光电转换元件的制造方法技术

一种光电转换元件，具有层叠体及收纳前述层叠体的筐体，前述层叠体具有：作用极；对极；及电解质层，其形成于前述作用极与前述对极之间，前述筐体具有：框体，其覆盖前述层叠体；及盖体，其将前述层叠体固定于前述框体，其中，前述框体在前述作用极上覆盖与形成有导电体的位置相对应的区域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及色素增感型太阳能电池等光电转换元件及其制造方法。 详细而言，涉及能够对具有以作用极与对极夹着电解质层而形成的层叠 体的电池本体，不施加加热等负荷，而将电池构成部件与配置于其外侧 的封装材一次整体密封的光电转换元件及其制造方法，以及将多个以作 用极与对极夹着电解质的状态重叠而成的层叠体排列在筐体内并予以密 封的光电转换元件。
技术介绍
在环境问题、资源问题等背景下，作为清洁能源的太阳能电池为人 们所注目。作为太阳能电池，有使用单结晶、多结晶或非结晶的硅的类 型。但是，以往的硅系太阳能电池存在有制造成本高、且原料供给不足 等课题，因此未能普及。而且，现在正在开发Cu—In—Se系(也称为CIS系)等化合物系太阳 能电池，该化合物系太阳能电池具有显示出极高的转换效率等优异的特 征。然而，该化合物系太阳能电池也因成本及环境负担等问题而未能普 及。对于上述太阳能电池，瑞士的夕'P :y 7工，等人的小组等所提案的色素增感型太阳能电池，作为廉价且可获得高光电转换效率的光电转换 元件而受到关注。图l表示现有技术的色素增感型太阳能电池的一例的模式剖视图。该色素增感型太阳能电池100主要由以下部分构成在一个面上形成有载持着增感色素的多孔半导体电极(以下也称为色素增感半导体电极)103的第1基板101、形成有导电膜104的第2基板105、封入上述基板之间 的例如由凝胶状电解质所构成的电解质层106。在第1基板101中使用透光性的板材，为了对第1基板101的与色素增 感半导体电极103相接的面赋予导电性，设置有透明导电层102。由第l基 板IOI、透明导电层102及色素增感半导体电极103而构成窗极108。另一方面，在第2基板105上，为了对与电解质层106相接侧的面赋予 导电性，设置有例如由碳或铂所构成的导电层104。通过第2基板105及导 电层104而构成对极109。在色素增感型太阳能电池100中，按照使色素增感半导体电极103与 导电层104相对向的方式，将第1基板101与第2基板105隔着预定间隔配 置，并在两基板之间的周边部设有由热塑性树脂所构成的密封剂107。可 举出如下的结构，即借助该密封剂107而贴合二个基板101、 105并组成电 池，透过电解液的注入口110而向两极108、 109之间填充包含碘、碘化物 离子等的氧化/还原种的有机电解液，而形成电荷移送用的电解质层106。 即，密封剂107起到防止包含在电解质层106中的电解液的漏出或挥发性 成分挥发的效果。.其次说明色素增感型太阳能电池100的制造方法的概略情况。首先，借助由热塑性树脂所构成的密封材107而层叠窗极108与对极 109之后，借助窗极108及对极109、或者窗极108或对极109中的任何一方 而加热密封材107，并使其熔融，从而粘结窗极108与对极109，组成由一 对电极(窗极108与对极109)构成的层叠体。接着，透过贯穿对极109地设置的注入口110而将包含碘、碘化物离子等氧化/还原种的电解液填充在窗极108与对极109之间后，用盖lll塞住注入口IIO，形成电荷移送用的电解质层106，而获得由一对电极(窗极 108与对极109)、和夹在上述电极之间的电解质层106所构成的色素增感 型太阳能电池IOO (例如参照日本特开2002 — 184478号公报，及 N.Papageorgiou et al., J. Electrochem. Soc., 143 (10) , 3099, 1996)。作为该电解液的注入方式，可在组装好太阳能电池的电池单元后， 利用毛细管现象、压力差等而以间歇方式从设于背面等的注液口注入。也有如下的报告，即通过将半导体极设成具有粗糙系数大于iooo的大表面积比的多孔膜构造，提高光吸收率而获得10%以上的光电转换效 率。在成本方面预想为现有硅系太阳能电池的l/2 1/6左右，不一定 需要复杂、大规模的制造设备，且不含有害物质，因此作为可适应于大 量普及的廉价、大量生产型太阳能电池，具有较高的可能性。但是，上述色素增感型太阳能电池中，将乙腈等挥发性溶剂作为电 解液使用并将其封入电池，该系列存在有因挥发而产生电池特性降低的 问题。因此作为其对策而尝试使用离子性液体作为电解液(例如参照 N.Papageorgiou et al., J. Electrochem. Soc., 143 (10) , 3099， 1996)。 i亥离子 性液体也称为常温熔融性盐，是在包含室温附近的较宽的温度范围内呈 稳定的液体而存在的、仅由带正与负电荷的离子构成的盐。该离子性液 体实际上不具有蒸气压，不必担心象一般的有机溶剂那样挥发、起火等， 因此被期待着可作为解决因挥发所造成电池特性降低的手段。而且，使用电解液的情形下，有可能在制造时或电池破损时漏出电 解液，因此作为防止漏液的对策，各研究机构正盛行着使用适当的凝胶 化剂而将电解液予以凝胶化(拟固体化)。(例如日本特开2002 — 184478 号公报)。也有进行凝胶化后，比液体状态的状况更能抑制挥发的报告。 对于离子性液体也进行同样的试验，而经凝胶化的离子性液体(离子胶) 具有安全性、耐久性均优良的优点。然而，上述以往的色素增感型太阳能电池的制造中，使用热塑性树 脂来密封而形成密封剂107。如图1所示，具体而言，加热并熔融树脂而粘结二片电极(窗极108、对极109)。此时热量经由第1基板101传递至色 素增感半导体电极103，因此有可能会对吸附于色素增感半导体电极103 上的色素产生不良影响。而且，密封剂107由树脂形成，故在长期使用时，会有耐气候性的问题。而且，注入电解液时，必须首先热粘接二片电极板而形成电池的形 状，然后透过预先开口的注入口110而将电解液注入划定极其狭小的空间 的二片电极之间，最后在注入口110上加上盖111，因此有制造工序复杂 的问题。而且，如果电解液粘度高，则为了注入电解液而必须花费许多 时间与工夫，因此会导致增大制造成本。而且，密封材107由热塑性树脂构成，因此耐气候性差，故有不适于 长期使用的问题。
技术实现思路
本专利技术的第l方式是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种光 电转换元件及其制造方法，该光电转换元件及其制造方法可抑制在粘结 电极时所施加的热对吸附于色素增感半导体电极的色素所造成的影响， 同时长期使用时的耐气候性优异，而且可容易进行液状或凝胶状的电解 质的填充。本专利技术的第l方式提供一种光电转换元件，该光电转换元件具有筐 体；及收纳于前述筐体内的层叠体，前述层叠体具有作用极，其具有 使增感色素载持于表面的多孔氧化物半导体层；对极，其在该作用极的 前述多孔氧化物半导体层侧与前述作用极对向配置；及电解质层，其配 置于前述作用极及前述对极之间的至少一部分，其中，前述层叠体的上 面及下面与前述筐体的内面直接或间接接触，前述筐体中至少与作用极 接触的部分由具有透过太阳光的光学特性的材料构成。上述光电转换元件中，以作用极与对极夹着电解质层而形成的层叠 体，将其上面及下面直接或间接地接触筐体的内面而被收纳。即，不论是直接还是间接的状态，均构成为由筐体的内面夹入层叠体的上面及下 面，从而可通过密封筐体而一次整体密封包含由层叠体构成的电池构成 部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电转换元件的制造方法，其包含以下工序：　提供具备箱体及盖体的筐体的工序，其中箱体具有内底面；　提供具有使增感色素载持于表面的多孔氧化物半导体层的作用极的工序；　将液状或凝胶状的电解质填充于前述作用极的前述多孔氧化物半 导体层上而形成电解质层的工序；　将前述对极配置于前述筐体的箱体的前述内底面的工序；　将前述作用极重叠于前述对极并使前述电解质层接触前述对极而形成层叠体的工序；　配置前述筐体的前述盖体以覆盖前述作用极的工序；及　从前述 筐体的外侧朝向与前述层叠体表面垂直的方向施加载荷而密封筐体的工序。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：江连哲也，田边信夫，松井浩志，冈田显一，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，
类型：发明
国别省市：JP[日本]