積層体及びそれを用いた太陽電池
【課題】電池製造工程の熱処理に耐え、実用的な耐久性を兼ね備えた軽量の積層体及びそれを用いた太陽電池を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の積層体は、第１面と第２面を有するガラス板と、ガラス板の第１面に形成された導電膜と、導電膜上に形成された光活性層とを備えた積層体であって、ガラス板が、４００℃以上の歪点を有するガラスからなり、１０μｍ〜２．２ｍｍの厚みを有し、ガラス板の第２面に樹脂が形成されてなることを特徴とする。
また、本発明の太陽電池は、第１面と第２面を有するガラス板と、ガラス板の第１面に形成された導電膜と、導電膜上に形成された光活性層とを備えた積層体と、透光性基材と、透光性基材の片面に形成された透明電極と、積層体と透明電極とに間に封入された電解液とを備え、ガラス板が、４００℃以上の歪点を有するガラスからなり、１０μｍ〜２．２ｍｍの厚みを有し、ガラス板の第２面に樹脂が形成されてなることを特徴とする。
【解決手段】本発明の積層体は、第１面と第２面を有するガラス板と、ガラス板の第１面に形成された導電膜と、導電膜上に形成された光活性層とを備えた積層体であって、ガラス板が、４００℃以上の歪点を有するガラスからなり、１０μｍ〜２．２ｍｍの厚みを有し、ガラス板の第２面に樹脂が形成されてなることを特徴とする。
また、本発明の太陽電池は、第１面と第２面を有するガラス板と、ガラス板の第１面に形成された導電膜と、導電膜上に形成された光活性層とを備えた積層体と、透光性基材と、透光性基材の片面に形成された透明電極と、積層体と透明電極とに間に封入された電解液とを備え、ガラス板が、４００℃以上の歪点を有するガラスからなり、１０μｍ〜２．２ｍｍの厚みを有し、ガラス板の第２面に樹脂が形成されてなることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層体、特に太陽電池に用いる積層体及びそれを用いた太陽電池、特に色素増感型太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、太陽電池は次世代のクリーンエネルギー源として大いに注目を集めている。中でも色素増感型太陽電池は製造が容易で、電池製造にかかる環境負荷が小さいこと、室内での発電効率に優れることなどから近年特に注目を集めている。従来、太陽電池はガラス基板上に発電材料を配置した構造のものが用いられているが、ガラス基板の重量が大きいこと、或いは曲面形状のものが製造できないことが施工上の制約条件となっている。
【０００３】
また、本技術分野においては、軽量で柔軟性に富んだ太陽電池の開発が強く求められている。尚、太陽電池が発電するための光源は必ずしも太陽光である必要は無く人工光でも良いが、人工光を利用した発電装置も含めて本願では太陽電池と表現する。
【０００４】
軽量で柔軟性に富んだ太陽電池を作製するには基板材料としてガラスの代わりに樹脂を用いることが考えられるが、一般に樹脂は耐熱性が低いため、半導体電極（光活性層）を基板に形成するための熱工程に耐えない。この問題を解決するために、マイクロ波を用いて基板上の光活性物質のみを選択的に加熱する色素増感型電池作製方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】内田、「ナノ結晶酸化チタン膜のマイクロ波焼成と光電子移動」、光触媒、光機能材料研究会、１６、ｐ３１−３８（２００５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１に記載のように、マイクロ波加熱技術を用いることで樹脂を基板とした軽量で柔軟性に富んだ色素増感型太陽電池を製造することが出来る。しかしならが樹脂基板を用いた太陽電池を屋外で使用すると、樹脂基板が紫外線等によって劣化しやすい、もしくは、樹脂のガス透過性が高いために電池内封入物（電解液成分）が樹脂を透過して揮発するという、耐久性上の問題があり、実用的な電池を製造することは困難であった。さらにマイクロ波照射装置が高価であり、産業面への応用が困難なことも欠点の一つである。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みて成されたものであり、電池製造工程の熱処理に耐え、実用的な耐久性を兼ね備えた軽量の積層体及びそれを用いた太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、歪点の高いガラス板の表面に樹脂を形成した積層体を太陽電池の部材として用いることによって、経済性、軽量化、安全性及び耐久性が優れた太陽電池を得ることができることを見出し、本発明として提案するものである。
【０００８】
すなわち、本発明の積層体は、第１面と第２面を有するガラス板と、ガラス板の第１面に形成された導電膜と、導電膜上に形成された光活性層とを備えた積層体であって、ガラス板が、４００℃以上の歪点を有するガラスからなり、１０μｍ〜２．２ｍｍの厚みを有し、ガラス板の第２面に樹脂が形成されてなることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の太陽電池は、第１面と第２面を有するガラス板と、ガラス板の第１面に形成された導電膜と、導電膜上に形成された光活性層とを備えた積層体と、透光性基材と、透光性基材の片面に形成された透明電極と、積層体と透明電極とに間に封入された電解液とを備え、ガラス板が、４００℃以上の歪点を有するガラスからなり、１０μｍ〜２．２ｍｍの厚みを有し、ガラス板の第２面に樹脂が形成されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の積層体は、上記した構成を有しているため、それを用いた太陽電池が、電池製造工程の熱処理に耐え、実用的な耐久性を兼ね備え、軽量となる。すなわち、ガラス板が、４００℃以上の歪点を有するガラスからなるため、酸化チタン等からなる光活性層をガラス板上に形成する際、高価な装置を必要とするマイクロ波を使用せずに、汎用性の高い熱処理装置を使用でき、製造効率が高く、コストを低く抑えることができる。しかも、光活性層を、高温でガラス板上に焼き付けても、ガラスの歪点が熱処理温度より高いため、ガラス板が変形することがない。またガラス板の厚みが２．２ｍｍ以下であるため、太陽電池の軽量化が図れるとともに、ガラス板の表面に形成された樹脂がガラス板の破損を抑制し、仮に破損したとしても、飛散することがない。また、本発明の積層体は、基材としてガラス板を使用しているため、太陽電池の電解液が積層体を通って外部に揮発することが無くあるいは外部から水分やガスが侵入することが無く、太陽電池の長期安定性に優れる。さらに、ガラス板にクラックが生じたとしても、その表面に形成された樹脂により電解液の流出を防止できる。
【００１１】
従って、本発明の積層体を用いた太陽電池は、経済性、軽量化、安全性及び耐久性に優れるため、これを設置する構造体に負担をかけることが無く、屋外での使用に充分耐えることができ実用的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明において、光活性層は、紫外光、可視光、近赤外光、太陽光、照明光等の光の照射によって、電子と正孔とを発生する材料からなり、例えば、色素増感型太陽電池では、酸化チタン粉末からなり、酸化チタン粉末の表面には、光を吸収させるための色素が化学吸着させてある。また、導電膜は、生じた電子を外部回路へと導くための導体としての役割を担い、通常ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯまたは金属薄膜からなる。
【００１３】
本発明の積層体は、ガラス板が、１０μｍ〜０．８ｍｍの厚みを有する。ガラス板が０．８ｍｍよりも厚いと、軽量化の効果が低くなり、ガラス板が１０μｍよりも薄いと、柔軟性（可撓性）に優れるが破損し易くなる。
【００１４】
またガラス板は、２０μｍ〜０．３ｍｍの厚みを有することが好ましい。このようにすれば、太陽電池の更なる軽量化が図れるとともに、柔軟性に富み、設置場所の適用範囲が拡がる。より好ましいガラス板の厚みは、３０μｍ〜０．２ｍｍであり、さらに好ましいガラス板の厚みは、４０μｍ〜０．１ｍｍである。
【００１５】
またガラス板の柔軟性（可撓性）を決定する因子としては、ガラス板の厚みの他に、ガラス板の弾性率が重要となる。従って、ガラス板は、弾性率が１００ＧＰａ以下であることが好ましい。このようにすれば、ガラスの柔軟性（可撓性）が損なわれることが無い。弾性率は、９０ＧＰａ以下であることがより好ましく、８０ＧＰａ以下であることがさらに好ましい。
【００１６】
またガラス板は、その表面を研磨することによって作製しても良いが、研磨加工による手間、コストが嵩み、また研磨によって生じたガラス表面の傷が強度を低下させるため、ガラス板の第１面及び／又は第２面が無研磨面であることが好ましく、第１面及び第２面の両面が無研磨面であることがより好ましい。肉薄で無研磨面を有するガラス板を大量に且つ安価に製造するには、オーバーフロー法、スロットダウン法、リドロー法等で成形することが適している。
【００１７】
ガラス板の表面に樹脂を形成する方法としては、熱圧着法が好適である。熱圧着法は、加熱によって樹脂を軟化させガラス板の表面に圧着する方法であり、接着剤を使用しないため、長期の屋外での使用等によって接着剤が劣化し剥離が生じる虞がない。尚、ここで言う接着剤とは粘着性の接着層を指し、樹脂表面に形成された密着性を向上させるための表面改質層等は含まれない。この熱圧着法においては、ガラス板と樹脂の熱膨張係数の違いによって冷却時に応力が発生する。一般にガラスは樹脂に比較して熱膨張係数が小さいため、応力を低減するためにはガラスの熱膨張係数が大きい方が好ましい。ただし、あまり熱膨張係数が大きすぎると光活性層をガラス板の表面に焼き付ける際、ガラス板が反ったり割れたりするため、ガラス板の熱膨張係数の好適な範囲は、３０〜３８０℃の温度範囲において、２０×１０-7／℃〜１５０×１０-7／℃である。より好ましい範囲は、２５×１０-7／℃〜１３０×１０-7／℃であり、さらに好ましい範囲は、３０×１０-7／℃〜１１０×１０-7／℃である。
【００１８】
本発明の積層体は、太陽電池の部材として好適に使用可能であるが、太陽電池は屋外に設置される場合が想定されるため、飛来物等による物理的衝撃により破損する恐れが有り、そのような場合でも落下の危険が小さいことが必要とされる。破損時の落下を防止するためには、破損によって破片が飛散せず一体性を保つことが要求される。そのためには太陽電池に加わる衝撃を伸びによって吸収し、破断しにくい材料で太陽電池を構成することが好ましい。よって本発明に用いられる樹脂の破断伸びは２００％以上、より好ましくは３００％以上、さらに好ましくは４００％以上であると良い。さらに引っ張り応力に対する強度が高い方が破断を起こしにくいため、樹脂の引っ張り強度は１０ＭＰａ以上が好ましく、１５ＭＰａ以上がより好ましい。
【００１９】
また樹脂は、電解液が揮発しないように、水分透過性の小さい材料であることが好ましく、具体的には樹脂の水分透過性が８×１０-11ｍｌ・ｃｍ／ｃｍ2・ｓ・Ｐａ以下であることが好ましく、６×１０-11ｍｌ・ｃｍ／ｃｍ2・ｓ・Ｐａ以下であることがより好ましい。
【００２０】
また、太陽電池は建造物や乗り物（自動車、船舶等）に取り付けて使用されることが多い。従って火災に晒される危険があり、その際、延焼を増長するような可燃性の高い材料で電池を構成することは避ける必要がある。従って、樹脂は難燃性であることが好ましく、具体的にはＵＬ９４規格において９４Ｖ−２グレードよりも高い難燃性の樹脂を用いることが好ましい。より好ましくは９４Ｖ−１グレード以上、より好ましくは９４Ｖ−０グレードの難燃性を有する樹脂を用いることが好ましい。
【００２１】
上記した構成において、樹脂は、実用的な耐久性を有する樹脂であれば各種のものが使用可能であるが、直鎖状の分子構造を有する共重合体樹脂が耐久性に優れるため好ましく、フッ素化合物からなる樹脂（フッ素樹脂）が特に耐久性に優れ、外部環境や電池に用いる内部材料に対する化学的な安定性に優れるためにより好ましい。なかでもテトラフロロエチレンヘキサフロロプロピレンビニリデンフルオライド（ＴＨＶ）からなる樹脂は溶融温度が１００〜２００℃と低く熱圧着が容易であることから特に好ましい。この他にもフロリネーテッドエチレンプロピレン（ＦＥＰ）、パーフロロアルキルビニル（ＰＦＡ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、エチレンテトラフロロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフロロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレンクロロトリフロロエチレン（ＥＣＴＦＥ）などのフッ素系樹脂も使用可能である。
【００２２】
また樹脂の厚みは特に限定されないが、柔軟性と強度を確保する必要から、０．０３〜３ｍｍであることが好ましく、０．０５〜１ｍｍであるとより好ましい。
【００２３】
本発明の太陽電池は、上記した積層体と、透光性基材と、透光性基材の片面に形成された透明電極と、積層体と透明電極との間に封入された電解液とを備えたことを特徴としている。尚、電解液は、色素増感型太陽電池の場合、ヨウ素電解質溶液とすることが好ましい。
【００２４】
上記した構成において、積層体が有するガラス板及び樹脂をそれぞれ第１のガラス板及び第１の樹脂としたとき、透光性基材は、第１面及び第２面を有する第２のガラス板と、第２のガラス板の第１面に形成された第２の樹脂とからなることが好ましい。このようにすれば、第２のガラス板の第１面に形成された第２の樹脂が第２のガラス板の破損を抑制し、仮に破損したとしても、飛散することがない。また、第２のガラス板によって電解液が外部に揮発することがない。尚、この場合、透明電極は第２のガラス板の第２面に形成される。
【００２５】
また、透光性基材に用いられる第２のガラス板は、１０μｍ〜２．２ｍｍの厚みを有することが好ましい。このようにすれば、太陽電池の軽量化がより一層図られる。
【００２６】
また、第１のガラス板及び／又は第２のガラス板は、２０μｍ〜０．３ｍｍの厚みを有することが好ましい。このようにすれば、太陽電池の更なる軽量化が図れるとともに、柔軟性に富み、設置場所の適用範囲が拡がる。より好ましい第１のガラス板及び／又は第２のガラス板の厚みは、３０μｍ〜０．２ｍｍであり、さらに好ましい第１のガラス板及び／又は第２のガラス板の厚みは、４０μｍ〜０．１ｍｍである。また、第１のガラス板と第２のガラス板の厚みは、同一でなくても良い。
【００２７】
さらに、第２のガラス板は、高温での加熱処理が必要ないため、物理強化、或いは化学強化処理を施した強化ガラスであれば、実用的な強度及び安全性が増す。
【００２８】
尚、透光性基材には太陽電池の発電効率を増加させるために白金等の貴金属の薄膜を形成することも可能である。
【００２９】
また第１のガラス板及び／又は第２のガラス板は、弾性率が１００ＧＰａ以下であることが好ましい。このようにすれば、ガラスの柔軟性（可撓性）が損なわれることが無い。弾性率は、９０ＧＰａ以下であることがより好ましく、８０ＧＰａ以下であることがさらに好ましい。
【００３０】
またガラス板は、その表面を研磨することによって作製しても良いが、研磨加工による手間、コストが嵩み、また研磨によって生じたガラス表面の傷が強度を低下させるため、第１のガラス板及び／又は第２のガラス板の第１面又は第２面が無研磨面であることが好ましく、第１面及び第２面の両面が無研磨面であることがより好ましい。肉薄で無研磨面を有するガラス板を大量に且つ安価に製造するには、オーバーフロー法、スロットダウン法、リドロー法等で成形することが適している。
【００３１】
第１のガラス板の表面及び第２のガラス板の表面にそれぞれ第１の樹脂及び第２の樹脂を形成する方法としては、熱圧着法が好適である。熱圧着法は、加熱によって樹脂を軟化させガラス板の表面に圧着する方法であり、接着剤を使用しないため、長期の屋外での使用等によって接着剤が劣化し剥離が生じる虞がない。この熱圧着法においては、ガラス板と樹脂の熱膨張係数の違いによって冷却時に応力が発生する。一般にガラスは樹脂に比較して熱膨張係数が小さいため、応力を低減するためにはガラスの熱膨張係数が大きい方が好ましい。ただし、あまり熱膨張係数が大きすぎると光活性層を第１のガラス板の表面に焼き付ける際、ガラス板が反ったり割れたりするため、第１のガラス板の熱膨張係数の好適な範囲は、３０〜３８０℃の温度範囲において、２０×１０-7／℃〜１５０×１０-7／℃である。より好ましい範囲は、２５×１０-7／℃〜１３０×１０-7／℃であり、さらに好ましい範囲は、３０×１０-7／℃〜１１０×１０-7／℃である。尚、第２のガラス板の熱膨張係数は、太陽電池の反りを考慮して第１のガラス板の熱膨張係数を一致させることが好ましい。
【００３２】
また透光性基材は、光活性層を焼き付ける必要がないため、第２の樹脂のみによって構成されていてもよい。この場合、第２の樹脂は、電解液中の水分が樹脂を通して外部に揮発しないようにあるいは外部から水分やガスが電解液中に侵入しないように、水分透過性の小さい材料であることが好ましく、具体的には第２の樹脂の水分透過性が８×１０-11ｍｌ・ｃｍ／ｃｍ2・ｓ・Ｐａ以下であることが好ましく、６×１０-11ｍｌ・ｃｍ／ｃｍ2・ｓ・Ｐａ以下であることがより好ましい。
【００３３】
積層体における樹脂の場合と同様の理由から、本発明に用いられる第１の樹脂及び／又は第２の樹脂の破断伸びは２００％以上、より好ましくは３００％以上、さらに好ましくは４００％以上であると良い。さらに引っ張り応力に対する強度が高い方が破断を起こしにくいため、本発明に用いられる第１の樹脂及び／又は第２の樹脂の引っ張り強度は１０ＭＰａ以上が好ましく、１５ＭＰａ以上がより好ましい。
【００３４】
また積層体における樹脂の場合と同様の理由から、本発明で使用される第１の樹脂及び／又は第２の樹脂は難燃性であることが好ましく、具体的にはＵＬ９４規格において９４Ｖ−２グレードよりも高い難燃性の樹脂を用いることが好ましい。より好ましくは９４Ｖ−１グレード以上、より好ましくは９４Ｖ−０グレードの難燃性を有する樹脂を用いることが好ましい。
【００３５】
上記した構成において、第１の樹脂及び第２の樹脂は、実用的な耐久性を有する樹脂であれば各種のものが使用可能であるが、直鎖状の分子構造を有する共重合体樹脂が耐久性に優れるため好ましく、フッ素化合物からなる樹脂（フッ素樹脂）が特に耐久性に優れ、外部環境や電池に用いる内部材料に対する化学的な安定性に優れるためにより好ましい。なかでも、テトラフロロエチレンヘキサフロロプロピレンビニリデンフルオライド（ＴＨＶ）からなる樹脂は溶融温度が１００〜２００℃と低く熱圧着が容易であることから特に好ましい。この他にもフロリネーテッドエチレンプロピレン（ＦＥＰ）、パーフロロアルキルビニル（ＰＦＡ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、エチレンテトラフロロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフロロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレンクロロトリフロロエチレン（ＥＣＴＦＥ）などのフッ素系樹脂も使用可能である。
【００３６】
また第１の樹脂及び／又は第２の樹脂の厚みは特に限定されないが、柔軟性と強度を確保する必要から、０．０３〜３ｍｍであることが好ましく、０．０５〜１ｍｍであることがより好ましい。
【実施例】
【００３７】
以下に、本発明による実施例を、図および表に基づいて説明する。図１は、本発明の積層体の説明図であり、図２は、本発明の色素増感型太陽電池の説明図である。図３は、本発明の他の色素増感型太陽電池の説明図である。表１は、本発明の実施例１〜５、表２は、実施例６〜８、表３は、実施例９〜１２、表４は、比較例１〜３を示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【表２】
【００４０】
【表３】
【００４１】
【表４】
【００４２】
図１に示すように、実施例１〜５及び比較例１、２の積層体１は、第１面２ａと第２面２ｂを有する第１のガラス板２と、第１のガラス板２の第１面２ａに形成された導電膜３と、導電膜３上に形成された光活性層４と、第１のガラス板２の第２面２ｂに形成された第１の樹脂５を備えている。
【００４３】
導電膜３はＩＴＯ膜からなり、スパッタリング法により形成されている。また光活性層４はＴｉＯ2粉末をスラリー状にしてＩＴＯ面にコーティングしたのち５００℃で１時間焼成することによって形成してあり、ＴｉＯ2粉末の表面には色素が化学吸着している。第１の樹脂５は１４０℃に加熱しながら２気圧で加圧することによって熱圧着法によってガラス板２と貼り合せてある。
【００４４】
尚、第１のガラス板２として、実施例１では、日本電気硝子社製ＢＬＣを用い、実施例２〜１２及び比較例１及び３では日本電気硝子社製ＯＡ−１０を用い、比較例２では、日本電気硝子社製ＬＧ‐７１を用いた。第１のガラス板２の厚み及び特性は、表１〜４に示した通りである。また第１の樹脂５は、表１〜４に示すような材質、厚み及び特性を有する樹脂からなる。比較例１の積層体は、第１のガラス板の厚みが３ｍｍと厚く、第１の樹脂５が形成されていない。
【００４５】
図２に示すように、実施例６の色素増感型太陽電池１０は、実施例２に示した積層体１と、第２のガラス板６ａとその第１面６ａａに形成した第２の樹脂（ＴＨＶフィルム）６ｂとからなる透光性基材６と、透光性基材６の片面に形成された透明電極（ＩＴＯ膜）７と、さらに透明電極７上に形成されたＰｔ膜からなる対極８と、積層体１の導電膜３と対極８とに間に封入された電解液９とを備えている。尚、電解液９は、ヨウ素電解質溶液からなり、光活性層４に含浸した状態で存在している。また、この色素増感型太陽電池１０では、第１の樹脂５と第２の樹脂６ｂとはそれぞれ第１のガラス板及び第２のガラス板に同時に熱圧着することによって、積層体１と透光性基材６とを貼り合わせてある。ここで、実施例６〜８の第２のガラス板は、第１のガラス板と同一のものを用い、実施例６〜１２の第２の樹脂は、第１の樹脂と同一のものを用いた。
【００４６】
図３に示すように、実施例９〜１２の色素増感型太陽電池２０は、それぞれ実施例２〜５の積層体１と、第１の樹脂５と同一の第２の樹脂６ｂとからなる透光性基材６と、透光性基材６の片面に形成された透明電極（ＩＴＯ膜）７と、さらに透明電極７上に形成されたＰｔ膜からなる対極８と、積層体１の導電膜３と対極８とに間に封入された電解液９とを備えている以外は、実施例６と同様に構成されている。
【００４７】
また、実施例１の第１のガラス板は、リドロー法によって、実施例２〜１２及び比較例１、３の第１のガラス板及び第２のガラス板は、いずれもオーバーフロー法によって成形され、それらの表面はいずれも無研磨面となっているが、比較例２の第１のガラス板は、ロール成形法によって成形され、その両表面は成形後光学研磨されている。
【００４８】
また、比較例３の色素増感型太陽電池（図示せず）は、比較例１に示した積層体と、第２のガラス板のみからなる透光性基材と、透光性基材の片面に形成された透明電極（ＩＴＯ膜）と、さらに透明電極上に形成されたＰｔ膜からなる対極と、積層体の導電膜と対極とに間に封入された電解液とを備えている。
【００４９】
表１に示すように、実施例１〜５の積層体は、ガラス板の厚みが薄いため、軽量である。特に実施例１〜３の積層体は、ガラス板の厚さが比較例１の１／３０以下であるため、柔軟性にも優れる。また実施例６〜１２の色素増感型太陽電池も、ガラス板の厚みが薄いため、軽量である。特に実施例６、９及び１０の色素増感型太陽電池は、ガラス板の厚みが０．１ｍｍと薄いため、柔軟性にも優れる。その中でも実施例９、１０は、第２のガラス板を備えていないため、より軽量で柔軟性も高い。また、実施例６〜１２の色素増感型太陽電池は、第１の樹脂及び第２の樹脂によって、電解液の揮発を抑制できるとともに、第１のガラス板又は第２のガラス板にクラックが生じたとしても、電解液の流出を阻止できる。
【００５０】
これに対して、比較例１の積層体及び比較例３の色素増感型太陽電池は、ガラス板の表面に樹脂がないため、実用的な強度及び安全性を得るためにはガラス板の厚みを厚くする必要が有り、重量が大きく剛直なものであった。比較例２の積層体は、第１のガラス板は厚みが薄いが、歪点の低いガラスからなるため、軽量で柔軟な積層体が得られたものの、光活性層の焼結の際にガラス板が軟化変形した。
【００５１】
尚、ガラス板の歪点は、ファイバーエロンゲーション法によって測定した。また弾性率は、共振式弾性率測定装置によって測定した。熱膨張係数は、ディラトメーターによって測定した。また、樹脂の破断伸びは、引っ張り試験機によって、水分透過性はＪＩＳ Ｋ ７１２６：１９８７ プラスチックフィルム及びシートの気体透過度試験法によって測定した。さらに、樹脂の難燃性はＵＬ９４規格によって評価した。また、積層体及び太陽電池の柔軟性は、人力によって容易に曲げられる場合を“良好”とし、そうではない場合を“柔軟性無し”と評価した。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の積層体の説明図である。
【図２】本発明における実施例６の色素増感型太陽電池の説明図である。
【図３】本発明における実施例９〜１２の色素増感型太陽電池の説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 積層体
２ 第１のガラス板
２ａ 第１面
２ｂ 第２面
３ 導電膜（ＩＴＯ膜）
４ 光活性層
５ 第１の樹脂
６ 透光性基材
６ａ 第２のガラス板
６ａａ 第１面
６ａｂ 第２面
６ｂ 第２の樹脂
７ 透明電極（ＩＴＯ膜）
８ 対極（Ｐｔ膜）
９ 電解液（ヨウ素電解質溶液）
１０、２０ 色素増感型太陽電池
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層体、特に太陽電池に用いる積層体及びそれを用いた太陽電池、特に色素増感型太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、太陽電池は次世代のクリーンエネルギー源として大いに注目を集めている。中でも色素増感型太陽電池は製造が容易で、電池製造にかかる環境負荷が小さいこと、室内での発電効率に優れることなどから近年特に注目を集めている。従来、太陽電池はガラス基板上に発電材料を配置した構造のものが用いられているが、ガラス基板の重量が大きいこと、或いは曲面形状のものが製造できないことが施工上の制約条件となっている。
【０００３】
また、本技術分野においては、軽量で柔軟性に富んだ太陽電池の開発が強く求められている。尚、太陽電池が発電するための光源は必ずしも太陽光である必要は無く人工光でも良いが、人工光を利用した発電装置も含めて本願では太陽電池と表現する。
【０００４】
軽量で柔軟性に富んだ太陽電池を作製するには基板材料としてガラスの代わりに樹脂を用いることが考えられるが、一般に樹脂は耐熱性が低いため、半導体電極（光活性層）を基板に形成するための熱工程に耐えない。この問題を解決するために、マイクロ波を用いて基板上の光活性物質のみを選択的に加熱する色素増感型電池作製方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】内田、「ナノ結晶酸化チタン膜のマイクロ波焼成と光電子移動」、光触媒、光機能材料研究会、１６、ｐ３１−３８（２００５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１に記載のように、マイクロ波加熱技術を用いることで樹脂を基板とした軽量で柔軟性に富んだ色素増感型太陽電池を製造することが出来る。しかしならが樹脂基板を用いた太陽電池を屋外で使用すると、樹脂基板が紫外線等によって劣化しやすい、もしくは、樹脂のガス透過性が高いために電池内封入物（電解液成分）が樹脂を透過して揮発するという、耐久性上の問題があり、実用的な電池を製造することは困難であった。さらにマイクロ波照射装置が高価であり、産業面への応用が困難なことも欠点の一つである。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みて成されたものであり、電池製造工程の熱処理に耐え、実用的な耐久性を兼ね備えた軽量の積層体及びそれを用いた太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、歪点の高いガラス板の表面に樹脂を形成した積層体を太陽電池の部材として用いることによって、経済性、軽量化、安全性及び耐久性が優れた太陽電池を得ることができることを見出し、本発明として提案するものである。
【０００８】
すなわち、本発明の積層体は、第１面と第２面を有するガラス板と、ガラス板の第１面に形成された導電膜と、導電膜上に形成された光活性層とを備えた積層体であって、ガラス板が、４００℃以上の歪点を有するガラスからなり、１０μｍ〜２．２ｍｍの厚みを有し、ガラス板の第２面に樹脂が形成されてなることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の太陽電池は、第１面と第２面を有するガラス板と、ガラス板の第１面に形成された導電膜と、導電膜上に形成された光活性層とを備えた積層体と、透光性基材と、透光性基材の片面に形成された透明電極と、積層体と透明電極とに間に封入された電解液とを備え、ガラス板が、４００℃以上の歪点を有するガラスからなり、１０μｍ〜２．２ｍｍの厚みを有し、ガラス板の第２面に樹脂が形成されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の積層体は、上記した構成を有しているため、それを用いた太陽電池が、電池製造工程の熱処理に耐え、実用的な耐久性を兼ね備え、軽量となる。すなわち、ガラス板が、４００℃以上の歪点を有するガラスからなるため、酸化チタン等からなる光活性層をガラス板上に形成する際、高価な装置を必要とするマイクロ波を使用せずに、汎用性の高い熱処理装置を使用でき、製造効率が高く、コストを低く抑えることができる。しかも、光活性層を、高温でガラス板上に焼き付けても、ガラスの歪点が熱処理温度より高いため、ガラス板が変形することがない。またガラス板の厚みが２．２ｍｍ以下であるため、太陽電池の軽量化が図れるとともに、ガラス板の表面に形成された樹脂がガラス板の破損を抑制し、仮に破損したとしても、飛散することがない。また、本発明の積層体は、基材としてガラス板を使用しているため、太陽電池の電解液が積層体を通って外部に揮発することが無くあるいは外部から水分やガスが侵入することが無く、太陽電池の長期安定性に優れる。さらに、ガラス板にクラックが生じたとしても、その表面に形成された樹脂により電解液の流出を防止できる。
【００１１】
従って、本発明の積層体を用いた太陽電池は、経済性、軽量化、安全性及び耐久性に優れるため、これを設置する構造体に負担をかけることが無く、屋外での使用に充分耐えることができ実用的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明において、光活性層は、紫外光、可視光、近赤外光、太陽光、照明光等の光の照射によって、電子と正孔とを発生する材料からなり、例えば、色素増感型太陽電池では、酸化チタン粉末からなり、酸化チタン粉末の表面には、光を吸収させるための色素が化学吸着させてある。また、導電膜は、生じた電子を外部回路へと導くための導体としての役割を担い、通常ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯまたは金属薄膜からなる。
【００１３】
本発明の積層体は、ガラス板が、１０μｍ〜０．８ｍｍの厚みを有する。ガラス板が０．８ｍｍよりも厚いと、軽量化の効果が低くなり、ガラス板が１０μｍよりも薄いと、柔軟性（可撓性）に優れるが破損し易くなる。
【００１４】
またガラス板は、２０μｍ〜０．３ｍｍの厚みを有することが好ましい。このようにすれば、太陽電池の更なる軽量化が図れるとともに、柔軟性に富み、設置場所の適用範囲が拡がる。より好ましいガラス板の厚みは、３０μｍ〜０．２ｍｍであり、さらに好ましいガラス板の厚みは、４０μｍ〜０．１ｍｍである。
【００１５】
またガラス板の柔軟性（可撓性）を決定する因子としては、ガラス板の厚みの他に、ガラス板の弾性率が重要となる。従って、ガラス板は、弾性率が１００ＧＰａ以下であることが好ましい。このようにすれば、ガラスの柔軟性（可撓性）が損なわれることが無い。弾性率は、９０ＧＰａ以下であることがより好ましく、８０ＧＰａ以下であることがさらに好ましい。
【００１６】
またガラス板は、その表面を研磨することによって作製しても良いが、研磨加工による手間、コストが嵩み、また研磨によって生じたガラス表面の傷が強度を低下させるため、ガラス板の第１面及び／又は第２面が無研磨面であることが好ましく、第１面及び第２面の両面が無研磨面であることがより好ましい。肉薄で無研磨面を有するガラス板を大量に且つ安価に製造するには、オーバーフロー法、スロットダウン法、リドロー法等で成形することが適している。
【００１７】
ガラス板の表面に樹脂を形成する方法としては、熱圧着法が好適である。熱圧着法は、加熱によって樹脂を軟化させガラス板の表面に圧着する方法であり、接着剤を使用しないため、長期の屋外での使用等によって接着剤が劣化し剥離が生じる虞がない。尚、ここで言う接着剤とは粘着性の接着層を指し、樹脂表面に形成された密着性を向上させるための表面改質層等は含まれない。この熱圧着法においては、ガラス板と樹脂の熱膨張係数の違いによって冷却時に応力が発生する。一般にガラスは樹脂に比較して熱膨張係数が小さいため、応力を低減するためにはガラスの熱膨張係数が大きい方が好ましい。ただし、あまり熱膨張係数が大きすぎると光活性層をガラス板の表面に焼き付ける際、ガラス板が反ったり割れたりするため、ガラス板の熱膨張係数の好適な範囲は、３０〜３８０℃の温度範囲において、２０×１０-7／℃〜１５０×１０-7／℃である。より好ましい範囲は、２５×１０-7／℃〜１３０×１０-7／℃であり、さらに好ましい範囲は、３０×１０-7／℃〜１１０×１０-7／℃である。
【００１８】
本発明の積層体は、太陽電池の部材として好適に使用可能であるが、太陽電池は屋外に設置される場合が想定されるため、飛来物等による物理的衝撃により破損する恐れが有り、そのような場合でも落下の危険が小さいことが必要とされる。破損時の落下を防止するためには、破損によって破片が飛散せず一体性を保つことが要求される。そのためには太陽電池に加わる衝撃を伸びによって吸収し、破断しにくい材料で太陽電池を構成することが好ましい。よって本発明に用いられる樹脂の破断伸びは２００％以上、より好ましくは３００％以上、さらに好ましくは４００％以上であると良い。さらに引っ張り応力に対する強度が高い方が破断を起こしにくいため、樹脂の引っ張り強度は１０ＭＰａ以上が好ましく、１５ＭＰａ以上がより好ましい。
【００１９】
また樹脂は、電解液が揮発しないように、水分透過性の小さい材料であることが好ましく、具体的には樹脂の水分透過性が８×１０-11ｍｌ・ｃｍ／ｃｍ2・ｓ・Ｐａ以下であることが好ましく、６×１０-11ｍｌ・ｃｍ／ｃｍ2・ｓ・Ｐａ以下であることがより好ましい。
【００２０】
また、太陽電池は建造物や乗り物（自動車、船舶等）に取り付けて使用されることが多い。従って火災に晒される危険があり、その際、延焼を増長するような可燃性の高い材料で電池を構成することは避ける必要がある。従って、樹脂は難燃性であることが好ましく、具体的にはＵＬ９４規格において９４Ｖ−２グレードよりも高い難燃性の樹脂を用いることが好ましい。より好ましくは９４Ｖ−１グレード以上、より好ましくは９４Ｖ−０グレードの難燃性を有する樹脂を用いることが好ましい。
【００２１】
上記した構成において、樹脂は、実用的な耐久性を有する樹脂であれば各種のものが使用可能であるが、直鎖状の分子構造を有する共重合体樹脂が耐久性に優れるため好ましく、フッ素化合物からなる樹脂（フッ素樹脂）が特に耐久性に優れ、外部環境や電池に用いる内部材料に対する化学的な安定性に優れるためにより好ましい。なかでもテトラフロロエチレンヘキサフロロプロピレンビニリデンフルオライド（ＴＨＶ）からなる樹脂は溶融温度が１００〜２００℃と低く熱圧着が容易であることから特に好ましい。この他にもフロリネーテッドエチレンプロピレン（ＦＥＰ）、パーフロロアルキルビニル（ＰＦＡ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、エチレンテトラフロロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフロロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレンクロロトリフロロエチレン（ＥＣＴＦＥ）などのフッ素系樹脂も使用可能である。
【００２２】
また樹脂の厚みは特に限定されないが、柔軟性と強度を確保する必要から、０．０３〜３ｍｍであることが好ましく、０．０５〜１ｍｍであるとより好ましい。
【００２３】
本発明の太陽電池は、上記した積層体と、透光性基材と、透光性基材の片面に形成された透明電極と、積層体と透明電極との間に封入された電解液とを備えたことを特徴としている。尚、電解液は、色素増感型太陽電池の場合、ヨウ素電解質溶液とすることが好ましい。
【００２４】
上記した構成において、積層体が有するガラス板及び樹脂をそれぞれ第１のガラス板及び第１の樹脂としたとき、透光性基材は、第１面及び第２面を有する第２のガラス板と、第２のガラス板の第１面に形成された第２の樹脂とからなることが好ましい。このようにすれば、第２のガラス板の第１面に形成された第２の樹脂が第２のガラス板の破損を抑制し、仮に破損したとしても、飛散することがない。また、第２のガラス板によって電解液が外部に揮発することがない。尚、この場合、透明電極は第２のガラス板の第２面に形成される。
【００２５】
また、透光性基材に用いられる第２のガラス板は、１０μｍ〜２．２ｍｍの厚みを有することが好ましい。このようにすれば、太陽電池の軽量化がより一層図られる。
【００２６】
また、第１のガラス板及び／又は第２のガラス板は、２０μｍ〜０．３ｍｍの厚みを有することが好ましい。このようにすれば、太陽電池の更なる軽量化が図れるとともに、柔軟性に富み、設置場所の適用範囲が拡がる。より好ましい第１のガラス板及び／又は第２のガラス板の厚みは、３０μｍ〜０．２ｍｍであり、さらに好ましい第１のガラス板及び／又は第２のガラス板の厚みは、４０μｍ〜０．１ｍｍである。また、第１のガラス板と第２のガラス板の厚みは、同一でなくても良い。
【００２７】
さらに、第２のガラス板は、高温での加熱処理が必要ないため、物理強化、或いは化学強化処理を施した強化ガラスであれば、実用的な強度及び安全性が増す。
【００２８】
尚、透光性基材には太陽電池の発電効率を増加させるために白金等の貴金属の薄膜を形成することも可能である。
【００２９】
また第１のガラス板及び／又は第２のガラス板は、弾性率が１００ＧＰａ以下であることが好ましい。このようにすれば、ガラスの柔軟性（可撓性）が損なわれることが無い。弾性率は、９０ＧＰａ以下であることがより好ましく、８０ＧＰａ以下であることがさらに好ましい。
【００３０】
またガラス板は、その表面を研磨することによって作製しても良いが、研磨加工による手間、コストが嵩み、また研磨によって生じたガラス表面の傷が強度を低下させるため、第１のガラス板及び／又は第２のガラス板の第１面又は第２面が無研磨面であることが好ましく、第１面及び第２面の両面が無研磨面であることがより好ましい。肉薄で無研磨面を有するガラス板を大量に且つ安価に製造するには、オーバーフロー法、スロットダウン法、リドロー法等で成形することが適している。
【００３１】
第１のガラス板の表面及び第２のガラス板の表面にそれぞれ第１の樹脂及び第２の樹脂を形成する方法としては、熱圧着法が好適である。熱圧着法は、加熱によって樹脂を軟化させガラス板の表面に圧着する方法であり、接着剤を使用しないため、長期の屋外での使用等によって接着剤が劣化し剥離が生じる虞がない。この熱圧着法においては、ガラス板と樹脂の熱膨張係数の違いによって冷却時に応力が発生する。一般にガラスは樹脂に比較して熱膨張係数が小さいため、応力を低減するためにはガラスの熱膨張係数が大きい方が好ましい。ただし、あまり熱膨張係数が大きすぎると光活性層を第１のガラス板の表面に焼き付ける際、ガラス板が反ったり割れたりするため、第１のガラス板の熱膨張係数の好適な範囲は、３０〜３８０℃の温度範囲において、２０×１０-7／℃〜１５０×１０-7／℃である。より好ましい範囲は、２５×１０-7／℃〜１３０×１０-7／℃であり、さらに好ましい範囲は、３０×１０-7／℃〜１１０×１０-7／℃である。尚、第２のガラス板の熱膨張係数は、太陽電池の反りを考慮して第１のガラス板の熱膨張係数を一致させることが好ましい。
【００３２】
また透光性基材は、光活性層を焼き付ける必要がないため、第２の樹脂のみによって構成されていてもよい。この場合、第２の樹脂は、電解液中の水分が樹脂を通して外部に揮発しないようにあるいは外部から水分やガスが電解液中に侵入しないように、水分透過性の小さい材料であることが好ましく、具体的には第２の樹脂の水分透過性が８×１０-11ｍｌ・ｃｍ／ｃｍ2・ｓ・Ｐａ以下であることが好ましく、６×１０-11ｍｌ・ｃｍ／ｃｍ2・ｓ・Ｐａ以下であることがより好ましい。
【００３３】
積層体における樹脂の場合と同様の理由から、本発明に用いられる第１の樹脂及び／又は第２の樹脂の破断伸びは２００％以上、より好ましくは３００％以上、さらに好ましくは４００％以上であると良い。さらに引っ張り応力に対する強度が高い方が破断を起こしにくいため、本発明に用いられる第１の樹脂及び／又は第２の樹脂の引っ張り強度は１０ＭＰａ以上が好ましく、１５ＭＰａ以上がより好ましい。
【００３４】
また積層体における樹脂の場合と同様の理由から、本発明で使用される第１の樹脂及び／又は第２の樹脂は難燃性であることが好ましく、具体的にはＵＬ９４規格において９４Ｖ−２グレードよりも高い難燃性の樹脂を用いることが好ましい。より好ましくは９４Ｖ−１グレード以上、より好ましくは９４Ｖ−０グレードの難燃性を有する樹脂を用いることが好ましい。
【００３５】
上記した構成において、第１の樹脂及び第２の樹脂は、実用的な耐久性を有する樹脂であれば各種のものが使用可能であるが、直鎖状の分子構造を有する共重合体樹脂が耐久性に優れるため好ましく、フッ素化合物からなる樹脂（フッ素樹脂）が特に耐久性に優れ、外部環境や電池に用いる内部材料に対する化学的な安定性に優れるためにより好ましい。なかでも、テトラフロロエチレンヘキサフロロプロピレンビニリデンフルオライド（ＴＨＶ）からなる樹脂は溶融温度が１００〜２００℃と低く熱圧着が容易であることから特に好ましい。この他にもフロリネーテッドエチレンプロピレン（ＦＥＰ）、パーフロロアルキルビニル（ＰＦＡ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、エチレンテトラフロロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフロロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレンクロロトリフロロエチレン（ＥＣＴＦＥ）などのフッ素系樹脂も使用可能である。
【００３６】
また第１の樹脂及び／又は第２の樹脂の厚みは特に限定されないが、柔軟性と強度を確保する必要から、０．０３〜３ｍｍであることが好ましく、０．０５〜１ｍｍであることがより好ましい。
【実施例】
【００３７】
以下に、本発明による実施例を、図および表に基づいて説明する。図１は、本発明の積層体の説明図であり、図２は、本発明の色素増感型太陽電池の説明図である。図３は、本発明の他の色素増感型太陽電池の説明図である。表１は、本発明の実施例１〜５、表２は、実施例６〜８、表３は、実施例９〜１２、表４は、比較例１〜３を示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【表２】
【００４０】
【表３】
【００４１】
【表４】
【００４２】
図１に示すように、実施例１〜５及び比較例１、２の積層体１は、第１面２ａと第２面２ｂを有する第１のガラス板２と、第１のガラス板２の第１面２ａに形成された導電膜３と、導電膜３上に形成された光活性層４と、第１のガラス板２の第２面２ｂに形成された第１の樹脂５を備えている。
【００４３】
導電膜３はＩＴＯ膜からなり、スパッタリング法により形成されている。また光活性層４はＴｉＯ2粉末をスラリー状にしてＩＴＯ面にコーティングしたのち５００℃で１時間焼成することによって形成してあり、ＴｉＯ2粉末の表面には色素が化学吸着している。第１の樹脂５は１４０℃に加熱しながら２気圧で加圧することによって熱圧着法によってガラス板２と貼り合せてある。
【００４４】
尚、第１のガラス板２として、実施例１では、日本電気硝子社製ＢＬＣを用い、実施例２〜１２及び比較例１及び３では日本電気硝子社製ＯＡ−１０を用い、比較例２では、日本電気硝子社製ＬＧ‐７１を用いた。第１のガラス板２の厚み及び特性は、表１〜４に示した通りである。また第１の樹脂５は、表１〜４に示すような材質、厚み及び特性を有する樹脂からなる。比較例１の積層体は、第１のガラス板の厚みが３ｍｍと厚く、第１の樹脂５が形成されていない。
【００４５】
図２に示すように、実施例６の色素増感型太陽電池１０は、実施例２に示した積層体１と、第２のガラス板６ａとその第１面６ａａに形成した第２の樹脂（ＴＨＶフィルム）６ｂとからなる透光性基材６と、透光性基材６の片面に形成された透明電極（ＩＴＯ膜）７と、さらに透明電極７上に形成されたＰｔ膜からなる対極８と、積層体１の導電膜３と対極８とに間に封入された電解液９とを備えている。尚、電解液９は、ヨウ素電解質溶液からなり、光活性層４に含浸した状態で存在している。また、この色素増感型太陽電池１０では、第１の樹脂５と第２の樹脂６ｂとはそれぞれ第１のガラス板及び第２のガラス板に同時に熱圧着することによって、積層体１と透光性基材６とを貼り合わせてある。ここで、実施例６〜８の第２のガラス板は、第１のガラス板と同一のものを用い、実施例６〜１２の第２の樹脂は、第１の樹脂と同一のものを用いた。
【００４６】
図３に示すように、実施例９〜１２の色素増感型太陽電池２０は、それぞれ実施例２〜５の積層体１と、第１の樹脂５と同一の第２の樹脂６ｂとからなる透光性基材６と、透光性基材６の片面に形成された透明電極（ＩＴＯ膜）７と、さらに透明電極７上に形成されたＰｔ膜からなる対極８と、積層体１の導電膜３と対極８とに間に封入された電解液９とを備えている以外は、実施例６と同様に構成されている。
【００４７】
また、実施例１の第１のガラス板は、リドロー法によって、実施例２〜１２及び比較例１、３の第１のガラス板及び第２のガラス板は、いずれもオーバーフロー法によって成形され、それらの表面はいずれも無研磨面となっているが、比較例２の第１のガラス板は、ロール成形法によって成形され、その両表面は成形後光学研磨されている。
【００４８】
また、比較例３の色素増感型太陽電池（図示せず）は、比較例１に示した積層体と、第２のガラス板のみからなる透光性基材と、透光性基材の片面に形成された透明電極（ＩＴＯ膜）と、さらに透明電極上に形成されたＰｔ膜からなる対極と、積層体の導電膜と対極とに間に封入された電解液とを備えている。
【００４９】
表１に示すように、実施例１〜５の積層体は、ガラス板の厚みが薄いため、軽量である。特に実施例１〜３の積層体は、ガラス板の厚さが比較例１の１／３０以下であるため、柔軟性にも優れる。また実施例６〜１２の色素増感型太陽電池も、ガラス板の厚みが薄いため、軽量である。特に実施例６、９及び１０の色素増感型太陽電池は、ガラス板の厚みが０．１ｍｍと薄いため、柔軟性にも優れる。その中でも実施例９、１０は、第２のガラス板を備えていないため、より軽量で柔軟性も高い。また、実施例６〜１２の色素増感型太陽電池は、第１の樹脂及び第２の樹脂によって、電解液の揮発を抑制できるとともに、第１のガラス板又は第２のガラス板にクラックが生じたとしても、電解液の流出を阻止できる。
【００５０】
これに対して、比較例１の積層体及び比較例３の色素増感型太陽電池は、ガラス板の表面に樹脂がないため、実用的な強度及び安全性を得るためにはガラス板の厚みを厚くする必要が有り、重量が大きく剛直なものであった。比較例２の積層体は、第１のガラス板は厚みが薄いが、歪点の低いガラスからなるため、軽量で柔軟な積層体が得られたものの、光活性層の焼結の際にガラス板が軟化変形した。
【００５１】
尚、ガラス板の歪点は、ファイバーエロンゲーション法によって測定した。また弾性率は、共振式弾性率測定装置によって測定した。熱膨張係数は、ディラトメーターによって測定した。また、樹脂の破断伸びは、引っ張り試験機によって、水分透過性はＪＩＳ Ｋ ７１２６：１９８７ プラスチックフィルム及びシートの気体透過度試験法によって測定した。さらに、樹脂の難燃性はＵＬ９４規格によって評価した。また、積層体及び太陽電池の柔軟性は、人力によって容易に曲げられる場合を“良好”とし、そうではない場合を“柔軟性無し”と評価した。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の積層体の説明図である。
【図２】本発明における実施例６の色素増感型太陽電池の説明図である。
【図３】本発明における実施例９〜１２の色素増感型太陽電池の説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 積層体
２ 第１のガラス板
２ａ 第１面
２ｂ 第２面
３ 導電膜（ＩＴＯ膜）
４ 光活性層
５ 第１の樹脂
６ 透光性基材
６ａ 第２のガラス板
６ａａ 第１面
６ａｂ 第２面
６ｂ 第２の樹脂
７ 透明電極（ＩＴＯ膜）
８ 対極（Ｐｔ膜）
９ 電解液（ヨウ素電解質溶液）
１０、２０ 色素増感型太陽電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と第２面を有するガラス板と、ガラス板の第１面に形成された導電膜と、導電膜上に形成された光活性層とを備えた積層体であって、ガラス板が、４００℃以上の歪点を有するガラスからなり、１０μｍ〜２．２ｍｍの厚みを有し、ガラス板の第２面に樹脂が形成されてなることを特徴とする積層体。
【請求項２】
ガラス板が、２０μｍ〜０．３ｍｍの厚みを有することを特徴とする請求項１に記載の積層体。
【請求項３】
ガラス板は、弾性率が１００ＧＰａ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層体。
【請求項４】
ガラス板は、第１面及び／又は第２面が無研磨面であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の積層体。
【請求項５】
ガラス板は、熱膨張係数が３０〜３８０℃の温度範囲において、２０×１０-7／℃〜１５０×１０-7／℃であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の積層体。
【請求項６】
樹脂は、破断伸びが２００％以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の積層体。
【請求項７】
樹脂は、引っ張り強度が１０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の積層体。
【請求項８】
樹脂は、水分透過性が、８×１０-11ｍｌ・ｃｍ／ｃｍ2・ｓ・Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の積層体。
【請求項９】
樹脂が、ＵＬ９４規格の９４Ｖ−２グレード又はそれよりも高い難燃性を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の積層体。
【請求項１０】
樹脂が、直鎖状の分子構造を有する共重合体樹脂であることを特徴とする請求項１〜９に記載の積層体。
【請求項１１】
樹脂がフッ素樹脂であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の積層体。
【請求項１２】
フッ素樹脂が、テトラフロロエチレンヘキサフロロプロピレンビニリデンフルオライドからなる樹脂であることを特徴とする請求項１１に記載の積層体。
【請求項１３】
樹脂がガラス板の第２面に熱圧着によって接着してなることを特徴とする請求項１〜１２に記載の積層体。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の積層体と、透光性基材と、透光性基材の片面に形成された透明電極と、積層体と透明電極との間に封入された電解液とを備えたことを特徴とする太陽電池。
【請求項１５】
積層体が有するガラス板及び樹脂をそれぞれ第１のガラス板及び第１の樹脂としたとき、透光性基材が、第１面及び第２面を有する第２のガラス板と、第２のガラス板の第１面に形成された第２の樹脂とからなることを特徴とする請求項１４に記載の太陽電池。
【請求項１６】
第２のガラス板が、１０μｍ〜２．２ｍｍの厚みを有することを特徴とする請求項１５に記載の太陽電池。
【請求項１７】
第２のガラス板が、２０μｍ〜０．３ｍｍの厚みを有することを特徴とする請求項１５に記載の太陽電池。
【請求項１８】
第２のガラス板は、弾性率が１００ＧＰａ以下であることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項１９】
第２のガラス板は、第１面及び／又は第２面が無研磨面であることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項２０】
第２の樹脂が第２のガラス板の第１面に熱圧着によって接着してなることを特徴とする請求項１５〜１９に記載の太陽電池。
【請求項２１】
透光性基材が、第２の樹脂のみからなることを特徴とする請求項１４に記載の太陽電池。
【請求項２２】
第２の樹脂は、破断伸びが２００％以上であることを特徴とする請求項１５〜２１のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項２３】
第２の樹脂は、引っ張り強度が１０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１５〜２２のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項２４】
第２の樹脂が、ＵＬ９４規格の９４Ｖ−２グレード又はそれよりも高い難燃性を有することを特徴とする請求項１５〜２３のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項２５】
第２の樹脂が、フッ素樹脂であることを特徴とする請求項１５〜２４のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項２６】
フッ素樹脂が、直鎖状の分子構造を有する共重合体樹脂であることを特徴とする請求項２５に記載の太陽電池。
【請求項２７】
フッ素樹脂が、テトラフロロエチレンヘキサフロロプロピレンビニリデンフルオライドからなる樹脂であることを特徴とする請求項２５又は２６に記載の太陽電池。
【請求項２８】
第２の樹脂は、水分透過性が、８×１０-11ｍｌ・ｃｍ／ｃｍ2・ｓ・Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１６〜２７のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項１】
第１面と第２面を有するガラス板と、ガラス板の第１面に形成された導電膜と、導電膜上に形成された光活性層とを備えた積層体であって、ガラス板が、４００℃以上の歪点を有するガラスからなり、１０μｍ〜２．２ｍｍの厚みを有し、ガラス板の第２面に樹脂が形成されてなることを特徴とする積層体。
【請求項２】
ガラス板が、２０μｍ〜０．３ｍｍの厚みを有することを特徴とする請求項１に記載の積層体。
【請求項３】
ガラス板は、弾性率が１００ＧＰａ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層体。
【請求項４】
ガラス板は、第１面及び／又は第２面が無研磨面であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の積層体。
【請求項５】
ガラス板は、熱膨張係数が３０〜３８０℃の温度範囲において、２０×１０-7／℃〜１５０×１０-7／℃であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の積層体。
【請求項６】
樹脂は、破断伸びが２００％以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の積層体。
【請求項７】
樹脂は、引っ張り強度が１０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の積層体。
【請求項８】
樹脂は、水分透過性が、８×１０-11ｍｌ・ｃｍ／ｃｍ2・ｓ・Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の積層体。
【請求項９】
樹脂が、ＵＬ９４規格の９４Ｖ−２グレード又はそれよりも高い難燃性を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の積層体。
【請求項１０】
樹脂が、直鎖状の分子構造を有する共重合体樹脂であることを特徴とする請求項１〜９に記載の積層体。
【請求項１１】
樹脂がフッ素樹脂であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の積層体。
【請求項１２】
フッ素樹脂が、テトラフロロエチレンヘキサフロロプロピレンビニリデンフルオライドからなる樹脂であることを特徴とする請求項１１に記載の積層体。
【請求項１３】
樹脂がガラス板の第２面に熱圧着によって接着してなることを特徴とする請求項１〜１２に記載の積層体。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の積層体と、透光性基材と、透光性基材の片面に形成された透明電極と、積層体と透明電極との間に封入された電解液とを備えたことを特徴とする太陽電池。
【請求項１５】
積層体が有するガラス板及び樹脂をそれぞれ第１のガラス板及び第１の樹脂としたとき、透光性基材が、第１面及び第２面を有する第２のガラス板と、第２のガラス板の第１面に形成された第２の樹脂とからなることを特徴とする請求項１４に記載の太陽電池。
【請求項１６】
第２のガラス板が、１０μｍ〜２．２ｍｍの厚みを有することを特徴とする請求項１５に記載の太陽電池。
【請求項１７】
第２のガラス板が、２０μｍ〜０．３ｍｍの厚みを有することを特徴とする請求項１５に記載の太陽電池。
【請求項１８】
第２のガラス板は、弾性率が１００ＧＰａ以下であることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項１９】
第２のガラス板は、第１面及び／又は第２面が無研磨面であることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項２０】
第２の樹脂が第２のガラス板の第１面に熱圧着によって接着してなることを特徴とする請求項１５〜１９に記載の太陽電池。
【請求項２１】
透光性基材が、第２の樹脂のみからなることを特徴とする請求項１４に記載の太陽電池。
【請求項２２】
第２の樹脂は、破断伸びが２００％以上であることを特徴とする請求項１５〜２１のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項２３】
第２の樹脂は、引っ張り強度が１０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１５〜２２のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項２４】
第２の樹脂が、ＵＬ９４規格の９４Ｖ−２グレード又はそれよりも高い難燃性を有することを特徴とする請求項１５〜２３のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項２５】
第２の樹脂が、フッ素樹脂であることを特徴とする請求項１５〜２４のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項２６】
フッ素樹脂が、直鎖状の分子構造を有する共重合体樹脂であることを特徴とする請求項２５に記載の太陽電池。
【請求項２７】
フッ素樹脂が、テトラフロロエチレンヘキサフロロプロピレンビニリデンフルオライドからなる樹脂であることを特徴とする請求項２５又は２６に記載の太陽電池。
【請求項２８】
第２の樹脂は、水分透過性が、８×１０-11ｍｌ・ｃｍ／ｃｍ2・ｓ・Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１６〜２７のいずれかに記載の太陽電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−２８２７８３（Ｐ２００８−２８２７８３Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４３７５７（Ｐ２００７−１４３７５７）
【出願日】平成１９年５月３０日（２００７．５．３０）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月３０日（２００７．５．３０）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
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