(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向基材と、
前記対向基材上に形成され、導電性材料からなる対向電極層と、
針状形状を有し、かつ光透過性および導電性を有する針状透明導電粒子、並びに酸化還元対に対して触媒能を示す材料を含有し、前記対向電極層上に形成された触媒層と、
を有することを特徴とする、色素増感型太陽電池用対極基板。
【請求項２】
前記針状透明導電粒子がＡＴＯ、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２あるいはそれらの複合材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の色素増感型太陽電池用対極基板。
【請求項３】
前記対向基材および前記対向電極層が光透過性を有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の色素増感型太陽電池用対極基板。
【請求項４】
前記酸化還元対に対して触媒能を示す材料が、ポリピロール、ポリチオフェン、ポニアニリン、またはこれらの誘導体であることを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の色素増感型太陽電池電用対極基板。
【請求項５】
全光線透過率が１０％以上であることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載の色素増感型太陽電池用対極基板。
【請求項６】
対向基材と、前記対向基材上に形成され、導電性材料からなる対向電極層と、針状形状を有し、かつ光透過性および導電性を有する針状透明導電粒子、並びに酸化還元対に対して触媒能を示す材料を含有し、前記対向電極層上に形成された触媒層と、を有する色素増感型太陽電池用対極基板、および
基材と、前記基材上に形成され、金属酸化物からなる第１電極層と、前記第１電極層上に形成され金属酸化物半導体微粒子および色素増感剤を含む多孔質層とを有する酸化物半導体電極が、前記多孔質層と前記触媒層とが対向するように配置されており、前記酸化物半導体電極と前記色素増感型太陽電池用対極基板との間に酸化還元対を含む電解質層が形成されていることを特徴とする、色素増感型太陽電池素子。
【請求項７】
請求項６に記載の色素増感型太陽電池素子が複数個連結されてなることを特徴とする、色素増感型太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感型太陽電池に用いられる色素増感型太陽電池用対極基板、当該色素増感型太陽電池用対極基板を用いた色素増感型太陽電池素子、さらに当該色素増感型太陽電池素子を用いた色素増感型太陽電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の増加が原因とされる地球温暖化等の環境問題が深刻となり、世界的にその対策が進められている。中でも環境に対する負荷が小さく、クリーンなエネルギー源として、太陽光エネルギーを利用した太陽電池に関する積極的な研究開発が進められている。このような太陽電池としては、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、および化合物半導体太陽電池などが既に実用化されているが、これらの太陽電池は製造コストが高い等の問題がある。そこで、環境負荷が小さく、かつ製造コストを削減できる太陽電池として色素増感型太陽電池が注目され、研究開発が進められている。
このような色素増感型太陽電池には、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層を有する酸化物半導体電極が用いられている。
【０００３】
色素増感型太陽電池セルの一般的な構成の一例を図５に示す。図５に例示するように、一般的な色素増感型太陽電池セル１００は、基材１１１上に、第１電極層１１２および色素増感剤を担持した金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層１１３がこの順で積層された酸化物半導体電極１１０と、対向基材１２１上に第２電極層１２２が形成された対極基板１２０との間に、酸化還元対を有する電解質層１０１が封止材１０２の内側に形成された構成を有するものである。そして、金属酸化物半導体微粒子の表面に吸着した色素増感剤が、基材１１１側から太陽光を受光することによって励起され、励起された電子が第１電極層へ伝導し、外部回路を通じて第２電極層へ伝導される。その後、酸化還元対を介して色素増感剤の基底準位に電子が戻ることよって発電するものである。
【０００４】
このような色素増感型太陽電池は、その特有の特徴として優れた意匠性を挙げることができる。すなわち、色素増感型太陽電池は種々の色素を用い、かつ構成部材として光透過性を有するものを採用することにより、カラフルな電池を作製できるという点が従来の太陽電池にない特徴として着目されている。
【０００５】
ここで、上記対極基板としては上述したように少なくとも対向基材および第２電極層が積層された構成を有することが必要とされるが、今日においては色素増感型太陽電池の発電効率を向上させるために、上記第２電極層上に上記電解質層における酸化還元対に対して触媒作用を有する触媒層が形成されることが主流となっている（例えば、特許文献１）。このような触媒層を採用する技術は、色素増感型太陽電池素子の発電効率を向上させる上で有用な方法の１つになっている。
【０００６】
もっとも、上記触媒層としては白金を使用することが知られているが、白金を使用することについては、白金は高価であると共に電解質材料にヨウ素を用いた場合には水分の存在により溶解してしまうという点等から問題視されており、代替技術が求められている。
【０００７】
白金に代わる触媒材料としては、例えば、活性炭、導電性高分子などを用いる検討が報告されている（例えば、特許文献２）。しかしながら、特許文献２で使用されているような活性炭が５０質量％〜９５質量％の範囲内で含有される態様で触媒層を形成した場合、良好な性能は発現するが、対極の色味が黒化するため良好な発色やシースルー性が損なわれてしまうことから、上述した色素増感型太陽電池の一つの特徴である意匠性が犠牲となってしまうという問題点がある。
【０００８】
このような問題点に鑑み、シースルー性を確保できる薄膜で触媒機能を持ち合わせた導電性高分子を使用することでこの課題が解決することも検討されている（例えば、特許文献３）。しかしながら、その性能は白金に比べて低く、表面積や導電性が低いという問題点がある。
【０００９】
さらに、これら代替材料を用いる場合、触媒能力を向上させるために表面積を増大させることで白金に近い触媒能を実現する検討がいくつか報告されているが（例えば、特許文献４）、例えば、触媒層に金属粒子を添加した場合には導電性および表面積は向上するものの腐食の可能性がある。また上述したようにカーボンなどの粒子を多量に添加した場合にはシースルー性や導電性の低下につながる。透明性の高い粒子では表面積の増加により良好な触媒能を得られるが、導電性は向上しないという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１-１０２１０２号公報
【特許文献２】特開２００３-２９７４４６号公報
【特許文献３】特開２００３-３１７８１４号公報
【特許文献４】特開２００１-４３９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、導電性および光透過性に優れ、発電効率が高く、さらに意匠性を備えた色素増感型太陽電池を作製することが可能な色素増感型太陽電池用対極基板を提供することを主目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明は、対向基材と、上記対向基材上に形成され、導電性材料からなる対向電極層と、針状形状を有し、かつ光透過性および導電性を有する針状透明導電粒子、並びに酸化還元対に対して触媒能を示す材料を含有し、前記対向電極層上に形成された触媒層と、を有することを特徴とする色素増感型太陽電池用対極基板を提供する。
【００１３】
本発明によれば、上記対向電極層上に触媒層が形成されており、かつ上記触媒層に針状形状を有する上記針状透明導電粒子が含有されていることにより、上記触媒層の導電性を向上させることができる。また上記針状透明導電粒子は光透過性を有することから、本発明によれば触媒層の光透過性を損なうことなく、上記触媒層の導電性を向上させることができる。このため本発明によれば、例えば、上記対向基材および上記対向電極層として光透過性を有するものを用いることにより、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて色素増感型太陽電池素子を作製した場合に、両面から光照射を行うことによって発電させることができるようになる。また、全体としてシースルー性を有し、意匠性に優れた色素増感型太陽電池素子を得ることができる。
さらに、本発明によれば上記触媒層に針状透明導電粒子が含有されることにより、上記触媒層に光散乱性を付与することができる。このため、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて作製した色素増感型太陽電池素子において、素子内部に照射された光を、上記触媒層で反射させ、再度発電に寄与させることができる。
これらに加えて、さらに本発明によれば、上記針状透明導電粒子が含有されることにより、上記触媒層の表面積を増加させ、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて色素増感型太陽電池素子を作製した場合に、電解質層と上記触媒層との接触面積を向上させることができる。
このようなことから、本発明によれば、導電性および光透過性に優れ、発電効率が高く、意匠性に優れた色素増感型太陽電池素子を作製することが可能な色素増感型太陽電池用対極基板を提供することができる。
【００１４】
本発明においては、上記針状透明導電粒子がＡＴＯ、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２あるいはこれらの複合材料からなることが好ましい。ＡＴＯ、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２あるいはこれらの複合材料は、光透過性と導電性を兼ね備えることから、このような針状透明導電粒子が用いられることにより、触媒層の導電性および光透過性をさらに向上させることができるからである。
【００１５】
また、本発明においては対向基材および上記対向電極層が光透過性を有することが好ましい。これにより、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて色素増感型太陽電池素子を作製した場合に、素子の両側から光を照射することによって発電させることが可能な色素増感型太陽電池素子を得ることができるからである。また、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板にシースルー性を付与することができるため、本発明の色素増感型太陽電池用電極基板を意匠性に優れた色素増感型太陽電池素子を作製可能なものにできるからである。
【００１６】
また本発明においては、上記酸化還元対に対して触媒能を示す材料がポリピロール、ポリチオフェン、ポニアニリン、またはこれらの誘導体であることが好ましい。酸化還元対に対して触媒能を示す材料としてこれらの導電性高分子を用いることにより、導電性と光透過性とがさらに優れた触媒層を得ることができるからである。
【００１７】
さらに、色素増感型太陽電池用対極基板は、全光線透過率が１０％以上であることが好ましい。全光透過率がこのような範囲内であることにより、上記触媒層の光散乱性と光透過性との均衡を維持し、本発明の色素増感型太陽電池用電極基板をさらに発電効率の高い色素増感型太陽電池素子を作製可能なものにできるからである。
【００１８】
本発明は、対向基材と、上記対向基材上に形成され、導電性材料からなる対向電極層と、針状形状を有し、かつ光透過性および導電性を有する針状透明導電粒子、並びに酸化還元対に対して触媒能を示す材料を含有し、上記対向電極層上に形成された触媒層と、を有する色素増感型太陽電池用対極基板、および基材と、上記基材上に形成され、金属酸化物からなる第１電極層と、上記第１電極層上に形成され金属酸化物半導体微粒子および色素増感剤を含む多孔質層とを有する酸化物半導体電極が、上記多孔質層と上記触媒層とが対向するように配置されており、上記酸化物半導体電極と上記色素増感型太陽電池用対極基板との間に酸化還元対を含む電解質層が形成されていることを特徴とする色素増感型太陽電池素子を提供する。
さらに本発明は上記本発明に係る色素増感型太陽電池素子が複数個連結されてなる色素増感型太陽電池モジュールを提供する。
【００１９】
本発明によれば、上記本発明に係る色素増感型太陽電池用対極基板が用いられていることにより、発電効率が高く、意匠性に優れた色素増感型太陽電池素子および色素増感型太陽電池モジュールを提供することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の色素増感型太陽電池用対極基板は、導電性、光散乱性および光透過性に優れ、発電効率が高く、さらに意匠性を備えた色素増感型太陽電池素子を作製することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の色素増感型太陽電池用対極基板の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明に用いられる針状透明導電粒子の針状形状について説明する概略図である。
【図３】触媒層において針状透明導電粒子が含有される態様について説明する概略図である。
【図４】本発明の色素増感型太陽電池素子の一例を示す概略断面図である。
【図５】一般的な色素増感型太陽電池の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、色素増感型太陽電池用対極基板、色素増感型太陽電池素子、および色素増感型太陽電池モジュールに関するものである。
以下、これらの各発明について順に説明する。
【００２３】
Ａ．色素増感型太陽電池用対極基板
まず、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板について説明する。
上述したように本発明の色素増感型太陽電池用対極基板は、対向基材と、上記対向基材上に形成され、導電性材料からなる対向電極層と、針状形状を有し、かつ光透過性および導電性を有する針状透明導電粒子、並びに酸化還元対に対して触媒能を示す材料を含有し、上記対向電極層上に形成された触媒層と、を有することを特徴とするものである。
【００２４】
このような本発明の色素増感型太陽電池用対極基板について図を参照しながら説明する。図１は、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板の一例を示す概略断面図である。図１に例示するように、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板１０は、対向基材１と、上記対向基材１上に形成され、導電性材料からなる対向電極層２と、上記対向電極層２上に形成された触媒層３とを有するものである。
このような例において本発明の色素増感型太陽電池用対極基板１０は、上記触媒層３が針状形状を有し、かつ光透過性および導電性を有する針状透明導電粒子、並びに酸化還元対に対して触媒能を示す材料を含有することを特徴とするものである。
【００２５】
本発明によれば、上記対向電極層上に触媒層が形成されており、かつ上記触媒層に上記針状透明導電粒子が含有されていることにより、上記触媒層の導電性を向上させることができる。また上記針状透明導電粒子は光透過性を有することから、本発明によれば触媒層の光透過性を損なうことなく、上記触媒層の導電性を向上させることができる。このため、本発明によれば、例えば、上記対向基材および上記対向電極層として光透過性を有するものを用いることにより、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて色素増感型太陽電池素子を作製した場合に、両面から光照射を行うことによって発電させることができるようになる。また、全体としてシースルー性を有し、意匠性に優れた色素増感型太陽電池素子を得ることができる。
さらに、本発明によれば上記触媒層に針状透明導電粒子が含有されることにより、上記触媒層に光散乱性を付与することができる。このため、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて作製した色素増感型太陽電池素子において、素子内部に照射された光を、上記触媒層で反射させ、再度発電に寄与させることができる。
これらに加えて、さらに本発明によれば、上記針状透明導電粒子が含有されることにより、上記触媒層の表面積を増加させることができるため、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて色素増感型太陽電池素子を作製した場合に、電解質層と上記触媒層との接触面積を向上させることができる。また、針状の透明導電粒子を用いることにより、触媒層における面内方向の通電性を向上させることができる。
このようなことから、本発明によれば、導電性および光透過性に優れ、発電効率が高く、意匠性に優れた色素増感型太陽電池素子を作製することが可能な色素増感型太陽電池用対極基板を提供することができる。
【００２６】
本発明の色素増感型太陽電池用対極基板は少なくとも、対向基材、対向電極層、および触媒層を有するものであり、必要に応じて他の任意の構成を有してもよいものである。
以下、本発明に用いられる各構成について順に説明する。
【００２７】
１．触媒層
最初に、本発明に用いられる触媒層について説明する。本発明に用いられる触媒層は、後述する対向電極層上に形成されるものであり、針状透明導電粒子と、酸化還元対に対して触媒能を示す材料とを含有するものである。
【００２８】
ここで、本発明に用いられる触媒層は、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて色素増感型太陽電池素子を作製した場合に、電解質層に含まれる酸化還元対に対して触媒作用を及ぼすものである。したがって、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板に任意の構成が用いられる場合であっても、触媒層は必ず本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて色素増感型太陽電池を作製した場合に、電解質層に接する最表面に位置するように形成されるものである。
【００２９】
（１）針状透明導電粒子
本発明における触媒層に含有される針状透明導電粒子は、針状形状を有し、かつ光透過性および導電性を有するものである。このような針状透明導電粒子が含有されることにより、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板は、光透過性と導電性とに優れたものになり、発電効率および意匠性に優れた色素増感型太陽電池素子を作製することが可能になるのである。
【００３０】
本発明に用いられる針状透明導電粒子は針状形状を有するものであるところ、上記「針状形状」とは、互いに直交するＸ、ＹおよびＺ軸方向のうち、少なくとも２方向の長さが異なる形状を意味するものとする。
【００３１】
このような針状形状について図を参照しながら説明する。図２は、上記針状透明導電粒子の形状について説明する概略図である。図２に例示するように本発明に用いられる針状透明導電粒子Ａは、互いに直交するＸ、ＹおよびＺ軸方向のうち、少なくとも２方向の長さが異なる（図２では、Ｘ軸方向とＹ、Ｚ軸方向の長さが異なる）形状を意味するものである。
【００３２】
本発明に用いられる針状透明導電粒子の形状は、上述したような針状形状であれば特に限定されるものではないが、なかでもアスペクト比が３以上であることが好ましく、１０以上であることがより好ましい。本発明においては上記針状透明導電粒子が針状形状を有することにより、針状透明導電粒子の長軸方向において導電性を向上させることができるという効果を奏するが、アスペクト比が上記範囲よりも小さい場合と、特定の方向において導電性を向上させるという針状透明導電粒子を含有させる効果が薄れてしまう場合があるからである。
なお、上記アスペクト比とは、上記針状形状を構成するＸ，Ｙ、Ｚ軸方向のうち、最も距離が長い方向の長さと、最も距離が短い方向の長さとの比（最も長い方向／最も短い方向）を意味するものとする。
【００３３】
上記針状透明導電粒子の具体的形状としては、円柱状、楕円円盤状等を挙げることができる。
【００３４】
なお、本発明に用いられる針状透明導電粒子はすべて同一形状を有するものであってもよく、あるいは異なる形状を有するものを混合して用いてもよい。
【００３５】
本発明に用いられる針状透明導電粒子は導電性を有するものであるため、導電性材料から構成されるものである。本発明に用いられる針状透明導電粒子を構成する導電性材料としては、所望の光透過性と、導電性とを備える材料であれば特に限定されるものではない。ここで、本発明に用いられる針状透明導電粒子は触媒層の光透過性を、５％〜９９％の範囲内より好ましくは３０％〜９０％の範囲内、さらに好ましくは６０％〜９０％の範囲内にできるものであることが好ましい。また、本発明に用いられる針状透明導電粒子は、触媒層の導電性を１．０×１０１５Ω／□以下の範囲内、より好ましくは、１０×１０１０Ω／□以下の範囲内、さらに好ましくは１．０×１０６Ω／□以下の範囲内にできるものが好ましい。したがって、上記導電性材料としては、このような導電性および光透過性を備える針状透明導電粒子を得ることができるものが好適に用いられる。なお、上記針状透明導電粒子の導電性および光透過性は、例えば、光透過性は、赤外分光法、散乱光測定法、導電性は表面抵抗測定、体積抵抗測定により測定することができる。
【００３６】
本発明に用いられる導電性材料としては、例えば、ＡＴＯ、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２あるいはそれらの複合材料等を挙げることができる。本発明においては、これらのいずれの導電性材料であっても好適に用いることができるが、なかでもＩＴＯが用いられることが好ましい。このような導電性材料が用いられることにより、導電性および光透過性が特に優れる針状透明導電粒子を得ることができるからである。
【００３７】
なお、本発明に用いられる針状透明導電粒子は、すべて同一の導電性材料からなるものであってもよく、あるいは異なる導電性材料からなる２種類以上のものを混合して用いてもよい。
【００３８】
触媒層に含まれる針状透明導電粒子の量としては、後述する酸化還元対に対して触媒能を示す材料の種類や、針状透明導電粒子を構成する導電性材料の種類等に応じて、触媒層に所望の導電性および光透過性を付与できる範囲内であれば特に限定されるものではない。また、触媒層における針状透明導電粒子の含有量は、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板のヘイズにも寄与するため、ヘイズとの関係においても好適な範囲に決定される。このように、触媒層における針状透明導電粒子の含有量はあらゆる要因を考慮して好適な範囲内に決定されるものであり、一義的に好適な範囲が決定されるものではない。ただし、通常、触媒層における針状透明導電粒子の含有量は、固形分比で１重量％〜９９重量％の範囲内であることが好ましく、３０重量％〜８５重量％の範囲内であることがより好ましく、５０重量％〜８０重量％の範囲内であることがさらに好ましい。
【００３９】
（２）酸化還元対に対して触媒能を示す材料
次に、上記触媒層に含有される酸化還元対に対して触媒能を示す材料について説明する。
本発明に用いられる酸化還元対に対して触媒能を示す材料は、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて色素増感型太陽電池素子を作製した場合に、電解質層に含まれる酸化還元対に対して触媒作用を奏するものであり、かつ導電性を有するものである。したがって、本発明に用いられる酸化還元対に対して触媒能を示す材料は、主として上記酸化還元対に対する触媒作用の有無に依拠して決定されることになる。なかでも本発明に用いられる酸化還元対に対して触媒能を示す材料は、光透過性を有する触媒層を形成できる透明材料であることが好ましい。これにより、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を全体として光透過性を有するものとすることができ、シースルー性や両面からの光照射による発電可能性を有する色素増感型太陽電池素子を作製することができるからである。
【００４０】
本発明に用いられる酸化還元対に対して触媒能を示す材料としては、例えば、導電性高分子、白金、カーボン等を挙げることができる。ここで、導電性高分子や白金のようにシースルー性を保持できる担持量で触媒能を発現することができないカーボンなどの材料を用いる場合には、触媒層の光透過性を損なわないよう、触媒層におけるこれらの材料の含有量を少なくすることが必要とされる。この場合、触媒層中におけるこれらの材料の含有量としては、触媒層の光透過性を所望の程度に維持できる範囲内であれば特に限定されるものではないが、通常、触媒層を構成する固形分中、５０質量％未満であることが好ましく、０．１質量％〜４９．９質量％の範囲内であることがより好ましく、０．１質量％〜３０質量％の範囲内であることがさらに好ましい。含有量が上記範囲よりも多いと、触媒層の光透過性が不十分になってしまう場合があり、一方、上記範囲よりも少ないと触媒層の酸化還元対に対する触媒作用が不足してしまう場合があるからである。ここで、従来、カーボンなどの材料を触媒層に含有させる場合、含有量が少ないと十分な触媒能を実現することができないという問題点があったが、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板は、触媒層に針状透明導電粒子が含有されることにより、触媒層の表面積を増大させることができる。このため、上記含有量であっても良好な触媒能を実現することができる。なお、白金を触媒層として使用することについては従来コスト上の問題点が指摘されていたが、触媒層中における白金含有量を上記範囲に制限することによりコスト上の問題点も解消することができる。
本発明においては、酸化還元対に対して触媒能を示す材料として、上記導電性高分子、白金、カーボン等のいずれであっても好適に用いることができるが、なかでも導電性高分子を用いることが好ましい。
【００４１】
本発明に用いられる導電性高分子の具体例としては、例えば、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンおよびこれらの誘導体等を挙げることができる。本発明においては、これらのいずれの導電性高分子であっても好適に用いることができるが、なかでもポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンおよびこれらの誘導体が用いられることが好ましい。
【００４２】
なお、本発明に用いられる導電性高分子は１種類のみであってもよく、または２種類以上であってもよい。
【００４３】
（３）触媒層
次に、上記針状透明導電粒子が上記触媒層に含有される態様について説明する。上述したように、本発明に用いられる針状透明導電粒子は針状形状を有するものであり、触媒層において針状形状の長尺方向の導電性を向上させる機能を有するものである。したがって、本発明に用いられる触媒層は、針状透明導電粒子が含有される態様を制御することにより、導電性の異方性を有するものにできる。
例えば、上記針状透明導電粒子を上記触媒層にランダムに含有させることにより、上記触媒層は全方向において導電性が向上されたものになり、導電性の異方性は示さないことになる。一方、上記針状透明粒子が上記触媒層において、長軸方向が厚み方向と垂直になるように含有させることにより、厚み方向よりも面内の方向の導電性を高くすることができ、さらにこの態様において長軸方向を一定方向に配列するように含有させることにより、面内の一定方向の導電性を選択的に高くすることができる。
また、上記針状透明導電粒子が上記触媒層において、長軸方向が厚み方向に向くように含有させることにより、面内方向よりも厚み方向の導電性を高くすることができる。
【００４４】
本発明において、針状透明導電粒子が触媒層に含有される態様について図を参照しながら説明する。図３は上記触媒層において針状透明導電粒子が含有される態様について例示する概略図である。
図３（ａ）に例示するように、上記針状透明導電粒子Ａを上記触媒層３にランダムに含有させることにより、上記触媒層３は全方向において導電性が向上されたものになり、導電性の異方性は示さないことになる。
図３（ｂ）に例示するように、上記針状透明粒子Ａが上記触媒層３において、長軸方向が厚み方向と垂直になるように含有させることにより、厚み方向よりも面内の方向の導電性を高くすることができる。さらに、図３（ｃ）に例示するように、長軸方向が厚み方向と垂直になり、かつ長軸方向を面内の一定方向に配列するように含有させることにより、面内の一定方向の導電性を選択的に高くすることができる。
また、図３（ｄ）に例示するように、上記針状透明導電粒子Ａが上記触媒層３において、長軸方向が厚み方向に向くように含有させることにより、面内方向よりも厚み方向の導電性を高くすることができる。
【００４５】
なお、本発明においてはこれらのいずれの態様で針状透明導電粒子を触媒層に含有させてもよいが、触媒層は電解質層と接することにより、酸化還元対に対する触媒作用を発現するものであることから、電解質層との接触面積がより大きくなる態様で針状透明導電粒子を含有されることがより好ましいことになる。このような観点からすると、触媒層中に針状透明導電粒子が含有される態様としては、ランダムに含有される態様（図３（ａ））、または上記触媒層において、長軸方向が厚み方向に向くように含有される態様（図３（ｄ））であることがより好ましく、触媒層を容易に形成できるという観点からランダムに含有される態様（図３（ａ））であることがさらに好ましいことになる。
【００４６】
本発明における触媒層の厚みとしては、上記針状透明導電粒子の大きさや上記導電性高分子の種類等に応じて、所望の導電性および光透過性を備えることができる範囲内であれば特に限定されるものではない。なかでも本発明における触媒層の厚みは１０ｎｍ〜１００００ｎｍの範囲内であることが好ましく、５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることがより好ましく、１００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であることがさらに好ましい。
【００４７】
また、上述したように本発明における触媒層は、少なくとも上記針状透明導電粒子および酸化還元対に対して触媒能を示す材料を含有するものであるが、必要に応じて他の添加剤等を含有してもよいものである。このような他の添加剤としては、例えば、バインダー樹脂として、セルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアクリル酸エステル系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂などのほか、ポリエチレングリコールのような多価アルコール類等を挙げることができる。
【００４８】
２．対向電極層
次に、本発明に用いられる対向電極層について説明する。本発明に用いられる対向電極層は後述する対向基材上に形成され、導電性材料からなるものである。
【００４９】
対向電極層に用いられる導電性材料としては、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて作製する色素増感型太陽電池素子において、電気抵抗が所望の範囲内である対向電極層を形成することができるものであれば特に限定されるものではない。このような導電性材料としては、金属および金属酸化物を挙げることができる。なかでも本発明においては、上記導電性材料として金属酸化物を用いることが好ましい。後述するように本発明に用いられる対向電極層は光透過性を有することが好ましいところ、上記導電性材料として金属酸化物を用いることにより、光透過性に優れた対向電極層を形成することができるからである。
【００５０】
上記金属酸化物としては、例えば、ＳｎＯ２、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯを挙げることができる。本発明においては、これらのいずれの金属酸化物であっても好適に用いることができるが、なかでもフッ素ドープしたＳｎＯ２（以下、ＦＴＯと称する。）、ＩＴＯを用いることが好ましい。ＦＴＯおよびＩＴＯは、導電性および太陽光の透過性の両方に優れているからである。
【００５１】
また、本発明に用いられる対向電極層は、単一の層からなる構成であってもよく、また、複数の層が積層された構成であってもよい。複数の層が積層された構成としては、例えば、仕事関数が互いに異なる導電性材料からなる層を積層する態様や、互いに異なる金属酸化物からなる層を積層する態様を挙げることができる。
【００５２】
本発明に用いられる対向電極層の厚みは、上記導電性材料の種類等に応じて、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて作製する色素増感型太陽電池素子において、電気抵抗が所望の範囲内である対向電極層を形成することができる範囲内であれば特に限定されるものではない。なかでも本発明においては１０ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、３０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることがより好ましく、５０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であることがさらに好ましい。
【００５３】
さらに、本発明に用いられる対向電極層は光透過性を有することが好ましい。これにより、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を全体として光透過性を有するものとすることができ、シースルー性や両面からの光照射による発電可能性を有する色素増感型太陽電池素子を作製することが可能になるからである。
【００５４】
３．対向基材
次に、本発明に用いられる対向基材について説明する。本発明に用いられる対向基材としては、上記対向電極層および触媒層を支持することが可能な程度の自己支持性を有するものであれば特に限定されるものではない。したがって、本発明に用いられる対向基材は可撓性を有するフレキシブル材であってもよく、または、石英ガラス、パイレックス（登録商標）、合成石英板等の可撓性を有さないリジッド材であってもよい。なかでも本発明に用いられる対向基材はフレキシブル材であることが好ましく、上記フレキシブル材のなかでもフィルム基材であることが好ましい。フィルム基材は加工性に優れ、製造コストの低減ができるからである。
【００５５】
また本発明に用いられる対向基材は、光透過性を有することが好ましい。これにより、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を全体として光透過性を有するものとすることができ、シースルー性や両面からの光照射による発電可能性を有する色素増感型太陽電池素子を作製することが可能になるからである。
【００５６】
このような対向基材としては、例えば、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）フィルム、ポリイミド（ＰＩ）フィルム、ポリエステルナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂フィルム基材等を挙げることができる。なかでも本発明においては二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）、ポリエステルナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネートフィルム（ＰＣ）が用いられることが好ましい。
【００５７】
また、本発明に用いられる対向基材の厚みは、通常、５０μｍ〜２０００μｍの範囲内であることが好ましく、特に７５μｍ〜１８００μｍの範囲内であることが好ましく、さらに１００μｍ〜１５００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００５８】
また本発明に用いられる対向基材には、補助電極としてメッシュ形状の金属配線が形成されていてもよい
【００５９】
４．色素増感型太陽電池用対極基板
本発明の色素増感型太陽電池用対極基板は、少なくとも上記対向基材、対向電極層、および触媒層を有するものであるところ、本発明においてはこれらのすべての構成が光透過性を有するように形成されており、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板全体として光透過性を有することが好ましい。これにより、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて、シースルー性や両面からの光照射による発電可能性を有する色素増感型太陽電池素子を作製することが可能になるからである。
【００６０】
本発明の色素増感型太陽電池用対極基板が光透過性を有する場合、その全光透過率は、１０％以上であることが好ましく、４０％〜９０％の範囲内であることが好ましく、６０％〜８５％の範囲内であることがさらに好ましい。全光透過率がこのような範囲内であることにより、上記触媒層の光散乱性と光透過性との均衡を維持し、本発明の色素増感型太陽電池用電極基板を発電効率が高い色素増感型太陽電池素子を作製可能なものにできるからである。
【００６１】
また、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板は、上記触媒層に針状透明導電粒子が含有されることによりヘイズを有するものにできる。そして、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板はヘイズを有することによって光散乱性を備えるものとなり、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて作製した色素増感型太陽電池素子において、素子内部に照射された光を、上記触媒層で反射させ、再度発電に寄与させることができるという利点がある。本発明の色素増感型太陽電池用電極基板のヘイズとしては、全光透過率との均衡を考慮して決定されるものであるが、通常は、５％以上の範囲内であることが好ましく、５０％以上の範囲内であることがより好ましく、７０％以上の範囲内であることがさらに好ましい。ヘイズが上記範囲よりも小さいと光散乱性が低下してしまう場合があり、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて作製した色素増感型太陽電池素子の発電効率の向上が望めないおそれがあるからである。
なお、上記ヘイズの値は、触媒層における針状透明導電粒子の形状や含有量を変化させることによって調整することができる。
【００６２】
５．色素増感型太陽電池用対極基板の製造方法
本発明の色素増感型太陽電池用対極基板は、例えば、一般的に公知の方法によって対向基材上に対向電極層を形成した後、当該対向電極層上に針状透明導電粒子および酸化還元対に対して触媒能を示す材料を含有する触媒層形成用塗工液を塗工することによって製造することができる。
【００６３】
Ｂ．色素増感型太陽電池素子
次に、本発明の色素増感型太陽電池素子について説明する。上述したように本発明の色素増感型太陽電池素子は、対向基材と、上記対向基材上に形成され、導電性材料からなる対向電極層と、針状形状を有し、かつ光透過性および導電性を有する針状透明導電粒子、並びに酸化還元対に対して触媒能を示す材料を含有し、上記対向電極層上に形成された触媒層と、を有する色素増感型太陽電池用対極基板、および基材と、上記基材上に形成され、金属酸化物からなる第１電極層と、上記第１電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子および色素増感剤を含む多孔質層と、を有する酸化物半導体電極が、上記多孔質層と上記触媒層とが対向するように配置されており、上記酸化物半導体電極と上記色素増感型太陽電池用対極基板との間に酸化還元対を含む電解質層が形成されていることを特徴とするものである。すなわち、本発明の色素増感型太陽電池素子は上記色素増感型太陽電池用対極基板として、上記本発明に係る色素増感型太陽電池用対極基板が用いられていることを特徴とするものである。
【００６４】
このような本発明の色素増感型太陽電池素子について図を参照しながら説明する。図４は本発明の色素増感型太陽電池素子の一例を示す概略断面図である。図４に例示するように、本発明の色素増感型太陽電池素子３０は、色素増感型太陽電池用対極基板１０、および基材２１と、上記基材２１上に形成され、金属酸化物からなる第１電極層２２と、上記第１電極層２２上に形成され、金属酸化物半導体微粒子および色素増感剤を含む多孔質層２３とを有する酸化物半導体電極２０が用いられているものである。そして、上記酸化物半導体電極２０と上記色素増感型太陽電池用対極基板１０との間に酸化還元対を含む電解質層３１が形成された構成を有するものである。
このような例において、本発明の色素増感型太陽電池素子３０は、上記色素増感型太陽電池素子用対極基板１０として、上記本発明に係る色素増感型太陽電池用対極基板が用いられていることを特徴とするものである。
なお、図４において３２は封止材を表す。
【００６５】
本発明によれば、上記本発明に係る色素増感型太陽電池用対極基板が用いられていることにより、発電効率が高く、意匠性に優れた色素増感型太陽電池素子を得ることができる。
【００６６】
本発明の色素増感型太陽電池素子は、少なくとも上記色素増感型太陽電池用対極基板と、上記酸化物半導体電極と、上記電解質層とを有するものであり、必要に応じて他の任意の構成を有してもよいものである。
以下、本発明に用いられる各構成について順に説明する。
【００６７】
なお、本発明に用いられる色素増感型太陽電池用対極基板については、上記「Ａ．色素増感型太陽電池用対極基板」の項おいて説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００６８】
１．酸化物半導体電極
まず、本発明に用いられる酸化物半導体電極について説明する。
本発明に用いられる酸化物半導体電極は、基材と、上記基材上に形成され、金属酸化物からなる第１電極層と、上記第１電極層上に形成され金属酸化物半導体微粒子および色素
増感剤を含む多孔質層とを有するものである。
【００６９】
（１）多孔質層
本発明に用いられる多孔質層は、後述する第１電極層上に形成されるものである。また本発明に用いられる多孔質層は、金属酸化物半導体微粒子および色素増感剤を含有するものであり、本発明に用いられる酸化物半導体電極に半導体特性を付与する性質を有するものである。
【００７０】
（金属酸化物半導体微粒子）
本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子としては、半導体特性を備える金属酸化物からなるものであれば特に限定されるものではない。本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子を構成する金属酸化物としては、例えば、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＩＴＯ、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、ＣｅＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４、Ｙ２Ｏ３、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３等を挙げることができる。これらの金属酸化物半導体微粒子は、多孔性の多孔質層を形成するのに適しており、エネルギー変換効率の向上、コストの削減を図ることができるため本発明に好適に用いられる。
【００７１】
本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子は、すべて同一の金属酸化物からなるものであってもよく、あるいは、異なる金属酸化物からなるものが２種類以上用いられていてもよい。また、本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子は、一種をコア微粒子とし、他の金属酸化物半導体微粒子により、コア微粒子を包含してシェルを形成するコアシェル構造としてもよい。
なかでも本発明においては、上記半導体酸化物微粒子としてＴｉＯ２からなるものを用いることが最も好ましい。ＴｉＯ２は特に半導体特性に優れるからである。
【００７２】
本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子の粒径としては、多孔質層の表面積を所望の範囲内にできる程度であれば特に限定されるものではないが、通常、１ｎｍ〜１０μｍの範囲内が好ましく、特に１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。粒径が上記範囲よりも小さいと各々の金属酸化物半導体微粒子が凝集し二次粒子を形成してしまう場合があり、また粒径が上記範囲より大きいと、多孔質層が厚膜化してしまうだけではなく、多孔質層の多孔度、すなわち比表面積が減少してしまう可能性があるからである。
【００７３】
また本発明においては、上記金属酸化物半導体微粒子としてすべて同一の粒径のものを用いてもよく、あるいは粒径の異なる複数の金属酸化物半導体微粒子を２種類以上用いてもよい。ここで、粒径の異なる金属酸化物半導体微粒子を併用することにより、多孔質層における光散乱効果を高めることができるため、例えば、本発明の色素増感型太陽電池素子において色素増感剤による光吸収を効率的に行うことが可能となるという利点がある。
【００７４】
本発明において、粒径の異なる金属酸化物半導体微粒子を２種類以上用いる場合、異なる粒径の組み合わせとしては、例えば、１０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内にある金属酸化物半導体微粒子と、５０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内にある金属酸化物半導体微粒子との組み合わせを例示することができる。
【００７５】
（色素増感剤）
本発明に用いられる色素増感剤としては、光を吸収し起電力を生じさせることが可能なものであれば特に限定はされない。このような色素増感剤としては、有機色素または金属錯体色素を挙げることができる。上記有機色素としては、アクリジン系、アゾ系、インジゴ系、キノン系、クマリン系、メロシアニン系、フェニルキサンテン系の色素が挙げられる。本発明においてはこれらの有機色素の中でも、クマリン系色素を用いることが好ましい。また、上記金属錯体色素としては、ルテニウム系色素が好ましく、特にルテニウム錯体であるルテニウムビピリジン色素およびルテニウムターピリジン色素が好ましい。このようなルテニウム錯体は、吸収する光の波長範囲が広いため、光電変換できる光の波長領域を大幅に広げることができるからである。
【００７６】
（多孔質層）
本発明に用いられる多孔質層の厚みは、通常、１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましく、特に１μｍ〜２０μｍの範囲内であることが好ましい。多孔質層の厚みが上記範囲よりも厚いと、多孔質層自体の凝集破壊が起りやすく、膜抵抗となりやすくなってしまう場合があるからである。また、厚みが上記範囲よりも薄いと、本発明の色素増感型太陽電池素子において、色素増感剤の吸着量が減少し、多孔質層が光を十分に吸収できないために性能不良になる可能性があるからである。
【００７７】
本発明における多孔質層は単一の層からなる構成でもよく、また複数の層が積層された構成でもよい。複数の層が積層された構成としては、例えば、多孔質層が上記第１電極層と接する酸化物半導体層と、上記酸化物半導体層上に形成され、かつ上記酸化物半導体層よりも空孔率が高い層とからなる２層構造を挙げることができる。
【００７８】
（２）第１電極層
次に、本発明に用いられる第１電極層について説明する。本発明に用いられる第１電極層は、金属酸化物からなるものであり、上記多孔質層上に形成されるものである。
【００７９】
本発明に用いられる第１電極層を構成する金属酸化物としては、所望の導電性を有するものであれば特に限定されるものではない。なかでも本発明に用いられる金属酸化物は太陽光に対して透過性を有するものであることが好ましい。これにより、本発明の色素増感型太陽電池素子において、発電効率が損なわれることを防止できるからである。
【００８０】
このような太陽光の透過性を有する金属酸化物としては、例えば、ＳｎＯ２、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯを挙げることができる。本発明においては、これらのいずれの金属酸化物であっても好適に用いることができるが、なかでもフッ素ドープしたＳｎＯ２（以下、ＦＴＯと称する。）、ＩＴＯを用いることが好ましい。ＦＴＯおよびＩＴＯは、導電性および太陽光の透過性の両方に優れているからである。
【００８１】
本発明に用いられる第１電極層は、単一の層からなる構成であってもよく、また、複数の層が積層された構成であってもよい。複数の層が積層された構成としては、例えば、仕事関数が互いに異なる層を積層する態様や、互いに異なる金属酸化物からなる層を積層する態様を挙げることができる。
【００８２】
本発明に用いられる第１電極層の厚みは、通常、５ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内が好ましく、特に１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。厚みが上記範囲よりも厚いと、均質な第１電極層を形成することが困難となる場合があり、また、厚みが上記範囲よりも薄いと、第１電極層の導電性が不足する可能性があるからである。
なお、上記厚みは、第１電極層が複数の層が積層された構成される場合には、すべての層の厚みを合計した総厚みを指すものとする。
【００８３】
（３）基材
次に、本発明に用いられる基材について説明する。本発明に用いられる基材としては、本発明に用いられる第１電極層、および多孔質層を支持することが可能な程度の自己支持性を有するものであれば特に限定されるものではない。
ここで、本発明に用いられる基材としては、上記「Ａ．色素増感型太陽電池用対極基板」の項において説明した「対向基材」と、同様のものを用いることができる。
【００８４】
（４）酸化物半導体電極
本発明に用いられる酸化物半導体電極は、少なくとも上記基材、第１電極層、および多孔質層を有するものであるが、必要に応じて他の任意の構成を有するものであってもよい。本発明に用いられる任意の構成としては、例えば、上記基材と第１電極層との間に形成され、接着性樹脂からなる接着層を挙げることができる。このような接着層が形成されていることにより、本発明に用いられる酸化物半導体電極を転写法によって作製する場合に、第１電極層と基材とを接着させ、転写を容易にさせることができる。
【００８５】
上記接着層に用いられる接着性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリスチレン、エチレン‐プロピレンゴム等のポリオレフィン、エチレン‐酢酸ビニル共重合体、エチレン‐アクリル酸共重合体、エチルセルロース、トリ酢酸セルロース等のセルロース誘導体、ポリ（メタ）アクリル酸とそのエステルとの共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のポリビニルアセタール、ポリアセタール、ポリアミド、ポリイミド、ナイロン、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等を挙げることができる。また、本発明に用いられる接着性樹脂としては、例えば、特開２００６−３１０２５６号公報に記載されたものを挙げることができる。本発明においては、これらの接着性樹脂のいずれであっても好適に用いることができるが、なかでも接着性、電解液に対する耐性、光透過性及び転写性の点から、ポリオレフィン、エチレン‐酢酸ビニル共重合体、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シラン変性樹脂、または酸変性樹脂が好ましい。
【００８６】
（５）酸化物半導体電極の製造方法
本発明に用いられる酸化物半導体電極は、例えば、ガラス基板上に金属酸化物からなる第１電極層を形成する第１電極層形成工程と、金属酸化物半導体微粒子を含有する多孔質層を形成する多孔質層形成工程と、により製造することができる。
ここで、上記各工程については一般的に色素増感型太陽電池素子を製造する際に用いられる方法として公知の方法を用いることができるため、ここでの説明は省略する。
【００８７】
２．電解質層
次に、本発明に用いられる電解質層について説明する。本発明における電解質層は、酸化還元対を含むものである。
【００８８】
本発明における電解質層に用いられる酸化還元対としては、一般的に色素増感型太陽電池素子の電解質層に用いられているものであれば特に限定はされるものではない。なかでも本発明に用いられる酸化還元対は、ヨウ素およびヨウ化物の組合せ、臭素および臭化物の組合せであることが好ましい。
【００８９】
上記酸化還元対として本発明に用いられるヨウ素およびヨウ化物の組合せとしては、例えば、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣａＩ２等の金属ヨウ化物と、Ｉ２との組合せを挙げることができる。
さらに、上記臭素および臭化物の組合せとしては、例えば、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＣａＢｒ２等の金属臭化物と、Ｂｒ２との組合せを挙げることができる。
【００９０】
本発明における電解質層には、上記酸化還元対以外のその他の化合物として、架橋剤、光重合開始剤、増粘剤、常温融解塩等の添加剤を含有していてもよい。
【００９１】
電解質層は、ゲル状、固体状または液体状のいずれの形態からなる電解質層であってもよい。電解質層をゲル状とした場合には、物理ゲルと化学ゲルのいずれであってもよい。ここで、物理ゲルは物理的な相互作用で室温付近でゲル化しているものであり、化学ゲルは架橋反応などにより化学結合でゲルを形成しているものである。
また、電解質層を液体状とした場合には、例えば、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、炭酸プロピレンなどを溶媒とし、酸化還元対を含んだものや、同じくイミダゾリウム塩をカチオンとするイオン性液体を溶媒とすることができる。
【００９２】
３．色素増感型太陽電池素子
本発明の色素増感型太陽電池素子は、上記酸化物半導体電極の多孔質層等、および、上記色素増感型太陽電池用対電極基板の対向電極層等がパターニングされていることにより、一対の酸化物半導体電極および色素増感型太陽電池用対極基板の間に複数のセルが連結された構成を有するものであってもよい。このような構成を有することにより、本発明の色素増感型太陽電池素子を起電力の高いものにできるからである。
【００９３】
また、上記パターニングの形状としては、本発明の色素増感型太陽電池素子に求める起電力等により任意に決定することができるが、なかでも本発明においてはストライプ形状のパターニングとすることが最も好ましい。
【００９４】
４．色素増感型太陽電池素子の製造方法
次に、本発明の色素増感型太陽電池素子の製造方法の一例について説明する。本発明の色素増感型太陽電池素子は、上記酸化物半導体電極が有する多孔質層と、上記色素増感型太陽電池用対極基板が有する対向電極層との間に電解質層を形成することにより製造することができる。
【００９５】
本発明において、上記電解質層を形成する方法としては、電解質層を厚み精度よく形成できる方法であれば特に限定されない。このような方法としては、上記酸化物半導体電極の多孔質層上に電解質層を形成した後、当該電解質層上に色素増感型太陽電池用対極基板を配置する方法（第１の方法）と、上記酸化物半導体電極および色素増感型太陽電池用対極基板を、多孔質層と対向電極層とが対向するように配置した後、多孔質層と対向電極層との間に電解質層を形成する方法（第２の方法）と、を挙げることができる。
【００９６】
上記第１の方法としては、例えば、電解質層形成用組成物を上記多孔質層上に塗布し、乾燥させることにより電解質層を形成した後に、色素増感型太陽電池用対極基板を付与する塗布法を用いることができる。また、上記第２の方法としては、上記酸化物半導体電極の多孔質層と、色素増感型太陽電池用対極基板が有する対向電極層とが対向するように所定の間隙を有して配置させ、その間隙に、電解質層形成用組成物を注入することにより、電解質層を形成する注入法を用いることができる。
【００９７】
Ｃ．色素増感型太陽電池モジュール
次に、本発明の色素増感型太陽電池モジュールについて説明する。本発明の色素増感型太陽電池モジュールは、上記本発明に係る色素増感型太陽電池素子が複数個連結されてなることを特徴とするものである。
【００９８】
本発明によれば上記本発明に係る色素増感型太陽電池素子が用いられていることにより、発電効率が高く、意匠性に優れた色素増感型太陽電池モジュールを得ることができる。
【００９９】
本発明において複数の色素増感型太陽電池素子が連結された態様としては、本発明の色素増感型太陽電池モジュールにより所望の起電力を得ることができる態様であれば特に限定されるものではない。このような態様としては、個々の色素増感型太陽電池素子が直列で連結された態様であってもよく、あるいは並列で連結された態様であってもよい。
【０１００】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と、実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１０１】
以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。
【０１０２】
[実施例]
１．酸化物半導体電極の作製
第１電極層としてガラス板上にFTO膜が形成された透明導電ガラス（基材）（日本板硝子製）を用意し、酸化チタンペーストNanooxide D-SP（solaronix社製）をスクリーン印刷法にて4mm×90mmのパターンに塗布し、その後500℃で焼成し、多数の金属酸化物半導体微粒子（TiO2微粒子）によって形成された膜厚10μｍの多孔質層を得た。その後、色素増感剤としてルテニウム錯体N719（dyesol製）を濃度が3×10−４mol/ｌとなるようにアセトニトリルとtert−ブチルアルコールの体積比１：１溶液に溶解させた色素担持用塗工液に、上述の多孔質層を室温にて20h浸漬した。次いで、色素担持用塗工液から引き上げ、多孔質層に付着した色素担持用塗工液をアセトニトリルにより洗浄後、風乾した。これにより、多孔質層を形成している酸化チタン微粒子表面に上記の増感色素が坦持された。基板サイズ10×100ｍｍの酸化物半導体電極を得た。
【０１０３】
２．色素増感型太陽電池用対極基板の作製
10×100ｍｍの導電性ガラス基材（対向基材）上にSC-K(住友金属鉱山製）をミヤバーでdry膜厚5〜10μｍになるように塗布し120℃5分乾燥を行なった後、その上からPEDOTPSS分散液(Clevios、スタルク社製)をスピンコートし、120℃で10分間加熱した。
【０１０４】
３．電解質作製
0.6Ｍ  ヘキシルメチルイミダゾリウムアイオダイド、0.03M I2，0.1M  Ｎ−メチルベンゾイミダゾールにシリカ粒子を5wt%加え、混合することで作製した。
【０１０５】
４．電解質の塗布
前記ゲル電解質をスクリーン印刷法によって、前記光電極基板の多孔質半導体電極上に5mm×91mmのパターンで塗布した。これにより電解質層を形成した。
【０１０６】
５．色素増感型太陽電池素子の作製
前記多孔質半導体電極の外周に6mm×92mmのパターン状に、アイオノマー樹脂を主体とした熱硬化性樹脂フィルムを設置後、対極基板の触媒層面と光電極の色素坦持半導体膜面をArパージしたグローブBOX内で貼り合せることで色素増感型太陽電池素子を得た。
【０１０７】
[比較例]
色素増感型太陽電池用電極基板を次のような方法で作製したこと以外は、全て実施例と同等の方法で色素増感型太陽電池素子を作製した。
（対極作製）
10×100ｍｍの導電性ガラス基材上にPEDOTPSS分散液をスピンコートし、120℃で10分間加熱した。
【０１０８】
[評価]
得られた色素増感太陽電池を、擬似太陽光（100mW/cm２、AM（AirMass）1.5）を光源として、分光感度測定器ＣＥＰ-2000（分光計器）を用いて光電変換効率を求めた。また、素子の発電部以外は黒色遮光マスクを設置した。その性能評価の結果、実施例の素子性能は光電変換効率η=5％、比較例の素子性能は光電変換効率η=3.4%であった。
また、ヘイズメーター（スガ試験機）を用いて全光線透過率を測定した結果、実施例対極の全光線透過率=75%、ヘイズ率=76%、比較例対極の全光線透過率=79%、ヘイズ率=2.6%と粒子添加による透過率大幅低下は見られなかった。
【符号の説明】
【０１０９】
１  …  対向基材
２  …  対向電極層
３  …  触媒層
１０  …  色素増感型太陽電池用対極基板
２０  …  酸化物半導体電極
２１  …  基材
２２  …  第１電極層
２３  …  多孔質層
３０  …  色素増感型太陽電池素子
３１  …  電解質層
３２  …  封止材
Ａ  …  針状透明導電粒子
【図１】
0005407681.tif 000002
【図２】
0005407681.tif 000003
【図３】
0005407681.tif 000004
【図４】
0005407681.tif 000005
【図５】
0005407681.tif 000006