(57)【要約】  電極構造が占める非発電領域によって発電領域である電池セルの有効な平面面積が制約を受けている点を解消することができる太陽電池を提供する。  太陽電池１０は、光電変換部１２と、多孔質のアノード極１４と、非孔質のカソード極または非孔質材料と多孔質材料が積層されたカソード極１６を有し、アノード極１４は、光電変換部１２の光入射側とは反対側に設けられ、カソード極１６はアノード極１４と対向して設けられる。アノード極１４の電極の一部の光入射側とは反対側に非孔質導電体部２４が設けられ、平面視でカソード極１６と重ならない位置の封止部２０に形成した第一の開口２６から非孔質導電体部２４の一部が露出されて第一の外部接続端子２８とされる。一方、カソード極１８の電極の一部が光入射側とは反対側に封止部２０の第一の開口２６とは異なる位置に形成した第二の開口３０から露出されて第二の外部接続端子３２とされる。
2014157060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部と、該光電変換部の光入射側とは反対側に設けられる多孔質アノード極と、該アノード極と対向して設けられる非孔質カソード極または非孔質材料と多孔質材料が積層されたカソード極を有し、全体が封止される太陽電池において、
該アノード極の電極の一部の光入射側とは反対側に非孔質導電体部が積層され、該非孔質導電体部の一部が光入射側とは反対側に、平面視で該カソード極と重ならない位置の該封止部に形成した第一の開口から露出されて第一の外部接続端子とされるとともに、該カソード極の電極の一部が光入射側とは反対側に該封止部の該第一の開口とは異なる位置に形成した第二の開口から露出されて第二の外部接続端子とされることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記光電変換部が、光入射側に配置される、色素を吸着した多孔質半導体層であり、前記アノード極が、該色素を吸着した多孔質半導体層の光入射側とは反対側の面に設けられる多孔質導電体層であり、前記カソード極が、封入される電解質層を介して多孔質導電体層と対向して設けられる非孔質導電体層または非孔質材料と多孔質材料が積層された導電体層であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池。
【請求項３】
光電変換部と、該光電変換部の光入射側に設けられる非孔質透明アノード極または非孔質材料と多孔質材料が積層されたカソード極と、該光電変換部を挟んで該アノード極と対向して設けられる非孔質カソード極を有し、全体が封止される太陽電池において、
該アノード極の電極の一部が光入射側とは反対側に、平面視で該カソード極と重ならない位置の該封止部に形成した第三の開口から露出されて第三の外部接続端子とされるとともに、該カソード極の電極の一部が光入射側とは反対側に該封止部の該第三の開口とは異なる位置に形成した第四の開口から露出されて第四の外部接続端子とされることを特徴とする太陽電池。
【請求項４】
多孔質アノード極のスラリ状原料を化学的処理により溶解可能な基材上に塗布し、該スラリ状原料を焼結して焼結体とした後に化学的処理により該基材を該焼結体から分離し、該焼結体上に色素吸着多孔質半導体層を形成して色素吸着多孔質半導体層付き多孔質アノード極を得、さらに色素吸着多孔質半導体層付き多孔質アノード極のアノード極の側の１つの隅部分に非孔質導電体部を積層する工程と、
該色素吸着多孔質半導体層付き多孔質アノード極と実質的に同一平面寸法で、該アノード極と重ねたときに該非孔質導電体部と対応する箇所を切欠いて切欠き部を形成した、非孔質カソード極または非孔質材料と多孔質材料が積層されてなるカソード極を得る工程と、
該色素吸着多孔質半導体層付き多孔質アノード極と該カソード極を該色素吸着多孔質半導体層付き多孔質アノード極の該非孔質導電体部と該カソード極の該切欠き部を位置合わせしながら積層する工程と、
該カソード極の外側に、第五の開口を形成した基板、または第六の開口を形成するとともに該切欠き部に対応する位置に第七の開口を形成した封止用樹脂シートの少なくともいずれか１つを設ける工程と、
を有することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の電極構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、広義には光を電力に変換する光電変換素子全般を指す。太陽電池は、一般には、ｐ型およびｎ型半導体のｐｎ接合を利用した半導体素子である。このような半導体素子からなる太陽電池には、シリコン半導体を利用したシリコン系太陽電池、化合物半導体を利用した化合物薄膜系太陽電池、有機半導体を利用した有機薄膜太陽電池等がある。一方、半導体を利用せず、色素が光を吸収して電子を発生する原理を利用した色素増感太陽電池もある。
いずれのタイプの太陽電池も、実用化のためには、発電効率を損なうことなく電力を取り出すことができる電極構造の長期信頼性を達成することが共通する大きな課題である。なお、太陽電池を大気雰囲気から遮断するための封止構造の長期信頼性を達成することも課題であり、特に、色素増感太陽電池は、電池構造を以下に説明するように、電解液を用いることから、確実な封止構造が求められる。【０００３】
上記後者の色素増感太陽電池は、湿式太陽電池あるいはグレッツェル電池等と呼ばれ、ヨウ素溶液に代表される電気化学的なセル構造を持つ点に特徴がある。色素増感太陽電池は、透明な導電性ガラス板（透明導電膜を積層した透明導電性基板  アノード電極）に二酸化チタン粉末等を焼付け、これに色素を吸着させて形成したチタニア層等の多孔質半導体層と導電性ガラス板（導電性基板  カソード電極）からなる対極の間に電解液（電解質）としてヨウ素溶液等を配置した、簡易な構造を有する。ポーラスな酸化チタン電極の表面に吸着した色素が光を吸収し、電子の励起を生じる。電子を失った色素はヨウ素イオンから電子を受け取り再生する。
色素増感太陽電池は、材料が安価であり、作製に大掛かりな設備を必要としないことから、低コストの太陽電池として注目されている。
しかし、色素増感太陽電池は、他の太陽電池に比べて発電効率が低いことから、発電効率のさらなる向上が求められている。【０００４】
従来の色素増感太陽電池は、他の太陽電池と同様に、アノード電極およびカソード電極それぞれに電気的に接続される取り出し電極が、平面視で電池の対向する両端等、電池の周囲に延出する。そしてそれぞれの取り出し電極の外部接続端子に導体配線が接続され、２つの導体配線間に負荷が設けられて、発電が行われる（例えば特許文献１参照）。
この電池の周辺に設けられる取り出し電極の延出部は、発電領域としての電池に対して、電池を配置することができない、いわば非発電領域といえる。【０００５】
この不具合を改善するものとして、隣接するセル間に設けられた配線部（非発電領域）に向かって入射する光の方向を、入射光方向変更部によって、発電領域に向かうように変更する方法が開示されている（特許文献２参照）。
しかし、この場合、入射光方向変更部が発電量領域の一部を覆うように配置されるため、光透過率の低下の原因となる。また、入射光方向変更部を設けるコストが大きい。【０００６】
なお、本発明者等は、色素を吸着した多孔質半導体層と、カソード極となる導電体層と、アノード極となる導電性金属層からなる積層構造部を備え、積層構造部から導電性金属層および導電体層それぞれの一端部が延出して延出部、言い換えれば取出し電極が設けられ、積層構造部および延出部が、封入される電解質とともにシール材料によってシールされるとともに、導電性金属層および該導電体層それぞれの延出部の一部がシール材料より露出して外部接続端子とされる色素増感太陽電池を提案している（特許文献３参照）。これにより、導電性金属層および導電体層に電気的に接続される延出部の取出し箇所から電解液が漏れ出すことを確実に防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＷＯ／２０１１／０１３５８１
【特許文献２】ＷＯ／２００９／０９８８５７
【特許文献３】ＷＯ／２０１１／１３５８１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決しようとする問題点は、従来の太陽電池は、電極構造が占める非発電領域によって発電領域である電池セルの有効な平面面積が制約を受けている点である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る太陽電池は、光電変換部と、光電変換部の光入射側とは反対側に設けられる多孔質アノード極と、アノード極と対向して設けられる非孔質カソード極または非孔質材料と多孔質材料が積層されてなるカソード極を有し、全体が封止される太陽電池において、アノード極の電極の一部の光入射側とは反対側に非孔質導電体部が積層され、非孔質導電体部の一部が光入射側とは反対側に、平面視でカソード極と重ならない位置の封止部に形成した第一の開口から露出されて第一の外部接続端子とされるとともに、カソード極の電極の一部が光入射側とは反対側に封止部の該第一の開口とは異なる位置に形成した第二の開口から露出されて第二の外部接続端子とされることを特徴とする。【００１０】
また、上記の太陽電池は、好ましくは、光電変換部が、光入射側に配置される、色素を吸着した多孔質半導体層であり、アノード極が、色素を吸着した多孔質半導体層の光入射側とは反対側の面に設けられる多孔質導電体層であり、カソード極が、封入される電解質層を介して多孔質導電体層と対向して設けられる非孔質導電体層または非孔質材料と多孔質材料が積層されてなる導電体層であることを特徴とする。【００１１】
また、本発明に係る色素増感太陽電池の製造方法は、多孔質アノード極のスラリ状原料を化学的処理により溶解可能な基材上に塗布し、スラリ状原料を焼結して焼結体とした後に化学的処理により基材を焼結体から分離し、焼結体上に色素吸着多孔質半導体層を形成して色素吸着多孔質半導体層付き多孔質アノード極を得、さらに色素吸着多孔質半導体層付き多孔質アノード極のアノード極の側の１つの隅部分に非孔質導電体部を積層する工程と、色素吸着多孔質半導体層付き多孔質アノード極と実質的に同一平面寸法で、アノード極と重ねたときに非孔質導電体部と対応する箇所を切欠いて切欠き部を形成した、非孔質カソード極または非孔質材料と多孔質材料が積層されてなるカソード極を得る工程と、色素吸着多孔質半導体層付き多孔質アノード極とカソード極を色素吸着多孔質半導体層付き多孔質アノード極の非孔質導電体部とカソード極の切欠き部を位置合わせしながら積層する工程と、カソード極の外側を樹脂シートおよび封止材の少なくともいずれか一方で封止し、さらに、非孔質導電体部の少なくとも一部およびカソード極の一部をカソード極の外側に露出させる開口を形成する工程と、を有することを特徴とする。【００１２】
また、本発明に係る太陽電池は、光電変換部と、光電変換部の光入射側に設けられる非孔質透明アノード極と、光電変換部を挟んでアノード極と対向して設けられる非孔質カソード極または非孔質材料と多孔質材料が積層されてなるカソード極を有し、全体が封止される太陽電池において、アノード極の電極の一部が光入射側とは反対側に、平面視でカソード極と重ならない位置の封止部に形成した第三の開口から露出されて第三の外部接続端子とされるとともに、カソード極の電極の一部が入射側とは反対側に封止部の第三の開口とは異なる位置に形成した第四の開口から露出されて第四の外部接続端子とされることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る太陽電池は、多孔質アノード極の電極の一部の光入射側とは反対側に非孔質導電体部が積層され、非孔質導電体部の一部が光入射側とは反対側に封止部に形成した第一の開口から露出されて第一の外部接続端子とされるとともに、非孔質カソード極または非孔質材料と多孔質材料が積層されてなるカソード極の電極の一部が光入射側とは反対側に封止部の該第一の開口とは異なる位置に形成した第二の開口から露出されて第二の外部接続端子とされる。
このため、平面視でアノード極およびカソード極それぞれの電極の端部に取出し電極が延出しないので、電極構造が占める非発電領域によって発電領域である電池セルの平面面積が制約を受けている点を効果的に軽減することができ、また、多孔質アノード極の電極の一部が直接露出しないため、多孔質アノード極に接する光電変換部等の内部構造構成要素が多孔質アノード極を介して外部と実質的に連通することがないので、外部雰囲気による内部構造構成要素の汚損等を軽減することができる。【００１４】
このとき、太陽電池が、光電変換部が、光入射側に配置される、色素を吸着した多孔質半導体層であり、アノード極が、色素を吸着した多孔質半導体層の光入射側とは反対側の面に設けられる多孔質導電体層であり、カソード極が、封入される電解質層を介して多孔質導電体層と対向して設けられる非孔質導電体層または非孔質材料と多孔質材料が積層されてなる導電体層であると、多孔質アノード極を介して電解質が外部にもれるおそれが少ない。【００１５】
また、本発明に係る色素増感太陽電池の製造方法は、上記の色素増感太陽電池を好適に得ることができる。【００１６】
また、本発明に係る太陽電池は、非孔質透明アノード極の電極の一部が光入射側とは反対側に、平面視でカソード極と重ならない位置の封止部に形成した第三の開口から露出されて第三の外部接続端子とされるとともに、カソード極の電極の一部が入射側とは反対側に封止部の第三の開口とは異なる位置に形成した第四の開口から露出されて第四の外部接続端子とされる。
このため、平面視でアノード極およびカソード極それぞれの電極の端部に取出し電極が延出しないので、電極構造が占める非発電領域によって発電領域である電池セルの平面面積が制約を受けている点を効果的に軽減することができ、また、アノード極の電極の一部を直接露出する簡易な構成で、多孔質アノード極に接する光電変換部等の内部構造構成要素が多孔質アノード極を介して外部と実質的に連通することがないので、外部雰囲気による内部構造構成要素の汚損等を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は本実施の形態の第一の例に係る太陽電池を光入射側から見た平面図である。
【図２】図２は、図１中Ａ−Ａ方向から見た部分断面図である。
【図３】図３は、図１中Ｂ−Ｂ方向から見た部分断面図である。
【図４】図４は、本実施の形態の第一の例に係る太陽電池において、アノード極とカソード極の重なり状態を示す一例である。
【図５】図５は、本実施の形態の第一の例に係る太陽電池において、アノード極とカソード極の重なり状態を示す図４とは異なる一例である。
【図６】図６は本実施の形態の第二の例に係る太陽電池を光入射側から見た平面図である。
【図７】図７は、図６中Ａ−Ａ方向から見た部分断面図である。
【図８】図８は、図６中Ｂ−Ｂ方向から見た部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態（以下、本実施の形態例という。）について、図を参照して、以下に説明する。
【００１９】
まず、本実施の形態の第一の例に係る太陽電池について、図１〜図５を参照して説明する。
図１〜図３に示す本実施の形態の第一の例に係る太陽電池１０は、光電変換部１２と、多孔質のアノード極１４と、非孔質のカソード極１６を有する。アノード極１４は、光電変換部１２の光入射側とは反対側に設けられる。カソード極１６はアノード極１４と対向して設けられる。太陽電池１０は、光電変換部１２の外側に透明基板１８およびカソード極１６の外側に透明基板１９が設けられるとともに、適宜の封止材料または封止部材により全体が封止される。図２、図３はシール材（封止部）２０により封止する例を示す。なお、カソード極１６の外側、言い換えれば裏面は、基板１９または封止部２０のいずれかで封止すれば十分であり、基板１９および封止部２０の双方を設けることは必須ではない。カソード極１６は、非孔質材料と多孔質材料が積層されたものであってもよい。
封止材料または封止部材は光電変換部１２を封止できれば足りるものである。図２、図３に示すように光電変換部１２の外側の面に透明基板１８が設けられ、一方、カソード極１６はそれ自体が非孔質の金属層で形成されることにより、これら透明基板１８およびカソード極１６によって光電変換部１２が封止され、結局、太陽電池１０全体が封止されるということができる。なお、簡易な方法により確実に封止するためには、透明基板１８および基板１９を省略して太陽電池１０の全体をシール材２０で封止することが好適である。
【００２０】
太陽電池１０は、好ましくは色素増感太陽電池であり、光電変換部１２が、光入射側に配置される、色素を吸着した多孔質半導体層であり、アノード極１４が、色素を吸着した多孔質半導体層の光入射側とは反対側の面に設けられる多孔質導電体層であり、カソード極１６が、封入される電解質層（図１〜図３において図示せず。）を介してアノード極１４と対向して設けられる非孔質導電体層または非孔質材料と多孔質材料が積層された導電体層である。アノード極１４を多孔質とするのは、カソード極１６側と多孔質半導体層との間の電解質の良好な通液性、または正孔もしくは電子の伝導性を得るためである。
アノード極１４とカソード極１６の間には、好ましくは、絶縁層２２が設けられる。これにより、太陽電池１０に屈曲させる力が作用したときでもアノード極１４とカソード極１６を確実に絶縁することができる。
色素増感太陽電池の具体的な構成は周知のものをそのまま適用でき、また、本発明の本質ではないため、以下、簡単に例示する。なお、後述する本実施の形態の第二の例に係る太陽電池についても、これらの構成を適用できる。
アノード極１４は、金属メッシュ、予め無数の孔を形成した金属層または溶射や薄膜形成法等により形成した多孔質金属層等を用いることができる。アノード極１４の材料は、特に限定するものではないが、Ti、W、Ni、Pt、Ta、Nb、Z rおよびAu等を好適に用いることができる。アノード極１４の厚みは、特に限定するものではないが、0.2μm-600μmとすることが好適である。
カソード極１６は、触媒膜または触媒膜に非孔質導電膜を積層したものである。触媒膜は、白金等の貴金属や高表面積カーボン等を用いることができる。白金膜を例えばスパッタ法で形成すると、非孔質膜となり、高表面積カーボンを例えばカーボン粒子印刷法で形成すると多孔質膜となる。いずれの場合も、非孔質導電膜の存在により、電解質が外部に漏れることがない。カソード極１６の厚みは、特に限定するものではないが、良好な導電性を得る観点からは例えば数十nm程度以上あることが好適である。
色素を吸着した多孔質半導体層は、半導体材料として、例えば、TiO2、Z nOまたはSnO2等の適宜の金属酸化物を用いることができる。多孔質半導体層は、その厚みを特に限定するものではないが、10 μ m以上の厚みとすると好適である。多孔質半導体層に吸着される色素は、400nm-1200nmの波長に吸収を持つものであり、例えば、ルテニウム色素、フタロシアニン色素、オスミウム系、鉄系および白金系などの金属錯体、シアニン色素、メチン系、マーキュロクロム系、キサンテン系、ポルフィリン系、フタロシアニン系、サブフタロシアニン系、アゾ系、クマリン系などの有機色素である。
電解質層は、公知の電解質溶液または固体電解質を使用でき、例えば、ヨウ素、リチウムイオン、イオン液体、t-ブチルピリジン等を含むものであり、例えばヨウ素の場合、ヨウ化物イオンおよびヨウ素の組み合わせからなる酸化還元体を用いることができる。電解質層は、これらの酸化還元体を溶解可能な適宜の溶媒を含む。
透明基板１８および基板１９は、ガラスであってもよく、また、透明樹脂シートであってもよい。透明樹脂シートの材料は、例えば、PP、PE、PS、ABS、PS、PC、PMMA、PVC、PA、POM、PET、PEN、PIB、PVB、PA6、ポリイミド、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリエーテル、硬化アクリル樹脂、硬化エポキシ樹脂、硬化シリコーン樹脂、各種エンジニアリングフラスチックス、メタセシス重合で得られる環状ポリマ等が挙げられる。なお、カソード極１６に接して設けられる基板１９は、透明でなくともよい。基板１９の厚みは、特に限定するものではなく、例えば、１μｍ〜３ｍｍとすることができる。
封止部２０の材料は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、アイオノマー樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。基板１９を封止する封止部２０の厚みは、特に限定するものではなく、例えば、１μm〜１０μmとすることができる。
【００２１】
アノード極１４の電極の一部の光入射側とは反対側に非孔質導電体部２４が設けられ、平面視でカソード極１６と重ならない位置の封止部２０に形成した第一の開口２６から非孔質導電体部２４の一部が露出されて第一の外部接続端子２８とされる。一方、カソード極１６の電極の一部が光入射側とは反対側に封止部２０の第一の開口２６とは異なる位置に形成した第二の開口３０から露出されて第二の外部接続端子３２とされる。これにより、アノード極１４および第一の外部接続端子２８とカソード極１６および第二の外部接続端子３２が確実に電気的に絶縁される。
なお、図２および図３では、外部接続端子２８、３２は開口２６、３０から大きく後退しているように見えるが、実際は、基板１９および封止部２０は薄厚であるため、外部接続端子２８、３２は導体配線を接続するのに十分な程度に露出する。
外部接続端子２８、３２は、図１に示すように近接して配置されると、これらに接続される導体配線のレイアウト上好適である。
非孔質導電体部２４の材料は特に限定するものではないが、Ti、W、Ni、Pt、Ta、Nb、Z rおよびAu等の金属材料またはこれらの化合物であるか、これらで被覆した材料であることが好ましい。
【００２２】
非孔質導電体部２４とカソード極１６が平面視で重ならないようにするため、言い換えれば、非孔質導電体部２４とカソード極１６の絶縁を確保するためには、以下のような電極構造とすることができる。
例えば図４に示すように、非孔質導電体部２４と重なる領域、言い換えれば第一の開口２６が現れる領域に対応するカソード極１６の箇所に切り欠き（図４中、矢印Ａで示す。）を形成する。これにより、平面視でアノード極１４と重ならないカソード極１６の領域を切り欠き部分のみとすることができ、アノード極１４とカソード極１６の重なり部分、言い換えれば有効な発電領域を大きくとることができる。
また、例えば図５に示すように、アノード極１４の長さ寸法Ｌ１よりもカソード極１６の長さ寸法Ｌ２を、孔質導電体部２４と重なる領域、言い換えれば第一の開口２６が現れる領域の分だけ短くすると、カソード極１６を切り欠き加工する工程を省略できる。
【００２３】
以上説明した本実施の形態の第一の例に係る太陽電池１０は、従来の太陽電池においてアノード電極およびカソード電極それぞれに電気的に接続される取り出し電極が、平面視で電池の対向する両端等、電池の周囲に延出することにより生じていた非発電領域が解消され、その分だけ発電領域である電池セルの平面面積を大きくとることができる。
例えば、従来の取出し電極を平面的に延出した電池セルにおいて発電領域である電池セルの平面面積を６．５６ｃｍ２確保できるとするとき、太陽電池１０においてカソード極の一部を切り欠いて非孔質導電体部を露出させることで、発電領域である電池セルの平面面積を例えば８．３８ｃｍ２に拡張することができる。なお、切欠きが形成されていない色素吸着チタニア層付きアノード極がカソード極の寸法と無関係に機能することを考慮すると、発電領域である電池セルの平面面積は切欠きのないアノード極と同一の面積、例えば８．８ｃｍ２にまで大きくとることができる。
また、本実施の形態の第一の例に係る太陽電池１０は、多孔質アノード極の電極の一部が直接露出しないため、多孔質アノード極に接する光電変換部等の内部構造構成要素が多孔質アノード極を介して外部と実質的に連通することがないので、外部雰囲気による内部構造構成要素の汚損等を軽減することができる。太陽電池１０が色素増感太陽電池の場合、電解液が多孔質アノード極を介して外部に漏れることを防止できる。
なお、太陽電池１０は、光入射側から見た外観に取出し電極がないため、意匠性に優れる。
【００２４】
つぎに、本実施の形態例に係る色素増感太陽電池の製造方法を説明する。本実施の形態例に係る色素増感太陽電池の製造方法によれば、本実施の形態の第一の例に係る色素増感太陽電池を好適に得ることができる。
【００２５】
本実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法は、非孔質導電体部を設けた色素吸着多孔質半導体層付き多孔質アノード極を得る工程（第一の工程）と、切欠き部を形成したカソード極を得る工程（第二の工程）と、色素吸着多孔質半導体層付き多孔質アノード極とカソード極を積層する工程（第三の工程）と、カソード極の外側に、第五の開口を形成した基板、または第六の開口を形成するとともに切欠き部に対応する位置に第七の開口を形成した封止用樹脂シートの少なくともいずれか１つを設ける工程（第四の工程）とを有する。
【００２６】
第一の工程では、多孔質アノード極のスラリ状原料を化学的処理により溶解可能な基材上に塗布し、スラリ状原料を焼結して焼結体とした後に化学的処理により基材を焼結体から分離し、焼結体上に色素吸着多孔質半導体層を形成して色素吸着多孔質半導体層付き多孔質アノード極を得、さらに色素吸着多孔質半導体層付き多孔質アノード極のアノード極の側の１つの隅部分に非孔質導電体部を積層する。
多孔質アノード極のスラリ状原料は、例えば粒径３〜４０μm、平均粒径１０μmのチタン粉末を例えばエチルセルロース系結着剤と混合したスラリ状組成物を用いることができる。このスラリ状組成物を例えばメタルマスクを使ってスキージ法（スクリーン印刷法）により化学的処理により溶解可能な基材、例えば鉄箔上に塗布し、減圧乾燥を行い、焼成前成形体を得る。その後、焼成前成形体をプレス処理する。そして、この焼成前成形体を鉄箔ごと加熱し、脱脂処理する。さらに、焼成し、焼結体を得る。この焼結体を、例えば硫酸水溶液に浸漬させて、焼結体と接触している鉄箔部分を溶解させて焼結体から鉄箔を剥離させる。得られる焼結体を蒸留水等で繰り返し洗浄し硫酸を除去した後、加熱乾燥する。さらに、例えばチタニアペーストを印刷し、乾燥後、焼成し、このチタニアベーストを印刷、焼成する操作を複数回繰り返し、チタニア層付き多孔質Ｔｉシート基板を得る。さらに、チタニア層付き多孔質Ｔｉシート基板の４辺の未製膜部分を除去する。ついで、例えばＮ７１９色素のアセトニトリルとｔ‐ブチルアルコールの混合溶媒溶液に、作製したチタニア層付き多孔質Ｔｉシート基板を含浸させ、チタニア表面に色素を吸着し、吸着後の基板をアセトニトリルとｔ‐ブチルアルコールの混合溶媒で洗浄、乾燥する。さらに、非孔質導電体部としての例えばチタン箔を、色素吸着チタニア層付き多孔質Ｔｉシート基板の色素吸着チタニア層が付いていない裏側の１つの隅に積層して非孔質導電体部を設けた色素吸着多孔質半導体層付き多孔質アノード極を得る。
【００２７】
第二の工程では、色素吸着多孔質半導体層付き多孔質アノード極と実質的に同一平面寸法で、アノード極と重ねたときに非孔質導電体部と対応する箇所を切欠いて切欠き部を形成したカソード極を得る。
例えばチタン箔の片面に、白金をスパッタし、Ｐｔ触媒層付きＴｉ基板を得る。さらに、Ｐｔ触媒層付きＴｉ基板の中央部に、電解液挿入用の孔を空け、アノード極と重ねたときに非孔質導電体部と対応する箇所を切欠き、カソード極を得る。カソード極は、例えば白金の代わりに、チタン箔の片側に炭素粒子を堆積させた炭素触媒層付きTi基板を用いてもよい。
【００２８】
第三の工程では、色素吸着多孔質半導体層付き多孔質アノード極とカソード極を色素吸着多孔質半導体層付き多孔質アノード極の非孔質導電体部とカソード極の切欠き部を位置合わせしながら積層する。
【００２９】
第四の工程では、カソード極の外側に、基板を設け、または、封止用樹脂シートを設ける。このとき、基板および封止用樹脂シートの双方を設けてもよい。基板は任意の位置に第五の開口を形成する。封止用樹脂シートは、基板とともに設けるときは、第五の開口と対応する位置に、また、単独で設けるときは任意の位置に第六の開口を形成するとともに切欠き部に対応する位置に第七の開口を形成する。
このとき、アノード極の表面も樹脂シートで封止し、あるいは電池全体を封止材で封止する。
基板は、例えば樹脂シートを用いる場合、例えばＰＥＮシートを用い、例えばロールプレス法で積層する。基板は、カソード極の切欠き部と対応する位置に切欠き部を形成し、または、ＰＥＮシートの平面視で非孔質導電体部の少なくとも一部と重なる箇所を例えばドリルで開口し、同様にカソード極の一部の箇所を開口する。
封止材として例えば熱可塑性接着シートを用いる。ＰＥＮシートの場合と同様にして、非孔質導電体部の少なくとも一部およびカソード極の一部をカソード極の外側に露出させる開口を形成する。
さらに、電解液挿入孔から、例えばヨウ素、ＬｉＩを含むテトラグライム溶媒の電解液を減圧注入した後、電解液挿入孔をＵＶ硬化樹脂で封止し、色素増感太陽電池を得る。
【００３０】
つぎに、本実施の形態の第二の例に係る太陽電池について、図６〜図８を参照して説明する。
図６〜図８に示す本実施の形態の第二の例に係る太陽電池１０ａは、光電変換部１２と、非孔質透明アノード極１４ａと、非孔質のカソード極１６を有する。アノード極１４ａは、光電変換部１２の光入射側に設けられる。カソード極１６は光電変換部１２を挟んでアノード極１４ａと対向して設けられる。カソード極１６は、非孔質材料と多孔質材料が積層されたものであってもよい。
太陽電池１０ａは、色素増感太陽電池に好適に適用できるとともに、透明導電膜を有するその他の薄膜太陽電池に好適に適用できる。
太陽電池１０ａは、光電変換部１２の外側に透明基板１８が設けられるとともに、適宜の封止材料または封止部材により、全体が封止される。図７、図８はシール材（封止部）２０により封止する例を示す。
太陽電池１０ａは、太陽電池１０と同様に、封止材料または封止部材は光電変換部１２を封止できれば足りるものである。図７、図８に示すように非孔質透明アノード極１４ａの外側の面に透明基板１８が設けられ、一方、カソード極１６はそれ自体が非孔質の金属層で形成されることにより、これら透明基板１８およびカソード極１６によって光電変換部１２封止され、結局、太陽電池１０全体が封止されるということができる。なお、簡易な方法により確実に封止するためには、太陽電池１０の全体をシール材２０で封止することが好適である。
太陽電池１０ａは、太陽電池１０と同様に、絶縁層を設けてもよい。
太陽電池の具体的な構成は、色素増感太陽電池や透明導電膜を有するその他の薄膜太陽電池の周知のものをそのまま適用でき、また、本発明の本質ではないため、詳細な説明は省略する。
【００３１】
アノード極１４の電極の一部の光入射側とは反対側に平面視でカソード極１６と重ならない位置の封止部２０に形成した第三の開口２６ａからアノード極１４の一部が露出されて第三の外部接続端子２８ａとされる。一方、カソード極１８の電極の一部が光入射側とは反対側に封止部２０の第三の開口２６ａとは異なる位置に形成した第四の開口３０ａから露出されて第四の外部接続端子３２ａとされる。
なお、図７および図８では、外部接続端子２８ａ、３２ａは開口２６ａ、３０ａから大きく後退しているように見えるが、実際は、封止部２０は薄厚であるため、導体配線を接続するのに十分な程度に露出する。
外部接続端子２８ａ、３２ａは、図６に示すように近接して配置されると、これらに接続される導体配線のレイアウト上好適である。
非孔質透明アノード極１４ａの材料は特に限定するものではなく、例えば通常用いられるＩＴＯ（スズをドープしたインジウム膜）、ＦＴＯ（フッ素をドープした酸化スズ膜）、あるいはまたＳｎＯ２膜等であってもよい。また、安価な金属を用いた金属メッシュ、予め無数の孔を形成した金属層または溶射や薄膜形成法等により形成した金属層等を用いることができる。
なお、露出されるアノード極１４の一部に太陽電池１０と同様に非孔質導電体部を積層することは好適な実施態様である。
【００３２】
太陽電池１０ａの非孔質透明アノード極１４ａとカソード極１６が平面視で重ならないようにするために、先に述べた太陽電池１０と同様の電極構造とすることができる。
また、太陽電池１０ａの製造方法は、本実施の形態例に係る色素増感太陽電池の製造法に準じて行うことができる。
【００３３】
以上説明した本実施の形態の第二の例に係る太陽電池１０ａは、太陽電池１０と同様に、従来の太陽電池においてアノード電極およびカソード電極それぞれに電気的に接続される取り出し電極が、平面視で電池の対向する両端等、電池の周囲に延出することにより生じていた非発電領域が解消され、その分だけ発電領域である電池セルの平面面積を大きくとることができる。
また、太陽電池１０ａは、太陽電池１０で必須であった非孔質導電体部２４を設けることなく、アノード極に接する光電変換部等の内部構造構成要素がアノード極を介して外部と実質的に連通することがないので、外部雰囲気による内部構造構成要素の汚損等を軽減することができる。太陽電池１０ａが色素増感太陽電池の場合、電解液が多孔質アノード極を介して外部に漏れることを防止できる。
なお、太陽電池１０ａは、太陽電池１０と同様に、光入射側から見た外観に取出し電極がないため、意匠性に優れる。
【符号の説明】
【００３４】
１０、１０ａ  太陽電池
１２  光電変換部
１４、１４ａ  のアノード極
１６  カソード極
１８  透明基板
１９  基板
２０  封止部
２２  絶縁層
２４  非孔質導電体部
２６  第一の開口
２６ａ  第三の開口
２８  第一の外部接続端子
２８ａ  第三の外部接続端子
３０  第二の開口
３０ａ  第四の開口
３２  第二の外部接続端子
３２ａ  第四の外部接続端子
【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】
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【図８】
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【国際調査報告】
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