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CN109478467A - 染料敏化太阳能电池、染料敏化太阳能电池模块及染料敏化太阳能电池的制造方法 - Google Patents

染料敏化太阳能电池、染料敏化太阳能电池模块及染料敏化太阳能电池的制造方法 Download PDF

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CN109478467A
CN109478467A CN201780041716.8A CN201780041716A CN109478467A CN 109478467 A CN109478467 A CN 109478467A CN 201780041716 A CN201780041716 A CN 201780041716A CN 109478467 A CN109478467 A CN 109478467A
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CN
China
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sealing
dye
electrolyte
solar cells
substrate
Prior art date
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CN201780041716.8A
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吉江智寿
福井笃
笠原恵
西村直人
豊嶋大介
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Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

染料敏化太阳能电池(100)具备：第一透光性基板和第二基板(12、32)；电解液(42)；透明导电层(14)；多孔质半导体层(18a)；光敏化剂，其负载于多孔质半导体层；第一密封部(45)，其在第一透光性基板和第二基板之间形成填充电解液(42)的空间(S)，空间(S)包含具有用于注入电解液(42)的开口(50)的注入孔(51)；以及第二密封部(52)，其密封注入孔(51)而密闭空间(S)，在平行于第一透光性基板(12)的主面且包含注入孔(51)的剖面中，设第一密封部(45)、第二密封部(52)及电解液(42)接触的两个接触点之间的距离为H，则距离H大于注入孔(51)的开口(50)的宽度h。

Description

染料敏化太阳能电池、染料敏化太阳能电池模块及染料敏化 太阳能电池的制造方法
技术领域
本发明涉及染料敏化太阳能电池、染料敏化太阳能电池模块及染料敏化太阳能电池的制造方法。另外，在本说明书中，太阳能电池的单位结构称为单元，多个单元一体封装化而成的结构称为模块。
背景技术
太阳能电池根据材料大致分为硅系、化合物系及有机系这三类。硅系的转换效率高，使用多晶硅的太阳能电池最广泛地用于利用太阳光的发电。存在有机系之一的染料敏化太阳能电池(以下有时简称为“DSC”)。DSC的转换效率劣于硅系，但与硅系、化合物系等使用无机半导体的情况相比，具有制造成本低的优点，近年来备受瞩目。此外，DSC具有在低照度环境下也可得到高发电效率的优点，在该点上也备受瞩目。
典型的DSC模块具备各DSC(单元)串联或并联地电连接的多个DSC。作为DSC模块结构，存在W型集成结构、Z型集成结构、单片型集成结构及栅格型集成结构等。通常而言，DSC模块具备电解液，该电解液填充在两个基板和密封部(密封材料)之间的空间，包含氧化还原电对，DSC模块由该密封部分割成单元单位。此外，DSC模块设置有用于注入电解液的开口部，开口部被密封材料密封以免电解液向外部泄漏。在本说明书中，前者的密封材料记载为“第一密封材料”，后者的密封材料记载为“第二密封材料”。另外，在本说明书中，“密封材料”和“密封部”的用语有时会不作区别地使用。
专利文献1公开了一种染料敏化太阳能电池模块，通过将用于注入电解液的、由热熔树脂形成的密封材料的注入部(开口部)进行加热和加压，从而密封注入部。专利文献2公开了一种染料敏化太阳能电池模块，通过将用于注入电解液的、由热熔树脂形成的密封材料的开口部进行热熔接，从而密封开口部。根据这样的结构，通过密封材料防止电解质的泄漏。
专利文献3公开了一种染料敏化太阳能电池模块，其具备电解液注入孔的密封部与电解液不会直接接触的密封结构。电解液注入孔在密封部与电解液之间具备没有充满电解液的空隙部。根据这样的结构，能够提高电解液的耐漏液性能。
现有技术文献
专利文件
专利文献1：日本专利第4639657号
专利文献2：日本特开2014-26872号公报
专利文献3：日本特开2004-119149号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
然而，根据本发明人的研究，由于电解液包含挥发性高的有机溶剂，因此如果在高温下使用DSC模块，则存在DSC模块的内部温度或内压上升而电解液从开口部向外部泄漏的问题。例如，可以考虑DSC模块配置在荧光灯等热源附近的情况。在该情况下，假设电解液被加热而有机溶剂的蒸气压上升。如果DSC模块的内压上升，则例如在专利文献1或2的开口部与密封材料的界面，产生将密封材料向外部挤压的力(要从开口部剥开密封材料的力)，发生界面剥离。作为其结果，可能在开口部与密封材料的界面形成电解液的泄露通道。可以说，热熔树脂等的粘合力不足以抑制内压上升导致的界面剥离。
本发明的目的在于提供一种能够进一步提高电解液的耐漏液性的染料敏化太阳能电池，尤其是目的在于提供一种能够提高电解液对温度上升的耐漏液性能的染料敏化太阳能电池。
解决问题的方案
根据本发明的实施方式，提供一种染料敏化太阳能电池，其具备：第一透光性基板和第二基板；电解液；透明导电层，其设置在所述第一透光性基板的所述电解液侧；多孔质半导体层，其设置在所述透明导电层的所述第二基板侧；光敏化剂，其负载于所述多孔质半导体层；对电极，其设置在所述多孔质半导体层的所述第二基板侧；第一密封部，其在所述第一透光性基板和第二基板之间形成填充所述电解液的空间，所述空间包含具有用于注入所述电解液的开口的注入孔；以及第二密封部，其密封所述注入孔而密闭所述空间，在平行于所述第一透光性基板的主面且包含所述注入孔的剖面中，设所述第一密封部、所述第二密封部及所述电解液接触的两个接触点之间的距离为H，则所述距离H大于所述注入孔的所述开口的宽度h。
在某实施方式中，在所述剖面中，在所述两个接触点的每个接触点处，所述第一密封部与所述第二密封部所成角度θ为90°以上且不满180°。
在某实施方式中，在所述剖面中，所述注入孔具有矩形的形状。
在某实施方式中，在所述剖面中，所述注入孔的宽度距离所述开口越远则越宽。
在某实施方式中，在所述剖面中的所述注入孔处，所述第一密封部与所述第二密封部的边界具有R形状。
在某实施方式中，在所述剖面中，所述第二密封部具有朝向所述电解液侧的凸起状。
在某实施方式中，在所述剖面中，所述第二密封部具有朝向所述电解液侧的凸起状，设从所述凸起状的顶点起至一侧为与所述开口对应的一边的所述矩形的对边的另一侧的距离为L，则满足H/h≥1.68且0.83≥h/L的关系。
在某实施方式中，在所述剖面中，所述第二密封部具有朝向所述电解液侧的凸起状，设从所述凸起状的顶点至所述开口的距离为L，则满足H/h≥1.68且0.83≥h/L的关系。
在某实施方式中，从所述主面的法线方向观察时，所述第一透光性基板和第二基板的边缘与所述开口一致。
在某实施方式中，所述染料敏化太阳能电池还具备第二透明导电层，所述第二透明导电层与所述第一透明导电层彼此分离，设置在所述第一透光性基板的所述电解液侧，所述对电极与所述第二透明导电层电连接。
在某实施方式中，染料敏化太阳能电池模块具备多个上述任一实施方式所述的染料敏化太阳能电池，所述多个染料敏化太阳能电池串联或并联地电连接。
在某实施方式中，染料敏化太阳能电池模块具备多个所述染料敏化太阳能电池，所述染料敏化太阳能电池还具备第二透明导电层，所述第二透明导电层与所述第一透明导电层彼此分离，设置在所述第一透光性基板的所述电解液侧，所述对电极与所述第二透明导电层电连接，所述多个染料敏化太阳能电池包含串联连接的两个染料敏化太阳能电池，所述两个染料敏化太阳能电池中一者具有的所述第一透明导电层与所述两个染料敏化太阳能电池中另一者具有的所述第二透明导电层电连接。
在某实施方式中，染料敏化太阳能电池模块具备多个所述染料敏化太阳能电池，所述染料敏化太阳能电池还具备第二透明导电层，所述第二透明导电层与所述第一透明导电层彼此分离，设置在所述第一透光性基板的所述电解液侧，所述对电极与所述第二透明导电层电连接，所述多个染料敏化太阳能电池中相邻两个染料敏化太阳能电池共有所述第一透光性基板、所述第二基板及所述第一密封部，所述第一密封部包含向外侧突出的延长部，所述第二密封部进一步密封由所述延长部和所述第一密封部的外壁、所述第一透光性基板以及所述第二基板形成的空间。
在某实施方式中，所述第一透光性基板和所述第二基板中一者的边缘到所述注入孔的所述开口的距离比所述第一透光性基板和所述第二基板中另一者的边缘到所述注入孔的所述开口的距离长。
根据本发明的实施方式，提供一种染料敏化太阳能电池的制造方法，包含：提供形成有透明导电层的第一透光性基板的工序；在所述透明导电层上形成多孔质半导体层的工序；使光敏化剂吸附于所述多孔质半导体层的工序；将所述第一透光性基板和第二基板通过第一密封材料贴合后，使所述第一密封材料固化，由此在所述第一透光性基板和第二基板之间形成填充电解液的空间的工序；形成具有用于将所述电解液注入所述空间的开口的注入孔的工序；在真空腔内将所述空间减压至200Pa以上且5000Pa以下的压强范围后，使所述电解液接触所述开口而开放在大气中，由此向所述空间内注入所述电解液的工序；在所述空间内注入所述电解液后，对所述注入孔提供第二密封材料，在-40℃以上且0℃以下的温度范围的恒温槽内将半成品模块放置规定时间，由此将所述第二密封材料引入到所述注入孔的所述电解液侧，并且，在所述第二密封材料的引入结束后，在所述恒温槽内使所述第二密封材料固化，由此密闭所述空间的工序。
在某实施方式中，在注入所述电解液的工序中，所述真空腔内的压强为3000Pa。
在某实施方式中，在密闭所述空间的工序中，所述恒温槽的温度为-20℃。
在某实施方式中，在密闭所述空间的工序中，所述规定时间为一分钟以上且十分钟以下。
在某实施方式中，在形成所述空间的工序中，使所述第一密封材料固化而形成第一密封部，在密闭所述空间的工序中，使所述第二密封材料固化而形成第二密封部，所述制造方法还包含在密闭所述空间的工序后得到所述染料敏化太阳能电池的工序，所述染料敏化太阳能电池中，在平行于所述第一基板的主面且包含所述注入孔的剖面中，设所述第一密封部、所述第二密封部及所述电解液接触的两个接触点之间的距离为H，则所述距离H大于所述注入孔的所述开口的宽度h。
发明效果
根据本发明的实施方式，提供一种能够进一步提高电解液的耐漏液性能的染料敏化太阳能电池。
附图说明
图1是第一实施方式提供的DSC模块200的示意性的俯视图。
图2是示意性地示出第一实施方式提供的DSC100中平行于xz面的剖面结构的剖视图。
图3是示意性地示出具有多个DSC100的DSC模块200中平行于yz面的剖面结构的剖视图。
图4是示意性地示出DSC模块200中平行于透明基板12的主面(平行于xy面)并且没有密封注入孔51的状态的剖面的剖视图。
图5是示意性地示出用第二密封部52密封了注入孔51(开口50)的状态的、从x轴方向观察的DSC模块200的侧面的侧面图。
图6是示意性地示出DSC模块200中平行于透明基板12的主面(平行于xy面)并且由第二密封部52密封了注入孔51的状态的剖面的剖视图。
图7是将图6的剖面两个接触点中的右侧部分放大并示意性地示出的图。
图8A是示意性地示出电解液42的内压作用于凸起状52C的方式的图。
图8B是示意性地示出当第二密封部52的顶部在剖面中为矩形时电解液42的内压作用于顶部的方式的图。
图8C是示意性地示出当第二密封部52的顶部在剖面中倾斜时电解液42的内压作用于顶部的方式的图。
图9是例示出DSC模块200的制造方法的流程的流程图。
图10是示意性地示出第二实施方式提供的DSC模块200中平行于透明基板12的主面并且由第二密封部52密封了注入孔51的状态的剖面(平行于xy面的剖面)的剖视图。
图11是示意性地示出第三实施方式提供的DSC模块200中平行于透明基板12的主面并且由第二密封部52密封了注入孔51的状态的剖面(平行于xy面的剖面)的剖视图。
图12是示意性地示出第三实施方式提供的DSC模块200中平行于透明基板12的主面并且由第二密封部52密封了注入孔51的状态的剖面(平行于xy面的剖面)的剖视图。
图13是示意性地示出第四实施方式提供的DSC模块300中平行于透明基板12的主面(平行于xy面的剖面)、并且由第二密封材料密封了多个染料敏化太阳能电池100中两个染料敏化太阳能电池100a、100b的各注入孔51a和51b的状态下注入孔附近的剖面的剖视图。
图14A是示意性地示出沿图13中虚线AA’的DSC模块300的剖面(平行于xz面的剖面)的剖视图。
图14B是示意性地示出沿图13中虚线BB’的DSC模块300的剖面(平行于xz面的剖面)的剖视图。
图14C是示意性地示出沿图13中虚线CC’的DSC模块300的剖面(平行于xz面的剖面)的剖视图。
图15是示意性地示出比较例提供的DSC模块中平行于透明基板12的主面并且由第二密封部52密封了注入孔51的状态的剖面(平行于xy面的剖面)的剖视图。
具体实施方式
本发明人着眼于密封开口部的第二密封材料(密封部)的形状，从而完成了本发明。
本发明的实施方式提供的染料敏化太阳能电池具备：第一和第二基板；电解液；透明导电层，其设置在第一基板的电解液侧；多孔质半导体层，其设置在透明导电层的电解液侧；光敏化剂，其负载于多孔质半导体层；第一密封部，其在第一和第二基板之间形成填充电解液的空间，空间包含具有用于注入电解液的开口的注入孔；第二密封部，其密封注入孔而密闭空间。在平行于第一基板的主面且包含注入孔的剖面中，设第一密封部、第二密封部及电解液接触的两个接触点之间的距离为H，则距离H大于注入孔的开口的宽度h。典型地，第一基板为透明基板，光敏化剂为敏化染料。通过将多个染料敏化太阳能电池串联或并联地电连接，从而可得到染料敏化太阳能电池模块。
以下，参照附图，说明本发明的实施方式提供的染料敏化太阳能电池模块及其制造方法。在以下说明中，对于相同或相近的结构要素赋予同一附图标记。另外，例示本发明的实施方式无意于限定本发明的实施方式。
(第一实施方式)
[DSC模块200]
图1为本实施方式提供的DSC模块200的示意性的俯视图。图1中记载了由彼此正交的x轴、y轴及z轴构成的坐标轴。其他附图中也记载了同样的坐标轴，x轴、y轴及z轴分别在全部附图中是指共通的方位。
DSC100根据需求的输出电压而串联连接使用，成为模块。DSC模块200具备在y方向串联电连接而设置在透明基板12的多个DSC100。图1例示出四个DSC100的串联连接。从各DSC100得到0.5V的电压，作为DSC模块200整体得到2.0V的电压。当然，DSC100的数量不限于此。透明基板12的x方向的尺寸例如为4.0cm，y方向的尺寸例如为4.5cm。此外，DSC100的x方向的尺寸X例如为3.0cm，y方向的尺寸Y例如为0.5cm。
图2示意性地示出本实施方式提供的DSC100中平行于xz面的剖面结构，图3示意性地示出具有多个DSC100的DSC模块200中平行于yz面的剖面结构。在此，说明具有单片型集成结构的DSC模块200及其单位结构所对应的DSC100的结构，但本发明的实施方式不限于此，可选择上述这样的DSC模块的各种层叠结构。
如图2所示，DSC100具有：透明基板12；光电极15，其形成在透明基板12上；多孔质绝缘层22，其形成在光电极15上；催化剂层24，其形成在多孔质绝缘层22上；对电极34，其形成在催化剂层24上；基板32；电解液(电解质溶液)42，其填充在光电极15与基板32之间。电解液42包含例如I-与I3 -作为介体(氧化还原电对)。电解液42侵入设置在光电极15与对电极34之间的多孔质绝缘层22内，多孔质绝缘层22所保持的电解液42作为载体输送层而发挥功能。如果在基板32形成对电极34，设置成在DSC的使用环境中光电极15与对电极34不会物理接触的结构，则能够省略多孔质绝缘层22。
DSC100的光电极15具有：透明导电层14，其设置在透明基板12的基板32侧；多孔质半导体层18a，其设置在透明导电层14的基板32侧；敏化染料(未图示)，其负载于多孔质半导体层18a。另外，负载了敏化染料的多孔质半导体层18a有时称为光电转换层18。作为光敏化剂，除敏化染料以外还能够使用例如量子点。
透明导电层14具有第一透明导电层14a和第二透明导电层14b(参照图5)。第一透明导电层14a和第二透明导电层14b隔着透明电极间区域(间隙)设置在透明基板12上，彼此电分离。
但是，如果采用图2所示这样在透明基板12上形成光电极15乃至对电极34的结构(即单片型集成结构)，则能够使用例如比较薄的廉价玻璃板作为基板32。这样的基板32(比透明基板12薄)有时称为盖板部件。此外，在采用单片型集成结构的情况下，基板32也不需要具有透光性。因此，比较昂贵的带FTO层玻璃基板仅有一片(作为透明基板12和透明导电层14)即可，因而可得到能够降低DSC模块的价格这样的优点。
作为透明基板12，能够使用例如具有透光性的透光性基板。但是，透明基板12只要由基本上可透过对于后述的敏化染料具有实效的灵敏度的波长的光的材料形成即可，并不需要对全部波长区域的光具有透光性。透明基板12的厚度例如为0.2mm以上且5.0mm以下。
作为透明基板12的材料，能够广泛使用通常太阳能电池可用的基板材料。例如，能够使用钠玻璃、熔融石英玻璃或晶体石英玻璃等玻璃基板、或者可挠性膜等耐热性树脂板。作为可挠性膜，例如能够使用四乙酰纤维素(TAC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、聚芳酯(PA)、聚醚酰亚胺(PEI)、苯氧基树脂或Teflon(注册商标)等。
透明导电层14由具有导电性和透光性的材料形成。作为材料，例如能够使用选自铟锡复合氧化物(ITO)、氧化锡(SnO2)、氟掺杂氧化锡(FTO)及氧化锌(ZnO)中的至少一种。透明导电层14的厚度为例如0.02μm以上且5.00μm以下。透明导电层14的电阻优选较低，例如优选为40Ω/□以下。
多孔质半导体层18a由光电转换材料形成。作为材料，例如能够使用选自氧化态、氧化锌、氧化锡、氧化铁、氧化铌、氧化铈、氧化钨、钛酸钡、钛酸锶、硫化镉、硫化铅、硫化锌、磷化铟、铜-铟硫化物(CuInS2)、CuAlO2及SrCu2O2中的至少一种。出于具有高稳定性、自身具有的带隙的大小，优选使用氧化钛。
作为多孔质半导体层18a所使用的氧化钛，能够单独或混合使用例如锐钛矿型氧化钛、金红石型氧化钛、无定形氧化钛、偏钛酸、原钛酸等各种狭义的氧化钛、氢氧化钛或含水氧化钛等。锐钛矿型和金红石型这两种晶体系氧化钛根据其制法和热历史而可能成为任一形态，不过通常晶体系氧化钛为锐钛矿型。作为氧化钛，出于染料敏化的观点，优选使用锐钛矿型的含有率高的氧化钛、例如锐钛矿型的含有率为80％以上的氧化钛。
半导体的晶系可以是单晶或多晶中任一种，出于稳定性、晶体生长的难度及制造成本等观点，优选为多晶，优选使用由多晶形成的纳米级或微米级的半导体微粒。因此，作为多孔质半导体层18a的原材料，优选使用氧化钛的微粒。氧化钛的微粒能够通过例如水热合成法或硫酸法等液相法、或者气相法等方法从而制造。此外，也能够通过将德固赛(Degussa)公司开发的氯化物高温水解从而制造。
作为半导体微粒，可以使用由相同或相异的半导体化合物形成的两种以上粒径的微粒混合而成的微粒。可以认为，粒径大的半导体微粒由于使入射光散射而有助于提高光捕捉效率，粒径小的半导体微粒由于进一步增加吸附点从而有助于提高敏化染料的吸附量。
在使用粒径不同的微粒混合而成的半导体微粒的情况下，优选微粒彼此的平均粒径的比率为十倍以上。粒径大的微粒的平均粒径例如为100nm以上且500nm以下。粒径小的微粒的平均粒径例如为5nm以上且50nm以下。在使用不同半导体化合物混合而成的半导体微粒的情况下，减小吸附作用强的半导体化合物的粒子的直径的情况是有效的。
多孔质半导体层18a的厚度例如为0.1μm以上且100.0μm以下。此外，多孔质半导体层18a的比表面积优选为例如10m2/g以上且200m2/g以下。
作为负载于多孔质半导体层18a的光敏化剂，典型地能够使用敏化染料。作为敏化染料，能够选择使用对可见光区或红外区具有吸收能力的各种有机染料和金属络合染料中的一种或两种以上。
作为有机染料，能够使用例如选自偶氮系染料、醌系染料、醌亚胺系染料、喹吖啶酮系染料、斯夸苷鎓系染料、菁系染料、份菁系染料、三苯甲烷系染料、呫吨系染料、卟啉系染料、苝系染料、靛青系染料及萘酞菁系染料中的至少一种。有机染料的消光系数通常大于呈现分子配位结合于过渡金属的形态的金属络合染料的消光系数。
金属络合染料通过金属配位结合于分子从而构成。分子例如为：卟啉系染料、酞菁系染料、萘酞菁系染料或钌系染料等。金属为例如选自Cu、Ni、Fe、Co、V、Sn、Si、Ti、Ge、Cr、Zn、Ru、Mg、Al、Pb、Mn、In、Mo、Y、Zr、Nb、Sb、La、W、Pt、TA、Ir、Pd、Os、Ga、Tb、Eu、Rb、Bi、Se、As、Sc、Ag、Cd、Hf、Re、Au、Ac、Tc、Te及Rh中的至少一种。作为金属络合染料，优选使用金属配位于酞菁系染料或钌系染料的金属络合染料，特别优选使用钌系金属络合染料。
作为钌系金属络合染料，能够使用例如Solaronix公司制的商品名Ruthenium 535染料、Ruthenium 535-bis TBA染料、或Ruthenium 620-1H3TBA染料等市售的钌系金属络合染料。
此外，有时多孔质半导体层18a负载有共吸附材料。共吸附材料能够抑制敏化染料的汇合、凝集，使敏化染料分散在多孔质半导体层18a内。作为共吸附材料，能够根据组合的敏化染料而从该领域的通常材料中适当选择。
多孔质绝缘层22例如可以由选自氧化钛、氧化铌、氧化锆、二氧化硅玻璃或钠玻璃等氧化硅、氧化铝及钛酸钡中的至少一种形成。作为多孔质绝缘层22，优选使用金红石型氧化钛。此外，在多孔质绝缘层22中使用金红石型氧化钛的情况下，金红石型氧化钛的平均粒径优选为5nm以上且500nm以下，更优选为10nm以上且300nm以下。
催化剂层24例如可以由铂、石墨、炭黑、科琴黑、碳纳米管、石墨烯及富勒烯中的至少一种形成。
对电极34可以由与透明导电层14相同的材料形成，或者也可以由不具有透光性的材料形成。对电极34例如可以由金属材料形成，所述金属材料包含选自钛、钨、金、银、铜、铝及镍中的至少一种。此外，对电极34也可以由炭黑、科琴黑等导电性碳材料形成。在对电极34中使用导电性碳材料的情况下，可以与催化剂层24一体形成。对电极34的厚度例如为1μm以上且50μm以下。对电极34的电阻优选较低，例如优选为40Ω/□以下。
图3例示的DSC模块200包含两个以上的电串联连接的DSC100，一体封装化。多个DCS100共有透光性基板12。各DSC100的电解液(载体输送层)42由第一密封部45彼此分离、密闭。DSC模块200整体也由将透光性基板12和基板32彼此粘接、固定的密封材料(第一密封部45)所密封。
第一密封部45例如可以由光固化性树脂和热固性树脂形成。换言之，作为第一密封材料，能够使用例如光固化性树脂或热固性树脂。通过使第一密封材料固化，可得到第一密封部45。
第一密封部45不一定要接触基板32和透光性基板12两者。如图3所例示，如果相邻DSC的对电极34与透明导电层14(具体为第二透明导电层14b)串联连接，则密封部45可以接触透明导电层14和基板32。
基板32可以由能够密封电解液42并且能够防止来自外部的水等浸入的材料形成。基板32可以透明或不透明。但是，在光从基板32侧入射的环境下使用的情况下，为了增加到达光敏化剂的光量，优选基板32也透明。在要求耐久性的情况下，优选使用强化玻璃等机械强度高的材料作为基板32。基板32的厚度例如为0.1mm以上且5.0mm以下。
电解液42为包含氧化还原电对的液状物(液体)即可，只要是通常的电池或太阳能电池等中能够使用的液状物则没有特别限定。具体而言，电解液42为：由氧化还原电对与能够将其溶解的溶剂形成的液体、由氧化还原电对与能够将其溶解的熔融盐形成的液体、由氧化还原电对与能够将其溶解的溶剂和熔融盐形成的液体等。
氧化还原电对例如为I-/I3-系、Br2-/Br3-系、Fe2+/Fe3+系、醌/氢醌系等。更具体而言，氧化还原电对可以是：碘化锂(LiI)、碘化钠(NaI)、碘化钾(KI)、碘化钙(CaI2)等金属碘化物与碘(I2)的组合。此外，氧化还原电对可以是：四乙基碘化铵(TEAI)、四丙基碘化铵(TPAI)、四丁基碘化铵(TBAI)、四己基碘化铵(THAI)等四烷基铵盐与碘的组合。进而，氧化还原电对还可以是：溴化锂(LiBr)、溴化钠(NaBr)、溴化钾(KBr)、溴化钙(CaBr2)等金属溴化物与溴的组合。作为氧化还原电对，优选使用LiI与I2的组合。
氧化还原电对的溶剂例如优选包含选自碳酸亚丙酯等碳酸酯化合物、乙腈等腈化合物、乙烷等醇类、水和非质子极性物质中的一种。作为溶剂，更优选单独或混合使用碳酸酯化合物或腈化合物。
图4示意性地示出DSC模块200中平行于透明基板12的主面(未图示)的剖面(平行于xy面的剖面)且没有密封注入孔51的状态的剖面。另外，该剖面包含注入孔51。图5示意性地示出用第二密封部52密封了注入孔51(开口50)的状态的、从x轴方向观察的DSC100的侧面。
DSC100(DSC100的电解液42)由第一密封部45彼此分离。第一密封部45在透明基板12与基板32之间形成填充电解液42的空间S。空间S包含具有用于注入电解液42的开口50的注入孔51。作为第一密封部45的材料(第一密封材料)，能够广泛利用太阳能电池可使用的密封材料。作为第一密封材料，例如能够使用光固化性树脂(典型而言为紫外线固化性树脂)或热固性树脂。第一密封材料优选使用热固性树脂。通过使用热固性树脂，从而高温高湿度的DSC100的可靠性得以提高。在采用热固性树脂作为第一密封材料的情况下，能够抑制电解液42侵蚀第一密封部45，在透明基板12与第一密封部45之间和基板32与第一密封部45之间得到高密合性。作为热固性树脂，能够使用环氧树脂、苯酚树脂、三聚氰胺树脂等。特别是在对第一密封材料采用环氧树脂的情况下，在基于一片基板32制成多个DSC的多区成面的工艺中，在将第一密封材料涂布于基板32时，环氧树脂很少扩展，成品率得以改善。
如图5所示，第二密封部52密封注入孔51而密闭空间S。从DSC模块200的侧面观察时，开口50设置在第一密封部45的至少一部分即可，例如可以设置成接触透明基板12和基板32中的至少一个。此外，开口50的形状不限于图示这样的矩形，可以是例如圆、椭圆。作为第二密封部52的材料(第二密封材料)，与第一密封材料同样，能够广泛利用太阳能电池可使用的密封材料。作为第二密封材料，例如能够使用光固化性树脂(典型而言为紫外线固化性树脂)或热固性树脂。在图5中，开口50的y方向的长度例如为1mm，z方向的长度例如为70μm。
图6示意性地示出DSC模块200中平行于透明基板12的主面(未图示)的剖面(平行于xy面的剖面)且用第二密封部52密封了注入孔51的状态的剖面。在该剖面中，本实施方式提供的注入孔51的形状为矩形(图的虚线部分)。第二密封部52超出一侧为开口50对应的一边的矩形的对边的另一侧(边L1)，到达电解液42侧。第二密封部52典型而言在起顶部具有朝向电解液42侧的凸起状52C，作为整体具有近似蘑菇的剖面的形状。但是，第二密封部52与电解液42的边界可以是曲线。例如，第二密封部52在与电解液42的界面可以具有例如直线形状。
在平行于透明基板12的主面(不图示)且包含注入孔51的剖面中，设第一密封部45、第二密封部52及电解液42接触的两个接触点之间的距离为H，则距离H大于注入孔51的开口50的宽度h。在此，连接两个接触点的直线大致平行于开口50的边。大致平行是指该直线相对于开口50的边所成角度在0°以上且10°以下。
剖面中的两个接触点各自在三维的模块结构中相当于第一密封部45、第二密封部52及电解液42的三相界面。在本说明书中，上述的两个接触点间的距离H有时称为电解液42侧的第二密封部52的宽度H。根据这样的第二密封部52的形状，DSC100的内压越上升，则使第二密封部52密合于第一密封部45的力就越会发生作用，从而能够防止电解液42的泄漏。此时，第一密封材料优选为热固性树脂。热固性树脂与光固化性树脂比较在固化后的硬度高。因此，在第一密封材料为热固性树脂的情况下，第一密封部45不易变形，能够抑制空间S的内压逃逸，使第二密封部52密合于第一密封部的力变强。因此，对第一密封材料使用热固性树脂更能够防止电解液42的泄漏。进而，第一密封材料为热固性树脂，第二密封材料优选为光固化性树脂。在该情况下，由于空间S的内压，硬度低于第一密封部45的第二密封部52选择性地变形，变形成第二密封部52填埋位于第一密封部45与第二密封部52的间隙。因此，在对第一密封材料采用热固性树脂且对第二密封材料采用光固化性树脂的实施方式中，使第二密封部52密合于第一密封部45的力更强地发挥作用，能够进一步防止电解液42的泄漏。具体而言，优选第一密封材料为环氧树脂且第二密封材料为丙烯酸树脂的组合。
如图6所示，优选在第二密封部52的顶部具有凸起状52C的情况下，设凸起状52C的顶点到注入孔51的矩形的边L1的距离为L，满足H/h≥1.68且0.83≥h/L的关系。顶点指：与电解液42的边界中的凸起曲线上的点中，从该点起向边L1引的垂线的长度最长的点。距离L相当于从顶点向边L1引的垂线的长度。
图7将图6的剖面的两个接触点中的右侧部分放大而示意性地示出。如图所示，优选在该剖面中，两个接触点的每个接触点处，第一密封部45与第二密封部52所成角度θ为90°以上且不满180°。
图8A示意性地示出电解液42的内压作用于凸起状52C的方式。伴随电解液42的蒸气压上升，通过与边L1(第一密封部45的空间S侧的表面)垂直的方向的内压的分力F，从而第二密封部52被挤压在第一密封部45，因此界面的剥离得以抑制。电解液42的温度变得越高、即电解液42的蒸气压越上升则内压变得越大，从而作用于第一密封部45与第二密封部52的界面的力(内压的分力F)也会进一步增大。作为其结果，界面的剥离进一步得以抑制。
图8B示意性地示出当第二密封部52的顶部在剖面中为矩形时电解液42的内压作用于顶部的方式。图8C示意性地示出当第二密封部52的顶部在剖面中倾斜时电解液42的内压作用于顶部的方式。
如上所述，第二密封部52的顶部的形状不限于凸起状，例如可以是图8B、图8C所示的形状。在任一形状中，电解液42的温度变得越高、即电解液42的蒸气压越上升则内压变得越大，从而作用于第一密封部45与第二密封部52的界面的力(内压的分力F)也会进一步增大。作为其结果，界面的剥离进一步得以抑制。
[DSC模块200的制造方法]
接着，参照图9说明DSC模块200的制造方法的一例。
图9示出DSC模块200的制造方法的一例的流程图。该制造方法典型而言具备十道工序(步骤S100到S190)，当然也可以具备除这些以外的工序。
首先，提供形成有透明导电层14的透明基板12(步骤S100)。例如，可以准备透明基板12，在透明基板12上形成透明导电层14。作为形成透明导电层14的方法，能够使用例如溅射法和喷涂法。此外，还存在由供应商等提供已在透明基板12上形成了透明导电层14的基板的方式。因此，也能够接受另外提供的这些。作为透明基板12，例如能够使用日本板硝子株式会社制的透明基板。
接着，在透明导电层14上形成多孔质半导体层18a(步骤S110)。作为该形成方法，能够广泛使用公知的技术，例如能够通过在透明导电层14涂布含有上述半导体微粒的悬浊液，进行干燥和烧结的至少一者，从而形成多孔质半导体层18a。
更具体而言，首先使半导体微粒分散在适当溶剂中而得到悬浊液。作为这样的溶剂，例如能够使用乙二醇单甲醚等乙二醇二甲醚系溶剂、异丙醇等醇类、异丙醇/甲苯等醇系混合溶剂或者水等。此外，也能够代替这样的悬浊液而使用市售的氧化钛糊剂(例如Solaronix公司制的Ti-nanoxide、T、D、T/SP、D/SP)。
在透明导电层14上涂布得到的悬浊液，进行干燥和烧结中的至少一者，由此能够形成多孔质半导体层18a。作为涂布悬浊液的方法，能够使用例如刮刀法、刮板法、旋转涂敷法或丝网印刷法等方法。
悬浊液的干燥和烧结时的温度、时间、氛围等条件能够根据半导体微粒的种类而适当设定。例如，在大气氛围下或非活性气体氛围下，在50℃以上且800℃以下的温度范围保持10秒以上且12小时以下，由此能够进行悬浊液的干燥和烧结。悬浊液的干燥和烧结可以在单一温度进行一次，或者使温度变化而进行两次以上。
多孔质半导体层18a可以具有层叠结构。在该情况下，通过制备不同半导体微粒的悬浊液，对这些悬浊液分别进行涂布、干燥及烧结中的至少一者，由此能够形成多孔质半导体层18a。
可以在形成多孔质半导体层18a后进行后处理，目的在于提高半导体微粒彼此的电连接、增加多孔质半导体层18a的表面积以及降低半导体微粒上的缺陷等级等性能提高。例如，在多孔质半导体层18a由氧化钛构成的情况下，通过由四氯化钛水溶液进行后处理，从而能够提高多孔质半导体层18a的性能。
接着，在多孔质半导体层18a上形成多孔质绝缘层22(步骤S120)。多孔质绝缘层22例如可以通过与上述多孔质半导体层18a相同的形成方法从而形成。例如，使微粒状的绝缘性材料分散于溶剂，进而混合乙基纤维素、聚乙二醇(PEG)等高分子化合物而制作糊剂。在多孔质半导体层18a的表面上涂布该糊剂后，进行干燥和烧结中至少一者，由此能够形成多孔质绝缘层22。
接着，在多孔质绝缘层22上形成催化剂层24(步骤S130)。催化剂层24能够广泛使用公知方法而形成。例如，在催化剂层24中使用铂的情况下，催化剂层24例如能够使用溅射法、氯化铂酸的热分解或电镀等方法而形成。此外，在催化剂层24中使用石墨、炭黑、科琴黑、碳纳米管、石墨烯及富勒烯等碳的情况下，催化剂层24例如能够通过用丝网印刷法等涂布使碳分散于溶剂得到的糊剂，从而形成于多孔质绝缘层22。
接着，以覆盖催化剂层24、多孔质绝缘层22及透明导电层14的方式形成对电极34(步骤S140)。对电极34例如可以使用溅射法、喷涂法或丝网印刷法来形成。在对电极34中使用导电性碳材料的情况下，能够省略形成催化剂层24的工序。
接着，使例如敏化染料作为光敏化剂而吸附于多孔质半导体层18a(步骤S150)。由此，可得到负载了敏化染料的多孔质半导体层18a、即光电转换层18。
为了使敏化染料牢固地吸附于多孔质半导体层18a，优选使用敏化染料分子中具有羧基、烷氧基、羟基、磺酸基、酯基、巯基、磷酰基等互锁基团的敏化染料。另外，互锁基团通常是一种官能团，该官能团在敏化染料固定于多孔质半导体层18a时介入，提供使激发状态的敏化染料与半导体的传导带之间的电子容易移动的电连接。
例如，能够使用在溶解了敏化染料的染料吸附用溶液中浸渍多孔质半导体层18a的方法，使敏化染料吸附于多孔质半导体层18a。在溶解了敏化染料的染料吸附用溶液中浸渍多孔质半导体层18a时，为了使染料吸附用溶液浸透至多孔质半导体层18a的小孔内深处，可以对染料吸附用溶液进行加热、搅拌、循环。
作为溶解敏化染料的溶剂，只要是可溶解敏化染料即可，例如能够使用选自醇、甲苯、乙腈、四氢呋喃(THF)、氯仿及二甲基甲酰胺中的至少一种。溶解敏化染料的溶剂优选经过纯化，也能够混合使用两种以上。
染料吸附用溶液中的敏化染料浓度能够根据使用的敏化染料、溶剂的种类、吸附工序等条件而适当设定。为了提高吸附功能，优选染料吸附用溶液为高浓度，例如优选为1×10-5mol/L以上。在染料吸附用溶液的制备中，可以为了提高敏化染料的溶解性而加热染料吸附用溶液。
接着，在使用第一密封材料将透明基板12与基板32贴合后，固化第一密封材料，由此形成填充电解液42的空间S(步骤S160)。第一密封材料例如为紫外线固化性树脂或热固性树脂。使第一密封材料固化而得到第一密封部45。具体而言，例如，使用武藏高科技公司制的点胶机在透明基板12侧涂布第一密封材料。此时，在透明基板12的一部分设置第一密封材料的未涂布部，并且对于各单元在透明基板12的同一边缘侧设置至少一个注入孔51。然后，将基板32与透明基板12贴合并使第一密封材料固化。作为基板32，例如能够使用日本板硝子株式会社制的无碱玻璃。
在使用紫外线固化性树脂作为第一密封材料的情况下，例如能够使用三键公司制的TB3035B。
接着，形成具有用于向空间S注入电解液42的开口50的注入孔51(步骤S170)。通过使用例如玻璃切割机以如下方式切割一对基板从而形成多个开口50，在透明基板12与基板32贴合了的状态下，在透明基板12的同一边缘侧所设置的多个注入孔51的端部的位置，从透明基板12的主面(未图示)的法线方向(例如图6的z轴方向)观察时，透明基板12和基板32的边缘与开口50的边一致。因此，在从该法线方向观察DSC模块200时，两基板的边缘与开口50的边一致。
接着，在真空腔内将空间S减压至200Pa以上且5000Pa以下的压强范围后，使电解液42接触开口50而进行大气开放，由此向空间S内注入电解液42(步骤S180)。具体而言，在真空腔内放入加入了电解液42的容器，并以注入孔51的开口50朝向铅直方向下侧的方式放入减压对象的半成品模块。在本说明书中，有时将DSC模块200制造时的中间生成物称为“半成品模块”。在真空腔内将半成品模块的空间S减压至200Pa以上且5000Pa以下的压强范围。优选将真空腔内减压至3000Pa而使半成品模块的空间S成为真空。然后，使注入孔51的开口50接触容器内的电解液42而开放在大气中，向空间S内注入电解液42。
接着，向空间S内注入电解液42后对注入孔51提供第二密封材料，在-40℃以上且0℃以下的温度范围的恒温槽内将半成品模块放置规定时间，由此将第二密封材料引入至注入孔的电解液42侧，并且，在第二密封材料的引入结束后，在恒温槽内使第二密封材料固化，由此密闭空间S(步骤S190)。例如，能够在恒温槽内的上部预先设置紫外线灯，通过该紫外线灯对第二密封材料照射紫外线。或者，例如能够使用具有由光纤导光的照射头的紫外线照射装置，打开恒温槽内的门，通过照射头对第二密封材料照射紫外线。具体而言，例如使用浸渍了丙酮的KIM WIPE(注册商标)擦拭注入孔51后，使用点胶机对注入孔51涂布第二密封材料。然后，在-40℃以上且0℃以下的温度范围的恒温槽内将半成品模块放置规定时间，由此将第二密封材料引入至注入孔51的电解液42侧。优选引入第二密封材料直至可得到例如图6所示的第二密封材料的形状。规定时间例如为1分钟以上且10分钟以下。第二密封材料的引入结束后，在低温的恒温槽内使第二密封材料固化，由此密闭空间S。
作为第二密封材料，例如能够使用紫外线固化性树脂(三键公司：TB3035B)。在该情况下，例如优选在-20℃的恒温槽内将半成品模块放置10分钟。由此，能够得到图6所示的第二密封材料的形状。第二密封材料的引入结束后，在恒温槽内对紫外线固化性树脂照射紫外线(UV)，由此密闭空间S。另外，与第一密封材料同样，通过将第二密封材料固化可得到第二密封部52。
经过以上工序，能够得到DSC模块200。
根据本实施方式提供的DSC模块200，在DSC(单元)100的温度上升的环境下，也能够抑制第一密封部45与第二密封部52的界面处的电解液42的泄漏。因此，例如在荧光灯、LED(Light Emitting Diode)等可充分预想到光源成为热源而温度上升的内照式招牌内中，能够利用DSC模块200。
(第二实施方式)
图10示意性地示出本实施方式提供的DSC模块200中平行于透明基板12的主面(未图示)并且由第二密封部52密封了注入孔51的状态的剖面(平行于xy面的剖面)。
在平行于透明基板12的主面(不图示)且包含注入孔51的剖面中，设第一密封部45、第二密封部52及电解液42接触的两个接触点之间的距离为H，则距离H大于注入孔51的开口50的宽度h。此外，优选在该剖面中，两个接触点的每个接触点处，第一密封部45与第二密封部52所成角度θ为90°以上且不满180°。此外，第二密封部52在其顶部具有朝向电解液42侧的凸起状52C。这些方面与第一实施方式共通。
不同于第一实施方式，本实施方式提供的注入孔51的宽度距离开口50越远则越宽。换言之，注入孔51的宽度以从开口50朝向电解液42变宽的方式连续变化。根据该结构，DSC100的内压越上升，则使第二密封部52密合于第一密封部45的力就越会发生作用，并且，由于注入孔51的宽度如上所述连续变化，因此能够分散第一密封部45与第二密封部52的界面所产生的偏离应力。作为其结果，在界面整个区域得到加固效果。
优选在上述剖面的注入孔51处，第一密封部45与第二密封部52的边界(界面)具有R形状。换言之，优选将形成注入孔51的第一密封部45的部分成型为R形状。曲率半径R例如为0.5mm以上且5.0mm以下。优选在第一密封部45与第二密封部52的境界中，利用DSC100的内压上升而防止电解液42的泄漏的力发挥作用的部分至少成为R形状。
如图所示，优选设凸起状52C的顶点到开口50的距离为L，则满足H/h≥1.68且0.83≥h/L的关系。顶点指：与电解液42的边界中的凸起曲线上的点中，从该点起向开口50的边引的垂线的长度最长的点。距离L相当于从顶点起向开口的边引的垂线的长度。在长度L为规定值时，与形成注入孔51的第一密封部45的部分设置成直线形状的方式(第一实施方式)相比，将该部分设置成R形状的方式，能够使第一密封部45与第二密封部52的边界中的利用DSC100的内压上升来抑制界面剥离的力发挥作用的部分的长度更长。作为其结果，能够更有效地抑制界面的剥离。
根据本实施方式，在DSC(单元)100的温度上升的环境下，也能够抑制第一密封部45与第二密封部52的界面处的电解液42的泄漏。此外，由于能够加长该界面的长度，并且能够降低从透明基板12的主面的法线方向观察时从第一密封部45向外侧突出的注入孔51的部分的空间(称为无助于发电的无效区)，因此能够使DSC100的单元尺寸小型化。进而，如上述所述，注入孔51的宽度连续变化，因此在电解液42的注入时能够防止电解液42急剧进入空间S。作为其结果，DSC100不易破损，成品率提高。
(第三实施方式)
本实施方式提供的DSC模块200在不具有上述无效区的方面不同于第一或第二实施方式的DSC模块200。
图11和12示意性地示出本实施方式提供的DSC模块200中平行于透明基板12的主面(未图示)并且由第二密封部52密封了注入孔51的状态的剖面(平行于xy面的剖面)。图11的结构对应于针对图6所示的模块结构切去无效区得到的结构，图12的结构对应于针对图10所示的模块结构切去无效区得到的结构。在此，再次说明无效区。无效区为从透明基板12的主面的法线方向观察时从第一密封部45向外侧突出的注入孔51的部分，为无助于发电的部分。另外，第二密封部52的电解液42侧的宽度H、距离L及开口50的宽度h的定义如上所述。
根据本实施方式，在DSC(单元)100的温度上升的环境下，也能够抑制第一密封部45与第二密封部52的界面处的电解液42的泄漏，并且通过不在DSC模块200设置无效区，从而能够使DSC100的单元尺寸小型化。
(第四实施方式)
本实施方式提供的DSC模块300在第二密封材料52为一体而密封多个染料敏化太阳能电池100中的两个染料敏化太阳能电池的各注入孔51的方面，不同于第一至第三实施方式提供的DSC模块200。
图13示意性地示出本实施方式提供的DSC模块300中平行于透明基板12的主面(未图示)的剖面(平行于xy面的剖面)、并且用第二密封材料密封了多个染料敏化太阳能电池100中两个染料敏化太阳能电池100a、100b的各注入孔51a和51b的状态下注入孔附近的剖面。图14A示意性地示出沿图13中虚线AA’的DSC模块300的剖面(平行于xz面的剖面)。图14B示意性地示出沿图13中虚线BB’的DSC模块300的剖面(平行于xz面的剖面)。图14C示意性地示出沿图13中虚线CC’的DSC模块300的剖面(平行于xz面的剖面)。
如图13所示，本实施方式提供的DSC模块300中，一体(连续)的单一第二密封部52密封多个染料敏化太阳能电池100中的两个染料敏化太阳能电池100a、100b的各注入孔51a、51b。
染料敏化太阳能电池100a、100b邻接，在邻接部分处共有第一密封部45。此外，染料敏化太阳能电池100a、100b的各光电极15形成在同一透明基板12上，染料敏化太阳能电池100a、100b共有透明基板12和基板32。
形成注入孔51a、51b的第一密封部45在开口51附近包含向外侧突出的延长部45a。第二密封部52密封由延长部45a和第一密封部45的外壁、透明基板12以及基板32形成的空间S2。可以如图14B所示，第二密封部52未完全密封空间S2，第一密封部45的外壁与第二密封部52之间残留空间S2的一部分。
根据上述结构，即使染料敏化太阳能电池100a、100b的内部压强上升，向第二密封部52从注入孔51a、51b脱出的方向施加力，该力也会向第一密封部45被第二密封部52支持的方向作用，因此能够使电解液42的耐漏液性进一步提高。
此外，根据上述结构，在将电解液42注入到空间S时，能够省略或简化去除附着于第一密封部45的外壁的电解液42的工序。
本实施方式提供的DSC模块300中，如图14C所示，从透明基板12的边缘12a到注入孔51的边缘45b(开口50)的距离比基板32的边缘32a到其边缘45b的距离长。在其他实施方式中，从边缘12a到边缘45b的距离也可以比边缘32a到边缘45b的距离更短。
根据上述结构，能够增加第二密封部52与透明基板12接触的面积。作为其结果，能够增加从第二密封部52附加于透明基板12的力，使第二密封部52与透明基板12的接触面的摩擦力提高。
(实施例)
本发明人针对实施例(一至八)与比较例(一和二)评价电解液有无泄漏(耐久性)。具体而言，评价在40℃环境下将DSC模块放置1000小时时电解液有无泄漏、以及在80℃环境下放置DSC模块时直到确认电解液发生泄漏的天数。在各实施例和比较例中，作为第一密封材料和第二密封材料，使用紫外线固化性树脂(三键公司制的TB3035B)。固化条件例如为：紫外线光源(常阳工学株式会社制：金属卤化物灯型)；强度为4000mW/cm2@365nm；对第一密封材料的照射时间为1秒以上且120秒以下(10kJ/m2以上且50kJ/m2以下)；对第二密封材料的照射时间为1秒以上且120秒以下(10kJ/m2以上且50kJ/m2以下)。
以下详细说明各实施例。
(1)实施例一对应于图6所示的第一实施方式提供的DSC模块200，第二密封部52的宽度H为2.1mm，开口的宽度h为1.3mm，距离L为1.2mm。
(2)实施例二对应于图6所示的第一实施方式提供的DSC模块200，第二密封部52的宽度H为2.6mm，开口的宽度h为1.2mm，距离L为0.6mm。
(3)实施例三对应于图6所示的第一实施方式提供的DSC模块200，第二密封部52的宽度H为4.3mm，开口的宽度h为1.2mm，距离L为2.9mm。
(4)实施例四对应于图6所示的第一实施方式提供的DSC模块200，第二密封部52的宽度H为3.2mm，开口的宽度h为1.5mm，距离L为1.7mm。
(5)实施例五对应于图10所示的第二实施方式提供的DSC模块200，第二密封部52的宽度H为3.2mm，开口的宽度h为1.9mm，距离L为2.8mm。
(6)实施例六对应于图10所示的第二实施方式提供的DSC模块200，第二密封部52的宽度H为3.3mm，开口的宽度h为2.5mm，距离L为0.9mm。
(7)实施例七对应于图10所示的第二实施方式提供的DSC模块200，第二密封部52的宽度H为2.1mm，开口的宽度h为1.1mm，距离L为0.8mm。
(8)实施例八对应于图10所示的第二实施方式提供的DSC模块200，第二密封部52的宽度H为1.8mm，开口的宽度h为0.8mm，距离L为0.9mm。
(9)实施例九对应于图10所示的第二实施方式提供的DSC模块200，第二密封部52的宽度H为2.2mm，开口的宽度h为2.1mm，距离L为1.1mm。
以下详细说明比较例。
图15示意性地示出比较例提供的DSC模块中平行于透明基板12的主面(未图示)并且由第二密封部52密封了注入孔51的状态的剖面(平行于xy面的剖面)。如图所示，第二密封部52的宽度H大致等于开口的宽度h。第二密封部52整体具有矩形的形状。具体进行说明，比较例1中，第二密封部52的宽度H为1.0mm，开口的宽度h为1.0mm，距离L为1.2mm。
下述表1示出评价结果。表1示出：H/h、h/L及角度θ的值，以及40℃、1000小时后有无泄漏、在80℃放置DSC模块的情况下直到确认电解液发生泄漏的天数。比较例(现有例)中电解液产生泄漏，与此相对，实施例中电解液不会产生泄漏。电解液有无泄漏，用放大镜观察各实施例和比较例的单元，通过确认在封入第一密封部45和第二密封部52的范围确认有无空隙，从而进行判断。
[表1]
对于80℃的加速劣化试验结果，可知实施例3、4及5的结果比其他实施例或比较例1的结果更好。实施例3、4及5中，满足H/h≥1.68且0.83≥h/L的关系。即，根据该结果，可知在第二密封部52的剖面形状中满足该关系的情况下，能够更有效地抑制第一密封部45与第二密封部52的界面处的电解液42的泄漏。
产业上的可利用性
本发明的实施方式提供的染料敏化太阳能电池模块适用于高温下利用的太阳能电池模块。
[援引加入的记载]
本申请要求基于2016年7月22日申请的日本特愿2016-144417号的优先权，该申请的公开内容全部援引加入至本申请。
附图标记说明
12：透明基板
14：透明导电层
15：光电极
18：光电变换层
18a：多孔质半导体层
22：多孔质绝缘层
24：催化剂层
32：基板
34：对电极
42：电解液
45：第一密封部
50：开口
51：注入孔
52：第二密封部
52C：凸形状
100：DSC
200、300：DSC模块

Claims (19)

1.一种染料敏化太阳能电池，其特征在于，具备：
第一透光性基板和第二基板；
电解液；
第一透明导电层，其设置在所述第一透光性基板的所述电解液侧；
多孔质半导体层，其设置在所述第一透明导电层的所述第二基板侧；
光敏化剂，其负载于所述多孔质半导体层；
对电极，其设置在所述多孔质半导体层的所述第二基板侧；
第一密封部，其在所述第一透光性基板和第二基板之间形成填充所述电解液的空间，所述空间包含具有用于注入所述电解液的开口的注入孔；以及
第二密封部，其密封所述注入孔而密闭所述空间，
在平行于所述第一透光性基板的主面且包含所述注入孔的剖面中，设所述第一密封部、所述第二密封部及所述电解液接触的两个接触点之间的距离为H，则所述距离H大于所述注入孔的所述开口的宽度h。
2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，
在所述剖面中，所述两个接触点的每个接触点处，所述第一密封部与所述第二密封部所成角度θ为90°以上且不满180°。
3.根据权利要求1或2所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，
在所述剖面中，所述注入孔具有矩形的形状。
4.根据权利要求1或2所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，
在所述剖面中，所述注入孔的宽度距离所述开口越远则越宽。
5.根据权利要求4所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，
在所述剖面的所述注入孔处，所述第一密封部与所述第二密封部的边界具有R形状。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，
在所述剖面中，所述第二密封部具有朝向所述电解液侧凸起状。
7.根据权利要求3所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，
在所述剖面中，所述第二密封部具有朝向所述电解液侧的凸起状，
设从所述凸起状的顶点起至一侧为所述开口对应的一边的所述矩形的对边的另一侧的距离为L，则满足H/h≥1.68且0.83≥h/L的关系。
8.根据权利要求5所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，
在所述剖面中，所述第二密封部具有朝向所述电解液侧的凸起状，
设从所述凸起状的顶点至所述开口的距离为L，则满足H/h≥1.68且0.83≥h/L的关系。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，
从所述主面的法线方向观察时，所述第一透光性基板和第二基板的边缘与所述开口一致。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，
还具备第二透明导电层，所述第二透明导电层与所述第一透明导电层彼此分离，设置在所述第一透光性基板的所述电解液侧，
所述对电极与所述第二透明导电层电连接。
11.一种染料敏化太阳能电池模块，其特征在于，
具备多个权利要求1至10中任一项所述的染料敏化太阳能电池，
所述多个染料敏化太阳能电池串联或并联地电连接。
12.一种染料敏化太阳能电池模块，其特征在于，
具备多个权利要求10所述的染料敏化太阳能电池，
所述多个染料敏化太阳能电池包含串联连接的两个染料敏化太阳能电池，
所述两个染料敏化太阳能电池中的一者具有的所述第一透明导电层与所述两个染料敏化太阳能电池中另一者具有的所述第二透明导电层电连接。
13.一种染料敏化太阳能电池模块，其特征在于，
具备多个权利要求10所述的染料敏化太阳能电池，
所述多个染料敏化太阳能电池中相邻的两个染料敏化太阳能电池共有所述第一透光性基板、所述第二基板及所述第一密封部，
所述第一密封部包含向外侧突出的延长部，
所述第二密封部进一步密封由所述延长部和所述第一密封部的外壁、所述第一透光性基板以及所述第二基板形成的空间。
14.根据权利要求13所述的染料敏化太阳能电池模块，其特征在于，
所述第一透光性基板和所述第二基板中一者的边缘到所述注入孔的所述开口的距离比所述第一透光性基板和所述第二基板中另一者的边缘到所述注入孔的所述开口的距离长。
15.一种染料敏化太阳能电池的制造方法，其特征在于，包含：
提供形成有透明导电层的第一透光性基板的工序；
在所述透明导电层上形成多孔质半导体层的工序；
使光敏化剂吸附于所述多孔质半导体层的工序；
将所述第一透光性基板和第二基板通过第一密封材料贴合后，使所述第一密封材料固化，由此在所述第一透光性基板和第二基板之间形成填充电解液的空间的工序；
形成具有用于将所述电解液注入所述空间的开口的注入孔的工序；
在真空腔内将所述空间减压至200Pa以上且5000Pa以下的压强范围后，使所述电解液接触所述开口而开放在大气中，由此向所述空间内注入所述电解液的工序；
在所述空间内注入所述电解液后，对所述注入孔提供第二密封材料，在-40℃以上且0℃以下的温度范围的恒温槽内将半成品模块放置规定时间，由此将所述第二密封材料引入到所述注入孔的所述电解液侧，并且，在所述第二密封材料的引入结束后，在所述恒温槽内使所述第二密封材料固化，由此密闭所述空间的工序。
16.根据权利要求15所述的制造方法，其特征在于，
在注入所述电解液的工序中，所述真空腔内的压强为3000Pa。
17.根据权利要求15或16所述的制造方法，其特征在于，
在密闭所述空间的工序中，所述恒温槽的温度为-20℃。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的制造方法，其特征在于，
在密闭所述空间的工序中，所述规定时间为一分钟以上且十分钟以下。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的制造方法，其特征在于，
在形成所述空间的工序中，使所述第一密封材料固化而形成第一密封部，
在密闭所述空间的工序中，使所述第二密封材料固化而形成第二密封部，
所述制造方法还包含在密闭所述空间的工序后得到所述染料敏化太阳能电池的工序，所述染料敏化太阳能电池中，在平行于所述第一基板的主面且包含所述注入孔的剖面中，设所述第一密封部、所述第二密封部及所述电解液接触的两个接触点之间的距离为H，则所述距离H大于所述注入孔的所述开口的宽度h。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101682100A (zh) * 2007-06-06 2010-03-24 株式会社藤仓 染料敏化太阳能电池模块及其制造方法
CN102280270A (zh) * 2010-05-14 2011-12-14 三星Sdi株式会社 光电转换模块及其形成方法
JP2013098153A (ja) * 2011-11-07 2013-05-20 Rohm Co Ltd 色素増感太陽電池およびその製造方法
JP2013182737A (ja) * 2012-02-29 2013-09-12 Sekisui Chem Co Ltd 電気モジュールの製造方法
KR101541241B1 (ko) * 2014-04-25 2015-08-03 주식회사 이건창호 테이퍼형 관통홀 형상의 전해질주입구 및 발포형성 밀봉부재를 구비한 염료감응태양전지 및 전해질주입구 밀봉방법.

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007280906A (ja) * 2006-04-12 2007-10-25 Sony Corp 機能デバイス及びその製造方法
JP5725438B2 (ja) * 2011-11-15 2015-05-27 ペクセル・テクノロジーズ株式会社 色素増感型太陽電池モジュールおよびその製造方法
JP2014165049A (ja) * 2013-02-26 2014-09-08 Rohm Co Ltd 色素増感太陽電池およびその製造方法、および電子機器
JP6166752B2 (ja) * 2015-07-09 2017-07-19 積水化学工業株式会社 電気モジュール製造用部材

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101682100A (zh) * 2007-06-06 2010-03-24 株式会社藤仓 染料敏化太阳能电池模块及其制造方法
CN102280270A (zh) * 2010-05-14 2011-12-14 三星Sdi株式会社 光电转换模块及其形成方法
JP2013098153A (ja) * 2011-11-07 2013-05-20 Rohm Co Ltd 色素増感太陽電池およびその製造方法
JP2013182737A (ja) * 2012-02-29 2013-09-12 Sekisui Chem Co Ltd 電気モジュールの製造方法
KR101541241B1 (ko) * 2014-04-25 2015-08-03 주식회사 이건창호 테이퍼형 관통홀 형상의 전해질주입구 및 발포형성 밀봉부재를 구비한 염료감응태양전지 및 전해질주입구 밀봉방법.

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