(57)【要約】単一の透明導電基板上に複数の太陽電池ユニットが直列接続された構造を有する色素増感太陽電池の集積モジュール及びその製造方法の提供。単一の透明導電基板上に互いに絶縁された複数の透明導電基板ユニットが形成・配置され、各透明導電基板ユニット上にそれぞれ色素増感太陽電池ユニットが形成・配置されている色素増感太陽電池の集積モジュールであって、各透明導電基板ユニットの透明導電膜あるいは各対極のいずれかに切り欠き部を形成・配置し、該切り欠き部内に直列接続すべき隣接する他の太陽電池ユニットの光電極あるいは対極の端子部分を配置することで、接続すべき端子同士が上下に向かい合った状態で簡便に直列接続することができるように形成配置する。
2009044786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の透明導電基板上に配置された複数の色素増感太陽電池ユニットが直列接続されてなる集積型色素増感太陽電池モジュールであって、
前記単一の透明導電基板は、互いに絶縁された複数の透明導電基板ユニットを備え、
前記太陽電池ユニットは、対極及び光電極を備え、
前記透明導電基板ユニット上にそれぞれ、色素増感太陽電池ユニットが、前記透明導電基板ユニット側が前記光電極側となるように配置され、
前記各透明導電基板ユニットは透明導電膜に切り欠き部を有し、該透明導電基板ユニット上に配置された太陽電池ユニットの対極の端子部分が、該切り欠き部の上方に位置するように配置されているとともに、直列接続すべき隣接する他の太陽電池ユニットの光電極の端子部分が、該切り欠き部内に配置され、もって前記太陽電池ユニットの対極の端子部分が、前記他の太陽電池ユニットの光電極の端子部分と上下に向かい合った状態で、電気的に直列接続されていることを特徴とする集積型色素増感太陽電池モジュール。
【請求項２】
単一の透明導電基板上に配置された複数の色素増感太陽電池ユニットが直列接続されてなる集積型色素増感太陽電池モジュールであって、
前記単一の透明導電基板は、互いに絶縁された複数の透明導電基板ユニットを備え、
前記太陽電池ユニットは、対極及び光電極を備え、
前記透明導電基板ユニット上にそれぞれ、色素増感太陽電池ユニットが、前記透明導電基板ユニット側が前記光電極側となるように配置され、
前記各太陽電池ユニットは対極に切り欠き部を有し、該透明導電基板ユニット上に配置された太陽電池ユニットの光電極の端子部分が、該切り欠き部の下方に位置するように配置されているとともに、直列接続すべき隣接する他の太陽電池ユニットの対極の端子部分が、該切り欠き部内に配置され、もって前記他の太陽電池ユニットの対極の端子部分が、前記太陽電池ユニットの光電極の端子部分と上下に向かい合った状態で、電気的に直列接続されていることを特徴とする集積型色素増感太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記対極及び前記光電極がそれぞれ複数の端子部分を有し、直列接続すべき隣接する他の太陽電池ユニットと複数の端子で直列接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の集積型色素増感太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記各光電極上に集電配線パターンが形成され、前記光電極の端子部分が、該集電配線パターンに含まれることを特徴とする請求項１または２に記載の集積型色素増感太陽電池モジュール。
【請求項５】
少なくとも前記光電極の端子部分が、スクリーン印刷により形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の集積型色素増感太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記複数の色素増感太陽電池ユニットが、互いに並置された複数の列を形成し、各列は直列接続された複数の該太陽電池ユニットからなり、隣接する各列は互いに逆方向に並置され、各列同士は前記単一の透明導電基板上の一方の端で直列接続されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の集積型色素増感太陽電池モジュール。
【請求項７】
請求項１〜６に記載の集積型色素増感太陽電池モジュールを複数、直列接続してなる色素増感太陽電池。
【請求項８】
複数の色素増感太陽電池ユニットが、単一の透明導電基板上で直列接続されてなる集積型色素増感太陽電池モジュールの製造方法であって、
（１）単一の透明導電基板上に互いに絶縁された複数の透明導電基板ユニットを形成する工程、
（２）前記各透明導電基板ユニット上に、対極及び光電極を備える色素増感太陽電池ユニットをそれぞれ形成する工程、及び
（３）各太陽電池ユニットの対極の端子部分と隣接する他の太陽電池の光電極の端子部分とを電気的に直列接続する工程、
とを順に含み、
前記透明導電基板ユニットは透明導電膜に切り欠き部を有し、該透明導電基板ユニット上に形成される太陽電池ユニットの対極の端子部分を、該切り欠き部の上方に位置するように形成するとともに、直列接続すべき隣接する他の太陽電池ユニットの光電極の端子部分を、該切り欠き部内に形成し、もって前記太陽電池ユニットの対極の端子部分を前記他の太陽電池ユニットの光電極の端子部分と上下に向かい合った状態で、電気的に直列接続することを特徴とする集積型色素増感太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項９】
複数の色素増感太陽電池ユニットが、単一の透明導電基板上で直列接続されてなる集積型色素増感太陽電池モジュールの製造方法であって、
（１）単一の透明導電基板上に互いに絶縁された複数の透明導電基板ユニットを形成する工程、
（２）前記各透明導電基板ユニット上に、対極及び光電極を備える色素増感太陽電池ユニットをそれぞれ形成する工程、及び
（３）各太陽電池ユニットの光電極の端子部分と隣接する他の太陽電池ユニットの対極の端子部分とを電気的に直列接続する工程、
とを順に含み、
前記太陽電池ユニットは対極に切り欠き部を有し、該透明導電基板ユニット上に形成される太陽電池ユニットの光電極の端子部分を、該切り欠き部の下方に位置するように形成するとともに、直列接続すべき隣接する他の太陽電池ユニットの対極の端子部分を、該切り欠き部内に形成し、もって前記他の太陽電池ユニットの対極の端子部分を前記太陽電池ユニットの光電極の端子部分と上下に向かい合った状態で、電気的に直列接続することを特徴とする集積型色素増感太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記工程（２）が光電極の端子部分を含む集電配線パターンを形成する工程をも含むものである請求項８または９に記載の集積型色素増感太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記集電配線パターンの形成をスクリーン印刷により行うことを特徴とする請求項１０に記載の集積型色素増感太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一の透明導電基板上に形成された複数の色素増感太陽電池ユニットが直列接続されてなる集積型色素増感太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９９１年にスイス、ローザンヌ大学のグレッツェルらによって発表された新しいタイプの色素増感太陽電池は光電変換効率が１０〜１１％に達してきており、また従来のシリコン型太陽電池と比較して使用する材料が安価であること、製造工程が比較的単純であることから、製造コストを大幅に削減できる可能性があり、実用化が期待されている。【０００３】
また、単一の太陽電池セルで得られる起電力には限界があることから、複数の太陽電池セルを直列接続し、太陽電池モジュールとしての大型化の試みもなされているが、特に色素増感太陽電池においては、Ｓｉ系太陽電池とは異なり、基板に透明導電基板を用いており、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。すなわち、一般的なモジュール構造としては、Ｗ型モジュール、Ｚ型モジュール、モノリシック型モジュール（文献１及び２参照）等が報告されているが、モジュール内の単一セルを直列接続する構造であるため、高電圧が得られる反面、電流量が少なくなる傾向があるところ、色素増感太陽電池は光電変換効率の面からも、使用する基板の面からも、もともと電流値が少なくなる傾向にあるため、先に挙げたモジュール構造は必ずしも適しているとはいえない。【０００４】
また、文献２のようなモノリシック型の集積型モジュール構造においては、片側の電極にスクリーン印刷により光電極から対極まで、すべての電池構造をもたせているが、この際、対極導電層も、その材料粒子（カーボン粒子、ＦＴＯ粒子等）を分散させたペーストから、スクリーン印刷を経て形成することになり、生成する導電層も必然的に粒界（粒子同士の点接触の状態）を有することになり、一般的に用いられるＦＴＯ導電層と同程度の低抵抗を得ることが困難である。さらに、工程の都合上、電解質層に多孔質絶縁体を用いる必要があり、これが電解質における電子輸送を妨げる可能性がある。以上の２点により、電池の直列抵抗成分を増加することによるフィルファクターの低下を招き、その結果、高い変換効率を得ることが困難となる。【０００５】
これに対して、グリッド配線モジュールと呼ばれる構造は、単一セルを並列接続する構造であるため、得られる電流量が大きい。しかし、該モジュールを直列接続するのに、一般的なＳｉ系太陽電池のようにアセンブリ工程で配列・接続するような工程を採用することは、色素増感太陽電池の特性上、あまり適していない。そのため、色素増感太陽電池の特性を生かした集積モジュールの設計・工程が必要になる。【０００６】
この点、特許文献３では、光極側集電電極を透明ガラスの一端面に形成するとともに対極側集電電極を透明ガラスの他端面に形成された太陽電池セルを複数用い、一方の太陽電池の光極側集電電極と他方の太陽電池の集電電極とを互いに向かい合わせて電気的に接続することで、該光極側集電電極と該対極側集電電極との距離を必要不可欠の厚みにまで短縮でき、もって接続に必要な占有面積を小さくして太陽エネルギーの損失をより低減できるとしている。しかし、この技術は、別個独立の複数の太陽電池を直列接続する技術であって、単一の透明導電基板上に形成された複数の太陽電池ユニットを直列接続するものではない。それゆえ、接続の機械的強度も高度に要求され、光極側集電電極と対極側集電電極とを左右に向かい合わせて、側面全体同士を導電性接着剤等により直接接続するものであり、光電極の有効占有面積の観点からはなお改良の余地が残る。【０００７】
また、特許文献４では、単一の透明導電基板上に並べて配置された複数の太陽電池セルの直列接続を、セル境界領域の外で行うことにより、太陽電池セルの間に外部配線を収めるための一定の間隔を設ける必要をなくし、もって集光効率を高めた色素増感型太陽電池モジュールが開示されている。しかし、直列接続のための領域を透明導電基板上に別途、設ける必要があり、その分の集光面積の可能性を減らすことになる。【０００８】
【特許文献１】国際公開第９７／０１６８３８号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００４／０３６６８３号パンフレット（再公表公報）
【特許文献３】特開２００２−０９４０８７号公報
【特許文献４】特開２００６−２４４９５４号公報
【発明の開示】
【０００９】
そこで、本発明は、色素増感太陽電池の特性を生かし、接続に必要な占有面積をより小さくして太陽エネルギーの損失をより低減でき、さらに連続生産にも適した、単一の透明導電基板上に形成された複数の色素増感太陽電池ユニットが直列接続されてなる集積型色素増感太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明の第一の態様は、単一の透明導電基板上に配置された複数の色素増感太陽電池ユニットが直列接続されてなる集積型色素増感太陽電池モジュールであって、
前記単一の透明導電基板は、互いに絶縁された複数の透明導電基板ユニットを備え、
前記太陽電池ユニットは、対極及び光電極を備え、
前記透明導電基板ユニット上にそれぞれ、色素増感太陽電池ユニットが、前記透明導電基板ユニット側が前記光電極側となるように配置され、
前記各透明導電基板ユニットは透明導電膜に切り欠き部を有し、該透明導電基板ユニット上に配置された太陽電池ユニットの対極の端子部分が、該切り欠き部の上方に位置するように配置されているとともに、直列接続すべき隣接する他の太陽電池ユニットの光電極の端子部分が、該切り欠き部内に配置され、もって前記太陽電池ユニットの対極の端子部分が、前記他の太陽電池ユニットの光電極の端子部分と上下に向かい合った状態で、電気的に直列接続されていることを特徴とする集積型色素増感太陽電池モジュールである。
【００１１】
本発明の第二の態様は、単一の透明導電基板上に配置された複数の色素増感太陽電池ユニットが直列接続されてなる集積型色素増感太陽電池モジュールであって、
前記単一の透明導電基板は、互いに絶縁された複数の透明導電基板ユニットを備え、
前記太陽電池ユニットは、対極及び光電極を備え、
前記透明導電基板ユニット上にそれぞれ、色素増感太陽電池ユニットが、前記透明導電基板ユニット側が前記光電極側となるように配置され、
前記各太陽電池ユニットは対極に切り欠き部を有し、該透明導電基板ユニット上に配置された太陽電池ユニットの光電極の端子部分が、該切り欠き部の下方に位置するように配置されているとともに、直列接続すべき隣接する他の太陽電池ユニットの対極の端子部分が、該切り欠き部内に配置され、もって前記他の太陽電池ユニットの対極の端子部分が、前記太陽電池ユニットの光電極の端子部分と上下に向かい合った状態で、電気的に直列接続されていることを特徴とする集積型色素増感太陽電池モジュールである。
【００１２】
本発明の第三の態様は、複数の色素増感太陽電池ユニットが、単一の透明導電基板上で直列接続されてなる集積型色素増感太陽電池モジュールの製造方法であって、
（１）単一の透明導電基板上に互いに絶縁された複数の透明導電基板ユニットを形成する工程、
（２）前記各透明導電基板ユニット上に、対極及び光電極を備える色素増感太陽電池ユニットをそれぞれ形成する工程、及び
（３）各太陽電池ユニットの対極の端子部分と隣接する他の太陽電池の光電極の端子部分とを電気的に直列接続する工程、
とを順に含み、
前記透明導電基板ユニットは透明導電膜に切り欠き部を有し、該透明導電基板ユニット上に形成される太陽電池ユニットの対極の端子部分を、該切り欠き部の上方に位置するように形成するとともに、直列接続すべき隣接する他の太陽電池ユニットの光電極の端子部分を、該切り欠き部内に形成し、もって前記太陽電池ユニットの対極の端子部分を前記他の太陽電池ユニットの光電極の端子部分と上下に向かい合った状態で、電気的に直列接続することを特徴とする集積型色素増感太陽電池モジュールの製造方法である。
【００１３】
本発明の第四の態様は、複数の色素増感太陽電池ユニットが、単一の透明導電基板上で直列接続されてなる集積型色素増感太陽電池モジュールの製造方法であって、
（１）単一の透明導電基板上に互いに絶縁された複数の透明導電基板ユニットを形成する工程、
（２）前記各透明導電基板ユニット上に、対極及び光電極を備える色素増感太陽電池ユニットをそれぞれ形成する工程、及び
（３）各太陽電池ユニットの光電極の端子部分と隣接する他の太陽電池ユニットの対極の端子部分とを電気的に直列接続する工程、
とを順に含み、
前記太陽電池ユニットは対極に切り欠き部を有し、該透明導電基板ユニット上に形成される太陽電池ユニットの光電極の端子部分を、該切り欠き部の下方に位置するように形成するとともに、直列接続すべき隣接する他の太陽電池ユニットの対極の端子部分を、該切り欠き部内に形成し、もって前記他の太陽電池ユニットの対極の端子部分を前記太陽電池ユニットの光電極の端子部分と上下に向かい合った状態で、電気的に直列接続することを特徴とする集積型色素増感太陽電池モジュールの製造方法である。
第一または第二の態様は、特定の直列接続形式を採った集積型色素増感太陽電池モジュールであり、第三または第四の態様は、かかる第一または第二の態様それぞれの太陽電池モジュールを製造する方法に相当する。
【００１４】
第一及び第三の態様においては、各透明導電基板ユニットの透明導電膜に切り欠き部を有し、該透明導電基板ユニット上に形成・配置される太陽電池ユニットの対極の端子部分が、該切り欠き部の上方に位置するように形成・配置するとともに、直列接続すべき隣接する他の太陽電池ユニットの光電極の端子部分が、該切り欠き部内に形成・配置され、もって前記太陽電池ユニットの対極の端子部分が、前記他の太陽電池ユニットの光電極の端子部分と上下に向かい合った状態で、電気的に直列接続する点に特徴を有し、他方、第二および第四の態様においては、各太陽電池ユニットの対極に切り欠き部を有し、該透明導電基板ユニット上に形成・配置される太陽電池ユニットの光電極の端子部分を、該切り欠き部の下方に位置するように形成・配置するとともに、直列接続すべき隣接する他の太陽電池ユニットの対極の端子部分を、該切り欠き部内に形成・配置し、もって前記他の太陽電池ユニットの対極の端子部分を前記太陽電池ユニットの光電極の端子部分と上下に向かい合った状態で、電気的に直列接続する点に特徴を有する。
【００１５】
かかる特徴を備えることにより、以下のような利点を得る可能性がある。
【００１６】
ｉ．単一の透明導電基板上に複数の太陽電池ユニットを形成するため、該基板の面積に依存することなく作製できる。また、さらに得られたモジュール同士を組み合わせることで、任意の面積で太陽電池を形成することも可能である。
【００１７】
ii．直列接続すべき端子同士が上下に向かい合った状態で形成・配置されるため、はんだ付け等、簡便な方法により、単一の透明導電基板上において容易に、複数の太陽電池ユニットの直列接続を実現できるため、一般的なＳｉ系太陽電池のようなアセンブリ工程での配列・接続工程も不要となり材料も削減され、トータルコストの削減に寄与できる。
【００１８】
iii．直列接続は、各透明導電基板ユニットの透明導電膜の切り欠き部を底面、対極の端子部分を上面とする空間内（第一の態様）、あるいは各太陽電池の対極の切り欠き部を上面、光電極の端子部分を底面とする空間内（第二の態様）で行われ、切り欠き部は端子を配置するのに必要充分な面積で形成すれば足りるので、ユニット間隔を狭めることが可能となり、集積率を向上させ、集光面積の損失を最小限に抑えるように光電極の配置・形状を設計調整することが可能になる。
【００１９】
iv．スクリーン印刷等の印刷技術を用いることで、単一の透明導電基板上に複数の太陽電池ユニットを簡便に作製することができる。特に本発明の第三の態様においては、透明導電基板ユニットの切り欠き部も印刷技術で同時に簡便に形成できる点で第四の態様より好ましい態様である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の第一の態様における、太陽電池ユニットの対極の端子部分と、他の太陽電池ユニットの光電極の端子部分との上下に向かい合った状態を示す分解斜視図。
【図２】図２は、本発明の第二の態様における、太陽電池ユニットの光電極の端子部分と、他の太陽電池ユニットの対極の端子部分との上下に向かい合った状態を示す分解斜視図。
【図３】図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩの水平線を通過する鉛直面での断面を図１の紙面表側から見た場合に相当する端子間接続の状態を示す、互いに電気的に接続された太陽電池ユニットの端子接続部分の断面図。
【図４】図４は、図２のＩＶ−ＩＶの水平線を通過する鉛直面での断面を図２の紙面表側から見た場合に相当する端子間接続の状態を示す、互いに電気的に接続された太陽電池ユニットの端子接続部分の断面図。
【図５】図５は、本発明の第一の態様の直列接続された３つの太陽電池ユニットからなる太陽電池ユニットの列を２つ直列接続して並置してなる集積型太陽電池モジュールの光電極の配列を示す正面全体図及び端子接続部分の正面拡大図。
【符号の説明】
【００２１】
０:透明基板
１：透明導電基板ユニットの透明導電膜切り欠き部
２：対極の端子部分
３：他の太陽電池ユニットの光電極の端子部分
４：透明導電基板ユニット中の透明導電膜
４’：透明導電膜
４'’:透明導電膜（任意）
５：対極
６：他の太陽電池ユニットの光電極
７：対極を除いた太陽電池ユニット残部
８：導電性接着成分（はんだ等）
９：封止材からなる隔壁（ＵＶ硬化樹脂等）
１０：電解液
１１：絶縁保護層（ガラスフリット等）
１２：集電配線（銀線など）
２０：透明基板
２１：対極の切り欠き部
２２：他の太陽電池ユニットの対極の端子部分
２３：光電極の端子部分
２４：対極
２５：他の太陽電池ユニットの対極
２６：透明導電基板ユニット上の光電極
２７：透明導電基板ユニット中の透明導電膜
２７’：透明導電膜
２７''：透明導電膜（任意）
２８：導電性接着成分（はんだ等）
２９：封止材からなる隔壁（ＵＶ硬化樹脂等）
３０：電解液
３１：絶縁保護層（ガラスフリット等）
３２：集電配線（銀線など）
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
(ａ）本発明の第一及び第二の態様について
本発明の第一及び第二の態様につき、図１〜５を用いて以下に説明する。なお、これらの図は、あくまで本発明を説明するための一例を示すものにすぎず、何ら本発明を限定することを意図するものではない。【００２３】
図１は、本発明の第一の態様における互いに隣接する２つの太陽電池ユニットの配置を示す斜視図であり、配置がわかりやすいように分解して示してある。また、光電極の端子部分３がわかりやすいように、他の太陽電池ユニットについては、光電極６のみを示し、その他の要素は省略してある。【００２４】
図２は、本発明の第二の態様における互いに隣接する２つの太陽電池ユニットの配置を示す斜視図であり、配置がわかりやすいように分解して示してある。また、対極の端子部分２２がわかりやすいように、他の太陽電池ユニットについては、対極２５のみを示し、その他の要素は省略してある。【００２５】
図３は、本発明の第一の態様における光電極の端子部分と対極の端子部分を導電性接着剤で電気的に接続した状態を示す断面図である。図１中、ＩＩＩ−ＩＩＩで示される水平線を通る鉛直面で切断した場合の図１の紙面方向から見た場合の断面図に相当する。【００２６】
図４は、本発明の第二の態様における光電極の端子部分と対極の端子部分を導電性接着剤で電気的に接続した状態を示す断面図である。図２中、ＩＶ−ＩＶで示される水平線を通る鉛直面で切断した場合の図２の紙面方向から見た場合の断面図に相当する。【００２７】
図５のうちの全体図は、図中、左右に本発明の第一の態様にしたがって直列接続された３つの太陽電池ユニットからなる列を図中、上下に２つ並置した集積型太陽電池の光電極部分を示すものである。この全体図では、前記２つの列は互いに逆方向に並置され、図中の右側で、本発明の第一の態様にしたがって更に互いに直列接続される。図５には、全体図中、一点鎖線で形成される四角形で囲まれた透明導電膜の切り欠き部の拡大図も示している。ここでは、光電極の集光面積をできるだけ大きくすべく、光電極は透明導電基板ユニットの切り欠き部の扇形形状にほぼ沿って形成・配置されている。なお、本発明の第二の態様では、図５の光電極を対極に置き換えて考えればよい。【００２８】
ａ．透明導電基板ユニット
透明導電基板ユニットは、単一の透明導電基板上に複数形成される。図１には、第一の態様における透明導電基板ユニット中の透明導電膜４が明示されており、図２には、第二の態様における透明導電基板ユニット中の透明導電膜２７が明示されている。【００２９】
該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用いられる。該単一の透明導電基板としてはその形状・大きさについて特に制約はない。その形状は、必ずしも正方形の形状である必要もないし、その大きさについても、たとえばスクリーン印刷により作製する場合においては、スクリーン印刷機の対応寸法に依存するものの、スクリーン印刷機が対応できるのであれば、１メートル角もしくはそれ以上のものでもよい。【００３０】
該透明導電基板上に、互いに絶縁された複数の透明導電基板ユニットが形成される。該透明導電基板ユニットの形成には、たとえばレーザーによる直接的な透明導電膜［フッ素ドープ酸化スズ膜（ＦＴＯ膜）など］の昇華除去や酸エッチング（たとえば、適切な樹脂により保護マスクをかけた後、亜鉛末を触媒に用いて処理）が挙げられるが、前者の方が安定しており生産ライン向けにも適している。【００３１】
単一の透明導電基板上における各透明導電基板ユニットの配列や個数に特に制約はないが、電解液注入の観点からは、各透明導電基板ユニットが単一の透明導電基板の外辺の一部に接していることが好ましい。一般に単一の透明導電基板上における各透明導電基板ユニットの数を増やすことにより電圧を上げることができる一方で、少なくすれば電流を上げることができ、用途に応じて望まれる電流・電圧値に応じて個数を調整すればよい。【００３２】
この際、本発明の第一の態様においては、第二の態様と異なり、各透明導電基板ユニットの透明導電膜が切り欠き部１を有するように形成する（図５参照）。該切り欠き部内は、隣接する他の透明導電基板ユニットの透明導電膜が入り込んでいてもよいし、透明導電膜がなくてもよい。該切り欠き部内に、隣接する他の太陽電池ユニットの光電極の端子部分が配置されれば足りるからである。また該切り欠き部は、直列接続すべき隣接する他の太陽電池ユニットの光電極端子部分が配置されるのに必要充分な形状及び面積で（透明導電基板ユニット４に触れることなく対極の端子部分２と電気的に接続できるように）形成すれば足り、ここにいう切り欠き部は、好ましくは略凹形状に形成されるが、厳密に凹形状である必要はなく、扇形、半円状、楕円状、四角状、三角状といった形状をも包含する。通常、直径５ｍｍ程度の半円状ないし扇形状、もしくは1辺５ｍｍ程度の四角状に形成することができる。【００３３】
本発明の第二の態様においては、各透明導電基板ユニットにではなく、後記するように、対極の方に切り欠き部２１（図２）が形成されている。該切り欠き部の好ましい形状、面積等は、前記第一の態様と同様である。切り欠き部の形成しやすさという観点からは、切り欠き部をスクリーン印刷等の印刷技術により簡便に形成できる点で、第一の態様の方が好ましい。【００３４】
ｂ．色素増感太陽電池ユニット
前記各透明導電基板ユニット上にそれぞれ色素増感太陽電池ユニットが形成される。各太陽電池ユニットは、光電極及び対極を備え、前記透明導電基板ユニット側が該光電極側となるように形成される。光電極と対極の間は封止材からなる隔壁によって絶縁され、両電極の間には電解質が満たされる。【００３５】
ｃ．光電極
光電極は、分光増感色素が担持された金属酸化物半導体膜からなる。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各透明導電基板ユニット上に形成できるが、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。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、二酸化チタン等の金属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、スクリーン印刷法など）等により該金属酸化物半導体膜に吸着されている。【００３６】
本発明の光電極は、前記各透明導電基板ユニット上に形成される。【００３７】
また、該光電極の端子部分については、本発明の第一の態様（図１）においては、太陽電池ユニットの透明導電膜の切り欠き部内に、隣接する他の太陽電池ユニットの光電極の端子部分が形成・配置され、本発明の第二の態様（図２）においては、太陽電池ユニットの対極の切り欠き部の下方、好ましくは、該切り欠き部の真下の光電極領域内に位置するように形成・配置される。【００３８】
該光電極の端子部分は本発明の第一の態様（図１）においては、前記透明導電膜の切り欠き部内に容易に形成できるように、好ましくは突起部分、より好ましくは略凸形状の突起部分として形成される。ここで、略凸形状とは、厳密に凸形状である必要はなく、前記太陽電池ユニットの透明導電膜の切り欠き部内に配置・形成できるものであれば、扇形、半円状、楕円状、四角状、三角状といった形状をも包含する。通常は、図１や図５にあるように、前記太陽電池ユニットの透明導電膜の切り欠き部の形状に対応した形状が選択される。これに対して、該光電極の端子部分は本発明の第二の態様（図２）においては、突起部分として形成する必要はない。【００３９】
いずれの態様においても、集光面積を稼ぐ観点から、第一の態様では切り欠き部に必要な面線以外の部分の面積、第二の態様では光電極の端子部分に必要な面積以外の部分の面積をできるだけ多く光電極の集光面積として利用することが好ましい。たとえば、図５には本発明の第一の態様が示されているが、ここでは光電極の集光面積部分（金属酸化物半導体層）も同様な形状の切り欠き部を有するように形成することで、端子部分に必要な面積以外はできるだけ集光面積として利用しており、本発明のより好ましい態様である。【００４０】
該光電極の端子部分は一つの太陽電池ユニットにつき複数個設けることもでき、この場合、そのうちの一部が破損しても残りの端子部分が機能しているため、信頼性が増すという点で好ましい。複数の端子部分を設ける場合、お互いに異なった辺上に配置するのではなく、図５に示すように同一の辺上に並置した状態で配置することが隣接する太陽電池ユニットとの接続性の点で好ましい。【００４１】
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（図５参照）。また、該集電配線は対極との短絡を防止し、かつ電解質から保護するため、絶縁保護層で被覆するのが好ましい。集電配線は、金属酸化物半導体膜の形成の後に形成してもよいし、前に形成してもよい。【００４２】
ｄ．対極としては、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、白金やパラジウム等の触媒層を有する金属板（チタン、ステンレス等）や透明導電性ガラス板、カーボン板等が例示される。【００４３】
対極の端子部分は、たとえば対極板の端子を形成すべき位置に穴を開けることによって簡便に形成することができる。【００４４】
本発明の第一の態様（図１）についていえば、直列接続すべき他の太陽電池ユニットの光電極の端子部分３が、太陽電池ユニットの透明導電膜の切り欠き部１内に形成・配置されているため、対極の端子部分２を該切り欠き部１の上方に、好ましくは真上に位置するように配置することで、該光電極の端子部分３と上下に向かい合って形成・配置することを容易に行うことができる。他の太陽電池ユニットの光電極の端子部分３は、前記透明導電膜の切り欠き部１内に容易に配置できるよう、好ましくは突起部分、より好ましくは略凸形状の突起部分として形成される。ここで、略凸形状とは、厳密に凸形状である必要はなく、前記太陽電池ユニットの対極の切り欠き部内に配置できるものであれば、扇形、半円状、楕円状、四角状、三角状といった形状をも包含する。通常は、図１にあるように、前記太陽電池ユニットの透明導電膜の切り欠き部１の形状に対応した形状が選択される。この場合、太陽電池ユニットの対極の端子部分２は突起部分として形成する必要はない。【００４５】
本発明の第二の態様（図２）についていえば、太陽電池ユニットの光電極の端子部分２３が、同じく太陽電池ユニットの対極の切り欠き部２１の下方に、好ましくは真下に配置されているため、直列接続すべき他の太陽電池ユニットの対極の端子部分２２を、対極の切り欠き部２１内に配置することで、該光電極の端子部分２３と上下に向かい合って形成・配置することを容易に行うことができる。他の太陽電池ユニットの対極の端子部分２２は、前記対極の切り欠き部２１内に容易に配置できるよう、好ましくは突起部分、より好ましくは略凸形状の突起部分として形成される。ここで、略凸形状とは、厳密に凸形状である必要はなく、前記太陽電池ユニットの対極の切り欠き部内に配置できるものであれば、扇形、半円状、楕円状、四角状、三角状といった形状をも包含する。通常は、図２にあるように、前記太陽電池ユニットの対極の切り欠き部の形状に対応した形状が選択される。この場合、太陽電池ユニットの光電極の端子部分２３は突起部分として形成する必要はない。【００４６】
ｅ．光電極と対極との間は、封止材からなる隔壁によって一定の間隔を維持すると同時に、電解質が封入される。電解質としては、Ｉ２／Ｉ３−系、Ｂｒ−／Ｂｒ３−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。封止材としては、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。【００４７】
電極間の間隔は一般には１０〜１００μｍの範囲を採ることができる。【００４８】
ｆ．隣接する他の太陽電池ユニットとの直列接続は、本発明の第一の態様においては、前記隣接する他の太陽電池ユニットの光電極の端子部分３が、前記太陽電池ユニットの透明導電膜の切り欠き部１内に形成・配置され、前記対極の端子部分２と上下に向かい合った状態になっているため、電気的に直列接続しやすい構造を採っている。同様に本発明の第二の態様においても、隣接する他の太陽電池ユニットの対極の端子部分２２が、前記対極の切り欠き部２１内に形成・配置され、前記光電極の端子部分２３と上下に向かい合った状態になっているため、電気的に直列接続しやすい構造を採っている。【００４９】
電気的接続としては、はんだ等の導電性接着成分により簡便に行うことができる。図３や図４の断面図では、導電性接着成分により電気的に接続された状態が示されている。【００５０】
ｇ．上記ｆ．のようにして形成されている直列接続された太陽電池ユニットの列は、一つの列の中に複数個の太陽電池ユニットを含んでいる（図５では一つの列に３個）。そして、単一の透明導電基板上に２列以上の前記太陽電池ユニットの列を形成する場合、該太陽電池ユニットの異なる２つの列同士を直列接続するためには、該２つの列が互いに順方向になるように並置するか、あるいは互いに逆方向になるように並置することが考えられる。このうち図５に示されるように、互いに逆方向に並置する方が、これら２つの列同士を直列接続するための配線をより短くできるため好ましい（図５のモジュールでは右端に上段の列と下段の列とをスクリーン印刷等の印刷技術等を用いて直列接続のための配線を施している）。図５にはそのように複数の列が直列接続された一例を示している。【００５１】
ｈ．さらに、上記のようにして単一透明導電基板上に形成された複数の太陽電池ユニットが直列接続された太陽電池モジュールを複数組み合わせることで、任意により大面積の太陽電池を構成することも可能である。【００５２】
（ｂ）本発明の第三の態様について
一般的な製造方法に関しては、すでに上記（ａ）であわせて説明している。ここでは、より具体的に好ましい製造方法の一例の概要を以下に示す。【００５３】
もっとも、これは単に本発明の一例を示すものにすぎず、以下の記載は本発明の範囲を何等限定しようとするものではない。【００５４】
ａ．  光電極の作製（図５参照）
・  導電基板ユニットの作製
２５５ｍｍ×２５５ｍｍ×４ｍｍの導電性ガラス基板（日本板硝子製）のＦＴＯ導電膜をレーザー照射によりエッチングして、１枚の導電性ガラス基板上に６つ（２×３）の絶縁された導電基板ユニットを形成する。【００５５】
この際、各導電基板ユニットのＦＴＯ導電膜には、図５にあるような扇形形状の切り欠き部（半径４ｍｍ）を形成するようにＦＴＯ導電膜をエッチングする。図５では、この切り欠き部を有するＦＴＯ導電膜に隣接する他のユニットのＦＴＯ導電膜は前記切り欠き部に入り込んだ形で扇形形状の突起部を有する。【００５６】
もっとも、前記突起部の導電膜は必須のものではなく、該突起部の導電膜もエッチングにより除去してもよい［図３の４''参照］
・  酸化チタン層の形成
次いで、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（ニューロング製  ＬＳ−２５ＴＶ）を用いて、基板上にスクリーン印刷し乾燥させる。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る。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る。焼成後の酸化チタンの膜厚は約１２μｍである。【００５７】
この際、酸化チタン層は、各導電基板ユニットのＦＴＯ導電膜の上に形成する。また、この際、酸化チタン層の集光面積を最大にすべく、次に形成される集電グリッド形成部分を除いて各導電基板ユニットのＦＴＯ導電膜全面に形成する。このため、酸化チタン層もＦＴＯ導電膜に対応した扇形形状の切り欠き部を有する。【００５８】
・  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る。この際に、集電配線の一部として、光電極の端子部分も前記切り欠き部内に形成される（図５において、図１では１で示される切り欠き部内に他の太陽電池ユニットの光電極の端子部分３が形成されている）。【００５９】
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。【００６０】
・  集電グリッド絶縁保護層の形成
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し、１６０℃、１２分間乾燥後、マッフル炉にて５００℃、３０分間焼成する。【００６１】
なお、この絶縁保護層の形成も、前記酸化チタン層の形成の前に形成してもよい。【００６２】
・  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る。【００６３】
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（１２２ｍｍ×８１ｍｍ）に切断する。本態様では対極には、切り欠き部は形成しない。【００６４】
・  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する。【００６５】
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する。【００６６】
・  貼り合わせ
次いで、アラインメント用ガラス（２５５ｍｍ×２５５ｍｍ×４ｍｍ）上に６枚の対極を配置し、仮固定を行う。このアラインメント用ガラス上の各対極を、対極の端子部分２が直接接続すべき他のユニットの光電極の端子部分３と上下に向かい合うように配置して対向させ（図１参照）、貼り合わせる。電極間距離はたとえば約３０μｍに設定できる。【００６７】
・  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）、封止材を硬化させる。【００６８】
・  端子間接続
次いで、各ユニットの対極端子部分を、隣接するユニットの集電配線グリッドの一部をなす光電極の端子部分と電気的接続するためにはんだ接続を行う。対極の端子部分が他のユニットの光電極の端子部分と上下に向かい合って配置されているため、簡便に電気的接続できる。【００６９】
・  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、電解液を注入する。【００７０】
・  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する。【００７１】
得られる太陽電池は、図５からもわかるように、有効集光面積が大きく、基板の全面積のうち、集光面積として利用されない部分を最小限にすることができる。【００７２】
（ｃ）本発明の第四の態様について
本態様においては、光電極の作製における導電基板ユニットの作製においては、ＦＴＯ導電膜には、図５にあるような略凹形状の切り欠き部は形成しない代わりに、対極の作製において、対極のうち、光電極の端子部分の上方に配置されることになる部分に、同様な略凹形状の切り欠き部を形成するという点を除き、上記（ｂ）と同様にして集積型色素増感太陽電池モジュールを作製することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、より高い電圧の要求される用途にも経済的な色素増感太陽電池の使用を可能にするものである。
【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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【国際調査報告】
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