(57)【要約】      （修正有）【課題】高電力が発現できる色素増感型太陽電池モジュールの提供。【解決手段】光電極２と対極６とが電解質層７を介してT字型に対向配置された色素増感型太陽電池モジュール。チタン材料１の断面上に色素増感剤を含有する酸化チタン層が形成された光電極２が２個以上で配列されており、光電極２間に絶縁材３が配置されており、対極６は、透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルム５上に、電気化学的触媒層がコーティングされている。前記透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルム５は、絶縁材３に対向する面において、前記電気化学的触媒層と共に当該透明導電膜がエッチングにより除去されて、絶縁されており、光電極２と対極６とは、電気的に接続されており、光電極２及び対極６には、外部に電気を取り出すための接続部が設けられている。【選択図】図１
2018060972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電極と対極とが電解質層を介してT字型に対向配置された色素増感型太陽電池モジュールであって、
（1）チタン材料の断面上に色素増感剤を含有する酸化チタン層が形成された光電極が2個以上で配列されており、
（2）前記光電極間に絶縁材が配置されており、
（3）対極は、透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルム上に、電気化学的触媒層がコーティングされており、
（4）前記透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルムは、前記絶縁材に対向する面において、電気化学的触媒層と共に当該透明導電膜がエッチングにより除去されて、絶縁されており、
（5）前記光電極と対極とは、電気的に接続されており、
（6）前記光電極及び対極には、外部に電気を取り出すための接続部が設けられている、
ことを特徴とする色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記2個以上で配列された光電極と対極と間で、同じ電解質層が使用されている、
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モジュール。
【請求項３】
前記光電極と対極との電気的な接続は、前記対極と電解質層を介してT字型に対向配置される側以外の5面のうちの、少なくとも1面から配線されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項４】
光電極を構成するチタン材料は、厚さが0.1mm〜5mmのチタン材料から切断した後、当該切断面が平滑化処理されている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記チタン材料が、金属チタン、チタン合金、表面処理された金属チタン及び表面処理されたチタン合金からなる群から選ばれる少なくとも一つの材料である、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記表面処理された金属チタン又は表面処理されたチタン合金において、対極と電解質層を介してT字型に対向配置される側以外の5面のうちの、少なくとも1面で表面処理層が除去されており、当該面から配線されている、
ことを特徴とする請求項５記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記光電極は、チタン材料の対極と対向配置される側に、ブロック層が設けられ、更に当該ブロック層上に色素増感剤を含有する多孔質酸化チタン層が形成されており、
前記ブロック層は、酸化チタンの層、酸化アルミニウムの層、酸化ケイ素の層、酸化ジルコニウムの層、チタン酸ストロンチウムの層、酸化マグネシウムの層及び酸化ニオブの層からなる群から選ばれる少なくともの２つの層で構成され、必ず酸化アルミニウムの層を含んでいる、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記ブロック層は、酸化チタンの層、酸化アルミニウムの層及び酸化ニオブの層からなる群から選ばれる少なくともの２つの層で構成される、
ことを特徴とする請求項７記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記酸化チタン層の形状は、長方形である、
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記電気化学的還元触媒層は、白金触媒層である、
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項１１】
前記電解質層を構成する電解液の注入孔が設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項１２】
前記電解液の注入孔は、前記対極に設けられている、
ことを特徴とする請求項１１に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項１３】
前記電解質層を構成する電解液の成分に耐久性がある材料から構成される外枠が設けられている、
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モジュール。
【請求項１４】
前記電解質層を構成する電解液の成分に耐久性のある外枠の材料は、チタン、チタン合金、フッ素樹脂、及びガラスからなる群から選ばれる少なくとも一つの材料である、
ことを特徴とする請求項１３に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項１５】
前記外枠の少なくとも対極側の面は、平滑化処理されている、
ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項１６】
前記対極と反対側の面に、絶縁材を介して、前記電解質層を構成する電解液の成分に耐久性がある材料から構成される底部が、外枠として設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項１７】
前記対極の透明導電性ガラス又は透明導電性フィルムは、反射防止膜加工されている、
ことを特徴とすることを請求項１〜１６のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項１８】
前記対極は、透明導電性ガラス又は透明導電性フィルムの光照射面に、更に反射防止フィルムが設けられている、
ことを請求項１〜１６のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項１９】
前記外枠と対極との界面は、電解質層を構成する電解液の成分に耐久性がある材料で封止されている、
ことを特徴とする請求項１５に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項２０】
前記外枠と対極との界面を封止する材料は、アクリル系UV硬化樹脂、アイオノマー系樹脂フィルム、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ホットメルト系樹脂、シリコーン系エラストマー及びブチルゴム系エラストマーからなる群から選ばれる少なくとも1種類の材料である、
ことを特徴とする請求項１９に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項２１】
前記対極側に、更に集光装置が配置されている、
ことを特徴とする請求項１〜２０のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項２２】
更に冷却装置が配置されている、
ことを特徴とする請求項２１に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項２３】
前記光電極のチタン材料は、以下の表面処理方法により製造されるものである、
ことを特徴とする請求項１〜２２のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール：
（1）金属チタン材料又はチタン合金材料の表面にチタン窒化物を形成する工程、及び
（2）工程（1）で得られた、表面にチタン窒化物が形成された金属チタン材料又はチタン合金材料を、チタンに対してエッチング作用を有する電解液を用いて、火花放電発生電圧以上にて陽極酸化を行い、アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成する工程。
【請求項２４】
前記光電極のチタン材料は、以下の表面処理方法により製造されるものである、
ことを特徴とする請求項１〜２２のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール：
（1）金属チタン材料又はチタン合金材料の表面にチタン窒化物を形成する工程、
（2）工程（1）で得られた、表面にチタン窒化物が形成された金属チタン材料又はチタン合金材料を、チタンに対してエッチング作用を有しない電解液中で、陽極酸化を行う工程、及び
（3）工程（2）で得られた、陽極酸化処理を施した金属チタン材料又はチタン合金材料を、酸化性雰囲気中で加熱処理を行い、アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成する工程。
【請求項２５】
前記チタン窒化物を形成する工程は、PVD処理、CVD処理、溶射処理、アンモニアガス雰囲気下での加熱処理及び窒素ガス雰囲気下での加熱処理からなる群から選択された１種の処理方法により行うものである、
ことを特徴とする請求項２３又は２４記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項２６】
前記窒素ガス雰囲気下での加熱処理は、酸素トラップ剤の存在下で実施するものである、
ことを特徴とする請求項２５記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感型太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
色素増感型太陽電池は、製造方法が簡便である。色素増感型太陽電池は、安価に製造することができ、高い光電変換効率を得ることができるので、注目されている。色素増感太陽電池に関する種々の開発が実施されている。
【０００３】
色素増感型太陽電池において、従来の光電極は、以下の手法により作製されている。
【０００４】
先ず、ITO（Indium Tin Oxide）、FTO（Fluorine Tin Oxide）等の透明導電膜を形成させたガラス基板である透明導電性ガラスの表面に、酸化チタン微粒子を含むペースト剤をコーティングする。次いで、得られたコーティング物を400〜500℃の温度で熱処理することにより、多孔質状の酸化チタン層を有する電極を作製する。次いで、ルテニウム系色素、インドリン系色素等の色素増感剤を含む有機溶液中に、得られた電極を浸漬することにより、多孔質状の酸化チタンの表面に色素増感剤が吸着した光電極を作製する。
【０００５】
次に、対極は、スパッタリング等の手法により、透明導電膜を形成させたガラス基板やフィルム上に、電気化学的還元作用を発揮する白金層を形成させることにより作製される。
【０００６】
しかしながら、従来の色素増感型太陽電池では、光電極及び対極を構成する透明導電膜の電気抵抗が比較的に大きかった。そのため、酸化チタンのコーティング面積（透明導電膜の面積）を大きくすると、得られる色素増感型太陽電池の光電変換効率が著しく低下する。
【０００７】
また、従来の色素増感型太陽電池では、多孔質状の酸化チタン層（酸化チタン焼結体）を作製する際に加熱処理すると、透明導電膜の電気抵抗が大きくなる。そのため、色素増感型太陽電池の光電変換効率の低下を招く。
【０００８】
こうした中、光電極の基板として金属チタンを用いる技術が検討されている。この技術は、従来の透明導電膜を形成させたガラス基板と比較して電気抵抗値が低い。この技術は、従来の透明導電膜を用いた色素増感型太陽電池と比較すると、特に酸化チタンのコーティング面積が大きい際に、光電変換効率が高くなる。この技術は、色素増感型太陽電池に用いる電解液に含まれるヨウ素等に対して耐腐食性を有する。
【０００９】
ここで、複数の色素増感型太陽電池でモジュールを作製する場合、複数の色素増感型太陽電池を絶縁させる必要がある。そして、複数の色素増感型太陽電池を絶縁させた後、光電極と対極とに設けられた導電膜を電気的に接続する必要がある。
【００１０】
その際、色素増感型太陽電池を絶縁する為に、透明導電膜をエッチング加工する。それら透明導電膜は、絶縁材であるガラスやプラスチックを基材としている。そのため、ガラスやプラスチック等の透明基材の平面上に、複数の色素増感型太陽電池を電気的に接続させると、モジュールの単位面積あたりの色素増感型太陽電池の数や面積が少なくなる。その結果、モジュールの発電量は少なくなる。
【００１１】
特許文献1では、個々の色素増感太陽電池は、短冊形にパターニングを行った透明導電膜を形成させたガラス基板を用いる。この技術では、それら隣り合う個々の色素増感太陽電池が接触しないように、ある一定の隙間をおいて形成させる必要がある。この構造のおいては発電に寄与しない隙間の面積が大きくなり、モジュールの電流量が低下し、発電量が低下する。
【００１２】
これらの色素増感太陽電池を直列接続して得られるモジュールの発電量は、モジュールを構成する色素増感型太陽電池の数による。そのモジュールの単位面積あたりの色素増感型太陽電池の数は少なくなるので、モジュールでは、高い電圧値を得ることができない。
【００１３】
これら従来技術においては、改善の余地が有る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】国際公開第WO97/16838号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
光電極にチタン材料を用い、対極に透明導電膜ガラスや透明導電膜フィルムを用いて、モジュールを作製する場合、対極を絶縁化する必要がある。この絶縁化は、透明導電膜をエッチング加工することにより簡単に行うことができる。
【００１６】
しかしながら、光電極を構成する金属チタン材料は、材料全体が導体であるために絶縁化することが難しい。例えば、光電極を構成する金属チタン材料を切断した後、その金属チタン材料同士が接触しないように工夫することが必要である。
【００１７】
本発明は、これらの課題を解決するべく、高電力が発現できる色素増感型太陽電池モジュール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】
【００１８】
本発明者は、従来技術の問題点を解決すべく鋭意検討をした処、特定の構造を備える色素増感型太陽電池が上記目的を達成できることを見出した。
【００１９】
即ち、本発明は、下記の色素増感型太陽電池モジュールである。
【００２０】
項１．
光電極と対極とが電解質層を介してT字型に対向配置された色素増感型太陽電池モジュールであって、
（1）チタン材料の断面上に色素増感剤を含有する酸化チタン層が形成された光電極が2個以上で配列されており、
（2）前記光電極間に絶縁材が配置されており、
（3）対極は、透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルム上に、電気化学的触媒層がコーティングされており、
（4）前記透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルムは、前記絶縁材に対向する面において、電気化学的触媒層と共に当該透明導電膜がエッチングにより除去されて、絶縁されており、
（5）前記光電極と対極とは、電気的に接続されており、
（6）前記光電極及び対極には、外部に電気を取り出すための接続部が設けられている、
ことを特徴とする色素増感型太陽電池モジュール。
【００２１】
項２．
前記2個以上で配列された光電極と対極と間で、同じ電解質層が使用されている、
ことを特徴とする前記項１に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００２２】
項３．
前記光電極と対極との電気的な接続は、前記対極と電解質層を介してT字型に対向配置される側以外の5面のうちの、少なくとも1面から配線されている、
ことを特徴とする前記項１又は２に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００２３】
項４．
光電極を構成するチタン材料は、厚さが0.1mm〜5mmのチタン材料から切断した後、当該切断面が平滑化処理されている、
ことを特徴とする前記項１〜３のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００２４】
項５．
前記チタン材料が、金属チタン、チタン合金、表面処理された金属チタン及び表面処理されたチタン合金からなる群から選ばれる少なくとも一つの材料である、
ことを特徴とする前記項１〜４のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００２５】
項６．
前記表面処理された金属チタン又は表面処理されたチタン合金において、対極と電解質層を介してT字型に対向配置される側以外の5面のうちの、少なくとも1面で表面処理層が除去されており、当該面から配線されている、
ことを特徴とする前記項５記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００２６】
項７．
前記光電極は、チタン材料の対極と対向配置される側に、ブロック層が設けられ、更に当該ブロック層上に色素増感剤を含有する多孔質酸化チタン層が形成されており、
前記ブロック層は、酸化チタンの層、酸化アルミニウムの層、酸化ケイ素の層、酸化ジルコニウムの層、チタン酸ストロンチウムの層、酸化マグネシウムの層及び酸化ニオブの層からなる群から選ばれる少なくともの２つの層で構成され、必ず酸化アルミニウムの層を含んでいる、
ことを特徴とする前記項１〜６のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００２７】
項８．
前記ブロック層は、酸化チタンの層、酸化アルミニウムの層及び酸化ニオブの層からなる群から選ばれる少なくともの２つの層で構成される、
ことを特徴とする前記項７記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００２８】
項９．
前記酸化チタン層の形状は、長方形である、
ことを特徴とする前記項１〜８のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００２９】
項１０．
前記電気化学的還元触媒層は、白金触媒層である、
ことを特徴とする前記項１〜９のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００３０】
項１１．
前記電解質層を構成する電解液の注入孔が設けられている、
ことを特徴とする前記項１〜１０のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００３１】
項１２．
前記電解液の注入孔は、前記対極に設けられている、
ことを特徴とする前記項１１に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００３２】
項１３．
前記電解質層を構成する電解液の成分に耐久性がある材料から構成される外枠が設けられている、
ことを特徴とする前記項１に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００３３】
項１４．
前記電解質層を構成する電解液の成分に耐久性のある外枠の材料は、チタン、チタン合金、フッ素樹脂、及びガラスからなる群から選ばれる少なくとも一つの材料である、
ことを特徴とする前記項１３に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００３４】
項１５．
前記外枠の少なくとも対極側の面は、平滑化処理されている、
ことを特徴とする前記項１３又は１４に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００３５】
項１６．
前記対極と反対側の面に、絶縁材を介して、前記電解質層を構成する電解液の成分に耐久性がある材料から構成される底部が、外枠として設けられている、
ことを特徴とする前記項１〜１５のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００３６】
項１７．
前記対極の透明導電性ガラス又は透明導電性フィルムは、反射防止膜加工されている、
ことを特徴とすることを前記項１〜１６のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００３７】
項１８．
前記対極は、透明導電性ガラス又は透明導電性フィルムの光照射面に、更に反射防止フィルムが設けられている、
ことを前記項１〜１６のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００３８】
項１９．
前記外枠と対極との界面は、電解質層を構成する電解液の成分に耐久性がある材料で封止されている、
ことを特徴とする前記項１５に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００３９】
項２０．
前記外枠と対極との界面を封止する材料は、アクリル系UV硬化樹脂、アイオノマー系樹脂フィルム、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ホットメルト系樹脂、シリコーン系エラストマー及びブチルゴム系エラストマーからなる群から選ばれる少なくとも1種類の材料である、
ことを特徴とする前記項１９に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００４０】
項２１．
前記対極側に、更に集光装置が配置されている、
ことを特徴とする前記項１〜２０のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００４１】
項２２．
更に冷却装置が配置されている、
ことを特徴とする前記項２１に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００４２】
項２３．
前記光電極のチタン材料は、以下の表面処理方法により製造されるものである、
ことを特徴とする前記項１〜２２のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール：
（1）金属チタン材料又はチタン合金材料の表面にチタン窒化物を形成する工程、及び
（2）工程（1）で得られた、表面にチタン窒化物が形成された金属チタン材料又はチタン合金材料を、チタンに対してエッチング作用を有する電解液を用いて、火花放電発生電圧以上にて陽極酸化を行い、アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成する工程。
【００４３】
項２４．
前記光電極のチタン材料は、以下の表面処理方法により製造されるものである、
ことを特徴とする前記項１〜２２のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール：
（1）金属チタン材料又はチタン合金材料の表面にチタン窒化物を形成する工程、
（2）工程（1）で得られた、表面にチタン窒化物が形成された金属チタン材料又はチタン合金材料を、チタンに対してエッチング作用を有しない電解液中で、陽極酸化を行う工程、及び
（3）工程（2）で得られた、陽極酸化処理を施した金属チタン材料又はチタン合金材料を、酸化性雰囲気中で加熱処理を行い、アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成する工程。
【００４４】
項２５．
前記チタン窒化物を形成する工程は、PVD処理、CVD処理、溶射処理、アンモニアガス雰囲気下での加熱処理及び窒素ガス雰囲気下での加熱処理からなる群から選択された１種の処理方法により行うものである、
ことを特徴とする前記項２３又は２４記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【００４５】
項２６．
前記窒素ガス雰囲気下での加熱処理は、酸素トラップ剤の存在下で実施するものである、
ことを特徴とする前記項２５記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００４６】
本発明の色素増感型太陽電池モジュールは、高電力を発現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の色素増感型太陽電池モジュールの一実施形態（直列接続）を示す概略図（断面図）である。
【図２】本発明の色素増感型太陽電池モジュールの一実施形態（直列接続）を示す概略図（断面図）である。
【図３】本発明の色素増感型太陽電池モジュールの一実施形態（並列接続）を示す概略図（断面図）である。
【図４】本発明の色素増感型太陽電池モジュールの一実施形態（並列接続）を示す概略図（断面図）である。
【図５】本発明の色素増感型太陽電池モジュールにおいて、電解質の使用態様を示す概略図である。
【図６】本発明の色素増感型太陽電池モジュールにおいて、電解質の使用態様を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下に本発明を詳細に説明する。
【００４９】
本発明の色素増感型太陽電池モジュールは、光電極が光透過性のないチタン材料にて構成されるために、光照射を、対極から実施する。
【００５０】
更に対極と光源の間に集光装置を用いることにより、高電力を発現することができる。
【００５１】
本発明の色素増感型太陽電池モジュールは、以下の部材で構成される。
【００５２】
光電極と対極とが電解質層を介してT字型に対向配置された色素増感型太陽電池モジュールであって、
（1）チタン材料の断面上に色素増感剤を含有する酸化チタン層が形成された光電極が2個以上で配列されており、
（2）前記光電極間に絶縁材が配置されており、
（3）対極は、透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルム上に、電気化学的触媒層がコーティングされており、
（4）前記透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルムは、前記絶縁材に対向する面において、電気化学的触媒層と共に当該透明導電膜がエッチングにより除去されて、絶縁されており、
（5）前記光電極と対極とは、電気的に接続されており、
（6）前記光電極及び対極には、外部に電気を取り出すための接続部が設けられている、
ことを特徴とする色素増感型太陽電池モジュール。
【００５３】
（1）光電極
色素増感型太陽電池は、光電極と対極とが電解質層を介して対向配置されており、光電極は、金属チタン、チタン合金、表面処理した金属チタン及び表面処理したチタン合金からなる群から選ばれる材料（以下「チタン材料」とも記す、光電極基板）上に、色素増感剤を含有する酸化チタン層が形成されたものである。
【００５４】
色素増感型太陽電池は、チタン材料断面上に色素増感剤を含有する酸化チタン層が形成された光電極が2個以上で配列されている。
【００５５】
光電極基板
光電極基板は、チタン材料自体を用いることも可能である。チタン材料は基材となる。
【００５６】
金属チタン材料とは、チタンそのものである。チタン合金材料を使用する場合、その種類については、特に限定されない。当該チタン合金としては、Ti-6Al-4V、Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo、Ti-0.5Pd等が挙げられる。
【００５７】
本発明の色素増感型太陽電池は、光電極基板が、チタン材料上に色素増感剤を含有する半導体層が形成されたものであるため、特に酸化チタンコーティング面積が大きい際に光電変換効率が高い。
【００５８】
光電極を構成するチタン材料は、厚さが0.1mm〜5mmのチタン材料から切断した後、当該切断面が平滑化処理されていることが好ましい。光電極基板の厚みは、通常0.1mm〜5mm、より好ましくは0.3mm〜2mmの材料が好ましい。
【００５９】
色素増感型太陽電池モジュールでは、光電極と対極とが電解質層を介してT字型に対向配置されているので、光電極を構成するチタン材料の厚さが0.1mm〜5mmである時、酸化チタン層の最大幅はそのチタン材料の厚さ（切断面の厚さ）となる。
【００６０】
平滑化処理する材料として、チタン材料を切断した材料の断面を用いることが好ましい。
【００６１】
チタン材料の切断面で、色素増感剤を含有する酸化チタン層を形成させるために、本チタン材料の切断面を平滑化させることが好ましい。チタン材料を切断すると、その断面は平滑化されていないからである。この平滑化には、フライス加工等にて実施するが、より好ましくはフライス加工処理後、バフ研磨等を実施した方が更に好ましい。
【００６２】
チタン材料を切断した材料、より好ましくは本切断材料を以下の表面処理を実施することにて、表面にアナターゼ型酸化チタン層を形成させたものが好ましい。
【００６３】
表面処理方法A
光電極基板（光電極のチタン材料）は、以下の表面処理方法により製造される、表面にアナターゼ型酸化チタンを有する半導体層を有する光電極基板からなるものであることが好ましい。
【００６４】
（1）金属チタン材料又はチタン合金材料の表面にチタン窒化物を形成する工程、及び
（2）工程（1）で得られた、表面にチタン窒化物が形成された金属チタン材料又はチタン合金材料を、チタンに対してエッチング作用を有する電解液を用いて、火花放電発生電圧以上にて陽極酸化を行い、アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成する工程。
【００６５】
表面処理方法B
光電極基板（光電極のチタン材料）は、以下の表面処理方法により製造される、表面にアナターゼ型酸化チタンを有する半導体層を有する光電極基板からなるものであることが好ましい。
【００６６】
（1）金属チタン材料又はチタン合金材料の表面にチタン窒化物を形成する工程、
（2）工程（1）で得られた、表面にチタン窒化物が形成された金属チタン材料又はチタン合金材料を、チタンに対してエッチング作用を有しない電解液中で、陽極酸化を行う工程、及び
（3）工程（2）で得られた、陽極酸化処理を施した金属チタン材料又はチタン合金材料を、酸化性雰囲気中で加熱処理を行い、アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成する工程。
【００６７】
表面処理方法A及びBの工程（1）
チタン材料（金属チタン又はチタン合金）の表面にチタン窒化物を形成する工程（工程（1））では、チタン材料の表面にチタン窒化物の層を、通常0.1μm〜100μm程度形成することができる。チタン窒化物の層は、好ましくは0.5μm〜50μm程度であり、より好ましくは1μm〜10μm程度である。
【００６８】
チタン材料の表面にチタン窒化物を形成させる手段については、特に限定されない。例えば、チタン材料の表面にチタン窒化物を物理的又は化学的に付着させる方法や、チタン材料の表面上でチタンと窒素とを反応させてチタン窒化物を形成させる方法が挙げられる。
【００６９】
チタン窒化物を形成する工程は、PVD処理（物理気相蒸着）、CVD処理（化学気相蒸着）、溶射処理（吹きつけによる被膜形成）、アンモニアガス雰囲気下での加熱処理及び窒素ガス雰囲気下での加熱処理よりなる群から選択された１種の処理方法により行うものであることが好ましい。
【００７０】
PVD処理としては、イオンプレーティング、スパッタリング等が挙げられる。CVD処理としては、熱CVD処理、プラズマCVD処理、レーザーCVD処理等が挙げられる。溶射処理としては、フレーム溶射、アーク溶射、プラズマ溶射、レーザー溶射等が挙げられる。
【００７１】
アンモニアガス又は窒素ガス雰囲気下での加熱処理の加熱温度は、500℃程度以上が好ましく、750〜1050℃程度がより好ましく、750℃〜950℃程度が更に好ましい。窒素ガス雰囲気下で、通常500℃程度以上（好ましくは750℃程度以上）でチタン材料を加熱する方法が好ましい。
【００７２】
アンモニアガス又は窒素ガス雰囲気下での加熱処理は、酸素トラップ剤の存在下で行われることが好ましい。
【００７３】
特に、酸素トラップ剤の存在下、窒素ガス雰囲気下での加熱処理を行って、チタン窒化物を形成することが好ましい。
【００７４】
チタン材料の加熱処理で用いられる酸素トラップ剤は、チタン材料よりも酸素に対する親和性が高い物質又は気体が挙げられる。例えば、カーボン材料、金属粉末、水素ガス等が好ましい材料である。これらの酸素トラップ剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００７５】
カーボン材料としては、特に制限されず、例えば黒鉛質系カーボン、非晶質カーボン、これらの中間的結晶構造を持つカーボン等が挙げられる。カーボン材料は、平板状、箔状、粉末状等如何なる形状のものでもよい。取扱い性やチタン材料の加熱処理中の熱歪を防止できるという理由から、平板状のカーボン材料を使用することが好ましい。
【００７６】
金属粉末としては、特に制限されず、例えばチタン、チタン合金、クロム、クロム合金、モリブデン、モリブデン合金、バナジウム、バナジウム合金、タンタル、タンタル合金、ジルコニウム、ジルコニウム合金、シリコン、シリコン合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属粉末が挙げられる。
【００７７】
酸素親和性が高いという理由から、チタン、チタン合金、クロム、クロム合金、ジルコニウム、ジルコニウム合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属粉末を使用することが好ましい。最も好ましい金属粉末は、微粒子状のチタン、チタン合金の金属粉末である。前記金属粉末を1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００７８】
金属粉末の平均粒子径は、好ましくは0.1μm〜1000μm程度であり、より好ましくは0.1μm〜100μm程度であり、更に好ましくは0.1μm〜10μm程度である。
【００７９】
アンモニアガス又は窒素ガス雰囲気中での酸素トラップ剤を使用する条件を、酸素トラップ剤の種類や形状に応じて適時設定することができる。例えば、酸素トラップ剤としてカーボン材料や金属粉末を使用する場合であれば、チタン材料にカーボン材料や金属粉末を接触させ、チタン材料の表面をカーボン材料や金属粉末で覆い、チタン材料をアンモニアガス又は窒素ガス雰囲気中で加熱処理する方法が挙げられる。
【００８０】
また酸素トラップ剤として水素ガスを使用する場合であれば、アンモニアガス、窒素ガス雰囲気下に水素ガスを導入した状態で、チタン材料を加熱処理する方法が挙げられる。
【００８１】
アンモニアガス、窒素ガス、又はアンモニアガス及び窒素ガスの混合ガス雰囲気下で加熱処理を行うことができる。簡便性、経済性、安全性を考慮すると、窒素ガスを用いるのが最も好ましい。
【００８２】
アンモニアガス又は窒素ガス雰囲気下での加熱処理の反応気圧としては、0.01MPa〜100MPa程度、好ましくは0.1MPa〜10MPa程度、更に好ましくは0.1MPa〜1MPa程度である。窒素ガス雰囲気下での加熱処理が好ましい。
【００８３】
アンモニアガス又は窒素ガス雰囲気下での加熱処理の加熱時間は、1分〜12時間程度が好ましく、10分〜8時間程度がより好ましく、1時間〜6時間程度が更に好ましい。この時間で、チタン材料を加熱処理することが好ましい。
【００８４】
チタン材料をアンモニアガス又は窒素ガス雰囲気下で加熱処理する方法では、チタン材料の表面にチタン窒化物を効率よく形成するために、ロータリー式真空ポンプや必要に応じてメカニカルブースターポンプ、油拡散ポンプを用いて加熱処理する炉内を減圧し、加熱処理する炉内（窒化炉内）に残留する酸素濃度を減少させておくことが好ましい。
【００８５】
加熱処理する炉内の真空度を、好ましくは10Pa程度以下、より好ましくは1Pa程度以下、更に好ましくは0.1Pa程度以下まで減圧することで、チタン材料表面にチタン窒化物を効率よく形成できる。
【００８６】
前記減圧された炉内に、アンモニアガス、窒素ガス又はアンモニアガス及び窒素ガスの混合ガスを炉内に供給して、炉内を復圧し、チタン材料を加熱処理することにより、チタン材料の表面にチタン窒化物を効率よく形成できる。本炉を用いた加熱処理の加熱温度、加熱時間等については、前記した条件と同じ条件でよい。ガス組成としては、簡便性、経済性、安全性を考慮すると、窒素ガスを用いることが最も好ましい。
【００８７】
また、加熱処理する炉内に残留する酸素濃度を減少させる減圧処理と、窒素ガス等を炉内に供給する復圧処理とを、交互に繰り返すこと（数回）で、チタン材料の表面にチタン窒化物をより効率良く形成できる。更に、酸素トラップ剤の存在下で減圧処理、アンモニアガス、窒素ガス等のガス雰囲気下での加熱処理を行うことにより、チタン材料の表面にチタン窒化物をより効率良く形成できる。
【００８８】
チタン材料の表面に形成されるチタン窒化物の種類については、特に制限されない。例えば、TiN、Ti2N、α-TiN0.3、η-Ti3N2-X、ζ-Ti4N3-X（但し、Xは0以上3未満の数値を示す）、これらの混在物、及びアモルファス状チタン窒化物等が挙げられる。これらの中で好ましくは、TiN、Ti2N、及びこれらの混在物、更に好ましくはTiN、及びTiNとTi2Nの混在物、特に好ましくはTiNが例示される。
【００８９】
本発明では、上記チタン窒化物を形成する手段として、上記方法の内、1つの方法を単独で行ってもよく、また２種以上の方法を任意に組み合わせて行ってもよい。上記チタン窒化物を形成する方法の中で、簡便性、量産性、或いは製造コスト等の観点から、好ましくは、窒素ガス雰囲気下でのチタン材料の加熱処理である。
【００９０】
表面処理方法Aの工程（2）
表面処理方法Aでは、表面にチタン窒化物が形成されたチタン材料を、チタンに対してエッチング作用を有する電解液を用いて、火花放電発生電圧以上にて陽極酸化を行い、アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成する（工程（2））。表面にアナターゼ型酸化チタンを有する半導体層を有する光電極基板を製造できる。
【００９１】
陽極酸化処理を行うことにより、アナターゼ型の酸化チタン皮膜を好適に形成できる。アナターゼ型の酸化チタンの皮膜を形成することにより、高い光電変換効率を好適に発揮することができる。
【００９２】
火花放電発生電圧以上の電圧を印加する方法により表面処理としては、チタン材料に対してエッチング作用を有する電解液が好ましい。電解液は、チタンに対してエッチング作用を有する無機酸及び／又は有機酸を含むことが好ましい。電解液は、更に過酸化水素を含有するものであることが好ましい。放電発生電圧以上の電圧を印加することにより陽極酸化を行うことが好ましい。
【００９３】
電解液として、チタン材料に対してエッチング作用を有する無機酸及び／又は該作用を有する有機酸が含有されている水溶液を用いることが好ましい。チタン材料に対してエッチング作用を有する無機酸としては、硫酸、フッ化水素酸、塩酸、硝酸、王水等が挙げられる。
【００９４】
また、チタンに対してエッチング作用を有する有機酸としては、例えば、シュウ酸、ギ酸、クエン酸、トリクロル酢酸等が挙げられる。これらの酸は、1種単独で使用してもよく、また有機酸、無機酸の別を問わず、これらの酸を2種以上任意に組み合わせて使用しても良い。
【００９５】
２種以上の酸を含有する電解液の好ましい態様の一例として、硫酸に必要に応じてリン酸を含有する水溶液が挙げられる。当該電解液における上記酸の配合割合については、使用する酸の種類、陽極酸化条件等によって異なる。電解液における上記酸の配合割合は、通常、上記酸の総量で0.01M〜10M、好ましくは0.1M〜10M、更に好ましくは1M〜10Mとなる割合を挙げることができる。例えば、硫酸及びリン酸を含有する電解液の場合であれば、硫酸1M〜8M及びリン酸0.01M〜2Mの割合で含有する電解液を例示できる。
【００９６】
当該電解液は、上記有機酸及び／又は無機酸に加えて、過酸化水素を含有しているものが望ましい。電解液中に過酸化水素が含まれていることによって、一層効率的にアナターゼ型酸化チタンの皮膜を調製することが可能になる。電解液に過酸化水素を配合する場合、その配合割合については、特に制限されないが、例えば0.01M〜5M、更に好ましくは
0.01M〜2Mとなる割合が例示される。
【００９７】
陽極酸化で使用される電解液の好ましい態様の一例として、硫酸1M〜8M、リン酸0.01M〜2M及び過酸化水素0.1M〜1Mの割合で含有する水溶液が挙げられる。
【００９８】
上記電解液中にチタン材料を浸漬し、火花放電発生電圧以上の電圧を印加できるよう一定電流印加し陽極酸化を行うことにより、アナターゼ型の酸化チタンの皮膜が得られる。火花放電発生電圧以上の電圧としては、通常100V以上、好ましくは150V以上が例示される。
【００９９】
陽極酸化は、例えば、上記の火花放電発生電圧まで一定の割合にて電圧を上昇させ、火花放電発生電圧以上の電圧にて、一定時間定電圧を印加することにより行うことができる。火花放電発生電圧まで電圧を上昇させる速度としては、通常0.01〜1V／秒、好ましくは0.05〜0.5V／秒、更に好ましくは0.1〜0.5V／秒に設定される。また、火花放電発生電圧以上の電圧を印加する時間としては、通常1分以上、好ましくは1〜60分間、更に好ましくは10分間〜30分間に設定される。
【０１００】
火花放電による陽極酸化は、電圧を制御する代わりに、電流を制御することにより行うこともできる。陽極酸化において、電流密度は、0.1A／dm2以上であればよいが、経済性、簡便性、性能面の観点から1A／dm2から10A／dm2がこの好ましい。
【０１０１】
上記方法によれば、膜厚が１μm〜100μm程度のアナターゼ型酸化チタンを含む皮膜を得ることができる。
【０１０２】
表面処理方法Bの工程（2）
表面処理方法Bでは、表面にチタン窒化物が形成されたチタン材料を、チタンに対してエッチング作用を有しない電解液中で、陽極酸化を行い（工程（2））、次いで陽極酸化処理を施したチタン材料を、酸化性雰囲気中で加熱処理を行い、アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成する（工程（3））。表面にアナターゼ型酸化チタンを有する半導体層を有する高い光電変換効率を好適に発揮する光電極基板を製造できる。
【０１０３】
電解液は、チタンに対してエッチング作用を有しない無機酸及び有機酸よりなる群から選択される少なくとも1種の酸やこれらの塩化合物を含有することが好ましい。表面にチタン窒化物が形成されたチタン材料を、チタンにエッチング性を有しない電解液中で、陽極酸化を行うことにより、チタン材料の表面に非晶質（アモルファス）なチタンの酸化皮膜を形成することができる。
【０１０４】
チタンに対してエッチング作用を有しない電解液としては、無機酸、有機酸及びこれらの塩よりなる群から選択される少なくとも1種の化合物（以下「無機酸等」とも記す）を含有する電解液であることが好ましい。前記無機酸等を含有する電解液は、リン酸、リン酸塩等の希薄な水溶液であることが好ましい。
【０１０５】
表面処理方法Bの陽極酸化を行う工程（2）だけでは、火花放電が発生しない条件であり、通常、アナターゼ型酸化チタン等の結晶性酸化チタンは形成されない。次工程の酸化性雰囲気下での加熱処理では、非晶質な酸化チタンからアナターゼ型酸化チタンを形成することができる。そのため、チタン材料の表面に非晶質なチタンの酸化皮膜が効果的に形成されるという理由から、表面にチタン窒化物が形成されたチタン材料を陽極酸化することが好ましい。
【０１０６】
チタンに対してエッチング作用を有しない電解液としては、無機酸（リン酸等）、有機酸及びこれらの塩（リン酸塩等）よりなる群から選択される少なくとも１種の化合物（無機酸等）を含有する電解液であることが好ましい。
【０１０７】
チタンに対してエッチング作用を有しない無機酸としては、簡便性、経済性、安全性等を考慮し、リン酸、炭酸等が好ましい。チタンに対してエッチング作用を有しない有機酸としては、酢酸、アジピン酸、乳酸等が好ましい。またこれらの酸の塩である、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、酢酸ナトリウム、アジピン酸カリウム、乳酸ナトリウム等を用いることもできる。
【０１０８】
その他、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウム等の電解質を含有する電解液を用いることが好ましい。
【０１０９】
チタンに対してエッチング作用を有しない電解液としては、無機酸（リン酸等）、有機酸及びこれらの塩（リン酸塩等）よりなる群から選択される少なくとも1種の化合物（無機酸等）を含有する電解液であることが好ましい。前記無機酸等としては、リン酸及びリン酸塩が最も好ましい。
【０１１０】
電解液は、無機酸等の希薄な水溶液であることが好ましい。電解液中の無機酸等の濃度は、経済性等の理由から、1重量%程度の範囲であることが好ましい。例えば、リン酸が含まれる電解液では、0.01重量%〜10重量%程度の濃度範囲が好ましく、0.1重量%〜10重量%程度の濃度範囲がより好ましく、1重量%〜3重量%程度の濃度範囲が更に好ましい。
【０１１１】
これらの酸は、1種単独で使用してもよく、また有機酸、無機酸の別を問わず、これらの酸を2種以上任意に組み合わせて使用してもよい。2種以上の酸を含有する電解液の好ましい態様の一例として、リン酸塩及びリン酸を含有する水溶液が挙げられる。当該電解液における上記酸の配合割合については、使用する酸及び酸の塩の種類、陽極酸化条件等によって異なるが、通常、上記酸の総量で0.01重量%〜10重量%、好ましくは0.1重量%〜10重量%、更に好ましくは1重量%〜3重量%となる割合を挙げることができる。
【０１１２】
チタンに対してエッチング作用を有しない無機酸等を含有する希薄な電解液中に、前記チタン窒化物を形成する工程で得られた表面にチタン窒化物が形成されたチタン材料を浸漬する。次いで、好ましくは10V〜300V程度の電圧を印加することにより陽極酸化を行う。50V〜300V程度の電圧で陽極酸化を行うことがより好ましく、50V〜200V程度の電圧で陽極酸化を行うことが更に好ましい。
【０１１３】
陽極酸化の処理温度は、簡便性、経済性、安全性等の理由から、0℃〜80℃程度が好ましい。10℃〜50℃程度の温度で陽極酸化を行うことがより好ましく、20℃〜30℃程度の温度で陽極酸化を行うことが更に好ましい。
【０１１４】
陽極酸化の処理時間は、1秒〜1時間程度が好ましい。10秒〜30分程度の時間で陽極酸化を行うことがより好ましく、5分〜20分程度の時間で陽極酸化を行うことが更に好ましい。
【０１１５】
表面処理方法Ｂの工程（3）
次に、表面にチタンの酸化皮膜が形成されたチタン材料を、酸化性雰囲気中で加熱処理を行い、アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成する（工程（3））。
【０１１６】
金属チタン材料等に単に酸化性雰囲気中で加熱処理するだけでは、ルチル型酸化チタンは形成されるが、アナターゼ型酸化チタンは十分に形成されない。
【０１１７】
チタン窒化物が形成され、チタンの酸化皮膜（非晶質な酸化チタン膜）が形成されたチタン材料（陽極酸化処理後のチタン材料）を、酸化性雰囲気中で加熱処理（大気酸化処理等）することにより、結晶性の酸化チタンにおいて光触媒特性、光電変換特性に優れたアナターゼ型酸化チタン皮膜を形成することができる。その結果、加熱処理後のチタン材料は光電変換特性に優れる。
【０１１８】
加熱処理を行う酸化性雰囲気として、大気酸化雰囲気、酸素ガスと窒素ガスを混合させた任意な酸素ガス濃度の雰囲気、酸素ガス雰囲気等から選択されたものであればよいが、簡便性、経済性、安全性等という理由から、大気酸化雰囲気化での加熱処理が好ましい。
【０１１９】
酸化性雰囲気中で加熱処理の温度は、非晶質な酸化チタンからアナターゼ型酸化チタンに効率よく変化するという理由から、300℃程度以上が好ましい。酸化性雰囲気中で加熱処理の温度は、アナターゼ型酸化チタンからルチル型酸化チタンに相転移しないようにする理由から、800℃程度以下が好ましい。アナターゼ型酸化チタンに比べて、ルチル型酸化チタンは、光電変換特性が良くないからである。酸化性雰囲気中で加熱処理の温度は、300℃〜800℃程度がより好ましく、300℃〜700℃程度が更に好ましく、400℃〜700℃程度が特に好ましい。
【０１２０】
加熱処理を行う反応気圧としては、0.01MPa〜10MPa程度、好ましくは0.01MPa〜5MPa程度、更に好ましくは0.1MPa〜1MPa程度である。
【０１２１】
加熱処理を行う加熱時間は、1分〜12時間程度が好ましく、10分〜8時間程度がより好ましく、1時間〜6時間程度が更に好ましい。
【０１２２】
結晶性の酸化チタン皮膜は、アナターゼ型の酸化チタン皮膜であることが好ましい。アナターゼ型酸化チタンは、ルチル型酸化チタンを色素増感型太陽電池の光電極に用いることに比べて、開放電圧値が向上するために、光電変換特性も高い。本発明の陽極酸化後の加熱処理により、光電変換特性が高いアナターゼ型酸化チタンの量が多い皮膜を形成することができる。
【０１２３】
加熱処理により、チタン材料の表面に活性の高いアナターゼ型酸化チタンが多量に形成された光電変換素子用材料を調製することができる。高い変換効率を達成する光電変換素子用材料に使用することも可能である。
【０１２４】
上記方法によれば、膜厚が1μm〜100μm程度のアナターゼ型酸化チタンを含む皮膜を得ることができる。
【０１２５】
チタン材料の表面にチタン窒化物を形成させ、チタン窒化物の形成後、酸化性雰囲気中での加熱処理前に、リン酸等のチタンに対してエッチング性を有しない希薄な酸性水溶液、リン酸等の塩の水溶液等の電解液中で陽極酸化を行う工程を組み込むことにより、良好な光電変換素子用材料を製造できる。
【０１２６】
チタン材料は、それらの材料表面にアナターゼ型酸化チタン（皮膜）が形成されるので、次世代太陽電池として注目されている色素増感型太陽電池の光電極基板等の光電変換素子用材料として用いることができる。
【０１２７】
ブロック層
光電極は、チタン材料の対極と対向配置される側に、ブロック層が設けられ、更に当該ブロック層上に色素増感剤を含有する多孔質酸化チタン層が形成されていることが好ましい。
【０１２８】
光電極基板がチタン材料で形成され、更にブロック層を設けることで、著しく変換効率の高い色素増感型太陽電池を実現することができる。
【０１２９】
ブロック層は、光電極及び光電極基板界面で、電解液層への電子の漏出を防いだり、電子と色素増感剤との再結合を防いだりすることができる。
【０１３０】
ブロック層により、色素から発生した励起電子は、色素が吸着されている多孔質酸化チタン層を通じて、光電極基板に移動する過程において、酸化状態である色素と再結合しないことや、電解液に接した光電極基板の表面から電解液側に逆電子移動を起こすことがない。
【０１３１】
その結果、ブロック層を有することで、電流値の向上や抵抗値が低下することにて発電量は増加する。
ブロック層としては、n型半導体が好ましい。
【０１３２】
ブロック層は、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化マグネシウム及び酸化ニオブからなる群から選ばれる少なくとも１種類の材料の層であることが好ましい。これら材料の中から少なくとも一つの材料を選択し、光電極基板上に緻密なコーティングすることで、色素増感太陽電池の逆電子移動を防止し、変換効率の著しい向上を図ることができる。
【０１３３】
ブロック層は、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、酸化ニオブ等を、光電極基板（チタン材料）上に、コーティングすることで、形成することができる。
【０１３４】
コーティング方法として、ブロック層の前駆体であるチタン化合物（四塩化チタン等）、アルミニウム化合物（塩化アルミニウム等）、ケイ素化合物、ジルコニウム化合物、チタン酸ストロンチウム化合物、マグネシウム化合物、ニオブ化合物（塩化ニオブ等）等を含有する液を、光電極基板上に、スピンコート法、ディップ法、スキージ法、スクリーン印刷法、スプレー法等の方法にて塗布する。次いで、熱処理（450℃程度の焼成等）することが好ましい。
【０１３５】
ブロック層は、チタン化合物、アルミニウム化合物、ケイ素化合物、ジルコニウム化合物、チタン酸ストロンチウム化合物、マグネシウム化合物、ニオブ化合物等の材料を、スパッタリング、イオンプレーティング法、真空蒸着、電子ビーム蒸着法等のPVD処理やCVD処理等により、形成することができる。これにより、容易に緻密なブロック層を光電極基板であるチタン材料上に形成させることができる。
【０１３６】
ブロック層は、酸化チタンの層、酸化アルミニウムの層、酸化ケイ素の層、酸化ジルコニウムの層、チタン酸ストロンチウムの層、酸化マグネシウムの層及び酸化ニオブの層からなる群から選ばれる少なくともの2つの層で構成されること（2層構造又は3層構造）が好ましい。
【０１３７】
ブロック層は、酸化チタンの層、酸化アルミニウムの層及び酸化ニオブの層からなる群から選ばれる少なくともの2つの層で構成されること（2層構造又は3層構造）がより好ましい。
【０１３８】
ブロック層の膜厚は、物質の種類やコーティング手法により変化させることができる。ブロック層の好ましい膜厚は、0.1nm〜10μm程度が好ましい、1nm〜1μm程度がより好ましい。
【０１３９】
2層構造のブロック層は、下層（チタン材料側）に酸化アルミニウムの層を形成し、上層（電解質層又は多孔質酸化チタン側）に酸化チタンの層を形成することが好ましい。
【０１４０】
2層構造のブロック層は、下層（チタン材料側）に酸化ニオブの層を形成し、上層（電解質層又は多孔質酸化チタン側）に酸化チタンの層を形成することが好ましい。
【０１４１】
3層構造のブロック層は、下層（チタン材料側）に酸化アルミニウムの層を形成し、中間層に酸化ニオブの層を形成し、上層（電解質層又は多孔質酸化チタン側）に酸化チタンの層を形成することが好ましい。
【０１４２】
前記ブロック層は、酸化チタンの層、酸化アルミニウムの層、酸化ケイ素の層、酸化ジルコニウムの層、チタン酸ストロンチウムの層、酸化マグネシウムの層及び酸化ニオブの層からなる群から選ばれる少なくともの２つの層で構成され、必ず酸化アルミニウムの層を含んでいることが好ましい。
【０１４３】
前記ブロック層は、酸化チタンの層、酸化アルミニウムの層及び酸化ニオブの層からなる群から選ばれる少なくともの２つの層で構成されることが好ましい。
【０１４４】
酸化チタン層
光電極は、チタン材料（金属チタン、チタン合金、表面処理した金属チタン及び表面処理したチタン合金からなる群から選ばれる材料）上に色素増感剤を含有する酸化チタン層（半導体層）を形成されたものである。
【０１４５】
前記表面処理方法A及びBにより調製されるアナターゼ型酸化チタンの皮膜が半導体層を形成しても良い。更に、酸化チタン等の微粒子を含むペースト剤を塗布後、酸化性雰囲気下での加熱処理する工程により、酸化チタン層を形成することができる。
【０１４６】
酸化チタン微粒子の平均粒径は、0.1nm〜3000nm程度が好ましく、1nm〜1000nm程度がより好ましく、10nm〜500nm程度が更に好ましい。また酸化チタン微粒子粉末としては、1種類のものを使用する必要はなく、粒径の小さいものと大きなものを混合することにより、酸化チタン層中にて光が散乱することにて得られた色素増感太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。
【０１４７】
ペースト剤は、例えば、酸化チタン微粒子を溶剤中に分散させることにより調製できる。溶剤としては、ポリエチレングリコールが好ましい。ペースト剤中における酸化チタン微粒子の含有量は特に限定されず、焼結体が好適に形成されるよう適宜調節すればよい。
【０１４８】
ペースト剤を前記チタン材料上に塗布する方法としては、特に限定されず、例えば、スクリーンプリント、インクジェット、ロールコート、ドクターブレード、スプレーコート等が挙げられる。
【０１４９】
ペースト剤を塗布した後の塗膜の厚みは、特に限定されず、目的とする厚みの酸化チタン焼結体が形成されるよう適宜設定すればよい。
【０１５０】
チタン材料の断面上に色素増感剤を含有する酸化チタン層が形成された光電極が2個以上で配列されている。
【０１５１】
光電極基板はチタン材料で形成される。酸化チタン層は、そのチタン材料を切断処理した断面に塗布されるので、細長い形状となる。酸化チタン層を正方形ではなく長方形にすることにより、色素増感剤の光励起に伴う電子が酸化チタン層にて電子が消失することなく、発電量、特に電流値が向上する。
【０１５２】
また酸化チタン層の幅は、狭い程、色素増感剤の光励起に伴う電子が酸化チタン層にて電子が消失することなく、発電量、特に電流値は向上する。
【０１５３】
酸化チタン層の幅は、色素増感太陽電池モジュールの有効面積を最大にするためには、チタン材料の厚さと同じであることが好ましい。
【０１５４】
酸化チタン層の幅を狭くし、色素増感太陽電池モジュールの有効面積を最大にするためには、チタン材料の厚さは薄いほど好ましい。チタン材料の厚さは、0.01mm〜5mm程度が好ましく、更に0.3mm〜2mm程度が好ましい。
【０１５５】
色素増感型太陽電池モジュールでは、光電極と対極とが電解質層を介してT字型に対向配置されているので、光電極を構成するチタン材料の厚さが0.1mm〜5mmである時、酸化チタン層の最大幅はそのチタン材料の厚さ（切断面の厚さ）となる。
【０１５６】
本発明の色素増感太陽電池モジュールは、チタン材料を切断したものを使用しているために、板厚が薄いほど、色素増感太陽電池モジュールを構成する光電極基板の数が多くなる。
【０１５７】
直列接続を実施した場合、光電極基板の数に比例して、電圧値は増加することになり、発電量は著しく向上する。
【０１５８】
また並列接続を実施した場合、光電極基板の数に比例して電流値が増加することにて、発電量が増加する。
【０１５９】
光電極基板が、表面処理した金属チタン材料、チタン合金材料の際においては、酸化チタン層として、前記酸化チタン焼結体と前記酸化チタン膜との積層体が得られる。
【０１６０】
熱処理の温度は、100℃〜600℃程度が好ましく、400℃〜500℃程度がより好ましい。特に、400℃〜500℃程度の温度で熱処理することにより、酸化チタン微粒子同士を好適に焼結させることができる。熱処理の時間は、熱処理温度等に応じて適宜設定すればよい。前記熱処理は、酸化性雰囲気中（例えば空気中等の酸素が存在する雰囲気中）で行われる。
【０１６１】
絶縁材
色素増感型太陽電池モジュールでは、光電極と対極とが電解質層を介してT字型に対向配置されており、前記光電極間に絶縁材が配置されている。
【０１６２】
光電極基板を構成されるチタン材料同士が接触すると、モジュールを構成させることができないために、チタン材料同士を接触しないようにチタン材料間には絶縁材を挟み込む。
【０１６３】
絶縁材は、電解質層を構成する電解液に対して耐久性を持つ素材であることが必要である。絶縁材として、ガラス材料、フッ素樹脂、フッ素樹脂のフィルム等を用いることが好ましい。
【０１６４】
フッ素樹脂として、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene, PTFE）を用いることが好ましい。PTFEは、テトラフルオロエチレンの重合体で、フッ素原子と炭素原子のみからなるフッ素樹脂（フッ化炭素樹脂）である。商品として、テフロン(登録商標) (Teflon)（デュポン社の商品名）を用いることができる。
【０１６５】
この絶縁材と光電極基板を構成するチタン材料は、接着させて絶縁材と光電極基板を一体化させることが好ましい。
【０１６６】
光電極基板を接着させる手法としては、電解液の溶媒に対して耐久性を有するエポキシ接着剤、アクリル接着剤、シリコーン系接着剤、ホットメルト系接着剤等から少なくとも1種以上の接着剤にて接着することが好ましい。
【０１６７】
またエチレン-メタクリル酸共重合体の分子間を金属イオンで架橋したアイオノマー樹脂のシート材を用いることが好ましい。材質が電解液の電解質に耐久性がある材料のホットメルト系接着剤であるために最も好ましいものである。商品として、ハイミラン（三井デュポンポリケミカル株式会社製）を用いることができる。
【０１６８】
また絶縁材の厚みが薄くなるにつれ、本発明の色素増感太陽電池モジュールを構成する単位面積あたりの光電極基板の枚数が多くすることが可能となり、直列接続をさせた場合、電圧値が向上し発電量が増加する。また並列接続した場合には、電流値が向上し発電量が増加する。
【０１６９】
外枠
色素増感型太陽電池モジュールでは、前記電解質層を構成する電解液の成分に耐久性がある材料から構成される外枠が設けられていることが好ましい。
【０１７０】
光電極と絶縁材を支え、電解液の漏洩を防ぎ、光電極と絶縁材が一体化させたものと対極の封止を実施するために、光電極と絶縁材が一体化させたものの外周に外枠を設置する必要がある。
【０１７１】
この外枠には、電解液成分に対して耐久性を有する材料を用いる必要がある。この外枠を構成する材料としては、チタン、チタン合金、フッ素樹脂（PTFE等）、ガラスが好ましく、この外枠を光電極と絶縁材が一体化させたものの外周に接着させる。
【０１７２】
本接着させる手法としては、電解液に成分に対して耐久性のあるエポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、アクリル系接着剤、シリコーン系接着剤、ホットメルト系接着剤等の群から少なくとも1種類以上選択された接着剤にて接着することが好ましい。特に、フッ素樹脂（PTFE等）のシート材を用いることが好ましい。
【０１７３】
アイオノマー樹脂（三井デュポンポリケミカル株式会社製のハイミラン等）は、電解液に耐久性があり、ホットメルト系接着剤である。そのため、この外枠と光電極と絶縁材が一体化させたものには、もっとも適した材料である。
【０１７４】
色素増感型太陽電池モジュールでは、外枠の少なくとも対極側の面は、平滑化処理されていることが好ましい。
【０１７５】
また外枠は、光電極と絶縁材が一体化させたものと対極の封止をする際の接着面（接合面）となることから、両者の密着性の向上を図るために平滑化処理することが好ましい。本平滑化には、フライス加工、研磨等することが好ましいが、最後にバフ研磨するのが更に好ましい。
【０１７６】
色素増感型太陽電池モジュールでは、前記対極と反対側の面に、絶縁材を介して、前記電解質層を構成する電解液の成分に耐久性がある材料から構成される底部が、外枠として設けられていることが好ましい。絶縁材を介することで、光電極のチタン材料と底部の材料とを絶縁させることができるからである。
【０１７７】
光電極と絶縁材が一体化させたものの底面からの電解液の漏洩を防ぐために、光電極と絶縁材が一体化させたものの底面に電解液成分に対して耐久性のある材料を設置するのが好ましい。
【０１７８】
底部（底面を構成する材料）としては、電解液成分に対して耐久性のあるチタン、チタン合金、フッ素樹脂（PTFE等）、ガラスの群から少なくとも1種類された材料が好ましい。
【０１７９】
また本材料の厚みは、1mm〜5mmであることが好ましい。
【０１８０】
この材料と光電極と絶縁材が一体化させるために、電解液成分に対して、耐久性のあるエポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、シリコーン系接着剤、ホットメルト系接着剤の群から少なくとも1種類以上選択された材料を用いるのが好ましい。
【０１８１】
モジュール底部は、光電極同士が電気的に接続することを防ぐために、モジュール底部に絶縁層を設けることが好ましい。この絶縁層を設けるためには、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、シリコーン型接着剤、ホットメルト系接着剤の群から少なくとも1種類選択されたものにてコーティングするのが好ましい。
【０１８２】
色素増感剤
光電極は、チタン材料上に色素増感剤を含有する酸化チタン層が形成されたものである。
【０１８３】
前記の手法にて酸化チタン層（半導体層）を形成させた光電極と絶縁材を接着させて一体化させたものを、色素増感剤を含む溶液にて浸漬させることにより色素増感剤を酸化チタン層に吸着させることができる。
【０１８４】
色素増感剤としては、近赤外光領域、可視光領域に光吸収を持つ色素であれば特に限定されるものではない。色素増感剤の中でも、レッドダイ（N719）、ブラックダイ（N749）等のルテニウム金属錯体；銅フタロシアニン等のルテニウム以外の金属錯体；エオシン、ローダンミン、メロシリニン、インドリン等の有機錯体等が好ましい。これらの色素増感剤は、1種単独又は2種以上を込み合わせての使用ができる。色素増感剤の中でも、ルテニウム錯体が好ましく、レッドダイ（N719）と近赤外線領域に光吸収を有するブラックダイ（N749）を混合したものが更に好ましい。
【０１８５】
色素増感剤を酸化チタン層に吸着させる手法としては、色素増感剤を含む溶液中に、酸化チタン層等の半導体層を浸漬する方法がある。色素増感剤を、半導体層に、付着（化学吸着、物理吸着又は堆積等）させることができる。
【０１８６】
色素増感剤を付着させる量は、本発明の効果を阻害しない範囲内で、半導体層の面積等に応じて適宜設定すればよい。
【０１８７】
（2）対極
色素増感型太陽電池モジュールでは、光電極と対極とが電解質層を介してT字型に対向配置されており、対極は、透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルム上に、電気化学的触媒層がコーティングされており、前記透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルムは、前記絶縁材に対向する面において、電気化学的触媒層と共に当該透明導電膜がエッチングにより除去されて、絶縁されている。
【０１８８】
色素増感型太陽電池モジュールの対極として、透明導電性ガラス又は透明導電性フィルム上に、電気化学的（還元）触媒層がコーティングされたものを、光電極と絶縁材が一体化させたものの上部にT字型に設置する。
【０１８９】
この際に、対極に対向配置された光電極と絶縁材を一体化させたもののパターンに準じて、対極の透明導電膜を、エッチング等を実施することにて、絶縁材であるガラス又はプラスチックスフィルム上に、絶縁層をパターニング処理する。
【０１９０】
パターニング処理としては、光電極に対向する部分にテープ（ポリイミドテープ等）を貼り、よくこすり付けてマスキングする。次いで、エッチングするために、非マスキング面の透明導電膜（FTO膜等）及び電気化学的触媒層（白金膜等）上に亜鉛粉末を設置し、塩酸を滴下することで、絶縁処理するパターニング処理が好ましい。
【０１９１】
パターニング処理としては、感光性のレジストを基材上に塗布し感光させることで、露光部と未露光部が形成されて、微細なパターンニングを実施できるフォトリゾグラフィー法によるパターニング処理等がある。
【０１９２】
色素増感太陽電池の対極は、透明導電膜であるITO（Indium Tin Oxide）、FTO（Fluorine T）n Oxide）等を透明ガラスや透明なプラスチック材料であるPET（polyethylene terephthalate）やPEN（polyethylene naphthalate）等にコーティングしたものである。透明導電性ガラス又は透明導電性フィルムの電解質側の表面上に、電気化学的（還元）触媒層を電子ビーム蒸着やスパッタリング等のPVD処理にてコーティングするものを使用する。
【０１９３】
電気化学的（還元）触媒層としては、白金触媒層、炭素層、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)（PEDOT）層、金層、銀層、銅層、アルミニウム層、ロジウム層、インジウム層等を用いることができる。電気化学的還元触媒層は、水素過電圧が低いために電解層中の電子を失った電解質に電子注入がされ易い等という理由から、白金触媒層であることが好ましい。
【０１９４】
本発明品は、光電極としては光透過性のないチタン材料にて構成されるために光照射手段は、対極から実施する。対極上の白金コーティング膜厚は薄い程、光透過性が高まるために、数nm以下コーティングすることが好ましい。
【０１９５】
コーティング膜厚が薄すぎると、電解液中の電子を失った電解質に電子注入され難くなるために、得られた色素増感太陽電池の光電変換効率が低下するために、白金層の厚みとしては、0.5nm〜1nm程度が更に好ましい。
【０１９６】
色素増感型太陽電池モジュールでは、対極の透明導電性ガラス又は透明導電性フィルムは、反射防止膜加工されていることが好ましい。対極は、透明導電性ガラス又は透明導電性フィルムの光照射面に、更に反射防止フィルムが設けられていることが好ましい。
【０１９７】
また色素増感太陽電池への入る光量を高めるために、対極となる透明導電膜ガラスや透明導電膜フィルムの光照射される面にMgF2やSiO2等を真空蒸着やスパッタリング等のドライ処理やスピンコーティングやディップコーティング等の手法にて反射防止膜を形成させたものを実施したものを使用することや光照射面に反射防止フィルムを貼り合わせることにより、得られた色素増感太陽電池の電流値は向上し、発電量は増加する。
【０１９８】
（3）電解質層
色素増感型太陽電池モジュールでは、2個以上で配列された光電極と対極と間で、同じ電解質層が使用されていることが好ましい。
【０１９９】
本発明の色素増感型太陽電池モジュールの電解液層は、全ての光電変換素子共通とすることで、色素増感型太陽電池毎に区切る必要が無い。その結果、容易な封止処理が可能なり、光電変換素子の連結数に応じた電流値、電圧値を得ることができる。
【０２００】
電解質層は、光励起され、半導体層へ電子注入を果たした色素増感剤に、電子を供給でき、色素増感剤を還元できる層であれば良い。電解質層は、更に、電子を失った電解質に、対極の白金触媒層から電子を供給される層であればよい。
【０２０１】
液体状の電解質層としては、酸化還元種を含む非水系電解液等があげられる。酸化還元種としては、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化カルシウム等のヨウ化物塩とヨウ素の組み合わせ、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化カルシウム等の臭化物塩と臭素の組み合わせが好ましい。夫々１種単独又は2種類以上の併用でもよい。またDMPII（1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide）、TBP（tert-ブチルピリジン）等を添加してもよい。
【０２０２】
溶媒としては、アセトニトリル、3-メトキシプロピオニトリル、炭酸エチレン、炭酸プロピオン等があげられる。これらの溶媒は、1種単独又は2種を組み合わせて使用してもよい。本発明の色素増感太陽電池は、集光装置、対極材料、電解液層を経由して、光電極上の酸化チタン層に吸着された色素に光照射がなされて、色素が光励起するために、電解液層は光透過性が高いことが必要である。電解質層の厚み、すなわち光電極と対極との距離は、25μm〜100μmが好ましく、更に好ましいのは、25μm〜50μmである。
【０２０３】
セパレータ（スペーサー）及び封止材
色素増感型太陽電池モジュールでは、光電極と対極との接触を防ぐためにセパレータ（スペーサー）を設置することが好ましい。
【０２０４】
光電極と対極間に設置するセパレータ（スペーサー）の厚みは、電解液層の厚みを決定する。電解液層の厚みが薄い程、本発明の色素増感太陽電池は、集光装置、対極材料、電解液層を経由して、光電極上の酸化チタン層に吸着された色素に光照射がなされて、色素が光励起するために、電解液層は光透過性が高いことが必要であり、電解液層の厚みが薄いほど好ましいが、セパレータ（スペーサー）が薄すぎると、光電極と対極との接触が起きる。
【０２０５】
セパレータ（スペーサー）としては、25μm〜100μmが好ましく、更に好ましいのは、25μm〜50μmである。セパレータとしては、電池分野で通常使われる公知のセパレータを用いることができる。セパレータとして、アイオノマー系樹脂フィルム、ポリイミド系樹脂フィルム、アクリル系UV硬化樹脂、ガラス材、シラン変性ポリマー、ポリイミド系テープ等を用いることができる。
【０２０６】
セパレータの面積についても、特に限定されず、目的とする太陽電池の規模等に応じて適宜設定すればよい。
【０２０７】
外枠と対極との界面は、電解質層を構成する電解液の成分に耐久性がある材料で封止されていることが好ましい。
【０２０８】
封止材として、アクリル系UV硬化樹脂、アイオノマー系樹脂フィルム、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ホットメルト系樹脂、シリコーン系エラストマー、ブチルゴム系エラストマー、ガラス材等を用いることができる。アクリル系ＵＶ硬化樹脂としては、スリーボンド製のTB3017B、TB3035Bを用いることができる。光電極及び対極の両極間を封止することができる。
【０２０９】
外枠の少なくとも対極側の面（界面）は、平滑化処理されていることが好ましい。
【０２１０】
光電極と絶縁材を一体化させたものと対極を封止する手法としては、前記封止材を、対極と対向する光電極と絶縁材を一体化させたものの外周に設置する外枠材に塗布又は設置し、対極材を設置させた後、封止材を硬化させることによりメインシールする。
【０２１１】
本発明の色素増感型太陽電池モジュールの電解液層は、全ての光電変換素子共通とすることで、色素増感型太陽電池毎に区切る必要が無い。その結果、容易な封止処理が可能なり、光電変換素子の連結数に応じた電流値、電圧値を得ることができる。
【０２１２】
ついで電解液注入孔から電解液を注入し、封止材にて電解液注入孔を塞ぎ、硬化させることにてエンドシールを行う。
【０２１３】
電解液の注入は毛細管現象を利用した手法にて行うことが好ましい。具体的には、電解液は満たされた容器内にモジュールを浸漬させ、引圧して大気圧に戻すことにより注入する。また、ディスペンサを用いて直接注入してよい。
【０２１４】
（4）集光装置
本色素増感型太陽電池では、集光装置が対極側に配置されているものである。
【０２１５】
光照射手段は、集光装置を介して対極側から配置されている。色素増感型太陽電池では、光電極としては光透過性のないチタン材料にて構成されるために光照射は、対極から実施する。対極と光源との間に集光装置を設置することにより、無駄に使用されている光を集光し、高い光電変換効率に相当する高電力が達成される。
【０２１６】
従来の色素増感太陽電池にて使用されているITO（Indium Tin Oxide）、FTO（Fluorine Tin Oxide）等の透明導電膜を用いたものではシート抵抗が高く、集光装置にて光を収束しても、特に大面積の色素増感太陽電池では、光電変換効率の向上は認められない。
【０２１７】
本発明の光電極に用いられている金属チタン、チタン合金又は金属チタン、チタン合金を表面処理した材料は、シート抵抗がITO、FTO等の透明導電膜と比較すると極めて低い等の利点がある。その結果、本発明の色素増感太陽電池では大面積の色素増感太陽電池においても集光装置を用いて光を収束させることにて、得られた色素増感太陽電池の光電変換効率に相当する電力を得ることができる。
【０２１８】
集光装置としては、特に限定されるものではないが、ガラス、PMMA（Polymethyl methacrylate）、PET（Polyethylene terephthalate）、PEN（Polyethylene naphthalate）等の透明プラスチックス製のリニアフレネルレンズ等の集光レンズを用いることが好ましい。
【０２１９】
色素増感太陽電池に使用されている色素増感剤等の有機物成分は、太陽光に含まれる波長の短い紫外線にて劣化する恐れがある。そのためガラスやPMMA、PET、PEN等の透明プラスチックスのリニアフレネルレンズ等の集光装置を用いることにより、太陽光に含まれる波長の短い紫外線が色素増感太陽電池に入ることを防ぐことが可能である。
【０２２０】
色素増感太陽電池に使用されている色素等の有機物成分の劣化が防ぐことができ、色素増感太陽電池の耐久性を向上することができる。
【０２２１】
また集光装置にて光が収束することにて発生する色素増感太陽電池自身が熱を持つために、色素増感太陽電池の耐久性が損なわれる恐れがあるために、冷却装置を設けることが好ましい。冷却装置としては、特に制限されるものではないが、集光装置と対極の間に太陽光の熱エネルギーを遮断するために、近赤外線遮断フィルターを設けたものや、光電極に使用されている金属チタン、チタン合金又は金属チタン、チタン合金を水冷、空冷させる装置、銅板等の熱伝導率が高い材料等が好ましい。これらの冷却装置を付設することにより、集光装置により収束した光による発熱を防ぐことが可能である。冷却効率を更に高めるには、本発明の色素増感太陽電池の光電極面に2種類以上の熱伝導性の良い材料（アルミニウム、銅板等）を積層させもよい。
【０２２２】
（5）色素増感型太陽電池モジュールの製造方法
本発明の色素増感型太陽電池モジュールは、光電極と対極との間にスペーサーを介して、T字型に対向配置させて、光電極及び対極間に電解質層を封入する。
【０２２３】
光電極と絶縁材を一体化させたものと対極を封止する手法としては、前記封止材を、対極と対向する光電極と絶縁材を一体化させたものの外周に設置する外枠材に塗布又は設置し、対極材を設置させた後、封止材を硬化させることによりメインシールする。
【０２２４】
電解質層の封入方法は限定的ではない。例えば、対極に注入孔を設け、この注入孔から電解質層を構成する材料を注入する方法が挙げられる。この注入孔は、前記材料の注入を完了した後に、所定の部材や樹脂により塞げばよい（エンドシール）。
【０２２５】
また、前記材料の注入の際、前記電解質層がゲル状（ゼリー状、半固体状）の場合には加熱により液化すればよい。
【０２２６】
また、前記電解質層が固体状の場合には、例えば、固体電解質を溶解可能な溶媒を用いて固体電解質を溶解した液を調製し注入孔に注入した後、溶媒を除去すればよい。
【０２２７】
また夫々の光電極とその対向配置する対極を交互に電気接続することにて、本発明の色素増感太陽電池を作製することができる。
【０２２８】
色素増感型太陽電池モジュールには、光電極と対極とが電解質層を介してT字型に対向配置されており、前記光電極と対極とは電気的に接続されている。
【０２２９】
電気的な接続は、図-1及び図-2に示す直列接続、又は図-3及び図-4に示す並列接続、又はその両方が可能である。
【０２３０】
前記光電極と対極との電気的な接続は、前記対極と電解質層を介してT字型に対向配置される側以外の5面のうちの、少なくとも1面から配線されていることが好ましい。光電極の対極と電解質層を介してT字型に対向配置される側からは電気的な接続ができないからである。そして、光電極を構成するチタン材料が導電性を有するからである。
【０２３１】
色素増感型太陽電池モジュールにおいて、表面処理された金属チタン又は表面処理されたチタン合金を用いる場合、対極と電解質層を介してT字型に対向配置される側以外の5面のうちの、少なくとも1面で表面処理層が除去されており、当該面から配線されていることが好ましい。母材（例えば基材）はチタン材料であるから、表面処理層が除去されることで、母材に電気的な接合面を形成することができる。
【０２３２】
電気接続
に用いる材料は、チタン、銅、銀、アルミニウム、白金、タングステン等の線又は箔の群から少なくとも1種類選択された材料を用いるのが好ましい。
【０２３３】
直列接続する場合は、光電極と隣接する対極とを電気接続させる。
【０２３４】
並列接続する場合は、隣接する光電極同士を接続、また対極同士を接続させる。
【０２３５】
光電極と対極との接続線の接着は、導電性を有するものが好ましい。具体的には、ハンダや金属ペーストによる接着が好ましい。光電極は、チタン材料であるあるために、電気接続にチタン線やチタン箔を用いる場合、溶接を実施してもよい。また前記接着後、アクリル系UV硬化樹脂等にて強固に固定することが更に好ましい。
【０２３６】
色素増感型太陽電池モジュールには、光電極と対極とが電解質層を介してT字型に対向配置されており、前記光電極及び対極には、直列接続の図-1及び図-2、並列接続の図-3及び図-4に示す通り、外部に電気を取り出すための接続部が設けられている。
【実施例】
【０２３７】
以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０２３８】
実施例1
（1）陽極酸化処理したチタン材料の作製
金属チタン板（チタン材料、光電極基板）を、トリクロロエチレンを用いて脱脂処理した後、窒化炉（NVF-600-PC、中日本炉工業製）を使用して、脱脂処理した金属チタン板の表面にチタン窒化物を形成した。
【０２３９】
先ず、窒化炉内に設置した平板状のカーボン材により、金属チタン板を挟んだ。次いで、酸素を取り除くために窒化炉を1Pa以下まで減圧処理した後、窒化炉に99.99％以上の高純度の窒素ガスを導入して0.1MPa（大気圧）まで復圧させた。次いで、窒化炉を2時間かけて950℃まで昇温した。次いで、この950℃の窒化炉において、1時間加熱処理を行い、金属チタン板の表面にチタン窒化物を形成した。
【０２４０】
表面にチタン窒化物を形成させた金属チタン板を、1.5M硫酸、0.05Mリン酸、0.3M過酸化水素にて電流密度4A／dm2にて30分間陽極酸化処理を実施した。アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成させた。
【０２４１】
（2）光電極の作製
上記表面処理した9mm×50mm、11mm×50mm、13mm×50mm、16mm×50mmの金属チタン板を光電極として用いて、色素増感型太陽電池を作製した。先ず、上記表面処理した金属チタン板を溶剤であるエタノールにて洗浄、乾燥させた。次に、UVオゾンクリーナー  UV253S（フィルジェン（株）製）内にて酸素フロー（0.05MPa,5分間）実施後紫外線照射を30分間実施、更に窒素フロー（0.2 MPa,7.5 min）実施した。
【０２４２】
その後、150mMの塩化アルミニウムAlCl3（和光純薬工業製）水溶液に室温で2分間浸漬、乾燥後450℃で15分間焼成する工程を2回繰り返した。次に、120mMの四塩化チタンTiCl4（和光純薬工業製）水溶液に70℃で30分間浸漬、乾燥後、450℃にて15分間焼成する工程を2回繰り返したことにて、下層に酸化アルミニウム、上層に酸化チタンのブロック層をチタン材料上に形成させた。
【０２４３】
本処理をした上記表面処理材に、酸化チタン材料（PST-18NR、日揮触媒化成製）を、塗布面積が夫々0.4cm2（1mm×40mm）、0.8cm2（2mm×40mm）、1.6cm2（4mm×40mm）、3.2cm2（8mm×40 mm）になるようにスキージ法にて塗布し450℃で15分間焼成し、これを膜厚15μmとなるよう5回コーティングした（半導体層）後、450℃で１時間焼成した。更にUVオゾンクリーナー  UV253S（フィルジェン(株)製）内にて酸素フロー（0.05MPa,5分間）実施後紫外線照射を30分間実施、更に窒素フロー（0.2MPa,7.5min）実施した。
【０２４４】
次いで、ルテニウム系色素のN719を0.45mM（Solaronix製、色素増感剤）とルテニウム系色素のN749を0.15mM（Solaronix製、色素増感剤）を、tert-ブタノール（t-BuOH）（和光純薬製工業（株）製）及びアセトニトリル（CH3CN）（和光純薬工業(株)製）を含む混合溶液に希釈し、色素溶液を調製した。混合液は、t-BuOH：CH3CN＝1：1の混合割合である。焼成後の金属チタン板を、本色素溶液に40℃にて14時間浸漬し、光電極材料を得た。
【０２４５】
表面処理した金属チタンに精密グラインダー（サンハヤト、AC-D12）を用いて研磨処理をすることで集電部を設けた。
【０２４６】
（3）対極板の作製
対極としては、FTO(Fluorine Tin Oxide)蒸着ガラス板（旭硝子製）を溶剤にてアセトン、エタノールにて洗浄、乾燥させた後、白金を電子ビーム蒸着にて1nm蒸着した。
【０２４７】
ターミナル部位としては、特殊ハンダ  セラソルザ＃186（黒田テクノ製）にてコーティングした。
【０２４８】
（4）色素増感型太陽電池の作製
0.01M I2（ヨウ素）、0.02M LiI（ヨウ化リチウム）、0.72M DMPII（1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide）、1.0M TBP（tert-ブチルピリジン）をアセトニトリル中（和光純薬製工業(株)製）に溶解させて、電解液を調製した。調製した電解液を、光電極と対極との隙間に入れた（電解質層）。
【０２４９】
次いで、アクリル系UV硬化樹脂TB3035B（スリーボンド製、封止材）を用いて、両極間を封止し、コンベア型UV照射装置（ウシオ電機製、VB-15201BY-A）を用いて積算強度40kJ／m2で封止剤を硬化させ、色素増感型太陽電池を作製した。
【０２５０】
（5）評価結果
酸化チタン材料の塗布面積（セルのサイズ）を変化させた色素増感太陽電池について、光電変換効率の評価を行った結果を表-1に示した。
【０２５１】
表-1に示した通りに、色素増感太陽電池のセル幅が狭い程変換効率が高いことがわかった。
【０２５２】
【表１】
2018060972.tif 000003
【０２５３】
実施例２
（1）陽極酸化処理したチタン材料の作製
金属チタン板（チタン材料、光電極基板）を、トリクロロエチレンを用いて脱脂処理した後、窒化炉（NVF-600-PC、中日本炉工業製）を使用して、脱脂処理した金属チタン板の表面にチタン窒化物を形成した。
【０２５４】
先ず、窒化炉内に設置した平板状のカーボン材により、金属チタン板を挟んだ。次いで、酸素を取り除くために窒化炉を1 Pa以下まで減圧処理した後、窒化炉に99.99%以上の高純度の窒素ガスを導入して0.1 MPa（大気圧）まで復圧させた。次いで、窒化炉を2時間かけて950℃まで昇温した。次いで、この950℃の窒化炉において、1時間加熱処理を行い、金属チタン板の表面にチタン窒化物を形成した。
【０２５５】
表面にチタン窒化物を形成させた金属チタン板を、1.5M硫酸（和光純薬製工業（株）製）、0.05Mリン酸（和光純薬製工業(株)製）、0.3M過酸化水素（和光純薬製工業（株）製）にて電流密度4A／dm2にて30分間陽極酸化処理を実施した。アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成させた。
【０２５６】
更に、陽極酸化皮膜中に含まれる低次酸化チタンを除去するために、0.3Mフッ化水素アンモニウム（和光純薬製工業（株）製）と過酸化水素（和光純薬製工業（株）製）の水溶液にて0.1A／dm2にて15分間陽極酸化処理を実施した。
【０２５７】
（2）光電極の作製
上記表面処理した9mm×50mmの金属チタン板を光電極として用いて、色素増感型太陽電池を作製した。先ず、上記表面処理した金属チタン板を溶剤であるエタノールにて洗浄、乾燥させた。次に、UVオゾンクリーナー  UV253S（フィルジェン（株）製）内にて酸素フロー（0.05MPa,5分間）実施後紫外線照射を30分間実施、更に窒素フロー（0.2 MPa,7.5min）実施した。
【０２５８】
その後、150mMの塩化アルミニウムAlCl3（和光純薬工業製）水溶液に室温で2分間浸漬、乾燥後450℃で15分間焼成する工程を2回繰り返した。次に、10mMの塩化ニオブNbCl5（和光純薬工業製）水溶液に70℃で30分間浸漬、乾燥後、450℃にて15分間焼成する2回繰り返した後、120mMの四塩化チタンTiCl4（和光純薬工業製）水溶液に70℃で30分間浸漬、乾燥後、450℃にて15分間焼成する工程を2回繰り返したことにて、下層に酸化アルミニウム、中間層に酸化ニオブ、上層に酸化チタンのブロック層をチタン材料上に形成させた。
【０２５９】
本処理をした上記表面処理材に、酸化チタン材料（PST-18NR、日揮触媒化成製）を、塗布面積がそれぞれ0.12cm2（0.3mm×40mm）、0.20cm2（0.5mm×40mm）、0.4cm2（1mm×40mm）になるようにスキージ法にて塗布し450℃で15分間焼成し、これを膜厚15μmとなるよう5回コーティングした（半導体層）後、450℃で１時間焼成した。更にUVオゾンクリーナー  UV253S（フィルジェン(株)製）内にて酸素フロー（0.05 MPa,5分間）実施後紫外線照射を30分間実施、更に窒素フロー（0.2MPa,7.5 min）実施した。
【０２６０】
次いで、ルテニウム系色素のN719を0.45 mM（Solaronix製、色素増感剤）とルテニウム系色素のN749を0.15 mM（Solaronix製、色素増感剤）を、tert-ブタノール（t-BuOH）（和光純薬製工業（株）製）及びアセトニトリル（CH3CN）（和光純薬工業(株)製）を含む混合溶液に希釈し、色素溶液を調製した。混合液は、t-BuOH：CH3CN＝1：1の混合割合である。焼成後の金属チタン板を、本色素溶液に40℃にて14時間浸漬し、光電極材料を得た。
【０２６１】
表面処理した金属チタンに精密グラインダー（サンハヤト、AC-D12）を用いて研磨処理をすることで集電部を設けた。
【０２６２】
（3）対極板の作製
対極としては、FTO蒸着ガラス板（旭硝子製）を溶剤にてアセトン、エタノールにて洗浄、乾燥させた後、反射防止コーティング（大正光学製）した後に白金を電子ビーム蒸着にて1nm蒸着した。
【０２６３】
ターミナル部位としては、特殊ハンダ  セラソルザ＃186（黒田テクノ製）にてコーティングした。
【０２６４】
（4）色素増感型太陽電池の作製
0.01M I2（ヨウ素）、0.02M LiI（ヨウ化リチウム）、0.72 M DMPII、1.0M TBPをアセトニトリル中（和光純薬製工業(株)製）に溶解させて、電解液を調製した。調製した電解液を、光電極と対極との隙間に入れた（電解質層）。
【０２６５】
次いで、アクリル系UV硬化樹脂TB3035B（スリーボンド製、封止材）を用いて、両極間を封止し、コンベア型UV照射装置（ウシオ電機製、VB-15201BY-A）を用いて積算強度40kJ／m2で封止剤を硬化させ、色素増感型太陽電池を作製した。
【０２６６】
（5）評価結果
酸化チタン材料の塗布面積（セルのサイズ）を変化させた色素増感太陽電池について、光電変換効率の評価を行った結果を表-2に示した。
【０２６７】
表-2に示したとおりに、色素増感太陽電池のセル幅が狭い程変換効率が高いことがわかった。
【０２６８】
【表２】
2018060972.tif 000004
【０２６９】
実施例３
（1）陽極酸化処理したチタン材料の作製
金属チタン板（チタン材料、光電極基板）を、トリクロロエチレンを用いて脱脂処理した後、窒化炉（NVF-600-PC、中日本炉工業製）を使用して、脱脂処理した金属チタン板の表面にチタン窒化物を形成した。
【０２７０】
先ず、窒化炉内に設置した平板状のカーボン材により、金属チタン板を挟んだ。次いで、酸素を取り除くために窒化炉を1 Pa以下まで減圧処理した後、窒化炉に99.99%以上の高純度の窒素ガスを導入して0.1 MPa（大気圧）まで復圧させた。次いで、窒化炉を2時間かけて950℃まで昇温した。次いで、この950℃の窒化炉において、1時間加熱処理を行い、金属チタン板の表面にチタン窒化物を形成した。
【０２７１】
表面にチタン窒化物を形成させた金属チタン板を、1.5M硫酸（和光純薬製工業(株)製）、0.05Mリン酸（和光純薬製工業(株)製）、0.3M過酸化水素（和光純薬製工業（株）製）にて電流密度4A／dm2にて30分間陽極酸化処理を実施した。アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成させた。
【０２７２】
更に、陽極酸化皮膜中に含まれる低次酸化チタンを除去するために、0.3Mフッ化水素アンモニウム（和光純薬製工業（株）製）と過酸化水素（和光純薬製工業（株）製）の水溶液にて0.1A／dm2にて15分間陽極酸化処理を実施した。
【０２７３】
（2）光電極の作製
上記表面処理した9mm×50mmの金属チタン板を光電極として用いて、色素増感型太陽電池を作製した。先ず、上記表面処理した金属チタン板を溶剤であるエタノールにて洗浄、乾燥させた。次に、UVオゾンクリーナー  UV253S（フィルジェン（株）製）内にて酸素フロー（0.05 MPa,5分間）実施後紫外線照射を30分間実施、更に窒素フロー（0.2 MPa,7.5 min）実施した。
【０２７４】
その後、150mMの塩化アルミニウムAlCl3（和光純薬工業製）水溶液に室温で2分間浸漬、乾燥後450℃で15分間焼成する工程を2回繰り返した。次に、10mMの塩化ニオブNbCl5（和光純薬工業製）水溶液に70℃で30分間浸漬、乾燥後、450℃にて15分間焼成する2回繰り返した後、120mMの四塩化チタンTiCl4（和光純薬工業製）水溶液に70℃で30分間浸漬、乾燥後、450℃にて15分間焼成する工程を2回繰り返したことにて、下層に酸化アルミニウム、中間層に酸化ニオブ、上層に酸化チタンのブロック層をチタン材料上に形成させた。
【０２７５】
本処理をした上記表面処理材に、酸化チタン材料（PST-18NR、日揮触媒化成製）を、塗布面積が0.20cm2（0.5mm×40 mm）になるように、スキージ法にて塗布し450℃で15分間焼成した、これを膜厚15μmとなるよう5回コーティングした（半導体層）後、450℃で１時間焼成した。更にUVオゾンクリーナー  UV253S（フィルジェン(株)製）内にて酸素フロー（0.05 MPa,5分間）実施後紫外線照射を30分間実施、更に窒素フロー（0.2 MPa,7.5 min）実施した。
【０２７６】
次いで、ルテニウム系色素のN719を0.45 mM（Solaronix製、色素増感剤）とルテニウム系色素のN749を0.15 mM（Solaronix製、色素増感剤）を、tert-ブタノール（t-BuOH）（和光純薬製工業(株)製）及びアセトニトリル（CH3CN）（和光純薬工業(株)製）を含む混合溶液に希釈し、色素溶液を調製した。混合液は、t-BuOH：CH3CN＝1：1の混合割合である。焼成後の金属チタン板を、本色素溶液に40℃にて14時間浸漬し、光電極材料を得た。
【０２７７】
得られた光電極材料を2個用意し、光電極同士が接触しないよう、図5及び6に示すようにハイミラン（三井・デュポン  ポリケミカル製）を用いて基板の裏側から繋ぎ合わせた。
【０２７８】
表面処理した金属チタンに精密グラインダー（サンハヤト、AC-D12）を用いて研磨処理をすることで集電部を設けた。
【０２７９】
（3）対極板の作製
対極としては、FTO蒸着ガラス板（旭硝子製）を溶剤にてアセトン、エタノールにて洗浄、乾燥させた後、反射防止コーティング（大正光学製）した後に白金を電子ビーム蒸着にて1nm蒸着した。
上記対極板を20mmx50mmに切断し、FTO膜及び白金を亜鉛粉末（和光純薬工業製）及び塩酸（和光純薬工業製）にて剥離し、絶縁処理した。ターミナル部位としては、特殊ハンダ  セラソルザ＃186（黒田テクノ製）にてコーティングした。
【０２８０】
（4）色素増感型太陽電池モジュールの作製
光電極の中央付近に、アクリル系ＵＶ硬化樹脂TB3035B（スリーボンド製、封止材）を塗布して対極板を設置し、コンベア型UV照射装置（ウシオ電機製、VB-15201BY-A）を用いて積算強度40kJ／m2で封止剤を硬化させ、セル間で電解液が繋がらないように分割した。
【０２８１】
また、この処理を行わないセルも作製し、比較試験を行った。
【０２８２】
0.006M I2（ヨウ素）、0.02M LiI（ヨウ化リチウム）、0.72M DMPII、1.0M TBPをアセトニトリル中（和光純薬製工業（株）製）に溶解させて、電解液を調製した。調製した電解液を、光電極と対極との隙間に入れた（電解質層）。
【０２８３】
次いで、アクリル系ＵＶ硬化樹脂TB3035Bを用いて、両極間を封止し、コンベア型UV照射装置を用いて積算強度40kJ／m2で封止剤を硬化させた。その後、各セルを銅線で直列に接続し、色素増感型太陽電池の簡易的なモジュールを作製した。
【０２８４】
（5）評価結果
色素増感太陽電池モジュールにおける各セルの分割の有無について、光電変換効率の比較を行った結果を表-3に示した。表-3に示したように、セルを分割有無に係わらず、両者の変換効率は同じであることから、モジュールを作製する際に電解液をセル毎にする必要はないことがわかった。
【０２８５】
【表３】
2018060972.tif 000005
【０２８６】
実施例４
（1）陽極酸化処理したチタン材料の作製
金属チタン板（チタン材料、光電極基板）側面に、フライス盤（VHR-SD,静岡鐵工所製）による
加工による平滑化処理を実施し、トリクロロエチレンを用いて脱脂処理した後、窒化炉（NVF-600-PC、中日本炉工業製）を使用して、脱脂処理した金属チタン板の表面にチタン窒化物を形成した。
【０２８７】
先ず、窒化炉内に設置した平板状のカーボン材により、金属チタン板を挟んだ。次いで、酸素を取り除くために窒化炉を1Pa以下まで減圧処理した後、窒化炉に99.99%以上の高純度の窒素ガスを導入して0.1MPa（大気圧）まで復圧させた。次いで、窒化炉を2時間かけて950℃まで昇温した。次いで、この950℃の窒化炉において、1時間加熱処理を行い、金属チタン板の表面にチタン窒化物を形成した。
【０２８８】
表面にチタン窒化物を形成させた金属チタン板を、1.5M硫酸（和光純薬製工業（株）製）、0.05Mリン酸（和光純薬製工業(株)製）、0.3M過酸化水素（和光純薬製工業（株）製）にて電流密度4A／dm2にて30分間陽極酸化処理を実施した。アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成させた。
【０２８９】
（2）光電極の作製
上記表面処理した25mm×50mm×2mmの金属チタン板を光電極として用いて、色素増感型太陽電池を作製した。先ず、上記表面処理した金属チタン板を溶剤であるエタノールにて洗浄、乾燥させた。次に、UVオゾンクリーナー  UV253S（フィルジェン（株）製）内にて酸素フロー（0.05 MPa,5分間）実施後紫外線照射を30分間実施、更に窒素フロー（0.2 MPa,7.5 min）実施した。
【０２９０】
その後、150mMの塩化アルミニウムAlCl3（和光純薬工業製）水溶液に室温で2分間浸漬、乾燥後450℃で15分間焼成する工程を2回繰り返した。次に、10mMの塩化ニオブNbCl5（和光純薬工業製） 水溶液に70℃で30分間浸漬、乾燥後、450℃にて15分間焼成する2回繰り返した後、120mMの四塩化チタンTiCl4（和光純薬工業製）水溶液に70℃で30分間浸漬、乾燥後、450℃にて15分間焼成する工程を2回繰り返したことにて、下層に酸化アルミニウム、中間層に酸化ニオブ、上層に酸化チタンのブロック層をチタン材料上に形成させた。
【０２９１】
本処理をした上記表面処理材において、フライス加工（平滑化処理）した面（幅2mm×長さ50mm）に、酸化チタン材料（PST-18NR、日揮触媒化成製）を、塗布面積が0.8cm2（2mm×40 mm）になるように、スキージ法にて塗布し450℃で15分間焼成した。これを膜厚15μmとなるよう5回コーティングした（半導体層）後、450℃で１時間焼成した。更にUVオゾンクリーナー  UV253S（フィルジェン(株)製）内にて酸素フロー（0.05 MPa,5分間）実施後紫外線照射を30分間実施、更に窒素フロー（0.2 MPa,7.5 min）実施した。
【０２９２】
次いで、得られた光電極と、絶縁材であるスライドガラスを交互に配置し、両端にチタン材にて挟み込んで夫々の材料をハイミラン（三井・デュポン  ポリケミカル製）にて熱圧着した。このとき、光電極の使用数は2枚とした。
【０２９３】
得られた光電極を、ルテニウム系色素のN719を0.45 mM（Solaronix製、色素増感剤）とルテニウム系色素のN749を0.15 mM（Solaronix製、色素増感剤）を、tert-ブタノール（t-BuOH）（和光純薬製工業(株)製）及びアセトニトリル（CH3CN）（和光純薬工業(株)製）を含む混合溶液に希釈し、色素溶液を調製した。混合液は、t-BuOH：CH3CN＝1：1の混合割合である。
【０２９４】
焼成後の金属チタン板を、本色素溶液に40℃にて14時間浸漬し、光電極材料を得た。
【０２９５】
（3）対極板の作製
対極としては、FTO(Fluorine Tin Oxide)蒸着ガラス板（旭硝子製）を溶剤にてアセトン、エタノールにて洗浄、乾燥させた後、反射防止コーティング（大正光学製）した後に白金を電子ビーム蒸着にて1nm蒸着した。
【０２９６】
上記対極板を20mmx50mmに切断し、光電極に対向する部分にポリイミドテープを貼り、よくこすり付けてマスキングした後、非マスキング面のFTO膜及び白金を亜鉛粉末（和光純薬工業製）及び塩酸（和光純薬工業製）にて剥離し、絶縁処理した。
【０２９７】
次いで、精密グラインダー（サンハヤト、AC-D12）を用いてガラス板に穴を開け、電解液注入孔を設けた。ターミナル部位としては、特殊ハンダ  セラソルザ＃186（黒田テクノ製）にてコーティングした。
【０２９８】
（4）色素増感型太陽電池モジュールの作製
モジュール外枠のチタン部分に、アクリル系ＵＶ硬化樹脂TB3035B（スリーボンド製、封止材）を塗布して対極板を設置し、コンベア型UV照射装置（ウシオ電機製、VB-15201BY-A）を用いて積算強度40kJ／m2で封止剤を硬化させ、光電極と対極を接着した。
【０２９９】
0.006 M I2（ヨウ素）、0.02 M LiI（ヨウ化リチウム）、0.72 M DMPII、1.0M TBPをアセトニトリル中（和光純薬製工業（株）製）に溶解させて、電解液を調製した。調製した電解液を、電解液注入孔からセル内に入れた（電解質層）。
【０３００】
次いで、アクリル系UV硬化樹脂TB3035Bを用いて電解液注入孔を塞ぎ、その上にカバーガラスを接着して封止した。
【０３０１】
その後、各セルを銅線で直列に接続し、2直列の色素増感型太陽電池モジュールを作製した。
【０３０２】
（5）評価結果
得られた2直列色素増感太陽電池モジュールの光電変換効率の比較を行った結果を表−４に示した。
【０３０３】
【表４】
2018060972.tif 000006
【符号の説明】
【０３０４】
1. 表面処理されたチタン材
2. 多孔質酸化チタン／色素増感剤
3. 絶縁材
4. ガラス基板
5. 透明導電膜
6. 電気化学的還元触媒層 
7. 電解質
8. 電解質注入孔
9. 封止剤
10. 接続配線
11. 外部接続配線
12. 外枠
13. スペーサー
14.反射防止膜
【図１】
2018060972.tif 000007
【図２】
2018060972.tif 000008
【図３】
2018060972.tif 000009
【図４】
2018060972.tif 000010
【図５】
2018060972.tif 000011
【図６】
2018060972.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月20日(2017.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電極と対極とが電解質層を介してT字型に対向配置された色素増感型太陽電池モジュールであって、
（1）チタン材料の断面上に色素増感剤を含有する多孔質酸化チタン層が形成された光電極が2個以上で配列されており、
前記光電極は、i）厚さ0.1〜5mmのチタン材料基板から切断した厚さ0.1〜5mmのチタン材料基板で形成される光電極基板の切断面に、多孔質酸化チタン層を細長い形状で形成すると共に、ii）チタン材料基板と絶縁材とを一体化する、との構成を備えており、
（2）前記光電極間に絶縁材が配置されており、
（3）対極は、透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルム上に、電気化学的触媒層がコーティングされており、
前記対極は、透明導電性ガラス又は透明導電性フィルム上に電気化学的触媒層がコーティングされたものを、前記2個以上の光電極と絶縁材とが一体化させたものの前記切断面の上部にT字型に設置されており、
（4）前記透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルムは、前記絶縁材に対向する面において、電気化学的触媒層と共に当該透明導電膜がエッチングにより除去されて、絶縁されており、
（5）前記光電極と対極とは、電気的に接続されており、
（6）前記光電極及び対極には、外部に電気を取り出すための接続部が設けられている、
ことを特徴とする色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記2個以上で配列された光電極と対極との間で、同じ電解質層が使用されている、
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モジュール。
【請求項３】
前記光電極と対極との電気的な接続は、前記対極と電解質層を介してT字型に対向配置される側以外の5面のうちの、少なくとも1面から配線されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項４】
光電極を構成するチタン材料は、厚さが0.1mm〜5mmのチタン材料から切断した後、当該切断面が平滑化処理されている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記チタン材料が、金属チタン、チタン合金、表面処理された金属チタン及び表面処理されたチタン合金からなる群から選ばれる少なくとも一つの材料である、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記表面処理された金属チタン又は表面処理されたチタン合金において、対極と電解質層を介してT字型に対向配置される側以外の5面のうちの、少なくとも1面で表面処理層が除去されており、当該面から配線されている、
ことを特徴とする請求項５記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記光電極は、チタン材料の対極と対向配置される側に、ブロック層が設けられ、更に当該ブロック層上に色素増感剤を含有する多孔質酸化チタン層が形成されており、
前記ブロック層は、酸化チタンの層、酸化アルミニウムの層、酸化ケイ素の層、酸化ジルコニウムの層、チタン酸ストロンチウムの層、酸化マグネシウムの層及び酸化ニオブの層からなる群から選ばれる少なくともの２つの層で構成され、必ず酸化アルミニウムの層を含んでいる、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記ブロック層は、酸化チタンの層、酸化アルミニウムの層及び酸化ニオブの層からなる群から選ばれる少なくともの２つの層で構成される、
ことを特徴とする請求項７記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記多孔質酸化チタン層の形状は、長方形である、
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記電気化学的還元触媒層は、白金触媒層である、
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項１１】
前記対極に、前記電解質層を構成する電解液の注入孔が設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項１２】
前記光電極と絶縁材が一体化させたものの外周に、電解質層を構成する電解液の成分に耐久性がある材料から構成される外枠が設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項１３】
前記電解質層を構成する電解液の成分に耐久性のある外枠の材料は、チタン、チタン合金、フッ素樹脂、及びガラスからなる群から選ばれる少なくとも一つの材料である、
ことを特徴とする請求項１２に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項１４】
前記外枠の少なくとも対極側の面は、平滑化処理されている、
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項１５】
前記対極と反対側の面に、絶縁材を介して、前記電解質層を構成する電解液の成分に耐久性がある材料から構成される底部が、外枠として設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項１６】
前記対極の透明導電性ガラス又は透明導電性フィルムは、反射防止膜加工されている、
ことを特徴とすることを請求項１〜１５のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項１７】
前記対極は、透明導電性ガラス又は透明導電性フィルムの光照射面に、更に反射防止フィルムが設けられている、
ことを請求項１〜１５のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項１８】
前記外枠と対極との界面は、電解質層を構成する電解液の成分に耐久性がある材料で封止されている、
ことを特徴とする請求項１４に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項１９】
前記外枠と対極との界面を封止する材料は、アクリル系UV硬化樹脂、アイオノマー系樹脂フィルム、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ホットメルト系樹脂、シリコーン系エラストマー及びブチルゴム系エラストマーからなる群から選ばれる少なくとも1種類の材料である、
ことを特徴とする請求項１８に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項２０】
前記対極側に、更に集光装置が配置されている、
ことを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項２１】
更に冷却装置が配置されている、
ことを特徴とする請求項２０に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュールの製造方法であって、
色素増感型太陽電池モジュールは、光電極と対極との間にスペーサーを介して、T字型に対向配置させて、光電極及び対極間に電解質層を封入することで製造され、
前記光電極のチタン材料は、以下の表面処理方法：
（1）金属チタン材料又はチタン合金材料の表面にチタン窒化物を形成する工程、及び
（2）工程（1）で得られた、表面にチタン窒化物が形成された金属チタン材料又はチタン合金材料を、チタンに対してエッチング作用を有する電解液を用いて、火花放電発生電圧以上にて陽極酸化を行い、アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成する工程
により製造されることを特徴とする、色素増感型太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２３】
請求項１〜２１のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュールの製造方法であって、
色素増感型太陽電池モジュールは、光電極と対極との間にスペーサーを介して、T字型に対向配置させて、光電極及び対極間に電解質層を封入することで製造され、
前記光電極のチタン材料は、以下の表面処理方法：
（1）金属チタン材料又はチタン合金材料の表面にチタン窒化物を形成する工程、
（2）工程（1）で得られた、表面にチタン窒化物が形成された金属チタン材料又はチタン合金材料を、チタンに対してエッチング作用を有しない電解液中で、陽極酸化を行う工程、及び
（3）工程（2）で得られた、陽極酸化処理を施した金属チタン材料又はチタン合金材料を、酸化性雰囲気中で加熱処理を行い、アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成する工程
により製造されることを特徴とする、色素増感型太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２４】
前記チタン窒化物を形成する工程は、PVD処理、CVD処理、溶射処理、アンモニアガス雰囲気下での加熱処理及び窒素ガス雰囲気下での加熱処理からなる群から選択された１種の処理方法により行うものである、
ことを特徴とする請求項２２又は２３記載の色素増感型太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２５】
前記窒素ガス雰囲気下での加熱処理は、酸素トラップ剤の存在下で実施するものである、
ことを特徴とする請求項２４記載の色素増感型太陽電池モジュールの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
項２．
前記2個以上で配列された光電極と対極との間で、同じ電解質層が使用されている、ことを特徴とする前記項１に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９８】
（3）電解質層
色素増感型太陽電池モジュールでは、2個以上で配列された光電極と対極との間で、同じ電解質層が使用されていることが好ましい。