(57)【要約】【課題】電解液を漏洩させることなく簡便に補充することができ、長期間に亘って発電能力を維持できる色素増感型太陽電池を提供する。【解決手段】太陽光発電に係わる電極類と電解液を収納したケース３に、注入口２１を備えたコネクタ２を設け、コネクタ２に対して電解液充填体１を接続するのみで電解液の補充を簡便に行うことができる。また電解液充填体１とコネクタ２とを用いることで電解液の補充時の漏洩の恐れを小さくすることができる。【参照図】        図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物半導体電極材料に色素を吸着させてなる酸化物半導体電極と、液体又は擬液体状で電解質を含む電解液と、前記電解液を介して前記酸化物半導体電極と対向して設けられた対向電極と、前記前記酸化物半導体電極、対向電極及び電解液を収納したケースとを備え、前記酸化物半導体電極に太陽光が照射されることで電力が生起される色素増感型太陽電池であって、前記ケースには、前記電解液の注入口を備えたコネクタが取り付けられ、該コネクタに電解液を封入した電解液充填体を接続することで、前記電解液がケース内に流入するようにな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】
前記電解液充填体は、前記コネクタに対して着脱自在に接続可能となされ、前記コネクタは前記電解液充填体の接続時には注入口が自動的に開放され、前記電解液充填体の脱着時には注入口が自動的に閉塞され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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池として長期間に亘り発電能力を維持できる色素増感型太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
色素増感型太陽電池は、一般に電解質を含む電解液を用いるものであるが、この電解液が使用中に蒸散や液漏れ等により減少すると、電極が空気に曝されることで色素の急激な分解が起こり、発電能力の著しい低下を招くこととなる。かかる電解液の現象を防ぐために、例えば特許文献１において、本体に開閉可能な液体成分の出し入れ口を有するものとし、本体内に電解液貯蔵部を備えるものとしたり、圧力センサーまたは加圧防止装置を取り付けたりした色素増感型太陽電池が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８００８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の如き従来の色素増感型太陽電池では、本体内への電解液の注入が煩雑なものとなり、慣れていないと周囲に電解液を漏洩させてしまう恐れがある。電解液はヨウ素を含むものが多く、漏洩すると周囲の汚染や悪臭の発生に繋がるものである。また出し入れ口を有することで、その出し入れ口が新たな電解液の蒸散や液漏れ等の原因となる恐れもある。
【０００５】
本発明は上記の如き課題に鑑みてなされたものであり、電解液を漏洩させることなく簡便に補充することができ、長期間に亘って発電能力を維持できる色素増感型太陽電池を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は以下のような構成としている。すなわち、本発明に係わる色素増感型太陽電池は、酸化物半導体電極材料に色素を吸着させてなる酸化物半導体電極と、液体又は擬液体状で電解質を含む電解液と、前記電解液を介して前記酸化物半導体電極と対向して設けられた対向電極と、前記前記酸化物半導体電極、対向電極及び電解液を収納したケースとを備え、前記酸化物半導体電極に太陽光が照射されることで電力が生起される色素増感型太陽電池であって、前記ケースには、前記電解液の注入口を備えたコネクタが取り付けられ、該コネクタに電解液を封入した電解液充填体を接続することで、前記電解液がケース内に流入するようになされていることを特徴とするものである。
【０００７】
また前記電解液充填体は、前記コネクタに対して着脱自在に接続可能となされ、前記コネクタは前記電解液充填体の接続時には注入口が自動的に開放され、前記電解液充填体の脱着時には注入口が自動的に閉塞されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の本発明に係わる色素増感型太陽電池によれば、電解液充填体をコネクタに接続するのみで電解液の補充を簡便に行うことができ、また電解液充填体とコネクタとを用いることで電解液の補充時の漏洩の恐れを小さくすることができる。
【０００９】
また請求項２の発明によれば、電解液充填体の着脱時に自動的に注入口が開閉されるようになされていることで、補充時に注入口の開放及び閉塞を行う必要がなくなり、電解液の補充がより簡便に且つ迅速なものとなり好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係わる最良の実施の形態について、図面に基づき以下に具体的に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係わる色素増感型太陽電池の、実施の一形態を示す説明図である。色素増感型太陽電池１０は、導電性ガラス基板４の周囲を囲んでケース３が設けられ、ケース３にはチューブＴを介して、ケース３内に電解液を注入する注入口２１を備えたコネクタ２が取り付けられている。かかるコネクタ２に、電解液を封入した電解液充填体１を接続することで、電解液がケース３内に流入するようになされ、導電性ガラス基板４に太陽光が照射されることで電力が生起されるようになされたものである。またケース３には、電解液７の蒸散に繋がる恐れもあるが、色素や電解質等の分解に伴い発生するガスを放出する放出口を設けておいてもよい。
【００１２】
図２は、ケース３内の断面を示すもので、図１のＡ−Ａ断面図である。導電性ガラス基板４の背面側には、酸化物半導体電極材料に色素を吸着させてなる酸化物半導体電極５が一体に設けられ、更に酸化物半導体電極５と対向して対向電極６が配置され、酸化物半導体電極５と対向電極６との間には電解液７が充填されて、酸化物半導体電極５と対向電極６とで電子のやりとりが可能となされている。これら酸化物半導体電極５、対向電極６及び電解液７は、非導電性の材料で形成されたケース３と導電性ガラス４によりケース３内に収納されている。色素増感型太陽電池１０は、太陽Ｓからの太陽光が、導電性ガラス４を透過して酸化物半導体電極５に照射されることで、電解液７を介して酸化物半導体電極５と対向電極６との間に電子のやりとりが生じ、電力が生起されるものである。
【００１３】
図３及び図４は、コネクタ２への電解液充填体の接続の例を示す断面図である。まず図３において、コネクタ２は円筒状のもので、イ）に示す如く仕切壁２２を挟んでチューブＴからケース３内に通じる内筒２３及び電解液充填体１が嵌着される外筒２４を備え、仕切壁２２から外筒２４側に突出され、先端が鋭利となされた注入管２５により注入口２１が形成されることで外筒２４から内筒２３に電解液が流入可能となされている。注入口２１とケース３とはチューブＴを介して接続されていることで、注入口２１からの電解液７の蒸散はより少なくなるようになされている。一方、電解液充填体１も円筒状のもので、中空部１２に電解液７が充填された筒体１１と、筒体１１の一端に設けられ中空部１２と外界とを隔てる隔壁１３を備えたもので、隔壁１３が設けられた一端を外筒２４に挿入し、ロ）に示す如く注入管２５の鋭利な先端により隔壁１３が破れて注入管２５が挿通され、注入口２１を中空部１２内に位置されることで、注入口２１から中空部１２内の電解液７が注入管２５を通じて内筒２３内に流出する。ここで、隔壁１３を可とう性の材料から形成しておけば、隔壁１３が破れた後も注入管２５と隔壁１３との間に生じる隙間が小さくなり、電解液７の漏洩の恐れをより小さいものとでき、また外筒２４に挿入された電解液充填体１が外筒２４から容易に抜けないようにすることもできる。これら一連の操作により、電解液充填体１をコネクタ２に接続することでケース３内に電解液７が補充されるようになされている。
【００１４】
次に図４において、ケース３内に通じるコネクタ２は、イ）に示す如く、図３に示したものと同様に仕切壁２２を挟んで内筒２３及び外筒２４と、仕切壁２２から外筒２４側に突出して注入管２５が設けられ、注入管２５の先端が注入口２１となされたものであるが、仕切壁２２には、注入管２５を閉塞するように蓋体２６が設けられ、蓋体２６は内筒２３内に取り付けられた弾性体２７により外筒２４側方向に付勢されていることで、電解液充填体１が接続されていない場合は蓋体２６により注入口２１は閉塞され、電解液の蒸散や漏洩が抑えられる状態となっている。また仕切壁２２を挿通して蓋体２６に当接すると共に仕切壁２２から外筒２４側に突出されたピン２８が設けられ、また仕切壁２２から注入口２１の中心付近に位置され、外筒２４側に玉突き棒２９が突出されて設けられている。
【００１５】
一方電解液充填体１は、筒体１１の一端に先端部１４が設けられ、中空部１２は先端部１４により外界に通じるようになされているが、先端部１４の内部に設けられた球体１５により先端部１４は閉塞され、中空部１２内の電解液７が漏洩しないようになされている。かかる電解液充填体１をコネクタ２に接続すると、ロ）に示す如く、先端部１４が外筒２４に挿入される際に、玉突き棒２９により先端部１４に設けられた球体１５が中空部１２内に押し出され、中空部１２内の電解液７は注入口２１に到達することができる。更に先端部１４の先端１４１が、ピン２８を内筒２３側に押し込むことで、蓋体２６が内筒２３側に押し出されて蓋体２６と仕切壁２２との間に隙間が生じることで、注入口２１に到達した電解液７は注入管２５から内筒２３を通ってチューブＴからケース３内へと流出する。蓋体２６を外筒２４側に付勢しているのは弾性体２７であるから、先端部１４がピン２８を押すことで蓋体２６は容易に内筒２３側に押し込むことができ、また先端部１４を外筒２４から抜けば、弾性体２７により蓋体２６は自動的に再度閉塞された状態に戻ることができる。更にまた、先端部１４の内面には凹部１４２が設けられ、注入管２５の外面に設けられた凸部２５１が、電解液充填体１の接続時に凹部１４２と嵌合するようになされていることで、コネクタ２に接続された電解液充填体１は容易に抜けないようになって電解液７の連続的な供給が可能となる。
【００１６】
また、図３及び図４に示した如き電解液充填体１を、コネクタ２に接続したままの状態としておき、ケース３内の電解液の減少に応じて電解液充填体１から電解液７が供給されるようにすることもできる。電解液充填体１の筒体１１を透光性のものとして内部の電解液７の残量が確認できるようにしておけば、電解液充填体１の電解液７がなくなった時点で電解液充填体１を交換することで常時ケース３内の電解液を適正な量に保つことができる。
【００１７】
電解液７は、液体又は擬液体状で電解質を含むものであれば特に限定されるものではなく、例えばアセトニトリルとエチレンカーボネートの混合溶液や、メトキシプロピオニトリル等の溶媒に、ヨウ化リチウム、金属ヨウ素等の電解質を加えたもの等を用いることができる。電解液充填体１、コネクタ２、ケース３及びチューブＴを形成する材料は、上記電解液７による劣化を受けにくいものを用いるのが好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂等の合成樹脂が成形性やコスト面での利点があり、好適に用いることができる。
【００１８】
また電解液充填体１に充填する電解液７は、ケース３内に予め充填されているものと同じものでもよいが、ケース３内の電解液の内、主として減少するのは揮発成分である溶媒やヨウ素等であり、揮発して減少する成分のみを電解液充填体１に充填し補充することで、ケース３内の電解液の構成成分を一定に保つことが電極の劣化の防止及び発電効率の維持において好ましい。
【００１９】
導電性ガラス基板４、酸化物半導体電極５及び対向電極６については、公知の色素増感型太陽電池に用いられてきているものを用いることができ、導電性ガラス基板４については、例えばガラスにＩＴＯ、ＦＴＯを蒸着したもの等を用いることができる。酸化物半導体電極５については、例えばチタニア粉末をポリエチレングリコール、アセチルアセトン等によりペースト状にして導電性ガラス基板４に塗布し、４００〜５００度で焼き付けを行った後、Ｃｉｓ−ｄｉｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ［Ｎ−ｂｉｓ（２，２‘−ｂｉｐｙｒｉｄｙｌ４，４’−ｄｉｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ａｃｉｄ）］Ｒｕ［II］等のルテニウム錯体、又はポリフィリン系、シアニン系等の色素を吸着させることで形成することができる。対向電極６としては導電体であれば特に限定されるものではないが、電解液７による劣化が少ない白金を蒸着させたガラスなどを好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係わる色素増感型太陽電池の、実施の一形態を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】コネクタへの電解液充填体の接続の一例を示す断面図である。
【図４】コネクタへの電解液充填体の接続の、他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    電解液充填体
２    コネクタ
２１  注入口
３    ケース
４    導電性ガラス基板
５    酸化物半導体電極
６    対向電極
７    電解液
１０  色素増感型太陽電池
【図１】
2005310716.tif 000002
【図２】
2005310716.tif 000003
【図３】
2005310716.tif 000004
【図４】
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