功能性器件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及功能性器件，提供了能够保持高性能的例如染料敏化太阳能电池等功能性器件及其制造方法。作为功能性器件的染料敏化太阳能电池包括：形成有透明导电膜（１３ａ）的透明基板（１２ａ）；形成有导电膜（１３ｂ）的基板（１２ｂ）；填充在两个基板之间的电解液（１６）；由第一紫外光固化树脂构成的内部主密封（１５ａ），用来密封电解液和使两个基板粘结在一起；以及由第二紫外光固化树脂构成的外部主密封（１７ａ），用来使两个基板在内部主密封外部粘结在一起。所述太阳能电池包括：端密封板（１９），其通过内部端密封（１５ｂ）和（１５ｃ）与基板（１２ｂ）粘结，内部端密封（１５ｂ）和（１５ｃ）由第一紫外光固化树脂构成，封闭电解液注入孔（１８ａ）和（１８ｂ）的开口以密封电解液，电解液注入孔（１８ａ）和（１８ｂ）形成于基板（１２ｂ）中用于填充电解液；以及外部端密封（１７ｂ），其设于内部端密封外部，由第二紫外光固化树脂构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适用于染料敏化太阳能电池等的，具体涉及 用于密封功能性器件的技术。
技术介绍
作为替代矿物燃料的能源，利用阳光的太阳能电池已受到关注，人们对其进行了 各种研究。太阳能电池是一种将光能转化成电能的光电换能器，它使用阳光作为能源，所以 对地球环境影响很小，因而期望得到进一步普及。作为替代硅(Si)基太阳能电池等的下一代太阳能电池，通过染料敏化并利用光 诱导电子转移的染料敏化太阳能电池近年来受到关注，人们已对其进行了广泛研究。可使 用例如钌络合物等能有效吸收可见光附近的光的材料作为敏化染料。染料敏化太阳能电池 光电转换效率高，并且不需要例如真空设备等大型加工设备，利用如氧化钛等廉价的半导 体材料就可以容易地高产率制造染料敏化太阳能电池，因而希望它能作为下一代太阳能电 池。通常，长时间保持稳定的光电转换特性被认为是太阳能电池所必需具备的特性。 染料敏化太阳能电池通常包括液态电解质组分作为组成部分。为了实现在长时间内保持稳 定的光电转换特性，密封技术成为重要问题，该密封技术用于防止电解质成分的蒸发或泄 漏以及湿气、氧气和其它成分从空气进入电解液所致的性能降低等。为了解决该问题，人们 已研究出各种方法，例如以下方法。首先，后文所述的题为“用于染料敏化太阳能电池的密封材料”的专利文献1说明 如下。专利文献1专利技术的用于染料敏化太阳能电池的密封材料介于两个相对的电极基 板之间形成空间，电解液被密封在两个电极基板之间，该密封材料配置为包括与电解液接 触的耐电解液层和与该耐电解液层接触的防透气层，耐电解液层由氟碳聚合物形成，该防 透气层由聚二氯乙烯(PVDC)、乙烯乙烯醇共聚物(EvOH)和聚乙烯醇(PVA)中的至少一个形 成。图9对应于专利文献1的图1和图2，图9 (A)是表示使用染料敏化太阳能电池用 密封材料的染料敏化太阳能电池示例的剖面图，图9(B)是表示染料敏化太阳能电池的制 造过程的剖面图。如图9(A)所示，专利文献1专利技术的用于染料敏化太阳能电池的密封材料(下文简 称为“密封材料”)109设有耐电解液层107和与耐电解液层107接触的防透气层108。该密 封材料的特征在于，耐电解液层107由氟碳聚合物形成，防透气层108由PVDC、EvOH和PVA 中的至少一个形成。通常以图9(A)所示的形式使用密封材料109。此外，在图9㈧中，附图标记101 和101'各自表示由玻璃等构成的透明基板，附图标记102和102'各自表示透明导电膜， 附图标记103表示多孔膜，附图标记104表示敏化染料，附图标记115表示电解液。这里，例如可按以下步骤形成图9(A)所示的染料敏化太阳能电池。即，如图9(B) 所示，首先，在透明基板101的一个表面上形成透明导电膜102，在透明导电膜102上均勻地 涂覆氧化钛微粒，然后加热这些微粒以提供多孔膜103，之后在多孔膜103上吸附例如钌络 合物等敏化染料104，于是形成用作阴极的电极基板111，以与上述相同的方式在透明基板 101'的一个表面上形成透明导电膜102'，于是形成用作阳极的电极基板110。之后，如图所示，在电极基板111的敏化染料104表面上以边框的形式涂覆(布 置)用于形成耐电解液层的组合物107'。此外，为了提高组合物107'对敏化染料104表 面的粘附性，优选利用打底剂适当处理粘附表面。之后，如图所示，将由例如PVDC、EvOH或 PVA等材料制成的薄片(防透气层108)粘在边框形组合物107'的外围表面，然后，如图所 示，使电极基板111与电极基板110相对，通过设于两个基板之间的边框形组合物107'使 电极基板111与电极基板110结合，于是由两个基板和边框形组合物107'形成封闭空间。 然后，通过加热(通常80°C 150°C持续30 60分钟)使组合物107'硬化。之后，从电 极基板110上钻出的注入孔112注入电解液115，然后封住注入孔112，就得到了如图9(A) 所示的染料敏化太阳能电池。在后文所述的题为“染料敏化太阳能电池模块”的专利文献2中，期望将紫外线固 化密封材料(三键有限公司(Three Bond Co.，Ltd.)生产的31X-101)涂覆到电解液注入 孔，然后使该密封材料硬化。引用列表专利文献专利文献1 未审查的日本专利申请公开文本2007-294387号(0010 0011段、 0017 0018段、0043 0044段、图1和图2)专利文献2 未审查的日本专利申请公开文本2007-220606号(0017 0022段、 0101 0102段、图1和图2)
技术实现思路
技术问题作为湿式器件的以染料敏化太阳能电池为代表的功能性器件的寿命受到密封技 术的极大影响。在许多湿式器件中，液体被注入到对置基板之间的空间中，通常，器件的外 缘在液体注入之前被密封(主密封)，然后液体从另外设置的注入孔被注入。可以在将液体注入到所述空间之前对外缘进行密封，密封剂在不与液体直接接触 的状态下被硬化，因而如果硬化的密封剂对液体的渗透性低且具有耐蚀性，就可以长时间 封住液体，于是具有高密封性。另外，在将液体注入到所述空间中之后的注入孔的最终密封 (所谓的端密封)存在的问题是，由于在注入孔附近进行硬化处理之前注入到所述空间中 的液体与密封剂之间的接触而大大降低了粘附强度。此外，在先技术也没有记载例如具有利用两种不同的紫外光固化树脂的双密封结 构的太阳能电池等功能性器件结构。本专利技术就是为解决上述问题而提出的，本专利技术的目的是提供一种功能性器件，其 具有高隔离性和耐用性，能够稳定工作，同时长时间保持高性能，还提供了该器件的制造方 法。技术方案S卩，本专利技术涉及一种功能性器件，其包括第一基板(例如，以下所述实施例中的 光电极侧透明基板12a)，其上形成有第一导电电极(例如，以下所述实施例中的光电极侧 透明导电膜13a)；第二基板(例如，以下所述实施例中的对置电极侧基板12b)，其上形成 有第二导电电极(例如，以下所述实施例中的对置电极侧导电膜13b)；填充在所述第一基 板和所述第二基板之间的功能性材料(例如，以下所述实施例中的电解液16)；第一密封部 (例如，以下所述实施例中的内部主密封15a)，其由第一紫外光固化树脂形成，设于所述第 一基板和所述第二基板之间，用来密封所述功能性材料和使所述第一基板和所述第二基板 粘结在一起；以及第二密封部(例如，以下所述实施例中的外部主密封17a)，其由第二紫外 光固化树脂形成，设于所述第一基板和所述第二基板之间，用来使所述第一基板和所述第 二基板在所述第一密封部外部粘结在一起。并且，本专利技术涉及功能性器件的制造方法，该方法包括以下步骤第一步，将第一 紫外光固化树脂以环形涂覆到其上形成有第一导电电极(例如，以下所述实施例中的光电 极侧透明导电膜13a)的第一基板(例如，以下所述实施例中的光电极侧透明基板12a)的 表面；第二步，使其上形成有第二导电电极(例如，以下所述实施例中的对置电极侧导电膜 13b)的第二基板(例如，以下所述实施例中的对置电极侧基板12b)与所述第一基板相对， 通过使所述第一紫外光固化树脂硬化所形成的环形第一密封部(例如，以下所述实施例中 的内部主密封15a)将所述第一基板和所述第二基板粘结在一起；第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功能性器件，其包括：第一基板，其上形成有第一导电电极；第二基板，其上形成有第二导电电极；功能性材料，其填充在所述第一基板和所述第二基板之间；第一密封部，其由第一紫外光固化树脂构成，设于所述第一基板和所述第二基板之间，用来密封所述功能性材料，使所述第一基板和所述第二基板粘结在一起；以及第二密封部，其由第二紫外光固化树脂构成，设于所述第一基板和所述第二基板之间，使所述第一基板和所述第二基板在所述第一密封部之外粘结在一起。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-10-9 2008-262824一种功能性器件，其包括第一基板，其上形成有第一导电电极；第二基板，其上形成有第二导电电极；功能性材料，其填充在所述第一基板和所述第二基板之间；第一密封部，其由第一紫外光固化树脂构成，设于所述第一基板和所述第二基板之间，用来密封所述功能性材料，使所述第一基板和所述第二基板粘结在一起；以及第二密封部，其由第二紫外光固化树脂构成，设于所述第一基板和所述第二基板之间，使所述第一基板和所述第二基板在所述第一密封部之外粘结在一起。2.如权利要求1所述的功能性器件，其包括开口，该开口形成于所述第二基板中，用 来向所述第一基板和所述第二基板之间填充所述功能性材料；第三密封部，其由第三紫外 光固化树脂构成，形成为至少封闭所述开口以及密封所述功能性材料；第四密封部，其由第 四紫外光固化树脂构成，设于所述第三密封部外部；以及第三基板，其通过所述第三密封部 和所述第四密封部与所述第二基板粘结。3.如权利要求1或2所述的功能性器件，其中，所述第一紫外光固化树脂对所述功能 性材料的渗透性低，所述第二紫外光固化树脂比所述第一紫外光固化树脂对水、氧气和有 机溶剂的渗透性低，使得所述第一密封部和所述第二密封部防止所述功能性材料泄漏到外 部，使所述功能性材料与外部气体隔离。4.如权利要求3所述的功能性器件，其中，所述第一紫外光固化树脂和所述第三紫外 光固化树脂相同，所述第二紫外光固化树脂和所述第四紫外光固化树脂相同。5.如权利要求3所述的功能性器件，其中，所述第一基板由透光材料构成，所述功能性 器件配置为具有光电转换功能、调光功能或图像显示功能的器件。6.如权利要求5所述的功能性器件，其中，所述功能性器件配置为具有光电转换功能 的染料敏化光电换能器，该染料敏化光电换能器包括半导体电极层，该半导体电极层形成 于所述第一导电电极的表面上，用于保持敏化染料；电解液作为功能性材料填充在所述第 一基板和所述第二基板之间，通过吸收光而受激的所述敏化染料的电子进入所述半导体电 极层，所述失去电子的敏化染料被所述电解液中的还原剂还原。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：米屋丽子，折桥正树，诸冈正浩，铃木祐辅，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]