(57)【要約】  色素増感太陽電池の作製において、封止材料由来の電極汚染による、発電性能低下、耐久性低下を防止する技術を提供すること。透明導電基板上に形成された酸化物半導体層の周囲に沿って電極保護用隔壁が形成され、該電極保護用隔壁より外部に、封止材からなる隔壁配置予定部位が確保されていることを特徴とする光電極、または電極保護用隔壁を備えた対極であって、該電極保護用隔壁は、封止材により光電極と貼り合わせる際に、該封止材の隔壁と酸化物半導体層の間の光電極領域の上部に位置するように、対極上に配置されることを特徴とする対極、及びこれらのいずれかの電極を備えた色素増感太陽電池。
2009066623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明導電基板上に形成された酸化物半導体層の周囲に沿って電極保護用隔壁が形成され、該電極保護用隔壁より外部に、封止材からなる隔壁配置予定部位が確保されていることを特徴とする光電極。
【請求項２】
前記電極用隔壁が、酸化物半導体層の全周に渡って連続した隔壁として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光電極。
【請求項３】
前記電極用隔壁の高さが、電極間距離未満であり、かつ電極間距離の少なくとも２０％以上あることを特徴とする請求項１に記載の光電極。
【請求項４】
前記電極保護用隔壁が、少なくともその表面が絶縁性材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光電極。
【請求項５】
電極保護用隔壁を備えた対極であって、該電極保護用隔壁は、封止材により光電極と貼り合わせる際に、該封止材の隔壁と酸化物半導体層の間の光電極領域の上部に位置するように、対極上に配置されることを特徴とする対極。
【請求項６】
前記電極用隔壁が、酸化物半導体層の全周に渡って連続した隔壁として形成されていることを特徴とする請求項５に記載の対極。
【請求項７】
前記電極用隔壁の高さが、電極間距離未満であり、かつ電極間距離の少なくとも２０％以上あることを特徴とする請求項５に記載の対極。
【請求項８】
前記電極保護用隔壁が、少なくともその表面が絶縁性材料で形成されていることを特徴とする請求項５に記載の対極。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれかに記載の光電極を備えた色素増感太陽電池。
【請求項１０】
請求項５〜８のいずれかに記載の対極を備えた色素増感太陽電池。
【請求項１１】
請求項１〜４のいずれかに記載の光電極の電極保護用隔壁より外部に、封止材からなる隔壁を形成し、次いで対極を貼り合わせ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】
光電極に封止材からなる隔壁を形成し、次いで、対極を貼り合わせることにより色素増感太陽電池を製造する方法において、対極として請求項５〜８のいずれかに記載される電極保護用隔壁を備えた対極を用い、光電極と対極を貼り合わせた際に、前記電極保護用隔壁が前記封止材の隔壁と酸化物半導体層の間の光電極領域の上部に位置するように、前記封止材の隔壁を光電極上に形成することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感太陽電池に適した電極及び該電極を備えた色素増感太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
色素増感太陽電池は、Ｓｉ系太陽電池と比べ低コストであることから、世界的に広く注目されてきている。【０００３】
色素増感太陽電池では、基板に透明導電基板を用いているが、この透明導電基板自体の抵抗値に制約があるため、適切なモジュール設計が必要となる。色素増感太陽電池のモジュール化にあたっては、集電材料と、封止技術、そのパターン化が重要な要素を占めており、モジュール性能と耐久性に大きな影響を与える。【０００４】
モジュールの高性能化を実現するためには、パターンを緻密化する必要があるため、封止部と電極部との距離は狭い方が望ましい。【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６１０９０号公報
【発明の開示】
【０００６】
しかし、封止材料と電極部が隣接すると、（ｉ）対極貼り合わせ時の加圧処理による封止材料の流れによる電極汚染、及び封止材料に含まれる低分子量物などによる汚染などが問題となること、また、（ｉｉ）該低分子量物［たとえば、ポリマー（樹脂）の原料であるモノマー、あるいは樹脂モノマーを適度に分散させたりスクリーン印刷に適した粘性を与えるための各種添加剤や溶媒］による汚染などは、封止材料の組成、使用方法によって、その汚染形態が大きく異なることが、本願発明者らの研究により、新規の知見としてわかってきた。
【０００７】
そこで、かかる新知見に基づき、上記のような封止材料由来の電極汚染による、発電性能低下、耐久性低下を防止する技術を提供することが本発明の課題である。
【０００８】
本発明の第一の態様は、透明導電基板上に形成された酸化物半導体層の周囲に沿って電極保護用隔壁が形成され、該電極保護用隔壁より外部に、封止材からなる隔壁配置予定部位が確保されていることを特徴とする光電極である。
【０００９】
本発明の第二の態様は、電極保護用隔壁を備えた対極であって、該電極保護用隔壁は、封止材により光電極と貼り合わせる際に、該封止材の隔壁と酸化物半導体層の間の光電極領域の上部に位置するように、対極上に配置されることを特徴とする対極である。
【００１０】
本発明の第三の態様は、前記第一の態様の光電極を備えた色素増感太陽電池である。
【００１１】
本発明の第四の態様は、前記第二の態様の対極を備えた色素増感太陽電池である。
【００１２】
また、本発明の第五の態様は、前記第一の態様の光電極の電極保護用隔壁より外部に、封止材からなる隔壁を形成し、次いで対極を貼り合わせることを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法である。
【００１３】
また、本発明の第六の態様は、光電極に封止材からなる隔壁を形成し、次いで、対極を貼り合わせることにより色素増感太陽電池を製造する方法において、対極として前記第二の態様の電極保護用隔壁を備えた対極を用い、光電極と対極を貼り合わせた際に、前記電極保護用隔壁が前記封止材の隔壁と酸化物半導体層の間の光電極領域の上部に位置するように、前記封止材の隔壁を光電極上に形成することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法である。
【００１４】
本発明の電極保護用隔壁を備えた光電極または対極を用いて、光電極上の酸化物半導体層と封止材の隔壁との間に、前記電極保護用隔壁を介在させることにより、封止材料由来の電極汚染による、発電性能低下、耐久性低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】図１Ａは、電極保護用隔壁を備えた光電極及び対極の断面示す概略図。本発明の第一の態様に対応する。
【図１Ｂ】図１Ｂは、電極保護用隔壁を備えた光電極及び対極の断面示す概略図。本発明の第二の態様に対応する。
【図２】図２は、電極保護用隔壁を含む印刷パターンを示す。この図には該電極保護用隔壁以外に、集電配線保護のための絶縁層等も示されている。
【図３】図３は、実施例２の試験番号１〜４で示される色素増感電池作製のための光電極の作製手順を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
１．本発明の第一の態様について
本発明の第一の態様は、透明導電基板上に形成された酸化物半導体層の周囲に沿って電極保護用隔壁が形成され、該電極保護用隔壁より外部に、封止材からなる隔壁配置予定部位が確保されていることを特徴とする光電極を対象とする。【００１７】
（Ａ）電極保護用隔壁
電極保護用隔壁とは、酸化物半導体層の周囲に沿って形成された隔壁であって、対極貼り合わせ時の加圧処理による封止材料自体の流れ、あるいは封止材料に含まれる低分子量物など、による電極の汚染を防止するための隔壁である［図１Ａ参照］。【００１８】
光電極と対極を隔てるための封止材からなる隔壁以外に、このような電極保護用隔壁を設けることは、本願発明者の知る限り新規である。たとえば、特許文献１では、基板間の周縁部をシールするシール材として用いる樹脂やゴム中にスペーサー材料を含んでよいとの開示がみられるが（特許文献１、段落番号００５１〜００５２）、これは基板間の間隔を調節する目的等に用いようとするもので目的が全く異なるし、特許文献１にいうシール材とは本願発明でいう封止材からなる隔壁に相当するところ、特許文献１にいうスペーサーはこの封止材中の一粒子成分と考えられるのに対して、本願発明の電極保護用隔壁は、組成物中の一粒子ではないし、封止材からなる隔壁より外部に位置することから、位置関係も異なる。【００１９】
該電極保護用隔壁は、酸化物半導体層の周囲に沿って形成されるが、その態様として全周囲を覆うように連続的に形成することもできるし（実施例２の連続状電極保護用隔壁参照）、周囲の一部には隔壁を設けない、たとえばスリット状の隔壁とすることもできる（実施例２のスリット状電極保護用隔壁参照）。もっとも、できるだけ全周囲を覆うように形成することが、より有効に電極を保護することができるので好ましい。【００２０】
該電極保護用隔壁の材料としては、少なくともその表面が、ガラス、セラミックスや、ゴム状樹脂などの樹脂等の絶縁性材料から構成されていることが好ましく、封止材の流れによる汚染から酸化物半導体層を保護するという観点からは、ガラスフリットや樹脂がより好ましい。【００２１】
該電極保護用隔壁の形状としては、その高さは高いほど好ましいといえるが、電極間距離を越えない範囲で、電極間距離の少なくとも２０％以上あることが、封止材の流れによる汚染から酸化物半導体層を保護するという観点から好ましく、電極間距離の３０％以上であることがより好ましい。【００２２】
さらに、より有効に封止材料に含まれる低分子量物などによる電極汚染にも対応する観点からは、該電極保護用隔壁をゴム状樹脂とした上で、電極間距離をわずかに超える高さ（たとえば１．０〜２．０倍）で保護用隔壁を形成し、２つの極を張り合わせた際に、電極間の空間を気密構造にするパッキンの働きをさせるようにすることが好ましい。【００２３】
該電極保護用隔壁の幅は、有効発電面積を稼ぐ点でできるだけ狭いことが好ましく、好ましくは０．３ｍｍ以下、より好ましくは０．２ｍｍ以下に抑えることが好ましい。【００２４】
該電極保護用隔壁は、光電極の酸化物半導体層の周囲に沿って形成されているが（図１Ａ参照）、該電極保護用隔壁の酸化物半導体層からの距離は小さければ小さいほど有効発電面積を稼ぐ点で好ましいが、スクリーン印刷等の印刷技術により形成する場合には、印刷精度の観点での制約を受け、通常、０．２ｍｍ程度の間隔を空けることが好ましい。【００２５】
また、すでに説明したように該電極保護用隔壁より外部には、封止材からなる隔壁配置予定部位が確保されている。封止材からなる隔壁配置予定部位までの距離は、小さければ小さいほど有効発電面積を稼ぐ点で好ましく、実質的にゼロの距離で形成することが好ましい。また、該電極保護用隔壁は、その一部が封止材からなる隔壁と重なっていても差し支えない。【００２６】
該電極保護用隔壁は、スクリーン印刷法等により施すことで簡便に作製できる。特に後述したような絶縁層と同時印刷することで、より簡便に作製可能である。【００２７】
（Ｂ）本発明の光電極は、上記の電極保護用隔壁以外の構成成分として、透明導電基板、酸化物半導体層、分光増感色素等、通常用いられる構成要素を備えている。【００２８】
（ａ）透明導電基板
透明導電基板としては、透明ガラスあるいは透明樹脂フィルム等の透明基板上に、透明導電膜として酸化チタン、酸化亜鉛（アンチモンまたはアルミニウムをドープしたものでもよい）、酸化インジウム（スズまたは亜鉛をドープしたものでもよい）、酸化スズ（アンチモンまたはフッ素をドープしたものでもよい）等の膜を形成したものが好ましく用いられる。【００２９】
（ｂ）酸化物半導体層
前記透明導電基板上に形成され、金属酸化物半導体膜からなる層である。該金属酸化物半導体としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、スズをドープした酸化インジウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム等の公知の多孔質材料を用いることができ、スピンコート法、スプレー法、ディッピング法、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、インクジェット法等により前記透明導電基板上に形成できるが、操作の簡便さの観点からはスピンコート法、スプレー法、ディッピング法が、量産化の観点からはスクリーン印刷法によるのが好ましい。【００３０】
（ｃ）分光増感色素
前記分光増感色素としては、可視領域および／または赤外光領域に吸収をもつ種々の金属錯体や有機色素を用いることができ、任意の公知の方法、たとえば、二酸化チタン等の酸化物半導体薄膜を色素溶液に所定の温度で浸漬する方法（ディッピング法、ローラ法、エヤーナイフ法など）や、色素溶液を酸化物半導体層表面に塗布する方法（ワイヤーバー法、アプリケーション法、スピン法、スプレー法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法等により該金属酸化物半導体膜に吸着されている。【００３１】
（ｄ）その他
該光電極には任意のパターンで集電配線が施されるのが好ましい。前記端子部分は、この集電配線パターンの一部としてスクリーン印刷等の印刷技術を用いることで容易に作製可能である。また、該集電配線は電解質から保護するため、絶縁層で被覆するのが好ましい。絶縁層としては、ガラスフリットや樹脂を用いることができ、この中でもガラスフリットが、耐久性、絶縁性の点で好ましい。【００３２】
２．本発明の第二の態様について
本発明の第二の態様は、電極保護用隔壁を備えた対極であって、該電極保護用隔壁は、封止材により光電極と貼り合わせる際に、該封止材の隔壁と酸化物半導体層の間の光電極領域の上部に位置するように、対極上に配置されることを特徴とする対極を対象とする。【００３３】
（Ａ）電極保護用隔壁
本態様における電極保護用隔壁も、第一の態様における電極保護用隔壁と同様、対極貼り合わせ時の加圧処理による封止材料自体の流れ、あるいは封止材料に含まれる低分子量物など、による電極の汚染を防止するための隔壁であり、基本的に第一の態様の電極保護用隔壁で説明したのと同様である。【００３４】
もっとも、本発明の第一の態様のように光電極上ではなく、対極上に配置されている点で異なる。すなわち、本態様における電極保護用隔壁は、封止材により光電極と貼り合わせる際に、該封止材の隔壁と酸化物半導体層の間の光電極領域の上部に位置するように、対極上に配置される。言い換えれば、前記第一の態様において光電極上に配置された電極保護用隔壁の真上に位置する対極部分に相当する部分に、電極保護用隔壁を配置したのが本態様である［図１Ｂ参照］。【００３５】
（Ｂ）対極
本発明の対極としては、対極と光電極との間に封入されるべき電解質中の腐食性成分に対する耐腐食性を有するものであれば特に制限されないが、チタン、ステンレス、導電性ガラス等が例示され、その中でも電気伝導性、熱膨張性の観点からはチタンがより好ましい。【００３６】
３．本発明の第三及び五の態様について
本発明の第三の態様は、前記第一の態様の光電極を備えた色素増感太陽電池を対象とし、本発明の第五の態様は、前記第一の態様の光電極の電極保護用隔壁より外部に、封止材からなる隔壁を形成し、次いで対極を貼り合わせることを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法を対象とする。【００３７】
光電極に電極保護用隔壁があることにより、封止材料自体あるいは封止材料に含まれる低分子量物などによる汚染が低減され、変換効率等の性能の劣化の少ない色素増感太陽電池を得ることができる。【００３８】
まず第一の態様の光電極を形成した透明導電基板上に封止材の隔壁を形成する。スクリーン印刷等の印刷技術を用いることで簡便に形成できる。封止材としては、電解質中の腐食性成分に対する耐腐食性を有するものであれば特に制限されないが、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂、金属、ゴム等を例示することができるが、少なくとも表面は電気絶縁性であることを要し、封止材が導電性の場合には表面を、各種樹脂やゴム等の電気絶縁性材料で被覆する。【００３９】
次いで前記封止材を介して光電極と対極を貼り合わせる。この際、均一に圧力をかけて両電極が平行に配置されるように注意すべきである。【００４０】
前記封止材として光硬化性樹脂を用いる場合には、光電極側から光照射（紫外線照射）して封止材を硬化させる。【００４１】
封止材の隔壁を介して光電極と対極との間に一定の間隔が維持されるが、ここに電解質が封入される。電解質としては、Ｉ３−／Ｉ−系、Ｂｒ３−／Ｂｒ−系、キノン／ハイドロキノン系等の酸化還元電解質を含む電解液が例示される。【００４２】
４．本発明の第四及び第六の態様について
本発明の第四の態様は、前記第二の態様の対極を備えた色素増感太陽電池を対象とし、本発明の第六の態様は、光電極に封止材からなる隔壁を形成し、次いで、対極を貼り合わせることにより色素増感太陽電池を製造する方法において、対極として前記第二の態様の電極保護用隔壁を備えた対極を用い、光電極と対極を貼り合わせた際に、前記電極保護用隔壁が前記封止材の隔壁と酸化物半導体層の間の光電極領域の上部に位置するように、前記封止材の隔壁を光電極上に形成することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法を対象とする。【００４３】
対極に電極保護用隔壁があることにより、封止材料自体あるいは封止材料に含まれる低分子量物などによる汚染が低減され、変換効率等の性能の劣化の少ない色素増感太陽電池を得ることができる。【００４４】
第六の態様の製造方法に関しては、前記項目３．の第五の態様の説明において、対極として本発明の第二の態様の電極保護用隔壁を備えた対極を用い、光電極としては原則的には、本発明の第一の態様の電極保護用隔壁を備えた光電極ではなく、通常の電極保護用隔壁のない光電極を用いた場合に読み替えればよい。【００４５】
もっとも、本発明の態様においても、以下の条件を充たす場合には、光電極として本発明の第一の態様の光電極を併せ用いてもよい。【００４６】
ｉ）対極の電極保護用隔壁と光電極の電極保護用隔壁との高さの合計が、電極間距離を越えず、封止材の隔壁を介して光電極に対極を貼り合わせた際に、両電極保護用隔壁がぶつかることがないので貼り合わせの障害とならない場合。【００４７】
ｉｉ）対極の電極保護用隔壁と光電極の電極保護用隔壁とが、封止材の隔壁を介して光電極に対極を貼り合わせた際に、両電極保護用隔壁が互い違いに配置される構造を持っているために、貼り合わせの障害とならない場合。【００４８】
ｉｉｉ）両電極保護用隔壁の一方または双方がゴム状樹脂からなっており、その高さの合計が電極間距離をわずかに越えても、封止材の隔壁を介して光電極に対極を貼り合わせるのに障害とならない場合、
ｉｖ）その他、封止材の隔壁を介して光電極に対極を貼り合わせた際に、貼り合わせの障害とならない事情がある場合。【００４９】
以下に本発明を、実施例を用いてより具体的に説明する。もっとも、以下の実施例は本発明の例示にすぎず、本発明は何等これらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００５０】
以下に本発明による色素増感太陽電池の典型的な作製例を示す。
１．  光電極の作製
・  酸化チタン層の形成
２０〜３０μｍの一次粒子径を有する酸化チタンペースト（触媒化成製  ＰＳＴ−１８ＮＲ）をスクリーン印刷機（マイクロテック製  ＭＴ−３２０ＴＶ）を用いて、１２０ｍｍ×１２０ｍｍの大きさの導電性ガラス基板（ＦＴＯ導電膜、日本板硝子製）上にスクリーン印刷し乾燥させた。この工程を所定の膜厚が得られるまで繰り返した後、４００μｍ程度の粒子径の酸化チタンペースト（触媒化成  ＰＳＴ４００Ｃ）を同じくスクリーン印刷し乾燥させた。この後、基板をマッフル炉（アドバンテック製  ＦＵＷ２５２ＰＡ）に移し、５００℃、３０分間焼成を行い酸化チタン層を形成させた。焼成後の酸化チタンの膜厚は約１２μｍであった。【００５１】
・  集電グリッドの形成
次いで、銀ペーストをスクリーン印刷により、基板上にグリッド状に塗付し、１６０℃、１２分間乾燥後、マッフル炉にて５００℃、３０分間焼成して集電配線を得た。【００５２】
なお、この集電グリッドの形成は、前記酸化チタン層の形成の前に形成してもよい。【００５３】
・  集電グリッド保護層（絶縁層）及び電極保護用隔壁の同時形成（図２参照）
次いで、ガラスフリットペーストをスクリーン印刷により基板上に塗付することで、前記集電グリッドの絶縁層及び酸化物半導体層の周囲に幅０．２ｍｍで、高さが０．０１ｍｍの電極保護用隔壁を同時に形成し、１６０℃、１２分間乾燥後、マッフル炉にて５００℃、３０分間焼成した。図２には、用いた印刷パターンが示されている。【００５４】
なお、この絶縁層及び電極保護用隔壁の形成も、前記酸化チタン層の形成の前に形成してもよい。【００５５】
・  色素吸着
次いで、前記絶縁層を形成した基板をルテニウム有機錯体色素溶液に浸漬し、１６時間静置することにより、酸化チタン層に色素を吸着させた。【００５６】
ｂ．  対極の作製
・  チタン板の輪郭形状加工
０．２ｍｍ厚の純チタン板をワイヤー放電加工により、規定の形状（１２０ｍｍ×１２０ｍｍ）に切断した。【００５７】
・  白金触媒層の形成
次いで、電気メッキ法により、チタン板上に白金触媒層を形成した。【００５８】
ｃ．  アセンブリ
・  封止材塗布
各光電極上に、スクリーン印刷により、封止用紫外線硬化樹脂を塗布した。【００５９】
・  貼り合わせ
次いで、対極を、光電極と上下に向かい合うように配置して対向させ貼り合わせた。【００６０】
・  封止材の硬化
次いで、光電極側より、紫外線を照射し（３０００ｍＪ／ｃｍ２、アイグラフィック製  ＥＣＳ−６０１Ｇ−３）、封止材を硬化させた（電極間距離  約３０μｍ）。【００６１】
・  電解液注入
次いで、真空注入装置（アユミ工業製  ＬＣ−３５）を用いて、モジュールの電解液注入孔より、電解液を注入した。【００６２】
・  注入孔の封止
次いで、電解液注入孔を、紫外線硬化樹脂を用いて封止した。【００６３】
ｄ．得られた色素増感太陽電池の光電極は該電極保護隔壁により保護され、封止材料自体の流れによる汚染は見られなかった。
【実施例２】
【００６４】
以下に、色素増感太陽電池の性能に対する封止材の悪影響、及び本発明によって該影響を緩和することができる点について実証する。【００６５】
Ａ．評価用色素増感太陽電池の作製
以下の手順（１）、（２）、（３）、（４−１）、(５−１）または（１）、（２）、（３）、（４−２）、（５−２）で試験番号１〜４の色素増感太陽電池を作製し、その性能を比較することによって、封止材の有無による電池性能に対する影響、及び本願発明の電極保護用隔壁の電池性能に対する影響を評価した。【００６６】
図３には、光電極の作製の手順と上記試験番号１〜４の色素増感太陽電池との関係を示す。【００６７】
（１）透明導電基板［ＳｎＯ２膜付きガラス板、２０ｍｍ×１２０ｍｍ×４ｍｍ、日本板硝子（株）製］上に酸化チタンペースト［製品名  ＰＳＴ−１８ＮＲ、ＰＳＴ−４００Ｃ、触媒化成（株）製］を（５ｍｍ×９６．４ｍｍ＝４．８２ｃｍ２）の面積で塗布し、１５０℃で１０分間乾燥させた。これにより約１３μｍ［後記（２）での電極保護用隔壁形成後での５００℃焼成後の値］の厚みの酸化チタン膜を形成させた。【００６８】
このような、酸化チタン層を形成した透明導電基板を１２枚作製した［図３（ａ）参照］。【００６９】
（２）次いで、上記作製された酸化チタン層の周囲にガラスフリット（製品名  ｇｌａｓｓ  ｐａｓｔｅ  １１１５Ａ２ペースト、旭硝子（株）製）による電極保護用隔壁を形成させた後、５００℃で２０分間焼成した（酸化チタンとガラスフリットの同時焼成）。隔壁の形成には、スクリーン印刷法を用いた。【００７０】
該電極保護用隔壁としては、連続的に電極の周囲にガラスフリットの隔壁を形成させたもの（連続状電極保護用隔壁）６枚と、断続的に電極の周囲にガラスフリットの隔壁を形成させたもの（スリット状電極保護用隔壁）６枚をそれぞれ作製した。【００７１】
前記連続状電極保護用隔壁の形状は、透明導電基板上、前記酸化チタン膜の各辺から０．２ｍｍだけ離れた内辺を有し、幅が１ｍｍ、高さが約２５μｍである。また、長辺の長さ（外辺−外辺間）が９８．８ｍｍ、短辺の長さ（外辺−外辺間）が７．４ｍｍであった［図３（ｂ）参照］。【００７２】
前記スリット状電極保護用隔壁の形状は、前記連続状電極保護用隔壁の２つの長辺部分のそれぞれにつき、長さ６ｍｍの孤立した隔壁４つを残すように長辺部分の隔壁を５箇所除去した形状に相当する。短辺を含む隔壁と前記孤立した隔壁との間隔はいずれも１３ｍｍ、前記４つの孤立した隔壁間の隣接する間隔もそれぞれ１３ｍｍとなるように配置した（図３（ｅ）参照）。【００７３】
（３）次いで、上記のようにして酸化チタン膜と電極保護用隔壁を形成した透明導電基板のそれぞれを、色素［Ｎ７１９：シス−ビス（イソチオシアナト）−ビス（２，２’−ビピリジン−４，４’−カルボキシレート）ルテニウム（ＩＩ）ビス（テトラｎ−ブチルアンモニウム）］を濃度０．３ｍＭで含有するアセトニトリル／ｔ−ブタノール溶液に、２５℃、１８時間浸漬することによって、該酸化チタン膜に色素を吸着させ、アセトニトリルで洗浄後、エアーブロワーで乾燥させて連続状電極保護用隔壁を有する光電極とスリット状電極保護用隔壁を有する光電極をそれぞれ６枚ずつ得た。【００７４】
（４−１）色素を吸着させた前記光電極のうち、連続状電極保護用隔壁を有する光電極とスリット状電極保護用隔壁を有する光電極それぞれ３枚ずつにつき、紫外線硬化樹脂からなる封止材の隔壁をスクリーン印刷し［連続状電極保護用隔壁を有する光電極につき図３（ｃ）、スリット状電極保護用隔壁を有する光電極につき図３（ｆ）参照］、電極間が約４０μｍとなるように対極（白金付きチタン板、１１０×１５×０．２ｍｍ）を貼り合わせ、１℃で１０分間、紫外線（高圧水銀ランプ、ｏｒｃ  ｈａｎｄｙ  ＵＶ３００、型式：ｏｒｃ  ＨＳＬ−３００／Ｂ−ＦＭ）を照射して、封止材を硬化させ、それぞれのセルを得た。【００７５】
なお、封止材材料自体が、酸化チタン膜の方に流れ込むことのないように注意して作製し、実際にも流れ込んでいないことを確認した。【００７６】
（５−１）次いで、（４−１）で得られたそれぞれのセルにつき、対極上の注入口より電解液（０．１Ｍ  グアニジンジチオシアネート、０．１Ｍ  ヨウ素、０．５Ｍ  ｔ−ブチルピリジン、０．６Ｍ  ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム、溶媒：３−メトキシプロピオニトリル）を注入し、その後、該注入口を紫外線硬化樹脂を用いて、１℃で３分間、紫外線（高圧水銀ランプ、ｏｒｃ  ｈａｎｄｙ  ＵＶ３００、型式：ｏｒｃ  ＨＳＬ−３００／Ｂ−ＦＭ）を照射して封止した。【００７７】
得られた色素増感太陽電池のうち、連続状電極保護用隔壁を有するもの３枚を試験番号２、スリット状電極保護用隔壁を有するもの３枚を試験番号４とした（図３参照）。【００７８】
（４−２）他方、色素を吸着させた前記光電極のうち、残りの、連続状電極保護用隔壁を有する光電極とスリット状電極保護用隔壁を有する光電極それぞれ３枚ずつにつき、前記電極保護用隔壁の外側の領域に高さ約４０μｍの樹脂シート［ハイミラン（商標）、形状、サイズについては上記封止材の隔壁の替わりに用いるものであることから、上記封止材の隔壁と同じ形状、サイズのものを使用］を置き、対極と合わせて、両電極をクリップで固定した。該樹脂シートは前記（４−１）にいう封止材の隔壁の代替であり、同様に両電極を絶縁する機能を果たすものとして用いた。したがって、前記（４−１）における封止材の隔壁の位置と同様になるように配置した［連続状電極保護用隔壁を有する光電極について図３（ｄ）、スリット状電極保護用隔壁を有する光電極について図３（ｇ）、の破線で囲まれた部分参照］。【００７９】
（５−２）次いで、（４−２）で得られたそれぞれのセルに、両極の隙間から毛管現象を利用して電解液［上記（５−１）に記載のものと同じ］を注入した。【００８０】
得られた対照用の色素増感太陽電池のうち、連続状電極保護用隔壁を有するもの３枚を試験番号１、スリット状電極保護用隔壁を有するもの３枚を試験番号３とした。【００８１】
Ｂ．評価
上記Ａ．のようにして作製された色素増感太陽電池（試験番号１〜４）につき、性能評価を実施し、下記の表１に示す結果を得た。【００８２】
【表１】
2009066623.tif 000003
【００８３】
表中、Vocとは開放電圧、Jscとは短絡電流密度、FFとは曲線因子を意味する。セルサイズにいうサイズは、酸化チタン塗布面積（９６．４ｍｍ×５ｍｍ）を意味する。【００８４】
また、表中の光電変換効率は、以下の条件で測定した。【００８５】
すなわち、ソーラーシュミレーター（山下電装社製）により、ＡＭ（エアマス、大気質量）１．５、１００ｍＷ／ｃｍ２の擬似太陽光を照射し、短絡電流密度、開放電圧、曲線因子（ＦＦ）を測定し、光電変換効率を下記の計算式（式１）に基づいて算出した。
（式１）
光電変換効率（％）＝
１００×［（短絡電流密度×開放電圧×曲線因子）／（照射太陽光エネルギー）］
上記表１の結果から、以下のことが実証されていることがわかる。【００８６】
ａ．  試験番号１と試験番号２、あるいは試験番号３と試験番号４を比較することにより、封止材を使用していない試験番号１と試験番号３の色素増感太陽電池の光電変換効率が、それぞれ対応する封止材を使用している試験番号２と試験番号４の色素増感太陽電池の光電変換効率よりも高いことがわかる。【００８７】
これは、封止材を用いることで光電変換効率が低下したことを示している。【００８８】
この低下は、封止材として用いた樹脂からの放出ガス成分がセル性能に悪影響を及ぼしたものと推認される。【００８９】
ｂ．  試験番号２と試験番号４を比較することにより、連続状電極保護用隔壁を用いた試験番号２の方が、スリット状電極保護用隔壁を用いた試験番号４よりも高い光電変換効率がでる傾向があることがわかる。【００９０】
これは、電極保護用隔壁を設けることにより、電池の光電変換効率を向上させることができることを示している。【００９１】
ｃ．  試験番号２では連続状電極保護用隔壁を有してはいるものの、対応する封止材を用いない試験番号１の光電変換効率よりもやや低いということは、さらに電極保護効果を向上させる余地のあることを示している。【００９２】
そのためには、たとえば、用いた連続状電極保護用隔壁の高さ（試験番号１及び２では電極間距離が約４０μｍに対して、その約６５％に相当する約２５μｍの高さを採用している）をより電極間距離に近い高さに上げたり、あるいは本実施例で用いたガラスフリットのかわりに、耐電解液性を有し、かつ硬化時のガス放出の少ないゴム状樹脂等の弾性材料を電極保護用隔壁として用い、かつその高さを電極間距離よりわずかに大きめに設定することで、２つの極を張り合わせた際に、電極間の空間を気密構造にするパッキンの働きをさせるようにして、光電極と封止材の隔壁との間をよりよく遮断することで、光電変換効率を更に向上させることができると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明の電極保護用隔壁を備えた光電極または対極を用いることで、光電極と対極とを封止材の隔壁で封止した場合の電極の汚染を防止できるため、作製過程に起因する性能の劣化のない色素増感太陽電池の作製に有利である。
【図１Ａ】
2009066623.tif 000004
【図１Ｂ】
2009066623.tif 000005
【図２】
2009066623.tif 000006
【図３】
2009066623.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月16日(2009.12.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電極と対極とを封止材からなる隔壁で封止して得られる色素増感太陽電池のための光電極であって、
透明導電基板上に形成された酸化物半導体層の周囲に沿って電極保護用隔壁が形成され、該電極保護用隔壁より外部に、封止材からなる隔壁配置予定部位が確保されており、前記電極用隔壁の高さが、対極と貼り合わせた場合の対極と光電極との間の電極間距離未満であり、かつ該電極間距離の少なくとも２０％以上あることを特徴とする光電極。
【請求項２】
前記電極用隔壁が、酸化物半導体層の全周に渡って連続した隔壁として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光電極。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記電極保護用隔壁が、少なくともその表面が絶縁性材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光電極。
【請求項５】
光電極と対極とを封止材からなる隔壁で封止して得られる色素増感太腸電池のための対極であって、
電極保護用隔壁を備え、該電極保護用隔壁は、封止材により光電極と貼り合わせる際に、該封止材の隔壁と酸化物半導体層の間の光電極領域の上部に位置するように、対極上に配置されており、前記電極用隔壁の高さが、光電極と貼り合わせた場合の光電極と対極との間の電極間距離未満であり、かつ該電極間距離の少なくとも２０％以上あることを特徴とする対極。
【請求項６】
前記電極用隔壁が、酸化物半導体層の全周に渡って連続した隔壁として形成されていることを特徴とする請求項５に記載の対極。
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
前記電極保護用隔壁が、少なくともその表面が絶縁性材料で形成されていることを特徴とする請求項５に記載の対極。
【請求項９】
請求項１、２、４のいずれかに記載の光電極を備えた色素増感太陽電池。
【請求項１０】
請求項５、６、８のいずれかに記載の対極を備えた色素増感太陽電池。
【請求項１１】
請求項１、２、４のいずれかに記載の光電極の電極保護用隔壁より外部に、封止材からなる隔壁を形成し、次いで対極を貼り合わせ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】
光電極に封止材からなる隔壁を形成し、次いで、対極を貼り合わせることにより色素増感太陽電池を製造する方法において、対極として請求項５、６、８のいずれかに記載される電極保護用隔壁を備えた対極を用い、光電極と対極を貼り合わせた際に、前記電極保護用隔壁が前記封止材の隔壁と酸化物半導体層の間の光電極領域の上部に位置するように、前記封止材の隔壁を光電極上に形成することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。
【国際調査報告】
2009066623.tif 000008
2009066623.tif 000009
2009066623.tif 000010