(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明導電性膜を有する基板に、受光に伴い電子を放出する色素を担持した半導体層およびその半導体層の周辺に集電極層が形成された主電極と、透明導電性膜を有する基板に酸化還元触媒層が形成された対向電極と、所定の間隔を隔てて対面する主電極と対向電極との間に充填された電解質を封止する第１および第２の樹脂層とを備えた色素増感太陽電池素子の製造方法において、
前記主電極に形成された前記集電極層の側面および上面に前記第１の樹脂層を形成し、硬化させる工程と、
前記硬化した第１の樹脂層に前記第２の樹脂層を積層する工程と、
前記硬化した第１の樹脂層および前記第２の樹脂層を介して前記主電極と前記対向電極とを貼り合せた後に、前記第２の樹脂層を硬化させる工程とを有することを特徴とする色素増感太陽電池素子の製造方法。
【請求項２】
透明導電性膜を有する基板に、受光に伴い電子を放出する色素を担持した半導体層およびその半導体層の周辺に集電極層が形成された主電極と、透明導電性膜を有する基板に形成された酸化還元触媒層に集電極層が形成された対向電極と、所定の間隔を隔てて対面する主電極と対向電極との間に充填された電解質を封止する第１および第２の樹脂層とを備えた色素増感太陽電池素子の製造方法において、
前記主電極に形成された前記集電極層の側面および上面と、前記対向電極に形成された前記集電極層の側面および上面とに前記第１の樹脂層を形成し、硬化させる工程と、
前記主電極の前記硬化した第１の樹脂層に第２の樹脂層を積層する工程と、
前記硬化した第１および前記第２の樹脂層を介して前記主電極と前記対向電極とを貼り合せた後に、前記第２の樹脂層を硬化させる工程とを有することを特徴とする色素増感太陽電池素子の製造方法。
【請求項３】
透明導電性膜を有する基板に、受光に伴い電子を放出する色素を担持した半導体層およびその半導体層の周辺に集電極層が形成された主電極と、透明導電性膜を有する基板に形成された酸化還元触媒層に集電極層が形成された対向電極と、所定の間隔を隔てて対面する主電極と対向電極との間に充填された電解質を封止する第１および第２の樹脂層とを備えた色素増感太陽電池素子の製造方法において、
前記主電極に形成された前記集電極層の側面および上面と、前記対向電極に形成された前記集電極層の側面および上面とに前記第１の樹脂層を形成し、硬化させる工程と、
前記対向電極の前記硬化した第１の樹脂層に前記第２の樹脂層を積層する工程と、
前記硬化した第１および前記第２の樹脂層を介して前記主電極と前記対向電極とを貼り合せた後に、前記第２の樹脂層を硬化させる工程とを有することを特徴とする色素増感太陽電池素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感太陽電池素子の製造方法に関し、特に主電極および対向電極の集電極を露出させない色素増感太陽電池素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料に代るエネルギー源として、太陽光を電力に変換できる太陽電池が注目され、種々の研究が行われてきた。現在、結晶系シリコン基板を用いた太陽電池および薄膜シリコン太陽電池が実用化され始めている。しかし、前者はシリコン基板の製造コストが高いという問題があり、後者は多種の半導体製造用ガスや装置および複雑なプロセスを用いる必要があるために製造コストが高くなるという問題がある。このため、いずれの太陽電池においても光電変換の高効率化による発電出力当たりのコストを低減する努力が続けられているが、上記の問題を解決するには至っていない。
【０００３】
色素増感型太陽電池は、１９９１年にスイスのローザンヌ大学のグレッツェルらによって開発されたものであり、グレッツェルセルとも呼ばれている。これは、表面に透明導電性膜を有する透明なガラスなどの基板に、受光に伴い電子を放出する色素を担持した半導体層が形成された主電極と、電極に対して所定の間隔を隔てて対面する酸化還元触媒層をもつ対向電極と、主電極と対向電極との間に充填された電解質と、電解質を封止する樹脂層で主に構成されている。一般的には、半導体層には酸化チタン、酸化亜鉛などが使用され、対向電極には白金電極、カーボン電極などが使用されている。色素としては主にルテニウム錯体が使用され、電解質層としてはヨウ素を含む電解液が使用されている。上記の色素増感型太陽電池においては、増感色素が太陽光を吸収して励起されると電子を放出する現象、電子が外部回路を通り、電解質のヨウ素が対向電極から電子を受け取る現象、電子を放出した色素が電解質層のヨウ素イオンから電子を受け取り再生される現象を利用している。この素子は、酸化チタン等の安価な酸化物半導体を用い、シンプルなプロセスで作製できるため、安価な色素増感型太陽電池素子を提供でき、しかも色素が可視光を効率よく吸収するため、可視光線のほぼ全波長領域の光を電気に変換できるという利点があり、注目を集めている。
【０００４】
また、セルサイズが大型化した場合には透明導電膜の抵抗を下げる必要があるため、透明導電膜上に銀ペーストなど低抵抗の導電性塗料を半導体層の周辺に配置されるようなパターンで印刷し集電極を形成し抵抗を下げるようにしている。
このような色素増感太陽電池素子の従来の製造方法は、封止材としての熱可塑性合成樹脂を主電極と対向電極との間に配置した後、過熱して主電極と対向電極を張り合わせるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２４３５５７号公報（段落「００６２」〜段落「００７１」、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の技術においては、主電極と対向電極を貼り合わせた際に封止剤がつぶれて主電極および対向電極の集電極が露出しショートするという問題がある。特に、スクリーン印刷で印刷された銀ペーストの膜厚はパターン中央部に比べてパターン端部が厚くなるため、封止剤がつぶれるとパターン端部が露出しやすいという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのため、本発明は、透明導電性膜を有する基板に、受光に伴い電子を放出する色素を担持した半導体層およびその半導体層の周辺に集電極層が形成された主電極と、透明導電性膜を有する基板に酸化還元触媒層が形成された対向電極と、所定の間隔を隔てて対面する主電極と対向電極との間に充填された電解質を封止する第１および第２の樹脂層とを備えた色素増感太陽電池素子の製造方法において、主電極に形成された集電極層の側面および上面に第１の樹脂層を形成し、硬化させる工程と、硬化した第１の樹脂層に第２の樹脂層を積層する工程と、硬化した第１の樹脂層と、これに積層された第２の樹脂層とを介して主電極と対向電極とを貼り合せた後に、第２の樹脂層を硬化させる工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
このようにした本発明は、主電極と対向電極を貼り合わせた際に、集電極を露出させることがなく、主電極と対向電極とのショートを防止することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明による色素増感太陽電池素子の製造方法の実施例を説明する。
【実施例】
【００１０】
まず、色素増感太陽電池素子を図１の実施例における色素増感太陽電池素子の要部断面図に基づいて説明する。
図１において、色素増感太陽電池素子１は、表面に電極としての透明導電性膜３を有する透明なガラスなどの基板２と、その基板２に受光に伴い電子を放出する色素を担持した半導体層５と、その半導体層５の周辺に配置され、銀ペーストなどの集電極層６が形成された主電極と、その主電極に対して所定の間隔を隔てて対面する酸化還元触媒層４をもつ対向電極と、主電極と対向電極との間に充填された電解質９と、その電解質９を封止するとともに集電極層６の電解液中のヨウ素による腐食を防ぐための樹脂層（第１の樹脂層７および第２の樹脂層８）で構成される。
【００１１】
次に、この色素増感太陽電池素子１の製造方法を図２の実施例における色素増感太陽電池素子の製造方法を示す要部断面図に基づいて説明する。
図２（ａ）に示すように、表面に透明導電性膜３を有する透明なガラスなどの基板２上の中央部の近傍に、受光に伴い電子を放出する色素を担持するための半導体層５とその半導体層５の周辺に配置された銀ペーストなどの集電極層６を焼成して主電極とする。なお、色素の半導体層５への沈着は半導体層５および集電極層６の焼成後に行うものとする。
【００１２】
また、表面に透明導電性膜３を有する透明なガラスなどの基板２上に酸化還元触媒層４を形成し、さらにその酸化還元触媒層４上に主電極と同様の集電極層６を焼成して対向電極とする。
基板２は太陽光を受光する受光面に配置されるものであり、太陽光に対する透過性を備えたものであり、透明導電性膜３は太陽光に対する透過性を有するとともに電導性に優れた金属酸化膜（例えば、フッ素ドープ酸化錫や錫ドープ酸化インジウム）である。
【００１３】
また、酸化還元触媒層４は、例えば白金であり、半導体層５は、例えば酸化チタンであり、色素は、例えばルテニウム錯体色素であるが、それらに限定されるものでない。
次に、図２（ｂ）に示すように集電極層６を電解質中のヨウ素による腐食から保護するとともに主電極−対向電極間からの電気的なリークを防ぐために、第１の樹脂層７を主電極および対向電極の集電極層６の上面および側面を覆うように形成し、硬化させる。
【００１４】
ここで、集電極層６の上面とは、主電極と対向電極とを貼り合わせた時に対向電極に向かい合う部位を示すものであり、対向電極の集電極層６の上面とは、主電極と対向電極とを貼り合わせた時に主電極に向かい合う部位を示すものである。そして、第１の樹脂層７は、集電極層６の上面の一部に形成されているものであってもよく、必ずしも上面全体に形成されるものではない。また、集電極層６の側面とは、主電極と対向電極を貼り合わせた時に形成される、電解質９が封入される空間側の面である。
【００１５】
この第１の樹脂層７のシール材は熱硬化タイプ、紫外線硬化タイプなどがあり、またエポキシ系、シリコン系、ポリイソブチレン系などの樹脂があるが、電解質９を封止する機能を有するものであればこれらに限定しない。熱硬化タイプならば所要温度で所要時間加熱し、紫外線硬化タイプならば紫外線を所要量照射して硬化させる。
次に、図２（ｃ）に示すように硬化させた主電極の第１の樹脂層７の上面に第２の樹脂層８を積層して形成する。この第２の樹脂層８においても電解質９を封止する機能および主電極と対向電極を所望の接着力で接着する機能を有するものであれば硬化タイプおよび樹脂の種類を選ばない。
【００１６】
なお、本実施例では主電極の第１の樹脂層７の上面に第２の樹脂層８を形成したが、硬化させた対向電極の第１の樹脂層７の上面に形成するようにしてもよい。また、硬化させた両方の電極の第１の樹脂層７の上面に形成するようにしてもよい。
次に、図２（ｄ）に示すように主電極と対向電極とを第１の樹脂層７および第２の樹脂層８を介して貼り合わせ、第２の樹脂層８を硬化させてセルを形成する。ここで、第２の樹脂層８も第１の樹脂層７と同様に熱硬化タイプならば所要温度で所要時間加熱し、紫外線硬化タイプならば紫外線を所要量照射して硬化させる。
【００１７】
このように硬化させた第１の樹脂層７の上面に第２の樹脂層８を形成し、その第２の樹脂層８を介して主電極と対向電極とを貼り合わせるようにしたことにより、第１の樹脂層７をつぶすことなく貼り合わせることができるようになる。
第２の樹脂層８を硬化させた後、主電極と対向電極の間の図示しない注入孔より電解質９を充填する。電解質９はヨウ素を含む他は溶質、溶媒、およびその状態を限定しない。
【００１８】
本実施例における図２（ｄ）では、対向電極が表面に透明導電性膜３を有する透明なガラスなどの基板２からなる構成の例であるため、集電極層６が主電極層と対向するパターンで形成されているが、対向電極が白金板など、十分に抵抗が低い場合は、集電極６が不要であるため対向電極には集電極６および第１の樹脂層７は不要である。
このようにして各基板の集電極６の上面に封止剤である第１の樹脂層７を塗布して硬化させた上に更に封止剤である第２の樹脂層８を塗布して両基板を貼り合わせ、その第２の樹脂層８を硬化させて集電極層６の露出なく太陽電池セルである色素増感太陽電池素子１を組み立てる。
【００１９】
以上説明したように、本実施例では、主電極と対向電極とを貼り合わせる前に第１の樹脂層７を硬化させるようにしたため、両電極を貼り合わせる時は、第２の樹脂層８のみがつぶれて広がり、第１の樹脂層７はつぶれることがない。したがって、集電極層６を露出させることなく電解質９による集電極６の腐食を防ぎ、また主電極および対向電極の基板間の電気的なリークを防ぐことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例における色素増感太陽電池素子の要部断面図
【図２】実施例における色素増感太陽電池素子の製造方法を示す要部断面図
【符号の説明】
【００２１】
１    色素増感太陽電池素子
２    基板
３    透明導電性膜
４    酸化還元触媒層
５    半導体層
６    集電極層
７    第１の樹脂層
８    第２の樹脂層
９    電解質
【図１】
0005160854.tif 000002
【図２】
0005160854.tif 000003