(57)【要約】【課題】  実用的に十分な光電変換効率を有する色素増感型太陽電池を提供する。【解決手段】  本発明の色素増感型太陽電池２０１は、透光性基板１（ガラス基板等）、その一面に設けられた透光性導電層２１（ＦＴＯ等からなる。）及びその表面に設けられた増感色素３１（金属錯体色素等）を有する半導体電極３（チタニア等からなる。）を備える第１基体１０１と、基板４（アルミナ基板等）及びその一面に設けられた触媒層５１（白金等からなる。）を備え、且つ触媒層５１が半導体電極３に対向するように配置された第２基体１０２と、半導体電極３と触媒層５１との間に設けられた電解質層６（電解質等を含有する。）と、タングステンを含有する第１集電電極７１、タングステンを含有する第２集電電極７２、又は少なくとも一方がタングステンを含有する第１集電電極７１及び第２集電電極７２と、を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、該第１基板に対向して配置された第２基板との間に、増感色素３１を有する半導体電極３、該半導体電極３から集電するための第１集電電極７１及び触媒層５１が設けられ、少なくとも該半導体電極３と該触媒層５１との間に電解質体が保持されており、該第１基板と該第２基板の少なくとも一方の少なくとも一部が透光性である色素増感型太陽電池において、
上記第１集電電極７１はタングステンを含有することを特徴とする色素増感型太陽電池。
【請求項２】
上記触媒層５１から集電するための第２集電電極７２を更に有し、該第２集電電極７２がタングステンを含有する請求項１に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項３】
透光性基板１、該透光性基板１の表面に設けられた透光性導電層２１及び該透光性導電層２１の表面に設けられた増感色素３１を有する半導体電極３を備える第１基体１０１と、
基板４及び該基板４の表面に設けられた触媒層５１を備え、且つ該触媒層５１が該半導体電極３に対向するように配置された第２基体１０２と、
上記半導体電極３と上記触媒層５１との間に設けられた電解質層６と、
（Ａ）上記透光性基板１と上記透光性導電層２１との間、該透光性導電層２１の内部若しくは該透光性導電層２１の表面側に設けられたタングステンを含有する第１集電電極７１、（Ｂ）上記基板４と上記触媒層５１との間に設けられたタングステンを含有する第２集電電極７２、又は（Ｃ）少なくとも一方がタングステンを含有する該第１集電電極７１及び該第２集電電極７２と、を有することを特徴とする色素増感型太陽電池。
【請求項４】
上記基板４と上記触媒層５１との間に更に導電層２２を有する請求項３に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項５】
上記第２集電電極７２が、上記導電層２２と上記触媒層５１との間、該導電層２２の内部若しくは該導電層２２の表面側に設けられた請求項４に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項６】
上記基板４がセラミックからなる請求項３乃至５のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項７】
上記第１集電電極７１及び上記第２集電電極７２の各々の平面形状が、それぞれ格子状、櫛歯状又は放射状である請求項３乃至６のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項８】
上記第１集電電極７１は金属ワイヤからなり、該第１集電電極７１は、上記透光性基板１と上記透光性導電層２１との間に設けられ、且つ該第１集電電極７１の一部が該透光性基板１に埋め込まれている請求項３乃至７のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項９】
上記透光性導電層２１は、上記透光性基板１と接する第１透光性導電層２１１と、該第１透光性導電層２１１と接する第２透光性導電層２１２とからなり、上記第１集電電極７１は金属ワイヤからなり、該第１集電電極７１は、該第１透光性導電層２１１と該第２透光性導電層２１２との間に設けられ、且つ該第１集電電極７１の一部が該透光性基板１及び該第１透光性導電層２１１に埋め込まれている請求項３乃至７のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項１０】
上記第１集電電極７１は金属ワイヤからなり、該第１集電電極７１は、上記透光性導電層２１の表面側に設けられ、且つ該第１集電電極７１の一部は上記透光性基板１及び該透光性導電層２１に埋め込まれ、他部は接着剤層８１により覆われている請求項３乃至７のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項１１】
上記第１集電電極７１は金属ワイヤからなり、該第１集電電極７１は、上記透光性導電層２１の表面に当接して配置され、且つ接着剤層８１により該透光性導電層２１に固定されている請求項３乃至７のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項１２】
上記第２集電電極７２は金属ワイヤからなり、該第２集電電極７２は、上記基板４と上記触媒層５１との間に設けられ、且つ該第２集電電極７２の一部は該基板４に埋め込まれている請求項３乃至１１のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項１３】
上記第２集電電極７２は金属ワイヤからなり、該第２集電電極７２は、上記基板４と上記導電層２２との間に設けられ、且つ該第２集電電極７２の一部は上記基板４に埋め込まれている請求項４乃至１１のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項１４】
上記導電層２２は、上記基板４と接する第１導電層２２１と、該第１導電層２２１と接する第２導電層２２２とからなり、上記第２集電電極７２は金属ワイヤからなり、該第２集電電極７２は、該第１導電層２２１と該第２導電層２２２との間に設けられ、且つ該第２集電電極７２の一部が該基板４及び該第１導電層２２１に埋め込まれている請求項４乃至１１のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項１５】
上記第２集電電極７２は金属ワイヤからなり、該第２集電電極７２は、上記導電層２２の表面側に設けられ、且つ該第２集電電極７２の一部は上記基板４及び該導電層２２に埋め込まれ、他部は接着剤層８１により覆われている請求項４乃至１１のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項１６】
上記第２集電電極７２は金属ワイヤからなり、該第２集電電極７２は、上記導電層２２の表面に当接して配置され、且つ接着剤層８１により該導電層２２に固定されている請求項４乃至１１のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項１７】
上記透光性基板１又は上記透光性導電層２１と、上記基板４又は上記触媒層５１との間が、上記半導体電極３の周囲において樹脂若しくはガラスにより封着されている請求項３乃至１６のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項１８】
上記透光性基板１又は上記透光性導電層２１と、上記基板４、上記触媒層５１又は上記導電層２２との間が、上記半導体電極３の周囲において樹脂若しくはガラスにより封着されている請求項４乃至１６のうちのいずれか１項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、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に関する。更に詳しくは、電解質等に対する耐腐食性に優れた材質からなる集電電極を有することで、光電変換効率が向上した色素増感型太陽電池に関する。
【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。これらの太陽電池では光電変換の効率も２０％に近く優れている。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、価格及び材料供給等における制限もある。一方、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。）。この太陽電池は、増感色素を担持させたチタニア多孔質電極と対極との間に電解質体を介在させた構造を有し、現行のシリコン系太陽電池に比べて光電変換効率は低いものの、材料、製法等の面で大幅なコストダウンが可能である。
【０００３】
この色素増感型太陽電池の光電変換効率を高めるためには、光照射により発生した電子を効率よく集めることが重要であり、そのためには導電性部材の内部抵抗を低減する必要がある。特に、十分な透光性が必要であるため極薄に形成される透光性導電層等では、内部抵抗の増大がより問題であり、透光性導電層等の面積、即ち、太陽電池の面積が大きくなるほど、抵抗増大による光電変換効率の低下が顕著となる。そこで、電子を効率よく集めるための種々の形態の集電電極が提案されている。この集電電極としては、透明基板と透明導電膜との間、又は透明導電膜の表面に、透明基板を所定の領域に分割するように配置され、電極部の内部抵抗を低減して光電変換効率を高める形態のものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。また、透明導電性基板上に、アルミニウム、銅、銀等の金属からなり、平行線状、格子状等のパターン、並びに特定の線幅、厚さ及びピッチを有する金属リード（集電電極）が設けられた光電変換素子も知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１−２２０３８０号公報
【非特許文献１】Ｎａｔｕｒｅ誌（第３５３巻、ｐｐ．７３７−７４０、１９９１年）
【特許文献２】特開２０００−２３１９４２号公報
【特許文献３】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】
【０００５】
しかし、色素増感型太陽電池における集電電極は、電解質等との接触により腐食することがあり、剥離することもあるため、十分な光電変換効率を有するとともに、耐腐食性に優れた集電電極を備える製品が必要とされている。
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、電解質等に対して優れた耐腐食性を有する集電電極が配設され、実用的な光電変換効率を備えるとともに、集電電極の腐食が抑えられる色素増感型太陽電池を提供することを目的とする。特に、タングステンを含有する金属ワイヤを用いて集電電極を特定の形態に配設することで、光電変換効率が向上し、且つより耐久性に優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】
【０００６】
本発明は以下のとおりである。
１．第１基板と、該第１基板に対向して配置された第２基板との間に、増感色素３１を有する半導体電極３、該半導体電極３から集電するための第１集電電極７１及び触媒層５１が設けられ、少なくとも該半導体電極３と該触媒層５１との間に電解質体が保持されており、該第１基板と該第２基板の少なくとも一方の少なくとも一部が透光性である色素増感型太陽電池において、上記第１集電電極７１はタングステンを含有することを特徴とする色素増感型太陽電池。
２．上記触媒層５１から集電するための第２集電電極７２を更に有し、該第２集電電極７２がタングステンを含有する上記１．に記載の色素増感型太陽電池。
３．透光性基板１、該透光性基板１の表面に設けられた透光性導電層２１及び該透光性導電層２１の表面に設けられた増感色素３１を有する半導体電極３を備える第１基体１０１と、基板４及び該基板４の一面に設けられた触媒層５１を備え、且つ該触媒層５１が該半導体電極３に対向するように配置された第２基体１０２と、上記半導体電極３と上記触媒層５１との間に設けられた電解質層６と、（Ａ）上記透光性基板１と上記透光性導電層２１との間、該透光性導電層２１の内部若しくは該透光性導電層２１の表面側に設けられたタングステンを含有する第１集電電極７１、（Ｂ）上記基板４と上記触媒層５１との間に設けられたタングステンを含有する第２集電電極７２、又は（Ｃ）少なくとも一方がタングステンを含有する該第１集電電極７１及び該集電電極７２と、を有することを特徴とする色素増感型太陽電池。
４．上記基板４と上記触媒層５１との間に更に導電層２２を有する上記３．に記載の色素増感型太陽電池。
５．上記第２集電電極７２が、上記導電層２２と上記触媒層５１との間、該導電層２２の内部若しくは該導電層２２の表面側に設けられた上記３．又は４．に記載の色素増感型太陽電池。
６．上記基板４がセラミックからなる上記３．乃至５．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
７．上記第１集電電極７１及び上記第２集電電極７２の各々の平面形状が、それぞれ格子状、櫛歯状又は放射状である上記３．乃至６．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
８．上記第１集電電極７１は金属ワイヤからなり、該第１集電電極７１は、上記透光性基板１と上記透光性導電層２１との間に設けられ、且つ該第１集電電極７１の一部が該透光性基板１に埋め込まれている上記３．乃至７．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
９．上記透光性導電層２１は、上記透光性基板１と接する第１透光性導電層２１１と、該第１透光性導電層２１１と接する第２透光性導電層２１２とからなり、上記第１集電電極７１は金属ワイヤからなり、該第１集電電極７１は、該第１透光性導電層２１１と該第２透光性導電層２１２との間に設けられ、且つ該第１集電電極７１の一部が該透光性基板１及び該第１透光性導電層２１１に埋め込まれている上記３．乃至７．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
１０．上記第１集電電極７１は金属ワイヤからなり、該第１集電電極７１は、上記透光性導電層２１の表面側に設けられ、且つ該第１集電電極７１の一部は上記透光性基板１及び該透光性導電層２１に埋め込まれ、他部は接着剤層８により覆われている上記３．乃至７．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
１１．上記第１集電電極７１は金属ワイヤからなり、該第１集電電極７１は、上記透光性導電層２１の表面に当接して配置され、且つ接着剤層８１により該透光性導電層２１に固定されている上記３．乃至７．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
１２．上記第２集電電極７２は金属ワイヤからなり、該第２集電電極７２は、上記基板４と上記触媒層５１との間に設けられ、且つ該第２集電電極７２の一部は該基板４に埋め込まれている上記３．乃至１１．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
１３．上記第２集電電極７２は金属ワイヤからなり、該第２集電電極７２は、上記基板４と上記導電層２２との間に設けられ、且つ該第２集電電極７２の一部は上記基板に埋め込まれている上記４．乃至１１．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
１４．上記導電層２２は、上記基板４と接する第１導電層２２１と、該第１導電層２２１と接する第２導電層２２２とからなり、上記第２集電電極７２は金属ワイヤからなり、該第２集電電極７２は、該第１導電層２２１と該第２導電層２２２との間に設けられ、且つ該第２集電電極７２の一部が該基板４及び該第１導電層２２１に埋め込まれている上記４．乃至１１．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
１５．上記第２集電電極７２は金属ワイヤからなり、該第２集電電極７２は、上記導電層２２の表面側に設けられ、且つ該第２集電電極７２の一部は上記基板４及び該導電層２２に埋め込まれ、他部は接着剤層８１により覆われている上記４．乃至１１．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
１６．上記第２集電電極７２は金属ワイヤからなり、該第２集電電極７２は、上記導電層２２の表面に当接して配置され、且つ接着剤層８１により該導電層２２に固定されている上記３．乃至１１．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
１７．上記透光性基板１又は上記透光性導電層２１と、上記基板４又は上記触媒層５１との間が、上記半導体電極３の周囲において樹脂若しくはガラスにより封着されている上記３．乃至１６．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
１８．上記透光性基板１又は上記透光性導電層２１と、上記基板４、上記触媒層５１又は上記導電層２２との間が、上記半導体電極３の周囲において樹脂若しくはガラスにより封着されている上記４．乃至１６．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の色素増感型太陽電池及び本発明の他の色素増感型太陽電池は、電解質等に対して優れた耐腐食性を有する集電電極を有するため、光電変換効率が向上するとともに、集電電極の腐食も抑えられる。
また、触媒層５１から集電するための第２集電電極７２を更に有し、該第２集電電極７２がタングステンを含有する場合は、光電変換効率をより高くすることができる。
更に、基板４と触媒層５１との間に更に導電層２２を有する場合は、より光電変換効率に優れた色素増感型太陽電池とすることができる。
また、第２集電電極７２が、導電層２２と触媒層５１との間、導電層の内部若しくは導電層の表面側に設けられた場合も、より光電変換効率に優れた色素増感型太陽電池とすることができる。
更に、基板４がセラミックからなる場合は、この基板４が支持基板となり、強度が大きく、耐久性に優れた色素増感型太陽電池とすることができる。
また、第１集電電極７１及び第２集電電極７２の各々の平面形状が、それぞれ格子状、櫛歯状又は放射状である場合は、十分な透光性が保持されるとともに、集電電極として十分に機能させることができる。
更に、第１集電電極７１は金属ワイヤからなり、第１集電電極７１は、透光性基板１と透光性導電層２１との間に設けられ、且つ第１集電電極７１の一部は透光性基板１に埋め込まれている場合、及び透光性導電層２１は、透光性基板１と接する第１透光性導電層２１１と、第１透光性導電層２１１と接する第２透光性導電層２１２とからなり、第１集電電極７１は金属ワイヤからなり、第１集電電極７１は、第１透光性導電層２１１と第２透光性導電層２１２との間に設けられ、且つ第１集電電極７１の一部は透光性基板１及び第１透光性導電層２１１に埋め込まれている場合は、集電効率が向上し、且つ集電電極が十分に固定される。
また、第１集電電極７１は金属ワイヤからなり、第１集電電極７１は、透光性導電層２１の表面側に設けられ、且つ第１集電電極７１の一部は透光性基板１及び透光性導電層２１に埋め込まれ、他部は接着剤層８１により覆われている場合、及び第１集電電極７１は金属ワイヤからなり、第１集電電極７１は、透光性導電層２１の表面に当接して配置され、且つ接着剤層８１により透光性導電層２１に固定されている場合は、集電電極の形成がより容易であり、且つ集電電極を十分に固定することができ、集電効率を向上させることができる。
更に、第２集電電極７２は金属ワイヤからなり、第２集電電極７２は、基板４と触媒層５１との間に設けられ、且つ第２集電電極７２の一部は基板４に埋め込まれている場合は、集電効率が向上し、且つ集電電極が十分に固定される。
また、第２集電電極７２は金属ワイヤからなり、第２集電電極７２は、導電層２２と触媒層５１との間に設けられ、且つ第２集電電極７２の一部は基板４及び導電層２２に埋め込まれている場合、及び導電層２２は、基板４と接する第１導電層２２１と、第１導電層２２１と接する第２導電層２２２とからなり、第２集電電極７２は金属ワイヤからなり、第２集電電極７２は、第１導電層２２１と第２導電層２２２との間に設けられ、且つ第２集電電極７２の一部が基板４及び第１導電層２２１に埋め込まれている場合は、集電電極が十分に固定されるとともに、集電効率もより高められる。
更に、第２集電電極７２は金属ワイヤからなり、第２集電電極７２は、導電層２２の表面側に設けられ、且つ第２集電電極７２の一部は基板４及び導電層２２に埋め込まれ、他部は接着剤層８１より覆われている場合、及び第２集電電極７２は金属ワイヤからなり、第２集電電極７２は、導電層２２の表面に当接して配置され、且つ接着剤層８１により導電層２２に固定されている場合は、集電電極の形成がより容易であり、且つ集電電極を十分に固定することができ、集電効率を向上させることができる。
また、透光性基板１又は透光性導電層２１と、基板４又は触媒層５１との間が、半導体電極３の周囲において樹脂若しくはガラスにより封着されている場合、及び透光性基板１又は透光性導電層２１と、基板４、触媒層５１又は導電層２２との間が、半導体電極３の周囲において樹脂若しくはガラスにより封着されている場合は、色素増感型太陽電池の使用環境及びこの太陽電池が組み込まれる製品の種類等によって封着に用いる材料を選定することで、半導体電極及び電解質層等を十分に保護することができ、耐久性の高い色素増感型太陽電池とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の色素増感型太陽電池は、第１基板と、この第１基板に対向して配置された第２基板とを有し、第１基板と第２基板の少なくとも一方の少なくとも一部が透光性である。より具体的には、第１基板及び第２基板がともにガラス、樹脂シート等からなる透光性を有する基板であってもよいし、一方は透光性を有さないセラミック等からなる基板であってもよい。また、透光性を有する基板である場合、その一部が透光性であれば太陽電池として機能するが、光電変換効率を高めるためには、平面方向の多くの部分、例えば、全面積の３０％以上、特に５０％以上、更に７０％以上が透光性であることが好ましく、全面が透光性であることがより好ましい。
【０００９】
更に、第１基板と第２基板との間には、増感色素３１を有する半導体電極３、この半導体電極３から集電するための第１集電電極７１及び触媒層５１が設けられる。第１集電電極７１は半導体電極３に接して設けられていてもよいし、他の導電性を有する層、例えば、透光性導電層等を介して設けられていてもよい。また、少なくとも半導体電極３と触媒層５１との間に電解質体が保持されており、この電解質体は、半導体電極３と触媒層５１との間に電解質層として保持されていてもよいし、半導体電極３、第１集電電極７１が多孔質であるときは、この第１集電電極７１等に含侵されて保持されていてもよい。尚、半導体電極３は、第１基板及び第２基板のうちのいずれの側に設けてもよいが、透光性を有する基板又はより高い透光性を有する基板の側に設けることが好ましい。そのようにすれば、半導体電極３により多くの光を照射させることができ、光電変換効率が向上するため好ましい。
【００１０】
上記のような構造を備える本発明の色素増感型太陽電池は、第１集電電極７１がタングステンを含有することを特徴とする。色素増感型太陽電池に用いられる電解質体に含有される電解質等は腐食性が高く、この電解質等に対する耐腐食性に優れるタングステンを用いることにより、集電電極の腐食が抑えられ、電池の耐久性が向上する。更に、触媒層５１の側では、白金等からなる触媒層５１の厚さが十分であれば、集電電極はなくてもよいが、高価な白金等からなる触媒層５１は薄層とすることが好ましく、薄層とした場合は抵抗が高くなるため第２集電電極７２を設けることが好ましい。この第２集電電極７２は触媒層５１に接して設けられていてもよいし、他の導電性を有する層、例えば、透光性を有する又は有さない導電層等を介して設けられていてもよい。第２集電電極７２の材質は特に限定されず、ニッケル等を用いることもできるが、この第２集電電極７２もタングステンを含有することが好ましい。タングステンを含有することで、第２集電電極７２の腐食が抑えられ、電池の耐久性が向上する。
【００１１】
第１集電電極７１及び第２集電電極７２を設ける方法は特に限定されないが、例えば、所定のパターンが形成されたマスクを用いて、マグネトロンスパッタ法及び電子ビ−ム蒸着法等の物理的蒸着法などでタングステン又はタングステン及びその他の金属を堆積させ、その後、フォトリソグラフィー等によりパターニングする方法が挙げられる。また、タングステン粉末等のタングステン成分を含有するペーストを用いてスクリーン印刷法等によりパターニングし、その後、焼成する方法などにより形成することができる。また、第１集電電極７１及び第２集電電極７２のうちの少なくとも一方をタングステンを含有する金属ワイヤにより形成することもできる。この金属ワイヤの場合、ガラスからなる基板であるときは、基板に金属ワイヤを埋め込むための溝を形成し、接着剤、特に導電層を有する接着剤等により接合し、固定するとともに、他の部材とも接合させることにより集電電極を設けることができる。更に、樹脂シート、セラミック等からなる基板であるときは、一部を基板に埋め込み、他部を導電層接着剤等により他の部材と接合させることにより集電電極を設けることができる。更に、第１集電電極７１及び第２集電電極７２のそれぞれの平面形状は特に限定されないが、透光性が損なわれないように、例えば、格子状、櫛歯状、放射状等とすることができる。尚、透光性を必須としない側に設けられた場合は、面状の集電電極とすることもできる。これら各々の平面形状を有する集電電極の面積については、下記の本発明の他の色素増感型太陽電池における記載をそのまま適用することができる。
【００１２】
第１集電電極７１及び第２集電電極７２は、純タングステン（この純タングステンとは、９９．９８％以上の純度であるタングステンをそのまま使用し、他の金属を混合しないことを意味する。）からなるものでもよく、タングステンと他の金属との混合物からなるものでもよい。これらのうちでは、純タングステンからなる集電電極が、電解質体に含有される電解質等に対する耐腐食性に特に優れるため好ましい。また、タングステン以外の金属としては、耐腐食性に優れるニッケル、チタン、貴金属等を用いることが好ましい。更に、タングステンと他の金属とを併用する場合、タングステンと他の金属との合計を１００質量％とした場合に、タングステンの含有量は９５質量％以上、特に９８質量％以上、更に９９．９質量％以上（１００質量％であってもよい。但し、この１００質量％とは、９９．９８％以上の純度であるタングステンをそのまま使用し、他の金属を混合しないことである。）とすることができる。タングステンの含有量が９５質量％以上であれば、集電効率が高く、且つ電解質体に含有される電解質等に対する耐腐食性に優れ、十分な耐久性を有する色素増感型太陽電池とすることができる。
尚、本発明の色素増感型太陽電池における、第１基板（本発明の他の色素増感型太陽電池における透光性基板１又は基板４に相当する。）、第２基板（本発明の他の色素増感型太陽電池における基板４又は透光性基板１に相当する。）の材質及び厚さ、増感色素３１及び半導体電極３の電極基体のそれぞれの材質、半導体電極３の厚さ及びその作製方法、触媒層５１の材質、厚さ及びその形成方法、電解質体に含有される電解質等の種類、並びに上記の接着剤、特に導電層を有する接着剤などについては、下記の本発明の他の色素増感型太陽電池における各々の記載をそれぞれそのまま適用することができる。
【００１３】
図１、図２、図４、図５、図６、図７及び図８のように、本発明の他の色素増感型太陽電池２０１、２０２、２０３、２０４、２０５及び２０６は、第１基体１０１と、第２基体１０２と、電解質層６と、第１集電電極７１及び第２集電電極７２のうちの少なくとも一方とを有する。
上記「第１基体１０１」は、透光性基板１と、透光性基板１の表面に設けられた透光性導電層２１と、透光性導電層２１の表面に設けられた増感色素３１を有する半導体電極３（図３参照）とを備える。また、上記「第２基体１０２」は、基板４と、基板４の表面に設けられた触媒層５１とを備える。この第２基体１０２は、全体として透光性を有していてもよく、透光性を有していなくてもよい。従って、基板４及び触媒層５１もそれぞれ透光性を有していてもよく、透光性を有していなくてもよい。更に、第２基体１０２は、図５、図６及び図７のように、基板４と触媒層５１との間に更に導電層２２を有していてもよい。この導電層２２も、透光性を有していてもよく、透光性を有していなくてもよい。
尚、本発明の色素増感型太陽電池及び本発明の他の色素増感型太陽電池の各々における透光性とは、波長４００〜９００ｎｍの可視光の透過率が１０％以上であることを意味する。また、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すべて同様である。
透過率（％）＝（透光性基板を透過した光量／透光性基板に入射した光量）×１００
【００１４】
上記「透光性基板１」としては、ガラス、樹脂シート等からなる基板が挙げられる。樹脂シートは特に限定されず、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からなる樹脂シートが挙げられる。この透光性基板１の厚さは材質によっても異なり、特に限定されないが、上記の透過率が６０〜９９％、特に８５〜９９％となる厚さであることが好ましい。
【００１５】
上記「透光性導電層２１」は、透光性及び導電性を有しておればよい。この透光性導電層２１は特に限定されず、導電性酸化物からなる薄膜、金属薄膜、炭素薄膜等が挙げられる。導電性酸化物としては、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化インジウム、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛等が挙げられる。また、金属としては、白金、金、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム等が挙げられる。この透光性導電層２１の厚さは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１〜１０Ω／ｃｍ２となる厚さであることが好ましい。更に、透光性導電層２１の形成方法は特に限定されないが、金属、導電性酸化物等の微粒子を含有するペーストを、透光性基板１の表面に塗布して形成することができる。この塗布方法としては、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。また、透光性導電層２１は、金属、導電性酸化物等を用いたスパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等により形成することもできる。
【００１６】
上記「増感色素３１」としては、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。この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。更に、光電変換がなされる波長域を拡大し、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。
【００１７】
上記「半導体電極３」の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、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、チタン酸バリウム等の複酸化物を用いることもできる。更に、金属硫化物としては、硫化亜鉛、硫化鉛、硫化ビスマス等が挙げられる。電極基体の作製方法は特に限定されず、例えば、金属酸化物、金属硫化物等の微粒子を含有するペーストを第１基体１０１の透光性導電層２１の表面に塗布し、焼成することにより作製することができる。ペーストの塗布方法も特に限定されず、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挙げられる。このようにして作製された電極基体は微粒子が集合してなる集合体の形態で形成される。
【００１８】
電極基体は、第１基体１０１の透光性導電層２１の表面に、金属酸化物、金属硫化物等の微粒子及び少量の有機高分子等が分散されたコロイド溶液を塗布し、その後、乾燥し、次いで、加熱して有機高分子を分解させて除去することにより作製することもできる。このコロイド溶液も、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により塗布することができる。この方法により作製した電極基体も微粒子が集合してなる集合体の形態で形成される。
【００１９】
半導体電極３の厚さは特に限定されないが、０．１〜１００μｍとすることができ、１〜５０μｍ、特に２〜４０μｍ、更に５〜３０μｍとすることが好ましい。半導体電極３の厚さが０．１〜１００μｍであれば、光電変換が十分になされ、発電効率が向上する。また、半導体電極３は、その強度及び透光性導電層２１との密着性を向上させるため熱処理することが好ましい。熱処理の温度及び時間は特に限定されないが、熱処理温度は４０〜７００℃、特に１００〜５００℃、熱処理時間は１０分〜１０時間、特に２０分〜５時間とすることが好ましい。尚、透光性基板１として樹脂シートを用いる場合は、樹脂が熱劣化しないように低温で熱処理することが好ましい。
【００２０】
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電極基体を浸漬し、溶液を含侵させ、その後、有機溶媒を除去することにより付着させることができる。また、この溶液を、電極基体に塗布し、その後、有機溶媒を除去することにより付着させることもできる。この塗布方法としては、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。更に、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。
【００２１】
増感色素の付着量は半導体電極１ｇに対して０．０１〜１ミリモル、特に０．５〜１ミリモルであることが好ましい。付着量が０．０１〜１ミリモルであれば、半導体電極における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４０〜８０℃で速やかに処理することが好ましい。
【００２２】
上記「基板４」は、透光性を有していてもよく、透光性を有していなくてもよい。透光性を有する基板４は、透光性基板１の場合と同様にガラス、樹脂シート等を用いて設けることができる。樹脂シートである場合、透光性基板１のときと同様に、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熱可塑性樹脂を用いることができる。この基板４が透光性を有する基板である場合、その厚さは材質によっても異なり、特に限定されないが、前記の透過率が６０〜９９％、特に８５〜９９％となる厚さであることが好ましい。
【００２３】
透光性を有していない基板４はセラミックにより形成することができる。セラミック基板は強度が大きく、この基板が支持基板となって耐久性に優れた色素増感型太陽電池とすることができる。セラミック基板の形成に用いるセラミックは特に限定されず、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のセラミックを用いることができる。酸化物系セラミックとしては、アルミナ、ムライト、ジルコニア等が挙げられる。また、窒化物系セラミックとしては、窒化ケイ素、サイアロン、窒化チタン、窒化アルミニウム等が挙げられる。更に、炭化物系セラミックとしては、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化アルミニウム等が挙げられる。セラミックとしては、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア等が好ましく、アルミナが特に好ましい。
【００２４】
基板４がセラミックからなる場合、その厚さは特に限定されないが、１００μｍ〜５ｍｍ、特に５００μｍ〜５ｍｍ、更に８００μｍ〜５ｍｍとすることができ、５００μｍ〜２ｍｍとすることもできる。セラミック基板の厚さが１００μｍ〜５ｍｍ、特に８００μｍ〜５ｍｍであれば、この強度の大きい基板が支持基板となり、優れた耐久性を有する色素増感型太陽電池とすることができる。
【００２５】
上記「触媒層５１」は、触媒活性を有する物質、又は触媒活性を有する物質を含有する、金属、前記の透光性導電層の形成に用いられる導電性酸化物及び導電性高分子のうちの少なくとも１種、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（但し、銀は電解質等に対する耐腐食性が低いため好ましくない。以下、電解質等が接触し得る部分には同様に銀は好ましくない。）、カーボンブラック等が挙げられ、これらは併せて導電性を有する。触媒層は、触媒活性を有し、且つ電気化学的に安定な貴金属により形成することが好ましく、触媒活性が高く、電解質溶液に溶解され難い白金を用いることが特に好ましい。
【００２６】
触媒活性を有さない、金属、導電性酸化物及び導電性高分子等を用いる場合、触媒層に混合されて用いられる金属としては、アルミニウム、銅、クロム、ニッケル、タングステン等が挙げられる。更に、触媒層に混合されて用いられる導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等が挙げられる。また、この導電性高分子としては、導電性を有さない樹脂に各種の導電性物質を配合して調製したものが挙げられる。この樹脂は特に限定されず、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよい。熱可塑性樹脂としては、熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。更に、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。導電性物質も特に限定されず、カーボンブラック、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム、タングステン等の金属、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマーなどが挙げられる。導電性物質としては、導電性と触媒活性とを併せて有する貴金属及びカーボンブラックが特に好ましい。導電性物質は１種のみを用いてもよく、２種以上を用いてもよい。
触媒活性を有さない、金属、導電性酸化物及び導電性高分子等を用いる場合、上記の触媒活性を有する物質の含有量は、金属、導電性酸化物、導電性高分子等を１００質量部とした場合に、１〜９９質量部、特に５０〜９９質量部であることが好ましい。
【００２７】
このように、触媒層は、導電性及び触媒活性を有する物質により形成することができる。また、触媒活性を有する物質を含有する、金属、導電性酸化物及び導電性高分子のうちの少なくとも１種により形成することもできる。更に、触媒層は、１種の材料のみからなる層でもよく、２種以上の材料からなる混合層でもよい。また、触媒層は、単層でもよく、金属層、導電性酸化物層、導電性高分子層、並びに金属、導電性酸化物及び導電性高分子のうちの２種以上からなる混合層のうちの２層以上からなる多層の触媒層でもよい。この触媒層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〜１０μｍ、特に３ｎｍ〜２μｍとすることができる。触媒層の厚さが３ｎｍ〜１０μｍであれば、十分に抵抗の低い触媒層とすることができる。
【００２８】
触媒活性を有する物質からなる触媒層５１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、基板４の表面、又は下記のように導電層２２を有する場合は、この導電層２２の表面に塗布して形成することができる。また、触媒活性を有する物質を含有する金属、導電性酸化物からなる触媒層５１も、触媒活性を有する物質の場合と同様の方法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。更に、これらの触媒層５１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、基板４等の表面に金属等を堆積させて形成することもできる。また、触媒活性を有する物質を含有する導電性高分子からなる触媒層５１は、導電性高分子と、粉末状又は繊維状等の触媒活性を有する物質とを、バンバリーミキサ、インターナルミキサー、オープンロール等の装置により混練して調製した樹脂組成物をフィルムに成形し、このフィルムを基板４等の表面に接合して形成することができる。更に、樹脂組成物を溶媒に溶解又は分散させて調製した溶液又は分散液を基板４等の表面に塗布し、乾燥して、溶媒を除去し、必要に応じて加熱して形成することもできる。尚、触媒層５１が混合層であるときは、含有される材料の種類に応じて、上記の各種の方法等のうちの適宜の方法により形成することができる。
【００２９】
第２基体１０２は、基板４と触媒層５１との間に更に導電層２２を有していてもよい。上記「導電層２２」は、透光性を有していても、透光性を有していなくてもよい。この導電層２２は、透光性導電層２１と同様の材料等を用いて形成することができる。導電層２２は、透光性を有している必要がないこともあって、その厚さは特に限定されないが、コストの面からは薄膜とすることが好ましい。尚、薄膜とすれば透光性となるが、内部抵抗は高くなる。従って、導電層２２の厚さは透光性と内部抵抗とを勘案して設定することが好ましく、通常、表面抵抗が１００Ω／ｃｍ２以下、特に１〜１０Ω／ｃｍ２となる厚さとすることができる。導電層２２の形成方法も特に限定されないが、金属、導電性酸化物等の微粒子を含有するペーストを、基板４の表面に塗布して形成することができる。この塗布方法としては、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。更に、この導電層２２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、基板４の表面に金属等を堆積させて形成することもできる。
【００３０】
本発明の色素増感型太陽電池は、第１基体１０１における第１集電電極７１及び第２基体１０２における第２集電電極７２のうちの少なくとも一方を有する。第１集電電極７１及び第２集電電極７２のいずれか一方が設けられている場合は、この集電電極はタングステンを含有する。更に、第１集電電極７１及び第２集電電極７２がともに設けられている場合は、これらがともにタングステンを含有する集電電極であってもよいし、いずれか一方がタングステンを含有する集電電極であってもよい。集電電極は、特に半導体電極３が設けられた第１基体１０１の側に第１集電電極７１として設けられていることが好ましく、これにより半導体電極３において発生した電子が第１集電電極７１により効率よく集められ、光電変換効率が向上する。
【００３１】
上記「第１集電電極７１」は、透光性基板１と透光性導電層２１との間、透光性導電層２１の内部、又は透光性導電層２１の表面側に設けることができる。この第１集電電極７１の平面形状は特に限定されず、半導体電極３を囲むように、又は半導体電極３を所定の領域に分割するように配設することができる。この所定の領域に分割するように配設するとは、完全に連続した第１集電電極７１により分割されている場合のみでなく、第１集電電極７１の一部に不連続な部分がある場合も意味する。より具体的には、第１集電電極７１の平面形状は、例えば、格子状、櫛歯状、放射状等とすることができる。また、この第１集電電極７１の幅及び厚さは特に限定されず、その電気抵抗及びコスト等を勘案し設定することが好ましい。第１集電電極７１が格子状、櫛歯状又は放射状等の平面形状で配設される場合、第１集電電極７１の全面積は、半導体電極３の全面積に対して０．１〜２０％、特に０．１〜５％、更に０．１〜１％であることが好ましい。第１集電電極７１の全面積が半導体電極３の全面積に対して特に０．１〜１％であれば、集電効率を高めることができ、且つ半導体電極３に照射される光量を十分に保持することができる。
【００３２】
また、上記「第２集電電極７２」は、基板４と触媒層５１との間、基板４と導電層２２との間、導電層２２の内部、又は導電層２２の表面側に設けることができる。この第２集電電極７２は、触媒層５１、導電層２２を白金、金等の導電性に優れる貴金属により形成し、特に２０ｎｍ以上、更に１μｍ以上（通常、１０μｍ以下）と厚くした場合は、導電性の観点からは設ける必要はないが、コストの面では設けることが好ましい。即ち、白金等は高価であるため、触媒層５１、導電層２２をできるだけ薄層とすることが好ましいが、薄層であると抵抗が高くなるため、導電性及び耐腐食性に優れ、且つ安価なタングステン又はタングステンを含有する金属からなる第２集電電極７２を設けることで、集電効率を向上させるとともに、コストを低減することができる。更に、触媒層５１を前記の導電性酸化物に触媒活性を有する物質を配合した組成物等により形成したとき、及び導電層２２を前記の導電性酸化物等により形成したときは、触媒層５１及び導電層２２の抵抗はより高くなるため、第２集電電極７２を設け、集電効率を高めることが好ましい。
この第２集電電極７２に関する記載は、後記の第２集電電極７２が金属ワイヤからなる場合もそのまま適用することができる。
【００３３】
第２集電電極７２の平面形状も特に限定されないが、第２基体１０２の側では透光性は必須でないため、第２集電電極７２を面状とすることができる。また、触媒層５１又は導電層２２を所定の領域に分割するように配設することもできる。抵抗の低い第２集電電極７２とするためには、触媒層５１等と類似の平面形状であり、且つ触媒層５１等に対して５０％以上、特に６５％以上、更に８０％以上（同面積でもよい。）の面積の面状の電極であることが好ましい。更に、触媒層５１等と相似形に配設されることがより好ましい。また、触媒層５１等を所定の領域に分割するように配設する場合は、その形状は、例えば、格子状、櫛歯状、放射状等とすることができる。尚、所定の領域に分割するように配設する場合は、完全に連続した第２集電電極７２により分割されているときのみでなく、第２集電電極７２の一部に不連続な部分があるときも意味する。また、この第２集電電極７２の幅（面状でない場合）及び厚さは特に限定されず、その電気抵抗及びコスト等を勘案し設定することが好ましい。第２集電電極７２が格子状、櫛歯状又は放射状等の平面形状で配設される場合、第２集電電極７２の全面積は特に限定されず、触媒層５１の全面積に対して０．１％以上、特に５％以上とすることができ、更に、９０％以上、特に１００％とすることもできる。このような集電電極であれば、集電効率をより高めることができる。
【００３４】
第１集電電極７１及び第２集電電極７２を設ける方法は特に限定されないが、例えば、所定のパターンが形成されたマスクを用いて、マグネトロンスパッタ法及び電子ビ−ム蒸着法等の物理的蒸着法などでタングステン又はタングステン及びその他の金属を堆積させ、その後、フォトリソグラフィー等によりパターニングする方法が挙げられる。また、タングステン粉末等のタングステン成分を含有するペーストを用いてスクリーン印刷法等によりパターニングし、その後、焼成する方法などにより形成することができる。物理的蒸着法などに用いるタングステン以外の金属としては、ニッケル、チタン、白金、金等の貴金属、銅等を用いることができる。このタングステン以外の金属としては、耐腐食性に優れるニッケル、チタン、貴金属等を用いることが好ましい。更に、ペーストに含有されるタングステン以外の金属としても、ニッケル、チタン、白金、金等の貴金属、銅等を用いることができる。このタングステン以外の金属としては、耐腐食性に優れるニッケル、チタン、貴金属等を用いることが好ましい。
【００３５】
タングステンと他の金属とを併用する場合、タングステンと他の金属との合計を１００質量％とした場合に、タングステンの含有量は９５質量％以上、特に９８質量％以上、更に９９．９質量％以上（１００質量％であってもよい。但し、この１００質量％とは、９９．９８％以上の純度であるタングステンをそのまま使用し、他の金属を混合しないことである。）とすることができる。タングステンの含有量が９５質量％以上であれば、集電効率が高く、且つ電解質層を形成する電解質等に対する耐腐食性に優れ、十分な耐久性を有する色素増感型太陽電池とすることができる。
【００３６】
第１集電電極７１及び第２集電電極７２のうちの少なくとも一方が上記「タングステンを含有する金属ワイヤ」により形成される場合、純タングステン（この純タングステンとは、９９．９８％以上の純度であるタングステンをそのまま使用し、他の金属を混合しないことを意味する。）からなるワイヤでもよく、タングステンと他の金属との混合物からなるワイヤでもよい。これらのうちでは、純タングステンからなるワイヤを用いた集電電極が、電解質層を形成する電解質等に対する耐腐食性に特に優れるため好ましい。
【００３７】
また、タングステンと他の金属との混合物からなる金属ワイヤを用いる場合、この他の金属は特に限定されないが、電解質等に対する耐腐食性等に優れた金属が好ましい。この他の金属としては、ニッケル、チタン及び白金、金等の貴金属などが挙げられる。他の金属を併用するときは、タングステンと他の金属との合計を１００質量％とした場合に、タングステンの含有量を９５質量％以上、特に９８質量％以上、更に９９．９質量％以上（１００質量％であってもよい。但し、この１００質量％とは、９９．９８％以上の純度であるタングステンをそのまま使用し、他の金属を混合しないことである。）とすることが好ましい。タングステンの含有量が９５質量％以上であれば、電解質等に対する耐腐食性に優れた集電電極とすることができる。
【００３８】
金属ワイヤの径方向の断面形状は特に限定されず、円形、楕円形及び三角形、四角形等の多角形のいずれであってもよい。更に、金属ワイヤの径方向の寸法（断面形状が円形であるときは直径、その他の形状であるときは最大寸法とする。）も特に限定されず、１〜１００μｍ、特に１０〜５０μｍ、更に２０〜３０μｍのものを用いることができる。金属ワイヤの径方向の寸法が１〜１００μｍ、特に５〜１００μｍであれば、集電電極として十分に機能し、集電電極を設ける際の作業性等にも何ら問題はない。また、この金属ワイヤからなる集電電極の場合、ワイヤが特に粗になる部分がないように配設すれば、半導体電極及び触媒層等の全面において集電が効率よくなされるため好ましい。尚、透光性を必須とする第１基体１０１の側では、ワイヤが密になりすぎないようにすれば、半導体電極３に照射される光量を十分に保持することができる。
【００３９】
金属ワイヤからなる第１集電電極７１は、半導体電極３を取り囲むような位置に配設することができる。更に、第１集電電極７１が半導体電極３を所定の領域に分割するような形状で配設することができる。この所定の領域に分割するように配設するとは、完全に連続した第１集電電極７１により分割されている場合のみでなく、第１集電電極７１の一部に不連続な部分がある場合も意味する。より具体的には、第１集電電極７１の平面形状は、格子状、櫛歯状、放射状等とすることができる。また、第１集電電極７１が格子状、櫛歯状又は放射状に配設される場合、第１集電電極７１の全面積（光が照射される方向と直角方向におけるワイヤの最大寸法の部分でみた面積の合計である。）は、半導体電極３の全面積に対して０．１〜２０％、特に０．１〜５％、更に０．１〜１％であることが好ましい。第１集電電極７１の全面積が半導体電極３の全面積に対して特に０．１〜１％であれば、集電効率を高めることができ、且つ半導体電極３に照射される光量を十分に保持することができる。
【００４０】
第２集電電極７２の場合は、透光性を勘案する必要がないため、その配設形状は特に限定されない。この金属ワイヤからなる第２集電電極７２は、第１集電電極７１と同様の形状とすることができる。即ち、基板４及び触媒層５１の表面に半導体電極３を投影した場合に、第２集電電極７２により半導体電極３が取り囲まれるような位置に配設することができる。また、第２集電電極７２が触媒層５１又は導電層２２を所定の領域に分割するような形状で配設することもでき、第１集電電極７１の場合と同様に、格子状、櫛歯状又は放射状等とすることができる。また、第２集電電極７２の全面積（光が照射される方向と直角方向におけるワイヤの最大寸法の部分でみた面積の合計である。）は特に限定されず、触媒層５１等の全面積に対して０．１％以上、特に５％以上とすることができ、第２基体１０２は全体として透光性は必須でないため、この全面積は９０％以上、更に１００％とすることもできる。このようにワイヤを密に配設した集電電極であれば、集電効率をより高めることができる。
【００４１】
第１集電電極７１は、図９のように、透光性基板１と透光性導電層２１との間に設けられ、且つその一部は透光性基板１に埋め込まれ、他部は透光性導電層２１と接するように配設することができる。金属ワイヤが透光性基板１に埋め込まれる割合（ワイヤの断面でみた場合に断面の全面積に対する埋め込まれている部分の面積の百分率で表した割合）は特に限定されないが、５０〜９０％、特に６０〜９０％、更に６５〜８０％とすることができる。この割合が５０〜９０％であれば、第１集電電極７１を透光性基板１によって十分に保持することができる。また、透光性導電層２１と確実に接続させることができ、集電効率を向上させることができる。
【００４２】
第１集電電極７１を設ける方法は特に限定されない。樹脂基板である場合は、成形型内にワイヤを配置し、この成形型を用いて基板を成形することで、ワイヤの一部が埋め込まれた基板を作製し、その後、この基板のワイヤの他部が露出している側の表面に透光性導電層２１を設け、この透光性導電層２１の表面に半導体電極３を設けることにより、第１集電電極７１を図９のように配設することができる。また、予め所定形状の樹脂基板を作製し、この樹脂基板の一面にワイヤを配置し、ワイヤ等を加熱し、押圧して、ワイヤの一部を基板に埋め込み、その後、この基板のワイヤの他部が露出している側の表面に透光性導電層２１を設け、この透光性導電層２１の表面に半導体電極３を設けることで、第１集電電極７１を図９のように配設することもできる。更に、ガラス基板である場合は、基板の一面に、断面形状が三角形、四角形等の多角形及び半円形などの集電電極を配設するための溝を形成し、この溝にワイヤを嵌め込み、この面に透光性導電層２１を設け、この透光性導電層２１の表面に半導体電極３を設けることにより、第１集電電極７１を図１０のように配設することができる。尚、ガラス基板とワイヤとの間に空隙があるのは好ましくなく、ガラス基板とワイヤとの間に接着剤を充填し、接着剤層８２によりガラス基板とワイヤとを接合することが好ましい。この接着剤層８２を形成するための接着剤としては後記の接着剤層８１を形成するための接着剤と同様のものを用いることができる。
【００４３】
第１集電電極７１は、図１１のように、第１透光性導電層２１１と第２透光性導電層２１２との間に設けられ、且つ第１集電電極７１の一部は透光性基板１及び第１透光性導電層２１１に埋め込まれ、他部は第２透光性導電層２１２と接するように配設することもできる。金属ワイヤが透光性基板１及び第１透光性導電層２１１に埋め込まれる割合は特に限定されないが、５０〜９０％、特に６０〜９０％、更に６５〜８０％とすることができる。この割合が５０〜９０％であれば、第１集電電極７１を透光性基板１及び第１透光性導電層２１１によって十分に保持することができる。また、この形態ではワイヤは透光性導電層２１に埋設され、ワイヤと透光性導電層２１とは確実に接続され、集電効率が向上する。
【００４４】
この第１集電電極７１の場合、樹脂基板であるときは、成形型内にワイヤを配置し、透光性基板１の表面に設けられた第１透光性導電層２１１をワイヤに当接させて成形することで、ワイヤの一部を透光性基板１及び第１透光性導電層２１１に埋め込み、その後、ワイヤの他部が露出している側の表面に第２透光性導電層２１２を設け、この第２透光性導電層２１２の表面に半導体電極３を設けることにより、第１集電電極７１を図１１のように配設することができる。また、第１透光性導電層２１１が設けられた透光性基板１の第１透光性導電層２１１の側の表面にワイヤを配置し、ワイヤ等を加熱し、押圧して、ワイヤの一部を透光性基板１及び第１透光性導電層２１１に埋め込み、その後、ワイヤの他部が露出している側の表面に第２透光性導電層２１２を設け、この第２透光性導電層２１２の表面に半導体電極３を設けることで、第１集電電極７１を図１１のように配設することもできる。更に、ガラス基板であるときは、透光性基板１の第１透光性導電層２１１が設けられた側の表面に、断面形状が三角形、四角形等の多角形及び半円形などの集電電極を配設するための溝を形成し、この溝にワイヤを嵌め込み、この面に第２透光性導電層２１２を設け、この第２透光性導電層２１２の表面に半導体電極３を設けることにより、第１集電電極７１を図１２のように配設することができる。尚、第１透光性導電層２１１とワイヤとの間に空隙があるのは好ましくなく、第１透光性導電層２１１とワイヤとの間に接着剤を充填し、接着剤層８２により第１透光性導電層２１１とワイヤとを接合することが好ましい。
【００４５】
第１集電電極７１は、図１３のように、透光性導電層２１の表面側に設けられ、且つ第１集電電極７１の一部は透光性基板１及び透光性導電層２１に埋め込まれ、他部は接着剤層８１により覆われるように配設することもできる。接着剤層８１を設けるための接着剤は特に限定されず、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤等を用いることができる。この接着剤は、導電性を有していても、導電性を有していなくてもよいが、集電効率をより向上させるためには導電性を有していることが好ましい。この導電性を有する接着剤は、上記の接着剤にタングステン、ニッケル、チタン、白金、金等の貴金属などの粉末等を配合し、調製することができる。また、接着剤は、電解質等に対して十分な耐腐食性を有するものであることが好ましい。この金属としては、導電性及び耐腐食性に優れるタングステンが特に好ましい。金属ワイヤが透光性基板１及び透光性導電層２１に埋め込まれる割合は特に限定されないが、５０〜９０％、特に６０〜９０％、更に６５〜８０％とすることができる。この割合が５０〜９０％であれば、第１集電電極７１を透光性基板１及び透光性導電層２１によって十分に保持することができる。また、透光性導電層２１と確実に接続させることができ、集電効率を向上させることができる。
【００４６】
この第１集電電極７１の場合、樹脂基板であるときは、成形型内にワイヤを配置し、透光性基板１の表面に設けられた透光性導電層２１をワイヤに当接させて成形することで、ワイヤの一部を透光性基板１及び透光性導電層２１に埋め込み、その後、ワイヤの他部が露出している側の表面及びその周縁の透光性導電層２１の表面に接着剤層８１を設け、更に透光性導電層２１及び接着剤層８１の表面に半導体電極３を設けることにより、第１集電電極７１を図１３のように配設することができる。また、透光性導電層２１が設けられた透光性基板１の透光性導電層２１の側の表面にワイヤを配置し、ワイヤ等を加熱し、押圧して、ワイヤの一部を透光性基板１及び透光性導電層２１に埋め込み、その後、ワイヤの他部が露出している側の表面及びその周縁の透光性導電層２１の表面に接着剤層８１を設け、更に透光性導電層２１及び接着剤層８１の表面に半導体電極３を設けることで、第１集電電極７１を図１３のように配設することもできる。更に、ガラス基板であるときは、透光性基板１の透光性導電層２１が設けられた側の表面に、断面形状が三角形、四角形等の多角形及び半円形などの集電電極を配設するための溝を形成し、この溝にワイヤを嵌め込み、その後、ワイヤの他部が露出している側の表面及びその周縁の透光性導電層２１の表面に接着剤層８１を設け、更に透光性導電層２１及び接着剤層８１の表面に半導体電極３を設けることにより、第１集電電極７１を図１４のように配設することができる。尚、透光性導電層２１とワイヤとの間に空隙があるのは好ましくなく、透光性導電層２１とワイヤとの間に接着剤を充填し、接着剤層８２により透光性導電層２１とワイヤとを接合することが好ましい。
【００４７】
第１集電電極７１は、図１５のように、透光性導電層２１の表面に当接して配置され、且つ接着剤層８１により透光性導電層２１に固定されるように配設することもできる。接着剤層８１を設けるための接着剤としては前記のものを用いることができるが、第１集電電極７１が透光性導電層２１に当接しているのみであるため、接着剤は特に十分な導電性を有しているものであることが好ましい。更に、接着剤が電解質等に対する耐腐食性を有していることが好ましい。
【００４８】
この第１集電電極７１の場合、樹脂基板及びガラス基板のいずれであっても、透光性導電層２１の表面にワイヤを当接させて配置し、その後、接着剤層８１によりワイヤを透光性導電層２１に固定し、更に透光性導電層２１及び接着剤層８１の表面に半導体電極３を設けることで、第１集電電極７１を図１５のように配設することができる。尚、図１５では、接着剤層８１は、ワイヤが透光性導電層２１と当接している部分を除くワイヤの周面の全体を覆っているが、両側面側より下方のみを覆っている等であってもよい。
【００４９】
第２集電電極７２は、図１６のように、基板４と触媒層５１との間に設けられ、且つその一部は基板４に埋め込まれ、他部は触媒層５１と接するように配設することができる。ワイヤが基板４に埋め込まれる割合は特に限定されないが、５０〜９０％、特に６０〜９０％、更に６５〜８０％とすることができる。この割合が５０〜９０％であれば、第２集電電極７２を基板４によって十分に保持することができる。また、触媒層５１と確実に接続させることができ、集電効率を向上させることができる。
【００５０】
第２集電電極７２を設ける方法は特に限定されない。セラミック基板である場合は、焼成により基板４となるセラミックグリーンシートの一面にワイヤを配置し、ワイヤを押圧（この押圧時に必要に応じて加熱することもできる。）してワイヤの一部が埋め込まれた基板を作製し、その後、セラミックの種類に応じた温度で焼成し、次いで、基板のワイヤの他部が露出している側の表面に触媒層５１を設けることで、第２集電電極７２を図１６のように配設することができる。尚、タングステンは焼成温度では酸化してしまうため、焼成雰囲気を不活性雰囲気又は還元雰囲気とする必要がある。一方、樹脂基板である場合は、成形型内にワイヤを配置し、この成形型を用いて基板を成形することで、ワイヤの一部が埋め込まれた基板を作製し、その後、この基板のワイヤの他部が露出している側の表面に触媒層５１を設けることにより、第２集電電極７２を図１６のように配設することができる。また、予め所定形状の樹脂基板を作製し、この樹脂基板の一面にワイヤを配置し、ワイヤを加熱し、押圧して、ワイヤの一部が埋め込まれた基板を作製し、その後、この基板のワイヤの他部が露出している側の表面に触媒層５１を設けることで、第２集電電極７２を図１６のように配設することもできる。更に、ガラス基板である場合は、基板の一面に、断面形状が三角形、四角形等の多角形及び半円形などの集電電極を配設するための溝を形成し、この溝にワイヤを嵌め込み、この面に触媒層５１を設けることにより、第２集電電極７２を図１７のように配設することができる。尚、ガラス基板とワイヤとの間に空隙があるのは好ましくなく、ガラス基板とワイヤとの間に接着剤を充填し、接着剤層８２によりガラス基板とワイヤとを接合することが好ましい。
【００５１】
第２集電電極７２は、図１８のように、基板４と導電層２２との間に設けられ、且つその一部は基板４に埋め込まれ、他部は導電層２２と接するように配設することもできる。ワイヤが基板４に埋め込まれる割合は特に限定されないが、５０〜９０％、特に６０〜９０％、更に６５〜８０％とすることができる。この割合が５０〜９０％であれば、第２集電電極７２を基板４によって十分に保持することができる。また、導電層２２と確実に接続させることができ、集電効率を向上させることができる。
【００５２】
この第２集電電極７２の場合、セラミック基板であるときは、焼成により基板４となるセラミックグリーンシートの一面にワイヤを配置し、ワイヤを押圧（この押圧時に必要に応じて加熱することもできる。）してワイヤの一部が埋め込まれた基板を作製し、その後、セラミックの種類に応じた温度で焼成し、次いで、ワイヤの他部が露出している側の表面に導電層２２を設け、この導電層２２の表面に触媒層５１を設けることで、第２集電電極７２を図１８のように配設することができる。尚、タングステンは焼成温度では酸化してしまうため、焼成雰囲気を不活性雰囲気又は還元雰囲気とする必要がある。一方、樹脂基板であるときは、成形型内にワイヤを配置し、この成形型を用いて基板を成形することで、ワイヤの一部が埋め込まれた基板を作製し、その後、ワイヤの他部が露出している側の表面に導電層２２を設け、この導電層２２の表面に触媒層５１を設けることにより、第２集電電極７２を図１８のように配設することができる。また、予め所定形状の樹脂基板を作製し、この樹脂基板の一面にワイヤを配置し、ワイヤを加熱し、押圧して、ワイヤの一部が埋め込まれた基板を作製し、その後、この基板のワイヤの他部が露出している側の表面に導電層２２を設け、この導電層２２の表面に触媒層５１を設けることで、第２集電電極７２を図１８のように配設することもできる。更に、ガラス基板であるときは、基板４の表面に、断面形状が三角形、四角形等の多角形及び半円形などの集電電極を配設するための溝を形成し、この溝にワイヤを嵌め込み、この面に導電層２２を設け、この導電層２２の表面に触媒層５１を設けることにより、第２集電電極７２を図１９のように配設することができる。尚、ガラス基板とワイヤとの間に空隙があるのは好ましくなく、ガラス基板とワイヤとの間に接着剤を充填し、接着剤層８２によりガラス基板とワイヤとを接合することが好ましい。
【００５３】
第２集電電極７２は、図２０のように、導電層２２の内部に設けられ、且つその一部は基板４及び第１導電層２２１に埋め込まれ、他部は第２導電層２２２と接するように配設することもできる。ワイヤが基板４及び第２導電層２２１に埋め込まれる割合は特に限定されないが、５０〜９０％、特に６０〜９０％、更に６５〜８０％とすることができる。この割合が５０〜９０％であれば、第２集電電極７２を基板４及び第１導電層２２１によって十分に保持することができる。また、導電層２２と確実に接続させることができ、集電効率を向上させることができる。
【００５４】
この第２集電電極７２の場合、セラミック基板であるときは、第１導電層２２１が設けられたセラミック基板の第１導電層２２１の側の表面にワイヤを配置し、ワイヤ等を押圧（この押圧時に必要に応じて加熱することもできる。）してワイヤの一部をセラミック基板及び第１導電層２２１に埋め込み、その後、ワイヤの他部が露出している側の表面に第２導電層２２２を設けることで、第２集電電極７２を図２０のように配設することができる。一方、樹脂基板であるときは、成形型内にワイヤを配置し、基板４の表面に設けられた第１導電層２２１をワイヤに当接させて成形することで、ワイヤの一部を基板４及び第１導電層２２１に埋め込み、その後、ワイヤの他部が露出している側の表面に第２導電層２２２を設けることにより、第２集電電極７２を図２０のように配設することができる。また、第１導電層２２１が設けられた基板４の第１導電層２２１の側の表面にワイヤを配置し、ワイヤ等を加熱し、押圧して、ワイヤの一部を基板４及び第１導電層２２１に埋め込み、その後、ワイヤの他部が露出している側の表面に第２導電層２２２を設けることで、第２集電電極７２を図２０のように配設することもできる。更に、ガラス基板であるときは、基板４の第１導電層２２１が設けられた側の表面に、断面形状が三角形、四角形等の多角形及び半円形などの集電電極を配設するための溝を形成し、この溝にワイヤを嵌め込み、この面に第２導電層２２２を設けることにより、第２集電電極７２を図２１のように配設することができる。尚、第１導電層２２１とワイヤとの間に空隙があるのは好ましくなく、第１導電層２２１とワイヤとの間に接着剤を充填し、接着剤層８２により第１導電層２２１とワイヤとを接合することが好ましい。
【００５５】
第２集電電極７２は、図２２のように、導電層２２の表面側に設けられ、且つ第２集電電極７２の一部は基板４及び導電層２２に埋め込まれ、他部は接着剤層８１により覆われるように配設することもできる。接着剤層８１を設けるための接着剤としては前記のものを用いることができる。この接着剤は導電性を有していることが好ましい。更に、電解質等に対する耐腐食性を有していることが好ましい。ワイヤが基板４及び導電層２２に埋め込まれる割合は特に限定されないが、５０〜９０％、特に６０〜９０％、更に６５〜８０％とすることができる。この割合が５０〜９０％であれば、第２集電電極７２を基板４及び導電層２２によって十分に保持することができる。また、触媒層５１と確実に接続させることができ、集電効率を向上させることができる。
【００５６】
この第２集電電極７２の場合、セラミック基板であるときは、導電層２２が設けられたセラミック基板の導電層２２の側の表面にワイヤを配置し、ワイヤ等を押圧（この押圧時に必要に応じて加熱することもできる。）してワイヤの一部をセラミック基板及び導電層２２に埋め込み、その後、ワイヤの他部が露出している側の表面及びその周縁の導電層２２の表面に接着剤層８１を設け、更に導電層２２及び接着剤層８１の表面に触媒層５１を設けることで、第２集電電極７２を図２２のように配設することができる。一方、樹脂基板であるときは、成形型内にワイヤを配置し、基板４の表面に設けられた導電層２２をワイヤに当接させて成形することで、ワイヤの一部を基板４及び導電層２２に埋め込み、その後、ワイヤの他部が露出している側の表面及びその周縁の導電層２２の表面に接着剤層８１を設け、更に導電層２２及び接着剤層８１の表面に触媒層５１を設けることにより、第２集電電極７２を図２２のように配設することができる。また、導電層２２が設けられた基板４の導電層２２の側の表面にワイヤを配置し、ワイヤ等を加熱し、押圧して、ワイヤの一部を基板４及び導電層２２に埋め込み、その後、ワイヤの他部が露出している側の表面及びその周縁の導電層２２の表面に接着剤層８１を設け、更に導電層２２及び接着剤層８１の表面に触媒層５１を設けることで、第２集電電極７２を図２２のように配設することもできる。更に、ガラス基板であるときは、基板４の導電層２２が設けられた側の表面に、断面形状が三角形、四角形等の多角形及び半円形などの集電電極を配設するための溝を形成し、この溝にワイヤを嵌め込み、その後、ワイヤの他部が露出している側の表面及びその周縁の導電層２２の表面に接着剤層８１を設け、更に導電層２２及び接着剤層８１の表面に触媒層５１を設けることにより、第２集電電極７２を図２３のように配設することができる。尚、導電層２２とワイヤとの間に空隙があるのは好ましくなく、導電層２２とワイヤとの間に接着剤を充填し、接着剤層８２により導電層２２とワイヤとを接合することが好ましい。
【００５７】
第２集電電極７２は、図２４のように、導電層２２の表面に当接して配置され、且つ接着剤層８１により導電層２２に固定されるように配設することもできる。接着剤層８１を設けるための接着剤としては前記のものを用いることができるが、第２集電電極７２が導電層２２に当接しているのみであるため、接着剤は特に十分な導電性を有しているものであることが好ましい。更に、接着剤が電解質等に対する耐腐食性を有していることが好ましい。
【００５８】
この第２集電電極７２の場合、セラミック基板、樹脂基板及びガラス基板のいずれであっても、導電層２２の表面にワイヤを当接させて配置し、その後、接着剤層８１によりワイヤを導電層２２に固定し、更に導電層２２及び接着剤層８１の表面に触媒層５１を設けることで、第２集電電極７２を図２４のように配設することができる。尚、図２４では、接着剤層８１は、ワイヤが導電層２２と当接している部分を除くワイヤの周面の全体を覆っているが、両側面側より下方のみを覆っている等であってもよい。
尚、基板４がセラミック基板であり、このセラミック基板が接着剤層８１及び接着剤層８２と直接接する場合は、接着剤層８１及び接着剤層８２を形成するための前記の接着剤は、この接着剤を１００質量％としたときに、０．５〜１５質量％、特に１〜１０質量％、更に２〜５質量％のガラス成分又はセラミック基板を構成するセラミック成分を含有することが好ましい。これにより、セラミック基板と第２集電電極７２とをより強固に接合することができる。
【００５９】
上記「電解質層６」は、電解質溶液により形成することができる。この電解質溶液には、電解質の他、通常、溶媒及び各種の添加剤等が含有される。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。
【００６０】
電解質層６に含有される溶媒は、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溶媒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、ベンゾニトリル類のニトリル類、（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。
【００６１】
この電解質層６の厚さは特に限定されないが、電解質溶液により形成される場合、２００μｍ以下、特に１００μｍ以下、更に５０μｍ以下（通常、１μｍ以上）とすることができる。この厚さが２００μｍ以下であれば、変換効率を十分に高くすることができる。
【００６２】
電解質層６は、半導体電極３と触媒層５１との間に配設される。電解質層６を配設する方法は特に限定されないが、電解質層６が電解質溶液により形成される場合、透光性導電層２１と基板４又は触媒層５１との間、導電層２２が設けられるときは、透光性導電層２１と基板４、触媒層５１又は導電層２２との間を、半導体電極３の周囲において樹脂又はガラスにより封着し、形成される密閉空間に電解質溶液を注入し、配設することができる。この密閉空間への電解質溶液の注入は、第１基体１０１又は第２基体１０２に設けられた注入口から行うことができる。注入口は、第１基体１０１及び第２基体１０２のいずれの側に設けてもよいが、穿孔し易い側に設けることが好ましい。例えば、透光性基板１がガラス基板である場合は穿孔が容易ではなく、一方、基板４がセラミック基板である場合はガラス基板等に比べて穿孔し易い。特に、セラミック基板では、未焼成シートのうちに穴開けパンチ等を用いて極めて容易に穿孔することもできる。そのため、基板４がセラミック基板であるときは、第２基板１０２の側に注入口を設けることが好ましい。尚、注入口は１個でよいが、空気抜きのため更に他の孔を設けることもできる。このように空気抜きのための孔を設けることで、電解質溶液をより容易に注入することができる。
【００６３】
半導体電極３の周囲の封着に用いられる樹脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。更に、この封着はガラスにより行うこともでき、特に長期の耐久性を必要とする太陽電池では、ガラスにより封着することが好ましい。
【実施例】
【００６４】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
以下のようにして図１及び図２に示す色素増感型太陽電池２０１を作製した。
実施例１
（１）第１基体の作製
縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さが１ｍｍのガラス基板１の表面に、タングステン（純度９９．８質量％）を用いて、ＲＦスパッタリングにより、幅１ｍｍ、厚さ１μｍの第１集電電極７１を、後工程で作製される３個の半導体電極３の各々の周囲を囲むこととなるような形状で形成した。その後、ガラス基板１の第１集電電極７１が形成された面に、ＲＦスパッタリングにより、厚さ５００ｎｍのフッ素ドープ酸化スズからなる透光性導電層２１を形成した。次いで、粒径が１０〜２０ｎｍのチタニア粒子を含有するペースト（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、商品名「Ｔｉ−Ｎｏｎｏｘｉｄｅ  Ｄ／ＳＰ」）をスクリーン印刷法により塗布し、１２０℃で１時間乾燥し、その後、４８０℃で３０分焼成して、縦８０ｍｍ、横２７ｍｍ、厚さ２０μｍのチタニア電極層（電極基体）を３個形成した。次いで、この積層体を、ルテニウム錯体（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、商品名「５３５ｂｉｓ−ＴＢＡ」）のエタノール溶液に１０時間浸漬して、図３に一部を拡大して示すように、チタニア焼結粒子に増感色素３１であるルテニウム錯体を付着させて半導体電極３を形成し、第１基体１０１を作製した。尚、第１集電電極７１の一端部に白金からなる取り出し電極Ｅを付設した。
【００６５】
（２）第２基体の作製
純度９９．９質量％のアルミナ粉末１００質量部に、焼結助剤として５質量部のマグネシア、カルシア及びシリカの混合粉末及び２質量部のバインダ並びに溶媒を配合してスラリーを調製し、このスラリーを用いてドクターブレード法によりアルミナグリーンシートを作製した。また、タングステン成分を含有するメタライズインク（タングステン成分の含有量９５質量％）を用いてアルミナグリーンシートの表面にスクリーン印刷法により厚さ１０μｍの第２集電電極７２となる面状の導電塗膜を形成した。その後、１００℃で３０分乾燥し、導電塗膜の表面を０．２ＭＰａの圧力でプレスし、平滑性を向上させた。次いで、白金成分を含有するメタライズインクを調製し、このメタライズインクを用いてアルミナグリーンシート及び第２集電電極７２となる導電塗膜の表面にスクリーン印刷法により厚さ５００ｎｍの触媒層５１となる導電塗膜を形成した。その後、還元雰囲気にて１５００℃で一体焼成し、アルミナ基板４の表面に第２集電電極７２及び縦８０ｍｍ、横２７ｍｍ、厚さ５００ｎｍの３個の触媒層５１が形成された第２基体１０２を作製した。尚、第２集電電極７２の一端部に白金からなる取り出し電極を付設した。
【００６６】
（３）色素増感型太陽電池の作製
第２基体１０２のアルミナ基板４の触媒層５１が形成されていない部分に、熱可塑性樹脂からなる厚さ６０μｍの接着剤シート（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、商品名「ＳＸ１１７０−６０」）を配設し、その後、第１基体１０１を、その半導体電極３が第２基体１０２の触媒層５１と対向するように配置し、次いで、アルミナ基板４の側を下にして１００℃に調温されたホットプレートに載せ、５分加熱して第１基体１０１の透光性導電層２１と第２基体１０２のアルミナ基板４とを接合し、接合部９を形成した。その後、第２基体１０２の所定の位置に設けられた電解質溶液の注入口からヨウ素電解液（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、商品名「Ｉｏｄｏｌｙｔｅ  ＰＮ−５０」）を注入し、半導体電極３と触媒層５１との間に電解質層６を形成し、色素増感型太陽電池２０１を作製した。ヨウ素電解液注入後、注入口は上記の接着剤を用いて封止した。
【００６７】
（４）色素増感型太陽電池の性能評価
上記（１）〜（３）により作製した色素増感型太陽電池２０１に、ＡＭ１．５にスペクトル調整したソーラーシミュレータによって、照射強度１００ｍＷ／ｃｍ２の擬似太陽光を照射したところ、変換効率７．２％の特性を有していた。
【００６８】
実施例２
図３のように、第１集電電極７１のみを設け、第２集電電極７２は設けなかった以外は実施例１と同様にして色素増感型太陽電池２０２を作製し、その性能を実施例１の場合と同様にして評価したところ、変換効率６．０％の特性であり、実施例１と比べてやや劣っているものの、実用的に十分な性能を有していることが分かる。
【００６９】
実施例３
以下のようにして図６に示す色素増感型太陽電池２０４を作製した。尚、この色素増感型太陽電池２０４を、第１基体１０１の樹脂基板１の側からみた場合の概観は実施例１における図２と同様である。
（１）第１基体の作製
縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さが１ｍｍのポリエチレンテレフタレートからなる樹脂基板１の一面に、直径が２０μｍのタングステンワイヤ（第１集電電極７１となる。）を平行線状の表面形状となるように配設し、その後、樹脂基板１及びタングステンワイヤを１８０℃に加熱し、プレス機により平面方向に圧が均等にかかるように押圧して、タングステンワイヤの断面積の約９０％が樹脂基板１に埋め込まれるように成形した。その後、樹脂基板１のタングステンワイヤが埋め込まれた面に、ＲＦスパッタリングにより、厚さ５００ｎｍのフッ素ドープ酸化スズからなる透光性導電層２１を形成した。次いで、透光性導電層２１の表面に、粒径が１０〜２０ｎｍのチタニア粒子を含有するチタニアゾルをスプレー塗布し、１２０℃で１時間乾燥し、縦８０ｍｍ、横２７ｍｍ、厚さ２０μｍのチタニア電極層（電極基体）を３個形成した。次いで、この積層体を、ルテニウム錯体（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、商品名「５３５ｂｉｓ−ＴＢＡ」）のエタノール溶液に１０時間浸漬して、図３に一部を拡大して示すように、チタニア焼結粒子に増感色素３１であるルテニウム錯体を付着させて半導体電極３を形成し、第１基体１０１を作製した。尚、第１集電電極７１の一端部に白金からなる取り出し電極を付設した。
【００７０】
（２）第２基体の作製
純度９９．９質量％のアルミナ粉末１００質量部に、焼結助剤として５質量部のマグネシア、カルシア及びシリカの混合粉末及び２質量部のバインダ並びに溶媒を配合してスラリーを調製し、このスラリーを用いてドクターブレード法により縦約１１０ｍｍ、横約１１０ｍｍ、厚さが約１．１ｍｍのアルミナグリーンシートを作製した。その後、このアルミナグリーンシートの表面に、直径が２０μｍのタングステンワイヤ（第２集電電極７２となる。）を平行線状の表面形状となるように配設し、次いで、プレス機により平面方向に圧が均等にかかるように押圧し、タングステンワイヤの断面積の約９０％がアルミナグリーンシートに埋め込まれるように成形した。その後、窒素ガス雰囲気下、１５００℃で５時間保持して焼成し、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さが１ｍｍの、タングステンワイヤが埋め込まれたセラミック基板４を作製した。次いで、上記（１）における透光性導電層２１の場合と同様にして、基板４の全面に厚さ５００ｎｍの導電層２２を形成した。尚、導電層２２は透光性導電層２１と同じ材質であり、同様に透光性導電層である。その後、導電層２２の表面に、白金成分を含有するペースト（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、商品名「Ｐｔ−Ｃａｔａｌｙｓｔ  Ｔ／ＳＰ」）をスクリーン印刷法により塗布し、還元雰囲気下、２００℃で２時間乾燥し、その後、４００℃で３０分焼成して、縦８０ｍｍ、横２７ｍｍ、厚さ１００ｎｍの触媒層５１を３個形成し、第２基体１０２を作製した。尚、第２集電電極７２の一端部に白金からなる取り出し電極を付設した。
【００７１】
（３）色素増感型太陽電池の作製
第２基体１０２の導電層２２の触媒層５１が形成されていない部分に、熱可塑性樹脂からなる厚さ６０μｍの接着剤シート（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、商品名「ＳＸ１１７０−６０」）を配設し、その後、第１基体１０１を、その半導体電極３が第２基体１０２の触媒層５１と対向するように配置し、次いで、基板４の側を下にして８０℃に調温されたホットプレートに載せ、５分加熱して第１基体１０１の透光性導電層２１と第２基体１０２の導電層２２とを接合し、接合部９を形成した。その後、第２基体１０２の所定の位置に設けられた電解質溶液の注入口からヨウ素電解液（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、商品名「Ｉｏｄｏｌｙｔｅ  ＰＮ−５０」）を注入し、半導体電極３と触媒層５１との間に電解質層６を形成し、図６に示す色素増感型太陽電池２０４を作製した。ヨウ素電解液を注入後、注入口は上記の接着剤を用いて封止した。
この色素増感型太陽電池２０３の性能を実施例１の場合と同様にして評価したところ、変換効率４．０％の特性を有していた。
【００７２】
実施例４
図７のように、第１集電電極７１のみを設け、第２集電電極７２は設けなかった以外は実施例３と同様にして色素増感型太陽電池２０５を作製し、その性能を実施例１の場合と同様にして評価したところ、変換効率３．２％の特性であり、実施例１と比べてやや劣っているものの、実用的に十分な性能を有していることが分かる。
【００７３】
比較例１
第１集電電極７１及び第２集電電極７２を設けなかった以外は実施例３と同様にして色素増感型太陽電池を作製し、その性能を実施例１の場合と同様にして評価したところ、変換効率２．９％の特性であり、実施例１及び実施例２と比べてすべての特性が劣っていることが分かる。
【００７４】
尚、本発明では、上記の実施例の記載に限られず、本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。例えば、基板４がセラミックからなる場合、図２５に示すように、半導体電極３を基板４の側に設けることができる。この色素増感型太陽電池２０７は、第３基体１０３と、第４基体１０４と、電解質層６とを有する。第３基体１０３は、透光性基板１と、透光性基板１の一面に設けられた透光性導電層２１と、透光性導電層２１の表面に設けられた透光性触媒層５２とを備える。一方、第４基体１０４は、基板４と、基板４の表面に設けられた導電層２２と、導電層２２の表面に設けられた増感色素３１を有する半導体電極３とを備える。更に、色素増感型太陽電池２０４は、第３基体１０３における透光性基板１と透光性触媒層５２との間に設けられた第１集電電極７１及び第４基体１０４における基板４と導電層２２との間に設けられた第２集電電極７２を有する。また、図２６の色素増感型太陽電池２０８のように、第２集電電極７２のみが設けられていてもよい。
【００７５】
色素増感型太陽電池２０７及び２０８の場合、各々の構成部材である透光性基板１、半導体電極３、導電層２２及び電解質層６は、いずれも色素増感型太陽電池２０５等と同様のものとすることができる。更に、透光性触媒層５２は、色素増感型太陽電池２０５等における触媒層５１と同様の材質等からなり、透光性を有しておればよい。色素増感型太陽電池２０７は、色素増感型太陽電池２０５と半導体電極３の配置位置は異なるものの同様の方法で作製することができる。また、色素増感型太陽電池２０８は、色素増感型太陽電池２０６と半導体電極３の配置位置は異なるものの同様の方法で作製することができる。尚、この色素増感型太陽電池２０７及び２０８の場合、理解し易くするため、半導体電極が設けられていない第３基体１０３の側の集電電極を第１集電電極７１とし、半導体電極が設けられている第４基体１０４の側に設けられた集電電極を第２集電電極７２とする。
【００７６】
更に、電解質層６は、不揮発性のイミダゾリウム塩等のイオン性液体及びこのイオン性液体をゲル化させたもの、並びにヨウ化銅、チオシアン化銅等の固体により設けることもできる。また、電解質層６の厚さは特に限定されないが、電解質溶液を用いた場合と同様に、２００μｍ以下、特に１００μｍ以下、更に５０μｍ以下（通常、１μｍ以上）とすることができる。各々の場合の厚さの上限が所定値以下であれば、変換効率を十分に高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】実施例１の色素増感型太陽電池２０１の断面を示す模式図である。
【図２】実施例１の色素増感型太陽電池２０１を第１基体１０１のガラス基板１の側からみた説明図である。
【図３】実施例１の色素増感型太陽電池２０１の半導体電極３、透光性導電層２１及び電解質層６の一部を拡大して示す模式図である。
【図４】第２基体１０２の側の第２集電電極７２が設けられていない色素増感型太陽電池２０２の断面を示す模式図である。
【図５】第２基体１０２に導電層２２が設けられ、基板４と導電層２２との間に第２集電電極７２が設けられている色素増感型太陽電池２０３の断面を示す模式図である。
【図６】実施例３の色素増感型太陽電池２０４の断面を示す模式図である。
【図７】第２基体１０２の側の第２集電電極７２が設けられていない色素増感型太陽電池２０５の断面を示す模式図である。
【図８】第２基体１０２に導電層２２が設けられていない色素増感型太陽電池２０６の断面を示す模式図である。
【図９】第１集電電極７１が、透光性基板１と透光性導電層２１との間に設けられ、且つその一部は透光性基板１に埋め込まれ、他部は透光性導電層２１と接するように配設されている様子を示す模式図である。
【図１０】図９において透光性基板１がガラス基板である場合の第１集電電極７１を示す模式図である。
【図１１】第１集電電極７１が、第１透光性導電層２１１と第２透光性導電層２１２との間に設けられ、且つその一部は透光性基板１及び第１透光性導電層２１１に埋め込まれ、他部は第２透光性導電層２１２と接するように配設されている様子を示す模式図である。
【図１２】図１１において透光性基板１がガラス基板である場合の第１集電電極７１を示す模式図である。
【図１３】第１集電電極７１が、透光性導電層２１の表面側に設けられ、且つ第１集電電極７１の一部は透光性基板１及び透光性導電層２１に埋め込まれ、他部は接着剤層８１により覆われている様子を示す模式図である。
【図１４】図１３において透光性基板１がガラス基板である場合の第１集電電極７１を示す模式図である。
【図１５】第１集電電極７１が、透光性導電層２１の表面に当接して配置され、且つ接着剤８１により透光性導電層２１に固定されるように配設されている様子を示す模式図である。
【図１６】第２集電電極７２が、基板４と触媒層５１との間に設けられ、且つその一部は基板４に埋め込まれ、他部は触媒層５１と接するように配設されている様子を示す模式図である。
【図１７】図１６において基板４がガラス基板である場合の第２集電電極７２を示す模式図である。
【図１８】第２集電電極７２が、基板４と導電層２２との間に設けられ、且つその一部は基板４に埋め込まれ、他部は導電層２２と接するように配設されている様子を示す模式図である。
【図１９】図１８において基板４がガラス基板である場合の第２集電電極７２を示す模式図である。
【図２０】第２集電電極７２が、第１導電層２２１と第２導電層２２２との間に設けられ、且つその一部は基板４及び第１導電層２２１に埋め込まれ、他部は第２導電層２２２と接するように配設されている様子を示す模式図である。
【図２１】図２０において基板４がガラス基板である場合の第２集電電極７２を示す模式図である。
【図２２】第２集電電極７２が、導電層２２の表面側に設けられ、且つ第２集電電極７２の一部は基板４及び導電層２２に埋め込まれ、他部は接着剤層８１により覆われている様子を示す模式図である。
【図２３】図２２において基板４がガラス基板である場合の第２集電電極７２を示す模式図である。
【図２４】第２集電電極７２が、導電層２２の表面に当接して配置され、且つ接着剤層８１により導電層２２に固定されるように配設されている様子を示す模式図である。
【図２５】基板４の側に半導体電極３が設けられ、第３基体の側に第１集電電極７１、第４基体の側に第２集電電極７２を有する色素増感型太陽電池２０７の断面を示す模式図である。
【図２６】基板４の側に半導体電極３が設けられ、第４基体の側に第２集電電極７２を有する色素増感型太陽電池２０８の断面を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０１；第１基体、１０２；第２基体、１０３；第３基体、１０４；第４基体、１；透光性基板（ガラス基板）、２１；透光性導電層、２１１；第１透光性導電層、２１２；大２透光性導電層、２２；導電層、２２１；第１導電層、２２２；第２導電層、３；半導体電極、３１；増感色素、４；基板、５１；触媒層、５２；透光性触媒層、６；電解質層、７１；第１集電電極、７２；第２集電電極、８１、８２；接着剤層、９；接合部、Ｅ；取り出し電極、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８；色素増感型太陽電池。
【図１】
2005142090.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005142090.tif 000007
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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