(57)【要約】  色素増感太陽電池（１）は、光電極（１９）と、対極（１４）と、封止材（１５）と、電解液層（１６）と、を備え、光電極（１９）は、透明基板（１１）と、透明基板（１１）の対極（１４）に対向する面上に積層された透明導電膜（１２）と、透明導電膜（１２）の対極（１４）に対向する面上に積層された多孔質酸化物半導体層（１３）と、を有し、封止材（１５）は、透明導電膜（１２）の外周縁部と対極（１４）の外周縁部との間に配置され、電解液層（１６）は、透明導電膜（１２）と対極（１４）との間であって、封止材（１５）内に充填されており、電解液層（１６）内には、複数の絶縁性粒子（１７）が含まれ、複数の絶縁性粒子（１７）は、多孔質酸化物半導体層（１３）と対極（１４）とが直接接触することを防止するように配置されており、複数の絶縁性粒子（１７）の粒子径の平均値は、多孔質酸化物半導体層（１３）と対極（１４）との距離の０．６倍以上１．２倍以下である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電極と、対極と、封止材と、電解液層と、を備える色素増感太陽電池であって、
前記光電極は、
透明基板と、
前記透明基板の前記対極に対向する面上に積層された透明導電膜と、
前記透明導電膜の前記対極に対向する面上に積層された多孔質酸化物半導体層と、を有し、
前記封止材は、前記透明導電膜の外周縁部と前記対極の外周縁部との間に配置され、
前記電解液層は、前記透明導電膜と前記対極との間であって、前記封止材内に充填されており、
前記電解液層内には、複数の絶縁性粒子が含まれ、
前記複数の絶縁性粒子は、前記多孔質酸化物半導体層と前記対極とが直接接触することを防止するように配置されており、
前記複数の絶縁性粒子の粒子径の平均値は、前記多孔質酸化物半導体層と前記対極との距離の０．６倍以上１．２倍以下であることを特徴とする色素増感太陽電池。
【請求項２】
前記複数の絶縁性粒子の粒子径の平均値よりも前記複数の絶縁性粒子の粒子径の最頻値の方が大きいことを特徴とする請求項１に記載の色素増感太陽電池。
【請求項３】
前記複数の絶縁性粒子の粒子径の最頻値は、前記多孔質酸化物半導体層と前記対極との距離の０．６倍以上１．２倍以下であることを特徴とする請求項２に記載の色素増感太陽電池。
【請求項４】
前記複数の絶縁性粒子及び前記電解液層に対する前記複数の絶縁性粒子の体積パーセント濃度は、０％よりも大きく５０％以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項５】
前記絶縁性粒子はガラスで形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感太陽電池に関する。
本願は、２０１６年７月２０日に、日本に出願された日本国特願２０１６−１４２６５０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、化石燃料に代わるクリーンエネルギーの発電装置として、太陽電池が注目されている。太陽電池の中でも、安価で量産しやすい色素増感太陽電池の開発が進められている。この種の色素増感太陽電池として、特許文献１に開示された太陽電池が知られている。【０００３】
特許文献１の色素増感太陽電池は、主として透明基板、透明導電膜、多孔質酸化物半導体層、電解液層、対極、及び封止材等で構成されている。
電解液層には、異方的形状を有する高屈折率微粒子が含まれている。高屈折率微粒子の屈折率は、周囲にある電解液層の屈折率に比べ０．３以上大きいことが必要である。異方的形状は、例えば針状、棒状、紡錘状、楕円体状、又はカプセル形状等である。
平均長径が０．３μｍ（マイクロメートル）以上であり、短径に対する長径の比が２以上である高屈折率微粒子を用いれば、１種類の高屈折率微粒子を電解液層に添加しておくだけで、波長４００〜８００ｎｍ（ナノメートル）の光を全て効率良く散乱させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２０１２−６４４８５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、このように構成された色素増感太陽電池がある程度大きくなると、封止材が設けられた部分では、多孔質酸化物半導体層と対極との距離が比較的適切に保持される。しかし、封止材が設けられた部分から離れた多孔質酸化物半導体層及び対極の中央部では、多孔質酸化物半導体層や対極が撓んで多孔質酸化物半導体層と対極との距離が近づき過ぎる恐れがある。【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、多孔質酸化物半導体層と対極とが近付き過ぎるのを抑えた色素増感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】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の一態様の色素増感太陽電池は、光電極と、対極と、封止材と、電解液層と、を備える色素増感太陽電池であって、前記光電極は、透明基板と、前記透明基板の前記対極に対向する面上に積層された透明導電膜と、前記透明導電膜の前記対極に対向する面上に積層された多孔質酸化物半導体層と、を有し、前記封止材は、前記透明導電膜の外周縁部と前記対極の外周縁部との間に配置され、前記電解液層は、前記透明導電膜と前記対極との間であって、前記封止材内に充填されており、前記電解液層内には、複数の絶縁性粒子が含まれ、前記複数の絶縁性粒子は、前記多孔質酸化物半導体層と前記対極とが直接接触することを防止するように配置されており、前記複数の絶縁性粒子の粒子径の平均値は、前記多孔質酸化物半導体層と前記対極との距離の０．６倍以上１．２倍以下であることを特徴としている。【０００８】
この発明によれば、多孔質酸化物半導体層と対極との間に、電解液層とともに、多孔質酸化物半導体層と対極との距離の０．６倍以上１．２倍以下の粒子径の平均値を有する複数の絶縁性粒子が配置されている。したがって、封止材が設けられた部分から離れた多孔質酸化物半導体層及び対極の中央部が撓んで互いに近付こうとしても、撓もうとした多孔質酸化物半導体層及び対極の中央部が複数の絶縁性粒子により直接接触することが防止される。【０００９】
また、上記の色素増感太陽電池において、前記複数の絶縁性粒子の粒子径の平均値よりも前記複数の絶縁性粒子の粒子径の最頻値の方が大きくてもよい。
この発明によれば、絶縁性粒子の粒子径が正規分布に基づいて分布している場合に比べて、最頻値よりも粒子径が大きい絶縁性粒子が存在する割合が小さくなる。このため、色素増感太陽電池の厚さが局所的に厚くなるのを抑えることができる。【００１０】
また、上記の色素増感太陽電池において、前記複数の絶縁性粒子の粒子径の最頻値は、前記多孔質酸化物半導体層と前記対極との距離の０．６倍以上１．２倍以下であってもよい。
この発明によれば、色素増感太陽電池の厚さが局所的に厚くなるのをより確実に抑えることができる。【００１１】
また、上記の色素増感太陽電池において、前記複数の絶縁性粒子及び前記電解液層に対する前記複数の絶縁性粒子の体積パーセント濃度は、０％よりも大きく５０％以下であってもよい。
この発明によれば、透明基板に入射して多孔質酸化物半導体層を透過した可視光線を効率的に散乱させ、散乱させた可視光線により再び多孔質酸化物半導体層で発電することができる。これにより、色素増感太陽電池の発電効率を高めることができる。【００１２】
また、上記の色素増感太陽電池において、前記絶縁性粒子はガラスで形成されてもよい。
この発明によれば、ガラスは比較的安価であるため、色素増感太陽電池の製造コストを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の色素増感太陽電池によれば、多孔質酸化物半導体層と対極とが近付き過ぎるのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態の色素増感太陽電池の側面の断面図である。
【図２】同色素増感太陽電池が備える複数の絶縁性粒子における粒子径の分布の一例を説明する図である。
【図３】本発明の一実施形態の色素増感太陽電池が撓む等した形状を示す側面の断面図である。
【図４】同色素増感太陽電池が備える複数の絶縁性粒子における粒子径の分布の他の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る色素増感太陽電池の一実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態の色素増感太陽電池１は、透明基板１１と、透明基板１１上に積層された透明導電膜１２と、透明導電膜１２上に積層された多孔質酸化物半導体層１３と、多孔質酸化物半導体層１３に対向するように配置された対極１４と、透明導電膜１２と対極１４との間を封止する封止材１５と、透明導電膜１２と対極１４との間に充填された電解液層１６と、電解液層１６内に設けられた複数の絶縁性粒子１７と、を備えている。
なお、透明基板１１、透明導電膜１２、及び多孔質酸化物半導体層１３で、光電極１９が構成される。
【００１６】
透明基板１１は、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の透明の樹脂材料を主材料とする樹脂材料、又はガラスで形成されている。
透明導電膜１２は、酸化インジウム／酸化スズ（ＩＴＯ）、酸化錫にフッ素をドープした膜（ＦＴＯ）等の金属酸化物で形成されている。
色素増感太陽電池１の積層方向に見たときに、透明基板１１及び透明導電膜１２は、互いの外形がほぼ等しい矩形状に形成されている。透明導電膜１２は、透明基板１１の対極１４に対向する面上に積層されている。ここで言う対向するは、間に他の部材を介して対向する意味も含む。
多孔質酸化物半導体層１３は、例えば酸化チタン（ＴｉＯ２、チタニア）で形成される。多孔質酸化物半導体層１３の表面には、増感色素及びリチウムイオン若しくは亜鉛イオンが吸着されている。
積層方向に見たときに、多孔質酸化物半導体層１３は、透明基板１１及び透明導電膜１２よりも小さい矩形状に形成されている。多孔質酸化物半導体層１３は、透明導電膜１２の対極１４に対向する面上に積層されている。
【００１７】
対極１４は、対極基板１４ａに白金等の金属膜１４ｂが形成された構成を有する。対極基板１４ａは、透明基板１１と同様に形成されている。しかし、対極１４の構成はこれに限定されず、従来公知の対極が使用可能である。対極１４には、金属板や導電性基板、導電性シート等が用いられる。
対極１４は、多孔質酸化物半導体層１３上に配置されている。
【００１８】
封止材１５は環状に形成され、透明導電膜１２の外周縁部と対極１４の外周縁部との間を連続的に貼着して、これらの間を封止している。封止材１５は、透明導電膜１２上に多孔質酸化物半導体層１３を囲うように配置されている。封止材１５としては、接着剤、例えばホットメルト樹脂等が好適に用いられる。
電解液層１６を構成する溶媒には、従来公知の溶媒が用いられる。電解液層１６には、リチウム塩又は亜鉛塩の溶解度が低い溶媒を用いることが好ましい。電解液層１６は、環状に形成された封止材１５内に充填されている。
【００１９】
各絶縁性粒子１７は、電気的絶縁性を有する。各絶縁性粒子１７は、特に限定されず、例えばガラスで球形状に形成されている。絶縁性粒子１７は、比較的安価である。
図２に、複数の絶縁性粒子１７の粒子径の分布の一例を示す。図２の横軸は絶縁性粒子１７の粒子径を表し、縦軸は絶縁性粒子１７の確率密度を表す。ここで言う、絶縁性粒子１７の粒子径は、絶縁性粒子１７の各向きによる粒子径のうちの最大値（最大粒子径）のことを意味する。複数の絶縁性粒子１７の粒子径は、ほぼ正規分布に基づいて分布している。絶縁性粒子１７の粒子径の分布、粒子径の平均値や最頻値は、例えば、レーザ回折式粒子径分布測定装置を用いて測定できる。
この場合、複数の絶縁性粒子１７の粒子径の平均値（相加平均値）Ｖ１は、複数の絶縁性粒子１７の粒子径の最頻値（モード）Ｖ２に等しい。複数の絶縁性粒子１７の粒子径の平均値Ｖ１は、図１に示す多孔質酸化物半導体層１３と対極１４との距離Ｌ１の０．６倍以上１．２倍以下である。なお、複数の絶縁性粒子１７の粒子径の平均値Ｖ１は、距離Ｌ１の０．６倍以上１．０倍以下であることがより好ましい。
複数の絶縁性粒子１７は、多孔質酸化物半導体層１３と対極１４との距離Ｌ１を保持し、多孔質酸化物半導体層１３と対極１４とが直接接触することを防止する。
【００２０】
電解液層１６中における絶縁性粒子１７の占める割合は、０体積％より多く、８０体積％以下であることが好ましい。０体積％より多いと多孔質酸化物半導体層１３と対極１４とが直接接触することを有効に防止することができる。前述の割合は、好ましくは１０体積％以上であり、さらに好ましくは２０体積％以上であり、最も好ましくは２５体積％以上である。
前述の割合が８０体積％以下であると、電解液層１６中の電解質の量を十分に確保することができる。前述の割合は、好ましくは７０％以下であり、さらに好ましくは６０体積％以下であり、最も好ましくは５５体積％以下である。
多孔質酸化物半導体層１３と対極１４との接触の防止と、電解液層１６中の電解液量のバランスを考慮して、通常は前述の割合を１０〜６０体積％、好ましくは２０〜５５体積％の範囲とする。
【００２１】
絶縁性粒子１７が多孔質状の粒子であると、電解液を絶縁性粒子１７の内部に存在させることができる。また、電解液が絶縁性粒子１７の内部を移動することができる。
このような多孔質状の粒子には、特に限定されないが、多孔質シリカ粒子、多孔質アルミナ粒子等の多孔質状のセラミックス粒子、多孔質アクリル樹脂粒子、多孔質ポリアミド樹脂粒子、ＰＴＦＥ焼結粒子等の多孔質状の樹脂粒子等が用いられる。
【００２２】
ここで、多孔質酸化物半導体層１３と対極１４との距離Ｌ１の測定方法について説明する。例えば、距離Ｌ１の測定方法には、下記の２種類の方法が用いられる。
〔方法１．ノギスによる測定〕
ＪＩＳ（日本工業規格）  Ｋ  ７１３０：１９９９、プラスチック−フィルム及びシート−厚さ測定方法の規定に基づいて測定する。下記の２つの事項は、この規定のポイントである。
・試料を、全幅にわたって約１００ｍｍの幅に切断して、試験片を作成する。
・必要に応じて、試料の長手方向で、約１ｍ間隔で試験片を採取する。
【００２３】
（１）上記のＪＩＳ  Ｋ  ７１３０  の規定に基づいて、色素増感太陽電池１の厚さ（積層方向の長さ）を測定する。透明基板１１及び透明導電膜１２からなるフィルム、対極１４からなるフィルムの厚さを測定する。ノギス等により、フィルムの厚さを機械的に測定する。
（２）色素増感太陽電池１を解体した後で、例えばｄｅｋｔａｋ社製の触針式表面形状測定器で、多孔質酸化物半導体層１３の厚さを測定する。
（３）色素増感太陽電池１の厚さから、両フィルムの厚さ及び多孔質酸化物半導体層１３の厚さを引いた値が、多孔質酸化物半導体層１３と対極１４との距離Ｌ１となる。
【００２４】
〔方法２．ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による測定〕
（１）色素増感太陽電池１をＪＩＳ  Ｋ  ７１３０と同様な間隔で抜き取る。
（２）色素増感太陽電池１を破壊したり溶解したりしない樹脂を用いて、樹脂包埋する積層方向に色素増感太陽電池１を切断する。
（３）色素増感太陽電池１を切断した断面を、イオンミリングにより加工する。
（４）ＳＥＭで撮影した画像から、色素増感太陽電池１の厚さ、両フィルムの厚さ、及び多孔質酸化物半導体層１３の厚さを測定し、前述のように多孔質酸化物半導体層１３と対極１４との距離Ｌ１を算出する。
【００２５】
以上のように構成された色素増感太陽電池１は、図３に示すように封止材１５が設けられた部分から離れた対極１４の幅方向の中央部が形状Ｓ１のように撓んで多孔質酸化物半導体層１３に近付こうとしても、撓もうとした対極１４の中央部が複数の絶縁性粒子１７により支持され、多孔質酸化物半導体層１３と対極１４とが直接接触することが防止される。多孔質酸化物半導体層１３が対極１４に近付くように撓む場合も同様に、複数の絶縁性粒子１７により支持される。
また、色素増感太陽電池１全体を形状Ｓ２のように積層方向に湾曲させると、色素増感太陽電池１の幅方向の中央部における多孔質酸化物半導体層１３と対極１４とが近づこうとする。しかし、複数の絶縁性粒子１７により、多孔質酸化物半導体層１３と対極１４とが近付き過ぎるのが規制される。
【００２６】
透明基板１１に可視光線Ｌ６が入射すると、この可視光線Ｌ６の一部により多孔質酸化物半導体層１３で発電が行われるとともに、可視光線Ｌ６の他の一部が多孔質酸化物半導体層１３を透過する。透過した可視光線Ｌ６は、絶縁性粒子１７により散乱されて再び多孔質酸化物半導体層１３に入射する。多孔質酸化物半導体層１３に入射した可視光線Ｌ６により、多孔質酸化物半導体層１３で発電が行われる。
【００２７】
（実施例）
以下では、本発明の実施例及び比較例を具体的に示してより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
〔比較例１〕
ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ）製の透明導電膜の上に、チタニア製で厚さが９〜１０μｍの多孔質酸化物半導体層を５００℃で焼成して、光電極を形成した。多孔質酸化物半導体層の作用面積は、０．１６ｃｍ２である。なお、多孔質酸化物半導体層のチタニアは、ＳＯＬＡＲＯＮＩＸ社製のＴｉ−Ｎａｎｏｘｉｄｅ  Ｔ／ＳＰを使用した。電解液層における色素液は、Ｎ７１９（2,2’-bipyridyl-4,4’-dicarboxylic acid TBA）の０．３ｍＭ（ミリモル、acetonitrile/tert-butanol,1:1）溶液である。上記光電極を上記色素液に浸漬することで、染色を行った。作製された光電極、１００μｍ厚さのハイミラン（登録商標、三井・デュポン  ポリケミカル社製）、及び白金コーティング付きガラスからなる対極をこの順に配置し、ダブルクリップでこれら挟み、色素増感太陽電池の簡易セルを作製した。なお、比較例１の電解液層は絶縁性粒子を有していない。
【００２８】
さらに、予め光電極又は対極に形成しておいた注入孔より電解液Ａを注入し、注入孔をガラス板で塞ぐことで、色素増感太陽電池の簡易セルを得た（表１参照）。なお、電解液Ａとしては、よう素、よう化物イオンを含む塩、添加剤、及びこれらを溶解する溶剤からなる電解液を用いた。
このようにして得られた色素増感太陽電池の光電変換効率を、ソーラーシミュレーター（ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ２）を用いて、評価した。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
〔実施例１〕
絶縁性粒子として、ホウケイ酸ガラスであるＵＢ−０２Ｅ（ユニチカ株式会社製）を用いた。粒子径の平均値は、２２μｍであった。粒子径の平均値は、レーザ回折式粒子径分布測定装置（島津製作所社製  ＳＡＬＤ−７０００）を用いて測定した。
予め計量された絶縁性粒子に電解液を入れ、超音波を５分間かけて撹拌することで、絶縁性粒子を２５Ｖｏｌ．％（複数の絶縁性粒子及び電解液層に対する複数の絶縁性粒子の体積パーセント濃度）含有する電解液Ｂを得た。こうして作製された電解液Ｂを使用し、その他の手順は比較例１と同様に行い、色素増感太陽電池の簡易セルを得た。
多孔質酸化物半導体層と対極との距離は、３０μｍであった。
なお、実施例１から実施例６に用いた絶縁性粒子の粒子径の平均値は、前述のように多孔質酸化物半導体層と対極との距離の０．６倍以上１．２倍以下という関係を満たす。
【００３１】
〔実施例２〕
絶縁性粒子として、ＵＢ−０２Ｅを用いた。予め計量された絶縁性粒子に電解液を入れ、超音波を５分間かけて撹拌することで、絶縁性粒子を５０Ｖｏｌ．％含有する電解液Ｃを得た。こうして作製された電解液Ｃを使用し、その他の手順は比較例１と同様に行い、色素増感太陽電池の簡易セルを得た。
なお、電解液の注入が困難な際は、光電極を作製した後で、作製した光電極、１００μｍ厚さのハイミラン、絶縁性粒子を有する電解液、及び白金コーティング付きガラスからなる対極をこの順に配置した。ダブルクリップでこれら挟み、色素増感太陽電池の簡易セルを作製した。
多孔質酸化物半導体層と対極との距離は、３０μｍであった。
【００３２】
〔実施例３〕
絶縁性粒子として、ソーダライム（石灰）ガラスであるＵＢ−３５Ｌ（ユニチカ株式会社製、粒子径５３μｍ以上７５μｍ以下）を用いた。粒子径の平均値は、６０μｍであった。粒子径の平均値は、レーザ回折式粒子径分布測定装置（島津製作所社製  ＳＡＬＤ−７０００）を用いて測定した。予め計量された絶縁性粒子に電解液を入れ、超音波を５分間かけて撹拌することで、絶縁性粒子を２５Ｖｏｌ．％含有する電解液Ｄを得た。こうして作製された電解液Ｄを使用し、その他の手順は比較例１と同様に行い、色素増感太陽電池の簡易セルを得た。
多孔質酸化物半導体層と対極との距離は、７０μｍであった。
【００３３】
〔実施例４〕
絶縁性粒子として、ＵＢ−３５Ｌを用いた。予め計量された絶縁性粒子に電解液を入れ、超音波を５分間かけて撹拌することで、絶縁性粒子を５０Ｖｏｌ．％含有する電解液Ｅを得た。こうして作製された電解液Ｅを使用し、その他の手順は比較例１と同様に行い、色素増感太陽電池の簡易セルを得た。
多孔質酸化物半導体層と対極との距離は、７０μｍであった。
【００３４】
〔実施例５〕
絶縁性粒子として、ＵＢ−０２Ｅを用いた。予め計量された絶縁性粒子に電解液を入れ、超音波を５分間かけて撹拌することで、絶縁性粒子を７５Ｖｏｌ．％含有する電解液Ｆを得た。こうして作製された電解液Ｆを使用し、その他の手順は比較例１と同様に行い、色素増感太陽電池の簡易セルを得た。
多孔質酸化物半導体層と対極との距離は、３０μｍであった。
【００３５】
〔実施例６〕
絶縁性粒子として、ＵＢ−３５Ｌを用いた。予め計量された絶縁性粒子に電解液を入れ、超音波を５分間かけて撹拌することで、絶縁性粒子を７５Ｖｏｌ．％含有する電解液Ｇを得た。こうして作製された電解液Ｇを使用し、その他の手順は比較例１と同様に行い、色素増感太陽電池の簡易セルを得た。
多孔質酸化物半導体層と対極との距離は、７２μｍであった。
【００３６】
前述した比較例及び各実施例の色素増感太陽電池において、一定の強さの可視光線を入射させたときに各色素増感太陽電池で生じる電流値を測定した。比較例１で生じた電流値を基準にした電流値の比率を、表１中に示した。
絶縁性粒子として、ＵＢ−０２Ｅ及びＵＢ−３５Ｌのいずれを用いた場合でも、体積パーセント濃度が２５％、５０％の場合に、比較例１の絶縁性粒子を備えない色素増感太陽電池に比べて色素増感太陽電池の発電効率が高まり、色素増感太陽電池で生じる電流値が増加することが分かった。
具体的には、実施例１の絶縁性粒子としてＵＢ−０２Ｅを用いて体積パーセント濃度を２５Ｖｏｌ．％とした場合には、電流値の比率が１．０７になった。実施例２の絶縁性粒子としてＵＢ−０２Ｅを用いて体積パーセント濃度を５０Ｖｏｌ．％とした場合には、電流値の比率が１．２０になった。実施例３の絶縁性粒子としてＵＢ−３５Ｌを用いて体積パーセント濃度を２５Ｖｏｌ．％とした場合には、電流値の比率が１．０２になった。そして、実施例４の絶縁性粒子としてＵＢ−３５Ｌを用いて体積パーセント濃度を５０Ｖｏｌ．％とした場合には、電流値の比率が１．０２になった。
【００３７】
なお、表１の電流値増加の欄は、色素増感太陽電池で生じる電流値が増加した場合を「○」で表し、色素増感太陽電池で生じる電流値が減少した場合を「×」で表す。
実施例１から実施例４のように色素増感太陽電池で生じる電流値が増加するのは、多孔質酸化物半導体層を透過した可視光線が絶縁性粒子により散乱されて再び多孔質酸化物半導体層に入射し、多孔質酸化物半導体層で発電が効率的に行われたためだと考えられる。
【００３８】
一方で、体積パーセント濃度が７５％の場合には、比較例１の色素増感太陽電池に比べて色素増感太陽電池で生じる電流値が低下することが分かった。
具体的には、実施例５の絶縁性粒子としてＵＢ−０２Ｅを用いて体積パーセント濃度を７５Ｖｏｌ．％とした場合には、電流値の比率が０．９６になった。実施例６の絶縁性粒子としてＵＢ−３５Ｌを用いて体積パーセント濃度を７５Ｖｏｌ．％とした場合には、電流値の比率が０．７０になった。
実施例５及び実施例６のように色素増感太陽電池で生じる電流値が減少するのは、体積パーセント濃度が７５％になると電解液層がほぼ固体の状態になり、電解液が多孔質酸化物半導体層に充分に浸透できないためと考えられる。
【００３９】
すなわち、絶縁性粒子として用いたＵＢ−０２Ｅ及びＵＢ−３５Ｌの種類によらず、複数の絶縁性粒子及び電解液層に対する複数の絶縁性粒子の体積パーセント濃度が０％よりも大きく５０％以下である場合において、比較例１の色素増感太陽電池に比べて色素増感太陽電池の発電効率が高まることが分かった。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態の色素増感太陽電池１によれば、多孔質酸化物半導体層１３と対極１４との間に、電解液層１６とともに、多孔質酸化物半導体層１３と対極１４との距離Ｌ１の０．６倍以上１．２倍以下の粒子径の平均値を有する複数の絶縁性粒子１７が配置されている。したがって、封止材１５が設けられた部分から離れた多孔質酸化物半導体層１３及び対極１４の中央部が撓んで互いに近付こうとしても、撓もうとした多孔質酸化物半導体層１３及び対極１４の中央部が複数の絶縁性粒子１７により支持され、多孔質酸化物半導体層１３と対極１４とが直接接触することが防止される。
したがって、多孔質酸化物半導体層１３と対極１４とが近付き過ぎるのを抑えることができる。
【００４１】
複数の絶縁性粒子１７及び電解液層１６に対する複数の絶縁性粒子１７の体積パーセント濃度は、０％よりも大きく５０％以下である。これにより、透明基板１１に入射して多孔質酸化物半導体層１３を透過した可視光線Ｌ６を効率的に散乱させ、散乱させた可視光線Ｌ６により再び多孔質酸化物半導体層１３で発電することができる。したがって、色素増感太陽電池１の発電効率を高めることができる。
絶縁性粒子１７はガラスで形成されているため、色素増感太陽電池１の製造コストを抑えることができる。
【００４２】
なお、図４に示すように、複数の絶縁性粒子１７の粒子径の平均値Ｖ１よりも複数の絶縁性粒子１７の粒子径の最頻値Ｖ２の方が大きくてもよい。図３の横軸は絶縁性粒子１７の粒子径を表し、縦軸は絶縁性粒子１７の確率密度を表す。このように絶縁性粒子１７の粒子径が正規分布に基づいて分布している場合（図２参照）に比べて、最頻値Ｖ２よりも粒子径が大きい絶縁性粒子１７が存在する割合が小さくてもよい。
このように構成することで、粒子径が最頻値Ｖ２よりも大きい絶縁性粒子１７がほとんど存在しなくなり、色素増感太陽電池１の厚さが局所的に厚くなるのを抑えることができる。絶縁性粒子１７の確率密度をこのように調節するには、ふるいを用いて得られた粒子径の比較的大きな複数の絶縁性粒子と、正規分布に基づいて分布している複数の絶縁性粒子とを混ぜ合わせる方法が用いられる。
このとき、複数の絶縁性粒子１７の粒子径の最頻値Ｖ２は、多孔質酸化物半導体層１３と対極１４との距離Ｌ１の０．６倍以上１．０倍以下であることが好ましい。
このように構成することで、色素増感太陽電池１の厚さが局所的に厚くなるのをより確実に抑えることができる。
【００４３】
以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の色素増感太陽電池は、光電極と対極との間に電解液層が充填された色素増感太陽電池に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１    色素増感太陽電池
１１  透明基板
１２  透明導電膜
１３  多孔質酸化物半導体層
１４  対極
１５  封止材
１６  電解液層
１７  絶縁性粒子
Ｌ１  距離
Ｖ１  平均値
Ｖ２  最頻値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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