JP7084259B2 - 電気モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は電気モジュールおよびその製造方法に関する。
近年、クリーンな発電源として、光エネルギーを直接かつ即時に電力に変換することができ、二酸化炭素等の汚染物質を排出しない電気モジュールとして太陽電池が注目されている。
最近では、色素増感太陽電池をはじめとする太陽電池の実用化に向けて、ロール・ツー・ロール方式（以下、ＲｔｏＲ方式と記載する）を導入した連続生産が検討されている。
ＲｔｏＲ方式を導入した色素増感太陽電池の製造方法は、例えば、光電極支持体の面に光電極導電層を設け、光電極導電層の面の所定の領域に、増感色素を担持した無機半導体層と封止材と電荷移動体をそれぞれ設けて、光電極を作製する。これとは別に、対向電極支持体の面に対向電極導電層を設け、対向電極導電層の面に触媒層を設けて対向電極を作製する。その後、無機半導体層と触媒層とが対向するように、光電極と対向電極とを貼り合わせて、色素増感太陽電池を作製する。色素増感太陽電池の光電極と対向電極は、光電極導電層と対向電極導電層とが封止材を介して接合している。
ＲｔｏＲ方式を導入した色素増感太陽電池の製造方法は、例えば、光電極支持体の面に光電極導電層を設け、光電極導電層の面の所定の領域に、増感色素を担持した無機半導体層と封止材と電荷移動体をそれぞれ設けて、光電極を作製する。これとは別に、対向電極支持体の面に対向電極導電層を設け、対向電極導電層の面に触媒層を設けて対向電極を作製する。その後、無機半導体層と触媒層とが対向するように、光電極と対向電極とを貼り合わせて、色素増感太陽電池を作製する。色素増感太陽電池の光電極と対向電極は、光電極導電層と対向電極導電層とが封止材を介して接合している。
例えば特許文献１には、対向する光電極及び対向電極の所定の部分に超音波振動を付与し、光電極支持体と対向電極支持体とを所定の位置で融着し、融着部を絶縁部として複数のセルに分割する方法が記載されている。
しかしながら従来の方法では、融着部を挟んで存在するセルどうしを直列または並列に接続して所望の回路を形成するには配線作業が必要となる。
例えば、特許文献１に記載の方法では、ＲｔｏＲ方式で、幅方向に複数のセルが並んでいる太陽電池モジュールを連続的に製造し、長手方向を分離するように切断してサブモジュールとし、サブモジュールどうしを外部配線で接続している。そのため、配線作業が煩雑であり、製造コストが増大するという問題があった。
本発明は、融着部を挟んで存在するセルどうしの配線作業を簡略化できる電気モジュールおよびその製造方法を提供する。
例えば、特許文献１に記載の方法では、ＲｔｏＲ方式で、幅方向に複数のセルが並んでいる太陽電池モジュールを連続的に製造し、長手方向を分離するように切断してサブモジュールとし、サブモジュールどうしを外部配線で接続している。そのため、配線作業が煩雑であり、製造コストが増大するという問題があった。
本発明は、融着部を挟んで存在するセルどうしの配線作業を簡略化できる電気モジュールおよびその製造方法を提供する。
本発明は、以下の態様を有する。
［１］支持体上に導電層を有し、互いに対向する２つの電極、前記２つの電極の間に位置する電荷移動体、前記２つの電極の間に位置して前記電荷移動体を封止する封止材、及び前記２つの電極を融着した融着部を有する電気モジュールであって、
前記電荷移動体は、前記２つの電極と、前記封止材の２つと、前記融着部の２つとで囲まれた領域Ｓに存在し、
前記封止材は、前記支持体の表面に平行な面内の第１の方向に延び、
前記融着部は、前記第１の方向と交わる方向に延び、
前記第１の方向において複数の前記領域Ｓが前記融着部を挟んで隣り合っており、
前記第１の方向に垂直な第２の方向における両端部は、前記２つの電極のいずれか一方の前記導電層が露出している露出部であり、
前記融着部の最小厚みが、前記露出部の最大厚み以上であることを特徴とする電気モジュール。
［２］前記露出部において、前記２つの電極のいずれか一方の前記支持体が、前記領域Ｓ及び前記融着部から外方に延在しており、該支持体上に前記導電層が位置している、［１］の電気モジュール。
［３］前記電気モジュールが色素増感太陽電池であり、前記２つの電極の一方が、光電極支持体と、前記光電極支持体上に位置する光電極導電層と、前記光電極導電層上に位置する無機半導体層を有し、前記無機半導体層が増感色素を担持している光電極であり、他方が、対向電極支持体と、前記対向電極支持体上に位置する対向電極導電層を有する対向電極である、［１］又は［２］の電気モジュール。
［４］前記［１］～［３］のいずれかの電気モジュールを製造する、電気モジュールの製造方法であって、
前記２つの電極の一方に、前記電荷移動体及び前記封止材を設け、
前記２つの電極を、前記第２の方向の両端部において、前記２つの電極のいずれか一方の前記導電層が露出するように貼り合わせて前記露出部を形成し、前記融着部の最小厚みが、前記露出部の最大厚み以上となるように前記融着部を形成する、電気モジュールの製造方法。
［５］超音波振動を付与する超音波付与部と、前記超音波付与部に対向する台座を備える融着部形成装置を用いて前記融着部を形成し、
前記第２の方向において、前記超音波付与部および前記台座の長さが、前記電気モジュールの長さ以上である、［４］の電気モジュールの製造方法。
［１］支持体上に導電層を有し、互いに対向する２つの電極、前記２つの電極の間に位置する電荷移動体、前記２つの電極の間に位置して前記電荷移動体を封止する封止材、及び前記２つの電極を融着した融着部を有する電気モジュールであって、
前記電荷移動体は、前記２つの電極と、前記封止材の２つと、前記融着部の２つとで囲まれた領域Ｓに存在し、
前記封止材は、前記支持体の表面に平行な面内の第１の方向に延び、
前記融着部は、前記第１の方向と交わる方向に延び、
前記第１の方向において複数の前記領域Ｓが前記融着部を挟んで隣り合っており、
前記第１の方向に垂直な第２の方向における両端部は、前記２つの電極のいずれか一方の前記導電層が露出している露出部であり、
前記融着部の最小厚みが、前記露出部の最大厚み以上であることを特徴とする電気モジュール。
［２］前記露出部において、前記２つの電極のいずれか一方の前記支持体が、前記領域Ｓ及び前記融着部から外方に延在しており、該支持体上に前記導電層が位置している、［１］の電気モジュール。
［３］前記電気モジュールが色素増感太陽電池であり、前記２つの電極の一方が、光電極支持体と、前記光電極支持体上に位置する光電極導電層と、前記光電極導電層上に位置する無機半導体層を有し、前記無機半導体層が増感色素を担持している光電極であり、他方が、対向電極支持体と、前記対向電極支持体上に位置する対向電極導電層を有する対向電極である、［１］又は［２］の電気モジュール。
［４］前記［１］～［３］のいずれかの電気モジュールを製造する、電気モジュールの製造方法であって、
前記２つの電極の一方に、前記電荷移動体及び前記封止材を設け、
前記２つの電極を、前記第２の方向の両端部において、前記２つの電極のいずれか一方の前記導電層が露出するように貼り合わせて前記露出部を形成し、前記融着部の最小厚みが、前記露出部の最大厚み以上となるように前記融着部を形成する、電気モジュールの製造方法。
［５］超音波振動を付与する超音波付与部と、前記超音波付与部に対向する台座を備える融着部形成装置を用いて前記融着部を形成し、
前記第２の方向において、前記超音波付与部および前記台座の長さが、前記電気モジュールの長さ以上である、［４］の電気モジュールの製造方法。
本発明に係る電気モジュールによれば、融着部を挟んで存在するセルどうしの配線作業を簡略化できる。
以下、図面を参照して本発明に係る電気モジュールの実施の形態について説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、便宜上、特徴となる部分を拡大して示しており、各構成要素の寸法比率等は、実際とは異なる場合がある。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更できる。
以下の説明においては、本発明に係る電気モジュールの一例として、ＲｔｏＲ方式を用いて製造されるフィルム型の色素増感太陽電池を挙げて説明する。ここで、本発明を適用した電気モジュールは、色素増感太陽電池に限定されず、支持体上に導電層を有する２枚の電極どうしを、封止材を介在させて貼り合わせたものであれば、色素増感太陽電池以外の電気モジュールも全て含むものである。
＜第１の実施形態＞
［電気モジュール（色素増感太陽電池）の構成］
図１～図３に示すように、本発明を適用した第１の実施形態の色素増感太陽電池（電気モジュール）１Ａ、は、光電極１０と、対向電極２０と、電荷移動体３０と、封止材４０と、導通材５０と、融着部６０を有する。光電極１０と対向電極２０とは離間して対向している。
電荷移動体３０は、光電極１０と対向電極２０の間に位置している。封止材４０及び融着部６０は、電荷移動体３０を封止している。電荷移動体３０は、光電極１０、対向電極２０、封止材４０、及び融着部６０で囲まれた領域Ｓに存在する。電荷移動体３０は、光電極１０及び対向電極２０の双方に接している。
導通材５０は、光電極１０と対向電極２０の間に位置している。電荷移動体３０と導通材５０の間に封止材４０が位置している。導通材５０は、光電極１０及び対向電極２０の双方に接している。
［電気モジュール（色素増感太陽電池）の構成］
図１～図３に示すように、本発明を適用した第１の実施形態の色素増感太陽電池（電気モジュール）１Ａ、は、光電極１０と、対向電極２０と、電荷移動体３０と、封止材４０と、導通材５０と、融着部６０を有する。光電極１０と対向電極２０とは離間して対向している。
電荷移動体３０は、光電極１０と対向電極２０の間に位置している。封止材４０及び融着部６０は、電荷移動体３０を封止している。電荷移動体３０は、光電極１０、対向電極２０、封止材４０、及び融着部６０で囲まれた領域Ｓに存在する。電荷移動体３０は、光電極１０及び対向電極２０の双方に接している。
導通材５０は、光電極１０と対向電極２０の間に位置している。電荷移動体３０と導通材５０の間に封止材４０が位置している。導通材５０は、光電極１０及び対向電極２０の双方に接している。
光電極１０は、光電極支持体１２と光電極導電層１４と無機半導体層１６とを有する。色素増感太陽電池１Ａを平面視した図１において、電荷移動体３０を挟む２つの封止材４０は互いに平行である。
光電極支持体１２の表面に平行な面内において、封止材４０が延びている方向をＰ１方向（第１の方向）、前記面内においてＰ１方向に垂直な方向をＰ２方向（第２の方向）とする。融着部６０はＰ１方向と交わる方向に延びている。
１つの領域Ｓを囲む光電極１０と、対向電極２０と、２つの封止材４０と、２つの融着部６０と、該領域Ｓに存在する電荷移動体３０は、１つのセルＣを構成する。Ｐ２方向に並ぶ複数のセルＣはセル列Ｒを構成する。セル列Ｒを構成する複数のセルＣは電気的に接続している。
Ｐ１方向において、複数のセル列Ｒが融着部６０を挟んで隣り合う。Ｐ１方向において、複数のセルＣが融着部６０を挟んで隣り合う。すなわちＰ１方向において、複数の前記領域Ｓが融着部６０を挟んで隣り合う。
光電極支持体１２の表面に平行な面内において、封止材４０が延びている方向をＰ１方向（第１の方向）、前記面内においてＰ１方向に垂直な方向をＰ２方向（第２の方向）とする。融着部６０はＰ１方向と交わる方向に延びている。
１つの領域Ｓを囲む光電極１０と、対向電極２０と、２つの封止材４０と、２つの融着部６０と、該領域Ｓに存在する電荷移動体３０は、１つのセルＣを構成する。Ｐ２方向に並ぶ複数のセルＣはセル列Ｒを構成する。セル列Ｒを構成する複数のセルＣは電気的に接続している。
Ｐ１方向において、複数のセル列Ｒが融着部６０を挟んで隣り合う。Ｐ１方向において、複数のセルＣが融着部６０を挟んで隣り合う。すなわちＰ１方向において、複数の前記領域Ｓが融着部６０を挟んで隣り合う。
光電極導電層１４は、光電極支持体１２上に位置している。無機半導体層１６は、光電極導電層１４上に位置している。即ち、光電極支持体１２と光電極導電層１４と無機半導体層１６とは、この順で位置している。
無機半導体層１６は、電荷移動体３０に接している。無機半導体層１６は、光電極導電層１４の一部を覆っている。無機半導体層１６の外方で、光電極導電層１４の一部は、電荷移動体３０と接している。無機半導体層１６は増感色素を担持している。
なお、電荷移動体３０が存在する領域において、無機半導体層１６が光電極導電層１４の全面を覆っていてもよい。
無機半導体層１６は、電荷移動体３０に接している。無機半導体層１６は、光電極導電層１４の一部を覆っている。無機半導体層１６の外方で、光電極導電層１４の一部は、電荷移動体３０と接している。無機半導体層１６は増感色素を担持している。
なお、電荷移動体３０が存在する領域において、無機半導体層１６が光電極導電層１４の全面を覆っていてもよい。
光電極支持体１２の材質は、ＲｔｏＲ方式を用いた連続生産に適用できる程度に柔軟性を有し、大面積フィルム状に形成可能な材質であれば、特に限定されない。
光電極支持体１２の材質として、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、又はポリイミド等の透明の樹脂材料が挙げられる。
光電極支持体１２の材質として、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、又はポリイミド等の透明の樹脂材料が挙げられる。
光電極導電層１４は、光電極支持体１２の対向電極２０側の面の全体にわたって成膜されている。
光電極導電層１４は、導電性を有すれば、特に制限されない。光電極導電層１４は、従来公知の色素増感太陽電池用の導電層である。光電極１０が光入射面を形成する場合、光電極導電層１４は光透過性を有する。即ち、光電極導電層１４としては、いわゆる透明導電層が好ましい。
光電極導電層１４の材質として、例えば、金、白金、銀、銅、クロム、タングステン、アルミニウム、マグネシウム、チタン、ニッケル、マンガン、亜鉛、鉄及びこれらの合金等の金属；フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、ナトリウム、ナトリウム－カリウム合金、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、マグネシウム－銀混合物、マグネシウム－インジウム混合物、アルミニウム－リチウム合金、Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３混合物、Ａｌ／ＬｉＦ混合物、ＣｕＩ、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、ガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）等の導電性透明無機材料；導電性透明ポリマー等が挙げられる。これらの素材は、１種単独でもよいし、２種以上の組み合わせでもよい。
光電極導電層１４の厚みは、光電極導電層１４を構成する素材に応じて、適宜決定する。光電極導電層１４が金属の場合、光電極導電層１４の厚みは、１０～５０ｎｍが好ましい。光電極導電層１４が導電性透明無機材料又は導電性透明ポリマーの場合、光電極導電層１４の厚みは、５０ｎｍ～５００μｍが好ましい。
光電極導電層１４の厚みは、光電極支持体１２の面と直交する断面の画像における、任意の１０点の測定値の平均値である。
光電極導電層１４は、導電性を有すれば、特に制限されない。光電極導電層１４は、従来公知の色素増感太陽電池用の導電層である。光電極１０が光入射面を形成する場合、光電極導電層１４は光透過性を有する。即ち、光電極導電層１４としては、いわゆる透明導電層が好ましい。
光電極導電層１４の材質として、例えば、金、白金、銀、銅、クロム、タングステン、アルミニウム、マグネシウム、チタン、ニッケル、マンガン、亜鉛、鉄及びこれらの合金等の金属；フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、ナトリウム、ナトリウム－カリウム合金、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、マグネシウム－銀混合物、マグネシウム－インジウム混合物、アルミニウム－リチウム合金、Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３混合物、Ａｌ／ＬｉＦ混合物、ＣｕＩ、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、ガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）等の導電性透明無機材料；導電性透明ポリマー等が挙げられる。これらの素材は、１種単独でもよいし、２種以上の組み合わせでもよい。
光電極導電層１４の厚みは、光電極導電層１４を構成する素材に応じて、適宜決定する。光電極導電層１４が金属の場合、光電極導電層１４の厚みは、１０～５０ｎｍが好ましい。光電極導電層１４が導電性透明無機材料又は導電性透明ポリマーの場合、光電極導電層１４の厚みは、５０ｎｍ～５００μｍが好ましい。
光電極導電層１４の厚みは、光電極支持体１２の面と直交する断面の画像における、任意の１０点の測定値の平均値である。
無機半導体層１６は、増感色素を吸着可能な半導体材料であればよい。半導体材料は、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化ガリウム等の酸化物、硫化スズ、硫化インジウム、硫化亜鉛、酸化第一銅、三酸化モリブデン、五酸価バナジウム、酸化タングステン等の酸化物、チオシアン酸銅（Ｉ）、ヨウ化銅、二硫化モリブデン、二セレン化モリブデン、硫化銅（Ｉ）等が挙げられる。
無機半導体層１６は、稠密層でもよく多孔質層でもよい。色素増感太陽電池１Ａの光電変換効率のさらなる向上の点から、無機半導体層１６は、多孔質層が好ましい。
無機半導体層１６の厚みは、５００ｎｍ～１００μｍが好ましい。無機半導体層１６の厚みは、光電極支持体１２の面と直交する断面の画像における、任意の１０点の測定値の平均値である。
無機半導体層１６は、稠密層でもよく多孔質層でもよい。色素増感太陽電池１Ａの光電変換効率のさらなる向上の点から、無機半導体層１６は、多孔質層が好ましい。
無機半導体層１６の厚みは、５００ｎｍ～１００μｍが好ましい。無機半導体層１６の厚みは、光電極支持体１２の面と直交する断面の画像における、任意の１０点の測定値の平均値である。
増感色素は、有機色素又は金属錯体色素から構成される。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、又はチオフェン系等の各種有機色素等が挙げられる。金属錯体色素としては、例えば、ルテニウム錯体等が挙げられる。
対向電極２０は、対向電極支持体２２と、対向電極導電層２４とを有する。対向電極導電層２４は、対向電極支持体２２上に位置している。
光電極１０と対向電極２０とは、無機半導体層１６と対向電極導電層２４とを向き合わせて、対向している。
光電極１０と対向電極２０とは、無機半導体層１６と対向電極導電層２４とを向き合わせて、対向している。
対向電極支持体２２の材質は、光電極支持体１２と同様に、ＲｔｏＲ方式を用いた連続生産に適用できる程度に柔軟性を有し、大面積フィルム状に形成可能な材質であれば、特に限定されない。対向電極支持体２２の材質としては、例えば、光電極支持体１２と同様の樹脂材料が挙げられる。
対向電極導電層２４の素材は、光電極導電層１４の素材と同様に、金属、導電性透明無機材料、導電性透明ポリマー等である。対向電極導電層２４と光電極導電層１４とは、同じでもよいし、異なってもよい。対向電極２０が光入射面を形成する場合、対向電極導電層２４は、光透過性を有する。この場合、対向電極導電層２４としては、いわゆる透明導電層が好ましい。
対向電極導電層２４の好ましい厚みは、光電極導電層１４の好ましい厚みと同様である。対向電極導電層２４の厚みは、光電極導電層１４の厚みと同じでもよいし、異なってもよい。
対向電極導電層２４の好ましい厚みは、光電極導電層１４の好ましい厚みと同様である。対向電極導電層２４の厚みは、光電極導電層１４の厚みと同じでもよいし、異なってもよい。
対向電極導電層２４上に触媒層２６が位置してもよい。触媒層２６は、対向電極導電層２４の光電極１０側の面に、互いに離間して複数設けられている。触媒層２６は、電荷移動体３０に接している。触媒層２６の外方で、対向電極導電層２４の一部は、電荷移動体３０と接している。
触媒層２６の材質としては、例えば、ＰＥＤＯＴ、プラチナ、ＩＴＯ、ポリアニリン、又はカーボン等が挙げられる。
触媒層２６の厚みは、２ｎｍ～５００μｍが好ましい。触媒層２６の厚みは、光電極支持体１２の面と直交する断面の画像における、任意の１０点の測定値の平均値である。
触媒層２６の材質としては、例えば、ＰＥＤＯＴ、プラチナ、ＩＴＯ、ポリアニリン、又はカーボン等が挙げられる。
触媒層２６の厚みは、２ｎｍ～５００μｍが好ましい。触媒層２６の厚みは、光電極支持体１２の面と直交する断面の画像における、任意の１０点の測定値の平均値である。
電荷移動体３０は、電解液、ゲル電解質又は固体電解質である。本実施形態の電荷移動体３０は、無機半導体層１６、光電極導電層１４、触媒層２６、及び対向電極導電層２４に接している。電荷移動体３０は、増感色素に電子を供給可能な酸化還元対を有する。
電解液は、分散媒（以下「電解液分散媒」ということがある）と、電解液分散媒に分散している酸化還元対とを有する。ゲル電解質及び固体電解質は電解液をゲル状又は固体にしたものである。ゲル電解質及び固体電解質の製造方法は、例えば、電解液にゲル化剤又は増粘剤を加え、ゲル状又は固体状にする。必要に応じて、ゲル状又は固体状の電荷移動体の溶剤を除去する。ゲル電解質の電荷移動体３０は色素増感太陽電池１Ａの耐久性を高めることができる。
電解液は、分散媒（以下「電解液分散媒」ということがある）と、電解液分散媒に分散している酸化還元対とを有する。ゲル電解質及び固体電解質は電解液をゲル状又は固体にしたものである。ゲル電解質及び固体電解質の製造方法は、例えば、電解液にゲル化剤又は増粘剤を加え、ゲル状又は固体状にする。必要に応じて、ゲル状又は固体状の電荷移動体の溶剤を除去する。ゲル電解質の電荷移動体３０は色素増感太陽電池１Ａの耐久性を高めることができる。
電解液分散媒は、非水系溶剤、イオン液体等である。非水系溶剤は、アセトニトリル、プロピオニトリル等である。イオン液体は、ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム、ヨウ化ブチルメチルイミダゾリウム等である。
酸化還元対は、支持電解質とハロゲン分子との組み合わせである。
支持電解質は、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム等の金属ヨウ化物、テトラアルキルアンモニウムヨーダイド、ピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイド等のヨウ素塩等のヨウ化物；臭化ナトリウム、臭化カリウム等の金属臭化物、テトラアルキルアンモニウムブロマイド、ピリジニウムブロマイド、イミダゾリウムブロマイド等の臭素塩等の臭素化合物である。
ハロゲン分子は、ヨウ素分子、臭素分子等である。
支持電解質とハロゲン分子との組み合わせとしては、ヨウ化物とヨウ素分子との組み合わせ、臭素化合物と臭素分子との組み合わせが好ましい。
酸化還元対は、支持電解質とハロゲン分子との組み合わせである。
支持電解質は、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム等の金属ヨウ化物、テトラアルキルアンモニウムヨーダイド、ピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイド等のヨウ素塩等のヨウ化物；臭化ナトリウム、臭化カリウム等の金属臭化物、テトラアルキルアンモニウムブロマイド、ピリジニウムブロマイド、イミダゾリウムブロマイド等の臭素塩等の臭素化合物である。
ハロゲン分子は、ヨウ素分子、臭素分子等である。
支持電解質とハロゲン分子との組み合わせとしては、ヨウ化物とヨウ素分子との組み合わせ、臭素化合物と臭素分子との組み合わせが好ましい。
封止材４０は、光電極１０と対向電極２０との間に位置する。封止材４０の厚み方向の両端は、光電極１０及び対向電極２０にそれぞれ接合している。封止材４０は融着部６０とともに電荷移動体３０を封止する。
本実施形態において、封止材４０の厚み方向の両端は、光電極導電層１４及び対向電極導電層２４にそれぞれ接合している。
封止材４０は、電荷移動体３０を封止できればよく、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等、従来公知の封止材を使用できる。
封止材４０の厚みは、１０～２００μｍが好ましい。封止材４０の厚みは、光電極支持体１２の面と直交する断面の画像における、任意の１０点の測定値の平均値である。
本実施形態において、封止材４０の厚み方向の両端は、光電極導電層１４及び対向電極導電層２４にそれぞれ接合している。
封止材４０は、電荷移動体３０を封止できればよく、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等、従来公知の封止材を使用できる。
封止材４０の厚みは、１０～２００μｍが好ましい。封止材４０の厚みは、光電極支持体１２の面と直交する断面の画像における、任意の１０点の測定値の平均値である。
Ｐ２方向において隣り合う封止材４０の間に導通材５０が位置している。導通材５０は、光電極導電層１４及び対向電極導電層２４に接している。
導通材５０の材料は、導通可能な素材であれば特に限定されず、例えば、公知の導電材、導電ペースト、又は導電性微粒子と接着剤の混合物等が挙げられる。
本実施形態において、導通材５０は導電性微粒子５２と接着剤５４の混合物である。エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の接着剤５４に、適量の導電性微粒子５２を混合した導通ペーストが好ましい。導通材５０が、封止材４０と同様の材料からなるバインダーを含んでもよい。導電性微粒子５２と接着剤５４の混合物で導通材５０を形成すると、色素増感太陽電池１Ａを所望のパターンで切り出す際に、導通材５０の切断が容易である点で好ましい。
導通材５０の材料は、導通可能な素材であれば特に限定されず、例えば、公知の導電材、導電ペースト、又は導電性微粒子と接着剤の混合物等が挙げられる。
本実施形態において、導通材５０は導電性微粒子５２と接着剤５４の混合物である。エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の接着剤５４に、適量の導電性微粒子５２を混合した導通ペーストが好ましい。導通材５０が、封止材４０と同様の材料からなるバインダーを含んでもよい。導電性微粒子５２と接着剤５４の混合物で導通材５０を形成すると、色素増感太陽電池１Ａを所望のパターンで切り出す際に、導通材５０の切断が容易である点で好ましい。
色素増感太陽電池１Ａを平面視した図１において、光電極導電層１４と対向電極導電層２４と封止材４０とが重なる領域には、帯状の第一絶縁部（絶縁部）４１又は第二絶縁部（絶縁部）４２が存在する。
第一絶縁部４１は、光電極導電層１４を貫通する切断部である。第一絶縁部４１は、光電極導電層１４を分断して電気的に絶縁する。
第二絶縁部４２は、対向電極導電層２４を貫通する切断部である。第二絶縁部４２は、対向電極導電層２４を分断して電気的に絶縁する。
第一絶縁部４１は、光電極導電層１４を貫通する切断部である。第一絶縁部４１は、光電極導電層１４を分断して電気的に絶縁する。
第二絶縁部４２は、対向電極導電層２４を貫通する切断部である。第二絶縁部４２は、対向電極導電層２４を分断して電気的に絶縁する。
融着部６０は、光電極１０と対向電極２０に外力を加えて圧着した部分である。例えば、後述の図５に示すように、光電極１０と対向電極２０を貼り合わせた状態で、超音波振動を付与し、光電極支持体１２と対向電極支持体２２とを接合する。なお、図示していないが、融着部６０中に、光電極導電層１４、無機半導体層１６、対向電極導電層２４、触媒層２６、封止材４０等がわずかに残っている場合があるが、これらの層は超音波振動の作用で分断または破壊されており、融着部６０は電気的に絶縁している。
融着部６０は、図１に示すように、Ｐ２方向において、少なくともセル列Ｒが存在する領域に存在する。融着部６０は、Ｐ１方向において隣り合うセル列Ｒどうしを絶縁する。
融着部６０は、図１に示すように、Ｐ２方向において、少なくともセル列Ｒが存在する領域に存在する。融着部６０は、Ｐ１方向において隣り合うセル列Ｒどうしを絶縁する。
色素増感太陽電池１ＡのＰ２方向の両端部において、光電極支持体１２の端部および光電極導電層１４の端部が、対向電極支持体２２の端部より外方に延在して、露出部１１を形成している。露出部１１の表面は光電極導電層１４である。露出部１１の光電極導電層１４は、Ｐ２方向に隣接するセル列ＲのセルＣと電気的に接続しており、取り出し電極として使用できる。
露出部１１は、Ｐ１方向に連続して存在する帯状であり、融着部６０の延長領域６２にも存在する。露出部１１の光電極導電層１４は、融着部６０を挟んで存在するセル列Ｒどうしを電気的に接続する。すなわち、露出部１１の光電極導電層１４は、融着部６０を挟んで存在するセルＣどうしを電気的に接続する。
露出部１１は、Ｐ１方向に連続して存在する帯状であり、融着部６０の延長領域６２にも存在する。露出部１１の光電極導電層１４は、融着部６０を挟んで存在するセル列Ｒどうしを電気的に接続する。すなわち、露出部１１の光電極導電層１４は、融着部６０を挟んで存在するセルＣどうしを電気的に接続する。
図３に示すように、融着部６０の最小厚みをＱ１、露出部１１の最大厚みをＱ２とするとき、Ｑ１≧Ｑ２である。
１個の色素増感太陽電池１Ａに複数の融着部６０が存在する場合は、全部の融着部６０が上記Ｑ１≧Ｑ２を満たすことを意味する。
融着部６０の最小厚みＱ１、及び露出部１１の最大厚みＱ２は、光電極支持体１２の面と直交する断面における測定値である。
例えば、Ｑ１は、融着部６０の長さ方向に沿って融着部６０を切断した断面の画像において、最少の厚みを測定する。
例えば、Ｑ２は、Ｐ１方向に沿って露出部１１を切断した断面の画像において、最大の厚みを測定する。
Ｑ１≧Ｑ２であると、光電極１０と対向電極２０に外力を加えて圧着して融着部６０を形成する際に、融着部６０の延長領域６２において、露出部１１の光電極導電層１４が破壊され難い。その結果、露出部１１の良好な導電性が得られやすい。
Ｑ１／Ｑ２で表される比の値は、１～２．２が好ましく、１．２～２がより好ましく、１．４～１．８がさらに好ましい。
Ｑ１／Ｑ２の値が上記範囲の上限値以下であると融着部６０の絶縁性に優れる。
Ｑ１／Ｑ２の値は、融着部６０の形成条件によって調整できる。例えば、融着時に、光電極１０及び対向電極２０に加える外力が大きくなると、Ｑ１／Ｑ２の値は小さくなる。
１個の色素増感太陽電池１Ａに複数の融着部６０が存在する場合は、全部の融着部６０が上記Ｑ１≧Ｑ２を満たすことを意味する。
融着部６０の最小厚みＱ１、及び露出部１１の最大厚みＱ２は、光電極支持体１２の面と直交する断面における測定値である。
例えば、Ｑ１は、融着部６０の長さ方向に沿って融着部６０を切断した断面の画像において、最少の厚みを測定する。
例えば、Ｑ２は、Ｐ１方向に沿って露出部１１を切断した断面の画像において、最大の厚みを測定する。
Ｑ１≧Ｑ２であると、光電極１０と対向電極２０に外力を加えて圧着して融着部６０を形成する際に、融着部６０の延長領域６２において、露出部１１の光電極導電層１４が破壊され難い。その結果、露出部１１の良好な導電性が得られやすい。
Ｑ１／Ｑ２で表される比の値は、１～２．２が好ましく、１．２～２がより好ましく、１．４～１．８がさらに好ましい。
Ｑ１／Ｑ２の値が上記範囲の上限値以下であると融着部６０の絶縁性に優れる。
Ｑ１／Ｑ２の値は、融着部６０の形成条件によって調整できる。例えば、融着時に、光電極１０及び対向電極２０に加える外力が大きくなると、Ｑ１／Ｑ２の値は小さくなる。
融着部６０を形成する際に、後述の超音波振動を付与する超音波付与部１１５と、超音波付与部１１５に対向する台座１１６を備える融着部形成装置を用いる場合、超音波付与部１１５および台座１１６のＰ２方向の長さが、色素増感太陽電池１ＡのＰ２方向の長さ以上であってもよい。
Ｑ１≧Ｑ２、好ましくはＱ１＞Ｑ２であると、融着部６０と延長領域６２を含む領域に対して超音波振動を付与しても、延長領域６２の露出部１１は超音波振動の作用をほとんど受けない。したがって、Ｑ２は、電気モジュールを組み立てる前の、光電極支持体１２の厚みと光電極導電層１４の厚みの合計と同じとみなすことができる。組み立て前の支持体等の厚みは、接触式のマイクロメータで測定でき、任意の１０点の厚みの測定値の平均値を採用する。
Ｑ２は、１０～５００μｍが好ましく、５０～１５０μｍがより好ましい。Ｑ２が上記範囲の下限値以上であると充分な製品強度が得られやすく、上限値以下であると製品を充分に薄型化できる。
Ｑ１≧Ｑ２、好ましくはＱ１＞Ｑ２であると、融着部６０と延長領域６２を含む領域に対して超音波振動を付与しても、延長領域６２の露出部１１は超音波振動の作用をほとんど受けない。したがって、Ｑ２は、電気モジュールを組み立てる前の、光電極支持体１２の厚みと光電極導電層１４の厚みの合計と同じとみなすことができる。組み立て前の支持体等の厚みは、接触式のマイクロメータで測定でき、任意の１０点の厚みの測定値の平均値を採用する。
Ｑ２は、１０～５００μｍが好ましく、５０～１５０μｍがより好ましい。Ｑ２が上記範囲の下限値以上であると充分な製品強度が得られやすく、上限値以下であると製品を充分に薄型化できる。
［電気モジュールの製造方法］
本実施形態の電気モジュールの製造方法は、図４に例示する製造装置１００を用いて、所定の方向Ｐ３に沿って連続的に搬送される光電極１０上に、封止材４０、導通材５０及び電荷移動体３０を設け、所定の方向Ｐ４に沿って連続的に搬送される対向電極２０を貼り合わせた後、融着部６０を形成して、図１～図３に示す構成の色素増感太陽電池１Ａを連続的に製造する方法である。
本実施形態の電気モジュールの製造方法は、図４に例示する製造装置１００を用いて、所定の方向Ｐ３に沿って連続的に搬送される光電極１０上に、封止材４０、導通材５０及び電荷移動体３０を設け、所定の方向Ｐ４に沿って連続的に搬送される対向電極２０を貼り合わせた後、融着部６０を形成して、図１～図３に示す構成の色素増感太陽電池１Ａを連続的に製造する方法である。
まず、図示略のＲｔｏＲ方式を採用した装置を用いて、光電極支持体１２を所定の方向に沿って連続的に搬送しながら、公知のスパッタリング法や印刷法等を用いて、光電極支持体１２の表面に光電極導電層１４を形成する。次いで、公知のエアロゾルデポジション法（Ａｅｒｏｓｏｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ：ＡＤ法）を用いて、光電極導電層１４の所定の位置に無機半導体層１６を形成する。次いで、公知の方法で、無機半導体層１６に増感色素を吸着させて光電極１０を得る。光電極１０を、無機半導体層１６を外側にした状態でロール状に巻き取る。
光電極導電層１４を形成した後、無機半導体層１６を形成する前の状態で、一旦ロール状に巻き取ってもよい。また、光電極１０を形成した後、巻き取らずに、次工程を行ってもよい。
光電極導電層１４を形成した後、無機半導体層１６を形成する前の状態で、一旦ロール状に巻き取ってもよい。また、光電極１０を形成した後、巻き取らずに、次工程を行ってもよい。
これとは別に、図示略のＲｔｏＲ方式を採用した装置を用いて、対向電極支持体２２を所定の方向に沿って連続的に搬送しながら、公知のスパッタリング法や印刷法等を用いて、対向電極支持体２２の表面に対向電極導電層２４を形成する。次いで、公知のスパッタリング法や印刷法等を用いて、対向電極導電層２４の所定の位置に触媒層２６を形成して対向電極２０を得る。対向電極２０を、触媒層２６を内側にした状態でロール状に巻き取る。
対向電極導電層２４を形成した後、触媒層２６を形成する前の状態で、一旦ロール状に巻き取ってもよい。また、対向電極２０を形成した後、巻き取らずに、次工程を行ってもよい。
対向電極導電層２４を形成した後、触媒層２６を形成する前の状態で、一旦ロール状に巻き取ってもよい。また、対向電極２０を形成した後、巻き取らずに、次工程を行ってもよい。
次いで、図４に示すように、製造装置１００にロール状の光電極１０及び対向電極２０を設置する。
光電極１０をＰ３方向に繰り出して搬送しながら、図示略の絶縁部形成装置を用いて、第一絶縁部４１を形成する。絶縁部形成装置としては、例えば、ダイカットロールを備えた加工装置、レーザー加工装置等が挙げられる。
次に、搬送中の光電極１０に、封止材塗布装置１０１を用いて封止材料を塗布し、未硬化の封止材４０を形成する。続いて、導通材塗布装置１０２を用いて導通材５０の材料を塗布し、導通材５０を形成する。続いて、電解液塗布装置１０３を用いて電解液を塗布し、電荷移動体３０を形成する。
光電極１０をＰ３方向に繰り出して搬送しながら、図示略の絶縁部形成装置を用いて、第一絶縁部４１を形成する。絶縁部形成装置としては、例えば、ダイカットロールを備えた加工装置、レーザー加工装置等が挙げられる。
次に、搬送中の光電極１０に、封止材塗布装置１０１を用いて封止材料を塗布し、未硬化の封止材４０を形成する。続いて、導通材塗布装置１０２を用いて導通材５０の材料を塗布し、導通材５０を形成する。続いて、電解液塗布装置１０３を用いて電解液を塗布し、電荷移動体３０を形成する。
一方、対向電極２０をＰ４方向に繰り出して搬送しながら、図示略の絶縁部形成装置を用いて、第二絶縁部４２を形成する。絶縁部形成装置は前記と同様である。
次に、一対の押圧ロール１１１、１１２の間に、電荷移動体３０を形成した光電極１０と、第二絶縁部４２を形成した対向電極２０とを、重ね合わせた状態で導入する。押圧ロール１１１、１１２は、これらの間を通過する光電極１０及び対向電極２０を互いに押圧する。
続いて、押圧ロール１１１、１１２を通過した直後に、図示略の硬化装置を用いて、未硬化の封止材４０を硬化させて、光電極１０と封止材４０とを貼り合わせるとともに、対向電極２０と封止材４０とを貼り合わせる。例えば、未硬化の封止材４０が光硬化性樹脂である場合、硬化装置としてＵＶランプを用いて紫外線を照射して封止材４０を硬化させる。このようにして光電極１０と対向電極２０を、封止材４０を介して貼り合わせる。
続いて、押圧ロール１１１、１１２を通過した直後に、図示略の硬化装置を用いて、未硬化の封止材４０を硬化させて、光電極１０と封止材４０とを貼り合わせるとともに、対向電極２０と封止材４０とを貼り合わせる。例えば、未硬化の封止材４０が光硬化性樹脂である場合、硬化装置としてＵＶランプを用いて紫外線を照射して封止材４０を硬化させる。このようにして光電極１０と対向電極２０を、封止材４０を介して貼り合わせる。
次に、図５に示すように、超音波振動を付与する超音波付与部１１５と、超音波付与部１１５に対向する台座１１６を備える融着部形成装置を用いて、所定の位置に融着部６０を形成する。
超音波付与部１１５の先端部１１５ａと、台座１１６の先端部１１６ａには、それぞれ複数の凹凸が形成されている。両者の凹凸は互いに噛み合う形状である。超音波付与部１１５と台座１１６の間の距離は可変である。
貼り合された対向電極２０と光電極１０に、超音波付与部１１５の先端部１１５ａと、台座１１６の先端部１１６ａをそれぞれ接触させて、超音波付与部１１５と台座１１６との距離を縮小する。このようにして超音波振動を付与しながら加圧すると、光電極支持体１２、対向電極支持体２２、及びこれらの間に存在する封止材４０等の構造物に、振動エネルギーが伝達されて摩擦熱が発生し、融点が低い構造物は溶融して流動する。また、前記構造物に金属のような剛体が存在する場合、該剛体は超音波振動によって破壊され、破壊された粒径が比較的小さければ拡散（移動）する。
その結果、光電極支持体１２と対向電極支持体２２との間に存在していた封止材４０等の構造物が、融着部６０に隣接する部分に押し出され、図３に示すように光電極支持体１２と対向電極支持体２２とが融着した融着部６０となる。
超音波付与部１１５の先端部１１５ａと、台座１１６の先端部１１６ａには、それぞれ複数の凹凸が形成されている。両者の凹凸は互いに噛み合う形状である。超音波付与部１１５と台座１１６の間の距離は可変である。
貼り合された対向電極２０と光電極１０に、超音波付与部１１５の先端部１１５ａと、台座１１６の先端部１１６ａをそれぞれ接触させて、超音波付与部１１５と台座１１６との距離を縮小する。このようにして超音波振動を付与しながら加圧すると、光電極支持体１２、対向電極支持体２２、及びこれらの間に存在する封止材４０等の構造物に、振動エネルギーが伝達されて摩擦熱が発生し、融点が低い構造物は溶融して流動する。また、前記構造物に金属のような剛体が存在する場合、該剛体は超音波振動によって破壊され、破壊された粒径が比較的小さければ拡散（移動）する。
その結果、光電極支持体１２と対向電極支持体２２との間に存在していた封止材４０等の構造物が、融着部６０に隣接する部分に押し出され、図３に示すように光電極支持体１２と対向電極支持体２２とが融着した融着部６０となる。
以上の工程で、図１～図３に示す色素増感太陽電池１Ａを製造できる。この後、長尺の色素増感太陽電池１Ａを、１つの融着部６０を分断するように、融着部６０の長さ方向（Ｐ２方向）に沿って切断して、実際に使用される大きさの色素増感太陽電池を切り出してもよい。
例えば、ＲｔｏＲ方式で製造した長尺の色素増感太陽電池１Ａを、図１に示す切断線Ｘ１、Ｘ２で切断すると、２つのセル列Ｒ、ＲをＰ１方向に並べた構造の色素増感太陽電池が得られる。図１及び図２において、矢印は電流Ｅの流れを示す。
本例の電池構造において、２つのセル列Ｒ、ＲはＰ２方向の両端において、露出部１１を介して電気的に接続されている。
したがって、配線作業をしなくても、Ｐ２方向の両端の露出部１１を取り出し電極として、２つのセル列Ｒ、Ｒを並列に接続した回路を形成できる。
例えば、ＲｔｏＲ方式で製造した長尺の色素増感太陽電池１Ａを、図１に示す切断線Ｘ１、Ｘ２で切断すると、２つのセル列Ｒ、ＲをＰ１方向に並べた構造の色素増感太陽電池が得られる。図１及び図２において、矢印は電流Ｅの流れを示す。
本例の電池構造において、２つのセル列Ｒ、ＲはＰ２方向の両端において、露出部１１を介して電気的に接続されている。
したがって、配線作業をしなくても、Ｐ２方向の両端の露出部１１を取り出し電極として、２つのセル列Ｒ、Ｒを並列に接続した回路を形成できる。
＜第２の実施形態＞
図６、７は、本発明を適用した第２の実施形態の色素増感太陽電池（電気モジュール）１Ｂを示したものである。
図１～３に示す第１の実施形態の色素増感太陽電池１Ａは、１つのセル列Ｒが２つのセルＣと２つの導通材５０を有するのに対して、本実施形態の色素増感太陽電池１Ｂは、１つのセル列Ｒが２つのセルＣと３つの導通材５０を有する。
本実施形態の色素増感太陽電池１Ｂは、第１の実施形態と同様の方法で製造できる。
図６、７において、図１～３と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。
図６、７は、本発明を適用した第２の実施形態の色素増感太陽電池（電気モジュール）１Ｂを示したものである。
図１～３に示す第１の実施形態の色素増感太陽電池１Ａは、１つのセル列Ｒが２つのセルＣと２つの導通材５０を有するのに対して、本実施形態の色素増感太陽電池１Ｂは、１つのセル列Ｒが２つのセルＣと３つの導通材５０を有する。
本実施形態の色素増感太陽電池１Ｂは、第１の実施形態と同様の方法で製造できる。
図６、７において、図１～３と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施形態において、例えば、ＲｔｏＲ方式で製造した長尺の色素増感太陽電池１Ｂを、図６に示す断線Ｘ３、Ｘ４で切断すると、２つのセル列Ｒ、ＲをＰ１方向に並べた構造の色素増感太陽電池が得られる。
さらにＰ２方向の一端側の露出部１１に絶縁部４４を設けると、図６、７に示すように、平面視でＵ字状に電気が流れる色素増感太陽電池が得られる。図６及び図７において、矢印は電流Ｅの流れを示す。
絶縁部４４は、公知の方法で光電極導電層１４を絶縁処理して形成できる。絶縁処理方法は、例えば刃物を備えた切込み装置を用いる方法、レーザー照射装置を用いる方法、エッチング材等を用いて化学絶縁処理する方法が挙げられる。
絶縁部４４を有する電池構造において、２つのセル列Ｒ、ＲはＰ２方向の一方の端部において、露出部１１を介して電気的に接続されている。
したがって、配線作業をしなくても、Ｐ２方向の一端側の露出部１１を取り出し電極として、２つのセル列Ｒを直列に接続した回路を形成できる。
さらにＰ２方向の一端側の露出部１１に絶縁部４４を設けると、図６、７に示すように、平面視でＵ字状に電気が流れる色素増感太陽電池が得られる。図６及び図７において、矢印は電流Ｅの流れを示す。
絶縁部４４は、公知の方法で光電極導電層１４を絶縁処理して形成できる。絶縁処理方法は、例えば刃物を備えた切込み装置を用いる方法、レーザー照射装置を用いる方法、エッチング材等を用いて化学絶縁処理する方法が挙げられる。
絶縁部４４を有する電池構造において、２つのセル列Ｒ、ＲはＰ２方向の一方の端部において、露出部１１を介して電気的に接続されている。
したがって、配線作業をしなくても、Ｐ２方向の一端側の露出部１１を取り出し電極として、２つのセル列Ｒを直列に接続した回路を形成できる。
なお、図１、２、６、７の例では、１つのセル列Ｒが２つのセルＣを有するが、これに限定されず、セルＣの数は適宜変更できる。第一絶縁部４１及び第二絶縁部４２を設ける位置も、所望の電池構成に応じて変更できる。
また、図１～図３、図６、７の例では、Ｐ２方向の両端に存在する露出部１１を、両方とも光電極導電層１４で形成したが、両方とも対向電極導電層２４で形成してもよく、一方を光電極導電層１４で形成し、他方を対向電極導電層２４で形成してもよい。
また、図１～図３、図６、７の例では、Ｐ２方向の両端に存在する露出部１１を、両方とも光電極導電層１４で形成したが、両方とも対向電極導電層２４で形成してもよく、一方を光電極導電層１４で形成し、他方を対向電極導電層２４で形成してもよい。
以下に、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されない。
［実施例１～４、比較例１、２］
以下に示す材料を用いて、上記実施形態に示した電気モジュールの製造方法の手順で、図１～図３に示す色素増感太陽電池（電気モジュール）１Ａを製造した。各例において、融着部の最小厚みＱ１が表１に示す値となるように超音波融着条件を調整した。具体的には超音波付与部の先端部と台座の先端部との距離を調整した。
・光電極支持体及び対向電極支持体…ＰＥＴ。
・光電極導電層及び対向電極導電層…ＦＴＯ。
・無機半導体層…酸化チタンからなる多孔質層。
・増感色素…ルテニウム系色素。
・触媒層…プラチナ。
・電荷移動体（電解液）…アセトニトリル。
・封止材…紫外線硬化型樹脂。
・導通材…積水化学工業製、ミクロパール（登録商標）ＡＵ－２５０。
光電極において、光電極支持体の厚み１２５μｍ、光電極導電層の厚み１００ｎｍとした。
対向電極において、対向電極支持体の厚み１２５μｍ、対向電極導電層の厚み１００ｎｍ、触媒層の厚み１０ｎｍとした。
封止材の幅は３ｍｍ、封止材の厚みは５０μｍとした。
なお実施例１および比較例２において、超音波付与部１１５および台座１１６のＰ２方向の長さは、色素増感太陽電池１ＡのＰ２方向の長さより長い。比較例１においては、超音波付与部１１５のＰ２方向の長さを短くして、超音波振動を融着部６０のみに付与し、延長領域６２には付与しなかった。
いずれの例においても露出部の最大厚みＱ２は１２５μｍであった。
以下に示す材料を用いて、上記実施形態に示した電気モジュールの製造方法の手順で、図１～図３に示す色素増感太陽電池（電気モジュール）１Ａを製造した。各例において、融着部の最小厚みＱ１が表１に示す値となるように超音波融着条件を調整した。具体的には超音波付与部の先端部と台座の先端部との距離を調整した。
・光電極支持体及び対向電極支持体…ＰＥＴ。
・光電極導電層及び対向電極導電層…ＦＴＯ。
・無機半導体層…酸化チタンからなる多孔質層。
・増感色素…ルテニウム系色素。
・触媒層…プラチナ。
・電荷移動体（電解液）…アセトニトリル。
・封止材…紫外線硬化型樹脂。
・導通材…積水化学工業製、ミクロパール（登録商標）ＡＵ－２５０。
光電極において、光電極支持体の厚み１２５μｍ、光電極導電層の厚み１００ｎｍとした。
対向電極において、対向電極支持体の厚み１２５μｍ、対向電極導電層の厚み１００ｎｍ、触媒層の厚み１０ｎｍとした。
封止材の幅は３ｍｍ、封止材の厚みは５０μｍとした。
なお実施例１および比較例２において、超音波付与部１１５および台座１１６のＰ２方向の長さは、色素増感太陽電池１ＡのＰ２方向の長さより長い。比較例１においては、超音波付与部１１５のＰ２方向の長さを短くして、超音波振動を融着部６０のみに付与し、延長領域６２には付与しなかった。
いずれの例においても露出部の最大厚みＱ２は１２５μｍであった。
（露出部の導電性の評価）
各例において、得られた色素増感太陽電池の任意の１０個の融着部について、融着部の延長領域に存在する露出部の導電性を下記の方法で試験をした。
［導電性試験の方法］
色素増感太陽電池を、図１に示す切断線Ｘ１、Ｘ２で切断して、Ｐ１方向の長さがＬ１である測定用サンプルを切り出した。Ｐ２方向の両端に存在する露出部の任意の一方について、Ｐ１方向の両端にテスター棒を当てて抵抗値を測定した。同様にして１０個の測定用サンプルについて抵抗値を測定した。
これとは別に、光電極支持体の表面に光電極導電層を形成しただけの材料（測定用サンプルの無機半導体層を形成する前の状態の材料）から、Ｐ１方向の長さが前記Ｌ１と同じである基準サンプルを切り出した。基準サンプルのＰ１方向の両端にテスター棒を当てて抵抗値を測定し、基準の抵抗値とした。
測定用サンプルの測定値が、基準の抵抗値の±２０％以内である場合に、融着部の延長領域に存在する露出部の導電性が良好であると判定し、それ以外の場合を導電性不良と判定した。１０個の測定用サンプルについて判定した結果に基づき、下記の評価基準で導電性を評価した。結果を表１に示す。
［評価基準］
Ａ：導電不良である露出部がゼロ。
Ｂ：導電不良である露出部が１個または２個。
Ｃ：導電不良である露出部が３個または４個。
Ｄ：導電不良である露出部が５個以上。
各例において、得られた色素増感太陽電池の任意の１０個の融着部について、融着部の延長領域に存在する露出部の導電性を下記の方法で試験をした。
［導電性試験の方法］
色素増感太陽電池を、図１に示す切断線Ｘ１、Ｘ２で切断して、Ｐ１方向の長さがＬ１である測定用サンプルを切り出した。Ｐ２方向の両端に存在する露出部の任意の一方について、Ｐ１方向の両端にテスター棒を当てて抵抗値を測定した。同様にして１０個の測定用サンプルについて抵抗値を測定した。
これとは別に、光電極支持体の表面に光電極導電層を形成しただけの材料（測定用サンプルの無機半導体層を形成する前の状態の材料）から、Ｐ１方向の長さが前記Ｌ１と同じである基準サンプルを切り出した。基準サンプルのＰ１方向の両端にテスター棒を当てて抵抗値を測定し、基準の抵抗値とした。
測定用サンプルの測定値が、基準の抵抗値の±２０％以内である場合に、融着部の延長領域に存在する露出部の導電性が良好であると判定し、それ以外の場合を導電性不良と判定した。１０個の測定用サンプルについて判定した結果に基づき、下記の評価基準で導電性を評価した。結果を表１に示す。
［評価基準］
Ａ：導電不良である露出部がゼロ。
Ｂ：導電不良である露出部が１個または２個。
Ｃ：導電不良である露出部が３個または４個。
Ｄ：導電不良である露出部が５個以上。
（融着部の絶縁性の評価）
各例において、得られた色素増感太陽電池の任意の１０個の融着部について、下記の方法で絶縁性試験をした。
［絶縁性試験の方法］
色素増感太陽電池を、１個の融着部を挟む両側の対向電極導電層が露出するように切断し、該両側の対向電極導電層にそれぞれテスター棒を当てて導通性を確認した。
テスターの表示が「オーバーロード」を示した場合は絶縁良好、「オーバーロード」以外を示した場合は絶縁不良と判定した。１０個の融着部について判定した結果に基づき、下記の評価基準で絶縁性を評価した。結果を表１に示す。
［評価基準］
Ａ：絶縁不良である融着部がゼロ。
Ｂ：絶縁不良である融着部が１個または２個。
Ｃ：絶縁不良である融着部が３個または４個。
Ｄ：絶縁不良である融着部が５個以上。
各例において、得られた色素増感太陽電池の任意の１０個の融着部について、下記の方法で絶縁性試験をした。
［絶縁性試験の方法］
色素増感太陽電池を、１個の融着部を挟む両側の対向電極導電層が露出するように切断し、該両側の対向電極導電層にそれぞれテスター棒を当てて導通性を確認した。
テスターの表示が「オーバーロード」を示した場合は絶縁良好、「オーバーロード」以外を示した場合は絶縁不良と判定した。１０個の融着部について判定した結果に基づき、下記の評価基準で絶縁性を評価した。結果を表１に示す。
［評価基準］
Ａ：絶縁不良である融着部がゼロ。
Ｂ：絶縁不良である融着部が１個または２個。
Ｃ：絶縁不良である融着部が３個または４個。
Ｄ：絶縁不良である融着部が５個以上。
（剥離強度の評価）
各例において、前記絶縁性の評価をした１０個の融着部について、光電極支持体と対向電極支持体との剥離強度を、Ｔ字剥離強度試験方法に基づき、Ｔ字型のピール試験機、電動スタンド（型番：ＭＸ２－５００Ｎ－Ｌ、製造販売元：株式会社イマダ）、デジタルフォースゲージ（型番：ＺＴＳ－１００Ｎ、製造販売元：株式会社イマダ）を用いて測定した。前記剥離強度が６Ｎ／１０ｍｍ以上であれば合格と判定した。耐久性の点では剥離強度が高い方が好ましい。
１０個の融着部の測定結果の平均値を表１に示す。
各例において、前記絶縁性の評価をした１０個の融着部について、光電極支持体と対向電極支持体との剥離強度を、Ｔ字剥離強度試験方法に基づき、Ｔ字型のピール試験機、電動スタンド（型番：ＭＸ２－５００Ｎ－Ｌ、製造販売元：株式会社イマダ）、デジタルフォースゲージ（型番：ＺＴＳ－１００Ｎ、製造販売元：株式会社イマダ）を用いて測定した。前記剥離強度が６Ｎ／１０ｍｍ以上であれば合格と判定した。耐久性の点では剥離強度が高い方が好ましい。
１０個の融着部の測定結果の平均値を表１に示す。
表１の結果に示されるように、Ｑ１／Ｑ２が１以上である実施例１～４は露出部の導電性が良好であった。
一方、Ｑ１／Ｑ２が１未満である比較例１は露出部の導電性が劣った。
一方、Ｑ１／Ｑ２が１未満である比較例１は露出部の導電性が劣った。
１Ａ、１Ｂ 色素増感型太陽電池（電気モジュール）、１０ 光電極（電極）、１２ 光電極支持体(支持体)、１４光電極導電層（導電層）、２０ 対向電極（電極）、２２ 対向電極支持体(支持体)、２４ 対向電極導電層（導電層）、３０ 電荷移動体、４０ 封止材、６０ 融着部
Claims (5)
- 支持体上に導電層を有し、互いに対向する２つの電極、前記２つの電極の間に位置する電荷移動体、前記２つの電極の間に位置して前記電荷移動体を封止する封止材、及び前記２つの電極を融着した融着部を有する電気モジュールであって、
前記電荷移動体は、前記２つの電極と、前記封止材の２つと、前記融着部の２つとで囲まれた領域Ｓに存在し、
前記封止材は、前記支持体の表面に平行な面内の第１の方向に延び、
前記融着部は、前記第１の方向と交わる方向に延び、
前記第１の方向において複数の前記領域Ｓが前記融着部を挟んで隣り合っており、
前記第１の方向に垂直な第２の方向における両端部は、前記２つの電極のいずれか一方の前記導電層が露出している露出部であり、
前記融着部の最小厚みが、前記露出部の最大厚み以上であり、
前記露出部の前記導電層が、前記融着部を挟んで隣り合う前記複数の前記領域Ｓを電気的に接続している無配線導通部が存在することを特徴とする電気モジュール。 - 前記露出部において、前記２つの電極のいずれか一方の前記支持体が、前記領域Ｓ及び前記融着部から外方に延在しており、該支持体上に前記導電層が位置している、請求項１に記載の電気モジュール。
- 前記電気モジュールが色素増感太陽電池であり、前記２つの電極の一方が、光電極支持体と、前記光電極支持体上に位置する光電極導電層と、前記光電極導電層上に位置する無機半導体層を有し、前記無機半導体層が増感色素を担持している光電極であり、他方が、対向電極支持体と、前記対向電極支持体上に位置する対向電極導電層を有する対向電極である、請求項１又は２に記載の電気モジュール。
- 請求項１～３のいずれか一項に記載の電気モジュールを製造する、電気モジュールの製造方法であって、
前記２つの電極の一方に、前記電荷移動体及び前記封止材を設け、
前記２つの電極を、前記第２の方向の両端部において、前記２つの電極のいずれか一方の前記導電層が露出するように貼り合わせて前記露出部を形成し、前記融着部の最小厚みが、前記露出部の最大厚み以上となるように前記融着部を形成する、電気モジュールの製造方法。 - 超音波振動を付与する超音波付与部と、前記超音波付与部に対向する台座を備える融着部形成装置を用いて前記融着部を形成し、
前記第２の方向において、前記超音波付与部および前記台座の長さが、前記電気モジュールの長さ以上である、請求項４に記載の電気モジュールの製造方法。
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| WO2016140196A1 (ja) | 2015-03-04 | 2016-09-09 | 積水化学工業株式会社 | 導通ペースト、電気モジュール及び電気モジュールの製造方法 |
-
2018
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