(57)【要約】【課題】管状容器の内部に、光電極と、これに接触して設けられた集電極と、前記光電極および集電極に対向する対向電極とを備え、前記管状容器の封止部には、前記集電極および前記対向電極にそれぞれ接続された金属製の外部リードが、前記管状容器の外部に突出するように封止されてなる色素増感型太陽電池において、放電容器外部での外部リードと集電線との接続部が大気に曝されて酸化腐食することのない構造を提供することである。【解決手段】前記管状容器は、前記封止部より外側端部に該管状容器の一部から構成されて、前記封止部より拡径された管状保護部を備え、前記管状保護部の内部において、前記外部リードには集電線が接続されるとともに、前記管状保護部の内部には、前記外部リードと前記集電線の接続部を埋設するように絶縁性充填剤が充填されていることを特徴とする。【選択図】  図１
2016046500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部に封止部を有する透光性の管状容器の内部に、光電極と、該光電極に当接して設けられた集電極と、前記光電極および前記集電極に対向する対向電極とを備え、
前記管状容器の内部には、電解質が充填されてなり、
前記管状容器の封止部には、前記集電極および前記対向電極にそれぞれ接続された金属製の外部リードが、前記管状容器の外部に突出するように封止されてなる色素増感型太陽電池において、
前記管状容器は、前記封止部より外側端部に該管状容器の一部から構成されて、前記封止部より拡径された管状保護部を備え、
前記管状保護部の内部において、前記外部リードには集電線が接続されるとともに、
前記管状保護部の内部には、前記外部リードと前記集電線の接続部を埋設するように絶縁性充填剤が充填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】
この発明は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する色素増感型太陽電池に関するものであり、特に、透光性の管状容器内に、集電極、光電極および対向電極が配設され、電解液が封入された色素増感型太陽電池に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池は、環境にやさしく、クリーンなエネルギー源として積極的な研究開発が進められている。中でも、光電変換効率が高く、低コストの太陽電池として、色素増感型太陽電池が注目されて、各種の提案がなされている。
【０００３】
その一例が特許第４８４０５４０号公報（特許文献１）であり、その概略構造が図４に示されている。
この色素増感型太陽電池３０では、透光性の管状容器３１内に電解液３５を封入し、該容器３１の内面に形成された集電極３２と、これに積層形成されて色素を吸着させた多孔質半導体からなる光電極３３と、これに対向する対向電極３４とを配設し、前記光電極３３に太陽光を入射させてこれを励起して電子を放出させることによって、対向電極３４に接続された外部リード３７と、集電極３２に接続された外部リード３８とから電気エネルギーとして外部に取り出すものである。
この種の色素増感太陽電池は、その製造のために高真空なチャンバーなどが不要であり、設備面での負担が少なく、安価に製造できるという利点があり、注目を集めている。
【０００４】
ところで、色素増感太陽電池は屋内でも発電することが可能であるが、基本的には屋外に設置されるため、電気系統の耐候性が問題となる。
上記従来例では、各電極に接続され管状容器３１の内部から外部に導出された外部リード３７、３８がむき出しになっており、このむき出しの外部リード３７、３８にそれぞれ集電線４１、４２を接続して電気の取り出しを行っている。
この外部リード３７、３８と集電線４１、４２の接続部４３，４４が大気に曝されていると酸化が生じて電気的接続の不良を生じるおそれがあった。特に屋外であれば、なおさら過酷な環境であるために接続部４３、４４の酸化がすすむおそれが大きく、電気的接続不良という不具合が深刻なものとなっている。
また、集電線４１、４２を介して接続部４３、４４に無理な力が作用すると、当該接続部４３、４４が剥がれ落ちてしまうといった問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４８４０５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点に鑑みて、端部に封止部を有する透光性の管状容器の内部に、光電極と、該光電極に当接して設けられた集電極と、前記光電極および前記集電極に対向する対向電極とを備え、前記管状容器の内部には、電解質が充填されてなり、前記管状容器の封止部には、前記集電極および前記対向電極にそれぞれ接続された金属製の外部リードが、前記管状容器の外部に突出するように封止されてなる色素増感型太陽電池において、外部リードと集電線との接続部の酸化腐食による電気的接続不良という惧れのない、安定的な色素増感型太陽電池の構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る色素増感型太陽電池は、管状容器が、前記封止部より外側端部に該管状容器の一部から構成されて、前記封止部より拡径された管状保護部を備え、該管状保護部の内部において、前記外部リードには集電線が接続されるとともに、前記管状保護部の内部には、前記外部リードと前記集電線の接続部を埋設するように絶縁性充填剤が充填されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の色素増感型太陽電池によれば、管状容器の外部に突出する外部リードと集電線との接続部が、管状保護部内で絶縁性充填剤に埋設されているので、太陽電池を外気中で使用する場合であっても、大気に曝されることがなく酸化腐食を防止できて、長期にわたり確実な電気的接続が維持される。
また、接続部が管状保護部によって覆われるので、物理的な衝撃からも保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の色素増感型太陽電池の断面図。
【図２】図１の色素増感型太陽電池の製造工程図。
【図３】他の実施例の断面図。
【図４】従来例の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の色素増感型太陽電池の全体を示す断面図である。
透光性のガラス製の管状容器１の本体部２の両端は、封止部３，４が形成されて密封されている。この管状容器１の本体部２の内面には、透明導電膜からなる集電極５と、増感色素が吸着された半導体層からなる光電極６とが積層形成されるとともに、前記管状容器１内で集電極５および光電極６と離間して対向電極７が対向配置されている。この管状容器１内には電解質物質を備えた電解液８が密封・充填されている。
そして、前記管状容器１内で対向電極７に接続された外部リード１１が、一端側の封止部３内で封止されて外部に導出され、また、集電極５に集電端子１３を介して接続された外部リード１２が、他端側の封止部４内で封止されて外部に導出されている。
【００１１】
なお、前述の封止部３，４内での外部リード１１，１２の封止方法としては、金属箔を用いたピンチシール、シュリンクシール、あるいは、低融点ガラスを用いたグレーデッドシールなどを採用することができる。
また、集電極５と外部リード１２を接続する集電端子１３は、特開２０１３−１９１３４２号公報に開示されたような、金属板を渦巻きバネ状に形成したものなど、集電極５に対して弾性力を用いて当接するものが好適に採用できるが、もちろんこれに限られるものではなく、ワイヤー状の集電端子を集電極５に溶接することで接続してもよい。
【００１２】
前記管状容器１の両封止部３，４より外側端部には、この管状容器１の一部から構成されて、封止部３，４より拡径されて開口の大きな管状保護部１４，１５がそれぞれ形成されている。
前記管状容器１の外部に導出された外部リード１１，１２には、それぞれ集電線１６，１７が溶接等の手段によって接続されるが、その接続は、接続部１８，１９が前記管状保護部１４，１５の内部に位置するようにしてなされる。
そして、前記管状保護部１４，１５内には、前記接続部１８，１９を埋設するように、無機接着剤などの絶縁性充填剤２１，２２が充填されている。
【００１３】
次いで、本発明の色素増感型太陽電池の製造方法を、図２を用いて以下に説明する。
（Ａ）内面に集電極５および光電極６が形成された管状容器１の内部に、一端側から外部リード１１が接続された対向電極７を挿入する。一方、他端側からは、外部リード１２が接続された集電端子１３を挿入する。
（Ｂ）対向電極７を前記集電極５および光電極６と対向配置する。一方、集電端子１３を前記集電極５に接続する。
この状態で、管状容器１の両端部を所定のシール法で封止する。この例では、両端部を加熱して溶融封止するものが示されている。
（Ｃ）これにより、管状容器１の両端側にそれぞれ外部リード１１，１２を封止した封止部３，４が形成され、管状容器１内は密閉される。このとき、封止部３，４よりも外側端部に、該封止部３，４より拡径されて外側に向けて開口する管状保護部１４，１５が形成される。
【００１４】
（Ｄ）管状容器１内に、図示しないチップ管を用いるなどして、電解液８を充填する。なお、その具体的な方法については、前記特開２０１３−１９１３４２号公報などに開示されている。
そして、前記管状保護部１４，１５内部において、外部リード１１，１２の外部突出端にそれぞれ集電線１６，１７を溶接などにより接続する。
（Ｅ）次いで、前記管状保護部１４，１５の内部に、無機接着剤などの絶縁性充填剤２１，２２を充填して、外部リード１１，１２と集電線１６，１７の接続部１８，１９をこの充填剤２１，２２中に埋設する。
なお、上記工程において、電解液８の注入充填作業は工程（Ｄ）において行うものとしたが、工程（Ｅ）を先に行い、その後、電解液を充填するようにしてもよい。
【００１５】
図３に他の実施例が示されていて、この実施例では、外部リードが管状部材からなるものである。このような構造は、例えば、特開２０１４−０７８３８７号公報に開示されている。
図３において、管状容器１の封止部３，４で封止される外部リード２３，２４が管状部材からなり、その一端側の管状外部リード２３は、放電容器１内で対向電極７に接続されており、他端側の管状外部リード２４は、集電端子１３を介して集電極５に接続されている。
この実施例では、対向電極７がコイル部材からなるものが示されており、コイル状対向電極７の他端部は、絶縁部材２５を介して他端側の管状外部リード２４内に支持されている。
そして、管状外部リード２３，２４の外部への突出端部２３ａ，２４ａは圧接などにより密封されている。
このような構成とすることで、管状外部リード２３，２４を利用して管状容器１内に電解液８を充填することができる。
【００１６】
そして、上記管状外部リード２３，２４には、管状保護部１４，１５内において、それぞれ集電線１６，１７が溶接などにより接続されており、そして、管状保護部１４，１５内には絶縁性充填剤２１，２２が充填されて、前記接続部１８，１９は該充填剤２１，２２中に埋設されている。
【００１７】
ところで、本発明においては、上記実施例では、集電極５が管状容器１の内面に形成されて、その内面に光電極６が積層形成されたものを説明したが、例えば、ＷＯ２０１３／０３１０９８に開示されているように、管状容器１の内面側に光電極を設け、更にその内面側に集電極を当接して設ける構造としたものであってもよい。
つまり、管状容器１内に、集電極と光電極が設けられ、これらの内側において対向電極が対向配置されたものであればよい。
【００１８】
以上説明したように、本発明に係る色素増感型太陽電池は、管状容器の両端の封止部より外側端部に該管状容器の一部から構成されて、前記封止部より拡径された管状保護部を備え、その管状保護部の内部において、集電極および対向電極にそれぞれ接続された外部リードに集電線が接続されるとともに、その接続部を埋設するように絶縁性充填剤が充填されていることにより、外部リードと集電線の接続部が直接大気に曝されることがないので、酸化による腐食の恐れがなく、長期にわたり確実な電気的接続が維持されるという効果を奏するものである。
更には、当該接続部を管状保護部によって、物理的な衝撃から保護することもできる。
【符号の説明】
【００１９】
１          管状容器
２          本体部
３、４      封止部
５          集電極
６          光電極
７          対向電極
８          電解液
１１，１２  外部リード
１３        集電端子
１４，１５  管状保護部
１６，１７  集電線
１８，１９  接続部
２１，２２  充填剤
２３，２４  管状外部リード
【図１】
2016046500.tif 000003
【図２】
2016046500.tif 000004
【図３】
2016046500.tif 000005
【図４】
2016046500.tif 000006