(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向した第１基板及び第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配列された単位セルと、を具備し、
前記各単位セルは、
前記第１基板及び前記第２基板の内側表面にそれぞれ配された第１導電性透明電極及び第２導電性透明電極と、
前記第１導電性透明電極上に配され、染料が吸着された酸化物半導体層を具備する第１電極と、
前記第２導電性透明電極上に配され、前記第１電極と対向した第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配される電解質と、を具備し、
複数個の前記単位セルは、それぞれ互いに直列に連結され、隣接した前記単位セルは、密封材で区画されるとともに、前記第１基板に対して、前記複数個の単位セルの第１極性と第２極性は、交互に配列され、
前記第２電極には開口部が形成され、該開口部の開口率は、５０％を超えないことを特徴とする染料感応太陽電池。
【請求項２】
前記第２電極の幅は、５００μｍを超えないことを特徴とする請求項１に記載の染料感応太陽電池。
【請求項３】
前記第１導電性透明電極と、隣接して配された前記第２導電性透明電極とを連結する連結電極をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の染料感応太陽電池。
【請求項４】
前記密封材は、前記連結電極から前記密封材に対向して配された前記第１基板または前記第２基板まで延びることを特徴とする請求項３に記載の染料感応太陽電池。
【請求項５】
前記密封材は、絶縁材を具備することを特徴とする請求項４に記載の染料感応太陽電池。
【請求項６】
前記第１基板または前記第２基板の外側表面に、前記第２電極に対応する紫外線遮断膜がさらに配されることを特徴とする請求項１に記載の染料感応太陽電池。
【請求項７】
前記紫外線遮断膜は、透明な材質を具備することを特徴とする請求項６に記載の染料感応太陽電池。
【請求項８】
前記第２電極は、炭素ナノチューブ層を具備したことを特徴とする請求項１に記載の染料感応太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池に係り、さらに具体的には、染料感応太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、化石燃料を代替するエネルギーの源泉として、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子について多様な研究が進められており、太陽光熱を利用する太陽電池が多くの注目を集めている。
【０００３】
多様な駆動原理を有する太陽電池についての研究が進められているが、そのうち、半導体のｐｎ接合を利用するウェーハ状のシリコン太陽電池、または結晶質シリコンの太陽電池が一般的に普及しているが、高純度の半導体材料を形成して取扱うという工程の特性上、製造コストが高いという問題がある。
【０００４】
シリコン太陽電池とは異なり、染料感応太陽電池（ｄｙｅ−ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ）は、可視光線の波長を有する光が入射されれば、これを受け取り、励起電子を生成できる感光性染料と、励起された電子を受け入れることができる半導体物質、及び外部回路から戻ってくる電子と反応する電解質を主な構成として、従来の太陽電池に比べて、飛躍的に高い光電変換効率を有しており、次世代太陽電池として期待されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一実施例によれば、電極の開口率を向上させ、光利用率を向上させ、かつ短絡電流（ｓｈｏｒｔ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｃｕｒｒｅｎｔ）を低減させる染料感応太陽電池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】
【０００６】
本発明の一側面によれば、互いに対向した第１基板及び第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配列される単位セルと、を具備し、前記各単位セルは、前記第１基板及び前記第２基板の内側表面にそれぞれ配された第１導電性透明電極及び第２導電性透明電極と、前記第１前記導電性透明電極上に配され、染料が吸着された酸化物半導体層を具備する第１電極と、前記第２前記導電性透明電極上に配され、前記第１電極と対向した第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極間に配される電解質と、を具備し、前記第２電極は、開口部が形成された染料感応太陽電池を開示する。
【０００７】
ここで、前記開口部の開口率は、５０％を超えることはない。
【０００８】
ここで、前記第２電極の幅は、５００μｍを超えることはない。
【０００９】
ここで、複数個の前記単位セルは、それぞれ互いに直列に連結され、隣接した前記単位セルは、密封材で区画されうる。
【００１０】
ここで、前記第１基板に対して、前記複数個の単位セルの第１極性と第２極性は、相互に配列されうる。
【００１１】
ここで、前記第１導電性透明電極と、隣接して配された前記第２導電性透明電極とを連結する連結電極をさらに具備できる。
【００１２】
ここで、前記密封材は、前記連結電極から前記密封材に対向して配された前記第１基板または前記第２基板まで延びることができる。
【００１３】
ここで、前記密封材は、絶縁材を具備できる。
【００１４】
ここで、前記第１基板に対して、前記複数個の単位セルは、極性が同じ方向に向かうように配列されて配され、前記第１導電性透明電極と隣接した前記第２導電性透明電極を電気的に連結する連結電極をさらに具備できる。
【００１５】
ここで、前記連結電極を覆う絶縁材をさらに具備できる。
【００１６】
ここで、前記連結電極を覆うように配された前記密封体を具備できる。
【００１７】
ここで、前記第１基板または前記第２基板の外側表面に、前記第２電極に対応する紫外線遮断膜がさらに配されうる。
【００１８】
ここで、前記紫外線遮断膜は、透明な材質を具備できる。
【００１９】
ここで、前記第２電極は、炭素ナノチューブ層を具備できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例による染料感応太陽電池の概略的分解斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩに沿って切り取った染料感応太陽電池の概略的部分断面図である。
【図３】図２の実施例の第２電極を上から見た平面図である。
【図４】格子型開口部が形成された第２電極を上から見た平面図である。
【図５】光の波長（ｎｍ）による第２電極の光透過率を図示したグラフである。
【図６】図２の実施例の第１変形例による概略的部分断面図である。
【図７】図２の実施例の第２変形例による概略的部分断面図である。
【図８】図２の実施例の第３変形例による概略的部分断面図である。
【図９】本発明の他の実施例による染料感応太陽電池の概略的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付された図面に図示された実施例を参照しつつ、本発明について詳細に説明する。
【００２２】
図１及び図２を参照しつつ、染料感応太陽電池１００について説明する。図１は、本発明の一実施例による染料感応太陽電池１００の概略的分解斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩに沿って切り取った染料感応太陽電池１００の概略的部分断面図である。図３は、図２の実施例の第２電極１２２Ａを上から見た平面図である。
【００２３】
ここで、染料感応太陽電池１００は、第１基板１１０、第２基板１２０、密封材１３０、及び複数個の単位セル１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃを具備する。以下、複数個の単位セル１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃは、説明の便宜のために、第１単位セル１００Ａ及びそれと隣接して配された第２単位セル１００Ｂを例に挙げて説明するが、単位セル１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃの個数と構造的配置は、これに制限されるものではないということは、いうまでもない。
【００２４】
図２で、第１基板１１０及び第２基板１２０は、互いに対向して配され、第１基板１１０と第２基板１２０との間に、複数個の単位セル１００Ａ，１００Ｂが配されうる。このとき、第１単位セル１００Ａ及び２単位セル１００Ｂは、それぞれ密封材１３０によって区画されうる。図１を参照すれば、第１基板１１０と第２基板１２０は、ほぼ長方形に形成されうるが、第１基板１１０及び第２基板１２０の形状が、これに制限されるものではない。第１基板１１０は、第２基板１２０の第１側に配されうる。
【００２５】
さらに、図２を参照すれば、発光源Ｌの移動によって、第１基板１１０及び第２基板１２０は、交互に光ＶＬを受光することができる。第２基板１２０は、第１基板１１０と同じ素材からなりうる。
【００２６】
第１基板１１０または第２基板１２０は、高い透光率を有する素材、例えば、透明素材によって形成されうる。すなわち、第１基板１１０または第２基板１２０は、例えば、ガラス素材のガラス基板または樹脂フィルムから形成されうる。樹脂フィルムは、可撓性を有する（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）ために、特に柔軟性が要求されるときに有用である。
【００２７】
第１単位セル１００Ａ及び２単位セル１００Ｂは、それぞれ光電変換を行うための、機能層１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ及び電解質１４０を具備できる。
【００２８】
例えば、第１単位セル１００Ａは、第１機能層１１Ａ及び第２機能層１２Ａを具備できる。ここで、第１機能層１１Ａは、第１導電性透明電極１１１Ａ及び第１電極１１２Ａを具備できる。また、第２機能層１２Ａは、第２導電性透明電極１２１Ａ及び第２電極１２２Ａを具備できる。第２単位セル１００Ｂは、第１単位セル１００Ａに隣接して配されうる。第２単位セル１００Ｂは、第１機能層１１Ｂ及び第２機能層１２Ｂを有することができる。ここで、第１機能層１１Ｂは、第１導電性透明電極１１１Ｂ及び第１電極１１２Ｂを有することができる。また、第２機能層１２Ｂは、第２導電性透明電極１２１Ｂ及び第２電極１２２Ｂを有することができる。
【００２９】
第１電極１１２Ａは、光ＶＬによって励起される感光性染料を吸着した酸化物半導体層（図示せず）を具備できる。第１導電性透明電極１１１Ａは、染料感応太陽電池１００の負極として機能し、光電変換作用によって生成された電子を受け取って電流パスを提供できる。第１導電性透明電極１１１Ａを介して入射された光ＶＬは、酸化物半導体層に吸着された感光性染料の励起源として作用する。第１導電性透明電極１１１Ａは、導電性と共に、透光性を備えた酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）などのＴＣＯ（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  ｏｘｉｄｅ）から形成されうる。第１導電性透明電極１１１Ａは、導電性にすぐれた金（Ａｇ）、銀（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）のような金属電極をさらに含むことができる。かような金属電極は、第１導電性透明電極１１１Ａの電気抵抗を下げるためのものであり、ストライプ・パターンあるいはメッシュ・パターンに形成可能である。
【００３０】
第１電極１１２Ａは、酸化物半導体層を具備できる。ここで、酸化物半導体層は、染料感応太陽電池１００で使われた半導体素材を利用して形成可能であり、また金属酸化物から形成されることもできる。金属酸化物としては、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｓｒ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｃｒなどが利用されうる。酸化物半導体層は、感光性染料を吸着することによって、光電変換効率を上昇させることができる。例えば、５ｎｍないし１０００ｎｍ粒径の半導体粒子を噴射させたペーストを、電極が形成された第１基板１１０に塗布した後、所定の熱あるいは圧力を適用して形成できる。
【００３１】
酸化物半導体層に吸着された感光性染料は、第１基板１１０または第２基板１２０を透過して入射された光ＶＬを吸収し、感光性染料の電子は、基底状態から励起状態に励起される。励起された電子は、感光性染料と酸化物半導体層との電気的結合を介して、酸化物半導体層の伝導帯に転移され、転移された後には、酸化物半導体層を通過して第１導電性透明電極１１１Ａに達し、第１導電性透明電極１１１Ａを介して外部に引き出されることにより、外部回路を駆動する駆動電流を形成する。
【００３２】
感光性染料は、可視光帯域で吸収を示し、光励起状態から速かに第１電極１１２Ａに電子を移動させる分子によって構成が可能である。感光性染料は、液状、半固体のゲル状、固状のうちいずれか一つでありうる。例えば、感光性染料としては、ルテニウム系の感光性染料が使われうる。
【００３３】
第１単位セル１００Ａ及び２単位セル１００Ｂに充填される電解質１４０としては、１対の酸化体と還元体とを含むレドックス（ｒｅｄｏｘ）電解質が適用されうる。電解質１４０は、固状電解質、ゲル状電解質、液状電解質などいずれも使用可能である。
【００３４】
ここで、第２機能層１２Ａは、第２導電性透明電極１２１Ａ及び第２電極１２２Ａを具備する。第２導電性透明電極１２１Ａは、染料感応太陽電池１００の正極として機能する。第１電極１１２Ａに吸着された感光性染料は、光ＶＬを吸収して励起され、励起された電子は、第１導電性透明電極１１１Ａを介して外部に引き出される。一方、電子を失った感光性染料は、電解質１４０の酸化によって提供される電子を受け取って、再び還元される。酸化された電解質１４０は、外部回路を経て第２導電性透明電極１２１Ａに達した電子によって還元され、光電変換の動作が完成する。
【００３５】
第２導電性透明電極１２１Ａも、第１導電性透明電極１１１Ａと同様に、導電性と共に、透光性を備えたＴＣＯから形成されうる。また、第２導電性透明電極１２１Ａは、導電性にすぐれた金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）のような金属電極をさらに含むことができることは、いうまでもない。
【００３６】
第２導電性透明電極１２１Ａ上には、第２電極１２２Ａが形成されうる。第２電極１２２Ａは、電子を提供する還元触媒機能を有する素材から形成されうる。第２電極１２２Ａは、例えば、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）のような金属や酸化スズのような金属酸化物、あるいはグラファイトなどのカーボン系物質から形成されうる。または、第２電極１２２Ａは、炭素ナノチューブ層によって形成されうる。
【００３７】
染料感応太陽電池１００の両方向を利用しようとする場合、第２電極１２２Ａを塞いだ膜状に形成する場合、発光源Ｌの位置が、例えば、図２で第２基板１２０側に移動すれば、入射される光ＶＬの減少によって、染料感応太陽電池１００の効率が落ちる現象が生じうる。すなわち、太陽などの日周運動によって、染料感応太陽電池１００に対する太陽の位置が変わったり、染料感応太陽電池１００を裏返しにした場合、染料感応太陽電池１００内に入射される光量の減少が生じるという問題点がある。
【００３８】
図３を参照すれば、本発明の一実施例で、第２電極１２２Ａは、第１線幅ｗ１を有して延びるストライプ状のパターン１２２Ａ１を具備できる。それらパターン１２２Ａ１間には、開口部Ｏが形成される。第１線幅ｗ１のサイズ及び開口部Ｏのサイズは、透光率及び変換効率に影響を及ぼす。
【００３９】
第２電極１２２Ａに形成された開口部Ｏを介して、光ＶＬを透過させられる。このように構成することによって、発光源Ｌが、第１単位セル１００Ａに対して第２基板１２０側に移動した場合にも、開口部Ｏを介して第１単位セル１００Ａ内部に入り込む光入射量を増やすことができる。
【００４０】
かような第２電極１２２Ａの第１線幅ｗ１及び開口部Ｏの開口率（％）の変化による染料感応太陽電池１００の透光率及び変換効率の変化について、表１を参照して説明する。ここで、開口率（％）とは、第２電極１２２Ａの全体サイズに対する開口部Ｏのサイズ比率である。表１で、比較例は、第２電極１２２Ａにパターンが形成されずに、開口率が０％に形成された前面膜であり、実施例１ないし実施例５は、図３の第２電極１２２Ａのパターン１２２Ａ１の第１線幅ｗ１及び開口率を多様に変化させた実施例である。実施例６は、図４の第２電極１２３Ａであり、第２線幅ｗ２が１ｍｍであり、開口率が５０％になるように格子型開口部が形成されたものである。
【００４１】
【表１】
0005398781.tif 000002
【００４２】
図５は比較例及び実施例１ないし６の光の波長（ｎｍ）による第２電極１２２Ａの透光率を図示したグラフである。図５はまた、実施例１ないし６の透過率と比較のために、光の波長によるＦＴＯ透明電極の透過率を図示している。ここで、ＦＴＯ透明電極は、パターンが形成されていない長方形の電極である。
【００４３】
図５を参照すれば、比較例に比べて、パターン１２２Ａが形成された実施例１ないし実施例６が、全体波長帯において高い透過率を示している。また、実施例１ないし実施例６のうち、開口率が７０％である実施例３が最も高い透過率を示している。これは、透過率と開口率とが相関関係を有していることを示している。これにより、高い透光率を得るためには、開口率を高めるものであることが分かる。しかし、開口率が高まる場合、第２電極１２２Ａのパターン１２２Ａ１間の間隔が広くなり、これによる酸化された電解液イオンの濃度勾配が大きくなり、全体効率が落ちるという短所がある。従って、透光率と変換効率とを適正レベルに維持するためには、開口率だけではなく、第２電極１２２Ａの第１線幅ｗ１の範囲を考慮せねばならない。
【００４４】
表２は、第２電極１２２Ａによる電解質１４０の還元の程度を示している。この場合には、前面及び背面にマスクを適用（Ｗ／Ｍ）し、有効領域に対してのみ光を照射した。表２から分かるように、前面及び背面の効率を考慮したとき、実施例１ないし実施例６のうち、実施例１が最も良好な効率を示している。
【００４５】
【表２】
0005398781.tif 000003
【００４６】
ここで、効率（％）は、数式１によって求められうる。このとき、効率は、温度、放射強度（ｒａｄｉａｎｔ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）、分光放射照度（ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）によって影響されうる。前記実験値は、放射強度が１，０００Ｗ／ｍ２であり、分光放射照度がＡＭ  １．５  ｇｌｏｂａｌ（ＡＳＴＭ  Ｇ１７３）であり、温度（ｃｅｌｌ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）が２５℃であるときに測定された値である。ここで、Ｐｉｎは入射放射強度を、ＦＦはフィルファクタ（ｆｉｌｌ  ｆａｃｔｏｒ）を、Ｊｓｃは短絡電流強度（ｓｈｏｒｔ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｄｅｎｓｉｔｙ）を、Ｖｏｃは開回路電圧（ｏｐｅｎ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｖｏｌｔａｇｅ）を意味する。
【００４７】
［数１］
効率（％）＝（ＦＦｘＶｏｃｘＪｓｃ）／Ｐｉｎ
【００４８】
図５及び表２の結果を総合すれば、開口率が５０％を超えずに、線幅が０．５ｍｍを超えないとき、短絡電流及び変換効率が高く示されることが分かる。その理由について述べれば、図５で開口率の高い実施例が高い透光率を示していても、開口率が高いほどパターン１２２Ａ１間の間隔が広くなり、還元反応を行う電解質イオンの濃度勾配の差が発生することが分かる。すなわち、パターン１２２Ａ１間の間隔が広くなるほど、電解液イオンの濃度勾配差が大きく形成される。これは、電解質１４０内に酸化されたイオンを増大させ、電池の循環作動システムの稼動をだんだんと低下させうる。従って、透光率が高まるという理由だけで、パターン１２２Ａ１間の間隔を広げることはできない。表２を参照すれば、実施例１（開口率５０％）の変換効率が最も高く、それ以後順に、実施例２（開口率６０％）及び実施例３（開口率７０％）が低い効率を示しているので、開口率は、５０％以下に調節可能である。
【００４９】
また、開口率が同じ５０％である場合にも、第１実施例と第５実施例との効率を比較すれば、第１実施例の効率がさらに高いことが分かる。すなわち、同じ開口率を維持する場合にも、第１線幅ｗ１が広い場合、パターン１２２Ａ１間の間隔が広くなり、電解液イオンの濃度勾配差が大きくなって、効率が低下することが分かる。従って、第１線幅ｗ１を所定範囲以下とすることで、電解液イオンの濃度勾配差を縮めることができる。
【００５０】
実施例１（幅０．５ｍｍ）の変換効率が、実施例４（幅１ｍｍ）及び実施例５（幅２ｍｍ）の変換効率に比べて高く、実施例４が実施例５より変換効率が高いので、第２電極１２２Ａの第１線幅ｗ１は、少なくとも０．５ｍｍより小さくありうる。
【００５１】
第２電極１２２Ａに、開口部Ｏが形成される場合、第２電極１２２Ａの有効面積が狭まることになる。従って、開口部Ｏが形成されていない比較例と比較し、開口部Ｏが形成された第２電極１２２Ａを具備した第１実施例ないし第６実施例の前面部の効率は低下しうる。しかし、第２電極１２２Ａの開口部Ｏによって、第１実施例ないし第６実施例の背面部効率は、比較例よりも高まりうるが、表２を参照すれば、第１線幅ｗ１の範囲が０．５ｍｍである実施例１で、背面効率が比較例の背面効率より高まることが分かる。従って、第１線幅ｗ１が０．５ｍｍと同じであるか、それよりも小さく、開口率が５０％以下である場合、効率が高く示されるということが分かる。
【００５２】
このとき、実施例１及び比較例を比較すれば、前面効率は、実施例１（６．１％）が比較例（６．４％）より低い一方、背面効率は、実施例１（４．５％）が比較例（４．１％）より高いことが分かる。また、背面短絡電流が、比較例に比べて実施例１で１４％ほど上昇することが分かる。このように、第２電極１２２Ａに開口部Ｏを形成するが、第１線幅ｗ１と開口率とを所定範囲に形成し、実施例１の前面効率がパターンを形成していない比較例と同様に維持しつつも、背面効率を向上させることができる。従って、両方向に光が入射する染料感応太陽電池１００が、パターンが形成された第２電極１２２Ａを具備することにより、背面効率を上昇させることができるという長所がある。すなわち、例えば、Ｗ字型構造の染料感応太陽電池１００に適用されうる。
【００５３】
図２を参照すれば、染料感応太陽電池１００は、複数個の単位セル１００Ａ，１００Ｂを具備する。このとき、隣接した単位セル１００Ａ，１００Ｂは、並列または直列に連結されうる。直列に連結される場合、例えば、第１基板１１０に対して、複数個の単位セル１００Ａ，１００Ｂの第１極性と第２極性とが相互に配列されるように配されうる。すなわち、図２で、第１単位セル１００Ａの負極（−）が、第１基板１１０に向かうように配される場合、第２単位セル１００Ｂの正極（＋）が、第１基板１１０に向かうように配されうる。このとき、例えば、第１基板１１０に対して、隣接して配された第１単位セル１００Ａの第１導電性透明電極１１１Ａと、第２単位セル１００Ｂの第２導電性透明電極１２１Ｂは、電気的に連結されうる。図２で、説明の便宜のために、図面符号１１１Ａ及び１２１Ｂを別途に表記したが、一体に形成されうることは、いうまでもない。このとき、第１単位セル１００Ａの正極（＋）と第２単位セル１００Ｂの負極（−）は、密封材１３０によって区分されうる。このとき、第１基板１１０上または第２基板１２０上で、交互に複数個の単位セル１００Ａ，１００Ｂが電気的に連結されて直列連結を形成できる。すなわち、図２で、第２単位セル１００Ｂの負極（−）は、それと隣接した第３単位セル１００Ｃの正極（＋）と、第２基板１２０に対して互いに連結されうる。すなわち、第２単位セル１００Ｂの負極（−）に配された第１導電性透明電極１１１Ｂは、第３単位セル１００Ｃの正極（＋）に配された第２導電性透明電極１２１Ｃと電気的に連結されて一体に形成されることができる。
【００５４】
かようなＷ字形染料感応太陽電池１００は、光ＶＬが染料感応太陽電池１００の両方向でいずれも入射されるので、前面効率だけではなく、背面効率も重要性を有することになる。従って、図５及び表２の結果による開口率が５０％を超えず、線幅が０．５ｍｍを超えないパターンが形成された第２電極１２２Ａを具備した複数個の単位セル１００Ａを具備したＷ字形染料感応太陽電池モジュールにおいて、透光率が高く、かつ背面効率が高いので、有利であるという効果がある。
【００５５】
図６ないし図８は、図２の実施例の変形例である。図６の染料感応太陽電池１０１を参照すれば、隣接して配された第１単位セル１００Ａと第２単位セル１００Ｂは、密封材１３０によって区画され、密封材１３０内部に絶縁材１６０を配しうる。また、隣接して配された導電性透明電極１１１Ａ，１２１Ｂは、連結電極１５０によって連結されもする。第１単位セル１００Ａの第１導電性透明電極１１１Ａは、隣接して配された第２単位セル１００Ｂの第２導電性透明電極１２１Ｂと電気的に連結され、かような方法で、第１基板１１０または第２基板１２０上で交互に連結電極１５０に連結されうる。ここで、連結電極１５０は、例えば、導電性にすぐれた金属素材、例えば、導電性ペーストを充填させて使用できる。
【００５６】
図７の染料感応太陽電池１０２を参照すれば、第１基板１１０または第２基板１２０の外側表面に、第２電極１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃに対応して、紫外線遮断膜１７０が形成されうる。例えば、第２電極１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃが、まず光ＶＬを受ける場合、紫外線による染料及び電解質１４０の損傷が生じうる。第１電極１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ側に入射した紫外線は、第１電極１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃに吸収されて、染料と電解質１４０とに損傷を与えないが、第２電極１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃは、紫外線の吸収が弱いだけではなく、開口部Ｏを具備しており、紫外線遮断率が低くなる。ここで、透明な材料から形成された紫外線遮断膜１７０は、第２電極１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃに対応して形成されたり、または第１基板１１０や第２基板１２０の全体に対応して形成される場合もある。
【００５７】
図８は、図２の実施例の第３変形例による概略的部分断面図である。図８の実施例によれば、染料感応太陽電池２００は、Ｚ字形モジュール構造を有することができる。すなわち、複数個の単位セル２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃは、同じ極性が第１基板２１０または第２基板２２０に向かうように配されうる。
【００５８】
第１単位セル２００Ａは、第１機能層２１Ａ及び第２機能層２２Ａを有することができる。ここで、第１機能層２１Ａは、第１導電性透明電極２１１Ａ及び第１電極２１２Ａを有することができる。また、第２機能層２２Ａは、第２導電性透明電極２２１Ａ及び第２電極２２２Ａを有することができる。第２単位セル２００Ｂは、第１単位セル２００Ａに隣接して配されうる。第２単位セル２００Ｂは、第１機能層２１Ｂ及び第２機能層２２Ｂを有することができる。ここで、第１機能層２１Ｂは、第１導電性透明電極２１１Ｂ及び第１電極２１２Ｂを有することができる。また、第２機能層２２Ｂは、第２導電性透明電極２２１Ｂ及び第２電極２２２Ｂを有することができる。
【００５９】
このとき、互いに対向して配された各単位セル２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃの互いに異なる極性は、連結電極２５０によって連結されて直列に連結されうる。例えば、第１単位セル２００Ａの第１導電性透明電極２１１Ａと、対向して配された隣接した第２単位セル２００Ｂの第２導電性透明電極２２１Ｂとを電気的に連結する連結電極２５０を具備できる。ここで、密封材２３０は、連結電極２５０を覆うように配されうる。図８には図示されていないが、前記密封材２３０はまた、密封材（図示せず）によって覆われうる。このとき、密封材２３０と密封材とを一体に形成できることはいうまでもない。このとき、かようなＺ字形モジュールの構造は、例えば、窓枠のような構造物に設けられるＢＩＰＶ（ｂｕｉｌｄｉｎｇ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）の用途に使われうる。このとき、Ｚ字形モジュール構造を有した染料感応太陽電池２００は、例えば両方向から光が入射される製品ではなく、一方向から光が入射される製品に使われうる。この場合、第２電極２２２Ａ，２２２Ｂ，２２２Ｃにパターンが形成されて、透明度及び視認性が高まるという効果がある。すなわち、例えば、窓にＺ字形モジュール構造の染料感応太陽電池２００を使用する場合、太陽光熱が窓の一側にのみ入射され、他側には入射されないので、背面効率の高い必要性が低くなるが、第２電極２２２Ａ，２２２Ｂ，２２２Ｃに形成されたパターンの開口部によって、窓の透明度がさらに高まり、ユーザに視認性を高めることになる。
【００６０】
図２、図６、図７及び図８で、染料感応太陽電池１００，１０１，１０２，２００が単位セル１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃを具備したモジュールについて説明したが、これらに制限されるものではないということはいうまでもない。例えば、図９によれば、染料感応太陽電池３００は、第１基板３１０及び第２基板３２０間に、導電性透明電極３１１，３２１を具備し、導電性透明電極３１１，３２１上に、それぞれ第１電極３１２及び第２電極３２２が配されうる。また、電解質３４０を密封するように密封材３３０が配されうる。このとき、第２電極３２２は、開口部を有するようにパターンを形成することができる。従って、両方向使用可能な製品に適用可能であり、また、一方向光が入射される製品の場合にも、透明度と視認性が高まるという効果がある。図８または図９の実施例において、紫外線遮断膜を別途に図示していないが、第２電極２２２Ａ，２２２Ｂ，２２２Ｃ，３２２に対応して紫外線遮断膜が形成できるということは、いうまでもない。
【００６１】
本発明は、図面に図示された実施例を参考にして説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、本技術分野の当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解することができるであろう。よって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、例えば電池関連の技術分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１１Ａ，１１Ｂ，２１Ａ    第１機能層
１２Ａ，１２Ｂ，２２Ａ    第２機能層
１００，１０１，１０２，２００，３００    染料感応太陽電池
１００Ａ，２００Ａ    第１単位セル
１００Ｂ，２００Ｂ    第２単位セル
１００Ｃ，２００Ｃ    第３単位セル
１１０，２１０，３１０    第１基板
１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃ，２１１Ａ，２１１Ｂ，２１１Ｃ，３１１    第１導電性透明電極
１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ，，２１２Ａ，２１２Ｂ，３１０    第１電極
１２０，２２０，３２０    第２基板
１２１Ａ，１２１Ｂ，１２１Ｃ，２２１Ａ，２２１Ｂ，２２１Ｃ，３２１    第２導電性透明電極
１２２Ａ１，１２３Ａ１    パターン
１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃ，１２３Ａ，２２２Ａ，２２２Ｂ，３２０    第２電極
１３０，２３０，３３０    密封材
１４０，２４０，３４０    電解質
１５０，２５０    連結電極
１６０    絶縁材
１７０    紫外線遮断膜
Ｌ    発光源
Ｏ    開口
ＶＬ    光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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