(57)【要約】【課題】歩留まり良く製造することができるとともに、高い光電変換効率を有する色素増感太陽電池を提供する。【解決手段】本発明は、光透過性の基板、ならびに基板の一方の面に接するように形成された第１導電層および第２導電層からなる電極基板と、電極基板の第１導電層および第２導電層を有する面と向かい合うように配置された対極基板と、第１導電層に接するように形成された、多孔性半導体に色素を吸着させた光電変換部と、電極基板と対極基板の間に配置され、電極基板と対極基板とを相互に固定する絶縁性の固定部と、第２導電層と対極基板とを電気的に接続する接続部と、を有し、対極基板と光電変換部とを電気的に絶縁する絶縁層を有さず、少なくとも、第１導電層および対極基板に挟まれる領域であって、光電変換部を内包する第１領域には、キャリア輸送材料が充填されており、第１領域には、接続部が存在しない、色素増感太陽電池である。【選択図】図１
2012009374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性の基板、ならびに前記基板の一方の面に接するように形成された第１導電層および第２導電層からなる電極基板と、
前記電極基板の前記第１導電層および前記第２導電層を有する面と向かい合うように配置された対極基板と、
前記第１導電層に接するように形成された、多孔性半導体に色素を吸着させた光電変換部と、
前記電極基板と前記対極基板の間に配置され、前記電極基板と前記対極基板とを相互に固定する絶縁性の固定部と、
前記第２導電層と前記対極基板とを電気的に接続する接続部と、を有し、
前記対極基板と前記光電変換部とを電気的に絶縁する絶縁層を有さず、
少なくとも、前記第１導電層および前記対極基板に挟まれる領域であって、前記光電変換部を内包する第１領域には、キャリア輸送材料が充填されており、
前記第１領域には、前記接続部が存在しない、色素増感太陽電池。
【請求項２】
前記対極基板は、前記光電変換部を介して前記電極基板と向かい合う第１主面と、該第１主面と対向する第２主面と、端面とを有し、
前記接続部は、前記対極基板の前記第２主面と、前記対極基板の前記端面と、前記固定部の表面と、前記第２導電層の表面とがこの順に連なる表面領域に沿うように形成されており、
前記対極基板の厚み方向に関する平面視において、前記端面は前記第２主面に覆われない位置にある、請求項１に記載の色素増感太陽電池。
【請求項３】
前記対極基板は、前記光電変換部を介して前記電極基板と向かい合う第１主面と、該第１主面と対向する第２主面と、端面とを有し、
前記接続部は、前記対極基板の前記第２主面と、前記固定部の表面と、前記第２導電層の表面とがこの順に連なる表面領域に沿うように形成されている、請求項１に記載の色素増感太陽電池。
【請求項４】
前記対極基板における前記第１主面と前記端面との成す角度が８０度以下である、請求項２に記載の色素増感太陽電池。
【請求項５】
前記対極基板の厚み方向に関する平面視において、前記固定部の前記接続部と接する表面は、前記対極基板によって覆われない位置にある、請求項１から４のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項６】
前記対極基板は、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種からなる、請求項１から５のいずれかに記載の色素増感太陽電池。
【請求項７】
前記対極基板は、厚み方向に少なくとも１つの貫通孔を有する板状部材と、前記板状部材を被覆する導電性の薄層とからなる、請求項１から５のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項８】
前記固定部が、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂からなる、請求項１から７のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項９】
光透過性の基板の一方の面に第１導電層および第２導電層を形成して、電極基板を形成する工程と、
前記第１導電層上に、多孔性半導体に色素を吸着させた光電変換部を形成する工程と、
前記電極基板の前記第１導電層および前記第２導電層が形成された面であって、前記光電変換部の周囲に固定部を形成する工程と、
前記固定部上に対極基板を載置して、前記第１導電層と前記対極基板に挟まれる第１領域に前記光電変換部が内包されるように、前記電極基板と前記対極基板とを相互に固定する工程と、
前記対極基板と前記第２導電層を電気的に接続する接続部を形成する工程と、
前記第１領域にキャリア輸送材料を充填する工程と、を有する色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
前記対極基板は、前記光電変換部を介して前記電極基板と向かい合う第１主面と、該第１主面と対向する第２主面と、端面とを有し、
前記接続部は、前記対極基板の前記第２主面と、前記対極基板の前記端面と、前記固定部の表面と、前記第２導電層の表面とがこの順に連なる表面領域に沿うように形成されており、
前記対極基板の厚み方向に関する平面視において、前記端面は前記第２主面に覆われない位置にある、請求項９に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
前記対極基板は、前記光電変換部を介して前記電極基板と向かい合う第１主面と、該第１主面と対向する第２主面と、端面とを有し、
前記接続部は、前記対極基板の前記第２主面と、前記固定部の表面と、前記第２導電層の表面とがこの順に連なる表面領域に沿うように形成されている、請求項９に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
２つ以上の色素増感太陽電池が直列に接続されている色素増感太陽電池モジュールであって、色素増感太陽電池の少なくとも１つが、請求項１から８のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池であり、隣接する色素増感太陽電池のうち、一方の色素増感太陽電池の対極電極と、他方の色素増感太陽電池の導電層とが、電気的に接続されている、色素増感太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感太陽電池およびその製造方法、ならびに色素増感太陽電池モジュールに関する。
【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ている。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一部実用化され始めている。
【０００３】
しかし、結晶系シリコン基板を用いた太陽電池は、シリコン基板の製造コストが高いという問題がある。また、薄膜シリコン太陽電池は、多種の半導体製造用ガスや複雑な装置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。現在、上記の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の低減が図られているが、上記の製造コストの問題を解決するには到っていない。
【０００４】
これに対し、新たなタイプの太陽電池として、特許文献１には、金属錯体の光誘起電子移動を応用した色素増感太陽電池が提案されている。特許文献１に記載される色素増感太陽電池では、２枚の対向するガラス基板のそれぞれの向かい合う面に形成された電極間に、色素を吸着した金属酸化物半導体である光電変換部と、電解液部とが配置されている。そして、光電変換部は、可視光領域の吸収スペクトルを有している。
【０００５】
上記の色素増感太陽電池に対して光が照射されると、光電変換部で電子が発生し、発生した電子は一方の電極に移動する。電極に移動した電子は、外部電気回路を通過した後、一方の電極に対向する他方の電極を経由して電解液部に移動し、さらに、電解液中のイオンに運ばれて、光電変換部に戻る。このようにして、色素増感太陽電池から電気エネルギが取り出される。
【０００６】
しかしながら、上記の色素増感太陽電池は、対向する透明導電膜付きのガラス基板間に電解液を注入した形態である。このため、小面積の太陽電池の試作は可能であっても、１ｍ角のような大面積の太陽電池への適用は困難である。すなわち、１つの太陽電池セルの面積を大きくすると、発生電流は面積に比例して増加するが、電極部分に用いる透明導電膜の面内方向の電圧降下が増大し、太陽電池としての内部直列抵抗が増大する。その結果、光電変換時の電流電圧特性におけるＦＦ（フィルファクター、曲線因子）、さらには短絡電流が低下し、光電変換効率が低下するという問題が起こる。
【０００７】
この問題を解決する技術として、特許文献２には、小さな太陽電池を直列接続するモジュール構造が提案されている。図７は、特許文献２に記載された色素増感型太陽電池モジュールの構造を模式的に示す断面図である。
【０００８】
図７の色素増感太陽電池モジュール７００において、一方のガラス基板７１の下面には、電極としての透明導電膜７５が短冊形にパターニングされている。透明導電膜７５上には、色素を吸着させた酸化チタン層からなる光電変換部７４が形成されている。他方のガラス基板７２の上面には、白金層を短冊形に分割することにより対極７３が形成されている。
【０００９】
色素増感型太陽電池モジュール７００において、一の色素増感太陽電池の透明導電膜７５と、この色素増感太陽電池に隣接する他の太陽電池の対極７３とが、導電性接続部７８により電気的に接続されている。これにより、各色素増感太陽電池が直列に接続されることになる。また、導電性接続部７８がキャリア輸送部７６に接触することを防ぐために、互いに隣接する色素増感太陽電池同士の間において、導電性接続部７８の両側に絶縁性保護部７７が形成されている。
【００１０】
しかしながら、色素増感太陽電池モジュール７００は、２枚の透明導電膜付のガラス基板７１、７２を張り合わせると同時に、導電性接続部７８を両基板に電気的に接続することによって作製される。このため、導電性接続部７８を構成する材料に多くの制限が生じ、またガラス基板の張り合わせと同時に、電気的接続を行うために、アライメントが厳しく、歩留まりの低下が生じる。また、透明導電膜付のガラス基板は高価であり、製造コストの増大に繋がる。
【００１１】
この問題を解決する技術として、特許文献３には、１枚の透明導電膜付きガラス基板上に、複数の色素増感太陽電池を直列接続で配置した色素増感太陽電池モジュールが提案されている。図８は、特許文献３に記載された色素増感型太陽電池モジュールの構造を模式的に示す断面図である。
【００１２】
図８の色素増感太陽電池モジュール８００において、ガラス基板８１の上面に、電極としての透明導電膜８２が短冊状にパターニングされている。透明導電膜８２の上面には、色素を吸着した多孔性酸化チタンからなる光電変換部８３が形成されており、光電変換部８３を覆うように、電解質を含有する多孔質絶縁部８４が形成されている。さらに、多孔質絶縁部８４の上面に対極８５が形成されている。この色素増感型太陽電池モジュール８００において、各色素増感太陽電池のそれぞれの透明導電膜８２が、隣接する色素増感太陽電池の対極８５と接続されることにより、各色素増感太陽電池が直列に接続することができる。
【００１３】
しかしながら、色素増感太陽電池モジュール８００では、対極８５における導電性を有する材料が、多孔質絶縁部８４を通り抜け、光電変換部８３をさらに通り抜けて透明導電膜８２に到達する場合がある。この場合には、光電変換部８３が汚染されてしまい、色素増感太陽電池での内部短絡が生じてしまうという問題がある。
【００１４】
この問題を解決する技術として、特許文献４には、透明基板上に透明導電膜、多孔性半導体層、多孔性絶縁層および触媒層を有する集積化構造の色素増感太陽電池モジュールが開示されている。この色素増感太陽電池モジュールでは、触媒層材料の微粒子の平均粒径よりも小さい平均粒径を有する微粒子によって多孔性半導体層が形成されている。これにより、触媒層微粒子が多孔性半導体層を通り抜けて導電層に達することを防ぎ、内部短絡を防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００７−１９４０３９号公報
【特許文献２】特開２００１−３５７８９７号公報
【特許文献３】国際公開第ＷＯ９７／１６８３８号パンフレット
【特許文献４】特開２００２−３６７６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、絶縁層は一定の厚さが必要となるため、キャリアが電極間を移動する距離が長くなり、これによりキャリアの移動抵抗が大きくなってしまい、結果的に光電変換効率が低下するという問題がある。また、特許文献４に記載されるように、絶縁層が存在するにもかかわらず、対極材料が多孔性半導体層または透明導電膜へリークするという問題もある。
【００１７】
また、現状では、低抵抗の対極材料は開発されておらず、多孔質絶縁層の材料や絶縁層の材料の選択には厳しい制約が存在する。さらには、対極および絶縁層の密着性や、絶縁層および多孔質絶縁層の密着性を十分に確保することができず、結果的に各部が剥離してしまうという問題も生じており、高い歩留まりでの製造も困難となっている。
【００１８】
そこで、上記事情に鑑み、本発明の目的は、歩留まり良く製造することができるとともに、高い光電変換効率を有する色素増感太陽電池およびその製造方法、ならびに色素増感太陽電池モジュール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】
【００１９】
本発明は、光透過性の基板、ならびに前記基板の一方の面に接するように形成された第１導電層および第２導電層からなる電極基板と、電極基板の第１導電層および第２導電層を有する面と向かい合うように配置された対極基板と、第１導電層に接するように形成された、多孔性半導体に色素を吸着させた光電変換部と、電極基板と対極基板の間に配置され、電極基板と対極基板とを相互に固定する絶縁性の固定部と、第２導電層と対極基板とを電気的に接続する接続部と、を有し、対極基板と光電変換部とを電気的に絶縁する絶縁層を有さず、少なくとも、第１導電層および対極基板に挟まれる領域であって、光電変換部を内包する第１領域には、キャリア輸送材料が充填されており、第１領域には、接続部が存在しない、色素増感太陽電池である。
【００２０】
上記色素増感太陽電池によれば、固定部によって対極基板を固定することができるため、光電変換部と対極との間に形成していた従来の絶縁層を設ける必要がない。これにより、絶縁層が存在することに起因するキャリアの移動抵抗を抑制することができ、もって色素増感太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。なお、本明細書において、移動抵抗とは、領域を移動するキャリアに生じる抵抗のことであり、移動抵抗が大きいほど、キャリアの移動し難さは増し、光電変換効率が低下する。
【００２１】
また、上記色素増感太陽電池によれば、特許文献２に係る色素増感太陽電池ように、２つの基板を貼り合せると同時に電気的に接続する必要がない。さらに、特許文献３および特許文献４に係る色素増感太陽電池で生じ得る絶縁層の剥離の問題を解消することができる。したがって、歩留まりよく製造することができる。
【００２２】
上記色素増感太陽電池において、対極基板は、光電変換部を介して電極基板と向かい合う第１主面と、該第１主面と対向する第２主面と、端面とを有し、接続部は、対極基板の第２主面と、対極基板の端面と、固定部の表面と、第２導電層の表面とがこの順に連なる表面領域に沿うように形成されており、対極基板の厚み方向に関する平面視において、端面は第２主面に覆われない位置にあることが好ましい。この場合、接続部を簡便に形成することができるため、色素増感太陽電池の歩留まりを向上させることができる。
【００２３】
上記色素増感太陽電池において、対極基板は、光電変換部を介して電極基板と向かい合う第１主面と、該第１主面と対向する第２主面と、端面とを有し、接続部は、対極基板の第２主面と、固定部の表面と、第２導電層の表面とがこの順に連なる表面領域に沿うように形成されていることが好ましい。この場合、接続部を簡便に形成することができるため、色素増感太陽電池の歩留まりを向上させることができる。
【００２４】
上記色素増感太陽電池において、対極基板における第１主面と端面との成す角度が８０度以下であることが好ましい。これにより、接続部をより簡便に形成することができるため、色素増感太陽電池の歩留まりを向上させることができる。
【００２５】
上記色素増感太陽電池では、対極基板の厚み方向に関する平面視において、固定部の接続部と接する表面は、対極基板によって覆われない位置にあることが好ましい。この構造により、接続部を容易に形成することができるため、色素増感太陽電池の歩留まりを向上させることができる。
【００２６】
上記色素増感太陽電池では、対極基板は、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種からなることが好ましい。この場合、より簡便かつ安価に、高い導電性を有する対極基材を作成することができる。
【００２７】
上記色素増感太陽電池では、対極基板は、厚み方向に少なくとも１つの貫通孔を有する板状部材と、前記板状部材を被覆する導電性の薄層とからなることが好ましい。この場合でも、より簡便に高い導電性を有する対極基材を作成することができる。
【００２８】
上記色素増感太陽電池は、固定部が、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂からなることが好ましい。この場合、固定部を簡便に形成することができる。また、その形状も簡便に所望の形状とすることができる。
【００２９】
また、本発明は、光透過性の基板の一方の面に第１導電層および第２導電層を形成して、電極基板を形成する工程と、第１導電層上に、多孔性半導体に色素を吸着させた光電変換部を形成する工程と、電極基板の第１導電層および第２導電層が形成された面であって、光電変換部の周囲に固定部を形成する工程と、固定部上に対極基板を載置して、第１導電層と対極基板に挟まれる第１領域に光電変換部が内包されるように、電極基板と対極基板とを相互に固定する工程と、対極基板と第２導電層を電気的に接続する接続部を形成する工程と、第１領域にキャリア輸送材料を充填する工程と、を有する色素増感太陽電池の製造方法である。
【００３０】
上記色素増感太陽電池の製造方法によれば、固定部によって対極基板を固定することができるため、光電変換部と対極との間に形成していた従来の絶縁層を設ける必要がない。これにより、絶縁層が存在することに起因するキャリアの移動抵抗を抑制することができ、もって光電変換効率の高い色素増感太陽電池を製造することができる。
【００３１】
また、上記色素増感太陽電池の製造方法によれば、特許文献２に係る色素増感太陽電池ように、２つの基板を貼り合せると同時に電気的に接続する必要がない。さらに、特許文献３および特許文献４に係る色素増感太陽電池で生じ得る絶縁層の剥離の問題を解消することができる。したがって、上記色素増感太陽電池を歩留まりよく製造することができる。
【００３２】
上記色素増感太陽電池の製造方法において、対極基板は、光電変換部を介して電極基板と向かい合う第１主面と、該第１主面と対向する第２主面と、端面とを有し、接続部は、対極基板の第２主面と、対極基板の端面と、固定部の表面と、第２導電層の表面とがこの順に連なる表面領域に沿うように形成されており、対極基板の厚み方向に関する平面視において、端面は第２主面に覆われない位置にあることが好ましい。この場合、接続部を簡便に形成することができるため、色素増感太陽電池の歩留まりを向上させることができる。
【００３３】
上記色素増感太陽電池の製造方法において、対極基板は、光電変換部を介して電極基板と向かい合う第１主面と、該第１主面と対向する第２主面と、端面とを有し、接続部は、対極基板の第２主面と、固定部の表面と、第２導電層の表面とがこの順に連なる表面領域に沿うように形成されていることが好ましい。この場合、接続部を簡便に形成することができるため、色素増感太陽電池の歩留まりを向上させることができる。
【００３４】
また、本発明は、２つ以上の色素増感太陽電池が直列に接続されている色素増感太陽電池モジュールであって、色素増感太陽電池の少なくとも１つが、上記色素増感太陽電池であり、隣接する色素増感太陽電池のうち、一方の色素増感太陽電池の対極電極と、他方の色素増感太陽電池の導電層とが、電気的に接続されている、色素増感太陽電池モジュールである。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、固定部によって対極基板を固定することができるため、光電変換部と対極との間に形成していた従来の絶縁層を設ける必要がない。これにより、絶縁層が存在することに起因するキャリアの移動抵抗を抑制することができ、もって高い光電変換効率の色素増感太陽電池を提供することができる。
【００３６】
また、たとえば、特許文献２に係る色素増感太陽電池ように２つの基板を貼り合せると同時に電気的に接続する必要がない。さらに、特許文献３および特許文献４に係る色素増感太陽電池で生じる、絶縁層の剥離という従来の問題を解消することができる。したがって、本発明によれば、歩留まりよく色素増感太陽電池を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態に係る色素増感太陽電池の構造の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】図１における領域Ｘの一例を模式的に示す拡大図である。
【図３】本実施形態に係る色素増感太陽電池の製造方法の一例を図解する工程図である。
【図４】本実施形態に係る色素増感太陽電池モジュールの構造の一例を模式的に示す断面図である。
【図５】比較例１において製造される色素増感太陽電池の構造を模式的に示す断面図である。
【図６】比較例２において製造される色素増感太陽電池モジュールの構造を模式的に示す断面図である。
【図７】特許文献２に記載された色素増感型太陽電池モジュールの構造を模式的に示す断面図である。
【図８】特許文献３に記載された色素増感型太陽電池モジュールの構造を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。なお、図面における長さ、大きさ、幅などの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法を表していない。
【００３９】
＜色素増感太陽電池＞
以下に、図１および図２を用いて、本実施形態に係る色素増感太陽電池について説明する。図１は、本実施形態に係る色素増感太陽電池の構造の一例を模式的に示す断面図であり、図２は図１における領域Ｘの模式的な拡大図である。
【００４０】
≪色素増感太陽電池の構成≫
図１において、色素増感太陽電池１００は、光透過性の基板２の一方の面に、第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂが形成された電極基板１を備える。第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂが、基板２の一方の面に間隔を設けて並べて形成されることにより、第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂの間には溝４が存在する。この構成により、第１導電層３ａと第２導電層３ｂとが接触することはない。なお、電極基板１は、第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂが形成された面（以下、「導電面」という。）に導電性を有する。
【００４１】
電極基板１の第１導電層３ａ上には、多孔性半導体に色素を吸着させた光電変換部５が形成されており、電極基板１の導電面上であって光電変換部５の周囲には、絶縁性の固定部６が形成されている。固定部６の上面には、対極基板７が、電極基板１の導電面と平行に向き合うように固着されている。すなわち、各固定部６は、電極基板１の導電面および対極基板７の電極基板１側の第１主面７ａのそれぞれと固着しており、これにより、電極基板１と対極基板７が固定部６によって相互に固定されることになる。
【００４２】
また、本実施形態において、固定部６を２つ設けた構成を例示しているが、固定部６は、対極基板７と電極基板１とを相互に固定できればよい。したがって、固定部６は、光電変換部５の周囲を囲う形状でもよく、光電変換部５の周囲の少なくとも１辺の近傍に形成されていてもよい。また、図１に示すように、溝４を埋めるように固定部６を形成することによって、第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂ間での短絡を確実に防ぐことができる。特に、図１に示すように、第１導電層３ａ、溝４および第２導電層３ｂに跨るように固定部６を配置することによって、簡便かつ効果的に溝４を埋めることができる。
【００４３】
また、第２導電層３ｂと対極基板７とは、接続部８によって電気的に接続されている。すなわち、接続部８は、対極基板７における第１主面７ａと対向する第２主面から、第２導電層３ｂの表面にまで延在している。特に、接続部８は、対極基板７と、固定部６と、第２導電層３ｂとがこの順に連なる表面領域に沿うように配置されることが好ましい。この構成の場合、接続部８を構成するための土台が存在することになるため、接続部８を簡便に形成することができる。
【００４４】
図１において、対極基板７は、光電変換部５と接触しないように固定される。この構成により、図１に示すように、電極基板１および対極基板７の間には間隙９が存在することになる。そして、この間隙９を含む、第１導電層３ａおよび対極基板７に挟まれる領域であって、光電変換部５を内包する第１領域Ａには、キャリア輸送材料が充填される。なお、図１において、第１領域Ａは太枠線内の部分となる。本実施の形態では、間隙９を設けた場合を説明するが、間隙９は設けなくてもよい。間隙９を設けない場合には、従来の構成と比較して、対極基板７から第１導電層３ａまでの距離をさらに短くすることができるため、キャリアの移動距離をさらに少なくすることができ、移動抵抗をより小さくすることができる。
【００４５】
さらに、色素増感太陽電池１００は、図１に示すように、第１領域Ａを封止するために、カバー１０および封止部１１を備えていてもよい。カバー１０は対極基板７を介して電極基板１と対向し、カバー１０と電極基板１との間は、封止部１１によって封止される。この構成により、電極基板１、カバー１０および封止部１１で区画される領域が封止されるため、間接的に第１領域Ａも封止されることになる。したがって、キャリア輸送材料を第１領域Ａに充填することができる。
【００４６】
一方、第１領域Ａが、電極基板１、対極基板７および固定部６によって封止される場合、すなわち、固定部６が光電変換部５の周囲を囲むように形成されている場合には、カバー１０および封止部１１を設けなくても、キャリア輸送材料を第１領域Ａ内に充填することができる。この場合には、各部を外的要因から保護する目的で、カバー１０および封止部１１を設けることができる。
【００４７】
上記色素増感太陽電池１００において、電極基板１における導電面と反対の面（以下、「受光面」という。）側から光が照射されると、光電変換部５に存在する色素が光を吸収して電子を放出し、該電子は多孔性半導体を介して第１導電層３ａに運ばれる。一方、第２導電層３ｂを介して外部から運ばれたキャリア（電子）は、接続部８を通って対極基板７に運ばれる。そして、第１領域Ａのキャリア輸送材料に運ばれて色素に到達する。したがって、たとえば、色素増感太陽電池１００が第１導電層３ａに電気的に接続された取り出し電極を備えることによって、光電変換部で発生した電子を取り出すことができる。
【００４８】
以下、色素増感太陽電池１００の各部について詳細に説明する。
≪電極基板≫
電極基板１は、基板２、第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂからなる。第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂは異なる材料から構成されてもよいが、導電層を基板２の１つの面に積層した後、当該導電層をスクライブして導電層に溝４を形成し、第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂに相当する２つの導電層に分割することが製造上好適である。ここでは、スクライブによって分割された第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂを有する電極基板１について詳述する。
【００４９】
≪基板≫
基板２は、受光面に照射された光を光電変換部５にまで到達させる必要がある。このため、少なくとも基板２は光透過性の材料からなる必要があり、また、厚さ０．２〜５ｍｍ程度のものが好ましい。ただし、少なくとも後述する色素に実効的な感度を有する波長の光を実質的に透過させる材料であればよく、必ずしもすべての波長領域の光に対して透過性を有する必要はない。
【００５０】
光透過性の基板２の材料としては、一般に太陽電池に使用可能で、本発明の効果を発揮し得る材料であれば特に限定されず、たとえば、ソーダガラス、ソーダ石灰フロートガラス、溶融石英ガラス、結晶石英ガラスなどのガラス基板、可撓性フィルム（以下、「フィルム」ともいう。）などの耐熱性樹脂板などが挙げられる。可撓性フィルムを構成する材料としては、例えば、テトラアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアリレート（ＰＡ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、フェノキシ樹脂、テフロン（登録商標）などが挙げられる。
【００５１】
基板２上に加熱を伴って他の部材を形成する場合、例えば、基板２上に２５０℃程度の加熱を伴って第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂを形成する場合には、上記のフィルム材料の中でも、２５０℃以上の耐熱性を有するテフロン（登録商標）が特に好ましい。また、基板２は、完成した色素増感太陽電池１００を他の構造体に取り付けるときの基体として利用することができる。すなわち、ガラス基板などの基板２の周辺部を、金属加工部品とねじを用いて他の構造体に容易に取り付けることができる。
【００５２】
≪第１導電層および第２導電層≫
第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂは、基板２と同様に、光透過性の材料からなる必要がある。ただし、基板２と同様に、少なくとも後述する色素に実効的な感度を有する波長の光を実質的に透過させる材料であればよく、必ずしもすべての波長領域の光に対して透過性を有する必要はない。
【００５３】
光透過性の第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂの材料としては、一般に太陽電池に使用可能で、本発明の効果を発揮し得る材料であれば特に限定されない。具体的には、インジウム錫複合酸化物（ＩＴＯ）、フッ素をドープした酸化錫（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などが挙げられる。第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂの膜厚は０．０２〜５μｍ程度が好ましい。また、膜抵抗は低いほどよいが、少なくとも２０Ω／ｓｑ以下であれば、色素増感太陽電池１００の動作に影響を与えない。
【００５４】
また、第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂには、低抵抗化のために金属リード線を設けてもよい。金属リード線の材料としては、たとえば、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、チタンなどが挙げられる。金属リード線を設けることにより、受光面からの入射光量の低下を招く場合には、金属リード線の太さを０．１〜４ｍｍ程度にして、入射光量を確保することが好ましい。
【００５５】
≪溝≫
溝４は、基板２上に導電層を積層した後、該導電層をスクライブすることによって形成される。これにより、導電層は第１導電層３ａと第２導電層３ｂとに分割される。スクライブの方法は特に限定されないが、レーザスクライブであるのが好ましい。なお、本実施形態において、電極基板１として、ソーダ石灰フロートガラスからなる基板２上に、ＦＴＯからなる第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂを有する透明電極基板を好適に用いることができる。
【００５６】
≪光電変換部≫
光電変換部５は、多孔性半導体に色素を吸着させたものであり、キャリア輸送材料を充填させることにより、色素増感太陽電池１００の光電変換部として機能する。
【００５７】
≪多孔性半導体≫
多孔性半導体は、半導体材料から構成され、その形状は、バルク状、粒子状、多数の微細孔を有する層形状など、種々の形状のものを用いることができるが、層形状であることが好ましい。また、色素増感太陽電池１００の光電変換効率を向上させるためには、後述する色素を多孔性半導体により多く吸着させることが必要であるため、比表面積の大きなものが好ましく、１０ｍ2／ｇ以上であることが好ましい。また、比表面積が２００ｍ2／ｇ未満の場合、漏れ電流の増加を抑制でき、もって開放電圧の低下を抑制することができる。なお、本明細書において、比表面積の値は、ＢＥＴ吸着法により測定した値である。
【００５８】
多孔性半導体を構成する半導体は、安定性、結晶成長の容易さ、製造コストなどの観点から、微粒子からなる多結晶の焼結体であることが好ましい。微粒子の粒径は、入射光を高い収率で電気エネルギーに変換するために、投影面積に対して十分に大きい実効表面積を得る観点から、平均粒径５ｎｍ以上６００ｎｍ未満が好ましい。なお、本明細書において、平均粒径とは、Ｘ線回析測定から得られるスペクトル（Ｘ線回折の回折ピーク）から求められ、具体的には、Ｘ線回折のθ／２θ測定における回折角の半値幅とシェラーの式から平均粒径を求められる。たとえば、アナターゼ型酸化チタンの場合、（１０１）面に対応する回折ピーク（２θ＝２５．３°付近）の半値幅を測定すればよい。
【００５９】
多孔性半導体の光散乱性は、半導体材料の粒子径（平均粒径）により調製することができる。多孔性半導体の形成条件にもよるが、平均粒径が５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下のような平均粒径の大きい半導体粒子で形成した多孔性半導体は、光散乱性が高く、入射光の散乱によって光捕捉率を向上させることができる。一方、平均粒径５ｎｍ以上５０ｎｍ未満のような平均粒径の小さい半導体粒子で形成した多孔性半導体は、光散乱性は低くいものの、色素の吸着点をより多くし、色素の吸着量を増加させることができる。
【００６０】
このため、たとえば、平均粒径５ｎｍ以上５０ｎｍ未満、より好ましくは平均粒径１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の微粒子からなる多結晶焼結体の上に、平均粒径が５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の半導体粒子からなる層を設けてもよい。これにより、高い光捕捉率および高い色素の吸着量を有する多孔性半導体を得ることができる。なお、半導体材料の平均粒径は、本発明の効果を発揮し得る上記の範囲内であれば特に限定されないが、入射光を光電変換に有効利用するという点では、市販の半導体材料粉末のように、ある程度粒径が揃っているのが好ましい。
【００６１】
多孔性半導体の厚さ、すなわち、基板２の厚み方向に対する多孔性半導体の幅は特に限定されるものではないが、光電変換効率の観点から、０．１μｍ以上５０μｍ以下程度が好ましい。特に、光散乱性の高い、平均粒径５０ｎｍ以上の半導体粒子からなる層を設ける場合、その層の膜厚は０．１μｍ以上４０μｍ以下が好ましく、５μｍ以上２０μｍ以下であることがより好ましい。一方、平均粒径５ｎｍ以上５０ｎｍ未満の粒子よりなる層を設ける場合、その層の膜厚は０．１μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上４０μｍ以下がより好ましい。
【００６２】
また、多孔性半導体を構成する半導体材料としては、一般に光電変換材料に使用されるものであれば特に限定されない。具体的には、たとえば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉄、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化タングステン、酸化ニッケル、チタン酸ストロンチウム、硫化カドミウム、硫化鉛、硫化亜鉛、リン化インジウム、銅−インジウム硫化物（ＣｕＩｎＳ2）、ＣｕＡｌＯ2、ＳｒＣｕ2Ｏ2などの化合物、およびこれらの組み合せが挙げられる。これらの中でも、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ニオブが好ましく、光電変換効率、安定性および安全性の点から酸化チタンが特に好ましい。また、これらの半導体材料は、２種以上の混合物として用いることもできる。
【００６３】
本明細書において、酸化チタンは、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、無定形酸化チタン、メタチタン酸、オルソチタン酸などの各種の狭義の酸化チタンおよび水酸化チタン、含水酸化チタンなどを包含し、これらは単独または混合物として用いることができる。アナターゼ型とルチル型の２種類の結晶系は、その製法や熱履歴によりいずれの形態にもなり得るが、アナターゼ型が一般的である。
【００６４】
≪色素≫
多孔性半導体に吸着されて光増感剤として機能する色素としては、種々の可視光領域および／または赤外光領域に吸収をもつ有機色素、金属錯体色素などが挙げられ、これらの色素を１種または２種以上を選択的に用いることができる。
【００６５】
有機色素としては、たとえば、アゾ系色素、キノン系色素、キノンイミン系色素、キナクリドン系色素、スクアリリウム系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、トリフェニルメタン系色素、キサンテン系色素、ペリレン系色素、インジゴ系色素などが挙げられる。なお、有機色素の吸光係数は、一般的に、遷移金属に分子が配位結合した形態をとる金属錯体色素に比べて大きい。
【００６６】
金属錯体色素は、分子に金属が配位結合したものであり、分子としては、ポルフィリン系色素、フタロシアニン系色素、ナフタロシアニン系色素色素、ルテニウム系色素などが挙げられる。金属としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｖ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｂ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｍｏ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｇａ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｒｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ａｓ、Ｓｃ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｒｅ、Ａｕ、Ａｃ、Ｔｃ、Ｔｅ、Ｒｈなどが挙げられる。なかでも、フタロシアニン系色素、ルテニウム系色素に金属が配位したものが好ましく、ルテニウム系金属錯体色素がより好ましい。特に、次式（１）〜（３）で表されるルテニウム系金属錯体色素が好ましい。
【００６７】
【化１】
2012009374.tif 000003
【００６８】
【化２】
2012009374.tif 000004
【００６９】
【化３】
2012009374.tif 000005
【００７０】
また、多孔性半導体に色素を強固に吸着させるためには、色素分子中にカルボン酸基、カルボン酸無水基、アルコキシ基、ヒドロキシル基、ヒドロキシアルキル基、スルホン酸基、エステル基、メルカプト基、ホスホニル基などのインターロック基を有するものが好ましい。これらの中でも、カルボン酸基およびカルボン酸無水基が特に好ましい。なお、インターロック基とは、励起状態の色素と多孔性半導体の伝導帯との間の電子移動を容易にする電気的結合を提供するものである。
【００７１】
≪対極基板≫
対極基板７は、図２（Ａ）に示すように、光電変換部５を介して電極基板１と向かい合う第１主面７ａと、第１主面７ａと対向する第２主面７ｂと、第１主面７ａと第２主面７ｂとを連成する端面７ｃとを有する。なお、ここでの端面７ｃとは、第１主面７ａと第２主面７ｂとを連成する環状の端面の全てを指すものではなく、後述する接続部８が形成される領域に含まれる端面を指す。
【００７２】
対極基板７は、接続部８との導電性が必要であり、かつ第１領域Ａに充填されるキャリア輸送材料との間で電子の移動を行う必要があるため、その両面に導電性を有する必要がある。したがって、たとえば、導電性材料からなる導電性基板、または１つの基板の両面において電気的導通を有する基板であることが好ましい。
【００７３】
上記導電性基板を構成する導電性材料としては、電解液であるキャリア輸送材料に対する耐腐食性を考慮すると、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。また、導電性基板の厚さは、材料コストの観点からは薄いほうが良いが、強度の観点も考慮すれば、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下が好ましく、さらに０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下が好ましい。
【００７４】
１つの基板の両面において電気的導通を有する上記基板としては、導電性または絶縁性の板状部材の全面に、導電性の薄層が被覆されたものが挙げられる。これは、板状部材の全面、すなわち、板状部材の両面および端面に導電性の材料をコートすることで作製することができる。導電性の材料は、キャリア輸送材料に対する耐腐食性を有することが好ましい。板状部材に導電性の薄層をコートする方法としては、公知の蒸着法、スパッタ法、スピンコート法、メッキ法などを挙げることができる。特に、非導電性の板状部材を用いることによって、安価な対極基板を用いることができる。
【００７５】
板状部材の厚さは、材料コストの観点から薄ければ薄いほうが良いが、強度の観点から、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下が好ましく、さらに０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下が好ましい。また、薄膜の厚さは、抵抗の観点から、３００ｎｍ以上１００μｍ以下が好ましい。また、板状部材に少なくとも１つの貫通孔を開けた後にコートを行い、対極基板７の両面間の電気抵抗を減少させることが好ましい。キャリア（電子）のブラウン運動の距離を考慮すると、貫通孔の直径は５０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。
【００７６】
ここで、対極基板７の第１主面７ａには、対極基板７からキャリア輸送材料へのキャリア（電子）の移動を円滑に行うための触媒層を形成することが好ましい。触媒層を構成する材料は、一般に太陽電池に使用可能で、かつ本発明の効果を発揮し得る材料であれば特に限定されず、たとえば、白金、カーボンが好ましい。カーボンとしては、カーボンブラック、グラファイト、ガラス炭素、アモルファス炭素、ハードカーボン、ソフトカーボン、カーボンホイスカー、カーボンナノチューブ、フラーレンなどが好ましい。
【００７７】
端面７ｃは、対極基板７の厚み方向に関する平面視において、第２主面７ｂに覆われない位置にあることが好ましい。その理由を以下に説明する。すなわち、対極基板７の平面視において、たとえば、図２（Ａ）に示すように、対極基板７の厚み方向に対して傾斜し、端面７ｃが第２主面７ｂに覆われない場合の第１主面７ａと端面７ｃとの成す角度をαとすると、端面７ｃの電極基板１への投影面積は、Ｄ／ｔａｎα（Ｄは対極基板７の厚さ）となる。この構成において、たとえばスクリーン印刷法や蒸着法によって接続部８を形成する場合、端面７ｃは対極基板７の上方に向かって現れているため、第２主面７ｂと端面７ｃとに沿うように均一に接続部８を形成することができる。特に、角度αが８０度以下であることによって、接続部８の均一な形成がさらに容易となり、より好ましくは６０度以下である。
【００７８】
≪固定部≫
固定部６を構成する材料は、一般に太陽電池に使用可能で、かつ本発明の効果を発揮し得る材料、すなわち電極基板１および対極基板７に対して固着することのできる絶縁性の材料であれば特に限定されない。固定部６が、電極基板１および対極基板７を相互に固定できるためには、固定部６の材料は、液性材料であって硬化することによって電極基板１に対して対極基板７を支持、固定できるものが好ましい。また、さらに粘性を有する材料を用いれば、固定部６を容易に所望の形状に成形することができる。
【００７９】
粘性を有する液性材料から硬化して固着能力を有する材料としては、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂などを挙げることができ、なかでも、キャリア輸送材料への耐腐食性を有しているものが好ましい。具体的には、たとえば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイソブチレン系樹脂、ホットメルト樹脂、ガラスフリットなどが好ましく、これらの２種類以上を用いて複数層構造にしてもよい。特に、キャリア輸送材料の溶剤としてニトリル系溶剤、カーボネート系溶剤を使用する場合には、シリコーン樹脂、ホットメルト樹脂（たとえば、アイオノマー樹脂）、ポリイソブチレン系樹脂が好ましい。
【００８０】
また、固定部６の接続部８と接する表面６ａは、図２（Ａ）に示すように、対極基板７の厚み方向に関する平面視において、対極基板７によって覆われない位置にあることが好ましい。この場合、たとえばスクリーン印刷法や蒸着法によって接続部８を形成する場合、表面６ａは対極基板７の上方に向かって現れているため、表面６ａに沿うように均一に接続部８を形成することができる。
【００８１】
表面６ａが対極基板７の上方に向かって現れるための好ましい固定部６の形状の１つとしては、第２導電層３ｂと固着する底面と、底面よりも小さな面積を有し、対極基板７の対向面と固着する上面と、底面および上面を繋ぐ側面とからなるテーパ形状が挙げられる。また、図２（Ａ）に示すように、第２導電層３ｂと固着する底面と、底面よりも小さな面積を有し、対極基板７の対向面と固着する上面と、底面および上面を繋ぐ側面がなだらかな曲線を描く釣鐘型であることが好ましい。特に、強度、製造の容易さを考慮すると、釣鐘型であることがより好ましい。また、接続部８の形成時に、固定部６の位置を容易に把握することができるため、接続部８の位置決めおよび形成が容易になる。なお、固定部６が熱融着フィルムなどの固体の材料からなる場合、接続部８と接する側面が対極基板７の両面に対してほぼ垂直になるため、接続部８の形成が困難となる。
【００８２】
また、固定部６は、図２（Ａ）に示すように、対極基板７の端面７ｃの一部を覆うような形状であってもよい。固定部６が端面７ｃの一部を覆うことにより、対極基板７から固定部６の表面６ａにかけて、接続部８をより均一に形成することができる。また、固定部６は、図２（Ｂ）に示すように、端面７ｃの全面を覆う形状であってもよい。すなわち、この場合、接続部８は、対極基板７の第２主面７ｂと、固定部の表面６ａと、第２導電層３ｂの表面とがこの順に連なる表面領域に沿うように形成される。固定部６が端面７ｃの前面を覆うことによって、第２主面７ｂと固定部６の表面６ａとがなだらかに連なり、接続部８をより均一に形成することができる。
【００８３】
端面７ｃの一部または全面を覆う形状の固定部６は、たとえば以下の方法によって容易に形成することができる。すなわち、固定部６の材料を電極基板１上に塗布し、対極基板７をその上に設置して固定部６の材料を硬化させるとき、対極基板７上方から見て固定部６の材料がすべて見えなくなる位置に対極基板７を設置するのではなく、材料が少しでも見える位置に対極基板７を設置する。この位置での配置後、対極基板７の自重または対極基板７の厚み方向に加えられる圧力によって、固定部６の材料に対極基板７が沈み込む。そして、その後に材料が硬化することで、図２（Ａ）または図２（Ｂ）に示すように、固定部６は端面７ｃの少なくとも一部を覆う形状となる。
【００８４】
≪接続部≫
接続部８は、対極基板７、固定部６、第２導電層３ｂのそれぞれの表面上に形成可能であって導電性を有するものであれば、特に限定されない。形成方法としては、蒸着法、スパッタ法、スピンコート法、スクリーン印刷法などが挙げられる。色素増感太陽電池１００の構成が、接続部８がキャリア輸送材料と接触する構造の場合には、接続部８はキャリア輸送材料への耐腐食性を有することが好ましい。この場合の材料としては、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケルが好ましく、特にチタンが好ましい。
【００８５】
接続部８は、図２（Ａ）に示すように、対極基板７の第２主面７ｂと、端面７ｃと、固定部６の表面６ａと、第２導電層３ｂがこの順に連なる表面領域に沿って各面に接するように形成されていることが好ましい。この場合、対極基板７、固定部６、第２導電層３ｂが接続部８を形成するための土台となるため、接続部８を容易に形成することができる。またその構造上、高い強度を有することができる。また、図２（Ｂ）に示すように、端面７ｃが固定部６によって覆われている場合には、接続部８は、第２主面７ｂと、表面６ａと、第２導電層３ｂとがこの順に連なる表面領域に沿うように形成されることが好ましい。この場合にも、対極基板７、固定部６、第２導電層３ｂが接続部８を形成するための土台となる。図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、対極基板７の厚み方向の平面視において、接続部８の土台となる表面領域が全て現れていることにより、上記形成方法によって、より均一に接続部８を形成することができる。
【００８６】
≪カバー≫
カバー１０は、キャリア輸送材料の揮発と色素増感太陽電池１００内への水などの浸入を防止するために重要である。カバー１０を構成する材料は、一般に太陽電池に使用可能で、かつ本発明の効果を発揮し得る材料であれば特に限定されない。このような材料としては、たとえば、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、溶融石英ガラス、結晶石英ガラスなどが挙げられる。特に好ましい材料は、ソーダ石灰フロートガラスである。
【００８７】
≪封止部≫
封止部１１は、カバー１０とともに各部を封止して電解液の揮発と電池内への水などの浸入を防止するために重要である。また、封止部１１は、（１）電極基板１に作用する落下物や応力（衝撃）を吸収する、（２）長期にわたる使用時において電極基板１に作用するたわみなどを吸収するために重要である。
【００８８】
封止部１１を構成する材料は、一般に太陽電池に使用可能で、かつ本発明の効果を発揮し得る材料であれば特に限定されない。このような材料としては、固定部６と同様、たとえば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイソブチレン系樹脂、ホットメルト樹脂、ガラスフリットなどが好ましく、これらは２種類以上を用いて複数層構造にしてもよい。キャリア輸送材料の溶剤としてニトリル系溶剤、カーボネート系溶剤を使用する場合には、シリコーン樹脂やホットメルト樹脂（たとえば、アイオノマー樹脂）、ポリイソブチレン系樹脂、ガラスフリットが特に好ましい。
【００８９】
≪キャリア輸送材料≫
キャリア輸送材料は、イオンを輸送できる導電性材料で構成され、好適な材料として、例えば、液体電解質、固体電解質、ゲル電解質、溶融塩ゲル電解質などが挙げられる。
【００９０】
液体電解質は、酸化還元種を含む液状物であればよく、一般に電池や太陽電池などにおいて使用することができるものであれば特に限定されない。具体的には、酸化還元種とこれを溶解可能な溶剤からなるもの、酸化還元種とこれを溶解可能な溶融塩からなるもの、酸化還元種とこれを溶解可能な溶剤と溶融塩からなるものが挙げられる。
【００９１】
酸化還元種としては、例えば、Ｉ-／Ｉ3-系、Ｂｒ2-／Ｂｒ3-系、Ｆｅ2+／Ｆｅ3+系、キノン／ハイドロキノン系などが挙げられる。具体的には、ヨウ化リチウム（ＬｉＩ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、ヨウ化カリウム（ＫＩ）、ヨウ化カルシウム（ＣａＩ2）などの金属ヨウ化物とヨウ素（Ｉ2）の組み合わせ、テトラエチルアンモニウムアイオダイド（ＴＥＡＩ）、テトラプロピルアンモニウムアイオダイド（ＴＰＡＩ）、テトラブチルアンモニウムアイオダイド（ＴＢＡＩ）、テトラヘキシルアンモニウムアイオダイド（ＴＨＡＩ）などのテトラアルキルアンモニウム塩とヨウ素の組み合わせ、および臭化リチウム（ＬｉＢｒ）、臭化ナトリウム（ＮａＢｒ）、臭化カリウム（ＫＢｒ）、臭化カルシウム（ＣａＢｒ2）などの金属臭化物と臭素の組み合わせが好ましく、これらの中でも、ＬｉＩとＩ2の組み合わせが特に好ましい。
【００９２】
また、酸化還元種の溶媒としては、プロピレンカーボネートなどのカーボネート化合物、アセトニトリルなどのニトリル化合物、エタノールなどのアルコール類、水、非プロトン極性物質などが挙げられる。これらの中でも、カーボネート化合物やニトリル化合物が特に好ましい。これらの溶媒は２種類以上を混合して用いることもできる。
【００９３】
固体電解質は、電子、ホール、イオンを輸送できる導電性材料で、太陽電池の電解質として用いることができ、流動性がないものであればよい。具体的には、ポリカルバゾールなどのホール輸送材、テトラニトロフロオルレノンなどの電子輸送材、ポリロールなどの導電性ポリマー、液体電解質を高分子化合物により固体化した高分子電解質、ヨウ化銅、チオシアン酸銅などのｐ型半導体、溶融塩を含む液体電解質を微粒子により固体化した電解質などが挙げられる。
【００９４】
ゲル電解質は、通常、電解質とゲル化剤からなる。ゲル化剤としては、たとえば、架橋ポリアクリル樹脂誘導体、架橋ポリアクリロニトリル誘導体、ポリアルキレンオキシド誘導体、シリコーン樹脂類、側鎖に含窒素複素環式四級化合物塩構造を有するポリマーなどの高分子ゲル化剤などが挙げられる。
【００９５】
溶融塩ゲル電解質は、通常、上記のようなゲル電解質と常温型溶融塩からなる。常温型溶融塩としては、例えば、ピリジニウム塩類、イミダゾリウム塩類などの含窒素複素環式四級アンモニウム塩化合物類などが挙げられる。
【００９６】
上記の電解質には、必要に応じて添加剤を加えてもよい。添加剤としては、t-ブチルピリジン（ＴＢＰ）などの含窒素芳香族化合物、ジメチルプロピルイミダゾールアイオダイド（ＤＭＰＩＩ）、メチルプロピルイミダゾールアイオダイド（ＭＰＩＩ）、エチルメチルイミダゾールアイオダイド（ＥＭＩＩ）、エチルイミダゾールアイオダイド（ＥＩＩ）、ヘキシルメチルイミダゾールアイオダイド（ＨＭＩＩ）などのイミダゾール塩が挙げられる。
【００９７】
電解質中の電解質濃度は、０．００１ｍｏｌ／Ｌ以上１．５ｍｏｌ／Ｌ以下の範囲が好ましく、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上０．７ｍｏｌ／Ｌ以下の範囲が特に好ましい。ただし、色素増感太陽電池１００において、対極基板７の対向面側に触媒層がある場合、入射光が電解液を通して色素が吸着された多孔性半導体層に達し、キャリアが励起する。そのため、受光面側に触媒層があるユニットセルに用いる電解質濃度により、性能は低下する場合があるので、この点を考慮して電解質濃度を設定するのが好ましい。
【００９８】
≪取り出し電極≫
第１導電層３ａには、必要に応じて、取り出し電極が設けられる。取り出し電極の構成材料は、一般に太陽電池に使用可能で、かつ本発明の効果を発揮し得る材料であれば特に限定されない。
【００９９】
以上詳述した色素増感太陽電池１００によれば、固定部６によって対極基板７を固定することができるため、従来、光電変換部と対極との間に形成していた絶縁層を設ける必要がない。従来の絶縁層を有する構成では、キャリアが移動する距離、すなわち、電極間の距離が長いために移動抵抗が大きくなってしまい、結果的に光電変換効率が低下するという問題があった。これに対し、上記色素増感太陽電池１００では、絶縁層が存在することに起因するキャリアの移動抵抗をなくすことができ、もって高い光電変換効率の色素増感太陽電池を提供することができる。また、対極材料を光電変換部や絶縁層上に積層した場合に生じ得る対極材料のリークをなくすことができる。
【０１００】
また、たとえば、特許文献２に係る色素増感太陽電池ように２つの基板を貼り合せると同時に電気的に接続する必要がない。さらに、特許文献３および特許文献４に係る色素増感太陽電池で生じる、絶縁層の剥離という従来の問題を解消することができ、もって、歩留まりよく色素増感太陽電池を製造することができる。
【０１０１】
また、図１に示すように、固定部６の上面を対極基板７の第１主面７ａに固着させ、固定部６の底面を電極基板１の導電面に固着させることにより、電極基板１と固定部６とを確実に相互に固定することができ、またその製造も容易となる。また、図２（Ａ）に示すように、端面７ｃが、厚み方向に関する平面視において、第２主面７ｂに覆われない位置にあることにより、接続部８を、第２主面７ｂと端面７ｃとに沿うように均一に形成することができる。特に、角度αを８０度以下にすることによって、端面７ｃ上により均一に接続部８を形成することができる。また、固定部６の表面６ａが、厚み方向に関する平面視において、対極基板７に覆われない位置にあることにより、接続部８を表面６ａに容易に均一に形成することができる。また、固定部６の表面６ａが、対極基板７の端面７ｃの少なくとも一部を覆うことにより、接続部８の均一な形成が容易となり、さらに歩留まりを向上させることができる。
【０１０２】
＜色素増感太陽電池の製造方法＞
以下に、図３を用いて、本実施形態に係る色素増感太陽電池の製造方法について詳述する。図３は、本実施形態に係る色素増感太陽電池の製造方法の一例を図解する工程図である。ここでは、上述した色素増感太陽電池１００の製造法について詳述する。なお、適宜図２（Ａ）を参照する。
【０１０３】
色素増感太陽電池１００の製造方法は、以下（ａ）〜（ｆ）の工程を有する。
（ａ）光透過性の基板２の一方の面に第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂを形成して、電極基板１を形成する工程（電極基板形成工程）
（ｂ）第１導電層３ａ上に、多孔性半導体に色素を吸着させた光電変換部５を形成する工程（光電変換部形成工程）
（ｃ）電極基板１の第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂが形成された面であって、光電変換部５の周囲に固定部６を形成する工程（固定部形成工程）
（ｄ）固定部６上に対極基板７を載置して、第１導電層３ａと対極基板７に挟まれる第１領域Ａに光電変換部５が内包されるように、電極基板１と対極基板７とを相互に固定する工程（対極基板固定工程）
（ｅ）対極基板７と第２導電層３ｂを電気的に接続する接続部８を形成する工程（接続工程）
（ｆ）第１領域Ａにキャリア輸送材料を充填する工程（充填工程）
以下、各工程について、詳細に説明する。
【０１０４】
≪電極基板形成工程≫
まず、図３（Ａ）に示すように、光透過性の材料からなる基板２の一方の面に、導電層３を形成する。導電層３の形成方法は、特に限定されず、たとえば公知のスパッタ法、スプレー法などが挙げられる。導電層３の膜厚は０．０２〜５μｍ程度が好ましい。導電層３に電気的に接続される金属リード線を設ける場合は、たとえば、公知のスパッタ法、蒸着法などによって基板２上に金属リード線を形成し、得られた金属リード線を含む基板２上に導電層３を形成する方法がある。また、基板２の一方の面に導電層３を形成し、導電層３上に金属リード線を形成してもよい。
【０１０５】
次に、図３（Ｂ）に示すように、導電層３をレーザスクライブにより切断してスクライブラインからなる溝４を形成する。これにより、導電層３は、第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂに分割される。なお、スクライブ方法はレーザに限られず、導電層３を切断可能な方法であれば特に限定されない。スクライブラインの溝幅は、１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。溝幅を１０μｍ以上とすることによって、第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂ間での短絡をより確実に防止することができる。また、溝幅を２００μｍ以下とすることによって、受光面積率を十分に確保することができる。以上の工程により、基板２上に第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂが形成された電極基板１が作製される。
【０１０６】
≪光電変換部形成工程≫
次に、図３（Ｃ）に示すように、第１導電層３ａ上に、多孔性半導体に色素を吸着させた光電変換部５を形成する。
【０１０７】
具体的には、まず、電極基板１の第１導電層３ａ上に層形状の多孔性半導体を形成する。層形状の多孔性半導体の形成方法としては、特に限定されず、たとえば、以下（１）〜（４）に示すような公知の方法が挙げられる。
（１）スクリーン印刷法、インクジェット法などにより、半導体粒子を含有するペーストを第１導電層３ａ上に塗布した後、半導体粒子を焼成する方法。
（２）所望の原料ガスを用いたＣＶＤ法またはＭＯＣＶＤ法などにより、第１導電層３ａ上に層形状の多孔性半導体を成膜する方法。
（３）原料固体を用いたＰＶＤ法、蒸着法、スパッタリング法などにより、第１導電層３ａ上に層形状の多孔性半導体を成膜する方法。
（４）ゾル−ゲル法、電気化学的な酸化還元反応を利用した方法などにより、第１導電層３ａ上に層形状の多孔性半導体を成膜する方法。
【０１０８】
上記方法（１）は、膜厚の大きい層形状の多孔性半導体を低コストで成膜できる点で、特に好ましい。そこで、以下に、半導体粒子として酸化チタンを用いて多孔性半導体を形成する方法について、より具体的に説明する。
【０１０９】
まず、チタンイソプロポキシド（キシダ化学株式会社製）１２５ｍＬを０．１Ｍの硝酸水溶液（キシダ化学株式会社製）７５０ｍＬに滴下して加水分解させ、この溶液を８０℃で８時間加熱することにより、ゾル液を調製する。その後、得られたゾル液をチタン製オートクレーブ中で２３０℃で１１時間加熱して、酸化チタン粒子を成長させる。そして、加熱後のゾル液を超音波分散を３０分間行うことにより、平均粒径（平均一次粒径）１５ｎｍの酸化チタン粒子を含むコロイド溶液を調製する。次いで、得られたコロイド溶液に２倍容量のエタノールを加え、これを回転数５０００ｒｐｍで遠心分離することにより、酸化チタン粒子を得る。
【０１１０】
次いで、得られた酸化チタン粒子を洗浄した後、エチルセルロースおよびテルピネオールを無水エタノールに溶解させた溶液を加えて攪拌することにより酸化チタン粒子を分散させる。その後、この分散液を真空条件下で加熱してエタノールを蒸発させ、酸化チタンペーストを得る。最終的な組成として、例えば、酸化チタン固体濃度２０ｗｔ％、エチルセルロース１０ｗｔ％、テルピネオール６４ｗｔ％となるように濃度を調製する。なお、半導体粒子を含有する（懸濁させた）ペーストを調製するために用いる溶剤としては、上記以外にエチレングリコールモノメチルエーテルなどのグライム系溶剤、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶剤、イソプロピルアルコール／トルエンなどの混合溶剤、水などが挙げられる。
【０１１１】
次いで、得られた酸化チタンペーストを、スクリーン印刷法またはインクジェット法を用いて第１導電層３ａ上に塗布し、その後乾燥および焼成することによって、層形状の多孔性半導体を形成する。乾燥および焼成は、使用する基板２や半導体粒子の種類により、温度、時間、雰囲気などの条件を適宜調整する必要がある。焼成は、例えば、大気雰囲気下または不活性ガス雰囲気下、５０℃〜８００℃程度の範囲内で、１０秒〜１２時間程度で行うことができる。この乾燥および焼成は、所定の温度で１回または温度を変化させて２回以上行うことができる。
【０１１２】
上記のようにして形成された第１導電層３ａ上の多孔性半導体に対して、色素を吸着させる。多孔性半導体に色素を吸着させる方法としては、例えば第１導電層３ａ上に形成された多孔性半導体を、色素を溶解した溶液（以下、「色素吸着用溶液」という。）に浸漬する方法が挙げられる。
【０１１３】
色素吸着用溶液の溶剤としては、色素を溶解させ得る溶剤であればよく、たとえば、エタノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトニトリルなどの窒素化合物類、クロロホルムなどのハロゲン化脂肪族炭化水素、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼンなどの芳香族炭化水素、酢酸エチルなどのエステル類、水などが挙げられる。また、これらの溶剤は２種類以上を混合して用いることもできる。色素吸着用溶液中の色素の濃度は、使用する色素および溶剤の種類により適宜調整することができるが、吸着機能を向上させるためにはできるだけ高濃度である方が好ましく、例えば、５×１０-4ｍｏｌ／Ｌ以上であればよい。
【０１１４】
≪固定部形成工程≫
次に、図１（Ｄ）に示すように、電極基板１の導電面であって光電変換部５の周囲に、固定部６を形成する。なお、本工程では、固定部６は硬化されず、後述する対極基板固定工程において、固定部６が硬化される。
【０１１５】
固定部６の形状は、図１に示すように釣鐘型であることが好ましく、また、テーパ形状であってもよい。固定部６がこのような形状である場合、対極基板７の厚み方向の平面視において、固定部６の表面が対極基板７に覆われない位置にあるため、固定部６の表面への接続部８の均一な形成が容易となる。固定部６の材料としては、絶縁性の紫外線硬化樹脂または絶縁性の熱硬化樹脂が好ましい。この材料を、スクリーン印刷法、蒸着法、ＣＶＤ法など公知の形成方法を用いて、光電変換部５の周囲に形成する。なお、固定部６は、光電変換部５の周囲を囲ってもよく、光電変換部５の一辺の近傍にのみ形成されてもよく、後述する対極基板固定工程において、電極基板１と対極基板７とを相互に固定可能であればよい。
【０１１６】
≪対極基板固定工程≫
次に、図３（Ｄ）に示すように、第１導電層３ａと対極基板７に挟まれる第１領域Ａに光電変換部５が内包されるように、電極基板１と対極基板７とを相互に固定する。
【０１１７】
具体的には、光電変換部５全体が第１導電層３ａおよび対極基板７の間に挟まれるように、固定部材料上に対極基板７を載置する。このとき、少なくとも、対極基板７の一辺が固定部６上に載置されることが好ましく、図１に示すように、向かい合う一対の辺のそれぞれが固定部６上に載置されることがより好ましい。
【０１１８】
また、対極基板７の配置する際に、固定部６が対極基板７の端面７ｃの少なくとも一部を覆う形状となるように調製することが好ましい。この形状により、後述する接続工程において、接続部８をより均一に形成することができる。固定部６が対極基板７の端面７ｃの少なくとも一部を覆う形状は、たとえば、対極基板７の厚み方向に関する平面視において、固定部材料の一部が対極基板７によって覆われないように対極基板７を載置し、対極基板７を固定部材料に沈み込ませることで容易に形成できる。
【０１１９】
そして、対極基板７の設置後、固定部６に紫外線を照射、または加熱して硬化させることにより、電極基板１と対極基板７とを相互に固定する。対極基板７は、その両面間で導通可能な構成を有している。また、対極基板７は、その対向面に触媒層が形成された基板を用いてもよい。対極基板７に触媒層を形成する方法としては、スクリーン印刷法、蒸着法、ＣＶＤ法など公知の形成方法を用いることができる。
【０１２０】
≪接続工程≫
次に、図３（Ｅ）に示すように、対極基板７と第２導電層３ｂを電気的に接続する接続部８を形成する。
【０１２１】
対極基板７と第２導電層３ｂとを電気的に接続する接続部８の材料としては、対極基板７、固定部６、第２導電層３ｂのそれぞれの表面上に形成可能であって導電性を有するものであれば、特に限定されない。接続部８は、スクリーン印刷法、蒸着法、ＣＶＤ法など公知の形成方法を用いて形成することができる。
【０１２２】
特に、接続部８は、対極基板７の第２主面７ｂと、端面７ｃと、固定部６の側面６ａと、第２導電層３ｂの表面とが連なる表面領域に沿って、各面に接するように形成されることが好ましい（図２（Ａ）参照。）。この場合、接続部８の形成が容易となる。
【０１２３】
また、対極基板７として、第１主面７ａと端面７ｃとの角度αが８０度以下となるように、傾斜させたものを用いた場合、第２主面７ｂから端面７ｃにわたって、接続部８をより均一に形成することができる。また、固定部６が、端面７ｃの少なくとも一部を覆っている場合、対極基板７から固定部６にわたって、接続部８をより均一に形成することができる。また、固定部６が釣鐘型またはテーパ形状の場合、接続部８を固定部６の表面６ａにより均一に形成することができる。また、端面７ｃの全面が固定部６によって覆われていても良い。
【０１２４】
≪充填工程≫
次に、第１導電層３ａおよび対極基板７の間であって、光電変換部５を内包する第１領域Ａにキャリア輸送材料を充填する。
【０１２５】
ここで、たとえば、固定部６が対極基板７の一辺と接する場合、第１領域Ａは、電極基板１、対極基板７および固定部６のみでは封止することができない。このため、このような場合には、第１領域Ａを封止可能な状態にする必要がある。たとえば、図３（Ｆ）に示すように、カバー１０および封止部１１を設けて、光電変換部５、固定部６、対極基板７および接続部８を封止可能な状態にすることができる。図３（Ｆ）において、カバー１０は、光電変換部５、固定部６、対極基板７および接続部８を覆い、封止部１１は、カバー１０と電極基板１との間を封止して、カバー１０、電極基板１、封止部１１に囲まれる領域を封止する。
【０１２６】
封止部１１としては、熱融着フィルムや紫外線硬化樹脂などを用いることができ、たとえば、光電変換部５、固定部６、対極基板７および接続部８の周囲を囲う形に切り出して作製することができる。そして、電極基板１とカバー１０とを貼りあわせるようにこれらの間に配置された封止部１１を、加熱または紫外線照射することにより硬化させる。封止部１１は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ガラスフリットを使用する場合には、ディスペンサーにより、ホットメルト樹脂を使用する場合には、シート状のホットメルト樹脂にパターニングした穴を開けることにより、形成することができる。
【０１２７】
カバー１０としては、絶縁性の部材であれば特に制限されないが、光電変換部５、固定部６、対極基板７および接続部８を保護するという観点からは、一定の強度を有するものであることが好ましい。また、カバー１０に注入口１２を設けておくことによって、キャリア輸送材料を注入口１２からカバー１０、電極基板１、封止部１１に囲まれる領域に注入することができ、結果的に、第１領域Ａにキャリア輸送材料を充填することができる。そして、キャリア輸送材料の注入後に、注入口１２を、たとえば紫外線硬化樹脂を用いて封止することにより、カバー１０、電極基板１、封止部１１に囲まれ、かつキャリア輸送材料が充填された領域が封止され、これにより、キャリア輸送材料が充填された第１領域Ａが封止される。
【０１２８】
第１領域Ａが、電極基板１、対極基板７および固定部６によって封止可能な場合には、カバー１０および封止部１１を設けずに、第１領域Ａにキャリア輸送材料を充填することができる。第１領域Ａを、電極基板１、対極基板７および固定部６によって封止可能な場合としては、たとえば、固定部６が光電変換部５の周囲を囲っている場合が考えられる。このような場合には、キャリア輸送材料を充填するための注入口を、対極基板７に設ける、または固定部６に設ける必要がある。そして、この注入口からキャリア輸送材料を注入して、その後注入口を塞ぐことによって、第１領域Ａにキャリア輸送材料を充填することができる。
【０１２９】
以上の各工程を経ることによって、色素増感太陽電池１００を製造することができる。この製造方法によれば、固定部６によって対極基板７を固定することができるため、従来、光電変換部と対極との間に形成していた絶縁層を設ける必要がない。これにより、絶縁層が存在することに起因するキャリアの移動抵抗をなくすことができ、もって高い光電変換効率の色素増感太陽電池を製造することができる。また、対極材料を光電変換部や絶縁層上に積層した場合に生じ得る対極材料のリークをなくすことができる。
【０１３０】
また、たとえば、特許文献２に係る色素増感太陽電池ように２つの基板を貼り合せると同時に電気的に接続する必要がない。さらに、特許文献３および特許文献４に係る色素増感太陽電池で生じる、絶縁層の剥離という従来の問題を解消することができ、もって、歩留まりよく色素増感太陽電池を製造することができる。
【０１３１】
また、固定部６の上面を対極基板７の対向面に固着させ、固定部６の底面を電極基板１の導電面に固着させることにより、電極基板１と固定部６とを確実に相互に固定することができ、またその製造も容易となる。また、対極基板７の厚み方向の平面視において、対極基板７の端面７ｃ、固定部６の表面６ａが現れるように各部を配置することによって、接続部８を容易に均一に形成することができ、歩留まりを向上させることができる。端面７ｃが現れるためには、たとえば、第１主面７ａと端面７ｃとの成す角度αが８０度以下である対極基板７を用いればよく、表面６ａが現れるためには、たとえば、釣鐘型またはテーパ形状の固定部６を形成すればよい。また、固定部６の表面６ａが、対極基板７の端面７ｃの少なくとも一部を覆うことにより、接続部８の形成がさらに容易となり、さらに歩留まりを向上させることができる。
【０１３２】
＜太陽電池モジュール＞
以下に、図４を用いて、色素増感太陽電池モジュール（以下、「太陽電池モジュール」ともいう。）について詳述する。図４は、本実施形態に係る色素増感太陽電池モジュールの構造を模式的に示す断面図であり、３つの色素増感太陽電池１００が直列に接続されている色素増感太陽電池モジュールである。
【０１３３】
図４において、太陽電池モジュール４００は、光透過性の基板２の一方の面に、導電層３が形成された電極基板１を備える。電極基板１において、導電層３は、スクライブラインである溝４によって分割されており、分割された各導電層３上には、多孔性半導体に色素を吸着させた光電変換部５が形成されている。電極基板１は、各導電層３が形成された面（以下、「導電面」という。）に導電性を有する。なお、図が見難くなるのを避けるため、導電層３および溝４以外には、同一または相当する部分に同一の参照符号を付していない。
【０１３４】
電極基板１の導電面上であって光電変換部５の周囲には、絶縁性の固定部６が形成されている。固定部６の上面には、導電性の対極基板７が、電極基板１の導電面と平行に向き合うように固着されている。すなわち、各固定部６は、電極基板１の導電面および対極基板７の電極基板１側の第１主面のそれぞれと固着している。これにより、電極基板１と対極基板７が相互に固定される。
【０１３５】
また、本実施形態において、各色素増感太陽電池１００に固定部６を２つ設けた構成を例示しているが、固定部６は、光電変換部５の周囲を囲う形状でもよく、光電変換部５の周囲の少なくとも１辺に形成されていてもよい。また、図４に示すように、固定部６を溝４を埋めるように形成することによって、各導電層３間の短絡を防ぐことができる。
【０１３６】
１つの光電変換部５の上方に配置された対極基板７は、その光電変換部５が形成された導電層３の隣の導電層３と、接続部８によって電気的に接続されている。図４には、接続部８が、対極基板７の光電変換部５と向かい合う面と反対の面から、対極基板７の端面および固定部６の表面に沿って、導電層３にまで延在している場合を示している。
【０１３７】
電極基板１、固定部６、対極基板７および接続部８からなる構造体は、絶縁性の封止部１１およびカバー１０によってそれぞれ区画されている。そして、電極基板１および対極基板７の間であって光電変換部５を内包する第１領域には、キャリア輸送材料が充填されている。本実施形態においては、電極基板１、封止部１１およびカバー１０で封止される領域にキャリア輸送材料が充填されており、これにより、結果的に第１領域にもキャリア輸送材料が充填されることになる。なお、対極基板７の光電変換部５と向かい合う面には、対極基板７からキャリア輸送材料への電子の移動を円滑に行うための触媒層が形成されていてもよい。また、太陽電池モジュール４００において、導電層３のうち、封止部１１の外側の導電層３の端部には、取り出し電極としての集電電極部４１が形成されていてもよい。
【０１３８】
本実施形態の太陽電池モジュール４００によれば、１つの色素増感太陽電池１００の第２導電層となる導電層３と、隣接するの色素増感太陽電池１００の第１導電層となる導電層３が、電気的に接続されることによって、すなわち同一の導電層３からなることによって、隣接する色素増感太陽電池１００が直列に接続されることになる。なお、図４では、全ての太陽電池を上述の色素増感太陽電池１００とする場合を示しているが、太陽電池モジュール４００において、少なくとも１つの太陽電池が本発明の太陽電池であればよい。
【０１３９】
以上詳述した本実施形態に係る太陽電池モジュール４００によれば、固定部６によって対極基板７を固定することができるため、従来、光電変換部と対極との間に形成していた絶縁層を設ける必要がない。これにより、絶縁層が存在することに起因するキャリアの移動抵抗をなくすことができ、もって高い光電変換効率の太陽電池モジュール４００を提供することができる。また、対極材料を光電変換部や絶縁層上に積層した場合に生じ得る対極材料のリークをなくすことができる。
【０１４０】
また、たとえば、特許文献２に係る色素増感太陽電池ように２つの基板を貼り合せると同時に電気的に接続する必要がない。したがって、特許文献２に記載の太陽電池モジュールでは、２枚の基板の貼り合せと同時に、導電層と対極を複数箇所電気的に接続する必要があるため、ガラスの反りの影響で電気的導通がとれないという問題があったが、本発明によれば、電極基板１と対極基板７とを相互に固定した後に電気的接続を行うことができる。したがって、大面積の太陽電池モジュールにおいても歩留まりが低下することはない。さらに、特許文献３および特許文献４に係る色素増感太陽電池で生じる、絶縁層の剥離という従来の問題を解消することができ、もって、歩留まりよく色素増感太陽電池を製造することができる。
【実施例】
【０１４１】
本発明を実施例および比較例によりさらに具体的に説明するが、これらの実施例および比較例により本発明が限定されるものではない。
【０１４２】
＜色素増感太陽電池の作製＞
（実施例１）
実施例１においては、図１に示す色素増感太陽電池１００を作製した。具体的な作成方法を以下に詳述する。
【０１４３】
まず、ガラスからなる基板２上にＳｎＯ2膜からなる導電層３が成膜された、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚さ１．０ｍｍの電極基板１（日本板硝子株式会社製、ＳｎＯ2膜付ガラス）を用意した。そして、基板２上の導電層３をレーザースクライブで切断してスクライブラインである溝４を形成することにより、第１導電層３ａおよび第２導電層３ｂを形成した。
【０１４４】
次いで、多孔性半導体のパターンを有するスクリーン版とスクリーン印刷機（ニューロング精密工業株式会社製、型番：ＬＳ−１５０）を用いて、市販の酸化チタンペースト（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、商品名：Ｄ／ＳＰ）を第１導電層３ａに塗布し、室温で１時間レベリングを行った。その後、得られた塗膜を８０℃に設定したオーブンで２０分間乾燥し、さらに５００℃に設定した焼成炉（株式会社デンケン製、型番：ＫＤＦ  Ｐ−１００）を用いて、空気中で６０分間焼成した。この塗布および焼成工程を４回繰り返して、縦５ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ２５μｍのサイズの多孔性半導体を作製した。
【０１４５】
次いで、予め調製しておいた色素吸着用溶液に多孔性半導体が形成された電極基板１を室温で１００時間浸漬した。その後、これをエタノールで洗浄し、約６０℃で約５分間乾燥させた。これにより、多孔性半導体に色素を吸着させて、光電変換部５を形成した。
【０１４６】
色素吸着用溶液としては、上記化学式（２）の色素（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、商品名：Ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ６２０  １Ｈ３ＴＢＡ）を濃度４×１０-4ｍｏｌ／Ｌになるように、体積比１：１のアセトニトリルとｔ−ブタノールの混合溶剤に溶解させて調製した溶液を用いた。
【０１４７】
一方、対極基板７として、上記とは別に、蒸着装置（アネルバ株式会社製、型番：ＥＶＤ５００Ａ）を用いて蒸着速度８Å／ｓで、縦６ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍのチタン基板（ニラコ社製）上に膜厚１０ｎｍのプラチナを成膜して、触媒層を担持した対極基板７を得た。なお、触媒層の形状は光電変換部５と同一の形状とし、形成位置は、完成した色素増感太陽電池１００を対極基板７の上方から見た場合に、光電変換部５と一致する位置とした。
【０１４８】
次いで、図１に示すように、光電変換部５の２辺の近傍に、固定部６として３０ｙ−６７８（スリーボンド社製）をディスペンサーで塗布し、固定部６を形成した。次に、固定部６の上に上記対極基板７を載置した。このとき、対極基板７を、電極基板１に対して平行であり、光電変換部５と接触しないように光電変換部５全体を覆う位置に配置した。そして、固定部６に紫外線を照射して硬化させることにより、電極基板１と対極基板７とを相互に固定した。
【０１４９】
次いで、所定のパターンが形成されたマスクおよび蒸着装置（アネルバ株式会社製、型番：ＥＶＤ５００Ａ）を用いて、蒸着速度８Å／ｓで、図１に示すように、対極基板７、固定部６、第２導電層３ｂ上に膜厚４００ｎｍのチタンを成膜して、接続部８を形成した。
【０１５０】
次いで、上記処理後の電極基板１と、ガラスからなるカバー１０とを、図１に示すように、光電変換部５、固定部６、対極基板７、および接続部８からなる構造体の周囲を囲う形に切り出した熱融着フィルム（デュポン社製、ハイミラン１８５５）を用いて貼り合せ、約１００℃に設定したオーブンで１０分間加熱することによりこれらを圧着した。なお、融解した熱融着フィルムが封止部１１となる。
【０１５１】
次いで、カバー１０に予め設けてあった注入口から、予め調製しておいたキャリア輸送材料を注入して、電極基板１、カバー１０および封止部１１によって区画される領域にキャリア輸送材料を充填した。これにより、第１領域Ａにも、キャリア輸送材料が充填された。
【０１５２】
キャリア輸送材料としては、溶剤としてのアセトニトリルに、酸化還元種としてＬｉＩ（アルドリッチ社製）が濃度０．１ｍｏｌ／Ｌ、Ｉ2（キシダ化学社製）が濃度０．０１ｍｏｌ／Ｌになるように、さらに添加剤としてｔ−ブチルピリジン（アルドリッチ社製）が濃度０．５ｍｏｌ／Ｌ、ジメチルプロピルイミダゾールアイオダイド（四国化成工業社製）が濃度０．６ｍｏｌ／Ｌになるように添加し、溶解させたものを用いた。
【０１５３】
その後、紫外線硬化樹脂（スリーボンド社製、型番：３１Ｘ−１０１）を用いて注入口を封止することにより、色素増感太陽電池１００を作製した。得られた色素増感太陽電池１００に取り出し電極として、封止部１１の外に露出している第１導電層３ａ上にＡｇペースト（藤倉化成株式会社製、商品名：ドータイト）を塗布した。
【０１５４】
（比較例１）
比較例１においては、従来の色素増感太陽電池として、図５に示す色素増感太陽電池５００を作製した。具体的な作成方法を以下に詳述する。
【０１５５】
まず、ガラスからなる基板５２上にＳｎＯ2膜からなる導電層が成膜された、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚さ１．０ｍｍの電極基板５１（日本板硝子株式会社製、ＳｎＯ2膜付ガラス）を用意した。そして、基板５２上の導電層をレーザースクライブで切断して、溝５４を形成することにより、第１導電層５３ａおよび第２導電層５３ｂを形成した。
【０１５６】
次いで、光電変換部としての多孔性半導体層５５のパターンを有するスクリーン版とスクリーン印刷機（ニューロング精密工業株式会社製、型番：ＬＳ−１５０）を用いて、市販の酸化チタンペースト（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、商品名：Ｄ／ＳＰ）を第１導電層５３ａに塗布し、室温で１時間レベリングを行った。その後、得られた塗膜を８０℃に設定したオーブンで２０分間乾燥し、さらに５００℃に設定した焼成炉（株式会社デンケン製、型番：ＫＤＦ  Ｐ−１００）を用いて空気中で６０分間焼成した。この塗布および焼成工程を４回繰り返して、縦５ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ２５μｍのサイズの多孔性半導体層５５を得た。
【０１５７】
次いで、多孔性半導体層５５上にジルコニア粒子（平均粒経５０ｎｍ）を含むペーストをスクリーン印刷機を用いて塗布し、その後、５００℃、６０分間で焼成を行い、平坦部分の膜厚が１３μｍの多孔性絶縁層５６を、多孔性半導体層５５の全体を覆うように形成した。
【０１５８】
次いで、所定のパターンが形成されたマスクおよび蒸着装置（アネルバ株式会社製、型番：ＥＶＤ５００Ａ）を用いて蒸着速度８Å／ｓで、多孔性絶縁層５６上に膜厚４００ｎｍのチタンを成膜して、対極導電層５７を得た。
【０１５９】
さらに、所定のパターンが形成されたマスクおよび蒸着装置（アネルバ株式会社製、型番：ＥＶＤ５００Ａ）を用いて蒸着速度４Å／ｓで、対極導電層５７上にＰｔを成膜して、触媒層を得た。なお、触媒層の形状は多孔性半導体層５５と同一の形状とし、形成位置は、完成した色素増感太陽電池５００を対極導電層５７の上方から見た場合に、多孔性半導体層５５と一致する位置とした。
【０１６０】
次いで、予め調製しておいた色素吸着用溶液に上記の積層体を室温で１００時間浸漬し、その後、積層体をエタノールで洗浄し、約６０℃で約５分間乾燥させて、多孔性半導体層５５に色素を吸着させた。これにより、光電変換部が形成された。なお、色素吸着用溶液は、実施例１と同様のものを用いた。
【０１６１】
次いで、積層体が形成された電極基板５１と、ガラス基板５８とを、積層体の周囲を囲う形に切り出した熱融着フィルム（デュポン社製、ハイミラン１８５５）を用いて貼り合せ、約１００℃に設定したオーブンで１０分間加熱することによりこれらを圧着した。なお、融解した熱融着フィルムが図５における封止部５９となる。
【０１６２】
次いで、ガラス基板にあらかじめ設けてあった注入口から、予め調製しておいたキャリア輸送材料を注入して、電極基板１、ガラス基板５８および封止部５９で囲まれた領域にキャリア輸送材料を充填した。キャリア輸送材料は、実施例１と同様のものを用いた。
【０１６３】
その後、紫外線硬化樹脂（スリーボンド社製、型番：３１Ｘ−１０１）を用いて注入口を封止することにより、色素増感太陽電池５００を作製した。得られた色素増感太陽電池５００に、取り出し電極として、Ａｇペースト（藤倉化成株式会社製、商品名：ドータイト）を塗布して集電電極部６０を形成した。
【０１６４】
＜評価方法および結果＞
実施例１および比較例１の各太陽電池の受光面に、開口部の面積が１．０ｃｍ2である黒色のマスクを設置して、この太陽電池に１ｋＷ／ｍ2の強度の光（ＡＭ１．５ソーラーシミュレータ）を照射して、光電変換効率を測定した。その結果を表１に示す。
【０１６５】
【表１】
2012009374.tif 000006
【０１６６】
表１において、Ｊｓｃは太陽電池の短絡電流密度の値を示し、Ｖｏｃは太陽電池の開放端電圧の値を示す。また、ＦＦは太陽電池の最大出力を「開放電圧×短絡電流」で割ったものである。表１の結果から、実施例１の太陽電池は、比較例１の太陽電池と比較して顕著に高い光電変換率を示すことがわかった。
【０１６７】
＜色素増感太陽電池モジュールの作製＞
（実施例２）
実施例２においては、図４に示す色素増感太陽電池モジュール４００を作製した。具体的な作成方法を以下に詳述する。
【０１６８】
まず、ガラスからなる基板２上にＳｎＯ2膜からなる導電層３が成膜された、縦６０ｍｍ×横３７ｍｍ×厚さ１．０ｍｍの電極基板１（日本板硝子株式会社製、ＳｎＯ2膜付ガラス）を用意した。そして、基板２の導電層３を基板２の縦方向と平行にレーザースクライブで切断してスクライブラインである溝４を形成することにより、導電層３を分割した。溝４としてのスクライブラインは、基板２の長手方向の左端から９．５ｍｍの位置と、そこから７ｍｍ間隔で合計４箇所形成した。また、各スクライブラインの幅は１００μｍであった。
【０１６９】
次いで、実施例１に準じて多孔性半導体の形成を行なった。形成された多孔性半導体の形状は、縦５０ｍｍ×横５ｍｍ×厚さ２５μｍのサイズであり、基板２の長手方向の左端から６．９ｍｍの位置を中心として一つ形成され、この多孔性半導体の中心から７ｍｍの間隔で同様のサイズのものを３つ形成した。次いで、実施例１に準じて多孔性半導体に色素を吸着させて、光電変換部５を形成した。
【０１７０】
次いで、実施例１に準じて、図４に示すように、各光電変換部５の間に、固定部６として３０ｙ−６７８（スリーボンド社製）をディスペンサーで塗布し、固定部６を形成した。次に、固定部６の上に実施例１と同様の材料からなり、かつ触媒層を形成した対極基板７を載置した。このとき、対極基板７を、電極基板１に対して平行であり、光電変換部５と接触しないように光電変換部５全体を覆う位置に配置した。そして、固定部６に紫外線を照射して固定部６を硬化させることにより、電極基板１と３枚の対極基板７とを相互に固定した。なお、対極基板７の大きさは、縦５０ｍｍ×横６ｍｍ×厚さ０．８μｍであった。
【０１７１】
次いで、実施例１に準じて、図４に示すように、対極基板７、固定部６、導電層３上に膜厚４００ｎｍのチタンからなる接続部８を形成した。次いで、図４に示すように、光電変換部５、固定部６、対極基板７、および接続部８からなる３つの構造体のそれぞれの周囲を囲うように、紫外線硬化樹脂（スリーボンド社製  ３１Ｘ−１０１）をディスペンサー（ＥＦＤ社製  ＵＬＴＲＡＳＡＶＥＲ）により塗布して封止部１１を形成した。そして、カバー１０として縦６０ｍｍ×横３０ｍｍのガラス基板を封止部１１上に載置した後、紫外線ランプ（ＥＦＤ社製  ＮＯＶＡＣＵＲＥ）を用いて紫外線を照射することにより、感光性樹脂を硬化させて封止部１１を硬化させた。
【０１７２】
次いで、カバー１０にあらかじめ設けてあった注入口から、予め調製しておいたキャリア輸送材料を注入して、電極基板１、カバー１０および封止部１１によって区画される各領域にキャリア輸送材料を充填した。キャリア輸送材料は実施例１と同様のものを用いた。
【０１７３】
その後、紫外線硬化樹脂（スリーボンド社製、型番：３１Ｘ−１０１）を用いて注入口を封止することにより、太陽電池モジュール４００を作製した。得られた太陽電池モジュール４００に取り出し電極である集電電極部４１として、封止部１１の外に露出している導電層３と電気的に接続するように、Ａｇペースト（藤倉化成株式会社製、商品名：ドータイト）を塗布した。
【０１７４】
（比較例２）
比較例２においては、従来の色素増感太陽電池モジュールとして、図６に示す色素増感太陽電池モジュール６００を作製した。具体的な作成方法を以下に詳述する。
【０１７５】
まず、ガラスからなる基板６２上にＳｎＯ2膜からなる導電層６３が成膜された、縦６０ｍｍ×横３７ｍｍ×厚さ１．０ｍｍの電極基板６１（日本板硝子社製、商品名：ＳｎＯ2膜付ガラス）を用意した。そして、基板６２上の導電層を基板６２の縦方向と平行にレーザースクライブで切断して、溝６４を形成することにより、導電層６３を分割した。スクライブラインである溝６４は、基板６２の長手方向の左端から９．５ｍｍの位置と、そこから７ｍｍ間隔で合計４箇所形成した。また、各溝６４の幅は１００μｍであった。
【０１７６】
次いで、比較例１に準じて、３つの多孔性半導体層６５の形成を行なった。形成された各多孔性半導体層６５の形状は、縦５０ｍｍ×横５ｍｍ×厚さ２５μｍのサイズであり、基板６２の長手方向の左端から６．９ｍｍの位置を中心として一つ形成され、この多孔性半導体層６５の中心から７ｍｍの間隔で同様のサイズのものを３つ形成した。
【０１７７】
次いで、比較例１に準じて、各多孔性半導体層６５上に多孔性絶縁層６６を形成した。形成された多孔性絶縁層６６は、基板６２の長手方向の左端から６．９ｍｍの位置を中心として、縦５０．４ｍｍ×横５．６ｍｍ×厚さ１５μｍのサイズで１つ形成され、その左端の多孔性絶縁層６６の中心から７ｍｍの間隔で同様のサイズのものを３つ形成した。
【０１７８】
次いで、比較例１に準じて、各多孔性絶縁層６６上に対極導電層６７を形成した。具体的には、形成された対極導電層６７は、電極基板６１の長手方向の左端から７．２ｍｍの位置を中心として、縦５０ｍｍ×横５．６ｍｍ×厚さ０．３μｍのサイズで１つ形成され、その左端の対極導電層６７の中心から７ｍｍの間隔で同様のサイズで３つ形成した。各対極導電層６７上にＰｔを成膜して触媒層を形成した。次いで、比較例１に準じて、多孔性半導体層６５に色素を吸着させ、光電変換部を形成した。
【０１７９】
次いで、図６に示すように、多孔性半導体層６５、多孔性絶縁層６６および対極導電層６７からなる３つの各積層体の周囲に、紫外線硬化樹脂（スリーボンド社製  ３１Ｘ−１０１）をディスペンサー（ＥＦＤ社製  ＵＬＴＲＡＳＡＶＥＲ）により塗布して封止部６９を形成した。そして、カバー６８として縦６０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚さ１ｍｍのガラス基板を封止部６９上に載置した後、紫外線ランプ（ＥＦＤ社製  ＮＯＶＡＣＵＲＥ）を用いて紫外線を照射することにより、感光性樹脂を硬化させて封止部６９を硬化させた。
【０１８０】
次いで、カバー６８にあらかじめ設けてあった注入口から、予め調製しておいたキャリア輸送材料を注入して、電極基板６１、カバー６８および封止部６９で区画される各領域にキャリア輸送材料を充填した。キャリア輸送材料は比較例１と同様のものを用いた。
【０１８１】
その後、紫外線硬化樹脂（スリーボンド社製、型番：３１Ｘ−１０１）を用いて注入口を封止することにより、色素増感太陽電池モジュール６００を作製した。得られた色素増感太陽電池モジュール６００に取り出し電極である集電電極部７０として、封止部６９の外に露出している導電層６３と電気的に接続するように、Ａｇペースト（藤倉化成株式会社製、商品名：ドータイト）を塗布した。
【０１８２】
＜評価および結果＞
実施例２および比較例２の太陽電池モジュールの受光面に、開口部の面積が１３ｃｍ2である黒色のマスクを設置して、この太陽電池に１ｋＷ／ｍ2の強度の光（ＡＭ１．５ソーラーシミュレータ）を照射して、光電変換効率を測定した。その結果を表１に示す。
【０１８３】
表１の結果から、実施例２の太陽電池モジュールは、比較例２の太陽電池モジュールと比較して顕著に高い光電交換率を示すことがわかった。
【０１８４】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１８５】
１  電極基板、２  基板、３  導電層、３ａ  第１導電層、３ｂ  第２導電層、５  光電変換部、６  固定部、６ａ  表面、７  対極基板、７ａ  第１主面、７ｂ  第２主面、７ｃ  端面、８  接続部、１０  カバー、１１  封止部、１００  色素増感太陽電池、３００  太陽電池モジュール。
【図１】
2012009374.tif 000007
【図２】
2012009374.tif 000008
【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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