(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極と、対向電極と、これら両電極間に配置される電解質層と、両電極間で且つ透明電極側に配置される光触媒膜とを具備する色素増感太陽電池における光触媒膜の形成方法であって、
光触媒微粒子および当該光触媒微粒子の前駆体を含む混合物を、上記透明電極の表面に塗布するとともに、また塗布した後、過熱水蒸気を噴霧して焼成することにより、光触媒膜を形成することを特徴とする色素増感太陽電池における光触媒膜の形成方法。
【請求項２】
混合物を透明電極の表面に塗布する際に、静電スプレー法を用いたことを特徴とする請求項１に記載の色素増感太陽電池における光触媒膜の形成方法。
【請求項３】
光触媒微粒子が酸化チタン、酸化タングステン、酸化スズ、酸化亜鉛または酸化ニオブであることを特徴とする請求項１または２に記載の色素増感太陽電池における光触媒膜の形成方法。
【請求項４】
前駆体が金属アルコキシド、金属アセチルアセトネートまたは金属カルボキシレートであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池における光触媒膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感太陽電池における光触媒膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、色素増感型太陽電池は、ガラス板などの透明基板上に透明導電膜が形成されてなる透明電極と、同様に透明基板の表面に透明導電膜が形成されてなる対向電極と、これら両電極間に配置されるヨウ素系の電解質層と、上記両電極間で且つ上記透明電極の表面に配置される光触媒膜とから構成され、且つこの光触媒膜としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）などの金属酸化物を形成した後、ルテニウムなどの光増感色素を吸着させたものが知られている。
【０００３】
そして、上記光触媒として酸化チタンの微粒子が用いられるとともに、性能を向上させるために酸化チタンの前駆体を混合させたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９３３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１のものによると、光触媒を形成する際に、酸化チタンとその前駆体との混合物を透明電極側に塗布した後、全体を焼成するようにしているが、その焼成温度は４５０℃程度と高いものであった。
【０００６】
このように、焼成温度が高いため、透明基板として軽量で且つ安価な合成樹脂を用いることができないという問題があった。なお、低温で焼成を行うものについては、光触媒膜に高温用ペーストなど、高い焼成温度を前提としたバインダが含まれていないため、多孔質な膜が得られず、したがって光触媒膜中に光増感色素を吸着させる際の吸着量が減少し、電池性能が低下するという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、基板として合成樹脂などの高温に弱い材料を用いることができるとともに、電池性能の向上を図り得る色素増感太陽電池における光触媒膜の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の色素増感太陽電池における光触媒膜の形成方法は、透明電極と、対向電極と、これら両電極間に配置される電解質層と、両電極間で且つ透明電極側に配置される光触媒膜とを具備する色素増感太陽電池における光触媒膜の形成方法であって、
光触媒微粒子および当該光触媒微粒子の前駆体を含む混合物を、上記透明電極の表面に塗布するとともに、また塗布した後、過熱水蒸気を噴霧して焼成することにより、光触媒膜を形成する方法であり、
また上記混合物を透明電極の表面に塗布する際に、静電スプレー法を用いる方法である。
【０００９】
さらに、上記形成方法において、光触媒微粒子が酸化チタン、酸化タングステン、酸化スズ、酸化亜鉛または酸化ニオブであり、
また前駆体が金属アルコキシド、金属アセチルアセトネートまたは金属カルボキシレートとする方法である。
【発明の効果】
【００１０】
上記形成方法によると、光触媒膜を透明電極の表面に形成する際に、光触媒微粒子および当該光触媒微粒子の前駆体を含む混合物を透明電極の表面に塗布するとともに、また塗布した後、過熱水蒸気を噴霧するようにしたので、電極全体を加熱する必要がなく、したがって透明電極の基板材料として合成樹脂などの耐熱性の低い材料を用いることができるので、太陽電池そのものの軽量化および低価格化を図ることができる。
【００１１】
また、光触媒膜に過熱水蒸気を噴霧するため、光触媒膜に含まれる高温用ペーストなどの高い焼成温度を前提としたバインダを除去することができ、したがってフィルム基板を用いた場合でも、光触媒膜における光触媒微粒子同士の結合性が向上して多孔質性を確保することができるので、光触媒膜中への光増感色素の吸着量が増加し、電池性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１に係る色素増感太陽電池の概略構成を示す断面図である。
【図２】同実施例１の太陽電池における光触媒膜の形成方法に用いられる蒸気噴霧ノズルの外観斜視図である。
【図３】本発明の実施例２に係る色素増感太陽電池における光触媒膜の形成方法を説明する側面図である。
【図４】同実施例２の具体例に係る光触媒膜の形成方法を説明する側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る色素増感太陽電池における光触媒膜の形成方法を、具体的に示した実施例に基づき説明する。
【実施例１】
【００１４】
まず、実施例１に係る色素増感太陽電池の概略構成を図１に基づき説明する。
この色素増感太陽電池は、図１に示すように、負極としての透明電極１と、正極としての対向電極２と、これら両電極１，２間に配置される電解質層３と、両電極１，２間で且つ透明電極１側に配置される光触媒膜（光触媒層または発電層ともいう）４とが具備されている。
【００１５】
上記透明電極１は、透明基板１１およびこの透明基板１１の表面に形成（配置）された透明導電膜１２から構成されており、また対向電極２は、透明基板２１およびこの透明基板２１の表面に形成（配置）された透明導電膜２２から構成されている。
【００１６】
上記各透明基板１１，２１としては、合成樹脂板、ガラス板などが適宜使用されるが、軽量化および低価格化の点で、ポリエチレン・ナフタレート（ＰＥＮ）フィルムなどの熱可塑性樹脂が好ましい。なお、ポリエチレン・ナフタレートの他に、ポリエチレン・テレフタレート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィンなどを使用することもできる。
【００１７】
また、透明導電膜１２，２２として、好ましくは、スズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）が使用され、この他に、フッ素添加酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの導電性金属酸化物を含む薄膜を使用することができる。
【００１８】
上記電解質層３としては、例えばヨウ素系電解液が使用される。具体的には、ヨウ素、ヨウ化物イオン、ターシャリーブチルピリジンなどの電解質成分が、エチレンカーボネートやメトキシアセトニトリルなどの有機溶媒に溶解されたものが用いられる。なお、電解質層３は、電解液に限られるものではなく、固体電解質であってもよい。
【００１９】
上記固体電解質としては、例えば、ＤＭＰＩｍＩ（ジメチルプロピルイミダゾリウムヨウ化物）が例示され、この他、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣｓＩ、ＣａＩ２などの金属ヨウ化物、テトラアルキルアンモニウムヨーダイドなど４級アンモニウム化合物のヨウ素塩などのヨウ化物とＩ２とを組み合わせたもの、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＣｓＢｒ、ＣａＢｒ２などの金属臭化物、およびテトラアルキルアンモニウムブロマイドなど４級アンモニウム化合物の臭素塩などの臭化物とＢｒ２とを組み合わせたものなどを適宜使用することができる。
【００２０】
そして、上記光触媒膜４は、光増感色素４２が吸着された酸化物半導体層４１により形成されており、その製造に際しては、光触媒微粒子つまり金属酸化物微粒子である酸化物半導体を含むペーストを透明電極１の表面に塗布し、焼成した後、光増感色素を酸化物半導体に吸着させることにより得られる。
【００２１】
また、上記酸化物半導体としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）などの金属酸化物が用いられ、光増感色素としては、ビピリジン構造若しくはターピリジン構造を含む配位子を有するルテニウム錯体や鉄錯体、ポルフィリン系やフタロシアニン系の金属錯体、またはエオシン、ローダミン、メロシアニン、クマリンなどの有機色素などが用いられる。
【００２２】
次に、本発明の要旨である光触媒膜４の製造方法、つまり形成方法について説明する。
まず、光触媒である金属酸化物微粒子、その前駆体、粘性剤およびバインダをアルコール液に溶かしてペースト状の混合物となし、次にこのペースト状の混合物を透明電極１の表面に、例えばスキージ法またはスクリーン印刷法により塗布した後、この表面に過熱水蒸気を噴霧して焼成（焼結ともいえる）することにより、光触媒膜４が得られる。
【００２３】
ここで、過熱水蒸気により焼成する方法を具体的に説明すると、図２に示すように、例えば水平断面形状が矩形状である所定高さの（所定幅で且つ所定長さの開口を有する箱形状）の蒸気噴霧ノズル５１から、３５０〜５５０℃の温度範囲の過熱水蒸気を透明基板１１であるフィルム基板の表面に塗布された光触媒膜となるペースト状の混合物の表面に噴霧（緩やかに供給する状態）させる。このとき、蒸気噴霧ノズル５１と透明基板１１との相対移動速度は、数ｍｍ〜１０００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内である。具体的には、矢印ａで示すように、透明基板１１が数ｍｍ〜１０００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内の適正な速度でもって移動される。この場合、透明基板１１に連続して光触媒膜４を形成することができる。勿論、透明基板１１に対して蒸気噴霧ノズル５１を移動させることもできる。
【００２４】
また、蒸気噴霧ノズル５１は、下面が開放され且つ上部側面に飽和水蒸気Ｓの噴出用開口部（供給口ともいえる）が設けられた細長い箱型形状にされるとともに内部に電気ヒータ（図示せず）が配置されたものである。具体的には、蒸気噴霧ノズル５１の噴出用開口部は、透明基板１１の前後の移動方向と直交する幅方向で長くされている。
【００２５】
したがって、１００℃の飽和水蒸気Ｓが蒸気噴霧ノズル５１に供給されると電気ヒータにより所定温度に、例えば３５０〜５５０℃の温度に加熱されて、その下面の噴出用開口部から過熱水蒸気Ｈが光触媒膜４の表面に供給されることになる。この意味で、蒸気噴霧ノズル５１は、過熱蒸気発生装置付きといえる。
【００２６】
上記粘性剤としては、エチレングリコール、アセチルアセトンなどが用いられ、バインダとしては、ポリエチレングリコールなどが用いられる。
また、上記対向電極２として、透明基板２１の表面に透明導電膜２２を形成したものとして説明したが、アルミニウム、銅、スズなどの金属シートを用いることもできる。この他、アルミニウム、銅、スズなどの金属またはカーボン製のメッシュ状電極にゲル状固体電解質を保持させることにより当該対向電極を構成してもよく、さらに透明基板２１の片面に且つ導電性接着剤層を当該透明基板２１を覆うように形成し、この接着剤層を介して、別途形成されたブラシ状カーボンナノチューブ群を当該透明基板２１側に転写することで、対向電極２を構成してもよい。
【００２７】
ここで、色素増感太陽電池（光電変換素子でもある）を組み立てる場合について簡単に説明すると、表面に上述の方法により光触媒膜４が形成された透明電極１と対向電極２とを位置合わせした後、両電極１，２間を熱融着フィルムや封止材などで密封し、そして透明電極１または対向電極２に予め設けておいた孔や隙間から、液体の電解質を両電極１，２間に注入すればよい。
【００２８】
なお、固体電解質を用いる場合には、両電極１，２間に光触媒膜４および電解質層３が挟まれるように重ね合わせた後、その周縁部同士を加熱し接着すればよい。
以下、上記実施例１を、より具体的に示した複数の具体例に係る色素増感太陽電池における光触媒膜の形成方法について説明する。
［具体例１］
まず、具体例１に係る光触媒膜の形成方法について説明すると、粒径２０ｎｍの酸化チタン微粒子（日本アエロジル製：Ｐ−２５）６．０ｇ、ｐＨ２に調整した硝酸水１４．０ｇ、アセチルアセトン２．２ｇ、ポリエチレングリコール（＃２０，０００）０．６ｇおよび界面活性剤（オクチルフェノールエトキシレート：具体例としては、ＴｒｉｔｏｎＸ−１００などがある）を純水で１００倍に希釈したもの０．６ｇをペイントシェーカなどで約６時間程度混練し、酸化チタンペーストを得た。
【００２９】
そして、この酸化チタンペーストを透明電極１であるＰＥＮ−ＩＴＯフィルムの表面に塗布した後、３５０〜５５０℃の過熱水蒸気をその表面に噴霧する（曝す、または照射ともいえる）。噴霧速度、つまり蒸気噴霧ノズル５１に対する透明電極１の移動速度は、上述したように、数ｍｍ〜１０００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内とされる。なお、温度の高い過熱水蒸気を熱に弱いフィルム基板に対して移動しながら（言い換えれば、両者は相対的に移動する）噴霧することになり、したがってフィルム基板が熱による悪影響を受けるのを防止し得る。
【００３０】
また、１回の過熱水蒸気の噴霧では、焼成が不十分である場合には、複数回噴霧してもよい。
さらに、本実施例１においては、塗布するペーストにポリエチレングリコールなどのバインダが入っているため、これらのバインダを除去できる程度の過熱水蒸気噴霧による焼成が好ましい。また、ポリエチレングリコールの代わりに、エチレングリコールを用いることで、より低温で焼成することができる。
［具体例２］
次に、具体例２に係る光触媒膜の形成方法について説明する。
【００３１】
この形成方法における酸化チタンペーストとしては、上述した具体例１で得た酸化チタンペーストに、光触媒の前駆体として、金属アルコキシドつまりチタンアルコキシドであるチタン（ＩＶ）イソプロポキシド（ＴＴＩＰ）０．２０ｇとプロパノール３７．５０ｇを混合したものを用いた。
【００３２】
なお、塗布する混合物としてはこのものに限定されるものでもなく、例えば光触媒の前駆体としてＴＴＩＰを用いる代わりに、チタンテトラエトキシド、四塩化チタン、水酸化チタンなどを使用することができる。
【００３３】
また、チタン以外の酸化物半導体として、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）などを用いる場合には、それぞれの前駆体が用いられる。なお、光触媒の前駆体については光触媒膜の材質に必ずしも一致する必要はなく、例えば光触媒が酸化チタンである場合、前駆体として酸化ニオブの前駆体を用いることができる。
【００３４】
さらに、溶媒であるアルコール液についても、プロパノールだけでなく、ｔ−ブチルアルコール、エトキシエタノール、エタノールなどを用いてもよい。また、加水分解を抑制する目的として、ジエタノールアミンやアセチルアセトンなどを加えてもよい。
【００３５】
ここで、具体的な数値について説明すると、過熱水蒸気による光触媒膜の焼成を行わずに、市販の低温用酸化チタンペーストを用いて、膜厚が数μｍ程度、有効径φが６ｍｍの色素増感太陽電池を作成すると、１Ｓｕｎ、ＡＭが１．５下で、電流密度は８．６７ｍＡ／ｃｍ２、開放電圧は０．７０Ｖ、フィルファクタは０．６１、変換効率は３．６８％だったのに対して、上記具体例１に係る場合では、電流密度は１３．２ｍＡ／ｃｍ２、開放電圧は０．７２Ｖ、フィルファクタは０．６１、変換効率は５．７９％であった。すなわち、本発明に係る光触媒膜の形成方法により得られたものが優れているのが分かる。
【００３６】
この実施例１の光触媒膜の形成方法によると、光触媒膜４を透明電極１の表面に形成する際に、光触媒としての金属酸化物微粒子とアルコール液との混合液を作成した後、水、粘性剤およびバインダを添加してペースト状の混合物を得、そしてこの混合物を透明電極１の表面に塗布した後、この塗布膜に３５０〜５５０℃の温度範囲の過熱水蒸気を噴霧して焼成するようにしたので、電極全体を加熱する必要がない。すなわち、透明電極１の基板材料として合成樹脂などの耐熱性の低い材料を用いることができるので、太陽電池そのものの軽量化および低価格化を図ることができ、しかも基板全体を加熱する必要がないため大掛かりな加熱装置も必要としないので、製造設備コストの低減化も図ることができる。
【００３７】
また、光触媒膜に過熱水蒸気を噴霧するため、光触媒膜に含まれる高温用ペーストなどの高い焼成温度を前提としたバインダを除去することができ、したがってフィルム基板を用いた場合でも、光触媒膜における光触媒微粒子同士の結合性が向上して多孔質性を確保することができるので、光触媒膜中への光増感色素の吸着量が増加し、電池性能の向上を図り得る。
【実施例２】
【００３８】
次に、本発明の実施例２に係る色素増感太陽電池における光触媒膜の形成方法について説明する。
上記実施例１においては、光触媒である金属酸化物微粒子およびその前駆体が含まれたペースト状の混合物を、透明電極の表面に、例えばスキージ法により塗布した後に、過熱水蒸気を噴霧させて焼成するように説明したが、本実施例２においては、このペースト状の混合物を静電スプレー法を用いて塗布し、且つこの塗布と同時に過熱水蒸気を噴霧させるようにしたものである。
【００３９】
すなわち、本実施例２に係る光触媒膜の形成方法は、光触媒である金属酸化物微粒子、当該金属酸化物微粒子の前駆体、粘性剤およびバインダをアルコール液に溶かしてなるペースト状の混合物を、透明電極の表面に塗布しながら（同時に）過熱水蒸気を噴霧して焼成する方法であり、また混合物の塗布方法として静電スプレー法が用いられる。
【００４０】
ここで、静電スプレー法の原理について簡単に説明しておく。
この静電スプレー法は、図３に示すように、透明電極１に向かって溶液を噴霧する液噴霧ノズル６１の中心に針状電極６２を配置するとともに、この針状電極６２と透明電極１を載置する印加用電極６３との間に所定電圧の直流電源６４を接続し、噴霧時に、針状電極６２側に正の電圧を印加することにより、噴霧液を帯電させて負の印加用電極６３上に配置された透明電極１の表面に噴霧して付着させる方法である。なお、上記透明電極１は、平面移動装置６５上に載置されて、任意の位置に移動し得るように構成されている。なお、光触媒膜を実際に且つ連続的に形成する場合には、当然に、液噴霧ノズル６１についても透明電極１の幅に対応し得るような形状および大きさにされるとともに、透明電極１を所定方向に連続して移動し得る移動装置が用いられることになる。例えば、透明電極１がベルトコンベヤ式（無端帯状式）の移動装置に載置される。
【００４１】
上記静電スプレー法による塗布条件としては、液噴霧ノズルの種類、塗布溶液の粘度、霧化エアー圧、パターン幅、吐出量、吐出圧、移動速度、重ね幅、液噴霧ノズルと透明電極との距離、印加電圧などが挙げられるが、これらの条件は、使用する機器によって異なるため、所望の膜厚が得られるように、適宜、塗布条件が選択される。
【００４２】
次に、本発明の要旨である光触媒膜の形成方法について説明する。
まず、光触媒となる金属酸化物微粒子、その前駆体、粘性剤およびバインダをアルコール液に溶かしてペースト状になし、次にこのペースト状にされた混合物を透明電極１の表面に噴霧スプレー法により塗布するとともに、この表面に蒸気噴霧ノズルから、３５０〜５５０℃の温度範囲の過熱水蒸気を透明基板１１であるフィルム基板の表面に塗布された光触媒膜４の表面に噴霧（緩やかに供給する状態）させる。この蒸気噴霧ノズルからの過熱水蒸気の熱により、光触媒膜が形成される。また、粘性剤としては、上述したように、エチレングリコール、エチレンゴリコール、またはアセチルアセトンなどが用いられる。
［具体例１］
以下、具体例１について説明する。
【００４３】
なお、ここでは、液噴霧ノズルから酸化チタンペーストを噴霧した直後に、つまりほぼ同時に蒸気噴霧ノズルから過熱水蒸気を噴霧する場合について説明するとともに、透明電極１に対して両噴霧ノズル５１，６１を移動させる場合について説明する。
【００４４】
まず、図４（ａ）に示すように、透明電極１であるＰＥＮ−ＩＴＯフィルムに、静電スプレー法を用いて、液噴霧ノズル６１から光触媒微粒子を含む酸化チタンペーストを透明基板１２の表面に塗布する（フィルム基板の代わりにガラス基板を用いてもよい）。
【００４５】
この静電スプレー法に用いる塗布溶液としては、例えば粒径が２０ｎｍの酸化チタン微粒子（日本アエロジル製：Ｐ−２５）をエタノールに混合したものを用いた。ここで、溶媒をエタノールとしたが、他のアルコール系の溶媒、プロパノールやｔ−ブタノールなどを用いてもよい。
【００４６】
上記静電スプレー法による塗布の条件として、例えば二流体用の液噴霧ノズルを用い、霧化エアー圧を０．２ＭＰａ、吐出量を１５ｇ／ｍｉｎ、液噴霧ノズルと透明電極との距離を２０ｃｍ、印加電圧を２０ｋＶ、液噴霧ノズルの移動速度ｂを１００ｍ／ｍｉｎとした。
【００４７】
そして、静電スプレー法による膜の形成直後に、液噴霧ノズル６１に下流側に隣接して配置された蒸気噴霧ノズル５１から５５０℃の過熱水蒸気を膜表面に噴霧して焼成を行い、厚さが約５〜６μｍ程度の光触媒膜を得た。勿論、蒸気噴霧ノズル５１も同一方向で且つ同一速度で移動される。なお、上記液噴霧ノズル５１は、実施例１で説明した蒸気噴霧ノズル６１とほぼ同じ長さ（移動方向と直交する幅方向）の噴出用開口部を有するようにされている。
［具体例２］
次に、具体例２について説明する。
【００４８】
この具体例２における塗布溶液である混合物として、光触媒微粒子として粒径が２０ｎｍの酸化チタン微粒子（日本アエロジル製：Ｐ−２５）および光触媒の前駆体溶液であるチタン（ＩＶ）イソプロポキシド（ＴＴＩＰ）０．２０ｇをプロパノール液３７．５０ｇに混合させたものを用いるとともに、液噴霧ノズル６１として二流体噴霧ノズルを用いて試験を行った。但し、塗布溶液はこれに限られるものではなく、光触媒の前駆体として、例えばチタンテトラエトキシド、四塩化チタン、水酸化チタンなどを使用することもできる。また、光触媒微粒子もチタンに限られるものではなく、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化タングステンなども使用することができる。溶媒もプロパノールだけでなく、ｔ−ブチルアルコール、エトキシエタノール、エタノールなどを用いてもよい。また、加水分解を抑制する目的として、ジエタノールアミン、アセチルアセトンなどを加えてもよい。そして、この具体例２では、図４（ｂ）に示すように、静電スプレー法による膜形成と同時に過熱水蒸気を噴霧して焼成することで、約５〜６μｍ程度の光触媒膜を得た。勿論、この具体例２においては、液噴霧ノズル６１からの噴霧範囲と、蒸気噴霧ノズル５１からの噴霧範囲とが丁度重なるように、両噴霧ノズル５１，６１が配置される。また、具体例１と同様に、両噴霧ノズル５１，６１は同一方向で且つ同一速度で移動される。
【００４９】
ところで、上記具体例１および２における過熱水蒸気の噴霧は、その温度が３５０〜５５０℃程度となる箇所に、上記光触媒膜を曝すことで行われる。過熱水蒸気の噴霧条件（噴霧速度）は、膜の状態や用いるフィルム基板の耐熱性などによっても異なるが、例えば数ｍｍ〜１０００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内とされる。また、１回のスプレー塗布・過熱水蒸気の噴霧で光触媒膜の厚みが十分得られない場合には、複数回行われる。
【００５０】
さらに、塗布溶液には、適量のポリエチレングリコールなどのバインダが混入されるが、これらのバインダは過熱水蒸気で除去されるので、光触媒膜の多孔質化、厚膜化を図ることができ、したがって電池性能が向上する。
【００５１】
ところで、過熱水蒸気による光触媒膜の焼成を行わずに、市販の低温用酸化チタンペーストを用いて有効径φが６ｍｍの色素増感太陽電池を作製すると、光触媒膜の形成に要する時間は２０〜３０分程度で、電池性能は１ｓｕｎ、ＡＭ１．５下で、電流密度は８．６７ｍＡ／ｃｍ２、開放電圧は０．７０Ｖ、フィルファクタは０．６１、変換効率は３．６％であったのに対し、上記具体例１に係る場合では、光触媒膜の形成に要する時間は数分程度であり、また電流密度は９．８０ｍＡ／ｃｍ２、開放電圧は０．６７Ｖ、フィルファクタは０．６９、変換効率は５．１５％であった。
【００５２】
なお、上記各具体例においては、液噴霧ノズル５１および蒸気噴霧ノズル６１を幅方向で長くされた噴出用開口部を有するものとして説明したが、勿論、通常の円形の噴出用開口部を有するノズルを用いてもよく、この場合、前後の移動に加えて、幅方向で往復移動されることになる。
【００５３】
この実施例２に係る光触媒膜の形成方法によれば、自然乾燥やヒータなどによる焼成工程を省いても光触媒膜を形成することができる。また、過熱水蒸気を用いることで、フィルムや透明導電膜にダメージを与えずに焼成することができるため、光触媒膜に含まれる高温用ペーストなどの高い焼成温度を前提としたバインダを熱によって除去でき、したがってフィルム基板を用いた場合でも、光触媒膜における光触媒微粒子同士の結合性が向上して多孔質性を確保することができるので、光触媒膜中への光増感色素の吸着量が増加し、電池性能の向上を図り得る。
【符号の説明】
【００５４】
１      透明電極
２      対向電極
３      電解質層
４      光触媒膜
１１      透明基板
１２      透明電導膜
２１      透明基板
２２      透明電導膜
４１      酸化物半導体層
４２      光増感色素
５１      蒸気噴霧ノズル
６１      液噴霧ノズル
【図１】
0005511490.tif 000002
【図２】
0005511490.tif 000003
【図３】
0005511490.tif 000004
【図４】
0005511490.tif 000005