(57)【要約】【課題】ガラス製電極基板と金属電極基板とが対向して配置されている色素増感太陽電池において、電極基板の大面積化や変換効率の低下を生じることなく、ガラス製電極基板と金属電極基板との熱膨張差に起因するセルの割れや封止材の剥がれなどの不都合が有効に回避され、電池として安定に機能し得る色素増感太陽電池を提供する。【解決手段】金属電極基板２０とガラス製電極基板３０との間に、電解質層４０と色素で増感された半導体多孔質層２５とからなる発電領域Ｘと、両電極基板を結合している封止材５０からなる封止領域Ｙとが形成されている色素増感太陽電池において、封止領域Ｙでの金属電極基板２０とガラス製電極基板３０との間隔が、発電領域Ｘでの両電極基板間の間隔に比して大きく設定されていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向するように配置された電極基板を備え、両電極基板間の間には、電解質層と色素で増感された半導体多孔質層とからなる発電領域と、該発電領域の周囲に位置し且つ両電極基板を結合している封止材からなる封止領域とが形成されている色素増感太陽電池において、
前記封止領域での両電極基板間の間隔が、前記発電領域での両電極基板間の間隔に比して大きく設定されていることを特徴とする色素増感太陽電池。
【請求項２】
前記封止領域での両電極基板の間隔が、前記発電領域での両電極基板の間隔よりも１０μｍ以上大きく設定されている請求項１に記載の色素増感太陽電池。
【請求項３】
一方の電極基板が金属電極基板、他方がガラス製電極基板からなり、
前記金属電極基板の前記ガラス製電極基板側表面に段差が形成されており、この段差によって、前記発電領域と封止領域とが区画されている請求項１または２に記載の色素増感太陽電池。
【請求項４】
前記金属電極基板として、アルミニウム製基板、ステンレススチール製基板または銅基板が使用されている請求項３に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに対向するように配置された金属電極基板とガラス製電極基板とを備え、両電極間の間には、電解質層と色素で増感された半導体多孔質層とからなる発電領域が形成されている色素増感太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、地球規模の環境問題や化石エネルギー資源枯渇問題などの観点から太陽光発電に対する期待が大きく、単結晶及び多結晶シリコン光電変換素子が太陽電池として実用化されている。しかし、この種の太陽電池は、高価格であること、シリコン原料の供給問題などを有しており、シリコン以外の材料を用いた太陽電池の実用化が望まれている。
【０００３】
上記のような見地から、最近では、シリコン以外の材料を用いた太陽電池として、色素増感太陽電池が注目されている。この色素増感型太陽電池の代表的なものは、図１に示すように、金属電極基板１と透明電極基板３とが、色素増感半導体多孔質層５と電解質層７とを間に挟んで対峙した構造を有しており、金属電極基板１と透明電極基板３との周縁部分は、電解質層７が漏洩しないように、封止材９で封止されている。即ち、色素増感半導体多孔質層５と電解質層７とを間に挟んで金属電極基板１と透明電極基板３とが対峙している領域が発電領域Ｘとなっており、封止材９で封止されている領域が封止領域Ｙとなっている。
【０００４】
このような色素増感太陽電池において、色素増感多孔質層５は、二酸化チタンなどの酸化物半導体の多孔質層に増感色素（例えばＲｕ色素）を吸着担持させたものであり、例えば金属酸化物の薄層などからなる逆電防止層１０を介して金属電極基板１上に形成されている。また、透明電極基板３の表面には、ＩＴＯ等の透明導電膜１１が形成され、さらにその上に、プラチナや白金等の蒸着膜が電子還元性導電層１３として形成されている。
【０００５】
このような構造の色素増感太陽電池では、透明電極基板３側から可視光を照射すると、色素増感多孔質層５中の色素が励起され、基底状態から励起状態へと遷移し、励起された色素の電子は、この多孔質層５中の伝導帯へ注入され、外部回路（図示せず）を通って透明電極基板３に移動する。透明電極基板３に移動した電子は、電解質層７中のイオンによって運ばれ、色素に戻る。このような過程の繰り返しにより電気エネルギーが取り出されるわけである。このような色素増感太陽電池の発電メカニズムは、ｐｎ接合型光電変換素子と異なり、光の捕捉と電子伝導が別々の場所で行われ、植物の光電変換プロセスに非常に似たものとなっている。
【０００６】
このような色素増感型太陽電池において、透明基板としては、高強度であるなどの観点から、ガラス製基板が広く使用されている。
【０００７】
ところで、上記のような金属電極基板１と透明電極基板３との周縁部（封止領域Ｙ）を接合する封止材９としては、各種の合成樹脂、特にヒートシール可能な熱可塑性樹脂や接着剤樹脂などが使用されている（特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開平０１−２２０３８０号
【特許文献２】特開２００７−３１１２１８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記の透明電極基板としては、ガラス製基板が広く使用されているが、ガラス製基板を用いた場合には、金属電極基板の材質や電池の構造等に大きな制限を受けるという問題がある。即ち、金属電極基板の中には、ガラス製基板との熱膨張係数が大きく異なるものがあり、このような金属電極基板をガラス製基板と組み合わせて使用すると、この太陽電池が熱履歴を受けたとき、両基板を接合している封止材９に大きな剪断応力が発生し、この結果、セルの割れが発生したり、或いは封止材９が剥がれてしまうなどの不都合が生じてしまうという問題がある。このような不都合が生じると、当然ながら、電解質層を形成している電解液が漏洩してしまい、電池としての機能が損なわれてしまうこととなる。例えば、アルミニウム製基板の線膨張係数は、約２３ｐｐｍ／℃であり、Ｚｎは約３３ｐｐｍ／℃、ステンレススチール（ＳＵＳ３０４）及び銅は約１７ｐｐｍ／℃、鉄は約１２ｐｐｍ／℃、ニッケルは約１１ｐｐｍ／℃であるのに対し、石英ガラスの線膨張係数は０．５ｐｐｍ／℃、パイレックスガラスでは３．３ｐｐｍ／℃、最も線膨張係数が大きい青板ガラスで９ｐｐｍ／℃であり、特に軽量で安価であるとの観点から金属基板として有用なアルミニウム製基板やステンレススチール製基板などは、ガラス製基板との熱膨張係数が大きく異なっているため、上記のような問題を生じ易い。
【０００９】
また、熱膨張係数差による問題を解決するためには、封止材９の応力吸収能を高めることが考えられる。封止材９の応力吸収能を高めるには、封止材９の幅や厚み（高さ）を大きくすればよいが、封止材９の幅を大きくすることは、透明電極基板や金属基板の大面積化をもたらし、不必要に電池を大型化することとなり、実用性の観点から採用することができない。また、封止材９の厚み（高さ）を大きくすることは、電池の大面積化を回避することは可能であるが、電池の変換効率を低下するという問題があった。
【００１０】
封止材９の厚みを大きくすることにより生じる変換効率の低下という問題は、発電領域Ｘに形成されている電解質層７の厚みの変化に起因するものであると、本発明者等は推定している。即ち、封止材９の厚みを大きくすると、これに伴い、金属電極基板と透明電極基板（ガラス製電極基板）の間隔が大きくなり、この結果、電解質層７の厚みが厚くなる。しかるに、上述した構造の色素増感太陽電池では、透明電極基板側から光が照射されて発電するため、電解質層７の厚みが厚くなると、電解質層７での光の吸収の度合いが増大し、色素増感半導体層５中の色素に照射される光が減衰し、この結果、変換効率が低下することとなるのである。
【００１１】
従って、本発明の目的は、ガラス製電極基板と金属電極基板とが対向して配置されている色素増感太陽電池において、電極基板の大面積化や変換効率の低下を生じることなく、ガラス製電極基板と金属電極基板との熱膨張差に起因するセルの割れや封止材の剥がれなどの不都合が有効に回避され、電池として安定に機能し得る色素増感太陽電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、互いに対向するように配置された電極基板を備え、両電極基板間の間には、電解質層と色素で増感された半導体多孔質層とからなる発電領域と、該発電領域の周囲に位置し且つ両電極基板を結合している封止材からなる封止領域とが形成されている色素増感太陽電池において、
前記封止領域での両電極基板間の間隔が、前記発電領域での両電極基板間の間隔に比して大きく設定されていることを特徴とする色素増感太陽電池が提供される。
【００１３】
本発明の色素増感太陽電池においては、
（１）前記封止領域での両電極基板の間隔が、前記発電領域での両電極基板の間隔よりも１０μｍ以上大きく設定されていること、
（２）一方の電極基板が金属電極基板、他方がガラス製電極基板からなり、前記金属電極基板の前記ガラス製電極基板側表面に段差が形成されており、この段差によって、前記発電領域と封止領域とが区画されていること、
（３）前記金属電極基板として、アルミニウム製基板、ステンレススチール製基板または銅基板が使用されていること、
が好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の色素増感太陽電池では、封止領域での金属電極基板とガラス製電極基板の間隔が、前記発電領域での両電極間の間隔に比して大きく設定されているため、発電領域での両電極基板間の間隔を大きくすることなく、封止材の厚みを増大させることができる。
【００１５】
即ち、本発明では、封止材の厚みを大きくすることにより封止材の応力吸収能を高め、金属電極基板とガラス製電極基板との間の熱膨張差に起因する種々の不都合、例えば、熱履歴によるセルの割れや封止材の剥がれなどの不都合が有効に回避することができる。具体的には、後述する実験例に示されているように、アルミニウム基板（線膨張係数：２３ｐｐｍ／℃）を用いて形成された金属電極基板とガラス基板（線膨張係数：９ｐｐｍ／℃）を用いて形成されたガラス製電極基板とを備えており、両電極基板の線膨張係数差が非常に大きい場合に熱サイクルが加えられた場合にも、セル破壊や封止材の剥がれなどによる電解質液の漏れなどが有効に防止され、長期間にわたって安定に電池としての機能を維持させることができる。
【００１６】
しかも、上記の利点は、封止材の幅を大きくすることによってもたらされるものではないため、電極基板の大面積化を有効に回避することができるばかりか、発電領域での両電極基板間の間隔を大きくする必要も無いため、電解質層の厚み増大による変換効率の低下も有効に回避することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜電池の構造＞
本発明の色素増感太陽電池は、図２に示された構造を有するものであり、発電領域の構造は、実質的に図１に示された従来の色素増感太陽電池と同じ構造を有しているが、封止領域での構造に新規な特徴を有している。
【００１８】
即ち、図２の構造において、本発明の色素増感太陽電池は、全体として２０で示す金属製電極基板と、全体として３０で示すガラス製電極基板とが対向して配置されており、両電極基板２０，３０の間に電解質層４０が設けられ、この電解質層４０が設けられている領域が発電領域Ｘとなっている。また、この発電領域Ｘの周縁部が封止領域Ｙとなっており、この領域Ｙ、即ち、金属電極基板３０及びガラス製電極基板３０の周縁部分が封止材５０によって封止され、発電領域Ｘ（電解質層４０）からの液洩れが防止される構造となっている。
【００１９】
金属電極基板２０は、光不透過性であり、金属基板２１と、必要により、金属基板２１上に形成される逆電防止層２３とからなる。
【００２０】
金属基板２１は、低電気抵抗の金属材料から形成されたものであれば特に制限されないが、一般的には、６×１０−６Ω・ｍ以下の比抵抗を有する金属乃至合金、例えばアルミニウム、鉄（スチール）、銅、ニッケルなどが使用される。また、金属基板２１の厚みは特に制限されず、適度な機械的強度が保持される程度の厚みを有していればよい。また、生産性を考慮しないのであれば、金属基板２１は、例えば蒸着等により、樹脂フィルム等に形成されていてもよい。勿論、この樹脂フィルム等の基材は透明である必要はない。本発明においては、金属基板２１がアルミニウム、ステンレススチール（ＳＵＳ３０４）、銅等のガラス基板と線熱膨張係数が大きく異なる材料を用いた場合にも熱履歴に起因する種々の不都合を回避することができ、特に軽量であり且つ安価なアルミニウム製基板を用い得ることは、本発明の大きな利点である。
【００２１】
また、金属基板２１上に適宜形成される逆電防止層２３は、金属基板２１に比して高抵抗の金属乃至金属酸化物からなる層であり、逆電流を阻止し、有効な整流障壁となるばかりか、耐腐食性を有するものであり、後述する電解質層４０からの液の浸透による金属基板２１の腐食を防止する機能も有している。このような逆電防止層２３は、例えば特開２００８−５３１６５号などに開示されているものであり、化成処理、めっき法、クラッド法などにより、金属基板２１の材質に応じて適宜の組成のものとすることができ、通常、１０００ｎｍ以下、特に５〜５００ｎｍ、最も好ましくは５乃至１００ｎｍ程度の厚みに形成される。
【００２２】
上記のような金属基板２１及び必要に形成される逆電防止層２３を備えた金属電極基板２０の発電領域Ｘとなる部分（中央部分）には、色素増感半導体多孔質層２５が形成される。
【００２３】
金属基板２１（或いは逆電防止層２３）の上に形成される色素増感半導体多孔質層２５は、色素増感太陽電池において従来から使用されており、酸化物半導体層に色素を吸着担持させたものである。
【００２４】
色素を吸着担持させる酸化物半導体多孔質層は、例えば、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、タンタル、クロム、モリブデン、タングステンなどの金属の酸化物、或いはこれら金属を含有する複合酸化物、例えばＳｒＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３などのペロブスカイト型酸化物などにより形成され、その厚みは、通常、３乃至１５μｍ程度である。
【００２５】
また、かかる酸化物半導体の多孔質層は、色素を担持させるため、多孔質であることが必要であり、例えば、アルキメデス法による相対密度が５０乃至９０％、特に５０乃至７０％程度であることが好ましく、これにより、大きな表面積を確保し、有効量の色素を担持させることができる。
【００２６】
このような酸化物半導体多孔質層は、例えば上述した酸化物半導体の微粒子を、有機溶媒やキレート反応性を有する有機化合物に分散させて調製したペースト、若しくは、チタンアルコキシド（例えばテトライソプロポキシチタンなど）等のバインダー成分とともに有機溶媒中に分散させたスラリー乃至ペーストを金属基板２１上に塗布し、６００℃以下の温度で、前述した相対密度となる程度の時間、焼成することにより容易に形成することができる。即ち、焼成により、上記バインダー成分のゲル化（脱水縮合）により形成されたＴｉＯ２ゲルが半導体微粒子同士を接合し、多孔質化される。
【００２７】
尚、上記のようなスラリー乃至ペーストの形成に用いる半導体微粒子は、多孔質化の点で、その粒径が５〜５００ｎｍ、特に５〜３５０ｎｍの範囲にあるのがよい。また、キレート反応性の有機化合物としては、β−ジケトン、β−ケトアミン、β−ケトエステルが代表的であり、易揮発性であれば特に制限なく使用することができるが、β−ジケトンであるアセチルアセトンが特に好適であり、半導体微粒子重量に対して５乃至３５重量％の量で使用するのがよい。また、バインダー成分のチタンアルコキシドは、二酸化チタン微粒子１００重量部当り、１０乃至６０重量部、特に２０乃至５０重量部の量で使用するのがよく、有機溶媒としては、易揮発性であれば特に制限なく使用することができるが、一般的には、炭素数が４以下の低級アルコール、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノールなどが好適であり、これらの有機溶媒は、単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせた混合溶媒の形で使用することもできる。有機溶媒量は、スラリー乃至ペーストが適度なコーティング性を示す程度の量で使用すればよく、一般的には、スラリー乃至ペーストの固形分濃度が、５乃至５０重量％、特に１５乃至４０重量％の範囲となる程度の量で使用するのがよい。溶媒量が多すぎると、スラリー乃至ペーストが低粘性となり、垂れ等により安定な厚みのコーティング層を形成することが困難となり、また、溶媒量が少ないと、高粘性となり作業性が低下してしまうからである。
【００２８】
上記のようにして形成される酸化物半導体多孔質層に吸着させる色素は、この多孔質層に色素溶液を接触させることにより、吸着担持される。色素溶液の接触は、通常は、ディッピングにより行われ、吸着処理時間（浸漬時間）は、通常、３０分〜２４時間程度であり、吸着後、乾燥して色素溶液の溶媒を除去することにより、表面及び内部に増感色素が吸着担持された色素増感半導体多孔質層２３が形成される。
【００２９】
用いる色素は、増感色素として機能し得るものであり、カルボキシレート基、シアノ基、ホスフェート基、オキシム基、ジオキシム基、ヒドロキシキノリン基、サリチレート基、α−ケト−エノール基などの結合基を有するそれ自体公知のものが使用される。例えばルテニウム錯体、オスミウム錯体、鉄錯体などを何ら制限なく使用することができる。特に幅広い吸収帯を有するなどの点で、ルテニウム−トリス（２，２’−ビスピリジル−４，４’−ジカルボキシラート）、ルテニウム−シス−ジアクア−ビス（２，２’−ビスピリジル−４，４’−ジカルボキシラート）などのルテニウム系錯体が好適である。このような増感色素の色素溶液は、溶媒としてエタノールやブタノールなどのアルコール系有機溶媒を用いて調製され、その色素濃度は、通常、３×１０−４乃至５×１０−４ｍｏｌ／ｌ程度とするのがよい。
【００３０】
また、ガラス製電極基板３０は、光透過性電極であり、この基板側から光が照射されて発電領域Ｘで発電が行われるものである。このガラス製電極基板３０は、ガラス製基板３１を有しており、このガラス製基板３１の上に、透明導電膜３３と電子還元性導電層３５とが、この順に形成されている。
【００３１】
ガラス製基板３１としては、高い光透過性を有している限り、特に制限されず、石英ガラス、パイレックスガラス等、任意のガラス材料から形成されているものを使用することができ、また、その厚みや大きさは、最終的に形成される色素増感太陽電池の用途に応じて適宜決定される。
【００３２】
ガラス製基板３１の上に形成される透明導電膜３３としては、酸化インジウム−酸化錫合金からなる膜（ＩＴＯ膜）、酸化錫にフッ素をドープした膜（ＦＴＯ膜）などが代表的であるが、電子還元性が高く、特にカソードとして望ましい特性を有していることから、ＩＴＯ膜が好適である。これらは蒸着により上記のガラス製基板３１上に形成され、その厚みは、通常、５００ｎｍ乃至７００ｎｍ程度である。
【００３３】
また、上記の透明導電膜３３上に形成される電子還元導電層３５は、一般に白金の薄層からなり、透明導電膜３３に流れ込んだ電子を電解質層４０に速やかに移行せしめる機能を有するものである。このような電子還元導電層４０は、光透過性が損なわれないように、その平均厚みが０．１乃至１．５ｎｍ程度となるように蒸着により薄く形成される。
【００３４】
上述した金属製電極基板２０とガラス製電極基板３０との間に配置され、発電領域Ｘを形成する電解質層４０は、公知の太陽電池と同様、リチウムイオン等の陽イオンや塩素イオン等の陰イオンを含む種々の電解質溶液により形成される。また、この電解質層４０中には、酸化型構造及び還元型構造を可逆的にとり得るような酸化還元対を存在させることが好ましく、このような酸化還元対としては、例えばヨウ素−ヨウ素化合物、臭素−臭素化合物、キノン−ヒドロキノンなどを挙げることができる。このような電解質層４０は、発電領域Ｘの周縁に位置する封止領域Ｙに設けられる封止材５０により封止され、電極間からの液の漏洩が防止されることとなるわけである。一般に、このような電解質層４０の厚みは、最終的に形成される電池の大きさによっても異なるが、１０μｍ以下程度である。
【００３５】
封止材５０としては、ヒートシール可能な各種の熱可塑性樹脂乃至熱可塑性エラストマー、例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ１−ブテン、ポリ４−メチル−１−ペンテン、或いはエチレン、プロピレン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン等のα−オレフィン同士のランダム乃至ブロック共重合体等のポリオレフィン系樹脂；エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体等のエチレン−ビニル化合物共重合体樹脂；ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ、α−メチルスチレン−スチレン共重合体等のスチレン系樹脂；ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等のビニル系樹脂；ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０、ナイロン１１、ナイロン１２等のポリアミド樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂；ポリカーボネート；ポリフェニレンオキサイド；カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース誘導体；酸化澱粉、エーテル化澱粉、デキストリンなどの澱粉；及びこれらの混合物からなる樹脂；などが使用される。
【００３６】
即ち、封止材５０は、上記の熱可塑性樹脂等を用いての押出成形、射出成形等によって、封止領域Ｙに対応する幅のリング形状に成形することにより得られ、この封止材５０を、互いに対抗して配置された金属電極基板２０とガラス電極基板３０との間に挟んだ状態でヒートシール（加熱圧着）することにより、金属電極基板２０とガラス電極基板３０とが接合され、次いで、この封止材５０に注入管を挿入し、該注入管を介して、金属電極基板２０とガラス電極基板３０との間の空間内に、電解質層４０を形成する電解質溶液を注入することにより、図２に示す構造の色素増感太陽電池を得ることができる。
【００３７】
尚、リング状に成形された封止材５０をヒートシールするにあたっては、封止材５０と金属電極基板２０或いはガラス製電極基板３０との接合面に、予め接着剤樹脂、例えば無水マレイン等の不飽和カルボン酸でグラフト変性された不飽和カルボン酸変性オレフィン系樹脂などを塗布し、かかる接着剤樹脂を介してのヒートシールにより封止材５０を接合することができる。
【００３８】
上記のような構造を有する本発明の色素増感太陽電池においては、封止領域Ｙでの金属電極基板２０とガラス製電極基板３０との間隔ｄが、発電領域Ｘでの両電極基板の間隔Ｄに比して大きく設定されていることが重要な特徴である。
【００３９】
即ち、図２から理解されるように、金属電極基板２０の周縁部に環状の段差２７が形成されており、封止領域Ｙでの表面部分が、発電領域Ｘでの表面部分よりも低い位置に存在しており、この段差２７の高さｈの分だけ、封止領域Ｙでの金属電極基板２０とガラス製電極基板３０との間隔ｄが、発電領域Ｘでの両電極基板の間隔Ｄよりも大きくなっている（ｈ＝ｄ−Ｄ）。
【００４０】
上記の説明から理解されるように、本発明においては、上記のような段差２７を形成することにより、このような段差２７を形成していない場合に比して、封止材５０の厚み（ｄに相当）が段差の高さｈの分だけ厚く形成されることとなり、この結果、封止材５０の応力吸収能が高められているのである。既に述べたように、金属電極基板２０とガラス製電極基板３０との間には、熱膨張係数が異なっており、例えば金属基板２１やガラス基板３１の材質によっては、その線膨張係数差は極めて大きく、このため、熱履歴が加えられたときに、金属電極基板２０とガラス製電極基板３０との間に熱応力が発生し、セル破壊や封止材５０の剥がれなどを生じてしまい、電解質層４０からの電解質溶液の漏れなどが生じてしまい、電池としての機能が損なわれてしまう。しかるに、本発明では、上記のような段差２７を形成し、封止材５０の厚みを厚くして応力吸収能が高められているため、熱履歴によって生じる熱応力が有効に緩和され、上記のような不都合を有効に防止することが可能となるのである。
【００４１】
ここで重要なことは、上記のような段差２７の形成によって封止材５０の応力吸収能を高めた場合には、電解質層４０の厚みｔを大きくする必要がないということである。即ち、段差２７を形成せず、単に封止材５０の厚みを厚くすると、これに伴って電解質層４０の厚みｔも増大することとなる。しかるに、電解質層４０の厚みが増大すると、発電領域Ｘに照射され、色素増感半導体層２５に到達する光は、電解質層４０の厚みの増加分に対応して減衰してしまい、この結果、変換効率の低下を招くこととなる。本発明では、段差２７の形成によって封止材５０の応力吸収能を高めているため、電解質層４０の厚みは一定であり、増大しないため、変換効率の低下を有効に回避することができることとなる。
【００４２】
また、封止材５０の応力吸収能５０を高めるためには、封止材５０の幅（封止領域Ｙの幅に相当）を大きくすることも考えられるが、電極基板２０，３０の熱膨張係数差に起因する熱応力を緩和させるためには、この幅をかなり大きくする必要があり、電極の大面積化を生じてしまう。本発明では、電極の大面積化を生じることもない。
【００４３】
本発明において、上記のような金属電極基板２０に段差２７を形成するための手段としては、金属基板２１の周縁部をエッチング等により取り除く等の手段も考えられるが、一般的には、金属基板２１の周縁部を適当な治具で保持した状態で、ポンチ等により中央部分を押圧して変形させるという手段が最も好適であり、容易に行うことができる。このようにして形成される金属基板２１は、図３に示されているように、発電領域Ｘに相当する中央部分が、封止領域Ｙに相当する周縁部分に比して段差２７の高さｈに相当する分だけ高くなるように変形した形状となる。尚、このような押圧加工により段差２７を形成する場合において、逆電防止層２３を設ける場合には、加工前及び加工後の何れの時点で逆電防止層２３を形成してもよい。
【００４４】
また、上述した例では、金属電極基板２０に段差２７が形成されているが、ガラス製電極基板３０に段差を形成することもできるし、さらには、金属電極基板２０とガラス製電極３０との両方に段差を形成することができる。但し、ガラス製電極基板３０に段差を形成するためには、ガラス製基板３１の周縁部を切削加工する必要があるため、金属電極基板２０に段差２７を形成する態様が最も有利である。
【００４５】
尚、上述した本発明において、段差２７の高さｈは、少なくとも０．０１ｍｍ以上の長さとすることがよい。この長さがあまり短いと、封止材５０の応力吸収能を十分に高めることができず、金属電極基板２０とガラス製電極３０との熱膨張差に起因する不都合を十分に防止することが困難となるからである。この場合、段差２７の高さｈの上限値は、用いる金属基板２１の厚みなどに応じて、十分な強度確保される程度の値とすればよい。また、封止材５０の幅（即ち、封止領域Ｙの幅）は、目的とする色素増感太陽電池の大きさなどに応じて、必要以上に大面積化しないように、適宜の大きさとすればよい。
【実施例】
【００４６】
本発明を次の実験例により説明する。
（実験例１）
金属基板として、市販のアルミニウム板(幅２０ｍｍ、長さ７０ｍｍ、厚み０．３ｍｍ)を用意し、このアルミニウム板をポンチによる押圧にて中央部分に対して幅１０ｍｍ×長さ６０ｍｍ×厚み０．０３ｍｍの段差加工をおこなった。
こうして得られた段差加工された金属基板を十分に洗浄乾燥した後、酸化チタンペーストを金属基板中央部に１０ｍｍ×６０ｍｍの面積でスクリーン印刷法により塗布し、４２０℃で３０分において電気炉で熱処理を行い、酸化チタン多孔質膜を形成した。得られた酸化チタン多孔質膜の厚さは、ほぼ１０μｍであった。
【００４７】
酸化チタンペーストは、球状の粒径３０ｎｍと多面体状の粒径１５ｎｍの市販ＴｉＯ２粒子２種類を主剤とし、溶媒として、テルピネオールを、ペースト中６０重量％の量、バインダー剤として、エチルセルロースを、粘度が５〜１５ｃＰとなるように調整したものを使用した。
上記の酸化物半導体層を有機色素である三菱製紙株式会社製のＤ１４９色素を含む溶液中に４時間程度浸して、次いで乾燥することにより、酸化チタン微粒子に色素を修飾して負極電極とした。
【００４８】
一方、ガラス基板上にスパッタ法により製膜した白金を持つＦＴＯを対向電極(正極)として使用し、厚さ５０μｍのポリプロピレン樹脂から成る封止材により封止した。
作成した金属電極基板とガラス電極基板との間に電解質液を挟みこんで色素増感型太陽電池を作製した。尚、電解質液としては、ＬｉＩ／Ｉ２（０．５Ｍ／０．０２５Ｍ）をメトキシプロピオニトリルに溶かしたものに４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジンを添加したものを用いた。
得られた太陽電池の変換効率を測定したところ、測定面積１０ｍｍ×６０ｍｍで、以下のような結果となった。
変換効率：４．０％
ＦＦ：０．５８
ＪＳＣ：１０．７
ＶＯＣ：０．６４
【００４９】
（実験例２）
金属基板として、市販のアルミニウム板(幅２０ｍｍ、長さ７０ｍｍ、厚み０．３ｍｍ)を用意し、段差加工を実施しない以外は、実験例１と同様の条件で色素増感太陽電池を製作した。得られた太陽電池の変換効率を測定したところ測定面積１０ｍｍ×６０ｍｍで下記の通りであり、実験例１と比較して低い変換効率であった。
変換効率：３．１％
ＦＦ：０．５４
ＪＳＣ：９．３
ＶＯＣ：０．６２
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】従来公知の色素増感太陽電池の構造を示す図。
【図２】本発明の色素増感太陽電池の構造を示す図。
【図３】本発明の色素増感太陽電池に使用される金属基板の形状の代表例を示す図。
【符号の説明】
【００５１】
２０：金属電極基板
２１：金属基板
２５：色素増感多孔質半導体層
２７：段差
３０：ガラス製電極
３１：ガラス基板
３３：透明導電膜
３５：電子還元性導電層
４０：電解質層
５０：封止材
Ｘ：発電領域
Ｙ：封止領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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