(57)【要約】【課題】電解質溶液の封入工程が簡略化された色素増感型太陽電池の製造方法及びこの色素増感型太陽電池の製造方法によって製造された色素増感型太陽電池を提供する。【解決手段】色素増感型半導体電極１１、スペーサ１２、対向電極１３をこの順に重ね合わせて袋１５内に挿入し、さらに電解質溶液１４を袋１５内に注入する。この袋１５を高分子フィルム１６の間に介在させ、この高分子フィルム１６を挟圧部１７で挟圧し、この挟圧部１７を袋１５の底部側から開口部側に向って移動させる。この際、気体及び余剰の電解質溶液１４は、挟圧部１７の移動に伴い徐々に上方に移動する。その後、チャック１５ａを完全に閉止し、高分子フィルム１６の周囲を封着する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
色素増感型半導体電極と対向電極とがスペーサを介して積層され、該色素増感型半導体電極と対向電極との間に電解質溶液が封入された色素増感型太陽電池を製造する方法であって、
色素増感型半導体電極と対向電極との間に電解質溶液を封止する工程を有する色素増感型太陽電池の製造方法において、
該電解質溶液を封止する工程は、
一端側に開口部を有した合成樹脂製の袋内に、色素増感型半導体電極、スペーサ及び対向電極を挿入すると共に電解質溶液を注入する挿入工程と、
該袋を高分子フィルムの間に介在させる介在工程と、
該高分子フィルムを挟圧し、且つ該袋の開口部側と反対側の端部から該袋の開口部側の端部に向って挟圧部を移動させることにより、該袋内の気体及び余剰の電解質溶液を該袋内から押し出す押し出し工程と、
該高分子フィルムの周囲を封着する封着工程と
により行われる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２】
請求項１において、前記挿入工程と前記介在工程との間に、前記袋の開口部を一部を残して閉止する閉止工程を有する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３】
請求項２において、前記袋の開口部にチャックが設けられており、前記閉止工程において、該チャックの一部を残して閉止する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４】
請求項２において、前記閉止工程において、前記袋の開口部の一部を残して熱融着する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５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記袋がポリエチレンよりなる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６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、前記色素増感型半導体電極の半導体膜が酸化チタンよりなる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】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法により製造された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太陽電池及びその製造方法に係り、特に電解質溶液の封入作業が容易な色素増感型太陽電池の製造方法と、この方法により製造された色素増感型太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
増感色素を吸着させた酸化物半導体を電極に用いて太陽電池を構成することは既に知られている。第３図は、このような色素増感型太陽電池の一般的な構造を示す断面図である。第３図に示す如く、ガラス基板等の基板１上にＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ）、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明導電膜２が設けられ、この透明導電膜２上に分光増感色素を吸着させた金属酸化物半導体膜（色素吸着半導体膜）３が形成されることにより色素増感型半導体電極が形成される。この半導体膜３と対向して間隔をあけて対向電極４が配置されており、封止材５により色素増感型半導体電極と対向電極４との間に電解質６が封入されている。
【０００３】
色素吸着半導体膜３は、通常、色素を吸着させた酸化チタン薄膜よりなり、この酸化チタン膜はゾルゲル法により成膜される。この酸化チタン薄膜に吸着されている色素が可視光によって励起され、発生した電子を酸化チタン微粒子に渡すことによって発電が行われる。対向電極４は、ガラス又はプラスチック等の基板上にＩＴＯやＦＴＯ等の透明導電膜が形成され、この透明導電膜上に、透明導電膜と増感色素との間の電子の授受を促進させるための触媒としての白金膜又は炭素膜が、透過率を低下させない程度の膜厚に形成されたものである。また、電解質６としては、酸化還元性物質、例えば、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣａＩ２などの金属ヨウ化物とヨウ素の組み合わせ、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＣａＢｒ２などの金属臭化物と臭素の組み合わせ、好ましくは、金属ヨウ化物とヨウ素の組み合わせよりなる酸化還元性物質をプロピレンカーボネートなどのカーボネート化合物、アセトニトリルなどのニトリル化合物等の溶媒に溶解してなる電解液が用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、色素増感型半導体電極と対向電極との間に電解質溶液を封入するに際し、先ず色素増感型半導体電極と対向電極とを所定の間隔をあけて対面配置し、両電極の周縁同士を電解質溶液の注入口を除いて封止剤で封止し、次にこの注入口から電解質溶液を注入し、最後にこの注入口を封止剤で封止している。
【０００５】
しかしながら、上記のような従来の方法によると、これら２枚の電極間の隙間が非常に狭い為に電解質溶液が電極間に入り難く、色素増感型太陽電池の作製が困難であった。
【０００６】
本発明は、電解質溶液の封入工程が簡略化された色素増感型太陽電池の製造方法及びこの色素増感型太陽電池の製造方法によって製造された色素増感型太陽電池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】
【０００７】
本発明（請求項１）の色素増感型太陽電池の製造方法は、色素増感型半導体電極と対向電極とがスペーサを介して積層され、該色素増感型半導体電極と対向電極との間に電解質溶液が封入された色素増感型太陽電池を製造する方法であって、色素増感型半導体電極と対向電極との間に電解質溶液を封止する工程を有する色素増感型太陽電池の製造方法において、該電解質溶液を封止する工程は、一端側に開口部を有した合成樹脂製の袋内に、色素増感型半導体電極、スペーサ及び対向電極を挿入すると共に電解質溶液を注入する挿入工程と、該袋を高分子フィルムの間に介在させる介在工程と、該高分子フィルムを挟圧し、且つ該袋の開口部側と反対側の端部から該袋の開口部側の端部に向って挟圧部を移動させることにより、該袋内の気体及び余剰の電解質溶液を該袋内から押し出す押し出し工程と、該高分子フィルムの周囲を封着する封着工程とにより行われることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の色素増感型太陽電池の製造方法は、請求項１において、前記挿入工程と前記介在工程との間に、前記袋の開口部を一部を残して閉止する閉止工程を有する特徴とするものである。
【０００９】
請求項３の色素増感型太陽電池の製造方法は、請求項２において、前記袋の開口部にチャックが設けられており、前記閉止工程において、該チャックの一部を残して閉止することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４の色素増感型太陽電池の製造方法は、請求項２において、前記閉止工程において、前記袋の開口部の一部を残して熱融着することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５の色素増感型太陽電池の製造方法は、請求項１ないし４のいずれか１項において、前記袋がポリエチレンよりなることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６の色素増感型太陽電池の製造方法は、請求項１ないし５のいずれか１項において、前記色素増感型半導体電極の半導体膜が酸化チタンよりなることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明（請求項７）の色素増感型太陽電池は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法により製造されたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明（請求項１）の色素増感型太陽電池の製造方法によると、電解質溶液を色素増感型半導体電極と対向電極との間に容易に封入することができる。即ち、袋内に両電極、スペーサ及び電解質溶液を挿入及び注入したときに、両電極の周縁同士は従来のように封止剤で封止されていないため、両電極間に電解質溶液を容易に介在させることができる。そして、このように両電極間に電解質溶液が介在している状態で封止を行うことから、電解質溶液を両電極間に容易に封入することができる。また、挟圧部を移動させることにより、電解質溶液を両電極間に満遍なく行きわたらせることができると共に、空気等の気体や余剰の電解質溶液を袋内から押し出すことができる。
【００１５】
請求項２の色素増感型太陽電池の製造方法によると、袋内に両電極、スペーサ及び電解質溶液を挿入した後に、この袋の開口部を一部を残して閉止するため、両電極やスペーサが開口部から抜け出ることが防止される。
【００１６】
請求項２の閉止工程に際し、袋に設けたチャックの一部を閉止してもよく（請求項３）、袋の開口部の一部を熱融着してもよい（請求項４）。
【００１７】
請求項５によると、袋を容易かつ低コストで製造することができる。
【００１８】
本発明において、色素増感型半導体電極の半導体膜が酸化チタンよりなることが好ましい（請求項６）。
【００１９】
本発明（請求項７）の色素増感型太陽電池は、製造が容易であり、低コストにて製造可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。第１図及び第２図は本発明の色素増感型太陽電池の製造方法を説明する模式図である。
【００２１】
先ず、第１図の通り、色素増感型半導体電極１１、スペーサ１２、対向電極１３をこの順に重ね合わせて袋１５内に挿入し、さらに電解質溶液１４を袋１５内に注入する（挿入工程）。
【００２２】
色素増感型半導体電極１１は、基板１１ａ上に、透明導電膜（図示略）をコートし、その上に、分光増感色素を吸着させた半導体膜１１ｂを形成してなるものであり、透明導電膜にはリード線１１ｃの一端が接続されている。
【００２３】
基板１１ａは、通常、珪酸塩ガラス等のガラス板であるが、可視光線の透過性を確保できる限り、種々のプラスチック基板等を使用することができる。基板の厚さは、０．１〜１０ｍｍが一般的であり、０．３〜５ｍｍが好ましい。ガラス板は、化学的に或いは熱的に強化させたものが好ましい。
【００２４】
透明導電膜としては、Ｉｎ２Ｏ３やＳｎＯ２の導電性金属酸化物薄膜を形成したものや金属等の導電性材料からなる基板が用いられる。導電性金属酸化物の好ましい例としては、Ｉｎ２Ｏ３：Ｓｎ（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２：Ｓｂ、ＳｎＯ２：Ｆ、ＺｎＯ：Ａｌ、ＺｎＯ：Ｆ、ＣｄＳｎＯ４を挙げることができる。
【００２５】
分光増感色素を吸着させた半導体膜１１ｂとしては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化アンチモン、酸化ニオブ、酸化インジウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、硫化カドミウムなどの公知の半導体の１種又は２種以上を用いることができる。特に、安定性、安全性の点から酸化チタンが好ましい。酸化チタンとしてはアナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、無定形酸化チタン、メタチタン酸、オルソチタン酸などの各種の酸化チタン或いは水酸化チタン、含水酸化チタンが含まれるが、特に本発明ではアナターゼ型酸化チタンが好ましい。また金属酸化物半導体膜は微細な結晶構造を有することが好ましい。
【００２６】
半導体膜１１ｂに吸着させる有機色素（分光増感色素）は、可視光領域及び／又は赤外光領域に吸収を持つものであり、種々の金属錯体や有機色素の１種又は２種以上を用いることができる。分光増感色素の分子中にカルボキシル基、ヒドロキシアルキル基、ヒドロキシル基、スルホン基、カルボキシアルキル基の官能基を有するものが半導体への吸着が速いため、好ましい。また、分光増感の効果や耐久性に優れているため、金属錯体が好ましい。金属錯体としては、銅フタロシアニン、チタニルフタロシアニンなどの金属フタロシアニン、クロロフィル、ヘミン、特開平１−２２０３８０号公報、特表平５−５０４０２３号公報に記載のルテニウム、オスミウム、鉄、亜鉛の錯体を用いることができる。有機色素としては、メタルフリーフタロシアニン、シアニン系色素、メロシアニン系色素、キサンテン系色素、トリフェニルメタン色素を用いることができる。シアニン系色素としては、具体的には、ＮＫ１１９４、ＮＫ３４２２（いずれも日本感光色素研究所（株）製）が挙げられる。メロシアニン系色素としては、具体的には、ＮＫ２４２６、ＮＫ２５０１（いずれも日本感光色素研究所（株）製）が挙げられる。キサンテン系色素としては、具体的には、ウラニン、エオシン、ローズベンガル、ローダミンＢ、ジブロムフルオレセインが挙げられる。トリフェニルメタン色素としては、具体的には、マラカイトグリーン、クリスタルバイオレットが挙げられる。
【００２７】
有機色素（分光増感色素）を半導体膜１１ｂに吸着させるためには、有機色素を有機溶媒に溶解させて調製した有機色素溶液中に、常温又は加熱下に半導体膜を基板ととも浸漬すれば良い。前記の溶液の溶媒としては、使用する分光増感色素を溶解するものであれば良く、具体的には、水、アルコール、トルエン、ジメチルホルムアミドを用いることができる。
【００２８】
スペーサ１２としては、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリオレフィンなどの多孔質を有する柔軟性フィルム材料などを用いることができる。
【００２９】
また、対向電極１３としては、導電性を有するものであれば良く、任意の導電性材料が用いられるが、電解質のＩ３−イオン等の酸化型のレドックスイオンの還元反応を充分な速さで行わせる触媒能を持ったものの使用が好ましい。このようなものとしては、白金電極、導電材料表面に白金めっきや白金蒸着を施したもの、ロジウム金属、ルテニウム金属、酸化ルテニウム、カーボン、コバルト、ニッケル、クロム等が挙げられる。対向電極１３には、リード線１３ａの一端が接続されている。
【００３０】
電解質溶液１４としては、上記従来例と同様のものが使用される。
【００３１】
袋１５は合成樹脂であれば特に限定はないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等の安価な材料等が使用される。
【００３２】
この袋１５の開口部には、押圧されることにより閉止するチャック１５ａが延設されている。
【００３３】
上記の通り、袋１５内に半導体電極１１、スペーサ１２、対向電極１３を挿入すると共に、開口部を上側にして電解質溶液１４を注入した後、第２図（ａ）の通り、袋１５の開口部に設けられたチャック１５ａを一部を残して閉止する。これにより、作業中に袋１５から電極１１，１３又はスペーサ１２が抜け出ることが防止されると共に、誤って傾けても袋１５から電解質溶液１４が流出し難くなる。この際、袋１５の開口部のうちチャック１５ａを閉止していない箇所から袋１５の外側にリード線１１ｃ，１３ａを導き出しておく。
【００３４】
次に、第２図（ｂ）の通り、この袋１５を高分子フィルム１６の間に介在させ（介在工程）、この高分子フィルム１６を挟圧部１７で挟圧し、この挟圧部１７を袋１５の底部側から開口部側に向って（第１図（ｂ）の矢印方向に向って）移動させる（押し出し工程）。この際、半導体電極１１と対向電極１３とによってスペーサ１２が挟持され、この半導体電極１１と対向電極１３との間に電解質溶液１４が満遍なく行き渡るようになると共に、空気等の気体や、余剰の電解質溶液１４は挟圧部１７の移動に伴い、徐々に上方に移動する。（第２図（ｃ）参照）。
【００３５】
上記の通り袋１５内から余剰な電解質溶液１４及び気体を出しきった後、チャック１５ａを完全に閉止し、高分子フィルム１６の周囲を封着する（封着工程）。
【００３６】
高分子フィルム１６は、例えば、ポリエチレン系やポリプロピレン系材料を用いることができ、好ましくはＰＥＴフィルムの様な安価な材料を用いる。高分子フィルム１６の封着方法としては、熱融着が好適である。
【００３７】
上記製造方法においては、袋１５内に両電極１１，１３、スペーサ１２及び電解質溶液１４を挿入したときに、両電極１１，１３の周縁同士は従来のように封止剤で封止されていないため、両電極１１，１３間に電解質溶液１４を容易に介在させることができる。そして、このように両電極１１，１３間に電解質溶液１４が介在している状態で封止を行うことから、電解質溶液１４を両電極１１，１３間に容易に封入することができる。また、挟圧部を移動させることにより、電解質溶液１４を両電極１１，１３間に満遍なく行きわたらせることができると共に、余剰の電解質溶液１４を袋１５内から押し出すことができる。
【００３８】
なお、挟圧部としては１対のローラ（特にゴムローラ）が好適である。
【００３９】
上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記実施の形態に限定されない。例えば、上記実施の形態では袋１５にチャック１５ａを設けたが、チャック１５ａを設けず袋１５の開口部を熱融着によって閉止してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施の形態に係る色素増感型太陽電池の製造方法を説明する斜視図である。
【図２】実施の形態に係る色素増感型太陽電池の製造方法を説明する斜視図である。
【図３】色素増感型太陽電池の一般的な構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  基板
２  透明導電膜
３  半導体膜
４  対向電極
６  電解質
１１  半導体電極
１１ａ  基板
１１ｂ  半導体膜
１１ｃ，１３ａ  リード線
１２  スペーサ
１３  対向電極
１４  電解質溶液
１５  袋
１５ａ  チャック
１６  高分子フィルム
１７  挟圧部
【図１】
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【図２】
2005228613.tif 000004
【図３】
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