(57)【要約】  本発明は、光が入射される光入射面を有する透光性基板と、透光性基板の光入射面と反対側に設けられる少なくとも１つの色素増感太陽電池セルと、色素増感太陽電池セルを覆うバックシートと、透光性基板及び色素増感太陽電池セルとバックシートとを接着し、樹脂を含む樹脂部と、樹脂部の内部に埋め込まれ、樹脂部よりも低い線膨張係数を有する材料からなる低線膨張係数体とを備え、色素増感太陽電池セルが、透光性基板に対向し、樹脂部と接着されている対向基板と、少なくとも透光性基板と対向基板との間に設けられる電解質と、透光性基板と対向基板とを連結する封止部とを有し、低線膨張係数体が、バックシートと少なくとも１つの色素増感太陽電池セルの対向基板との間で透光性基板の光入射面に沿うように配置されている色素増感太陽電池である。
2013145975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射される光入射面を有する透光性基板と、
前記透光性基板の前記光入射面と反対側に設けられる少なくとも１つの色素増感太陽電池セルと、
前記色素増感太陽電池セルを覆うバックシートと、
前記透光性基板及び前記色素増感太陽電池セルと前記バックシートとを接着し、樹脂を含む樹脂部と、
前記樹脂部の内部に埋め込まれ、前記樹脂部よりも低い線膨張係数を有する材料からなる低線膨張係数体とを備え、
前記色素増感太陽電池セルが、
前記透光性基板に対向し、前記樹脂部と接着されている対向基板と、
少なくとも前記透光性基板と前記対向基板との間に設けられる電解質と、
前記透光性基板と前記対向基板とを連結する封止部とを有し、
前記低線膨張係数体が、前記バックシートと前記少なくとも１つの色素増感太陽電池セルの前記対向基板との間で前記透光性基板の前記光入射面に沿うように配置されている、色素増感太陽電池。
【請求項２】
前記封止部が前記樹脂部と接着されている、請求項１又は２に記載の色素増感太陽電池。  
【請求項３】
前記低線膨張係数体が、複数本の繊維を有する繊維状体で構成されている、請求項１又は２に記載の色素増感太陽電池。
【請求項４】
前記低線膨張係数体の内部、及び、前記低線膨張係数体と前記樹脂部との間の少なくとも一方に、水分を拡散させるための流路が前記光入射面に沿って形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項５】
前記流路の周囲に乾燥剤が配置されている、請求項４に記載の色素増感太陽電池。
【請求項６】
前記低線膨張係数体の線膨張係数と前記樹脂部に含まれる樹脂の線膨張係数との差が８５×１０−６／Ｋ〜１１０×１０−６／Ｋである請求項１〜５のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項７】
前記対向基板が第１電極で構成され、
前記色素増感太陽電池セルが、
前記透光性基板のうち前記光入射面と反対側に設けられる第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる多孔質酸化物半導体層とをさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項８】
前記色素増感太陽電池セルを複数有し、
前記第１電極及び前記第２電極がそれぞれ導電性基板を有し、
隣り合う２つの前記色素増感太陽電池セルが前記第１電極又は前記第２電極に含まれる前記導電性基板の一部により接続されている、請求項７に記載の色素増感太陽電池。
【請求項９】
前記樹脂部に含まれる前記樹脂がポリオレフィン樹脂である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換素子として、安価で、高い光電変換効率が得られることから色素増感太陽電池が注目されており、色素増感太陽電池に関して種々の開発が行われている。【０００３】
色素増感太陽電池は一般に、光が入射される光入射面を有する透光性基板と、透光性基板の光入射面と反対側に設けられる色素増感太陽電池セルとを備えている。さらに、色素増感太陽電池は、外部からの色素増感太陽電池セルへの水分の浸入を抑制するために、色素増感太陽電池セルを覆うバックシートを有することがある。この場合、バックシートは接着剤層を介して色素増感太陽電池セルに接着される。【０００４】
このような色素増感太陽電池として、例えば下記特許文献１に記載の光電変換装置が知られている。下記特許文献１には、透光性基板と、透光性基板の一面側に設けられる色素増感太陽電池セルと、色素増感太陽電池セルを覆うバックシートとを有する光電変換装置が開示されており、バックシートは接着剤層を介して色素増感太陽電池セルに接着されている。色素増感太陽電池セルは、透光性基板上に設けられる一方電極と、一主面上に他方電極を設けた基体と、透光性基板と基体との間に設けられる電解質層と、基体の側面から、電解質層の外周部を覆って、透光性基板の一主面にわたる領域に、透光性基板の一主面に垂直な方向の厚みが基体から離れるにしたがって小さくなるように塗布されているホットメルト樹脂とを備えている。ここで、接着剤層は色素増感太陽電池セルのホットメルト樹脂と接着されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４６５１３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、色素増感太陽電池は、湿度によって大きく影響を受けるものである。このため、色素増感太陽電池においては、外部からの水分の浸入により光電変換特性が低下して耐久性が低下する。従って、色素増感太陽電池において、耐久性の低下を抑制するには、外部からの水分の浸入を抑制することが重要である。【０００７】
しかし、上述した特許文献１に記載の太陽電池は、耐久性の点で不十分であった。【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた耐久性を有する色素増感太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、特許文献１の光電変換装置が十分な耐久性を有しない原因について検討した。まず特許文献１に記載の光電変換装置において、当該光電変換装置が高温環境下に置かれると、接着剤層が膨張して変形ようとする。このとき、接着剤層と透光性基板との界面に過大な応力が加わることがある。そこで、本発明者は、バックシートに設けた接着剤層と透光性基板との界面に加わる応力を弱めることができれば、外部から電解質層への水分の浸入を十分に抑制でき、光電変換特性の低下が抑制されて優れた耐久性を有する色素増感太陽電池を実現できるのではないかと考えた。そこで、本発明者はさらに研究を重ねた結果、以下の発明により上記課題を解決し得ることを見出した。【００１０】
すなわち、本発明は、光が入射される光入射面を有する透光性基板と、前記透光性基板の前記光入射面と反対側に設けられる少なくとも１つの色素増感太陽電池セルと、前記色素増感太陽電池セルを覆うバックシートと、前記透光性基板及び前記色素増感太陽電池セルと前記バックシートとを接着し、樹脂を含む樹脂部と、前記樹脂部の内部に埋め込まれ、前記樹脂部よりも低い線膨張係数を有する材料からなる低線膨張係数体とを備え、前記色素増感太陽電池セルが、前記透光性基板に対向し、前記樹脂部と接着されている対向基板と、少なくとも前記透光性基板と前記対向基板との間に設けられる電解質と、前記透光性基板と前記対向基板とを連結する封止部とを有し、前記低線膨張係数体が、前記バックシートと前記少なくとも１つの色素増感太陽電池セルの前記対向基板との間で前記透光性基板の前記光入射面に沿うように配置されている、色素増感太陽電池である。【００１１】
上記色素増感太陽電池によれば、当該色素増感太陽電池が高温環境下に置かれると、樹脂部中の樹脂が膨張して変形ようとする。特に樹脂部は、バックシートと色素増感太陽電池セル及び透光性基板とを接着している。すなわち、樹脂部は、バックシートと色素増感太陽電池セル及び透光性基板との間に配置されている。このため、樹脂部は透光性基板の光入射面に直交する方向には膨張しにくくなっており、樹脂部に対しては、透光性基板の光入射面に沿った方向の応力が加わりやすい。このとき、樹脂部は透光性基板と接着されているため、樹脂部と透光性基板との間の界面には過大な応力が加わることがある。しかし、本発明では、樹脂部中には、樹脂部よりも低い線膨張係数を有する材料からなる低線膨張係数体が透光性基板の光入射面に沿うように配置されている。このため、低線膨張係数体により樹脂部の変形が抑制され、樹脂部に対して透光性基板の光入射面に沿った方向に加わる応力が弱められる。このため、透光性基板と樹脂部との界面において、色素増感太陽電池セルの外側で且つ透光性基板に沿った方向に加わる応力が弱められる。従って、外部からの水分の浸入が十分に抑制され、光電変換特性の低下が抑制される。その結果、本発明の色素増感太陽電池は、優れた耐久性を有することが可能となる。【００１２】
上記色素増感太陽電池では、前記封止部が前記樹脂部と接着されていてもよい。【００１３】
この場合、色素増感太陽電池が高温環境下に置かれ、樹脂部中の樹脂が膨張して変形しようとすると、封止部に対して色素増感太陽電池セルの外側で且つ透光性基板の光入射面に沿った方向の応力が加わることがある。しかし、上記色素増感太陽電池では、樹脂部中に、樹脂部よりも低い線膨張係数を有する材料からなる低線膨張係数体が透光性基板の光入射面に沿うように配置されている。このため、低線膨張係数体により樹脂部の変形が抑制され、樹脂部に対して透光性基板の光入射面に沿った方向に加わる応力が弱められる。このため、封止部に対しても、色素増感太陽電池セルの外側で且つ透光性基板の光入射面に沿った方向に加わる応力が弱められる。このため、透光性基板又は対向基板と封止部との界面に加わる応力が弱められる。従って、外部からの水分の浸入が十分に抑制され、光電変換特性の低下が抑制される。その結果、色素増感太陽電池は、優れた耐久性を有することが可能となる。さらに、封止部が樹脂部と接着されていると、封止部と樹脂部との間の空間を小さくすることが可能となり、色素増感太陽電池が高温環境下に置かれても、その空間の膨張により封止部と透光性基板又は対向基板との間の界面、透光性基板と樹脂部との界面に加わる応力が増加することを抑制することもできる。さらに、封止部と樹脂部との間の空間を小さくすることで、水分がその空間に溜まりにくくなる。このため、水分が封止部と透光性基板又は対向基板との界面を通じて電解質中に入り込むことをより十分に抑制することができる。【００１４】
上記色素増感太陽電池において、前記低線膨張係数体が、複数本の繊維を有する繊維状体で構成されていることが好ましい。【００１５】
この場合、低線膨張係数体が、複数本の繊維を有する繊維状体で構成されるため、樹脂部に含まれる樹脂と低線膨張係数体との接着面積が増大する。このため、樹脂部の変形をより十分に抑制することができ、色素増感太陽電池はより優れた耐久性を有することが可能となる。【００１６】
上記色素増感太陽電池において、前記低線膨張係数体の内部、及び、前記低線膨張係数体と前記樹脂部との間の少なくとも一方に、水分を拡散させるための流路が前記光入射面に沿って形成されていることが好ましい。【００１７】
この場合、バックシートから樹脂部を通って浸入した水分が、低線膨張係数体の内部又は樹脂部と低線膨張係数体との間の流路に入ると、その流路に沿って拡散する。このとき、水分の拡散速度は、樹脂部を通る場合よりもより一層大きくなる。その結果、水分の局在がより十分に抑制され、その局在した水分の付近に存在する色素増感太陽電池セルの劣化がより十分に抑制される。その結果、色素増感太陽電池は、より優れた耐久性を有することが可能となる。【００１８】
上記色素増感太陽電池において、前記流路の周囲に、乾燥剤が配置されていることが好ましい。【００１９】
この場合、上記流路によって拡散された水分が乾燥剤によって捕捉されるため、色素増感太陽電池セルに浸入する水分の量をより十分に抑制できる。【００２０】
上記色素増感太陽電池において、前記低線膨張係数体の線膨張係数と前記樹脂部に含まれる樹脂の線膨張係数との差が８５×１０−６／Ｋ〜１１０×１０−６／Ｋであることが好ましい。【００２１】
この場合、上記差が上記範囲を外れる場合に比べて、樹脂部の変形をより効果的に抑制できる。詳しく述べると、上記差が上記範囲内にある場合、上記範囲の上限を超える場合に比べて、色素増感太陽電池全体の厚さをより小さくすることができるとともに、樹脂部の接着性などの特性が損なわれにくくなる。また上記差が上記範囲内にある場合、上記範囲の下限未満である場合に比べて、樹脂部の線膨張をより十分に抑制できる。【００２２】
上記色素増感太陽電池においては、前記対向基板が第１電極で構成され、前記色素増感太陽電池セルが、前記透光性基板のうち前記光入射面と反対側に設けられる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる多孔質酸化物半導体層とをさらに含んでもよい。【００２３】
上記色素増感太陽電池は、前記色素増感太陽電池セルを複数有し、前記第１電極及び前記第２電極がそれぞれ導電性基板を有し、隣り合う２つの前記色素増感太陽電池セルが、前記第１電極又は前記第２電極に含まれる前記導電性基板の一部により接続されている場合に有用である。【００２４】
この場合、低線膨張係数体が存在しない場合、色素増感太陽電池が高温環境下で使用されると、樹脂部の変形により隣り合う２つの色素増感太陽電池セル同士間の接続が解除されるおそれがある。その点、本発明のように低線膨張係数体が設けられていると、色素増感太陽電池が高温環境下で使用されても、樹脂部の変形が十分に抑制されるため、隣り合う２つの色素増感太陽電池セル同士間の接続の解除が十分に抑制される。その結果、色素増感太陽電池の接続信頼性を向上させることが可能となる。【００２５】
上記色素増感太陽電池において、前記樹脂部に含まれる前記樹脂がポリオレフィン樹脂であることが好ましい。【００２６】
この場合、樹脂部に含まれる樹脂がポリオレフィン樹脂以外の樹脂である場合に比べて、樹脂部に加えられる応力を緩和することでき、かつ、色素増感太陽電池セルの対向基板とバックシートとの接着力をより十分に確保することができる。【００２７】
なお、本発明において、線膨張係数とは、熱機械分析装置（ＴＭＡ）によって、３０℃から昇温速度５度／分で１００℃まで昇温させる過程で測定される線膨張係数を言うものとする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、優れた耐久性を有する色素増感太陽電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る色素増感太陽電池の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１のバックシートを示す部分断面図である。
【図３】本発明に係る色素増感太陽電池の第２実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明に係る色素増感太陽電池の第３実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明に係る色素増感太陽電池の第４実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明に係る色素増感太陽電池の第５実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明に係る色素増感太陽電池の第６実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００３１】
＜第１実施形態＞
まず本発明の色素増感太陽電池の第１実施形態について図１及び図２を用いて詳細に説明する。図１は、本発明に係る色素増感太陽電池の第１実施形態を示す断面図、図２は、図１のバックシートを示す部分断面図である。
【００３２】
図１に示すように、色素増感太陽電池１００は、光入射面１０ａを有する透光性基板１０と、透光性基板１０のうち光入射面１０ａと反対側に設けられる色素増感太陽電池セル２０と、透光性基板１０のうち光入射面１０ａと反対側に設けられ、色素増感太陽電池セル２０を覆うように設けられるバックシート３０と、バックシート３０と色素増感太陽電池セル２０との間、及び、バックシート３０と透光性基板１０との間に設けられ、樹脂を含む樹脂部５０とを備えている。
【００３３】
色素増感太陽電池セル２０は、透光性基板１０のうち光入射面１０ａと反対側の表面上に設けられる作用極２７と、作用極２７に対向配置され、樹脂部５０と接着される対極２４と、対極２４と透光性基板１０とを連結し、樹脂部５０に接着される封止部２５と、透光性基板１０と対極２４との間に設けられる電解質２６とを有している。作用極２７は、透光性基板１０のうち光入射面１０ａと反対側の表面上に設けられる透明導電膜である透明導電層２１と、透明導電層２１上に設けられる多孔質酸化物半導体層２２と、透明導電層２１上で多孔質酸化物半導体層２２の周囲に設けられる配線部２３とを有しており、多孔質酸化物半導体層２２には光増感色素が担持されている。電解質２６は、透光性基板１０と対極２４と封止部２５とによって包囲されるセル空間に充填されており、多孔質酸化物半導体層２２の内部にまで含浸されている。電解質２６は、透光性基板１０と対極２４との間で封止部２５によって包囲されている。本実施形態では、透明導電層２１によって第２電極が構成され、対極２４によって対向基板又は第１電極が構成されている。
【００３４】
そして、樹脂部５０の内部には、樹脂部５０よりも低い線膨張係数を有する連続したシート状の低線膨張係数体６０が埋め込まれて樹脂部５０に含まれる樹脂と接着されている。本実施形態では、低線膨張係数体６０は、バックシート３０と色素増感太陽電池セル２０の対極２４との間に、透光性基板１０の光入射面１０ａに沿うように、すなわち光入射面１０ａと略平行になるように配置されている。別言すると、低線膨張係数体６０は、バックシート３０と色素増感太陽電池セル２０の対極２４との間に、対極２４のうち作用極２７と反対側の面に沿うように、すなわちその面と略平行になるように配置されている。より具体的には、低線膨張係数体６０は対極２４の全体を覆うように配置されている。
【００３５】
上記色素増感太陽電池１００によれば、当該色素増感太陽電池１００が高温環境下に置かれると、樹脂部５０中の樹脂が膨張して変形しようとする。特に樹脂部５０は、バックシート３０と色素増感太陽電池セル２０及び透光性基板１０とを接着している。すなわち、樹脂部５０は、バックシート３０と色素増感太陽電池セル２０及び透光性基板１０との間に配置されている。このため、樹脂部５０は、透光性基板１０の光入射面１０ａに直交する方向には膨張しにくくなっており、樹脂部５０に対しては、透光性基板１０の光入射面１０ａに沿った方向の応力が加わりやすい。このとき、樹脂部５０は透光性基板１０と接着されているため、樹脂部５０と透光性基板１０との間の界面には過大な応力が加わることがある。しかし、色素増感太陽電池１００では、樹脂部５０中に、樹脂部５０よりも低い線膨張係数を有する材料からなる低線膨張係数体６０が透光性基板１０の光入射面１０ａに沿うように配置されている。このため、低線膨張係数体６０により樹脂部５０の変形が抑制され、樹脂部５０に対して透光性基板１０の光入射面１０ａに沿った方向に加わる応力が弱められる。このため、透光性基板１０と樹脂部５０との界面において、色素増感太陽電池セル２０の外側で且つ透光性基板１０の光入射面１０ａに沿った方向に加わる応力が弱められる。従って、外部からの水分の浸入が十分に抑制され、光電変換特性の低下が抑制される。その結果、色素増感太陽電池１００は、優れた耐久性を有することが可能となる。
【００３６】
また、色素増感太陽電池１００では、樹脂部５０は色素増感太陽電池セル２０の封止部２５と接着されている。このため、色素増感太陽電池１００が高温環境下に置かれ、樹脂部５０中の樹脂が膨張して変形しようとすると、封止部２５に対して色素増感太陽電池セル２０の外側で且つ透光性基板１０の光入射面１０ａに沿った方向の応力が加わることがある。しかし、色素増感太陽電池１００では、樹脂部５０中に、樹脂部５０よりも低い線膨張係数を有する材料からなる低線膨張係数体６０が透光性基板１０の光入射面１０ａに沿うように配置されている。このため、低線膨張係数体６０により樹脂部５０の変形が抑制され、樹脂部５０に対して透光性基板１０の光入射面１０ａに沿った方向に加わる応力が弱められる。このため、封止部２５に対しても、色素増感太陽電池セル２０の外側で且つ透光性基板１０の光入射面１０ａに沿った方向に加わる応力が弱められる。従って、対極２４と封止部２５との界面に加わる応力が弱められる。その結果、外部からの水分の浸入が十分に抑制され、光電変換特性の低下が抑制される。よって、色素増感太陽電池１００は、優れた耐久性を有することが可能となる。
【００３７】
さらに、封止部２５が樹脂部５０と接着されていると、封止部２５と樹脂部５０との間の空間を小さくすることが可能となり、色素増感太陽電池１００が高温環境下に置かれても、その空間の膨張により封止部２５と透光性基板１０又は対極２４との間の界面、透光性基板１０と樹脂部５０との界面に加わる応力が増加することを抑制することもできる。さらに、封止部２５と樹脂部５０との間の空間を小さくすることで、水分がその空間に溜まりにくくなる。このため、水分が封止部２５と透光性基板１０又は対極２４との界面を通じて電解質２６中に入り込むことをより十分に抑制することができる。
【００３８】
次に、色素増感太陽電池１００を構成する透光性基板１０、色素増感太陽電池セル２０を構成する作用極２７、光増感色素、対極２４、封止部２５、バックシート３０、樹脂部５０、及び、低線膨張係数体６０について詳細に説明する。
【００３９】
（透光性基板）
透光性基板１０は、光透過性の材料からなる基板により構成される。このような材料としては、通常、光電変換素子の透明基材として用いられる材料であればいかなるものでも用いることができる。このような材料としては、具体的には、ガラス、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびポリカーボネートなどが挙げられる。透光性基板１０は、これらの中から電解質２６への耐性などを考慮して適宜選択される。また、透光性基板１０は、光透過性に優れる基材であることが好ましく、光透過率が９０％以上の基材であることがより好ましい。
【００４０】
（作用極）
作用極２７は、上述したように、透明導電層２１と、多孔質酸化物半導体層２２と、配線部２３とを有する。
【００４１】
透明導電層２１は、導電性金属酸化物からなる薄膜であることが好ましい。このような導電性金属酸化物としては、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素添加酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）などが挙げられる。また、透明導電層２１は、単層でも、異なる導電性金属酸化物で構成される複数の層の積層体で構成されてもよい。透明導電層２１が単層で構成される場合、透明導電層２１としては、成膜が容易かつ製造コストが安価であるという観点から、ＩＴＯ、ＦＴＯが好ましく、また、高い耐熱性及び耐薬品性を有する観点から、ＦＴＯがより好ましい。
【００４２】
また透明導電層２１が複数の層で構成される積層体により構成されると、各層の特性を反映させることが可能となることから好ましい。中でも、ＩＴＯからなる膜にＦＴＯからなる膜が積層されてなる積層膜が好ましい。この場合、高い導電性、耐熱性及び耐薬品性を持つ透明導電層２１が実現でき、可視域における光の吸収量が少なく、導電率が高い透明導電性基板を構成することができる。また、透明導電層２１の厚さは例えば０．０１〜２μｍの範囲にすればよい。
【００４３】
多孔質酸化物半導体層２２を形成する酸化物半導体は、特に限定されず、通常、光電変換素子用の多孔質酸化物半導体層を形成するのに用いられるものであれば、いかなるものでも用いることができる。このような酸化物半導体としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）、シリカ（ＳｉＯ２）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）酸化インジウム（Ｉｎ３Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化タリウム（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ホルミウム（Ｈｏ２Ｏ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）及び酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が挙げられる。これらは単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００４４】
これら酸化物半導体からなる粒子の平均粒径は１〜１０００ｎｍであることが好ましい。この場合、光増感色素で覆われた酸化物半導体の表面積が大きくなり、すなわち光電変換を行う場が広くなり、より多くの電子を生成することができる。また、多孔質酸化物半導体層２２は、粒度分布の異なる酸化物半導体粒子を積層させて構成されることが好ましい。この場合、多孔質酸化物半導体層２２内で繰り返し光の反射を起こさせることが可能となり、多孔質酸化物半導体層２２の外部へ逃がす入射光を少なくして、効率よく光を電子に変換することができる。多孔質酸化物半導体層２２の厚さは、例えば０．５〜５０μｍとすればよい。なお、多孔質酸化物半導体層２２は、異なる材料からなる複数の酸化物半導体層の積層体で構成することもできる。
【００４５】
（配線部）
配線部２３は、透明導電層２１上に設けられ、透明導電層２１と導通する集電配線２３ａと、集電配線２３ａを覆って電解質２６から保護する配線保護層２３ｂとを有している。
【００４６】
集電配線２３ａを構成する材料は、透明導電層２１より低い抵抗を有する金属を含むものであればよい。このような金属としては、例えば銀が用いられる。
【００４７】
配線保護層２３ｂは、集電配線２３ａを覆って電解質２６から集電配線２３ａを保護するものであればよく、例えば無機物からなる無機層、樹脂を含む樹脂層、又はこれら無機層と樹脂層との積層体で構成される。
【００４８】
無機物としては、低融点ガラスフリットなどの無機絶縁材料が挙げられる。
【００４９】
樹脂としては、例えばアイオノマー、エチレン−ビニル酢酸無水物共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体などの熱可塑性樹脂、及び、紫外線硬化樹脂が挙げられる。これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５０】
（光増感色素）
光増感色素としては、ビピリジン構造、ターピリジン構造などを配位子に含むルテニウム錯体、ポリフィリン、フタロシアニンなどの含金属錯体、エオシン、ローダミン、メロシアニンなどの有機色素などが挙げられ、これらの中から、用途、使用する酸化物半導体に適した挙動を示すものを特に限定なく選ぶことができる。具体的には、Ｎ３、Ｎ７１９、Ｎ７４９などを光増感色素として使用することができる。
【００５１】
（対極）
対極２４は、対極基板２４ａと、対極基板２４ａ上に設けられる触媒層２４ｂとを有する。
【００５２】
対極基板２４ａとしては、例えばチタン、ニッケル、白金、モリブデン、タングステンステンレス、アルミニウム等の耐食性の金属材料、上述した透光性基板１０にＩＴＯ、ＦＴＯ等の導電性酸化物からなる膜を形成したものや、炭素、導電性高分子を用いることができる。
【００５３】
触媒層２４ｂは、白金、炭素系材料又は導電性高分子などから構成される。
【００５４】
対極２４の厚さは例えば０．００５〜０．５ｍｍの範囲内であればよい。
【００５５】
（封止部）
封止部２５を構成する材料としては、例えばアイオノマー、エチレン−ビニル酢酸無水物共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、酸変性ポリエチレン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、紫外線硬化樹脂、及び、ビニルアルコール重合体が挙げられる。これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、封止部２５は樹脂のみで構成されてもよいし、樹脂と無機フィラーとで構成されていてもよい。
【００５６】
（電解質）
電解質２６は通常、電解液で構成され、この電解液は例えばＩ−／Ｉ３−などの酸化還元対と有機溶媒とを含んでいる。有機溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、プロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、又はγ−ブチロラクトンなどを用いることができる。酸化還元対としては、例えばＩ−／Ｉ３−のほか、臭素／臭化物イオンなどの対が挙げられる。また電解質２６は、有機溶媒に代えて、イオン液体を用いてよい。また電解質２６は、有機溶媒に代えて、イオン液体と有機溶媒との混合物を用いてもよい。イオン液体としては、例えばピリジニウム塩、イミダゾリウム塩、トリアゾリウム塩等の既知のヨウ素塩であって、室温付近で溶融状態にある常温溶融塩が用いられる。このような常温溶融塩としては、例えば１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムヨーダイドが好適に用いられる。上記電解質には添加剤を加えてもよい。添加剤としては、ＬｉＩ、４−ｔ−ブチルピリジン、Ｎ−メチルベンゾイミダゾールなどが挙げられる。さらに電解質２６としては、上記電解質２６にＳｉＯ２、ＴｉＯ２、カーボンナノチューブなどのナノ粒子を混練してゲル様となった擬固体電解質であるナノコンポジットゲル電解質を用いてもよく、また、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド誘導体、アミノ酸誘導体などの有機系ゲル化剤を用いてゲル化した電解質を用いてもよい。
【００５７】
（バックシート）
図２に示すように、バックシート３０は、耐候性層３１と、金属層３２と、これらを接着する接着層３３とを含む。
【００５８】
耐候性層３１は、例えばポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートで構成されていればよい。
【００５９】
耐候性層３１の厚さは、例えば５０〜３００μｍであればよい。
【００６０】
金属層３２は、例えばアルミニウムを含む金属材料で構成されていればよい。金属材料は通常、アルミニウム単体で構成されるが、アルミニウムと他の金属との合金であってもよい。他の金属としては、例えば銅、マンガン、亜鉛、マグネシウム、鉛、及び、ビスマスが挙げられる。具体的には、９８％以上の純アルミニウムにその他の金属が微量添加された１０００系アルミニウムが望ましい。これは、この１０００系アルミニウムが、他のアルミニウム合金と比較して、安価で、加工性に優れているためである。
【００６１】
金属層３２の厚さは特に制限されるものではないが、例えば１２〜３０μｍであればよい。
【００６２】
接着層３３は、耐候性層３１と金属層３２とを接着できる材料で構成されればよい。このような材料としては、例えば酸変性ポリオレフィン等が挙げられる。接着層３３の厚さは特に制限されるものではないが、例えば３０〜５００μｍであればよい。
【００６３】
（樹脂部）
樹脂部５０は、バックシート３０と色素増感太陽電池セル２０とを接着できるとともに、バックシート３０と透光性基板１０とを接着できる樹脂を含むものであればよい。このような樹脂としては、例えばポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、および、ポリオレフィン樹脂が挙げられる。これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、ポリオレフィン樹脂が好ましい。この場合、樹脂部５０に加わる応力をより十分に緩和することでき、かつ、色素増感太陽電池セル２０の対極２４とバックシート３０との接着力をより十分に確保することができる。また、ポリオレフィン樹脂は、加熱溶融することで接着可能で、均一な材質からなるため、バックシート３０、対極２４又は透光性基板１０との接着面内での接着ムラを起こしにくくすることができる。ポリオレフィン樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、及び、ポリブチレン等が挙げられる。中でも、ポリエチレンが好ましい。なお、ポリオレフィン樹脂を酸変性させてなる酸変性ポリオレフィン樹脂はさらに好ましい。この場合、樹脂部５０と、基材となる透光性基板１０との間で強固な接着を得ることが可能となる。酸変性ポリオレフィン樹脂としては、例えばアイオノマー、エチレン−メタクリル酸共重合体、無水マレイン酸変性ポリエチレン、及び、エチレンーアクリル酸共重合体が挙げられる。
【００６４】
樹脂部５０の線膨張係数は、上記樹脂部５０の物性として決定される。具体的には、樹脂部５０の線膨張係数は、樹脂部５０に用いる樹脂としてポリエチレンを選んだ場合には、通常５０×１０−６／Ｋ〜５００×１０−６／Ｋ、ポリウレタン樹脂を選んだ場合には、通常５０×１０−６／Ｋ〜１０００×１０−６／Ｋ、シリコーン樹脂を選んだ場合には、通常１００×１０−６／Ｋ〜５００×１０−６／Ｋである。樹脂部５０の線膨張係数α２は、基材となる透光性基板１０と同程度に低いことが好ましい。なお、透光性基板１０がガラスである場合、透光性基板１０の線膨張係数は５×１０−６／Ｋ〜２０×１０−６／Ｋとなり、透光性基板１０がＰＥＮの場合には、透光性基板１０の線膨張係数は、５０×１０−６／Ｋ〜４００×１０−６／Ｋである。そのため、透光性基板１０がガラスである場合には、樹脂部５０の線膨張係数は透光性基板１０よりもかなり大きくなる。
【００６５】
（低線膨張係数体）
低線膨張係数体６０は、樹脂部５０の線膨張係数よりも低い線膨張係数を有するものであればいかなるものでもよい。このような低線膨張係数体６０を構成する材料としては、例えば無機ガラス、樹脂、布、紙、多孔質無機材料のゼオライト、シリカゲルなどが挙げられる。
【００６６】
低線膨張係数体６０の線膨張係数α１は、樹脂部５０の線膨張係数α２より小さい。そして、透光性基板１０の線膨張係数α０と樹脂部５０の線膨張係数α２との関係も考慮すると、低線膨張係数体６０の線膨張係数α１は、下記式：
α０＜α１＜α２
を満たすことが好ましく、α０に近いほどよい。言い換えると、低線膨張係数体６０の線膨張係数α１は、α０＜α１を満たしα２−α１が大きいほどよい。
例えば、透光性基板１０のとして無機ガラス（α０＝５×１０−６／Ｋ〜２０×１０−６／Ｋ）を選び、樹脂部５０として、ポリエチレン（α２＝５０×１０−６／Ｋ／Ｋ〜５００×１０−６／Ｋ）を選び、低線膨張係数体６０として、紙（α１＝１０×１０−６／Ｋ〜４０×１０−６／Ｋ）を使用した場合には、それぞれの厚みなどにもよるが、紙によってポリエチレンの線膨張が抑えられる。また、低線膨張係数体６０として紙を選び、樹脂部５０として、ポリウレタン樹脂（α２＝５０×１０−６／Ｋ〜１０００×１０−６／Ｋ）を選んだ場合にも、それぞれの厚みなどにもよるが、紙によってポリウレタン樹脂の線膨張が抑制される。
【００６７】
（α２−α１）は、好ましくは８５×１０−６／Ｋ〜１１０×１０−６／Ｋであり、より好ましくは８５×１０−６／Ｋ〜１００×１０−６／Ｋである。この場合、（α２−α１）が上記各範囲を外れる場合に比べて、樹脂部の変形をより効果的に抑制できる。（α２−α１）が上記各範囲内にある場合、上記各範囲の上限を超える場合に比べて、色素増感太陽電池１００全体の厚さをより小さくすることができるとともに、樹脂部５０の接着性などの特性が損なわれにくくなる。また（α２−α１）が上記各範囲内にある場合、上記各範囲の下限未満である場合に比べて、樹脂部５０の線膨張をより十分に抑制できる。
【００６８】
低線膨張係数体６０は、複数の繊維を有する繊維状体であることが好ましい。この場合、樹脂部５０と低線膨張係数体６０との接着面積がより増大する。従って、樹脂部５０は低線膨張係数体６０により、より拘束されやすくなり、樹脂部５０の変形をより十分に抑制することができ、色素増感太陽電池１００はより優れた耐久性を有することが可能となる。なお、樹脂部５０は、繊維状体の内部にまで含浸される。本実施形態では、繊維状体の内部に流路が形成されない程度まで樹脂が含浸される。
【００６９】
上記繊維状体としては、上述した無機ガラス、樹脂などからなる繊維を有する繊維状体、布又は紙が用いられる。中でも、紙、無機ガラスからなる繊維を有する繊維状体（例えばガラスクロス）、又は布などを好ましく用いることができる。
【００７０】
なお、低線膨張係数体６０は、繊維状体に限られず、中実状の板状体であってもよい。
【００７１】
次に、色素増感太陽電池１００の製造方法の一例について説明する。
【００７２】
はじめに透光性基板１０の上に透明導電層２１を形成する。透明導電層２１の形成方法としては、スパッタ法、蒸着法、スプレー熱分解法（ＳＰＤ：Spray Pyrolysis Deposition）及びＣＶＤ法などが用いられる。
【００７３】
次に、透明導電層２１上に、多孔質酸化物半導体層形成用ペーストを印刷する。多孔質酸化物半導体層形成用ペーストは、酸化物半導体粒子のほか、ポリエチレングリコールなどの樹脂及び、テレピネオールなどの溶媒を含む。多孔質酸化物半導体層形成用ペーストの印刷方法としては、例えばスクリーン印刷法、ドクターブレード法、又はバーコート法などを用いることができる。
【００７４】
次に、多孔質酸化物半導体層形成用ペーストを焼成して透明導電層２１上に多孔質酸化物半導体層２２を形成する。焼成温度は酸化物半導体粒子により異なるが、通常は１４０〜６００℃であり、焼成時間も、酸化物半導体粒子により異なるが、通常は１〜５時間である。
【００７５】
次に、透明導電層２１上であって、多孔質酸化物半導体層２２の周囲に配線部２３を形成する。
【００７６】
そのためには、まず集電配線２３ａを形成する。集電配線２３ａは、例えば導電ペーストを、スクリーン印刷法などを用いて透明導電層２１上に塗膜し、加熱して焼成することによって得ることができる。このとき、導電ペーストとしては、例えば、金属粒子とポリエチレングルコールなどの増粘剤とを配合したものを用いることができる。
【００７７】
次に、集電配線２３ａを配線保護層２３ｂで被覆する。こうして透明導電層２１上に配線部２３が形成され、透光性基板１０上に作用極２７が得られる。
【００７８】
そして、透光性基板１０上に、例えば環状のホットメルト接着剤を、多孔質酸化物半導体層２２を包囲するように配置する。すなわち、接着剤の内側に多孔質酸化物半導体層２２が配置されるようにする。そして、接着剤を透光性基板１０に溶融圧着させて固定する。
【００７９】
次に、対極２４を準備する。対極２４は、以下のようにして得ることができる。
【００８０】
すなわちまず対極基板２４ａを準備する。そして、対極基板２４ａの上に触媒層２４ｂを形成する。触媒層２４ｂの形成方法としては、スパッタ法、又は蒸着法などが用いられる。これらのうちスパッタ法が膜の均一性の点から好ましい。
【００８１】
そして、対極２４上に、例えば環状のホットメルト接着剤を配置し、対極４０に溶融圧着させて固定する。
【００８２】
次に、例えば透光性基板１０上に固定した接着剤の内側に電解質２６を配置する。電解質２６は、透光性基板１０上であって環状の接着剤の内側に注入したり、印刷したりすることによって配置することができる。
【００８３】
次に、接着剤が固定された透光性基板１０と、接着剤が固定された対極２４とを、接着剤同士が重なり合うように対向させ、接着剤を加熱溶融させながら加圧する。すると、透光性基板１０と対極４０との間に、これらを連結する封止部２５が得られる。
【００８４】
こうして透光性基板１０上に色素増感太陽電池セル２０が得られる。
【００８５】
続いて、色素増感太陽電池セル２０を、樹脂部５０を形成するための樹脂部前駆体で覆う。ここで、樹脂部前駆体とは、樹脂部５０を形成する前段階のものを意味し、例えば、樹脂部５０がポリエチレンなどの熱可塑性樹脂であれば、シート状に成型したポリエチレンシートを意味し、樹脂部５０が、２液硬化型のポリウレタン樹脂であれば、２液を混ぜたばかりで流動性を有する状態のものを意味する。次に、樹脂部前駆体上に低線膨張係数体６０を配置する。低線膨張係数体６０を構成する材料としては、樹脂部前駆体から形成される樹脂部５０よりも低い線膨張係数を有するものを用いる。
【００８６】
一方、バックシート３０を用意し、バックシート３０の表面に、上記樹脂部前駆体と同一の材料を配置させる。
【００８７】
そして、バックシート３０に配置した樹脂部前駆体と、色素増感太陽電池セル２０を覆う樹脂部前駆体とで低線膨張係数体６０を挟む。
【００８８】
続いて、色素増感太陽電池セル２０、樹脂部前駆体、低線膨張係数体６０、樹脂部前駆体、およびバックシート３０を積層した状態で、これらを例えば減圧環境下にて熱圧着する。こうしてバックシート３０と対極２４及び透光性基板１０との間に樹脂部５０が形成される。
【００８９】
このとき、樹脂部前駆体としてポリオレフィン樹脂を用いると、ポリオレフィン樹脂は、低温環境下で容易に溶融するため、色素増感太陽電池セル２０を高温にすることなく低線膨張係数体６０と接着できる。
【００９０】
なお、低線膨張係数体６０が繊維状体である場合、真空度や樹脂部前駆体から樹脂部５０を形成する際の時間、温度、圧力などを適宜調整することによって、低線膨張係数体６０の内部に流路が形成されない程度まで、樹脂部前駆体を含浸させればよい。
【００９１】
ここで、繊維状体の内部に流路が形成されない程度まで樹脂部樹脂前駆体を含浸させる方法について具体的に説明する。
【００９２】
樹脂部５０を構成する樹脂が熱可塑性樹脂である場合には、繊維状体をその樹脂部前駆体である樹脂シートで挟み、約０．０１ＭＰａの減圧下で樹脂シートを加熱溶融させる。そして、直ちに減圧環境を破る。すなわち、減圧環境を大気圧環境に変化させる。このようにすることで、樹脂シートを構成する樹脂を、加熱されて高い流動性を維持したまま繊維状体の内部へ含浸させることができる。この時の加熱温度は、樹脂の融点よりも少なくとも２０℃程度は高い方が、樹脂シートの流動性が上がるため望ましい。また樹脂部５０を構成する樹脂として、粘度の高い樹脂を用いる場合、その樹脂を繊維状体に含浸させるには、より高温にして樹脂の流動性を上げればよい。このようにすることで、繊維状体への樹脂の含浸率を増加させることができる。あるいは、減圧時に残存空隙を形成する空気の逃げ道を、例えば細長いフィルムの先端を繊維状体中に差し込むことによってあらかじめ用意し、（１）減圧環境での加熱、（２）高温環境下での減圧破壊及びその後の冷却、を複数回繰り返すことによっても、繊維状体への樹脂の含浸率を上げることができる。ここで、細長いフィルムを構成する材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂などを用いることができる。このとき、細長いフィルムに代えて、筒状の物体を用いることも可能である。筒状の物体としては、例えばガラスなどを用いることができる。さらに、樹脂部５０を構成する樹脂が２液硬化型のポリウレタン樹脂である場合には、樹脂部前駆体である２液を攪拌及び混合し、樹脂部前駆体が流動性を有しているうちに、樹脂部前駆体を低線膨張係数体６０に含浸させ、樹脂部前駆体全体を減圧環境下で脱泡させることで、繊維状体への樹脂の含浸率を上げることができる。
【００９３】
こうして、色素増感太陽電池１００が得られる。
【００９４】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の色素増感太陽電池の第２実施形態について図３を用いて詳細に説明する。図３は、本発明の色素増感太陽電池の第２実施形態を示す断面図である。なお、図３において、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００９５】
図３に示すように、本実施形態の色素増感太陽電池２００は、低線膨張係数体６０中に、水分を拡散させるための流路２１０が光入射面１０ａに沿って形成されている点で、第１実施形態の色素増感太陽電池１００と相違する。ここで、流路２１０は、樹脂部５０によって囲まれた空間である。
【００９６】
この場合、バックシート３０から樹脂部５０を通って浸入した水分が、低線膨張係数体６０に形成された流路２１０に入ると、その流路２１０に沿って拡散する。この場合、水分が樹脂部５０に含まれる樹脂中を拡散する場合に比べて、水分の拡散速度は大きくなる。その結果、水分の局在がより十分に抑制され、その局在した水分の付近に存在する色素増感太陽電池セル２０の劣化がより十分に抑制される。その結果、色素増感太陽電池２００は、色素増感太陽電池１００よりも優れた耐久性を有することが可能となる。
【００９７】
本実施形態では、低線膨張係数体６０が、複数の繊維を有する繊維状体である場合には、繊維状体の内部に流路２１０が形成される程度に樹脂を含浸させる。この場合、繊維状体の内部に流路２１０を形成するには、例えば第１実施形態で樹脂部前駆体から樹脂部５０を形成する際に、真空度を第１実施形態の場合よりも低くしたり、温度や圧力を第１実施形態の場合よりも低くしたりすればよい。
【００９８】
流路２１０は、連続した１つの流路で構成されてもよいし、不連続に形成された複数の流路で形成されてもよい。
【００９９】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の色素増感太陽電池の第３実施形態について図４を用いて詳細に説明する。図４は、本発明の色素増感太陽電池の第３実施形態を示す断面図である。なお、図４において、第１又は第２実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【０１００】
図４に示すように、本実施形態の色素増感太陽電池３００は、低線膨張係数体６０中に、光入射面１０ａに沿った流路２１０が形成され、低線膨張係数体６０とバックシート３０との間でその流路２１０に沿って且つ流路２１０の周囲に乾燥剤３１０が配置されている点で、第１実施形態の色素増感太陽電池１００と相違する。
【０１０１】
本実施形態の色素増感太陽電池３００によれば、上記流路２１０によって拡散された水分が乾燥剤３１０によって捕捉されるため、色素増感太陽電池２００に比べて、色素増感太陽電池セル２０に浸入する水分の量をより十分に抑制できる。
【０１０２】
色素増感太陽電池３００は、バックシート３０に配置した樹脂部前駆体中、又は、バックシート３０に配置した樹脂部前駆体と、低線膨張係数体６０と色素増感太陽電池セル２０との間に配置した樹脂部前駆体との間に乾燥剤３１０を予め混入させておくこと以外は第１実施形態の色素増感太陽電池１００の製造方法と同様にして製造することができる。このとき、流路２１０を繊維状体の内部に形成するために、樹脂部前駆体を形成する際に真空度や温度を第１実施形態の場合よりも低くしたり、加圧圧力を第１実施形態の場合よりも低くしたりする点は第２実施形態と同様である。
【０１０３】
乾燥剤３１０は、水分を吸収する機能を有するものであればよい。乾燥剤３１０としては、物理的に水分を吸着する物理的乾燥剤、化学的に水分と反応する化学的乾燥剤があるが、いずれを用いることも可能である。物理的乾燥剤は通常、多孔質であり、このような多孔質の物理的乾燥剤としては、例えば無機系酸化物を含有する乾燥剤、活性炭が挙げられる。無機系酸化物を含有する乾燥剤は、２種以上の無機系酸化物を含む複合酸化物を含有していてもよい。無機系酸化物を含有する乾燥剤としては、例えば合成シリカ、アルミナ、珪酸カルシウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、合成ゼオライト、セリサイト、カオリン及びタルクなどが挙げられる。これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０１０４】
乾燥剤３１０は、流路２１０に沿って複数配置されていることが好ましい。この場合、乾燥剤２１０が流路２１０に沿って複数配置されているため、水分が、流路２１０に入って流路２１０を通過しても直ちに乾燥剤３１０で吸収される。
【０１０５】
樹脂部５０中の乾燥剤の含有率は、２〜６０体積％であることが好ましく、５〜５０体積％であることがより好ましい。この場合、より優れた耐久性を有する色素増感太陽電池３００を実現することが可能となる。
【０１０６】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の色素増感太陽電池の第４実施形態について図５を用いて詳細に説明する。図５は、本発明の色素増感太陽電池の第４実施形態を示す断面図である。なお、図５において、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【０１０７】
図５に示すように、本実施形態の色素増感太陽電池４００は、複数の色素増感太陽電池セル２０Ａ〜２０Ｃを有し、隣り合う２つの色素増感太陽電池セル２０が、リード線４０１により接続されている点で第１実施形態の色素増感太陽電池１００と相違する。具体的には、リード線４０１の一端が、隣り合う２つの色素増感太陽電池セル２０の一方の色素増感太陽電池セル２０の対極２４と接続され、リード線４０１の他端が、隣り合う２つの色素増感太陽電池セル２０の他方の色素増感太陽電池セル２０の作用極２７に接続されている。なお、リード線４０１と対極２４若しくは作用極２７との接続は、例えば抵抗溶接により行うことができる。
【０１０８】
この場合、低線膨張係数体６０が存在しない場合、色素増感太陽電池４００が高温環境下で使用されると、樹脂部５０の変形によりリード線４０１を通じて接続箇所に過大な応力がかかり、隣り合う２つの色素増感太陽電池セル２０同士間の接続が解除されるおそれがある。その点、本実施形態のように低線膨張係数体６０が設けられていると、色素増感太陽電池４００が高温環境下で使用されても、樹脂部５０の変形が十分に抑制されるため、リード線４０１を通じて接続箇所にかかる応力が低減され、隣り合う２つの色素増感太陽電池セル２０同士間の接続の解除が十分に抑制される。その結果、色素増感太陽電池４００の接続信頼性を向上させることが可能となる。
【０１０９】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記第４実施形態においては、３つの色素増感太陽電池セル２０Ａ〜２０Ｃを有する色素増感太陽電池４００が示されているが、色素増感太陽電池セル２０の数は、３つに限られず、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。
【０１１０】
また上記第４実施形態においては、１つの連続した低線膨張係数体６０が、複数の色素増感太陽電池セル２０に対向するように配置されているが、各色素増感太陽電池セル２０ごとに１つの連続した低線膨張係数体６０が対向配置されてもよい。また、１つの色素増感太陽電池セル２０に対し、複数の低線膨張係数体６０を不連続に対向配置させてもよい。
【０１１１】
また上記第３実施形態では、乾燥剤３１０が、低線膨張係数体６０とバックシート３０との間に配置され、低線膨張係数体６０と色素増感太陽電池セル２０の対極２４との間に配置されていないが、乾燥剤３１０は、低線膨張係数体６０と色素増感太陽電池セル２０の対極２４との間にさらに配置されていてもよい。あるいは、乾燥剤３１０は、低線膨張係数体６０とバックシート３０との間に配置されず、低線膨張係数体６０と色素増感太陽電池セル２０の対極２４との間にのみ配置されてもよい。
【０１１２】
さらに上記第２および第３実施形態では、低線膨張係数体６０の内部に流路２１０が形成されているが、流路２１０は、低線膨張係数体６０と樹脂部５０との間にさらに形成されていてもよい。あるいは、低線膨張係数体６０の内部には流路２１０が形成されず、低線膨張係数体６０と樹脂部５０との間にのみ流路が形成されてもよい。
【０１１３】
さらに上記第４実施形態では、隣り合う２つの色素増感太陽電池セル２０が、リード線４０１により接続されているが、リード線４０１は、隣り合う２つの色素増感太陽電池セル２０のうちの一方の色素増感太陽電池セル２０の対極２４の対極基板２４ａと同一材料で構成されてもよい。すなわち、リード線４０１は、隣り合う２つの色素増感太陽電池セル２０のうちの一方の色素増感太陽電池セル２０の対極２４の対極基板２４ａの一部で構成されてもよい。ここで、導電性基板としての対極基板２４ａの一部と隣りの色素増感太陽電池セル２０の透明導電層２１との接続は、例えば抵抗溶接により行うことができる。あるいは、リード線４０１は、隣り合う２つの色素増感太陽電池セル２０のうちの一方の色素増感太陽電池セル２０の透明導電層２１と同一材料で構成されてもよい。すなわち、リード線４０１は、隣り合う２つの色素増感太陽電池セル２０のうちの一方の色素増感太陽電池セル２０の透明導電層２１の一部で構成されてもよい。ここで、導電性基板としての透明導電層２１の一部と隣りの色素増感太陽電池セル２０の対極基板２４ａとの接続も、例えば抵抗溶接により行うことができる。
【０１１４】
さらに上記第１〜第４実施形態では、作用極１０が配線部２３を有しているが、配線部２３は必ずしも必要なものではなく、省略が可能である。
【０１１５】
さらに上記第１〜第４実施形態では、低線膨張係数体６０は、シート状となっているが、低線膨張係数体６０は、光入射面１０ａに沿うように配置されていればよく、シート状に限られるものではない。低線膨張係数体６０の形状は、例えばガラス繊維やカーボン繊維のような線状などであってもよい。この場合、低線膨張係数体及び樹脂部全体の線膨張係数に異方性を持たせることが可能である。またこの線状の低線膨張係数体を交差させて積層することで、シート状の低線膨張係数体と同じ効果が得られる。
【０１１６】
さらに上記第１〜第４実施形態では、樹脂部５０が封止部２５と接着されているが、樹脂部５０は封止部２５と接着されていなくてもよい。すなわち、図６に示す色素増感太陽電池５００のように、樹脂部５０は封止部２５と離間していてもよい。
【０１１７】
さらにまた上記第１〜第４実施形態では、多孔質酸化物半導体層２２が第２電極としての透明導電層２１上に設けられているが、多孔質酸化物半導体層２２は、第２電極に対向する第１電極上に設けられてもよい。この場合、多孔質酸化物半導体層２２と第１電極とによって作用極が構成され、第２電極によって対極が構成される。ここで、多孔質酸化物半導体層２２とともに作用極を構成する第１電極は、対極２４に代えて、例えば上記第１実施形態における透明導電層２１が形成された絶縁性基板又は金属基板で構成すればよい。また、対極を構成する第２電極は、透明導電層２１に代えて、例えば上記第１実施形態における触媒層２４ｂで構成される。
【０１１８】
さらに上記第１実施形態では、対極２４が対向基板を構成しているが、図７に示す色素増感太陽電池６００のように、色素増感太陽電池セル６２０における対向基板として、対極２４に代えて、絶縁性基板６２４を用いてもよい。この場合、絶縁性基板６２４と封止部２５と透光性基板１０との間の空間には構造体６０１が配置される。構造体６０１は、透光性基板１０のうち光入射面１０ａとは反対側の面上に設けられている。構造体６０１は、透光性基板１０側から順に、透明導電膜２１、多孔質酸化物半導体層２２、多孔質絶縁層６０２及び対極６０３で構成される。また上記空間には電解質２６が配置されている。電解質２６は、多孔質酸化物半導体層２２及び多孔質絶縁層６０２の内部にまで含浸されている。ここで、絶縁性基板６２４としては、例えばガラス基板又は樹脂フィルムなどを用いることができる。また対極６０３としては、対極２４と同様のものを用いることができる。あるいは、対極６０３は、例えばカーボン等を含む多孔質の単一の層で構成されてもよい。多孔質絶縁層６０２は、主として、多孔質酸化物半導体層２２と対極６０３との物理的接触を防ぎ、電解質２６を内部に含浸させるためのものである。このような多孔質絶縁層６０２としては、例えば酸化物の焼成体を用いることができる。なお、図７に示す色素増感太陽電池６００においては、封止部２５と透光性基板１０と対向基板６２４との間の空間に構造体６０１が１つのみ設けられているが、構造体６０１は複数設けられていてもよい。
【実施例】
【０１１９】
以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。【０１２０】
（実施例１）
はじめに、１０ｃｍ×１０ｃｍ×４ｍｍのＦＴＯ基板を準備した。ＦＴＯ基板としては、ガラス基板上にＦＴＯ膜を形成してなるものを用いた。ガラス基板の線膨張係数α０は８×１０−６／Ｋであった。続いて、ＦＴＯ基板の上に、ドクターブレード法によって酸化チタンペースト（Solaronix社製、Ti nanoixide T/sp）を、その厚さが１０μｍとなるように５ｃｍ×５ｃｍの範囲に塗布して被焼成体を得た。その後、被焼成体を、熱風循環タイプのオーブンに入れて１５０℃で３時間焼成した。こうして、ＦＴＯ基板上に多孔質酸化物半導体層を形成して作用極を得た。【０１２１】
一方、作用極の形成に用いたＦＴＯ基板と同様のＦＴＯ基板を対極基板として準備した。そして、この対極基板上に、スパッタリング法により、厚さ１０ｎｍの白金触媒膜を形成し、対極を得た。【０１２２】
こうして作用極及び対極を準備した。【０１２３】
次に、アイオノマーであるハイミランからなる６ｃｍ×６ｃｍ×３０μｍのシートの中央に、５ｃｍ×５ｃｍ×３０μｍの開口を形成した四角環状の樹脂シートを準備した。そして、この樹脂シートを、作用極の多孔質酸化物半導体層を包囲する環状の部位に配置した。この樹脂シートを１２０℃の溶融温度で５分間加熱し溶融させることによって環状部位に接着した。【０１２４】
続いて、エチレン−メタクリル酸共重合体であるニュクレルからなる６ｃｍ×６ｃｍ×３０μｍのシートの中央に、５ｃｍ×５ｃｍ×３０μｍの開口を形成した四角環状の樹脂シートを準備した。【０１２５】
そして、このニュクレルからなる四角環状の樹脂シートを、ハイミランからなる四角環状の樹脂シートの直上に、１１０℃の溶融温度で貼り付けた。こうして第１封止部を形成した。【０１２６】
次に、この作用極を、光増感色素であるＮ７１９色素を０．２ｍＭ溶かした脱水エタノール液中に一昼夜浸漬して作用極に光増感色素を担持させた。【０１２７】
一方、アイオノマーであるハイミランからなる６ｃｍ×６ｃｍ×３０μｍのシートの中央に、５ｃｍ×５ｃｍ×３０μｍの開口を形成した四角環状の樹脂シートを準備した。そして、この樹脂シートを対極の白金触媒膜上における環状の部位に配置した。そして、この樹脂シートを１１０℃の溶融温度で５分間加熱し溶融させることによって環状部位に接着した。【０１２８】
続いて、エチレン−メタクリル酸共重合体であるニュクレルからなる６ｃｍ×６ｃｍ×３０μｍのシートの中央に、５ｃｍ×５ｃｍ×３０μｍの開口を形成した四角環状の樹脂シートを準備した。【０１２９】
そして、このニュクレルからなる四角環状の樹脂シートを、ハイミランからなる四角環状の樹脂シートの直上に、１１０℃の溶融温度で貼り付けた。こうして第２封止部を形成した。【０１３０】
次いで、第１封止部を設けた作用極を、ＦＴＯ基板の多孔質酸化物半導体層側の表面が水平になるように配置し、第１封止部の内側に、アセトニトリルからなる揮発性溶媒を主溶媒とし、ヨウ化リチウムを０．０５Ｍ、ヨウ化リチウムを０．１Ｍ、１，２−ジメチルー３−プロピルイミダゾリウムアイオダイド（ＤＭＰＩＩ）を０．６Ｍ、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジンを０．５Ｍ含む電解質を注入し、電解質層を形成した。【０１３１】
次に、第２封止部を設けた対極を、作用極に対向させ、５００ｈＰａ程度の減圧環境下で、第１封止部と第２封止部とを重ね合わせた。そして、減圧環境下で、封止部と同じ大きさの真鍮製の枠を加熱し、前記真鍮製の枠を対極の第２封止部とは反対側に配置した。そして、プレス機を用いて、５ＭＰａで第１封止部及び第２封止部を、上記枠を介して加圧しながら１６０℃の温度で局所加熱して溶融させて封止部を形成し、積層体を得た。その後、この積層体を大気圧下に取り出した。こうして色素増感太陽電池セルを得た。【０１３２】
次に、１０ｃｍ×１０ｃｍ×３０μｍの無水マレイン酸変性ポリエチレンであるバイネル（商品名、デュポン社製、線膨張係数α２：１１０×１０−６／Ｋ）からなる樹脂シートを用意し、この樹脂シートを、色素増感太陽電池セルの対極及び露出したＦＴＯ基板に、０．２ＭＰａで加圧しながら１５０℃の温度で５分間加熱して熱圧着させた。このとき、樹脂シートは、封止部の外周面も覆うようにした。【０１３３】
次に、６ｃｍ×６ｃｍ×５０μｍのシート状のガラスクロス（線膨張係数α１：１０×１０−６／Ｋ、フェザーフィールド社製）からなる連続した低線膨張係数体を用意し、この低膨張係数体を、対極に融着させた樹脂シートの上に、ＦＴＯ基板のうちＦＴＯが形成されていない側の表面（光入射面）に沿うように配置した。【０１３４】
一方、以下のようにしてバックシートを準備した。【０１３５】
酸変性直鎖状低密度ポリエチレン（酸変性ＬＬＤＰＥ）からなるペレット（商品名：バイネル、デュポン社製）を押出機に投入して溶融させる一方、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）からなるペレットを押出機に投入して溶融させ、これらをＴダイの隙間から共押出しすることにより厚さ１５０μｍの複層フィルムを得た。このとき、ＰＢＴで構成される耐候性層の厚さは１００μｍであった。【０１３６】
次に、金属層として、厚さ２０μｍの圧延アルミニウム箔を用意した。そして、この圧延アルミニウム箔と上記複層フィルムとを熱ラミネートすることで、積層フィルムを得た。こうしてバックシートを得た。このとき、圧延アルミニウム箔は、複層フィルムのうちポリエチレンからなる層に接着した。続いて、バックシートに、無水マレイン酸変性ポリエチレンであるバイネル（デュポン社製）からなる樹脂シートを０．２ＭＰａで加圧しながら１５０℃の温度で５分間加熱して熱圧着させた。こうして樹脂シート付きバックシートを得た。【０１３７】
次に、樹脂シート付きバックシートを、樹脂シートと低膨張係数体とが重なるように配置させた。【０１３８】
続いて、バックシートを介して樹脂シートを０．０１ＭＰａの真空環境下で０．２ＭＰａの圧力で加圧しながら１５０℃の温度で５分間加熱して樹脂シートを溶融させた。その後、真空を保持しているバルブを開放して真空環境を破った。周囲の圧力が常圧になったのを確認した後、樹脂シートを自然冷却させた。こうしてバックシートを色素増感太陽電池セル上に取り付けた。以上のようにして色素増感太陽電池を得た。【０１３９】
（実施例２〜４）
低線膨張係数体の構成材料、形態、線膨張係数α１、および、α２−α１を表１に示す通りとしたこと以外は実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。【０１４０】
（実施例５）
バックシートを介して樹脂シートを加圧しながら加熱してバックシートを色素増感太陽電池セルへ取り付けるときの真空環境を０．０８ＭＰａとすることにより低線膨張係数体中に、透光性基板の光入射面に沿った流路を形成したこと以外は実施例２と同様にして色素増感太陽電池を作製した。なお、このときに得た低線膨張係数体の断面５箇所において、未充填部分の面積の、充填部分と未充填部分との合計の面積に占める割合を求めたところ、その割合は６０％であった。【０１４１】
（実施例６）
低線膨張係数体とバックシートとの間で流路に沿って合成ゼオライト（商品名：ＭＳ−セラムーＷ、東海化学工業所社製）からなる乾燥剤を配置したこと以外は実施例５と同様にして色素増感太陽電池を作製した。【０１４２】
（実施例７）
樹脂シートをバイネルからハイミラン（三井・デュポンポリケミカル製）に変更することにより、低線膨張係数体の線膨張係数と樹脂部の線膨張係数との差であるα２−α１を表１に示す通りに変更したこと以外は実施例２と同様にして色素増感太陽電池を作製した。【０１４３】
（実施例８）
樹脂シートをバイネルからポリウレタン（商品名：ポリウレタン接着剤・シーラント剤５４０、住友３Ｍ社製）に変更することにより、低線膨張係数体の線膨張係数と樹脂部の線膨張係数との差であるα２−α１を表１に示す通りに変更したこと以外は実施例２と同様にして色素増感太陽電池を作製した。【０１４４】
（実施例９）
ＦＴＯ基板のＦＴＯ膜に銀からなる端子を４個形成し、透光性基板上に色素増感太陽電池セルを４個形成した後、各色素増感太陽電池セルの対極のうち透光性基板と反対側の表面に銀からなる端子を形成し、銅からなるリード線の一端を、対極に形成した端子にはんだによって接合し、リード線の他端をＦＴＯ基板のＦＴＯ膜に形成した端子にはんだによって接合したこと以外は実施例２と同様にして色素増感太陽電池を作製した。【０１４５】
（実施例１０）
低線膨張係数体を、１枚から８枚に変更し、各低線膨張係数体の寸法を１ｃｍ×１ｃｍ×０．２ｍｍに変更し、隣り合う低線膨張係数体同士間の間隔を２ｍｍとすることにより、８枚の低線膨張係数体を不連続に配置したこと以外は実施例２と同様にして色素増感太陽電池を作製した。【０１４６】
（実施例１１）
ＦＴＯ基板の代わりに、ＰＥＮ基板（線膨張係数α０：２１×１０−６／Ｋ）の上にスパッタ法にてＩＴＯ膜を形成した基板を用い、α２−α１を表１に示す通りとしたこと以外は実施例３と同様にして、色素増感太陽電池を作製した。【０１４７】
（実施例１２）
低線膨張係数体を構成する材料を、表１に示す通り、線膨張係数α１が１０×１０−６／Ｋであるガラスクロスから、線膨張係数α１が１５×１０−６／Ｋであるガラスクロスに変更し、樹脂部を構成する材料を、表１に示す通り、線膨張係数α２が１１０×１０−６／Ｋであるバイネルから、線膨張係数α２が１３５×１０−６／Ｋであるポリウレタン樹脂に変更することにより、α２−α１を表１に示す通り１２０×１０−６／Ｋとしたこと以外は実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。【０１４８】
（実施例１３）
封止部と樹脂部とを離間させたこと以外は実施例２と同様にして色素増感太陽電池を作製した。【０１４９】
（比較例１）
低線膨張係数体を用いなかったこと以外は実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。【０１５０】
（比較例２）
低線膨張係数体を用いなかったこと以外は実施例１１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。【０１５１】
［特性評価］
上記のようにして得られた実施例１〜１３及び比較例１〜２の色素増感太陽電池について、以下のようにして耐久性を評価した。【０１５２】
すなわち、まず実施例１〜１０、１２、１３及び比較例１の色素増感太陽電池について、光電変換効率（η０）を測定した。続いて、色素増感太陽電池を８５℃８５％ＲＨの環境下に２０００時間静置した後、上記と同様にして、光電変換効率（η）を測定した。そして、下記式：
光電変換効率の保持率（％）＝η／η０×１００
に基づき、光電変換効率の保持率（光電変換保持率）を算出した。結果を表１に示す。【０１５３】
また実施例１１及び比較例２の色素増感太陽電池については、６０℃９０％ＲＨの環境下に１０００時間静置したこと以外は上記と同様にして光電変換効率（η）を測定し、光電変換効率の保持率（％）を算出した。結果を表１に示す。
【表１】
2013145975.tif 000003
【０１５４】
表１に示す結果より、実施例１〜１３の色素増感太陽電池は、比較例１〜２の色素増感太陽電池に比べて、光電変換効率の保持率が高く、優れた耐久性を有していることが分かった。【０１５５】
以上のことから、本発明の色素増感太陽電池によれば、優れた耐久性を有することが確認された。
【符号の説明】
【０１５６】
１０…透光性基板
１０ａ…光入射面
２０、２０Ａ〜２０Ｃ…色素増感太陽電池セル
２１…透明導電層（第２電極）
２２…多孔質酸化物半導体層
２４…対極（第１電極、対向基板）
２４ａ…対極基板（導電性基板）
２５…封止部
２６…電解質
２７…作用極
３０…バックシート
５０…樹脂部
６０…低線膨張係数体
１００，２００，３００，４００，５００，６００…色素増感太陽電池
２１０…流路
３１０…乾燥剤
６２０…色素増感太陽電池セル
６２４…絶縁性基板（対向基板）
【図１】
2013145975.tif 000004
【図２】
2013145975.tif 000005
【図３】
2013145975.tif 000006
【図４】
2013145975.tif 000007
【図５】
2013145975.tif 000008
【図６】
2013145975.tif 000009
【図７】
2013145975.tif 000010
【国際調査報告】
2013145975.tif 000011
2013145975.tif 000012
2013145975.tif 000013
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