(57)【要約】【課題】接合部分の耐久性が高い色素増感型太陽電池ユニットを提供する。【解決手段】樹脂製の光電極基板１１の周縁部に沿って嵌合突堤部１１Ｃを形成し、樹脂製の対向電極基板１２の周縁に沿って被嵌合突堤部１２Ａを形成し、嵌合突堤部１１Ｃと被嵌合突堤部１２Ａとを嵌合させることにより、嵌合突堤部１１Ｃと被嵌合突堤部１２Ａとの表面同士を密接させて接合強度を高めると共に、光電極基板１１に均等間隔でスペーサ部１１Ｂを一体に突設して、光電極基板１１と対向電極基板１２との間隙を一定に保持して、複数のスペーサ部１１Ｂの偏在を防止して耐久性の高い色素増感型太陽電池ユニットを構成した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に沿って半導体電極が形成された光電極基板と、光電変換によって前記半導体電極との間に電位差を生じる対向電極が、表面に沿って形成された対向電極基板とが、前記半導体電極と前記対向電極との間に電解質を介して対向配置された色素増感型太陽電池ユニットであって、
前記光電極基板と前記対向電極基板のうち、一方の基板に、前記半導体電極と前記対向電極が対向する対向領域を囲むように嵌合部が突設され、他方の基板に、前記対向領域を囲み、かつ前記嵌合部と嵌合する被嵌合部が形成されていることを特徴とする色素増感型太陽電池ユニット。
【請求項２】
前記被嵌合部は、前記光電極基板と前記対向電極基板のうちの前記他方の基板から前記一方の基板に向けて突堤状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の色素増感型太陽電池ユニット。
【請求項３】
前記光電極基板と前記対向電極基板は、樹脂で成形されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された色素増感型太陽電池ユニット。
【請求項４】
前記嵌合部と前記被嵌合部は、前記電解質から離れた接合界面で接着又は溶着されていることを特徴とする請求項３記載の色素増感型太陽電池ユニット。
【請求項５】
前記光電極基板と前記対向電極基板の少なくとも一方の基板に、前記光電極基板と前記対向電極基板との間隔を一定に保持するスペーサ部が一体的に突設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載された色素増感型太陽電池ユニット。
【請求項６】
前記光電極基板と前記対向電極基板の少なくとも一方の基板は、光透過性を有すると共に、入射光非利用領域において当該入射光を前記半導体電極へ向けて光路変更させる集光部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載された色素増感型太陽電池ユニット。
【請求項７】
表面に沿って半導体電極が形成される光電極基板と、表面に沿って対向電極が設けられる対向電極基板と、で対をなす色素増感型太陽電池用基板であって、
前記光電極基板と前記対向電極基板のうち、一方の基板に、前記半導体電極と前記対向電極が対向する対向領域を囲むように嵌合部が形成され、他方の基板に前記対向領域を囲み、かつ前記嵌合部と嵌合する被嵌合部が形成されていることを特徴とする色素増感型太陽電池用基板。
【請求項８】
前記光電極基板及び前記対向電極基板は樹脂でなり、少なくとも前記光電極基板は光透過性を有することを特徴とする請求項７記載の色素増感型太陽電池用基板。
【請求項９】
前記光電極基板及び前記対向電極基板のうち少なくとも一方の対向内側面にスペーサ部が一体に突設されていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載された色素増感型太陽電池用基板。
【請求項１０】
前記光電極基板又は前記対向電極基板の入射光非利用領域に前記半導体電極を形成する領域へ向けて入射光を光路変更する集光部が形成されていることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載された色素増感型太陽電池用基板。
【請求項１１】
表面に沿って半導体電極が形成された光電極基板と、光電変換によって前記半導体電極との間に電位差を生じる対向電極が、表面に沿って形成された対向電極基板とが、前記半導体電極と前記対向電極との間に電解質を介して対向配置された色素増感型太陽電池ユニットの封止構造であって、
前記光電極基板と前記対向電極基板における前記半導体電極と対向電極が対向する領域をほぼ取り囲むように、前記光電極基板と前記対向電極基板のうちの一方の基板に嵌合部が突設され、かつ他方の基板に被嵌合部が突設され、
前記嵌合部と前記被嵌合部とが嵌合していることを特徴とする色素増感型太陽電池ユニットの封止構造。
【請求項１２】
前記嵌合部と前記被嵌合部とが嵌合した接合界面のうち、前記光電極基板と前記対向電極基板との間に封止された前記電解質に接触しない領域の前記接合界面が接着又は溶着されていることを特徴とする請求項１１記載の色素増感型太陽電池ユニットの封止構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、色素増感型太陽電池ユニット、色素増感型太陽電池用基板、及び色素増感型太陽電池ユニットの封止構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題の観点から、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池が注目を集めている中、製造コストを低くできることから、色素増感型太陽電池が特に注目を集めている。元来、色素増感型太陽電池は、光電変換効率が低いために実用性に乏しかったが、最近、半導体電極の表面積を大きくして多量の色素を吸着させることにより、飛躍的に光電変換効率を高くできる技術が開発されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
このような技術を用いた従来例としては、図２０に示すような色素増感型太陽電池ユニット１００がある。この色素増感型太陽電池ユニット１００は、透明基板１０１と、電解液１０２を封入する凹部１０３Ａが形成された導電性基板１０３との平坦面同士が接合する接合領域１０４を接着剤等で貼り合わせたものが知られている（例えば、特許文献２及び特許文献３を参照。）。
【０００４】
また、この他に、図２１に示すような色素増感型太陽電池ユニット２００がある。この色素増感型太陽電池ユニット２００は、図２１に示すように光電極基板２０１と対向電極基板２０２とを、エポキシ樹脂等でなるシール材２０３で貼り合わせた構造を持っている。光電極基板２０１は、対向電極基板２０２と対向する面に、透明電極膜２０４、酸化チタン等の多孔性半導体膜２０５が順次積層されている。この多孔性半導体膜２０５には、色素を吸着させている。
【０００５】
他方、対向電極基板２０２は、光電極基板２０１と対向する面に、対向電極２０６が形成されている。そして、これら光電極基板２０１の多孔性半導体膜２０５と、対向電極基板２０２の対向電極２０６との間には、樹脂材料もしくは二酸化ケイ素でなる球状のスペーサ２０７が介在された状態で電解液（レドックス電解液）２０８が封止されている。
【０００６】
【特許文献１】
特表平５−５０４０２３号公報（第１頁、図１）
【特許文献２】
特開平１１−３０７１４１号公報（第４頁、図２）
【特許文献３】
特開２０００−３０７６７号公報（第３頁、図１）
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、色素増感型太陽電池に用いられる電解液は非常に腐食性が高く、上述した図２０に示したような色素増感型太陽電池ユニット１００では、接合領域１０４で両基板１０１、１０３間に介在される接着剤等が、電解液１０２と接触して劣化されるという問題点がある。このため、上記構造を持つ色素増感型太陽電池ユニット１００は、接合強度に課題があった。
【０００７】
また、この色素増感型太陽電池１００では、透明基板１０１と導電性基板１０３とを貼り合わせる際に、両基板面の接合面が平坦面同士であるため、位置決めしにくいという問題点があった。
【０００８】
さらに、図２１に示した色素増感型太陽電池ユニット２００においても、シール材２０３が電解液２０８に腐食されやすいため、色素増感型太陽電池ユニット２００が破損し易く信頼性の点で問題であった。また、光電極基板２０１と対向電極基板２０２との間のギャップを規定するスペーサ２０７は、散布によって配置されるため、ともするとスペーサ２０７が凝集する場合があり、均一に配置することは困難であった。
【０００９】
そこで、本発明の主たる目的は、接合部分の耐久性が高い色素増感型太陽電池ユニット及び色素増感型太陽電池ユニットの封止構造を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、基板間のギャップの均一性が高く、発電効率が高く、しかも基板同士の位置決めが容易な色素増感型太陽電池ユニット、色素増感型太陽電池用基板、及び色素増感型太陽電池ユニットの封止構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、表面に沿って半導体電極が形成された光電極基板と、光電変換によって前記半導体電極との間に電位差を生じる対向電極が、表面に沿って形成された対向電極基板とが、前記半導体電極と前記対向電極との間に電解質を介して対向配置された色素増感型太陽電池ユニットに関する。
【００１２】
この請求項１記載に係る色素増感型太陽電池ユニットは、前記光電極基板と前記対向電極基板のうち、一方の基板に、前記半導体電極と前記対向電極が対向する対向領域を囲むように嵌合部が突設され、他方の基板に、前記対向領域を囲み、かつ前記嵌合部と嵌合すると被嵌合部が形成されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の色素増感型太陽電池ユニットに関する。この発明に係る色素増感型太陽電池ユニットでは、前記被嵌合部が、前記光電極基板と前記対向電極基板のうちの前記他方の基板から前記一方の基板に向けて突堤状に形成されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載された色素増感型太陽電池ユニットに関する。この発明に係る素増感型太陽電池ユニットは、前記光電極基板と前記対向電極基板は、樹脂で成形されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の色素増感型太陽電池ユニットに関する。この発明に係る素増感型太陽電池ユニットは、前記嵌合部と前記被嵌合部が、前記電解質から離れた接合界面で接着又は溶着されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載された色素増感型太陽電池ユニットに関する。この発明に係る素増感型太陽電池ユニットは、前記光電極基板と前記対向電極基板の少なくとも一方の基板に、前記光電極基板と前記対向電極基板との間隔を一定に保持するスペーサが一体的に突設されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載された色素増感型太陽電池ユニットに関する。この発明に係る素増感型太陽電池ユニットは、前記光電極基板と前記対向電極基板の少なくとも一方の基板は、光透過性を有すると共に、入射光非利用領域において当該入射光を前記半導体電極へ向けて光路変更させる集光部が形成されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項７記載の発明は、表面に沿って半導体電極が形成される光電極基板と、表面に沿って対向電極が設けられる対向電極基板と、で対をなす色素増感型太陽電池用基板に関する。この発明に係る色素増感型太陽電池用基板は、前記光電極基板と前記対向電極基板のうち、一方の基板に、前記半導体電極と前記対向電極が対向する対向領域を囲むように嵌合部が形成され、他方の基板に前記対向領域を囲み、かつ前記嵌合部と嵌合する被嵌合部が形成されていることを特徴としている。
【００１９】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の色素増感型太陽電池用基板に関する。この発明は、前記光電極基板及び前記対向電極基板は樹脂でなり、少なくとも前記光電極基板は光透過性を有することを特徴としている。
【００２０】
請求項９記載の発明は、請求項７又は請求項８に記載された色素増感型太陽電池用基板に関する。この発明は、前記光電極基板及び前記対向電極基板のうち少なくとも一方の対向内側面にスペーサ部が一体に突設されていることを特徴としている。
【００２１】
請求項１０記載の発明は、請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載された色素増感型太陽電池用基板に関する。この発明は、前記光電極基板又は前記対向電極基板の入射光非利用領域に前記半導体電極を形成する領域へ向けて入射光を光路変更する集光部が形成されていることを特徴としている。
【００２２】
請求項１１記載の発明は、表面に沿って半導体電極が形成された光電極基板と、光電変換によって前記半導体電極との間に電位差を生じる対向電極が、表面に沿って形成された対向電極基板とが、前記半導体電極と前記対向電極との間に電解質を介して対向配置された色素増感型太陽電池ユニットの封止構造に関する。この発明は、前記光電極基板と前記対向電極基板における前記半導体電極と対向電極が対向する領域をほぼ取り囲むように、前記光電極基板と前記対向電極基板のうちの一方の基板に嵌合部が突設され、かつ他方の基板に被嵌合部が突設され、
前記嵌合部と前記被嵌合部とが嵌合していることを特徴としている。
【００２３】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の色素増感型太陽電池ユニットの封止構造に関する。この発明は、前記嵌合部と前記被嵌合部とが嵌合した接合界面のうち、前記光電極基板と前記対向電極基板との間に封止された前記電解質に接触しない領域の前記接合界面が接着又は溶着されていることを特徴としている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの詳細を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。ただし、図面は模式的なものであり、基板、各種の膜の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。
【００２５】
［第１の実施の形態］
図１〜図６は、本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第１の実施の形態を示している。図１は、第１の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット１０の分解斜視図、図２は色素増感型太陽電池ユニット１０の斜視図、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図、図４及び図５は色素増感型太陽電池ユニット１０の要部断面図、図６は色素増感型太陽電池ユニット１０の接続、配置例を示す平面図である。
【００２６】
《色素増感型太陽電池ユニットの概略構成》
本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット１０は、光電極基板１１と、対向電極基板１２とが対向するように配置され、これら基板間に電解質としての電解液１３（図４を参照。）が封止されて大略構成されている。
【００２７】
〈光電極基板〉
光電極基板１１自体は、光透過性の高い樹脂材料で形成されている。この光電極基板１１の形状は、平面形状が略矩形状であり、一辺の端部に矩形状に突出する透明電極取り出し部１１Ａが基板面の延長方向に沿って突設されている。また、光電極基板１１には、透明電極取り出し部１１Ａが形成された位置と対角線反対方向に、矩形状の切り欠き部１１Ｂが形成されている。
【００２８】
そして、光電極基板１１には、上記透明電極取り出し部１１Ａが形成された部分を除く領域の周縁に沿って、嵌合部としての、突堤状の嵌合用突堤部１１Ｃが基板面（対向電極基板１２と対向する面）に直角をなすように突設されている。また、光電極基板１１における上述した嵌合用突堤部１１Ｃで囲まれる領域には、均等な間隔、配列で複数のスペーサ部１１Ｄが所定の高さとなるように突設されている。また、光電極基板１１における、嵌合用突堤部１１Ｃの外側は、所定幅のフランジ部１１Ｅが形成されている。このような構造の光電極基板１１は、成形金型を用いて寸法精度よく樹脂成形されている。
【００２９】
また、光電極基板１１における対向電極基板１２と対向する基板面には、周縁部及びスペーサ部１１Ｄを形成した領域を除く略全域に透明電極膜１４が形成されている。この透明電極膜１４は、例えば酸化インジウム錫（ＩＴＯ）でなる。そして、この透明電極膜１４の上には、透明電極取り出し部１１Ａ及びスペーサ部１１Ｄを除く領域に、半導体膜１５が積層されている。この半導体膜１５は、例えば多孔性の二酸化チタン（ＴｉＯ２）でなり、増感色素が吸着、担持されている。
【００３０】
〈対向電極基板〉
一方、対向電極基板１２は、上述した光電極基板１１と同じ樹脂又は同系統の樹脂でなり、成形金型を用いて寸法精度よく樹脂成形されている。なお、対向電極基板１２自体は、光透過性は高くなくてもよい。因みに、上述の光電極基板１１や対向電極基板１２の構成樹脂は、アクリル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオレフィン、ポリカーボネート（ＰＣ）等を用いることができる。
【００３１】
この対向電極基板１２の形状は、図１及び図２に示すように、上記光電極基板１１の透明電極取り出し部１１Ａを除いた領域とほぼ同様の形状、大きさである。ただし、光電極基板１１の切り欠き部１１Ｂに対応する部分は切り欠かずに矩形の角部Ｃとなるように形成されている。なお、この角部Ｃの内側面（光電極基板１１と対向する面）には、後述する対向電極１６が露呈して電極取り出し部として機能する。
【００３２】
この対向電極基板１２の周縁には、上記光電極基板１１の切り欠き部１１Ｂと対向する部分（角部Ｃ）を除いて、光電極基板１１側へ向けて、被嵌合部としての、突堤状の被嵌合突堤部１２Ａが形成されている。この被嵌合突堤部１２Ａは、図４に示すように、光電極基板１１と対向電極基板１２とを組み付けたときに、光電極基板１１の嵌合突堤部１１Ｃが内側に密に嵌合するような寸法に設定されている。また、この被嵌合突堤部１２Ａの高さ寸法は、上記光電極基板１１の嵌合突堤部１１Ｃの高さ寸法とほぼ同一である。
【００３３】
そして、対向電極基板１２における被嵌合突堤部１２Ａのやや内側の基板面のほぼ全域に、例えば白金等の触媒をコーティングしてなる対向電極膜１６が形成されている。
【００３４】
さらに、本実施の形態では、この対向電極基板１２及び対向電極膜１６に、図２に示すように、矩形状の対向電極基板１２の２本の対角線のうち、角部Ｃを通らない方の対角線Ｔの、一端部近傍に電解液注入孔１７が開設され、この対角線Ｔの他端部近傍に排気孔１８が形成されている。
【００３５】
〈色素増感型太陽電池ユニットの封止構造〉
上述した光電極基板１１と対向電極基板１２とを接合させると、図３及び図４に示すような構造となる。すなわち、図３（ａ）及び図４に示すように、光電極基板１１に嵌合突堤部１１Ｃが形成されている部分と、対向電極基板１２に被嵌合突堤部１２Ａが形成されている部分とが接合する部位では、被嵌合突堤部１２Ａの内側に嵌合突堤部１１Ｃが密に嵌合している。本実施の形態では、嵌合突堤部１１Ｃの高さ寸法と被嵌合突堤部１２Ａの高さ寸法とを同じに設定しているため、図４に示すように、光電極基板１１の嵌合突堤部１１Ｃの先端面は、対向電極基板１２の内側面に密着するように当接し、また、対向電極基板１２の被嵌合突堤部１２Ａの先端面は、光電極基板１１のフランジ部１１Ｅの対向面に密着するように当接している。このように嵌合突堤部１１Ｃと被嵌合突堤部１２Ａとが密に嵌合するため、接合の水密性を物理的に保持することができる。
【００３６】
図４に示すように、本実施の形態では、対向電極基板１２の被嵌合突堤部１２Ａの先端面と、光電極基板１１のフランジ部１１Ｅの対向面とを接着剤１９で接着している。このため、接着剤１９は、色素増感型太陽電池ユニット１０内部に封入された電解液１３と直接接触せず、劣化を起こすことが抑制されている。したがって、本実施の形態の色素増感型太陽電池ユニット１０では、光電極基板１１と対向電極基板１２との接合強度が高く、高耐久性を実現している。なお、接着剤１９としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂などを用い、例えばディスペンサーによって塗布を行えばよい。
【００３７】
また、図３（ｂ）に示すように、光電極基板１１の透明電極取り出し部１１Ａでは、対向電極基板１２の被嵌合突堤部１２Ａの先端面が透明電極１４の表面に密着している。また、本実施の形態では、被嵌合突堤部１２Ａの先端面の外側部分と透明電極１４とが接着剤１９で接着されている。このため、対向電極基板１２の被嵌合突堤部１２Ａの先端面が透明電極１４の表面に密着する領域においても、接着剤１９と電解液１３とが直接接触することを防止でき、接合の耐久性を向上することができる。
【００３８】
さらに、対向電極基板１２における被嵌合突堤部１２Ａが形成されていない角部Ｃと、光電極基板１１の切り欠き部１１Ｂが形成されている部分の周縁に沿って形成された嵌合突堤部１１Ｃとの接合は、嵌合突堤部１１Ｃの先端面が対向電極膜１６の表面に密接し、この嵌合突堤部１１Ｃの先端面の外側部分と対向電極１６とが接着剤で接着されている（図示省略する）。
【００３９】
そして、光電極基板１１に突設されたスペーサ部１１Ｄは、図３（ｂ）及び図４に示すように、対向電極基板１２側の対向電極膜１６に当接して、光電極基板１１と対向電極基板１２とを所定間隔に保持している。
【００４０】
また、光電極基板１１と対向電極基板１２とを接合した構造に電解液１３を封入するには、対向電極基板１２に形成した電解液注入孔１７から電解液１３を注入しつつ排気孔１８から排気を行えばよい。また、電解液１３の封入が完了した後は、図５に示すように、電解液注入孔１７と排気孔１８とを閉塞部材２０で閉じ、閉塞部材２０の上端部を接着剤２１で封止している。
【００４１】
上述した本実施の形態では、光電極基板１１と対向電極基板１２との嵌合部分において、固着手段として接着剤１９を用いたが、超音波溶着、紫外線硬化性樹脂などの固着技術や材料を用いてもよい。なお、紫外線硬化性樹脂を用いる場合は、半導体膜１５に吸着させた色素に損傷を与えないため、紫外線硬化性樹脂のみに光が照射されるようにマスキングすることが好ましい。
【００４２】
《第１の実施の形態における作用及び効果》
以下、上述した第１の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット１０の作用及び効果について説明する。
【００４３】
本実施の形態では、光電極基板１１と対向電極基板１２とが、嵌合突堤部１１Ｃと被嵌合突堤部１２Ａとで嵌合させることにより、物理的に密に接合している。これら光電極基板１１と対向電極基板１２とは、成型金型を用いて寸法精度良く樹脂成形されているため、嵌合突堤部１１Ｃと被嵌合突堤部１２Ａとの接合界面は密着している。この接合界面のうち、電解液１３に直接接触しにくい領域を接着剤１９で接着することにより、すなわち、電解液１３から離れた領域を接着剤１９で接着することにより、接着剤１９は電解液１３による劣化作用を受けにくくなっている。したがって、光電極基板１１と対向電極基板１２との接合強度が高くなり、接着剤１９の電解液１３による劣化を抑制して、耐久性の高い色素増感型太陽電池ユニット１０とすることができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、光電極基板１１と対向電極基板１２とが、嵌合突堤部１１Ｃと被嵌合突堤部１２Ａとを嵌合させることにより接合するため、嵌合により両基板同士の位置決めが行えるため、組立効率を向上することができる。
【００４５】
さらに、本実施の形態では、光電極基板１１にスペーサ部１１Ｄが一体的に形成されているため、従来のように球状のスペーサを散布する必要がない。このスペーサ部１１Ｄは、成型金型で位置精度及び寸法精度よく形成されているため、光電極基板１１と対向電極基板１２との間隔を適切な寸法に保持している。このため、半導体膜１５と対向電極１６とこれらの間に介在される電解液１３とでなる電池構造を最適な状態に維持することができる。
【００４６】
このような構成の色素増感型太陽電池ユニット１０では、光電極基板１１に外側から太陽光の入射があると、半導体膜１５に吸着、坦持されている増感色素が励起され、電子的な基底状態から励起状態へと遷移する。励起された増感色素の電子は、半導体膜１５を構成するＴｉＯ２の伝導帯へ注入され、外部回路を通り対向電極膜１６へ移動する。対向電極膜１６へ移動した電子は、電解液１３中のイオンによって運ばれて増感色素に戻る。このよう作用を繰り返して電気エネルギーが取り出される。なお、本実施の形態においては、外部回路の説明を省略する。
【００４７】
《色素増感型太陽電池ユニットの使用方法》
上述した色素増感型太陽電池ユニット１０を用いて、光照射がある場所で太陽光発電を行うことができる。具体的には、図６に示すように、色素増感型太陽電池ユニット１０同士を一方の色素増感型太陽電池ユニット１０の透明電極取り出し部１１Ａを、他方の隣接する色素増感型太陽電池ユニット１０の光電極基板１１の切り欠き部１１Ｂに配置して、透明電極取り出し部１１Ａで露呈する透明電極１４と、対向電極基板１２の角部Ｃで露呈する対向電極１６とを重ね合わせて電気的に直列に接続して、又は直列に接続したユニット列を並列に接続して、所望の電圧値範囲の電気エネルギーを得ることができる。このような電気エネルギーは、蓄電池などで蓄えて用いることができる。
【００４８】
［第１の実施の形態に係る第１変形例］
図７は、第１の実施の第１変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット１０Ａを示している。なお、この第１変形例の説明において、上述した第１の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット１０と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４９】
この色素増感型太陽電池ユニット１０Ａでは、光電極基板１１と対向電極基板１２の周縁部の構造が上記第１の実施の形態の色素増感型太陽電池ユニット１０の構造とわずかに異なる。この第１変形例における他の構成は、上述した第１の実施の形態と同様である。
【００５０】
第１変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット１０Ａでは、光電極基板１１のフランジ部１１Ｅを、第１の実施の形態の光電極基板１１のフランジ部１１Ｅよりもわずに長くなるように外側へ向けて延長している。また、対向電極基板１２においても、周縁部１２Ｂを延長して光電極基板１１と同程度の大きさとしている。このため、図７に示すように、光電極基板１１と対向電極基板１２とを接合させた状態では、色素増感型太陽電池ユニット１０Ａの周側部に、フランジ部１１Ｅと被嵌合突堤部１２Ａと周縁部１２Ｂで形成される凹部２３が形成されている。この第１変形例では、この凹部２３に、例えば、接着剤やシール材などを充填、付設することにより、接合強度をさらに向上させることができる。したがって、色素増感型太陽電池ユニット１０Ａの耐久性も向上することができる。
【００５１】
［第１の実施の形態に係る第２変形例］
図８は、第１の実施の形態の第２変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット１０Ｂを示す要部断面図である。この第２変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット１０Ｂは、上述した第１の実施の形態における色素増感型太陽電池ユニット１０に対して嵌合突堤部１１Ｃと被嵌合突堤部１２Ａとの構造が異なる。また、第２変形例では、上述した第１変形例と同様に、対向電極基板１２の周縁部１２Ｂが外側へ向けてフランジ部１１Ｅと同程度に延長されている。第２変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット１０Ｂの他の構成は、上述した第１の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット１０と同様である。
【００５２】
具体的には、図８に示すように、色素増感型太陽電池ユニット１０Ｂでは、光電極基板１１の嵌合突堤部１１Ｃの先端面に、この嵌合突堤部１１Ｃの高さと同程度の深さの凹溝１１Ｆが、嵌合突堤部１１Ｃの延在方向（光電極基板１１の周縁に追従する方向）に沿って形成されている。
【００５３】
また、対向電極基板１２の被嵌合突堤部１２Ａは、上記凹溝１１Ｆに密に嵌合している。このような嵌合構造としたことにより、嵌合突堤部１１Ｃと被嵌突堤合部１２Ａとの接合界面は大きくなり、これら接合面が電解液１３の染みだしを防止する作用が大きくなる。
【００５４】
また、第２変形例においては、色素増感型太陽電池ユニット１０Ｂの周側面に、電極基板１１のフランジ部１１Ｅと、対向電極基板１２の周縁部１２Ｂと、嵌合突堤部１１Ｃとで凹部２３が形成されている。この第２変形例においても、凹部２３に、例えば、接着剤やシール材などを充填、付設することにより、接合強度をさらに向上させることができ、色素増感型太陽電池ユニット１０Ｂの耐久性を向上することができる。
【００５５】
なお、この第２変形例においては、例えば、接着剤を用いずに被嵌合突堤部１２Ａの先端面と光電極基板１１との接合面を超音波溶着しても勿論よい。
【００５６】
［第１の実施の形態に係る第３変形例］
図９は、第１の実施の形態の第３変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット１０Ｃを示す要部断面図である。この第３変形例は、上述した第１の実施の形態における色素増感型太陽電池ユニット１０に対して嵌合突堤部１１Ｃと被嵌合突堤部１２Ａとの構造が異なる。また、この第３変形例では、上述した第１変形例と同様に、対向電極基板１２の周縁部１２Ｂが外側へ向けてフランジ部１１Ｅと同程度に延長されている。この第３変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット１０Ｃの他の構成は、上述した第１の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット１０と同様である。
【００５７】
具体的には、図９に示すように、この色素増感型太陽電池ユニット１０Ｃでは、光電極基板１１の嵌合突堤部１１Ｃの先端面に、深さ方向に向けて２段階で幅が漸次狭く設定された２段階の第１凹部１１Ｇ、第２凹部１１Ｈが形成されている。このような２段階構造の嵌合突堤部１１Ｃに対して、対向電極基板１２側に形成された被嵌合突堤部１２Ａは、第１凹部１１Ｇの深さと同じ高さ寸法の第１凸部１２Ｃと、この第１凸部１２Ｃの中央に突設された第２凸部１２Ｄとで形成されている。なお、第１凸部１２Ｃの幅は、第１凹部１１Ｇの幅よりも狭く、第２凸部１２Ｄの幅は第２凹部１１Ｈの幅よりも狭く設定されている。このため、嵌合突堤部１１Ｃと被嵌合突堤部１２Ａとを嵌合させた状態では、図９に示すように、嵌合突堤部１１Ｃの先端面が対向電極基板１２の基板面に当接し、第１凸部１２Ｃの先端面が第１凹部１１Ｇの底面に当接し、さらに、第２凸部１２Ｄの先端面が第２凹部１１Ｈの底面に当接している。
【００５８】
このような嵌合構造としたことにより、嵌合突堤部１１Ｃと被嵌合突堤部１２Ａとの接合界面は上下方向（基板厚み方向）で重なる接合面で密着性が高く、横方向（基板の内外方向）で第１凸部１２Ｃの側面と第１凹部１１Ｇの内壁面との間、及び第２凸部１２Ｄの側面と第２凹部１１Ｈの内壁面との間で空隙ができるようになっている。
【００５９】
このように上下方向から接合した接合面では、密着性が高く、電解液１３の染みだしを防止する作用がある。また、被嵌合突堤部１２Ａと嵌合突堤部１１Ｃとの接合部分に形成された空隙は、接着剤を収容する空間とすることができる。この空隙に接着剤を封止すれば、電解液１３による接着剤の劣化が抑制でき、しかも接着剤の封止量を増やせるため、接合強度を高めることも可能となる。さらに、このように嵌合突堤部１１Ｃと被嵌合突堤部１２Ａとの接合部分に形成される空隙は、必要以上に塗布された接着剤の収容空間としても用いることができる。
【００６０】
また、第３変形例においては、色素増感型太陽電池ユニット１０Ｃの周側面に、電極基板１１のフランジ部１１Ｅと、対向電極基板１２の周縁部１２Ｂと、嵌合突堤部１１Ｃとで凹部２３が形成されている。この第３変形例においても、凹部２３に、例えば、接着剤やシール材などを充填、付設することにより、接合強度をさらに向上させることができ、色素増感型太陽電池ユニット１０Ａの耐久性を向上することができる。
【００６１】
なお、この第３変形例においては、接着剤を用いずに、被嵌合突堤部１２Ａの第１凸部１２Ｃと第２凸部１２Ｄの先端面と、嵌合突堤部１１Ｃの第１凹部１１Ｇ、第２凹部１１Ｉの底面との接合面を超音波溶着しても勿論よい。
【００６２】
［第１の実施の形態に係る第４変形例］
図１０は、第１の実施の形態の第４変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット１０Ｄを示す要部断面図である。この色素増感型太陽電池ユニット１０Ｄは、上述した第１の実施の形態における色素増感型太陽電池ユニット１０に対して嵌合突堤部１１Ｃと被嵌合突堤部１２Ａとの構造が異なる。この第４変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット１０Ｄの他の構成は、上述した第１の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット１０と同様であるため、説明を省略する。
【００６３】
具体的には、図１０に示すように、色素増感型太陽電池ユニット１０Ｄでは、光電極基板１１の嵌合突堤部１１Ｃの先端面に、深さ方向に向けて溝幅の狭い第１溝部１１Ｉと溝幅の広い第２溝部１１Ｊとで１つの溝が形成されている。これに対して、対向電極基板１２の被嵌合突堤部１２Ａは、先端部が、嵌合突堤部１１Ｃの第２溝部１１Ｊが形成する空間の幅、高さと同一の膨大部１２Ｅであり、この膨大部１２Ｅの基部に、第１溝部１１Ｉに収容される幅の狭い幅狭部１２Ｆが形成されてなる。
【００６４】
このような嵌合構造としたことにより、膨大部１２Ｅの表面と第２溝部１１Ｊとが接合することにより、接合界面の面積を大きくすることができる。このため、嵌合突堤部１１Ｃと被嵌合突堤部１２Ａとの全体の接合界面は大きくなり、接着剤で接合した接合面まで電解液１３が染み込むことを防止する作用が大きくなる。
【００６５】
また、第４変形例においては、色素増感型太陽電池ユニット１０Ｂの周側面に、電極基板１１のフランジ部１１Ｅと、対向電極基板１２の周縁部１２Ｂと、嵌合突堤部１１Ｃとで凹部２３が形成されている。この第４変形例においても、凹部２３に、例えば、接着剤やシール材などを充填、付設することにより、接合強度をさらに向上させることができ、色素増感型太陽電池ユニット１０Ａの耐久性を向上することができる。
【００６６】
なお、第４変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット１０Ｄの組立工程において、光電極基板１１と対向電極基板１２とを接合させるには、嵌合突堤部１１Ｃと被嵌合突堤部１２Ａとを重ねて押圧すれば嵌合させることが可能である。このように嵌合される方法は、光電極基板１１と対向電極基板１２とが樹脂で形成されることにより、膨大部１２Ｅが第１溝部１１Ｉを押し広げることが可能となり、嵌合が終了した際には、樹脂の形状復元性により、嵌合突堤部１１Ｃと被嵌合突堤部１２Ａとの界面密着性を高めることができる。
【００６７】
また、この第４変形例においては、固着手段として接着剤を用いずに、被嵌合部１２の表面と嵌合部１１Ｃの内壁面との接合面を超音波溶着にて固着する構成としても勿論よい。
【００６８】
［第１の実施の形態に係る第５変形例］
図１１は、第１の実施の形態の第５変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット１０Ｅを示す要部断面図である。この第５変形例は、上述した第１の実施の形態における色素増感型太陽電池ユニット１０に対して嵌合構造が異なる。第５変形例における他の構成は、上述した第１の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット１０と同様であるため、説明を省略する。
【００６９】
この第５変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット１０Ｅにおいては、光電極基板１１に、嵌合部としての３本の突堤部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃとが、所定間隔を隔てて、光電極基板１１の周縁に沿って突設されている。これら３本の突堤部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ同士の間には、光電極基板１１面までの長さより深い２本の凹溝２４Ｄ、２４Ｅが形成されている。
【００７０】
一方、対向電極基板１２には、被嵌合部として、対向電極基板１２の周縁に
沿って、２本の突堤部２５Ａ、２５Ｂが突設され、これら突堤部２５Ａ、２５Ｂの間と両側とに３本の凹溝２５Ｃ、２５Ｄ、２５Ｅが形成されている。なお、これら突堤部２５Ａ、２５Ｂのうち、基板外側に位置する突堤部２５Ａは、高さ寸法が短く設定されている。
【００７１】
そして、光電極基板１１側の３本の突堤部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃが、対向電極基板１２側の３本の凹溝２５Ｄ、２５Ｃ、２５Ｅに嵌合している。また、対向電極基板１２側の２本の突堤部２５Ａ、２５Ｂは、光電極基板１１側に形成された２本の凹溝２４Ｄ、２４Ｅに嵌合されている。なお、上述したように外側方向に位置する突堤部２５Ａは、高さ寸法が短く設定されているため、凹溝２４Ｄに嵌合した状態で、図１１に示すように、内奥部に空隙２６が生じている。この空隙２６は、図示しない接着剤が充填されている。
【００７２】
［第１の実施の形態に係る第６変形例］
図１２は、第１の実施の形態の第６変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット１０Ｆを示す要部断面図である。この色素増感型太陽電池ユニット１０Ｆは、透明電極取り出し部１１Ａの基部にも突堤状の嵌合突堤部１１Ｃを形成したものであり、透明電極１４は、この嵌合突堤部１１Ｃの表面に沿って形成されて透明電極取り出し部１１Ａの表面に延在されている。
【００７３】
この第６変形例においては、光電極基板１１と対向電極基板１２とを組み付けた状態で、図１２に示すように、対向電極基板１２側の被嵌合突堤部１２Ａの内側面が、嵌合突堤部１１Ｃの外側面に沿って形成された透明電極１４の表面に接合し、透明電極取り出し部１１Ａにおいても、被嵌合突堤部１２Ａが広い面積で接合できるようになっている。このため、図１２に示すように、被嵌合突堤部１２Ａの先端部と透明電極１４とを接着剤１９で接着しても、接着剤１９に電解液１３が接触しにくくなっている。したがって、この第６変形例においては、接着剤９の電解液１３による劣化作用を更に受けにくくすることができる。
【００７４】
なお、この第６変形例に係る色素増感型太陽電池ユニット１０Ｆにおける他の構成は、上述した第１の実施の形態における色素増感型太陽電池ユニット１０の構成と同様である。
【００７５】
［第１の実施の形態に係る第７変形例］
図１３は、第１の実施の形態における色素増感型太陽電池ユニット１０の第７変形例を示す要部断面図である。この第７変形例は、図６に示した閉塞部材２０に代えて、図１３に示すような構造の閉塞部材２７を用いた例である。この閉塞部材２７は、電解液注入孔１７Ｂや排気孔１８の孔に挿入される栓部２７Ａと、この栓部２７Ａが中央に突設される円板状の接着部２７Ｂと、この接着部２７Ｂに栓部２７Ａを取り囲むように形成された突条部２７Ｃとが、樹脂材料等で一体に成形されてなる。対向電極基板１２の表面には、突条部２７Ｃが嵌合する溝が電解液注入孔１７Ｂや排気孔１８のそれぞれの周囲に形成されている。このように対向電極基板１２の表面との接触面積の大きい閉塞部材２７を用いて電解液１３を封止したことにより、色素増感型太陽電池ユニットの電解液洩れ防止効果を高めることができる。
【００７６】
［第２の実施の形態］
図１４は、本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第２の実施の形態を示す断面図である。本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット３０は、光電極基板３１と、対向電極基板３２とが対向するように配置され、これら基板間に電解質である電解液３３が封止されて大略構成されている。特に、本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット３０は、対向電極基板３２側にスペーサ部３２Ｂを突設したことを特徴としている。
【００７７】
〈光電極基板〉
光電極基板３１は、光透過性の高い樹脂材料で矩形状に形成されている。光電極基板３１には、図示しない透明電極取り出し部が形成された部分を除く領域の周縁に沿って、２本の互いに平行をなす嵌合突堤部３１Ａ、３１Ｂが基板面（対向電極基板３２と対向する面）に直角をなすように突設されている。これら嵌合突堤部３１Ａ、３１Ｂの間は、凹部３１Ｃとなっている。このような構造の光電極基板３１は、成形金型を用いて樹脂成形されている。
【００７８】
また、光電極基板３１における対向電極基板３２と対向する基板面には、略全域に透明電極膜３４が形成されている。そして、この透明電極膜３４の上には、多孔性の半導体膜３５が積層されている。この半導体膜３５には、増感色素が吸着させている。
【００７９】
〈対向電極基板〉
対向電極基板３２は、上述した光電極基板３１と同じ樹脂もしくは同系統の樹脂でなり、成形金型を用いて樹脂成形されてなる。なお、対向電極基板３２は、光透過性は高くなくてもよい。この対向電極基板３２の形状は、光電極基板３１とほぼ同じ大きさの矩形形状である。
【００８０】
この対向電極基板３２には、周縁に沿って、対向する光電極基板３１側へ向けて突出する被嵌合突堤部３２Ａが形成されている。この被嵌合突堤部３２Ａは、光電極基板３１と対向電極基板３２とを組み付けたときに、光電極基板３１の凹部３１Ｃに密に嵌合するような形状、寸法に設定されている。そして、本実施の形態では、光電極基板３１の外側に位置する嵌合突堤部３１Ａにおける先端面、及び凹部３１Ｃの内側壁と対向電極基板３２の被嵌合突堤部３２Ａとの接触面に接着剤３７が介在されて固着されている。
【００８１】
なお、接着剤３７としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂などを用いることができる。また、接着剤３７の塗布方法としては、例えばディスペンサーを用いたスクリーン印刷を利用したりすることによって塗布を行えばよい。
【００８２】
また、対向電極基板３２における光電極基板３１と対向する面には、複数のスペーサ部３２Ｂが均等な間隔の配列をなすように突設されている。このスペーサ部３２Ｂの長さは、光電極基板３１と対向電極基板３２とを対向配置させたときに、半導体膜３５と後述する対向電極３６との間隔が適切な寸法となるように設定されている。
【００８３】
そして、対向電極基板３２の対向内側面には、例えば白金等の金属をコーティングしてなる対向電極３６が形成されている。なお、対向電極３６は、スペーサ部３２Ｂが突設された領域を除いて形成されている。
【００８４】
また、本実施の形態では、光電極基板３１と対向電極基板３２との嵌合部分において、固着手段として接着剤３７を用いたが、超音波溶着、紫外線硬化性樹脂などの固着技術や材料を用いてもよい。なお、紫外線硬化性樹脂を用いる場合は、半導体膜３５に吸着させた色素に損傷を与えないため、紫外線硬化性樹脂のみに光が照射されるようにマスキングすることが好ましい。
【００８５】
なお、本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット３０の他の構成は、上述の第１の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット１０の構成とほぼ同様であり、図示しないが、透明電極取り出し部や、電解液封入孔、排気孔などが形成されている。
【００８６】
《第２の実施の形態における作用及び効果》
上記した接合構造においては、接着剤３７が、色素増感型太陽電池ユニット３０の内部に封入された電解質３３と直接接触せず、劣化を起こすことが抑制されている。したがって、本実施の形態の色素増感型太陽電池ユニット３０では、光電極基板３１と対向電極基板３２との接合強度が高く高耐久性を実現している。
【００８７】
また、本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加えて、対向電極基板３２側にスペーサ部３２Ｂが形成されているため、対向電極基板３２の製造が容易になる。換言すれば、スペーサ部３２Ｂが突設された複雑な構造を有する基板面側に対する成膜工程が、対向電極膜３６の成膜の１工程だけであるため、スペーサ部３２上に付着した膜を取り除く工程が１回でよく、対向電極基板３２側の製造工程が容易となる。
【００８８】
さらに、本実施の形態では、光電変換機能を持つ半導体膜３５が形成された光電極基板３１側にスペーサ部３２Ｂを形成しないため、半導体膜３５の１ユニット当たり敷設面積を大きくできるという利点がある。
【００８９】
［第３の実施の形態］
図１５及び図１６は、本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第３の実施の形態を示している。なお、本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットは、光電極基板が光透過性を有すると共に、入射光を半導体電極へ向けて集光させる機能を備えたものであり、光電変換効率を向上する構造に関する。
【００９０】
本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット４０は、光電極基板４１と、対向電極基板４２とが対向するように配置され、これら基板間に電解質である電解液４３が封止されて大略構成されている。
【００９１】
〈光電極基板〉
光電極基板４１自体は、光透過性の高い樹脂材料で形成されている。この光電極基板４１は、平面形状が略矩状に形成されている。また、光電極基板４１には、周縁に沿って、嵌合部としての、２本の嵌合突堤部４１Ａ、４１Ｂが基板面（対向電極基板４２と対向する面）に直角をなすように同じ高さ寸法になるように突設されている。これら嵌合突堤部４１Ａ、４１Ｂの間には、凹部４１Ｃが形成されている。
【００９２】
また、光電極基板４１における対向電極基板４２と対向する基板面には、略全域に透明電極膜４４が形成されている。そして、この透明電極膜４４の上には、多孔性の半導体膜４５が積層されている。この半導体膜４５には、増感色素を吸着させている。
【００９３】
さらに、光電極基板４１における、対向電極基板４２と対向する面と反対側の面（外側面）には、所定の箇所に、入射光の光路変更を行う構造が形成されている。具体的には、図１５に示すように、光電極基板４１における突堤部４１Ａ、４１Ｂが形成された周縁部の外側面に集光部（光路変更手段）としてのアール面４８を形成している。図１５に示すような入射光は、このアール面４８で内側へ屈折するため、突堤部４１Ａ、４１Ｂの方向へは行かずに半導体膜４５に向けて入射するようになっている。また、光電極基板４１における、対向電極基板４２の後述するスペーサ部４２Ｂが当接する部分の外表面には、図１５及び図１６に示すように、入射光がスペーサ部４２Ｂへ直進することを防止する、他の集光部（光路変更手段）としてのアール面４９Ａを備えた、すり鉢状の光屈折凹部４９が、スペーサ部４２Ｂに対応する箇所ごとに形成されている。
【００９４】
〈対向電極基板〉
対向電極基板４２は、上述した光電極基板４１と同じ樹脂もしくは同系統の樹脂でなり、成形金型を用いて樹脂成形されてなる。なお、対向電極基板４２は、光透過性はなくてもよい。この対向電極基板４２の形状は、光電極基板４１とほぼ同じ大きさの平面矩形形状である。
【００９５】
この対向電極基板４２には、周縁に沿って、対向する光電極基板４１側へ向けて突出する被嵌合突堤部４２Ａが形成されている。この被嵌合突堤部４２Ａは、光電極基板４１と対向電極基板４２とを組み付けたときに、光電極基板４１の凹部４１Ｃに密に嵌合するような形状、寸法に設定されている。そして、光電極基板４１の外側に位置する嵌合突堤部４１Ａにおける先端面、及び凹部４１Ｃの内側壁と、対向電極基板４２の被嵌合突堤部４２Ａとの接触面は、接着剤４７で固着されている。なお、接着剤４７としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂などを用いることができる。また、塗布方法としては、例えばディスペンサーによって塗布を行えばよい。
【００９６】
なお、上述した本実施の形態では、光電極基板４１と対向電極基板４２との嵌合部分において、固着手段として接着剤４７を用いたが、超音波溶着、紫外線硬化性樹脂などの固着技術や材料を用いてもよい。
【００９７】
また、対向電極基板４２における光電極基板４１と対向する面には、複数のスペーサ部４２Ｂが均等な間隔の配列をなすように突設されている。このスペーサ部４２Ｂの長さは、光電極基板４１と対向電極基板４２とを対向配置させたときに、半導体膜４５と後述する対向電極４６との間隔が適切な寸法となるように設定されている。
【００９８】
そして、対向電極基板４２の対向内側面（光電極基板４１と対向する面）には、例えば白金等の触媒をコーティングしてなる対向電極４６が形成されている。なお、対向電極４６は、スペーサ部４２Ｂが突設された領域を除いて形成されている。
【００９９】
なお、この色素増感型太陽電池ユニット４０の他の構成は、上述の第１の実施の形態の構成とほぼ同様であり、図示しないが、透明電極取り出し部や、電解液封入孔、排気孔などが形成されている。
【０１００】
《第３の実施の形態における作用及び効果》
本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット４０においては、光電極基板４１における光が入射する基板面にアール面４８、及びアール面４９Ａを備えた光屈折凹部４９を形成したことにより、色素増感型太陽電池ユニット４０における嵌合部分やスペーサ部４２Ｂへの無駄な入射光を、光電変換を行う半導体膜４５へ光路変更させて、光エネルギーの利用効率を高めることができる。特に、本実施の形態では、光電極基板４２が透明な樹脂で形成されているため、集光部としてのアール面４８、光屈折凹部４９を成型金型で簡単に形成できるという利点がある。
【０１０１】
また、本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット４０では、接着剤４７が、色素増感型太陽電池ユニット３０の内部に封入された電解質４３と直接接触しないため、劣化を起こすことが抑制されている。したがって、本実施の形態の色素増感型太陽電池ユニット４０では、光電極基板４１と対向電極基板４２との接合強度が高く高耐久性を実現している。
【０１０２】
さらに、本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加えて、対向電極基板３２側にスペーサ部３２Ｂが形成されているため、対向電極基板３２の製造が容易になる。換言すれば、スペーサ部３２Ｂが突設された複雑な構造を有する基板面側に対する成膜工程が、対向電極３６の成膜の１工程だけであるため、対向電極基板３２の製造が容易となる。
【０１０３】
［第３の実施の形態の変形例］
図１７は、第３の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット４０の変形例を示す要部断面図である。
【０１０４】
図１７に示す変形例は、図１５及び図１６に示したすり鉢状の光屈折凹部４９を形成するアール面４９Ａに代えて直線的な傾斜面４９Ｂとしたものである。このような傾斜面４９Ｂで形成された光屈折凹部４９も上記第３の実施の形態と同様の作用及び効果を奏することができる。
【０１０５】
［第４の実施の形態］
図１８及び図１９は、本発明に係る色素増感型太陽電池ユニット５０の第４の実施の形態を示している。なお、図１８は、色素増感型太陽電池ユニット５０の分解斜視図、図１９は色素増感型太陽電池ユニット５０の断面図である。本実施の形態は、色素増感型太陽電池ユニット５０内に複数の電池構造を備えたものである。
【０１０６】
《色素増感型太陽電池ユニットの概略構成》
図１８及び図１９に示すように、色素増感型太陽電池ユニット５０は、光電極基板５１と、対向電極基板５２と、これら基板間に封止される電解質５３とから大略構成されている。
【０１０７】
〈光電極基板〉
光電極基板５１は、光透過性の高い樹脂材料で平面矩形状に形成されている。この光電極基板５１の周縁部には、周縁に沿って嵌合部としての嵌合突堤部５１Ａが形成されている。また、この嵌合突堤部５１Ａに取り囲まれる領域には、幅方向Ｗに亘って、短冊形状の、透明電極膜５４と半導体膜５５とが積層されている。この透明電極膜５４と半導体膜５５との積層体は、図１８及び図１９に示すように、長さ方向Ｌに沿って所定間隔を隔て、複数列（図１８及び図１９では５列）が互いに分離されて配置されている
また、透明電極膜５４と半導体膜５５との積層体のうち、長さ方向Ｌの一方の端に位置する積層体の透明電極膜５４は、光電極基板５１の外側へ導出されている（図示省略する。）。
【０１０８】
そして、光電極基板５１における、嵌合突堤部５１Ａの外側は、所定幅のフランジ部５１Ｂが形成されている。このような構造の光電極基板５１は、成形金型を用いて樹脂成形されている。
【０１０９】
〈対向電極基板〉
対向電極基板５２は、上述した光電極基板５１と同じ樹脂もしくは同系統の樹脂でなり、同じく成形金型を用いて樹脂成型されてなる。なお、対向電極基板１２は、光透過性はなくてもよい。この対向電極基板１２の形状は、図１８に示すように、光電極基板５１とほぼ同様の形状、大きさである。
【０１１０】
この対向電極基板５２の周縁には、対向する光電極基板５１側へ向けて被嵌合部としての被嵌合突堤部５２Ａが形成されている。この被嵌合突堤部５２Ａは、光電極基板５１と対向電極基板５２とを組み付けたときに、光電極基板５１の嵌合突堤部５１Ａが内側に密に嵌合するような寸法に設定されている。対向電極基板５２の被嵌合突堤部５２Ａの高さ寸法は、上記光電極基板５１の嵌合突堤部５１Ａの高さ寸法とほぼ同一である。
【０１１１】
また、対向電極基板５２における被嵌合突堤部５２Ａで取り囲まれた領域には、図１９に示すように、幅方向に沿ってリブ状に形成された複数本（本実施の形態では４本）のスペーサ部５２Ｂが突設されている。このスペーサ部５２Ｂのピッチは、光電極基板５１に形成された、透明電極膜５４と半導体膜５５とでなる積層体のピッチと同一である。このスペーサ部５２Ｂは、図１８及び図１９に示すように、光電極基板５１に形成された複数の上記積層体のうち、長さ方向Ｌの一方の端に位置するものを除いて、それぞれの積層体の半導体膜５５の上面における長さ方向Ｌの一方の端縁側に対向するように配置、突設されている。
【０１１２】
さらに、それぞれのスペーサ部５２Ｂの表面及びスペーサ部５２Ｂにおける長さ方向Ｌの一方側に隣接する積層体に対向する領域に亘って、例えば白金等の触媒をコーティングしてなる対向電極５６が形成されている。また、対向電極基板５２の長さ方向Ｌの他方の端に位置するスペーサ部５２Ｂの他方側には、光電極基板５１における長さ方向Ｌの他方の端に位置する積層体に対向する対向電極５６Ａが形成されている。
【０１１３】
〈色素増感型太陽電池ユニットの封止構造〉
上述した光電極基板５１と対向電極基板５２とを接合させると、図１９に示すような構造となる。すなわち、対向電極基板５２の被嵌合突堤部５２Ａの内側に、光電極基板５１の嵌合突堤部５１Ａが密に嵌合している。本実施の形態では、嵌合突堤部５１Ａと被嵌合突堤部５２Ａの高さ寸法を同じに設定しているため、図１９に示すように、嵌合突堤部５１Ａの先端面が、対向電極基板５２の内側面（光電極基板５１に対向する面）に密着するように当接し、また、対向電極基板５２の被嵌合突堤部５２Ａの先端面が、光電極基板５１のフランジ部５１Ｂの上面（対向電極基板５２と対向する面）に密着するように当接している。このため、被嵌合突堤部５２Ａと嵌合突堤部５１Ａとが密に嵌合することにより、水密性を保持することができる。図１９に示すように、本実施の形態では、対向電極基板５２の被嵌合突堤部５２Ａの先端面及び基板内側面と、光電極基板５１のフランジ部５１Ｂの上面及び嵌合突堤部５１Ａの外側面と、を接着剤５７で接着している。このため、接着剤５７は、色素増感型太陽電池ユニット５０内部に封入された電解液５３と接触せず、劣化を起こすことが抑制されている。したがって、本実施の形態の色素増感型太陽電池ユニット５０では、光電極基板１１と対向電極基板１２との接合強度が高くなり、高耐久性を実現している。
【０１１４】
そして、対向電極基板５２に突設されたスペーサ部５２Ｂを覆う対向電極５６は、図１９に示すように、光電極基板５１側の積層体上層の半導体膜５５に当接する。このような構造により、光電極基板５１と対向電極基板５２とを所定間隔に保持する。また、スペーサ部５２Ｂで区画される両側には、それぞれ電解液５３を挟んで対向する半導体膜５５と対向電極５６とで構成される電池部５８が設けられている。これらの電池部５８同士は、図１９に示すように、長さ方向Ｌの一方側に位置する電池部５８の対向電極５６が、長さ方向Ｌの他方側に位置する電池部５８の半導体膜５５に接続している。したがって、互いに隣接する電池部５８同士は、電気的に直列に接続されている。このような構造では、長さ方向Ｌの両端部の電池部５８からアノード機能を有する電極と、カソード機能を有する電極とを引き出すことにより、これらの電池部５８で起電された電圧値を加えた電気エネルギーを取り出すことが可能となる。
【０１１５】
なお、本実施の形態では、電解液５３の封止方法について述べないが、上記した第１の実施の形態と同様の手段を用いればよい。
【０１１６】
また、本実施の形態では、光電極基板５１と対向電極基板５２との嵌合部分において、固着手段として接着剤５７を用いたが、超音波溶着、紫外線硬化性樹脂などの固着技術や材料を用いてもよい。
【０１１７】
さらに、本実施の形態においては、上記した第３の実施の形態のように、光電極基板５１に、周縁部やスペーサ部５２Ｂへ向けて入射する光を半導体膜５５へ向けて光路変更する構造を形成しても勿論よい。
【０１１８】
また、本実施の形態においては、電池部５８を直列に接続した構成であるため、半導体膜５５の電気特性によっては、透明電極膜５４を省略することも可能である。
【０１１９】
《第４の実施の形態における作用及び効果》
以下、上述した第４の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット５０の作用及び効果について説明する。
【０１２０】
本実施の形態では、光電極基板５１と対向電極基板５２とが、嵌合突堤部５１Ａと被嵌合突堤部５２Ａとで密に嵌合している。このため、接合界面のうち、電解液５７に直接接触しにくい領域を接着剤で接着することにより、接着剤５７は電解液５３による劣化作用を受けにくくなっている。したがって、光電極基板５１と対向電極基板５２との接合強度が高くなり、耐久性の高い色素増感型太陽電池ユニット５０とすることができる。
【０１２１】
また、本実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニット５０では、複数の電池部５８を直列に接続した構成であるため、１つのユニットで高い電圧の電力を得ることが可能となる。
【０１２２】
［その他の実施の形態］
上記の本発明の第１〜第４の実施の形態の開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態及び運用技術が明らかとなろう。
【０１２３】
例えば、上述した第１〜第４の実施の形態では、光電極基板と対向電極基板を樹脂成形したものを用いたが、ガラス等を用いても本発明を適用することは可能である。
【０１２４】
また、上述した第１〜第４の実施の形態では、光電極基板を透明な材料で形成し、光電極基板側から光を入射させる構成としたが、対向電極膜を透明なものにして、対向電極基板側から光入射を行うようにしてもよい。
【０１２５】
さらに、上述した第１〜第４の実施の形態では、電解質として電解液を用いたが高分子型電解質を適用することも可能である。
【０１２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、接合部分の耐久性が高い色素増感型太陽電池ユニットとその封止構造を実現することができる。
【０１２７】
また、本発明によれば、色素増感型太陽電池ユニットび基板間のギャップの均一性を向上することができる。
【０１２８】
さらに、本発明によれば、基板に集光機能を持たせたことにより、発電効率の高い色素増感型太陽電池ユニットを実現することができる。
【０１２９】
また、本発明によれば、基板同士の接合の際に位置決めが容易で、しかも低コストな色素増感型太陽電池用基板を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第１の実施の形態を示す分解斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの斜視図である。
【図３】（ａ）は図２のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの要部断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの封止部の要部断面図である。
【図６】第１の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットを配列させて接続した使用例を示す平面図である。
【図７】第１の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第１変形例を示す要部断面図である。
【図８】第１の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第２変形例を示す要部断面図である。
【図９】第１の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第３変形例を示す要部断面図である。
【図１０】第１の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第４変形例を示す要部断面図である。
【図１１】第１の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第５変形例を示す要部断面図である。
【図１２】第１の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第６変形例を示す要部断面図である。
【図１３】第１の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの第７変形例を示す要部断面図である。
【図１４】本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第２の実施の形態を示す要部断面図である。
【図１５】本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第３の実施の形態を示す要部断面図である。
【図１６】第３の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの要部断面図である。
【図１７】第３の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの変形例を示す要部断面図である。
【図１８】本発明に係る色素増感型太陽電池ユニットの第４の実施の形態を示す分解斜視図である。
【図１９】第４の実施の形態に係る色素増感型太陽電池ユニットの断面図である。
【図２０】従来の色素増感型太陽電池ユニットを示す断面図である。
【図２１】従来の他の色素増感型太陽電池ユニットを示す断面図である。
【符号の説明】
１０、３０、４０、５０……色素増感型太陽電池ユニット、１１、３１、４１、５１……光電極基板、１１Ｃ、３１Ａ、３１Ｂ、４１Ａ、４１Ｂ，５１Ａ……嵌合用突堤部（嵌合部）、１１Ｄ、３２Ｂ、４２Ｂ、５２Ｂ……スペーサ部、１２、３２、４２、５２……対向電極基板、１２Ａ、３２Ａ、４２Ａ、５２Ａ……被嵌合突堤部（被嵌合部）、１３、３３、４３、５３……電解液（電解質）、１４、３４、４４、５４……透明電極膜、１５、３５、４５、５５……半導体膜、１６、３６、４６、５６……対向電極膜、１７……電解液注入孔、１８……排気孔、１９、３７、４７、５７……接着剤  ４８、４９Ａ……アール面（集光部）
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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