(57)【要約】      （修正有）【課題】電解液の漏洩を低減することができる色素増感太陽電池用封止構造体を提供する。【解決手段】封止構造体は、第１の面を有する第１の封止部材１と、第１の面に対向する第２の面を有する第２の封止部材２と、第１の封止部材および第２の封止部材より封止された電気化学素子３とを備える。電気化学素子３の周囲には融着部４が形成され、融着部４は、多角形状、円形状、または楕円形状であり、多角形状は、Ｒ形状、Ｃ形状および鈍角のＶ字形状の角部の少なくとも１つを有する。【選択図】図１
2012113946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面を有する第１の封止部材と、
第１の面に対向する第２の面を有する第２の封止部材と、
上記第１の封止部材および第２の封止部材により封止された１または２以上の電気化学素子と
を備え、
上記１または２以上の電気化学素子の周囲には、上記第１の面と上記第２の面とを溶着した溶着部が形成され、
上記溶着部は、多角形状、円形状、または楕円形状を有し、
上記多角形状は、Ｒ形状、Ｃ形状および鈍角のＶ字形状の角部の少なくとも１つを有する封止構造体。
【請求項２】
上記溶着部が、超音波溶着により形成されている請求項１記載の封止構造体。
【請求項３】
上記溶着部は、上記第１の面および上記第２の面のうち一方の面に設けられたリブ部を、他方の面に対して超音波溶着することにより形成されている請求項２記載の封止構造体。
【請求項４】
上記Ｒ形状の曲率半径は、２．６ｍｍ以上５０ｍｍ以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の封止構造体。
【請求項５】
仮想的な角部の頂点ｃから上記溶着部の延在方向の距離をａとした場合、Ｒ形状、Ｃ形状、または鈍角のＶ字形状が、１．２ｍｍ≦ａ≦５０ｍｍの範囲に形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の封止構造体。
【請求項６】
上記溶着部の直線部の長さをＬとし、仮想的な角部の頂点ｃから上記溶着部の延在方向の距離をａとしとした場合、Ｒ形状、Ｃ形状、または鈍角のＶ字形状が、（１／５０）Ｌ≦ａ≦（１／２）Ｌの範囲に形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の封止構造体。
【請求項７】
上記溶着部の幅をＷとし、仮想的な角部の頂点ｃから上記溶着部の延在方向の距離をａとした場合、Ｒ形状、Ｃ形状、または鈍角のＶ字形状が、２Ｗ≦ａの範囲に形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の封止構造体。
【請求項８】
上記溶着部が、熱可塑性樹脂を主成分とする請求項１記載の封止構造体。
【請求項９】
上記熱可塑性樹脂は、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリアミド、ナイロン、ポリアセタール、ポリメチルペンテン、ポリフェニレンオキサイド、スチロール、メタクリル、ポリテトラフロオロエチレン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、および酢酸セルロースからなる群から選ばれる１種以上を主成分とする請求項８記載の封止構造体。
【請求項１０】
上記第１の面および上記第２の面の少なくも一方には、上記電気化学素子を収容するための凹部が設けられている請求項１記載の封止構造体。
【請求項１１】
上記第１の封止部材および上記第２の封止部材が、フィルム状またはシート状である請求項１記載の封止構造体。
【請求項１２】
上記第１の封止部材および上記第２の封止部材が、熱可塑性樹脂を主成分とする請求項１記載の封止構造体。
【請求項１３】
上記溶着部は、上記第１の面および上記第２の面のうち一方の面に設けられたリブ部を、他方の面に対して超音波溶着することにより形成され、
上記リブ部は、上記第１の封止部材または上記第２の封止部材に一体成形されている請求項１記載の封止構造体。
【請求項１４】
上記電気化学素子が、色素増感太陽電池である請求項１記載の封止構造体。
【請求項１５】
第１の封止部材と第２の封止部材との間に、１または２以上の電気化学素子を挟み込む工程と、
上記第１の封止部材の第１の面および上記第２の封止部材の第２の面のうち、一方の面に設けられたリブ部を、他方の面に対して超音波溶着して、上記１または２以上の電気化学素子の周囲に溶着部を形成する工程と
を備え、
上記溶着部は、多角形状、円形状、または楕円形状を有し、
上記多角形状は、Ｒ形状、Ｃ形状および鈍角のＶ字形状の角部の少なくとも１つを有する封止構造体の製造方法。
【請求項１６】
上記リブ部は、熱プレスまたは光転写により形成される請求項１５記載の封止構造体の製造方法。
【請求項１７】
上記リブ部の断面は、三角形状である請求項１５記載の封止構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、封止構造体およびその製造方法に関する。詳しくは、電気化学素子を封止部材により封止した封止構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄型の電気化学素子では、電解液の漏洩を防ぎ、その機能を長時間維持するために、電気化学素子を２枚のフィルム間に挟み、それらの周縁部を封止している。この封止方法としては、封止剤による封止方法、レーザー溶着方法、超音波溶着方法が用いられている。
【０００３】
これらの封止方法のうちでも、部材に振動を加えて摩擦熱により、溶解、接合する超音波溶着方法は、高い生産性を有するために、近年、特に注目されている。超音波溶着方法としては、スペーサーなどの部材をフィルム間に挟み、この部材を介して電気化学素子の周囲を四角形状に超音波溶着する方法が開示されている（例えば特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２８７４８３号公報
【０００５】
【特許文献２】特開２００８−１９２８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、電気化学素子の周囲を四角形状に超音波溶着すると、角部から離れた部分では、振動が印加されている間に溶融がはじまるのに対して、振動の固定端となる角部では、溶融が遅れることで、角部において発泡が生じやすい。このような発泡が溶着時に生じた溶着部では、電解液の漏洩が生じやすくなる。
【０００７】
したがって、この発明の目的は、電解液の漏洩を低減することができる封止構造体およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するために、第１の発明は、
第１の面を有する第１の封止部材と、
第１の面に対向する第２の面を有する第２の封止部材と、
第１の封止部材および第２の封止部材により封止された１または２以上の電気化学素子と
を備え、
１または２以上の電気化学素子の周囲には、第１の面と第２の面とを溶着した溶着部が形成され、
溶着部は、多角形状、円形状、または楕円形状を有し、
多角形状は、Ｒ形状、Ｃ形状および鈍角のＶ字形状の角部の少なくとも１つを有する封止構造体である。
【０００９】
第２の発明は、
第１の封止部材と第２の封止部材との間に、１または２以上の電気化学素子を挟み込む工程と、
第１の封止部材の第１の面および第２の封止部材の第２の面のうち、一方の面に設けられたリブ部を、他方の面に対して超音波溶着して、１または２以上の電気化学素子の周囲に溶着部を形成する工程と
を備え、
溶着部は、多角形状、円形状、または楕円形状を有し、
多角形状は、Ｒ形状、Ｃ形状および鈍角のＶ字形状の角部の少なくとも１つを有する封止構造体の製造方法である。
【００１０】
本発明では、第１の封止部材および第２の封止部材はそれぞれ、電気化学素子またはその部材である電極などを形成するための第１の基材および第２の基材であることが好ましい。電気化学素子が色素増感太陽電池である場合には、第１の基材の第１の面に光電極が形成され、第２の基材の第２の面に対極が形成されることが好ましい。このような構成を採用する場合、第１の面および第２の面の少なくとも一方に、光電極または対極を形成するための凹部を形成することが好ましく、両方にこのような凹部を形成することがより好ましい。第１の面および第２の面の形状としては、例えば、正方形、長方形、三角形、円形、楕円形などが挙げられるが、これに限定されるものではない。溶着部は、第１の面および第２の面のうち一方の面に設けられたリブ部を、他方の面に対して超音波溶着することにより形成することが好ましい。
【００１１】
電気化学素子は、電解液を含む光電変換素子であることが好ましい。光電変換素子としては、色素増感太陽電池を挙げることができるが、これに限定されるものではない。電気化学素子が光電変換素子である場合には、第１の基材および第２の基材のうち太陽光などの光が照射される側の基材は、透明性を有することが好ましく、両基材が透明性を有していてもよい。
【００１２】
本発明では、溶着部の形状を、Ｒ形状、Ｃ形状および鈍角のＶ字形状の角部の少なくとも１つを有する多角形状、円形状、または楕円形状にしているので、超音波溶着時における発泡を抑制することができる。したがって、封止構造体からの電解液の漏洩を低減することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、この発明によれば、封止構造体からの電解液の漏洩を低減することができる。したがって、電気化学素子の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る封止構造体の一構成例を示す平面図である。図１Ｂは、図１Ａに示したＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図２】図２Ａは、溶着前における第１の基材および第２の基材の一形状例を示す断面図である。図２Ｂは、図２Ａに示した第１の基材の周縁部を拡大して示す断面図である。
【図３】図３Ａは、リブ部の第１の形状例を示す平面図である。図３Ｂは、図３Ａに示したリブ部の角部を拡大して示す平面図である。
【図４】図４Ａは、リブ部の第２の形状例を示す平面図である。図４Ｂは、図４Ａに示したリブ部の角部を拡大して示す平面図である。
【図５】図５Ａは、リブ部の第３の形状例を示す平面図である。図５Ｂは、図５Ａに示したリブ部の角部を拡大して示す平面図である。
【図６】図６Ａは、リブ部の第４の形状例を示す平面図である。図６Ｂは、リブ部の第５の形状例を示す平面図である。
【図７】図７は、電気化学素子の一構成例を示す断面図である。
【図８】図８Ａ〜図８Ｉは、本発明の第１の実施形態に係る封止構造体の製造方法の一例を説明するための工程図である。
【図９】図９Ａは、本発明の第２の実施形態に係る封止構造体の一構成例を示す断面図である。図９Ｂは、図９Ａに示したＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図１０】図１０は、溶着前における第１の基材および第２の基材の一形状例を示す断面図である。
【図１１】図１１は、試験例１〜９の封止構造体の評価結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態について図面を参照しながら以下の順序で説明する。
１．第１の実施形態（単一の電気化学素子を封止した封止構造体の例）
２．第２の実施形態（複数の電気化学素子を封止した封止構造体の例）
【００１６】
＜１．第１の実施形態＞
［封止構造体の構成］
図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る封止構造体の一構成例を示す平面図である。図１Ｂは、図１Ａに示したＡ−Ａ線に沿った断面図である。第１の実施形態に係る封止構造体は、第１の封止部材である第１の基材１と、第２の封止部材である第２の基材２と、電気化学素子３とを備える。電気化学素子３は、第１の基材１と第２の基材２との間に配置されて、これらの基材の周縁部には溶着部４が形成されている。溶着部は、多角形状、円形状、または楕円形状を有し、上記多角形状は、Ｒ形状、Ｃ形状および鈍角のＶ字形状の角部の少なくとも１つを有することが好ましい。溶着部４をこのような形状とすることで、超音波溶着時における発泡や狭窄を抑制し、溶着部４からの電解液の漏洩を抑制することができる。封止構造体の主面のうち一方の主面から太陽光などの光Ｌを照射することにより、電気化学素子３の発電がなされる。
【００１７】
電気化学素子３は、いわゆる色素増感太陽電池であり、負極である光電極１１と、電解質層１２と、正極である対極１３とを備える。光電極１１は、例えば第１の基材１上に形成され、対極１３は、例えば第２の基材２上に形成される。光電極１１と対極１３とは対向配置されて、これらの光電極１１と対極１３との間に電解質層１２が介在される。
【００１８】
以下、封止構造体を構成する第１の基材１、第２の基材２、および電気化学素子３について説明する。
【００１９】
（第１の基材、第２の基材）
図２Ａは、溶着前における第１の基材および第２の基材の一形状例を示す断面図である。図２Ｂは、図２Ａに示した第１の基材の周縁部を拡大して示す断面図である。第１の基材１および第２の基材２は、フィルム状またはシート状を有することが好ましい。封止構造体に可撓性を付与することができるからである。光Ｌが照射される側となる第１の基材１としては、透明性を有するものが好ましい。第２の基材２としては、透明性を有するものが好ましいが、これに限定されず、不透明性のものを用いることも可能である。
【００２０】
第１の基材１および第２の基材２の材料としては、例えば、公知の熱可塑性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリアミド、ナイロン、ポリアセタール（例えばデルリン（登録商標）、ジュラコン（登録商標））、ポリメチルペンテン、ポリフェニレンオキサイド（例えばノリル（登録商標））、スチロール、メタクリル、ポリテトラフロオロエチレン（ＰＴＦＥ）（例えばテフロン（登録商標））、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、および酢酸セルロースからなる群から選ばれる１種類以上を用いることができる。易成形性および耐溶媒性を考慮すると、シクロオレフィンポリマー、ポリプロピレン、ポリエチレン、酢酸セルロースなどが好ましい。
【００２１】
第１の基材１は、第２の基材２と対向する第１の面を有し、第２の基材２は、第１の基材１と対向する第２の面を有する。第１の面および第２の面の形状としては、例えば矩形状が挙げられるが、これに限定されるものではない。第１の基材１の第１の面に、光電極１１を収容するための凹部１ａを形成することが好ましい。また、第２の基材２の第２の面に、対極１３を収容するための凹部２ａを形成することが好ましい。また、凹部１ａおよび凹部２ａのうちの一方の凹部のみを形成し、この凹部に電気化学素子３を収容するようにしてもよい。このように凹部１ａおよび凹部１ｂに電気化学素子３を収容することで、電気化学素子１が含む電解液の漏洩を低減することができる。また、電気化学素子１と、第１の基材１および第２の基材２とを一体化し、封止構造体をより薄型化することができる。
【００２２】
また、第１の基材１は、その周縁部に突出部であるリブ部５を有し、このリブ部５を超音波溶着などにより溶かすことにより、第２の基材２の周縁部と溶着可能となっている。リブ部５は、例えば、第１の基材１の周縁部の全体に連続的または不連続的に設けられ、連続的に設けられることが好ましい。リブ部５は、第１の基材１に一体成形されていることが好ましい。第１の基材１に一体成形されたリブ部５を用いて超音波溶着しているか否かは、例えば、溶着部４の断面観察をし、（１）リブ部５の痕跡が残っていること、または（２）溶着部４がほかの部分と一体であることを確認することにより推定できる。リブ部５の断面形状は、振動を先端に伝わりやすくし、溶着性を向上する観点からすると、その底面から上端に向かって幅が狭くなる形状を有していることが好ましく、その上端部がＶ字状となっていることがより好ましい。このような断面形状としては、台形、半円形、半楕円形、三角形、五角形、放物線状などが挙げられ、三角形状が特に好ましいが、特にこれらの形状に限定されるものではない。また、被着体となる第２の基材２の周縁部に対して、リブ部５を嵌め込み可能な溝部を設けることが好ましい。このような構成を採用することで、この溝部に対してリブ部５を嵌め込み位置合わせした後、リブ部５を溶着することができるため、溶着時の位置ずれを防ぐことができる。
【００２３】
超音波溶着による溶着強度などを得るためには、溶着代となるリブ部５の設計を適宜調整することが好ましい。リブ部５の全体形状は、円形状、楕円形状、角部（コーナー部）が調整された多角形状であることが好ましい。このような形状を採用することで、超音波溶着時における発泡や狭窄を抑制し、溶着部４からの電解液の漏洩を抑制することができる。ここで、角部が調整された多角形状は、Ｒ形状の角部、Ｃ形状の角部、および鈍角のＶ字状の角部を少なくとも１つ有する多角形状であり、多角形状の角部のすべてを上記３種の角部のいずれか、または２種以上の組み合わせによって形成するようにしてもよい。また、発泡とは、超音波溶着時において溶融部分に部分的または全体的に微細な泡が発生した状態を示し、狭窄とは、何らかの理由で溶融部分の体積が減少したため、溶着量が不足して溶着部４の溶着幅Ｗが狭くなった状態を示す。
【００２４】
本明細書中において、リブ部５の全体形状とは、第２の基材２と対向する第１の基材１の第１の面をその垂線方向から見たときのリブ部５の形状を意味するものとする。Ｒ形状には、数学的に定義される完全な円弧状以外に、多少の歪みが付与されたほぼ円弧状も含まれるものと定義する。円形には、数学的に定義される真円以外に、多少の歪みが付与されたほぼ円形も含まれるものと定義する。楕円には、数学的に定義される楕円以外に、多少の歪みが付与されたほぼ楕円も含まれるものと定義する。
【００２５】
以下、図３Ａ〜図６Ｂを参照しながら、リブ部の形状例について説明する。
図３Ａは、リブ部の第１の形状例を示す平面図である。図３Ｂは、図３Ａに示したリブ部の角部を拡大して示す平面図である。リブ部５は、全体形状として、Ｒ形状の角部を有する矩形状を有している。４つの角部のうち、少なくとも１つをＲ形状とすることも可能であるが、電解液の漏洩の抑制の観点からすると、すべての角部をＲ形状とすることが好ましい。
【００２６】
Ｒ形状の曲率半径は、好ましくは１．２ｍｍ以上５０ｍｍ以下、より好ましくは２．６ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。１．２ｍｍ未満であると、リブ部上に発泡や狭窄が発生する傾向がある。一方、５０ｍｍを超えると、Ｒ形状のリブ部上に発泡や狭窄が発生する傾向がある。
【００２７】
図４Ａは、リブ部の第２の形状例を示す平面図である。図４Ｂは、図４Ａに示したリブ部の角部を拡大して示す平面図である。リブ部５は、全体形状として、Ｃ形状の角部を有する矩形状を有している。４つの角部のうち、少なくとも１つをＣ形状とすることも可能であるが、電解液の漏洩の抑制の観点からすると、すべての角部をＣ形状とすることが好ましい。本明細書において、Ｃ形状とは、直角の角部を直線状に切り落とした形状を意味するものとする。
【００２８】
図５Ａは、リブ部の第３の形状例を示す平面図である。図５Ｂは、図５Ａに示したリブ部の角部を拡大して示す平面図である。リブ部５は、全体形状として、鈍角のＶ字形状の角部を有する矩形状を有している。４つの角部のうち、少なくとも１つを鈍角のＶ字形状とすることも可能であるが、電解液の漏洩の抑制の観点からすると、すべての角部を鈍角のＶ字形状とすることが好ましい。鈍角のＶ字形状の頂角αは、好ましくは９０°＜α＜１８０°、より好ましくは１３５°＜α＜１８０°である。
【００２９】
図６Ａは、リブ部の第４の形状例を示す平面図である。リブ部５は、全体形状として、円形状を有している。
【００３０】
図６Ｂは、リブ部の第５の形状例を示す平面図である。リブ部５が有する４つの角部５が、Ｒ形状、Ｃ形状、および鈍角のＶ字形状の２種以上の組み合わせからなる。
【００３１】
仮想的な角部の頂点ｃからリブ部５または溶着部４の延在方向の距離をａとした場合（図３Ｂ、図４Ｂおよび図５Ｂ参照）、Ｒ形状、Ｃ形状、または鈍角のＶ字形状が、好ましくは１．２ｍｍ（平均値−３σ）≦ａ≦５０ｍｍ、より好ましくは２．６ｍｍ≦ａ≦５０ｍｍの範囲に形成されている。特にリブ部５の角部をＲ形状とした場合、２．６ｍｍ≦ａ≦５０ｍｍの範囲とすることが好ましい。１．２ｍｍ（平均値−３σ）＞ａであると、リブ部上に発泡や狭窄が発生する傾向がある。一方、ａ＞５０ｍｍであると、Ｃ形状などの部分に発泡や狭窄が発生する傾向がある。
【００３２】
リブ部５または溶着部４の直線部の長さをＬ（図３Ａ、図４Ａおよび図５Ａ参照）とし、仮想的な角部の頂点ｃからリブ部５または溶着部４の延在方向の距離をａとした場合（図３Ｂ、図４Ｂおよび図５Ｂ参照）、Ｒ形状、Ｃ形状、または鈍角のＶ字形状が、（１／５０）Ｌ≦ａ≦（１／２）Ｌの範囲に形成されていることが好ましい。（１／５０）Ｌ＞ａであると、リブ部上(直線部)に発泡や狭窄が発生する傾向がある。一方、ａ＞（１／２）Ｌであると、コーナーリブ部上に発泡や狭窄が発生する傾向がある。
【００３３】
溶着部４の幅をＷとし（図１Ａおよび図１Ｂ参照）、仮想的な角部の頂点ｃからリブ部５または溶着部４の延在方向の距離をａとした場合（図３Ｂ、図４Ｂおよび図５Ｂ参照）、Ｒ形状、Ｃ形状、または鈍角のＶ字形状が、２Ｗ≦ａの範囲に形成されていることが好ましい。２Ｗ＞ａであると、リブ部上に発泡や狭窄が発生する傾向がある。なお、ａ＞１０００Ｗであると、コーナーリブ部上に発泡や狭窄が発生する傾向があるため、ａ≦１００Ｗの範囲とすることが好ましい。
【００３４】
ここで、仮想的な角部とは、Ｒ形状、Ｃ形状またはＶ字形状が付されておらず、直交する２辺により角部が形成されていると仮想した角部を意味する。
【００３５】
（電気化学素子）
図７は、電気化学素子の一構成例を示す断面図である。電気化学素子１は、いわゆる色素増感太陽電池であり、光電極１１と、電解質層１２と、対極１３とを備える。以下、これらの構成要素について順次説明する。
【００３６】
（光電極）
光電極１１は、第１の基材１上に形成された透明導電層２１と、この透明導電層２１上に形成された色素増感半導体層２２とを備える。第１の基材１が凹部１ａを有する場合には、これらの透明導電層２１および色素増感半導体層２２は凹部１ａの底面に設けられる。以下では、透明導電層２１が形成された第１の基材１を、第１の透明導電性基材と適宜称する。
【００３７】
第１の基材１上に形成する透明導電層２１の表面抵抗（シート抵抗）は低いほど好ましい。具体的には、透明導電層２１の表面抵抗は５００Ω／□以下が好ましく、１００Ω／□がさらに好ましい。この透明導電層２１の材料としては公知のものを使用可能であり、具体的には、インジウム−スズ複合酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープＳｎＯ2（ＦＴＯ）、アンチモンドープＳｎＯ2（ＡＴＯ）、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、インジウム−亜鉛複合酸化物（ＩＺＯ）などが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、また、これらを２種類以上組み合わせて用いることもできる。また、この第１の基材１上に透明導電層２１を形成した第１の透明導電性基材の表面抵抗を低減し、集電効率を向上させる目的で、この第１の基材１上に、導電性の高い金属などやカーボンなどの導電材料からなる配線を別途設けてもよい。この配線に用いる導電材料に特に制限はないが、耐食性、耐酸化性が高く、導電材料自体の漏れ電流が低いことが望ましい。
【００３８】
色素増感半導体層２２は、典型的には色素を担持した半導体微粒子からなる。この半導体微粒子の材料としては、シリコンに代表される元素半導体のほかに、各種の化合物半導体、ペロブスカイト構造を有する化合物などを使用することができる。これらの半導体は、光励起下で伝導帯電子がキャリアーとなり、アノード電流を与えるｎ型半導体であることが好ましい。これらの半導体は、具体的に例示すると、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＷＯ3、Ｎｂ2Ｏ５、ＴｉＳｒＯ3、ＳｎＯ2などであり、これらの中でもアナターゼ型のＴｉＯ2が特に好ましい。半導体の種類はこれらに限定されるものではなく、また、これらを２種類以上混合して用いることもできる。さらに、半導体微粒子は粒子状、チューブ状、棒状など必要に応じて様々な形態を取ることが可能である。
【００３９】
半導体微粒子の粒径に特に制限はないが、一次粒子の平均粒径で１〜２００ｎｍが好ましく、特に好ましくは５〜１００ｎｍである。また、この平均粒径の半導体微粒子にこの平均粒径より大きい平均粒径の半導体微粒子を混合し、平均粒径の大きい半導体微粒子により入射光を散乱させ、量子収率を向上させることも可能である。この場合、別途混合する半導体微粒子の平均粒径は２０〜５００ｎｍであることが好ましい。
【００４０】
色素増感半導体層２２は、厚さ、積層構造、半導体微粒子の粒径または半導体微粒子が互いに粒径が異なる二種類以上の半導体微粒子からなる場合におけるそれらの配合率の選択により、所定の色を呈し、かつ所定の模様を構成するように形成されていてもよい。
【００４１】
半導体微粒子からなる半導体層の作製方法に特に制限はないが、物性、利便性、製造コストなどを考慮した場合には湿式製膜法が好ましく、半導体微粒子の粉末あるいはゾルを水や有機溶媒などの溶媒に均一分散したペーストを調製し、第１の透明導電性基材上に塗布する方法が好ましい。塗布は、その方法に特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができ、例えば、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法、また、湿式印刷方法としては、例えば、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン印刷など様々な方法により行うことができる。半導体微粒子の材料として結晶酸化チタンを用いる場合、その結晶型はアナターゼ型が光触媒活性の点から好ましい。アナターゼ型酸化チタンは市販の粉末、ゾル、スラリーでもよいし、あるいは、酸化チタンアルコキシドを加水分解するなどの公知の方法によって所定の粒径のものを作ってもよい。市販の粉末を使用する際には粒子の二次凝集を解消することが好ましく、塗布液調製時に乳鉢やボールミルや超音波分散装置などを使用して粒子の分散を行うことが好ましい。このとき、二次凝集が解かれた粒子が再度凝集するのを防ぐため、アセチルアセトン、塩酸、硝酸、界面活性剤、キレート剤などを添加することができる。また、増粘の目的でポリエチレンオキシドやポリビニルアルコールなどの高分子、セルロース系の増粘剤など、各種の増粘剤を添加することもできる。
【００４２】
半導体微粒子からなる半導体層、言い換えると半導体微粒子層は多くの増感色素を吸着することができるように、表面積の大きいものが好ましい。このため、半導体微粒子層を支持体である第１の基材１上に塗設した状態での表面積は、投影面積に対して１０倍以上であることが好ましく、１００倍以上であることがより好ましい。この上限に特に制限はないが、通常１０００倍程度である。半導体微粒子層は一般に、その厚さが増大するほど単位投影面積当たりの担持色素量が増えるため光の捕獲率が高くなるが、注入した電子の拡散距離が増すため電荷再結合によるロスも大きくなる。従って、半導体微粒子層には好ましい厚さが存在するが、その厚さは一般的には０．１〜１００μｍであり、１〜５０μｍであることがより好ましく、３〜３０μｍであることが特に好ましい。半導体微粒子層は支持体である第１の基材１に塗布した後に粒子同士を電子的にコンタクトさせ、膜強度の向上や基材との密着性を向上させるために、焼成することが好ましい。焼成温度の範囲に特に制限はないが、温度を上げ過ぎると基材の抵抗が高くなってしまい、溶融することもあるため、通常は４０〜７００℃であり、より好ましくは４０〜６５０℃である。また、焼成時間も特に制限はないが、通常は１０分〜１０時間程度である。焼成後、半導体微粒子層の表面積を増大させたり、半導体微粒子間のネッキングを高めたりする目的で、例えば四塩化チタン水溶液を用いた化学めっきや三塩化チタン水溶液を用いたネッキング処理や直径１０ｎｍ以下の半導体超微粒子ゾルのディップ処理などを行ってもよい。第１の透明導電性基材の支持体にプラスチック基材を用いる場合は、結着剤を含むペーストを基材上に塗布し、加熱プレスによる基材への圧着を行うことも可能である。
【００４３】
半導体層に担持させる色素としては、増感作用を示すものであれば特に制限はないが、例えば、ローダミンＢ、ローズベンガル、エオシン、エリスロシンなどのキサンテン系色素、メロシアニン、キノシアニン、クリプトシアニンなどのシアニン系色素、フェノサフラニン、カブリブルー、チオシン、メチレンブルーなどの塩基性染料、クロロフィル、亜鉛ポルフィリン、マグネシウムポルフィリンなどのポルフィリン系化合物が挙げられ、その他のものとしてはアゾ色素、フタロシアニン化合物、クマリン系化合物、Ｒｕビピリジン錯化合物、Ｒｕターピリジン錯化合物、アントラキノン系色素、多環キノン系色素、スクアリリウムなどが挙げられる。これらの中でも、Ｒｕビピリジン錯化合物は量子収率が高く特に好ましい。ただし、増感色素はこれらのものに限定されるものではなく、また、これらの増感色素を２種類以上混合して用いてもよい。
【００４４】
色素の半導体層への吸着方法に特に制限はないが、上記の増感色素を例えばアルコール類、ニトリル類、ニトロメタン、ハロゲン化炭化水素、エーテル類、ジメチルスルホキシド、アミド類、Ｎ−メチルピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、３−メチルオキサゾリジノン、エステル類、炭酸エステル類、ケトン類、炭化水素、水などの溶媒に溶解させ、これに半導体層を浸漬させたり、色素溶液を半導体層上に塗布したりすることができる。また、酸性度の高い色素を用いる場合には、色素分子同士の会合を低減する目的でデオキシコール酸などを添加してもよい。増感色素を吸着させた後に、過剰に吸着した増感色素の除去を促進する目的で、アミン類を用いて半導体電極の表面を処理してもよい。アミン類の例としてはピリジン、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン、ポリビニルピリジンなどが挙げられ、これらが液体の場合はそのまま用いてもよいし、有機溶媒に溶解して用いてもよい。
【００４５】
（対極）
対極１３は、第２の基材２上に形成された透明導電層３１と、透明導電層３１上に形成された対極層３２とを備える。第２の基材２が凹部２ａを有する場合には、これらの透明導電層３１および対極層３２は凹部２ａの底面に設けられる。以下では、透明導電層３１が形成された第２の基材２を、第２の透明導電性基材と適宜称する。
【００４６】
対極層３２は導電性物質であれば任意のものを用いることができるが、絶縁性の物質でも、色素増感半導体層２２に面している側に導電性の触媒層が設置されていれば、これも使用可能である。ただし、対極層３２の材料としては電気化学的に安定である材料を用いることが好ましく、具体的には、白金、金、カーボン、導電性ポリマーなどを用いることが望ましい。また、酸化還元の触媒効果を向上させる目的で、色素増感半導体層２２に面している側は微細構造で表面積が増大していることが好ましく、例えば、白金であれば白金黒状態に、カーボンであれば多孔質状態になっていることが望まれる。白金黒状態は白金の陽極酸化法、白金化合物の還元処理などによって、また多孔質状態のカーボンは、カーボン微粒子の焼結や有機ポリマーの焼成などの方法により形成することができる。また、第２の透明導電性基材上に白金など酸化還元触媒効果の高い金属を配線するか、表面に白金化合物を還元処理することにより、透明な対極１３として使用することもできる。
第２の基材２上に形成する透明導電層３１は、第１の基材１上に形成される透明導電層２１と同様である。
【００４７】
（電解質層）
電解質層１２は、電解質からなる。電解質は、ヨウ素（Ｉ２）と金属ヨウ化物もしくは有機ヨウ化物との組み合わせ、臭素（Ｂｒ２）と金属臭化物あるいは有機臭化物との組み合わせのほか、フェロシアン酸塩／フェリシアン酸塩やフェロセン／フェリシニウムイオンなどの金属錯体、ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオール／アルキルジスルフィドなどのイオウ化合物、ビオロゲン色素、ヒドロキノン／キノンなどを用いることができる。上記金属化合物のカチオンとしてはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｓなど、上記有機化合物のカチオンとしてはテトラアルキルアンモニウム類、ピリジニウム類、イミダゾリウム類などの４級アンモニウム化合物が好ましいが、これらに限定されるものではなく、また、これらを２種類以上混合して用いることもできる。この中でも、Ｉ2とＬｉＩ、ＮａＩやイミダゾリウムヨーダイドなどの４級アンモニウム化合物とを組み合わせた電解質が好ましい。電解質塩の濃度は溶媒に対して０．０５〜５Ｍが好ましく、さらに好ましくは０．２〜３Ｍである。Ｉ2やＢｒ2の濃度は０．０００５〜１Ｍが好ましく、さらに好ましくは０．００１〜０．３Ｍである。また、開放電圧を向上させる目的で４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジンに代表されるアミン系化合物からなる添加剤を加えてもよい。
【００４８】
電解質組成物を構成する溶媒として水、アルコール類、エーテル類、エステル類、炭酸エステル類、ラクトン類、カルボン酸エステル類、リン酸トリエステル類、複素環化合物類、ニトリル類、ケトン類、アミド類、ニトロメタン、ハロゲン化炭化水素、ジメチルスルホキシド、スルフォラン、Ｎ−メチルピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、３−メチルオキサゾリジノン、炭化水素などが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、また、これらを２種類以上混合して用いることもできる。さらに、溶媒としてテトラアルキル系、ピリジニウム系、イミダゾリウム系４級アンモニウム塩のイオン液体を用いることも可能である。
【００４９】
色素増感光太陽電池の漏液、電解質の揮発を低減する目的で、上記電解質組成物へゲル化剤、ポリマー、架橋モノマーなどを溶解させるほか、無機セラミック粒子を分散させてゲル状電解質として使用することも可能である。ゲルマトリクスと電解質組成物との比率は、電解質組成物が多ければイオン導電率は高くなるが、機械的強度は低下し、逆に電解質組成物が少なすぎると機械的強度は大きいがイオン導電率は低下するため、電解質組成物はゲル状電解質の５０〜９９ｗｔ％が望ましく、８０〜９７ｗｔ％がより好ましい。また、上記電解質と可塑剤とをポリマーに溶解させ、可塑剤を揮発除去することで全固体型の色素増感太陽電池を実現することも可能である。
【００５０】
［封止構造体の動作］
次に、この色素増感太陽電池の動作について説明する。
封止構造体の受光面に入射した光は、この第１の基板１を透過して光電極１１の色素増感半導体層２２に入射する。こうして色素増感半導体層２２に入射した光は、これらの色素増感半導体層２２の増感色素を励起して電子を発生する。この電子は、速やかに増感色素から色素増感半導体層２２の酸化チタン微粒子に渡される。一方、電子を失った増感色素は、電解質層１２のイオンから電子を受け取り、電子を渡した分子は、再び対極層３２の表面で電子を受け取る。この一連の反応により、色素増感半導体層２２と電気的に接続された第１の透明導電性基板と第２の透明導電性基板との間に起電力が発生する。こうして光電変換が行われる。
【００５１】
［封止構造体の製造方法］
次に、図８Ａ〜図８Ｉを参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る封止構造体の製造方法の一例について説明する。
【００５２】
（第１の基材の成形工程）
まず、図８Ａに示すように、例えばフィルム状またはシート状の第１の基材１を成形する。成形方法としては、例えば、溶融押し出し法、キャスト法などを用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００５３】
（形成転写工程）
次に、例えば、ロール原盤などの成形面の形状を、第１の基材１に転写する。これにより、図８Ｂに示すように、第１の基材１の一主面にリブ部５および凹部１ａが形成される。形状転写の方法としては、例えば、熱プレス法、ＵＶ転写法などの光転写法を用いることができる。また、射出成形法を用いて、第１の基材１の成形と同時にリブ部５および凹部１ａを形成するようにしてもよい。
【００５４】
熱プレス法は、調整を要するパラメータの数も少なく簡便であり、熱可塑性樹脂からなる第１の基材１を用いることで、第１の基材１の表面に凹凸形状を容易に付与することができるという利点を有している。一方、ＵＶ転写法および射出成形法は、リブ部５などの突起の高さ、および、凹部１ａなどの窪みの深さを、熱プレス法を用いた場合よりもより大きくすることができるという利点を有している。具体的には、熱プレス法では、形状転写前の第１の基材１の厚さ以上の幅の高さを有する突起、およびその厚さ以上の深さを有する窪みを形成することが困難であるのに対して、ＵＶ転写法および射出成形法では、このような突起および窪みを形成することが容易である。
【００５５】
射出成形では、エクストルーダーなどが使用され、温度、軸回転数、フィード量をコントロールすることで、熱可塑性樹脂を均一に溶融し、ヘッド部から形状の付いたロールへキャストを行ない、剥離することで形状転写が可能になる。一般的な形状は矩形、球形、円形など中に入れる電極、電解質、色素などにより適宜選択することができる。
【００５６】
（光電極の形成工程）
次に、図８Ｃに示すように、例えば凹部１ａの底面に光電極１１を形成する。光電極１１の形成方法としては、例えば、真空中での物理現象を利用した物理的作製方法、化学反応を利用した化学的作製方法を用いることができる。具体的には、スパッタリング法、真空蒸着法、塗布方法などを用いることができる。塗布方法としては、例えば、ポッティング、ディスペンサー、ダイコーティング、グラビア印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷などを用いることができる。物理的作製方法を用いる場合には、凹部１ａの底面をねらってマスク蒸着などの真空プロセスによって、光電極１１またはその構成部材を形成することが好ましい。また、接着剤または粘着剤を主成分とする貼合層を介して、第１の基材の凹部１ａの底面に対して光電極１１を貼り合わせるようにしてもよい。また、電気化学素子３が固体状の素子である場合には、第１の基材１の凹部１ａまたは第２の基材２の凹部２ａに、接着剤または粘着剤を主成分とする貼合層を介して電気化学素子３を貼り合わせるようにしてもよい。
【００５７】
バックコンタクト型の色素増感太陽電池のように、金属膜またはメッシュに塗料を塗布して光電極１１が作製される場合には、光電極１１を第１の基材１の凹部１ａの底面に対して、ホットメルト樹脂または接着剤からなる貼合層などにより固定することが好ましい。光電極１１のずれを防止することができるからである。このような構成を採用する場合、接着剤部などに穴部を開け、ビスあるいはカシメなどを打ち込むことで、外部への取り出しを行うことが可能である。
【００５８】
（第２の基材の成形工程）
次に、図８Ｄに示すように、例えばフィルム状またはシート状の第２の基材２を成形する。成形方法としては、例えば、溶融押し出し法、キャスト法などを用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００５９】
（形状転写工程）
次に、例えば、ロール原盤などの成形面の形状を、第２の基材２に転写する。これにより、図８Ｅに示すように、第２の基材２の一主面に凹部２ａが形成される。形状転写の方法は、第１の基材１と同様である。
【００６０】
（対極の形成工程）
次に、図８Ｆに示すように、例えば凹部２ａの底面に対極１３を形成する。対極１３の形成方法は、光電極１１の形成方法と同様である。
【００６１】
（電解質層の形成工程）
次に、図８Ｇに示すように、電解質層１２を対極１３上に形成する。電解質層１２がゲル状である場合には、例えば印刷法により凹部１ａに電解質層１２を形成する。ゲル状電解質の前駆体を凹部１ａに塗布した後、ゲル化させて、ゲル状の電解質層１２を形成するようにしてもよい。電解質層１２が液状である場合には、例えば凹部１ａに液状の電解質を注液する。また、第１の基材１と第２の基材２とにより電気化学素子３を封止した後、予め第１の基材１または第２の基材２などに形成しておいた注液孔により、封止構造体の内部に電解液を注液し、接着剤などの封止部材によりこの注液孔を防ぐようにしてもよい。
【００６２】
（溶着工程）
次に、図８Ｈに示すように、光電極１１が形成された第１の基材１と、対極１３が形成された第２の基材２とを、両者の電極が形成された主面を対向させるようにして配置する。次に、第１の基材１の主面の周縁に設けられたリブ部５を、第２の基材２の主面の周縁に対して溶着して、電気化学素子１の周囲に溶着部４を形成する。これにより、第１の基材１および第２の基材２により電気化学素子３が密閉される。溶着部４は、熱可塑性樹脂を含んでいることが好ましい。溶着方法としては、例えば公知の溶着方法を用いることができる。公知の溶着方法としては、例えば、熱溶着法、レーザー溶着法、超音波溶着法などがあるが、生産性、導入の簡易性などの観点からすると、熱溶着法、超音波溶着法が好ましく、処理時間が短時間である観点からすると、超音波溶着法がより好ましい。超音波溶着のパラメータとしては、例えば、圧力、振動振幅、溶着スピード、リブ溶け量、トリガー圧などがあり、これらのパラメータをリブ部５の材料および形状などを考慮して適宜調整することが好ましい。超音波溶着を用いているか否かは、例えば、（１）溶着部材の材質の組み合わせ、（２）リブ部５の痕跡の確認、（３）熱溶着等による金型クランプ跡の確認、（４）溶着部４の溶着幅Ｗにより推定することができる。
以上により、図８Ｉに示す封止構造体が得られる。
【００６３】
第１の実施形態によれば、第１の基材１および第２の基材２の対向面のうち、一方の面にリブ部５を設け、このリブ部５の全体形状を、円形状、楕円形状、または角部が調整された多角形状としているので、超音波溶着時における発泡や狭窄を抑制することができる。したがって、封止構造体からの電解液の漏洩を低減し、封止構造体の信頼性を向上することができる。
【００６４】
リブ部５の全体形状を四角形状とする場合には、４つの角部をＲ形状、Ｃ形状、または鈍角のＶ字形状にすることが好ましい。溶着部４の角部における発泡を抑制し、電解液の漏洩を低減することができるからである。
【００６５】
角部のＲ形状、Ｃ形状、および鈍角のＶ字形状の形成位置は、電解化学素子の設計（寸法、形状および封止性など）、機能付与方法によって、適正な形状を選択することが好ましい。電気化学素子が大型である場合には、溶着部４の全体形状は、Ｒ形状、Ｃ形状、および鈍角のＶ字形状のいずれか、もしくは、それらの２以上の組合せとすることが好ましい。電気化学素子の形状およびサイズが短冊状や小判サイズの場合には、溶着部４の全体形状を半円状やＶ形状を選択することも可能である。
【００６６】
第１の基材１の周縁部にリブ部５を形成した場合には、第１の基材１および第２の基材２の変形や割れの発生を抑制し、電解液の漏洩を抑制することができる。これに対して、従来のように、スペーサーなどの部材を基材間に挟み超音波溶着した場合には、基材の変形や割れが生じやすく、電解液の漏洩を招くことがある。
【００６７】
＜２．第２の実施形態＞
図９Ａは、本発明の第２の実施形態に係る封止構造体の一構成例を示す断面図である。図９Ｂは、図９Ａに示したＡ−Ａ線に沿った断面図である。この封止構造体は、複数の電気化学素子３が第１の基材１と第２の基材２との間に封止されている点において、第１の実施形態とは異なっている。複数の電気化学素子３は、第１の基材１と第２の基材２との間に１次元または２次元配列されると共に、直列および／または並列に電気的に接続されて、モジュールを形成している。モジュールとしては、Ｚ型、Ｗ型、モノリシック型、対向型などのモジュールを挙げることができるが、これに限定されるものではない。なお、図９Ａでは、矩形状を有する複数の電気化学素子３をストライプ状に配列した例が示されているが、電気化学素子３の形状および配列はこの例に限定されるものではない。
【００６８】
図１０は、溶着前における第１の基材および第２の基材の一形状例を示す断面図である。第１の基材１は、複数の光電極１１をそれぞれ形成するための複数の凹部１ａを有することが好ましい。また、第２の基材２は、複数の対極１３をそれぞれ形成するための複数の凹部２ａを有することが好ましい。
上記以外のことは、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００６９】
第２の実施形態によれば、光電極１１および対極１３などの電極を小さくし、複数の電気化学素子３によりモジュールを形成することで、光電極１１および対極１３などの電極の電気抵抗のロスを低減することができる。
【実施例】
【００７０】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００７１】
以下の実施例１〜７、比較例１〜３では、電解液の漏れの状態の観察を容易にするために、光電極および対極をフィルム（基材）に形成せずに、ゲル状の電解質のみをフィルムにより封止した。
【００７２】
（実施例１）
まず、第１の基材として、厚さ５００μｍのＣＯＰフィルムを準備した。次に、熱プレス法により、ＣＯＰフィルムの一主面に対して形状を転写した。これにより、ＣＯＰフィルムの一主面に、電極形成用の複数の凹部、およびリブ部が形成された。凹部の形状は、縦６０ｍｍ、横１０ｍｍ、深さ０．１ｍｍの矩形状とした。リブ部の全体形状は、４つの角部すべてをＣ形状（図４Ａ、図４Ｂ参照）とした矩形状とし、リブ部の断面形状は、高さＨ：０．３ｍｍ、幅Ｗ：０．６ｍｍを有する二等辺三角形状とした。
なお、熱プレス工程では、プレス温度、プレス加重、およびプレス時間を最適化することによって、転写率１００％を確保した。
以下に、熱プレスの条件を示す。
プレス温度：１９０℃
プレス加重：２０ｋｇｆ／ｃｍ2
プレス時間：１０分間
【００７３】
次に、第２の基材として、厚さ４００μｍのＰＰフィルムを準備した。次に、熱プレス法により、ＰＰフィルムの一主面に対して形状を転写した。これにより、ＰＰフィルムの表面に電極形成用の複数の凹部が形成された。凹部の形状は、縦６０ｍｍ、横１０ｍｍ、深さ０．１ｍｍの矩形状とした。
なお、熱プレス工程では、プレス温度、プレス加重、およびプレス時間を最適化することによって、転写率１００％を確保した。
以下に、熱プレスの条件を示す。
プレス温度：１６０℃
プレス加重：２０ｋｇｆ／ｃｍ2
プレス時間：１０分間
【００７４】
次に、以下の組成を有する電解液を調製し、この電解液に対してゲル化剤としてフュームドシリカ（日本アエロジル社製、商品名：Ｒ８０５）を添加して、電解液をゲル化し、ゲル状の電解質を得た。
0.6M 1-propyl-3-methylimidazolium iodide
0.5M N-methyl-benzimidazole
0.1M I2 in 3-methoxypropionitrile
【００７５】
次に、ゲル状の電解質をＰＰフィルムの複数の凹部にそれぞれ塗布した後、互いの転写面同士が対向するように、ＰＰフィルム上にＣＯＰフィルムを載置した。次に、ＰＰフィルムとＣＯＰフィルムとの周縁部をリブ部により超音波溶着した。なお、超音波溶着には、超音波溶着機を用い、トリガー圧力、振動振幅、処理スピード、および溶け量を表１に示すように調整することによって、リブ部の形状および材料に適した条件にて溶着を行った。
以上により、目的とする封止構造体が得られた。
【００７６】
（実施例２〜４）
表１に示すように超音波溶着の条件を調整した以外は実施例１と同様にして、封止構造体を得た。
【００７７】
（実施例５、６）
ＣＯＰフィルム（第１の基材）のリブ部の全体形状を円形状（図６Ａ参照）とし、表１に示すように超音波溶着の条件を調整した以外は実施例１と同様にして、封止構造体を得た。
【００７８】
（実施例７）
第１の基材として厚さ３５０μｍのＰＰフィルムを用い、表１に示すように超音波溶着の条件を調整した以外は実施例５と同様にして、封止構造体を得た。
【００７９】
（比較例１〜３）
ＣＯＰフィルム（第１の基材）のリブ部の全体形状を、４つの角部すべてを直角とした矩形状とし、表１に示すように超音波溶着の条件を調整した以外は実施例１と同様にして、封止構造体を得た。
【００８０】
（溶着部の評価）
上述のようにして得られた実施例１〜７、比較例１〜３の封止構造体の溶着部を光学顕微鏡にて観察し、発泡の個数と電解液の漏れの状態を確認した。その結果を表１に示す。
なお、表１中の液漏れ評価欄における「○」印および「×」印は、以下の評価内容を示す。
○：電解液の漏れが観察された。
×：電解液の漏れが観察されなかった。
【００８１】
表１は、実施例１〜７、比較例１〜３の封止構造体の作製条件および評価結果を示す。
【表１】
2012113946.tif 000003
なお、表１中の実施例７において、ポリプロピレン（ＰＰ）基材の溶け量が０．３５ｍｍとなっているのは、プレス時に発生した基材の弾性変形の影響による。
【００８２】
表１から以下のことがわかる。
リブ部の角部を直角とし、超音波溶着によりフィルムを封止した比較例１〜３では、多数の発泡があり、電解液の漏洩が発生している。
これに対して、リブ部の角部をＣ形状とし、超音波溶着によりフィルムを封止した実施例１〜４では、発泡が大幅に低減し、電解液の漏洩が抑制されている。
また、リブ部の全体形状を円形状として、超音波溶着によりフィルムを封止した実施例５〜７では、発泡が無くなり、電解液の漏洩が抑制されている。
【００８３】
（試験例１）
まず、第１の基材として、厚さ５００μｍのＣＯＰフィルムを準備した。次に、熱プレス法により、ＣＯＰフィルムの一主面に対して形状を転写した。これにより、ＣＯＰフィルム表面のリブ部が形成された。リブ部の全体形状は、４つの角部すべてを直角とした矩形状とし、リブ部の断面形状は、高さＨ：０．３ｍｍ、幅Ｗ：０．６ｍｍを有する二等辺三角形状とした。
以下に、熱プレスの条件を示す。
プレス温度：１９０℃
プレス加重：２０ｋｇｆ／ｃｍ2
プレス時間：１０分間
【００８４】
次に、第２の基材として、厚さ４００μｍのＰＰフィルムを準備した。次に、ＣＯＰフィルムの形状転写面と、ＰＰフィルムの一主面とが対向するようにして、ＰＰフィルム上にＣＯＰフィルムを載置した。次に、ＰＰフィルムとＣＯＰフィルムとの周縁部をホーン超音波溶着した。なお、超音波溶着には、超音波溶着機を用い、トリガー圧力、振動振幅、処理スピード、および溶け量を調整することによって、リブ部の形状および材料に適した条件にて溶着を行った。
以上により、目的とする封止構造体が得られた。
【００８５】
（試験例２〜８）
試験例１と同様にして封止構造体を得た。
【００８６】
（発泡の発生位置の評価）
上述のようにして得られた試験例１〜８の封止構造体の溶着部の各角部（４つの角部）をそれぞれ光学顕微鏡にて観察し、発泡の発生位置、およびその個数を確認した。その結果を表２、表３および図１１に示す。
なお、発泡の発生位置は、溶着部の各角部において角部の頂点を基準位置として測定した。
【００８７】
表２および表３は、試験例１〜８の封止構造体の評価結果を示す。
【表２】
2012113946.tif 000004
【表３】
2012113946.tif 000005
【００８８】
表２、表３および図１１から以下のことがわかる。
リブ部の形状を矩形状とした場合には、欠陥である発泡が、振動の固体端となる矩形状の角部に集中して発生する傾向がある。その発泡位置は５．５ｍｍ近傍であり、その発生位置は最大でも８ｍｍ以下である。
【００８９】
表２、表３から、発泡位置の最小値が２．６ｍｍであり、発泡位置の最大値が７．８３ｍｍであり、発泡位置の平均値が５．４ｍｍであり、３σが４．２ｍｍの分布を持っていることがわかる。
発泡位置の最小値が２．６ｍｍであるため、２．６ｍｍ以上の位置にＣ形状やＲ形状などを形成すれば、液漏れを抑制することができる。
また、発泡位置の最大値が７．８３ｍｍであるため、７．８３ｍｍ（およそ平均値＋1σ）以上の位置にＣ形状やＲ形状などを形成すれば、液漏れを無くすことができる。
一方、分布が平均値５．４ｍｍ、３σ＝４．２ｍｍであるため、１．２ｍｍ（＝５．４ｍｍ−４．２（３σ）ｍｍ）以上の位置にＣ形状やＲ形状などを形成すれば、液漏れを抑制することができる。また、９．６ｍｍ（＝５．４ｍｍ＋４．２（３σ）ｍｍ）以上の位置にＣ形状やＲ形状などを形成すれば、液漏れをさらに抑制することができる。
リブ部の位置が、平均値５．４ｍｍ以上であれば、発生すると予想される、発泡や狭窄の半数を無くすことができると考えられる。
【００９０】
発泡の原因は、溶着形状により、局所溶融が発生している場所で、印加されている超音波によりキャビテーションが生じることにある。局所溶融が生じなければ、溶着条件の調整により溶着部が均一に溶ける条件下で溶融させ、深刻なキャビテーションが発生する前に、溶着を完遂させれば、発泡は抑制できる。溶着を均一にするためには、振動エネルギーの吸収、発熱および融解が接合領域で等しく行われるように、構造設計することが好ましい。
【００９１】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００９２】
例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
【００９３】
また、上述の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、この発明の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【００９４】
また、上述の実施形態では、リブ部の角部の角度を９０度以外とするようにしてもよい。具体的にはリブ部の角部を９０度以外の頂角を有するＶ字状としてもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１    第１の基材
１ａ  凹部
２    第２の基材
２ａ  凹部
３    電気化学素子
４    溶着部
５    リブ部
１１  光電極
１２  電解質
１３  対極
２１  透明導電層
２２  色素増感半導体層
３１  透明導電層
３２  対極層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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