(57)【要約】【課題】シート状の色素増感型太陽電池に伸びが生じたときにおいても、その作用電極及び対向電極に不具合が生じないようにする。【解決手段】色素増感型太陽電池は、第１膜材と第２膜材の間に電解液を充填した構造とされる。第１膜材と第２膜材の対向する面には、多数の縦線及び横線を有するメッシュ状の第１電極と第２電極がそれぞれ設けられている。色素増感型太陽電池は、それら縦線１３１と横線１３２が、色素増感型太陽電池の伸びの予定された方向に沿う基準線となす角のうち小さいものが、３０°から６０°の範囲に収まるようにする。【選択図】図３
2014120263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の範囲の伸びが許容された膜材である第１膜材と、
所定の範囲の伸びが許容された、前記第１膜材と所定の間隔を空けて配された、透明又は半透明の膜材である第２膜材と、
それらのいずれもが導電性を有する多数の縦線及び多数の横線を含む、前記第１膜材の前記第２膜材に臨む面に前記第１膜材と平行に固定された、メッシュ状の第１電極と、
それらの表面に色素を吸着させた金属酸化物が塗布され、且つそれらのいずれもが導電性を有する多数の縦線及び多数の横線を含む、前記第２膜材の前記第１膜材に臨む面に前記第２膜材と平行に固定された、メッシュ状の第２電極と、
光を受けて励起して、前記第２電極から外部に供給される電子を放出した前記色素に対して電子を供給するとともに、前記第１電極から電子の供給を受ける機能を有する電解質を含んでいる、前記第１膜材と、前記第２膜材との間に、前記第１電極、及び前記第２電極と接触するようにして水密に封止された電解液と、
を含む、全体としてシート状とされた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、前記第１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、前記第２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。
【請求項２】
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する、
請求項１記載の色素増感型太陽電池の施工方法。
【請求項３】
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膜材、及び前記第２膜材の破断伸度が３％以上のものを用いる、
請求項１記載の色素増感型太陽電池の施工方法。
【請求項４】
所定の範囲の伸びが許容された膜材である第１膜材と、
所定の範囲の伸びが許容された、前記第１膜材と所定の間隔を空けて配された、透明又は半透明の膜材である第２膜材と、
それらのいずれもが導電性を有する多数の縦線及び多数の横線を含む、前記第１膜材の前記第２膜材に臨む面に前記第１膜材と平行に固定された、メッシュ状の第１電極と、
それらの表面に色素を吸着させた金属酸化物が塗布され、且つそれらのいずれもが導電性を有する多数の縦線及び多数の横線を含む、前記第２膜材の前記第１膜材に臨む面に前記第２膜材と平行に固定された、メッシュ状の第２電極と、
光を受けて励起して、前記第２電極から外部に供給される電子を放出した前記色素に対して電子を供給するとともに、前記第１電極から電子の供給を受ける機能を有する電解質を含んでいる、前記第１膜材と、前記第２膜材との間に、前記第１電極、及び前記第２電極と接触するようにして水密に封止された電解液と、
を含む、全体として矩形のシート状とされた色素増感型太陽電池であって、
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、前記第１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、前記第２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、
色素増感型太陽電池。
【請求項５】
前記第１電極中の縦線及び横線が直交しており、且つ前記第２電極中の縦線及び横線が直交している、
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膜材、及び前記第２膜材の破断伸度が３％以上である、
請求項４記載の色素増感型太陽電池。
【請求項７】
前記第１電極中の縦線及び横線がいずれも、その略全長にわたって前記第１膜材に固定されており、且つ前記第２電極中の縦線及び横線がいずれも、その略全長にわたって前記第２膜材に固定されている、
請求項４記載の色素増感型太陽電池。
【請求項８】
前記第１膜材は、樹脂又はゴム製である、
請求項４記載の色素増感型太陽電池。
【請求項９】
前記第１膜材は、繊維により形成された織物又は編物である膜基材の少なくとも一方の面を、樹脂又はゴムで被覆したものである、
請求項４記載の色素増感型太陽電池。
【請求項１０】
所定の範囲の伸びが許容された膜材である第１膜材の一方の面に、それらのいずれもが導電性を有する多数の縦線及び多数の横線を含む、メッシュ状の第１電極を、前記第１膜材と平行に固定する過程、
所定の範囲の伸びが許容された透明又は半透明の膜材である第２膜材の一方の面に、それらの表面に色素を吸着させた金属酸化物が塗布され、且つそれらのいずれもが導電性を有する多数の縦線及び多数の横線を含む、メッシュ状の第２電極を、前記第２膜材と平行に固定する過程、
前記第１電極が固定された前記第１膜材の周縁部と、前記第２電極が固定された前記第２膜材の周縁部とを、前記第１電極が固定された側の面と、前記第２電極が固定された側の面とを対向させた状態で、一部を除いて水密に接続する接続過程、
前記接続過程において前記第１膜材と前記第２膜材が接続されなかった部分から、前記第１膜材と前記第２膜材の間の空間に、光を受けて励起して、前記第２電極から外部に供給される電子を放出した前記色素に対して電子を供給するとともに、前記第１電極から電子の供給を受ける機能を有する電解質を含んでいる電解液を供給し、その後前記接続過程において前記第１膜材と前記第２膜材が接続されなかった部分を水密に接続する過程、
を含む、
色素増感型太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
前記第１膜材の一方の面に、前記第１電極を固定する過程では、前記第１電極中の縦線及び横線のいずれをも、その略全長にわたって前記第１膜材に固定し、
前記第２膜材の一方の面に、前記第２電極を固定する過程では、前記第２電極中の縦線及び横線のいずれをも、その略全長にわたって前記第２膜材に固定する、
請求項１０記載の色素増感型太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
前記第２電極に、前記金属酸化物を含む溶液をスプレーにより塗布し、その後前記溶液を乾燥させ、その後焼成することで、前記第２電極を作製する過程を更に含む、
請求項１１記載の色素増感型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、２つの電極を有する。２つの電極の一方は対向電極（正極）、他方は作用電極（負極）である。２つの電極は、少なくともその一部が透光性を有する材料にて包まれている。
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、上述の材料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、作用電極を介して外部に取り出される。他方、上記材料に包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。
このようにして、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、その少なくとも一部が透光性を有する上記材料を膜材とすることにより、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】
シート状の色素増感型太陽電池は一般に、２枚の膜材の間に電解液を充填した構造として実現される。そして従来のシート状の色素増感型太陽電池では、上述の作用電極と対向電極は、例えば、２枚のフィルムの対向する面に導電性ポリマーを塗布すること等によって形成される、多くの場合は透明な導電層とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、シート状の色素増感型太陽電池には、改良すべき点がないわけではない。
全体としてシート状の色素増感型太陽電池は、例えば、建材として用いられることの多いシート状の膜材と同様に、建材として用いられることがある。そのような場合、色素増感型太陽電池には、例えばその剛性を増すことを目的として施工業者によって意図的に初期張力が入れられる場合があり、また初期張力が入れられない場合であっても施工後の風雨、或いは雪などによる荷重により張力がかかることがある。
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、２枚のフィルムが伸びる。導電性ポリマーによって作られた導電層は一般に伸びにくい性質を持つため、２枚のフィルムが伸びると破損が生じるおそれがある。そのような事態が生じた場合には、色素増感型太陽電池の発電の能力が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、シート状の色素増感型太陽電池に伸びが生じたときにおいても、その作用電極及び対向電極に不具合が生じないようにすることをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本願発明者は以下の発明を提案する。
その発明は、以下のようなものである。
本願発明者が提案するのは、まず、所定の範囲の伸びが許容された膜材である第１膜材と、所定の範囲の伸びが許容された、前記第１膜材と所定の間隔を空けて配された、透明又は半透明の膜材である第２膜材と、それらのいずれもが導電性を有する多数の縦線及び多数の横線を含む、前記第１膜材の前記第２膜材に臨む面に前記第１膜材と平行に固定された、メッシュ状の第１電極と、それらの表面に色素を吸着させた金属酸化物が塗布され、且つそれらのいずれもが導電性を有する多数の縦線及び多数の横線を含む、前記第２膜材の前記第１膜材に臨む面に前記第２膜材と平行に固定された、メッシュ状の第２電極と、光を受けて励起して、前記第２電極から外部に供給される電子を放出した前記色素に対して電子を供給するとともに、前記第１電極から電子の供給を受ける機能を有する電解質を含んでいる、前記第１膜材と、前記第２膜材との間に、前記第１電極、及び前記第２電極と接触するようにして水密に封止された電解液と、を含む、全体としてシート状とされた色素増感型太陽電池の施工方法である。
そして、この色素増感型太陽電池の施工方法では、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、前記第１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、前記第２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。
【０００７】
この施工方法で用いられる色素増感型太陽電池は、従来技術で述べたものと原則変わるところはなく、特にその発電の原理についてはまったく同一である。
異なるのは、対向電極として機能する第１電極と、作用電極として機能する第２電極の双方がメッシュ状の電極であるという点である。
しかしながら、この発明における色素増感型太陽電池を普通に施工したのみでは、第１電極中の縦線又は横線、或いは第２電極中の縦線又は横線の方向に張力がかかった場合に、その張力の方向に沿う第１電極中の縦線又は横線、或いは第２電極中の縦線又は横線が、切断されてしまうおそれがある。第１膜材と固定されている第１電極は、例えば、金属製や導電性ポリマーが塗布されたものであるから素材的に第１膜材程伸びないと想定され、また、第２膜材と固定されている第２電極は、例えば、金属製や導電性ポリマーを塗布された繊維であるから素材的に第２膜材程伸びないと想定されるから、切断のような事態を想定せざるを得ない。
そこで、本願発明では、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、第１電極中の縦線及び横線がなす角、基準線と、第２電極中の縦線及び横線がなす角がいずれも、３０°〜６０°の範囲となるようにしてシート状の色素増感型太陽電池を用いることにする。言い換えれば、本願発明では、第１電極中の縦線、横線、第２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、色素増感型太陽電池を施工するのである。
そうすると、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、第１電極中の縦線、横線、第２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、第１電極中の縦線と横線が作る四角形、或いは第２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第１電極又は第２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。
したがって、第１電極中の縦線、横線、第２電極中の縦線、横線が基準線と上述の関係を満たしている場合には、第１電極中の縦線、横線、第２電極中の縦線、横線は、色素増感型太陽電池の伸びに対していわばある程度の逃げを持つことができるようになるから、張力がかかった色素増感型太陽電池が伸びた場合に、第１電極の第１膜材からの離脱、第２電極の第２膜材からの離脱、或いは第１電極中の縦線又は横線の断線、第２電極中の縦線又は横線の断線が生じる可能性を、小さくすることができる。
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。
【０００８】
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、本願発明の効果を得やすい。
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膜材、及び前記第２膜材の破断伸度が３％以上のものを用いることもできる。第１膜材及び第２膜材の伸びが許容されればされるほど、第１電極の第１膜材からの離脱、第２電極の第２膜材からの離脱、或いは第１電極中の縦線又は横線の断線、第２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膜材、及び第２膜材の破断伸度が３％以上のものを用いた場合には、本願発明の効果を得やすい。
【０００９】
上述したように、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は、従来技術で述べたものと同様のものでも構わない。ただし、以下のような色素増感型太陽電池を用いれば、本願の色素増感型太陽電池の施工方法によって得られる上述の作用効果を、より得やすくなる。
本願発明者が、その目的で提案する色素増感型太陽電池は以下のようなものである。
その色素増感型太陽電池は、所定の範囲の伸びが許容された膜材である第１膜材と、所定の範囲の伸びが許容された、前記第１膜材と所定の間隔を空けて配された、透明又は半透明の膜材である第２膜材と、それらのいずれもが導電性を有する多数の縦線及び多数の横線を含む、前記第１膜材の前記第２膜材に臨む面に前記第１膜材と平行に固定された、メッシュ状の第１電極と、それらの表面に色素を吸着させた金属酸化物が塗布され、且つそれらのいずれもが導電性を有する多数の縦線及び多数の横線を含む、前記第２膜材の前記第１膜材に臨む面に前記第２膜材と平行に固定された、メッシュ状の第２電極と、光を受けて励起して、前記第２電極から外部に供給される電子を放出した前記色素に対して電子を供給するとともに、前記第１電極から電子の供給を受ける機能を有する電解質を含んでいる、前記第１膜材と、前記第２膜材との間に、前記第１電極、及び前記第２電極と接触するようにして水密に封止された電解液と、を含む、全体として矩形のシート状とされた色素増感型太陽電池である。
そして、こ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一辺である基準辺と、前記第１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、前記第２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。
【００１０】
この色素増感型太陽電池は、基本的に従来の色素増感型太陽電池と変わらないが、その形状は矩形（正方形を含む）であり、また、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、前記第１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、前記第２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、という特徴を有する。
つまり、この色素増感型太陽電池は、第１電極中の縦線、横線、第２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、第１電極中の縦線、横線、第２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、第１電極中の縦線、横線、第２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、本願発明による上述の色素増感型太陽電池の施工方法によって得られる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。
【００１１】
本願発明の色素増感型太陽電池は、前記第１電極中の縦線及び横線が直交しており、且つ前記第２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、前記第１電極中の縦線及び横線が直交しているという条件と、前記第２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。第１電極又は第２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、第１電極中の縦線及び横線が直交しているという条件と、第２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。
【００１２】
本願発明による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膜材、及び前記第２膜材の破断伸度が３％以上であってもよい。
本願発明による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、第１電極の第１膜材からの離脱、第２電極の第２膜材からの離脱、或いは第１電極中の縦線又は横線の断線、第２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。
【００１３】
本願発明による色素増感型太陽電池では、前記第１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膜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膜材に固定されていてもよい。また、本願発明による色素増感型太陽電池では、前記第２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膜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膜材に固定されていてもよい。
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、第１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膜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膜材に固定されていてもよい。また、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、第２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膜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膜材に固定されていてもよい。
第１膜材と第１電極の固定、及び第２膜材と第２電極の固定は、例えば、第１膜材又は第２膜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膜材、第２膜材が樹脂、又はゴムでできている場合において、熱溶着を行えば、第１電極が第１膜材に、又は第２電極が第２膜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、第１電極と第１膜材を、或いは第２電極と第２膜材を固定してもよい。
【００１４】
本願の色素増感型太陽電池の第１電極、及び第２電極は、縦線、及び横線を含んでいる。これら縦線、横線は、上述のように例えば金属でできているるが、その場合の金属は、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、横線には、白金などでコーティングを行うことも可能である。
或いは、縦線、及び横線は、上述のように例えば導電性ポリマーを塗布した繊維でできているが、その場合の縦線、横線は、一般的に金属製でない繊維であり、それに導電性ポリマーを塗布したものとされる。第１電極、及び第２電極は、織物や編物等の布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（本／１インチ）とすることができるが、目開きが小さい程、色素増感型太陽電池の起電力を大きくし易い。
第１電極、第２電極ともに一般的に、その厚さは小さい方が良い。その厚さは、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。
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が、第１電極、第２電極、これらに含まれる縦線及び横線に関して以上の条件を充足していてもよい。
【００１５】
本願の色素増感型太陽電池の第２電極には、金属酸化物を介して色素が吸着している。
金属酸化物としては、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、酸化モリブデン、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化銀、酸化銅が利用可能である。金属酸化物の粒子径は、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。その理由としては、粒子径が小さい方が高い比表面積が得られるので、多くの色素を吸着することができるのと、単位面積当たりの粒子数が多くなるので、金属酸化物同士の接点が増え、電子移動しやすくなるためであるが、粒子径を小さくしすぎると粒径を維持するのが難しいので、５ｎｍ以上とするのが好ましい。
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。
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が、金属酸化物及び色素に関して以上の条件を充足していてもよい。
【００１６】
本願の色素増感型太陽電池で用いられる前記第１膜材は、樹脂又はゴム製であってもよい。
第１膜材に用いることができる樹脂又はゴムは、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し、また、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体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（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し、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。
本願の色素増感型太陽電池で用いられる前記第１膜材は、繊維により形成された織物又は編物である膜基材の少なくとも一方の面を、上述の樹脂又はゴムで被覆したものであってもよい。
この場合の織物又は編物を構成する繊維は、ケナフ繊維等の天然繊維、ポリエステル維等の合成繊維、或いはガラス繊維等の無機繊維等を用いることができる。
第２膜材は、樹脂を素材とすることができるが、発電の効率という観点から透明又は半透明であることを要求されるので、第１膜材とは異なりゴムを素材とすることは難しい。第２膜材の素材となる樹脂の例は、第１膜材の素材となりうる樹脂の例で挙げたものと略一致するが、透明又は半透明であるという要請から、ＰＴＦＥは除外される。同様の理由から、第２膜材として、織物又は編物である膜基材の少なくとも一方の面を、樹脂又はゴムで被覆したものを採用することも難しい。
第１膜材、第２膜材ともに、可撓性を有するのが好ましい。第２膜材は、透光率を高めた方が発電効率を向上させられるので、その厚さはなるべく薄いほうが良い。
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は、以上説明したような第１膜材又は第２膜材を応用した色素増感型太陽電池であってもよい。
【００１７】
本願の色素増感型太陽電池の第１膜材と第２膜材の間には、電解質を含む電解液が封止されている。
電解質は、光を受けて励起して、第２電極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、第１電極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、などを用いることができる。
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）等の金属臭化物の組合せ、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、塩素酸イオン、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。
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は、以上説明したような電解質、及び溶媒を含む電解液を用いる色素増感型太陽電池であってもよい。
【００１８】
本願発明における色素増感型太陽電池は、例えば、以下のような製造方法で製造することができる。
その製造方法は、所定の範囲の伸びが許容された膜材である第１膜材の一方の面に、それらのいずれもが導電性を有する金属製である多数の縦線及び多数の横線を含む、メッシュ状の第１電極を、前記第１膜材と平行に固定する過程、所定の範囲の伸びが許容された透明又は半透明の膜材である第２膜材の一方の面に、それらの表面に色素を吸着させた金属酸化物が塗布され、且つそれらのいずれもが導電性を有する金属製である多数の縦線及び多数の横線を含む、メッシュ状の第２電極を、前記第２膜材と平行に固定する過程、前記第１電極が固定された前記第１膜材の周縁部と、前記第２電極が固定された前記第２膜材の周縁部とを、前記第１電極が固定された側の面と、前記第２電極が固定された側の面とを対向させた状態で、一部を除いて水密に接続する接続過程、前記接続過程において前記第１膜材と前記第２膜材が接続されなかった部分から、前記第１膜材と前記第２膜材の間の空間に、光を受けて励起して、前記第２電極から外部に供給される電子を放出した前記色素に対して電子を供給するとともに、前記第１電極から電子の供給を受ける機能を有する電解質を含んでいる電解液を供給し、その後前記接続過程において前記第１膜材と前記第２膜材が接続されなかった部分を水密に接続する過程、を含む、色素増感型太陽電池の製造方法である。
第１膜材の片面に第１電極を固定したものと、第２膜材の片面に第２電極を固定したものを予め作っておくことにより、本願発明による色素増感型太陽電池を簡単に製造することができる。
【００１９】
上述の色素増感型太陽電池の製造方法においては、必ずしもそうする必要はないが、前記第１膜材の一方の面に、前記第１電極を固定する過程では、前記第１電極中の縦線及び横線のいずれをも、その略全長にわたって前記第１膜材に固定し、前記第２膜材の一方の面に、前記第２電極を固定する過程では、前記第２電極中の縦線及び横線のいずれをも、その略全長にわたって前記第２膜材に固定する、ようにしてもよい。
ここで、「前記第１電極中の縦線及び横線のいずれをも、その略全長にわたって前記第１膜材に固定し」、及び「前記第２電極中の縦線及び横線のいずれをも、その略全長にわたって前記第２膜材に固定する」という文章における「略全長」は、例えば、第１電極又は第２電極中の縦線及び横線の端部や、縦線と横線が重なり合っている部分などで縦線及び横線が第１膜材又は第２膜材と固定されていないことが許容されることを意味する。
【００２０】
上述の色素増感型太陽電池の製造方法は、前記第２電極に、前記金属酸化物を含む溶液をスプレーにより塗布し、その後前記溶液を乾燥させ、その後焼成することで、前記第２電極を作製する過程を更に含んでいてもよい。
他の方法、例えば、スクリーン印刷法により第２電極に金属酸化物を塗布した場合に比較して、スプレーにより金属酸化物を第２電極に塗布した場合の方が、金属酸化物の第２電極からの脱落が抑えられることが、本願発明者により確認されている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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第１膜材と第１電極の関係を、一部拡大して示す平面図。
【図３】図１に示した色素増感型太陽電池に含まれる第１膜材と第１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４】図１に示した色素増感型太陽電池の製造方法を示す平面図。
【図５】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。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい一実施形態を説明する。
【００２３】
＜色素増感型太陽電池の構成＞
この実施形態の色素増感型太陽電池１００の断面を、図１に示す。
色素増感型太陽電池１００は、全体としてシート状に形成されている。色素増感型太陽電池１００は、また、共に膜材である第１膜材１１０と、第２膜材１２０を備えている。第１膜材１１０と、第２膜材１２０間の隙間は、後述する第１電極１３０と、第２電極１４０の間の隙間に応じて略平行に配されている。
第１膜材１１０と、第２膜材１２０の互いに対向する面にはそれぞれ、ともにメッシュ状の電極である、第１電極１３０と、第２電極１４０が設けられている。
また、第１膜材１１０と、第２膜材１２０の間の空間は、電解液１５０で満たされている。
【００２４】
第１膜材１１０と、第２膜材１２０は、上述したように膜材であり、ともに所定の範囲の伸びが許容され、且つともに可撓性を有している。第１膜材１１０と、第２膜材１２０は、略同じ大きさ、形状であり、この実施形態では、これには限られないが矩形である。第１膜材１１０、及び第２膜材１２０の破断伸度は、後述する基準線の方向、及び前記基準線と直交する方向にも３％以上とされている。      
【００２５】
この実施形態の第１膜材１１０は、繊維により形成された織物又は編物である膜基材の少なくとも一方の面を、樹脂又はゴムで被覆したものとされている。そのようなものは普通に市販されているので、それを第１膜材１１０に用いることも可能である。図１に示した第１膜材１１０は、織物の両面を樹脂又はゴムで被覆したものとされている。
図１中１１１は織物を構成する縦糸であり、１１２は織物を構成する横糸である。織物を構成する繊維は、ケナフ繊維等の天然繊維、ポリエステル維等の合成繊維、或いはガラス繊維等の無機繊維とすることができる。織物の織り方は、例えば、平織や綾織、朱子織等である。膜基材を編物とする場合には、その編み方は、例えば、トリコット編とすることができる。
図１中１１３は、織物を被覆する樹脂又はゴムである。第１膜材１１０に用いることができる樹脂又はゴム１１３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体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（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１膜材１１０の厚さは、１５０〜１０００μｍである。
なお、第１膜材１１０は、織物、編物を持たない、樹脂又はゴムのみでできたものとすることができる。その場合に用いることができる樹脂又はゴムは、上述したものと同様である。
【００２６】
他方、第２膜材１２０は、樹脂を素材とする。そのようなものは普通に市販されているので、それを第２膜材１２０に用いることも可能である。第２膜材１２０は、透明又は半透明である。その素材と厚さ等に依存して決定される第２膜材１２０の可視光透過率は、８０％以上であり、特には９０%以上が好ましい。
第２膜材１２０の素材となる樹脂は、原則、第１膜材１１０の素材となりうる樹脂と同じであるが、ＰＴＦＥは除外される。
第２膜材１２０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最終的なシートとしての強度等を得ることが可能となる。
【００２７】
第１電極１３０、及び第２電極１４０は、上述のようにメッシュ状の電極であり、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、第１電極１３０、及び第２電極１４０は、縦線、横線を、平織で織ったものとされている。
第１電極１３０、及び第２電極１４０は、ともに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、第１電極１３０、及び第２電極１４０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１００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金属酸化物１４１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が、金属酸化物１４１の塗布等を考慮すると、２００〜５００メッシュとすることが好ましい。
第１電極１３０、と第２電極１４０の間隔は、小さい方が発電効率を良くすることができる。その間隔は、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。
【００２８】
第２電極１４０の金属酸化物１４１には色素が吸着している。
金属酸化物１４１としては、色素増感型太陽電池１００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、酸化モリブデン、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１００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を第２電極１４０に塗布する方法については後述する。
【００２９】
第１電極１３０は第１膜材１１０の第２膜材１２０と対向する面に、第２電極１４０は第２膜材１２０の第１膜材１１０と対向する面に、それぞれその一部（例えば、その半分程）が埋没するようにして固定されている。第１電極１３０はその全長にわたって第１膜材１１０に、第２電極１４０はその全長にわたって第２膜材１２０に、それぞれ固定されている。かかる固定の方法については後述する。
【００３０】
第１電極１３０、第２電極１４０は、図２に示したように、縦線１３１と横線１３２を含んでいる（なお、縦線１３１と横線１３２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。）。第１電極１３０の縦線１３１と横線１３２は、第１膜材１１０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。
図２は、第１膜材１１０と、第１電極１３０中の縦線１３１及び横線１３２の関係を示したものである。図２の右下の吹き出し状の図は、第１膜材１１０の一部を拡大して示したものである。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膜材１１０における図２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２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２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、第１電極１３０の縦線１３１と横線１３２は、第１膜材１１０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膜材１１０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、第１電極１３０の縦線１３１と横線１３２は、第１膜材１１０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膜材１１０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膜材１１０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２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３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３（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３（Ｃ）と図３（Ｄ）はともに、第１電極１３０の縦線１３１と横線１３２が、第１膜材１１０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３（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３（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】
また、図示を省略するが、第２電極１４０中の縦線と横線の第２膜材１２０に対する位置関係は、第１電極１３０中の縦線１３１と横線１３２の第１膜材１１０に対する位置関係と同様になっている。つまり、第２電極１４０の縦線と横線は、第２膜材１２０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°の範囲になるようにされている。
もっとも、第２電極１４０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、第１電極１３０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】
電解液は、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電極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、第１電極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、などを用いることができる。
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）等の金属臭化物の組合せ、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、塩素酸イオン、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】
また、第１電極１３０は接続線１３５と、第２電極１４０は接続線１４５とそれぞれ接続されている。接続線１３５と、接続線１４５は、色素増感型太陽電池１００から電流を取出すためのものである。図１では、接続線１３５と、接続線１４５はそれぞれ、第１膜材１１０と、第２膜材１２０の端面から露出しているが、かかる構成は必須ではなく、例えば、第１膜材１１０と、第２膜材１２０の図１における下と上の面から接続線１３５と接続線１４５を露出させても良い。
【００３５】
この色素増感型太陽電池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。
【００３６】
＜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１００の製造方法について説明する。
この実施形態では、第１膜材１１０と、第２膜材１２０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膜材１１０と、第２膜材１２０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。
第１電極１３０、第２電極１４０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膜材１１０、第２膜材１２０、第１電極１３０、第２電極１４０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１００が製造される。
【００３７】
まず、第２電極１４０に、金属酸化物１４１を塗布した後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、それを第２電極１４０に塗布し、固定した後、色素を吸着させる。分散液の作成、その第２電極１４０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第２電極１４０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。第２電極１４０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１４１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１００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１４１が第２電極１４０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。分散液の第２電極１４０への塗布は、第２電極１４０のうちの第２膜材１２０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、第２電極１４０の両面、或いは、第２電極１４０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り、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１００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１４１が第２電極１４０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、第２電極１４０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、スプレー法と、スクリーン印刷法を用いて、第２電極１４０に金属酸化物１４１の塗布を行った。
スプレー法では、第２電極１４０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、第２電極１４０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、第２電極１４０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第２電極１４０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前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。
【００３９】
次いで、第１膜材１１０に第１電極１３０を固定し、第２膜材１２０に第２電極１４０を固定した。
第１電極１３０の第１膜材１１０に対する固定は、第１膜材１１０の上に、全体として第１膜材１１０と略同じ大きさ、形状の第１電極１３０を重ね、第１膜材１１０を構成する樹脂又はゴム１１３の融点以上の温度に第１膜材１１０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１１３を加熱するときに、第１電極１３０を第１膜材１１０に押し付けるようにしてもよい。これにより、第１電極１３０は、その縦線と横線が幾らか第１膜材１１０にめり込んだ状態で、第１膜材１１０に固定される。
同様にして、第２電極１４０を第２膜材１２０に固定する。
【００４０】
次いで、第１電極１３０が固定された第１膜材１１０と、第２電極１４０が固定された第２膜材１２０とを、第１電極１３０と第２電極１４０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１９０を水密に融着させる。第１膜材１１０と、第２膜材１２０の融着は、公知の方法を用いて、例えば、第１膜材１１０と第２膜材１２０を構成する両樹脂の融点よりも高い温度で第１膜材１１０と第２膜材１２０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膜材１１０と第２膜材１２０を融着させる。
ただし、この実施形態では、縁部１９０の一部を融着せずに開口部１９１として残す。
【００４１】
次いで、上述の開口部１９１から電解液を、第１膜材１１０と第２膜材１２０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１９１から第１膜材１１０と第２膜材１２０の間の空隙に差し込んだチューブを介して、第１膜材１１０と第２膜材１２０の間の空隙に流しこむ。融着された第１膜材１１０と第２膜材１２０の開口部１９１の位置を少し高くしてやるか、開口部１９１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１９１から漏れだすこともない。
その後、チューブを開口部１９１から引き抜いて、開口部１９１の部分も第１膜材１１０と第２膜材１２０を水密に融着する。
これにより、第１膜材１１０と第２膜材１２０の間の空隙に電解液が水密に閉じ込められる。
【００４２】
そして、この工程は、もっと先に行なっても良いが、第１電極１３０に接続線１３５を接続し、第２電極１４０に接続線１４５を接続する。
以上により、色素増感型太陽電池１００が完成する。
【００４３】
＜色素増感型太陽電池の施工方法＞
この実施形態の色素増感型太陽電池１００は、例えば、図５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５で、矢印Ｙ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Ｙ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Ｙ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、第１電極１３０、第２電極１４０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が持つ第１電極１３０、第２電極１４０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、その第１電極１３０と第２電極１４０に、第１電極１３０が第１膜材１１０から外れるとか、第２電極１４０が第２膜材１２０から外れるとか、第１電極１３０又は第２電極１４０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。
【００４４】
＜実験例＞
第１電極１３０、第２電極１４０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が４５°である色素増感型太陽電池１００に対して、基準線の方向に下記表１の条件で引張を行う引張試験を行った。なお、引張試験の対象とした色素増感型太陽電池１００は、上述のスプレー法で第２電極１４０に金属酸化物１４１を塗布したものと、上述のスクリーン印刷法で第２電極１４０に金属酸化物１４１を塗布したものの２種類である。両色素増感型太陽電池１００に含まれる第１電極１３０と第２電極１４０はともに、ステンレス製、線径１８μｍ、平織、目開き３３μｍ、開口率４１．９％のものであった。
［表１］引張試験条件
試験片幅  ：２０ｍｍ
つかみ間隔：７０ｍｍ
引張速度  ：２０ｍｍ／ｍｉｎ
初期張力  ：０．４Ｎ
【表２】
2014120263.tif 000003
【００４５】
試験結果は、表２に示した通りである。
縦軸の変化率は、横軸で示せれた色素増感型太陽電池１００の伸びに対して、第２電極１４０に塗布されていた金属酸化物１４１がどれだけ残っているか、つまり、伸度を変化させた場合における塗布された金属酸化物１４１の脱落によって生じる第２電極の重量変化率を示している。即ち、伸度が大きくなっても、重量変化率の小さい方が、色素増感太陽電池１００が伸びても金属酸化物１４１の脱落が少ないことを示している。金属酸化物１４１の脱落が少ないということはもちろん、発電効率の低下も少ないことを意味する。
表２において、スクリーンと記載されたダイヤ型のマークで示された数値は、スクリーン印刷法で第２電極１４０に金属酸化物１４１を塗布した色素増感型太陽電池１００の場合であり、スプレーと記載された正方形のマークで示された数値は、スプレー法で第２電極１４０に金属酸化物１４１を塗布した色素増感型太陽電池１００の場合である。
上述したように、スクリーン法で第２電極１４０に金属酸化物１４１を塗布した場合に較べ、スプレー法で第２電極１４０に金属酸化物１４１を塗布した色素増感型太陽電池１００では、第２電極１４０からの金属酸化物１４１の脱落は少なく、特に伸率が５％を超えた辺りからその差は顕著である。
なお、いずれの色素増感型太陽電池１００でも、伸びが２０％に達したときでも、第１電極１３０と第２電極１４０に、断線は見られなかった。
【符号の説明】
【００４６】
１１０  第１膜材
１２０  第２膜材
１３０  第１電極
１３１  縦線
１３２  横線
１４０  第２電極
【図１】
2014120263.tif 000004
【図２】
2014120263.tif 000005
【図３】
2014120263.tif 000006
【図４】
2014120263.tif 000007
【図５】
2014120263.tif 000008