(57)【要約】【課題】本発明は、色素増感型太陽電池モジュールに設けられた複数の色素増感型太陽電池を確実に直列接続することのできる色素増感型太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】透光性を有した第１の基板１１と第２の基板１３との間に平面的に配置された複数の色素増感型太陽電池１５を直列接続する複数の導電性部材１７と、第１の基板１１と第２の基板１３との間に設けられ、複数の導電性部材１７を収容するための複数の導電性部材収容部２３を有すると共に、複数の色素増感型太陽電池１５を分離するスペーサー１２と、を備えた色素増感型太陽電池モジュール１０であって、各導電性部材収容部２３と対向する部分の第２の基板１３に、第２の基板１３を貫通すると共に、各導電性部材収容部２３に導電性部材１７の導電性ペーストを導入するための導電性ペースト導入部２６を設けた。【選択図】図１７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有した第１の基板と、
前記第１の基板と対向するように配置された第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に平面的に配置された複数の色素増感型太陽電池と、
前記複数の色素増感型太陽電池を直列接続する複数の導電性部材と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置され、前記複数の導電性部材を収容するための複数の導電性部材収容部を有すると共に、前記複数の色素増感型太陽電池を分離するスペーサーと、を備えた色素増感型太陽電池モジュールであって、
各導電性部材収容部と対向する部分の前記第２の基板に、前記各導電性部材収容部に前記導電性部材の母材となる導電性ペーストを導入するための導電性ペースト導入部を設けたことを特徴とする色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記導電性ペースト導入部は、前記第２の基板を貫通する貫通穴であることを特徴とする請求項１記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記スペーサーと対向する側とは反対側の前記第２の基板の面に、前記導電性ペースト導入部を封止する封止部材を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項４】
透光性を有した第１の基板と第２の基板との間に平面的に配置された複数の色素増感型太陽電池を直列接続する複数の導電性部材と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置され、前記導電性部材が収容される複数の導電性部材収容部、及び電解液が充填される複数の電解液充填部を有したスペーサーと、を備えた色素増感型太陽電池モジュールの製造方法であって、
各導電性部材収容部と対向する部分の前記第２の基板に、前記第２の基板を貫通する導電性ペースト導入部を複数形成する導電性ペースト導入部形成工程と、
前記導電性ペースト導入部形成工程後に、前記スペーサーに前記第１及び第２の基板を固定する基板固定工程と、
前記基板固定工程後に、前記複数の導電性部材収容部を複数の前記導電性ペースト導入部を介して供給された導電性ペーストで充填して、前記複数の導電性部材を形成する導電性部材形成工程と、を含むことを特徴とする色素増感型太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項５】
各電解液充填部と対向する部分の前記第２の基板に、前記第２の基板を貫通するように複数の電解液導入部を形成する電解液導入部形成工程を有し、
前記複数の電解液導入部と前記複数の導電性ペースト導入部とを同時に形成することを特徴とする請求項４記載の色素増感型太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記基板固定工程後に、各電解液導入部から前記複数の電解液充填部に電解液を充填する電解液充填工程を有し、
前記複数の電解液充填部への前記電解液の充填と、前記複数の導電性部材収容部への前記導電性ペーストの充填とを同時に行うことを特徴とする請求項４又は５記載の色素増感型太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記導電性部材形成工程及び前記電解液充填工程の後に、前記スペーサーと対向する側とは反対側の前記第２の基板の面に、前記複数の電解液導入部及び前記複数の導電性ペースト導入部を封止する封止部材を形成する封止部材形成工程をさらに設けたことを特徴とする請求項６記載の色素増感型太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感型太陽電池モジュール及びその製造方法に係り、特に平面的に配置された複数の色素増感型太陽電池を直列接続した色素増感型太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素が原因とされる地球温暖化が世界的な問題となっている。このような問題を改善する１つの手段として、環境にやさしく、クリーンなエネルギー源である太陽光を利用した太陽電池モジュールの開発が進められている。
【０００３】
太陽電池モジュールは、複数の太陽電池を有した構成とされている。太陽電池としては、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池等が既に実用化されているが、より光電変換効率が高く、且つ、低コスト化が可能な太陽電池として色素増感型太陽電池が注目されている。
【０００４】
図１は、従来の色素増感型太陽電池モジュールの代表的な構造の断面図である。
【０００５】
図１を参照するに、従来の色素増感型太陽電池モジュール２００は、透光性を有した第１の基板２０１と、スペーサー２０２と、第２の基板２０３と、第１の基板２０１と第２の基板２０３との間に平面配置された複数の色素増感型太陽電池２０５と、複数の導電性部材２０７と、封止部材２０８と、カバーガラス２０９とを有する。
【０００６】
第１の基板２０１は、スペーサー２０２の下端部に固定されている。第１の基板２０１は、太陽光を透過させることにより、複数の色素増感型太陽電池２０５に太陽光を照射するための基板である。
【０００７】
スペーサー２０２は、複数の電解液充填部２１１と、複数の導電性部材収容部２１２とを有する。複数の電解液充填部２１１は、スペーサー２０２を貫通するように形成されている。電解液充填部２１１は、電解液２１９を充填するための空間である。
【０００８】
複数の導電性部材収容部２１２は、電解液充填部２１１間に位置する部分のスペーサー２０２を貫通するように形成されている。導電性部材収容部２１２は、導電性部材２０７を収容するためのものである。上記構成とされたスペーサー２０２は、第１の基板２０１と第２の基板２０３との間を所定の間隔に保つと共に、複数の色素増感型太陽電池２０５を分離するためのものである。第１の電極層２１５−１と触媒層２１８との間に配置された部分のスペーサー２０２の厚さＫは、例えば、１０μｍ〜１００μｍとすることができる。
【０００９】
第２の基板２０３は、第１の基板２０１と対向するように、スペーサー２０２の上端部に固定されている。第２の基板２０３は、複数の電解液導入部２１０を有する。電解液導入部２１０は、各電解液充填部２１１と対向する部分の第２の基板２０３を貫通するように形成されている。電解液導入部２１０は、電解液充填部２１１に電解液２１９を導入するための導入口である。
【００１０】
色素増感型太陽電池２０５は、透光性を有した第１の電極層２１５−１又は第１の電極層２１５−２と、色素担持酸化物半導体層２１６と、第２の電極層２１７−１又は第２の電極層２１７−２と、触媒層２１８と、電解液２１９とを有する。
【００１１】
第１の電極層２１５−１は、図１に示す第１の基板２０１の右端近傍に位置する部分の第１の基板２０１の面２０１Ａに設けられている。第１の電極層２１５−１は、図１に示すスペーサー２０２の右端に位置する電解液充填部２１１と対向している。第１の電極層２１５−１は、その一部がスペーサー２０２の外部に引き出されている。第１の電極層２１５−１は、図示していない配線により、第２の電極層２１７−１と電気的に接続されている。
【００１２】
第１の電極層２１５−２は、電解液充填部２１１と対向する部分の第１の基板２０１の面２０１Ａから当該電解液充填部２１１と隣り合うように配置された一方の導電性部材収容部２１２と対向する部分の第１の基板２０１の面２０１Ａに亘るように配置されている。第１の電極層２１５−２は、導電性部材２０７の下端と接触している。第１の電極層２１５−２は、導電性部材２０７を介して、第２の電極層２１７−２と電気的に接続されている。第１の電極層２１５−１，２１５−２としては、例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化膜）やＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ膜）等を用いることができる。
【００１３】
色素担持酸化物半導体層２１６は、電解液充填部２１１と対向する部分の第１の電極層２１５−１，２１５−２上に設けられている。色素担持酸化物半導体層２１６は、酸化物半導体に色素を担持させたものである。
【００１４】
第２の電極層２１７−１は、図１に示す第２の基板２０３の左端近傍に位置する部分の第２の基板２０３の面２０３Ａに設けられている。第２の電極層２１７−１は、図１に示すスペーサー２０２の左端に位置する電解液充填部２１１と対向している。第２の電極層２１７−１は、その一部がスペーサー２０２の外部に引き出されている。第２の電極層２１７−１は、図示していない配線により、第１の電極層２１５−１と電気的に接続されている。
【００１５】
第２の電極層２１７−２は、電解液充填部２１１と対向する部分の第２の基板２０３の面２０３Ａから当該電解液充填部２１１と隣り合うように配置された一方の導電性部材収容部２１２と対向する部分の第２の基板２０３の面２０３Ａに亘るように配置されている。第２の電極層２１７−２は、導電性を有した触媒層２１８を介して、導電性部材１７と電気的に接続されている。これにより、第２の電極層２１７−２は、触媒層２１８及び導電性部材２０７を介して、第１の電極層２１５−２と電気的に接続されている。
【００１６】
触媒層２１８は、導電性を有しており、第２の電極層２１７−１，２１７−２の面２１７−１Ａ，２１７−２Ａを覆うように設けられている。触媒層２１８は、第２の電極層２１７−１，２１７−２と電解液２１９との間の光エネルギーの伝播をスムーズに行うためのものである。電解液２１９は、複数の電解液充填部２１１をそれぞれ充填するように配置されている。
【００１７】
導電性部材２０７は、複数の電解液充填部２１１にそれぞれ設けられている。導電性部材２０７の下端部は、第１の電極層２１５−２と接触している。導電性部材２０７の上端部は、隣り合うように配置された他の色素増感型太陽電池２０５に設けられた触媒層２１８と接触している。導電性部材２０７は、複数の色素増感型太陽電池２０５を直列接続するための部材である。複数の導電性部材２０７の高さＬは、スペーサー２０２の厚さＫと略等しくなるように構成されている。
【００１８】
封止部材２０８は、第２の基板２０３の面２０３Ｂを覆うように設けられている。封止部材２０８は、複数の電解液導入部２１０を封止するための部材である。封止部材２０８としては、例えば、樹脂層を用いることができる。カバーガラス２０９は、封止部材２０８を保護するためのものであり、封止部材２０８の面２０８Ａを覆うように設けられている。
【００１９】
上記構成とされた色素増感型太陽電池モジュール２００は、第１の基板２０１を透過した太陽光が色素に照射された際、色素が可視光を吸収して励起して電子を放出する現象を用いて光電変換を行うモジュールである。
【００２０】
図２〜図１４は、従来の色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図である。図２〜図１４において、従来の色素増感型太陽電池モジュール２００と同一構成部分には同一符号を付す。
【００２１】
図２〜図１４を参照して、従来の色素増感型太陽電池モジュール２００の製造方法について説明する。始めに、図２に示す工程では、第１の基板２０１の面２０１Ａに、スパッタ法によりＩＴＯを形成し、その後、ＩＴＯをパターニングすることで第１の電極層２１５−１，２１５−２を形成する。
【００２２】
次いで、図３に示す工程では、第１の電極層２１５−１，２１５−２上に色素担持酸化物半導体層２１６を形成する。次いで、図４に示す工程では、第２の基板２０３の面２０３Ａを覆うようにＩＴＯ２３１を形成する。次いで、図５に示す工程では、第２の基板２０３を貫通するように、ドリル加工により、複数の電解液導入部２１０を形成する。
【００２３】
次いで、図６に示す工程では、スパッタ法により、ＩＴＯ２３１上を覆うように触媒層２１８を形成する。触媒層２１８としては、例えば、Ｐｔ層やＣ層等を用いることができる。
【００２４】
次いで、図７に示す工程では、触媒層２１８及びＩＴＯ２３１をパターニングすることにより、第２の電極層２１７−１，２１７−２及びスペーサー２０２の一部が挿入される挿入部２３３を形成する。このとき、挿入部２３３は、第２の基板２０３の面２０３Ａを露出するように形成する。次いで、図８に示す工程では、導電性部材２０７の形成領域に対応する部分の触媒層２１８を露出する開口部２３５Ａを有したレジスト膜２３５を形成する。
【００２５】
次いで、図９に示す工程では、印刷法を用いて、導電性ペーストを開口部２３５Ａに充填し、その後、導電性ペーストを乾燥及び焼成することで複数の導電性部材２０７を形成する。このとき、複数の導電性部材２０７の高さＬは、スペーサー２０２の厚さＫと略等しくなるように形成する。なお、複数の導電性部材２０７は、例えば、スパッタ法や蒸着法により金属膜を形成後、この金属膜をパターニングして形成してもよい。
【００２６】
次いで、図１０に示す工程では、図９に示すレジスト膜２３５を除去する。次いで、図１１に示す工程では、複数の電解液充填部２１１及び導電性部材収容部２１２を有したスペーサー２０２を形成する。スペーサー２０２の材料としては、例えば、フィルム状の熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００２７】
次いで、図１２に示す工程では、図３に示す構造体上にスペーサー２０２を載置すると共に、スペーサー２０２上に図１０に示す構造体を載置する。その後、第１及び第２の基板２０１,２０３に圧力を印加しながら、スペーサー２０２を加熱しスペーサー２０２を硬化させることにより、第１及び第２の基板２０１,２０３とスペーサー２０２とを圧着する。
【００２８】
次いで、図１３に示す工程では、電解液導入部２１０を介して、ディスペンサー２４１から供給された電解液２１９により、複数の電解液充填部２１１を電解液２１９で充填する。これにより、複数の色素増感型太陽電池２０５が形成される。
【００２９】
次いで、図１４に示す工程では、第２の基板２０３の面２０３Ｂを覆うように封止部材２０８を形成し、その後、封止部材２０８の面２０８Ａにカバーガラス２０９を固着する。これにより、複数の色素増感型太陽電池２０５が直列接続された色素増感型太陽電池モジュール２００が製造される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−１８８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
しかしながら、従来の色素増感型太陽電池モジュール２００では、印刷法、スパッタ法等の方法を用いて複数の導電性部材２０７を形成していたため、複数の導電性部材２０７の高さにばらつきが生じて、図１５及び図１６に示すような問題が発生する。
【００３１】
図１５及び図１６は、従来の色素増感型太陽電池モジュールの問題点を説明するための図である。図１５及び図１６において、従来の色素増感型太陽電池モジュール２００と同一構成部分には同一符号を付す。
【００３２】
図１５に示すように、色素増感型太陽電池モジュール２００の中央に配置された導電性部材２０７の高さが所定の高さよりも低い場合（Ｌ<Ｋの場合）には、高さの低い導電性部材２０７と第１の電極層２１５−２とが接触しないため、高さの低い導電性部材２０７と対向する第１の電極層２１５−２と高さの低い導電性部材２０７との間（図１５に示すＪの部分）において導通不良が発生してしまう。
【００３３】
また、図１６に示すように、色素増感型太陽電池モジュール２００の左右に配置された導電性部材２０７の高さが所定の高さよりも高い場合（Ｌ>Ｋの場合）には、スペーサー２０２と第１の基板２０１との間に隙間が形成されるため、色素増感型太陽電池モジュール２００に設けられた色素増感型太陽電池２０５が並列接続されてしまうという問題や、色素増感型太陽電池モジュール２００の外部に電解液２１９が漏れ出てしまうという問題があった。
【００３４】
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、色素増感型太陽電池モジュールに設けられた複数の色素増感型太陽電池を確実に直列接続することのできる色素増感型太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
本発明の一観点によれば、透光性を有した第１の基板と、前記第１の基板と対向するように配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に平面的に配置された複数の色素増感型太陽電池と、前記複数の色素増感型太陽電池を直列接続する複数の導電性部材と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置され、前記複数の導電性部材を収容するための複数の導電性部材収容部を有すると共に、前記複数の色素増感型太陽電池を分離するスペーサーと、を備えた色素増感型太陽電池モジュールであって、各導電性部材収容部と対向する部分の前記第２の基板に、前記各導電性部材収容部に前記導電性部材の母材となる導電性ペーストを導入するための導電性ペースト導入部を設けたことを特徴とする色素増感型太陽電池モジュールが提供される。
【００３６】
本発明によれば、各導電性部材収容部と対向する部分の第２の基板に、各導電性部材収容部に導電性部材の母材となる導電性ペーストを導入するための導電性ペースト導入部を設けたことにより、例えば、スペーサーに第１及び第２の基板を固定した後に、複数の導電性ペースト導入部を介して導入される導電性ペーストにより複数の導電性部材収容部を充填して、所定の高さ（導通不良や電解液の漏れが発生しない導電性部材の高さ）となるように複数の導電性部材を精度良く形成することが可能となる。これにより、複数の色素増感型太陽電池間における導通不良や電解液の漏れがなくなるため、色素増感型太陽電池モジュールに設けられた複数の色素増感型太陽電池を確実に直列接続することができる。
【００３７】
本発明の他の観点によれば、透光性を有した第１の基板と第２の基板との間に平面的に配置された複数の色素増感型太陽電池を直列接続する複数の導電性部材と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置され、前記導電性部材が収容される複数の導電性部材収容部、及び電解液が充填される複数の電解液充填部を有したスペーサーと、を備えた色素増感型太陽電池モジュールの製造方法であって、各導電性部材収容部と対向する部分の前記第２の基板に、前記第２の基板を貫通する導電性ペースト導入部を複数形成する導電性ペースト導入部形成工程と、前記導電性ペースト導入部形成工程後に、前記スペーサーに前記第１及び第２の基板を固定する基板固定工程と、前記基板固定工程後に、前記複数の導電性部材収容部を複数の前記導電性ペースト導入部を介して供給された導電性ペーストで充填して、前記複数の導電性部材を形成する導電性部材形成工程と、を含むことを特徴とする色素増感型太陽電池モジュールの製造方法が提供される。
【００３８】
本発明によれば、各導電性部材収容部と対向する部分の第２の基板に、第２の基板を貫通する導電性ペースト導入部を複数形成後、スペーサーに第１及び第２の基板を固定し、その後、複数の導電性部材収容部を複数の導電性ペースト導入部を介して供給された導電性ペーストで充填して、複数の導電性部材を形成することにより、複数の導電性部材の高さが所定の高さ（導通不良や電解液の漏れが発生しない導電性部材の高さ）となるように、複数の導電性部材を精度良く形成することが可能となる。これにより、複数の色素増感型太陽電池間における導通不良や電解液の漏れがなくなるため、色素増感型太陽電池モジュールに設けられた複数の色素増感型太陽電池を確実に直列接続することができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、色素増感型太陽電池モジュールに設けられた複数の色素増感型太陽電池を確実に直列接続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【００４１】
（実施の形態）
図１７は、本発明の実施の形態に係る色素増感型太陽電池モジュールの断面図である。
【００４２】
図１７を参照するに、本実施の形態の色素増感型太陽電池モジュール１０は、第１の基板１１と、スペーサー１２と、第２の基板１３と、第１の基板１１と第２の基板１３との間に平面配置された複数の色素増感型太陽電池１５と、複数の色素増感型太陽電池１５を直列接続する複数の導電性部材１７と、封止部材１８と、カバーガラス１９とを有する。
【００４３】
第１の基板１１は、透光性を有した基板であり、スペーサー１２の一方の端部に固定されている。第１の基板１１は、太陽光を透過させるための基板である。第１の基板１１を透過した太陽光は、複数の色素増感型太陽電池１５に照射される。第１の基板１１として、例えば、ガラス基板を用いることができる。第１の基板１１としてガラス基板を用いた場合、第１の基板１１の厚さは、例えば、１ｍｍ〜３ｍｍとすることができる。
【００４４】
スペーサー１２は、対向するように配置された第１の基板１１と第２の基板１３との間に配設されている。スペーサー１２の上端部は、第２の基板１３の面１３Ａと接触している。スペーサー１２の下端部は、第１の基板１１の面１１Ａと接触している。
【００４５】
図１８は、図１７に示すスペーサーの平面図である。
【００４６】
図１７及び図１８を参照するに、スペーサー１２は、複数の電解液充填部２２と、複数の導電性部材収容部２３とを有する。複数の電解液充填部２２は、スペーサー１２を貫通するように形成されている。複数の電解液充填部２２は、電解液３３が充填されると共に、色素担持酸化物半導体層２９が収容される空間である。
【００４７】
導電性部材収容部２３は、電解液充填部２２間に位置する部分のスペーサー１２を貫通するように形成されている。導電性部材収容部２３は、導電性部材１７を収容するための空間である。導電性部材収容部２３の幅Ｗ１は、例えば、０．５ｍｍ〜１ｍｍとすることができる。また、第１の電極層２８−１と触媒３２との間に配置される部分のスペーサー１２の厚さＭ１は、例えば、１０μｍ〜１００μｍとすることができる。
【００４８】
上記構成とされたスペーサー１２は、第１の基板１１と第２の基板１３との間を所定の間隔（厚さＭ１と略等しい値）に保つと共に、複数の色素増感型太陽電池１５を分離するためのものである。スペーサー１２の材料としては、例えば、熱硬化性樹脂（具体的には、例えば、エポキシ樹脂等）、熱可塑性樹脂（具体的には、例えば、アイオノマー樹脂等）、光硬化性樹脂（具体的には、例えば、ＵＶ硬化性エポキシ樹脂）等を用いることができる。
【００４９】
図１７を参照するに、第２の基板１３は、第２の基板１３の面１３Ａが第１の基板１１の面１１Ａと対向するように、スペーサー１２の下端部に固定されている。第２の基板１３は、複数の電解液導入部２５と、複数の導電性ペースト導入部２６とを有する。
【００５０】
電解液導入部２５は、各電解液充填部２２と対向する部分の第２の基板１３を貫通するように形成されている。電解液導入部２５は、電解液充填部２２に電解液３３を導入するためのものである。電解液導入部２５としては、例えば、電解液用ディスペンサーの供給口と対応するような形状とされた貫通穴を用いることができる。電解液導入部２５として貫通穴を用いる場合、電解液導入部２５の直径は、例えば、５００μｍ〜１０００μｍとすることができる。
【００５１】
導電性ペースト導入部２６は、各導電性部材収容部２３と対向する部分の第２の基板１３を貫通するように形成されている。導電性ペースト導入部２６は、導電性部材収容部２３に導電性部材１７の母材となる導電性ペーストを導入するためのものである。導電性ペースト導入部２６としては、例えば、導電性ペースト用ディスペンサーの供給口と対応するような形状とされた貫通穴を用いることができる。導電性ペースト導入部２６として貫通穴を用いる場合、導電性ペースト導入部２６の直径は、例えば、５００μｍ〜１０００μｍとすることができる。
【００５２】
上記構成とされた第２の基板１３としては、例えば、ガラス基板や透光性を有していない基板（例えば、ＳＵＳ基板等）を用いることができる。第２の基板１３としてガラス基板を用いた場合、第２の基板１３の厚さは、例えば、１ｍｍ〜３ｍｍとすることができる。
【００５３】
このように、各導電性部材収容部２３と対向する部分の第２の基板１３に、各導電性部材収容部２３に導電性部材１７の母材となる導電性ペーストを導入する導電性ペースト導入部２６を設けることにより、例えば、スペーサー１２に第１及び第２の基板１１，１３を固定した後に、複数の導電性ペースト導入部２６を介して導入される導電性ペーストにより複数の導電性部材収容部２３を充填して、所定の高さ（導通不良や電解液の漏れが発生しない導電性部材１７の高さ。言い換えれば、スペーサー１２の厚さＭ１と略等しい値となるような高さ。）となるように複数の導電性部材１７を精度良く形成することが可能となる。これにより、複数の色素増感型太陽電池１５間における導通不良や電解液の漏れがなくなるため、色素増感型太陽電池モジュール１０に設けられた複数の色素増感型太陽電池１５を確実に直列接続することができる。
【００５４】
色素増感型太陽電池１５は、色素を使って太陽光を電気エネルギーに変換する電池であり、第１の電極層２８−１又は第１の電極層２８−２と、色素担持酸化物半導体層２９と、第２の電極層３１−１又は第２の電極層３１−２と、触媒層３２と、電解液３３とを有する。
【００５５】
第１の電極層２８−１は、図１７に示す第１の基板１１の右端近傍に位置する部分の第１の基板１１の面１１Ａに設けられている。第１の電極層２８−１は、図１７に示すスペーサー１２の右端に配置された電解液充填部２２と対向するように配置されている。また、第１の電極層２８−１は、その一部がスペーサー１２の外部に引き出されている。第１の電極層２８−１は、図示していない配線により、第２の電極層３１−１と電気的に接続されている。
【００５６】
第１の電極層２８−２は、電解液充填部２２と対向する部分の第１の基板１１の面１１Ａから当該電解液充填部２２と隣り合うように配置された一方の導電性部材収容部２３と対向する部分の第１の基板１１の面１１Ａに亘るように設けられている。第１の電極層２８−２は、導電性部材１７の下端部と接触している。第１の電極層２８−１，２８−２としては、例えば、導電性及び光透過性に優れたＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ膜）を用いることができる。この場合、第１の電極層２８−１，２８−２の厚さは、例えば、０．１μｍ〜１０μｍとすることができる。
【００５７】
色素担持酸化物半導体層２９は、電解液充填部２２と対向する部分の第１の電極層２８−１，２８−２上に設けられている。色素担持酸化物半導体層２９は、酸化物半導体に色素を担持させたものである。酸化物半導体としては、例えば、二酸化チタンを用いることができる。色素としては、例えば、ルテニウム金属錯体を用いることができる。
【００５８】
第２の電極層３１−１は、図１７に示す第２の基板１３の左端近傍に位置する部分の第２の基板１３の面１３Ａに設けられている。第２の電極層３１−１は、図１７に示すスペーサー１２の左端に位置する電解液充填部２２と対向している。第２の電極層３１−１は、その一部がスペーサー１２の外部に引き出されている。第２の電極層３１−１は、図示していない配線により、第１の電極層２８−１と電気的に接続されている。
【００５９】
第２の電極層３１−２は、電解液充填部２２と対向する部分の第２の基板１３の面１３Ａから当該電解液充填部２２と隣り合うように配置された一方の導電性部材収容部２３と対向する部分の第２の基板１３の面１３Ａに亘るように設けられている。第２の電極層３１−２は、導電性部材１７及び第１の電極層２８−２と電気的に接続されている。第２の電極層３１−１，３１−２としては、例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化膜）やＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ膜）等の透明導電性膜、Ｐｔ膜、Ｔｉ膜、Ｗ膜等を用いることができる。
【００６０】
触媒層３２は、導電性を有しており、第２の電極層３１−１，３１−２の面３１Ａ，３１−２Ａを覆うように設けられている。触媒層３２は、第２の電極層３１−１，３１−２と電解液３３との間における光エネルギーの伝播をスムーズに行うためのものである。触媒層３２としては、例えば、Ｐｔ層やＣ層等を用いることができる。触媒層３２としてＰｔ層を用いた場合、触媒層３２の厚さは、例えば、０．０１μｍ〜０．５μｍとすることができる。
【００６１】
電解液３３は、電解液充填部２２及び電解液導入部２５を充填している。電解液３３は、色素担持酸化物半導体層２９を構成する色素から電子が放出された際、色素に電子を供給するための液である。電解液３３としては、例えば、ヨウ素とヨウ化リチウム等のヨウ素化合物とを含む溶液を用いることができる。
【００６２】
導電性部材１７は、複数の色素増感型太陽電池１５を直列接続するための部材であり、導電性部材収容部２３及び導電性ペースト導入部２６に設けられている。導電性部材１７は、導電性部材収容部２３の上下方向に配置された第１及び第２の電極層２８−２，３１−２と電気的に接続されている。導電性部材１７としては、例えば、導電性ペースト（具体的には、例えば、Ａｇペースト等）を用いることができる。触媒層３２と第１の電極層２８−２との間に配置された部分の導電性部材１７の高さＨ１は、スペーサー１２の厚さＭ１と略等しい値となるように設定されている。スペーサー１２の厚さＭ１が１０μｍ〜１００μｍの場合、導電性部材１７の高さＨ１は、例えば、１０μｍ〜１００μｍとすることができる。
【００６３】
封止部材１８は、第２の基板１３の面１３Ｂ（スペーサー１２と対向する側とは反対側の第２の基板１３の面）を覆うように設けられている。封止部材１８は、第２の基板１３の面１３Ｂを覆うことで、電解液導入部２５と接続された電解液充填部２２を気密すると共に、導電性ペースト導入部２６と接続された導電性部材収容部２３を気密するための部材である。封止部材１８としては、例えば、熱硬化性樹脂（具体的には、例えば、エポキシ樹脂等）、熱可塑性樹脂（具体的には、例えば、アイオノマー樹脂等）、光硬化性樹脂（具体的には、例えば、ＵＶ硬化性エポキシ樹脂）等を用いることができる。封止部材１８の厚さは、例えば、０．１μｍ〜１００μｍとすることができる。
【００６４】
カバーガラス１９は、封止部材１８の面１８Ａを覆うように設けられている。カバーガラス１９は、封止部材１８を保護するためのものである。カバーガラス１９の厚さは、例えば、０．１ｍｍ〜１ｍｍとすることができる。
【００６５】
本実施の形態の色素増感型太陽電池モジュールによれば、各導電性部材収容部２３と対向する部分の第２の基板１３を貫通するように、導電性部材収容部２３と接続された導電性ペースト導入部２６を設けることにより、例えば、スペーサー１２に第１及び第２の基板１１，１３を固定した後に、各導電性ペースト導入部２６を介して、複数の導電性部材収容部２３に導電性ペーストを充填して複数の導電性部材１７を形成することが可能となる。これにより、複数の導電性部材１７の高さＨ１ばらつきがなくなると共に、各導電性部材１７とその上下方向に配置された第１及び第２の電極層２８−２，３１−２との電気的な接続を確実に行うことが可能となるため、色素増感型太陽電池モジュール１０に設けられた複数の色素増感型太陽電池１５を確実に直列接続することができる。
【００６６】
図１９〜図２９は、本発明の実施の形態に係る色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図である。図１９〜図２９において、本実施の形態の色素増感型太陽電池モジュール１０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００６７】
始めに、図１９に示す工程では、洗浄処理した第１の基板１１の面１１Ａに、光透過性を有した導電膜４１を形成する。具体的には、例えば、蒸着法又はスパッタ法により、洗浄処理済みの第１の基板１１の面１１Ａに導電膜４１としてＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ膜）を形成する。この場合、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ膜）の厚さは、例えば、０．１μｍ〜１０μｍとするとことができる。導電膜４１は、後述する図２０に示す工程においてパターニングされることにより、第１の電極層２８−１，２８−２となる膜である。
【００６８】
次いで、図２０に示す工程では、図１９に示す導電膜４１をパターニングして、第１の電極層２８−１，２８−２を形成する。導電膜４１のパターニングは、例えば、異方性エッチング法により導電膜４１をエッチングすることで行う。
【００６９】
次いで、図２１に示す工程では、第１の電極層２８−１，２８−２上に色素担持酸化物半導体層２９を形成する。具体的には、例えば、印刷法（例えば、スキージ印刷）又は塗布法により、第１の電極層２８−１，２８−２上にペースト状の酸化物半導体を形成し、その後、ペースト状の酸化物半導体を乾燥及び焼成することで酸化物半導体を形成する。その後、色素（例えば、ルテニウム金属錯体）を含有した溶液に酸化物半導体を浸漬させることにより、色素担持酸化物半導体層２９を形成する。上記酸化物半導体としては、例えば、二酸化チタンを用いることができる。
【００７０】
次いで、図２２に示す工程では、洗浄処理された第２の基板１３の面１３Ａを覆うように導電膜４３を形成する。具体的には、例えば、蒸着法又はスパッタ法により、洗浄処理済みの第２の基板１３の面１３Ａに導電膜４３としてＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ膜）を形成する。この場合、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ膜）の厚さは、例えば、０．１μｍ〜１０μｍとするとことができる。導電膜４３には、光透過性を有していない導電膜を用いることも可能である。具体的には、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ膜）の代わりに、例えば、Ｐｔ膜、Ｔｉ膜、Ｗ膜等の膜を導電膜４３として用いてもよい。導電膜４３は、後述する図２３に示す工程においてパターニングされることにより、第２の電極層３１−１，３１−２となる膜である。
【００７１】
次いで、図２３に示す工程では、第２の基板１３に複数の電解液導入部２５と複数の導電性ペースト導入部２６とを同時に形成する（導電性ペースト導入部形成工程及び電解液導入部形成工程）。具体的には、例えば、レーザ加工又はドリル加工により、図２２に示す構造体を貫通させることで、複数の電解液導入部２５及び導電性ペースト導入部２６を形成する。
【００７２】
このように、第２の基板１３に複数の電解液導入部２５と複数の導電性ペースト導入部２６とを同時に形成することにより、複数の電解液導入部２５と複数の導電性ペースト導入部２６とを別々に形成した場合と比較して、製造工程を簡略化することが可能となるため、色素増感型太陽電池モジュール１０の製造コストを低減することができる。
【００７３】
電解液導入部２５及び導電性ペースト導入部２６としては、例えば、貫通穴を用いることができる。電解液導入部２５が貫通穴である場合、電解液導入部２５の直径は、例えば、５００μｍ〜１０００μｍとすることができる。また、導電性ペースト導入部２６が貫通穴である場合、導電性ペースト導入部２６の直径は、例えば、５００μｍ〜１０００μｍとすることができる。
【００７４】
次いで、図２４に示す工程では、導電膜４３の上面を覆うように、触媒層３２を形成する。触媒層３２としては、例えば、Ｐｔ層やＣ層等を用いることができる。触媒層３２としてＰｔ層を用いた場合、触媒層３２は、例えば、スパッタ法により形成することができる。また、触媒層３２としてＰｔ層を用いた場合、触媒層３２の厚さは、例えば、０．０１μｍ〜０．５μｍとすることができる。
【００７５】
次いで、図２５に示す工程では、触媒層３２及び導電膜４３をパターニングすることにより、第２の電極層３１−１，３１−２と、スペーサー１２の一部が挿入されるスペーサー挿入部４５とを同時に形成する。具体的には、例えば、異方性エッチング法により、第２の基板１３の面１３Ａが露出するまで触媒層３２及び導電膜４３をエッチングすることで、第２の電極層３１−１，３１−２及びスペーサー挿入部４５を形成する。
【００７６】
次いで、図２６に示す工程では、複数の電解液充填部２２及び導電性部材収容部２３を有したスペーサー１２を準備する。スペーサー１２の材料としては、例えば、フィルム状とされた熱硬化性樹脂（具体的には、例えば、エポキシ樹脂等）、熱可塑性樹脂（具体的には、例えば、アイオノマー樹脂等）、光硬化性樹脂（具体的には、例えば、ＵＶ硬化性エポキシ樹脂等）等を用いることができる。
【００７７】
次いで、図２７に示す工程では、図２１に示す構造体（具体的には、第１の電極層２８−１，２８−２及び色素担持酸化物半導体層２９が形成された第１の基板１１）と図２５に示す構造体（具体的には、第２の電極層３１−１，３１−２及び触媒層３２が形成された第２の基板１３）との間にスペーサー１２を配置し、第１及び第２の基板１１，１３に圧力を印加した状態で、スペーサー１２を加熱して硬化させる（例えば、スペーサー１２の材料が熱可塑性樹脂の場合、スペーサーを過熱して硬化させる）ことにより、スペーサー１２に第１及び第２の基板１１，１３を固定する（基板固定工程）。
【００７８】
次いで、図２８に示す工程では、電解液３３を供給する電解液用ディスペンサー４７の供給口４７Ａを電解液導入部２５に当接すると共に、導電性ペーストを供給する導電性ペースト用ディスペンサー４８の供給口４８Ａを導電性ペースト導入部２６に当接する。その後、電解液用ディスペンサー４７からの電解液３３の供給と、導電性ペースト用ディスペンサー４８からの導電性ペーストの供給とを同時に行って、電解液３３により電解液充填部２２及び電解液導入部２５を充填すると共に、導電性ペーストにより導電性部材収容部２３及び導電性ペースト導入部２６を充填する。これにより、導電性部材収容部２３に導電性ペーストよりなる導電性部材１７を形成すると共に、電解液３３の充填を行う（導電性部材形成工程及び電解液充填工程）。これにより、複数の色素増感型太陽電池１５が製造される。電解液３３としては、例えば、ヨウ素とヨウ化リチウム等のヨウ素化合物とを含む溶液を用いることができる。また、導電性ペーストとしては、例えば、Ａｇペースト等を用いることができる。
【００７９】
このように、各導電性部材収容部２３と対向する部分の第２の基板１３に第２の基板１３を貫通する導電性ペースト導入部２６を形成後、スペーサー１２に第１及び第２の基板１１，１３を固定し、その後、複数の導電性部材収容部２３を複数の導電性ペースト導入部２６を介して供給された導電性ペーストにより充填して複数の導電性部材１７を形成することにより、複数の導電性部材１７の高さＨ１が所定の高さ（導通不良や電解液の漏れが発生しない導電性部材の高さ。具体的には、スペーサー１２の厚さＭ１と略等しい値。）となるように、複数の導電性部材１７を精度良く形成することが可能となる。これにより、複数の色素増感型太陽電池１５間における導通不良や電解液３３の漏れがなくなるため、色素増感型太陽電池モジュール１０に設けられた複数の色素増感型太陽電池１５を確実に直列接続することができる。
【００８０】
また、複数の電解液充填部２２への電解液３３の充填（電解液充填工程）と、複数の導電性部材収容部２３への導電性ペーストの充填（導電性部材形成工程）とを同時に行うことにより、製造工程を簡略化することが可能となるため、色素増感型太陽電池モジュール１０の製造コストを低減することができる。
【００８１】
次いで、図２９に示す工程では、第２の基板１３の面１３Ｂを覆うように封止部材１８を形成（封止部材形成工程）し、その後、封止部材１８の面１８Ａにカバーガラス１９を配設する。具体的には、例えば、シート状とされた封止部材１８を第２の基板１３の面１３Ｂを覆うように貼り付け、次いで、封止部材１８の面１８Ａにカバーガラス１９を載置し、その後、封止部材１８を硬化させながらカバーガラス１９を押圧することで封止部材１８とカバーガラス１９とを圧着する。これにより、色素増感型太陽電池モジュール１０が製造される。このように、第２の基板１３の面１３Ｂを覆うように封止部材１８を形成することにより、電解液導入部２５から電解液３３が漏れ出ることや導電性ペースト導入部２６から導電性ペーストが漏れ出ることを防止できる。封止部材１８としては、例えば、熱硬化性樹脂（具体的には、例えば、エポキシ樹脂等）、熱可塑性樹脂（具体的には、例えば、アイオノマー樹脂等）、光硬化性樹脂（具体的には、例えば、ＵＶ硬化性エポキシ樹脂）等を用いることができる。封止部材１８の厚さは、例えば、０．１μｍ〜１００μｍとすることができる。また、カバーガラス１９の厚さは、例えば、０．１ｍｍ〜１ｍｍとすることができる。
【００８２】
本実施の形態の色素増感型太陽電池モジュールの製造方法によれば、各導電性部材収容部２３と対向する部分の第２の基板１３に第２の基板１３を貫通する導電性ペースト導入部２６を形成後、スペーサー１２に第１及び第２の基板１１，１３を固定し、その後、複数の導電性ペースト導入部２６を介して供給された導電性ペーストにより複数の導電性部材収容部２３を充填して複数の導電性部材１７を形成することにより、複数の導電性部材１７の高さＨ１が所定の高さ（導通不良や電解液の漏れが発生しない導電性部材の高さ。具体的には、スペーサー１２の厚さＭ１と略等しい値。）となるように、複数の導電性部材１７を精度良く形成することが可能となる。これにより、複数の色素増感型太陽電池１５間における導通不良や電解液３３の漏れがなくなるため、色素増感型太陽電池モジュール１０に設けられた複数の色素増感型太陽電池１５を確実に直列接続することができる。
【００８３】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、１つの導電性部材収容部２３に対して複数の導電性ペースト導入部２６を設けてもよい。また、導電性ペースト導入部２６の形状は、本実施の形態で説明した導電性ペースト導入部２６の形状に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、平面的に配置された複数の色素増感型太陽電池を直列接続した色素増感型太陽電池モジュール及びその製造方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】従来の色素増感型太陽電池モジュールの代表的な構造の断面図である。
【図２】従来の色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その１）である。
【図３】従来の色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その２）である。
【図４】従来の色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その３）である。
【図５】従来の色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その４）である。
【図６】従来の色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その５）である。
【図７】従来の色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その６）である。
【図８】従来の色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その７）である。
【図９】従来の色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その８）である。
【図１０】従来の色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その９）である。
【図１１】従来の色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その１０）である。
【図１２】従来の色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その１１）である。
【図１３】従来の色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その１２）である。
【図１４】従来の色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その１３）である。
【図１５】従来の色素増感型太陽電池モジュールの問題点を説明するための図（その１）である。
【図１６】従来の色素増感型太陽電池モジュールの問題点を説明するための図（その２）である。
【図１７】本発明の実施の形態に係る色素増感型太陽電池モジュールの断面図である。
【図１８】図１７に示すスペーサーの平面図である。
【図１９】本発明の実施の形態に係る色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その１）である。
【図２０】本発明の実施の形態に係る色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その２）である。
【図２１】本発明の実施の形態に係る色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その３）である。
【図２２】本発明の実施の形態に係る色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その４）である。
【図２３】本発明の実施の形態に係る色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その５）である。
【図２４】本発明の実施の形態に係る色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その６）である。
【図２５】本発明の実施の形態に係る色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その７）である。
【図２６】本発明の実施の形態に係る色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その８）である。
【図２７】本発明の実施の形態に係る色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その９）である。
【図２８】本発明の実施の形態に係る色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その１０）である。
【図２９】本発明の実施の形態に係る色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を示す図（その１１）である。
【符号の説明】
【００８６】
１０  色素増感型太陽電池モジュール
１１  第１の基板
１１Ａ，１３Ａ，１３Ｂ，１８Ａ，３１Ａ，３１−２Ａ  面
１２  スペーサー
１３  第２の基板
１５  色素増感型太陽電池
１７  導電性部材
１８  封止部材
１９  カバーガラス
２２  電解液充填部
２３  導電性部材収容部
２５  電解液導入部
２６  導電性ペースト導入部
２８−１，２８−２  第１の電極層
２９  色素担持酸化物半導体層
３１−１，３１−２  第２の電極層
３２  触媒層
３３  電解液
４１，４３  導電膜
４５  スペーサー挿入部
４７  電解液用ディスペンサー
４７Ａ，４８Ａ  供給口
４８  導電性ペースト用ディスペンサー
Ｈ１  高さ
Ｍ１  厚さ
Ｗ１  幅
【図１】
2009037964.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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