自粘性树脂材料吋，粘结是通过加热、加压、光照射等来进行。导电性金属层14可以使用金属网、预先形成有无数孔的金属层或者通过喷镀或薄膜形成法等形成的多孔质金属层等。导电性金属层14的材料未特别限定，优选为选自由Ti、W、Ni、Pt、Ta、Nb、Zr以及Au所组成的组中的ー种或两种以上的金属材料或它们的化合物或者用它们涂敷的材料，特别优选为Ti或者使用烧结助剂烧结的Ti的复合材料。作为烧结助剂，可以为通常所采用的适当的材料，例如，可使用Ni、B4C、Y203等材料,特别优选为Ni。更优选地,烧结助剂的粒子大小为直径IOOnm以下。据此，能够得到对于用作电解质20中的电荷输送离子的碘的耐腐蚀性良好的导电性金属层14。导电性金属层14可具有将层的表面和背面贯通的贯通孔，优选形成有在沿着层的平面的方向上也连通、即以在三维的所有方向上具有各向同性的方式连通的贯通孔。据此，通过导电性金属层14的电解质20均匀地渗透到多孔质半导体层12的各部分。在形成有各向同性的贯通孔的导电性金属层中，由于在与多孔质半导体层12相接触的表面部分中，多数孔在平面上具有各向同性且相连通地分布，因此导电性金属层与作为粒子凝聚体的多孔质半导体层12之间的接触面积较大，并且，多孔质半导体层12的表面粒子可以说以啮合的状态与导电性金属层表面的孔相接合。据此，导电性金属层与多孔质半导体层12之间的接合力増大，在通过例如500°C左右加热而进行的电气接合エ序中产生裂纹的可能性较小。导电性金属层14的厚度未特别限定,优选设为O. 2 μ m 600 μ m,若为O. 3 μ m 100 μ m则更好。当导电性金属层14的厚度不到O. 2μπι时，导电性金属层14的电阻有可能上升。另ー方面，如果导电性金属层14的厚度超过600 μ m，则通过导电性金属层14内部的电解质20的流动阻カ过大，电解质20的移动有可能被阻碍。另外，导电性金属层14的电阻优选为I Ω / □以下。构成导电性金属层14的金属多孔体的比表面积优选为O. lm2/g以上。据此，能够进ー步増大导电性金属层14与多孔质半导体层12之间的接合力。金属多孔体的比表面积的上限值未特别限定，例如为10m2/g左右时就足够。比表面积可通过水银压入法来測量。通过水银压入法而进行的比表面积测量是使用水银压入式细孔分布测量装置(CARLOERBA INSTRUMENTS公司制的Pascal 140以及Pasca 1440，可測量范围:比表面积O. lm2/g 、细孔分布O. 0034 400 μ m)，在压カ范围O. 3kPa 400kPa以及O. IMPa 400MPa的范围内，按照圆筒细孔模型计算压入体积作为侧面积并进行累计，来进行测量。此外，后述的空孔率及空孔直径可以在该測量中同时得到。金属多孔体优选空孔率为30 60体积％，且空孔直径为I μ m 40 μ m。如果空孔率不到30体积％，则金属多孔体内部的电解质的扩散变得不充分，因此，向导电性金属层14的均匀渗透有可能被损害。另ー方面，如果空孔率超过60体积％，则导电性金属层14与 多孔质半导体层12之间的接合力有可能被损害。另外，如果空孔直径不到I μ m，则金属多孔体内部的电解质的扩散变得不充分，而且导电性金属层14的孔与多孔质半导体层12的粒子之间的啮合变得不充分，因此导电性金属层14与多孔质半导体层12之间的接合力有可能被损害。另ー方面，如果空孔直径超过40 μ m，则导电性金属层14与多孔质半导体层12之间的接触面积变小，因此导电性金属层14与多孔质半导体层12之间的接合力有可能被损害。在层积结构体18中还可以在导电性金属层14与电解质20之间设置多孔质绝缘层。在这种情况下，如果使用玻璃纤维成形体来作为多孔质绝缘层，则通过在多孔质绝缘层上采用加压法或者溅射法等适当的成膜方法来形成导电性金属层14，在导电性金属层14上进行涂布等来设置多孔质半导体层12的材料，并进行烧结，能够得到多孔质半导体层12。 延伸部14a可设为将导电性金属层14的端部延长并从层积结构部18中引出的结构。但是，由于导电性金属层14为多孔质膜，因此如果采用与导电性金属层14相同的材料来形成延伸部14a，则电解质从延伸部14a中漏到外部的危险并不为零。为此，延伸部14a优选采用与导电性金属层14的材料不同的非孔质材料来形成，且设为与导电性金属层14电连接的结构。延伸部16a与延伸部14a同样地,可设为将导电体层16的端部延长并从层积结构部18中引出的结构，此外，还可使用不同种类的材料且设为与导电体层16电连接的结构。如后所述，导电体层16为催化膜或在催化膜上层积有导电膜的部件，当为后者即在催化膜上层积有导电膜的结构时，只把导电膜延伸出来就足够。另ー方面，当像一般电池那样，在透明基板上设置导电体层(导电性金属层)吋，导电体层没有特别限定，例如，可为ITO (掺杂锡的铟膜)，也可为FTO (掺杂氟的氧化锡膜)，或者还可为SnO2膜等。导电体层16进ー步还可为选自由Ti、W、Ni、Pt、Ta、Nb、Zr以及Au所组成的组中的ー种或者两种以上的金属材料或者它们的化合物，进ー步还可为涂敷有这些金属的材料、层积有碳等导电膜的材料。此外，在透明基板上设置的导电体层需要具备透明性，但无需为如导电性金属层14那样的多孔质层，如果是多孔质层，则会产生导电性被阻碍的可能性。此时，导电体层(导电性金属层)可在第一树脂板24上采用溅射、蒸镀、涂布等适当的方法来进行成膜，从而一体形成。导电体层16可采用与导电性金属层14同样的材料来形成导电膜。在导电体层16的朝向电解质20的面上，设置例如钼膜等贵金属或高表面积碳、作为催化剂的导电性高分子等催化膜。导电体层16也可以省略ITO等导电膜而仅仅设置钼膜等催化膜。在这种情况下，催化膜作为导电膜来发挥作用。导电体层16的厚度均未特别限定，但从获得良好的导电性这ー观点出发，优选为例如约数十nm以上。此外，导电体层16可为金属箔、网眼、网等自支撑膜，还可在第二树脂板24上采用溅射、蒸镀、涂布等适当的方法来进行成膜，从而一体形成。多孔质半导体层12可以采用例如Ti02、Zn0或者SnO2等适当的金属氧化物来作为半导体材料，其中优选为Ti02。多孔质半导体层12的厚度并未特别限定，但优选设为ΙΟμπι以上的厚度。所烧结的TiO2的微粒子的粒径并未特别限定，但优选为例如Inm IOOnm左右。多孔质半导体层12是将上述的半导体材料在300°C以上、优选为350°C以上、更优选为400°C以上的温度下烧结而成。另ー方面，烧结温度并没有特别的上限，但其设为与多孔质半导体层12的材料的熔点相比足够低的温度，优选设为550°C以下的温度。另外，当使用钛氧化物(ニ氧化钛)作为多孔质半导体层12的材料吋，优选以不会变化为金红石晶体那种程度的温度，而以钛氧化物的导电性较高的锐钛矿晶体的状态进行烧结。多孔质半导体层12优选为将设置为薄层的上述半导体材料烧结之后，进ー步重复进行设置薄层并烧结的操作，从而得到所希望的厚度。吸附于多孔质半导体层12的色素是在400nm 1200nm的波长具有吸收特性的色素，可列举出例如钌色素、酞菁色素锇类、铁类以及钼类等金属配位化合物，花青色素、次甲基类、汞溴红类、咕吨类、P卜啉类、酞菁类、亚酞菁类、偶氮类、氧杂萘邻酮类等有机色素。吸附方法未特别限定，例如可使用所谓的浸溃法，浸溃法是将已形成多孔质半导体层的导电性金属层浸于色素溶液中，使色素化学吸附于微粒子表面。电解质(电解液)20包含碘、锂离子、离子液体、叔丁基 吡啶等，例如为碘的情况下，可使用由碘化物离子及碘的组合所构成的氧化还原剂。氧化还原剂包含可将其溶解的适当的溶剤。也可以包含吡啶类、胆酸类、羧酸类的逆电子抑制剂，以作为另外的添加剤。还可以使用用于进一歩准固化的胶凝剂。电解质(电解液)20可被填充到导电性金属层14与导电体层16之间形成的空间中，还可在导电性金属层14与导电体层16之间设置多孔质间隔物,使电解质(电解液)20浸溃到该多孔质间隔物中。第一树脂板(透明基板)22与多孔质半导体层12贴紧设置，据此，能够提高入射至第一树脂板22的光的利用效率。另ー方面，为了将导电性金属层14与导电体层16以不相接触的方式来进行配置，因此优选设置例如玻璃纤维纸、玻璃纤维织物、特氟纶板(特氟纶是注册商标)、PP板、PE板、采用溅射法等形成的SiO2膜等绝缘层，该绝缘层对于电解质6具有耐腐蚀性，且具有足够的空孔以免阻碍电解质离子的扩散。导电性金属层14与导电体层16之间的间隔优选为150 μ m以下。以上说明的色素增感型太阳能电池10例如可采用以下的制造方法来获得。首先，层积结构部18可采用通常所采用的适当的方法来获得。在这种情况下，关于导电性金属层14，也能够采用适当的制造方法来获得。例如，可采用如下方法，即在适当的基板上将金属微细粉与适当的溶剂混合而制备出金属糊状物，在实际上不存在氧气的气氛条件下，在加热到烧结温度之后，将金属糊状物烧结体转印到多孔质半导体层12上。此时，在已将金属糊状物烧结体转印到未烧结的多孔质半导体层20的材料上的状态下，以多孔质半导体层12的材料的烧结温度对整体进行烧结。此外，优选在向已烧结的多孔质半导体层12上转印金属糊状物烧结体时，也以适当的温度对整体再次进行加热。此外，对厚度较厚的金属糊状物进行烧结之后，也可以将切割为所希望的厚度的金属糊状物层积到多孔质半导体层12上，以作为导电性金属层14。而且，导电性金属层14可使用市面上出售的金属微细粉烧结体板，例如商品名Tiporous (タポラス)(大阪钛业科技公司制)。通过例如加压式等的层压法等，以例如O. 05 5MPa的压力，对夹着层积结构部18等的第一树脂板22与第二树脂板24加压O. 5秒 10分钟左右来进行粘结并密封。此时，根据树脂板的材料种类，也可以加热到例如40 200°C左右的温度来进行处理。设置于第一树脂板22与第二树脂板24的开ロ 26、28可预先形成在第一树脂板22与第二树脂板24上，另外也可在将层积结构部18等密封之后形成。此外，为了在形成层积结构部18之后封入电解质20，可采用如下方法在第二树脂板24上预先或在密封后形成与层积结构部18相连通的开口，从该开口注入电解质20之后，将开口密封。从防止空气混入电解质20这一观点出发，优选从开口处使用真空泵等将层积结构部18抽真空，在注入电解质20之后，将开口密封。以上说明的色素增感型太阳能电池10在密封上不使用特别的部件，而能够采用利用作为基板的第一树脂板22与第二树脂板24的简易方法来进行密封。色素增感型太阳能电池10能够让色素增感型太阳能电池结构部件的密封结构，其中特别是外部连接端子的密封结构成为切实可靠的结构，从而能够防止电解液从太阳能电池中泄漏的危险发生。接着，针对本本实施方式的第二例所涉及的色素增感型太阳能电池进行说明。 本实施方式的第二例所涉及的色素增感型太阳能电池包括层积结构部，所述层积结构部由吸附有色素的多孔质半导体层、作为阴极的导电体层、以及被配置为与多孔质半导体层的导电体层那一侧相接触且作为阳极的导电性金属层构成；设置有延伸部，所述延伸部是导电性金属层与导电体层各自的一个端部从层积结构部中延伸出而形成；平面面积大于层积结构部且具有透明性并设置有粘结剂层的第一树脂板以及平面面积大于层积结构部并设置有粘结剂层的第二树脂板被配置为夹着层积结构部以及导电性金属层与导电体层各自的延伸部，其中第一树脂板被配置在多孔质半导体层那一侧，第二树脂板被配置在导电体层那一侧；导电性金属层与该导电体层各自的延伸部以及从延伸部离开的第一树脂板与第二树脂板的外周部通过第一树脂板与第二树脂板被粘结并密封，并且导电性金属层与导电体层各自的延伸部通过在第一树脂板与第二树脂板中的任意一方设置的开口而部分露出以作为外部连接端子；电解质被封入到导电体层与该导电性金属层之间，并且第一树脂板作为使光入射的透明基板，且第二树脂板作为对置基板。即，本实施方式的第二例所涉及的色素增感型太阳能电池的基本结构与色素增感型太阳能电池10相同。本实施方式的第二例所涉及的色素增感型太阳能电池在下述两个方面与色素增感型太阳能电池10不同。其一是只限于所谓的立体电极，即层积结构部中作为阳极的导电性金属层被配置为与多孔质半导体层的导电体层那一侧相接触；其二是如图7所示，只有导电性金属层与导电体层各自的延伸部14a、16a以及从延伸部14a、16a离开的第一树脂板与第二树脂板的外周部(在图7中用箭头A1、A2、A3表示)通过第一树脂板与第二树脂板被粘结并作为整体被密封。本实施方式的第二例所涉及的色素增感型太阳能电池例如可通过如下方式获得，即在使用掩膜保护与除了第一树脂板和第二树脂板中与延伸部相对应的部位以及第一树脂板和第二树脂板的外周部之外的层积结构部等部位相对应的区域的基础上，在第一树脂板和第二树脂板上涂布粘结剂以形成粘结剂层，其后使用除去掩膜后的第一树脂板与第二树脂板来进行密封。在本实施方式的第二例所涉及的色素增感型太阳能电池中，第一树脂板未被粘结到层积结构部的多孔质半导体层，从而在使用色素增感型太阳能电池时即使因某种原因对第一树脂板施加拉伸应力等，由于该应力并未直接作用于多孔质半导体层，因此能够切实地避免在多孔质半导体层上产生裂纹等不良状况发生。
接着，关于本实施方式的第三例所涉及的色素增感型太阳能电池，参考图3的概要侧截面图来进行说明。此外，只要不特别说明，本实施方式的第三例所涉及的色素增感型太阳能电池的导电性金属层等各个部件设为与色素增感型太阳能电池10相同的结构，因此省略重复说明。本实施方式的第三例所涉及的色素增感型太阳能电池IOa包括层积结构体36并封入有电解质20，所述层积结构体36由使光入射的透明基板30、与透明基板30对向设置且作为阴极的导电性基板32、吸附有色素的多孔质半导体层12、以及被配置为与多孔质半导体层12相接触且作为阳极的导电性金属层34构成。导电性基板32由基板38与在基板38上形成的导电体层40构成。在图3中，导电性金属层34被设置于透明基板30上，但替代这种结构，也可以在多孔质半导体层12的电解质20那一侧形成导电性金属层34，这与色素增感型太阳能电池 10的情况相同。设置有延伸部40b、34b,所述延伸部40b、34b是导电性基板32的导电体层40与导电性金属层34各自的一个端部从层积结构体36中延伸出而形成,层积结构体36、以及导电性基板32的导电体层40与导电性金属层34各自的延伸部40b、34b通过具有透明性的密封部件42被全面密封。此外，导电性基板32的导电体层40与导电性金属层34各自的延伸部40b、34b通过设置于密封部件42的开口 44、46而部分露出以作为外部连接端子。透明基板30以及导电性基板32的基板38例如可以是玻璃板，或者也可以是具有挠性的树脂板(挠性透明基板以及挠性导电性基板)。色素增感型太阳能电池IOa例如可采用如下的制造方法来获得。首先，层积结构体36可采用通常所采用的适当的方法来获得。其次，采用例如压铸模成形法等成形技术，把设置有延伸部40b、34b的层积结构体36放入金属模，使树脂熔融物(密封部件42的材料)流入金属模，进行加压成形，从而将层积结构体36等密封(浇铸)到树脂中。开口 44、46可在成形时或成形后形成。作为树脂熔融物来使用的树脂可列举出例如环氧树脂。此外，开口 44、46以及用于注入电解质20的开口还可在成形时和成形后的任何时期形成。本实施方式的第三例所涉及的的色素增感型太阳能电池IOa能够切实可靠地密封设置有延伸部40b、34b的层积结构体36，据此，能够获得与色素增感型太阳能电池10相同的效果。而且此时，通过使用与层积结构体36的尺寸等形状相应的金属模，使得层积结构体36不会受到形状的限制。接着，关于本实施方式的第三例所涉及的色素增感型太阳能电池的变形例，参考图4的概要侧截面图来进行说明。图4所示的变形例所涉及的色素增感型太阳能电池IOb的密封部件的结构与色素增感型太阳能电池IOa不同。S卩，在色素增感型太阳能电池IOb中，作为密封部件，由两片在整个面上设置有粘结剂层的例如聚酯类或者聚酰胺类等的树脂板48a、48b构成，所述两片中的至少一片由透明材料构成。树脂板48a、48b具有与层积结构体36相比足够大的平面面积。
将粘结剂层面向下地把由透明材料构成的树脂板48a配置在透明基板30上，将粘结剂层面向上地把另一树脂板48b配置在导电性基板30下，层积结构体36、以及导电性基板32的导电体层40与导电性金属层34各自的延伸部40a、34a在两片树脂板48a、48b之间被全面粘结。此时，如果进一步如图5所示，对从层积结构体36、以及导电性基板32的导电体层40与导电性金属层34各自的延伸部40a、34a离开的两片树脂板48a、48b的外周部进行热封则更好(在图5中，箭头X表示热封的部位)。此外，开口 44、46以及用于注入电解质20的开口可预先形成在树脂板48a、48b上，另外也可在密封后形成。色素增感型太阳能电池IOb通过用两片树脂板来进行密封(seal)，能够让色素增感型太阳能电池结构部件的密封结构，其中特别是外部连接端子的密封结构成为切实可靠的结构，从而能够防止电解液从太阳能电池中泄漏的危险发生。接着，关于本实施方式的第四例所涉及的色素增感型太阳能电池模块，参考图6来进行说明。本实施方式的第四例所涉及的色素增感型太阳能电池模块是将上述色素增感型太阳能电池10、10a、10b中的任意一种色素增感型太阳能电池的多个在电气上串联或并联排列而得到的太阳能电池模块。色素增感型太阳能电池模块整体被密封。在俯视图示于图6的色素增感型太阳能电池模块50中，色素增感型太阳能电池10被排列成一列，相邻的色素增感型太阳能电池10的延伸部14a和延伸部16a分别被电连接。通过使用色素增感型太阳能电池10所排成的列的两端的外部连接端子，能够得到串联排列的多个色素增感型太阳能电池10的输出。另一方面，独立配置相邻的色素增感型太阳能电池10，即不把相邻的延伸部14a和延伸部16a电连接，而是通过在各个延伸部14a上设置共同的引出接线，并且在各个延伸部16a上设置共同的引出接线，从而能够获得并联排列的多个色素增感型太阳能电池10的输出。实施例下面，对本发明的实施例进行说明。本发明并不限定于该实施例。(实施例I)在厚度100 μ m的多孔质Ti板(商品名Tiporous,大阪钛业公司制)上的5mmX 20mm的范围内印刷二氧化钛糊状物(商品名NanoxideD、solaronix( ^ — 9 口二夕)公司制)，干燥后以400°C在空气中烧结30分钟。在烧结后的二氧化钛上，进一步将印刷二氧化钛糊状物并烧结的操作重复共计六次，在多孔质Ti板的单面形成了 17μπι厚的二氧化钛层。此时，多孔质Ti板按照9mmX24mm的大小形成，以使两端部分别从5mmX20mm的二氧化钛层中露出2mm。采用水银压入法对多孔质Ti板的细孔直径分布等进行了测量，结果细孔容积=0. 159cc/g (空孔率=40. 1%)、比表面积=5. 6m2/g、平均细孔直径=8 μ m (细孔容积的60%为 4 10 μ m)。接着,在N719色素(solaronix公司制)的乙腈与叔丁醇的混合溶剂溶液中，将制作出的附有二氧化钛层的多孔质Ti板浸溃70小时，把色素吸附到二氧化钛表面。吸附后的附有二氧化钛层的多孔质Ti板用乙腈与叔丁醇的混合溶剂洗净。
接着，按照附有EVA粘结层的PET树脂板(对置基板)、9mm X 24mm的附有Pt催化剂层的ITO蒸镀PEN树脂板(阴极)、20mmX 20mm的Ti箔、IOmmX 25mm的玻璃纤维纸、20mmX 20mm的Ti箔、9mmX24mm的附有已吸附色素的二氧化钛层的多孔质Ti板(阳极)、附有EVA粘结层的PET树脂板(透明基板)这一顺序进行了层积。此时，阴极和玻璃纤维纸之间的Ti箔以使端部相对于附有Pt催化剂层的ITO蒸镀PEN树脂板的长边以2mm的宽度相接触并从玻璃纤维纸中露出的方式形成，以作为延伸部。此外，阳极和玻璃纤维纸之间的Ti箔以在与阴极的延伸部相反的一侧，使端部相对于附有已吸附色素的二氧化钛层的多孔质Ti板的长边以2mm的宽度相接触并从玻璃纤维纸中露出的方式形成，以作为延伸部。使用辊式层压，以100°C对两片PET树脂板进行了热封。在覆盖各延伸部的PET树脂板上形成开口并露出各延伸部，从而形成了外部连接端子。此外，为了之后能够注入电解液，在附有EVA粘结层的PET树脂板上设置了一处约6mm左右的孔，以使多孔质Ti板的一部分露出。接着，从约6mm的孔中注入由碘、LiI构成的乙腈溶剂的电解液，从而获得了色素增感型太阳能电池。测量了从吸附色素的二氧化钛层那一侧照射lOOmW/cm2强度的模拟太阳光(使用山下电装公司制造的模拟太阳光装置)时的IV曲线，以检查所获得的色素增感型太阳能电·池的光电转换性能。光电转换效率为5. 0%。制造色素增感型太阳能电池三天后以及九十天后，通过目视检查了电解液是否发生泄漏。没有电解液泄漏的迹象，而且也没有看到空气侵入。(实施例2)在厚度100 μ m的多孔质Ti板(商品名Tiporous,大阪钛业公司制)上的96mmX96mm的范围内印刷二氧化钛糊状物(商品名NanoxideD、solaronix公司制)，干燥后以400°C在空气中烧结30分钟。在烧结后的二氧化钛上，进一步将印刷二氧化钛糊状物并烧结的操作重复共计三次，在多孔质Ti板的单面形成了 10 μ m厚的二氧化钛层。此时，多孔质Ti板按照98mmX96mm的大小形成，以使仅仅一个边从96mmX96mm的二氧化钛层中露出2mm。采用水银压入法对多孔质Ti板的细孔直径分布等进行了测量，结果细孔容积=0. 159cc/g (空孔率=40. 1%)、比表面积=5. 6m2/g、平均细孔直径=8 μ m (细孔容积的60%为 4 10 μ m)。接着,在N719色素(solaronix公司制)的乙腈与叔丁醇的混合溶剂溶液中，将制作出的附有二氧化钛层的多孔质Ti板浸溃70小时，把色素吸附到二氧化钛表面。吸附后的附有二氧化钛层的多孔质Ti板用乙腈与叔丁醇的混合溶剂洗净。接着，按照附有EVA粘结层的PEN树脂板(对置基板)、98mm X 96mm的附有Pt催化剂层的Ti板(阴极)、16_X 12. 5mm的Ti箔、100_X98_的玻璃纤维纸、16mmX 12. 5mm的Ti箔、98mmX96mm的附有已吸附色素的二氧化钛层的多孔质Ti板(阳极)、附有EVA粘结层的PEN树脂板(透明基板)这一顺序进行层积，得到了层积体。此时，附有EVA粘结层的PEN树脂板以对置基板和透明基板均在PEN树脂板的整个面上设置EVA粘结层，进而在EVA粘结层的外缘部重叠2_宽度的EVA粘结层的方式形成。此时，阴极和Ti箔以使端部相对于附有Pt催化剂层的Ti板的短边以2mm的宽度相接触并重叠的方式形成，以作为延伸部。此夕卜，阳极和Ti箔以在与阴极的延伸部相同的边，使端部相对于附有已吸附色素的二氧化钛层的多孔质Ti板的多孔质Ti板面那一侧的短边以2mm的宽度相接触并重叠的方式形成，以作为延伸部。使用附有真空装置的热压机，将层积体预先保持在真空中，之后以130°C对层积体进行了加压热粘。预先在覆盖各延伸部的PEN树脂板上形成开口并露出各延伸部，从而形成了外部连接端子。此外，为了之后能够注入电解液，在附有EVA粘结层的PEN树脂板上设置了一处约3mm左右的孔，以使多孔质Ti板的一部分露出。接着，从上述约3mm的孔中注入由碘、LiI构成的乙腈溶剂的电解液，从而获得了色素增感型太阳能电池。测量了从吸附色素的二氧化钛层那一侧照射lOOmW/cm2强度的模拟太阳光(使用山下电装公司制的模拟太阳光装置)时的IV曲线，以检查所获得的色素增感型太阳能电池的光电转换性能。光电转换效率为3.0%。制造色素增感型太阳能电池九十天后，通过目视检查了电解液是否发生泄漏。没有电解液泄漏的迹象，而且也没有看到空气侵入。(比较例)
除了以Ti箔从由两片附有EVA粘结层的PET树脂板形成的密封部中突出到外部的方式配置之外，采用与实施例I相同的方法制造了色素增感型太阳能电池。所获得的色素增感型太阳能电池的光电转换效率为5. 0%。制造色素增感型太阳能电池三天后，目视检查了色素增感型太阳能电池，结果是空气侵入且在色素增感型太阳能电池单元内部产生了气泡。这被认为是Ti箔的突出部分与树脂板之间的粘合性不充分，导致空气从在两者间产生的间隙中侵入。符号说明10、10a、IOb色素增感型太阳能电池12多孔质半导体层14、34导电性金属层14a、16a、34b、40b 延伸部16、40导电体层18层积结构部20电解质22第一树脂板24第二树脂板26、28、44、46 开口30透明基板32导电性基板36层积结构体38 基板42密封部件48a、48b 树脂板50色素增感型太阳能电池模块
权利要求
1.ー种色素增感型太阳能电池，其特征在干， 包括层积结构部，所述层积结构部由吸附有色素的多孔质半导体层、作为阴极的导电体层以及作为阳极的导电性金属层构成， 设置有延伸部，所述延伸部是该导电性金属层与该导电体层各自的ー个端部从该层积结构部中延伸出而形成， 该层积结构部及该延伸部与被封入的电解质一起由密封材料密封，并且该导电性金属层与该导电体层各自的延伸部的一部分从密封材料中露出以作为外部连接端子。
2.根据权利要求I所述的色素增感型太阳能电池，其特征在干， 所述作为阳极的导电性金属层被配置为与所述多孔质半导体层的所述导电体层那ー侧相接触， 平面面积大于所述层积结构部并具有透明性且设置有粘结剂层的第一树脂板以及平面面积大于该层积结构部且设置有粘结剂层的第二树脂板被配置为夹着该层积结构部以及该导电性金属层与该导电体层各自的延伸部，其中所述第一树脂板被配置在该多孔质半导体层那ー侧，所述第二树脂板被配置在该导电体层那ー侧， 所述该导电性金属层与该导电体层各自的延伸部以及从该延伸部离开的该第一树脂板与第二树脂板的外周部通过该第一树脂板与第二树脂板被粘结，并且该导电性金属层与该导电体层各自的延伸部通过在该第一树脂板与第二树脂板中的任意一方设置的开ロ而部分露出以作为外部连接端子， 电解质被封入到该导电体层与该导电性金属层之间，并且该第一树脂板作为使光入射的透明基板，且该第二树脂板作为对置基板。
3.根据权利要求2所述的色素增感型太阳能电池，其特征在干， 所述第一树脂板与第二树脂板由自粘性树脂材料形成。
4.根据权利要求I所述的色素增感型太阳能电池，其特征在干， 平面面积大于所述层积结构部并具有透明性且设置有粘结剂层的第一树脂板以及平面面积大于该层积结构部且设置有粘结剂层的第二树脂板被配置为夹着该层积结构部以及该导电性金属层与该导电体层各自的延伸部，其中所述第一树脂板被配置在该多孔质半导体层那ー侧，所述第二树脂板被配置在该导电体层那ー侧， 该第一树脂板与第二树脂板的整个面被粘结，并且该导电性金属层与该导电体层各自的延伸部通过在该第一树脂板与第二树脂板中的任意一方设置的开ロ而部分露出以作为外部连接端子， 封入有电解质，并且该第一树脂板作为使光入射的透明基板，且该第二树脂板作为对置基板。
5.根据权利要求4所述的色素增感型太阳能电池，其特征在干， 所述第一树脂板与第二树脂板由自粘性树脂材料形成。
6.根据权利要求I所述的色素增感型太阳能电池，其特征在干，包括层积结构体，所述层积结构体由使光入射的透明基板、与该透明基板对向设置且作为阴极的导电性基板、吸附有色素的多孔质半导体层、以及被配置为与该多孔质半导体层相接触且作为阳极的导电性金属层构成，所述色素增感型太阳能电池中封入有电解质，设置有延伸部，所述延伸部是该导电性基板的导电体层与该导电性金属层各自的ー个端部从该层积结构体中延伸出而形成， 该层积结构体、以及该导电性基板的导电体层与该导电性金属层各自的延伸部通过具有透明性的密封部件被全面密封，并且该导电性基板的导电体层与该导电性金属层各自的延伸部通过设置于该密封部件的开ロ而部分露出以作为外部连接端子。
7.根据权利要求6所述的色素增感型太阳能电池，其特征在干， 所述密封部件由两片在整个面上设置有粘结剂层的树脂板构成，所述两片中的至少ー片由透明材料构成，将由透明材料构成的树脂板配置在所述透明基板之上，将另一片树脂板配置在导电性基板之下，所述层积结构体、以及所述导电性基板的导电体层与所述导电性金属层各自的延伸部在该两片树脂板之间被全面粘结。
8.根据权利要求7所述的色素增感型太阳能电池，其特征在干， 从所述层积结构体、以及所述导电性基板的导电体层与所述导电性金属层各自的延伸部离开的所述两片在整个面上设置有粘结剂层的树脂板的外周部被热封。
9.根据权利要求4至8中的任意一项所述的色素增感型太阳能电池，其特征在干， 所述导电性金属层是被配置为与所述多孔质半导体层的相对于所述透明基板的相反侧相接触的多孔质层。
10.根据权利要求9所述的色素增感型太阳能电池，其特征在干， 所述导电性金属层的所述延伸部由非孔质层形成。
11.ー种色素增感型太阳能电池模块，其特征在干， 多个根据权利要求I至8中的任意一项所述的色素增感型太阳能电池在电气上串联或者并联排列，且整体被密封。
12.ー种色素增感型太阳能电池模块，其特征在干， 多个根据权利要求9所述的色素增感型太阳能电池在电气上串联或者并联排列，且整体被密封。
13.根据权利要求12所述的色素增感型太阳能电池模块，其特征在干， 所述导电性金属层的所述延伸部由非孔质层形成。
全文摘要
提供一种色素增感型太阳能电池以及色素增感型太阳能电池模块，能够使得特别是外部连接端子的密封结构成为切实可靠的结构，从而能够防止电解液从太阳能电池中泄漏的危险发生。色素增感型太阳能电池(10)包括层积结构部(18)，所述层积结构部(18)由吸附有色素的多孔质半导体层(12)、作为阳极的导电性金属层(14)以及作为阴极的导电体层(16)构成。设置有延伸部(14a、16a)，所述延伸部(14a、16a)是导电性金属层(14)与导电体层(16)各自的一个端部从层积结构部(18)中延伸出而形成。作为透明基板的第一树脂板(22)与作为对置基板的第二树脂板(24)整个面被粘结并被密封。延伸部(14a、16a)通过设置于第一树脂板(22)的开口(26、28)而部分露出以作为外部连接端子。
文档编号H01M14/00GK102870274SQ201180019669
公开日2013年1月9日 申请日期2011年4月22日 优先权日2010年4月29日
发明者佐佐木健了, 德山威吏, 河野充 申请人:新日铁化学株式会社