电化学器件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种电化学器件，设及适合用作例如即使在屋内等照度较低的环境下 也能发电的色素敏化型的发电元件的电化学器件。
【背景技术】
[0002] 近年来，作为光敏化剂使用了色素的色素敏化太阳能电池的研究开发得到推进。 典型而言，W往的色素敏化太阳能电池具备含有色素的光阳极、对电极、设于光阳极与对电 极之间的电子传输层及空穴传输层、和包含氧化还原对的电解质溶液。为了提高色素敏化 太阳能电池的特性，要求提高各个构成要素的特性。
[0003] 专利文献1中公开了具有蓄电功能的储能型色素敏化太阳能电池。专利文献1中记 载的储能型色素敏化太阳能电池具备:在第一电解质溶液中配置有光电极和对电极的单元 (cell)部分、和在由阳离子交换膜与该单元(cell)部分分隔的第二电解质溶液中配置有电 荷蓄积电极的电池部分。第二电解质溶液的阳离子种类与第一电解质溶液相同，而阴离子 种类不同。第一电解质溶液含有氧化还原物质（1713^)，阳离子交换膜是为了防止氧化还原 物质向第二电解质溶液移动而设置的。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开2006-172758号公报
【发明内容】
[0007] 发明要解决的技术问题
[0008] 专利文献1中公开的储能型色素敏化太阳能电池为具有3个电极(光电极、对电极 及电荷蓄积电极）的所谓杯状电池 (beaker cell)型电化学器件。在杯状电池型的电化学器 件中，即使为3个W上的电极，虽然容易取出电极，但是难W长时间稳定地保持电解质溶液。 另外，存在电化学器件难W小型化或批量生产性差的问题。予W说明，不仅限于电解质溶 液，在使用内含电解质溶液的凝胶电解质的情况下也存在同样的问题。
[0009] 为此，本发明的目的在于提供具有至少能够提高具有在电化学上功能不同的3个 W上的电极的电化学器件的电解质介质的保存稳定性的新型结构的电化学器件。
[0010] 用于解决技术问题的手段
[0011] 本发明的某一实施方式的电化学器件，其具有:第一基板、W与上述第一基板之间 形成间隙的方式配置的第二基板、填满上述间隙的电解质介质、形成在上述第一基板与上 述第二基板之间且密封上述间隙内的上述电解质溶液的密封部、和与上述电解质介质接触 且各自在电化学上具有不同功能的第一电极、第二电极及第=电极，上述第一电极、第二电 极及第=电极的各自的至少一部分形成在上述第一基板上或上述第二基板上。
[0012]发明效果
[0013]根据本发明的某一实施方式，可W提供具有能提高具有在电化学上功能不同的3 个W上的电极的电化学器件的电解质介质的保存稳定性的新型结构的电化学器件。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明的实施方式的电化学器件100的示意性剖视图。
[0015] 图2为本发明的实施方式的光电转换元件200A的示意性剖视图。
[0016] 图3为本发明的实施方式的其他光电转换元件200B的示意性剖视图。
[0017] 图4为本发明的实施方式的其他光电转换元件200C的示意性剖视图。
[0018] 图5为本发明的他的实施方式的电化学器件300的示意性剖视图。
[0019] 图6为表示实施例及比较例的光电转换元件的电解质溶液维持率的图表。
【具体实施方式】
[0020] 本发明包含W下的项目中记载的电化学器件。
[0021] [项目U
[0022] 一种电化学器件，其具有：
[0023] 第一基板、
[0024] W与上述第一基板之间形成间隙的方式配置的第二基板、
[0025] 填满上述间隙的包含电解质溶液的电解质介质、
[0026] 形成在上述第一基板与上述第二基板之间且密封上述间隙内的上述电解质介质 的密封部、和
[0027] 与上述电解质介质接触且各自在电化学上具有不同功能的第一电极、第二电极及 第=电极，
[00%]上述第一电极、第二电极及第=电极的各自的至少一部分形成在上述第一基板上 或上述第二基板上。
[0029] [项目 2]
[0030] 根据项目1所述的电化学器件，其中，上述第一电极、第二电极及第=电极中的2个 电极的各自的至少一部分形成在上述第一基板上，且上述第一电极、第二电极及第=电极 中的其他1个电极的至少一部分形成在上述第二基板上。
[0031] [项目 3]
[0032] 根据项目1或2所述的电化学器件，其中，上述第一电极具有第一导电层和形成在 上述第一导电层上的半导体层，上述半导体层是W上述第一导电层不与上述电解质介质直 接接触的方式形成的。
[0033] [项目 4]
[0034] 根据项目3所述的电化学器件，其中，上述第一电极形成在上述第一基板上，从上 述第一基板的法线方向观察时，在第一基板上存在仅存在上述半导体层而不存在上述第一 导电层的区域。
[0035] [项目 5]
[0036] 根据项目3或4所述的电化学器件，其中，上述第一电极为光阳极，上述第二电极为 对电极，上述第=电极为电荷蓄积电极。
[0037] [项目 6]
[0038] 根据项目5所述的电化学器件，其中，上述第一电极形成在上述第一基板上，
[0039] 上述第二电极及上述第=电极形成在上述第二基板上。
[0040] [项目 7]
[0041] 根据项目5所述的电化学器件，其中，上述第一电极和上述第二电极的至少一部分 形成在上述第一基板上，
[0042] 上述第=电极形成在上述第二基板上。
[0043] [项目 8]
[0044] 根据项目5~7中任一项所述的电化学器件，其还具有配置于上述第一电极与上述 第二电极之间的固体化合物层，上述固体化合物层包含上述电解质介质。
[0045] [项目 9]
[0046] 根据项目8所述的电化学器件，其在上述固体化合物层与上述第=电极之间还具 有间隔件。
[0047] [项目 10]
[0048] 根据项目5~9中任一项所述的电化学器件，其中，上述半导体层具有形成于上述 导电层侧的非多孔半导体层和形成于上述非多孔半导体层上的多孔半导体层，上述多孔半 导体层包含敏化色素。
[0049] [项目 11]
[0050] 根据项目5~9中任一项所述的电化学器件，其中，上述光阳极包含巧铁矿化合物。 [0051 ] W下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0052] 图1表示本发明的实施方式的电化学器件100的示意性剖视图。
[0053] 电化学器件100具有第一基板12、W与第一基板12之间形成间隙的方式配置的第 二基板52、填满间隙的包含电解质溶液的电解质介质24、形成在第一基板12与第二基板52 之间且密封间隙内的电解质介质24的密封部46、和与电解质介质24接触且各自在电化学上 具有不同功能的第一电极15、第二电极35及第=电极55,第一电极15形成在第一基板12上， 第二电极35及第=电极55形成在第二基板52上。3个电极的配置不限于该例，如后面例示具 体的构成所示，第一电极15、第二电极35及第=电极55中的2个电极的各自的至少一部分可 W形成在第一基板12上，且第一电极15、第二电极35及第=电极55中的另外1个电极的至少 一部分形成在第二基板52上。进而，第一电极15、第二电极35及第立电极55的各自的至少一 部分只要形成在第一基板12上或第二基板52上即可。例如，可W使用具有导电性粒子的密 封材料而将形成于第一基板12上的第一电极15与第二基板上的电极(与第二基板上的其他 电极绝缘）电连接。作为此种密封材料，可W使用市面上作为各向异性导电材料(各向异性 导电膜(ACF)或各向异性导电糊剂(ACP))出售的产品。各向异性导电材料为使导电性粒子 分散于绝缘性树脂的材料，仅在厚度方向具有导电性。当然可W使用绝缘性的密封材料形 成密封部、并在密封部的外侧使用铜线等将形成于第一基板12上的第一电极15与第二基板 上的电极电连接。
[0054] 本发明的实施方式的电化学器件当然可W具有4个W上的电极，任意电极都可W 在第一基板12或第二基板52上形成电极的一部分。所谓"电极的一部分形成在基板上"是 指:无需将电极的全体形成在基板上，只要将电极的至少一部分形成在基板上即可，电极的 其他部分可W延设于电解质介质24中。如图1所例示的那样，形成于基板上的电极的部分例 如从密封部46延设到外侧、并与外部电路电连接。
[0055] 另外，电极的一部分"形成在基板上"是指：电极的一部分不间隔电解质介质24而 直接或间接地与基板的表面接触。例如，不只有直接形成于玻璃基板的表面的情况，也可W 形成于在玻璃基板的表面所形成的绝缘膜(例如二氧化娃膜等的无机绝缘膜)的表面上。
[0056] 密封部46使用公知的密封材料(seal材)来形成。密封材料典型地为树脂或玻璃。 作为树脂，可W使用热固化性树脂、光硬化性树脂W及热塑性树脂(热烙接树脂）。密封材料 通常具有绝缘性。但是，如上所述，例如在将形成于第一基板12上的第一电极15与第二基板 上的电极(与其他电极绝缘)电连接时，可W使用各向异性导电材料。
[0057] 如图1所示，密封部46W与形成于第一基板12上或第二基板52上的第一电极15、第 二电极35及第=电极55接触的方式来形成，因此可W可靠地密封电解质介质24,从而使电 解质介质24的保存稳定性高。例如在某一电极从未形成在基板上的部分贯穿密封部并取出 至外部的情况下，电极与密封部接触的界面的面积增大，存在电解质溶液从界面漏出的风 险。与此相对，如本发明的实施方式的电化学器件100所例示的那样，3个W上的电极的各自 的至少一部分形成在基板上并W从形成在基板上的部分取出至外部的方式构成，因此可W 有效地抑制?防止电解质溶液漏出。予W说明，可W设置覆盖各个电极的表面的绝缘层(例 如二氧化娃膜等的无机绝缘膜）、并W使密封部与绝缘层接触的方式来形成。
[005引第一基板12及第二基板52典型的为绝缘体基板。第一基板12及第二基板52的形状 典型的为板状，但是并无特别限制。具体而言，可W使用玻璃基板、塑料基板或氧化侣基板 等绝缘性基板。由于在同一基板上形成在电化学上功能不同的多个电极，因此优选使第一 基板12及第二基板52的至少表面具有绝缘性。当然，也可W使用在金属基板、半导体基板的 表面形成了绝缘膜的基板。但是，在使用后述的光电转换元件、电致发光元件等的情况下， 根据需要使用具有透光性的绝缘基板。
[0059] 形成于第一基板12及第二基板52的绝缘性表面的3个W上的电极使用公知的导电 材料来形成。形成于绝缘性表面的多个电极若彼此分离地形成，则彼此电绝缘。彼此分离的 多个电极也可W使用例如掩模堆积法来形成，通过使用光刻工艺等对形成于整面的导电膜 进行蚀刻，从而可W分离为多个电极。电极可W由金属层来形成，也可W为氧化物导电层 (透明导电层），还可W为将它们层叠而成的层叠体。形成电极的材料、形成方法对本领域技 术人员而言是常见的。
[0060] 接着，参照图2~图4对本发明的实施方式的光电转换元件进行说明。在例示的光 电转换元件中，上述第一电极为光阳极，上述第二电极为对电极，上述第=电极为电荷蓄积 电极。实质上具有同样功能的构成要素用通用的参照符号来表示，有时省略对其的说明。
[0061] 图2中示出实施方式的光电转换元件200A的示意性剖视图。
[0062] 光电转换元件200A具有:形成于第一基板12上的光阳极15A、形成于第二基板52上 的对电极35A、配置于光阳极15A与对电极35A之间的固体化合物层22、与对电极35A隔着间 隔形成于第二基板52上的电荷蓄积电极55A、和包含于固体化合物层22中且填满对电极35A 与电荷蓄积电极55A的间隙的电解质介质24。电解质介质24典型的为电解质溶液，W下，有 时称作电解质溶液24。在固体化合物层22与电荷蓄积电极55A的间隙设置用于防止它们彼 此直接接触的间隔件42。间隔件42可W被省略，但是优选在将光电转换元件200A小型?薄 型化时设置间隔件42。作为间隔件42,可W使用