(57)【要約】【課題】  高い発電効率が期待される電解液の利用が可能であり、かつ、固体電解質と同様にその上に対極を容易に作製できる構成を備えた、モノリシック型の色素増感太陽電池及びその製造方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る色素増感太陽電池１は、基材２及びこの基材２の一面に配された第一導電層４からなる電極用基板、この第一導電層４上に順に重ねて配される多孔質半導体層６、多孔質絶縁体層５、並びに第二導電層９から構成されるセル構造体１０を備え、多孔質半導体層６及び多孔質絶縁体層５はその内部に電解液１５を含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材及び前記基材の一面に配された第一導電層からなる電極用基板、前記第一導電層上に順に重ねて配される多孔質半導体層、多孔質絶縁体層、並びに第二導電層から構成されるセル構造体を備え、
前記多孔質半導体層及び前記多孔質絶縁体層はその内部に電解液を含むことを特徴とする色素増感太陽電池。
【請求項２】
前記第一導電層、多孔質半導体層、多孔質絶縁体、及び第二導電層を全て覆うとともに、隣接するセル構造体間を仕切るように配置された保護部材を備えたことを特徴とする請求項１記載の色素増感太陽電池。
【請求項３】
前記セル構造体を複数個、直列に繋ぎ合わせてなり、セル構造体の数に応じた段数が、電流−電圧曲線上に観測されることを特徴とする請求項１に記載の色素増感太陽電池。
【請求項４】
基材及び前記基材の一面に配された第一導電層からなる電極用基板、前記第一導電層上に順に重ねて配される多孔質半導体層、多孔質絶縁体層、並びに第二導電層から構成されるセル構造体を備えてなる色素増感太陽電池の製造方法であって、
前記多孔質半導体層を構成する多孔質半導体上に前記多孔質絶縁体層を構成する多孔質絶縁体を設け、次いで該多孔質絶縁体上に前記第二導電層を形成した後、
前記多孔質半導体と前記多孔質絶縁体の内部に電解液を含ませる工程を少なくとも具備した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、色素増感太陽電池とその製造方法に係り、より詳細には、対極基板を持たない構成であるモノリシック型の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（ＤＳＣ:Dye-Sensitized Solar Cell）は、スイスのグレッツェルらにより開発されたものであり、変換効率が高く、製造コストが安いなどの利点をもち、新しいタイプの太陽電池として注目を集めている（例えば、特許文献１、特許文献２、非特許文献１を参照）。
【０００３】
色素増感太陽電池の概略構成は、図７や図８に示すように、通常、透明な第一基材１０２とその一面に透明導電膜１０４を設けてなる電極基板の上に、透明導電膜１０４と接するように、二酸化チタンなどの酸化物半導体微粒子（ナノ粒子）からなり、光増感色素が担持された多孔質膜１０６を有する作用極１０８と、この作用極１０８に対向して設けられた対極１０９とを備え、これら作用極１０８と対極１０９との間に、酸化還元対を含有する電解液（あるいは電解質ゲル）１０５が充填されたものであり、これが１つのセルを構成している。この種の色素増感太陽電池は、太陽光などの入射光を吸収した光増感色素により、多孔質膜１０６を構成する酸化物半導体微粒子が増感され、作用極１０８と対極１０９との間に起電力が生じることにより、光エネルギーを電力に変換する光電変換素子として機能する。
【０００４】
このような太陽電池において高電圧化を図るためには、小さなセル構造体を直列に多数並べる「直列接続型」が有効であり、図７に示す構造（以下、Ｗ型と称する。）と図８に示す構造（以下、Ｚ型と称する。）の２つのタイプが広く採用されている。
図７に示すように、Ｗ型の色素増感太陽電池１００Ａは、繋ぎ合わせるセル１０１（ａ，ｂ，ｃ・・・）間にセル同士を仕切る隔壁１０３を設け、作用極１０８と対極１０９とが交互になるように配置すると共に、隣り合う位置にあるセル（例えば１０１ａ、１０１ｂ）の対極１０９と作用極１０８が共通の透明導電膜１０４（１０６）を同一基材１０２上に設けて電気的に接続した構造からなる。
【０００５】
一方、図８に示すように、Ｚ型の色素増感太陽電池１００Ｂは、繋ぎ合わせるセル１０１（ａ，ｂ，ｃ・・・）間にセル同士を仕切る隔壁１０３を設け、作用極１０８は何れか一方側、対極１０９は他方側となるようにそれぞれ分けて配置すると共に、隣り合う位置にあるセル（例えば１０１ａ、１０１ｂ）の隣接する作用極１０８と対極１０９とは、隔壁１０３の内部に設けた導電部材１０７を用いて電気的に接続した構造からなる。
【０００６】
ところが、このような作用極と対極を用いて電解液を挟み込む構造とした場合、電解質の溶媒として適している有機系溶媒の蒸気圧が比較的高いため、長期的に厳重な封止を施すことが難しいため、封止剤の劣化から電解液の液漏れや溶媒の蒸発が生じる虞があり、ひいては太陽電池の信頼性、長期安定性が損なわれるという課題がある。
【０００７】
そこで、このような課題を解消し、長期安定性が期待できる電解質を固体化した色素増感太陽電池が注目されている。例えば、図９に示すように、作用極をなす基材１１２上に透明導電膜１１４、半導体層１１６、固体電解質層１１５、そして導電層からなる対極１１９を順に重ねて設けた構造（以下、モノリシック型と称する。）の色素増感太陽電池１１０が挙げられる（非特許文献１参照）。
【０００８】
このモノリシック型は、Ｗ型とＺ型が、作用極と対極を別々に作製し、これらを貼り合わせた後、この間に電解液を注入することにより作製するのに対し、対極基板を持つ必要がないことから、その分の低コスト化が可能であり、また作用極をなす基板（単板）上に順次、各層を重ねて形成することで作製できるので、製造工程が比較的簡単であり、量産に適するという長所も備えている。
【０００９】
しかしながら、上述したモノリシック型の場合、電解質層が固体でないとその上に対極を成膜することができないため固体電解質を用いているが、固体電解質は液体電解質（電解液）に比べて抵抗が高いため、発電効率が低くならざるを得なかった。
【００１０】
また、固体電解質を用いるモノリシック型においても、工程の関係から半導体層（例えば、酸化チタン多孔質層）に色素を担持させ、電解質を硬化した後に、対極を作製する必要があるため、これらの有機物層が耐えられる方法で対極を作製することが求められる。ゆえに、対極を成膜する際に使用する真空プロセスや高温プロセスの諸条件は厳しく制限されることから、材料選択の自由度が少なく、特性改善の余地が狭いものであった。
【００１１】
つまり、従来は、発電効率の向上が期待される電解液を用いたモノリシック型の色素増感太陽電池は作製することができず、また、固体電解質を用いたモノリシック型の色素増感太陽電池の場合でも製造工程が煩雑で、その製法も制限されるものであった。
【非特許文献１】Journal of JSES、1999年 Vol.25, No.25、p.22-31「色素増感電気化学太陽電池の固体化」（柳田祥三、北村隆之、和田雄二）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高い発電効率が期待される電解液の利用が可能であり、かつ、固体電解質と同様にその上に対極を容易に作製できる構成を備えた、モノリシック型の色素増感太陽電池及びその製造方法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】
【００１３】
本発明の請求項１に係る色素増感太陽電池は、基材及び前記基材の一面に配された第一導電層からなる電極用基板、前記第一導電層上に順に重ねて配される多孔質半導体層、多孔質絶縁体層、並びに第二導電層から構成されるセル構造体を備え、前記多孔質半導体層及び前記多孔質絶縁体層はその内部に電解液を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項２に係る色素増感太陽電池は、請求項１において、前記第一導電層、多孔質半導体層、多孔質絶縁体、及び第二導電層を全て覆うとともに、隣接するセル構造体間を仕切るように配置された保護部材を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項３に係る色素増感型太陽電池は、請求項１において、前記セル構造体を複数個、直列に繋ぎ合わせてなり、セル構造体の数に応じた段数が、電流−電圧曲線状上に観測されることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項４に係る色素増感太陽電池の製造方法は、基材及び前記基材の一面に配された第一導電層からなる電極用基板、前記第一導電層上に順に重ねて配される多孔質半導体層、多孔質絶縁体層、並びに第二導電層から構成されるセル構造体を備えてなる色素増感太陽電池の製造方法であって、前記多孔質半導体層を構成する多孔質半導体上に前記多孔質絶縁体層を構成する多孔質絶縁体を設け、次いで該多孔質絶縁体上に前記第二導電層を形成した後、前記多孔質半導体と前記多孔質絶縁体の内部に電解液を含ませる工程を少なくとも具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る色素増感太陽電池は、多孔質半導体層及び多孔質絶縁体層がその内部に電解液を含むことにより、多孔質体の粒子間に存在する孔部内に発電効率の高い電解液がしみこんだ構成となる。また、多孔質絶縁体層は固体からなるので、その上に対極として機能する第二導電層を容易に作製できる。この構成によれば、対極をなす第二導電層から作用極をなす第一導電層に向けて移動する電子は、多孔質絶縁体層では孔部内に含まれる電解液中を進み、多孔質半導体層に至ることになる。
【００１８】
ゆえに、本発明によれば、従来の固体電解質に比べて優れた導電性能をもつ電解液を利用できるので、発電効率の極めて高い、モノリシック型の色素増感太陽電池の提供が可能となる。また、孔部内にしみこんだ電解液は、不揮発性のイオン性液体をゲル化した構成の電解質と同様に流動性に乏しいことから、本発明は、液状の電解質だけをそのまま用いた場合に比して、安定性、耐久性、取り扱い性に優れ、セル構造体の特性を損なうことのない色素増感太陽電池をもたらす。
【００１９】
また、本発明に係る色素増感太陽電池の製造方法は、予め、多孔質半導体層を構成する多孔質半導体上に多孔質絶縁体層を構成する多孔質絶縁体を設け、次いで該多孔質絶縁体上に対極として機能する第二導電層を形成した後に、多孔質半導体及び多孔質絶縁体の内部、すなわち各多孔質体の粒子間に存在する孔部内に、電解液を含ませる工程を備えているので、多孔質半導体層へ色素を担持させるとともに、多孔質半導体層及び多孔質絶縁体層へ電解液を含ませることができる。
【００２０】
つまり、本発明によれば、先に対極を形成した後、その下層に位置する多孔質絶縁体と及び多孔質絶縁体に色素や電解液を導入する手順がとれるので、対極の形成に、従来公知の高温プロセスや真空プロセスを採用し、対極として好ましい材料や組成からなる薄膜を適宜自由に設けることできる。そして、このように対極をなす第二導電層まで積層してなるセル構造体をまず用意し、このセル構造体自体の温度を使用する色素や電解液に影響のない温度範囲にした後、色素を含む電解液に浸漬することにより、２つの多孔質体内にこれらを含浸させることが可能となる。ゆえに、対極形成条件に煩わされることなく、色素や電解液の材料やその作製条件を選択できるので、ひいては本製法は更なる特性の改善にも貢献する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下では、本発明に係る色素増感太陽電池の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る色素増感太陽電池の構造例を示す概略断面図である。図２は、図１に示す色素増感型太陽電池の部分拡大断面図であり、多孔質絶縁体層における電子の流れを模式的に説明する図である。
【００２２】
本発明に係る色素増感太陽電池１は、図１及び図２に示すように、基材２と、前記基材２の一面に配された第一導電層４とからなる電極用基板と、前記第一導電層４上に順に重ねて配される多孔質半導体層６、多孔質絶縁体層５、及び第二導電層９とから構成されるセル構造体１０を備え、前記多孔質半導体層７及び前記多孔質絶縁体層６はその内部に電解液１５を含む構成からなる。
【００２３】
基材２は、一面に導電材料からなる膜（層）を形成することにより電気を通す導電性を有し、光透過性の高い透明な部材であれば何でも良く、特に制限されない。この基材２としては、ガラス板を使用するのが一般的であるが、ガラス板以外にも、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などのプラスチックシート、酸化チタン、アルミナなどセラミックスの研磨板などを用いることができる。ここで、一面とは、部材面のうち第一導電層４等を形成し、対極として作用する第二導電層９と対向して配置される面をいう。
また、基材２は、後に導電膜を形成した基板上に色素担持用の多孔質半導体として二酸化チタン（ＴiＯ２）を焼き付ける場合は、５００℃程度の高熱に耐える導電性耐熱ガラスが望ましい。
【００２４】
第一導電層４は、基材２上に形成された導電材料からなる光透過率の高い導電性の膜である。第一導電層４としては、例えば、スズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）や酸化スズ（ＳnＯ２）、フッ素添加スズ（ＦＴＯ）などの透明な酸化物半導体を単独で、もしくは複数種類を複合化して用いるようにしても良い。
そして、基材２上に第一導電層４を形成することで電極用基板とする。
【００２５】
多孔質半導体層６は、多孔質半導体８に色素１６を担持させたものである。多孔質半導体８としては、例えば、二酸化チタン（ＴiＯ２）、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）などの１種または２種以上を複合させた多孔質の薄膜であり、例えば、平均粒径が６ｎｍ〜５０ｎｍの酸化物半導体粒子を主成分とするものが好ましい。この多孔質半導体８の粒子間には、色素１６だけでなく電解液１５も含まれている。
また、色素１６としては、例えば、ルテニウム錯体や鉄錯体、ポルフィリン系あるいはフタロシアニン系の金属錯体の他、エオシン、ローダミン、メロシアニン、クマリンなどの有機色素が挙げられ、これらを用途や多孔質半導体層の材料に応じて適宜選択して用いる。
【００２６】
多孔質絶縁体７は、後に電解液１５を粒子間にしみこませることで多孔質絶縁体層５とするものであり、例えば、酸化珪素やアルミナといった絶縁体の多孔質焼結が好適に用いられる。中でも多孔質絶縁体層として酸化珪素を用いることで、多孔質絶縁体層には色素が殆ど吸着せず、たとえ色素が吸着したとしても電解液の特性に殆ど影響を与えないので、さらに発電効率が向上したものとすることができる。また、多孔質絶縁体層の孔径は、粒子を充填したときの空隙径に相当し、この粒子の粒径が５〜１００ｎｍであると、不揮発性のイオン性液体をゲル化した構成の電解質と同様の効果が効率的に得られるので望ましい。
図１０は、多孔質絶縁体層として粒径の異なる酸化珪素を用いて作製した色素増感太陽電池の変換効率を示すグラフである。図１０より、粒子の粒径が５〜１００ｎｍの範囲としたとき、比較的高い発電効率が得られることが分かった。粒径が５ｎｍを下回ると細孔が小さくなりすぎ、電解液中のヨウ素イオンの拡散を阻害して電荷輸送がスムーズに行われにくくなり、粒径が１００ｎｍを越えると多孔質の表面積が減少するため十分な数のヨウ素イオンが高速電荷輸送に寄与しにくくなるものと思われる。
【００２７】
ここで、電解液１５とは、電解質が液中で解離して陽イオンと陰イオンを生じる電導性を有する水溶液をいう。この電解液１５としては、例えば、メトキシアセトニトリルやアセトニトリル、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、γ−ブチロラクトンなどを用いた揮発性電解液の他、イオン性液体なども用いることができる。このイオン性液体としては、例えば、四級化イミダゾリウム誘導体や四級化ピリジニウム誘導体、四級化アンモニウム誘導体といった四級化された窒素原子を有する化合物をカチオンとした室温で液体の常温溶融性塩がある。電解液としてイオン性液体を用いることで、一層発電効率が向上したものとすることができる。
また、電解液中には、酸化還元対を存在させることもできる。酸化還元対としては、例えば、ヨウ素／ヨウ化物イオン、臭素／臭化物イオンなどが挙げられる。
【００２８】
第二導電層９は、導電材料からなる導電性の膜であり、対極として機能すると共に、セル構造体を複数個、直列に繋ぎ合わせる場合にはセル構造体間接続部材としての役割も担う。この第二導電層９は、例えば、スズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素添加スズ（ＦＴＯ）などの導電性酸化物半導体や、金、白金、炭素系材料などの導電性材料を蒸着、塗布等することにより形成される。また、スズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素添加スズ（ＦＴＯ）などの導電性酸化物半導体からなる薄膜上に、白金やカーボンなどの層を形成したものとすることもできる。
【００２９】
次に、本発明に係る色素増感太陽電池１の製造方法について説明する。
まず、ガラス板などの基材２上に第一導電層４を形成することで電極用基板を構成する。第一導電層４は、色素増感太陽電池１において作用極（窓極）として機能する。この第一導電層４の形成方法としては、第一導電層４の材料に応じて公知の方法を用いて行えば良く、例えば、スパッタ法やＣＶＤ法（気相成長法）、ＳＰＤ法（スプレー熱分解堆積法）、蒸着法などにより、スズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）などの酸化物半導体からなる薄膜を形成する。これにより、一面のみ導電性を有する基板（電極用基板）が構成される。そして、この電極用基板を通して太陽光（図２にｈνと表示）を太陽電池内部に入射させる場合、第一導電層４は、厚過ぎると光透過性が劣り、一方、薄過ぎると導電性が劣ってしまうことになるため、光透過性と導電性の機能を両立させることを考慮すると、０．１μｍ〜１μｍ程度の膜厚範囲が好ましい。
【００３０】
次いで、第一導電層４上に多孔質半導体層８を形成することで作用極を構成する。多孔質半導体層８を形成する方法としては、例えば、二酸化チタン（ＴiＯ２）の粉末を分散媒と混ぜてペーストを調整し、これをスクリーンプリント法やインクジェットプリント法、ロールコート法、ドクターブレード法、スピンコート法などを用い、導電性基板上に塗布する方法が挙げられる。そして、この多孔質半導体層８は、増感色素が適量担持（表面吸着）されるように膜厚範囲を設定すればよく、その膜厚が５μｍより薄い場合には利用されない光が多くなり、２０μｍより厚い場合には利用されない色素が多くなるという理由から、５μｍ〜２０μｍ程度の膜厚範囲が好ましい。
【００３１】
また、多孔質半導体層８上に多孔質絶縁体層７を形成する。多孔質絶縁体層７を形成する方法としては、例えば、酸化珪素の粉末を分散媒と混ぜてペーストを調整し、これを多孔質半導体層８と同様に、スクリーンプリント法やインクジェットプリント法、ロールコート法、ドクターブレード法、スピンコート法などを用い、多孔質半導体層８上に塗布する方法が挙げられる。そして、この多孔質絶縁体層７は、その膜厚が２μｍより薄い場合にはピンホールなどが発生しやすいため、次に塗る（その上に設ける）対極層９と多孔質半導体層８とが接触する虞があり、２０μｍより厚い場合には電極間距離（第一導電層４と対極層９との離間距離）が長すぎて内部抵抗が大きくなるという理由から、２μｍ〜２０μｍ程度の膜厚範囲が好適である。
【００３２】
さらに、多孔質絶縁体層７上に対極としての第二導電層９を形成する。第二導電層９を形成する方法としては、例えば、スクリーン印刷法などを用い、多孔質絶縁体層７上に塗布する方法が挙げられる。この第二導電層９は、その膜厚が４μｍより薄い場合には抵抗が大きくなり、２０μｍより厚い場合には内部応力に起因して、膜内部あるいは膜表面において割れが生じたり、その下に設けた多孔質絶縁体層７との間で膜ハガレが発生しやすいという理由から、４μｍ〜２０μｍ程度の膜厚範囲が好適である。
【００３３】
そして最後に、全体を色素液に浸漬することにより多孔質半導体８に色素１６を担持させるとともに、多孔質半導体８及び多孔質絶縁体７に液状の電解質１５を垂らして電解液１５を含浸させることにより、多孔質半導体層６、及び多孔質絶縁体層５とする。
これにより、本発明に係る色素増感太陽電池１が製造される。
【００３４】
上述のように構成した色素増感太陽電池１においては、図２に示すように、対極としての第二導電層９から多孔質絶縁体層５へ侵入した電子（図２にｅ−  と表示）は、多孔質絶縁体層５を構成する多孔質絶縁体７の粒子間に存在する孔部内にしみこんだ電解液１５の中を流れることでイオン伝導により効率良く多孔質半導体層６へ到達し、さらに多孔質半導体８では粒子内を流れて電子伝導により作用極である基材に到達し、発電するものとなる。
【００３５】
また、この色素増感太陽電池１は、固体電解質を用いた従来のモノリシック型色素増感太陽電池の発電効率に比して格段と向上し、図３に示すように、発電電流の著しい（例えば１桁以上異なる）増大をもたらす。
【００３６】
上述した構成の色素増感太陽電池１を大型化する場合は、図４に示すように、複数のセル構造体１０ａ，１０ｂ，１０ｃ・・・を直列的に配置し、隣接するセル構造体１０ａ，１０ｂ（１０ｂ，１０ｃ、１０ｃ，・・・）の素子間において、一方の素子を構成する対極としての第二導電層９と、他方の素子を構成する基材２上に設けられた第一導電層４とを、第二導電層９をセル構造体間接続部材として用いて順次繋ぎ合わせる。そして、基材２上に設けられた第一導電層４、多孔質半導体層６、多孔質絶縁体層５、及び第二導電層９を全て覆う保護部材１２ａとともに、隣接するセル構造体１０，１０間を仕切るように保護部材１２ｂを形成する。この保護部材１２としては、光硬化性樹脂とすると熱を使用することがないので、色素へのダメージがなく望ましい。
【００３７】
これにより、対極９に対して外部より負荷が加わり、電池回路が崩れたり、正常な稼動状態が阻害されたりするのを保護部材１２ａによって防ぐことができるとともに、隣接するセル構造体１０，１０間において、一方のセル構造体１０（例えば１０ａ）を構成する対極９と、他方のセル構造体１０（例えば１０ｂ）を構成する第一導電層４上に形成された多孔質半導体層６とが接触することを保護部材１２ｂによって妨げ、この部分での漏電を防止し、図２に示すように、対極９→多孔質絶縁体層５→多孔質半導体層６という方向への電子の流れを促進することができる。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
まず、基材２として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｔの耐熱ガラスを用い、その上面にエッチング法により溝を格子回路パターン状に形成した。エッチングは、フォトリソにてパターン形成した後、フッ酸を用いて行った。これに、メッキ形成を可能とするためにスパッタ法により金属導電層（シード層）を形成し、さらにアディティブメッキにより金属配線層を形成した。
【００３９】
そして、この上からスプレー熱分解堆積法にて、シート抵抗１０Ω／□のスズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）膜を第一導電層として３００ｎｍの厚さに形成して、電極用基板とした。その後、図５に示すように、巾９．５ｍｍの導電部と、巾０．５ｍｍの絶縁部が交互に得られるように、スズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）膜を部分的にエッチング除去した。
【００４０】
次いで、上記電極用基板における導電部上に、多孔質半導体として平均粒径１５ｎｍの酸化チタンペースト（Ti-nanoxide T : Solaronix s.a.社製）を塗布し、オーブンで乾燥させ、厚さ８μｍの多孔質半導体層を形成した。
【００４１】
また、その上に多孔質絶縁体として粒経２５ｎｍの酸化珪素ナノ粒子を含むペーストを塗布し、乾燥させて厚さ１２μｍの多孔質絶縁体層を形成した。
【００４２】
さらに、カーボン印刷ペーストを隣接するセル構造体の第一導電層に触れるようにスクリーン印刷法にて印刷し、乾燥して、隣接セル構造体との接合を兼ねる対極としての第二導電層を形成した。
【００４３】
そして、対極としての第二導電層まで形成した後、これを４５０℃のオーブンにて１時間焼成し、全層を焼結して、セル構造体１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ・・・）が９列繋ぎ合わさった構造とした。
【００４４】
次いで、ルテニウムビピリジン錯体（Ｎ３色素）を色素としたエタノール溶液中にこれを一晩浸漬して、酸化チタン多孔膜からなる多孔質半導体層に色素を担持するとともに、EMIm-TFSI（1-Ethyl-3-methylimidazolium-Bis(trifluoromethylsulfonyl)imide）イオン性溶液を用いた電解液を各セル構造体１０ａ，１０ｂ，１０ｃ・・・上に垂らして、多孔質絶縁体層及び多孔質絶縁体層の内部に電解液を含ませた後、余分な電解液を除去した。
【００４５】
最後に、基材上に設けられた第一導電層、多孔質半導体層、多孔質絶縁体層、及び第二導電層を全て被覆するとともに、隣接セル構造体間を仕切るように、光硬化性樹脂からなる保護部材１２ａ，１２ｂをそれぞれ配置し、硬化させることで封止を行った。
【００４６】
そして、上述のように大型化した色素増感太陽電池における光電変特性を評価したところ、従来のモノリシック型色素増感太陽電池の発電効率がおよそ０．１％に留まるのに対し、本発明に係るモノリシック型色素増感太陽電池では４％を越える程度まで著しく増大することから、本発明の太陽電池は電子を効率良く伝達可能であることが分かった。
【００４７】
また、この本発明に係る太陽電池の発電電流−電圧特性は、図６に示すようなＩ−Ｖ曲線を有する。このＩ−Ｖ曲線から明らかなように、本発明の太陽電池は発電電流が増大したことによって、複数のセル構造体を直列に配置し繋ぎ合わせることで電圧も増大し、かつ、特性の増大効果が繋ぎ合わせたセル構造体の数と等しい段差となって観測されるという特長をもつ。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る色素増感太陽電池の構造を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す色素増感太陽電池における電気の流れを説明する模式的な部分拡大断面図である。
【図３】図１に示す色素増感太陽電池における発電効率の増大効果を示すＩＶ曲線である。
【図４】図１に示す色素増感太陽電池を繋ぎ合わせて大型化した状態を示す部分概略断面図である。
【図５】図１に示す色素増感太陽電池を繋ぎ合わせて大型化した状態を示す概略平面図である。
【図６】図５に示す大型化した色素増感太陽電池における発電効率の増大効果を示すＩ−Ｖ曲線である。
【図７】従来のＷ型色素増感太陽電池の構造を示す概略断面図である。
【図８】従来のＺ型色素増感太陽電池の構造を示す概略断面図である。
【図９】従来のモノリシック型色素増感太陽電池の構造を示す概略断面図である。
【図１０】多孔質絶縁体層として粒径の異なる酸化珪素を用いて作製した色素増感太陽電池の変換効率を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
１  色素増感太陽電池、２  基材、４  第一導電層、５  多孔質絶縁体層、６  多孔質半導体層、７  多孔質絶縁体、８  多孔質半導体、９  第二導電層（対極兼セル構造体間接続部材）、１０  セル構造体、１２ａ、１２ｂ  保護部材、１５  液状電解質（電解液）、１６  色素。
【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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