(57)【要約】  本発明の湿式太陽電池モジュール（１）は、２個以上の光電変換素子（３０）が離間して配置され、第１絶縁性基板（１０）と第２絶縁性基板（２０）との間に挟持されるものであって、光電変換素子（３０）は、第１絶縁性基板（１０）上に、第１電極（１１）、光電変換部（４０）、および第２電極（２１）がこの順に積層されたものであり、光電変換素子（３０）に含まれる、第１電極（１１）または第２電極（２１）のうちのいずれか一方は、貫通部（５０）を有し、隣接する２つの光電変換素子（３０）の光電変換部（４０）の間に、貫通部（５０）を貫通するセル間絶縁部（１５）を有し、第１絶縁性基板（１０）、第２絶縁性基板（２０）、およびセル間絶縁部（１５）に囲まれる空間には、キャリア輸送部（８）が設けられることを特徴とする。
2011001815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個以上の光電変換素子（３０）が離間して配置され、第１絶縁性基板（１０）と第２絶縁性基板（２０）との間に挟持される湿式太陽電池モジュール（１）であって、
前記各光電変換素子（３０）は、第１電極（１１）と光電変換部（４０）と第２電極（２１）とで構成され、
離間して狭持配置している前記光電変換素子（３０）の間にはセル間絶縁部（１５）が設けられ、
前記第１電極（１１）または前記第２電極（２１）のうちの少なくとも一方には、貫通部（５０）が設けられ、
前記貫通部（５０）には前記セル間絶縁部（１５）の部材が充填され、
前記第１絶縁性基板（１０）と前記第２絶縁性基板（２０）との間の少なくとも一部を前記第１電極（１１）または前記第２電極（２１）を介さずに前記セル間絶縁部（１５）により接続する、湿式太陽電池モジュール（１）。
【請求項２】
前記貫通部（５０）は、その内部に前記セル間絶縁部（１５）を構成する部材が充填される、請求の範囲１に記載の湿式太陽電池モジュール（１）。
【請求項３】
前記光電変換部（４０）は、前記セル間絶縁部（１５）と接する、請求の範囲１または２に記載の湿式太陽電池モジュール（１）。
【請求項４】
前記光電変換素子（３０）は、前記第１絶縁性基板（１０）上に、第１電極（１１）、光電変換部（４０）、および、第２電極（２１）がこの順に積層されたものであり、
前記光電変換部（４０）は、光電変換層（４１）、キャリア輸送部（８）を含有する多孔性絶縁層（４２）、および触媒層（４３）からなり、
前記光電変換層（４１）は、多孔性半導体層に色素が担持された層であり、
前記光電変換層（４１）、前記キャリア輸送部（８）を含有する多孔性絶縁層（４２）、および前記触媒層（４３）は、前記第１電極（１１）側からこの順に積層され、
前記第１絶縁性基板（１０）、前記第２絶縁性基板（２０）、および前記セル間絶縁部（１５）に囲まれる空間には、キャリア輸送部（８）が設けられる、請求の範囲１〜３のいずれかに記載の湿式太陽電池モジュール（１）。
【請求項５】
隣接する２個の前記光電変換素子（３０）において、
一方の光電変換素子（３０）の前記第２電極（２１）は、他方の光電変換素子（３０）の前記第１電極（１１）と接する、請求の範囲１〜４のいずれかに記載の湿式太陽電池モジュール（１）。
【請求項６】
前記光電変換素子（３０）が、１個以上の第１光電変換素子（３０ａ）と、１個以上の第２光電変換素子（３０ｂ）とが交互に離間して配置され、
前記第１光電変換素子（３０ａ）および前記第２光電変換素子（３０ｂ）はいずれも、前記第１絶縁性基板（１０）上に、第１電極（１１）、光電変換部（４０）、および第２電極（２１）がこの順に積層されたものであり、
前記第１光電変換素子（３０ａ）の光電変換部（４０）は、光電変換層（４１）と、キャリア輸送部（８）と、触媒層（４３）とが前記第１電極（１１）側からこの順に積層されたものであり、
前記第２光電変換素子（３０ｂ）の光電変換部（４０）は、触媒層（４３）と、キャリア輸送部（８）と、光電変換層（４１）とが前記第１電極（１１）側からこの順に積層されたものである、請求の範囲１〜３のいずれかに記載の湿式太陽電池モジュール（１）。
【請求項７】
前記第１光電変換素子（３０ａ）と、該第１光電変換素子（３０ａ）に隣接する前記第２光電変換素子（３０ｂ）とは、前記第１電極（１１）または前記第２電極（２１）により電気的に直列接続される、請求の範囲６に記載の湿式太陽電池モジュール（１）。
【請求項８】
前記第２電極（２１）は、前記キャリア輸送部（８）に対して耐食性を有する材料からなる、請求の範囲１〜７のいずれかに記載の湿式太陽電池モジュール（１）。
【請求項９】
前記第２電極（２１）は、Ｔｉ、Ｎｉ、およびＡｕからなる群より選択された少なくとも１種の金属または該金属を少なくとも１種含む化合物、フッ素ドープ酸化錫、もしくはＩＴＯのうちのいずれかからなる、請求の範囲１〜８のいずれかに記載の湿式太陽電池モジュール（１）。
【請求項１０】
２個以上の前記光電変換素子（３０）の外周部であって、
前記第１絶縁性基板（１０）と前記第２絶縁性基板（２０）との間に、外周封止層（１９）が形成される、請求の範囲１〜９のいずれかに記載の湿式太陽電池モジュール（１）。
【請求項１１】
前記セル間絶縁部（１５）は、少なくともセル間封止部（１７）を含む、請求の範囲１〜１０のいずれかに記載の湿式太陽電池モジュール（１）。
【請求項１２】
前記セル間絶縁部（１５）は、セル間絶縁体（１６）およびセル間封止部（１７）からなる、請求の範囲１〜１１のいずれかに記載の湿式太陽電池モジュール（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿式太陽電池モジュールに関し、特に耐久性に優れた湿式太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光エネルギを直接電気エネルギに変換する太陽電池は、地球環境に与える負担が少ないことから、化石燃料に代わる次世代のエネルギ源として近年特に注目されている。現在実用化されている太陽電池は、結晶系シリコン基板を用いた太陽電池と、薄膜シリコン太陽電池との２つの形態のものが主流である。これら２つの形態のいずれの太陽電池においても、光電変換を高効率化することにより、発電出力当たりのコストを低減する努力が続けられている。【０００３】
しかしながら、結晶系シリコン基板を用いた太陽電池は、結晶系シリコン基板を作製するコストが高いため普及が困難であるという問題がある。一方、薄膜シリコン太陽電池は、その製造過程において多種の半導体製造用ガスや複雑な装置を用いる必要があるため、製造コストが高くなるという問題がある。よって、いずれの形態の太陽電池においても製造コストが高くなるという問題を解決することはできていないのが現状である。【０００４】
そこで、上記の２つの形態の太陽電池とは別のタイプの太陽電池として、湿式太陽電池が提案されている。特開平１−２２０３８０号公報（以下において「特許文献１」と記す）には、金属錯体の光誘起電子移動を応用した湿式太陽電池の一つである色素増感太陽電池が提案されている。当該色素増感太陽電池は、表面上に多孔質電極を形成したガラス基板と対極とを用意し、多孔質電極に光増感色素を吸着させて可視光領域に吸収スペクトルをもたせた光電変換層と、電解質層とを有する構造のものである。【０００５】
この色素増感太陽電池に対して透明な電極側から光電変換層に光を照射すると、光電変換層に含まれる光増感色素が光を吸収して電子を発生する。ここで発生した電子が一方の電極から外部電気回路を通って対向する電極に移動する。そして、移動した電子が電解質中のイオンにより運ばれて光電変換層に戻る。このような一連の電子移動により色素増感太陽電池から継続的に電気エネルギを取り出すことができる。【０００６】
また、特開２００８−１６３６９号公報（以下において「特許文献２」と記す）には、湿式太陽電池の他の事例として、量子ドット増感太陽電池が開示されている。この量子ドット増感太陽電池は、多孔性半導体層に担持されるものが色素ではなく無機材料の量子ドットである。量子ドット増感太陽電池を構成する光電変換素子（以下、単に「セル」と呼ぶこともある）の構造は、上記の特許文献１の色素増感太陽電池と同じ構造になっている。【０００７】
特開２００８−１６３５１号公報（以下において「特許文献３」と記す）は、上記の光電変換素子の複数を直列接続した色素増感太陽電池モジュールが提案されている。図１３は、特許文献３に示される色素増感太陽電池モジュールの構造を示す模式的な断面図である。【０００８】
特許文献３の色素増感太陽電池モジュール１０１は、図１３に示されるように、第１絶縁性基板１１０上に、第１電極１１１が形成され、その上に光電変換層１４１、多孔性絶縁層１４２、触媒層１４３、および第２電極１２１がこの順に形成されたものである。そして、複数の光電変換素子の間には、セル間を絶縁するためにセル間絶縁体１１６が設けられており、色素増感太陽電池モジュール内の光電変換素子の外周には、外周部１１９が設けられる。【０００９】
そして、隣接する２つの光電変換素子のうちの一方の光電変換素子の第２電極１２１が他方の光電変換素子の第１電極１１１と接することにより、隣接する光電変換素子が電気的に直列に接続された構造となっている。また、セル間絶縁体１１６上の第２電極１２１と、第２絶縁性基板１２０との間には、セル間封止部１１７が形成されており、このセル間封止部１１７の材料の一部が第２電極１２１に染み込んで、セル間絶縁体１１６に到達している。このセル間絶縁体１１６およびセル間封止部１１７により、電解質１０８が色素増感太陽電池モジュール内の各色素増感太陽電池に封止されている。【００１０】
この構造の色素増感太陽電池モジュール１０１は、セル間での短絡が生じさせることがなく、集積率を高めることができ、光電変換効率を向上させることができる構造である。このような色素増感太陽電池モジュール１０１は、第２電極１２１から第１電極１１１へと電流の流れる方向がＺ型をしていることから、Ｚ型の色素増感太陽電池モジュールとも呼ばれている。【００１１】
上記のＺ型の色素増感太陽電池モジュール以外の構造のものとして、たとえば特開２００５−２３５７２５号公報（以下において「特許文献４」と記す）には、Ｗ型の色素増感太陽電池モジュールが提案されている。なお、電子の流れる方向がＷの形をしていることからＷ型の色素増感太陽電池モジュールと呼ばれる。【００１２】
図１４は、特許文献４に示される色素増感太陽電池モジュールの構造を示す模式的な断面図である。【００１３】
特許文献４の色素増感太陽電池モジュール２０２は、図１４に示されるように、第１絶縁性基板２１０および第２絶縁性基板２２０の間に、第１光電変換素子２３０ａと、第２光電変換素子２３０ｂとがセル間絶縁部２１５を挟んで交互に設けられ、その最外には外周封止層２１９が形成された構造である。ここで、図１４に示される色素増感太陽電池モジュール２０２は、３個の第１光電変換素子２３０ａと２個の第２光電変換素子２３０ｂとが設けられている。【００１４】
ここで、第１光電変換素子２３０ａは、第１絶縁性基板２１０側から第１電極２１１、光電変換層２４１、電解質層２４２、触媒層２４３、第２電極２２１がこの順に積層されたものである。一方、第２光電変換素子２３０ｂは、第１絶縁性基板２１０側から第１電極２１１、触媒層２４３、電解質層２４２、光電変換層２４１、第２電極２２１がこの順に積層されたものである。すなわち、第１光電変換素子２３０ａと、第２光電変換素子２３０ｂとは、第１電極２１１と第２電極２２１との間を構成する各層が上下あべこべに形成された構造である。【００１５】
そして、第１光電変換素子２３０ａと第２光電変換素子２３０ｂとは、第１電極２１１または第２電極２２１のいずれか一方を共通して用いることにより、電気的に直列接続されている。【００１６】
また、特許文献４の色素増感太陽電池モジュールと類似の構造のＷ型の色素増感太陽電池モジュールとして、特開２００５−２２８６１４号公報（以下において「特許文献５」と記す）には、異なるタイプの光電変換素子を複数直列接続した色素増感太陽電池モジュールが提案されている。【００１７】
図１５は、特許文献５に示される色素増感太陽電池モジュールの構造を示す模式的な断面図である。特許文献５の色素増感太陽電池モジュール３０２は、図１５に示されるように、第２絶縁性基板３２０下に２セル分の大きさであって透明性の第２電極３２１と、１セル分の大きさであって透明性の第２電極３２１ａとが設けられている。２セル分の大きさの第２電極３２１には、１セル分の大きさの色素増感半導体電極３４１と、１セル分の大きさの光透過性を有する対向電極３４３とが設けられる。【００１８】
一方、第１絶縁性基板３１０上には、１セル分の大きさの第１電極３１１ａと、２セル分の大きさの第１電極３１１とが設けられる。当該１セル分の大きさの第１電極３１１ａは、第２絶縁性基板３２０上に形成された色素増感半導体電極３４１に対向して配置される。そして、隣接するセルの間には電解液３０８を封止するように隔壁３１６が形成されており、色素増感太陽電池モジュール３０２の外周には、液封止材３１９が形成される。【００１９】
このように図１５に示される色素増感太陽電池モジュールにおいて、隣接する光電変換素子は、光電変換部の上下があべこべに形成された構造である。このような構造の色素増感太陽電池モジュールでは、第２電極３２１ａおよび第１電極３１１ａから出力電圧が取り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開平１−２２０３８０号公報
【特許文献２】特開２００８−１６３６９号公報
【特許文献３】特開２００８−１６３５１号公報
【特許文献４】特開２００５−２３５７２５号公報
【特許文献５】特開２００５−２２８６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
特許文献３のＺ型の色素増感太陽電池モジュール１０１は、セル間封止部１１７が第２電極１２１に染み込んでセル間絶縁体１１６に到達する構造である（図１３）。しかしながら、第２電極１２１が触媒層１４３またはセル間絶縁体１１６との界面から剥離しやすい。このため、隣接する光電変換素子の電解質１０８の成分が、色素増感太陽電池モジュールの隣接する光電変換素子を移動して偏り、セル特性およびモジュール特性が低下するという問題があった。【００２２】
また、特許文献４および５の色素増感太陽電池モジュールはいずれも、隣接する光電変換素子（第１光電変換素子および第２光電変換素子）をセル間絶縁体により区画するＷ型の色素増感太陽電池モジュールである。【００２３】
たとえば図１４に示されるＷ型の色素増感太陽電池モジュールは、セル間絶縁部２１５と第１絶縁性基板２１０または第２絶縁性基板２２０との界面では剥離しにくい。一方、セル間絶縁部２１５と第１電極２１１または第２電極２２１との界面では剥離しやすい。そして、これらの界面で剥離が生じることにより、電解質の成分が偏り、色素増感太陽電池モジュールの特性が低下するという問題があった。【００２４】
上記のように、Ｚ型およびＷ型のいずれの構造の色素増感太陽電池モジュールにおいても、色素増感太陽電池モジュールを構成する各層の界面での剥離が生じ、これにより電解質の成分が偏り、色素増感太陽電池モジュールの特性が低下するという問題があった。【００２５】
本発明の湿式太陽電池モジュールは、上記のような現状に鑑みてなされたものであって、湿式太陽電池モジュール内の層間剥離をなくすことにより、耐久性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明者らは、色素増感太陽電池モジュールを構成する各層の界面で剥離することを防止するための手段について鋭意検討を重ねた。その結果、第１電極に貫通部を形成し、当該貫通部を貫通するようにセル間絶縁部を設けるという全く新規の手段により、セル間絶縁部と色素増感太陽電池モジュールを構成する各層と間での剥離の発生を抑制することを見出した。【００２７】
さらに、第１電極または第２電極に貫通部を形成することにより、色素増感太陽電池モジュールを構成する各層の界面の剥離を抑制するという手法は、Ｚ型の色素増感太陽電池モジュールのみならず、Ｗ型の色素増感太陽電池モジュールにおいても適用することができることが明らかとなった。【００２８】
ところで、湿式太陽電池は、上記の色素増感太陽電池以外の構造として、特許文献２に示されるような量子ドット増感太陽電池の構造のものもある。【００２９】
本発明者らは、上記の色素増感太陽電池を構成する第１電極または第２電極に対し貫通部を形成するという手法を、量子ドット増感太陽電池に対しても応用できるかを検討した。その結果、量子ドット増感太陽電池を構成する電極に貫通部を形成しても、量子ドット増感太陽電池を構成する各層の界面の剥離が生じにくくなることが判明した。このことから電極に貫通部を設けるという手法は、色素増感太陽電池のみならず、量子ドット増感太陽電池等の電解質を必要とする湿式太陽電池に適用できることが明らかとなった。【００３０】
すなわち、本発明の湿式太陽電池モジュールは、２個以上の光電変換素子が離間して配置され、第１絶縁性基板と第２絶縁性基板との間に挟持されるものであって、各光電変換素子は、第１電極と光電変換部と第２電極とで構成され、離間して狭持配置している光電変換素子の間にはセル間絶縁部が設けられ、第１電極または第２電極のうちの少なくとも一方には、貫通部が設けられ、貫通部にはセル間絶縁部の部材が充填され、第１絶縁性基板と第２絶縁性基板との間の少なくとも一部を第１電極または第２電極を介さずにセル間絶縁部により接続することを特徴とする。【００３１】
貫通部は、その内部にセル間絶縁部を構成する部材が充填されることが好ましい。
光電変換部は、セル間絶縁部と接することが好ましい。【００３２】
光電変換素子は、第１絶縁性基板上に、第１電極、光電変換部、および第２電極がこの順に積層されたものであり、光電変換部は、光電変換層、キャリア輸送部を含有する多孔性絶縁層、および触媒層からなり、光電変換層は、多孔性半導体層に色素が担持された層であり、光電変換層、キャリア輸送部を含有する多孔性絶縁層、および触媒層は、第１電極側からこの順に積層され、第１絶縁性基板、第２絶縁性基板、およびセル間絶縁部に囲まれる空間には、キャリア輸送部が設けられることが好ましい。【００３３】
隣接する２個の光電変換素子において、一方の光電変換素子の第２電極は、他方の光電変換素子の第１電極と接することが好ましい。【００３４】
光電変換素子は、１個以上の第１光電変換素子と、１個以上の第２光電変換素子とが交互に離間して配置され、第１絶縁性基板と第２絶縁性基板との間に挟持される湿式太陽電池モジュールであって、第１光電変換素子および第２光電変換素子はいずれも、第１絶縁性基板上に、第１電極、光電変換部、および第２電極がこの順に積層されたものであり、第１光電変換素子の光電変換部は、光電変換層と、キャリア輸送部を含有する多孔性絶縁層と、触媒層とが第１電極側からこの順に積層されたものであり、第２光電変換素子の光電変換部は、触媒層と、キャリア輸送部を含有する多孔性絶縁層と、光電変換層とが第１電極側からこの順に積層されたものであることが好ましい。【００３５】
第１光電変換素子と、該第１光電変換素子に隣接する第２光電変換素子とは、第１電極または第２電極により電気的に直列接続されることが好ましい。【００３６】
第２電極は、キャリア輸送部に対して耐食性を有する材料からなることが好ましい。
第２電極は、Ｔｉ、Ｎｉ、およびＡｕからなる群より選択された少なくとも１種の金属または該金属を少なくとも１種含む化合物、フッ素ドープ酸化錫、もしくはＩＴＯのうちのいずれかからなることが好ましい。【００３７】
２個以上の光電変換素子の外周部であって、第１絶縁性基板と第２絶縁性基板との間に、外周封止層が形成されることが好ましい。【００３８】
セル間絶縁部は、少なくともセル間封止部を含むことが好ましい。
セル間絶縁部は、セル間絶縁体およびセル間封止部からなることが好ましい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、湿式太陽電池モジュールを構成する各層間の剥離の発生を抑制することができ、耐久性に優れた湿式太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施の形態１の湿式太陽電池モジュールの模式的な断面図である。
【図２】第１絶縁性基板上に設けられる第１電極と絶縁部とを示す概略図である。
【図３】第２絶縁性基板上に設けられる第２電極と貫通部とを示す概略図である。
【図４】第２電極に貫通部を設ける前の実施の形態１の湿式太陽電池モジュールを、第２電極側から見たときの概略平面図である。
【図５】貫通部が設けられた後の第２電極を、第２電極の上面側から見たときの一例を示す概略平面図である。
【図６】貫通部が設けられた後の第２電極を、第２電極の上面側から見たときの一例を示す概略平面図である。
【図７】貫通部が設けられた後の第２電極を、第２電極の上面側から見たときの一例を示す概略平面図である。
【図８】実施の形態２の湿式太陽電池モジュールの模式的な断面図である。
【図９】実施の形態３の湿式太陽電池モジュールの模式的な断面図である。
【図１０】実施の形態４の湿式太陽電池モジュールの模式的な断面図である。
【図１１】実施の形態５の湿式太陽電池モジュールの模式的な断面図である。
【図１２】（Ａ）実施例の湿式太陽電池モジュールの第１絶縁性基板を第１電極側から見たときの概略平面図、および（Ｂ）第２絶縁性基板を第２電極側から見たときの概略平面図である。
【図１３】従来の色素増感太陽電池モジュールの模式的な断面図である。
【図１４】従来の色素増感太陽電池モジュールの模式的な断面図である。
【図１５】従来の色素増感太陽電池モジュールの模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明の湿式太陽電池モジュールは、第１電極または第２電極のうちの少なくとも一方に貫通部を備え、当該貫通部内にセル間絶縁部を構成する部材が充填されることを特徴とする。このようにセル間絶縁部を介して、第１絶縁性基板と第２絶縁性基板とを接触することにより、湿式太陽電池モジュールの耐久性を高めることができる。
【００４２】
上述のように第１電極または第２電極に貫通部を設けるという特徴は、Ｚ型の湿式太陽電池モジュールおよびＷ型の湿式太陽電池モジュールのいずれにも適応することができる。以下の実施の形態１および２にＺ型の湿式太陽電池モジュールを説明し、実施の形態３〜５にＷ型の湿式太陽電池モジュールを説明する。
【００４３】
本発明の湿式太陽電池モジュールの形態は、図１に示されるもののみに限られるものではなく、種々の変更をしても本発明の範囲に含まれる。なお、以下の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００４４】
＜湿式太陽電池モジュール＞
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の湿式太陽電池モジュールを示す概略断面図である。本実施の形態の湿式太陽電池モジュールは、図１に示されるように、Ｚ型の湿式太陽電池モジュール１であり、第１絶縁性基板１０と第２絶縁性基板２０との間に２個以上の光電変換素子３０が離間して挟持されており、その外周には外周封止層１９が形成された構造のものである。当該光電変換素子３０は、第１絶縁性基板１０上に、第１電極１１、光電変換部４０、および第２電極２１がこの順に積層して構成される。
【００４５】
ここで、隣接する２個の光電変換素子３０の光電変換部４０同士の間には、セル間絶縁部１５が設けられており、当該セル間絶縁部１５は、第２電極２１に設けられる貫通部５０を貫通して、第２絶縁性基板２０に接している。ここで、セル間絶縁部１５は、セル間封止部１７およびセル間絶縁体１６からなるものである。また、第１絶縁性基板１０および第２絶縁性基板２０に挟まれた空間であって、セル間絶縁部１５により区切られた空間にキャリア輸送部８が設けられる。
【００４６】
上記の光電変換部４０は、光電変換層４１、キャリア輸送部を含有する多孔性絶縁層４２、および触媒層４３からなるものであり、光電変換層４１、多孔性絶縁層４２、および触媒層４３は、第１電極１１側からこの順に積層されることを特徴とする。ここで、光電変換層４１は、多孔性半導体層に色素が担持されたものであり、湿式太陽電池が量子ドット増感太陽電池の場合には、多孔性半導体層に無機材料を用いた量子ドットが担持されたものである。ここでは、色素増感太陽電池で説明をしているので、色素を担持したものを説明する。
【００４７】
以下に、実施の形態１の湿式太陽電池モジュールを構成する各構成部材を説明する。
＜第１絶縁性基板、第２絶縁性基板＞
本実施の形態において、第１絶縁性基板１０および第２絶縁性基板２０は、２個以上の光電変換素子３０を支持するために設けられるものであり、湿式太陽電池モジュールの受光面および非受光面に形成されるものである。
【００４８】
ここで、外光を光電変換素子３０内に取り込むために、第１絶縁性基板１０および第２絶縁性基板２０のうち、湿式太陽電池モジュール１の受光面となる側には透光性のものを用いる。すなわち、第１絶縁性基板１０および第２絶縁性基板２０のうちの少なくとも一方は透光性のものを用いることを特徴とする。
【００４９】
ここで、光電変換部４０を構成する光電変換層４１は、第１絶縁性基板１０側に設けられるため、第１絶縁性基板１０を透光性のものにして、第１絶縁性基板１０側の面を湿式太陽電池モジュールの受光面とすることが好ましい。このように第１絶縁性基板１０側の面を湿式太陽電池モジュールの受光面とすることにより、湿式太陽電池モジュールに取り込まれる光のロスを抑制することができる。
【００５０】
第１絶縁性基板１０および第２絶縁性基板２０に用いられる材料は、多孔性半導体層を形成するときのプロセス温度に対する耐熱性を有し、かつ絶縁性を有するものであれば特に限定することなく、いかなる材料のものをも用いることができ、たとえばガラス基板、可撓性フィルム等の耐熱性樹脂板、セラミック基板等を用いることができる。
【００５１】
第１絶縁性基板１０および第２絶縁性基板２０に用いられる材料は、多孔性半導体層にエチルセルロースを含有したペーストを用いる場合、５００℃程度の耐熱性を有するものを用いることが好ましく、多孔性半導体層にエチルセルロースを含有しないペーストを用いる場合、１２０℃程度の耐熱性を有するものを用いることが好ましい。
【００５２】
また、第１絶縁性基板１０および第２絶縁性基板２０は、キャリア輸送部中の溶媒が揮発するのを防止するという観点から、透湿性の低い材料を用いることが好ましい。また、第１絶縁性基板１０または第２絶縁性基板２０の表裏の面のうちの一方の面をＳｉＯ2等の透湿性の低い材料でコーティングすることがより好ましく、第１絶縁性基板１０または第２絶縁性基板２０の両面に対し、ＳｉＯ2等の透湿性の低い材料でコーティングすることがさらに好ましい。
【００５３】
＜第１電極＞
本実施の形態において、第１電極１１は、光電変換層４１で発生した電子を外部回路に輸送するために設けられるものである。第１電極１１に用いられる材料としては、透明導電性金属酸化物、金属、カーボン等を用いることが好ましく、これらの材料の中でも透明性を有するという観点から、透明導電性金属酸化物を用いることがより好ましい。なお、上記の金属およびカーボンのように透明性を有しない材料を用いる場合、これらの材料が光透過性を有するように薄膜化して用いることが好ましい。
【００５４】
ここで、第１電極１１に用いられる透明導電性金属酸化物としては、ＩＴＯ（インジウム−スズ複合酸化物）；フッ素ドープされた酸化スズ；ボロン、ガリウムまたはアルミニウムがドープされた酸化亜鉛；ニオブまたはタンタルがドープされた酸化チタン等を挙げることができる。
【００５５】
また、第１電極１１に用いられる金属としては、金、銀、アルミニウム、インジウム等を挙げることができる。なお、金属の中でも電解液に腐食されやすい金属を用いる場合、キャリア輸送部と接触する第１電極１１に耐腐食性材料をコーティングすることが好ましい。また、第１電極１１に用いられるカーボンとしては、カーボンブラック、カーボンホイスカー、カーボンナノチューブ、フラーレン等を挙げることができる。
【００５６】
第１電極１１の膜厚は、０．０２μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。第１電極１１の膜厚が０．０２μｍ未満であると、湿式太陽電池モジュールの導通を十分に確保することができない虞があり、第１電極１１の膜厚が５μｍを超えると、第１電極１１の膜抵抗が大きくなる虞がある。
【００５７】
第１電極１１の膜抵抗は、湿式太陽電池モジュールの出力を高めるという観点から低いほど好ましく、たとえば４０Ω／ｓｑ以下であることが好ましい。
【００５８】
このような第１電極１１は、図１に示されるように、第１絶縁性基板１０上に複数の第１電極１１が互いに分離して設けることができる方法であれば、従来公知の方法により形成することができ、たとえばスパッタ法、スプレー法等により形成することができる。
【００５９】
このような複数の第１電極１１は、パターン状に形成してもよいし、分割されていない導電層を１層形成した上で、導電層の一部を除去することにより複数の第１電極１１に分割してもよい。
【００６０】
第１電極１１をパターン状に形成する方法としては、従来公知のいかなる方法をも用いることができ、たとえばメタルマスク、テープマスクを用いて形成する方法、フォトリソグラフィ法等を挙げることができる。
【００６１】
一方、導電層の一部を除去することにより複数の第１電極１１を形成する方法としては、従来公知の物理的手法および化学的手法のいずれをも用いることができる。物理的手法としては、たとえばレーザスクライブ、サンドブラスター等を挙げることができ、化学的手法としてはたとえば溶液エッチング等を挙げることができる。
【００６２】
＜第２電極＞
本実施の形態において、第２電極２１は、隣接する２個の光電変換素子３０のうちの一方の光電変換素子３０の触媒層４３と、他方の光電変換素子３０の第１電極１１とを電気的に接続するために設けられるものである。
【００６３】
このような第２電極２１には、導電性を有するものであれば特に限定することなくいかなるものを用いてもよいが、導電性が高い金属または透明導電材料を用いることが好ましい。ただし、キャリア輸送部に腐食性の高いハロゲン系の酸化還元種を用いる場合、第２電極２１には耐食性を有する材料を用いることが好ましい。このように第２電極２１に耐食性を有する材料を用いることにより、第２電極２１の長期の安定性を確保することができる。このような耐食性を有する材料としては、たとえばＴｉ、Ｔａ等の高融点金属を挙げることができる。
【００６４】
第２電極２１に用いられる材料は、上記のような耐食性を有する材料に限られるわけではなく、たとえばＴｉ，Ｎｉ，Ａｕまたはこれらの金属の化合物（合金を含む）からなる群より選択された１種以上のもの、または、透明導電膜材料を用いることができる。第２電極２１に用いる透明導電膜材料は、酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（Ｆ：ＳｎＯ2）等を挙げることができる。
【００６５】
ただし、第２電極２１は、隣接する光電変換素子３０のキャリア輸送部８と接触するため、カーボン類や白金族といった酸化還元を促進する材料を用いることは好ましくない。この理由は、第２電極２１がキャリア輸送部８と接触することにより、酸化還元反応が起こり、内部短絡を生じる虞があるためである。
【００６６】
第２電極２１は、多孔性半導体層に色素を吸着させるタイミングにより、好ましい形状が異なり、たとえば第２電極２１を形成してから多孔性半導体層に色素を吸着させる場合、多孔性半導体層が色素を吸着し易いように、第２電極２１は多数の孔を有する網状に形成することが好ましい。一方、多孔性半導体層に色素を吸着させてから多孔性絶縁層上に第２電極２１を形成する場合、第２電極２１は特に限定されることなくいかなる形状であってもよい。第２電極２１を形成する方法としては、たとえば電子ビーム蒸着、スパッタ、ＣＶＤ、スクリーン印刷等を挙げることができる。
【００６７】
＜セル間絶縁部＞
本実施の形態において、セル間絶縁部１５は、（ａ）隣接する光電変換素子３０の間をキャリア輸送部中の酸化還元種が移動することを阻止するため、（ｂ）同一の光電変換素子３０内の第１電極１１と第２電極２１とが接触することにより、内部短絡が生ずることを防止するため、および（ｃ）隣接する光電変換素子３０の各第１電極１１が相互に接触することにより内部短絡が発生することを防止するために設けられるものである。
【００６８】
このようなセル間絶縁部１５は、絶縁材料により形成されるものであって、隣接する第１電極１１の相互間の第１絶縁性基板１０の表面（すなわち絶縁部５）から第２電極２１の貫通部５０を貫通し、第２絶縁性基板２０に接触するように設けられる。すなわち、セル間絶縁部１５は、第１電極１１、第２電極２１、第１絶縁性基板１０、および第２絶縁性基板２０と接触するように形成される。
【００６９】
隣接する光電変換素子３０の間をキャリア輸送部中の酸化還元種が移動することを阻止することについてさらに説明すると、本実施の形態の湿式太陽電池モジュールは、図１に示されるように、第１電極１１が複数存在し、これらは異なる電位を持つ。このため、隣接する光電変換素子３０の間でのキャリア輸送部８の酸化還元種が移動するという問題がある。そこで、セル間絶縁部１５を用いて各光電変換素子３０を区画することにより、隣接する光電変換素子３０の間のキャリア輸送部中の酸化還元種の移動を抑止し、酸化還元種が偏ることを防止することができる。
【００７０】
このようなセル間絶縁部１５は、図１に示されるように、少なくともセル間封止部１７を有するものであり、セル間絶縁体１６およびセル間封止部１７からなることが好ましい。
【００７１】
セル間絶縁部１５を形成する方法としては、第１絶縁性基板１０上に半導体粒子を含有するペーストを塗布した後に、当該ペーストを焼成することによりセル間絶縁体１６を形成し、当該セル間絶縁体１６上にセル間封止部１７を形成する方法を挙げることができる。半導体粒子を含有するペーストを塗布する方法としては、スクリーン印刷法、インクジェット法等を挙げることができる。
【００７２】
このようなセル間絶縁部１５は、酸化還元種がセル間絶縁部１５を通過できない程度に緻密な膜であればその形態は特に限定されることなく、いかなる形状であってもよい。ここでの緻密な膜とは、たとえば独立気泡の多孔体等を挙げることができる。以下に、セル間絶縁部１５を構成するセル間絶縁体１６およびセル間封止部１７を説明する。
【００７３】
（セル間絶縁体）
セル間絶縁体１６は、高抵抗材料を用いることが好ましく、無機酸化物を用いることがより好ましい。このような無機酸化物としては、たとえば酸化ケイ素、酸化ホウ素、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化ビスマス、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム等を挙げることができる。
【００７４】
（セル間封止部）
セル間封止部１７は、隣接する光電変換素子３０の間のキャリア輸送部に含まれる酸化還元種の移動を阻止するために設けられるものであり、セル間絶縁体１６上に第２絶縁性基板２０と接するように設けられるものである。よって、セル間封止部１７は、キャリア輸送部中の酸化還元種がセル間封止部１７内を通過できない程度に緻密な膜であることが好ましい。
【００７５】
このようなセル間封止部１７は、セル間絶縁体１６、第２電極２１、および第２絶縁性基板２０をそれぞれ接着により貼り合わせて固定される。このようにセル間封止部１７を設けることにより、第２電極２１と第２絶縁性基板２０との間、およびセル間絶縁体１６と第２絶縁性基板２０との間を封止することができる。
【００７６】
セル間封止部１７を構成する材料は、第２電極２１、第２絶縁性基板２０およびセル間絶縁体１６の接点を十分に確保するという観点、およびこれらの接点での密着性が良好な絶縁材料であるという観点から、感光性樹脂、熱硬化性樹脂等を用いることが好ましい。このような材料を用いることにより、貫通部５０の形状にとらわれることなく、貫通部５０にセル間絶縁部１５を充填して形成することができる。
【００７７】
セル間封止部１７を形成する方法としては、従来公知のいかなる方法をも用いることができ、たとえばスクリーン印刷法、インクジェット法等を挙げることができる。このような方法を用いてセル間封止部１７を形成する場合、感光性樹脂を塗布してから光を照射して感光性樹脂を固めることによりセル間封止部１７を形成してもよいし、熱硬化性樹脂を塗布してから加熱して熱硬化性樹脂を固めることにより、セル間封止部１７を形成してもよい。
【００７８】
このように感光性樹脂または熱硬化性樹脂を塗布して、貫通部５０に流れ込ませた後に、これらを硬化してセル間封止部１７を形成することにより、貫通部５０内にセル間封止部１７を充填することができる。
【００７９】
＜外周封止層＞
本実施の形態において、外周封止層１９は、（ａ）湿式太陽電池モジュールに作用する落下物や応力（衝撃）を吸収するため、（ｂ）長期にわたる使用時において湿式太陽電池モジュールに作用するたわみ等の変形を吸収するため、（ｃ）キャリア輸送部の電解液の揮発を抑制するため、および（ｄ）湿式太陽電池モジュール内に水等の浸入を防止するために設けられることが好ましい。
【００８０】
このような外周封止層１９を構成する材料としては、ホットメルト樹脂（たとえばアイオノマー樹脂）、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイソブチレン系樹脂、ガラスフリット等の材料のうちの１種または２種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、外周封止層１９の層構成は、１層のみに限られるものではなく、２層以上を積層して構成してもよい。ただし、キャリア輸送部を構成する溶媒にニトリル系溶剤、またはカーボネート系溶剤を使用する場合、シリコーン樹脂、ホットメルト樹脂、ポリイソブチレン系樹脂、ガラスフリット等を用いることが特に好ましい。
【００８１】
外周封止層１９を構成する材料にシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、およびガラスフリットを使用する場合、ディスペンサーにより外周封止層１９のパターンを形成することができる。一方、外周封止層１９を構成する材料にホットメルト樹脂を使用する場合、シート状のホットメルト樹脂にパターニングした穴を開けることにより、外周封止層１９のパターンを形成することができる。
【００８２】
また、外周封止層１９の層方向の厚さは、光電変換素子を構成する各層の膜厚に応じて適宜設定すればよい。
【００８３】
＜光電変換層＞
本実施の形態において、光電変換層４１は、一般には光電変換層４１に含まれる色素が光を吸収して電子を発生させる層であり、たとえば多孔性半導体層に色素が担持されることにより形成される。以下に、光電変換層を構成する多孔性半導体層、および色素を説明する。
【００８４】
（多孔性半導体層）
本実施の形態において、多孔性半導体層は、従来公知の半導体を１種または２種以上を組み合わせて構成されるものであり、従来公知のいかなる形態で形成していてもよく、たとえば粒子状、または膜状に形成することができる。ただし、光を効率よく光電変換層に取り込むという観点から、多孔性半導体層は膜状に形成することが好ましい。
【００８５】
このような多孔性半導体層を構成する半導体としては、たとえば酸化チタン、酸化亜鉛等の半導体を１種類または２種類以上組み合わせて用いることができる。中でも、変換効率、安定性、および安全性の観点から、酸化チタンを用いることが好ましい。
【００８６】
ここで、多孔性半導体層を第１電極１１上に膜状に形成する方法としては、従来公知の方法を用いることができ、たとえば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を用いて塗布した上で、塗布したペーストを焼成する方法を挙げることができる。これらの多孔性半導体層の形成方法の中でも、厚膜化のしやすさ、および製造コスト低減の観点から、スクリーン印刷法を用いることが好ましい。
【００８７】
また、多孔性半導体層の膜厚は、特に限定することなくいかなる膜厚であってもよいが、光電変換層４１の変換効率を高めるという観点から、５〜５０μｍ程度の膜厚であることが好ましい。
【００８８】
また、多孔性半導体層により多くの色素を吸着させるという観点から、多孔性半導体層の比表面積は大きなものが好ましく、その比表面積は１０ｍ2／ｇ〜２００ｍ2／ｇであることがより好ましい。このように多孔性半導体層の比表面積を高めて、多孔性半導体層に多くの色素を吸着させることにより、光電変換層４１の変換効率を高めることができる。なお、本明細書において、比表面積とはＢＥＴ吸着法により測定した値である。
【００８９】
また、多孔性半導体層を構成する半導体粒子としては、市販されているもののうち適当な平均粒径のものを用いることが好ましく、たとえば１ｎｍ〜５００ｎｍ程度の平均粒径を有する単一又は化合物の半導体粒子を用いることがより好ましい。
【００９０】
このような多孔性半導体層の乾燥および焼成は、使用する第１絶縁性基板の材料、および半導体粒子の種類により、温度、時間、雰囲気等の条件を適宜調整して行なわれる。このような乾燥および焼成の温度は、５０〜８００℃程度であることが好ましく、このような乾燥及び焼成は、単一の温度で１回のみ行なってもよいし、温度を変化させて２種以上の温度で２回以上行なってもよい。また、乾燥および焼成の時間は、１０秒〜４時間程度であることが好ましく、乾燥および焼成の雰囲気は、大気中または不活性ガス雰囲気であることが好ましい。
【００９１】
（色素）
本実施の形態において、多孔性半導体層に吸着される色素は、光増感剤として機能するものであり、種々の可視光領域および／または赤外光領域に吸収を持つものを用いることができる。また、多孔性半導体層に色素を強固に吸着させるという観点から、色素の分子にはインターロック基を有するものを用いることが好ましい。
【００９２】
このようにインターロック基を有する色素を用いることにより、多孔性半導体層と色素との接触面にインターロック基が介在し、励起状態の色素と多孔性半導体層を構成する半導体の伝導帯との間に電気的結合を形成することができ、これにより多孔性半導体層と色素との間の電子移動を容易にすることができる。
【００９３】
このようなインターロック基としては、カルボキシル基、アルコキシ基、ヒドロキシル基、スルホン基、エステル基、メルカプト基、ホスホニル基等を挙げることができる。これらの中でもカルボキシル基、ヒドロキシル基、スルホン基、およびホスホニル基をインターロック基として有する色素を用いることが好ましく、さらに好ましくはカルボキシル基を有する色素を用いることである。
【００９４】
このようなインターロック基を有する色素としては、たとえばルテニウムビピリジン系色素、アゾ系色素、キノン系色素、キノンイミン系色素、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、ポリフィリン系色素、フタロシアニン系色素、インジゴ系色素、ナフタロシアニン系色素等を挙げることができる。
【００９５】
多孔性半導体層に色素を吸着させる方法としては、第１電極１１上に多孔性半導体層を形成したものを、色素を溶解した溶液（以下においては「色素吸着用溶液」とも称する）に浸漬する方法が挙げられる。
【００９６】
ここで、色素吸着用溶液に用いられる溶媒は、色素を溶解することができるものであればどのようなものであってもよく、アルコール類、ケトン類、エーテル類、窒素化合物類、ハロゲン化脂肪族炭化水素、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、エステル類、水等を挙げることができる。また、これらの溶媒を２種以上混合して用いてもよい。
【００９７】
ここで、アルコール類としてはエタノールを用いることができる。ケトン類としてはアセトンを用いることができ、エーテル類としてはジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等を用いることができる。窒素化合物類としてはアセトニトリル、ハロゲン化脂肪族炭化水素としてはクロロホルム、脂肪族炭化水素としてはヘキサン、芳香族炭化水素としてはベンゼン、エステル類としては酢酸エチル、酢酸ブチル等をそれぞれ挙げることができる。
【００９８】
この色素吸着用溶液中の色素濃度は、使用する色素及び溶媒の種類により適宜調整することができるが、吸着機能を向上させるためにはできるだけ高濃度である方が好ましく、たとえば１×１０-5ｍｏｌ／Ｌ以上の濃度であることが好ましい。
【００９９】
＜多孔性絶縁層＞
本実施の形態において、多孔性絶縁層４２は、光電変換層４１と触媒層４３との電気的な接続を阻止するために設けることができる。このような多孔性絶縁層４２は、光電変換層４１と触媒層４３とが接触しないように光電変換層４１上に隙間なく多孔性絶縁層４２を形成することが好ましい。
【０１００】
また、光電変換層４１と触媒層４３との電気的な接続を阻止するという観点から、多孔性絶縁層４２には高抵抗材料を用いることが好ましく、高抵抗材料の中でも酸化物半導体を用いることがより好ましい。酸化物半導体の中でも酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、および酸化チタンからなる群より選択される１種または２種以上を組み合わせたものを用いることがさらに好ましい。
【０１０１】
多孔性絶縁層４２は、キャリア輸送部中の酸化還元種（電解質）を内部に取り込み、かつ酸化還元種（電解質）を移動させるという観点から、内部に連続気泡を有する多孔体であることが好ましい。
【０１０２】
また、光電変換層４１と触媒層４３との電気的な接続を阻止する手法としては、光電変換層４１と触媒層４３との接触面積を低下させることも挙げられる。この光電変換層４１と触媒層４３との接触面積を低下させる場合、多孔性絶縁層４２の表面積を減少させることが好ましい。多孔性絶縁層４２の表面積を減少させる方法としては、多孔性絶縁層の材料となる微粒子の表面の凹凸を減少させる方法、多孔性絶縁層の材料となる微粒子のサイズを大きくする方法などを挙げることができる。
【０１０３】
多孔性絶縁層４２は、光電変換素子の発光効率を高めるという観点から屈折率が高い材料を用いることが好ましい。このように多孔性絶縁層４２に屈折率が高い材料を用いることにより、光電変換層４１を透過した外光を反射して再度光電変換層４１に入射させることができる。
【０１０４】
多孔性絶縁層４２は、半導体粒子を含有するペーストを塗布した上で、焼成することにより形成することができる。半導体粒子を含有するペーストを塗布する方法としては、スクリーン印刷法、インクジェット法等を挙げることができる。なお、多孔性絶縁層４２の膜厚が薄すぎる場合、２回以上の膜形成工程を行なうことにより多孔性絶縁層４２を厚膜化し、これにより光電変換層４１と触媒層４３との接触を回避することができる。
【０１０５】
＜触媒層＞
本実施の形態において、触媒層４３は、多孔性絶縁層４２中に含有されるキャリア輸送部（酸化還元種）の反応を促進するために設けることができる。このような触媒層４３の形成方法は特に限定されないが、たとえば電子ビーム蒸着、スパッタ等を用いることが好ましい。
【０１０６】
また、触媒層４３は、多孔性半導体層に色素を吸着させるタイミングによって好ましい形状が異なる。すなわち、多孔性半導体層に色素を吸着させた後に、触媒層４３を形成する場合、触媒層４３の形状は特に限られることなくいかなる形状であってもよい。一方、多孔性半導体層に色素を吸着させる前に触媒層４３を形成する場合、多孔性半導体層が色素を吸着しやすいように、触媒層４３は網状のように多数の孔を有する形状であることが好ましい。また、酸化還元種との接触面積を大きくするという観点から、触媒層４３の形状は多孔体であることが好ましい。
【０１０７】
触媒層４３を構成する材料は、Ｆｅ、Ｃｏおよび白金族であるＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔといった８族元素、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン等のカーボン類、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（Ｈ）を用いることができる。ただし、キャリア輸送部に腐食性の高いハロゲン系の酸化還元種を用いる場合、長期安定性の観点から、触媒層４３にはカーボン化合物または白金のような耐食性の高い材料を用いることが好ましい。
【０１０８】
＜貫通部＞
本実施の形態において、貫通部５０は、第１絶縁性基板１０と第２絶縁性基板２０とがセル間絶縁部１５を介して接触するように第２電極２１に設けることができる。本実施の形態において、貫通部５０は、第２電極２１を部分的に除去することにより形成される。なお、本実施の形態の湿式太陽電池モジュールでは、第２電極２１に貫通部５０が設けられているが、本発明の湿式太陽電池モジュールは、光電変換素子３０に含まれる、第１電極１１または第２電極２１のうちのいずれか一方もしくは両方に貫通部５０を設けることを特徴とする。
【０１０９】
従来の色素増感太陽電池モジュールは、図１３に示されるように、第２電極１２１に貫通部が設けられていなかった。このため、多孔性である第２電極１２１にセル間封止部１１７を構成する材料を染み込ませることにより、第２電極１２１を介してセル間絶縁体１１６とセル間封止部１１７とを接続した。すなわち、セル間絶縁体１１６およびセル間封止部１１７により、第１絶縁性基板１１０と第２絶縁性基板１２０とを接続していた。
【０１１０】
しかしながら、図１３の色素増感太陽電池モジュールでは、第２電極１２１を介してセル間絶縁体とセル間封止部とを、化学的な結合ではなく、物理的な接触しているのみで接続されていた。このため、第１絶縁性基板１１０と第２絶縁性基板との密着力および接着力が十分ではなかった。したがって、セル間絶縁体１１６およびセル間封止部１１７が、第２電極１２１と接している部位での界面で剥離しやすかった。この界面で剥離することにより、セル間の電解液がセル間を行き来し、色素増感太陽電池モジュールの性能が劣化しやすかった。
【０１１１】
ところで、本実施の形態の湿式太陽電池モジュールにおいて、第２電極２１は、貫通部が存在しているために、光電変換部４０やセル間絶縁体１６等と接する構造となる。第２電極２１と光電変換部４０との接続は、多孔性絶縁層４２や触媒層４３のような多孔性の材質の上に、第２電極２１を形成している。このため、光電変換部４０と第２電極２１とを物理的に接触させていることになる。これにより光電変換部４０、すなわち多孔性絶縁層４２や触媒層４３と第２電極２１とが接着している。さらに、第２電極２１は、予め形成されている貫通部を介してセル間絶縁体１６と接している。このようにすることにより、セル間封止部１７は、貫通部を介することにより直接セル間絶縁体１６と一体化することができる。
【０１１２】
本発明のように貫通部５０内にセル間封止部１７を設けることにより、セル間封止部１７はセル間絶縁体１６と一体化されるので、第２電極２１と接している部位、すなわち光電変換部４０およびセル間封止部１７等との界面で剥離することを抑制することができる。特に、第２電極２１とセル間封止部１７との界面で剥離が生じないことにより、セル間同士の電解液の流動を抑えることができ、もってセル性能が劣化しにくく、耐久性に優れた湿式太陽電池モジュールを提供することができる。
【０１１３】
本実施の形態において、第１電極１１は、第１絶縁性基板１０上に絶縁部５を挟んで離間して複数形成されるのに対し、第２電極２１は、第２絶縁性基板２０上に貫通部５０を挟んで離間して複数形成されるわけではない。つまり、貫通部５０は、第２電極２１の一部のみが除去されて第２電極２１の電気的な導通が保たれるように形成されるものである。図１における貫通部５０は、部分的に第２電極２１を構成する材料が除去されていることを示しているに過ぎず、第２電極２１が離間していることを示すものではない。
【０１１４】
第１電極１１の間の絶縁部５は、隣接する光電変換素子３０の絶縁を確保するために形成されるものであるため、本発明における「貫通部」とは異なるものである。ここで、本発明における「絶縁部」と「貫通部」との相違は、残留部が形成されるか否かの点であり、この相違を以下の図２および図３を用いて説明する。
【０１１５】
図２は、第１絶縁性基板上に設けられる第１電極と絶縁部とを示す概略図であり、図３は、第２絶縁性基板上に設けられる第２電極と貫通部とを示す概略図である。
【０１１６】
本実施の形態における絶縁部５は、第１絶縁性基板１０上に形成される複数の第１電極１１の各第１電極１１を絶縁するために設けられるものである。よって、絶縁部５は、図２に示されるように、第１電極１１を完全に分離するように設けられる。
【０１１７】
一方、本実施の形態における貫通部５０は、セル間絶縁部１５が第２絶縁性基板２０に接するために、第２電極２１に設けられるものである。ただし、図３に示されるように、第２電極２１が貫通部５０により分断されることを防止するために残留部５１が設けられる。
【０１１８】
このように残留部５１を設けることにより、第２電極２１が分断されることがないため、光電変換素子の電気的な接続が断線されることがない。
【０１１９】
図４は、第２電極に貫通部を設ける前の湿式太陽電池モジュールを、第２電極側から見たときの概略平面図である。
【０１２０】
実施の形態１の湿式太陽電池モジュールを第２絶縁性基板を除いた上で上面から見ると、図４に示されるように、第１電極１１上に第２電極２１が設けられており、第２電極２１の周囲には外周封止層１９が設けられている。そして、第２電極２１のうちの点線で示した領域の下部には、セル間絶縁体１６が形成され、当該セル間絶縁体１６上の第２電極２１の一部を除去することにより、貫通部５０が形成される。
【０１２１】
貫通部５０を形成する方法は、第２電極２１の一部を除去することができる方法であれば従来公知の方法を用いることができ、たとえば、レーザにより第２電極２１を除去する方法、機械的な針により第２電極２１を除去する方法、フォトリソグラフィを用いて第２電極２１を除去する方法、ドライエッチングまたはウェットエッチングすることにより第２電極２１を除去する方法等が挙げられる。フォトリソグラフィおよびエッチングでは、所望のマスクパターンを施してから、第２電極２１を除去したい箇所のみを露出した後に、エッチング処理を行なうことにより、第２電極２１を除去することができる。
【０１２２】
第２電極２１に形成される貫通部の大きさは、第１絶縁性基板１０と第２絶縁性基板２０とがセル間絶縁部１５を介して接触できる程度の断面を有するものであればよい。
【０１２３】
図５〜図７は、図４で示される第２電極２１に対し貫通部５０を設けた後であって、第２絶縁性基板２０を貼り合せる前の湿式太陽電池モジュールを、第２電極２１側から見たときの一例を示す概略平面図である。実施の形態１の湿式太陽電池モジュールを第２絶縁性基板を除いた上で上面から見ると、図５〜図７に示されるような貫通部５０を形成することが好ましい。なお、当該貫通部５０の形状および大きさはあくまで一例に過ぎない。
【０１２４】
図５に示されるように、第２電極２１の一部には、セル間絶縁体１６が露出するように貫通部５０が形成される。なお、第２電極２１は、隣接する光電変換素子の間の電気的な接続が必要なため、残留部５１を有することが好ましい。
【０１２５】
また、後述する実施の形態２の湿式太陽電池モジュールにおいて説明するが、図８に示されるように、外周封止層１９の直下の第１電極１１の部分に貫通部５０を設けてもよい。このような位置に貫通部５０を設けることにより、第１絶縁性基板１０と第２絶縁性基板２０とのセル間絶縁部１５を介した接続をより確実にすることができる。
【０１２６】
＜キャリア輸送部＞
本実施の形態において、キャリア輸送部８は、イオンを輸送することができる導電性材料により構成され、第１絶縁性基板１０および第２絶縁性基板２０の間に充填することにより設けられる他、多孔性絶縁層４２にも含まれるものである。このような導電性材料としては、たとえば電解液、高分子電解質等のイオン導電体を挙げることができるが、酸化還元性電解質を含むイオン導電体を用いることが好ましい。このような酸化還元性電解質としては、たとえば鉄系、コバルト系など金属類、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン化合物を挙げることができ、中でもヨウ素が一般的によく用いられる。なお、電解液の揮発が問題となる場合は、溶媒の代わりに溶融塩を用いてもよい。
【０１２７】
酸化還元種としてヨウ素を用いる場合、電池等に使用することができるものであれば特に限定されることなくいかなるものをも用いることができるが、金属ヨウ化物とヨウ素との組み合わせたものを用いることが好ましい。ここで、この金属ヨウ素としては、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化カルシウム等を挙げることができる。また、上記の酸化還元種にジメチルプロピルイミダゾールアイオダイドといったイミダゾール塩を混入してもよい。
【０１２８】
また、キャリア輸送部に用いられる溶媒としては、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、エタノール等のアルコール類、その他、水や非プロトン極性物質等を用いることができる。その中でも、カーボネート化合物およびニトリル化合物を用いることが好ましく、これらの溶媒の２種類以上を混合して用いてもよい。キャリア輸送部が液体のものである場合、単に電解液と呼ぶこともあり、電解液に含まれる成分のことを電解質と呼ぶこともある。電解質の濃度は、用いる電解質の種類により異なるが、０．０１〜１．５ｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。
【０１２９】
＜Ｚ型の湿式太陽電池モジュールの製造方法＞
図１のＺ型の湿式太陽電池モジュールの製造方法は、第１絶縁性基板１０上に、複数の第１電極１１を離間して形成する工程と、離間して設けられた複数の第１電極１１の相互の間にセル間絶縁体１６を形成する工程と、上記の各第１電極１１上に、色素を担持した多孔性半導体層からなる光電変換層４１と、キャリア輸送部を含有する多孔性絶縁層４２と、触媒層４３とからなる光電変換部４０を形成する工程と、光電変換部４０からセル間絶縁体１６を越えて、隣接する第１電極１１上に第２電極２１を形成する工程と、第２電極２１に貫通部５０を形成する工程と、セル間絶縁体１６上に形成される貫通部５０を介して未硬化樹脂材料を備え、第２絶縁性基板２０を未硬化樹脂材料の上に載置した後、未硬化樹脂材料を硬化させてセル間封止部１７を形成すると同時に第２絶縁性基板２０を固定する工程と、第１絶縁性基板１０および第２絶縁性基板２０の間の外周に外周封止層１９を形成する工程とを備える。
【０１３０】
（実施の形態２）
図８は、実施の形態２の湿式太陽電池モジュールを示す概略断面図である。本実施の形態の湿式太陽電池モジュールは、図８に示されるように、Ｚ型の湿式太陽電池モジュールであり、外周封止層１９の直下の第１電極１１に貫通部５０を形成すること以外は、実施の形態１の湿式太陽電池モジュールと同様のものである。
【０１３１】
このように外周封止層１９の直下に貫通部５０を設けることにより、第１絶縁性基板１０と第２絶縁性基板２０とのセル間絶縁部を介した接続をより確実にすることができる。
【０１３２】
（実施の形態３）
図９は、実施の形態３の湿式太陽電池モジュールを示す概略断面図である。本実施の形態の湿式太陽電池モジュール２は、図９に示されるように、Ｗ型の湿式太陽電池モジュールであり、第１光電変換素子３０ａと第２光電変換素子３０ｂとが交互に離間して配置され、３個の第１光電変換素子３０ａおよび２個の第２光電変換素子３０ｂを備える。本実施の形態の湿式太陽電池モジュールは、第１絶縁性基板１０および第２絶縁性基板２０ともに透光性を有している場合、受光面は、第１絶縁性基板１０または第２絶縁性基板のいずれであってもよく、両面とも受光面となることができる。また、第１絶縁性基板１０のみが透光性を有している場合には、第１絶縁性基板１０側が受光面となり、第２絶縁性基板２０側が非受光面となる。
【０１３３】
ここで、第１光電変換素子３０ａおよび第２光電変換素子３０ｂはいずれも、第１絶縁性基板１０上に、第１電極１１、光電変換層４１、キャリア輸送部８、触媒層４３、および第２電極２１が第１電極１１側からこの順に積層されたものであり、第２光電変換素子３０ｂは、第１絶縁性基板１０上に、第１電極１１、触媒層４３、キャリア輸送部８、光電変換層４１、および第２電極２１が第１電極１１側からこの順に積層されたものである。
【０１３４】
本実施の形態の湿式太陽電池モジュール２では、図９に示されるように、隣接する第１光電変換素子３０ａと第２光電変換素子３０ｂとが第１電極１１または第２電極２１のいずれか一方を共有して用いることにより電気的に直列接続されており、隣接する第１光電変換素子３０ａと第２光電変換素子３０ｂとの間には、セル間絶縁部１５が形成され、セルの外周部には外周封止層１９が形成された構造であり、これにより各セル間を充填および封止することができる。
【０１３５】
図９からも明らかなように、第１光電変換素子３０ａの第２電極２１は、隣接する第２光電変換素子３０ｂの第２電極２１と共有し、第２光電変換素子３０ｂの第１電極１１は、隣接する第１光電変換素子３０ａの第１電極１１と共有することにより、各光電変換素子が直列接続されている。そして、第１光電変換素子３０ａと第２光電変換素子３０ｂとの間のセル間絶縁部１５に接するように、第１電極１１および第２電極２１に貫通部５０が形成される。
【０１３６】
以下、本実施の形態のＷ型の湿式太陽電池モジュールを構成する各構成部材のうち、実施の形態１のＺ型の湿式太陽電池モジュールを構成する各構成部材と異なる部材のみを説明する。
【０１３７】
＜貫通部＞
本実施の形態のようなＷ型の湿式太陽電池モジュールでは、光電変換素子３０の第１電極１１または第２電極２１のいずれか一方もしくは両方に貫通部５０を設けることを特徴とする。
【０１３８】
貫通部５０は、隣接する光電変換素子を電気的に接続させるために、第１電極１１および第２電極２１の一部が残留部として残されている必要があり、たとえば上述の図５〜図７で示される貫通部５０と同様の形状に形成することができる。このような貫通部５０は、第１絶縁性基板１０と第２絶縁性基板２０とをセル間絶縁部１５を介して接触するのに、十分な面積が確保されていればよい。
【０１３９】
貫通部５０の断面積は、第１絶縁性基板１０と第２絶縁性基板２０とがセル間絶縁部１５を介して接続できる面積が確保されていればよい。第１電極１１に貫通部５０を形成する方法は、第２電極２１に貫通部５０を形成する方法と同様の方法を用いることができる。
【０１４０】
＜第２電極＞
第２電極２１は、隣接する光電変換素子を電気的に接続するために第２絶縁性基板２０上に設けられるものである。本実施の形態のＷ型の湿式太陽電池モジュールは、Ｚ型の湿式太陽電池モジュールのように第１電極１１と第２電極２１とを接触させることにより、電気的に接続するわけではなく、隣接する光電変換素子３０の第２電極２１を共有することにより電気的に接続するものである。
【０１４１】
＜セル間絶縁部＞
本実施の形態において、セル間絶縁部１５は、第１光電変換素子３０ａと第２光電変換素子３０ｂとの絶縁性が確保され、かつ酸化還元種の通過を妨げることができる膜であれば必ずしも無機酸化物のみに限られるものではなく、感光性樹脂または熱硬化性樹脂であってもよい。
【０１４２】
本実施の形態の湿式太陽電池モジュールは、図９に示されるように、セル間絶縁部１５としてセル間封止部のみにより形成されているが、セル間絶縁部およびセル間封止部により形成してもよい。
【０１４３】
＜多孔性絶縁層＞
Ｗ型の湿式太陽電池モジュールにおいては、Ｚ型の湿式太陽電池モジュールで用いられていた多孔性絶縁層は必ずしも設けてなくてもよく、キャリア輸送部８が設けられればよい。光電変換層４１上に多孔性絶縁層を設けた場合でも、多孔性絶縁層にはキャリア輸送部が含有されており、かつ光電変換層４１と触媒層４３との接触を抑制することができるのでより好ましい。
【０１４４】
なお、Ｗ型の湿式太陽電池モジュールにおいて、光電変換層４１とキャリア輸送部８との順序を入れ替えてもよいし、さらには、多孔性絶縁層を設けた場合でも、光電変換層４１と多孔性絶縁層との順序を入れ替えてもよい。
【０１４５】
＜Ｗ型の湿式太陽電池モジュールの製造方法＞
本実施の形態の湿式太陽電池モジュールの製造方法は、透光性である第１絶縁性基板１０上に、離間して複数形成された第１電極１１、光電変換層４１、キャリア輸送部８、触媒層４３、第２電極２１が順次積層されてなる第１光電変換素子３０ａと、透光性である第１絶縁性基板１０上に第１電極１１、触媒層４３、キャリア輸送部８、光電変換層４１、第２電極２１がこの順に積層されてなる第２光電変換素子３０ｂと、第１光電変換素子３０ａの第２電極２１および第２光電変換素子３０ｂの第２電極２１上に第２絶縁性基板２０とを備え、透光性である第１絶縁性基板１０と、第２絶縁性基板２０との間に、１つ以上の第１光電変換素子３０ａと１つ以上の第２光電変換素子３０ｂとが交互に並列にし、隣接する第１光電変換素子３０ａと第２光電変換素子３０ｂとを電気的に直列接続する工程を備えることを特徴とする。
【０１４６】
さらに、第２電極２１に貫通部５０を形成した後に、当該貫通部５０に対し未硬化樹脂材料を充填する。そして、第２絶縁性基板２０を未硬化樹脂材料の上に載置した後、未硬化樹脂材料を硬化させることによりセル間絶縁部１５を形成する。そして、第１絶縁性基板１０と第２絶縁性基板２０とを固定し、貼り合わせた第１絶縁性基板１０および第２絶縁性基板２０の間の外周に外周封止層１９を形成することが好ましい。
【０１４７】
（実施の形態４）
図１０は、実施の形態４の湿式太陽電池モジュールを示す概略断面図である。本実施の形態の湿式太陽電池モジュールは、図１０に示されるように、実施の形態３の湿式太陽電池モジュールの（図１０中の左側の）外周封止層１９の直下の第１電極１１および（図１０中の右側の）外周封止層１９の直上の第２電極２１に貫通部５０を形成する以外は、実施の形態３の湿式太陽電池モジュールと同様のものである。
【０１４８】
このような位置に貫通部５０を設けることにより、第１絶縁性基板１０と第２絶縁性基板２０とのセル間絶縁部を介した接触をより確実にすることができる。
【０１４９】
（実施の形態５）
図１１は、実施の形態５の湿式太陽電池モジュールを示す概略断面図である。本実施の形態の湿式太陽電池モジュールは、図１１に示されるように、実施の形態３の湿式太陽電池モジュールの最外に位置する外周封止層１９と接する第１電極１１および第２電極２１に貫通部５０を形成する以外は、実施の形態３の湿式太陽電池モジュールと同様のものである。
【０１５０】
このような位置に貫通部５０を設けることにより、第１絶縁性基板１０と第２絶縁性基板２０との接触をより確実にすることができる。
【０１５１】
＜実施例＞
（実施例１）
実施例１では、図１に示されるＺ型の湿式太陽電池モジュールを作製した。まず、縦６０ｍｍ×横３６ｍｍのＳｎＯ2膜付きガラス基板（商品名：ＳｎＯ2膜付ガラス（日本板硝子社製））を用意した。ここで、ガラス基板は、第１絶縁性基板１０に対応するものである。
【０１５２】
この第１絶縁性基板１０の表面の導電膜であるＳｎＯ2膜に対し、第１絶縁性基板１０の左端から９．５ｍｍの位置と、その位置から６．５ｍｍ間隔で３箇所の位置とをレーザスクライブを用いて縦方向に平行に切断し、幅が１００μｍの絶縁部５と、ＳｎＯ2からなる第１電極１１とを形成した。
【０１５３】
次に、上記で形成された絶縁部５上に、絶縁部５を中心として僅かに両側の第１電極１１上をはみ出すように、スクリーン印刷機（ＬＳ―３４ＴＶＡ（ニューロング社製））を用いてＳｉＯ2含有ペーストを塗布した。その後、ＳｉＯ2含有ペーストを５００℃で、６０分間焼成することにより緻密なセル間絶縁体１６を形成した。当該セル間絶縁体１６の膜厚は２８μｍ、幅０．６ｍｍ、長さ６０ｍｍであった。
【０１５４】
次に、セル間絶縁体１６が形成されていない第１電極１１上に対し、平均粒径１３ｎｍの酸化チタンペースト（商品名：Ｔｉ−Ｎａｎｏｘｉｄｅ  Ｄ／ＳＰ（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製））をスクリーン印刷機を用いて塗布した。そして、酸化チタンペーストを５００℃で、６０分間焼成することにより、膜厚１５μｍの多孔性半導体層を形成した。
【０１５５】
上記の多孔性半導体層は、第１絶縁性基板１０の左端から６．４ｍｍの位置を中心として、幅５ｍｍ、長さ５０ｍｍのサイズで１つ形成され、その左端の多孔性半導体層の中心から６．５ｍｍの間隔で同様のサイズの多孔性半導体層を３つ形成した。このようにして第１絶縁性基板１０の第１電極１１上に４つの多孔性半導体層を形成した。
【０１５６】
次に、多孔性半導体層上に平均粒経５０ｎｍのジルコニア粒子を含むペーストをスクリーン印刷機を用いて塗布した。その後、５００℃で、６０分間焼成することにより、平坦部分の膜厚が７μｍの多孔性絶縁層４２を形成した。当該多孔性絶縁層４２は、第１絶縁性基板１０の左端から６．６ｍｍの位置を中心として、幅５．２ｍｍ、長さ５０ｍｍのサイズで１つ形成し、その多孔性絶縁層４２の中心から６．５ｍｍの間隔で同様のサイズの多孔性絶縁層４２を３つ形成した。
【０１５７】
次に、上記の多孔性絶縁層４２上に、膜厚５０ｎｍのＰｔ膜からなる触媒層４３を電子ビーム蒸着機を用いて形成した。そして、触媒層４３、セル間絶縁体１６、および隣接する光電変換素子３０の第１電極１１上に、膜厚３００ｎｍのＴｉ膜からなる第２電極２１を電子ビーム蒸着機を用いて形成した。
【０１５８】
次に、レーザスクライブを用いてセル間絶縁体１６が見えるようになるまで第２電極２１の一部を除去することにより、図５に示される、貫通部５０（幅０．４ｍｍ×長さ４５ｍｍ）を形成した。
【０１５９】
次に、エタノール（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製）に、下記化学式のＮ７１９（商品名：Ｒｕ５３５ｂｉｓＴＢＡ（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製））を、濃度が３×１０-4ｍｏｌ／Ｌとなるように溶解させることにより色素吸着用溶液を調製した。
【０１６０】
そして、上記で調製した色素吸着用溶液中に、酸化チタンからなる多孔性半導体層を有する第１絶縁性基板１０を１２０時間浸漬することにより、多孔性半導体層に色素を吸着させた。その後、色素吸着用溶液から取り出した第１絶縁性基板１０をエタノール（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製）で洗浄した後に、乾燥させることにより光電変換層４１を形成した。
【０１６１】
【化１】
2011001815.tif 000003
【０１６２】
次に、第２電極２１に形成した貫通部５０を介して感光性樹脂（３１Ｘ−１０１（スリーボンド社製））をディスペンサー（ＵＬＴＲＡＳＡＶＥＲ（ＥＦＤ社製））を用いて塗布し、封止樹脂に第２絶縁性基板２０（縦５６ｍｍ×横３２ｍｍ）を貼り合わせた。そして、紫外線ランプ（ＮＯＶＡＣＵＲＥ（ＥＦＤ社製））を用いて紫外線を照射することにより、感光性樹脂を硬化させてセル間封止部１７を形成するとともに、第２絶縁性基板２０を固定した。セル間封止部１７の幅は０．４ｍｍであった。
【０１６３】
その後、第１絶縁性基板１０および第２絶縁性基板２０の周囲に感光性樹脂を塗布し、セル間封止部１７を形成したときと同様の紫外線ランプを用いて、感光性樹脂を硬化させることにより、外周封止層１９を形成した。
【０１６４】
次に、キャリア輸送部８に用いる酸化還元性電解液として、アセトニトリル（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製）に、濃度０．１ｍｏｌ／Ｌのヨウ化リチウム（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製）、濃度０．０１ｍｏｌ／Ｌのヨウ素（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製）、濃度０．５ｍｏｌ／ＬのＴＢＰ（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製）、濃度０．６ｍｏｌ／Ｌのジメチルプロピルイミダゾールアイオダイド（商品名：ＤＭＰＩＩ（四国化成製））を溶解させて調製した。そして、上記の酸化還元性電解液を、キャピラリー効果を用いて第２絶縁性基板２０の各光電変換素子３０上に形成された電解液注入口（図示せず）から注入した。
【０１６５】
そして、樹脂により上記の電解液注入口を封止し、実施例１の湿式太陽電池モジュールを得た。
【０１６６】
（比較例１）
比較例１では、実施例１の湿式太陽電池モジュールのように、第２電極に貫通部５０を形成しなかった。このこと以外は、実施例１と同様の工程により比較例１の湿式太陽電池モジュールを作製した。
【０１６７】
（実施例２）
実施例２では、実施例１の湿式太陽電池モジュールの製造工程に加えて、外周封止層１９の直下の第１電極１１に貫通部５０を形成する工程をさらに含むこと以外は、実施例１と同様の方法により、図８に示される、湿式太陽電池モジュールを作製した。
【０１６８】
実施例２の湿式太陽電池モジュールにおいて、貫通部５０は、最外の光電変換素子の長辺に対し０．１ｍｍのところを起点として、図６に示される、幅０．４ｍｍ×長さ１０ｍｍの貫通部５０を間隔０．１２５ｍｍで４つ形成したものである。
【０１６９】
（実施例３）
実施例３では、実施例１の湿式太陽電池モジュールの製造工程の第２電極２１に貫通部を形成する工程において、図６に示される形状の貫通部５０（幅０．４ｍｍ×長さ１０ｍｍ）を０．１２５ｍｍ間隔で４つ形成したこと以外は、実施例１と同様の方法により、実施例３の湿式太陽電池モジュールを作製した。
【０１７０】
（実施例４）
実施例４では、実施例１の湿式太陽電池モジュールの製造工程の第２電極２１に貫通部を形成する工程において、図７に示される形状の貫通部５０（直径０．４ｍｍの円形状）を０．１ｍｍ間隔で８つ形成したこと以外は、実施例１と同様の方法により、実施例４の湿式太陽電池モジュールを作製した。
【０１７１】
（実施例５）
実施例５では、Ｗ型の湿式太陽電池モジュールの作製した。実施例５の湿式太陽電池モジュールは、図９に示されるように、第１光電変換素子３０ａと第２光電変換素子３０ｂとを交互に形成したものである。以下に、この湿式太陽電池モジュールの製造方法を示す。
【０１７２】
まず、縦５３ｍｍ×横６５ｍｍのサイズのＳｎＯ2膜付きガラス基板（商品名：ＳｎＯ2膜付ガラス（日本板硝子社製））を第１電極１１が形成された第１絶縁性基板１０として用い、縦３９ｍｍ×横６５ｍｍのサイズのＳｎＯ2膜付きガラス基板（商品名：ＳｎＯ2膜付ガラス（日本板硝子社製））を第２電極２１が形成された第２絶縁性基板２０として用いた。
【０１７３】
図１２（Ａ）は、第１絶縁性基板１０上に形成される各層を上面から見た図であり、図１２（Ｂ）は、第２絶縁性基板２０上に形成される各層を上面から見た図である。
【０１７４】
図１２中のＡが１８ｍｍ、Ｂが１８ｍｍ、Ｃが５ｍｍ、Ｄが７ｍｍ、Ｅが５ｍｍ、Ｆが５ｍｍとなるように、第１電極１１および第２電極２１上に触媒層４３を形成した。当該触媒層４３の形成は、スパッタを用いて白金を約５ｎｍの膜厚で成膜することにより行なった。
【０１７５】
次に、第１電極１１および第２電極２１上に（図１２の「４１」の部分に）多孔性半導体層を作製した。当該多孔性半導体層の作製は、実施例１で用いた酸化チタンペースト（商品名：Ｄ／ＳＰ（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製））を用いて、焼成後の形状が幅５ｍｍ×長さ５０ｍｍ×膜厚１５μｍとなるように、スクリーン印刷機（製品名：ＬＳ−１５０（ニューロング精密工業製））を用いて、第１電極１１および第２電極２１上に塗膜した後に、室温にて１時間レベリングを行なった後に、８０℃のオーブン中で乾燥させ、空気中で５００℃の温度で焼成することにより行なった。
【０１７６】
次に、図１２中のＩが１７．５ｍｍ、Ｊが２３．５ｍｍ、Ｋが１６．５ｍｍ、Ｌが１０．５ｍｍとなるように、絶縁部５を形成した。当該絶縁部５の形成は、ＳｎＯ2からなる第１電極１１および第２電極２１に対し、基本波長が１．０６μｍのレーザ光（ＹＡＧレーザ）を照射して、ＳｎＯ2を蒸発させることにより行なった。
【０１７７】
さらに、第１電極１１および第２電極２１に対し、基本波長のレーザ光（ＹＡＧレーザ）を照射することにより、幅５ｍｍ×長さ８ｍｍの貫通部５０を０．３ｍｍの間隔で９つ形成した（図１２）。
【０１７８】
次に、実施例１で用いたＮ７１９（商品名：Ｒｕ５３５ｂｉｓＴＢＡ（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製））を、濃度が３×１０-4ｍｏｌ／Ｌとなるようにエタノール（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製）に溶解させることにより色素吸着用溶液を調製した。
【０１７９】
そして、上記で調製した色素吸着用溶液中に、多孔性半導体層を有する第１絶縁性基板１０および第２絶縁性基板２０を１２０時間浸漬することにより、多孔性半導体層に色素を吸着させた。その後、色素吸着用溶液から取り出した第１絶縁性基板１０および第２絶縁性基板２０をエタノール（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製）で洗浄した後に、乾燥させることにより光電変換層４１を形成した。
【０１８０】
次に、上述の工程で得られた第１絶縁性基板１０および第２絶縁性基板２０の貫通部５０および絶縁部５上に、アイオノマー樹脂（ハイミラン１８５５（デュポン社製））を１ｍｍ×６０ｍｍで切り出したものをセル間絶縁部１５として設置した。そして、図９の湿式太陽電池モジュールの形状となるように、第１絶縁性基板１０と第２絶縁性基板２０とを張り合わせ、約１００℃のオーブン中で１０分間加熱することにより圧着した。
【０１８１】
次に、キャリア輸送部８に用いる酸化還元性電解液として、２種の電解液（電解液Ａおよび電解液Ｂ）を作製した。
【０１８２】
電解液Ａは、アセトニトリル（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製）に、濃度０．１ｍｏｌ／Ｌのヨウ化リチウム（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製）、濃度０．０２ｍｏｌ／Ｌのヨウ素（キシダ化学社製）、濃度０．５ｍｏｌ／ＬのＴＢＰ（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製）、濃度０．６ｍｏｌ／Ｌのジメチルプロピルイミダゾールアイオダイド（商品名：ＤＭＰＩＩ（四国化成製））を溶解させることにより調製したものである。当該電解液Ａのヨウ素濃度を「Ｍ２」とする。
【０１８３】
一方、電解液Ｂは、上記の電解液Ａの組成のうち、ヨウ素を高濃度とした（ヨウ素の濃度：０．０２ｍｏｌ／Ｌから０．０５ｍｏｌ／Ｌにした）こと以外は電解液Ａと同様の工程で調製したものである。当該電解液Ｂのヨウ素濃度を「Ｍ１」とする。すなわち、ヨウ素濃度の比率Ｍ１／Ｍ２は２．５であり、比率５〜１の範囲内であった。
【０１８４】
本実施例の色素増感型太陽電池モジュールの第１光電変換素子３０ａには、電解液Ｂを注入し、第２光電変換素子３０ｂには電解液Ａをそれぞれキャピラリー効果を用いて注入した。その後、セル周辺部分をエポキシ樹脂にて封止することにより、実施例５の色素増感型太陽電池モジュールを得た。
【０１８５】
（比較例２）
比較例２では、実施例５の湿式太陽電池モジュールのように、第１電極および第２電極に貫通部５０を形成しなかった。このこと以外は、実施例５と同様の工程により比較例２の湿式太陽電池モジュールを作製した。
【０１８６】
（実施例６）
実施例６では、実施例５の湿式太陽電池モジュールの製造工程に加えて、図１０中の左側の外周封止層１９の直下の第１電極１１、および図１０中の右側の外周封止層１９の直上の第２電極２１に貫通部５０を形成する工程を含むこと以外は、実施例５と同様の方法により、図１０に示される、湿式太陽電池モジュールを作製した。
【０１８７】
すなわち、図１０に示されるように、第１電極１１に貫通部５０を形成した対向位置には、絶縁部５が形成され、第２電極２１に貫通部５０を形成した対向位置には、絶縁部５が形成されることとなる。
【０１８８】
なお、形成される貫通部５０は、図１２に示される貫通部５０と同一の形状を有するものであり、幅５ｍｍ×長さ８ｍｍのものを０．３ｍｍ間隔で形成したものである。
【０１８９】
（実施例７）
実施例７では、実施例５の湿式太陽電池モジュールの製造工程に加えて、図１１中の左側の外周封止層１９の両端の第１電極１１および第２電極２１に貫通部５０を形成する工程を含むこと以外は、実施例５と同様の方法により、図１１に示される、湿式太陽電池モジュールを作製した。
【０１９０】
なお、形成される貫通部５０は、図１２に示される貫通部５０と同一の形状を有するものであり、幅５ｍｍ×長さ８ｍｍのものを０．３ｍｍ間隔で形成したものである。
【０１９１】
（実施例８）
実施例８では、実施例１の湿式太陽電池モジュールの製造工程の第２電極の作製工程において、あらかじめ図５に示される貫通部が形成されるように設計したパターンのスクリーンを用いて、スクリーン印刷機（装置名：ＬＳ−３４ＴＶＡ（ニューロング社製））により、第１電極１１上にＩＴＯペーストを塗布した。この塗布したＩＴＯペーストを焼成することにより、膜厚１μｍのＩＴＯ多孔質層からなる第２電極２１を形成した。このＩＴＯペーストは、以下の方法により作製したものを用いた。
【０１９２】
まず、平均粒子径が３０ｎｍのＩＴＯナノ粒子（シーアイ化成株式会社製）３０ｇに対し、５ｍｌの酢酸を加えて、乳鉢で５分間撹拌した。次に、５ｍｌの水を加えて乳鉢で１分間撹拌するという工程を５回繰り返し、さらに５ｍｌのエタノールを加えて乳鉢で１分間撹拌するという工程を１５回繰り返した。そして、１８ｍｌのエタノールを加えて、乳鉢で１分間撹拌するという工程を６回繰り返した。
【０１９３】
上記のようにして作製したペーストを、５００ｍｌのエタノールを用いてビーカーに移した。その後、スターラーで２分間撹拌してから、テルピネオールを１００ｇ加えた。そして、スターラーで２分間撹拌した後に、２秒間の超音波処理を２秒間隔で６０回行なってから、再度スターラーで２分間撹拌した。
【０１９４】
３０−５０ｍＰａｓ  ａｔ  ５％  in  toluene:ethanol/80:20  258C  #46  080,Flukaのエチルセルロースを加えた後に、エタノール溶液を加えて１０質量％のエチルセルロースに調整し、さらにスターラーによって２分間撹拌した。
【０１９５】
次に、２秒間の超音波処理を２秒間隔で１８０回行なってから、再度スターラーで２分間撹拌した。その後、エバポレータを用いてエタノールを蒸発させて、３本ロール処理を行なうことにより、目的のＩＴＯペーストを作製した。
【０１９６】
上記のようにしてスクリーン印刷法を用いて第２電極を作製したことが異なる他は、実施例１と同様の方法により、図８に示される、湿式太陽電池モジュールを作製した。
【０１９７】
＜変換効率＞
実施例１〜８および比較例１〜２で作製した色素増感型太陽電池モジュールを、第１絶縁性基板が受光面となるように、第２絶縁性基板側を２５℃に制御された黒色のステージに設置した。そして、第１絶縁性基板に対し、ＡＭ１．５の擬似太陽光（ソーラーシュミレータ）を照射した直後の湿式太陽電池モジュールの変換効率（Ｅｆｆ（％））と、ＡＭ１．５の擬似太陽光を１００時間照射し続けた後の湿式太陽電池モジュールの変換効率（Ｅｆｆ（％））とを測定し、これにより得られた値を表１にまとめた。
【０１９８】
【表１】
2011001815.tif 000004
【０１９９】
表１に示されるように、擬似太陽光を照射した直後の実施例１〜８および比較例１〜２の湿式太陽電池モジュールの変換効率には大差が見られず、ほぼ同等の特性を得ることができたのに対し、擬似太陽光を１００時間照射した後の変換効率は、実施例１〜８の湿式太陽電池モジュールが比較例１〜２の湿式太陽電池モジュールよりも、大幅に優れていることが明らかとなった。
【０２００】
そこで、擬似太陽光を１００時間照射した後の比較例１〜２の湿式太陽電池モジュールのキャリア輸送部の電解液を顕微鏡により観察したところ、セル間絶縁部に電解液が存在していることが確認された。これは、比較例１〜２の湿式太陽電池モジュールは、セル間絶縁部でのセルの区画が不十分であり、第１絶縁性基板と第２絶縁性基板との接触が弱いことに起因するものと考えられる。
【０２０１】
以上の結果から明らかなように、本発明の湿式太陽電池モジュールのように、第１電極または第２電極のいずれか一方もしくは両方に貫通部を備えることにより、湿式太陽電池モジュール内の各層間での剥離を起こしにくくすることができ、これにより耐久性に優れた湿式太陽電池モジュールを提供することができる。
【０２０２】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０２０３】
本発明の湿式太陽電池モジュールは、住宅用太陽電池システム、発電所のシステム等に適用することができる。
【符号の説明】
【０２０４】
１，２  湿式太陽電池モジュール、１０１，２０２，３０２  色素増感太陽電池モジュール、５  絶縁部、８  キャリア輸送部、１０，１１０，２１０，３１０  第１絶縁性基板、１１，１１１，２１１，３１１，３１１ａ  第１電極、１５，２１５  セル間絶縁部、１６，１１６，３１６  セル間絶縁体、１７，１１７  セル間封止部、１９，２１９  外周封止層、２０，１２０，２２０，３２０  第２絶縁性基板、２１，１２１，２２１，３２１，３２１ａ  第２電極、３０  光電変換素子、３０ａ，２３０ａ  第１光電変換素子、３０ｂ，２３０ｂ  第２光電変換素子、４０  光電変換部、４１，１４１，２４１  光電変換層、４２，１４２  多孔性絶縁層、２４２  電解質層、４３，１４３，２４３  触媒層、５０  貫通部、５１  残留部、１０８  電解質、１１９  外周部、３０８  電解液、３１９  液封止材、３４１  色素増感半導体電極、３４３  対向電極。
【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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【国際調査報告】
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