JP2004362793A - 色素増感型太陽電池ユニット、色素増感型太陽電池用基板、及び色素増感型太陽電池ユニットの封止構造 - Google Patents
色素増感型太陽電池ユニット、色素増感型太陽電池用基板、及び色素増感型太陽電池ユニットの封止構造 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004362793A JP2004362793A JP2003156368A JP2003156368A JP2004362793A JP 2004362793 A JP2004362793 A JP 2004362793A JP 2003156368 A JP2003156368 A JP 2003156368A JP 2003156368 A JP2003156368 A JP 2003156368A JP 2004362793 A JP2004362793 A JP 2004362793A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- dye
- solar cell
- counter electrode
- sensitized solar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 377
- 238000007789 sealing Methods 0.000 title claims description 17
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 42
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 56
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 41
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 34
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 34
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 11
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 16
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 45
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 45
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 29
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 29
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000001235 sensitizing effect Effects 0.000 description 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 4
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 3
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 3
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 3
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 241000217377 Amblema plicata Species 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2068—Panels or arrays of photoelectrochemical cells, e.g. photovoltaic modules based on photoelectrochemical cells
- H01G9/2077—Sealing arrangements, e.g. to prevent the leakage of the electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2027—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode
- H01G9/2031—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode comprising titanium oxide, e.g. TiO2
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
【課題】接合部分の耐久性が高い色素増感型太陽電池ユニットを提供する。
【解決手段】樹脂製の光電極基板11の周縁部に沿って嵌合突堤部11Cを形成し、樹脂製の対向電極基板12の周縁に沿って被嵌合突堤部12Aを形成し、嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとを嵌合させることにより、嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとの表面同士を密接させて接合強度を高めると共に、光電極基板11に均等間隔でスペーサ部11Bを一体に突設して、光電極基板11と対向電極基板12との間隙を一定に保持して、複数のスペーサ部11Bの偏在を防止して耐久性の高い色素増感型太陽電池ユニットを構成した。
【選択図】 図1
【解決手段】樹脂製の光電極基板11の周縁部に沿って嵌合突堤部11Cを形成し、樹脂製の対向電極基板12の周縁に沿って被嵌合突堤部12Aを形成し、嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとを嵌合させることにより、嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとの表面同士を密接させて接合強度を高めると共に、光電極基板11に均等間隔でスペーサ部11Bを一体に突設して、光電極基板11と対向電極基板12との間隙を一定に保持して、複数のスペーサ部11Bの偏在を防止して耐久性の高い色素増感型太陽電池ユニットを構成した。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、色素増感型太陽電池ユニット、色素増感型太陽電池用基板、及び色素増感型太陽電池ユニットの封止構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、環境問題の観点から、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池が注目を集めている中、製造コストを低くできることから、色素増感型太陽電池が特に注目を集めている。元来、色素増感型太陽電池は、光電変換効率が低いために実用性に乏しかったが、最近、半導体電極の表面積を大きくして多量の色素を吸着させることにより、飛躍的に光電変換効率を高くできる技術が開発されている(例えば、特許文献1を参照。)。
【0003】
このような技術を用いた従来例としては、図20に示すような色素増感型太陽電池ユニット100がある。この色素増感型太陽電池ユニット100は、透明基板101と、電解液102を封入する凹部103Aが形成された導電性基板103との平坦面同士が接合する接合領域104を接着剤等で貼り合わせたものが知られている(例えば、特許文献2及び特許文献3を参照。)。
【0004】
また、この他に、図21に示すような色素増感型太陽電池ユニット200がある。この色素増感型太陽電池ユニット200は、図21に示すように光電極基板201と対向電極基板202とを、エポキシ樹脂等でなるシール材203で貼り合わせた構造を持っている。光電極基板201は、対向電極基板202と対向する面に、透明電極膜204、酸化チタン等の多孔性半導体膜205が順次積層されている。この多孔性半導体膜205には、色素を吸着させている。
【0005】
他方、対向電極基板202は、光電極基板201と対向する面に、対向電極206が形成されている。そして、これら光電極基板201の多孔性半導体膜205と、対向電極基板202の対向電極206との間には、樹脂材料もしくは二酸化ケイ素でなる球状のスペーサ207が介在された状態で電解液(レドックス電解液)208が封止されている。
【0006】
【特許文献1】
特表平5−504023号公報(第1頁、図1)
【特許文献2】
特開平11−307141号公報(第4頁、図2)
【特許文献3】
特開2000−30767号公報(第3頁、図1)
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、色素増感型太陽電池に用いられる電解液は非常に腐食性が高く、上述した図20に示したような色素増感型太陽電池ユニット100では、接合領域104で両基板101、103間に介在される接着剤等が、電解液102と接触して劣化されるという問題点がある。このため、上記構造を持つ色素増感型太陽電池ユニット100は、接合強度に課題があった。
【0007】
また、この色素増感型太陽電池100では、透明基板101と導電性基板103とを貼り合わせる際に、両基板面の接合面が平坦面同士であるため、位置決めしにくいという問題点があった。
【0008】
さらに、図21に示した色素増感型太陽電池ユニット200においても、シール材203が電解液208に腐食されやすいため、色素増感型太陽電池ユニット200が破損し易く信頼性の点で問題であった。また、光電極基板201と対向電極基板202との間のギャップを規定するスペーサ207は、散布によって配置されるため、ともするとスペーサ207が凝集する場合があり、均一に配置することは困難であった。
【0009】
そこで、本発明の主たる目的は、接合部分の耐久性が高い色素増感型太陽電池ユニット及び色素増感型太陽電池ユニットの封止構造を提供することにある。
【0010】
また、本発明の他の目的は、基板間のギャップの均一性が高く、発電効率が高く、しかも基板同士の位置決めが容易な色素増感型太陽電池ユニット、色素増感型太陽電池用基板、及び色素増感型太陽電池ユニットの封止構造を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、表面に沿って半導体電極が形成された光電極基板と、光電変換によって前記半導体電極との間に電位差を生じる対向電極が、表面に沿って形成された対向電極基板とが、前記半導体電極と前記対向電極との間に電解質を介して対向配置された色素増感型太陽電池ユニットに関する。
【0012】
この請求項1記載に係る色素増感型太陽電池ユニットは、前記光電極基板と前記対向電極基板のうち、一方の基板に、前記半導体電極と前記対向電極が対向する対向領域を囲むように嵌合部が突設され、他方の基板に、前記対向領域を囲み、かつ前記嵌合部と嵌合すると被嵌合部が形成されていることを特徴としている。
【0013】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の色素増感型太陽電池ユニットに関する。この発明に係る色素増感型太陽電池ユニットでは、前記被嵌合部が、前記光電極基板と前記対向電極基板のうちの前記他方の基板から前記一方の基板に向けて突堤状に形成されていることを特徴としている。
【0014】
請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載された色素増感型太陽電池ユニットに関する。この発明に係る素増感型太陽電池ユニットは、前記光電極基板と前記対向電極基板は、樹脂で成形されていることを特徴としている。
【0015】
請求項4記載の発明は、請求項3記載の色素増感型太陽電池ユニットに関する。この発明に係る素増感型太陽電池ユニットは、前記嵌合部と前記被嵌合部が、前記電解質から離れた接合界面で接着又は溶着されていることを特徴としている。
【0016】
請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載された色素増感型太陽電池ユニットに関する。この発明に係る素増感型太陽電池ユニットは、前記光電極基板と前記対向電極基板の少なくとも一方の基板に、前記光電極基板と前記対向電極基板との間隔を一定に保持するスペーサが一体的に突設されていることを特徴としている。
【0017】
請求項6記載の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載された色素増感型太陽電池ユニットに関する。この発明に係る素増感型太陽電池ユニットは、前記光電極基板と前記対向電極基板の少なくとも一方の基板は、光透過性を有すると共に、入射光非利用領域において当該入射光を前記半導体電極へ向けて光路変更させる集光部が形成されていることを特徴としている。
【0018】
請求項7記載の発明は、表面に沿って半導体電極が形成される光電極基板と、表面に沿って対向電極が設けられる対向電極基板と、で対をなす色素増感型太陽電池用基板に関する。この発明に係る色素増感型太陽電池用基板は、前記光電極基板と前記対向電極基板のうち、一方の基板に、前記半導体電極と前記対向電極が対向する対向領域を囲むように嵌合部が形成され、他方の基板に前記対向領域を囲み、かつ前記嵌合部と嵌合する被嵌合部が形成されていることを特徴としている。
【0019】
請求項8記載の発明は、請求項7記載の色素増感型太陽電池用基板に関する。この発明は、前記光電極基板及び前記対向電極基板は樹脂でなり、少なくとも前記光電極基板は光透過性を有することを特徴としている。
【0020】
請求項9記載の発明は、請求項7又は請求項8に記載された色素増感型太陽電池用基板に関する。この発明は、前記光電極基板及び前記対向電極基板のうち少なくとも一方の対向内側面にスペーサ部が一体に突設されていることを特徴としている。
【0021】
請求項10記載の発明は、請求項7乃至請求項9のいずれか一項に記載された色素増感型太陽電池用基板に関する。この発明は、前記光電極基板又は前記対向電極基板の入射光非利用領域に前記半導体電極を形成する領域へ向けて入射光を光路変更する集光部が形成されていることを特徴としている。
【0022】
請求項11記載の発明は、表面に沿って半導体電極が形成された光電極基板と、光電変換によって前記半導体電極との間に電位差を生じる対向電極が、表面に沿って形成された対向電極基板とが、前記半導体電極と前記対向電極との間に電解質を介して対向配置された色素増感型太陽電池ユニットの封止構造に関する。この発明は、前記光電極基板と前記対向電極基板における前記半導体電極と対向電極が対向する領域をほぼ取り囲むように、前記光電極基板と前記対向電極基板のうちの一方の基板に嵌合部が突設され、かつ他方の基板に被嵌合部が突設され、
前記嵌合部と前記被嵌合部とが嵌合していることを特徴としている。
【0023】
請求項12記載の発明は、請求項11記載の色素増感型太陽電池ユニットの封止構造に関する。この発明は、前記嵌合部と前記被嵌合部とが嵌合した接合界面のうち、前記光電極基板と前記対向電極基板との間に封止された前記電解質に接触しない領域の前記接合界面が接着又は溶着されていることを特徴としている。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの詳細を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。ただし、図面は模式的なものであり、基板、各種の膜の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。
【0025】
[第1の実施の形態]
図1〜図6は、本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第1の実施の形態を示している。図1は、第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット10の分解斜視図、図2は色素増感型太陽電池ユニット10の斜視図、図3(a)は図2のA−A断面図、(b)は図2のB−B断面図、図4及び図5は色素増感型太陽電池ユニット10の要部断面図、図6は色素増感型太陽電池ユニット10の接続、配置例を示す平面図である。
【0026】
《色素増感型太陽電池ユニットの概略構成》
本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット10は、光電極基板11と、対向電極基板12とが対向するように配置され、これら基板間に電解質としての電解液13(図4を参照。)が封止されて大略構成されている。
【0027】
〈光電極基板〉
光電極基板11自体は、光透過性の高い樹脂材料で形成されている。この光電極基板11の形状は、平面形状が略矩形状であり、一辺の端部に矩形状に突出する透明電極取り出し部11Aが基板面の延長方向に沿って突設されている。また、光電極基板11には、透明電極取り出し部11Aが形成された位置と対角線反対方向に、矩形状の切り欠き部11Bが形成されている。
【0028】
そして、光電極基板11には、上記透明電極取り出し部11Aが形成された部分を除く領域の周縁に沿って、嵌合部としての、突堤状の嵌合用突堤部11Cが基板面(対向電極基板12と対向する面)に直角をなすように突設されている。また、光電極基板11における上述した嵌合用突堤部11Cで囲まれる領域には、均等な間隔、配列で複数のスペーサ部11Dが所定の高さとなるように突設されている。また、光電極基板11における、嵌合用突堤部11Cの外側は、所定幅のフランジ部11Eが形成されている。このような構造の光電極基板11は、成形金型を用いて寸法精度よく樹脂成形されている。
【0029】
また、光電極基板11における対向電極基板12と対向する基板面には、周縁部及びスペーサ部11Dを形成した領域を除く略全域に透明電極膜14が形成されている。この透明電極膜14は、例えば酸化インジウム錫(ITO)でなる。そして、この透明電極膜14の上には、透明電極取り出し部11A及びスペーサ部11Dを除く領域に、半導体膜15が積層されている。この半導体膜15は、例えば多孔性の二酸化チタン(TiO2)でなり、増感色素が吸着、担持されている。
【0030】
〈対向電極基板〉
一方、対向電極基板12は、上述した光電極基板11と同じ樹脂又は同系統の樹脂でなり、成形金型を用いて寸法精度よく樹脂成形されている。なお、対向電極基板12自体は、光透過性は高くなくてもよい。因みに、上述の光電極基板11や対向電極基板12の構成樹脂は、アクリル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリオレフィン、ポリカーボネート(PC)等を用いることができる。
【0031】
この対向電極基板12の形状は、図1及び図2に示すように、上記光電極基板11の透明電極取り出し部11Aを除いた領域とほぼ同様の形状、大きさである。ただし、光電極基板11の切り欠き部11Bに対応する部分は切り欠かずに矩形の角部Cとなるように形成されている。なお、この角部Cの内側面(光電極基板11と対向する面)には、後述する対向電極16が露呈して電極取り出し部として機能する。
【0032】
この対向電極基板12の周縁には、上記光電極基板11の切り欠き部11Bと対向する部分(角部C)を除いて、光電極基板11側へ向けて、被嵌合部としての、突堤状の被嵌合突堤部12Aが形成されている。この被嵌合突堤部12Aは、図4に示すように、光電極基板11と対向電極基板12とを組み付けたときに、光電極基板11の嵌合突堤部11Cが内側に密に嵌合するような寸法に設定されている。また、この被嵌合突堤部12Aの高さ寸法は、上記光電極基板11の嵌合突堤部11Cの高さ寸法とほぼ同一である。
【0033】
そして、対向電極基板12における被嵌合突堤部12Aのやや内側の基板面のほぼ全域に、例えば白金等の触媒をコーティングしてなる対向電極膜16が形成されている。
【0034】
さらに、本実施の形態では、この対向電極基板12及び対向電極膜16に、図2に示すように、矩形状の対向電極基板12の2本の対角線のうち、角部Cを通らない方の対角線Tの、一端部近傍に電解液注入孔17が開設され、この対角線Tの他端部近傍に排気孔18が形成されている。
【0035】
〈色素増感型太陽電池ユニットの封止構造〉
上述した光電極基板11と対向電極基板12とを接合させると、図3及び図4に示すような構造となる。すなわち、図3(a)及び図4に示すように、光電極基板11に嵌合突堤部11Cが形成されている部分と、対向電極基板12に被嵌合突堤部12Aが形成されている部分とが接合する部位では、被嵌合突堤部12Aの内側に嵌合突堤部11Cが密に嵌合している。本実施の形態では、嵌合突堤部11Cの高さ寸法と被嵌合突堤部12Aの高さ寸法とを同じに設定しているため、図4に示すように、光電極基板11の嵌合突堤部11Cの先端面は、対向電極基板12の内側面に密着するように当接し、また、対向電極基板12の被嵌合突堤部12Aの先端面は、光電極基板11のフランジ部11Eの対向面に密着するように当接している。このように嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとが密に嵌合するため、接合の水密性を物理的に保持することができる。
【0036】
図4に示すように、本実施の形態では、対向電極基板12の被嵌合突堤部12Aの先端面と、光電極基板11のフランジ部11Eの対向面とを接着剤19で接着している。このため、接着剤19は、色素増感型太陽電池ユニット10内部に封入された電解液13と直接接触せず、劣化を起こすことが抑制されている。したがって、本実施の形態の色素増感型太陽電池ユニット10では、光電極基板11と対向電極基板12との接合強度が高く、高耐久性を実現している。なお、接着剤19としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂などを用い、例えばディスペンサーによって塗布を行えばよい。
【0037】
また、図3(b)に示すように、光電極基板11の透明電極取り出し部11Aでは、対向電極基板12の被嵌合突堤部12Aの先端面が透明電極14の表面に密着している。また、本実施の形態では、被嵌合突堤部12Aの先端面の外側部分と透明電極14とが接着剤19で接着されている。このため、対向電極基板12の被嵌合突堤部12Aの先端面が透明電極14の表面に密着する領域においても、接着剤19と電解液13とが直接接触することを防止でき、接合の耐久性を向上することができる。
【0038】
さらに、対向電極基板12における被嵌合突堤部12Aが形成されていない角部Cと、光電極基板11の切り欠き部11Bが形成されている部分の周縁に沿って形成された嵌合突堤部11Cとの接合は、嵌合突堤部11Cの先端面が対向電極膜16の表面に密接し、この嵌合突堤部11Cの先端面の外側部分と対向電極16とが接着剤で接着されている(図示省略する)。
【0039】
そして、光電極基板11に突設されたスペーサ部11Dは、図3(b)及び図4に示すように、対向電極基板12側の対向電極膜16に当接して、光電極基板11と対向電極基板12とを所定間隔に保持している。
【0040】
また、光電極基板11と対向電極基板12とを接合した構造に電解液13を封入するには、対向電極基板12に形成した電解液注入孔17から電解液13を注入しつつ排気孔18から排気を行えばよい。また、電解液13の封入が完了した後は、図5に示すように、電解液注入孔17と排気孔18とを閉塞部材20で閉じ、閉塞部材20の上端部を接着剤21で封止している。
【0041】
上述した本実施の形態では、光電極基板11と対向電極基板12との嵌合部分において、固着手段として接着剤19を用いたが、超音波溶着、紫外線硬化性樹脂などの固着技術や材料を用いてもよい。なお、紫外線硬化性樹脂を用いる場合は、半導体膜15に吸着させた色素に損傷を与えないため、紫外線硬化性樹脂のみに光が照射されるようにマスキングすることが好ましい。
【0042】
《第1の実施の形態における作用及び効果》
以下、上述した第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット10の作用及び効果について説明する。
【0043】
本実施の形態では、光電極基板11と対向電極基板12とが、嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとで嵌合させることにより、物理的に密に接合している。これら光電極基板11と対向電極基板12とは、成型金型を用いて寸法精度良く樹脂成形されているため、嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとの接合界面は密着している。この接合界面のうち、電解液13に直接接触しにくい領域を接着剤19で接着することにより、すなわち、電解液13から離れた領域を接着剤19で接着することにより、接着剤19は電解液13による劣化作用を受けにくくなっている。したがって、光電極基板11と対向電極基板12との接合強度が高くなり、接着剤19の電解液13による劣化を抑制して、耐久性の高い色素増感型太陽電池ユニット10とすることができる。
【0044】
また、本実施の形態では、光電極基板11と対向電極基板12とが、嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとを嵌合させることにより接合するため、嵌合により両基板同士の位置決めが行えるため、組立効率を向上することができる。
【0045】
さらに、本実施の形態では、光電極基板11にスペーサ部11Dが一体的に形成されているため、従来のように球状のスペーサを散布する必要がない。このスペーサ部11Dは、成型金型で位置精度及び寸法精度よく形成されているため、光電極基板11と対向電極基板12との間隔を適切な寸法に保持している。このため、半導体膜15と対向電極16とこれらの間に介在される電解液13とでなる電池構造を最適な状態に維持することができる。
【0046】
このような構成の色素増感型太陽電池ユニット10では、光電極基板11に外側から太陽光の入射があると、半導体膜15に吸着、坦持されている増感色素が励起され、電子的な基底状態から励起状態へと遷移する。励起された増感色素の電子は、半導体膜15を構成するTiO2の伝導帯へ注入され、外部回路を通り対向電極膜16へ移動する。対向電極膜16へ移動した電子は、電解液13中のイオンによって運ばれて増感色素に戻る。このよう作用を繰り返して電気エネルギーが取り出される。なお、本実施の形態においては、外部回路の説明を省略する。
【0047】
《色素増感型太陽電池ユニットの使用方法》
上述した色素増感型太陽電池ユニット10を用いて、光照射がある場所で太陽光発電を行うことができる。具体的には、図6に示すように、色素増感型太陽電池ユニット10同士を一方の色素増感型太陽電池ユニット10の透明電極取り出し部11Aを、他方の隣接する色素増感型太陽電池ユニット10の光電極基板11の切り欠き部11Bに配置して、透明電極取り出し部11Aで露呈する透明電極14と、対向電極基板12の角部Cで露呈する対向電極16とを重ね合わせて電気的に直列に接続して、又は直列に接続したユニット列を並列に接続して、所望の電圧値範囲の電気エネルギーを得ることができる。このような電気エネルギーは、蓄電池などで蓄えて用いることができる。
【0048】
[第1の実施の形態に係る第1変形例]
図7は、第1の実施の第1変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Aを示している。なお、この第1変形例の説明において、上述した第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット10と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【0049】
この色素増感型太陽電池ユニット10Aでは、光電極基板11と対向電極基板12の周縁部の構造が上記第1の実施の形態の色素増感型太陽電池ユニット10の構造とわずかに異なる。この第1変形例における他の構成は、上述した第1の実施の形態と同様である。
【0050】
第1変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Aでは、光電極基板11のフランジ部11Eを、第1の実施の形態の光電極基板11のフランジ部11Eよりもわずに長くなるように外側へ向けて延長している。また、対向電極基板12においても、周縁部12Bを延長して光電極基板11と同程度の大きさとしている。このため、図7に示すように、光電極基板11と対向電極基板12とを接合させた状態では、色素増感型太陽電池ユニット10Aの周側部に、フランジ部11Eと被嵌合突堤部12Aと周縁部12Bで形成される凹部23が形成されている。この第1変形例では、この凹部23に、例えば、接着剤やシール材などを充填、付設することにより、接合強度をさらに向上させることができる。したがって、色素増感型太陽電池ユニット10Aの耐久性も向上することができる。
【0051】
[第1の実施の形態に係る第2変形例]
図8は、第1の実施の形態の第2変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Bを示す要部断面図である。この第2変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Bは、上述した第1の実施の形態における色素増感型太陽電池ユニット10に対して嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとの構造が異なる。また、第2変形例では、上述した第1変形例と同様に、対向電極基板12の周縁部12Bが外側へ向けてフランジ部11Eと同程度に延長されている。第2変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Bの他の構成は、上述した第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット10と同様である。
【0052】
具体的には、図8に示すように、色素増感型太陽電池ユニット10Bでは、光電極基板11の嵌合突堤部11Cの先端面に、この嵌合突堤部11Cの高さと同程度の深さの凹溝11Fが、嵌合突堤部11Cの延在方向(光電極基板11の周縁に追従する方向)に沿って形成されている。
【0053】
また、対向電極基板12の被嵌合突堤部12Aは、上記凹溝11Fに密に嵌合している。このような嵌合構造としたことにより、嵌合突堤部11Cと被嵌突堤合部12Aとの接合界面は大きくなり、これら接合面が電解液13の染みだしを防止する作用が大きくなる。
【0054】
また、第2変形例においては、色素増感型太陽電池ユニット10Bの周側面に、電極基板11のフランジ部11Eと、対向電極基板12の周縁部12Bと、嵌合突堤部11Cとで凹部23が形成されている。この第2変形例においても、凹部23に、例えば、接着剤やシール材などを充填、付設することにより、接合強度をさらに向上させることができ、色素増感型太陽電池ユニット10Bの耐久性を向上することができる。
【0055】
なお、この第2変形例においては、例えば、接着剤を用いずに被嵌合突堤部12Aの先端面と光電極基板11との接合面を超音波溶着しても勿論よい。
【0056】
[第1の実施の形態に係る第3変形例]
図9は、第1の実施の形態の第3変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Cを示す要部断面図である。この第3変形例は、上述した第1の実施の形態における色素増感型太陽電池ユニット10に対して嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとの構造が異なる。また、この第3変形例では、上述した第1変形例と同様に、対向電極基板12の周縁部12Bが外側へ向けてフランジ部11Eと同程度に延長されている。この第3変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Cの他の構成は、上述した第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット10と同様である。
【0057】
具体的には、図9に示すように、この色素増感型太陽電池ユニット10Cでは、光電極基板11の嵌合突堤部11Cの先端面に、深さ方向に向けて2段階で幅が漸次狭く設定された2段階の第1凹部11G、第2凹部11Hが形成されている。このような2段階構造の嵌合突堤部11Cに対して、対向電極基板12側に形成された被嵌合突堤部12Aは、第1凹部11Gの深さと同じ高さ寸法の第1凸部12Cと、この第1凸部12Cの中央に突設された第2凸部12Dとで形成されている。なお、第1凸部12Cの幅は、第1凹部11Gの幅よりも狭く、第2凸部12Dの幅は第2凹部11Hの幅よりも狭く設定されている。このため、嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとを嵌合させた状態では、図9に示すように、嵌合突堤部11Cの先端面が対向電極基板12の基板面に当接し、第1凸部12Cの先端面が第1凹部11Gの底面に当接し、さらに、第2凸部12Dの先端面が第2凹部11Hの底面に当接している。
【0058】
このような嵌合構造としたことにより、嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとの接合界面は上下方向(基板厚み方向)で重なる接合面で密着性が高く、横方向(基板の内外方向)で第1凸部12Cの側面と第1凹部11Gの内壁面との間、及び第2凸部12Dの側面と第2凹部11Hの内壁面との間で空隙ができるようになっている。
【0059】
このように上下方向から接合した接合面では、密着性が高く、電解液13の染みだしを防止する作用がある。また、被嵌合突堤部12Aと嵌合突堤部11Cとの接合部分に形成された空隙は、接着剤を収容する空間とすることができる。この空隙に接着剤を封止すれば、電解液13による接着剤の劣化が抑制でき、しかも接着剤の封止量を増やせるため、接合強度を高めることも可能となる。さらに、このように嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとの接合部分に形成される空隙は、必要以上に塗布された接着剤の収容空間としても用いることができる。
【0060】
また、第3変形例においては、色素増感型太陽電池ユニット10Cの周側面に、電極基板11のフランジ部11Eと、対向電極基板12の周縁部12Bと、嵌合突堤部11Cとで凹部23が形成されている。この第3変形例においても、凹部23に、例えば、接着剤やシール材などを充填、付設することにより、接合強度をさらに向上させることができ、色素増感型太陽電池ユニット10Aの耐久性を向上することができる。
【0061】
なお、この第3変形例においては、接着剤を用いずに、被嵌合突堤部12Aの第1凸部12Cと第2凸部12Dの先端面と、嵌合突堤部11Cの第1凹部11G、第2凹部11Iの底面との接合面を超音波溶着しても勿論よい。
【0062】
[第1の実施の形態に係る第4変形例]
図10は、第1の実施の形態の第4変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Dを示す要部断面図である。この色素増感型太陽電池ユニット10Dは、上述した第1の実施の形態における色素増感型太陽電池ユニット10に対して嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとの構造が異なる。この第4変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Dの他の構成は、上述した第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット10と同様であるため、説明を省略する。
【0063】
具体的には、図10に示すように、色素増感型太陽電池ユニット10Dでは、光電極基板11の嵌合突堤部11Cの先端面に、深さ方向に向けて溝幅の狭い第1溝部11Iと溝幅の広い第2溝部11Jとで1つの溝が形成されている。これに対して、対向電極基板12の被嵌合突堤部12Aは、先端部が、嵌合突堤部11Cの第2溝部11Jが形成する空間の幅、高さと同一の膨大部12Eであり、この膨大部12Eの基部に、第1溝部11Iに収容される幅の狭い幅狭部12Fが形成されてなる。
【0064】
このような嵌合構造としたことにより、膨大部12Eの表面と第2溝部11Jとが接合することにより、接合界面の面積を大きくすることができる。このため、嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとの全体の接合界面は大きくなり、接着剤で接合した接合面まで電解液13が染み込むことを防止する作用が大きくなる。
【0065】
また、第4変形例においては、色素増感型太陽電池ユニット10Bの周側面に、電極基板11のフランジ部11Eと、対向電極基板12の周縁部12Bと、嵌合突堤部11Cとで凹部23が形成されている。この第4変形例においても、凹部23に、例えば、接着剤やシール材などを充填、付設することにより、接合強度をさらに向上させることができ、色素増感型太陽電池ユニット10Aの耐久性を向上することができる。
【0066】
なお、第4変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Dの組立工程において、光電極基板11と対向電極基板12とを接合させるには、嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとを重ねて押圧すれば嵌合させることが可能である。このように嵌合される方法は、光電極基板11と対向電極基板12とが樹脂で形成されることにより、膨大部12Eが第1溝部11Iを押し広げることが可能となり、嵌合が終了した際には、樹脂の形状復元性により、嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとの界面密着性を高めることができる。
【0067】
また、この第4変形例においては、固着手段として接着剤を用いずに、被嵌合部12の表面と嵌合部11Cの内壁面との接合面を超音波溶着にて固着する構成としても勿論よい。
【0068】
[第1の実施の形態に係る第5変形例]
図11は、第1の実施の形態の第5変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Eを示す要部断面図である。この第5変形例は、上述した第1の実施の形態における色素増感型太陽電池ユニット10に対して嵌合構造が異なる。第5変形例における他の構成は、上述した第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット10と同様であるため、説明を省略する。
【0069】
この第5変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Eにおいては、光電極基板11に、嵌合部としての3本の突堤部24A、24B、24Cとが、所定間隔を隔てて、光電極基板11の周縁に沿って突設されている。これら3本の突堤部24A、24B、24C同士の間には、光電極基板11面までの長さより深い2本の凹溝24D、24Eが形成されている。
【0070】
一方、対向電極基板12には、被嵌合部として、対向電極基板12の周縁に
沿って、2本の突堤部25A、25Bが突設され、これら突堤部25A、25Bの間と両側とに3本の凹溝25C、25D、25Eが形成されている。なお、これら突堤部25A、25Bのうち、基板外側に位置する突堤部25Aは、高さ寸法が短く設定されている。
【0071】
そして、光電極基板11側の3本の突堤部24A、24B、24Cが、対向電極基板12側の3本の凹溝25D、25C、25Eに嵌合している。また、対向電極基板12側の2本の突堤部25A、25Bは、光電極基板11側に形成された2本の凹溝24D、24Eに嵌合されている。なお、上述したように外側方向に位置する突堤部25Aは、高さ寸法が短く設定されているため、凹溝24Dに嵌合した状態で、図11に示すように、内奥部に空隙26が生じている。この空隙26は、図示しない接着剤が充填されている。
【0072】
[第1の実施の形態に係る第6変形例]
図12は、第1の実施の形態の第6変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Fを示す要部断面図である。この色素増感型太陽電池ユニット10Fは、透明電極取り出し部11Aの基部にも突堤状の嵌合突堤部11Cを形成したものであり、透明電極14は、この嵌合突堤部11Cの表面に沿って形成されて透明電極取り出し部11Aの表面に延在されている。
【0073】
この第6変形例においては、光電極基板11と対向電極基板12とを組み付けた状態で、図12に示すように、対向電極基板12側の被嵌合突堤部12Aの内側面が、嵌合突堤部11Cの外側面に沿って形成された透明電極14の表面に接合し、透明電極取り出し部11Aにおいても、被嵌合突堤部12Aが広い面積で接合できるようになっている。このため、図12に示すように、被嵌合突堤部12Aの先端部と透明電極14とを接着剤19で接着しても、接着剤19に電解液13が接触しにくくなっている。したがって、この第6変形例においては、接着剤9の電解液13による劣化作用を更に受けにくくすることができる。
【0074】
なお、この第6変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Fにおける他の構成は、上述した第1の実施の形態における色素増感型太陽電池ユニット10の構成と同様である。
【0075】
[第1の実施の形態に係る第7変形例]
図13は、第1の実施の形態における色素増感型太陽電池ユニット10の第7変形例を示す要部断面図である。この第7変形例は、図6に示した閉塞部材20に代えて、図13に示すような構造の閉塞部材27を用いた例である。この閉塞部材27は、電解液注入孔17Bや排気孔18の孔に挿入される栓部27Aと、この栓部27Aが中央に突設される円板状の接着部27Bと、この接着部27Bに栓部27Aを取り囲むように形成された突条部27Cとが、樹脂材料等で一体に成形されてなる。対向電極基板12の表面には、突条部27Cが嵌合する溝が電解液注入孔17Bや排気孔18のそれぞれの周囲に形成されている。このように対向電極基板12の表面との接触面積の大きい閉塞部材27を用いて電解液13を封止したことにより、色素増感型太陽電池ユニットの電解液洩れ防止効果を高めることができる。
【0076】
[第2の実施の形態]
図14は、本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第2の実施の形態を示す断面図である。本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット30は、光電極基板31と、対向電極基板32とが対向するように配置され、これら基板間に電解質である電解液33が封止されて大略構成されている。特に、本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット30は、対向電極基板32側にスペーサ部32Bを突設したことを特徴としている。
【0077】
〈光電極基板〉
光電極基板31は、光透過性の高い樹脂材料で矩形状に形成されている。光電極基板31には、図示しない透明電極取り出し部が形成された部分を除く領域の周縁に沿って、2本の互いに平行をなす嵌合突堤部31A、31Bが基板面(対向電極基板32と対向する面)に直角をなすように突設されている。これら嵌合突堤部31A、31Bの間は、凹部31Cとなっている。このような構造の光電極基板31は、成形金型を用いて樹脂成形されている。
【0078】
また、光電極基板31における対向電極基板32と対向する基板面には、略全域に透明電極膜34が形成されている。そして、この透明電極膜34の上には、多孔性の半導体膜35が積層されている。この半導体膜35には、増感色素が吸着させている。
【0079】
〈対向電極基板〉
対向電極基板32は、上述した光電極基板31と同じ樹脂もしくは同系統の樹脂でなり、成形金型を用いて樹脂成形されてなる。なお、対向電極基板32は、光透過性は高くなくてもよい。この対向電極基板32の形状は、光電極基板31とほぼ同じ大きさの矩形形状である。
【0080】
この対向電極基板32には、周縁に沿って、対向する光電極基板31側へ向けて突出する被嵌合突堤部32Aが形成されている。この被嵌合突堤部32Aは、光電極基板31と対向電極基板32とを組み付けたときに、光電極基板31の凹部31Cに密に嵌合するような形状、寸法に設定されている。そして、本実施の形態では、光電極基板31の外側に位置する嵌合突堤部31Aにおける先端面、及び凹部31Cの内側壁と対向電極基板32の被嵌合突堤部32Aとの接触面に接着剤37が介在されて固着されている。
【0081】
なお、接着剤37としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂などを用いることができる。また、接着剤37の塗布方法としては、例えばディスペンサーを用いたスクリーン印刷を利用したりすることによって塗布を行えばよい。
【0082】
また、対向電極基板32における光電極基板31と対向する面には、複数のスペーサ部32Bが均等な間隔の配列をなすように突設されている。このスペーサ部32Bの長さは、光電極基板31と対向電極基板32とを対向配置させたときに、半導体膜35と後述する対向電極36との間隔が適切な寸法となるように設定されている。
【0083】
そして、対向電極基板32の対向内側面には、例えば白金等の金属をコーティングしてなる対向電極36が形成されている。なお、対向電極36は、スペーサ部32Bが突設された領域を除いて形成されている。
【0084】
また、本実施の形態では、光電極基板31と対向電極基板32との嵌合部分において、固着手段として接着剤37を用いたが、超音波溶着、紫外線硬化性樹脂などの固着技術や材料を用いてもよい。なお、紫外線硬化性樹脂を用いる場合は、半導体膜35に吸着させた色素に損傷を与えないため、紫外線硬化性樹脂のみに光が照射されるようにマスキングすることが好ましい。
【0085】
なお、本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット30の他の構成は、上述の第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット10の構成とほぼ同様であり、図示しないが、透明電極取り出し部や、電解液封入孔、排気孔などが形成されている。
【0086】
《第2の実施の形態における作用及び効果》
上記した接合構造においては、接着剤37が、色素増感型太陽電池ユニット30の内部に封入された電解質33と直接接触せず、劣化を起こすことが抑制されている。したがって、本実施の形態の色素増感型太陽電池ユニット30では、光電極基板31と対向電極基板32との接合強度が高く高耐久性を実現している。
【0087】
また、本実施の形態では、第1の実施の形態の効果に加えて、対向電極基板32側にスペーサ部32Bが形成されているため、対向電極基板32の製造が容易になる。換言すれば、スペーサ部32Bが突設された複雑な構造を有する基板面側に対する成膜工程が、対向電極膜36の成膜の1工程だけであるため、スペーサ部32上に付着した膜を取り除く工程が1回でよく、対向電極基板32側の製造工程が容易となる。
【0088】
さらに、本実施の形態では、光電変換機能を持つ半導体膜35が形成された光電極基板31側にスペーサ部32Bを形成しないため、半導体膜35の1ユニット当たり敷設面積を大きくできるという利点がある。
【0089】
[第3の実施の形態]
図15及び図16は、本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第3の実施の形態を示している。なお、本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットは、光電極基板が光透過性を有すると共に、入射光を半導体電極へ向けて集光させる機能を備えたものであり、光電変換効率を向上する構造に関する。
【0090】
本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット40は、光電極基板41と、対向電極基板42とが対向するように配置され、これら基板間に電解質である電解液43が封止されて大略構成されている。
【0091】
〈光電極基板〉
光電極基板41自体は、光透過性の高い樹脂材料で形成されている。この光電極基板41は、平面形状が略矩状に形成されている。また、光電極基板41には、周縁に沿って、嵌合部としての、2本の嵌合突堤部41A、41Bが基板面(対向電極基板42と対向する面)に直角をなすように同じ高さ寸法になるように突設されている。これら嵌合突堤部41A、41Bの間には、凹部41Cが形成されている。
【0092】
また、光電極基板41における対向電極基板42と対向する基板面には、略全域に透明電極膜44が形成されている。そして、この透明電極膜44の上には、多孔性の半導体膜45が積層されている。この半導体膜45には、増感色素を吸着させている。
【0093】
さらに、光電極基板41における、対向電極基板42と対向する面と反対側の面(外側面)には、所定の箇所に、入射光の光路変更を行う構造が形成されている。具体的には、図15に示すように、光電極基板41における突堤部41A、41Bが形成された周縁部の外側面に集光部(光路変更手段)としてのアール面48を形成している。図15に示すような入射光は、このアール面48で内側へ屈折するため、突堤部41A、41Bの方向へは行かずに半導体膜45に向けて入射するようになっている。また、光電極基板41における、対向電極基板42の後述するスペーサ部42Bが当接する部分の外表面には、図15及び図16に示すように、入射光がスペーサ部42Bへ直進することを防止する、他の集光部(光路変更手段)としてのアール面49Aを備えた、すり鉢状の光屈折凹部49が、スペーサ部42Bに対応する箇所ごとに形成されている。
【0094】
〈対向電極基板〉
対向電極基板42は、上述した光電極基板41と同じ樹脂もしくは同系統の樹脂でなり、成形金型を用いて樹脂成形されてなる。なお、対向電極基板42は、光透過性はなくてもよい。この対向電極基板42の形状は、光電極基板41とほぼ同じ大きさの平面矩形形状である。
【0095】
この対向電極基板42には、周縁に沿って、対向する光電極基板41側へ向けて突出する被嵌合突堤部42Aが形成されている。この被嵌合突堤部42Aは、光電極基板41と対向電極基板42とを組み付けたときに、光電極基板41の凹部41Cに密に嵌合するような形状、寸法に設定されている。そして、光電極基板41の外側に位置する嵌合突堤部41Aにおける先端面、及び凹部41Cの内側壁と、対向電極基板42の被嵌合突堤部42Aとの接触面は、接着剤47で固着されている。なお、接着剤47としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂などを用いることができる。また、塗布方法としては、例えばディスペンサーによって塗布を行えばよい。
【0096】
なお、上述した本実施の形態では、光電極基板41と対向電極基板42との嵌合部分において、固着手段として接着剤47を用いたが、超音波溶着、紫外線硬化性樹脂などの固着技術や材料を用いてもよい。
【0097】
また、対向電極基板42における光電極基板41と対向する面には、複数のスペーサ部42Bが均等な間隔の配列をなすように突設されている。このスペーサ部42Bの長さは、光電極基板41と対向電極基板42とを対向配置させたときに、半導体膜45と後述する対向電極46との間隔が適切な寸法となるように設定されている。
【0098】
そして、対向電極基板42の対向内側面(光電極基板41と対向する面)には、例えば白金等の触媒をコーティングしてなる対向電極46が形成されている。なお、対向電極46は、スペーサ部42Bが突設された領域を除いて形成されている。
【0099】
なお、この色素増感型太陽電池ユニット40の他の構成は、上述の第1の実施の形態の構成とほぼ同様であり、図示しないが、透明電極取り出し部や、電解液封入孔、排気孔などが形成されている。
【0100】
《第3の実施の形態における作用及び効果》
本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット40においては、光電極基板41における光が入射する基板面にアール面48、及びアール面49Aを備えた光屈折凹部49を形成したことにより、色素増感型太陽電池ユニット40における嵌合部分やスペーサ部42Bへの無駄な入射光を、光電変換を行う半導体膜45へ光路変更させて、光エネルギーの利用効率を高めることができる。特に、本実施の形態では、光電極基板42が透明な樹脂で形成されているため、集光部としてのアール面48、光屈折凹部49を成型金型で簡単に形成できるという利点がある。
【0101】
また、本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット40では、接着剤47が、色素増感型太陽電池ユニット30の内部に封入された電解質43と直接接触しないため、劣化を起こすことが抑制されている。したがって、本実施の形態の色素増感型太陽電池ユニット40では、光電極基板41と対向電極基板42との接合強度が高く高耐久性を実現している。
【0102】
さらに、本実施の形態では、第1の実施の形態の効果に加えて、対向電極基板32側にスペーサ部32Bが形成されているため、対向電極基板32の製造が容易になる。換言すれば、スペーサ部32Bが突設された複雑な構造を有する基板面側に対する成膜工程が、対向電極36の成膜の1工程だけであるため、対向電極基板32の製造が容易となる。
【0103】
[第3の実施の形態の変形例]
図17は、第3の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット40の変形例を示す要部断面図である。
【0104】
図17に示す変形例は、図15及び図16に示したすり鉢状の光屈折凹部49を形成するアール面49Aに代えて直線的な傾斜面49Bとしたものである。このような傾斜面49Bで形成された光屈折凹部49も上記第3の実施の形態と同様の作用及び効果を奏することができる。
【0105】
[第4の実施の形態]
図18及び図19は、本発明に係る色素増感型太陽電池ユニット50の第4の実施の形態を示している。なお、図18は、色素増感型太陽電池ユニット50の分解斜視図、図19は色素増感型太陽電池ユニット50の断面図である。本実施の形態は、色素増感型太陽電池ユニット50内に複数の電池構造を備えたものである。
【0106】
《色素増感型太陽電池ユニットの概略構成》
図18及び図19に示すように、色素増感型太陽電池ユニット50は、光電極基板51と、対向電極基板52と、これら基板間に封止される電解質53とから大略構成されている。
【0107】
〈光電極基板〉
光電極基板51は、光透過性の高い樹脂材料で平面矩形状に形成されている。この光電極基板51の周縁部には、周縁に沿って嵌合部としての嵌合突堤部51Aが形成されている。また、この嵌合突堤部51Aに取り囲まれる領域には、幅方向Wに亘って、短冊形状の、透明電極膜54と半導体膜55とが積層されている。この透明電極膜54と半導体膜55との積層体は、図18及び図19に示すように、長さ方向Lに沿って所定間隔を隔て、複数列(図18及び図19では5列)が互いに分離されて配置されている
また、透明電極膜54と半導体膜55との積層体のうち、長さ方向Lの一方の端に位置する積層体の透明電極膜54は、光電極基板51の外側へ導出されている(図示省略する。)。
【0108】
そして、光電極基板51における、嵌合突堤部51Aの外側は、所定幅のフランジ部51Bが形成されている。このような構造の光電極基板51は、成形金型を用いて樹脂成形されている。
【0109】
〈対向電極基板〉
対向電極基板52は、上述した光電極基板51と同じ樹脂もしくは同系統の樹脂でなり、同じく成形金型を用いて樹脂成型されてなる。なお、対向電極基板12は、光透過性はなくてもよい。この対向電極基板12の形状は、図18に示すように、光電極基板51とほぼ同様の形状、大きさである。
【0110】
この対向電極基板52の周縁には、対向する光電極基板51側へ向けて被嵌合部としての被嵌合突堤部52Aが形成されている。この被嵌合突堤部52Aは、光電極基板51と対向電極基板52とを組み付けたときに、光電極基板51の嵌合突堤部51Aが内側に密に嵌合するような寸法に設定されている。対向電極基板52の被嵌合突堤部52Aの高さ寸法は、上記光電極基板51の嵌合突堤部51Aの高さ寸法とほぼ同一である。
【0111】
また、対向電極基板52における被嵌合突堤部52Aで取り囲まれた領域には、図19に示すように、幅方向に沿ってリブ状に形成された複数本(本実施の形態では4本)のスペーサ部52Bが突設されている。このスペーサ部52Bのピッチは、光電極基板51に形成された、透明電極膜54と半導体膜55とでなる積層体のピッチと同一である。このスペーサ部52Bは、図18及び図19に示すように、光電極基板51に形成された複数の上記積層体のうち、長さ方向Lの一方の端に位置するものを除いて、それぞれの積層体の半導体膜55の上面における長さ方向Lの一方の端縁側に対向するように配置、突設されている。
【0112】
さらに、それぞれのスペーサ部52Bの表面及びスペーサ部52Bにおける長さ方向Lの一方側に隣接する積層体に対向する領域に亘って、例えば白金等の触媒をコーティングしてなる対向電極56が形成されている。また、対向電極基板52の長さ方向Lの他方の端に位置するスペーサ部52Bの他方側には、光電極基板51における長さ方向Lの他方の端に位置する積層体に対向する対向電極56Aが形成されている。
【0113】
〈色素増感型太陽電池ユニットの封止構造〉
上述した光電極基板51と対向電極基板52とを接合させると、図19に示すような構造となる。すなわち、対向電極基板52の被嵌合突堤部52Aの内側に、光電極基板51の嵌合突堤部51Aが密に嵌合している。本実施の形態では、嵌合突堤部51Aと被嵌合突堤部52Aの高さ寸法を同じに設定しているため、図19に示すように、嵌合突堤部51Aの先端面が、対向電極基板52の内側面(光電極基板51に対向する面)に密着するように当接し、また、対向電極基板52の被嵌合突堤部52Aの先端面が、光電極基板51のフランジ部51Bの上面(対向電極基板52と対向する面)に密着するように当接している。このため、被嵌合突堤部52Aと嵌合突堤部51Aとが密に嵌合することにより、水密性を保持することができる。図19に示すように、本実施の形態では、対向電極基板52の被嵌合突堤部52Aの先端面及び基板内側面と、光電極基板51のフランジ部51Bの上面及び嵌合突堤部51Aの外側面と、を接着剤57で接着している。このため、接着剤57は、色素増感型太陽電池ユニット50内部に封入された電解液53と接触せず、劣化を起こすことが抑制されている。したがって、本実施の形態の色素増感型太陽電池ユニット50では、光電極基板11と対向電極基板12との接合強度が高くなり、高耐久性を実現している。
【0114】
そして、対向電極基板52に突設されたスペーサ部52Bを覆う対向電極56は、図19に示すように、光電極基板51側の積層体上層の半導体膜55に当接する。このような構造により、光電極基板51と対向電極基板52とを所定間隔に保持する。また、スペーサ部52Bで区画される両側には、それぞれ電解液53を挟んで対向する半導体膜55と対向電極56とで構成される電池部58が設けられている。これらの電池部58同士は、図19に示すように、長さ方向Lの一方側に位置する電池部58の対向電極56が、長さ方向Lの他方側に位置する電池部58の半導体膜55に接続している。したがって、互いに隣接する電池部58同士は、電気的に直列に接続されている。このような構造では、長さ方向Lの両端部の電池部58からアノード機能を有する電極と、カソード機能を有する電極とを引き出すことにより、これらの電池部58で起電された電圧値を加えた電気エネルギーを取り出すことが可能となる。
【0115】
なお、本実施の形態では、電解液53の封止方法について述べないが、上記した第1の実施の形態と同様の手段を用いればよい。
【0116】
また、本実施の形態では、光電極基板51と対向電極基板52との嵌合部分において、固着手段として接着剤57を用いたが、超音波溶着、紫外線硬化性樹脂などの固着技術や材料を用いてもよい。
【0117】
さらに、本実施の形態においては、上記した第3の実施の形態のように、光電極基板51に、周縁部やスペーサ部52Bへ向けて入射する光を半導体膜55へ向けて光路変更する構造を形成しても勿論よい。
【0118】
また、本実施の形態においては、電池部58を直列に接続した構成であるため、半導体膜55の電気特性によっては、透明電極膜54を省略することも可能である。
【0119】
《第4の実施の形態における作用及び効果》
以下、上述した第4の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット50の作用及び効果について説明する。
【0120】
本実施の形態では、光電極基板51と対向電極基板52とが、嵌合突堤部51Aと被嵌合突堤部52Aとで密に嵌合している。このため、接合界面のうち、電解液57に直接接触しにくい領域を接着剤で接着することにより、接着剤57は電解液53による劣化作用を受けにくくなっている。したがって、光電極基板51と対向電極基板52との接合強度が高くなり、耐久性の高い色素増感型太陽電池ユニット50とすることができる。
【0121】
また、本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット50では、複数の電池部58を直列に接続した構成であるため、1つのユニットで高い電圧の電力を得ることが可能となる。
【0122】
[その他の実施の形態]
上記の本発明の第1〜第4の実施の形態の開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態及び運用技術が明らかとなろう。
【0123】
例えば、上述した第1〜第4の実施の形態では、光電極基板と対向電極基板を樹脂成形したものを用いたが、ガラス等を用いても本発明を適用することは可能である。
【0124】
また、上述した第1〜第4の実施の形態では、光電極基板を透明な材料で形成し、光電極基板側から光を入射させる構成としたが、対向電極膜を透明なものにして、対向電極基板側から光入射を行うようにしてもよい。
【0125】
さらに、上述した第1〜第4の実施の形態では、電解質として電解液を用いたが高分子型電解質を適用することも可能である。
【0126】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、接合部分の耐久性が高い色素増感型太陽電池ユニットとその封止構造を実現することができる。
【0127】
また、本発明によれば、色素増感型太陽電池ユニットび基板間のギャップの均一性を向上することができる。
【0128】
さらに、本発明によれば、基板に集光機能を持たせたことにより、発電効率の高い色素増感型太陽電池ユニットを実現することができる。
【0129】
また、本発明によれば、基板同士の接合の際に位置決めが容易で、しかも低コストな色素増感型太陽電池用基板を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第1の実施の形態を示す分解斜視図である。
【図2】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの斜視図である。
【図3】(a)は図2のA−A断面図、(b)は図2のB−B断面図である。
【図4】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの要部断面図である。
【図5】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの封止部の要部断面図である。
【図6】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットを配列させて接続した使用例を示す平面図である。
【図7】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第1変形例を示す要部断面図である。
【図8】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第2変形例を示す要部断面図である。
【図9】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第3変形例を示す要部断面図である。
【図10】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第4変形例を示す要部断面図である。
【図11】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第5変形例を示す要部断面図である。
【図12】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第6変形例を示す要部断面図である。
【図13】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第7変形例を示す要部断面図である。
【図14】本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第2の実施の形態を示す要部断面図である。
【図15】本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第3の実施の形態を示す要部断面図である。
【図16】第3の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの要部断面図である。
【図17】第3の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの変形例を示す要部断面図である。
【図18】本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第4の実施の形態を示す分解斜視図である。
【図19】第4の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの断面図である。
【図20】従来の色素増感型太陽電池ユニットを示す断面図である。
【図21】従来の他の色素増感型太陽電池ユニットを示す断面図である。
【符号の説明】
10、30、40、50……色素増感型太陽電池ユニット、11、31、41、51……光電極基板、11C、31A、31B、41A、41B,51A……嵌合用突堤部(嵌合部)、11D、32B、42B、52B……スペーサ部、12、32、42、52……対向電極基板、12A、32A、42A、52A……被嵌合突堤部(被嵌合部)、13、33、43、53……電解液(電解質)、14、34、44、54……透明電極膜、15、35、45、55……半導体膜、16、36、46、56……対向電極膜、17……電解液注入孔、18……排気孔、19、37、47、57……接着剤 48、49A……アール面(集光部)
【発明の属する技術分野】
本発明は、色素増感型太陽電池ユニット、色素増感型太陽電池用基板、及び色素増感型太陽電池ユニットの封止構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、環境問題の観点から、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池が注目を集めている中、製造コストを低くできることから、色素増感型太陽電池が特に注目を集めている。元来、色素増感型太陽電池は、光電変換効率が低いために実用性に乏しかったが、最近、半導体電極の表面積を大きくして多量の色素を吸着させることにより、飛躍的に光電変換効率を高くできる技術が開発されている(例えば、特許文献1を参照。)。
【0003】
このような技術を用いた従来例としては、図20に示すような色素増感型太陽電池ユニット100がある。この色素増感型太陽電池ユニット100は、透明基板101と、電解液102を封入する凹部103Aが形成された導電性基板103との平坦面同士が接合する接合領域104を接着剤等で貼り合わせたものが知られている(例えば、特許文献2及び特許文献3を参照。)。
【0004】
また、この他に、図21に示すような色素増感型太陽電池ユニット200がある。この色素増感型太陽電池ユニット200は、図21に示すように光電極基板201と対向電極基板202とを、エポキシ樹脂等でなるシール材203で貼り合わせた構造を持っている。光電極基板201は、対向電極基板202と対向する面に、透明電極膜204、酸化チタン等の多孔性半導体膜205が順次積層されている。この多孔性半導体膜205には、色素を吸着させている。
【0005】
他方、対向電極基板202は、光電極基板201と対向する面に、対向電極206が形成されている。そして、これら光電極基板201の多孔性半導体膜205と、対向電極基板202の対向電極206との間には、樹脂材料もしくは二酸化ケイ素でなる球状のスペーサ207が介在された状態で電解液(レドックス電解液)208が封止されている。
【0006】
【特許文献1】
特表平5−504023号公報(第1頁、図1)
【特許文献2】
特開平11−307141号公報(第4頁、図2)
【特許文献3】
特開2000−30767号公報(第3頁、図1)
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、色素増感型太陽電池に用いられる電解液は非常に腐食性が高く、上述した図20に示したような色素増感型太陽電池ユニット100では、接合領域104で両基板101、103間に介在される接着剤等が、電解液102と接触して劣化されるという問題点がある。このため、上記構造を持つ色素増感型太陽電池ユニット100は、接合強度に課題があった。
【0007】
また、この色素増感型太陽電池100では、透明基板101と導電性基板103とを貼り合わせる際に、両基板面の接合面が平坦面同士であるため、位置決めしにくいという問題点があった。
【0008】
さらに、図21に示した色素増感型太陽電池ユニット200においても、シール材203が電解液208に腐食されやすいため、色素増感型太陽電池ユニット200が破損し易く信頼性の点で問題であった。また、光電極基板201と対向電極基板202との間のギャップを規定するスペーサ207は、散布によって配置されるため、ともするとスペーサ207が凝集する場合があり、均一に配置することは困難であった。
【0009】
そこで、本発明の主たる目的は、接合部分の耐久性が高い色素増感型太陽電池ユニット及び色素増感型太陽電池ユニットの封止構造を提供することにある。
【0010】
また、本発明の他の目的は、基板間のギャップの均一性が高く、発電効率が高く、しかも基板同士の位置決めが容易な色素増感型太陽電池ユニット、色素増感型太陽電池用基板、及び色素増感型太陽電池ユニットの封止構造を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、表面に沿って半導体電極が形成された光電極基板と、光電変換によって前記半導体電極との間に電位差を生じる対向電極が、表面に沿って形成された対向電極基板とが、前記半導体電極と前記対向電極との間に電解質を介して対向配置された色素増感型太陽電池ユニットに関する。
【0012】
この請求項1記載に係る色素増感型太陽電池ユニットは、前記光電極基板と前記対向電極基板のうち、一方の基板に、前記半導体電極と前記対向電極が対向する対向領域を囲むように嵌合部が突設され、他方の基板に、前記対向領域を囲み、かつ前記嵌合部と嵌合すると被嵌合部が形成されていることを特徴としている。
【0013】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の色素増感型太陽電池ユニットに関する。この発明に係る色素増感型太陽電池ユニットでは、前記被嵌合部が、前記光電極基板と前記対向電極基板のうちの前記他方の基板から前記一方の基板に向けて突堤状に形成されていることを特徴としている。
【0014】
請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載された色素増感型太陽電池ユニットに関する。この発明に係る素増感型太陽電池ユニットは、前記光電極基板と前記対向電極基板は、樹脂で成形されていることを特徴としている。
【0015】
請求項4記載の発明は、請求項3記載の色素増感型太陽電池ユニットに関する。この発明に係る素増感型太陽電池ユニットは、前記嵌合部と前記被嵌合部が、前記電解質から離れた接合界面で接着又は溶着されていることを特徴としている。
【0016】
請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載された色素増感型太陽電池ユニットに関する。この発明に係る素増感型太陽電池ユニットは、前記光電極基板と前記対向電極基板の少なくとも一方の基板に、前記光電極基板と前記対向電極基板との間隔を一定に保持するスペーサが一体的に突設されていることを特徴としている。
【0017】
請求項6記載の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載された色素増感型太陽電池ユニットに関する。この発明に係る素増感型太陽電池ユニットは、前記光電極基板と前記対向電極基板の少なくとも一方の基板は、光透過性を有すると共に、入射光非利用領域において当該入射光を前記半導体電極へ向けて光路変更させる集光部が形成されていることを特徴としている。
【0018】
請求項7記載の発明は、表面に沿って半導体電極が形成される光電極基板と、表面に沿って対向電極が設けられる対向電極基板と、で対をなす色素増感型太陽電池用基板に関する。この発明に係る色素増感型太陽電池用基板は、前記光電極基板と前記対向電極基板のうち、一方の基板に、前記半導体電極と前記対向電極が対向する対向領域を囲むように嵌合部が形成され、他方の基板に前記対向領域を囲み、かつ前記嵌合部と嵌合する被嵌合部が形成されていることを特徴としている。
【0019】
請求項8記載の発明は、請求項7記載の色素増感型太陽電池用基板に関する。この発明は、前記光電極基板及び前記対向電極基板は樹脂でなり、少なくとも前記光電極基板は光透過性を有することを特徴としている。
【0020】
請求項9記載の発明は、請求項7又は請求項8に記載された色素増感型太陽電池用基板に関する。この発明は、前記光電極基板及び前記対向電極基板のうち少なくとも一方の対向内側面にスペーサ部が一体に突設されていることを特徴としている。
【0021】
請求項10記載の発明は、請求項7乃至請求項9のいずれか一項に記載された色素増感型太陽電池用基板に関する。この発明は、前記光電極基板又は前記対向電極基板の入射光非利用領域に前記半導体電極を形成する領域へ向けて入射光を光路変更する集光部が形成されていることを特徴としている。
【0022】
請求項11記載の発明は、表面に沿って半導体電極が形成された光電極基板と、光電変換によって前記半導体電極との間に電位差を生じる対向電極が、表面に沿って形成された対向電極基板とが、前記半導体電極と前記対向電極との間に電解質を介して対向配置された色素増感型太陽電池ユニットの封止構造に関する。この発明は、前記光電極基板と前記対向電極基板における前記半導体電極と対向電極が対向する領域をほぼ取り囲むように、前記光電極基板と前記対向電極基板のうちの一方の基板に嵌合部が突設され、かつ他方の基板に被嵌合部が突設され、
前記嵌合部と前記被嵌合部とが嵌合していることを特徴としている。
【0023】
請求項12記載の発明は、請求項11記載の色素増感型太陽電池ユニットの封止構造に関する。この発明は、前記嵌合部と前記被嵌合部とが嵌合した接合界面のうち、前記光電極基板と前記対向電極基板との間に封止された前記電解質に接触しない領域の前記接合界面が接着又は溶着されていることを特徴としている。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの詳細を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。ただし、図面は模式的なものであり、基板、各種の膜の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。
【0025】
[第1の実施の形態]
図1〜図6は、本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第1の実施の形態を示している。図1は、第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット10の分解斜視図、図2は色素増感型太陽電池ユニット10の斜視図、図3(a)は図2のA−A断面図、(b)は図2のB−B断面図、図4及び図5は色素増感型太陽電池ユニット10の要部断面図、図6は色素増感型太陽電池ユニット10の接続、配置例を示す平面図である。
【0026】
《色素増感型太陽電池ユニットの概略構成》
本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット10は、光電極基板11と、対向電極基板12とが対向するように配置され、これら基板間に電解質としての電解液13(図4を参照。)が封止されて大略構成されている。
【0027】
〈光電極基板〉
光電極基板11自体は、光透過性の高い樹脂材料で形成されている。この光電極基板11の形状は、平面形状が略矩形状であり、一辺の端部に矩形状に突出する透明電極取り出し部11Aが基板面の延長方向に沿って突設されている。また、光電極基板11には、透明電極取り出し部11Aが形成された位置と対角線反対方向に、矩形状の切り欠き部11Bが形成されている。
【0028】
そして、光電極基板11には、上記透明電極取り出し部11Aが形成された部分を除く領域の周縁に沿って、嵌合部としての、突堤状の嵌合用突堤部11Cが基板面(対向電極基板12と対向する面)に直角をなすように突設されている。また、光電極基板11における上述した嵌合用突堤部11Cで囲まれる領域には、均等な間隔、配列で複数のスペーサ部11Dが所定の高さとなるように突設されている。また、光電極基板11における、嵌合用突堤部11Cの外側は、所定幅のフランジ部11Eが形成されている。このような構造の光電極基板11は、成形金型を用いて寸法精度よく樹脂成形されている。
【0029】
また、光電極基板11における対向電極基板12と対向する基板面には、周縁部及びスペーサ部11Dを形成した領域を除く略全域に透明電極膜14が形成されている。この透明電極膜14は、例えば酸化インジウム錫(ITO)でなる。そして、この透明電極膜14の上には、透明電極取り出し部11A及びスペーサ部11Dを除く領域に、半導体膜15が積層されている。この半導体膜15は、例えば多孔性の二酸化チタン(TiO2)でなり、増感色素が吸着、担持されている。
【0030】
〈対向電極基板〉
一方、対向電極基板12は、上述した光電極基板11と同じ樹脂又は同系統の樹脂でなり、成形金型を用いて寸法精度よく樹脂成形されている。なお、対向電極基板12自体は、光透過性は高くなくてもよい。因みに、上述の光電極基板11や対向電極基板12の構成樹脂は、アクリル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリオレフィン、ポリカーボネート(PC)等を用いることができる。
【0031】
この対向電極基板12の形状は、図1及び図2に示すように、上記光電極基板11の透明電極取り出し部11Aを除いた領域とほぼ同様の形状、大きさである。ただし、光電極基板11の切り欠き部11Bに対応する部分は切り欠かずに矩形の角部Cとなるように形成されている。なお、この角部Cの内側面(光電極基板11と対向する面)には、後述する対向電極16が露呈して電極取り出し部として機能する。
【0032】
この対向電極基板12の周縁には、上記光電極基板11の切り欠き部11Bと対向する部分(角部C)を除いて、光電極基板11側へ向けて、被嵌合部としての、突堤状の被嵌合突堤部12Aが形成されている。この被嵌合突堤部12Aは、図4に示すように、光電極基板11と対向電極基板12とを組み付けたときに、光電極基板11の嵌合突堤部11Cが内側に密に嵌合するような寸法に設定されている。また、この被嵌合突堤部12Aの高さ寸法は、上記光電極基板11の嵌合突堤部11Cの高さ寸法とほぼ同一である。
【0033】
そして、対向電極基板12における被嵌合突堤部12Aのやや内側の基板面のほぼ全域に、例えば白金等の触媒をコーティングしてなる対向電極膜16が形成されている。
【0034】
さらに、本実施の形態では、この対向電極基板12及び対向電極膜16に、図2に示すように、矩形状の対向電極基板12の2本の対角線のうち、角部Cを通らない方の対角線Tの、一端部近傍に電解液注入孔17が開設され、この対角線Tの他端部近傍に排気孔18が形成されている。
【0035】
〈色素増感型太陽電池ユニットの封止構造〉
上述した光電極基板11と対向電極基板12とを接合させると、図3及び図4に示すような構造となる。すなわち、図3(a)及び図4に示すように、光電極基板11に嵌合突堤部11Cが形成されている部分と、対向電極基板12に被嵌合突堤部12Aが形成されている部分とが接合する部位では、被嵌合突堤部12Aの内側に嵌合突堤部11Cが密に嵌合している。本実施の形態では、嵌合突堤部11Cの高さ寸法と被嵌合突堤部12Aの高さ寸法とを同じに設定しているため、図4に示すように、光電極基板11の嵌合突堤部11Cの先端面は、対向電極基板12の内側面に密着するように当接し、また、対向電極基板12の被嵌合突堤部12Aの先端面は、光電極基板11のフランジ部11Eの対向面に密着するように当接している。このように嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとが密に嵌合するため、接合の水密性を物理的に保持することができる。
【0036】
図4に示すように、本実施の形態では、対向電極基板12の被嵌合突堤部12Aの先端面と、光電極基板11のフランジ部11Eの対向面とを接着剤19で接着している。このため、接着剤19は、色素増感型太陽電池ユニット10内部に封入された電解液13と直接接触せず、劣化を起こすことが抑制されている。したがって、本実施の形態の色素増感型太陽電池ユニット10では、光電極基板11と対向電極基板12との接合強度が高く、高耐久性を実現している。なお、接着剤19としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂などを用い、例えばディスペンサーによって塗布を行えばよい。
【0037】
また、図3(b)に示すように、光電極基板11の透明電極取り出し部11Aでは、対向電極基板12の被嵌合突堤部12Aの先端面が透明電極14の表面に密着している。また、本実施の形態では、被嵌合突堤部12Aの先端面の外側部分と透明電極14とが接着剤19で接着されている。このため、対向電極基板12の被嵌合突堤部12Aの先端面が透明電極14の表面に密着する領域においても、接着剤19と電解液13とが直接接触することを防止でき、接合の耐久性を向上することができる。
【0038】
さらに、対向電極基板12における被嵌合突堤部12Aが形成されていない角部Cと、光電極基板11の切り欠き部11Bが形成されている部分の周縁に沿って形成された嵌合突堤部11Cとの接合は、嵌合突堤部11Cの先端面が対向電極膜16の表面に密接し、この嵌合突堤部11Cの先端面の外側部分と対向電極16とが接着剤で接着されている(図示省略する)。
【0039】
そして、光電極基板11に突設されたスペーサ部11Dは、図3(b)及び図4に示すように、対向電極基板12側の対向電極膜16に当接して、光電極基板11と対向電極基板12とを所定間隔に保持している。
【0040】
また、光電極基板11と対向電極基板12とを接合した構造に電解液13を封入するには、対向電極基板12に形成した電解液注入孔17から電解液13を注入しつつ排気孔18から排気を行えばよい。また、電解液13の封入が完了した後は、図5に示すように、電解液注入孔17と排気孔18とを閉塞部材20で閉じ、閉塞部材20の上端部を接着剤21で封止している。
【0041】
上述した本実施の形態では、光電極基板11と対向電極基板12との嵌合部分において、固着手段として接着剤19を用いたが、超音波溶着、紫外線硬化性樹脂などの固着技術や材料を用いてもよい。なお、紫外線硬化性樹脂を用いる場合は、半導体膜15に吸着させた色素に損傷を与えないため、紫外線硬化性樹脂のみに光が照射されるようにマスキングすることが好ましい。
【0042】
《第1の実施の形態における作用及び効果》
以下、上述した第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット10の作用及び効果について説明する。
【0043】
本実施の形態では、光電極基板11と対向電極基板12とが、嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとで嵌合させることにより、物理的に密に接合している。これら光電極基板11と対向電極基板12とは、成型金型を用いて寸法精度良く樹脂成形されているため、嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとの接合界面は密着している。この接合界面のうち、電解液13に直接接触しにくい領域を接着剤19で接着することにより、すなわち、電解液13から離れた領域を接着剤19で接着することにより、接着剤19は電解液13による劣化作用を受けにくくなっている。したがって、光電極基板11と対向電極基板12との接合強度が高くなり、接着剤19の電解液13による劣化を抑制して、耐久性の高い色素増感型太陽電池ユニット10とすることができる。
【0044】
また、本実施の形態では、光電極基板11と対向電極基板12とが、嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとを嵌合させることにより接合するため、嵌合により両基板同士の位置決めが行えるため、組立効率を向上することができる。
【0045】
さらに、本実施の形態では、光電極基板11にスペーサ部11Dが一体的に形成されているため、従来のように球状のスペーサを散布する必要がない。このスペーサ部11Dは、成型金型で位置精度及び寸法精度よく形成されているため、光電極基板11と対向電極基板12との間隔を適切な寸法に保持している。このため、半導体膜15と対向電極16とこれらの間に介在される電解液13とでなる電池構造を最適な状態に維持することができる。
【0046】
このような構成の色素増感型太陽電池ユニット10では、光電極基板11に外側から太陽光の入射があると、半導体膜15に吸着、坦持されている増感色素が励起され、電子的な基底状態から励起状態へと遷移する。励起された増感色素の電子は、半導体膜15を構成するTiO2の伝導帯へ注入され、外部回路を通り対向電極膜16へ移動する。対向電極膜16へ移動した電子は、電解液13中のイオンによって運ばれて増感色素に戻る。このよう作用を繰り返して電気エネルギーが取り出される。なお、本実施の形態においては、外部回路の説明を省略する。
【0047】
《色素増感型太陽電池ユニットの使用方法》
上述した色素増感型太陽電池ユニット10を用いて、光照射がある場所で太陽光発電を行うことができる。具体的には、図6に示すように、色素増感型太陽電池ユニット10同士を一方の色素増感型太陽電池ユニット10の透明電極取り出し部11Aを、他方の隣接する色素増感型太陽電池ユニット10の光電極基板11の切り欠き部11Bに配置して、透明電極取り出し部11Aで露呈する透明電極14と、対向電極基板12の角部Cで露呈する対向電極16とを重ね合わせて電気的に直列に接続して、又は直列に接続したユニット列を並列に接続して、所望の電圧値範囲の電気エネルギーを得ることができる。このような電気エネルギーは、蓄電池などで蓄えて用いることができる。
【0048】
[第1の実施の形態に係る第1変形例]
図7は、第1の実施の第1変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Aを示している。なお、この第1変形例の説明において、上述した第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット10と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【0049】
この色素増感型太陽電池ユニット10Aでは、光電極基板11と対向電極基板12の周縁部の構造が上記第1の実施の形態の色素増感型太陽電池ユニット10の構造とわずかに異なる。この第1変形例における他の構成は、上述した第1の実施の形態と同様である。
【0050】
第1変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Aでは、光電極基板11のフランジ部11Eを、第1の実施の形態の光電極基板11のフランジ部11Eよりもわずに長くなるように外側へ向けて延長している。また、対向電極基板12においても、周縁部12Bを延長して光電極基板11と同程度の大きさとしている。このため、図7に示すように、光電極基板11と対向電極基板12とを接合させた状態では、色素増感型太陽電池ユニット10Aの周側部に、フランジ部11Eと被嵌合突堤部12Aと周縁部12Bで形成される凹部23が形成されている。この第1変形例では、この凹部23に、例えば、接着剤やシール材などを充填、付設することにより、接合強度をさらに向上させることができる。したがって、色素増感型太陽電池ユニット10Aの耐久性も向上することができる。
【0051】
[第1の実施の形態に係る第2変形例]
図8は、第1の実施の形態の第2変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Bを示す要部断面図である。この第2変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Bは、上述した第1の実施の形態における色素増感型太陽電池ユニット10に対して嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとの構造が異なる。また、第2変形例では、上述した第1変形例と同様に、対向電極基板12の周縁部12Bが外側へ向けてフランジ部11Eと同程度に延長されている。第2変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Bの他の構成は、上述した第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット10と同様である。
【0052】
具体的には、図8に示すように、色素増感型太陽電池ユニット10Bでは、光電極基板11の嵌合突堤部11Cの先端面に、この嵌合突堤部11Cの高さと同程度の深さの凹溝11Fが、嵌合突堤部11Cの延在方向(光電極基板11の周縁に追従する方向)に沿って形成されている。
【0053】
また、対向電極基板12の被嵌合突堤部12Aは、上記凹溝11Fに密に嵌合している。このような嵌合構造としたことにより、嵌合突堤部11Cと被嵌突堤合部12Aとの接合界面は大きくなり、これら接合面が電解液13の染みだしを防止する作用が大きくなる。
【0054】
また、第2変形例においては、色素増感型太陽電池ユニット10Bの周側面に、電極基板11のフランジ部11Eと、対向電極基板12の周縁部12Bと、嵌合突堤部11Cとで凹部23が形成されている。この第2変形例においても、凹部23に、例えば、接着剤やシール材などを充填、付設することにより、接合強度をさらに向上させることができ、色素増感型太陽電池ユニット10Bの耐久性を向上することができる。
【0055】
なお、この第2変形例においては、例えば、接着剤を用いずに被嵌合突堤部12Aの先端面と光電極基板11との接合面を超音波溶着しても勿論よい。
【0056】
[第1の実施の形態に係る第3変形例]
図9は、第1の実施の形態の第3変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Cを示す要部断面図である。この第3変形例は、上述した第1の実施の形態における色素増感型太陽電池ユニット10に対して嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとの構造が異なる。また、この第3変形例では、上述した第1変形例と同様に、対向電極基板12の周縁部12Bが外側へ向けてフランジ部11Eと同程度に延長されている。この第3変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Cの他の構成は、上述した第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット10と同様である。
【0057】
具体的には、図9に示すように、この色素増感型太陽電池ユニット10Cでは、光電極基板11の嵌合突堤部11Cの先端面に、深さ方向に向けて2段階で幅が漸次狭く設定された2段階の第1凹部11G、第2凹部11Hが形成されている。このような2段階構造の嵌合突堤部11Cに対して、対向電極基板12側に形成された被嵌合突堤部12Aは、第1凹部11Gの深さと同じ高さ寸法の第1凸部12Cと、この第1凸部12Cの中央に突設された第2凸部12Dとで形成されている。なお、第1凸部12Cの幅は、第1凹部11Gの幅よりも狭く、第2凸部12Dの幅は第2凹部11Hの幅よりも狭く設定されている。このため、嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとを嵌合させた状態では、図9に示すように、嵌合突堤部11Cの先端面が対向電極基板12の基板面に当接し、第1凸部12Cの先端面が第1凹部11Gの底面に当接し、さらに、第2凸部12Dの先端面が第2凹部11Hの底面に当接している。
【0058】
このような嵌合構造としたことにより、嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとの接合界面は上下方向(基板厚み方向)で重なる接合面で密着性が高く、横方向(基板の内外方向)で第1凸部12Cの側面と第1凹部11Gの内壁面との間、及び第2凸部12Dの側面と第2凹部11Hの内壁面との間で空隙ができるようになっている。
【0059】
このように上下方向から接合した接合面では、密着性が高く、電解液13の染みだしを防止する作用がある。また、被嵌合突堤部12Aと嵌合突堤部11Cとの接合部分に形成された空隙は、接着剤を収容する空間とすることができる。この空隙に接着剤を封止すれば、電解液13による接着剤の劣化が抑制でき、しかも接着剤の封止量を増やせるため、接合強度を高めることも可能となる。さらに、このように嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとの接合部分に形成される空隙は、必要以上に塗布された接着剤の収容空間としても用いることができる。
【0060】
また、第3変形例においては、色素増感型太陽電池ユニット10Cの周側面に、電極基板11のフランジ部11Eと、対向電極基板12の周縁部12Bと、嵌合突堤部11Cとで凹部23が形成されている。この第3変形例においても、凹部23に、例えば、接着剤やシール材などを充填、付設することにより、接合強度をさらに向上させることができ、色素増感型太陽電池ユニット10Aの耐久性を向上することができる。
【0061】
なお、この第3変形例においては、接着剤を用いずに、被嵌合突堤部12Aの第1凸部12Cと第2凸部12Dの先端面と、嵌合突堤部11Cの第1凹部11G、第2凹部11Iの底面との接合面を超音波溶着しても勿論よい。
【0062】
[第1の実施の形態に係る第4変形例]
図10は、第1の実施の形態の第4変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Dを示す要部断面図である。この色素増感型太陽電池ユニット10Dは、上述した第1の実施の形態における色素増感型太陽電池ユニット10に対して嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとの構造が異なる。この第4変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Dの他の構成は、上述した第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット10と同様であるため、説明を省略する。
【0063】
具体的には、図10に示すように、色素増感型太陽電池ユニット10Dでは、光電極基板11の嵌合突堤部11Cの先端面に、深さ方向に向けて溝幅の狭い第1溝部11Iと溝幅の広い第2溝部11Jとで1つの溝が形成されている。これに対して、対向電極基板12の被嵌合突堤部12Aは、先端部が、嵌合突堤部11Cの第2溝部11Jが形成する空間の幅、高さと同一の膨大部12Eであり、この膨大部12Eの基部に、第1溝部11Iに収容される幅の狭い幅狭部12Fが形成されてなる。
【0064】
このような嵌合構造としたことにより、膨大部12Eの表面と第2溝部11Jとが接合することにより、接合界面の面積を大きくすることができる。このため、嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとの全体の接合界面は大きくなり、接着剤で接合した接合面まで電解液13が染み込むことを防止する作用が大きくなる。
【0065】
また、第4変形例においては、色素増感型太陽電池ユニット10Bの周側面に、電極基板11のフランジ部11Eと、対向電極基板12の周縁部12Bと、嵌合突堤部11Cとで凹部23が形成されている。この第4変形例においても、凹部23に、例えば、接着剤やシール材などを充填、付設することにより、接合強度をさらに向上させることができ、色素増感型太陽電池ユニット10Aの耐久性を向上することができる。
【0066】
なお、第4変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Dの組立工程において、光電極基板11と対向電極基板12とを接合させるには、嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとを重ねて押圧すれば嵌合させることが可能である。このように嵌合される方法は、光電極基板11と対向電極基板12とが樹脂で形成されることにより、膨大部12Eが第1溝部11Iを押し広げることが可能となり、嵌合が終了した際には、樹脂の形状復元性により、嵌合突堤部11Cと被嵌合突堤部12Aとの界面密着性を高めることができる。
【0067】
また、この第4変形例においては、固着手段として接着剤を用いずに、被嵌合部12の表面と嵌合部11Cの内壁面との接合面を超音波溶着にて固着する構成としても勿論よい。
【0068】
[第1の実施の形態に係る第5変形例]
図11は、第1の実施の形態の第5変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Eを示す要部断面図である。この第5変形例は、上述した第1の実施の形態における色素増感型太陽電池ユニット10に対して嵌合構造が異なる。第5変形例における他の構成は、上述した第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット10と同様であるため、説明を省略する。
【0069】
この第5変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Eにおいては、光電極基板11に、嵌合部としての3本の突堤部24A、24B、24Cとが、所定間隔を隔てて、光電極基板11の周縁に沿って突設されている。これら3本の突堤部24A、24B、24C同士の間には、光電極基板11面までの長さより深い2本の凹溝24D、24Eが形成されている。
【0070】
一方、対向電極基板12には、被嵌合部として、対向電極基板12の周縁に
沿って、2本の突堤部25A、25Bが突設され、これら突堤部25A、25Bの間と両側とに3本の凹溝25C、25D、25Eが形成されている。なお、これら突堤部25A、25Bのうち、基板外側に位置する突堤部25Aは、高さ寸法が短く設定されている。
【0071】
そして、光電極基板11側の3本の突堤部24A、24B、24Cが、対向電極基板12側の3本の凹溝25D、25C、25Eに嵌合している。また、対向電極基板12側の2本の突堤部25A、25Bは、光電極基板11側に形成された2本の凹溝24D、24Eに嵌合されている。なお、上述したように外側方向に位置する突堤部25Aは、高さ寸法が短く設定されているため、凹溝24Dに嵌合した状態で、図11に示すように、内奥部に空隙26が生じている。この空隙26は、図示しない接着剤が充填されている。
【0072】
[第1の実施の形態に係る第6変形例]
図12は、第1の実施の形態の第6変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Fを示す要部断面図である。この色素増感型太陽電池ユニット10Fは、透明電極取り出し部11Aの基部にも突堤状の嵌合突堤部11Cを形成したものであり、透明電極14は、この嵌合突堤部11Cの表面に沿って形成されて透明電極取り出し部11Aの表面に延在されている。
【0073】
この第6変形例においては、光電極基板11と対向電極基板12とを組み付けた状態で、図12に示すように、対向電極基板12側の被嵌合突堤部12Aの内側面が、嵌合突堤部11Cの外側面に沿って形成された透明電極14の表面に接合し、透明電極取り出し部11Aにおいても、被嵌合突堤部12Aが広い面積で接合できるようになっている。このため、図12に示すように、被嵌合突堤部12Aの先端部と透明電極14とを接着剤19で接着しても、接着剤19に電解液13が接触しにくくなっている。したがって、この第6変形例においては、接着剤9の電解液13による劣化作用を更に受けにくくすることができる。
【0074】
なお、この第6変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット10Fにおける他の構成は、上述した第1の実施の形態における色素増感型太陽電池ユニット10の構成と同様である。
【0075】
[第1の実施の形態に係る第7変形例]
図13は、第1の実施の形態における色素増感型太陽電池ユニット10の第7変形例を示す要部断面図である。この第7変形例は、図6に示した閉塞部材20に代えて、図13に示すような構造の閉塞部材27を用いた例である。この閉塞部材27は、電解液注入孔17Bや排気孔18の孔に挿入される栓部27Aと、この栓部27Aが中央に突設される円板状の接着部27Bと、この接着部27Bに栓部27Aを取り囲むように形成された突条部27Cとが、樹脂材料等で一体に成形されてなる。対向電極基板12の表面には、突条部27Cが嵌合する溝が電解液注入孔17Bや排気孔18のそれぞれの周囲に形成されている。このように対向電極基板12の表面との接触面積の大きい閉塞部材27を用いて電解液13を封止したことにより、色素増感型太陽電池ユニットの電解液洩れ防止効果を高めることができる。
【0076】
[第2の実施の形態]
図14は、本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第2の実施の形態を示す断面図である。本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット30は、光電極基板31と、対向電極基板32とが対向するように配置され、これら基板間に電解質である電解液33が封止されて大略構成されている。特に、本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット30は、対向電極基板32側にスペーサ部32Bを突設したことを特徴としている。
【0077】
〈光電極基板〉
光電極基板31は、光透過性の高い樹脂材料で矩形状に形成されている。光電極基板31には、図示しない透明電極取り出し部が形成された部分を除く領域の周縁に沿って、2本の互いに平行をなす嵌合突堤部31A、31Bが基板面(対向電極基板32と対向する面)に直角をなすように突設されている。これら嵌合突堤部31A、31Bの間は、凹部31Cとなっている。このような構造の光電極基板31は、成形金型を用いて樹脂成形されている。
【0078】
また、光電極基板31における対向電極基板32と対向する基板面には、略全域に透明電極膜34が形成されている。そして、この透明電極膜34の上には、多孔性の半導体膜35が積層されている。この半導体膜35には、増感色素が吸着させている。
【0079】
〈対向電極基板〉
対向電極基板32は、上述した光電極基板31と同じ樹脂もしくは同系統の樹脂でなり、成形金型を用いて樹脂成形されてなる。なお、対向電極基板32は、光透過性は高くなくてもよい。この対向電極基板32の形状は、光電極基板31とほぼ同じ大きさの矩形形状である。
【0080】
この対向電極基板32には、周縁に沿って、対向する光電極基板31側へ向けて突出する被嵌合突堤部32Aが形成されている。この被嵌合突堤部32Aは、光電極基板31と対向電極基板32とを組み付けたときに、光電極基板31の凹部31Cに密に嵌合するような形状、寸法に設定されている。そして、本実施の形態では、光電極基板31の外側に位置する嵌合突堤部31Aにおける先端面、及び凹部31Cの内側壁と対向電極基板32の被嵌合突堤部32Aとの接触面に接着剤37が介在されて固着されている。
【0081】
なお、接着剤37としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂などを用いることができる。また、接着剤37の塗布方法としては、例えばディスペンサーを用いたスクリーン印刷を利用したりすることによって塗布を行えばよい。
【0082】
また、対向電極基板32における光電極基板31と対向する面には、複数のスペーサ部32Bが均等な間隔の配列をなすように突設されている。このスペーサ部32Bの長さは、光電極基板31と対向電極基板32とを対向配置させたときに、半導体膜35と後述する対向電極36との間隔が適切な寸法となるように設定されている。
【0083】
そして、対向電極基板32の対向内側面には、例えば白金等の金属をコーティングしてなる対向電極36が形成されている。なお、対向電極36は、スペーサ部32Bが突設された領域を除いて形成されている。
【0084】
また、本実施の形態では、光電極基板31と対向電極基板32との嵌合部分において、固着手段として接着剤37を用いたが、超音波溶着、紫外線硬化性樹脂などの固着技術や材料を用いてもよい。なお、紫外線硬化性樹脂を用いる場合は、半導体膜35に吸着させた色素に損傷を与えないため、紫外線硬化性樹脂のみに光が照射されるようにマスキングすることが好ましい。
【0085】
なお、本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット30の他の構成は、上述の第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット10の構成とほぼ同様であり、図示しないが、透明電極取り出し部や、電解液封入孔、排気孔などが形成されている。
【0086】
《第2の実施の形態における作用及び効果》
上記した接合構造においては、接着剤37が、色素増感型太陽電池ユニット30の内部に封入された電解質33と直接接触せず、劣化を起こすことが抑制されている。したがって、本実施の形態の色素増感型太陽電池ユニット30では、光電極基板31と対向電極基板32との接合強度が高く高耐久性を実現している。
【0087】
また、本実施の形態では、第1の実施の形態の効果に加えて、対向電極基板32側にスペーサ部32Bが形成されているため、対向電極基板32の製造が容易になる。換言すれば、スペーサ部32Bが突設された複雑な構造を有する基板面側に対する成膜工程が、対向電極膜36の成膜の1工程だけであるため、スペーサ部32上に付着した膜を取り除く工程が1回でよく、対向電極基板32側の製造工程が容易となる。
【0088】
さらに、本実施の形態では、光電変換機能を持つ半導体膜35が形成された光電極基板31側にスペーサ部32Bを形成しないため、半導体膜35の1ユニット当たり敷設面積を大きくできるという利点がある。
【0089】
[第3の実施の形態]
図15及び図16は、本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第3の実施の形態を示している。なお、本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットは、光電極基板が光透過性を有すると共に、入射光を半導体電極へ向けて集光させる機能を備えたものであり、光電変換効率を向上する構造に関する。
【0090】
本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット40は、光電極基板41と、対向電極基板42とが対向するように配置され、これら基板間に電解質である電解液43が封止されて大略構成されている。
【0091】
〈光電極基板〉
光電極基板41自体は、光透過性の高い樹脂材料で形成されている。この光電極基板41は、平面形状が略矩状に形成されている。また、光電極基板41には、周縁に沿って、嵌合部としての、2本の嵌合突堤部41A、41Bが基板面(対向電極基板42と対向する面)に直角をなすように同じ高さ寸法になるように突設されている。これら嵌合突堤部41A、41Bの間には、凹部41Cが形成されている。
【0092】
また、光電極基板41における対向電極基板42と対向する基板面には、略全域に透明電極膜44が形成されている。そして、この透明電極膜44の上には、多孔性の半導体膜45が積層されている。この半導体膜45には、増感色素を吸着させている。
【0093】
さらに、光電極基板41における、対向電極基板42と対向する面と反対側の面(外側面)には、所定の箇所に、入射光の光路変更を行う構造が形成されている。具体的には、図15に示すように、光電極基板41における突堤部41A、41Bが形成された周縁部の外側面に集光部(光路変更手段)としてのアール面48を形成している。図15に示すような入射光は、このアール面48で内側へ屈折するため、突堤部41A、41Bの方向へは行かずに半導体膜45に向けて入射するようになっている。また、光電極基板41における、対向電極基板42の後述するスペーサ部42Bが当接する部分の外表面には、図15及び図16に示すように、入射光がスペーサ部42Bへ直進することを防止する、他の集光部(光路変更手段)としてのアール面49Aを備えた、すり鉢状の光屈折凹部49が、スペーサ部42Bに対応する箇所ごとに形成されている。
【0094】
〈対向電極基板〉
対向電極基板42は、上述した光電極基板41と同じ樹脂もしくは同系統の樹脂でなり、成形金型を用いて樹脂成形されてなる。なお、対向電極基板42は、光透過性はなくてもよい。この対向電極基板42の形状は、光電極基板41とほぼ同じ大きさの平面矩形形状である。
【0095】
この対向電極基板42には、周縁に沿って、対向する光電極基板41側へ向けて突出する被嵌合突堤部42Aが形成されている。この被嵌合突堤部42Aは、光電極基板41と対向電極基板42とを組み付けたときに、光電極基板41の凹部41Cに密に嵌合するような形状、寸法に設定されている。そして、光電極基板41の外側に位置する嵌合突堤部41Aにおける先端面、及び凹部41Cの内側壁と、対向電極基板42の被嵌合突堤部42Aとの接触面は、接着剤47で固着されている。なお、接着剤47としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂などを用いることができる。また、塗布方法としては、例えばディスペンサーによって塗布を行えばよい。
【0096】
なお、上述した本実施の形態では、光電極基板41と対向電極基板42との嵌合部分において、固着手段として接着剤47を用いたが、超音波溶着、紫外線硬化性樹脂などの固着技術や材料を用いてもよい。
【0097】
また、対向電極基板42における光電極基板41と対向する面には、複数のスペーサ部42Bが均等な間隔の配列をなすように突設されている。このスペーサ部42Bの長さは、光電極基板41と対向電極基板42とを対向配置させたときに、半導体膜45と後述する対向電極46との間隔が適切な寸法となるように設定されている。
【0098】
そして、対向電極基板42の対向内側面(光電極基板41と対向する面)には、例えば白金等の触媒をコーティングしてなる対向電極46が形成されている。なお、対向電極46は、スペーサ部42Bが突設された領域を除いて形成されている。
【0099】
なお、この色素増感型太陽電池ユニット40の他の構成は、上述の第1の実施の形態の構成とほぼ同様であり、図示しないが、透明電極取り出し部や、電解液封入孔、排気孔などが形成されている。
【0100】
《第3の実施の形態における作用及び効果》
本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット40においては、光電極基板41における光が入射する基板面にアール面48、及びアール面49Aを備えた光屈折凹部49を形成したことにより、色素増感型太陽電池ユニット40における嵌合部分やスペーサ部42Bへの無駄な入射光を、光電変換を行う半導体膜45へ光路変更させて、光エネルギーの利用効率を高めることができる。特に、本実施の形態では、光電極基板42が透明な樹脂で形成されているため、集光部としてのアール面48、光屈折凹部49を成型金型で簡単に形成できるという利点がある。
【0101】
また、本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット40では、接着剤47が、色素増感型太陽電池ユニット30の内部に封入された電解質43と直接接触しないため、劣化を起こすことが抑制されている。したがって、本実施の形態の色素増感型太陽電池ユニット40では、光電極基板41と対向電極基板42との接合強度が高く高耐久性を実現している。
【0102】
さらに、本実施の形態では、第1の実施の形態の効果に加えて、対向電極基板32側にスペーサ部32Bが形成されているため、対向電極基板32の製造が容易になる。換言すれば、スペーサ部32Bが突設された複雑な構造を有する基板面側に対する成膜工程が、対向電極36の成膜の1工程だけであるため、対向電極基板32の製造が容易となる。
【0103】
[第3の実施の形態の変形例]
図17は、第3の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット40の変形例を示す要部断面図である。
【0104】
図17に示す変形例は、図15及び図16に示したすり鉢状の光屈折凹部49を形成するアール面49Aに代えて直線的な傾斜面49Bとしたものである。このような傾斜面49Bで形成された光屈折凹部49も上記第3の実施の形態と同様の作用及び効果を奏することができる。
【0105】
[第4の実施の形態]
図18及び図19は、本発明に係る色素増感型太陽電池ユニット50の第4の実施の形態を示している。なお、図18は、色素増感型太陽電池ユニット50の分解斜視図、図19は色素増感型太陽電池ユニット50の断面図である。本実施の形態は、色素増感型太陽電池ユニット50内に複数の電池構造を備えたものである。
【0106】
《色素増感型太陽電池ユニットの概略構成》
図18及び図19に示すように、色素増感型太陽電池ユニット50は、光電極基板51と、対向電極基板52と、これら基板間に封止される電解質53とから大略構成されている。
【0107】
〈光電極基板〉
光電極基板51は、光透過性の高い樹脂材料で平面矩形状に形成されている。この光電極基板51の周縁部には、周縁に沿って嵌合部としての嵌合突堤部51Aが形成されている。また、この嵌合突堤部51Aに取り囲まれる領域には、幅方向Wに亘って、短冊形状の、透明電極膜54と半導体膜55とが積層されている。この透明電極膜54と半導体膜55との積層体は、図18及び図19に示すように、長さ方向Lに沿って所定間隔を隔て、複数列(図18及び図19では5列)が互いに分離されて配置されている
また、透明電極膜54と半導体膜55との積層体のうち、長さ方向Lの一方の端に位置する積層体の透明電極膜54は、光電極基板51の外側へ導出されている(図示省略する。)。
【0108】
そして、光電極基板51における、嵌合突堤部51Aの外側は、所定幅のフランジ部51Bが形成されている。このような構造の光電極基板51は、成形金型を用いて樹脂成形されている。
【0109】
〈対向電極基板〉
対向電極基板52は、上述した光電極基板51と同じ樹脂もしくは同系統の樹脂でなり、同じく成形金型を用いて樹脂成型されてなる。なお、対向電極基板12は、光透過性はなくてもよい。この対向電極基板12の形状は、図18に示すように、光電極基板51とほぼ同様の形状、大きさである。
【0110】
この対向電極基板52の周縁には、対向する光電極基板51側へ向けて被嵌合部としての被嵌合突堤部52Aが形成されている。この被嵌合突堤部52Aは、光電極基板51と対向電極基板52とを組み付けたときに、光電極基板51の嵌合突堤部51Aが内側に密に嵌合するような寸法に設定されている。対向電極基板52の被嵌合突堤部52Aの高さ寸法は、上記光電極基板51の嵌合突堤部51Aの高さ寸法とほぼ同一である。
【0111】
また、対向電極基板52における被嵌合突堤部52Aで取り囲まれた領域には、図19に示すように、幅方向に沿ってリブ状に形成された複数本(本実施の形態では4本)のスペーサ部52Bが突設されている。このスペーサ部52Bのピッチは、光電極基板51に形成された、透明電極膜54と半導体膜55とでなる積層体のピッチと同一である。このスペーサ部52Bは、図18及び図19に示すように、光電極基板51に形成された複数の上記積層体のうち、長さ方向Lの一方の端に位置するものを除いて、それぞれの積層体の半導体膜55の上面における長さ方向Lの一方の端縁側に対向するように配置、突設されている。
【0112】
さらに、それぞれのスペーサ部52Bの表面及びスペーサ部52Bにおける長さ方向Lの一方側に隣接する積層体に対向する領域に亘って、例えば白金等の触媒をコーティングしてなる対向電極56が形成されている。また、対向電極基板52の長さ方向Lの他方の端に位置するスペーサ部52Bの他方側には、光電極基板51における長さ方向Lの他方の端に位置する積層体に対向する対向電極56Aが形成されている。
【0113】
〈色素増感型太陽電池ユニットの封止構造〉
上述した光電極基板51と対向電極基板52とを接合させると、図19に示すような構造となる。すなわち、対向電極基板52の被嵌合突堤部52Aの内側に、光電極基板51の嵌合突堤部51Aが密に嵌合している。本実施の形態では、嵌合突堤部51Aと被嵌合突堤部52Aの高さ寸法を同じに設定しているため、図19に示すように、嵌合突堤部51Aの先端面が、対向電極基板52の内側面(光電極基板51に対向する面)に密着するように当接し、また、対向電極基板52の被嵌合突堤部52Aの先端面が、光電極基板51のフランジ部51Bの上面(対向電極基板52と対向する面)に密着するように当接している。このため、被嵌合突堤部52Aと嵌合突堤部51Aとが密に嵌合することにより、水密性を保持することができる。図19に示すように、本実施の形態では、対向電極基板52の被嵌合突堤部52Aの先端面及び基板内側面と、光電極基板51のフランジ部51Bの上面及び嵌合突堤部51Aの外側面と、を接着剤57で接着している。このため、接着剤57は、色素増感型太陽電池ユニット50内部に封入された電解液53と接触せず、劣化を起こすことが抑制されている。したがって、本実施の形態の色素増感型太陽電池ユニット50では、光電極基板11と対向電極基板12との接合強度が高くなり、高耐久性を実現している。
【0114】
そして、対向電極基板52に突設されたスペーサ部52Bを覆う対向電極56は、図19に示すように、光電極基板51側の積層体上層の半導体膜55に当接する。このような構造により、光電極基板51と対向電極基板52とを所定間隔に保持する。また、スペーサ部52Bで区画される両側には、それぞれ電解液53を挟んで対向する半導体膜55と対向電極56とで構成される電池部58が設けられている。これらの電池部58同士は、図19に示すように、長さ方向Lの一方側に位置する電池部58の対向電極56が、長さ方向Lの他方側に位置する電池部58の半導体膜55に接続している。したがって、互いに隣接する電池部58同士は、電気的に直列に接続されている。このような構造では、長さ方向Lの両端部の電池部58からアノード機能を有する電極と、カソード機能を有する電極とを引き出すことにより、これらの電池部58で起電された電圧値を加えた電気エネルギーを取り出すことが可能となる。
【0115】
なお、本実施の形態では、電解液53の封止方法について述べないが、上記した第1の実施の形態と同様の手段を用いればよい。
【0116】
また、本実施の形態では、光電極基板51と対向電極基板52との嵌合部分において、固着手段として接着剤57を用いたが、超音波溶着、紫外線硬化性樹脂などの固着技術や材料を用いてもよい。
【0117】
さらに、本実施の形態においては、上記した第3の実施の形態のように、光電極基板51に、周縁部やスペーサ部52Bへ向けて入射する光を半導体膜55へ向けて光路変更する構造を形成しても勿論よい。
【0118】
また、本実施の形態においては、電池部58を直列に接続した構成であるため、半導体膜55の電気特性によっては、透明電極膜54を省略することも可能である。
【0119】
《第4の実施の形態における作用及び効果》
以下、上述した第4の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット50の作用及び効果について説明する。
【0120】
本実施の形態では、光電極基板51と対向電極基板52とが、嵌合突堤部51Aと被嵌合突堤部52Aとで密に嵌合している。このため、接合界面のうち、電解液57に直接接触しにくい領域を接着剤で接着することにより、接着剤57は電解液53による劣化作用を受けにくくなっている。したがって、光電極基板51と対向電極基板52との接合強度が高くなり、耐久性の高い色素増感型太陽電池ユニット50とすることができる。
【0121】
また、本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット50では、複数の電池部58を直列に接続した構成であるため、1つのユニットで高い電圧の電力を得ることが可能となる。
【0122】
[その他の実施の形態]
上記の本発明の第1〜第4の実施の形態の開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態及び運用技術が明らかとなろう。
【0123】
例えば、上述した第1〜第4の実施の形態では、光電極基板と対向電極基板を樹脂成形したものを用いたが、ガラス等を用いても本発明を適用することは可能である。
【0124】
また、上述した第1〜第4の実施の形態では、光電極基板を透明な材料で形成し、光電極基板側から光を入射させる構成としたが、対向電極膜を透明なものにして、対向電極基板側から光入射を行うようにしてもよい。
【0125】
さらに、上述した第1〜第4の実施の形態では、電解質として電解液を用いたが高分子型電解質を適用することも可能である。
【0126】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、接合部分の耐久性が高い色素増感型太陽電池ユニットとその封止構造を実現することができる。
【0127】
また、本発明によれば、色素増感型太陽電池ユニットび基板間のギャップの均一性を向上することができる。
【0128】
さらに、本発明によれば、基板に集光機能を持たせたことにより、発電効率の高い色素増感型太陽電池ユニットを実現することができる。
【0129】
また、本発明によれば、基板同士の接合の際に位置決めが容易で、しかも低コストな色素増感型太陽電池用基板を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第1の実施の形態を示す分解斜視図である。
【図2】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの斜視図である。
【図3】(a)は図2のA−A断面図、(b)は図2のB−B断面図である。
【図4】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの要部断面図である。
【図5】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの封止部の要部断面図である。
【図6】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットを配列させて接続した使用例を示す平面図である。
【図7】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第1変形例を示す要部断面図である。
【図8】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第2変形例を示す要部断面図である。
【図9】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第3変形例を示す要部断面図である。
【図10】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第4変形例を示す要部断面図である。
【図11】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第5変形例を示す要部断面図である。
【図12】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第6変形例を示す要部断面図である。
【図13】第1の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第7変形例を示す要部断面図である。
【図14】本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第2の実施の形態を示す要部断面図である。
【図15】本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第3の実施の形態を示す要部断面図である。
【図16】第3の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの要部断面図である。
【図17】第3の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの変形例を示す要部断面図である。
【図18】本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第4の実施の形態を示す分解斜視図である。
【図19】第4の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの断面図である。
【図20】従来の色素増感型太陽電池ユニットを示す断面図である。
【図21】従来の他の色素増感型太陽電池ユニットを示す断面図である。
【符号の説明】
10、30、40、50……色素増感型太陽電池ユニット、11、31、41、51……光電極基板、11C、31A、31B、41A、41B,51A……嵌合用突堤部(嵌合部)、11D、32B、42B、52B……スペーサ部、12、32、42、52……対向電極基板、12A、32A、42A、52A……被嵌合突堤部(被嵌合部)、13、33、43、53……電解液(電解質)、14、34、44、54……透明電極膜、15、35、45、55……半導体膜、16、36、46、56……対向電極膜、17……電解液注入孔、18……排気孔、19、37、47、57……接着剤 48、49A……アール面(集光部)
Claims (12)
- 表面に沿って半導体電極が形成された光電極基板と、光電変換によって前記半導体電極との間に電位差を生じる対向電極が、表面に沿って形成された対向電極基板とが、前記半導体電極と前記対向電極との間に電解質を介して対向配置された色素増感型太陽電池ユニットであって、
前記光電極基板と前記対向電極基板のうち、一方の基板に、前記半導体電極と前記対向電極が対向する対向領域を囲むように嵌合部が突設され、他方の基板に、前記対向領域を囲み、かつ前記嵌合部と嵌合する被嵌合部が形成されていることを特徴とする色素増感型太陽電池ユニット。 - 前記被嵌合部は、前記光電極基板と前記対向電極基板のうちの前記他方の基板から前記一方の基板に向けて突堤状に形成されていることを特徴とする請求項1記載の色素増感型太陽電池ユニット。
- 前記光電極基板と前記対向電極基板は、樹脂で成形されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載された色素増感型太陽電池ユニット。
- 前記嵌合部と前記被嵌合部は、前記電解質から離れた接合界面で接着又は溶着されていることを特徴とする請求項3記載の色素増感型太陽電池ユニット。
- 前記光電極基板と前記対向電極基板の少なくとも一方の基板に、前記光電極基板と前記対向電極基板との間隔を一定に保持するスペーサ部が一体的に突設されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載された色素増感型太陽電池ユニット。
- 前記光電極基板と前記対向電極基板の少なくとも一方の基板は、光透過性を有すると共に、入射光非利用領域において当該入射光を前記半導体電極へ向けて光路変更させる集光部が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載された色素増感型太陽電池ユニット。
- 表面に沿って半導体電極が形成される光電極基板と、表面に沿って対向電極が設けられる対向電極基板と、で対をなす色素増感型太陽電池用基板であって、
前記光電極基板と前記対向電極基板のうち、一方の基板に、前記半導体電極と前記対向電極が対向する対向領域を囲むように嵌合部が形成され、他方の基板に前記対向領域を囲み、かつ前記嵌合部と嵌合する被嵌合部が形成されていることを特徴とする色素増感型太陽電池用基板。 - 前記光電極基板及び前記対向電極基板は樹脂でなり、少なくとも前記光電極基板は光透過性を有することを特徴とする請求項7記載の色素増感型太陽電池用基板。
- 前記光電極基板及び前記対向電極基板のうち少なくとも一方の対向内側面にスペーサ部が一体に突設されていることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載された色素増感型太陽電池用基板。
- 前記光電極基板又は前記対向電極基板の入射光非利用領域に前記半導体電極を形成する領域へ向けて入射光を光路変更する集光部が形成されていることを特徴とする請求項7乃至請求項9のいずれか一項に記載された色素増感型太陽電池用基板。
- 表面に沿って半導体電極が形成された光電極基板と、光電変換によって前記半導体電極との間に電位差を生じる対向電極が、表面に沿って形成された対向電極基板とが、前記半導体電極と前記対向電極との間に電解質を介して対向配置された色素増感型太陽電池ユニットの封止構造であって、
前記光電極基板と前記対向電極基板における前記半導体電極と対向電極が対向する領域をほぼ取り囲むように、前記光電極基板と前記対向電極基板のうちの一方の基板に嵌合部が突設され、かつ他方の基板に被嵌合部が突設され、
前記嵌合部と前記被嵌合部とが嵌合していることを特徴とする色素増感型太陽電池ユニットの封止構造。 - 前記嵌合部と前記被嵌合部とが嵌合した接合界面のうち、前記光電極基板と前記対向電極基板との間に封止された前記電解質に接触しない領域の前記接合界面が接着又は溶着されていることを特徴とする請求項11記載の色素増感型太陽電池ユニットの封止構造。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003156368A JP2004362793A (ja) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | 色素増感型太陽電池ユニット、色素増感型太陽電池用基板、及び色素増感型太陽電池ユニットの封止構造 |
US10/858,679 US20040238026A1 (en) | 2003-06-02 | 2004-06-01 | Dye sensitizing solar battery unit, and substrate assembly and sealing structure for dye sensitizing solar battery unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003156368A JP2004362793A (ja) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | 色素増感型太陽電池ユニット、色素増感型太陽電池用基板、及び色素増感型太陽電池ユニットの封止構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004362793A true JP2004362793A (ja) | 2004-12-24 |
Family
ID=33447918
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003156368A Pending JP2004362793A (ja) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | 色素増感型太陽電池ユニット、色素増感型太陽電池用基板、及び色素増感型太陽電池ユニットの封止構造 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20040238026A1 (ja) |
JP (1) | JP2004362793A (ja) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006210317A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-08-10 | Nippon Oil Corp | 色素増感型太陽電池素子の製造方法 |
JP2006260899A (ja) * | 2005-03-16 | 2006-09-28 | Aisin Seiki Co Ltd | 色素増感型太陽電池モジュール及びその製造方法 |
WO2007046499A1 (ja) * | 2005-10-21 | 2007-04-26 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | 色素増感型光電変換素子及びその製造法 |
JP2009193702A (ja) * | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Seiko Instruments Inc | 太陽電池及びその製造方法 |
JP2009277399A (ja) * | 2008-05-13 | 2009-11-26 | Nok Corp | 色素増感型太陽電池 |
JP2010123556A (ja) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Hiroshi Kitamura | 色素増感太陽電池用の基板(筐体) |
JP2010198945A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Kyocera Corp | 光電変換装置の製造方法 |
JP2013200960A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Sharp Corp | 光電変換素子モジュールおよびその製造方法 |
JP5377786B1 (ja) * | 2013-03-30 | 2013-12-25 | 株式会社フジクラ | 色素増感太陽電池素子 |
WO2014162640A1 (ja) * | 2013-03-30 | 2014-10-09 | 株式会社フジクラ | 色素増感太陽電池素子 |
JP5689202B1 (ja) * | 2014-08-26 | 2015-03-25 | 株式会社昭和 | 集光装置を設けた色素増感型太陽電池 |
WO2015064774A3 (ja) * | 2014-01-27 | 2015-06-25 | 株式会社昭和 | 集光装置を設けた色素増感型太陽電池 |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL1020744C2 (nl) * | 2002-06-04 | 2003-12-08 | Stichting Energie | Vloeistofhoudend fotovoltaïsch element. |
JP4583306B2 (ja) * | 2002-10-10 | 2010-11-17 | 関西ペイント株式会社 | 半導体膜、光触媒及び光電極の製造方法 |
WO2009069129A2 (en) * | 2007-11-27 | 2009-06-04 | 3Gsolar Ltd. | Large area dye cells, and methods of production thereof |
WO2008092963A2 (en) * | 2007-02-01 | 2008-08-07 | Corus Uk Limited | A power generating element for conversion of light into electricity and process for manufacturing thereof |
EP2158612A4 (en) * | 2007-05-15 | 2017-04-19 | 3GSolar Photovoltaics Ltd. | Photovoltaic cell |
JP4932852B2 (ja) * | 2007-06-06 | 2012-05-16 | 株式会社フジクラ | 色素増感太陽電池モジュールおよびその製造方法 |
WO2010005212A2 (ko) * | 2008-07-07 | 2010-01-14 | 주식회사 동진쎄미켐 | 염료감응 태양전지 또는 서브모듈 및 서브모듈 봉지방법 |
CN102598340A (zh) * | 2009-10-30 | 2012-07-18 | 住友化学株式会社 | 有机光电转换元件及有机光电转换模块 |
KR101156534B1 (ko) * | 2009-12-28 | 2012-06-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | 광전변환소자 |
KR101108186B1 (ko) * | 2010-01-08 | 2012-01-31 | 삼성에스디아이 주식회사 | 광전변환모듈 |
US8669468B2 (en) * | 2010-01-19 | 2014-03-11 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Photoelectric conversion module |
KR20110101973A (ko) * | 2010-03-10 | 2011-09-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 광전변환소자 및 그 제조방법 |
KR101108187B1 (ko) * | 2010-03-24 | 2012-01-31 | 삼성에스디아이 주식회사 | 염료감응 태양전지 |
JP2011216189A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Sony Corp | 光電変換装置及び光電変換装置モジュール |
KR20120087657A (ko) * | 2011-01-28 | 2012-08-07 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양 전지 |
CN103022189A (zh) * | 2011-09-23 | 2013-04-03 | 造能科技有限公司 | 太阳能电池封装结构 |
KR101219351B1 (ko) * | 2011-11-30 | 2013-01-22 | 현대자동차주식회사 | 염료감응 태양전지 모듈 및 그 제조방법 |
JP5296904B1 (ja) * | 2012-05-22 | 2013-09-25 | 株式会社フジクラ | 色素増感太陽電池及びその製造方法 |
US20160351344A1 (en) * | 2014-01-30 | 2016-12-01 | Fujikura, Ltd. | Photoelectric conversion element |
JP2021012976A (ja) * | 2019-07-08 | 2021-02-04 | 株式会社リコー | 光電変換モジュール |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60246553A (ja) * | 1984-05-18 | 1985-12-06 | Japan Storage Battery Co Ltd | 小形密閉式鉛蓄電池 |
US5110370A (en) * | 1990-09-20 | 1992-05-05 | United Solar Systems Corporation | Photovoltaic device with decreased gridline shading and method for its manufacture |
JP2000030767A (ja) * | 1998-07-10 | 2000-01-28 | Nikon Corp | 湿式太陽電池の製造方法 |
JP2000294203A (ja) * | 1999-04-08 | 2000-10-20 | Mitsubishi Chemicals Corp | 二次電池 |
JP2000299138A (ja) * | 1999-04-13 | 2000-10-24 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 色素増感型太陽電池 |
JP2001345126A (ja) * | 2000-03-28 | 2001-12-14 | Hitachi Maxell Ltd | 光電変換素子 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6182403B1 (en) * | 1996-08-30 | 2001-02-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Combination solar battery and roof unit and mounting method thereof |
DE69942453D1 (de) * | 1998-05-29 | 2010-07-15 | Jgc Catalysts & Chemicals Ltd | Verfahren zur herstellung photoelektrischer zellen |
US6440769B2 (en) * | 1999-11-26 | 2002-08-27 | The Trustees Of Princeton University | Photovoltaic device with optical concentrator and method of making the same |
JP4414036B2 (ja) * | 1999-12-27 | 2010-02-10 | シャープ株式会社 | 色素増感型太陽電池の作製方法 |
US6706963B2 (en) * | 2002-01-25 | 2004-03-16 | Konarka Technologies, Inc. | Photovoltaic cell interconnection |
GB0227718D0 (en) * | 2002-11-28 | 2003-01-08 | Eastman Kodak Co | A photovoltaic device and a manufacturing method hereof |
-
2003
- 2003-06-02 JP JP2003156368A patent/JP2004362793A/ja active Pending
-
2004
- 2004-06-01 US US10/858,679 patent/US20040238026A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60246553A (ja) * | 1984-05-18 | 1985-12-06 | Japan Storage Battery Co Ltd | 小形密閉式鉛蓄電池 |
US5110370A (en) * | 1990-09-20 | 1992-05-05 | United Solar Systems Corporation | Photovoltaic device with decreased gridline shading and method for its manufacture |
JP2000030767A (ja) * | 1998-07-10 | 2000-01-28 | Nikon Corp | 湿式太陽電池の製造方法 |
JP2000294203A (ja) * | 1999-04-08 | 2000-10-20 | Mitsubishi Chemicals Corp | 二次電池 |
JP2000299138A (ja) * | 1999-04-13 | 2000-10-24 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 色素増感型太陽電池 |
JP2001345126A (ja) * | 2000-03-28 | 2001-12-14 | Hitachi Maxell Ltd | 光電変換素子 |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006210317A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-08-10 | Nippon Oil Corp | 色素増感型太陽電池素子の製造方法 |
JP2006260899A (ja) * | 2005-03-16 | 2006-09-28 | Aisin Seiki Co Ltd | 色素増感型太陽電池モジュール及びその製造方法 |
AU2006305129B2 (en) * | 2005-10-21 | 2011-04-28 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | Dye-sensitized photoelectric conversion device and method for manufacturing same |
WO2007046499A1 (ja) * | 2005-10-21 | 2007-04-26 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | 色素増感型光電変換素子及びその製造法 |
JP5091681B2 (ja) * | 2005-10-21 | 2012-12-05 | 日本化薬株式会社 | 色素増感型光電変換素子及びその製造法 |
US8173892B2 (en) | 2005-10-21 | 2012-05-08 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | Dye-sensitized photoelectric conversion device and method for manufacturing same |
JP2009193702A (ja) * | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Seiko Instruments Inc | 太陽電池及びその製造方法 |
JP2009277399A (ja) * | 2008-05-13 | 2009-11-26 | Nok Corp | 色素増感型太陽電池 |
JP2010123556A (ja) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Hiroshi Kitamura | 色素増感太陽電池用の基板(筐体) |
JP2010198945A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Kyocera Corp | 光電変換装置の製造方法 |
JP2013200960A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Sharp Corp | 光電変換素子モジュールおよびその製造方法 |
JP5377786B1 (ja) * | 2013-03-30 | 2013-12-25 | 株式会社フジクラ | 色素増感太陽電池素子 |
WO2014162640A1 (ja) * | 2013-03-30 | 2014-10-09 | 株式会社フジクラ | 色素増感太陽電池素子 |
US10121603B2 (en) | 2013-03-30 | 2018-11-06 | Fujikura Ltd. | Dye-sensitized solar cell element |
WO2015064774A3 (ja) * | 2014-01-27 | 2015-06-25 | 株式会社昭和 | 集光装置を設けた色素増感型太陽電池 |
JP5689202B1 (ja) * | 2014-08-26 | 2015-03-25 | 株式会社昭和 | 集光装置を設けた色素増感型太陽電池 |
JP2015142130A (ja) * | 2014-08-26 | 2015-08-03 | 株式会社昭和 | 集光装置を設けた色素増感型太陽電池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20040238026A1 (en) | 2004-12-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2004362793A (ja) | 色素増感型太陽電池ユニット、色素増感型太陽電池用基板、及び色素増感型太陽電池ユニットの封止構造 | |
US7396613B2 (en) | Battery pack and method for producing same | |
US7977569B2 (en) | Dye sensitized solar cell module and manufacturing method thereof | |
JP5299621B2 (ja) | 高分子フィルムに対するタブの接合性を向上させたリチウム二次電池の製造方法 | |
KR100601519B1 (ko) | 파우치형 리튬 폴리머 전지 및 그 제조 방법 | |
KR100567331B1 (ko) | 레고형 염료감응 태양전지 모듈 | |
US10014556B2 (en) | Battery cell including stepped structure | |
JP3922208B2 (ja) | 電池パックおよびその製造方法 | |
KR101901006B1 (ko) | 전자손목 밴드 | |
US8669468B2 (en) | Photoelectric conversion module | |
US20110232716A1 (en) | Dye-sensitized solar cell | |
AU2004302117B2 (en) | Photoelectric converter and method for manufacturing same | |
KR101482649B1 (ko) | 염료감응 태양전지 및 모듈 | |
JP2022068280A (ja) | 電気化学デバイス及びその電気設備 | |
KR20040110597A (ko) | 전지 팩 | |
US20110220181A1 (en) | Photoelectric conversion module | |
KR101723035B1 (ko) | 가스 센서를 포함하는 전지셀 | |
JP2014170617A (ja) | 色素増感太陽電池およびその製造方法、および電子機器 | |
US20230352800A1 (en) | Bipolar Battery and Method of Manufacturing the Same | |
US20230344013A1 (en) | Bipolar Battery and Method of Manufacturing the Same | |
US20120305054A1 (en) | Photoelectric conversion module | |
CN212542454U (zh) | 一种钙钛矿电池组件的封装结构 | |
KR101219847B1 (ko) | 기밀성이 우수한 염료감응 태양전지 | |
KR101262304B1 (ko) | 염료감응 태양전지를 이용한 기와 | |
KR101739512B1 (ko) | 플렉서블 이차 전지 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060419 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091221 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100426 |