专利名称：光电转换元件的密封结构、光电转换元件及光电转换元件模块的制作方法
技术领域：
本发明有关于光电转换元件的密封结构及具有该密封结构的光电转换元件及光电转换元件模块。
背景技术：
色素增感型太阳能电池被称为湿式太阳能电池或Graetzel电池等，无须使用硅半导体，在具有碘溶液所代表的电化学电池(cell)结构方面具有特征。例如，色素增感型太阳能电池具有下列的简易结构在多孔质半导体层与由导电性玻璃板(导电性基板)构成的对极(阴极电极)之间配置碘溶液等作为电解质，其中多孔质半导体层是将二氧化钛粉末等烧附在透明的导电性玻璃板等阳极电极，并使此二氧化钛粉末吸附色素所形成的二氧化钦层等。色素增感型太阳能电池由于材料廉价，制作时不需要大规模的设备，因此作为低成本的太阳能电池而受到瞩目。但是，现有的色素增感型 太阳能电池主要为平板状的结构，因此必须要有宽广的设置面积。此外，由于作为太阳能电池的能量源的太阳光会依时刻或季节而使光量或入射角度改变，因此会有发电量不稳定的不良情形。因此，鉴于现有的色素增感型太阳能电池中的上述缺点，已提出一种在由透明材料所构成的管的内面依序设有阳极电极层、色素增感多孔质半导体层及电解质层，在管的中央部插入阴极电极的具有圆筒结构的色素增感型太阳能电池(参照例如专利文献I)。通过如上所示的具有圆筒结构的色素增感型太阳能电池，能够大幅减低发电量相对于光入射角度的变化，而且与平板状结构相比，能够提供一种高强度且密封部位也少、耐久性高的色素增感型太阳能电池。包含上述的例子在内，圆筒结构的色素增感型太阳能电池通过树脂粘合剂来对两侧开放端进行密封。但是，一般而言，树脂粘合剂因环境变化或劣化而欠缺耐久性，会有容易发生来自密封部分的电解质的泄漏的问题。为了解决上述不良情形，已提出一种通过螺丝结构将圆筒元件的开口端部予以密封，更佳为具有在开口端部配置有O型环的密封结构的光电转换元件(参照专利文献2)。此时，虽在文献中并未明记，但是与上述其它例同样地，与由阳极电极及阴极电极所构成的一对电极中的各个电极相连接的一对取出电极分别由密封部分露出而设，因此认为需要在密封部分设置贯穿孔等而将取出电极拉出。因此，由电解质泄漏的观点来看，在贯穿孔等的密封结构方面令人感到不安。以改善该情形者而言，已提出一种在被封入有电池块的壳体设置贯穿孔，且设置使用玻璃料而被安装在贯穿孔的外侧的金属螺帽、及与螺帽相螺合的金属螺栓，在形成于金属螺栓的拉出孔插通由壳体内所被拉出的电极导线，具有以玻璃料填埋拉出孔的空隙的密封结构的色素增感型太阳能电池模块，但是其制作技术繁杂(参照专利文献3)。专利文献1:日本特开2003-77550号公报专利文献2 :日本特开2010-40391号公报专利文献3 :日本特开2010-114034号公报所欲解决的问题点在于现有的圆筒型色素增感型太阳能电池等光电转换元件的两侧开放端的密封结构的密封性并不充分，或密封结构对经时变化的耐久性并不一定充分，或再者密封结构的制作技术繁杂。
发明内容
本发明的光电转换元件的密封结构，其特征在于将圆筒状或圆锥台状的透明部件的侧面作为受光面，在该透明部件的内部沿径向以层状排列有光电转换单元构成部件，在该透明部件的两端部设有一对盖体，该一对盖体分别具有沿该透明部件的轴向延伸出去的导电性金属部，该导电性金属部的一端侧与光电转换单元构成部件的一对电极中的任意一方作电性连接而形成为取出电极。 此外，本发明的光电转换元件的密封结构，其特征在于将一端侧被闭塞的圆筒状或圆锥台状透明部件的侧面作为受光面，在该透明部件的内部沿径向以层状排列有光电转换单元构成部件，在该透明部件的开放侧端部设有盖体部，该盖体部具有相互绝缘而沿轴向贯穿延伸出去的两个导电性金属部，一个导电性金属部的一端侧与光电转换单元构成部件的一个电极作电性连接，并且另一个导电性金属部的一端侧与光电转换单元构成部件的另一个电极作电性连接，分别作为取出电极。此外，本发明的光电转换元件的密封结构，其特征在于，较佳地，前述光电转换元件为色素增感型太阳能电池，前述光电转换单元构成部件包含含有色素的多孔质半导体层、电解质层及一对电极层。此外，本发明的光电转换元件的密封结构，其特征在于，较佳地，前述光电转换元件为色素增感型太阳能电池，前述光电转换单元构成部件包含含有色素的多孔质半导体层、电解质层及一对电极层，将该一对电极层之中的对极层形成为最内层，在该对极层的内侧插通绝缘材料而支撑该对极层，将该一对电极层之中的阳极电极的一端部会聚而形成会聚部，将该一对盖体分别形成为内盖部与外盖部的两体结构，将一个盖体的内盖部与该对极层的内侧作滑接而与该对极层作电性连接，并且由在该一个盖体的外盖部形成的开口露出，将另外一个盖体的内盖部按压在该阳极电极的会聚部，而与该阳极电极作电性连接，并且由在该另外一个盖体的外盖部形成的开口露出，以该一对盖体的各自的外盖部来密封该光电转换单元构成部件的最外层的端部。此外，本发明的光电转换元件的密封结构，其特征在于，较佳地，前述盖体具有与前述电解质层相连通而沿轴向贯穿的贯穿孔，在该贯穿孔安装有止回阀，并通过帽盖予以密封而成。此外，本发明的光电转换元件的特征为具有上述的光电转换元件的密封结构。
此外，本发明的光电转换元件模块的特征为将多个上述的光电转换元件通过与前述取出电极相连接的电极引线串联或并联排列而成。本发明的光电转换元件的密封结构设有将形成为圆筒状等的光电转换元件的开放侧端部进行密封的盖体或盖体部，盖体等具有沿轴向延伸出去的导电性金属部，导电性金属部的一端侧与光电转换单元构成部件的电极作电性连接而形成为取出电极，因此能够以简易结构将光电转换元件的开放侧端部确实且以高耐久性而持续地进行密封，并且也能够解决取出电极密封不足的问题。此外，本发明的光电转换元件及光电转换元件模块由于具有上述的密封结构，因此能够适当获得上述密封结构的效果。
图1是用以说明本实施方式的第一例的色素增感型太阳能电池的密封结构的图。图2是用以说明本实施方式的第一例的色素增感型太阳能电池的密封结构的第二变形例的图。图3是用以说明本实施方式的第二例的色素增感型太阳能电池的密封结构的图。图4是本实施方式的第二例的色素增感型太阳能电池的密封结构所使用的密封部件的组装分解剖面图。图5是用以说明本实施方式的第一例的色素增感型太阳能电池的密封结构的第一变形例的图。
图6是本实施方式的第一例的色素增感型太阳能电池的密封结构的第一变形例的组装分解图。图7是本实施方式的第一例的色素增感型太阳能电池的密封结构的第三变形例的组装分解图。图8是用以说明本实施方式的第一例的色素增感型太阳能电池的密封结构的第四变形例的图。
具体实施例方式参照图示，将本发明的实施方式(以下称为本实施方式例)说明如下。本实施方式的具有密封结构的光电转换元件的基本结构是将圆筒状或圆锥台状的透明部件的侧面作为受光面，在透明部件的内部沿径向以层状排列有光电转换单元构成部件。光电转换单元构成部件可形成为适当的构成。光电转换单元构成部件的光电转换部可列举例如单晶硅、多晶硅、薄膜硅、各种薄膜及色素增感材料等。与现有的平板型，换言之为Flat Panel型的光电转换元件相比，例如光纤型或管型的上述光电转换元件在制作大型化时的电极层等单元构成部件上较为容易，而且电气特性也较为有利。此外，能够大幅减低发电量相对于光入射角度的变化，而且与平板状结构相比,高强度且密封部位也少、耐久性高。光电转换元件的密封结构的基本原理如以下所示。密封结构设有将圆筒状或圆锥台状透明部件的其中一方或双方的开放端加以密封的盖体(盖体部)。盖体具有朝向透明部件的轴向延伸的导电性金属部，导电性金属部的一端与光电转换单元构成部件的电极作电性连接。盖体的导电性金属部被作为取出电极。以下，以光电转换元件而言，以色素增感型太阳能电池为例来说明实施方式。首先，参照图1，说明本实施方式的第一例的色素增感型太阳能电池的密封结构。图1所示的本实施方式的第一例的色素增感型太阳能电池的密封结构10由圆筒状色素增感型太阳能电池主体12、及将色素增感型太阳能电池主体12的两端加以密封的密封部14a、14b所构成。色素增感型太阳能电池主体12在圆筒状透明玻璃管(透明部件)16的内侧，沿径向依序层积有吸附色素的多孔质半导体层18、集电电极(阳极电极、电极层、导电性金属层)20、绝缘层22、对极层(电极层)24。集电电极20例如使用将有孔的导电体金属层设在有孔的板上者等具有适度刚性者。此外，对极层24若为具有适度刚性者，则可为如图示的中空筒,此外，也可为实心筒。此外,对极层24也可为卷绕片状材料而成。集电电极20及绝缘层22均被形成为多孔质。其中，虽未图示，在集电电极(阳极电极)20与对极层之间填充有电解质(电解质层)。透明玻璃管16的两端部与收容上述电池的各构成部件的部分相比，以阶梯状形成为宽直径，并且在两端部的外周形成有外螺纹的螺纹牙21a、21b。色素增感型太阳能电池主体12的构成并未特别限定，可采用公知的适当构成。例如，透明玻璃管16由于耐久性优异，故较为适合，但是并不排除使用透明硬质树脂管来取代。
此外，也可形成为例如取代作为所谓的立体电极的集电电极20，而在透明玻璃管16的内侧设置透明电极的TCO电极。此外，各部件可从公知材料中适当选择使用。在透明玻璃管16的两端部(开放端部)分别设有盖体26a、26b，透明玻璃管16的两端部及盖体26a、26b构成密封结构(密封部)。盖体26a、26b分别由导电性金属部件所形成(导电性金属部)。此时，盖体26a、26b也可分别仅由导电性金属部件来形成沿透明玻璃管16的轴向延伸的一部分。盖体26a、26b的导电性金属部件的材料若为具有良好的导电性，而且不会溶出于电解质者，则并未特别限定，例如可适于使用选自由T1、W、N1、Pt、Ta、Nb、Zr、Fe、Cu、Cr及Au构成的组中的I种或2种以上的金属材料或它们的化合物。此外，若使用因电解质而有可能腐蚀的金属材料时，也可将抗蚀性良好的金属材料在金属材料表面作溅镀、镀敷、蒸镀等。盖体26a、26b分别为具有内螺纹的帽盖，在一端部呈闭塞的圆筒部件的侧面的内侧形成有与螺纹牙21a、21b相啮合的螺纹牙27a、27b。在盖体26a、26b的内侧的中央设有形成在前端为彼此直径不同的凹部29a、29b的突起28a、28b，另一方面，在盖体26a、26b的外侧的中央也设有突起30a、30b。但是，突起30a、30b为了后述的其它目的而为所需，但是基本上并不需要。其中，盖体26a、26b若内侧剖面形状为圆形，则外侧剖面形状可为圆形，也可为多角形。此点与其它的例子也同样。此外，盖体26a、26b也可为内嵌于透明玻璃管16的结构，此时，在盖体26a、26b设有外螺纹，在透明玻璃管16设有内螺纹。盖体26a侧的电池的各构成部件之中除了吸附色素的多孔质半导体层18以外的其它部件的端部延伸出去而被收容在突起28a的凹部29a，形成为进行滑接的尺寸。另一方面，盖体26b侧的电池的各构成部件之中的对极层24的端部延伸出去而被收容在突起28b的凹部29b，形成为进行滑接的尺寸。对于色素增感型太阳能电池主体12的盖体26a、26b的安装以下列步骤来进行。在对极层24的端部配设绝缘衬垫32，此外，在突起28a的外周配设衬垫34a的状态下，将盖体26a外嵌于透明玻璃管16的图1中左侧端部，将除了吸附色素的多孔质半导体层18以外的其它部件的端部收容在突起28a的凹部29a，而使其滑接。其中，衬垫34a可使用密封垫圈(sheet gasket)或O型环等适宜者。关于衬垫的形状,对于以下说明的其它例子的衬垫也同样。在此，绝缘衬垫32及衬垫34a等(包含衬垫34b)可使用铁氟龙(铁氟龙为注册商标)、发泡铁氟龙(铁氟龙为注册商标)、腈橡胶、硅材、聚乙烯、聚丙烯等，但是以施行对电解质的抗蚀性优异的铁氟龙涂敷的材料为特佳。此点关于以下说明的其它例子的衬垫也同样。此外，也可由透明玻璃管16的外螺纹的螺纹牙21a、21b与盖体26a、26b的内螺纹的螺纹牙27a、27b的啮合部位，至其附近的透明玻璃管16与盖体26a、26b的碰触面均使用密封胶带。密封胶带的材质若为对电解质的抗蚀性优异者，并未特别限定，但以铁氟龙为佳。由此，透明玻璃管16的端部通过盖体26a予以密闭，并且由于盖体26a的突起28a的凹部29a与集电电极20相接触而使盖体26a与集电电极20作电性连接，盖体26a被形成为集电电极20的拉出电极。可将盖体26a的例如突起30a作为端子而在此连接电极引线。其中，对极层与盖体26a的短路通过绝缘衬垫32来防止。
另一方面，在突起28b的外周配设有衬垫34b的状态下，将盖体26b外嵌于透明玻璃管16的图1中右侧端部，将对极层及绝缘层24的端部收容在突起28b的凹部29b而使
其滑接。由此，透明玻璃管16的端部通过盖体26b予以密闭，并且由于盖体26b的突起28b的凹部29b与对极层相接触而使盖体26b与对极作电性连接，盖体26b被形成为对极的拉出电极。可将盖体26b的例如突起30b作为端子而在此连接电极引线。以上说明的本实施方式的第一例的色素增感型太阳能电池的密封结构10能够以简易结构将色素增感型太阳能电池的开放侧端部确实且以高耐久性而持续地进行密封，并且也能够解决取出电极密封不足的问题。接着，参照图5及图6，说明本实施方式的第一例的色素增感型太阳能电池的密封结构10的第一变形例。图5的概略构成图及图6的组装分解图所示的变形例的色素增感型太阳能电池的密封结构IOc除了密封部14e、14f的一对盖体26c、26d为分别由内盖部60a、60b及覆盖内盖部60a、60b的外盖部62a、62b的两个部件所构成的两体结构以外，与色素增感型太阳能电池的密封结构10为大致相同的结构。因此，省略与色素增感型太阳能电池的密封结构10重复的说明。其中，在图6中，省略显示图5所示的透明玻璃管16b。以下将色素增感型太阳能电池的密封结构IOc的结构连同其组装方式一起说明。色素增感型太阳能电池主体12b除了透明玻璃管16b以外所构成的电池部件(图5及图6中以箭头A表示)具有集电电极(阳极电极)20a、绝缘层22a及对极层24a。其中，吸附色素的多孔质半导体层及电解质省略图示。在对极层24a的内部被插入有支撑对极层24a的棒状绝缘体64。在绝缘体64的左侧端部设有附有凸缘66a的突起66。绝缘体64的右侧端部比对极层24a的端部更为后退。集电电极20a在附有凸缘66a的突起66侧被会聚而形成会聚部。在突起66的前端被卷绕由导电性材料所形成的螺旋弹簧68。集电电极20a的左侧端部被会聚而与螺旋弹簧68的一端侧相接合。盖体26c的内盖部60a由导电性材料所形成，夹着凸缘72a而在右侧设有突起72b。在凸缘72a的左侧设有阶梯状的突起72c、72d。外盖部62a是由绝缘材料等适当材料所形成且一端部予以闭塞的圆筒部件。在外盖部62a的予以闭塞的底面形成有贯穿孔75。其中，参照符号73表不衬垫。盖体26d的内盖部60b由导电性材料所形成，夹着凸缘74a而在左侧设有突起74b。在凸缘74a的右侧设有阶梯状的突起74c、74d。在突起74d的外周设有外螺纹的螺纹牙74e。形成有贯穿突起74b、凸缘74a及突起74c、74d的贯穿孔74f，贯穿孔74f通过设在突起74b的侧面的孔74g，由突起74b的侧面与外部相连通。内盖部60b另外具有覆盖突起74d且由导电性材料所形成的帽盖76，在帽盖76的内面设有内螺纹的螺纹牙76a。外盖部62b是一端部予以闭塞的圆筒部件。在外盖部62b的予以闭塞的底面形成有贯穿孔72bο其中，参照符号78、80表示衬垫。在色素增感型太阳能电池的密封结构IOc的组装状态中，以内盖部60a的突起72b将螺旋弹簧68按压在凸缘66a。另一方面，使突起72c、72d由贯穿孔75突出。以外盖部62a覆盖内盖部60a，并且外盖部62a被螺丝紧固在透明玻璃管16b (螺丝紧固结构省略图示)。由此，集电电极20a通过螺旋弹簧68而与内盖部60a作电性连接，内盖部60a发挥作为取出电极的作用。其中 ，内盖部60a、外盖部62a及透明玻璃管16b之间以衬垫73予以密封。另一方面，内盖部60b的突起74b被插入在对极层24a的内侧，与对极层24a滑接，对极层24a与内盖部60b作电性连接。在内盖部60b的突起74d安装帽盖76，内盖部60b与帽盖76作电性连接。外盖部62b覆盖内盖部60b而被安装，内盖部60b的突起74c、74d及帽盖76通过贯穿孔72b而由外盖部62b突出。外盖部62b被螺丝紧固在透明玻璃管16b (螺丝紧固结构省略图示)。由此，内盖部60b发挥作为取出电极的作用。其中，内盖部60b、外盖部62及透明玻璃管16b之间以衬垫78予以密封，突起74d与帽盖76之间以衬垫80予以密封。在透明玻璃管16b与突起74b之间定义空间部(图5中以箭头B表示)，空间部B通过贯穿孔74g而与贯穿孔74f相连通，因此实现通过温度变动而膨胀的电解质的液体消除等的缓冲功能。第一变形例的色素增感型太阳能电池的密封结构IOc能够适当实现本实施方式的第一例的色素增感型太阳能电池的密封结构10的效果。此外，色素增感型太阳能电池的密封结构IOc完全没有组装时因扭曲等的力而造成集电电极或对极层变形、损伤、甚至因其而起的密封不良等可能。此外，与将盖体完全由导电性金属部件形成的本实施方式的第一例的色素增感型太阳能电池的密封结构10相比，能够实现轻量化及材料费减低。此外，内盖部60b的前端为螺丝结构，形成有贯穿孔74f，因此也可装载止回阀。
其中，由内盖部与外盖部两体来构成盖体的第一变形例的密封结构也可适用于其它例子。接着，参照图2说明本实施方式的第一例的色素增感型太阳能电池的密封结构10的第二变形例。图2所示的第二变形例的色素增感型太阳能电池的密封结构IOa除了在密封结构10的盖体26a、26b设置贯穿孔36、止回阀35、衬垫80、帽盖76以外，与色素增感型太阳能电池的密封结构10为大致相同的结构。因此，省略与色素增感型太阳能电池的密封结构10重复的说明。其中，在图2中仅显示密封结构10的盖体26b侧，在以下说明其内容，而关于盖体26a侧也同样。对极层24具有孔37。密封部14c的盖体26b沿着轴线形成有贯穿孔36。贯穿孔36与对极层24的内部空间相连通。由此，电解质通过贯穿孔37而流通至对极层24的内部空间及贯穿孔36。在盖体26b的突起30b的前端部的外周形成有外螺纹的螺纹牙38。盖体26b使贯穿孔36与对极层的中空25相连通而外嵌于透明玻璃管16。
止回阀35被外嵌插入在突起30b的贯穿孔36的部分。此外，在突起30b设有外螺纹的螺纹牙40，在帽盖76的内侧设有内螺纹的螺纹牙76a。色素增感型太阳能电池通过照射光而使电池内的温度上升。结果，因电解液的热膨胀，而使内压上升，成为电解液泄漏的原因。而且一旦发生电解液泄漏，容易由其泄漏之间隙混入空气或水分，而使电池寿命大幅降低。通过该贯穿孔与止回阀，能够简便释放所上升的内压，从而能够防止来自外部的混入。例如，能够释放因注入电解液而上升的内压、或者在使用中或使用后释放在电池使用中而上升的内压，因此能够长期间使用电池。针对第二变形例的色素增感型太阳能电池的密封结构10a，说明具体的制作例。在纵30mm、横100mm、厚度40 μ m的不锈钢网状物(集电电极)的两面，以成为厚度300nm的方式溅镀钛，在该网状物的单侧，以干燥膜厚成为15 μ m的厚度的方式涂布二氧化钛膏材，以500°C进行烧成30分钟而形成二氧化钛(多孔质半导体层)。然后将上述附有二氧化钛的不锈钢网状物浸溃在O. 05wt%的色素溶液(Black Dye, S0LAR0NIX公司制，乙腈叔丁醇=1 I) 72小时。另一方面，准备以钼溅镀纵31mm横IlOmm厚度40 μ m的钛箔(纯度99. 5%以上)而得的对极、及纵32mm横IlOmm厚度32 μ m的绝缘片(绝缘层)。在将内径10. 4mmX直管部长度90mm的两端进行螺丝加工后的玻璃管的内部，插入将附有二氧化钛那一侧相对于对极朝向外侧而卷起的集电电极，另外将绝缘片卷起而形成为管状再慢慢地插入在该集电电极的内侧，将对极卷起插入在其内侧。其中，在玻璃管的单侧使集电电极、绝缘片及对极层靠近，在另一单侧使对极层靠近。其中，在使集电电极与绝缘层靠近的那一侧垫上绝缘衬垫，以使对极层与集电电极不会相接触而短路。在使玻璃管的集电电极与绝缘层靠近的那一侧及使对极层靠近的那一侧分别以钛制螺丝帽盖(盖体)强加栓塞。在注入由碘40mM、LiI500mM、叔丁基吡1 (t-Butylpyridine) 580mM的3-甲氧基丙腈溶液所构成的电解质后，以由贯穿孔的内侧朝向外侧流通气体或电解液、且由外侧不会朝向内侧逆流的方向将止回阀(Lee公司制CCRM2550269S)插入在盖体的贯穿孔，以木槌叩敲止回阀的头部而加以固定。在止回阀的部分垫上衬垫，关闭帽盖，来制作色素增感型太阳能电池(电池单元)。以上说明的第二变形例的色素增感型太阳能电池的密封结构IOa由于光照射而使电池的温度提升，因电解质的热膨胀而使电池的内压上升时将帽盖松缓，从而使止回阀35作为释压来发挥作用，因此能够防止透明玻璃管16发生破损。其中，色素增感型太阳能电池的密封结构IOa也可同样适用于以下说明的本实施方式的第二例的色素增感型太阳能电池的密封结构10b。接着，参照图7，说明本实施方式的第一例的色素增感型太阳能电池的密封结构10的第三变形例。第三变形例的色素增感型太阳能电池的密封结构IOd由与本实施方式的第一例的色素增感型太阳能电池的密封结构10大致相同的圆筒状色素增感型太阳能电池主体、及将色素增感型太阳能电池主体的开放端进行密封的密封部14g所构成。图7所示的第三变形例的色素增感型太阳能电池的密封结构IOd除了当将集电电极120a与突起172b相连接时，未使用如密封结构IOc那样的螺旋弹簧68而是直接连接，以具有螺纹牙82、85的杆通过集电电极按压件83及螺栓状部件81将该连接部分加以固定方面以外，与色素增感型太阳能电池的密封结构IOc为相同的结构。因此，省略与色素增感型太阳能电池的密封结构IOc重 复的说明。其中，在图7中省略显示如图5所示的透明玻璃管16b。其中，在图7中，分别是参照符号122a表不绝缘层，参照符号26e表不盖体,参照符号172c、172d表不突起,参照符号60c表不内盖部,参照符号62e表不外盖部,参照符号172a表示凸缘。关于第三变形例的色素增感型太阳能电池的密封结构10d，说明具体的制作例。在纵30mm、横100mm、厚度36 μ m的不锈钢网状物(集电电极)的两面，以成为厚度300nm的方式溅镀钛，将二氧化钛膏材以干燥膜厚成为15 μ m的厚度的方式涂布在该网状物的单侧，以500°C进行烧成30分钟，而形成二氧化钛(多孔质半导体层)。然后将上述附有二氧化钛的不锈钢网状物浸溃在O. 05wt%的色素溶液(Black Dye, S0LAR0NIX公司制，乙腈叔丁醇=1 I) 72小时。另一方面，准备以钼溅镀纵31mm横IlOmm厚度40 μ m的钛箔(纯度99. 5%以上)而得的对极、及纵32mm横IlOmm厚度32 μ m的绝缘片(绝缘层)。在将内径10. 4mmX直管部长度90mm的两端进行螺丝加工后的玻璃管的内部，插入将附有二氧化钛的那一侧相对于对极朝向外侧而卷起的集电电极，另外将绝缘片卷起而形成为管状再慢慢地插入在该集电电极的内侧，将对极卷起插入在其内侧。此时，使绝缘片的端部折入在对极的内侧。另外在对极的内侧插入铁氟龙制的圆柱型绝缘体。其中，在玻璃管的单侧使集电电极、绝缘片及对极层靠近，在另一单侧使对极层靠近。其中，在使集电电极与绝缘层靠近的那一侧垫上绝缘衬垫，以使对极层与集电电极不会相接触而短路。在使玻璃管的集电电极靠近的那一侧，以内盖与集电电极按压件来包夹集电电极，且以六角螺丝加以固定。在使对极层靠近的那一侧以钛制螺丝帽盖(盖体)栓塞。在注入由碘40mM、LiI500mM、t-Butylpyridine580mM的Y 丁内酯溶液所构成的电解质后，以由贯穿孔的内侧朝向外侧流通气体或电解液、且由外侧不会朝向内侧逆流的方向将止回阀(Lee公司制CCRM2550269S)插入在盖体的贯穿孔，以木槌叩敲止回阀的头部而加以固定。在止回阀的部分垫上衬垫，关闭帽盖，来制作色素增感型太阳能电池(电池单元)。
以上说明的第三变形例的色素增感型太阳能电池的密封结构IOd由于集电电极与内盖部直接接触，因此电池内部的电阻会变小,而能够效率良好地发电。其中,色素增感型太阳能电池的密封结构IOd对于以下说明的本实施方式的第二例的色素增感型太阳能电池的密封结构10b，也可同样适用。接着，参照图8，说明本实施方式的第一例的色素增感型太阳能电池的密封结构10的第四变形例。第四变形例的色素增感型太阳能电池的密封结构IOe由与本实施方式的第一例的色素增感型太阳能电池的密封结构10大致相同的圆筒状色素增感型太阳能电池主体、与将色素增感型太阳能电池主体的开放端进行密封的密封部141、14j所构成。图8所示的第四变形例的色素增感型太阳能电池的密封结构IOe除了内盖部62c与透明玻璃管16c之间以衬垫173a予以密封，内盖部62d与透明玻璃管16c之间以衬垫178a予以密封，通过外盖部(未图示)将各自的密封部分紧固，由此进行密封以外，与色素增感型太阳能电池的密封结构IOc为相同的结构。因此,省略与色素增感型太阳能电池的密封结构IOc重复的说明。本密封结构IOe以透明玻璃管的密封部分为凸缘而非螺丝紧固结构为其特征，由于密封部分结构单纯，故能够以低成本制造。若为本密封结构IOe的情形，较佳为将密封部分以夹持链(CLAMPCHAIN)等适当的夹具紧固密封。此时，该夹具相当于色素增感型太阳能电池的密封结构IOc中的外盖部62a及62b。此外，也可取代以CLAMPCHAIN等适当的夹具加以紧固来进行密封，而在凸缘16g、16e、60h、60j开孔而以螺栓紧固密封。此时取代衬垫而使用垫圈(gasket)来加以密封。其中，设有与密封结构IOc的突起74d的螺纹牙74e相同的突起174d的螺纹牙274e、及帽盖76的螺纹牙76a。在图8中，分别是参照符号124a表不对极层，参照符号26g、26h表不盖体,参照符号174f表不突起,参照符号276表不帽盖,参照符号16d、16f、60g、60i表不坡面,参照符号274f、274g表示贯穿孔，280表示衬垫。关于第四变形例的 色素增感型太阳能电池的密封结构10e，说明具体的制作例。将二氧化钛膏材以干燥膜厚成为15 μ m的厚度的方式涂布在纵50mm、横120mm、厚度36 μ m的钨网状物(集电电极)的单侧，以500°C进行烧成30分钟而形成二氧化钛(多孔质半导体层)。然后将上述附有二氧化钛的钨网状物浸溃在O. 05wt%的色素溶液(Black Dye,S0LAR0NIX公司制，乙腈叔丁醇=1:1) 72小时。另一方面，准备以钼溅镀纵51mm横IlOmm厚度50 μ m的钛箔(纯度99. 5%以上)而得的对极、及纵70mm横IlOmm厚度32 μ m的绝缘片(绝缘层)。在将内径25mmX直管部长度IOOmm的两端成为凸缘结构的玻璃管(Spool NW25)的内部，插入将附有二氧化钛的那一侧相对于对极朝向外侧而卷起的集电电极，另外将绝缘片卷起而形成为管状再慢慢地插入在该集电电极的内侧，将对极卷起插入在其内侧。此时，将绝缘片的端部折入在对极的内侧。另外在对极的内侧插入铁氟龙制的圆柱型绝缘体。其中，在使集电电极与绝缘层靠近的那一侧垫上绝缘衬垫，以使对极层与集电电极不会相接触而短路。在玻璃管的使集电电极靠近的那一侧插入附有衬垫(Seal outer ringNW25)的玻璃管的钛制凸缘型帽盖(盖体)，以在玻璃管的凸缘面与盖体的凸缘面之间夹入衬垫的方式相对合。在盖体与玻璃管的坡面沿圆周方向设置夹具(CLAMPCHAIN NW25)而加以栓塞。另外在被插入在玻璃管的盖体，以集电电极按压件包夹集电电极而以六角螺丝加以固定。使对极层靠近的那一侧与使集电电极靠近的那一侧同样地，将止回阀(Lee公司制CCRM2550269S)所附的钛制凸缘型帽盖(盖体)插入在玻璃管，以在玻璃管的凸缘面与盖体的凸缘面之间夹入衬垫的方式相对合。在盖体与玻璃管的坡面沿圆周方向设置夹具(CLAMPCHAIN NW25)而加以栓塞。此时由于在玻璃管内壁具有对极，因此在玻璃内壁与被插入的盖体之间隙夹入对极，以使对极与盖体相接触。在注入由碘40mM、LiI500mM、t-Butylpyridine580mM的、丁内酯溶液所构成的电解质后，关闭帽盖，而制作色素增感型太阳能电池(电池单元)。以上说明的第四变形例的色素增感型太阳能电池的密封结构IOe的透明玻璃管的密封部分为凸缘而非螺丝紧固结构，由于结构单纯，故能够以低成本制造。其中，色素增感型太阳能电池的密封结构IOe对于以下说明的本实施方式的第二例的色素增感型太阳能电池的密封结构IOb也可同样适用。接着，参照图3的密封结构的概略剖面图及图4的密封部件(盖体部)的组装分解剖面图，说明本实施方式的第二例的色素增感型太阳能电池的密封结构。图3及图4所示的本实施方式的第二例的色素增感型太阳能电池的密封结构IOb由与本实施方式的第一例的色素增感型太阳能电池的密封结构10大致相同的圆筒状色素增感型太阳能电池主体12a、及将色素增感型太阳能电池主体12a的开放端进行密封的密封部14d所构成。色素增感型太阳能电池主体12a形成为透明玻璃管16a的一端部予以开放、且另一端部予以闭塞的试管状。其中，透明玻璃管16a为直管，与具有扩大缩小的透明玻璃管16不同。但是，如上所示的形状的不同 ，可利用与盖体形状、尺寸的关系来适当设定。色素增感型太阳能电池主体12a的对极42由棒状的导电性金属材料所形成，并且在对极42的一端部设有凹部43。在凹部43形成有内螺纹的螺纹牙45。除了吸附色素的多孔质半导体层18以外的其它电池构成部件延伸至对极42的凹部43的外周而设。除了这些方面之外，由于色素增感型太阳能电池主体12a的构成要素与色素增感型太阳能电池主体12相同，因此省略重复说明。密封部14d由透明玻璃管16a的具有外螺纹的螺纹牙21b的一端部、及密封部件所构成。密封部件由作为取出电极的螺栓状部件44及盖体部46、作为密封部件的多个衬垫48、50、52、54、及螺帽56所构成。其中，衬垫48、50、54使用绝缘衬垫，但是衬垫52可使用适当的衬垫材料。螺栓状部件44由导电性金属材料所形成，在棒状主体的轴向大致中央设有圆盘凸缘状的突出部44a。在螺栓状部件44的两端外周分别设有外螺纹的螺纹牙44b、44c。盖体部46是由导电性金属材料所形成且一端部予以闭塞的圆筒部件。在盖体部46的予以闭塞的底面形成有贯穿孔46a。在盖体46的内侧设有圆筒状的突起部46c。在盖体部46的侧面(外周壁)的内侧形成有内螺纹的螺纹牙46b。螺帽56由适当的金属部件等所形成。参照符号56a表示形成在螺帽56的内侧的螺纹牙。对于色素增感型太阳能电池主体12a的密封部件的安装以下列步骤来进行。通过衬垫48，将螺栓状部件44的螺纹牙44b侧拧进对极42的凹部43。由此，螺栓状部件44与对极42相接触，螺栓状部件44与对极42作电性连接。接着，以与螺栓状部件44的突出部44a的螺纹牙44c的那一面相抵接的方式将衬垫50嵌在螺栓状部件44，并且在盖体部46的内侧配设有衬垫52的状态下，将盖体部46外嵌在透明玻璃管16a。此时，盖体部46的突起部46c以集电电极20等在外周覆盖所设对极42的方式进行滑接，盖体部46与集电电极20作电性连接。此外，螺栓状部件44的螺纹牙44b侧插通盖体部46的贯穿孔46a。其中，此时，在螺栓状部件44的突出部44a的外周与盖体部46的突起部46c的内周之间设有充分的余隙，但是由更加确实防止两者接触的观点来看，以在突出部44a的外周与盖体部46的突起部46c的内周之间配设绝缘间隔件，或另外在两者接近的部位设置绝缘被覆等为更佳。最后，通过衬垫54，将螺栓状部件44的螺纹牙44b侧以螺帽56螺丝紧固。由此，色素增感型太阳能电池主体12a的开放侧端部被确实密闭，并且螺栓状部件44作为对极42的取出电极，及盖体部46作为集电电极20的取出电极而分别发挥功能。其中，如上所述，螺栓状部件44及盖体46分别由导电性金属部件所形成，也可取代之，而形成为以绝缘材料形成这些部件的主体或外周部，例如在其中心设置沿轴向贯穿延伸出去的导电性金属部件的构成。以上说明的本实施方式的第二例的色素增感型太阳能电池的密封结构IOb能够得到与本实施方式的第一例的色素增感型太阳能电池的密封结构10相同的效果。此外，尤其，透明玻璃管16a的一端部予以闭塞，因此能够更加确实地密闭色素增感型太阳能电池主体。此外，两个取出电极集积设于色素增感型太阳能电池主体的一端侧，因此在将电极引线进行布线时较为方便。
接着，本实施方式的色素增感型太阳能电池(光电转换元件)具有上述的任一密封结构。由此，能够适当获得上述密封结构的效果。接着，本实施方式的色素增感型太阳能电池(光电转换元件)模块通过与取出电极相连接的电极引线，而串联或并联排列多个上述的色素增感型太阳能电池。由此，能够适当获得上述密封结构的效果。以下另外说明测定出太阳能电池特性的本发明的实施例。本发明并非限定于该实施例。(实施例1)以成为厚度300nm的方式将钛溅镀在纵30mm、横100mm、厚度40 μ m的不锈钢网状物(集电电极)的两面，将二氧化钛膏材以干燥膜厚成为15 μ m的厚度的方式涂布在该网状物的单侧，以500°C进行烧成30分钟而形成二氧化钛(多孔质半导体层)。然后将上述附有二氧化钛的不锈钢网状物浸溃在O. 05wt%的色素溶液(Black Dye, S0LAR0NIX公司制，乙腈叔丁醇=1 I) 72小时。另一方面，准备以钼溅镀纵31mm横IlOmm厚度50 μ m的钛箔(纯度99. 5%以上)而得的对极、及纵50mm横IlOmm厚度32 μ m的绝缘片(绝缘层)。在将内径10. 4mmX直管部长度90mm的两端进行螺丝加工后的玻璃管的内部，插入将附有二氧化钛的那一侧相对于对极朝向外侧而卷起的集电电极，另外将绝缘片卷起而形成为管状再慢慢地插入在该集电电极的内侧，将对极卷起插入在其内侧。其中，在玻璃管的单侧使集电电极、绝缘片及对极层靠近，在另一单侧使对极层靠近。其中，在使集电电极与绝缘层靠近的那一侧垫上绝缘衬垫，以使对极层与集电电极不会相接触而短路。在玻璃管的使集电电极与绝缘层靠近的那一侧及使对极层靠近的那一侧分别以钛制螺丝帽盖(盖体)强加栓塞。在注入由碘40mM、LiI500mM、t-Butylpyridine580mM的3-甲氧基丙腈溶液所构成的电解质后，以由贯穿孔的内侧朝向外侧流通气体或电解液、且由外侧不会朝向内侧逆流的方向将止回阀(Lee公司制CCRM2550269S)插入在盖体的贯穿孔，以木槌叩敲止回阀的头部而加以固定。在止回阀的部分垫上衬垫而关闭帽盖，而制作出色素增感型太阳能电池A。将其保管在23±2°C的房间。对所制作的色素增感型太阳能电池A，使用太阳仿真器照射AM1. 5U00mff/cm2的模拟太阳光，而测定出太阳能电池特性。保管I个月后的转换效率为4. 2%。此外，保管5个月后的转换效率为4. 0%。(实施例2)将二氧化钛膏材以干燥膜厚成为15 μ m的厚度的方式涂布在纵30mm、横100mm、厚度36 μ m的钨网状物(集电电极)的单侧，以500°C进行烧成30分钟而形成二氧化钛(多孔质半导体层)。然后将上述附有二氧化钛的钨网状物浸溃在O. 05wt%的色素溶液(Black Dye,S0LAR0NIX公司制，乙腈叔丁醇=1:1) 72小时。另一方面，准备以钼溅镀纵31mm横IlOmm厚度50 μ m的钛箔(纯度99. 5%以上)而得的对极、及纵50mm横IlOmm厚度32 μ m的绝缘片(绝缘层)。在将内径10. 4mmX直管部长度90的两端进行螺丝加工后的玻璃管的内部，插入将附有二氧化钛的那一侧相对于对极朝向外侧而卷起的集电电极，另外将绝缘片卷起而形成为管状再慢慢地插入在该集电电极的内侧，将对极卷起插入在其内侧。此时，使绝 缘片的端部被折入在对极的内侧。另外在对极的内侧插入铁氟龙制的圆柱型绝缘体。其中，在玻璃管的单侧使集电电极、绝缘片及对极层靠近，在另一单侧使对极层靠近。其中，在使集电电极与绝缘层靠近的那一侧垫上绝缘衬垫，以使对极层与集电电极不会相接触而短路。在玻璃管的使集电电极靠近的那一侧，以内盖与集电电极按压件来包夹集电电极，且以六角螺丝加以固定。在使对极层靠近的那一侧以钛制螺丝帽盖(盖体)强加栓塞。在注入由碘40mM、LiI500mM、t-Butylpyridine580mM的3-甲氧基丙腈溶液所构成的电解质后，以由贯穿孔的内侧朝向外侧流通气体或电解液、且由外侧不会朝向内侧逆流的方向将止回阀(Lee公司制CCRM2550269S)插入在盖体的贯穿孔，以木槌叩敲止回阀的头部而加以固定。在止回阀的部分垫上衬垫，关闭帽盖，来制作色素增感型太阳能电池(图7中以箭头B表示)。将其在23±2°C的房间保管。对所制作的色素增感型太阳能电池B，使用太阳仿真器照射AM1. 5U00mff/cm2的模拟太阳光，而测定出太阳能电池特性。保管I个月后的转换效率为4.4%。此外，保管5个月后的转换效率的转换效率为4. 5%。(实施例3)将二氧化钛膏材以干燥膜厚成为15 μ m的厚度的方式涂布在纵50mm、横120mm、厚度36 μ m的钨网状物(集电电极)的单侧，以500°C进行烧成30分钟而形成二氧化钛(多孔质半导体层)。然后将上述附有二氧化钛的钨网状物浸溃在O. 05wt%的色素溶液(Black Dye,S0LAR0NIX公司制，乙腈叔丁醇=1 I) 72小时。
另一方面，准备以钼溅镀纵51mm横IlOmm厚度50 μ m的钛箔(纯度99. 5%以上)而得的对极、及纵70mm横IlOmm厚度32 μ m的绝缘片(绝缘层)。在将内径25mmX直管部长度IOOmm的两端成为凸缘结构的玻璃管(SpoolNW25)的内部，插入将附有二氧化钛的那一侧相对于对极朝向外侧而卷起的集电电极，另外将绝缘片卷起而形成为管状再慢慢地插入在该集电电极的内侧，将对极卷起插入在其内侧。此时，将绝缘片的端部折入在对极的内侧。另外在对极的内侧插入铁氟龙制的圆柱型绝缘体。其中，在使集电电极与绝缘层靠近的那一侧垫上绝缘衬垫，以使对极层与集电电极不会相接触而短路。在玻璃管的使集电电极靠近的那一侧插入附有衬垫(Seal outer ring NW25)的玻璃管的钛制凸缘型帽盖(盖体)，以在玻璃管的凸缘面与盖体的凸缘面之间夹入衬垫的方式相对合。在盖体与玻璃管的坡面沿圆周方向设置夹具(CLAMPCHAIN NW25)而加以栓塞。另外在被插入在玻璃管的盖体，以集电电极按压件包夹集电电极而以六角螺丝加以固定。使对极层靠近的那一侧与使集电电极靠近的那一侧同样地，将钛制凸缘型帽盖(盖体)插入在玻璃管，以在玻璃管的凸缘面与盖体的凸缘面之间夹入衬垫的方式相对合。在盖体与玻璃管的坡面沿圆周方向设置夹具(CLAMPCHAINNW25)而加以栓塞。此时由于在玻璃管内壁具有对极，因此在玻璃内壁与被插入的盖体之间隙夹入对极，而使对极与盖体相接触。在注入由碘40mM、LiI500mM、t-Butylpyridine580mM的\ 丁内酯溶液所构成的电解质后，以由贯穿孔的内侧朝向外侧流通气体或电解液、且由外侧不会朝向内侧逆流的方向将止回阀(Lee公司制CCRM2550269S)插入在盖体的贯穿孔，以木槌叩敲止回阀的头部而加以固定。在止回阀的部分垫上衬垫，关闭帽盖，而制作出色素增感型太阳能电池C。将其在23±2°C的房间内保管。 对所制作的色素增感型太阳能电池C，使用太阳仿真器照射AM1. 5U00mff/cm2的模拟太阳光，而测定出太阳能电池特性，结果保管I个月后的转换效率为3. 7%。此外，保管5个月后的转换效率为3. 5%。符号说明
10、10a、10b、10c、IOcUIOe 色素增感型太阳能电池的密封结构；
12、12a 色素增感型太阳能电池主体；
14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g、141、14j 密封部；
16、16a、16b、16c 透明玻璃管；
18 吸附色素的多孔质半导体层；
20、20a、120a 集电电极；
21a、21b、27a、27b、38、40、44b、44c、45、46b、56a、74e、76a、82、274e、276a、85 纹牙；
22、22a、122a 绝缘层；
24、24a、124a 对极层；
26a、26b、26c、26d、26e、26g、26h 盖体；
28a、28b、30a、30b、66、72b、72c、72d、74b、74c、74d、172b、172c、172d、174d、174f突起；
29a、29b、43 凹部；
32 绝缘衬垫；
34a、34b、48、50、52、54、73、74a、78、80、173a、178a、280 衬垫；35 止回阀；42 对极；44、81 螺栓状部件；44a 突出部；46 盖体部；46c 突起部；56 螺帽；60a、60b、60c、62c、62d 内盖部;62a、62b、62e 外盖部；64 绝缘体；16e、16g、60h、60j、66a、72a、74a、172a 凸缘；68 螺旋弹簧；76、276 帽盖；16d、16f、6 0g、60i 坡面；84、172e、274f、274g 贯穿孔；83 集电电极按压件。
权利要求
1.一种光电转换元件的密封结构，其特征在于将圆筒状或圆锥台状的透明部件的侧面作为受光面，在该透明部件的内部沿径向以层状排列有光电转换单元构成部件，在该透明部件的两端部设有一对盖体，该一对盖体分别具有沿该透明部件的轴向延伸出去的导电性金属部，该导电性金属部的一端侧与光电转换单元构成部件的一对电极中的任意一方作电性连接而形成为取出电极。
2.一种光电转换元件的密封结构，其特征在于将一端侧被闭塞的圆筒状或圆锥台状透明部件的侧面作为受光面，在该透明核心部件的内部沿径向以层状排列有光电转换单元构成部件，在该透明部件的开放侧端部设有盖体部，该盖体部具有相互绝缘而沿轴向贯穿延伸出去的两个导电性金属部，一个导电性金属部的一端侧与光电转换单元构成部件的一个电极作电性连接，并且另一个导电性金属部的一端侧与光电转换单兀构成部件的另一个电极作电性连接，分别作为取出电极。
3.如权利要求1或2所述的光电转换元件的密封结构，其特征在于，前述光电转换元件为色素增感型太阳能电池，前述光电转换单元构成部件包含含有色素的多孔质半导体层、电解质层及一对电极层。
4.如权利要求1所述的光电转换元件的密封结构，其特征在于，前述光电转换元件为色素增感型太阳能电池，前述光电转换单元构成部件包含含有色素的多孔质半导体层、电解质层及一对电极层，将该一对电极层之中的对极层形成为最内层，在该对极层的内侧插通绝缘材料而支撑该对极层，将该一对电极层之中的阳极电极的一端部会聚而形成会聚部，将该一对盖体分别形成为内盖部与外盖部的两体结构，将一个盖体的内盖部与该对极层的内侧作滑接而与该对极层作电性连接，并且由在该一个盖体的外盖部形成的开口露出，将另外一个盖体的内盖部按压在该阳极电极的会聚部，而与该阳极电极作电性连接，并且由在该另外一个盖体的外盖部形成的开口露出，以该一对盖体的各自的外盖部来密封该光电转换单元构成部件的最外层的端部。
5.如权利要求1至4中任一项所述的光电转换元件的密封结构，其特征在于，前述盖体具有与前述电解质层相连通而沿轴向贯穿的贯穿孔，在该贯穿孔安装有止回阀，并通过帽盖予以密封而成。
6.一种光电转换兀件，其特征在于具有如权利要求1至5中任一项所述的光电转换元件的密封结构。
7.一种光电转换兀件模块，其特征在于将多个如权利要求6所述的光电转换兀件通过与前述取出电极相连接的电极引线串联或并联排列而成。
全文摘要
提供一种能够以简易结构将光电转换元件的开放侧端部确实且以高耐久性而持续地进行密封，并且也能够解决取出电极密封不足的问题的光电转换元件的密封结构。作为光电转换元件的一例的色素增感型太阳能电池的密封结构10由圆筒状色素增感型太阳能电池主体12、及将色素增感型太阳能电池主体12的两端进行密封的密封部14a、14b所构成。在透明玻璃管16的两端部设有由导电性金属部件所形成的盖体26a、26b，将色素增感型太阳能电池主体12进行密封，并且成为与色素增感型太阳能电池主体12的一对电极部作电性连接的一对取出电极。
文档编号H01M14/00GK103053069SQ20118003760
公开日2013年4月17日 申请日期2011年7月19日 优先权日2010年8月3日
发明者山口能弘, 藤野健一, 藤高俊久 申请人:新日铁住金化学株式会社