光電池モジュール及び光電池モジュールの製造方法
【課題】本発明は、工程を簡略化することができる。
【解決手段】本発明は、電極側基板１２上に透明導電体層５を設け、透明導電体層５上に多孔質半導体層７を設け、多孔質半導体層７と離隔した状態の対極層９を設ける、電極側基板１２上に設けられ多孔質半導体層７の周囲を囲むセル隔壁６を設ける。増感型太陽電池モジュール１１では、多孔質半導体層７及び対極層９に電解液１０を含浸させ、セル隔壁６の上部を覆って電解液１０を封止するように液状封止材料を配置し、液状封止材料を固化させる
ようにする。
【解決手段】本発明は、電極側基板１２上に透明導電体層５を設け、透明導電体層５上に多孔質半導体層７を設け、多孔質半導体層７と離隔した状態の対極層９を設ける、電極側基板１２上に設けられ多孔質半導体層７の周囲を囲むセル隔壁６を設ける。増感型太陽電池モジュール１１では、多孔質半導体層７及び対極層９に電解液１０を含浸させ、セル隔壁６の上部を覆って電解液１０を封止するように液状封止材料を配置し、液状封止材料を固化させる
ようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光電池モジュール及び光電池モジュールの製造方法に関し、例えば増感型太陽電池モジュールに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、色素によって増感された光誘起電子移動を応用した増感型太陽電池モジュールが提案されている。増感型太陽電池モジュールは、セル内に電解液を充填させる湿式電池である。この増感型太陽電池モジュールとして、１枚の基板上に全ての電極を形成するモノリシック構造を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
モノリシック構造を有する増感型太陽電池モジュールでは、図１に示すように、２枚の基板（電極側ガラス基板２及びカバーガラス基板３）間にセルを形成し、セル内を電解液で充満させるものが一般的である。
【０００４】
このモノリシック構造でなる増感型太陽電池モジュールは、材料及び製造コストが安価であることから、次世代の太陽電池として実用化が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１７１８２７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところでかかる構成の増感型太陽電池モジュールでは、２枚の基板を貼り合わせてセル間を離隔させた後に、真空のセルに空けられた微細な孔から電解液を充填する方法が一般的に行われている。このように、増感型太陽電池モジュールは、セルを形成した後にセル内部を真空状態にして電解液を充填する必要があり、製造工程が煩雑であるという問題があった。
【０００７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、工程を簡略化できる光電池モジュール及び光電池モジュールの製造方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するため本発明の光電池モジュールにおいては、透明基板と、透明基板上に設けられた透明導電体層と、透明導電体層上に設けられた多孔質半導体層と、多孔質半導体層と離隔して設けられた対極層と、多孔質半導体層及び対極層に含浸された電解液と、透明基板上に設けられ、多孔質半導体層及び対極層の周囲を囲むセル隔壁と、液状材料の状態でセル隔壁の透明基板と反対側を覆って電解液を封止するように配置され、当該液状材料が固化してなる封止剤層とを設けるようにした。
【０００９】
これにより、光電池モジュールでは、セル隔壁及び透明基板によって形成されたセル内の空間に電解液を充填した後に当該セル隔壁に蓋をするように液状材料を配置して当該液状材料を固化させることにより、電解液をセル内に密封することができる。
【００１０】
透明基板上に透明導電体層を設ける透明導電体層形成ステップと、透明導電体層上に多孔質半導体層を設ける多孔質半導体層形成ステップと、多孔質半導体層と離隔した状態の対極層を設けると共に、透明基板上に設けられ多孔質半導体層の周囲を囲むセル隔壁を設ける対極層及びセル隔壁形成ステップと、多孔質半導体層及び対極層に電解液を含浸させる電解液含浸ステップと、セル隔壁の透明基板と反対側を覆って電解液を封止するように液状材料を配置する液状樹脂配置ステップと、液状材料を固化させる固化ステップとをもうけるようにした。
【００１１】
これにより、光電池モジュールの製造方法では、セル隔壁及び透明基板によって形成されたセル内の空間に電解液を充填した後に当該セル隔壁に蓋をするように液状材料を配置して当該液状材料を固化させることにより、電解液をセル内に密封することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、セル隔壁及び透明基板によって形成されたセル内の空間に電解液を充填した後に当該セル隔壁に蓋をするように液状材料を配置して当該液状材料を固化させることにより、電解液をセル内に密封することができる。かくして本発明は、工程を簡略化できる光電池モジュール及び光電池モジュールの製造方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の増感型太陽電池モジュールの構成を示す略線図である。
【図２】本実施の形態による増感型太陽電池モジュールの構成を示す略線図である。
【図３】製造方法の説明に供するフローチャートである。
【図４】電極の形成を示す略線図である。
【図５】セル隔壁の形成の説明に供する略線図である。
【図６】電界液の充填の説明に供する略線図である。
【図７】液状封止剤の充填の説明に供する略線図である。
【図８】他の実施の形態による増感型太陽電池モジュールの構成を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．他の実施の形態
【００１５】
＜１．実施の形態＞
［１−１．増感型太陽電池の構成］
図２において、１１は、全体として増感型太陽電池モジュールを示しており、従来の構成と対応する箇所に同一符号を附して示す。
【００１６】
増感型太陽電池モジュール１１は、電極側基板１２とカバーフィルム１４との間に、直列に接続された８個のセルが形成されることにより構成されている。図２（Ｂ）に、増感型太陽電池モジュール１１の断面図を示す。なお図２（Ｂ）では、便宜上、４個のセルのみを示している。以下の図面についても同様であり、断面図については４個のセルのみを示しているが、実際には８個のセルが配置されている。
【００１７】
増感型太陽電池モジュール１１は、電極側基板１２と、透明導電性層５と、セル離壁６と、多孔質半導体層７と、多孔質絶縁層８と、対極層９と、電解液１０（図示せず）と、封止剤層１３と、カバーフィルム１４とを有している。なお電解液１０は、多孔質半導体層７、多孔質絶縁層８及び対極層９に含浸された状態にある。
【００１８】
光は、電極側基板１２を介して入射される。光は、電極側基板１２及び透明導電性層５を通過し、多孔質半導体層７に照射される。多孔質半導体層７は、光を吸収してイオン化し、電子を放出する。この放出された電子は、透明導電性層５に伝達される。
【００１９】
一方、透明導電性層５は、対極層９を介して電解液１０に対して電子を供給する。電解液１０は、還元反応により電子を受容する。ここで、電解液１０は、多孔質半導体層７、多孔質絶縁層８及び対極層９に含浸されている。このため、電解液１０は、受容した電子を多孔質半導体層７に供給する。この結果、多孔質半導体層７は、電子を受容し、イオン化されていない通常の状態に戻ることができる。
【００２０】
すなわち、増感型太陽電池モジュール１１は、光に応じて電流を発生させ、対極層９を正極、透明導電性層５を負極とする電池として作用することができる。
【００２１】
電極側基板１２は、光電変換に使用される波長の光を高透過率で透過させると共に、電気絶縁性を有する材料であれば良く、例えばガラスや樹脂などが用いられる。耐熱性に優れることから、ガラスが用いられることが多い。樹脂を用いる場合には、ポリカーボネート樹脂やエポキシ樹脂など、耐熱性及び透明性に優れる材料を用いることが好ましい。
【００２２】
透明導電性層５は、電極側基板１２上に形成されており、各セル１５を直列に接続するようにパターニングされている。透明導電性層５は、光電変換に使用される波長の光を高透過率で透過させると共に、電気導電性を有する材料であれば良く、酸化スズや酸化インジウムが好適に用いられる。また、他の原子をドープさせることにより、透明導電清掃５の導電性を向上させることが可能である。このドープされる原子としては、酸化スズであればフッ素やアンチモンなど、酸化インジウムであればスズなどが挙げられる。
【００２３】
具体的には、透明導電性層５は、インジウム−スズ複合酸化物（ＩＴＯ）や、フッ素がドープされた酸化スズ（ＩＶ）（ＦＴＯ）、酸化スズ（ＩＶ）、酸化亜鉛（ＩＩ）、インジウム−亜鉛複合酸化物（ＩＺＯ）などが用いられる。
【００２４】
多孔質半導体層７は、透明導電性層５に隣接して設けられている。多孔質半導体層７は、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化ニオブ、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛などのｎ型金属酸化物でなる半導体微粒子や、ペロブスカイト構造を有する材料などが好適に用いられる。多孔質半導体層７の材料としては、アタナーゼ型の酸化チタンが特に好ましい。
【００２５】
この半導体微粒子には、光電変換効率を向上させるため、増感色素が吸着されていることが好ましい。この増感色素としては、特に限定されないが、有機色素や金属錯体などが好適に用いられる。その性能面から、ルテニウム系金属錯体が特に好適に用いられる。
【００２６】
多孔質絶縁層８は、多孔質半導体層７及び対極層９に隣接して設けられ、多孔質半導体層７及び対極層９間を離隔して絶縁する。多孔質絶縁層８は、電極側基板１２を介して入射される光を拡散反射することが好ましい。多孔質半導体層７における光の吸収率を向上させるためである。
【００２７】
多孔質絶縁層８は、電気絶縁性を有する公知の材料を用いることができ、例えば二酸化シリコン、ルチル型酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの微粒子が好適に用いられる。
【００２８】
対極層９は、導電性を有する公知の材料を用いることができる。対極層９の材料としては、電気安定性を有することが好ましく、白金、金、カーボン及び導電性ポリマーなどが好適に用いられる。対極層９は、電解質の還元反応を促進させるため、表面積が大きいことが好ましい。
【００２９】
電解液１０は、酸化還元剤（レドックス体）を含む溶液でなる。酸化還元剤としては特に制限はないが、例えば、要素と金属又は有機物のヨウ化物塩との組み合わせや、臭素と金属又は有機物の臭化物塩との組み合わせなどを用いる。
【００３０】
電解液１０は、液体又はゲル状でなる。液漏れ防止の観点から、ゲル状の電解液が用いられることが好ましい。電解液をゲル化する手法に特に制限はないが、繊維状の無機マトリックス材料に電解液を保持させることが特に好ましい。少量の無機マトリックス材料により多くの電解液を保持でき、マトリックス材料の添加により生じる内部抵抗を抑制し、光電効率の低下を防止し得るからである。
【００３１】
この無機マトリックス材料は、無機材料（例えば酸化チタン）の粉末を水酸化カリウム溶液に分散し、オートクレーブ中で水熱反応を生じさせてから乾燥させることにより生成される。さらに、酸化還元剤が溶解してなる電解溶液に対して、無機マトリックス材料が添加され、超音波処理などにより分散されることにより、電解液１０が調製される（特許文献２参照）。
【００３２】
【特許文献２】特開２００７−２００７９６公報
【００３３】
電解液１０は、多孔質半導体層７、多孔質絶縁層８及び対極層９に含浸するだけの量でなり、電界液１０のみからなる層を形成しないことが好ましい。封止剤層１３の特性を良好に保つためである。
【００３４】
セル隔壁６は、多孔質半導体層７、多孔質絶縁層８及び対極層９の周囲を包囲し、セル１５間を離隔している。言い換えると、セル隔壁６は、セル１５の外周を構成している。セル隔壁６は、対極層９の高さよりも封止剤層１３の厚みとほぼ同一厚みだけ高く形成されており、封止剤層１３と共にセル１５を封止している。
【００３５】
セル隔壁６の隔壁材料としては、電気絶縁性を有する公知の材料を用いることができる。特に、種々の樹脂材料が好適に用いられる。具体的に、例えば紫外線に応じて硬化する紫外線硬化型樹脂や、硬化剤との混合後に硬化を開始する２液硬化型樹脂、加熱により硬化する熱硬化型樹脂、高温で液状化するホットメルト樹脂、低融点ガラスフリットなどが好適に用いられる。セル隔壁６としては、紫外線硬化型樹脂又は２液硬化型樹脂が特に好ましい。吸着後の増感色素に熱を加えずに済むからである。
【００３６】
樹脂材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アミノ樹脂などの各種樹脂材料を用いることができる。電解液１０に接触するため、電解液１０に対する耐薬品性が高い材料が好適に用いられる。
【００３７】
封止剤層１３は、セル隔壁６のカバー側を覆うことにより、電解液１０をセル１５内に封止している。言い換えると、封止剤層１３は、セル隔壁６と共にセル１５を包囲し、セル１５に蓋をしている。封止剤層１３は、対極層９に接触していることが好ましい。すなわち、対極層９と封止剤層１３との間に、電解液１０でなる層が形成されないことが好ましい。封止剤層１３が固化する前の液状の状態（以下、これを液状封止材料と呼ぶ）に電解液１０が接触すると、液状封止材料の固化を阻害し、封止剤層１３としての特性に悪影響を及ぼすからである。
【００３８】
封止剤層１３は、液状封止材料が固化した物質でなる。液状封止材料としては、電気絶縁性を有する公知の材料を用いることができ、液状の状態で塗布された後に固化する性質を有する様々な材料を用いることができる。例えば紫外線に応じて硬化する紫外線硬化型樹脂や、硬化剤との混合後に硬化を開始する２液硬化型樹脂、加熱により硬化する熱硬化型樹脂、高温で液状化するホットメルト樹脂、低融点ガラスフリットなどが液状封止材料として好適に用いられる。
【００３９】
液状封止材料として紫外線硬化型樹脂を用いた場合、紫外線の照射により液状封止材料が固化される。液状封止材料として２液硬化型樹脂を用いた場合、室温において所定時間（例えば数分〜数時間）放置することにより、液状封止材料が固化される。液状封止材料として熱硬化型樹脂を用いた場合、オーブンなどにより所定の加熱温度（例えば８０［℃］〜２００［℃］）において所定の加熱時間に亘って加熱されることにより、液状封止材料が固化される。ホットメルト樹脂及びガラスフリットは、加熱された状態で液状化し、液状材料として用いられる。液状封止材料が塗布された後、冷却されることにより、液状封止材料が固化される。
【００４０】
液状封止材料としては、紫外線硬化型樹脂及び２液硬化型樹脂硬化が特に好ましい。硬化の際にほとんど加熱せずに済み、電解液１０に熱を加えずに済むからである。この樹脂材料としては、電解液１０の蒸発を防止するため、透湿性の低いものが好ましい。例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アミノ樹脂などの各種樹脂材料を用いることができる。
【００４１】
カバーフィルム１４は、セル１５を保護するために設けられ、外部の環境（特に湿度）の影響を抑制する役割を有し、直列に接続された８つのセル１５を外部から遮蔽している。カバーフィルム１４は、少なくとも８つのセル１５の周囲を電極側基板１２又は透明電極層５、若しくはその両方に接着されることにより、電極側基板１２に固定されている。接着方法に制限はなく、例えば熱ラミネートや、接着剤を用いることができる。また、カバーフィルム１４は、セル１５の周囲だけでなく、セル１５のカバー側の全面に接着されていても良い。
【００４２】
カバーフィルム１４としては、特に制限はないが、透湿性の低いフィルムが好適に用いられる。例えばポリアミドなどの樹脂フィルムや、金属蒸着フィルム、金属箔と樹脂フィルムとが予めラミネートされたラミネートフィルムなどが好適に用いられる。カバーフィルム１４の厚みに制限はないが、透湿性を低減するため、２０［μｍ］以上、特に５０［μｍ］以上のものが用いられることが好ましい。
【００４３】
［１−２．製造方法］
次に、増感型太陽電池モジュール１１の製造方法について、図３のフローチャートを用いながら説明する。
【００４４】
まず、図４に示すように、電極側基板１２上に例えばスパッタリング法や蒸着法などによって透明導電性層５が形成される（ステップＳＰ１）。なお図４〜図７では、便宜上、カバー側を紙面上側に示しており、図２とは上下方向が反転した状態となっている。
【００４５】
次いで、透明導電性層５の上に電極（多孔質半導体層７、多孔質絶縁層８及び対極層９）が形成される（ステップＳＰ２）。多孔質半導体層７は、例えばシルクスクリーン印刷や平板印刷などによりスラリー状の多孔質半導体材料が塗布された後、加熱により多孔質半導体材料を焼結させることにより形成される。
【００４６】
次に、多孔質半導体層７上に多孔質絶縁層８及び対極層９が順次形成される。多孔質絶縁層８及び対極層９は、多孔質半導体層７と同様にして形成される。そして電極側基板１２が増感色素溶液に含浸されることにより色素が吸着され、過剰の増感色素が除去された後、乾燥される。
【００４７】
図５に示すように、セル１５間を離隔するようにセル隔壁６を形成する（ステップＳＰ３）。セル離壁６は、例えばディスペンサ、スクリーン印刷や平板印刷などにより液状の隔壁材料が塗布された後、固化されることにより形成される。
【００４８】
そして図６に示すように、セル１５の内部に電解液１０が充填される（ステップＳＰ４）。電界液１０として低粘度の液体状のものが用いられる場合、例えばディスペンサなどにより単純に電解液１０が充填されることにより、電解液１０が表面張力や毛細管現象などによってセル１５の内部全体に行き渡り、多孔質半導体層７、多孔質絶縁層８及び対極層９に電解液１０が含浸される。
【００４９】
電解液１０としてゲル状のものが用いられる場合、例えばディスペンサにより各セル１５内に電解液１０が充填された後、電解液１０が表面張力や毛細管現象などによってセル１５の内部全体に行き渡り、多孔質半導体層７、多孔質絶縁層８及び対極層９に電解液１０が含浸される。また、電解液１０を対極層９上に載せた後、へらなどにより電解液１０を対極層９の内部へ押し込むことにより、多孔質半導体層７、多孔質絶縁層８及び対極層９に電解液１０が含浸されてもよい。当該電解液１０のセル１５内部への浸透を促進するため、当該電解液１０に対して振動又は超音波処理などを実行しても良い。
【００５０】
図７に示すように、対極層９上に液状封止材料が塗布される（ステップＳＰ５）。塗布方法に制限はなく、液状封止材料の特性に応じて塗布方法が適宜選択される。液状封止材料が比較的高粘度（１０［ｒｐｍ］において１００００［Ｐａ・ｓ］以上）の場合、例えばディスペンサなどによりセル１５の内部（対極層９の表面からセル隔壁６の上面まで）を埋める量の液状封止材料が塗布される。また、液状封止材料が過剰量塗布された後、スキージを用いて過剰な液状封止材料が除去されても良い。また、例えばシルクスクリーン印刷や平板印刷などの手法を用いることも可能である。
【００５１】
液状封止材料が比較的低粘度（１０［ｒｐｍ］において１００００［Ｐａ・ｓ］未満）の場合、例えばディスペンサ、シルクスクリーン印刷や平板印刷などにより液状封止材料が塗布されると、重力によりカバー側の表面がならされる。
【００５２】
そして液状封止材料の特性に応じて、当該液状封止材料が固化されることにより、封止剤層１３が形成される（ステップＳＰ６）。
【００５３】
最後に、電極側基板１２に対してカバーフィルム１４が接着されることにより、セル１５がカバーフィルム１４で覆われる（ステップＳＰ７）。このとき、例えば真空引きにより、カバーフィルム１４及びセル１５間を真空の状態にしても良い。
【００５４】
このように、増感型太陽電池モジュール１１は、予め多孔質半導体層７、多孔質絶縁層８及び対極層９を囲むセル隔壁６を設け、電解液１０を充填する。そして液状封止材料によってセル隔壁６のカバー側に蓋をし、当該液状封止材料を固化させることにより、封止剤層１３を設けるようにした。
【００５５】
これにより、増感型太陽電池モジュール１１は、カバー側に大きく開口したセル隔壁６内に電解液１０を充填すればよい。このため、増感型太陽電池モジュール１１は、わざわざセルの内部空間を密封された状態で形成してから、セルに空けた小さな孔を介して電解液１０を注入する従来の方法と比して、電解液１０を充填する工程を著しく簡易にすることができる。
【００５６】
［１−３．動作及び効果］
以上の構成において、増感型太陽電池モジュール１１は、透明基板としての電極側基板１２と、電極側基板１２上に設けられた透明導電体層５と、透明導電体層５上に設けられた多孔質半導体層７と、多孔質絶縁層８を解することにより多孔質半導体層７と離隔して設けられた対極層９とを有する。増感型太陽電池モジュール１１は、多孔質半導体層７及び対極層９に含浸された電解液１０と、電極側基板１２上に設けられ、多孔質半導体層７及び対極層９の周囲を囲むセル隔壁６とを有する。さらに、増感型太陽電池モジュール１１は、液状材料（液状封止材料）の状態でセル隔壁６の電極側基板１２と反対側となるカバー側を覆って電解液１０を封止するように配置され、当該液状封止材料が固化してなる封止剤層１３を有するようにした。
【００５７】
これにより、増感型太陽電池モジュール１１は、電解液１０を充填した後に柔軟性の高い液状封止材料を用いてセル隔壁６に蓋をし、電解液１０を密封することができるため、電解液１０を充填する工程を簡略化し得る。
【００５８】
ここで、セル１５では、ヒートサイクルなどの耐環境性を向上させるため、セル１５の内部に極力空気を混入させないことが好ましい。例えば固形のフィルム及び接着剤を用いてセル１５を密封する場合、真空下においてセル隔壁６及び対極層９とフィルムを完全に密着させながら接着剤を硬化させなくてはならず、工程が煩雑になってしまう。また、この場合、フィルムを変形させる必要があるため、常に一定の応力がかかった状態となり、フィルムが剥がれやすい状態となってしまう。
【００５９】
これに対して、増感型太陽電池モジュール１１は、変形自在な液状封止材料を用いることにより、無理なく、かつ簡易な工程で液状封止材料を塗布させることができる。このように塗布された液状封止材料が固化されることにより、変形による応力が加えられることなく、安定的にセル１５を封止することができる。
【００６０】
また、特許文献１に記載の増感型太陽電池では、セル隔壁が設けられていないため、電解液を電極が保持しなければならず、高熱や振動により電解液の液漏れの危険性を避けることができなかった。また、電解液を固体に近い状態にまで固める必要があり、内部抵抗の増大により光電変換効率が低下してしまっていた。
【００６１】
これに対して、増感型太陽電池モジュール１１は、電極側基板１２、セル隔壁６及び封止剤層１３によってセル１５を密封するため、液漏れの危険性が小さく、電解液１０として液体からゲル状のものまで、自由に選択することができ、高い光電変換効率を維持できる。
【００６２】
封止剤層１３は、紫外線硬化型樹脂又は２液硬化型樹脂でなる。これにより、電解液１０の充填後に加熱工程が不要となるため、電解液１０を加熱せずに済み、電解液の加熱による特性劣化などを防止できる。
【００６３】
封止剤層１３は、対極層９に接触している。これにより、液状封止材料が電解液１０にほとんど接触しないため、電解液１０による液状封止材料の硬化反応の阻害及び当該阻害による特性劣化を抑制できる。
【００６４】
電解液１０は、ゲル状でなる。これにより、電解液１０が低粘度の液体である場合と比較して、小さな隙間などからの電解液１０の液漏れを効果的に防止することができる。
【００６５】
電解液１０は、繊維状の無機マトリックスに保持されている。これにより、電解液１０は、少量の無機マトリックスのみにより電界液１０をゲル化させて電解液１０としての内部の流動性をある程度維持することができ、ゲル化による光電変換効率の低下を極力抑制できる。
【００６６】
セル隔壁６は、樹脂でなる。これにより、無機材料を用いる場合と比して、焼結や溶融による高温加熱を不要とすることができる。
【００６７】
多孔質半導体層７は、増感色素が吸着されており、セル隔壁６は、紫外線硬化型樹脂又は２液硬化型樹脂でなる。
【００６８】
これにより、増感色素の吸着後に加熱工程を行わずに済み、増感色素の加熱による特性劣化を防止することができる。
【００６９】
増感型太陽電池モジュール１１は、電極側基板１２又は透明導電体層５に接着され、多孔質半導体層７、対極層９、電解液１０、セル隔壁６、封止剤層１３を有するセル１５を覆うカバーフィルム１４をさらに有する。
【００７０】
これにより、増感型太陽電池モジュール１１は、電極側基板１２とカバーフィルム１４とによってセル１５を密封することができるため、外部環境からの湿度などの影響を低減でき、耐久性を向上させることができる。
【００７１】
以上の構成によれば、増感型太陽電池モジュール１１では、電極側基板１２上に透明導電体層５を設け、透明導電体層５上に多孔質半導体層７を設け、多孔質半導体層７と離隔した状態の対極層９を設ける、電極側基板１２上に設けられ多孔質半導体層７の周囲を囲むセル隔壁６を設ける。増感型太陽電池モジュール１１では、多孔質半導体層７及び対極層９に電解液１０を含浸させ、セル隔壁６の上部を覆って電解液１０を封止するように液状封止材料を配置し、液状封止材料を固化させるようにした。
【００７２】
これにより、増感型太陽電池モジュール１１は、カバー側が大きく開口するセル隔壁６の内部に電解液１０を充填するだけの簡易な工程で電解液１０を充填することができる。かくして本発明は、工程を簡易にし得る光電池モジュール及び当該光電池モジュールの製造方法を実現できる。
【００７３】
＜２．他の実施の形態＞
なお上述した実施の形態においては、増感型太陽電池モジュール１１がカバーフィルム１４を有するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば図８に示す増感型太陽電池モジュール２１のように、カバーフィルム１４は必ずしも必要ではない。
【００７４】
また上述した実施の形態においては、セル隔壁６の対極層９からの突出部分を埋めるように封止剤層１３が形成されるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば図８に示す増感型太陽電池モジュール２１のように、対極層９及びセル隔壁６をカバー側から覆うように封止剤層２３が形成されるようにしても良い。この場合、セル隔壁６は、対極層９よりも突出する必要はなく、ほぼ同一の高さに形成されても良い。この封止剤層２３は、例えばダイコーティングなどの各種コーティングにより形成される。図８では、８つのセル１５の周囲にまで封止剤層２３が設けられているが、少なくともセル離壁６のカバー側を覆えば良く、８つのセル１５の周囲にまで封止剤層２３が形成される必要はない。
【００７５】
これにより、各セル１５ごとに液状封止樹脂を充填するのではなく、増感型太陽電池モジュール２１ごとに液状封止樹脂を塗布することができるため、工程を簡易にすることができる。
【００７６】
さらに上述した実施の形態においては、特に言及していないが、例えば電解液１０と液状封止材料の相溶性を非常に悪くしておき、液状封止材料の粘度を低粘度（例えば１０［ｒｐｍ］で５００［Ｐａ・ｓ］以下）にする。これにより、電解液１０と液状封止材料間に空気を入れず、かつ電解液１０と液状封止材料が混ざりあわないようにできると共に、電解液１０に沿って液状封止材料が広がるため、簡易にかつ確実に電解液１０を密封することができる。
【００７７】
さらに、上述した実施の形態においては、対極層９と封止剤層１３が接触するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、必ずしも対極層９と封止剤層１３が接触する必要はない。例えば封止剤層１３として電解液１０によっても固化を阻害されない材料を用いれば、電解液１０の層が形成されても問題はない。また、電解液１０及び封止剤層１３間に、これらを離隔するための離隔層を設けることもできる。離隔層としては、液体又はフィルムなどを用いることが可能である。
【００７８】
さらに上述した実施の形態においては、多孔質絶縁体層８によって多孔質半導体層７及び対極層９を離隔させるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、多孔質半導体層７及び対極層９を離隔させれば良く、必ずしも多孔質絶縁体層８は必要ではない。
【００７９】
さらに上述した実施の形態においては、スラリー状の物質が塗布後に焼結されることにより、多孔質半導体層７、多孔質絶縁体層８及び対極層９が形成されるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、必ずしも焼結される必要はない。増感色素が破壊されない範囲の乾燥工程により多孔質絶縁体層８及び対極層９が形成可能な場合には、多孔質半導体層７に増感色素が吸着された後に多孔質絶縁体層８及び対極層９が形成されても良い。また、この場合、セル隔壁６が形成された後に多孔質絶縁体層８及び対極層９が形成されても良い。
【００８０】
さらに上述した実施の形態においては、光電池モジュールが、多孔質半導体層７に増感色素を吸着させた増感型太陽電池でなるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、必ずしも増感色素を吸着させる必要はなく、湿式の光電池モジュールの全てに本発明を適用することが可能である。
【００８１】
さらに上述した実施の形態においては、透明基板としての電極側基板１２と、透明導電体層としての透明導電体層５と、多孔質半導体層としての多孔質半導体層７と、対極層としての対極層９と、電解液としての電解液１０と、セル隔壁としてのセル隔壁６と、封止剤層としての封止剤層１３とによって光電池モジュールとしての太陽電池モジュール１１を構成するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成による透明基板と、透明導電体層と、多孔質半導体層と、対極層と、電解液と、セル隔壁と、封止剤層とによって本発明の光電池モジュールを構成するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、例えば種々の電子機器に搭載される光電池モジュールに利用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１、１１、２１……増感型太陽電池モジュール、５……透明導電性層、６……セル隔壁、７……多孔質半導体層、８……多孔質絶縁層、９……対極層、１０……電解液、１２……電極側基板、１３、２３……封止剤層、１４……カバーフィルム、１５……セル。
【技術分野】
【０００１】
本発明は光電池モジュール及び光電池モジュールの製造方法に関し、例えば増感型太陽電池モジュールに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、色素によって増感された光誘起電子移動を応用した増感型太陽電池モジュールが提案されている。増感型太陽電池モジュールは、セル内に電解液を充填させる湿式電池である。この増感型太陽電池モジュールとして、１枚の基板上に全ての電極を形成するモノリシック構造を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
モノリシック構造を有する増感型太陽電池モジュールでは、図１に示すように、２枚の基板（電極側ガラス基板２及びカバーガラス基板３）間にセルを形成し、セル内を電解液で充満させるものが一般的である。
【０００４】
このモノリシック構造でなる増感型太陽電池モジュールは、材料及び製造コストが安価であることから、次世代の太陽電池として実用化が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１７１８２７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところでかかる構成の増感型太陽電池モジュールでは、２枚の基板を貼り合わせてセル間を離隔させた後に、真空のセルに空けられた微細な孔から電解液を充填する方法が一般的に行われている。このように、増感型太陽電池モジュールは、セルを形成した後にセル内部を真空状態にして電解液を充填する必要があり、製造工程が煩雑であるという問題があった。
【０００７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、工程を簡略化できる光電池モジュール及び光電池モジュールの製造方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するため本発明の光電池モジュールにおいては、透明基板と、透明基板上に設けられた透明導電体層と、透明導電体層上に設けられた多孔質半導体層と、多孔質半導体層と離隔して設けられた対極層と、多孔質半導体層及び対極層に含浸された電解液と、透明基板上に設けられ、多孔質半導体層及び対極層の周囲を囲むセル隔壁と、液状材料の状態でセル隔壁の透明基板と反対側を覆って電解液を封止するように配置され、当該液状材料が固化してなる封止剤層とを設けるようにした。
【０００９】
これにより、光電池モジュールでは、セル隔壁及び透明基板によって形成されたセル内の空間に電解液を充填した後に当該セル隔壁に蓋をするように液状材料を配置して当該液状材料を固化させることにより、電解液をセル内に密封することができる。
【００１０】
透明基板上に透明導電体層を設ける透明導電体層形成ステップと、透明導電体層上に多孔質半導体層を設ける多孔質半導体層形成ステップと、多孔質半導体層と離隔した状態の対極層を設けると共に、透明基板上に設けられ多孔質半導体層の周囲を囲むセル隔壁を設ける対極層及びセル隔壁形成ステップと、多孔質半導体層及び対極層に電解液を含浸させる電解液含浸ステップと、セル隔壁の透明基板と反対側を覆って電解液を封止するように液状材料を配置する液状樹脂配置ステップと、液状材料を固化させる固化ステップとをもうけるようにした。
【００１１】
これにより、光電池モジュールの製造方法では、セル隔壁及び透明基板によって形成されたセル内の空間に電解液を充填した後に当該セル隔壁に蓋をするように液状材料を配置して当該液状材料を固化させることにより、電解液をセル内に密封することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、セル隔壁及び透明基板によって形成されたセル内の空間に電解液を充填した後に当該セル隔壁に蓋をするように液状材料を配置して当該液状材料を固化させることにより、電解液をセル内に密封することができる。かくして本発明は、工程を簡略化できる光電池モジュール及び光電池モジュールの製造方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の増感型太陽電池モジュールの構成を示す略線図である。
【図２】本実施の形態による増感型太陽電池モジュールの構成を示す略線図である。
【図３】製造方法の説明に供するフローチャートである。
【図４】電極の形成を示す略線図である。
【図５】セル隔壁の形成の説明に供する略線図である。
【図６】電界液の充填の説明に供する略線図である。
【図７】液状封止剤の充填の説明に供する略線図である。
【図８】他の実施の形態による増感型太陽電池モジュールの構成を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．他の実施の形態
【００１５】
＜１．実施の形態＞
［１−１．増感型太陽電池の構成］
図２において、１１は、全体として増感型太陽電池モジュールを示しており、従来の構成と対応する箇所に同一符号を附して示す。
【００１６】
増感型太陽電池モジュール１１は、電極側基板１２とカバーフィルム１４との間に、直列に接続された８個のセルが形成されることにより構成されている。図２（Ｂ）に、増感型太陽電池モジュール１１の断面図を示す。なお図２（Ｂ）では、便宜上、４個のセルのみを示している。以下の図面についても同様であり、断面図については４個のセルのみを示しているが、実際には８個のセルが配置されている。
【００１７】
増感型太陽電池モジュール１１は、電極側基板１２と、透明導電性層５と、セル離壁６と、多孔質半導体層７と、多孔質絶縁層８と、対極層９と、電解液１０（図示せず）と、封止剤層１３と、カバーフィルム１４とを有している。なお電解液１０は、多孔質半導体層７、多孔質絶縁層８及び対極層９に含浸された状態にある。
【００１８】
光は、電極側基板１２を介して入射される。光は、電極側基板１２及び透明導電性層５を通過し、多孔質半導体層７に照射される。多孔質半導体層７は、光を吸収してイオン化し、電子を放出する。この放出された電子は、透明導電性層５に伝達される。
【００１９】
一方、透明導電性層５は、対極層９を介して電解液１０に対して電子を供給する。電解液１０は、還元反応により電子を受容する。ここで、電解液１０は、多孔質半導体層７、多孔質絶縁層８及び対極層９に含浸されている。このため、電解液１０は、受容した電子を多孔質半導体層７に供給する。この結果、多孔質半導体層７は、電子を受容し、イオン化されていない通常の状態に戻ることができる。
【００２０】
すなわち、増感型太陽電池モジュール１１は、光に応じて電流を発生させ、対極層９を正極、透明導電性層５を負極とする電池として作用することができる。
【００２１】
電極側基板１２は、光電変換に使用される波長の光を高透過率で透過させると共に、電気絶縁性を有する材料であれば良く、例えばガラスや樹脂などが用いられる。耐熱性に優れることから、ガラスが用いられることが多い。樹脂を用いる場合には、ポリカーボネート樹脂やエポキシ樹脂など、耐熱性及び透明性に優れる材料を用いることが好ましい。
【００２２】
透明導電性層５は、電極側基板１２上に形成されており、各セル１５を直列に接続するようにパターニングされている。透明導電性層５は、光電変換に使用される波長の光を高透過率で透過させると共に、電気導電性を有する材料であれば良く、酸化スズや酸化インジウムが好適に用いられる。また、他の原子をドープさせることにより、透明導電清掃５の導電性を向上させることが可能である。このドープされる原子としては、酸化スズであればフッ素やアンチモンなど、酸化インジウムであればスズなどが挙げられる。
【００２３】
具体的には、透明導電性層５は、インジウム−スズ複合酸化物（ＩＴＯ）や、フッ素がドープされた酸化スズ（ＩＶ）（ＦＴＯ）、酸化スズ（ＩＶ）、酸化亜鉛（ＩＩ）、インジウム−亜鉛複合酸化物（ＩＺＯ）などが用いられる。
【００２４】
多孔質半導体層７は、透明導電性層５に隣接して設けられている。多孔質半導体層７は、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化ニオブ、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛などのｎ型金属酸化物でなる半導体微粒子や、ペロブスカイト構造を有する材料などが好適に用いられる。多孔質半導体層７の材料としては、アタナーゼ型の酸化チタンが特に好ましい。
【００２５】
この半導体微粒子には、光電変換効率を向上させるため、増感色素が吸着されていることが好ましい。この増感色素としては、特に限定されないが、有機色素や金属錯体などが好適に用いられる。その性能面から、ルテニウム系金属錯体が特に好適に用いられる。
【００２６】
多孔質絶縁層８は、多孔質半導体層７及び対極層９に隣接して設けられ、多孔質半導体層７及び対極層９間を離隔して絶縁する。多孔質絶縁層８は、電極側基板１２を介して入射される光を拡散反射することが好ましい。多孔質半導体層７における光の吸収率を向上させるためである。
【００２７】
多孔質絶縁層８は、電気絶縁性を有する公知の材料を用いることができ、例えば二酸化シリコン、ルチル型酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの微粒子が好適に用いられる。
【００２８】
対極層９は、導電性を有する公知の材料を用いることができる。対極層９の材料としては、電気安定性を有することが好ましく、白金、金、カーボン及び導電性ポリマーなどが好適に用いられる。対極層９は、電解質の還元反応を促進させるため、表面積が大きいことが好ましい。
【００２９】
電解液１０は、酸化還元剤（レドックス体）を含む溶液でなる。酸化還元剤としては特に制限はないが、例えば、要素と金属又は有機物のヨウ化物塩との組み合わせや、臭素と金属又は有機物の臭化物塩との組み合わせなどを用いる。
【００３０】
電解液１０は、液体又はゲル状でなる。液漏れ防止の観点から、ゲル状の電解液が用いられることが好ましい。電解液をゲル化する手法に特に制限はないが、繊維状の無機マトリックス材料に電解液を保持させることが特に好ましい。少量の無機マトリックス材料により多くの電解液を保持でき、マトリックス材料の添加により生じる内部抵抗を抑制し、光電効率の低下を防止し得るからである。
【００３１】
この無機マトリックス材料は、無機材料（例えば酸化チタン）の粉末を水酸化カリウム溶液に分散し、オートクレーブ中で水熱反応を生じさせてから乾燥させることにより生成される。さらに、酸化還元剤が溶解してなる電解溶液に対して、無機マトリックス材料が添加され、超音波処理などにより分散されることにより、電解液１０が調製される（特許文献２参照）。
【００３２】
【特許文献２】特開２００７−２００７９６公報
【００３３】
電解液１０は、多孔質半導体層７、多孔質絶縁層８及び対極層９に含浸するだけの量でなり、電界液１０のみからなる層を形成しないことが好ましい。封止剤層１３の特性を良好に保つためである。
【００３４】
セル隔壁６は、多孔質半導体層７、多孔質絶縁層８及び対極層９の周囲を包囲し、セル１５間を離隔している。言い換えると、セル隔壁６は、セル１５の外周を構成している。セル隔壁６は、対極層９の高さよりも封止剤層１３の厚みとほぼ同一厚みだけ高く形成されており、封止剤層１３と共にセル１５を封止している。
【００３５】
セル隔壁６の隔壁材料としては、電気絶縁性を有する公知の材料を用いることができる。特に、種々の樹脂材料が好適に用いられる。具体的に、例えば紫外線に応じて硬化する紫外線硬化型樹脂や、硬化剤との混合後に硬化を開始する２液硬化型樹脂、加熱により硬化する熱硬化型樹脂、高温で液状化するホットメルト樹脂、低融点ガラスフリットなどが好適に用いられる。セル隔壁６としては、紫外線硬化型樹脂又は２液硬化型樹脂が特に好ましい。吸着後の増感色素に熱を加えずに済むからである。
【００３６】
樹脂材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アミノ樹脂などの各種樹脂材料を用いることができる。電解液１０に接触するため、電解液１０に対する耐薬品性が高い材料が好適に用いられる。
【００３７】
封止剤層１３は、セル隔壁６のカバー側を覆うことにより、電解液１０をセル１５内に封止している。言い換えると、封止剤層１３は、セル隔壁６と共にセル１５を包囲し、セル１５に蓋をしている。封止剤層１３は、対極層９に接触していることが好ましい。すなわち、対極層９と封止剤層１３との間に、電解液１０でなる層が形成されないことが好ましい。封止剤層１３が固化する前の液状の状態（以下、これを液状封止材料と呼ぶ）に電解液１０が接触すると、液状封止材料の固化を阻害し、封止剤層１３としての特性に悪影響を及ぼすからである。
【００３８】
封止剤層１３は、液状封止材料が固化した物質でなる。液状封止材料としては、電気絶縁性を有する公知の材料を用いることができ、液状の状態で塗布された後に固化する性質を有する様々な材料を用いることができる。例えば紫外線に応じて硬化する紫外線硬化型樹脂や、硬化剤との混合後に硬化を開始する２液硬化型樹脂、加熱により硬化する熱硬化型樹脂、高温で液状化するホットメルト樹脂、低融点ガラスフリットなどが液状封止材料として好適に用いられる。
【００３９】
液状封止材料として紫外線硬化型樹脂を用いた場合、紫外線の照射により液状封止材料が固化される。液状封止材料として２液硬化型樹脂を用いた場合、室温において所定時間（例えば数分〜数時間）放置することにより、液状封止材料が固化される。液状封止材料として熱硬化型樹脂を用いた場合、オーブンなどにより所定の加熱温度（例えば８０［℃］〜２００［℃］）において所定の加熱時間に亘って加熱されることにより、液状封止材料が固化される。ホットメルト樹脂及びガラスフリットは、加熱された状態で液状化し、液状材料として用いられる。液状封止材料が塗布された後、冷却されることにより、液状封止材料が固化される。
【００４０】
液状封止材料としては、紫外線硬化型樹脂及び２液硬化型樹脂硬化が特に好ましい。硬化の際にほとんど加熱せずに済み、電解液１０に熱を加えずに済むからである。この樹脂材料としては、電解液１０の蒸発を防止するため、透湿性の低いものが好ましい。例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アミノ樹脂などの各種樹脂材料を用いることができる。
【００４１】
カバーフィルム１４は、セル１５を保護するために設けられ、外部の環境（特に湿度）の影響を抑制する役割を有し、直列に接続された８つのセル１５を外部から遮蔽している。カバーフィルム１４は、少なくとも８つのセル１５の周囲を電極側基板１２又は透明電極層５、若しくはその両方に接着されることにより、電極側基板１２に固定されている。接着方法に制限はなく、例えば熱ラミネートや、接着剤を用いることができる。また、カバーフィルム１４は、セル１５の周囲だけでなく、セル１５のカバー側の全面に接着されていても良い。
【００４２】
カバーフィルム１４としては、特に制限はないが、透湿性の低いフィルムが好適に用いられる。例えばポリアミドなどの樹脂フィルムや、金属蒸着フィルム、金属箔と樹脂フィルムとが予めラミネートされたラミネートフィルムなどが好適に用いられる。カバーフィルム１４の厚みに制限はないが、透湿性を低減するため、２０［μｍ］以上、特に５０［μｍ］以上のものが用いられることが好ましい。
【００４３】
［１−２．製造方法］
次に、増感型太陽電池モジュール１１の製造方法について、図３のフローチャートを用いながら説明する。
【００４４】
まず、図４に示すように、電極側基板１２上に例えばスパッタリング法や蒸着法などによって透明導電性層５が形成される（ステップＳＰ１）。なお図４〜図７では、便宜上、カバー側を紙面上側に示しており、図２とは上下方向が反転した状態となっている。
【００４５】
次いで、透明導電性層５の上に電極（多孔質半導体層７、多孔質絶縁層８及び対極層９）が形成される（ステップＳＰ２）。多孔質半導体層７は、例えばシルクスクリーン印刷や平板印刷などによりスラリー状の多孔質半導体材料が塗布された後、加熱により多孔質半導体材料を焼結させることにより形成される。
【００４６】
次に、多孔質半導体層７上に多孔質絶縁層８及び対極層９が順次形成される。多孔質絶縁層８及び対極層９は、多孔質半導体層７と同様にして形成される。そして電極側基板１２が増感色素溶液に含浸されることにより色素が吸着され、過剰の増感色素が除去された後、乾燥される。
【００４７】
図５に示すように、セル１５間を離隔するようにセル隔壁６を形成する（ステップＳＰ３）。セル離壁６は、例えばディスペンサ、スクリーン印刷や平板印刷などにより液状の隔壁材料が塗布された後、固化されることにより形成される。
【００４８】
そして図６に示すように、セル１５の内部に電解液１０が充填される（ステップＳＰ４）。電界液１０として低粘度の液体状のものが用いられる場合、例えばディスペンサなどにより単純に電解液１０が充填されることにより、電解液１０が表面張力や毛細管現象などによってセル１５の内部全体に行き渡り、多孔質半導体層７、多孔質絶縁層８及び対極層９に電解液１０が含浸される。
【００４９】
電解液１０としてゲル状のものが用いられる場合、例えばディスペンサにより各セル１５内に電解液１０が充填された後、電解液１０が表面張力や毛細管現象などによってセル１５の内部全体に行き渡り、多孔質半導体層７、多孔質絶縁層８及び対極層９に電解液１０が含浸される。また、電解液１０を対極層９上に載せた後、へらなどにより電解液１０を対極層９の内部へ押し込むことにより、多孔質半導体層７、多孔質絶縁層８及び対極層９に電解液１０が含浸されてもよい。当該電解液１０のセル１５内部への浸透を促進するため、当該電解液１０に対して振動又は超音波処理などを実行しても良い。
【００５０】
図７に示すように、対極層９上に液状封止材料が塗布される（ステップＳＰ５）。塗布方法に制限はなく、液状封止材料の特性に応じて塗布方法が適宜選択される。液状封止材料が比較的高粘度（１０［ｒｐｍ］において１００００［Ｐａ・ｓ］以上）の場合、例えばディスペンサなどによりセル１５の内部（対極層９の表面からセル隔壁６の上面まで）を埋める量の液状封止材料が塗布される。また、液状封止材料が過剰量塗布された後、スキージを用いて過剰な液状封止材料が除去されても良い。また、例えばシルクスクリーン印刷や平板印刷などの手法を用いることも可能である。
【００５１】
液状封止材料が比較的低粘度（１０［ｒｐｍ］において１００００［Ｐａ・ｓ］未満）の場合、例えばディスペンサ、シルクスクリーン印刷や平板印刷などにより液状封止材料が塗布されると、重力によりカバー側の表面がならされる。
【００５２】
そして液状封止材料の特性に応じて、当該液状封止材料が固化されることにより、封止剤層１３が形成される（ステップＳＰ６）。
【００５３】
最後に、電極側基板１２に対してカバーフィルム１４が接着されることにより、セル１５がカバーフィルム１４で覆われる（ステップＳＰ７）。このとき、例えば真空引きにより、カバーフィルム１４及びセル１５間を真空の状態にしても良い。
【００５４】
このように、増感型太陽電池モジュール１１は、予め多孔質半導体層７、多孔質絶縁層８及び対極層９を囲むセル隔壁６を設け、電解液１０を充填する。そして液状封止材料によってセル隔壁６のカバー側に蓋をし、当該液状封止材料を固化させることにより、封止剤層１３を設けるようにした。
【００５５】
これにより、増感型太陽電池モジュール１１は、カバー側に大きく開口したセル隔壁６内に電解液１０を充填すればよい。このため、増感型太陽電池モジュール１１は、わざわざセルの内部空間を密封された状態で形成してから、セルに空けた小さな孔を介して電解液１０を注入する従来の方法と比して、電解液１０を充填する工程を著しく簡易にすることができる。
【００５６】
［１−３．動作及び効果］
以上の構成において、増感型太陽電池モジュール１１は、透明基板としての電極側基板１２と、電極側基板１２上に設けられた透明導電体層５と、透明導電体層５上に設けられた多孔質半導体層７と、多孔質絶縁層８を解することにより多孔質半導体層７と離隔して設けられた対極層９とを有する。増感型太陽電池モジュール１１は、多孔質半導体層７及び対極層９に含浸された電解液１０と、電極側基板１２上に設けられ、多孔質半導体層７及び対極層９の周囲を囲むセル隔壁６とを有する。さらに、増感型太陽電池モジュール１１は、液状材料（液状封止材料）の状態でセル隔壁６の電極側基板１２と反対側となるカバー側を覆って電解液１０を封止するように配置され、当該液状封止材料が固化してなる封止剤層１３を有するようにした。
【００５７】
これにより、増感型太陽電池モジュール１１は、電解液１０を充填した後に柔軟性の高い液状封止材料を用いてセル隔壁６に蓋をし、電解液１０を密封することができるため、電解液１０を充填する工程を簡略化し得る。
【００５８】
ここで、セル１５では、ヒートサイクルなどの耐環境性を向上させるため、セル１５の内部に極力空気を混入させないことが好ましい。例えば固形のフィルム及び接着剤を用いてセル１５を密封する場合、真空下においてセル隔壁６及び対極層９とフィルムを完全に密着させながら接着剤を硬化させなくてはならず、工程が煩雑になってしまう。また、この場合、フィルムを変形させる必要があるため、常に一定の応力がかかった状態となり、フィルムが剥がれやすい状態となってしまう。
【００５９】
これに対して、増感型太陽電池モジュール１１は、変形自在な液状封止材料を用いることにより、無理なく、かつ簡易な工程で液状封止材料を塗布させることができる。このように塗布された液状封止材料が固化されることにより、変形による応力が加えられることなく、安定的にセル１５を封止することができる。
【００６０】
また、特許文献１に記載の増感型太陽電池では、セル隔壁が設けられていないため、電解液を電極が保持しなければならず、高熱や振動により電解液の液漏れの危険性を避けることができなかった。また、電解液を固体に近い状態にまで固める必要があり、内部抵抗の増大により光電変換効率が低下してしまっていた。
【００６１】
これに対して、増感型太陽電池モジュール１１は、電極側基板１２、セル隔壁６及び封止剤層１３によってセル１５を密封するため、液漏れの危険性が小さく、電解液１０として液体からゲル状のものまで、自由に選択することができ、高い光電変換効率を維持できる。
【００６２】
封止剤層１３は、紫外線硬化型樹脂又は２液硬化型樹脂でなる。これにより、電解液１０の充填後に加熱工程が不要となるため、電解液１０を加熱せずに済み、電解液の加熱による特性劣化などを防止できる。
【００６３】
封止剤層１３は、対極層９に接触している。これにより、液状封止材料が電解液１０にほとんど接触しないため、電解液１０による液状封止材料の硬化反応の阻害及び当該阻害による特性劣化を抑制できる。
【００６４】
電解液１０は、ゲル状でなる。これにより、電解液１０が低粘度の液体である場合と比較して、小さな隙間などからの電解液１０の液漏れを効果的に防止することができる。
【００６５】
電解液１０は、繊維状の無機マトリックスに保持されている。これにより、電解液１０は、少量の無機マトリックスのみにより電界液１０をゲル化させて電解液１０としての内部の流動性をある程度維持することができ、ゲル化による光電変換効率の低下を極力抑制できる。
【００６６】
セル隔壁６は、樹脂でなる。これにより、無機材料を用いる場合と比して、焼結や溶融による高温加熱を不要とすることができる。
【００６７】
多孔質半導体層７は、増感色素が吸着されており、セル隔壁６は、紫外線硬化型樹脂又は２液硬化型樹脂でなる。
【００６８】
これにより、増感色素の吸着後に加熱工程を行わずに済み、増感色素の加熱による特性劣化を防止することができる。
【００６９】
増感型太陽電池モジュール１１は、電極側基板１２又は透明導電体層５に接着され、多孔質半導体層７、対極層９、電解液１０、セル隔壁６、封止剤層１３を有するセル１５を覆うカバーフィルム１４をさらに有する。
【００７０】
これにより、増感型太陽電池モジュール１１は、電極側基板１２とカバーフィルム１４とによってセル１５を密封することができるため、外部環境からの湿度などの影響を低減でき、耐久性を向上させることができる。
【００７１】
以上の構成によれば、増感型太陽電池モジュール１１では、電極側基板１２上に透明導電体層５を設け、透明導電体層５上に多孔質半導体層７を設け、多孔質半導体層７と離隔した状態の対極層９を設ける、電極側基板１２上に設けられ多孔質半導体層７の周囲を囲むセル隔壁６を設ける。増感型太陽電池モジュール１１では、多孔質半導体層７及び対極層９に電解液１０を含浸させ、セル隔壁６の上部を覆って電解液１０を封止するように液状封止材料を配置し、液状封止材料を固化させるようにした。
【００７２】
これにより、増感型太陽電池モジュール１１は、カバー側が大きく開口するセル隔壁６の内部に電解液１０を充填するだけの簡易な工程で電解液１０を充填することができる。かくして本発明は、工程を簡易にし得る光電池モジュール及び当該光電池モジュールの製造方法を実現できる。
【００７３】
＜２．他の実施の形態＞
なお上述した実施の形態においては、増感型太陽電池モジュール１１がカバーフィルム１４を有するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば図８に示す増感型太陽電池モジュール２１のように、カバーフィルム１４は必ずしも必要ではない。
【００７４】
また上述した実施の形態においては、セル隔壁６の対極層９からの突出部分を埋めるように封止剤層１３が形成されるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば図８に示す増感型太陽電池モジュール２１のように、対極層９及びセル隔壁６をカバー側から覆うように封止剤層２３が形成されるようにしても良い。この場合、セル隔壁６は、対極層９よりも突出する必要はなく、ほぼ同一の高さに形成されても良い。この封止剤層２３は、例えばダイコーティングなどの各種コーティングにより形成される。図８では、８つのセル１５の周囲にまで封止剤層２３が設けられているが、少なくともセル離壁６のカバー側を覆えば良く、８つのセル１５の周囲にまで封止剤層２３が形成される必要はない。
【００７５】
これにより、各セル１５ごとに液状封止樹脂を充填するのではなく、増感型太陽電池モジュール２１ごとに液状封止樹脂を塗布することができるため、工程を簡易にすることができる。
【００７６】
さらに上述した実施の形態においては、特に言及していないが、例えば電解液１０と液状封止材料の相溶性を非常に悪くしておき、液状封止材料の粘度を低粘度（例えば１０［ｒｐｍ］で５００［Ｐａ・ｓ］以下）にする。これにより、電解液１０と液状封止材料間に空気を入れず、かつ電解液１０と液状封止材料が混ざりあわないようにできると共に、電解液１０に沿って液状封止材料が広がるため、簡易にかつ確実に電解液１０を密封することができる。
【００７７】
さらに、上述した実施の形態においては、対極層９と封止剤層１３が接触するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、必ずしも対極層９と封止剤層１３が接触する必要はない。例えば封止剤層１３として電解液１０によっても固化を阻害されない材料を用いれば、電解液１０の層が形成されても問題はない。また、電解液１０及び封止剤層１３間に、これらを離隔するための離隔層を設けることもできる。離隔層としては、液体又はフィルムなどを用いることが可能である。
【００７８】
さらに上述した実施の形態においては、多孔質絶縁体層８によって多孔質半導体層７及び対極層９を離隔させるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、多孔質半導体層７及び対極層９を離隔させれば良く、必ずしも多孔質絶縁体層８は必要ではない。
【００７９】
さらに上述した実施の形態においては、スラリー状の物質が塗布後に焼結されることにより、多孔質半導体層７、多孔質絶縁体層８及び対極層９が形成されるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、必ずしも焼結される必要はない。増感色素が破壊されない範囲の乾燥工程により多孔質絶縁体層８及び対極層９が形成可能な場合には、多孔質半導体層７に増感色素が吸着された後に多孔質絶縁体層８及び対極層９が形成されても良い。また、この場合、セル隔壁６が形成された後に多孔質絶縁体層８及び対極層９が形成されても良い。
【００８０】
さらに上述した実施の形態においては、光電池モジュールが、多孔質半導体層７に増感色素を吸着させた増感型太陽電池でなるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、必ずしも増感色素を吸着させる必要はなく、湿式の光電池モジュールの全てに本発明を適用することが可能である。
【００８１】
さらに上述した実施の形態においては、透明基板としての電極側基板１２と、透明導電体層としての透明導電体層５と、多孔質半導体層としての多孔質半導体層７と、対極層としての対極層９と、電解液としての電解液１０と、セル隔壁としてのセル隔壁６と、封止剤層としての封止剤層１３とによって光電池モジュールとしての太陽電池モジュール１１を構成するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成による透明基板と、透明導電体層と、多孔質半導体層と、対極層と、電解液と、セル隔壁と、封止剤層とによって本発明の光電池モジュールを構成するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、例えば種々の電子機器に搭載される光電池モジュールに利用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１、１１、２１……増感型太陽電池モジュール、５……透明導電性層、６……セル隔壁、７……多孔質半導体層、８……多孔質絶縁層、９……対極層、１０……電解液、１２……電極側基板、１３、２３……封止剤層、１４……カバーフィルム、１５……セル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
透明基板上に設けられた透明導電体層と、
上記透明導電体層上に設けられた多孔質半導体層と、
上記多孔質半導体層と離隔して設けられた対極層と、
上記多孔質半導体層及び上記対極層に含浸された電解液と、
上記透明基板上に設けられ、上記多孔質半導体層及び対極層の周囲を囲むセル隔壁と、
液状材料の状態で上記セル隔壁の上記透明基板と反対側を覆って上記電解液を封止するように配置され、当該液状材料が固化してなる封止剤層と
を有する光電池モジュール。
【請求項２】
上記封止剤層は、
紫外線硬化型樹脂又は２液硬化型樹脂でなる
請求項１に記載の光電池モジュール。
【請求項３】
上記封止剤層は、
上記対極層に接触している
請求項２に記載の光電池モジュール。
【請求項４】
上記電解液は、
ゲル状でなる
請求項３に記載の光電池モジュール。
【請求項５】
上記電解液は、
繊維状の無機マトリックスに保持されている
請求項４に記載の光電池モジュール。
【請求項６】
上記セル隔壁は、
樹脂でなる
請求項５に記載の光電池モジュール。
【請求項７】
上記多孔質半導体層は、
増感色素が吸着されており、
上記セル隔壁は、
紫外線硬化型樹脂又は２液硬化型樹脂でなる
請求項６に記載の光電池モジュール。
【請求項８】
上記透明基板又は上記透明導電体層に接着され、上記多孔質半導体層、上記対極層、上記電解液、上記セル隔壁、上記封止剤層を有するセルを覆うカバーフィルム
をさらに有する請求項７に記載の光電池モジュール。
【請求項９】
透明基板上に透明導電体層を設ける透明導電体層形成ステップと、
上記透明導電体層上に多孔質半導体層を設ける多孔質半導体層形成ステップと、
上記多孔質半導体層と離隔した状態の対極層を設けると共に、上記透明基板上に設けられ上記多孔質半導体層の周囲を囲むセル隔壁を設ける対極層及びセル隔壁形成ステップと、
上記多孔質半導体層及び上記対極層に電解液を含浸させる電解液含浸ステップと、
上記セル隔壁の上記透明基板と反対側を覆って上記電解液を封止するように液状材料を配置する液状樹脂配置ステップと、
上記液状材料を固化させる固化ステップと
を有する光電池モジュールの製造方法。
【請求項１】
透明基板と、
透明基板上に設けられた透明導電体層と、
上記透明導電体層上に設けられた多孔質半導体層と、
上記多孔質半導体層と離隔して設けられた対極層と、
上記多孔質半導体層及び上記対極層に含浸された電解液と、
上記透明基板上に設けられ、上記多孔質半導体層及び対極層の周囲を囲むセル隔壁と、
液状材料の状態で上記セル隔壁の上記透明基板と反対側を覆って上記電解液を封止するように配置され、当該液状材料が固化してなる封止剤層と
を有する光電池モジュール。
【請求項２】
上記封止剤層は、
紫外線硬化型樹脂又は２液硬化型樹脂でなる
請求項１に記載の光電池モジュール。
【請求項３】
上記封止剤層は、
上記対極層に接触している
請求項２に記載の光電池モジュール。
【請求項４】
上記電解液は、
ゲル状でなる
請求項３に記載の光電池モジュール。
【請求項５】
上記電解液は、
繊維状の無機マトリックスに保持されている
請求項４に記載の光電池モジュール。
【請求項６】
上記セル隔壁は、
樹脂でなる
請求項５に記載の光電池モジュール。
【請求項７】
上記多孔質半導体層は、
増感色素が吸着されており、
上記セル隔壁は、
紫外線硬化型樹脂又は２液硬化型樹脂でなる
請求項６に記載の光電池モジュール。
【請求項８】
上記透明基板又は上記透明導電体層に接着され、上記多孔質半導体層、上記対極層、上記電解液、上記セル隔壁、上記封止剤層を有するセルを覆うカバーフィルム
をさらに有する請求項７に記載の光電池モジュール。
【請求項９】
透明基板上に透明導電体層を設ける透明導電体層形成ステップと、
上記透明導電体層上に多孔質半導体層を設ける多孔質半導体層形成ステップと、
上記多孔質半導体層と離隔した状態の対極層を設けると共に、上記透明基板上に設けられ上記多孔質半導体層の周囲を囲むセル隔壁を設ける対極層及びセル隔壁形成ステップと、
上記多孔質半導体層及び上記対極層に電解液を含浸させる電解液含浸ステップと、
上記セル隔壁の上記透明基板と反対側を覆って上記電解液を封止するように液状材料を配置する液状樹脂配置ステップと、
上記液状材料を固化させる固化ステップと
を有する光電池モジュールの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−４４３５７（Ｐ２０１１−４４３５７Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９２３５１（Ｐ２００９−１９２３５１）
【出願日】平成２１年８月２１日（２００９．８．２１）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２１日（２００９．８．２１）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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