(57)【要約】【課題】発電効率の向上を図る太陽電池用の電極基板の製造方法、太陽電池用の電極基板の製造装置、及び太陽電池用の電極基板を提供する。【解決手段】太陽電池用の電極基板３は、透明基板１１と、透明基板１１上に設けられた透明導電膜１２と、酸化インジウムスズ層上に設けられた酸化インジウム層１３と、酸化インジウム層１３上に設けられた多孔質金属酸化物層１４と、を備えている。この酸化インジウム層１３により、酸化インジウムスズ層の酸化を抑制することで、酸化インジウムスズ層の抵抗値の増加を抑制する。また、酸化インジウム層１３の結晶格子は、酸化インジウムスズ層の結晶格子とほぼ同一となるため、酸化インジウムスズ層と酸化インジウム層１３との結晶格子の不整合に起因した透明基板１１の反り等を防ぐ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に酸化インジウムスズ層を形成する第１工程と、
前記酸化インジウムスズ層上にインジウム層を形成する第２工程と、
前記インジウム層上に金属酸化物層を形成し、前記透明基板、前記酸化インジウムスズ層、前記インジウム層及び前記金属酸化物層を有する中間体を形成する第３工程と、
前記中間体に加熱処理を行うことにより、前記金属酸化物層を多孔質金属酸化物層として形成する第４工程と、を備えることを特徴とする太陽電池用の電極基板の製造方法。
【請求項２】
前記インジウム層の厚さは、前記酸化インジウムスズ層の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用の電極基板の製造方法。
【請求項３】
前記透明基板は、ガラス基板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池用の電極基板の製造方法。
【請求項４】
前記加熱処理は、４００℃以上で行われることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の太陽電池用の電極基板の製造方法。
【請求項５】
前記第４工程後の前記酸化インジウムスズ層のシート抵抗は、１０Ω／□以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の太陽電池用の電極基板の製造方法。
【請求項６】
透明基板上に酸化インジウムスズ層を形成する第１成膜部と、
前記酸化インジウムスズ層上にインジウム層を形成する第２成膜部と、
前記インジウム層上に金属酸化物層を形成し、前記透明基板、前記酸化インジウムスズ層、前記インジウム層及び前記金属酸化物層を有する中間体を形成する第３成膜部と、
前記中間体に加熱処理を行う加熱部と、を備えることを特徴とする、太陽電池用の電極基板の製造装置。
【請求項７】
透明基板と、
前記透明基板上に設けられた酸化インジウムスズ層と、
前記酸化インジウムスズ層上に設けられた酸化インジウム層と、
前記酸化インジウム層上に設けられた多孔質金属酸化物層と、を備えることを特徴とする太陽電池用の電極基板。
【請求項８】
前記酸化インジウム層の厚さは、前記酸化インジウムスズ層の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項７に記載の太陽電池用の電極基板。
【請求項９】
前記透明基板は、ガラス基板であることを特徴とする請求項７又は８に記載の太陽電池用の電極基板。
【請求項１０】
前記酸化インジウムスズ層のシート抵抗は、１０Ω／□以下であることを特徴とする請求項７〜９の何れか一項に記載の太陽電池用の電極基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池用の電極基板の製造方法、太陽電池用の電極基板の製造装置、及び太陽電池用の電極基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池を低コストかつ低エネルギーで生産することができる色素増感型太陽電池が注目されている。色素増感型太陽電池の電極基板（光電極）では、例えば下記特許文献１に記載されるように、透明基板と多孔質金属酸化物層との間に透明導電膜が設けられ、これにより色素が担持された多孔質金属酸化物層にて発生した電子が回収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１８７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような色素増感型太陽電池の電極基板は、透明導電膜上に有機溶媒に分散された金属酸化物層を形成したものを、所定温度（例えば３５０℃以上）で大気加熱し、多孔質金属酸化物層を焼成することにより作製される。ここで、透明導電膜としては、その抵抗値を低くするために酸化インジウムスズ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ、以下「ＩＴＯ」という）を用いることが考えられる。しかしながら、透明導電膜にＩＴＯを用いた場合、大気加熱中にＩＴＯが酸化され、透明導電膜の抵抗値が高くなってしまう。その結果、かえって色素増感型太陽電池の発電効率が低下してしまうおそれがある。
【０００５】
そこで本発明は、発電効率の向上を図る太陽電池用の電極基板の製造方法、太陽電池用の電極基板の製造装置、及び太陽電池用の電極基板を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る太陽電池用の電極基板の製造方法は、透明基板上に酸化インジウムスズ層を形成する第１工程と、酸化インジウムスズ層上にインジウム層を形成する第２工程と、インジウム層上に金属酸化物層を形成し、透明基板、酸化インジウムスズ層、インジウム層及び金属酸化物層を有する中間体を形成する第３工程と、中間体に加熱処理を行うことにより、金属酸化物層を多孔質金属酸化物層として形成する第４工程と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この太陽電池用の電極基板の製造方法では、透明導電膜として機能する酸化インジウムスズ層上にインジウム層を形成し、当該インジウム層上に金属酸化物層を形成する。これにより、中間体に加熱処理を行った際、金属酸化物層中及び大気中の酸素によってインジウム層が酸化される一方で、酸化インジウムスズ層の酸化が抑制されることとなる。このように、酸化インジウムスズ層の酸化を抑制することによって、酸化インジウムスズ層の抵抗値の増加が抑制でき、発電効率の向上を図ることができる。また、酸化インジウムスズ層は、酸化インジウムを主成分としているため、酸化されたインジウム層の結晶格子は、酸化インジウムスズ層の結晶格子とほぼ同一となる。これにより、酸化インジウムスズ層と酸化されたインジウム層との結晶格子の不整合に起因して透明基板が反ることを防ぐことができる。したがって、電極基板の反り等を防ぐことができる。
【０００８】
また、インジウム層の厚さは、酸化インジウムスズ層の厚さよりも薄いことが好ましい。インジウム層を薄くすることでインジウム層の透光性を向上でき、太陽電池の発電効率の更なる向上を図ることができる。
【０００９】
また、透明基板は、ガラス基板であることが好ましい。耐熱性の高い透明基板であるガラス基板を用いることによって、加熱処理の温度を高くできる。この結果、加熱処理時に金属酸化物同士の結合性が向上し、発電効率の更なる向上を図ることができる。
【００１０】
また、加熱処理は、４００℃以上で行われることが好ましい。金属酸化物層を含有する中間体を加熱する温度を高くすることにより、金属酸化物同士の結合性が向上し、発電効率の更なる向上を図ることができる。
【００１１】
また、第４工程後の酸化インジウムスズ層のシート抵抗は、１０Ω／□以下であってもよい。
【００１２】
また、本発明に係る太陽電池用の電極基板の製造装置は、透明基板上に酸化インジウムスズ層を形成する第１成膜部と、酸化インジウムスズ層上にインジウム層を形成する第２成膜部と、インジウム層上に金属酸化物層を形成し、透明基板、酸化インジウムスズ層、インジウム層及び金属酸化物層を有する中間体を形成する第３成膜部と、中間体に加熱処理を行う加熱部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
この太陽電池用の電極基板の製造装置では、透明導電膜として機能する酸化インジウムスズ層上にインジウム層を形成する第２成膜部と、インジウム層上に金属酸化物層を形成する第３成膜部とを備える。加熱部によって大気加熱された際に、金属酸化物層中及び大気中の酸素によりインジウム層が酸化される一方で、酸化インジウムスズ層の酸化は抑制される。このため、酸化インジウムスズ層の抵抗値の増加が抑制され、発電効率の向上を図ることができる。また、酸化インジウムスズ層は、酸化インジウムを主成分としているため、酸化されたインジウム層の結晶格子は、酸化インジウムスズ層の結晶格子とほぼ同一となる。これにより、酸化インジウムスズ層と酸化されたインジウム層との結晶格子の不整合に起因して透明基板が反ることを防ぐことができる。したがって、電極基板の反り等を防ぐことができる。
【００１４】
また、本発明に係る太陽電池の電極基板は、透明基板と、透明基板上に設けられた酸化インジウムスズ層と、酸化インジウムスズ層上に設けられた酸化インジウム層と、酸化インジウム層上に設けられた多孔質金属酸化物層と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
この太陽電池の電極基板では、透明導電膜として機能する酸化インジウムスズ層と多孔質金属酸化物層との間に酸化インジウム層が設けられている。この酸化インジウム層によって、酸化インジウムスズ層に多孔質金属酸化物層及び大気中から酸素が供給されるのを抑制でき、酸化インジウムスズ層の抵抗値の増加を抑制することができる。これにより、発電効率の向上を図ることができる。また、酸化インジウムスズ層は、酸化インジウムを主成分としているため、酸化インジウム層の結晶格子は、酸化インジウムスズ層の結晶格子とほぼ同一となる。これにより、酸化インジウムスズ層と酸化インジウム層との結晶格子の不整合に起因して透明基板が反ることを防ぐことができる。したがって、電極基板の反り等を防ぐことができる。
【００１６】
また、酸化インジウム層の厚さは、酸化インジウムスズ層の厚さよりも薄いことが好ましい。酸化インジウム層を薄くすることで酸化インジウム層の透光性を向上でき、発電効率の更なる向上を図ることができる。
【００１７】
また、透明基板は、ガラス基板であることが好ましい。耐熱性の高い透明基板であるガラス基板を用いることによって、加熱処理の温度を高くすることができる。この結果、加熱処理時に金属酸化物同士の結合性が向上し、発電効率の更なる向上を図ることができる。
【００１８】
また、酸化インジウムスズ層のシート抵抗は、１０Ω／□以下であってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、発電効率の向上を図ると共に電極基板の反り等を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽電池用の電極基板を備える色素増感型太陽電池の概略構造である。
【図２】ＩＴＯ導電ガラスとＦＴＯ導電ガラスとの体積抵抗率を示すグラフである。
【図３】図１の電極基板を製造するための製造装置の構成のブロック図である。
【図４】ＲＰＤ法を用いたイオンプレーティング装置の断面図である。
【図５】図１の電極基板を製造する方法の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら本発明に係る一実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池用の電極基板を備える色素増感型太陽電池の概略構造である。図１に示すように、色素増感型太陽電池１は、吸着させた色素１５を利用して光エネルギーを電気エネルギーへ変換する太陽電池であって、正極２と、負極を構成する太陽電池用の電極基板３（以下、単に「電極基板３」ともいう）とによって、電解質４を挟むようにして構成されている。正極２と電極基板３とは、外部回路５を介して互いに電気的に接続されている。正極２及び電解質４は、公知の正極及び電解質をそれぞれ用いることができる。電極基板３は、光Ｌの照射により電子を発生する光電極であり、透明基板１１と、透明導電膜１２と、酸化インジウム層１３と、多孔質金属酸化物層１４と、色素１５とを備える。
【００２３】
透明基板１１は、光（特に可視光）を透過する性質を有する。透明基板１１としては、例えばガラス基板又は樹脂基板が用いられる。ガラス基板としては、例えばソーダライムガラス、ホウケイ酸ガラス、シリカガラス等のガラスが用いられる。樹脂基板に用いられる樹脂材料としては、例えばアクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂材料が用いられる。ここでは、強度及び耐熱性の観点から好ましいものとして、ガラス基板が用いられる。透明基板１１の厚さは、０．１ｍｍ〜１２ｍｍ、好ましくは１．１ｍｍ〜２ｍｍである。なお、ガラス成分の拡散を抑制するために、透明基板１１の表面に、例えば酸化ケイ素膜等が形成されていてもよい。
【００２４】
透明導電膜１２は、光（特に可視光）を透過する性質及び導電性を有する膜であり、透明基板１１上に設けられている。透明導電膜１２としては、ＩＴＯからなる導電膜（以下、酸化インジウムスズ層ともいう）が用いられている。透明導電膜１２の膜厚は、５０ｎｍ〜３００ｎｍ、好ましくは１００ｎｍ〜２００ｎｍ、更に好ましくは１２０ｎｍ〜１５０ｎｍである。また、透明導電膜１２のシート抵抗は、１０Ω／□以下、好ましくは７Ω／□以下である。
【００２５】
なお、一般的に透明導電膜１２の材料としては、ＩＴＯの他にフッ素ドープ酸化スズ（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ  ｄｏｐｅｄ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ、以下、「ＦＴＯ」という）も考えられるが、本実施形態では、上述したように電気伝導性の観点等からＩＴＯを用いている。ここで、ＩＴＯ及びＦＴＯの各特性について以下に対比説明する。
【００２６】
図２は、ＩＴＯを成膜したガラス（ＩＴＯ導電ガラス）とＦＴＯを成膜したガラス（ＦＴＯ導電ガラス）とを各温度にて１時間、大気加熱（大気雰囲気下にて加熱）した時の体積抵抗率を示すグラフである。グラフ２１は、ＩＴＯ導電ガラスの体積抵抗率を、グラフ２２はＦＴＯ導電ガラスの体積抵抗率をそれぞれ示す。図２に示すように、常温から３５０℃付近において、ＩＴＯ導電ガラスの体積抵抗率は、ＦＴＯ導電ガラスの体積抵抗率よりも、大幅に低いことがわかる。
【００２７】
また、４００℃以上にて大気加熱を行うと、ＩＴＯ導電ガラスの体積抵抗率は急激に上昇する。これは、ＩＴＯが酸化され、ＩＴＯのキャリア発生源となるドープされたスズと酸素空孔のうち酸素空孔が埋まることにより、ＩＴＯ導電ガラスのシート抵抗が増加するからである。しかしながら、ＩＴＯ導電ガラスの体積抵抗率は、急激に上昇してもなお、ＦＴＯ導電ガラスの体積抵抗率よりも低くなっていることがわかる。よって、大気加熱が行われたとしても、ＦＴＯ導電ガラスよりもＩＴＯ導電ガラスの方が、電気伝導性の観点から優位であることがわかる。また、高温にて大気加熱を行われたとしてもＩＴＯ導電ガラスが酸化しなければ、ＦＴＯ導電ガラスよりもＩＴＯ導電ガラスの方が、電気伝導性の観点から更に優位であることがわかる。
【００２８】
図１に戻り、酸化インジウム層１３は、酸化インジウムからなり、透明導電膜１２上に設けられている。酸化インジウム層１３は、大気加熱時等に透明導電膜１２に酸素等が供給されるのを防ぐバッファ層として機能する（詳しくは後述）。ここで、ＩＴＯは、酸化インジウムを主成分としていることから、酸化インジウム層１３の結晶格子と、透明導電膜１２の結晶格子はほぼ同一となる。このため、酸化インジウム層１３を用いることにより、透明導電膜１２と酸化インジウム層１３との結晶格子の不整合に起因した電極基板３の反りの発生を抑制することができる。酸化インジウム層１３の膜厚は、電気導電性及び透光性の観点から、少なくとも透明導電膜１２の厚さよりも薄く、１ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは３ｎｍ〜３０ｎｍ、更に好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍである。なお、酸化インジウム層１３に、酸化していないインジウムが含有されていてもよい。
【００２９】
多孔質金属酸化物層１４は、金属酸化物半導体からなり、酸化インジウム層１３上に設けられている。金属酸化物半導体として、例えばチタン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン等の酸化物、又は上記金属を含有する複合酸化物、例えばＳｒＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３等のペロブスカイト型酸化物等が用いられる。本実施形態では、金属酸化物半導体として、紫外域に光吸収ピークを有する酸化チタンが用いられる。また、このような金属酸化物半導体は、多孔質化の点で粒子状かつこれらが互いに結合していることが好ましい。金属酸化物半導体の粒径は、１０ｎｍ〜５００ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜３５０ｎｍ、更に好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００３０】
色素１５は、光Ｌにより励起される性質（光増感作用）を有しており、多孔質金属酸化物層１４に吸着されている。色素１５は、一般的に色素増感型太陽電池に用いられている色素（例えばルテニウム錯体、シアン系色素、クマリン系色素、シアニン系色素等）を用いることができる。高い変換効率を図るために、色素の吸収スペクトルが太陽光スペクトルと広波長域で重なっており、且つ、耐光性が高い色素を用いることが望ましい。
【００３１】
図３は、上記の電極基板３を製造するための製造装置の構成のブロック図である。図３に示すように、電極基板の製造装置１００（以下、単に「製造装置１００」ともいう）は、第１成膜装置（第１成膜部）２００、第２成膜装置（第２成膜部）３００、第３成膜装置（第３成膜部）４００、及び加熱装置（加熱部）５００を少なくとも備える。なお、製造装置１００が備える装置は、各成膜装置２００，３００，４００及び加熱装置５００に限定されず、他の装置（例えば洗浄装置等）を更に備えていてもよい。
【００３２】
第１成膜装置２００は、透明基板１１上に透明導電膜１２を成膜する装置である。第２成膜装置３００は、透明導電膜１２上にインジウム層１６を成膜する装置である。第３成膜装置４００は、インジウム層１６上に金属酸化物層１７を成膜する装置である。第１成膜装置２００及び第２成膜装置３００としては、例えば真空蒸着装置、スパッタリング装置、ＣＶＤ装置、イオンプレーティング装置等が挙げられる。
【００３３】
第３成膜装置４００としては、例えば種々のコーティング装置、インクジェットプリンタ等が挙げられる。第１成膜装置２００及び第２成膜装置３００は、同一の成膜装置でもよいし、互いに異なる成膜装置でもよい。また、加熱装置５００は、成膜対象物と、上記成膜装置によって成膜された膜を加熱する装置であり、電気炉（例えばマッフル炉）等の種々の炉が用いられる。
【００３４】
図４は、第１成膜装置２００の一例として、ＲＰＤ法（反応性プラズマ蒸着法：Reactive Plasma Deposition法）を用いたイオンプレーティング装置の断面図である。ＲＰＤ法とは、例えばプラズマビームの照射により蒸発材料に電流を流し、蒸発材料を直接的に加熱蒸発させる方法である。ＲＰＤ法を用いたイオンプレーティング装置は、ＲＰＤ法にて蒸発させた成膜材料（蒸発材料）を真空容器内に拡散させて、成膜対象物の表面に成膜材料を付着させることにより成膜を行う装置である。
【００３５】
図４に示すように、第１成膜装置２００は、成膜対象物２１１の板厚方向が水平方向となるように、成膜対象物２１１を直立した状態又は傾斜した状態で、成膜対象物２１１が真空チャンバー２１０内に配置されて搬送される、いわゆる縦型の成膜装置である。第１成膜装置２００は、ハース機構２０２、搬送機構２０３、輪ハース２０６、プラズマ源２０７、圧力調整装置２０８、及び真空チャンバー２１０を備えている。
【００３６】
真空チャンバー２１０は、成膜材料Ｍａの膜が形成される成膜対象物２１１を搬送するための搬送室２１０ａと、成膜材料Ｍａを拡散させる成膜室２１０ｂと、プラズマ源２０７から照射されるプラズマビームＰを真空チャンバー２１０に受け入れるプラズマ口２１０ｃとを有している。また、真空チャンバー２１０は、導電性の材料からなり接地電位に接続されている。
【００３７】
搬送機構２０３は、成膜材料Ｍａと対向した状態で成膜対象物２１１を保持する成膜対象物保持部材２１６を搬送方向Ａに搬送する。プラズマ源２０７は、成膜室２１０ｂの側壁に設けられたプラズマ口２１０ｃを介して成膜室２１０ｂに接続されている。プラズマ源２０７は、真空チャンバー２１０内でプラズマビームＰを生成する。プラズマ源２０７において生成されたプラズマビームＰは、プラズマ口２１０ｃから成膜室２１０ｂ内へ方向が制御されて出射される。
【００３８】
圧力調整装置２０８は、真空チャンバー２１０に接続され、真空チャンバー２１０内の圧力を調整する。圧力調整装置２０８は、例えば、ターボ分子ポンプ又はクライオポンプ等の減圧部と、真空チャンバー２１０内の圧力を測定する圧力測定部とを有している。
【００３９】
ハース機構２０２は、成膜材料Ｍａを保持するための機構である。ハース機構２０２は、真空チャンバー２１０の成膜室２１０ｂ内に設けられている。ハース機構２０２は、プラズマ源２０７から出射されたプラズマビームＰを成膜材料Ｍａに導く主陽極を有している。ハース機構２０２は、真空チャンバー２１０が有する接地電位に対して正電位に保たれている。
【００４０】
輪ハース２０６は、プラズマビームＰを誘導するための磁石を有する補助陽極である。輪ハース２０６は、環状のコイル２０９と環状の永久磁石部２２０と環状の容器２１２とを有し、コイル２０９及び永久磁石部２２０は容器２１２に収容されている。輪ハース２０６は、成膜材料Ｍａに入射するプラズマビームＰの幅・太さを制御する。
【００４１】
成膜材料（蒸発材料）Ｍａは、ＩＴＯである。成膜材料Ｍａ及びハース機構２０２にプラズマビームＰが照射されると、成膜材料Ｍａが加熱される。これにより、成膜材料Ｍａの先端部分が蒸発し、プラズマビームＰによりイオン化された成膜材料粒子Ｍｂが成膜室２１０ｂ内に拡散する。成膜室２１０ｂ内に拡散した成膜材料粒子Ｍｂは、搬送室２１０ａ内において成膜対象物２１１の表面に付着する。
【００４２】
次に、図３に示した製造装置１００を用いて上記の電極基板３を製造する方法の一例について、図５の（ａ）〜（ｅ）を用いながら詳細に説明する。
【００４３】
まず、透明基板１１が製造装置１００に搬入され、図５の（ａ）に示すように、第１成膜装置２００にて、透明基板１１上にＩＴＯからなる透明導電膜１２が形成される（第１工程）。第１工程では、例えば、形成された透明導電膜１２の表面粗さを抑制する等のため、第１成膜装置２００として上述したＲＰＤ法を用いたイオンプレーティング装置を用いることが好ましい。なお、透明導電膜１２は、透明基板１１の表面上に形成されてもよいし、透明基板１１の表面上に形成された膜上に形成されてもよい。
【００４４】
次に、図５の（ｂ）に示すように、第２成膜装置３００にて、インジウムからなるインジウム層１６が透明導電膜１２の表面上に形成される（第２工程）。このとき、インジウム層１６は、少なくとも透明導電膜１２の厚さよりも薄く形成される。なお、上述のように第２成膜装置３００は、第１成膜装置２００と同一の装置でもよいし、異なる装置でもよい。
【００４５】
次に、図５の（ｃ）に示すように、第３成膜装置４００にて、インジウム層１６上に金属酸化物層１７が形成される。これにより、透明基板１１、透明導電膜１２、インジウム層１６及び金属酸化物層１７を有する中間体２０が形成される（第３工程）。中間体２０は、電極基板３の製造工程における中間生成物であり、透明基板１１上に透明導電膜１２、インジウム層１６及び金属酸化物層１７がこの順で積層されたものである。ここでの金属酸化物層１７は、第３成膜装置４００にて、例えば金属酸化物半導体の粒子を有機溶媒に分散させたペーストを、インジウム層１６上に塗布されることによって形成することができる。有機溶媒としては、例えば低級アルコールや樹脂材料等が用いられる。また、有機溶媒中に硬化剤及び分散剤を更に含有させていてもよい。
【００４６】
次に、金属酸化物層１７中の有機溶媒を除去するために、加熱装置５００にて、中間体２０に対して加熱処理が行われる（第４工程）。加熱処理は、例えば４００℃以上で大気加熱することにより実施される。当該大気加熱によれば、金属酸化物層１７中の有機溶媒が除去されると共に、金属酸化物半導体の粒子同士が結合し、多孔質金属酸化物層１４が形成される（図５の（ｄ）を参照）。金属酸化物半導体の粒子同士の結合を向上するために、大気加熱の温度を高くするのが好ましい。例えば、５００℃以上且つ透明基板１１のガラス転移点以下（例えば５５０℃〜６５０℃以下）で加熱処理を行うことが好ましい。
【００４７】
ここで、第４工程においては、インジウム層１６は、大気中の酸素又は金属酸化物層１７中の酸素によって酸化され、酸化インジウム層１３となる。一方で、透明導電膜１２は、酸化インジウム層１３が形成されていることにより、酸化しない又は殆ど酸化しないため、透明導電膜１２のシート抵抗の上昇は抑制される。これにより、大気加熱後であってもシート抵抗の低い透明導電膜１２を形成することができる。
【００４８】
また、ＩＴＯは、酸化インジウムを主成分としていることから、酸化インジウム層１３の結晶格子と、透明導電膜１２の結晶格子とはほぼ同一となる。このため、透明導電膜１２及び酸化インジウム層１３同士の結晶格子の不整合に起因した不具合（例えば、透明基板１１の反りや、これらの界面における剥離等）を防ぐことができる。これにより、透明基板１１を大面積にしたとしても、透明基板１１が反る等の不具合が生じなくなるので好ましい。また、インジウム層１６が加熱時に酸化される際に、一部のインジウムが金属酸化物層１７内の金属酸化物と結合することから、層間の結合強度の向上と共に層間の電子の授受の効率の向上を図ることができる。
【００４９】
次に、図５の（ｅ）に示すように、多孔質金属酸化物層１４に色素溶液を接触させることにより、色素１５が多孔質金属酸化物層１４に吸着される。色素１５の吸着は、例えば製造装置１００内で行われてもよいし、製造装置１００から搬出された後に行われてもよい。色素溶液は、溶媒としてエタノール又はブタノール等のアルコール系有機溶媒を用いて調製され、その色素濃度は、例えば、３×１０−４〜５×１０−４ｍｏｌ／ｌである。そして、多孔質金属酸化物層１４に色素１５を吸着させた後、溶媒を除去することによって、電極基板３が形成される。
【００５０】
以上、本実施形態に係る太陽電池用の電極基板３の製造方法では、透明導電膜１２として機能する酸化インジウムスズ層上にインジウム層１６を形成し、当該インジウム層１６上に金属酸化物層１７を形成する。これにより、中間体２０に加熱処理を行った際、金属酸化物層１７中及び大気中の酸素によってインジウム層１６が酸化される一方で、酸化インジウムスズ層の酸化が抑制されることとなる。このように、酸化インジウムスズ層の酸化を抑制することによって、酸化インジウムスズ層の抵抗値の増加が抑制でき、発電効率の向上を図ることができる。
【００５１】
また、酸化インジウムスズ層は、酸化インジウムを主成分としているため、酸化されたインジウム層１６の結晶格子は、酸化インジウムスズ層の結晶格子とほぼ同一となる。これにより、酸化インジウムスズ層と酸化されたインジウム層１６との結晶格子の不整合に起因して透明基板１１が反ることを防ぐことができる。したがって、上述のような電極基板３の製造方法によれば、発電効率の向上を図ると共に電極基板３の反り等を防ぐことができる。
【００５２】
また、本実施形態では、上述したように、インジウム層１６の厚さは、透明導電膜１２の厚さよりも薄くされている。インジウム層１６を薄くすることでインジウム層１６の透光性を向上できる。また、耐熱性の高いガラス基板を透明基板１１として用いることによって、加熱処理を４００℃以上で行うことができる。したがって、金属酸化物層１７を加熱する温度を高くでき、金属酸化物同士の結合性が向上し、発電効率の更なる向上を図ることができる。また、透明導電膜１２である酸化インジウムスズ層のシート抵抗が１０Ω／□以下とされているため、電極基板３は太陽電池用のものとして好適である。
【００５３】
また、本実施形態に係る電極基板３と、製造装置１００とにおいても、発電効率の向上を図ると共に電極基板３の反り等を防ぐという上記作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
【００５４】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、透明導電膜１２上に補助電極を形成してもよい。この場合であっても、透明導電膜１２のシート抵抗が低いことから、透明基板１１表面上における補助電極が占有する面積を小さくすること及び電極基板３の面積を大きくすることができるため、太陽電池の開口率を上昇させることが可能となる。
【００５５】
また、上記実施形態では、透明導電膜１２と酸化インジウム層１３との界面が明確である場合を例に説明したが、加熱処理によって酸化インジウム層１３の酸化インジウムが透明導電膜１２のＩＴＯと混合・一体化し、透明導電膜１２と酸化インジウム層１３との間に明確な界面が形成されない場合がある（以下、透明導電膜１２と酸化インジウム層１３とが一体化した膜を混合膜という）。この場合、透明導電膜１２と酸化インジウム層１３との界面に起因して基板が反ることを防ぐことができる。
【００５６】
なお、混合膜が形成された場合であっても、例えば混合膜中のインジウム濃度勾配を測定することによって、透明導電膜１２と酸化インジウム層１３とを判別することが可能である。具体的には、混合膜中の形成前に酸化インジウム層１３であった領域はスズを含有していないため、透明導電膜１２であった領域よりもインジウムの濃度が高い。したがって、混合膜中のインジウム濃度勾配を測定し、インジウム濃度が大きく変化する領域を、透明導電膜１２と酸化インジウム層１３との界面とみなすことができる。混合膜中のインジウム濃度勾配は、例えばＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）等によって測定できる。ちなみに、インジウムの代わりにスズの濃度勾配を測定してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１…色素増感型太陽電池、２…正極、３…太陽電池用の電極基板（電極基板）、４…電解質、５…外部回路、１１…透明基板、１２…透明導電膜（酸化インジウムスズ層）、１３…酸化インジウム層、１４…多孔質金属酸化物層、１５…色素、１６…インジウム層、１７…金属酸化物層、２０…中間体、１００…電極基板の製造装置（製造装置）、２００…第１成膜装置（第１成膜部）、３００…第２成膜装置（第２成膜部）、４００…第３成膜装置（第３成膜部）、５００…加熱装置（加熱部）、Ｌ…光。
【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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