(57)【要約】【課題】基板として、例えば合成樹脂などの高温に弱い材料を用いることができる色素増感太陽電池におけるバッファ層の形成方法を提供する。【解決手段】透明電極と、対向電極と、これら両電極間に配置される電解質層と、両電極間で且つ透明電極側に配置される光触媒膜とを具備する色素増感太陽電池における上記透明電極と光触媒膜との間に配置されるバッファ層５の形成方法であって、回転台２により回転される透明電極１の表面に、アルコール溶液に金属アルコキシドを０．０３〜５質量％含ませてなる混合溶液を供給してスピンコート法により塗布した後に、レーザ光の照射により焼結させることによりバッファ層を形成する方法である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極と、対向電極と、これら両電極間に配置される電解質層と、両電極間で且つ透明電極側に配置される光触媒膜とを具備する色素増感太陽電池における上記透明電極と光触媒膜との間に配置されるバッファ層の形成方法であって、
回転される透明電極の表面に、アルコール溶液に金属アルコキシドを０．０３〜５質量％含ませてなる混合溶液を供給してスピンコート法により塗布するとともに、または塗布した後に、レーザ光の照射により焼結させることによりバッファ層を形成することを特徴とする色素増感太陽電池におけるバッファ層の形成方法。
【請求項２】
透明電極に気体を吹き付け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におけるバッファ層の形成方法。
【請求項３】
透明電極と、対向電極と、これら両電極間に配置される電解質層と、両電極間で且つ透明電極側に配置される光触媒膜とを具備する色素増感太陽電池における上記透明電極と光触媒膜との間に配置されるバッファ層の形成方法であって、
回転される透明電極の表面に、アルコール溶液に金属アルコキシドを０．０３〜５質量％含ませてなる混合溶液を静電スプレー法またはスプレー法により塗布するとともに、または塗布した後に、レーザ光の照射により焼結させることによりバッファ層を形成することを特徴とする色素増感太陽電池におけるバッファ層の形成方法。
【請求項４】
アルコール溶液に金属アルコキシドを０．０３〜５質量％含ませてなる混合溶液を透明電極の表面に塗布する際に、またはその塗布膜にレーザ光を照射して焼結する際に、還元ガスの雰囲気下にすることを特徴とする請求項１または３に記載の色素増感太陽電池におけるバッファ層の形成方法。
【請求項５】
レーザ光の照射時に水を噴霧することを特徴とする請求項１、３および４のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池におけるバッファ層の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感太陽電池におけるバッファ層の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、色素増感型太陽電池は、ガラス板などの透明基板上に透明導電膜が形成されてなる透明電極と、同様に透明基板の表面に透明導電膜が形成されてなる対向電極と、これら両電極間に配置されるヨウ素系の電解質層と、上記両電極間で且つ上記透明電極の表面に配置される光触媒膜とから構成され、且つこの光触媒膜としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）などの金属酸化物を形成した後、ルテニウムなどの光増感色素を染色したものが知られている。
【０００３】
そして、この構成によると、透明電極と電解質層とが接触していることから、電解質に液体を用いた場合には、透明電極から電解質層に電子が漏れ出してしまい、逆電流が発生して発電効率が低下するという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するものとして、透明電極と光触媒膜（金属酸化物）との間に酸化チタン、酸化亜鉛などの半導体からなる緻密な膜、所謂バッファ層を形成することで、上記逆電流を防止する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３１１１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１の構成によると、半導体膜を形成する際に、５００℃程度の高温で焼結させる必要があるため、透明電極の基板として軽量で且つ安価な合成樹脂を用いることができないという問題があった。
【０００７】
なお、低温でバッファ層を形成する方法も開示されているが、スパッタ法や真空蒸着を用いているため、装置が大掛かりで高価なものになるという問題があった。
そこで、本発明は、基板として、例えば合成樹脂などの高温に弱い材料を用いることができる色素増感太陽電池におけるバッファ層の形成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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の色素増感太陽電池におけるバッファ層の形成方法は、透明電極と、対向電極と、これら両電極間に配置される電解質層と、両電極間で且つ透明電極側に配置される光触媒膜とを具備する色素増感太陽電池における上記透明電極と光触媒膜との間に配置されるバッファ層の形成方法であって、
回転される透明電極の表面に、アルコール溶液に金属アルコキシドを０．０３〜５質量％含ませてなる混合溶液を供給してスピンコート法により塗布するとともに、または塗布した後に、レーザ光の照射により焼結させることによりバッファ層を形成する方法であり、
また上記形成方法において、透明電極に気体を吹き付ける方法である。
【０００９】
また、本発明の他の色素増感太陽電池におけるバッファ層の形成方法は、透明電極と、対向電極と、これら両電極間に配置される電解質層と、両電極間で且つ透明電極側に配置される光触媒膜とを具備する色素増感太陽電池における上記透明電極と光触媒膜との間に配置されるバッファ層の形成方法であって、
回転される透明電極の表面に、アルコール溶液に金属アルコキシドを０．０３〜５質量％含ませてなる混合溶液を静電スプレー法またはスプレー法により塗布するとともに、または塗布した後に、レーザ光の照射により焼結させることによりバッファ層を形成する方法である。
【００１０】
また、上記各色素増感太陽電池におけるバッファ層の形成方法において、アルコール溶液に金属アルコキシドを０．０３〜５質量％含ませてなる混合溶液を透明電極の表面に塗布する際に、またはその塗布膜にレーザ光を照射して焼結する際に、還元ガスの雰囲気下にする方法である。
【００１１】
さらに、上記各色素増感太陽電池におけるバッファ層の形成方法において、レーザ光の照射時に水を噴霧する方法である。
【発明の効果】
【００１２】
上記バッファ層の形成方法によると、バッファ層を透明電極に形成する際に、アルコール溶液に金属アルコキシドを０．０３〜５質量％含ませてなる混合溶液を透明電極の表面に塗布するとともに、または塗布した後、この塗布膜にレーザ光を照射して瞬時に焼結させるようにしたので、つまり電極全体を加熱する必要がないため、透明電極の基板材料として、合成樹脂などの耐熱性の低い材料を用いることができ、したがって太陽電池そのものの軽量化および低価格化を図ることができ、しかも基板全体を加熱する必要がないので大掛かりな加熱装置を必要としないので、製造設備コストの低減化をも図ることができる。
【００１３】
また、アルコール溶液に金属アルコキシドを０．０３〜５質量％含ませてなる混合溶液を透明電極の表面に塗布する際に、またはその塗布膜にレーザ光を照射して焼結する際に、還元ガスの雰囲気下で行うことにより、バッファ層の電気的特性（導電性）がよくなり発電効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る色素増感太陽電池の基本構成を示す断面図である。
【図２】同実施の形態１に係るバッファ層の形成方法の実施例を説明する側面図である。
【図３】同実施の形態１に係る色素増感太陽電池の製造方法を説明する概略断面図である。
【図４】同実施の形態１に係るバッファ層の形成方法の実施例を説明する側面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るバッファ層の形成方法を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態１に係る色素増感太陽電池におけるバッファ層の形成方法を、図面に基づき説明する。
まず、本実施の形態１に係る色素増感太陽電池の概略構成を図１に基づき説明する。
【００１６】
この色素増感太陽電池は、図１に示すように、負極としての透明電極１と、正極としての対向電極２と、これら両電極１，２間に配置される電解質層３と、両電極１，２間で且つ透明電極１側に配置される光触媒膜（光触媒層でもある）４とが具備され、さらに上記透明電極１と光触媒膜４との間に、酸化チタン、酸化亜鉛などからなる厚さ数ｎｍ〜数十ｎｍ程度のバッファ層５が設けられて、電子の逆流が防止されている。
【００１７】
上記透明電極１は、透明基板１１およびこの透明基板１１の表面に形成（配置）された透明導電膜１２から構成されており、また対向電極２は、透明基板２１およびこの透明基板２１の表面に形成（配置）された透明導電膜２２から構成されている。
【００１８】
上記各透明基板１１，２１としては、合成樹脂板、ガラス板などが適宜使用されるが、軽量化および低価格化の点で、ポリエチレン・ナフタレート（ＰＥＮ）フィルムなどの熱可塑性樹脂が好ましい。なお、ポリエチレン・ナフタレートの他に、ポリエチレン・テレフタレート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィンなどを使用することもできる。
【００１９】
また、透明導電膜１２，２２として、好ましくは、スズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）が使用され、この他に、フッ素添加酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの導電性金属酸化物を含む薄膜を使用することができる。
【００２０】
上記電解質層３としては、例えばヨウ素系電解液が使用される。具体的には、ヨウ素、ヨウ化物イオン、ターシャリーブチルピリジンなどの電解質成分が、エチレンカーボネートやメトキシアセトニトリルなどの有機溶媒に溶解されたものが用いられる。なお、電解質層３は、電解液に限られるものではなく、固体電解質であってもよい。
【００２１】
上記固体電解質としては、例えば、ＤＭＰＩｍＩ（ジメチルプロピルイミダゾリウムヨウ化物）が例示され、このほか、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣｓＩ、ＣａＩ２などの金属ヨウ化物、テトラアルキルアンモニウムヨーダイドなど４級アンモニウム化合物のヨウ素塩などのヨウ化物とＩ２とを組み合わせたもの、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＣｓＢｒ、ＣａＢｒ２などの金属臭化物、およびテトラアルキルアンモニウムブロマイドなど４級アンモニウム化合物の臭素塩などの臭化物とＢｒ２とを組み合わせたものなどを適宜使用することができる。
【００２２】
上記光触媒膜４は、光増感色素４２が吸着された酸化物半導体層４１により形成されており、その製造に際しては、光触媒微粒子である酸化物半導体を含むペーストを透明電極１の表面に塗布し、乾燥させた後、光増感色素を酸化物半導体に吸着させることにより得られる。
【００２３】
また、上記酸化物半導体としては、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）などの金属酸化物が用いられ、光増感色素としては、ビピリジン構造若しくはターピリジン構造を含む配位子を有するルテニウム錯体や鉄錯体、ポルフィリン系やフタロシアニン系の金属錯体、またはエオシン、ローダミン、メロシアニン、クマリンなどの有機色素などが用いられる。
【００２４】
さらに、上記対向電極２としては、透明基板２１の表面に透明導電膜２２を形成したものとして説明したが、アルミニウム、銅、スズなどの金属シートを用いることもできる。この他、アルミニウム、銅、スズなどの金属またはカーボン製のメッシュ状電極にゲル状固体電解質を保持させることにより当該対向電極を構成してもよく、また、透明基板２１の片面に且つ導電性接着剤層でもって当該透明基板２１を覆うように形成し、接着剤層を介して、別途形成されたブラシ状カーボンナノチューブ群を当該透明基板２１側に転写することで、対向電極２を構成してもよい。
【００２５】
ここで、上記透明電極１の表面に、バッファ層５を形成する方法について説明する。
図２に示すように、まず、透明電極１を例えば電動機５１により回転される回転台５２上に載置した後、電動機５１により回転台５２を回転させて、当該透明電極１を水平面内で所定の回転速度でもって回転させる。次に、回転されている透明電極１の表面（正確には、透明導電膜の表面）の中心部に、アルコール溶液に金属アルコキシドを０．０３〜５質量％含ませてなる混合溶液を液供給ノズル５３から供給してスピンコート法により塗布して薄い膜（以下、塗布膜という）を形成する。この透明電極１の回転速度は、５０〜５０００ｒｐｍの範囲にされるとともに、回転時間については５〜３００秒の範囲で行われる。
【００２６】
そして、塗布膜の形成後に、レーザ光を照射し透明電極１の表面に焼結させて、バッファ層５を形成する。
このように、バッファ層５を形成する際に、レーザ光を用いて瞬時に焼結を行うので、透明電極１が全体的に高温になるのが防止される。すなわち、基板全体が加熱されることがないので、耐熱性が低い材料、例えば合成樹脂（所謂、プラスチック）を用いることができる。
【００２７】
次に、上記透明電極１の表面に、すなわちバッファ層５の表面に光導電膜４を形成する方法について説明しておく。
すなわち、光触媒微粒子である酸化チタンをその前駆体である金属アルコキシド（チタンアルコキシドである）溶液に混合してなる混合溶液を、バッファ層５の表面に均一にスプレーにより塗布した後、この塗布膜にレーザ光を照射し（つまり、塗布面側から照射し）焼結させて酸化物半導体層４１を形成する。そして、この酸化物半導体層４１を光増感色素４２を含む浸漬液に浸し、同色素を吸着させた後、乾燥させる。この後、さらに焼成を行うのが好ましい。なお、光増感色素としては、例えばビピリジン構造、ターピリジン構造などを含む配位子を有するルテニウム錯体や鉄錯体、ポルフィリン系やフタロシアニン系の金属錯体、さらにはエオシン、ローダミン、メロシアニン、クマリンなどの有機色素を用いることができる。
【００２８】
上記の説明では、光触媒微粒子である酸化チタンとその前駆体の混合溶液としたが、その他、光触媒微粒子と溶媒（例えば、アルコール溶液）、増粘剤などからなるもの、また、光触媒微粒子と低級アルコールと、少量の水とからなるものでもよく、さらに光触媒微粒子と、ポリエチレングリコール、蒸留水または酸性水溶液とからなるものであってもよい。
【００２９】
なお、光導電膜４の形成に際しても、レーザ光を用いて瞬時に焼結を行うので、バッファ層の形成時と同様に、透明電極１が全体的に高温になるのが防止される。
ここで、上記色素増感太陽電池の概略組立作業を図３に基づき説明すると、まず上述したように、透明電極１の表面にアルコール溶液に金属アルコキシドを０．０３〜５質量％含ませてなる混合溶液をスピンコート法により供給し塗布した後、レーザ光により焼結させてバッファ層５を形成し、次にこのバッファ層５が形成された透明電極１のバッファ層５側表面に光触媒膜４を同様に形成し、さらにこの光触媒膜４が形成された透明電極１と対向電極２とを位置合わせした後、両電極１，２間を熱融着フィルムなどの封止材６により密封し、そして透明電極１または対向電極２に予め設けておいた孔や隙間から、液体の電解質を両電極１，２間に注入することにより、電解質層３を設ければよい。
【００３０】
なお、固体電解質を用いる場合には、両電極１，２間に光触媒膜４および電解質層３が挟まれるように重ね合わせた後、その周縁部同士を加熱し接着すればよい。また、この加熱は、金型で行ってもよく、プラズマ（波長の長いもの）、マイクロ波、可視光（６００ｎｍ以上）や赤外線などのエネルギービームの照射により行ってもよい。
【００３１】
さらに、上記の説明においては、透明電極の表面に塗布膜を形成した後に、レーザ光を照射するようにしたが、混合溶液を塗布しながらレーザ光を照射してもよい。
上述したバッファ層の形成方法によると、バッファ層を透明電極の表面に形成する際に、アルコール溶液に金属アルコキシドを０．０３〜５質量％含ませてなる混合溶液を透明電極の表面に塗布した後、または塗付するとともに、この塗布膜にレーザ光を照射して瞬時に焼結させるようにしたので、つまり電極全体を加熱する必要がないため、透明電極の基板材料として、合成樹脂などの耐熱性の低い材料を用いることができ、したがって太陽電池そのものの軽量化および低価格化を図ることができ、しかも基板全体を加熱する必要がないので大掛かりな加熱装置を必要としないので、製造設備コストの低減化をも図ることができる。
［実施例１］
以下、上記実施の形態１をより具体的に示した実施例１に係る色素増感太陽電池におけるバッファ層の形成方法について説明する。
【００３２】
本実施例１では、まず、市販のＰＥＮ−ＩＴＯフィルムに、アルコール溶液に金属アルコキシドを含ませてなる混合溶液を、スピンコート法により所定の膜厚でもって塗布した。
【００３３】
この塗布すべき混合溶液（以下、塗布溶液ともいう）としては、チタン（ＩＶ）イソプロポキシド（ＴＴＩＰ）０．２０ｇをプロパノール３７．５０ｇに溶解させたものである。
【００３４】
また、スピンコートの回転については、初速が５００ｒｐｍで５分間とし、終速が４０００ｒｐｍで６０秒間とすることで、膜厚が約５ｎｍの塗布膜を得た。そして、この塗布膜にレーザ光を照射して焼結を行うことにより、バッファ層を得た。
【００３５】
但し、塗布溶液については、これらに限定されるものではなく、例えばチタンテトラエトキシドや、四塩化チタン、水酸化チタンなどを使用することができる。
また、金属アルコキシドにおける金属種についても、酸化チタンに限定されるものではなく、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化タングステンなどを使用することができる。
【００３６】
さらに、金属アルコキシドを溶解させるアルコールについても、プロパノールに限定されるものでもなく、ｔ−ブチルアルコール、エトキシエタノールやエタノールなどを使用することができる。
【００３７】
また、上記混合溶液は大気中で放置すると自然に加水分解が進むので、安定した性能を保つため、加水分解を抑制する目的でジエタノールアミンやアセチルアセトンなどを加えてもよい。
【００３８】
ここで、用いられるレーザ光について説明する。
このレーザ光としては、可視光域〜近赤外域（７００ｎｍ〜１１００ｎｍ）のものが用いられ、具体的にはＮｄ：ＹＡＧレーザ（１０６４ｎｍ）やＮｄ：ＹＶＯ４レーザ（１０６４ｎｍ）、またはＴｉ：サファイアレーザ（６５０−１１００ｎｍ）、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦレーザ（７８０−１０１０ｎｍ）、アレキサンドライトレーザ（７００−８２０ｎｍ）のような波長可変レーザを適用することができる。
【００３９】
なお、上記レーザ光の照射装置（図示せず）にはガルバノスキャナが備えられており、レーザ照射位置を自由に変更し得るものである。
［実施例２］
次に、実施例２に係る色素増感太陽電池におけるバッファ層の形成方法について説明する。
【００４０】
本実施例２に係るバッファ層の形成方法は、上述した実施例１と同様のスピンコート法を用いた上に、図４に示すように、気体供給ノズル５４から透明電極１の表面に気体としてエアを吹き付けるようにしたものである。具体的には、回転中心からその周縁部に順次移動しながらエアが吹き付けられる。このエアの吹き付けにより、透明電極１の周辺部に塗布液が溜まるのを防止できるとともに透明電極表面が粗いもの（特に、合成樹脂板）であっても、混合溶液を薄く且つ均一に塗布できるため、全体に亘って均一で且つ厚みの薄いバッファ層５を形成することができる。なお、上記気体はエアに限らず、塗布する混合溶液と反応しないものであればよい。
【００４１】
そして、この塗布膜に、レーザ光を照射して金属アルコキシドを焼結させて、バッファ層を形成すればよい。
上述した実施例の方法にてバッファ層を形成したものを用いて、膜厚が数μｍ程度の６ｍｍ角の色素増感太陽電池を作製すると、ＡＭが１．５、１００ｍＷ／ｃｍ２の標準光源照射により電力変換効率を計測した結果、バッファ層を形成しない場合には、電流密度が５．６４ｍＡ／ｃｍ２、開放電圧が０．７１Ｖ、フィルファクタが０．６９、変換効率が２．７７％であったのに対して、バッファ層を付加し且つレーザ光を照射しない場合には、電流密度は７．１８ｍＡ／ｃｍ２、開放電圧は０．７４Ｖ、フィルファクタは０．６０、変換効率は３．２３％であり、バッファ層を付加し且つレーザ光を照射した場合には、電流密度は７．８２ｍＡ／ｃｍ２、開放電圧は０．７５Ｖ、フィルファクタは０．６９、変換効率は３．９３％であった。
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２に係る色素増感太陽電池におけるバッファ層の形成方法を図５に基づき説明する。
【００４２】
上述した実施の形態１に係るバッファ層の形成方法においては、混合溶液を透明電極の表面に塗布する際に、スピンコート法を用いたのに対して、本実施の形態２に係るバッファ層の形成方法では、静電スプレー法を用いたものであり、したがって、実施の形態１と同一の構成部材については、同一の部材番号を付して簡単に説明する。
【００４３】
すなわち、この静電スプレー法は、図５に示すように、透明電極１に向かって溶液を噴霧する噴霧ノズル６１の中心に針状電極６２を配置するとともに、この針状電極６２と透明電極１を載置する印加用電極６３との間に所定電圧の直流電源６４を接続し、噴霧時に、針状電極６２側に正の電圧を印加することにより、噴霧液を帯電させて負の印加用電極６３上に配置された透明電極１の表面に噴霧して付着させる方法である。なお、上記透明電極１は、平面移動装置６５上に載置されて、任意の位置に移動し得るように構成されている。
【００４４】
なお、本実施の形態２では、市販のＰＥＮ−ＩＴＯフィルムに、アルコール溶液に金属アルコキシドを含ませてなる混合溶液を静電スプレー法により所定の膜厚でもって塗布し、またこの塗布すべき混合溶液として、チタン（ＩＶ）イソプロポキシド（ＴＴＩＰ）０．０５ｇをプロパノール９９．９５ｇに溶解させたものが用いられる。
【００４５】
上記静電スプレー法による塗布条件としては、噴霧ノズルの種類、塗布溶液の粘度、霧化エアー圧、パターン幅、吐出量、吐出圧、ノズル移動速度、重ね幅、噴霧ノズルと透明電極との距離、印加電圧などが挙げられるが、これらの条件は、使用する機器によって異なるため、所望の膜厚が得られるように、適宜、塗布条件が選択される。
【００４６】
本実施の形態２では、例えば二流体噴霧ノズルを用い、霧化エアー圧を０．２ＭＰａ、吐出量を１０ｇ／ｍｉｎ、噴霧ノズルと透明電極との距離を２０ｃｍ、印加電圧を２０ｋＶ、ノズル移動速度を３００ｍ／ｍｉｎとした。
【００４７】
そして、噴霧スプレー法による塗布膜の形成後、レーザ光を照射して焼結を行い、厚さが６〜７ｎｍ程度のバッファ層５を得た。
上述した実施の形態２の形成方法にてバッファ層を形成したものを用いて、膜厚が数μｍ程度の６ｍｍ角の色素増感太陽電池を作製すると、ＡＭが１．５、１００ｍＷ／ｃｍ２の標準光源照射により電力変換効率を計測した結果、電流密度は７．２７ｍＡ／ｃｍ２、開放電圧は０．７６Ｖ、フィルファクタは０．７４、変換効率は３．９６％であった。なお、バッファ層を形成しない場合は、実施の形態１の実施例２で説明した通りである。
【００４８】
また、本実施の形態２においては、静電スプレー法を用いたが、静電気を用いない単なるスプレー法を用いて、混合溶液を塗布することもできる。
ところで、上記各実施の形態においては、バッファ層を形成する際に、透明電極の表面に混合溶液を塗布した後に、レーザ光を照射して焼結させるものとして説明したが、混合溶液を塗布しながらレーザ光を照射するようにしてもよい。このようにすることによって、溶液の塗布、乾燥、焼結を同時に行うことができ、また酸化チタンの結晶化も起こり易くなる。
【００４９】
なお、本実施の形態２に係るバッファ層の形成方法を簡単に説明すると、以下のようになる。
すなわち、このバッファ層の形成方法は、透明電極と、対向電極と、これら両電極間に配置される電解質層と、両電極間で且つ透明電極側に配置される光触媒膜とを具備する色素増感太陽電池における上記透明電極と光触媒膜との間に配置されるバッファ層の形成方法であって、
平面移動装置により任意の位置に移動し得る透明電極の表面に、アルコール溶液に金属アルコキシドを０．０３〜５質量％含ませてなる混合溶液をスプレー法または静電塗布法により塗布するとともに、または塗布した後に、レーザ光の照射により焼結させることによりバッファ層を形成する方法である。
【００５０】
なお、上記の説明では、透明電極を平面移動装置により任意の位置に移動し得る構成としたが、透明電極を電動機により回転される回転台の上に載置し、回転させるようにした構成であってもよい。
【００５１】
また、上記の方法において、レーザ光による焼結する際に、静電スプレー法により形成したバッファ層の表面に、異なる噴霧ノズルから水を噴霧するとともにこの噴霧された箇所にレーザ光を照射するようにしてもよい。
【００５２】
このバッファ層の形成方法によると、バッファ層を形成しない場合には、電流密度が６．６４ｍＡ／ｃｍ２、開放電圧が０．７１Ｖ、フィルファクタが０．６９、変換効率が２．７７％であったのに対して、電流密度は６．４５ｍＡ／ｃｍ２、開放電圧は０．７２Ｖ、フィルファクタは０．７２、変換効率は３．３４％であった。
【００５３】
このようにすることにより、光触媒微粒子とその前駆体（金属アルコキシド）からなる混合溶液の加水分解が促進され、バッファ層の結晶性が高まり、発電効率を向上させることができる。
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３に係る色素増感太陽電池におけるバッファ層の形成方法について説明する。
【００５４】
上述した各実施の形態に係るバッファ層の形成方法においては、混合溶液を透明電極の表面に塗布する際に、スピンコート法または静電スプレー法を用いるように説明したが、本実施の形態３に係るバッファ層の形成方法では、バッファ層の形成時つまり塗装時に、またはレーザ光による焼結時に、透明電極の表面に窒素ガス、アルゴンガスなど、バッファ層と反応しない還元ガスを吹き付けるか、またはその周囲を還元ガス雰囲気下に置くようにしたものである。
【００５５】
上述したように、混合溶液を塗布時に、還元ガス雰囲気下に置くようにしたので、通常バッファ層を大気中でレーザ焼結すると、酸化膜（例えば、ＴｉＯ２膜）となるが、還元ガス雰囲気下に置くことで、ＴｉＯやＴｉＯｘ膜のような組成膜が存在することで電気的特性（導電性）がよくなり、発電効率が向上する。なお、混合溶液の塗布後、還元ガス雰囲気下でレーザ焼結する場合でも同様である。
【００５６】
また、本実施の形態３では、市販のＰＥＮ−ＩＴＯフィルムに、アルコール溶液に金属アルコキシドを含ませてなる混合溶液を静電スプレー法により所定の膜厚でもって塗布し、またこの塗布すべき混合溶液として、チタン（ＩＶ）イソプロポキシド（ＴＴＩＰ）０．０３ｇをプロパノール９９．９５ｇに溶解させたものが用いられる。
【００５７】
この形成方法にて形成したバッファ層を用いて、膜厚が数μｍ程度の６ｍｍ角の色素増感太陽電池を作製すると、ＡＭが１．５、１００ｍＷ／ｃｍ２の標準光源照射により電力変換効率を計測した結果、電流密度は８．５１ｍＡ／ｃｍ２、開放電圧は０．７１Ｖ、フィルファクタは０．６６、変換効率は４．０３％であった。なお、バッファ層を形成しない場合は、実施の形態１の実施例２で説明した通りである。
【００５８】
また、本実施の形態３に係るバッファ層の形成方法を簡単に説明すると、以下のようになる。
すなわち、このバッファ層の形成方法は、透明電極と、対向電極と、これら両電極間に配置される電解質層と、両電極間で且つ透明電極側に配置される光触媒膜とを具備する色素増感太陽電池における上記透明電極と光触媒膜との間に配置されるバッファ層の形成方法であって、
平面移動装置により任意の位置に移動し得る透明電極の表面に、アルコール溶液に金属アルコキシドを０．０３〜５質量％含ませてなる混合溶液をスプレー法または静電塗布法により塗布するとともに、または塗布した後に、レーザ光の照射により焼結させることによりバッファ層を形成し、
さらに上記混合溶液を透明電極の表面に塗布する際に、またはその塗布膜にレーザ光を照射して焼結する際に、窒素ガスの雰囲気下に置くようにする方法である。
【００５９】
なお、上記の説明では、透明電極を平面移動装置により任意の位置に移動し得る構成としたが、透明電極を電動機により回転される回転台の上に載置し、回転させるようにした構成であってもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１      透明電極
２      対向電極
３      電解質層
４      光触媒膜
５      バッファ層
１１      透明基板
１２      透明電導膜
２１      透明基板
２２      透明電導膜
４１      酸化物半導体層
４２      光増感色素
５１      電動機
５２      回転台
５３      液供給ノズル
５４      気体供給ノズル
６１      噴霧ノズル
６２      針状電極
６３      印加用電極
６４      直流電源
【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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