染料敏化太阳能电池元件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及染料敏化太阳能电池元件。
【背景技术】
[0002] 作为光电转换元件，从廉价且可得到高的光电转换效率的观点出发，染料敏化太 阳能电池元件备受关注，关于染料敏化太阳能电池元件，正在进行着各种开发。
[0003] 作为这样的染料敏化太阳能电池元件，例如公知有一种下述专利文献1所记载的 元件。下述专利文献1中公开了一种染料敏化太阳能电池，其具备：上部电极和下部电极； 发电层，设置于上部电极；电解质，设置于上部电极与下部电极之间；以及密封部，设置于 电解质的周围且将上部电极和下部电极连结，上部电极具有透明导电膜和在透明导电膜上 形成的集电体，集电体被设置成从作为发电层的周围的密封部内向单元边界外延伸突出。
[0004] 另外，作为染料敏化太阳能电池元件，例如还公知有下述专利文献2所记载的元 件。下述专利文献2中公开了一种光电转换装置，其具有：染料敏化太阳能电池，具有一对 电极、设置于上述一对电极之间的电解质层、以及在电解质层的周围将一对电极连结的密 封件；以及背板，被设置为与一对电极中的一方电极密接并且与密封件粘接。这里，背板构 成为利用由乙烯-乙烯醇共聚物树脂等热熔树脂构成的粘接层和由聚对苯二甲酸乙二酯 构成的支承膜来夹持由铝构成的金属层。
[0005] 专利文献1 :日本特开2006-244954号公报
[0006] 专利文献2 :日本特开2006-100069号公报
[0007] 上述专利文献1所记载的染料敏化太阳能电池为了高效地收集在发电层产生的 电子而在作为发电层的周围的密封部内形成集电体。
[0008] 但是，若在密封部内形成集电体，则耐久性可能降低，在耐久性这一点上存在改善 的余地。另一方面，若为了使耐久性提高而简单地扩大密封部的宽度，则发电层的面积减 少，导致转换效率减少。
[0009] 另外，上述专利文献2所记载的光电转换装置在耐久性这一点上存在改善的余 地。另外，在上述专利文献2所记载的光电转换装置中，背板构成为利用粘接层和由聚对苯 二甲酸乙二酯构成的支承膜来夹持由铝构成的金属层，并与一对电极中的一方电极密接。 因此，在专利文献2所记载的光电转换装置具备多个染料敏化太阳能电池的情况下会产生 以下所示的课题。即，若果是通常情况，则即使背板与构成多个染料敏化太阳能电池的一对 电极中的一方电极接触，由于在该电极与背板的金属层之间夹有粘接层，所以也不会在多 个染料敏化太阳能电池间发生短路。但是，若例如光电转换装置被放置在高温环境下，则粘 接层熔融而变薄。结果，可认为背板的金属层与多个染料敏化太阳能电池的整个电极接触 而在多个染料敏化太阳能电池间发生短路。
【发明内容】
[0010] 本发明是鉴于上述情况而完成的，其第1课题在于，提供一种具有优良的耐久性 以及转换效率的染料敏化太阳能电池元件。
[0011] 另外，本发明的第2课题在于，提供一种具有优良的耐久性并且能够充分防止短 路的发生的染料敏化太阳能电池元件。
[0012] 本发明人们对于在上述专利文献1的光电转换装置中产生上述第1课题的原因进 行了研宄。结果明确了在上述专利文献1的染料敏化太阳能电池中，由于集电体为凸形状， 所以密封部也沿着该凸形状形成，导致凸部周边处的密封性能可能降低。另外，明确了由于 在密封部内有集电体，所以即使是例如密封部出现了轻微龟裂的情况那样的不对密封性能 造成影响的较小缺陷，电解质和集电体也接触，导致集电体被腐蚀。另外，明确了在上述专 利文献1的染料敏化太阳能电池的构造中，若想要在密封部内具有集电体的状态下使耐久 性提高，则密封的宽度无论如何变宽，发电层的面积也会减少，结果，导致转换效率降低。鉴 于此，本发明人们进行了大量的研宄，结果发现在通常情况下，通过仅在密封部的外侧形成 设置在发电层的附近的集电体能够解决上述第1课题。
[0013] 即，本发明涉及一种染料敏化太阳能电池元件，具备至少一个染料敏化太阳能电 池、以及与上述至少一个染料敏化太阳能电池对置的背板，上述至少一个染料敏化太阳能 电池具有：导电性基板；集电体，其被设置在导电性基板上；对置基板，其与导电性基板对 置；发电层，其被设置在导电性基板或者对置基板；电解质，其被配置于导电性基板与对置 基板之间；以及环状的密封部，其与导电性基板以及对置基板一起包围发电层以及电解质， 将导电性基板以及对置基板接合，该染料敏化太阳能电池元件的特征在于，还具备粘接部， 该粘接部在包围上述至少一个染料敏化太阳能电池的环状区域中，使上述背板和上述导电 性基板粘接，上述集电体仅设置在上述密封部的外侧且上述粘接部的外周面的内侧。
[0014] 根据该染料敏化太阳能电池元件，集电极仅设置在密封部的外侧且使背板和导电 性基板粘接的粘接部的外周面的内侧。即，由于在密封部内不具有集电体，所以能够防止密 封部的密封性能降低。另外，由于在密封部内不具有集电体，所以也能防止由电解质造成的 集电体的腐蚀。并且，根据染料敏化太阳能电池元件，能够通过背板充分抑制水分浸入密封 部的外侧且粘接部的外周面的内侧。也能够充分防止集电体被外部空气的水分等腐蚀。因 此，本发明的染料敏化太阳能电池元件具有优良的耐久性。并且，由于仅在密封部的外侧 具有集电体，所以无需为了使耐久性提高而扩大密封部的宽度，结果，能够扩大发电层的面 积，可使转换效率提高。因此，本发明的染料敏化太阳能电池元件能够具有优良的耐久性以 及转换效率。
[0015] 在上述染料敏化太阳能电池元件中，优选上述粘接部与上述密封部分离。
[0016] 该情况下，在粘接部与密封部之间设有空间，从背板的外侧侵入的水分保被持在 该空间。即，水分立即侵入电解质中的情况被更充分抑制。因此，与粘接部和密封部不分离 的情况相比，能够实现更优良的耐久性。
[0017] 优选上述染料敏化太阳能电池元件仅在导电性基板上且粘接部的外侧还具备用 于向外部取出电流的外部连接部。
[0018] 该情况下，由于外部连接部仅设置于粘接部的外侧，所以能够防止水分等通过外 部连接部的内部侵入到粘接部的内侧。
[0019] 在上述染料敏化太阳能电池元件中，优选上述导电性基板由具有绝缘性基板的第 1电极构成，上述对置基板由第2电极构成，上述背板具有金属层，上述环状区域位于上述 绝缘性基板的上述背板侧，上述粘接部将上述背板和上述环状区域粘接，上述第2电极被 配置在上述第1电极与上述背板之间，上述第1电极与上述背板以及上述粘接部的界面之 间的距离比上述第1电极与上述第2电极中的上述背板侧的面之间的距离大。
[0020] 根据该染料敏化太阳能电池元件，粘接部与密封部分离。因此，能充分抑制因粘接 部在低温时收缩而拉动密封部、对密封部与第1电极或者第2电极的界面施加过大的应力 的情况。另外，即使在高温时，也能充分抑制因粘接部膨胀而按压密封部、对密封部与第1 电极或者第2电极的界面施加过大的应力的情况。即，根据本发明的染料敏化太阳能电池 元件，不论高温时还是低温时，均能充分抑制过大的应力施加于密封部与第1电极或者第2 电极的界面的情况。因此，本发明的染料敏化太阳能电池元件能够具有优良的耐久性。另 外，在本发明的染料敏化太阳能电池元件具有多个染料敏化太阳能电池元件的情况下，第1 电极与背板以及粘接部的界面之间的距离比第1电极与第2电极中的背板侧的面之间的距 离大。因此，与第1电极和背板以及粘接部的界面之间的距离为第1电极和第2电极中的 背板侧的面之间的距离以下的情况相比，背板难以与第2电极接触。因此，即使染料敏化太 阳能电池元件被放置在高温环境下，也能充分防止背板的金属层将多个染料敏化太阳能电 池的第2电极彼此连接。以上，根据本发明的染料敏化太阳能电池元件，能够充分防止短路 的发生。
[0021 ] 在上述染料敏化太阳能电池元件中，优选上述至少一个染料敏化太阳能电池中的 上述第2电极和上述背板通过粘接件连接。
[0022] 该情况下，由于第2电极和背板通过粘接件连接，所以背板接近第2电极的情况被 粘接件充分抑制。因此，能够更充分防止短路的发生。另外，由于背板和第2电极通过粘接 件连接，所以在背板、染料敏化太阳能电池与粘接部之间的空间发生了热膨胀或者热收缩 的情况下，施加于背板的应力不仅作用于背板与粘接部之间的界面，也作用于背板与粘接 件的界面。即，能充分抑制应力集中于背板与粘接部之间的界面。结果，施加于背板与粘接 部的界面的应力被充分降低，能充分抑制背板从粘接部剥离的情况。因此，本发明的染料敏 化太阳能电池元件能够具有更优良的耐久性。
[0023] 在上述染料敏化太阳能电池元件中，优选上述至少一个染料敏化太阳能电池还具 有设置在上述第2电极与上述背板之间的干燥剂。
[0024] 该情况下，由于侵入到背板、染料敏化太阳能电池与粘接部之间的空间的水分被 干燥剂吸收，所以能够充分降低通过密封部侵入到电解质的水分。因此，本发明的染料敏化 太阳能电池元件能够具有更优良的耐久性。另外，由于干燥剂被设置于第2电极与背板之 间，所以也不会遮挡入射光。
[0025] 在上述染料敏化太阳能电池元件中，优选上述干燥剂和上述第2电极通过粘接件 连接，上述干燥剂和上述背板通过粘接件连接。
[0026] 该情况下，与干燥剂和第2电极通过粘接件连接、干燥剂和背板不通过粘接件连 接的情况相比，能够更充分地抑制干燥剂相对于各染料敏化太阳能电池的位置偏移、干燥 剂从各染料敏化太阳能电池的剥离。因此，对侵入到背板、染料敏化太阳能电池与粘接部之 间的空间的水分进行吸收的效果难以变动。结果，本发明的染料敏化太阳能电池元件能够 稳定地具有更优良的耐久性。
[0027] 在上述染料敏化太阳能电池元件中，优选上述第2电极被设置在上述第1电极与 上述背板之间，上述干燥剂以与上述第2电极接触的方式被配置于上述第2电极与上述背 板之间，在上述第2电极中的上述干燥剂和上述第2电极的界面的外侧区域与上述背板之 间，以与上述外侧区域以及上述干燥剂接触的方式形成有第1空间。
[0028] 根据该染料敏化太阳能电池元件，在第2电极中的干燥剂以及第2电极的界面的 外侧区域与背板之间，以与外侧区域接触的方式形成了第1空间。因此，从背板的外侧通过 背板侵入到染料敏化太阳能电池侧的水分容易集中在该第1空间。这里，由于第1的空间 形成为与干燥剂接触，所以集中在第1空间的水分会被干燥剂吸收。结果，由于第1空间中 的水分浓度总是变低，所以水分容易集中在第1空间。另外，第1空间形成为与第2电极的 外侧区域接触，第2电极通常与密封部相比水分难以透过。因此，可充分抑制水分侵入到染 料敏化太阳能电池的电解质。结果，本发明的染料敏化太阳能电池元件能够具有更优良的 耐久性。
[0029] 在上述染料敏化太阳能电池元件中，优选在上述背板与上述密封部之间形成有第 2空间，上述第2空间与上述第1空间连通。
[0030] 该情况下，存在水分从背板的外侧通过背板侵入到第2空间的情况。由于第2空 间形成于背板与密封部之间，所以若水分侵入到第2空间，则通常情况下容易通过密封部 而侵入到电解质。对于该点，在本发明中，第2空间与第1空间连通。并且，由于在第1空 间汇集的水分被干燥剂吸收，所以在第1空间中总是为水分浓度低的状态。因此，集中在第 2空间的水分容易向第1空间扩散。从而，能更充分抑制集中在第2空间的水分通过密封部 侵入到电解质中。
[0031 ] 在上述染料敏化太阳能电池元件中，优选在上述至少一个染料敏化太阳能电池 中，上述干燥剂被固定于上述第2电极。
[0032] 该情况下，由于干燥剂被固定于第2电极，所以干燥剂相对于第2电极的位置偏移 难以发生。因此，能够稳定地具有优良的耐久性。
[0033] 上述染料敏化太阳能电池元件具有多个上述染料敏化太阳能电池，相邻的2个染 料敏化太阳能电池的上述第2电极彼此相互分离，以跨越相邻的2个染料敏化太阳能电池 的上述第2电极的方式还设置有其它的干燥剂。
[0034] 若相邻的2个染料敏化太阳能电池的第2电极彼此相互分离，则相邻的2个染料 敏化太阳能电池的密封部容易暴露于水分中。对于该点，若在相邻的2个染料敏化太阳能 电池的第2电极彼此相互分离的情况下，以跨越相邻的2个染料敏化太阳能电池的第2电 极的方式还设置有其它的干燥剂，则由于水分被其它的干燥剂充分吸收，所以密封部难以 暴露于水分中。结果，能充分抑制水分通过密封部侵入到电解质中。因此，该染料敏化太阳 能电池元件能够具有更优良的耐久性。
[0035] 另外，优选上述染料敏化太阳能电池元件是在低照度环境下使用的低照度用染料 敏化太阳能电池元件。在低照度环境下的情况下，由于产生电流小，所以即使仅在密封部的 外侧有集电体，也能够充分防止电阻的增加，上述染料敏化太阳能电池元件能够具有更优 良的转换效率。
[0036] 在上述染料敏化太阳能电池元件中，优选上述至少一个染料敏化太阳能电池由多 个染料敏化太阳能电池构成，上述导电性基板具有在上述绝缘性基板上设置的导电膜，上 述多个染料敏化太阳能电池的上述绝缘性基板成为上述多个染料敏化太阳能电池共用的 绝缘性基板，多个染料敏化太阳能电池的导电膜被分别设置在共用的绝缘性基板上。
[0037] 在该染料敏化太阳能电池元件中，由于集电体也仅设置于密封部的外侧，所以能 够具有优良的耐久性以及转换效率。
[0038] 在上述染料敏化太阳能电池元件中，优选上述集电体仅设置于上述密封部的外侧 且相邻的2个染料敏化太阳能电池之间以外。
[0039] 该情况下，由于在相邻的2个染料敏化太阳能电池之间也不具有集电体，所以能 够减少相邻的2个染料敏化太阳能电池之间的不利于发电的面积，能够相应地扩大发电层 的面积。因此，能够使转换效率进一步提高。
[0040] 另外，本发明人们对于在上述专利文献2的光电转换装置中产生上述第2课题的 原因进行了研宄。结果认为，在上述专利文献2的光电转换装置中，作为背板所包含的粘接 层，使用了线膨胀系数较大的热熔树脂，因此，在低温时，热熔树脂收缩而拉动密封件，对密 封件与电极的界面施加过大的应力。相反，认为在高温时热熔树脂膨胀而按压密封件，对密 封件与电极的界面施加过大的应力。结果，本发明人们认为密封件与电极之间的粘接力弱， 水分容易侵入而耐久性容易降低。另外，本发明人们认为在上述专利文献2的光电转换装 置构成为具有至少一个染料敏化太阳能电池的情况下，背板与染料敏化太阳能电池所包含 的一对电极中的一方电极接触会导致引起短路的发生。鉴于此，本发明人们经过反复研宄 发现，通过以下的发明可解决上述第2课题。
[0041] 即，本发明涉及一种染料敏化太阳能电池元件，具有至少一个染料敏化太阳能电 池、以及与上述至少一个染料敏化太阳能电池对置的背板，上述染料敏化太阳能电池具备： 第1电极，其具有绝缘性基板；第2电极，其与上述第1电极对置；发电层，其在上述第1电 极以及上述第2电极之间被设置在上述第1电极或者上述第2电极上；环状的密封部，其使 上述第1电极以及上述第2电极接合；以及电解质，其被配置在由上述第1电极、上述第2 电极以及上述密封部形成的空间内，上述绝缘性基板由上述至少一个染料敏化太阳能电池 的绝缘性基板构成，上述背板具有金属层，设置有将上述背板和位于上述绝缘性基板的上 述背板侧且包围上述至少一个染料敏化太阳能电池的环状区域粘接，并与上述密封部分离 的粘接部，上述第2电极被配置在上述第1电极与上述背板之间，上述第1电极与上述背板 以及上述粘接部的界面之间的距离比上述第1电极与上述第2电极中的上述背板侧的面之 间的距离大。
[0042] 根据该染料敏化太阳能电池元件，粘接部与密封部分离。因此，能充分抑制因粘 接部在低温时收缩而拉动密封部，由此过大的应力施加于密封部与第1电极或者第2电极 的界面的情况。另外，即使在高温时，也可充分抑制因粘接部膨胀而按压密封部，由此过大 的应力施加于密封部与第1电极或者第2电极的界面的情况。即，根据本发明的染料敏化 太阳能电池元件，不论是高温时还是低温时，均能充分抑制过大的应力施加于密封部与第1 电极或者第2电极的界面的情况。因此，本发明的染料敏化太阳能电池元件能够具有优良 的耐久性。另外，在本发明的染料敏化太阳能电池元件中，第1电极与背板以及粘接部的界 面之间的距离比第1电极与第2电极中的背板侧的面之间的距离大。因此，与第1电极和 背板以及粘接部的界面之间的距离为第1电极和第2电极中的背板侧的面之间的距离以下 的情况相比，背板难以与第2电极接触。因此，即使染料敏化太阳能电池元件被放置在高温 环境下，也能充分防止背板的金属层将多个染料敏化太阳能电池的第2电极彼此连接的情 况。以上，根据本发明的染料敏化太阳能电池元件，能够充分防止短路的发生。
[0043] 在上述染料敏化太阳能电池元件中，优选上述多个染料敏化太阳能电池中的至少 一个染料敏化太阳能电池的上述第2电极和上述背板通过粘接件连接。
[0044] 该情况下，由于第2电极和背板通过粘接件连接，所以背板接近第2电极的情况被 粘接件充分抑制。因此，能够更充分防止短路的发生。另外，由于背板和第2电极通过粘接 件连接，所以在背板、染料敏化太阳能电池与粘接部之间的空间发生了热膨胀或者热收缩 的情况下，施加于背板的应力不仅施加于背板与粘接部之间的界面，也施加于背板与粘接 件的界面。即，能充分抑制应力集中于背板与粘接部之间的界面的情况。结果，施加于背板 与粘接部的界面的应力被充分降低，背板从粘接部剥离的情况被充分抑制。因此，本发明的 染料敏化太阳能电池元件能够具有更优良的耐久性。
[0045] 在上述染料敏化太阳能电池元件中，优选上述多个染料敏化太阳能电池中的至少 一个染料敏化太阳能电池还具有设置在上述第2电极与上述背板之间的干燥剂。
[0046] 该情况下，由于侵入到背板、染料敏化太阳能电池与粘接部之间的空间的水分被 干燥剂吸收，所以能够充分减少通过密封部而侵入到电解质的水分。因此，本发明的染料敏 化太阳能电池元件能够具有更优良的耐久性。另外，由于干燥剂设置在第2电极与背板之 间，所以也不会遮挡入射光。
[0047] 在上述染料敏化太阳能电池元件中，优选上述干燥剂和上述第2电极通过粘接件 连接，上述干燥剂和上述背板通过粘接件连接。
[0048] 该情况下，与干燥剂和第2电极通过粘接件连接、干燥剂和背板不通过粘接件连 接的情况相比，能够更充分地抑制干燥剂相对于各染料敏化太阳能电池的位置偏移、干燥 剂从各染料敏化太阳能电池的剥离。因此，对侵入到背板、染料敏化太阳能电池与粘接部之 间的空间的水分进行吸收的效果难以变动。结果，本发明的染料敏化太阳能电池元件能够 稳定地具有更优良的耐久性。
[0049] 根据本发明，能够提供具有优良的耐久性以及转换效率的染料敏化太阳能电池元 件。
[0050] 另外，根据本发明，能够提供具有优良的耐久性并且能够充分防止短路发生的染 料敏化太阳能电池元件。
【附图说明】
[0051] 图1是表示本发明的染料敏化太阳能电池元件的第1实施方式的剖视图。
[0052] 图2是表示本发明的染料敏化太阳能电池元件的第1实施方式的一部分的俯视 图。
[0053] 图3是表示图1的染料敏化太阳能电池元件中的透明导电膜的图案的俯视图。
[0054] 图4是表不图1的第1 一体化密封部的俯视图。
[0055] 图5是表不图1的第2 -体化密封部的俯视图。
[0056] 图6是沿图2的VI-VI线的剖视图。
[0057] 图7是表示密封部以及连结部被粘贴的工作电极的俯视图。
[0058] 图8是表示用于形成图4的第1 一体化密封部的第1 一体化密封部形成体的俯视 图。<