染料敏化太阳能电池制造技术

本发明专利技术提供一种染料敏化太阳能电池，其目的在于：能够不使用粘接剂，在光电极或者对电极的一方固定密封垫，因此密封机构不会因电解液或太阳光等而发生劣化，可获得具有长期可靠性的密封状态。因此，在光电极与对电极之间设置密封电解质层的密封机构的染料敏化太阳能电池中，所述的密封机构的构成为被夹持在所述光电极与所述对电极之间，通过形成于所述光电极或者所述对电极的任一方的保持机构而固定，为密封所述电解质层的弹性材料制的唇形的密封垫。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种耐久性良好的染料敏化太阳能电池。
技术介绍
最近，担忧温暖化等地球环境的恶化，作为绿色能源的太阳光能发电被注目。但是，其普及还未达到能够满足的状态。并且，阻碍普及的最大原因之一是在于现在作为主流的硅系太阳能电池的制造 成本高。该制造成本降低不下的主要原因是要廉价且大量地供应硅系太阳能电池所必需 的硅半导体，其制法上有局限，今后也不会有大的改善。相对于该硅系太阳能电池，Gratzel们的小组发表的染料敏化太阳能电池为将被 分光敏化染料敏化的光变换层作为工作电极的湿式太阳能电池。该湿式太阳能电池的基本构成由设置在玻璃等透明基板上的透明导电电极、电 解质、分光敏化染料、氧化钛等多孔质半导体层、设置于基板的对电极构成。这种染料敏化太阳能电池所使用的材料廉价，制作时，因为不需要硅系太阳能 电池所必需的真空工艺等的大型设备，所以，作为低成本的太阳能电池受到了注目。但是，至今与硅系的太阳能电池相比较，开发的染料敏化太阳能电池的可靠性 低。其原因之一是作为电子载体的电解质的密封问题。当电解质发生泄漏，或者水分等从外部侵入电解质时，不但发电效率降低，而 且产生光变换层的劣化，引起染料敏化太阳能电池的寿命变短的问题。电解质中可列举有液体、凝胶和固体等形态。泄漏少的凝胶或固体适用电解质密封(专利文献1)。但是，为了得到硅系同等的高变换效率，优选液体，而且，乙腈等极性高且挥 发性高的有机溶剂。但是，将所涉及的电解液密封于太阳能电池的单元中较难。因此，为了提高染料敏化太阳能电池的长期可靠性，将处于透明导电电极和对 电极的基板之间的电解液通过使用密封材料密封基板端部周边，防止电解液的泄漏或水 分的侵入是必不可少的。作为至今研究的密封方法，有使用液状粘接剂(专利文献2)、热熔薄膜(专利文 献3)和玻璃料(专利文献4)等的粘接方式。并且，在液状粘接剂中可列举硅氧树脂、环氧树脂、丙烯树脂等，但是，任一 粘接剂为了提高与基板等的被粘接剂的粘接性，具有一定程度的极性。因此，由于该极性而使与电解液的亲和性变高，由于侵蚀或膨胀，长期性的密 封性能降低。另一方面，作为极性小的粘接剂报道过聚异乙烯系树脂。因此，虽然一定程度上抑制因电解液引起的侵蚀或膨胀，但是因为其粘接性低 劣，担心长期来看会由于剥离引起密封性能降低。此外，热熔薄膜中可列举分子链中具有羧酸基的热塑性树脂，具体是 HIMILAN(三井杜邦化学制品公司)(专利文献5)。但是，因为液状粘接剂同样具有极性，所以，担心长期的密封性会降低。另一方面，利用玻璃料的密封虽然密封性能好，但是因为需要一般为450°C以上 的热处理，所以，担心会导致以敏化染料为主的构成部件变质。此外，操作变得繁杂，导致制造成本的恶化。另一方面，通过使用水玻璃等硅酸盐，能够将固化温度设为60°C以下。可是，水玻璃中含有的水或钠等溶解于电解质，担心会使变换效率降低(专利 文献7)。再者，因为太阳能电池是通过太阳光的照射而使电池温度上升，所以，在任何 的粘接方式中，在密封材料和基板的线膨胀率不同的情况下，担心会由于因温度的变化 引起的膨胀收缩而产生粘接部分的剥离或基板的破损。对于这种粘接方式的密封问题，提出了将具备弹性的合成树脂用于如图2所示 的密封材料，将其配置于基板端部的周边，通过由基板夹持压缩，从而密封电解液的非 粘接方式(专利文献6)。S卩，光电极104由透明的第一电极基材101、设在该第一电极基材101的一表面 的第一导电膜102、采用半导体材料形成于该第一导电膜102上并且吸着敏化染料而成的 多孔质的半导体层103构成。此外，对电极107由第二电极基材105、以及设在该第二电极基材105的一表面 的第二导电膜106构成。含有液状或者凝胶状电解质的电解质层108介于该光电极104和对电极107之 间。再者，在光电极104和对电极107之间设有密封电解质层108的密封材料，使用 具有弹性的合成树脂制密封垫109作为该密封材料。此外，为了使这些部件一体化，通过四个螺栓111和螺母112紧固保持光电极 104和对电极107的四处的角部。根据本方法，由于密封材料具有弹性，从而可以随着基材的膨胀收缩，因此粘 接部分的剥离或基板的破损的担心减少，能够确保密封的长期可靠性。可是，因为所提案的密封材料的形状是O字环状，所以，基板之间的间隙变 大，采用粘接方式设为作为一般的间隙厚度100 μ m以下是非常困难的。因此，即使密封性好，也不能期待高变换效率。此外，为了对O字环状的弹性体进行压缩且密封，一般需要较大的密封表面压 力。因此，在单元大面积化的情况下，担心会由于大的压缩力而基板产生弯曲，或 者因情况不同而产生破损。再者，在通过螺栓111和螺母112紧固保持的情况下，引起光电极104与对电极 107的间隙不固定的问题。再进一步，提出了在光电极或者对电极的一方使用粘接剂安装弹性材料制的密 封垫的方法。但是，由于电解液或太阳光等引起粘接剂发生劣化，获得具有长期可靠性的密 封状态是困难的。此外，由于制造工时也增加，因此导致制造成本增加的问题。专利文献1 专利文献2 专利文献3 专利文献4 专利文献5 专利文献6 专利文献7日本特开2002-299665号公报 日本特开2002-368236号公报 日本特开2003-188394号公报 日本特开2004-172048号公报 日本特开2007-335197号公报 日本特开2006-202681号公报 日本特开2007-073401号公报
技术实现思路
(专利技术所要解决的课题)因为能够不使用粘接剂，在光电极或者对电极的一方能够固定密封垫，所以， 密封机构不会由于电解液或太阳光等发生劣化，获得具有长期可靠性的密封状态。(用于解决课题的手段)为了达到上述目的，本专利技术中的染料敏化太阳能电池设置有光电极，由透明 的第一电极基材、设在所述第一电极基材的一表面的第一导电膜、以及采用半导体材料 形成于所述第一导电膜上并且吸着敏化染料而成的多孔质的半导体层构成；对电极，由 第二电极基材、以及设在所述第二电极基材的一表面的第二导电膜构成；电解质层，配 置于所述光电极与所述对电极之间；以及密封机构，在所述光电极与所述对电极之间密 封所述电解质层；所述染料敏化太阳能电池的特征在于，所述密封机构被夹持在所述光 电极和所述对电极之间，通过形成于所述光电极或者所述对电极的任一方的保持机构而 固定，为密封所述电解质层的弹性材料制的唇形的密封垫。(专利技术效果)在本专利技术实现下面所记载的效果。根据本专利技术第1方面记载的染料敏化太阳能电池，因为能够不使用粘接剂，在 光电极或者对电极的一方固定密封机构，所以，密封机构不会由于电解液或太阳光等发 生劣化，能够获得具有长期可靠性的密封状态。此外，根据本专利技术第2方面记载的染料敏化太阳能电池，能够可靠地将密封机 构固定在光电极或者对电极的一方。再者，根据本专利技术第3方面记载的染料敏化太阳能电池，能够容易地将密封机 构固定在光电极或者对电极的一方。再者，根据本专利技术第4方面记载的染料敏化太阳能电池，能够高精度且固定地 保持光电极4与对电极7的间隙。此外，根据本专利技术第5方面记载的染料敏化太阳能电池，因为即使不使用特别 的粘接剂也能够将密封垫和基板一体化，所以，能够提高耐电解液性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种染料敏化太阳能电池，设置有：光电极（４），由透明的第一电极基材（１）、设在所述第一电极基材（１）的一表面的第一导电膜（２）、以及采用半导体材料形成于所述第一导电膜（２）上并且吸着敏化染料而成的多孔质的半导体层（３）构成；对电极（７），由第二电极基材（５）、以及设在所述第二电极基材（５）的一表面的第二导电膜（６）构成；电解质层（８），配置于所述光电极（４）与所述对电极（７）之间；以及密封机构，在所述光电极（４）与所述对电极（７）之间密封所述电解质层（８）；所述染料敏化太阳能电池的特征在于，所述密封机构被夹持在所述光电极（４）和所述对电极（７）之间，通过形成于所述光电极（４）或者所述对电极（７）的任一方的保持机构（１３）而固定，为密封所述电解质层（８）的弹性材料制的唇形的密封垫（９）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：宇田彻，
申请(专利权)人：NOK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP