(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極と、色素を担持した半導体層と、第１の電解質と、対向電極とから構成される複数の光電変換素子が同一基板上に形成され、前記複数の光電変換素子は、隣接する光電変換素子間を離隔するために、２つの封止材でそれぞれの隣接する光電変換素子の間で空間を保持して封止されており、前記２つの封止材の間に形成された前記空間内において、透明電極および隣接する光電変換素子の対向電極に酸化還元電極を設けられ、前記酸化還元電極は、互いに接触することなく、且つ対向して存在する対向電極または透明電極と接触しないように配置され、さらに第２の電解質層を設けることにより、前記複数の光電変換素子が互いに電気的に接続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】
前記透明電極に設けられた酸化還元電極と、前記対向電極に設けられた酸化還元電極の少なくとも一方が、炭素または金属からな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】
前記酸化還元電極は多孔質であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項４】
前記酸化還元電極は、Ｃ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｓｎ及びこれら２種以上の化合物からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項５】
前記酸化還元電極に酸化還元触媒が担持されたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の色素増感型太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感型の光電変換素子を複数接続した色素増感型の太陽電池、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明電極と対向電極との間に色素を担持した半導体層と電解質を設け周囲を樹脂等の封止材料で封止した光電変換素子が色素増感型の光電変換素子として知られている。このような光電変換素子では、透明電極と対向電極とに電流取出部が設けられ、複数の光電変換素子を接続する場合には、各光電変換素子に設けられた電流取出部間を金属材料でつなぎ接続している。
【０００３】
このような色素増感型の光電変換素子の製造方法として、以下の方法が提案されている。
透明基板上に透明導電層を形成し（透明電極）、その上に色素を担持した半導体層をそれぞれ分離して複数設け、各半導体層の周囲を封止材料（側壁）で囲み、その上に表面に対向電極が形成された基板を設置する。そして前記透明電極、前記対向電極及び前記封止材料で囲まれた前記半導体層が設けられた空間内に電解質を充填することにより、前記透明基板及び前記基板間に複数の光電変換素子を形成する。
【０００４】
次いで、隣接した光電変換素子間に、金属材料を含有する導電ペーストを塗布するとともに焼成して導通用電極を形成する。この結果、前記導通用電極は、隣接する一方の光電変換素子の透明電極側の電流取出部と、他方の光電変換素子の対向電極側の電流取出部とに接触するように形成し、隣接する前記光電変換素子間を電気的に接続する。この方法によれば、各光電変換素子を個別に作成することなく、同一基板上に同時に作製することができる。
【０００５】
このように、従来の色素増感型の太陽電池では、前記導通用電極を互いに隣接して存在する一方の光電変換素子の透明電極側における電流取出部と、他方の光電変換素子の対向電極側における電流取出部の双方に接するようにして形成する必要があった。
【０００６】
しかしながら、従来においては、前記導通用電極をその全体が隣接する双方の光電変換素子における電流取出部に隙間なく接触させることは困難であり、電気的な導通を十分に確保することができないでいた。また、前記導通用電極には高い導電性が求められるため、通常、前記導通用電極は、銀、銅等から形成する。一方、前記導通用電極は、封止材料（側壁）で囲まれた隣接する光電変換素子間の所定の空間内に設置されるが、前記封止材料（側壁）の間から電解質がしみだした場合、前記導通用電極が前記電解質によって侵されるという問題点もあった。
【０００７】
また、前記導通用電極をできるだけ電流取出部に接触させるためには、前記導通用電極の厚みをある程度厚くし、それを挟み込む必要があり、光電変換素子の厚みを薄くすることができないという問題もあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するものであり、複数の色素増感型の光電変換素子間を容易に、信頼性高く電気的に接続できる色素増感型太陽電池の構造および製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく、本発明は、
透明電極と、色素を担持した半導体層と、第１の電解質と、対向電極とから構成される複数の光電変換素子が同一基板上に形成され、前記複数の光電変換素子は、隣接する光電変換素子間を離隔するために、２つの封止材でそれぞれの隣接する光電変換素子の間で空間を保持して封止されており、前記２つの封止材の間に形成された前記空間内において、透明電極および隣接する光電変換素子の対向電極に酸化還元電極を設けられ、前記酸化還元電極は、互いに接触することなく、且つ対向して存在する対向電極または透明電極と接触しないように配置され、さらに第２の電解質層を設けることにより、前記複数の光電変換素子が互いに電気的に接続されていることを特徴とする、色素増感型太陽電池に関する。なお、前記第１の電解質と前記第２の電解質とは同一の電解質から構成することもできるし、異なる電解質から構成することもできる。
【００１１】
本発明によれば、各光電変換素子を構成する複数の半導体層が形成された、透明電極及び対向電極で形成された空間内を電解質で充填することに加えて、各光電変換素子をも所定の電解質で電気的に接続するようにしている。したがって、従来のような導通用電極を別途設ける必要なく、隣接する光電変換素子間を電気的に接続することができる。すなわち、隣接する光電変換素子同士を簡易かつ確実に電気的に接続することができ、目的とする色素増感型太陽電池を構成することができる。
【００１２】
なお、本発明の好ましい態様においては、前記透明電極及び前記対向電極に設けられた前記電流取り出し部の少なくとも一方に、炭素または金属からなる電解質用の酸化還元電極を形成する。これによって、前記電解質の、前記酸化還元電極を介した酸化還元反応が活発となり、隣接する前記光電変換素子同士の電気的接続を促進し、電気的導通をより向上させることができる。
【００１３】
また、前記酸化還元電極を設ける場合、この電極に対して酸化還元触媒を担持させることが好ましい。これによって、前記酸化還元電極における前記電解質の酸化還元反応がより活発となり、隣接する光電変換素子間の電気的接続をより促進し、電気的導通をさらに向上させることができる。さらに、前記酸化還元電極は多孔質であることが好ましい。この場合、前記酸化還元電極の表面積が増大し、前記酸化還元触媒の担持させる量を増大させることができるようになる。したがって、隣接する光電変換素子間の電気的導通をさらに向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、複数の光電変換素子を電解質によって電気的に接続し、従来のような導通用電極を用いていないので、封止材料（側壁）の間からしみだした電解質による前記導通用電極が前記電解質によって侵されるということがない。また、前記導通用電極の、電流取出部への接触のために前記導通用電極の厚みをある程度厚くするということも要求されない。したがって、複数の色素増感型の光電変換素子間を容易に、信頼性高く電気的に接続できるとともに、十分に薄化された色素増感型太陽電池の構造および製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について詳述する。但し、本発明は以下に述べる態様に限定されるものではない。
【００１６】
図１は、本発明の色素増感型太陽電池の一例を示す構成図である。図１に示す色素増感型太陽電池１０は、透明電極基板１１と、この透明電極基板１１と対向するように設けられた対向電極基板１２とを具えている。透明電極基板１１は、透明基板１１１及びこの透明基板１１１上に形成された透明電極１１２から構成されている。対向電極基板１２は、所定の基板１２１及びこの基板１２１上に形成され、対向電極を構成する２層構造の導電層１２２及び１２３から構成されている。
【００１７】
透明電極１１２上には、半導体層１３−１及び１３−２が形成されており、透明電極１１２及び対向電極１２２；１２３間には、半導体層１３−１及び１３−２を埋設するようにして電解質１８が充填されている。半導体層１３−１及び１３−２には、所定の色素（図示せず）が担持されている。
【００１８】
透明電極１１２、対向電極１２２；１２３、半導体層１３−１、及び電解質１８によって、第１の光電変換素子２０が構成され、透明電極１１２、対向電極１２２；１２３、半導体層１３−２、及び電解質１８によって、第２の光電変換素子３０が構成されている。
【００１９】
また、第１の光電変換素子２０は対向電極１２２；１２３（対向電極基板１２）に設けられた封止材１４−１で封止されており、第２の光電変換素子３０は透明電極１１２（透明電極基板１１）に設けられた封止材１４−２で封止されている。
【００２０】
封止材１４−１及び１４−２で形成された空間内において、透明電極１１２には透明電極側電流取出部１５が設けられ、対向電極１２２；１２３には対向電極側電流取出部１６が設けられている。また、電流取出部１５及び１６には、互いに対向する一対の酸化還元電極１７が設けられている。なお、一対の酸化還元電極１７は、互いに接触することなく所定の距離を隔てて対向するようにして配置されている。また、対向して存在する、透明電極１１２の透明電極側電流取出部１５及び対向電極１２２；１２３の対向電極側電流取出部１６に接触しないようにして設けられている。
【００２１】
図１に示す太陽電池１０においては、透明電極１１２、対向電極１２２；１２３、半導体層１３−１及び１３−２、酸化還元電極１７及び電解質１８を介して、図中矢印で示すように電流が流れ、第１の光電変換素子２０及び第２の光電変換素子３０は、互いに電気的直列に接続されている。
【００２２】
すなわち、図１に示す色素増感型太陽電池１０においては、第１の光電変換素子２０及び第２の光電変換素子３０は、電解質１８を介して電気的直列に接続されている。したがって、従来のように、導通用電極を別途設ける必要なく、光電変換素子２０及び３０を構成する電解質１８自体で隣接する光電変換素子２０及び３０間を電気的に接続することができる。すなわち、隣接する光電変換素子同士を簡易かつ確実に電気的に接続することができる。
【００２３】
なお、図１に示す色素増感型太陽電池１０では、各光電変換素子において次に示すような工程を経て発電がなされる。すなわち、外部から所定の波長域の光が入射することにより、半導体層１３−１及び１３−２に担持された前記色素が前記光を吸収することによって励起され、発生した電子を半導体層１３−１及び１３−２に授与する。次いで、前記電子は透明電極１１２を経て透明電極側電流取出部１５→酸化還元電極１７→電解質１８→酸化還元電極１７→対向電極側電流取出部１６の順に流れ、対向電極１２２；１２３に達する。一方、前記色素には、対向電極１２２；１２３から電解質１８を介して電子が供給され定常状態となる。このような工程を１サイクルとし、通常はこのようなサイクルが複数回繰り返されることによって、連続した発電が実行される。
【００２４】
図１に示す色素増感型太陽電池１０では、電流取出部１５及び１６において一対の酸化還元電極１７が設けられている。この場合、電解質１８の、酸化還元電極１７を介した酸化還元反応が活発となり、隣接する光電変換素子１０及び２０の電気的接続を促進し、電気的導通をより向上させることができる。
【００２５】
なお、上述したように、一対の酸化還元電極１７は、互いに接触することなく所定の距離を隔てて対向するようにして配置されるとともに、対向して存在する、透明電極１１２の透明電極側電流取出部１５及び対向電極１２２；１２３の対向電極側電流取出部１６に接触しないようにして設けられている。このように、酸化還元電極１７には互い同士の接触、及び対向する電流取出部に対する接触が必ずしも要求されないので、酸化還元電極１７の作製が容易になるとともに、その信頼性が向上する。
【００２６】
但し、一対の酸化還元電極１７の間隙は０．１μｍ〜５０μｍであることが好ましい。この場合、色素増感型太陽電池１０内を流れる電流の、前記間隙による影響を除去することができ、前記電流の流れを阻害することがない。
【００２７】
透明基板１１１はガラス基板などの汎用のものを用いることができる。透明電極１１２は、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ、ＩＴＯ、ＡＴＯ、酸化亜鉛、アルミドープ酸化亜鉛、あるいはこれらの表面に酸化スズ又はフッ素ドープ酸化スズの皮膜を設けた光透過性の透明導電層から形成することができる。また、表面にフッ素ドープ酸化スズなどの導電層を設けた導電性ガラスを透明電極基板１１として用いることもできる。
【００２８】
基板１２１は、ガラス及びプラスチックなどから構成することができる。また、導電層１２２及び１２３は、Ｐｔ、Ｃ、Ｎｉ、Ｃｒ、ステンレス、フッ素ドープ酸化スズ及びＩＴＯなどから構成することができる。なお、対向電極基板１２は、上述したような表面にフッ素ドープ酸化スズなどの導電層を設けた導電性ガラスから構成することもできる。
【００２９】
半導体層１３−１及び１３−２は、酸化物半導体、硫化物半導体、セレン化物半導体、テルル化物半導体、砒素化物半導体、リン化物半導体、シリコン系半導体などの公知の半導体から構成することができる。半導体層１３−１及び１３−２に担持させる前記色素としては、ルテニウム金属錯体を好ましく用いることができ、その中でもルテニウムビピリジン系の錯体が好ましい。
【００３０】
電解質１８は、固体状及び液体状のものを使用することができる。具体的には、ヨウ素系電解質、臭素系電解質、セレン系電解質、硫黄系電解質等各種の電解質をもちいることが可能であり、Ｉ２、ＬｉＩ、ジメチルプロピルイミダゾリウムヨージド等をアセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピレンカーボネート、エチレンカボネート等の有機溶剤に溶かした溶液等が好適に用いられる。
【００３１】
封止材１４−１及び１４−２は絶縁性を有する材料からなり、例えばエポキシ樹脂、フッ素含有樹脂、アイオノマー樹脂等の単独又は複合物から構成することができる。  
【００３２】
酸化還元電極１７は導電性の物質であって、電解質１８によって侵されないものであれば特に限定されない。また、その少なくとも一部に酸化還元電極材料を含有する層が形成されていればよい。前記酸化還元電極材料としては、C、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｓｎ、及びこれらの２種以上を混合あるいは複合したものを例示することができる。特に、C、Ｎｉ、Ｃｒ及びこれら２種以上の混合物、複合体又は合金が、電解質１８、特にヨウ素に腐食されず好ましい。
【００３３】
従来の導通用電極を形成する方法では、導通用電極を電流が流れることにより導通が図られるため、導通用電極には高導電性が要求され、Ａｇ、Ｃｕ等しか実質上使用できなかった。本発明によれば、電解質を介して導通が図られるため、電解質に侵されにくいという長所を有しながら比較的導電性が低いことから従来導通用電極としては使用できなかったC、Ｎｉ、Ｃｒ等を酸化還元電極材料として使用することができる。
【００３４】
また、酸化還元電極１７は酸化還元触媒を担持することが好ましい。これによって、酸化還元電極１７における電解質１８の酸化還元反応がより活発となり、隣接する光電変換素子２０及び３０間の電気的接続をより促進し、電気的導通をさらに向上させることができる。この際、酸化還元電極１７は多孔質であることが好ましい。この場合、酸化還元電極１７の表面積が増大し、前記酸化還元触媒の担持させる量を増大させることができるようになる。したがって、隣接する光電変換素子２０及び３０間の電気的導通をさらに向上させることができる。
【００３５】
前記酸化還元触媒としては、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、パラジウム酸化物、パラジウム塩化物、ルテニウム酸化物、ルテニウム塩化物、白金酸化物、及び白金塩化物などの１種又は２種以上用いることができる。特にＰｔが好ましい。
【００３６】
次に、図１に示す色素増感型太陽電池１０の作製方法について説明する。図２及び図３は、色素増感型太陽電池１０を作製する工程を説明するための図である。図２に示すように、最初に、ガラスなどからなる透明基板１１１を準備し、これに透明導電層からなる透明電極１１２を形成することによって、透明電極基板１１を準備する。透明導電層としては前述したＰｔ、Ｃ及びＩＴＯなどの光透過性の透明導電層を例示することができる。また、透明電極基板１１として表面にフッ素ドープ酸化スズなどの導電層を設けた導電性ガラスを用いることもできる。
【００３７】
次いで、透明電極１１２の一部を、各光電変換素子の配列に応じて除去する。この方法としては、例えば、レーザースクレープ、サンドブラスタ等を用いることができる。また、透明基板１１１に予めパターン化したマスクを施し、その後、導電層形成用途料の塗布して透明電極１１２を形成することもできる。
【００３８】
次いで、透明電極１１２上に半導体層１３−１及び１３−２を、例えば以下に示す方法に従って形成する。最初に、半導体微粒子、分散剤、及び溶剤を混合し、サンドミル等の分散装置を用いて分散させ、半導体微粒子分散液を調製した後、この分散液をバインダと混合撹拌することによって、半導体微粒子含有ペーストを得る。次いで、この半導体微粒子含有ペーストを透明電極１１２上に、例えば１０〜５０μｍ程度、好ましくは１５〜２０μｍ程度の厚さに塗布する。次いで、必要に応じて乾燥させた後、例えば空気中５５０℃以下の温度で焼成することによって形成する。通常は、上述した塗布及び焼成の工程を繰り返すことによって、目的とする半導体層１３−１及び１３−２を得る。焼成後の半導体層１３−１及び１３−２の膜厚は１５〜３５μｍが好ましい。
【００３９】
なお、前記溶剤は高沸点であることが望ましく、例えばアルファ−テルピネオール、１−ｐ−メンテン−８−オールとアセチルアセトンの混合物を好ましく用いることができる。また、分散剤としては例えばポリエステル系分散剤を好ましく用いることができる。前記バインダーは、半導体微粒子含有ペーストの粘度増加と、半導体層のクラック防止効果とを有し、５５０℃以下で蒸発または燃焼するものが用いられる。例えばセルロース系バインダーや、ポリエチレングリコール等を好適に用いることができる。バインダーの添加量は半導体微粒子含有ペースト中の半導体微粒子に対して１０〜６０重量％が好ましい。
【００４０】
また、半導体微粒子含有ペーストを塗布する方法としてはスクリーン印刷が好ましく、その他にフレキソ印刷、グラビア印刷、ドクターブレード、バーコーター、ロールコーター、スピンコーター、ディップコーター等を用いて行うこともできる。
【００４１】
次いで、透明電極１１２の透明電極側電流取出部１５において酸化還元電極１７を形成する。酸化還元電極１７は、例えば、酸化還元電極材料を含有したペーストを塗布、乾燥、必要により焼成して形成する。
【００４２】
酸化還元電極材料を含有したペーストは、酸化還元電極材料、分散剤、及び溶剤を混合し、サンドミル等の分散装置を用いて分散させ、酸化還元電極材料分散液を調製した後、この分散液をバインダーと混合撹拌することによって、酸化還元電極材料含有ペーストを得る。次いで、前記酸化還元電極材料含有ペーストを電流取出部１５上に、例えば１０〜５０μｍ、好ましくは１５〜２０μｍの厚さに塗布する。次いで、必要に応じて乾燥させた後、例えば窒素中３００〜５００℃の温度で焼成することによって形成する。焼成後の酸化還元電極１７の膜厚は、５〜３０μｍが好ましい。
【００４３】
前記酸化還元電極材料に触媒を担持させるには、酸化還元電極材料に触媒を担持させた後ペーストを作成するなどの方法を利用して行うことができる。例えば、１〜５ｎｍのＰｔ超微粒子と１０〜５０ｎｍの炭素粒子を適当な割合で混合し、炭素粒子表面にＰｔを吸着させた後ペーストを作製することができる。
【００４４】
また、電極形成時の加熱過程で前記酸化還元電極材料に触媒を担持させることもできる。例えば、Ｐｔ錯体を炭素粒子含有ペーストに混合し、このペーストを塗布した後の電極形成時の加熱過程でＰｔ錯体を熱分解させることによって、Ｐｔ超微粒子を生成し、Ｐｔを炭素粒子に担持させる。さらに、前記酸化還元電極を形成した後に触媒を担持させることもできる。例えば、炭素微粒子含有ペーストにより炭素電極を作製した後に、Ｐｔ錯体溶液を塗布乾燥し熱分解によりＰｔ微粒子を生成し、炭素粒子にＰｔを担持させる。
【００４５】
次いで、半導体層１３−１及び１３−２、並びに酸化還元電極１７が形成された透明電極基板１１を、所定の色素体が溶解されてなる色素溶液中に浸漬させる、又は前記色素溶液中で還流させることにより、半導体層１３−１及び１３−２に対して前記色素体を吸着させる。
【００４６】
この際、酸化還元電極１７にも色素は吸着するが、電池の動作上問題は無い。酸化還元電極１７への色素吸着を避ける場合には、封止後、注入口より光電変換素子内のみに色素溶液を循環して流せば、半導体層１３−１及び１３−２のみに吸着する。この場合、対向電極１２２；１２３に色素が吸着するが、これも電池の動作上問題は無い。あるいは、色素溶液を半導体層１３−１及び１３−２の部分のみに滴下し吸着させることもできる。
【００４７】
一方で、所定の基板１２１を準備し、この基板１２１上に導電層１２２及び１２３を順次に形成することによって対向電極基板１２を形成する。導電層１２２及び１２３は、前述したように対向電極として機能する。
【００４８】
次いで、対向電極基板１２の、対向電極１２２；１２３の一部を、透明電極１１２の場合と同様に、各光電変換素子の配列に応じて除去する。次いで、対向電極１２２；１２３の対向電極側電流取出部１６において酸化還元電極１７を形成する。酸化還元電極１７は、上述したように、酸化還元電極材料を含有したペーストを塗布、乾燥、必要により焼成して形成する。
【００４９】
次いで、図３に示すように、透明電極基板１１と対向電極基板１２とを、電極側が向かい合うようにして封止材（側壁）１４−１及び１４−２を介して接合する。この際、透明電極１２及び対向電極１２２；１２３間の距離は、１μｍ〜１０００μｍ程度とすることができ、好ましくは１０μｍ〜５０μｍとする。また、封止材１４−１及び１４−２は各光電変換素子の側壁として機能し、両基板間の支持体となる。
【００５０】
封止材１４−１及び１４−２は絶縁性を有する材料からなり、例えばエポキシ樹脂、フッ素含有樹脂、アイオノマー樹脂等の単独又は複合物から構成することができる。この場合、封止材１４−１及び１４−２を介した両基板の接合は、熱可塑樹脂であるアイオノマー樹脂を用いた熱圧着等で行うことができる。
【００５１】
次いで、透明電極１１２と対向電極１２２；１２３とで囲まれた空間内に、半導体層１３−１及び１３−２、並びに酸化還元電極１７を埋設するようにして電解質１８を注入する。これによって、透明電極１１２、対向電極１２２；１２３、半導体層１３−１、及び電解質１８によって構成された第１の光電変換素子２０と、透明電極１１２、対向電極１２２；１２３、半導体層１３−２、及び電解質１８によって構成された第２の光電変換素子３０とが、同一基板上において互いに隣接するようにして形成される。また、電解質１８及び酸化還元電極１７（並びに酸化還元触媒）を通じて、第１の光電変換素子２０及び３０は互いに電気的直列に接続される。
【００５２】
以上のような工程を経ることにより、目的とする図１に示す色素増感型太陽電池を得ることができる。
【００５３】
なお、電解質１８を注入する際には、透明電極１１２又は対向電極１２２；１２３に電解質注入口をあらかじめ設けておくことが好ましい。
【実施例】
【００５４】
（実施例）
フッ素ドープ酸化スズ透明導電膜が表面に形成された導電性ガラス基板を準備し、前記透明導電膜上に形成する各光電変換素子が直列接続可能なように、前記透明導電膜の一部をレーザースクレイブで除去し、前記透明導電層がパターン化された透明電極基板を形成した。この透明電極基板上の所定の箇所に、酸化チタンペーストを塗布、焼成し、酸化物半導体多孔質層を３５μｍの厚さで形成した。
【００５５】
次いで、前記透明電極基板に酸化還元電極を形成するために、炭素微粒子にPt錯体を添加したペーストを塗布し、焼成し、膜厚１０μmの酸化還元電極層を得た。
【００５６】
一方、対向電極基板として機能する、フッ素ドープ酸化スズ導電層を表面に設けた導電性ガラス基板を準備し、この基板に対して直径０．５ｍｍほどの電解液注入用の穴を空けた。次いで、前記対向電極基板に酸化還元電極を形成するために、炭素微粒子にPt錯体を含有したペーストをパターン印刷し、焼成し、膜厚１０μmの酸化還元電極層を得た。
【００５７】
次いで、前記透明電極基板上の前記酸化物半導体多孔質層に色素溶液を滴下してＲｕ色素を担持させた後に、両電極基板を熱可塑性アイオノマー系の樹脂を封止材として用い熱圧着して封止した。この際、両電極基板の酸化還元電極は非接触であり、その間隔は２０μｍであった。また、透明電極と対向電極との間隔は４０μｍであった。
【００５８】
次いで、前記電解液注入孔より、前記透明電極及び前記対向電極間にヨウ素系電解液を入れ、モジュールとした。
【００５９】
以上のような工程を繰り返し、同様のモジュールを合計１０個作製した。各モジュールにおいては、４つの前記酸化物半導体多孔層を所定の間隔をおいて隣接させて形成し、合計４つの光電変換素子が電気的直列に接続されるようにした。
【００６０】
以上のようにして得たモジュールの光電変換効率は平均８％であった。また、全モジュールは同程度の性能を示し、歩留まりはほぼ１００％であった。また、長期安定性試験では、１０００時間後の状態でも著しい劣化はなかった。
【００６１】
（比較例）
フッ素ドープ酸化スズ透明導電膜が表面に形成された導電性ガラス基板を準備し、前記透明導電膜上に形成する各光電変換素子が直列接続可能なように、前記透明導電膜の一部をレーザースクレイブで除去し、前記透明導電層がパターン化された透明電極基板を形成した。この透明電極基板上の所定の箇所に、酸化チタンペーストを塗布、焼成し、酸化物半導体多孔質層を３５μｍの厚さで形成した。次いで、導通用電極を形成するために、銀ペーストを塗布し、焼成し、膜厚３０μmの導通用電極を得た。
【００６２】
一方、対向電極基板として機能する、フッ素ドープ酸化スズ導電層を表面に設けた導電性ガラス基板を準備し、この基板に対して直径０．５ｍｍほどの電解液注入用の穴を空けた。次いで、導通用電極を形成するために、銀ペーストを塗布し、焼成し、膜厚３０μmの導通用電極を得た。
【００６３】
次いで、前記透明電極基板上の前記酸化物半導体多孔質層に色素溶液を滴下してＲｕ色素を担持させた後に、両電極基板を熱可塑性アイオノマー系の樹脂を封止材として用い熱圧着して封止した。この際、両電極基板の導通用電極は接触させた。また、透明電極と対向電極の間隔は６０μｍであった。次に、電解液注入孔より、光電変換素子部のみにヨウ素系電解液を入れモジュールとした。
【００６４】
以上のような工程を繰り返し、同様のモジュールを合計１０個作製した。各モジュールにおいては、４つの前記酸化物半導体多孔層を所定の間隔をおいて隣接させて形成し、合計４つの光電変換素子が電気的直列に接続されるようにした。
【００６５】
得られた１０個のモジュールの内の６個は、実施例同様の７〜８％の光電変換効率を示したが、残りの４つの光電変換効率は１％以下であった。これは、導通電極の一部が接触していないことが原因であり、歩留まりは６０％であった。また、長期安定性試験では、良好な光電変換効率を示した６個のモジュールの内、４個に導通電極の腐食が認められた。この腐食が確認されたモジュールにおいては、光電変換効率が３％前後まで低下していた。
【００６６】
以上、本発明を最良の実施形態に即して詳細に説明してきたが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【００６７】
例えば、上記具体例では、光電変換素子を２個あるいは４個直列に接続して色素増感型太陽電池を構成しているが、光電変換素子の数はこれらに限定されるものではなく、必要に応じて任意の数に設定することができる。また、透明電極を単独の導電層から構成し、対向電極を２つの導電層１２２及び１２３から構成しているが、各電極を構成する電極層の数は特に限定されるものではない。
【００６８】
また、上記具体例においては、各光電変換素子を構成する電解質、及び隣接する光電変換素子を電気的に接続する電解質を同一の電解質１８から構成したが、それぞれ異なる電解質から構成することもできる。さらに、上記具体例においては、２つの障壁１４−１及び１４−２を設けているが、いずれか一方でも良く、またこれらの障壁を用いなくとも良い。但し、障壁を用いない場合は、透明電極１１２並びに導電道１２２及び１２３とが部分的に分断され、例えば図１の矢印で示すようにして電流が流れることが必要である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の色素増感型太陽電池の一例を示す構成図である。
【図２】本発明の色素増感型太陽電池の製造方法を説明するための工程図である。
【図３】同じく、本発明の色素増感型太陽電池の製造方法を説明するための工程図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０  色素増感型太陽電池
１１  透明電極基板
１１１  透明基板
１１２  透明電極
１２  対向電極基板
１２１  基板
１２２、１２３  対向電極
１３−１、１３−２  半導体層
１４−１、１４−２  封止材
１５  透明電極側電流取出部
１６  対向電極側電流取出部
１７  酸化還元電極
１８  電解質
２０  第１の光電変換素子
３０  第２の光電変換素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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