(57)【要約】      （修正有）【課題】交差部を有する微細かつ複雑な封止パターンを形成する場合に適した色素増感太陽電池およびその製造方法、および電子機器を提供する。【解決手段】色素増感太陽電池は、第１基板２０と、第１基板２０上に配置された第１電極１０と、第１電極１０上に配置され、半導体微粒子と色素分子を備える多孔質半導体層１２と、多孔質半導体層１２と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液と、電解液に接する触媒層１９と、触媒層１９上に配置された第２電極１８と、第２電極１８上に配置された第２基板２２と、第１基板２０と第２基板２２との間に配置され、電解液を封止する封止材１６とを備える。封止材１６を焼成することで第１基板２０と第２基板２２とを貼り合わせる。【選択図】図３
2014165064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板上に配置された第１電極と、
前記第１電極上に配置された多孔質半導体層と、
前記多孔質半導体層と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液と、
前記電解液に接する触媒層と、
前記触媒層上に配置された第２電極と、
前記第２電極上に配置された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、前記電解液を封止する封止材と
を備え、
前記封止材を焼成することで前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせたことを特徴とする色素増感太陽電池。
【請求項２】
前記色素増感太陽電池からなる複数のＤＳＣセルを備え、
前記複数のＤＳＣセルは、前記第１基板および前記第２基板と、前記第１基板および前記第２基板と接し、平面視において前記封止材によって区画され、かつ互いに交差した交差部を備える前記封止材によって密封されることを特徴とする請求項１に記載の色素増感太陽電池。
【請求項３】
前記交差部は、三叉路、十字路、若しくは複数重合部のいずれかを備えることを特徴とする請求項２に記載の色素増感太陽電池。
【請求項４】
前記封止材は、ガラスフリット、熱硬化樹脂若しくはこれらの組み合わせを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項５】
前記第１基板または前記第２基板は、ガラス基板で形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項６】
前記第１電極および前記第２電極は、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2のいずれかで形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項７】
前記多孔質半導体層は、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＷＯ3、ＩｎＯ3、Ｎｂ2Ｏ3、ＳｎＯ2のいずれかで形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項８】
前記触媒層は、Ｐｔ、炭素、若しくは、導電性高分子のいずれかで形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項９】
前記電解液は、γブチロラクトン、炭酸プロピレン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリルのいずれかで形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１０】
前記色素は、レッドダイ（Ｎ７１９）、ブラックダイ（Ｎ７４９）、Ｄ１３１、フタロシアニン系色素、ポルフィリン色素のいずれかで形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１１】
第１基板上に第１電極をパターン形成する工程と、
前記第１電極上に多孔質半導体層を形成する工程と、
第２基板上に第２電極をパターン形成する工程と、
前記第２電極上に触媒層を形成する工程と、
前記第１基板および前記第２基板のうちの少なくとも一方の基板上に封止材を形成する工程と、
前記封止材を焼成することで前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせた後、前記多孔質半導体層に色素を吸着させる工程と、
前記色素を吸着させた後、ＤＳＣセル内部に電解液を封入する工程と
を有することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
前記色素を吸着させる工程は、前記色素を混合した高沸点型の有機溶媒にＤＳＣセルを浸漬させることによって実施されることを特徴とする請求項１１に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
前記有機溶媒は、沸点が６０℃より高い有機溶媒であることを特徴とする請求項１２に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１４】
前記有機溶媒は、γブチロラクトン、炭酸プロピレン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリルのいずれかで形成されることを特徴とする請求項１２または１３に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１５】
前記有機溶媒は、４０℃〜５０℃に加熱されることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１６】
前記有機溶媒は、前記電解液を製造するときに使用される有機溶媒に前記色素を溶解することによって形成されることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１７】
前記有機溶媒は、前記電解液を注入する開口部から真空注入されることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１８】
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程は、前記封止材を封止材が溶解する温度に加熱することによって実施されることを特徴とする請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１９】
前記封止材が溶解する温度は、２００℃〜６００℃の範囲であることを特徴とする請求項１８に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項２０】
前記封止材は、ガラスフリット、熱硬化樹脂若しくはこれらの組み合わせを備えることを特徴とする請求項１１〜１９のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項２１】
前記第１基板または前記第２基板は、ガラス基板で形成されることを特徴とする請求項１１〜２０のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項２２】
前記第１電極および前記第２電極は、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2のいずれかで形成されることを特徴とする請求項１１〜２１のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項２３】
前記多孔質半導体層は、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＷＯ3、ＩｎＯ3、Ｎｂ2Ｏ3、ＳｎＯ2のいずれかで形成されることを特徴とする請求項１１〜２２のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項２４】
前記触媒層は、Ｐｔ、炭素、若しくは、導電性高分子のいずれかで形成されることを特徴とする請求項１１〜２３のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項２５】
前記色素は、レッドダイ（Ｎ７１９）、ブラックダイ（Ｎ７４９）、Ｄ１３１、フタロシアニン系色素、ポルフィリン色素のいずれかで形成されることを特徴とする請求項１１〜２４のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項２６】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池を搭載したことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感太陽電池（ＤＳＣ：Dye-sensitized Solar Cells）およびその製造方法、および電子機器に係り、特に、交差部を有する微細かつ複雑な封止パターンを形成する場合に適した色素増感太陽電池およびその製造方法、および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、安価で高性能の太陽電池としてＤＳＣが注目されている。ＤＳＣは、スイス・ローザンヌ工科大学のグレツェルが開発したもので、増感色素を表面に担持した酸化チタンを用いることで、光電変換効率が高く、製造コストが安いなどの利点を有することから、次世代の太陽電池として期待されている。この太陽電池は、内部に電解液を封入してあることから、湿式太陽電池とも呼ばれる。
【０００３】
ＤＳＣは、増感色素を表面に担持した多孔質の酸化チタン層を備えた作用極と、作用極の酸化チタン層に対向して配置された対極と、作用極と対極との間に充填された電解質溶液とを備える（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、作用極と対極との間にあって、電解質溶液を封止する封止材としては、紫外線照射によって硬化される紫外線硬化樹脂が広く用いられる。
【０００５】
例えば、特許文献２には、封止材として紫外線硬化型エポキシ樹脂を用いたＤＳＣが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１３５８１７号
【特許文献２】特開２０００−３０７６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＤＳＣセルの形状が複雑になると、封止材のパターン（封止パターン）も複雑になる。すなわち、一筆書き状の封止パターンではなく、封止材同士が十字路型に交わった封止パターンや、Ｔ字路型に重なった封止パターンも求められる。
【０００８】
さらにアプリケーション用途によっては、上記のような複雑なパターンの他に、封止線幅はかなり微細になるケースもある。このような場合、従来の紫外線硬化樹脂による封止材を選択すると、硬化不良や基板との密着性が著しく弱くなることがあり、ＤＳＣにおける長期安定性を得ることが非常に難しくなってしまう。
【０００９】
本発明の目的は、交差部を有する微細かつ複雑な封止パターンを形成する場合に適した色素増感太陽電池およびその製造方法、および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、第１基板と、前記第１基板上に配置された第１電極と、前記第１電極上に配置され、半導体微粒子と色素分子を備える多孔質半導体層と、前記多孔質半導体層と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液と、前記電解液に接する触媒層と、前記触媒層上に配置された第２電極と、前記第２電極上に配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、前記電解液を封止する封止材とを備え、前記封止材を焼成することで前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせた色素増感太陽電池が提供される。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、第１基板上に第１電極をパターン形成する工程と、前記第１電極上に多孔質半導体層を形成する工程と、第２基板上に第２電極をパターン形成する工程と、前記第２電極上に触媒層を形成する工程と、前記第１基板および前記第２基板のうちの少なくとも一方の基板上に封止材を形成する工程と、前記封止材を焼成することで前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と、前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせた後、前記多孔質半導体層に色素を吸着させる工程と、前記色素を吸着させた後、ＤＳＣセル内部に電解液を封入する工程とを有する色素増感太陽電池の製造方法が提供される。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、上記の色素増感太陽電池を搭載した電子機器が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、交差部を有する微細かつ複雑な封止パターンを形成する場合に適した色素増感太陽電池およびその製造方法、および電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態に係るＤＳＣの模式的鳥瞰図。
【図２】図１に示されるＤＳＣの製造工程の一工程であって、ＤＳＣを真空チャンバに収容した状態を示す模式的鳥瞰図。
【図３】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。
【図４】比較例に係るＤＳＣの模式的鳥瞰図。
【図５】比較例に係る別のＤＳＣの模式的鳥瞰図。
【図６】図４のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造図。
【図７】比較例に係るＤＳＣの製造方法であって、（ａ）第１基板上に第１電極を形成する工程図、（ｂ）図７（ａ）の工程後の第１電極上に多孔質半導体層を形成する工程図、（ｃ）第２基板上に第２電極を形成する工程図、（ｄ）図７（ｃ）の工程後の第２電極上に触媒層を形成する工程図。
【図８】比較例に係るＤＳＣの製造方法であって、（ａ）図７（ｂ）の工程後の第１基板上に封止材を形成する工程図、（ｂ）図７（ｄ）の工程後の第２基板上に封止材を形成する工程図。
【図９】比較例に係るＤＳＣの製造方法であって、（ａ）図８（ａ）の工程後の多孔質半導体層に色素を吸着させる工程図、（ｂ）図９（ａ）の工程後の第１基板と図８（ｂ）の工程後の第２基板とを互いに対向させ、レーザー照射により貼り合わせる工程図、（ｃ）図９（ｂ）の工程後のＤＳＣセル内部に電解液を封入する工程図。
【図１０】実施の形態に係るＤＳＣの製造方法であって、（ａ）第１基板上に第１電極を形成する工程図、（ｂ）図１０（ａ）の工程後の第１電極上に多孔質半導体層を形成する工程図、（ｃ）第２基板上に第２電極を形成する工程図、（ｄ）図１０（ｃ）の工程後の第２電極上に触媒層を形成する工程図。
【図１１】実施の形態に係るＤＳＣの製造方法であって、（ａ）図１０（ｂ）の工程後の第１基板上に封止材を形成する工程図、（ｂ）図１０（ｄ）の工程後の第２基板上に封止材を形成する工程図。
【図１２】実施の形態に係るＤＳＣの製造方法であって、（ａ）図１０（ｂ）の工程後の多孔質半導体層に色素を吸着させる工程図、（ｂ）図１１（ａ）の工程後の第１基板と図１１（ｂ）の工程後の第２基板とを互いに対向させる工程図。
【図１３】実施の形態に係るＤＳＣの製造方法であって、（ａ）図１２（ｂ）の工程後の封止材を焼成することで第１基板と第２基板とを貼り合わせる工程図、（ｂ）図１３（ａ）の工程後の多孔質半導体層に色素を吸着させる工程図。
【図１４】実施の形態に係るＤＳＣの製造方法であって、（ａ）図１３（ｂ）の工程後のＤＳＣセル内部に電解液を封入する工程図、（ｂ）図１２（ｂ）の工程の変形例を示す工程図。
【図１５】実施の形態に係るＤＳＣに形成された封止パターンの模式的平面パターン構成図であって、（ａ）矩形の封止パターン、（ｂ）花形の封止パターン、（ｃ）円形の封止パターン、（ｄ）蝶形の封止パターン。
【図１６】実施の形態に係るＤＳＣに形成された別の封止パターンの模式的平面パターン構成図。
【図１７】実施の形態に係るＤＳＣの模式的平面パターン構成図。
【図１８】図１７のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。
【図１９】図１７のＩＶ−ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。
【図２０】図１７のＶ−Ｖ線に沿う模式的断面構造図。
【図２１】図１７のＡ部分の拡大された模式的平面パターン構成図。
【図２２】実施の形態に係るＤＳＣの多孔質半導体層の半導体微粒子の模式的構造図。
【図２３】実施の形態に係るＤＳＣの動作原理説明図。
【図２４】実施の形態に係るＤＳＣの電解液における電荷交換反応に基づく動作原理説明図。
【図２５】実施の形態に係るＤＳＣにおいて、多孔質半導体層（１３）／色素分子（３２）／電解液（１４）間のエネルギーポテンシャルダイヤグラム。
【図２６】実施の形態に係るＤＳＣにおいて、色素分子（３２）／電解液（１４）間のエネルギーポテンシャルダイヤグラムであって、図２５のＪ部分の拡大図。
【図２７】実施の形態に係るＤＳＣの各構成材料のエネルギーレベルと発電サイクルを示す説明図。
【図２８】実施の形態に係るＤＳＣに用いられる色素を示す化学構造式であって、（ａ）Ｄ１４９を示す化学構造式、（ｂ）Ｎ７１９を示す化学構造式、（ｃ）Ｄ１３１を示す化学構造式。
【図２９】実施の形態に係るＤＳＣに用いられる別の色素を示す化学構造式であって、（ａ）フタロシアニン系色素を示す化学構造式、（ｂ）ポルフィリン色素を示す化学構造式。
【図３０】（ａ）実施の形態に係るＤＳＣにおいて、基本セルを４個直列構成に配置した模式的断面構造図、（ｂ）図３０（ａ）の模式的回路表現。
【図３１】（ａ）実施の形態に係るＤＳＣにおいて、基本セルを４個並列構成に配置した模式的断面構造図、（ｂ）図３１（ａ）の模式的回路表現。
【図３２】実施の形態に係るＤＳＣの製造方法の一工程であって、第１基板上に複数の内部第１電極が形成された状態を示す平面図。
【図３３】実施の形態に係るＤＳＣの製造方法の一工程であって、第２基板上に複数の内部第２電極が形成された状態を示す平面図。
【図３４】実施の形態に係るＤＳＣの製造方法の一工程であって、第１基板と第２基板を封止材を介して貼り合わせた状態を示す平面図。
【図３５】実施の形態に係るＤＳＣの製造方法の一工程であって、図３４のＶＩ−ＶＩ線に沿う模式的断面構造図。
【図３６】実施の形態に係るＤＳＣの製造方法の一工程であって、横方向のスクライブラインを形成した状態を示す平面図。
【図３７】実施の形態に係るＤＳＣの製造方法の一工程であって、縦方向のスクライブラインをさらに形成した状態を示す平面図。
【図３８】（ａ）実施の形態に係るＤＳＣのセルを３個形成した構成を示す平面図、（ｂ）３個のセルを直列接続した状態を示す説明図。
【図３９】（ａ）実施の形態に係るＤＳＣのセルを５個、直列接続した状態を示す模式図、（ｂ）図３９（ａ）の説明図、（ｃ）図３９（ａ）の構成例を示す平面図。
【図４０】（ａ）実施の形態に係るＤＳＣのセルをｎ個、タンデム構成に積層させた状態を示す模式図、（ｂ）図４０（ａ）の説明図。
【図４１】（ａ）実施の形態に係るＤＳＣのセルをｎ個、タンデム構成に積層させたものを並列接続した状態を示す模式図、（ｂ）図４１（ａ）の説明図。
【図４２】実施の形態に係るＤＳＣを搭載したリモコン装置の構成例を示す平面図。
【図４３】実施の形態に係るＤＳＣを搭載したリモコン装置の側面図。
【図４４】実施の形態に係るＤＳＣを搭載したリモコン装置の他の構成例を示す側面図。
【図４５】実施の形態に係るＤＳＣを搭載した卓上デジタル時計の構成例を示す鳥瞰図。
【図４６】（ａ）実施の形態に係るＤＳＣを搭載した電子手帳を開いた状態を示す鳥瞰図、（ｂ）閉じた状態を示す鳥瞰図。
【図４７】実施の形態に係るＤＳＣを搭載した電子辞書を開いた状態を示す鳥瞰図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１６】
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１７】
以下の実施の形態に係るＤＳＣにおいて、「透明」とは、透過率が約５０％以上であるものと定義する。また「透明」とは、実施の形態に係るＤＳＣにおいて、可視光線に対して、無色透明という意味でも使用する。可視光線は波長約３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ程度、エネルギー約３．４５ｅＶ〜１．４９ｅＶ程度に相当し、この領域で透過率が５０％以上あれば透明である。
【００１８】
[実施の形態]
（ＤＳＣ：実施の形態）
実施の形態に係るＤＳＣ２００の模式的鳥瞰構成は、図１に示すように表される。また、図１に示されるＤＳＣ２００の製造工程の一工程であって、ＤＳＣ２００を真空チャンバ５００に収容した状態を示す模式的鳥瞰構成は、図２に示すように表される。また、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図３に示すように表される。
【００１９】
実施の形態に係るＤＳＣ２００は、図１〜図３に示すように、第１基板２０と、第１基板２０上に配置された第１電極１０と、第１電極１０上に配置された多孔質半導体層１２と、多孔質半導体層１２と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液１４（図示せず）と、電解液１４に接する触媒層１９と、触媒層１９上に配置された第２電極１８と、第２電極１８上に配置された第２基板２２と、第１基板２０と第２基板２２との間に配置され、電解液１４を封止する封止材１６とを備える。封止材１６を焼成することで第１基板２０と第２基板２２とを貼り合わせる。具体的には、図３に示すように、封止材１６Ａ・１６Ｂの接触部分１６Ｈを熱溶着させて硬化させる。その後、多孔質半導体層１２に色素Ｄｙｅを吸着させる。具体的には、図２に示すように、色素Ｄｙｅを混合した高沸点型の有機溶媒６００を真空チャンバ５００に収容し、その有機溶媒６００にＤＳＣセルを浸漬させる（後述する）。このようにして色素Ｄｙｅを吸着させた後、ＤＳＣセル内部に電解液１４を封入する。以下、色素Ｄｙｅを吸着させた後の多孔質半導体層１２を「多孔質半導体層１３」という場合がある。
【００２０】
封止材１６・１６Ａ・１６Ｂは、ガラスフリット、熱硬化樹脂若しくはこれらを構造的に組み合わせて構成可能である。以下、封止材１６・１６Ａ・１６Ｂとしてガラスフリットを用いた場合を例示し、ガラスフリットにも同じ符号１６・１６Ａ・１６Ｂを用いる。
【００２１】
また、第１基板２０または第２基板２２は、例えば、ガラス基板などで形成することができる。光を照射するため、第１基板２０・第２基板２２は、照射光（白色光）に対して、透明であることが望ましい。なお、第１基板２０・第２基板２２の光が入射する側に反射防止膜などをコーティングしても良い。
【００２２】
また、第１電極１０および第２電極１８は、例えば、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２などの透明電極で形成される。第１基板１０・第２電極１８上に電極加工し、ＦＴＯ付き基板、金属などのグリッド付き基板、或いは上記の複合基板としても良い。
【００２３】
また、多孔質半導体層１２は、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＷＯ3、ＩｎＯ3、Ｎｂ2Ｏ3、ＳｎＯ2などの材料を用いて形成されていても良い。特に、効率面から安価なＴｉＯ2（アナターゼ型、ルチル型）が主に用いられる。多孔質半導体層１２は、例えば、スクリーン印刷技術、スピンコート技術、ディッピング、スプレーコート技術などを用いて形成することができる。
【００２４】
また、触媒層１９は、例えば、Ｐｔ、炭素、若しくは、導電性高分子などで構成されていても良い。導電性高分子は、例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳなどで構成されていても良い。
【００２５】
また、電解液１４としては、γブチロラクトン、炭酸プロピレン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどを用いることができる。また、場合によっては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリルなどを用いても良い。
【００２６】
また、色素Ｄｙｅは、レッドダイ（Ｎ７１９）、ブラックダイ（Ｎ７４９）、Ｄ１３１、フタロシアニン系色素、ポルフィリン色素などを適用することができる。
【００２７】
（ＤＳＣ：比較例）
比較例に係るＤＳＣ２００Ａの模式的鳥瞰構成は、図４に示すように表される。また、比較例に係る別のＤＳＣ２００Ｂの模式的鳥瞰構成は、図５に示すように表される。また、図４のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図６に示すように表される。
【００２８】
比較例に係るＤＳＣ２００Ａ・２００Ｂは、図４〜図６に示すように、第１基板２０と、第１基板２０上に配置された第１電極１０と、第１電極１０上に配置され、半導体微粒子と色素分子を備える多孔質半導体層１３と、多孔質半導体層１３と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液１４（図示せず）と、電解液１４に接する触媒層１９と、触媒層１９上に配置された第２電極１８と、第２電極１８上に配置された第２基板２２と、第１基板２０と第２基板２２との間に配置され、電解液１４を封止する封止材１６とを備える。図４および図６に示すように、ガラスフリット１６Ａ・１６Ｂを互いに対向させ、レーザー光ｈνを照射する。これにより、ガラスフリット１６Ａ・１６Ｂを熱溶着させて硬化させ、第１基板２０と第２基板２２とを貼り合わせることができる。
【００２９】
図４では、一筆書き状の封止パターンを例示したが、実際のアプリケーションでは、図５に示すように、封止パターンが重複（交差）するなど、複雑な封止パターンとなるのが通常である。このような場合、ガラスフリット１６にレーザー光ｈνを照射すると、ガラスフリット１６が重複する部分で熱が集中して“熱だまり”が発生し、ガラスフリット１６の下に配置される第１基板２０・第２基板２２にダメージを与える。また、ガラスフリットそのものに対しても“熱だまり”によるマイクロクラック等のひび割れが生じてしまう恐れがある。
【００３０】
また、このようにレーザー光ｈνを照射する場合は、照射の際の誤差を踏まえて封止パターンの間隔が決まるため、微細化にも限界がある。
【００３１】
（製造方法：比較例）
比較例に係るＤＳＣ２００Ａ・２００Ｂの製造方法は、図７（ａ）〜図９（ｃ）に示すように表される。
【００３２】
まず、図７（ａ）に示すように、第１基板２０上に第１電極１０をパターン形成する。第１基板２０は、ガラス基板で構成可能であり、また、透明電極が全面に形成された透明電極付きのガラス基板を用いることもできる。第１電極１０は、スクリーン印刷で塗布されるＩＴＯ微粒子含有膜を大気焼結およびＮ２雰囲気下の熱処理を行なって形成可能であり、また、透明電極付きのガラス基板であれば各種エッチング法によりパターン形成することもできる。
【００３３】
次に、図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）の工程後の第１電極１０上に多孔質半導体層１２を形成する。多孔質半導体層１２は、スクリーン印刷等を応用して形成することができる。
【００３４】
一方、図７（ｃ）に示すように、第２基板２２上に第２電極１８をパターン形成する。第２基板２２は、第１基板２０と同様、ガラス基板等で構成可能である。第２電極１８は、第１電極１０と同様、スクリーン印刷で塗布されるＩＴＯ微粒子含有膜を大気焼結およびＮ２雰囲気下の熱処理を行なって形成可能である。
【００３５】
次に、図７（ｄ）に示すように、図７（ｃ）の工程後の第２電極１８上に触媒層１９を形成する。触媒層１９は、スクリーン印刷等によって形成することができる。
【００３６】
次に、図８（ａ）に示すように、図７（ｂ）の工程後の第１基板２０にガラスフリット１６Ａを形成する。同様に、図８（ｂ）に示すように、図７（ｄ）の工程後の第２基板２２にガラスフリット１６Ｂを形成する。
【００３７】
次に、図９（ａ）に示すように、図８（ａ）の工程後の第１基板２０上に形成された多孔質半導体層１２に色素Ｄｙｅを吸着させる。
【００３８】
次に、図９（ｂ）に示すように、図９（ａ）の工程後の第１基板２０と図８（ｂ）の工程後の第２基板２２とを互いに対向させ、ガラスフリット１６Ａ・１６Ｂにレーザー光ｈνを照射する。これにより、ガラスフリット１６Ａ・１６Ｂを熱溶着させて硬化させ、第１基板２０と第２基板２２とを貼り合わせることができる。
【００３９】
最後に、図９（ｃ）に示すように、開口部（後述する）より内部に電解液１４を封入し、開口部を封止し、ＤＳＣセルを形成する。
【００４０】
（製造方法：実施の形態）
実施の形態に係るＤＳＣ２００の製造方法は、第１基板２０上に第１電極１０をパターン形成する工程と、第１電極１０上に多孔質半導体層１２を形成する工程と、第２基板２２上に第２電極１８をパターン形成する工程と、第２電極１８上に触媒層１９を形成する工程と、第１基板２０および第２基板２２のうちの少なくとも一方の基板上に封止材１６を形成する工程と、封止材１６を焼成することで第１基板２０と第２基板２２とを貼り合わせる工程と、第１基板２０と第２基板２２とを貼り合わせた後、多孔質半導体層１２に色素Ｄｙｅを吸着させる工程と、色素Ｄｙｅを吸着させた後、ＤＳＣセル内部に電解液１４を封入する工程とを有する。
【００４１】
例えば、色素Ｄｙｅを吸着させる工程は、色素Ｄｙｅを混合した高沸点型の有機溶媒６００にＤＳＣセルを浸漬させることによって実施される。
【００４２】
また、有機溶媒６００は、沸点が６０℃より高い有機溶媒であることが望ましい。具体的には、γブチロラクトン、炭酸プロピレン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどを用いることができる。また、場合によっては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリルなどを用いても良い。
【００４３】
また、有機溶媒６００は、４０℃〜５０℃に加熱されても良い。
【００４４】
また、有機溶媒６００は、電解液１４を製造するときに使用される有機溶媒に色素Ｄｙｅを溶解させることによって形成されても良い。
【００４５】
また、有機溶媒６００は、電解液１４を注入する開口部から真空注入されても良い。
【００４６】
また、第１基板２０と第２基板２２とを貼り合わせる工程は、封止材１６を封止材１６が溶解する温度（例えば、約２００℃〜約６００℃）に加熱することによって実施されても良い。
【００４７】
以下、実施の形態に係るＤＳＣ２００の製造方法を図面に従って詳細に説明する。実施の形態に係るＤＳＣ２００の製造方法は、図１０〜図１４に示すように表される。
【００４８】
まず、図１０（ａ）に示すように、第１基板２０上に第１電極１０をパターン形成する。第１基板２０は、ガラス基板等で構成可能であり、また、透明電極が全面に形成された透明電極付きのガラス基板を用いることもできる。第１電極１０は、スクリーン印刷で塗布されるＩＴＯ微粒子含有膜を大気焼結およびＮ２雰囲気下の熱処理を行なって形成可能であり、また、透明電極付きのガラス基板であれば各種エッチング法によりパターン形成することもできる。
【００４９】
次に、図１０（ｂ）に示すように、図１０（ａ）の工程後の第１電極１０上に多孔質半導体層１２を形成する。多孔質半導体層１２は、スクリーン印刷等を応用して形成することができる。
【００５０】
一方、図１０（ｃ）に示すように、第２基板２２上に第２電極１８をパターン形成する。第２基板２２は、第１基板２０と同様、ガラス基板等で構成可能である。第２電極１８は、第１電極１０と同様、スクリーン印刷で塗布されるＩＴＯ微粒子含有膜を大気焼結およびＮ２雰囲気下の熱処理を行なって形成可能である。
【００５１】
次に、図１０（ｄ）に示すように、図１０（ｃ）の工程後の第２電極１８上に触媒層１９を形成する。触媒層１９は、スクリーン印刷等によって形成することができる。
【００５２】
次に、図１１（ａ）に示すように、図１０（ｂ）の工程後の第１基板２０にガラスフリット１６Ａを形成する。同様に、図１１（ｂ）に示すように、図１０（ｄ）の工程後の第２基板２２にガラスフリット１６Ｂを形成する。
【００５３】
なお、図１２（ａ）に示すように、図１０（ｂ）の工程後の第１基板２０に形成された多孔質半導体層１２に色素Ｄｙｅを吸着させてもよい。その後、図１１（ａ）と同様、図１２（ａ）の工程後の第１基板２０にガラスフリット１６Ａを形成する。ただし、この場合は、後の工程における加熱時の熱で色素Ｄｙｅが変質する可能性がある（後述する）。
【００５４】
次に、図１２（ｂ）に示すように、図１１（ａ）の工程後の第１基板２０と図１１（ｂ）の工程後の第２基板２２とを互いに対向させ、第１基板２０または第２基板２２の片側からホットプレート２１などの加熱装置を用いて封止材１６Ａと封止材１６Ｂが溶解する温度（例えば、約２００℃〜約６００℃）に加熱する。オーブンなどの加熱装置内にＤＳＣ２００を収容し、オーブン内部の雰囲気が封止材１６Ａと封止材１６Ｂが溶解する温度（例えば、約２００℃〜約６００℃）になるように加熱してもよい。これにより、図１３（ａ）に示すように、ガラスフリット１６Ａ・１６Ｂを熱溶着させて硬化させ、第１基板２０と第２基板２２とを貼り合わせることができる。
【００５５】
次に、図１３（ｂ）に示すように、図１３（ａ）の工程後の多孔質半導体層１２に色素Ｄｙｅを吸着させる。多孔質半導体層１２に色素Ｄｙｅを吸着させる方法については後に詳しく説明する。
【００５６】
最後に、図１４（ａ）に示すように、開口部より内部に電解液１４を封入し、開口部を封止し、ＤＳＣセルを形成する。
【００５７】
なお、図１２（ｂ）では、第１基板２０にガラスフリット１６Ａが形成され、第２基板２２にガラスフリット１６Ｂが形成された構成を例示しているが、本実施の形態はこれに限定されるものではない。すなわち、第２基板２２がガラス基板である場合は、図１４（ｂ）に示すように、ガラスフリット１６Ｂがなくてもよい。ガラスフリット１６Ｂがなくても、第１基板２０側のガラスフリット１６Ａと第２基板２２とは同種材料であるため、ホットプレート２１などの加熱装置を用いて容易に熱溶着させることができる。逆に、第１基板２０がガラス基板である場合は、ガラスフリット１６Ａがなくてもよいのはもちろんである。その後の工程は上記と同様、図１３（ａ）、図１３（ｂ）、図１４（ａ）の順に進む。
【００５８】
（色素吸着）
以下、多孔質半導体層１２に色素Ｄｙｅを吸着させる方法を更に詳しく説明する。
【００５９】
まず、図２に示すように、色素Ｄｙｅを混合した有機溶媒６００を真空チャンバ５００に収容し、その中にＤＳＣ２００を収容する。真空チャンバ５００の筐体には、図示しない真空ポンプに接続される真空バルブ５００ａが形成されている。真空バルブ５００ａを開けて真空ポンプを稼働させ、真空チャンバ５００内を大気圧よりも低い圧力に減圧し、有機溶媒６００を循環させる。続いて、真空チャンバ５００内を大気圧に戻すと、ＤＳＣ２００の第１基板２０と第２基板２２との間の減圧状態が保持された状態で、有機溶媒６００が大気圧に暴露される。この圧力差により、有機溶媒６００が大気圧に押され、ＤＳＣ２００の開口部から有機溶媒６００が注入されて、多孔質半導体層１２に色素Ｄｙｅが吸着する。このとき、有機溶媒６００を５０℃〜６０℃程度に加熱すると、色素Ｄｙｅの吸着速度を上げることができる。その後、真空チャンバ５００内の有機溶媒６００を電解液１４と交換し、同様の方法でＤＳＣ２００の開口部からＤＳＣセル内部に電解液１４を注入する。
【００６０】
有機溶媒６００は、色素Ｄｙｅを混合した高沸点型の有機溶媒である。ここでいう高沸点型の有機溶媒とは、沸点が６０℃より高い有機溶媒とする。具体的には、γブチロラクトン、炭酸プロピレン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどを用いることができる。また、場合によっては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリルなどで構成されていても良い。
【００６１】
高沸点型の有機溶媒６００を用いれば、有機溶媒６００を５０℃〜６０℃程度に加熱し、色素Ｄｙｅの吸着速度を上げることができる。このような有機溶媒６００は、電解液１４を製造するときに使用される有機溶媒に色素Ｄｙｅを溶解することによって形成されてもよい。
【００６２】
なお、ここでは、真空チャンバ５００から有機溶媒６００を完全に抜いてから電解液１４を注入することを前提に説明したが、本実施の形態はこれに限定されるものではない。すなわち、真空チャンバ５００から有機溶媒６００を抜きながら電解液１４を注入してもよい。あるいは、電解液１４を兼ねた有機溶媒６００を使用すれば、真空チャンバ５００から有機溶媒６００を抜くことなく、継続して使用することが可能である。
【００６３】
（封止パターン）
実施の形態に係るＤＳＣ２００に形成された封止パターンの模式的平面パターン構成は、図１５に示すように表される。例えば、図１５（ａ）は、矩形の封止パターンの模式的平面パターン構成図である。図１５（ａ）に示すように、矩形の一部分Ｂにおいて、２本の線状の封止材１６がＴ字路型に重なって重複部１６Ｃを形成している。また、図１５（ｂ）は、花形の封止パターンの模式的平面パターン構成図である。図１５（ｂ）に示すように、５枚の花びらを形成する封止材１６の下端と、茎を形成する封止材１６の上端とが重複している。また、図１５（ｃ）は、円形の封止パターンの模式的平面パターン構成図である。図１５（ｃ）に示すように、大きさの異なる４つの円を形成する封止材１６がそれぞれの下端で重なっている。また、図１５（ｄ）は、蝶形の封止パターンの模式的平面パターン構成図である。図１５（ｄ）に示すように、一方の羽を形成する封止材１６が他方の羽を形成する封止材１６と十字路型に重なっている。
【００６４】
実施の形態に係るＤＳＣ２００は、複数のＤＳＣセルを備えていても良い。ここで、複数のＤＳＣセルは、第１基板２０および第２基板２２と、第１基板２０および第２基板２２と接し、平面視において封止材１６によって区画され、かつ互いに交差した交差部を備える封止材１６によって密封されていても良い。また、交差部は、三叉路、十字路、若しくは複数重合部のいずれかを備えていても良い。例えば、図１５（ａ）および図１５（ｄ）に示された封止材１６のパターンの交差部は、三叉路を有する。また、図１５（ｂ）および図１５（ｃ）に示された封止材１６のパターンの交差部は、複数のパターンが重なり合った複数重合部を有する。
【００６５】
このような交差部を有する複雑な封止パターンを形成する場合でも、封止材１６を焼成する方法によれば、レーザー照射した場合のように封止材１６の重複部１６Ｃなどで熱だまりが発生することがなく、また、ピッチの狭い封止パターンにも対応が可能である。
【００６６】
実施の形態に係るＤＳＣ２００に形成された別の封止パターンの模式的平面パターン構成は、図１６に示すように表される。図１６に示すように、円形の封止材１６を別の円形の封止材１６と連結することで、５つの輪３０Ａ〜３０Ｅが連結された封止パターンを形成している。５つの輪３０Ａ〜３０Ｅで仕切られた各セル領域には、色素Ｄｙｅが吸着した多孔質半導体層１３が配置される。これら色素Ｄｙｅは、全てのセル領域で同じものであってもよいし、セル領域ごとに異なるものであってもよい。図１６に示された封止材１６のパターンの交差部は、十字路を有する。
【００６７】
以上のように、実施の形態によれば、交差部を有する複雑な封止パターンを形成する場合に適した色素増感太陽電池およびその製造方法を提供することができる。すなわち、封止材１６を焼成することで第１基板２０と第２基板２２とを貼り合わせるので、封止材１６の重複部１６Ｃで熱だまりが発生することがなく、また、ピッチの狭い封止パターンにも対応が可能である。しかも、封止材１６を焼成した後に多孔質半導体層１２に色素Ｄｙｅを吸着させるので、加熱時の熱で色素Ｄｙｅが変質することもない。加えて、このように封止材１６を焼成する方法は、レーザー照射による方法に比べてプロセス時間を短縮することができ、ＤＳＣ２００の量産に適しているという効果もある。
【００６８】
〔具体例〕
以下、実施の形態に係るＤＳＣ２００の具体例を詳細に説明する。もちろん、以下に例示するＤＳＣ２００においても、封止材１６を焼成することで第１基板２０と第２基板２２とを貼り合わせることができる。
【００６９】
（ＤＳＣ：実施の形態）
実施の形態に係るＤＳＣ２００の模式的平面パターン構成は、図１７に示すように表され、図１７のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図１８に示すように表され、図１７のＩＶ−ＩＶ線に沿う模式的断面構造は、図１９に示すように表され、図１７のＶ−Ｖ線に沿う模式的断面構造は、図２０に示すように表され、図１７のＡ部分の拡大された模式的平面パターン構成は、図２１に示すように表される。
【００７０】
実施の形態に係るＤＳＣ２００は、図１７〜図２１に示すように、第１基板２０と、第１基板２０上に配置された内部第１電極１０Ａと、内部第１電極１０Ａ上に配置された多孔質半導体層１３と、多孔質半導体層１３と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液１４と、電解液１４に接する内部第２電極（対極）１８Ａと、内部第２電極１８上に配置された第２基板２２と、第１基板２０と第２基板２２との間に配置され、電解液１４を封止する封止材１６とを備える。
【００７１】
また、実施の形態に係るＤＳＣ２００は、図１７〜図２１に示すように、封止材１６の外部の第１基板２０上に配置された外部第１電極１０Ｂと、封止材１６の外部の第２基板２２上に配置された外部第２電極１８Ｂとを備えていても良い。
【００７２】
また、実施の形態に係るＤＳＣ２００は、図１７〜図２１に示すように、第１基板２０と第２基板２２に挟まれ、かつ封止材１６に囲まれたセル領域に電解液１４を注入する開口部を備え、内部第１電極１０Ａと外部第１電極１０Ｂは、第１基板２０上においてパターン形成されると共に、開口部において互いに接続されていても良い。
【００７３】
また、内部第２電極１８Ａと外部第２電極１８Ｂは、第２基板２２上においてパターン形成されると共に、開口部において互いに接続されていても良い。
【００７４】
また、開口部を封止する開口部封止材３ｂと、開口部に配置され、封止材１６と開口部封止材３ｂとを結合するキャップ封止材３ａとを備えていても良い。
【００７５】
実施の形態に係るＤＳＣ２００において、封止材１６は、図１７〜図２１に示すように、第１基板２０・第２基板２２に接触している。
【００７６】
内部第１電極１０Ａ・外部第１電極１０Ｂは、図１７、図１９〜図２１に示すように、電解液１４の注入用の開口部近傍において、電気的に接続されている。
【００７７】
内部第２電極１８Ａ・外部第２電極１８Ｂは、図１７、図１９〜図２１に示すように、電解液１４の注入用の開口部近傍において、電解液１４の注入用の開口部近傍において、電気的に接続されている。
【００７８】
また、封止材１６は、図１７〜図２１に示すように、内部第１電極１０Ａ・内部第２電極１８Ａとは接触していない。一方、封止材１６は、図１７〜図２１に示すように、外部第１電極１０Ｂ・外部第２電極１８Ｂとは電解液１４の注入用の開口部近傍において接触している。
【００７９】
また、キャップ封止材３ａ・開口部封止材３ｂは、図１７、図１９〜図２１に示すように、電解液１４の注入用の開口部において、第１電極１０Ｂ・第２電極１８Ｂと接触し、第１電極１０Ａ・第２電極１８Ａと接触しても良い。
【００８０】
また、実施の形態に係るＤＳＣ２００においては、図１７〜図２１に示すように、内部第２電極１８Ａの表面には、電解液１４に接して、触媒層１９を備えていても良い。
【００８１】
実施の形態に係るＤＳＣ２００の多孔質半導体層１２の半導体微粒子２の模式的構造は、図２２に示すように表される。図２２に示すように、多孔質半導体層１２は、ＴｉＯ2などからなる半導体微粒子２が互いに結合して複雑なネットワークを形成している。色素分子４は、半導体微粒子２の表面に吸着される。多孔質半導体層１２内には、大きさ約１００ｎｍ以下の細孔が多数存在する。
【００８２】
（動作原理）
実施の形態に係るＤＳＣ２００の動作原理は、図２３に示すように表される。
【００８３】
下記の（ａ）〜（ｄ）の反応が継続して起こることで、起電力が発生し、負荷２４に電流が導通する。
【００８４】
（ａ）色素分子３２が光子（ｈν）を吸収し、電子（ｅ−）を放出し、色素分子３２は酸化体ＤＯになる。
【００８５】
（ｂ）Ｒｅで表される還元体の酸化還元電解質２６が多孔質半導体層１３中を拡散して、ＤＯで表される酸化体の色素分子３２に接近する。
【００８６】
（ｃ）酸化還元電解質２６から色素分子３２に電子（ｅ−）が供給される。酸化還元電解質２６は、Ｏｘで表される酸化体の酸化還元電解質２８になり、色素分子３２はＤＲで表される還元された色素分子３０になる。
【００８７】
（ｄ）酸化還元電解質２８は、触媒層１９方向に拡散し、触媒層１９より電子を供給されて、Ｒｅで表される還元体の酸化還元電解質２６になる。
【００８８】
酸化還元電解質２６は、多孔質半導体層１３中の入り組んだ空間を拡散しながら色素分子３２の近傍に接近する必要がある。
【００８９】
また、実施の形態に係るＤＳＣ２００の電解液１４における電荷交換反応に基づく動作原理は、図２４に示すように表される。
【００９０】
まず、外部から光照射されると光子（ｈν）が色素分子３２と反応して、色素分子３２は基底状態から励起状態へと遷移する。このとき発生した励起電子（ｅ−）がＴｉＯ2からなる多孔質半導体層１３の伝導帯へ注入される。多孔質半導体層１３中を導通した電子（ｅ−）は、第１電極１０Ａから外部回路の負荷２４を導通し、第２電極１８Ａへ移動する。第２電極１８Ａから電解液１４中に注入された電子（ｅ−）は、電解液１４中のヨウ素酸化還元電解質（Ｉ−／Ｉ3−）と電荷交換される。ヨウ素酸化還元電解質（Ｉ−／Ｉ3−）が電解液１４内を拡散し、色素分子３２と再反応する。ここで、電荷交換反応は、色素分子表面において、３Ｉ−→Ｉ3−＋２ｅ−に従って進行し、第２電極１８Ａにおいて、Ｉ3−＋２ｅ−→３Ｉ−に従って進行する。
【００９１】
電解液１４は、溶媒として、例えば、アセトニトリルを使用し、この場合の電解質として、例えば、ヨウ素は、電解液１４中のヨウ素酸化還元電解質Ｉ3−として存在する。また、電解質として、例えば、ヨウ化物塩（ヨウ化リチウム、ヨウ化カリウムなど）は、電解液１４中のヨウ素酸化還元電解質Ｉ−として存在する。また、電解液１４中には、逆電子移動抑制溶液として添加剤（例えば、ＴＢＰ：ターシャルブチルピリジン）を適用しても良い。
【００９２】
上記の溶質、添加剤を溶媒（アセトニトリル）に溶解させることによって、電解液１４を構成することができる。なお、上記の材料はＤＳＣ２００などに適用可能なものであって、常温溶融塩（イオン性液体）や固体電解質を用いる場合には、構成材料が異なる。
【００９３】
実施の形態に係るＤＳＣ２００において、多孔質半導体層（１３）／色素分子（３２）／電解液（１４）間のエネルギーポテンシャルダイヤグラムは、図２５に示すように表される。また、色素分子（３２）／電解液（１４）間のエネルギーポテンシャルダイヤグラムであって、図２５のＪ部分の拡大図は、図２６に示すように表される。
【００９４】
外部から光照射されると光子（ｈν）により、色素分子３２は基底状態ＨＯＭＯから励起状態ＬＵＭＯへと遷移する。このとき発生した励起電子（ｅ−）がＴｉＯ2からなる多孔質半導体層１３の伝導帯へ注入される。多孔質半導体層１３中を導通した電子（ｅ−）は、第１電極１０Ａから外部回路の負荷２４を導通し、第２電極１８Ａへ移動する。触媒層１９から電解液１４中に注入された電子（ｅ−）は、電解液１４中の酸化還元電解質と電荷交換される。酸化還元電解質が電解液１４内を拡散し、色素分子３２を還元する。
【００９５】
電解液１４の酸化還元準位ＥROと多孔質半導体層１３のフェルミ準位Ｅf間の電位差が最大起電力ＶMAXである。最大起電力ＶMAXの値は、電解液１４の酸化還元電解質により変化する。酸化還元電解質単独系（ヨウ素酸化還元電解質）の場合には、例えば、０．９Ｖ（Ｉ，Ｎ７１９）である。電解液１４がヨウ素・臭素の混合系酸化還元電解質を含む場合には、図２６に示すように、混合比率を調整することで混合系酸化還元電解質の酸化還元電位を、ヨウ素酸化還元電解質の酸化還元電位と臭素酸化還元電解質の酸化還元電位の間の任意の値に調整することができる。
【００９６】
実施の形態に係るＤＳＣ２００の各構成材料のエネルギーレベルと発電サイクルは図２７に示すように表される。図２７においては、外部から光照射されると光子（ｈν）により、色素（Ｄｙｅ）の充満帯Ｓ0/Ｓ+に存在する電子は、導電帯Ｓ*に励起され、多孔質半導体層１３の伝導帯ＥCへ電子注入(electron injection)される。伝導帯ＥCへ電子注入された電子の一部は、再結合（recombination）されて、Ｄｙｅの充満帯Ｓ0/Ｓ+に遷移する。多孔質半導体層１３中を導通した電子（ｅ−）は、第１電極１０Ａから外部回路の負荷２４を導通し、第２電極１８Ａへ移動する。触媒層１９から電解液１４中に注入された電子（ｅ−）は、電解液１４中の酸化還元電解質と電荷交換される。酸化還元電解質が電解液１４内を拡散し、電子注入により、Ｄｙｅの充満帯Ｓ0/Ｓ+において、色素分子３２を還元する。電解液１４の酸化還元準位ＥROと多孔質半導体層１３のフェルミ準位Ｅf間の電位差ＶOCが最大起電力ＶMAXである。
【００９７】
実施の形態に係るＤＳＣ２００に用いられる色素を示す化学構造式であって、Ｄ１４９を示す化学構造式は、図２８（ａ）に示すように表され、Ｎ７１９を示す化学構造式は、図２８（ｂ）に示すように表され、Ｄ１３１を示す化学構造式は、図２８（ｃ）に示すように表される。
【００９８】
実施の形態に係るＤＳＣ２００に用いられる別の色素を示す化学構造式であって、紫色色素を示す化学構造式は、図２９（ａ）に示すように表され、緑色色素（ポルフィリン色素）を示す化学構造式は、図２９（ｂ）に示すように表される。また、一般的な青色色素としてフタロシアニン系色素が知られている。もちろん、実施の形態に係るＤＳＣ２００に用いられる色素Ｄｙｅはこれらに限定されるものではなく、種々の色素Ｄｙｅを適宜選択することが可能である。
【００９９】
―直列構成―
実施の形態に係るＤＳＣ２００において、基本セルを４個直列構成に配置した模式的断面構造は、図３０（ａ）に示すように表される。また、図３０（ａ）の模式的回路表現は、図３０（ｂ）に示すように表される。
【０１００】
基本セルは、図３０（ａ）に示すように、第１基板２０と、第１基板２０上に配置された内部第１電極１０1Ａ・１０2Ａ・１０3Ａ・１０4Ａと、内部第１電極１０1Ａ・１０2Ａ・１０3Ａ・１０4Ａ上に配置された多孔質半導体層１３1・１３2・１３3・１３4と、多孔質半導体層１３1・１３2・１３3・１３4と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液１４1・１４2・１４3・１４4と、電解液１４1・１４2・１４3・１４4に接する内部第２電極（対極）１８1Ａ・１８2Ａ・１８3Ａ・１８4Ａと、内部第２電極１８1Ａ・１８2Ａ・１８3Ａ・１８4Ａ上に配置された第２基板２２と、第１基板２０・第２基板２２間に配置され、電解液１４1・１４2・１４3・１４4を封止する封止材１６とを備える。
【０１０１】
また、基本セルは、図３０（ａ）に示すように、封止材１６の外部の第１基板２０上に配置された外部第１電極１０1Ｂ・１０2Ｂ・１０3Ｂ・１０4Ｂと、封止材１６の外部の第２基板２２上に配置された外部第２電極１８1Ｂ・１８2Ｂ・１８3Ｂ・１８4Ｂとを備えていても良い。
【０１０２】
さらに、外部第１電極１０2Ｂと外部第２電極１８1Ｂは、図３０（ａ）に示すように、封止材１６の外部の側壁に沿って第１基板２０・第２基板２２間に配置された接続電極３Ａを介して接続される。同様に、外部第１電極１０3Ｂ・外部第２電極１８2Ｂ、外部第１電極１０4Ｂ・外部第２電極１８3Ｂも接続電極３Ａを介して接続される。
【０１０３】
結果として、図３０（ｂ）に示すように、基本セル４個は、直列構成に配置される。
【０１０４】
また、図３０に示される各基本セルにおいても、第１基板２０と第２基板２２に挟まれ、かつ封止材１６に囲まれたセル領域に電解液１４1・１４2・１４3・１４4を注入する開口部を備え、内部第１電極１０1Ａ・１０2Ａ・１０3Ａ・１０4Ａと外部第１電極１０1Ｂ・１０2Ｂ・１０3Ｂ・１０4Ｂは、第１基板２０上においてパターン形成されると共に、開口部において互いに接続されている。
【０１０５】
また、内部第２電極１８1Ａ・１８2Ａ・１８3Ａ・１８4Ａと外部第２電極１８1Ｂ・１８2Ｂ・１８3Ｂ・１８4Ｂは、第２基板２２上においてパターン形成されると共に、開口部において互いに接続されている。
【０１０６】
また、図３０に示される各基本セルにおいても、内部第２電極１８1Ａ・１８2Ａ・１８3Ａ・１８4Ａの表面には、電解液１４1・１４2・１４3・１４4に接して、触媒層１９1・１９2・１９3・１９4を備えていても良い。その他の構成は、図１７〜図２１に示す実施の形態に係るＤＳＣ２００と同様である。
【０１０７】
―並列構成―
実施の形態に係るＤＳＣ２００において、基本セルを４個並列構成に配置した模式的断面構造は、図３１（ａ）に示すように表される。また、図３１（ａ）の模式的回路表現は、図３１（ｂ）に示すように表される。
【０１０８】
外部第１電極１０2Ｂと外部第２電極１８1Ｂは、図３１（ａ）に示すように、封止材１６の外部の側壁に沿って第１基板２０・第２基板２２間に配置された絶縁層３Ｂを介して絶縁される。同様に、外部第１電極１０3Ｂ・外部第２電極１８2Ｂ、外部第１電極１０4Ｂ・外部第２電極１８3Ｂも絶縁層３Ｂを介して絶縁される。結果として、図３１（ｂ）に示すように、基本セル４個は、並列構成に配置される。その他の構成は、図１７〜図２１に示す実施の形態に係るＤＳＣ２００と同様である。
【０１０９】
（複数のＤＳＣの製造方法）
実施の形態に係るＤＳＣにおいて、複数のＤＳＣセルの製造方法は、複数個（ｍ×ｎ：但し、ｍおよびｎは整数）のセルを作り込み、分離して複数個のＤＳＣ２００を得る製造方法である。
【０１１０】
実施の形態に係るＤＳＣの製造方法の一工程であって、第１基板２０上に複数の内部第１電極１０11・１０12・…・１０1n・…・１０m1・１０m2・…・１０mnが形成された状態を示す平面図は、図３２に示すように表される。ここで、外部第１電極１０11・１０12・…・１０1n・…・１０m1・１０m2・…・１０mnについては、簡単化のため、図示を省略する。
【０１１１】
実施の形態に係るＤＳＣの製造方法の一工程であって、第２基板２２上に複数の第２電極１８11・１８12・…・１８1n・…・１８m1・１８m2・…・１８mnが形成された状態を示す平面図は、図３３に示すように表される。ここで、外部第２電極１８11・１８12・…・１８1n・…・１８m1・１８m2・…・１８mnについては、簡単化のため、図示を省略する。
【０１１２】
実施の形態に係るＤＳＣの製造方法の一工程であって、第１基板（作用極側）２０と第２基板（対極側）２２を封止材１６を介して貼り合わせた状態を示す平面図は、図３４に示すように表され、図３４のＶＩ−ＶＩ線に沿う模式的断面構造は、図３５に示すように表される。図３４および図３５では、第１基板（作用極側）２０を上方向、第２基板（対極側）を下方向に配置している。
【０１１３】
実施の形態に係るＤＳＣの製造方法の一工程であって、横方向のスクライブラインＳＬ１を形成した状態を示す平面図は、図３６に示すように表され、さらに縦方向のスクライブラインＳＬ２を形成した状態を示す平面図は、図３７に示すように表される。
【０１１４】
なお、図３５に示すように、封止材１６の間に基板のみ残る箇所があるが、そこがスクライブラインＳＬ２となり、打撃等のブレークにより各素子に分離される。
【０１１５】
次いで、図３５のように計ｍ×ｎ個のＤＳＣが貼り合わされた状態で、図３６に示すように横方向のスクライブラインＳＬ１を形成する。
【０１１６】
具体的には、封止材１６が設けられた位置に、スクライビング装置のスクライビングホイールを高精度に位置合わせして各スクライブラインＳＬ１を形成する。
【０１１７】
続いて、図３７に示すように縦方向のスクライブラインＳＬ２を形成する。
【０１１８】
そして、スクライブラインＳＬ１およびスクライブラインＳＬ２に沿って打撃を与えるなどすると、ガラス材が有する壁開性によりスクライブラインＳＬ１およびスクライブラインＳＬ２に沿って割れて各素子に分離される。
【０１１９】
なお、図示は省略するが、各素子に分離された後、電解液が注入され、ガラス板の接着や、樹脂の充填等によって封止し、電解液が漏れ出さないよう処置することでＤＳＣが作り込まれる。
【０１２０】
実施の形態によれば、シール密着力を改善し、封止性能の良好な色素増感太陽電池およびその製造方法を提供することができる。
【０１２１】
（適用例）
―バッテリーセル―
次に、図３８〜図４１を参照して、実施の形態に係るＤＳＣ２００で構成されるバッテリーセル（以下、単に「セル」と呼ぶ）の適用例について説明する。
【０１２２】
図３８の（ａ）は、３個のセルＢ１〜Ｂ３を形成した状態を示す。図３８の（ａ）の例では、面積の等しい３つのセルＢ１、Ｂ２、Ｂ３が同一基板内に設けられている。
【０１２３】
この３個のセルＢ１〜Ｂ３は図示しない配線によって、図３８の（ｂ）に示すように直列接続される。セルＢ１〜Ｂ３の総電圧Ｖは、Ｖ＝Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３となり、総電流量Ｉは、Ｉ＝Ｉ１＝Ｉ２＝Ｉ３となる。
【０１２４】
図３９は、５個のセルＢ１〜Ｂ５を並設した状態を示す。
【０１２５】
この５個のセルＢ１〜Ｂ５は配線によって、図３９の（ｂ）に示すように直列接続される。セルＢ１〜Ｂ５の総電圧Ｖは、各セルＢ１〜Ｂ５の電圧の総和５Ｅとなる。
【０１２６】
図４０は、ｎ個のセルをタンデム構成に積層させた状態を模式的に示す。このｎ個のセルは、図４０の（ｂ）に示すように直列接続される。セルの総電圧Ｖは、各セルの電圧の総和ｎＥとなる。
【０１２７】
図４１は、ｎ個のセルをタンデム構成に積層させたものを並列接続した状態を模式的に示す。セルの総電圧Ｖは、直列接続されたセルの電圧の総和ｎＥとなる。
【０１２８】
―電子機器―
実施の形態に係るＤＳＣは、様々な電子機器に搭載可能である。例えば、リモコン装置、卓上デジタル時計、電子手帳、電子辞書、ＤＳＣ駆動センサモジュールなどの適用可能である。
【０１２９】
図４２〜図４４を参照して、実施の形態に係るＤＳＣ２００を搭載したリモコン装置３３０の構成例について説明する。
【０１３０】
図４２および図４３に示すように、リモコン装置３３０は、プラスチック等で構成される筐体３８において表裏に貫通する開口部４１が形成され、この開口部４１からＤＳＣ２００が臨むように設けられて、太陽電池部３９が構成されている。
【０１３１】
また、リモコン装置３３０には、太陽電池部３９を電源として駆動され、例えば日付や時刻、テレビのチャンネル番号等を表示する液晶部３４と、テレビのチャンネルの選択等の操作を行う操作ボタン３６が設けられている。
【０１３２】
ＤＳＣ２００は、リモコン装置３３０の厚み方向の略中央部に水平状態で設けられている。なお、ＤＳＣ２００の第１基板２０側、第２基板２２側の何れをリモコン装置３３０の表側または裏側とするかは任意でよい。
【０１３３】
図４３に示す構成例では、開口部４１に、筐体３８の表面および裏面と面一となるように、ＤＳＣ２００を保護する透明部材４０が嵌め込まれている。これにより、ＤＳＣ２００の表面や裏面にホコリが付着したり、傷つくことが防止される。
【０１３４】
また、開口部４１の側面にも透明部材を設けると良い。
【０１３５】
これにより、透明部材４０を介して、リモコン装置３３０の表面側、裏面側および側面側から太陽光や室内光等の外部光が入射するので、ＤＳＣ２００の第１基板２０側からの入射光および第２基板２２側からの入射光の何れもが、多孔質半導体層１３に到達することとなる。したがって、ＤＳＣ２００により、外部光を効率的に利用した発電を行ってリモコン装置３３０に電力を安定的に供給することができる。
【０１３６】
特に、テレビやビデオ装置等のリモコン装置３３０は、置き方によっては、操作ボタン３６等が設けられた表側が例えばテーブルの天板等に面するような状態（裏返しの状態）となることがある。
【０１３７】
実施の形態に係るＤＳＣ２００を搭載したリモコン装置３３０では、透明部材４０を介して、リモコン装置３３０の表面側、裏面側および側面側から太陽光や室内光等の外部光が入射するので、装置の表面または裏面から光線が入射すればＤＳＣ２００は発電機能を発揮する。したがって、裏返しの状態でリモコン装置３３０が置かれた場合であっても、安定して電力を供給することができ、使用者の利便性を向上させることができる。
【０１３８】
なお、ＤＳＣ２００で発電された電力は、液晶部３４に直接供給されるのではなく、バッテリーなどに蓄電された後、このバッテリーなどから供給可能である。
【０１３９】
図４４に示すリモコン装置３３０の変形例では、透明部材４０を省き、支持部３８ａ、３８ｂによってＤＳＣ２００を支持する構成としている。なお、太陽電池部３９の側部は筐体３８の一部によって覆われている。
【０１４０】
図４４に示すリモコン装置３３０では、太陽電池部３９の表裏から入射する光線（ｈνｆ）、（ｈνｒ）によってＤＳＣ２００は発電機能を発揮する。なお、２枚以上のＤＳＣ２００を重ね合わせ、配線によって直列接続等するようにしてもよい。
【０１４１】
図４５を参照して、実施の形態に係るＤＳＣ２００を搭載した卓上デジタル時計５０の構成例について説明する。
【０１４２】
卓上デジタル時計５０は、透明なアクリル板等で構成される側面形状が三角形の筐体５４の一平面に、デジタル式の時計表示を行う時計部５２と、ＤＳＣ２００が設けられている。
【０１４３】
ＤＳＣ２００は、筐体５４に２ヶ所の開口部４３が形成され、この各開口部４３からＤＳＣ２００が臨むように設けられている。
【０１４４】
図４５に示す構成例では、各開口部４３に取付けられるＤＳＣ２００は、フレーム５６を介して２つのセルが並設されている。特には限定されないが、ＤＳＣ２００の各セルは配線によって直列接続として、電圧および電流を稼ぐようにできる。
【０１４５】
卓上デジタル時計５０が備えるＤＳＣ２００は、図４５に示すように、正面側から入射する光線（ｈνｆ）および透明な筐体５４を介して裏面側から入射する光線（ｈνｒ）の何れによっても発電機能を発揮することができる。
【０１４６】
したがって、卓上デジタル時計５０を置く場所の自由度が高まると共に、外部光を有効に利用して時計部５２に安定して電力を供給することができる。
【０１４７】
図４６を参照して、実施の形態に係るＤＳＣ２００を搭載した電子手帳８０の構成例について説明する。
【０１４８】
電子手帳８０は、各種入力を行う操作ボタン３６や各種情報を表示する液晶部３４を備える本体部８０ｂと、本体部８０ｂと蝶番部８０ｃを介して開閉自在に取付けられるＤＳＣ２００を備えた蓋部８０ａとから構成されている。
【０１４９】
蓋部８０ａには、蓋部８０ａ自体を表裏に貫通する開口部４５が形成され、この開口部４５からＤＳＣ２００が臨むように設けられている。ＤＳＣ２００は、複数のセルを接続した構成とすることもできる。
【０１５０】
電子手帳８０が備えるＤＳＣ２００は、図４６（ａ）に示すように蓋部８０ａを開いた状態においては、表裏両面から入射する光線の何れによっても発電機能を発揮し、本体部８０ｂに安定した電力を供給することができる。
【０１５１】
一方、図４６（ｂ）に示すように蓋部８０ａを閉じた状態においても、ＤＳＣ２００は、表面側からの入射光によって発電機能を発揮し、例えば本体部８０ｂ側が備えるリチウムイオン電池等の二次電池を充電することができる。
【０１５２】
このように、実施の形態に係るＤＳＣ２００を搭載した電子手帳８０によれば、外部光を効率的に利用することができ、使用者の利便性を向上させることができる。
【０１５３】
また、例えば、蓋部の両面に従来の太陽電池を配置する場合に比して、実施の形態に係るＤＳＣ２００を搭載した電子手帳８０は大型化することがなく、また一つのＤＳＣ２００で足りるため製造コストを低減することができる。
【０１５４】
図４７を参照して、実施の形態に係るＤＳＣ２００を搭載した電子辞書９０の構成例について説明する。
【０１５５】
電子辞書９０は、各種入力を行う操作ボタン３６ａおよびＤＳＣ２００を備える本体部９０ｂと、本体部９０ｂと蝶番部９０ｃを介して開閉自在に取付けられる各種情報を表示する液晶部３４およびＤＳＣ２００を備えた蓋部９０ａとから構成されている。
【０１５６】
蓋部９０ａおよび本体部９０ｂには、表裏に貫通する開口部４６が形成され、この各開口部４６からＤＳＣ２００が臨むように設けられている。ＤＳＣ２００は、複数のセルを接続した構成とすることもできる。
【０１５７】
図４７に示すように蓋部９０ａを開いた状態においては、蓋部９０ａ側のＤＳＣ２００は表裏両面から入射する光線の何れによっても発電機能を発揮し、また本体部９０ｂ側のＤＳＣ２００は表面側から入射する光線によって発電機能を発揮する。したがって、液晶部３４や本体部９０ｂが備える演算装置等に安定した電力を供給することができる。
【０１５８】
一方、蓋部９０ａを閉じた状態においても、蓋部９０ａ側のＤＳＣ２００は、表面側からの入射光によって発電機能を発揮し、例えば本体部９０ｂ側が備える二次電池を充電することができる。
【０１５９】
また、例えば、蓋部９０ａ側が下となるように電子辞書９０が置かれた場合であっても、本体部９０ｂのＤＳＣ２００は、表面側からの入射光によって発電機能を発揮するので、例えば本体部９０ｂ側が備える二次電池を充電することができる。
【０１６０】
このように、実施の形態に係るＤＳＣ２００を搭載した電子辞書９０によれば、外部光を効率的に利用することができ、使用者の利便性を向上させることができる。
【０１６１】
また、例えば、蓋部や本体の両面に従来の太陽電池を配置する場合に比して、実施の形態に係る電子辞書９０は大型化することがなく、また一つのＤＳＣ２００で足りるため製造コストを低減することができる。
【０１６２】
なお、実施の形態に係るＤＳＣ２００を搭載した電子辞書９０のＤＳＣ２００の配置の仕方は、同様の構造を備えるゲーム機器やノート型パソコン等の各種電子機器に適用することが可能である。
【０１６３】
以上説明したように、本発明によれば、交差部を有する微細かつ複雑な封止パターンを形成する場合に適した色素増感太陽電池およびその製造方法、および電子機器を提供することができる。
【０１６４】
[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【０１６５】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
【産業上の利用可能性】
【０１６６】
本発明の色素増感太陽電池は、小型軽量高効率の電源として適用することによって、様々な電子機器などに適用可能である。
【符号の説明】
【０１６７】
２…半導体微粒子
４・３０・３２…色素分子
１０…第１電極
１２・１３・１３1・１３2・１３3・１３4…多孔質半導体層
１４・１４1・１４2・１４3・１４4…電解液
１６・１６Ａ・１６Ｂ…封止材（ガラスフリット）
１８…第２電極
１９・１９1・１９2・１９3・１９4…触媒層
２０…第１基板
２２…第２基板
２００、２００Ａ、２００Ｂ…色素増感太陽電池（ＤＳＣ）
６００…有機溶媒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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