JP6286110B2 - Electric module manufacturing method and electric module manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電気モジュールの製造方法および電気モジュールの製造装置に関する。
本願は、2015年9月17日に、日本に出願された特願2015−183915号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。The present invention relates to an electrical module manufacturing method and an electrical module manufacturing apparatus.
This application claims priority on September 17, 2015 based on Japanese Patent Application No. 2015-183915 for which it applied to Japan, and uses the content for it here.
Roll to Rollにより、電気モジュールの一例である色素増感型太陽電池を製造する際、電解液を封入する必要がある。色素増感型太陽電池では、一般に、封止材で電解液の液漏れを防いでいる。
Roll to Rollでは、インラインで、あるいは、長尺の仕掛品を作っておき(巻き初めと巻き終わりのみが封止されている、方法は問わない)、注文に応じて所定のサイズ(長さ)の製品とする。そのため、ラインの流れ方向と垂直な方向に切断して、封止することができる(例えば、特許文献1参照)。When manufacturing a dye-sensitized solar cell which is an example of an electric module by Roll to Roll, it is necessary to enclose an electrolytic solution. In a dye-sensitized solar cell, generally, a sealing material prevents leakage of an electrolytic solution.
In Roll to Roll, in-line or long work in progress is made (only the beginning and end of winding are sealed, regardless of method), and a predetermined size (length) according to the order. Product. Therefore, it can cut | disconnect in the direction perpendicular | vertical to the flow direction of a line, and can seal (for example, refer patent document 1).
色素増感型太陽電池の裁断と封止とを、超音波溶着により行うと、下記の課題が生じることが分かった。
Roll to Rollにより、色素増感型太陽電池を作製した後、後施工で(または製造中に)、電圧設計並びに封止や任意の位置に切断箇所を付与するために、超音波溶着を利用できることが報告されている。
しかし、超音波溶着を行う場合、高周波でホーンを超音波振動させることで溶着することができるが、この超音波振動により封止材が破壊、剥離されてしまい、電解液が漏れたり、封止材の破壊物が粉模様になり、美観が悪くなったりするという課題が生じた。It has been found that the following problems occur when the dye-sensitized solar cell is cut and sealed by ultrasonic welding.
After producing a dye-sensitized solar cell by Roll to Roll, ultrasonic welding can be used for post-construction (or during production) to provide voltage design and sealing or to provide a cutting point at an arbitrary position. Has been reported.
However, when ultrasonic welding is performed, the horn can be ultrasonically vibrated at a high frequency. However, the sealing material is broken and peeled off by the ultrasonic vibration, and the electrolyte leaks or seals. The problem that the destruction of the material became a powder pattern and the aesthetics deteriorated occurred.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、超音波溶着における超音波振動により、封止材が破壊されることを防止した電気モジュールの製造方法および電気モジュールの製造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an electrical module manufacturing method and an electrical module manufacturing apparatus in which the sealing material is prevented from being destroyed by ultrasonic vibration in ultrasonic welding. For the purpose.
[1]電気モジュールの製造方法であって、第一基板の板面に透明導電膜が成膜され、前記透明導電膜の表面に半導体層が形成された第1電極と、第二基板の板面に前記透明導電膜に対向するように対向導電膜が成膜された第2電極とを備え、これら第1電極と第2電極との間に形成された空間を有する電気モジュール前駆体における、前記透明導電膜が成膜された前記第一基板の裏面および前記対向導電膜が成膜された前記第二基板の裏面の少なくとも一方から超音波振動を付与し、この超音波振動が付与された箇所に位置する前記第一基板および前記第二基板の互いに対向する板面を当接させて、これら第一基板と第二基板とを溶着することにより、前記電気モジュール前駆体を溶着する溶着工程を有し、前記溶着工程において、前記超音波振動を付与する部分の近傍を冶具で押圧することを特徴とする電気モジュールの製造方法。 [1] A method of manufacturing an electric module, wherein a transparent electrode is formed on a plate surface of a first substrate and a semiconductor layer is formed on the surface of the transparent electrode, and a plate of a second substrate In an electrical module precursor comprising a second electrode on which a counter conductive film is formed so as to face the transparent conductive film, and having a space formed between the first electrode and the second electrode, Ultrasonic vibration was applied from at least one of the back surface of the first substrate on which the transparent conductive film was formed and the back surface of the second substrate on which the counter conductive film was formed, and this ultrasonic vibration was applied. A welding step of welding the electrical module precursor by bringing the first substrate and the second substrate facing each other into contact with each other and welding the first substrate and the second substrate. And in the welding step, the super Method of manufacturing an electro-module, characterized by pressing the vicinity of the portion to impart a wave vibration in the jig.
[2]前記電気モジュール前駆体は、帯状に一方向に延在させた前記第一基板の板面に、前記一方向に連続して成膜された前記透明導電膜および前記半導体層が前記第一基板の幅方向に一または複数成膜された前記第1電極と、帯状に一方向に延在させた前記第二基板の板面に、前記一方向に連続して成膜された前記対向導電膜が前記第二基板の幅方向に一または複数連続して成膜された前記第2電極とを貼り合せて前記幅方向両端が封止されており、前記貼り合わされた前記第1電極と前記第2電極とに超音波振動を付与してこれら第1電極と第2電極とを前記延在する方向に対し交叉する方向に亘って溶着することを特徴とする[1]に記載の電気モジュールの製造方法。 [2] In the electrical module precursor, the transparent conductive film and the semiconductor layer continuously formed in the one direction are formed on the plate surface of the first substrate extending in one direction in a strip shape. One or more of the first electrodes formed in the width direction of one substrate and the opposite surface formed continuously in the one direction on the plate surface of the second substrate extending in one direction in a band shape A conductive film is bonded to the second electrode formed continuously in the width direction of the second substrate, and both ends in the width direction are sealed, and the bonded first electrode and The electricity according to [1], wherein ultrasonic vibration is applied to the second electrode to weld the first electrode and the second electrode in a direction crossing the extending direction. Module manufacturing method.
[3]前記空間に電解質を注液する注液工程を有することを特徴とする[1]または[2]に記載の電気モジュールの製造方法。 [3] The method for manufacturing an electric module according to [1] or [2], further comprising a liquid injection step of injecting an electrolyte into the space.
[4]前記溶着した箇所を切断する切断工程を有することを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載の電気モジュールの製造方法。 [4] The method for manufacturing an electric module according to any one of [1] to [3], further including a cutting step of cutting the welded portion.
[5]前記溶着工程において、溶着する箇所を溶着すると同時に、前記電気モジュール前駆体を切断することを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載の電気モジュールの製造方法。 [5] The method for manufacturing an electric module according to any one of [1] to [4], wherein, in the welding step, the electric module precursor is cut at the same time as welding locations are welded.
[6]前記溶着工程の前、前記溶着工程の後であり前記切断工程の前、または、前記切断工程の後のいずれかに、前記空間に電解質を注液する注液工程を有することを特徴とする[4]または[5]に記載の電気モジュールの製造方法。 [6] The method includes an injection step of injecting an electrolyte into the space before the welding step, after the welding step, before the cutting step, or after the cutting step. method of manufacturing an electro-module according to [4] or [5] to.
[7]電気モジュールの製造装置であって、第一基板の板面に透明導電膜が成膜され、前記透明導電膜の表面に半導体層が形成された第1電極と、第二基板の板面に前記透明導電膜に対向するように対向導電膜が成膜された第2電極とを備え、これら第1電極と第2電極との間に形成された空間を有する電気モジュール前駆体における、前記透明導電膜が成膜された前記第一基板の裏面および前記対向導電膜が成膜された前記第二基板の裏面の少なくとも一方から超音波振動を付与し、この超音波振動が付与された箇所に位置する前記第一基板および前記第二基板の互いに対向する板面を当接させて、これら第一基板と第二基板とを溶着することにより、前記電気モジュール前駆体を溶着する超音波付与部を有する超音波溶着手段を備え、前記超音波溶着手段は、前記超音波付与部の先端部が、前記第一基板または前記第二基板に当接した際に、前記先端部の周囲に配置され、かつ、前記第一基板および前記第二基板における、前記先端部が当接する部分の近傍を押圧する冶具を有することを特徴とする電気モジュールの製造装置。 [7] An electric module manufacturing apparatus, wherein a transparent electrode is formed on a plate surface of a first substrate and a semiconductor layer is formed on the surface of the transparent electrode, and a plate of a second substrate In an electrical module precursor comprising a second electrode on which a counter conductive film is formed so as to face the transparent conductive film, and having a space formed between the first electrode and the second electrode, Ultrasonic vibration was applied from at least one of the back surface of the first substrate on which the transparent conductive film was formed and the back surface of the second substrate on which the counter conductive film was formed, and this ultrasonic vibration was applied. Ultrasonic waves for welding the electrical module precursor by bringing the first substrate and the second substrate facing each other into contact with each other and welding the first substrate and the second substrate. Provided with ultrasonic welding means having an application part, The ultrasonic welding means is disposed around the tip when the tip of the ultrasonic wave application portion contacts the first substrate or the second substrate, and the first substrate and the first substrate An apparatus for manufacturing an electrical module, comprising a jig that presses the vicinity of a portion of the two substrates in contact with the tip portion.
[8]前記冶具は、前記超音波付与部の前記先端部から前記第一基板または前記第二基板に付与される超音波振動を吸収する材質からなることを特徴とする[7]に記載の電気モジュールの製造装置。 [8] The jig according to [7], wherein the jig is made of a material that absorbs ultrasonic vibration applied to the first substrate or the second substrate from the tip of the ultrasonic wave application unit. Electric module manufacturing equipment.
本発明によれば、超音波溶着における超音波振動により、封止材が破壊されることを防止した電気モジュールの製造方法および電気モジュールの製造装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of an electric module and the manufacturing apparatus of an electric module which prevented the sealing material being destroyed by the ultrasonic vibration in ultrasonic welding can be provided.
以下、図面を参照して、本発明の電気モジュールの製造方法および電気モジュールの製造装置の実施の形態について説明する。
本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。Hereinafter, an embodiment of an electric module manufacturing method and an electric module manufacturing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
This embodiment is specifically described in order to make the gist of the invention better understood, and is not intended to limit the present invention unless otherwise specified.
[電気モジュール]
本発明の電気モジュールの製造方法および電気モジュールの製造装置によって得られる電気モジュールの一実施形態について説明する。
本明細書において、「セル」とは、単一の色素増感型太陽電池を意味する。また、本明細書および請求の範囲において、「電気モジュール」とは、複数のセルを備えたユニットを意味する。本実施形態は、本発明を簡易に説明するために、便宜上単一のセルを分割して得られる電気モジュールの態様を示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。[Electric module]
An embodiment of an electrical module obtained by the electrical module manufacturing method and the electrical module manufacturing apparatus of the present invention will be described.
In the present specification, the “cell” means a single dye-sensitized solar cell. In the present specification and claims, the “electric module” means a unit having a plurality of cells. This embodiment shows an aspect of an electric module obtained by dividing a single cell for convenience in order to simply explain the present invention, but the present invention is not limited to this.
図1に示すように、色素増感型太陽電池1Aは、第一基板2上に透明導電膜3および半導体層4を備えた第1電極5と、第二基板6上に対向導電膜7および触媒層8を備えた第2電極9とを備えている。そして、第1電極5と第2電極9との間が、セパレータ12を介装させた状態で、第一基板2の端縁と第二基板6の端縁とにおいて封止材11により封止されているとともに、封止材11により囲繞された空間が第一基板2と第二基板6との溶着により複数のセルCに分割されている。そしてさらに、各セルC内に電解液13が充填されている。
本発明においては、色素増感型太陽電池1Aは、セパレータ12を備えていなくてもよい。As shown in FIG. 1, the dye-sensitized
In the present invention, the dye-sensitized
第一基板2および第二基板6は、それぞれ透明導電膜3および対向導電膜7の基台となる部材であり、例えば、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の透明の熱可塑性樹脂による平板状部材を略矩形に切断したものである。第一基板2および第二基板6は、フィルム状に形成されたものであってもよい。
The 1st board |
透明導電膜3は、第一基板2の板面2aの略全体に成膜されている。
透明導電膜3の材料としては、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛等が用いられる。The transparent
As a material of the transparent
半導体層4は、後述する増感色素から電子を受け取り輸送する機能を有する。半導体層4は、金属酸化物からなる半導体により透明導電膜3の表面3aに設けられている。金属酸化物としては、例えば、酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)等が挙げられる。The
半導体層4は、増感色素を担持している。増感色素は、有機色素または金属錯体色素で構成されている。有機色素としては、例えば、クマリン系、ポリエン系、シアニン系、ヘミシアニン系、チオフェン系等の各種有機色素が挙げられる。金属錯体色素としては、例えば、ルテニウム錯体等が好適に用いられる。
このように、第一基板2の板面2aに透明導電膜3を成膜し、透明導電膜3の表面3aに半導体層4を設けて第1電極5が構成されている。The
Thus, the
対向導電膜7は、第二基板6の板面6a全体に成膜されている。
対向導電膜7の材料としては、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛等が用いられる。対向導電膜7の表面7aには、カーボンペースト、プラチナ等からなる触媒層8が成膜されている。
このように、第二基板6の板面6aに対向導電膜7を成膜し、対向導電膜7の表面7aに触媒層8を成膜させて第2電極9が構成されている。
この第2電極9は、対向導電膜7を透明導電膜3に対向させて、第1電極5と対向配置されている。The counter
As the material of the counter
In this way, the
The
封止材11としては、特に限定されず、硬化性樹脂やホットメルト樹脂等が用いられる。
この封止材11は、後述するセルCが形成されていない図4に示す帯状に配置された第1電極5の端縁R1〜R4の全周に沿って、透明導電膜3の表面に枠状に配される。封止材11は、加熱プレスされて第1電極5と第2電極9との間を接着している。封止材11は、第2電極9の端縁の全周に沿って、または第1電極5と第2電極9との双方の端縁の一部または全周に配されてもよい。封止材11は、第1電極5の端縁R1〜R4の一部にのみ配されていてもよい。例えば、後述する第3の実施形態のように、封止材11は、第1電極5または第2電極9の端縁R1,R2に沿って配され、端縁R3,R4に沿っては配されない構成にしてもよい。The sealing
This sealing
図1に示すセパレータ12としては、封止材11および電解液(電解質)13を通過させる多数の孔(不図示)を有する不織布等のシート材が用いられる。
ただし、後述するように、本発明においては、セパレータ12を用いなくてもよい。As the
However, as will be described later, the
電解液13としては、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル等の非水系溶剤;ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウムまたはヨウ化ブチルメチルイミダゾリウム等のイオン液体等の液体成分に、ヨウ化リチウム等の支持電解液とヨウ素とが混合された溶液等が用いられている。電解液13は、逆電子移動反応を防止するため、t−ブチルピリジンを含むものでもよい。
Examples of the
[色素増感型太陽電池の製造方法、色素増感型太陽電池の製造装置]
(第1の実施形態)
次に、色素増感型太陽電池1Aの製造方法の第1の実施形態、および、色素増感型太陽電池1Aの製造装置の一実施形態について、図2A〜図10Bを用いて説明する。
本実施形態の色素増感型太陽電池1Aの製造方法は、次の工程を備える。透明導電膜3と対向導電膜7とを対向させて、第1電極5と第2電極9とを貼り合わせて、電気モジュール前駆体を得る貼り合わせ工程。透明導電膜3および半導体層4が成膜された第一基板2の裏面および対向導電膜7が成膜された第二基板6の裏面の少なくとも一方から超音波振動を付与し、この超音波振動が付与された箇所に位置する第一基板2および第二基板6の互いに対向する板面2a,6aを当接させて、これら第一基板2と第二基板6とを溶着することにより、電気モジュール前駆体を溶着する溶着工程。
本実施形態では、次のものを電気モジュール前駆体と言う。第1電極5と第2電極9との間に形成された空間に電解液(電解質)13が封止されたもの。第1電極5と第2電極9との間に形成された空間に電解液(電解質)13が封止されていないもの。
本実施形態の製造方法の一例においては、貼り合わせ工程(II)の前に、(I)電極板形成工程を備え、さらに、溶着工程(III)の後に、(IV)電気的接続工程、(V)注液孔形成工程、(VI)注液工程および(VII)注液孔封止工程を備えている。
以下、各工程について説明する。[Dye-sensitized solar cell manufacturing method, dye-sensitized solar cell manufacturing apparatus]
(First embodiment)
Next, 1st Embodiment of the manufacturing method of 1A of dye-sensitized solar cells and one Embodiment of the manufacturing apparatus of 1A of dye-sensitized solar cells are described using FIG. 2A-FIG. 10B.
The manufacturing method of the dye-sensitized
In the present embodiment, the following is referred to as an electric module precursor. An electrolyte solution (electrolyte) 13 is sealed in a space formed between the
In an example of the manufacturing method of the present embodiment, (I) an electrode plate forming step is provided before the bonding step (II), and (IV) an electrical connection step is further provided after the welding step (III). V) A liquid injection hole forming step, (VI) a liquid injection step, and (VII) a liquid injection hole sealing step are provided.
Hereinafter, each step will be described.
(I)<電極板形成工程>
電極板形成工程においては、図2Aに示すように、第一基板2の板面2aに透明導電膜3が成膜され、透明導電膜3の表面3aに半導体層4が形成された第1電極5を形成する。また、第二基板6の板面6aに対向導電膜7が形成され、さらに対向導電膜7の表面7aに触媒層8が成膜された第2電極9を形成する。
具体的には、第1電極5および第2電極9は以下のようにして形成される。(I) <Electrode plate forming step>
In the electrode plate forming step, as shown in FIG. 2A, the first electrode in which the transparent
Specifically, the
図2Aに示すように、第一基板2として、PET等からなる基板を用いる。
第一基板2の板面2aの全体に酸化インジウムスズ(ITO)等をスパッタリングして、透明導電膜3を成膜する。
半導体層4は、例えば、エアロゾルデポジション法、コールドスプレー法等の焼成を要しない低温成膜法により、多孔質となるように透明導電膜3の表面3aに形成する。この際、図4に示すように、封止材11を塗布する端縁R1〜R4を残して導体層4を形成する。あるいは、電流の取り出し、または封止材を配するために、第一基板2の少なくとも一端縁R1を残して半導体層4を形成する。As shown in FIG. 2A, a substrate made of PET or the like is used as the
The transparent
The
半導体層4を形成した後、図2Bに示すように、増感色素を溶剤に溶かした増感色素溶液に半導体層4を浸漬させ、該半導体層4に増感色素を担持させる。半導体層4に増感色素を担持させる方法は、上記に限定されず、増感色素溶液中に半導体層4を移動させながら連続的に投入・浸漬・引き上げを行う方法等も採用される。
以上により、図2Bに示す第1電極5が得られる。After forming the
Thus, the
第2電極9は、図2Aに示すように、ポリエチレンテレフタレート(PET)等よりなる第二基板6の板面6aに、ITO、酸化亜鉛またはプラチナ等をスパッタリングして対向導電膜7を成膜する。対向導電膜7は、印刷法やスプレー法等にて形成されたものであってもよい。対向導電膜7の表面7aの全体に、カーボンペースト等を成膜して触媒層8を形成する。
As shown in FIG. 2A, the
(II)<貼り合わせ工程>
図3に示すように、貼り合わせ工程は、第1電極5と第2電極9とを対向配置させて貼り合せ、必要に応じてそれぞれの端縁R1〜R4(図4参照)を封止材11により封止し、第1電極5と、第2電極9とを備える電気モジュール前駆体を形成する工程である。(II) <Lamination process>
As shown in FIG. 3, in the bonding step, the
「封止材および注液孔形成用部材の配置」
具体的には、図4に示すように、未分割の半導体層4に沿う透明導電膜3の端縁R1〜R4の全周に、所定の幅寸法を有する枠形状に形成されたシート状の封止材11を配して半導体層4を囲繞する。ただし、上述したように、本発明においては、封止材11が、第1電極5の端縁R1〜R4の一部にのみ配されていてもよい(例えば、第3の実施形態を参照)。
なお、封止材11を配した後、半導体層4、または、対向導電膜7上に、電解質を塗布し、その後、後述する基板の貼り合わせを行ってもよい。この電解質は、液状、ゲル状、固体状のいずれの状態であってもよい。"Arrangement of sealing material and injection hole forming member"
Specifically, as shown in FIG. 4, a sheet-like sheet formed in a frame shape having a predetermined width dimension on the entire circumference of the edges R <b> 1 to R <b> 4 of the transparent
In addition, after arrange | positioning the sealing
その後、注液孔形成用部材19を、第1電極5の一端縁R1に対向する端縁R2に所定の間隔をおいて複数配置する。この際、各注液孔形成用部材19は、封止材11に跨って、第一基板2の端縁R2から突出するように配置する。
注液孔形成用部材19としては、短冊状に形成した離型性樹脂シートを用いる。
離型性樹脂シートとしては、例えば、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等が用いられる。
所定の間隔とは、第1電極5(ないし第2電極9)において隣接するセルC,Cが形成される間隔である。Thereafter, a plurality of liquid injection
As the injection
As the releasable resin sheet, for example, polyester, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, or the like is used.
The predetermined interval is an interval at which adjacent cells C and C are formed in the first electrode 5 (or the second electrode 9).
「基板の貼り合せ」
次に、図3に示すように、セパレータ12を介在させた状態で透明導電膜3と対向導電膜7とを対向させるように、第2電極9を第1電極5に当接させる。後述するように、セパレータ12を用いなくてもよい。"Lamination of substrates"
Next, as shown in FIG. 3, the
「接着工程」
接着工程では、貼り合わされた第1電極5および第2電極9の図5に示す一端縁R1を除いて、硬化性樹脂やホットメルト樹脂等からなる封止材11が配置された端縁R2〜R4を積層方向にプレスし、封止材11を硬化させるか、加熱し、封止材11を第1電極5および第2電極9に接着させる。この際、封止材11は、注液孔形成用部材19とは接着しない。なぜならば、注液孔形成用部材19は、耐熱温度が封止材11の溶融硬化温度よりも高く、かつ、非接着性に優れているからである。従って、注液孔形成用部材19の両表面は、第1電極5とも第2電極9とも接着されていない状態となる。
本実施形態では、注液孔をあらかじめ設け、接着工程後に注液する方法の例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、前もって電解液を塗布し、プレス張り合わせや真空張り合わせを用いてもよい。"Adhesion process"
In the bonding step, except for the one end edge R1 shown in FIG. 5 of the
In the present embodiment, an example of a method in which a liquid injection hole is provided in advance and liquid injection is performed after the bonding step has been described, but the present invention is not limited to this. For example, an electrolytic solution may be applied in advance, and press bonding or vacuum bonding may be used.
(III)<溶着工程>
溶着工程では、図6に示すように、第1電極5と第2電極9とにより形成される空間を複数のセルC,C・・・に区画する境界上、すなわち所望のパターニング箇所P,P・・・をたどるように、電気モジュール前駆体における、透明導電膜3が成膜された第一基板2の裏面2b(図3参照)および対向導電膜7が成膜された第二基板6の裏面6b(図3参照)の少なくとも一方から超音波振動を付与する。(III) <Welding process>
In the welding step, as shown in FIG. 6, on the boundary that partitions the space formed by the
そうすると、第一基板2に成膜された透明導電膜3および半導体層4が、超音波振動により破壊されるとともに、透明導電膜3に対向する対向導電膜7および触媒層8が、同様にして超音波振動により破壊される。その結果、図1に示すように、互いに対向する位置において、第一基板2の板面2aと第二基板6の板面6aとが当接する。そして、さらに、これら第一基板2と第二基板6とは、超音波振動により溶融して互いに溶着し、図6に示すように半導体層4を囲繞するように配置された封止材11の枠内に互いに分割された複数のセルC,C・・・を形成する。溶着工程では、電気モジュール前駆体は、溶着時の超音波によって絶縁される。第一基板2や第二基板6としては、少なくとも一面(板面2a,6a)が予め溶着予定部位が絶縁されたものを用いてもよい。
Then, the transparent
この分割工程では、図7に示すように、電気モジュールの製造装置に備えられた超音波溶着手段20を用いる。超音波溶着手段20は、電気モジュール前駆体を溶着する超音波付与部(ホーン)21を有する。超音波付与部21は、透明導電膜3と対向導電膜7とを対向させて貼り合わされた第1電極5と第2電極9に対して、透明導電膜3が成膜された第一基板2の裏面2bおよび対向導電膜7が成膜された第二基板6の裏面6bの少なくとも一方から超音波振動を付与する。また、超音波付与部21は、この超音波振動が付与された箇所に位置する第一基板2の板面2aと第二基板6の板面6aを当接させて、これら第一基板2と第二基板6とを溶着する。これにより、電気モジュール前駆体が溶着される。超音波溶着手段20は、超音波付与部21と対向する位置に、台座22を有する。
In this dividing step, as shown in FIG. 7, ultrasonic welding means 20 provided in the electrical module manufacturing apparatus is used. The ultrasonic welding means 20 has an ultrasonic application part (horn) 21 for welding the electric module precursor. The ultrasonic
超音波付与部21は、先端(第一基板2または第二基板6に当接する部分(図7では、第一基板2に当接する部分))に向かって凸状をなしている。超音波付与部21は、先端に向かって順に、基体21A、第1の幅狭部21Bおよび第2の幅狭部21Cからなる。超音波付与部21は、先端に向かうに従って、それぞれの部位の幅(図7では、紙面において、超音波付与部21の長手方向と垂直な幅)が狭くなっている。
第2の幅狭部21Cは、第1の幅狭部21Bの先端面21aから先端方向(図7では、紙面の下方向)に凸の先端部をなしている。以下、第2の幅狭部21Cを先端部21Cと言う。超音波付与部21は、図7において、紙面と垂直な方向に延在する形状をなしている。従って、先端部21Cは、図7において、紙面と垂直な方向に延在する突条をなしている。
第1の幅狭部21Bの先端面21aの幅W1(図7参照)は、特に限定されないが、例えば、300μm〜50mmであることが好ましく、1mm〜5mmであることがより好ましい。
第2の幅狭部21Cの幅W2(図7参照)は、特に限定されないが、例えば、100μm〜10mmであることが好ましく、300μm〜3mmであることがより好ましい。The ultrasonic
The second
The width W 1 (see FIG. 7) of the
Although the width W 2 (see FIG. 7) of the second
超音波溶着手段20は、超音波付与部21の先端部21Cが第一基板2または第二基板6に当接した際に、先端部21Cの周囲に配置され、かつ、第一基板2または第二基板6における、先端部21Cが当接する部分の近傍を押圧する冶具23を有する。
冶具23は、特に限定されないが、各種プラスチックからなるプラスチック基板、各種金属からなる金属基板、超音波付与部21の先端部21Cから第一基板2または第二基板6に付与される超音波振動を吸収する材質からなる部材等が挙げられる。超音波振動を吸収する材質からなる部材としては、例えば、スポンジ、ゴム等の弾性変形可能な部材が挙げられる。冶具23は、それ自体が超音波振動により溶融あるいは変形し難い材質であることが好ましい。それ自体が超音波振動により溶融あるいは変形し難い材質としては、例えば、塩化ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、鉛、アルミニウム等が挙げられる。
超音波付与部21の先端部21Cから付与される超音波振動を、第一基板2または第二基板6における、溶着する部分以外に伝搬させない効果が高いことから、冶具23としては、超音波振動を吸収する材質からなる部材が好ましい。冶具23における第一基板2または第二基板6に当接する部分の形状は特に限定されない。超音波溶着時の冶具23における第一基板2または第二基板6に当接する部分の形状は、面、線、複数の点で接触することが可能な形状が挙げられる。超音波溶着時の当接部分に、均質に効果を発揮することが可能となるため、冶具23の形状は、面状が特に好ましい。
冶具23は、超音波付与部21の先端部21Cの周囲のうち、少なくとも第一基板2または第二基板6に当接する部分(近接する部分)に配置されていればよい。
冶具23は、図7に例示するように、超音波付与部21の先端部21Cの近傍に一体化されていてもよい。また、超音波付与部21とは別部材とされていてもよい。The ultrasonic welding means 20 is disposed around the
The
Since the ultrasonic vibration applied from the
The
As illustrated in FIG. 7, the
超音波溶着手段20が、冶具23を有することにより、超音波付与部21の先端部21Cが第一基板2または第二基板6に当接すると同時に、冶具23が第一基板2または第二基板6における、先端部21Cが当接する部分の近傍を押圧する。そのため、超音波付与部21の先端部21Cから付与される超音波振動が、第一基板2または第二基板6における、溶着する部分以外に伝搬し難くなる。これにより、超音波振動により封止材12が破壊されることを抑制し、電解液が漏れたり、封止材の破壊物が粉模様になり、美観が悪くなったりすることを防止できる。また、透明導電膜3、対向導電膜7、触媒層8が、必要以上に破壊されることを抑制し、面積当たりの発電性能の低下を抑制し、これらの破壊物が粉模様になり、美観が悪くなったりすることを防止できる。
冶具23として、超音波振動を吸収する材質からなる部材を用いることにより、第一基板2または第二基板6における、先端部21Cが当接する部分の近傍において、冶具23が先端部21Cからの超音波振動を吸収する。そのため、第一基板2または第二基板6における、先端部21Cが当接する部分の近傍には、先端部21Cからの超音波振動がより直接伝わり難くなる。これにより、超音波付与部21の先端部21Cから付与される超音波振動が、第一基板2または第二基板6における、溶着する部分以外に伝搬し難くなり、超音波振動により封止材12による封止構造が破壊されることを抑制することができる。Since the ultrasonic welding means 20 includes the
By using a member made of a material that absorbs ultrasonic vibrations as the
図7に示す領域αでは、超音波付与部21の先端部21Cが第一基板2または第二基板6に当接するため、先端部21Cからの超音波振動が十分に伝わり、第一基板2と第二基板6が強固に溶着する。そのため、第一基板2と第二基板6の間に、予め電解液が注入されていたとしても、電解液を封止することができる。一方、図7に示す領域β1、β2では、冶具23が先端部21Cからの超音波振動を吸収する。そのため、先端部21Cからの超音波振動が十分に伝わらず、第一基板2と第二基板6の溶着が弱いか、ほとんど溶着しない。ゆえに、第一基板2と第二基板6の間に、予め電解液が注入されていた場合、電解液を完全に封止することは難しい。In the region α shown in FIG. 7, since the
台座22は、超音波付与部21と対向する面(上面)22aに、超音波付与部21方向(図7では、紙面の上方向)に凸の突部22Aを有している。台座22は、図7において、紙面と垂直な方向に延在する直方体状をなしている。従って、突部22Aは、図7において、紙面と垂直な方向に延在する突条をなしている。
台座22の突部22Aは、超音波付与部21の先端部21Cと対向する位置に設けられている。これにより、超音波付与部21の先端部21Cを第一基板2に当接するに伴って、台座22の突部22Aが第二基板6に当接し、超音波付与部21の先端部21Cと台座22の突部22Aの間に、第一基板2と第二基板6を挟み込んだ状態で、先端部21Cから第一基板2と第二基板6に超音波振動を付与するようになっている。The
The
突部22Aの幅W3(図7参照)は、特に限定されないが、例えば、100μm〜10mmであることが好ましく、300μm〜3mmであることがより好ましい。Width W 3 of the protruding
超音波溶着手段20は、図7に示すように、台座22の突部22Aが第二基板6に当接した際に、突部22Aの周囲に配置され、かつ、第一基板2または第二基板6における、先端部21Cが当接する部分の近傍を押圧する冶具24を有していてもよい。
冶具24としては、上記の冶具23と同様のものが用いられる。As shown in FIG. 7, the ultrasonic welding means 20 is arranged around the
As the
超音波振動は、第1電極5と第2電極9をそれぞれ同時かつ確実にパターニングするとともに、溶着できる所定の出力で行う。
The ultrasonic vibration is performed at a predetermined output that can be welded while patterning the
(IV)<電気的接続工程>
電気的接続工程では、加熱プレスによる接着をしなかった一端縁R1において、図8Aに示すように隣接するセルC,C間に跨る切欠15を形成し、図8Bに示すようにこの切欠15,15・・・に導通部材16,16・・・を配して複数のセルC,C間を直列接続させる。その後、一端縁R1を加熱プレスにより接着してこの一側端R1を閉口する。
以上により、注液孔形成用部材19が配された位置を除いて第1電極5と第2電極9とが端縁R1〜R4において接着される。(IV) <Electrical connection process>
In the electrical connection step, a
By the above, the
(V)<注液孔形成工程>
注液孔形成工程では、図9に示すように、第一基板2の端縁から突出させた注液孔形成用部材19,19を引き抜き、セルCを開口させて電解液を注入可能な注液孔17,17・・・を形成する。
以上の工程により、第1電極5と第2電極9との間にセルC,C・・・が形成された接合体1aが得られる。(V) <Injection hole forming step>
In the liquid injection hole forming step, as shown in FIG. 9, the liquid injection
Through the above steps, a joined
(VI)<注液工程>
注液工程では、前述した工程で得られた第1電極5と第2電極9との接合体1aを減圧雰囲気下に置き、電解液13を保持した容器(不図示)に注液孔17,17を浸漬させて真空引きにより電解液13をセルC内に注入する。(VI) <Liquid injection process>
In the liquid injection process, the joined
(VII)<注液孔封止工程>
その後、注液孔封止工程では、電解液13の注入後に注液孔17,17・・・を接着剤等で閉口してセルCを封止し、複数のセルC,C・・・が直列接続された図10A,図10Bに示す色素増感型太陽電池1Aを得る。(VII) <Injection hole sealing step>
Thereafter, in the injection hole sealing step, after injection of the
以上のように、本実施形態の色素増感型太陽電池1Aの製造方法によれば、第1電極5および第2電極9の絶縁、すなわちパターニングとパターニングされた箇所における溶着とを、超音波振動により1つの動作、すなわち1つの工程で行うことができる。また、第1電極5と第2電極9とを貼り合わせた後に、超音波振動を用いてパターニングを行えばよいため、第1電極5と第2電極9との貼り合せにおいて、パターニングされる位置P(図8A参照)を予め考慮した位置合わせを省略できる。したがって、製造工程の簡略化と製造時間の短縮により、複数のセルC,C・・・からなる色素増感型太陽電池1Aの製造効率を大幅に向上させることができるという効果が得られる。
As described above, according to the method of manufacturing the dye-sensitized
第1電極5と第2電極9とを貼り合わせた後に、超音波振動を用いてパターニングを行うため、パターニングおよび溶着位置Pが一致する。したがって、セルC,C間の区画を容易かつ的確に行うことができるという効果が得られる。
本実施形態の色素増感型太陽電池1Aの製造方法により製作された複数のセルC,C・・・を有する色素増感型太陽電池1Aによれば、セルC,C同士の間を、封止材を用いずに絶縁した上で絶縁された箇所を溶着して分割することができる。そのため、材料コストを削減できるとともに、電解液13が封止材11に触れることにより劣化することを抑制することができるという効果が得られる。Since the patterning is performed using the ultrasonic vibration after the
According to the dye-sensitized
本実施形態においては、セパレータ12を介在させた状態で透明導電膜3と対向導電膜7とを対向させるように、第2電極9を第1電極5に当接させている。これは、溶着工程において、パターニング箇所Pおよびその近傍に第1電極5と第2電極9とが接触する部分が生じると、当該接触部分において通電し、電池がショートすることがあるためである。
しかしながら、本発明においては、超音波振動を用いてパターニングを行うため、パターニング箇所Pの互いに対向する位置において透明導電膜3、半導体層4、対向導電膜7および触媒層8にクラックが生じる。また、パターニング箇所Pの近傍にもクラックが生じる。そのため、パターニング箇所Pおよびその近傍において、第1電極5と第2電極9とが接触する部分が生じない。従って、本発明においては、セパレータ12を用いない場合であっても、パターニング箇所Pにおいて確実に第1電極5および第2電極9の絶縁を行うことができるため、電池がショートすることがない。In the present embodiment, the
However, in the present invention, since patterning is performed using ultrasonic vibration, cracks are generated in the transparent
(第2の実施形態)
次に、色素増感型太陽電池1Aの製造方法の第2の実施形態について、図11を用いて説明する。
本実施形態では、上述した第1の実施形態と同様の構成および工程については同一の符号を用いてその構成および工程の説明を省略し、第1の実施形態と異なる構成および工程についてのみ説明する。
本実施形態の色素増感型太陽電池1Aの製造方法は、(I)電極板形成工程から(III)溶着工程までを、複数の半導体層4が形成されロール状に巻回された長尺な帯状の第1電極5と、同様にロール状に巻回された長尺な帯状の第2電極9とを用いて各工程の作業を連続的に行い、色素増感型太陽電池1Aを製造する点で第1の実施形態の色素増感型太陽電池1Aの製造方法と異なっている。(Second Embodiment)
Next, 2nd Embodiment of the manufacturing method of 1 A of dye-sensitized solar cells is described using FIG.
In the present embodiment, the same configurations and processes as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and descriptions of the configurations and processes are omitted, and only configurations and processes different from those in the first embodiment will be described. .
The manufacturing method of the dye-sensitized
(I)電極板形成工程
第1電極5は、ロール状に巻回された帯状の第一基板2を一方向(矢印L方向)に引き出し、所定の位置で板面2aの全体に透明導電膜3を成膜し、さらに透明導電膜3の成膜位置より下流側で透明導電膜3の表面3aに、端縁(外周)R1〜R4を残して半導体層4を矢印L方向に間歇的に設けて製作する。半導体層4における増感色素の吸着は、例えば、スプレー塗布により行うことができる。
第2電極9は、ロール状に巻回された帯状の第二基板6を一方向(矢印L方向)と反対方向に引き出し、所定の位置で板面6aの全体に対向導電膜7を成膜し、さらに対向導電膜7の成膜位置よりも下流側で対向導電膜7の表面7aの全体に触媒層8を成膜することにより製作する。(I) Electrode plate formation step The
The
(II)<封止工程>
「封止材および注液孔形成用部材の配置」
封止材11の配置には、第一基板2上に所定の間隔をおいて間歇的に形成された半導体層4を1つずつ囲繞するように枠状に形成されたシート状のものを用いる。この枠状の封止材11で区画された領域が色素増感型太陽電池1Aの1単位Tとなる。
注液孔形成用部材19は、帯状の第一基板2の一端縁に沿って延在する封止材11上に前記第1の実施形態で示したとおりに配置する。(II) <Sealing process>
"Arrangement of sealing material and injection hole forming member"
For the arrangement of the sealing
The liquid injection
「基板の貼り合せ」
上記のようにして形成された帯状の第1電極5および第1電極5に配された封止材11に、帯状に引き出したセパレータ12を配し、セパレータ12を配した下流側で、さらに帯状の第2電極9を配する。第2の実施態様においても、第1の実施態様と同様の理由により、セパレータ12は用いなくてもよい。"Lamination of substrates"
The strip-shaped
「接着工程」
接着工程を、第1の実施形態と同様に行う。"Adhesion process"
The bonding step is performed in the same manner as in the first embodiment.
(III)<溶着工程>
本実施形態では、電気モジュール前駆体は、帯状に一方向に延在させた第一基板2の板面2aに、一方向に連続して成膜された透明導電膜3および半導体層4が第一基板2の幅方向に一または複数成膜された第1電極5と、帯状に一方向に延在させた第二基板6の板面6aに、一方向に連続して成膜された対向導電膜7が第一基板2の幅方向に一または複数連続して成膜された第2電極9とを貼り合せて幅方向両端が封止されている。
溶着工程では、封止材11の枠内を第1電極5および第2電極9の延在方向に分割するように矢印L方向に直交する方向に超音波振動を付与し、第1電極5と第2電極9との間に複数のセルC,C・・・を形成する。(III)溶着工程は、上記第1の実施形態と同様にして行う。
その後、(IV)電気的接続工程の前または後に(V)切断工程を行う。
切断工程は、一の色素増感型太陽電池1Aの単位T毎に互いに貼着された第1電極5と第2電極9とを切断して行う。
(IV)電気的接続工程、(VI)注液孔形成工程、(VII)注液工程および(VIII)注液孔封止工程は、第1の実施形態での方法と同様に行う。(VI)注液孔形成工程は、(V)切断工程の前に行われてもよい。(III) <Welding process>
In the present embodiment, the electrical module precursor includes a transparent
In the welding step, ultrasonic vibration is applied in a direction orthogonal to the arrow L direction so as to divide the inside of the frame of the sealing
Thereafter, (IV) a cutting step is performed before or after the (IV) electrical connection step.
The cutting step is performed by cutting the
The (IV) electrical connection step, (VI) injection hole forming step, (VII) injection step, and (VIII) injection hole sealing step are performed in the same manner as in the first embodiment. The (VI) injection hole forming step may be performed before the (V) cutting step.
以上のようにして色素増感型太陽電池1Aの製造を、1つの色素増感型太陽電池1Aごとではなく、長尺な帯状の第一基板2および長尺な帯状の第二基板6において各工程の作業を連続的に行う。その後、帯状の第1電極5と第2電極9とを貼り合わせた上で、図9に示す複数の接合体1aまたは図11に示す色素増感型太陽電池1Aを1つずつに切断する。これにより、効率的に色素増感型太陽電池1Aを製作することができるという効果が得られる。
As described above, the production of the dye-sensitized
帯状の第1電極5と第2電極9とを貼り合せて封止する工程および複数のセルC,C・・・を形成する工程においても、これら第1電極5と第2電極9との位置決めを考慮することなく簡便に封止し、またはセルC,C間を極めて簡便に絶縁および溶着することができる。そのため、色素増感型太陽電池1Aの連続的な製造においても非常に効率的となるという効果が得られる。
Positioning of the
上記第1の実施形態および第2の実施形態においては、色素増感型太陽電池1A毎の第1電極5と第2電極9との間の封止を、封止材11を用いて行う構成とした。上記第1の実施形態および第2の実施形態においては、封止材11による封止に代えて、超音波振動を付与して第1電極5と第2電極9との間を絶縁および封止して色素増感型太陽電池1Aを形成してもよい。
この場合、色素増感型太陽電池1Aの製作おいて、枠状の封止材11を、半導体層4を囲繞するように配置するという作業を省いて、超音波溶着によって、より簡便に封止することができるという効果が得られる。また、電解液を塗布した後に貼り合わせを行うことにより、注入孔を無くすことができる。その場合、注入孔を考慮せず任意の場所で溶着処理が可能となる。In the said 1st Embodiment and 2nd Embodiment, the structure which seals between the
In this case, in the production of the dye-sensitized
上記実施形態においては、注液孔形成用部材19を配する位置と導通材を配する位置とを端縁R1,R2とで異ならせている。注液孔形成用部材19と導通材とを適切に配置することができる限り、注液孔形成用部材19を配する位置と導通材を配する位置はR1,R2のいずれか一方に隣り合うように配置されていてもよい。
上記実施形態では、導通材を配する位置を端縁R1か端縁R2のいずれかとしたが、端縁R1,R2の両側に導通材を配してセルC,C間を並列接続させたものであってもよい。In the above-described embodiment, the position where the liquid injection
In the above embodiment, the position where the conductive material is disposed is either the end edge R1 or the end edge R2. However, the conductive material is disposed on both sides of the end edges R1 and R2, and the cells C and C are connected in parallel. It may be.
(第3の実施形態)
次に、色素増感型太陽電池1Aの製造方法の第3の実施形態について、図12を用いて説明する。
本実施形態では、上述した第2の実施形態と同様の構成および工程については同一の符号を用いてその構成および工程の説明を省略し、第2の実施形態と異なる構成および工程についてのみ説明する。
本実施形態の色素増感型太陽電池1Bの製造方法では、(I)電極板形成工程から(III)溶着工程までを、半導体層4が一方向に連続して形成された長尺な帯状の第1電極5と長尺な帯状の第2電極9とを用いて各工程の作業を連続的に行う。貼り合わされた第1電極5および第2電極9を絶縁、溶着および切断工程を超音波振動の付与によって同時に行い、各セルを互いに封止および分離させる点で第2の実施形態の色素増感型太陽電池1Aの製造方法と異なっている。(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the method for manufacturing the dye-sensitized
In the present embodiment, the same configurations and processes as those of the second embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and descriptions of the configurations and processes are omitted, and only configurations and processes different from those of the second embodiment are described. .
In the manufacturing method of the dye-sensitized
(I)電極板形成工程
上記した第2の実施形態では、透明導電膜3の表面3aに、端縁(外周)R1〜R4を残して半導体層4を矢印L方向に間歇的に設けて製作した。本実施形態では、端縁R1,R2を残して半導体層4を透明導電膜3の表面3aに連続して(いわゆるべた塗りで)形成する。(I) Electrode Plate Formation Step In the second embodiment described above, the
(II)<貼り合わせ工程>
上記した第2の実施形態では、間歇的に形成された半導体層4を1つずつ囲繞するように枠状に形成されたシート状のものを第1電極5の表面に配し、第2電極9と貼り合わせた。本実施形態では、封止材11を第1電極5または第2電極9の端縁R1,R2に沿って、すなわち幅方向両端であって、これらの延在する方向に帯状に配し、第1電極5と第2電極9とを貼り合わせ接着する。本実施態様においても、セパレータ12は用いなくてもよい。上記第1の実施形態において説明したように、本発明においては、超音波振動を用いてパターニングを行う。そのため、パターニング箇所Pの互いに対向する位置において透明導電膜3、半導体層4、対向導電膜7および触媒層8にクラックが生じる。また、パターニング箇所Pの近傍にもクラックが生じる。ゆえに、パターニング箇所Pおよびその近傍において、第1電極5と第2電極9とが接触する部分が生じない。従って、本発明においては、セパレータ12を用いない場合であっても、パターニング箇所Pにおいて確実に第1電極5および第2電極9の絶縁を行うことができるため、電池がショートすることがない。(II) <Lamination process>
In the second embodiment described above, a sheet-like one formed in a frame shape so as to surround the semiconductor layers 4 formed intermittently one by one is arranged on the surface of the
そして、貼り合わされた第1電極5および第2電極9の延在方向に直交(交叉)する方向に亘る絶縁、溶着を超音波振動の付与により同時に行う。
絶縁、溶着に加えて切断も同時に行ってもよい。以下では、絶縁、溶着に加えて切断も同時に行う場合について説明する。
この際、超音波振動の付与による第1電極5と第2電極9との溶着には、貼り合わされた第1電極5と第2電極9の幅寸法よりも長尺に形成されたホーン30が用いられ、絶縁、溶着および切断される箇所の全体に同時に超音波振動が付与され、同時に溶着される。ホーン30としては、上記の超音波溶着手段20の超音波付与部21と同様のものが用いられる。
L方向に導通材が配されている場合、ホーン30が導通材を跨ぐ構成とすれば、導通材を破壊することなく第1電極5および第2電極9の溶着を超音波振動の付与により同時に行うことができる。なお、第1または第2の実施形態においても、L方向に導通材が配されている場合、ホーン30が導通材を跨ぐ構成とすることができる。
また、ホーン30が導通材を跨がない構成とすれば、導通材が破壊され、電気的絶縁を取ることができる。なお、第1または第2の実施形態においても、第3の実施形態と同様の理由により、ホーン30が導通材を跨がない構成とすることができる。
本実施形態によれば、電解液を塗布した後に貼り合わせを行うことにより、注入孔を無くすことができる。その場合、注入孔を考慮せず任意の場所で溶着処理が可能となる。Then, insulation and welding are performed simultaneously by applying ultrasonic vibration in a direction orthogonal (crossing) to the extending direction of the bonded
In addition to insulation and welding, cutting may be performed simultaneously. In the following, a case where cutting is performed at the same time in addition to insulation and welding will be described.
At this time, for welding the
When the conductive material is arranged in the L direction, if the
Further, if the
According to this embodiment, the injection hole can be eliminated by performing the bonding after applying the electrolytic solution. In this case, the welding process can be performed at an arbitrary place without considering the injection hole.
以上のように、電極板形成工程および第1電極および第2電極の溶着工程を上記のように行うことにより、溶着工程を同時に行って製造工程を削減することができるという効果が得られる。
第1電極の透明導電膜3および半導体層4を第一基板の延在する方向に連続して成膜し、第2電極の対向導電膜7および触媒層8を第二基板6の延在する方向に連続して成膜し、膜が一様な状態(パターニングされていない状態)で第1電極5と第2電極9とを貼り合せることができるため、第1電極5および第2電極9の延在方向の位置合わせを考慮する必要がなく、任意の位置においてセルまたは電気モジュールを分離することが可能となる。したがって、第1電極5と第2電極9との貼り合わせを容易に行うことができ、かつ、色素増感型太陽電池1Bの製造時間を大幅に圧縮することができるという効果が得られる。As described above, by performing the electrode plate forming step and the welding step of the first electrode and the second electrode as described above, an effect that the manufacturing step can be reduced by simultaneously performing the welding step is obtained.
The transparent
第1電極5および第2電極9をロール状に巻回し両者を一方向に延在させて上記諸工程を連続的に行う、いわゆるRoll to Roll生産を行うことが容易となるため、色素増感型太陽電池1Bの生産性を向上させることができるという効果が得られる。
Since it becomes easy to perform so-called Roll to Roll production in which the
さらに、電極板形成工程において、色素増感型太陽電池1Bの寸法を予め決定して封止材を配しておく必要がなく、第1電極5および第2電極9を形成しこれらを延在方向に貼り合せた後で超音波振動によって延在方向に交叉する方向に亘って同時に絶縁、溶着および切断することができる。したがって、電極板形成工程で形成された第1電極5および第2電極9の設計によって色素増感型太陽電池1Bの一方向における寸法が拘束されることがなく、超音波振動の付与時に色素増感型太陽電池1Bの寸法を任意に設定することができるという効果が得られる。
Further, in the electrode plate forming step, it is not necessary to determine the dimensions of the dye-sensitized
本実施形態の製造方法によれば、電解質を第1電極5の半導体層4の上部等に塗工あるいは充填させ、続いて、第1電極5と第2電極9とを対向配置させて一のモジュールとし、その後、この一のモジュールに対し超音波振動により同時に溶着して複数の色素増感型太陽電池1Bに再分化することも可能である。このような手法を取ることで、自動生産性が高まり、生産性がさらに改善される。
According to the manufacturing method of the present embodiment, the electrolyte is applied or filled on the upper portion of the
本実施形態において、第1電極5および第2電極9の延在方向Lに交叉する方向(すなわち幅方向)に亘る溶着は、超音波振動を付与することにより第一基板2と第二基板6との互いに対向する板面2a,6aを当接させて溶着し、さらに局所的に加熱することによって切断した。本実施形態において、その後、さらに切断箇所を含む色素増感型太陽電池1Bの周に熱可塑性樹脂を配し、色素増感型太陽電池1Bの内部を二重に封止して液密性を向上させるとなおよい。
In the present embodiment, welding in the direction crossing the extending direction L of the
本実施形態において、封止材11をもって第1電極5と第2電極9とを貼り合わせた箇所についても超音波振動によって溶着してもよい。
本実施形態において、第1電極5および第2電極9にパターニングされた処理が施されていないが、半導体層4が複数並列となるように、長手延在方向Lに並行な複数のパターンに分割されていてもよく(図13参照)、長手延在方向Lと直交方向にパターニングされていてもよい。また、複数のパターン同士が直列もしくは並列に接続されていてもよい。その場合においても、L方向に第1電極5および第2電極9のフィルム搬送方向に関する位置合わせが不要という本発明の効果を奏する。図13においては、半導体層4が3つ並列となる実施形態を示したが、本発明はこれに限定されず、半導体層4を所望数のパターンに分割することが可能である。分割後のセルを電気的に接続することにより、簡易かつ効率的に電気モジュールを製造することができる。In the present embodiment, the portion where the
In the present embodiment, the patterned process is not performed on the
さらに、本実施形態において、第1電極5および第2電極9の延在方向Lに交叉する方向(すなわち幅方向)に亘る封止、絶縁および切断は、超音波振動を付与することにより第一基板2と第二基板6との互いに対向する板面2a,6aを当接すなわち絶縁させて溶着した上で、ホーンの先端を用いて機械的に切断してもよい。
Furthermore, in the present embodiment, sealing, insulation, and cutting in the direction (ie, the width direction) intersecting the extending direction L of the
第1または第2の実施形態で示された超音波振動の付与による第1電極5と第2電極9との溶着方法と第3の実施形態による第1電極5と第2電極9との溶着方法とを適宜組み合わせて色素増感型太陽電池1A,1Bを製造することもできる。例えば、第3の実施形態では、セルC単位で第1電極5と第2電極9との溶着を行ったが、セルC,C間を溶着し、色素増感型太陽電池1B毎に第1電極5と第2電極9との溶着を行うようにしてもよい。
The welding method of the
本発明は、色素増感型太陽電池等の電気モジュールの分野で利用可能である。 The present invention can be used in the field of electrical modules such as dye-sensitized solar cells.
1A 色素増感型太陽電池
2 第一基板
3 透明導電膜
4 半導体層
5 第1電極
6 第二基板
7 対向導電膜
8 触媒層
9 第2電極
11 封止材
12 セパレータ
13 電解液
15 切欠
16 導通部材
17 注液孔
19 注液孔形成用部材
20 超音波溶着手段
21 超音波付与部
21A 基体
21B 第1の幅狭部
21C 第2の幅狭部(先端部)
22 台座
22A 突部
23 冶具
24 冶具
30 ホーン1A Dye-sensitized
22
Claims (8)
第一基板の板面に透明導電膜が成膜され、前記透明導電膜の表面に半導体層が形成された第1電極と、第二基板の板面に前記透明導電膜に対向するように対向導電膜が成膜された第2電極とを備え、これら第1電極と第2電極との間に形成された空間を有する電気モジュール前駆体における、前記透明導電膜が成膜された前記第一基板の裏面および前記対向導電膜が成膜された前記第二基板の裏面の少なくとも一方から超音波振動を付与し、この超音波振動が付与された箇所に位置する前記第一基板および前記第二基板の互いに対向する板面を当接させて、これら第一基板と第二基板とを溶着することにより、前記電気モジュール前駆体を溶着する溶着工程を有し、
前記溶着工程において、前記超音波振動を付与する部分の近傍を冶具で押圧することを特徴とする電気モジュールの製造方法。 An electrical module manufacturing method comprising:
A first electrode having a transparent conductive film formed on the plate surface of the first substrate and a semiconductor layer formed on the surface of the transparent conductive film, and a plate surface of the second substrate opposed to the transparent conductive film. A first electrode on which the transparent conductive film is formed in an electrical module precursor having a space formed between the first electrode and the second electrode. Ultrasonic vibration is applied from at least one of the back surface of the substrate and the back surface of the second substrate on which the counter conductive film is formed, and the first substrate and the second substrate located at a position where the ultrasonic vibration is applied A welding step of welding the electric module precursor by bringing the first substrate and the second substrate into contact with each other by bringing the opposing plate surfaces of the substrate into contact with each other;
In the welding step, the electric module manufacturing method is characterized in that a jig is pressed in the vicinity of a portion to which the ultrasonic vibration is applied.
前記貼り合わされた前記第1電極と前記第2電極とに超音波振動を付与してこれら第1電極と第2電極とを前記延在する方向に対し交叉する方向に亘って溶着することを特徴とする請求項1に記載の電気モジュールの製造方法。 The electrical module precursor is formed by continuously forming the transparent conductive film and the semiconductor layer of the first substrate on the plate surface of the first substrate that extends in one direction in a strip shape. The counter electrode conductive film continuously formed in the one direction is formed on the plate surface of the second substrate extended in one direction in a band shape and the first electrode formed in the width direction. The both ends in the width direction are sealed by bonding the second electrode formed continuously in the width direction of the second substrate or a plurality of the second electrodes,
Ultrasonic vibration is applied to the bonded first electrode and the second electrode, and the first electrode and the second electrode are welded in a direction crossing the extending direction. The method of manufacturing an electric module according to claim 1.
第一基板の板面に透明導電膜が成膜され、前記透明導電膜の表面に半導体層が形成された第1電極と、第二基板の板面に前記透明導電膜に対向するように対向導電膜が成膜された第2電極とを備え、これら第1電極と第2電極との間に形成された空間を有する電気モジュール前駆体における、前記透明導電膜が成膜された前記第一基板の裏面および前記対向導電膜が成膜された前記第二基板の裏面の少なくとも一方から超音波振動を付与し、この超音波振動が付与された箇所に位置する前記第一基板および前記第二基板の互いに対向する板面を当接させて、これら第一基板と第二基板とを溶着することにより、前記電気モジュール前駆体を溶着する超音波付与部を有する超音波溶着手段を備え、
前記超音波溶着手段は、前記超音波付与部の先端部が、前記第一基板または前記第二基板に当接した際に、前記先端部の周囲に配置され、かつ、前記第一基板および前記第二基板における、前記先端部が当接する部分の近傍を押圧する冶具を有することを特徴とする電気モジュールの製造装置。 An electrical module manufacturing device,
A first electrode having a transparent conductive film formed on the plate surface of the first substrate and a semiconductor layer formed on the surface of the transparent conductive film, and a plate surface of the second substrate opposed to the transparent conductive film. A first electrode on which the transparent conductive film is formed in an electrical module precursor having a space formed between the first electrode and the second electrode. Ultrasonic vibration is applied from at least one of the back surface of the substrate and the back surface of the second substrate on which the counter conductive film is formed, and the first substrate and the second substrate located at a position where the ultrasonic vibration is applied An ultrasonic welding means having an ultrasonic wave application portion for welding the electric module precursor by bringing the first substrate and the second substrate into contact with each other by contacting plate surfaces facing each other;
The ultrasonic welding means is disposed around the front end when the front end of the ultrasonic wave application portion contacts the first substrate or the second substrate, and the first substrate and the second substrate An apparatus for manufacturing an electric module, comprising: a jig that presses the vicinity of a portion of the second substrate that comes into contact with the tip portion.
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