(57)【要約】【課題】本発明は、太陽光を利用して効率よく金属酸化物を還元し金属を製造できる電解析出装置を提供する。【解決手段】本発明の電解析出装置は、受光面およびその裏面を有する光電変換部と、電解液槽、第１電解用電極および第２電解用電極を有する電解部とを備え、第１および第２電解用電極と前記光電変換部は、前記光電変換部の光起電力が第１および第２電解用電極に出力されるように接続され、第１電解用電極は、その表面上に金属が電解析出するように設けられ、前記電解部は、前記光電変換部の裏面側に設けられたことを特徴とする。【選択図】図３
2014015661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面およびその裏面を有する光電変換部と、電解液槽、第１電解用電極および第２電解用電極を有する電解部とを備え、
第１および第２電解用電極と前記光電変換部は、前記光電変換部の光起電力が第１および第２電解用電極に出力されるように接続され、
第１電解用電極は、その表面上に金属が電解析出するように設けられ、
前記電解部は、前記光電変換部の裏面側に設けられたことを特徴とする電解析出装置。
【請求項２】
第２電解用電極は、酸素ガスを発生させる電極であり、かつ、前記光電変換部の裏面上に設けられ、
第１電解用電極は、前記光電変換部と共に第２電解用電極および前記電解液槽内の電解液を挟むように設けられた請求項１に記載の電解析出装置。
【請求項３】
第１電解用電極は、前記電解液槽内から抜き出すことができるように設けられた請求項１または２に記載の電解析出装置。
【請求項４】
前記電解液槽は、第１電解用電極の前記電解液槽内へ挿入および第１電解用電極の前記電解液槽内からの抜き出しを導くガイド部を有する請求項３に記載の電解析出装置。
【請求項５】
前記電解液槽は、第１電解用電極を前記電解液槽内から抜き出す際第１電解用電極上に電解析出させた金属に付着した電解液を脱液する脱液部を有する請求項３または４に記載の電解析出装置。
【請求項６】
前記電解液槽内の電解液に金属イオンを供給する金属供給部をさらに有する請求項１〜５のいずれか１つに記載の電解析出装置。
【請求項７】
前記光電変換部は、複数の光電変換ユニットを有し、
前記光電変換ユニットは、少なくとも１つの光電変換セルを有し、
第１および第２電解用電極と前記光電変換部は、並列接続された複数の光電変換ユニットの光起電力が第１および第２電解用電極に出力されるように接続された請求項１〜６のいずれか１つに記載の電解析出装置。
【請求項８】
前記電解液は、アルカリ性水溶液である請求項１〜７のいずれか１つに記載の電解析出装置。
【請求項９】
前記電解液は、酸性水溶液である請求項１〜７のいずれか１つに記載の電解析出装置。
【請求項１０】
第１電解用電極は、その表面上に金属亜鉛、金属銅、金属カドミウム、金属ニッケル、金属コバルト、金属マンガンまたは金属クロムが電解析出するように設けられた請求項１〜９のいずれか１つに記載の電解析出装置。
【請求項１１】
第２電解用電極は、酸素ガスを発生させる電極であり、
前記電解液槽は、発生した酸素ガスを排出する気体排出口を有し、
前記気体排出口近傍に前記酸素ガスと副生する水素ガスとを反応させる触媒部をさらに備える請求項１〜１０のいずれか１つに記載の電解析出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解析出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アノードを金属電極とし、カソードを空気極とする金属空気電池は、高いエネルギー密度を有するため、次世代の電池として注目されている。
金属空気電池を二次電池として用いると充電時に電池内部において負極から正極に向けて樹枝状のデンドライトが生成し短絡の原因となる場合がある。このため、金属空気電池を一次電池として用い、副生成物である金属酸化物などを還元処理することにより、金属電極を製造し金属空気電池に供給するシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
副生成物である金属酸化物を還元する方法としては、還元雰囲気中で金属酸化物に熱を加えることにより還元する乾式法と、金属酸化物を電解液に溶解させ電解還元させる湿式法とが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−４５２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、乾式法による金属酸化物の還元では、金属酸化物を長時間高温に保つ必要があり、消費されるエネルギーが大きいという問題がある。また、湿式法による金属酸化物の還元は、比較的簡単に高純度の金属を得られるというメリットがあるが、消費される電気エネルギーが大きいという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、太陽光を利用して効率よく金属酸化物を還元し金属を製造できる電解析出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、受光面およびその裏面を有する光電変換部と、電解液槽、第１電解用電極および第２電解用電極を有する電解部とを備え、第１および第２電解用電極と前記光電変換部は、前記光電変換部の光起電力が第１および第２電解用電極に出力されるように接続され、第１電解用電極は、その表面上に金属が電解析出するように設けられ、前記電解部は、前記光電変換部の裏面側に設けられたことを特徴とする電解析出装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光電変換部と、電解液槽、第１電解用電極および第２電解用電極を有する電解部とを備え、第１および第２電解用電極と前記光電変換部は、光電変換部の光起電力が第１および第２電解用電極に出力されるように接続され、第１電解用電極は、その表面上に金属が電解析出するように設けられるため、光電変換部の光起電力により金属を電解析出により製造することができる。
本発明によれば、電解液槽、第１および第２電解用電極を有する電解部は、光電変換部の裏面側に設けられるため、光電変換部と、第１および第２電解用電極との間の配線距離を短くすることができ、配線抵抗による損失を少なくすることができる。このことにより、効率よく金属を製造することができる。
本発明によれば、電解液槽が光電変換部の裏面側に設けられるため、光電変換部が受光することにより生じる熱により電解液槽内の電解液の温度を上げることができるため、電解析出反応の反応速度を速くすることができ、効率よく金属を製造することができる。また、光電変換部が高温になることを抑制することができ、光電変換部の光電変換効率の低下や光電変換部の劣化を抑制することができる。
本発明によれば、電解部が光電変換部の裏面側に設けられるため、光電変換部と電解部とを同じスペースに設置することができ、省スペース化することができる。また、部品数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態の電解析出装置の構成を示す概略平面図である。
【図２】図１の一点鎖線Ａ−Ａにおける電解析出装置の概略断面図である。
【図３】図１の破線Ｂ−Ｂにおける電解析出装置の概略断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の電解析出装置の概略回路図である。
【図５】本発明の一実施形態の電解析出装置に含まれる第１電解用電極を電解液槽内から抜き出す方法を説明するための説明図である。
【図６】本発明の一実施形態の電解析出装置の概略断面図である。
【図７】本発明の一実施形態の電解析出装置の概略断面図である。
【図８】本発明の一実施形態の電解析出装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の電解析出装置は、受光面およびその裏面を有する光電変換部と、電解液槽、第１電解用電極および第２電解用電極を有する電解部とを備え、第１および第２電解用電極と前記光電変換部は、前記光電変換部の光起電力が第１および第２電解用電極に出力されるように接続され、第１電解用電極は、その表面上に金属が電解析出するように設けられ、前記電解部は、前記光電変換部の裏面側に設けられたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の電解析出装置において、第２電解用電極は、酸素ガスを発生させる電極であり、かつ、前記光電変換部の裏面上に設けられ、第１電解用電極は、前記光電変換部と共に第２電解用電極および前記電解液槽内の電解液を挟むように設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、光電変換部に太陽光が入射するように電解析出装置を設置した場合、第２電解用電極で発生する酸素ガスが第１電解用電極に電解析出させた金属に接触することを抑制することができる。このことにより、第１電解用電極におけるカソード反応の反応速度の低下を抑制することができる。また、第１電解用電極に電解析出させた金属が酸化されることを抑制することができる。
本発明の電解析出装置において、第１電解用電極は、前記電解液槽内から抜き出すことができるように設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、金属を電解析出させた第１電解用電極を電解液槽内から抜き出すことができ、電解液槽外において第１電解用電極と電解析出させた金属とを分離することができる。このことにより、電解析出装置から電解析出させた金属を容易に回収することができる。
【００１１】
本発明の電解析出装置において、前記電解液槽は、第１電解用電極の前記電解液槽内への挿入および第１電解用電極の前記電解液槽内からの抜き出しを導くガイド部を有することが好ましい。
このような構成によれば、電解液槽内への第１電解用電極の挿入および第１電解用電極の電解液槽内からの抜き出しを正確かつ簡単に行うことができ、電解析出装置から金属を容易に回収することができる。
本発明の電解析出装置において、前記電解液槽は、第１電解用電極を前記電解液槽内から抜き出す際第１電解用電極上に電解析出させた金属に付着した電解液を脱液する脱液部を有することが好ましい。
このような構成によれば、第１電解用電極を電解液槽から抜き出す際、電解析出させた金属と共に電解液が電解液槽から漏れ出ることを抑制することができる。
【００１２】
本発明の電解析出装置において、前記電解液槽内の電解液に金属イオンを供給する金属供給部をさらに有することが好ましい。
このような構成によれば、第１電解用電極上に金属を電解析出させることにより消費される電解液中の金属イオンを電解液中に供給することができる。
本発明の電解析出装置において、前記光電変換部は、複数の光電変換ユニットを有し、前記光電変換ユニットは、少なくとも１つの光電変換セルを有し、第１および第２電解用電極と前記光電変換部は、並列接続された複数の光電変換ユニットの光起電力が第１および第２電解用電極に出力されるように接続されたことが好ましい。
このような構成によれば、光電変換ユニットの光起電力を金属の電解析出に適した電圧とすることにより、光電変換ユニットの光起電力の電圧を変換することなく第１および第２電解用電極に出力することができる。
【００１３】
本発明の電解析出装置において、前記電解液は、アルカリ性水溶液であることが好ましい。
このような構成によれば、第１および第２電解用電極に印加する電圧を小さくすることができる。
本発明の電解析出装置において、前記電解液は、酸性水溶液であることが好ましい。
このような構成によれば、第１電解用電極上へ金属が電解析出する反応速度を速くすることができる。
【００１４】
本発明の電解析出装置において、第１電解用電極は、その表面上に金属亜鉛、金属銅、金属カドミウム、金属ニッケル、金属コバルト、金属マンガンまたは金属クロムが電解析出するように設けられたことが好ましい。また、第１電解用電極は、その表面上に金属合金が電解析出するように設けられてもよい。
このような構成によれば、電解析出装置により金属亜鉛、金属銅、金属カドミウム、金属ニッケル、金属コバルト、金属マンガン、金属クロムまたは合金を製造することができる。
本発明の電解析出装置において、第２電解用電極は、酸素ガスを発生させる電極であり、前記電解液槽は、発生した酸素ガスを排出する気体排出口を有し、前記気体排出口近傍に前記酸素ガスと副生する水素ガスとを反応させる触媒部をさらに備えることが好ましい。
このような構成によれば、第１電解用電極において水素ガスが発生した場合、水素ガスと酸素ガスの混合ガスが生成されることを抑制することができ、電解析出装置の安全性を向上させることができる。
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
【００１６】
電解析出装置の構成
図１は、本実施形態の電解析出装置の構成を示す概略平面図であり、図２は、図１の一点鎖線Ａ−Ａにおける電解析出装置の概略断面図であり、図３は、図１の破線Ｂ−Ｂにおける電解析出装置の概略断面図であり、図４は、本実施形態の電解析出装置の概略回路図である。
また、図５は、本実施形態の電解析出装置における第１電解用電極の交換方法を説明するための説明図である。図６〜８は、それぞれ本実施形態の電解析出装置の概略断面図であり、図１の一点鎖線Ａ−Ａにおける電解析出装置の断面図に対応する断面図である。
【００１７】
本実施形態の電解析出装置２０は、受光面およびその裏面を有する光電変換部１と、電解液槽３６、第１電解用電極４および第２電解用電極５を有する電解部２とを備え、第１および第２電解用電極４、５と光電変換部１は、光電変換部１の光起電力が第１および第２電解用電極４、５に出力されるように接続され、第１電解用電極４は、その表面上に金属が電解析出するように設けられ、電解部２は、光電変換部１の裏面側に設けられたことを特徴とする。
以下、本実施形態の電解析出装置について説明する。
【００１８】
１．電解析出装置
本実施形態の電解析出装置２０は、第１電解用電極４上に金属を電解析出させる装置である。例えば、金属酸化物、金属水酸化物などを電解還元する装置であってもよく、金属の電解採取に用いられる装置であってもよく、電気めっき装置であってもよい。
【００１９】
２．光電変換部
光電変換部１は、光を受光し光起電力を出力する部分であり、受光面およびその裏面を有する。また、光電変換部１の光起電力は、第１および第２電解用電極４、５に出力される。このことにより、光電変換部１の光起電力により第１電解用電極４上に金属（金属層７）を電解析出させることができる。
【００２０】
光電変換部１は、太陽光などを受光し光起電力が生じる光電変換セル１５を備えることができる。１つまたは複数の光電変換セル１５は、光電変換ユニット１８を構成することができる。光電変換ユニット１８は、第１電解用電極４上へ金属の電解析出に適した電圧の光起電力が生じるように構成することができる。例えば、第１電解用電極４上に金属亜鉛を電解析出させ、第２電解用電極５で酸素ガスを発生させる場合、光電変換ユニット１８は、１．７Ｖ以上４．０Ｖ以下の電圧の光起電力が生じるように構成することができる。このことにより、光電変換ユニット１８の光起電力を第１および第２電解用電極４、５に出力する際に、電圧を変換する必要がなく、光電変換ユニット１８の光起電力を効率よく金属の製造に利用することができる。なお、ここで光電変換ユニット１８の光起電力の電圧とは、開放電圧をいう。
【００２１】
光電変換セル１５の光起電力の電圧は、光電変換セル１５に含まれる光電変換層の材料、光電変換層の積層数などにより決まる。１つの光電変換セル１５が、金属の電解析出に適した電圧の光起電力が生じるように構成されている場合、光電変換ユニット１８は１つの光電変換セル１５により構成することができる。１つの光電変換セル１５が金属の電解析出に適した電圧以下の光起電力が生じるように構成されている場合、光電変換ユニット１８は、直列接続された複数の光電変換セル１５により構成することができる。光電変換ユニット１８を構成する光電変換セル１５の数は、光電変換ユニット１８の光起電力の電圧が金属の電解析出に適した電圧となるように決めることができる。例えば、図１〜４に示したような電解析出装置２０の場合、光電変換ユニット１８は、直列接続した４つの光電変換セル１５により構成することができる。
また、光電変換ユニット１８に含まれる複数の光電変換セル１５は、例えば、コンタクトラインにより直列接続させてもよく、インターコネクタ３４により直列接続されてもよい。
【００２２】
光電変換部１は、並列に接続された複数の光電変換ユニット１８を有することができる。このことにより、金属の電解析出に適した電圧を有する大きな電力を第１および第２電解用電極４、５に出力することができる。例えば、図１〜４に示した電解析出装置２０では、４つの光電変換セル１５から構成される光電変換ユニット１８を４つ備え、この４つの光電変換ユニット１８ａ〜１８ｄが並列接続されている。この並列接続された光電変換ユニット１８ａ〜１８ｄの光起電力が第１および第２電解用電極４、５に出力されるように接続されている。
【００２３】
光電変換セル１５は、光電変換層３１と受光面電極３２と裏面電極３３とからなってもよい。光電変換層３１を構成する材料は、シリコン系半導体、化合物半導体、有機材料をベースとしたものなどが挙げられるが、いずれの光電変換材料も使用することが可能である。また、光起電力を大きくするために、これらの光電変換材料からなる光電変換層を積層することが可能である。積層する場合には同一材料で多接合構造を形成することが可能であるが、光学的バンドギャップの異なる複数の光電変換層を積層し、各々の光電変換層の低感度波長領域を相互に補完することにより、広い波長領域にわたり入射光を効率よく吸収することが可能となる。これらの複数の光電変換層は、それぞれ異なるバンドギャップを有することが好ましい。このような構成によれば、光電変換セル１５で生じる光起電力をより大きくすることができる。
【００２４】
また、光電変換層間の直列接続特性の改善や、光電変換セル１５で発生する光電流の整合のために、層間に透明導電膜等の導電体を介在させることが可能である。これにより光電変換セル１５の劣化を抑制することが可能となる。
光電変換セル１５に含まれる光電変換層の例を以下に具体的に説明する。
【００２５】
２−１．シリコン系半導体を用いた光電変換層
シリコン系半導体を用いた光電変換層は、例えば、単結晶型、多結晶型、アモルファス型、球状シリコン型、及びこれらを組み合わせたもの等が挙げられる。いずれもｐ型半導体とｎ型半導体が接合したｐｎ接合を有することができる。また、ｐ型半導体とｎ型半導体との間にｉ型半導体を設けたｐｉｎ接合を有するものとすることもできる。また、ｐｎ接合を複数有するもの、ｐｉｎ接合を複数有するもの、ｐｎ接合とｐｉｎ接合を有するものとすることもできる。
シリコン系半導体とは、シリコンを含む半導体であり、例えば、シリコン、シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウムなどである。また、シリコンなどにｎ型不純物またはｐ型不純物が添加されたものも含み、また、結晶質、非晶質、微結晶のものも含む。
また、シリコン系半導体を用いた光電変換セル１５は、透光性基板の上に薄膜または厚膜の光電変換層を形成したものであってもよく、また、シリコンウェハなどのウェハにｐｎ接合またはｐｉｎ接合を形成したものでもよく、また、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を形成したウェハの上に薄膜の光電変換層を形成したものでもよい。
【００２６】
シリコン系半導体を用いた光電変換層の形成例を以下に示す。
透光性基板上に積層した第１光電変換電極上に、第１導電型半導体層をプラズマＣＶＤ法等の方法で形成する。この第１導電型半導体層としては、導電型決定不純物原子濃度が１×１０18〜５×１０21／ｃｍ3程度ドープされた、ｐ+型またはｎ+型の非晶質Ｓｉ薄膜、または多結晶あるいは微結晶Ｓｉ薄膜とする。第１導電型半導体層の材料としては、Ｓｉに限らず、ＳｉＣあるいはＳｉＧｅ，ＳｉxＯ1-x等の化合物を用いることも可能である。
【００２７】
このように形成された第１導電型半導体層上に、結晶質Ｓｉ系光活性層として多結晶あるいは微結晶の結晶質Ｓｉ薄膜をプラズマＣＶＤ法等の方法で形成する。なお、導電型は第１導電型半導体よりドーピング濃度が低い第１導電型とするか、あるいはｉ型とする。結晶質Ｓｉ系光活性層の材料としては、Ｓｉに限らず、ＳｉＣあるいはＳｉＧｅ，ＳｉxＯ1-x等の化合物を用いることも可能である。
【００２８】
次に、結晶質Ｓｉ系光活性層上に半導体接合を形成するため、第１導電型半導体層とは反対導電型である第２導電型半導体層をプラズマＣＶＤ等の方法で形成する。この第２導電型半導体層としては、導電型決定不純物原子が１×１０18〜５×１０21／ｃｍ3程度ドープされた、ｎ+型またはｐ+型の非晶質Ｓｉ薄膜、または多結晶あるいは微結晶Ｓｉ薄膜とする。第２導電型半導体層の材料としては、Ｓｉに限らず、ＳｉＣあるいはＳｉＧｅ，ＳｉxＯ1-x等の化合物を用いることも可能である。また接合特性をより改善するために、結晶質Ｓｉ系光活性層と第２導電型半導体層との間に、実質的にｉ型の非単結晶Ｓｉ系薄膜を挿入することも可能である。このようにして、受光面に最も近い光電変換層を一層積層することができる。
【００２９】
続けて第二層目の光電変換層を形成する。第二層目の光電変換層は、第１導電型半導体層、結晶質Ｓｉ系光活性層、第２導電型半導体層からなり、それぞれの層は、第一層目の光電変換層中の対応する第１導電型半導体層、結晶質Ｓｉ系光活性層、第２導電型半導体層と同様に形成する。二層のタンデムで水分解に十分な電圧を得ることができない場合は、三層あるいはそれ以上の層状構造を取ることが好ましい。ただし第二層目の光電変換層の結晶質Ｓｉ系光活性層の体積結晶化分率は、第一層目の結晶質Ｓｉ系光活性層と比較すると高くすることが好ましい。三層以上積層する場合も同様に下層と比較すると体積結晶化分率を高くすることが好ましい。これは、長波長域での吸収が大きくなり、分光感度が長波長側にシフトし、同じＳｉ材料を用いて光活性層を構成した場合においても、広い波長域で感度を向上させることが可能となるためである。すなわち、結晶化率の異なるＳｉでタンデム構造にすることにより、分光感度が広くなり、光の高効率利用が可能となる。このとき低結晶化率材料を受光面側にしないと高効率とならない。また結晶化率が４０％以下に下がるとアモルファス成分が増え、劣化が生じてしまう。
【００３０】
次に、シリコン基板を用いた光電変換層の形成例を以下に示す。
シリコン基板としては、単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板などを用いることができ、ｐ型であっても、ｎ型であっても、ｉ型であってもよい。このシリコン基板の一部にＰなどのｎ型不純物を熱拡散またはイオン注入などによりドープすることによりｎ型半導体部を形成し、シリコン基板のほかの一部にＢなどのｐ型不純物を熱拡散またはイオン注入などによりドープすることによりｐ型半導体部を形成することができる。このことにより、シリコン基板にｐｎ接合、ｐｉｎ接合、ｎｐｐ+接合またはｐｎｎ+接合などを形成することができ、光電変換層を形成することができる。
【００３１】
ここではシリコン基板を用いて説明したが、ｐｎ接合、ｐｉｎ接合、ｎｐｐ+接合またはｐｎｎ+接合などを形成することができる他の半導体基板を用いてもよい。また、ｎ型半導体部およびｐ型半導体部を形成することができれば、半導体基板に限定されず、基板上に形成された半導体層であってもよい。
【００３２】
２−２．化合物半導体を用いた光電変換層
化合物半導体を用いた光電変換層は、例えば、III−Ｖ族元素で構成されるＧａＰ、ＧａＡｓやＩｎＰ、ＩｎＡｓ、II−VI族元素で構成されるＣｄＴｅ／ＣｄＳ、Ｉ−III−VI族で構成されるＣＩＧＳ（Copper Indium Gallium DiSelenide）などを用いｐｎ接合を形成したものが挙げられる。
【００３３】
化合物半導体を用いた光電変換層の製造方法の一例を以下に示すが、本製造方法では、製膜処理等はすべて有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ；Metal Organic Chemical Vapor Deposition）装置を使って連続して行われる。III族元素の材料としては、例えばトリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジウムなどの有機金属が水素をキャリアガスとして成長装置に供給される。Ｖ族元素の材料としては、例えばアルシン（ＡｓＨ3）、ホスフィン（ＰＨ3）、スチビン（ＳｂＨ3）等のガスが使われる。ｐ型不純物またはｎ型不純物のドーパントとしては、例えばｐ型化にはジエチルジンク、またはｎ型化には、モノシラン（ＳｉＨ4）やジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、セレン化水素（Ｈ2Ｓｅ）等が利用される。これらの原料ガスを、例えば７００℃に加熱された基板上に供給することにより熱分解させ、所望の化合物半導体材料膜をエピタキシャル成長させることが可能である。これら成長層の組成は導入するガス組成により、また膜厚はガスの導入時間によって制御することが可能である。これらの光電変換部を多接合積層する場合は、層間での格子定数を可能な限り合わせることにより、結晶性に優れた成長層を形成することができ、光電変換効率を向上することが可能となる。
【００３４】
ｐｎ接合を形成した部分以外にも、例えば受光面側に公知の窓層や、非受光面側に公知の電界層等を設けることによりキャリア収集効率を高める工夫を有してもよい。また不純物の拡散を防止するためのバッファ層を有していてもよい。
【００３５】
２−３．色素増感剤を利用した光電変換層
色素増感剤を利用した光電変換層は、例えば、主に多孔質半導体、色素増感剤、電解質、溶媒などにより構成される。
多孔質半導体を構成する材料としては、例えば、酸化チタン、酸化タングステン、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、硫化カドミウム等公知の半導体から１種類以上を選択することが可能である。多孔質半導体を基板上に形成する方法としては、半導体粒子を含有するペーストをスクリーン印刷法、インクジェット法等で塗布し乾燥もしくは焼成する方法や、原料ガスを用いたＣＶＤ法等により製膜する方法、ＰＶＤ法、蒸着法、スパッタ法、ゾルゲル法、電気化学的な酸化還元反応を利用した方法等が挙げられる。
【００３６】
多孔質半導体に吸着する色素増感剤としては、可視光領域および赤外光領域に吸収を持つ種々の色素を用いることが可能である。ここで、多孔質半導体に色素を強固に吸着させるには、色素分子中にカルボン酸基、カルボン酸無水基、アルコキシ基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、ヒドロキシルアルキル基、エステル基、メルカプト基、ホスホニル基等が存在することが好ましい。これらの官能基は、励起状態の色素と多孔質半導体の伝導帯との間の電子移動を容易にする電気的結合を提供する。
【００３７】
これらの官能基を含有する色素として、例えば、ルテニウムビピリジン系色素、キノン系色素、キノンイミン系色素、アゾ系色素、キナクリドン系色素、スクアリリウム系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、トリフェニルメタン系色素、キサンテン系色素、ポルフィリン系色素、フタロシアニン系色素、ベリレン系色素、インジゴ系色素、ナフタロシアニン系色素等が挙げられる。
【００３８】
多孔質半導体への色素の吸着方法としては、例えば多孔質半導体を、色素を溶解した溶液（色素吸着用溶液）に浸漬する方法が挙げられる。色素吸着用溶液に用いられる溶媒としては、色素を溶解するものであれば特に制限されず、具体的には、エタノール、メ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、テトラヒドロフラン等のエーテル類、アセトニトリル等の窒素化合物類、ヘキサン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン等の芳香族炭化水素、酢酸エチル等のエステル類、水等を挙げることができる。
【００３９】
電解質は、酸化還元対とこれを保持する液体または高分子ゲル等固体の媒体からなる。
酸化還元対としては一般に、鉄系、コバルト系等の金属類や塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン物質が好適に用いられ、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム等の金属ヨウ化物とヨウ素の組み合わせが好ましく用いられる。さらに、ジメチルプロピルイミダゾールアイオダイド等のイミダゾール塩等を混入することもできる。
【００４０】
また、溶媒としては、プロピレンカーボネート等のカーボネート化合物、アセトニトリル等のニトリル化合物、エタノール、メタノール等のアルコール、その他、水や非プロトン極性物質等が用いられるが、中でも、カーボネート化合物やニトリル化合物が好適に用いられる。
【００４１】
２−４．有機薄膜を用いた光電変換層
有機薄膜を用いた光電変換層は、電子供与性および電子受容性を持つ有機半導体材料で構成される電子正孔輸送層、または電子受容性を有する電子輸送層と電子供与性を有する正孔輸送層とが積層されたものであってもよい。
電子供与性の有機半導体材料としては、電子供与体としての機能を有するものであれば特に限定されないが、塗布法により製膜できることが好ましく、中でも電子供与性の導電性高分子が好適に使用される。
【００４２】
ここで導電性高分子とはπ共役高分子を示し、炭素−炭素またはヘテロ原子を含む二重結合または三重結合が、単結合と交互に連なったπ共役系からなり、半導体的性質を示すものをさす。
【００４３】
電子供与性の導電性高分子材料としては、例えばポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリカルバゾール、ポリビニルカルバゾール、ポリシラン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、およびこれらの誘導体、共重合体、あるいはフタロシアニン含有ポリマー、カルバゾール含有ポリマー、有機金属ポリマー等が挙げられる。中でも、チオフェン−フルオレン共重合体、ポリアルキルチオフェン、フェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体、フルオレン−フェニレンビニレン共重合体、チオフェン−フェニレンビニレン共重合体等が好適に利用される。
【００４４】
電子受容性の有機半導体材料としては、電子受容体としての機能を有するものであれば特に限定されないが、塗布法により製膜できることが好ましく、中でも電子供与性の導電性高分子が好適に使用される。
電子受容性の導電性高分子としては、例えばポリフェニレンビニレン、ポリフルオレン、およびこれらの誘導体、共重合体、あるいはカーボンナノチューブ、フラーレンおよびこれらの誘導体、ＣＮ基またはＣＦ3基含有ポリマーおよびそれらの−ＣＦ3置換ポリマー等が挙げられる。
【００４５】
また、電子供与性化合物がドープされた電子受容性の有機半導体材料や、電子受容性化合物がドープされた電子供与性の有機半導体材料等を用いることが可能である。電子供与性化合物がドープされる電子受容性の導電性高分子材料としては、上述の電子受容性の導電性高分子材料を挙げることができる。ドープされる電子供与性化合物としては、例えばＬｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｃｓ等のアルカリ金属やアルカリ土類金属のようなルイス塩基を用いることができる。なお、ルイス塩基は電子供与体として作用する。また、電子受容性化合物がドープされる電子供与性の導電性高分子材料としては、上述した電子供与性の導電性高分子材料を挙げることができる。ドープされる電子受容性化合物としては、例えばＦｅＣｌ3、ＡｌＣｌ3、ＡｌＢｒ3、ＡｓＦ6やハロゲン化合物のようなルイス酸を用いることができる。なお、ルイス酸は電子受容体として作用する。
【００４６】
３．電解部
電解部２は、電解液槽３６、第１電解用電極４および第２電解用電極５を有する。また、第１および第２電解用電極４、５と光電変換部１は、光電変換部１の光起電力が第１および第２電解用電極４、５に出力されるように接続される。また、第１電解用電極４は、その表面上に金属層７が電解析出するように設けられる。電解析出装置２０がこのような構成を有することにより、第１および第２電解用電極４、５からなる電極対６の間に光電変換部１の光起電力を出力することにより第１電解用電極４においてカソード反応を進行させることができ、第１電解用電極４上に金属層７を電解析出させることができる。
【００４７】
また、電解部２は、光電変換部１の裏面側に設けられる。このことにより、光電変換部１と電解部２との間の配線距離を短くすることができ、配線抵抗による電力の損失を小さくすることができる。また、光電変換部１と電解部２とを同じスペースに設置することができるため、省スペース化および部品数の低減をすることができる。
電解部２は、図１〜３に示した電解析出装置２０のように光電変換部１と一体に設けられてもよく、電解部２を太陽電池モジュールの裏面上に設けてもよい。
【００４８】
電解部２が備える電解液槽３６は、電解液９を溜める又は循環させることができ、電解液９に対する耐食性を有すれば特に限定されないが、例えば、図１〜３に示した電解析出装置２０のように一方の面上に光電変換部１を設けた基板２５と箱型の筐体３６から構成されてもよい。また、電解液槽３６は、後述するガイド部１１を有することができる。
【００４９】
図２、３に示した電解析出装置２０のように、第２電解用電極５が光電変換部１の裏面上に設けられ、第１電解用電極４が光電変換部１と共に第２電解用電極５および電解液槽に溜める電解液９を挟むように設けることができる。このことにより、第１電解用電極４と第２電解用電極５とが電解液を挟んで対向するように設けることができ、電解液中のイオン伝導パスを多く形成することができる。その結果、電解液中にイオン濃度の不均衡が生じることを抑制することができ、金属が第１電解用電極４上に電解析出するカソード反応の反応速度が低下することを抑制することができる。
【００５０】
また、第２電解用電極５におけるアノード反応が電解液から酸素ガスを発生させる反応である場合、光電変換部１が電解部２の上になるように電解析出装置２０を設置することにより、第２電解用電極５で発生した酸素ガスが第１電解用電極４上の金属層７に接触することを抑制することができる。このことにより、金属層７上に酸素ガスが滞留し金属層７が電解液と接触できず、カソード反応速度が低下することを抑制することができる。また、酸素ガスによる金属層７の酸化を抑制することができる。
【００５１】
また、第１および第２電解用電極４、５は、図６のように光電変換部１の裏面上に並べて設けられてもよい。このことにより、電解析出装置２０を薄型化することができる。また、第１電解用電極４と第２電解用電極５との間で短絡が生じるのを抑制することができる。
【００５２】
また、第１および第２電解用電極４、５は、図７のように光電変換部１の裏面に対し実質的に垂直に設けられ、第１電解用電極４と第２電解用電極５とが交互に並ぶように設けられてもよい。このような構成によると、第１電解用電極４と第２電解用電極５とを対向して配置することができるため、第１電解用電極４と第２電解用電極５との間のイオン伝導パスを多く形成することができ、電解液中にイオン濃度の不均衡が生じることを抑制することができる。また、第１電解用電極４の両面上にそれぞれ金属層７を電解析出させることができるため、カソード反応の反応面を広くすることができ、効率よく金属層７を電解析出させることができる。
【００５３】
また、図８に示した電解析出装置２０のように、第２電解用電極５が光電変換部１の裏面上に設けられ、第１電解用電極４が光電変換部１と共に第２電解用電極５および電解液槽に溜める電解液９を挟み、第１電解用電極４の両面上にそれぞれ金属層７が析出するように設けることができる。このことにより、カソード反応の反応面を広くすることができ、効率よく金属層７を電解析出させることができる。なお、図８では、第１電解用電極４の光電変換部１側に第２電解用電極５を設けているが、第２電解用電極５は、第１電解用電極４の光電変換部１側およびその反対側の両方に設けられてもよい。この場合、第２電解用電極５は、例えば、電解液槽３６上に設けることができる。
【００５４】
第１および第２電解用電極４、５には、第１電解用電極４上の金属層７の電解析出に適した電圧が印加される。この適した電圧とは、金属層７が電解析出する電圧であり、電解液から水素ガスが発生するカソード反応を抑制できる電圧である。この適した電圧は、第１電解用電極４上に金属を電解析出させるカソード反応の標準電極電位、電解液から水素ガスが発生するカソード反応の標準電極電位、アノード反応の種類および標準電極電位、各カソード反応の過電圧、アノード反応の過電圧などにより決まる。
【００５５】
光電変換部１の光起電力が前記適した電圧の範囲内の場合、光電変換部１の光起電力はそのまま第１および第２電解用電極４、５に出力される。光電変換部１の光起電力の電圧が前記適した電圧よりも高い場合、ＤＣ−ＤＣコンバーターなどにより電圧を調整して光電変換部１の光起電力を第１および第２電解用電極４、５に出力してもよい。また、電解析出装置２０が電圧制御部を備え、電圧制御部が、第１および第２電解用電極４、５に出力される光起電力を制御してもよい。
また、第１および第２電解用電極４、５は、外部の太陽電池パネルの光起電力が供給されるように設けられてもよい。このことにより、第１および第２電解用電極４、５に供給される電力が大きくなり、第１電解用電極４上に電解析出させる金属の量を多くすることができる。
【００５６】
カソード反応により第１電解用電極４上に電解析出させる金属は、例えば、金属亜鉛、金属銅、金属カドミウム、金属ニッケル、金属コバルト、金属マンガン、金属クロムなどである。電解液には、第１電解用電極４上に電解析出させる金属のイオンを含む水溶液などが用いられる。
第２電解用電極５におけるアノード反応は、例えば、電解液から酸素ガスが発生する反応、第２電解用電極５の材料が電解液中に溶出する反応などである。
【００５７】
なお、電解析出装置２０は、電解液槽３６に溜めた電解液９の伝導度、粘度、ｐＨまたは温度を測定するセンサーを備えてもよい。このことにより電解液の状態を測定することができる。
また、電解析出装置２０は、電解液９を流動させる攪拌部を備えてもよい。このことにより、電解液槽３６内において電解液に大きな温度差が生じるのを抑制することができる。また、第１電解用電極４上の金属層７にデンドライトが生じた場合、デンドライトを除去することが可能となり、第１および第２電解用電極４、５が短絡することを抑制することができる。また、電解析出装置２０は、この除去したデンドライトを回収する回収機構を電解液槽３６の底部に有してもよい。
【００５８】
ここでは、第１電解用電極４上に金属亜鉛を電解析出させ、第２電解用電極５において酸素ガスを発生させる場合について説明する。
電解液には、希硫酸などの希酸、水酸化カリウム水溶液などの水酸化アルカリ水溶液、アンモニア水などに酸化亜鉛（水酸化亜鉛）を溶解させた水溶液を用いることができる。特に電解液は水酸化アルカリ水溶液が好ましい。水酸化アルカリ水溶液を用いると希酸を用いた場合に比べ、第１および第２電解用電極４，５に印加する電圧が低くなるためである。
【００５９】
また、電解液には、第１電解用電極４上に電解析出させる金属に樹枝状のデンドライトが生成されることを抑制するために、高分子材料を添加することができる。例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）などを添加することができる。また、天然由来の高分子材料としては、にかわや大豆粕などが挙げられる。
【００６０】
酸化亜鉛を溶解させた水溶液は、電解析出装置２０外において酸化亜鉛と希酸、水酸化アルカリ水溶液などとを混合することにより調製し、この酸化亜鉛を溶解させた水溶液を電解析出装置２０に供給してもよい。また、酸化亜鉛を溶解させた水溶液は、電解析出装置２０が備える電解液槽３６内において酸化亜鉛と希酸、水酸化アルカリ水溶液などとを混合し調製してもよい。また、図１に示した電解析出装置２０が有する金属供給部２２において酸化亜鉛と希酸、水酸化アルカリ水溶液などとを混合し酸化亜鉛を溶解させた水溶液を電解析出装置２０に供給してもよい。
【００６１】
また、第１電解用電極４上に金属亜鉛を電解析出させると、電解液中の亜鉛イオンが消費されるため、電解液中に亜鉛イオンを供給する必要がある。
電解液中に亜鉛イオンを供給する方法としては、例えば、電解液中に顆粒状に成型した酸化亜鉛を電解液槽３６に直接投入し、酸化亜鉛を電解液に溶解させることができる。酸化亜鉛を顆粒状とすることにより、酸化亜鉛が電解液に溶解しやすくなり、また、酸化亜鉛の微粒子が電解液中を浮遊し第１電解用電極４上に電解析出させる金属亜鉛に混入することを抑制することができる。
【００６２】
また、電解液中に亜鉛イオンを供給する別の方法としては、図１に示した電解析出装置２０が備える金属供給部２２を設ける方法が挙げられる。金属供給部２２は、電解液と酸化亜鉛とを混合することができる液槽を含む。金属供給部２２は、酸化亜鉛を電解液に溶解させるために攪拌器を備えてもよい。また、金属供給部２２を受光できるように設け、金属供給部２２の液槽内の電解液の温度が高くなりやすくすることにより、酸化亜鉛が電解液に溶解しやすくすることができる。
【００６３】
電解液槽３６と金属供給部２２とは、電解液槽３６内の電解液が金属供給部２２の液槽に流入するように導通する。また、電解液槽３６と金属供給部２２とは、金属供給部２２の液槽から排出される電解液が再び電解液槽３６に流入するように導通する。金属供給部２２と電解液槽３６とで生じる電解液の循環は、ポンプなどにより生じさせてもよい。また、金属供給部２２などに空冷装置などの電解液冷却手段を設け、電解液９の温度差を利用して電解液を循環させてもよい。
【００６４】
また、金属供給部２２は、液槽内に酸化亜鉛を供給できるように設けられる。
このような金属供給部２２を設けることにより、金属亜鉛が溶解した電解液を電解液槽３６に供給することができる。また、酸化亜鉛の微粒子が電解液槽３６に溜めた電解液に混入することを抑制することができ、第１電解用電極４上に電解析出させる金属亜鉛に混入することを抑制することができる。
【００６５】
アルカリ性の電解液を用いる場合、第１電解用電極４には、ニッケル板、ステンレス板、鉛合金板などの金属板または炭素板を用いることができる。また、第１電解用電極４には、樹脂製の板部材にニッケル、ステンレス、鉛合金、金、白金、パラジウムなどをメッキした電極を用いることができる。なお、樹脂製の板部材としては、ＰＶＣ，ＡＢＳ，ＰＥ，ＰＰ，ＰＡ，ＰＴＦＥ，ＥＰなどが挙げられる。
【００６６】
酸性の電解液を用いる場合、第１電解用電極４には、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等の貴金属、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ等の金属並びにこれらの金属の窒化物および炭化物、ステンレス鋼、Ｃｕ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｔｉ−Ｐｔ等の合金を材料とする電極が挙げられる。また、第１電解用電極４には、樹脂製の板部材に上記の金属をメッキした電極を用いることもできる。なお、樹脂製の板部材としては、ＰＶＣ，ＡＢＳ，ＰＥ，ＰＰ，ＰＴＦＥ，ＥＰなどが挙げられる。
【００６７】
また、第１電解用電極４には、アセチレンブラック、バルカン、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、ＶＧＣＦ、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、フラーレン等の化学的に安定で導電性を有する炭素質材料を材料とする電極を用いることができる。
【００６８】
この第１電解用電極４をカソードとして光電変換部１の光起電力を電解部２に供給することにより、金属板などの上に金属亜鉛を電解析出させることができる。第１電解用電極４におけるカソード反応では、第１電解用電極４から供給される電子と電解液中の亜鉛イオンとが反応し第１電解用電極４上に金属亜鉛層７が電解析出する。電解部２に光起電力を供給し続けると、金属亜鉛層７の上に金属亜鉛が電解析出していき、金属亜鉛層７の厚さが少しずつ厚くなっていく。
【００６９】
また、電解析出装置２０は、金属亜鉛層７の厚さを確認する手段を備えることができる。このことにより、金属亜鉛層７の厚さが十分厚くなった後、金属亜鉛を電解析出装置２０から回収することができる。また、金属亜鉛層７が厚くなりすぎ、第１電解用電極４と第２電解用電極５との間で短絡が生じることを抑制することができる。
金属亜鉛層７の厚さを確認する手段としては、例えば、電解液槽３６の一部を透光性部材で構成し、金属亜鉛層７の厚さを目視できるように設けられた手段が挙げられる。このことにより、目視により、金属亜鉛層７の厚さを確認した後、金属亜鉛を電解析出装置２０から回収することができる。
【００７０】
また、前記確認する手段としては、金属亜鉛層７に光を照射する光照射部と、この光の反射光を検出する光検出部とを含む手段が挙げられる。この光照射部と光検出部により、金属亜鉛層の厚さを検出することができ、金属亜鉛層７の厚さを確認することができる。
さらに、前記確認する手段としては、第１電解用電極４と第２電解用電極５との間の電気抵抗値を測定する手段が挙げられる。金属亜鉛層７は、第１電解用電極４から第２電解用電極５に向けて成長するため、金属亜鉛層７が厚くなると第１および第２電解用電極４、５の間の電気抵抗値は小さくなる。このため、第１および第２電解用電極４，５の間の電気抵抗値と金属亜鉛層７との厚さとの関係をあらかじめ測定しておくことにより、第１および第２電解用電極４，５の間の電気抵抗値から金属亜鉛層７の厚さを確認することができる。
また、金属亜鉛層７が成長すると電解液の亜鉛イオン濃度が低くなるため、電解液の亜鉛イオン濃度を測定することにより金属亜鉛層７の厚さを確認することも可能である。
【００７１】
第２電解用電極５には、鉛合金板、鉄板、炭素板などを用いることができ、さらに酸素発生触媒であるＭｎ，Ｃａ，Ｚｎ，Ｃｏを含む酸化物を有することができる。このことにより、電解液から酸素ガスが発生するアノード反応の過電圧を小さくすることができ、第１および第２電解用電極４，５間に印加する電圧を小さくすることができる。なお、第２電解用電極５で発生させた酸素ガスは、気泡として電解液９中を浮上し、気体排出口４８から排出される。
なお、電解液から水素ガスが発生するカソード反応がある程度生じることがあり、この水素ガスは、気泡として電解液９中を浮上する。この水素ガスを除去するために、気体排出口４８の近傍に触媒部５２を設けることができる。この触媒部５２により水素ガスと酸素ガスを反応させ水を発生させることにより、排出ガス中の水素ガス濃度を低減することができる。触媒部５２は、例えば、Ｐｄ，Ｐｔなどを含む触媒を有することができる。
【００７２】
第１電解用電極４は、電解液槽３６内から抜き出すことができるように設けることができる。このことにより、金属亜鉛層７が生成した第１電解用電極４を電解液槽３６内から抜き出し、電解液槽３６外において第１電解用電極４から金属亜鉛層７を分離することができる。このことにより、電解析出装置２０から電解析出させた金属を容易に回収することができる。この分離回収した金属亜鉛は、金属材料や金属空気電池の電極活物質として利用することができる。第１電解用電極４と金属亜鉛層７との分離は、例えば、金属亜鉛層７を電解析出させる前に第１電解用電極４にパラフィンなどを塗布しておくことなどにより容易に分離することができる。
【００７３】
第１電解用電極４を電解液槽３６内から抜き出した後、電解液槽３６には、新たな第１電解用電極４を挿入してもよく、金属亜鉛層７と分離した第１電解用電極４を再び電解液槽３６に挿入してもよい、
なお、第１電解用電極７を金属空気電池の集電体として利用する場合、第１電解用電極４と金属亜鉛層７との分離は不要である。
【００７４】
第１電解用電極４を電解液槽３６内から抜き出し可能とするために、例えば、図１〜３、５のように、第１電解用電極４および電解液槽３６を設けることができる。図５は、電解析出装置２０に含まれる第１電解用電極４を電解液槽３６内から抜き出す方法を説明するための説明図である。
第１電解用電極４は、図３、５のように、電解液槽３６には固定せずに、蓋部材４３に固定することができる。また、電解液槽３６は、第１電解用電極４の電解液槽３６への挿入および第１電解用電極４の電解液槽３６からの抜き出しを導くガイド部１１を有することができる。ガイド部１１は、図２に示した電解析出装置２０のように、ガイド部１１である電解液槽３６の凸部を第１電解用電極４の両側にそれぞれ設け、このガイド部１１により形成された両側の溝内に第１電解用電極４を設けることができる。このような構成により、両側の溝に挟まれた領域が第１電解用電極４の通路となり、第１電解用電極４の電解液槽３６への挿入および第１電解用電極４の電解液槽３６からの抜き出しを導くことができる。
【００７５】
なお、ガイド部１１は、図６に示した電解析出装置２０のように光電変換部１の裏面上に凸部を設けることにより形成されてもよく、図７に示した電解析出装置２０のように電解液槽３６などに溝を設けることにより形成されてもよく、図８に示した電解析出装置２０のように溝を形成する２つの凸部を設けることにより形成されてもよい。
ここではガイド部１１により形成される溝は電解液槽３６側に形成されているが、第１電解用電極４に溝を設け、電解液槽３６側にレール部を設けてもよい。
【００７６】
また、第１電解用電極４を蓋部材４３に固定し、蓋部材４３に光電変換部１に含まれる光電変換用電極（受光面電極３２または裏面電極３３）と第１電解用電極４とを電気的に接続する接続端子４３を設けることができる。このことにより、蓋部材４３を電解析出装置２０の上部に固定することにより、光電変換用電極と第１電解用電極４とを電気的に接続することができ、蓋部材４３を電解析出装置２０から取り外すことにより光電変換用電極と第１電解用電極４とを電気的に分離することができる。
【００７７】
蓋部材４３を電解析出装置２０から取り外し、蓋部材４３と光電変換部１および電解液槽３６との間隔を大きくしていくと、その表面上に金属亜鉛層７が形成された第１電解用電極７をガイド部１１に沿って電解液槽１１内から抜き出すことができる。このとき、第１電解用電極７と共に電解液槽３６内から抜き出される金属亜鉛層７を脱液する脱液部５４を電解析出装置２０は備えることができる。第１電解用電極４上に電解析出させた金属亜鉛層７は、粒子状の金属亜鉛や樹枝状の金属亜鉛を含んでいる場合があり、このような場合、金属亜鉛層７を電解液から引き上げても、電解液が金属亜鉛層７に付着している。このような金属亜鉛層７に付着している電解液を脱液部５４により金属亜鉛層７から除去することができる。
【００７８】
脱液部５４は、例えば、図３、５のように、電解液槽３６内から抜き出される金属亜鉛層７を押圧するように設けられたローラーとすることができる。このような脱液部５４を設けることにより、電解液が電解液槽３６外に漏れることを抑制することができる。また、金属亜鉛層７に粒子状の金属亜鉛などが含まれている場合、粒子状の金属亜鉛などを一体化することができる。このようにして、第１電解用電極４を電解液槽３６から抜き出した後、第１電解用電極４から金属亜鉛層７を分離除去し、金属亜鉛層７が除去された第１電解用電極４をガイド部１１に沿って再び電解液槽３６内に挿入することができる。その後、光電変換部１の光起電力を第１および第２電解用電極４、５に出力し、第１電解用電極４上に再び金属亜鉛層を電解析出させることができる。
【００７９】
なお、ここでは第１電解用電極４上に金属亜鉛を析出させる場合について主に説明したが、電解液の添加剤、電解液中に金属イオンを供給する方法、金属層の厚さを確認する手段、第１電解用電極を電解液槽に挿入・抜脱する構成および脱液部などについての説明は、第１電解用電極４上に金属銅、金属カドミウム、金属ニッケル、金属コバルト、金属マンガン、金属クロムなどの他の金属を電解析出させる場合にも当てはまる。
【符号の説明】
【００８０】
１： 光電変換部    ２：電解部    ４：第１電解用電極    ５：第２電解用電極    ６：電極対    ７：金属層、金属亜鉛層    ９：電解液    １１：ガイド部    １５：光電変換セル    １８：光電変換ユニット    ２０：電解析出装置    ２２：金属供給部    ２５：基板    ３１：光電変換層    ３２：受光面電極    ３３：裏面電極    ３４：インタコネクタ    ３５：透光性基板    ３６：筐体（電解液槽）    ３８：絶縁部    ４１：電解液流路（配管）    ４３：蓋部材    ４４：係止部    ４６：接続端子    ４８：気体排出口    ５０：気体排出流路    ５２：触媒部    ５４：脱液部
【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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