(57)【要約】【課題】製造コストを低減すると共に耐久性を向上させた色素増感太陽電池およびその製造方法を提供する。【解決手段】第１基板２０と、第１基板上に配置された第１電極１０と、第１電極上に配置され、半導体微粒子と色素分子を有する多孔質半導体層１２と、多孔質半導体層と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液１４と、電解液に接する第２電極１８と、第２電極上に配置された第２基板２２と、第１基板と第２基板の間に配置され、電解液を封止する封止部３６とを備え、封止部は、ガラスフリットを含有するペーストの焼成体が融着されて構成される。【選択図】図１５
2014017238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板上に配置された第１電極と、
前記第１電極上に配置され、半導体微粒子と色素分子を有する多孔質半導体層と、
前記多孔質半導体層と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液と、
前記電解液に接する第２電極と、
前記第２電極上に配置された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板の間に配置され、前記電解液を封止する封止部と
を備え、
前記封止部は、ガラスフリットを含有するペーストの焼成体が融着されて構成されることを特徴とする色素増感太陽電池。
【請求項２】
前記ガラスフリットは、Ｂｉ−Ｂ−Ｓｉ系の酸化物の粉末で構成されることを特徴とする請求項１に記載の色素増感太陽電池。
【請求項３】
前記封止部は、前記第１基板側に位置して前記ガラスフリットを含有するペーストの焼成体で形成される所定高さの第１基礎部および前記第２基板側に位置して前記ガラスフリットを含有するペーストの焼成体で形成される所定高さの第２基礎部の少なくとも一方を備え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。
【請求項４】
前記第１基礎部および前記第２基礎部は、それぞれ２以上形成されることを特徴とする請求項３に記載の色素増感太陽電池。
【請求項５】
前記第１基礎部および前記第２基礎部は、前記第１基礎部の先端部および前記第２基礎部の先端部が互いに対向して配置されることを特徴とする請求項３または４に記載の色素増感太陽電池。
【請求項６】
前記第１基礎部および前記第２基礎部は、前記第１基礎部の先端部および前記第２基礎部の先端部の位置が互い違いとなるように配置され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。
【請求項７】
前記第１基礎部および前記第２基礎部は、前記第１基板および前記第２基板から離れるに従って断面積が小さくなるテーパー形状を有することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項８】
前記第１基礎部および前記第２基礎部は、断面形状が楔型を有することを特徴とする請求項７に記載の色素増感太陽電池。
【請求項９】
前記第１基礎部または前記第２基礎部は、前記第１基板または前記第２基板との接触部に赤外線レーザが照射されて前記第１基板または前記第２基板に融着されることを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１０】
前記第１基礎部または前記第２基礎部は、前記第１基礎部と前記第２基礎部との接触部に赤外線レーザが照射されて融着されることを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１１】
請求項１〜１０の内、いずれか１項に記載の色素増感太陽電池からなるセルを複数個直列接続したことを特徴とする色素増感太陽電池。
【請求項１２】
前記色素増感太陽電池の集積構造がモノリシック構造であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１３】
前記多孔質半導体層と前記第２電極との間に所定高さのセパレータを備えることを特徴とする請求項１２に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１４】
前記多孔質半導体層および前記セパレータは、粒径の異なる同種の微粒子を有し、
前記多孔質半導体層が有する前記微粒子の粒径は、前記セパレータが有する前記微粒子の粒径に比べて相対的に小さいことを特徴とする請求項１３に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１５】
前記第１電極は、開口部を有する金属電極であり、
前記第１基板側から前記第２電極、前記セパレータ、前記多孔質半導体層、前記第１電極の順に配置されることを特徴とする請求項１３または１４に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１６】
前記開口部を有する金属電極は、ハニカム構造のメッシュ電極であることを特徴とする請求項１５に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１７】
第１基板上に第１電極を形成する工程と、
前記第１電極上に半導体微粒子を有する多孔質半導体層を形成する工程と、
該多孔質半導体層を色素溶液に浸漬させて色素分子を吸着させる工程と、
第２基板上に第２電極を形成する工程と、
前記第１基板側に、ガラスフリットを含有するペーストを塗布して、所定高さの第１基礎部を形成する工程と、
前記第２基板側に、ガラスフリットを含有するペーストを塗布して、所定高さの第２基礎部を形成する工程と、
前記第１基礎部および前記第２基礎部を焼成する工程と、
前記第１基板および前記第２基板を対向させて、前記第１基礎部と前記第２基礎部とを接触させる工程と、
前記第１基礎部と前記第２基礎部との接触部に赤外線レーザを照射して融着する工程と、
前記第１基板および前記第２基板の間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液を注入する工程と
を有することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１８】
第１基板上に第１電極を形成する工程と、
前記第１電極上に半導体微粒子を有する多孔質半導体層を形成する工程と、
該多孔質半導体層を色素溶液に浸漬させて色素分子を吸着させる工程と、
第２基板上に第２電極を形成する工程と、
前記第１基板側または前記第２基板側の何れかに、ガラスフリットを含有するペーストを塗布して、所定高さの第１基礎部または第２基礎部を形成する工程と、
前記第１基礎部または前記第２基礎部を焼成する工程と、
前記第１基板および前記第２基板を対向させて、前記第１基礎部と前記第２基板、または前記第２基礎部と前記第１基板とを接触させる工程と、
前記第１基礎部と前記第２基板、または前記第２基礎部と前記第１基板との接触部に赤外線レーザを照射して融着する工程と、
前記第１基板および前記第２基板の間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液を注入する工程と
を有することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１９】
第１基板を形成する工程と、
第２基板を形成する工程と、
前記第１基板上に第２電極を形成する工程と、
前記第２電極上に所定高さのセパレータを形成する工程と、
前記セパレータ上に半導体微粒子を有する多孔質半導体層を形成する工程と、
前記多孔質半導体層を色素溶液に浸漬させて色素分子を吸着させる工程と、
前記多孔質半導体層上に開口部を有する金属電極である第１電極を形成する工程と、
前記第１基板と前記第２基板の間に配置される封止部により、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液を封止する工程と
を有することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。
【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（ＤＳＣ：Dye-sensitized Solar Cells）およびその製造方法に係り、特に製造コストを低減できると共に耐久性を向上させることができる色素増感太陽電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、安価で高性能の太陽電池としてＤＳＣが注目されている。ＤＳＣは、スイス・ローザンヌ工科大学のグレツェルが開発したもので、増感色素を表面に担持した酸化チタンを用いることで、光電変換効率が高く、製造コストが安いなどの利点を有することから、次世代の太陽電池として期待されている。この太陽電池は、内部に電解液を封入してあることから、湿式太陽電池とも呼ばれる。
【０００３】
ＤＳＣは、ＩＴＯやＦＴＯなどの透明電極を形成したガラス基板上に、レッドダイ（Ｎ７１９）やブラックダイ（Ｎ７４９）などの色素を吸着させた厚さ数十μｍの酸化チタンと、アセトニトリルなどの有機溶剤にヨウ素などの電解質を添加した電解液を、ＩＴＯやＦＴＯなどの透明電極を形成したガラス基板上にＰｔを積層した基板で挟み込んだ構造を有する。
【０００４】
そして、色素を吸着させた酸化チタンおよび電解液を保持し、保護するために、対向する２枚の基板の縁部は樹脂によって覆われて封止されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
特許文献２〜４には、モノリシック構造の色素増感太陽電池が開示されている。モノリシック構造によれば、対極基板を持つ必要がないことから、その分の低コスト化が可能である。また、作用極をなす基板（単板）上に各層を順次重ねることで作製できるので、製造工程が比較的簡単であり、量産に適するという長所も備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２７７７２２号公報
【特許文献２】特開２００９−１１０７９６号公報
【特許文献３】特開２００６−２３６９６０号公報
【特許文献４】国際公開第２００８／１４９８１１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来において、基板を封止する樹脂としては、紫外線硬化樹脂（ＵＶ硬化樹脂）等の光硬化樹脂が用いられているが、水分や酸素が比較的容易にセル内部に浸入するため、十分な耐久性を確保することができなかった。
【０００８】
即ち、ＵＶ硬化樹脂等は、耐温性、耐湿性が乏しいため、高温で湿度が高い環境では、容易に樹脂剥がれが発生するという問題があった。
【０００９】
また、樹脂成分の一部が電解液に溶出して、発電特性の低下を引き起こすという問題もあった。
【００１０】
また、ＵＶ硬化樹脂等を用いて封止する場合には、工程数が多くなり、製造コストが嵩むという課題もあった。
【００１１】
本発明の目的は、封止部を十分に硬化させて耐久性を向上させることができる色素増感太陽電池およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、第１基板と、前記第１基板上に配置された第１電極と、前記第１電極上に配置され、半導体微粒子と色素分子を有する多孔質半導体層と、前記多孔質半導体層と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液と、前記電解液に接する第２電極と、前記第２電極上に配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板の間に配置され、前記電解液を封止する封止部とを備え、前記封止部は、ガラスフリットを含有するペーストの焼成体が融着されて構成される色素増感太陽電池が提供される。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、第１基板上に第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に半導体微粒子を有する多孔質半導体層を形成する工程と、該多孔質半導体層を色素溶液に浸漬させて色素分子を吸着させる工程と、第２基板上に第２電極を形成する工程と、前記第１基板側に、ガラスフリットを含有するペーストを塗布して、所定高さの第１基礎部を形成する工程と、前記第２基板側に、ガラスフリットを含有するペーストを塗布して、所定高さの第２基礎部を形成する工程と、前記第１基礎部および前記第２基礎部を焼成する工程と、前記第１基板および前記第２基板を対向させて、前記第１基礎部と前記第２基礎部とを接触させる工程と、前記第１基礎部と前記第２基礎部との接触部に赤外線レーザを照射して融着する工程と、前記第１基板および前記第２基板の間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液を注入する工程とを有する色素増感太陽電池の製造方法が提供される。
【００１４】
また、本発明の他の態様によれば、第１基板上に第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に半導体微粒子を有する多孔質半導体層を形成する工程と、該多孔質半導体層を色素溶液に浸漬させて色素分子を吸着させる工程と、第２基板上に第２電極を形成する工程と、前記第１基板側または前記第２基板側の何れかに、ガラスフリットを含有するペーストを塗布して、所定高さの第１基礎部または第２基礎部を形成する工程と、前記第１基礎部または前記第２基礎部を焼成する工程と、前記第１基板および前記第２基板を対向させて、前記第１基礎部と前記第２基板、または前記第２基礎部と前記第１基板とを接触させる工程と、前記第１基礎部と前記第２基板、または前記第２基礎部と前記第１基板との接触部に赤外線レーザを照射して融着する工程と、前記第１基板および前記第２基板の間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液を注入する工程とを有する色素増感太陽電池の製造方法が提供される。
【００１５】
また、本発明の他の態様によれば、第１基板を形成する工程と、第２基板を形成する工程と、前記第１基板上に第２電極を形成する工程と、前記第２電極上に所定高さのセパレータを形成する工程と、前記セパレータ上に半導体微粒子を有する多孔質半導体層を形成する工程と、前記多孔質半導体層を色素溶液に浸漬させて色素分子を吸着させる工程と、前記多孔質半導体層上に開口部を有する金属電極である第１電極を形成する工程と、前記第１基板と前記第２基板の間に配置される封止部により、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液を封止する工程とを有する色素増感太陽電池の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、製造コストを低減すると共に耐久性を向上させた色素増感太陽電池およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池の模式的断面構造図。
【図２】図１の多孔質半導体層の半導体微粒子の模式的構造図。
【図３】第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池の動作原理説明図。
【図４】第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池の電解液における電荷交換反応に基づく動作原理説明図。
【図５】第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池において、多孔質半導体層（１２）／色素分子（３２）／電解液（１４）間のエネルギーポテンシャルダイヤグラム。
【図６】第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池において、色素分子（３２）／電解液（１４）間のエネルギーポテンシャルダイヤグラムであって、図５のＪ部分の拡大図。
【図７】第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池の各構成材料のエネルギーレベルと発電サイクルを示す説明図。
【図８】第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池に用いられる色素を示す化学構造式であって、（ａ）ｉｎｄｏｌｉｎｅ系色素（Ｄ１４９）を示す化学構造式、（ｂ）Ｎ７１９を示す化学構造式、（ｃ）Ｄ１３１を示す化学構造式。
【図９】封止部を形成する工程を示す図であって、第２基板上に第２電極と触媒層を形成した状態を示す断面図。
【図１０】封止部を形成する工程を示す図であって、図９に示す触媒層上に第２基礎部を形成した状態を示す断面図。
【図１１】封止部を形成する工程を示す図であって、第１基板上に第１電極と多孔質半導体層を形成した状態を示す断面図。
【図１２】封止部を形成する工程を示す図であって、図１１に示す第１電極上に第１基礎部を形成した状態を示す断面図。
【図１３】封止部を形成する工程を示す図であって、図１２に示す多孔質半導体層に色素を吸着させた状態を示す断面図。
【図１４】封止部を形成する工程を示す図であって、図１３に示す第１基板側に電解液を滴下すると共に、図１０に示す第２基板を第２基礎部を下側にした状態で第１基板に対向させた状態を示す断面図。
【図１５】封止部を形成する工程を示す図であって、図１４の状態から第１基礎部と第２基礎部とを対向させて接触させた状態で、接触部に赤外線レーザを照射する状態を示す断面図。
【図１６】封止部を形成する工程を示す図であって、第１基礎部と第２基礎部とが融着された状態を示す断面図。
【図１７】封止部を形成する工程を示す図であって、第２基板側のみに第２基礎部を形成し、電解液を滴下した第１基板に第２基礎部の先端を接触させる状態を示す断面図。
【図１８】封止部を形成する工程を示す図であって、第１基板側のみに第１基礎部を形成し、第１基礎部の先端を第２基板に接触させる状態を示す断面図。
【図１９】封止部の構成のバリエーションを示す図であり、（ａ）同様の高さに形成した第１基礎部と第２基礎部とを対向させて融着した構成を示す断面図、（ｂ）第２基板側に形成した第２基礎部を第１基板に融着した構成を示す断面図、（ｃ）第１基板側に形成した第１基礎部を第２基板に融着した構成を示す断面図、（ｄ）異なる高さに形成した第１基礎部と第２基礎部とを対向させて融着した構成を示す断面図。
【図２０】封止部の構成のバリエーションを示す図であり、（ａ）第１実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｂ）第２実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｃ）第３実施例に係る封止部の構成例を示す断面図。
【図２１】封止部の構成の他のバリエーションを示す図であり、（ａ）第４実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｂ）第５実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｃ）第６実施例に係る封止部の構成例を示す断面図。
【図２２】封止部の構成の他のバリエーションを示す図であり、（ａ）第７実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｂ）第８実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｃ）第９実施例に係る封止部の構成例を示す断面図。
【図２３】封止部の構成の他のバリエーションを示す図であり、（ａ）第１０実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｂ）第１１実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｃ）第１２実施例に係る封止部の構成例を示す断面図。
【図２４】封止部の構成の他のバリエーションを示す図であり、（ａ）第１３実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｂ）第１４実施例に係る封止部の構成例を示す断面図。
【図２５】封止部の構成の他のバリエーションを示す図であり、（ａ）第１５実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｂ）第１６実施例に係る封止部の構成例を示す断面図。
【図２６】封止部の構成の他のバリエーションを示す図であり、（ａ）第１７実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｂ）第１８実施例に係る封止部の構成例を示す断面図。
【図２７】第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池の模式的断面構造図。
【図２８】封止部の構成例を示す断面図。
【図２９】封止部に形成される抜気部の構成例を示す平面図。
【図３０】第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法を示す工程図であって、第１基板に透明電極を形成する工程を示す平面図および断面図。
【図３１】第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法を示す工程図であって、多孔質半導体層を形成する工程を示す平面図および断面図。
【図３２】第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法を示す工程図であって、多孔質半導体層に色素を吸着させた状態を示す平面図および断面図。
【図３３】第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法を示す工程図であって、封止部を形成する工程を示す平面図および断面図。
【図３４】第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法を示す工程図であって、対極基板と作用極基板とを貼りあわせ、光を照射して封止部を硬化させる工程を示す平面図および断面図。
【図３５】第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法を示す工程図であって、電解液を注入し、注入孔を封止した状態を示す平面図および断面図。
【図３６】複数の色素増感太陽電池を形成する場合を示す平面図。
【図３７】（ａ）色素増感太陽電池の構成例を示す平面図、（ｂ）そのII−II線断面図。
【図３８】色素増感太陽電池の作成例を示す撮影図。
【図３９】色素増感太陽電池の他の作成例を示す撮影図。
【図４０】第２の実施の形態に係る色素増感太陽電池の模式的断面構造図。
【図４１】図４０に示す色素増感太陽電池を直列接続した模式的断面構造図。
【図４２】図４１に示す色素増感太陽電池の製造方法を示す工程図であって、（ａ）第２基板上に第２基礎部を形成した状態を示す断面図、（ｂ）第１基板上に第１基礎部などを形成した状態を示す断面図、（ｃ）図４２（ｂ）に示す工程後の第１基板上の多孔質半導体層に色素を吸着させた状態を示す断面図。
【図４３】図４１に示す色素増感太陽電池の製造方法を示す工程図であって、図４２（ａ）に示す工程後の第２基板上の第２基礎部と図４２（ｃ）に示す工程後の第１基板上の第１基礎部とを対向させた状態を示す断面図。
【図４４】図４１に示す色素増感太陽電池の製造方法を示す工程図であって、図４３に示す工程後の第１基礎部と第２基礎部とを接触させた状態で接触部に赤外線レーザを照射する状態を示す断面図。
【図４５】図４１に示す色素増感太陽電池の製造方法を示す工程図であって、図４４に示す工程後の第１基板と第２基板を電解液中に収容した状態を示す模式的鳥瞰図。
【図４６】図４１に示す色素増感太陽電池の製造方法を示す工程図であって、（ａ）図４５に示す工程後の第１基板上の第１基礎部と第２基板上の第２基礎部とを接触させた状態で接触部に赤外線レーザを照射する状態を示す断面図、（ｂ）図４６（ａ）に示す工程後の接触部の状態を示す断面図。
【図４７】第２の実施の形態に係る色素増感太陽電池モジュールの具体例であって、（ａ）模式的平面構造図、（ｂ）模式的断面構造図。
【図４８】第３の実施の形態に係る色素増感太陽電池であって、（ａ）模式的断面構造図、（ｂ）第１電極の模式的平面構造図。
【図４９】図４８に示す第１電極の具体例であって、（ａ）第１電極の模式的平面構造図、（ｂ）その一部を拡大した模式的平面構造図。
【図５０】図４８に示す第１電極の写真例。
【図５１】図４８に示す第１電極の変形例であって、（ａ）開口部が四角形の場合を示す模式的平面構造図、（ｂ）開口部が円形の場合を示す模式的平面構造図。
【図５２】図４８に示す色素増感太陽電池を直列接続した模式的断面構造図。
【図５３】図５２に示す色素増感太陽電池の製造方法を示す工程図であって、（ａ）第２基板上に第２基礎部を形成した状態を示す断面図、（ｂ）第１基板上に第１基礎部などを形成した状態を示す断面図、（ｃ）図５３（ｂ）に示す工程後の第１基板上の多孔質半導体層に色素を吸着させた状態を示す断面図。
【図５４】図５２に示す色素増感太陽電池の製造方法を示す工程図であって、図５３（ａ）に示す工程後の第２基板上の第２基礎部と図５３（ｃ）に示す工程後の第１基板上の第１基礎部とを対向させた状態を示す断面図。
【図５５】図５２に示す色素増感太陽電池の製造方法を示す工程図であって、図５４に示す工程後の第１基礎部と第２基礎部とを接触させた状態で接触部に赤外線レーザを照射する状態を示す断面図。
【図５６】比較例に係る封止材の構成例を示す断面図。
【図５７】（ａ）第１９実施例に係る封止材の構成例を示す断面図、（ｂ）第２０実施例に係る封止材の構成例を示す断面図、（ｃ）第２１実施例に係る封止材の構成例を示す断面図、（ｄ）第２２実施例に係る封止材の構成例を示す断面図、（ｅ）第２３実施例に係る封止材の構成例を示す断面図、（ｆ）第２４実施例に係る封止材の構成例を示す断面図。
【図５８】比較例に係る封止材を形成する工程を示す図であって、（ａ）接合部を硬化させる前の状態を示す断面図、（ｂ）接合部を硬化させた後の状態を示す断面図。
【図５９】第２３実施例に係る封止材を形成する工程を示す図であって、（ａ）接合部を硬化させる前の状態を示す断面図、（ｂ）接合部を硬化させた後の状態を示す断面図。
【図６０】（ａ）第２５実施例に係る封止材の構成例を示す断面図、（ｂ）第２６実施例に係る封止材の構成例を示す断面図、（ｃ）第２２実施例に係る封止材の状態を示す断面図。
【図６１】封止部の構成のバリエーションを示す図であり、（ａ）第１９実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｂ）第２０実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｃ）第２１実施例に係る封止部の構成例を示す断面図。
【図６２】封止部の構成の他のバリエーションを示す図であり、（ａ）第２２実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｂ）第２３実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｃ）第２４実施例に係る封止部の構成例を示す断面図。
【図６３】封止部の構成の他のバリエーションを示す図であり、（ａ）第２５実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｂ）第２６実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｃ）第２７実施例に係る封止部の構成例を示す断面図。
【図６４】封止部の構成の他のバリエーションを示す図であり、（ａ）第２８実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｂ）第２９実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｃ）第３０実施例に係る封止部の構成例を示す断面図。
【図６５】封止部の構成の他のバリエーションを示す図であり、（ａ）第３１実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｂ）第３２実施例に係る封止部の構成例を示す断面図。
【図６６】封止部の構成の他のバリエーションを示す図であり、（ａ）第３３実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｂ）第３４実施例に係る封止部の構成例を示す断面図。
【図６７】封止部の構成の他のバリエーションを示す図であり、（ａ）第３５実施例に係る封止部の構成例を示す断面図、（ｂ）第３６実施例に係る封止部の構成例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１９】
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００２０】
以下の実施の形態に係る色素増感太陽電池において、「透明」とは、透過率が約５０％以上であるものと定義する。また「透明」とは、実施の形態に係る色素増感太陽電池において、可視光線に対して、無色透明という意味でも使用する。可視光線は波長約３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ程度、エネルギー約３．４５ｅＶ〜１．４９ｅＶ程度に相当し、この領域で透過率が５０％以上あれば透明である。
【００２１】
〔第１の実施の形態〕
（色素増感太陽電池）
第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池２００の模式的断面構造は、図１に示すように表される。
【００２２】
なお、図１における封止部３６は、具体的には、例えば図２０〜２６に示すような構成を備えている。詳細については後述する。
【００２３】
第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池２００は、第１基板２０と、第１基板２０上に配置された第１電極１０と、第１電極１０上に配置され、半導体微粒子と色素分子を有する多孔質半導体層１２と、多孔質半導体層１２と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液１４と、電解液１４に接する第２電極１８と、第２電極１８上に配置された第２基板２２と、第１基板２０と第２基板２２の間に配置され、電解液１４を封止する封止部３６とを備え、封止部３６は、ガラスフリットを含有するペーストの焼成体が融着されて構成される。
【００２４】
ここで、ガラスフリットは、Ｂｉ−Ｂ−Ｓｉ系の酸化物の粉末で構成することができる。このＢｉ−Ｂ−Ｓｉ系の酸化物からなるガラスフリットは赤外線を吸収して発熱し、融解する性質を備える。そのため、後述するように、このガラスフリットを含有するペーストの焼成体に赤外線レーザ（例えば、波長１０６４ｎｍ）を照射することにより、第１基板２０や第２基板２２等に融着させることが可能である。
【００２５】
封止部３６は、第１基板２０側に位置してガラスフリットを含有するペーストの焼成体で形成される所定高さの第１基礎部３６Ｂおよび第２基板２２側に位置してガラスフリットを含有するペーストの焼成体で形成される所定高さの第２基礎部３６Ａの少なくとも一方を備えるようにできる。
【００２６】
また、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａは、それぞれ２以上形成されるようにできる。
【００２７】
また、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａは、第１基礎部３６Ｂの先端部および第２基礎部３６Ａの先端部が互いに対向して配置されるようにしても良い。
【００２８】
また、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａは、第１基礎部３６Ｂの先端部および第２基礎部３６Ａの先端部の位置が互い違いとなるように配置されるようにしても良い。
【００２９】
また、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａは、第１基板２０および第２基板２２から離れるに従って断面積が小さくなるテーパー形状を有するようにしても良い。
【００３０】
また、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａは、断面形状が楔型を有するようにしても良い。
【００３１】
また、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａは、第１基板２０または第２基板２２との接触部に赤外線レーザが照射されて第１基板２０または第２基板２２に融着されるようにできる。
【００３２】
また、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａは、第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとの接触部に赤外線レーザが照射されて融着されるようにしても良い。
【００３３】
第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池２００に適用される作用極１００は、図１に示すように、ガラス基板２０上に配置された透明電極１０と、透明電極１０上に配置された多孔質半導体層１２とを備える。
【００３４】
第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池２００は、図１に示すように、ガラス基板２０と、ガラス基板２０上に設けられた透明電極１０と、透明電極１０上に配置された多孔質半導体層１２と、多孔質半導体層１２と接し、溶媒と複数種類の酸化還元電解質を混合して作られた電解質を備える電解液１４とを備える。
【００３５】
第１基板２０の透明電極１０上には、色素増感太陽電池２００のマイナス極となるカソード電極３Ｋが形成されている。
【００３６】
第２基板２２の第２電極１８上には、色素増感太陽電池２００のプラス極となるアノード電極３Ａが形成されている。
【００３７】
さらに、第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池２００は、図１に示すように、第１基板２０と、第１基板２０上に配置された第１電極１０と、第１電極１０上に配置された図２に示すような半導体微粒子２と色素分子４とを備える多孔質半導体層１２と、多孔質半導体層１２と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液１４と、電解液１４に接する第２電極（対極）１８と、第２電極１８上に配置された第２基板２２と、電解液１４に接する第２電極１８の電解液１４側の表面に設けられる触媒層１９と、第１基板２０と第２基板２２の間に配置され、電解液１４を封止するガラスフリットを含有するペーストの焼成体を融着させて構成される封止部（セパレータ）３６とを備える。
【００３８】
触媒層１９は、例えば、Ｐｔ、炭素、若しくは、導電性高分子などで構成可能である。  また、触媒層は、活性炭にＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３等の金属酸化物の微粒子を含んで構成されていても良い。ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３等の金属酸化物の微粒子は、白金（Ｐｔ）に比べて比較的安価であり、また白金（Ｐｔ）を成膜する際の真空成膜法を用いる必要がなく、後述するようにスクリーン印刷等の印刷法を適用して成膜可能であるので、製造コストを低廉化して、色素増感太陽電池の製造単価を大幅に引き下げることができる。
【００３９】
さらに、触媒層１９は、活性炭に導電性高分子（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳなど）を含むことで、粒子間の導電性を更に向上させることができ、この場合においても製造コストの低廉化を図りつつ、発電特性を向上させることができる。
【００４０】
封止部３６は、ガラスフリットを含有するペーストの焼成体が融着されて構成され、ガラスフリットは、Ｂｉ−Ｂ−Ｓｉ系の酸化物の粉末で構成することができる。
【００４１】
そして、ガラスフリットを含有するペーストの焼成体に、例えば波長１０６４ｎｍ等の赤外線レーザを照射することにより、第１基板２０や第２基板２２等に融着される。
【００４２】
封止部３６の高さは、例えば３０〜５０μｍとすることができる。また、封止部３６の幅は、例えば０．２〜０．５ｍｍ程度とすることができる。
【００４３】
ここで、ガラスフリットを含有するペーストの焼成体は、耐温性、耐湿性について紫外線硬化樹脂よりも優れ、また、電解液１４に対する耐性も紫外線硬化樹脂に比して良好である。
【００４４】
そのため、封止部３６をガラスフリットを含有するペーストの焼成体を融着して構成した第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池２００は、封止部を紫外線硬化樹脂で構成した色素増感太陽電池と比較して、発電特性と電解液保持性の維持について耐久性を大幅に向上させることができる。具体的には、第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池２００について、７０℃および６０℃／９０％ＲＨの環境試験において、発電特性と電解液保持性の維持について良好な結果が得られた。
【００４５】
また、電解液耐性が高く、電解液保持性に優れたガラスフリットを封止部３６に用いることにより、封止部３６の幅（封止線幅）を０．２〜０．５ｍｍ程度とすることができ、従来に比して、狭額縁化することができる。
【００４６】
また、封止部３６は、ガラスフリットを含有するペーストの焼成体に、例えば波長１０６４ｎｍの赤外線レーザを照射することにより局所加熱して、第１基板２０や第２基板２２等に融着されるので、接着強度が高く、封止破れ等の発生を有効に抑制することができる。
【００４７】
また、封止部を紫外線硬化樹脂を用いて形成する工程に比して、封止部３６をガラスフリットを含有するペーストの焼成体を融着して形成する工程は、工程数を低減することができ、製造時間や製造コストを低減することができる。
【００４８】
第１基板２０および第２基板２２は、例えば、ガラス基板などで形成することができる。  また、フレキシブルなプラスチック基板を用いることもできる。この場合、多孔質半導体層を構成するＴｉＯ ２ ペーストとしては、２００℃以下で焼成可能なものを用いる。
【００４９】
第１電極１０は、例えば、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２などの透明電極で形成される。第１基板２０上に電極加工し、ＦＴＯ付き基板、金属などのグリッド付き基板、或いは上記の複合基板としても良い。
【００５０】
多孔質半導体層１２は、例えば、スクリーン印刷技術、スピンコート技術、ディッピング、スプレーコート技術などを用いて形成することができる。
【００５１】
多孔質半導体層１２は、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＷＯ３、ＩｎＯ３、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２などの材料を用いて形成されていても良い。特に、効率面から安価なＴｉＯ２（アナターゼ型、ルチル型）が主に用いられる。
【００５２】
図１の多孔質半導体層１２の半導体微粒子２の模式的構造は、図２に示すように表される。図２に示すように、多孔質半導体層１２は、ＴｉＯ２などからなる半導体微粒子２が互いに結合して複雑なネットワークを形成している。色素分子４は、半導体微粒子２の表面に吸着される。多孔質半導体層１２内には、大きさ１００ｎｍ以下の細孔が多数存在する。
【００５３】
（動作原理）
第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池２００の動作原理は、図３に示すように表される。
【００５４】
下記の（ａ）〜（ｄ）の反応が継続して起こることで、起電力が発生し、負荷２４に電流が導通する。
【００５５】
（ａ）色素分子３２が光子（ｈν）を吸収し、電子（ｅ−）を放出し、色素分子３２は酸化体ＤＯになる。
【００５６】
（ｂ）Ｒｅで表される還元体の酸化還元電解質２６が多孔質半導体層１２中を拡散して、ＤＯで表される酸化体の色素分子３２に接近する。
【００５７】
（ｃ）酸化還元電解質２６から色素分子３２に電子（ｅ−）が供給される。酸化還元電解質２６は、Ｏｘで表される酸化体の酸化還元電解質２８になり、色素分子３２はＤＲで表される還元された色素分子３０になる。
【００５８】
（ｄ）酸化還元電解質２８は、触媒層１９方向に拡散し、触媒層１９より電子を供給されて、Ｒｅで表される還元体の酸化還元電解質２６になる。
【００５９】
酸化還元電解質２６は、多孔質半導体層１２中の入り組んだ空間を拡散しながら色素分子３２の近傍に接近する必要がある。
【００６０】
また、第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池２００の電解液１４における電荷交換反応に基づく動作原理は、図４に示すように表される。
【００６１】
まず、外部から光照射されると光子（ｈν）が色素分子３２と反応して、色素分子３２は基底状態から励起状態へと遷移する。このとき発生した励起電子（ｅ−）がＴｉＯ２からなる多孔質半導体層１２の伝導帯へ注入される。多孔質半導体層１２中を導通した電子（ｅ−）は、透明電極１０から外部回路の負荷２４を導通し、第２電極１８へ移動する。第２電極１８から電解液１４中に注入された電子（ｅ−）は、電解液１４中のヨウ素酸化還元電解質（Ｉ−／Ｉ３−）と電荷交換される。ヨウ素酸化還元電解質（Ｉ−／Ｉ３−）が電解液１４内を拡散し、色素分子３２と再反応する。ここで、電荷交換反応は、色素分子表面において、３Ｉ−→Ｉ３−＋２ｅ−に従って進行し、第２電極１８において、Ｉ３−＋２ｅ−→３Ｉ−に従って進行する。
【００６２】
電解液１４は、溶媒として、例えば、アセトニトリルを使用し、この場合の電解質として、例えば、ヨウ素は、電解液１４中のヨウ素酸化還元電解質Ｉ３−として存在する。また、電解質として、例えば、ヨウ化物塩（ヨウ化リチウム、ヨウ化カリウムなど）は、電解液１４中のヨウ素酸化還元電解質Ｉ−として存在する。また、電解液１４中には、逆電子移動抑制溶液として添加剤（例えば、ＴＢＰ：ターシャルブチルピリジン）を適用しても良い。
【００６３】
上記の溶質、添加剤を溶媒（アセトニトリル）に溶解させることによって、電解液１４を構成することができる。なお、上記の材料は湿式ＤＳＣなどに適用可能なものであって、常温溶融塩（イオン性液体）や固体電解質を用いる場合には、構成材料が異なる。
【００６４】
第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池２００において、溶媒は、後述する電解質、添加剤を溶解する液体であり、高沸点、化学的安定性が高く、高誘電率（電解質が良く溶解する）、低粘度であること望ましい。例えば、アセトニトリル、炭酸プロピレン、γブチロラクトン、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどで構成されていても良い。
【００６５】
色素は、図８（ａ）に化学構造式を示すｉｎｄｏｌｉｎｅ系色素（Ｄ１４９）、図８（ｂ）に化学構造式を示すレッドダイ（Ｎ７１９）、図８（ｃ）に化学構造式を示すＤ１３１や、ブラックダイ（Ｎ７４９）などを適用することができる。
【００６６】
第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池２００において、多孔質半導体層（１２）／色素分子（３２）／電解液（１４）間のエネルギーポテンシャルダイヤグラムは、図５に示すように表される。また、色素分子（３２）／電解液（１４）間のエネルギーポテンシャルダイヤグラムであって、図５のＪ部分の拡大図は、図６に示すように表される。
【００６７】
外部から光照射されると光子（ｈν）により、色素分子３２は基底状態ＨＯＭＯから励起状態ＬＵＭＯへと遷移する。このとき発生した励起電子（ｅ−）がＴｉＯ２からなる多孔質半導体層１２の伝導帯へ注入される。多孔質半導体層１２中を導通した電子（ｅ−）は、透明電極１０から外部回路の負荷２４を導通し、第２電極１８へ移動する。触媒層１９から電解液１４中に注入された電子（ｅ−）は、電解液１４中の酸化還元電解質と電荷交換される。酸化還元電解質が電解液１４内を拡散し、色素分子３２を還元する。
【００６８】
電解液１４の酸化還元準位ＥＲＯと多孔質半導体層１２のフェルミ準位Ｅｆ間の電位差が最大起電力ＶＭＡＸである。最大起電力ＶＭＡＸの値は、電解液１４の酸化還元電解質により変化する。酸化還元電解質単独系（ヨウ素酸化還元電解質）の場合には、例えば、０．９Ｖ（Ｉ，Ｎ７１９）である。電解液１４がヨウ素・臭素の混合系酸化還元電解質を含む場合には、図７に示すように、混合比率を調整することで混合系酸化還元電解質の酸化還元電位を、ヨウ素酸化還元電解質の酸化還元電位と臭素酸化還元電解質の酸化還元電位の間の任意の値に調整することができる。
【００６９】
第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池２００の各構成材料のエネルギーレベルと発電サイクルは図７に示すように表される。図７においては、外部から光照射されると光子（ｈν）により、色素（Ｄｙｅ）の充満帯Ｓ0/Ｓ+に存在する電子は、導電帯Ｓ*に励起され、多孔質半導体層１２の伝導帯ＥCへ電子注入(electron injection)される。伝導帯ＥCへ電子注入された電子の一部は、再結合（recombination）されて、色素（Ｄｙｅ）の充満帯Ｓ0/Ｓ+に遷移する。多孔質半導体層１２中を導通した電子（ｅ−）は、透明電極１０から外部回路の負荷２４を導通し、第２電極１８へ移動する。触媒層１９から電解液１４中に注入された電子（ｅ−）は、電解液１４中の酸化還元電解質と電荷交換される。酸化還元電解質が電解液１４内を拡散し、電子注入(electron injection)により、色素（Ｄｙｅ）の充満帯Ｓ0/Ｓ+において、色素分子３２を還元する。電解液１４の酸化還元準位ＥＲＯと多孔質半導体層１２のフェルミ準位Ｅｆ間の電位差ＶOCが最大起電力ＶＭＡＸである。
【００７０】
（封止部の形成工程）
図９〜１８を参照して、封止部を形成する工程について説明する。
【００７１】
まず、図９に示すように、ガラス基板等で構成される第２基板２２上に第２電極１８と触媒層１９を形成する。触媒層１９は、例えば、Ｐｔ、炭素、若しくは、導電性高分子などで形成される。
【００７２】
次いで、図１０に示すように、触媒層１９上に第２基礎部３６Ａを形成する。第２基礎部３６Ａは、ガラスフリットを含有するペーストをスクリーン印刷等の手法を用いて塗布することにより形成される。なお、ガラスフリットは、Ｂｉ−Ｂ−Ｓｉ系の酸化物の粉末で構成される。
【００７３】
次に、図１１に示すように、ガラス基板等で構成される第１基板２０上に第１電極１０と多孔質半導体層１２を形成する。
【００７４】
そして、図１２に示すように、第１電極１０上に第１基礎部３６Ｂを形成する。第１基礎部３６Ｂは、ガラスフリットを含有するペーストをスクリーン印刷等の手法を用いて塗布することにより形成される。なお、ガラスフリットは、Ｂｉ−Ｂ−Ｓｉ系の酸化物の粉末で構成される。次いで、図１３に示すように、多孔質半導体層１２Ｄに色素を吸着させた状態とする。
【００７５】
次に、図１４に示すように、第１基板２０側に電解液１４を滴下すると共に、第２基板２２を第２基礎部３６Ａを下側にした状態で第１基板２０に対向させた状態とする。
【００７６】
そして、図１５に示すように、図１４の状態から第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとを接触部３６Ｃを介して対向させて接触させた状態で、接触部３６Ｃに対して赤外線レーザ（ｈν（ＩＲ））を照射する。なお、図１５に示す例では、第２基板２２側から赤外線レーザ（ｈν（ＩＲ））を照射している。
【００７７】
これにより、ガラスフリットを含有するペーストの焼成体から成る第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａは局所的に加熱されて溶融し、接触部３６Ｃで互いに融着されて封止部３６が形成される（図１６参照）。
【００７８】
このようにして形成された封止部３６は、接着強度が高く、封止破れ等の発生を有効に抑制することができる。
【００７９】
また、図１７に示すように、第２基板２２側のみに第２基礎部３６Ａ１を形成するようにしても良い。
【００８０】
この場合には、電解液１４を滴下した第１基板２０の第１電極１０に第２基礎部３６Ａ１の先端を接触させる。
【００８１】
そして、例えば、第１基板２０側あるいは第２基板２２側から第２基礎部３６Ａ１と第１電極１０との接触部に赤外線レーザを照射して融着させる。
【００８２】
また、図１８に示すように、第１基板２０側のみに第１基礎部３６Ｂ１を形成するようにしても良い。
【００８３】
この場合には、第１基礎部３６Ｂ１の先端を第２基板２２側の触媒層１９に接触させる。
【００８４】
そして、例えば、第１基板２０側あるいは第２基板２２側から第１基礎部３６Ｂ１と触媒層１９との接触部に赤外線レーザを照射して融着させる。
【００８５】
（封止部の構成のバリエーション）
図１９を参照して、封止部の構成のバリエーションについて説明する。
【００８６】
図１９（ａ）は、同様の高さに形成した第１基礎部Ｃ２と第２基礎部Ｃ１とを対向させて融着した構成を示す。
【００８７】
図１９（ｂ）は、第２基板２２側に形成した第２基礎部Ｃ１を第１基板２０に融着した構成を示す。
【００８８】
図１９（ｃ）は、第１基板２０側に形成した第１基礎部Ｃ２を第２基板２２に融着した構成を示す。
【００８９】
図１９（ｄ）は、異なる高さに形成した第１基礎部Ｃ２と第２基礎部Ｃ１とを対向させて融着した構成を示す。
【００９０】
（封止部の実施例）
図２０（ａ）は、第１実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図２０（ａ）に示すように、この実施例では、各２個形成される第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａの断面形状は、楔形となっている。
【００９１】
図２０（ｂ）は、第２実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図２０（ｂ）に示すように、この実施例では、各２個形成される第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａの断面形状は、第１基板２０および第２基板２２から離れるに従って断面積が小さくなるテーパー形状を有している。
【００９２】
図２０（ｃ）は、第３実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図２０（ｃ）に示すように、この実施例では、各２個形成される第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａの断面形状は、第１基板２０および第２基板２２から離れるに従って断面積が小さくなる紡錘形のテーパー形状を有している。
【００９３】
図２１（ａ）は、第４実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図２１（ａ）に示すように、この実施例では、２個形成される第２基礎部３６Ａの断面形状は、楔形となっている。
【００９４】
図２１（ｂ）は、第５実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図２１（ｂ）に示すように、この実施例では、２個形成される第２基礎部３６Ａの断面形状は、第２基板２２から離れるに従って断面積が小さくなるテーパー形状を有している。
【００９５】
図２１（ｃ）は、第６実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図２１（ｃ）に示すように、この実施例では、２個形成される第２基礎部３６Ａの断面形状は、第２基板２２から離れるに従って断面積が小さくなる紡錘形のテーパー形状を有している。
【００９６】
図２２（ａ）は、第７実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図２２（ａ）に示すように、この実施例では、２個形成される第１基礎部３６Ｂの断面形状は、楔形となっている。
【００９７】
図２２（ｂ）は、第８実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図２２（ｂ）に示すように、この実施例では、２個形成される第１基礎部３６Ｂの断面形状は、第１基板２０から離れるに従って断面積が小さくなるテーパー形状を有している。
【００９８】
図２２（ｃ）は、第９実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図２２（ｃ）に示すように、この実施例では、２個形成される第１基礎部３６Ｂの断面形状は、第１基板２０から離れるに従って断面積が小さくなる紡錘形のテーパー形状を有している。
【００９９】
図２３（ａ）は、第１０実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図２３（ａ）に示すように、この実施例では、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａの断面形状は、互い違いの楔形となっている。
【０１００】
図２３（ｂ）は、第１１実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図２３（ｂ）に示すように、この実施例では、２個形成される第２基礎部３６Ａと、第２基礎部３６Ａに所定の空間を介して挟まれる第１基礎部３６Ｂの断面形状は、互い違いの楔形となっている。
【０１０１】
図２３（ｃ）は、第１２実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図２３（ｃ）に示すように、この実施例では、各２個ずつ交互に所定の空間を介して形成される第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａの断面形状は、互い違いの楔形となっている。
【０１０２】
図２４（ａ）は、第１３実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図２４（ａ）に示すように、この実施例では、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａの断面形状は、互い違いの楔形となっており、垂直方向の面で接触している。この場合には、第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとは、赤外線レーザの照射により接触面でも融着し、より強固に接着される。
【０１０３】
図２４（ｂ）は、第１４実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図２４（ｂ）に示すように、この実施例では、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａの断面形状は、互い違いの楔形となっており、垂直方向の一部の面で接触している。この場合には、第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとは、赤外線レーザの照射により接触面で融着される。
【０１０４】
図２５（ａ）は、第１５実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図２５（ａ）に示すように、この実施例では、２個形成される第２基礎部３６Ａと、第２基礎部３６Ａに接触して挟まれる第１基礎部３６Ｂの断面形状は、互い違いの楔形となっている。この場合には、第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとは、赤外線レーザの照射により接触面で融着し、より強固に接着される。
【０１０５】
図２５（ｂ）は、第１６実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図２５（ｂ）に示すように、この実施例では、各２個形成される第２基礎部３６Ａと第１基礎部３６Ｂの断面形状は、互い違いの楔形となっており、互いに接触している。この場合には、第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとは、赤外線レーザの照射により接触面で融着し、より強固に接着される。
【０１０６】
図２６（ａ）は、第１７実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図２６（ａ）に示すように、この実施例では、各３個形成される第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａの断面形状は、第１基板２０および第２基板２２から離れるに従って断面積が小さくなるテーパー形状を有している。
【０１０７】
図２６（ｂ）は、第１８実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図２６（ｂ）に示すように、この実施例では、各３個形成される第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａの断面形状は、第１基板２０および第２基板２２から離れるに従って断面積が小さくなる紡錘形のテーパー形状を有している。
【０１０８】
（直列配置例）
直列構成の色素増感太陽電池２００の模式的断面構造は、図２７に示すように、３つのセルを第１基板２０と第２基板２２との間に作り込んだ構成となっている。図１と同様の構成については同一符号を付して重複した説明は省略する。
【０１０９】
なお、封止部３６、３６ａ、３６ｂは、前記封止部の構成のバリエーションおよび前記封止部の実施例で示した構成とすることができる。
【０１１０】
直列構成の第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池２００は、図２７に示すように、封止部３６ａ・３６ｂによって各セル間を仕切ると共に、封止部３６ａ・３６ｂとの間に形成される電極３Ｓによって透明電極１０と第２電極１８との間を接続した構成となっている。これにより、隣接する３つのセルが直列接続された色素増感太陽電池２００が構成される。
【０１１１】
各封止部３６・３６ａ・３６ｂは、ガラスフリットを含有するペーストの焼成体を融着して構成される。
【０１１２】
これにより、水分や酸素の各セル内への侵入を有効に防止し、色素増感太陽電池２００の耐久性を向上させることができる。
【０１１３】
なお、図２８に示すように、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａで構成される封止部の高さＬは、例えば３０〜５０μｍとすることができる。
【０１１４】
図２９は、封止部３６に形成される抜気部の構成例を示す。図２９に示すように、封止部３６には、抜気部として８箇所のスリットＳＬ１〜ＳＬ８が形成されている。
【０１１５】
これにより、例えば図２５（ａ）、（ｂ）のように第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとが噛み合って互いに密着する構成の場合に、隙間の空気が抜気部（スリットＳＬ１〜ＳＬ８）を介して外部に抜け、密着性を向上させることができる。
【０１１６】
（製造方法）
第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法は、第１基板２０上に第１電極１０を形成する工程と、第１電極１０上に半導体微粒子を有する多孔質半導体層１２を形成する工程と、該多孔質半導体層１２を色素溶液に浸漬させて色素分子４を吸着させる工程と、第２基板２２上に第２電極１８を形成する工程と、第１基板２０側に、ガラスフリットを含有するペーストを塗布して、所定高さの第１基礎部３６Ｂを形成する工程と、第２基板２２側に、ガラスフリットを含有するペーストを塗布して、所定高さの第２基礎部３６Ａを形成する工程と、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａを焼成する工程と、第１基板２０および第２基板２２を対向させて、第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとを接触させる工程と、第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとの接触部に赤外線レーザを照射して融着する工程と、第１基板２０および第２基板２２の間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液１４を注入する工程とを有する。
【０１１７】
また、他の製造方法は、第１基板２０上に第１電極１０を形成する工程と、第１電極１０上に半導体微粒子を有する多孔質半導体層１２を形成する工程と、該多孔質半導体層１２を色素溶液に浸漬させて色素分子４を吸着させる工程と、第２基板２２上に第２電極１８を形成する工程と、第１基板２０側または第２基板２２側の何れかに、ガラスフリットを含有するペーストを塗布して、所定高さの第１基礎部３６Ｂまたは第２基礎部３６Ａを形成する工程と、第１基礎部３６Ｂまたは第２基礎部３６Ａを焼成する工程と、第１基板２０および第２基板２２を対向させて、第１基礎部３６Ｂと第２基板３６Ａ、または第２基礎部３６Ａと第１基板２０とを接触させる工程と、第１基礎部３６Ｂと第２基板２２、または第２基礎部３６Ａと第１基板２０との接触部に赤外線レーザを照射して融着する工程と、第１基板２０および第２基板２２の間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液１４を注入する工程とを有する。
【０１１８】
ここで、図３０〜３５を参照して、第１の実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法の例について説明する。
【０１１９】
（ａ）まず、図３０に示すように、ガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板等で構成される第１基板２０上に透明電極１０を形成する。透明電極１０は、例えば、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２ などのスパッタ成膜等により形成される。
【０１２０】
（ｂ）次に、図３１に示すように、透明電極１０上に多孔質半導体層１２を形成する。具体的には、例えばＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＷＯ３、ＩｎＯ３、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２などの微粒子を含むペーストをスクリーン印刷によって塗布し、所定の温度でペースト層を焼成することにより、多孔質半導体層１２が形成される。
【０１２１】
（ｃ）次に、図３２に示すように、色素溶液に、多孔質半導体層１２を浸漬させることにより、多孔質半導体層１２に色素を吸着させる。色素としては、図８に示すｉｎｄｏｌｉｎｅ、レッドダイ（Ｎ７１９）、Ｄ１３１や、ブラックダイ（Ｎ７４９）などを適用することができる。これにより、図３２に示すように、色素（Ｄｙｅ）を吸着させた多孔質半導体層１２を備える作用極が作成される。
【０１２２】
（ｄ）次に、図３３に示すように、多孔質半導体層１２を囲繞させて、ガラスフリットを含有するペーストを塗布し、第１基礎部３６Ｂ１を形成する。
【０１２３】
具体的には、図１７に示すように、第１基板２０上に第１基礎部３６Ｂ１としてガラスフリットを含有するペーストをスクリーン印刷等の手法により塗布する。
【０１２４】
（ｅ）次いで、第１基礎部３６Ｂ１を所定の条件で焼成する。これにより、第１基礎部３６Ｂ１はガラスフリットを含有するペーストの焼成体となる。
【０１２５】
（ｆ）次に、図３４に示すように、第１基板２０と第２基板２２とを第１基礎部３６Ｂ１を介して対向させる。なお、第２基板２２には、予め第２電極１８が形成されている。また、第２基板２２には、電解液１４の注入口３４ａおよび抜気孔３４ｂが穿設されている。第１基板２０と第２基板２２とを貼り合わせることにより、第１基礎部３６Ｂ１は、図１９（ｃ）に示すような状態となる。そして、第１基板２０側または第２基板２２側の何れかから赤外線レーザ（例えば、波長１０６４ｎｍ）を照射する。
【０１２６】
これにより、第１基礎部３６Ｂ１は赤外線レーザを吸収して局所加熱されて溶融し、第１基礎部３６Ｂ１と第２基板２２との接触部が融着される。
【０１２７】
（ｇ）次に、図３５に示すように、注入口３４ａから電解液１４を注入した後、注入口３４ａおよび抜気孔３４ｂにガラスプレート３４ｃをそれぞれ接着して封止する。
【０１２８】
以上の工程により完成された色素増感太陽電池２００は、封止部を構成する第１基礎部３６Ｂ１が強固に融着されるので密閉性が高く、またガラスフリットを含有するペーストの焼成体が備える耐湿性等により、水分や酸素のセル内への侵入が有効に防止され、耐候性や耐久性が向上される。
【０１２９】
なお、図３６は、複数の色素増感太陽電池を形成する場合を示す平面図、図３７（ａ）は色素増感太陽電池の構成例を示す平面図、図３７（ｂ）は、そのII−II線断面図である。図３７に示す例では、封止部３６が２重に形成されている。ここで、２重に形成された封止部３６の各幅は、例えば、約０．２ｍｍであり、封止部３６間のスペースは、例えば、約０．２ｍｍである。
【０１３０】
このように、上述のようにガラスフリットを含有するペーストの焼成体を融着させて２重に封止部を形成する方法によって、耐候性や耐久性を向上させた複数の色素増感太陽電池を効率的に量産することができる。
【０１３１】
図３７（ｂ）に示すようなガラスフリットを含有するペーストの焼成体からなる第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとの融着は、例えば、第１基板２０側または第２基板２２側の何れかから赤外線レーザ（例えば、波長１０６４ｎｍ）を照射して行われる。
【０１３２】
より具体的には、第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとが形成された矩形状の部位を赤外線レーザでなぞるようにして照射（即ち、矩形状部位を周回させるようにして照射）する。
【０１３３】
これにより、第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとを効率的に融着させることができる。
【０１３４】
なお、図３６に示すように各色素増感太陽電池を作成した状態からスクライブラインに沿って各色素増感太陽電池を切り離して製品化する。
【０１３５】
また、図３８は色素増感太陽電池の作成例を示す撮影図、図３９は色素増感太陽電池の他の作成例を示す撮影図である。セルサイズは、例えば、約５ｍｍ×５ｍｍ程度である。
【０１３６】
〔第２の実施の形態〕
以下、第２の実施の形態を第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【０１３７】
（色素増感太陽電池）
第２の実施の形態に係る色素増感太陽電池２００の集積構造は、図４０に示すように、モノリシック構造である。モノリシック構造は、高価な透明電極付きガラス基板を１枚のみ使用する構造である。酸化チタン（ＴｉＯ２）などの各層を順次下部層上に直接形成し、最終的に各セルを直列接続する構造になっている。
【０１３８】
具体的には、第２の実施の形態に係る色素増感太陽電池２００は、第１基板２０と、第１基板２０上に配置された第１電極１０と、第１電極１０上に配置され、半導体微粒子と色素分子を有する多孔質半導体層１２と、多孔質半導体層１２と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液１４と、電解液１４に接する第２電極１８と、第２電極１８上に配置された第２基板２２と、第１基板２０と第２基板２２の間に配置され、電解液１４を封止する封止部３６とを備える。第１の実施の形態と同様、封止部３６は、ガラスフリットを含有するペーストの焼成体が融着されて構成される。第２電極１８は、例えば白金（Ｐｔ）であり、触媒層１９でもある。
【０１３９】
ここで、多孔質半導体層１２と第２電極１８との間には、所定高さ（例えば約４μｍ程度）のセパレータ２４Ｓを備えても良い。多孔質半導体層１２の厚みは例えば約８μｍ程度であり、第１電極１０−第２電極１８間の距離は例えば約１５〜２０μｍ程度である。セパレータ２４Ｓと第２電極１８との間には隙間があっても良い。このようなセパレータ２４Ｓを備えれば、多孔質半導体層１２と第２電極１８とが確実に分離され、多孔質半導体層１２と第２電極１８とが接触することを防止することが可能である。
【０１４０】
また、多孔質半導体層１２およびセパレータ２４Ｓは、粒径の異なる同種の微粒子（例えばＴｉＯ２など）を有する。多孔質半導体層１２が有する微粒子の粒径は例えば約２００ｎｍ程度であり、セパレータ２４Ｓが有する微粒子の粒径に比べて相対的に小さい。そのため、多孔質半導体層１２が有する微粒子には、セパレータ２４Ｓが有する微粒子に比べて相対的に多くの色素（Ｄｙｅ）が吸着することになる。
【０１４１】
（直列配置例）
図４０に示す色素増感太陽電池２００を直列接続した模式的断面構造は、図４１に示すように表される。図４１に示すように、第１基板２０と第２基板２２との間に３つのセルを作り込んだ構成となっている。３つのセルは封止部３６によって仕切られ、各セルは電気的に接続されている。具体的には、第２電極１８1と第１電極１０2とが接続され、第２電極１８2と第１電極１０3とが接続され、第２電極１８3と第１電極１０4とが接続されている。このようなモノリシック構造によれば、透明電極付きガラス基板を１枚にすることができるため、２枚の透明電極付きガラス基板が必要な構造に比べてコストを削減することが可能である。
【０１４２】
（製造方法）
以下、図４１に示す色素増感太陽電池２００の製造方法を説明する。
【０１４３】
まず、図４２（ａ）に示すように、第２基板２２上に第２基礎部３６Ａを形成する。また、図４２（ｂ）に示すように、第１基板２０上に第１電極１０1・１０2・１０3を形成し、その上に多孔質半導体層１２1・１２2・１２3を形成し、その上にセパレータ２４Ｓ1・２４Ｓ2・２４Ｓ3を形成し、その上に第２電極１８1・１８2・１８3を形成する。更に、第１電極１０1・１０2・１０3上に第１基礎部３６Ｂを形成する。
【０１４４】
次いで、図４２（ｃ）に示すように、図４２（ｂ）に示す工程後の多孔質半導体層１２1・１２2・１２3に色素（Ｄｙｅ）を吸着させる。以下、色素（Ｄｙｅ）を吸着させた後の多孔質半導体層１２を多孔質半導体層１３という場合がある。
【０１４５】
次いで、図４３に示すように、図４２（ａ）に示す工程後の第２基礎部３６Ａと図４２（ｃ）に示す工程後の第１基礎部３６Ｂとを対向させた状態とする。第１基板２０と第２基板２２との間には電解液１４が滴下される（後述する）。
【０１４６】
最後に、図４４に示すように、図４３に示す工程後の第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとを接触させた状態で、その接触部に赤外線レーザ（ｈν（ＩＲ））を照射する。これにより、ガラスフリットを含有するペーストの焼成体から成る第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａが局所的に加熱されて溶融し、電解液１４1・１４2・１４3が封止される。
【０１４７】
（電解液の封止工程の詳細）
以下、図４５および図４６を用いて、電解液１４を封止する工程を更に詳しく説明する。
【０１４８】
まず、図４５に示すように、第１基板２０と第２基板２２を対向させ、その四隅をＵＶ硬化樹脂などの接合部１６で仮固定した状態で電解液１４の槽１００に収容する。次いで、図示しない真空ポンプを稼働させて大気圧よりも低い圧力に減圧すると、毛細管現象により第１基板２０と第２基板２２との間を電解液１４が上昇する。ここで、大気圧に戻すと、第１基板２０と第２基板２２との間の減圧状態が保持された状態で、電解液１４が大気圧に暴露される。この圧力差により、電解液１４が大気圧に押され、多孔質半導体層１２に色素（Ｄｙｅ）が吸着する。
【０１４９】
次いで、図４６（ａ）に示すように、第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとの接触部に赤外線レーザ（ｈν（ＩＲ））を照射する。これにより、ガラスフリットを含有するペーストの焼成体から成る第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａが局所的に加熱されて溶融し、その熱で電解液１４が接触部の外に逃げる。そのため、図４６（ｂ）に示すように、接触部に電解液１４がない状態で第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａが互いに融着され、接着強度の高い封止部３６が形成される。
【０１５０】
なお、赤外線レーザ（ｈν（ＩＲ））を照射する際は、第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとの接触部に圧力が加えられる。そのため、融着後の第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａの高さは、融着前に比べて例えば約３０％程度減少する。
【０１５１】
（モジュールの具体例）
第２の実施の形態に係る色素増感太陽電池モジュールの模式的平面構造は、図４７（ａ）に示すように表され、その模式的断面構造は、図４７（ｂ）に示すように表される。図４７（ａ）に示すように、第１基板２０と第２基板２２との間に短冊状の７つのセルが直列に接続されている。また、図４７（ｂ）に示すように、７つのセルは封止部３６によって仕切られ、その内部に電解液１４1・１４2・１４3・１４4・１４5・１４6・１４7を封止している。その他の基本的な構造は、図４１を用いて説明した通りである。
【０１５２】
以上のように、第２の実施の形態でも、封止部３６は、ガラスフリットを含有するペーストの焼成体が融着されて構成される。これにより、比較的コストの低いモノリシック構造の色素増感太陽電池２００において、第１の実施の形態と同様、接着強度の高い封止部３６を形成することが可能である。
【０１５３】
〔第３の実施の形態〕
一般に、色素増感太陽電池では、ＩＴＯやＦＴＯなどの透明電極を介して入射光を吸収する構成を採用しているが、このような透明電極は光損失が大きい。そこで、第３の実施の形態では、光損失を低減させることができる色素増感太陽電池およびその製造方法を提供することを目的とする。なお、以下では、第１または第２の実施の形態と異なる点を中心に説明することとし、同様の構成については詳しい説明を省略する。
【０１５４】
（色素増感太陽電池）
第３の実施の形態に係る色素増感太陽電池２００の集積構造は、図４８に示すように表される。図４８（ａ）に示すように、第１電極１０は、開口部１０Ａを有する金属電極であり、第１基板２０側から第２電極１８、セパレータ２４Ｓ、多孔質半導体層１２、第１電極１０の順に配置される。また、図４８（ｂ）に示すように、開口部１０Ａを有する金属電極は、ハニカム構造のメッシュ電極であっても良い。
【０１５５】
これにより、発電部の位置関係が第２の実施の形態と逆になり、第２基板２２側から第１電極１０の開口部１０Ａを通じて入射光を吸収することができる。言い換えると、第３の実施の形態に係る色素増感太陽電池２００は、光損失の大きい透明電極を介さずに入射光を吸収することができる逆構造型モノリシック構造である。
【０１５６】
具体的には、第３の実施の形態に係る色素増感太陽電池２００は、第１基板２０と、第１基板２０上に配置された第２電極１８と、第２電極１８上に配置された所定高さのセパレータ２４Ｓと、セパレータ２４Ｓ上に配置され、半導体微粒子と色素分子を有する多孔質半導体層１２と、多孔質半導体層１２上に配置された開口部１０Ａを有する金属電極である第１電極１０と、多孔質半導体層１２と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液１４と、第１電極１０の上方に所定の間隙を挟んで配置された第２基板２２と、第１基板２０と第２基板２２の間に配置され、電解液１４を封止する封止部３６とを備える。第３の実施の形態においては、封止部３６の構成は特に限定されるものではなく、様々な構成を採用することができる（後述する）。
【０１５７】
（メッシュ電極の具体例）
図４８に示す第１電極１０の具体例を示す模式的平面構造は、図４９（ａ）に示すように表され、その一部を拡大した模式的平面構造は、図４９（ｂ）に示すように表される。また、図４８に示す第１電極１０の写真例は、図５０に示すように表される。図４９および図５０に示すように、第１電極１０は、ハニカム構造のメッシュ電極である。メッシュ電極の材料としてはチタンなどを用いることができる。メッシュ電極の線幅は例えば約３μｍ程度であり、メッシュ電極の厚みは例えば約２μｍ程度であり、隣り合うハニカム間の距離（ピッチ）は例えば約５０μｍ程度である。この場合、全線透過率は例えば約８８％程度であり、抵抗値は例えば約６〜８Ω／□程度である。
【０１５８】
一方、第１電極１０をＩＴＯで形成した場合、抵抗値は例えば約１０Ω／□程度であるが、ＴｉＯ２を例えば約５００℃で焼成すると、ＩＴＯが劣化して例えば約５０〜１００Ω／□程度まで抵抗値が上昇してしまう。本実施の形態では、第１電極１０をチタンで形成しているため、焼成しても抵抗値は変わらない。
【０１５９】
（メッシュ電極の変形例）
図４８に示す第１電極１０の変形例を示す模式的平面構造は、図５１に示すように表される。図５１（ａ）に示すように、第１電極１０の開口部１０Ａの形状は四角形でも良い。あるいは、図５１（ｂ）に示すように、第１電極１０の開口部１０Ａの形状は円形でも良い。もちろん、四角形や円形以外の形状を採用することも可能である。
【０１６０】
（直列配置例）
図４８に示す色素増感太陽電池２００を直列接続した模式的断面構造は、図５２に示すように表される。図５２に示すように、第１基板２０と第２基板２２との間に３つのセルを作り込んだ構成となっている。３つのセルは封止部３６によって仕切られ、各セルは電気的に接続されている。具体的には、第１電極１０1と第２電極１８2とが接続され、第１電極１０2と第２電極１８3とが接続され、第１電極１０3と第２電極１８4とが接続されている。第２基板２２側から第１電極１０の開口部１０Ａを通じて光子（ｈν）を受けて発電する構造になっている。
【０１６１】
（製造方法）
第３の実施の形態に係る色素増感太陽電池２００の製造方法は、第１基板２０を形成する工程と、第２基板２２を形成する工程と、第１基板２０上に第２電極１８を形成する工程と、第２電極１８上に所定高さのセパレータ２４Ｓを形成する工程と、セパレータ２４Ｓ上に半導体微粒子を有する多孔質半導体層１２を形成する工程と、多孔質半導体層１２を色素溶液に浸漬させて色素分子を吸着させる工程と、多孔質半導体層１２上に開口部１０Ａを有する金属電極である第１電極１０を形成する工程と、第１基板２０と第２基板２２の間に配置される封止部３６により、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液１４を封止する工程とを有する。
【０１６２】
以下、図５２に示す色素増感太陽電池２００の製造方法を具体的に説明する。
【０１６３】
まず、図５３（ａ）に示すように、第２基板２２上に第２基礎部３６Ａを形成する。また、図５３（ｂ）に示すように、第１基板２０上に第２電極１８1・１８2・１８3を形成し、その上にセパレータ２４Ｓ1・２４Ｓ2・２４Ｓ3を形成し、その上に多孔質半導体層１２1・１２2・１２3を形成し、その上に第１電極１０1・１０2・１０3を形成する。第１電極１０1・１０2・１０3は、ハニカム構造のメッシュ電極である。例えば、スパッタ法によりチタン膜を生成して感光露光・エッチングを行うことでハニカム構造のメッシュ電極を形成することができる。更に、第２電極１８1・１８2・１８3上に第１基礎部３６Ｂを形成する。
【０１６４】
次いで、図５３（ｃ）に示すように、図５３（ｂ）に示す工程後の多孔質半導体層１２1・１２2・１２3に色素（Ｄｙｅ）を吸着させる。更に、図５４に示すように、図５３（ａ）に示す工程後の第２基礎部３６Ａと図５３（ｃ）に示す工程後の第１基礎部３６Ｂとを対向させた状態とする。第１基板２０と第２基板２２との間には電解液１４が滴下される。
【０１６５】
最後に、図５５に示すように、図５４に示す工程後の第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとを接触させた状態で、その接触部に赤外線レーザ（ｈν（ＩＲ））を照射する。これにより、ガラスフリットを含有するペーストの焼成体から成る第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａが局所的に加熱されて溶融し、電解液１４1・１４2・１４3が封止される。
【０１６６】
以上のように、第３の実施の形態によれば、第２基板２２側から第１電極１０の開口部１０Ａを通じて入射光を吸収することができる。これにより、透明電極を介して入射光を吸収する場合に比べて光損失が低減されるため、発電効率を向上させることが可能である。また、第２電極１８は、透明電極で形成する必要がなく、光を透過しない金属膜など様々な材質を用いることが可能である。更に、第１電極１０をチタンなどで形成しているため、焼成しても抵抗値が変わらないというメリットがある。
【０１６７】
―  第３の実施の形態の封止部  ―
第３の実施の形態においては、封止部３６の構成は特に限定されるものではなく、様々な構成を採用することができる。すなわち、封止部３６は、第１または第２の実施の形態と同様、ガラスフリットを含有するペーストの焼成体が融着されて構成されても良い。あるいは、紫外線硬化樹脂（ＵＶ硬化樹脂）等の光硬化樹脂を用いて構成されても良い。具体的には、以下に説明するいずれかの封止部３６を適宜選択することが可能である。
【０１６８】
（比較例）
まず、図５６および図５８を参照して、比較例としての封止部３６の構成について説明する。
【０１６９】
封止部３６は、光硬化樹脂によって第１基板２０側および第２基板２２側に予め形成される所定高さ（例えば１０μｍ程度）の第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａと、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａとの間に介在される紫外線硬化樹脂からなる接合部４０とで構成される。
【０１７０】
なお、封止部３６全体の厚さＬは、例えば３０μｍ程度とされる。即ち、図５６に示す例では、第１基礎部３６Ｂ、第２基礎部３６Ａおよび接合部４０の高さは、各々１０μｍ程度とされる。
【０１７１】
第１基礎部３６Ｂ、第２基礎部３６Ａおよび接合部４０は、スクリーン印刷の技法によって紫外線硬化樹脂を塗布して形成されるが、この印刷法の１回の工程で形成される厚さが、丁度１０μｍ程度となる。
【０１７２】
ここで、接合部４０を構成する紫外線硬化樹脂は、予め形成された第１基礎部３６Ｂまたは第２基礎部３６Ａの何れかの先端部に塗布される。そして、第１基板２０および第２基板２２を対向させて、第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとの間を紫外線硬化樹脂からなる接合部４０を介して接合された状態とする（図５８（ａ）参照）。なお、図５８（ａ）において、符号４０ａは、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａと接合部４０との接触部を示す。
【０１７３】
次いで、第１基板２０側または第２基板２２側から紫外線（ＵＶ）を照射して、接合部４０を構成する紫外線硬化樹脂を硬化させる（図５８（ｂ）参照）。なお、図５８（ｂ）において、符号４０ｂは、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａと接合部４０との接触部を示す。
【０１７４】
ところが、比較例としての封止部３６にあっては、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａが紫外線硬化樹脂で形成されているため、それ自体が紫外線を吸収し易いという特性を有している。
【０１７５】
そのため、第１基板２０側または第２基板２２側から照射された紫外線（ＵＶ）が接合部４０を構成する紫外線硬化樹脂に到達するまでに、ある程度吸収されてしまい、紫外線硬化樹脂が十分に硬化されない。
【０１７６】
そして、接合部４０の硬化が不十分な場合には、水分や酸素が比較的容易にセル内に侵入し、電解液１４と反応して発電性能を劣化させるため、色素増感太陽電池の十分な耐久性を確保することができない。
【０１７７】
（実施例）
次に、図５７（ａ）〜図５７（ｆ）を参照して、第１９〜第２４実施例について説明する。
【０１７８】
図５７（ａ）〜図５７（ｃ）に示す第１９〜第２１実施例は、一対の第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａが、第１基板２０と第２基板２２とを対向させた際に、第１基礎部３６Ｂの先端部および第２基礎部３６Ａの先端部とが対向するように形成されている場合の構成例である。
【０１７９】
図５７（ａ）〜図５７（ｃ）に示す第１９〜第２１実施例において、第１基礎部３６Ｂ側および第２基礎部３６Ａ側には、紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線（ＵＶ）を接合部４０に対して入射させる開口部ＡＰが形成されている。
【０１８０】
開口部ＡＰの幅は、例えば０．０５〜０．５ｍｍ程度とされる。
【０１８１】
図５７（ａ）に示す第１９実施例において、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａは、断面形状が略楔型を呈するように形成されている
図５７（ｂ）に示す第２０実施例および図５７（ｃ）に示す第２１実施例において、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａは、第１基板２０および第２基板２２から離れるに従って断面積が小さくなる形状とされている。
【０１８２】
図５７（ｂ）に示す第２０実施例にあっては、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａは、両側部が負の曲率を有する形状となっている。
【０１８３】
また、図５７（ｃ）に示す第２１実施例にあっては、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａは、両側部が正の曲率を有する形状となっている。
【０１８４】
そして、図５７（ａ）〜図５７（ｃ）に示す第１９〜第２１実施例において、第１基礎部３６Ｂ側および第２基礎部３６Ａ側の少なくとも一方の開口部ＡＰから紫外線（ＵＶ）を、接合部４０を構成する紫外線硬化樹脂に入射させて硬化させることができる。
【０１８５】
この際に、紫外線（ＵＶ）は開口部ＡＰを介して接合部４０を構成する紫外線硬化樹脂に直接入射するので、前述の比較例に比べて、紫外線硬化樹脂を十分に硬化させる光量を確保することができる。これにより、接合部４０は、中央部も含めて全体が十分に硬化され、第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとを確実に接合することができる。
【０１８６】
また、比較例に比べて、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａと接合部４０との接触面積が広いので、接合強度を高めることができる。
【０１８７】
したがって、水分や酸素のセル内への侵入が有効に防止され、色素増感太陽電池２００の耐久性が向上される。
【０１８８】
なお、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａは、それぞれ３つ以上形成され、第１基礎部の間および第２基礎部のそれぞれの間に、開口部ＡＰが形成されるようにしても良い。
【０１８９】
図５７（ｄ）〜図５７（ｆ）に示す第２２〜第２４実施例は、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａが、第１基板２０と第２基板２２とを対向させた際に、第１基礎部３６Ｂの先端部および第２基礎部３６Ａの先端部の位置が互い違いとなるように形成されている場合の構成例である。
【０１９０】
図５７（ｄ）〜図５７（ｆ）に示す第２２〜第２４実施例において、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａは、第１基礎部３６Ｂの先端部および第２基礎部３６Ａの先端部が互い違いに配置された際に、先端部同士が並び方向にオーバラップする高さに形成されている。
【０１９１】
図５７（ｄ）に示す第２２実施例にあっては、第１基板２０と第２基板２２に、それぞれ１つの第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａが形成されている。そして、各第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａは、第１基板２０と第２基板２２とを対向させた際に、接合部４０を構成する紫外線硬化樹脂が介在される隙間を挟むように配置される。
【０１９２】
ここで、図５９は、第２３実施例に係る封止部を形成する工程を示す図であって、図５９（ａ）は接合部４０を硬化させる前の状態を示す断面図、図５９（ｂ）は接合部４０を硬化させた後の状態を示す断面図である。
【０１９３】
図５９（ａ）において、符号４０ａは、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａと接合部４０との接触部を示す。また、一点鎖線Ａ、Ｂ、Ｃで囲った場所は、紫外線（ＵＶ）の照射により、特に強固に硬化される部位を示す。
【０１９４】
また、図５９（ｂ）において、符号４０ｂは、紫外線（ＵＶ）が行き渡らず、硬化が不十分な部位を示すが、他の部位が十分に硬化されることにより、実用上十分な強度が得られる。
【０１９５】
図５７（ｅ）に示す第２３実施例にあっては、第１基板２０に１つの第１基礎部３６Ｂ、第２基板２２に２つの第２基礎部３６Ａが形成されている。そして、第１基板２０と第２基板２２とを対向させた際に、２つの第２基礎部３６Ａの間に、第１基礎部３６Ｂが位置するように配置され、第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとで接合部４０を構成する紫外線硬化樹脂を挟むようになっている。
【０１９６】
図５７（ｆ）に示す第２４実施例にあっては、第１基板２０に１対の第１基礎部３６Ｂ、第２基板２２に１対の第２基礎部３６Ａが形成されている。そして、第１基板２０と第２基板２２とを対向させた際に、第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａが互い違いになるように配置され、各一対の第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとで接合部４０を構成する紫外線硬化樹脂を挟むようになっている。
【０１９７】
なお、図５７（ｄ）〜図５７（ｆ）に示す第２２〜第２４実施例において、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａは、断面形状が略楔型を呈するように形成されている
そして、第２２〜第２４実施例において、第１基礎部３６Ｂ側および第２基礎部３６Ａ側の少なくとも一方の開口部ＡＰから紫外線（ＵＶ）を、接合部４０を構成する紫外線硬化樹脂に入射させて硬化させることができる。
【０１９８】
この際に、紫外線（ＵＶ）は、開口部ＡＰを介して接合部４０を構成する紫外線硬化樹脂に直接入射するので、前述の比較例に比べて、紫外線硬化樹脂を十分に硬化させる光量を確保することができる。これにより、接合部４０は、全体が十分に硬化され、第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａとを強固に接合することができる。
【０１９９】
また、比較例に比べて、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａと接合部４０との接触面積が広いので、接合強度を高めることができる。特に、図５７（ｅ）に示す第２３実施例および図５７（ｆ）に示す第２４実施例の場合には、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａと接合部４０との間に摩擦力によるアンカー効果が働き、より強固に接合される。
【０２００】
したがって、水分や酸素のセル内への侵入がより有効に防止され、色素増感太陽電池２００の耐久性が一層向上される。
【０２０１】
なお、第２４実施例について、第１基板２０の第１基礎部３６Ｂおよび第２基板２２の第２基礎部３６Ａをそれぞれ３つ以上形成するようにしても良い。
【０２０２】
また、第２２〜第２４実施例において、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａを形成する紫外線硬化樹脂と、接合部４０を形成する紫外線硬化樹脂とは、波長の異なる光によって硬化されるようにしても良い。
【０２０３】
即ち、例えば、波長λ１の紫外線Ｗ１で硬化する紫外線硬化樹脂と、波長λ２の紫外線で硬化する紫外線硬化樹脂とを用いるようにできる。
【０２０４】
具体的には、例えば、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａに波長３６０ｎｍの紫外線で硬化する紫外線硬化樹脂を用い、接合部４０に波長３８０ｎｍの紫外線で硬化する紫外線硬化樹脂を用いるようにできる。これにより、より深くまで入射可能な波長３８０ｎｍの紫外線によって、接合部４０をより確実に硬化させることができる。
【０２０５】
次に、図６０（ａ）および図６０（ｂ）を参照して、本発明の第２５実施例および第２６実施例について説明する。
【０２０６】
図６０（ａ）に示す第２５実施例は、前述の図５７（ｃ）に示す第２１実施例について、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａを１つずつ追加した構成となっている。
【０２０７】
これにより、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａと接合部４０との接触面積がより広くなって、接合強度が一層向上される。
【０２０８】
また、開口部ＡＰも第１基板２０側、第２基板２２側ともに２箇所ずつとなり、紫外線（ＵＶ）が開口部ＡＰを介してより確実に接合部４０を構成する紫外線硬化樹脂に入射される。これにより、接合部４０が十分に硬化され、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａと接合部４０がより強固に接合される。
【０２０９】
図６０（ｂ）に示す第２６実施例は、前述の図５７（ｆ）に示す第２４実施例について、図５７（ｃ）に示す第２１実施例のような形態の第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａを適用した例である。この場合には、図６０（ｂ）に示すように、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａは並び方向にオーバラップはしていない。この場合にも、十分な光量の紫外線（ＵＶ）が開口部ＡＰを介して接合部４０を構成する紫外線硬化樹脂に入射される。これにより、接合部４０が十分に硬化され、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａと接合部４０が強固に接合される。
【０２１０】
図６０（ｃ）は、前述の第２２実施例に係る封止部の状態を示す断面図である。第１基礎部３６Ｂ（または第２基礎部３６Ａ）と接合部４０との接触面は、所定の粗さ（例えば、表面粗さＲｓ＝１００〜１０００μｍ）の微小な凹凸を有している。これは、第１基礎部３６Ｂ、第２基礎部３６Ａおよび接合部４０を構成する紫外線硬化樹脂は、スクリーン印刷によって塗布されるが、その際にメッシュ状のスクリーンを通過する際に紫外線硬化樹脂が粒状となるためである。
【０２１１】
このように第１基礎部３６Ｂ（または第２基礎部３６Ａ）と接合部４０との接触面が微小な凹凸を有するので、接触面における摩擦力が高まり、より強固に接合される。
【０２１２】
（封止部の実施例）
図６１（ａ）は、第１９実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図６１（ａ）に示すように、この実施例では、各２個形成される第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａの断面形状は、楔形となっている。
【０２１３】
図６１（ｂ）は、第２０実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図６１（ｂ）に示すように、この実施例では、各２個形成される第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａの断面形状は、第１基板２０および第２基板２２から離れるに従って断面積が小さくなるテーパー形状を有している。
【０２１４】
図６１（ｃ）は、第２１実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図６１（ｃ）に示すように、この実施例では、各２個形成される第２基礎部３６Ａおよび第１基礎部３６Ｂの断面形状は、第１基板２０および第２基板２２から離れるに従って断面積が小さくなる紡錘形のテーパー形状を有している。
【０２１５】
図６２（ａ）は、第２２実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図６２（ａ）に示すように、この実施例では、２個形成される第１基礎部３６Ｂの断面形状は、楔形となっている。
【０２１６】
図６２（ｂ）は、第２３実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図６２（ｂ）に示すように、この実施例では、２個形成される第１基礎部３６Ｂの断面形状は、第２基板２２から離れるに従って断面積が小さくなるテーパー形状を有している。
【０２１７】
図６２（ｃ）は、第２４実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図６２（ｃ）に示すように、この実施例では、２個形成される第１基礎部３６Ｂの断面形状は、第２基板２２から離れるに従って断面積が小さくなる紡錘形のテーパー形状を有している。
【０２１８】
図６３（ａ）は、第２５実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図６３（ａ）に示すように、この実施例では、２個形成される第２基礎部３６Ａの断面形状は、楔形となっている。
【０２１９】
図６３（ｂ）は、第２６実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図６３（ｂ）に示すように、この実施例では、２個形成される第２基礎部３６Ａの断面形状は、第１基板２０から離れるに従って断面積が小さくなるテーパー形状を有している。
【０２２０】
図６３（ｃ）は、第２７実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図６３（ｃ）に示すように、この実施例では、２個形成される第２基礎部３６Ａの断面形状は、第１基板２０から離れるに従って断面積が小さくなる紡錘形のテーパー形状を有している。
【０２２１】
図６４（ａ）は、第２８実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図６４（ａ）に示すように、この実施例では、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａの断面形状は、互い違いの楔形となっている。
【０２２２】
図６４（ｂ）は、第２９実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図６４（ｂ）に示すように、この実施例では、２個形成される第１基礎部３６Ｂと、第１基礎部３６Ｂに所定の空間を介して挟まれる第２基礎部３６Ａの断面形状は、互い違いの楔形となっている。
【０２２３】
図６４（ｃ）は、第３０実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図６４（ｃ）に示すように、この実施例では、各２個ずつ交互に所定の空間を介して形成される第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａの断面形状は、互い違いの楔形となっている。
【０２２４】
図６５（ａ）は、第３１実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図６５（ａ）に示すように、この実施例では、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａの断面形状は、互い違いの楔形となっており、接合部１６を介して垂直方向の面で接合されている。
【０２２５】
図６５（ｂ）は、第３２実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図６５（ｂ）に示すように、この実施例では、第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａの断面形状は、互い違いの楔形となっており、接合部１６を介して垂直方向の一部の面で接合されている。
【０２２６】
図６６（ａ）は、第３３実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図６６（ａ）に示すように、この実施例では、２個形成される第１基礎部３６Ｂと、第１基礎部３６Ｂに接合部１６を介して接触して挟まれる第２基礎部３６Ａの断面形状は、互い違いの楔形となっている。
【０２２７】
図６６（ｂ）は、第３４実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図６６（ｂ）に示すように、この実施例では、各２個形成される第１基礎部３６Ｂと第２基礎部３６Ａの断面形状は、互い違いの楔形となっており、接合部１６を介して互いに接触している。
【０２２８】
図６７（ａ）は、第３５実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図６７（ａ）に示すように、この実施例では、各３個形成される第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａの断面形状は、第１基板２０および第２基板２２から離れるに従って断面積が小さくなるテーパー形状を有している。
【０２２９】
図６７（ｂ）は、第３６実施例に係る封止部の構成例を示す断面図である。図６７（ｂ）に示すように、この実施例では、各３個形成される第１基礎部３６Ｂおよび第２基礎部３６Ａの断面形状は、第１基板２０および第２基板２２から離れるに従って断面積が小さくなる紡錘形のテーパー形状を有している。
【０２３０】
以上、説明したように、本発明によれば、製造コストを低減すると共に耐久性を向上させた色素増感太陽電池およびその製造方法を提供することができる。また、光損失を低減させることができる色素増感太陽電池およびその製造方法を提供することができる。
【０２３１】
[その他の実施の形態]
上記のように、第１〜第３の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【０２３２】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
【産業上の利用可能性】
【０２３３】
本発明の色素増感太陽電池は、電源として適用することによって、携帯通信機器やゲーム機器など各種電子機器用補助電源や無線通信センサモジュールの駆動電源といった様々なシステムに適用可能である。
【符号の説明】
【０２３４】
２…半導体微粒子
３Ａ…アノード電極
３Ｋ…カソード電極
３Ｓ…電極
４…色素分子
１０…第１電極
１２…多孔質半導体層
１４…電解液
１８…第２電極
１９…触媒層
２０…第１基板
２２…第２基板
２６、２８…酸化還元電解質
３０、３２…色素分子
３４ａ…注入口
３４ｂ…抜気孔
３４ｃ…ガラスプレート
３６…封止部
３６Ｂ…第１基礎部
３６Ａ…第２基礎部
１００…作用極
２００…色素増感太陽電池
２４Ｓ…セパレータ
１０Ａ…開口部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
2014017238.tif 000044
【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図５１】
2014017238.tif 000049
【図５２】
2014017238.tif 000050
【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
2014017238.tif 000053
【図５６】
2014017238.tif 000054
【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４９】
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【図５０】
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