光电转换元件组件的制作方法

专利名称：光电转换元件组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电转换元件组件。

背景技术：
色素增感型太阳能电池是由瑞士的格莱才尔开发的，由于其具有光电转换效率 高、制造成本低的优点，所以作为新型太阳能电池受到世人关注。色素增感型太阳能电池的简要结构为，具备在设有透明导电膜的透明基材上 设有担载了光增感色素的多孔氧化物半导体层的工作电极，和与该工作电极相向设置的 对电极，并在这些工作电极和对电极之间填充了含氧化还原对的电解质，并用密封材料 进行了包围。这种色素增感型太阳能电池，是由吸收了太阳光等入射光的光增感色素发生的 电子注入到氧化物半导体微粒中，在工作电极和对电极之间产生电动势，从而发挥将光 能转换为电力的光电转换元件的功能。在下述专利文献1中公开了设有多个这种色素增感型太阳能电池，并且各太阳 能电池彼此电连接的色素增感型太阳能电池组件。专利文献1 日本特开2007-220606号公报在专利文献1所记载的色素增感型太阳能电池组件中，各太阳能电池的工作电 极及对电极向被密封材料包围的区域的外侧延伸。而且，将各太阳能电池排列成平面 状，使一个太阳能电池的工作电极的延伸部分的对电极侧的表面与另一太阳能电池的对 电极的延伸部分的工作电极侧的表面相对，从而将它们之间利用作为导电部件的导电性 粘接剂连接。如此，在专利文献1所记载的色素增感型太阳能电池组件中，导电性粘接剂被 配置在工作电极和对电极之间且连接工作电极和对电极，所以一旦利用导电性粘接剂连 接一个太阳能电池的工作电极和另一太阳能电池的对电极，则连接的解除或再次连接将 变得困难。因此，存在色素增感型太阳能电池彼此的连接的变更或导电部件的变更这样 的色素增感型太阳能电池组件的维护变得困难这样的问题。

发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种易于维护的光电转换元件组件。本发明的光电转换元件组件，其特征在于，具备具有彼此相向的第一电极和 第二电极的多个光电转换元件，和将上述光电转换元件之间进行电连接的导电部件，其 中，各个上述光电转换元件以彼此从第一电极朝向上述第二电极的方向成为相同方向的 方式被配置成平面状，上述导电部件，在至少一个光电转换元件的上述第一电极的与上 述第二电极侧相反侧的表面与上述第一电极连接，同时在另外的至少一个光电转换元件 的上述第二电极的上述第一电极侧的表面中，在从与上述第二电极的表面垂直的方向看 第二电极时不与上述第一电极重合的位置与上述第二电极连接。
按照这种光电转换元件组件，各个光电转换元件以彼此从第一电极朝向第二电 极的方向成为相同方向的方式被配置成平面状，所以各个光电转换元件的第一电极的与 第二电极侧相反侧的表面及第二电极的第一电极侧的表面朝向相同的方向。而且，导电 部件，与至少一个光电转换元件的第一电极的与第二电极侧相反侧的表面连接，并且与 另外的至少一个光电转换元件的第二电极的第一电极侧的表面连接。因此，在变更导电 部件的连接时，能够从相同的方向进行变更。此外，导电部件，在第二电极的第一电极 侧中，在从与第二电极的表面垂直的方向看第二电极时不与第一电极重合的位置与第二 电极连接。因此，在变更导电部件的连接时，第一电极不会成为障碍，能够易于进行作 业。由此，能够容易地进行光电转换元件之间的连接变更或导电部件的交换这样的维 护。此外，在上述光电转换元件组件中，优选为，上述导电部件将形成在上述第一 电极上的端子和形成在上述第二电极上的端子连接。通过这种结构，能够在进行光电转换元件之间的连接的变更或导电部件的交换 时，从第二电极上的端子取下导电部件，因此与在第二电极上直接连接导电部件的情况 相比，能够抑制给第二电极带来损伤。此外，在上述光电转换元件组件中，上述导电部件可以由导电线构成。此外，在上述光电转换元件组件中，上述导电部件可以由导电性粘接剂构成。此外，在上述光电转换元件组件中，上述导电部件可以由高熔点焊锡构成。此外，在上述光电转换元件组件中，优选为，在上述第一电极与上述导电部件 连接的上述光电转换元件的上述第二电极的上述导电部件侧的表面，被绝缘部件覆盖。按照这种光电转换元件组件，即使在导电部件和第一电极被连接的的光电转换 元件的第二电极与导电部件之间侵入导电性的异物等，也能通过绝缘部件来防止第二电 极和导电部件之间的短路。因此，在导电部件和第一电极被连接的的光电转换元件中， 防止了经由导电部件的第一电极和第二电极的短路，并且经由导电部件，能够防止导电 部件和第一电极被连接的的光电转换元件的第二电极和另一光电转换元件的第二电极发 生短路。此外，在上述光电转换元件组件中，优选为，光电转换元件为，在上述第一电 极和上述第二电极之间，担载了光增感色素的多孔氧化物半导体层和电解质被密封材料 密封的光电转换元件，上述绝缘部件由上述密封材料的一部分构成。按照这种光电转换元件组件，能够以简单的结构来防止光电转换元件之间的短路。按照本发明，能够提供易于维护的光电转换元件组件。


图1为表示本发明第一实施方式所涉及的光电转换元件组件的截面图。图2为表示本发明第二实施方式所涉及的光电转换元件组件的截面图。图3为表示本发明第三实施方式所涉及的光电转换元件组件的截面图。图4为表示本发明第四实施方式所涉及的光电转换元件组件的截面图。图5为表示图1所示的光电转换元件组件的变形例的截面图。
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标号说明1...透明导电体；2...透明基材；3...多孔氧化物半导体层；4...金属板；5...电 解质；6...催化剂层；7...端子；8...端子；9...导电线；9a...导电性粘接剂；10...第一电 极；11...工作电极；12...对电极；14...密封材料；20...第二电极；35...集电配线；100、 110、120、130、140...光电转换元件;200、210、220、230、240...光电转换元件组件。
具体实施例方式以下，参照附图，对本发明所涉及的光电转换元件组件的优选实施方式进行说明。(第一实施方式)图1为表示本发明第一实施方式所涉及的光电转换元件组件的简要截面图。如图1所示那样，光电转换元件组件200具备一组光电转换元件100、100和连 接光电转换元件100、100的作为导电部件的导电线9。首先，对光电转换元件100、100进行说明。其中，一组光电转换元件100、100 为彼此相同的结构，所以只对一方的光电转换元件100进行说明。光电转换元件100作为主要结构要素具备工作电极11;与工作电极11相向配 置的对电极12;配置在工作电极11和对电极12之间的电解质5 ；以及包围电解质5的密 封材料14。(工作电极)工作电极11具备第二电极20，由透明基材2及在透明基材2的一面设置的透 明导电体1构成；以及多孔氧化物半导体层3，设在透明导电体1上，并担载有光增感色 素。透明基材2通过由光透射性材料构成的基板构成。作为这种材料，可以举出 玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)、聚萘二甲酸乙二 醇酯(PEN)等，通常情况下，只要是作为光电转换元件的透明基材使用的材料都可以使 用。透明基材2在考虑到对电解质的耐性等而从这些中适当选择。此外，透明基材2尽 可能优选为光透射性优越的基材，更优选为光透射率在90%以上的基材。透明导电体1为透明导电膜，且为形成在透明基材2的一面的一部分或整个面上 的薄膜。为了设成不会显著地损害工作电极11的透明性的构造，透明导电体1优选为 由导电性金属氧化物构成的薄膜。作为这种导电性金属氧化物，例如可举出铟锡氧化物 (ITO) >掺氟氧化锡(FTO)、氧化锡(SnO2)等。此外，透明导电体1可以由单层构成，也 可以由以不同导电性金属氧化物构成的多层的层叠体构成。透明导电体1以单层构成的 情况下，从便于成膜且制造成本便宜这样的观点考虑，透明导电体1优选为ITO、FTO, 此外，从具有高耐热性及耐药性的观点考虑，更优选为由FTO构成。此外，当透明导电体1由以多层构成的层叠体构成时，优选为能够反映各层的 特性。其中，优选为在由ITO构成的膜上层叠了由FTO构成的膜而成的层叠膜。此时， 能够实现具有高导电性、耐热性及耐药性的透明导电体1，能够构成可视域中光的吸收 量少且导电率高的透明导电性基板。此外，透明导电体1的厚度例如只要在0.01 μιη 2μιη的范围即可。
作为形成多孔氧化物半导体层3的氧化物半导体，没有特别的限定，通常情况 下，只要是用于形成光电转换元件用的多孔氧化物半导体层的物质都可以使用。作为这 种氧化物半导体，例如，可以举出氧化钛(TiO2)、氧化锡(SnO2)、氧化钨(WO3)、氧 化锌(ZnO)、氧化铌(Nb2O5)，钛酸锶(SrTiO3)、氧化铟(In3O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化 铊(Ta2O5)、氧化镧(La2O3)、氧化钇(Y2O3)、氧化钬(Ho2O3)、氧化铋(Bi2O3)、氧化铈 (CeO2)、氧化铝(Al2O3),还可以是由这些的两种以上构成的氧化物半导体。这些氧化物半导体的粒子的平均粒径为1 IOOOnm时，使得由色素覆盖的氧化 物半导体的表面积增大，即进行光电转换的地方变广，能够生成更多的电子，因此是优 选的。此外，多孔氧化物半导体层3优选为层叠粒度分布不同的氧化物半导体粒子而构 成的。此时，能够在半导体层内反复引起光的反射，减少向多孔氧化物半导体层3的外 部逃逸的入射光，而能够高效地将光转换为电子。多孔氧化物半导体层3的厚度例如只 要是0.5 50 μ m即可。另外，多孔氧化物半导体层3还可以由以不同的材料构成的多 个氧化物半导体的层叠体来构成。作为形成多孔氧化物半导体层3的方法，例如可以应用如下方法对将市售的 氧化物半导体粒子分散到所希望的分散介质中的分散液，或能通过溶胶凝胶法来调制的 胶体溶液，根据需要添加所希望的添加剂后，通过丝网印刷法、喷墨印刷法、辊涂法、 刮刀法、喷涂法等公知的涂布方法涂布后，用加热处理等来形成空隙而进行多孔化的方法等。作为光增感色素，可举出配体中含有联吡啶结构、三联吡啶结构等的钌配合 物，卟啉、酞菁等含金属配合物，曙红、罗丹明、部花青等有机色素等，在这些中可以 选择适于用途、使用半导体的要求的物质而没有特别限定。具体来讲，可以使用N3、 N719、黑染料(Blackdye)等。(电解质)电解质5可以使用在多孔氧化物半导体层3内含浸电解液而构成的电解质，或在 多孔氧化物半导体层3内含浸电解液后，对该电解液使用适当的凝胶化剂进行凝胶化(准 固化)，而与多孔氧化物半导体层3—体形成的电解质，或含离子性液体、氧化物半导体 粒子或导电性粒子的凝胶状电解质。作为上述电解液，使用将碘、碘化物离子、叔丁基吡啶等电解质成分溶解到碳 酸乙烯酯或甲氧基乙腈等有机溶剂中的电解液。作为将该电解液凝胶化时使用的凝胶化 剂，可举出聚偏氟乙烯、聚乙烯氧化物衍生物、氨基酸衍生物等。作为上述离子性液体，没有特别的限定，可举出在室温下呈液体，且将具有 季铵化的氮原子的化合物作为阳离子或阴离子的常温熔融性盐。作为常温熔融性盐的 阳离子，可举出季铵化咪唑错衍生物、季铵化吡啶错衍生物、季铵化铵衍生物等。作 为常温熔融性盐的阴离子，可举出BF4_、PF6-, F(HF)n-,双(三氟甲基磺酰)亚胺 [N(CF3SO2)2-],碘化物离子等。作为离子性液体的具体例，可以举出季铵化咪唑锡系阳 离子和碘化物离子或双(三氟甲基磺酰)亚胺离子等构成的盐类。作为上述氧化物半导体粒子，物质的种类、粒子尺寸等没有特别的限定，使用 与以离子性液体为主体的电解液的混合性优越并使该电解液凝胶化的粒子。此外，氧化 物半导体粒子必须要不使电解质的导电性下降，且对于包含在电解质中的其他共存成分
6的化学稳定性优越。尤其，优选为即使电解质包含碘/碘化物离子、溴/溴化物离子等 氧化还原对的情况下，氧化物半导体粒子也不会产生由氧化反应而引起的劣化的粒子。作为这种氧化物半导体粒子，优选为选自Ti02、SnO2> WO3> ZnO> Nb2O5， In2O3> ZrO2> Ta2O5> La203、SrTiO3> Y203、Ho2O3> Bi2O3> CeO2> Al2O3 中的一种或两
种以上的混合物，特别优选为二氧化钛微粒(纳米粒子)。该二氧化钛的平均粒径优选为 2nm IOOOnm 左右。作为上述导电性粒子，使用导电体或半导体等具有导电性的粒子。该导电性粒 子的电阻率的范围优选为1.0Χ10_2Ω · cm以下，更优选为1.0Χ10_3Ω · cm以下。此 外，导电性粒子的种类、粒子尺寸等没有特别的限定，使用与以离子性液体为主体的电 解液的混合性优越并使该电解液凝胶化的粒子。对于这种导电性粒子，要求电解质中导 电性难以下降，且对于包含在电解质中的的其他共存成分的化学稳定性优越。尤其，优 选为即使电解质包含碘/碘化物离子、溴/溴化物离子等氧化还原对的情况下，也不会产 生由氧化反应等而引起的劣化的粒子。作为这种导电性粒子，可举出以碳为主体的物质构成的粒子，作为具体例，可 以例示碳纳米管、碳纤维、炭黑等粒子。这些物质的制造方法均已知，此外还可以使用 市售品。(对电极)对电极12由第一电极10构成。第一电极由金属板4和催化剂层6构成，其中， 上述金属板4由钛或钛合金构成。另外，促进还原反应的催化剂层6形成在金属板4的 工作电极11侧的表面。催化剂层6由钼、碳等构成。(密封材料)密封材料14连结工作电极11和对电极12，工作电极11和对电极12之间的电解 质5被密封材料14包围而被密封。作为构成密封材料14的材料，例如举出离聚物、乙 烯-乙烯基乙酸酐共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、紫外线固化 树脂以及乙烯醇聚合物。另外，密封材料14可以仅由树脂构成，还可以由树脂和无机填 料构成。(端子)在对电极12的与工作电极11侧相反侧的表面，形成有端子7。端子7由高熔点 焊锡、含铜及镍中至少一方的金属部件构成。作为高熔点焊锡，优选使用熔点在200°C以上(例如210°C以上)的焊锡。作为 这种高熔点焊锡，可以举出Sn-Cu系、Sn-Ag系、Sn-Ag-Cu系、Sn-Au系、Sn-Sb系、 Sn-Pb系(Pb含量例如超过85质量％)等，可以在它们中单独使用一个，也可以并用两 种以上。此外，作为构成金属部件的材料，除铜、镍单体之外，还可举出在铜及镍的至 少一方中含其他金属材料的金属材料等。另外，在本实施方式中，在端子7上，形成有用于连接导电线等和端子7的焊锡 13。作为焊锡13，没有特别的限定，但是在端子7为高熔点焊锡的情况下，优选为熔点 低于高熔点焊锡的焊锡(以下，有时称为低熔点焊锡)。作为低熔点焊锡，例如优选使 用熔点不足200°C的焊锡。作为这样的焊锡，可举出共晶类型(例如Sn-Pb等)、无铅型(例如 Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Ag-Cu、Sn-Zn> Sn-Zn-B 等)等。通过使用低熔点焊锡，能够抑制焊接导电线9等和端子7时多孔氧化物半导体层 3所担载的光增感色素或电解质5成为高温，从而能够抑制光增感色素或电解质5劣化。此外，在工作电极11的第一电极侧的被密封材料14的外周包围的外侧区域，在 透明导电体1上形成有端子8。此外，形成在一方的光电转换元件100上的端子8，在另 一方的光电转换元件100中，从与工作电极11的表面垂直的方向看工作电极11时形成于 不与对电极12重合的位置。作为构成端子8的材料，可举出金、银、铜、钼、铝等金 jM ο另外，在本实施方式中，在端子8上，形成有用于连接导电线等和端子8的焊锡 13。端子8上的焊锡13只要使用与端子7上的焊锡13相同的即可。下面，对光电转换元件100彼此的连接进行说明。如图1所示那样，光电转换元件组件200在一组光电转换元件100、100中，共 用透明基材2。因此，光电转换元件100、100彼此从对电极12朝向工作电极11的方向 相同，配置成平面状。在这种光电转换元件组件200中的一方的光电转换元件100的对电极12上的第 一端子7上，通过焊锡13连接有导电线9的一端。并且，在另一方的光电转换元件100 的工作电极11中，形成于不与一方的光电转换元件100的对电极12重合的位置上的端子 8，通过焊锡13连接有导电线9的另一端。由此，一组光电转换元件100、100串联连接。作为导电线9，可以使用由铜、焊锡等的金属等导电性材料构成的线材，如导 线、焊锡带状电线等。按照本实施方式的光电转换元件组件200，各个光电转换元件100、100以彼此 从对电极12朝向工作电极11的方向成为相同方向的方式配置成平面状。因此，各个光 电转换元件100、100的对电极12的与工作电极11侧相反侧的表面及工作电极11的对电 极12侧的表面朝向相同的方向。而且，导电线9的一端在被配置的光电转换元件100、 100中，与形成在一方的光电转换元件100的对电极12的与工作电极11相反侧的第一端 子7连接。并且，导电线9的另一端与形成在另一方的光电转换元件100的工作电极11 的对电极12侧的端子8连接。由此光电转换元件组件200将一方的光电转换元件100和 另一方的光电转换元件100从相同的方向经由导电线9进行连接。因此，光电转换元件 组件200在变更导电线9的连接时能够从相同的方向进行变更。此外，导电线9在工作 电极11的对电极12侧，在形成在从与工作电极11的表面垂直的方向看工作电极11时不 与对电极12重合的位置上的端子上，与工作电极11连接。因此，即使在变更导电线9 的连接的情况下，对电极12也不会变成障碍，能够容易进行作业。这样，能够容易进行 光电转换元件100、100彼此的连接的变更或导电线9的交换这样的维护。此外，光电转换元件组件200在进行光电转换元件100、100彼此的连接的变更 或导电部件的交换时，能够从工作电极11的端子8取下导电线9，因此与在工作电极11 上直接连接导电线9的情况相比，能够抑制给工作电极11的透明导电体1带来损伤。下面，对图1所示的光电转换元件组件200的制造方法进行说明。首先，准备一组光电转换元件100、100 (光电转换元件准备工序)。
光电转换元件组件200由于其一组光电转换元件100、100共用透明基材2，所以 同时制造各个光电转换元件100、100。以下，只对一方的光电转换元件100的制造进行 说明。

首先，准备工作电极11和对电极12 (准备工序)。工作电极11能够通过下面的工序得到。最初，在透明基材2的一面上形成透明 导电体1作为第二电极20。接着，在透明导电体1上形成多孔氧化物半导体层3。接 着，使多孔氧化物半导体层3担载光增感色素。作为在透明基材2上形成透明导电体1的方法，例如举出溅射法、CVD(化学气 相成长)法、喷雾热分解法(SPD法)、蒸镀法等薄膜形成法。其中，优选为喷雾热分解 法。通过将透明导电体1用喷雾热分解法来形成，能够容易控制雾度率。此外，喷雾热 分解法由于不需要真空系统，能够实现制造工序的简化及低成本化，因此是优选的。作为在透明导电体1上形成多孔氧化物半导体层3的方法，主要由涂布工序和干 燥、煅烧工序构成。作为涂布工序，例如举出将TiO2粉末和表面活性剂及增粘剂按照规 定比例混合而成的TiO2胶体糊剂，涂布到已实现亲水性的透明导电体1的表面。此时， 作为涂布法，可举出使用加压机构(例如，玻璃棒)将上述胶体按压到透明导电体1上， 同时使涂布的胶体保持均勻的厚度的方式使加压机构在透明导电体1上移动的方法。作 为干燥、煅烧工序，例如举出在大气环境下在室温中放置约30分钟，使涂布的胶体干燥 之后，使用电炉以450°C的温度大致煅烧60分钟的方法。作为在多孔氧化物半导体层3上担载光增感色素的方法，首先预备色素担载用 色素溶液，例如向乙腈和t-丁醇以容积比设为1 1而制成的溶剂添加极微量的N3色素 粉末而调制的溶液。接着，在装入浅底盘状容器内的光增感色素作为溶剂含有的溶液中，浸入用另 外的电炉以120 150°C左右进行加热处理而形成多孔氧化物半导体层3的第二电极20， 以这种状态在暗处浸渍一昼夜(大约20小时)。其后，从含有光增感色素的溶液中取出 形成有多孔氧化物半导体层3的第二电极20，使用由乙腈和t- 丁醇构成的混合溶液进行 清洗。从而得到具有由担载了光增感色素的TiO2薄膜构成的多孔氧化物半导体层3的工 作电极11。另外，形成在工作电极11的第二电极20上的端子8，是例如将银糊剂通过印刷 等来进行涂布并实施加热、煅烧而形成的。该端子8的形成优选为在使多孔氧化物半导 体层3担载光增感色素的工序之前进行。另一方面，对于对电极12的准备，首先准备由钛或钛合金构成的金属板4。然 后，在准备的金属板4的表面上形成由钼等构成的催化剂层6。催化剂层6的形成，是通 过溅射法等来形成的。从而能够得到具有金属板4和催化剂层6的第一电极10，第一电 极10直接成为对电极12。接着，在工作电极11和对电极12之间通过密封材料14包围电解质5进行密封 (密封工序)。密封时，首先，在工作电极11上，形成用于成为密封材料14的树脂或其前体。 此时，树脂或其前体是以包围工作电极11的多孔氧化物半导体层3的方式形成。树脂为 热塑性树脂的情况下，将溶化的树脂涂布到工作电极11上后在室温下自然冷却，或使膜状树脂与工作电极11接触，通过外部的热源使树脂被加热而溶化后在室温下自然冷却， 由此能够得到树脂。作为热塑性树脂，例如使用离聚物或乙烯-甲基丙烯酸共聚物。 树脂为紫外线固化树脂的情况下，将树脂的前体即紫外线固化性树脂涂布到工作电极11 上。树脂为水溶性树脂的情况下，将含树脂的水溶液涂布到工作电极11上。作为水溶 性树脂，例如使用乙烯醇聚合物。接着，在对电极12上形成用于构成密封材料14的树脂或其前体。对电极12上的树脂或其前体在使工作电极11和对电极12相向时，形成于与工作电极11上的树脂或 其前体重合的位置。此外，对电极12上的树脂或其前体的形成，只要与形成在工作电极 11上的树脂或其前体相同地进行即可。接着，在工作电极11上的用树脂或其前体包围的区域填充电解质。然后，使工作电极11和对电极12相向，使对电极12上的树脂和工作电极11重 合。之后，在减压环境下，树脂为热塑性树脂的情况下，对树脂加热使其溶化，使工作 电极11和对电极12粘接。由此得到密封材料14。树脂为紫外线固化树脂的情况下，在 使对电极12上的树脂的紫外线固化性树脂与工作电极11重合后，通过紫外线使紫外线固 化性树脂固化，而得到密封材料14。树脂为水溶性树脂的情况下，在形成层叠体后在室 温下进行触指干燥，之后在低湿环境下干燥，得到密封材料14。接着，在对电极12的与工作电极11侧相反侧的表面上，即第一电极10的与第 二电极20相反侧的表面上形成端子7 (端子形成工序)。端子7由高熔点焊锡构成的情况下，对电极12的与工作电极11相反侧的表面 上，以对电极12、高熔点焊锡与焊烙铁的前端部接触的方式配置。此时，焊烙铁的前端部加热到能熔化高熔点焊锡的同时发生超声波。这样， 高熔点焊锡被从焊烙铁前端部传送过来的热熔化，由于来自焊烙铁前端部的超声波而振 动。因此，高熔点焊锡的与金属板4的浸润性提高，固定在金属板4的表面上。由此， 端子7被形成在对电极12的表面上。另外，焊烙铁前端部的温度，只要能熔化高熔点焊锡即可，没有特别的限制， 但是从充分熔化焊锡的观点考虑，优选为例如200 450°C，从防止焊锡氧化及防止由光 增感色素的热引起的劣化的观点，更优选为250 350°C。此外，从焊烙铁的前端部发生 的超声波的振动频率优选为10 200kHz，从防止给金属板带来损伤的观点考虑，更优选 为 20 1 OOkHz。接着，从熔化了的高熔点焊锡移除焊烙铁，使高熔点焊锡冷却，从而形成端子 7。另一方面，端子7由含铜及镍中的至少一方的金属部件构成的情况下，首先在 对电极12的与工作电极11侧相反侧的表面上配置金属部件，以金属部件按压对电极12 的方式进行加压。该加压，包括由于金属部件的自重而在与对电极12之间产生压力的情 况。然后，在金属部件被加压的状态下，向金属部件施加超声波振动。这样，在对电 极12和金属部件之间，对电极12和金属部件由于超声波振动而相互摩擦接合，不需要的 氧化被膜的至少一部分被除去，从而由于加压带来的塑性变形而以固相状态被接合。这 样，端子7被形成在对电极12的表面上而形成。此时，对电极12和金属部件之间的压力，从使对电极12和金属部件密合的观点考虑，优选为大于ON/m2且在300N/m2以下，从防止对电极12的变形的观点考虑，更优 选为1 IOON · m2。此外，施加到金属部件的超声波，优选为向与对电极12和金属部件接合的面 平行的方向施加。并且，超声波的振动频率，从良好地接合对电极12和金属部件的 观点考虑，优选为IkHz 200kHz，从抑制给对电极12带来伤痕的观点考虑，更优选 为IOkHz 100kHz。此外，超声波的振动振幅，从接合的观点考虑，优选为0.01 50 μ m,从抑制给金属部件及金属板4带来伤痕的观点考虑，更为优选为0.1 10 μ m。另外，在接合金属部件时，若对金属部件加热，则接合强度进一步提高，所以 是优选。此时的金属部件的温度，从使对电极12和金属部件容易接合的观点考虑， 优选为10 500°C，从将色素及电解液保持成良好的状态的观点考虑，更优选为20 200 "C。另外，端子7上及端子8上的焊锡13，是将焊锡熔化在端子7和8上后使其凝固 而形成的。从而，得到图1所示的光电转换元件100。接着，将一组光电转换元件100、100通过导电线9进行连接(连接工序)。一 组光电转换元件100、100的连接，是首先将在上述中得到的一方的光电转换元件100的 对电极12上的端子7和导电线9的一端通过端子7上的焊锡13进行连接。然后，将另 一方的光电转换元件100的工作电极11上的端子8和导电线9的另一端通过端子8上的 焊锡13进行连接。这样，能够得到光电转换元件组件200。按照本实施方式的光电转换元件组件200的制造方法，各个光电转换元件100、 100以彼此从对电极12朝向工作电极11的方向成为相同方向的方式配置成平面状。因 此，各个光电转换元件100、100的对电极12的与工作电极11侧相反侧的表面及工作电 极11的对电极12侧的表面朝向相同的方向。而且导电线9的一端，在被配置的光电转 换元件100、100中，与形成在一方的光电转换元件100的对电极12的与工作电极11侧 相反侧上的第一端子7连接。并且，导电线9的另一端，与形成在另一方的光电转换元 件100的工作电极11的对电极12侧上的端子8连接。由此，光电转换元件组件200将一 方的光电转换元件100和另一方的光电转换元件100从相同的方向经由导电线9来连接。 因此，在光电转换元件组件200的制造中，连接导电线9时能够从相同的方向进行连接。 此外，导电线9在工作电极11的对电极12侧，在形成在从与工作电极11的表面垂直的方 向看工作电极11时不与对电极12重合的位置上的端子上，与工作电极11连接。因此， 即使在连接导电线9的情况下，对电极12也不会变成障碍，能够容易进行导电线9的连 接。这样，光电转换元件组件200能够容易制造。(第二实施方式)下面，使用图2对本发明的光电转换装置的第二实施方式进行说明。另外， 在图2中，对于与第一实施方式相同或相等的结构要素，标上相同的标号，省略重复说 明。图2为表示本实施方式的光电转换装置组件的简要截面图。
如图2所示那样，光电转换元件组件210具备一组光电转换元件110、110和作为导电部件的 导电性粘接剂9a。并且，光电转换元件110、110共用一个透明基材2。此外，光电转换元件110的对电极12具有从相对于对电极12的表面垂直的方向 看对电极12时沿比被密封材料14的外周包围的区域18更外侧延伸的延伸部18a。光电 转换元件110与第一实施方式的光电转换元件100的不同点在于，端子7形成在该延伸部 18a 上。此外，光电转换元件组件210与第一实施方式的光电转换元件组件200的不同点 在于，一方的光电转换元件110的对电极12上的端子7和另一方的光电转换元件110的 工作电极11上的端子8通过导电性粘接剂9a进行连接。作为导电性粘接剂9a，可以使用银糊剂等各种金属糊剂或碳糊剂等。按照本实施方式的光电转换元件组件，对电极12和导电性粘接剂9a在延伸部 18a上连接，所以即使在施加热来进行连接的情况下，热也很难传递到被对电极14包围 的区域的内侧。因此，能够防止由热引起担载在多孔氧化物半导体层3上的光增感色 素、电解质5的劣化。这种光电转换元件组件210可如下制造。首先，制造一组光电转换元件110、110。一组光电转换元件110、110的制造，是在第一实施方式的准备工序中，准备具 有比预定被密封材料14的外周包围的区域更外侧的区域的对电极12。S卩，准备具有构成 延伸部18a的区域的对电极12。准备工序中的其他工序与第一实施方式相同。然后，在密封工序中，以确保延伸部18a的方式通过密封材料14进行密封。密 封方法只要与第一实施方式中的密封方法相同地进行即可。接着，在端子形成工序中，将端子7形成在延伸部18a上。端子的形成只要与 第一实施方式的端子形成工序相同地进行即可。接着，将一方的光电转换元件110的对电极12上的端子7和另一方的光电转换 元件110的工作电极11上的端子8通过导电性粘接剂9a进行连接(连接工序)。在将导 电性粘接剂9a与对电极12上的端子7、工作电极11上的端子8连接时，可以施加热。由此，能过得到光电转换元件组件210。(第三实施方式)接着，使用图3，对本发明的光电装换装置的第三实施方式进行说明。另外，在 图3中，对于与第一实施方式相同或相等的结构要素，标上相同的标号，省略重复的说 明。图3为表示本实施方式的光电转换装置组件的简要截面图。如图3所示那样，光电转换元件组件220具备一组光电转换元件120、120和作 为导电部件的导电性粘接剂9a。并且，光电转换元件120、120共用一个透明基材2。此外，光电转换元件120在第一实施方式的光电转换元件100的对电极12上没 有形成端子7，而是导电性粘接剂9a和对电极12的与工作电极11侧相反侧的表面直接连 接。而且，导电性粘接剂9a连接对电极12和工作电极11上的端子8。因此，对电极12的金属板4由与导电性粘接剂9a的粘接性良好的材料构成。例 如，作为金属板4的材料，举出钼、镍等。按照本实施方式的光电转换元件组件220，由于没有形成端子7，所以结构变得简单，从而能够廉价地构成光电转换元件组件220。这种光电转换元件组件220可如下制造。首先，准备一组光电转换元件120、120 (光电转换元件准备工序)。对于一组光电转换元件120、120的制造，除在对电极12上不形成端子7之外， 与第一实施方式的一组光电转换元件100、100的制造相同地进行即可。接着，将一方的光电转换元件120的对电极12的与工作电极11侧相反侧的表 面和另一方的光电转换元件120的工作电极11上的端子8通过导电性粘接剂9a进行连接 (连接工序)。由此，能够得到光电转换元件组件220。(第四实施方式)下面，使用图4对本发明的光电转换装置的第四实施方式进行说明。另外，在 图4中，对于与第一实施方式相同或相等的结构要素，标上相同的标号，省略重复的说 明。图4为表示本实施方式的光电转换装置组件的简要截面图。如图4所示那样，光电转换元件组件230具备一组光电转换元件130、130和作 为导电部件的导电性粘接剂9a。本实施方式的光电转换元件130与第三实施方式的不同 点在于，导电性粘接剂9a和对电极12被连接的光电转换元件130的透明导电体1的导电 性粘接剂9a侧的表面被由密封材料14的一部分构成的绝缘部件15覆盖。具体来讲，一 方的光电转换元件130的透明导电体1的另一方的光电转换元件130侧的端部Ia被由密 封材料14的一部分构成的绝缘部件15覆盖。按照本实施方式的光电转换元件组件230，即使在导电性粘接剂9a和对电极12 被连接的光电转换元件130的工作电极11和导电性粘接剂9a之间侵入导电性异物或水分 等，也能通过绝缘部件15来防止工作电极11和导电性粘接剂9a之间的短路。因此，在 导电性粘接剂9a和对电极12被连接的光电转换元件130中，防止了经由导电性粘接剂9a 的对电极12和工作电极11的短路。并且，通过导电性粘接剂9a，能够防止导电性粘接 剂9a和对电极12被连接的光电转换元件130的工作电极11与另一光电转换元件130的 工作电极11的短路。这种光电转换元件组件230可如下制造。首先，准备一组光电转换元件130、130 (光电转换元件准备工序)。对于一组光电转换元件130、130的制造，只要用与第三实施方式的准备工序相 同的方法准备工作电极11和对电极12即可。接着，在密封工序，以覆盖预定连接对电极12与导电性粘接剂9a的一方的光电 转换元件130的透明导电体1的另一方的光电转换元件130侧的表面的方式形成密封材 料。其他密封工序只要与第一实施方式的密封工序相同地进行即可。接着，将一方的光电转换元件130的对电极12的与工作电极11侧相反侧的表 面与另一方的光电转换元件130的工作电极11上的端子8通过导电性粘接剂9a进行连接 (连接工序)。由此，能够得到光电转换元件组件230。
以上，对本发明，以第一至第四实施方式为例子进行了说明，但是本发明不限于这些。例如，在第一、第二实施方式中，端子形成工序在密封工序之后进行，但本发 明不限于此。例如，可以在密封工序之前进行端子形成工序。此时，在进行密封之前的对电极12的一方的表面上形成端子7。端子的形成只 要与第一实施方式的端子形成工序相同地进行即可。接着，由于端子7没有被密封材料密封，所以以使对电极12的没有形成端子7 的一侧的表面朝向工作电极11的方式，使工作电极11和对电极12相对进行密封即可。 密封方法只要与第一实施方式的密封工序相同地进行即可。这样，通过在密封工序之前进行端子形成工序，即使在端子形成工序施加热的 情况下，也由于是多孔氧化物半导体层3和电解质5进行密封之前，所以能够防止端子形 成工序中的热传递到光增感色素、电解质5而使光增感色素、电解质5劣化。此外，在第三实施方式中，对电极12的金属板4由钼、镍等构成，并且导电部 件由导电性粘接剂9a构成，但是本发明不限于此。例如，对电极12的金属板4可以由 与第一实施方式相同的钛或钛合金构成，并且导电部件可以由高熔点焊锡构成。通过这种结构，也能够没有形成端子7这种程度地简化结构，廉价地构成光电 转换元件组件。这种光电转换元件组件可如下制造。首先，准备一组光电转换元件(光电转换元件准备工序)。对于一组光电转换元件的制造，除在对电极12上不形成端子7之外，只要与第 一实施方式的一组光电转换元件100、100的制造相同地进行即可。接着，将一方的光电转换元件的对电极的与工作电极侧相反侧的表面与另一方 的光电转换元件的工作电极上的端子通过高熔点焊锡进行连接(连接工序)。作为连接高熔点焊锡的方法，首先以使高熔点焊锡与一方的光电转换元件的对 电极的金属板及另一方的光电转换元件的工作电极上的端子接触并且使高熔点焊锡与焊 烙铁的前端部接触的方式配置。然后，用与将第一实施方式的高熔点焊锡连接到对电极 12上的方法相同的方法，对高熔点焊锡加热使其溶化同时施加超声波而进行连接即可。由此，得到对电极的金属板由钛或钛合金构成且导电部件由高熔点焊锡构成的 光电转换元件组件。此外，例如在第一至第四实施方式中，多孔氧化物半导体层3形成在第二电极 的透明导电体1上。而且，工作电极11由第二电极和担载了光增感色素的多孔氧化物半 导体层3构成，并且对电极12由第一电极构成。但是，本发明不限于此。图5为表示 图1所示的光电转换元件组件200的变形例的截面图。如图5所示的光电转换元件组件 240的光电转换元件140那样，第一电极10可以由金属板4构成，并且在第一电极10上 可以形成多孔氧化物半导体层3。此时，在透明导电体1上形成催化剂层6，第二电极20 由透明基材2、透明导电体1和催化剂层6构成。而且，工作电极11由第一电极10和担 载了光增感色素的多孔氧化物半导体层3构成，并且对电极12由第二电极构成。另外， 催化剂层6例如由以光透过的程度薄薄地制成的钼膜等构成。光电转换元件组 件240可以通过如下过程得到准备一组光电转换元件140、 140，将导电线9的一端与设在一方的光电转换元件140的工作电极11上的第一电极10上的端子7连接，并将导电线9的另一端与设在另一方的光电转换元件140的对电极12 (第 二电极20)上的端子8连接。 光电转换元件140的制造如下进行。首先，准备由金属板4构成的第一电极10。 接着，在第一电极10的催化剂层6上形成多孔氧化物半导体层3。对于在第一电极10上 形成多孔氧化物半导体层3的方法，只要与第一实施方式中的形成多孔氧化物半导体层3 的工序相同地进行即可。接着，使多孔氧化物半导体层3担载光增感色素。对于光增感 色素的担载，只要与第一实施方式中的使多孔氧化物半导体层3担载光增感色素的工序 相同地进行即可。由此，能够得到在第一电极10上形成多孔氧化物半导体层3的工作电 极11。接着，准备对电极12。对电极12的准备，是在透明基材2上形成透明导电体1 后，在透明导电体1上形成催化剂层6，以此作为第二电极。对于形成透明导电体1的方 法，只要与第一实施方式中的在透明基材2上形成透明导电体1的方法相同地进行即可。 对于在透明导电体1上形成催化剂层，只要与第一实施方式中的在金属板4上形成催化剂 层的方法相同地进行即可。如此得到的第二电极为对电极12。接着，在工作电极11和对电极12之间，将多孔氧化物半导体层3和电解质5用 密封材料14来密封。对于密封方法，只要与第一实施方式的密封工序相同地进行即可。 接着，形成端子7。对于端子7的形成，只要与第一实施方式的端子形成工序相同地进行 即可。此外，其他工序与第一实施方式相同。由此，得到光电转换元件140。此外，在光电转换元件140的制造中，上述中端子7是在密封工序之后形成的， 但是端子7的形成可以在密封工序之前进行。这样，端子形成工序中的热不会传递到电 解质5，能够防止端子形成工序中由热引起的电解质5的劣化。并且，在光电转换元件140的制造中，端子7的形成可以在使多孔氧化物半导体 层3担载光增感色素之前进行。这样，端子形成工序中的热不会传递到光增感色素，能 够防止端子形成工序中由热引起的光增感色素的劣化。此外，例如在第一至第四实施方式中，光电转换元件组件具备一组光电转换元 件，但是本发明的光电转换元件组件可以具备三个以上的光电转换元件。在具有三个以 上的光电转换元件的光电转换元件组件中，只要将导电部件与至少一个的光电转换元件 的第一电极的与第二电极侧相反侧和另外的至少一个的光电转换元件的第二电极的第一 电极侧连接即可。对于导电部件与第一电极及第二电极的连接，只要与第一实施方式或 第二实施方式相同地进行即可。此外，第二电极20为共用透明基材2的结构，但是也可以是第二电极彼此分 离。此时，虽然由透明基材2及设在透明基材2上的透明导电体1构成，但是也可以由 作为透明导电体的导电性玻璃构成。此外，在第五实施方式中，绝缘部件15为由密封材料14的一部分构成的绝缘材 料，但是绝缘部件15可以由与密封材料14不同的部件构成。此外，在第一至第四实施方式中，导线部件与第二电极的连接是经由端子8来 连接，但是第二端子8不是必备的，导电部件和透明导电体1也可以直接连接。按照这 种光电转换元件组件，能够不形成端子8这种程度地简化结构，能够廉价地构成光电转换元件组件。此外， 第一至第四实施方式中，替代金属板4和催化剂层6可以使用钼板。此 时，无需形成催化剂层6。产业上的可利用性按照本发明，能够提供易于维护的光电转换元件组件。
权利要求
1.一种光电转换元件组件，其特征在于，具备具有彼此相向的第一电极和第二电 极的多个光电转换元件，和将所述光电转换元件之间进行电连接的导电部件，其中，各个所述光电转换元件以彼此从所述第一电极朝向所述第二电极的方向成为相同方 向的方式被配置成平面状，所述导电部件，在至少一个光电转换元件的所述第一电极的与所述第二电极侧相反 侧的表面与所述第一电极连接，同时在另外的至少一个光电转换元件的所述第二电极的 所述第一电极侧的表面中，在从与所述第二电极的表面垂直的方向看第二电极时不与所 述第一电极重合的位置与所述第二电极连接。
2.如权利要求1所述的光电转换元件组件，其特征在于，所述导电部件将形成在所述 第一电极上的端子和形成在所述第二电极上的端子连接。
3.如权利要求1或2所述的光电转换元件组件，其特征在于，所述导电部件由导电线 构成。
4.如权利要求1或2所述的光电转换元件组件，其特征在于，所述导电部件由导电性 粘接剂构成。
5.如权利要求1或2所述的光电转换元件组件，其特征在于，所述导电部件由高熔点 焊锡构成。
6.如权利要求1 5中任一项所述的光电转换元件组件，其特征在于，在所述第一 电极中与所述导电部件连接的所述光电转换元件的所述第二电极的所述导电部件侧的表 面，被绝缘部件覆盖。
7.如权利要求6所述的光电转换元件组件，其特征在于，光电转换元件为，在所述第 一电极和所述第二电极之间，担载了光增感色素的多孔氧化物半导体层和电解质被密封 材料密封的光电转换元件，所述绝缘部件由所述密封材料的一部分构成。
全文摘要
本发明提供光电转换元件组件，其结构为具备具有彼此相向的第一电极和第二电极的多个光电转换元件，和将所述光电转换元件之间进行电连接的导电部件，各个所述光电转换元件以彼此从第一电极朝向所述第二电极的方向成为相同方向的方式被配置成平面状，所述导电部件，在至少一个光电转换元件的所述第一电极的与所述第二电极侧相反侧的表面与所述第一电极连接，同时在另外的至少一个光电转换元件的所述第二电极的所述第一电极侧的表面中，在从与所述第二电极的表面垂直的方向看第二电极时不与所述第一电极重合的位置与所述第二电极连接，该组件能够易于维护。
文档编号H01M2/30GK102017280SQ20098011484
公开日2011年4月13日 申请日期2009年4月27日 优先权日2008年4月28日
发明者臼井弘纪 申请人:株式会社藤仓