(57)【要約】  【課題】変換効率と耐久性に優れた光電変換素子を提供する。  【解決手段】光電変換素子は、光電極、電解質層、および対極を備える。対極は、カーボンブラックと、繊維状炭素材料と、有機バインダとを含み、カーボンブラックの含有質量Ａと繊維状炭素材料Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が、１０／９０以上５０／５０以下の範囲内である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンブラックと、繊維状炭素材料と、有機バインダとを含み、
上記カーボンブラックＡと上記繊維状炭素材料Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が、１０／９０以上５０／５０以下の範囲内である電極。
【請求項２】
上記繊維状炭素材料は、上記カーボンブラック間の電気的パスを形成している請求項１に記載の電極。
【請求項３】
上記カーボンブラック表面のＰＨが、６以上９以下の範囲内である請求項１に記載の電極。
【請求項４】
粉体抵抗が１０ｍΩ以下の導電性粉体をさらに含んでいる請求項１に記載の電極。
【請求項５】
上記導電性粉体が、ＩＴＯ微粒子、ＺｎＯ微粒子および水素化チタン粒子からなる群より選ばれる１種以上を含んでいる請求項４に記載の電極。
【請求項６】
ハイドロタルサイト粒子をさらに含んでいる請求項１に記載の電極。
【請求項７】
上記ハイドロタルサイト粒子が、マグネシウムを主成分として含んでいる請求項６に記載の電極。
【請求項８】
疎水性シリカ粒子をさらに含んでいる請求項１に記載の電極。
【請求項９】
上記有機バインダの割合は、０．５質量％以上５．０質量％以下の範囲内である請求項１に記載の電極。
【請求項１０】
上記有機バインダは、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミドイミド、アラミド、ポリアクリロニトリル、およびポリメタクリロニトリルからなる群より選ばれる１種以上を含んでいる請求項１に記載の電極。
【請求項１１】
光電極、電解質層、および対極を備え、
上記対極は、
カーボンブラックと、繊維状炭素材料と、有機バインダとを含み、
上記カーボンブラックの含有質量Ａと上記繊維状炭素材料Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が、１０／９０以上５０／５０以下の範囲内である光電変換素子。
【請求項１２】
少なくとも１つの光電変換素子を有し、
上記光電変換素子が、
光電極、電解質層、および対極を備え、
上記対極は、
カーボンブラックと、繊維状炭素材料と、有機バインダとを含み、
上記カーボンブラックの含有質量Ａと上記繊維状炭素材料Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が、１０／９０以上５０／５０以下の範囲内である電子機器。
【請求項１３】
少なくとも１つの光電変換素子を有し、
上記光電変換素子が、
光電極、電解質層、および対極を備え、
上記対極は、
カーボンブラックと、繊維状炭素材料と、有機バインダとを含み、
上記カーボンブラックの含有質量Ａと上記繊維状炭素材料Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が、１０／９０以上５０／５０以下の範囲内である建築物。
【請求項１４】
上記光電変換素子および／または上記光電変換素子モジュールのうち、少なくとも１つは２枚の透明板の間に挟持されている請求項１３に記載の建築物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、電極、光電変換素子、電子機器および建築物に関する。詳しくは、炭素材料を含む電極、その電極を用いた光電変換素子、その光電変換素子を用いた電子機器および建築物に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光を電気エネルギーに変換する光電変換素子である太陽電池は太陽光をエネルギー源としているため、地球環境に対する影響が極めて少なく、より一層の普及が期待されている。従来の太陽電池としては、単結晶または多結晶のシリコンを用いた結晶シリコン系太陽電池および非晶質（アモルファス）シリコン系太陽電池が主に用いられている。一方、１９９１年にグレッツェルらが提案した色素増感太陽電池は、高い光電変換効率を得ることができ、しかも従来のシリコン系太陽電池とは異なり製造の際に大掛かりな装置を必要とせず、低コストで製造することができることなどにより注目されている（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
この色素増感太陽電池は、一般的に、光増感色素を結合させた酸化チタン（ＴｉＯ2）などからなる多孔質電極と、光触媒層である対極との間に電解液からなる電解質層が充填された構造を有している。電解液としては、ヨウ素（Ｉ）やヨウ化物イオン（Ｉ-）などの酸化還元種を含む電解質を溶媒に溶解したものが多く用いられる。
【０００４】
従来、色素増感太陽電池の対極としては、優れた触媒作用と耐腐食性とをあわせもつことなどから、主として白金層が用いられてきた。白金層の形成にはスパッタリング法や、塩化白金酸溶液を塗布後に塩化白金酸を加熱分解して白金を遊離させる湿式法などが用いられる。白金層は一般的に触媒活性、耐腐食性、導電性などに優れているが、使用する電解質によっては白金が溶解し、発電特性の劣化を招く恐れがある。また、白金が資源的に希少であり高価であることや、白金層の形成に高真空工程もしくは高温工程を要することなどから大型の製造設備が必要となる。
【０００５】
そこで、近年では、対極の材料として白金に代えて化学的に安定なカーボンを用いることが検討されている（例えば特許文献１〜４参照）。対極の材料として用いられるカーボンとしては、特に触媒活性の高いカーボンブラックが選ばれる。カーボンブラックは溶媒などと混合しカーボンペーストとした後に、基板に塗布し乾燥させることにより、触媒層とし対極が形成される。この方法を用いて形成されたカーボン対極は、白金対極に近い性能を実現することが報告されている（例えば非特許文献２参照）。
【０００６】
特に、特許文献４では、カーボンブラック状粒子と、柱状の導電性炭素材料からなる粒子と、アナターゼ型の酸化チタン粒子とからなり、かつそれらの材料を特定の質量比とする炭素電極が開示されている。また、特許文献４には、炭素電極の製造方法として、カーボンブラック状粒子と、柱状の導電性炭素材料からなる粒子と、アナターゼ型の酸化チタン粒子を混合したペーストを作製し、基板に塗布後、４５０℃の高温で作製する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１４２１６８号公報
【特許文献２】特開２００４−１１１２１６号公報
【特許文献３】特開２００４−１２７８４９号公報
【特許文献４】特開２００４−１５２７４７号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Nature,353,p.737-740,1991
【非特許文献２】J Electrochem Soc.,153(12),(2006)A2255
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来提案されているカーボン電極では、変換効率と耐久性に優れた色素増感太陽電池を実現することが困難である。
【００１０】
したがって、本技術の目的は、変換効率と耐久性に優れた電極およびそれを備えた光電変換素子を提供することにある。
【００１１】
また、本技術の他の目的は、上記のような優れた光電変換素子を用いた電子機器を提供することにある。
【００１２】
さらに、本技術の他の目的は、上記のような優れた光電変換素子を用いた建築物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するために、第１の技術は、
カーボンブラックと、繊維状炭素材料と、有機バインダとを含み、
カーボンブラックＡと繊維状炭素材料Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が、１０／９０以上５０／５０以下の範囲内である電極である。
【００１４】
第２の技術は、
光電極、電解質層、および対極を備え、
対極は、
カーボンブラックと、繊維状炭素材料と、有機バインダとを含み、
カーボンブラックの含有質量Ａと繊維状炭素材料Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が、１０／９０以上５０／５０以下の範囲内である光電変換素子である。
【００１５】
第３の技術は、
少なくとも１つの光電変換素子を有し、
光電変換素子が、
光電極、電解質層、および対極を備え、
対極は、
カーボンブラックと、繊維状炭素材料と、有機バインダとを含み、
カーボンブラックの含有質量Ａと繊維状炭素材料Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が、１０／９０以上５０／５０以下の範囲内である電子機器である。
【００１６】
第４の技術は、
少なくとも１つの光電変換素子を有し、
光電変換素子が、
光電極、電解質層、および対極を備え、
対極は、
カーボンブラックと、繊維状炭素材料と、有機バインダとを含み、
カーボンブラックの含有質量Ａと繊維状炭素材料Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が、１０／９０以上５０／５０以下の範囲内である建築物である。
【００１７】
電子機器は、基本的にはどのようなものであってもよく、携帯型のものと据え置き型のものとの双方を含むが、具体例を挙げると、携帯電話、モバイル機器、ロボット、パーソナルコンピュータ、車載機器、各種家庭電気製品などである。この場合、光電変換素子は、例えばこれらの電子機器の電源として用いられる太陽電池である。
【００１８】
建築物は、典型的にはビルディング、マンションなどの大型建築物であるが、これに限定されず、外壁面を有する建築された構造物であれば、基本的にはどのようなものであってもよい。建築物は、具体的には、例えば、戸建住宅、アパート、駅舎、校舎、庁舎、競技場、球場、病院、教会、工場、倉庫、小屋、車庫、橋などが挙げられ、特に、少なくとも１つの窓部（例えばガラス窓）あるいは採光部を有する建築された構造物であることが好ましいが、建築物は上記に挙げたものに限定されるものではない。
【００１９】
建築物に設けられる光電変換素子および／または複数の光電変換素子が電気的に接続されている光電変換素子モジュールのうち、窓部あるいは採光部などに設けられるものは、２枚の透明板の間に挟持し、必要に応じて固定して構成することが好適であって、典型的には、光電変換素子および／または光電変換素子モジュールを２枚のガラス板の間に組み込み必要に応じて固定することによって構成される。
【００２０】
透明板を構成する透明材料としては、透明であって光が透過しやすい材料であれば基本的にはどのようなものであってもよく、具体的には、透明無機材料、透明樹脂などが挙げられ、透明無機材料であれば、例えば、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、リン酸ガラス、ソーダガラスなどが挙げられ、透明樹脂であれば、例えば、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタラート、ポリブチレンテレフタラート、アセチルセルロース、テトラアセチルセルロース、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ブロム化フェノキシ、アラミド類、ポリイミド類、ポリスチレン類、ポリアリレート類、ポリスルホン類、ポリオレフィン類などが挙げられるが、透明材料はこれに限定されるものではない。
【００２１】
また、光電変換素子および／または光電変換素子モジュールを挟持するものは透明板に限定されず、透明材料で構成された球体、楕円体、多面体、錐体、錐台、柱体、レンズ体などであってもよい。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本技術によれば、変換効率と耐久性に優れた電極およびそれを備えた光電変換素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１Ａは、本技術の一実施形態に係る光電変換素子の構成の一例を示す断面図である。図１Ｂは、図１Ａに示した対極の一部を拡大して表す断面図である。
【図２】図２は、実施例１−１、２−１〜２−６、比較例２−１〜２−２の色素増感太陽電池の変換効率（初期特性）の評価結果を示すグラフである。
【図３】図３Ａ、図３Ｂは、実施例１−１、２−２、２−３、２−５の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。
【図４】図４Ａ、図４Ｂは、実施例１−１、２−２、２−３、２−５の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。
【図５】図５は、実施例１−１、３−１〜３−６の色素増感太陽電池の変換効率（初期特性）の評価結果を示すグラフである。
【図６】図６は、実施例４−１〜４−５の色素増感太陽電池の変換効率（初期特性）の評価結果を示すグラフである。
【図７】図７Ａ、図７Ｂは、実施例４−３〜４―５の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。
【図８】図８Ａ、図８Ｂは、実施例４−３〜４―５の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。
【図９】図９Ａ、図９Ｂは、実施例６−３、７−１〜７―３の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。
【図１０】図１０Ａ、図１０Ｂは、実施例６−３、７−１〜７―３の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。
【図１１】図１１Ａ、図１１Ｂは、実施例３−３、８−２〜８−４の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。
【図１２】図１２Ａ、図１２Ｂは、実施例３−３、８−２〜８−４の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。
【図１３】図１３Ａ、図１３Ｂは、実施例１−１、９−２、９−６の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。
【図１４】図１４Ａ、図１４Ｂは、実施例１−１、９−２、９−６の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。
【図１５】図１５Ａ、図１５Ｂは、実施例１−１、１０−１〜１０−３、比較例１０−１の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。
【図１６】図１６Ａ、図１６Ｂは、実施例１−１、１０−１〜１０−３、比較例１０−１の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。
【図１７】図１７Ａ、図１７Ｂは、実施例１１−１〜１１―４の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。
【図１８】図１８Ａ、図１８Ｂは、実施例１１−１〜１１―４の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。
【図１９】図１９Ａ、図１９Ｂは、実施例１１−１のカーボン対極のＳＥＭ像を示す図である。
【図２０】図２０Ａ、図２０Ｂは、実施例１１−２のカーボン対極のＳＥＭ像を示す図である。
【図２１】図２１Ａ、図２１Ｂは、実施例１１−３のカーボン対極のＳＥＭ像を示す図である。
【図２２】図２２Ａ、図２２Ｂは、実施例１１−４のカーボン対極のＳＥＭ像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本技術の実施形態について以下の順序で説明する。
１．概要
２．色素増感太陽電池の構成
３．色素増感太陽電池の製造方法
４．色素増感太陽電池の動作
【００２５】
［１．概要］
上述したように、従来のカーボン対極の作製方法では、ペーストを基板に塗布した後に、高温（例えば特許文献４では４５０℃）で焼結処理を施すことにより、カーボン対極を作製している。これは、カーボンのバインディングを、酸化チタンのような無機酸化物で行っているためであるが、このような高温での焼結処理は、高いエネルギーを消費し、生産コスト上望ましくない。
【００２６】
そこで、本発明者らは、カーボンブラックと導電性炭素材料との組み合わせにおいて、低温でも作製できる有機バインダを用いることを検討した。その結果、驚くべきことに、カーボンブラックと繊維状炭素繊維との比率を所定の範囲内に調整することで、優れた変換効率と耐久性とを実現できることを見出し、本技術を完成させた。
【００２７】
［２．色素増感太陽電池の構成］
図１Ａは、本技術の一実施形態に係る色素増感太陽電池の構成の一例を示す断面図である。図１Ａに示すように、この色素増感太陽電池（光電変換素子）は、透明導電性基材１と、透明導電性基材２と、色素が担持された多孔質半導体層３と、電解質層４と、対極５と、封止材６とを備える。
【００２８】
透明導電性基材１と透明導電性基材２とが対向配置されている。透明導電性基材１は、透明導電性基材２と対向する一主面を有し、この一主面に多孔質半導体層３が形成されている。透明導電性基材２は、透明導電性基材１と対向する一主面を有し、この一主面に対極５が形成されている。対向する多孔質半導体層３と対極５との間に電解質層４が介在されている。透明導電性基材１は、多孔質半導体層３が形成された一主面とは反対側の他主面を有し、例えばこの他主面が太陽光などの光Ｌを受光する受光面となる。
【００２９】
透明導電性基材１と透明導電性基材２との対向面の周縁部に封止材６が設けられている。多孔質半導体層３と対極５との間隔は、好ましくは１〜１００μｍ、より好ましくは１〜４０μｍである。電解質層４は、多孔質半導体層３が形成された透明導電性基材１と、対極５が形成された透明導電性基材２と、封止材６とによって囲まれた空間に封入されている。封止材６の材料としては、例えば、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、ガラスフリットなどを用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００３０】
透明導電層１２、２２の周縁部のうちの一部が封止材６の外側に露出し、この露出した透明導電層１２、２２上に集電層７が形成されている。この集電層７は、外部リードとの接続や色素増感太陽電池同士を接続する場合に用いられる。
【００３１】
以下、この色素増感型太陽電池を構成する透明導電性基材１、２、多孔質半導体層３、増感色素、対極５、および電解質層４について順次説明する。
【００３２】
（透明導電性基材）
透明導電性基材１は、基材１１と、この基材１１の一主面上に形成された透明導電層１２とを備え、この透明導電層１２上に多孔質半導体層３が形成される。透明導電性基材２は、基材２１と、この基材２１の一主面上に形成された透明導電層２２とを備え、この透明導電層２２上に対極５が形成される。
【００３３】
基材１１、２１としては、透明性を有するものであればよく、種々の基材を用いることができる。透明性を有する基材としては、太陽光の可視から近赤外領域に対して光吸収が少ないものが好ましく、例えば、ガラス基材、樹脂基材などを用いることができるが、これに限定されるものではない。ガラス基材の材料としては、例えば、石英、青板、ＢＫ７、鉛ガラスなどを用いることができるが、これらに限定されるものではない。樹脂基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエステル、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリビニルブチラート、ポリプロピレン（ＰＰ）、テトラアセチルセルロース、シンジオクタチックポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリスルフォン、ポリエステルスルフォン、ポリエーテルイミド、環状ポリオレフィン、ブロム化フェノキシ、塩化ビニルなどを用いることができるが、これらに限定されるものではない。基材１１、１２としては、例えば、フィルム、シート、基板などを用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００３４】
透明導電層１２、２２は、太陽光の可視から近赤外領域に対して光吸収が少ないことが好ましい。透明導電層１２、２２の材料としては、例えば、導電性の良好な金属酸化物、炭素を用いることが好ましい。金属酸化物としては、例えば、インジウム−スズ複合酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープＳｎＯ2（ＦＴＯ）、アンチモンドープＳｎＯ2（ＡＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム−亜鉛複合酸化物（ＩＺＯ）、アルミニウム−亜鉛複合酸化物（ＡＺＯ）、およびガリウム−亜鉛複合酸化物（ＧＺＯ）からなる群より選択される１種以上を用いることができる。透明導電層２２と多孔質半導体層３との間に、結着の促進、電子伝達の改善、または逆電子過程の防止などを目的とした層をさらに設けるようにしてもよい。
【００３５】
（多孔質半導体層）
多孔質半導体電極（光電極）である多孔質半導体層３は、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層であることが好ましい。金属酸化物半導体微粒子は、チタン、亜鉛、スズおよびニオブの少なくとも１種を含む金属酸化物を含むことが好ましい。このような金属酸化物を含むことで、吸着させる色素と金属酸化物間にて適切なエネルギーバンドを形成し、その後、光照射により色素にて発生した電子が金属酸化物に円滑に伝達し、その後のヨウ素の酸化還元による発電に寄与することができるからである。具体的には、金属酸化物半導体微粒子の材料としては、酸化チタン、酸化スズ、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化ニオブ、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化ストロンチウム、酸化タンタル、酸化アンチモン、酸化ランタノイド、酸化イットリウム、および酸化バナジウムなどなる群より選ばれる１種以上を用いることができるが、これらの限定されるものではない。多孔質半導体層表面が増感色素によって増感されるためには、多孔質半導体層３の電導帯が増感色素の光励起順位から電子を受け取りやすい位置に存在することが好ましい。この観点からすると、上述した金属酸化物半導体微粒子の材料の中でも、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、および酸化ニオブからなる群より選ばれる１種以上が特に好ましい。さらに、価格や環境衛生性などの観点から、酸化チタンが最も好ましい。金属酸化物半導体微粒子は、アナターゼ型またはブリュッカイト型の結晶構造を有する酸化チタンを含むことが特に好ましい。このような酸化チタンを含むことで、吸着させる色素と金属酸化物間にて適切なエネルギーバンドを形成し、その後、光照射により色素にて発生した電子が金属酸化物に円滑に伝達し、その後のヨウ素の酸化還元による発電に寄与することができるからである。金属酸化物半導体微粒子の平均一次粒子径は、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。５ｎｍ未満であると、結晶性が極端に劣化し、アナターゼ構造を維持できなくアモルファス構造となる傾向がある。一方、５００ｎｍを超えると、比表面積が著しく低下し、多孔質半導体層３に吸着させる発電に寄与する色素の総量が減少する傾向がある。ここで、平均一次粒子径は、一次粒子が分散できる溶媒系を用いて、所望な分散剤を添加して一次粒子まで分散処理した希薄溶液を用いて、光散乱法により測定する方法より求めたものである。
【００３６】
多孔質半導体層３としては、いわゆるコア−シェル構造の微粒子を含む多孔質層を用いてもよい。この多孔質半導体層３としては、好適には、金属からなるコアとこのコアを取り巻く金属酸化物からなるシェルとからなる微粒子により構成されたものが用いられる。このような多孔質半導体層３を用いると、この多孔質半導体層３と対極５との間に電解質層４を設けた場合、電解質層４中の電解質が金属／金属酸化物微粒子の金属からなるコアと接触することがないことから、電解質による多孔質半導体層３の溶解を防止することができる。このため、金属／金属酸化物微粒子のコアを構成する金属として、従来使用が困難であった、表面プラズモン共鳴の効果が大きい金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）などを用いることができ、光電変換において表面プラズモン共鳴の効果を十分に得ることができる。また、電解液の電解質としてヨウ素系の電解質を用いることができる。金属／金属酸化物微粒子のコアを構成する金属としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）などを用いることもできる。金属／金属酸化物微粒子のシェルを構成する金属酸化物としては使用する電解質に溶解しない金属酸化物が用いられ、必要に応じて選ばれる。このような金属酸化物としては、好適には、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）および酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる群より選ばれた少なくとも一種の金属酸化物が用いられるが、これらに限定されるものではない。また、酸化タングステン（ＷＯ3）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）などの金属酸化物を用いることもできる。微粒子の粒径は適宜選択されるが、好適には１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。また、微粒子のコアの粒径も適宜選択されるが、好適には１ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
【００３７】
（増感色素）
多孔質半導体層３に吸着させる有機色素（分光増感色素）は、可視光領域および／または赤外光領域に吸収を持つものであり、種々の金属錯体や有機色素のうちの１種または２種以上を用いることができる。分光増感色素の分子中にカルボキシル基、ヒドロキシアルキル基、ヒドロキシル基、スルホン基、カルボキシアルキル基の官能基を有するものが半導体への吸着が速いため、好ましい。また、分光増感の効果や耐久性に優れているため、金属錯体が好ましい。
【００３８】
金属錯体としては、銅フタロシアニン、チタニルフタロシアニンなどの金属フタロシアニン、クロロフィル、ヘミン、ルテニウム、オスミウム、鉄、亜鉛の錯体を用いることができる。
【００３９】
有機色素としては、メタルフリーフタロシアニン、シアニン系色素、メロシアニン系色素、キサンテン系色素、トリフェニルメタン色素を用いることができる。シアニン系色素としては、具体的には、ＮＫ１１９４、ＮＫ３４２２（何れも日本感光色素研究所株式会社製）が挙げられる。メロシアニン系色素としては、具体的には、ＮＫ２４２６、ＮＫ２５０１（何れも日本感光色素研究所株式会社製）が挙げられる。キサンテン系色素としては、具体的には、ウラニン、エオシン、ローズベンガル、ローダミンＢ、ジブロムフルオレセインが挙げられる。トリフェニルメタン色素としては、具体的には、マラカイトグリーン、クリスタルバイオレットが挙げられる。
【００４０】
またルテニウム錯体があげられる。特に、Ｒｕの複素環式配位子上の疎水性置換基特に調和長さの脂肪族鎖を置換することにより得られ得るものが好ましい。適当な色素の中に、式ＲｕＬＬ′Ｘ２（ここで、Ｌは４，４′−ジカルボン酸−２，２′−ビピリジンであり、そしてＬ′は４，４′−ジアルキル−２，２′−ビピリジン（ここで、アルキル置換基は中サイズの鎖長特にＣ６〜Ｃ２０を有する）であり、そしてＸはハロゲン、Ｈ2Ｏ、ＣＮおよびアミン、ＮＣＳまたはＮＣＯである）の化合物がある。
【００４１】
有機色素（分光増感色素）を多孔質半導体層３に吸着させるためには、有機色素を水および／または有機溶媒に溶解させて調製した色素溶液中に、常温または加熱下で、多孔質半導体層３が形成された透明導電性基材１と共に浸漬すればよい。有機溶媒は、使用する分光増感色素を溶解するものであればよく、具体的には、アルコール類、トルエン、ジメチルホルムアミド、クロロホルム、エチルセルソルブ、Ｎ−メチルピロリドン、テトラヒドロフランなどを用いることができる。ｔ−ブタノール／アセトニトリル＝１：１が好適に用いられる。
【００４２】
多孔質半導体層３への増感色素の吸着方法は、特に制限はなく、上記の色素溶液を、ディッピング法、スピナー法、スプレー法などの方法により多孔質半導体層３へ吸収させた後、乾燥するなどの一般的な方法を採用できる。この吸収および乾燥の工程を、必要に応じて、繰り返してもよい。また、上記の色素溶液を加熱環流しながら多孔質半導体層３と接触させて、光増感色素を多孔質半導体層３に吸着させることもできる。
【００４３】
（対極）
図１Ｂは、図１Ａに示した対極の一部を拡大して表す断面図である。触媒層である対極５は、色素増感太陽電池（光電変換素子）の正極として機能するものである。対極５は、いわゆるカーボン電極であり、カーボンブラック３１、繊維状炭素材料３２および有機バインダ（図示省略）を含んでいる。繊維状炭素材料３２は、対極内に分散し、カーボンブラック間の電気的パスを形成していることが好ましい。また、繊維状炭素の分散は、電極膜として強固な膜が形成することができ、そのため長期に渡り電気的パスも維持でき、高い耐久性も得られる。
【００４４】
カーボンブラックＡと繊維状炭素材料Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が、１０／９０以上５０／５０以下の範囲内であることが好ましい。質量比（Ｂ／Ａ）が１０／９０未満であると、対極５にクラックが発生し易くなり、透明導電性基材２からの対極５の剥離の発生が起こりやすくなる。その結果、対極５の抵抗が上昇し、変換効率の低下が起きやすくなるおそれがある。一方、質量比（Ｂ／Ａ）が５０／５０を超えると、触媒サイトであるカーボンブラックの活性点が少なくなり、電解質中の酸化還元対（例えば、Ｉ3-／Ｉ-）の酸化体に、電子を反応させて還元体を得る還元反応（例えばＩ3-をＩ-へ還元する還元反応）の速度が低下してしまう。
【００４５】
対極５中の組成分析は、例えば、以下のようにして行うことができる。初めに、Ｎ−メチルピロリドンのような有機バインダを十分に溶解できる溶媒に対極５を浸し、有機バインダを溶解させる。すると、炭素材料が基板から剥がれ、有機バインダは溶媒に溶解する。フィルターで選り分けて、有機バインダが溶解した溶液を、ロータリーエバポレータ等で蒸発乾固することで、残差として有機バインダの量を測定することができる。また分別された炭素材料は、再び、水や有機溶媒の混合物などに分散させ、遠心分離をかけることにより、繊維状炭素材料とカーボンブラックを分別することができ、それぞれの重量を測定することができ、最終的に、組成比を導くことができる。
【００４６】
なお、上述の特許文献４には、カーボンブラック状粒子と、柱状の導電性材料からなる粒子と、アナターゼ型の酸化チタン粒子とを含む炭素電極が記載されている。そして、カーボンブラック状粒子の含有量Ｗ１と、柱状の導電性材料からなる粒子の含有量Ｗ２とが、０．０５＜（Ｗ１／Ｗ２）＜０．４で表される条件を満たすことが記載されている。カーボンブラック３１と繊維状炭素材料３２と有機バインダとの組み合わせる本技術の対極５にいては、カーボンブラック３１と繊維状炭素材料３２との含有量が上記特許文献４の条件を満たしても、低い変換効率と耐久性しか得られない。本技術の対極５にいては、質量比（Ｂ／Ａ）を１０／９０以上５０／５０以下の範囲内とした場合にのみ、高い変換効率と耐久性を実現することができる。
【００４７】
無機バインダを用いた系においては、繊維状炭素材料が多い条件が好ましいのに対して、有機バインダを用いた系において、質量比（Ｂ／Ａ）を１０／９０以上５０／５０以下の範囲内で高い特性が得られるメカニズムについては明らかではないが、本発明者らは、以下のように推測している。すなわち、元々カーボンブラック含有比率が多い方が、活性点が多いため、酸化還元反応には有利であるが、対極として「もろい」ため、電子電導性が低下していた。そこに、炭素繊維材料が補強剤となって、高い電子電導性を保有できたと推測している。また、有機バインダの系では、有機バインダがカーボンブラック表面を効果的に被覆することで、接着性を補強しているために、炭素繊維が少ない条件において、より高い特性を維持できたものと推測している。
【００４８】
（カーボンブラック）
カーボンブラックは、例えば、一次粒子が寄り集まった凝集体である。カーボンブラック３１としては、電気伝導率の高いものが好ましい。また、カーボンブラック３１はストラクチャ構造を形成しやすいものが好ましい。カーボンブラック３１としては、アモルファス状態のもの、結晶化された状態のもの、もしくはアモルファス状態と結晶か状態のものが混在した状態のものを用いることができ、これらを組み合わせて用いてもよい。カーボンブラック３１としては、具体的には例えば、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、チャネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラックなどが挙げられ、この中でも安価で比表面積の大きいケッチェンブラックが好適であるが、これらのものに限定されるものではない。
【００４９】
カーボンブラック３１の一次粒子の平均粒径は、好ましくは３ｎｍ以上１００ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以上８０ｎｍ以下、さらに好ましくは８ｎｍ以上７０ｎｍ以下の範囲内である。カーボンブラック３１の比表面積は、好ましくは３００ｍ2／ｇ以上５００ｍ2／ｇ以下の範囲内である。
【００５０】
カーボンブラック表面のＰＨが、好ましくは６以上９以下の範囲内である。すなわち中性付近が好ましい。このＰＨの範囲での現象のメカニズムについては、明確にはその理由が分かっていない。しかしながら、現在は以下のように考えている。ＰＨが６未満やＰＨが９を超える場合、表面に−ＯＨ、−ＣＯＨ、−ＣＯＯＨなどの官能基が多くなる傾向にある。触媒サイトは、Ｃ−ＨやＣのサイトであると考えられているため、相対的に、触媒サイトの数が減少してしまうため、好ましくないと考えている。
カーボンブラック表面のＰＨは、以下のようにして測定することができる。カーボンブラックと蒸留水の混合液をガラス電極ｐＨメーターで測定する。具体的には、ＪＩＳ  Ｋ５１０１−１７の要領で、カーブンブラックを常温もしくは煮沸した水に懸濁させ、ｐＨ測定装置を使用して，その水懸濁液のｐＨを測定するための試験方法などで調べることができる。
また、対極５から、カーボンブラックを取り出す方法としては、上述した対極５中の組成分析の方法を用いることができる。
【００５１】
（繊維状炭素材料）
繊維状炭素材料は、剛直性を有していることが好ましい。対極内に分散し、カーボンブラック間の電気的パスを形成していることができるからである。このような繊維状炭素材料としては、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）を用いることが好ましい。気相成長炭素繊維の生成方法としては、例えば、微粒子状の鉄等の金属を触媒として、炭化水素を８００℃〜１３００℃で熱分解する方法を用いることができる。これ以外の方法としては、エレクトロスピニング法によるカーボンファイバーの製造方法が挙がられる。エレクトロスピニング法は、ノズルに高電圧を印加することによって溶液をスプレーしファイバーを形成させる方法である。この方法を用いることで、２００ｎｍ程度のカーボンファイバーを得ることができる。
【００５２】
柱状の粒子である繊維状炭素材料３２の底面の平均直径は、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内であることが好ましい。底面の平均直径が５０ｎｍ未満であると、電子伝導に対する粒子間の接触抵抗の影響が大きくなるため電子電導性が低下し、上述の作用効果が得られなくなる傾向がある。一方、底面の平均直径が５００ｎｍを超えると、対極中における内部経路が長くなるために、酸化体および還元体の拡散を速やかに行うことができなくなり、抵抗が増大してしまい、その結果、変換効率の低下を招く傾向がある。
【００５３】
繊維状炭素材料３２の平均高さは、１μｍ以上２０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。平均高さが１μｍ未満であると、電子伝導に対する接触抵抗の影響が大きくなるため電子電導性が低下する傾向がある。一方、平均高さが２０μｍを超えると、柱状の粒子である繊維状炭素材料３２と他の構成材料とを均一に混合分散することが困難となり、電子電導性の低下や機械強度の低下が生じやすくなる傾向がある。
【００５４】
（有機バインダ）
有機バインダは、電解質に侵されず、電気化学的に安定であり、カーボンを結着できる無機材料であれば基本的にはどのようなものでもよい。例示するならば、有機バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、ポリアミドイミド、アラミド、ポリアクリロニトリルおよびポリメタクリロニトリルからなる群より選ばれる１種以上が挙げられる。
【００５５】
カーボン対極を構成する全材料の合計量Ｍに対する有機バインダＮの割合（（Ｎ／Ｍ）×１００）は、０．５質量％以上５．０質量％以下の範囲内であることが好ましい。割合（（Ｎ／Ｍ）×１００）が０．５質量％未満であると、対極５の結着力が著しく低下する傾向がある。一方、割合（（Ｎ／Ｍ）×１００）が５．０質量％を超えると、対極中のカーボンが減少することで、触媒活性点が減少し、還元反応における触媒作用が低下し、光電変換効率が低下する傾向がある。
【００５６】
対極５の厚さは、好ましくは５μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上１００μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内である。対極５の厚さが５μｍ未満であると、電解質層４を構成する電解液中の酸化還元種を還元する能力が低下し、光電変換効率が低下する傾向がある。一方、対極５の厚さが２００μｍを超えると、対極５の内部における電子移動が円滑に行えなくなる傾向がある。
【００５７】
（導電性粉体）
対極５は、導電性助剤である導電性粉体をさらに含んでいることが好ましい。これにより、色素増感太陽電池の特性のうちでも特に開放電圧ＶｏｃおよびフィルファクタＦＦを向上できるからである。開放電圧ＶｏｃおよびフィルファクタＦＦが向上するメカニズムは明らかではないが、多孔質である対極５の抵抗のうち、カーボン粒子間の接触抵抗が、導電性粉体の含有により、低下するものと考えられる。そのため、過電圧が低下し、開放電圧Ｖｏｃが上昇するものと考えられる。
【００５８】
導電性粉体としては、粉体抵抗が１０ｍΩ以下の導電性粉体を用いることが好ましい。粉体抵抗が１０ｍΩ以下の導電性粉体としては、ＩＴＯ微粒子、ＺｎＯ微粒子および水素化チタン粒子からなる群より選ばれる１種以上のナノ微粒子を用いることが好ましい。導電性粉体の平均粒径は、好ましくは１０ｎｍ以上１μｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内である。平均粒径が大きすぎると、対極５にクラックが入りやすくなり、対極５が透明導電性基材２から剥がれてしまうおそれがある。導電性粉体の形状としては、球形、卵形、立方体状、直方体状、円筒または棒状などの種々の形状が挙げられるが、これらの形状に限定されるものではない。
【００５９】
対極５を構成する全材料の合計量Ｍに対する導電性粉体Ｌの割合（（Ｌ／Ｍ）×１００）は、０．５質量％以上２０質量％以下、より好ましくは１質量％以上１０質量％以下の範囲内である。割合（（Ｌ／Ｍ）×１００）が０．５質量％未満であると、導電性粉体の効果が発現しにくくなる傾向がある。一方、割合（（Ｌ／Ｍ）×１００）が２０質量％を超えると、触媒サイトであるカーボンブラックが相対的に減少してしまうため、抵抗が高くなり、フィルファクタが低下してしまうため、変換効率が低下してしまう傾向がある。
【００６０】
（塩基性酸化物）
対極５は、塩基性酸化物をさらに含んでいることが好ましい。塩基性酸化物としては、複合酸化物であるハイドロタルサイト微粒子を用いることが好ましい。これにより、色素増感太陽電池の特性のうちでも特に開放電圧Ｖｏｃを向上できるからである。開放電圧Ｖｏｃが向上するメカニズムは明らかではないが、カーボンと、レドックスメディーエーターとの間の酸化還元をスムーズに行わせることができるために、その間の抵抗を抑えることができ、その結果、過電圧を低下し、開放電圧Ｖｏｃが上昇するものと考えられる。
【００６１】
ハイドロタルサイト微粒子が、マグネシウムを主成分として含んでいることが好ましい。これにより、安定性や不純物吸着能を向上できるからである。また、ハイドロタルサイト微粒子は、高比表面積で吸着水が低減された表面活性の高いものが好ましい。セル内の水分や遊離する色素や不純物などを非常によく吸着することができ、保存試験などにおける耐久性を向上が期待できるからである。
【００６２】
ハイドロタルサイト微粒子の比表面積はできるだけ大きいことが好ましい。具体的には、ＢＥＴ法による表面積が、好ましくは１０ｍ2／ｇ以上、より好ましくは３０ｍ2／ｇ以上の範囲内である。このようなハイドロタルサイト微粒子の平均粒径は、好ましくは１ｎｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上５μｍ以下の範囲内である。
【００６３】
また、ハイドロタルサイト微粒子の形状としては、球形、卵形、立方体状、直方体状、円筒ないし棒状などの種々の形状を用いることができるが、これらの形状に限定されるものではない。具体的には、ハイドロタルサイトとしては、キョーワード（協和化学製）などが挙げられる。これらの中でも、マグネシウムとアルミニウムの複合酸化物であるハイドロタルサイト（キョーワード（ＫＷ）2000、2200など）が安定性や不純物吸着能の点で優れており好ましい。
【００６４】
対極５を構成する全材料の合計量Ｍに対するハイドロタルサイトＫの割合（（Ｋ／Ｍ）×１００）は、０．５質量％以上２０質量％以下、より好ましくは１質量％以上１０質量％以下の範囲内である。割合（（Ｋ／Ｍ）×１００）が０．５質量％未満であると、ハイドロタルサイト微粒子の効果が発現しにくくなる傾向がある。一方、割合（（Ｋ／Ｍ）×１００）が２０質量％を超えると、ハイドロタルサイト微粒子は絶縁体であるために、導電パスを阻害しすぎてしまうため、反応抵抗が上昇する傾向がある。
【００６５】
（疎水性シリカ粒子）
対極５は、疎水性シリカ粒子をさらに含んでいることが好ましい。これにより、色素増感太陽電池の特性のうちでも特に短絡電流Ｊｓｃおよび開放電圧Ｖｏｃを向上できるからである。短絡電流Ｊｓｃおよび開放電圧Ｖｏｃを向上できるメカニズムは明らかではないが、カーボンブラック３１と繊維状炭素材料３２とを含む対極５を作製する上で、カーボンブラック３１は、単独で凝集しやすい傾向にある。このカーボンブラック３１と同程度の粒子径を持つ疎水性シリカが存在すると、そのペースト、および塗布乾燥工程において、カーボンブラック３１が凝集しにくくなり、より高分散化される。そのため、セルとして組み合わせた際に、電解液との接触面積が広がることから、カーボンとヨウ素間のレドックスの効率が上昇するためと考えられる。また、疎水性の効果があるため、水分を吸着しにくく、対極５の水分吸着による劣化を防ぐ働きもあるものと考えられ、保存試験などにおける耐久性を向上が期待できる。
【００６６】
疎水性シリカ粒子は、水で湿らないシリカ粒子である。疎水性シリカ粒子表面のシラノール基は、アルキル基によりアルキル化されていることが好ましい。このアルキル基は、好ましくは１８個以下の炭素原子を有するアルキル基、より好ましくは４個以下の炭素原子を有するアルキル基、さらに好ましくはメチル基である。
【００６７】
疎水性シリカ粒子の製造方法として、シラノール基を有する親水性シリカ粒子をシラン類（例えばハロシラン類、アルコキシシラン類、シラザン類、シロキサン類）と混合することにより得ることができる。ヘキサメチルジシラザンの製造に使用されるシラン類としては、ジメチルジクロロシランが好ましい。適当な疎水性シリカは、例えば、沈殿、コロイド状、予成形（precompacted）または発熱性シリカ、好ましくは発熱性シリカから誘導され得る。例えば、親水性シリカのジメチルジクロロシランとの反応により、商標名Aerosil（登録商標）R972を有する疎水性Aerosilが得られる。これは、６６％−７５％のメチル化度（残っているシラノール基の滴定により測定する）を有する。
【００６８】
対極５を構成する全材料の合計量Ｍに対する疎水性シリカ粒子Ｊの割合（（Ｊ／Ｍ）×１００）は、好ましくは０．１質量％以上２０質量％以下、より好ましくは１質量％以上１０質量％以下の範囲内である。割合（（Ｊ／Ｍ）×１００）が０．１質量％未満であると、疎水性シリカ粒子の効果が発現しにくくなる傾向がある。一方、割合（（Ｊ／Ｍ）×１００）が２０質量％を超えると、疎水性シリカ粒子が絶縁体であるために、導電パスを阻害しすぎてしまうため、反応抵抗が上昇する傾向がある。
【００６９】
（電解質層）
電解質層４を構成するものとしては典型的には電解液が用いられる。電解液としては従来公知のものを用いることができ、必要に応じて選択される。電解液の揮発を防止する観点から、好適には、低揮発性の電解液、例えばイオン液体を溶媒に用いたイオン液体系電解液が用いられる。イオン液体としては、従来公知のものを用いることができ、必要に応じて選ばれる。
電解液のメディエーター（酸化還元体）は、従来よりヨウ素が広く知られているが、その他のメディエーターでも構わない。たとえば、Ｃｏ錯体やＮｉ錯体が挙げられる。
Ｃｏ錯体は、例えば、Co(II/III)tris(bipyridyl)が挙げられる。
Science 4 November 2011: Vol. 334 no. 6056 pp. 629-634
Ｎｉ錯体は、例えば、boron-functionalized Ni(III/IV)-bis(dicarbollide) clustersが挙げられる。
Angewandte Chemie International Edition Volume 49, Issue 31, pages 5339-5343, July 19, 2010
ヨウ素は腐食性が高いことが一般に知られており、太陽電池セル構成内の電解液に接触する部材について、耐ヨウ素性の高い材料が必要となる。しかしながら、Ｃｏ錯体やＮｉ錯体ではそのような腐食性が低いため、セル構成部材として、安価な材料を用いることができ、コスト面で抑制できる可能性がある。
【００７０】
またゲル状電解質または固体電解質も利用できる。ゲル状電解質は、例えばポリマーマトリックスを形成するポリマーを含んでいる。ポリマーマトリックスは、電解質に有益な物理的状態、すなわち固体状態、準固体状態、ゴム様状態またはゲル状態を与える。ポリマーとしては、例えば、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）、ポリビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−クロロトリフルオロエチレン（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ−ＣＴＦＥ）コポリマー、ポリエチレンオキシド、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンおよびそれらの誘導体から選択され得る。好ましいポリマーとしては、ポリビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）などが挙げられる。
【００７１】
電解質は、ゲル化用化合物として、ゲルマトリックスを形成することの可能なナノ粒子の形態の金属酸化物を含んでいてもよい。かかるゲルマトリックスは、電解質に有益な物理的状態、すなわち固体状態、準固体状態またはゲル状態を与える。金属酸化物としては、例えば、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＴｉＯ2ナノチューブ、ＴｉＯ2ナノロッドを用いることができる。ゲルはナノ粒子を小割合、好ましくは電解質の２〜２０ｗｔ％の範囲で含有する。好ましいゲル化用化合物としては、ＳｉＯ2またはＴｉＯ2ナノ粒子が挙げられる。
【００７２】
［３．色素増感太陽電池の製造方法］
次に、本技術の一実施形態に係る色素増感太陽電池の製造方法の一例について説明する。
【００７３】
（対極の形成）
まず、カーボンブラック、繊維状炭素材料および有機バインダを混合する。次に、この混合した粉体に溶媒を添加し、撹拌することにより、スラリーを作製する。溶媒としては、例えば、Ｎ―メチルピロリドンなどの有機溶媒を用いることができる。次に、作製したスラリーを透明導電性基材２の透明導電層２２上に塗布し、加熱乾燥することで、透明導電性基材２の表面に対極５を作製する。
【００７４】
（多孔質半導体層の形成）
次に、透明導電性基材１の透明導電層１２上に多孔質半導体層３を形成する。以下、多孔質半導体層３の形成工程の詳細について説明する。
まず、金属酸化物半導体微粒子を溶剤中に分散させて、多孔質半導体層形成用組成物であるペーストを調製する。必要に応じて、結着剤（バインダー）を溶媒中さらに分散させるようにしもよい。ペースト作製の際には、必要に応じて、水熱合成から得られた単分散コロイド粒子を利用してもよい。溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノールなどの炭素数が４以下の低級アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール（１，３−プロパンジオール）、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオールなどの脂肪族グリコール、メチルエチルケトンなどのケトン類、ジメチルエチルアミンなどのアミン類などが単独または２種以上混合して用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。分散方法としては、例えば、公知の方法を用いることができ、具体的には例えば、攪拌処理、超音波分散処理、ビーズ分散処理、混錬処理、ホモジナイザー処理などを用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。
【００７５】
次に、調製されたペーストを透明導電層１２上に塗布または印刷した後、乾燥させることにより、溶媒を揮発させる。これにより、多孔質半導体層３が透明導電層１２上に形成される。乾燥条件は特に限定されるものではなく、自然乾燥であっても、乾燥温度や乾燥時間などを調整する人工的乾燥であってもよい。人工的に乾燥させる場合には、乾燥温度や乾燥時間は、基材１１の耐熱性を配慮し、基材１１を変質させない範囲で設定することが好ましい。塗布または印刷の方法としては、簡便で量産性に適した方法を用いることが好ましい。塗布方法としては、例えば、マイクログラビアコート法、ワイヤーバーコート法、ダイレクトグラビアコート法、ダイコート法、ディップ法、スプレーコート法、リバースロールコート法、カーテンコート法、コンマコート法、ナイフコート法、スピンコート法などを用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。また、印刷方法としては、例えば、凸版印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、凹版印刷法、ゴム版印刷法、スクリーン印刷法などを用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。
【００７６】
（焼成）
次に、上述のようにして作製した多孔質半導体層３を焼成し、多孔質半導体層３における金属酸化物半導体微粒子間の電子的な接続を向上させる。焼成温度は、好ましくは４０〜１０００℃であり、より好ましくは４０〜６００℃程度であるのが、特にこの温度範囲に限定されるものではない。また、焼成時間は、好ましくは３０秒間〜１０時間程度であるが、特にこの時間範囲に制限されるものではない。
【００７７】
（色素担持）
次に、増感色素を溶媒に溶解させて、溶液を調製する。増感色素を溶解させるために必要に応じて、加熱、溶解助剤の添加および不溶分のろ過を行ってもよい。溶媒としては、増感色素を溶解可能であり、かつ、多孔質半導体層３に色素吸着の仲立ちを行えるものであることが好ましく、例えば、エタノール、イソプロピルアルコール、ベンジルアルコールなどのアルコール系溶剤、アセトニトリル、プロピオニトリルなどのニトリル系溶剤、クロロホルム、ジクロロメタン、クロロベンゼンなどのハロゲン系溶剤、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶剤、炭酸ジエチル、炭酸プロピレンなどの炭酸エステル系溶剤、ヘキサン、オクタン、トルエン、キシレンなどの炭水化物系位溶剤、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、１，３−ジメチルイミダゾリノン、Ｎメチルピロリドン、水などを単独または２種以上混合して用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００７８】
次に、例えば、多孔質半導体層３を、増感色素を含む溶液中に浸すことにより、金属酸化物微粒子に増感色素を担持させる。
【００７９】
（電解質の充填）
次に、透明導電性基材２の透明導電層２２の周縁部に、封止材６としての紫外線硬化型接着剤をスクリーン印刷により形成した後、この紫外線硬化型接着剤を介して、透明導電性基材１を貼り合わせる。この際、多孔質半導体層３および対極５が、所定間隔、例えば１〜１００μｍ、好ましくは１〜５０μｍの間隔を置いて対向配置する。これにより、透明導電性基材１と透明導電性基材２と封止材６とにより、電解質層４が充填される空間が形成される。次に、この空間に例えば透明導電性基材２に予め形成された注入口から電解質を注入し、空間内に電解質層４を充填する。その後、この注入口を塞ぐ。これにより、目的とする色素増感太陽電池が製造される。
【００８０】
［４．色素増感太陽電池の動作］
次に、本技術の一実施形態に係る色素増感太陽電池の動作について説明する。
色素増感太陽電池は、透明導電性基材１の受光面に光Ｌが入射すると、対極５を正極、透明導電層１２を負極とする電池として動作する。その原理は次の通りである。
【００８１】
基材１１および透明導電層１２を透過してきた光子を増感色素が吸収すると、増感色素中の電子が基底状態（ＨＯＭＯ）から励起状態（ＬＵＭＯ）へ励起される。励起状態の電子は、増感色素と多孔質半導体層３との間の電気的結合を介して、多孔質半導体層３の伝導帯に引き出され、多孔質半導体層３を通って透明導電層１２に到達する。
【００８２】
一方、電子を失った増感色素は、電解質層４中の還元剤、例えばＩ-から下記の反応によって電子を受け取り、電解質層４中に酸化剤、例えばＩ3-（Ｉ2とＩ-との結合体）を生成させる。
２Ｉ-→Ｉ2＋２ｅ-
Ｉ2＋Ｉ-→Ｉ3-
【００８３】
生成した酸化剤、例えばＩ3-は拡散によって対極５に到達し、例えば下記の反応（上記の反応の逆反応）によって対極５から電子を受け取り、もとの還元剤、例えばＩ-に還元される。
Ｉ3-→Ｉ2＋Ｉ-
Ｉ2＋２ｅ-→２Ｉ-
【００８４】
透明導電層１２から外部回路へ送り出された電子は、外部回路で電気的仕事をした後、対極５に戻る。このようにして、増感色素にも電解質層４にも何の変化も残さず、光エネルギーが電気エネルギーに変換される。
【００８５】
（効果）
本実施形態によれば、対極５がカーボンブラックと、繊維状炭素材料および有機バインダを含み、カーボンブラックＡと繊維状炭素材料Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が、１０／９０以上５０／５０以下の範囲内である。したがって、変換効率と耐久性に優れた電極およびそれを備えた光電変換素子を提供できる。
【実施例】
【００８６】
以下、実施例により本技術を具体的に説明するが、本技術はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００８７】
本技術の実施例について以下の順序で説明する。
１．色素増感太陽電池の作製
１−１．カーボン対極の材料の種類
１−２．カーボンブラックと気相成長炭素繊維との質量比（バインダ：ＰＶＤＦ）
１−３．ＰＶＤＦの割合
１−４．カーボンブラックと気相成長炭素繊維との質量比（バインダ：ＰＡＩ）
１−５．カーボン対極の厚み
１−６．カーボンブラックの比表面積
１−７．ＩＴＯ粒子の添加量
１−８．ハイドロタルサイトの添加量
１−９．疎水性シリカ粒子の添加
１−１０．ＣＮＴの添加量
１−１１．カーボンブラック表面のＰＨ値
１−１２．Ｃｏ錯体メディエーター使用電解液を用いたセル
２．色素増感太陽電池の評価方法
３．色素増感太陽電池の評価結果
３−１．カーボン対極の材料の種類の評価結果
３−２．カーボンブラックと気相成長炭素繊維との質量比（バインダ：ＰＶＤＦ）の評価結果
３−３．ＰＶＤＦの割合の評価結果
３−４．カーボンブラックと気相成長炭素繊維との質量比（バインダ：ＰＡＩ）の評価結果
３−５．カーボン対極の厚みの評価結果
３−６．カーボンブラックの比表面積の評価結果
３−７．ＩＴＯ粒子の添加量の評価結果
３−８．ハイドロタルサイトの添加量の評価結果
３−９．疎水性シリカ粒子の添加の評価結果
３−１０．ＣＮＴの添加量の評価結果
３−１１．カーボンブラック表面のＰＨ値の評価結果
３−１２．Ｃｏ錯体メディエーター使用電解液を用いたセル
【００８８】
［Ｉ．色素増感太陽電池の作製］
＜１−１．カーボン対極の材料の種類＞
（実施例１−１）
［カーボン対極の作製］
まず、カーボンブラック(三菱化学株式会社製、商品名：＃２６００)、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）（昭和電工株式会社製）、およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）（呉羽化学株式会社製、商品名：＃７３００）を粉体の状態で十分に混合した。この際、カーボンブラックＡと気相成長炭素繊維Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が２５／７５となり、カーボン対極を構成する全材料の合計量Ｍに対するポリフッ化ビニリデンＮの割合（（Ｎ／Ｍ）×１００）は、２質量％となるように各材料の混合比を調整した。ここで、カーボン対極を構成する全材料は、カーボンブラック、気相成長炭素繊維およびポリフッ化ビニリデンである。次に、混合した粉体にさらにＮ―メチルピロリドンを添加し、ペイントシェーカーで攪拌することにより、カーボンスラリーを作製した。
【００８９】
次に、作製したカーボンスラリーを、Ｔｉ基板（１．０ｔ）の表面に自動塗工機とナイフコーターとを用いて塗布し、遠赤外線加熱炉を用いて温度１００℃にて１０分間加熱乾燥することで、Ｔｉ基板表面にカーボン対極を作製した。作製したカーボン対極の厚さは、３６μｍであった。
【００９０】
［多孔質チタニア層の作製］
まず、ＣＶＤ法によりガラス基板の表面にＦＴＯ膜を形成した。次に、ＦＴＯ膜を形成したガラス基板を、ＴｉＣｌ4溶液に温度７０℃の環境下で４０分間浸漬した。次に、ＦＴＯ膜を乾燥し、ＦＴＯ表面にＴｉＯ2の薄い膜を形成した。次に、酸化チタンペースト（触媒化成工業株式会社製、商品名：ＰＳＴ−２４ＮＲＴ）を、ＦＴＯ膜上にスクリーン法によって塗布した後、酸化チタンペースト（触媒化成工業株式会社製、商品名：ＰＳＴ−２００Ｃ）を塗布し、外径５ｍｍφ、厚さ１７μｍの多孔質チタニア層を形成した。次に、温度５００℃の環境下に３０分間保持して、多孔質チタニア対極を得た。次に、この多孔質チタニア対極を、ＴｉＣｌ4溶液に浸漬し、温度７０℃の環境下に４０分間保持した。次に、多孔質チタニア対極を乾燥した後、さらに温度５００℃にて３０分間大気焼成して、目的とする多孔質チタニア対極を作製した。
【００９１】
次に、作製した多孔質チタニア対極に光増感色素としてＺ９９１を、以下のようにして吸着させた。まず、アセトニトリルとtert−ブタノールとをアセトニトリル：tert−ブタノール＝１：１の体積比で混合して混合溶媒を調製した。次に、調製した混合溶媒に光増感色素としてのＺ９９１と共吸着剤としてのＤＰＡ（1-decylphosphonic acid）とをＺ９９１：ＤＰＡ＝４：１のモル比で混合し、溶解させて、色素溶液を調製した。
次に、作製した多孔質チタニア対極を色素溶液に室温で４０時間浸漬することで、多孔質チタニア対極表面に光増感色素を担持させた。次に、アセトニトリルを用いて多孔質チタニア対極を洗浄した後、暗所で溶媒を蒸発させ、乾燥させた。
【００９２】
［色素増感太陽電池の作製］
次に、上述のように作製した多孔質チタニア対極とカーボン対極とを対向配置し、外周を６０μｍのスペーサーを含んだエポキシ系紫外線硬化樹脂とによって封止した。
【００９３】
次に、電解質として、ＬｉＩ（０．０５ｍｏｌ／ｌ）、メトキシプロピオイミダゾリウムヨーダイド（１．０ｍｏｌ／ｌ）、ヨウ素Ｉ2（０．１０ｍｏｌ／ｌ）、および１−ブチルペンジイミダゾール（ＮＢＢ）（０．２５ｍｏｌ／ｌ）を、メトキシプロピオニトリルに溶解させた電解液を準備した。
【００９４】
次に、この電解液を予め形成しておいた色素増感太陽電池の注液口から送液ポンプを用いて注入し、減圧することで電池内部の気泡を追い出した。次に、注液口をエポキシ系紫外線硬化樹脂で封止し、色素増感太陽電池を完成した。
【００９５】
（比較例１−１）
気相成長炭素繊維の代わりに、活性炭（クラレ株式会社製、商品名：ＹＰ−８０Ｆ）を用いた以外は、実施例１−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【００９６】
（比較例１−２）
気相成長炭素繊維の代わりに、グラファイト（メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ））（ＪＦＥ株式会社製、商品名：ＳＹＧ−Ｄ３）を用いた以外は、実施例１−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【００９７】
（比較例１−３）
Ｔｉ板（１.０ｔ）の表面にスパッタリング法で白金を１００ｎｍ成膜したＰｔ／Ｔｉ対極を用いた以外は、実施例１−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【００９８】
＜１−２．カーボンブラックと気相成長炭素繊維との質量比（バインダ：ＰＶＤＦ）＞
（実施例２−１〜２−８）
カーボンブラックＡと気相成長炭素繊維Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）を、表２に示す値に変更した以外は、実施例１−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【００９９】
＜１−３．ＰＶＤＦの割合＞
（実施例３−１〜３−６）
カーボンブラックＡと気相成長炭素繊維Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）を２５／７５に固定し、カーボン対極を構成する全材料の合計量Ｍに対するポリフッ化ビニリデンＮの割合（（Ｎ／Ｍ）×１００）を、表３に示すように変更した以外は、実施例１−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１００】
＜１−４．カーボンブラックと気相成長炭素繊維との質量比（バインダ：ＰＡＩ）＞
（実施例４−１〜４−５）
カーボンブラックＡと気相成長炭素繊維Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）を表４に示すように変更した。また、ポリフッ化ビニリデンに代えてポリアミドイミド（東洋紡株式会社製、商品名：バイロマックス）を有機バインダとして用いた。これ以外は、実施例１−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１０１】
＜１−５．カーボン対極の厚み＞
（実施例５−１〜５−４）
カーボン対極の厚みを、表５に示すように変更した以外は、実施例１−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１０２】
＜１−６．カーボンブラックの比表面積＞
（実施例６−１〜６−４）
カーボンブラックとして表６に示すＢＥＴ比表面積を持つものを用いた以外は、実施例１−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１０３】
＜１−７．ＩＴＯ粒子の添加量＞
（実施例７−１）
［カーボン対極の作製］
まず、カーボンブラック(三菱化学株式会社製、商品名：＃２６００)、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）（昭和電工株式会社製）、ＩＴＯ粒子（フルウチ化学製：平均粒径３０ｎｍ、純度９９．５％）、およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）（呉羽化学株式会社製、商品名：＃７３００）を粉体の状態で十分に混合した。この際、カーボンブラックＡと気相成長炭素繊維Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が２５／７５となるように、両者の混合比を調整した。また、カーボン対極を構成する全材料の合計量Ｍに対するＩＴＯ粒子Ｌの割合（（Ｌ／Ｍ）×１００）は、８質量％となり、カーボン対極を構成する全材料の合計量Ｍに対するポリフッ化ビニリデンＮの割合（（Ｎ／Ｍ）×１００）は、３質量％となるように各材料の混合比を調整した。ここで、カーボン対極を構成する全材料は、カーボンブラック、気相成長炭素繊維、ＩＴＯ粒子およびポリフッ化ビニリデンである。次に、混合した粉体にさらにＮ―メチルピロリドンを添加し、ペイントシェーカーで攪拌することにより、カーボンスラリーを作製した。
【０１０４】
次に、作製したカーボンスラリーを、Ｔｉ基板の表面に自動塗工機とナイフコーターとを用いて塗布し、遠赤外線加熱炉を用いて温度１００℃にて１０分間加熱乾燥することで、Ｔｉ基板表面にカーボン対極を作製した。作製したカーボン対極の厚さは、３８μｍであった。
【０１０５】
上述のカーボン対極の作製工程以外は、実施例１−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１０６】
（実施例７−２〜７−３）
カーボン対極を構成する全材料の合計量Ｍに対するＩＴＯ粒子Ｌの割合（（Ｌ／Ｍ）×１００）を表７に示すように変更した以外は、実施例７−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１０７】
＜１−８．ハイドロタルサイトの添加量＞
（実施例８−１）
［カーボン対極の作製］
まず、カーボンブラック(三菱化学株式会社製、商品名：＃２６００)、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）（昭和電工株式会社製）、ハイドロタルサイト（協和化学製：ＤＨＴ−４Ａ：構造式Ｍｇ6Ａｌ2（ＯＨ）16ＣＯ3・４Ｈ2Ｏ）、およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）（呉羽化学株式会社製、商品名：＃７３００）を粉体の状態で十分に混合した。この際、カーボンブラックＡと気相成長炭素繊維Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が２５／７５となるように、両者の混合比を調整した。また、カーボン対極を構成する全材料の合計量Ｍに対するハイドロタルサイトＫの割合（（Ｋ／Ｍ）×１００）は、０．１質量％となり、カーボン対極を構成する全材料の合計量Ｍに対するポリフッ化ビニリデンＮの割合（（Ｎ／Ｍ）×１００）は、２質量％となるように各材料の混合比を調整した。ここで、カーボン対極を構成する全材料は、カーボンブラック、気相成長炭素繊維、ハイドロタルサイトおよびポリフッ化ビニリデンである。次に、混合した粉体にさらにＮ―メチルピロリドンを添加し、ペイントシェーカーで攪拌することにより、カーボンスラリーを作製した。
【０１０８】
次に、作製したカーボンスラリーを、Ｔｉ基板の表面に自動塗工機とナイフコーターとを用いて塗布し、遠赤外線加熱炉を用いて温度１００℃にて１０分間加熱乾燥することで、Ｔｉ基板表面にカーボン対極を作製した。作製したカーボン対極の厚さは、３５μｍであった。
【０１０９】
上述のカーボン対極の作製工程以外は、実施例１−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１１０】
（実施例８−２〜８−５）
カーボン対極を構成する全材料の合計量Ｍに対するハイドロタルサイトＫの割合（（Ｋ／Ｍ）×１００）を表８に示すように変更した以外は、実施例８−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１１１】
（実施例８−６）
ハイドロタルサイトとして、ＤＨＴ−４Ａのカウンターイオンを、硝酸イオンＮＯ3-に置換したＭｇ6Ａｌ2（ＯＨ）16ＮＯ3・ｎＨ2Ｏを用いた以外は、実施例８−４と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１１２】
＜１−９．疎水性シリカ粒子の添加＞
（実施例９−１）
［カーボン対極の作製］
まず、カーボンブラック(三菱化学株式会社製、商品名：＃２６００)、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）（昭和電工株式会社製）、表面修飾した疎水性シリカ粒子（日本アエロジル製、商品名：Ｒ８０５）、およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）（呉羽化学株式会社製、商品名：＃７３００）を粉体の状態で十分に混合した。この際、カーボンブラックＡと気相成長炭素繊維Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が２５／７５となるように、両者の混合比を調整した。また、カーボン対極を構成する全材料の合計量Ｍに対する疎水性シリカ粒子Ｊの割合（（Ｊ／Ｍ）×１００）は、３質量％となり、カーボン対極を構成する全材料の合計量Ｍに対するポリフッ化ビニリデンＮの割合（（Ｎ／Ｍ）×１００）は、２質量％となるように各材料の混合比を調整した。ここで、カーボン対極を構成する全材料は、カーボンブラック、気相成長炭素繊維、疎水性シリカ粒子およびポリフッ化ビニリデンである。次に、混合した粉体にさらにＮ―メチルピロリドンを添加し、ペイントシェーカーで攪拌することにより、カーボンスラリーを作製した。
【０１１３】
次に、作製したカーボンスラリーを、Ｔｉ基板の表面に自動塗工機とナイフコーターとを用いて塗布し、遠赤外線加熱炉を用いて温度１００℃にて１０分間加熱乾燥することで、Ｔｉ基板表面にカーボン対極を作製した。作製したカーボン対極の厚さは、３６μｍであった。
【０１１４】
上述のカーボン対極の作製工程以外は、実施例１−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１１５】
（実施例９−２）
カーボン対極を構成する全材料の合計量Ｍに対する疎水性シリカ粒子Ｊの割合（（Ｊ／Ｍ）×１００）を５質量％とした以外は、実施例９−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１１６】
（実施例９−３）
疎水性シリカ粒子として、ジメチルシリコンオイルで疎水処理された疎水性シリカ粒子（日本アエロジル製、商品名：Ｒ２０２）を用いた以外は、実施例９−２と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１１７】
（実施例９−４）
疎水性シリカ粒子として、トリメチルシリル基で疎水処理された疎水性シリカ粒子（日本アエロジル製、商品名：ＲＸ２００）を用いた以外は、実施例９−２と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１１８】
（実施例９−５）
疎水性シリカ粒子として、メチル基で疎水処理された疎水性シリカ粒子（日本アエロジル製、商品名：ＲＸ２００）を用いた以外は、実施例９−２と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１１９】
（実施例９−６）
疎水性シリカ粒子に代えて、表面修飾されていない親水性シリカ粒子を用いた以外は、実施例９−２と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２０】
＜１−１０．ＣＮＴの添加量＞
（比較例１０−１）
［カーボン対極の作製］
気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）（昭和電工株式会社製）を添加せずに、カーボンブラック(三菱化学株式会社製、商品名：＃２６００)、およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）（呉羽化学株式会社製、商品名：＃７３００）のみを粉体の状態で十分に混合した。次に、混合した粉体にさらにＮ―メチルピロリドンを添加し、ペイントシェーカーで攪拌することにより、カーボンスラリーを作製した。
【０１２１】
次に、作製したカーボンスラリーを、Ｔｉ基板の表面に自動塗工機とナイフコーターとを用いて塗布し、遠赤外線加熱炉を用いて温度１００℃にて１０分間加熱乾燥することで、Ｔｉ基板表面にカーボン対極を作製した。作製したカーボン対極の厚さは、３２μｍであった。
【０１２２】
上述のカーボン対極の作製工程以外は、実施例１−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２３】
（実施例１０−１）
［カーボン対極の作製］
まず、カーボンブラック(三菱化学株式会社製、商品名：＃２６００)、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）、およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）（呉羽化学株式会社製、商品名：＃７３００）を粉体の状態で十分に混合した。この際、カーボンブラックＡと多層カーボンナノチューブＢとの質量比（Ｂ／Ａ）が１／９９となるように、両者の混合比を調整した。また、カーボン対極を構成する全材料の合計量Ｍに対するポリフッ化ビニリデンＮの割合（（Ｎ／Ｍ）×１００）は、３質量％となるように各材料の混合比を調整した。ここで、カーボン対極を構成する全材料は、カーボンブラック、多層カーボンナノチューブ、およびポリフッ化ビニリデンである。次に、混合した粉体にさらにＮ―メチルピロリドンを添加し、ペイントシェーカーで攪拌することにより、カーボンスラリーを作製した。
【０１２４】
次に、作製したカーボンスラリーを、Ｔｉ基板の表面に自動塗工機とナイフコーターとを用いて塗布し、遠赤外線加熱炉を用いて温度１００℃にて１０分間加熱乾燥することで、Ｔｉ基板表面にカーボン対極を作製した。作製したカーボン対極の厚さは、３１μｍであった。
【０１２５】
上述のカーボン対極の作製工程以外は、実施例１−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２６】
（実施例１０−２〜１０−３）
カーボンブラックＡと多層カーボンナノチューブＢとの質量比（Ｂ／Ａ）を表１１に示すように変更した以外は、実施例１０−２と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２７】
＜１−１１．カーボンブラック表面のＰＨ値＞
［カーボン対極の作製］
まず、ＢＥＴ比表面積３００ｍ2／ｇで、表面ｐＨ８のカーボンブラック(三菱化学株式会社製、商品名：＃２３００)、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）（昭和電工株式会社製）およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）（呉羽化学株式会社製、商品名：＃７３００）を粉体の状態で十分に混合した。この際、カーボンブラックＡと気相成長炭素繊維Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が２３／７７となるように、両者の混合比を調整した。また、カーボン対極を構成する全材料の合計量Ｍに対するポリフッ化ビニリデンＮの割合（（Ｎ／Ｍ）×１００）は、３質量％となるように各材料の混合比を調整した。ここで、カーボン対極を構成する全材料は、カーボンブラック、気相成長炭素繊維、およびポリフッ化ビニリデンである。次に、混合した粉体にさらにＮ―メチルピロリドンを添加し、ペイントシェーカーで攪拌することにより、カーボンスラリーを作製した。
【０１２８】
次に、作製したカーボンスラリーを、Ｔｉ基板の表面に自動塗工機とナイフコーターとを用いて塗布し、遠赤外線加熱炉を用いて温度１００℃にて１０分間加熱乾燥することで、Ｔｉ基板表面にカーボン対極を作製した。作製したカーボン対極の厚さは、３２μｍであった。
【０１２９】
上述のカーボン対極の作製工程以外は、実施例１−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１３０】
（実施例１１−２）
ＢＥＴ比表面積３００ｍ2／ｇで、表面ｐＨ２．５のカーボンブラック(三菱化学株式会社製、商品名：＃２３５０)を用いた以外は、実施例１１−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１３１】
（実施例１１−３）
ＢＥＴ比表面積３７０ｍ2／ｇで、表面ｐＨ６．５のカーボンブラック(三菱化学株式会社製、商品名：＃２６００)を、表面を還元処理したカーボンブラックとして用いた以外は、実施例１１−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１３２】
（実施例１１−４）
ＢＥＴ比表面積３７０ｍ2／ｇで、表面ｐＨ３．０のカーボンブラック(三菱化学株式会社製、商品名：＃２６５０)を、表面を還元処理したカーボンブラックとして用いた以外は、実施例１１−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１３３】
＜１−１２．Ｃｏ錯体メディエーター使用電解液を用いたセル＞
（実施例１２−１）
［カーボン対極の作製］
まず、カーボンブラック(三菱化学株式会社製、商品名：＃２６００)、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）（昭和電工株式会社製）、およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）（呉羽化学株式会社製、商品名：＃７３００）を粉体の状態で十分に混合した。この際、カーボンブラックＡと気相成長炭素繊維Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が２５／７５となり、カーボン対極を構成する全材料の合計量Ｍに対するポリフッ化ビニリデンＮの割合（（Ｎ／Ｍ）×１００）は、２質量％となるように各材料の混合比を調整した。ここで、カーボン対極を構成する全材料は、カーボンブラック、気相成長炭素繊維およびポリフッ化ビニリデンである。次に、混合した粉体にさらにＮ―メチルピロリドンを添加し、ペイントシェーカーで攪拌することにより、カーボンスラリーを作製した。
【０１３４】
次に、作製したカーボンスラリーを、Ｔｉ基板の表面に自動塗工機とナイフコーターとを用いて塗布し、遠赤外線加熱炉を用いて温度１００℃にて１０分間加熱乾燥することで、Ｔｉ基板表面にカーボン対極を作製した。作製したカーボン対極の厚さは、２８μｍであった。
【０１３５】
［多孔質チタニア層の作製］
まず、ＣＶＤ法によりガラス基板の表面にＦＴＯ膜を形成した。次に、ＦＴＯ膜を形成したガラス基板を、ＴｉＣｌ4溶液に温度７０℃の環境下で４０分間浸漬した。次に、ＦＴＯ膜を乾燥し、ＦＴＯ表面にＴｉＯ2の薄い膜を形成した。次に、酸化チタンペースト（触媒化成工業株式会社製、商品名：ＰＳＴ−２４ＮＲＴ）を、ＦＴＯ膜上にスクリーン法によって塗布した後、酸化チタンペースト（触媒化成工業株式会社製、商品名：ＰＳＴ−２００Ｃ）を塗布し、外径５ｍｍφ、厚さ８μｍの多孔質チタニア層を形成した。次に、温度５００℃の環境下に３０分間保持して、多孔質チタニア対極を得た。次に、この多孔質チタニア対極を、ＴｉＣｌ4溶液に浸漬し、温度７０℃の環境下に４０分間保持した。次に、多孔質チタニア対極を乾燥した後、さらに温度５００℃にて３０分間大気焼成して、目的とする多孔質チタニア対極を作製した。
【０１３６】
次に、作製した多孔質チタニア対極に光増感色素としてＺ９９１を、以下のようにして吸着させた。まず、アセトニトリルとtert−ブタノールとをアセトニトリル：tert−ブタノール＝１：１の体積比で混合して混合溶媒を調製した。次に、調製した混合溶媒に光増感色素としてのＺ９９１と共吸着剤としてのＤＰＡ（1-decylphosphonic acid）とをＺ９９１：ＤＰＡ＝４：１のモル比で混合し、溶解させて、色素溶液を調製した。
【０１３７】
次に、作製した多孔質チタニア対極を色素溶液に室温で４０時間浸漬することで、多孔質チタニア対極表面に光増感色素を担持させた。次に、アセトニトリルを用いて多孔質チタニア対極を洗浄した後、暗所で溶媒を蒸発させ、乾燥させた。
【０１３８】
［色素増感太陽電池の作製］
次に、上述のように作製した多孔質チタニア対極とカーボン対極とを対向配置し、外周を６０μｍのスペーサーを含んだエポキシ系紫外線硬化樹脂とによって封止した。
【０１３９】
次に、電解質として、Ｃｏ（ＩＩ）（ｂｐｙ）３−ＰＦ６（０．２ｍｏｌ／ｌ）、Ｃｏ（ＩＩＩ）（ｂｐｙ）３−ＰＦ６（０．０５ｍｏｌ／ｌ）、ＬｉＴＦＳＩ（０．１ｍｏｌ／ｌ）、ｔ−ブチルピリジン（０．２ｍｏｌ／ｌ）を、アセトニトリルに溶解させた電解液を準備した。
【０１４０】
次に、この電解液を予め形成しておいた色素増感太陽電池の注液口から送液ポンプを用いて注入し、減圧することで電池内部の気泡を追い出した。次に、注液口をエポキシ系紫外線硬化樹脂で封止し、色素増感太陽電池を完成した。
【０１４１】
（比較例１２−２）
Ｔｉ板（１．１ｔ）の表面にスパッタリング法で白金を１００ｎｍ成膜したＰｔ／Ｔｉ対極を用いた以外は、実施例１−１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１４２】
［II．色素増感太陽電池の評価］
（初期特性の評価）
上述のようにして作製した実施例および比較例の色素増感太陽電池の初期特性（作製直後の特性）を以下のようにして評価した。すなわち、擬似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流Ｊｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、フィルファクタＦＦ、および光電変換効率Ｅｆｆ．を測定した。その測定結果を表１〜表１２、図２、図３および図６に示す。
【０１４３】
（耐久性の評価）
上述のようにして作製した実施例および比較例の色素増感太陽電池の耐久性を以下のようにして評価した。色素増感太陽電池を温度８５℃のドライ条件下で保存し、擬似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流Ｊｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、フィルファクタＦＦ、および光電変換効率Ｅｆｆ．を測定した。この測定を保存時間１０００ｈまでの間に数回繰り返した。その結果を図４Ａ〜図５Ｂ、図７Ａ〜図１８Ｂに示す。
【０１４４】
なお、フィルファクタＦＦは、形状因子ともいい、光電変換装置の特性を示すパラメータの１つである。理想的な光電変換装置の電流電圧曲線では、開放電圧と同じ大きさの一定の出力電圧が、出力電流が短絡電流と同じ大きさに達するまで維持されるが、実際の光電変換装置の電流電圧曲線は、内部抵抗のために、理想的な電流電圧曲線からはずれた形になる。実際の電流電圧曲線とｘ軸およびｙ軸とで囲まれる領域の面積の、理想的な電流電圧曲線とｘ軸およびｙ軸とで囲まれる長方形の面積に対する比を、フィルファクタＦＦという。フィルファクタＦＦは、理想的な電流電圧曲線からのずれの度合いを示すもので、実際の光電変換効率を算出する時に用いられる。
【０１４５】
［III．色素増感太陽電池の評価結果］
＜３−１．カーボン対極の材料の種類の評価結果＞
（初期特性の評価結果）
表１は、実施例１−１、比較例１−１〜１−３の色素増感太陽電池の初期特性の評価結果を示す。
【表１】
2013251214.tif 000003
【０１４６】
カーボンブラックと気相成長炭素繊維との組み合わせで製したカーボン対極では、クラックが全くなく、良好な対極が得られた。この対極を用いた色素増感太陽電池では、変換効率７．５９％が得られた。この変換効率は、Ｐｔ／Ｔｉ対極を用いた色素増感太陽電池とほぼ同等の値であり、優れた変換効率であった。一方で、従来より知られるカーボンブラックと活性炭との組み合わせで作製したカーボン対極や、カーボンブラックとグラファイト（ＭＣＭＢ）との組み合わせで作製したカーボン対極を用いた色素増感太陽電池では、フィルファクタが低く、変換効率は低い値となった。カーボンブラックと活性炭との組み合わせや、カーボンブラックとグラファイトとの組み合わせの対極では、内部のクラックなどが存在したため、フィルファクタが低くなったと推測される。
【０１４７】
＜３−２．カーボンブラックと気相成長炭素繊維との質量比（バインダ：ＰＶＤＦ）の評価結果＞
（初期特性の評価結果）
表２は、実施例１−１、２−１〜２−６、比較例２−１〜２−２の色素増感太陽電池の初期特性の評価結果を示す。
【表２】
2013251214.tif 000004
【０１４８】
炭素材料としてカーボンブラックを単独で用いた場合には、カーボン対極が非常にもろく壊れやすかった。また、フィルファクタも低くなってしまった。炭素材料としてカーボンブラックと気相成長炭素繊維とを組み合わせて用いた場合には、対極としての保持力が保たれた。炭素材料として気相成長炭素繊維単独で用いた場合には、剥離強度は高くなるが、フィルファクタおよび変換効率が低くかった。カーボンブラックなどの酸化還元に寄与できる活性点が少ないために、特性が低くなってしまったと推測される。
【０１４９】
図２は、実施例１−１、２−１〜２−６、比較例２−１〜２−２の色素増感太陽電池の変換効率（初期特性）の評価結果を示すグラフである。カーボンブラックＡと気相成長炭素繊維Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が１０／９０以上５０／５０以下の範囲内であると、高い変換効率が得られることがわかった。
【０１５０】
（耐久性の評価結果）
図３Ａ〜図４Ｂは、実施例１−１、２−２、２−３、２−５の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。耐久性試験においても、カーボンブラックＡと気相成長炭素繊維Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が２５／７５のときに、最も高い特性を示すことがわかった。
【０１５１】
＜３−３．ＰＶＤＦの割合の評価結果＞
（初期特性の評価結果）
表３は、実施例１−１、実施例３−１〜３−６の色素増感太陽電池の初期特性の評価結果を示す。図５は、実施例１−１、３−１〜３−６の色素増感太陽電池の変換効率（初期特性）の評価結果を示すグラフである。
【表３】
2013251214.tif 000005
【０１５２】
カーボン対極を構成する全材料の合計量Ｍに対するポリフッ化ビニリデンＮの割合（（Ｎ／Ｍ）×１００）が０．５質量％以上１０質量％以下の範囲内であるときに、高い変換効率が得られた。割合（（Ｎ／Ｍ）×１００）が２０質量％になると、変換効率が低下する傾向にあった。
【０１５３】
＜３−４．カーボンブラックと気相成長炭素繊維との質量比（バインダ：ＰＡＩ）の評価結果＞
（初期特性の評価結果）
表４は、実施例４−１〜４−５の色素増感太陽電池の初期特性の評価結果を示す。図６は、実施例４−１〜４−５の色素増感太陽電池の変換効率（初期特性）の評価結果を示すグラフである。
【表４】
2013251214.tif 000006
【０１５４】
この初期特性の評価結果においても、カーボンブラックＡと気相成長炭素繊維Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が１０／９０以上５０／５０以下の範囲内であるときに、高い変換効率が得られることがわかった。
【０１５５】
（耐久性の評価結果）
図７Ａ〜図８Ｂは、実施例４−３〜４―５の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。この耐久性の評価結果においても、カーボンブラックＡと気相成長炭素繊維Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が２５／７５のときに、最も高い耐久性を示すことがわかった。
【０１５６】
＜３−５．カーボン対極の厚みの評価結果の評価結果＞
表５は、実施例１−１、５−１〜５−４の色素増感太陽電池の初期特性の評価結果を示す。
【表５】
2013251214.tif 000007
【０１５７】
この評価結果から、カーボン対極の厚みは、２５μｍ以上４５μｍ以下の範囲内であることが好ましいことがわかった。
【０１５８】
＜３−６．カーボンブラックの比表面積の評価結果＞
表６は、実施例１−１、６−１〜６−４の色素増感太陽電池の初期特性の評価結果を示す。
【表６】
2013251214.tif 000008
【０１５９】
ＢＥＴ比表面積は、３００ｍ2／ｇ以上で高い変換効率が得られる傾向にある。しかしながら、ＢＥＴ比表面積が８００ｍ2／ｇのケッチェンブラックを用いた場合は、低い変換効率しか得られなかった。これは、給油量が多いために、カーボンが溶媒を粋すぎてしまい、カーボンスラリーがゲル化してしまったためと推測される。
【０１６０】
＜３−７．ＩＴＯ粒子の添加量の評価結果＞
（初期特性の評価結果）
表７は、実施例７−１〜７−３の色素増感太陽電池の初期特性の評価結果を示す。
【０１６１】
【表７】
2013251214.tif 000009
【０１６２】
カーボン対極を構成する全材料の合計量Ｍに対するＩＴＯ粒子Ｌの割合（（Ｌ／Ｍ）×１００）が８質量％以上１６質量％以下であると、変換効率が向上した。カーボン対極を構成する全材料の合計量Ｍに対するＩＴＯ粒子Ｌの割合（（Ｌ／Ｍ）×１００）が３５質量％であると、変換効率が低下した。
【０１６３】
（耐久性の評価結果）
図９Ａ〜図１０Ｂは、実施例６−３、７−１〜７―３の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。ＩＴＯ粒子をカーボン対極に添加した場合には、ＩＴＯ粒子をカーボン対極に添加しなかった場合に比べて、長期にわたって優れた電池特性を維持できることがわかった。
【０１６４】
＜３−８．ハイドロタルサイトの添加量の評価結果＞
（初期特性の評価結果）
表８は、実施例８−１〜８−５の色素増感太陽電池の初期特性の評価結果を示す。
【表８】
2013251214.tif 000010
【０１６５】
ハイドタルサイトを少量でもカーボン対極に添加すると、電池特性、特に開放電圧Ｖｏｃが向上することがわかった。カーボン対極を構成する全材料の合計量Ｍに対するハイドロタルサイトＫの割合（（Ｋ／Ｍ）×１００）を、０．１質量％以上１０質量％以下の範囲内にすることで、変換効率が向上することがわかった。
【０１６６】
（耐久性の評価結果）
図１１Ａ〜図１２Ｂは、実施例３−３、８−２〜８−４の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。ハイドロタルサイトをカーボン対極に添加した場合には、ハイドロタルサイトをカーボン対極に添加しなかった場合に比して、長期にわたって優れた電池特性を維持できることがわかった。
【０１６７】
（初期特性の評価結果）
表９は、実施例８−４、８−６の色素増感太陽電池の初期特性の評価結果を示す。
【表９】
2013251214.tif 000011
【０１６８】
硝酸イオンと炭酸イオンとでは、電池特性に大きな違いは見られなかった。
【０１６９】
＜３−９．疎水性シリカ粒子の添加の評価結果＞
（初期特性の評価結果）
表１０は、実施例１−１〜９−６の色素増感太陽電池の初期特性の評価結果を示す。
【表１０】
2013251214.tif 000012
【０１７０】
疎水処理を行っていない親水性シリカ粒子（アエロジル２００）をカーボン対極に添加した場合には、変換効率は５．９２％であり、シリカ粒子をカーボン対極に添加しなかった場合の変換効率７．５０％よりも低下することがわかった。一方、種々の疎水処理を行った疎水性シリカ粒子をカーボン対極に添加した場合には、いずれの疎水処理の粒子においても、変換効率が向上することがわかった。
【０１７１】
（耐久性の評価結果）
図１３Ａ〜図１４Ｂは、実施例１−１、９−２、９−６の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。
疎水性シリカ粒子を添加したカーボン対極を用いた場合には、疎水性シリカ粒子を添加していなカーボン対極を用いた場合に比して、長期にわたって優れた電池特性を維持できることがわかった。一方で、疎水処理していない親水性シリカ粒子を用いた場合には、長期にわたり電池特性が低いことがわかった。すなわち、耐久性向上の観点からすると、疎水処理（表面処理）を行った疎水性シリカ粒子を用いることが好ましいことがわかった。
【０１７２】
＜３−１０．ＣＮＴの添加量の評価結果＞
（初期特性の評価結果）
表１１は、実施例１−１、１０−１〜１０−３、比較例１０−１の色素増感太陽電池の初期特性の評価結果を示す。
【表１１】
2013251214.tif 000013
【０１７３】
繊維状炭素材料として多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）を用いた場合にも、繊維状炭素材料として気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）を用いた場合と同様に、色素増感太陽電池の初期特性が向上する傾向があることがわかった。
【０１７４】
（耐久性の評価結果）
図１５Ａ〜図１６Ｂは、実施例１−１、１０−１〜１０−３、比較例１０−１の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。
繊維状炭素材料として多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）を用いた場合には、繊維状炭素材料として気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）を用いた場合に比して、色素増感太陽電池の耐久性が低いことがわかった。したがって、初期特性と耐久性との両方を向上する観点からすると、繊維状炭素材料として気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）を用いることが好ましい。
【０１７５】
＜３−１１．カーボンブラック表面のＰＨ値の評価結果＞
（初期特性の評価結果）
表１２は、実施例１１−１〜１１−４の色素増感太陽電池の初期特性の評価結果を示す。
【表１２】
2013251214.tif 000014
【０１７６】
カーボンブラック表面のｐＨ値は、カーボン表面の酸性度を示しており、−ＣＯＯＨなどのカルボキシル基や−ＯＨなどの水酸基が多いことに起因するものと推測される。表面のｐＨ値が低いと、開放電圧Ｖｏｃが低く、またフィルファクタＦＦを低い傾向にある。表面のｐＨ値は、中性領域にあることが好ましい。
【０１７７】
（耐久性の評価結果）
図１７Ａ〜図１８Ｂは、実施例１１−１〜１１―４の色素増感太陽電池の耐久性の評価結果を示すグラフである。８５℃の保存試験においては、初期の序列を維持したまま推移し、劣化速度の違いは認められなかった。
【０１７８】
（ＳＥＭ観察の結果）
図１９Ａ〜図２２Ｂは、実施例１１−１〜１１−４のカーボン対極のＳＥＭ観察の結果を示す。ｐＨが中性域にあるカーボンブラック（＃２３００、＃２６００）では、カーボンブラック（ＣＢ）が球状に凝集したものと、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）との混合体となっていることがわかった。一方、ｐＨが酸性であるカーボンブラック（＃２３５０、＃２６５０）では、均一に混合された膜を形成されていることがわかった。
【０１７９】
＜３−１２．Ｃｏ錯体メディエーター使用電解液を用いたセルの評価結果＞
（初期特性の評価結果）
表１３は、実施例１３−１、比較例１３−２の色素増感太陽電池の初期特性の評価結果を示す。
【表１３】
2013251214.tif 000015
【０１８０】
Ｃｏ錯体をメディエーターとして利用した電解液の場合、Ｐｔに比べ、短絡電流Ｊｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、フィルファクタＦＦいずれも高い傾向を示し、その結果、高い変換効率を示すことがわかった。
【０１８１】
以上、本技術の実施形態について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０１８２】
例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
【０１８３】
また、上述の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【０１８４】
また、上述の実施形態に係る色素増感太陽電池（セル）を複数組み合わせてモジュールを形成するようにしてもよい。複数の色素増感太陽電池は、電気的に直列および／または並列に接続され、例えば直列に組み合わせた場合には高い起電圧を得ることができる。
【０１８５】
また、本技術は以下の構成を採用することもできる。
（１）
カーボンブラックと、繊維状炭素材料と、有機バインダとを含み、
上記カーボンブラックＡと上記繊維状炭素材料Ｂとの質量比（Ｂ／Ａ）が、１０／９０以上５０／５０以下の範囲内である電極。
（２）
上記繊維状炭素材料は、上記カーボンブラック間の電気的パスを形成している（１）に記載の電極。
（３）
上記カーボンブラック表面のＰＨが、６以上９以下の範囲内である（１）または（２）に記載の電極。
（４）
粉体抵抗が１０ｍΩ以下の導電性粉体をさらに含んでいる（１）から（３）のいずれかに記載の電極。
（５）
上記導電性粉体が、ＩＴＯ微粒子、ＺｎＯ微粒子および水素化チタン粒子からなる群より選ばれる１種以上を含んでいる（４）に記載の電極。
（６）
ハイドロタルサイト粒子をさらに含んでいる（１）から（５）のいずれかに記載の電極。
（７）
上記ハイドロタルサイト粒子が、マグネシウムを主成分として含んでいる（６）に記載の電極。
（８）
疎水性シリカ粒子をさらに含んでいる（１）から（７）のいずれかに記載の電極。
（９）
上記有機バインダの割合は、０．５質量％以上５．０質量％以下の範囲内である（１）から（８）のいずれかに記載の電極。
（１０）
上記有機バインダは、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミドイミド、アラミド、ポリアクリロニトリル、およびポリメタクリロニトリルからなる群より選ばれる１種以上を含んでいる（１）から（９）のいずれかに記載の電極。
（１１）
光電極、電解質層、および対極を備え、
上記対極は、（１）から（１０）のいずれかに記載の電極である光電変換素子。
（１２）
少なくとも１つの光電変換素子を有し、
上記光電変換素子が、（１１）に記載の光電変換素子である電子機器。
（１３）
少なくとも１つの光電変換素子を有し、
上記光電変換素子が、（１１）に記載の光電変換素子である建築物。
（１４）
上記光電変換素子および／または上記光電変換素子モジュールのうち、少なくとも１つは２枚の透明板の間に挟持されている（１３）に記載の建築物。
【符号の説明】
【０１８６】
１、２    導電性基材
３    多孔質半導体層
４    電解質層
５    対極
１１、２１    基材
１２、２２    透明導電層
【図１】
2013251214.tif 000016
【図２】
2013251214.tif 000017
【図３】
2013251214.tif 000018
【図４】
2013251214.tif 000019
【図５】
2013251214.tif 000020
【図６】
2013251214.tif 000021
【図７】
2013251214.tif 000022
【図８】
2013251214.tif 000023
【図９】
2013251214.tif 000024
【図１０】
2013251214.tif 000025
【図１１】
2013251214.tif 000026
【図１２】
2013251214.tif 000027
【図１３】
2013251214.tif 000028
【図１４】
2013251214.tif 000029
【図１５】
2013251214.tif 000030
【図１６】
2013251214.tif 000031
【図１７】
2013251214.tif 000032
【図１８】
2013251214.tif 000033
【図１９】
2013251214.tif 000034
【図２０】
2013251214.tif 000035
【図２１】
2013251214.tif 000036
【図２２】
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