(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストで、光電変換効率を向上させることが可能な色素増感型太陽電池、およびこれを用いた色素増感型太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】電極としての機能を備えた第１電極基材１１、上記第１電極基材上に形成され、色素増感剤が表面に坦持された金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層１２を有する酸化物半導体電極基板１と、第２電極基材２１上に形成された触媒層２２を有する対極基板２とが、上記多孔質層および上記触媒層が対向するように配置され、上記酸化物半導体電極基板および上記対極基板の間に酸化還元対を含む電解質層３が形成されており、上記第1電極基材または上記第２電極基材の少なくとも一方が透明性を有する基材である色素増感型太陽電池であって、上記触媒層が、絶縁性透明微粒子および導電性高分子化合物を含有する色素増感型太陽電池。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極としての機能を備えた第１電極基材、および前記第１電極基材上に形成され、色素増感剤が表面に坦持された金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層を有する酸化物半導体電極基板と、電極としての機能を備えた第２電極基材、および前記第２電極基材上に形成された触媒層を有する対極基板とが、前記多孔質層および前記触媒層が対向するように配置され、前記酸化物半導体電極基板および前記対極基板の間に酸化還元対を含む電解質層が形成されており、前記第1電極基材または前記第２電極基材の少なくとも一方が透明性を有する基材である色素増感型太陽電池であって、
前記触媒層が、絶縁性透明微粒子および導電性高分子化合物を含有するものであることを特徴とする色素増感型太陽電池。
【請求項２】
前記絶縁性透明微粒子が透明樹脂からな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。
【請求項３】
前記絶縁性透明微粒子の屈折率が、前記導電性高分子化合物の屈折率と異なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項４】
前記絶縁性透明微粒子の透明性が、前記導電性高分子化合物の透明性よりも高いことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項５】
少なくとも前記第２電極基材が透明性を有する基材であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項６】
電極としての機能を備えた第１電極基材、および前記第１電極基材上に形成され、色素増感剤が表面に坦持された金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層を有する酸化物半導体電極基板と、電極としての機能を備えた第２電極基材、および前記第２電極基材上に形成された触媒層を有する対極基板とが、前記多孔質層および前記触媒層が対向するように配置され、前記酸化物半導体電極基板および前記対極基板の間に酸化還元対を含む電解質層が形成されており、前記第1電極基材または前記第２電極基材の少なくとも一方が透明性を有する基材であり、かつ、前記触媒層が、絶縁性透明微粒子および導電性高分子化合物を含有するものである色素増感型太陽電池が複数個連結さ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低コストで、光電変換効率の高い高品質な色素増感型太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の増加が原因とされる地球温暖化等の環境問題が深刻となり、世界的にその対策が進められている。中でも環境に対する負荷が小さく、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に関する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は、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、および化合物半導体太陽電池などが既に実用化されているが、これらの太陽電池は製造コストが高い等の問題がある。そこで、環境負荷が小さく、かつ製造コストを削減できる太陽電池として、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】
図４は、一般的な色素増感型太陽電池の一例を示す概略断面図である。図４（ａ）に示すように、一般的な色素増感型太陽電池１００は、透明基材１１１ｂ、透明基材１１１ｂ上に形成された透明電極層１１１ａを有する第１電極基材１１１、および透明電極層１１１ａ上に形成され、色素増感剤が坦持された金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層１１２を有する酸化物半導体電極基板１１０と、電極としての機能を備えた第２電極基材１２１および第２電極基材１２１上に形成された触媒層１２２を有する対極基板１２０と、酸化物半導体電極基板１１０および対極基板１２０の間に、多孔質層１１２と接触するように形成された電解質層１３０と、色素増感型太陽電池１００を封止するためのシール剤１４０とを有するものである。そして、多孔質層１１２における金属酸化物半導体微粒子の表面に吸着した色素増感剤が、酸化物半導体電極基板１１０側から太陽光を受光することによって励起され、励起された電子が透明電極層１１１ａへ伝導し、外部回路を通じて第２電極基材１２１へ伝導される。その後、酸化還元対を介して色素増感剤の基底準位に電子が戻ることによって発電するものである。
【０００４】
なお、図４（ａ）においては、第１電極基材１１１が透明性を有し、酸化物半導体電極基板１１０側から太陽光を受光する、いわゆる‘順構造セル型’の色素増感型太陽電池を例に挙げて示しているが、色素増感型太陽電池としては、図４（ｂ）に例示するように、第２電極基材１２１が透明性を有し、対極基板１２０側から太陽光を受光する、いわゆる逆構造セル型'の構成を有するものも知られている。なお、図４（ｂ）においては、第２電極基材１２１が透明基材１２１ｂおよび透明基材１２１ｂ上に形成された透明電極層１２１ａを有するものであり、第１電極基材１１１は透明性を有さないものである。
また、図示はしないが、上記色素増感型太陽電池としては、上記第１電極基材および第２電極基材の両方が透明性を有する基材であり、上記酸化物半導体電極基板側および対極基板側のどちらからも太陽光を受光することが可能な構成を有するものもある。
【０００５】
ここで、上記対極基板に用いられる上記触媒層は、上記電解質層中の酸化還元対の酸化体を還元するための触媒として働くものであり、上記色素増感型太陽電池の発電効率を向上させるために形成されるものである。このような上記触媒層としては、一般的には白金蒸着膜が用いられている。しかしながら、白金は高価であり、蒸着膜を形成するための設備等が必要となることから、上記色素増感型太陽電池の製造コストが高くなるといった問題があった。また、上記白金蒸着膜の触媒層は耐久性が十分ではないといった問題もあった。
【０００６】
そこで、白金蒸着膜に代わる上記触媒層として、導電性高分子化合物からなる触媒層が検討されている。しかしながら、上記導電性高分子化合物からなる触媒層は、白金蒸着膜の触媒層に比べて触媒性能に劣るといった問題があった。そこで、上記導電性高分子化合物にカーボン微粒子、カーボンナノチューブ等の導電性材料を添加することで上記触媒性能を向上させることが検討されている（特許文献１）。
【０００７】
しかしながら、上記導電性材料を触媒層中に添加した場合は、上記触媒層の透明性が低下するため、上記触媒層を有する色素増感型太陽電池は、太陽光を十分に受光することができず、発電効率が低下する可能性があるといった問題があった。
【０００８】
また、色素増感型太陽電池においては、太陽光の利用効率を向上させることが要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−７１６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、低コストで、光電変換効率を向上させることが可能な色素増感型太陽電池、およびこれを用いた色素増感型太陽電池モジュールを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、電極としての機能を備えた第１電極基材、および上記第１電極基材上に形成され、色素増感剤が坦持された金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層を有する酸化物半導体電極基板と、電極としての機能を備えた第２電極基材、および上記第２電極基材上に形成された触媒層を有する対極基板とが、上記多孔質層および上記触媒層が対向するように配置され、上記酸化物半導体電極基板および上記対極基板の間に酸化還元対を含む電解質層が形成されており、上記第1電極基材または上記第２電極基材の少なくとも一方が透明性を有する基材である色素増感型太陽電池であって、上記触媒層が、絶縁性透明微粒子および導電性高分子化合物を含有するものであることを特徴とする色素増感型太陽電池を提供する。
【００１２】
本発明によれば、上記触媒層が絶縁性透明微粒子および導電性高分子化合物を含有するものであることにより、上記触媒層表面に凹凸を形成することができ、上記電解質層との接触面積を大きくすることが可能であることから、発電効率の高い色素増感型太陽電池とすることができる。また、上記触媒層が絶縁性透明微粒子を含有することにより、色素増感型太陽電池に入射した太陽光、または上記太陽光の反射光を散乱する光散乱機能を上記触媒層に付与することが可能となることから、太陽光の利用効率を向上させることが可能であり、光電変換効率の高い色素増感型太陽電池とすることが可能となる。また、上記触媒層中に上記絶縁性透明微粒子が含有されていることにより、上記触媒層の透明性を向上させることができる。したがって、本発明の色素増感型太陽電池においては、上記触媒層に対する太陽光の入射光および反射光の透過率を高くすることができることからも、光電変換効率の高い色素増感型太陽電池とすることが可能となる。
【００１３】
本発明においては、上記絶縁性透明微粒子が透明樹脂からなることが好ましい。上記絶縁性透明微粒子が透明樹脂からなることにより、上記触媒層を形成する際に、上記触媒層形成用塗工液への絶縁性透明微粒子の分散性を良好なものとすることができるため、上記導電性高分子化合物中に上記絶縁性透明微粒子が良好に分散された上記触媒層を容易に形成することが可能となるからである。また、絶縁性透明微粒子に透明無機材料を用いる場合に比べて、上記導電性高分子化合物および絶縁性透明微粒子の密着性を高いものとすることができることから、触媒層の耐久性を向上させることが可能となる。
【００１４】
本発明においては、上記絶縁性透明微粒子の屈折率が、上記導電性高分子化合物の屈折率と異なることが好ましい。これにより、上記触媒層に高い光散乱機能を付与することが可能となり、光電変換効率の高い色素増感型太陽電池とすることができる。
【００１５】
本発明においては、上記絶縁性透明微粒子の透明性が、上記導電性高分子化合物の透明性よりも高いことが好ましい。これにより、上記触媒層の透明性を向上させることができるからである。
【００１６】
本発明においては、少なくとも上記第２電極基材が透明性を有する基材であることが好ましい。上記触媒層が透明性に優れたものであることから、対極基板の透明性を高いものとすることが可能となるため、対極基板側から太陽光を良好に受光することが可能となり、光電変換効率の高い高品質な色素増感型太陽電池とすることが可能となる。
【００１７】
本発明は、電極としての機能を備えた第１電極基材、および上記第１電極基材上に形成され、色素増感剤が表面に坦持された金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層を有する酸化物半導体電極基板と、電極としての機能を備えた第２電極基材、および上記第２電極基材上に形成された触媒層を有する対極基板とが、上記多孔質層および上記触媒層が対向するように配置され、上記酸化物半導体電極基板および上記対極基板の間に酸化還元対を含む電解質層が形成されており、上記第1電極基材または上記第２電極基材の少なくとも一方が透明性を有する基材であり、かつ、上記触媒層が、絶縁性透明微粒子および導電性高分子化合物を含有するものである色素増感型太陽電池が複数個連結さ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を提供する。
【００１８】
本発明によれば、上記色素増感型太陽電池を有することから、低コストで高品質な色素増感型太陽電池モジュールとすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、上記触媒層は、上記絶縁性透明微粒子および導電性高分子化合物を含有するものであることから、上記触媒層および電解質層の接触面積を大きなものとすることが可能となり、発電効率の高い色素増感型太陽電池とすることが可能となる。また、上記触媒層が上記絶縁性透明微粒子を含有するものであることから、光散乱機能を有し、さらに透明性の高い触媒層とすることが可能である。よって、これにより光電変換効率の高い色素増感型太陽電池とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の色素増感型太陽電池の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の色素増感型太陽電池の他の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の色素増感型太陽電池モジュールの一例を示す概略断面図である。
【図４】色素増感型太陽電池の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の色素増感型太陽電池、および色素増感型太陽電池モジュールについて詳細に説明する。
【００２２】
Ａ．色素増感型太陽電池
まず、本発明の色素増感型太陽電池について説明する。
本発明の色素増感型太陽電池は、電極としての機能を備えた第１電極基材、および上記第１電極基材上に形成され、色素増感剤が坦持された金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層を有する酸化物半導体電極基板と、電極としての機能を備えた第２電極基材、および上記第２電極基材上に形成された触媒層を有する対極基板とが、上記多孔質層および上記触媒層が対向するように配置され、上記酸化物半導体電極基板および上記対極基板の間に酸化還元対を含む電解質層が形成されており、上記第1電極基材または上記第２電極基材の少なくとも一方が透明性を有する基材である色素増感型太陽電池であって、上記触媒層が、絶縁性透明微粒子および導電性高分子化合物を含有するものであることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明によれば、上記触媒層が、上記絶縁性透明微粒子および導電性高分子化合物を含有するものであることにより、上記触媒層の表面積を大きくすることができ、上記電解質層との接触面積を大きくすることが可能であることから、発電効率の高い色素増感型太陽電池とすることができる。
【００２４】
また、本発明によれば、上記触媒層が絶縁性透明微粒子を含有することにより、本発明の色素増感型太陽電池に光散乱機能を付与することができる。よって、例えば上記触媒層が透明性を有する基材からなる第２電極基材上に形成されている場合は、第２電極基材から入射した光を上記触媒層によって散乱させることが可能となることから、太陽光の入射光を有効に利用することが可能となる。
一方、上記第２電極基材が透明性を有さない金属箔等からなる場合は、上記第１電極基材側から入射した太陽光は金属箔等の鏡面効果により反射されることとなる。よって、例えば上記触媒層が上記金属箔等からなる第２電極基材上に形成されている場合は、上記太陽光の反射光を上記触媒層によって散乱させることが可能となることから、太陽光の反射光を有効に利用することが可能となる。
したがって、本発明によれば、上記触媒層が光散乱機能を有することにより、太陽光の利用効率を向上させることが可能となる。
【００２５】
さらに、本発明によれば、上記触媒層中に上記絶縁性透明微粒子が含有されていることにより、上記触媒層の透明性を向上させることができる。したがって、本発明の色素増感型太陽電池においては、上記触媒層に対する太陽光の入射光および反射光の透過率を高くすることができることからも、光電変換効率の高い色素増感型太陽電池とすることが可能となる。
【００２６】
本発明の色素増感型太陽電池においては、上記触媒層が形成される第２電極基材の透明性の有無によって、上記触媒層の光散乱機能が異なるものである。以下、本発明の色素増感型太陽電池については、上記第２電極基材が透明性を有する基材である態様（以下、第１態様とする。）と、上記第２電極基材が透明性を有さない基材である態様（以下、第２態様とする。）との２つの態様に分けて、それぞれ説明する。
【００２７】
１．第１態様の色素増感型太陽電池
本態様の色素増感型太陽電池は、第２電極基材として透明性を有する基材を有するものである。
【００２８】
本態様の色素増感型太陽電池について図を用いて説明する。図１は本態様の色素増感型太陽電池の一例を示す概略断面図である。図１に示すように、本態様の色素増感型太陽電池１０は、金属箔からなる第１電極基材１１、および第１電極基材１１上に形成され、色素増感剤が坦持された金属酸化物半導体微粒子を有する多孔質層１２を有する酸化物半導体電極基板１と、透明基材２１ｂおよび透明基材２１ｂ上に形成された透明電極層２１ａを有する第２電極基材２１、および透明電極層２１ａ上に形成され、絶縁性透明微粒子２２ａおよび導電性高分子化合物２２ｂを含有する触媒層２２を有する対極基板２とが、多孔質層１２および触媒層２２が対向するように配置され、酸化物半導体電極基板１および対極基板２の間に酸化還元対を含む電解質層３が形成されているものである。また、図１に示すように、色素増感型太陽電池１０の端部は、通常、シール剤４等により封止がされるものである。
【００２９】
上述したように、本態様においては、上記触媒層が透明性を有する基材からなる第２電極基材上に形成されていることから、上記第２電極基材から入射した光を上記触媒層によって散乱させることができ、太陽光の入射光を有効に利用することが可能となる。よって、光電変換効率の高い色素増感型太陽電池とすることが可能となる。
以下、本態様の色素増感型太陽電池に用いられる各部材についてそれぞれ説明する。
【００３０】
（１）対極基板
本態様に用いられる対極基板は、第２電極基材と、上記第２電極基材上に形成された触媒層とを有するものである。以下、上記触媒層および第２電極基材についてそれぞれ説明する。
【００３１】
（ａ）触媒層
本態様に用いられる触媒層は、絶縁性透明微粒子および導電性高分子化合物を含有するものである。以下、上記絶縁性透明微粒子および導電性高分子化合物についてそれぞれ説明する。
【００３２】
（ｉ）絶縁性透明微粒子
まず、上記触媒層に用いられる絶縁性透明微粒子について説明する。
上記触媒層に用いられる絶縁性透明微粒子の平均粒径としては、上記触媒層および後述する電解質層の接触面積を大きなものとすることができるものであれば特に限定されるものではないが、１ｎｍ〜１００μｍの範囲内、なかでも１００ｎｍ〜３０μｍの範囲内、特に１μｍ〜１５μｍの範囲内であることが好ましい。上記絶縁性透明微粒子の平均粒径が上記範囲に満たない場合は上記絶縁性透明微粒子を後述する導電性高分子化合物中に含有させて触媒層を形成した場合であっても、上記触媒層および後述する電解質層の接触面積を十分に大きなものとすることができず、上記触媒層の触媒性能を向上させることが困難であるからである。また、上記絶縁性透明微粒子の平均粒径が上記範囲を超える場合は、上記触媒層を形成することが困難であるからである。
【００３３】
ここで、平均粒径とは、一般に粒子の粒度を示すために用いられるものであり、本態様においては、レーザー法により測定した値である。レーザー法とは、粒子を溶媒中に分散し、その分散溶媒にレーザー光線を当てて得られた散乱光を細くし、演算することにより、平均粒径、粒度分布等を測定する方法である。なお、上記平均粒径は、レーザー法による粒径測定機として、リーズ＆ノースラップ（Leeds & Northrup）社製  粒度分析計  マイクロトラックUPA  Model-9230を使用して測定した値である。
【００３４】
上記絶縁性透明微粒子の形状としては、後述する導電性高分子化合物中に良好に分散させることができる形状であれば特に限定されるものではないが、具体的には、球状、針状等を挙げることができる。
【００３５】
上記絶縁性透明微粒子の透明性としては、太陽光を透過させることができる程度の透明性であれば特に限定されるものではないが、本態様においては、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの光の透過率が７０％以上であることが好ましく、なかでも８０％以上であることがより好ましい。
また、上記絶縁性透明微粒子の透明性としては、後述する導電性高分子化合物が有する透明性よりも高いものであることが好ましい。これにより、上記触媒層の全光線透過率や拡散光線透過率を向上させることができるからである。
【００３６】
なお、上記絶縁性透明微粒子の透明性は、ＪＩＳ Ｋ７３６１-１:１９９７に準拠した測定方法により測定した値である。
【００３７】
また、本態様に用いられる絶縁性透明微粒子としては、上記触媒層に光散乱機能を付与することができるものであれば特に限定されるものではないが、上記絶縁性透明微粒子の屈折率が上記導電性高分子化合物の屈折率と異なるものであることが好ましく、上記絶縁性透明微粒子の屈折率および導電性高分子化合物の屈折率の屈折率差が大きくなるほど好ましい。上記両者の屈折率差が大きくなるほど、上記触媒層に高い光散乱機能を付与することができるからである。
【００３８】
上記絶縁性透明微粒子の屈折率と、後述する導電性高分子化合物の屈折率との屈折率差としては、上記触媒層に光散乱機能を付与することができる程度の屈折率差であれば特に限定されるものではない。
【００３９】
また、上記絶縁性透明微粒子の屈折率としては、後述する導電性高分子化合物の屈折率と異なり、上記触媒層に十分な光散乱機能を付与することができるものであれば特に限定されるものではないが、１．１〜１．９の範囲内、なかでも１．３〜１．７の範囲内、特に１．４ 〜１．６の範囲内であることが好ましい。上記絶縁性透明微粒子の屈折率が上記範囲に満たない場合は、上記触媒層に光散乱機能を付与することが困難となるからである。また、上記絶縁性透明微粒子の屈折率が上記範囲を超えるような絶縁性透明微粒子は形成することが困難となるからである。
【００４０】
なお、上記屈折率は、カルニュー光学社製屈折率計ＫＰＲ−２００、カールツァイスイエナ社製屈折率計ＰＲ−２型、およびアタゴ社製アッベ屈折計ＮＡＲ−１Ｔ ＳＯＬＩＤを用いて、上記絶縁性透明微粒子の屈折率を測定した値である。
【００４１】
上記触媒層の固形分成分中の上記絶縁性透明微粒子の含有量としては、０．１質量％〜９９質量％の範囲内、なかでも１質量％〜５０質量％の範囲内、特に５質量％〜３５質量％の範囲内であることが好ましい。上記絶縁性透明微粒子の含有量が上記範囲に満たない場合は、上記絶縁性透明微粒子を触媒層中に含有させたとしても、触媒層の表面積を大きくして触媒性能を向上させることが困難であるからであり、上記絶縁性透明微粒子の含有量が上記範囲を超える場合は、上記触媒層を形成することが困難になるからである。
【００４２】
本態様に用いられる絶縁性透明微粒子としては、透明性を有し、後述する導電性高分子化合物とともに上記触媒層を形成することが可能であれば特に限定されるものではないが、透明樹脂からなるものであることが好ましい。透明無機材料に比べて透明樹脂は比重が小さいため、上記触媒層を形成する際に、触媒層形成用塗工液中に上記絶縁性透明微粒子を良好に分散させることが容易であるからである。
また、ここで、上記絶縁性透明微粒子として透明無機材料を用いた場合は、無機物である絶縁性透明微粒子と、有機物である導電性高分子化合物との密着性が不十分であり、上記触媒層にクラック等が生じる可能性が考えられる。一方、上記絶縁性透明微粒子として透明樹脂を用いた場合は、上記透明樹脂および導電性高分子化合物はいずれも有機物であるため、透明無機材料を上記絶縁性透明微粒子に用いた場合に比べて、上記絶縁性透明微粒子および導電性高分子化合物の密着性を高いものとすることが可能となる。よって、上記触媒層の耐久性を向上させることが可能となる。
【００４３】
上記絶縁性透明微粒子に用いられる透明樹脂としては、ポリスチレン系樹脂、架橋ポリメタクリル酸メチル、セルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアクリル酸エステル系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂などのほか、ポリエチレングリコールのような多価アルコール類等を挙げることができる。
【００４４】
（ｉｉ）導電性高分子化合物
次に、上記触媒層に用いられる導電性高分子化合物について説明する。
【００４５】
本態様に用いられる導電性高分子化合物としては、上記絶縁性透明微粒子を分散可能であり、後述する第２電極基材上に触媒層を形成することができるものであれば特に限定されるものではないが、透明性を有するものであることが好ましい。上記導電性高分子化合物が透明性を有することによって、上記対極基板の透明性をより向上させることができる。上記導電性高分子化合物の透明性としては、上述した絶縁性透明微粒子の透明性と同程度であることが好ましいが、一般的な色素増感型太陽電池に用いられる導電性高分子化合物は、上述した絶縁性透明微粒子よりも透明性に劣るものである。よって、上記導電性高分子化合物の透明性としては、上記絶縁性透明微粒子および上記導電性高分子化合物を含有する触媒層が、後述する触媒層の透明性を示すことができる程度であることが好ましい。
【００４６】
このような導電性高分子化合物としては、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールおよびそれらの誘導体等を挙げることができる。
【００４７】
上記触媒層の固形分成分中の上記導電性高分子化合物の含有量としては、上記触媒層を後述する第２電極基材上に形成することができる程度の含有量であれば特に限定されるものではないが、０．１質量％〜９９．９質量％の範囲内、なかでも１０質量％〜８０質量％の範囲内、特に３０質量％〜６５質量％の範囲内であることが好ましい。上記導電性高分子化合物の含有量が上記範囲に満たない場合は、後述する第２電極基材上に上記触媒層を形成することが困難となる可能性があるからであり、上記導電性高分子化合物の含有量が上記範囲を超える場合は、上記絶縁性透明微粒子を含有させた場合の効果、すなわち、上記触媒層の表面積を大きくしたり、上記触媒層の透明性を向上させたり、上記触媒層に光散乱性を付与することができるといった効果を得ることができない可能性があるからである。
【００４８】
（ｉｉｉ）触媒層
本態様に用いられる触媒層は、上記絶縁性透明微粒子および導電性高分子化合物を有するものである。
【００４９】
本態様に用いられる上記触媒層の厚みとしては、後述する第２電極基材上に一定の厚みで形成することが可能であり、触媒性能を有することができる程度の厚みであれば特に限定されるものではないが、１０ｎｍ〜１００μｍの範囲内、なかでも１μｍ〜５０μｍの範囲内、特に２μｍ〜３０μｍの範囲内であることが好ましい。上記触媒層の厚みが上記範囲に満たない場合は、上記触媒層を後述する第２電極基材上に一定の厚みで形成することが困難であるからであり、上記触媒層の厚みが上記範囲を超える場合は、本態様の色素増感型太陽電池を薄く形成することが困難となるため、近年要望が高まっている薄膜の色素増感型太陽電池を達成することが困難になるからである。
【００５０】
上記触媒層の透明性としては、上記対極基板側から太陽光を受光することにより、本態様の色素増感型太陽電池を作動させることができるものであれば特に限定されるものではないが、本態様においては、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの光の透過率が７０％以上であることが好ましく、なかでも８０％以上であることがより好ましい。上記触媒層の透明性が上記範囲に満たない場合は、太陽光の入射光を十分に透過することができないため、本態様の色素増感型太陽電池の発電効率を低下させてしまう可能性が考えられるからである。
【００５１】
上記触媒層が有する光散乱機能としては、太陽光の入射光を散乱させることにより、本態様の色素増感型太陽電池が太陽光を有効に利用することができるものであれば特に限定されるものではない。このような触媒層としては、ヘイズ値（ヘイズ値＝（拡散光線透過率）／（全光線透過率）×１００）が、２〜５０の範囲内、なかでも３〜３０の範囲内、特に５〜２０の範囲内であることが好ましい。上記ヘイズ値が上記範囲に満たない場合は、上記触媒層が十分な光散乱機能を有さないものとなるからである。また、上記ヘイズ値が上記範囲を超えるような上記触媒層は形成するのが困難だからである。
【００５２】
なお、上記の触媒層の透明性およびヘイズ値は、積分球を用いて、東洋精機製作所（株）製の直読ヘイズメーター、もしくはスガ試験機製のヘイズメーターにより測定した値である。
【００５３】
上記触媒層の形成方法としては、上記絶縁性透明微粒子および導電性高分子化合物を含有する触媒層を形成することができるものであれば特に限定されるものではない。例えば上記絶縁性透明微粒子および導電性高分子化合物を所定の割合で混合させた触媒層形成用塗工液を調製し、これを第２電極基材上に所定の膜厚で塗布し、乾燥させることによって形成する方法を一例として挙げることができる。
【００５４】
（ｂ）第２電極基材
本態様に用いられる第２電極基材は透明性を有する基材である。本態様に用いられる第２電極基材の透明性としては、本態様の色素増感型太陽電池が上記対極基板側から太陽光を受光して作動することができるように、太陽光を透過することができるものであれば特に限定されるものではなく、上述した触媒層の透明性と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【００５５】
このような第２電極基材としては、具体的には、透明基材と、上記透明基材上に形成された第２電極層とを有するものであり、上記第２電極層として透明電極層、メッシュ電極層、もしくは透明電極層およびメッシュ電極層を有する電極層のいずれか１つの電極層を有するものである。
以下、上記透明基材および第２電極層についてそれぞれ説明する。
【００５６】
（ｉ）透明基材
本態様に用いられる透明基材としては、後述する第２電極層および上記触媒層を形成し、上記対極基板として用いることができる程度の自己支持性を有するものであれば特に限定されるものではない。このような透明基材としては、例えば無機透明基材や樹脂製基材を用いることができる。このうち、樹脂製基材は、軽量であり、加工性に優れ、製造コストの低減ができるため好ましい。
【００５７】
上記樹脂製基材としては、例えば、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フィルム（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂からなる基材等を挙げることができる。なかでも本態様においては、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレートフィルム（ＰＥＮ）、ポリカーボネートフィルム（ＰＣ）が用いられることが好ましい。
【００５８】
また、上記無機透明基材としては、合成石英基材やガラス基板等を挙げることができる。
【００５９】
また、本態様に用いられる透明基材の厚みは、上記色素増感型太陽電池の用途等に応じて適宜選択することができるものであるが、通常、１０μｍ〜２０００μｍの範囲内であることが好ましく、特に５０μｍ〜１８００μｍの範囲内であることが好ましく、さらに１００μｍ〜１５００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００６０】
また、本態様に用いられる透明基材は、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。上記透明基材がガスバリア性を有することにより、例えば、本態様の色素増感型太陽電池の経時安定性を高いものとすることができるからである。なかでも本態様においては、酸素透過率が温度２３℃、湿度９０％の条件下において１ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ・ａｔｍ以下、水蒸気透過率が温度３７．８℃、湿度１００％の条件下において１ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下のガスバリア性を有する透明基材を用いることが好ましい。本態様においては、このようなガスバリア性を達成するために、上記透明基材上に任意のガスバリア層を設けたものを用いてもよい。なお、上記酸素透過率は、酸素ガス透過率測定装置（モダンコントロール（株）製、ＯＸ−ＴＲＡＮ  ２／２０：商品名）を用いて測定した値である。また、上記水蒸気透過率は、水蒸気透過率測定装置（モダンコントロール（株）製、ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ−Ｗ  ３／３１：商品名）を用いて測定した値である。
【００６１】
（ｉｉ）第２電極層
次に、本態様に用いられる第２電極層について説明する。本態様に用いられる第２電極層は、上記透明基材上に形成されたものである。
【００６２】
上記第２電極層としては、具体的には、透明電極層、メッシュ電極層、および透明電極層およびメッシュ電極層を有する電極層を挙げることができる。
以下、それぞれについて説明する。
【００６３】
（透明電極層）
本態様に用いられる透明電極層を構成する材料としては、透明性を有し、所定の導電性を有する材料であれば特に限定されるものではなく、導電性高分子化合物や金属酸化物等を用いることができる。
上記金属酸化物としては、所定の導電性を有し、かつ透明性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ＳｎＯ２、ＩＴＯ、ＺｎＯ、酸化インジウムに酸化亜鉛を添加した化合物（ＩＺＯ）を挙げることができる。本態様においては、これらのいずれの金属酸化物であっても好適に用いることができるが、なかでもフッ素ドープしたＳｎＯ２（以下、ＦＴＯと称する。）、ＩＴＯを用いることが好ましい。ＦＴＯおよびＩＴＯは、導電性および太陽光の透過性の両方に優れているからである。
一方、上記導電性高分子化合物としては、例えば、ポリチオフェン、ポリエチレンスルフォン酸（ＰＳＳ）、ポリアニリン（ＰＡ）、ポリピロール、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等を挙げることができる。また、これらを２種以上混合して用いることもできる。
【００６４】
本態様に用いられる透明電極層は、単一の層からなる構成であってもよく、また、複数の層が積層された構成であってもよい。複数の層が積層された構成としては、例えば、仕事関数が互いに異なる材料からなる層が積層された態様や、互いに異なる金属酸化物からなる層が積層された態様を挙げることができる。
【００６５】
本態様に用いられる透明電極層の厚みは、上記色素増感型太陽電池の用途等に応じて、所望の導電性を実現できる範囲内であれば特に限定されない。なかでも本態様における透明電極層の厚みとしては、通常、５ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内が好ましく、特に１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。厚みが上記範囲よりも厚いと、均質な透明電極層を形成することが困難となる場合や全光線透過率が低下して良好な光電変換効率を得ることが難しくなる場合があり、また、厚みが上記範囲よりも薄いと、透明電極層の導電性が不足する可能性があるからである。
なお、上記厚みは、透明電極層が複数の層から構成される場合には、すべての層の厚みを合計した総厚みを指すものとする。
【００６６】
上記透明電極層を透明基材上に形成する方法としては、一般的な透明電極層の形成方法と同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
【００６７】
（メッシュ電極層）
次にメッシュ電極層について説明する。本態様に用いられるメッシュ電極層は、導電性材料を用いてメッシュ状に形成された電極層である。また、上記メッシュ電極層は、透明基材上に形成され、透明性を有する基材として用いられるものである。
【００６８】
上記メッシュ電極層の形状としては、例えば、三角形の格子状、平行四辺形の格子状、六角形の格子状等を挙げることができる。
【００６９】
上記メッシュ電極層の膜厚としては、電極層としての機能を有することができるものであれば特に限定されるものではないが、０．０１μｍ〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。上記メッシュ電極層の膜厚が上記範囲を超える場合、上記メッシュ電極層を形成するための材料、時間等が多くかかるため、製造効率が低下したり、製造コストが高くなるからである。また、上記メッシュ電極層の膜厚が上記範囲に満たない場合は、上記メッシュ電極層が電極層としての機能を十分に果たさない可能性があるからである。
【００７０】
本態様に用いられるメッシュ電極層の開口部の比率としては、５０％〜９９．９％の範囲内、なかでも４０％〜９８％の範囲内、特に７０％〜９５％の範囲内であることが好ましい。上記メッシュ電極層の開口部の比率が上記範囲に満たない場合は、本態様の色素増感型太陽電池が第２電極基材側から太陽光を十分に受光することができないため、発電効率を下げる可能性があるからである。また、上記メッシュ電極層の開口部の比率が上記範囲を超える場合は、上記メッシュ電極層が電極層としての機能を十分に果たさない可能性があるからである。
【００７１】
また、上記メッシュ電極層の線幅、およびメッシュ電極層の開口幅としては、上記第２電極基材が電極としての機能を有することができるものであれば特に限定されず、用いられる色素増感型太陽電池の形状に合わせて適宜選択されるものであるが、上記メッシュ電極層の線幅としては、０．０２μｍ〜１０ｍｍの範囲内、なかでも１μｍ〜２ｍｍの範囲内、特に１０μｍ〜１ｍｍの範囲内であることが好ましく、上記メッシュ電極層の開口幅としては、１μｍ〜２０００μｍの範囲内、なかでも１０μｍ〜１０００μｍの範囲内、特に１００μｍ〜５００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００７２】
上記メッシュ電極層の材料としては、導電性を有する材料であれば特に限定されるものではなく、具体的には材質としては、銅、アルミニウム、チタン、クロム、タングステン、モリブデン、白金、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、亜鉛、各種ステンレスおよびそれらの合金等が挙げられ、好ましくはチタン、クロム、タングステン、各種ステンレスおよびそれらの合金が望ましい。
【００７３】
（透明電極層およびメッシュ電極層を有する電極層）
本態様に用いられる第２電極層としては、上述した透明電極層およびメッシュ電極層を有する電極層を用いることができる。上記の構成とすることにより、上記透明電極層の導電性が不足する場合に、メッシュ電極層により補充することができるため、本態様の色素増感型太陽電池をより発電効率に優れたものにできるという利点がある。
なお、透明電極層およびメッシュ電極層については、上述したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００７４】
（２）酸化物半導体電極基板
次に本態様に用いられる酸化物半導体電極基板について説明する。
本態様に用いられる酸化物半導体電極基板は、電極としての機能を備えた第１電極基材、および第１電極基材上に形成された多孔質層を有するものである。以下、本態様に用いられる上記第１電極基材および多孔質層についてそれぞれ説明する。
【００７５】
（ａ）第１電極基材
本態様に用いられる第１電極基材としては、電極としての機能を備え、後述する多孔質層を形成して酸化物半導体電極基板として用いることが可能な程度の自己支持性を有しているものであれば特に限定されるものではなく、透明性を有する基材であってもよいし、透明性を有さない基材であってもよい。
【００７６】
なお、上記第１電極基材が透明性を有する基材である場合は、上述した第２電極基材の項で説明した透明性を有する基材を用いることができるので、ここでの説明は省略する。
【００７７】
本態様の第１電極基材が透明性を有さない基材である場合、上記第１電極基材としては、少なくとも金属層を有する基材を用いることができる。
【００７８】
このような第１電極基材としては、少なくとも金属層を有していればよく、例えば上記金属層が金属箔であり、上記第１電極基材が金属箔からなるものであってもよいし、また例えば、上記第１電極基材が基材および金属層を有するものであってもよい。本態様においては、なかでも、上記第１電極基材が金属箔からなるものであることが好ましい。上記第１電極基材を準備することが容易であるからである。
【００７９】
本態様に用いられる金属箔としては、具体的には、銅、アルミニウム、チタン、クロム、タングステン、モリブデン、白金、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、亜鉛、各種ステンレスおよびそれらの合金等からなるものが挙げられ、好ましくはチタン、クロム、タングステン、各種ステンレスおよびそれらの合金からなるものであることが望ましい。
【００８０】
また、当該金属箔の厚みとしては、上記金属箔上に後述する多孔質層を形成することが可能な自己支持性を付与できる範囲内であれば特に限定されるものではないが、通常、５μｍ〜１０００μｍの範囲内であることが好ましく、１０μｍ〜５００μｍの範囲内であることがより好ましく、２０μｍ〜２００μｍの範囲内であることがさらに好ましい。
【００８１】
（ｂ）多孔質層
次に、本態様に用いられる多孔質層について説明する。本態様に用いられる多孔質層は、表面に色素増感剤が坦持された金属酸化物半導体微粒子を含有するものであり、上述した第１電極基材上に形成され、かつ、後述する電解質層と接するものである。なお、上記第１電極基材が透明性を有する基材である場合は、第１電極基材の透明電極層等の電極層上に上記多孔質層が形成される。
【００８２】
（ｉ）金属酸化物半導体微粒子
本態様に用いられる金属酸化物半導体微粒子としては、半導体特性を備える金属酸化物からなるものであれば特に限定されるものではない。本態様に用いられる金属酸化物半導体微粒子を構成する金属酸化物としては、例えば、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＩＴＯ、ＺｒＯ２、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、多孔性の多孔質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本態様に好適に用いられる。
なかでも本態様においては、ＴｉＯ２からなる金属酸化物半導体微粒子を用いることが最も好ましい。ＴｉＯ２は特に半導体特性に優れるからである。
【００８３】
本態様に用いられる金属酸化物半導体微粒子の平均粒径としては、多孔質層の比表面積を所望の範囲内にできる程度であれば特に限定されるものではないが、通常、１ｎｍ〜１０μｍの範囲内が好ましく、特に１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。平均粒径が上記範囲よりも小さいと各々の金属酸化物半導体微粒子が凝集し二次粒子を形成してしまう場合があり、また平均粒径が上記範囲より大きいと、多孔質層が厚膜化してしまうだけではなく、多孔質層の多孔度、すなわち比表面積が減少してしまう可能性があるからである。ここで、多孔質層の比表面積が小さくなると、例えば、光電変換するのに十分な色素増感剤を多孔質層に坦持させることが困難になる場合がある。
なお、上記金属酸化物半導体微粒子の平均粒径は一次粒径を意味するものとする。
【００８４】
（ｉｉ）色素増感剤
本態様に用いられる色素増感剤としては、光を吸収して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。このような色素増感剤としては、有機色素または金属錯体色素を挙げることができる。上記有機色素としては、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、インドリン、カルバゾール系の色素が挙げられる。本態様においてはこれらの有機色素の中でも、クマリン系色素を用いることが好ましい。また、上記金属錯体色素としてはルテニウム系色素を用いることが好ましく、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を用いることが好ましい。このようなルテニウム錯体は吸収する光の波長範囲が広いため、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からである。
【００８５】
（ｉｉｉ）任意の成分
本態様に用いられる多孔質層には、上記金属酸化物半導体微粒子の他に任意の成分が含まれていてもよい。本態様に用いられる任意の成分としては、例えば、樹脂を挙げることができる。上記多孔質層に樹脂が含有されることにより、本態様に用いられる多孔質層の脆性を改善することができるからである。
このような樹脂としては、例えば、ポリビニルピロリドン、エチルセルロース、カプロラクタン等を挙げることができる。
【００８６】
（ｉｖ）その他
本態様に用いられる多孔質層の厚みは、通常、１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましく、特に３μｍ〜３０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００８７】
（３）電解質層
次に、本態様に用いられる電解質層について説明する。本態様における電解質層は、酸化還元対を含むものである。
【００８８】
本態様における電解質層に用いられる酸化還元対としては、一般的に色素増感型太陽電池の電解質層に用いられているものであれば特に限定はされるものではない。中でも本態様に用いられる酸化還元対は、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。
【００８９】
上記酸化還元対として本態様に用いられるヨウ素およびヨウ化物の組合せとしては、例えば、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、上記臭素および臭化物の組合せとしては、例えば、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。
【００９０】
本態様における電解質層には、上記酸化還元対以外のその他の化合物として、架橋剤、光重合開始剤、増粘剤、常温融解塩等の添加剤を含有していてもよい。
【００９１】
電解質層は、ゲル状、固体状または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】
（４）その他の部材
本態様の色素増感型太陽電池は、上述した対極基板、酸化物半導体電極基板、および電解質層を有しているものであれば特に限定されるものではなく、必要な部材を適宜追加することができる。このような部材としては、例えば上記色素増感型太陽電池の端部を封止するためのシール剤等を挙げることができる。なお、上記シール剤については、一般的な色素増感型太陽電池に用いられるシール剤と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【００９３】
２．第２態様の色素増感型太陽電池
本態様の色素増感型太陽電池は、上記第２電極基材として透明性を有さない基材を有するものである。
【００９４】
本態様の色素増感型太陽電池について図を用いて説明する。図２は本態様の色素増感型太陽電池の一例を示す概略断面図である。図２に示すように、本態様の色素増感型太陽電池１０は、透明基材１１ｂおよび透明基材１１ｂ上に形成された透明電極層１１ａを有する第１電極基材１１、および透明電極層１１ａ上に形成され、色素増感剤が坦持された金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層１２を有する酸化物半導体電極基板１と、金属箔からなる第２電極基材２１、および第２電極基材２１上に形成され、絶縁性透明微粒子２２ａおよび導電性高分子化合物２２ｂを含有する触媒層２２を有する対極基板２とが、多孔質層１２および触媒層２２が対向するように配置され、酸化物半導体電極基板１および対極基板２の間に酸化還元対を含む電解質層３が形成されているものである。また、図２に示すように、色素増感型太陽電池１０の端部は、通常、シール剤４等により封止がされるものである。
【００９５】
上述したように、上記第２電極基材が透明性を有さない金属箔等からなる場合は、上記第１電極基材側から入射した太陽光は金属箔等の鏡面効果により反射されることとなる。よって、本態様によれば、上記太陽光の反射光を上記触媒層によって散乱させることが可能となることから、太陽光の反射光を有効に利用することが可能となる。よって、光電変換効率の高い色素増感型太陽電池とすることが可能となる。
【００９６】
以下、本態様の色素増感型太陽電池に用いられる各部材についてそれぞれ説明する。なお、本態様に用いられる電解質層およびその他の部材については、上述した「１．第１態様の色素増感型太陽電池」の項で説明したものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【００９７】
（１）対極基板
本態様に用いられる対極基板は、第２電極基材および上記第２電極基材上に形成された触媒層を有するものである。また、上記第２電極基材は透明性を有さない基材である。
【００９８】
上記第２電極基材に用いられる透明性を有さない基材については、「１．第１態様の色素増感型太陽電池」の項で説明した、透明性を有さない第１電極基材と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【００９９】
また、本態様に用いられる触媒層としては、絶縁性透明微粒子および導電性高分子化合物を含有するものであり、上記触媒層および電解質層の接触面積を大きなものとすることが可能であり、透明性を有し、かつ、第２電極基材からの太陽光の反射光を散乱させることが可能な光散乱機能を有するものであれば特に限定されるものではない。このような触媒層としては、具体的には、上述した「１．第１態様の色素増感型太陽電池」の項で説明した触媒層と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【０１００】
（２）酸化物半導体電極基板
本態様に用いられる酸化物半導体電極基板は、上記第１電極基材と、上記第１電極基材上に形成された多孔質層とを有するものである。また、本態様においては、上述した第２電極基材が透明性を有さない基材であることから、上記第１電極基材としては透明性を有する基材が用いられる。
本態様における第１電極基材については、上述した「１．第１態様の色素増感型太陽電池」の項で説明した第２電極基材と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。また、多孔質層についても、上述した「１．第１態様の色素増感型太陽電池」の項で説明したものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【０１０１】
３．色素増感型太陽電池
本発明においては、上記各態様の色素増感型太陽電池の中でも、上記第１態様の色素増感型太陽電池であることが好ましい。本発明においては、上記触媒層が透明性に優れたものであることにより、対極基板側から太陽光を良好に受光することが可能となるからである。
【０１０２】
本発明の色素増感型太陽電池を製造する方法としては、一般的な色素増感型太陽電池の製造方法と同様とすることができ、例えば次のような製造方法によって製造することができる。
例えば、本発明の触媒層が形成された対極基板と、上記酸化物半導体電極基板とを多孔質層および触媒層が対向するように配置してシール剤で封止し、次いで液体状またはゲル状の電解質を酸化物半導体電極基板および対極基板の間に注入することによって電解質層を形成することにより色素増感型太陽電池を製造する製造方法を挙げることができる。
また例えば、上記酸化物半導体電極基板の多孔質層上に固体状の電解質層材料を塗布して乾燥させることにより固体電解質層を形成し、ついで、上記酸化物半導体電極基板および対極基板を上記固体電解質層および触媒層が対向するように接触させて配置することにより色素増感型太陽電池を製造する製造方法を挙げることができる。
【０１０３】
なお、上記に挙げた色素増感型太陽電池の製造方法はいずれも一例であり、本発明においては、他の一般的な色素増感型太陽電池の製造方法を用いることが可能である。
【０１０４】
Ｂ．色素増感型太陽電池モジュール
次に、本発明の色素増感型太陽電池モジュールについて説明する。
本発明の色素増感型太陽電池モジュールは、上述した「Ａ．色素増感型太陽電池」の項で説明した色素増感型太陽電池を複数個連結したことを特徴とするものである。
【０１０５】
本発明の色素増感型太陽電池モジュールについて、図を用いて説明する。
図３は、本発明の色素増感型太陽電池モジュールの一例を示す概略断面図である。図３に示すように、本発明の色素増感型太陽電池モジュール３０は、金属箔からなる第１電極基材１１および第１電極基材１１上に形成され、色素増感剤が坦持された金属酸化物半導体微粒子を有する多孔質層１２を有する酸化物半導体電極基板１と、透明基材２１ｂおよび透明基材２１ｂ上に形成された透明電極層２１ａを有する第２電極基材２１、および透明電極層２１ａ上に形成され、絶縁性透明微粒子２２ａおよび導電性高分子化合物２２ｂを含有する触媒層２２を有する対極基板２とが、多孔質層１２および触媒層２２が対向するように配置され、酸化物半導体電極基板１および対極基板２の間に酸化還元対を含む電解質層３が形成されている色素増感型太陽電池１０が並列に複数個連結されたものである。また、図３に示すように、通常、色素増感型太陽電池モジュール３０の端部はシール剤４等により封止されており、各色素増感型太陽電池１０の間には隔壁５が形成される。
【０１０６】
本発明によれば、上記色素増感型太陽電池を有することにより、低コストで、光電変換効率が高く、高品質な色素増感型太陽電池モジュールとすることができる。
【０１０７】
本発明に用いられる色素増感型太陽電池については、「Ａ．色素増感型太陽電池」の項で説明したものと同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
また、色素増感型太陽電池モジュールの端部を封止するためのシール剤や、各色素増感型太陽電池の間に形成される隔壁等については、一般的な色素増感型太陽電池モジュールに用いられるものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【０１０８】
本発明において、複数個の色素増感型太陽電池が連結された態様としては、本発明の色素増感型太陽電池モジュールにより所望の起電力を得ることができるものであれば特に限定されるものではない。このような態様としては、個々の色素増感型太陽電池が直列に連結された態様であってもよく、あるいは並列で連結されたものであってもよい。
【０１０９】
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、実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１１０】
以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。
【０１１１】
［実施例１］
（酸化物半導体電極基板の作製）
第１電極基材として厚み５０μｍのＴｉ箔（竹内金属箔工業株式会社）上に、エタノール中で酸化チタン粒子Ｐ２５（日本エアロジル株式会社）に０．５％エチルセルロースＳＴＤ-100（日新化成工業株式会社）を混合させたペーストを塗布、乾燥させ、５００℃で３０分焼成し、膜厚が５μｍの多孔質層形成用層を得た。その後、アセトニトリル／ｔ−ブタノール＝１／１溶液中にＮ７１９色素（Ｄｙｅｓｏｌ）を０．３ｍＭ溶解させた色素増感剤溶液を調製し、この色素増感剤溶液中に上記Ｔｉ箔基板を２０時間浸漬させたのち、乾燥させることにより、酸化物半導体電極基板を得た。
【０１１２】
（対極基板の作製）
第２電極基材として膜厚１２５μｍのＩＴＯ膜／ＰＥＮ基板を用い、ＩＴＯ膜上にPEDOTPSS(POLY(3,4-ETHYLENEDIOXYTHIOPHENE) POLY(STYRENESULFONATE)）２%水分散液（導電性高分子化合物）と平均粒径が８μｍのポリスチレン粒子  テクポリマー（積水化成品工業）（絶縁性透明微粒子）を固形比２：１になるように添加し、ＩＴＯ／ＰＥＮ基板に塗工量０．３ｇ／ｍ２（固形分）になるように塗布し、１２０℃で１０分乾燥させることにより、触媒層を形成し、対極基板を得た。
【０１１３】
（電解質層の作製および色素増感型太陽電池の作製）
6mol/l hexyl metyl imidazolum iodide（富山薬品）、0.6mol/l I2（メルク株式会社）、0.45mol/l n-metyl benzoimidazol（Aldrich）をhexyl metyl imidazolum tetracyanoborat（メルク株式会社）に溶解した電解液を調製した。次に、ＳＴＤ-100（日新化成）をエタノールに１０ｗ％溶解させた樹脂溶液を調製し、上記電解液：樹脂溶液＝１：６（重量比）で混合した樹脂電解質溶液を作製した。
上記酸化物半導体電極基板上に固形分膜厚５μｍで樹脂電解質溶液を塗布し、１００℃のオーブンで５分間乾燥させ、固体電解質層を得た。
その後、対極基板の触媒層面と上記酸化物半導体電極基板の固体電解質層面とを貼り合わせ、真空ラミネータにて熱ラミネートすることで色素増感型太陽電池を得た。
【０１１４】
［実施例２］
以下のように対極基板を形成したこと以外は、実施例１と同様に色素増感型太陽電池を作製した。
（対極基板の作製）
第２電極基材として膜厚１２５μｍのＩＴＯ膜／ＰＥＮ基板を用い、ＩＴＯ膜上にPEDOTPSS(POLY(3,4-ETHYLENEDIOXYTHIOPHENE) POLY(STYRENESULFONATE)）２％水分散液（導電性高分子化合物）と平均粒径が２．５μｍの架橋ポリメタクリル酸メチル粒子  テクポリマー（積水化成品工業）（絶縁性透明微粒子）を固形比２：１になるように添加し、ＩＴＯ／ＰＥＮ基板に塗工量０．３ｇ／ｍ２（固形分）になるように塗布し、１２０℃で１０分乾燥させることにより、触媒層を形成し、対極基板を得た。
【０１１５】
［比較例１］
以下のように対極基板を形成したこと以外は、実施例１と同様に色素増感型太陽電池を作製した。
（対極基板の作製）
第２電極基材として、膜厚１２５μｍのＩＴＯ膜／ＰＥＮ基板を用い、上記ＩＴＯ膜上にPEDOTPSS(POLY(3,4-ETHYLENEDIOXYTHIOPHENE) POLY(STYRENESULFONATE)）２％水分散液とカーボン微粒子を固形比２：１になるように添加し、ＩＴＯ／ＰＥＮ基板上に塗工量０．３ｇ／ｍ２（固形分）になるように塗布し、１２０℃で１０分乾燥させることにより、触媒層を形成し、対極基板を得た。
【０１１６】
［比較例２］
以下のように対極基板を形成したこと以外は、実施例１と同様に色素増感型太陽電池を作製した。
（対極基板の作製）
第２電極基材として、膜厚１２５μｍのＩＴＯ膜／ＰＥＮ基板を用い、上記ＩＴＯ膜上に白金を全光線透過率６５％となるように積層して、触媒層を形成し、対極基板を得た。
【０１１７】
［比較例３］
以下のように対極基板を形成したこと以外は、実施例１と同様に色素増感型太陽電池を作製した。
（対極基板の作製）
第２電極基材として、膜厚１２５μｍのＩＴＯ膜／ＰＥＮ基板を用い、上記ＩＴＯ膜上にPEDOTPSS(POLY(3,4-ETHYLENEDIOXYTHIOPHENE) POLY(STYRENESULFONATE)）２％水分散液を塗工量０．３ｇ／ｍ２（固形分）になるように塗布し、１２０℃で１０分乾燥させることにより、触媒層を形成し、対極基板を得た。
【０１１８】
［評価］
実施例１〜実施例２、および比較例１〜比較例３で作製した対極基板の全光線透過率（透過率）を測定した。なお、透過率測定は、ヘイズメーター（スガ試験機製）を用いて測定した。結果を表１に示す。なお、表１に示す透過率は、基材の透過率を含むものである。
また、実施例１〜実施例２、および比較例１〜比較例３で得られた色素増感型太陽電池の性能評価を行った結果を表１に示す。なお、色素増感型太陽電池の性能評価としては、分光感度促成装置CEP-2000（分光計器）を用いてIV特性を測定して変換効率を求めることにより行った。
実施例１〜実施例２、および比較例１〜比較例３で作製した対極基板の光散乱機能の評価としてヘイズ値を測定した。なお、ヘイズ値は全光線透過率測定に用いたヘイズメーター（スガ試験機製）を使用して測定した。結果を表１に示す。
【０１１９】
【表１】
2011210661.tif 000003
【０１２０】
実施例１および実施例２においては、導電性高分子化合物およびカーボン微粒子を含有する触媒層を用いた比較例１や、導電性高分子化合物のみからなる触媒層を用いた比較例３に比べて、光電変換効率を高いものとすることができた。また、絶縁性透明微粒子を触媒層に含有させることにより、触媒層の透明性を向上させることができ、さらに光散乱機能を付与することが可能となる。
【符号の説明】
【０１２１】
１  …  酸化物半導体電極基板
１１  …  第１電極基材
１１ａ  …  透明電極層
１１ｂ  …  透明基材
１２  …  多孔質層
２  …  対極基板
２１  …  第２電極基材
２２  …  触媒層
２２ａ  …  絶縁性透明微粒子
２２ｂ  …  導電性高分子化合物
３  …  電解質層
４  …  シール剤
５  …  隔壁
１０  …  色素増感型太陽電池
３０  …  色素増感型太陽電池モジュール
【図１】
2011210661.tif 000004
【図２】
2011210661.tif 000005
【図３】
2011210661.tif 000006
【図４】
2011210661.tif 000007