(57)【要約】【課題】発電効率の低下および周辺への汚染を防止することのできる色素増感型太陽電池用電極および色素増感型太陽電池を提供すること。【解決手段】カソード側基板８と、カソード側基板８の表面に形成され、電解質４を封止するための封止層１１に囲まれるカソード側導電層９と、カソード側基板８の裏面に形成されるカソード側集電層１４と、カソード側導電層９とカソード側集電層１４とをカソード側基板８の厚み方向において電気的に導通させるカソード側導通部１７とを備える色素増感型太陽電池用電極を、色素増感型太陽電池１の対極３として用いる。【選択図】図２
2011108374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面に形成され、電解質を封止するための封止層に囲まれる導電層と、
前記基板の裏面に形成される集電層と、
前記導電層と前記集電層とを前記基板の厚み方向において電気的に導通させる導通部と
を備えていることを特徴とする、色素増感型太陽電池用電極。
【請求項２】
前記集電層は、前記基板の厚み方向に投影したときに、前記封止層を横切るように配置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用電極。
【請求項３】
前記基板には、厚み方向を貫通する開口部が形成され、
前記導通部が、前記開口部に充填されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の色素増感型太陽電池用電極。
【請求項４】
前記導電層は、１つの前記集電層に対して、複数設けら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用電極。
【請求項５】
前記導通部は、１つの前記導電層に対して、複数設けられてい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用電極。
【請求項６】
前記集電層は、
前記導通部に連続して形成される集電配線と、
前記集電配線に連続して形成される集電端子とを備え、
前記集電端子が、前記基板の表面に設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載される色素増感型太陽電池用電極。
【請求項７】
前記集電層は、
前記導通部に連続して形成される集電配線と、
前記集電配線に連続して形成される集電端子とを備え、
前記集電端子が、前記基板の裏面に設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載される色素増感型太陽電池用電極。
【請求項８】
作用電極と、
前記作用電極と間隔を隔てて対向配置される対極と、
前記作用電極および前記対極間に配置される封止層と、
前記作用電極および前記対極間に充填され、前記封止層により封止される電解質とを備える色素増感型太陽電池であって、
前記作用電極および／または前記対極が、請求項１〜７のいずれかに記載の色素増感型太陽電池用電極であることを特徴とする、色素増感型太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感型太陽電池用電極および色素増感型太陽電池、詳しくは、色素増感型太陽電池の作用電極および／または対極に好適に用いられる色素増感型太陽電池用電極、および、それを用いた色素増感型太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、色素増感半導体を用いた色素増感型太陽電池が、量産化および低コスト化の観点から、シリコン型太陽電池に替わる新たな太陽電池として提案されている。
色素増感型太陽電池は、通常、光増感作用を有する作用電極（アノード）と、作用電極と間隔を隔てて対向配置される対向電極（対極、カソード）と、２つの電極間に配置される封止材と、封止材に封止される電解液とを備えている。色素増感型太陽電池では、太陽光の照射に基づいて作用電極に発生する電子が、配線を介して対極に移動するとともに、２つの電極間の電解液において、電子が授受される。
【０００３】
このような色素増感型太陽電池において、作用電極は、透明基板（アノード側基板）、その表面に積層される透明導電層およびその表面に積層され、色素を保持した半導体電極層からなり、対向電極は、フィルム状外装材（カソード側基板）、その表面に積層される下地層およびその表面に積層される触媒層からなる。また、この色素増感型太陽電池では、封止材が半導体電極層を囲むように平面視枠状に設けられ、それによって、電解液を封止している。
【０００４】
また、色素増感型太陽電池では、透明基板の表面において、集電用配線が、一端が透明導電層と接続され、他端が電気の取り出し部分として設けられ、それらの途中が封止層を貫通して横切るように、配置されることが提案されている（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２００７−２８０９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の色素増感型太陽電池では、集電用配線が、封止材を貫通するので、封止材における貫通部分の封止性が低下する。そのため、電解液が貫通部分から漏れ易くなり、その結果、色素増感型太陽電池の発電効率が低下し、さらには、色素増感型太陽電池の周辺を汚染するという不具合がある。
本発明の目的は、発電効率の低下および周辺への汚染を防止することのできる色素増感型太陽電池用電極および色素増感型太陽電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の色素増感型太陽電池用電極は、基板と、前記基板の表面に形成され、電解質を封止するための封止層に囲まれる導電層と、前記基板の裏面に形成される集電層と、前記導電層と前記集電層とを前記基板の厚み方向において電気的に導通させる導通部とを備えていることを特徴としている。
また、本発明の色素増感型太陽電池用電極では、前記集電層は、前記基板の厚み方向に投影したときに、前記封止層を横切るように配置されていることが好適である。
【０００８】
また、本発明の色素増感型太陽電池用電極では、前記基板には、厚み方向を貫通する開口部が形成され、前記導通部が、前記開口部に充填されていることが好適である。
また、本発明の色素増感型太陽電池用電極では、前記導電層は、１つの前記集電層に対して、複数設けられていることが好適である。
また、本発明の色素増感型太陽電池用電極では、前記導通部は、１つの前記導電層に対して、複数設けられていることが好適である。
【０００９】
また、本発明の色素増感型太陽電池用電極では、前記集電層は、前記導通部に連続して形成される集電配線と、前記集電配線に連続して形成される集電端子とを備え、前記集電端子が、前記基板の表面に設けられていることが好適である。
また、本発明の色素増感型太陽電池用電極では、前記集電層は、前記導通部に連続して形成される集電配線と、前記集電配線に連続して形成される集電端子とを備え、前記集電端子が、前記基板の裏面に設けられていることが好適である。
【００１０】
また、本発明の色素増感型太陽電池は、作用電極と、前記作用電極と間隔を隔てて対向配置される対極と、前記作用電極および前記対極間に配置される封止層と、前記作用電極および前記対極間に充填され、前記封止層により封止される電解質とを備える色素増感型太陽電池であって、前記作用電極および／または前記対極が、上記した色素増感型太陽電池用電極であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の色素増感型太陽電池用電極では、導通部によって、導電層が基板の厚み方向において集電層と電気的に接続されている。
そのため、本発明の色素増感型太陽電池用電極が作用電極および／または対極として用いられる本発明の色素増感型太陽電池では、封止層に対する集電層の貫通を不要として、封止層の電解質に対する優れた封止性を確保することができるとともに、発電された電気を、導電層から導通部を介して集電層により効率的に取り出すことができる。
【００１２】
その結果、本発明の色素増感型太陽電池は、発電効率の低下および周辺への汚染を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の色素増感型太陽電池の一実施形態の平面図を示す。
【図２】図２は、図１の色素増感型太陽電池のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図を示す。
【図３】図３は、図１の色素増感型太陽電池のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図を示す。
【図４】図４は、本発明の色素増感型太陽電池用電極の一実施形態である対極の断面図を示す。
【図５】図５は、図４に示す対極の製造方法を説明するための製造工程図であって、（ａ）は、２層基材を用意する工程、（ｂ）は、カソード側開口部を形成する工程、（ｃ）は、エッチングレジストを形成する工程、（ｄ）は、導体箔をエッチングする工程、（ｅ）は、エッチングレジストを除去する工程、（ｆ）は、めっきレジストを形成する工程を示す。
【図６】図６は、図５に引き続き、図４に示す対極の製造方法を説明するための製造工程図であって、（ｇ）は、カソード側導通部およびカソード側集電層を形成する工程、（ｈ）は、めっきレジストを除去する工程、（ｉ）は、触媒層を形成する工程、（ｊ）は、カソード側カバー層を形成する工程、（ｋ）は、第１保護層を形成する工程を示す。
【図７】図７は、本発明の色素増感型太陽電池の他の実施形態（カソード側導電層が、１つのカソード側集電層に対して、１つ設けられる態様）の平面図を示す。
【図８】図８は、図７に示す色素増感型太陽電池のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図を示す。
【図９】図９は、本発明の色素増感型太陽電池の他の実施形態（カソード側導通部が、１つのカソード側導電層に対して、複数設けられる態様）の平面図を示す。
【図１０】図１０は、図９に示す色素増感型太陽電池のＸ−Ｘ線に沿う断面図を示す。
【図１１】図１１は、本発明の色素増感型太陽電池の他の実施形態（カソード側集電端子がカソード側基板の表面に設けられる態様）の平面図を示す。
【図１２】図１２は、図１１に示す色素増感型太陽電池のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図を示す。
【図１３】図１３は、本発明の色素増感型太陽電池の他の実施形態（カソード側導電層が、集電部を備える態様）の断面図を示す。
【図１４】図１４は、図１３の色素増感型太陽電池（アノード側導通部およびカソード側導通部が、作用電極および対極にそれぞれ設けられる態様）のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面図を示す。
【図１５】図１５は、図１３の色素増感型太陽電池（アノード側導通部およびカソード側導通部が、作用電極および対極にそれぞれ設けられる態様）のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の色素増感型太陽電池の一実施形態の平面図、図２は、図１の色素増感型太陽電池のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、図３は、図１の色素増感型太陽電池のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図、図４は、本発明の色素増感型太陽電池用電極の一実施形態である対極の断面図、図５および図６は、図４に示す対極の製造方法を説明するための製造工程図を示す。
【００１５】
なお、図１において、対極３のカソード側導電層９およびカソード側集電層１４の相対位置を明確に示すため、作用電極２を省略している。また、図１において、紙面左側を「前側」、紙面右側を「後側」、紙面上側を「左側」、紙面下側を「右側」とし、図２以降の各図面の各方向は、図１の上記した各方向に従う。
図１〜図３において、この色素増感型太陽電池１は、作用電極２（アノード）と、作用電極２と下方に間隔を隔てて対向配置される対極（カソード、対向電極）３と、作用電極２および対極３間に配置される封止層１１と、作用電極２および対極３間に充填される電解質４とを備えている。
【００１６】
作用電極２は、光増感作用を有しており、略平板形状に形成されている。作用電極２は、アノード側基板５、その下に積層されるアノード側導電層６、および、その下に積層される色素増感半導体層７を備えている。
アノード側基板５は、透明であり、平板形状に形成されており、例えば、ガラス基板などのリジッド板、または、プラスチックフィルムなどのフレキシブルフィルムなどの、絶縁板または絶縁フィルムから形成されている。
【００１７】
プラスチックフィルムを形成するプラスチック材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）などのポリエステル系樹脂（後述する液晶ポリマーを除く）、例えば、サーモトロピック液晶ポリエステル、サーモトロピック液晶ポリエステルアミドなどの液晶ポリマー、例えば、ポリアクリレート、ポリメタクリレートなどのアクリル系樹脂、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂、例えば、ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体などのビニル系樹脂、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミドなどのイミド系樹脂、例えば、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルスルホンなどのエーテル系樹脂などが挙げられる。これらプラスチック材料は、単独使用または２種以上併用することができる。
【００１８】
アノード側基板５の厚みは、例えば、５〜５００μｍ、好ましくは、１０〜４００μｍである。
アノード側導電層６は、例えば、透明導電薄膜からなり、アノード側基板５の下面（電解質４に対向する対向面、表面）に形成されている。より具体的には、アノード側導電層６は、アノード側基板５の下面の周端部が露出するように、アノード側基板５の下面の前後方向中央および左右方向中央に形成されている。
【００１９】
透明導電薄膜を形成する導電材料としては、例えば、金、銀、銅、白金、ニッケル、錫、アルミニウムまたはそれらの合金（例えば、銅合金）などの金属材料、例えば、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム（ＩＺＯ）などの金属酸化物（複合酸化物）材料、例えば、カーボンなどの炭素材料などが挙げられる。これら導電材料は、単独使用または２種以上併用することができる。
【００２０】
アノード側導電層６の厚みは、例えば、０．０１〜１００μｍ、好ましくは、０．１〜１０μｍである。
色素増感半導体層７は、アノード側導電層６の下面（電解質４に対向する対向面、表面）全面に形成されている。
色素増感半導体層７は、色素増感半導体粒子がシート状に積層されることにより形成されており、そのような色素増感半導体粒子は、例えば、金属酸化物からなる多孔質の半導体粒子に、色素が吸着されている。
【００２１】
金属酸化物としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ストロンチウム、酸化インジウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブテン、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化銀などが挙げられる。好ましくは、酸化チタンが挙げられる。
【００２２】
色素としては、例えば、ルテニウム錯体、コバルト錯体などの金属錯体、例えば、シアニン、メロシアニン、フタロシアニン、クマリン、リボフラビン、キサンテン、トリフェニルメタン、アゾ、キノンなどの有機系色素などが挙げられる。好ましくは、ルテニウム錯体、メロシアニンが挙げられる。
色素増感半導体粒子の平均粒子径は、１次粒子径で、例えば、５〜２００ｎｍ、好ましくは、８〜１００ｎｍである。
【００２３】
色素増感半導体層７の厚みは、例えば、０．４〜１００μｍ、好ましくは、０．５〜５０μｍ、さらに好ましくは、０．５〜１５μｍである。
対極３は、後で詳述するが、略平板形状に形成されている。
封止層１１は、作用電極２および対極３間において、色素増感型太陽電池１の周端部（前後方向両端部および左右方向両端部）に配置され、厚み方向に投影したときに、略矩形枠形状に形成されている。より具体的には、封止層１１は、左右方向に延び、前後方向に間隔を隔てて平行して形成される２本の前後ビーム（前ビームおよび後ビーム１１Ａ）と、それらを連結し、前後方向に平行して延びる２本の左右ビーム（左ビームおよび右ビーム）とから形成されている。
【００２４】
また、封止層１１は、アノード側導電層６および色素増感半導体層７の左右方向両端部および前後方向両端部に隣接している。
封止層１１を形成する封止材料としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイソブチレン系樹脂、ホットメルト樹脂、ガラスフリットなどが挙げられる。これら封止材料は、単独使用または２種以上併用することができる。
【００２５】
また、封止層１１は、例えば、上記した封止材料を主成分として含む樹脂組成物として調製されている。
封止層１１の厚み（上下方向長さ）は、例えば、５〜５００μｍ、好ましくは、５〜１００μｍ、さらに好ましくは、１０〜５０μｍである。
また、封止層１１の幅（前後ビームの前後方向長さおよび左右ビームの左右方向長さ）が、例えば、０．１〜２０ｍｍ、好ましくは、１〜５ｍｍである。
【００２６】
電解質４は、作用電極２および対極３間において封止層１１によって封止されている。また、電解質４は、例えば、それが溶媒に溶解された溶液（電解液）、あるいは、その溶液がゲル化されたゲル電解質などの、流体（流動）状に調製されている。
電解質４は、主成分として、ヨウ素、および／または、ヨウ素およびヨウ素化合物の組み合わせ（レドックス系）を含んでいる。
【００２７】
ヨウ素化合物としては、例えば、ヨウ化リチウム（ＬiＩ）、ヨウ化ナトリウム（ＮaＩ）、ヨウ化カリウム（ＫＩ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、ヨウ化カルシウム（ＣａＩ２）などの金属ヨウ化物、例えば、テトラアルキルアンモニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイド、ピリジニウムヨーダイドなどの有機四級アンモニウムヨウ化物塩などが挙げられる。
【００２８】
また、電解質４は、副成分として、例えば、臭素などのハロゲン（ヨウ素を除く）、例えば、臭素および臭素化合物の組み合わせなどの、ハロゲンおよびハロゲン化合物の組み合わせ（ヨウ素およびヨウ素化合物の組み合わせを除く）を含んでいてもよい。
溶媒としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのカーボネ−ト化合物、例えば、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、ガンマ−ブチロラクトンなどのエステル化合物、例えば、ジエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、２−メチルーテトラヒドラフランなどのエーテル化合物、例えば、３−メチル−２−オキサゾジリノン、２−メチルピロリドンなどの複素環化合物、例えば、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、３−メトキシプロピオニトリルなどのニトリル化合物、例えば、スルフォラン、ジメチルスルフォキシド、ジメチルフォルムアミドなどの非プロトン性極性化合物などの有機溶媒、あるいは、水などの水性溶媒が挙げられる。好ましくは、有機溶媒、さらに好ましくは、ニトリル化合物が挙げられる。
【００２９】
電解質の含有割合は、電解液１００重量部に対して、例えば、０．００１〜１０重量部、好ましくは、０．０１〜１重量部である。また、電解質の分子量によるが、電解質４における電解質の濃度を、規定度で、例えば、０．００１〜１０Ｍ、好ましくは、０．０１〜１Ｍに設定することができる。
ゲル電解質は、電解液に公知のゲル化剤などを適宜の割合で配合することによって調製される。
【００３０】
ゲル化剤としては、例えば、天然高級脂肪酸、アミノ酸化合物などの多糖類などの低分子ゲル化剤、例えば、ポリビニリデンフルオライド、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体などのフッ素系高分子、あるいは、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコールなどのビニル系高分子などの高分子ゲル化剤などが挙げられる。
そして、この色素増感型太陽電池１には、図４に示すように、本発明の色素増感型太陽電池用電極の一実施形態である対極３が用いられている。
【００３１】
この対極３は、基板としてのカソード側基板８と、カソード側基板８の上面（電解質４に対向する対向面、表面）に形成される導電層としてのカソード側導電層９と、カソード側基板８の下面（電解質４に対向する対向面の反対面、裏面）に形成される集電層としてのカソード側集電層１４と、導通部としてのカソード側導通部（第１導通部）１７とを備えている。また、対極３は、触媒層１０と、カソード側カバー層２０と、第１保護層１３とを備えている。
【００３２】
カソード側基板８は、平板形状に形成されている。より具体的には、カソード側基板８は、厚み方向において投影したときに、封止層１１、次に説明するカソード側導電層９およびカソード側集電層１４を含むように形成されている。
また、カソード側基板８は、厚み方向に投影したときに、上記した封止層１１によって電解質４を封止する封止領域３０と、後述する対極３から電気を取り出す取出領域３１とに区画されている。
【００３３】
封止領域３０は、図１に示すように、平面視において、封止層１１によって囲まれる領域として区画されている。
取出領域３１は、平面視において、封止層１１の外側の領域、主として、封止層１１の後ビーム１１Ａより後側の領域として区画されている。
また、カソード側基板８には、その厚み方向（上下方向）を貫通する開口部としてのカソード側開口部（第１開口部）１８が形成されている。
【００３４】
カソード側開口部１８は、カソード側基板８の封止領域３０の後端部に設けられ、後述するカソード側導通部１７に対応して、左右方向に間隔を隔てて複数（４つ）形成されている。各カソード側開口部１８は、平面視略円形状に開口されている。
カソード側基板８を形成する材料としては、アノード側基板５（図２および図３参照）を形成する材料と同様の材料が挙げられる。取扱性の観点から、好ましくは、プラスチック材料が挙げられる。
【００３５】
カソード側基板８の厚みは、例えば、５〜５０μｍ、好ましくは、１２．５〜２５μｍである。また、カソード側開口部１８の最大長さ（内径）は、例えば、５〜５０μｍ、好ましくは、１２．５〜３０μｍである。
カソード側導電層９は、カソード側基板８の封止領域３０の上面に設けられている。つまり、カソード側導電層９は、カソード側基板８の上面において、封止層１１に囲まれている。また、カソード側導電層９は、前後方向に長く延び、左右方向に間隔を隔てて複数（４つ）形成される導電パターンに形成されている。また、各カソード側導電層９の後端部は、厚み方向に投影したときに、各カソード側開口部１８を含むように配置されている。
【００３６】
カソード側導電層９を形成する導電材料としては、上記したアノード側導電層６の導電材料と同様の導電材料が挙げられる。
また、カソード側導電層９の厚みは、例えば、２〜７０μｍ、好ましくは、５〜３５μｍである。
カソード側集電層１４は、図１（破線）および図４に示すように、カソード側基板８の封止領域３０および取出領域３１との両方の下面に連続するように設けられ、厚み方向に投影したときに、前方に向かって開く略櫛形形状に形成されている。また、カソード側集電層１４は、カソード側集電配線１５とカソード側集電端子１６とを備える集電パターンに形成されている。
【００３７】
カソード側集電配線１５は、各カソード側導電層９に対応して形成されている。カソード側集電配線１５は、より具体的には、封止領域３０および取出領域３１において前後方向に延び、左右方向に間隔を隔てて複数（４つ）形成されている。
詳しくは、カソード側集電配線１５は、前端部が、封止領域３０におけるカソード側開口部１８の下側に配置され、後端部が、取出領域３１の下側に配置されるように形成されている。なお、カソード側集電配線１５の前端部は、厚み方向に投影したときに、カソード側開口部１８を含んでいる。
【００３８】
また、カソード側集電配線１５は、厚み方向に投影したときに、その前後方向途中が、封止層１１の後ビーム１１Ａと直交（交差）するように、後ビーム１１Ａを横切るように配置されている。
一方、カソード側集電配線１５は、左右方向に投影したときに、後ビーム１１Ａと上下方向に間隔を隔てて配置されている。つまり、カソード側集電配線１５の前後方向途中は、厚み方向において、後ビーム１１Ａとカソード側基板８を挟むように形成されている。
【００３９】
カソード側集電端子１６は、カソード側基板８における取出領域３１の下面に設けられている。また、カソード側集電端子１６は、左右方向に延びる直線状に形成されており、カソード側集電配線１５に連続して形成されている。すなわち、カソード側集電端子１６の後端には、カソード側集電配線１５の前端が、背面視略Ｔ字状に接続されている。
カソード側集電層１４を形成する導電材料としては、上記したアノード側導電層６の導電材料と同様の導電材料が挙げられる。
【００４０】
カソード側集電層１４の厚みは、例えば、０．１〜１００μｍ、好ましくは、１〜５０μｍである。
カソード側導通部１７は、カソード側開口部１８に充填されている。より具体的には、各カソード側導通部１７は、各カソード側導電層９および各カソード側集電配線１５に連続して形成されている。
【００４１】
これにより、カソード側導通部１７は、カソード側導電層９とカソード側集電層１４とをカソード側基板８の厚み方向において電気的に導通させている。
カソード側導通部１７を形成する導電材料としては、上記したアノード側集電層６（図２参照）の導電材料と同様の導電材料が挙げられる。
触媒層１０は、図２〜図４に示すように、カソード側導電層９の表面（電解質４に対向する対向面）に形成されている。具体的には、触媒層１０は、カソード側基板８の上において、カソード側導電層９の前後両側面、左右両側面および上面に連続して形成されている。
【００４２】
触媒層１０を形成する触媒材料としては、例えば、白金、ルテニウム、ロジウムなどの貴金属材料、例えば、ポリジオキシチオフェン、ポリピロールなどの導電性有機材料、例えば、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＩＺＯなどの金属酸化物材料、例えば、カーボンなどの炭素材料などが挙げられる。好ましくは、白金、カーボンが挙げられる。これら材料は、単独使用または２種以上併用することができる。
【００４３】
触媒層１０の厚みは、例えば、５０ｎｍ〜１００μｍ、好ましくは、１００ｎｍ〜５０μｍである。
カソード側カバー層２０は、カソード側基板８の下において、カソード側集電配線１５の裏面（電解質４に対向する対向面の反対面）を被覆し、カソード側集電端子１６の裏面（下面および側面）を露出するように形成されている。より具体的には、カソード側カバー層２０は、カソード側集電配線１５の前側面、左右両側面および上面に連続して形成されている。
【００４４】
カソード側カバー層２０を形成する材料としては、例えば、上記したイミド系樹脂、ソルダレジストなどの絶縁材料が挙げられる。
カソード側カバー層２０の厚みは、例えば、０．２〜５０μｍ、好ましくは、５〜３０μｍである。
第１保護層１３は、図２および図４に示すように、カソード側基板８の下において、カソード側集電端子１６の表面（電解質４に対向する対向面の反対面）を被覆している。より具体的には、第１保護層１３は、カソード側集電端子１６の後側面、左右両側面および下面に連続して形成されている。
【００４５】
第１保護層１３を形成する材料としては、例えば、ニッケル、金、クロムおよびそれらの合金などの耐食性材料、例えば、アゾール化合物、ベンズイミダゾール化合物などの水溶性フラックス材料（融剤）などが挙げられる。これら材料は、単独使用または併用することができる。
第１保護層１３の厚みは、例えば、０．０１〜１０μｍ、好ましくは、０．０５〜５μｍである。
【００４６】
そして、この色素増感型太陽電池１を製造するには、まず、作用電極２、対極３、封止層１１および電解質４をそれぞれ用意（あるいは作製）する。
作用電極２は、アノード側基板５、アノード側導電層６、および、色素増感半導体層７を下方に向かって順次積層することにより、作製する。
封止層１１は、例えば、上記した樹脂組成物として調製する。
【００４７】
電解質４は、上記した電解液あるいはゲル状電解質として調製する。
対極３は、図５および図６に示す下記の方法に従って作製する。
すなわち、まず、図５（ａ）に示すように、カソード側基板８およびその上に積層される導体箔（第１導体箔）３２を有する２層基材１９を用意する。
２層基材１９において、導体箔３２は、カソード側基板８の上面全面に形成されている。
【００４８】
次いで、図５（ｂ）に示すように、カソード側開口部１８をカソード側基板８に形成する。
カソード側開口部１８は、例えば、エッチング、穿孔加工などの公知の方法によって形成する。
これによって、２層基材１９において、カソード側開口部１８が形成されたカソード側基板８を形成する。
【００４９】
次いで、図５（ｃ）に示すように、エッチングレジスト２２を導体箔３２の上面に形成する。
エッチングレジスト２２は、ドライフィルムレジスト（図示せず）を導体箔３２の上面全面に積層した後、露光および現像することによって、上記したカソード側導電層９と同一パターンで形成する。
【００５０】
次いで、図５（ｄ）に示すように、エッチングレジスト２２から露出する導体箔３２を、例えば、塩化第二鉄水溶液などのエッチング液を用いて化学エッチングする。
その後、図５（ｅ）に示すように、エッチングレジスト２２を、エッチングまたは剥離などによって、除去する。
これによって、カソード側導電層９を上記した導電パターンで形成する（サブトラクティブ法）。
【００５１】
次いで、図示しないが、カソード側基板８の下面（カソード側開口部１８の内周面およびカソード側開口部１８から露出するカソード側導電層９の下面を含む）に、導体薄膜（種膜）を形成する。導体薄膜は、例えば、銅、ニッケル、クロムなどの導体材料からなり、例えば、スパッタリングにより、形成する。
続いて、図５（ｆ）に示すように、図示しない導体薄膜の下面に、カソード側集電層１４の集電パターンと逆パターンでめっきレジスト２３を形成する。めっきレジスト２３は、ドライフィルムレジストをカソード側基板８の下面全面に積層した後、露光および現像することにより、上記したパターンで形成する。
【００５２】
次いで、図６（ｇ）に示すように、カソード側導通部１７およびカソード側集電層１４を、めっきレジスト２３から露出する導体薄膜（図示せず）の下面に、例えば、電解めっき、無電解めっきなどのめっきによって、同時に形成する。
その後、図６（ｈ）に示すように、めっきレジスト２３およびそのめっきレジスト２３
が積層されていた部分の導体薄膜（図示せず）を除去する。
【００５３】
これによって、カソード側導通部１７およびカソード側集電層１４を上記したパターンで同時に形成する（アディティブ法）。
次いで、図６（ｉ）に示すように、触媒層１０を、カソード側導電層９を被覆するように形成する。
触媒層１０は、例えば、印刷法、スプレー法、物理蒸着法などによって、上記したパターンに形成する。
【００５４】
印刷法では、例えば、上記した触媒材料の微粒子を含むペーストを、カソード側導電層９の表面に、上記したパターンでスクリーン印刷する。
スプレー法では、例えば、まず、上記した触媒材料の微粒子を公知の分散媒で分散させた分散液を調製する。また、所定のパターンに開口されたマスクによってカソード側基板８の上面を被覆する。その後、カソード側基板８およびマスクの上方から、調製した分散液を噴き付ける（スプレーする）。その後、マスクを除去し、分散媒を蒸発させる。
【００５５】
物理蒸着法としては、好ましくは、スパッタリングが用いられる。具体的には、所定のパターンに開口されたマスクによってカソード側基板８の上面を被覆した後、例えば、触媒材料をターゲットとして上方からスパッタリングし、その後、マスクを除去する。
触媒層１０を貴金属材料から形成する場合には、好ましくは、物理蒸着法（例えば、真空蒸着、スパッタリングなど）が用いられ、触媒層１０を炭素材料から形成する場合には、印刷法またはスプレー法が用いられる。
【００５６】
次いで、図６（ｊ）に示すように、カソード側カバー層２０を、カソード側集電配線１５を被覆するパターンで形成する。
カソード側カバー層２０を形成するには、例えば、感光性の絶縁材料およびソルダレジストのワニスを、カソード側集電層１４を含むカソード側基板８の下面全面に塗布し、乾燥後、フォトマスクを介して露光し、現像後、必要により硬化させる。
【００５７】
その後、図６（ｋ）に示すように、第１保護層１３を、カソード側集電端子１６を被覆するパターンで形成する。
第１保護層１３は、例えば、上記した耐食性材料によるスパッタリングまたはめっき、あるいは、上記した水溶性フラックス材料の水溶液への浸漬により、形成する。
これにより、対極３を作製する。
【００５８】
次いで、作用電極２および対極３を、色素増感半導体層７および触媒層１０が互いに対向するように、間隔を隔てて対向配置する。これとともに、樹脂組成物を、作用電極２および対極３間に配置することによって、封止層１１を設ける。そして、電解質４を封止領域３０に充填することにより、作用電極２および対極３間において電解質４を封止層１１によって封止する。
【００５９】
これにより、色素増感型太陽電池１を製造することができる。
そして、このようにして得られる色素増感型太陽電池１の対極３では、カソード側導通部１７によって、カソード側導電層９がカソード側基板８の厚み方向においてカソード側集電層１４と電気的に接続されている。
そのため、この対極３が用いられる色素増感型太陽電池１では、封止層１１、とりわけ、後ビーム１１Ａに対するカソード側導電層９の貫通を不要として、封止層１１の電解質４に対する優れた封止性を確保することができる。これとともに、発電された電気を、カソード側導電層９からカソード側導通部１７およびカソード側集電配線１５を介して、カソード側集電端子１６から効率的に取り出すことができる。
【００６０】
その結果、この色素増感型太陽電池１は、発電効率の低下および周辺への汚染を防止することができる。
なお、上記した説明では、カソード側導電層９をサブトラクティブ法によって形成しているが、例えば、アディティブ法などの公知のパターンニング法によって形成することもできる。
【００６１】
アディティブ法では、図示しないが、まず、カソード側基板８を用意し、次いで、その上面全面に、スパッタリングによって導体薄膜を形成する。その後、ドライフィルムレジストから上記したカソード側導電層９の導電パターンと逆パターンでめっきレジストを形成し、次いで、めっきによって、カソード側導電層９を形成する。その後、めっきレジストおよびそのめっきレジストが積層されていた部分の導体薄膜を除去する。
【００６２】
また、上記した説明では、カソード側導通部１７およびカソード側集電層１４を同時に形成しているが、例えば、図示しないが、それらを、順次形成することもできる。
すなわち、図５（ａ）の２層基材１９に代えて、２層基材１９と、２層基材１９のカソード側基板８の下に積層される第２導体箔とを備える３層基材を用意する。
次いで、図５（ｂ）のカソード側開口部１８の形成とともに、第２導体箔においてカソード側開口部１８に対応する部分に導体開口部を形成する。
【００６３】
続いて、図５（ｃ）〜図５（ｅ）のサブトラクティブ法に準拠にして、カソード側導電層９を形成する。
次いで、図５（ｆ）〜図６（ｈ）のアディティブ法に代えて、カソード側導通部１７を、例えば、印刷法またはめっきなどより、カソード側開口部１８に充填するするとともに、導体材料を、上記と同様の方法により、導体開口部に充填する。次いで、カソード側導電層９をサブトラクティブ法により形成する。
【００６４】
好ましくは、カソード側導通部１７およびカソード側集電層１４を同時に形成する。これによって、カソード側導通部１７とカソード側集電層１４とを一度に形成するので、それらの接続をより確実にすることができ、発電効率の低下をより一層防止することができる。
また、カソード側導通部１７とカソード側集電層１４との密着性が向上されているので、それらの境界から電解質４が漏れることをより一層確実に防止して、色素増感型太陽電池１の周辺への汚染をより一層防止することができる。
【００６５】
さらに、カソード側導通部１７およびカソード側集電層１４を同時に形成するので、製造工程を簡略化することができ、量産化および低コスト化をより一層図ることができる。
図７は、本発明の色素増感型太陽電池の他の実施形態（カソード側導電層が、１つのカソード側集電層に対して、１つ設けられる態様）の平面図、図８は、図７に示す色素増感型太陽電池のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図、図９は、本発明の色素増感型太陽電池の他の実施形態（カソード側導通部が、１つのカソード側導電層に対して、複数設けられる態様）の平面図、図１０は、図９に示す色素増感型太陽電池のＸ−Ｘ線に沿う断面図、図１１は、本発明の色素増感型太陽電池の他の実施形態（カソード側集電端子がカソード側基板の表面に設けられる態様）の平面図、図１２は、図１１に示す色素増感型太陽電池のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図、図１３は、本発明の色素増感型太陽電池の他の実施形態（カソード側導電層が、集電部を備える態様）の平面図、図１４は、図１３の色素増感型太陽電池（アノード側導通部およびカソード側導通部が、作用電極および対極にそれぞれ設けられる態様）のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面図、図１５は、図１３の色素増感型太陽電池アノード側導通部およびカソード側導通部が、作用電極および対極にそれぞれ設けられる態様）のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面図を示す。
【００６６】
なお、図１３において、対極３のカソード側導電層９およびカソード側集電層１４の相対位置を明確に示すため、作用電極２を省略している。
上記した説明では、カソード側導電層９を、１つのカソード側集電層１４に対して複数（４つ）設けているが、例えば、図７および図８に示すように、１つのカソード側集電層１４に対して１つ設けることもできる。
【００６７】
図７および図８において、カソード側導電層９は、平面視において、１枚の略矩形平板形状に形成され、封止領域３０の前後方向中央および左右方向中央に配置されている。
カソード側開口部１８は、カソード側基板８において、カソード側導電層９の後端部の左側部に対応する位置に１つ形成されている。
カソード側導通部１７は、カソード側開口部１８に対応して１つ形成されている。
【００６８】
図７に示すように、カソード側導電層９を、１つのカソード側集電層１４に対して１つ設けることにより、カソード側導電層９の構成を簡単にでき、カソード側導電層９を、図１のカソード側導電層９に比べて、大きい面積で形成することができ、大容量の電気を取り出すことができる。
一方、図１に示すように、カソード側導電層９を、１つのカソード側集電層１４に対して複数設けることにより、図７のカソード側導電層９に比べて、集電箇所を多く確保でき、効率的な集電を図ることができる。
【００６９】
なお、図１では、カソード側導電層９を、１つのカソード側集電層１４に対して４つ設けているが、その数は、複数であれば特に限定されず、例えば、２個または３個、例えば、５個以上、好ましくは、１００個以上設けることができる。
また、上記した説明では、カソード側導通部１７を、１つのカソード側導電層９に対して、１つ設けているが、例えば、図９および図１０に示すように、１つのカソード側導電層９に対して複数（５つ）設けることもできる。
【００７０】
図９および図１０において、１つのカソード側導電層９に対応する複数のカソード側導通部１７は、前後方向に互いに間隔を隔てて配置されている。
また、カソード側基板８には、各カソード側導電層９の下に、カソード側導通部１７に対応する、複数のカソード側開口部１８が形成されている。
図９および図１０に示すように、カソード側導通部１７を、各（１つの）カソード側導電層９に対して複数設けることにより、図１のカソード側導通部１７に比べて、前後方向に沿って均一に集電することができる。そのため、効率的な集電を図ることができる。
【００７１】
また、上記した説明では、カソード側集電端子１６を、カソード側基板８の下面に設けているが、例えば、図１１および図１２に示すように、カソード側基板８の上面に設けることもできる。
図１１および図１２において、カソード側集電端子１６は、カソード側基板８の上面（電解質４に対向する対向面、表面）における取出領域３１に設けられている。
【００７２】
また、カソード側基板８には、取出領域３１において、各カソード側集電配線１５の後端部に対応する位置に、厚み方向を貫通する第２開口部３３が形成されている。
第２開口部３３は、平面視略円形状に開口されて、幅方向において間隔を隔てて複数（４つ）形成されており、各第２開口部３３には、第２導通部３４が充填されている。
第２導通部３４は、カソード側集電端子１６とカソード側集電配線１５の後端部とを厚み方向において電気的に導通させている。第２導通部３４を形成する材料としては、上記したカソード側導通部（第１導通部）１７と同様の導電材料が挙げられる。
【００７３】
図１１および図１２の対極３は、第２開口部３３を、カソード側開口部（第１開口部）１８と同時に形成し、第２導通部３４を、カソード側導通部（第１導通部）１７と同時に形成し、カソード側集電端子１６を、カソード側導電層９と同時に形成する以外は、上記と同様にして製造する。
図１１および図１２に示すように、カソード側集電端子１６を、カソード側基板８の上面に設けることにより、外部、より具体的には、カソード側基板８の下方からの接触に対してカソード側基板８によって保護することができる。そのため、良好な接続信頼性を確保することができる。
【００７４】
一方、図２および図４に示すように、カソード側集電端子１６を、カソード側基板８の下面に設けることにより、電気を、外部、より具体的には、カソード側基板８の下方に容易に取り出すことができる。そのため、良好な取扱性を確保することができる。
また、上記した図２および図４に示す対極３では、カソード側集電端子１６を、カソード側基板８の下面における取出領域３１に設けているが、例えば、図示しないが、封止領域３０に設けることもできる。
【００７５】
カソード側集電端子１６を封止領域３０に設けることにより、カソード側基板８に取出領域３１の区画を不要とすることができる。そのため、カソード側基板８を小型化でき、対極３を小型化することができる。あるいは、取出領域３１を不要とする分だけ、封止領域３０を大きい面積で確保でき、それゆえ、カソード側集電層１４および触媒層１０を大きい面積で確保でき、発電効率を向上させることができる。
【００７６】
また、上記した説明では、カソード側導電層９の表面全面を触媒層１０によって被覆しているが、例えば、図１３〜図１５に示すように、カソード側導電層９の表面の一部を触媒層１０によって被覆し、それ以外を露出させて、集電部３６とすることもできる。
図１３〜図１５の対極３において、各カソード側導電層９は、平面視において、後側に向かって開く略Ｕ字形状に形成され、より具体的には、前後方向に延び、左右方向に互いに間隔を隔てて配置される導電部３５および集電部３６と、それらの前端部を連結する連結部３７とを連続して備えている。
【００７７】
導電部３５は、各カソード側導電層９における左側に配置されており、その表面が触媒層１０に被覆されている。
集電部３６は、導電部３５と右側に間隔を隔てて配置されている。集電部３６の後端部は、カソード側導通部１７に連続している。
集電部３６および連結部３７の表面は、触媒層１０から露出される一方、それらの表面には、第２保護層２１が形成されている。
【００７８】
第２保護層２１を形成する材料としては、上記した第１保護層１３を形成する材料と同様の材料が挙げられる。また、第２保護層２１の厚みは、第１保護層１３の厚みと同様である。
図１４および図１５に示す対極３は、第２保護層２１を第１保護層１３と同時に形成する以外は、上記と同様にして製造する。
【００７９】
そして、この対極３では、導電部３５において発生する電気を、連結部３７、集電部３６およびカソード側導通部１７を介して、カソード側集電層１４から効率的に取り出すことができる。
また、上記した説明では、導通部を対極３のみに設けて、それを本発明の色素増感型太陽電池用電極の一例として例示しているが、例えば、導通部を作用電極２のみに設けて、作用電極２を本発明の色素増感型太陽電池用電極の一例として例示することができ、さらには、図１４および図１５に示すように、導通部を作用電極２および対極３の両方に設けて、作用電極２および対極３の両方を本発明の色素増感型太陽電池用電極の一例として例示することもできる。
【００８０】
図１４および図１５において、作用電極２は、基板としてのアノード側基板５と、アノード側基板５の下面（電解質４に対向する対向面、表面）に形成される導電層としてのアノード側導電層６と、アノード側基板５の上面（電解質に対向する対向面の反対面、裏面）に形成される集電層としてのアノード側集電層２４と、導通部としてのアノード側導通部２７とを備えている。また、作用電極２は、色素増感半導体層７と、アノード側カバー層２９と、第３保護層３８と、第４保護層３９とを備えている。
【００８１】
作用電極２のアノード側基板５、アノード側導電層６、アノード側集電層２４、アノード側導通部２７、色素増感半導体層７、アノード側カバー層２９、第３保護層３８および第４保護層３９は、対極３の上記したカソード側基板８、カソード側導電層９、カソード側集電層１４、カソード側導通部１７、触媒層１０、カソード側カバー層２０、第１保護層１３および第２保護層２１に対して、電解質４を中心とした厚み方向に略対称の形状にそれぞれ形成されている。
【００８２】
すなわち、アノード側基板５は、封止領域３０と取出領域３１とに区画されている。また、アノード側基板５には、アノード側導通部２７が充填される開口部としてのアノード側開口部２８が形成されている。
アノード側導電層６は、導電部３５（図１５）、集電部３６および連結部３７（図１４および図１５において図示されず）を備えており、それらは、カソード側導電層９の導電部３５、集電部３６および連結部３７に対して、電解質４を中心とした厚み方向に略対称の形状にそれぞれ形成されている。
【００８３】
また、アノード側集電層２４は、アノード側集電配線２５およびアノード側集電端子２６を備えており、それらは、カソード側集電層１４のカソード側集電配線１５およびカソード側集電端子１６に対して、電解質４を中心とした厚み方向に略対称の形状にそれぞれ形成されている。
また、アノード側カバー層２９は、アノード側集電配線２５の表面を被覆している。
【００８４】
第３保護層３８は、アノード側集電端子２６の表面を被覆している。
第４保護層３９は、アノード側導電層６の集電部３６の裏面を被覆している。
この作用電極２では、アノード側導通部２７によって、アノード側導電層６がアノード側基板５の厚み方向においてアノード側集電層２４と電気的に接続されている。
そのため、この作用電極２が用いられる色素増感型太陽電池１では、封止層１１、とりわけ、後ビーム１１Ａに対するアノード側導電層６の貫通を不要として、封止層１１の電解質４に対する優れた封止性を確保することができる。これとともに、発電された電気をアノード側導通部２７およびアノード側集電配線２５を介して、アノード側集電端子２６から効率的に取り出すことができる。
【００８５】
その結果、この色素増感型太陽電池１は、発電効率の低下および周辺への汚染を防止することができる。
しかも、図１４および図１５の色素増感型太陽電池１では、対極３および作用電極２の両方に、上記したカソード側導通部１７およびアノード側導通部２７がそれぞれ設けられているので、発電効率の低下および周辺への汚染をより一層防止することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１    色素増感型太陽電池
２    作用電極
３    対極
４    電解質
５    アノード側基板
６    アノード側導電層
８    カソード側基板
９    カソード側導電層
１１  封止層
１４  カソード側集電層
１５  カソード側集電配線
１６  カソード側集電端子
１７  カソード側導通部
１８  カソード側開口部
２４  アノード側集電層
２５  アノード側集電配線
２６  アノード側集電端子
２７  アノード側導通部
２８  アノード側開口部
【図１】
2011108374.tif 000003
【図２】
2011108374.tif 000004
【図３】
2011108374.tif 000005
【図４】
2011108374.tif 000006
【図５】
2011108374.tif 000007
【図６】
2011108374.tif 000008
【図７】
2011108374.tif 000009
【図８】
2011108374.tif 000010
【図９】
2011108374.tif 000011
【図１０】
2011108374.tif 000012
【図１１】
2011108374.tif 000013
【図１２】
2011108374.tif 000014
【図１３】
2011108374.tif 000015
【図１４】
2011108374.tif 000016
【図１５】
2011108374.tif 000017