(57)【要約】ダイコーター（３）は、電解液（１５）が収容される液室（３ａ）を有する第１ブロック（３１）と、第１ブロック（３１）に対向して配置される第２ブロックと、第１ブロック（３１）および第２ブロックの間に挟持されるとともに、幅方向（Ｗ）の一部から吐出側に向けて突出し液室（３ａ）内の電解液（１５）を吐出する凸状吐出部（３３）を有するシム（３０）と、を備え、シム（３０）は、電解液（１５）が吐出される側の先端面（３０ａ）から吐出方向に向けて突出する凸状吐出部（３３）と、凸状吐出部（３３）の吐出口（３３ａ）と液室（３ａ）とを連通するスリット（３５ａ）と、を有する構成となっている。
2018025960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面に塗工液を塗工する吐出本体を有するダイコーターであって、
前記吐出本体は、
塗工液が収容される液室と、
前記塗工液が吐出される側の先端面から吐出方向に向けて突出するとともに、前記基材の幅方向に間隔をあけて設けられた複数の凸状吐出部と、
該凸状吐出部の吐出口と前記液室とを連通する吐出流路と、を有し、
前記凸状吐出部における突出先端の前記幅方向の寸法は、前記塗工液が塗工される前記基材における被塗工領域の幅寸法の３０％以上１００％以下であることを特徴とする、ダイコーター。
【請求項２】
前記吐出本体の厚さは、１ｃｍ以上２０ｃｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のダイコーター。
【請求項３】
前記凸状吐出部の突出長は、０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のダイコーター。
【請求項４】
前記凸状吐出部の開口面積は、０．０００１５ｍｍ２以上０．３７５ｍｍ２以下であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のダイコーター。
【請求項５】
前記塗工液に接する部位の表面粗さは、算術平均粗さＲａが０．０２５〜１．６であり、かつ最大高さ粗さＲｚが０．１〜６．３であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のダイコーター。
【請求項６】
前記吐出本体は、
前記液室を有する第１ブロックと、
前記第１ブロックに対向して配置される第２ブロックと、
前記第１ブロックおよび前記第２ブロックの間に挟持されるとともに、前記幅方向の一部から前記吐出方向に向けて突出し前記液室内の前記塗工液を吐出する前記凸状吐出部を有し、かつ前記吐出流路が形成されたシムと、
を備えていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のダイコーター。
【請求項７】
前記シムは、
前記第１ブロックに積層され、前記液室に連通する開口が形成された第１シム片と、
前記第１シム片に積層され、前記吐出口から前記開口に連通するスリット状の前記吐出流路が形成された第２シム片と、
前記第２シム片と前記第２ブロックとの間に挟持され、前記吐出流路を前記第１シム片と反対側から覆う第３シム片と、
を備えていることを特徴とする、請求項６に記載のダイコーター。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のダイコーターを使用し、所定方向に沿って連続的に搬送され表面の所定領域に半導体電極が形成された第１基材に対して第２基材を貼り合せることにより色素増感太陽電池を製造するための色素増感太陽電池の製造装置であって、
前記ダイコーターは、前記凸状吐出部が前記第１基材の前記半導体電極との間に隙間が形成されるように配置され、
前記凸状吐出部の吐出口から吐出される塗工液は前記隙間によって作用する表面張力によって前記第１基材の前記半導体電極に塗工されることを特徴とする、色素増感太陽電池の製造装置。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のダイコーターを使用して所定方向に沿って連続的に搬送され表面の所定領域に第１基材に対して第２基材を貼り合せることにより電池を製造するための電池の製造方法であって、
前記凸状吐出部が前記第１基材との間に隙間が形成されるように前記ダイコーターを配置する工程と、
前記凸状吐出部の吐出口から吐出される塗工液を、前記隙間によって作用する表面張力によって前記第１基材に塗工する工程と、
を有することを特徴とする、電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイコーター、色素増感太陽電池の製造装置、及び電池の製造方法に関する。
本願は、２０１６年８月４日に日本に出願された特願２０１６−１５３７００号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、色素増感太陽電池として、例えば特許文献１に示されるように、透明導電層と、半導体電極と、対極基板と、対電極と、封止材と、電解質層（電解液）と、集電電極と、を備えた構造のものが知られている。このような色素増感太陽電池では、ロール・ツー・ロール方式（以下、ＲｔｏＲ方式と記載する）による製造方法により連続生産することが実用化されている。
このような色素増感太陽電池の製造工程のうち例えば半導体電極と対電極との間に電解液（塗工液）を塗工する工程では、塗工装置の一つとして先端部に塗工液の吐出口となるスリットを有するダイコーターを採用するものが知られている。ダイコーターは、例えば特許文献２に記載されるように、内部に形成されたマニホールドへと塗工液を供給し、マニホールドからスリットへと塗工液を押し出し、スリットに近接させてフィルム状の基材を相対移動させることにより、基材の表面に対して表面張力を利用して塗工液を塗布するものである。そして、基材に塗工される塗工液の厚みを調整する場合には、ダイコーターと基材との間隔やダイコーターのスリット幅等を変更したり、マニホールドからスリットへの塗工液の押し出し量や押し出し速度を変えることで均一な厚みの塗工膜となるように調整することができる。【０００３】
そして、ＲｔｏＲ方式を用いた色素増感太陽電池の製造に用いられるダイコーターでは、塗工液である電解液は封止材よりも粘性の低い材料が用いられるため、略水平方向に搬送される基材に対してダイコーターを直立させて電解液を塗工すると、自重によって所定量以上の電解液が基板上に滴下され、塗工されてしまう。そこで、このような粘性の低い電解液を良好に塗工するためには、基材の搬送方向を鉛直方向に折り返すと共にダイコーターをその吐出口が横向きになるように水平に向け、略鉛直方向に搬送される基材に対して電解液を水平方向から塗工する対処方法が行われている。
このようなダイコーターでは、基材の幅方向に沿って延びる吐出口と基材との間に所定の隙間を設けて、その隙間を利用して表面張力によって、吐出口に連通するスリットからを介して吐出される電解液を基材の表面に塗工している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２０１２−１７４５９６号公報
【特許文献２】日本国特開２００９−１８２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のＲｔｏＲ方式を用いた色素増感太陽電池の製造に用いられるダイコーターの場合には、基材の幅方向に沿って延びる吐出口と基材との間に所定の隙間を設けて、その隙間を利用して表面張力によってスリットから吐出される電解液を基材の表面に塗工している。しかしながら、上述したようにダイコーターを水平に向けた状態であっても電解液の塗工量を増やして厚く塗工する場合には、ダイコーターのスリット部から多くの電解液を押し出す必要があるが、その際、スリットから吐出される電解液が表面張力によって吐出口に沿って幅方向に広がってしまう。
この場合には、電解液が基材における所定の塗工幅よりもはみ出して広い幅で塗工されるうえ、所定の塗工膜厚も確保できない虞がある。【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、粘性の低い塗工液の場合であっても所定の塗工幅や塗工膜厚で精度よく塗工することができるダイコーター、色素増感太陽電池の製造装置、及び電池の製造方法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】
本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために、以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係るダイコーターは、基材の表面に塗工液を塗工する吐出本体を有するダイコーターであって、前記吐出本体は、塗工液が収容される液室と、前記塗工液が吐出される側の先端面から吐出方向に向けて突出するとともに、前記基材の幅方向に間隔をあけて設けられた複数の凸状吐出部と、該凸状吐出部の吐出口と前記液室とを連通する吐出流路と、を有し、前記凸状吐出部における突出先端の前記幅方向の寸法は、前記塗工液が塗工される前記基材における被塗工領域の幅寸法の３０％以上１００％以下であることを特徴としている。【０００８】
本発明では、凸状吐出部と基材との間に隙間をあけた状態で吐出本体を配置することで、凸状吐出部の吐出口から吐出される塗工液を前記隙間に生じる表面張力によって基材の被塗工領域に塗布することができる。吐出本体内の液室に収容された塗工液は、ポンプ等によって吐出本体に形成される吐出流路に押し出され、さらに吐出流路を通じて吐出口から吐出される。
このとき、吐出本体における塗工液が吐出される側の先端面から凸状吐出部が突出しているので、塗工液の粘性にかかわらず吐出口から吐出される塗工液に表面張力が生じる領域は凸状吐出部の幅寸法の範囲となる。つまり、塗工液の塗工量を増やす場合であっても、表面張力が作用する領域が吐出本体の先端面の幅方向全体にわたって広がることがなく、塗工幅すなわち塗工領域を一定に保つことができる。そして、凸状吐出部の幅寸法を塗工液が塗工される基材における被塗工領域の幅寸法の３０％以上１００％以下となっているので、塗工精度を向上させることができる。例えば、被塗工部が色素増感太陽電池を構成する基材に対して、本発明のダイコーターで塗工液として電解液を塗工することで、電解液の塗工幅及び塗工膜厚を所望の精度で設けることができる。【０００９】
（２）上記（１）に記載の、ダイコーターにおいて、前記吐出本体の厚さは、１ｃｍ以上２０ｃｍ以下であることを特徴としてもよい。【００１０】
この場合には、吐出本体が１ｃｍ以上２０ｃｍ以下の厚さ寸法を有するので、吐出本体自体に液室を設けたり、ドリル等の削孔具を使用して吐出本体に吐出流路を加工することが可能となる。
吐出本体を１ｃｍ以上２０ｃｍ以下の厚さの範囲とすることで、金属の剛性により、変形を抑えることができる。とくに、下限値の１ｃｍよりも厚みが小さい場合には、十分な容量の液室を設けることができず、凸状吐出部の開口率を調整しないと幅方向の塗工量が安定しにくくなる。厚みが上限値の２０ｃｍを超える場合には、金属の量が増えて重くなり、作業性が悪く、かつ高価になるという欠点がある。【００１１】
（３）上記（１）又は（２）に記載の、ダイコーターにおいて、前記凸状吐出部の突出長は、０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることがよい。【００１２】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の、ダイコーターにおいて、前記凸状吐出部の開口面積は、０．０００１５ｍｍ２以上０．３７５ｍｍ２以下であることがよい。【００１３】
このような構成とすることで、塗工液の粘性にかかわらず吐出口から吐出される塗工液に表面張力が生じる領域が凸状吐出部の幅寸法の範囲となり、前述したような塗工液の塗工幅及び塗工膜厚を所望の精度で設けることができる効果をより高めることが可能となる。
この場合には、凸状吐出部の突出長が０．１ｍｍよりも小さい場合には表面張力を凸状吐出部だけに集中させることが困難となり、３０ｍｍを超える場合には高粘性時に圧損が立ち易くなることから、０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲とすることが好ましい。【００１４】
（５）上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の、ダイコーターにおいて、前記塗工液に接する部位の表面粗さは、算術平均粗さＲａが０．０２５〜１．６であり、かつ最大高さ粗さＲｚが０．１〜６．３であることが好ましい。【００１５】
この場合には、塗工液に接する部位が鏡面研磨以上となるため、粘性度が小さく金属に対して腐食させやすい塗工液を使用する場合であっても、その塗工液に接する前記部位の腐食の進行を小さく抑えることができる。【００１６】
（６）上記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の、ダイコーターにおいて、前記吐出本体は、前記液室を有する第１ブロックと、前記第１ブロックに対向して配置される第２ブロックと、前記第１ブロックおよび前記第２ブロックの間に挟持されるとともに、前記幅方向の一部から前記吐出方向に向けて突出し前記液室内の前記塗工液を吐出する前記凸状吐出部を有し、かつ前記吐出流路が形成されたシムと、を備えていることを特徴としてもよい。【００１７】
この場合には、凸状吐出部と被塗工部材（第１基材）との間に隙間をあけた状態でシムを配置することで、凸状吐出部の吐出口から吐出される塗工液を前記隙間に生じる表面張力によって被塗工部材の所定の塗工領域に塗布することができる。ダイコーター内の液室に収容された塗工液は、ポンプ等によってシムに形成される吐出流路に押し出され、さらに吐出流路を通じて吐出口から吐出される。
このとき、シムにおける塗工液が吐出される側の先端面から凸状吐出部が突出しているので、吐出口から吐出される塗工液に表面張力が生じる領域はシムの凸状吐出部の幅寸法の範囲となり、表面張力が作用する領域がシムの先端面の幅方向全体にわたって広がることがなく、塗工幅すなわち塗工領域を一定に保つことができる。【００１８】
（７）上記（６）に記載の、ダイコーターにおいて、前記シムは、前記第１ブロックに積層され、前記液室に連通する開口が形成された第１シム片と、前記第１シム片に積層され、前記吐出口から前記開口に連通するスリット状の前記吐出流路が形成された第２シム片と、前記第２シム片と前記第２ブロックとの間に挟持され、前記吐出流路を前記第１シム片と反対側から覆う第３シム片と、を備えていることが好ましい。【００１９】
この場合には、第１シム片、第２シム片、及び第３シム片の３つを液密に積層させることにより液室に連通する吐出流路を備えたシムを構成することができる。この場合には、第２シム片の吐出流路が第１シム片と第３シム片とによって両側から挟持されて覆われた状態となるので、吐出流路が第１ブロックと第２ブロックによって挟持されて固定される場合に比べて吐出流路から塗工液が漏れにくい構造となる。
本発明では、凸状吐出部が幅方向に間隔をあけて複数が設けられ、隣り合う凸状吐出部同士の間に凹部が形成されているので、隣り合う凸状吐出部と基材との間に生じる表面張力による塗工液同士が接することがなく、基材に対して幅方向に所定の間隔をあけて確実に塗工液を塗工することができる。【００２０】
（８）本発明の他の態様に係る色素増感太陽電池の製造装置は、上記（１）〜（７）のいずれか１項に記載のダイコーターを使用し、所定方向に沿って連続的に搬送され表面の所定領域に半導体電極が形成された第１基材に対して第２基材を貼り合せることにより色素増感太陽電池を製造するための色素増感太陽電池の製造装置であって、前記ダイコーターは、前記凸状吐出部が前記第１基材の前記半導体電極との間に隙間が形成されるように配置され、前記凸状吐出部の吐出口から吐出される塗工液は前記隙間によって作用する表面張力によって前記第１基材の前記半導体電極に塗工されることを特徴としている。【００２１】
（９）本発明の他の態様に係る電池の製造方法は、上記（１）〜（７）のいずれか１項に記載のダイコーターを使用して所定方向に沿って連続的に搬送され表面の所定領域に第１基材に対して第２基材を貼り合せることにより電池を製造するための電池の製造方法であって、前記凸状吐出部が前記第１基材との間に隙間が形成されるように前記ダイコーターを配置する工程と、前記凸状吐出部の吐出口から吐出される塗工液を、前記隙間によって作用する表面張力によって前記第１基材に塗工する工程と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の各態様に係る、ダイコーター、色素増感太陽電池の製造装置、及び電池の製造方法によれば、粘性の低い塗工液の場合であっても所定の塗工幅や塗工膜厚で精度よく塗工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態による色素増感太陽電池の製造装置を模式的に示した側面図である。
【図２】図２は図１に示す色素増感太陽電池の概略構成を示す断面図である。
【図３】図３は図１に示すダイコーターの全体構成を示す斜視図である。
【図４】図４はダイコーターにおいて第１ブロックに第１シム片が配置された状態を示す斜視図である。
【図５】図５はダイコーターにおいて第１シム片に第２シム片が配置された状態を示す斜視図である。
【図６】図６はダイコーターにおいて第２シム片に第３シム片が配置された状態を示す斜視図である。
【図７】図７はシムの凸状吐出部を吐出口側から見た拡大斜視図である。
【図８】図８はダイコーターによって第１基材の半導体電極に電解液を塗工している状態を示す平面図であって、第２シム片の状態を示した図である。
【図９】図９は図８に示すダイコーターの凸状吐出部による塗工状態を示す拡大斜視図である。
【図１０】図１０は第２の実施の形態によるダイコーターの全体構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態によるダイコーター、色素増感太陽電池の製造装置、及び電池の製造方法について、図面に基づいて説明する。以下の説明で用いる図面は模式的なものであり、長さ、幅、及び厚みの比率、構造等は実際のものと同一とは限らず、適宜変更できる。
【００２５】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、本実施の形態のダイコーター３は、フィルム型の色素増感太陽電池１０を製造するための製造装置１に設けられている。
【００２６】
色素増感太陽電池１０は、図２に示すように、第１基材１３と、第２基材１４と、半導体電極１１と、対向電極１２と、電解液１５（塗工液）と、導通材１６と、を備えている。
半導体電極１１は、第１基材１３上に積層された透明導電膜１１１と、透明導電膜１１１上に積層された多孔質の半導体層１１２と、を備えている。
対向電極１２は、第２基材１４上に積層された対向導電膜１２１と、対向導電膜１２１上に積層された触媒層１２２と、を備えている。
直列構造にするためには、絶縁部分が必要なので、適宜必要に応じて絶縁処理を施してもよい。
【００２７】
色素増感太陽電池１０の導通材１６の両側方には、封止材１７，１７が配されている。
導通材１６と封止材１７とにより、電極間（即ち、半導体電極１１と対向電極１２との間）を接着している。一方、導通材１６の延在方向Ｘ１に交差する方向（電池幅方向Ｘ２）には、封止材を配すか、又は超音波融着等の手段により接着されている。このようにして、それぞれに半導体層１１２を有するセルが液密に封止されている。そして、導通材１６によって、半導体電極１１と対向電極１２の間には厚み方向に間隙が形成され、その間隙内に電解液１５が封止されている。
【００２８】
隣接するセル同士の透明導電膜１１１及び対向導電膜１２１は、パターニング部により複数に区画され、複数の透明導電膜１１１及び対向導電膜１２１のパターンが形成される。
区画された各セルにおいて、一方のセルの対向電極１２を構成する対向導電膜１２１と、一方のセルに隣接する他方のセルの半導体電極１１を構成する透明導電膜１１１とが導通材１６によって電気的に接続されている。
【００２９】
第１基材１３及び第２基材１４の材質は、特に限定されず、例えば、樹脂等の絶縁体、半導体、金属、ガラス等が挙げられる。前記樹脂としては、例えば、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリイミド、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド等が挙げられる。薄くて軽いフレキシブルな色素増感太陽電池１０を製造する観点からは、基材は透明樹脂製であることが好ましく、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム又はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムであることがより好ましい。
【００３０】
透明導電膜１１１及び対向導電膜１２１の種類や材質は、特に限定されず、公知の色素増感太陽電池に使用される導電膜が適用可能であり、例えば、金属酸化物で構成される薄膜が挙げられる。前述の金属酸化物としては、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アルミドープ酸化亜鉛（ＡＴＯ）、酸化インジウム／酸化亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）等が例示できる。
【００３１】
半導体層１１２は、吸着した光増感色素から電子を受け取ることが可能な材料によって構成され、通常は多孔質であることが好ましい。半導体層１１２を構成する材料は特に限定されず、公知の半導体層１１２の材料が適用可能であり、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ等の金属酸化物半導体が挙げられる。
半導体層１１２に担持される光増感色素は特に限定されず、例えば有機色素、金属錯体色素等の公知の色素が挙げられる。前述の有機色素としては、例えば、クマリン系、ポリエン系、シアニン系、ヘミシアニン系、チオフェン系等が挙げられる。前記金属錯体色素としては、例えば、ルテニウム錯体等が好適に用いられる。
【００３２】
電解液１５は、本実施の形態のダイコーター３によって塗工され、例えばヨウ素とヨウ化ナトリウムが有機溶媒に溶解され、粘性度が水と同等に小さい電解液等が挙げられる。
電解液１５としては、例えば、アセトニトリル、ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム又はヨウ化ブチルメチルイミダゾリウム等の有機溶媒またはイオン液体などの液体成分に、ヨウ化リチウム等の支持電解質とヨウ素とが混合された溶液等が挙げられる。
電解液１５が接触する半導体層１１２において多孔質内部を含む表面には、図示しない公知の光増感色素が吸着している。
【００３３】
次に、上述した構成の色素増感太陽電池１０を製造するための製造装置１について、図１を用いて具体的に説明する。
製造装置１は、第１基材１３の表面の所定領域に半導体電極１１を形成する半導体電極形成部（図示略）と、少なくとも第１基材１３の所定領域に形成された半導体電極１１に電解液１５を塗工する電解液塗工部（ダイコーター３）と、ダイコーター３よりも搬送方向Ｐ１の下流寄りに設けられ、第１基材１３における電解液１５の未塗工領域に封止材１７（図２参照）を塗工する封止材塗工部４と、封止材１７同士の間に配線（図２に示す導通材１６）を形成する配線形成部５と、表面に触媒層１２２（図２参照）が形成された第２基材１４を第１基材１３に貼り合わせる基材貼合せ部６（６Ａ、６Ｂ）と、基材貼合せ部６によって貼り合された第１基材１３と第２基材１４との接着を固定する加熱部７と、第１基材１３及び第２基材１４が貼り合されてなる電池シートの所定の位置に絶縁処理を施す絶縁処理部（図示略）と、を備えている。
【００３４】
製造装置１において搬送方向Ｐ１の最上流部には、半導体電極１１が形成され、第１基材１３の表面を径方向外寄りに向けて予めロール状に巻き取られたロール部１０Ａが設置されている。ロール部１０Ａの設置位置から略水平に延びる搬送方向Ｐ１の下流寄りには、第１基材１３を斜め上方に立ち上げて搬送するための第１搬送ロール２１が配置されている。
【００３５】
第１基材１３を介して第１搬送ロール２１に対向する位置には、吐出口３３ａを横向きにして水平姿勢に設置させたダイコーター３が配置されている。ダイコーター３の吐出口３３ａは、第１搬送ロール２１に巻き掛けられている第１基材１３の半導体電極１１に電解液１５を塗工できる位置に向けられている。
【００３６】
このように構成される本実施の形態の製造装置１では、搬送方向Ｐ１に沿って連続的に搬送され、表面の所定領域に半導体電極１１が形成された第１基材１３に対して第２基材１４を貼り合わせることにより色素増感太陽電池１０が製造される。このときの色素増感太陽電池１０の製造方法は、ダイコーター３において第１基材１３の半導体電極１１に電解液１５を塗工する電解液塗工工程と、電解液塗工工程の後に、封止材塗工部４において第１基材１３の表面における電解液１５の未塗工領域に封止材１７を塗工する封止材塗工工程と、封止材塗工工程の後に、配線形成部５において封止材１７同士の間に配線（導通材１６）を形成する配線形成工程と、配線形成工程の後に、基材貼合せ部６において表面に触媒層１２２が形成されている第２基材１４を第１基材１３に貼り合わせる基材貼合せ工程と、を有している。このような製造方法により色素増感太陽電池１０が製造される。
【００３７】
次に、第１基材１３の表面の所定領域に形成されている半導体電極１１に電解液１５を塗工するためのダイコーター３の具体的な構成について説明する。
図３に示すように、ダイコーター３は、電解液１５が収容される液室３ａ（図４参照）を有する第１ブロック３１と、第１ブロック３１に対向して配置される第２ブロック３２と、第１ブロック３１および第２ブロック３２の間に挟持されるとともに、幅方向Ｗの一部から吐出寄りに向けて突出し液室３ａ内の電解液１５を吐出する凸状吐出部３３を有するシム３０と、を備えている。ここで、第１ブロック３１、第２ブロック３２、及びシム３０は、本願発明の吐出本体に相当する。
【００３８】
ここで、図４に示すように、第１ブロック３１、シム３０、及び第２ブロック３２がそれぞれ積層されており、その積層方向を厚み方向Ｈという。上記幅方向Ｗに沿う方向から見て厚み方向Ｈに直交する方向を前後方向Ｅという。ダイコーター３の幅寸法は、色素増感太陽電池１０の幅寸法とほぼ同等になっている。
ダイコーター３の幅寸法は、第１基材１３の表面の所定領域に形成された半導体電極１１に電解液１５を塗工できるように複数の凸状吐出部３３が配置可能な寸法に設定されていればよい。
【００３９】
第１ブロック３１は、図４に示すように、厚み方向Ｈでシム３０寄りの上面３１ａが平面をなし、上面３１ａのうち前後方向Ｅの略中央の位置には幅方向Ｗに延びる凹溝状の前記液室３ａが形成されている。液室３ａには、不図示のポンプ等によって電解液１５が供給される供給孔３ｂが形成されている。第２ブロック３２は、厚み方向Ｈでシム３０寄りの下面３２ａが平面をなしている。そして、第１ブロック３１の上面３１ａ及び第２ブロック３２の下面３２ａは、板状のシム３０を挟持した状態で互いに対向している。第１ブロック３１及び第２ブロック３２は、シム３０を挟持した状態で例えばボルト等（図示省略）の固定手段によって取り外し自在に固定されている。
第１ブロック３１及び第２ブロック３２の前後方向Ｅの前部は、それぞれ前方に向かうに従い漸次、厚み方向Ｈでシム３０寄りとなる傾斜面３１ｂ、３２ｂが形成されている。第１ブロック３１及び第２ブロック３２の先端面３１ｃ、３２ｃ（図９参照）は、それぞれ前後方向の位置がほぼ一致している。
【００４０】
シム３０には、図５に示すように、液室３ａと凸状吐出部３３の吐出口３３ａとを連通する吐出流路（後述するスリット３５ａ）が形成されている。
図４〜図７に示すように、具体的にシム３０は、第１ブロック３１に積層され、液室３ａに連通する開口３４ａが形成された第１シム片３４と、第１シム片３４に積層され吐出口３３ａから開口３４ａに連通するスリット３５ａ（吐出流路）が形成された第２シム片３５と、第２シム片３５と第２ブロック３２（図３参照）との間に挟持され、スリット３５ａを第１シム片３４と反対側から覆う第３シム片３６と、を備えている。
第１シム片３４、第２シム片３５、及び第３シム片３６は、それぞれ金属箔からなり、厚み方向Ｈから見た平面視ですべて同じ外形で形成されている。
【００４１】
凸状吐出部３３は、幅方向Ｗに間隔をあけて複数（ここでは４つ）が設けられている。
図７及び図８に示すように、凸状吐出部３３における突出先端３３ｂの幅寸法は、電解液１５が塗工される第１基材１３の半導体電極１１（被塗工部）の被塗工領域の幅寸法の３０％以上１００％以下に設定されている。ここで、「被塗工領域」とは、第１基材１３と第２基材１４とを貼り合わせた後、すなわち電池の作製が完了したときに液体（電解液１５）が存在する領域である。
そして、凸状吐出部３３の先端面３０ａからの突出長Ｌは、例えば２ｍｍ程度に設定することができるが、０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることがより好ましく、０．８ｍｍ以上５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００４２】
第１シム片３４は、図４に示すように、液室３ａと略同形状の開口３４ａと、凸状吐出部３３の一部を構成する第１凸部３４ｂと、が形成されている。
第２シム片３５は、図５に示すように、少なくとも第１シム片３４の開口３４ａに重なる位置まで吐出口３３ａから前後方向Ｅに延びる複数のスリット３５ａと、凸状吐出部３３の一部を構成する第２凸部３５ｂと、が形成されている。
第３シム片３６は、図６に示すように、凸状吐出部３３の一部を構成する第３凸部３６ｂが形成されている。
【００４３】
電解液１５に接する部位の表面粗さは、上述したように本実施の形態で電解液１５の粘性度が小さく、電解液１５に接する接液部の腐食性が高くなることから、算術平均粗さＲａを０．０２５〜１．６の範囲とし、かつ最大高さ粗さＲｚが０．１〜６．３の範囲とすることが好ましい。そして、シム３０の面粗度は、算術平均粗さＲａで０．８〜１．６程度とすることが好ましい。とくに重要部分（前述の接液部等）の面粗度は、算術平均粗さＲａを０．１として仕上げることがより好ましい。
【００４４】
ダイコーター３における電解液１５に接する部位（すなわち、凸状吐出部３３や接液部等）の幾何公差としては、例えば、平行度０．００３ｍｍ、平面度０．００３ｍｍ、真直度０．００３ｍｍ、直角度０．０１ｍｍで仕上げることが好ましい。
シム３０の場合には、例えばエッチング液を使用することによる溶融処理による研磨方法を採用することができる。シム３０以外のダイコーター３の部分は、鏡面研磨による方法を採用することができる。
【００４５】
次に、上述したダイコーター３、及び色素増感太陽電池１０の製造装置１の作用について図面を用いて詳細に説明する。
本実施の形態では、図８及び図９に示すように、凸状吐出部３３と色素増感太陽電池１０の第１基材１３との間に隙間Ｓをあけた状態でシム３０を配置することで、凸状吐出部３３の吐出口３３ａから吐出される電解液１５を前記隙間Ｓに生じる表面張力によって第１基材１３の所定の塗工領域に塗布することができる。図５に示すように、ダイコーター３内の液室３ａに収容された電解液１５は、ポンプ等によってシム３０に形成されるスリット３５ａに押し出され、さらにスリット３５ａを通じて吐出口３３ａから吐出される。
【００４６】
このとき、シム３０における電解液１５が吐出される側の先端面３０ａから凸状吐出部３３が突出しているので、電解液１５の粘性にかかわらず吐出口３３ａから吐出される電解液１５に表面張力が生じる領域（図８及び図９に示す符号１５ａの表面張力部）は凸状吐出部３３の幅寸法の範囲となる。つまり、電解液１５の塗工量を増やす場合であっても、表面張力が作用する領域がシム３０の先端面３０ａの幅方向全体にわたって広がることがなく、塗工幅すなわち塗工領域を一定に保つことができる。具体的には、仮にシム３０から余剰に電解液１５が吐出された場合であっても、第２シム３５より下方に位置する第１シム片３４寄りに液垂れし、塗工幅に影響を与えることはない。
このように、凸状吐出部３３の幅寸法を第１基材１３の半導体電極１１の幅寸法に合わせて設定することで、塗工精度を向上させることができる。例えば本実施の形態のように色素増感太陽電池１０を構成する第１基材１３に対して、ダイコーター３で電解液１５を塗工することで、電解液１５の塗工幅及び塗工膜厚を所望の精度で設けることができる。
【００４７】
本実施の形態のシム３０は、第１ブロック３１及び第２ブロック３２とともに分割容易な構成となっていることから、シム３０の交換を効率よく短時間で行うことができる。そして、例えば凸状吐出部３３の形状、数量等が異なるシムに交換することだけで、異なる条件の塗工を行うことができる。
【００４８】
本実施の形態では、第１シム片３４、第２シム片３５、及び第３シム片３６の３つを液密に積層させることにより液室３ａに連通するスリット３５ａを備えたシム３０を構成することができる。この場合には、第２シム片３５のスリット３５ａが第１シム片３４と第３シム片３６とによって両側から挟持されて覆われた状態となるので、スリット３５ａが第１ブロック３１と第２ブロック３２によって挟持されて固定される場合に比べてスリット３５ａから電解液１５が漏れにくい構造となる。
【００４９】
本実施の形態では、隣り合う凸状吐出部３３、３３同士の間に凹部が形成されているので、隣り合う凸状吐出部３３、３３と第１基材１３との間に生じる表面張力による電解液１５同士が接することがなく、第１基材１３に対して幅方向Ｗに所定の間隔をあけて確実に電解液１５を塗工することができる。
本実施の形態では、凸状吐出部３３の幅寸法を第１基材１３の半導体電極１１の幅寸法に合わせて設定することで、塗工精度を向上させることができる。
【００５０】
（第２の実施の形態）
図１０に示す第２の実施の形態によるダイコーター３Ａは、上述した第１の実施の形態のシム３０のうち第２シム片３５の１枚のみを使用した構成となっている。すなわち、第１シム片３４と第３シム片３６とが省略されている。この場合の第２シム片３５は、第１ブロック３１と第２ブロック３２との間に直接、挟持されている。
第２の実施の形態によるダイコーター３Ａでは、ポンプの動力によって凸状吐出部３３の吐出口３３ａから電解液１５が吐出される。
このとき、吐出口３３ａとスリット３５ａとの間に表面張力が生じることにより、先ず前後方向Ｅに電解液１５を吐出することを助長し、吐出された電解液１５が第１基材１３に達する前に厚さ方向Ｈに液垂れすることを防ぐことができる。
【００５１】
表面張力の観点から、凸状吐出部３３の開口面積を０．０００１５ｍｍ２以上０．３７５ｍｍ２以下に設定することで、電解液１５の粘性にかかわらず吐出口３３ａから精度よく吐出できる。そのため、吐出される電解液１５に表面張力が生じる領域が凸状吐出部３３の幅寸法の範囲となり、電解液１５の塗工幅及び塗工膜厚を所望の精度で設けることができる効果をより高めることが可能となる。
【００５２】
以上、本発明によるダイコーター、色素増感太陽電池の製造装置、及び電池の製造方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００５３】
例えば、上述の実施の形態では、シム３０の構成として３つのシム片（第１シム片３４、第２シム片３５、及び第３シム片３６）を積層した構成としているが、これに限定されることはない。要は、シム３０の先端面３０ａから吐出方向に向けて突出する凸状吐出部３３が設けられ、凸状吐出部３３の吐出口３３ａと液室３ａとを連通する吐出流路が設けられていれば、複数のシム片を積層させる構成でなくてもよい。
【００５４】
本実施の形態では、ダイコーター３において、凸状吐出部３３の幅寸法、シム３０全体に対する幅方向Ｗの数量や位置、シム３０の先端面３０ａからの突出量Ｌなどに関する構成は、上述の実施の形態に限定されることはなく、被塗工部の形態や塗工液の条件に応じて適宜設定することができる。そして、第１ブロック３１や第２ブロック３２の構成に関しても、本実施の形態の構成に限定されることはなく、適宜な大きさ、形状とすることができる。
【００５５】
本実施の形態では、ダイコーター３で塗工液を塗工する被塗工部として色素増感太陽電池１０を対象とし、ロール・ツー・ロール方式による製造装置１にダイコーター３を適用しているが、このような被塗工部、及び製造装置であることに制限されることはない。
【００５６】
上述した実施の形態では、シム３０の各シム片３４、３５、３６が金属箔から形成されたものを採用しているが、その部材として金属箔であることに制限されることはない。例えば、シムの厚みも金属箔のような薄板であることに限定されず、例えば、ポリ４フッ化エチレンやポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂製の部材であってもかまわない。
本実施の形態では、ダイコーター３の構成として、シム３０を設けることに限定されることはない。
例えば、シムの部材自体を省略し、厚みが１０ｃｍ程度のステンレス、鉄、アルミ、チタンなどの各種金属や、各種の合金等の板状部材（吐出本体）にドリル等の穿孔具で穴を形成した後で、複数の凸状吐出部を加工するようにして製造された構成であっても良い。
吐出本体の厚さとしては、１ｃｍ以上２０ｃｍ以下であることが好ましく、このような厚さの範囲とすることで、金属の剛性により、変形を抑えることができる。下限値の１ｃｍよりも厚みが小さい場合には、十分な容量の液室を設けることができず、凸状吐出部の開口率を調整しないと幅方向の塗工量が安定しにくくなる。厚みが上限値の２０ｃｍを超える場合には、金属の量が増えて重くなり、作業性が悪く、かつ高価になるという欠点がある。
【００５７】
上述した実施の形態では、ダイコーター３を使用した製造方法で製造される電池として色素増感太陽電池１０を対象としているが、色素増感太陽電池１０に限定されることはなく、例えば二次電池などの電池にも採用することができる。
【００５８】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明のダイコーター、色素増感太陽電池の製造装置、及び電池の製造方法によれば、粘性の低い塗工液の場合であっても所定の塗工幅や塗工膜厚で精度よく塗工することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１  製造装置
３、３Ａ  ダイコーター
３ａ  液室
１０  色素増感太陽電池
１１  半導体電極
１２  対向電極
１３  第１基材
１４  第２基材
１５  電解液（塗工液）
１６  導通材
１７  封止材
３０  シム
３０ａ  先端面
３１  第１ブロック
３２  第２ブロック
３３  凸状吐出部
３３ａ  吐出口
３３ｂ  突出先端
３４  第１シム片
３４ａ  開口
３５  第２シム片
３５ａ  スリット
３６  第３シム片
Ｅ  前後方向
Ｈ  厚さ方向
Ｐ１  搬送方向
Ｗ  幅方向
【図１】
2018025960.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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】
2018025960.tif 000012
【国際調査報告】
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2018025960.tif 000014
2018025960.tif 000015
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