(57)【要約】【課題】電解質溶液による腐食を抑止し耐久性を向上でき、直列抵抗を低減できる機能性デバイス及びその製造方法を提供すること。【解決手段】機能性デバイスは、光電基板１１と光電極層１２ａからなる透明な光電極と、金属からなる対向電極基板１８ａと、両基板の間隙に充填された電解質溶液１５と、対向電極基板に形成され電解質溶液に対して耐腐食性を有する耐腐食性導電層１７ａ及び導電性触媒層１６を有する。対向電極基板はＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＳＵＳの何れか、耐腐食性導電層はＴｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｎ、Ｐｔ、ハステロイの何れか、導電性触媒層は、カーボン、Ｔｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、導電性高分子の何れかによってそれぞれ形成される。【選択図】図１
2010129291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する第１の基板と、
導電性及び光透過性を有し前記第１の基板上に形成された電極層と、
金属からなる第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間隙に充填された電解質溶液と、
この電解質溶液に対して耐腐食性を有し前記第２の基板上に形成された耐腐食性導電
層と、
導電性及び触媒活性を有し前記耐腐食性導電層の面に形成された導電性触媒層と、
を有する機能性デバイス。
【請求項２】
前記金属が、アルミニウム、銅、銀、金、ステンレス鋼の何れかであり、前記耐腐食性導電層が、チタン、クロム、ニッケル、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、タンタル、タングステン、イリジウム、白金、ハステロイの何れかによって形成された、請求項１に記載の機能性デバイス。
【請求項３】
前記導電性触媒層が、カーボン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、導電性高分子の何れかによって形成された、請求項２に記載の機能性デバイス。
【請求項４】
前記金属が、チタン、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、タンタル、タングステン、イリジウム、白金、ハステロイの何れかである、請求項１に記載の機能性デバイス。
【請求項５】
前記耐腐食性導電層がクロム又はニッケルによって形成された、請求項４に記載の機能性デバイス。
【請求項６】
前記金属がクロム又はニッケルであり前記耐腐食性導電層を兼ねている、請求項１に記載の機能性デバイス。
【請求項７】
前記導電性触媒層が、カーボン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、導電性高分子の何れかを含む、請求項５又は請求項６に記載の機能性デバイス。
【請求項８】
前記電解質溶液は、酸化還元対Ｉ3- ／Ｉ- を生成するヨウ素／ヨウ化物を含む、請求項１から請求項７の何れか１項に記載の機能性デバイス。
【請求項９】
前記間隙に前記電解質溶液を充填するための開口部が前記第２の基板を貫通して形成され、前記開口部の面に下層より前記耐腐食性導電層、前記導電性触媒層が形成された、請求項１から請求項７の何れか１項に記載の機能性デバイス。
【請求項１０】
前記第２の基板の面積は前記第１の基板の面積よりも小さく、前記電解質溶液と接する面に対向する前記第２の基板の面に接続される引出電極を有する、請求項１に記載の機能性デバイス。
【請求項１１】
光電変換機能、又は、画像表示機能、又は、防眩機能を有するデバイスとして構成された、請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の機能性デバイス。
【請求項１２】
光電変換機能を有するデバイスとして構成された機能性デバイスであり、増感色素が担持された半導体多孔質層が前記電極層の面に形成され、光吸収によって励起された前記増感色素の電子が前記半導体多孔質層へ取り出されるとともに、前記電子を失った前記増感色素が、前記電解質溶液中の還元剤によって還元される色素増感光電変換装置として構成された、請求項１１に記載の機能性デバイス。
【請求項１３】
画像表示機能を有するデバイスとして構成された機能性デバイスであり、前記電解質溶液は、還元反応によって前記電極層に析出し発色する金属イオンを含む、請求項１１に記載の機能性デバイス。
【請求項１４】
画像表示機能を有するデバイスとして構成された機能性デバイスであり、酸化反応又は還元反応により発色するエレクトロクロミック色素が担持された半導体多孔質層が前記電極層に形成された、請求項１１に記載の機能性デバイス。
【請求項１５】
防眩機能を有するデバイスとして構成された機能性デバイスであり、酸化発色型又は還元発色型のエレクトロクロミック化合物を含む発色層が前記電極層の面に形成された、請求項１１に記載の機能性デバイス。
【請求項１６】
金属からなる基板の面に電解質溶液に対して耐腐食性を有する耐腐食性導電層を形成
する第１の工程と、
導電性及び触媒活性を有する導電性触媒層を前記耐腐食性導電層の面に形成する第２
の工程と、
を有する、機能性デバイスの製造方法。
【請求項１７】
前記金属が、アルミニウム、銅、銀、金、ステンレス鋼の何れかであり、前記導電性触媒層が、チタン、クロム、ニッケル、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、タンタル、タングステン、イリジウム、白金、ハステロイの何れかによって形成される、請求項１６に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項１８】
前記導電性触媒層が、カーボン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、導電性高分子の何れかによって形成される、請求項１７に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項１９】
前記第１の工程に先立って前記基板に前記電解質溶液を注入するための開口部を、前記基板を貫通させて形成する工程を有し、前記第１及び第２の工程によって、前記開口部の面に下層より前記耐腐食性導電層、前記導電性触媒層が形成される、請求項１７に記載の機能性デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質溶液による腐食を抑止し耐久性を向上させることができる機能性デバイス及びその製造方法に関し、特に、色素増感太陽電池等の光電変換機能を有するデバイス、画像表示機能を有するデバイス等の電解質溶液を使用した機能性デバイス及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光電変換機能を有するデバイスの代表的な例として、太陽電池がある。太陽光を利用する太陽電池は、化石燃料に代わるエネルギー源として注目され、種々の研究が行われている。太陽電池は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置の１種であり、太陽光をエネルギー源としているため、地球環境に対する影響が極めて小さく、より一層の普及が期待されている。
【０００３】
色素によって増感された光誘起電子移動を応用した色素増感太陽電池（ＤＳＣ：Dye sensitized Solar Cell）は、近年、シリコン（Ｓｉ）系太陽電池等に替わる次世代の太陽電池として注目され、広く研究が行われている。増感色素として、可視光近辺の光を効果的に吸収できる物質、例えばルテニウム錯体等が用いられる。色素増感太陽電池は、高い光電変換効率を有し、真空装置等の大掛かりな製造装置を必要とせず、酸化チタン等の安価な半導体材料を用いて、簡易に生産性よく製造できるため、新世代の太陽電池として期待されている。
【０００４】
一般に、太陽電池に必要な特性として、長期にわたり安定した光電変換特性を示すことが要求される。色素増感太陽電池では、その構成要素として液状の電解質成分を含むことが一般的である。長期にわたり安定した光電変換特性を得るためには、電解質溶液による腐食に起因する特性劣化が重要な課題とされてきた。また、金属基板を使用し光電変換効率を向上させる検討がなされている。これらの課題を解決するための種々の方法が検討されてきており、例えば、次に述べるような方法がある。
【０００５】
先ず、「色素増感型光電変換素子の製造方法、及び色素増感型光電変換素子用塗料」と題する後記の特許文献１には、次の記載がある。
【０００６】
光電極に対向する対電極は、導電性基板上に導電層及び触媒層が順次に形成された構成を採っている。対電極の基板は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＳＵＳ等の金属板または酸化スズ、フッ素ド−プ酸化スズ、錫ド−プ酸化インジウム等の導電性酸化物基板、またはＮｉ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＳＵＳ等の金属板上に酸化スズ、フッ素ド−プ酸化スズ、錫ド−プ酸化インジウム等導電性酸化物膜を形成したもの、酸化スズ、フッ素ド−プ酸化スズ、錫ド−プ酸化インジウム等の導電性酸化物基板上にＮｉ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＳＵＳ等の金属膜を形成したものを用いることができる。基板が上述した金属板或いは導電性酸化物基板から構成される場合、又は導電性酸化物膜や金属膜を含むことにより導電性を呈する場合、導電層は特に設ける必要はない。対電極の触媒層は、所定の導電性高分子中に触媒作用を有する貴金属粒子が分散し、貴金属粒子のいくつかは表面に露出した状態を呈するとしている。
【０００７】
また、「色素増感太陽電池」と題する後記の特許文献２には、次の記載がある。
【０００８】
対向電極は、電極基材の表面に導電性高分子触媒層が形成された構造をしている。該電極基材は、導電性高分子触媒層の支持体兼集電体として用いられるため、表面部分に導電性を有していることが好ましい。このような材質としては、例えば導電性を有する金属や金属酸化物、炭素材料や導電性高分子等が好適に用いられる。金属としては、例えば白金、金、銀、ルテニウム、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルト、クロム、鉄、モリブデン、チタン、タンタル、及びそれらの合金等が挙げられる。炭素材料としては、特に限定はされないが、例えば黒鉛（グラファイト）、カーボンブラック、グラッシーカーボン、カーボンナノチューブ、フラーレン等が挙げられる。また、ＦＴＯ、ＩＴＯ、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化アンチモン等の金属酸化物を用いた場合、透明または半透明であるため増感色素層への入射光量を増加させることができ、好適に用いることができるとしている。
【０００９】
また、「色素増感型太陽電池及びその製造方法」と題する後記の特許文献３には、次の記載がある。
【００１０】
対極は、白金触媒層及び導電膜７より構成され、基材上に形成される。白金触媒層は、膜厚１０ｎｍ程度の白金の膜からなる。導電膜の材料としては、金、銀、アルミニウム、インジウム、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、フッ素をドープした酸化錫（ＦＴＯ）等を用いることができ、基材としては、例えば、ガラス基板、プラスチック基板、金属基板等を使用することができるとしている。
【００１１】
また、「色素増感型太陽電池の電極材」と題する後記の特許文献４には、色素増感型太陽電池の電極を構成する金属材料であって、特にヨウ素を含む電解質溶液と直接接触して溶液中のイオンに電子を渡すための「対極」に適した電極材に関する記載がある。
【００１２】
また、「電極材料及び該材料を用いた導電性フィルム、及び太陽電池並びに光電極」と題する後記の特許文献５には、次の記載がある。
【００１３】
電極材料は、高分子樹脂よりなる基材フィルムの表面に、単数又は複数の導電性物質よりなる導電性薄膜を１層又は２層以上積層してなる導電性フィルムにおいて前記導電性薄膜として用いられる電極材料であって、前記電極材料としての前記導電性物質により形成される前記導電性薄膜のうち少なくとも１つが、電気を通す性質である導電性を有し、且つ前記導電性薄膜を８０℃のヨウ素溶液（ヨウ素、ヨウ化リチウム、ヨウ化テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡＩ）、リン酸トリブチル（ＴＢＰ）をアセトニトリル溶液に溶解させてなる溶液）に浸漬した状態で９６時間経過しても体積比で８０％以上が溶解せずに残存している耐ヨウ素性をも有する物質であることを特徴としている。
【００１４】
上記の電極材料において、前記導電性物質が、ニッケル、チタン、クロム、ニオブ、プラチナ、イリジウム、ステンレス鋼、タンタル、タングステン、又はモリブデンの何れか若しくは複数よりなる合金、または何れかよりなる合金の複数、であることを特徴としている。
【００１５】
なお、後記の非特許文献１には、受光面にガラス基板を、対極にチタン板を使用した色素増感太陽電池の耐久性に関する記載があるが、対極に関する詳細な構造については明記されていない。
【００１６】
【特許文献１】特開２００６−２７８１３１号公報（段落００２４、段落００２６、段落００４０、段落００４２、段落００４４、図１、図３）
【特許文献２】特開２００７−３１７４４６号公報（段落００５１〜００５２、図１）
【特許文献３】特開２００８−１８６７６８号公報（段落００１６、段落００３１、図１）
【特許文献４】特開２００８−０３４１１０号公報（段落０００１、段落０００８〜００１７、図２）
【特許文献５】特開２００８−２５７９４８号公報（段落００１４〜００２０）
【非特許文献１】島根県産業技術センター、「耐久性に優れた色素増感太陽電池を開発」、［online］、平成２０年２月７日報道発表、［平成２０年１１月１日検索］、インターネット＜www.shimane-iit.jp/project/pr080207.pdf＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
一般的に、従来の色素増感太陽電池は、透明導電層、半導体多孔質層が絶縁性基板上に順次形成され、増感色素が半導体多孔質層に担持されており、太陽光が入射される光電極と、透明導電層、導電性触媒層が絶縁性基板上に順次形成されており、光電極に対向して配置される対向電極、及び、この両電極の間に封止された電解質溶液から構成されている。
【００１８】
このような構成において、光電極及び対向電極を構成する絶縁性基板としてガラスや有機樹脂板が使用され、光電極及び対向電極を構成する透明導電層としてフッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）やインジウムドープ酸化錫（ＩＴＯ）等の層が使用され、導電性触媒層として白金（Ｐｔ）等の貴金属の層が使用されていた。また、電解質溶液としてヨウ素系酸化還元対をアセトニトリル等の有機溶媒に溶解させたものが使用されていた。
【００１９】
従来の色素増感太陽電池の構成では、光電極及び対向電極を構成する絶縁性基板及び透明導電層の電気抵抗並びにこれら二層の接触抵抗、更に、対向電極の透明導電層及び導電性触媒層の電気抵抗並びにこれら二層の接触抵抗接触抵抗のために、色素増感太陽電池の直列抵抗を十分に小さくすることができなかった。このため、曲線因子（ＦＦ因子；フィルファクター）を増大させ光電変換特性を向上させることが困難であった。また、色素増感太陽電池を構成する各層のヨウ素の腐食性による劣化等による耐久性の低下に対する対策が要求されている。
【００２０】
以下の説明において、「光電極層」は、光入射側又は視認（観察）側に配置される透明電極層を意味し、単に「電極層」とも言うことがある。また、「対向電極層」は、「光電極層」に対向して配置され、金属基板、耐食性導電層、導電性触媒層の三者を合わせたものを意味し、単に「対向電極」とも言うことがある。なお、以下で使用する「耐食性導電層」及び「導電性触媒層」の表現は、「金属基板」の厚さが、「耐食性導電層」又は「導電性触媒層」の厚さの少なくとも１００倍以上であることを示すために使用している。
【００２１】
本発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、対向電極の基板として金属基板を使用し電解質溶液による腐食を抑止して、耐久性を向上させることができる機能性デバイス及びその製造方法を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
即ち、本発明は、光透過性を有する第１の基板（例えば、後述の実施の形態における第１の基板（光電基板）１１）と、導電性及び光透過性を有し前記第１の基板上に形成された電極層（例えば、後述の実施の形態における電極層（光電極層）１２ａ）と、金属からなる第２の基板（例えば、後述の実施の形態における第２の基板（対向電極基板）１８ａ、１８ｂ）と、前記第１の基板と前記第２の基板の間隙に充填された電解質溶液（例えば、後述の実施の形態における電解質溶液１５）と、この電解質溶液に対して耐腐食性を有し前記第２の基板上に形成された耐腐食性導電層（例えば、後述の実施の形態における耐腐食性導電層１７ａ、１７ｂ）と、導電性及び触媒活性を有し前記耐腐食性導電層の面に形成された導電性触媒層（例えば、後述の実施の形態における導電性触媒層１６）と、を有する機能性デバイスに係るものである。
【００２３】
また、本発明は、金属からなる基板（例えば、後述の実施の形態における第２の基板（対向電極基板）１８ａ、１８ｂ）の面に電解質溶液（例えば、後述の実施の形態における電解質溶液１５）に対して耐腐食性を有する耐腐食性導電層（例えば、後述の実施の形態における耐腐食性導電層１７ａ、１７ｂ）を形成する第１の工程と、導電性及び触媒活性を有する導電性触媒層（例えば、後述の実施の形態における導電性触媒層１６）を前記耐腐食性導電層の面に形成する第２の工程と、を有する、機能性デバイスの製造方法に係るものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、前記第２の基板を前記金属によって構成しこれに前記耐腐食性導電層及び前記導電性触媒層を形成し、前記電解質溶液による腐食を抑止し耐久性を向上させるころができると共に、前記第２の基板、前記耐腐食性導電層、前記導電性触媒の三者のなす直列抵抗を減少させることができる機能性デバイスを提供することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、前記金属からなる前記基板に前記耐腐食性導電層及び前記導電性触媒層を形成し、前記電解質溶液による腐食を抑止し耐久性を向上させることができると共に、前記基板、前記耐腐食性導電層、前記導電性触媒の三者のなす直列抵抗を減少させることができる機能性デバイスの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の機能性デバイスでは、前記金属が、アルミニウム、銅、銀、金、ステンレス鋼の何れかであり、前記耐腐食性導電層が、チタン、クロム、ニッケル、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、タンタル、タングステン、イリジウム、白金、ハステロイの何れかによって形成された構成とするのがよい。このような構成によれば、前記金属が前記電解質溶液によって腐食されるような場合においても、前記金属が前記耐腐食性導電層によって保護され、耐久性を向上させることができる。また、直列抵抗を減少させることができる。更に、前記耐腐食性導電層がクロム、ニッケルである場合には、耐腐食性導電層は前記導電性触媒層の下地層としても作用し、この下地層は前記金属に密着して形成され、更に、下地層に前記導電性触媒層が密着して形成されるので、前記導電性触媒層を安定して形成することができる。
【００２７】
また、前記導電性触媒層が、カーボン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、導電性高分子の何れかによって形成された構成とするのがよい。このような構成によれば、前記導電性触媒層が前記電解質溶液に対する耐腐食性を有するので、耐久性を向上させることができる。
【００２８】
また、前記金属が、チタン、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、タンタル、タングステン、イリジウム、白金、ハステロイの何れかである構成とするのがよい。このような構成によれば、前記金属が前記電解質溶液に対する耐腐食性を有するので、耐久性を向上させることができる。また、直列抵抗を減少させることができる。
【００２９】
また、前記耐腐食性導電層がクロム又はニッケルによって形成された構成とするのがよい。このような構成によれば、前記金属が前記耐腐食性導電層によって保護され、耐久性を向上させることができる。また、前記金属に形成される耐腐食性導電層は前記導電性触媒層の下地層としても作用し、この下地層は前記金属に密着して形成され、更に、下地層に前記導電性触媒層が密着して形成されるので、前記導電性触媒層を安定して形成することができる。
【００３０】
また、前記金属がクロム又はニッケルであり前記耐腐食性導電層を兼ねている構成とするのがよい。このような構成によれば、前記金属が前記電解質溶液に対する耐腐食性を有するので、前記金属上に前記電解質溶液に対して耐腐食性を有する層を重ねて形成する必要がなく、単純な構造とすることができる。また、直列抵抗を減少させることができる。
【００３１】
また、前記導電性触媒層が、カーボン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、導電性高分子の何れかを含む構成とするのがよい。このような構成によれば、前記導電性触媒層が前記電解質溶液に対する耐腐食性を有するので、耐久性を向上させることができる。
【００３２】
また、前記電解質溶液は、酸化還元対Ｉ3- ／Ｉ- を生成するヨウ素／ヨウ化物を含む構成とするのがよい。このような構成によれば、一般的に使用される前記電解質溶液を使用することができる。
【００３３】
また、前記間隙に前記電解質溶液を充填するための開口部が前記第２の基板を貫通して形成され、前記開口部の面に下層より前記耐腐食性導電層、前記導電性触媒層が形成された構成とするのがよい。このような構成によれば、前記第１の基板と前記第２の基板との間に前記電解質溶液を充填する際に、前記電解質溶液が前記開口部の面に残存する場合や、前記開口部がエンドシール（封止剤）によって封止された後、前記開口部の全てがエンドシール（封止剤）によって封止されず前記開口部の一部の面に前記電解質溶液が接触するような場合でも、前記金属が前記電解質溶液に対する耐腐食性を有するか、又は、前記金属が前記耐腐食性導電層によって保護されているので、耐久性を向上させることができる。
【００３４】
また、前記第２の基板の面積は前記第１の基板の面積よりも小さく、前記電解質溶液と接する面に対向する前記第２の基板の面に接続される引出電極を有する構成とするのがよい。このような構成によれば、前記金属から構成される前記第２の基板が前記導電性触媒層の支持体とされると共に集電体とされ、前記電解質溶液と接しない面に前記引出電極を接続することができ、機能性デバイスの直列抵抗を低下させることができると共に、機能性デバイスのサイズを小さくすることができ、単位面積当たりに配列させることができる機能性デバイスの数を増大させることができる。
【００３５】
また、光電変換機能、又は、画像表示機能、又は、防眩機能を有するデバイスとして構成されたものとするのがよい。このような構成によれば、直列抵抗を低下させることができると共に、耐久性を向上させることが可能な機能性デバイスを提供することができる。
【００３６】
また、光電変換機能を有するデバイスとして構成された機能性デバイスであり、増感色素が担持された半導体多孔質層が前記電極層の面に形成され、光吸収によって励起された前記増感色素の電子が前記半導体多孔質層へ取り出されると共、前記電子を失った前記増感色素が、前記電解質溶液中の還元剤によって還元される色素増感光電変換装置として構成されたものとするのがよい。このような構成によれば、直列抵抗を低下させ光電変換特性を向上させることができると共に、耐久性を向上させることが可能な色素増感光電変換装置を提供することができる。
【００３７】
また、画像表示機能を有するデバイスとして構成された機能性デバイスであり、前記電解質溶液は、還元反応によって前記電極層に析出し発色する金属イオンを含む構成とするのがよい。このような構成によれば、直列抵抗を低下させることができると共に、耐久性を向上させることが可能な画像表示デバイスを提供することができる。
【００３８】
また、画像表示機能を有するデバイスとして構成された機能性デバイスであり、酸化反応又は還元反応により発色するエレクトロクロミック色素が担持された半導体多孔質層が前記電極層に形成された構成とするのがよい。このような構成によれば、直列抵抗を低下させることができると共に、耐久性を向上させることが可能な画像表示デバイスを提供することができる。
【００３９】
また、防眩機能を有するデバイスとして構成された機能性デバイスであり、酸化発色型又は還元発色型のエレクトロクロミック化合物を含む発色層が前記電極層の面に形成された構成とするのがよい。このような構成によれば、直列抵抗を低下させることができると共に、耐久性を向上させることが可能な防眩デバイスを提供することができる。
【００４０】
本発明の機能性デバイスの製造方法では、前記金属が、アルミニウム、銅、銀、金、ステンレス鋼の何れかであり、前記導電性触媒層が、チタン、クロム、ニッケル、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、タンタル、タングステン、イリジウム、白金、ハステロイの何れかによって形成される構成とするのがよい。このような構成によれば、前記金属が前記電解質溶液によって腐食されるような場合においても、前記金属が前記耐腐食性導電層によって保護され、耐久性を向上させることができると共に、直列抵抗を減少させることができる機能性デバイスの製造方法を提供することができる。また、前記耐腐食性導電層がクロム、ニッケルである場合には、耐腐食性導電層は前記導電性触媒層の下地層としても作用し、この下地層は前記金属に密着して形成され、更に、下地層に前記導電性触媒層が密着して形成されるので、前記導電性触媒層を安定して形成することができる機能性デバイスの製造方法を提供することができる。
【００４１】
また、前記導電性触媒層が、カーボン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、導電性高分子の何れかによって形成される構成とするのがよい。このような構成によれば、前記導電性触媒層が前記電解質溶液に対する耐腐食性を有するので、耐久性を向上させることができる機能性デバイスの製造方法を提供することができる。
【００４２】
また、前記第１の工程に先立って前記基板に前記電解質溶液を注入するための開口部を、前記基板を貫通させて形成する工程を有し、前記第１及び第２の工程によって、前記開口部の面に下層より前記耐腐食性導電層、前記導電性触媒層が形成される構成とするのがよい。このような構成によれば、機能性デバイスの内部に前記電解質溶液を充填する際に、前記電解質溶液が前記開口部の面に残存する場合や、前記開口部がエンドシール（封止剤）によって封止された後、前記開口部の全てがエンドシール（封止剤）によって封止されず前記開口部の一部の面に前記電解質溶液が接触するような場合でも、前記金属が前記耐腐食性導電層によって保護されているので、耐久性を向上させることができる機能性デバイスの製造方法を提供することができる。
【００４３】
本発明の機能性デバイスでは、対向電極の基板として低抵抗の金属基板を使用し、金属基板の表面に低抵抗の耐腐食性導電層を形成することによって、電解質溶液による腐食を抑止すると共に、電気抵抗を減少させることができる。
【００４４】
以下、本発明に係る機能性デバイスの例について、図面を参照しながら詳細に説明する。先ず、光電変換装置として色素増感太陽電池を例にとって説明する。
【００４５】
＜実施の形態＞
［色素増感太陽電池の構成例（その１）］
図１は、本発明の実施の形態における、色素増感太陽電池の構成例を模式的に示す断面図である。
【００４６】
図１に示すように、色素増感太陽電池は、太陽光１０が入射される光電極と、これに対向する対向電極と、両極間に保持された電解液１５から構成される。光電極は、透明な光電極基板（第１の基板）１１上に形成された透明な光電極層（電極層、第１の電極層）１２ａによって形成され、光電極層１２ａ上には、増感色素が担持された半導体多孔質層１３が形成されている。
【００４７】
半導体多孔質層１３は、例えば、ナノサイズの酸化チタン（ＴｉＯ2）からなり、増感色素は、例えば、ルテニウムビピリジル錯体である。対向電極は、金属からなる対向電極基板（第２の基板）１８ａとその上に形成された耐食導電層１７ａ、導電性触媒層１６によって形成されている。対向電極基板１８ａ、耐食導電層１７ａ、導電性触媒層１６の三者は対向電極層（第２の電極層）１２ｂを構成し、対向電極基板１８ａは導電性触媒層１６の支持体となると共に、集電体として使用される。
【００４８】
対向電極基板１８ａは、例えば、アルミニウム、銅、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の低抵抗の金属基板であり、耐食導電層１７ａは、例えば、クロム、ニッケル、チタン、ルテニウム等である。
【００４９】
電解質溶液１５は、例えば、ヨウ素とヨウ素イオンの酸化還元（レドックス）系がニトリル系の溶媒に溶解された溶液である。電解質溶液注入孔２０ａ、２０ｂから充填される電解質溶液１５は、メインシール（封止剤１４ａ）、エンドシール（封止剤１４ｂ）、エンドシール板１９によって、光電極と対向電極の間に封止保持されている。
【００５０】
太陽光１０が照射されると、増感色素の基底状態にある電子が励起され励起状態へと遷移し、励起された電子は酸化チタン半導体の伝導帯へ注入され、電極層１２ａに集電され、外部回路を通って対向電極に移動する。対向電極に移動した電子は電解質溶液１５中のイオンによって運ばれ、基底状態の増感色素に戻る。
【００５１】
このような過程の繰り返しによって、還元体Ｉ- は光電極側で酸化され酸化体Ｉ3- となり、酸化体Ｉ3- は対向電極側で還元され、もとの還元体Ｉ- に戻る。即ち、光電極側における還元剤Ｉ- の酸化反応（３Ｉ- →Ｉ3- ＋２ｅ- ）、対向電極における酸化剤Ｉ3-（Ｉ2 とＩ- との結合体）の還元反応（Ｉ3- ＋２ｅ- →３Ｉ- ）を生じ、光が電流に変換されて電気エネルギーが外部に取り出される。
【００５２】
次に、色素増感太陽電池の構成要素について順次説明する。
【００５３】
［光電極基板（第１の基板）］
光電極基板（第１の基板）１１として、可視光領域の透過性が高く、水、酸素等の各種のガス及び有機溶媒の遮断性に優れ、耐溶剤性及び耐候性に優れる基板が好ましく、透明無機基板、透明樹脂基板を使用することができる。
【００５４】
例えば、透明無機基板として、例えば、石英、サファイア及びガラス等を使用することができる。透明樹脂基板として、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエステル、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアリレート（ＰＡｒ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリスルホン（ＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリメチルペンテン、トリ酢酸セルロース等を使用することができる。
【００５５】
［光電極層（電極層、第１の電極層）］
光電極層（電極層、第１の電極層）１２ａとして、例えば、ＭｇＯ（Magnesium Oxide）、ＺｎＯ（Zinc Oxide）、ＳｎＯ2（Tin Oxide）、ＦＴＯ（Fluorine doped Tin Oxide）、ＧＴＯ（Gallium Tin Oxide）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＡＴＯ（Antimony doped Tin Oxide）、ＡＺＯ（Aluminum doped Zinc Oxide）、ＧＺＯ（Gallium doped Zinc Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明電極を使用することができる。
【００５６】
［対向電極基板（第２の基板）（その１）］
図１に示す構成では、対向電極基板（第２の基板）１８ａは、導電性触媒層１６の支持体であり集電体である。対向電極基板１８ａの材質は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）の何れかである。ＳＵＳは、鉄（Ｆｅ）に約１２％以上のクロムを含有させた合金であり、これに、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）等が添加されたものであってもよく、代表的には、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４０３の汎用品を使用することができる。
【００５７】
なお、対向電極基板１８ａの電解質溶液１５に面する側面を鏡面とし、光反射面とすることが、太陽光の有効利用の点で望ましい。
【００５８】
［耐食性導電層］
耐腐食性導電層１７ａは、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、ハステロイの何れかによって形成されている。
【００５９】
耐腐食性導電層１７ａが、クロム又はニッケルであり、対向電極基板１８ａにクロム層又はニッケル層が形成された場合には、耐腐食性導電層１７ａは対向電極基板１８ａに密着して形成され、導電性触媒層１６の下地層としての役割をしており、この下地層に密着して導電性触媒層１６を形成することができる。
【００６０】
［導電性触媒層］
導電性触媒層１６は、電解質溶液１５中に含有されている酸化還元対の酸化体を還元体に還元する還元反応を促進する触媒活性を有し、触媒として機能する層であり、電解質溶液１５中のヨウ素に対して耐腐食性を有している。
【００６１】
酸化還元（レドックス）対に対する触媒活性を有する導電性触媒層１６として、例えば、導電性及び触媒活性を有するカーボン（Ｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、導電性ポリマー（導電性高分子）等を用いることができる。導電性触媒層を形成する物質として、電解質溶液に含有されている成分に対する耐腐食性が高い白金が特に好適である。
【００６２】
導電性ポリマーとして、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフラン、ポロアセチレン、ポリフェニレン、ポリアズレン、ポリフルオレン、及び、これらの誘導体、ポリ（３，４ーエチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等を使用することができる。
【００６３】
［半導体多孔質層］
半導体多孔質層１３を構成する半導体材料は、光励起下で伝導帯電子がキャリアとなり、アノード電流を生じるｎ型半導体材料であることが好ましく、アナターゼ型の酸化チタンＴｉＯ2が好ましいが、この他に、例えば、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＷＯ3、Ｆｅ2Ｏ3、Ｉｎ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、ＳｒＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＰｂＳ、ＣｕＩｎＳ、ＩｎＰ等を使用することができる。
【００６４】
［増感色素］
半導体微粒子に担持させる増感色素としては、ルテニウム（Ｒｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の金属と錯体を形成したもの使用することができる。
【００６５】
代表的な例は、ビピリジン構造やターピリジン構造等の配位子が配位したルテニウム錯体色素である。例えば、Ｎ３と通称される色素（ＲｕＬ2（ＮＣＳ）2）、Ｎ７１９と通称される色素（ＲｕＬ2（ＮＣＳ）2・２ＴＢＡ）、Red dye と通称される色素（ＲｕＬ2（ＮＣＳ）2・２ＴＢＡ）、Black dye と通称される色素（ＲｕＬ'2（ＮＣＳ）3・３ＴＢＡ）である。ここで、Ｌは、４，４'−ジカルボキシ−２，２'−ビピリジン、Ｌ'は、４，４'，４”−テトラ−カルボキシ−２，２'，２”−ターピリジン、ＴＢＡは、テトラブチルアンモニウムカチオンである。Ｒｕビピリジン錯化合物は量子収率が高く特に好ましい。
【００６６】
なお、増感作用をもたらすものであれば、その他の色素、例えば、キサンテン系色素、シアニン系色素、ポルフィリン系色素、アントラキノン系色素、多環キノン系色素等を使用することができる。
【００６７】
［電解質溶液］
電解質溶液１５は、ヨウ素（Ｉ2）とヨウ化物（金属ヨウ化物又は有機ヨウ化物）の組合せ（ヨウ素／ヨウ化物）からなる電解質とこれを溶解する水又は各種の有機溶媒を含み、Ｉ3- ／Ｉ- 酸化還元対（レドックス対）を生成する。
【００６８】
金属ヨウ化物は、例えば、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣｓＩ、ＣａＩ2、等であり、有機ヨウ化物は、例えば、ヨウ化テトラエチルアンモニウム、ヨウ化テトラプロピルアンモニウム、ヨウ化テトラブチルアンモニウム等である。
【００６９】
電解質溶液１５が、臭素（Ｂｒ2）と金属臭化物又は有機臭化物の組合せからなる電解質とこれを溶解する水又は各種の有機溶媒を含み、Ｂｒ3- ／Ｂｒ- 酸化還元対（レドックス対）を生成する構成とすることもできる。この場合、金属臭化物又は有機臭化物として、上記の金属ヨウ化物又は有機ヨウ化物に対応する化合物を使用することができる。
【００７０】
電解質溶液１５の溶媒として、一般的には、水、各種の有機溶媒、イオン性液体を用いることができる。有機溶媒として、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等のアルコール系、ジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル系、アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル系、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系等の溶媒をはじめ、ガンマブチロラクトン、ピリジン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等の有機溶媒を使用することができる。イオン性液体として、メチルプロピルイミダゾリウム−ヨウ素（ＭＰＩＩ）等を使用することができる。
【００７１】
また、電解質溶液と、ゲル化剤、ポリマー、架橋モノマー等を混合して、電解質溶液を透明なゲル状体として使用することも可能であり、漏液及び電解質溶液の組成物の揮発を低減させることができる。更に、電解質溶液は、無機化合物や有機化合物からなる添加剤を含んでのよいことは言うまでもない。
【００７２】
［封止剤］
メインシール１４ａは、光電極と対向電極の間のギャップを保持すると共に、外部からの水分、酸素、二酸化炭素等の侵入を防止し、エンドシール１４ｂは、電解質溶液用注入孔２０ａ、２０ｂを閉鎖し、エンドシール板１９と合わせて、外部からの水分、酸素、二酸化炭素等の侵入、及び、電解質溶液１５の外部への漏洩を抑制する。
【００７３】
メインシール１４ａ、エンドシール１４ｂとして、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等であり、例えば、熱や紫外線による硬化が可能であり、ガスバリア性を有する樹脂を使用することができる。メインシール１４ａ、エンドシール１４ｂは、同じ種類の樹脂であっても、異なる種類の樹脂であってもよい。
【００７４】
メインシール１４ａ、エンドシール１４ｂとして、樹脂の硬化時の高温暴露による電解質溶液１５や増感色素の劣化を抑制するため、硬化前後において電解質溶液１５と接触しても変性せず、硬化後において接合強度が低下せず耐ヨウ素性が良好であり、低温で硬化可能な紫外硬化型樹脂を使用するのが好ましい。また、硬化後における、電解質溶液１５の溶媒、水、酸素に対する透過性が小さいことがより望ましい。
【００７５】
［製造工程］
色素増感太陽電池の製造工程の概要は、次の通りである。先ず、増感色素が担持された半導体多孔質層１３を環状に包囲するようにメインシール１４ａを光電極層１２ａ上に塗布し、光電極層と対向電極を所望の間隙を保持するように接合する。次に、この間隙に、対向電極基板１８ａに形成されている電解質溶液注入用孔２０ａ、２０ｂの一方から電解質溶液１５を注入（充填）する。最後に、エンドシール板１９をエンドシール１４ｂによって、対向電極基板１８ａに接合し、電解質溶液１５を外部から遮断して内部に封止し、外部に漏洩しないようにする。
【００７６】
なお、メインシール１４ａ、エンドシール１４ｂは、各種のガス、液体を透過し難く、腐食劣化し難い性質を有するものを使用し、エンドシール板１９は、同様の性質を有するガラス板、金属板等を使用する。また、電解質溶液１５の注入は、第２の電極層１２ｂ以外に設けられた注入孔から行ってもよい。
【００７７】
以上説明したように、対向電極基板１８ａとして、アルミニウム、銅、ステンレス鋼等の安価であり、低抵抗の金属基板を使用した場合にも、ヨウ素に対して耐腐食性を有し、低抵抗の金属によって、対向電極基板１８ａの表面に耐腐食性導電層を形成することによって、電解質溶液による腐食を抑止することができ、しかも、直列抵抗を減少させ曲線因子（ＦＦ因子；フィルファクター）を増大させ光電変換効率を向上させることができる色素増感太陽電池を実現することができる。
【００７８】
［色素増感太陽電池の構成例（その２）］
構成例（その２）の色素増感太陽電池の構成は、構成例（その１）とは対向電極の構成のみが相違し、他の構成は同一であるので、以下では相違する対向電極の構成のみについて説明する。
【００７９】
図２は、本発明の実施の形態における、色素増感太陽電池の構成例を模式的に示す断面図である。
【００８０】
［対向電極基板（第２の基板）（その２）］
図２に示す構成では、対向電極基板（第２の基板）１８ｂは、ヨウ素に対して耐腐食性を有する金属板である。対向電極基板１８ｂ、耐食導電層１７ｂ、導電性触媒層１６の三者は対向電極層（第２の電極層）１２ｃを構成し、対向電極基板１８ｂは導電性触媒層１６の支持体となると共に、集電体として使用される。
【００８１】
対向電極基板１８ｂは、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウ（Ｒｕ）、ロジウム（Ｔｈ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、ハステロイ（へインズ社商標）の何れかであり、耐腐食性導電層１７ｂがクロム（Ｃｒ）又はニッケル（Ｎｉ）によって形成されている。
【００８２】
耐腐食性導電層１７ｂとしてのクロム層又はニッケル層は対向電極基板１８ｂに密着して形成され、導電性触媒層１６の下地層としての役割をしており、この下地層に密着して導電性触媒層１６を形成することができる。ハステロイはニッケル（Ｎｉ）を主成分とする合金であり、ハステロイＢ、ハステロイＣＸ、ハステロイＧ等、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を異なる成分量で含有するものを使用することができる。
【００８３】
また、対向電極基板１８ｂの材質をクロム又はニッケルとすることもでき、この場合、対向電極基板１８ｂが耐腐食性導電層１７ｂを兼ねる構成とすることができ、耐腐食性導電層１７ｂを特別に形成する必要はない。
【００８４】
なお、対向電極基板１８ｂの電解質溶液１５に面する側面を鏡面とし、光反射面とすることが、太陽光の有効利用の点で望ましい。
【００８５】
［色素増感太陽電池の引出電極の配置例］
上述したように、構成例（その１）及び（その２）の色素増感太陽電池の構成では、対向電極基板１８ａ、１８ｂは導電性触媒層１６の支持体となると共に、集電体として使用される。対向電極基板１８ａ、１８ｂを支持体及び集電体とするために、その厚さを０．４ｍｍ〜２ｍｍ、好ましくは、０．５ｍｍとする。
【００８６】
図３は、本発明の実施の形態における、色素増感太陽電池の引出電極の配置例を模式的に示す断面図である。
【００８７】
図３では、点線で示される範囲に存在する半導体多孔質層１３、電解質溶液１５、メインシール１４ａをそれぞれ省略し、エンドシール１４ｂ、エンドシール板１９、電解質溶液注入孔２０ａ、２０ｂもまた省略し、要部のみを示している。
【００８８】
図３（Ａ）は、光電極と対向電極は両端側でタブ構造をなす配置におかれ、光電極層１２ａの外部に露出された面に引出電極２１ａが配置され、対向電極基板２１ｂの電解質溶液に接する側に対向する面に引出電極２１ｂが配置されている例を示す。
【００８９】
図３（Ｂ）は、対向電極基板の面積が光電極基板の面積よりも小さく形成されており、光電極と対向電極は片端側でタブ構造をなす配置におかれ、光電極層１２ａの外部に露出された面に引出電極２１ａが配置され、対向電極基板２１ｂの電解質溶液に接する側に対向する面に引出電極２１ｂが配置されている例を示す。
【００９０】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す引出電極の配置では、色素増感太陽電池の直列抵抗を低下させることができ、特に、図３（Ｂ）に示す引出電極の配置では、色素増感太陽電池のサイズを小さくすることができ、単位面積当たりに配列させることができる色素増感太陽電池の数を増大させることができる。
【００９１】
なお、以上説明した（構成例１）及び構成例（その２）の色素増感太陽電池では、太陽光１０を光電極側より照射するが、太陽光１０を対向電極側から照射する構成とすることもできる。この場合、図１及び図２において、第２の電極層１２ｂ、１２ｃとエンドシール１４ｂ及びエンドシール板１９からなる対向電極と、第１の基板１１と光電極層１２ａからなる光電極の位置を上下に入れ換えた構成とし、増感色素が形成された半導体多孔質層１２が対向電極に形成された構成として、第１の基板１１から太陽光１０を照射すればよい。但し、導電性触媒層１６を光電極層１２ａ上にも形成する。
【００９２】
［色素増感太陽電池の対向電極層の製作工程］
上述した構成例（その１）及び（その２）の色素増感太陽電池に使用される対向電極層の製作工程の概要を説明する。
【００９３】
図４は、本発明の実施の形態における、色素増感太陽電池の対向電極層の製作工程を模式的に示す断面図である。
【００９４】
図４（Ａ）は図１に示す構成例（その１）の色素増感太陽電池に使用される対向電極層１２ｂ、１２ｃの製作工程を示している。
【００９５】
図４（Ａ）の（１）示すように、対向電極基板１８ａ、１８ｂに貫通する開口部が形成される。次に、（２）に示すように、耐腐食性導電層１７ａ、１７ｂが対向電極基板１８ａ、１８ｂの一方の面及び上記の開口部の内部面に形成される。最後に、（３）に示すように、導電性触媒層１６が上記の開口部の内部面を含めた耐腐食性導電層１７ａ、１７ｂの面に形成される。
【００９６】
図４（Ａ）に示す製作工程は、耐ヨウ素性が乏しい金属基板を使用する場合に適用されるが、耐ヨウ素性が良好な金属基板を使用する場合も適用することができることは言うまでもなく、この場合、耐食性導電層１７ａ、１７ｂを省略することもできる。
【００９７】
図４（Ｂ）は図２に示す構成例（その２）の色素増感太陽電池に使用される対向電極層１２ｃの製作工程を示している。
【００９８】
図４（Ｂ）の（１）示すように、耐腐食性導電層１７ｂが対向電極基板１８ｂの一方の面に形成される。次に、（２）に示すように、導電性触媒層１６が耐腐食性導電層１７ｂの面に形成される。最後に、導電性触媒層１６、耐腐食性導電層１７ｂ、対向電極基板１８ｂの三者を貫通する開口部が形成される。
【００９９】
図４（Ｂ）に示す製作工程は、耐ヨウ素性が良好な金属基板を使用する場合に適用され、金属基板として、クロム又はニッケルが使用される場合には、耐腐食性導電層１７ｂは省略することができる。
【０１００】
以上が、色素増感太陽電池に関する説明である。次に、画像表示装置として、エレクトロクロミック装置を例にとって説明する。
【０１０１】
［画像表示装置（エレクトロクロミック装置）の構成例（その１）］
ここで説明するエレクトロクロミック装置は、視認（観察）側の電極への還元電圧の印加により、電解質溶液中の金属イオンが金属に還元され、電極に析出し黒色に発色し、視認側の電極を極性反転した酸化電圧の印加により、電極上に析出している金属を金属イオンに酸化して電解質溶液に溶解させ黒色の発色を消色させることによって、表示の制御を行うことができるエレクトロクロミック型の表示装置である。
【０１０２】
還元によって電極に析出し発色する金属イオンは、例えば、銀、ビスマス、銅、鉄、クロム、ニッケル等の金属のイオンである。電解質溶液は、これら金属のヨウ化物、ヨウ素酸塩を溶解させたものである。ビスマス化合物、銀化合物を溶解させた場合、電解質溶液はほぼ透明であり、濃色の析出物が電極に生じ、消着色の可逆反応が良好である。
【０１０３】
例えば、銀化合物を溶解させた電解質溶液を用いる場合には、視認側の電極に還元電圧を印加すると、Ａｇ+＋ｅ-→Ａｇの還元反応が負電極側で生じ、Ａｇ析出物により視面側の電極が黒色に変化する。
【０１０４】
図５は、本発明の実施の形態における、画像表示装置（エレクトロクロミック装置）の構成例を模式的に示す断面図である。
【０１０５】
図５において、図１又は図２と共通する、導電性触媒層１６、耐食性導電層１７ａ、１７ｂ、対向電極基板（第２の基板）１８ａ、１８ｂ、メインシール（封止剤）１４ａ、エンドシール（封止剤）１４ｂ、エンドシール板１９、電解質溶液注入孔２０ａ、２０ｂについては、図示を省略し説明は以下では省く。
【０１０６】
図５に示すように、エレクトロクロミック装置は、透明な光電極基板１１とその上に形成された透明な光電極層１２ａとからなる光電極（視認電極）と、対向電極層１２ｂ、１２ｃとの間に注入された電解質溶液１５と、この電解質溶液１５を封止するメインシール１４ａとから概略構成されている。
【０１０７】
光電極に析出する金属イオンを含む電解質溶液１５の調製には、代表的には、ヨウ化銀（ＡｇＩ）、ヨウ素酸銀（ＡｇＩＯ3）等の銀化合物、ヨウ化ビスマス（ＢｉＩ3）、ヨウ素酸ビスマス（ＢＩ（ＩＯ3）3）等のビスマス化合物が使用される。電解質溶液１５は、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム等を支持電解質として使用してもよい。
【０１０８】
電解質溶液１５を白色材料に保持させて形成されシート化された表示媒体を、光電極と対向電極の間に配置して、黒表示時されない場合に白表示を行うようにすることもできる。この表示媒体は、電解質溶液１５の溶媒に可溶な樹脂を使用して、電解質溶液１５をゲル状に保持させて、形成することができ、この樹脂に白色顔料（酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、酸化ジルコニウム、酸化鉛等の）を分散させて使用することもできる。
【０１０９】
対向電極基板１８ａ、１８ｂの電解質溶液１５に面する側面を鏡面とし、光反射面とすることが、表示画面（視認面）を明るくする点で望ましい。
【０１１０】
なお、電極層１２ａを分画として形成し、即ち、各画素に対応するように相互に独立させた分画の複数個をマトリックス状に形成し、各分画に対応して、ゲート線及びソース線よって接続される透明な薄膜トランジスタ（以下、透明ＴＦＴと言う。）を形成し配置する。透明ＴＦＴに印加する電圧を制御することによってアクティブマトリックス駆動させて、各画素に対応する分画における発消色を制御することができる。
【０１１１】
［画像表示装置（エレクトロクロミック装置）の構成例（その２）］
ここで説明するエレクトロクロミック装置は、電圧の印加によって酸化還元反応により可逆的に発色又は消色するエレクトロクロミック色素を使用した表示装置である。
【０１１２】
図６は、本発明の実施の形態における、画像表示装置（エレクトロクロミック装置）の構成例を模式的に示す断面図である。
【０１１３】
図６において、図１又は図２と共通する、導電性触媒層１６、耐食性導電層１７ａ、１７ｂ、対向電極基板（第２の基板）１８ａ、１８ｂ、メインシール（封止剤）１４ａ、エンドシール（封止剤）１４ｂ、エンドシール板１９、電解質溶液１５、電解質溶液注入孔２０ａ、２０ｂについては、図示を省略し説明は以下では省く。
【０１１４】
図６（Ａ）に示すように、エレクトロクロミック装置は、透明な光電極基板１１とその上に形成された透明な光電極層１２ａとからなる光電極（視認電極）と、対向電極層１２ｂ、１２ｃとの間に注入された電解質溶液１５と、この電解質溶液１５を封止するメインシール１４ａ、エレクトロクロミック色素が担持された半導体多孔質層２３とから概略構成されている。なお、対向電極基板（第２の基板）１８ａ、１８ｂの電解質溶液１５に面する側面を鏡面とし、光反射面とすることが、表示画面（視認面）を明るくする点で望ましい。
【０１１５】
次に、エレクトロクロミック装置の構成要素について順次説明する。但し、先述したように、図１又は図２と共通する、導電性触媒層１６、耐食性導電層１７ａ、１７ｂ、対向電極基板１８ａ、１８ｂ、メインシール（封止剤）１４ａ、エンドシール（封止剤）１４ｂ、エンドシール板１９、電解質溶液１５、電解質溶液注入孔２０ａ、２０ｂについての説明は省略する。
【０１１６】
［半導体多孔質層］
エレクトロクロミック色素が担持される半導体多孔質層２３は、エレクトロクロミック色素の高い担持機能を得るため、表面積が大きい材料により構成される。
【０１１７】
半導体多孔質層２３は、例えば、酸化物半導体、複合酸化物半導体等によって形成することができる。酸化物半導体としては、例えば、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＳｒＴｉＯ3、ＷＯ3、ＺｎＯ、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、Ｖ2Ｏ5、Ｉｎ2Ｏ3、ＣｄＯ、ＭｎＯ、ＣｏＯ、ＴｉＳｒＯ3、ＫＴｉＯ3、Ｃｕ2Ｏ、チタン酸ナトリウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム等を使用することができる。
【０１１８】
複合体酸化物半導体としては、例えば、ＳｎＯ2−ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ5−ＳｒＴｉＯ3、Ｎｂ2Ｏ5−Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5−ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5−ＴｉＯ2、Ｔｉ−ＳｎＯ2、Ｚｒ−ＳｎＯ2、Ｓｂ−ＳｎＯ2、Ｂｉ−ＳｎＯ2、Ｉｎ−ＳｎＯ2等を使用することができ、特に、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、Ｓｂ−ＳｎＯ2、Ｉｎ−ＳｎＯ2が好適に使用することができ。
【０１１９】
半導体多孔質層２３の表面及び内部の微細孔に担持されるエレクトロクロミック色素は、公知の材料を何れも使用することできる。
【０１２０】
エレクトロクロミック色素として有機化合物、又は、無機化合物を使用することができる。有機化合物として、例えば、ビオロゲン色素、スチリル色素、フルオラン色素、シアニン色素、芳香族アミン色素等の有機色素、金属−ビピリジル錯体、金属−フタロシアニン錯体等の有機金属錯体等を使用することができる。ここで、金属は希土類金属、ルテチウム（Ｌｕ）、イッテルビウム（Ｙｔ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ネオジム（Ｎｄ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、エルビジウム（Ｅｒ）、イットリウム（Ｙ））である。
【０１２１】
［画像表示］
図６（Ａ）に示すエレクトロクロミック装置において、光電極層１２ａが画素に対応するよう分画されて形成され、即ち、分画の複数個からなるマトリックス状の光電極層１２ａが光電極基板１１上に形成され、各分画上に半導体多孔質層２３が形成されている。
【０１２２】
各分画上に形成された半導体多孔質層２３上には、エレクトロクロミック色素が担持されている。エレクトロクロミック色素は、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）の発色が可能な何れかの化合物である。光電極層１２ａ上には、各分画に対応してゲート線及びソース線によって接続される透明ＴＦＴが形成され配置されている。この装置によれば、透明ＴＦＴに印加する電圧を制御することによって、それぞれの各画素に対応する分画における発消色を制御することができ、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）の何れかの発消色に基づく画像表示が可能となる。
【０１２３】
更に、図６（Ａ）に示すエレクトロクロミック装置を、フルカラー表示を可能とする構成とすることもできる。図６（Ａ）に示すエレクトロクロミック装置において、光電極層１２ａが分画され画素に対応するよう形成され、即ち、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）に対応する第１、第２及び第３分画からなる分画の複数個からなるマトリックス状の光電極層１２ａを光電極基板１１上に形成する。
【０１２４】
第１、第２及び第３分画上に半導体多孔質層２３を形成して、第１、第２及び第３分画上に形成された半導体多孔質層２３上にそれぞれ、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）の発色が可能なエレクトロクロミック色素を担持させる。なお、アクティブマトリックス駆動を行うために、第１、第２及び第３分画に対応して、ゲート線及びソース線によって接続される透明ＴＦＴを透明電極２上に形成し配置されている。
【０１２５】
このように構成されるエレクトロクロミック装置によれば、透明ＴＦＴに印加する電圧を制御することによって、それぞれの各画素に対応する第１、第２及び第３分画における発消色を制御し、フルカラー表示を可能とすることができる。
【０１２６】
次に、図６（Ａ）に示すものと基本的に同じ構成を有するエレクトロクロミック装置を三層積層させて、フルカラー表示を可能とするエレクトロクロミック装置について説明する。
【０１２７】
図６（Ｂ）は、本発明の実施の形態による、カラー表示を行うことができるエレクトロクロミック装置の一例の概略構成を説明する断面図である。
【０１２８】
図６（Ｂ）に示すエレクトロクロミック素子構造体１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃのそれぞれは、図６（Ａ）に示すものと基本的に同じ構成を有している。
【０１２９】
図６（Ｂ）に示す表示構造体４０Ａの半導体多孔質層２３ａ、表示構造体４０Ｂの半導体多孔質層２３ｂ、表示構造体４０Ｃの半導体多孔質層２３ｃにはそれぞれ、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）に発色するエレクトロクロミック色素が担持されている。表示構造体４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃにおける電解質溶液１５は同じでも異なっていてもよい。
【０１３０】
表示構造体４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃにおいて、透明な光電極層１２ａが画素に対応するよう分画されて形成され、即ち、分画の複数個からなるマトリックス状の光電極層１２ａが透明な光電極基板１１上に形成され、各分画上に半導体多孔質層２３ａ、２３ｂ、２３ｃが形成されている。各分画上に形成された半導体多孔質層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ上にはそれぞれ、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）に発色するエレクトロクロミック色素が担持されている。
【０１３１】
表示構造体４０Ｃにおける対向基板１８ａ、１８ｂは、図１又は図２に示すと同様に金属板であり、対向電極層１２ｂ、１２ｃは不透明であるが、表示構造体４０Ａ、４０Ｂにおける対向基板１８ａ、１８ｂは、光電極基板１１と同じように、透明な材質によって形成されており、対向電極層（第２の電極層）１２ｄは実質的に透明である。
【０１３２】
以上説明した表示構造体４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを積層することにより、発消色表示を可逆的に行うことができるフルカラー表示のエレクトロクロミック装置を構成することができる。
【０１３３】
図６（Ａ）に関して説明したものと同様に、表示構造体４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃのそれぞれに関する光電極層１２ａの各分画に対応してゲート線及びソース線によって接続される透明ＴＦＴが形成され配置されている。表示構造体４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃのそれぞれに関する光電極層１２ａの各分画に形成された透明ＴＦＴに印加する電圧を制御することによってアクティブマトリックス駆動させて、表示構造体４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃのそれぞれにおける各画素に対応する分画における発消色を制御することができ、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）の発消色に基づく画像表示が可能となる。
【０１３４】
なお、上述したエレクトロクロミック装置では、エレクトロクロミック色素としては、イエロー（Ｙ）域（４３０〜４９０ｎｍの範囲）、マゼンタ（Ｍ）域（５００〜５８０ｎｍの範囲）、シアン（Ｃ）域（６００〜７００ｎｍの範囲）に吸収極大をもつ色素を使用することが望ましい。
【０１３５】
シアン（Ｃ）の発色が可能なエレクトロクロミック色素として、例えば、２−｛２−〔４−（メトキシ）フェニル〕−１，３，５−ヘキサトリエニル｝−３，３−ジメチル−５−ホスホノインドリノ〔２，１−ｂ〕（2-[2-[4-(methoxy)phenyl]-1,3,5-hexatrienyl-3,3-dimethyl-5-phosphonoindolino[2,1-b]oxazolidine]）を使用することができる。
【０１３６】
また、マゼンタ（Ｍ）の発色が可能なエレクトロクロミック色素として、例えば、２−｛２−〔４−（ジメチルアミノ）フェニル〕−１，３−ブタジエニル｝−３，３−ジメチル−５−カルボキシルインドリノ〔２，１−ｂ〕オキサゾリン（2-[2-[4-(dimethylamino)phenyl]-1,3-butadienyl]-3,3-dimethyl-5-carboxylindolino[2,1-b]oxazolidine）を使用することができる。
【０１３７】
また、イエロー（Ｙ）の発色が可能なエレクトロクロミック色素として、例えば、２−｛２−〔４−（ジメチルアミノ）フェニル〕エテニル｝−３，３−ジメチル−５−ホスホノインドリノ〔２，１−ｂ〕オキサゾリン（2-[2-[4-(dimethylamino)phenyl]ethenyl]-3,3-dimethyl-5-phosphonoindolino[2,1-b]oxazolidine）を使用することができる。
【０１３８】
以上が、エレクトロクロミック装置に関する説明である。次に、防眩ミラーの例を説明する。
【０１３９】
［防眩ミラーの構成例］
エレクトロクロミック発色層を用いた防眩ミラーは、印加電圧によってエレクトロクロミック発色層の着色変化の程度が変化することを利用して、反射率の調整を可能として眩しさを抑えることができるミラーである。
【０１４０】
図７は、本発明の実施の形態における、防眩ミラーの構成例を模式的に示す断面図である。
【０１４１】
図７に示すように、防眩ミラーは、視認側の透明な光電基板１１と、この上に形成された透明な光電極層１２ａと、この上に形成されたエレクトロクロミック化合物を含む発色層３３からなる発色電極と、図１又は図２に示すと同様の対向電極層（対向電極）１２ｂ、１２ｃとの間の間隙に電解質溶液１５が封止され、概略構成されている。
【０１４２】
対向電極層１２ｂ、１２ｃの対向電極基板（第２の基板）１８ａ、１８ｂは、その面が光反射層となるために平滑性を有していることが好ましい。対向電極基板１８ａ、１８ｂは、例えば、アルミニウムやＳＵＳ、銅等の金属板の面に、ヨウ素に対して耐腐食性を有する金属層を形成した構成とする。
【０１４３】
図７において、図１又は図２と共通する、導電性触媒層１６、耐食性導電層１７ａ、１７ｂ、対向電極基板１８ａ、１８ｂ、メインシール（封止剤）１４ａ、エンドシール（封止剤）１４ｂ、エンドシール板１９、電解質溶液１５、電解質溶液注入孔２０ａ、２０ｂについては、図示を省略し説明は以下では省く。
【０１４４】
発色層３３は、例えば、酸化タングステン（ＷＯ3）、酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）、酸化モリブデン（Ｍｏ2Ｏ3）、酸化イリジウム（Ｉｒ2Ｏ3）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化マンガン（ＭｎＯ2）等の還元発色型酸化物によって形成されるのが好適であり、発色層３３は光電極層１２ａに公知の方法で形成することができる。
【０１４５】
発色電極が負電位、対向電極が正電位となるように、所定の直流電圧を印加すると、対向電極の面ではヨウ素イオンの酸化反応（３Ｉ- →Ｉ3- ＋２ｅ- ）が起こり、発色層３３において、還元反応（ｘＭ+ ＋ＷＯ3 ＋ｘｅ- →ＭxＷＯ3（Ｍ+ ＝Ｌｉ+ ，Ｎａ +，Ｈ+ ））が起こり、この還元生成物（ＭxＷＯ3）による発色を生じる。また、発色電極及び対向電極に印加する印加電圧の正負を逆にすると上記の各反応の逆反応が起こり、発色は消失し透明な状態に戻る。
【０１４６】
対向電極からの反射光の強さをモニタした信号に基づいて、発色電極及び対向電極に印加する印加電圧を調整することによって、対向電極からの反射光の強さが略一定となるように、発色層３３の着色の程度を変化させて反射率の調整をすることができるので、視認方向３０における眩しさの程度を略一定なものとすることができる。
【０１４７】
以上が、防眩ミラーの例に関する説明である。次に、色素増感太陽電池に関する実施例について説明する。
【０１４８】
＜実施例＞
本発明の実施例における色素増感太陽電池は図２に示す構成を有している。
【０１４９】
［光電極］
フッ素をドープした酸化スズ導電層（ＦＴＯ層）が光電極層１２ａとして形成されたガラス基板（１５ｍｍ×２０ｍｍ角、シート抵抗１０Ω／□、日本板硝子株式会社製）（光電極基板１１）を光電極とした。
【０１５０】
［半導体多孔質層］
上記のＦＴＯ層上に半導体多孔質層１３を形成した。半導体多孔質層１３を、下層に中心粒径２０ｎｍφの酸化チタン（ＴｉＯ2）を１５μｍ厚、上層に中心粒径４００ｎｍφの酸化チタン（ＴｉＯ2）を５μｍ厚にそれぞれスクリーン印刷機を使用して塗布した後、５１０℃、３０分間焼結処理して形成した。
【０１５１】
［増感色素とその担持］
図８は、本発明の実施例における、色素増感太陽電池で使用された増感色素の例を示す図である。
【０１５２】
図８（Ａ）は、トリチオシアナト（４，４'，４”−トリカルボキシ−２，２'：６'，２”−ターピリジン）ルテニウム（II）トリ−テトラブチルアンモニウム錯体（Solaronix 社製、620-1H3TBA、Batch Number 34）（ブラックダイ(black dye)、Ｎ７４９と通称されている色素）である。なお、図８（Ａ）におけるＴＢＡは、テトラブチルアンモニウム（tetrabuthylammonium）（Ｎ（（ＣＨ2）3ＣＨ3）4）である。図８（Ｂ）は、メロシアニン系色素Ｄ１３１（三菱製紙株式会社製）である。
【０１５３】
ｔ−ブタノール：アセトニトリル＝１：１の混合液を溶媒とし、Ｄ１３１（濃度０．１８７５ｍＭ）とブラックダイ（濃度０．５６２５ｍＭ）からなる混合色素液に、酸化チタン（ＴｉＯ2）半導体多孔質層を９６時間浸漬させて、酸化チタン（ＴｉＯ2）に色素を担持させた。
【０１５４】
［対向電極］
対向電極基板１８ｂとして０．４ｍｍ厚のＮｂ、Ｒｕ、Ｔｉ板を使用しそれぞれに、耐食性導電層１７ｂとして５００Å厚のＣｒ層を形成し、このＣｒ層に導電性触媒層１６として１０００Å厚のＰｔ層を形成して、対向電極とした。Ｃｒ層及びＰｔ層はスパッタリングによって形成した。図１０、図１１を含む以下の説明では、これらの対向電極を、Ｎｂ／Ｃｒ／Ｐｔ、Ｒｕ／Ｃｒ／Ｐｔ、Ｔｉ／Ｃｒ／Ｐｔと略記する。
【０１５５】
［電解質溶液］
図９は、本発明の実施例における、色素増感太陽電池で使用された電解質溶液の組成例を示す図である。
【０１５６】
図９に示すように、アセトニトリルを溶媒としてこれに、ヨウ化ナトリウム（濃度０．１５Ｍ）、ＤＭＰＩｍＩ（濃度０．９Ｍ）、ヨウ素（濃度０．０５Ｍ）、ｔ−ブチルピリジン（濃度０．１Ｍ）を混合して、電解質溶液１５を調整した。ｔｅｒｔ−ブチルピリジンは、電解質溶液中の逆電子移動を防ぎ、開放電圧や短絡電流を向上させる目的で添加する添加剤である。なお、ＤＭＰＩｍＩは、１，２‐ジメチル‐３‐プロピル‐１Ｈ‐イミダゾール‐３‐イウム・ヨージド（1,2-dimethyl-3-propyl-1H-imidazole-3-ium・iodide）（Ｃ8Ｈ15Ｎ2）である。
【０１５７】
［電解質溶液の注入とシール（封止剤）］
光電極に紫外線硬化型樹脂（スリーボンド社製、３１Ｘ−１０１系樹脂）が環状に塗布され形成されたメインシール（封止剤）１４ａを介して、光電極と対向電極を重ね、紫外線を照射してメインシール１４ａを硬化させて、光電極と対向電極を接合した。
【０１５８】
対向電極に形成されている電解質溶液用注入孔２０ａ、２０ｂの一方を空気抜き孔とし他方の孔から、接合された光電極と対向電極によって形成された内部空間に電解質溶液１５を注入した。次に、エンドシール板１９としてガラス板、エンドシール１４ｂとして紫外線硬化型樹脂（スリーボンド社製、３１Ｘ−１０１系樹脂）をそれぞれ使用して、電解質溶液用注入孔２０ａ、２０ｂを封止した。
【０１５９】
なお、接合された光電極と対向電極の間隙距離は３０μｍであり、上記の内部空間の光照射面積は１５０ｍｍ×１５０ｍｍである。
【０１６０】
＜比較例＞
対向電極基板１８ｂとして０．４ｍｍ厚のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）板（絶縁体基板）を使用し、耐食性導電層１７ｂとして５００Å厚のＣｒ層を形成し、このＣｒ層に導電性触媒層１６として１０００Å厚のＰｔ層を形成して対向電極とした。Ｃｒ層及びＰｔ層はスパッタリングによって形成した。図１０、図１１を含む以下の説明では、この対向電極を、アルミナ／Ｃｒ／Ｐｔと略記する。その他の構成は、実施例と同一としたので、説明は省略する。
【０１６１】
図１０は、本発明の実施例における、色素増感太陽電池の光電変換特性の例を示す図である。
【０１６２】
図１０において、（ａ）は比較例における対向電極アルミナ／Ｃｒ／Ｐｔを有する色素増感電池に関する結果を示し、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、実施例における対向電極Ｎｂ／Ｃｒ／Ｐｔ、Ｒｕ／Ｃｒ／Ｐｔ、Ｔｉ／Ｃｒ／Ｐｔを有する色素増感電池に関する結果を示す。
【０１６３】
図１０（Ａ）は色素増感太陽電池の電流−電圧特性を示し、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流密度Ｊ（ｍＡ／ｃｍ2）を示す。図１０（Ａ）に示すように、比較例の色素増感電池は、実施例の色素増感電池に比較して、高電圧側における電流密度の低下が大きい。
【０１６４】
図１０（Ｂ）は、擬似太陽光（ＡＭ１．５，１００ｍＷ／ｃｍ2）照射時の電流−電圧曲線から得られた、開放電圧Ｖoc（Ｖ）、短絡電流密度Ｊsc（ｍＡ／ｃｍ2）、曲線因子（フィルファクター）ＦＦ（％）、光電変換効率Ｅff（％）（＝Ｖoc×Ｊsc×ＦＦ）を示す。
【０１６５】
比較例の色素増感太陽電池の曲線因子ＦＦを１．０とする時、実施例の色素増感太陽電池（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の曲線因子ＦＦはそれぞれ、１．１３，１．０８，１．１０である。また、比較例の色素増感太陽電池の光電変換効率Ｅffを１．０とする時、実施例の色素増感太陽電池（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の光電変換効率Ｅffはそれぞれ、１．１２，１．０４，１．０９である。
【０１６６】
図１１は、本発明の実施例における、色素増感太陽電池のインピーダンス特性を示す Cole-Cole プロット図の例を示す。図１１において、横軸はインピーダンスの実数部Ｚ'（Ω）、縦軸はインピーダンスの虚数部Ｚ”(Ω)を示す。図１１中に、対向電極の層構造を示す概略断面図を示す。
【０１６７】
図１１において、（ａ）は比較例における対向電極アルミナ／Ｃｒ／Ｐｔを有する色素増感電池に関する結果を示す。また、図１１において、（ｂ）は実施例における対向電極Ｎｂ／Ｃｒ／Ｐｔを有する色素増感電池の２サンプルに関する結果（実線の小円で示す２つの曲線）を示し、色素増感電池の２サンプルに関するインピーダンス特性の再現性は良好である。
【０１６８】
図１１に示す色素増感太陽電池のインピーダンス特性は、円弧の始まりの位置が対向電極と電解質溶液の抵抗が低ければ低いほど実数部Ｚ' が小さい値から始まるので、対向電極Ｎｂ／Ｃｒ／Ｐｔを使用する色素増感太陽電池の直列抵抗は、アルミナ基板（絶縁物基板）を使用する対向電極、即ち、対向電極アルミナ／Ｃｒ／Ｐｔを使用する色素増感太陽電池の直列抵抗よりも低下していることを示している。
【０１６９】
なお、上述の実施例における対向電極のシート抵抗は、Ｎｂ／Ｃｒ／Ｐｔでは８．８×１０-4 Ω／ｃｍ2、Ｒｕ／Ｃｒ／Ｐｔでは８．４×１０-4 Ω／ｃｍ2、Ｔｉ／Ｃｒ／Ｐｔでは９．０×１０-4 Ω／ｃｍ2 であった。一方、比較例の対向電極においてアルミナをガラスに置き換えた対向電極（ガラス／Ｃｒ／Ｐｔ）のシート抵抗は２．０Ω／ｃｍ2 であった。比較例の対向電極のシート抵抗は、実施例の対向電極のシート抵抗よりも、３桁大きな値であると予想される。
【０１７０】
以上説明したように、金属基板を使用した対向電極を使用する構成、特に、Ｎｂを基板としてこれにＣｒ層及びＰｔを形成した対向電極Ｎｂ／Ｃｒ／Ｐｔを使用する構成によって、ヨウ素を含む電解質溶液に対する耐腐食性を向上させ、絶縁基板を使用した対向電極を使用する構成よりも、対向電極のシート抵抗を小さくし、色素増感太陽電池の直列抵抗を低下させることができ、曲線因子ＦＦを向上させ光電変換特性も向上させることができた。
【０１７１】
以上、本発明に係る機能性デバイスについて説明したが、本発明は、上述の実施の形態、実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０１７２】
例えば、機能性デバイスにおいて、光電極基板、光電極層、導電性触媒層、耐食性導電層、対向電極基板、対向電極層、増感色素又はエレクトロミック色素が担持された半導体多孔質層、エレクトロミック化合物を含む発色層、封止剤、電解質溶液の組成等は、実施の形態、実施例における例示に限定されるものではなく、目的用途に応じて適宜変更することができる。また、本発明は、電解質溶液を使用するものであれば、化学電池、バイオセンサ、キャパシタ等の機能性デバイスにも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
本発明は、金属基板を使用し電解質溶液による腐食を抑止すると共に、直流抵抗を減少させることができる機能性デバイス提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７４】
【図１】本発明の実施の形態における、色素増感太陽電池の構成例を模式的に示す断面図である。
【図２】同上、色素増感太陽電池の構成例を模式的に示す断面図である。
【図３】同上、色素増感太陽電池の引出電極の配置例を模式的に示す断面図である。
【図４】同上、色素増感太陽電池の対向電極層の製作工程を模式的に示す断面図である。
【図５】同上、画像表示装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図６】同上、画像表示装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図７】同上、防眩ミラーの構成例を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施例における、色素増感太陽電池で使用された増感色素の例を示す図である。
【図９】同上、色素増感太陽電池で使用された電解質溶液の組成例を示す図である。
【図１０】同上、色素増感太陽電池の光電変換特性の例を示す図である。
【図１１】同上、色素増感太陽電池のインピーダンス特性の例を示す図である。
【符号の説明】
【０１７５】
１０…太陽光、１１…第１の基板、１２ａ…第１の電極層、１３…半導体多孔質層、
１２ｂ〜１２ｄ…第２の電極層、１４ａ…メインシール、１４ｂ…エンドシール、
１５…電解質溶液、３０…視認方向、１６…導電性触媒層、
１７ａ、１７ｂ…耐食性導電層、１８ａ、１８ｂ…第２の基板、１９…エンドシール板、
２０ａ、２０ｂ…電解質溶液注入孔、２１ａ、２１ｂ…引出電極、３３…発色層、
２３、２３ａ〜２３ｃ…半導体多孔質層、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ…表示構造体
【図１】
2010129291.tif 000003
【図２】
2010129291.tif 000004
【図３】
2010129291.tif 000005
【図４】
2010129291.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010129291.tif 000008
【図７】
2010129291.tif 000009
【図８】
2010129291.tif 000010
【図９】
2010129291.tif 000011
【図１０】
2010129291.tif 000012
【図１１】
2010129291.tif 000013