(57)【要約】      （修正有）【課題】発電効率に優れた色素増感型太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】第一電極取出部１５と第二電極取出部１６を備える色素増感型太陽電池２が第一樹脂フィルム３と第二樹脂フィルム４とで封着された色素増感型太陽電池モジュール１において、第一電極取出部は、第一樹脂フィルムと第二樹脂フィルムとが融着されたときに、両フィルムが第一電極取出部内で融着されるよう、第一樹脂フィルムと第二樹脂フィルムの接点部分に形成される第一融着孔隙部１８と、第一樹脂フィルムと第二樹脂フィルムより外側に形成され、第一樹脂フィルムと第二樹脂フィルムを融着させたのち、色素増感型太陽電池モジュール同士を連結する第一連結孔隙部１９を備え、第二電極取出部は、第一樹脂フィルムと第二樹脂フィルムとが融着されたときに、同様に第二融着孔隙部２２と、第二連結孔隙部２３とを備えるよう構成した。【選択図】図１
2014017207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明導電性基板と、
前記透明導電性基板の中央部に配置され増感色素を担持する多孔質半導体層と、
前記透明導電性基板の前記多孔質半導体層が形成された側に配置され、前記透明導電性基板から外側に向かって延びる帯状の第一電極取出部と、
前記多孔質半導体層と前記第一電極取出部とを接続する第一集電線と、
前記透明導電性基板と対向し、前記多孔質半導体層と離間して配置される対向電極と、
前記対向電極の中央部であって、前記対向電極の前記透明導電性基板側に配置される触媒層と、
前記対向電極の前記触媒層が形成された側の前記第一電極取出部が形成された方向とは反対方向に配置され、前記対向電極から外側に向かって延びる帯状の第二電極取出部と、
前記触媒層と前記第二電極とを接続する第二集電線と、
前記多孔質半導体層と前記対向電極によって形成される空間内に配置される電荷輸送層と、
前記透明導電性基板と前記対向電極の周縁部に配置され前記透明導電性基板と前記対向電極を接着し、前記電荷輸送層が系外に出ないよう封止する封止材と、
を備える色素増感型太陽電池が、
前記透明導電性基板の前記多孔質半導体層が形成された方向とは反対側に設置される第一樹脂フィルムと、前記対向導電性基板の前記触媒層が形成された方向とは反対側に設置される第二樹脂フィルムとで融着された色素増感型太陽電池モジュールにおいて、
前記第一電極取出部は、前記第一樹脂フィルムと前記第二樹脂フィルムとが融着されたときに、前記両フィルムが前記第一電極取出部内で融着されるよう、前記第一樹脂フィルムと前記第二樹脂フィルムの接点部分に形成される第一融着孔隙部と、
前記第一樹脂フィルムと前記第二樹脂フィルムより外側に形成され、前記第一樹脂フィルムと前記第二樹脂フィルムを融着させたのち、色素増感型太陽電池モジュール同士を連結する第一連結孔隙部とを備え、
前記第二電極取出部は、前記第一樹脂フィルムと前記第二樹脂フィルムとが融着されたときに、前記第二電極取出部内で前記両フィルムが融着されるよう、前記第一樹脂フィルムと前記第二樹脂フィルムの接点部分に形成される第二融着孔隙部と、
前記第一樹脂フィルムと前記第二樹脂フィルムより外側に形成され、前記第一樹脂フィルムと前記第二樹脂フィルムを融着させたのち、色素増感型太陽電池モジュール同士を連結する第二連結孔隙部とを備える、
を備える色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記連結空間部と前記樹脂フィルム融着部とが連結されている請求項１の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記第一電極取出部と前記第二電極取出部は、同一直線上に形成されている請求項１〜２の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記第一連結孔隙部と第二連結孔隙部の大きさが同一である請求項１〜３の色素増感型太陽電池。
【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関し、特に耐久性に優れた色素増感型太陽電池に関する
【背景技術】
【０００２】
環境問題・資源問題などを背景に、クリーンエネルギーとしての太陽電池が注目を集めている。しかしながら、従来のシリコン系太陽電池は、製造コストが高い、原料供給が不十分などの課題が残されており、大幅普及には至っていない。また、ＣＩＳ系などの化合物系太陽電池は、極めて高い光電変換効率を示すなど優れた特徴を有しているが、コストや環境負荷などの問題がやはり大幅普及への障害となっている。
【０００３】
一方、色素増感型太陽電池は、安価で高い光電変換効率を得られる太陽電池として着目されている。この色素増感型太陽電池の一般的な構造としては、透明な導電性基板の上に、二酸化チタンなどの酸化物半導体ナノ粒子を用いた多孔膜を形成し、これに増感色素を担持させた半導体電極と、白金スパッタした導電性ガラスなどの対極とを組み合わせ、両極間にヨウ素・ヨウ化物イオンなどの酸化・還元種を含む有機電解液を電荷移送層として充填したものなどを挙げることができる。
【０００４】
なお、上記色素増感型太陽電池については、外部から水分が系内に侵入してしまうと、発電効率が低下するといった問題がある。かかる問題を解決するために、色素増感型太陽電池を２枚のガスバリアフィルムで覆う方法が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、２枚のガスバリアを貼り合わせた部分にホットメルト樹脂を使用してるが、ホットメルト樹脂には通気性があるため、系外の水分がホットメルト樹脂を通して色素増感型太陽電池内に侵入してくるという問題があった。さらに、リード線の幅が広い場合には、リード線とガスバリアの界面から水分が侵入してしまうという問題もあった。
【０００５】
その結果、上記色素増感型太陽電池は、使用過程で発電効率が低下するという耐久性の問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１１９３０６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は発電効率に優れた色素増感型太陽電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００９】
以下に、本発明にかかる実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
本発明の第１態様によれば、透明導電性基板と、前記透明導電性基板の中央部に配置され増感色素を担持する多孔質半導体層と、前記透明導電性基板の前記多孔質半導体層が形成された側に配置され、前記透明導電性基板から外側に向かって延びる帯状の第一電極取出部と、前記多孔質半導体層と前記第一電極取出部とを接続する第一集電線と、前記透明導電性基板と対向し、前記多孔質半導体層と離間して配置される対向電極と、前記対向電極の中央部であって、前記対向電極の前記透明導電性基板側に配置される触媒層と、前記対向電極の前記触媒層が形成された側の前記第一電極取出部が形成された方向とは反対方向に配置され、前記対向電極から外側に向かって延びる帯状の第二電極取出部と、前記触媒層と前記第二電極とを接続する第二集電線と、前記多孔質半導体層と前記対向電極によって形成される空間内に配置される電荷輸送層と、前記透明導電性基板と前記対向電極の周縁部に配置され前記透明導電性基板と前記対向電極を接着し、前記電荷輸送層が系外に出ないよう封止する封止材と、を備える色素増感型太陽電池が、前記透明導電性基板の前記多孔質半導体層が形成された方向とは反対側に設置される第一樹脂フィルムと、前記対向導電性基板の前記触媒層が形成された方向とは反対側に設置される第二樹脂フィルムとで融着された色素増感型太陽電池モジュールにおいて、前記第一電極取出部は、前記第一樹脂フィルムと前記第二樹脂フィルムとが融着されたときに、前記両フィルムが前記第一電極取出部内で融着されるよう、前記第一樹脂フィルムと前記第二樹脂フィルムの接点部分に形成される第一融着孔隙部と、前記第一樹脂フィルムと前記第二樹脂フィルムより外側に形成され、前記第一樹脂フィルムと前記第二樹脂フィルムを融着させたのち、色素増感型太陽電池モジュール同士を連結する第一連結孔隙部とを備え、前記第二電極取出部は、前記第一樹脂フィルムと前記第二樹脂フィルムとが融着されたときに、前記第二電極取出部内で前記両フィルムが融着されるよう、前記第一樹脂フィルムと前記第二樹脂フィルムの接点部分に形成される第二融着孔隙部と、前記第一樹脂フィルムと前記第二樹脂フィルムより外側に形成され、前記第一樹脂フィルムと前記第二樹脂フィルムを融着させたのち、色素増感型太陽電池モジュール同士を連結する第二連結孔隙部とを備える色素増感型太陽電池モジュールを提供する。
【００１１】
本発明の第２態様によれば、前記連結空間部と前記樹脂フィルム融着部とが連結されている請求項１の色素増感型太陽電池モジュールを提供する。
【００１２】
本発明の第３態様によれば、前記第一電極取出部と前記第二電極取出部は、同一直線上に形成されている色素増感型太陽電池モジュールを提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、発電効率に優れた色素増感型太陽電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の色素増感型太陽電池モジュールの断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】本発明の色素増感型太陽電池の斜視図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ’断面図である。
【図５】本発明の色素増感型太陽電池の変形例における断面図である。
【図６】本発明の色素増感型太陽電池の変形例における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
下記で、本発明に係る実施形態を図面に基づいてさらに詳細に説明する。なお、本発明の実施例に記載した部位や部分の寸法、材質、形状、その相対位置などは、とくに特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１６】
＜色素増感型太陽電池＞
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る色素増感型太陽電池モジュール１の断面図である。図１に示すように、色素増感型太陽電池モジュール１は、色素増感型太陽電池２が第一樹脂フィルム３と第二樹脂フィルム４とで封着された構成からなっている。上記色素増感型太陽電池２は、第一透明基板５と第一透明導電膜層６からなる透明導電性基板７の上に、多孔質半導体間膜層８が形成され、多孔質半導体膜層８の上には、多孔質半導体膜層８とは離間して配置され、第二透明基板１０、第二透明導電膜層１１からなる対向電極９が形成されている。なお、対向電極９の上には触媒層１２が形成されている。また、対向電極９と透明導電性基板７とで形成される空間内には電荷輸送層１３が配置され、透明導電性基板７と対向電極９の周縁部には、電荷輸送層１３が系外にでないように透明導電性基板７と対向電極９を接着し電荷輸送層１３が系外に流出するのを防止する封止材１４が形成されている。そして、第一透明導電膜層５と第二透明導電膜層１１には、系内で発生した電子を系外に取出す第一電極取出部１５と第二電極取出部１６がそれぞれ接続されている。
【００１７】
図２は、実施の形態１に係る色素増感型太陽電池モジュール１のＡ−Ａ’断面図である。図２に示すように、多孔質半導体層８が形成された側（アノード側）の電極は、透明導電性基板７の上に周囲が凹凸形状である多孔質半導体層８が形成され、上記凹凸形状の凹部分から透明導電性基板７の一端に形成された第一電極取出部１５に向かって第一集電線１７が引き回されている。これによって、多孔質半導体層８から放出された電子を第一集電線１７を介して第一電極取出部１５から取り出せるようになっている。
【００１８】
なお、第一電極取出部１５は、透明導電性基板７の周縁部分の一端に形成され、その一端から外側に向かって延びている。そして、上記第一電極取出部１５には、第一樹脂フィルム３との接面部分に融着孔隙部１８が設けられている。融着孔隙部１８は、第一電極取出部１５内に設けられる円形もしくは多角形状の孔であり、この孔によって第一樹脂フィルム３と第二樹脂フィルム４を融密着させたときに、上記両フィルムが第一電極取出部１５上で溶融接着できるようになっている。その結果、本願の色素増感型太陽電池モジュール１は、外部からの水分の侵入を極めて抑制できるので、耐久性の高いものとなっている。
【００１９】
さらに、第一電極取出部１５は、第一樹脂フィルム３の外側に第一連結孔隙部１９を備えている。第一連結孔隙部１９は第一電極取出部１５内に設けられる円形もしくは多角形状の孔であり、この孔によって、本願の色素増感型太陽電池モジュール１は、他の色素増感型太陽電池との接続が可能となっている。その結果、図３に示すように、固定具２０を使用すれば、色素増感型太陽電池モジュール１同士を連結するときに半田や樹脂で固定する必要がなくなり、色素増感型太陽電池モジュール１同士の簡便な連結と位置あわせが可能になっている。
【００２０】
図４は、実施の形態１に係る色素増感型太陽電池モジュール１のＢ−Ｂ’断面図である。図４に示すように、対向電極９側（カソード側）は、第二透明導電膜層１１の上に周囲が凹凸形状である触媒層１２が形成され、上記凹凸形状の凹部分から対向電極９の一端に形成された第二電極取出部１６に向かって、第二集電線２１が引き回されている。これによって、第二電極取出部１６から供給された電子が第二透明導電膜層１１などを介して電荷輸送層１３に移動できるようになっている。
【００２１】
なお、第二電極取出部１６は、対向電極９の透明導電性基板７の周縁部分の一端に形成され、その一端から外側に向かって延びている。そして、上記第二電極取出部１６には、第二樹脂フィルム４との接面部分に第二融着孔隙部２２が設けられている。第二融着孔隙部２２は、第二電極取出部１６内に設けられる円形もしくは多角形状の孔であり、この孔によって第一樹脂フィルム３と第二樹脂フィルム４を融着したときに、上記両フィルムが第二融着孔隙部２１を介して第二電極取出部１６上で溶融接着できるようになっている。その結果、本願の色素増感型太陽電池モジュール１は、外部からの水分の侵入を極めて抑制できるので、耐久性の高いものとなっている。
【００２２】
さらに、第二電極取出部１６は、第二樹脂フィルム４の外側に第二連結孔隙部２３を備えている。図３に示すように、第二連結孔隙部２３は、第二電極取出部１６内に設けられる円形もしくは多角形状の孔であり、この孔によって他の色素増感型太陽電池モジュール１との接続（他の色素増感型太陽電池モジュール１における第一連結孔隙部１９との接続）が固定具２０を介して可能となっている。その結果、色素増感型太陽電池モジュール１同士を連結するときに半田や樹脂で固定する必要がなくなり、色素増感型太陽電池モジュール１同士の簡便な連結と位置あわせが可能になっている。
【００２３】
さらに、色素増感型太陽電池モジュール１は、第一電極取出部３と第二電極取出部４が同一直線上内に形成されていることが好ましい。その結果、他の色素増感型太陽電池モジュールと連結するときに、さらに簡便な連結と位置合わせが可能となるためである。
【００２４】
＜透明導電性基板＞
図１に示すように、透明導電性基板は、第一透明基板の上に透明導電膜層を形成した構成からなっている。
【００２５】
第一透明基板は、透明なガラス板やプラスチック板等から成り、その厚みは０．１〜５ｍｍ程度である。  
透明導電膜層は、増感色素から放出された電子を外部に取出すものであり、有機材料や無機材料からなる。
【００２６】
有機材料としては、導電性高分子材料を使用できる。上記導電性高分子材料の中でも、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）と３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＯＴ）を用いて作成される水分散ポリチオフェン誘導体（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）を用いることが好ましい。水分散ポリチオフェン誘導体（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）は透明性が高く、導電性も高い。そのため、水分散ポリチオフェン誘導体（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）を透明導電膜に用いることによって、色素増感型太陽電池内に外部からの光を効率的に取り込むことができるとともに、色素増感から発生した電子を効率的に電極取出部に輸送することができる。その結果、エネルギー効率の高い色素増感型太陽電池となるためである。また上記に加え、水分散ポリチオフェン誘導体（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）は水溶性であるので、上記透光性基板の上に容易に透明導電膜を形成できるといった長所も有する。
【００２７】
無機材料としては、フッ素ドープ錫酸化物、インジウム錫酸化物、ガリウムドープ亜鉛酸化物、アルミドープ亜鉛酸化物、またはニオブドープチタン酸化物などの無機酸化物を使用することができる。なお、透明導電膜の厚みは０．３〜２μｍ程度が好ましい。０．３μｍ未満では、シート抵抗が高くなり、色素増感型太陽電池の直列抵抗が高くなるため、フィルファクター特性が悪くなる傾向がある。この場合、透明導電膜は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、スプレー法等によって形成される。
【００２８】
さらに、透明導電膜はアクリル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニルなどのバインダー樹脂と、導電性ナノファイバーとから構成されていてもよい。この場合、透明導電膜は、塗装やインクジェットなどの方法で設けることができ、透明導電膜の厚みは数十ｎｍから数百ｎｍの範囲で適宜設定可能である。なお、厚みが数十ｎｍより薄いと層としての強度が不足し、厚みが数百ｎｍより厚いと層としての柔軟性がなくなり加工が困難となる。導電性ナノファイバーを構成する材料としては、カーボンナノファイバーのほか、金、銀、白金、銅、パラジウムなどの金属イオンを担持した前駆体表面にプローブの先端部から印加電圧又は電流を作用させ連続的にひき出して作製した金属ナノワイヤや、透光性基板上に原料ガスを導入しＣＶＤ法により作製したグラファイトナノファイバー、ペプチド又はその誘導体が自己組織化的に形成したナノファイバーに金粒子を付加してなるペプチドナノファイバーなどが挙げられる。
【００２９】
＜多孔質半導体層＞
多孔質半導体層は、増感色素を吸着し、増感色素から放出された電子を透明導電膜層に授与するものである。
【００３０】
多孔質半導体層としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）が最適であり、他の材料としては、チタン（Ｔｉ），亜鉛（Ｚｎ），錫（Ｓｎ），ニオブ（Ｎｂ），インジウム（Ｉｎ），イットリウム（Ｙ），ランタン（Ｌａ），ジルコニウム（Ｚｒ），タンタル（Ｔａ），ハフニウム（Ｈｆ），ストロンチウム（Ｓｒ），バリウム（Ｂａ），カルシウム（Ｃａ），バナジウム（Ｖ），タングステン（Ｗ）等の金属元素の少なくとも１種以上の金属酸化物半導体がよく、例えば、ＴｉＯ２、ＷＯ３、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、またはＳｒＴｉＯ３のうち少なくとも１つから成る。また窒素（Ｎ），炭素（Ｃ），フッ素（Ｆ），硫黄（Ｓ），塩素（Ｃｌ），リン（Ｐ）等の非金属元素の１種以上を含有していてもよい。酸化チタン等はいずれも電子エネルギーバンドギャップが可視光のエネルギーより大きい２〜５ｅＶの範囲にあり、好ましい。
【００３１】
多孔質半導体層としては、上記材料からなるとともに内部に微細な空孔を多数有する多孔質のｎ型酸化物半導体層であることが好ましい。さらに、上記空孔の直径は１０〜４０ｎｍであることが好ましい。直径が１０ｎｍ未満の場合、上記増感色素の浸透吸着が阻害され、上記増感色素について十分な吸着量が得られにくく、また、電解質の拡散が妨げられるために拡散抵抗が増大することから、光電変換効率が低下する傾向がある。４０ｎｍを超えると、多孔質半導体層の比表面積が減少するため上記交互共重合体の吸着量が減少し、さらに、光が透過しにくくなり、上記交互共重合体が光を吸収できなくなる。また、多孔質半導体層に注入された電荷の移動距離が長くなるため電荷の再結合によるロスがきくなること、さらに、電解質の拡散距離も増大するため拡散抵抗が増大することから、やはり光電変換効率が低下する傾向がある。
【００３２】
多孔質半導体層は、粒状体、または針状体，チューブ状体，柱状体等の線状体またはこれら種々の線状体が集合してなるものであることにより、増感色素を吸着する表面積が増え、光電変換効率を高めることができる。多孔質半導体層は、空孔率が２０〜８０％であることが好ましく、４０〜６０％であることがより好ましい。多孔質化により、緻密体である場合と比較して、光作用極層としての表面積を１０００倍以上に高めることができ、光吸収と光電変換と電子伝導を効率よく行うことができるためである。
【００３３】
なお、多孔質半導体層の空孔率は、ガス吸着測定装置を用いて窒素ガス吸着法によって試料の等温吸着曲線を求め、ＢＪＨ（Barrett-Joyner-Halenda）法，ＣＩ（Chemical Ionizati-on）法，ＤＨ（Dollimore-Heal）法等によって空孔容積を求め、これと試料の粒子密度から得ることができる。
【００３４】
多孔質半導体層の形状は、その表面積が大きくかつ電気抵抗が小さいものがよく、例えば微細粒子もしくは微細線状体からなるのがよい。その平均粒径もしくは平均線径は５〜５００ｎｍであるのがよく、より好適には１０〜２００ｎｍである。平均粒径もしくは平均線径が５ｎｍ未満であると材料の微細化ができず、５００ｎｍを超えると接合面積が小さくなり、光電流が著しく小さくなるためである。
【００３５】
なお、多孔質半導体層を微粒子の多孔質から構成することにより、微細孔に上記交互共重合体を担持し表面が凹凸状となり光閉じ込め効果をもたらすため、光電変換効率をより高めることができる。
【００３６】
また、多孔質半導体層の厚みは１〜１５μｍであることが好ましい。厚みが１μｍ未満であると光電変換作用が著しく小さくなって実用に適さず、１５μｍを超えて厚みが厚くなると、多孔質半導体層と対向電極の絶縁が困難になる。
【００３７】
さらに、多孔質半導体層は、酸化物半導体微粒子の焼結体から成るとともに、酸化物半導体微粒子の平均粒径が透光性基板側より厚み方向に漸次大きくなっていることが好ましく、例えば多孔質半導体層が酸化物半導体微粒子の平均粒径が異なる２層の積層体からなることが好ましい。具体的には、透明導電膜上に平均粒径が小さい酸化物半導体微粒子を用い、その形成した半導体層の上に平均粒径が大きい酸化物半導体微粒子（散乱粒子）を用いることで、平均粒径が大きい多孔質半導体層によって光散乱と光反射による光閉じ込め効果が生じ、光電変換効率を高めることができる。
【００３８】
より具体的には、平均粒径が小さい酸化物半導体微粒子として、平均粒径が約２０ｎｍのものを１００ｗｔ％（重量％）使用し、平均粒径が大きい酸化物半導体微粒子として、平均粒径が約１０ｎｍのものを１０ｗｔ％、および平均粒径が約４００ｎｍのものを９０ｗｔ％混合して使用する。これらの重量比、平均粒径、それぞれの膜厚を変えることによって、最適な光閉じ込め効果が得られる。
【００３９】
なお、多孔質半導体層は、酸化物半導体を高分子および溶剤に分散させたペーストを印刷し、焼結させることにより形成する。例えば、多孔質半導体層が酸化チタンからなる場合、以下のようにして形成される。まず、ＴｉＯ２のアナターゼ粉末に酢酸を添加した後、脱イオン水とエタノールともに混練し、溶媒と高分子で安定化させた酸化チタンのペーストを調製する。調製したペーストをスクリーン印刷法、ドクターブレード法、バーコート法によって透明導電膜上に一定速度で塗布し、大気中で４００〜６００℃で、１０〜６０分、好適には２０〜４０分加熱処理することにより、多孔質半導体層を得る。
【００４０】
＜増感色素＞
増感色素は電子を多孔質半導体層に放出するとともに、色素増感型太陽電池の表面に多様な色彩を付与するものである。
【００４１】
そのような、増感色素としては、有機色素または金属錯体色素を使用することができ、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、金属錯体色素では、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。例えば、酸化物半導体膜だけでは、可視光（４００〜８００ｎｍ程度の波長）を殆ど吸収できないが、ルテニウム錯体を担持させることにより、大幅に可視光まで取り込んで光電変換できるようになる。
【００４２】
増感色素の多孔質半導体層への吸着は、インクジェット法などの印刷法を用いて行う。なお、吸着後、余分な増感色素と残った液剤を除去するため、全体をエタノールですすぎ洗浄し、窒素でブロー乾燥する。
【００４３】
また、多孔質半導体層に増感色素を効率的に吸着させるためには、増感色素に少なくとも１個以上のカルボキシル基，スルホニル基，ヒドロキサム酸基，アルコキシ基，アリール基，ホスホリル基等を置換基として有することが有効である。これら置換基は増感色素自体を多孔質半導体層に強固に化学吸着させることができ、励起状態の増感色素から多孔質の半導体層へ容易に電荷移動できるものであるためである。色素を吸着させる方法としては、例えば基板上に形成された多孔質半導体層を、増感色素を溶解した溶液に浸漬する方法が挙げられる。
【００４４】
多孔質半導体層に増感色素を吸着させる際の増感色素を溶解させる溶液の溶媒としては、エタノール等のアルコール類，アセトン等のケトン類，ジエチルエーテル等のエーテル類，アセトニトリル等の窒素化合物等を１種または２種以上混合したものが挙げられる。溶液中の増感色素の濃度は５×１０−５〜２×１０−３ｍｏｌ／ｌ（ｌ（リットル）：１０００ｃｍ３）程度が好ましい。
【００４５】
＜電荷輸送層＞
電荷輸送層は、対向電極（カソード側）から供給された電子を、増感色素に供与する層である。
【００４６】
電荷輸送層の材質としては、液状電解質もしくはゲル状電解質を用いることが好ましい。電荷の輸送特性に優れる液状電解質もしくはゲル状電解質を用いることによって、光電変換効率が向上する。また、電荷輸送層はポリマー電解質等の固体電解質、ポリチオフェン・ポリピロール，ポリフェニレンビニレン等の導電性ポリマー、またはフラーレン誘導体，ペンタセン誘導体，ペリレン誘導体，トリフェニルジアミン誘導体等の有機分子電子輸送剤から成るものであってもよい。
【００４７】
なお、電荷輸送層はヨウ素／ヨウ化物塩，臭素／臭化物塩，コバルト錯体およびフェロシアン化カリウム等を含む。
【００４８】
電荷輸送層の厚みは１〜５００μｍであることが好ましい。５００μｍを超えると電荷輸送時に抵抗が大きくなり、色素増感型太陽電池の高効率化ができない。
【００４９】
＜対向電極＞
対向電極は、カソード電極を構成するものであり、アノード側から送られてきた電子を電荷輸送層に供与するものである。なお、対向電極は第二透明基板の上に、第二透明導電層がこの順番で形成された構成からなっている。
【００５０】
第二透明基板は、ガラス板やプラスチック板等から成り、厚みは０．１〜２０ｍｍ程度である。
【００５１】
第二透明導電層の材質としては、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、スズドープインジウム（ＩＴＯ）アルミドープ亜鉛（ＡＺＯ）、ガリウムドープ亜鉛（ＧＺＯ）、ニオブドープ酸化チタン（ＮＴＯ）などが挙げられる。上記の中でも、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）を用いることが好ましい。フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）を用いることによって、色素増感型太陽電池の変換効率が向上する。
【００５２】
第二透明導電層の厚みは、０．１〜１０μｍであることが好ましい。０．１μｍ未満では、高い導電度を得ることができない。１０μｍを超えると、色素増感型太陽電池が光を透過することができない。なお第二透明導電層はケミカルベーパーディポジション（ＣＶＤ）、スプレー熱分解法（ＳＰＤ）、スパッタリングなどの方法によって、第二透明基板の上に形成される。
【００５３】
触媒層は、対向電極の上に形成されるものである。触媒層の材質としては、白金、炭素、ポリチオフェン誘導体などが挙げられる。上記の中でも、白金を用いることが好ましい。白金を用いることによって、変換効率と透明性が向上する。触媒層の厚みは０．１〜１００ nｍであることが好ましい。０．１μｍ未満では、電荷輸送層を構成する材料を還元できない。１００μｍを超えると、コストがかかりすぎる。さらには、光を透過する色素増感型太陽電池を作成することができない。なお、触媒層はドクターブレード、スクリーン印刷、スプレー塗布、インクジェットなどの方法によって、導電層の上に形成される。
【００５４】
＜封止材＞
封止材は、電荷輸送層を色素増感型太陽電池内に封止する部材である。封止材が電荷輸送層を封止するため、光電変換素子の光照射および高温加熱に対する耐久性及び信頼性を有効に保持できる。即ち、電荷輸送層が光照射および高温加熱によって色素増感型太陽電池から漏出するのを有効に抑えることができる。
【００５５】
封止材の材質としては、アクリレート系のＵＶ硬化樹脂、ポリエチレン，ポリプロピレン，エポキシ樹脂，フッ素樹脂またはシリコーン樹脂等の樹脂接着剤、もしくはガラスフリット，セラミックス等の無機接着剤を挙げることができる。
【００５６】
封止材の厚み（高さ）は、０．５〜５００μｍであることが好ましい。０．５μｍ未満では、多孔質半導体層の厚さが０．５μｍ以下となり、色素が光を十分吸収できなくなってしまう。なお、５００μｍを超えると、電荷輸送層が５００μｍ近くになり、内部抵抗が大きくなる。なお、封止部材はホットプレス、ＵＶ硬化などの方法によって形成される。
【００５７】
＜第一集電線、第二集電線＞
第一集電線は、多孔質半導体層と第一電極取出部とを電気的に接続するために形成され、銀ペーストにより構成される。なお、第一集電線は、導電粒子とガラス微粒子とから構成されていてもよい。この場合、導電性粒子が７０〜９５重量％程度含有されていることが好ましい。導電性粒子の含有量が７０重量％未満では、導電性が悪くなり、９５重量％を超えると、印刷パターン形成が困難となる。また、導電性粒子の平均粒径は０．５〜１５μｍが好ましい。０．５μｍ未満では、導電率への寄与が小さくなり、１５μｍを超えると、望ましいパターン精度が得られ難くなる。
【００５８】
なお、導電粒子としては、アルミニウム，クロム，ニッケル，コバルト及びチタンなどが挙げられる。ガラス微粒子としては、低融点ガラスが挙げられる。
【００５９】
集電線の幅は２０〜１４０μｍが好ましい。２０μｍ未満では集電線の抵抗値が高くなり、１４０μｍを越えると発電効率が下がる。集電線の厚みは、０．５μｍ〜１０μｍであることが好ましい。０．５μｍ未満であると抵抗値が高くなり、１０μｍを越えると集電線の形成が困難となる。さらには対向電極との距離が広がり効率が悪くなったり、多孔質半導体層での散乱強度の低下が発生し易くなる。１４０μｍを超えると、電解質において電流損失が増大し易くなる。
【００６０】
なお、第一集電線を覆うように保護層が設けられていてもよい。保護層は、電荷移動層を構成する電解質から集電線を保護するものである。保護層は、Ｂｉ２Ｏ３，ＺｎＯ，Ｂ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＭｇＯ等を含むガラスから構成される。集電線を覆う保護層の厚みは１００〜３００μｍが好ましい。１００μｍ未満では、集電線がパターン精度の不具合で電解質液層に露出し易くなり、３００μｍを超えると、受光面積が小さくなる。
【００６１】
第二集電線は、触媒層と第二電極取出部と電気的に接続するために形成され、導電粒子とガラス微粒子とから構成される。なお、第二集電線の構成、形成方法は第一集電線の場合と同様である。
【００６２】
＜第一電極取出部、第二電極取出部＞
第一電極取出部は、第一集電線から受け取った電子を対向導電性基板側（カソード側）へと移動させる部材であり、透明導電性基板の一方端に形成される。第一電極取出部の材質としては、銅、アルミニウム、鉄、ステンレスなどが挙げられる。なお、第一電極取出部の長さは、５ｍｍ〜５０ｍｍであることが好ましく、幅は２０ｍｍ〜１２０ｍｍであることが好ましい。
【００６３】
なお、第一電極取出部は、第一融着孔隙部と第一連結孔隙部を備えている。第一融着孔隙部は、円形状または多角形上の孔であり、第一樹脂フィルムと第二樹脂フィルムを融着させたときに、第一電極取出部上で両フィルムを融着させるものである。そのような、第一融着孔隙部としては、電極取出部の長さ方向に５ｍｍ〜５５ｍｍの長さを備えていることが好ましい。第一融着孔隙部が上記方向に５ｍｍ以上ないと、ガスバリアフィルムの融着面積が不足し、反対に５５ｍｍを超えると電極取出部の耐久性に問題が生じる。さらに、第一融着孔隙部は、電極取出部の幅方向に３ｍｍ〜４５ｍｍの長さを備えていることが好ましい。第一融着孔隙部が上記方向に３ｍｍ以上ないと、ガスバリアフィルムの融着面積が不足し、４５ｍｍを超えると、集電線への接続が困難となる。
【００６４】
第一連結孔隙部は、円形状または多角形上の孔であり、色素増感型太陽電池同士モジュールを連結するためのものである。なお、図３に示すように他の色素増感型太陽電池モジュール１との連結は、本願モジュールの第一連結孔隙部１９と、第二連結孔隙部２３とを重ね合わせ、両連結孔隙部を固定具２０で止めることにより行う。第一連結孔隙部は、円形状または多角形上の孔であり、色素増感型太陽電池同士モジュールを連結するためのものである。なお、図３に示すように他の色素増感型太陽電池モジュール１との連結は、本願モジュールの第一連結孔隙部１９と、第二連結孔隙部２３とを重ね合わせ、両連結孔隙部を固定具２０で止めることにより行う。そのような、第一連結孔隙部としては、電極取出部の長さ方向に５ｍｍ〜５５ｍｍの長さを備えていることが好ましい。第一連結孔隙部が上記方向に５ｍｍ以上ないと、固定具の挿入が困難となり、反対に５５ｍｍを超えると電極取出部の耐久性に問題が生じる。さらに、第一連結孔隙部は、電極取出部の幅方向に３ｍｍ〜４５ｍｍの長さを備えていることが好ましい。第一連結孔隙部が上記方向に電極取出部の幅方向に３ｍｍ以上ないと、固定具の挿入が困難となり、４５ｍｍを超えると集電線への接続が困難となる。
【００６５】
第二電極取出部は、透明導電性基板から送り出されてきた電子を、第二集電線、触媒層を介して電荷輸送層へと移動させる部材である。第二電極取出部の形状、材質は、第一電極取出部と同様である。
【００６６】
なお、第二電極取出部は、第二融着孔隙部と第二連結孔隙部を備えている。図３に示すように、第二融着孔隙部２２と第二連結孔隙部２３は、円形状または多角形状の孔であり、第二融着孔隙部２２は第一樹脂フィルム３と第二樹脂フィルム４を融着させたときに、第二電極取出部１６上で両フィルムを融着するためのものである。また、第二連結孔隙部２２は、固定具２０によって第一連結孔隙部１９と連結して色素増感型太陽電池モジュール１同士を一体化するものである。固定具としては、歯止め材やステープルなどが挙げられる。なお、第二融着孔隙部と第二連結孔隙部の大きさなどは、それぞれ第一融着孔隙部と第一連結孔隙部と同じである。
【００６７】
＜第一樹脂フィルム、第二樹脂フィルム＞
第一樹脂フィルムと第二樹脂フィルムは、それぞれ透明導電性基板と対向導電性基板側から色素増感型太陽電池を融着されるものであり、水蒸気透過性、ガスバリア性、透明性、強度、耐候性に優れている。ガスバリア性を有することにより、電解液の枯渇が抑制できるだけでなく、外部から酸素等の侵入を抑制できるため、色素増感型太陽電池の酸化による劣化を抑制できる。そのような、第一樹脂フィルムと第二樹脂フィルムを構成する材料としては、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリビニルアルコール、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、その他等の樹脂を挙げることができる。また、第一樹脂フィルムと第二樹脂フィルムの厚さは、２０μｍ〜５００μｍであることが好ましい。さらに好ましくは、５０μｍ〜３００μｍである。上記範囲であると、融着孔隙間部に溶融したフィルムが入りやすくなるためである。
【００６８】
（実施の形態２）
図５は、実施の形態２における透明導電性基板側の平面図である。図６は、実施の形態２における対向電極側の平面図である。実施の形態２の基本的な構成は、実施の形態１によるものと同様なので、本願では相違部分についてのみ説明する。図５、図６に示すように、実施の形態２の第一電極取出部１５は、第一融着孔隙部１８と第一連結孔隙部１９とが一体となり、全体として枠状構造を有している。これは、第二電極取出部１６についても同様である。このように構成されることにより集電線と取出部が２箇所で接続されるので、電極取出部の接続不良による問題が発生しにくいという効果を奏する。
【符号の説明】
【００６９】
１：色素増感型太陽電池モジュール
２：色素増感型太陽電池
３：第一樹脂フィルム
４：第二樹脂フィルム
５：第一透明基板
６：透明導電層
７：透明導電性基板
８：多孔質半導体層
９：対向電極
１０：第二透明基板
１１：第二透明導電層
１２：触媒層
１３：電荷輸送層
１４：封止材
１５：第一電極取出部
１６：第二電極取出部
１７：集電線
１８：第一融着孔隙部
１９：第一連結孔隙部
２０：固定具
２１：集電線
２２：第二融着孔隙部
２３：第二連結孔隙部
【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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