(57)【要約】【課題】光発電により得た電力を第２基体側の集電導体層を介して効率よく回収可能で、大面積化に有利な構造の色素増感型太陽電池を提供する。【解決手段】色素増感型太陽電池１２０は、第１基体１３、第２基体２５、透光性導電層１４、半導体電極１５、触媒電極２３、集電導体層４１、複数の中継接続体５１、樹脂製保護部６１，６２等を備える。集電導体層４１は、第２基体２０にて触媒電極２３と絶縁された状態で配置される。複数の中継接続体５１は、表面にはんだ層５２が存在する粒状物で、第１基体１３及び第２基体２０間にて触媒電極２３と絶縁された状態で点状に配置され、透光性導電層１４と集電導体層４１との間を導通する。樹脂製保護部６１，６２は、複数の中継接続体５１を個別に包囲してはんだ層５２を電解液３３から隔てる。複数の中継接続体５１は、はんだ層５２の溶融及び固化により透光性導電層１４に対して接合される。【選択図】  図１
2008210748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する第１基体と、
前記第１基体と対向する位置に配置された第２基体と、
前記第１基体の前記第２基体に対向する側に設けられた透光性導電層と、
前記透光性導電層上に設けられた、増感色素を含む半導体電極と、
前記第２基体の前記第１基体に対向する側に設けられた触媒電極と、
前記第１基体及び前記第２基体間に存在するセル空間内に充填された電解液と、
前記第２基体にて前記触媒電極と絶縁された状態で配置された集電導体層と、
少なくとも表面にはんだ層が存在する粒状物であり、前記第１基体及び前記第２基体間にて前記触媒電極と絶縁された状態で点状に配置され、前記透光性導電層と前記集電導体層との間を導通する複数の中継接続体と、
前記複数の中継接続体を個別に包囲して前記はんだ層を前記電解液から隔てる樹脂製保護部と
を備え、前記複数の中継接続体が、前記はんだ層の溶融及び固化により前記透光性導電層に対して接合されていることを特徴とする色素増感型太陽電池。
【請求項２】
前記複数の中継接続体は、粒状基体の表面を前記はんだ層で被覆した構造を有することを特徴とする請求項１に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項３】
前記粒状基体は球状であることを特徴とする請求項２に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項４】
前記粒状基体は樹脂球であることを特徴とする請求項２または３に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項５】
前記樹脂製保護部は、前記電解液に対する耐腐食性が前記はんだ層よりも高い樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項６】
前記樹脂製保護部は、前記電解液に対する耐腐食性が前記はんだ層よりも高い樹脂からなる樹脂コート層と、前記電解液に対する耐腐食性が前記はんだ層よりも高い樹脂からなり前記樹脂コート層を包囲する樹脂リングとにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項７】
前記複数の中継接続体の有する前記はんだ層は、前記第２基体の一部をなすフィルム材の表面上に形成された前記集電導体層に対して接触するようにして配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池を製造する方法であって、
前記第１基体の前記第２基体に対向する側に、透光性導電層を形成する透光性導電層形成工程と、
前記透光性導電層上に、増感色素を含む半導体電極を形成する半導体電極形成工程と、
前記複数の中継接続体を前記透光性導電層上にて点状に配置するとともに、リフローを行って前記はんだ層を加熱溶融することにより、前記透光性導電層に対して前記複数の中継接続体を接合する溶融接合工程と
を含むことを特徴とする色素増感型太陽電池の製造方法。
【請求項９】
前記溶融接合工程では、フラックスを用いて前記複数の中継接続体を前記透光性導電層上に仮固定した後にリフローを行うことを特徴とする請求項８に記載の色素増感型太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
前記溶融接合工程を行った後、前記複数の中継接続体を個別に包囲して前記はんだ層を前記電解液から隔てるための樹脂製保護部を設け、次いで前記はんだ層に接触するように集電導体層を配設することを特徴とする請求項８または９に記載の色素増感型太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
前記溶融接合工程を行った後、
前記複数の中継接続体を個別に包囲して前記はんだ層を前記電解液から隔てるための樹脂製保護部を設ける保護部配設工程と、
前記触媒電極が設けられた第１フィルム材を前記第１基体上に積層配置する第１フィルム材配設工程と、
前記集電導体層がその表面上に設けられた第２フィルム材を前記第１フィルム材上に積層して接着するとともに、前記はんだ層を前記集電導体層に対して接触させる第２フィルム材配設工程と
を含むことを特徴とする請求項８または９に記載の色素増感型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、光エネルギーを電気エネルギーに直接変換する色素増感型太陽電池及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、太陽光発電では、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン及びこれらを組み合わせたＨＩＴ（Heterojunction with Intrinsic Thin-layer）等を用いた太陽電池が実用化され、主力技術となっている。これらの太陽電池は、光電変換の効率が２０％近くあり、優れている。しかし、シリコン系太陽電池は素材製造にかかるエネルギーコストが高く、環境負荷などの面でも課題が多く、価格や材料供給等における制限もある。一方、近年においては、Ｇｒａｔｚｅｌ等により提案された色素増感型太陽電池が安価な太陽電池として注目されている（例えば、非特許文献１及び特許文献１参照）。色素増感型太陽電池は、増感色素を担持させたチタニア多孔質電極（いわゆる半導体電極）と対極である触媒電極との間に電解質を介在させた構造を有している。この種の太陽電池は、現行のシリコン系太陽電池に比べて光電変換効率が低いというデメリットを有するものの、材料や製法等の面で大幅なコストダウンが可能というメリットを有している。
【０００３】
ところで、この種の色素増感型太陽電池における半導体電極は、ガラス基板のような透光性基板上に設けられた透光性導電層を被覆するように設けられることが多い。しかし、透光性導電層には透明性が要求されるため、その低抵抗化には一定の制約を受ける。それゆえ、色素増感型太陽電池が大きな面積になればなるほど、半導体電極での光電変換により生じた電力を効率よく集めることが難しくなる。そこで通常は、銀ペーストを塗布及び焼付けしてなる低抵抗かつ格子状の集電電極を透光性基板上に別途設け、この集電電極に半導体電極を電気的に接続して集電するようにしている（例えば、特許文献２参照）。また、このような焼付けに代えて、スパッタまたは蒸着により金属膜を形成、堆積させることで集電電極を形成することも従来提案されている。
【非特許文献１】Ｎａｔｕｒｅ誌（第３５３巻、ｐｐ．７３７−７４０、１９９１年）
【特許文献１】特開平１−２２０３８０号公報
【特許文献２】特開２０００−２８５９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このような集電電極を設ける場合には、その幅か厚さのいずれかを大きくする必要があるが、例えば幅を広くしたときその部分には半導体電極が形成不能となる。そのため、光電変換のための有効な実面積の縮小につながり、単位面積あたりの光電変換効率が低下してしまう。また、厚さを厚くすると、半導体電極と対極との距離、つまり電解液層の厚さが厚くなるため、イオンの移動速度が低下する結果、やはり光電変換効率の低下につながってしまう。
【０００５】
以上の問題を解消するためには、例えば、半導体電極が形成される透光性基板（便宜上「第１基体」と呼ぶ）の側ではなく、対極のある基板（便宜上「第２基体」と呼ぶ）の側に集電電極を設ければよいと考えられる。また、このような構造においては、半導体電極と第２基体側集電電極との間を中継して電気的に接続するための何らかの導電体の配設が必要になる。しかしながら、従来このような構造を有する色素増感型太陽電池は、未だ具体的に提案されていなかった。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、光発電により得た電力を第２基体側に設けられた集電導体層を介して効率よく回収可能であり、大面積化に有利な構造を有する色素増感型太陽電池を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、上記の優れた色素増感型太陽電池を比較的容易にかつ低コストで得ることが可能な製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、透光性を有する第１基体（１３）と、前記第１基体（１３）と対向する位置に配置された第２基体（２０）と、前記第１基体（１３）の前記第２基体（２０）に対向する側（１２）に設けられた透光性導電層（１４）と、前記透光性導電層（１４）上に設けられた、増感色素を含む半導体電極（１５）と、前記第２基体（２０）の前記第１基体に対向する側（２２）に設けられた触媒電極（２３）と、前記第１基体（１３）及び前記第２基体（２０）間に存在するセル空間（３２）内に充填された電解液（３３）と、前記第２基体（２０）にて前記触媒電極（２３）と絶縁された状態で配置された集電導体層（４１，４１Ａ，４１Ｂ）と、少なくとも表面にはんだ層（５２）が存在する粒状物であり、前記第１基体（１３）及び前記第２基体（２０）間にて前記触媒電極（２３）と絶縁された状態で点状に配置され、前記透光性導電層（１４）と前記集電導体層（４１，４１Ａ，４１Ｂ）との間を導通する複数の中継接続体（５１，５１Ａ）と、前記複数の中継接続体（５１，５１Ａ）を個別に包囲して前記はんだ層（５２）を前記電解液（３３）から隔てる樹脂製保護部（６１，６２）とを備え、前記複数の中継接続体（５１，５１Ａ）が、前記はんだ層（５２）の溶融及び固化により前記透光性導電層（１４）に対して接合されていることを特徴とする色素増感型太陽電池（１，１０１，１１１，１２１，１３１）をその要旨とする。
【０００８】
従って、手段１に記載の発明によると、第１基体及び第２基体間に配置された複数の中継接続体を介して、第１基体側の透光性導電層と第２基体側の集電導体層とが導通される。そのため、第１基体側に集電電極を設けた従来技術とは異なり、半導体電極が形成不能な面積が増えることもなく、光電変換のための有効な実面積が維持される。よって、単位面積あたりの光電変換効率の低下を回避でき、光発電により得た電力を第２基体側に設けられた集電導体層を介して効率よく回収することができる。よって、大面積化に有利な構造を有する色素増感型太陽電池を実現することができる。また、中継接続体の表面に存在するはんだ層は比較的低抵抗であるため電気を効率よく流すことができ、しかも中継接続体はそのはんだ層の溶融及び固化により透光性導電層に対して強固に接合されている。これらのことも電力の効率的回収の実現に寄与している。
【０００９】
透光性を有する第１基体は、使用時に光が入射する側に配置されることから、ガラスや樹脂シート等のような透光性材料を用いて形成される。この第１基体が樹脂シートからなるとき、この樹脂シートの形成に用いる樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリエチリデンノルボルネン等の各種の熱可塑性樹脂が挙げられる。第１基体の厚さは材質によっても異なり、特に限定されないが、透光性の指標である下記の透過率が６０％〜９９％、特に８５％〜９９％となる厚さであることが好ましい。ここでいう透光性とは、波長４００ｎｍ〜９００ｎｍの可視光の透過率が１０％以上であることを意味する。この透過率は６０％以上、特に８５％以上であることが好ましい。以下、透光性の意味及び好ましい透過率は全て同様である。
【００１０】
透過率（％）＝（透過した光量／入射した光量）×１００
【００１１】
「透光性導電層」は、第１基体の第２基体に対向する側に設けられる。透光性導電層は、透光性及び導電性を有していればよく、その材質は特に限定されない。この透光性導電層としては、導電性酸化物からなる薄膜、炭素薄膜等が挙げられる。導電性酸化物としては、酸化インジウム、スズドープ酸化インジウム、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）等が挙げられる。この透光性導電層の厚さはその材質によっても異なり、特に限定されないが、表面抵抗が１００Ω／ｃｍ２以下、特に１Ω／ｃｍ２以上１０Ω／ｃｍ２以下となる厚さであることが好ましい。
【００１２】
なお、この透光性導電層の透光性の意味及び好ましい可視光透過率は、透光性基板の場合と同様である。
【００１３】
「半導体電極」は、前記透光性導電層上に設けられ、増感色素を含む。前記つまり、この半導体電極は第１基体の第２基体に対向する側に設けられ、セル空間に面して配置された状態となる。
【００１４】
この半導体電極は、例えば、多孔質電極基体に増感色素を付着させた構造を有している。多孔質電極基体は、金属酸化物、金属硫化物等により形成することができる。金属酸化物としては、チタニア、酸化スズ、酸化亜鉛、五酸化二ニオブ等の酸化ニオブ、酸化タンタル及びジルコニア等が挙げられる。また、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム及びチタン酸バリウム等の複合酸化物を用いることもできる。さらに、金属硫化物としては、硫化亜鉛、硫化鉛及び硫化ビスマス等が挙げられる。
【００１５】
多孔質電極基体の形成方法は特に限定されないが、例えば、金属酸化物、金属硫化物等の半導体微粒子を含有するペーストを、透光性基板等の表面に塗布して未焼成の多孔質電極基体を形成した後、焼成するという手順を採用することができる。ペーストの塗布方法も特に限定されず、その具体例としてはスクリーン印刷法、ドクターブレード法、スキージ法、スピンコート法等がある。このようにして形成された半導体電極基体は、半導体微粒子が集合してなる集合体の形態を有したものとなる。
【００１６】
この場合における焼成条件は特に限定されないが、例えば焼成温度については４００℃以上６００℃以下、特に４５０℃以上５５０℃以下に設定され、焼成時間については１０分以上３００分以下、特に２０分以上４０分以下に設定されてもよい。焼成雰囲気は、大気雰囲気等の酸化雰囲気としてもよく、あるいはアルゴン等の希ガスや窒素ガス等の不活性雰囲気としてもよい。
【００１７】
半導体電極の厚さは特に限定されないが、０．１μｍ以上１００μｍ以下とすることができ、１μｍ以上５０μｍ以下、特に２μｍ以上４０μｍ以下、さらに５μｍ以上３０μｍ以下とすることが好ましい。この厚さが０．１μｍ以上１００μｍ以下の範囲内であれば、光電変換が十分になされ、発電効率の向上を図ることができる。また、半導体電極は、その強度及び第１基体等との密着性を向上させるため、熱処理されることが好ましい。熱処理の温度及び時間は特に限定されないが、熱処理温度については４０℃以上７００℃以下、特に１００℃以上５００℃以下とすることが好ましく、熱処理時間については１０分以上１０時間以下、特に２０分以上５時間以下とすることが好ましい。なお、第１基体として樹脂シートを用いる場合には、樹脂が熱で劣化しないように適温で熱処理することが好ましい。
【００１８】
半導体電極が有する「増感色素」としては、光電変換の作用を向上させる役割を果たすものであって、具体的には光電変換の作用を向上させる錯体色素及び有機色素を用いることができる。錯体色素としては金属錯体色素が挙げられ、有機色素としてはポリメチン色素、メロシアニン色素等が挙げられる。金属錯体色素としてはルテニウム錯体色素及びオスミウム錯体色素等が挙げられ、ルテニウム錯体色素が特に好ましい。さらに、光電変換がなされる波長域を拡大し、光電変換効率を向上させるため、増感作用が発現される波長域の異なる２種以上の増感色素を併用することもできる。この場合、照射される光の波長域と強度分布とによって併用する増感色素の種類及びそれらの量比を設定することが好ましい。また、増感色素は半導体電極に結合するための官能基を有することが好ましい。この官能基としては、カルボキシル基、スルホン酸基、シアノ基等が挙げられる。
【００１９】
多孔質電極基体に増感色素を付着させる方法は特に限定されず、例えば、増感色素を有機溶媒に溶解させた溶液に多孔質電極基体を浸漬し、溶液を含侵させた後、有機溶媒を除去するという方法が採用可能である。また、この溶液を多孔質電極基体に塗布した後、有機溶媒を除去するという方法も採用可能である。この場合の溶液塗布方法としては、ワイヤーバー法、スライドホッパー法、エクストルージョン法、カーテンコート法、スピンコート法、スプレーコート法等が挙げられる。さらに、この溶液は、オフセット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷等の印刷法により塗布することもできる。
【００２０】
増感色素の付着量は半導体電極１５に対して０．０１ミリモル以上１ミリモル以下、特に０．５ミリモル以上１ミリモル以下であることが好ましい。付着量が０．０１ミリモル以上１ミリモル以下の範囲内に設定すれば、半導体電極において光電変換が効率よくなされる。また、半導体電極に付着しなかった増感色素が電極周辺に遊離していると、変換効率が低下することがある。そのため、増感色素を付着させる処理の後、半導体電極を洗浄して余剰の増感色素を除去することが好ましい。この除去は、洗浄槽を用いてアセトニトリル等の極性溶媒及びアルコール系溶媒などの有機溶媒で洗浄することにより行うことができる。また、電極基体に多くの増感色素を付着させるためには、半導体電極を加熱して、浸漬、塗布等の処理を行うことが好ましい。この場合、半導体電極の表面に水が吸着するのを避けるため、加熱後、常温に降温させることなく４０℃以上８０℃以下で速やかに処理することが好ましい。
【００２１】
一方、第１基体に対向して配置される「第２基体」は、その第１基体に対向する側に触媒電極を有している。
【００２２】
第２基体は、透光性を有していてもよいし、透光性を有していなくてもよい。透光性を有する第２基体としては、例えばガラス基板や樹脂基板等を用いることができる。透光性を有していない第２基体としては、例えばセラミック基板や樹脂基板を用いることができる。
【００２３】
樹脂基板の利点は、ガラス基板やセラミック基板に比較してコスト性及び加工性に優れていることである。樹脂基板における樹脂材料は特に限定されず任意に選択可能であるが、プリント配線基板に通常使用されるような樹脂材料を選択することがよく、例えばＥＰ樹脂（エポキシ樹脂）、ＰＩ樹脂（ポリイミド樹脂）、ＰＥＴ樹脂（ポリエチレンテレフタレート樹脂）、ＢＴ樹脂（ビスマレイミド−トリアジン樹脂）、ＰＰＥ樹脂（ポリフェニレンエーテル樹脂）、ＰＥＥＫ樹脂（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）などが好適である。また、第２基体は、柔軟性を有する樹脂基板（例えば樹脂フィルム材）を１枚または２枚以上含んで構成されたものであることがよい。その理由は、第２基体自体が部分的に変形することで、中継接続体の粒径や電極間距離のバラツキの解消に有利に作用し、両電極間の電気的接続を確保しやすくなるからである。
【００２４】
また、セラミック基板の利点は、機械的強度に優れるため装置全体の耐久性の向上に有利なことである。セラミック基板の形成に用いられるセラミックは特に限定されず、例えば、酸化物系セラミック、窒化物系セラミック、炭化物系セラミック等の各種セラミックスを用いることができる。なかでも、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア等が好ましく、特にアルミナが好ましい。その理由は、機械的強度に優れることに加え、好適な絶縁性を有することから電極や導電層などを形成するための支持体としても好適だからである。
【００２５】
第２基体の第１基体に対向する側に設けられた「触媒電極」は、第２基体の面上に直接的に設けられてもよく、第２基体側導電層を介して間接的に設けられてもよい。第２基体側導電層としては特に限定されず、導電性を有していればその材質は問わない。この場合、例えば第１基体の第２基体に対向する側に設けられた透光性導電層と同様のものを第２基体側導電層として用いてもよい。
【００２６】
この触媒電極は、触媒活性を有する物質により形成することができる。触媒活性を有する物質としては、白金、金、ロジウム等の貴金属が挙げられる。銀も貴金属であるが、電解質等に対する耐腐食性が低いため好ましくない。
【００２７】
触媒活性を有する物質であって貴金属以外のものとしては、カーボンブラック等が挙げられる。ここに列挙した物質は、いずれも好適な導電性を有する。貴金属は触媒活性を有しかつ電気化学的に安定であるため、触媒電極の形成用材料として好適であり、その中でも触媒活性が高くて電解質に対する耐腐食性が高い白金が特に好適である。
【００２８】
触媒電極の厚さは特に限定されないが、単層及び多層のいずれの場合も、３ｎｍ以上１０μｍ以下、特に３ｎｍ以上２μｍ以下とすることができる。触媒電極の厚さが３ｎｍ以上１０μｍ以下の範囲内であれば、十分に抵抗の低い触媒電極とすることができる。
【００２９】
触媒活性を有する物質からなる触媒電極は、触媒活性を有する物質の微粒子を含有するペーストを、第２基体の表面に塗布することにより形成することができる。
【００３０】
この塗布方法としては、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、スキージ法、スピンコート法等の各種の方法が挙げられる。さらに、この触媒電極は、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法等により第２基体の表面に金属等を堆積させて形成することもできる。
【００３１】
第１基体及び第２基体の間には例えばスペーサが配置され、その配置の結果両者の間にセル空間が区画形成される。スペーサの材料は特に限定されず、樹脂またはガラスなどが使用可能であるが、耐腐食性のある材料を選択することが好ましい。このスペーサの厚さは、所望の高さのセル空間を形成するために、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは２０μｍ以上８０μｍ以下に設定される。
【００３２】
「電解液」は、第１基体及び第２基体間に存在する上記のセル空間内に充填され、少なくとも半導体電極と触媒電極との間に介在している。セル空間への電解液の注入は、第１基体側から行ってもよく、第２基体側から行ってもよい。この場合、穿孔しやすい側に注入口を設け、この注入口から電解液を注入することが好ましい。注入口は１個でよいが、空気抜きのためさらに別の孔を設けておいてもよい。このように空気抜きのための孔を設けておけば、電解液をより容易にかつ確実に注入することができる。
【００３３】
電解液における電解質としては、（１）Ｉ２とヨウ化物、（２）Ｂｒ２と臭化物、（３）フェロシアン酸塩−フェリシアン酸塩、フェロセン−フェリシニウムイオン等の金属錯体、（４）ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオール−アルキルジスルフィド等のイオウ化合物、（５）ビオロゲン色素、（６）ヒドロキノン−キノン、などを含有する電解質が挙げられる。（１）におけるヨウ化物としては、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣｓＩ、ＣａＩ２等の金属ヨウ化物、及びテトラアルキルアンモニウムヨーダイド、ピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイド等の４級アンモニウム化合物のヨウ素塩などが挙げられる。また、（２）における臭化物としては、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＣｓＢｒ、ＣａＢｒ２等の金属臭化物、及びテトラアルキルアンモニウムブロマイド、ピリジニウムブロマイド等の４級アンモニウム化合物の臭素塩などが挙げられる。これらの電解質のうちでは、Ｉ２と、ＬｉＩ及びピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイド等の４級アンモニウム化合物のヨウ素塩と、を組み合わせてなる電解質が特に好ましい。これらの電解質は１種のみを用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。
【００３４】
電解質は、各種の添加剤等とともに溶媒に配合し、電解液として用いることができる。この溶媒は、粘度が低く、イオン易動度が高く、十分なイオン伝導性を有するものであることが好ましい。このような溶媒としては、（１）エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート類、（２）３−メチル−２−オキサゾリジノン等の複素環化合物、（３）ジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル類、（４）エチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエーテル等の鎖状エーテル類、（５）メタノール、エタノール、エチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル等のモノアルコール類、（６）エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコール類、（７）アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類、（８）ジメチルスルフォキシド、スルフォラン等の非プロトン極性物質などが挙げられる。これらの溶媒は１種のみを用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。
【００３５】
さらに、電解質として常温溶融塩を用いることができ、この場合には溶媒を用いて電解液とすることができる。また、電解質を単独で用いることもできる。この常温溶融塩としては、ヨウ化物の常温溶融塩を用いることができる。このヨウ化物の常温溶融塩としては、イミダゾリウム塩、ピリジニウム塩、ピロリジニウム塩、ピラゾリジウム塩、イソチアゾリジニウム塩、イソオキサゾリジニウム塩等の各種の常温溶融塩が挙げられる。ヨウ化物の常温溶融塩のうちではイミダゾリウム塩が好ましい。これらの常温溶融塩としては種類の異なる２種以上を併用することもできる。
【００３６】
「集電導体層」は、第２基体にて触媒電極と絶縁された状態で（言い換えると、物理的に離間した状態で）、配置されている。この集電導体層は透光性導電層と中継接続体を介して電気的に接続されており、負極である半導体電極用の集電電極として機能する。このように第２基体側に集電電極を設けることで、光電変換のための有効な実面積を維持することができる。なお、集電導体層は第２基体の内層に（即ち外面に露出しないように）配置されていてもよく、外側面に配置されていてもよい。
【００３７】
集電導体層は、少なくとも導電性を有していればよく、その材質は特に限定されない。その具体例を挙げると、銅、銀、金、白金、パラジウム、タングステン、ニッケル、チタンなどがあり、特に耐腐食性が要求されないような場合には導電性の高い銅を用いることが好ましい。集電導体層は、例えば、導電性微粒子を含有するペーストを第２基体に塗布することにより形成することができる。この塗布方法としては、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、スキージ法、スピンコート法等の各種の方法が挙げられる。さらに、複数の集電導体層は、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法、めっき法等により第２基体に金属等を堆積させて形成することもできる。
【００３８】
「樹脂製保護部」は、複数の中継接続体を個別に包囲する部材であって、中継接続体表面のはんだ層を電解液から隔てる役割を果たしている。樹脂製保護部は、複数の中継接続体のある位置に対応して点状に配置される。ここで「包囲する」とは、他部材と電気的に接触している所定部位を除いて中継接続体を取り囲むことで、電解液との直接接触を避けて、中継接続体を保護することを意味する。樹脂製保護部は例えば中心孔を有するリング状に形成され、その中心孔内には個々の中継接続体が配置される。なお、樹脂製保護部で中継接続体を包囲する構成の利点は、はんだ層が電解液によって腐食されなくなり好適な導電性が維持できることである。樹脂製保護部に使用される樹脂は、電解液に対する耐腐食性がはんだ層よりも高い樹脂からなることがよく、具体的にはエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、イソブチレン樹脂、オレフィン樹脂、アイオノマー樹脂などが挙げられる。なお、樹脂材料は好適な絶縁性を有するため、第１基体及び第２基体間に設けられる構造物としても好ましい。なお、上記樹脂の中でも、耐腐食性に優れるとともに熱融着性を有するアイオノマー樹脂が特に好ましい。
【００３９】
例えば、樹脂製保護部は１層構造であっても多層構造であってもよい。多層構造を採用する場合には、例えば、電解液に対する耐腐食性がはんだ層よりも高い樹脂からなる樹脂コート層と、電解液に対する耐腐食性がはんだ層よりも高い樹脂からなり樹脂コート層を包囲する樹脂リングとを形成してもよい。多層構造の利点は、中継接続体の保護がより確実になることである。
【００４０】
「複数の中継接続体」は、第１基体及び第２基体間にて触媒電極と絶縁された状態で点状に配置され、透光性導電層と集電導体層とに接触することで両者間の電気的接続を中継する役割（即ち両者間を導通する役割）を果たしている。中継接続体は粒状物であって、少なくともその表面には導電層としてのはんだ層が存在している。中継接続体におけるはんだ層は、単に透光性導電層に対して接触しているのではなく、自身の溶融及び固化により透光性導電層に対して接合されている。従って、中継接続体が透光性導電層に強固にかつ確実に固定された状態となる結果、中継接続体を安定して介装することができ、かつ、導通抵抗を低くすることができる。また、このような固定方法によると、例えば透光性導電層が金属との接触導通に不利な導電性酸化物であったとしても、所定の導通抵抗にて接続することが可能となる。
【００４１】
複数の中継接続体は、その表面に導電性を付与したものであればよく、少なくとも表面にはんだ層を存在させた構造であればよい。具体的には、粒状基体の表面をはんだ層で被覆した構造を採用してもよいほか、粒状基体を有さず全体がはんだ層のみからなる構造や、表面のみにはんだ層が存在しており内部が中空になっている構造などを採用してもよい。この場合、粒状基体の表面をはんだ層で被覆した構造、言い換えると中継接続体の内部にコアとしての粒状基体が存在している構造であることが好ましい。その理由は以下のとおりである。即ち、粒状基体が存在しない場合にははんだ層の溶融時等に中継接続体全体として粒状を保持できないおそれがあるが、粒状基体が存在する場合には所定径の粒状を保持できるからである。
【００４２】
ここで、中継接続体の形状（粒状基体の形状）は粒状であればよく、具体的には球形状、角柱状、円柱状などのいずれでもよいが、中でも特に球形状が好ましい。球形状の中継接続体は、方向性がなくて取扱いやすく、それ自体の製造も比較的容易だからである。
【００４３】
中継接続体を構成するはんだ層は、比較的低い融点（例えば５００℃以下）で溶融する導電性合金からなる。はんだ層を構成するはんだは特に限定されず、任意のものを使用することが可能である。具体的には、９０Ｐｂ−１０Ｓｎ、９５Ｐｂ−５Ｓｎ、４０Ｐｂ−６０ＳｎなどのＰｂ−Ｓｎ系はんだが使用可能であるほか、Ｓｎ−Ｓｂ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ、Ａｕ−Ｇｅ系はんだ、Ａｕ−Ｓｎ系はんだなどのＰｂフリーはんだも同様に使用可能である。環境に与える影響等を考慮すると、Ｐｂフリーはんだを選択することが好ましい。
【００４４】
中継接続体を構成する粒状基体の形成材料としては特に限定されず、はんだ層をその表面に被覆できるものであれば、有機及び無機を問わず任意の材料を選択することができる。具体的にいうと、樹脂、セラミック、金属などから粒状基体の形成材料を選択することが許容されるが、なかでも球状の樹脂（樹脂球）を選択することが好適である。一般的に樹脂はセラミックや金属等の無機材料ほど硬くなく、ある程度の柔軟性や弾力性を持っている。このため、中継接続体が変形することで、電極間距離バラツキの解消に有利に作用し、両電極間の電気的接続を確保しやすくなるからである。粒状基体の形成材料である樹脂としては特に限定されないが、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、イソブチレン樹脂、オレフィン樹脂、アイオノマー樹脂などが挙げられる。
【００４５】
中継接続体を構成するはんだ層は、粒状基体の表面の少なくとも一部を被覆するように形成され、好ましくは表面全体を被覆するように形成される。はんだ層の平均厚さは特に限定されないが、導通抵抗の低減を実現するためには、少なくとも１μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上であることがよい。なお、はんだ層は中継接続体の表面に対して直接形成されていてもよいが、例えば銅や銀などの下地層を介して形成されていてもよい。
【００４６】
なお、はんだ層を導電層とする中継接続体は、例えば、ゴム等のような樹脂マトリクス中にフィラーとしての導電性金属粒を分散させてなる材料（いわゆる導電性ゴム等）を用いた中継接続体に比較して、以下の点で優れている。即ち、導電性ゴム等を用いた後者は、ある程度導電性を有するが、導電性金属のみからなるものではないため、電気抵抗が高くて導体としての特性に劣る。それゆえ、中継接続体を構成する導電層として導電性ゴムを使用することは、あまり好ましくない。これに対して、はんだ層を用いた前者は、好適な導電性を有するため、電気抵抗が低くて導体としての特性に勝る。よって、中継接続体を構成する導電層として好適であるといえる。
【００４７】
中継接続体の大きさは、第１基体及び第２基体間の隙間に介装可能な大きさであれば特に限定されず、例えば、１０μｍ以上１０００μｍ以下程度の大きさとすることができる。なお、好ましい中継接続体の大きさは、当該隙間のサイズ（即ちセル空間の高さ、あるいはスペーサの厚さ）よりも若干大きい程度、例えばその１．１倍以上３．０倍以下である。なお、セル空間の高さが２０μｍ以上８０μｍ以下に設定されている場合には、例えば中継接続体の大きさ（平均粒径）を２２μｍ以上２４０μｍ以下程度に設定すればよい。この大きさが上記好適範囲内にて設定されていれば、第１基体及び第２基体間の隙間に中継接続体を安定的に介装でき、かつ第１基体と第２基体との間を低抵抗で確実に導通させることができる。
【００４８】
複数の中継接続体は基体面方向に沿って互いに離間して配置され、好ましくは互いに等間隔をもって均等に配置（例えば格子状に配置）されることがよい。このように配置することで、均等に集電することが可能となり、優れた集電効率を達成しやすくなる。
【００４９】
上記の別の課題を解決するために、手段２に記載の発明は、手段１に記載の色素増感型太陽電池（１，１０１，１１１，１２１，１３１）を製造する方法であって、前記第１基体（１３）の前記第２基体（２０）に対向する側（１２）に、透光性導電層（１４）を形成する透光性導電層形成工程と、前記透光性導電層（１４）上に、増感色素を含む半導体電極（１５）を形成する半導体電極形成工程と、前記複数の中継接続体（５１，５１Ａ）を前記透光性導電層（１４）上にて点状に配置するとともに、リフローを行って前記はんだ層（５２）を加熱溶融することにより、前記透光性導電層（１４）に対して前記複数の中継接続体（５１，５１Ａ）を接合する溶融接合工程とを含むことを特徴とする色素増感型太陽電池の製造方法がある。
【００５０】
従って、手段２に記載の発明によると、第１基体及び複数の中継接続体を用い、複数の中継接続体を第１基体の透光性導電層上にて点状に配置し、この状態で加熱してリフローを行う。すると、はんだ層が熱で溶融して透光性導電層の表面に馴染み、さらにこれが固化することにより、透光性導電層に対して複数の中継接続体が強固に接合され、複数の中継接続体が第１基体の面方向に位置ずれ不能となる。そして、この後第２基体の積層等を行うことにより、上記の優れた色素増感型太陽電池を比較的容易にかつ低コストで得ることができる。またこの製造方法によると、複数の中継接続体を固定するために第１基体または第２基体を加工して、あらかじめ凹部などの固定用構造部を形成しておく必要もなく、その分だけ低コスト化を図りやすくなる。
【００５１】
溶融接合工程では、リフローを行う前に複数の中継接続体を透光性導電層上にて点状に配置するととともに、溶融したはんだ層が完全に固化するまでの間、それらを位置ずれしないように仮固定しておくことが好適である。仮固定の方法としては限定されず、例えば、治具を用いて押圧保持しておく方法や、粘性材料を用いて透光性導電層上に粘着保持しておく方法などがある。好適な仮固定方法の例としては、例えば、フラックスを用いて複数の中継接続体を透光性導電層上に粘着保持しておくことがある。「フラックス」とは、はんだ付け用フラックスのことを指し、はんだの表面張力を小さくして被接合面がはんだで濡れやすくするために用いられる薬剤である。フラックスを用いる上記方法の利点は以下のとおりである。
【００５２】
即ち、通常はんだ付け時にはフラックスが使用され、このフラックスが好適な粘性を有していることから、中継接続体の仮固定のために粘性材料を別個に用意する必要がない。従って、この方法を採用したとしても特に工数増にはつながらず、生産性やコスト性の低下を防止できるからである。
【００５３】
フラックスの種類としては特に限定されず、例えば、樹脂系フラックス、有機酸系フラックス、無機酸系フラックスのいずれも使用することが可能である。樹脂系フラックスとは、ロジン、変性ロジンまたは合成樹脂を主剤とし、活性成分であるアミンのハロゲン塩、有機酸またはアミン有機酸塩などを必要に応じて添加したものをいう。有機酸系フラックスとは、水ベースまたは溶剤ベースを主剤とし、活性成分であるアミンのハロゲン塩、有機酸またはアミン有機酸塩などを必要に応じて添加したものをいう。無機酸系フラックスとは、水溶性主剤またはワセリン等の非水溶性主剤に、活性成分であるアミンのハロゲン塩、有機酸またはアミン有機酸塩、アンモニウムハライド、ハロゲン化亜鉛などを必要に応じて添加したものをいう。なお、中継接続体を確実に仮固定させるために、フラックスはある程度高い粘性を有していることがよい。
【００５４】
フラックスの供給方法は特に限定されず、例えば、スピンコート法、カーテンコート法、ディップコート法、ディスペンサ法などの任意の方法を採用することができる。また、フラックスは洗浄を要するもの（水系洗浄タイプや有機洗浄タイプ）であってもよいほか、洗浄を要しないもの（いわゆる無洗浄タイプ）であってもよい。
【００５５】
また、複数の中継接続体を個別に包囲してはんだ層を電解液から隔てるための樹脂製保護部は、溶融接合工程の前後を問わず配設することが可能であるが、溶融接合工程の後に配設することが好ましい。即ち、樹脂製保護部の配設後に溶融接合工程を行おうとすると、樹脂製保護部がリフロー時の高温に晒されて劣化や変質等する可能性があり、装置の信頼性などを低下させる原因となる。これに対して、樹脂製保護部の配設前に溶融接合工程を行っておけば、樹脂製保護部の熱による劣化や変質が回避され、装置の信頼性低下を防止できるからである。なお、樹脂製保護部を設けた後には、次いではんだ層に接触するように集電導体層が配設される。
【００５６】
柔軟性を有する樹脂フィルム材を含んで構成された第２基体を用いて色素増感型太陽電池を製造する場合には、例えば、前記溶融接合工程を行った後に以下の諸工程を行うようにしてもよい。具体的にいうと、前記溶融接合工程を行った後、複数の中継接続体を個別に包囲してはんだ層を電解液から隔てるための樹脂製保護部を設ける保護部配設工程を行い、次いで触媒電極が設けられた第１フィルム材を第１基体上に積層配置する第１フィルム材配設工程を行い、次いで集電導体層がその表面上に設けられた第２フィルム材を第１フィルム材上に積層して接着するとともに、はんだ層を集電導体層に対して接触させる第２フィルム材配設工程を行うようにする。そして、この手順によると、上記構造の色素増感型太陽電池を比較的容易に製造することができる。また、仮に複数の中継接続体の粒径に若干バラツキがあったとしても、第２フィルム材配設工程を行う際に第２フィルム材が変形することで粒径バラツキの影響が解消され、複数の中継接続体の各々が透光性導電層に対して確実に接合される。また、触媒電極が設けられた第１フィルム材と集電導体層がその表面上に設けられた第２フィルム材を、先に積層して接着し、その後、第１フィルム材と第２フィルム材を積層したものを第１基体上に積層配置してもよい。この手順でも、上記構造の色素増感型太陽電池を比較的容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
［第１の実施形態］
【００５８】
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図１１に基づき詳細に説明する。
【００５９】
図１には、本実施形態において用いる色素増感型太陽電池１が示されている。この色素増感型太陽電池１は、スペーサ３１を介して第１基体１３と第２基体２０とを対向配置した構造を備えている。第１基体１３と第２基体２０との間にはセル空間３２が形成され、このセル空間３２内には腐食性を有する電解液３３が充填されている。
【００６０】
透光性を有する第１基体１３の第２基体２０に対向する側１２には、透光性導電層１４がほぼ全面にわたって形成されている。さらにその透光性導電層１４上には、増感色素を含む半導体電極１５が設けられている。この半導体電極１５は、セル空間３２に面して配置されており、結果としてセル空間３２内に充填された電解液３３に晒されている。
【００６１】
一方、第２基体２０は樹脂製積層基板であり、詳しくは樹脂フィルム材２４，２５を積層してなる多層樹脂配線基板である。第２基体２０の第１基体１３に対向する側２２には、白金からなる触媒電極２３が半導体電極１５に対向して設けられている。触媒電極２３は、所定箇所を除き第２基体２０の第１基体１３に対向する側２２のほぼ全面にわたって形成されている。触媒電極２３もセル空間３２に面して配置されており、結果としてセル空間３２内に充填された電解液３３に晒されている。
【００６２】
積層基板である第２基体２０の内層に位置する第１樹脂フィルム材２４は、内層導体パターン２７を有するとともに、その内層導体パターン２７と触媒電極２３とを導通するビア導体２６を有している。一方、第２基体２０の外層に位置する第２樹脂フィルム材２５は、集電導体層４１を有している。内層導体パターン２７、ビア導体２６及び集電導体層４１は、いずれも導電性に優れた銅からなる。なお、触媒電極２３、ビア導体２６及び内層導体パターン２７からなる導体群と、集電導体層４１とは、第２基体２０の内部において電気的に別系統になっており、互いに絶縁されている。第１樹脂フィルム材２４及び第２樹脂フィルム材２５は、第１樹脂フィルム材２４側に設けられた接着剤層２８を介して接着されることで一体化している。なお、第１樹脂フィルム材２４における複数箇所には、所定形状の抜き孔２９が形成されている。
【００６３】
図１，図２に示されるように、第１基体１３と第２基体２０との間において前記抜き孔２９に対応した位置には、球形状をした複数のインターコネクタ５１（中継接続体）がそれぞれ配置されている。これらのインターコネクタ５１は、樹脂球５３（粒状基体）の表面全体を導電層であるはんだ層５２で被覆した構造を有している。本実施形態における樹脂球５３は、第１基体１３の主体をなすガラスよりも弾性のある合成樹脂材料を用いて形成されている。このような樹脂材料として、本実施形態では球状エポキシ樹脂を用いている。インターコネクタ５１の平均粒径は７００μｍ〜８００μｍ程度となっている。
【００６４】
複数のインターコネクタ５１は、その表面にあるはんだ層５２が第２基体２０の集電導体層４１に対して接触している。また、透光性を有する第１基体１３の第２基体２０に対向する側１２において、複数のインターコネクタ５１に対向した箇所には、半導体電極１５が設けられておらず、透光性導電層１４が露出されている。そして、このように所々露出した透光性導電層１４に対してインターコネクタ５１のはんだ層５２が、当該はんだ層５２自身の溶融及び固化によって接合している。その結果、集電導体層４１と透光性導電層１４との間が複数のインターコネクタ５１を介して導通されている。従って、半導体電極１５→透光性導電層１４→インターコネクタ５１のはんだ層５２→集電導体層４１という経路を経て、第２基体２０側から半導体電極１５用の配線を取り出すことが可能となっている。
【００６５】
図１に示されるように、第１基体１３と第２基体２０との間には、樹脂コート層６１及び樹脂リング６２からなる中継接続体保護構造部が設けられている。樹脂コート層６１及び樹脂リング６２は、いずれも電解液３３に対する耐腐食性がはんだ層５２よりも高いアイオノマー樹脂からなる。樹脂コート層６１は、各々のインターコネクタ５１を包囲するように配設されている。樹脂リング６２は、前記樹脂コート層６１の外側をさらに包囲するように配設されている。
【００６６】
樹脂リング６２の中心孔は、インターコネクタ５１の直径よりも大きな径を有しており、具体的には１ｍｍ〜１．５ｍｍ程度に設定されている。一方、樹脂リング６２の外径は、２ｍｍ〜５ｍｍ程度に設定されている。樹脂リング６２の上端面は第１基体１３における透光性導電層１４に対して熱融着し、下端面は第２基体２０における内側の樹脂フィルム材２４に対して熱融着している。その結果、インターコネクタ５１がセル空間３２側の領域から隔離され、電解液３３に直接晒されないようになっている。
【００６７】
次に、本実施形態の色素増感型太陽電池１の作製手順について説明する。
【００６８】
（１）第１基体１３、透光性導電層１４、半導体電極１５の作製
【００６９】
まず透光性を有する第１基体１３（日本板硝子社製のガラス基板、縦２５ｍｍ、横１５ｍｍ、厚さ１ｍｍ）を用意し、その透光性を有する第１基体１３の片側面全体にわたってＦＴＯからなる厚さ３００ｎｍの透光性導電層１４を形成した。次に、透光性を有する第１基体１３における透光性導電層１４上に、粒径が１０ｎｍ〜３００ｎｍのチタニア粒子を含有するペースト（Ti-Nanoxide D/SP 13nm/300nm）をスクリーン印刷法によって塗布し、厚さ２０μｍの塗膜を形成した。その後、１２０℃で３０分間予備乾燥し、次いでマッフル炉を用いて５００℃で３０分間保持して焼成し、半導体電極１５を作製するための多孔質電極基体を形成した。
【００７０】
一方、氷冷した水に四塩化チタンを溶解させ、０．０５モル／リットル濃度の水溶液を調製した。その後、この四塩化チタン水溶液に多孔質電極基体形成済みの上記透光性を有する第１基体１３を浸漬し、水溶液を昇温させて７０℃で３０分間保持することで、塩化チタン処理を行った。次いで、処理済みの透光性を有する第１基体１３を水溶液から取り出した後、蒸留水で十分に洗浄し、室温で３０分間乾燥した。その後、塩化チタン処理された多孔質電極基体を、マッフル炉を用いて５００℃で３０分間保持して再度焼成した。
【００７１】
また、ルテニウム錯体（小島化学社製、商品名「Ｎ−７１９」）を、アセトニトリルとｔｅｒｔ−ブタノールとの混合溶媒に溶解させ、５×１０−４モル／リットル濃度のアセトニトリル／ｔｅｒｔ−ブタノール溶液を調製した。次いで、このルテニウム錯体溶液に、塩化チタン処理された多孔質電極基体及び透光性を有する第１基体１３を１８時間浸漬した。その結果、多孔質電極基体に増感色素であるルテニウム錯体を付着させて厚さ２０μｍの半導体電極１５を形成した（図２参照）。
【００７２】
（２）インターコネクタ５１の作製
【００７３】
インターコネクタ５１の作製にあたっては、エポキシ樹脂からなる真球状の樹脂球５３（平均粒径７００μｍ）を多数用意し、これらの樹脂球５３に対して従来周知の手法によりはんだめっきを行い、その表面全体に厚さ１μｍ〜１０μｍ程度のはんだ層５２を形成した。この場合、樹脂球５３の表面にあらかじめ銅や銀などの下地層を形成した上ではんだめっきを行ってもよい。この方法によれば、樹脂球５３に対するはんだ層５２の密着強度が高くなるとともに、インターコネクタ５１の低抵抗化が達成しやすくなる。なお、本実施形態では積水化学工業株式会社製の樹脂コアはんだボール「商品名、ミクロパールＳＯＬ」を、インターコネクタ５１として用いた。
【００７４】
（３）フラックスＦ１の塗布及びインターコネクタ５１の仮固定
【００７５】
上記のように作製した第１基体１３の第２基体２０に対向する側１２となる面の全体に、従来公知の手法により粘性の高いフラックスＦ１を均一に塗布した（図３参照）。なお、本実施形態では樹脂系フラックスＦ１（トーヨーメタル社製、商品名：ＴＦ−４００）を用いた。この後、フラックスＦ１塗布面上における所定箇所に複数のインターコネクタ５１を供給し、フラックスＦ１の粘性を利用して複数のインターコネクタ５１を透光性導電層１４上に粘着保持させて仮固定した（図４参照）。この場合、複数のインターコネクタ５１を同時にそれぞれ正しい位置に配置するために、図示しない所定の治具を用いた。以上のように本実施形態では、はんだ付けに本来的に必要なフラックスＦ１を有効に利用しているため、仮固定のために粘性材料を別個に用意する必要がない。ゆえに、この方法を採用したとしても特に工数増にはつながらず、生産性やコスト性の低下を防止することができる。なお、チップマウンタのような装置を用いてインターコネクタ５１を１つずつ所定位置に載置するようにしてもよい。
【００７６】
（４）インターコネクタ５１の溶融接合
【００７７】
フラックスＦ１の粘性を利用して複数のインターコネクタ５１を透光性導電層１４上に仮固定し、次にこの状態で従来周知の加熱装置を用いて第１基体１３を所定温度（１分〜１０分）で所定温度（２５０℃〜３５０℃）に加熱するリフローを行った。すると、はんだ層５２が熱で溶融して透光性導電層１４の表面に馴染み、さらにこれが固化することにより、透光性導電層１４に対して複数のインターコネクタ５１を強固に接合した。ちなみに、はんだ層５２における透光性導電層１４との界面には、図５に示すようなフィレット５４が形成され、その結果として好適な接合面積が確保される。複数のインターコネクタ５１は、この時点で第１基体１３１の面方向に位置ずれ不能となる。なお、この方法によると、複数のインターコネクタ５１を固定するために、第１基体１３または第２基体２０を加工してあらかじめ凹部などの固定用構造部を形成しておく必要もなく、その分だけ低コスト化を図りやすくなる。
【００７８】
そして、インターコネクタ５１の溶融接合工程後、洗浄を行ってフラックスＦ１を洗い流した。なお、無洗浄タイプを用いた場合には洗浄を省略することも可能である。
【００７９】
（５）樹脂製保護部の形成
【００８０】
次に、アイオノマー樹脂を主剤とする保護部形成用樹脂材料をディスペンサ装置で点状に供給し、その樹脂材料により各々のインターコネクタ５１を被覆するようにした。そして、この樹脂材料を乾燥して非流動化することにより、複数のインターコネクタ５１を個別に包囲する樹脂コート層６１を形成した（図６参照）。続いて、アイオノマー樹脂製の樹脂リング６２を、樹脂コートされたインターコネクタ５１を包囲する状態で配置した（図７参照）。
【００８１】
（６）第２基体２０、触媒電極２３の作製
【００８２】
まず第２基体２０の構成要素である第１樹脂フィルム材２４を準備した（図８参照）。この樹脂フィルム材２４には、サブトラクティブ法などの従来周知のパターン形成方法により、内層導体パターン２７があらかじめ形成されている。また、ビアめっきやペースト印刷などの手法により、ビア導体２６が形成されている。また、第１樹脂フィルム材２４の片側面には、図示しないマスクを配置した状態で白金（Ｐｔ）のスパッタを行うことにより、厚さ１μｍの触媒電極２３が形成されている。
【００８３】
また、第２基体２０の構成要素である第２樹脂フィルム材２５を準備した（図１１参照）。この樹脂フィルム材２５の片側面全体には銅からなる集電導体層４１が形成され、さらにその集電導体層４１上には接着剤層２８が形成されている。なお、接着剤層２８は集電導体層４１の全体に形成されていてもよいが、インターコネクタ５１の接触箇所については非形成状態であってもよい。
【００８４】
そしてまず、透光性を有する第１基体１３の第２基体２０に対向する側１２における外周部分に、熱可塑性樹脂からなる厚さ約３０μｍのスペーサ３１（三井デュポンポリケミカル社製、商品名「ハイミラン１７０２」）を配設した。そして、このスペーサ３１を介して、第１基体１３上に前述の第１樹脂フィルム材２４を積層配置した（図８参照）。次に、基体厚さ方向に押圧力を加えた状態で所定温度に加熱することにより、第１基体１３と第１樹脂フィルム材２４とを、スペーサ３１及び樹脂リング６２を介して熱融着接合した（図９参照）。このとき、各々のインターコネクタ５１の先端部は、抜き孔２９から若干突出している。
【００８５】
次に、バフ研磨装置等により表面研磨を行って樹脂コート層６１の一部を除去することにより、インターコネクタ５１の先端部のみを露出させた（図１０におけるはんだ層露出部５５を参照）。
【００８６】
次に、第１樹脂フィルム材２４上に前述の第２樹脂フィルム材２５を積層配置するとともに、基体厚さ方向に押圧力を加えることで、接着剤層２８を介して常温で両者を接着した（図１１参照）。このとき、仮に複数のインターコネクタ５１の粒径に若干バラツキがあったとしても、第２樹脂フィルム材２５を押圧して接着する際に第２樹脂フィルム材２５が変形する。そして、この部分的変形により、粒径バラツキの影響が解消され、複数のインターコネクタ５１の各々が透光性導電層１４に対して確実に接合される。
【００８７】
最後に、第１基体１３とスペーサ３１との隙間から注射器にてヨウ素電解液３３を注入して、図１に示す色素増感型太陽電池１を完成させた。
【００８８】
なお本実施形態では、ヨウ素電解液３３として、イオン液体であるメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイドに、Ｉ２を１．３モル、ＬｉＩを０．５モル、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジンを０．５８モル混入し、調製したものを用いることとした。
【００８９】
次に、以上のようにして完成した色素増感型太陽電池１の使用方法について簡単に述べる。
【００９０】
本実施形態の色素増感型太陽電池１は、触媒電極２３側から取り出した配線と、半導体電極１５側から取り出した配線との間に負荷を接続した状態で使用される。この色素増感型太陽電池１に光を当てると、第１基体１３の第２基体２５に対向する側１２の反対側から入射した光は、透光性を有する第１基体１３及び透光性導電層１４を通過して半導体電極１５に到達する。すると、半導体電極１５では、増感色素が光を吸収して半導体電極１５中に電子を放出する。このとき、増感色素に残されたホールは、ヨウ化物イオン（Ｉ−）を酸化して三ヨウ化物イオン（Ｉ３−）へと変える。一方、対極である触媒電極２３には、半導体電極１５に電気的に接続されている負荷を経由して、電子が移動してくる。そしてこの電子は、三ヨウ化物イオン（Ｉ３−）を還元してヨウ化物イオン（Ｉ−）へと変える。その結果、色素増感型太陽電池１において光エネルギーが電気エネルギーに変換される（即ち発電される）とともに、発生した電力を負荷に供給することができる。
【００９１】
従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００９２】
（１）本実施形態の色素増感型太陽電池１では、第１基体１３及び第２基体２０間に配置された複数のインターコネクタ５１を介して、第１基体１３側の透光性導電層１４と第２基体２０側の集電導体層４１とが導通される。そのため、第１基体１３側に集電電極を設けた従来技術とは異なり、半導体電極１５が形成不能な面積が増えることもなく、光電変換のための有効な実面積が維持される。よって、単位面積あたりの光電変換効率の低下を回避でき、光発電により得た電力を第２基体２０側に設けられた集電導体層４１を介して効率よく回収することができる。よって、大面積化に有利な構造を有する色素増感型太陽電池１を実現することができる。
【００９３】
また、インターコネクタ５１の表面に存在するはんだ層５２は比較的低抵抗であるため電気を効率よく流すことができ、しかもインターコネクタ５１はそのはんだ層５２の溶融及び固化により透光性導電層１４に対して強固に接合されている。これらのことも電力の効率的回収の実現に寄与している。
【００９４】
（２）この色素増感型太陽電池１では、インターコネクタ５１を個別に包囲して保護する樹脂コート層６１と樹脂リング６２とを設けたことにより、インターコネクタ５１表面のはんだ層５２が腐食性の高い電解液３３から保護される。それゆえ、はんだ層５２が電解液３３によって腐食されなくなり、好適な導電性を維持することができる。また、耐腐食性を考慮する必要がないことから、はんだ材料を比較的自由に選択することが可能となる。
【００９５】
（３）この色素増感型太陽電池１では、粒状基体である樹脂球５３の表面をはんだ層５２で被覆した構造、言い換えると内部に球状の樹脂コアが存在した構造が採用されている。その結果、はんだ層５２の溶融時等であっても、インターコネクタ５１全体として所定径の粒状を保持することができる。このことも電力の効率的回収の実現に寄与している。
【００９６】
（４）この色素増感型太陽電池１では、はんだ層５２が、第２基体２０の一部をなす第２樹脂フィルム材２５の表面上に形成された集電導体層４１に対して接触するようにして配置されている。ここで、第２樹脂フィルム材２５は柔軟性や弾力性を有することから、複数のインターコネクタ５１の粒径バラツキの影響が解消され、複数のインターコネクタ５１の各々を透光性導電層１４に対して確実に接合することができる。勿論このことも電力の効率的回収の実現に寄与している。
［第２の実施形態］
【００９７】
次に本実施形態を具体化した第２の実施形態の色素増感型太陽電池１０１を図１２に基づいて説明する。
【００９８】
この色素増感型太陽電池１０１は、基本的に第１実施形態の色素増感型太陽電池１と同様の構造を備えているが、樹脂コート層６１が省略されている。その結果、インターコネクタ５１の保護部分が２重構造ではなく１重構造となっている点で、第１実施形態のものと相違している。そして、この構造であっても第１実施形態と同様の作用効果を奏する。なお、樹脂コート層６１がない分だけ製造工程を簡略化することができる。
［第３の実施形態］
【００９９】
次に、本実施形態を具体化した第３の実施形態の色素増感型太陽電池１１１を図１３に基づいて説明する。
【０１００】
この色素増感型太陽電池１１１における第２基体２０は、第１実施形態の第２基体２０とは構造が異なっている。即ち、ここでは第２樹脂フィルム材２５が省略されており、これにより集電導体層４１Ａが第２基体２０の外側面に露出している。また、本実施形態の集電導体層４１Ａは銅めっき層からなる。そしてこの構成であると、集電導体層４１Ａを比較的簡単に形成できるばかりでなく、複数のインターコネクタ５１に仮に粒径バラツキがあったとしてもそれらに確実に集電導体層４１Ａを接触させて導通を図ることができる。
［第４の実施形態］
【０１０１】
次に、本実施形態を具体化した第４の実施形態の色素増感型太陽電池１２１を図１４に基づいて説明する。
【０１０２】
この色素増感型太陽電池１２１における第２基体２０は、第１実施形態の第２基体２０とは構造が異なっている。即ち、ここでは樹脂コート層６１が省略されるとともに、第２樹脂フィルム材２５が省略されており、これにより集電導体層４１Ｂが第２基体２０の外側面に露出している。また、本実施形態の集電導体層４１Ｂは銅ペースト印刷層からなる。銅ペーストは抜き孔２９内にも入り込んでおり、はんだ層５２を全体的に包んでいる。そしてこの構成であると、集電導体層４１Ｂを比較的簡単に形成できるばかりでなく、複数のインターコネクタ５１に仮に粒径バラツキがあったとしてもそれらに確実に集電導体層４１Ｂを接触させて導通を図ることができる。
【０１０３】
なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。
【０１０４】
・例えば、図１５に示す別の実施形態の色素増感型太陽電池１３１のように、粒状基体を有さず全体がはんだ層５２のみからなるインターコネクタ５１Ａを用いてもよい。あるいは、表面のみにはんだ層５２が存在しており内部が中空になっているインターコネクタ構造を採用してもよい。
・また、上記実施形態では、保護部形成工程を行った後、保護コート層６１の一部を研磨により除去してはんだ層５２の一部を露出させる露出工程を行っているが、研磨の代わりにエッチング等を行ってもよい。
・上記実施形態では、インターコネクタ５１を固定する溶融接合工程後に保護コート層６１等を形成する保護部配設工程を行ったが、この順序を逆にしてもよい。また、上記実施形態では、保護リング６２を第１基体１３側に形成したが、これを第２基体２０側に形成するようにしてもよい。
【０１０５】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【０１０６】
（技術的思想１）：色素増感型太陽電池（１，１０１，１１１，１２１，１３１）を製造する方法であって、前記第１基体（１３）の前記第２基体（２０）に対向する側に、透光性導電層（１４）を形成する透光性導電層形成工程と、前記透光性導電層（１４）上に、増感色素を含む半導体電極（１５）を形成する半導体電極形成工程と、前記複数の中継接続体（５１，５１Ａ）を前記透光性導電層（１４）上にて点状に配置するとともに、リフローを行って前記はんだ層（５２）を加熱溶融することにより、前記透光性導電層（１４）に対して前記複数の中継接続体（５１，５１Ａ）を接合する溶融接合工程と、前記溶融接合工程を行った後、前記複数の中継接続体（５１，５１Ａ）を個別に包囲して前記はんだ層（５２）を前記電解液（３３）から隔てるための樹脂製保護部（６１，６２）を設ける保護部配設工程と、前記保護部配設工程を行った後、前記保護樹脂製部（６１，６２）の一部を除去してはんだ層（５２）の一部を露出させる露出工程と、露出した前記はんだ層（５２）に接触するように集電導体層（４１，４１Ａ，４１Ｂ）を配設する集電導体層配設工程とを含むことを特徴とする色素増感型太陽電池の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明を具体化した第１実施形態の色素増感型太陽電池を示す概略断面図。
【図２】第１実施形態の色素増感型太陽電池の製造方法を説明するための概略断面図。
【図３】同じく製造方法を説明するための概略断面図。
【図４】同じく製造方法を説明するための概略断面図。
【図５】同じく製造方法を説明するための概略断面図。
【図６】同じく製造方法を説明するための概略断面図。
【図７】同じく製造方法を説明するための概略断面図。
【図８】同じく製造方法を説明するための概略断面図。
【図９】同じく製造方法を説明するための概略断面図。
【図１０】同じく製造方法を説明するための概略断面図。
【図１１】同じく製造方法を説明するための概略断面図。
【図１２】第２実施形態の色素増感型太陽電池を示す概略断面図。
【図１３】第３実施形態の色素増感型太陽電池を示す概略断面図。
【図１４】第４実施形態の色素増感型太陽電池を示す概略断面図。
【図１５】別の実施形態の色素増感型太陽電池を示す概略断面図。
【符号の説明】
【０１０８】
１，１０１，１１１，１２１，１３１…色素増感型太陽電池
１２…第１基体の第２基体に対向する側
１３…透光性を有する第１基体
１４…透光性導電層
２０…第２基体
２２…第２基体の第１基体に対向する側
２３…触媒電極
２４…フィルム材としての第１樹脂フィルム材
２５…フィルム材としての第２樹脂フィルム材
２７…第２基体の第１基体に対向する側の反対側
３２…セル空間
３３…電解液
４１，４１Ａ，４１Ｂ…集電導体層
５１，５１Ａ…複数の中継接続体としての複数のインターコネクタ
５２…はんだ層
５３…粒状基体としての樹脂球
６１…樹脂製保護部としての樹脂コート層
６２…樹脂製保護部としての樹脂リング
Ｆ１…フラックス
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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