【手続補正書】
【提出日】平成22年10月28日(2010.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板に透明導電膜が積層され、前記透明導電膜に緻密質からなる第１光電極が積層され、前記第１光電極に多孔質からなる第２光電極が積層され、前記第２光電極に多孔質からなるセパレータが積層され、前記セパレータに多孔質であるカーボン層からなる対極が積層され、前記第１光電極と前記第２光電極には光増感色素が担持され、前記透明導電膜と前記対極の間に電解質が充填された色素増感型太陽電池であって、
前記第１光電極の構成粒子の平均粒子径は前記第２光電極の構成粒子の平均粒子径よりも小さく、
前記第１光電極の平均孔径は、前記第２光電極の平均孔径よりも小さく、前記対極のカーボン２次粒子の平均粒子径よりも小さいことを特徴とする色素増感型太陽電池。
【請求項２】
前記第１光電極の平均膜厚は、前記第２光電極、前記セパレータ、前記対極のいずれの平均膜厚よりも薄いことを特徴とする請求項１記載の色素増感型太陽電池。
【請求項３】
前記第２光電極の構成粒子は、前記セパレータの構成粒子の平均粒子径よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項４】
前記第２光電極の平均膜厚は、前記セパレータの平均膜厚よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項５】
前記の対極は前記セパレータ端面より内方に積層されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項６】
ガラス基板に透明導電膜を積層する工程と、前記透明導電膜に緻密質からなる第１光電極を積層する工程と、前記第１光電極に多孔質からなる第２光電極を積層する工程と、前記第２光電極に多孔質であるセパレータを積層する工程と、前記セパレータに多孔質であるカーボン層からなる対極を積層する工程とからなる色素増感型太陽電池の製造方法であって、
前記第１光電極の構成粒子径は前記第２光電極の構成粒子の平均粒子径よりも小さく、
前記第１光電極の平均孔径は、前記第２光電極の平均孔径よりも小さく、前記対極のカーボン２次粒子の平均粒子径よりも小さい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７】
前記各工程の積層はパターンを形成したスクリーン印刷にて印刷、乾燥、焼成をそれぞれ各工程で行うことを特徴とする請求項６記載の色素増感型太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記各工程の積層はパターンを形成したスクリーン印刷法にて、印刷、乾燥をそれぞれ各工程で行い、前記対極の乾燥後、一度に前記第１光電極、前記第２光電極、前記セパレータ、前記対極を焼成することを特徴とする請求項６記載の色素増感型太陽池の製造方法。
【請求項９】
前記第１光電極の平均粒子径は２５ｎｍ以下であ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１０】
前記第１光電極の平均孔径が５０ｎｍ以下であ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１１】
前記第１光電極の平均膜厚が１μｍ以下であ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１２】
前記第２光電極の平均粒子径が２５０ｎｍより小さく、前記セパレータの平均粒子径は２５０ｎｍより大であ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１３】
前記第２光電極の平均膜厚が７μｍより大であり、前記セパレータの平均膜厚が７μｍより小さい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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決するためになされた本発明の第１の視点は、ガラス基板に透明導電膜が積層され、前記透明導電膜に緻密質からなる第１光電極が積層され、前記第１光電極に多孔質からなる第２光電極が積層され、前記第２光電極に多孔質からなるセパレータが積層され、前記セパレータに多孔質であるカーボン層からなる対極が積層され、前記第１光電極と前記第２光電極には光増感色素が担持され、前記透明導電膜と前記対極の間に電解質が充填された色素増感型太陽電池であって、前記第１光電極の構成粒子の平均粒子径は前記第２光電極の構成粒子の平均粒子径よりも小さく、前記第１光電極の平均孔径は、前記第２光電極の平均孔径よりも小さく、前記対極のカーボン２次粒子の平均粒子径よりも小さいことを特徴としたことである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の第１の視点によれば、第１光電極に第２光電極よりも微細な平均粒子径をもつ構成粒子を用いることにより、第１光電極は第２光電極に比べ緻密化される。カーボンを主体とする多孔質対極の印刷の際、例えば多孔質からなるセパレータや第２光電極に浸透しても、透明導電膜に接触する第１光電極層が緻密化しており、第２光電極を通過したカーボンの通過を防ぎ、直接カーボンが光電極側に設置された透明導電膜に接することなく、焼成後も太陽電池セルに組み付けると光を照射した際に光電極と対極に電位が発生し、電池として完全に機能し、また電池生産の歩留まりが向上し変換効率が向上する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、第１光電極の平均孔径が第２光電極の平均孔径よりも小さく且つカーボンの２次粒子の平均粒子径よりも小さいため、第２光電極の細孔を通過したカーボンの通過を防ぐことができ、直接カーボンが光電極側に設置された透明導電膜に接することなく、焼成後も太陽電池セルに組み付けると光を照射した際に光電極と対極に電位が発生し、電池として完全に機能し、また電池生産の歩留まりが向上し変換効率が向上する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
この場合、前記第１光電極の平均膜厚は、前記第２光電極、前記セパレータ、前記対極のいずれの平均膜厚よりも薄いと良い。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
前記第１光電極の平均膜厚を、前記第２光電極、前記セパレータ、前記対極のいずれの平均膜厚よりも薄くするようにすれば、クラックの入りやすい緻密質な第１光電極のクラックが無くなり、第２光電極の細孔を通過したカーボンがクラックを介した通過を防ぐことができ、直接カーボンが光電極側に設置された透明導電膜に接することなく、焼成後も太陽電池セルに組み付けると光を照射した際に光電極と対極に電位が発生し、電池として完全に機能し、また電池生産の歩留まりが向上し変換効率が向上する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
また、前記第２光電極の構成粒子は、前記セパレータの構成粒子の平均粒子径よりも小さいと良い。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
前記第２光電極の構成粒子を、前記セパレータの構成粒子の平均粒子径よりも小さくするようにすれば、セパレータに比べ第２光電極の気孔率は減少し、セパレータの細孔を通過したカーボンが第２光電極によって通過量を減少することができ、直接カーボンが光電極側に設置された透明導電膜に接することなく、焼成後も太陽電池セルに組み付けると光を照射した際に光電極と対極に電位が発生し、電池として完全に機能し、また電池生産の歩留まりが向上し変換効率も向上する。また電気化学的には直接反応場とならないセパレータに大きな構成粒子を用いることにより、入射光反射や散乱が増加される効果があり、変換効率が向上する一因となる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
また、前記第２光電極の平均膜厚は、前記セパレータの平均膜厚よりも大きいと良い。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
前記第２光電極の平均膜厚を、前記セパレータの平均膜厚よりも大きくするようにすれば、セパレータの細孔を通過したカーボンが第２光電極によって通過量を減少させることができ、請求項１と同様の効果である直接カーボンが光電極側に設置された透明導電膜に接することなく、焼成後も太陽電池セルに組み付けると光を照射した際に光電極と対極に電位が発生し、電池として完全に機能し、また電池生産の歩留まりが向上し変換効率も向上する。また電池セル内に電気化学的には直接反応場とならないセパレータの体積を相対的に減少させることにより、第２光電極と対極の反応場が増加するため 変換効率が向上する一因となる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、前記の対極は前記セパレータ端面より内方に積層されていると良い。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
前記の対極は前記セパレータ端面より内方に積層される、すなわち、対極の片方の端部をセパレータよりも内側に入れるようにすれば、ペースト状のカーボンがセパレータや第２光電極の外側を流れ透明導電膜に直達することを防止するものである。太陽電池セルを直列接続する場合、対極のカーボンが隣接するセルの光電極と同じ電位になるようスクライブで絶縁された隣接するセルの透明導電膜と１ヶ所接触する。対極が同じセル内の透明導電膜と接触する部分が存在すると、電池内部でのショートが発生する。これを回避するためセパレータよりも内側に対極のカーボンを設置することで歩留まり向上が可能となる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
本発明の第２の視点は、ガラス基板に透明導電膜を積層する工程と、前記透明導電膜に緻密質からなる第１光電極を積層する工程と、前記第１光電極に多孔質からなる第２光電極を積層する工程と、前記第２光電極に多孔質であるセパレータを積層する工程と、前記セパレータに多孔質であるカーボン層からなる対極を積層する工程とからなる色素増感型太陽電池の製造方法であって、前記第１光電極の構成粒子径は前記第２光電極の構成粒子の平均粒子径よりも小さく、前記第１光電極の平均孔径は、前記第２光電極の平均孔径よりも小さく、前記対極のカーボン２次粒子の平均粒子径よりも小さいことを特徴としたことである。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
本発明の第２の視点によれば、カーボンを主体とする多孔質対極を印刷する際、例えば多孔質層からなるセパレータや第２光電極にカーボンが浸透しても、透明導電膜に接触する第１光電極を緻密な層にすることにより第２光電極を通過したカーボンの通過を防ぎ、直接カーボンが光電極側に設置された透明導電膜に接することなく、焼成後も太陽電池セルに組み付けると光を照射した際に光電極と対極に電位が発生し、電池として完全に機能し、また電池生産の歩留まりが向上し、変換効率が向上する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
この場合、前記各工程の積層はパターンを形成したスクリーン印刷にて印刷、乾燥、焼成をそれぞれ各工程で行うと良い。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
前記各工程の積層はパターンを形成したスクリーン印刷にて印刷、乾燥、焼成をそれぞれ各工程で行う、すなわち、セルを構成する各層を１つづつ区切って所望の形状にパターンを形成したスクリーン印刷にて印刷するため、全面積を印刷するのに比較し、印刷面積が小さくなり乾燥時や焼成時の収縮量が小さくなるためクラックが入りにくい。さらに電池の製造の際、機械加工等の加工工程が無く、工程が簡素化できるばかりでなく、加工屑が出ないというメリットがあり、各工程において光電極、セパレータ、対極カーボンの粒子でセルを汚染することがない。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
また、前記各工程の積層はパターンを形成したスクリーン印刷法にて、印刷、乾燥をそれぞれ各工程で行い、前記対極の乾燥後、一度に前記第１光電極、前記第２光電極、前記セパレータ、前記対極を焼成すると良い。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
前記各工程の積層はパターンを形成したスクリーン印刷法にて、印刷、乾燥をそれぞれ各工程で行い、前記対極の乾燥後、一度に前記第１光電極、前記第２光電極、前記セパレータ、前記対極を焼成するようにすれば、セルを構成する各層を１つづつ区切って所望の形状にパターンを形成したスクリーン印刷にて印刷するため、全面積を印刷するのに比較し、印刷面積が小さくなり乾燥時や焼成時の収縮量が小さくなるためクラックが入りにくい。さらに電池の製造の際、機械加工等の加工工程が無く工程が簡素化できるばかりでなく加工屑が出ないというメリットがあり各工程において光電極、セパレータ、対極カーボンの粒子でセルを汚染することがない。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
更に、本発明の第１の視点および第２の視点において、前記第１光電極の平均粒子径は２５ｎｍ以下であると良い。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
前記第１光電極の平均粒子径を２５ｎｍ以下となるようにすれば、第１光電極の緻密化が進み第２光電極を通過したカーボンの通過を第１光電極で防ぐことができ、直接カーボンが光電極側に設置された透明導電膜に接することなく、焼成後も太陽電池セルに組み付けると光を照射した際に光電極と対極に電位が発生し、電池として完全に機能し、また電池生産の歩留まりが向上し変換効率が向上する。第１光電極の平均粒子径が２５ｎｍより大であると緻密化が進まずカーボンが第１光電極を通過し透明導電膜に直達する可能性がある。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
また、前記第１光電極の平均孔径が５０ｎｍ以下であると良い。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
前記第１光電極の平均孔径が５０ｎｍ以下となるようにすれば、第２光電極を通過したカーボンの通過を第１光電極で防ぐことができ、直接カーボンが光電極側に設置された透明導電膜に接することなく、焼成後も太陽電池セルに組み付けると光を照射した際に光電極と対極に電位が発生し、電池として完全に機能し、また電池生産の歩留まりが向上し変換効率が向上する。第１光電極の平均細孔径が５０ｎｍより大であると、カーボンが第１光電極を通過し、透明導電膜に直達する可能性がある。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
また、前記第１光電極の平均膜厚が１μｍ以下であると良い。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
第１光電極の平均膜厚を１μｍ以下となるようにすれば、クラックの入りやすい緻密質な第１光電極のクラックが無くなり、第２光電極を通過したカーボンの通過を第１光電極で防ぐことができ、直接カーボンが光電極側に設置された透明導電膜に接することなく、焼成後も太陽電池セルに組み付けると光を照射した際に光電極と対極に電位が発生し、電池として完全に機能し、また電池生産の歩留まりが向上し変換効率が向上する。第１光電極の平均膜厚が１μｍより大であるとクラックが発生し、カーボンが第１光電極を通過し、透明導電膜に直達する可能性がある。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
また、前記第２光電極の平均粒子径が２５０ｎｍより小さく、前記セパレータの平均粒子径は２５０ｎｍより大であると良い。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
第２光電極の平均粒子径が２５０ｎｍより小さく、セパレータの平均粒子径が２５０ｎｍより大であると、セパレータに比べ第２光電極の気孔率は減少しセパレータの細孔を通過したカーボンが第２光電極によって通過量を減少することができ、直接カーボンが光電極側に設置された透明導電膜に接することなく、焼成後も太陽電池セルに組み付けると光を照射した際に光電極と対極に電位が発生し、電池として完全に機能し、また電池生産の歩留まりが向上し変換効率も向上する。また電気化学的には直接反応場とならないセパレータに大きな構成粒子を用いることにより、入射光反射や散乱が増加される効果があり、変換効率が向上する一因となる。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
また、前記第２光電極の平均膜厚が７μｍより大であり、前記セパレータの平均膜厚が７μｍより小さいと良い。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
第２光電極の平均膜厚が７μｍより大きく、セパレータの平均膜厚が７μｍ以下であると、第２光電極の平均膜厚をセパレータより大きくすることでセパレータの細孔を通過したカーボンが第２光電極によって通過量を減少することができ、直接カーボンが光電極側に設置された透明導電膜に接することなく 焼成後も太陽電池セルに組み付けると光を照射した際に光電極と対極に電位が発生し、電池として完全に機能し、また電池生産の歩留まりが向上し変換効率も向上する。また電池セル内に電気化学的には直接反応場とならないセパレータの体積を相対的に減少させることにより、第２光電極と対極の反応場が増加するため 変換効率が向上する一因となる。第２光電極の平均膜厚が７μｍ以下で、セパレータの平均膜厚が７μｍより大であるとセパレータを通過したカーボンが第２光電極を容易の通過し透明導電膜に直達する可能性が増加する。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
【発明の効果】
本発明の第１の視点によれば、第１光電極に第２光電極よりも微細
な平均粒子径をもつ構成粒子を用いることにより第１光電極は第２光電極に比べ緻密化される。カーボンを主体とする多孔質対極の印刷の際、例えば多孔質からなるセパレータや第２光電極に浸透しても透明導電膜に接触する第１光電極層が緻密化しており、第２光電極を通過したカーボンの通過を防ぎ、直接カーボンが光電極側に設置された透明導電膜に接することなく、焼成後も太陽電池セルに組み付けると光を照射した際に光電極と対極に電位が発生し、電池として完全に機能し、また電池生産の歩留まりが向上し変換効率が向上する。
また、第１光電極の平均孔径が第２光電極の平均孔径よりも小さく且つカーボンの２次粒子の平均粒子径よりも小さいため、第２光電極の細孔を通過したカーボンの通過を防ぐことができ、直接カーボンが光電極側に設置された透明導電膜に接することなく、焼成後も太陽電池セルに組み付けると光を照射した際に光電極と対極に電位が発生し、電池として完全に機能し、また電池生産の歩留まりが向上し変換効率が向上する。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１６】
本発明の第２の視点は、本発明の第１の視点に関する製造方法の発明であって、本発明の第２の視点によれば、カーボンを主体とする多孔質対極を印刷する際、例えば多孔質層からなるセパレータや第２光電極にカーボンが浸透しても、透明導電膜に接触する第１光電極を緻密な層にすることにより第２光電極を通過したカーボンの通過を防ぎ、直接カーボンが光電極側に設置された透明導電膜に接することなく、焼成後も太陽電池セルに組み付けると光を照射した際に光電極と対極に電位が発生し、電池として完全に機能し、また電池生産の歩留まりが向上し、変換効率が向上する。
また、第１光電極の平均孔径が第２光電極の平均孔径よりも小さく且つカーボンの２次粒子の平均粒子径よりも小さいため、第２光電極の細孔を通過したカーボンの通過を防ぐことができ、直接カーボンが光電極側に設置された透明導電膜に接することなく、焼成後も太陽電池セルに組み付けると光を照射した際に光電極と対極に電位が発生し、電池として完全に機能し、また電池生産の歩留まりが向上し変換効率が向上する。