【手続補正書】
【提出日】平成17年4月15日(2005.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板１、該透光性基板１の表面に設けられた透光性導電層２１及び該透光性導電層２１の表面に設けられた増感色素３１を有する半導体電極３を備える第１基体１０１と、
セラミック基板４及び該セラミック基板４の表面に設けられた触媒層５２を備え、且つ該触媒層５２が該半導体電極３に対向するように配置された第２基体１０２と、
該半導体電極３と該触媒層５２との間に形成された電解質層６と、
該セラミック基板４と該触媒層５２との間に設けられたタングステンを含有する集電電極８２と、を有することを特徴とする色素増感型太陽電池。
【請求項２】
上記セラミック基板４はアルミナを含有する請求項１に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項３】
上記触媒層５２は、触媒活性を有する物質からなる、又は触媒活性を有する物質を含有する、金属、導電性酸化物及び導電性樹脂のうちの少なくとも１種からなる請求項１又は請求項２に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項４】
上記透光性導電層２１と、上記セラミック基板４又は上記触媒層５２との間が、上記半導体電極３の周囲において樹脂若しくはガラスにより封着されている請求項１乃至請求項３のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項５】
透光性基板１及び該透光性基板１の表面に設けられた透光性触媒層５１を備える第３基体１０３と、
セラミック基板４、該セラミック基板４の表面に設けられた導電層２２及び該導電層２２の表面に設けられた増感色素３１を有する半導体電極３を備え、且つ該半導体電極３が該透光性触媒層５１に対向するように配置された第４基体１０４と、
該透光性触媒層５１と該半導体電極３との間に形成された電解質層６と、
該透光性基板１と該透光性触媒層５１との間に設けられたタングステンを含有する集電電極８１と、を有することを特徴とする色素増感型太陽電池。
【請求項６】
上記セラミック基板４はアルミナを含有する請求項５に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項７】
上記透光性基板１と上記透光性触媒層５１との間に更に透光性導電層２１を備える請求項５又は請求項６に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項８】
上記透光性触媒層５１は、触媒活性を有する物質からなる、又は触媒活性を有する物質を含有する、金属、導電性酸化物及び導電性樹脂のうちの少なくとも１種からなる請求項５乃至請求項７のうちいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項９】
上記透光性触媒層５１と、上記セラミック基板４又は上記導電層２２との間が、上記半導体電極３の周囲において樹脂若しくはガラスにより封着されている請求項５乃至請求項８のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項１０】
上記透光性導電層２１と、上記セラミック基板４又は上記導電層２２との間が、上記半導体電極３の周囲において樹脂若しくはガラスにより封着されている請求項７乃至請求項９のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項１１】
上記集電電極８１は上記透光性触媒層５１と上記透光性導電層２１との間に設けられている請求項７乃至１０のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明は以下のとおりである。
１．透光性基板１、該透光性基板１の表面に設けられた透光性導電層２１及び該透光性導電層２１の表面に設けられた増感色素３１を有する半導体電極３を備える第１基体１０１と、セラミック基板４及び該セラミック基板４の表面に設けられた触媒層５２を備え、且つ該触媒層５２が該半導体電極３に対向するように配置された第２基体１０２と、該半導体電極３と該触媒層５２との間に形成された電解質層６と、該セラミック基板４と該触媒層５２との間に設けられたタングステンを含有する集電電極８２と、を有することを特徴とする色素増感型太陽電池。
２．上記セラミック基板４はアルミナを含有する上記１．に記載の色素増感型太陽電池。
３．上記触媒層５２は、触媒活性を有する物質からなる、又は触媒活性を有する物質を含有する、金属、導電性酸化物及び導電性樹脂のうちの少なくとも１種からなる上記１．又は２．に記載の色素増感型太陽電池。
４．上記透光性導電層２１と、上記セラミック基板４又は上記触媒層５２との間が、上記半導体電極３の周囲において樹脂若しくはガラスにより封着されている上記１．乃至上記３．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
５．透光性基板１及び該透光性基板１の表面に設けられた透光性触媒層５１を備える第３基体１０３と、セラミック基板４、該セラミック基板４の表面に設けられた導電層２２及び該導電層２２の表面に設けられた増感色素３１を有する半導体電極３を備え、且つ該半導体電極３が該透光性触媒層５１に対向するように配置された第４基体１０４と、該透光性触媒層５１と該半導体電極３との間に形成された電解質層６と、該透光性基板１と該透光性触媒層５１との間に設けられたタングステンを含有する集電電極８１と、を有することを特徴とする色素増感型太陽電池。
６．上記セラミック基板４はアルミナを含有する上記５．に記載の色素増感型太陽電池。
７．上記透光性基板１と上記透光性触媒層５１との間に更に透光性導電層２１を備える上記５．又は６．に記載の色素増感型太陽電池。
８．上記透光性触媒層５１は、触媒活性を有する物質からなる、又は触媒活性を有する物質を含有する、金属、導電性酸化物及び導電性樹脂のうちの少なくとも１種からなる上記５．乃至上記７．のうちいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
９．上記透光性触媒層５１と、上記セラミック基板４又は上記導電層２２との間が、上記半導体電極３の周囲において樹脂若しくはガラスにより封着されている上記５．乃至８．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
１０．上記透光性導電層２１と、上記セラミック基板４又は上記導電層２２との間が、上記半導体電極３の周囲において樹脂若しくはガラスにより封着されている上記７．乃至９．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
１１．上記集電電極８１は上記透光性触媒層５１と上記透光性導電層２１との間に設けられている上記７．乃至１０．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
透光性基板の側に半導体電極が設けられた本発明の色素増感型太陽電池、及びセラミック基板の側に半導体電極が設けられた本発明の他の色素増感型太陽電池は、実用的に十分な発電効率を有するとともに、基板の一方がセラミック製であるため、強度が大きく、耐久性に優れ、大幅なコストダウンも可能である。
また、触媒層及び透光性触媒層が、触媒物質からなる、又は触媒物質を含有する、金属、導電性酸化物及び導電性高分子のうちの少なくとも１種からなる場合は、これらが半導体電極の対極となり、十分な発電効率を有する色素増感型太陽電池とすることができる。
更に、透光性導電層と、セラミック基板又は触媒層、及び透光性触媒層又は透光性導電層と、セラミック基板又は導電層との間が、半導体電極の周囲において樹脂若しくはガラスにより封着されている場合は、太陽電池の使用環境及び太陽電池を組み込む製品の種類等によって材料を選定することで、半導体電極及び電解質層等を十分に保護することができ、耐久性の高い色素増感型太陽電池とすることができる。
また、セラミック基板と触媒層との間、及び透光性基板と透光性触媒層との間、又は透光性触媒層と透光性導電層との間に集電電極が設けられている場合は、特に、触媒層等の抵抗が高いときでも、十分な発電効率を有する色素増感型太陽電池とすることができる。
更に、集電電極がタングステンを含有するから、この集電電極の耐食性が高く、耐久性に優れた色素増感型太陽電池とすることができる。
また、セラミック基板がアルミナを含有する場合は、アルミナの強度が大きく、耐食性等にも優れるため、より高い耐久性等を有する色素増感型太陽電池とすることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
この半導体電極３が透光性基板１の側に設けられた本発明の色素増感型太陽電池２０１の場合、透光性基板１と透光性導電層２１との間、又は透光性導電層２１の表面に、集電電極８１が設けられた色素増感型太陽電池２０２とすることが好ましい（図５及び図６参照）。この集電電極８１は、半導体電極３を囲むように、又は半導体電極３を所定の領域に分割するように配設することができる。この所定の領域に分割するように配設するとは、完全に連続した集電電極８１により分割されている場合のみでなく、集電電極８１の一部に不連続な部分がある場合も意味する。より具体的には、集電電極８１の平面形状は、例えば、格子状、網目状、櫛歯状、放射状等とすることができる。また、この集電電極８１の幅及び厚さは特に限定されず、その電気抵抗及びコスト等を勘案し設定することが好ましい。この集電電極８１は、タングステンを含有する。また、この集電電極８１が、透光性基板１と透光性導電層２１との間に設けられたとき、及び透光性導電層２１の表面に設けられ、且つ樹脂、ガラス等で保護されるときは、集電電極８１と電解質等とは直接接触しない。一方、集電電極８１が、透光性導電層２１の表面に設けられ、樹脂、ガラス等で保護されないときは、集電電極８１と電解質等とは直接接触することになる。このように集電電極８１が電解質等と直接接触するときとしないときとがあるが、いずれの場合も、耐食性に優れ、且つ安価なタングステンを用いることができる。更に、この集電電極８１は、所定のパターンが形成されたマスクを用いて、マグネトロンスパッタ法及び電子ビ−ム蒸着法等の物理的蒸着法により形成することができ、ペーストを用いるスクリーン印刷法などにより形成することもできる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
本発明の色素増感型太陽電池２０１では、セラミック基板４と触媒層５２との間に集電電極８２を設けることができる。また、本発明の他の色素増感型太陽電池２０３のように、導電層２２の表面に半導体電極３が設けられている場合は、セラミック基板４と導電層２２との間に集電電極８２を設けることが特に好ましい。この集電電極８２は、触媒層５２又は導電層２２を導電性に優れる白金等により形成した場合は、導電性の観点からは設ける必要はないが、コストの面では設けることが好ましい。即ち、白金等は高価であるため、触媒層５２又は導電層２２をできるだけ薄層とすることが好ましいが、薄層であると抵抗が高くなるため、導電性及び耐食性に優れ、且つ安価なタングステンを含有する集電電極８２を設けることで、集電効率を向上させるとともに、コストを低減することができる。更に、触媒層５２を前記の導電性酸化物に触媒活性を有する物質を配合した組成物等により形成したとき、及び導電層２２を前記の導電性酸化物等により形成したときは、触媒層５２又は導電層２２の抵抗はより高くなるため、集電電極８２を設け、集電効率を高めることが好ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
この集電電極８２は、触媒層５２又は導電層２２の表面に設けることもできる。その場合、半導体電極３が透光性基板１の側に設けられた本発明の色素増感型太陽電池２０１であって、集電電極８２が触媒層５２の表面に設けられ、且つ樹脂、ガラス等によって保護されていないときは、集電電極８２と電解質等が直接接触することになる。一方、集電電極８２が樹脂、ガラス等によって保護されているときは、集電電極８２と電解質等が直接接触することはない。また、半導体電極３がセラミック基板４の側に設けられた本発明の他の色素増感型太陽電池２０３では、導電層２２と半導体電極３との間に集電電極８２を設けることができ、この場合、半導体電極３に含浸された電解質等と集電電極８２とが接触することになる。このように集電電極８２が電解質等と接触するときとしないときとがあるが、いずれの場合も、タングステンを含有させることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
参考例１
図５及び６のように、第１基体１０１の透光性基板１と透光性導電層２１との間に、実施例１の集電電極８２の場合と同様にして、３個の半導体電極３の各々の周囲を囲むように幅５００μｍ、厚さ５μｍのニッケルからなる集電電極８１を設けたこと以外は実施例１と同様にして色素増感型太陽電池２０２を作製した。
この色素増感型太陽電池の性能を実施例１の場合と同様にして評価したところ、開放電圧０．７３Ｖの特性を有しており、陽極側のみでなく陰極側にも集電電極を設けることで性能が向上していることが分かる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
【図１】実施例１の色素増感型太陽電池を第１基体のガラス基板の側からみた説明図である。
【図２】実施例１の色素増感型太陽電池を第４基体のアルミナ基板の側からみた説明図である。
【図３】実施例１の色素増感型太陽電池の断面を示す模式図である。
【図４】実施例１の色素増感型太陽電池の半導体電極、増感色素及び電解質層の一部を拡大して示す模式図である。
【図５】参考例１の色素増感型太陽電池を第１基体のガラス基板の側からみた説明図である。
【図６】参考例１の色素増感型太陽電池の断面を示す模式図である。
【図７】セラミック基板の側に半導体電極が設けられた本発明の他の色素増感型太陽電池の断面を示す模式図である。
【図８】図７の本発明の他の色素増感型太陽電池において、透光性基板と透光性触媒層との間に更に透光性導電層を備える色素増感型太陽電池の断面を示す模式図である。