(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板、前記ガラス基板の一主面の上に配されており、前記ガラス基板とは反対側の表面に凹凸を有する酸化チタンを含む下地層、及び前記下地層の上に直接配された透明導電層を有する透明導電層付基板と、
前記透明導電層の上に配された、多孔質酸化物半導体層と、
を備える、色素増感太陽電池の電極。
【請求項２】
前記下地層の前記ガラス基板とは反対側の表面の表面粗さが、中心線平均粗さＲａで５ｎｍ以上である、請求項１に記載の色素増感太陽電池の電極。
【請求項３】
前記透明導電層の厚みが、０．５μｍ〜１．５μｍである、請求項１または２に記載の色素増感太陽電池の電極。
【請求項４】
前記透明導電層の前記ガラス基板とは反対側の表面の表面粗さが、中心線平均粗さＲａで５ｎｍ以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池の電極。
【請求項５】
前記多孔質酸化物半導体層は、酸化物粒子の燒結体からなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池の電極。
【請求項６】
前記多孔質酸化物半導体層は、酸化チタンを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池の電極。
【請求項７】
前記ガラス基板は、無アルカリガラスにより構成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池の電極。
【請求項８】
多孔質酸化物半導体層が一主面上に形成される、色素増感太陽電池の透明導電層付基板であって、
ガラス基板と、
前記ガラス基板の一主面の上に配されており、前記ガラス基板とは反対側の表面に凹凸を有する酸化チタンを含む下地層と、
前記下地層の上に直接配された透明導電層と、
を備える色素増感太陽電池の透明導電層付基板。
【請求項９】
ガラス基板の一主面の上に、スプレー法を用いて酸化チタンを含む下地層を形成する工程と、
前記下地層の上に透明導電層を形成する工程と、
前記透明導電層の上に多孔質酸化物半導体層を形成する工程と、
を備える、色素増感太陽電池の電極の製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感太陽電池の電極、その製造方法及び色素増感太陽電池の透明導電層付基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する電池として、種々の太陽電池が知られている。例えば、特許文献１には、色素増感太陽電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−４９０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
色素増感太陽電池の電極では、基板の上に配された透明導電層の上に、多孔質酸化物半導体層が設けられる。多孔質酸化物半導体層は、高温下で熱処理されることがある。この熱処理などにより、透明導電層と多孔質酸化物半導体層とが剥がれやすくなる場合がある。
【０００５】
本発明は、透明導電層と多孔質酸化物半導体層とが剥がれにくい色素増感太陽電池の電極を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る色素増感太陽電池の電極は、透明導電層付基板と、多孔質酸化物半導体層とを備える。透明導電層付基板は、ガラス基板、下地層、及び透明導電層を有する。下地層は、ガラス基板の一主面の上に配されている。下地層は、ガラス基板とは反対側の表面に凹凸を有する。透明導電層は、下地層の上に配されている。多孔質酸化物半導体層は、透明導電層の上に配されている。
【０００７】
なお、本発明において、ガラス基板には、結晶化ガラスからなる基板が含まれるものとする。
【０００８】
下地層のガラス基板とは反対側の表面の表面粗さは、中心線平均粗さＲａで５ｎｍ以上であることが好ましい。
【０００９】
本発明において、中心線平均粗さＲａは、ＪＩＳＢ０６０１に規定された方法により測定した値である。
【００１０】
透明導電層の厚みは、０．５μm〜１．５μmであることが好ましい。
【００１１】
透明導電層のガラス基板とは反対側の表面の表面粗さは、中心線平均粗さＲａで５ｎｍ以上であることが好ましい。
【００１２】
下地層は、酸化チタンを含むことが好ましい。
【００１３】
多孔質酸化物半導体層は、酸化物粒子の燒結体からなってもよい。
【００１４】
多孔質酸化物半導体層は、酸化チタンを含んでいてもよい。
【００１５】
本発明に係る色素増感太陽電池の透明導電層付基板において、多孔質酸化物半導体層が一主面上に形成される。透明導電層付基板は、ガラス基板と、下地層と、透明導電層とを備える。下地層は、ガラス基板の一主面の上に配されている。下地層は、ガラス基板とは反対側の表面に凹凸を有する。透明導電層は、下地層の上に配されている。
【００１６】
本発明の色素増感太陽電池の電極の製造方法は、ガラス基板の一主面の上に、スプレー法を用いて下地層を形成する工程と、下地層の上に透明導電層を形成する工程と、透明導電層の上に多孔質酸化物半導体層を形成する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、透明導電層と多孔質酸化物半導体層とが剥がれにくい色素増感太陽電池の電極を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る色素増感太陽電池の電極の略図的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、以下の実施形態は、単なる一例であり、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。
【００２０】
また、実施形態において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率などは、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る色素増感太陽電池の電極の略図的断面図である。色素増感太陽電池の電極１は、透明導電層付基板２を備える。
【００２２】
透明導電層付基板２は、ガラス基板３を有する。ガラス基板３の両表面は、平坦である。ガラス基板３の両表面の表面粗さは、中心線平均粗さＲａで０．２ｎｍ〜２ｎｍ程度である。
【００２３】
ガラス基板３を構成するガラスは、透光性を有するガラスであれば、特に限定されない。ガラス基板３を構成するガラスとしては、無アルカリガラス、ソーダライムガラス、石英ガラスなどが挙げられる。これらの中でも、ガラス基板３を構成するガラスとしては、無アルカリガラスが好ましい。無アルカリガラスは、透光性及び歪み点が高く、製造コストが安いためである。
【００２４】
なお、本発明において、無アルカリガラスとは、実質的にＬｉ，Ｎａ，Ｋなどのアルカリ金属成分を含まないガラスをいい、具体的には、アルカリ金属成分の含有量が、酸化物換算で、０．２質量％以下であるガラスをいう。
【００２５】
ガラス基板３の厚みは、特に限定されず、例えば０．０３ｍｍ〜２ｍｍ程度とすればよい。
【００２６】
ガラス基板３の主面３ａの上には、下地層４が配されている。下地層４は、ガラス基板３とは反対側の表面４ａに凹凸を有する。表面４ａの表面粗さは、中心線平均粗さＲａで５ｎｍ以上であることが好ましく、１０ｎｍ以上であることがより好ましい。なお、表面４ａの中心線平均粗さＲａが大きすぎると、多孔質酸化物半導体層が均一に形成されず、太陽電池の変換効率が低下する。このため、表面４ａの中心線平均粗さＲａは、５００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２７】
下地層４は、酸化チタンを含むことが好ましく、酸化チタンにより構成されていることがより好ましい。
【００２８】
下地層４の厚みは、特に限定されず、例えば０．１μｍ〜１．５μｍ程度であってもよい。
【００２９】
下地層４の表面４ａの上には、透明導電層５が配されている。透明導電層５のガラス基板３とは反対側の表面５ａは、下地層４のガラス基板３とは反対側の表面４ａの形状と対応した形状を有する。よって、表面５ａの表面粗さは、表面５ａも凹凸を有し、通常、中心線平均粗さＲａで５ｎｍ以上となる。
【００３０】
透明導電層５を構成する材料は、透光性及び導電性を有するものであれば、特に限定されない。透明導電層５は、例えば、インジウムドープ酸化錫（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）、インジウムドープ酸化亜鉛（ＩＺＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタンなどにより構成される。
【００３１】
透明導電層５の厚みは、０．５μｍ〜１．５μｍ程度であることが好ましく、０．７μｍ〜１．２μｍ程度であることがより好ましい。透明導電層５の厚みが薄すぎると、電気抵抗が大きくなる場合がある。透明導電層５の厚みが厚すぎると、中心線平均粗さＲａが小さくなる場合がある。
【００３２】
透明導電層５の表面５ａの上には、多孔質酸化物半導体層６が配されている。多孔質酸化物半導体層６において、光エネルギーが電気エネルギーに変換される。
【００３３】
多孔質酸化物半導体層６は、酸化物粒子の燒結体、増感色素などを含んでいてもよい。
【００３４】
酸化物粒子を構成する酸化物としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉄、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化タングステンなどが挙げられる。
【００３５】
焼結前の酸化物粒子の平均粒子径は、３０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００３６】
本実施形態に係る色素増感太陽電池の電極１は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００３７】
まず、ガラス基板３の上に、下地層４を形成する。下地層４は、例えば、スプレー法により形成することができる。スプレー法を用いることにより、下地層４のガラス基板３とは反対側の表面４ａの上に凹凸を形成することができる。具体的には、金属アルコキシドを含有する有機溶剤をスプレー法により５μｍ〜６０μｍの大きさの粒子にして吹き付けた後、３５０〜５５０℃の温度で加熱し、有機成分を揮発又は燃焼させるとともに、金属成分を酸化させることにより、所望の凹凸を有する下地層４を形成できる。  次に、下地層４の上に透明導電層５を形成する。透明導電層５は、スパッタ法、蒸着法などの成膜方法により形成することができる。
【００３８】
次に、透明導電層５の上に、酸化物粒子の燒結体、増感色素などを含む多孔質酸化物半導体層６を形成する。透明導電層５を形成する方法としは、特に限定されず、公知の方法が採用できる。
【００３９】
本実施形態に係る色素増感太陽電池の電極１は、ガラス基板３とは反対側の表面４ａに凹凸を有する下地層４を備える。表面４ａの上には、透明導電層５が配されており、透明導電層５のガラス基板３とは反対側の表面５ａは、表面４ａの形状と対応した形状を有する。このため、透明導電層５と透明導電層５の表面５ａの上に配された多孔質酸化物半導体層６とは、アンカー効果により剥がれにくい。
【００４０】
色素増感太陽電池の電極１において、下地層４の表面４ａの中心線平均粗さが５ｎｍ以上、特に１０ｎｍ以上である場合、表面４ａの形状と対応した形状を有する透明導電層５の表面５ａと多孔質酸化物半導体層６とは、剥がれにくい。
【００４１】
色素増感太陽電池の電極１において、透明導電層５の厚みが、０．５μｍ〜１．５μｍ
程度、特に０．７μｍ〜１．２μｍ程度である場合、透明導電層５の表面５ａの形状が下地層４の表面４ａの形状と対応した形状となりやすいため好ましい。
【００４２】
色素増感太陽電池の電極１において、下地層４が酸化チタンを含む場合、酸化チタンはガラス基板３及び透明導電層５との親和性が高く、ガラス基板３と下地層４及び下地層４と透明導電層５とが剥がれにくいため好ましい。
【符号の説明】
【００４３】
１…色素増感太陽電池の電極
２…透明導電層付基板
３…ガラス基板
３ａ…ガラス基板の主面
４…下地層
４ａ…下地層の表面
５…透明導電層
５ａ…透明導電層の表面
６…多孔質酸化物半導体層
【図１】
0005790416.tif 000002