(57)【要約】【課題】高いセル開口率と光電変換効率とを兼備すると同時に、煩雑な工程を必要とせずに単一の基板上に複数のセルを一括して作り込めるように構造を改良した色素増感型太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供する。【解決手段】複数個の色素増感型太陽電池セルがセル間領域を挟んで平面的に配列し直列接続した太陽電池モジュールであって、第１透明基板、第１透明導電膜、色素担持酸化物半導体層、電解液層、触媒層、第２透明導電膜、第２透明基板が積層して成り、上記セル間領域において、絶縁隔壁がその両側のセルを液密封止し且つ絶縁しており、絶縁隔壁の厚さ方向中央部に介在する電極接続部が、上記両側のセルのうちの一方のセルの第１透明導電膜の延在部と他方のセルの第２透明導電膜の延在部とを接続しており、電極接続部は第１透明基板および第２透明基板の少なくともいずれか一方を厚さ方向に貫通して露出している。【選択図】図４
2008153013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の色素増感型太陽電池セルがセル間領域を挟んで平面的に配列し直列接続した太陽電池モジュールであって、
上記色素増感型太陽電池セルは、第１透明基板、第１透明導電膜、色素担持酸化物半導体層、電解液層、触媒層、第２透明導電膜、第２透明基板が積層して成り、
上記第１透明基板および上記第２透明基板はそれぞれ、上記複数個の色素増感型太陽電池セルの全てについて共通の連続した単一の基板であり、
上記第１透明導電膜は、上記セル内にある電極部と、該電極部の一端から上記セル間領域内に至る延在部とから成り、
上記色素担持酸化物半導体層は、上記第１透明導電膜の電極部上に形成されており、
上記第２透明導電膜は、上記セル内にある電極部と、該電極部の一端から上記セル間領域内に至る延在部とから成り、
上記触媒層は、上記第２透明導電膜の電極部および延在部の全体上に形成されている、
色素増感型太陽電池モジュールにおいて、
上記セル間領域において、絶縁隔壁がその両側のセルを液密封止しており、該絶縁隔壁の厚さ方向中央部に介在する電極接続部が、上記両側のセルのうちの一方のセルの上記第１透明導電膜の延在部と他方のセルの上記第２透明導電膜の延在部とを接続しており、該電極接続部は上記第１透明基板および上記第２透明基板の少なくともいずれか一方を厚さ方向に貫通して露出していることを特徴とする色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項２】
請求項１において、上記電極接続部にそれぞれ接続している上記第１透明導電膜の延在部および上記第２透明導電膜の延在部はそれぞれ第１補助導電層および第２補助導電層を備えていることを特徴とする色素増感型太陽電池モジュール。
【請求項３】
請求項１記載の色素増感型太陽電池モジュールの製造方法であって、下記の工程：
第１透明基板上に、全面に第１透明導電膜を形成し、該第１透明導電膜に複数本の平行な第１溝を形成して第１透明導電膜を複数個に分割し、該分割された個々の第１透明導電膜上の延在部以外の領域に色素担持酸化物半導体層を形成することにより、第１ボードを作製する工程、
第２透明基板上に、全面に第２透明導電膜およびその上の触媒層を形成し、これら第２透明導電膜と触媒層との合体層に複数本の平行な第２溝を形成して該合体層を複数個に分割することにより、第２ボードを作製する工程、
上記第１ボードの、上記第１透明導電膜を分割している第１溝と該第１透明導電膜の延在部とから成るセル間領域に、隔壁用絶縁材料を配置する工程、
上記第２ボードの、上記第２透明導電膜と触媒層との合体層を分割している第２溝を上記第１ボード上の上記隔壁用絶縁材料に位置合わせして向かい合わせた状態で、上記第１ボードに上記第２ボードを重ね合わせることにより、上記セル間領域内の両ボード間の空間を上記隔壁用絶縁材料で充填して隔壁前駆体を形成する工程、
上記セル間領域において、下記のいずれかの処理：
上記第１ボードの外表面から上記隔壁前駆体を貫通して上記第２ボードの第２透明導電膜に達する第３溝を形成する処理、または、
上記第２ボードの外表面から上記隔壁前駆体を貫通して上記第１ボードの第１透明導電膜に達する第３溝を形成する処理、または
上記第１ボードおよび第２ボードの一方の外表面から上記隔壁前駆体を貫通して上記第１ボードおよび第２ボードの他方の外表面に達する第３溝を形成する処理
を行なうことにより、上記セル間領域の両側のセルを液密封止し且つ絶縁する１対の絶縁隔壁を形成する工程、および
上記第３溝の内部全体に導電材料を充填することにより、上記第１透明導電膜の延在部と上記第２透明導電膜の延在部とを接続する電極接続部を形成する工程、
を含むことを特徴とする色素増感型太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項４】
請求項３において、下記の工程：
上記第１ボードを作製する工程の後、上記隔壁用絶縁材料を配置する工程の前に、上記第１透明導電膜の延在部に第１補助導電層を形成する工程、および
上記第２ボードを作製する工程の後、上記隔壁前駆体を形成する工程の前に、上記第２透明導電膜と上記触媒層との合体層の延在部に第２補助導電層を形成する工程
を更に含むことを特徴とする色素増感型太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感型太陽電池モジュールおよびその製造方法に関し、特に、高いセル開口率と光電変換効率とを兼備すると同時に、煩雑な工程を必要とせずに単一の基板上に複数のセルを一括して作り込めるように構造を改良した色素増感型太陽電池モジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
色素増感型太陽電池は、特許文献１、２等においてグレツェル等により初めて提案されたものが代表であり、シリコン太陽電池に比べて材料が安価で大掛かりな製造設備を必要としないため、低コストで小規模の電力供給源として注目されている。
【０００３】
しかし、これまでの実績では、光電変換効率がシリコン太陽電池に及ばず出力電圧が小さい。そのため、実用化に当たっては、複数のセルを直列に接続してモジュールとすることが不可欠である。
【０００４】
色素増感型太陽電池の一番の利点は低コストであるので、モジュール化するに当たっても、簡単で低コストの方法および構造が求められている。
【０００５】
図１、２に従来の色素増感型太陽電池モジュールの代表的な構造を示す。
【０００６】
図１に示した構造は、特許文献３、４等に開示されているものであり、図１（１）に示す個々の完成した色素増感型太陽電池セル１０同士を、図１（２）に示すように接続リードで直列接続してモジュール１００としてある。
【０００７】
図１（１）の色素増感型太陽電池セル１０は、入射光Ｌの受光側（図で上方）から順に、透明基板１２、透明導電膜１４、色素担持酸化物半導体層１６、電解液層１８、裏面導電膜２０（透明又は不透明）、裏面基板２２（透明又は不透明）が積層して構成されている。一般に、裏面導電膜２０の上にはＰｔ、Ｃなどの触媒層２４を設けるが、必須ではない。セル１０の周囲は、電解液１８の漏洩を防止するように封止材２６で液密封止されている。色素担持酸化物半導体層１６で発生した電子（ｅ−）を外部へ送り出す透明導電膜１４が電池１０の負極であり、これに対して外部から電子（ｅ−）を取り込む裏面導電膜２０が電池１０の正極である。
【０００８】
図１(２)は、図１（１）の色素増感型太陽電池セル１０を３個、平面配列して直列接続したモジュール１００を示す。隣接するセル１０の正極２０と負極１４とを電極接続線２８で電気的に接続し、透明支持基板３０と裏面支持基板３２（透明又は不透明）との間に挟んで透明絶縁充填剤３４で封止してモジュール１００とする。モジュール１００としての出力端子は正極３６および負極３８である。
【０００９】
このように、図１のモジュール１００を作製するには、複数個の単体セル１０を上記のように組み立てる煩雑な工程が必要になる。
【００１０】
特許文献５には、上記のような単体セルの組み立てに拠らず、図２に示すように複数個のセルから成るモジュールを一括して作製する方法が提案されている。
【００１１】
図２に示した色素増感型太陽電池モジュール２００は、複数個の色素増感型太陽電池セル２１０の領域とセル間領域２１５とが交互に平面配列された一体構造として一括作製されている。セル２１０は、図１（１）の単体セル１０と同じ基本構造であり、入射光Ｌの受光側（図で上方）から順に、透明基板２１２、透明導電膜２１４、色素担持酸化物半導体層２１６、電解液層２１８、裏面導電膜２２０（透明又は不透明）、裏面基板２２２（透明又は不透明）が積層して構成されている。この例でも、裏面導電膜２２０の上にはＰｔ、Ｃなどの触媒層２２４が設けてあるが、必須ではない。
【００１２】
図示したとおり、透明基板２１２および裏面基板２２２はそれぞれ、複数個のセル２１０の全てについて共通の連続した単一の基板である。透明導電膜２１４および裏面導電膜２２０はそれぞれ、セル２１０内にある電極部２１４Ｅ、２２０Ｅと、電極部の一端からセル間領域２１５内に至る延在部２１４Ｔ、２２０Ｔとから成る。
【００１３】
色素担持酸化物半導体層２１６で発生した電子（ｅ−）を外部へ送り出す透明導電膜２１４がセル２１０の負極であり、これに対して外部から電子（ｅ−）を取り込む裏面導電膜２２０がセル２１０の正極である。
【００１４】
セル２１０同士を直列接続するために、セル間領域２１５において、その左側のセル２１０の負極２１４の延在部２１４Ｔと、右側のセル２１０の正極２２０の延在部２２０Ｔとが、別体の電極接続部２２８によって電気的に接続されている。この電極接続部２２８の高さが電解液層２１８の厚さを規定している。電極接続部２２８の両側に一対のセル間絶縁隔壁２２６が密着して液密封止し、これにより電解液２１８がセル２１０内に封入され、個々のセル２１０の領域が確定される。
【００１５】
このようにして単一の基板上に複数のセルを直列接続した形で一括作製してモジュールを得ることができるが、電極接続部２２８の両側をセル間絶縁隔壁２２６で液密封止する必要がある。そのため、両側のセル間絶縁隔壁２２６に囲まれた間隙内で電極接続部２２８を形成しなくてはならず、煩雑な作製工程が必要になる。
【００１６】
色素増感型太陽電池は、材料コストと共に製造コストが低廉なことが最大の利点であるが、図１および図２に示したモジュール構造はいずれも、モジュールの作製工程数の増加や作製工程の複雑化により、製造コストが増大するという問題があった。
その他、単一基板上に複数のセルを直列接続した形で一括作製した構造としては、特許文献６に開示されたようにセル間絶縁隔壁を斜めに貫通する導電材で電極接続部とする構造、特許文献７に開示されたように隣接セルの電極延在部間にワイヤを挟んで両セルを直列接続し、ワイヤの両側をガラスフリットで絶縁する構造などが提案されているが、隣接セル間の絶縁隔壁と電極接続部を形成する方法に具体性がなく実用的でない。
更に、単一基板上に複数のセルを直列接続した形で一括作製した別の構造としては、図３に示すように隣接セルの極性を交互に逆転させて配列した構造が考えられる。
図３に示した色素増感型太陽電池モジュール３００は、複数個の色素増感型太陽電池セル３１０の領域とセル間領域３１５とが交互に平面配列された一体構造として一括作製されている。セル３１０は、第１透明基板３１２、第１透明導電膜３１４、色素担持酸化物半導体層３１６、電解液層３１８、触媒層３２４、第２透明導電膜３２０、第２透明基板３２２が積層して構成されている。
【００１７】
図示したとおり、第１透明基板３１２および第２透明基板３２２はそれぞれ、複数個のセル３１０の全てについて共通の連続した単一の基板である。第１透明導電膜３１４および第２透明導電膜３２０はそれぞれ、セル３１０内にある電極部３１４Ｅ、３２０Ｅと、これら電極部３１４、３２０Ｅの一端からセル間領域３１５内に至る延在部３１４Ｔ、３２０Ｔとから成る。
【００１８】
ただし、この色素増感型太陽電池モジュール３００では、前述のとおり隣接するセル、例えば図中のセル３１０Ａとセルと３１０Ｂの極性を逆転させてある。すなわち、セル３１０Ａにおいては、色素担持酸化物半導体層３１６で発生した電子（ｅ−）を外部へ送り出す第１透明導電膜３１４が負極であるが、同時にこの第１透明導電膜３１４は隣接セル３１０Ｂまで延在して、外部から電子（ｅ−）を取り込む正極となっている。したがって、この構造３００では別体の電極接続部が不要である。
【００１９】
絶縁隔壁３２６が各セル３１０を液密封止し、これにより電解液３１８がセル３１０内に封入され、個々のセル３１０の領域が確定される。
【００２０】
このようにして単一の基板上に複数のセルを直列接続した形で一括作製してモジュールを得ることができるが、１個おきのセル３１０において、色素担持酸化物半導体層３１６は対極３２４と電解液３１８を介して光を吸収するため、光電変換効率が低下することが避けられない。すなわち、色素増感型太陽電池モジュール３００の上面で受光する場合には、セル３１０Ａの色素担持酸化物半導体層３１６は第１透明基板３１２と第１透明導電膜を透過した光を吸収するが、隣接したセル３１０Ｂの色素担持酸化物半導体層３１６は更に電解液３１８とＰｔやＣ等の触媒層３２４とを通った光を吸収する。色素増感型太陽電池モジュール３００の下面で受光する場合はセル３１０Ａとセル３１０Ｂとが逆転するだけで同様の状況になる。このように、１個おきのセル３１０すなわち半数のセル３１０の光電変化効率が低下するため、色素増感型太陽電池モジュール３００全体として光電変換効率の低下が避けられない。
【００２１】
【特許文献１】特許第２６６４１９４号
【特許文献２】特許第２１０１０７９号
【特許文献３】特開２００１−１８５７４３号公報（段落００８１等）
【特許文献４】特開２００３−８６８２２号公報
【特許文献５】特開２００２−９３４７５号公報
【特許文献６】特開２００５−１７４６７９号公報
【特許文献７】特開２００１−１８５２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、高いセル開口率と光電変換効率とを兼備すると同時に、煩雑な工程を必要とせずに単一の基板上に複数のセルを一括して作り込めるように構造を改良した色素増感型太陽電池モジュールおよびその製造方法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】
【００２３】
上記の目的を達成するために、本発明の色素増感型太陽電池モジュールは、複数個の色素増感型太陽電池セルがセル間領域を挟んで平面的に配列し直列接続した太陽電池モジュールであって、
上記色素増感型太陽電池セルは、第１透明基板、第１透明導電膜、色素担持酸化物半導体層、電解液層、触媒層、第２透明導電膜、第２透明基板が積層して成り、
上記第１透明基板および上記第２透明基板はそれぞれ、上記複数個の色素増感型太陽電池セルの全てについて共通の連続した単一の基板であり、
上記第１透明導電膜は、上記セル内にある電極部と、該電極部の一端から上記セル間領域内に至る延在部とから成り、
上記色素担持酸化物半導体層は、上記第１透明導電膜の電極部上に形成されており、
上記第２透明導電膜は、上記セル内にある電極部と、該電極部の一端から上記セル間領域内に至る延在部とから成り、
上記触媒層は、上記第２透明導電膜の電極部および延在部の全体上に形成されている、
色素増感型太陽電池モジュールにおいて、
上記セル間領域において、絶縁隔壁がその両側のセルを液密封止し且つ絶縁しており、該絶縁隔壁の厚さ方向中央部に介在する電極接続部が、上記両側のセルのうちの一方のセルの上記第１透明導電膜の延在部と他方のセルの上記第２透明導電膜の延在部とを接続しており、該電極接続部は上記第１透明基板および上記第２透明基板の少なくともいずれか一方を厚さ方向に貫通して露出していることを特徴とする。
【００２４】
上記本発明の色素増感型太陽電池モジュールを製造する方法は、下記の工程：
第１透明基板上に、全面に第１透明導電膜を形成し、該第１透明導電膜に複数本の平行な第１溝を形成して第１透明導電膜を複数個に分割し、該分割された個々の第１透明導電膜上の延在部以外の領域に色素担持酸化物半導体層を形成することにより、第１ボードを作製する工程、
第２透明基板上に、全面に第２透明導電膜およびその上の触媒層を形成し、これら第２透明導電膜と触媒層との合体層に複数本の平行な第２溝を形成して該合体層を複数個に分割することにより、第２ボードを作製する工程、
上記第１ボードの、上記第１透明導電膜を分割している第１溝と該第１透明導電膜の延在部とから成るセル間領域に、隔壁用絶縁材料を配置する工程、
上記第２ボードの、上記第２透明導電膜と触媒層との合体層を分割している第２溝を上記第１ボード上の上記隔壁用絶縁材料に位置合わせして向かい合わせた状態で、上記第１ボードに上記第２ボードを重ね合わせることにより、上記セル間領域内の両ボード間の空間を上記隔壁用絶縁材料で充填して隔壁前駆体を形成する工程、
上記セル間領域において、下記のいずれかの処理：
上記第１ボードの外表面から上記隔壁前駆体を貫通して上記第２ボードの第２透明導電膜に達する第３溝を形成する処理、または、
上記第２ボードの外表面から上記隔壁前駆体を貫通して上記第１ボードの第１透明導電膜に達する第３溝を形成する処理、または
上記第１ボードおよび第２ボードの一方の外表面から上記隔壁前駆体を貫通して上記第１ボードおよび第２ボードの他方の外表面に達する第３溝を形成する処理
を行なうことにより、上記セル間領域の両側のセルを液密封止し且つ絶縁する１対の絶縁隔壁を形成する工程、および
上記第３溝の内部全体に導電材料を充填することにより、上記第１透明導電膜の延在部と上記第２透明導電膜の延在部とを接続する電極接続部を形成する工程、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の色素増感型太陽電池モジュールの構造を採用することにより、本発明の製造方法に規定したように、隔壁前駆体の形成  →  一方の透明基板の外表面から隔壁前駆体を貫通して他方の透明基板上の透明導電膜に達する溝または他方の透明基板の外表面に達する溝の形成  →  該溝内への導電材料の充填という簡素な工程により、高いセル開口率と光電変換効率とを確保しつつ、単一の基板上に複数のセルを一括して作り込むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
〔実施形態１〕
図４に、本発明の望ましい実施形態による色素増感型太陽電池モジュールの断面構造の一例を示す。
【００２７】
図４（１）に示す本発明の色素増感型太陽電池モジュール４０１は、複数個の色素増感型太陽電池セル４１０がセル間領域４１５を挟んで平面的に配列し直列接続して成る。
【００２８】
第１透明基板４１２、第１透明導電膜４１４、色素担持酸化物半導体層４１６、電解液層４１８、触媒層４２４、第２透明導電膜４２０、第２透明基板４２２が積層している。
【００２９】
第１透明基板４１２および第２透明基板４２２はそれぞれ、複数個の色素増感型太陽電池セル４１０の全てについて共通の連続した単一の基板である。
【００３０】
第１透明導電膜４１４は、セル内４１０にある電極部４１４Ｅと、電極部４１４Ｅの一端からセル間領域４１５内に至る延在部４１４Ｔとから成る。色素担持酸化物半導体層４１６は、第１透明導電膜４１４の電極部４１４Ｅ上に形成されている。
【００３１】
第２透明導電膜４２０は、４１０セル内にある電極部４２０Ｅと、電極部４２０Ｅの一端からセル間領域４１５内に至る延在部４２０Ｔとから成る。触媒層４２４は、第２透明導電膜４２０の電極部４２０Ｅおよび延在部４２０Ｔの全体上に形成されている。
【００３２】
本発明の特徴として、セル間領域４１５において、絶縁隔壁４２６がその両側のセル４１０を液密封止し且つ絶縁しており、絶縁隔壁４２６の厚さ方向中央部に介在する電極接続部４２８が、両側のセル４１０のうちの一方のセルの第１透明導電膜４１４の延在部４１４Ｔと他方のセル４１０の第２透明導電膜４２０の延在部４２０Ｔとを接続しており、図４（１）の実施形態の場合、電極接続部４２８は第２透明基板４２２を厚さ方向に貫通して第２透明基板の外表面に露出している。
【００３３】
図４（２）および図４（３）の実施形態は、電極接続部４２８が第１、第２の透明基板のうちどれを貫通するかという点以外は、図４（１）の実施形態と同様の構造である。すなわち、図４（２）の実施形態の場合は、電極接続部４２８は第１透明基板４１２を厚さ方向に貫通して第１透明基板の外表面に露出しており、図４（３）の実施形態の場合は、電極接続部４２８は第１透明基板４１２および第２透明基板４２２の両方を厚さ方向に貫通して第１透明基板の外表面および第２透明基板の外表面に露出している。
【００３４】
〔実施形態２〕
図５に、本発明の更に望ましい実施形態による色素増感型太陽電池モジュールの断面構造の一例を示す。
【００３５】
図５（１）（２）（３）に示す色素増感型太陽電池モジュール４０１Ａ、４０２Ａ、４０３Ａの特徴は、図４（１）（２）（３）に示す色素増感型太陽電池モジュール４０１、４０２、４０３の構造において、電極接続部４２８にそれぞれ接続している第１透明導電膜４１４の延在部４１４Ｔおよび第２透明導電膜４２０の延在部４２０Ｔにそれぞれ第１補助導電層４３０および第２補助導電層４３２を付加したことである。
【００３６】
図５（１）の実施形態（電極接続部４２８が触媒層４２４側の第２透明基板４２２を貫通して露出している形態）では、第１補助導電層４３０は、電極接続部４２８の先端面に接続する第１透明導電膜４１４の厚さを補って、第１透明導電膜４１４と電極接続部４２８との導通をより安定に確保するために付加したものであり、第２補助導電層４３２は、電極接続部４２８の側面に接続する第２導電膜＋触媒層４２４の断面積を増加させて第２透明導電膜と電極接続部４２８との導通をより安定に確保するために付加したものである。
【００３７】
図５（２）の実施形態（電極接続部４２８が色素担持酸化物半導体層４１６側の第１透明基板４１２を貫通して露出している形態）では、第１補助導電層４３０は、電極接続部４２８の側面に接続する第１透明導電膜４１４の厚さを補って両者間の導通を安定確保し、第２補助導電層４３２は、電極接続部４２８の先端面に接続する第２導電膜４２０（触媒層４２４と一体を成す）の厚さを補って両者間の導通を安定確保する。
【００３８】
図５（３）の実施形態（電極接続部４２８が触媒層４２４側の第２透明基板４２２と色素担持酸化物半導体層４１６側の第１透明基板４１２の両方を貫通して露出している形態）では、第１補助導電層４３０は、電極接続部４２８の側面に接続する第１透明導電膜４１４の厚さを補って両者間の導通を安定確保し、第２補助導電層４３２は、電極接続部４２８の側面に接続する第２透明導電膜４２０（触媒層４２４の一体を成す）の厚さを補って両者間の導通を安定確保する。
【実施例】
【００３９】
以下に、具体的な実施例により実施形態１および実施形態２の色素増感型太陽電池モジュールの製造方法を説明する。
【００４０】
〔実施例１〕  実施形態１の構造の製造例
図４（１）（２）（３）の各実施形態による色素増感型太陽電池モジュールは同様の方法で製造できる。図４（１）の実施形態の場合を代表として以下に製造方法を説明する。図６、図７に、製造工程を順次示す。
【００４１】
＜受光側：第１ボードの作製＞
まず、図６（１）に断面を示すように、第１透明基板４１２上に、全面に第１透明導電膜４１４を形成する。これは、ガラス基板４１２上にＦＴＯ（フッ素添加酸化錫）膜４１４が形成された状態の市販品（旭硝子製Ａ１１０Ｕ８０など）を用いることができる。第１透明導電膜４１４の厚さは、０．１μｍ以上で、通常は０．３〜２μｍ程度である。
【００４２】
第１透明導電膜４１４としては、ＦＴＯの他に、ＳｎＯ２（酸化スズ）、ＡＴＯ（アンチモンドープ酸化スズ）、Ｉｎ２Ｏ３（酸化インジウム）、ＩＴＯ（インジウム・スズ複合酸化物）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などが代表的な材料であるが、特にこれらに限定する必要はない。
【００４３】
次に、図６（２Ａ）に断面を示すように、第１透明導電膜（ＦＴＯ膜）４１４にＹＡＧレーザにより幅１００〜３００ｎｍ程度の第１溝４４１を複数本平行に形成することにより、図６（２Ｂ）に平面図を示すように第１透明導電膜４１４を例えば幅１０ｍｍ×長さ１００ｍｍの複数個の短冊状に分割する。図６（２Ａ）は図６（２Ｂ）中に示した線Ａ−Ａにおける断面図である。
【００４４】
次に、図６（３Ａ）に断面を示すように、上記分割された個々の第１透明導電膜４１４上の延在部４１４Ｔ以外の領域（すなわち電極部４１４Ｅ）に色素担持酸化物半導体層４１６を形成する。図６（３Ｂ）に平面図を示す。図６（３Ａ）は図６（３Ｂ）中に示した線Ａ−Ａにおける断面図である。色素担持酸化物半導体層４１６の形成は例えば下記のようにして行なう。
【００４５】
まず、ＴｉＯ２ペースト（触媒化成工業製：ＤＳＴ−１８ＮＲ）をスクリーン印刷した後、乾燥、焼成（４５０℃×３０分）して、幅８ｍｍ×長さ９５ｍｍ（第１透明導電膜４１４が幅１０ｍｍ×長さ１００ｍｍの場合）で、厚さ１５μｍの多孔質ＴｉＯ２半導体層を形成する。
【００４６】
次いで、多孔質ＴｉＯ２半導体層に色素を吸着させ色素担持酸化物半導体層４１６を完成させる。色素吸着は、例えば下記のようにして行なう。
【００４７】
すなわち、第１透明導電膜４１４上に多孔質ＴｉＯ２半導体層を形成した第１透明基板４１２を、〔Ｒｕ（４，４’−ジカルボキシル―２，２’−ビピリジン）２−（ＮＣＳ）２〕で表わされる増感色素の溶液中に浸漬し、室温で２４時間放置する。増感色素の溶液としては、アセトニトリルとｔ−ブタノールとの容積比５０：５０の混合溶媒に、上記の増感色素を３×１０−４ｍｏｌ／ｄｍ−３の濃度で含有させた溶液を使用する。
【００４８】
色素担持酸化物半導体４１６としては、ＴｉＯ２（酸化チタン）の他に、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ２（酸化錫）、Ｉｎ２Ｏ３（酸化インジウム）、Ｎｂ２Ｏ５（酸化ニオブ）、ＷＯ３（酸化タングステン）、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）、Ｌａ２Ｏ３（酸化ランタン）、Ｔａ２Ｏ５（酸化タンタル）、ＳｒＴｉＯ３（チタン酸ストロンチウム）、ＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）などが代表的な材料であるが、特にこれらに限定する必要はない。
【００４９】
以上により、受光側の第１ボード４５１を得る。
【００５０】
＜裏面側：第２ボードの作製＞
まず、図６（４）に断面を示すように、第２透明基板４２２上に、全面に第２透明導電膜４２０および触媒層４２４を順次形成する。これは、樹脂フィルム基板４２２上にＩＴＯ膜４２０が形成された状態の市販品（株式会社トービ製：ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルム〔膜厚１２５μｍ〕など）を用い、ＩＴＯ膜４２０上にスパッタリングによりＰｔ触媒層４２４を厚さ２００〜１０００ｎｍに形成することにより行なう。
【００５１】
第２透明導電膜４２０としては、上記のＩＴＯの他に、第１透明導電膜４１４と同様に、ＦＴＯ、ＳｎＯ２（酸化スズ）、ＡＴＯ（アンチモンドープ酸化スズ）、Ｉｎ２Ｏ３（酸化インジウム）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などが代表的な材料であるが、特にこれらに限定する必要はない。
【００５２】
樹脂フィルム基板４２２としては、上記のＰＥＮの他に、代表的な材料として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアミド、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルサルフィン、ポリメチルメタクリレートが挙げられ、特に、ＰＥＴ、ポリカーボネートなど、電解液に対する耐性と光透過性が優れているものが望ましい。ただし、ここに列挙したものに限定する必要はない。
【００５３】
次に、図６（５Ａ）に断面を示すように、第２透明導電膜４２０と触媒層４２４との合体層〔４２０＋４２４〕に、塩酸主体のエッチング液を用いたエッチングにより、複数本の平行な第２溝４４２を形成して合体層〔４２０＋４２４〕を複数個の短冊状に分割する。図６（５Ｂ）に平面図を示す。図６（５Ａ）は図６（５Ｂ）中に示した線Ａ−Ａにおける断面図である。
【００５４】
以上により、裏面側の第２ボード４５２を得る。
【００５５】
＜第１、第２ボードの接合＞
以下、説明の便宜上、図示の上下を図４における表示の上下とは逆転させてある。
【００５６】
図６（６）に断面を示すように、第１ボード４５１の、第１透明導電膜４１４を分割している第１溝４４１と第１透明導電膜４１４の延在部４１４Ｔとから成るセル間領域４１５に、隔壁用絶縁材料４２６’を配置する。その際、一つのセル領域４１０の第１透明導電膜４１４の延在部４１４Ｔと、隣のセル領域４１０の第２透明導電膜４２０と触媒層４２４との合体層〔４２０＋４２４〕の延在部Ｔとが平面図上で重なるように配置することが望ましい。隔壁用絶縁材料４２６’としては、熱可塑性樹脂（デュポン社製：ハイミラン１７０２など）を用いる。
【００５７】
そして、第２ボード４５２の、第２透明導電膜４２０と触媒層４２４との合体層〔４２０＋４２４〕を分割している第２溝４４２を、第１ボード４５１上の隔壁用絶縁材料４２６’に位置合わせして向かい合わせて、第１ボード４５１と第２ボード４５２とで隔壁用絶縁材料４２６’を挟む。
【００５８】
この状態で第１ボード４５１に第２ボード４５２を重ね合わせて１００℃程度で熱圧着することにより、図７（１）に断面を示すように、セル間領域４１５内の両ボード４５１／４５２間の空間を隔壁用絶縁材料４２６’で充填して隔壁前駆体４２６”を形成する。
【００５９】
隔壁用絶縁材料４２６’としては、絶縁性、電解液４１８に対する耐食性、機械的強度等の必要な性質を備えるものが適しており、上記で説明した熱可塑性樹脂の他に、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂を用いることができる。
【００６０】
熱可塑性樹脂としては、上記具体例の他に、アイオノマー樹脂、ＥＶＡ樹脂（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−Ｖｉｎｙｌ  Ａｃｅｔａｔｅ（エチレン−酢酸ビニル）共重合樹脂）、ポリアセタール樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂が代表的であるが、これらに限定する必要はない。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ジアリルフタレート樹脂が代表であるが、これらに限定する必要なない。光硬化性樹脂としては、紫外線硬化性エポキシ樹脂、紫外線硬化性アクリル樹脂が代表的であるが、これらに限定する必要はない。
【００６１】
＜セル間領域の加工＞
図７（２）に断面を示すように、ＹＡＧレーザにより第２ボード４５２の第２透明基板（樹脂フィルム基板）４２２の外表面から隔壁前駆体４２６”を貫通して第１ボード４５１の第１透明導電膜（ＦＴＯ）４１４の延在部４１４Ｔに達する第３溝４４３を形成する。第３溝４４３は例えば幅５０〜５００μｍで長さ９０ｍｍである。これにより、セル間領域４１５の両側のセル４１０を液密封止し且つ絶縁する絶縁隔壁４２６が形成される。
【００６２】
次に、無電解銅めっき後に電解銅めっきを行ない、図７（３）に断面を示すように、第３溝４４３の内部全体を導電材料としての銅４２８’で充填する。銅めっきの前に、第２透明基板４２２の外表面および第３溝４４３の内表面以外の部分は、テープでマスキングしてめっきを防止した。
【００６３】
次に、図７（４）に断面を示すように、第２透明基板４２２の外表面に形成された不要な銅４２８’を化学研磨により除去する。これにより、残された第３溝４４３内の銅により電極接続部４２８が形成され、第１ボード４５１の第１透明導電層４１４／電極接続部４２８／第２ボード４５２の第２透明導電層４２０の経路で電気的に接続される。
【００６４】
最後に、図示しない注入口から電解液を減圧注入法により注入して、図４（１）に示す色素増感型太陽電池モジュール４０１を完成させた。電解液としては、０．５Ｍヨウ化リチウムと０．０５Ｍヨウ素、０．０１Ｍ４−tert−ブチルピリジンを含む３−メトキシプロピオニトリル溶液を用いた。
【００６５】
〔実施例２〕
図４（２）に示す色素増感型太陽電池モジュール４０２も実施例１と同様の製造プロセスにより製造できる。ただし、この場合は、色素担持酸化物半導体層４１６を備えた第１透明基板４１２に第３溝４４３をＹＡＧレーザにより掘り込むことになるので、第１透明基板４１２としては実施例１で用いたガラス基板はレーザ加工性が悪く不適当であり、代わりに第２透明基板４２２として用いている樹脂フィルム基板などのレーザ加工性の良い材料を用いる。
【００６６】
そして、第３溝４４３の形成を、第１ボード４５１の外表面から隔壁前駆体４２６”を貫通して第２ボード４５２の第２透明導電膜４２０に達するように行なう。
【００６７】
他の工程は実施例１と同様である。
【００６８】
〔実施例３〕
図４（３）に示す色素増感型太陽電池モジュール４０３も実施例１と同様の製造プロセスにより製造できる。ただし、第１透明基板４１２および第２透明基板４２２の両方に第３溝４４３をＹＡＧレーザにより掘り込むことになるので、実施例２と同じ理由で第１透明基板４１２も第２透明基板４２２と同様の樹脂フィルム基板などのレーザ加工性の良い材料を用いる。
【００６９】
そして、第１ボード４５１および第２ボード４５２の一方の外表面から隔壁前駆体４２６”を貫通して第１ボード４５１および第２ボード４５２の他方の外表面に達する第３溝４４３を形成する。
【００７０】
他の工程は実施例１と同様である。
【００７１】
〔実施例４〕  実施形態２の構造の製造例
図５（１）（２）（３）の各実施形態による色素増感型太陽電池モジュール４０１Ａ、４０２Ａ、４０３Ａは、それぞれ実施例１、２、３の色素増感型太陽電池モジュール４０１、４０２、４０３と同様の方法で製造できる。図５（１）の色素増感型太陽電池モジュール４０１Ａを代表として以下に製造方法を説明する。図８、図９、図１０に、製造工程を順次示す。実施例１で説明した製造方法に、補助導電層４３０、４３２を形成する操作を付加するだけである。
【００７２】
＜受光側：第１ボードの作製＞
まず、図８（１）に断面で示すように、実施例１の図６（３Ａ）（３Ｂ）に示す状態まで処理する。
【００７３】
次に、図８（２Ａ）（２Ｂ）に断面図および平面図（図８（２Ａ）は図８（２Ｂ）の線Ａ−Ａにおける断面図）で示すように、第１透明導電膜４１４の延在部４１４Ｔ上に補助導電層４３０を形成する。これは、例えばＡｇペーストをスクリーン印刷し、乾燥することにより行なう。実施例１の各部寸法を踏襲した場合は、補助導電層４３０は幅０．５ｍｍ×長さ９５ｍｍであり、膜厚は４μｍ以上とする。補助導電層４３０の幅、長さは絶縁隔壁４２６（図５（１））による液密封止および絶縁の機能を損なわない範囲内で設定する。
【００７４】
以上により、受光側の第１ボード４６１を得る。
【００７５】
＜裏面側：第２ボードの作製＞
まず、図９（１）に断面を示すように、実施例１の図６（５Ａ）（５Ｂ）に示す状態まで処理する。
【００７６】
次に、図９（２Ａ）（２Ｂ）に断面図および平面図（図９（２Ａ）は図９（２Ｂ）の線Ａ−Ａにおける断面図）で示すように、第２透明導電膜４２０＋触媒層４２４の、最終的には延在部４２０Ｔとなる側縁上に補助導電層４３２を形成する。これは、例えばＡｇペーストをスクリーン印刷し、乾燥することにより行なう。実施例１の各部寸法を踏襲した場合は、補助導電層４３０は幅０．５ｍｍ×長さ９５ｍｍであり、膜厚は４μｍ以上とする。補助導電層４３０の幅、長さは絶縁隔壁４２６（図５（１））による液密封止および絶縁の機能を損なわない範囲内で設定する。
【００７７】
以上により、裏面側の第２ボード４６２を得る。
【００７８】
＜第１、第２ボードの接合＞
以下、説明の便宜上、図示の上下を図５における表示の上下とは逆転させてある。
【００７９】
図１０（１）に断面を示すように、第１ボード４６１の、第１透明導電膜４１４を分割している第１溝４４１と第１透明導電膜４１４の延在部４１４Ｔとから成るセル間領域４１５に、隔壁用絶縁材料４２６’を配置する。その際、一つのセル領域４１０の第１透明導電膜４１４の延在部４１４Ｔと、隣のセル領域４１０の第２透明導電膜４２０と触媒層４２４との合体層〔４２０＋４２４〕の延在部Ｔとが平面図上で重なるように配置することが望ましい。隔壁用絶縁材料４２６’としては、熱可塑性樹脂（デュポン社製：ハイミラン１７０２など）を用いる。隔壁用絶縁材料４２６’としては、熱可塑性樹脂の他に、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などを用いることもできる。
【００８０】
そして、第２ボード４６２の、第２透明導電膜４２０と触媒層４２４との合体層〔４２０＋４２４〕を分割している第２溝４４２を、第１ボード４６１上の隔壁用絶縁材料４２６’に位置合わせして向かい合わせて、第１ボード４６１と第２ボード４６２とで隔壁用絶縁材料４２６’を挟む。
【００８１】
この状態で第１ボード４６１に第２ボード４６２を重ね合わせて１００℃程度で熱圧着することにより、図１０（２）に断面を示すように、セル間領域４１５内の両ボード４６１／４６２間の空間を隔壁用絶縁材料４２６’で充填して隔壁前駆体４２６”を形成する。
【００８２】
＜セル間領域の加工＞
図１０（３）に断面を示すように、ＹＡＧレーザにより第２ボード４６２の第２透明基板（樹脂フィルム基板）４２２の外表面から隔壁前駆体４２６”を貫通して第１ボード４６１の第１透明導電膜（ＦＴＯ）４１４の延在部４１４Ｔ上の補助導電層４３０に達する第３溝４４３を形成する。同時に、第２ボード４６２の補助導電層４３２は、第３溝４４３の側面に露出する。第３溝４４３は例えば幅５０〜５００μｍで長さ９０ｍｍである。これにより、セル間領域４１５の両側のセル４１０を液密封止し且つ絶縁する絶縁隔壁４２６が形成される。
【００８３】
次に、無電解銅めっき後に電解銅めっきを行ない、図１０（４）に断面を示すように、第３溝４４３の内部全体を導電材料としての銅４２８’で充填する。銅めっきの前に、第２透明基板４２２の外表面および第３溝４４３の内表面以外の部分は、テープでマスキングしてめっきを防止した。
【００８４】
次に、図１０（５）に断面を示すように、第２透明基板４２２の外表面に形成された不要な銅４２８’を化学研磨により除去する。これにより、残された第３溝４４３内の銅により電極接続部４２８が形成され、第１ボード４６１の第１透明導電層４１４／補助導電層４３０／電極接続部４２８／第２ボード４６２の〔補助導電層４３２＋第２透明導電層４２０〕の経路で電気的に接続される。
【００８５】
最後に、図示しない注入口から実施例１と同様の電解液を減圧注入法により注入して、図５（１）に示す色素増感型太陽電池モジュール４０１Ａを完成させた。
【００８６】
図５（２）、図５（３）に示す実施形態の色素増感型太陽電池モジュール４０２Ａ、４０３Ａも上記と同様の手順により、実施例２、実施例３と同様の観点から材料を選択して、作製することができる。
【００８７】
なお、以上説明した実施形態および実施例において、セル領域４１０に対してセル間領域４１５は図示の便宜上、実際よりも相対比を大きく描いてある。実際のセル間領域４１５、５１５は図示したよりも遥かに小さくてよいので、極めて高いセル開口率を確保できる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明によれば、高いセル開口率と光電変換効率とを兼備すると同時に、煩雑な工程を必要とせずに単一の基板上に複数のセルを一括して作り込めるように構造を改良した色素増感型太陽電池モジュールおよびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】従来の（１）個別セルおよび（２）それを直列接続して組み合わせた色素増感型太陽電池モジュールの断面図。
【図２】従来の単一基板上に複数セルを一括形成した色素増感型太陽電池モジュールの断面図。隣接セルを直列接続するためのセル間領域の形成が困難である。
【図３】従来の単一基板上に複数セルを一括形成した色素増感型太陽電池モジュールの断面図。隣接セルの極性を逆転させて直列接続を容易にしたが、１個おきのセルの光電変換効率が低い。
【図４】本発明の一実施形態により単一基板上に複数セルを一括形成した色素増感型太陽電池モジュールの断面図。
【図５】本発明の他の実施形態により単一基板上に複数セルを一括形成した色素増感型太陽電池モジュールの断面図。
【図６】図４（１）の色素増感型太陽電池モジュールを製造する工程を順次示す断面図および平面図。
【図７】図６の工程に続く工程を順次示す断面図。
【図８】図５（１）の色素増感型太陽電池モジュールを製造する工程を順次示す断面図および平面図。
【図９】図８の工程に続く工程を順次示す断面図および平面図。
【図１０】図９の工程に続く工程を示す断面図。
【符号の説明】
【００９０】
４０１、４０１Ａ    色素増感型太陽電池モジュール
４１０    色素増感型太陽電池セル
４１５    セル間領域
４１２    第１透明基板
４１４    第１透明導電膜
４１４Ｅ    電極部
４１４Ｔ    延在部
４１６    色素担持酸化物半導体層
４１８    電解液層
４２４    触媒層
４２０    第２透明導電膜
４２０Ｅ    電極部
４２０Ｔ    延在部
４２２    第２透明基板
４２６    絶縁隔壁
４２６’    隔壁用絶縁材料
４２６”    絶縁隔壁前駆体
４２８    電極接続部
４３０    第１補助導電層
４３２    第２補助導電層
４４１    第１溝
４４２    第２溝
４４３    第３溝
４５１、４６１    第１ボード（受光側）
４５２、４６２    第２ボード（裏面側）
【図１】
2008153013.tif 000003
【図２】
2008153013.tif 000004
【図３】
2008153013.tif 000005
【図４】
2008153013.tif 000006
【図５】
2008153013.tif 000007
【図６】
2008153013.tif 000008
【図７】
2008153013.tif 000009
【図８】
2008153013.tif 000010
【図９】
2008153013.tif 000011
【図１０】
2008153013.tif 000012