(57)【要約】【課題】本発明は、低コストで、光電変換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。【解決手段】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電極基材を有する対極基板とが、上記多孔質層および上記第２電極基材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、上記多孔質層と接触するように固体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、上記固体電解質層が、透明性微粒子、高分子化合物、および酸化還元対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】
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電極基材を有する対極基板とが、前記多孔質層および前記第２電極基材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、前記多孔質層と接触するように固体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、
前記固体電解質層が、透明性微粒子、高分子化合物、および酸化還元対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】
前記透明性微粒子が導電性を有する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。
【請求項３】
前記透明性微粒子の屈折率が、前記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】
前記透明性微粒子の透明性が、前記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電極基材を有する対極基板とが、前記多孔質層および前記第２電極基材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、前記多孔質層と接触するように固体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、前記固体電解質層が、透明性微粒子、高分子化合物、および酸化還元対を含有するものである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、第１電極基材および第２電極基材がそれぞれ透明性を有する基材であり、酸化物半導体電極基板側および対極基板側のいずれ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、上記電解質層として液状の電解質層を用いた場合は、液状の電解質層からの液漏れを防止するため、シール剤等により厳重に密封を行う必要があるが、長期間に渡り、密封状態を維持することは困難であることから、溶媒分子の蒸発や、液漏れによる溶媒消失等の不都合が生じる場合があり、耐久性および安定性の面において問題があった。
また、上記色素増感型太陽電池を密封するためには、上記シール剤にある程度の膜厚が必要となるため、電解質層にもある程度の厚みが必要となることから、色素増感型太陽電池を薄膜化することが困難であるといった問題があった。
【０００６】
そのため、上記電解質層としては、電解質層に高分子化合物を含有させることにより固体化させた固体電解質層を用いることが検討されている（特許文献１）。上記固体電解質層を用いた場合は、液漏れ等の発生を抑制することが可能となり、また、上記シール剤を必要としないことから固体電解質層を薄膜化することが可能となる。
【０００７】
しかしながら、上記の高分子化合物のみを含有させた固体電解質層においても、上述した酸化還元対を十分に保持することは困難であり、色素増感型太陽電池の過酷な使用環境では、上記固体電解質層からの酸化還元対の染み出しが発生し、色素増感型太陽電池が劣化する場合があるといった問題があった。
【０００８】
また、上記色素増感型太陽電池は、光電変換効率もさらに向上させることが求められており、上記色素増感型太陽電池が受光する太陽光を有効利用する方法が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−０１９１３２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電極基材を有する対極基板とが、上記多孔質層および上記第２電極基材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、上記多孔質層と接触するように固体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、上記固体電解質層が、透明性微粒子、高分子化合物、および酸化還元対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、上記固体電解質層が透明性微粒子および高分子化合物を含有するものであることから、高温雰囲気下で、上記固体電解質層からの酸化還元対の染み出しの発生を抑制することが可能となる。また、上記固体電解質層が透明性微粒子を含有するものであることにより、固体電解質層を透明性の高いものとすることが可能であり、上記多孔質層中の色素増感剤が太陽光を吸収しやすくなることから、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。
さらに、上記固体電解質層が透明性微粒子を含有することから、上記固体電解質層に光散乱機能を付与することが可能となり、太陽光を有効に利用することが可能となることからも、光電変換効率の高い色素増感型太陽電池とすることができる。
【００１３】
本発明においては、上記透明性微粒子が導電性を有するものであることが好ましい。上記透明性微粒子が導電性を有することにより、上記固体電解質層中の電荷の移動効率を向上させることができることから、発電効率の高い色素増感型太陽電池とすることが可能である。
【００１４】
本発明においては、上記透明性微粒子の屈折率が、上記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、上記固体電解質層により高い光散乱機能を付与することができるため、太陽光を有効に利用することが可能となる。
【００１５】
本発明においては、上記透明性微粒子の透明性が、上記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、上記固体電解質層の透明性をより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。本発明においては、上記固体電解質層が透明性に優れたものであることから、上記第２電極基材側から入射した光を、上記固体電解質層を透過させて多孔質層中の色素増感剤に良好に吸収させることが可能となる。よって、本発明において、上記固体電解質層の優れた透明性および光散乱機能による効果をより発揮することができるからである。
【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電極基材を有する対極基板とが、上記多孔質層および上記第２電極基材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、上記多孔質層と接触するように固体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、上記固体電解質層が、透明性微粒子、高分子化合物、および酸化還元対を含有するものである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、上記固体電解質層が上記透明性微粒子および高分子化合物を含有するものであることにより、高温雰囲気下においての上記固体電解質層中からの酸化還元対の染み出しを抑制することが可能となることから、高品質な色素増感型太陽電池を提供することが可能となる。
また、本発明によれば、上記固体電解質層が上記透明性微粒子を含有するものであることから、上記固体電解質層の透明性を向上させ、さらに光散乱機能を有するものとすることができることから、光電変換効率の高い色素増感型太陽電池を提供することが可能となる。
【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電極基材を有する対極基板とが、上記多孔質層および上記第２電極基材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、上記多孔質層と接触するように固体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、上記固体電解質層が、透明性微粒子、高分子化合物、および酸化還元対を含有するものであることを特徴とするものである。
【００２３】
ここで、本発明における固体電解質層とは、透明性微粒子、高分子化合物、および酸化還元対を含有し、流動性を示さないものである。
【００２４】
次に、本発明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１に示すように、本発明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含む多孔質層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上に形成された触媒層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、多孔質層１２と接触するように固体電解質層３が形成されているものである。また、図１に示すように、本発明においては、固体電解質層３は、透明性微粒子３ａ、高分子化合物および酸化還元対を含有するものである。
【００２５】
また、本発明においては、図２に示すように、第１電極基材１１が透明性を有する基材であり、かつ、第２電極基材２１が透明性を有さない基材であってもよい。なお、図２においては、第１電極基材１１が透明基材１１ｂおよび透明基材１１ｂ上に形成された透明電極層１１ａからなり、第２電極基材２１が金属箔からなるものである例について示している。また、図２において説明していない符号については、図１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。
【００２６】
また、図示はしないが、本発明においては、上記第１電極基材および第２電極基材がいずれも透明性を有する基材であってもよい。
【００２７】
本発明によれば、上記固体電解質層が高分子化合物および透明性微粒子を含有するものであることから、高温雰囲気下における上記固体電解質層中からの酸化還元対の染み出しを抑制することができ、経時的な劣化の少ない高品質な色素増感型太陽電池とすることができる。なお、上記高温雰囲気下では、本発明の色素増感型太陽電池を製造する際に必要な工程が行われるため、上記高温雰囲気下での上記固体電解質層からの酸化還元対の染み出しを抑制することが必要となる。
【００２８】
ここで、高温雰囲気下とは、本発明の色素増感型太陽電池を製造または使用することが可能な程度の温度であれば特に限定されないが、具体的には、１００℃〜１５０℃の範囲内であることを指す。
【００２９】
また、本発明によれば、上記固体電解質層が透明性微粒子を含有することにより、上記固体電解質層の透明性を向上させることが可能となる。
例えば、太陽光を対極基板側から受光させた場合は、上記対極基板側から入射した光は固体電解質層を透過して上記多孔質層中の色素増感剤に吸収されることとなる。本発明においては、上記固体電解質層を太陽光の透過性に優れたものとすることができ、上記色素増感剤に太陽光を十分に吸収させることが可能となることから、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。
【００３０】
一方、太陽光を酸化物半導体電極基板側から受光させた場合は、上記酸化物半導体電極基板側から入射した光は直接多孔質層中の色素増感剤に照射されて吸収されることとなる。ここで、上記多孔質層は多孔質体からなることから、固体電解質層を用いた色素増感型太陽電池においては、通常、上記多孔質層の細孔に固体電解質層材料が入り込んだ構成となる。この際、上記固体電解質層が透明性に劣る場合は、上記色素増感剤に照射される光を妨げる可能性が考えられる。
本発明においては、上記固体電解質層が透明性に優れたものであることにより、上記色素増感剤に太陽光を十分に吸収させることが可能となることから、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。
【００３１】
また、本発明によれば、上記固体電解質層が透明性微粒子を含有することにより、上記固体電解質層に光散乱機能を付与することが可能となる。
よって、上記固体電解質層に入射した光を散乱させることができることから、太陽光の入射光を有効に利用することが可能となる。
また、本発明においては、上記第１電極基材または第２電極基材のいずれか一方が透明性を有しない金属箔等からなるものである場合は、他方の透明性を有する基材側から入射した光が、上記金属箔等の鏡面効果により反射されることとなる。本発明においては、この反射光についても固体電解質層によって散乱することができるため、太陽光の反射光をも有効に利用することが可能となる。
したがって、本発明においては、上記固体電解質層が光散乱機能を有することから、太陽光を有効に利用することが可能となる。
【００３２】
以下、本発明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。
【００３３】
１．固体電解質層
本発明に用いられる固体電解質層は、後述する酸化物半導体電極基板および対極基板の間に、後述する多孔質層と接触するように形成されるものである。
【００３４】
上述したように、上記固体電解質層は透明性微粒子、高分子化合物、および酸化還元対を含有するものであり、流動性を示さないものである。
ここで、一般に、固体電解質層を形成する方法としては、酸化還元対を高分子化合物によって固体化させる方法（化学的ゲル化法）と、一般的な太陽電池に用いられる電解質溶液中に酸化チタン粒子、シリカ粒子等を添加することによって流動性を低下させる方法（物理的ゲル化法）とを挙げることができるが、本発明における固体電解質層は、化学的ゲル化法により形成されたものであり、物理的ゲル化法により形成されたものは含まないものとする。
また、ここで「流動性を示さない」とは、上記色素増感型太陽電池を製造または使用する際に流動性を示さないことを指し、より具体的には、上記固体電解質層を加圧した場合や、上述した高温雰囲気下においた場合であっても流動性を示さないことを指すものである。
以下、それぞれについて説明する。
【００３５】
（１）透明性微粒子
まず、上記固体電解質層に用いられる透明性微粒子について説明する。
上記固体電解質層に用いられる透明性微粒子の平均粒径としては、１ｎｍ〜１０μｍの範囲内、なかでも５ｎｍ〜１μｍの範囲内、特に１５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記透明性微粒子の平均粒径が上記範囲に満たない場合は、上記透明性微粒子を上記固体電解質層に含有させた場合であっても、上記固体電解質層からの酸化還元対の染み出しを十分に抑制することができないおそれがあるからである。また、上記固体電解質層に十分な光散乱機能を付与することができないおそれがあるからである。また、上記透明性微粒子の平均粒径が上記範囲を超える場合は、上記透明性微粒子を分散させた固体電解質層を形成することができないおそれがあるからである。また、上記固体電解質層の膜厚を安定化させることができないおそれがあるからである。
【００３６】
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、本発明においては、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。
【００３７】
上記透明性微粒子の形状としては、例えば、球状、針状等を挙げることができる。
【００３８】
上記透明性微粒子の透明性としては、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。太陽光が上記固体電解質層を良好に透過することができるからである。
また、上記透明性微粒子の透明性としては、後述する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、固体電解質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。
【００３９】
なお、上記透明性微粒子の透明性は、ＪＩＳ  Ｋ７３６１-１:１９９７に準拠した測定方法や、透明性微粒子の透過率を紫外可視近赤外分光光度計UV-3600を用いて測定する測定方法によって求められる値である。
【００４０】
また、本発明に用いられる透明性微粒子としては、上記透明性微粒子の屈折率が上記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、上記透明性微粒子の屈折率および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、上記固体電解質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。
【００４１】
上記透明性微粒子の屈折率と、後述する高分子化合物の屈折率との屈折率差としては、上記固体電解質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。
【００４２】
また、上記透明性微粒子の屈折率としては、１.０〜３．０の範囲内、なかでも１．３〜２．５の範囲内、特に１．４ 〜２．３の範囲内であることが好ましい。上記透明性微粒子の屈折率が上記範囲に満たない場合は、上記固体電解質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、上記透明性微粒子の屈折率が上記範囲を超えるような透明性微粒子は形成することが困難となるからである。
【００４３】
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、上記透明性微粒子の屈折率を測定した値に基づいて算出されたものである。
【００４４】
上記固体電解質層の固形分成分中の透明性微粒子の含有量としては、０．１質量％〜９０質量％の範囲内、なかでも１質量％〜５０質量％の範囲内、特に３質量％〜３０質量％の範囲内であることが好ましい。上記透明性微粒子の含有量が上記範囲に満たない場合は、上記透明性微粒子を上記固体電解質層中に含有させたとしても、上記固体電解質層中からの酸化還元対の染み出しを抑制することが困難であるからである。また、固体電解質層の透明性を向上させ、かつ、光散乱機能を付与することが困難であるからである。また、上記透明性微粒子の含有量が上記範囲を超える場合は、上記固体電解質層を形成することが困難になるからである。
【００４５】
本発明に用いられる透明性微粒子としては、導電性を有するものであってもよいし、導電性を有さないものであってもよい。本発明においては、なかでも上記透明性微粒子が、導電性を有するものであることが好ましい。上記透明性微粒子が導電性を有することにより、上記固体電解質層中の電荷の移動効率を向上させることが可能となるため、本発明の色素増感型太陽電池を発電効率に優れたものとすることが可能となるからである。
【００４６】
このような透明性微粒子に用いられる導電性材料としては、例えば、導電性金属酸化物、及び導電性高分子化合物を挙げることができる。導電性金属酸化物としては、例えば、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープした酸化スズ（ＦＴＯ）等の酸化スズ系材料、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウムに酸化亜鉛をドープした化合物（ＩＺＯ）等の酸化亜鉛系材料、及び三酸化アンチモン（ＡＴＯ）等の酸化アンチモン系材料などを挙げることができる。導電性高分子化合物としては、例えば、ポリチオフェン、ポリアニリン（ＰＡ）、ポリピロール、及びポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、並びにこれらの誘導体などを挙げることができる。
【００４７】
また、上記透明性微粒子が導電性を有さない場合は、上記透明性微粒子の材料として、シリカ、アルミナ、ガラス、などの無機酸化物粒子、樹脂粒子等を用いることができる。
【００４８】
（２）高分子化合物
次に、上記固体電解質層に用いられる高分子化合物について説明する。
【００４９】
上記固体電解質層における高分子化合物としては、ポリエーテル、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸アルキルエステル、ポリメタクリル酸アルキルエステル、ポリカプロラクトン、ポリヘキサメチレンカーボネート、ポリシロキサン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリアクリルニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリヘキサフロロプロピレン、ポリフロロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリルを主鎖に持つ高分子化合物ないしはこれらモノマー成分２種類以上の共重合体等を好ましく用いることができる。
【００５０】
また、上記固体電解質層に用いられる高分子化合物としては、セルロース系樹脂を挙げることができる。セルロース系樹脂は、耐熱性が高いので、セルロース系樹脂で固体化した電解質層は、高温下でも液漏れが起こらず熱安定性が高い。具体的にはセルロース、酢酸セルロース、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース等のセルロースアセテート（ＣＡ）、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート、硝酸セルロース等のセルロースエステル類、メチルセルロース、エチルセルロース、ベンジルセルロース、シアノエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロースエーテル類が挙げられる。これらのセルロース系樹脂は、いずれかを単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良い。
【００５１】
セルロース系樹脂の中でも、電解質溶液への相溶性の観点から、特にカチオン性セルロース誘導体が好ましく用いられる。カチオン性セルロース誘導体とは、セルロース又はその誘導体のＯＨ基にカチオン化剤を反応させてカチオン化したものをいう。カチオン性セルロース誘導体を含有させることにより、電解液の保持性に優れ、特に高温下あるいは加圧時において電解液の液漏れがない、熱安定性に優れた固体電解質層を得ることができる。
【００５２】
上記のようなセルロース系樹脂の分子量は、そのセルロース系樹脂の種類によって異なり、特に限定されないが、電解質層を形成する際に良好な造膜性を得る観点から、質量平均分子量が１０，０００以上（ポリスチレン換算）、特に１００，０００〜２００，０００の範囲内であることが好ましい。例えば、セルロース系樹脂としてエチルセルロースを用いる場合には、水に２質量％でエチルセルロースを溶解させ、３０℃で粘度測定を行った場合の値で、５ｍＰａ・ｓ〜１０００ｍＰａ・ｓの範囲内、特に１０ｍＰａ・ｓ〜５００ｍＰａ・ｓの範囲内の粘度を示すような分子量とすることが好ましい。
【００５３】
また、セルロース系樹脂のガラス転移温度は、電解質層の十分な熱安定性を得るために、８０℃〜１５０℃の範囲内であることが好ましい。
【００５４】
本発明に用いられる高分子化合物としては、透明性を有するものであることが好ましい。上記高分子化合物が透明性を有することによって、上記固体電解質層の透明性をより向上させることができる。また、上記固体電解質層の透明性を向上させることにより、本発明の色素増感型太陽電池の外観を良好なものとすることが可能となる。また、上記固体電解質層が多孔質層に浸透した際に、固体電解質層によって光を遮断することを防止することが可能となるので、本発明の色素増感型太陽電池の性能を向上させることが可能となる。
【００５５】
このような高分子化合物の含有量としては、低過ぎると固体電解質層の熱安定性が低下し、逆に高過ぎると色素増感型太陽電池の光電変換効率が低下するため、これらを考慮して適宜設定される。具体的には、固体電解質層中に５質量％〜６０質量％含有させることが好ましい。上記固体電解質層中の高分子化合物が上記範囲よりも割合が低いと、後述する多孔質層との密着性が十分に得られない場合があり、また、固体電解質層自体の機械的強度の低下に繋がる場合があるため好ましくない。一方、上記範囲よりも割合を高くすると、絶縁性である高分子化合物が多量に存在することから、電荷を輸送する機能が阻害されるおそれがあるため好ましくない。
【００５６】
（３）酸化還元対
次に、本発明に用いられる酸化還元対について説明する。
本発明に用いられる固体電解質層において、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。
【００５７】
また、上記酸化還元対の含有量としては、固体電解質層に占める酸化還元対の割合が、１質量％〜５０質量％の範囲内、中でも、５質量％〜３５質量％の範囲内であることが好ましい。
【００５８】
（４）その他の成分
本発明に用いられる固体電解質層は、上述した透明性微粒子、高分子化合物および酸化還元対の他にも、必要な成分を適宜追加することが可能である。このような成分としては、例えばイオン液体を挙げることができる。
【００５９】
（５）固体電解質層
本発明に用いられる固体電解質層の膜厚としては、１０ｎｍ〜１００μｍの範囲内、なかでも１μｍ〜５０μｍの範囲内、特に５μｍ〜３０μｍの範囲内であることが好ましい。上記固体電解質層の膜厚が上記範囲に満たない場合は、上記固体電解質層が十分に機能せず色素増感型太陽電池の発電効率が低下する可能性があるからである。また、上記固体電解質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、上記固体電解質層の膜厚が上記範囲を超える場合は、本発明の色素増感型太陽電池を薄膜に形成することが困難になるからである。
【００６０】
上記固体電解質層としては、高温雰囲気下で本発明の色素増感型太陽電池を製造または使用可能な程度に固体電解質層から酸化還元対が染み出さないものであれば、特に限定されるものではない。上記固体電解質層からの酸化還元対の染み出しの有無については、例えば上記固体電解質層をガラス基板に形成した後、上述した高温雰囲気下の温度に所定の時間設置し、この固体電解質層の状態を観察することにより調べることができる。
【００６１】
上記固体電解質層の透明性としては、本発明においては、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。上記固体電解質層の透明性が上記の範囲に満たない場合は、太陽光を受光することが困難となり、色素増感型太陽電池の発電効率を低下させる可能性があるからである。なお、上記固体電解質層の透明性は、ＪＩＳ Ｋ７３６１-１:１９９７に準拠した測定方法により測定した値である。
【００６２】
上記固体電解質層が有する光散乱機能としては、受光した太陽光、またはその太陽光の反射光を散乱させることにより、本発明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。
【００６３】
上記固体電解質層の形成方法としては、所定の膜厚で後述する酸化物半導体電極基板および対極基板の間に、後述する多孔質層と接触するように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く、一般的な固体電解質層を有する色素増感型太陽電池の製造の際に用いられる方法と同様とすることができる。
【００６４】
２．対極基板
本発明に用いられる対極基板は、電極としての機能を備えた第２電極基材を有するものである。
以下、上記対極基板に用いられる第２電極基材について説明する。
【００６５】
（１）第２電極基材
本発明に用いられる第２電極基材および後述する第１電極基材は、少なくとも一方が透明性を有する基材からなるものである。
以下、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、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。）とに分けてそれぞれ説明する。
【００６６】
（ａ）第１態様
本態様の第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、上述した固体電解質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。
【００６７】
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透明電極層とを有するものである。以下、透明基材および透明電極層についてそれぞれ説明する。
【００６８】
（ｉ）透明基材
本態様に用いられる透明基材としては、後述する透明電極層を形成し、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。
【００６９】
上記樹脂製基材としては、例えば、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）を挙げることができる。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
（ｉｉ）透明電極層
次に、本態様に用いられる透明電極層について説明する。本態様に用いられる透明電極層は、上記透明基材上に形成されたものである。
【００７３】
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、所望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、例えば、ＳｎＯ２、ＩＴＯ、フッ素ドープしたＳｎＯ２（ＦＴＯ）、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。
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、ポリアニリン（ＰＡ）、ポリピロール、及びポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、並びにこれらの誘導体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。
【００７４】
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。
【００７５】
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の範囲内であることが好ましく、特に１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００７６】
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。
【００７７】
（ｂ）第２態様
上記第２態様の第２電極基材は、透明性を有さない基材である。このような第２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２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２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２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２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２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、具体的な材質としては、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。
【００８０】
また、当該金属箔の厚みとしては、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】
（２）触媒層
本発明に用いられる対極基板は、上述した第２電極基材を有するものであれば特に限定されない。なかでも、本発明においては触媒層を有することが好ましい。
【００８２】
本発明に用いられる触媒層は、上述した第２電極基材上に形成されるものである。また、本発明に用いられる対極基板が上記触媒層を有する場合、本発明の色素増感型太陽電池においては後述する多孔質層および上記触媒層が対向するように、後述する酸化物半導体電極基板と上記対極基板とが配置される。
【００８３】
上記第２電極基材に触媒層が形成されていることにより、本発明の色素増感型太陽電池をより発電効率に優れたものにすることができる。このような触媒層の例としては、例えば、上記第２電極基材上にＰｔを蒸着した態様や、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、ポリアニリン（ＰＡ）、及びポリピロール（ＰＰ）、及びこれらの誘導体、並びにこれらの混合物から触媒層を形成する態様を挙げることができるが、この限りではない。
【００８４】
このような触媒層の膜厚としては、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内、なかでも１０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内、特に１５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００８５】
３．酸化物半導体電極基板
次に本発明に用いられる酸化物半導体電極基板について説明する。
本発明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、および上記第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、上記酸化物半導体電極基板に用いられる第１電極基材および多孔質層についてそれぞれ説明する。
【００８６】
（１）第１電極基材
上記第１電極基材または上述した第２電極基材は、少なくとも一方が透明性を有する基材である。したがって、上述した第２電極基材が透明性を有する基材である場合は、上記第１電極基材は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。また、上述した第２電極基材が透明性を有さないものである場合は、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。
【００８７】
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「（ａ）第１態様」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。
【００８８】
また、上記第１電極基材が透明性を有さない基材である場合は、上述した第２電極基材の「（ｂ）第２態様」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。
【００８９】
（２）多孔質層
次に、本発明に用いられる多孔質層について説明する。本発明に用いられる多孔質層は、表面に色素増感剤が担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、上記固体電解質層と接触するものである。なお、上記第1電極基材が透明基材および透明電極層等からなるものである場合は、上記多孔質層は上記透明電極層等の電極層上に形成されるものである。
以下、上記多孔質層に用いられる金属酸化物半導体微粒子、および色素増感剤についてそれぞれ説明する。
【００９０】
（ｉ）金属酸化物半導体微粒子
本発明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。本発明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。
なかでも本発明においては、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。
【００９１】
本発明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、通常、１ｎｍ〜１０μｍの範囲内であることが好ましく、特に１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
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。
【００９２】
（ｉｉ）色素増感剤
本発明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。本発明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。
【００９３】
（ｉｉｉ）任意の成分
本発明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。本発明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、本発明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。
【００９４】
本発明において多孔質層に用いることができる樹脂としては、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。
【００９５】
（ｉｖ）その他
本発明に用いられる多孔質層の厚みは、本発明の色素増感型太陽電池の用途に応じて、適宜決定できるものであり、特に限定されるものではない。なかでも本発明におけ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。
【００９６】
５．色素増感型太陽電池
本発明においては、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れば特に限定されるものではないが、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。本発明の色素増感型太陽電池において、対極基板側から太陽光を受光する場合は、上記固体電解質層を透過した光が上記多孔質層中の色素増感剤に吸収されることから、上記構成とすることにより、本発明の特徴である固体電解質層の透明性の向上および光散乱機能による効果を大きく発揮することが可能となるからである。
【００９７】
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る。このような製造方法としては、例えば、次のような製造方法を一例をして挙げることができる。まず、第１電極基材上に多孔質層を形成して酸化物半導体電極基板を形成し、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する。また、別途に第２電極基材上に必要に応じて触媒層を形成することにより対極基板を形成する。次に、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。
【００９８】
なお、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。
【００９９】
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。
【０１００】
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含む多孔質層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上に形成された触媒層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、多孔質層１２と接するように固体電解質層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。図３においては、固体電解質層３は、透明性微粒子３ａ、高分子化合物、および酸化還元対を有するものである。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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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態様であってもよい。
【０１０４】
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】
【０１０５】
以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。
【０１０６】
［実施例］
（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。
【０１０７】
（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Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate)２％水分散液とポリスチレン粒子  テクポリマー（積水化成品工業）を固形比２：１になるように添加し、ＩＴＯ膜／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。
【０１０８】
（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）に溶解した酸化還元対溶液を調製した。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、上記酸化還元対溶液：樹脂溶液＝１：６（質量比）で混合した樹脂電解質溶液を調製した。これに、可視光領域の透過率が８５％以上のＡＴＯからなる微粒子をメタノール中に分散させたＡＴＯメタノール分散液を添加することで透明性微粒子入り樹脂電解質溶液を調製した。
上記酸化物半導体電極基板上に固形分の膜厚が５μｍとなるように、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。
【０１０９】
［比較例］
上記樹脂性電解質溶液にＡＴＯメタノール分散液を添加しなかったこと以外は実施例１と同様にして色素増感型太陽電池を作製した。
【０１１０】
［評価］
得られた色素増感型太陽電池について、分光光度計CEP-2000(分光計器株式会社)を用いて電流電圧特性を測定して、変換効率を求めた。結果を表１に示す。
【０１１１】
また、固体電解質層からの電解質溶液の染み出しについては以下のようにして観察を行った。
まず、ガラス基板上に実施例および比較例の固体電解質をそれぞれ形成し、１２０℃で３分間加熱を行った。実施例の固体電解質層については電解質溶液の染み出しはなかったが、比較例の固体電解質層については電解質層から電解質溶液の染み出しが観察された。
【０１１２】
【表１】
2011228279.tif 000003
【符号の説明】
【０１１３】
１  …  酸化物半導体電極基板
１１  …  第１電極基材
１１ａ、２１ａ  …  透明電極層
１１ｂ、２１ｂ  …  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
３  …  固体電解質層
３ａ  …  透明性微粒子
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】
2011228279.tif 000004
【図２】
2011228279.tif 000005
【図３】
2011228279.tif 000006
【図４】
2011228279.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月12日(2011.9.12)
【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】
金属層を有する基材からなる第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、透明基板および前記透明基板上に形成された透明電極層を有する第２電極基材を有する対極基板とが、前記多孔質層および前記第２電極基材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、前記多孔質層と接触するように固体電解質層が形成されており、
前記固体電解質層が、透明性微粒子、高分子化合物、および酸化還元対を含有するものであり、
前記透明電極層が金属酸化物から構成されることを特徴とする色素増感型太陽電池。
【請求項２】
前記透明性微粒子が導電性を有する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。
【請求項３】
前記透明性微粒子の屈折率が、前記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】
前記透明性微粒子の透明性が、前記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】
金属層を有する基材からなる第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、透明基板および前記透明基板上に形成された透明電極層を有する第２電極基材を有する対極基板とが、前記多孔質層および前記第２電極基材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、前記多孔質層と接触するように固体電解質層が形成されており、前記固体電解質層が、透明性微粒子、高分子化合物、および酸化還元対を含有するものであり、前記透明電極層が金属酸化物から構成される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色素増感型太陽電池モジュール。