JP2011222139A - 電子機器及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1基材1と、第1基材1に対向配置される第2基材2と、第1基材1及び第2基材2の間に配置される被封止部3と、第1基材1及び第2基材2を連結し、被封止部3の周囲に設けられる封止部4とを備えており、封止部4のうち被封止部3の周囲に沿った少なくとも一部が第1基材1及び第2基材2の各々に固定される外側樹脂封止部4aと、第1基材1及び第2基材2の間で、外側樹脂封止部4aに挟まれるように配置される中間樹脂封止部4bとを有し、外側樹脂封止部4a及び中間樹脂封止部4bが樹脂を含み、中間樹脂封止部4bの融点が外側樹脂封止部4aの融点よりも低いことを特徴とする電子機器100。
【選択図】図1
Description
まず本発明に係る電子機器の第1実施形態について図1〜図9を用いて説明する。図1は本発明に係る電子機器の一実施形態である色素増感太陽電池を示す断面図である。図2は、図1の第1電極を示す断面図、図3は、図1の第2電極を示す断面図、図4は、図2の第1電極を示す平面図、図5及び図7〜図9はそれぞれ、本実施形態の製造方法の一工程を示す断面図である。図6は、図3の第2電極を示す平面図である。
まず作用極(第1電極)1及び対極(第2電極)2を準備する。
作用極1は、以下のようにして得ることができる(図2)。
一方、対極2は、以下のようにして得ることができる(図3)。
次に、図4及び図5に示すように、作用極1のうち透明導電膜7の表面上の部位であって多孔質酸化物半導体層8を包囲する第1環状部位C1に第1封止部4Aを形成する。第1封止部4Aは、透明導電膜7の第1環状部位C1に固定される外側樹脂封止部4aと、その上に設けられる中間樹脂封止部4bとから構成されている。ここで、外側樹脂封止部4a及び中間樹脂封止部4bはいずれも樹脂を含んでおり、中間樹脂封止部4bとしては、外側樹脂封止部4bの融点よりも低い融点を有するものを用いる。
一方、図6及び図7に示すように、対極2のうち触媒膜10の表面上の部位である第2環状部位C2に第2封止部4Bを形成する。第2封止部4Bは、触媒膜10の第2環状部位C2に固定される外側樹脂封止部4aから構成されている。
外側樹脂封止部4aに含まれる樹脂は、樹脂であればいかなるものでもよいが、このような樹脂としては、例えば酸変性ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体または紫外線硬化樹脂を用いることができる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
中間樹脂封止部4bに含まれる樹脂としては、外側樹脂封止部4aよりも低い融点を有する樹脂であればいかなるものであってもよく、例えば酸変性ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体の中から適宜選択することができる。
次に、作用極1の多孔質酸化物半導体層8に光増感色素を担持させる。このためには、作用極1を、光増感色素を含有する溶液の中に浸漬させ、その色素を多孔質酸化物半導体層8に吸着させた後に上記溶液の溶媒成分で余分な色素を洗い流し、乾燥させることで、光増感色素を多孔質酸化物半導体層8に吸着させればよい。但し、光増感色素を含有する溶液を多孔質酸化物半導体層8に塗布した後、乾燥させることによって光増感色素を酸化物半導体多孔膜に吸着させても、光増感色素を多孔質酸化物半導体層8に担持させることが可能である。
次に、図8に示すように、作用極1上であって第1封止部4Aの内側に電解質を配置し、電解質層3を形成する。電解質層3は、電解質を、作用極1上であって第1封止部4Aの内側に注入したり、印刷したりすることによって得ることができる。
次に、図9に示すように、作用極1と対極2とを対向させて、第1封止部4Aと第2封止部4Bとを重ね合わせる。そして、第1封止部4A及び第2封止部4Bを加圧しながら溶融させることによって第1封止部4Aと第2封止部4Bとを接着させる。このとき、中間樹脂封止部4bが作用極1側の外側樹脂封止部4aおよび対極2側の外側樹脂封止部4aに接着される。こうして、作用極1と対極2とを貼り合せ、作用極1と対極2との間に封止部4を形成するとともに、作用極1と対極2と封止部4とによって囲まれるように電解質層3を形成する(図1参照)。本実施形態では、第1封止部4Aと第2封止部4Bとを大気圧下で貼り合せる。
次に、本発明に係る色素増感太陽電池の製造方法の第2実施形態について図面を参照して説明する。なお、第1実施形態と同一又は同等の構成要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
(1)ハイミラン
三井・デユポンポリケミカル(株)製アイオノマー
(2)ニュクレル
三井・デユポンポリケミカル(株)製エチレン−メタクリル酸共重合体
(3)バイネル
無水マレイン酸変性オレフィンで、無水マレイン酸変性ポリエチレンと無水マレイン酸変性ポリプロピレン
(4)05L04
東ソー(株)製酸変性ポリエチレン(分子構造が05L05に比べ分岐状である)
(5)05L05
東ソー(株)製酸変性ポリエチレン(分子構造が05L04に比べ直鎖状である)
(6)ソアノール
日本合成化学工業(株)製エチレン−ビニルアルコール共重合体
(7)エクセバール
(株)クラレ製ポリビニルアルコール
(8)31x−101
(株)スリーボンド製紫外線硬化性樹脂
はじめに、10cm×10cm×4mmのFTO基板を準備した。続いて、FTO基板の上に、ドクターブレード法によって酸化チタンペースト(Solaronix社製、Ti nanoixide T/sp)を、その厚さが10μmとなるように塗布した後、熱風循環タイプのオーブンに入れて150℃で3時間焼成し、FTO基板上に多孔質酸化物半導体層を形成し、5cm×5cmの作用極を得た。
第1封止部の外側樹脂封止部および中間樹脂封止部を構成する樹脂およびその融点、第2封止部の外側樹脂封止部および中間樹脂封止部を構成する樹脂およびその融点、並びに、溶融温度1〜4及び封止温度を表1に示す通りに変更したこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
第1封止部の外側樹脂封止部および中間樹脂封止部を構成する樹脂およびその融点、第2封止部の外側樹脂封止部および中間樹脂封止部を構成する樹脂およびその融点、並びに、溶融温度1〜4及び封止温度を表1及び表2に示す通りに変更したこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
第1封止部の外側樹脂封止部および中間樹脂封止部を構成する樹脂およびその融点、第2封止部の外側樹脂封止部および中間樹脂封止部を構成する樹脂およびその融点、並びに、溶融温度1〜4及び封止温度を表2に示す通りに変更したこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
第1封止部の外側樹脂封止部および中間樹脂封止部を構成する樹脂およびその融点、第2封止部の外側樹脂封止部および中間樹脂封止部を構成する樹脂およびその融点、並びに、溶融温度1〜4及び封止温度を表1に示す通りに変更したこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
まず実施例1と同様にして作用極を準備し、色素を担持させた。一方、実施例1と同様にして対極を準備した。そして、作用極の環状部位に紫外線硬化樹脂の前駆体である31x−101を塗布し、紫外線を照射して硬化させ、環状の第1封止部(外側樹脂封止部)を得た。続いて、第1封止部の内側に実施例1と同様にして電解質を配置した。一方、対極の環状部位に31x−101を塗布し、これを第1封止部と重ね合わるように作用極と対極とを対峙させた後、31x−101に紫外線を照射して第2封止部(外側樹脂封止部)を形成した。こうして色素増感太陽電池を作製した。
表3及び表4に示すように、電解質を、メトキシプロピオニトリルからなる揮発性溶媒を主溶媒とし、ヨウ化リチウムを0.1M、ヨウ素を0.05M、4−tert−ブチルピリジンを0.5M含む揮発系電解質(表3及び表4において「B」と称する)に変更したこと以外は実施例1〜25、比較例1〜6のそれぞれと同様にして色素増感太陽電池を作製した。
表5及び表6に示すように、電解質を、メトキシプロピオニトリルからなる揮発性溶媒に、ヨウ化リチウムを0.1M、ヨウ素を0.05M、4−tert−ブチルピリジンを0.5M加えたものの総重量に対して、5%の平均粒径15nmのシリカ微粒子を加え、ゲル化させたゲル状電解質(表5及び表6において「C」と称する)に変更したこと以外は実施例1〜25、比較例1〜6のそれぞれと同様にして色素増感太陽電池を作製した。
実施例1〜75及び比較例1〜18の色素増感太陽電池について、以下のようにして耐久性試験を行うことにより特性評価を行った。即ち耐久試験は、実施例1〜75及び比較例1〜18の色素増感太陽電池に対し、JIS C8917に従って、周囲の温度を−40℃まで低下させた後90℃まで上昇させる熱サイクルを1サイクルとして200サイクル行った。そして、光電変換効率の維持率を、下記式:
2…対極(第2電極、第2基材)
3…電解質層(被封止部)
4A…第1封止部
4B…第2封止部
4…封止部
7…透明導電膜(導電膜)
8…多孔質酸化物半導体層
9…対極基板
10…触媒膜
13A,13B…突出部
100…色素増感太陽電池
C1…第1環状部位
C2…第2環状部位。
Claims (20)
- 第1基材と、
前記第1基材に対向配置される第2基材と、
前記第1基材及び前記第2基材の間に配置される被封止部と、
前記第1基材及び前記第2基材を連結し、前記被封止部の周囲に設けられる封止部とを備えており、
前記封止部のうち前記被封止部の周囲に沿った少なくとも一部が、
前記第1基材及び前記第2基材の各々に固定される外側樹脂封止部と、
前記第1基材及び前記第2基材の間で、前記外側樹脂封止部に挟まれるように配置される中間樹脂封止部とを有し、
前記外側樹脂封止部及び前記中間樹脂封止部が樹脂を含み、
前記中間樹脂封止部の融点が前記外側樹脂封止部の融点よりも低いことを特徴とする光電変換装置。 - 前記中間樹脂封止部は、酸変性ポリオレフィンを含む請求項1に記載の電子機器。
- 前記中間樹脂封止部は、酸変性ポリエチレンを含む請求項1に記載の電子機器。
- 前記中間樹脂封止部は、ポリビニルアルコール及びエチレン−ビニルアルコール共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項1に記載の電子機器。
- 前記外側樹脂封止部が酸変性ポリオレフィン及び紫外線硬化性樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子機器。
- 前記外側樹脂封止部が酸変性ポリエチレンを含む請求項1〜4のいずれか一項に記載の電子機器。
- 前記外側樹脂封止部がポリビニルアルコール及びエチレン−ビニルアルコール共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項1〜4のいずれか一項に記載の電子機器。
- 前記封止部に対して前記被封止部と反対側に、前記第1基材および前記封止部の境界、前記第2基材および前記封止部の境界、前記中間樹脂封止部及び前記外側樹脂封止部の境界を少なくとも覆う被覆部をさらに備え、前記被覆部が第2の樹脂を含む請求項1〜7のいずれか一項に記載の電子機器。
- 前記第1基材が第1電極であり、前記第2基材が第2電極である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の電子機器。
- 前記第1電極は、多孔質酸化物半導体層と、前記多孔質酸化物半導体層が形成される導電膜と、前記導電膜上に突出するように設けられ、前記外側樹脂封止部と前記導電膜との間に配置される突出部とを有し、前記突出部が無機材料からなり、前記被封止部が電解質である請求項9に記載の電子機器。
- 前記突出部が、前記導電膜上に固定される配線部で構成され、前記配線部が、無機材料で構成され、前記導電膜上に設けられる集電配線と、前記集電配線を覆う配線保護層とを有する請求項10に記載の電子機器。
- 前記第2電極は、対極基板と、前記対極基板上に設けられる触媒膜と、前記触媒膜上に突出するように設けられ、前記外側樹脂封止部と前記触媒膜との間に挟まれるように配置される突出部とを有し、前記突出部が無機材料からなり、前記被封止部が電解質である請求項9〜11のいずれか一項に記載の電子機器。
- 第1基材及び第2基材を準備する準備工程と、
前記第1基材における第1環状部位に、外側樹脂封止部を含む第1封止部を形成する第1封止部形成工程と、
前記第2基材における第2環状部位に、外側樹脂封止部を含む第2封止部を形成する第2封止部形成工程と、
前記第1基材及び前記第2基材を貼り合せ、前記第1基材及び前記第2基材の間に前記第1封止部と前記第2封止部とを接着させてなる封止部を形成するとともに前記封止部、前記第1基材および前記第2基材によって囲まれるように被封止部を配置する封止部形成工程とを含み、
前記第1封止部及び前記第2封止部の少なくとも一方が、前記外側樹脂封止部の上に設けられる中間樹脂封止部を有し、
前記中間樹脂封止部および前記外側樹脂封止部が樹脂を含み、
前記中間樹脂封止部の融点が前記外側樹脂封止部の融点よりも低いことを特徴とする電子機器の製造方法。 - 前記第1基材が第1電極であり、前記第2基材が第2電極である、請求項13に記載の電子機器の製造方法。
- 前記第1電極が多孔質酸化物半導体層を含み、
前記被封止部が電解質であり、
前記準備工程と前記封止部形成工程との間に、
前記多孔質酸化物半導体層に光増感色素を担持させる色素担持工程と、
前記第1電極上であって前記第1封止部の内側、又は前記第2電極上であって前記第2封止部の内側に前記電解質を配置して電解質層を形成する電解質層形成工程とをさらに含み、
前記電解質層形成工程は、前記第1封止部形成工程及び前記第2封止部形成工程の少なくとも一方の後に行われ、
前記封止部形成工程において、前記封止部は、前記第1封止部及び前記第2封止部を加圧しながら溶融させることによって形成される請求項14に記載の電子機器の製造方法。 - 前記電解質層形成工程において、前記電解質層は、前記電解質を、前記第1電極上であって前記第1封止部の内側、又は前記第2電極上であって前記第2封止部の内側に注入し、前記第1封止部又は前記第2封止部を超えて前記第1封止部又は前記第2封止部の外側に溢れさせることにより形成される請求項15に記載の電子機器の製造方法。
- 前記電解質層形成工程においては、前記電解質層が、前記第1電極上であって前記第1封止部の内側に形成される請求項15又は16に記載の電子機器の製造方法。
- 前記第1電極は、
前記多孔質酸化物半導体層と、
前記多孔質酸化物半導体層が形成される導電膜と、
前記導電膜上に突出するように設けられ、前記第1環状部位をなす突出部とを有し、前記突出部が無機材料からなり、前記被封止部が電解質である請求項14〜17のいずれか一項に記載の電子機器の製造方法。 - 前記第2電極は、
対極基板と、
前記対極基板上に設けられる触媒膜と、
前記触媒膜上に突出するように設けられ、前記第2環状部位をなす突出部とを有し、前記突出部が無機材料からなり、前記被封止部が電解質である請求項14〜17のいずれか一項に記載の電子機器の製造方法。 - 前記第1電極及び前記第2電極のうち少なくとも一方が可撓性を有する請求項14〜19のいずれか一項に記載の電子機器の製造方法。
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