(57)【要約】【課題】湿度等の厳密な制御をすることなく逆電子移動防止層を容易に形成することができ、また接着強度が高く、太陽電池性能に優れ、更に再現の良い厚みコントロールが可能で、かつ低温での形成が可能な逆電子移動防止層を持つ色素増感太陽電池を提供する。【解決手段】表面に透明導電膜２が形成された透明基材１と、これに対向して設けられた導電性基材からなる対極９と、透明導電膜２上に形成された色素を吸着した金属酸化物半導体からなる光電変換層３と、透明基材１と対極９との間に保持された電荷輸送層４とを備え、透明導電膜２と光電変換層３との間に逆電子移動防止層２−１を設けた色素増感太陽電池において、逆電子移動防止層が、チタニア前駆体含有液としてペルオキシドチタン酸水溶液、ペルオキソ改質アナターゼゾル液、またはこれらの混合液を用いて、電気泳動により透明導電膜の表面に形成したチタニア膜からなるものである。【選択図】   図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基材と、該導電性基材上に形成された色素を吸着した半導体からなる光電変換層を含む光電極と、
前記光電極に対向して設けられた対極と、
前記光電極と前記対極との間に保持された電荷輸送層と、を備え、
前記導電性基材と前記光電変換層との間に逆電子移動防止層を設けた色素増感太陽電池において、
前記逆電子移動防止層が、チタニア前駆体含有液としてペルオキシドチタン酸水溶液、ペルオキソ改質アナターゼゾル液、またはペルオキシドチタン酸水溶液とペルオキソ改質アナターゼゾル液の混合液を用いて前記導電性基材の表面にチタニア膜を形成してなることを特徴とする色素増感太陽電池。
【請求項２】
前記チタニア膜が、チタニア前駆体の電気泳動により前記導電性基材上に付着させることで形成された請求項１記載の色素増感太陽電池。
【請求項３】
導電性基材と該導電性基材上に形成された色素を吸着した半導体からなる光電変換層を含む光電極と、前記光電極に対向して設けられた対極と、前記光電極と前記対極との間に保持された電荷輸送層と、前記導電性基材と前記光電変換層との間に設けられた逆電子移動防止層とを備える色素増感太陽電池の製造方法において、
チタニア前駆体含有液としてペルオキシドチタン酸水溶液、ペルオキソ改質アナターゼゾル液、またはペルオキシドチタン酸水溶液とペルオキソ改質アナターゼゾル液の混合液を用いて導電性基材の表面にチタニア膜を形成することで前記導電性基材上に逆電子移動防止層を設ける工程と、該逆電子移動防止層上に光電変換層を設けて光電極を形成する工程と、該光電極と対極との間に電荷輸送層を設ける工程とを含む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、逆電子移動防止層を備える色素増感太陽電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
色素増感太陽電池は、１９９１年にスイスのローザンヌ大学のグレッツェルらによって開発されたものであり、一般に、表面に透明導電膜が形成された透明基材と、該透明導電膜に対向して設けられた導電性基材からなる対極と、前記透明導電膜上に形成された色素を吸着した金属酸化物半導体からなる光電変換層と、前記透明基板と対極との間に保持された電解液層（電荷輸送層）とを備えてなる。
【０００３】
かかる色素増感太陽電池の光電変換層としては、例えば、１０〜２０ｎｍの粒子径をもつ酸化チタンなどからなる多孔性の半導体層が用いられており、そのため、光電変換層と上記透明基板である光透過性を有する導電性基材との界面では、導電性基材と電解液が直接接触する部分が発生していた。この導電性基材と電解液の接触部分では、太陽電池の光電流とは逆の電子の流れである逆電子移動が生じる場合があり、これが光電流を減少させる要因となっていた。
【０００４】
そこで、チタニアゾルあるいはチタンアルコキシドなどのチタニア前駆体を、単体あるいは任意の有機溶媒または添加剤でペースト化した所謂分散液を、スピンコート法、ディップ法、スキージ法、スクリーン印刷、スプレー法、コーテイング法などの方法にて導電性基材上に塗布し、その後加熱処理（〜４５０℃）することにより、緻密な半導体層を形成し、色素増感太陽電池の逆電子移動を防止することが提案されている。
【０００５】
例えば、下記特許文献１（特開２００２−１５１１６８）においては、チタンイソプロポキシド溶液のディップ法により、相対密度９０％以上、０．２μｍ以下の厚み、透過率８０％以上の逆電子移動防止層を形成することが開示されている。そして、この逆電子移動防止層の設置により、太陽電池の開放電圧の低下を抑制することが出来ている。
【０００６】
また、下記特許文献２（特開２０００−２８５９７４）においては、チタンイソプロポキシドのゾルゲル法またはスパッタ法により、相対密度９０〜１００％、厚み０．０１〜０．６μｍの緻密膜からなる逆電子移動防止層を形成することが開示されており、この閉気孔を有する緻密膜の存在で、電解液中のイオンの拡散が遮蔽され、逆流防止層の効果もさることながら、熱応力変形時の応力緩和にも有効に寄与していることが紹介されている。
【０００７】
このように従来、逆電子移動防止層は主としてチタンイソプロポキシドを用いて形成されていたが、チタンイソプロポキシドを用いた場合の逆電子移動防止層の形成に関しては、作製時に加水分解の速度をコントロールする必要があり、湿度等を厳密に制御する必要があった。
【０００８】
また、従来、逆電子移動防止層は、ディップ法などの非電気的な方法で形成されているが、非電気的な方法では、接着強度が弱く、また逆電子移動防止層の再現の良い厚みコントロールが困難であった。また、プラスチック導電性基材の耐熱処理温度以上での熱処理温度（〜４５０℃）を必要としており、該耐熱温度以下の熱処理温度（〜１５０℃）での成膜工程完了は比較的困難であったため、使用できる基材に制約が生じていた。
【０００９】
なお、酸化物半導体（チタニアゾル）などの電気泳動による導電性基材への堆積方法に関する技術は、下記特許文献３（特開２００２−１００４１６）や特許文献４（特開平１１−３１０８９８）に記載されているが、これらの技術は、比較的厚く粗な光電変換層の形成に関するものであるため、薄く緻密な逆電子移動防止層の形成を目的とする本発明を示唆するものではない。
【特許文献１】特開２００２−１５１１６８号公報
【特許文献２】特開２０００−２８５９７４号公報
【特許文献３】特開２００２−１００４１６号公報
【特許文献４】特開平１１−３１０８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、湿度等の厳密な制御をすることなく逆電子移動防止層を容易に形成することができ、また低温での形成が可能な逆電子移動防止層を持つ色素増感太陽電池を提供することを目的とする。また、本発明は、電気泳動法により逆電子移動防止層を形成することにより、再現の良い厚みコントロールが可能で、接着強度が高く、また太陽電池性能に優れる逆電子移動防止層を持つ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】
【００１１】
本発明に係る色素増感太陽電池は、導電性基材と、該導電性基材上に形成された色素を吸着した半導体からなる光電変換層を含む光電極と、前記光電極に対向して設けられた対極と、前記光電極と前記対極との間に保持された電荷輸送層と、を備え、前記導電性基材と前記光電変換層との間に逆電子移動防止層を設けた色素増感太陽電池において、前記逆電子移動防止層が、チタニア前駆体含有液としてペルオキシドチタン酸水溶液、ペルオキソ改質アナターゼゾル液、またはペルオキシドチタン酸水溶液とペルオキソ改質アナターゼゾル液の混合液を用いて前記導電性基材の表面にチタニア膜を形成してなることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明に係る色素増感太陽電池においては、前記チタニア膜が、チタニア前駆体の電気泳動により前記導電性基材上に付着させることで形成されたものであることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る色素増感太陽電池の製造方法は、導電性基材と該導電性基材上に形成された色素を吸着した半導体からなる光電変換層を含む光電極と、前記光電極に対向して設けられた対極と、前記光電極と前記対極との間に保持された電荷輸送層と、前記導電性基材と前記光電変換層との間に設けられた逆電子移動防止層とを備える色素増感太陽電池の製造方法において、チタニア前駆体含有液としてペルオキシドチタン酸水溶液、ペルオキソ改質アナターゼゾル液、またはペルオキシドチタン酸水溶液とペルオキソ改質アナターゼゾル液の混合液を用いて導電性基材の表面にチタニア膜を形成することで前記導電性基材上に逆電子移動防止層を設ける工程と、該逆電子移動防止層上に光電変換層を設けて光電極を形成する工程と、該光電極と対極との間に電荷輸送層を設ける工程とを含むものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、逆電子移動防止層を形成するチタニア前駆体含有液として、ペルオキシドチタン酸水溶液、ペルオキソ改質アナターゼゾル液、またはこれらの混合液を用いたので、従来のチタンイソプロボキシドを用いた場合のような加水分解の必要がなく、よって、湿度等の厳密な制御をすることなく逆電子移動防止層を容易に形成することができる。また、成膜の際に高温での熱処理が不要であり、低温での形成が可能であるため、耐熱温度の低いプラスチック導電性基材の使用も可能となる。
【００１５】
また、このようなチタニア前駆体含有液を用いて、電気泳動により逆電子移動防止層を形成することにより、接着強度が高く、太陽電池性能に優れ、また、再現の良い厚みコントロールが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の色素増感太陽電池において、光電極の導電性基材から電荷輸送層への電子の逆流入を防止する逆電子移動防止層は、チタニア前駆体含有液としてペルオキシドチタン酸水溶液、ペルオキソ改質アナターゼゾル液、またはこれらの混合液を用いて、該導電性基材の表面に形成したチタニア膜からなるものである。
【００１７】
上記ペルオキシドチタン酸水溶液としては、チタン含有液体から沈殿形成によって形成した水酸化チタン、もしくはチタン酸化物を水中に分散した液に、過酸化物を添加してなるものを用いることが好ましく、そのようなペルオキシドチタン酸水溶液は特開平９−７１４１８号公報に開示されている。より詳細には、塩化チタンや硫酸チタン等の無機チタン化合物の水溶液と、アンモニアや水酸化ナトリウム等の塩基性物質とから、オルトチタン酸と呼ばれる水酸化チタンゲルを沈殿させ、水を用いたデカンテーションによって水洗し、水酸化チタンゲルを分離し、更に、過酸化水素水を加えて撹拌することにより、ペルオキシドチタン酸水溶液を得ることができる。
【００１８】
上記ペルオキソ改質アナターゼゾル液とは、表面をペルオキソ基で修飾したアナターゼ微粒子が水中に分散しているアナターゼ分散液であり、特開平１０−６７５１６号公報に開示されているものが好適に用いられる。このペルオキソ改質アナターゼゾル液は、上記したペルオキシドチタン酸水溶液を、８５〜２００℃で４０〜２時間の加熱処理することにより得られ、塗布後に焼成しなくてもアナターゼ型の結晶性チタニア膜を形成することができる。
【００１９】
チタニア前駆体含有液としては、上記したペルオキシドチタン酸水溶液とペルオキソ改質アナターゼゾル液のいずれか一方を用いてもよく、また両者を混合した混合溶液を用いてもよい。このようなチタニア前駆体含有液を用いることにより、湿度等の厳密な制御をすることなく逆電子移動防止層を容易に形成することができる。また、低温での成膜が可能であるため、耐熱温度の低いプラスチック導電性基材の使用も可能となる。更に、溶媒が水であるため環境に優しい。また、従来一般に用いられているチタニア前駆体スラリーは分散安定性確保の観点からｐＨが強酸性（場合により強アルカリ性）であり、強酸性のスラリーを用いた場合、導電性基材にＩＴＯを使用するとＩＴＯが強酸により劣化する可能性があるが、上記した本発明のチタニア前駆体含有液であると中性のｐＨ領域でも充分安定であるため、このような問題も解消することができる。
【００２０】
これらのチタニア前駆体含有液を用いて導電性基材上にチタニア膜を形成する方法としては、公知のディップ法、スピンコート法、スキージ法などのように、該含有液を基材に塗布あるいは含浸させることにより行うことができるが、好ましくは、電気泳動法によりチタニア前駆体を担持させる基材に堆積することである。電気泳動法を用いた場合、チタニア前駆体の担持量を再現よく、厳密にコントロールできるとともに、基材との強固な密着性とチタニア粒子間の強固な電気的接触を確保することができる。特に逆電子移動防止層は、電解液が導電性基材に接触するのを防止するために小粒子を緻密に付着させることが要求されるが、電気泳動法によればこのような緻密な堆積を可能とし、好ましい。
【００２１】
電気泳動法は、上記チタニア前駆体含有液中で、導電性基材を電着すべき電極として、これに平行に配した他方の電極との間に、電圧を印加することにより行うことができる。電圧を印加すると、チタニア前駆体粒子は電気泳動により導電性基材に向かって泳動し、該基材表面上に付着する。印加電圧、処理時間等の条件は、チタニア前駆体含有液の種類、濃度、電極間の距離などにより異なるため、それらに応じて設定すればよい。
【００２２】
チタニア膜からなる逆電子移動防止層の厚みは、１ｎｍ〜１μｍであることが好ましい。この厚みが厚すぎると、逆電子移動防止層を形成しない場合に比べ、むしろ開放電圧が小さく、変換効率が小さくなって、太陽電気性能が劣ることになる。
【００２３】
逆電子移動防止層を形成する基材および対極を構成する基材としては、導電性基材であれば何でも良く、通常は、非導電性の基材本体の表面に導電性膜を形成したものが用いられるが、これに限らず、基材自体が導電性を有するものであってよい。具体的には、導電性基材としては、フッ素をドープした酸化すずを蒸着した導電性ガラス、インジウムをドープした酸化すずを蒸着したＩＴＯガラスなど、表面に導電層が積層されたガラス基板が挙げられる。また、色素増感太陽電池の電解液と反応することのない、例えばＴｉ（チタン）などの金属であっても、あるいは表面に導電層を形成した酸化物、あるいは炭素材料であっても良い。また、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などの耐熱温度の低い導電性フィルムであっても良い。また、これらの基材は、電極表面積を増加させる為に、より好ましくは、上記材料の表面の平滑な面にエッチング加工やエンボス加工を施したり、テクスチャー構造などの凹凸を持たせた非平滑面にしたり、基材自体を多孔質構造あるいはメッシュ構造である形状に加工したものでもよい。また、該基材は、自由な曲率を有する球面体であっても良い。但し、逆電子移動防止層を形成する導電性基材と対極を構成する導電性基材のうち、少なくとも一方は、光透過性を有する透明の導電性基材である必要があり、そのため、少なくとも一方は表面に透明導電膜が形成された透明基材であることが好ましい。
【００２４】
本発明の色素増感太陽電池を製造するに際しては、上記のようにして光電極を構成する導電性基材上に逆電子移動防止層を形成した後、その上に半導体からなる光電変換層を形成する。光電変換層を構成する半導体としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、硫化カドミウムなどの公知の金属酸化物半導体が挙げられ、これらの中でも、変換効率、安定性、安全性の点から酸化チタンが特に好ましい。
【００２５】
光電変換層を形成する方法としては、特に限定されず、例えば、逆電子移動防止層上に半導体粒子を含有する懸濁液を塗布し、乾燥・焼成する方法や、スクリーン印刷により逆電子移動防止層上に所望のパターンの光電変換層を形成する方法が挙げられる。光電変換層の膜厚は、特に限定されるものではないが、透過性、変換効率などの観点より、１〜５０μｍ程度が望ましい。
【００２６】
光電変換層を形成した後、光増感剤として機能する色素を光電変換層に吸着させることにより光電極が得られる。ここで、色素は、種々の可視光領域および赤外光領域に吸収を持つものであればよく、キサンテン系色素、トリフェニルメタン系色素、フタロシアニン系色素、ポリフィリン系色素、金属錯体色素などが挙げられる。
【００２７】
上記色素を吸着させる方法としては、例えば導電性基材上に形成された光電変換層を、色素を溶解した溶液に浸漬する方法が挙げられる。その際、色素を溶解するために用いる溶媒の例としては、エタノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、ジエチルエーテルなどのエーテル類、アセトニトリルなどの窒素化合物などが挙げられる。
【００２８】
一方、光電極に対向して配置される対極は、上記した導電性基材からなり、通常、光電極に相対する面には、レドックス反応の濃度過電圧を下げるために白金などの貴金属が担持されている。白金の担持方法としては、スパッタリング法、スプレー法、ディップ法など公知の種々の方法を採用することができる。
【００２９】
上記により得られた光電極と対極を用いて、両者の間に電解液などの電荷輸送材料を封入して電荷輸送層を形成することにより色素増感太陽電池が得られる。このような電荷輸送材料としては、電子、ホール、イオンを輸送できるものを用いることができ、例えば、酸化還元対のイオンを含む電解液、ポリマーマトリックスに該電解液が含浸したゲル電解質、固体電解質の他、電子輸送材料や正孔輸送材料などを用いることもできる。
【００３０】
図１は、本発明の色素増感太陽電池の一実施形態の基本構造を示す断面模式図である。図示するように、この色素増感太陽電池は、光透過性を有する透明基板（１）、この透明基板（１）の表面に形成された光透過性を有する透明導電膜（２）、および、透明導電膜（２）上に形成された色素を吸着した多孔性半導体層である光電変換層（３）からなる光電極（８）と、この光電極（８）と相対向する位置に設けられた対極（９）と、光電極（８）と対極（９）との間に保持された電解液層である電荷輸送層（４）とを備えてなり、この対極（９）は、導電膜（６）が形成された透明基板又は支持基板（７）からなり、この導電膜（６）の表面に白金触媒層（５）が形成されている。そして、透明導電膜（２）と光電変換層（３）との間に、上記した逆電子移動防止層（２−１）が介設されている。
【００３１】
かかる構造を持つ太陽電池において、透明基板（１）側から太陽光が照射されると、太陽光は、透明基板（１）、透明導電膜（２）および逆電子移動防止層（２−１）を透過して、逆電子移動防止層（２−１）および光電変換層（３）に吸着された色素に照射され、色素は光を吸収して励起する。この励起によって発生した電子は光電変換層（３）から逆電子移動防止層（２−１）を通って透明導電膜（２）に移動する。透明導電膜（２）へ移動した電子は、逆電子移動防止層（２−１）によって、電荷輸送層（４）への移動はほとんど起こらず、外部回路を通じて対極（９）に移動し、対極（９）から電荷輸送層（４）を通って色素に戻る。このようにして電流が流れ、太陽電池を構成することができる。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。
【００３３】
（実施例１）
上記した図１に示す積層構造を持つ色素増感太陽電池を次のようにして作製した。
【００３４】
ガラス基板（透明ガラス）（１）上にフッ素ドープされたＳｎＯ２導電膜（２）を形成した透明電極（厚さ４ｍｍ、日本板硝子株式会社製、シート抵抗１０Ω／□）を用い、このＳｎＯ２導電膜上に、チタニア前駆体含有液としてペルオキシドチタン酸水溶液（株式会社エコート製、商品名「Ｐ−ｃａｔ．」、略記号「ＰＴＡ」）を用いて、図２に記載の電気泳動装置により、５Ｖ、１秒の条件で電着させた。電着時の温度は室温２５℃とした。また、分散粒子のζ電位がマイナスであることから、プラス極に透明電極（１１）を設置し、マイナス極に配した電気泳動の対極（１０）との間隔を１ｃｍとして、上記含有液（１２）中に浸漬し、５Ｖの直流電圧を印加することで、分散物を堆積させた。その後、大気中、１２０℃の条件のもとで５分間乾燥し、透明電極上に逆電子移動防止層（２−１）を形成した。
【００３５】
次に、逆電子移動防止層上に、チタニアペースト（ＳＯＬＡＲＯＮＩＸ社製、商品名「Ｔｉ−Ｎａｎｏｘｉｄｅ Ｄ」）を用いて、スキージ法により塗布し、乾燥させた。その後、４５０℃の条件のもとで３０分間焼成をすることにより、逆電子注入防止膜上に酸化チタン膜（３）を１ｃｍ２の面積で形成した。
【００３６】
その後、酸化チタン膜（３）に色素を吸着させた。まず、増感色素としてルテニウム錯体（ＳＯＬＡＲＯＮＩＸ社製、商品名「Ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ５３５−ｂｉｓ ＴＢＡ」）を用い、これのエタノール溶液（増感色素の濃度３×１０−４ｍｏｌ／Ｌ）を調製した。次に、この溶液に酸化チタン膜を形成した上記透明電極を浸漬し、８０℃の温度条件のもとで４時間放置した。これにより、酸化チタン膜の内部に増感色素を約１．０×１０−７ｍｏｌ／ｃｍ２吸着させた光電極（８）を得た。
【００３７】
次に、対極（９）として、透明導電膜（６）を有する透明ガラス（７）の表面に、スパッタ法によりＰｔを蒸着して白金触媒層（５）を形成した。また、電解液層（４）を構成する電解質として、０．０５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素、０．５ｍｏｌ／Ｌのヨウ化リチウム、０．５ｍｏｌ／Ｌの４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジンを含むヨウ素系レドックス溶液を調製した。
【００３８】
更に、酸化チタン膜（３）の大きさに合わせた形状を有する厚み２５μｍの三井デュポンポリケミカル社製のスペーサーＳ（商品名：「ハイミラン」）を準備し、光電極（８）と対極（９）とをスペーサーを介して対向させ、内部に上記の電解質を充填して電解液層（４）を形成することで、色素増感型太陽電池を完成させた。
【００３９】
この時、得られた逆電子移動防止層の厚みを電子顕微鏡ＳＥＭ写真で観察したところ、約０．２μｍであり、非常に緻密であった。
【００４０】
（実施例２）
電気泳動を実施するチタニア前駆体含有分散液を、ペルオキソ改質アナターゼゾル液（株式会社エコート製、商品名「Ｐ−ｃａｔ．ＰＬＵＳ」、略記号「ＳＯＬ」）に変更した以外は、実施例１と同様に太陽電池を作成した。この場合も、得られた逆電子移動防止層の厚みは、ＳＥＭ写真で観察したところ約０．２μｍであり、非常に緻密であった。
【００４１】
（実施例３）
電気泳動を実施するチタニア前駆体含有分散液を、ペルオキシドチタン酸水溶液とペルオキソ改質アナターゼゾル液の混合溶液（株式会社エコート製、商品名「Ｐ−ｃａｔ．ＭＩＸ」、略記号「ＭＩＸ」）に変更した以外は、実施例１と同様に太陽電池を作成した。この場合も、得られた逆電子移動防止層の厚みは、ＳＥＭ写真で観察したところ約０．２μｍであり、非常に緻密であった。
【００４２】
（実施例４）
電気泳動法の代わりに、ペルオキシドチタン酸水溶液（株式会社エコート製、商品名「Ｐ−ｃａｔ．」、略記号「ＰＴＡ」）を用いたディップ法で逆電子移動防止層を形成した以外は、実施例１と同様に太陽電池を作成した。なお、ディップは、上記透明電極をＰＴＡ水溶液中に５分間浸漬し、浸漬後、１２０℃で５分間乾燥することにより行った。
【００４３】
（比較例１）
逆電子移動防止層を電気泳動で形成する工程を省略し、実施例１に相当する太陽電池を作成した。
【００４４】
（比較例２）
チタンテトライソプロポキシドの脱水エタノール溶液０．５ｗｔ％をディップ法にて堆積させ、１５０℃で５分間乾燥して逆電子移動防止層を形成した以外は、実施例１と同様に太陽電池を作成した。
【００４５】
（評価）
実施例１〜４及び比較例１，２で作製した太陽電池セルは、ＡＭフィルターを具備したキセノンランプのソーラーシュミレーターＸＥＳ−５０２Ｓ（関西科学機械株式会社より購入）にて、ＡＭ１．５Ｇのスペクトル調整後、１００ｍＷ／ｃｍ２の照射条件下で、ポテンシオスタットによる負荷特性（Ｉ−Ｖ特性）を評価した。太陽電池の評価値は、開放電圧Ｖｏｃ（Ｖ）、短絡電流密度Ｊｓｃ（ｍＡ／ｃｍ２）、形状因子ＦＦ（−）、変換効率η（％）であり、最終的な太陽電池の性能の良否は、変換効率の大小で評価した。得られた太陽電池性能の結果を表１に示す。
【００４６】
また、実施例１〜４および比較例２で形成した各逆電子移動防止層について、基材との接着強度を定量化するために、以下の方法をとった。この方法によれば、基板との密着性を絶対値で評価できないものの、相対的な指標で接着強度を判断することができる。具体的には、逆電子移動防止層が形成された基板を用意し、その逆電子移動防止層上にメンディングテープ（スリーエム（株）製Ｎｏ８１０）を接着させた。その後、接着したメンディングテープの片側の端を１ｃｍ／秒の速度で剥離させた場合の、メンディングテープへのチタニア膜の転写量を比較した。転写量は、試験実施前後の重量変化にて定量化した。この転写量が小さいほうが、基板との接着強度が大きいことを表す。この実験で得られた結果を表２に示した。
【表１】
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【００４７】
【表２】
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【００４８】
表１に示すように、実施例１〜４の太陽電池であると、逆電子移動防止層を形成していない比較例１に比べて、開放電圧が高く、変換効率が大きな値をとっており、太陽電池性能が向上していた。チタニア前駆体含有液としてチタンプロボキシドを用いてディップ法により逆電子移動防止層を形成した比較例２では、比較例１に比べれば太陽電池性能は改善されていたものの、同じ０．２μｍの逆電子移動防止層を形成した実施例１〜４と比べると、改善幅は小さいものであった。
【００４９】
また、チタニア前駆体含有液として、同じ材料を用いて逆電子移動防止層を形成した実施例１と実施例４を比較した場合、ディップ法などの非電気的な方法で形成した実施例４では、表１に示すように形状因子ＦＦと変換効率が低く、また表２に示すように基材と逆電子移動防止層との接着強度も低かった。このことから、逆電子移動防止層は、ディップ法、スキージ法、スピンコート法などによる機械的な方法よりも、電気泳動のような電気的電着により形成する方が、基材／逆電子移動防止層の接着強度の確保、および太陽電池性能の確保の観点から有利であることが分かる。
【００５０】
なお、実施例１〜３では、５Ｖ×１秒の条件で電気泳動を行うことにより、約０．２μｍの逆電子移動防止層を形成しているが、これを、５Ｖ×５秒の条件で電気泳動を行ったところ、逆電子移動防止層の厚みが約１．１μｍとなり、逆電子移動防止層を形成していない場合に比べて、むしろ開放電圧が小さくなり、変換効率が低下する傾向がみられた。このことから、実施例の場合、電気泳動の条件は５Ｖ×５秒未満であることが好ましい。
【００５１】
（実施例５）
光電極を構成する導電性基材として、導電性ガラスを用いる代わりに導電性プラスチック（ＩＴＯを蒸着したＰＥＴフィルム、表面抵抗１０Ω／□）を用いた。また、逆電子移動防止層上に形成するチタニアペーストとして酸化チタンＰ２５（日本アエロジル製）のエタノール２０重量％分散溶液を用いて、スキージ法により塗布した後、１２０℃の条件で３０分間乾燥させることにより、酸化チタン膜（３）を形成した。その他は、上記した実施例１と同様にして太陽電池を作製した。
【００５２】
（実施例６）
電気泳動を実施するチタニア前駆体含有分散液を、ペルオキソ改質アナターゼゾル液（ＳＯＬ）に変更した以外は、実施例５と同様に太陽電池を作成した。
【００５３】
（実施例７）
電気泳動を実施するチタニア前駆体含有分散液を、ペルオキシドチタン酸水溶液とペルオキソ改質アナターゼゾル液の混合溶液（ＭＩＸ）に変更した以外は、実施例５と同様に太陽電池を作成した。
【００５４】
（実施例８）
電気泳動法の代わりに、ペルオキシドチタン酸水溶液（ＰＴＡ）を用いたディップ法で逆電子移動防止層を形成した以外は、実施例５と同様に太陽電池を作成した。なお、ディップの詳細は、実施例４と同様である。
【００５５】
（比較例３）
逆電子移動防止層を電気泳動で形成する工程を省略し、実施例５に相当する太陽電池を作成した。
【００５６】
（比較例４）
チタンテトライソプロポキシドの脱水エタノール溶液０．５ｗｔ％をディップ法にて堆積させ、１５０℃で５分間乾燥して逆電子移動防止層を形成した以外は、実施例５と同様に太陽電池を作成した。
【００５７】
（評価）
実施例５〜８及び比較例３，４で作製した太陽電池について、実施例１と同様にして、開放電圧Ｖｏｃ（Ｖ）、短絡電流密度Ｊｓｃ（ｍＡ／ｃｍ２）、形状因子ＦＦ（−）、変換効率η（％）を測定し、太陽電池の性能を評価した。得られた太陽電池性能の結果を表３に示す。
【表３】
2006073488.tif 000005
【００５８】
以上のように、チタニア前駆体としてペルオキシドチタン酸水溶液、ペルオキソ改質アナターゼゾル液又はこれらの混合液を用いて電気泳動法により逆流電子移動防止層を形成した場合、太陽電池セル性能において、これまでの非電気的な方法で作成された逆流防止層を有する太陽電池よりも、開放電圧の低下が小さく、かつ変換効率の大きな太陽電池が低温かつ短時間で作成できた。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の色素増感太陽電池の一実施形態の基本構造を示す模式断面図である。
【図２】本発明の色素増感太陽電池において逆電子移動防止層を電気泳動法で作製するための電気泳動装置の一例の模式断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１…透明基材
２…透明導電膜
２−１…逆電子移動防止層
３…酸化チタン膜（光電変換層）
４…電解液層（電荷輸送層）
５…白金触媒層
６…透明導電膜
７…透明基材もしくは支持基材
８…光電極
９…対極
１０…電気泳動の対極
１１…透明電極（導電性ガラス）
１２…チタニア前駆体含有液
【図１】
2006073488.tif 000006
【図２】
2006073488.tif 000007