CN103703529B - 光电转换元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光电转换元件,该光电转换元件具备相互对置的一对电极、被配置于一对电极间的电解质、以及将一对电极连结并被设置于电解质的周围的密封部,密封部在从电极侧俯视观察的情况下具有至少一个角部,角部中的与一对电极的至少一个的第1接触面具有第1弯曲线含有面,该第1弯曲线含有面在电解质侧含有弯曲的弯曲线。
Description
技术领域
本发明涉及光电转换元件。
背景技术
作为光电转换元件,染料敏化太阳能电池因廉价且可获得较高的光电转换效率而受到关注,关于染料敏化太阳能电池已进行了各种开发。
染料敏化太阳能电池一般具备:具有多孔氧化物半导体层的工作电极、对电极、配置于它们之间的电解质、以及将工作电极与对电极连结并被设置于电解质的周围的密封部。
作为这样的染料敏化太阳能电池,已知有下述专利文献1所记载的染料敏化太阳能电池。在该染料敏化太阳能电池中,记载有从与工作电极的主面垂直的方向观察工作电极时具有多个角部的密封部(光固化性树脂)的图案,密封部中的多个角部分别将正交的2条直线状部分连结。
专利文献1:日本特开2010-40432号公报(段落0137、0140、图11以及图13)
然而,上述的专利文献1所记载的染料敏化太阳能电池具有以下的课题。
即,在上述专利文献1所记载的染料敏化太阳能电池中,对于电解质的泄露抑制这一点还有改善的余地。
因此,期望一种能够充分抑制电解质的泄露而具有优异的耐久性的染料敏化太阳能电池。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于,提供一种具有优异的耐久性的光电转换元件。
本发明人对在上述专利文献1中抑制电解质的泄露这一点有改善的余地的理由进行了研究。结果意识到:在专利文献1所记载的染料敏化太阳能电池中,电解质的泄露基于以下的理由并不容易引起。即,在专利文献1所记载的染料敏化太阳能电池中,通常工作电极或者对电极与密封部的线膨胀系数不同。因此,若工作电极或者对电极因染料敏化太阳能电池的周围的温度变化而热收缩,则应力集中在该工作电极或者对电极与密封部的角部的接触面。此处,在专利文献1所记载的染料敏化太阳能电池中,接触面中的电解质侧的部分成为点。因此,在该点应力尤其集中。结果,以接触面中的电解质侧的点为起点容易在角部产生裂缝,电解质通过裂缝泄露,耐久性并不充分。因此,本发明人反复进行深刻研究的结果,发现了通过使密封部的角部与工作电极或者对电极的接触面在电解质侧含有弯曲的弯曲线,能够解决上述课题,由此完成了本发明。
即,本发明的光电转换元件具备:相互对置的一对电极;电解质,其被配置在所述一对电极间;以及密封部,其将所述一对电极连结,并被设置在所述电解质的周围,所述密封部在从所述电极侧俯视观察所述密封部的情况下具有至少一个角部,所述角部中的与所述一对电极的至少一个电极的第1接触面具有第1弯曲线含有面,该第1弯曲线含有面在所述电解质侧含有弯曲的弯曲线一对电极。
根据该光电转换元件,密封部中的角部在与一对电极的至少一个的第1接触面中具有在电解质侧含有弯曲线的第1弯曲线含有面。因此,若因光电转换元件的周围的温度变化而在密封部产生应力且应力集中于角部,则即使应力集中在角部中的与一对电极的至少一个的第1接触面的第1弯曲线含有面的弯曲线,弯曲线也整体承受应力。因此,第1弯曲线含有面能够使施加到弯曲线上的各点的应力充分分散。即,由于第1弯曲线含有面在电解质侧不以点的形式承受应力,而以线的形式承受应力,所以弯曲线中的各点的应力变小,难以产生以弯曲线上的点为起点的裂缝。结果,可充分抑制电解质通过以弯曲线上的点为起点而产生的裂缝泄露。因此,本发明的光电转换元件能够具有优异的耐久性。
在上述光电转换元件中,优选所述密封部具有:第1密封部,其具有所述第1弯曲线含有面;以及第2密封部,其具有第2面,该第2面包含在所述角部中的与所述一对电极的至少一个电极的第1接触面,该第2面相对于所述第1密封部的作为所述第1弯曲线含有面的第1面被配置在与所述电解质相反侧。
在具有这样的构成的光电转换元件中,角部中的与一对电极的至少一个的第1接触面不仅具有作为第1弯曲线含有面的第1面,还具有相对于该第1面被配置在与电解质相反侧(外侧)的第2面。因此,即使万一密封部的角部中的第1密封部产生裂缝,也能够利用第2密封部阻止通过该裂缝泄露的电解质。
所述光电转换元件在所述第2密封部的所述第2面与所述第1面的分界线的曲率半径小于所述第1密封部的弯曲线的曲率半径的情况下特别有效。
该情况下,在第2密封部的第2面与第1面的分界线附近产生的应力被第1密封部的角部的第1面整体分散,在第1面与第2面的分界线附近抑制裂缝的产生的效果变高。
在所述光电转换元件中,优选所述第1面与所述第2面的所述分界线是弯曲的弯曲线。
在具有这样的构成的光电转换元件中,除了第1密封部的第1面之外,第2密封部的第2面也在电解质侧具有弯曲线。因此,即使在第1密封部的第1面的弯曲线产生裂缝、应力集中于第2面的弯曲线,也能够利用第1面与第2面的分界线使应力充分分散。因此,可充分抑制以第1面与第2面的分界线上的点为起点的裂缝的产生。
在所述光电转换元件中,优选所述第1密封部的熔点低于所述第2密封部的熔点。
在具有这样的构成的光电转换元件中,当应力集中于密封部的角部时,在第1密封部与第2密封部中,由于第2密封部与第1密封部相比周长较长,所以产生温度变化的环境下的膨胀量的绝对值变大,第1密封部与第2密封部相比,应力容易集中。对于这一点,若第1密封部的熔点低于第2密封部的熔点,则第1密封部比第2密封部柔软。因此,即使应力集中在密封部的角部中的第1密封部,该应力也被第1密封部充分缓和。
在所述光电转换元件中,优选所述第1密封部由树脂材料构成,所述第2密封部由无机材料构成。
在具有这样的构成的光电转换元件中,当应力集中在密封部的角部时,在第1密封部与第2密封部中,通常第1密封部与第2密封部相比,应力容易集中。对于这一点,若第1密封部由树脂材料构成,第2密封部由无机材料构成,则第1密封部比第2密封部柔软。因此,即使应力集中在密封部的角部中的第1密封部,该应力也被第1密封部充分缓和。并且,由于具有比树脂材料高的密封能力的无机材料占据作为密封部的一部分的第2密封部,所以可更充分抑制电解质的泄露。
在所述光电转换元件中,优选所述一对电极中的一个电极具有导电性基板、设置在所述导电性基板上的氧化物半导体层、和以包围所述氧化物半导体层的方式设置在所述导电性基板上的布线部,所述布线部具有使多条线状部分彼此连结的连结部,所述连结部与所述导电性基板的第2接触面具有第2弯曲线含有面,该第2弯曲线含有面在与所述氧化物半导体层对置的缘部含有弯曲线,所述布线部具有设置在所述导电性基板上的集电布线、和覆盖所述集电布线来对其进行保护的布线保护层。
根据该光电转换元件,布线部的连结部在与导电性基板的第2接触面中具有在与氧化物半导体层对置的缘部含有弯曲线的第2弯曲线含有面。因此,即使因光电转换元件的周围的温度变化而在布线部产生应力且应力集中于连结部,应力在连结部中的与导电性基板的第2接触面中的第2弯曲线含有面集中,由于第2弯曲线含有面中的与氧化物半导体层对置的缘部通过弯曲线整体承受应力,所以能够使施加到弯曲线上的各点的应力充分分散。即,第2弯曲线含有面在与氧化物半导体层对置的缘部不以点的形式承受应力,而以线的形式承受应力。因此,弯曲线中的各点的应力变小,难以产生以连结部的弯曲线上的点为起点的裂缝。结果,可充分抑制电解质通过以弯曲线上的点为起点而产生的裂缝侵入,使得布线部内的集电布线被腐蚀的情况。因此,本发明的光电转换元件能够具有更优异的耐久性。
在所述光电转换元件中,优选所述布线保护层具有:第1布线保护层,其具有所述第2弯曲线含有面;以及第2布线保护层,其具有第4面,该第4面包含在所述连结部与所述导电性基板的第2接触面,该第4面被配置在所述第1布线保护层的作为所述第2弯曲线含有面的第3面与所述集电布线之间。
根据具有这样的构成的光电转换元件,即使万一在第1布线保护层的第3面产生裂缝,也能够利用第4面阻止该裂缝。因此,能够利用第2布线保护层阻止通过第3面中的裂缝侵入电解质。
在所述光电转换元件中,优选所述第2布线保护层的所述第4面与所述第3面的分界线的曲率半径小于所述第1布线保护层的所述弯曲线的曲率半径。
该情况下,在第2布线保护层的第4面与第1布线保护层的第3面的分界线附近产生的应力被第1布线保护层的第3面整体分散,在第3面与第4面的分界线附近抑制裂缝的产生的效果变高。
在所述光电转换元件中,优选所述第3面与所述第4面的所述分界线是弯曲的弯曲线。
在具有这样的构成的光电转换元件中,除了第1布线保护层的第3面之外,第2布线保护层的第4面也具有弯曲线。因此,即使第1布线保护层的第3面的弯曲线产生裂缝,应力集中于第3面与第4面的分界线,也能够通过该分界线使应力充分分散。因此,可充分抑制以第3面与第4面的分界线上的点为起点的裂缝的产生。
在所述光电转换元件中,优选所述第1布线保护层的熔点低于所述第2布线保护层的熔点。
在具有这样的构成的光电转换元件中,当应力集中在布线部的连结部时,在第1布线保护层与第2布线保护层中,第1布线保护层与第2布线保护层相比,应力容易集中。对于这一点,若第1布线保护层的熔点低于第2布线保护层的熔点,则第1布线保护层比第2布线保护层柔软。因此,即使应力集中在布线部的连结部中的第1布线保护层,该应力也被第1布线保护层充分缓和。
在所述光电转换元件中,优选所述第1布线保护层由树脂材料构成,所述第2布线保护层由无机材料构成。
在具有这样的构成的光电转换元件中,当应力集中在布线部的连结部时,在第1布线保护层与第2布线保护层中,通常第1布线保护层与第2布线保护层相比,应力容易集中。对于这一点,若第1布线保护层由树脂材料构成,第2布线保护层由无机材料构成,则第1布线保护层比第2布线保护层柔软。因此,即使应力集中在布线部的连结部中的第1布线保护层,该应力也被第1布线保护层更充分缓和。并且,由于具有比树脂材料高的密封能力的无机材料占据作为布线保护层的一部分的第2布线保护层,所以可更充分抑制电解质向集电布线的侵入。
需要说明的是,在本发明中,“从电极侧俯视观察所述密封部的情况”是指从电极中的与形成有密封部的面垂直的方向观察密封部的情况。
另外,在本发明中,“弯曲线”是指最小的曲率半径大于0.3mm且为500mm以下的线。另外,弯曲线的曲率半径是指如下那样测定的值。即,弯曲线的曲率半径是指决定夹着求取曲率半径的点C而线段AC=线段BC那样的弯曲线上的2点A、B,在将线段AB的长度设为L,将点C与直线AB间的距离设为D的情况下,基于下式计算出的R的值。
R=D/2+L2/8D
但是,在弯曲线中,当包括因印刷的精度引起的问题等所产生的线的起伏时,在每次求取上述最小的曲率半径时不包括该部分的曲率半径。此处,线的起伏具体是指沿着一定方向交替地出现波峰和波谷的部分而分别具有多个波峰和波谷的波形状的线中、波峰和波谷的部分分别具有小于0.1μm的曲率半径的线。
另外,在本发明中,密封部中的“角部”是指将2条线状部分连结的部分。这里所说的线状部分是指在该线状部分与电极的第1接触面中电解质侧的线(边缘部)的最小的曲率半径超过500mm的曲线或者直线的部分。
并且,在本发明中,布线部中的“缘部”是指与布线部的连结部连结的2条线状部分中的和电极接触且使处于氧化物半导体层侧的线彼此连结的部分。这里所说的线是指最小的曲率半径超过500mm的曲线或者直线。
另外,在本发明中,“熔点”在构成第1密封部、第2密封部、第1布线保护层或者第2布线保护层的材料是玻璃料以外的情况下,是指利用DSC(精工电子株式会社制DSC220)在升温速度10℃/分钟的条件下测定得到的值,在构成第1密封部、第2密封部、第1布线保护层或者第2布线保护层的材料是玻璃料的情况下,是指利用DTA(精工电子株式会社制TG/DTA7200)在升温速度10℃/分钟的条件下测定得到的软化点(DTA软化点)的值,在构成第1密封部、第2密封部、第1布线保护层或者第2布线保护层的材料是不具有熔点而产生烧焦的材料的情况下,将产生烧焦的温度称为熔点。烧焦是为碳化物,指对象物的至少1%碳化。
根据本发明,可提供一种具有优异耐久性的光电转换元件。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的光电转换元件的一个实施方式的剖视图。
图2是表示图1的工作电极以及密封部的俯视图。
图3是图1的局部放大图。
图4是图2的局部放大图。
图5是表示本发明涉及的光电转换元件的其它实施方式的剖视图。
图6是图5的工作电极的俯视图。
图7是图5的光电转换元件的局部放大图。
图8是图6的局部放大图。
图9是表示图1的密封部的第1变形例的局部剖视图。
图10是表示图1的密封部的第2变形例的局部剖视图。
图11是表示图5的布线部的变形例的局部剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图详细对本发明的实施方式进行说明。其中,在整个图中,对同一或者同等的构成要素标注同一符号而省略重复的说明。
<第1实施方式>
首先参照附图,对本发明所涉及的光电转换元件的第1实施方式进行说明。图1是表示本发明所涉及的光电转换元件的第1实施方式的剖视图。
如图1所示,染料敏化太阳能电池100具备工作电极10、和被配置成与工作电极10对置的对电极20。在工作电极10与对电极20之间配置有电解质30,在电解质30的周围设有将工作电极10和对电极20连结的环状密封部40。
工作电极10具备:由透明基板11以及设置于透明基板11的对电极20侧的透明导电膜12构成的导电性基板17、和设置在透明导电膜12之上的多孔氧化物半导体层13。在工作电极10中的多孔氧化物半导体层13上担载有光敏化染料。
对电极20具备对电极基板22、和对电极基板22中的设置于工作电极10侧来促进对电极20的表面的还原反应的导电性催化剂层21。
图2是表示从对电极20侧俯视观察到的工作电极10以及密封部40的俯视图。如图2所示,密封部40呈四角环状。具体而言,在从对电极20侧俯视观察密封部40的情况下,密封部40具有相互平行的一对直线状部40A、与直线状部40A正交且相互平行的一对直线状部40B、以及将直线状部40A与直线状部40B连结的4个角部40C。
图3是图1的局部放大图,图4是图2的局部放大图。如果详述,则图3表示了通过密封部40的角部40C的剖面。如图3以及图4所示,密封部40具有第1密封部14A和第2密封部14B。第2密封部14B被固定在工作电极10的透明导电膜12上,第1密封部14A被设置成将第2密封部14B和电解质30隔断来保护第2密封部14B不受电解质30影响。另外,第1密封部14A仅覆盖第2密封部14B的一部分,将第2密封部14B和对电极20连结。此处,第2密封部14B的一部分是电解质30侧的区域以及与对电极20对置的区域。第2密封部14B的其余部分露出。第2密封部14B的其余部分是第2密封部14B中的与电解质30相反侧的区域。
密封部40与工作电极10的接触面S由第1密封部14A中的与工作电极10接触的第1面S1、和第2密封部14B中的与工作电极10接触的第2面S2构成。第1面S1相对于第2面S2位于电解质30侧,第1面S1在电解质30侧具有弯曲的弯曲线14a。因此,由第1面S1构成第1弯曲线含有面。第2面S2在电解质30侧具有与第1面S1的分界线14b。
根据染料敏化太阳能电池100,密封部40中的角部40C在与工作电极10的接触面S中,在电解质30侧具有含有弯曲线14a的第1面S1。因此,即使因染料敏化太阳能电池100的周围的温度变化,在密封部40中产生应力而在角部40C集中应力,应力集中于角部40C中的与工作电极10的接触面S中的第1面S1的弯曲线14a,弯曲线14a也整体承受应力。因此,能够使施加到弯曲线14a上的各点的应力充分分散。即,第1面S1在电解质30侧不以点的形式承受应力,而以线的形式承受应力。因此,弯曲线14a中的各点的应力变小,难以产生以角部40C的弯曲线14a上的点为起点的裂缝。结果,可充分抑制电解质30通过以弯曲线14a上的点为起点的裂缝而泄露。因此,染料敏化太阳能电池100能够具有优异的耐久性。
另外,在染料敏化太阳能电池100中,角部40C中的与工作电极10的接触面S具有相对于第1密封部14A的第1面S1被配置在与电解质30相反侧的第2面S2。即,角部40C中的与工作电极10的接触面S不仅具有第1面S1还具有其外侧的第2面S2。因此,即使万一在第1密封部14A产生裂缝,也能够由第2密封部14B阻止经过该裂缝泄露的电解质30。
此处,参照图3以及图4,详细地对密封部40进行说明。
如图3以及图4所示,密封部40的角部40C中的第1面S1相对于第2面S2位于电解质30侧,第1面S1在电解质30侧具有弯曲的弯曲线14a。此处,弯曲线14a近似为圆弧状,朝向远离电解质30以及多孔氧化物半导体层13的方向凸。弯曲线14a的曲率半径用r1表示(图4)。
第2面S2具有与第1面S1的分界线14b。此处,分界线14b可以是弯曲的弯曲线,也可以是不弯曲的非弯曲线。此处,非弯曲线是指曲率半径为0.3mm以下的线。在图4中,分界线14b为弯曲线。该弯曲线大致为圆弧状,朝向远离电解质30以及多孔氧化物半导体层13的方向凸。此处,第1面S1与第2面S2的分界线14b的曲率半径r2可以比第1面S1的弯曲线14a的曲率半径r1小,也可以是弯曲线14a的曲率半径r1以上,在比第1面S1的弯曲线14a的曲率半径r1小的情况下,即在第1面S1的弯曲线14a的曲率半径r1比第2面S2的分界线14b的曲率半径r2大的情况下,本发明特别有效。该情况下,在第2密封部14B的第2面S2与第1面S1的分界线14b附近产生的应力被第1密封部14A的第1面S1整体分散,在第2面S2的分界线14b附近抑制裂缝的产生的效果变高。
在第1面S1与第2面S2的分界线14b的曲率半径r2比第1面S1的弯曲线14a的曲率半径r1小的情况下,从有效抑制裂缝的产生这一理由出发,优选r1-r2为0.2mm以上,更优选为0.2~49.8mm。
弯曲线14a的曲率半径r1只要大于0.3mm且为500mm以下即可,为了有效地抑制第2面S2的分界线14b附近处的裂缝的产生,优选为0.5mm以上。其中,从使弯曲线14a与多孔氧化物半导体层13的距离增加来防止多孔氧化物半导体层13的污染这一理由出发,弯曲线14a的曲率半径r1优选是50mm以下,更优选是30mm以下。
第1密封部14A的熔点(Tm1)与第2密封部14B的熔点(Tm2)相比,可以低,可以相同,也可以高,但优选低。在染料敏化太阳能电池100中,当应力集中于密封部40的角部40C时,在第1密封部14A和第2密封部14B中,第2密封部14B与第1密封部14A相比由于周长较长,所以发生温度变化的环境下的膨胀量的绝对值变大,应力容易集中。对于该点而言,若第1密封部14A的熔点比第2密封部14B的熔点低,则第1密封部14A与第2密封部14B相比较柔软,即使应力集中在密封部40的角部40C中的第1密封部14A,该应力也被第1密封部14A充分缓和。
此处,为了确保密封部40的形体,并且缓和对密封部40的角部40C中的第1密封部14A的应力,优选Tm2-Tm1是20℃以上,更优选是50℃以上。不过,优选Tm2-Tm1是500℃以下。
另外,第1密封部14A的熔点(Tm1)通常是95~200℃,从第1密封部14A的加工温度越低,加工越容易这一理由出发,优选是95~150℃,更优选是95~130℃。
第1密封部14A以及第2密封部14B可以分别由树脂材料、无机材料中的任意一种构成。
作为上述树脂材料,例如可举出包括离聚物、乙烯-乙烯基乙酸酐共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物的改性聚烯烃等热塑性树脂、紫外线固化树脂、以及乙烯基醇聚合物等。此外,在使用树脂材料作为第2密封部14B的情况下,除了上述树脂之外,也能够使用环氧树脂。
作为上述无机材料,可举出例如非铅系的透明低熔点玻璃料等无机绝缘材料。此处,作为低熔点玻璃料,可使用例如具有150~550℃的软化点的玻璃料。
在密封部40中,优选第1密封部14A由树脂材料构成,第2密封部14B由无机材料构成。
该情况下,当应力集中于密封部40的角部40C时,在第1密封部14A和第2密封部14B中,通常第1密封部14A与第2密封部14B相比应力容易集中。对于该点而言,若第1密封部14A由树脂材料构成,第2密封部14B由无机材料构成,则第1密封部14A比第2密封部14B柔软。因此,即使应力集中于密封部40的角部40C中的第1密封部14A,该应力也被第1密封部14A充分缓和。并且,由于具有比树脂材料高的密封能力的无机材料占据作为密封部40的一部分的第2密封部14B,所以可更充分地抑制电解质30的泄露。
接下来,对染料敏化太阳能电池100的制造方法进行说明。
[准备工序]
首先,准备工作电极10以及对电极20。
(工作电极)
工作电极10能够如以下那样获得。
首先,在透明基板11上形成透明导电膜12而形成层叠体。作为透明导电膜12的形成方法,可使用溅射法、蒸镀法、喷雾热解法(SPD:Spray Pyrolysis Deposition)以及CVD法等。
构成透明基板11的材料,例如只要是透明的材料即可,作为这样的透明材料,例如可例举硼硅酸玻璃、钠钙玻璃、白玻璃、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)以及聚醚砜(PES)等。透明基板11的厚度可根据染料敏化太阳能电池100的尺寸适当决定,没有特别限定,例如只要设为50~10000μm的范围即可。
作为构成透明导电膜12的材料,例如可例举掺锡氧化铟(Indium-Tin-Oxide:ITO)、氧化锡(SnO2)、掺氟氧化锡(Fluorine-doped-Tin-Oxide:FTO)等导电性金属氧化物。透明导电膜12可以是单层,也可以是由不同的导电性金属氧化物构成的多层层叠体构成。在透明导电膜12由单层构成的情况下,由于透明导电膜12具有高的耐热性以及耐药性,所以优选由FTO构成。另外,作为透明导电膜12,若使用由多层构成的层叠体,则由于能够反映各层的特性所以优选。其中,优选使用由ITO构成的层与由FTO构成的层的层叠体,该情况下,能够实现具有高的导电性、耐热性以及耐药性的透明导电膜12。透明导电膜12的厚度例如只要设为0.01~2μm的范围即可。
接下来,在如上述那样得到的透明导电膜12上印刷多孔氧化物半导体层形成用膏。多孔氧化物半导体层形成用膏除了氧化物半导体粒子之外,还包括聚乙二醇等树脂以及萜品醇等溶剂。
作为上述氧化物半导体粒子,可例举例如氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化钨(WO5)、氧化铌(Nb2O5)、钛酸锶(SrTiO5)、氧化锡(SnO2)、氧化铟(In3O3)、氧化锆(ZrO2)、***(Ta2O5)、氧化镧(La2O3)、氧化钇(Y2O3)、氧化钬(Ho2O3)、氧化铋(Bi2O3)、氧化铈(CeO2)以及氧化铝(Al2O3)等。它们能够单独或者组合2种以上来使用。作为多孔氧化物半导体层形成用膏的印刷方法,例如可使用丝网印刷法、刮刀法、棒涂法等。
接下来,对多孔氧化物半导体层形成用膏进行烧制而在透明导电膜12上形成多孔氧化物半导体层13。烧制温度因氧化物半导体粒子而不同,但通常是350~600℃,烧制时间也因氧化物半导体粒子而不同,但通常是1~5小时。
多孔氧化物半导体层13由上述的氧化物半导体粒子构成。优选这些氧化物半导体粒子的平均粒径为1~1000nm,这样能够增大被染料覆盖的氧化物半导体的表面积,即进行光电转换的场所变大,可生成更多的电子。此处,优选多孔氧化物半导体层13由使粒度分布不同的氧化物半导体粒子层叠而成的层叠体构成。该情况下,可在层叠体内反复引起光的反射,能够不使入射光向层叠体的外部逃逸而高效地将光转换为电子。多孔氧化物半导体层13的厚度例如只要设为0.5~50μm即可。此外,多孔氧化物半导体层13也可由以不同的材料构成的多个半导体层的层叠体构成。
(对电极)
另一方面,对电极20能够如以下那样获得。
即,首先准备对电极基板22。然后,在对电极基板22之上形成催化剂层21。作为催化剂层21的形成方法,可使用溅射法、蒸镀法等。从膜的均匀性这一点出发,优选其中的溅射法。
作为对电极基板22,例如能够使用钛、镍、铂、钼、钨等耐腐蚀性的金属材料、或在上述的透明基板11上层叠ITO、FTO等导电性氧化物而成的基板等。
催化剂层21由铂、碳系材料或者导电性高分子等构成。
对电极20的厚度例如只要是0.005~0.5mm的范围内即可。
[第2密封部件料形成固定工序]
接下来,在工作电极10中的透明导电膜12的表面上的部位并包围多孔氧化物半导体层13的第1环状部位,固定形成第2密封部14B的第2密封部形成材料。第2密封部形成材料例如可如下那样获得:例如在由非铅系的透明的低熔点玻璃料等无机绝缘材料构成第2密封部14B的情况下,将包括该无机绝缘材料的膏涂覆于第1环状部位并进行烧制。其中,在将第2密封部14B的第2面S2中的电解质30侧的分界线14b作为弯曲线的情况下,只要将形成有在角部具有弯曲的内周面的环状狭缝的丝网印刷刷版配置到透明导电膜12的表面上,将上述膏导入环状狭缝并涂覆于第1环状部位,然后进行烧制即可。此时,作为丝网印刷刷版,采用其弯曲的内周面中与工作电极10接触的预定的线成为规定的曲率半径的弯曲线的丝网印刷刷版。或者,只要在所使用的膏中包含的溶剂的环境气氛下,使膏自然流动至所涂覆的膏的角部的内周面中与工作电极10接触的线成为规定的曲率半径的弯曲线为止,然后进行烧制即可。
在使用热塑性树脂作为第2密封部形成材料的情况下,准备由热塑性树脂构成的四角环状的树脂片材。此时,按照该树脂片材的角部中的内周面中与工作电极10接触的预定的线成为规定的曲率半径的弯曲线的方式对树脂片材进行成形。然后,将树脂片材配置于工作电极10的第1环状部位上,进行加热熔融。这样,能够将第2密封部形成材料固定于工作电极10的第1环状部位。
在使用紫外线固化性树脂作为第2密封部形成材料的情况下,作为将第2密封部形成材料固定于第1环状部位的方法,有利用丝网印刷等印刷第2密封部形成材料的印刷方法、和利用分配器等描绘第2密封部形成材料的描绘方法。在使用印刷方法将第2密封部形成材料固定于第1环状部位的情况下,与使用上述膏的情况相同,可使第2密封部14B的第2面S2中的电解质30侧的分界线14b成为弯曲线。在使用描绘方法将第2密封部形成材料固定于第1环状部位的情况下,只要降低描绘角部时的描绘速度等,有意地使形成于角部的第2密封部形成材料增加,使第2密封部形成材料自然流动至所涂覆的膏的角部的内周面中与工作电极10接触的线成为规定的曲率半径的弯曲线为止即可。
[第1密封部形成材料固定工序]
另一方面,在作为对电极20的表面上的部位的第2环状部位固定形成第1密封部14A的第1密封部形成材料。
在使用例如包括离聚物、乙烯-乙烯基乙酸酐共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物的改性聚烯烃等热塑性树脂作为第1密封部形成材料的情况下,准备例如由热塑性树脂构成的环状树脂片材,在树脂片材的角部的内周面以保留弯曲形状的状态对树脂片材进行成形之后,将该树脂片材配置于第2环状部位并使其加热熔融,由此可使第1面S1的电解质30侧的线成为弯曲线。
[染料担载工序]
接下来,使工作电极10的多孔氧化物半导体层13担载光敏化染料。为此,只要通过将工作电极10浸渍于含有光敏化染料的溶液中,在使该光敏化染料吸附于多孔氧化物半导体层13之后,用上述溶液的溶剂成分洗掉多余的光敏化染料,并使其干燥,来使光敏化染料吸附于多孔氧化物半导体层13即可。其中,通过在将含有光敏化染料的溶液涂覆于多孔氧化物半导体层13之后使其干燥来使光敏化染料吸附于多孔氧化物半导体多孔层13,也能够使光敏化染料担载于多孔氧化物半导体层13。
作为光敏化染料,例如可例举具有包括联吡啶构造、三联吡啶构造等配体的钌配合物、卟啉、曙红、罗丹明、部花青等有机染料。
[电解质层配置工序]
接下来,在工作电极10上的第2密封部形成材料的内侧配置电解质30。电解质30能够通过注入或印刷于工作电极10上的第2密封部形成材料的内侧而得到。
此处,在电解质30为液状的情况下,可将电解质30注入至超过第2密封部形成材料而溢出到第2密封部形成材料的外侧为止。该情况下,能够将电解质30充分注入到第2密封部形成材料的内侧。另外,在将第2密封部形成材料与第1密封部形成材料粘合来形成由第2密封部14B和第1密封部14A构成的密封部40时,能够从由工作电极10、对电极20和密封部40围起的单元空间充分排除空气,可使得到的染料敏化太阳能电池100的光电转换特性充分提高。
电解质30通常由电解液构成,该电解液例如包含I-/I3-等的氧化还原对和有机溶剂。作为有机溶剂,能够使用乙腈、甲氧基乙腈、甲氧基丙腈、丙腈、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯,戊腈、三甲基乙腈、戊二腈、甲基丙烯腈、异丁腈、苯乙腈、丙烯腈、丁二腈、氰、正戊腈、己二腈等。作为氧化还原对,例如除了I-/I3-之外,还可例举溴/溴化物离子、锌络合物、铁络合物、钴合物等氧化还原对等对。
另外,电解质30也可以代替有机溶剂而使用离子液体。作为离子液体,例如可使用吡啶盐、咪唑盐、***盐等已知的碘盐等在室温附近处于溶融状态的常温溶融盐。作为这样的常温溶融盐,优选使用例如1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)亚胺、1-己基-3-甲基碘化咪唑鎓、1-乙基-3-丙基碘化咪唑鎓、二甲基碘化咪唑鎓、乙基甲基碘化咪唑鎓、二甲基丙基碘化咪唑鎓、丁基甲基碘化咪唑鎓或者甲基丙基碘化咪唑鎓。
另外,电解质30也可以代替上述有机溶剂而使用上述离子液体与上述有机溶剂的混合物。
另外,可对电解质30添加添加剂。作为添加剂,可举出LiI、I2、4-t-叔丁基吡啶、硫氰酸胍、1-甲基苯并咪唑、1-丁基苯并咪唑等。
并且,作为电解质30,也可以使用在上述电解质中混合SiO2、TiO2、碳纳米管等纳米粒子而成为凝胶状的准固态电解质即纳米复合材料凝胶电解质,另外,还可以采用使用聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯衍生物、氨基酸衍生物等有机系凝胶化剂而凝胶化的电解质。
[重合工序]
接下来,使工作电极10与对电极20对置来使第2密封部形成材料与第1密封部形成材料重合。
[密封部形成工序]
接下来,使第1密封部形成材料与第2密封部形成材料粘合。此时,利用第2密封部形成材料形成第2密封部14B。另外,第1密封部形成材料例如由树脂材料构成,若树脂材料被熔融,则第1密封部形成材料的粘度降低,第2密封部14B的电解质30侧的区域以及与对电极20对置的区域被第1密封部形成材料覆盖。另外,第1密封部形成材料与工作电极10中的透明导电膜12的一部分接触。这样,形成第1密封部14A。
此时,第1密封部形成材料与第2密封部件料的贴合例如可在大气压下进行。
另外,第2密封部形成材料以及第1密封部形成材料的加压通常以1~50MPa进行,优选以2~30MPa进行,更优选以3~20MPa进行。
例如在使用热塑性树脂作为构成第1密封部形成材料的树脂的情况下,使第1密封部形成材料熔融时的温度为第1密封部形成材料的熔点以上。
其中,优选使第1密封部形成材料熔融时的温度为(第1密封部形成材料所包含的树脂的熔点+200℃)以下。若上述温度超过(第1密封部形成材料所包含的树脂的熔点+200℃),则第1密封部形成材料所包含的树脂有可能因热而分解。
这样,可得到染料敏化太阳能电池100,染料敏化太阳能电池100的制造完成。
此外,在上述第1实施方式中,在第2密封部形成材料固定工序之前准备对电极20,但只要在重合工序前准备对电极20即可。因此,也可以在第2密封部形成材料固定工序之后形成对电极20。例如可以在重合工序与电解质配置工序之间、电解质配置工序与染料担载工序之间、染料担载工序与第1密封部形成材料固定工序之间准备对电极20。
另外,在上述第1实施方式中,当制造染料敏化太阳能电池100时,电解质30被配置在固定于工作电极10的第2密封部形成材料的内侧,但电解质30也可以配置在对电极20上的固定于对电极20的第1密封部形成材料的内侧。该情况下,无需在第2密封部形成材料固定工序前准备工作电极10。即,只要在重合工序之前准备工作电极10即可。因此,也可以在第2密封部形成材料固定工序之后形成工作电极10。
<第2实施方式>
首先,参照图5对本发明所涉及的光电转换元件的第2实施方式进行说明。图5是表示本发明所涉及的光电转换元件的第2实施方式的剖视图。
如图5所示,与第1实施方式的染料敏化太阳能电池的不同之处在于:作为光电转换元件的染料敏化太阳能电池200代替工作电极10而使用工作电极210。具体而言,工作电极210在由透明基板11以及设置于透明基板11的对电极20侧的透明导电膜12构成的导电性基板17上还具备布线部218这一点、以及具备多个多孔氧化物半导体层13这一点上与工作电极10不同。
使用图6~图8,对布线部218进行说明。图6是表示图5的工作电极的俯视图,图7是图5的局部放大图,图8是图6的局部放大图。
如图6所示,在从对电极20侧俯视观察布线部218的情况下,布线部218具有相互平行的多条线状部218A、与线状部218A正交的相互平行的多条线状部218B、和使线状部218A以及线状部218B连结的连结部218C。存在连结部218C上连结2条线状部218A与2条线状部218B的情况、连结2条线状部218A与1条线状部218B的情况、连结1条线状部218A与2条线状部218B的情况、连结1条线状部218A与1条线状部218B的情况。
如图7所示,布线部218具备设置于透明导电膜12上的集电布线15、和覆盖集电布线15而保护其不受电解质30影响的布线保护层16。
布线保护层16具有第1布线保护层16A和第2布线保护层16B。第2布线保护层16B被设置成覆盖集电布线15对其进行保护,第1布线保护层16A被设置成将第2布线保护层16B与电解质30隔断来保护第2布线保护层16B不受电解质30影响。
布线部218的连结部218C与工作电极210的导电性基板17的接触面A1具有集电布线15与工作电极210接触的布线接触面M、以及与布线接触面M邻接的保护层接触面S’。而且,各保护层接触面S’由第1布线保护层16A中的与工作电极210的透明导电膜12接触的第3面S3、和第2布线保护层16B中的与工作电极210的透明导电膜12接触的第4面S4构成。第4面S4处于第3面S3与布线接触面M之间。
如图8所示,第3面S3在作为与多孔氧化物半导体层13对置的角部的缘部具有弯曲的弯曲线16a。第4面S4具有与第3面S3的分界线16b。
接下来,对染料敏化太阳能电池200的作用效果进行说明。
在染料敏化太阳能电池200中,布线部218的连结部218C在工作电极210的与导电性基板17的接触面A1中具有在与多孔氧化物半导体层13对置的缘部含有弯曲线16a的第3面S3。因此,即使因染料敏化太阳能电池200的周围的温度变化而在布线部218中产生应力且在连结部218C应力集中,应力集中于连结部218C中的与导电性基板17的接触面A1中的第3面S3,由于第3面S3中的与多孔氧化物半导体层13对置的缘部也通过弯曲线16a整体承受应力,所以可使施加到弯曲线16a上的各点的应力充分分散。即,由于第3面S3不以点的形式承受应力,而以线的形式承受应力,所以弯曲线16a中的各点的应力变小,难以产生以连结部218C的弯曲线16a上的点为起点的裂缝。结果,可充分抑制电解质30经过以弯曲线16a上的点为起点而产生的裂缝侵入来腐蚀集电布线15。因此,染料敏化太阳能电池200能够具有优异的耐久性。
另外,在染料敏化太阳能电池200中,布线保护层16具有第3面S3的第1布线保护层16A、和在连结部218C与导电性基板17的接触面A1中在第1布线保护层16A的第3面S3与集电布线15之间具有第4面S4的第2布线保护层16B。即,保护层接触面S’不仅具有第3面S3还在第3面S3与集电布线15之间具有第4面S4。因此,即使万一在第1布线保护层16A的第3面S3产生裂缝,也能够利用第4面S4阻止该裂缝。因此,能够利用第2布线保护层16B阻止通过第3面S3中的裂缝侵入电解质30。
接下来,参照图7以及图8,详细地对布线保护层16进行说明。
如图7以及图8所示,连结部218C中的布线保护层16的第3面S3相对于第4面S4位于与集电布线15相反侧,第3面S3在与多孔氧化物半导体层13对置的缘部具有弯曲线16a。因此,由第3面S3构成第2弯曲线含有面。此处,如图8所示,弯曲线16a大致为圆弧状,朝向集电布线15凸。弯曲线16a的曲率半径用r3表示(参照图8)。
第4面S4具有与第3面S3的分界线16b。此处,分界线16b可以是弯曲的弯曲线,也可以是不弯曲的非弯曲线。此处,非弯曲线是指曲率半径为0.3mm以下的线。在图8中,分界线16b成为弯曲线。弯曲线16b大致为圆弧状,朝向集电布线15凸。此处,第4面S4的线16b的曲率半径r4可以比第3面S3的弯曲线16a的曲率半径r3小,也可以是弯曲线16a的曲率半径r3以上,但在比第3面S3的弯曲线16a的曲率半径r3小的情况下,即在第3面S3的弯曲线16a的曲率半径r3比第4面S4的分界线16b的曲率半径r4大的情况下,本发明特别有效。该情况下,在第2布线保护层16B的第4面S4中的分界线16b附近产生的应力被第1布线保护层16A的第3面S3整体分散,在第4面S4的分界线16b附近抑制裂缝的产生的效果变高。
在第4面S4的分界线16b的曲率半径r4比第3面S3的弯曲线16a的曲率半径r3小的情况下,优选r3-r4是0.2mm以上。该情况下,能够有效地抑制连结部218C在布线保护层16中的裂缝的产生。更优选r3-r4为0.2~49.8mm。
弯曲线16a的曲率半径r3只要大于0.3mm且是500mm以下即可,但从有效地抑制第4面S4的线16b附近处的裂缝的产生这一理由出发,优选为0.5mm以上。其中,从使弯曲线16a与多孔氧化物半导体层13的距离增加来防止多孔氧化物半导体层13的污染这一理由出发,优选弯曲线16a的曲率半径r3是50mm以下,更优选是30mm以下。
第1布线保护层16A的熔点(Tm3)与第2布线保护层16B的熔点(Tm4)相比,可以低,可以相同,也可以高,但优选低。在染料敏化太阳能电池200中,当应力集中于连结部218C中的布线保护层16时,在第1布线保护层16A和第2布线保护层16B中,第2布线保护层16B与第1布线保护层16A相比由于周长较长,所以产生温度变化的环境下的膨胀量的绝对值变大,应力容易集中。对于这一点而言,若第1布线保护层16A的熔点比第2布线保护层16B的熔点低,则第1布线保护层16A比第2布线保护层16B柔软。因此,即使应力集中在第1布线保护层16A的连结部218C,该应力也会被第1布线保护层16A充分缓和。
此处,从确保布线保护层16的形体,并且缓和对连结部218C的应力这一理由出发,优选Tm4-Tm3为20℃以上,更优选为50℃以上。不过,优选Tm4-Tm3是500℃以下。
另外,第1布线保护层16A的熔点(Tm3)通常是95~200℃,但从第1布线保护层16A的加工温度越低,越容易加工这一理由出发,优选为95~150℃,更优选为95~130℃。
第1布线保护层16A以及第2布线保护层16B可以分别由树脂材料、无机材料中的任意一种构成。
作为上述树脂材料,例如可例举包括离聚物、乙烯-乙烯基乙酸酐共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物的改性聚烯烃等的热塑性树脂、紫外线固化树脂、以及乙烯基醇聚合物等。此外,在使用树脂材料作为第2布线保护层16B的情况下,除了上述树脂之外还能够使用环氧树脂。
作为上述无机材料,例如可例举非铅系的透明的低熔点玻璃料等无机绝缘材料。此处,作为低熔点玻璃料,可使用例如具有150~550℃的软化点的玻璃料。
在布线保护层16中,优选第1布线保护层16A由树脂材料构成,第2布线保护层16B由无机材料构成。
该情况下,当应力集中于连结部218C中的布线保护层16时,在第1布线保护层16A和第2布线保护层16B中,通常第1布线保护层16A与第2布线保护层16B相比应力更容易集中。对于这一点而言,若第1布线保护层16A由树脂材料构成,第2布线保护层16B由无机材料构成,则第1布线保护层16A比第2布线保护层16B柔软。因此,即使应力集中在第1布线保护层16A的连结部218C,该应力也会被充分缓和。并且,由于具有比树脂材料高的密封能力的无机材料占据作为布线保护层16C的一部分的第2布线保护层16B,所以可充分抑制电解质30的泄露。
接下来,对染料敏化太阳能电池200的制造方法进行说明。
染料敏化太阳能电池200的制造方法在工作电极210的制造方法这一点上与染料敏化太阳能电池100的制造方法不同。鉴于此,对工作电极210的制造方法进行说明。
首先,准备工作电极210。工作电极210能够如以下那样获得。
首先,与工作电极10的制造方法同样地在透明基板11上形成透明导电膜12而形成层叠体。
接着,在如上述那样得到的透明导电膜12上的多个区域分别印刷多孔氧化物半导体层形成用膏。
接着,对多孔氧化物半导体层形成用膏进行烧制来在透明导电膜12上形成多个多孔氧化物半导体层13。
接下来,在导电性基板17的透明导电膜12上形成集电布线15。此时,集电布线15按照包围多个多孔氧化物半导体层13的方式形成。
集电布线15例如可如下制得:将金属粒子和聚乙烯醇等增粘剂配合制成膏,使用丝网印刷法等将该膏涂膜于透明导电膜12上,然后加热烧制。
构成集电布线15的材料只要是金属即可,作为金属,例如使用银。
接下来,利用第2布线保护层16B覆盖集电布线15。此时,第2布线保护层16B完全覆盖集电布线15,并且与导电性基板17接触。此外,在将第4面S4与第3面S3的分界线16b设为弯曲线的情况下,只要根据构成第2布线保护层16B的材料的种类,进行以下那样的处理即可。
在使用紫外线固化树脂作为第2布线保护层16B的情况下,只要在工作电极210的集电布线15上涂覆作为紫外线固化树脂的前体的紫外线固化性树脂,使紫外线固化性树脂自然流动至紫外线固化性树脂与导电性基板17的接触面中的和多孔氧化物半导体层13对置的缘部具有规定的曲率半径的弯曲线为止,然后对紫外线固化性树脂照射紫外线即可。
在使用热塑性树脂作为第2布线保护层16B的情况下,只要沿着工作电极210的集电布线15上通过加热熔融将热塑性树脂固定,然后继续热塑性树脂的加热直至热塑性树脂与导电性基板17的接触面中的和多孔氧化物半导体层13对置的缘部具有规定的曲率半径的弯曲线即可。
在使用低熔点玻璃料等无机绝缘材料作为第2布线保护层16B的情况下,只要在工作电极210的集电布线15上涂覆包含无机绝缘材料的膏之后,使膏自然流动至与多孔氧化物半导体层13对置的缘部具有规定的曲率半径的弯曲线为止,然后进行烧制即可。
接下来,利用第1布线保护层16A覆盖第2布线保护层16B。此时,第1布线保护层16A与导电性基板17接触。
在使用例如包括离聚物、乙烯-乙烯基乙酸酐共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物的改性聚烯烃等热塑性树脂作为第1布线保护层16A的情况下,准备例如由热塑性树脂构成的树脂片材,通过加热熔融将树脂片材固定于第2布线保护层16B上。然后,只要继续热塑性树脂的加热直至树脂片材与导电性基板17的接触面即第3面S3中的和多孔氧化物半导体层13对置的缘部具有规定的曲率半径的弯曲线为止即可。
例如在使用紫外线固化树脂作为第1布线保护层16A的情况下,对于第1布线保护层16A而言,只要在将紫外线固化树脂的前体即紫外线固化性树脂涂覆于第2布线保护层16B上并通过紫外线照射形成了固化体之后,利用分配器对固化体与导电性基板17的接触面即第3面S3中的和多孔氧化物半导体层13对置的缘部涂覆紫外线固化性树脂,然后使紫外线固化性树脂自然流动直至角部具有规定的曲率半径的弯曲线为止即可。
在使用低熔点玻璃料等无机绝缘材料作为第1布线保护层16A的情况下,只要在第2布线保护层16B上涂覆包含无机绝缘材料的膏,在使膏自然流动至与多孔氧化物半导体层13对置的缘部具有规定的曲率半径的弯曲线为止后,进行烧制来形成烧制体即可。
其中,弯曲线的曲率半径可通过适当地选择进行自然流动的环境温度和时间来调整。
这样,在导电性基板17上依次形成集电布线15、第2布线保护层16B以及第1布线保护层16A,形成布线部218。此时,布线部218由多条线状部218A、多条线状部218B、和将它们连结起来的连结部218C构成。此处,集电布线15的与透明导电膜12的接触面成为布线接触面M,第2布线保护层16B与导电性基板17接触的接触面成为第4面S4。另外,第1布线保护层16A与导电性基板17接触的接触面成为第3面S3。
如以上那样获得工作电极210。
本发明并不限定于上述第1以及第2实施方式。例如在上述第1以及第2实施方式中,第1密封部14A仅覆盖第2密封部14B中的电解质30侧的区域以及与对电极20对置的区域,但也可以如图9所示,第1密封部14A覆盖第2密封部14B的全部。即,第1密封部14A也可以覆盖第2密封部14B中的与电解质30相反侧的区域。该情况下,第1密封部14A还覆盖工作电极10的表面中的、相对于第2密封部14B与电解质30相反侧的表面。因此,角部40C中的与工作电极10的接触面S由第1面S1、相对于第1面S1设置在与电解质30相反侧的第2面S2、以及相对于第2面S2设置在与电解质30相反侧的面S1’构成。
另外,在上述第1以及第2实施方式中,第1密封部14A将第2密封部14B和对电极20连结,但也可以不必将第2密封部14B和对电极20连结。即,也可以由第1密封部14A将工作电极10和对电极20连结,第2密封部14B也将工作电极10、210和对电极20连结。
并且,在上述第1以及第2实施方式中,第1密封部14A被设置成将第2密封部14B和电解质30隔断,但第1密封部14A也可以不被设置成将第2密封部14B和电解质30隔断。因此,第2密封部14B可以与电解质30接触。
并且,在上述第1以及第2实施方式中,密封部40具有4个角部40C,但密封部只要具有至少一个角部即可。
另外,在上述第1以及第2实施方式中,密封部40由第1密封部14A和第2密封部14B构成,但密封部40也可以如图10所示,仅由第1密封部14A构成。
另外,在上述第1实施方式中,使用了热塑性树脂作为第1密封部形成材料,但也能够代替热塑性树脂而使用紫外线固化树脂、低熔点玻璃料等无机绝缘材料。
在使用紫外线固化性树脂作为第1密封部形成材料的情况下,紫外线固化性树脂仅被固定于对电极20的第2环状部位以及固定于工作电极10的第2密封部形成材料上的各处,或者被仅固定于对工作电极10固定的第2密封部形成材料上。该情况下,对于第1密封部形成材料而言,在利用描绘法将紫外线固化性树脂形成到第2环状部位或者第2密封部形成材料上的情况下,只要降低描绘角部时的描绘速度等,有意使形成于角部的紫外线固化性树脂增加,使其自然流动至所涂覆的膏的角部的内周面中的与工作电极10、210接触的线成为规定的曲率半径的弯曲线为止即可。
在使用低熔点玻璃料等无机绝缘材料作为第1密封部形成材料的情况下,无机绝缘材料仅被固定于对电极20的第2环状部位以及固定在工作电极10的第2密封部形成材料上的各处,或者仅被固定于对工作电极10固定的第2密封部形成材料上。该情况下,无机绝缘材料与使用了无机绝缘材料作为第2密封部形成材料的情况同样,只要固定在第2环状部位或者第2密封部形成材料上即可。
另外,在上述第2实施方式中,布线保护层16由第1布线保护层16A和第2布线保护层16B构成,但布线保护层16也可以如图11所示,仅由第1布线保护层16A构成。该情况下,连结部218C与导电性基板17的接触面A2由布线接触面M、和第1布线保护层16A的第3面S3构成。
另外,在上述第2实施方式中,第3面S3在与多孔氧化物半导体层13对置的缘部具有弯曲的弯曲线16a,但第3面S3也可以在与多孔氧化物半导体层13对置的缘部未必具有弯曲的弯曲线16a。即,第3面S3也可以在与多孔氧化物半导体层13对置的缘部具有非弯曲线。
另外,在上述第1以及第2实施方式中,对光电转换元件为染料敏化太阳能电池的情况进行了说明,但本发明能够应用于不管液体、固体、凝胶地在内部封入电解质的光电转换元件。因此,本发明例如也能够应用于有机薄膜太阳能电池等。
实施例
以下,例举实施例来更具体地对本发明的内容进行说明,但本发明并不限定于下述实施例。
(实施例1)
首先,准备具有10cm×10cm×4mm的尺寸并在玻璃基板上形成FTO膜而成的FTO基板。接着,在FTO基板之上,利用刮刀法将氧化钛膏(Solaronix公司制造,Ti nanoi×ide T/sp)以其厚度为10μm的方式涂覆之后,将其投入热风循环式的烤箱以500℃烧制3小时,由此在FTO基板上形成一个具有4.5cm×4.5cm×10μm尺寸的多孔氧化物半导体层而得到了工作电极。
另一方面,准备6cm×6cm×2mm的由钛构成的对电极基板。然后,在对电极基板上利用溅射法形成厚度为10nm的铂催化剂层而得到对电极。
这样,准备了工作电极以及对电极。
接下来,准备在由作为乙烯-甲基丙烯酸共聚物的NUCREL(ニュクレル)(DUPOND-MISUI POLYCHEMICALS公司制,熔点:98℃)构成的6cm×6cm×100μm的片材的中央形成了5cm×5cm×100μm的开口的四角环状的树脂片材。然后,将该树脂片材配置到对工作电极的多孔氧化物半导体层进行包围的第1环状部位。接着,通过将该树脂片材以180℃加热5分钟使其熔融,来调整成树脂片材的角部与工作电极的接触面中的内周侧(多孔氧化物半导体层侧)的线的曲率半径为2mm而粘合于第1环状部位,在FTO基板中的第1环状部位固定了第1密封部形成材料。
接下来,将该工作电极在溶解了0.2mM作为光敏化染料的N719染料的脱水乙醇液中浸渍一昼夜来使工作电极担载光敏化染料。
另一方面,准备在由NUCREL构成的6cm×6cm×100μm的片材的中央形成了5cm×5cm×100μm的开口的四角环状的树脂片材。而且,将该树脂片材配置到对电极的第2环状部位。接着,通过对该树脂片材以180℃加热5分钟使其熔融,来调整成树脂片材的角部与对电极的接触面中的内周侧的线的曲率半径为2mm而粘合于第2环状部位,在对电极中的第2环状部位固定了第1密封部形成材料。
接着,将固定了第1密封部形成材料的工作电极配置成FTO基板的多孔氧化物半导体层侧的表面为水平,向第1密封部形成材料的内侧注入以由甲氧基乙腈构成的挥发性溶剂作为主溶剂并包含0.1M碘化锂、0.05M碘、0.5M4-叔丁基吡啶的挥发系电解质。
接下来,使固定有第1密封部形成材料的对电极与工作电极对置,在大气压下使工作电极上的第1密封部形成材料与对电极上的第1密封部形成材料重合。然后,在大气压下,一边使用冲压机隔着对电极以5Mpa对第1密封部形成材料彼此进行加压,一边以148℃加热使其熔融,得到了由第1密封部构成的密封部。这样,得到了染料敏化太阳能电池。其中,在得到的染料敏化太阳能电池中,第1密封部的角部与工作电极的接触面中的电解质侧的弯曲线的曲率半径如表1所示。
(实施例2)
除了将第1密封部形成材料从NUCREL变更为作为离聚物的HIMILAN(ハイミラン)(商品名,DUPOND-MISUIPOLYCHEMICALS公司制,熔点:98℃),并使第1密封部的角部与工作电极的接触面中的电解质侧的弯曲线的曲率半径如表1所示以外,与实施例1同样地制成染料敏化太阳能电池。
(实施例3)
首先,与实施例1同样地准备了工作电极以及对电极。
接下来,准备在由NUCREL构成的6cm×6cm×100μm的片材的中央形成了5cm×5cm×100μm的开口的四角环状的树脂片材。而且,将该树脂片材配置到包围工作电极的多孔氧化物半导体层的第1环状部位。接着,通过将该树脂片材以180℃加热5分钟使其熔融,来调整成树脂片材的角部与工作电极的接触面中的内周侧(多孔氧化物半导体层侧)的线的曲率半径为0.3mm以下而粘合于环状部位,在FTO基板中的第1环状部位固定了第2密封部形成材料。
接下来,与实施例1同样地使该工作电极担载光敏化染料。
另一方面,准备在由作为乙烯-乙烯基乙酸酐共聚物的BYNEL(バイネル)(DUPOND公司制,熔点:127℃)构成的6cm×6cm×100μm的片材的中央形成了4.8cm×4.8cm×100μm的开口的四角环状的树脂片材。而且,将该树脂片材配置到对电极的第2环状部位。接着,通过将该树脂片材以180℃加热5分钟使其熔融,来调整成树脂片材的角部与对电极的接触面中的内周侧的线的曲率半径为2mm而粘合于第2环状部位,在对电极中的第2环状部位固定了第1密封部形成材料。
接着,将固定有第2密封部形成材料的工作电极配置成FTO基板的多孔氧化物半导体层侧的表面为水平,向第1密封部形成材料的内侧注入以由甲氧基乙腈构成的挥发性溶剂作为主溶剂并包含0.1M碘化锂、0.05M碘、0.5M4-叔丁基吡啶的挥发系电解质。
接下来,使固定有第1密封部形成材料的对电极与固定有第2密封部形成材料的工作电极对置,在大气压下将第1密封部形成材料与第2密封部形成材料重合。而且,在大气压下,一边使用冲压机隔着对电极以5MPa对第1密封部形成材料以及第2密封部形成材料进行加压,一边以148℃进行加热使其熔融。此时,第1密封部形成材料熔融而使得第1密封部形成材料的粘度降低,第2密封部的电解质侧的区域、以及与对电极对置的区域被第1密封部形成材料覆盖。另外,第1密封部形成材料接触到工作电极中的透明导电膜的一部分。这样,形成了密封部,得到染料敏化太阳能电池。
其中,在所得到的染料敏化太阳能电池中,第1密封部的角部与工作电极的接触面中的电解质侧的弯曲线的曲率半径(以下简称为“第1密封部的弯曲线的曲率半径”)、以及第2密封部的角部与工作电极的接触面中的电解质侧的线的曲率半径(以下简称为“第2密封部的电解质侧的线的曲率半径”)如表1所示。
(实施例4)
除了将构成用于形成第2密封部形成材料的树脂片材的材料从NUCREL变更为HIMILAN(ハイミラン),并如表1所示地变更了第1密封部的弯曲线的曲率半径、以及第2密封部的电解质侧的线的曲率半径以外,与实施例3同样地得到了染料敏化太阳能电池。
(实施例5)
除了将构成用于形成第1密封部形成材料的树脂片材的材料从BYNEL变更为NUCREL,将构成用于形成第2密封部形成材料的树脂片材的材料从NUCREL变更为BYNEL,并如表1所示地变更了第1密封部的弯曲线的曲率半径、以及第2密封部的电解质侧的线的曲率半径以外,与实施例3同样地得到了染料敏化太阳能电池。
(实施例6)
除了将构成用于形成第1密封部形成材料的树脂片材的材料从BYNEL变更为HIMILAN,并且将用于形成第2密封部形成材料的树脂片材从NUCREL变更为BYNEL,如表1所示地变更了第1密封部的弯曲线的曲率半径、以及第2密封部的电解质侧的线的曲率半径以外,与实施例3同样地得到了染料敏化太阳能电池。
(实施例7)
除了将用于形成第1密封部形成材料的树脂片材从BYNEL变更为HIMILAN,如表1所示地变更第1密封部的弯曲线的曲率半径、以及第2密封部的电解质侧的线的曲率半径,并如以下那样将第2密封部形成材料固定到工作电极的第1环状部位以外,与实施例3同样地得到了染料敏化太阳能电池。
即,使用分配器将环氧树脂(Maxive,三菱瓦斯化学公司制,发生烧焦的温度:320℃)涂覆于工作电极的第1环状部位,使其在30℃的环境下静置。然后,在等待环氧树脂的自然流动之后,通过使周围环境温度成为100℃,来调整成固化体的角部与工作电极的接触面中的内周侧(多孔氧化物半导体层侧)的线的曲率半径为0.3mm以下而使其固化,形成了四角环状的固化体。这样,在FTO基板中的第1环状部位固定了由固化体构成的第2密封部形成材料。
(实施例8)
除了将构成用于形成第1密封部形成材料的树脂片材的材料从HIMILAN变更为NUCREL,如表1所示地变更了第1密封部的弯曲线的曲率半径、以及第2密封部的电解质侧的线的曲率半径以外,与实施例7同样地得到了染料敏化太阳能电池。
(实施例9)
除了将构成用于形成第1密封部形成材料的树脂片材的材料从HIMILAN变更为BYNEL,如表1所示地变更了第1密封部的弯曲线的曲率半径、以及第2密封部的电解质侧的线的曲率半径以外,与实施例7同样地得到了染料敏化太阳能电池。
(实施例10)
首先,与实施例1同样地准备工作电极以及对电极。
接下来,使用丝网印刷法将包含低熔点玻璃料(株式会社则武制NP-7095E,熔点(软化点):450℃)的膏印刷到包围工作电极的多孔氧化物半导体层的第1环状部位,通过以460℃加热4小时进行烧制,来形成四角环状的烧制体。这样,通过使软化温度与烧制温度接近,得到了没有塌边的烧制体。这样,使烧制体的角部与工作电极的接触面中的内周侧(多孔氧化物半导体层侧)的线的曲率半径为0.3mm以下,在FTO基板上中的第1环状部位固定了第2密封部形成材料。
接下来,与实施例1同样地使该工作电极担载光敏化染料。
接下来,使用丝网印刷法以角部与工作电极的接触面中的内周侧(多孔氧化物半导体层侧)的线的曲率半径为0.5mm的方式将作为紫外线固化性树脂的31x-101(ThreeBond公司制,发生烧糊的温度:200℃)印刷到第2密封部形成材料上,固定了由四角环状的紫外线固化性树脂构成的第1密封部形成材料。这样,在第2密封部形成材料上固定了第1密封部形成材料。
接着,将依次固定了第2密封部形成材料以及第1密封部形成材料的工作电极配置成FTO基板的多孔氧化物半导体层侧的表面为水平,向第1密封部形成材料的内侧注入以由甲氧基乙腈构成的挥发性溶剂作为主溶剂并包含0.1M碘化锂、0.05M碘、0.5M4-叔丁基吡啶的挥发系电解质。
接下来,使对电极与固定有第2密封部形成材料以及第1密封部形成材料的工作电极对置,在大气压下使第1密封部形成材料与对电极重合。而且,在大气压下,使用低压水银灯对第1密封部形成材料照射30秒紫外线来使第1密封部形成材料固化,使第1密封部形成材料的固化体即紫外线固化树脂与对电极粘合,得到了密封部。此时,第1密封部形成材料成为第1密封部,第2密封部形成材料成为第2密封部。这样,得到了染料敏化太阳能电池。其中,在所得到的染料敏化太阳能电池中,第1密封部的弯曲线的曲率半径、以及第2密封部的电解质侧的线的曲率半径如表1所示。
(实施例11)
除了将第1密封部形成材料从31x-101变更为HIMILAN,如表1所示地变更了第1密封部的弯曲线的曲率半径、以及第2密封部的电解质侧的线的曲率半径,并如下那样将第1密封部形成材料固定到对电极中的第2环状部位以外,与实施例10同样地得到了染料敏化太阳能电池。
即,准备在由HIMILAN构成的6cm×6cm×100μm的片材的中央形成了4.8cm×4.8cm×100μm的开口的四角环状的树脂片材。而且,将该树脂片材配置到对电极的第2环状部位。接着,通过将该树脂片材以180℃加热5分钟使其熔融,来调整成树脂片材的角部与对电极的接触面中的内周侧的线的曲率半径为0.5mm而粘合在第2环状部位。这样,在对电极中的第2环状部位固定了第1密封部形成材料。
(实施例12)
除了将第1密封部形成材料从31x-101变更为NUCREL,如表1所示地变更了第1密封部的弯曲线的曲率半径、以及第2密封部的电解质侧的线的曲率半径,并如下那样将第1密封部形成材料固定到对电极中的第2环状部位以外,与实施例10同样地得到了染料敏化太阳能电池。
即,准备在由NUCREL构成的6cm×6cm×100μm的片材的中央形成了4.8cm×4.8cm×100μm的开口的四角环状的树脂片材。而且,将该树脂片材配置到对电极的第2环状部位。接着,通过将该树脂片材以180℃加热5分钟使其熔融,来调整成树脂片材的角部与对电极的接触面中的内周侧的线的曲率半径为0.5mm而粘合在第2环状部位。这样,在对电极中的第2环状部位固定了第1密封部形成材料。
(实施例13)
除了将第1密封部形成材料从31x-101变更为BYNEL,如下那样将第1密封部形成材料固定到对电极中的第2环状部位,并如表1所示地变更第1密封部的弯曲线的曲率半径、以及第2密封部的电解质侧的线的曲率半径以外,与实施例10同样地得到了染料敏化太阳能电池。
即,准备在由BYNEL构成的6cm×6cm×100μm的片材的中央形成了4.8cm×4.8cm×100μm的开口的四角环状的树脂片材。而且,将该树脂片材固定到对电极的第2环状部位。接着,通过将该树脂片材以180℃加热5分钟使其熔融,来调整成树脂片材的角部与对电极的接触面中的内周侧的线的曲率半径为0.5mm而粘合在第2环状部位。这样,在对电极中的第2环状部位固定了第1密封部形成材料。
(实施例14)
除了如表1所示地变更第1密封部的弯曲线的曲率半径、以及第2密封部的电解质侧的线的曲率半径以外,与实施例10同样地得到了染料敏化太阳能电池。
(实施例15)
除了将第1密封部形成材料从31x-101变更为NUCREL,如表1所示地变更第1密封部的弯曲线的曲率半径、以及第2密封部的电解质侧的线的曲率半径,并如下那样将第1密封部形成材料固定到对电极中的第2环状部位以外,与实施例10同样地得到了染料敏化太阳能电池。
即,准备在由NUCREL构成的6cm×6cm×100μm的片材的中央形成了4.8cm×4.8cm×100μm的开口的四角环状的树脂片材。而且,将该树脂片材配置到对电极的第2环状部位。接着,通过将该树脂片材以180℃加热5分钟使其熔融,来调整成树脂片材的角部与对电极的接触面中的内周侧的线的曲率半径为2mm而粘合在第2环状部位。这样,在对电极中的第2环状部位固定了第1密封部形成材料。
(实施例16)
除了将第1密封部形成材料从31x-101变更为BYNEL,如表1所示地变更第1密封部的弯曲线的曲率半径、以及第2密封部的电解质侧的线的曲率半径,并如下那样将第1密封部形成材料固定到对电极中的第2环状部位以外,与实施例10同样地得到了染料敏化太阳能电池。
即,准备在由BYNEL构成的6cm×6cm×100μm的片材的中央形成了4.8cm×4.8cm×100μm的开口的四角环状的树脂片材。而且,将该树脂片材配置到对电极的第2环状部位。接着,通过将该树脂片材以180℃加热5分钟使其熔融,来调整成树脂片材的角部与对电极的接触面中的内周侧的线的曲率半径为2.5mm而粘合在第2环状部位。这样,在对电极中的第2环状部位固定了第1密封部形成材料。
(实施例17)
除了将第1密封部的弯曲线的曲率半径设为5mm以外,与实施例16同样地得到了染料敏化太阳能电池。
(实施例18)
除了将第1密封部的弯曲线的曲率半径设为2mm,通过第1密封部完全覆盖第2密封部来使第1密封部与工作电极的表面中相对于第2密封部的第2面处于电解质侧的面、以及和电解质相反侧(外侧)的面分别接触,并且将第2密封部的电解质侧的线的曲率半径设为1mm以外,与实施例10同样地得到了染料敏化太阳能电池。
(实施例19)
除了将第1密封部的弯曲线的曲率半径设为2mm,通过第1密封部完全覆盖第2密封部来使第1密封部与工作电极的表面中相对于第2密封部的第2面处于电解质侧的面、以及和电解质相反侧(外侧)的面分别接触,并且将第2密封部的电解质侧的线的曲率半径设为1mm以外,与实施例11同样地得到了染料敏化太阳能电池。
(实施例20)
除了将第1密封部的弯曲线的曲率半径设为2mm,通过第1密封部完全覆盖第2密封部来使第1密封部与工作电极的表面中相对于第2密封部的第2面处于电解质侧的面、以及和电解质相反侧(外侧)的面分别接触,并且将第2密封部的电解质侧的线的曲率半径设为1mm以外,与实施例12同样地得到了染料敏化太阳能电池。
(实施例21)
除了将第1密封部的弯曲线的曲率半径设为2mm,通过第1密封部完全覆盖第2密封部来使第1密封部与工作电极的表面中相对于第2密封部的第2面处于电解质侧的面、以及和电解质相反侧(外侧)的面分别接触,并且将第2密封部的电解质侧的线的曲率半径设为1mm以外,与实施例13同样地得到了染料敏化太阳能电池。
(比较例1)
除了不将第1密封部形成材料固定到第2密封部形成材料上,仅由以玻璃料构成的第2密封部构成密封部以外,与实施例10同样地得到了染料敏化太阳能电池。
(比较例2)
除了不将第1密封部形成材料固定到对电极的第2环状部位,仅由以环氧树脂构成的第2密封部构成密封部以外,与实施例7同样地得到了染料敏化太阳能电池。
(实施例22)
首先,准备10cm×10cm×4mm的FTO基板。接着,在FTO基板上,利用刮刀法将氧化钛膏(Solaronix公司制,Ti nanoi×ide T/sp)以其厚度为10μm的方式涂覆到16个部位后,将其投入热风循环式烤箱以500℃烧制3小时,在FTO基板上形成了16个多孔氧化物半导体层。各多孔氧化物半导体层的尺寸为19.5mm×19.5mm×10μm。
然后,在将银粒子与乙烯纤维素配合而成的银膏以包围多孔氧化物半导体层的方式涂覆之后,以500℃对银膏1烧制小时,形成宽度1mm、厚度10μm且具有16个23mm×23mm的四角开口的格子状的集电布线。
接下来,使用丝网印刷法将包含低熔点玻璃料(株式会社则武制NP-7095E,熔点(软化点):450℃)的膏印刷到集电布线上,通过将膏以460℃加热4小时进行烧制,从而形成了烧制体。此时,在烧制体的连结部与FTO基板的接触面中,与多孔氧化物半导体层对置的缘部中的线的曲率半径成为1mm。这样,在设于FTO基板上的集电布线上形成了第2布线保护层。
接着,准备在由HIMILAN构成的具有10cm×10cm×100μm的尺寸的树脂片材形成了具有16个21mm×21mm×100μm尺寸的四角开口的格子状的树脂片材。而且,将该树脂片材配置到第2布线保护层上,以180℃加热5分钟使其熔融,完全覆盖了第2布线保护层。此时,持续树脂片材的加热使树脂片材自然流动直至树脂片材的连结部与FTO基板的接触面中的和多孔氧化物半导体层对置的缘部的曲率半径成为2mm为止。这样,在FTO基板上形成布线部,得到了工作电极。
另一方面,准备10cm×10cm×2mm的由钛构成的对电极基板。而且,在对电极基板上利用溅射法形成厚度10nm的铂催化剂层。这样,得到了对电极。
接下来,准备在由作为乙烯-甲基丙烯酸共聚物的NUCREL(DUPOND-MISUIPOLYCHEMICALS公司制,熔点:98℃)构成的10cm×10cm×100μm的片材的中央形成了9.8cm×9.8cm×100μm的开口的四角环状的树脂片材。而且,将该树脂片材配置到包围工作电极的多孔氧化物半导体层的第1环状部位。通过将该树脂片材以180℃加热5分钟使其熔融,来调整成树脂片材的角部与工作电极的接触面中的内周侧(多孔氧化物半导体层侧)的线的曲率半径为2mm而粘合于第1环状部位,在FTO基板中的第1环状部位固定了第1密封部形成材料。
接下来,将该工作电极在溶解了0.2mM作为光敏化染料的N719染料的脱水乙醇液中浸渍一昼夜而使工作电极担载光敏化染料。
另一方面,准备在由NUCREL构成的10cm×10cm×100μm的片材的中央形成了9.8cm×9.8cm×100μm的开口的四角环状的树脂片材。而且,将该树脂片材配置到对电极的第2环状部位。通过将该树脂片材以180℃加热5分钟使其熔融,来调整成树脂片材的角部与对电极的接触面中的内周侧的线的曲率半径为2mm而粘合于第2环状部位,在对电极中的第2环状部位固定了第1密封部形成材料。
接着,将工作电极配置成FTO基板的多孔氧化物半导体层侧的表面为水平,向第1密封部形成材料的内侧注入以由甲氧基乙腈构成的挥发性溶剂作为主溶剂并包含0.1M碘化锂、0.05M碘、0.5M4-叔丁基吡啶的挥发系电解质。
接下来,使固定有第1密封部形成材料的对电极与工作电极对置,在大气压下使工作电极上的第1密封部形成材料与对电极上的第1密封部形成材料重合。然后,在大气压下,一边使用冲压机隔着对电极以5MPa对第1密封部形成材料彼此进行加压,一边以148℃加热使其熔融,得到了第1密封部。这样,得到了染料敏化太阳能电池。其中,在所得到的染料敏化太阳能电池中,第1密封部的弯曲线的曲率半径如表2所示。
(实施例23)
除了将第1布线保护层从HIMILAN变更为作为乙烯-甲基丙烯酸共聚物的NUCREL(DUPOND-MISUIPOLYCHEMICALS公司制,熔点:98℃)以外,与实施例22同样地制成了染料敏化太阳能电池。
(实施例24)
除了将第1布线保护层从BYNEL变更为作为乙烯-乙烯基乙酸酐共聚物的HIMILAN(DUPOND公司制,熔点:127℃)以外,与实施例22同样地制成了染料敏化太阳能电池。
(实施例25)
除了不形成第2布线保护层以外,与实施例23同样地制成了染料敏化太阳能电池。
(实施例26)
除了不形成第2布线保护层以外,与实施例22同样地制成了染料敏化太阳能电池。
(实施例27)
除了不在第2布线保护层上形成第1布线保护层,而仅由以玻璃料构成的第2布线保护层构成布线保护层,并使第1布线保护层的弯曲线的曲率半径、以及第2布线保护层与第1布线保护层的分界线的曲率半径如表2所示以外,与实施例22同样地得到了染料敏化太阳能电池。
(实施例28)
除了不在第2布线保护层上形成第1布线保护层,而仅由以环氧树脂构成的第2布线保护层构成布线保护层,使第1布线保护层的弯曲线的曲率半径、以及第2布线保护层与第1布线保护层的分界线的曲率半径如表2所示,并如下那样形成了第2布线保护层以外,与实施例22同样地得到了染料敏化太阳能电池。
即,第2布线保护层如下那样形成。首先,使用分配器将环氧树脂(Maxive,三菱瓦斯化学公司制,发生烧焦的温度:320℃)涂覆到包围工作电极的多孔氧化物半导体层的集电布线上,然后通过使周围环境温度成为100℃,来调整成环氧树脂的固化体与工作电极的接触面中的多孔氧化物半导体层侧的角部的线的曲率半径(第2布线保护层与第1布线保护层的分界线的曲率半径)成为0.3mm。这样,在FTO基板上的集电布线上形成了第2布线保护层。
(实施例29)
除了使第1布线保护层的弯曲线的曲率半径、以及第2布线保护层与第1布线保护层的分界线的曲率半径如表2所示,并如下那样地形成第2布线保护层以外,与实施例22同样地得到了染料敏化太阳能电池。
[染料敏化太阳能电池的耐久性评价:评价1]
对在实施例1~29以及比较例1~2中得到的染料敏化太阳能电池测定了光电转换效率(η0)。接着,对染料敏化太阳能电池还测定了在大气压下,以85℃、85%RH的高温·高湿环境下放置1000h后的光电转换效率(η)。而且,基于下述式:
光电转换效率的维持率(%)=η/η0×100来计算出光电转换效率的维持率。表1以及表2表示结果。
根据表1以及表2所示的结果可知,实施例1~29的染料敏化太阳能电池与比较例1~2的染料敏化太阳能电池相比,光电转换效率的维持率较高。
由此可知,根据本发明的光电转换元件,具有优异的耐久性。
符号说明:10…工作电极(电极);13…多孔氧化物半导体层;14a…弯曲线;14b…分界线;14A…第1密封部;14B…第2密封部;16a…弯曲线;16b…分界线(弯曲线);16A…第1布线保护层;16B…第2布线保护层;17…导电性基板;20…对电极(电极);30…电解质;40…密封部;40C…角部;100、200…染料敏化太阳能电池(光电转换元件);218…布线部;218A、218B…线状部分;218C…连结部;r1…第1面的弯曲线的曲率半径;r2…第2面的电解质侧的线的曲率半径;r3…第3面的弯曲线的曲率半径;r4…第4面的与多孔氧化物半导体层对置的缘部的曲率半径;S…接触面(第1接触面);S1…第1面;S2…第2面;S3…第3面;S4…第4面;A1…接触面(第2接触面)。
Claims (10)
1.一种光电转换元件,其特征在于,具备:
相互对置的一对电极;
电解质,其被配置在所述一对电极间;以及
密封部,其将所述一对电极连结,并被设置在所述电解质的周围,
所述密封部在从所述电极侧俯视观察所述密封部的情况下具有至少一个角部,
所述角部中的与所述一对电极的至少一个电极的第1接触面具有第1弯曲线含有面,该第1弯曲线含有面在所述电解质侧含有弯曲的弯曲线,
所述弯曲线是最小的曲率半径大于0.3mm且为500mm以下的线,所述密封部具有:
第1密封部,其具有所述第1弯曲线含有面;以及
第2密封部,其具有第2面,该第2面包含在所述角部中的与所述一对电极的至少一个电极的第1接触面,该第2面相对于所述第1密封部的作为所述第1弯曲线含有面的第1面被配置在与所述电解质相反侧,
所述第2密封部的所述第2面与所述第1面的分界线的曲率半径小于所述第1密封部的弯曲线的曲率半径。
2.根据权利要求1所述的光电转换元件,其特征在于,
所述第1面与所述第2面的所述分界线是弯曲的弯曲线。
3.根据权利要求1或2所述的光电转换元件,其特征在于,
所述第1密封部的熔点低于所述第2密封部的熔点。
4.根据权利要求1或2所述的光电转换元件,其特征在于,
所述第1密封部由树脂材料构成,所述第2密封部由无机材料构成。
5.根据权利要求1或2所述的光电转换元件,其特征在于,
所述一对电极中的一个电极具有导电性基板、设置在所述导电性基板上的氧化物半导体层、和以包围所述氧化物半导体层的方式设置在所述导电性基板上的布线部,
所述布线部具有使多条线状部分彼此连结的连结部,
所述连结部与所述导电性基板的第2接触面具有第2弯曲线含有面,该第2弯曲线含有面在与所述氧化物半导体层对置的缘部含有弯曲线,
所述布线部具有:设置在所述导电性基板上的集电布线、和覆盖所述集电布线来对其进行保护的布线保护层。
6.根据权利要求5所述的光电转换元件,其特征在于,
所述布线保护层具有:
第1布线保护层,其具有所述第2弯曲线含有面;以及
第2布线保护层,其具有第4面,该第4面包含在所述连结部与所述导电性基板的第2接触面,该第4面被配置在所述第1布线保护层的作为所述第2弯曲线含有面的第3面与所述集电布线之间。
7.根据权利要求6所述的光电转换元件,其特征在于,
所述第2布线保护层的所述第4面与所述第3面的分界线的曲率半径小于所述第1布线保护层的所述弯曲线的曲率半径。
8.根据权利要求7所述的光电转换元件,其特征在于,
所述第3面与所述第4面的所述分界线是弯曲的弯曲线。
9.根据权利要求6~8中任意一项所述的光电转换元件,其特征在于,
所述第1布线保护层的熔点低于所述第2布线保护层的熔点。
10.根据权利要求6~8中任意一项所述的光电转换元件,其特征在于,
所述第1布线保护层由树脂材料构成,所述第2布线保护层由无机材料构成。
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