(57)【要約】【課題】Ｚモジュール構造の色素増感型太陽電池を簡単に作れる技術を提供する。【解決手段】色素増感型太陽電池は、１つの接続片１１１Ｃと、その接続片１１１Ｃで電気的に接続された対向電極１１１Ａ、及び作用電極１１１Ｂを備えている。そして、接続片１１１Ｃと、それにより電気的に接続された対向電極１１１Ａ、及び作用電極１１１Ｂは、一枚物のシートである、導電性を有する金属製のメッシュを折り曲げて形成されている。【選択図】図１
2014179254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面状の広がりを持つとともに、透光性を有する第１封止材と、
面状の広がりを持つ、前記第１封止材と所定の間隔を開けて配された、第２封止材と、
前記第１封止材とその一面を当接させられた、多数の膜状の対向電極と、
前記第２封止材とその一面を当接させられるとともに、そのそれぞれが前記対向電極と対向させられた、多数の膜状の作用電極と、
前記対向電極のそれぞれと、前記作用電極のそれぞれとを電気的に接続する接続片と、
前記第１封止材と、前記第２封止材との間に、前記対向電極、及び前記作用電極と接触するようにして水密に封止された電解液と、
を有してなるＺモジュール構造の色素増感型太陽電池であって、
１つの接続片と、その接続片で電気的に接続された対向電極、及び作用電極とは、透光性を有し、少なくともその両表面が導電性を有する一枚物のシートである導電シートを折り曲げたものとされている、
色素増感型太陽電池。
【請求項２】
１つの接続片と、その接続片で電気的に接続された対向電極、及び作用電極とは、前記導電シートを平行に山折りと谷折りをすることにより形成されており、
前記山折りの折目と前記谷折りの折目の間の部分が接続片に、前記山折りの折目の外側と前記谷折りの折目の外側の一方が前記対向電極に、他方が前記作用電極に、それぞれ相当するようになっている、
請求項１記載の色素増感型太陽電池。
【請求項３】
前記導電シートは矩形であり、前記山折りの折目と前記谷折りの折目はともに、前記導電シートの一辺に平行とされている、
請求項２記載の色素増感型太陽電池。
【請求項４】
１つの接続片と、その接続片で電気的に接続された対向電極、及び作用電極とは、前記導電シートを平行に２回谷折りすることにより形成されており、
前記２回の谷折りの折目の間の部分が接続片に、前記谷折りの折目の外側の一方が前記対向電極に、他方が前記作用電極に、それぞれ相当するようになっている、
請求項１記載の色素増感型太陽電池。
【請求項５】
前記導電シートは同じ大きさ、形状の２つの矩形部分と、前記矩形部分同士を繋ぐ矩形の接続部分とを備えており、
前記２つの矩形部分は、それらの長さの等しい一辺同士が、平行であり、所定の距離だけ平行に離され、且つそれら一辺同士の一部のみが対向するような位置関係とされているとともに、
前記接続片は、前記一辺同士の一部が対向している部分で前記２つの矩形部分を繋ぐようになっており、
前記２回の谷折りの折目は、前記接続片の部分に位置するようにされている、
請求項４記載の色素増感型太陽電池。
【請求項６】
前記導電シートは、導電性を有する多数の縦線、及び横線を含む金属製のメッシュである、
請求項１〜５のいずれかに記載の色素増感型太陽電池。
【請求項７】
前記導電シートは、透明又は半透明のフィルムに導電ポリマーを塗布したものである、
請求項１〜５のいずれかに記載の色素増感型太陽電池。
【請求項８】
前記第１封止材と、前記第２封止材の双方が、膜材である、
請求項１記載の色素増感型太陽電池。
【請求項９】
前記第１封止材と、前記第２封止材の双方が、所定範囲の伸びが許容された膜材である、
請求項８記載の色素増感型太陽電池。
【請求項１０】
前記第１封止材と、前記第２封止材の少なくとも一方が、板材である、
請求項１記載の色素増感型太陽電池。
【請求項１１】
前記第１封止材と、前記第２封止材の双方が、所定範囲の伸びが許容された膜材であり、
色素増感型太陽電池は全体として矩形とされ、
前記色素増感型太陽電池の矩形形状の一辺である基準辺と、前記対向電極中の縦線及び横線がなす角のうちの小さい方がいずれも３０°〜６０°であり、且つ前記基準辺と、前記作用電極中の縦線及び横線がなす角のうちの小さい方がいずれも３０°〜６０°となっている、
請求項６記載の色素増感型太陽電池。
【請求項１２】
Ｚモジュール構造の色素増感型太陽電池の製造方法であって、
透光性を有し、少なくともその両表面が導電性を有する一枚物のシートである導電シートを折り曲げたものを多数作成し、
作成したその折り曲げられた導電シートを、１つの接続片と、その接続片で電気的に接続された対向電極、及び作用電極として用いる、
色素増感型太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
前記第１封止材と、前記第２封止材の双方が、所定範囲の伸びが許容された膜材である、請求項６記載の色素増感型太陽電池の施工方法であって、
施工時における色素増感型太陽電池の向きを、施工後に張力の入る方向として予定されている方向に沿う線である基準線と、前記対向電極中の縦線及び横線がなす角のうちの小さい方がいずれも３０°〜６０°であり、且つ前記基準線と、前記作用電極中の縦線及び横線がなす角のうちの小さい方がいずれも３０°〜６０°となるようにする、
色素増感型太陽電池の施工方法。
【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する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池の一ジャンルとして、色素増感型太陽電池が知られている。色素増感型太陽電池は、概ね以下のような構造である。
色素増感型太陽電池は、所定の距離を開けて配された板状或いは膜状の２枚の封止材を有する。両封止材全体の少なくとも一部は透光性を有しており、また、両封止材は互いに内側面（本願では、各封止材が有する面のうちお互いに対向する面を封止材の「内側面」と称する。他方、各封止材の内側面とは反対側の面を「外側面」と称する。）を対向させた状態とされている。色素増感型太陽電池は、また、封止材の内側に、対向電極（正極）と、作用電極（負極）と呼ばれる２つの電極を有する。
作用電極には、金属酸化物を介して色素が付着されている。作用電極には、また、両封止材のうちの透光性を有する部分から入ってきた光（例えば、太陽光）が当たるようになっている。色素は、光を受け励起し、電子を放出するようなものとされている。
光を受けた色素から放出された電子は、金属酸化物、作用電極、他方の封止材を介して外部に取り出される。他方、対向電極と作用電極との間に挟まれた空間の中には、対向電極から電子を受け取り、その電子を励起した色素に渡して励起した色素を通常の状態に戻す電解質、を含む電解液が充填されている。これら、色素、金属酸化物、電解質の存在により、電子は、色素→金属酸化物→作用電極→外部→対向電極→電解質→色素と循環することになる。
このような動作原理により、色素増感型太陽電池は、光を受けたときに起電力を生じ、電池として機能することになる。
このような色素増感型太陽電池は、その製造が比較的容易で、低エネルギーで生産でき、また、板状とするばかりではなく、封止材と対向電極及び作用電極とを可撓性を有する材料とすることにより、可撓性を持つシート状のものとすることができる等の利点があり、今後の実用化に大きな期待が持たれている。
【０００３】
ところで、上述した色素増感型太陽電池の動作原理は事実上セルと呼ばれる発電の最小単位についてのものである。実際の色素増感型太陽電池は、セルを複数直列接続したモジュール構造を採用している。全体として板状、或いはシート状の色素増感型太陽電池が採用しうるモジュール構造として一般に、Ｗモジュール構造やＺモジュール構造等が知られている。
Ｗモジュール構造とＺモジュール構造ではともに、一般に、矩形の対向電極と作用電極とが用いられる。ここでは、一例として、対向電極と作用電極の双方が、同幅の細長い矩形、言い換えれば同幅の帯状の形状であるものとして従来技術の説明を行う。
【０００４】
Ｗモジュール構造は、図７に示したようなものとされている。
Ｗモジュール構造では、１つずつの対向電極９０１Ａと作用電極９０１Ｂの長さ方向の縁部同士を互いに電気的に接続した対向電極９０１Ａと作用電極９０１Ｂのペア（取り敢えず、「対電極９０１」と呼ぶ。）が多数用いられる。この対向電極９０１Ａと作用電極９０１Ｂのペアは、通常一枚の基板（例えば、一枚の金属の箔）として構成される。一方の封止材９０２の内側面には、この対向電極９０１Ａと作用電極９０１Ｂを含む対電極９０１が、その長さ方向が揃うようにして、多数連続して並べて配置される。このとき、ある対電極９０１に含まれる対向電極９０１Ａと作用電極９０１Ｂはそれぞれ、対向電極９０１Ａは隣接する対電極９０１に含まれた作用電極９０１Ｂと隣り合うように、作用電極９０１Ｂは隣接する対電極９０１に含まれた対向電極９０１Ａとそれぞれ隣り合うようにされる。また、隣接する２つの対電極９０１にそれぞれ含まれている、隣り合っている対向電極９０１Ａと作用電極９０１Ｂは、それらが互いに電気的に接続されないように、若干の隙間を開けて配置される。
他方の封止材９０３の内側面にも同様の構造が形成される。
従来のＺモジュール構造の上記各封止材の少なくとも内側面のうち対向電極が当接させられる部分には一般に、導電性が与えられている。かかる導電性は、封止材の該当部分に、例えば透明な導電性ポリマーを塗布して透明電極層を形成することにより与えることができる。つまり、封止材の内側面には、所定のパターンによる透明電極層が設けられている。かかるパターンは、封止材の内側面の全面に透明電極層を設けた後透明電極層の一部を削り取ることにより、或いは封止材の内側面にパターンに相当したマスクをした後透明電極層を形成することにより、形成される。
そして、一方の封止材９０２と他方の封止材９０３とが、それらの内側面を対向させた状態で、配置される。一方の封止材９０２に設けられた対電極９０１の長さ方向と、他方の封止材９０３に設けられた対電極９０１の長さ方向は一致するようにされる。
このとき、一方の封止材９０２側の対向電極９０１Ａと他方の封止材９０３側の作用電極９０１Ｂが対向し、一方の封止材９０２側の作用電極９０１Ｂと他方の封止材９０３側の対向電極９０１Ａが対向するようにされる。一方の封止材９０２側の対向電極９０１Ａと他方の封止材９０３側の作用電極９０１Ｂに挟まれた部分、及び一方の封止材９０２側の作用電極９０１Ｂと他方の封止材９０３側の対向電極９０１Ａに挟まれた部分が、上述のセルＳとなる。
このようなＷモジュール構造は、作用電極９０１Ｂと対向電極９０１Ａを一枚の基板として構成するので、作用電極９０１Ｂと対向電極９０１Ａを直列接続するのが容易であるから、後述するＺモジュール構造と比べて製造が容易であるという長所がある。反面、Ｗモジュール構造は、一方の封止材９０２側にも他方の封止材９０３側にも、作用電極９０１Ｂと対向電極９０１Ａとが配列されるので、一方の封止材９０２と他方の封止材９０３がともに透光性を有するのであれば、色素増感型太陽電池のいずれの面に光を照射した場合でも発電を行えるものの、光の照射がその一面側にしかなされない場合（実際は、そのような場合が多い。）における発電の有効面積（作用電極９０１Ｂの面積）が略半分になるという短所がある。
【０００５】
Ｚモジュール構造は図８に示されたようなものとされている。
Ｚモジュール構造では、一方の封止材９０２の内側面に、多数の対向電極９０１Ａが、それらの長さ方向を揃え、且つそれらが互いに電気的に接続されないように隣接するものとの長さ方向の両縁部に僅かに隙間を開けて、配置される。また、他方の封止材９０３の内側面に、多数の作用電極９０１Ｂが、それらの長さ方向を揃え、且つそれらが互いに電気的に接続されないように隣接するものとの長さ方向の両縁部に僅かに隙間を開けて、配置される。
そして、一方の封止材９０２と他方の封止材９０３とが、それらの内側面を対向させた状態で、配置される。このとき、一方の封止材９０２側の対向電極９０１Ａのそれぞれと、他方の封止材９０３側の作用電極９０１Ｂのそれぞれとが対向するようにされる。
またＺモジュール構造では、ある対向電極９０１Ａの長さ方向の縁部と、その対向電極９０１Ａと対向している作用電極９０１Ｂの隣に位置する作用電極９０１Ｂの縁部とが、導電性を有する接続片９０１Ｃによって電気的に接続されている。接続片９０１Ｃによる電気的接続は、すべての対向電極９０１Ａの縁部について行われている。
一方の封止材９０２側の対向電極９０１Ａと、それと対応する他方の封止材９０３側の作用電極９０１Ｂとに挟まれた空間が、上述したセルＳとなる。
このようなＺモジュール構造は、色素増感型太陽電池への光の照射がその一面側にしかなされない場合であっても、そちら側に作用電極９０１Ｂが設けられている、透光性の与えられた他方の封止材９０３側の面を向けていれば、発電についての有効面積が大きい（Ｗモジュール構造の略２倍）という長所がある。反面Ｚモジュール構造では、同一平面上にない対向電極９０１Ａと作用電極９０１Ｂの接続片９０１Ｃによる電気的な接続を多数の箇所で行わなければならない関係で、Ｗモジュール構造に比してその製造に手間、コストがかかると共に上記接続部の信頼性確保が非常に困難であるという短所がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のような長所、短所をそれぞれ備えたＷモジュール構造とＺモジュール構造ではあるが、本願発明者は、実用時における発電についての有効面積が大きなＺモジュール構造の色素増感型太陽電池こそ、その普及が図られるべきと考えた。
そのためには、その短所である製造に手間、コストがかかると共に電極同士の接続部の信頼性確保が非常に困難であるという点の改良が必要である。
【０００７】
本発明は、Ｚモジュール構造の色素増感型太陽電池の製造（対向電極と作用電極の電気的な接続）における手間、コストを減じるとともに、電極同士の接続部の信頼性確保を実現する技術を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本願発明者は以下の色素増感型太陽電池を提案する。
その色素増感型太陽電池は、面状の広がりを持つとともに、透光性を有する第１封止材と、面状の広がりを持つ、前記第１封止材と所定の間隔を開けて配された、第２封止材と、前記第１封止材とその一面を当接させられた、多数の膜状の対向電極と、前記第２封止材とその一面を当接させられるとともに、そのそれぞれが前記対向電極と対向させられた、多数の膜状の作用電極と、前記対向電極のそれぞれと、前記作用電極のそれぞれとを電気的に接続する接続片と、前記第１封止材と、前記第２封止材との間に、前記対向電極、及び前記作用電極と接触するようにして水密に封止された電解液と、を有してなるＺモジュール構造の色素増感型太陽電池である。
つまり、本願発明の色素増感型太陽電池の構造は、基本的には従来からあるＺモジュール構造の色素増感型太陽電池と変わらない。
ただし、本願発明の色素増感型太陽電池では、１つの接続片と、その接続片で電気的に接続された対向電極、及び作用電極とは、透光性を有し、少なくともその両表面が導電性を有する一枚物のシートである導電シートを折り曲げたものとされている。
なお、本願の明細書における「導電シートを折り曲げる」の語は、シートを湾曲させるという概念を含む。というより、ある程度小さな曲率でシートを湾曲させるという方が実際に近い。作用電極には、従来技術で説明したように金属酸化物を介して色素が付着されているが、鋭角な折目をつけるようにして導電シートを折り曲げた場合には、折目の部分の周囲に付着していた金属酸化物が脱落するおそれがある。そのようなことを避けるには、ある程度小さな曲率でシートを湾曲させるのが実用的である。
【０００９】
本願の色素増感型太陽電池では、従来であれば、接続片と、接続片で後から電気的に接続されていた対向電極と、作用電極とが、一枚物のシートである導電シートを折り曲げたものとされている。つまり、本願発明の色素増感型太陽電池で用いられる接続片と、その接続片で電気的に接続された対向電極、及び作用電極では、対向電極と、作用電極とが、当初から接続片で接続された状態となっているから、対向電極と作用電極とを接続片で電気的に接続するという従来手間とコストがかかっていた作業が不要となる。導電シートを折り曲げる作業は生じるものの、その手間、コストは、多くの対向電極と作用電極を接続片で電気的に接続していく手間、コストに比べれば遥かに小さい。
また、上記接続作業が不要であり、対向電極と作用電極とがそもそも一枚物のシートから作られるのであるから、電極同士の接続部において接続不良による発電不良が発生する可能性もない。
【００１０】
導電シートは、例えば、以下のように作ることができる。
１つの接続片と、その接続片で電気的に接続された対向電極、及び作用電極とは、前記導電シートを平行に山折りと谷折りをすることにより形成されており、前記山折りの折目と前記谷折りの折目の間の部分が接続片に、前記山折りの折目の外側と前記谷折りの折目の外側の一方が前記対向電極に、他方が前記作用電極に、それぞれ相当するようになっていてもよい。なお、この場合の「折目」の用語は、山折り、谷折りの用語を使用する関係上便宜的に用いられているものであり、「導電シートを折り曲げる」の語に、上述のように、シートを湾曲させるという概念が含まれるのであるから、「折目」の用語は、ある程度小さな曲率でシートが湾曲された部分という概念も含む。本願明細書では、「折目」の語をそのような意味で用いる。
この場合、前記導電シートは矩形であり、前記山折りの折目と前記谷折りの折目はともに、前記導電シートの一辺に平行とされていてもよい。
或いは、１つの接続片と、その接続片で電気的に接続された対向電極、及び作用電極とは、前記導電シートを平行に２回谷折りすることにより形成されており、前記２回の谷折りの折目の間の部分が接続片に、前記谷折りの折目の外側の一方が前記対向電極に、他方が前記作用電極に、それぞれ相当するようになっていてもよい。
この場合、前記導電シートは同じ大きさ、形状の２つの矩形部分と、前記矩形部分同士を繋ぐ矩形の接続部分とを備えており、前記２つの矩形部分は、それらの長さの等しい一辺同士が、平行であり、所定の距離だけ平行に離され、且つそれら一辺同士の一部のみが対向するような位置関係とされているとともに、前記接続片は、前記一辺同士の一部が対向している部分で前記２つの矩形部分を繋ぐようになっており、前記２回の谷折りの折目は、前記接続片の部分に位置するようにされていてもよい。この場合の接続部は例えば、矩形とすることができ、特には、一辺同士の対向する部分に相当する向かい合う２辺を持つ矩形とすることができる。
【００１１】
本願発明における前記導電シートは、少なくともその両表面に導電性を有し、且つ透光性を有するものであり、折曲げ可能なものである必要があるが、それ以外には特に制限はない。
本願発明における導電シートは例えば、導電性を有する多数の縦線、及び横線を含む金属製のメッシュであっても良い。
また、前記導電シートは、透明又は半透明のフィルムに導電ポリマーを塗布したものであっても良い。
【００１２】
本願の色素増感型太陽電池は、シート状、或いは板状となる。
前記第１封止材と、前記第２封止材の双方が、膜材である場合には、本願の色素増感型太陽電池はシート状となる。この場合、前記第１封止材と、前記第２封止材の双方が、所定範囲の伸びが許容された膜材であっても良い。全体としてシート状の色素増感型太陽電池は、例えば建築用の膜材料として用いることも可能であるが、そのような場合には施工後の色素増感型太陽電池にテンションを入れることが必要となる場合も多い。また、施工後の色素増感型太陽電池に風雨などによりテンションがかかることもある。第１封止材と、第２封止材の双方が、所定範囲の伸びが許容された膜材である場合には、テンションを入れた、或いは入れられたときに、第１封止材と、第２封止材が破損することを防げる。
前記第１封止材と、前記第２封止材の少なくとも一方が、板材である場合には、本願の色素増感型太陽電池は全体として板状となる。この場合には、一般的なパネル状の太陽電池と同様の方法で用いることができる。
【００１３】
本願は、また、Ｚモジュール構造の色素増感型太陽電池の製造方法をも提案する。
このＺモジュール構造の色素増感型太陽電池の製造方法は、基本的には、本願発明による色素増感型太陽電池を製造する方法であって、透光性を有し、少なくともその両表面が導電性を有する一枚物のシートである導電シートを折り曲げたものを多数作成し、作成したその折り曲げられた導電シートを、１つの接続片と、その接続片で電気的に接続された対向電極、及び作用電極として用いる、ものである。
その他の部分については、従来通りのＺモジュール構造の色素増感型太陽電池の製造方法と同じで良い。
【００１４】
本願は、また、前記第１封止材と、前記第２封止材の双方が、所定範囲の伸びが許容された膜材であり、前記導電シートは、導電性を有する多数の縦線、及び横線を含む金属製のメッシュであるような、色素増感型太陽電池の施工方法をも提案する。
この施工方法では、施工時における色素増感型太陽電池の向きを、施工後に張力の入る方向として予定されている方向に沿う線である基準線と、前記対向電極中の縦線及び横線がなす角のうちの小さい方がいずれも３０°〜６０°であり、且つ前記基準線と、前記作用電極中の縦線及び横線がなす角のうちの小さい方がいずれも３０°〜６０°となるようにする。
シート状の色素増感型太陽電池に張力がかかると、その張力に沿う方向にその全体が伸び、所定範囲の伸びが許容された膜材である第１封止材と第２封止材が伸びる。なお、対向電極は第１封止材に、作用電極は第２封止材に、少なくともそれらの一部が固定されているのが通常である。このとき、色素増感型太陽電池の伸びの方向と対向電極中の縦線と横線のいずれかの方向が一致していると、金属であり伸びが殆ど許容されない対向電極中の縦線又は横線のうち、色素増感型太陽電の池伸びの方向と一致しているものに破損が生じる可能性がある。或いは対向電極が第１封止材から離脱するおそれがある。この事情は、作用電極中の縦線と横線、及び作用電極と第２封止材の関係でも同様である。
施工時における色素増感型太陽電池の向きを、施工後に張力の入る方向として予定されている方向に沿う線である基準線と、対向電極中の縦線及び横線がなす角のうちの小さい方がいずれも３０°〜６０°であり、且つ基準線と、作用電極中の縦線及び横線がなす角のうちの小さい方がいずれも３０°〜６０°となるようにすれば、言い換えれば、対向電極中の縦線、横線、作用電極中の縦線、横線のすべてが基準線と平行或いはそれに近い角度でなく、基準線と３０°〜６０°程度の角を保つ関係になるようにすれば、シート状の色素増感型太陽電池が基準線に沿う方向に伸びた場合であっても、対向電極中の縦線、横線、作用電極中の縦線、横線のいずれかに、基準線に沿う方向の伸びがそのまま強要されるということを防ぐことができる。また、このように色素増感型太陽電池を施工すると、基準線は、対向電極中の縦線と横線が作る四角形、或いは作用電極中の縦線と横線が作る四角形のうちの一の対角線に沿うか、それに近い状態となるので、基準線に沿う方向に伸びる力が対向電極又は作用電極にかかったとしても、上述の四角形がいわばパンタグラフのように変形することにより、その伸びを吸収することができるから、対向電極と作用電極の破損乃至第１封止材又は第２封止材からの離脱が防止される。
なお、この施工方法における基準線は、上述のように、施工後に張力の入る方向として予定されている方向に沿う線である。この場合の張力は、色素増感型太陽電池の剛性を増すこと等を目的として施工業者が意図的に色素増感型太陽電池に入れる初期張力と、また初期張力が入れられるか入れられないかによらず施工後の風雨、或いは雪などによる荷重により色素増感型太陽電池にかかる張力の双方を含む。後者の張力は、施工を行う者が意図して色素増感型太陽電池に与えるものではないが、色素増感型太陽電池の形状、配置等から予想可能なものである。
【００１５】
上述した通り、本願の色素増感型太陽電池の施工方法では、前記基準線に沿う方向に張力を入れて前記色素増感型太陽電池を施工してもよい。その場合には、上記基準線が明確になるから、対向電極と作用電極の破損乃至第１封止材又は第２封止材からの離脱防止の効果を得やすい。
また、本願の色素増感型太陽電池の施工方法では、前記色素増感型太陽電池として、前記基準線に沿う方向の前記第１封止材、及び前記第２封止材の破断伸度が３％以上のものを用いることもできる。第１封止材及び第２封止材の伸びが許容されればされるほど、対向電極の第１封止材からの離脱、作用電極の第２封止材からの離脱、或いは対向電極中の縦線又は横線の断線、作用電極中の縦線又は横線の断線が生じるおそれが大きくなる。そのような観点からすれば、第１封止材、及び第２封止材の破断伸度が３％以上のものを用いた場合には、対向電極と作用電極の破損乃至第１封止材又は第２封止材からの離脱防止の効果を得やすい。
【００１６】
前記第１封止材と、前記第２封止材の双方が、所定範囲の伸びが許容された膜材であり、色素増感型太陽電池が全体として矩形（正方形を含む）とされている場合、前記色素増感型太陽電池の矩形形状の一辺である基準辺と、前記対向電極中の縦線及び横線がなす角のうちの小さい方がいずれも３０°〜６０°であり、且つ前記基準辺と、前記作用電極中の縦線及び横線がなす角のうちの小さい方がいずれも３０°〜６０°となっていてもよい。
つまり、この色素増感型太陽電池は、対向電極中の縦線、横線、作用電極中の縦線、横線のいずれもが、矩形形状の色素増感型太陽電池のいずれの辺とも平行ではなく、いずれの辺とも３０°から６０°の範囲の適宜の角度をなすようになっている。これは、矩形の色素増感型太陽電池を施工する場合、その張力は、意図的にかけるにせよ、意図せずにかかるにせよ、その４辺のいずれかに沿う方向にかかることが多いから、矩形形状の色素増感型太陽電池の一辺である基準辺を本願発明による色素増感型太陽電池の施工方法における上述の基準線と同様のものとして扱い、そしてその基準辺に対して、対向電極中の縦線、横線、作用電極中の縦線、横線のいずれもが、本願発明による色素増感型太陽電池の施工方法における上述の基準線との間で満たすべき上述の関係と同様の関係を満たすようにしておけば、その色素増感型太陽電池を普通に或いは、一般的な方法で施工すれば、対向電極中の縦線、横線、作用電極中の縦線、横線のいずれもが自動的に、本願発明による色素増感型太陽電池の施工方法における上述の基準線との間で満たすべき上述の関係を充足することになる。
つまり、この色素増感型太陽電池は、対向電極と作用電極の破損乃至第１封止材又は第２封止材からの離脱防止の作用効果を得やすい。
なお、矩形の色素増感型太陽電池には４つの辺があるが、そのうちの一辺との間で、それとなす角のうちの小さい方が３０°〜６０°の範囲に収まる場合には、他の３辺との間でも同様の関係が満たされる。つまり、基準辺は、矩形の色素増感型太陽電池の４つの辺のどれでも構わない。
【００１７】
対向電極と作用電極の破損乃至第１封止材又は第２封止材からの離脱防止の作用効果を得られる上述の色素増感型太陽電池は、前記対向電極中の縦線及び横線が直交しており、且つ前記作用電極中の縦線及び横線が直交していても構わない。もちろん、前記対向電極中の縦線及び横線が直交しているという条件と、前記作用電極中の縦線及び横線が直交しているという条件の一方のみを充足するものでも構わない。対向電極又は作用電極中の縦線と横線は直交するように製造するのが最も容易である。
なお、本願の色素増感型太陽電池の施工方法で用いられる色素増感型太陽電池も、対向電極中の縦線及び横線が直交しているという条件と、作用電極中の縦線及び横線が直交しているという条件の少なくとも一方を満たすものであってもよい。
【００１８】
対向電極と作用電極の破損乃至第１封止材又は第２封止材からの離脱防止の作用効果を得られる上述の色素増感型太陽電池は、前記色素増感型太陽電池の矩形形状の隣接する２辺に沿う方向の前記第１封止材、及び前記第２封止材の破断伸度が３％以上であってもよい。
対向電極と作用電極の破損乃至第１封止材又は第２封止材からの離脱防止の作用効果を得られる上述の色素増感型太陽電池の施工方法で述べたのと同様の理由により、色素増感型太陽電池が伸びたときに、対向電極の第１封止材からの離脱、作用電極の第２封止材からの離脱、或いは対向電極中の縦線又は横線の断線、作用電極中の縦線又は横線の断線が生じるおそれを小さくできる、という作用効果をより得やすくなる。
【００１９】
対向電極と作用電極の破損乃至第１封止材又は第２封止材からの離脱防止の作用効果を得られる上述の色素増感型太陽電池では、前記対向電極中の縦線及び横線がいずれも、その少なくとも一部が第１封止材に固定されていても良いし、その略全長にわたって前記第１封止材に固定されていてもよい。また、対向電極と作用電極の破損乃至第１封止材又は第２封止材からの離脱防止の作用効果を有する上述の色素増感型太陽電池では、前記作用電極中の縦線及び横線がいずれも、その少なくとも一部が第２封止材に固定されていても良いし、その略全長にわたって前記第２封止材に固定されていてもよい。
なお、上述の色素増感型太陽電池の施工方法で用いられる色素増感型太陽電池でも、対向電極中の縦線及び横線がいずれも、その少なくとも一部が第１封止材に固定されていても良いし、その略全長にわたって第１封止材に固定されていてもよい。また、上述の色素増感型太陽電池の施工方法で用いられる色素増感型太陽電池でも、作用電極中の縦線及び横線がいずれも、その少なくとも一部が第２封止材に固定されていても良いし、その略全長にわたって第２封止材に固定されていてもよい。
第１封止材と対向電極の固定、及び第２封止材と作用電極の固定は、例えば、第１封止材又は第２封止材の融点以上の温度で加熱しての熱溶着によることができる。第１封止材、第２封止材が樹脂、又はゴムでできている場合において、熱溶着を行えば、対向電極が第１封止材に、又は作用電極が第２封止材に幾らか埋没した状態で固定されるので、容易に、強固な固定を実現できる。
なお、本願の色素増感型太陽電池の施工方法で用いられる色素増感型太陽電池でも、このような方法で、対向電極と第１封止材を、或いは作用電極と第２封止材を固定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本願の一実施形態における色素増感型太陽電池の構成を示す断面図。
【図２】図１に示した色素増感型太陽電池に含まれる電極の折曲げ前の形状を示す平面図。
【図３】図１に示した色素増感型太陽電池に含まれる他の電極の折曲げ前の形状を示す平面図。
【図４】図１に示した色素増感型太陽電池に含まれる対向電極と第１封止材の位置関係を示す平面図。
【図５】図１に示した色素増感型太陽電池に含まれる第１封止材と対向電極の関係の許容される例と許容されない例を示す平面図。
【図６】図１に示した色素増感型太陽電池の施工例を示す平面図。
【図７】従来のＷモジュール構造の色素増感型太陽電池の構成を示す側断面図。
【図８】従来のＺモジュール構造の色素増感型太陽電池の構成を示す側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、第１〜第３実施形態における色素増感型太陽電池について説明する。
なお、各実施形態における色素増感型太陽電池の説明において、同じ対象については同じ符号を付すものとし、重複する説明は場合により省略するものとする。
【００２２】
≪第１実施形態≫
＜第1実施形態の色素増感型太陽電池の構成＞
第１実施形態の色素増感型太陽電池の側断面図を図１に示す。
この色素増感型太陽電池は、Ｚモジュール構造を採用している。
色素増感型太陽電池は、第１封止材１０１と第２封止材１０２とを備えている。第１封止材１０１と第２封止材１０２は面状であり、この実施形態ではこれには限られないが膜材である。第１封止材１０１と第２封止材１０２は、同一の形状、大きさであり、僅かな間隔を隔てて向き合わされている。第１封止材１０１と第２封止材１０２は、また、その縁部を水密に接続されている。
【００２３】
第１封止材１０１と第２封止材１０１のうち、少なくとも第２封止材１０２は透光性を有している。色素増感型太陽電池には、後述する作用電極が設けられる第２封止材１０２側の面から光が照射されるようになっている。
【００２４】
第１封止材１０１は、この実施形態では、透明又は半透明の樹脂製又はゴム製の膜材であり、ここで云う膜材とは、樹脂製のフィルムを含むものと定義する。第１封止材１０１を構成する樹脂は、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、 ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、 ポリウレタン（ＰＵ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）とすることができる。或いは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合休（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合休（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ)、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）などのフッ素樹脂とすることができる。或いは、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等のゴムとすることができる。  第２封止材１０２も基本的に第１封止材１０１と同様に構成することができ、第２封止材１０２はこの限りではないがこの実施形態では、第１封止材１０１と同様に構成されている。ただし、第２封止材１０２は透光性が必要であり、第１封止材で挙げた各種素材のうち樹脂製のフィルムかつ可視光透過率が８０％以上となる材料を選択することが好ましい。
第２封止材１０２の厚さは、１００〜５００μｍとすることができ、より好ましくは１５０〜３５０μｍとすることができる。このような範囲にすることによって、適度な透光性を保つことと同時に強度等を得ることが可能となる。第１封止材１０１の厚さは限定されないが、１００〜１０００μｍの厚さにすることができる。
第１封止材１０１の場合と同様に、第２封止材１０２の内側面のうち後述する作用電極が当接させられる部分には、導電性が与えられている。
【００２５】
第１封止材１０１と第２封止材１０２に挟まれた空間には、電極１１１が設けられている。第１封止材１０１と第２封止材１０２の間隔は、例えば、１〜１００μｍであり、５０μｍよりも厚みを小さくするのが好ましい。その空間に、電極１１１は、多数設けられている。
電極１１１は、図１に示したように、横から見た場合に略Ｚ字形状となるようになっている。電極１１１は、導電性を持つ一枚物のシートを折り曲げることにより形成されている。
【００２６】
電極１１１は、この実施形態では、金属製のメッシュにて構成されている。
電極１１１は、多数の縦線、及び横線を含んで構成されている。必ずしもこの限りではないが、電極１１１は、縦線、横線を、平織で織ったものとされている。
電極１１１は、導電性を有する金属製である。縦線、横線を構成する金属は、例えば、チタン、クロム、タングステン、モリブデン、白金、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、亜鉛、各種ステンレス及びこれらの合金である。縦線、横線は、白金などでコーティングされている場合もある。
また、電極１１１のその他の例としては、縦線、横線が金属製でない合成繊維や無機繊維等による繊維布（織布、編布のいずれでも良い。）に導電性ポリマーを塗布したものであっても良い。
縦線、横線の線径（Ｐ）は、１００μｍ以下が好ましいが、色素増感型太陽電池の可撓性を担保するには、５０μｍ以下とするのが好ましい。縦線、横線の目開きは、５０〜８００メッシュとすることができる。縦線、横線の目開きが小さい程、色素増感型太陽電池１００の起電力を大きくし易いと共に、メッシュの目の中に後述する金属酸化物が入る可能性も小さくなり、張力がかかった場合（伸度が与えられた状態）における金属酸化物の脱落を少なくすることができ、発電効率の低下を少なくすることができる。金属酸化物の塗布等を考慮すると、目開きは、２００〜５００メッシュとすることが好ましい。
【００２７】
この実施形態の電極１１１は、例えば、折り曲げる前の状態では、図２に示したように矩形である。その矩形のシートを、鎖線Ｘ１で山折りし、２点鎖線Ｙ１で谷折りすることにより、電極１１１は、図１に示したような略Ｚ字形状の側面形状を有することになる。この場合、山折りの折目Ｘ１と谷折の折目Ｙ１の外側である１１１Ａ、１１１Ｂの符号が付された、互いに同じ形状、大きさの矩形の部分がそれぞれ、後述する対向電極と、作用電極になる。また、山折りの折目Ｘ１と谷折りの折目Ｙ１の間に挟まれた１１１Ｃの符号が付された部分は、後述する接続片になる。なお、山折りの折目Ｘ１と谷折りの折目Ｙ１に挟まれた部分は、山折りの折目Ｘ１と谷折の折目Ｙ１の外側である１１１Ａ、１１１Ｂの符号が付された部分を接続できるのであれば、その一部が欠けていても構わない。
なお、山折りの折目Ｘ１と谷折の折目Ｙ１はともに、ある程度小さな曲率で電極１１１を構成するシート（金属製のメッシュ）が湾曲された部分であっても良く、この実施形態ではそうされている。換言すれば、電極１１１を構成するシートは、山折りの折目Ｘ１と谷折の折目Ｙ１の部分で曲折されており、山折りの折目Ｘ１又は谷折の折目Ｙ１の両側の曲折されていない部分同士が事実上９０°の角度をなすようになっている。後述する折目Ｙ２、Ｙ３でも事情は変わらない。
折り曲げる前の電極１１１は、或いは、図３（Ａ）に示したような形状であってもよい。この場合の電極は、１１１Ａ、１１１Ｂの符号が付された２つの矩形の部分と、それらを繋ぐ１１１Ｃの符号が付された小さな矩形の部分を備えている。１１１Ａ、１１１Ｂの符号が付された矩形の部分は、互いに同じ大きさで同じ形状である。また、１１１Ａ、１１１Ｂの符号が付された矩形の部分は、それらの長さの等しい一辺同士が、平行であり、所定の距離だけ平行に離され、且つそれら一辺同士の一部のみが対向するような位置関係とされており、１１１Ｃの符号が付された矩形の部分は、上述の一辺同士の一部が対向している部分で２つの矩形部分１１１Ａ、１１１Ｂ同士を繋いでいる。なお、１１１Ｃの符号が付された小さな矩形の部分は、１１１Ａ、１１１Ｂの符号が付された矩形の部分を上述の位置で繋いでいれば良く、その限りにおいてその形状は矩形である必要な必ずしもない。
そして、１１１Ｃの符号が付された小さな矩形部分には、二点鎖線で示された谷折の折目Ｙ２、Ｙ３がある。折目Ｙ２、Ｙ３は平行であるが、１１１Ｃの符号が付された小さな矩形の部分と１１１Ａの符号が付された小さな矩形の部分との接線から、１１１Ｃの符号が付された矩形の部分から１１１Ｂの符号が付された矩形の部分の接線までのどこに存在していてもよい。折目Ｙ２と折目Ｙ３の距離が、後述する対向電極から作用電極までの距離を決定する。
折目Ｙ２とＹ３で谷折りすることにより、図３（Ａ）に示された電極１１１は、断面略Ｚ字型の図３（Ｂ）に示されたような形状となる。図３（Ａ）に示した電極１１１は、折り曲げた後においては、谷折りの折目Ｙ２と、Ｙ３の外側の部分がそれぞれ、後述する対向電極と作用電極となる。また谷折りの折目Ｙ２とＹ３に挟まれた部分が、後述する接続片となる。これは、２つの矩形部分１１１Ａ、１１１Ｂがそれぞれ、対向電極と作用電極となり、それら矩形部分１１１Ａ、１１１Ｂを繋ぐ矩形部分１１１Ｃが接続片となるのに略等しい。
【００２８】
電極１１１の例として、図２に記載のものと、図３に記載のものの２つの例を挙げたが、いずれにせよ、１１１Ａの符号が付された部分が従来技術で説明した対向電極として機能し、１１１Ｂの符号が付された部分が従来技術で説明した作用電極として機能し、また、１１１Ｃの符号が付された部分が作用電極と対向電極とを電気的に接続する従来技術で説明した接続片として機能する。
図１では、電極１１１のうち対向電極として機能する部分に１１１Ａの符号を付し、作用電極として機能する部分に１１１Ｂの符号を付し、また、接続片として機能する部分に１１１Ｃの符号を付すものとし、以後、「対向電極１１１Ａ」、「作用電極１１１Ｂ」、「接続片１１１Ｃ」といった表現を用いることとする。
対向電極１１１Ａと作用電極１１１Ｂは、電極１１１が図２に記載されたものであっても、図３に記載されたものであっても矩形（図３に記載の電極１１１の場合には略矩形であるが、簡単のため矩形でまとめる。）となる。矩形の対向電極１１１Ａは、図４に示されたようにして色素増感型太陽電池の中に位置している。
図４は、第１封止材１０１と対向電極１１１Ａの位置関係を示したものであるが、いずれの対向電極１１１Ａも矩形であり、隣り合う対向電極１１１Ａと若干の隙間を空けて同じ向きに配列される。隣り合う対向電極１１１Ａは、電気的に接続されていない。対向電極１１１Ａの幅（図４における上下方向の長さ）は、第１封止材１０１の幅（図４における上下方向の長さ）よりも幾分短い。第１封止材１０１の幅方向における対向電極１１１Ａに対する余白部分は、第１封止材１０１の縁部を第２封止材１０２の縁部に接続するために用いられる。
第２封止材１０２と作用電極１１１Ｂの位置関係も同様になっている。
対向電極１１１Ａは第１封止材１０１の内側面に、作用電極１１１Ｂは、第２封止材１０２の内側面にそれぞれ固定されている。対向電極１１１Ａは、その中に含まれる縦線、横線の全長が第１封止材１０１の内側面に固定されていても良く、また、その中に含まれる縦線、横線の所々で第１封止材１０１に固定されていても良い。この実施形態では、溶着により、対向電極１１１Ａは、それに含まれる縦線、横線の全長にわたって第１封止材１０１の内側面に固定されている。作用電極１１１Ｂも、対向電極１１１Ａが第１封止材１０１に固定されているのと同様の方法で、第２封止材１０２に固定することができ、この実施形態ではそうされている。
【００２９】
電極１１１の作用電極１１１Ｂとなる部分には金属酸化物が付着させられており、金属酸化物には色素が吸着させられている。金属酸化物と色素についてはいずれも図示を省略する。
金属酸化物１４１としては、色素増感型太陽電池で従来から使用されているものを利用することができる。具体的には、かかる金属酸化物１４１としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ストロンチウム、酸化インジウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブテン、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化銀、酸化銅を利用可能である。金属酸化物１４１の粒子径は、例えば、一次粒子径で１〜１５０ｎｍとすることができるが、５〜２０ｎｍとするのが好ましい。
金属酸化物１４１に吸着させる色素は、色素増感型太陽電池で従来から用いられている色素を用いることができる。かかる色素としては、例えば、キサンテン系色素、クマリン系色素、トリフェニルメタン系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、フタロシアニン系色素、ポルフィリン系色素、ポリピリジン金属錯体色素、ルテニウムビピリジウム系色素、アゾ色素、キノン系色素、キノンイミン系色素、キナクリドン系色素、スクアリウム系色素、ペリレン系色素、 インジゴ系色素、ナフタロシアニン系色素、金属錯体色素(中心金属がＲｕ（ルテニウム）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｒ（クロム）、Ｃｏ（コバルト）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｒｅ（レニウム）、Ｃｕ（銅）、Ｐｔ（白金）等)、マーキュロクロム色素を利用できる。
金属酸化物１４１を作用電極１１１Ｂに塗布する方法については後述する。
【００３０】
対向電極１１１Ａは、上述したように、縦線と横線を含んでいる（なお、縦線と横線のネーミングは便宜的なものであり、両者は入れ替えられても構わない。）。図４の吹き出し状に描かれた一部拡大図に、対向電極１１１Ａの縦線１３１と横線１３２を示すが、対向電極１１１Ａ中の縦線１３１と横線１３２は、第１封止材１０１の任意の辺となす角のうち小さい方の角が、３０°〜６０°となるようになっている。
一部拡大図において、第１封止材１０１と、対向電極１１１Ａ中の縦線１３１及び横線１３２の関係を示している。また、同図中のＸの符号を付した二点鎖線で示された線分は、矩形形状である第１封止材１０１における図４中の上下の辺（色素増感型太陽電池１００の長辺）に平行な線分である。なお、この実施形態では、図４中の膜材１１０の上下の辺の一方が、本願の色素増感型太陽電池１００における基準辺ということになる。
図４における、縦線１３１と線分Ｘがなす角のうち小さい方は、角Ａ１であり、横線１３２と線分Ｘがなす角のうち小さい方は、角Ａ２である。そして、これらはともに、３０°〜６０°の範囲に入っている。具体的には、この例では、角Ａ１、角Ａ２はともに、３５°である。つまり、対向電極１１１Ａの縦線１３１と横線１３２は、第１封止材１０１の基準辺となす角のうち小さい方の角が、３０°〜６０°となっている。なお、仮に、基準辺を矩形形状である第１封止材１０１における図２中の左右の辺の一方とした場合、それと縦線１３１又は横線１３２がなす角はそれぞれ、（９０−Ａ１）°と、（９０−Ａ２）°となる。Ａ１とＡ２が３０°〜６０°の範囲に入っているのであれば、（９０−Ａ１）°と、（９０−Ａ２）°はともに、３０°〜６０°の範囲に含まれる。つまり、対向電極１１１Ａの縦線１３１と横線１３２は、第１封止材１０１のうちの任意の辺である基準辺との関係で、基準辺となす角のうち小さい方の角が、３０°〜６０°となっているという関係を満たすのであれば、第１封止材１０１の他のどの辺との関係でも、その辺となす角のうち小さい方の角が、３０°〜６０°となっているという関係を充足する。基準辺が矩形形状である第１封止材１０１の４辺のいずれであっても構わないのは、このような理由による。
【００３１】
なお、縦線１３１と横線１３２が基準辺となる角は、図４に示した例のように「同じ」であることを、必ずしも要求されない。
例えば、図５の（Ａ）に示した例では、縦線１３１と線分Ｘがなす角のうち小さい方は、角Ａ３であり、横線１３２と線分Ｘがなす角のうち小さい方は、角Ａ４であるが、４２°である角Ａ３と３０°である角Ａ４はともに３０°〜６０°の範囲に入っており、且つ角Ａ３＞角Ａ４である。
また、これまでの例では、縦線１３１と横線１３２は直交していなかったが、図５（Ｂ）の例に示したように、縦線１３１と横線１３２は直交していても構わない。なお、この例では、縦線１３１と線分Ｘがなす角のうち小さい方は角Ａ５、横線１３２と線分Ｘがなす角のうち小さい方は角Ａ６であり、且つ角Ａ５、角Ａ６ともに、４５°となっている。
なお、図５（Ｃ）と図５（Ｄ）はともに、対向電極１１１Ａの縦線１３１と横線１３２が、第１封止材１０１のうちの任意の辺である基準辺との関係で、基準辺となす角のうち小さい方の角が、３０°〜６０°となっているという関係を満たさない場合の例である。図５（Ｃ）の例の場合は、縦線１３１と線分Ｘがなす角のうち小さい方は角Ａ７、横線１３２と線分Ｘがなす角のうち小さい方は角Ａ８であり、角Ａ７は８０°、角Ａ８は１０°となっている。また、図５（Ｄ）の例の場合は、縦線１３１と線分Ｘがなす角はともに９０°、横線１３２と線分Ｘは平行なので、それらがなす角のうち小さい方は、そもそも存在しないか、或いは０°である。
【００３２】
なお、図示を省略するが、作用電極１１１Ｂ中の縦線と横線の第２封止材１０２に対する位置関係は、対向電極１１１Ａ中の縦線１３１と横線１３２の第１封止材１０１に対する位置関係と、原則として同様になっている。即ち、そのすべての部分で縦線と横線の関係が変わらない一枚物の金属メッシュから対向電極１１１Ａと作用電極１１１Ｂとが作られている限り、図２に示された電極１１１から作られた作用電極１１１Ｂ中の縦線と横線の第２封止材１０２に対する位置関係は、対向電極１１１Ａ中の縦線１３１と横線１３２の第１封止材１０１に対する位置関係と同じであり、図３に示された電極１１１から作られた作用電極１１１Ｂ中の縦線と横線の第２封止材１０２に対する位置関係は、対向電極１１１Ａ中の縦線１３１と横線１３２の第１封止材１０１に対する位置関係と、図４の一部拡大図、図５の拡大図で言えば左右反転した状態となる。
いずれにせよ、作用電極１１１Ｂの縦線と横線は、第２封止材１０２のうちの任意の辺である基準辺との関係で、基準辺となす角のうち小さい方の角が、３０°〜６０°の範囲になる。
また、作用電極１１１Ｂ中の縦線と横線の色素増感型太陽電池１００の各辺に対する角度は、対向電極１１１Ａ中の縦線１３１と横線１３２の色素増感型太陽電池１００の各辺に対する角度と一致している必要はない。
【００３３】
第１実施形態の色素増感型太陽電池では、第１封止材１０１と第２封止材１０２の間に、電解液１０３が充填されている。電解液１０３は、対向電極１１１Ａと作用電極１１１Ｂに触れている。
電解液１０３は、電解質を溶媒に溶かしこんだものである。
電解質は、光を受けて励起して、第２封止材１０２から外部に供給される電子を放出した色素に対して電子を供給するとともに、対向電極１１１Ａから電子の供給を受ける機能を有する。
電解質の例としては、ヨウ素／ヨウ化物イオン、臭素／臭化物イオン、コバルト錯体、などを挙げることができる。
より具体的には、ヨウ素と、ＬｉＩ（ヨウ化リチウム）、ＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）、ＫＩ（ヨウ化カリウム）等の金属ヨウ化物の組合せ、ヨウ素と、４級イミダゾリウム化合物のヨウ化物塩、４級ピリジニウム化合物のヨウ化物塩、テトラアルキルアンモニウム化合物のヨウ化物塩等の組合せがその例となる。また、臭素と、ＬｉＢｒ（臭化リチウム）、ＮａＢｒ（臭化ナトリウム）、ＫＢｒ（臭化カリウム）等の金属ヨウ化物の組合せ、臭素と、４級イミダゾリウム化合物の臭化物塩、４級ピリジニウム化合物の臭化物塩、テトラアルキルアンモニウム化合物の臭化物塩等の組合せがその例となる。或いは、［ＣｏＩＩ（ｂｐｙ）３（Ｂ（ＣＮ）４）２］、［ＣｏＩＩＩ（ｂｐｙ）３（Ｂ（ＣＮ）４）３］、ハロゲン原子（例えば、フッ素、塩素）を含有するイオン、フッ化物イオン、塩化物イオン、過塩素酸イオン、過臭素酸イオン、過ヨウ素酸イオン、臭素酸イオン、ヨウ素酸イオン、亜塩素酸イオン、亜臭素酸イオン、亜ヨウ素酸イオン、次亜塩素酸イオン、次亜臭素酸イオン、次亜ヨウ素酸イオンがその例となる。
これら電解質を溶かす溶媒には、例えば、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、ｔ−ブタノール等のアルコール類、アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、グルタロニトリル等のニトリル類、ベンゼン、トルエン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレンなどの芳香族化合物、ペンタン、ヘプタン、ヘキサン、シクロヘキサンなどのアルカン類、ヘプタン、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、２−ブタノン等のケトン類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の炭酸エステル類、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホアミド等のアミド系、メチルピロリジノン、ジメチルスルホキシド、ジオキソラン、ジメトキシエタン、スルホラン、エチレングリコール、プロピレングリコール等の多価アルコール類が利用可能である。
【００３４】
この色素増感型太陽電池は、図１の鎖線で囲まれたＳの範囲が、いわゆる１つのセルとして機能する。それぞれのセルＳが電池として機能する理屈は、従来技術で述べたとおりであるからその説明を省略する。
この実施形態の色素増感型太陽電池は、従来のＺモジュール構造の色素増感型太陽電池と同様の構成であり、セルを直列接続した状態となっている。必要な電圧に達するまでセルを直列接続することで、この実施形態の色素増感型太陽電池は所望の電圧の電流を取出せるものとなる。
【００３５】
電流は、図示を省略の接続線から取出される。
接続線は、図１で図示を省略された一番右の対向電極と、一番左の作用電極にそれぞれ接続され、外部の例えば蓄電池に接続されている。接続線と接続される対向電極と作用電極は、折り曲げられて略Ｚ状の断面形状を持つものではなく、平面状の電極とされている。
【００３６】
＜第１実施形態の色素増感型太陽電池の製造方法＞
次に、以上で説明した色素増感型太陽電池の製造方法について説明する。
この実施形態では、第１封止材１０１と、第２封止材１０２は、必ずしもこの限りではないが、市販のものを用いることとし、その製法についての説明は省略する。もっとも、第１封止材１０１と、第２封止材１０２から製造する場合は、同種の膜材の製法として公知な一般的な製造方法でそれらを製造すれば良い。
対向電極１１１Ａ、作用電極１１１Ｂを構成する金属製のメッシュも、市販のものを用いても良いが、この実施形態では、既に説明した条件（素材、線径、目開き、厚さ、縦線と横線の角度等）を充足するものを製造するものとする。
第１封止材１０１、第２封止材１０２、対向電極１１１Ａ、作用電極１１１Ｂを構成する金属製のメッシュ、及び後述する電解液を主な材料として、色素増感型太陽電池が製造される。
【００３７】
まず、電極１１１を多数作製する。電極１１１は、金属製のメッシュを、図２或いは図３（Ａ）に示した形状に切断することからその製造を開始する。
次いで、いずれの場合でも、切断後の金属製のメッシュのうち折り曲げ後に作用電極１１１Ｂとなる部分に金属酸化物を塗布し、その後金属酸化物に色素を吸着させる。
具体的には、上述したような金属酸化物を溶媒に分散させた分散液を作成し、それを後に作用電極１１１Ｂとなる部分に塗布し、固定した後、色素を吸着させる。分散液の作成、その作用電極１１１Ｂへの塗布の方法、色素の吸着方法はいずれも、公知の方法を用いることができる。
分散液の溶媒は、例えば、水、又はアルコールである。また、分散液には、分散剤として、酢酸、塩酸等の酸、又はアセチルアセトンを添加する。上述した金属酸化物１４１、分散剤を溶媒に加え、公知の自転公転ミキサやスターラーを用いて撹拌を行う。
次いで、上述のようにして調整した分散液を作用電極１１１Ｂに塗布する。塗布の方法は、スプレー法、ドクターブレード法、スクリーン印刷法、ディップコート法、スピンコート法等を用いることができる。切断された金属製のメッシュのうちの後に作用電極１１１Ｂとなる部分へ分散液を塗布する場合、メッシュの目を出来るだけ金属酸化物で埋めないようにすることで、完成後の色素増感型太陽電池に後述するように張力がかかった場合（伸度が与えられた状態）であっても、金属酸化物が作用電極１１１Ｂから脱落にしにくくなり、発電効率の低下を少なくすることができる。分散液の作用電極１１１Ｂへの塗布は、作用電極１１１Ｂのうちの第２封止材１０２側の面（つまり、太陽光などの光を照射される側の面）にだけ行うこともできるが、作用電極１１１Ｂの両面、或いは、作用電極１１１Ｂに含まれる縦線と横線の全表面に分散液を塗布することも可能である。そうすることにより発電効率を上げられるようになり、また完成後の色素増感型太陽電池に後述するように張力がかかった場合であっても、金属酸化物が作用電極１１１Ｂから脱落にしにくくなる。このことは伸度が与えられた状態であっても発電効率の低下を少なくできることを意味する。この実施形態では、作用電極１１１Ｂに含まれる縦線と横線の全表面に分散液を塗布した。
【００３８】
なお、この実施形態では、スプレー法又はスクリーン印刷法を用いて、作用電極１１１Ｂに金属酸化物１４１の塗布を行った。
スプレー法では、作用電極１１１Ｂに、低温成膜用酸化チタンペースト（品番：ＰＥＣＣ−Ｃ０１−０６、ペクセル・テクノロジーズ株式会社製）を、１−プロパノールで容積比にて５０％に希釈したものをスプレーガンで、作用電極１１１Ｂから凡そ３０ｃｍ離れたところからスプレーすることにより均一に塗布し、その後乾燥させるという工程を１２回繰り返した後に焼成することにより、作用電極１１１Ｂに金属酸化物を固定させた。
他方、スクリーン印刷法では、スプレー法で用いたのと同様の作用電極１１１Ｂに対して、チタニアナノペースト（品番：ＰＳＴ−１８ＮＲ、触媒化成工業株式会社製）を、２５０メッシュのスクリーン板を用いてスクリーン印刷法で塗布した後、乾燥させ、その後再度スクリーン印刷法で上記ペーストを塗布し、乾燥させた後に、焼成することによって金属製メッシュ体に金属酸化物を固定させ、その後、金属製メッシュ体に固定した金属酸化物に色素を吸着させた。
なお、作用電極１１１Ｂとなる部分への金属酸化物の固定と色素の吸着は、金属製のメッシュの切断の前に金属製のメッシュに対して行なってもよい。
【００３９】
次いで、図２又は図３（Ａ）に示した形状である金属製のメッシュを既に説明した場所で折曲げ、電極１１１に対向電極１１１Ａとなる部分、作用電極１１１Ｂとなる部分、接続片１１１Ｃとなる部分をそれぞれ作る。
このようにして、同じ形状、大きさの多数の電極１１１を作る。
【００４０】
次いで、第１封止材１０１に多数の電極１１１中の対向電極１１１Ａを固定し、第２封止材１０２に作用電極１１１Ｂを固定する。隣り合う電極１１１は、ある電極１１１の対向電極１１１Ａが隣接する電極１１１の作用電極１１１Ｂと対向するとともに、上述のある電極の作用電極１１１Ｂが反対側で隣接する電極１１１の対向電極１１１Ａと対向するように配置する。ただし、隣り合う電極１１１同士は電気的に接続されないように若干の隙間を開けて配置される。
対向電極１１１Ａの第１封止材１０１に対する固定は、第１封止材１０１の上に、全体として第１封止材１０１と略同じ大きさ、形状の対向電極１１１Ａを重ね、第１封止材１０１を構成する樹脂又はゴム１１３の融点以上の温度に第１封止材１０１を加熱し、その後冷却することにより行った。なお、樹脂又はゴムを加熱するときに、対向電極１１１Ａを第１封止材１０１に押し付けるようにしてもよい。これにより、対向電極１１１Ａは、その縦線と横線が幾らか第１封止材１０１にめり込んだ状態で、第１封止材１０１に固定される。
同様にして、作用電極１１１Ｂを第２封止材１０２に固定する。
【００４１】
次いで、対向電極１１１Ａが固定された第１封止材１０１と、作用電極１１１Ｂが固定された第２封止材１０２とを、対向電極１１１Ａと作用電極１１１Ｂとが互いに対向するように重ね合わせ、図４に示したように、その縁部を水密に融着させる。第１封止材１０１と、第２封止材１０２の融着は、公知の方法を用いて、例えば、第１封止材１０１と第２封止材１０２を構成する両樹脂の融点よりも高い温度で第１封止材１０１と第２封止材１０２を加熱しながら両者を押圧し合い、その後冷却することで第１封止材１０１と第２封止材１０２を融着させる。
ただし、この実施形態では、縁部の一部を融着せずに図示を省略の開口部として残す。
【００４２】
次いで、上述の開口部から電解液を、第１封止材１０１と第２封止材１０２の間の空隙に流しこむ。
電解液は、上述した電解質のうちの適当なものを、上述した溶媒の適当なものに溶かして作成する。
電解液は、例えば、その先端を上述の開口部から第１封止材１０１と第２封止材１０２の間の空隙に差し込んだチューブを介して、第１封止材１０１と第２封止材１０２の間の空隙に流しこむ。融着された第１封止材１０１と第２封止材１０２の開口部の位置を少し高くしてやるか、開口部とチューブの間の隙間をなくしてやれば、電解液が開口部から漏れだすこともない。
その後、チューブを開口部から引き抜いて、開口部の部分も第１封止材１０１と第２封止材１０２を水密に融着する。
これにより、第１封止材１０１と第２封止材１０２の間の空隙に電解液が水密に閉じ込められる。
【００４３】
そして、この工程は、もっと先に行なっても良いが、図１における右端に位置する対向電極（図示せず）に接続線（図示せず）を接続し、図１における左端に位置する作用電極（図示せず）に接続線（図示せず）を接続する。
以上により、色素増感型太陽電池が完成する。
【００４４】
＜第１実施形態による色素増感型太陽電池の施工方法＞
図６に示したように、この実施形態の色素増感型太陽電池１００は全体として膜状である。この実施形態の色素増感型太陽電池１００は、例えば、図６に示したように施工される。
この実施形態では、シート状の色素増感型太陽電池１００を、その両端部を支える平行で同じ高さの２つの壁１の間にわたした状態に施工する。矩形形状の色素増感型太陽電池１００はその両短辺をそれぞれ、壁１の上端部に固定される。
このとき、色素増感型太陽電池１００の壁１に固定された短辺部分では、公知の適当な方法で、色素増感型太陽電池１００に、長辺に沿う方向で初期張力を与える。
このようにして、色素増感型太陽電池１００の施工が終わる。
その後色素増感型太陽電池１００が使用されているときに、風雨や、降雪などにより色素増感型太陽電池１００に張力がかかることがあり得る。
初期張力も、風雨や降雪などによって使用中に色素増感型太陽電池１００にかかる張力も、図６で、矢印Ｚで示したような矩形の色素増感型太陽電池１００の長辺方向に沿う方向で色素増感型太陽電池１００にかかる。つまり、矢印Ｚは、施工後の色素増感型太陽電池１００に張力の入る方向として予定されている方向に沿うものであり、それに沿う方向が、本願発明でいう基準線となる。
ここで、基準線である矢印Ｚで示された方向は、基準辺である上述した矩形形状の色素増感型太陽電池１００の長辺の方向と一致する。したがって、対向電極１１１Ａ、作用電極１１１Ｂに含まれる縦線と横線は、上述したように、色素増感型太陽電池１００の長辺となす角のうち小さい方の角が、３０°〜６０°となるようになっているのであるから、上述の施工方法では、色素増感型太陽電池１００が持つ対向電極１１１Ａ、作用電極１１１Ｂに含まれる縦線及び横線と、基準線とがなす角のうち小さい方の角は、３０°〜６０°となっている。
このように施工された色素増感型太陽電池１００は、基準線の方向に伸びたとしても、その対向電極１１１Ａと作用電極１１１Ｂに、対向電極１１１Ａが第１封止材１０１から外れるとか、作用電極１１１Ｂが第２封止材１０２から外れるとか、対向電極１１１Ａ又は作用電極１１１Ｂに含まれる縦線又は横線が破断するとか、の不具合が発生しにくい。
【００４５】
≪第２実施形態≫
第２実施形態による色素増感型太陽電池は、第１実施形態における色素増感型太陽電池とその構成は殆ど同じである。
唯一異なるのは、その電極１１１の素材である。
電極１１１は、樹脂製のフィルムの両面に導電ポリマーを塗布したものを、図２又は図３に示した形状に形成し、第１実施形態の金属製のメッシュを折り曲げたのと同様の方法で折り曲げて形成されている。電極１１１を構成する樹脂製のフィルムと導電ポリマーはいずれも透明或いは半透明であり、透光性を有する。
折り曲げることにより電極１１１となる樹脂製のフィルムは、折曲げ後に作用電極１１１Ｂとなる部分に、第１実施形態の場合と同様に金属酸化物が付着させられ、その金属酸化物には第１実施形態の場合と同様に色素が吸着させられている。
【００４６】
この色素増感型太陽電池の製造方法は、概ね第１実施形態の場合と同様である。
第１封止材１０１と電極１１１中の対向電極１１１Ａの固定は、熱をかけて溶着により行える。第２封止材１０２と電極１１１中の作用電極１１１Ｂの固定も同様である。
【００４７】
第２実施形態の色素増感型太陽電池もシート状のものとなるが、第２実施形態の色素増感型太陽電池には、第１実施形態の色素増感型太陽電池の場合にあった、金属製のメッシュの中の縦線及び横線の断線の生じやすさのような、張力の方向による特性の違いは存在しないので、張力が入ることが予定された向きに対してどのような向きに施工しても構わない。
【００４８】
≪第３実施形態≫
第３実施形態による色素増感型太陽電池は、第１実施形態における色素増感型太陽電池とその構成は殆ど同じである。
異なるのは、第１封止材１０１と第２封止材１０２がともに板材であるということである。第３実施形態による色素増感型太陽電池の第１封止材１０１と第２封止材１０２はともに透光性を有するガラスまたは樹脂板である。透光性はガラスまたは樹脂板を透明又は半透明なものとすることにより得られる。もっとも第１封止材１０１は透光性を必ずしも要しない。
第１封止材１０１の内側面のうち後述する対向電極が当接させられる部分には、導電性が与えられていても良い。かかる導電性は、この実施形態では、第１封止材１０１の該当部分に、透明な導電性ポリマーを塗布して透明電極層を形成することにより与えられている。つまり、第１封止材１０１の内側面には、所定のパターンによる透明電極層が設けられている。かかるパターンは、第１封止材１０１の内側面の全面に透明電極層を設けた後透明電極層の一部を削り取ることにより、或いは第１封止材１０１の内側面にパターンに相当したマスクをした後透明電極層を形成することにより、形成することができる。
第１封止材１０１の場合と同様に、第２封止材１０２の内側面のうち後述する作用電極が当接させられる部分には、導電性が与えられていても良い。
【００４９】
この色素増感型太陽電池の製造方法は、概ね第１実施形態の場合と同様である。
第１封止材１０１と電極１１１中の対向電極１１１Ａの固定は、接着剤による接着等
により行える。第２封止材１０２と電極１１１中の作用電極１１１Ｂの固定も同様である。
【００５０】
第３実施形態の色素増感型太陽電池は板状である。つまり、それに張力を入れられることは基本的にない。したがって、第３実施形態の色素増感型太陽電池は、施工時に予定された張力に応じてその向きを調整することについての利益はない。
【００５１】
なお、第３実施形態の色素増感型太陽電池の電極１１１を、第２実施形態で説明したような樹脂製のフィルムの両面に導電ポリマーを塗布したものとすることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０１  第１封止材
１０２  第２封止材
１０３  電解液
１１１  電極
１１１Ａ  対向電極
１１１Ｂ  作用電極
１３１  縦線
１３２  横線
【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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