CN103262337B - 色素敏化太阳能电池模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够提高开口率且具有良好的耐久性的色素敏化太阳能电池模块(100)。本发明的色素敏化太阳能电池模块是将多个色素敏化太阳能电池(50)串联且电连接而成的色素敏化太阳能电池模块,色素敏化太阳能电池具备:第一电极(15),其具有透明基板(11)以及设置于透明基板上的透明导电膜(12);第二电极(20),其与第一电极对置;氧化物半导体层(13),其设置于第一电极或第二电极上;以及环形的密封部(30A),其使第一电极以及第二电极接合,透明基板由多个色素敏化太阳能电池共用的透明基板构成,相邻的两个色素敏化太阳能电池的第二电极彼此相互分离,密封部具有设置于第一电极以及第二电极之间的环形的第一密封部,相邻的第一密封部彼此形成为一体。
Description
技术领域
本发明涉及色素敏化太阳能电池模块。
背景技术
作为光电转换元件模块,色素敏化太阳能电池模块由于廉价且能够获得高光电转换效率而受到注目,关于色素敏化太阳能电池模块进行了各种开发。
色素敏化太阳能电池模块通常具有多个以串联的方式连接而成的色素敏化太阳能电池,各色素敏化太阳能电池具备作用电极、对电极、以及连结作用电极和对电极的环形的密封部。而且,作用电极具有透明基板、形成于透明基板上的透明导电膜、以及设置于透明导电膜上的氧化物半导体层。作为这种色素敏化太阳能电池模块,例如公知有下述专利文献1记载的模块。在下述专利文献1中,公开了一种色素敏化太阳能电池模块,其中,在相邻的两个色素敏化太阳能电池中,在相邻的密封部之间连接有从一方的色素敏化太阳能电池的对电极延伸的导电部件和另一方的色素敏化太阳能电池的透明导电膜。
专利文献1:国际公开第2009/133689号
另外,存在色素敏化太阳能电池模块收纳于具有开口的壳体的情况。在该情况下,色素敏化太阳能电池模块以全部的色素敏化太阳能电池的受光面收纳于沿开口的缘部设置的外框部件的内侧的方式来配置。因此,受光面的总面积占外框部件的内侧的面积越大则开口率越高。
这样,具有高开口率不仅是在屋外使用的色素敏化太阳能电池模块所需的,而且还是如一个色素敏化太阳能电池的发电电流低于500mA那样的尺寸小的色素敏化太阳能电池模块、在屋内等光度比较低的场所利用的色素敏化太阳能电池模块等所需的。尤其是尺寸小的色素敏化太阳能电池模块和在光度比较低的场所利用的色素敏化太阳能电池模块与在屋外使用的色素敏化太阳能电池模块相比,其受光面积小、且受光量少。因此,在色素敏化太阳能电池模块中,尤其需要具有高的开口率,以便高效地进行发电。
但是,在上述专利文献1中记载的色素敏化太阳能电池模块中,在相邻的密封部之间连接有从相邻的两个色素敏化太阳能电池中的一方的色素敏化太阳能电池的对电极延伸的导电部件和另一方的色素敏化太阳能电池的透明导电膜。即,连接有对电极的缘部和透明导电膜的连接位置存在于上述外框部件的内侧区域等受光区域内。因此,仅连接位置的面积大小不助于发电,开口率低。尤其是连接位置所需的面积通常不论是在受光面积大的色素敏化太阳能电池模块中还是在受光面积小的色素敏化太阳能电池模块中都几乎不变。因此,若相邻的两个色素敏化太阳能电池间的连接位置位于受光区域内,则受光面积越小的色素敏化太阳能电池模块,开口率越低。此处,为了获得高的开口率,考虑减小连接位置的面积。但是,在该情况下,连接位置处的接合强度降低,连接可靠性降低。因此,在上述专利文献1中记载的色素敏化太阳能电池模块中,难以获得更高的开口率。
如这样专利文献1中记载的色素敏化太阳能电池模块在提高开口率这方面有改善的余地。
另外,在上述专利文献1中记载的色素敏化太阳能电池模块中,在相邻的密封部彼此之间,连接相邻的色素敏化太阳能电池彼此。因此,在相邻的两个密封部之间存在间隙,相邻的两个密封部从该间隙分别露出。因此,大气中的水分、空气容易侵入色素敏化太阳能电池的内部。因此,专利文献1中记载的色素敏化太阳能电池模块在耐久性这方面也有改善的余地。
此外,为了提高开口率,还考虑减小各色素敏化太阳能电池的密封部的密封宽度。但是,在该情况下,虽然开口率提高,但是密封性能降低,耐久性降低。
或者,在色素敏化太阳能电池的对电极使用金属基板的情况下,为了提高开口率,还考虑通过如下方式在受光区域外使相邻的色素敏化太阳能电池彼此电连接,即,对电极中的与作用电极相反侧的面与跨接线的一端连接,并设置从相邻的色素敏化太阳能电池的透明导电膜向密封部的外侧且该密封部的侧方伸出的伸出部,该伸出部与跨接线的另一端连接。
但是,在该情况下,由于跨接线连接一方的色素敏化太阳能电池的对电极和另一方的色素敏化太阳能电池的透明导电膜中的伸出部,所以有变长的趋势。因此,例如若在处理色素敏化太阳能电池模块时工作人员的手碰到碰跨接线,则容易对跨接线与对电极之间的连接位置、跨接线与透明导电膜的伸出部之间的连接位置施加过大的应力。其结果是,有可能损害连接可靠性。
此处,还可以考虑使用金属膜来取代跨接线。在使用金属膜的情况下,工作人员的手碰到跨接线的忧虑降低。但是,若使用金属膜连接一方的色素敏化太阳能电池的对电极和另一方的色素敏化太阳能电池的透明导电膜中的伸出部,则金属膜有可能与另一方的色素敏化太阳能电池的对电极接触。其结果是,在色素敏化太阳能电池模块产生动作不良。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而产生的,第一目的在于提供一种能够提高开口率且具有良好的耐久性的色素敏化太阳能电池模块。
另外,本发明的第二目的在于提供一种能够提高开口率并且能够充分提高连接可靠性且能够充分防止动作不良的色素敏化太阳能电池模块。
本发明的发明人们为了实现上述第一目的而反复专心研究,结果发现通过以下的发明能够实现上述第一目的,并最终完成本发明。
即,本发明是一种将多个色素敏化太阳能电池串联且电连接而成的色素敏化太阳能电池模块,上述色素敏化太阳能电池具备:第一电极,其具有透明基板、以及设置于上述透明基板上的透明导电膜;第二电极,其与上述第一电极对置;氧化物半导体层,其设置于上述第一电极或上述第二电极上;以及环形的密封部,其使上述第一电极以及上述第二电极接合,上述透明基板由上述多个色素敏化太阳能电池共用的透明基板构成,相邻的两个色素敏化太阳能电池的上述第二电极彼此相互分离,上述密封部具有环形的第一密封部,该第一密封部设置于上述第一电极与上述第二电极之间,相邻的上述第一密封部彼此形成为一体。
根据该色素敏化太阳能电池模块,第一密封部彼此形成为一体。此处,如果相邻的第一密封部彼此未形成为一体,那么在相邻的色素敏化太阳能电池之间,从大气露出的密封部形成为两个部位。与此相对,在本发明的色素敏化太阳能电池模块中,由于相邻的第一密封部彼此形成为一体,所以在相邻的色素敏化太阳能电池之间,从大气露出的密封部形成为一个部位。另外,第一密封部彼此形成为一体,从而水分等从大气侵入至电解质的侵入距离延长。因此,在相邻的色素敏化太阳能电池间,能够充分降低从色素敏化太阳能电池的外部侵入的水分、空气的量。即,能够充分提高色素敏化太阳能电池模块的密封性能。另外,根据本发明的色素敏化太阳能电池模块,相邻的第一密封部彼此形成为一体。因此,即使与未形成为一体的第一密封部相比以减小密封宽度的状态将第一密封部彼此形成为一体,也能够确保充足的密封宽度。即,能够提高开口率,并且能够充分增大第一密封部与第一电极之间的粘接强度、以及第一密封部与第二电极之间的粘接强度。其结果是,能够提高开口率,并且即使在高温下使用色素敏化太阳能电池模块的情况下电解质膨胀而对第一密封部从内侧朝向外侧施加过大的应力,也能够充分抑制第一密封部从第一电极以及第二电极剥离,从而能够具有良好的耐久性。
在上述色素敏化太阳能电池模块中,优选为,上述第一密封部经过相邻的上述第二电极之间的间隙并延伸至上述第二电极中的与上述第一电极相反的一侧,并粘接于上述第二电极的缘部。
在该情况下,第一密封部延伸至第二电极中的与第一电极相反的一侧的表面,并粘接于第二电极的缘部。因此,即使对第二电极作用从第一电极分离的方向的应力,也能够通过第一密封部充分抑制第二电极剥离。
另外,由于第一密封部延伸至第二电极中的与第一电极相反的一侧的表面,并粘接于第二电极的缘部,所以水分等从大气侵入至电解质的侵入距离进一步延长。因此,在相邻的色素敏化太阳能电池间,能够更充分地降低从色素敏化太阳能电池的外部侵入的水分、空气的量。
在上述色素敏化太阳能电池模块中,也可以形成为,上述密封部还具有环形的第二密封部,该第二密封部以与上述第一密封部重叠的方式设置,并与上述第一密封部一起夹持上述第二电极的缘部,相邻的两个色素敏化太阳能电池的上述第二密封部彼此形成为一体,上述第二密封部经过相邻的两个色素敏化太阳能电池的上述第二电极彼此间的间隙并与上述第一密封部粘接。
在该情况下,第二密封部经过相邻的第二电极彼此间的间隙并与第一密封部粘接,并通过第一密封部和第二密封部夹持第二电极的缘部。因此,即使对第二电极作用从第一电极分离的方向的应力,也能够通过第二密封部充分抑制第二电极剥离。
上述第二密封部优选为与上述第一密封部相比具有高熔点。
在该情况下,由于第二密封部比第一密封部硬,所以能够有效地防止相邻的色素敏化太阳能电池的第二电极彼此接触。另外,由于第一密封部比第二密封部软,所以能够有效地缓和施加于密封部的应力。
在上述色素敏化太阳能电池模块中,上述密封部例如包含树脂。
在上述色素敏化太阳能电池模块中,优选为,上述色素敏化太阳能电池还具有绝缘部件,该绝缘部件设置于上述第一密封部与上述透明基板之间,上述绝缘部件的厚度比上述透明导电膜的厚度厚,上述绝缘部件的熔点比上述第一密封部的熔点高。
在该情况下,绝缘部件与第一密封部相比具有高熔点。因此,例如在高温下使用色素敏化太阳能电池模块导致第一密封部软化,从而第一电极与第二电极之间的间隔缩小。此时,即使第二电极欲接近透明导电膜,也会因为绝缘部件的厚度比透明导电膜的厚度厚,且绝缘部件与第一密封部相比具有高熔点,所以充分防止第二电极与透明导电膜接触。
在上述色素敏化太阳能电池模块中,优选为,在相邻的两个色素敏化太阳能电池中,一方的上述色素敏化太阳能电池中的上述透明导电膜具有:主体部;伸出部,其相对于上述多个色素敏化太阳能电池的排列方向从上述主体部向侧方伸出而越过上述密封部;以及延出部,其从上述伸出部延出至另一方的色素敏化太阳能电池的上述密封部的外侧且上述另一方的色素敏化太阳能电池的上述主体部的侧方的位置,上述第二电极具有金属基板,上述一方的色素敏化太阳能电池中的上述透明导电膜的上述延出部与上述另一方的色素敏化太阳能电池中的上述第二电极的上述金属基板经由导电部件而连接。
在该情况下,色素敏化太阳能电池中的透明导电膜具有:伸出部,其相对于多个色素敏化太阳能电池的排列方向从主体部向侧方伸出而越过密封部;和延出部,其从伸出部延出至另一方的色素敏化太阳能电池的密封部的外侧且另一方的色素敏化太阳能电池的主体部的侧方的位置,一方的色素敏化太阳能电池的透明导电膜中的延出部与另一方的色素敏化太阳能电池中的第二电极的金属基板经由导电部件而连接。即,在本发明的色素敏化太阳能电池模块中,在相邻的两个色素敏化太阳能电池中,在全部色素敏化太阳能电池的包括密封部在内的受光区域的外侧连接一方的色素敏化太阳能电池的透明导电膜、和另一方的色素敏化太阳能电池的第二电极。换言之,在色素敏化太阳能电池模块中无助于发电的连接部位设置于受光区域的外侧。因此,能够进一步提高开口率。另外,由于在密封部的外侧连接一方的色素敏化太阳能电池的透明导电膜、和另一方的色素敏化太阳能电池的第二电极,所以还能够增大透明导电膜与导电部件之间的连接部位以及第二电极与导电部件之间的连接部位的面积。并且,一方的色素敏化太阳能电池中的透明导电膜的延出部,从伸出部延出至另一方的色素敏化太阳能电池的密封部的外侧且另一方的色素敏化太阳能电池的主体部的侧方的位置。即,色素敏化太阳能电池的透明导电膜设置于相邻的色素敏化太阳能电池的第二电极附近。因此,能够缩短导电部件,从而工作人员的手难以碰到导电部件。其结果是,能够防止对导电部件与第二电极之间的连接部位、或导电部件与透明导电膜之间的连接部位施加过大的应力,从而能够充分提高色素敏化太阳能电池模块中的连接可靠性。另外,由于充分防止导电部件与相邻的色素敏化太阳能电池的第二电极接触,所以充分防止相邻的第二电极彼此由于导电部件而电连接的情况。其结果是,还能够充分防止色素敏化太阳能电池模块的动作不良。
在上述色素敏化太阳能电池模块中,优选为,上述第一密封部中的设置于相邻的两个色素敏化太阳能电池之间的部分由与未设置于相邻的两个色素敏化太阳能电池之间的部分相比具有低导热率的低导热性材料构成。
根据上述色素敏化太阳能电池模块,第一密封部中的设置于相邻的两个色素敏化太阳能电池之间的部分由与未设置于相邻的两个色素敏化太阳能电池之间的部分相比具有低导热率的低导热性材料构成。因此,即使某色素敏化太阳能电池由于太阳光的热等而局部性地成为高温,导致第一密封部中的设置于相邻的两个色素敏化太阳能电池之间的部分局部性地成为高温,也会由于该成为高温的部分与未设置于相邻的两个色素敏化太阳能电池之间的部分相比具有低导热性,所以热难以传递至相邻的色素敏化太阳能电池,从而能够充分抑制相邻的色素敏化太阳能电池劣化。
在上述色素敏化太阳能电池模块中,优选为,上述第一电极还具有布线部,该布线部设置于上述第一密封部与上述透明基板之间,上述布线部具有:集电布线,其设置于相邻的两个色素敏化太阳能电池的上述透明导电膜上;和布线保护层,其覆盖上述集电布线来进行保护以免上述集电布线受上述电解质的影响,并与上述第一密封部结合,上述第一密封部或上述布线保护层中的设置于相邻的两个色素敏化太阳能电池之间的部分由与未设置于相邻的两个色素敏化太阳能电池之间的部分相比具有低导热率的低导热性材料构成。
根据上述色素敏化太阳能电池模块,第一密封部或上述布线保护层中的设置于相邻的两个色素敏化太阳能电池之间的部分由与未设置于相邻的两个色素敏化太阳能电池之间的部分相比具有低导热率的低导热性材料构成。因此,即使某色素敏化太阳能电池由于太阳光的热等而局部性地成为高温,导致第一密封部或布线保护层中的设置于相邻的两个色素敏化太阳能电池之间的部分局部性地成为高温,也会由于该成为高温的部分与未设置于相邻的两个色素敏化太阳能电池之间的部分相比具有低导热性,所以热难以传递至相邻的色素敏化太阳能电池,从而能够充分抑制相邻的色素敏化太阳能电池劣化。
在上述色素敏化太阳能电池模块中,优选为,上述色素敏化太阳能电池包括低导热层,该低导热层设置于上述第一密封部与上述第一电极之间或者上述第一密封部与上述第二电极之间,并由与上述第一密封部相比具有低导热率的低导热性材料构成。
根据上述色素敏化太阳能电池模块,在第一密封部与第一电极之间或者第一密封部与第二电极之间设置有低导热层,该低导热层由与第一密封部相比具有低导热性的低导热性材料构成。因此,即使某色素敏化太阳能电池由于太阳光的热等而局部性地成为高温,导致低导热层局部性地成为高温,也会由于低导热层与第一密封部相比具有低导热性,所以其流动性难以降低。因此,能够充分保持相邻的色素敏化太阳能电池的对电极彼此的相对位置关系。
在上述色素敏化太阳能电池模块中,优选为,上述第一电极还具有布线部,该布线部设置于上述第一密封部与上述透明基板之间,上述布线部具有:集电布线,其设置于相邻的两个色素敏化太阳能电池的上述透明导电膜上;和布线保护层,其覆盖上述集电布线来进行保护以免上述集电布线受上述电解质的影响,并与上述第一密封部结合,上述色素敏化太阳能电池包括低导热层,该低导热层设置于上述第一密封部与上述布线保护层之间或上述第一密封部与上述第二电极之间,并由与上述第一密封部以及上述布线保护层相比具有低导热率的低导热性材料构成。
根据上述色素敏化太阳能电池模块,在第一密封部与布线保护层之间或者第一密封部与第二电极之间设置有低导热层,该低导热层由与第一密封部以及布线保护层相比具有低导热性的低导热性材料构成。因此,即使某色素敏化太阳能电池由于太阳光的热等而局部性地成为高温,导致低导热层局部性地成为高温,也会由于低导热层与第一密封部以及布线保护层相比具有低导热性,所以其流动性难以降低。因此,能够充分保持相邻的色素敏化太阳能电池的对电极彼此的相对位置关系。
上述低导热性材料优选为包含树脂。在该情况下,由于通过低导热层充分缓和应力,所以能够充分缓和施加于第一密封部与第一电极的界面或者第一密封部与第二电极的界面的应力。
此外,实现上述第二目的的发明如下地构成。
即,能够实现上述第二目的的发明是一种具有多个以串联的方式连接的色素敏化太阳能电池的色素敏化太阳能电池模块,上述色素敏化太阳能电池具备:第一电极,其具有透明基板、以及设置于上述透明基板上并具有主体部的透明导电膜;第二电极,其与上述第一电极对置并包括金属基板;氧化物半导体层,其设置于上述第一电极或上述第二电极上;以及环形的密封部,其使上述第一电极以及上述第二电极接合,上述透明基板由上述多个色素敏化太阳能电池的共用的透明基板构成,在相邻的两个色素敏化太阳能电池中,一方的色素敏化太阳能电池中的上述透明导电膜具有:伸出部,其相对于上述多个色素敏化太阳能电池的排列方向从上述主体部向侧方伸出而越过上述密封部;和延出部,其从上述伸出部延出至另一方的色素敏化太阳能电池的上述密封部的外侧且上述另一方的色素敏化太阳能电池的上述主体部的侧方的位置,上述一方的色素敏化太阳能电池中的上述透明导电膜的上述延出部与上述另一方的色素敏化太阳能电池中的上述第二电极的上述金属基板经由导电部件而连接。
根据该色素敏化太阳能电池模块,一方的色素敏化太阳能电池中的透明导电膜具有:伸出部,其相对于多个色素敏化太阳能电池的排列方向从主体部向侧方伸出而越过密封部;和延出部,其从伸出部延出至另一方的色素敏化太阳能电池的密封部的外侧且另一方的色素敏化太阳能电池的主体部的侧方的位置,延出部与另一方的色素敏化太阳能电池中的第二电极的金属基板经由导电部件而连接。即,在本发明的色素敏化太阳能电池模块中,在相邻的两个色素敏化太阳能电池中,在全部色素敏化太阳能电池的包括密封部在内的受光区域的外侧连接一方的色素敏化太阳能电池的透明导电膜、和另一方的色素敏化太阳能电池的第二电极。换言之,在色素敏化太阳能电池模块中无助于发电的连接部位设置于受光区域的外侧。因此,能够进一步提高开口率。另外,由于在密封部的外侧连接一方的色素敏化太阳能电池的透明导电膜、和另一方的色素敏化太阳能电池的第二电极,所以还能够增大透明导电膜与导电部件之间的连接部位、以及第二电极与导电部件之间的连接部位的面积。并且,一方的色素敏化太阳能电池中的透明导电膜的延出部,从伸出部延出至另一方的色素敏化太阳能电池的密封部的外侧且另一方的色素敏化太阳能电池的主体部的侧方的位置。即,色素敏化太阳能电池的透明导电膜设置于相邻的色素敏化太阳能电池的第二电极旁边。因此,能够缩短导电部件,从而工作人员的手难以钩碰导电部件。其结果是,能够防止对导电部件与第二电极之间的连接部位、或导电部件与透明导电膜之间的连接部位施加过大的应力,从而能够充分提高色素敏化太阳能电池模块的连接可靠性。另外,由于充分防止导电部件与相邻的色素敏化太阳能电池的第二电极接触,所以充分防止相邻的第二电极彼此由于导电部件而电连接的情况。其结果是,还能够充分防止色素敏化太阳能电池模块的动作不良。
上述导电部件优选为金属膜。
在该情况下,能够降低第二电极的背面侧的凹凸。其结果是,能够将色素敏化太阳能电池模块稳定地设置于平坦面上。
根据本发明,提供一种能够提高开口率且具有良好的耐久性的色素敏化太阳能电池模块。
附图说明
图1是表示本发明的色素敏化太阳能电池模块的第一实施方式的仰视图。
图2是沿图1的Ⅱ-Ⅱ线的剖视图。
图3是图1的局部切口部分仰视图。
图4是表示图2的第一密封部的俯视图。
图5是表示图2的第二密封部的俯视图。
图6是表示用于形成图4的第一密封部的第一密封部形成体的俯视图。
图7是表示本发明的色素敏化太阳能电池模块的第二实施方式的局部剖视图。
图8是表示用于形成图7的色素敏化太阳能电池模块的对电极的对电极形成体的俯视图。
图9是表示切断图8的对电极形成体而将其分割为多个对电极的状态的图。
图10是表示本发明的色素敏化太阳能电池模块的第三实施方式的局部剖视图。
图11是表示切断图10的对电极形成体而将其分割为多个对电极的状态的图。
图12是表示本发明的色素敏化太阳能电池模块的第四实施方式的局部剖视图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式详细地进行说明。
(第一实施方式)
首先,参照附图对本发明的色素敏化太阳能电池模块的第一实施方式详细地进行说明。图1是表示本发明的色素敏化太阳能电池模块的第一实施方式的仰视图,图2是沿图1的Ⅱ-Ⅱ线的剖视图,图3是图1的局部切口部分仰视图。
如图1所示,色素敏化太阳能电池模块(以下,有时称为“DSC模块”)100具有多个(在图1中为4个)色素敏化太阳能电池(以下,有时称为“DSC”)50,多个DSC50以串联的方式连接。以下,为了便于说明,有时将DSC模块100中的4个DSC50称为DSC50A~50D。
如图2所示,多个DSC50分别具备:作用电极10;对电极20,其与作用电极10对置并具有金属基板21;以及密封部30A,其使作用电极10与对电极20接合。在由作用电极10、对电极20以及环形的密封部30A形成的电池单元空间C中填充有电解质40。
作用电极10具有透明导电性基板15和至少一个氧化物半导体层13,其中,透明导电性基板15具有透明基板11以及设置于透明基板11上的透明导电膜12,氧化物半导体层13设置于透明导电性基板15的透明导电膜12上。氧化物半导体层13配置于环形的密封部30A的内侧。透明基板11被用作DSC50A~50D的共用的透明基板。另外,在透明基板11与密封部30A之间设置有绝缘部件14。绝缘部件14被直接固定于透明基板11上。以下,为了便于说明,有时将DSC50A~50D所对应的透明导电膜12称为透明导电膜12A~12D。此外,在本实施方式中,由透明导电性基板15构成第一电极。
在DSC模块100中,各DSC50的透明导电膜12A~12D都具有用点划线表示的四边形的主体部12a(参照图1)。如图3所示,主体部12a具有两个侧缘部12b,所述侧缘部沿着多个色素敏化太阳能电池50A~50D的排列方向X。而且,例如在相邻的两个DSC50A、50B中,一方的DSC50B中的透明导电膜12B具有:两个伸出部12c,它们相对于DSC50A~50D的排列方向X从主体部12a的两侧缘部12b向侧方伸出;和延出部12d,其从各伸出部12c向相邻的DSC50A侧延出。此处,延出部12d延出至DSC50A的密封部30A的外侧且相对于DSC50A的主体部12a的侧缘部12b位于侧方的位置。具体而言,延出部12d沿着DSC50B的密封部30A、以及另一方的DSC50A的密封部30A而配置。而且,两个延出部12d被配置成夹持相邻的DSC50A中的透明导电膜12A的主体部12a。
而且,DSC50B中的透明导电膜12B的延出部12d和另一方的DSC50A中的对电极20的金属基板21经由导电部件60而连接。导电部件60被配置成经过密封部30A之上。作为导电部件60,在本实施方式中使用了金属膜。作为构成金属膜的金属材料,例如可以使用银或铜等。
如图1所示,即使在DSC50C中,透明导电膜12C也除了具有主体部12a之外,还具有伸出部12c和延出部12d。另外,即使在DSC50D中,透明导电膜12D也除了具有主体部12a之外,还具有伸出部12c和延出部12d。
其中,DSC50A已经与DSC50B连接,并且不存在其他应连接的DSC50。因此,在DSC50A中,透明导电膜12A不具有延出部12d。
如图2所示,对电极20具备金属基板21和设置于金属基板21的作用电极10侧来促进催化反应的催化剂层22。另外,在相邻的两个DSC50中,对电极20彼此相互分离。在本实施方式中,由对电极20构成第二电极。
密封部30A具有:环形的第一密封部31A,其以与绝缘部件14重叠的方式设置于透明导电性基板15与对电极20之间;和第二密封部32A,其以与第一密封部31A重叠的方式设置,并与第一密封部31A一起夹持对电极20的缘部20a。而且,如图4所示,相邻的第一密封部31A彼此形成为一体,从而构成第一密封部31。换言之,第一密封部31由未设置在相邻的两个DSC50之间的环形的部分(以下,称为“环形部”)31a和设置在相邻的两个DSC50之间且分隔环形的部分31a的部分(以下,称为“分隔部”)31b构成。另外,如图5所示,第二密封部32A彼此在相邻的对电极20之间形成为一体,并由形成为一体的第二密封部32A构成第二密封部32。此外,绝缘部件14的厚度比透明导电膜12的厚度厚,绝缘部件14的熔点比第一密封部31A的熔点高。在图5中,附图标记32a表示开口。
另外,如图2所示,在DSC模块100中,第二密封部32具有:主体部32b,其设置于对电极20中的与作用电极10相反侧;和粘接部32c,其设置于相邻的对电极20彼此之间。第二密封部32借助粘接部32c与第一密封部31粘接。
根据上述DSC模块100,相邻的第一密封部31A彼此、以及相邻的第二密封部32A彼此在相邻的对电极20之间形成为一体。此处,如果相邻的第一密封部31A彼此未形成为一体,那么在相邻的DSC50之间,向大气露出的密封部为两个部位。与此相对,在DSC模块100中,相邻的第一密封部31A彼此形成为一体,因此在相邻的DSC50之间,向大气露出的密封部为一个部位。即,由于由环形部31a和分隔部31b构成第一密封部31,所以在相邻的DSC50之间,向大气露出的密封部仅为分隔部31b这一个部位。另外,通过第一密封部31A彼此形成为一体,从而水分等从大气侵入至电解质40的侵入距离延长。因此,在相邻的DSC50间,能够充分降低从DSC50的外部侵入的水分、空气的量。即,能够充分提高DSC模块100的密封性能。另外,根据DSC模块100,相邻的第一密封部31A彼此形成为一体。因此,即使以与未形成为一体的第一密封部31A相比减小密封宽度的状态将第一密封部31A彼此形成为一体而形成分隔部31b,也能够在该分隔部31b处确保足够的密封宽度。即,能够提高开口率,并且能够充分增大第一密封部31A与透明导电性基板15之间的粘接强度、以及第一密封部31A与对电极20之间的粘接强度。其结果是,能够提高开口率,并且即使在高温下使用DSC模块100的情况下电解质40膨胀而施加了从第一密封部31A内侧向外侧的过大的应力,也能够充分抑制第一密封部31A从透明导电性基板15以及对电极20剥离,能够具有良好的耐久性。
另外,在DSC模块100中,第二密封部32A经过相邻的对电极20彼此间的间隙S与第一密封部31A粘接,对电极20的缘部20a被第一密封部31A和第二密封部32A夹持。因此,即使向对电极20作用从作用电极10分离的方向的应力,也能够通过第二密封部32A充分抑制对电极20的剥离。另外,由于第二密封部32A经过相邻对电极20彼此间的间隙S与第一密封部31A粘接,所以可靠地防止相邻的DSC50的对电极20彼此接触。
此外,绝缘部件14的厚度比透明导电膜12的厚度厚,绝缘部件14具有比第一密封部31A高的熔点。因此,例如会有在高温下使用DSC模块100而导致第一密封部31A软化,透明导电性基板15与对电极20之间的间隔缩小的情况。此时,即使对电极20欲接近透明导电膜12,也会由于绝缘部件14的厚度比透明导电膜12的厚度厚、且绝缘部件14与第一密封部31A相比具有高熔点,所以充分防止对电极20与透明导电膜12的接触。
另外,在DSC模块100中,一方的DSC50中的透明导电膜12具有两个伸出部12c、和从各个伸出部12c向另一方的DSC50侧延出的延出部12d,延出部12d延出至DSC50A的密封部30A的外侧且相对于DSC50A的主体部12a的侧缘部12b侧方的位置。而且,延出部12d与另一方的DSC50中的对电极20的金属基板21经由导电部件60而连接。即,在DSC模块100中,在相邻的两个DSC50中,在全部的DSC50A~50D的包括密封部30A在内的受光区域的外侧连接一方的DSC50的透明导电膜12、和另一方的DSC50的对电极20。换言之,在DSC模块100中,无助于发电的连接部位设置于受光区域的外侧。因此,能够提高开口率。另外,由于在受光区域外连接一方的DSC50的透明导电膜12和另一方的DSC50的对电极20,所以还能够增大透明导电膜12与导电部件60之间的连接部位、以及对电极20与导电部件60之间的连接部位的面积。并且,一方的DSC50中的透明导电膜12的延出部12d从伸出部12c延出至另一方的DSC50A的密封部30A的外侧且相对于DSC50A的主体部12a的侧缘部12b侧方的位置。即,DSC50B的透明导电膜12A设置于相邻的DSC50A的对电极20的附近。因此,能够缩短导电部件60,从而工作人员的手难以碰到导电部件60。其结果是,能够防止对导电部件60与对电极20之间的连接部位、或者导电部件60与透明导电膜12之间的连接部位施加过大的应力,并且能够充分提高DSC模块100的连接可靠性。另外,由于充分防止导电部件60与相邻的DSC50的对电极20接触,所以充分防止相邻的对电极20彼此通过导电部件60而电连接的情况。其结果是,还能够充分防止DSC模块100的动作不良。
此外,在DSC模块100中,在相邻的两个DSC50中,通过由金属膜构成的导电部件60来连接一方的DSC50的对电极20和另一方的DSC50的透明导电膜12的延出部12d。因此,能够减小对电极20的与作用电极1相反侧的面上的凹凸,从而能够将DSC模块100稳定地设置于壳体的内壁面等平坦面上。
接下来,对上述DSC模块100的制造方法进行说明。
首先,准备一个透明导电性基板15,该透明导电性基板15是通过在透明基板11上形成透明导电膜12而成的。
构成透明基板11的材料例如是透明的材料即可,作为这种透明的材料,举例有硼硅酸玻璃、碱石灰玻璃、白板玻璃、石英玻璃等玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、以及聚丁二酸乙二醇酯(PES)等。根据DSC模块100的尺寸适当地决定透明基板11的厚度,而不对其特别限定,例如在50~10000μm的范围即可。
作为构成透明导电膜12的材料,举例有铟锡氧化物(Indium-Tin-Oxide:ITO)、氧化锡(SnO2)、氟掺杂氧化锡(Fluorine-doped-Tin-Oxide:FTO)等导电性金属氧化物。透明导电膜12可以由单层构成,也可以由多层的层叠体构成,其中,层叠体由不同的导电性金属氧化物构成。在由单层构成透明导电膜12的情况下,对于透明导电膜12而言,由于具有高耐热性以及高耐药品性,所以优选由FTO构成。另外,若使用由多层构成的层叠体作为透明导电膜12,则由于能够反映各层的特性而优选。其中,优选使用由ITO构成的层和由FTO构成的层的层叠体。在该情况下,能够实现具有高导电性、高耐热性以及高耐药品性的透明导电膜12。透明导电膜12的厚度例如在0.01~2μm的范围即可。
作为透明导电膜12的形成方法,使用溅射法、蒸镀法、喷雾热分解法(SPD:SprayPyrolysisDeposition)或者化学气相沉积(CVD:ChemicalVaporDeposition)法等。
接下来,例如使用钇铝石榴石(YAG:YttriumAluminumGarnet)激光或者二氧化碳(CO2)激光等如下地对透明导电膜12进行图案化。即,以使与DSC50A~50D对应的4个透明导电膜12A~12D具有四边形的主体部12a以及伸出部12c的方式来进行图案化。此时,针对与DSC50B~50D对应的透明导电膜12B~12D,以不仅形成有四边形的主体部12a以及伸出部12c,还形成有从伸出部12c向相邻的DSC50侧延出的延出部12d的方式进行图案化。
接下来,在透明导电膜12的主体部12a上形成氧化物半导体层13。氧化物半导体层13是在印刷含有氧化物半导体粒子的多孔质氧化物半导体层形成用糊后,进行烧制而形成的。
氧化物半导体层形成用糊除了含有氧化物半导体粒子之外,还含有聚乙二醇等树脂以及萜品醇等溶剂。氧化物半导体粒子例如由氧化钛(TiO2)、氧化硅(SiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化钨(WO3)、氧化铌(Nb2O5)、钛酸锶(SrTiO3)、氧化锡(SnO2)、氧化铟(In3O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化钽(Ta2O5)、氧化镧(La2O3)、氧化钇(Y2O3)、氧化钬(Ho2O3)、氧化铋(Bi2O3)、氧化铈(CeO2)、氧化铝(Al2O3)或者两种以上这些化合物构成。
氧化物半导体层13的厚度例如为0.5~50μm即可。
作为氧化物半导体层形成用糊的印刷方法,例如能够使用丝网印刷法、刮板法、或者辊涂(barcoating)法等。
烧制温度根据氧化物半导体粒子的材质而不同,通常为350~600℃,烧制时间也根据氧化物半导体粒子的材质而不同,但通常为1~5小时。
接下来,将配置于相邻的DSC50之间的绝缘部件14直接固定于透明基板11上。绝缘部件14是为了防止透明基板11上的透明导电膜12与对电极20接触而短路的情况而设置的。因此,绝缘部件14比第一密封部31A熔点高即可。
作为绝缘部件14,例如使用低熔点玻璃等无机物、聚酰亚胺、紫外线固化树脂、热塑性树脂等。其中,由于能够有效地防止电解质40泄漏,所以优选无机物。
绝缘部件14的厚度通常为1~200μm,优选为3~10μm。
这样能够获得作用电极10。
接下来,使作用电极10的氧化物半导体层13担载光敏化色素。为此,使作用电极10浸泡于含有光敏化色素的溶液中,使该光敏化色素吸附于氧化物半导体层13,之后以上述溶液的溶剂成分冲洗多余的光敏化色素并进行干燥,从而使光敏化色素吸附于氧化物半导体层13即可。但是,即使在将含有光敏化色素的溶液涂覆于氧化物半导体层13后进行干燥,从而使光敏化色素吸附于氧化物半导体层13,也能够使氧化物半导体层13担载光敏化色素。
作为光敏化色素,举例有具有含有联吡啶结构、三吡啶结构等的配位体的钌配位化合物、卟啉、曙红、碱基蕊香红、份菁等有机色素。
接下来,将电解质40配置于氧化物半导体层13上。
电解质40例如含有I-/I3 -等氧化还原电对和有机溶剂。作为有机溶剂,可以使用乙腈、甲氧基氰化甲烷、甲氧基丙腈、丙腈、碳酸亚乙酯、碳酸丙烯、碳酸二乙酯、以及γ-丁内酯等。作为氧化还原电对,除I-/I3 -之外,还举例有溴/溴化物离子等电对。此外,还可以对上述挥发性溶剂添加胶凝剂。另外,电解质40也可以由离子液体电解质构成,其中,该离子液体电解质由离子液体和挥发性成分的混合物构成。作为离子液体,例如使用吡啶盐、咪唑嗡盐、***嗡盐等已知的碘盐,且使用在室温左右处于熔融状态的常温熔融盐。作为这种常温熔融盐,例如优选使用1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺。另外,作为挥发性成分,举例有上述有机溶剂、LiI、I2、4-叔丁基吡啶、N-甲基苯并咪唑等。
接下来,如图6所示,准备用于形成第一密封部31的第一密封部形成体131。准备一张密封用树脂薄膜,并在该密封用树脂薄膜上形成与DSC50的数量对应的四边形的开口131a,由此能够获得第一密封部形成体131。第一密封部形成体131具有使多个第一密封部形成体131A形成为一体的构造。
作为密封用树脂薄膜,举例有离聚物、乙烯-乙烯乙酸酐共聚物、乙烯—甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、紫外线固化树脂、以及乙烯醇共聚物等树脂。
然后,使该第一密封部形成体131粘接于作用电极10上。此时,第一密封部形成体131以与绝缘部件14重叠的方式粘接于作用电极10上。向作用电极10粘接第一密封部形成体131能够通过加热第一密封部形成体131使之熔融来进行。另外,第一密封部形成体131以使透明导电膜2的主体部12a配置于第一密封部形成体131的内侧的方式粘接于作用电极1。
接下来,准备多个对电极20。
如上所述,对电极20具有金属基板21和导电性的催化剂层22,该催化剂层22设置于金属基板21的作用电极10侧来促进对电极20的表面上的还原反应。
金属基板21例如由以下材料构成,即,钛、镍、白金、钼、钨、铝、不锈钢等耐腐蚀性的金属材料、在上述透明基板11上形成由ITO、FTO等导电性氧化物构成的膜而形成的材料。根据DSC模块100的尺寸适当地决定金属基板21的厚度,而不对其特别限定,例如在0.005~0.1mm即可。
催化剂层22由白金、碳类材料或者导电性高分子等构成。此处,作为碳类材料,优选使用碳纳米管。
接下来,准备另外一个上述第一密封部形成体131。然后,以封住第一密封部形成体131的各开口131a的方式来粘合多个对电极20中的每一个对电极。
接下来,使粘接于对电极20的第一密封部形成体131、粘接于作用电极10的第一密封部形成体131重叠,并对第一密封部形成体131一边加压一边加热使之熔融。这样,在作用电极10与对电极20之间形成第一密封部31。第一密封部31的形成可以在大气压下进行也可以在减压条件下进行,但优选在减压条件下进行。
接下来,如图5所示,准备第二密封部32。第二密封部32具有使多个第一密封部32A形成为一体的构造。准备一张密封用树脂薄膜,并在该密封用树脂薄膜上形成与DSC50的个数对应的四边形的开口32a,由此能够获得第二密封部32。第二密封部32以与第一密封部31一起夹持对电极20的缘部20a的方式粘合于对电极20。向对电极20粘接第二密封部32能够通过加热第二密封部32使之熔融来进行。
作为密封用树脂薄膜,举例有离聚物、乙烯-乙烯乙酸酐共聚物、乙烯—甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、紫外线固化树脂、以及乙烯醇共聚物等树脂。对于用于形成第二密封部32的密封用树脂薄膜的构成材料,优选为与用于形成第一密封部31的密封用树脂薄膜的构成材料相比具有高熔点的材料。在该情况下,由于第二密封部32A比第一密封部31A硬,所以能够有效地防止相邻的DSC50的对电极20彼此接触。另外,由于第一密封部31A比第二密封部32A软,所以能够有效地缓和施加于密封部30A的应力。
最后,准备含有构成导电部件60的金属材料的糊,并在从对电极20到相邻的DSC50的透明导电膜12的延出部12d的整个范围内涂覆该糊,并使之固化。此时,从避免对光敏化色素的负面影响的观点来看,作为糊优选使用能够以90℃以下的温度使之固化的低温固化型的糊。这样,能够获得连接对电极20和相邻的DSC50的透明导电膜12的导电部件60(参照图1)。
如上所述那样能够获得DSC模块100。
(第二实施方式)
接下来,参照图7对本发明的DSC模块的第二实施方式详细地进行说明。图7是表示本发明的DSC模块的第二实施方式的局部剖视图。此外,在图7中,对与第一实施方式相同或者等同的结构要素标注相同的标记,并省略重复的说明。
如图7所示,本实施方式的DSC模块200在以下方面与第一实施方式的DSC模块100不同,即,作用电极210具备:在第一密封部31A与透明基板11之间取代绝缘部件14以连结相邻的DSC50的透明导电膜12彼此的方式设置的布线部211、和设置于布线部211与第一密封部31A之间的低导热层216。
布线部211具有:集电布线212,其设置于各个相邻的DSC50的透明导电膜12上;和布线保护层213,其保护集电布线212免受电解质40的影响。布线保护层213具备:第一布线保护层214,其覆盖集电布线212来进行保护以免集电布线212受电解质40的影响,该第一布线保护层214与透明基板11直接接触;和第二布线保护层215,其覆盖第一布线保护层214来进行保护以免集电布线212受电解质40的影响。
低导热层216由与构成各个第一密封部31A以及各个布线保护层213的材料相比具有低导热性的低导热性材料构成。例如在使用聚乙烯作为第一密封部31A,使用玻璃作为第一布线保护层214,使用聚酰亚胺作为第二布线保护层215的情况下,能够使用聚丙烯、聚苯乙烯等树脂作为这种低导热性材料。
低导热层216的厚度例如为20~60μm。
根据本实施方式的DSC模块200,在第一密封部31A与布线保护层213之间设置有低导热层216,该低导热层216与第一密封部31A以及布线保护层213相比具有低导热性。因此,即使某DSC50由于太阳光的热等而局部性地成为高温,低导热层216局部性地成为高温,也会由于低导热层216与第一密封部31A以及布线保护层213相比具有低导热性,所以其流动性难以降低。因此,能够充分保持相邻的DSC的对电极20彼此的相对位置关系。即,由于低导热层216的流动性难以降低,所以更充分地抑制对电极20的缘部20a接近透明导电膜12。因此,更充分地抑制对电极20彼此接触。
此处,低导热层216的导热率与第一密封部31A以及布线保护层213中的导热率最低的层的导热率之差,优选为0.1W/m·K以上,更优选为0.10~0.6W/m·K,进一步优选为0.15~0.4W/m·K。在该情况下,能够更充分地保持相邻的DSC50的对电极20彼此的相对位置关系。
接下来,对DSC模块200的制造方法进行说明。
DSC模块200的制造方法在以下方面与第一实施方式的DSC模块100的制造方法不同,即,在第一密封部31A与透明基板11之间依次形成布线部211以及低导热层216来取代形成绝缘部件14。
对于布线部211而言,在使第一密封部形成体131粘接于作用电极10的工序之前进行。具体而言,对于布线部211而言,在相邻的两个透明导电膜12上分别形成集电布线212,之后以覆盖这些集电布线212的方式形成布线保护层213。此时,将含有银等糊涂覆于透明导电膜12的表面,并在干燥后,进行烧制,由此能够形成集电布线212。另外,将含有构成上述第一布线保护层214的材料的糊涂覆于集电布线211、透明导电膜12以及透明基板11的表面,并在干燥后,根据需要进行烧制,由此能够形成第一布线保护层214。将含有构成第二布线保护层215的材料的糊涂覆于第一布线保护层214的表面,并在干燥后,根据需要进行烧制,由此能够获得第二布线保护层215。
将含有上述低导热性材料的糊涂覆于布线保护层213的表面,并进行干燥,由此能够形成低导热层216。
此外,在DSC模块200的制造方法中,与第一实施方式相同,通过预先准备多个对电极20来制造对电极20即可,但从提高生产效率的观点来看,优选如下地制造对电极20。
即,首先,如图8所示那样,准备一张对电极形成体220。然后,使该一张对电极形成体220以封住第一密封部形成体131的整个开口131a的方式粘合。
接下来,使粘接于对电极形成体220的第一密封部形成体131、与粘接于作用电极10的第一密封部形成体131重叠,并对第一密封部形成体131一边加压一边加热使之熔融。这样,在作用电极10与对电极形成体220之间形成第一密封部31A。
接下来,通过激光加工来切断对电极形成体220以将其分割为多个对电极20。具体而言,如图9所示那样,对对电极形成体220中的与第一密封部31A接触的部分照射来自激光光源230的激光L,从而切断对电极形成体220以将其分割为多个对电极20。
此处,使切断部分发热而熔融从而进行对电极形成体220的切断。此时,在第一密封部31A与布线部211的布线保护层213之间设置有与第一密封部31A相比具有低导热性的低导热层216,因此在切断对电极形成体220的期间,充分抑制切断部分的热扩散的情况。因此,能够高效地切断对电极形成体220。
作为上述激光光源230,使用脉冲激光光源。
上述激光L的波长为1000nm以上即可,优选为1000~2000nm,更优选为1000~1200nm。
上述激光L的脉冲宽度不特别受到限定,但通常为150ns以下,优选为100ns以下。但是,优选为5ns以上。在该情况下,能够对对电极形成体220的切断部分施加更充足的热量。
每单位扫描距离的照射能量优选为0.01~0.3J/mm,更优选为0.06~0.09J/mm。通过使每单位扫描距离的照射能量为0.01~0.3J/mm,能够进行切断而不对第一密封部31A等其它的部件造成损伤,并且,能够减少切断次数。
每一个部位的切断次数可以为一次,也可以为多次,但从生产效率这方面来看优选为一次。
(第三实施方式)
接下来,参照图10对本发明的DSC模块的第三实施方式详细地进行说明。图10是表示本发明的DSC模块的第三实施方式的局部剖视图。此外,在图10中,对与第一以及第二实施方式相同或者同等的结构要素标注相同的附图标记,并省略重复的说明。
如图10所示,本实施方式的DSC模块300在以下方面与第二实施方式的DSC模块200不同,即,低导热层216设置于第一密封部31A与对电极20之间来取代设置于第一密封部31A与透明基板11之间。
根据本实施方式的DSC模块300,在第一密封部31A与对电极20之间设置有低导热层216,该低导热层216与第一密封部31A以及布线保护层213相比具有低导热性。因此,即使某DSC50由于太阳光的热等而局部性地成为高温,导致低导热层216局部性地成为高温,也会由于低导热层216与第一密封部31A以及布线保护层213相比具有低导热性,所以其流动性难以降低。因此,能够充分保持相邻的DSC50的对电极20彼此的相对位置关系。即,由于低导热层216的流动性难以降低,所以更充分地抑制对电极20的缘部20a接近透明导电膜12的情况。因此,更充分地抑制对电极20彼此接触的情况。
此处,由于与第二实施方式相同的理由,低导热层216的导热率、与第一密封部31A以及布线保护层213中的导热率最低的层的导热率之差,优选为0.1W/m·K以上,更优选为0.1~0.6W/m·K,进一步优选为0.15~0.4W/m·K。
接下来,对DSC模块300的制造方法进行说明。
DSC模块300的制造方法在以下方面与第二实施方式的DSC模块200的制造方法不同,即,不是在使第一密封部形成体131粘接于作用电极10的工序之前将低导热层216固定于作用电极10,而是在使第一密封部形成体131粘接于对电极20的工序之前将低导热层216固定于对电极20。
此外,在DSC模块300的制造方法中,也与第二实施方式的DSC模块200的制造方法相同,通过照射来自激光光源230的激光L来制造对电极20,从提高生产效率的观点来看优选。
此处,如图11所示那样,使切断部分发热而熔融,从而切断用于形成对电极20的对电极形成体220。此时,在第一密封部31与对电极形成体220之间设置有与第一密封部31A相比具有低导热性的低导热层216,因此在切断对电极形成体220的期间,充分抑制切断部分的热扩散的情况。尤其是,在本实施方式中,与第二实施方式不同,低导热层216与对电极形成体220直接接触。因此,在切断对电极形成体220的期间,能够有效抑制该切断部位所产生的热扩散的情况,从而能够更高效地切断对电极形成体220。
(第四实施方式)
接下来,参照图12对本发明的DSC模块的第四实施方式详细地进行说明。图12是表示本发明的色素敏化太阳能电池模块的第四实施方式的局部剖视图。此外,在图12中,对与第一~第三实施方式相同或者同等的结构要素标注相同的附图标记,并省略重复的说明。
如图12所示那样,本实施方式的DSC模块400在以下方面与第二实施方式的DSC模块200不同,即,在第一密封部31A与布线保护层213之间不具有低导热层216,第一密封部31中的分隔部31b由与环形部31a相比具有低导热率的低导热性材料构成。
根据本实施方式的DSC模块400,即使某DSC50由于太阳光的热等而局部性地成为高温,导致第一密封部31中的分隔部31b局部性地成为高温,也会由于该成为高温的分隔部31b与未设置于相邻的两个DSC50之间的环形部31a相比具有低导热性,所以热难以传递至相邻的DSC50,从而能够充分抑制相邻的DSC50劣化。
此外,构成第一密封部31的环形部31a的材料是从离聚物、乙烯-乙烯乙酸酐共聚物、乙烯—甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、紫外线固化树脂、以及乙烯醇共聚物等树脂中适当地选择出来的。构成第一密封部31的分隔部31b的材料是与构成环形部31a的材料相比具有低导热性的低导热性材料即可,举例有聚丙烯、聚苯乙烯等树脂等。
本实施方式的DSC模块400中的第一密封部31例如在仅将环形部31a形成于作用电极210上后,通过真空层压将分隔部31b形成于环形部31a的内侧且布线部211上即可。
此处,第一密封部31A的环形部31a的导热率与分隔部31b的导热率之差为0.1W/m·K以上,更优选为0.10~0.6W/m·K,进一步优选为0.15~0.4W/m·K。
本发明不限定于上述第一~第四实施方式。例如在上述第一~第四实施方式中,各个透明导电膜12B~12D都具有两个伸出部12c,但透明导电膜12B~12D不需要具有两个伸出部12c,也可以仅具有一个伸出部12c。在该情况下,透明导电膜12B~12D仅具有一个延出部12d。
另外,在上述第一~第四实施方式中,在DSC50B、50C、50D中,透明导电膜12B、12C、12D具有两个伸出部12c以及两个延出部12d,但从实现能够提高开口率且具有良好的耐久性的第一目的的观点来看,在透明导电膜12B、12C、12D中,未必需要伸出部12c以及延出部12d,故能够将它们省略。
此外,在上述第一~第四实施方式中,第二密封部32A粘接于第一密封部31A,但第二密封部32A也可以不粘接于第一密封部31A。
另外,在上述第一~第四实施方式中,在由相同材料构成第一密封部31A和第二密封部32A的情况下,在密封部30A中,第一密封部31A经过相邻的对电极20彼此间的间隙S而延伸至对电极20中的与作用电极10相反侧,并粘接于对电极20的缘部20a。
在该情况下,第一密封部31A延伸至对电极20中的与作用电极10相反侧的表面,并粘接于对电极20的缘部20a。因此,即使对对电极20作用从作用电极10分离的方向的应力,也能够通过第一密封部31A充分抑制对电极20的剥离。
另外,由于第一密封部31A延伸至对电极20中的与作用电极10相反侧的表面,并粘接于对电极20的缘部20a,所以水分等从大气侵入至电解质40的侵入距离延长。因此,在相邻的DSC50间,能够更充分地降低从DSC50的外部侵入的水分、空气的量。
此外,在上述第一~第四实施方式中,密封部30A由第一密封部31A和第二密封部32A构成,但也可以省略第二密封部32A。
此外,在上述第一实施方式中,绝缘部件14的厚度比透明导电膜12的厚度厚,绝缘部件14的熔点比第一密封部31的熔点高,但绝缘部件14的厚度也可以为透明导电膜12的厚度以下,绝缘部件14的熔点也可以为第一密封部31的熔点以下。另外,在上述第一实施方式中,虽设置有绝缘部件14,但在作为第一密封部31A而使用了熔点足够高的材料的情况下,能够充分防止对电极20与透明导电膜12之间的短路,因此能够省略绝缘部件14。
此外,在上述第一~第四实施方式中,相邻的DSC50的环形的第一密封部31A彼此形成为一体,但从实现能够提高开口率且能够充分提高连接可靠性且能够充分防止动作不良的第二目的的观点来看,相邻的DSC50的环形的第一密封部31A彼此也可以不必形成为一体。即,环形的第一密封部31A彼此也可以相互分离。
此外,在上述第一~第四实施方式中,导电部件60由金属膜构成,但导电部件60不限于金属膜,也可以由跨接线等构成。
此外,在上述第四实施方式中,第一密封部31中的分隔部31b由与环形部31a相比具有低导热率的低导热性材料构成,但也可以形成为第一密封部31的分隔部31b由与环形部31a相同的材料构成,第一布线保护层214或者第二布线保护层215中的设置于分隔部31b与透明基板11之间的部分由与设置于环形部31a与透明基板11之间的部分相比具有低导热性的导热性材料构成。另外,也可以形成为第一密封部31中的分隔部31b由与环形部31a相比具有低导热率的低导热性材料构成,并且第一布线保护层214或者第二布线保护层215中的设置于分隔部31b与透明基板11之间的部分由与设置于环形部31a与透明基板11之间的部分相比具有低导热性的导热性材料构成。
此外,在上述第二~第四实施方式中,虽设置有布线部211,但未必需要布线部211,也能够将其省略。
实施例
以下,举实施例对本发明的内容更具体地进行说明,但本发明不限定于下述实施例。
(实施例1)
首先,准备透明导电性基板,该透明导电性基板是通过在由玻璃构成的厚度为1mm的透明基板上形成由厚度为1μm的FTO构成的透明导电膜而成的。然后,通过CO2激光(UniversalsystemLtd.公司产品V-460)以形成排列为1列的4个透明导电膜的方式进行了图案化。对于图案化而言,4个透明导电膜分别以具有3cm×5cm的矩形形状的主体部的方式形成,主体部彼此间的间隔为0.5mm。另外,4个透明导电膜中的3个透明导电膜形成有:两个伸出部,它们从主体部的两侧缘部分别伸出;延出部,其相对于与相邻的DSC对应的透明导电膜的主体部的侧缘部从两个伸出部的每一个伸出部延伸至侧方的位置。此时,伸出部的伸出方向的长度为1cm,伸出部的宽度为3mm。另外,延出部的宽度为2mm,延出部的延出方向的长度为2cm。
接下来,在透明导电膜的主体部上涂覆含有二氧化钛的氧化物半导体层形成用糊,在干燥后,以500℃烧制1小时。这样,获得具有氧化物半导体层13的作用电极。
接下来,在通过丝网印刷将含有低熔点玻璃的糊涂覆于主体部彼此间的区域后,进行烧制,从而在相邻的主体部彼此间的区域形成由低熔点玻璃构成的绝缘部件(熔点:495℃)。此时,绝缘部件的厚度为60μm。
接下来,含有0.3mmol由N719构成的光敏化色素,并将乙腈溶剂和叔丁醇溶剂按1:1的体积比混合构成混合溶剂,使作用电极在作为上述混合溶剂的色素溶液中浸泡一昼夜,之后将其取出并使之干燥,从而使氧化物半导体层担载光敏化色素。
接下来,在氧化物半导体层上涂覆由碘氧化还原物构成的电解质并使之干燥来配置电解质。
接下来,准备用于形成第一密封部的第一密封部形成体。第一密封部形成体是通过准备一个由12cm×5cm×50μm的乙烯-甲基丙烯酸共聚物(商品名:Nyukureru,MitsuiPolychemicalsCompany,Ltd公司产品)构成的密封用树脂薄膜,并在该密封用树脂薄膜上形成4个四边形的开口而获得的。此时,以各开口的大小为2.8cm×4.8cm×50μm,并且宽度为1mm的方式制造第一密封部形成体。
然后,在将该第一密封部形成体置于作用电极上后,通过加热第一密封部形成体使之熔融来使之粘接于作用电极上。
接下来,准备4个对电极。各对电极是通过溅射法在2.95cm×5cm×40μm的钛箔上形成由厚度为10nm的白金构成的催化剂层而准备的。另外,准备另外一个上述第一密封部形成体,并与上述方法相同地使该第一密封部形成体粘接于对电极中的与作用电极对置的面。
然后,使粘接于作用电极的第一密封部形成体与粘接于对电极的第一密封部形成体对置,并使第一密封部形成体彼此重叠。然后,以该状态一边对第一密封部形成体加压一边对第一密封部形成体加热使之熔融。这样,在作用电极与对电极之间形成第一密封部。
接下来,准备第二密封部。第二密封部是通过准备一张由13cm×6cm×50μm的马来酸酐改性聚乙烯(商品名:Baineru,DuPont公司产品)构成的密封用树脂薄膜,并在该密封用树脂薄膜上形成4个四边形的开口而获得的。此时,以各开口的大小为2.8cm×4.8cm×50μm,且外周部的宽度为1.5mm,且分隔外周部的内侧开口的分隔部的宽度为1mm的方式制造第二密封部。使第二密封部以与第一密封部一起夹持对电极的缘部的方式粘合于对电极。此时,将第二密封部按压于对电极并且对第一密封部以及第二密封部加热使之熔融,由此使第二密封部粘合于对电极以及第一密封部。
最后,准备低温固化型的银糊(藤仓化成公司产品,D-500),将其涂覆于从对电极到与相邻的DSC对应的透明导电膜的延出部的整个范围,并以30℃加热12小时使之固化。这样,形成了由银构成并作为连接对电极与对应于相邻的DSC的透明导电膜的延出部的导电部件的金属膜。金属膜的尺寸为7mm×10mm×10μm。这样,获得了DSC模块。在获得的DSC模块中,相邻的对电极间的在DSC的排列方向的间隔D为0.5mm,密封部(分隔部)的宽度W为1mm。
(实施例2~3)
除如表1所示那样地改变透明导电膜、第一密封部、第二密封部、绝缘部件、相邻的对电极间的在DSC的排列方向的间隔D以及密封部(分隔部)的宽度W以外,与实施例1相同地制造DSC模块。
(实施例4~7)
除如表1所示那样地改变透明导电膜、第一密封部、第二密封部、绝缘部件、相邻的对电极间的在DSC的排列方向的间隔D以及密封部(分隔部)的宽度W以外,与实施例1相同地制造DSC模块。
(实施例8)
首先,准备透明导电性基板,该透明导电性基板是通过在由玻璃构成的厚度为1mm的透明基板上形成厚度为1μm的FTO构成的透明导电膜而成的。然后,通过CO2激光(UniversalsystemLtd.公司产品V-460)以形成排列为1列的4个透明导电膜的方式进行图案化。对于图案化而言,4个透明导电膜分别以具有3cm×5cm的矩形形状的主体部的方式形成,主体部彼此间的间隔为0.5mm。另外,4个透明导电膜中的3个透明导电膜形成有:两个伸出部,它们从主体部的两侧缘部分别伸出;延出部,其相对于与相邻的DSC对应的透明导电膜的主体部的侧缘部从两个伸出部的各个延伸至侧方的位置。此时,伸出部的伸出方向的长度为1cm,伸出部的宽度为3mm。另外,延出部的宽度为2mm,延出部的延出方向的长度为2cm。
接下来,在透明导电膜的主体部上涂覆含有二氧化钛的氧化物半导体层形成用糊,在干燥后,以500℃烧制1小时。
接下来,将含有银的糊涂覆于透明导电膜上,在干燥后,以500℃烧制1小时,从而获得集电布线。接着,以包含形成于各个相邻的透明导电膜上的集电布线的方式通过丝网印刷涂覆含有低熔点玻璃的糊,之后以500℃烧制1小时,从而形成第一布线保护层。此外,低熔点玻璃的导热率为0.76W/m·K。
接着,在通过丝网印刷将含有聚酰亚胺的糊涂覆于第一布线保护层后,以350℃加热1小时,形成了第二布线保护层。此处,聚酰亚胺的导热率为0.31W/m·K。接着,在将含有聚丙烯(以下,称为“PP”)的糊涂覆于第二布线保护层上后,使之干燥,从而获得厚度为0.06mm的低导热层。此外,PP的导热率为0.125W/m·K。这样,获得作用电极。
接下来,与实施例1相同地,使作用电极的氧化物半导体层担载光敏化色素。
接下来,与实施例1相同地,在氧化物半导体层上配置电解质。
接下来,与实施例1相同地,准备用于形成第一密封部的第一密封部形成体。此外,构成第一密封部形成体的牢靠(Nucrel)的导热率为0.33W/m·K。
然后,在将该第一密封部形成体以与低导热层重叠的方式放置于作用电极上后,通过对第一密封部形成体加热使之熔融来使之粘接于作用电极。
接下来,准备一张对电极形成体。对电极形成体是通过溅射法在2.95cm×5cm×40μm的钛箔上形成由厚度为10nm的白金构成的催化剂层而准备的。另外,准备另外一个上述第一密封部形成体,并与实施例1相同地使该第一密封部形成体粘接于对电极形成体中的与作用电极对置的面。
然后,使粘接于作用电极的第一密封部形成体、粘接于对电极形成体的第一密封部形成体对置,并使第一密封部形成体彼此重叠。然后,以该状态一边对第一密封部形成体加压一边对第一密封部形成体加热使之熔融。这样,在作用电极与对电极形成体之间形成第一密封部。
接下来,通过激光加工切断一张对电极形成体,从而将其分割为4个对电极。此时的激光加工的条件如下所述。
(1)激光光源
Yb:纤维激光器(振荡波长:1090nm,产品名:MD-F3000,KEYENCE股份有限公司产品)
(2)激光的脉冲宽度
50ns
(3)每单位扫描距离的照射能量
0.06J/mm
接下来,准备第二密封部。第二密封部是通过准备一张由13cm×6cm×50μm的马来酸酐改性聚乙烯(商品名:Baineru,DuPont公司产品)构成的密封用树脂薄膜,并在该密封用树脂薄膜上形成4个四边形的开口而获得的。此时,以各开口的大小为2.8cm×4.8cm×50μm且外周部的宽度为1.5mm,且分隔外周部的内侧开口的分隔部的宽度为1mm的方式制造第二密封部。使第二密封部以与第一密封部一起夹持对电极的缘部的方式粘合于对电极。此时,将第二密封部按压于对电极并且对第一密封部以及第二密封部加热使之熔融,由此使第二密封部粘合于对电极以及第一密封部。
最后,准备低温固化型的银糊(藤仓化成公司产品,D-500),并将其涂覆于从对电极到与相邻的DSC对应的透明导电膜的延出部的整个范围,并以30℃加热12小时使之固化。这样,形成由银构成并连接对电极与对应于相邻的DSC的透明导电膜的延出部的导电部件。导电部件的尺寸为7mm×10mm×10μm。这样,获得DSC模块。
(实施例9)
如下地制造DSC模块,即,以不形成低导热层,而通过真空层压依次形成未设置于相邻的两个DSC之间的环形的部分、和设置于相邻的两个DSC之间并分隔环形部分的分隔部,环形的部分由牢靠构成,分隔部由聚丙烯构成的方式准备第一密封部形成体,除此以外,与实施例8相同。此外,在表1中,在第一密封部的材质、熔点以及导热率的栏中的前几栏示出了环形部分的材质、熔点以及导热率,在后几栏示出了分隔部的材质、熔点以及导热率。
(比较例1~4)
如下地制造DSC模块,即,作为透明导电膜,形成为不具有延出部,并且如表1所示那样地改变第一密封部、第二密封部、相邻的对电极间的在DSC的排列方向的间隔D以及密封部(分隔部)的宽度W,在相邻的对电极之间,经由跨接线连接对电极和相邻的DSC的透明导电膜,除此以外与实施例1相同。
(比较例5)
如下地制造DSC模块,即,作为透明导电膜,形成为不具有延出部,并且不使用第二密封部,将第一密封部形成为4个宽度为1mm、且具有2.8mm×4.8mm的开口的四边环形的密封部,使相邻的DSC的密封部的间隔为2mm,在密封部之间经由跨接线连接对电极的缘部和相邻的DSC的透明导电膜,除此以外与实施例1相同。
(比较例6)
如下地制造DSC模块,即,将第二个以及第四个DSC的密封部以及对电极分别相对于4个DSC的排列方向从位于4个DSC的一端侧的第一个DSC向侧方(向与DSC的排列方向正交的方向)错开2mm来使第二个以及第四个DSC的透明导电膜露出,并经由与实施例1相同的导电部件连接露出的透明导电膜和相邻的DSC的对电极,除此以外与比较例5相同。即,在DSC模块中,相邻的对电极间的在与DSC的排列方向正交的方向的错位G为2mm。
(参考例1)
如下地制造DSC模块,即,将第一密封部形成为4个宽度为1mm、且具有2.8mm×4.8mm的开口的四边环形的密封部,除此以外与实施例1相同。
对于在实施例1~9以及比较例1~4中获得的DSC模块,为了调查是否能够实现上述第一目的,而测定开口率。在表1中示出结果。此外,开口率的合格基准如下。
合格:90%以上
另外,对于在实施例1~9以及比较例1~4中获得的DSC模块,在测定刚制造出的发电效率(初始发电效率)后,在85℃的环境下测定发电效率,并测定发电效率降低30%为止的时间。此处,发电效率是相对于AM1.5、100mW/cm2的入射光的能量转换效率,作为光的入射面积,是仅考虑了氧化钛多孔质膜的面积的情况下的值。而且,将该时间称为耐久时间,并作为DSC模块的耐久性的指标。在表1中示出结果。此外,耐久性的合格基准如下所述。
合格:1000小时以上
[表1]
如表1所示,可知在实施例1~9中获得的DSC模块在开口率以及耐久性这方面达到合格基准。与此相对,在比较例1~2中获得的DSC模块虽然在耐久性这方面达到合格基准,但是在开口率这方面未达到合格基准。另一方面,在比较例3~4中获得的DSC模块虽然在开口率这方面达到合格基准,但是在耐久性这方面未达到合格基准。
以上,根据本发明的DSC模块,确认了能够提高开口率,并且具有良好的耐久性。
接下来,对于在实施例1、参考例1、比较例5以及比较例6中获得的DSC模块,为了调查是否能够实现上述第二目的,而测定了开口率。在表2中示出结果。此外,在表2中,第一密封部的一体化的栏的“A”意味着4个第一密封部形成为一体,“B”意味着4个第一密封部未形成为一体。
[表2]
如表2所示,在实施例1以及参考例1中获得的DSC模块在开口率这方面达到合格基准。与此相对,在比较例5以及6中获得的DSC模块在开口率这方面未达到合格基准。
另外,对于实施例1以及参考例1的DSC模块,在相邻的两个DSC中,一方的DSC的对电极与另一方的DSC的透明导电膜的延出部由金属膜连接。因此,不用担心工作人员的手碰到,认为能够充分提高连接可靠性。另外,由于金属膜充分防止一方的对电极与相邻的色素敏化太阳能电池的对电极接触,所以充分防止相邻的对电极彼此通过金属膜而电连接。其结果是,认为还能够充分防止DSC模块的动作不良。
附图标记说明:
10、210…作用电极;11…透明基板;12…透明导电膜;13…氧化物半导体层;14…绝缘部件;15…透明导电性基板(第一电极);20…对电极(第二电极);20a…对电极的缘部;21…金属基板;30A…密封部;31A…第一密封部;32A…第二密封部;50、50A~50D…色素敏化太阳能电池;100、200、300、400…色素敏化太阳能电池模块;211…布线部;212…集电布线;213…布线保护层;214…第一布线保护层;215…第二布线保护层;216…低导热层。
Claims (13)
1.一种色素敏化太阳能电池模块,是将具有电解质的多个色素敏化太阳能电池串联且电连接而成的色素敏化太阳能电池模块,其特征在于,
所述色素敏化太阳能电池具备:
第一电极,其具有透明基板和设置于所述透明基板上的透明导电膜;
第二电极,其与所述第一电极对置;
氧化物半导体层,其设置于所述第一电极或所述第二电极上;以及
环形的密封部,其使所述第一电极以及所述第二电极接合,
所述透明基板由所述多个色素敏化太阳能电池共用的透明基板构成,
相邻的两个色素敏化太阳能电池的所述第二电极彼此相互分离,
所述密封部具有环形的第一密封部,该第一密封部设置于所述第一电极与所述第二电极之间,
相邻的所述第一密封部彼此形成为一体,
所述第一密封部经过相邻的所述第二电极之间的间隙并延伸至所述第二电极中的与所述第一电极相反的一侧的表面,并粘接于所述第二电极的缘部中的与所述第一电极相反的一侧的表面。
2.根据权利要求1所述的色素敏化太阳能电池模块,其特征在于,
所述密封部包含树脂。
3.根据权利要求1所述的色素敏化太阳能电池模块,其特征在于,
所述色素敏化太阳能电池还具有绝缘部件,该绝缘部件设置于所述第一密封部与所述透明基板之间,
所述绝缘部件的厚度比所述透明导电膜的厚度厚,
所述绝缘部件的熔点比所述第一密封部的熔点高。
4.根据权利要求1或2所述的色素敏化太阳能电池模块,其特征在于,
在相邻的两个色素敏化太阳能电池中,一方的所述色素敏化太阳能电池中的所述透明导电膜具有:
主体部;
伸出部,其相对于所述多个色素敏化太阳能电池的排列方向从所述主体部向侧方伸出而越过所述密封部;以及
延出部,其从所述伸出部延出至另一方的色素敏化太阳能电池的所述密封部的外侧且所述另一方的色素敏化太阳能电池的所述主体部的侧方的位置,
所述第二电极具有金属基板,
所述一方的色素敏化太阳能电池中的所述透明导电膜的所述延出部与所述另一方的色素敏化太阳能电池中的所述第二电极的所述金属基板经由导电部件而连接。
5.根据权利要求4所述的色素敏化太阳能电池模块,其特征在于,
所述导电部件为金属膜。
6.根据权利要求1或2所述的色素敏化太阳能电池模块,其特征在于,
所述第一密封部中的设置于相邻的两个色素敏化太阳能电池之间的部分由与未设置于相邻的两个色素敏化太阳能电池之间的部分相比具有低导热率的低导热性材料构成。
7.根据权利要求1或2所述的色素敏化太阳能电池模块,其特征在于,
所述第一电极还具有布线部,该布线部设置于所述第一密封部与所述透明基板之间,
所述布线部具有:集电布线,其设置于相邻的两个色素敏化太阳能电池的所述透明导电膜上;和布线保护层,其覆盖所述集电布线来进行保护以免所述集电布线受所述电解质的影响,该布线保护层与所述第一密封部结合,
所述第一密封部或所述布线保护层中的设置于相邻的两个色素敏化太阳能电池之间的部分由与未设置于相邻的两个色素敏化太阳能电池之间的部分相比具有低导热率的低导热性材料构成。
8.根据权利要求1或2所述的色素敏化太阳能电池模块,其特征在于,
所述色素敏化太阳能电池在所述第一密封部与所述第一电极之间或者所述第一密封部与所述第二电极之间包括低导热层,该低导热层由与所述第一密封部相比具有低导热率的低导热性材料构成。
9.根据权利要求1或2所述的色素敏化太阳能电池模块,其特征在于,
所述第一电极还具有布线部,该布线部设置于所述第一密封部与所述透明基板之间,
所述布线部具有:集电布线,其设置于相邻的两个色素敏化太阳能电池的所述透明导电膜上;和布线保护层,其覆盖所述集电布线来进行保护以免所述集电布线受所述电解质的影响,该布线保护层与所述第一密封部结合,
所述色素敏化太阳能电池在所述第一密封部与所述布线保护层之间或者所述第一密封部与所述第二电极之间包括低导热层,该低导热层由与所述第一密封部以及所述布线保护层相比具有低导热率的低导热性材料构成。
10.根据权利要求6所述的色素敏化太阳能电池模块,其特征在于,所述低导热性材料包含树脂。
11.根据权利要求7所述的色素敏化太阳能电池模块,其特征在于,
所述低导热性材料包含树脂。
12.根据权利要求8所述的色素敏化太阳能电池模块,其特征在于,
所述低导热性材料包含树脂。
13.根据权利要求9所述的色素敏化太阳能电池模块,其特征在于,
所述低导热性材料包含树脂。
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