電気モジュール及び電気モジュールの製造方法
【課題】本発明は、電気モジュールの電極間の短絡を効果的に防止し、かつ、電気モジュールの製造工程時に電極部材に与えるダメージを軽減することのできる電気モジュール又は電気モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】第１の基板２１に透明電極膜２２を設け、該透明電極膜２２に半導体層２３が設けられた半導体電極２４と、半導体電極２４に対向配置される対向電極膜２５が第２の基板２６に設けられた対極２７と、透明電極膜２２又は対向電極膜２５の外周に沿って設けられ半導体電極２４と対極２７との間に内部空間Ｓを有するセルＣを形成する封止材２９と、内部空間Ｓに充填される電解質３０とを備えた電気モジュール２０Ａであって、半導体電極２４と対極２７との間には、半導体電極２４と対極２７とを分離するシート状のセパレータ２８が配され、該セパレータ２８は、その両面が封止材２９に挟み込まれて固定されていることを特徴とする。
【解決手段】第１の基板２１に透明電極膜２２を設け、該透明電極膜２２に半導体層２３が設けられた半導体電極２４と、半導体電極２４に対向配置される対向電極膜２５が第２の基板２６に設けられた対極２７と、透明電極膜２２又は対向電極膜２５の外周に沿って設けられ半導体電極２４と対極２７との間に内部空間Ｓを有するセルＣを形成する封止材２９と、内部空間Ｓに充填される電解質３０とを備えた電気モジュール２０Ａであって、半導体電極２４と対極２７との間には、半導体電極２４と対極２７とを分離するシート状のセパレータ２８が配され、該セパレータ２８は、その両面が封止材２９に挟み込まれて固定されてい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、太陽電池モジュール等の電気モジュール及び電気モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料に代わるクリーンエネルギーの発電装置として太陽電池が注目され、シリコン（Ｓｉ）系太陽電池、および色素増感型太陽電池の開発が進められている。
とりわけ色素増感型太陽電池は、安価で量産しやすいものとして注目されているが、シリコン系太陽電池に比べ光電変換率が低いことから、複数のセルを直列接続してモジュール化することにより光電変換効率を高め、かつ製造コストを抑えるための開発がなされている。従来より、かかる太陽電池モジュールとしては、例えば下記特許文献１に記載されたものが提案されている。
【０００３】
図７に示すように、特許文献１の太陽電池モジュールは、光入射側から順に、一の基板１上に透明電極膜２、半導体層３、電解質溶液４、セパレータ５、対極６を積層して構成されている。
そして、この太陽電池モジュールのセパレータ５は熱圧着により対極６と一体化され、封止材７によって封止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１８２４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで上記特許文献１の太陽電池モジュールは、セパレータ５が対極６の表面に直に触れるように配され、セパレータ５の上方から封止材７を配してセパレータ５と共に封止材の下方で固定した構成とされている。しかし、セパレータ５を対極６に直に配した構成であるため、セパレータ５と対極６との間に隙間が形成されてしまい、この隙間から電解質溶液４が漏れ出て隣り合う電極同士が短絡してしまうという問題があった。
また、セパレータ５が対極６に直に配されているため、セパレータ５が対極６に設けられた電極膜を傷付けてしまい、太陽電池モジュールの発電効率を低下させるという問題があった。
また、封止材７をセパレータ５の上面側、すなわちセパレータ５の一方の面から浸透させた場合、封止材７の浸透に時間を要するため生産効率が悪いという問題があった。
また、封止材７の形成を熱プレスを用いて行う場合、熱プレスを行う時間が長くなることから、該熱プレスによる電極部材へのダメージが生じやすいという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みて、電気モジュールの電極間の短絡を効果的に防止し、かつ、電気モジュールの製造工程時に電極部材に与えるダメージを軽減することのできる電気モジュール又は電気モジュールの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、第１の基板に透明電極膜を設け、該透明電極膜に半導体層が設けられた半導体電極と、前記半導体電極に対向配置される対向電極膜が第２の基板に設けられた対極と、前記透明電極膜又は前記対向電極膜の外周に沿って設けられ前記半導体電極と前記対極との間に内部空間を有するセルを形成する封止材と、前記内部空間に充填される電解質とを備えた電気モジュールであって、前記半導体電極と前記対極との間には、これら半導体電極と対極とを分離するシート状のセパレータが配され、該セパレータは、その両面が前記封止材に挟み込まれて固定されていることを特徴とする。
本発明では、セパレータは、その両面が封止材に挟み込まれて固定されているため、セパレータに封止材が浸透しこれらセパレータと封止材とが密に結合してセパレータ又はその表面部分で隙間が形成されず、セパレータを配したことによる電解質の漏洩を防止することができる。
また、セパレータの両面が前記封止材に挟み込まれて固定されているため、セパレータが透明電極膜、半導体電極又は対向電極膜と接し難くなり、セパレータがこれらの電極膜と摩擦することによる傷の発生を防止することができる。
また、セパレータの両面から封止材を浸透させることで短時間でセパレータにこの封止材を浸透させることができる。
また更に、熱プレスを用いて封止材の形成を行う場合に、該熱プレスをかける時間を短縮することができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の電気モジュールであって、前記セパレータは、前記透明電極膜及び前記対向電極膜から離間した位置に配されていることを特徴とする。
本発明では、セパレータが、前記透明電極膜及び前記対向電極膜から離間した位置に配されているため、セパレータがこれらの電極膜と摩擦することによる傷の発生を防止することができる。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の電気モジュールであって、前記セパレータは、前記内部空間において前記透明電極膜及び対向電極膜を完全に覆うように配されていることを特徴とする。
本発明では、透明電極膜と対向電極膜とを隙間なく分離することができる。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の電気モジュールであって、前記第１の基板に透明電極膜及び半導体層が複数形成されるとともに、これら複数の前記透明電極膜及び前記半導体層は、それぞれ第１の封止材により囲繞され、前記第２の基板の前記透明電極膜に対向する位置に前記対向電極膜が複数形成されるとともに、これら複数の対向電極膜は、それぞれ第２の封止材により囲繞され、前記第１の封止材と前記第２の封止材との間には、前記第１の封止材及び第２の封止材により囲繞された複数の領域に亘って配された前記セパレータが挟み込まれるとともに、前記第１の封止材と前記セパレータと前記第２の封止材とが結合して複数のセルを形成していることを特徴とする。
本発明では、第１の基板と第２の基板との間に複数のセルが形成され、これら複数のセルに跨って配されたセパレータが第１の基板側の封止材と第２の基板側の封止材とにより挟み込まれて固定されているため、各セルを確実に封止して電解質の漏洩を防止できる。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の電気モジュールであって、前記封止材は、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、もしくはこれら双方を合わせた樹脂の少なくともいずれか一つを含んだ樹脂材料により形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、容易にセルの内部空間を封止することができる。
【００１２】
請求項６の発明は、第１の基板に透明電極膜を設け、該透明電極膜に半導体層を設けた半導体電極を形成する工程と、前記半導体電極に対向配置される対向電極膜が第２の基板に設けられた対極を形成する工程と、前記透明電極膜の外周に沿って前記第１の基板上に第１の封止材を設けるとともに、前記対向電極膜の外周に沿って前記第２の基板上に第２の封止材を設ける工程と、前記第１の封止材と前記第２の封止材とを対向させ、これらの間に前記半導体電極と前記対極とを分離するセパレータを挟み込み、前記第１の封止材と前記セパレータと前記第２の封止材とを結合して、前記半導体電極と前記対極との間に内部空間を有するセルを形成する工程と、前記内部空間に電解質を充填する工程とを備えたことを特徴とする。
本発明では、第１の封止材と第２の封止材とを対向させて重ね合わせ、半導体電極と対極とを分離するセパレータを第１の封止材と第２の封止材との間に挟み込むとともに、半導体電極と対極との間に内部空間を有するセルを形成する封止材を形成する工程を備えて電気モジュールを形成しているため、セパレータの両面から封止材を浸透させることができ、セパレータと透明電極膜又はセパレータと対向電極膜との間に隙間が形成されず、セパレータを配したことによる電解質の漏洩を防止することができる。
また、セパレータの両面から封止材が浸透するため短時間でセパレータに封止材を浸透させることができる。
また更に、封止材の形成を熱プレスを用いて行う場合に、該熱プレスをかける時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る電気モジュール及び電気モジュールの製造方法によれば、セパレータに封止材が浸透しこれらセパレータと封止材とが密に結合するので、セパレータ又はその表面部分で隙間が形成されず、電解質の漏洩を防止することができ、電気モジュールの電極同士の短絡を効果的に防止することができるという効果を奏する。
また、セパレータが透明電極膜及び対向電極膜と摩擦することによる透明電極膜及び対向電極膜の傷の発生を防止することができるため、品質の高い電気モジュールとすることができるという効果を奏する。
また、セパレータの両面から封止材を浸透させることで短時間でセパレータに封止材を浸透させることができるため、電気モジュールの製造効率が高いという効果を奏する。
また更に、封止材の形成を熱プレスを用いて行う場合に、該熱プレスをかける時間を短縮することができるため、電気モジュールへの熱プレスによる部品のダメージを低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】は、本発明の第１の実施形態として示した電気モジュールの断面図である。
【図２】は、本発明の第１の実施形態として示した電気モジュールの製造工程を示した断面図である。
【図３】は、本発明の第２の実施形態として示した電気モジュールの断面図である。
【図４】は、本発明の第２の実施形態として示した電気モジュールの製造工程の一部を示した斜視図である。
【図５】は、本発明の第２の実施形態として示した電気モジュールの製造工程の一部を示す断面図である。
【図６】は、本発明の第２の実施形態として示した電気モジュール製造工程の一部で各部材を上面視した図である。
【図７】は、従来の太陽電池モジュールを示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。図１は本実施形態の電気モジュール２０Ａを示した図であり、図２は、本実施形態の電気モジュール２０Ａの製造工程を示した断面図である。
図１に示すように、本実施形態の電気モジュール２０Ａは、第１の基板２１、透明電極膜２２及び半導体層２３を具備した半導体電極２４と、半導体電極２４に対向配置され、対向電極膜２５及び第２の基板２６を具備した対極２７と、透明電極膜２２と対向電極膜２５との間に配されるセパレータ２８と、半導体電極２４と対極２７との間を封止する封止材２９と、電解液３０とを備えている。
【００１６】
第１の基板２１は、半導体電極２４の基台となる部材であり、例えば、透明ガラス板、又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド等の透明の樹脂材料により硬質の平板状、又は可撓性のあるフィルム状に形成されるものである。
【００１７】
透明電極膜２２は、いわゆる第１電極となるものである。この透明電極膜２２には酸化スズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛等が用いられ、スパッタリングや印刷法により第１の基板２１の上面全体に成膜されるものである。
【００１８】
半導体層２３は、後述する増感色素から電子を受け取り輸送する機能を有するものであり、金属酸化物からなる半導体により略矩形に形成される。金属酸化物としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、等が用いられる。
【００１９】
半導体層２３には、増感色素が担持されている。増感色素は、有機色素または金属錯体色素で構成されている。有機色素として、例えば、クマリン系、ポリエン系、シアニン系、ヘミシアニン系、チオフェン系、等の各種有機色素を用いることができる。金属錯体色素としては、例えば、ルテニウム錯体等、が好適に用いられる。
【００２０】
第２の基板２６は、対極２７の基板となる部材であり、第１の基板２１と同様の材質により硬質の平板状、又は可撓性のあるフィルム状に形成されている。
【００２１】
対向電極膜２５は、いわゆる第２電極となるものであり、半導体電極２４と間隙を隔てて透明導電膜２２と対向するように配置されている。
この対向電極膜２５には、例えば、酸化スズ（ＩＴＯ）、プラチナ、ポリアニリン、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、カーボン等が用いられ、スパッタリングや印刷により第２の基板２６に成膜される。
【００２２】
セパレータ２８は、透明電極膜２２と対向電極膜２５とが接触しないように分離させる厚みを有するとともに、封止材２９及び電解液３０を保持し得る孔（不図示）を有した不織布等のシート材により形成されている。セパレータ２８の厚みは、例えば１μｍ〜３０μｍとされ、孔によるセパレータ２８の通気度は、例えば２０〜３００ｃｍ3／ｃｍ2／秒であることが望ましい。
【００２３】
封止材２９は、半導体層２３を囲繞してセルＣを形成するものである。この封止材２９は、透明電極膜２２及び半導体層２３と対向電極膜２５との間に間隙を形成するとともに、これら半導体電極２４と対極２７とを接着しセルＣを密閉して内部空間Ｓを形成している。封止材２９の材料には、例えば、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂を含んだ樹脂等、一時的に流動性を有し、固化されるものが用いられる。
【００２４】
電解液３０としては、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル等の非水系溶剤；ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム又はヨウ化ブチルメチルイミダゾリウム等のイオン液体などの液体成分に、ヨウ化リチウム等の支持電解質とヨウ素とが混合された溶液等の液体が挙げられる。また、電解液３０は、逆電子移動反応を防止するため、ｔ−ブチルピリジンを含むものでもよい。
また、電解液３０に代えて、電気モジュールの耐久性を向上させるため、高分子電解質（メトキシプロピオニトリル（ＭＰＮ）等）、凝固体又は固体電解質を用いることもできる。
【００２５】
次に、電気モジュール２０Ａの製造方法について説明する。
図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、電気モジュール２０Ａは、（Ｉ）基板形成工程：第１の基板２１に透明電極膜２２を設け、該透明電極膜２２に半導体層２３を設けた半導体電極２４を形成する工程と、半導体電極２４に対向配置される対向電極膜２５が第２の基板２６に設けられた対極２７を形成する工程と、（ＩＩ）封止材配置工程：透明電極膜２２の外周に沿って第１の基板２１上に第１の封止材２９ａを設けるとともに、対向電極膜２５の外周に沿って第２の基板２６上に第２の封止材２９ｂを設ける工程と、（ＩＩＩ）セパレータ配置及び基板貼り合わせ工程：第１の封止材２９ａと第２の封止材２９ｂとを対向させ、これらの間に半導体電極２４と対極２７とを分離するセパレータ２８を挟み込み、第１の封止材２９ａとセパレータ２８と第２の封止材２９ｂとを結合して、半導体電極２４と対極２７との間に内部空間Ｓを有するセルＣを形成する工程と、（ＩＶ）電解質充填工程：内部空間Ｓに電解液３０を充填する工程とを備えている。
【００２６】
（Ｉ）基板形成工程
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、基板形成工程においては、半導体電極２４と対極２７とを形成する。
半導体電極２４は、図２（ａ）に示すように、第１の基板２１として、ＰＥＮフィルムやガラス基板等を用い、該ＰＥＮフィルム等の上面に透明電極膜２２となるＩＴＯやＦＴＯ等をスパッタリングし透明電極膜２２を成膜する。
【００２７】
透明電極膜２２上には、焼成が可能な酸化チタン含有ペーストをマスクや印刷法により塗布し、酸化チタン含有ペーストの溶媒が揮発する温度で加熱処理し、多孔質の半導体層２３を単数もしくは複数形成する。
【００２８】
半導体層２３を形成した後、図２（ｂ）に示すように、増感色素を溶剤に溶かした増感色素溶液に半導体層２３を浸漬し、該半導体層２３に増感色素を担持させる。なお、半導体層２３に増感色素を担持させる方法は、上記に限定されず、増感色素溶液中に半導体層２３を移動させながら連続的に投入・浸漬・引き上げを行う方法なども採用される。
【００２９】
対極２７は、第２の基板２６としてポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムやガラス基板等を用い、この基板２６に例えばプラチナ（Ｐｔ）ポリアニリン、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、カーボン等をスパッタリングして対向電極膜２５を成膜する。
【００３０】
（ＩＩ）封止材配置工程
この工程では、図２（ｃ）に示すように、透明電極膜２２の外周に沿って半導体層２３を囲繞するように第１の基板２１の透明電極膜２２上に第１の封止材２９ａを設けるとともに、対向電極膜２５の外周に沿って第２の基板２６の対向電極膜２５上に第２の封止材２９ｂを設ける。
この際、封止材２９ａ、２９ｂは、次工程で互いに結合された際に透明電極膜２２と対向電極膜２５との間に間隙を形成してこれらを接着し得るように、所定の厚みをもって設ける。
【００３１】
（ＩＩＩ）セパレータ配置及び基板貼り合せ工程
図２（ｄ）に示すように、基板貼り合せ工程においては、封止材配置工程において形成された透明電極膜２２と対向電極膜２５との間にセパレータ２８を配し、半導体電極２４に設けられた封止材２９ａと対極２７に設けられた封止材２９ｂとによってセパレータ２８の端部を挟み込み熱プレスを行う。この熱プレスによって、封止材２９ａ、２９ｂを溶融してセパレータ２８の孔内に封止材２９ａ、２９ｂを浸透させるとともにこれら封止材２９ａ、２９ｂ及びセパレータ２８の端部を融着結合させて封止材２９とし、セパレータ２８を固定する。この基板貼り合せ工程により内部空間Ｓが封止されセルＣが完成する。
（ＩＶ）電解質充填工程
最後に、予め形成しておいた電解質注入口（不図示）から内部空間Ｓに電解液３０を注入し、注入口を封止して、図１に示す電気モジュール２０Ａが完成する。
【００３２】
上述の電気モジュール２０Ａによれば、セパレータ２８の両面から該セパレータ２８の孔に封止材２９ａ、２９ｂが浸透し、セパレータ２８と封止材２９とが密に結合してセルＣの内部空間Ｓを封止できる。したがって、セパレータ２８及びその表面部分において電解液３０を漏洩させる隙間が形成されることを防止して、電解液３０が漏れることによる短絡を効果的に防止することができるという効果を奏する。
【００３３】
また、セパレータ２８が透明電極膜２２及び対向電極膜２５と摩擦することによる透明電極膜２２及び対向電極膜２５の傷の発生を防止することができるため、品質の高い電気モジュール２０Ａを作製することができるという効果を奏する。
【００３４】
また、セパレータ２８の両面から封止材２９ａ、２９ｂが浸透するため、片面側にのみ封止材２９を配してセルＣを封止する場合に比べて短時間でセパレータ２８に封止材２９ａ、２９ｂを浸透させることができるため、電気モジュール２０Ａの製造の作業効率がよいという効果を奏する。
【００３５】
また更に、上記のとおり封止材２９ａ、２９ｂを結合させて半導体電極２４と対極２７とを貼り合わせる基板貼り合わせを短時間で行うことができるため、熱プレスを用いて封止材２９の形成を行う場合に、熱をかける時間を短縮することができ、電気モジュール２０Ａへの熱プレスによる部品のダメージを低減することができるという効果を奏する。
【００３６】
次に、図３〜図６を用いて、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態において、第１の実施形態の電気モジュール２０Ａと同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略し、第１の実施形態と異なる構成についてのみ説明する。
図３に示すように、第２の実施形態の電気モジュール２０Ｂは、同一の基板上に複数のセルＣを形成した点で第１の実施形態の電気モジュール２０Ａと異なっている。
【００３７】
第１の基板２１上には、複数の透明電極膜２２及び半導体層２３が形成され、第２の基板２６上には、複数の対向電極膜２５が形成されている。これらの半導体電極２４と対極２７との間には、１枚のセパレータ２８が配され、封止材２９ａ、２９ｂに挟み込まれて固定されている。
【００３８】
次に、電気モジュール２０Ｂの製造方法について説明する。
図４及び図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、電気モジュール２０Ｂは、電気モジュール２０Ａと略同様にして、（Ｉ）基板形成工程と、（ＩＩ）封止材配置工程と、（ＩＩＩ）セパレータ配置及び基板貼り合わせ工程と、（ＩＶ）電解質充填工程とを備えているが、（Ｉ）基板形成工程において、透明電極膜２２及び対向電極膜２５のそれぞれに溝３５，３６を形成するパターニングが行われる点で電気モジュール２０Ａの製造方法と異なっている。
【００３９】
（Ｉ）基板形成工程
まず、半導体電極２４の基板を形成するために、第１の基板２１に透明電極膜２２を成膜し、図４に示すように、例えば透明電極膜２２を長手方向に５つに分割する位置で該透明電極膜２２の短手方向にケガキ線を引き、溝３５を形成する。
また、対極２７を形成するために、第２の基板２６に対向電極膜２５を成膜し、対向電極膜２５を半導体電極２４で分割された透明電極膜２２に対応するように分割する。この際、対向電極膜２５の短手方向の一端ｐ１から他端ｐ２に向かって透明電極状の溝３５に対向するようケガキ線を引いた後、他端ｐ２側近傍で隣接する対向電極膜２５側に寄せて形成された溝３６を形成する。このようにして、対向電極膜２５の一部が互いに隣り合う２つの透明電極膜２２に跨って対向し、図５（ｃ）に示す隣り合うセルＣを直列に接続する連結部２５ａが形成される。
そして、図５（ａ）に示すように、第１の基板２１において分割された各透明電極膜２２，２２・・に、半導体層２３を形成し、同図（ｂ）に示すように、半導体層に増感色素を担持させる。
【００４０】
（ＩＩ）封止材配置工程においては、図５（ｃ）、図６に示すように、透明電極膜２２，２２・・の外周に沿って各半導体層２３を囲繞するように封止材２９ａを配し、また各対向電極膜２５を矩形形状に囲繞するように封止材２９ｂを配して、連結部２５ａを隣り合うセルＣ側に突出させる。
【００４１】
次に、図５（ｄ）に示すように、（ＩＩＩ）セパレータ配置及び基板貼り合わせ工程において半導体電極２４と対極２７との間に１枚の不織布からなるセパレータ２８を配置し、半導体電極２４と対極２７とを対向させて封止材２９ａ、２９ｂを融着し、内部空間Ｓを形成する。
最後に（ＩＶ）電解質充填工程において、不図示の注入口から内部空間Ｓに電解液３０を充填して、該注入口を封止して、図３に示す電気モジュール２０Ｂが完成する。
【００４２】
以上のように、電気モジュール２０Ｂを作製した場合、各セルＣ、Ｃ・・が連結部２５ａで接続されているので全体が直列に接続され、セルＣで生じた起電力が順次加算されながら図示しない端子に集まり出力される。
【００４３】
このようにして作製された電気モジュール２０Ｂによれば、電気モジュール２０Ａと同様の効果が得られるとともに、第１の基板２１又は第２の基板２６と同等の大きさを有するセパレータ２８を用いて第１の基板２１及び第２の基板２６に設けられた複数のセルＣに一度にセパレータ２８を配することができるという効果が得られる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。
１．電気モジュールの作製
［実施例１］
＜半導体電極＞ 透明電極膜として酸化スズ（ＩＴＯ）をスパッタリング法でＰＥＮ上に成膜したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製 ＰＥＣＦ−ＩＰ）のＩＴＯ層上に、ＴｉＯ2ペースト（ソラロニクス社製 ソラロニクスＤ−Ｌ）をスクリーン印刷にて塗布し、１３０℃で１５分間電気炉を用いて加熱処理した。その後、色素となるＭＫ−２（綜研化学製）をトルエン（関東化学製トルエン（脱水））中に色素濃度が０．２ｍＭ〜０．５ｍＭとなるよう溶かし、同溶液中に加熱処理した前記基板を１０分間浸漬した。
＜対極＞ ＩＴＯを塗布したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）に、ＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて電解液抽出用に２か所穴を貫通させた。ＩＴＯ層上に、カーボンペースト（ＪＥＬＣＯＭ ＣＨ−８、十条ケミカル製)をアプリケーターで印刷法により塗布し、１２０℃で３分間電気炉を用いて加熱処理した。
＜封止材＞
封止材としては、熱融着フィルム（三井・デュポン ポリケミカル株式会社製 ハイミラン）を用い、溝３５を覆う場合は、溝３５を中心として左右１ｍｍ（合計２ｍｍ幅)になるようにした。また半導体電極及び対極を封止する場合は、外枠は半導体電極及び対極以上の寸法とし、内枠は電極と接触しない寸法とした。また、外枠から内枠方向への前記封止材の幅は３ｍｍ〜１０ｍｍとした。
上記のようにして得られた半導体電極と対極とを、それぞれの電極のＴｉＯ2層とカーボンペースト層とが向き合うように配置し、半導体電極−熱融着フィルム−不織布（廣瀬製紙製）− 熱融着フィルム−対極の順に積層し、１２０℃、１ＫＮ、９０秒の条件でＳｈｉｎｔｏ社製 Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｅｓｓにより熱プレスを掛けてセルＣを封止した。
その後、半導体電極と対極と熱融着した封止材との間に２箇所に貫通させたうちの１の穴から、ピペットを用いて電解液（ソラロニクス製Ｉｏｄｏｌｙｔｅ ＡＮ−５０）を注入し、その後フォトレック（積水化学社製）を用いて、２か所の穴を封止した。
【００４５】
［実施例２］
＜半導体電極＞ 透明電極としてＩＴＯをスパッタリング法でＰＥＮ上に成膜したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）のＩＴＯ層にＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて、等間隔で４本のケガキ線を引き、該ＩＴＯ層を５つに分割した。５つに分割されたＩＴＯ層のそれぞれの表面にＴｉＯ2ペースト（ソラロニクス社製ソラロニクスＤ−Ｌ）を塗布し、１３０℃で１５分間電気炉を用いて加熱処理した。その後、色素となるＭＫ−２（綜研化学製）をトルエン（関東化学製 トルエン（脱水））中に色素濃度が０．２ｍＭ〜０．５ｍＭとなるよう溶かし、同溶液中に加熱処理した前記基板を１０分間浸漬した。
＜対極＞ ＩＴＯを塗布したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）のＩＴＯ層にＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて、等間隔で４本のケガキ線を引き、ＩＴＯ層を５つに分割した。この際、ＩＴＯ層の一部が隣り合うセルＣ側に突出するようにケガキ線の一端側を隣り合うセルＣ側に寄せて引いた。その上で、分割された各ＩＴＯ層を塗布したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）に、ＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて電解液注入用に２か所穴を貫通させた。そして、分割されたＩＴＯ層上に、カーボンペースト（ＪＥＬＣＯＭ ＣＨ−８、十条ケミカル製)をアプリケーターで印刷法により塗布し、１２０℃で３分間電気炉を用いて加熱処理した。
＜封止材＞
封止材としては、熱融着フィルム（三井・デュポン ポリケミカル株式会社製 ハイミラン）を用い、溝３５を覆う場合は、溝３５を中心として左右１ｍｍ（合計２ｍｍ幅)になるようにした。また半導体電極及び対極を封止する場合は、外枠は半導体電極及び対極以上の寸法とし、内枠は電極と接触しない寸法とした。また、外枠から内枠方向への前記封止材の幅は３ｍｍ〜１０ｍｍとした。
上記のようにして得られた半導体電極と対極とを、それぞれの電極のＴｉＯ２層とカーボンペースト層とが向き合うように配置し、半導体電極−熱融着フィルム−不織布（廣瀬製紙製）− 熱融着フィルム−対極の順に積層し、１２０℃、１ＫＮ、９０秒の条件でＳｈｉｎｔｏ社製 Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｅｓｓにより熱プレスを掛けてセルＣを封止した。
その後、半導体電極と対極と熱融着した封止材との間に２箇所に貫通させたうちの１の穴から、ピペットを用いて電解液（ソラロニクス製Ｉｏｄｏｌｙｔｅ ＡＮ−５０）を半導体電極と対極と熱融着した封止材との間に注入し、その後フォトレック（積水化学社製）を用いて、２か所の穴を封止し、得られた基材の端部に銀ペーストを塗布した。
【００４６】
［比較例１］
＜半導体電極＞ 透明電極としてＩＴＯをスパッタリング法でＰＥＮ上に成膜したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）のＩＴＯ層上に、ＴｉＯ2ペースト（ソラロニクス社製ソラロニクスＤ−Ｌ）をスクリーン印刷にて塗布し、１５０℃で１５分間電気炉を用いて加熱処理した。その後、色素となるＭＫ−２（綜研化学製）をトルエン（関東化学製 トルエン（脱水））中に色素濃度が０．２ｍＭ〜０．５ｍＭとなるよう溶かし、同溶液中に加熱処理した前記基板を１０分間浸漬した。
＜対極＞ ＩＴＯを塗布したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）のＩＴＯ層上に、ＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて電解液抽出用に２か所穴を貫通させた。カーボンペースト（ＪＥＬＣＯＭ ＣＨ−８、十条ケミカル製)をアプリケーターで印刷法により塗布し、１２０℃で３分間電気炉を用いて加熱処理した。
＜封止材＞
封止材としては、熱融着フィルム（三井・デュポン ポリケミカル株式会社製 ハイミラン）を用い、溝３５を覆う場合は、溝３５を中心として左右１ｍｍ（合計２ｍｍ幅)になるようにした。また半導体電極及び対極を封止する場合は、外枠は半導体電極及び対極以上の寸法とし、内枠は電極と接触しない寸法とした。また、外枠から内枠方向への前記封止材の幅は３ｍｍ〜１０ｍｍとした。
上記のようにして得られた半導体電極と対極とを、それぞれの電極のＴｉＯ2層とカーボン層とが向き合うように配置し、半導体電極−不織布（廣瀬製紙製）−熱融着フィルム−対極の順に積層し、１２０℃、１ＫＮ、９０秒の条件でＳｈｉｎｔｏ社製 Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｅｓｓにより熱プレスを掛けてセルＣを封止した。
その後、半導体電極と対極と熱融着した封止材との間に２箇所に貫通させたうちの１の穴から、ピペットを用いて電解液（ソラロニクス製Ｉｏｄｏｌｙｔｅ ＡＮ−５０）を注入し、その後フォトレック（積水化学社製）を用いて、２か所の穴を封止した。
【００４７】
［比較例２］
＜半導体電極＞ 透明電極としてＩＴＯをスパッタリング法でＰＥＮ上に成膜したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）のＩＴＯ層上に、ＴｉＯ2ペースト（ソラロニクス社製ソラロニクスＤ−Ｌ）をスクリーン印刷にて塗布し、１３０℃で１５分間電気炉を用いて加熱処理した。その後、色素となるＭＫ−２（綜研化学製）をトルエン（関東化学製 トルエン（脱水））中に色素濃度が０．２ｍＭ〜０．５ｍＭとなるよう溶かし、同溶液中に加熱処理した前記基板を１０分間浸漬した。
＜対極＞ ＩＴＯを塗布したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）に、ＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて電解液抽出用に２か所穴を貫通させた。ＩＴＯ層上に、カーボンペースト（ＪＥＬＣＯＭ ＣＨ−８、十条ケミカル製)をアプリケーターで印刷塗布し、１２０℃で３分間電気炉を用いて加熱処理した。
＜封止材＞
封止材としては、熱融着フィルム（三井・デュポン ポリケミカル株式会社製 ハイミラン）を用い、溝３５を覆う場合は、溝３５を中心として左右１ｍｍ（合計２ｍｍ幅)になるようにした。また半導体電極及び対極を封止する場合は、外枠は半導体電極及び対極以上の寸法とし、内枠は電極と接触しない寸法とした。また、外枠から内枠方向への前記封止材の幅は３ｍｍ〜１０ｍｍとした。
上記のようにして得られた半導体電極と対極とを、それぞれの電極のＴｉＯ2層とカーボンペースト層とが向き合うように配置し、半導体電極−不織布（廣瀬製紙製）−熱融着フィルム−対極の順に積層し、１２０℃、１ＫＮ、１２０秒の条件でＳｈｉｎｔｏ社製 Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｅｓｓにより熱プレスを掛けてセルＣを封止した。
その後、半導体電極と対極と熱融着した封止材との間に２箇所に貫通させたうちの１の穴から、ピペットを用いて電解液（ソラロニクス製Ｉｏｄｏｌｙｔｅ ＡＮ−５０）を注入し、その後フォトレック（積水化学社製）を用いて、２か所の穴を封止した。
【００４８】
［比較例３］
＜半導体電極＞ 透明電極としてＩＴＯをスパッタリング法でＰＥＮ上に成膜したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）のＩＴＯ層にＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて、等間隔で４本のケガキ線を引き、該ＩＴＯ層を５つに分割した。５つに分割されたＩＴＯ層のそれぞれの面にＴｉＯ2ペースト（ソラロニクス社製ソラロニクスＤ−Ｌ）を塗布し、１３０℃で１５分間電気炉を用いて加熱処理した。その後、色素となるＭＫ−２（綜研化学製）をトルエン（関東化学製 トルエン（脱水））中に色素濃度が０．２ｍＭ〜０．５ｍＭとなるよう溶かし、同溶液中に加熱処理した前記基板を１０分間浸漬した。
＜対極＞ ＩＴＯを塗布したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）のＩＴＯ層にＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて、等間隔で４本のケガキ線を引き、ＩＴＯ層を５つに分割した。この際、ＩＴＯ層の一部が隣り合うセルＣ側に突出するようにケガキ線の一端側を隣り合うセルＣ側に寄せて引いた。その上で、分割された各ＩＴＯ層を塗布したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）に、ＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて電解液注入用に２か所穴を貫通させた。
そして、分割されたＩＴＯ層上に、カーボンペースト（ＪＥＬＣＯＭ ＣＨ−８、十条ケミカル製)をアプリケーターで印刷法により塗布し、１２０℃で３分間電気炉を用いて加熱処理した。
＜封止材＞
封止材としては、熱融着フィルム（三井・デュポン ポリケミカル株式会社製 ハイミラン）を用い、溝３５を覆う場合は、溝３５を中心として左右１ｍｍ（合計２ｍｍ幅)になるようにした。また半導体電極及び対極を封止する場合は、外枠は半導体電極及び対極以上の寸法とし、内枠は電極と接触しない寸法とした。また、外枠から内枠方向への前記封止材の幅は３ｍｍ〜１０ｍｍとした。
上記のようにして得られた半導体電極と対極とを、それぞれの電極のＴｉＯ２層とカーボン層とが向き合うように配置し、半導体電極−不織布（廣瀬製紙製）− 熱融着フィルム−対極の順に積層し、１２０℃、１ＫＮ、９０秒の条件でＳｈｉｎｔｏ社製 Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｅｓｓにより熱プレスを掛けてセルＣを封止した。
その後、半導体電極と対極と熱融着した封止材との間に２箇所に貫通させたうちの１の穴から、ピペットを用いて電解液（ソラロニクス製Ｉｏｄｏｌｙｔｅ ＡＮ−５０）を半導体電極と対極と熱融着した封止材との間に注入し、その後フォトレック（積水化学社製）を用いて、２か所の穴を封止し、得られた基材の端部に銀ペーストを塗布した。
【００４９】
［比較例４］
＜半導体電極＞ 透明電極としてＩＴＯをスパッタリング法でＰＥＮ上に成膜したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）のＩＴＯ層にＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて、等間隔で４本のケガキ線を引き、該ＩＴＯ層を５つに分割した。５つに分割されたＩＴＯ層のそれぞれの面にＴｉＯ2ペースト（ソラロニクス社製ソラロニクスＤ−Ｌ）を塗布し、１３０℃で１５分間電気炉を用いて加熱処理した。その後、色素となるＭＫ−２（綜研化学製）をトルエン（関東化学製 トルエン（脱水））中に色素濃度が０．２ｍＭ〜０．５ｍＭとなるよう溶かし、同溶液中に加熱処理した前記基板を１０分間浸漬した。
＜対極＞ ＩＴＯを塗布したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）のＩＴＯ層にＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて、等間隔で４本のケガキ線を引き、ＩＴＯ層を５つに分割した。この際、ＩＴＯ層の一部が隣り合うセルＣ側に突出するようにケガキ線の一端側を隣り合うセルＣ側に寄せて引いた。その上で、分割された各ＩＴＯ層を塗布したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）に、ＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて電解液注入用に２か所穴を貫通させた。更に、分割されたＩＴＯ層上に、カーボンペースト（ＪＥＬＣＯＭ ＣＨ−８、十条ケミカル製)をアプリケーターで印刷法により塗布し、１２０℃で３分間電気炉を用いて加熱処理した。
＜封止材＞ 封止材としては、熱融着フィルム（三井・デュポン ポリケミカル株式会社製 ハイミラン）を用い、溝３５を覆う場合は、溝３５を中心として左右１ｍｍ（合計２ｍｍ幅)になるようにした。また半導体電極及び対極を封止する場合は、外枠は半導体電極及び対極以上の寸法とし、内枠は電極と接触しない寸法とした。また、外枠から内枠方向への前記封止材の幅は３ｍｍ〜１０ｍｍとした。
上記のようにして得られた半導体電極と対極とを、それぞれの電極のＴｉＯ２層とカーボンペースト層とが向き合うように配置し、半導体電極−不織布（廣瀬製紙製）− 熱融着フィルム−対極の順に積層し、１２０℃、１ＫＮ、１２０秒の条件でＳｈｉｎｔｏ社製 Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｅｓｓにより熱プレスを掛けてセルＣを封止した。
その後、半導体電極と対極と熱融着した封止材との間に２箇所に貫通させたうちの１の穴から、ピペットを用いて電解液（ソラロニクス製Ｉｏｄｏｌｙｔｅ ＡＮ−５０）を半導体電極と対極と熱融着した封止材との間に注入し、その後フォトレック（積水化学社製）を用いて、２か所の穴を封止し、得られた基材の端部に銀ペーストを塗布した。
【００５０】
２．評価結果
上記実施例１，２及び比較例１〜４の電気モジュールをソーラーシュミレーターを用いて１ＳＵＮ条件で発電評価したところ、実施例１については、開放電圧Ｖｏｃは０．６Ｖ、短絡電流Ｉｓｃは１ｍＡであった。実施例２については、開放電圧Ｖｏｃは３Ｖ、短絡電流Ｉｓｃは１ｍＡとなり、いずれについても良好な結果が得られた。
これに対し、比較例１の場合、同様の発電評価をしたところ、開放電圧Ｖｏｃは０．６４Ｖ、短絡電流Ｉｓｃは０．９ｍＡであった。また、比較例２〜４について同様にして発電評価をしたところ、比較例２については、開放電圧Ｖｏｃは０．６６Ｖ短絡電流Ｉｓｃは０．９ｍＡであり、比較例３については、開放電圧Ｖｏｃは１．１Ｖ、短絡電流Ｉｓｃは０．０２ｍＡであり、比較例４については、開放電圧Ｖｏｃは１．３Ｖ、短絡電流Ｉｓｃは０．０５ｍＡであり、いずれも実施例１，２に比べて発電率が低かった。
【符号の説明】
【００５１】
２０Ａ，２０Ｂ 電気モジュール
２１ 第１の基板
２２ 透明電極膜
２３ 半導体層
２５ 対向電極膜
２６ 第２の基板
２８ セパレータ
２９ａ 封止材
２９ｂ 封止材
３０ 電解液
Ｃ セル
Ｓ 内部空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュール等の電気モジュール及び電気モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料に代わるクリーンエネルギーの発電装置として太陽電池が注目され、シリコン（Ｓｉ）系太陽電池、および色素増感型太陽電池の開発が進められている。
とりわけ色素増感型太陽電池は、安価で量産しやすいものとして注目されているが、シリコン系太陽電池に比べ光電変換率が低いことから、複数のセルを直列接続してモジュール化することにより光電変換効率を高め、かつ製造コストを抑えるための開発がなされている。従来より、かかる太陽電池モジュールとしては、例えば下記特許文献１に記載されたものが提案されている。
【０００３】
図７に示すように、特許文献１の太陽電池モジュールは、光入射側から順に、一の基板１上に透明電極膜２、半導体層３、電解質溶液４、セパレータ５、対極６を積層して構成されている。
そして、この太陽電池モジュールのセパレータ５は熱圧着により対極６と一体化され、封止材７によって封止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１８２４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで上記特許文献１の太陽電池モジュールは、セパレータ５が対極６の表面に直に触れるように配され、セパレータ５の上方から封止材７を配してセパレータ５と共に封止材の下方で固定した構成とされている。しかし、セパレータ５を対極６に直に配した構成であるため、セパレータ５と対極６との間に隙間が形成されてしまい、この隙間から電解質溶液４が漏れ出て隣り合う電極同士が短絡してしまうという問題があった。
また、セパレータ５が対極６に直に配されているため、セパレータ５が対極６に設けられた電極膜を傷付けてしまい、太陽電池モジュールの発電効率を低下させるという問題があった。
また、封止材７をセパレータ５の上面側、すなわちセパレータ５の一方の面から浸透させた場合、封止材７の浸透に時間を要するため生産効率が悪いという問題があった。
また、封止材７の形成を熱プレスを用いて行う場合、熱プレスを行う時間が長くなることから、該熱プレスによる電極部材へのダメージが生じやすいという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みて、電気モジュールの電極間の短絡を効果的に防止し、かつ、電気モジュールの製造工程時に電極部材に与えるダメージを軽減することのできる電気モジュール又は電気モジュールの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、第１の基板に透明電極膜を設け、該透明電極膜に半導体層が設けられた半導体電極と、前記半導体電極に対向配置される対向電極膜が第２の基板に設けられた対極と、前記透明電極膜又は前記対向電極膜の外周に沿って設けられ前記半導体電極と前記対極との間に内部空間を有するセルを形成する封止材と、前記内部空間に充填される電解質とを備えた電気モジュールであって、前記半導体電極と前記対極との間には、これら半導体電極と対極とを分離するシート状のセパレータが配され、該セパレータは、その両面が前記封止材に挟み込まれて固定されていることを特徴とする。
本発明では、セパレータは、その両面が封止材に挟み込まれて固定されているため、セパレータに封止材が浸透しこれらセパレータと封止材とが密に結合してセパレータ又はその表面部分で隙間が形成されず、セパレータを配したことによる電解質の漏洩を防止することができる。
また、セパレータの両面が前記封止材に挟み込まれて固定されているため、セパレータが透明電極膜、半導体電極又は対向電極膜と接し難くなり、セパレータがこれらの電極膜と摩擦することによる傷の発生を防止することができる。
また、セパレータの両面から封止材を浸透させることで短時間でセパレータにこの封止材を浸透させることができる。
また更に、熱プレスを用いて封止材の形成を行う場合に、該熱プレスをかける時間を短縮することができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の電気モジュールであって、前記セパレータは、前記透明電極膜及び前記対向電極膜から離間した位置に配されていることを特徴とする。
本発明では、セパレータが、前記透明電極膜及び前記対向電極膜から離間した位置に配されているため、セパレータがこれらの電極膜と摩擦することによる傷の発生を防止することができる。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の電気モジュールであって、前記セパレータは、前記内部空間において前記透明電極膜及び対向電極膜を完全に覆うように配されていることを特徴とする。
本発明では、透明電極膜と対向電極膜とを隙間なく分離することができる。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の電気モジュールであって、前記第１の基板に透明電極膜及び半導体層が複数形成されるとともに、これら複数の前記透明電極膜及び前記半導体層は、それぞれ第１の封止材により囲繞され、前記第２の基板の前記透明電極膜に対向する位置に前記対向電極膜が複数形成されるとともに、これら複数の対向電極膜は、それぞれ第２の封止材により囲繞され、前記第１の封止材と前記第２の封止材との間には、前記第１の封止材及び第２の封止材により囲繞された複数の領域に亘って配された前記セパレータが挟み込まれるとともに、前記第１の封止材と前記セパレータと前記第２の封止材とが結合して複数のセルを形成していることを特徴とする。
本発明では、第１の基板と第２の基板との間に複数のセルが形成され、これら複数のセルに跨って配されたセパレータが第１の基板側の封止材と第２の基板側の封止材とにより挟み込まれて固定されているため、各セルを確実に封止して電解質の漏洩を防止できる。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の電気モジュールであって、前記封止材は、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、もしくはこれら双方を合わせた樹脂の少なくともいずれか一つを含んだ樹脂材料により形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、容易にセルの内部空間を封止することができる。
【００１２】
請求項６の発明は、第１の基板に透明電極膜を設け、該透明電極膜に半導体層を設けた半導体電極を形成する工程と、前記半導体電極に対向配置される対向電極膜が第２の基板に設けられた対極を形成する工程と、前記透明電極膜の外周に沿って前記第１の基板上に第１の封止材を設けるとともに、前記対向電極膜の外周に沿って前記第２の基板上に第２の封止材を設ける工程と、前記第１の封止材と前記第２の封止材とを対向させ、これらの間に前記半導体電極と前記対極とを分離するセパレータを挟み込み、前記第１の封止材と前記セパレータと前記第２の封止材とを結合して、前記半導体電極と前記対極との間に内部空間を有するセルを形成する工程と、前記内部空間に電解質を充填する工程とを備えたことを特徴とする。
本発明では、第１の封止材と第２の封止材とを対向させて重ね合わせ、半導体電極と対極とを分離するセパレータを第１の封止材と第２の封止材との間に挟み込むとともに、半導体電極と対極との間に内部空間を有するセルを形成する封止材を形成する工程を備えて電気モジュールを形成しているため、セパレータの両面から封止材を浸透させることができ、セパレータと透明電極膜又はセパレータと対向電極膜との間に隙間が形成されず、セパレータを配したことによる電解質の漏洩を防止することができる。
また、セパレータの両面から封止材が浸透するため短時間でセパレータに封止材を浸透させることができる。
また更に、封止材の形成を熱プレスを用いて行う場合に、該熱プレスをかける時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る電気モジュール及び電気モジュールの製造方法によれば、セパレータに封止材が浸透しこれらセパレータと封止材とが密に結合するので、セパレータ又はその表面部分で隙間が形成されず、電解質の漏洩を防止することができ、電気モジュールの電極同士の短絡を効果的に防止することができるという効果を奏する。
また、セパレータが透明電極膜及び対向電極膜と摩擦することによる透明電極膜及び対向電極膜の傷の発生を防止することができるため、品質の高い電気モジュールとすることができるという効果を奏する。
また、セパレータの両面から封止材を浸透させることで短時間でセパレータに封止材を浸透させることができるため、電気モジュールの製造効率が高いという効果を奏する。
また更に、封止材の形成を熱プレスを用いて行う場合に、該熱プレスをかける時間を短縮することができるため、電気モジュールへの熱プレスによる部品のダメージを低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】は、本発明の第１の実施形態として示した電気モジュールの断面図である。
【図２】は、本発明の第１の実施形態として示した電気モジュールの製造工程を示した断面図である。
【図３】は、本発明の第２の実施形態として示した電気モジュールの断面図である。
【図４】は、本発明の第２の実施形態として示した電気モジュールの製造工程の一部を示した斜視図である。
【図５】は、本発明の第２の実施形態として示した電気モジュールの製造工程の一部を示す断面図である。
【図６】は、本発明の第２の実施形態として示した電気モジュール製造工程の一部で各部材を上面視した図である。
【図７】は、従来の太陽電池モジュールを示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。図１は本実施形態の電気モジュール２０Ａを示した図であり、図２は、本実施形態の電気モジュール２０Ａの製造工程を示した断面図である。
図１に示すように、本実施形態の電気モジュール２０Ａは、第１の基板２１、透明電極膜２２及び半導体層２３を具備した半導体電極２４と、半導体電極２４に対向配置され、対向電極膜２５及び第２の基板２６を具備した対極２７と、透明電極膜２２と対向電極膜２５との間に配されるセパレータ２８と、半導体電極２４と対極２７との間を封止する封止材２９と、電解液３０とを備えている。
【００１６】
第１の基板２１は、半導体電極２４の基台となる部材であり、例えば、透明ガラス板、又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド等の透明の樹脂材料により硬質の平板状、又は可撓性のあるフィルム状に形成されるものである。
【００１７】
透明電極膜２２は、いわゆる第１電極となるものである。この透明電極膜２２には酸化スズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛等が用いられ、スパッタリングや印刷法により第１の基板２１の上面全体に成膜されるものである。
【００１８】
半導体層２３は、後述する増感色素から電子を受け取り輸送する機能を有するものであり、金属酸化物からなる半導体により略矩形に形成される。金属酸化物としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、等が用いられる。
【００１９】
半導体層２３には、増感色素が担持されている。増感色素は、有機色素または金属錯体色素で構成されている。有機色素として、例えば、クマリン系、ポリエン系、シアニン系、ヘミシアニン系、チオフェン系、等の各種有機色素を用いることができる。金属錯体色素としては、例えば、ルテニウム錯体等、が好適に用いられる。
【００２０】
第２の基板２６は、対極２７の基板となる部材であり、第１の基板２１と同様の材質により硬質の平板状、又は可撓性のあるフィルム状に形成されている。
【００２１】
対向電極膜２５は、いわゆる第２電極となるものであり、半導体電極２４と間隙を隔てて透明導電膜２２と対向するように配置されている。
この対向電極膜２５には、例えば、酸化スズ（ＩＴＯ）、プラチナ、ポリアニリン、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、カーボン等が用いられ、スパッタリングや印刷により第２の基板２６に成膜される。
【００２２】
セパレータ２８は、透明電極膜２２と対向電極膜２５とが接触しないように分離させる厚みを有するとともに、封止材２９及び電解液３０を保持し得る孔（不図示）を有した不織布等のシート材により形成されている。セパレータ２８の厚みは、例えば１μｍ〜３０μｍとされ、孔によるセパレータ２８の通気度は、例えば２０〜３００ｃｍ3／ｃｍ2／秒であることが望ましい。
【００２３】
封止材２９は、半導体層２３を囲繞してセルＣを形成するものである。この封止材２９は、透明電極膜２２及び半導体層２３と対向電極膜２５との間に間隙を形成するとともに、これら半導体電極２４と対極２７とを接着しセルＣを密閉して内部空間Ｓを形成している。封止材２９の材料には、例えば、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂を含んだ樹脂等、一時的に流動性を有し、固化されるものが用いられる。
【００２４】
電解液３０としては、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル等の非水系溶剤；ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム又はヨウ化ブチルメチルイミダゾリウム等のイオン液体などの液体成分に、ヨウ化リチウム等の支持電解質とヨウ素とが混合された溶液等の液体が挙げられる。また、電解液３０は、逆電子移動反応を防止するため、ｔ−ブチルピリジンを含むものでもよい。
また、電解液３０に代えて、電気モジュールの耐久性を向上させるため、高分子電解質（メトキシプロピオニトリル（ＭＰＮ）等）、凝固体又は固体電解質を用いることもできる。
【００２５】
次に、電気モジュール２０Ａの製造方法について説明する。
図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、電気モジュール２０Ａは、（Ｉ）基板形成工程：第１の基板２１に透明電極膜２２を設け、該透明電極膜２２に半導体層２３を設けた半導体電極２４を形成する工程と、半導体電極２４に対向配置される対向電極膜２５が第２の基板２６に設けられた対極２７を形成する工程と、（ＩＩ）封止材配置工程：透明電極膜２２の外周に沿って第１の基板２１上に第１の封止材２９ａを設けるとともに、対向電極膜２５の外周に沿って第２の基板２６上に第２の封止材２９ｂを設ける工程と、（ＩＩＩ）セパレータ配置及び基板貼り合わせ工程：第１の封止材２９ａと第２の封止材２９ｂとを対向させ、これらの間に半導体電極２４と対極２７とを分離するセパレータ２８を挟み込み、第１の封止材２９ａとセパレータ２８と第２の封止材２９ｂとを結合して、半導体電極２４と対極２７との間に内部空間Ｓを有するセルＣを形成する工程と、（ＩＶ）電解質充填工程：内部空間Ｓに電解液３０を充填する工程とを備えている。
【００２６】
（Ｉ）基板形成工程
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、基板形成工程においては、半導体電極２４と対極２７とを形成する。
半導体電極２４は、図２（ａ）に示すように、第１の基板２１として、ＰＥＮフィルムやガラス基板等を用い、該ＰＥＮフィルム等の上面に透明電極膜２２となるＩＴＯやＦＴＯ等をスパッタリングし透明電極膜２２を成膜する。
【００２７】
透明電極膜２２上には、焼成が可能な酸化チタン含有ペーストをマスクや印刷法により塗布し、酸化チタン含有ペーストの溶媒が揮発する温度で加熱処理し、多孔質の半導体層２３を単数もしくは複数形成する。
【００２８】
半導体層２３を形成した後、図２（ｂ）に示すように、増感色素を溶剤に溶かした増感色素溶液に半導体層２３を浸漬し、該半導体層２３に増感色素を担持させる。なお、半導体層２３に増感色素を担持させる方法は、上記に限定されず、増感色素溶液中に半導体層２３を移動させながら連続的に投入・浸漬・引き上げを行う方法なども採用される。
【００２９】
対極２７は、第２の基板２６としてポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムやガラス基板等を用い、この基板２６に例えばプラチナ（Ｐｔ）ポリアニリン、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、カーボン等をスパッタリングして対向電極膜２５を成膜する。
【００３０】
（ＩＩ）封止材配置工程
この工程では、図２（ｃ）に示すように、透明電極膜２２の外周に沿って半導体層２３を囲繞するように第１の基板２１の透明電極膜２２上に第１の封止材２９ａを設けるとともに、対向電極膜２５の外周に沿って第２の基板２６の対向電極膜２５上に第２の封止材２９ｂを設ける。
この際、封止材２９ａ、２９ｂは、次工程で互いに結合された際に透明電極膜２２と対向電極膜２５との間に間隙を形成してこれらを接着し得るように、所定の厚みをもって設ける。
【００３１】
（ＩＩＩ）セパレータ配置及び基板貼り合せ工程
図２（ｄ）に示すように、基板貼り合せ工程においては、封止材配置工程において形成された透明電極膜２２と対向電極膜２５との間にセパレータ２８を配し、半導体電極２４に設けられた封止材２９ａと対極２７に設けられた封止材２９ｂとによってセパレータ２８の端部を挟み込み熱プレスを行う。この熱プレスによって、封止材２９ａ、２９ｂを溶融してセパレータ２８の孔内に封止材２９ａ、２９ｂを浸透させるとともにこれら封止材２９ａ、２９ｂ及びセパレータ２８の端部を融着結合させて封止材２９とし、セパレータ２８を固定する。この基板貼り合せ工程により内部空間Ｓが封止されセルＣが完成する。
（ＩＶ）電解質充填工程
最後に、予め形成しておいた電解質注入口（不図示）から内部空間Ｓに電解液３０を注入し、注入口を封止して、図１に示す電気モジュール２０Ａが完成する。
【００３２】
上述の電気モジュール２０Ａによれば、セパレータ２８の両面から該セパレータ２８の孔に封止材２９ａ、２９ｂが浸透し、セパレータ２８と封止材２９とが密に結合してセルＣの内部空間Ｓを封止できる。したがって、セパレータ２８及びその表面部分において電解液３０を漏洩させる隙間が形成されることを防止して、電解液３０が漏れることによる短絡を効果的に防止することができるという効果を奏する。
【００３３】
また、セパレータ２８が透明電極膜２２及び対向電極膜２５と摩擦することによる透明電極膜２２及び対向電極膜２５の傷の発生を防止することができるため、品質の高い電気モジュール２０Ａを作製することができるという効果を奏する。
【００３４】
また、セパレータ２８の両面から封止材２９ａ、２９ｂが浸透するため、片面側にのみ封止材２９を配してセルＣを封止する場合に比べて短時間でセパレータ２８に封止材２９ａ、２９ｂを浸透させることができるため、電気モジュール２０Ａの製造の作業効率がよいという効果を奏する。
【００３５】
また更に、上記のとおり封止材２９ａ、２９ｂを結合させて半導体電極２４と対極２７とを貼り合わせる基板貼り合わせを短時間で行うことができるため、熱プレスを用いて封止材２９の形成を行う場合に、熱をかける時間を短縮することができ、電気モジュール２０Ａへの熱プレスによる部品のダメージを低減することができるという効果を奏する。
【００３６】
次に、図３〜図６を用いて、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態において、第１の実施形態の電気モジュール２０Ａと同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略し、第１の実施形態と異なる構成についてのみ説明する。
図３に示すように、第２の実施形態の電気モジュール２０Ｂは、同一の基板上に複数のセルＣを形成した点で第１の実施形態の電気モジュール２０Ａと異なっている。
【００３７】
第１の基板２１上には、複数の透明電極膜２２及び半導体層２３が形成され、第２の基板２６上には、複数の対向電極膜２５が形成されている。これらの半導体電極２４と対極２７との間には、１枚のセパレータ２８が配され、封止材２９ａ、２９ｂに挟み込まれて固定されている。
【００３８】
次に、電気モジュール２０Ｂの製造方法について説明する。
図４及び図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、電気モジュール２０Ｂは、電気モジュール２０Ａと略同様にして、（Ｉ）基板形成工程と、（ＩＩ）封止材配置工程と、（ＩＩＩ）セパレータ配置及び基板貼り合わせ工程と、（ＩＶ）電解質充填工程とを備えているが、（Ｉ）基板形成工程において、透明電極膜２２及び対向電極膜２５のそれぞれに溝３５，３６を形成するパターニングが行われる点で電気モジュール２０Ａの製造方法と異なっている。
【００３９】
（Ｉ）基板形成工程
まず、半導体電極２４の基板を形成するために、第１の基板２１に透明電極膜２２を成膜し、図４に示すように、例えば透明電極膜２２を長手方向に５つに分割する位置で該透明電極膜２２の短手方向にケガキ線を引き、溝３５を形成する。
また、対極２７を形成するために、第２の基板２６に対向電極膜２５を成膜し、対向電極膜２５を半導体電極２４で分割された透明電極膜２２に対応するように分割する。この際、対向電極膜２５の短手方向の一端ｐ１から他端ｐ２に向かって透明電極状の溝３５に対向するようケガキ線を引いた後、他端ｐ２側近傍で隣接する対向電極膜２５側に寄せて形成された溝３６を形成する。このようにして、対向電極膜２５の一部が互いに隣り合う２つの透明電極膜２２に跨って対向し、図５（ｃ）に示す隣り合うセルＣを直列に接続する連結部２５ａが形成される。
そして、図５（ａ）に示すように、第１の基板２１において分割された各透明電極膜２２，２２・・に、半導体層２３を形成し、同図（ｂ）に示すように、半導体層に増感色素を担持させる。
【００４０】
（ＩＩ）封止材配置工程においては、図５（ｃ）、図６に示すように、透明電極膜２２，２２・・の外周に沿って各半導体層２３を囲繞するように封止材２９ａを配し、また各対向電極膜２５を矩形形状に囲繞するように封止材２９ｂを配して、連結部２５ａを隣り合うセルＣ側に突出させる。
【００４１】
次に、図５（ｄ）に示すように、（ＩＩＩ）セパレータ配置及び基板貼り合わせ工程において半導体電極２４と対極２７との間に１枚の不織布からなるセパレータ２８を配置し、半導体電極２４と対極２７とを対向させて封止材２９ａ、２９ｂを融着し、内部空間Ｓを形成する。
最後に（ＩＶ）電解質充填工程において、不図示の注入口から内部空間Ｓに電解液３０を充填して、該注入口を封止して、図３に示す電気モジュール２０Ｂが完成する。
【００４２】
以上のように、電気モジュール２０Ｂを作製した場合、各セルＣ、Ｃ・・が連結部２５ａで接続されているので全体が直列に接続され、セルＣで生じた起電力が順次加算されながら図示しない端子に集まり出力される。
【００４３】
このようにして作製された電気モジュール２０Ｂによれば、電気モジュール２０Ａと同様の効果が得られるとともに、第１の基板２１又は第２の基板２６と同等の大きさを有するセパレータ２８を用いて第１の基板２１及び第２の基板２６に設けられた複数のセルＣに一度にセパレータ２８を配することができるという効果が得られる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。
１．電気モジュールの作製
［実施例１］
＜半導体電極＞ 透明電極膜として酸化スズ（ＩＴＯ）をスパッタリング法でＰＥＮ上に成膜したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製 ＰＥＣＦ−ＩＰ）のＩＴＯ層上に、ＴｉＯ2ペースト（ソラロニクス社製 ソラロニクスＤ−Ｌ）をスクリーン印刷にて塗布し、１３０℃で１５分間電気炉を用いて加熱処理した。その後、色素となるＭＫ−２（綜研化学製）をトルエン（関東化学製トルエン（脱水））中に色素濃度が０．２ｍＭ〜０．５ｍＭとなるよう溶かし、同溶液中に加熱処理した前記基板を１０分間浸漬した。
＜対極＞ ＩＴＯを塗布したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）に、ＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて電解液抽出用に２か所穴を貫通させた。ＩＴＯ層上に、カーボンペースト（ＪＥＬＣＯＭ ＣＨ−８、十条ケミカル製)をアプリケーターで印刷法により塗布し、１２０℃で３分間電気炉を用いて加熱処理した。
＜封止材＞
封止材としては、熱融着フィルム（三井・デュポン ポリケミカル株式会社製 ハイミラン）を用い、溝３５を覆う場合は、溝３５を中心として左右１ｍｍ（合計２ｍｍ幅)になるようにした。また半導体電極及び対極を封止する場合は、外枠は半導体電極及び対極以上の寸法とし、内枠は電極と接触しない寸法とした。また、外枠から内枠方向への前記封止材の幅は３ｍｍ〜１０ｍｍとした。
上記のようにして得られた半導体電極と対極とを、それぞれの電極のＴｉＯ2層とカーボンペースト層とが向き合うように配置し、半導体電極−熱融着フィルム−不織布（廣瀬製紙製）− 熱融着フィルム−対極の順に積層し、１２０℃、１ＫＮ、９０秒の条件でＳｈｉｎｔｏ社製 Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｅｓｓにより熱プレスを掛けてセルＣを封止した。
その後、半導体電極と対極と熱融着した封止材との間に２箇所に貫通させたうちの１の穴から、ピペットを用いて電解液（ソラロニクス製Ｉｏｄｏｌｙｔｅ ＡＮ−５０）を注入し、その後フォトレック（積水化学社製）を用いて、２か所の穴を封止した。
【００４５】
［実施例２］
＜半導体電極＞ 透明電極としてＩＴＯをスパッタリング法でＰＥＮ上に成膜したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）のＩＴＯ層にＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて、等間隔で４本のケガキ線を引き、該ＩＴＯ層を５つに分割した。５つに分割されたＩＴＯ層のそれぞれの表面にＴｉＯ2ペースト（ソラロニクス社製ソラロニクスＤ−Ｌ）を塗布し、１３０℃で１５分間電気炉を用いて加熱処理した。その後、色素となるＭＫ−２（綜研化学製）をトルエン（関東化学製 トルエン（脱水））中に色素濃度が０．２ｍＭ〜０．５ｍＭとなるよう溶かし、同溶液中に加熱処理した前記基板を１０分間浸漬した。
＜対極＞ ＩＴＯを塗布したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）のＩＴＯ層にＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて、等間隔で４本のケガキ線を引き、ＩＴＯ層を５つに分割した。この際、ＩＴＯ層の一部が隣り合うセルＣ側に突出するようにケガキ線の一端側を隣り合うセルＣ側に寄せて引いた。その上で、分割された各ＩＴＯ層を塗布したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）に、ＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて電解液注入用に２か所穴を貫通させた。そして、分割されたＩＴＯ層上に、カーボンペースト（ＪＥＬＣＯＭ ＣＨ−８、十条ケミカル製)をアプリケーターで印刷法により塗布し、１２０℃で３分間電気炉を用いて加熱処理した。
＜封止材＞
封止材としては、熱融着フィルム（三井・デュポン ポリケミカル株式会社製 ハイミラン）を用い、溝３５を覆う場合は、溝３５を中心として左右１ｍｍ（合計２ｍｍ幅)になるようにした。また半導体電極及び対極を封止する場合は、外枠は半導体電極及び対極以上の寸法とし、内枠は電極と接触しない寸法とした。また、外枠から内枠方向への前記封止材の幅は３ｍｍ〜１０ｍｍとした。
上記のようにして得られた半導体電極と対極とを、それぞれの電極のＴｉＯ２層とカーボンペースト層とが向き合うように配置し、半導体電極−熱融着フィルム−不織布（廣瀬製紙製）− 熱融着フィルム−対極の順に積層し、１２０℃、１ＫＮ、９０秒の条件でＳｈｉｎｔｏ社製 Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｅｓｓにより熱プレスを掛けてセルＣを封止した。
その後、半導体電極と対極と熱融着した封止材との間に２箇所に貫通させたうちの１の穴から、ピペットを用いて電解液（ソラロニクス製Ｉｏｄｏｌｙｔｅ ＡＮ−５０）を半導体電極と対極と熱融着した封止材との間に注入し、その後フォトレック（積水化学社製）を用いて、２か所の穴を封止し、得られた基材の端部に銀ペーストを塗布した。
【００４６】
［比較例１］
＜半導体電極＞ 透明電極としてＩＴＯをスパッタリング法でＰＥＮ上に成膜したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）のＩＴＯ層上に、ＴｉＯ2ペースト（ソラロニクス社製ソラロニクスＤ−Ｌ）をスクリーン印刷にて塗布し、１５０℃で１５分間電気炉を用いて加熱処理した。その後、色素となるＭＫ−２（綜研化学製）をトルエン（関東化学製 トルエン（脱水））中に色素濃度が０．２ｍＭ〜０．５ｍＭとなるよう溶かし、同溶液中に加熱処理した前記基板を１０分間浸漬した。
＜対極＞ ＩＴＯを塗布したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）のＩＴＯ層上に、ＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて電解液抽出用に２か所穴を貫通させた。カーボンペースト（ＪＥＬＣＯＭ ＣＨ−８、十条ケミカル製)をアプリケーターで印刷法により塗布し、１２０℃で３分間電気炉を用いて加熱処理した。
＜封止材＞
封止材としては、熱融着フィルム（三井・デュポン ポリケミカル株式会社製 ハイミラン）を用い、溝３５を覆う場合は、溝３５を中心として左右１ｍｍ（合計２ｍｍ幅)になるようにした。また半導体電極及び対極を封止する場合は、外枠は半導体電極及び対極以上の寸法とし、内枠は電極と接触しない寸法とした。また、外枠から内枠方向への前記封止材の幅は３ｍｍ〜１０ｍｍとした。
上記のようにして得られた半導体電極と対極とを、それぞれの電極のＴｉＯ2層とカーボン層とが向き合うように配置し、半導体電極−不織布（廣瀬製紙製）−熱融着フィルム−対極の順に積層し、１２０℃、１ＫＮ、９０秒の条件でＳｈｉｎｔｏ社製 Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｅｓｓにより熱プレスを掛けてセルＣを封止した。
その後、半導体電極と対極と熱融着した封止材との間に２箇所に貫通させたうちの１の穴から、ピペットを用いて電解液（ソラロニクス製Ｉｏｄｏｌｙｔｅ ＡＮ−５０）を注入し、その後フォトレック（積水化学社製）を用いて、２か所の穴を封止した。
【００４７】
［比較例２］
＜半導体電極＞ 透明電極としてＩＴＯをスパッタリング法でＰＥＮ上に成膜したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）のＩＴＯ層上に、ＴｉＯ2ペースト（ソラロニクス社製ソラロニクスＤ−Ｌ）をスクリーン印刷にて塗布し、１３０℃で１５分間電気炉を用いて加熱処理した。その後、色素となるＭＫ−２（綜研化学製）をトルエン（関東化学製 トルエン（脱水））中に色素濃度が０．２ｍＭ〜０．５ｍＭとなるよう溶かし、同溶液中に加熱処理した前記基板を１０分間浸漬した。
＜対極＞ ＩＴＯを塗布したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）に、ＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて電解液抽出用に２か所穴を貫通させた。ＩＴＯ層上に、カーボンペースト（ＪＥＬＣＯＭ ＣＨ−８、十条ケミカル製)をアプリケーターで印刷塗布し、１２０℃で３分間電気炉を用いて加熱処理した。
＜封止材＞
封止材としては、熱融着フィルム（三井・デュポン ポリケミカル株式会社製 ハイミラン）を用い、溝３５を覆う場合は、溝３５を中心として左右１ｍｍ（合計２ｍｍ幅)になるようにした。また半導体電極及び対極を封止する場合は、外枠は半導体電極及び対極以上の寸法とし、内枠は電極と接触しない寸法とした。また、外枠から内枠方向への前記封止材の幅は３ｍｍ〜１０ｍｍとした。
上記のようにして得られた半導体電極と対極とを、それぞれの電極のＴｉＯ2層とカーボンペースト層とが向き合うように配置し、半導体電極−不織布（廣瀬製紙製）−熱融着フィルム−対極の順に積層し、１２０℃、１ＫＮ、１２０秒の条件でＳｈｉｎｔｏ社製 Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｅｓｓにより熱プレスを掛けてセルＣを封止した。
その後、半導体電極と対極と熱融着した封止材との間に２箇所に貫通させたうちの１の穴から、ピペットを用いて電解液（ソラロニクス製Ｉｏｄｏｌｙｔｅ ＡＮ−５０）を注入し、その後フォトレック（積水化学社製）を用いて、２か所の穴を封止した。
【００４８】
［比較例３］
＜半導体電極＞ 透明電極としてＩＴＯをスパッタリング法でＰＥＮ上に成膜したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）のＩＴＯ層にＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて、等間隔で４本のケガキ線を引き、該ＩＴＯ層を５つに分割した。５つに分割されたＩＴＯ層のそれぞれの面にＴｉＯ2ペースト（ソラロニクス社製ソラロニクスＤ−Ｌ）を塗布し、１３０℃で１５分間電気炉を用いて加熱処理した。その後、色素となるＭＫ−２（綜研化学製）をトルエン（関東化学製 トルエン（脱水））中に色素濃度が０．２ｍＭ〜０．５ｍＭとなるよう溶かし、同溶液中に加熱処理した前記基板を１０分間浸漬した。
＜対極＞ ＩＴＯを塗布したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）のＩＴＯ層にＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて、等間隔で４本のケガキ線を引き、ＩＴＯ層を５つに分割した。この際、ＩＴＯ層の一部が隣り合うセルＣ側に突出するようにケガキ線の一端側を隣り合うセルＣ側に寄せて引いた。その上で、分割された各ＩＴＯ層を塗布したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）に、ＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて電解液注入用に２か所穴を貫通させた。
そして、分割されたＩＴＯ層上に、カーボンペースト（ＪＥＬＣＯＭ ＣＨ−８、十条ケミカル製)をアプリケーターで印刷法により塗布し、１２０℃で３分間電気炉を用いて加熱処理した。
＜封止材＞
封止材としては、熱融着フィルム（三井・デュポン ポリケミカル株式会社製 ハイミラン）を用い、溝３５を覆う場合は、溝３５を中心として左右１ｍｍ（合計２ｍｍ幅)になるようにした。また半導体電極及び対極を封止する場合は、外枠は半導体電極及び対極以上の寸法とし、内枠は電極と接触しない寸法とした。また、外枠から内枠方向への前記封止材の幅は３ｍｍ〜１０ｍｍとした。
上記のようにして得られた半導体電極と対極とを、それぞれの電極のＴｉＯ２層とカーボン層とが向き合うように配置し、半導体電極−不織布（廣瀬製紙製）− 熱融着フィルム−対極の順に積層し、１２０℃、１ＫＮ、９０秒の条件でＳｈｉｎｔｏ社製 Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｅｓｓにより熱プレスを掛けてセルＣを封止した。
その後、半導体電極と対極と熱融着した封止材との間に２箇所に貫通させたうちの１の穴から、ピペットを用いて電解液（ソラロニクス製Ｉｏｄｏｌｙｔｅ ＡＮ−５０）を半導体電極と対極と熱融着した封止材との間に注入し、その後フォトレック（積水化学社製）を用いて、２か所の穴を封止し、得られた基材の端部に銀ペーストを塗布した。
【００４９】
［比較例４］
＜半導体電極＞ 透明電極としてＩＴＯをスパッタリング法でＰＥＮ上に成膜したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）のＩＴＯ層にＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて、等間隔で４本のケガキ線を引き、該ＩＴＯ層を５つに分割した。５つに分割されたＩＴＯ層のそれぞれの面にＴｉＯ2ペースト（ソラロニクス社製ソラロニクスＤ−Ｌ）を塗布し、１３０℃で１５分間電気炉を用いて加熱処理した。その後、色素となるＭＫ−２（綜研化学製）をトルエン（関東化学製 トルエン（脱水））中に色素濃度が０．２ｍＭ〜０．５ｍＭとなるよう溶かし、同溶液中に加熱処理した前記基板を１０分間浸漬した。
＜対極＞ ＩＴＯを塗布したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）のＩＴＯ層にＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて、等間隔で４本のケガキ線を引き、ＩＴＯ層を５つに分割した。この際、ＩＴＯ層の一部が隣り合うセルＣ側に突出するようにケガキ線の一端側を隣り合うセルＣ側に寄せて引いた。その上で、分割された各ＩＴＯ層を塗布したＰＥＮ基板（ペクセルテクノロジー製ＰＥＣＦ−ＩＰ）に、ＣＯ2レーザー（日立ビアメカニクス社製）を用いて電解液注入用に２か所穴を貫通させた。更に、分割されたＩＴＯ層上に、カーボンペースト（ＪＥＬＣＯＭ ＣＨ−８、十条ケミカル製)をアプリケーターで印刷法により塗布し、１２０℃で３分間電気炉を用いて加熱処理した。
＜封止材＞ 封止材としては、熱融着フィルム（三井・デュポン ポリケミカル株式会社製 ハイミラン）を用い、溝３５を覆う場合は、溝３５を中心として左右１ｍｍ（合計２ｍｍ幅)になるようにした。また半導体電極及び対極を封止する場合は、外枠は半導体電極及び対極以上の寸法とし、内枠は電極と接触しない寸法とした。また、外枠から内枠方向への前記封止材の幅は３ｍｍ〜１０ｍｍとした。
上記のようにして得られた半導体電極と対極とを、それぞれの電極のＴｉＯ２層とカーボンペースト層とが向き合うように配置し、半導体電極−不織布（廣瀬製紙製）− 熱融着フィルム−対極の順に積層し、１２０℃、１ＫＮ、１２０秒の条件でＳｈｉｎｔｏ社製 Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｅｓｓにより熱プレスを掛けてセルＣを封止した。
その後、半導体電極と対極と熱融着した封止材との間に２箇所に貫通させたうちの１の穴から、ピペットを用いて電解液（ソラロニクス製Ｉｏｄｏｌｙｔｅ ＡＮ−５０）を半導体電極と対極と熱融着した封止材との間に注入し、その後フォトレック（積水化学社製）を用いて、２か所の穴を封止し、得られた基材の端部に銀ペーストを塗布した。
【００５０】
２．評価結果
上記実施例１，２及び比較例１〜４の電気モジュールをソーラーシュミレーターを用いて１ＳＵＮ条件で発電評価したところ、実施例１については、開放電圧Ｖｏｃは０．６Ｖ、短絡電流Ｉｓｃは１ｍＡであった。実施例２については、開放電圧Ｖｏｃは３Ｖ、短絡電流Ｉｓｃは１ｍＡとなり、いずれについても良好な結果が得られた。
これに対し、比較例１の場合、同様の発電評価をしたところ、開放電圧Ｖｏｃは０．６４Ｖ、短絡電流Ｉｓｃは０．９ｍＡであった。また、比較例２〜４について同様にして発電評価をしたところ、比較例２については、開放電圧Ｖｏｃは０．６６Ｖ短絡電流Ｉｓｃは０．９ｍＡであり、比較例３については、開放電圧Ｖｏｃは１．１Ｖ、短絡電流Ｉｓｃは０．０２ｍＡであり、比較例４については、開放電圧Ｖｏｃは１．３Ｖ、短絡電流Ｉｓｃは０．０５ｍＡであり、いずれも実施例１，２に比べて発電率が低かった。
【符号の説明】
【００５１】
２０Ａ，２０Ｂ 電気モジュール
２１ 第１の基板
２２ 透明電極膜
２３ 半導体層
２５ 対向電極膜
２６ 第２の基板
２８ セパレータ
２９ａ 封止材
２９ｂ 封止材
３０ 電解液
Ｃ セル
Ｓ 内部空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板に透明電極膜を設け、該透明電極膜に半導体層が設けられた半導体電極と、前記半導体電極に対向配置される対向電極膜が第２の基板に設けられた対極と、前記透明電極膜又は前記対向電極膜の外周に沿って設けられ前記半導体電極と前記対極との間に内部空間を有するセルを形成する封止材と、前記内部空間に充填される電解質とを備えた電気モジュールであって、
前記半導体電極と前記対極との間には、これら半導体電極と対極とを分離するシート状のセパレータが配され、
該セパレータは、その両面が前記封止材に挟み込まれて固定されていることを特徴とする電気モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の電気モジュールであって、
前記セパレータは、前記透明電極膜及び前記対向電極膜から離間した位置に配されていることを特徴とする電気モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電気モジュールであって、
前記セパレータは、前記内部空間において前記透明電極膜及び対向電極膜を完全に覆うように配されていることを特徴とする電気モジュール。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の電気モジュールであって、
前記第１の基板に透明電極膜及び半導体層が複数形成されるとともに、これら複数の前記透明電極膜及び前記半導体層は、それぞれ第１の封止材により囲繞され、
前記第２の基板の前記透明電極膜に対向する位置に前記対向電極膜が複数形成されるとともに、これら複数の対向電極膜は、それぞれ第２の封止材により囲繞され、
前記第１の封止材と前記第２の封止材との間には、前記第１の封止材及び第２の封止材により囲繞された複数の領域に亘って配された前記セパレータが挟み込まれるとともに、前記第１の封止材と前記セパレータと前記第２の封止材とが結合して複数のセルを形成していることを特徴とする電気モジュール。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の電気モジュールであって、
前記封止材は、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、もしくはこれら双方を合わせた樹脂の少なくともいずれか一つを含んだ樹脂材料により形成されていることを特徴とする電気モジュール。
【請求項６】
第１の基板に透明電極膜を設け、該透明電極膜に半導体層を設けた半導体電極を形成する工程と、
前記半導体電極に対向配置される対向電極膜が第２の基板に設けられた対極を形成する工程と、
前記透明電極膜の外周に沿って前記第１の基板上に第１の封止材を設けるとともに、前記対向電極膜の外周に沿って前記第２の基板上に第２の封止材を設ける工程と、
前記第１の封止材と前記第２の封止材とを対向させ、これらの間に前記半導体電極と前記対極とを分離するセパレータを挟み込み、前記第１の封止材と前記セパレータと前記第２の封止材とを結合して、前記半導体電極と前記対極との間に内部空間を有するセルを形成する工程と、
前記内部空間に電解質を充填する工程とを備えたことを特徴とする電気モジュールの製造方法。
【請求項１】
第１の基板に透明電極膜を設け、該透明電極膜に半導体層が設けられた半導体電極と、前記半導体電極に対向配置される対向電極膜が第２の基板に設けられた対極と、前記透明電極膜又は前記対向電極膜の外周に沿って設けられ前記半導体電極と前記対極との間に内部空間を有するセルを形成する封止材と、前記内部空間に充填される電解質とを備えた電気モジュールであって、
前記半導体電極と前記対極との間には、これら半導体電極と対極とを分離するシート状のセパレータが配され、
該セパレータは、その両面が前記封止材に挟み込まれて固定されていることを特徴とする電気モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の電気モジュールであって、
前記セパレータは、前記透明電極膜及び前記対向電極膜から離間した位置に配されていることを特徴とする電気モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電気モジュールであって、
前記セパレータは、前記内部空間において前記透明電極膜及び対向電極膜を完全に覆うように配されていることを特徴とする電気モジュール。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の電気モジュールであって、
前記第１の基板に透明電極膜及び半導体層が複数形成されるとともに、これら複数の前記透明電極膜及び前記半導体層は、それぞれ第１の封止材により囲繞され、
前記第２の基板の前記透明電極膜に対向する位置に前記対向電極膜が複数形成されるとともに、これら複数の対向電極膜は、それぞれ第２の封止材により囲繞され、
前記第１の封止材と前記第２の封止材との間には、前記第１の封止材及び第２の封止材により囲繞された複数の領域に亘って配された前記セパレータが挟み込まれるとともに、前記第１の封止材と前記セパレータと前記第２の封止材とが結合して複数のセルを形成していることを特徴とする電気モジュール。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の電気モジュールであって、
前記封止材は、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、もしくはこれら双方を合わせた樹脂の少なくともいずれか一つを含んだ樹脂材料により形成されていることを特徴とする電気モジュール。
【請求項６】
第１の基板に透明電極膜を設け、該透明電極膜に半導体層を設けた半導体電極を形成する工程と、
前記半導体電極に対向配置される対向電極膜が第２の基板に設けられた対極を形成する工程と、
前記透明電極膜の外周に沿って前記第１の基板上に第１の封止材を設けるとともに、前記対向電極膜の外周に沿って前記第２の基板上に第２の封止材を設ける工程と、
前記第１の封止材と前記第２の封止材とを対向させ、これらの間に前記半導体電極と前記対極とを分離するセパレータを挟み込み、前記第１の封止材と前記セパレータと前記第２の封止材とを結合して、前記半導体電極と前記対極との間に内部空間を有するセルを形成する工程と、
前記内部空間に電解質を充填する工程とを備えたことを特徴とする電気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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−５４８２５（Ｐ２０１３−５４８２５Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９０１５７（Ｐ２０１１−１９０１５７）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]