(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列且つ電気的に接続される複数の色素増感太陽電池を含む色素増感太陽電池モジュールユニットを有する色素増感太陽電池モジュールの製造方法において、
前記複数の色素増感太陽電池を直列且つ電気的に接続して前記色素増感太陽電池モジュールユニットを製造する接続工程を含み、
前記色素増感太陽電池が、
透明基板及び前記透明基板上に設けられる透明導電膜を有する第１電極と、
前記第１電極に対向し、不動態膜を有する金属からなる金属基板を含む第２電極と、
前記第１電極又は前記第２電極に設けられる酸化物半導体層と、
前記透明導電膜上に設けられる集電配線と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる電解質と、
前記第１電極及び前記第２電極を連結させる封止部とを有し、
前記複数の色素増感太陽電池における前記透明基板として１つの透明基板が共通に用いられ、
前記接続工程において、隣り合う２つの色素増感太陽電池のうち一方の色素増感太陽電池の前記第２電極の前記金属基板と、他方の色素増感太陽電池の前記第１電極における前記集電配線とを抵抗溶接により直接接続し、前記抵抗溶接を、前記集電配線の上に前記第２電極を接触させた状態で、２つの抵抗溶接用の電極を、前記第２電極の表面に当接させることによって行う色素増感太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２】
直列且つ電気的に接続される複数の色素増感太陽電池を含む色素増感太陽電池モジュールユニットを有する色素増感太陽電池モジュールの製造方法において、
前記複数の色素増感太陽電池を直列且つ電気的に接続して前記色素増感太陽電池モジュールユニットを製造する接続工程を含み、
前記色素増感太陽電池が、
透明基板及び前記透明基板上に設けられる透明導電膜を有する第１電極と、
前記第１電極に対向し、不動態膜を有する金属からなる金属基板を含む第２電極と、
前記第１電極又は前記第２電極に設けられる酸化物半導体層と、
前記透明導電膜上に設けられる集電配線と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる電解質と、
前記第１電極及び前記第２電極を連結させる封止部とを有し、
前記複数の色素増感太陽電池における前記透明基板として１つの透明基板が共通に用いられ、
前記接続工程が、隣り合う２つの色素増感太陽電池のうち一方の色素増感太陽電池の前記第２電極の前記金属基板を、他方の色素増感太陽電池の前記第１電極における前記集電配線に接合されたインサート材と抵抗溶接により接続する工程を含み、
前記インサート材が前記金属基板及び前記集電配線よりも低い抵抗を有する色素増感太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項３】
直列且つ電気的に接続される複数の色素増感太陽電池を含む色素増感太陽電池モジュールユニットを有する色素増感太陽電池モジュールの製造方法において、
前記複数の色素増感太陽電池を直列且つ電気的に接続して前記色素増感太陽電池モジュールユニットを製造する接続工程を含み、
前記色素増感太陽電池が、
透明基板及び前記透明基板上に設けられる透明導電膜を有する第１電極と、
前記第１電極に対向し、不動態膜を有する金属からなる金属基板を含む第２電極と、
前記第１電極又は前記第２電極に設けられる酸化物半導体層と、
前記透明導電膜上に設けられる集電配線と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる電解質と、
前記第１電極及び前記第２電極を連結させる封止部とを有し、
前記複数の色素増感太陽電池における前記透明基板として１つの透明基板が共通に用いられ、
前記第２電極が、前記金属基板に対して前記第１電極と反対側に、前記金属基板よりも低い抵抗を有する導電材をさらに有し、
前記接続工程において、隣り合う２つの色素増感太陽電池のうち一方の色素増感太陽電池の前記第２電極の前記導電材と、他方の色素増感太陽電池の前記第１電極における前記集電配線とを抵抗溶接により接続する色素増感太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記接続工程において、前記抵抗溶接を3〜20ミリ秒行う、請求項１〜３のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記第２電極の厚さが9〜200μｍである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記集電配線の厚さが0.1〜50μｍである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項７】
直列且つ電気的に接続される複数の色素増感太陽電池を含む色素増感太陽電池モジュールユニットを有する色素増感太陽電池モジュールにおいて、
前記色素増感太陽電池が、
透明基板及び前記透明基板上に設けられる透明導電膜を有する第１電極と、
前記第１電極に対向し、不動態膜を有する金属からなる金属基板を含む第２電極と、
前記第１電極又は前記第２電極に設けられる酸化物半導体層と、
前記透明導電膜上に設けられる集電配線と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる電解質と、
前記第１電極及び前記第２電極を連結させる封止部とを備え、
前記複数の色素増感太陽電池における前記透明基板として１つの透明基板が共通に用いられ、
隣り合う２つの色素増感太陽電池のうち一方の色素増感太陽電池の前記第２電極の前記金属基板と、他方の色素増感太陽電池の前記第１電極における前記集電配線とが直接接続され、前記集電配線が、前記第２電極の前記金属基板よりも低い抵抗を有する金属で構成され、
前記集電配線と前記第２電極との間に、前記金属基板の金属と前記集電配線の金属との合金からなる合金部が設けられている、色素増感太陽電池モジュール。
【請求項８】
直列且つ電気的に接続される複数の色素増感太陽電池を含む色素増感太陽電池モジュールユニットを有する色素増感太陽電池モジュールにおいて、
前記色素増感太陽電池が、
透明基板及び前記透明基板上に設けられる透明導電膜を有する第１電極と、
前記第１電極に対向し、不動態膜を有する金属からなる金属基板を含む第２電極と、
前記第１電極又は前記第２電極に設けられる酸化物半導体層と、
前記透明導電膜上に設けられる集電配線と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる電解質と、
前記第１電極及び前記第２電極を連結させる封止部とを備え、
前記複数の色素増感太陽電池における前記透明基板として１つの透明基板が共通に用いられ、
隣り合う２つの色素増感太陽電池のうち一方の色素増感太陽電池の前記第２電極の前記金属基板と、他方の色素増感太陽電池の前記第１電極における前記集電配線とがインサート材を介して接続され、
前記金属基板と前記インサート材との間に、前記金属基板の金属と前記インサート材の金属との合金からなる合金部が設けられている、色素増感太陽電池モジュール。
【請求項９】
直列且つ電気的に接続される複数の色素増感太陽電池を含む色素増感太陽電池モジュールユニットを有する色素増感太陽電池モジュールにおいて、
前記色素増感太陽電池が、
透明基板及び前記透明基板上に設けられる透明導電膜を有する第１電極と、
前記第１電極に対向し、不動態膜を有する金属からなる金属基板を含む第２電極と、
前記第１電極又は前記第２電極に設けられる酸化物半導体層と、
前記透明導電膜上に設けられる集電配線と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる電解質と、
前記第１電極及び前記第２電極を連結させる封止部とを備え、
前記複数の色素増感太陽電池における前記透明基板として１つの透明基板が共通に用いられ、
前記第２電極が、前記金属基板に対して前記第１電極と反対側に、前記金属基板よりも低い抵抗を有する導電材をさらに有し、
隣り合う２つの色素増感太陽電池のうち一方の色素増感太陽電池の前記第２電極の前記導電材と、他方の色素増感太陽電池の前記第１電極における前記集電配線とが直接接続され、
前記集電配線と前記導電材との間に、前記集電配線の金属と前記導電材の金属との合金からなる合金部が設けられている、色素増感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、色素増感太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換素子モジュールとして、安価で、高い光電変換効率が得られることから色素増感太陽電池モジュールが注目されており、色素増感太陽電池モジュールに関して種々の開発が行われている。
【０００３】
色素増感太陽電池モジュールは一般に、複数個の直列に接続された色素増感太陽電池を備えており、各色素増感太陽電池は、作用極と、対極と、作用極と対極とを連結する封止部とを備えている。そして、作用極は、透明基板と、その上に形成された透明導電膜と、透明導電膜の上に設けられる酸化物半導体層とを有している。このような色素増感太陽電池モジュールとして、例えば下記特許文献１記載のものが知られている。下記特許文献１には、隣り合う２つの色素増感太陽電池において、一方の色素増感太陽電池の対極の縁部と、他方の色素増感太陽電池の透明導電膜とが、隣り合う封止部の間で、はんだ又は導電性ペーストなどの導電部材を介して接続された色素増感太陽電池モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第2009/144949号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、色素増感太陽電池においては、裏面より直接電気を取り出すことができるため、対極に金属を用いることが好ましい。しかし、金属の中には、電解質に含有されるヨウ素等に対して耐腐食性を有しないものも存在する。このため、色素増感太陽電池においては、対極の金属として、耐食性の高い不動態膜を有する金属を用いる必要がある。
【０００６】
しかし、対極の金属として、耐食性の高い不動態膜を有する金属を用いる場合、上記特許文献１に記載の色素増感太陽電池モジュールの製造方法は、以下に示す課題を有していた。
【０００７】
すなわち、対極の金属として、耐食性の高い不動態膜を有する金属を用いる場合、はんだや導電性ペーストと対極とを接続させようとしても、対極の不動態膜によりはんだや導電性ペーストが対極と接着しないか、接着しても接触抵抗が高く、接続信頼性や導電性が十分でない。また金属には、不動態とまではいかなくても、必ず表面に薄い酸化膜が形成されるため、不動態膜を形成しない金属を用いても、接触抵抗が高く、接着力も十分ではない。
【０００８】
また、はんだや導電性ペーストを用いる場合、熱を加えて溶融させ、接着させなければならないため、加熱温度によっては、多孔質酸化物半導体層に担持された光増感色素が劣化するおそれがある。
【０００９】
従って、優れた導電性及び接続信頼性を有し、光増感色素の劣化が十分に抑制された色素増感太陽電池モジュールの製造方法が求められていた。
【００１０】
本発明は上記事項に鑑みてなされたものであり、優れた導電性及び接続信頼性を有し、光増感色素の劣化が十分に抑制された色素増感太陽電池モジュールを製造できる色素増感太陽電池モジュールの製造方法及び色素増感太陽電池モジュール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】
【００１１】
本発明者らは上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、以下の発明により、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち本発明は、直列且つ電気的に接続される複数の色素増感太陽電池を含む色素増感太陽電池モジュールユニットを有する色素増感太陽電池モジュールの製造方法において、前記複数の色素増感太陽電池を直列且つ電気的に接続して前記色素増感太陽電池モジュールユニットを製造する接続工程を含み、前記色素増感太陽電池が、透明基板及び前記透明基板上に設けられる透明導電膜を有する第１電極と、前記第１電極に対向し、不動態膜を有する金属からなる金属基板を含む第２電極と、前記第１電極又は前記第２電極に設けられる酸化物半導体層と、前記透明導電膜上に設けられる集電配線と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる電解質と、前記第１電極及び前記第２電極を連結させる封止部とを有し、前記複数の色素増感太陽電池における前記透明基板として１つの透明基板が共通に用いられ、前記接続工程において、隣り合う２つの色素増感太陽電池のうち一方の色素増感太陽電池の前記第２電極の前記金属基板と、他方の色素増感太陽電池の前記第１電極における前記集電配線とを抵抗溶接により直接接続し、前記接続工程において、前記抵抗溶接を、前記集電配線の上に前記第２電極を接触させた状態で、２つの抵抗溶接用の電極を、前記第２電極の表面に当接させることによって行う色素増感太陽電池モジュールの製造方法である。
【００１３】
この製造方法によれば、接続工程において、隣り合う２つの色素増感太陽電池のうち一方の色素増感太陽電池の前記第２電極と、他方の色素増感太陽電池の前記第１電極における前記集電配線とが抵抗溶接により接続される。ここで、抵抗溶接は、２本の電極を第２電極及び集電配線又はそのいずれか一方に押し当てて、両者間に電流を流すことにより、第２電極と集電配線との接触部分で熱を発生させ、この熱により第２電極と集電配線の両方を溶融させて両者を接続させる方法である。このとき、熱は金属基板と集電配線との接触部分にしか発生しない。また、抵抗溶接においては通常、電流を流す時間は短時間（数ミリ秒）であるため、熱が発生する時間も短い。このため、熱が加えられる場所を局所領域に抑えることができる。従って、封止工程の後、第２電極を集電配線に接続する場合でも、酸化物半導体層に担持された光増感色素の劣化を十分に抑制することができる。
【００１４】
さらに接続工程により、第２電極と集電配線とを溶融させて接合させるため、両者の間に合金部が形成される。このため、金属基板と集電配線との接合強度が大きくなり、得られた複数の色素増感太陽電池を直列に接続した場合に、優れた接続信頼性を有する色素増感太陽電池モジュールを得ることができる。また第２電極と集電配線との間に合金部が設けられることで、第２電極と集電配線との間の接触抵抗も低下させることができる。従って、得られる色素増感太陽電池モジュールは、優れた導電性も有することとなる。
【００１６】
また、第２電極と集電配線とを抵抗溶接により接続する際に、２つの抵抗溶接用電極を集電配線及び第２電極の金属基板のうち第１電極側の表面に押し当てずに済む。このため、第２電極の金属基板のうち第１電極側の表面に、抵抗溶接用電極の溶着による不純物を介在させないという利点が得られる。また、集電配線に抵抗溶接用電極を押し当てずに済むので、省スペースにおいて、溶接することが出来る。
【００１７】
前記接続工程において、前記抵抗溶接を3〜20ミリ秒行うことが好ましい。
【００１８】
この場合、第２電極と集電配線との接続強度をより十分に向上させることができると共に、合金部の厚さが適度になり、集電配線と金属基板との間の抵抗をより十分に低くすることができる。
【００１９】
前記第２電極の厚さは9〜200μｍであることが好ましい。第２電極の厚さが9μｍ以上であると、9μｍ未満である場合に比べて第２電極の強度がより大きいため、抵抗溶接に際して変形しにくくなる。一方、第２電極の厚さが、200μｍ以下であると、200μｍを超える場合に比べてより短時間で第２電極と集電配線とを接続できる。また第２電極に可撓性を持たせることもできる。
【００２０】
前記集電配線の厚さは0.1〜50μｍであることが好ましい。
【００２１】
この場合、集電配線の厚さが0.1μｍ以上であると、0.1μｍ未満である場合に比べて強度がより大きいため、抵抗溶接に際して変形しにくくなる。一方、集電配線の厚さが、50μｍ以下であると、50μｍを超える場合に比べてより短時間で第２電極と集電配線とを接続できる。
【００２３】
また本発明は、直列且つ電気的に接続される複数の色素増感太陽電池を含む色素増感太陽電池モジュールユニットを有する色素増感太陽電池モジュールの製造方法において、前記複数の色素増感太陽電池を直列且つ電気的に接続して前記色素増感太陽電池モジュールユニットを製造する接続工程を含み、前記色素増感太陽電池が、透明基板及び前記透明基板上に設けられる透明導電膜を有する第１電極と、前記第１電極に対向し、不動態膜を有する金属からなる金属基板を含む第２電極と、前記第１電極又は前記第２電極に設けられる酸化物半導体層と、前記透明導電膜上に設けられる集電配線と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる電解質と、前記第１電極及び前記第２電極を連結させる封止部とを有し、前記複数の色素増感太陽電池における前記透明基板として１つの透明基板が共通に用いられ、前記接続工程が、隣り合う２つの色素増感太陽電池のうち一方の色素増感太陽電池の前記第２電極の前記金属基板を、他方の色素増感太陽電池の前記第１電極における前記集電配線に接合されたインサート材と抵抗溶接により接続する工程を含み、前記インサート材が前記金属基板及び前記集電配線よりも低い抵抗を有する色素増感太陽電池モジュールの製造方法である。
【００２４】
また本発明は、直列且つ電気的に接続される複数の色素増感太陽電池を含む色素増感太陽電池モジュールユニットを有する色素増感太陽電池モジュールの製造方法において、前記複数の色素増感太陽電池を直列且つ電気的に接続して前記色素増感太陽電池モジュールユニットを製造する接続工程を含み、前記色素増感太陽電池が、透明基板及び前記透明基板上に設けられる透明導電膜を有する第１電極と、前記第１電極に対向し、不動態膜を有する金属からなる金属基板を含む第２電極と、前記第１電極又は前記第２電極に設けられる酸化物半導体層と、前記透明導電膜上に設けられる集電配線と前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる電解質と、前記第１電極及び前記第２電極を連結させる封止部とを有し、前記複数の色素増感太陽電池における前記透明基板として１つの透明基板が共通に用いられ、前記第２電極が、前記金属基板に対して前記第１電極と反対側に、前記金属基板よりも低い抵抗を有する導電材をさらに有し、前記接続工程において、隣り合う２つの色素増感太陽電池のうち一方の色素増感太陽電池の前記第２電極の前記導電材と、他方の色素増感太陽電池の前記第１電極における前記集電配線とを抵抗溶接により接続する色素増感太陽電池モジュールの製造方法である。
【００２５】
また本発明は、直列且つ電気的に接続される複数の色素増感太陽電池を含む色素増感太陽電池モジュールユニットを有する色素増感太陽電池モジュールにおいて、前記色素増感太陽電池が、透明基板及び前記透明基板上に設けられる透明導電膜を有する第１電極と、前記第１電極に対向し、不動態膜を有する金属からなる金属基板を含む第２電極と、前記第１電極又は前記第２電極に設けられる酸化物半導体層と、前記透明導電膜上に設けられる集電配線と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる電解質と、前記第１電極及び前記第２電極を連結させる封止部とを備え、前記複数の色素増感太陽電池における前記透明基板として１つの透明基板が共通に用いられ、隣り合う２つの色素増感太陽電池のうち一方の色素増感太陽電池の前記第２電極の前記金属基板と、他方の色素増感太陽電池の前記第１電極における前記集電配線とが直接接続され、前記集電配線と前記第２電極の金属基板との間に、前記金属基板の金属と前記集電配線の金属との合金からなる合金部が設けられている、色素増感太陽電池モジュールである。
【００２６】
この発明によれば、第２電極の金属基板と集電配線との間に、第２電極における金属基板の金属と、集電配線の金属との合金からなる合金部が設けられているため、第２電極と集電配線との接続強度が大きくなり、優れた接続信頼性が得られる。また第２電極の金属基板と集電配線との間に合金部が設けられることで、第２電極の金属基板と集電配線との間の接触抵抗も低下させることができる。
【００２７】
また本発明は、直列且つ電気的に接続される複数の色素増感太陽電池を含む色素増感太陽電池モジュールユニットを有する色素増感太陽電池モジュールにおいて、前記色素増感太陽電池が、透明基板及び前記透明基板上に設けられる透明導電膜を有する第１電極と、前記第１電極に対向し、不動態膜を有する金属からなる金属基板を含む第２電極と、前記第１電極又は前記第２電極に設けられる酸化物半導体層と、前記透明導電膜上に設けられる集電配線と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる電解質と、前記第１電極及び前記第２電極を連結させる封止部とを備え、前記複数の色素増感太陽電池における前記透明基板として１つの透明基板が共通に用いられ、隣り合う２つの色素増感太陽電池のうち一方の色素増感太陽電池の前記第２電極の前記金属基板と、他方の色素増感太陽電池の前記第１電極における前記集電配線とがインサート材を介して接続され、前記金属基板と前記インサート材との間に、前記金属基板の金属と前記インサート材の金属との合金からなる合金部が設けられている、色素増感太陽電池モジュールであってもよい。
【００２８】
この発明によれば、第２電極の金属基板と集電配線に接続したインサート材との間に、第２電極における金属基板の金属と、インサート材の金属との合金からなる合金部が設けられているため、第２電極の金属基板とインサート材との接続強度が大きくなり、優れた接続信頼性が得られる。また第２電極の金属基板とインサート材との間に合金部が設けられることで、第２電極の金属基板とインサート材との間の接触抵抗も低下させることができる。
【００２９】
さらに本発明は、直列且つ電気的に接続される複数の色素増感太陽電池を含む色素増感太陽電池モジュールユニットを有する色素増感太陽電池モジュールにおいて、前記色素増感太陽電池が、透明基板及び前記透明基板上に設けられる透明導電膜を有する第１電極と、前記第１電極に対向し、不動態膜を有する金属からなる金属基板を含む第２電極と、前記第１電極又は前記第２電極に設けられる酸化物半導体層と、前記透明導電膜上に設けられる集電配線と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる電解質と、前記第１電極及び前記第２電極を連結させる封止部とを備え、前記複数の色素増感太陽電池における前記透明基板として１つの透明基板が共通に用いられ、前記第２電極が、前記金属基板に対して前記第１電極と反対側に、前記金属基板よりも低い抵抗を有する導電材をさらに有し、隣り合う２つの色素増感太陽電池のうち一方の色素増感太陽電池の前記第２電極の前記導電材と、他方の色素増感太陽電池の前記第１電極における前記集電配線とが直接接続され、前記集電配線と前記導電材との間に、前記集電配線の金属と前記導電材の金属との合金からなる合金部が設けられている、色素増感太陽電池モジュールであってもよい。
【００３０】
この発明によれば、第２電極の導電材と、集電配線との間に、第２電極における導電材の金属と、集電配線の金属との合金からなる合金部が設けられているため、第２電極と集電配線との接続強度が大きくなり、優れた接続信頼性が得られる。また第２電極の導電材と集電配線との間に合金部が設けられることで、第２電極と集電配線との間の接触抵抗も低下させることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、優れた導電性及び接続信頼性を有し、光増感色素の劣化が十分に抑制された色素増感太陽電池モジュールを製造できる色素増感太陽電池モジュールの製造方法及び色素増感太陽電池モジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の色素増感太陽電池モジュールの一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１の一部切欠き部分拡大図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図１の第１電極を示す平面図である。
【図５】抵抗溶接によりランド部及び突出部が接続されていることを示す図である。
【図６】突出部とランド部との間に合金部が形成されていることを示す図である。
【図７】本発明の色素増感太陽電池モジュールの他の実施形態を示す一部切欠き部分平面図である。
【図８】図７の色素増感太陽電池モジュールのＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図９】本発明の色素増感太陽電池モジュールのさらに他の実施形態を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３４】
＜第１実施形態＞
まず本発明の色素増感太陽電池モジュールの第１実施形態について説明する。図１は、本発明の色素増感太陽電池モジュールの第１実施形態を示す底面図である。
【００３５】
図１に示すように、色素増感太陽電池モジュール２００は、２つの色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａ，１００Ｂを有している。色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａ，１００Ｂは直列且つ電気的に接続されている。色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａ，１００Ｂは、複数の色素増感太陽電池５０を有し、複数の色素増感太陽電池５０は直列且つ電気的に接続されている。ここで、２つの色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａ，１００Ｂは、２つの色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａ，１００Ｂの各々における色素増感太陽電池５０の配列方向が互いに平行となるように配列されている。以下、説明の便宜上、色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａにおける４つの色素増感太陽電池５０を色素増感太陽電池５０Ａ〜５０Ｄと、色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ｂにおける４つの色素増感太陽電池５０を色素増感太陽電池５０Ｅ〜５０Ｈと呼ぶことがある。
【００３６】
図２は、図１の一部切欠き部分拡大図、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図、図４は、図３の作用極を示す平面図である。図３に示すように、複数の色素増感太陽電池５０の各々は、作用極１０と、作用極１０に対向する対極２０と、作用極１０及び対極２０を連結させる封止部３０とを備えており、作用極１０、対極２０及び封止部３０によって形成されるセル空間には電解質４０が充填されている。
【００３７】
次に、隣り合う色素増感太陽電池５０間の接続関係について説明する。ここでは、色素増感太陽電池５０Ｂと色素増感増感太陽電池５０Ｃとの接続関係を例にとって説明する。
【００３８】
まず色素増感太陽電池５０Ｂについて説明する。
【００３９】
図３に示すように、色素増感太陽電池５０Ｂにおいて、作用極１０は、透明基板１１及び透明基板１１の上に設けられる透明導電膜１２からなる透明導電性基板１５と、透明導電性基板１５の透明導電膜１２の上に設けられる複数の酸化物半導体層１３と、透明導電膜１２の上において複数の酸化物半導体層１３の各々を包囲するように設けられる配線部１７とを有している。配線部１７は、封止部３０と透明導電膜１２との間に設けられており、透明導電膜１２上に設けられる集電配線１４と、集電配線１４を電解質４０から保護する配線保護層１６とを有している。本実施形態では、透明導電性基板１５によって第１電極が構成されている。
【００４０】
色素増感太陽電池５０Ｂの透明基板１１は、色素増感太陽電池モジュール２００における全色素増感太陽電池５０Ａ〜５０Ｈにおいて共通の透明基板となっている。
【００４１】
一方、図２に示すように、色素増感太陽電池５０Ｂの対極２０は、図２の二点鎖線で示される本体部２５と、本体部２５のうち隣りの色素増感太陽電池５０Ｃ側の縁部２５ａの一部から突出する複数の突出部（図２では４つ）２３とを有している。ここで、本体部２５は、金属基板２１と金属基板２１の作用極１０側に設けられて触媒反応を促進する触媒層２２との積層体で構成されている。突出部２３は、金属基板２１のみで構成されている。本実施形態では、対極２０によって第２電極が構成されている。
【００４２】
次に色素増感太陽電池５０Ｃについて説明する。
【００４３】
色素増感太陽電池５０Ｃの作用極１０においては、図４に示すように、集電配線１４が、四角環状の外周部１４ａと、外周部１４ａの内側開口を仕切る複数の仕切り部（フィンガー配線）１４ｂとを有し、外周部１４ａと仕切り部１４ｂとによって酸化物半導体層１３が包囲されている。さらに集電配線１４は、集電配線１４の縁部である外周部１４ａのうち、隣の色素増感太陽電池５０Ｂ側の外周部１４ａの内側に設けられるランド部１４ｃを有している。
【００４４】
一方、色素増感太陽電池５０Ｃの対極２０においては、ランド部１４ｃに対向する位置に切欠き２４が形成されている（図２参照）。
【００４５】
そして、図３に示すように、色素増感太陽電池５０Ｃのランド部１４ｃには、色素増感太陽電池５０Ｂの対極２０の突出部２３が直接接続されている。
【００４６】
隣り合う２つの色素増感太陽電池５０Ａ，５０Ｂ、隣り合う２つの色素増感太陽電池５０Ｂ，５０Ｃ、２つの色素増感太陽電池５０Ｃ，５０Ｄ、２つの色素増感太陽電池５０Ｅ，５０Ｆ、２つの色素増感太陽電池５０Ｆ，５０Ｇ、２つの色素増感太陽電池５０Ｇ，５０Ｈにおいても同様に、一方の色素増感太陽電池５０における対極２０の突出部２３が、隣りの色素増感太陽電池５０における集電配線１４のランド部１４ｃに直接接続されている。
【００４７】
なお、本実施形態では、色素増感太陽電池５０Ａ〜５０Ｈは全て同一の構成を有している。すなわち、色素増感太陽電池５０Ａ〜５０Ｈにおいて、作用極１０は、封止部３０の外側で且つ集電配線１４の縁部である外周部１４ａよりも内側にランド部２４を有し、対極２０が、本体部２５におけるランド部２４と反対側の縁部２５ａの一部から突出する少なくとも１つの突出部とを有している。そして、図１に示すように、色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａにおいて、色素増感太陽電池５０Ａ〜５０Ｄの各々の対極２０における突出部２３は同一方向（色素増感太陽電池５０Ａから色素増感太陽電池５０Ｄに向かう方向）側に突出している。一方、色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ｂにおいて、色素増感太陽電池５０Ｅ〜５０Ｈの各々の対極２０における突出部２３は同一方向（色素増感太陽電池５０Ｅから色素増感太陽電池５０Ｈに向かう方向）側に突出している。但し、色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａ、１００Ｂにおいて、対極２０の突出部２３の突出方向は互いに反対となっている。
【００４８】
また図１に示すように、色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ｂにおける色素増感太陽電池５０Ｅ、すなわち、色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ｂの端部に配置された色素増感太陽電池５０には、集電配線１４のランド部１４ｃに接続端子７０が設けられている。そして、接続端子７０と、色素増感太陽電池５０Ｄの突出部２３とは、透明基板１１の表面に沿って設けられた導電部材１１０を介して接続されている。この導電部材１１により、色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａと色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ｂとが直列に接続される。導電部材１１０を構成する材料としては、例えば銅、銀、ニッケルなどが用いられる。また導電部材１１０の形状としては、テープ状、ワイヤ状などが挙げられるが、テープ状が、使用時に色素増感太陽電池モジュール２００の厚みを小さくすることができることから好ましく用いられる。
【００４９】
さらに色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａの色素増感太陽電池５０Ａにも、作用極１０の集電配線１４におけるランド部１４ｃに、接続端子７０が設けられている。
【００５０】
次に、上述した色素増感太陽電池モジュール２００の作用効果について説明する。
【００５１】
色素増感太陽電池モジュール２００によれば、突出部２３は、隣り合う２つの色素増感太陽電池５０の一方の色素増感太陽電池５０の対極２０において、本体部２５のうち他方の色素増感太陽電池５０側の縁部２５ａの一部のみから突出し、この突出部２３が、他方の色素増感太陽電池５０のランド部１４ｃに接合されている。このため、開口率を大きく低下させることなく、ランド部１４ｃと突出部２３との接続箇所の面積を十分に大きくすることができる。従って、色素増感太陽電池モジュール２００は、優れた接続信頼性を有する。
【００５２】
このように色素増感太陽電池モジュール２００は、本体部２５のうち他方の色素増感太陽電池５０側の縁部２５ａの一部のみから突出する突出部２３と、他方の色素増感太陽電池５０のランド部１４ｃとを接合させることによって優れた接続信頼性を有する。このため、本体部２５のうち他方の色素増感太陽電池５０側の縁部２５ａの残部に突出部２３を設ける必要がない。このため、残部の突出部と他方の色素増感太陽電池５０の透明導電性基板１５とを接続するための接続箇所については省略することが可能となり、開口率を向上させることが可能となる。特に色素増感太陽電池モジュール２００では、ランド部１４ｃが、集電配線１４の縁部である外周部１４ａの内側に設けられている。このため、隣り合う２つの色素増感太陽電池５０の本体部２５同士間の隙間を小さくすることができる。すなわち、発電に寄与しないエリアの面積を小さくすることができる。このため、色素増感太陽電池モジュール２００によれば、ランド部１４ｃが集電配線１４の縁部である外周部１４ａの外側に設けられる場合に比べて開口率を高くすることができる。
【００５３】
さらに、隣り合う２つの色素増感太陽電池５０において、一方の色素増感太陽電池５０においては、ランド部１４ｃに対向する位置に切欠き２４が形成されている。このため、隣り合う２つの色素増感太陽電池５０のうち一方の色素増感太陽電池５０に物体が衝突するなどの理由により、突出部２３がそれに接合されるランド部１４ｃに対して動いたとしても、突出部２３は切欠き２４内に逃げ込むことが可能となる。このため、突出部２３と、隣の色素増感太陽電池５０の対極２０との接触を十分に防止することができる。
【００５４】
また色素増感太陽電池モジュール２００は、色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａ，１００Ｂを有し、色素太陽電池モジュールユニット１００Ａ，１００Ｂが互いに直列且つ電気的に接続されると共に色素増感太陽電池５０の配列方向が互いに平行となるように配列され、色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａ，１００Ｂの各々において、本体部２５に対する突出部２３の突出方向が同一であり、隣り合う２つの色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａ，１００Ｂにおいて、突出部２３の突出方向が互いに反対となっている。
【００５５】
このため、隣り合う２つの色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａ，１００Ｂにおいて、一方の色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ｂを構成する色素太陽電池５０のランド部１４ｃと、他方の色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａを構成する色素増感太陽電池５０の突出部２３とを、色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａ，１００Ｂの配列方向に対して同じ側に配置することが可能となる。すなわち、一方の色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ｂを構成する色素太陽電池５０のランド部１４ｃと、他方の色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａを構成する色素増感太陽電池５０の突出部２３とを、受光エリア外で接続させることが可能となる。このため、色素増感太陽電池モジュール２００によれば、一方の色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ｂを構成する色素太陽電池５０のランド部１４ｃと、他方の色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａを構成する色素増感太陽電池５０の突出部２３とを、開口率を低下させることなく、直列接続させることが可能となる。
【００５６】
次に、上記色素増感太陽電池モジュール２００の製造方法について説明する。
【００５７】
まず図３に示すように、１つの透明基板１１の上に、透明導電膜１２を形成してなる透明導電性基板１５を用意する。
【００５８】
透明基板１１を構成する材料は、例えば透明な材料であればよく、このような透明な材料としては、例えばホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、白板ガラス、石英ガラスなどのガラス、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）などが挙げられる。透明基板９の厚さは、色素増感太陽電池１００のサイズに応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、例えば５０μｍ〜１００００μｍの範囲にすればよい。
【００５９】
透明導電膜１２を構成する材料としては、例えばスズ添加酸化インジウム（Indium−Tin−Oxide：ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、フッ素添加酸化スズ（Fluorine−doped−Tin−Oxide：ＦＴＯ）などの導電性金属酸化物が挙げられる。透明導電膜１２は、単層でも、異なる導電性金属酸化物で構成される複数の層の積層体で構成されてもよい。透明導電膜１２が単層で構成される場合、透明導電膜１２は、高い耐熱性及び耐薬品性を有することから、ＦＴＯで構成されることが好ましい。また透明導電膜１０として、複数の層で構成される積層体を用いると、各層の特性を反映させることが可能となることから好ましい。中でも、ＩＴＯで構成される層と、ＦＴＯで構成される層との積層体を用いることが好ましい。この場合、高い導電性、耐熱性及び耐薬品性を持つ透明導電膜１２が実現できる。透明導電膜１２の厚さは例えば０．０１μｍ〜２μｍの範囲にすればよい。
【００６０】
透明導電膜１２の形成方法としては、スパッタ法、蒸着法、スプレー熱分解法（ＳＰＤ：Spray Pyrolysis Deposition）及びＣＶＤ法などが用いられる。これらのうちスプレー熱分解法が装置コストの点から好ましい。
【００６１】
次に、レーザ加工又はエッチング等により、透明導電膜１２を、互いに離間した複数の透明導電膜１２に分割する。
【００６２】
次に、分割された複数の透明導電膜１２の各々の上に酸化物半導体層１３を形成する。酸化物半導体層１３は、酸化物半導体粒子を含む多孔質酸化物半導体層形成用ペーストを印刷した後、焼成して形成する。
【００６３】
酸化物半導体層形成用ペーストは、酸化物半導体粒子のほか、ポリエチレングリコールなどの樹脂及び、テレピネオールなどの溶媒を含む。酸化物半導体粒子は、例えば酸化チタン（ＴｉＯ2）、シリカ（ＳｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化タングステン（ＷＯ3）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴiＯ3）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化インジウム（Ｉｎ３Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化タリウム（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ホルミウム（Ｈｏ２Ｏ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）又はこれらの２種以上で構成される。
【００６４】
酸化物半導体層１３の厚さは、例えば０．５〜５０μｍとすればよい。
【００６５】
酸化物半導体層形成用ペーストの印刷方法としては、例えばスクリーン印刷法、ドクターブレード法、バーコート法などを用いることができる。
【００６６】
焼成温度は酸化物半導体粒子の材質により異なるが、通常は３５０℃〜６００℃であり、焼成時間も、酸化物半導体粒子の材質により異なるが、通常は１〜５時間である。
【００６７】
次に、透明導電膜１２上に、銀などの導電材料を含むペーストを塗布する。このとき、ペーストの塗布は、図４に示すように、外周部１４ａと、外周部１４ａの内側開口を仕切る仕切り部１４ｂと、外周部１４ａの内側に設けられるランド部１４ｃを形成するように行う。そして、ペーストを焼成して集電配線１４が得られる。
【００６８】
次に、集電配線１４を低融点ガラスフリットなどの配線保護層１６で被覆する。このとき、配線保護層１６は、外周部１４ａ及び仕切り部１４ｂを覆い、ランド部１４ｃを覆わないようにする。こうして集電配線１４と配線保護層１６とによって配線部１７が得られる。
【００６９】
こうして複数の作用極１０が得られる。
【００７０】
次に、色素増感太陽電池５０の数と同数の封止部３０を準備する。各封止部３０としては、酸化物半導体層１３を包囲する開口が形成されたものを用いる。
【００７１】
封止部３０としては、例えばアイオノマー、エチレン−ビニル酢酸無水物共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、紫外線硬化樹脂、及び、ビニルアルコール重合体などの樹脂が挙げられる。
【００７２】
そして、この封止部３０を作用極１０の集電配線１４の上に接着させる。このとき、同一形状の封止部３０を対極２０の表面に接着させてもよい。封止部３０の集電配線１４又は対極２０への接着は、封止部３０を加熱溶融させることによって行うことができる。このとき、集電配線１４のランド部１４ｃには、その封止部３０の外周部にのみを接着させるようにする。
【００７３】
次に、複数の作用極１０の酸化物半導体層１３に光増感色素を担持させる。このためには、作用極１０を、光増感色素を含有する溶液の中に浸漬させ、その色素を酸化物半導体層１３に吸着させた後に上記溶液の溶媒成分で余分な色素を洗い流し、乾燥させることで、光増感色素を酸化物半導体層１３に吸着させればよい。但し、光増感色素を含有する溶液を酸化物半導体層１３に塗布した後、乾燥させることによって光増感色素を酸化物半導体層１３に吸着させても、光増感色素を酸化物半導体層１３に担持させることが可能である。
【００７４】
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、ポルフィリン、エオシン、ローダミン、メロシアニンなどの有機色素が挙げられる。
【００７５】
次に、複数の作用極１０の酸化物半導体層１３の上に電解質４０を配置する。電解質４０は、例えばスクリーン印刷等の印刷法によって配置することが可能である。
【００７６】
電解質４０は例えばＩ−／Ｉ３−などの酸化還元対と有機溶媒とを含んでいる。有機溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、プロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンなどを用いることができる。酸化還元対としては、例えばＩ−／Ｉ３−のほか、臭素／臭化物イオンなどの対が挙げられる。なお、上記揮発性溶媒にはゲル化剤を加えてもよい。また電解質４０は、イオン液体と揮発性成分との混合物からなるイオン液体電解質で構成されてもよい。イオン液体としては、例えばピリジニウム塩、イミダゾリウム塩、トリアゾリウム塩等の既知のヨウ素塩であって、室温付近で溶融状態にある常温溶融塩が用いられる。このような常温溶融塩としては、例えば１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドが好適に用いられる。また揮発性成分としては、上記の有機溶媒や、１−メチル−３−メチルイミダゾリウムヨーダイド、ＬｉＩ、Ｉ２、４−ｔ−ブチルピリジンなどが挙げられる。
【００７７】
次に、複数の対極２０を用意し、複数の対極２０の各々を、封止部３０の開口を塞ぐように貼り合わせる。
【００７８】
対極２０は、上述したように、本体部２５と、本体部２５のうち隣の色素増感太陽電池５０側の縁部２５ａの一部から突出する４つの突出部２３とを備える。ここで、本体部２５は、金属基板２１と触媒層２２との積層体で構成され、突出部２３は金属基板２１のみで構成されている。但し、突出部２３も金属基板２１と触媒層２２との積層体で構成されてもよい。
【００７９】
金属基板２１は、例えばチタン、ニッケル、白金、モリブデン、タングステン等の耐食性を有し且つ不動態膜を有する金属で構成される。
【００８０】
触媒層２２は、白金、炭素系材料又は導電性高分子などから構成される。ここで、炭素系材料としては、カーボンナノチューブが好適に用いられる。
【００８１】
次に、対極２０の突出部２３を、隣の色素増感太陽電池５０の作用極１０における集電配線１４のランド部１４ｃに接続する。ランド部１４ｃへの突出部２３の接続は、例えば抵抗溶接によって行うことができる。図５に示すように、抵抗溶接は、２本の抵抗溶接用電極１１０Ａ，１１０Ｂを突出部２３及びランド部１４ｃ又はそのいずれか一方に押し当てて両者間に電流を流すことにより、ランド部１４ｃと金属基板２１との接触部分で熱を発生させ、この熱によりランド部１４ｃ及び突出部２３の両方を溶融させて両者を接続させる方法である。このとき、熱はランド部１４ｃと突出部２３の接触部分のみにしか発生しない。また、抵抗溶接においては通常、電流を流す時間は短時間（数ミリ秒）であるため、熱が発生する時間も短い。このため、熱が加えられる場所を局所領域に抑えることができる。従って、封止工程の後、対極２０の突出部２３をランド部１４ｃに接合する場合でも、酸化物半導体層１３に担持された光増感色素の劣化を十分に抑制することができる。
【００８２】
またこのとき、突出部２３に含まれる金属基板２１は不動態膜を有するため、ランド部１４ｃの抵抗が金属基板２１より低いと、金属基板２１とランド部１４ｃとの間での接触抵抗が大きくなる。このため、金属基板２１とランド部１４ｃとが互いに接触する部分が熱により溶融しやすくなる。そして、２本の電極１１０Ａ，１１０Ｂの間に印加する電圧をオフにすると、図６に示すように、溶融した部分が凝固して合金部６０を形成する。従って、突出部２３とランド部１４ｃとの接合強度を十分に向上させることができる。また対極２０の突出部２３とランド部１４ｃとの間に合金部６０が設けられることで、対極２０の突出部２３と集電配線１４のランド部１４ｃとの間の接触抵抗も低下させることができる。
【００８３】
また対極２０の突出部２３とランド部１４ｃとを抵抗溶接により接続する際に、抵抗溶接を、ランド部１４ｃと突出部２３とを接触させた状態で、２つの抵抗溶接用の電極１１０Ａ，１１０Ｂを、突出部２３のうちランド部１４ｃと反対側の表面に当接させることによって行うことが好ましい。
【００８４】
この場合、対極２０と集電配線１４とを抵抗溶接により接続する際に、２つの抵抗溶接用電極を集電配線１４及び対極２０の金属基板２１のうち作用極１０側の表面に押し当てずに済む。このため、対極２０の金属基板２１のうち作用極１０側の表面に、抵抗溶接用電極の溶着による不純物を介在させないという利点が得られる。また、集電配線１４に抵抗溶接用電極を押し当てずに済むので、省スペースにおいて、溶接することが出来る。
【００８５】
また抵抗溶接は3〜20ミリ秒行うことが好ましく、5〜7ミリ秒行うことがより好ましい。この場合、対極２０と集電配線１４との接続強度をより十分に向上させることができると共に、合金部６０の厚さが適度になり、集電配線１４のランド部１４ｃと突出部２３との間の抵抗をより十分に低くすることができる。
【００８６】
対極２０の厚さは特に制限されるものではないが、9〜200μｍであることが好ましく、9〜200μｍであることがより好ましく、20〜100μｍであることがより好ましい。対極２０の厚さが9μｍ以上であると、9μｍ未満である場合に比べて強度がより大きくなり、抵抗溶接に際して変形しにくくなる。一方、対極２０の厚さが、200μｍ以下であると、200μｍを超える場合に比べて、より短時間で対極２０の突出部２３とランド部１４ｃとを接続できる。また対極２０に可撓性を持たせることもできる。
【００８７】
集電配線１４のランド部１４ｃの厚さも特に制限されるものではないが、0.1〜50μｍであることが好ましく、1〜30μｍであることがより好ましい。
【００８８】
この場合、集電配線１４のランド部１４ｃの厚さが0.1μｍ以上であると、0.1μｍ未満である場合に比べて強度がより大きくなり、抵抗溶接に際して変形しにくくなる。一方、集電配線１４のランド部１４ｃの厚さが、50μｍ以下であると、50μｍを超える場合に比べてより短時間で対極２０の突出部２３とランド部１４ｃとを接続できる。
【００８９】
また対極２０の突出部２３とランド部１４ｃとを溶融させて接合させるため、両者の間に合金部が形成される。このため、金属基板２１と集電配線１４との接合強度が大きくなり、得られた複数の色素増感太陽電池５０を直列に接続した場合に、優れた接続信頼性を有する色素増感太陽電池モジュール１００を得ることができる。また対極第２電極と集電配線との間に合金部が設けられることで、第２電極と集電配線との間の接触抵抗も低下させることができる。従って、得られる色素増感太陽電池モジュールは、優れた導電性も有することとなる。
【００９０】
２つの抵抗溶接用電極１１０Ａ，１１０Ｂ間に印加する電流は、対極２０の突出部２３とランド部１４ｃとの組合せにも依存するため一概には言えないが、通常は0.01〜3kAであり、0.1〜2kAであることが好ましい。
【００９１】
また電流の印加時間も一概には言えないが、通常は3〜20ミリ秒であり、5〜7ミリ秒であることが好ましい。
【００９２】
さらに抵抗溶接用電極１１０Ａ，１１０Ｂ間の間隔も一概には言えないが、通常は、0.3〜20ｍｍであり、0.5〜10ｍｍであることが好ましい。
【００９３】
こうして色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａ，１００Ｂが得られる。
【００９４】
次に、色素増感太陽電池５０Ａ，５０Ｅの集電配線１４におけるランド部１４ｃにそれぞれ接続端子７０を接続する。接続端子７０は、銀，銅，ニッケルなどの部材を抵抗溶接法などの方法を用いてランド部１４ｃに接続することができる。なお、接続端子７０は、集電配線１４を形成する際に、集電配線１４と同様の材料を用い、スクリーン印刷法で集電配線１４と同時に形成されてもよい。
【００９５】
最後に、導電部材１１０を接続端子７０に接続する。導電部材１１０は、例えば抵抗溶接によって接続端子７０と接続することができる。
【００９６】
以上のようにして色素増感太陽電池２００が得られる。
【００９７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の色素増感太陽電池モジュールの第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００９８】
図７は、本発明の色素増感太陽電池モジュールの第２実施形態を示す一部切欠き部分平面図、図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。本実施形態の色素増感太陽電池モジュール３００は、対極の点で第１実施形態の色素増感太陽電池モジュール２００と相違する。
【００９９】
すなわち、図７及び図８に示すように、本実施形態の色素増感太陽電池モジュール３００において、対極３２０は、金属基板２１及び触媒層２２に加えて、金属基板２１のうち作用極１０と反対側の表面に設けられる複数の線状の導電材３３０を更に有している。この導電材３３０は、金属基板２１よりも低い抵抗を有する金属からなる。このような金属は、金属基板２１よりも低い抵抗を有する金属であればよく、このような金属としては、例えば銅が用いられる。そして、導電部材３３０の端部が突出部２３として、隣の色素増感太陽電池５０の作用極１０の集電配線１４におけるランド部１４ｃに直接接続されている。ここで、導電材３３０とランド部１４ｃとの間には、導電材３３０を構成する金属と、ランド部１４ｃを構成する金属との合金部が設けられている。
【０１００】
この場合、対極３２０の導電材３３０と、集電配線１４との間に、対極３２０における導電材３３０を構成する金属と、集電配線１４を構成する金属との合金からなる合金部が設けられているため、対極３２０と集電配線１４との接続強度が大きくなり、優れた接続信頼性が得られる。また対極３２０の導電材３３０と集電配線１４との間に合金部が設けられることで、対極３２０と集電配線１４との間の接触抵抗も低下させることができる。このため、色素増感太陽電池５０同士間において十分に小さい抵抗で接続することが可能になり、電圧降下がほとんど起こらない。またランド部１４ｃから流れ込む電子を、金属基板２１より抵抗の低い導電材３３０を通して電解質４０に近づけることが可能となるため、導電材３３０から電解質４０までの抵抗を小さくすることも可能となる。
【０１０１】
このとき、対極３２０の突出部２３とランド部１４ｃとの接続は、抵抗溶接により行う。
【０１０２】
この場合、隣り合う２つの色素増感太陽電池５０のうち一方の色素増感太陽電池５０の対極３２０の突出部２３と、他方の色素増感太陽電池５０の集電配線１４のランド部１４ｃとを、はんだ等を用いることなく、簡便に接合させることができるとともに、接続強度を向上させることがき、接触抵抗も低下させることができる。また、抵抗溶接は、一方の色素増感太陽電池５０Ａの導電材３３０と、他方の色素増感太陽電池５０Ｂのランド部１４ｃとを接合する際、抵抗溶接用の電極を局所的に当てて行うため、熱が局所的にしか発生しない。このため、はんだ等を用いて接合を行う場合に比べて、酸化物半導体層１３に担持された色素や封止部の劣化がより十分に抑制される。なお、突出部２３とランド部１４ｃとの抵抗溶接も、上記と同様、２つの抵抗溶接用電極をいずれも突出部２３のうちランド部１４ｃと反対側の表面に押し当てて、２つの抵抗溶接用電極間に電圧を印加すればよい。
【０１０３】
また対極３２０を作製する際には、導電材３３０と、金属基板２１とを抵抗溶接によって接合することが好ましい。具体的にはまず、導電材３３０のうちランド部１４ｃと反対側の表面に、２つの抵抗溶接用電極の両方を押し当て、２つの抵抗溶接用電極間に電圧を印加すればよい。
【０１０４】
このように対極３２０の金属基板２１に導電材３３０を形成する場合でも、酸化物半導体層１３に担持された光増感色素や封止部の劣化を十分に抑制することができる。さらに得られる色素増感太陽電池モジュール２００の導電性及び接続信頼性をより向上させることができる。
【０１０５】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記第１実施形態では、対極２０の金属基板２１が突出部２３として、隣の色素増感太陽電池５０の集電配線１４におけるランド部１４ｃに直接接続されているが、図９に示すように、突出部２３は、インサート材４００を介して隣の色素増感太陽電池５０の集電配線１４におけるランド部１４ｃに接続されてもよい。この場合、突出部２３とインサート材４００との間に、金属基板２１を構成する金属と、インサート材４００を構成する金属との合金からなる合金部が設けられる。ここで、インサート材４００としては、金属基板２１及び集電配線１４よりも低い抵抗を有するものを用いることが好ましい。この場合、抵抗溶接によって突出部２３とランド部１４ｃとを接続する際、突出部２３とインサート材４００とが接合しやすく、インサート材４００と集電配線１４とが接合しやすくなる。
【０１０６】
また上記第１及び第２実施形態では、色素増感太陽電池モジュール２００，３００は、２つの色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａ，１００Ｂを有しているが、２つに限られず、１つでもよいし、３つ以上でもよい。また上記第１及び第２実施形態では、色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａ，１００Ｂにおいて色素増感太陽電池５０を４つ備えているが、色素増感太陽電池５０の数は４つに限られず、複数であればいかなる数であってもよい。
【０１０７】
さらに、上記第１及び第２実施形態では、色素増感太陽電池モジュールユニット１００Ａ，１００Ｂの各々において、色素増感太陽電池５０の対極２０における突出部２３の突出方向が同じとなっているが、同じである必要はなく、互いに異なるものであってもよい。
【０１０８】
さらに、上記第１及び第２実施形態では、ランド部１４ｃが集電配線１４に含まれており、ランド部１４ｃに突出部２３が接合されているが、ランド部１４ｃは、透明導電膜１２に設けられてもよい。またランド部１４ｃは省略可能である。
【０１０９】
さらにまた、上記第１及び第２実施形態では、酸化物半導体層１３は、透明導電膜１２の上に設けられているが、金属基板２１の上に設けられてもよい。この場合、酸化物半導体層１３と金属基板２１とで作用極が構成され、透明基板１１と透明導電膜１２とで対極が構成される。
【０１１０】
また上記第１及び第２実施形態では、隣り合う２つの色素増感太陽電池５０のうち一方の色素増感太陽電池５０の本体部２５の縁部２５ａの一部から突出する突出部２３と、他方の色素増感太陽電池５０の集電配線１４のランド部１４ｃとが抵抗溶接により接続されているが、隣り合う２つの色素増感太陽電池５０のうち一方の色素増感太陽電池５０の本体部２５の縁部２５ａの全部から突出する突出部２３と、他方の色素増感太陽電池５０の集電配線１４のランド部１４ｃとが抵抗溶接により接続されていてもよい。
【実施例】
【０１１１】
以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【０１１２】
（実施例１）
まず表面の寸法が500ｍｍ×500ｍｍで厚さ4ｍｍのガラスからなる透明基板の表面上に、ＦＴＯからなる厚さ１μｍの透明導電膜を形成してなる透明導電性基板を用意した。そして、透明導電膜に対しエッチングによりパターニングを行った。
【０１１３】
次に、透明導電膜上に、酸化物半導体層形成用ペースト（Solaronix社製、Ｔｉ Nanoxide-T）を、スクリーン印刷機で塗布及び乾燥を３回繰り返した後、電気炉にて５００℃で１時間焼結して多孔質酸化物半導体層を形成した。
【０１１４】
次に、厚膜用の市販の銀ペーストを用い、上記多孔質酸化物半導体層を包囲するように透明導電膜上に塗布した後、乾燥させた。この塗布及び乾燥をスクリーン印刷機にて３回繰り返して行った。その後、銀ペーストを電気炉にて５００℃で１時間焼結した。次に、電解質が接触する領域に、配線を保護するガラスペーストを塗布した後、乾燥させた。この塗布及び乾燥を複数回繰り返し、ガラスペーストを電気炉にて１時間焼結させた。こうして作用極を得た。
【０１１５】
そして、上記のようにして得られた作用極を、１：１（体積比）で混合したアセトニトリル及びｔｅｒｔ−ブタノールの混合溶媒を含み、ルテニウム色素（Ｎ７１９）の濃度を０．３ｍＭとした色素溶液の中に浸漬させ、その色素を多孔質半導体層に吸着させた後に上記混合溶媒で余分な色素を洗い流し、乾燥させることで、光増感色素を多孔質半導体層に吸着させた。
【０１１６】
一方、対極は、以下のようにして準備した。
【０１１７】
即ちはじめに厚さ２００μｍのＴｉ板を用意し、このＴｉ板に、三次元ＲＦスパッタ装置を用いてＰｔを蒸着させ、対極を得た。
【０１１８】
次に、作用極の上に、エチレン−メタクリル酸共重合体（商品名：ニュクレル、三井・デュポンポリケミカル社製）からなる四角環状の樹脂シート（幅２ｍｍ、厚さ５０μｍ）を配置し、この樹脂シートを１５０℃で加熱溶融することにより作用極の上に固定した。
【０１１９】
次に、作用極上であって封止部の内側に、メトキシアセトニトリルを溶媒とする揮発性電解質を注入した。
【０１２０】
そして、対極を、触媒膜を作用極に向けた状態で封止部と重ね合わせ、対極及び作用極の周縁部を熱圧着した。こうして、色素増感太陽電池を得た。
【０１２１】
次に、隣り合う２つの色素増感太陽電池において、一方の色素増感太陽電池の対極のうち他方の色素増感太陽電池側の縁部と、他方の色素増感太陽電池の集電配線とを抵抗溶接により接合させた。抵抗溶接は、２つの電極をいずれもチタン箔に押し当て、抵抗溶接用電極の間に1.0kAの電流を10ミリ秒間印加した。このとき、２つの抵抗溶接用電極間の間隔は1ｍｍとした。
【０１２２】
こうして、8個の色素増感太陽電池を含む１つの色素増感太陽電池モジュールユニットからなる色素増感太陽電池モジュールを得た。
【０１２３】
（比較例１）
隣り合う２つの色素増感太陽電池において、一方の色素増感太陽電池の対極の縁部と、他方の色素増感太陽電池の集電配線とを、融点220℃のはんだによって接合させたこと以外は実施例１と同様にして色素増感太陽電池モジュールを作製した。
【０１２４】
実施例１及び比較例１で得られた色素増感太陽電池モジュールについて、接続信頼性を調べた。接続信頼性は、JIS C8938 A-1に定義された温度サイクル試験を200サイクル行うことによって調べた。なお、対極と作用極の接合部における剥離の有無を評価項目とし、剥離の無い物を合格とした。
【０１２５】
また実施例１及び比較例１で得られた色素増感太陽電池モジュールについて、光電変換特性を評価した。光電変換特性は、エアマス（ＡＭ）が1.5の疑似太陽光により評価を行った。結果を表１に示す。なお、光電変換特性は導電性の指標となるものである。
【０１２６】
また実施例１及び比較例１で得られた色素増感太陽電池モジュールについて、色素の劣化について調べた。色素の劣化は、肉眼により、色素の色が接合前と接合後で変わったか否かで判断し、明らかに変色している場合には、劣化ありと判定した。
【表１】
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【０１２７】
表１に示すように、実施例１で得られた色素増感太陽電池モジュールは、接続信頼性および光電変換効率のいずれについても良好であったが、比較例１の色素増感太陽電池モジュールは接続信頼性の点で合格基準に達していないことが分かった。
【０１２８】
以上より、本発明の色素増感太陽電池モジュールの製造方法によれば、優れた導電性及び接続信頼性を有し、光増感色素の劣化が十分に抑制された色素増感太陽電池モジュールを製造できることが確認された。
【符号の説明】
【０１２９】
１０…作用極
１１…透明基板
１２…透明導電膜
１３…酸化物半導体層
１４…集電配線
１４ｃ…ランド部
１５…透明導電性基板（第１電極）
２０，３２０…対極（第２電極）
２１…金属基板
２３…突出部
３０…封止部
５０，５０Ａ〜５０Ｈ…色素増感太陽電池
１００Ａ，１００Ｂ…色素増感太陽電池モジュールユニット
２００，３００…色素増感太陽電池モジュール
３３０…導電材
【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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【図６】
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【図７】
0005680996.tif 000009
【図８】
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【図９】
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