(57)【要約】【課題】電解質層を封止する封止部分が容易に破損しない色素増感型太陽電池を提供する。【解決手段】透明電極が形成された透明基板１と、対極電極が形成された対極基板２との間に、半導体粒子層と、電解質からなる電解質層とを備え、前記電解質層を封止して前記透明基板と対極基板とを固着させる封止材を設けた色素増感型太陽電池において、前記透明基板１と対極基板２とを、締結部材によってそれぞれ封止材に押圧させる。透明基板１と対極基板２とを封止材に押圧させることで固定が強固なものとなり、色素増感型太陽電池に外力などが働いても封止材が破損するなどの問題の発生が抑制される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極が形成された透明基板と、対極電極が形成された対極基板と、透明電極上に形成され多孔質の半導体材料に増感色素を担持させて形成された半導体粒子層と、前記半導体粒子層と対極電極との間に液状又は擬液状の電解質からなる電解質層と、前記電解質層を封止して前記透明基板と対極基板とを固着させる封止材が設けられた色素増感型太陽電池であって、
前記透明基板と前記対極基板とが、締結部材によってそれぞれ封止材に押圧されていることを特徴とする色素増感型太陽電池。
【請求項２】
透明電極が形成された透明基板と、対極電極が形成された対極基板と、透明電極上に形成され多孔質の半導体材料に増感色素を担持させて形成された半導体粒子層と、前記半導体粒子層と対極電極との間に液状又は擬液状の電解質からなる電解質層と、前記電解質層を封止して前記透明基板と対極基板とを固着させる封止材が設けられた色素増感型太陽電池であって、
前記透明基板と前記対極基板とを外側から挟むように２枚の外板部材が設けられるとともに、
該外板部材が締結部材によって前記透明基板と前記対極基板に押圧されることで、前記透明基板と前記対極基板とがそれぞれ封止材に押圧されていることを特徴とする色素増感型太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質層を封止材にて封止している色素増感型太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液状の電解質層を用いた色素増感型太陽電池は、封止材によって電解液を封止することが必須であり、電解液の液漏れなどを防止することが重要な課題の一つとなっている。このため、封止部分の耐久性を向上させるための種々の発明が開示されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、作用極と対極とを対向させて封止した色素増感太陽電池の封止構造であって、
その封止部が、ケイ酸塩からなる封止剤を用いた第１封止部と、この第１封止部をさらに封止する第２封止部とで構成されていることを特徴とする色素増感太陽電池の封止構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７３４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１においては、第１封止部とともに作用極と対極の端部を包むように硬化性樹脂を塗布して第２封止部を設ける実施形態が記載されているが、硬化性樹脂は機械的強度が比較的小さく、色素増感太陽電池の特に端部に外力などが働いた場合には破損する恐れがある。
【０００６】
そこで本発明は、電解質層を封止する封止部分が容易に破損しない色素増感型太陽電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は以下のような構成としている。
すなわち本発明に係る色素増感型太陽電池は、透明電極が形成された透明基板と、対極電極が形成された対極基板と、透明電極上に形成され多孔質の半導体材料に増感色素を担持させて形成された半導体粒子層と、前記半導体粒子層と対極電極との間に液状又は擬液状の電解質からなる電解質層と、前記電解質層を封止して前記透明基板と対極基板とを固着させる封止材が設けられた色素増感型太陽電池であって、
前記透明基板と前記対極基板とが、締結部材によってそれぞれ封止材に押圧されていることを特徴としている。
【０００８】
本発明に係る色素増感型太陽電池によれば、透明基板と前記対極基板とが、締結部材によってそれぞれ封止材に押圧されているので、固定が強固なものとなり、色素増感型太陽電池に外力などが働いても封止材が破損するなどの問題の発生が抑制される。
【０００９】
また本発明に係る色素増感型太陽電池は、透明電極が形成された透明基板と、対極電極が形成された対極基板と、透明電極上に形成され多孔質の半導体材料に増感色素を担持させて形成された半導体粒子層と、前記半導体粒子層と対極電極との間に液状又は擬液状の電解質からなる電解質層と、前記電解質層を封止して前記透明基板と対極基板とを固着させる封止材が設けられた色素増感型太陽電池であって、
前記透明基板と前記対極基板とを外側から挟むように２枚の外板部材が設けられるとともに、
該外板部材が締結部材によって前記透明基板と前記対極基板に押圧されることで、前記透明基板と前記対極基板とがそれぞれ封止材に押圧されていることを特徴としている。
【００１０】
透明基板と対極基板とを外側から挟むように設けた外板部材を締結部材によって互いに押圧させて、記透明基板と対極基板とをそれぞれ封止材に押圧させるので、上記と同様に強固な固定を得ることができ、封止材が破損するなどの問題が抑制される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る色素増感型太陽電池によれば、透明基板と対極基板との強固な固定によって、封止材が破損する問題が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る色素増感型太陽電池の実施の一形態を示す平面図と正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面の要部を拡大した断面図である。
【図３】本発明に係る色素増感型太陽電池の実施の他の一形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態を図面に基づき具体的に説明する。
まず最初に図２によって本発明に係る色素増感型太陽電池の要部を説明する。
図面において、１は透明基板であり、２は対極基板である。
本実施形態に於ける色素増感型太陽電池は、互いに対向するように配された透明基板１と対極基板２と、各基板の間に電解質を含む電解質層４とを備え、電解質層４は周りの隙間に封止材５を充填することによって封止されている。
【００１４】
透明基板１の表面には透明電極１１が積層され、対極基板２の表面には対極電極２１が積層され、これら２つの電極は対向する各基板のそれぞれ内側となるように配置されている。すなわち封止材５によって封止された電解質層４が透明基板１と対極基板２とに積層された透明電極１１と対極電極２１に接触することで、透明電極１１を負の電極とし、対極電極２１を正の電極とした太陽電池セルを構成している。また、このとき前記電解質層４内には電解質が充填されているとともに、透明電極１１側に半導体粒子層３が形成されている。
【００１５】
透明基板１の形成に用いられる材料としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリメタクリレート、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂等を用いることができ、また電解質層４に対する耐久性の高いポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂といったポリエステル合成樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン樹脂といったポリオレフィン系合成樹脂等も好適に用いることができる。
本実施形態では、１２０×１５０×２．５ｍｍの板体に形成した環状ポリオレフィン樹脂を透明基板１として用いている。
【００１６】
透明電極１１の形成については、透明性に優れると共に高い導電性を備えるスズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、金、白金等やそれらを複数組み合わせたものを真空蒸着法、スパッタ蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、泳動電着法等の適宜の方法により透明基板１表面に形成したり、またはそれらの薄膜が形成されたフィルムを透明基板１に貼着したりする等して形成することができる。
本実施形態では、透明基板１上にＩＴＯをスパッタ蒸着させて透明電極１１を形成している。
【００１７】
対極基板２の形成に用いられる材料としては、透明性が必要とされない場合には適宜の材料を用いて形成することができるが、透明性が必要とされる場合には前記の透明基板１と同様の材料を用いることができる。
本実施形態では、１２０×１５０×２．５ｍｍの板体に形成した環状ポリオレフィン樹脂を対極基板２として用いている。
【００１８】
対極電極２１の形成については、白金、カーボン、導電性ポリマーや、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）等の金属酸化物と前記物質との複合材料等を用いて、真空蒸着法、スパッタ蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、泳動電着法等の適宜の方法により対極基板２上に形成したり、またそれらの薄膜が形成されたフィルムを対極基板２に貼着したりする等して形成することができる。
本実施形態では、対極基板２上に白金をスパッタ蒸着させて、対極電極２１を形成している。
【００１９】
電解質層４の形成については、アセトニトリルとエチレンカーボネートの混合溶液や、メトキシプロピオニトリル等の溶媒に、ヨウ化リチウム、金属ヨウ素等の電解質を加えたもの等の液体電解質や、高分子ゲル電解液等の擬固体化電解質といった液体電解質系などを用いることができる。
本実施形態では、アセトニトリルとエチレンカーボネートの混合溶液を溶媒として、ヨウ化リチウムを加えた液体電解質を用いて電解質層４を形成している。
【００２０】
半導体粒子層３は、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、Ｉｎ２Ｏ３、ＷＯ３、Ｆｅ２ＴｉＯ３、ＰｂＯ、Ｖ２Ｏ５、ＦｅＴｉＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３、ＳｒＴｉＯ３、ＺｎＯ、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＫＴａＯ３、ＳｎＯ２、ＺｒＯ２などの半導体材料を用いて形成された薄膜に増感色素を担持させることで形成でき、半導体材料としてはこれらの内、コストや作業性等から酸化チタン（ＴｉＯ２）、又は透明性の薄層の形成性に優れ且つ電析が可能である酸化亜鉛（ＺｎＯ）が好適であるが、それに限定されるものではなく適宜のものを用いることができる。半導体粒子層３に担持される色素は、特に限定されるものではないが、例えば、ルテニウムビピリジウム錯体、キサンテン系色素、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導錯体などが挙げられる。
本実施形態では、ＺｎＯの薄膜にルテニウムビピリジウム錯体を担持させて半導体粒子層３を形成している。
【００２１】
封止材５の原料としては、電解質層４の漏洩を防止できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、メラニン系樹脂、フォスファーゼン系樹脂等が挙げられる。
本実施形態では、封止材５にエポキシ系樹脂を用いている。
【００２２】
封止材５によって、電解質層４内の電解質を封止させることにより、互いに対向するように配した透明基板１と対極基板２とを固定させているが、本実施形態ではこれに加えて図１に示すように透明基板１と対極基板２とを締結部材によってそれぞれ封止材５に押圧させている。
具体的には、電解質層４を封止している封止材５の外側において、透明基板１と対極電極２とを貫く貫通孔を９箇所設け、対極基板２の貫通孔の内側面にはネジ６の雄ねじ部と螺結可能な雌ねじ部を形成し、透明基板１の貫通孔はネジ６の雄ねじ部を挿通可能に形成している。そして、透明基板１の貫通孔に、ネジ６の雄ねじ部を挿通させ、対極基板２の貫通孔に螺結させて、透明基板１と対極基板２とをそれぞれ封止材５に押圧させている。
【００２３】
本実施形態では、ネジ６の材質として金属性の材料を用いている。このため、前記の貫通穴の周囲の透明電極１１と対極電極２１を切削し、生起した電力がネジ６を導通して短絡しないように構成している。ネジ６の材料は金属製に限るものではなく、透明基板１と対極基板とを互いに押圧できればなんでもよく、絶縁性の材料を用いることで上記の電極の切削作業を省くこともできる。
【００２４】
上記のように、透明基板１と対極基板２とを、ネジ６によってそれぞれ封止材５に押圧させているので、固定が強固なものとなり、色素増感型太陽電池に外力などが働いても封止材５が破損するなどの問題の発生が抑制される。
【００２５】
また、本実施形態ではネジ６の雄ねじ部と螺結させる雌ねじ部を対極基板２の貫通穴に設けているが、透明基板１の貫通穴に雌ねじ部を形成し対極基板２の貫通穴を前記雄ねじ部が挿通可能な大きさに形成しても良い。
また、透明基板１と対極基板２の双方の貫通穴を前記雄ねじ部が挿通可能な大きさに形成し、ネジ６の雄ねじ部を双方の基板に挿通させて、その外側に配置したナットなどの雌ねじ部に螺結させるように構成してもよい。
【００２６】
図３は、本発明に係る色素増感型太陽電池の実施の他の一形態を示す図である。
本実施形態は、透明基板１と対極基板２に貫通孔を設けず、これらを挟むように設けた、前記透明基板１及び対極基板２よりも大きな２枚の外板材７ａ、７ｂとを互いに押圧させて、透明基板１と対極基板２との固定を強化させたところが、前記の実施形態と異なる主な事項である。
具体的には、透明基板１と対極基板２の外側において、これらを挟み込んだ外板材７ａ、７ｂを貫く貫通孔を９箇所設け、外板材７ａと７ｂに設けた貫通孔の形状を、それぞれ前記の実施形態における透明基板１と対極基板２に設けた貫通孔と同様に形成する。そして、外板材７ａの貫通孔に、ネジ６の雄ねじ部を挿通させ、外板材７ｂの貫通孔に螺結させて、外板材７ａ、ｂとを互いに押圧させている。
【００２７】
外板材７ａの材質は、前記の透明基板１の材料を好適に用いる事ができ、本実施形態では１６５×１６５×４ｍｍの板体に形成したポリカーボネート樹脂を用いている。
外板材７ｂの材質は、前記の対極基板２の材料を好適に用いる事ができ、本実施形態では１６５×１６５×４ｍｍの板体に形成したポリカーボネート樹脂を用いている。
【００２８】
また、本実施形態ではネジ６の雄ねじ部と螺結させる雌ねじ部を外板材７ｂの貫通穴に設けているが、外板材７ａの貫通穴に雌ねじ部を形成し、外板材７ｂの貫通穴を前記雄ねじ部が挿通可能な大きさに形成しても良い。
また、外板材７ａと外板材７ｂの双方の貫通穴を前記雄ねじ部が挿通可能な大きさに形成し、ネジ６の雄ねじ部を双方の外板材７ａ、７ｂに挿通させて、その外側に配置したナットなどの雌ねじ部に螺結させるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１    透明基板
１１  透明電極
２    対極基板
２１  対極電極
３    半導体粒子層
４    電解質層
５    封止材
６    ネジ
７ａ  外板材
７ｂ  外板材
【図１】
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【図２】
2010218934.tif 000004
【図３】
2010218934.tif 000005