JP5762053B2 - 色素増感太陽電池、その製造方法、色素増感太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents
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Description
作用極10は、上述したように、透明基板11及び透明基板11上に設けられる透明導電膜12から成る透明導電性基板15と、透明導電性基板15の透明導電膜12上に設けられ、光増感色素が担持される多孔質酸化物半導体層13とを備える。
対極20は、不動態を形成する金属基板21と、還元反応を促進する触媒層22とで構成される。不動態を形成する金属基板21を構成する金属としては、例えばチタン、ニッケル、ニオブ、アルミニウム、タングステン、SUSなどの電解質40に耐久性を有するものを用いることができる。触媒層22は、白金や炭素などからなる。
封止部30は、作用極10と対極20とを連結しており、作用極10と対極20との間の電解質40は、封止部30によって包囲されることで封止される。封止部30を構成する材料としては、例えばアイオノマー、エチレン−ビニル酢酸無水物共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、紫外線硬化樹脂、及び、ビニルアルコール重合体が挙げられる。なお、封止部30は樹脂のみで構成されてもよいし、樹脂と無機フィラーとで構成されていてもよい。
電解質40は、多孔質酸化物半導体層13内に電解液を含浸させてなるものか、または、多孔質酸化物半導体層13内に電解液を含浸させた後に、この電解液を適当なゲル化剤を用いてゲル化(擬固体化)して、多孔質酸化物半導体層13と一体に形成されてなるもの、あるいは、イオン性液体、酸化物半導体粒子若しくは導電性粒子を含むゲル状の電解質を用いることができる。
対極20における作用極10側とは反対側の表面、すなわち第1電極10の金属基板21の表面には、接続部材60が形成される。接続部材60は、2つの色素増感太陽電池50同士を接続するためのものである。接続部材60を構成する金属としては、対極20よりも低い抵抗を有する金属が用いられる。このような金属としては、銅、銀、ニッケルなどが挙げられるが、導電性及びはんだ濡れ性に優れることから、銅を用いることが好ましい。
導電線80を構成する材料としては、例えば金、銀、銅、白金、アルミニウムなどの金属が挙げられる。
次に、本発明の色素増感太陽電池モジュールの第2実施形態について説明する。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。
まず表面の寸法が50mm×50mmで厚さ4mmのガラスからなる透明基板の表面上に、FTOからなる厚さ1μmの透明導電膜を形成してなる透明導電性基板を用意した。そして、透明導電膜に対しエッチングによりパターニングを行った。
接続部材を超音波振動を加えながらチタン箔に接合させたこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池モジュールを作製した。
11…透明基板
12…透明導電膜
13…酸化物半導体層
15…透明導電性基板(第1電極)
60,260…接続部材
20,320…対極(第2電極)
21…金属基板
30…封止部
50,50A,50B…色素増感太陽電池
100,200…色素増感太陽電池モジュール
Claims (8)
- 複数の色素増感太陽電池を直列且つ電気的に接続してなる色素増感太陽電池モジュールの製造方法において、
前記複数の色素増感太陽電池を直列且つ電気的に接続する接続工程を含み、
前記色素増感太陽電池を、
透明基板及び前記透明基板上に設けられる透明導電膜を有する第1電極、並びに、不動態膜を形成する金属からなる金属基板を含む第2電極を準備する準備工程と、
前記第1電極又は第2電極に酸化物半導体層を形成する酸化物半導体層形成工程と、
前記酸化物半導体層に光増感色素を担持する色素担持工程と、
前記酸化物半導体層上に電解質を配置する電解質配置工程と、
前記第1電極と前記第2電極とを対向させて封止部により前記電解質を封止する封止工程と、
前記第2電極の前記金属基板上であって前記第1電極と反対側の表面に前記金属基板よりも低い抵抗を有する金属からなる直線状の接続部材を、前記第2電極のうち前記封止部の内側領域上を通り前記封止部上を越えて前記金属基板から張り出して固定する接続部材固定工程とを含む色素増感太陽電池の製造方法であって、前記接続部材固定工程において、前記接続部材を抵抗溶接により前記金属基板に接合することにより前記金属基板上に前記接続部材を固定する色素増感太陽電池の製造方法によって製造し、
前記接続工程において、隣り合う2つの色素増感太陽電池のうち一方の色素増感太陽電池の前記第2電極に設けられた前記接続部材を、前記金属基板から他方の色素増感太陽電池側に張り出した状態で、前記他方の色素増感太陽電池の前記第1電極に設けられた端子と接続する色素増感太陽電池モジュールの製造方法。 - 前記接続工程において、隣り合う2つの色素増感太陽電池のうち一方の色素増感太陽電池の前記接続部材と、他方の色素増感太陽電池の前記第1電極に設けられた前記端子とを抵抗溶接により直接接続する請求項1に記載の色素増感太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記接続部材固定工程において、抵抗溶接を、前記金属基板の上に前記接続部材を接触させた状態で、2つの電極をそれぞれ、前記接続部材の表面、及び、前記金属基板の表面に当接させることによって行う、請求項1又は2に記載の色素増感太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記接続部材固定工程において、抵抗溶接を3〜20ミリ秒行う、請求項1〜3のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記接続部材の厚さが9〜200μmである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記第2電極の厚さが9〜200μmである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池モジュールの製造方法。
- 複数の色素増感太陽電池を直列且つ電気的に接続してなる色素増感太陽電池モジュールであって、
前記色素増感太陽電池が、
透明基板及び前記透明基板上に設けられる透明導電膜を有する第1電極と、
不動態膜を形成する金属からなる金属基板を含む第2電極と、
前記第1電極又は第2電極に設けられる酸化物半導体層と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられる電解質と、
前記第1電極及び前記第2電極を接合させる封止部と、
前記第2電極のうち前記第1電極と反対側の表面に設けられ、前記金属基板の金属よりも低い抵抗を有する金属からなる直線状の接続部材とを備えており、
前記色素増感太陽電池において、前記第2電極と前記接続部材との間に、前記金属基板の金属と前記接続部材の金属との合金からなる合金部が設けられ、
隣り合う2つの色素増感太陽電池のうち一方の色素増感太陽電池の前記第2電極に設けられた前記接続部材と、他方の色素増感太陽電池の前記第1電極に設けられた端子とが接続され、
前記接続部材が、前記第2電極のうち前記封止部の内側領域上を通り前記封止部上を越えて前記金属基板から前記他方の色素増感太陽電池側まで張り出している色素増感太陽電池モジュール。 - 前記接続部材と前記端子との間に、前記接続部材を構成する金属と前記端子を構成する金属との合金からなる合金部が設けられている、請求項7に記載の色素増感太陽電池モジュール。
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