(57)【要約】    【課題】    電解液層への水分の浸入が抑制された色素増感型太陽電池を提供することにある。    【解決手段】    互いに対向するように配された基板と該基板間に配された電解液を含む電解液層とを備えたセルを有し、該セルが封止剤によって封止されていることを特徴とする色素増感型太陽電池を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向するように配された基板と該基板間に配された電解液を含む電解液層とを備えたセルを有し、該セルが封止剤によって封止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】
該電解液層は、基板間の電解液周りの隙間に封止剤を充填することにより電解液が封止されている請求項１記載の色素増感型太陽電池。
【請求項３】
前記セルを封止するためのセル用封止剤をキャスティングすることにより、前記セルが封止されている請求項１又は２記載の色素増感型太陽電池。
【請求項４】
前記封止剤がエポキシ系樹脂又はアクリル系樹脂である請求項１乃至３何れかに記載の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、色素増感型太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、色素増感型太陽電池は、クリーンエネルギー源である太陽電池の中でも比較的低コストで製造できることから注目されている。
【０００３】
この種の色素増感型太陽電池は、樹脂基板、ガラス基板等の対向するように配された基板と、該基板間に配された電解液を含む電解液層とを備えたセルを有して構成されている。
具体的には、対向するように配された一対の基板と、該基板間に配された電解液を含む電解液層とを備えたセルを有し、該電解液層は、基板間の電解液周りの隙間に封止剤を充填することにより電解液が封止されて構成されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−３２３１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の色素増感型太陽電池は、封止剤と基材との界面が剥離し、そこから電解液層内に水分が浸入しうることから、発電性能が低下するという問題を有している。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑み、電解液層への水分の浸入が抑制された色素増感型太陽電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決すべく、互いに対向するように配された基板と該基板間に配された電解液を含む電解液層とを備えたセルを有し、該セルが封止剤によって封止されていることを特徴とする色素増感型太陽電池を提供する。
【０００７】
斯かる構成からなる色素増感太陽電池に於いては、セルが封止剤によって封止されていることから、基材と封止剤との界面に於ける水分の電解液層への浸入が抑制されることとなる。
【０００８】
また、本発明において、該電解液層は、基板間の電解液周りの隙間に封止剤を充填することにより電解液が封止されていることが好ましい。
【０００９】
斯かる構成からなる色素増感太陽電池に於いては、より基材と封止剤との界面に於ける水分の電解液層への浸入が抑制されることとなる。
【発明の効果】
【００１０】
以上の通りであり、本発明の色素増感型太陽電池は、セルが封止剤によって封止されていることから、水分の電解液層への浸入が抑制されることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の好ましい実施の形態について添付図面に基づき説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態における色素増感型太陽電池の断面図である。
図１に示すように、本実施形態に於ける色素増感型太陽電池１は、互いに対向するように配された基板５と該基板５間に配された電解液を含む電解液層６とを備えたセルを有し、該セルが封止剤によって封止されている。
更に、該電解液層６は、基板間の電解液周りの隙間に封止剤を充填することにより電解液が封止されている。
詳しくは、前記セルは、基板５及び該基板５に積層された電極２を有する電極板と、該電極板間に配された電解液を含む電解液層６とを備えて構成されている。
前記電極板は、互いに対向するように一対備えられ、一方が負の電極板、他方が正の電極板とされてなる。
また、少なくとも一方の電極板（通常負の電極板）は、透明基板と透明電極により形成されて透明に形成されている。
また、前記電極板は、何れも電極が内側となるように、即ち、電解液層６側となるように配されている。
【００１３】
前記電極２は、基板５の内側表面の略全面に、導電材を積層することにより形成されている。
電極２の厚さは、１００〜３０００ｎｍであることが好ましく、１００〜６５０ｎｍであることがより好ましい。
前記導電材としては、特に限定されるものではないが、例えば、スズドープ酸化インジウム、フッ素ドープ酸化スズ、金、白金等の透明の導電材が挙げられ、その他には、カーボン、導電性ポリマー等が挙げられる。
また、電極２にはそれぞれ導線８が電気的に接続され、該導線８を通じて放電しうるようになっている。
【００１４】
前記基板５としては、樹脂基板、ガラス基板等を挙げることができる。
樹脂基板の原料樹脂としては、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリメタクリレート、ポリ塩化ビニル等を挙げることができる。
基板５の厚さは、０．０２５〜１０ｍｍであることが好ましく、２〜５ｍｍであることがより好ましい。
【００１５】
前記封止剤３の原料としては、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、メラミン系樹脂、フォスファーゼン系樹脂等が挙げられる。
封止剤３の原料としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂が好ましい。
【００１６】
エポキシ系樹脂としては、例えば、エピクロルヒドリンと多価フェノール類との開環付加反応によって得られるもの、汎用的にはエピクロルヒドリンとビスフェノールＡ、またはレゾールとの反応によって得られる重縮合物が使用でき、有機系溶剤中にアミン類、有機酸、酸無水物及びポリイソシアネート化合物などの硬化剤と共に用いて使用でき、さらにアルキッド樹脂、メラミン樹脂、ブチル化メラミン樹脂などと併用したものが挙げられる。
【００１７】
アクリル系樹脂としては、例えば、ｉ）．アルキル基の炭素数が１〜１８のアクリル酸アルキルエステル類のラジラル重合体樹脂で、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｉ−ブチル、アクリル酸ｔ−ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシルなどをモノマーとして得られる重合体、ｉｉ）．アルキル基の炭素数が１〜１８のメタアクリル酸アルキルエステル類のラジカル重合体樹脂で、例えば、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタアクリル酸ｎ−プロピル、メタアクリル酸ｉ−プロピル、メタアクリル酸ｎ−ブチル、メタアクリル酸ｉ−ブチル、メタアクリル酸ｔ−ブチル、メタアクリル酸２−エチルヘキシルなどをモノマーとして得られる重合体、及びｉｉｉ）．上記２種以上のモノマーからなる共重合体樹脂を用いることができる。
【００１８】
シリコン系樹脂としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アリル基、水素を１〜３個結合したクロロシランまたはアルコキシシランを単独ないし、複数種を無溶剤または有機系溶剤中で加水分解して重合した直鎖シリコン樹脂、共重合シリコン樹脂、シリコンゴムなどが用いられ、特に共重合シリコン樹脂としてＳｉ−ＯＨ基、Ｓｉ−ＯＭｅ基を有する２官能以上の変性シリコン（例えば、シラノール基あるいはアルコキシ基を有するメチルメチルフェニルシリコン樹脂）とアルコール性水酸基含有樹脂とを、アルキルチタネート触媒の存在下で、反応させて得られるシリコン変性体類、例えばアクリル変性シリコン樹脂、アクリル−ウレタン変性シリコン樹脂、ウレタン変性シリコン樹脂、ウレタン変性シリコン−フッ素共重合体樹脂、エポキシ変性シリコン樹脂、ポリエステル変性シリコン樹脂、アルキッド変性シリコン樹脂、フェノール変性シリコン樹脂が挙げられる。また、シロキサン架橋可能なシリコン変性共重合体、シロキサン架橋可能なシリコン変性オリゴマー、イソシアネート架橋可能なシリコン変性共重合体、イソシアネート架橋可能なシリコン変性オリゴマーなどを使用することもできる。
【００１９】
フッ素系樹脂としては、例えば、ビニルエーテル−フルオロオレフィン共重合体樹脂、ビニルエステル−フルオロオレフィン共重合体樹脂及び、これらのフッ素系樹脂（水酸基含有）とイソシアネート化合物の併用組成物などが挙げられる。特にフルオロオレフィン共重合体樹脂としては、ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）成分を含有する共重合体樹脂が好ましく、これらは、ＶｄＦ−ＴＦＥ共重合体樹脂、ＶｄＦ−ＣＴＦＥ共重合体樹脂、ＴＦＥ−ＣＴＦＥ共重合体樹脂、ＶｄＦ−ＴＦＥ−ＣＴＦＥ共重合体樹脂などである。これらの共重合体樹脂には、フッ化ビニル（ＶＦ）、トリフルオロエチレン（ＴｒＥＥ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）などのフルオロオレフィンモノマーをさらに共重合して含むものであってもよい。
【００２０】
メラミン系樹脂としては、例えば、シアヌルアミド、シアヌル酸トリアミド、シアヌル酸アミド、２，４，６−トリアミノ−１，３，５−トリアジン及びこれらの誘導体から選ばれた１種以上のメラミン化合物とホルマリンを反応させ、メチロール化メラミンの初期縮合物をブタノールで変性しブチル化メチロールメラミンとして有機系溶剤に可溶化させたもの、さらにブチル化メチロールメラミンをアルキッド樹脂とともに有機系溶剤に可溶化させたものなどが挙げられる。
【００２１】
フォスファーゼン系樹脂としては、例えば、（ＰＮＣｌ２）ｎ（ｎ＝１，２，３，４）などの塩化ホスファーゼン及び、直鎖状塩化ホスファーゼンオリゴマー、または（ＰＮＣｌ２）ｎ（ｎ＝２，３，４）の４員環、６員環、８員環の環状塩化ホスファーゼンを原料として塩素をアクリル酸化合物に置換した反応性ホスファーゼン化合物の紫外線硬化物が挙げられる。ホスファーゼン化合物に付加して置換されるアクリレート化合物としては、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸ジメチルアミノエチル、（メタ）アクリル酸ジエチルアミノエチル、（メタ）アクリル酸グリシジルなどが挙げられる。
【００２２】
また、前記電解液を封止するための電解液用封止剤３ａと前記セルを封止するためのセル用封止剤３ｂとの原料は、同じ原料であっても良く、又、異なる原料であっても良い。
【００２３】
前記セル用封止剤３ｂによるセルの封止は、キャスティング（レジンキャスト）、ディッピング、塗装等によって実施されている。
具体的には、セルの封止は、成形型中にセルが沈まない程度の硬さに調整されたセル用封止剤を所定量（満量ではない。）注入し、充填されたセル用封止剤上にセルを載置し、更に、その上からセル封止剤を注入して硬化させることによって実施されている。
尚、斯かるセルの封止は、セルが封止された成形体から前記導線８がそれぞれ露出するように、具体的には、前記成形体の表面側の層であるセル用封止剤３ｂの硬化した硬化セル用封止剤３ｂ層から前記導線８がそれぞれ露出するように実施されている。
また、成形体へのセル用封止剤３ｂの注入には、真空注型法、重力注型法等を採用することができる。
前記硬化セル用封止剤３ｂ層の厚さは、最も薄い部分で１〜３０ｍｍであることが好ましく、３〜１０ｍｍであることがより好ましい。
【００２４】
前記電解液としては、特に限定されるものではないが、例えば、アセトニトリルとエチレンカーボネイトの混合溶液や、メトキシプロピオニトリル、プロピレンカーボネート等の溶媒に、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、ｐ型半導体、ホール輸送剤等の固体電解質系などを用いることができる。
【００２５】
また、前記電解液層６内には、電解液が充填されているとともに、透明電極たる負電極側に半導体粒子層４が形成されている。
前記半導体粒子層４は、表面に増感色素が付着された半導体粒子を層状に配列することにより形成されてなる。
半導体粒子としては、特に限定されるものではないが、例えば、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、Ｉｎ２Ｏ３、ＷＯ３、Ｆｅ２ＴｉＯ３、ＴｉＯ２、ＰｂＯ、Ｖ２Ｏ５、ＦｅＴｉＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３、ＳｒＴｉＯ３、ＺｎＯ、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＫＴａＯ３、ＳｎＯ２、ＺｒＯ２などの粒子が挙げられる。作業のし易さや低コスト等の観点ではＴｉＯ２が好ましく、透明性を有する薄層の形成のしやすさや電析可能性等の観点ではＺｎＯが好ましい。
【００２６】
増感色素としては、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、メロシアニン色素、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体等が挙げられる。
【００２７】
半導体粒子層４の厚さは、０．５〜１５μｍであることが好ましく、２〜４μｍであることがより好ましい。
【実施例】
【００２８】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２９】
実施例１
環状ポリオレフィン樹脂の基板（６５ｍｍ×５０ｍｍ×２ｍｍ）の片面に、インジウム−スズ複合酸化物の電極を厚さ１５０ｎｍでスパッタ蒸着した後、更に白金の電極を厚さ５０ｎｍでスパッタ蒸着して、正の電極板を作製した。
環状ポリオレフィン樹脂の基板（６５ｍｍ×５０ｍｍ×２ｍｍ）の片面に、インジウム−スズ複合酸化物の電極を厚さ１５０ｎｍでスパッタ蒸着した後、更に酸化亜鉛を積層して、負の電極板を作製した。
これらの電極板を、電極が内側となるように配し、更に、電極板間において、電解液用アクリレート系ＵＶ硬化型封止剤で、電解液としてヨウ素とテトラプロピルアンモニウムを溶解させたピロリジニウム系イオン溶液を電解液として封止して、６５ｍｍ×６５ｍｍ×４ｍｍのセルを形成した。
次いで、封止剤として、脂肪族ポリアミンの硬化剤（商品名：スリーボンド２１０３、スリーボンド社製）と、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物（商品名：スリーボンド２００１、スリーボンド社製）とを有する接着剤を８ｃｍ×８ｃｍ×１．５ｃｍの成形型に重力を利用して厚さ０．７５ｃｍまで注入し、その上に形成したセルを載置し、更に、その上から封止剤を成形型に満杯になるまで注入し、注入後４８時間放置して硬化させ、セルが封止された成形体たる色素増感太陽電池を作製した。
【００３０】
比較例１
セルを封止しなかったこと以外は、実施例１と同じ色素増感型太陽電池を作製した。
【００３１】
評価
実施例１及び比較例１の色素増感型太陽電池の評価については次のとおり実施した。
【００３２】
「アモルファス太陽電池モジュールの環境試験方法及び耐久性試験方法」（ＪＩＳ  Ｃ  ８９３８）に規定されている耐湿性試験（８５℃、８５Ｒｈ％）により、実施例１、比較例１の色素増感型太陽電池を水分に曝露させ、一定時間後に起電力を測定し変換効率保持率を算出した。
尚、本明細書におけるｔ時間後における変換効率保持率Ｔｔは、曝露時間０時間における起電力をＷ０、曝露時間ｔ時間後における起電力をＷｔとすると、
Ｔｔ＝（Ｗｔ／Ｗ０）×１００
で表される。
【００３３】
実施例１及び比較例１の色素増感型太陽電池を用いた上記試験の結果を図２に示す。
【００３４】
図２に示すように、実施例１の色素増感型太陽電池の変換効率保持率は、比較例１よりも高い値を示した。
尚、変換効率保持率が１００％を超えた理由は、確かではないが、時間が経つにつれて半導体に電解液が馴染んでいくため、変換効率保持率が１００％を超えたと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】一実施形態における色素増感型太陽電池の断面図。
【図２】耐湿性試験における水分への曝露時間に対する変換効率保持率。
【符号の説明】
【００３６】
１    色素増感型太陽電池
３    封止剤
５    基板
【図１】
2009146604.tif 000003
【図２】
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