專利名稱：光電池模塊和光電池模塊的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電池模塊和用于光電池模塊的制造方法，并例如適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于敏化型太陽(yáng)能電池模塊。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)地，已經(jīng)提出了一種應(yīng)用了通過(guò)染料而敏化的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移的敏化型太陽(yáng)能電池模塊。敏化型太陽(yáng)能電池模塊是其中電解液填充在電池單元中的濕式電池模塊。作為敏化型太陽(yáng)能電池模塊，已知一種具有單片結(jié)構(gòu)的模塊，其中，所有電極形成在一個(gè)襯底上(例如，參照專利文件1)。在具有單片結(jié)構(gòu)的敏化型太陽(yáng)能電池模塊中，如在圖1中所示，通常，在兩個(gè)襯底 (電極側(cè)玻璃襯底2和蓋玻璃(cover glass)襯底；3)之間形成多個(gè)電池單元，并用電解液充滿電池單元的內(nèi)部。由于具有單片結(jié)構(gòu)的敏化型太陽(yáng)能電池模塊的材料和制造成本較低，期望作為下一代的太陽(yáng)能電池的實(shí)用化。專利文件專利文件1 日本專利公開(kāi)No. 2004-171827專利文件2 日本專利公開(kāi)No. 2007-20079
發(fā)明內(nèi)容
此外，在以上所述的這種構(gòu)造的敏化型太陽(yáng)能電池模塊中，通常使用這樣一種方法，在兩個(gè)襯底貼合并且將電池單元彼此分離之后，從真空電池單元中預(yù)形成的細(xì)孔填充電解液。以此方式，由于在敏化型太陽(yáng)能電池模塊中需要在電池單元形成之后將電池單元的內(nèi)部置于真空狀態(tài)，并將電解液填充到電池單元中，存在制造處理復(fù)雜的問(wèn)題。考慮到前述觀點(diǎn)而進(jìn)行本發(fā)明，并打算提出一種能簡(jiǎn)化處理的光電池模塊和該光電池模塊的制造方法。為了解決以上所述的主題，根據(jù)本發(fā)明的光電池模塊包括透明襯底；透明導(dǎo)電層， 其設(shè)置在透明襯底上；多孔半導(dǎo)體層，其設(shè)置在透明導(dǎo)電層上；對(duì)電極層，其以與多孔半導(dǎo)體層分離的關(guān)系設(shè)置；電解液，其浸漬多孔半導(dǎo)體層和對(duì)電極層；電池單元分隔壁，其設(shè)置在透明襯底上，并圍繞多孔半導(dǎo)體層和對(duì)電極層的周圍；以及密封劑層，其以液體狀材料的狀態(tài)配置在與透明襯底相反一側(cè)覆蓋電池單元分隔壁而密封電解液，液體狀材料被固化。因此，在光電池模塊中，通過(guò)在將電解液填充到由電池單元分隔壁和透明襯底形成的電池單元中的空間中之后將液體狀材料配置成覆蓋電池單元分隔壁，然后使液體狀材料固化而將電解液密封在電池中。根據(jù)本發(fā)明的光電池模塊的制造方法包括如下步驟透明導(dǎo)電層形成步驟在透明襯底上設(shè)置透明導(dǎo)電層；多孔半導(dǎo)體層形成步驟在透明導(dǎo)電層上設(shè)置多孔半導(dǎo)體層； 對(duì)電極層和電池單元分隔壁形成步驟以與多孔半導(dǎo)體層分離的狀態(tài)設(shè)置對(duì)電極層，并設(shè)置電池單元分隔壁，電池單元分隔壁被設(shè)置在透明襯底上，并圍繞多半導(dǎo)體層的周圍；電解液浸沒(méi)步驟將電解液浸漬多孔半導(dǎo)體層和對(duì)電極層；液體樹(shù)脂配置步驟將液體狀材料配置成在與透明襯底相反一側(cè)覆蓋電池單元分隔壁，以密封電解液；以及固化步驟固化液體狀材料。因此，在光電池模塊的制造方法中，通過(guò)在將電解液填充到由電池單元分隔壁和透明襯底形成的電池單元中的空間之后將液體狀材料配置成覆蓋電池單元分隔壁，然后固化液體狀材料，而將電解液密封在電池中。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在將電解液填充到由電池單元分隔壁和透明襯底形成的電池單元中的空間之后將液體狀材料配置成覆蓋電池單元分隔壁，然后固化液體狀材料，而將電解液密封在電池中。因而，利用本發(fā)明，能實(shí)施能簡(jiǎn)化處理的光電池模塊和光電池模塊的制
造方法。


圖1是示出傳統(tǒng)的敏化型太陽(yáng)能電池模塊的構(gòu)造的示意圖。圖2是示出根據(jù)本實(shí)施例的敏化型太陽(yáng)能電池模塊的構(gòu)造的示意圖。圖3是圖示制造方法的流程圖。圖4是圖示電極形成的示意圖。圖5是圖示電池單元分隔壁的形成的示意圖。圖6是圖示電解液的填充的示意圖。圖7是圖示液體狀態(tài)密封劑的填充的示意圖。圖8是示出根據(jù)另一實(shí)施例的敏化型太陽(yáng)能電池模塊的構(gòu)造的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。要注意，以下列順序給出描述。1.實(shí)施例2.其他實(shí)施例1.實(shí)施例1-1.敏化型太陽(yáng)能電池的構(gòu)造參照?qǐng)D2，附圖標(biāo)記11 一般性地表示敏化型太陽(yáng)能電池模塊，與傳統(tǒng)構(gòu)造類似的元件用類似的附圖標(biāo)記來(lái)表示。敏化型太陽(yáng)能電池11通過(guò)在電極側(cè)襯底12和覆蓋膜14之間形成彼此串聯(lián)連接的八個(gè)電池單元構(gòu)造而成。在圖2的⑶中，示出了敏化型太陽(yáng)能電池模塊的剖視圖。要注意，為了便于圖示，在圖2的(B)中僅僅示出四個(gè)電池單元。在圖2的(B)后續(xù)的附圖中也同樣如此，并且僅僅在剖視圖中示出四個(gè)電池單元，實(shí)際上設(shè)置八個(gè)電池單元。敏化型太陽(yáng)能電池模塊11包括電極側(cè)襯底12、透明導(dǎo)電層5、電池單元分隔壁6、 多孔半導(dǎo)體層7、多孔絕緣層8、對(duì)電極層9、電解液10 (未示出)、密封劑層13和覆蓋膜14。 要注意，電解液10被置于其浸漬多孔半導(dǎo)體層7、多孔絕緣層8和對(duì)電極層9的狀態(tài)。光通過(guò)電極側(cè)襯底12進(jìn)入。光經(jīng)過(guò)電極側(cè)襯底12和透明導(dǎo)電層5，并照射在多孔半導(dǎo)體層7上。多孔半導(dǎo)體層7吸收光，并離子化，以放出電子。放出的電子傳送到透明導(dǎo)電層5。另一方面，透明導(dǎo)電層5將電子通過(guò)對(duì)電極層9供應(yīng)到電解液10。電解液10通過(guò)還原反應(yīng)接收電子。此處，電解液10浸漬多孔半導(dǎo)體層7、多孔絕緣層8和對(duì)電極層9。因而，電解液10將接收到的電子供應(yīng)到多孔半導(dǎo)體層7。結(jié)果，多孔半導(dǎo)體層7能接收電極， 并返回到其中其未被離子化的通常狀態(tài)。具體地，敏化型太陽(yáng)能電池模塊11能用作響應(yīng)于光而產(chǎn)生電流并且其中對(duì)電極9 用作正電極而透明導(dǎo)電層5用作負(fù)電極的電池。電極側(cè)襯底12可以由任何材料構(gòu)成，只要其使得具有用于光電轉(zhuǎn)換的波長(zhǎng)的光以高透過(guò)率通過(guò)并具有電絕緣即可，例如，玻璃、樹(shù)脂等用于電極側(cè)襯底12。在大多數(shù)情況下，玻璃用于電極側(cè)襯底12，因?yàn)槠渚哂懈叩哪蜔嵝?。在使用?shù)脂的情況下，優(yōu)選地，使用耐熱性和透明性優(yōu)良的材料，例如，聚碳酸酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等。透明導(dǎo)電層5形成在電極側(cè)襯底12上，并被圖案化以將電池單元15串聯(lián)連接。透明導(dǎo)電層5可以由使得具有用于光電轉(zhuǎn)換的波長(zhǎng)的光以高透過(guò)率通過(guò)并具有導(dǎo)電性的材料形成，并且可以適當(dāng)?shù)厥褂醚趸a或者氧化銦。此外，通過(guò)摻雜其他原子，可以提高透明導(dǎo)電層5的導(dǎo)電性。作為要被摻雜的原子，氟、銻等可用于氧化錫，并且錫等可用于氧化銦。具體地，對(duì)于透明導(dǎo)電層5，使用銦-錫復(fù)合氧化物(ITO)、用氟摻雜的氧化錫(IV) (FTO)、氧化錫(IV)、氧化鋅(II)、銦-鋅復(fù)合氧化物(IZO)等。多孔半導(dǎo)體層7設(shè)置成與透明導(dǎo)電層5相鄰。對(duì)于多孔半導(dǎo)體層7，適當(dāng)?shù)厥褂弥T如二氧化鈦、氧化鋅、氧化鎢、氧化鈮、鈦酸鍶或者氧化鋅的η型金屬氧化物的半導(dǎo)體微粒、 具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料等。作為多孔半導(dǎo)體層7的材料，特別優(yōu)選銳鈦礦型的二氧化鈦。優(yōu)選地，半導(dǎo)體細(xì)微粒吸附有敏化染料，以確保高光電轉(zhuǎn)換效率。盡管敏化染料不受具體地限制，但是適當(dāng)?shù)厥褂糜袡C(jī)染料、金屬絡(luò)合物等，并且從性能方面，特別適合地使用釕基金屬絡(luò)合物。多孔絕緣層8設(shè)置成與多孔半導(dǎo)體層7和對(duì)電極層9相鄰，并將多孔半導(dǎo)體層7 和對(duì)電極層9彼此分離和隔離。優(yōu)選地，多孔絕緣層8通過(guò)電極側(cè)襯底12將入射到其的光擴(kuò)散和反射。這是因?yàn)橄胍岣叨嗫装塍w層8對(duì)光的吸收率。對(duì)于多孔絕緣層8，能使用已知的具有電絕緣的材料，并且例如，適當(dāng)?shù)厥褂枚?br> 化硅、金紅石二氧化鈦、氧化鋁、二氧化鋯等。對(duì)于對(duì)電極層9，能使用已知的具有導(dǎo)電性的材料。用于對(duì)電極層9的材料優(yōu)選地具有電穩(wěn)定性，并且適合地使用鉬、金、碳、導(dǎo)電性聚合物等。優(yōu)選地，對(duì)電極層9具有大的表面面積，以促進(jìn)電解液的還原反應(yīng)。電解液10是包括氧化還原制劑(氧化還原劑)的溶液。盡管對(duì)氧化還原制劑沒(méi)有限制，但是使用碘化物和金屬或有機(jī)物碘化鹽的組合、溴和金屬或有機(jī)物碘化鹽的組合等。電解液10是液體或凝膠的形式。從防止液體泄露的觀點(diǎn)，優(yōu)選地使用凝膠形式的電解液。盡管對(duì)用于電解液的凝膠化的方法沒(méi)有具體的限制，特別優(yōu)選纖維狀無(wú)機(jī)基體材料來(lái)保持電解液。這是因?yàn)樾×康臒o(wú)機(jī)基體材料能保持更大量的電解液，并可以抑制通過(guò)添加基體材料而產(chǎn)生的內(nèi)部抵抗，并防止光電效率的降低。通過(guò)將無(wú)機(jī)材料(例如，二氧化鈦)粉末分散到氫氧化鉀溶液中并在高壓釜中發(fā)生水熱反應(yīng)之后對(duì)該溶液進(jìn)行干燥來(lái)制備。此外，無(wú)機(jī)基體材料添加到具有溶解在其中的氧化還原制劑的電解液，并通過(guò)超聲波處理等分散以制備電解液10 (參照專利文件2)。優(yōu)選地，電解液10僅具有其浸漬在多孔半導(dǎo)體層7、多孔絕緣層8和對(duì)電極層9中的量，并且不形成僅由電解液10構(gòu)成的層。這是因?yàn)橐庠诰S持密封劑層13的良好特性。電池單元分隔壁6包圍多孔半導(dǎo)體層7、多孔絕緣層8和對(duì)電極層9的周圍，并將電池單元15彼此分開(kāi)。換言之，電池單元分隔壁6構(gòu)造電池單元15的外周。電池單元分隔壁6形成為其高度比對(duì)電極層9的高度高出的厚度大致等于密封劑層13的厚度，并與密封劑層13協(xié)作密封電池單元15。作為用于電池單元分隔壁6的分隔壁材料，能使用公知的具有電絕緣性的材料。 具體地，適當(dāng)?shù)厥褂酶鞣N樹(shù)脂材料。具體地，例如，適當(dāng)?shù)厥褂庙憫?yīng)于紫外線而固化的紫外線固化型樹(shù)脂、在與固化劑混合之后開(kāi)始固化的兩液體固化型樹(shù)脂、通過(guò)加熱而固化的熱硬化型樹(shù)脂、高溫液化的熱熔樹(shù)脂、低熔點(diǎn)玻璃熔塊等。對(duì)于電池單元分隔壁6，特別優(yōu)選紫外線固化型樹(shù)脂或者兩液體固化型樹(shù)脂。這是因?yàn)樵谖罩鬀](méi)有必要將熱施加到敏化染料。作為樹(shù)脂材料，能使用諸如例如環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、硅樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、酚樹(shù)月旨、聚氨酯樹(shù)脂和氨基樹(shù)脂的各種樹(shù)脂材料。由于樹(shù)脂材料與電解液10接觸，能適當(dāng)?shù)厥褂脤?duì)電解液10具有高化學(xué)抵抗的材料。密封劑層13覆蓋電池單元分隔壁6的覆蓋側(cè)，以密封電池單元15中的電解液10。 換言之，密封劑層13與電池單元分隔壁6協(xié)作以圍繞電池單元15并覆蓋電池單元15。優(yōu)選地，密封劑層13與對(duì)電極層9接觸。換言之，優(yōu)選地，在對(duì)電極層9和密封劑層13之間不形成電解液10的層。這是因?yàn)椋绻袒半娊庖?0與液體狀態(tài)的密封劑層13接觸 (處于此狀態(tài)中的密封劑層以下稱為液體狀密封材料)，則這阻礙了液體狀密封材料的固化并對(duì)作為密封劑層13的特性有不良的影響。密封劑層13是液體狀密封材料的固化物質(zhì)。對(duì)于液體狀密封材料，能使用公知的具有電絕緣的材料。例如，響應(yīng)于紫外線射線而固化的紫外線固化型樹(shù)脂、在與固化劑混合之后開(kāi)始固化的兩液體固化型樹(shù)脂、通過(guò)加熱而固化的熱硬化性型樹(shù)脂、高溫液化的熱熔樹(shù)脂、低熔點(diǎn)玻璃熔塊等適合地用作液體狀態(tài)密封材料。在紫外線固化型樹(shù)脂用作液體狀密封材料的情況下，液體狀密封材料通過(guò)紫外線的照射而固化。在兩液體固化型樹(shù)脂用作液體狀態(tài)密封材料的情況下，液體狀密封材料通過(guò)在室溫下保持液體狀密封材料達(dá)預(yù)定的時(shí)間段(例如，幾分鐘到幾小時(shí))而固化。在熱硬化型樹(shù)脂用作液體狀密封材料的情況下，液體狀材料通過(guò)用爐子等將液體狀材料以預(yù)定的加熱溫度(例如，80[°C ]至200[°C ])加熱而固化。熱熔樹(shù)脂和玻璃熔塊在受熱的狀態(tài)下液化，并用作液體狀材料。在施加了液體狀密封材料之后，其通過(guò)冷卻而固化。對(duì)于液體狀密封材料，特別優(yōu)選紫外線固化型樹(shù)脂和兩液體固化型樹(shù)脂的固化。 這是因?yàn)樵诠袒瘯r(shí)幾乎不需要施加熱，并且不需要對(duì)電解液10施加熱。作為此樹(shù)脂材料， 具有低透濕性的樹(shù)脂材料是優(yōu)選地，這是為了防止電解液10的蒸發(fā)。可以使用諸如例如環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、硅樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、酚樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂和氨基樹(shù)脂的各種樹(shù)脂材料。覆蓋膜14被設(shè)置以保護(hù)電池單元15，并具有抑制外部環(huán)境(尤其是濕度)的影響的作用，并且將串聯(lián)連接的八個(gè)電池單元15與外部屏蔽。覆蓋膜14至少通過(guò)將八個(gè)電池單元15的周圍粘接到電極側(cè)襯底12或透明導(dǎo)電層5或者兩者而固定到電極側(cè)襯底12。對(duì)粘接方法沒(méi)有限制，并且例如，能使用熱層疊、接合劑等。此外，覆蓋膜14可以不僅粘接到電池單元15的周圍，而且還可以粘接到電池單元15的覆蓋側(cè)的整個(gè)面。盡管覆蓋膜14不受具體限制，但是適當(dāng)?shù)厥褂镁哂械屯笣穸鹊哪ぁ＠?，適合地使用聚酰胺樹(shù)脂膜、蒸發(fā)金屬膜、其中金屬箔和樹(shù)脂膜預(yù)先層疊的層疊膜等。盡管對(duì)覆蓋膜 14的厚度沒(méi)有限制，但是優(yōu)選地使用厚度大于20[um](特別是大于50[um])的彩色膜，以降低透濕性。1-2.制造方法現(xiàn)在，參照?qǐng)D3的流程圖，描述敏化型太陽(yáng)能電池模塊11的制造方法。首先，例如如圖4所示通過(guò)濺射方法、氣相沉積方法等在電極側(cè)襯底12上形成透明導(dǎo)電層5(步驟SPl)。要注意，在圖4至圖7中，為了便于圖示，覆蓋側(cè)示出在空間的上側(cè)，并且上下方向與圖2所示的相反。然后，將電極(多孔半導(dǎo)體層7、多孔絕緣層8和對(duì)電極層9)形成在透明導(dǎo)電層5 上(步驟SP》。通過(guò)涂覆漿料形式的多孔半導(dǎo)體材料(例如，通過(guò)絲網(wǎng)印刷、光刻等)然后通過(guò)加熱而燒結(jié)多孔半導(dǎo)體材料，來(lái)形成多孔半導(dǎo)體層7。然后，多孔絕緣層8和對(duì)電極層9依次形成在多孔半導(dǎo)體層7上。多孔絕緣層8 和對(duì)電極層9類似于多孔半導(dǎo)體層7而形成。然后，電極側(cè)襯底12受到敏化染料溶液浸漬以吸收染料，并在去除過(guò)量的敏化染料之后，干燥電極側(cè)襯底12。如圖5所示，電池單元分隔壁6形成為使得將電池單元15彼此分開(kāi)(步驟SP3)。 電池單元分隔壁6通過(guò)例如用分配器、絲網(wǎng)印刷、光刻等施加液體狀的分隔壁材料，然后固化分隔壁材料而形成。然后，如圖6所示，將電解液10填充到電池單元15中(步驟SP4)。在低粘度液體狀的電解液用作電解液10并且電解液10通過(guò)分配器簡(jiǎn)單填充的情況下，例如，電解液10 通過(guò)表面張力或者毛細(xì)管現(xiàn)象而擴(kuò)散通過(guò)電池單元15的內(nèi)部，并且電解液10浸漬于多孔半導(dǎo)體層7、多孔絕緣層8和對(duì)電極層9。在凝膠形式的電解液用作電解液10的情況下，在電解液10通過(guò)分配器填充到電池單元15之后，例如，電解液10通過(guò)表面張力、毛細(xì)管現(xiàn)象等擴(kuò)散通過(guò)電池單元15的內(nèi)部，并且電解液10浸漬于多孔半導(dǎo)體層7、多孔絕緣層8和對(duì)電極層9。此外，通過(guò)將電解液10放置在對(duì)電極層9上然后通過(guò)刮刀等將電解液10推入對(duì)電極層9的內(nèi)部，電解液10 可以浸漬于多孔半導(dǎo)體層7、多孔絕緣層8和對(duì)電極層9中。為了促進(jìn)電解液10浸潤(rùn)到電池單元15的內(nèi)部中，可以對(duì)電解液10執(zhí)行振動(dòng)處理、超聲波處理等。如圖7所示，液體狀的密封材料施加到對(duì)電極層(步驟SPQ。對(duì)施加方法沒(méi)有限制，并且根據(jù)液體狀的密封材料的特性而適當(dāng)?shù)剡x擇施加方法。在液體狀的密封材料具有比較高的粘度(在10[rpm]下為IOOOOpa 以上)的情況下，例如通過(guò)分配器施加一定量的填充電池單元15的內(nèi)部(從對(duì)電極層9的表面到電池單元分隔壁6的上面)的液體狀的密封材料。此外，在施加了過(guò)量的液體形式的密封材料之后，可以使用刮刀去除過(guò)量的液體狀的密封材料。還可以使用諸如絲網(wǎng)印刷或者光刻的方法。在液體狀的密封材料具有比較低的粘度(在10[rpm]下低于IOOOOpa *s])的情況下，如果例如通過(guò)分配器、絲網(wǎng)印刷、光刻等施加液體狀的密封材料，則覆蓋側(cè)的表面通過(guò)重力而變平。
然后，液體狀的密封材料根據(jù)液體狀的密封材料的特性而固化以形成密封劑層 13(步驟 SP6)。最后，覆蓋膜14粘接到電極側(cè)襯底12以用覆蓋膜14覆蓋電池單元15 (步驟SP7)。 此時(shí)，覆蓋膜14和電池單元15之間的空間可以例如通過(guò)抽空而置于真空狀態(tài)。以此方式，通過(guò)設(shè)置圍繞多孔半導(dǎo)體層7、多孔絕緣層8和對(duì)電極層9的電池單元分隔壁6，將電解液10填充到它們中，用液體狀密封材料覆蓋電池單元分隔壁6的覆蓋側(cè)， 然后固化液體狀密封材料，使得敏化型太陽(yáng)能電池模塊11設(shè)置有密封劑層13。結(jié)果，在敏化型太陽(yáng)能電池模塊11中，電解液10可以填充到電池單元分隔壁6 中，電池單元分隔壁6在覆蓋側(cè)開(kāi)口較大。因而，利用敏化型太陽(yáng)能電池模塊11，與其中在有意形成電池使得其內(nèi)部空間具有密封狀態(tài)之后將電解液10通過(guò)在電池中預(yù)先形成的小孔注入的傳統(tǒng)的方法相比，能使得填充電解液10的處理得到顯著簡(jiǎn)化。1-3.操作和效果在以上所述的構(gòu)造中，敏化型太陽(yáng)能電池模塊11具有電極側(cè)襯底12作為透明襯底、設(shè)置在電極側(cè)襯底12上的透明導(dǎo)電層5、設(shè)置在透明導(dǎo)電層5上的多孔半導(dǎo)體層7、和以與多孔半導(dǎo)體層7分離的關(guān)系設(shè)置且使得多孔絕緣層8置于其間的對(duì)電極層9。敏化型太陽(yáng)能電池模塊11具有浸漬在多孔半導(dǎo)體層7和對(duì)電極層9中的電解液10、以及設(shè)置在電極側(cè)襯底12上并圍繞多孔半導(dǎo)體層7和對(duì)電極層9的周圍的電池單元分隔壁6。此外， 敏化型太陽(yáng)能電池模塊11具有密封劑層13，其以處于液體狀材料(液體形式的密封材料) 的狀態(tài)設(shè)置成覆蓋電池單元分隔壁6的覆蓋側(cè)(其是與電極側(cè)襯底12相反的一側(cè))以密封電解液10，并通過(guò)液體狀密封材料的固化而形成。結(jié)果，由于通過(guò)在填充電解液10之后使用具有高粘性的液體狀的密封材料覆蓋電池單元分隔壁6以密封電解液10而形成敏化型太陽(yáng)能電池模塊11，能簡(jiǎn)化填充電解液 10的處理。此處，在電池單元15中，優(yōu)選地，最大程度地不允許空氣進(jìn)入電池單元15的內(nèi)部， 以提高對(duì)熱循環(huán)等的耐環(huán)境性。例如，在使用固態(tài)膜和接合劑密封電池單元15的情況下， 接合劑必須硬化，同時(shí)電池單元分隔壁6、對(duì)電極層9和膜在真空下充分地接合，并且處理變得復(fù)雜。此外，在此情況下，由于必須使膜變形，建立其中正常地施加固定應(yīng)力的狀態(tài)，并且進(jìn)入膜很可能片狀脫落的狀態(tài)。相反，在敏化型太陽(yáng)能電池模塊11中，通過(guò)使用液體形式的可變形密封材料，通過(guò)單個(gè)步驟能合理地施加液體狀的密封材料。由于涂覆的液體狀的密封材料以此方式固化，電池單元15能被穩(wěn)定地密封，同時(shí)變形應(yīng)力不施加到電池單元15。同時(shí)，在專利文件1公開(kāi)的敏化型太陽(yáng)能電池中，由于沒(méi)有設(shè)置電池單元分隔壁， 電解液必須由電極保持，并且不能避免由于高熱或者振動(dòng)帶來(lái)的電解液的液體泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。此外，必須將電解液固化到接近固體的狀態(tài)，并且通過(guò)增大內(nèi)部抵抗而使光電轉(zhuǎn)換效率降低。相反，在敏化型太陽(yáng)能電池模塊11中，由于電池單元15被電極側(cè)襯底12、電池單元分隔壁6和密封劑層13密封，液體泄漏的風(fēng)險(xiǎn)較低，并且對(duì)于電解液10，電解液能從液體形式到凝膠形式當(dāng)中自由地選擇。因而，能維持高的光電轉(zhuǎn)換效率。密封劑層13從紫外線固化型樹(shù)脂或者兩液體固化型樹(shù)脂形成。結(jié)果，由于避免了電解液10填充之后所需的加熱步驟，電解液10不需要加熱，并且能防止由于電解液加熱而引起的特性降低等。密封劑層13與對(duì)電極層9接觸而得到保持。結(jié)果，由于液體狀的密封材料幾乎不與電解液10接觸，能避免由電解液10對(duì)液體狀的密封材料的固化反應(yīng)的抑制和由于該抑制而引起的特性降低。電解液10具有凝膠形式。結(jié)果，與電解液10是低粘性的溶液的情況相比，能有效地防止電解液10從小間隙等進(jìn)行的液體泄漏。電解液10由纖維狀無(wú)機(jī)基體保持。結(jié)果，僅僅通過(guò)小量的無(wú)機(jī)基體而使電解液10 凝膠化，電解液10能在一定程度上保持其內(nèi)部流動(dòng)性，并且能最大程度地抑制通過(guò)凝膠化而引起的光電轉(zhuǎn)換效率的降低。電池單元分隔壁6由樹(shù)脂形成。結(jié)果，與使用無(wú)機(jī)材料的情況相比，能消除燒結(jié)或者熔化而對(duì)高溫加熱的需要。多孔半導(dǎo)體層7吸收有敏化染料，并且電池單元分隔壁6由紫外線固化型樹(shù)脂或者兩液體固化型樹(shù)脂形成。結(jié)果，在敏化染料的吸收之后不需要執(zhí)行加熱步驟，并且能防止由于敏化染料的加熱引起的特性的降低。敏化型太陽(yáng)能電池模塊11還具有覆蓋膜14，其粘接到電極側(cè)襯底12或者透明導(dǎo)電層5，并覆蓋各具有電池單元15，每個(gè)電池單元15具有多孔半導(dǎo)體層7、對(duì)電極層9、電解液10、電池單元分隔壁6和密封劑層13。結(jié)果，在敏化型太陽(yáng)能電池模塊11中，電池單元15能被電極側(cè)襯底12和覆蓋膜 14密封，并因而能降低來(lái)自外部環(huán)境的濕度等的影響，并提高耐久性。利用以上所述的構(gòu)造，在敏化型太陽(yáng)能電池模塊11中，透明導(dǎo)電層5設(shè)置在電極側(cè)襯底12上；多孔半導(dǎo)體層7設(shè)置在透明導(dǎo)電層5上；設(shè)置處于與多孔半導(dǎo)體層7分離狀態(tài)中的對(duì)電極層9 ；并設(shè)置電池單元分隔壁6，其設(shè)置在電極側(cè)襯底12上，并圍繞多孔半導(dǎo)體層7的周圍。在敏化型太陽(yáng)能電池11中，電解液10浸漬于多孔半導(dǎo)體層7和對(duì)電極層 9中，并且液體狀密封材料的方式設(shè)置成覆蓋電池壁6的上部以密封電解液10，然后液體狀的密封材料被固化。結(jié)果，在敏化型太陽(yáng)能電池模塊11中，通過(guò)僅僅將電解液10填充到電池單元分隔壁6的內(nèi)部的簡(jiǎn)單和容易的處理而填充電解液10，電池單元分隔壁6的內(nèi)部對(duì)其覆蓋側(cè)較大地開(kāi)口。因而，本發(fā)明能實(shí)施通過(guò)簡(jiǎn)化處理而制造的光電池模塊和用于光電池模塊的制
造方法。2.其他實(shí)施例要注意，以上所述的實(shí)施例涉及敏化的太陽(yáng)能電池模塊11具有覆蓋膜14的情況。 本發(fā)明不限于此，并且例如，在圖8所示的敏化型太陽(yáng)能電池模塊21中不必要求覆蓋膜14。此外，以上所述的實(shí)施例涉及密封劑層13以埋置電池單元分隔壁6的從對(duì)電極層 9突起的部分的方式而形成。本發(fā)明不限于此，但是密封劑層23可以以從覆蓋側(cè)覆蓋對(duì)電極層9和電池單元分隔壁6的方式形成，例如如在圖8所示的敏化型太陽(yáng)能電池模塊21的情況那樣。在此情況下，電池單元分隔壁6不需要從對(duì)電極層9突出，而是形成為具有大致相等的高度。此密封劑層23通過(guò)諸如染料涂覆的各種涂覆方法形成。盡管在圖8中，密封劑層23設(shè)置到八個(gè)電池單元15的周圍，但是密封劑層23可以至少覆蓋電池單元分隔壁6 的覆蓋側(cè)，而不需要形成到八個(gè)電池單元15的周圍。結(jié)果，由于不針對(duì)每個(gè)電池單元15填充液體形式的密封樹(shù)脂而是針對(duì)每個(gè)敏化型太陽(yáng)能電池模塊21進(jìn)行涂覆，所以能簡(jiǎn)化處理。此外，盡管沒(méi)有在前述實(shí)施例的描述中具體地提及，例如，使電解液10與液體狀的密封材料的相溶性很低，并且使液體狀的密封材料的粘性較低(例如，在10[rpm]下 500[Pa-s]或者更低)。結(jié)果，在不允許空氣進(jìn)入電解液10和液體形式的密封材料之間的空間的情況下還能防止電解液10和液體形式的密封材料彼此相混。此外，由于液體狀材料的密封材料沿著電解液10擴(kuò)展，能簡(jiǎn)單、容易和可靠地密封電解液10。此外，以上所述的實(shí)施例涉及對(duì)電極層9和密封劑層13彼此接觸的情況。本發(fā)明不限于此，而是對(duì)電極層9和密封劑層13不必彼此接觸。例如，如果將固化不受電解液10 阻礙的材料用于密封劑層13，則即使形成電解液10的層，也沒(méi)有問(wèn)題。還可以在電解液10 和密封劑層13之間形成用將它們彼此分離的分離層。對(duì)于分離層，可以使用液體、膜等。此外，以上所述的實(shí)施例涉及其中多孔半導(dǎo)體層7和對(duì)電極層9隔著多孔絕緣層8 而彼此分離的情況。本發(fā)明不限于此，而是僅僅需要將多孔半導(dǎo)體層7和對(duì)電極層9彼此分離，并且不一定需要多孔絕緣層8。此外，以上所述的實(shí)施例涉及通過(guò)將漿料形式的物質(zhì)在將其涂覆之后進(jìn)行燒結(jié)而形成多孔半導(dǎo)體層7、多孔絕緣層8和對(duì)電極層9的情況。本發(fā)明不限于此，并且漿料形式的物質(zhì)不必進(jìn)行燒結(jié)。在敏化染料不受破壞的范圍內(nèi)通過(guò)干燥步驟而形成多孔絕緣層8和對(duì)電極層9的情況下，可以在敏化染料被多孔半導(dǎo)體層7吸收之后形成多孔絕緣層8和對(duì)電極層9。此外，在此情況下，可以在形成電池單元分隔壁6之后形成多孔絕緣層8和對(duì)電極層9。此外，以上所述的實(shí)施例涉及光電池模塊是敏化型太陽(yáng)能電池，其中敏化染料被多孔半導(dǎo)體層7吸收的情況。本發(fā)明不限于此，而是不必吸收敏化染料，并且本發(fā)明能應(yīng)用到所有濕型的光電池模塊。此外，以上所述的實(shí)施例涉及其中作為光電池模塊的敏化型太陽(yáng)能電池模塊由作為透明襯底的電極側(cè)襯底12、作為透明導(dǎo)電層的透明導(dǎo)電層5、作為多孔半導(dǎo)體層的多孔半導(dǎo)體層7、作為對(duì)電極層的對(duì)電極層9、作為電解液的電解液10、作為電池單元分隔壁的電池單元分隔壁6和作為密封層的密封劑層13而構(gòu)造。本發(fā)明不限于此，而是本發(fā)明的光電池模塊可以由透明襯底、透明導(dǎo)電層、多孔半導(dǎo)體層、對(duì)電極層、電解液、電極分隔壁和密封層構(gòu)造。工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明能用于例如結(jié)合在各種電子設(shè)備中的光電池模塊。附圖標(biāo)記的說(shuō)明1、11、21...敏化型太陽(yáng)能電池模塊，5...透明導(dǎo)電層，6...電池單元分隔壁， 7...多孔半導(dǎo)體層，8...多孔絕緣層，9...對(duì)電極層，10...電解液，12...電極側(cè)襯底，13， 23...密封劑層，14...覆蓋膜，15...電池單元
權(quán)利要求
1.一種光電池模塊，其包括 透明襯底；透明導(dǎo)電層，其設(shè)置在所述透明襯底上； 多孔半導(dǎo)體層，其設(shè)置在所述透明導(dǎo)電層上； 對(duì)電極層，其以與所述多孔半導(dǎo)體層分離的關(guān)系設(shè)置； 電解液，其浸漬于所述多孔半導(dǎo)體層和所述對(duì)電極層中；電池單元分隔壁，其設(shè)置在所述透明襯底上，并圍繞所述多孔半導(dǎo)體層和所述對(duì)電極層的周圍；以及密封層，其由在與所述透明襯底相反一側(cè)覆蓋所述電池單元分隔壁而密封所述電解液的液體狀材料固化而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電池模塊，其中，所述密封層由紫外線固化型樹(shù)脂或者兩液體硬化型樹(shù)脂構(gòu)造。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電池模塊，其中，所述密封層與所述對(duì)電極層接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電池模塊，其中，所述電解液是凝膠的形式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光電池模塊，其中，所述電解液由纖維狀無(wú)機(jī)基體保持。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光電池模塊，其中，所述電池單元分隔壁由樹(shù)脂構(gòu)造。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光電池模塊，其中所述多孔半導(dǎo)體層吸收有敏化染料；并且所述電池單元分隔壁由紫外線固化型樹(shù)脂或者兩液體硬化型樹(shù)脂構(gòu)造。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電池模塊，還包括覆蓋膜，其粘接到所述透明襯底或所述透明導(dǎo)電層，并覆蓋具有所述多孔半導(dǎo)體層、所述對(duì)電極層、所述電解液、所述電池單元分隔壁和所述密封層的電池單元。
9.一種光電池模塊的制造方法，包括以下步驟 透明導(dǎo)電層形成步驟在透明襯底上設(shè)置透明導(dǎo)電層；多孔半導(dǎo)體層形成步驟在所述透明導(dǎo)電層上設(shè)置多孔半導(dǎo)體層； 對(duì)電極層和電池單元分隔壁形成步驟以與所述多孔半導(dǎo)體層分離的狀態(tài)設(shè)置對(duì)電極層，并設(shè)置電池單元分隔壁，所述電池單元分隔壁被設(shè)置在所述透明襯底上，并圍繞所述多半導(dǎo)體層的周圍；電解液浸漬步驟將電解液浸漬于所述多孔半導(dǎo)體層和所述對(duì)電極層中； 液體樹(shù)脂配置步驟將液體狀材料配置成在與所述透明襯底相反一側(cè)覆蓋所述電池單元分隔壁，以密封所述電解液；固化步驟固化所述液體狀材料。
全文摘要
在敏化型太陽(yáng)能電池模塊(11)中，透明導(dǎo)電層(5)設(shè)置在電極側(cè)襯底(12)上，多孔半導(dǎo)體層(7)設(shè)置在透明導(dǎo)電層(5)上，對(duì)電極層(9)與多孔半導(dǎo)體層(7)分離地設(shè)置，并且圍繞多孔半導(dǎo)體層(7)的電池單元分隔壁(6)設(shè)置在電極側(cè)襯底(12)上。在敏化型太陽(yáng)能電池模塊(11)中，用電解液(10)浸漬多孔半導(dǎo)體層(7)和對(duì)電極層(9)，液體狀密封材料布置成覆蓋電池分隔件(6)的上部，以達(dá)到密封電解液(10)的目的，并且液體密封材料被固化。在敏化型太陽(yáng)能電池模塊(11)中，處理能得到簡(jiǎn)化。
文檔編號(hào)H01M2/08GK102473989SQ201080036180
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月21日
發(fā)明者小峰徹也, 諸岡正浩, 長(zhǎng)野安則, 高田晴美 申請(qǐng)人:索尼公司