(57)【要約】      （修正有）【課題】集電線の保護が簡便な工程で行うことができると共に、電解質層から集電線が確実に保護されて長期に亘って発電を行うことができる色素増感型太陽電池を提供する。【解決手段】集電線２にめっきを施すか、酸化被膜を形成することで容易に保護層３を形成して集電線２の保護を行うことができる。まためっき被膜及び／又は酸化被膜は均一で稠密な保護層３であり、電解質層４によって集電線３が分解されないよう確実に保護することで、長期に亘って発電性能を維持することができる。【選択図】図２
2006324100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質層を挟んで相対向して設けられた電極のいずれか少なくとも一方に金属製の集電線が取り付けられ、生起された電力が該集電線により導出されるようになされた色素増感型太陽電池であって、前記集電線の少なくとも電解質層との接触の恐れがある部分について、前記電解質層により分解されにくい金属を用いてめっき被膜及び／又は酸化被膜からなる保護層が形成されていることを特徴とする色素増感型太陽電池。
【請求項２】
前記電解質層は、ヨウ素を含む電解質溶液であって、前記保護層は、ニッケル、タングステン、パラジウム、ロジウム、白金、クロム、ルテニウム、イリジウム、チタンからなる群から選ばれた少なくとも１つの金属を用いて形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の色素増感型太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐久性に優れ、長期に亘って発電を行うことができる色素増感型太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
色素増感型太陽電池は、半導体と対向電極との間に電解質層を設けるのが不可欠であり、この電解質層は一般にヨウ素等を含む電解質溶液が用いられている。一方、電極には生起された電力を導出するための集電線が取り付けられ、集電線の形成には導電性の高い銀や銅を印刷等により付与する場合が多い。しかし電解質層を形成する電解質溶液に含まれるヨウ素等は、これら集電線を形成する金属と容易に結合して金属を溶解させることで、集電線の導電性が失われて発電効率が著しく低下する恐れがある。
【０００３】
そこで、金属配線層と、この金属配線層に電気的に接続された透明導電層とを有し、前記金属配線層は耐熱セラミックスを主成分とする絶縁層により絶縁被覆されている色素増感型太陽電池の電極基板が開示されている（例えば特許文献１）。また金属配線層にガラス成分を含む絶縁層により絶縁被覆されている光電変換素子の電極基板が開示されている（例えば特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−７８８５７号公報
【特許文献２】特開２００４−１６４９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載のような従来の集電線を用いた場合、配置された集電線上に耐熱セラミックスやガラス成分を含む絶縁物質を被覆する必要があり、工程が煩雑なものとなると共に、被覆される絶縁層の厚みを一定とするのが困難であり、余分な箇所を被覆して発電効率を低下させたり、また被覆が十分でない箇所が生じて集電線の保護が不十分なものとなったりする恐れがある。
【０００６】
本発明は上記の如き課題に鑑みてなされたものであり、集電線の保護が簡便な工程で行うことができると共に、電解質層から集電線が確実に保護されて長期に亘って発電を行うことができる色素増感型太陽電池を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は以下のような構成としている。すなわち、本発明に係わる色素増感型太陽電池は、電解質層を挟んで相対向して設けられた電極のいずれか少なくとも一方に金属製の集電線が取り付けられ、生起された電力が該集電線により導出されるようになされた色素増感型太陽電池であって、前記集電線の少なくとも電解質層との接触の恐れがある部分について、前記電解質層により分解されにくい金属を用いてめっき被膜及び／又は酸化被膜からなる保護層が形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明に係わる色素増感型太陽電池によれば、集電線にめっきを施すか、酸化被膜を形成することで容易に保護層を形成して集電線の保護を行うことができる。まためっき被膜及び／又は酸化被膜は均一で稠密な保護層であり、電解質層によって集電線が分解されないよう確実に保護することで、長期に亘って発電性能を維持することができる。
【０００９】
また請求項１に記載の色素増感型太陽電池において、前記電解質層は、ヨウ素を含む電解質溶液であって、前記保護層は、ニッケル、タングステン、パラジウム、ロジウム、白金、クロム、ルテニウム、イリジウム、チタンからなる群から選ばれた少なくとも１つの金属を用いて形成されたものであれば、色素増感型太陽電池として最も用いられるヨウ素を含む電解質溶液に対して、上述の群の金属は安定していることで集電線の保護効果を十分に得ることができ、また安価なヨウ素を電解質とした電解質層と薄膜である保護層との安価な組み合わせにより色素増感型太陽電池のコストを低く抑えることができ好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係わる色素増感型太陽電池によれば、集電線に予め保護層が形成されていることで、色素増感型太陽電池の形成時に別途保護層を設ける必要がなく、集電線の保護を簡便な工程で行うことができる。また保護層を予め設けておくことで、集電線を電極上に配置した上で行うよりも均一で稠密な保護層が得られるから、電解質層から集電線が確実に溶解されないよう保護されて、長期に亘って発電性能を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係わる最良の実施の形態について、図面に基づき以下に具体的に説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係わる色素増感型太陽電池の、実施の一形態を示す断面図である。ポリカーボネート樹脂板である透明な透明基材１１上にＩＴＯ（酸化インジウムスズ）が蒸着されて形成された透明電極１と、その透明電極１上に酸化チタンである半導体材料を用いて形成された多孔質の半導体層にルテニウム錯体を含む増感色素を吸着させてなる光電極層１３とが形成されている。また透明基材１１と一定距離を隔てて設けられた対向基材１２上にカーボンを蒸着させて形成された対向電極１４が設けられている。色素増感型太陽電池１０は、光電極層１３と対向電極１４とが、ヨウ素を含む電解質溶液からなる電解質層４を介して相対向して設けられることで、主として太陽Ｓからの光が透明基材１１及び透明電極１を透過して光電極層１３に照射されることで、光電極層１３の半導体が励起されて電子の移動が起こることで電力が生起されるもので、生起された電力は透明電極１及び対向電極１４により取り出される。
【００１３】
ここで透明電極１には、更に生起された電力を円滑に取り出すために、集電線２が設けられている。透明電極１はＩＴＯ等の導電性材料であるが、膜厚が小さく且つ銅線や銀線等と較べると電気抵抗が大きく、透明電極１のみで電力を取り出すのでは集電効率が低下する。集電線２を設けることで、導電性の高い部分までの距離が短縮されて電気抵抗が低減され、生起された電力の集電効率を高めることができる。
【００１４】
図２は、集電線２付近の断面図である。集電線２は、ニッケルからなり透明電極１上にスクリーン印刷法により形成されたもので、集電線２の、透明電極１と密着している部分以外の外周面には、同じくニッケルからなる保護層３が形成されている。集電線２に対して保護層３は、まず集電線２が透明電極１上に形成された後、電気めっきによりニッケルが被覆されて形成され、保護層３が形成された後、光電極層１３が集電線２を含めた透明電極１全体に被覆されて形成されたものである。集電線２と保護層３とが金属であることで、めっきにより保護層３を形成するのが可能となり、また集電線２と保護層３との密着性は極めて高いものとなり、長期に亘る使用においても保護層３の剥離の恐れが少ない。
【００１５】
保護層３の形成に用いられる金属は、電解質層４に応じて選択すればよいが、電解質層４がヨウ素を含む電解質溶液である場合には、光電極層１３が多孔質であることから光電極層１３を透過して電解質溶液が集電線２に接触する恐れがあることから、ヨウ素に対して分解されにくく安定しているニッケル、タングステン、パラジウム、ロジウム、白金、クロム、ルテニウム、イリジウム、チタンを用いて形成するのが好ましい。また本実施形態に示す如く、集電線２についてもヨウ素に対して分解されにくい金属を用いておくのが安全を考慮すると好ましいが、保護層３により十分に保護されていれば、集電線２を鉄、銅、銀等のヨウ素によって分解されるような金属を用いて形成してもよい。保護層３を形成するめっきの方法は、電気めっきが好適であるがそれに限定されるものではなく、析出めっき等でもよい。
【００１６】
また保護層３は酸化被膜であってもよい。保護層３を酸化被膜とすることで、ヨウ素等を含む電解質層４からの酸化作用に対して保護層３がより強靱なものとなり得る。酸化被膜を形成するには、集電線２を電解質層４に分解されにくい金属で形成するか、または集電線２を電解質層４に分解されにくい金属で被覆した状態で、空気又は酸素に適宜の時間曝しておいて表面付近を酸化させたり、酸化剤中に浸漬したり、湿式めっき法において溶液に酸素を導入しつつめっきを行ったり、乾式めっき法において蒸着の蒸気中に酸素を導入しつつめっきを行ったり、又は金属酸化物を蒸着したりして形成することができる。
【００１７】
めっきやまた、めっき被膜や酸化被膜を形成するのは、集電線２を透明電極１上に形成した後でもよく、めっき被膜や酸化被膜の保護層３を予め形成した集電線２を透明電極１に取り付けるようにしてもよい。この場合、電気めっきや析出めっきに加え、溶融めっきにより保護層３を形成することも可能である。
【００１８】
透明電極２については、上述のＩＴＯ（酸化インジウム／酸化錫）やＦＴＯ（フッ素ドープ酸化錫）等の導電性と透明性を兼ね備えたものと用いることができ、また対向電極１４については透明電極１との電位差を生じさせるために白金、カーボン、導電性ポリマーや、ＩＴＯ等の金属酸化物と前記物質との複合材料等を用い、これらを真空蒸着法、スパッタ蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、泳動電着法等の適宜の方法により形成することで設けられる。尚、保護層３が形成された集電線２は、透明電極１上のみならず、対向電極１４にも適用して更に集電効率を高めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係わる色素増感型太陽電池の、実施の一形態を示す断面図である。
【図２】図１における集電線付近の詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１    （透明）電極
２    集電線
３    保護層
４    電解質層
１０  色素増感型太陽電池
【図１】
2006324100.tif 000003
【図２】
2006324100.tif 000004