(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電極と対向電極とを形成するガラスシートを有する色素増感型太陽電池の封止方法であって、
ａ．３８５℃〜５２０℃の間の温度に、前記光電極を置く工程と；
ｂ．次いで、ガラス前駆体の条体を前記光電極のガラスシートの外縁周囲に付着させる工程と；
ｃ．次いで、３８５℃〜５２０℃の間の温度に、前記光電極及び前記対向電極を置く工程と；
ｄ．次いで、近接した前記光電極及び前記対向電極を、レーザー光（２６）を使用することによって接合する工程とを順次備え；
前記光電極及び前記対向電極のガラスシートが、接合するために使用されるレーザー光の波長に対して透過性があることを特徴とする封止方法。
【請求項２】
請求項１記載の色素増感型太陽電池の封止方法であって、
前記光電極を焼結し、そして、前記光電極を焼結後に、前記光電極を焼結温度に維持する工程と；
前記焼結する工程の後、前記光電極を前記焼結温度から３８５℃〜４２０℃の間の接合温度にする工程とをさらに前記工程ａの前工程として備えることを特徴とする封止方法。
【請求項３】
請求項２記載の色素増感型太陽電池の封止方法であって、
前記ガラス前駆体の条体を付着させる前に、前記光電極を４５０℃〜５２０℃の間の温度に加熱する工程をさらに備えることを特徴とする封止方法。
【請求項４】
請求項３記載の色素増感型太陽電池の封止方法であって、
前記光電極を加熱する工程は、１分間に１０℃の割合で昇温することを特徴とする封止方法。
【請求項５】
請求項１記載の色素増感型太陽電池の封止方法であって、
前記光電極及び前記対向電極を閉じ、前記レーザー光によって接合する工程の前に、前記光電極及び前記対向電極を３８５℃〜４２０℃の間の温度に置くことを特徴とする封止方法。
【請求項６】
請求項１記載の色素増感型太陽電池の封止方法であって、
前記光電極と前記対向電極との間の接合は、
前記光電極及び前記対向電極が、接合される周囲全体に沿って、金属製の枠によって予め定められた一定の距離で離間されるように、前記接合する工程により、前記光電極の封止用ガラス前駆体の条体で前記２枚のガラスシートの接着が前記封止用ガラス前駆体の条体を加熱するレーザー光によって実行されることを特徴とする封止方法。
【請求項７】
請求項６記載の色素増感型太陽電池の封止方法であって、
前記距離が３０μｍであることを特徴とする封止方法。
【請求項８】
請求項１記載の色素増感型太陽電池の封止方法であって、
前記ガラス前駆体が、３５０℃から７００℃の間の融点を有する、ガラス粉末及びガラス接合ペーストの少なくとも１つで形成されることを特徴とする封止方法。
【請求項９】
請求項１記載の色素増感型太陽電池の封止方法であって、
前記ガラス前駆体は、６５０℃から９９０℃の間の融点を有し、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）のケイ酸塩を主体とするペースト、又は、同様の組成のガラス粉末であり、近赤外領域付近で不透過性を有することを特徴とする封止方法。
【請求項１０】
請求項１記載の色素増感型太陽電池の封止方法であって、
前記レーザー光は１０００ｎｍと１２００ｎｍの間の波長範囲で最大出力を有することを特徴とする封止方法。
【請求項１１】
請求項１記載の色素増感型太陽電池の封止方法であって、
前記レーザー光は、最大出力が１００Ｗ以上であることを特徴とする封止方法。
【請求項１２】
請求項１記載の色素増感型太陽電池の封止方法であって、
前記レーザー光は、前記対向電極上から照射され、前記レーザー光は、前記ガラス前駆体の条体の吸光度が、前記レーザー光により所望の温度に加熱するのに十分な波長を有することを特徴とする封止方法。
【請求項１３】
請求項１０記載の色素増感型太陽電池の封止方法であって、
前記レーザー光は、最大出力が１００Ｗ以上であることを特徴とする封止方法。
【請求項１４】
請求項１記載の色素増感型太陽電池の封止方法であって、
前記ガラス前駆体の条体を付着させる前に、前記光電極を４５０℃〜５２０℃の間の温度に加熱する工程をさらに備えることを特徴とする封止方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の色素増感型太陽電池の封止方法であって、
前記光電極を加熱する工程は、１分間に１０℃の割合で昇温することを特徴とする封止方法。
【請求項１６】
請求項２記載の色素増感型太陽電池の封止方法であって、
前記光電極及び前記対向電極を閉じ、前記レーザー光によって接合する工程の前に、前記光電極及び前記対向電極を３８５℃〜４２０℃の間の温度に置くことを特徴とする封止方法。
【請求項１７】
請求項１４記載の色素増感型太陽電池の封止方法であって、
前記光電極及び前記対向電極を閉じ、前記レーザー光によって接合する工程の前に、前記光電極及び前記対向電極を３８５℃〜４２０℃の間の温度に置くことを特徴とする封止方法。
【請求項１８】
請求項２記載の色素増感型太陽電池の封止方法であって、
前記光電極と前記対向電極との間の接合は、
前記光電極及び前記対向電極が、接合される周囲全体に沿って、金属製の枠によって予め定められた一定の距離で離間されるように、前記接合する工程により、前記光電極の封止用ガラス前駆体の条体で前記２枚のガラスシートの接着が前記封止用ガラス前駆体の条体を加熱するレーザー光によって実行されることを特徴とする封止方法。
【請求項１９】
請求項１４記載の色素増感型太陽電池の封止方法であって、
前記光電極と前記対向電極との間の接合は、
前記光電極及び前記対向電極が、接合される周囲全体に沿って、金属製の枠によって予め定められた一定の距離で離間されるように、前記接合する工程により、前記光電極の封止用ガラス前駆体の条体で前記２枚のガラスシートの接着が前記封止用ガラス前駆体の条体を加熱するレーザー光によって実行されることを特徴とする封止方法。
【請求項２０】
請求項１記載の色素増感型太陽電池の封止方法であって、
前記ガラス前駆体が、３５０℃から７００℃の間の融点を有する、ガラス粉末及びガラス接合ペーストの少なくとも１つで形成されることを特徴とする封止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光を用いて、色素増感型太陽電池（ＤＳＣ：dye-sensitized solar cell）のガラスによる封止方法に関する。
【０００２】
超低融点（３５０℃〜７００℃）又は低融点（６５０℃〜９９０℃）を有し、近赤外光スペクトル領域で高い吸収を有するガラス前駆体を用いる革新的な封止方法について示す。レーザー光がガラスの溶融を誘導するために使用され、結果的に太陽電池を封止する。
【背景技術】
【０００３】
１９９１年、ブライアン・オレガンとマイケル・グレッツェルは色素増感型太陽電池の新しい製造方法を開発し（２，３）、これによって、７％以上の効率を達成することができるようになった。それ以後、色素増感型太陽電池は、太陽電池の技術の中で低価格が約束された選択肢として考えられてきた（２−７）。
【０００４】
色素増感型太陽電池は、２つの電極の基板として作用する２枚の透明導電性酸化物（ＴＣＯ：transparent conducting oxide）によってコートされた２枚のガラスシートから構成される。２つの電極は、導電性のイオン性液体、つまり、電解質液によって相互接続される光電極（ＰＥ）と対向電極（ＣＥ）である。光電極は、透明導電性酸化物がコートされたガラス上を被覆する、表面に色素吸着の単層を有する二酸化チタンのナノ多孔性層からなる。対向電極には、触媒層が導電性ガラス基板上に被覆されている。電解質液は典型的に、ヨウ化物イオン/三ヨウ化物イオン対を含むレドックス系の有機溶媒である。
【０００５】
これらの電池の作動原理は極めて簡単である。入射光子が色素分子によって吸収され、色素の電子が励起状態になる。そして、光励起状態の電子は半導体の伝導帯に注入される。半導体（二酸化チタン）のダイオード特性によって、電子は導電性ガラスシートに向かって浸透する。電子の流れは外部回路を通じて、対向電極の方向に流れ電気を生じる。対向電極の触媒の表面で、電子は電解質液中の三ヨウ化物イオンをヨウ化物イオンに還元する。そして、ヨウ素イオンは光電極に向かって拡散し、そこですでに光酸化された色素に電子を受け渡すことによって三ヨウ化物に還元される。したがって、太陽光から電気エネルギーへの変換サイクルは、その工程で化合物を消費することなく完結する。
【０００６】
実験室/試行スケールの概念から工場生産スケールへの移行はゆっくりと徐々に起きている。そのような遅れは、主として長期間での効率の損失、すなわち太陽電池の劣化に関する問題によって説明される。そのような問題は通常、電解質液の揮発性及び腐食性と、大気中の湿度や酸素に対する二酸化チタン及び色素の感受性とに関連する（８）。
【０００７】
現状では、色素増感型太陽電池は、熱及び圧力下で封止材として作用する重合性樹脂で封止される。最も一般的に使用されている市販品としては、ＤｕＰｏｎｔ社の製品であるＳｕｒｌｙｎ（登録商標）やＢｙｎｅｌ（登録商標）、Ｖａｒｉａｎ社のＴｏｒｒ  Ｓｅａｌ（登録商標）がある。近年、色素増感型太陽電池に適用できるいくつかの他の封止材も、とりわけ中国や日本で特許されてきた（9-13）。これらのポリマーの中で最も使用されているものの一つであるＳｕｒｌｙｎは、いくつかの異なる方法に適用されている。他の応用例も適用できるが、ピターソンによれば（14）、色素増感型太陽電池のモジュールは１００℃、絶対圧力約０．２ｂａｒで、およそ４０分間で封止される。ピターソンによって示された方法と他の方法の主な違いは封止時間である。実際、封止時間と電池が曝される温度は将来的な性能を制限する。半導体表面の色素の吸収、つまり着色工程が、電池の封止前に行われる場合、封止時間は平均して２０秒から１８０秒の間である。このような方法によって、色素の熱分解が最小限に抑えられる。同様の理由で、ピターソンの示した方法とは対照的に、封止工程後に電解質液を導入するやり方も一般的である。
【０００８】
さらに、高分子封止材では、温度のマイナス効果も見られる。これらの材料は、良好な機械的安定性を提供するにもかかわらず、長期間、大気中の湿度と酸素が電池の内部空間への拡散や、化合物の漏れを防止しない。そのような事実は材料に本来備わっている多孔性だけではなく、色素増感型太陽電池が太陽光に曝されると直面しなければならない熱分解にもよるものである。これらの条件下では、温度は６０℃以上に簡単に達してしまう。さらに、これ以上の温度では、高分子材料が、相当量そして不可逆的に分解し始め（１５）、汚染物質や化合物に対する電池の透過性を増加させる。
【０００９】
例えば、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤｓ：organic light-emitting diodes）の製造方法で用いられる他の封止方法は、金属はんだ（16）を利用することからなる（特許文献１）。しかしながら、この種のはんだは温度に対してあまり安定であるとはいえない。これは関与する２つの材質、すなわちガラスと金属の熱膨張係数の差による（１７）。色素増感型太陽電池が通常の太陽光の下に曝されたときに達する温度を想定すると、この封止方法は最適であるとはいえない。
【００１０】
２００７年２月、色素増感型太陽電池の別の封止方法が発表された。この方法では、光電極のみが透明なガラスで作られている（１８）。さらに、対向電極は電池の活性領域を制限する、対向電極と同じ材質の遮断壁を有する。そして、樹脂がこの遮断壁上に塗布され、レーザー光によって溶融され、電池を封止する。レーザー光は封止樹脂を溶融するために光電極ガラスを通り、電池に垂直に照射される。冷却すると、樹脂は凝固し、２つの電極を一緒に封止する。同じ著者による２つ目の論文は、樹脂又はガラスが封止材として作用する非常に類似した方法を発表したものである（１９）。封止材は対向電極（陽極）上に塗布され、レーザー光は、光電極（陰極）を通って垂直に照射され、封止材の温度を上昇させ、封止材を溶融させることによって、電池を封止する。
【００１１】
最近、ガラスフリットの使用が広く報告されている。ガラスフリットはガラスラス／ガラスモジュールを封止するために使用され、非常に安定した、温度、化学的、機械的特性を示す（１７、２０、２１、２２、２３、２４）。しかしながら、ガラス／ガラス封止では、溶融工程はむしろ高温を要する。この事実は、色素着色工程が封止工程自体の後に実施されなければならないことを意味する。さらに、通常のガラスフリットは、対向電極で触媒を汚染するおそれがある多量の鉛を含む（20）。これらの材料は通常ガラス封止工程（25）、特に有機ＬＥＤ、ディスプレイ、センサーや他の光学機器の封止に使用されている。例えば、２００７年６月に公開の特許文献２では、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、又は、酸化アンチモン−酸化バナジウム−酸化リン（Ｓｂ２Ｏ３-Ｖ２Ｏ５-Ｐ２Ｏ５）が添加された希少金属酸化物で形成されたガラスフリットを用いた有機ＬＥＤの封止方法が記載されている（１７）。これらの材料は、赤外線放射のレーザー光によって溶融される。しかしながら、より均一な封止材を得るために、予備焼結工程を実施している。この公報によれば、予備焼結温度は３９０℃から４１５℃で、工程で約２時間要することが報告されている。記載されている焼結工程によれば（１７）、この温度は一般的に用いられている焼結工程の温度（〜６００℃）に比べて優位に低い。しかし、色素増感型太陽電池に適用するにはなお高温である（２００７年９月発行の特許文献３、２００７年７月の特許文献４）。本願明細書で提案する封止方法は、前述のすべての方法と区別されるものである。実際に、本発明は、低温あるいは超低温の融点を有する、ガラス又はガラスフリットを用いることを特徴とする。それによって、封止するときに存在するすべての構成物の熱安定性の温度を超えて電極を加熱しないように、また、例えば、特許文献２に負の側面として記載されているような高温に構成物を長時間曝さないようにしている。そして、最終的に、電池の活性成分にダメージを与えない温度で、両電極を予備加熱工程後にレーザー光を利用して、封止材を溶融し、太陽電池を封止する。
【００１２】
色素増感型太陽電池の製造は大気中に存在する酸素や他の物質と反応する揮発性の材料や成分を使用するので、封止システムは大気状態や電解質液の腐食作用に対して有効かつ耐性がある必要がある。前述のように、今日ではほとんどの場合、ＳｕｒｌｙｎやＢｙｎｅｌの高分子フィルムが色素増感型太陽電池の封止に使用されている。これらの封止システムは以下の２つの欠点がある。すなわち、システムが環境や太陽光に曝されると、極めてはやい劣化が生じることと、システムが揮発性の物質やガスに高い透過性のある重合性フィルムを基にしているので、劣化工程の促進に通じることである。この問題を克服する方法は、電池の活性化領域を安全に区切る、溶融したガラスの境界を用いることである。溶融したガラスは前述した化学種に対し不透過性を有し、太陽光や大気の下で安定である。さらに、ガラスは、電気的な絶縁体としても作用する。しかしながら、電池のすべての構成要素を分解することなく封じ込めるために、いかにして２つのガラス基板を接合するかという問題が生じる。本願明細書はガラスの条体とレーザー光とによって、色素増感型太陽電池を封止する革新的な方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第２００４／０９２５６６号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００７／０６７４０２号パンフレット
【特許文献３】欧州特許出願公開第２００６８３８６１５号明細書
【特許文献４】特開２００７−５５０５９５号公報
【発明の概要】
【００１４】
封止は、色素増感型太陽電池の安定性と劣化に重要な役割を果たす。なぜならば、封止により、電池内部の成分を外部の汚染物質から隔離し、重要な化合物の損失を回避させるからである。理想的な封止材料は、i）操作条件下、つまり、強い太陽放射や屋外環境の条件下で、安定であり、ii）電池のすべての化学物質、主として電解質液の酸化還元対に対して、化学作用をおこさず、iii）他の大気中の汚染物質と同様に、電池の化学物質、及び、構成要素や大気中の酸素や湿度に対して不透過性であり、iv）電気的に絶縁体であり、v）材料が低価格であり、vi）電池の正確な操作法に影響を与えない簡単な付着方法に適していなければならない。
【００１５】
色素増感型太陽電池の製造方法は周知であり、多くの参考文献に記載されている（3、14、24、26、27、28）。ＴＣＯ（導電性酸化物）と表される導電性の材料（つまりＳｎＯ２：Ｆ）でコートされた２枚のガラスシートは通常、光電極と対向電極の材料として使用されている。コートされたガラス板は光学的に高い透過性（＞８０％）と低いオーム抵抗性（＜10Ω）を有する。光電極は、二酸化チタンペーストの層が塗布され、４５０℃で焼結される。一方、対向電極は、３８５℃〜４２０℃の温度で約２０〜３０分加熱され、触媒の焼結が行なわれる。集電体のグリッドも発生した電流を取り込むために、ガラス基板の上へ付着される。これらすべての工程後に、光電極は対向電極とともに封止される。
【００１６】
明細書で開示される封止方法は、太陽電極の光電極の周囲の溝へのガラスの条体の付着によって実施される。溝は、ガラス前駆体の付着を容易にし、封止領域全体にわたる機械的安定性をより確実なものにする。この領域では、封止方法をより効果的なものとするために、ＴＯＣを除去することができる。ガラス前駆体の付着は、二酸化チタンのスクリーン印刷後に実施される。二酸化チタンの焼結後、温度は所望のレベルに維持されるが、電極のすべての構成要素の耐性限界を超えないようにする（15、29）。したがって、光電極は対向電極の温度限界近くである３８５℃〜４２０℃に冷却される。次に、封止材のガラス前駆体を、室温で、光電極のガラスシート上に付着させ、封止材料と電極基板との間の接着工程が開始される。触媒及び集電体のグリッドによってコートされた対向電極は、高温で光電極のガラス基板の上に配置される。ＴＣＯはまた、光電極の封止されている周囲から取り除かれ得る。半導体とプラチナ触媒の焼結工程によってもたらされる、２つのガラス基板の初期の加熱は、前記ガラスシートのガラス前駆体の接着を促進する。この色素増感型太陽電池製造方法の最適化は特許文献２で提案された長時間の加熱工程を回避する。光電極と対向電極の結合は、２つの電極が、通常金属製の枠により実現され、封止されている周囲の全体にわたって、予め定められた一定の距離で離間するように行なわれる。２つの電極のガラスシートに封止用ガラス前駆体の永久的な接着の接合工程を実施するために、２つのガラスシートを接触した後、接合する温度まで上昇させる必要がある。しかし、電池の内部の構成要素は破壊されてはならない。そして、この特別な温度上昇は対向電極を垂直に照射するレーザーを使用することによって達成される。対向電極を横断するとき、ガラス前駆体の条体を溶融させ、電池の他の部分の過熱を避けるように、ガラス前駆体の条体にレーザー光を照射する。
【００１７】
封止用ガラス前駆体は、低融点を含むある種の特別な性質を有する必要がある。電極のガラスの融点は、その組成によるが、１０００℃から１２００℃の間である（30）。しかしながら、より低い融点（３５０℃から７００℃の間）や低い融点（６５０℃から９９０℃）のガラスを得ることも可能である（３１）。ガラス前駆体の付着は、ガラスペースト（31、32）あるいはガラス粉末（31）を用いる、２つの方法で実施される。最初の方法は簡単な付着方法を基礎としているが、電池の異物混入の可能性という欠点を有する。異物は対向電極の孔を介して窒素流によって取り除かれ得る（図２）。
【００１８】
レーザー光によって、ガラス基板へのガラスの糸状の効果的な接合を達成するために、レーザーは、ガラスの条体が不透明である波長の放射線を出さなければなければならない。この方法により、ガラス製造メーカが推奨する温度プログラムによって、レーザー光が対向電極を横断し、ガラスの条体を加熱する。一方、封止用ガラスが超低温の融点を有するならば、低い又は中程度の吸光レベルであっても十分に所望の加熱が行われるので、ガラスはレーザー光に対して完全に不透明である必要はない。
【００１９】
電極の接合後、電池を冷却しなければならない。その後、色素と電解質液が対向電極側の小さい孔を通して電池に導入される（26）。これらの孔は、電池の構成要素が完全に添加された後に閉鎖される必要がある。そのために、少量の封止用ガラス前駆体が孔の上を被覆し、レーザー光を用いた次の溶融が実施される。この工程はレーザー光の波長に対して不透過なガラスを使用する方が良い。また、封止用ガラス前駆体と電極のガラスの熱膨張率、すなわち、約（８．６−９．２）×１０−６／℃（５０℃から３５０℃の温度範囲で）が酷似しなければならないことについて言及することは重要である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、封止方法の概要を示す。
【図２】図２は、封止された色素増感型太陽電池の長手方向の断面図を示す。
【００２１】
（実施例１-超低融点のガラスペーストによる色素増感型太陽電池の封止）
本実施例は、特定の種類のガラス前駆体の使用と個々の適用方法を示す。選択した封止用ガラス前駆体は、鉛を含むホウケイ酸アルミニウムである。封止用ガラス前駆体は、５６６℃の融点と、１０３ｐａ・ｓの中粘度とを有する。このガラスぺーストの条体は、直径が１ｍｍであり、長さ７ｃｍ、幅５ｃｍの色素増感型太陽電池の外縁部の周囲に沿って付着させた。光電極において、ガラス基板に、ガラスペーストの条体をより確実に位置決めするために切開部分が設けられた。光電極のガラス基板上に被覆した二酸化チタン半導体の焼結後、１分間に１０℃の割合で、４５０℃から５２０℃にすばやく加熱された。封止用ガラス前駆体を、ガラス基板を５２０℃に維持しながら、全切開部分に沿って、すぐに付着させる。付着後は３８５℃から４２０℃の一定の温度範囲を保たなければならない。この冷却工程は、対向電極が光電極のガラス基板に接触するときに、対向電極の過熱を避けるために極めて重要である。次に、接合線に沿って切開部分が設けられた対向電極は、温度３８５℃で光電極の最上部に配置される。小さなアルミニウム枠により、光電極と対向電極のガラスシートの間は、３０μｍの一定の距離を保たれる。対向電極側から、１０６４ｎｍの波長で、１２０Ｗの中程度のレーザーダイオードによって、封止用ガラス前駆体に垂直に照射する。レーザー光は、ガラス溶融工程の間の形成された気泡全てが消えるまで数回にわたって色素増感型太陽電池周囲を通過し、適正な電池の接合が行われる。工程の最後に、電池は室温まで冷却されるために放置され、窒素流が封止工程中に導入された潜在的な汚染物質を除去するために用いられる。この窒素流は、色素と電解質液を次に導入するために、対向電極のガラス基板にあらかじめ形成された孔を通して電池内に導入される。
【００２２】
（実施例２-低融点のガラスペーストによる色素増感型太陽電池の封止と１１００ｎｍでの吸着）
本実施例は、低融点であり、赤外線照射に対して不透明であるガラス前駆体を使用した実施例を示す。ガラス前駆体ペーストは、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を含有し、鉛化合物を含まず、約９９０℃（１０３Ｐａ・ｓという中粘度）の融点を有し、１１００ｎｍで吸光度のピークを示すケイ酸エステルである。このガラスペーストで作られた直径１ｍｍの条体を長さ７ｃｍ、幅５ｃｍの色素増感型太陽電池の外周に付着させた。光電極において、ガラス基板に、ガラスペースト条体をより確実に位置決めするために、小さい切開部分を設けた。光電極のガラス基板に被覆した二酸化チタン半導体を焼結した後、１分間に１０度の割合で、４５０℃から５２０℃まで急速に加熱した。封止用ガラス前駆体を、５２０℃に維持されたガラス基板の切開部分全体で急速に付着させた。付着後は３８５℃から４２０℃の一定の温度範囲を保たなければならない。この冷却工程は、対向電極が光電極のガラス基板に接触するときに、対向電極の過熱を避けるためにきわめて重要である。次に、対向電極も接合線に沿って切開部分が設けられた対向電極は、温度３８５℃で光電極の最上部に配置される。小さなアルミニウム枠により、光電極と対向電極のガラスシートの間は、３０μｍの一定の距離を保たれる。対向電極側から、１０６４ｎｍの波長で、１２０Ｗの中程度のレーザーダイオードによって、封止用ガラス前駆体に垂直に照射する。レーザー光は、ガラス溶融工程の間に形成された気泡全てが消えるまで数回にわたって色素増感型太陽電池周囲を通過し、適正な電池の接合が行われる。工程の最後に、電池は室温まで冷却されるために放置され、窒素流が封止工程中に導入された潜在的な汚染物質を除去するために用いられる。この窒素流は、色素と電解質液を次に導入するために、対向電極のガラス基板にあらかじめ形成された孔を通して電池内に導入される。
【００２３】
図１は、封止方法の概要を示すが、これに限定されるわけではない。図中の以下の番号の部位は下記のものを示す。
１．透明な導電性のガラスシート（ＴＣＯ），色素増感型太陽電池光電極基板；
２．透明な導電性のガラスシート（ＴＣＯ），色素増感型太陽電池対向電極基板；
４．２つの電極の封止材（材料：低融点、超低融点のガラスペースト又はガラス粉末であるガラス前駆物質）；
１１．色素が吸着された二酸化チタンの半導体；
１２．蛍光体がドープされた酸化スズからなるＴＣＯ層；
２１．プラチナ触媒；
２２．蛍光体がドープされた酸化スズからなるＴＣＯ層；
２３．電解質液と色素を注入するための小孔
図２は、封止された色素増感型太陽電池の長手方向の断面図を示す。図１に記載されたものに加えてさらに以下の番号の部位は下記のものを示す。
３．電解質液；
５．色素と電解質液を注入するための対向電極側に形成された小孔の封止材（材料：低融点、超低融点のガラスペーストまたはガラス粉末であるガラス前駆体）
【００２４】
半導体（１１）を含む光電極（１）と、対向電極（２）とを封止する方法は、光電極（１）のガラスシートの外縁周囲に封止材（４）を付着させることによって行なわれる。対向電極（２）は光電極（１）の基板の最上部に配置される。封止方法は、レーザー光が対向電極（２）を垂直に通過するときに、電極（１）と（２）の間に配置された封止材（４）の溶融を引き起こすことによって行なわれる。
【００２５】
電池内に電解質液と色素を導入するために形成された孔の封止は、孔の領域にガラス封止材（５）を少量被覆させ、その後、レーザー光により封止材（５）を溶融させることによって行われる。
【００２６】
超低融点のガラス前駆体は、好ましくはＳｃｏｔｔ社製のペースト８５９６（不透明なはんだガラス）、または、粉末ガラス８４６５（ガラス質のはんだガラス）である（３１）。低融点のガラス前駆体はまた、好ましくはＳｃｏｔｔ社製の低融点のガラスペースト８５１６（赤外吸収封止ガラス）である（３１）。
【００２７】
封止方法を実行するために使用されたレーザーは、最大出力１００Ｗ以上で波長領域が１０００ｎｍと１２００ｎｍの間のものである。
【００２８】
記載されたガラス材料を使用するために、製造メーカによって公表されている個々の操作上の制約は考慮されなければならない。これにより、光電極は４５０℃と５２０℃の間で加熱し；対向電極は３８５℃と４２０℃の間で加熱し；ガラス前駆体の条体を光電極に付着させ；レーザー光は対向電極の基板側から照射しなければならない。
【００２９】
（参考文献）
[1] T. Skotheim; “Dye-sensitized Solar Cells”; US4190950, 1980.
[2] B. O’Regan, M. Gratzel; “A Low-Cost, High-Efficiency Solar-Cell Based on Dye-Sensitized Colloidal TiO2 Films”; Nature, 353, pg. 737, 1991.
[3] A. Kay, M. Gratzel, B. O’Regan; “Process for Producing a Photoelectrochemical Cell and a Cell thus Produced”; WO9318532, 1993.
[4] S.S. Hegedus, A. Luque; “Status, Trends, Challenges and the Bright Future of Solar Electricity from Photovoltaics” em Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, editado por S. S. Hegedus e A. Luque, John Wiley & Sons, Ltd, 2003.
[5] K. Hara, H. Arakawa; “Dye-sensitized Solar Cells”, em Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, editado porS. Hegedus e A. Luque, John Wiley & Sons, Ltd, 2003.
[6] M. Gratzel, K. Kalyanasundaram; “Artificial photosynthesis: Efficient dye-sensitized photoelectrochemical cells for direct conversion of visible light to electricity”; Current Science, 66(10), 706-714, 1994.
[7] F.-T. Kong, S.-Y. Dai, and K.-J. Wang; “Review of Recent Progress in Dye-Sensitized Solar Cells”; Advances in OptoElectronics, vol. 2007, 13 pp., 2007. (doi:10.1155/2007/75384).
[8] E. Figgemeier, A. Hagfeldt; “Are dye-sensitized nano-structured solar cells stable? An overview of device testing and component analyses”; International Journal of Photoenergy, 6, 127-140, 2004.
[9] K. Wang, S. Dai, Y. Sui; “Sealing Method of Dye Sensitized Solar Cell”; CN1444294, 2003.
[10] H. Mikuni, K. Kishi, T. Onoguchi; “Sealing Material Composition for Dye-sensitized Solar Cell”; WO2006095639, 2006.
[11] H. Nakagawa, Y. Yabuuchi; “Sealing Material for Dye-sensitized Solar Cell”; JP2007048504, 2007.
[12] K. Hiwatari, N. Masuyama; “Sealing Structure of Dye-sensitized Solar Cell”; JP2007073401, 2007.
[13] K. Kishi; “Sealing Agent for Dye-sensitized Solar Cell”; JP2007087684, 2007.
[14] H. Petterson, T. Gruszecki, L. Johansson, P. Johander; “Manufacturing method for monolithic dye-sensitised solar cells permitting lon-term stable low-power modules”; Solar Energy Materials & Solar Cells, 77, 405, 2003.
[15] A. Hinsch, J. Kroon, R. Kern, I. Uhlendorf, J. Holzbock, A. Meyer, J. Ferber; “Long-term Stability of Dye-Sensitised Solar Cells”; Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 9, 425, 2001. 
[16] M. Anandan; “Metal Seal Packaging for Organic Light Emitting Diode Device”; WO/2004/092566, 2004.
[17] L.A. Lamberson; “Glass Package that is Hermetically Sealed with a Frit and Method of Fabrication”; WO/2007/067402, 2007.
[18] G. Ichiro, O. Yasuo, E. Satoshi, T. Atsuya, F. Keizo; “Dye-sensitized Solar Cell and its Sealing Method”; JP2007042460, 2007.
[19] G. Ichiro, O. Yasuo, E. Satoshi, T. Atsuya, F. Keizo; Dye-sensitized Solar Cell and its Sealing Method; JP2007048674, 2007.
[20] R. Sastrawan, J. Beier, U. Belledin, S. Hemming, A. Hinsch, R. Kern, C. Vetter, F. M. Petrat, A. Prodi-Schwab, P. Lechner, W. Hoffmann; “New Interdigital Design for Large Area Dye Solar Modules Using a Lead-free Glass Frit Sealing”; Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 14, 697, 2006.
[21] W.J. Leea, E. Ramasamya, D.Y. Leea, J.S. Song; “Glass frit overcoated silver grid lines for nano-crystalline dye sensitized solar cells”; Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 183, 1-2, 133-137, 2006.
[22] A. Hinsch, U. Belledin, H. Brandt, F. Einsele, S. Hemming, D. Koch, U. Rau, R. Sastrawan, T. Schauer; “Glass Frit Sealed Dye Solar Modules with Adaptable Screen Printed Design”; 2006 IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion; Vol 1, pp. 32-35, Waikoloa, Hawaii, Maio de 2006.
[23] R. Sastrawan,J. Beier, U. Belledin, S. Hemming, A. Hinsch, R. Kern, C. Vetter, F.M. Petrat, A. Prodi-Schwab, P. Lechner, W. Hoffmann; “A glass frit-sealed dye solar cell module with integrated series connections”; Solar Energy Materials and Solar Cells, 90(11), 1680-1691, 2006.
[24] J.M. Kroon, N.J. Bakker, H.J.P. Smit, P. Liska, K.R. Thampi, P. Wang, S.M. Zakeeruddin, M. Gratzel, A. Hinsch, S. Hore, U. Wurfel, R. Sastrawan, J.R.Durrant, E. Palomares, H. Pettersson, T. Gruszecki, J. Walter, K. Skupien, G.E. Tulloch; “Nanocrystalline dye-sensitized solar cells having maximum performance”; Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 15(1), 1-18, 2006.
[25] O. Steigelmann, T.R. Mulderij, H.A.M. van Hal; “Glass frit and method for sealing glass surfaces together”; WO/2004/000745, 2004.
[26] M. Spath, P.M. Sommeling, J.A.M. van Roosmalen, H.J.P. Smit, N.P.G. van der Burg, D.R. Mahieu, N.J. Bakker and J.M. Kroon; “Reproducible Manufacturing of Dye-Sensitized Solar Cells on a Semi-automated Baseline”; Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 11(3), 207-220, 2003.
[27] M. Gratzel; ”Dye-sensitized solar cells”, J. Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews, 4, 145, 2003.
[28] M. Gratzel, “Solar Energy Conversion by Dye-Sensitized Photovoltaic Cells”; Inorganic Chemistry, 44, 6841, 2005.
[29] Y. Tanaka, M. Suganuma; “Effects of Heat Treatment on Photocatalytic Property of Sol-Gel Derived Polycrystalline TiO2”; Journal of Sol-Gel Science and Technology, 22, 1-2, 83-89, 2001.
[30] J. Buckett, J.S. Marsh, A.C. Torr; “Soda-lime-silica glass compositions”; WO/2002/016277, 2002.
[31] “Technical Glass Handbook”; http://www.us.schott.com/epackaging/english/download/schott_techn_glaeser_us.pdf, site Access in April of 2008.
[32] F. Vollkommer, F. Zwaschka, U. Mueller; “Dielectric layer for discharge lamps and corresponding production method”; US 6693377, 2004.
【図１】
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【図２】
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