(57)【要約】【課題】  本発明は、例えば色素増感型太陽電池に用いられる金属酸化物半導体微粒子層積層体を安価で効率的に製造することが可能な金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法、およびその製造装置、また、それらを用いて色素増感型太陽電池を安価に製造することが可能な色素増感型太陽電池の製造方法、およびその製造装置を提供することを主目的とするものである。【解決手段】  本発明は、連続的に移動可能な長尺のフィルム基板と、上記長尺のフィルム基板上に形成された電極層とを有する導電性フィルム基板を、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中に浸漬させ、上記電極層および上記浴液中に上記電極層と対向するように配置された電極板に電圧を印加することにより、上記導電性フィルム基板の上記電極層上に上記金属酸化物半導体微粒子を電着させて、連続的に上記電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成することを特徴とする金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法を提供することにより上記課題を解決する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に移動可能な長尺のフィルム基板と、前記長尺のフィルム基板上に形成された電極層とを有する導電性フィルム基板を、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中に浸漬させ、前記電極層および前記浴液中に前記電極層と対向するように配置された電極板に電圧を印加することにより、前記導電性フィルム基板の前記電極層上に前記金属酸化物半導体微粒子を電着させて、連続的に前記電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成することを特徴とする金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法。
【請求項２】
前記電極層への電圧の印加が、前記導電性フィルム基板を、前記金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中へ浸漬させる前に行われることを特徴とする請求項１に記載の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法。
【請求項３】
前記電極層への電圧の印加が、前記導電性フィルム基板を搬送する搬送ロールによるものであることを特徴とする請求項２に記載の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法。
【請求項４】
基板と、前記基板上に形成された第１電極層と、前記第１電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により前記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層と、前記基板と対向する対向基板と、前記対向基板上に形成され、前記第１電極層と対向する電極である第２電極層と、前記酸化物半導体層および前記第２電極層間に位置し、前記酸化物半導体層により伝導された電荷が、前記第１電極層および前記第２電極層を介して、前記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層とを有する色素増感型太陽電池の製造方法であって、
前記酸化物半導体層は、請求項１に記載の金属酸化物半導体微粒子積層体の製造方法を用いて、前記基板上の前記第１電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成し、前記金属酸化物半導体微粒子層に前記色素増感剤を担持させることにより形成されることを特徴とする色素増感型太陽電池の製造方法。
【請求項５】
連続的に移動可能な長尺のフィルム基板および前記長尺のフィルム基板上に形成された電極層を有する導電性フィルム基板が巻回された巻き出しロールと、
前記巻き出しロールから繰り出された前記導電性フィルム基板の前記電極層に電圧を印加する電圧印加部と、
前記電圧印加部より後に配置され、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液が収納され、前記導電性フィルム基板が前記浴液中に浸漬するように設けられた浴槽と、
前記浴槽内に、前記導電性フィルム基板の前記電極層と対向するように配置された電極板と、
前記電極層および前記電極板に電圧を印加する電源部と、
前記浴槽内で前記電極層上に前記金属酸化物半導体微粒子を電着させることにより形成された金属酸化物半導体微粒子層を有する金属酸化物半導体微粒子層積層体を巻き取る巻き取り部と
を有することを特徴とする金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置。
【請求項６】
前記電圧印加部は、前記導電性フィルム基板を搬送する搬送ロールであることを特徴とする請求項５に記載の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置。
【請求項７】
前記浴槽と前記巻き取り部との間に配置され、前記電極層上に電着した前記金属酸化物半導体微粒子を乾燥させる乾燥部を有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置。
【請求項８】
基板と、前記基板上に形成された第１電極層と、前記第１電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により前記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層と、前記基板と対向する対向基板と、前記対向基板上に形成され、前記第１電極層と対向する電極である第２電極層と、前記酸化物半導体層および前記第２電極層間に位置し、前記酸化物半導体層により伝導された電荷が、前記第１電極層および前記第２電極層を介して、前記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層とを有する色素増感型太陽電池の製造装置であって、
請求項５から請求項７までのいずれかの請求項に記載の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置を前記酸化物半導体層形成部として有することを特徴とする色素増感型太陽電池の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば色素増感型太陽電池に用いられる金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法および製造装置に関するものであり、さらにそれらを用いて、安価に色素増感型太陽電池を製造することができる色素増感型太陽電池の製造方法および製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素が原因とされる地球温暖化が世界的に問題となっている近年、環境にやさしく、クリーンなエネルギー源として、太陽光エネルギーを利用した太陽電池が注目され、積極的な研究開発が進められている。このような太陽電池として、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池などが既に実用化されているが、環境負荷が小さく、かつ、低コスト化の可能性のある太陽電池として、色素増感型太陽電池が注目され研究開発が進められている。
【０００３】
色素増感型太陽電池は、例えば、光の入射する側から、透明基板、この透明基板上に形成された透明電極、色素増感剤が担持された酸化物半導体層、電解質を有する電解質層、および対電極基板が順に積層されてセルが形成される。
【０００４】
色素増感型太陽電池、とりわけグレッチェルセルの特徴は、ナノ微粒子である酸化チタンを焼成させた多孔質の酸化物半導体層を用いることである。酸化物半導体層を多孔質とすることで増感色素の吸着量が増加し光吸収能を向上させることができる。
【０００５】
このような多孔質の酸化物半導体層は、金属酸化物半導体微粒子を含有する塗工液を透明基板上の透明電極上に塗布し、焼成することにより形成される。この酸化物半導体層形成工程において、例えば透明基板としてガラス基板を用いた場合は、多孔質の酸化物半導体層を形成するために４００〜６００℃での焼成を行うことが可能であるが、ガラス基板よりも耐熱性が劣るフィルム基板を用いた場合は、フィルムの耐熱温度以下で焼成しなければならず、金属酸化物半導体微粒子間の結合力が不充分となるため、光励起により生じた電子における増感色素から酸化物半導体層、および透明電極への伝達経路が十分に確保できないことがあった。また、フィルム基板と酸化物半導体層との密着性も充分でなくフィルムの可撓性に追従できずに膜の剥離や亀裂が生じるといった不都合があった。さらに、上記の焼成処理は、上述したように、透明基板の種類を限定してしまうだけでなく、コストが高くなるという問題もあった。
【０００６】
そこで、特許文献１には、透明基板上の透明電極上に酸化物半導体微粒子を電気泳動により付着させて酸化物半導体微粒子層を形成し、この酸化物半導体微粒子層に色素を担持させることにより、酸化物半導体層を形成する方法が開示されている。この方法によれば、上記のような焼成処理を行わずに、酸化物半導体層を形成することができるため、透明基板としてはガラス基板のほか、フィルム基板を用いることもでき、コストパフォーマンスに優れた色素増感型太陽電池を得ることができる。しかしながら、この方法は枚葉での酸化物半導体層の形成方法を示すのみである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１００４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、例えば色素増感型太陽電池に用いられる金属酸化物半導体微粒子層積層体を安価で効率的に製造することが可能な金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法、およびその製造装置、また、それらを用いて色素増感型太陽電池を安価に製造することが可能な色素増感型太陽電池の製造方法、およびその製造装置を提供することを主目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、連続的に移動可能な長尺のフィルム基板と、上記長尺のフィルム基板上に形成された電極層とを有する導電性フィルム基板を、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中に浸漬させ、上記電極層および上記浴液中に上記電極層と対向するように配置された電極板に電圧を印加することにより、上記導電性フィルム基板の上記電極層上に上記金属酸化物半導体微粒子を電着させて、連続的に上記電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成することを特徴とする金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法を提供する。
【００１０】
本発明によれば、長尺のフィルム基板を用いて、連続的に金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、生産性が向上するという利点を有する。また、焼成処理を行うことなく、金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、ガラス基板よりも耐熱性が劣るフィルム基板を好適に用いることができ、さらに、このようなフィルム基板は加工性に優れていることから、他のデバイスとの組み合わせが容易であり、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体の用途の幅を広げることができる。また、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体を用いて例えば色素増感型太陽電池を製造する場合、軽量化、製造コストの削減および生産性の向上に有用である。
【００１１】
また、上記発明においては、上記電極層への電圧の印加が、上記導電性フィルム基板を、上記金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中へ浸漬させる前に行われることが好ましい。
【００１２】
さらに、上記発明においては、上記電極層への電圧の印加が、上記導電性フィルム基板を搬送する搬送ロールによるものであることが好ましい。これにより、上記導電性フィルム基板を搬送しながら上記電極層に電圧を印加することができるため、金属酸化物半導体微粒子層積層体を製造する際の製造工程を短くすることが可能となるからである。
【００１３】
本発明は、また、基板と、上記基板上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により上記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層と、上記基板と対向する対向基板と、上記対向基板上に形成され、上記第１電極層と対向する電極である第２電極層と、上記酸化物半導体層および上記第２電極層間に位置し、上記酸化物半導体層により伝導された電荷が、上記第１電極層および上記第２電極層を介して、上記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層とを有する色素増感型太陽電池の製造方法であって、
上記酸化物半導体層は、上記発明の金属酸化物半導体微粒子積層体の製造方法を用いて、上記基板上の上記第１電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成し、上記金属酸化物半導体微粒子層に上記色素増感剤を担持させることにより形成されることを特徴とする色素増感型太陽電池の製造方法を提供する。
【００１４】
本発明においては、上記金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法を用いることにより、焼成処理を行うことなく、金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、安価で効率的に色素増感型太陽電池を製造することが可能となる。また、ガラス基板よりも耐熱性が劣るフィルム基板を好適に用いることができることから、加工面において有用であり、かつ色素増感型太陽電池を軽量化することが可能となる。
【００１５】
また、本発明は、連続的に移動可能な長尺のフィルム基板および上記長尺のフィルム基板上に形成された電極層を有する導電性フィルム基板が巻回された巻き出しロールと、上記巻き出しロールから繰り出された上記導電性フィルム基板の上記電極層に電圧を印加する電圧印加部と、上記電圧印加部より後に配置され、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液が収納され、上記導電性フィルム基板が上記浴液中に浸漬するように設けられた浴槽と、上記浴槽内に、上記導電性フィルム基板の上記電極層と対向するように配置された電極板と、上記電極層および上記電極板に電圧を印加する電源部と、上記浴槽内で上記電極層上に上記金属酸化物半導体微粒子を電着させることにより形成された金属酸化物半導体微粒子層を有する金属酸化物半導体微粒子層積層体を巻き取る巻き取り部とを有することを特徴とする金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置を提供する。
【００１６】
本発明によれば、長尺のフィルム基板を用いてロールトゥロールプロセスを経ることにより、連続的に金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、生産性が向上するという利点を有する。また、焼成処理を行うことなく、金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、ガラス基板よりも耐熱性が劣るフィルム基板を好適に用いることができ、軽量化および製造コストの削減に有用である。さらに、フィルム基板は加工性に優れていることから、他のデバイスとの組み合わせが容易であり、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体の用途の幅を広げることができる。
【００１７】
上記発明においては、上記電圧印加部は、上記導電性フィルム基板を搬送する搬送ロールであることが好ましい。これにより、上記導電性フィルム基板を搬送しながら上記電極層に電圧を印加することができるため、金属酸化物半導体微粒子層積層体を製造する際の製造工程を短くすることが可能となるからである。
【００１８】
また、上記発明においては、上記浴槽と上記巻き取り部との間に配置され、上記電極層上に電着した上記金属酸化物半導体微粒子を乾燥させる乾燥部を有することが好ましい。上記電極層上に上記金属酸化物半導体微粒子を電着させ、乾燥させることにより、金属酸化物半導体微粒子層が形成されるからである。また、金属酸化物半導体微粒子同士の結合力が増加し、導電性フィルム基板と金属酸化物半導体微粒子層との密着性が向上するからである。
【００１９】
さらに、本発明は、基板と、上記基板上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により上記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層と、上記基板と対向する対向基板と、上記対向基板上に形成され、上記第１電極層と対向する電極である第２電極層と、上記酸化物半導体層および上記第２電極層間に位置し、上記酸化物半導体層により伝導された電荷が、上記第１電極層および上記第２電極層を介して、上記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層とを有する色素増感型太陽電池の製造装置であって、
上記発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置を上記酸化物半導体層形成部として有することを特徴とする色素増感型太陽電池の製造装置を提供する。
【００２０】
本発明によれば、上記金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置を有することにより、焼成処理を行うことなく、金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、安価で効率的に色増感型太陽電池を製造することが可能となる。また、ガラス基板よりも耐熱性が劣るフィルム基板を好適に用いることができ、加工面および軽量化において有用である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法においては、焼成工程を行うことなく、ロールトゥロールプロセスにより金属酸化物半導体微粒子層を形成できることから、軽量化、製造コストの削減および生産性の向上に有用である。よって、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体は、色素増感型太陽電池等の種々のデバイスに好適に用いることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法およびその製造装置、さらには、これらを用いた色素増感型太陽電池の製造方法およびその製造装置について説明する。
【００２３】
Ａ．金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法
まず、本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法について説明する。
【００２４】
本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法は、連続的に移動可能な長尺のフィルム基板と、上記長尺のフィルム基板上に形成された電極層とを有する導電性フィルム基板を、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中に浸漬させ、上記電極層および上記浴液中に上記電極層と対向するように配置された電極板に電圧を印加することにより、上記導電性フィルム基板の上記電極層上に上記金属酸化物半導体微粒子を電着させて、連続的に上記電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成することを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法において用いられる金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置の一例を示すものである。図１に示すように、まず導電性フィルム基板１０が巻回された巻き出しロール１を準備する（導電性フィルム基板調製工程）。この導電性フィルム基板１０は、例えば図２に示すようにフィルム基板１１と電極層１２とを有するものである。次に、図１に示すように、巻き出しロール１から繰り出された導電性フィルム基板１０の電極層と電圧印加部２とが接するように配置する。さらに、この導電性フィルム基板１０を、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液３中に浸漬する（浸漬工程）。この浴液３中には、上記導電性フィルム基板１０の電極層と対向するように電極板５が配置されている。また、上記電圧印加部２と電極板５とは、電源部６により直流電圧が印加されるようになっており、電圧印加部２を負極、電極板５を正極となるように印加すると、例えば、浴液３中の正の表面電荷を有する金属酸化物半導体微粒子は電気泳動によって、電圧印加部２により負極に印加された導電性フィルム基板１０の電極層表面に泳動し、付着する。これにより、金属酸化物半導体微粒子層が形成される（金属酸化物半導体微粒子層形成工程）。さらに、乾燥部８により導電性フィルム基板１０の電極層上に付着した金属酸化物半導体微粒子を乾燥させる（乾燥工程）。最後に、金属酸化物半導体微粒子層を有する金属酸化物半導体微粒子層積層体は、巻き取り部９に巻き取られる（巻き取り工程）。上記一連の工程により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体は、例えば図３に示すように、フィルム基板１１と、このフィルム基板１１上に形成された電極層１２と、この電極層１２上に形成された金属酸化物半導体微粒子層１３とを有するものとなる。
【００２６】
本発明によれば、ロールトゥロールプロセスを経ることにより、連続的に金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、生産性が向上するという利点を有する。また、従来では、多孔質の金属酸化物半導体微粒子層を形成するために焼成処理を行っており、ガラス基板より耐熱性の劣るフィルム基板を用いた場合、金属酸化物半導体微粒子層を形成する際に剥離や亀裂が生じるといった不都合があったが、本発明においては、焼成処理を行うことなく、金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、耐熱性が劣るフィルム基板を好適に用いることができる。さらに、フィルム基板は加工性に優れていることから、他のデバイスとの組み合わせが容易であり、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体の用途の幅を広げることができる。また、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体を用いて例えば色素増感型太陽電池を製造する場合、軽量化、製造コストの削減および生産性の向上に有用である。
以下、このような金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法における各工程について説明する。
【００２７】
１．導電性フィルム基板調製工程
本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法においては、長尺のフィルム基板と、このフィルム基板上に形成された電極層とを有する導電性フィルム基板を準備する導電性フィルム基板調製工程が行われる。
【００２８】
本工程に用いられる導電性フィルム基板は、例えば図２に示すように、長尺のフィルム基板１１と、このフィルム基板上に形成された電極層１２とを有するものである。
以下、このような導電性フィルム基板の各構成について説明する。
【００２９】
（１）長尺のフィルム基板
本発明においては、ロールトゥロールプロセスにより連続的に金属酸化物半導体微粒子層積層体を製造することから、本発明に用いられる長尺のフィルム基板は、可撓性があることが好ましい。また、上記フィルム基板は、透明なものであっても不透明なものであっても特に限定されるものではないが、例えば、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体を用いて色素増感型太陽電池を製造する際に、上記フィルム基板が光の受光面側に位置する場合には、光の透過性に優れた透明性を有する透明フィルム基板であることが好ましい。さらに、耐熱性、耐候性、水蒸気、その他のガスバリア性に優れたものであることが好ましい。具体的には、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）フィルム、ポリイミド（ＰＩ）フィルム、ポリエステルナフタレート（ＰＥＮ）等のプラスチックフィルムを挙げることができる。これらのフィルム基板は、加工性に優れており、他のデバイスとの組合せが容易であることから、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体の用途の幅を広げることができ、生産性の向上、製造コストの削減にも効果がある。
【００３０】
このようなフィルムは単独で使用しても良く、また、２種以上のフィルムを積層した複合フィルムとする場合であってもよい。
【００３１】
（２）電極層
本発明に用いられる電極層を形成する材料としては、導電性に優れたものであれば特に限定されるものではない。また、本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体を用いて例えば色素増感型太陽電池を製造する場合は、上記電極層は、色素増感型太陽電池に含まれる電解質に対する腐食性がないものであることが好ましく、さらに、上記色素増感型太陽電池において、電極層が光の受光面側に位置する場合には、光の透過性に優れている透明電極層であることが好ましい。例えば、光の透過性に優れた材料としては、ＳｎＯ２、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ等を挙げることができる。中でも、フッ素ドープしたＳｎＯ２、ＩＴＯであることが好ましい。これらの材料は、導電性および透過性の両方に優れているからである。
【００３２】
また、上記電極層は、単層からなるものであってもよく、積層されてなるものであってもよい。このような電極層の膜厚としては、単層からなる電極層の場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、０．１〜２０００ｎｍの範囲内、その中でも、１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００３３】
さらに、フィルム基板上に開口が十分で光透過性のある金属メッシュを配置したり、上記金属メッシュと上述した電極層を形成する材料とを一体化ないしは積層化させることにより本発明に用いられる電極層とすることもできる。
【００３４】
（３）導電性フィルム基板の形成方法
本発明において、フィルム基板上に電極層を形成する方法としては、一般に用いられている方法を用いることができ、具体的には、湿式塗工、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等を挙げることができる。中でも、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法であることが好ましい。
【００３５】
また、電極層とフィルム基板との密着性を向上させるため、フィルム基板上に接着層を設けてもよい。このような接着層を形成する材料としては、フィルム基板と電極層との密着性を向上させるものであれば特に限定はされないが、具体的には、ヒートシール剤、粘着剤、接着剤、熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂等を挙げることができる。
【００３６】
２．浸漬工程
本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法においては、上記導電性フィルム基板を、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中に浸漬させる浸漬工程が行われる。
【００３７】
本発明においては、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中において、上記導電性フィルム基板の電極層上に金属酸化物半導体微粒子を電着させることから、導電性フィルム基板の電極層が、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液に十分に浸漬していればよいものである。よって、導電性フィルム基板の電極層が金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液の液面を通過する際に、導電性フィルム基板全体が上記浴液に浸漬されている必要はなく、例えば図２において、電極層１２は上記浴液に浸漬されている必要があるが、フィルム基板１１は上記浴液に浸漬されていても、浸漬されていなくてもよい。
【００３８】
また、本発明においては、例えば図１に示すように、上記金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液３中には、電極板５が配置されており、上記浴液３に上記導電性フィルム基板１０を浸漬させる際には、電極板５と導電性フィルム基板１０の電極層とが対向するように浸漬する必要がある。本発明によれば、電圧印加部２および電極板５に電源部６により直流電圧を印加すると、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液３中の金属酸化物半導体微粒子が、電圧印加部２により給電された導電性フィルム基板１０の電極層表面に泳動し、電着することにより金属酸化物半導体微粒子層が形成される。よって、電極板と導電性フィルム基板の電極層とは、所定の距離で配置されていることが好ましい。
【００３９】
この金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中における導電性フィルム基板の電極層と電極板との距離としては、装置によって大幅に異なるものではあるが、一般に０．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内、中でも０．２ｍｍ〜８ｍｍの範囲内であることが好ましい。電極層と電極板との距離が、上記範囲内であることにより、電極層上に均一に金属酸化物半導体微粒子を電着させることができ、所望の膜厚を有する金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるからである。
【００４０】
上記金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液に用いられる金属酸化物半導体微粒子としては、上記電極層に電荷を伝導させることができるものであれば特に限定はされない。例えば、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体を用いて色素増感型太陽電池とした際に、色素増感型太陽電池に含まれる色素増感剤から発生した電荷を、上記電極層へ伝導させることができるものであればよい。具体的には、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＩＴＯ、ＺｒＯ２、ＳｉＯＸ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４、Ｙ２Ｏ３、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３等を挙げることができる。これらの金属酸化物半導体微粒子は、多孔性の酸化物半導体層を形成するのに適しており、エネルギー変換効率の向上、コストの削減を図ることができるため好ましい。また、上記金属酸化物半導体微粒子のうち、いずれか１種を使用しても良く、また、２種以上を混合して使用してもよい。中でも、ＴｉＯ２を好ましく用いることができる。さらに、これらのうち１種をコア微粒子とし、他の金属酸化物半導体微粒子により、コア微粒子を包含してシェルを形成するコアシェル構造としてもよい。
【００４１】
このような金属酸化物半導体微粒子が有する表面電荷としては、正極であっても、負極であってもよい。本発明においては、上記導電性フィルム基板を、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中に浸漬させ、上記導電性フィルム基板の電極層および上記浴液中に上記電極層と対向するように配置された電極板に電圧を印加することにより、上記導電性フィルム基板の上記電極層上に上記金属酸化物半導体微粒子を電着させて、上記電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成するものである。したがって、上記金属酸化物半導体微粒子が有する表面電荷を考慮して、上記導電性フィルム基板の電極層および電極板の電荷を設定する必要がある。すなわち、上記金属酸化物半導体微粒子の表面電荷が正極である場合には、上記金属酸化物半導体微粒子を電着させる電極層が負極となり、浴液中の電極板が正極となるように設定する。一方、上記金属酸化物半導体微粒子の表面電荷が負極である場合には、上記金属酸化物半導体微粒子を電着させる電極層が正極となり、浴液中の電極板が負極となるように設定する。
【００４２】
また、上記金属酸化物半導体微粒子の粒径は、特に限定はされないが、具体的には、１ｎｍ〜１０μｍの範囲内、その中でも、１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記範囲よりも粒径が小さい場合は、そのような微粒子を製造すること自体が困難であり、各々の粒子が凝集し、二次粒子を形成する場合があるからである。一方、上記範囲よりも粒径が大きい場合は、金属酸化物半導体微粒子層を厚膜化させる場合があり、抵抗が高くなる可能性があるからである。
【００４３】
さらに、上記範囲内の粒径を有し、粒径の異なる同種または異種の金属酸化物半導体微粒子を混合して用いてもよい。これにより、光散乱効果を高めることができ、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体を用いて例えば色素増感型太陽電池とした際に、金属酸化物半導体微粒子層に増感色素を担持させることにより形成される酸化物半導体層内でより多くの光を閉じ込めることができるため、色素増感剤における光吸収を効率的に行うことができるからである。例えば、１０〜５０ｎｍの範囲内にある金属酸化物半導体微粒子と、５０〜２００ｎｍの範囲内にある金属酸化物半導体微粒子とを混合して用いる場合を挙げることができる。
【００４４】
なお、ここでいう酸化物半導体層とは、多孔質体である金属酸化物半導体微粒子層の細孔に色素増感剤が担持されたものを意味する。また、上記酸化物半導体層は、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体を用いて例えば色素増感型太陽電池とした際に、その細孔に担持された色素増感剤から光照射により生じた電荷を電極層に伝導する部材として機能するものである。
【００４５】
また、本発明において用いられる金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液は、上記金属酸化物半導体微粒子が適当な溶媒に凝集のないように均一に分散されているものである。
【００４６】
上記金属酸化物半導体微粒子を分散させる溶媒としては、伝導度が低いものであることが好ましい。溶媒の伝導度が高い場合、金属酸化物半導体微粒子層の形成に悪影響を及ぼすおそれがあるからである。このような溶媒としては、具体的に、水またはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、tert−ブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ターピネオール、ジクロロメタン、アセトン、アセトニトリル、酢酸エチル等を挙げることができる。
【００４７】
また、上記金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液における金属酸化物半導体微粒子の濃度としては、０．５重量％〜２０重量％の範囲内、中でも１重量％〜１５重量％の範囲内であることが好ましい。上記金属酸化物半導体微粒子の濃度が上記範囲より低い場合、上記電極層上への金属酸化物半導体微粒子の電着量が不十分となる可能性があり、一方、濃度が上記範囲より高い場合、金属酸化物半導体微粒子が凝集してしまうおそれがあるからでからである。
【００４８】
また、上記金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液の温度は、室温であればよく、特に制御される必要はない。金属酸化物半導体微粒子を電極層上に電着させる際、温度の影響は比較的小さいからである。
【００４９】
３．金属酸化物半導体微粒子層形成工程
本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法においては、電圧印加部と電極板とに電源部により直流電圧を印加し、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中の金属酸化物半導体微粒子を、電圧印加部により電圧を印加された導電性フィルム基板の電極層表面に泳動させ、付着させることにより、電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成する金属酸化物半導体微粒子層形成工程が行われる。
【００５０】
本発明においては、例えば図１に示すように、電圧印加部２および電極板５は電源部６により直流電圧が印加されるようになっており、電圧印加部２が導電性フィルム基板１０の電極層と接しているため、導電性フィルム基板１０の電極層は電圧印加部２により給電されている。
【００５１】
また、本発明において、上記電圧印加部は、上記導電性フィルム基板の電極層と接するように配置されていれば、その配置としては特に限定されるものではないが、中でも、上記導電性フィルム基板を上記金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中へ浸漬させる前に、上記導電性フィルム基板の電極層への電圧印加が行われるように、電圧印加部を配置することが好ましい。
【００５２】
さらに、本発明においては、例えば図１示すように、電圧印加部２が、上記導電性フィルム基板１０を搬送する搬送ロールであることが好ましい。これにより、上記導電性フィルム基板を搬送しながら上記電極層に電圧を印加することができるため、金属酸化物半導体微粒子層積層体を製造する際の製造工程を短くすることが可能となるからである。
【００５３】
本発明において、電圧印加部と電極板とに電圧を印加する際には、上記金属酸化物半導体微粒子が有する表面電荷により、負極および正極を設定する。すなわち、上述したように、上記金属酸化物半導体微粒子の表面電荷が正極である場合には、上記金属酸化物半導体微粒子を電着させる電極層が負極、つまり電圧印加部が負極となり、浴液中の電極板が正極となるように設定する。一方、上記金属酸化物半導体微粒子の表面電荷が負極である場合には、上記金属酸化物半導体微粒子を電着させる電極層が正極、つまり電圧印加部が正極となり、浴液中の電極板が負極となるように設定する。
【００５４】
また、電圧印加部および電極板に印加する電圧としては、５０Ｖ／ｃｍ〜５０００Ｖ／ｃｍの範囲内、中でも８０Ｖ／ｃｍ〜３０００Ｖ／ｃｍの範囲内の電界の強さとなるように設定することが好ましい。
【００５５】
さらに、電圧印加部と電極板との間で電位差があれば、正極・負極を設定できることから、例えば電圧印加部に印加する電圧はゼロであってもよい。この場合、電極板に印加する電圧は上記範囲内であることが好ましい。
【００５６】
本発明において、金属酸化物半導体微粒子層の膜厚としては、上記電極層に電荷を伝導する機能を十分に得ることができるのであれば、特に限定はされない。例えば、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体を用いて色素増感型太陽電池とした際に、金属酸化物半導体微粒子層を用いて酸化物半導体層を形成した場合、この酸化物半導体層への光照射により色素増感剤から生じた電荷を伝導する機能を十分に得ることができればよい。具体的には、１μｍ〜５０μｍの範囲内、中でも３μｍ〜３０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００５７】
５．乾燥工程
本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法においては、乾燥部により導電性フィルム基板の電極層上に付着した金属酸化物半導体微粒子を乾燥させる乾燥工程を行うことが好ましい。この乾燥工程を行うことにより、金属酸化物半導体微粒子同士の結合力を増加させ、導電性フィルム基板と金属酸化物半導体微粒子層との密着性を向上させることができるからである。
【００５８】
金属酸化物半導体微粒子を乾燥させる方法としては、金属酸化物半導体微粒子に付着した溶媒を除去することができる乾燥方法であれば特に限定はされないが、例えば、オーブンのような特定の空間全体を加熱する装置内を通過させる方法、赤外線を照射する方法、および熱風を当てる方法等を用いることができる。
【００５９】
また、乾燥工程は、上記金属酸化物半導体微粒子層形成工程と、後述する巻き取り工程との間に行われることが好ましい。
【００６０】
本工程における乾燥温度は、用いるフィルム基板の種類により異なるものであり、フィルム基板の融点や軟化点より低くなるように適宜設定すればよいが、例えば６０℃〜４５０℃の範囲内に設定することができ、中でも１００℃〜２５０℃の範囲内とすることが好ましい。上記乾燥温度が上記範囲を超えて高い場合、フィルム基板に変形や変質が生じる可能性があり、上記温度が上記範囲内より低い場合、電着した金属酸化物半導体微粒子を十分に乾燥させることができない可能性があるからである。
【００６１】
また、乾燥時間としては、通常５秒〜３０分の範囲内、好ましくは１０秒〜１０分の範囲内とする。
【００６２】
６．巻き取り工程
本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法においては、金属酸化物半導体微粒子層を形成した後、通常、この金属酸化物半導体微粒子層を有する金属酸化物半導体微粒子層積層体を巻き取り部に巻き取る巻き取り工程が行われる。
【００６３】
本発明においては、ロールトゥロールプロセスを経ることにより、連続的に金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、生産性が向上するという利点を有する。
【００６４】
Ｂ．色素増感型太陽電池の製造方法
次に、本発明の色素増感型太陽電池の製造方法について説明する。
本発明の色素増感型太陽電池の製造方法は、基板と、上記基板上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により上記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層と、上記基板と対向する対向基板と、上記対向基板上に形成され、上記第１電極層と対向する電極である第２電極層と、上記酸化物半導体層および上記第２電極層間に位置し、上記酸化物半導体層により伝導された電荷が、上記第１電極層および上記第２電極層を介して、上記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層とを有する色素増感型太陽電池の製造方法であって、
上記酸化物半導体層は、上記金属酸化物半導体微粒子積層体の製造方法を用いて、上記基板上の上記第１電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成し、上記金属酸化物半導体微粒子層に上記色素増感剤を担持させることにより形成されることを特徴とするものである。
【００６５】
従来では、多孔質の酸化物半導体層を形成する際に焼成処理が行われるため、多少耐熱性の劣るフィルム基板を用いることは困難であったが、本発明においては、上記金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法を用いることにより、焼成処理を行うことなく、金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、安価で効率的に色素増感型太陽電池を製造することが可能となる。また、多少耐熱性が劣るフィルム基板を好適に用いることができることから、加工面において有用であり、かつ色素増感型太陽電池を軽量化することが可能となる。
【００６６】
このような本発明により製造された色素増感型太陽電池について図面を用いて具体的に説明する。図４は本発明により製造された色素増感型太陽電池の一例を示した概略断面図である。図４に示すように、本発明により製造された色素増感型太陽電池は、基板２１、第１電極層２２、酸化物半導体層２３、電解質層２４、第２電極層２５、および対向基板２６が順次積層されているものである。また、上記酸化物半導体層２３は多孔質であり、その表面には色素増感剤が担持されている。さらに、第１電極層２２および第２電極層２５は対向する電極である。
【００６７】
このような色素増感型太陽電池においては、色素増感剤から生じた電荷を利用して光電流を得ているが、一般的に、色素増感剤から生じる電荷としては電子を挙げることができる。以下、色素増感剤から生じた電荷を電子として、色素増感型太陽電池の原理について説明する。まず、図４に示す矢印の方向から光が入射すると、酸化物半導体層２３に担持された色素増感剤が光を吸収し励起状態へと移行する。励起状態にある色素増感剤は電子を発生させ、生じた電子は、酸化物半導体層２３に渡される。さらに、第１電極層２２に接続されたリード線２７を通じて、第２電極層２５に運ばれる。これにより光電流を得ることができる。色素増感剤は、生じた電子を酸化物半導体層２３に渡すことにより酸化される。また、生じた電子は、第２電極層２５に移動した後、電解質層２４内に存在する酸化還元対であるＩ−／Ｉ３−のうちＩ３−を還元しＩ−とする。さらに、Ｉ−は酸化した色素増感剤を還元させることにより基底状態に戻すことができる。
【００６８】
本発明の色素増感型太陽電池の製造方法おいては、上記のような構成の色素増感型太陽電池を製造することができ、上述した金属酸化物半導体微粒子積層体の製造方法を用いて酸化物半導体層を形成するものであれば、特に限定されるものではなく、一般的な方法を用いることができる。
【００６９】
また、本発明の色素増感型太陽電池の製造方法においては、例えば図５に示すように、まず基板２１上に第１電極層２２を形成する（図５（ａ）、第１電極層形成工程）。次に、第１電極層２２上に、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により上記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層２３を形成する（図５（ｂ）、酸化物半導体層形成工程）。さらに、酸化物半導体層２３上に電解質層２４を形成する（図５（ｃ）、電解質層形成工程）。最後に、上記第１電極層２２および上記基板２１と対向する、第２電極層２５および対向基板２６を設ける（図５（ｄ）、対電極基板形成工程）。
以下、このような色素増感型太陽電池の製造方法の各工程について説明する。
【００７０】
１．第１電極層形成工程
本発明においては、基板上に第１電極層を形成する第１電極層形成工程が行われる。
なお、本工程に関しては、上述した「Ａ．金属酸化物半導体微粒子積層体の製造方法」の導電性フィルム基板調製工程の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００７１】
２．酸化物半導体層形成工程
本発明においては、上記第１電極層上に、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により上記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層が形成される酸化物半導体層形成工程が行われる。
【００７２】
酸化物半導体層は、上記発明の金属酸化物半導体微粒子積層体の製造方法を用いて、上記第１電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成し、上記金属酸化物半導体微粒子層に上記色素増感剤を担持させることにより形成されるものである。
【００７３】
なお、金属酸化物半導体微粒子層の形成方法に関しては、上述した「Ａ．金属酸化物半導体微粒子積層体の製造方法」の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００７４】
金属酸化物半導体微粒子層に色素増感剤を担持させる方法としては、特に限定はされないが、金属酸化物半導体微粒子層は連通孔を有する多孔質であることが好ましいことから、金属酸化物半導体微粒子層の細孔に色素増感剤を吸着させることが可能な方法であることが好ましい。例えば、色素増感剤の溶液に金属酸化物半導体微粒子層を浸漬させ、浸透させた後、乾燥させる方法や、色素増感剤の溶液を金属酸化物半導体微粒子層上に塗布し、浸透させた後、乾燥させる方法等を挙げることができる。
【００７５】
本発明に用いられる色素増感剤としては、光を吸収し起電力を生じさせることが可能なものであれば特に限定はされない。具体的には、有機色素または金属錯体色素を使用することができる。例えば有機色素としては、アクリジン系、アゾ系、インジゴ系、キノン系、クマリン系、メロシアニン系、フェニルキサンテン系の色素が挙げられる。中でも、クマリン系であることが好ましい。また、金属錯体色素では、ルテニウム系色素が好ましく、特にルテニウム錯体であるルテニウムビピリジン色素およびルテニウムターピリジン色素が好ましい。金属酸化物半導体微粒子層では、可視光（４００〜８００ｎｍ程度の波長の光）を殆ど吸収することはできないが、例えば、ルテニウム錯体を金属酸化物半導体微粒子層に担持させることにより、大幅に可視光まで取り込んで光電変換を生じさせることができ、光電変換できる光の波長領域を大幅に広げることができる。
【００７６】
また、上記色素増感剤の溶液に使用する溶媒は、用いる色素増感剤に応じて、水系溶媒、有機系溶媒を選択する。
【００７７】
３．対電極基板形成工程
次に、対電極基板形成工程について説明する。対電極基板形成工程は、上記第１電極層および上記基板と対向する、第２電極層および対向基板を設ける工程である。
【００７８】
本工程は、後述する電解質層形成工程における電解質層の形成の方法に応じて、電解質層形成工程の前または後のいずれかに行われる。すなわち、後述するように電解質層を、電解質層の形成に用いる電解質層形成用塗工液を、上記酸化物半導体層上に塗布し、乾燥させることにより形成する場合（以下、このような電解質層の形成方法を塗布法と記載する場合がある。）には、後述する電解質層形成工程を先に行い、続いて本工程を行うことにより、色素増感型太陽電池を作製することができる。または、上記酸化物半導体層と第２電極層とを、酸化物半導体層と第２電極層とが対向するように所定の間隙を有して配置させ、その間隙に、電解質層形成用塗工液を注入することにより、電解質層を形成する場合（以下、このような電解質層の形成方法を注入法と記載する場合がある。）には、本工程をまず行い、その後に後述する電解質層形成工程を行うことにより色素増感型太陽電池を作製することができる。
【００７９】
例えば、後述する電解質層形成工程において塗布法により形成した場合、本工程において、第２電極層および対向基板を形成する方法としては、特に限定はされないが、具体的には、第２電極層が形成された対向基板を準備し、電解質層上にこのような対向基板を貼り合わせることにより形成することができる。
【００８０】
また、後述する電解質層形成工程において注入法により形成した場合、本工程において第２電極層および対向基板を形成する方法としては、予め、第２電極層が形成された対向基板を準備し、酸化物半導体層と第２電極層とが所定の間隙を有して対向するように配置することにより形成することができる。
【００８１】
この場合、酸化物半導体層および第２電極層間の間隙としては、この間隙に電解質層を形成することができるのであれば特に限定はされないが、一般的に０．０１μｍ〜１００μｍの範囲内、その中でも、０．１μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。上記範囲よりも間隙を狭くすると、電解質層形成用塗工液を注入するのに長時間を要する場合があるため好ましくなく、上記範囲よりも間隙を広くすると、そのような間隙に形成された電解質層の膜厚が厚膜化する場合があるので好ましくない。
【００８２】
また、酸化物半導体層と第２電極層とを所定の間隙を有して配置する場合には、精度良く所望の間隙に調整するために、基板、または、上記基板と対向する対向基板のいずれか一方にスペーサを形成しても良い。このようなスペーサとしては、一般に用いられているもの、例えばガラススペーサ、樹脂スペーサ、またはオレフィン系多孔質膜等を挙げることができる。
【００８３】
（１）対向基板
本発明における対向基板は、色素増感型太陽電池を構成する基板と対向するものである。このような本発明における対向基板としては、透明なものであっても不透明なものであっても特に限定されるものではないが、光の受光面側に位置する場合には、光の透過性に優れた透明性を有するものであることが好ましい。さらに、耐熱性、耐候性、水蒸気、その他のガスバリア性に優れたものであることが好ましい。具体的には、石英ガラス、パイレックス（登録商標）、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）フィルム、ポリイミド（ＰＩ）フィルム、ポリエステルナフタレート（ＰＥＮ）等のプラスチックフィルムを挙げることができる。本発明においては、これらの中でも、プラスチックフィルムを用いたフィルム基材とすることが好ましい。加工性に優れているため、他のデバイスとの組合せが容易であり、用途の幅を広げることができるからである。また、生産性の向上、製造コストの削減にも効果がある。
【００８４】
このようなフィルムは単独で使用しても良く、また、２種以上のフィルムを積層した複合フィルムとする場合であってもよい。
【００８５】
（２）第２電極層
本発明における第２電極層は、上記対向基板上に形成されたものであり、上記第１電極層と対向する電極である。
【００８６】
このような第２電極層を形成する材料としては、導電性に優れたもので、かつ、電解質に対する腐食性がないものであれば特に限定はされないが、光の受光面側に位置する場合には、光の透過性に優れているものであることが好ましい。また、第２電極層と対向する電極である第１電極層を形成する材料の仕事関数等を考慮して材料を選択することが好ましい。
【００８７】
なお、具体的に第２電極層を形成する際に使用可能な材料および形成方法に関しては、上述した「Ａ．金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法」の導電性フィルム基板の電極層の欄に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００８８】
このような第２電極層は、単層からなる場合であってもよく、また、異なる仕事関数の材料を用い、積層されてなる場合であってもよい。例えば、図３に示すように、矢印の方向から光が入射する場合、第１電極層１２として透明電極を用い、さらに、この第１電極層１２と対向する電極である第２電極層１５として、Ｐｔを蒸着した層およびＩＴＯからなる層を積層したものを用いる場合を例として挙げることができる。
【００８９】
さらに、第２電極層の膜厚としては、単層からなる電極層の場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、０．１〜５００ｎｍの範囲内、その中でも、１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００９０】
４．電解質層形成工程
本発明における電解質層形成工程は、上記酸化物半導体層と前記第２電極層との間に電解質層を形成する工程である。
【００９１】
このような本工程で形成される電解質層は、酸化物半導体層および第２電極層間に位置し、酸化物半導体層により伝導された電荷が第１電極層および第２電極層を介して、酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行うものである。したがって、本工程により形成される電解質層は、このような機能を有するものであれば特に限定はされず、固体状、ゲル状、液体状のいずれの形態からなる電解質層であってもよい。
【００９２】
このような電解質層において、例えば、ゲル状とした場合には、物理ゲルと化学ゲルのいずれであっても特に限定はされない。物理ゲルは物理的な相互作用で室温付近でゲル化しているものであり、化学ゲルは架橋反応などにより化学結合でゲルを形成しているものである。
【００９３】
さらに、本工程により電解質層を形成する際、その膜厚としては、特に限定はされないが、酸化物半導体層内に充填されて電解質層が形成されることから、酸化物半導体層の膜厚も含めて２μｍ〜１００μｍの範囲内、その中でも、２μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。上記範囲よりも膜厚が薄ければ酸化物半導体層と第２電極層と接触しやすくなるため短絡の原因となり、上記範囲よりも膜厚が厚ければ内部抵抗が大きくなり性能低下につながるからである。
【００９４】
上述したように電解質層の形成方法としては、電解質層の形成に用いる電解質層形成用塗工液を、酸化物半導体層上に塗布し、乾燥させることにより形成する塗布法、または、本工程の前に、酸化物半導体層と第２電極層とが対向するように所定の間隙を有して配置させ、その間隙に、電解質層形成用塗工液を注入することにより、電解質層を形成する注入法等を挙げることができる。以下、電解質層の形成方法について、両方の場合に分けて説明する。
【００９５】
（１）塗布法
まず、酸化物半導体層上に、電解質層を形成する電解質層形成用塗工液を塗布し、固化等させることにより電解質層を形成する塗布法について説明する。このような形成方法により、主に固体状の電解質層を形成することができる。
【００９６】
このような塗布法において、電解質層形成用塗工液の塗布方法としては、一般に用いられる方法を用いることができ、具体的には、ダイコート、グラビアコート、グラビアリバースコート、ロールコート、リバースロールコート、バーコート、ブレードコート、ナイフコート、エアナイフコート、スロットダイコート、スライドダイコート、ディップコート、マイクロバーコート、マイクロバーリバースコートや、スクリーン印刷（ロータリー方式）等を挙げることができる。
【００９７】
また、塗布法により電解質層を形成する場合、電解質層を形成する電解質層形成用塗工液としては、少なくとも酸化還元対電解質および酸化還元対電解質を保持する高分子を有するものであれば特に限定はされない。
【００９８】
具体的に、酸化還元対電解質としては、一般的に電解質層において用いられているものであれば特に限定はされない。具体的には、ヨウ素およびヨウ化物の組合せ、臭素および臭化物の組合せであることが好ましい。例えば、ヨウ素およびヨウ化物の組合せとしては、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣａＩ２等の金属ヨウ化物と、Ｉ２との組合せを挙げることができる。さらに、臭素および臭化物の組み合わせとしては、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＣａＢｒ２等の金属臭化物と、Ｂｒ２との組合せを挙げることができる。
【００９９】
さらに、上記酸化還元対電解質を保持する高分子としては、ＣｕＩ、ポリピロール、ポリチオフェン等の正孔輸送性の高い導電性の高分子を用いることが好ましい。
【０１００】
その他に、添加剤として架橋剤、光重合開始剤等が含有しているものであってもよい。このような添加剤が含有した電解質層形成用塗工液の場合には、電解質層形成用塗工液を塗布した後、活性光線を照射し硬化させることにより、固体状の電解質層を形成することができる。
【０１０１】
（２）注入法
次に、電解質層を形成する際に用いる電解質層形成用塗工液を、酸化物半導体層および第２電極層間に注入して、電解質層を形成する注入法について説明する。
【０１０２】
このような注入法を用いることにより、液体状、ゲル状および固体状の電解質層を形成することができる。例えば、ゲル状に形成する場合には、物理ゲルと化学ゲルのいずれであっても特に限定はされない。物理ゲルは物理的な相互作用で室温付近でゲル化しているものであり、化学ゲルは架橋反応などにより化学結合でゲルを形成しているものである。
【０１０３】
注入法により電解質層を形成する場合の本発明の色素増感型太陽電池の製造方法の一例について図６を用いて説明する。まず、第１電極層２２および酸化物半導体層２３が形成された基板２１と、第２電極層２５が形成された対向基板２６とを準備し、図６（ａ）に示すように、酸化物半導体層２３および第２電極層２５が所定の間隙を有して対向するように、基板２１および対向基板２６を配置する。
【０１０４】
次に、電解質層の形成に用いる電解質層形成用塗工液を、図６（ｂ）に示すように、酸化物半導体層２３および第２電極層２５間に形成された間隙に注入する。これにより、図６（ｃ）に示すように、酸化物半導体層２３および第２電極層２５間に、電解質層２４を形成することができる。また、このような注入法により形成された電解質層が特に液体状またはゲル状である場合には、溶媒の揮発、電解質層の流失等を防止するため、さらに、図６（ｄ）に示すように、有機ポリマー３１等で封止することにより色素増感型太陽電池を製造することができる。
【０１０５】
このような注入法により電解質層を形成する場合、電解質層を形成する電解質層形成用塗工液としては、少なくとも酸化還元対電解質を有するものであれば特に限定はされないが、形成される電解質層をゲル状とする場合には、さらに、ゲル化剤が含有されたものとする。例えば、物理ゲルの場合は、ゲル化剤としてポリアクリロニトリル、ポリメタクリレート等を挙げることができる。また、化学ゲルの場合は、アクリル酸エステル系、メタクリル酸エステル系等を挙げることができる。
【０１０６】
なお、酸化還元対電解質は、上述した塗布法において記載したものと同様なのでここでの説明は省略する。
【０１０７】
このような注入法により電解質層を形成する場合に、酸化物半導体層および第２電極層間に形成された間隙に、電解質形成用塗工液を注入する方法としては、容易に、塗工液を注入させることができる方法であれば特に限定はされないが、例えば、毛細管現象を利用して注入させる方法を用いることができる。
【０１０８】
また、注入法により、電解質層形成用塗工液を注入した後、例えば、温度調整、紫外線照射または電子線照射等を行い、二次元または三次元の架橋反応を生じさせることによりゲル状さらには固体状の電解質層を形成することができる。
【０１０９】
５．色素増感型太陽電池
本発明により製造される色素増感型太陽電池は、基板と、上記基板上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により上記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層と、上記基板と対向する対向基板と、上記対向基板上に形成され、上記第１電極層と対向する電極である第２電極層と、上記酸化物半導体層および上記第２電極層間に位置し、上記酸化物半導体層により伝導された電荷が、上記第１電極層および上記第２電極層を介して、上記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層とを有しているものである。また、上記酸化物半導体層は、上述した金属酸化物半導体微粒子積層体の製造方法を用いて、上記基板上の上記第１電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成し、上記金属酸化物半導体微粒子層に上記色素増感剤を担持させることにより形成されるものである。
【０１１０】
従来では、多孔質の酸化物半導体層を形成する際に焼成処理が行われるため、多少耐熱性の劣るフィルム基板を用いることは困難であったが、本発明においては、上記金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法を用いることにより、焼成処理を行うことなく、金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、安価で効率的に色素増感型太陽電池を製造することができる。また、多少耐熱性が劣るフィルム基板を好適に用いることができることから、色素増感型太陽電池を軽量化することが可能となる。
【０１１１】
Ｃ．金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置
次に、本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置について説明する。
本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置は、連続的に移動可能な長尺のフィルム基板および上記長尺のフィルム基板上に形成された電極層を有する導電性フィルム基板が巻回された巻き出しロールと、上記巻き出しロールから繰り出された上記導電性フィルム基板の上記電極層に電圧を印加する電圧印加部と、上記電圧印加部より後に配置され、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液が収納され、上記導電性フィルム基板が上記浴液中に浸漬するように設けられた浴槽と、上記浴槽内に、上記導電性フィルム基板の上記電極層と対向するように配置された電極板と、上記電極層および上記電極板に電圧を印加する電源部と、上記浴槽内で上記電極層上に上記金属酸化物半導体微粒子を電着させることにより形成された金属酸化物半導体微粒子層を有する金属酸化物半導体微粒子層積層体を巻き取る巻き取り部とを有することを特徴とするものである。
【０１１２】
本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置の一例を示す説明図である。図１に示すように、本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置においては、まず巻き出しロール１から導電性フィルム基板１０が繰り出される。この導電性フィルム基板１０は、例えば図２に示すようにフィルム基板１１と電極層１２とを有するものである。次に、導電性フィルム基板１０の電極層と電圧印加部２とが接するように配置されていることにより、電源部６から電圧印加部２に電圧を印加すると、導電性フィルム基板１０の電極層は負極に印加される。また、上記電圧印加部２より後に配置され、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液３が収納され、上記導電性フィルム基板１０が上記浴液３中に浸漬するように設けられた浴槽４内には、上記導電性フィルム基板１０の電極層と対向するように配置された電極板５が設けられている。電圧印加部２と電極板５とは電源部６により直流電圧が印加されるようになっていることから、電極板５は正極に印加されており、浴液３中の正の表面電荷を有する金属酸化物半導体微粒子は電気泳動により、負極に印加された導電性フィルム基板１０の電極層表面に泳動し、付着する。さらに、金属酸化物半導体微粒子が付着した導電性フィル基板は、ガイドロール７ａ、７ｂ、７ｃにより搬送され、乾燥部８により導電性フィルム基板１０の電極層上に付着した金属酸化物半導体微粒子を乾燥させることにより、金属酸化物半導体微粒子層が形成され、この金属酸化物半導体微粒子を有する金属酸化物半導体微粒子層積層体は、巻き取り部９に巻き取られる。
【０１１３】
本発明によれば、長尺のフィルム基板を用いてロールトゥロールプロセスを経ることにより、連続的に金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、生産性が向上するという利点を有する。また、焼成処理を行うことなく、金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、ガラス基板よりも耐熱性が劣るフィルム基板を好適に用いることができ、軽量化および製造コストの削減に有用である。さらに、フィルム基板は加工性に優れていることから、他のデバイスとの組み合わせが容易であり、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体の用途の幅を広げることができる。
以下、このような金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置の各構成について説明する。
【０１１４】
１．電圧印加部
本発明に用いられる電圧印加部は、導電性フィルム基板の電極層に電圧を印加するものである。また、電圧印加部および後述する電極板には、電源部により直流電圧が印加されるようになっている。
【０１１５】
本発明においては、電圧印加部は、導電性フィルム基板の電極層と接するように配置されており、後述する浴槽より前に配置されていれば、その配置としては特に限定されるものではない。
【０１１６】
また、電圧印加部の形状としては、導電性フィルム基板の電極層と接するような形状であれば、特に限定されるものではなく、例えばブラシ、ロール等を挙げることができる。本発明においては、上記の中でも電圧印加部がロールであり、さらに、導電性フィルム基板を搬送する搬送ロールであることが好ましい。これにより、上記導電性フィルム基板を搬送しながら上記電極層に電圧を印加することができるため、金属酸化物半導体微粒子層積層体を製造する際の製造工程を短くすることが可能となるからである。
【０１１７】
上記電圧印加部に用いられる材料としては、上記導電性フィルム基板の電極層に給電できるものであれば特に限定されるものではなく、通常、電圧印加部として使用することができるものを用いることとする。
【０１１８】
また、電圧印加部は、電源部により電圧が印加されるものであるが、電圧印加部と後述する電極板との間で電位差があれば正極・負極を設定することができ、電極層に金属酸化物半導体微粒子を電着させることができることから、例えば電圧印加部に印加する電圧はゼロであってもよく、この場合、電圧印加部は電源部に接続されずに接地されていてもよい。
【０１１９】
２．浴槽
本発明において、浴槽は、上記電圧印加部より後に配置され、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液が収納され、上記導電性フィルム基板が上記浴液中に浸漬するように設けられたものである。また、浴槽内には、上記導電性フィルム基板の上記電極層と対向するように電極板が配置されている。
以下、このような浴槽の各構成について説明する。
【０１２０】
（１）金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液
本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液は、浴槽内に収納されたものであり、金属酸化物半導体微粒子が適当な溶媒に凝集のないように均一に分散されているものである。
【０１２１】
なお、このような浴液に用いられる金属酸化物半導体微粒子および溶媒等については、上述した「Ａ．金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法」の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１２２】
また、本発明においては、導電性フィルム基板が上記浴液の液面を通過する際に、電圧を印加された電極板に金属酸化物半導体微粒子が泳動し、導電性フィルム基板の電極層上に電着するものである。よって、上記浴液の液面は、導電性フィルム基板が十分に浸漬されるように、一定の高さを保っていることが好ましい。
【０１２３】
（２）電極板
本発明に用いられる電極板は、上記浴槽内に設けられているものであり、導電性フィルム基板の電極層と対向するように配置されているものである。また、電極板および上記電圧印加部は、電源部により直流電圧が印加されるようになっている。
【０１２４】
本発明においては、電極板が例えば正極に印加されると、上記浴液中の金属酸化物半導体微粒子は電気泳動により電極板に泳動し、続いて負極に印加された導電性フィルム基板の電極層上に金属酸化物半導体微粒子が電着する。
【０１２５】
上記電極板の配置としては、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中に設けられており、導電性フィルム基板の電極層と対向するように配置されていれば、その配置としては特に限定されるものではない。なお、電極板の配置に関しては、上述した「Ａ．金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法」の浸漬工程の欄に記載したため、ここでの説明は省略する。
【０１２６】
このような電極板の形状としては、導電性フィルム基板の電極層上にムラのないように金属酸化物半導体微粒子が電着するような形状であればよく、例えば図１に示すような平板状のもの、あるいは図７に示すようなロール状のものが挙げられる。電極板がロール状である場合は、導電性フィルム基板を搬送するガイドロールの形状に沿うように電極板を設置することが可能である。
【０１２７】
また、電極板に用いられる材料としては、通常、電極板に使用することができるものを用いることとする。
【０１２８】
３．電源部
本発明に用いられる電源部は、上記電圧印加部および上記電極板に電圧を印加するものである。また、導電性フィルム基板の電極層は、上記電圧印加部を通して給電される。
【０１２９】
このような電源部としては、電圧を印加できるものであれば特に限定されるものではなく、通常使用されるものを用いることとする。
【０１３０】
また、電圧印加部および電極板に電圧を印加する際には、上記金属酸化物半導体微粒子が有する表面電荷により、負極および正極を設定する。すなわち、上記金属酸化物半導体微粒子の表面電荷が正極である場合には、上記金属酸化物半導体微粒子を電着させる電極層が負極となるように電圧印加部を負極、電極板を正極に設定する。一方、上記金属酸化物半導体微粒子の表面電荷が負極である場合には、上記金属酸化物半導体微粒子を電着させる電極層が正極となるように電圧印加部を正極、電極板を負極に設定する。
【０１３１】
なお、電圧印加部および電極板に印加する電圧等に関しては、上述した「Ａ．金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法」の金属酸化物半導体微粒子層形成工程の欄に記載したため、ここでの説明は省略する。
【０１３２】
４．乾燥部
本発明においては、例えば図１に示すように、浴槽４と巻き取り部９との間に配置され、導電性フィルム基板１０の電極層上に電着した金属酸化物半導体微粒子を乾燥させる乾燥部８を有することが好ましい。上記電極層上に上記金属酸化物半導体微粒子を電着させ、乾燥させることにより、金属酸化物半導体微粒子層が形成されるからである。また、金属酸化物半導体微粒子同士の結合力が増加し、導電性フィルム基板と金属酸化物半導体微粒子層との密着性が向上するからである。
【０１３３】
金属酸化物半導体微粒子を乾燥させる方法としては、金属酸化物半導体微粒子に付着した溶媒を除去することができる乾燥方法であれば特に限定はされないが、例えば、オーブンのような特定の空間全体を加熱する装置内を通過させる方法、赤外線を照射する方法、および熱風を当てる方法等を用いることができる。
【０１３４】
なお、乾燥温度や乾燥時間等に関しては、上述した「Ａ．金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法」の乾燥工程の欄に記載したため、ここでの説明は省略する。
【０１３５】
５．ガイドロール
本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置は、例えば図１に示すように導電性フィルム基板１０を搬送するためのガイドロール７ａ、７ｂ、７ｂを有していてもよい。このようなガイドロールを有する場合、導電性フィルム基板の電極層と接するように配置されたガイドロールは、電圧印加部により給電された電極層に影響を及ぼさないように、電圧印加部と同電位に制御される。例えば図１においては、ガイドロール７ａは電圧印加部２と同電位に制御されることとなる。この際、ガイドロール７ｂは導電性フィルム基板１０のフィルム基板と接するように配置されているため、電圧印加部２と同電位に制御する必要はない。
【０１３６】
Ｄ．色素増感型太陽電池の製造装置
次に、本発明に用いられる色素増感型太陽電池の製造装置について説明する。
本発明の色素増感型太陽電池の製造装置は、基板と、上記基板上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により上記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層と、上記基板と対向する対向基板と、上記対向基板上に形成され、上記第１電極層と対向する電極である第２電極層と、上記酸化物半導体層および上記第２電極層間に位置し、上記酸化物半導体層により伝導された電荷が、上記第１電極層および上記第２電極層を介して、上記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層とを有する色素増感型太陽電池の製造装置であって、
上記金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置を上記酸化物半導体層形成部として有することを特徴とするものである。
【０１３７】
本発明によれば、上記金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置を有することにより、焼成処理を行うことなく、金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、安価で効率的に色増感型太陽電池を製造することが可能となる。また、ガラス基板よりも耐熱性が劣るフィルム基板を好適に用いることができ、加工面および軽量化において有用である。
【０１３８】
本発明においては、上記金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体の金属酸化物半導体微粒子層に色素増感剤を担持させることにより、酸化物半導体層を形成することができる。
【０１３９】
なお、金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置については、上述した「Ｃ．金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置」に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。また、色素増感型太陽電池の各部材およびこれらの形成方法については、上述した「Ｂ．色素増感型太陽電池の製造方法」に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１４０】
本発明において、色素増感型太陽電池の製造装置は、上記金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置を上記酸化物半導体層形成部として有するものであれば、特に限定されるものではなく、色素増感型太陽電池の各部材を形成するための装置は、通常用いられる装置を使用することとする。
【０１４１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１４２】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。
［実施例］
図１に示す金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置を用いた。この金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置は、巻き出しロール１、巻き取り部９、電圧印加部２、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液３が配置された浴槽４、電圧印加部２と電極板５とに接続された電源部６、および乾燥部８を有する。また、導電性フィルム基板としては、ＩＴＯ電極が形成されたＰＥＴフィルム基板（トービ製、ＯＴＥＣ−１１０、厚み１８８μｍ、表面抵抗１０Ω／□）（以下、ＩＴＯ−ＰＥＴフィルムと称す。）を用いた。
【０１４３】
図１に示す金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置においては、まず、巻出し部に取り付けた巻き出しロール１からＩＴＯ−ＰＥＴフィルム１０が繰り出される。また、繰り出されたＩＴＯ−ＰＥＴフィルム１０のＩＴＯ電極面が、搬送ロールを兼ねた電圧印加部２と接するように配置されている。これによりＩＴＯ電極面に電源部６より電圧が印加される。さらに、繰り出されたＩＴＯ−ＰＥＴフィルム１０は、電圧印加部２と同電位に制御されたガイドロール７ａを介して浴槽４中に配置された電極板５と一定間隔になるように搬送される。また、電極板５の上部には２本のガイドロール７ｂ、７ｃが電極板５に対して平行になるように配置されており、この２本のガイドロール７ｂ、７ｃは、可動する機構を有しており電極板５との間隔が一定になるよう制御される機構を有している。
【０１４４】
また、浴槽４には、搬送されるＩＴＯ−ＰＥＴフィルム１０の裏面と一致するレベルまで金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液３が満たされている。この金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液としては、一次粒径約３０ｎｍである酸化チタン微粒子（昭和電工社製、Ｆ−４）を用いて、アセトニトリル：tert-ブタノール＝１：１（重量比）の混合溶液に、上記酸化チタン微粒子を混合し超音波分散器により３０分間分散させて、５．３重量％の溶液を調製した。
【０１４５】
上記酸化チタンのζ電位はプラスに帯電していたので、電着工程を行うために、浴槽４中に配置された電極板５を正極、ガイドロールを兼ねた電圧印加部２は負極となるように電圧を印加した。搬送速度を０．５ｍ／ｍｉｎ、電極板５とＩＴＯ-ＰＥＴフィルム１０のＩＴＯ電極面との間隔を５ｍｍとなるように制御し、８００Ｖ／ｃｍの印加電圧によりＩＴＯ電極面上に酸化チタン膜を成膜した。成膜後、浴槽４から出たＩＴＯ-ＰＥＴフィルム１０はガイドロール７を経て、乾燥部８を通過することによりアセトニトリル、tert-ブタノールを除去した。その後、巻取り部９によりＩＴＯ−ＰＥＴフィルム上に酸化チタン膜が成膜された金属酸化物半導体微粒子層積層体を巻き取った。巻取り後、酸化チタン膜中の残留溶剤総量としては２６ｍｇであることを確認した。また、巻取り後の酸化チタン膜の厚みは１２μｍであり、クラックもなく、ＩＴＯ電極面からの剥離もなく良好であった。
【０１４６】
次に、得られた金属酸化物半導体微粒子層積層体を用いて色素増感型太陽電池の作製を行った。
【０１４７】
増感色素としてはルテニウム錯体（小島化学株式会社製）を用い、その濃度が３×１０−４ｍｏｌ／ｌとなるようにエチルアルコールに溶解させた増感色素溶液を調製した。次いで、得られた金属酸化物半導体微粒子層積層体をこの増感色素溶液中に浸漬し、液温４０℃の条件下で１時間放置した後に引き上げて、風乾した。これにより、酸化チタン膜に上記の増感色素を担持させた。
【０１４８】
この後、平面視したときに金属酸化物半導体微粒子層積層体が１ｃｍ×１ｃｍの正方形となるようにトリミングして、金属酸化物半導体電極とした。
【０１４９】
一方、対極には、上述したＩＴＯ−ＰＥＴフィルム基板上にスパッタ法により厚み１００ｎｍの白金を成膜したものを使用した。金属酸化物半導体電極および対極間を５０μｍに保つために、厚さ５０μｍの熱融着フィルム（デュポン社製、サーリン）を矩形枠状３ｍｍ幅に作成したものをトリミング枠領域外に熱接着させた。その後、予め対極にあけた注入孔より電解液を注入した。電解液には、メトキシアセトニトリルを溶媒とし、この溶媒にヨウ化リチウムを０．１ｍｏｌ／ｌ、ヨウ素を０．０５ｍｏｌ／ｌ、ジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイドを０．３ｍｏｌ／ｌ、tert-ブチルピリジンを０．５ｍｏｌ／ｌの割合でそれぞれ溶解させたものを用いた。
【０１５０】
得られた色素増感型太陽電池の性能を測定するにあたり、擬似太陽光（ＡＭ１．５、照射強度１００ｍＷ／ｃｍ２）を光源として用いたときの電流電圧特性を、ソースメジャーユニット（ケースレー２４００型）により求めた。その結果、電池特性は短絡電流６．７ｍＡ／ｃｍ２、開放電圧０．６２Ｖ、曲線因子０．５３、変換効率は２．２％であった。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置の一例を示す説明図である。
【図２】本発明に用いられる導電性フィルム基板の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体の一例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の色素増感型太陽電池の製造方法により製造された色素増感型太陽電池の一例を示す概略断面図である。
【図５】本発明の色素増感型太陽電池の製造方法の一例を示す工程図である。
【図６】本発明の色素増感型太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
【図７】本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１  …  巻き出しロール
２  …  電圧印加部
３  …  金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液
４  …  浴槽
５  …  電極板
６  …  電源部
７ａ，７ｂ，７ｃ  …  ガイドロール
８  …  乾燥部
９  …  巻き取り部
１０  …  導電性フィルム基板
【図１】
2006005055.tif 000003
【図２】
2006005055.tif 000004
【図３】
2006005055.tif 000005
【図４】
2006005055.tif 000006
【図５】
2006005055.tif 000007
【図６】
2006005055.tif 000008
【図７】
2006005055.tif 000009