(57)【要約】【課題】色素増感型太陽電池の意匠性を維持する。【解決手段】色素増感型太陽電池１において、第２基板５は、第１基板３に対向して配置されている。光電極７は、第１基板の第２基板５に対向する側の面に設けられた光電極透明導電膜層１１と、多孔質半導体層１３とを有する。対極９は、第２基板５の第１基板に対向する側の面に設けられ、光電極７との間に空間を介して配置されている。電解液４３は、空間に充填されている。注入孔４５は、第２基板５に形成され、空間に電解液を注入するための孔である。隔壁部２１は、導電膜１１に設けられた第１集電線層２５と、第１集電線層２５を覆う保護層３３とを有し空間を遮断する隔壁であり、注入孔４５の近傍に設けられ気泡Ｋの移動を防止する移動防止部２１Ａを有する。【選択図】図３
2016100568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板に対向して配置された第２基板と、
前記第１基板の前記第２基板に対向する側の面に設けられた導電膜と、前記導電膜に設けられた発電層とを有する光電極と、
前記第２基板の前記第１基板に対向する側の面に設けられ、前記光電極との間に空間を介して配置された対極と、
前記空間に充填された電解液と、
前記第２基板に形成され、前記空間に前記電解液を注入するための注入孔と、
前記導電膜に設けられた集電線と前記集電線を覆う保護層とを有し前記空間を遮断
する隔壁であり、前記注入孔を囲うように設けられ前記電解液の移動を防止する移動防止部を有する、隔壁部と、
を備えた色素増感型太陽電池。
【請求項２】
前記発電層は、前記注入孔の近傍において前記移動防止部が形成されておらず前記電解液が通過可能な部分に形成された気泡移動防止用壁部を有している、請求項１に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項３】
前記移動防止部は、前記色素増感型太陽電池の使用状態において、前記注入孔の上方に位置する、請求項１又は２に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項４】
前記注入孔を塞ぐ板状の蓋部材をさらに備え、
前記移動防止部の縁は前記蓋部材の縁に平面視で対応している、請求項１〜３のいずれかに記載の色素増感型太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は色素増感型太陽電池に関し、特に電解液が用いられた色素増感型太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境問題・資源問題などを背景に、クリーンエネルギーとしての太陽電池が注目を集めている。しかし、従来のシリコン系太陽電池は、製造コストが高い、原料供給が不十分などの課題が残されており、大幅普及には至っていない。また、ＣＩＳ系などの化合物系太陽電池は、極めて高い光電変換効率を示すなど優れた特徴を有しているが、コストや環境負荷などの問題がやはり大幅普及への障害となっている。
【０００３】
一方、色素増感型太陽電池は、安価で高い光電変換効率を得られる太陽電池として着目されている。この色素増感型太陽電池の一般的な構造としては、透明な導電性基板の上に、二酸化チタンなどの酸化物半導体ナノ粒子を用いた多孔膜を形成し、これに増感色素を担持させた半導体電極と、白金スパッタした導電性ガラスなどの対極とを組み合わせ、両極間にヨウ素・ヨウ化物イオンなどの酸化・還元種を含む有機電解液を電荷移送層として充填したものがある。
【０００４】
また、発電効率向上の観点から、基板上に設けられた透明導電膜の上に集電線を配し、この集電線で区分された複数の太陽電池セルを直列接続した色素増感型太陽電池モジュールが提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−７５４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、色素増感型太陽電池では、電解液は、一方の基板に設けられた注入孔から２枚の基板間の内部空間に供給される。注入孔は、例えば、蓋部材によって閉鎖される。
しかし、注入孔に電解液を注入する際に、空気が内部空間内に入ることを避けるのが難しい。その場合、空気は、気泡として、内部空間内を移動して注入孔付近から離れてしまい、その結果、気泡が色素増感型太陽電池の意匠性を損なう可能性がある。
本発明の課題は、色素増感型太陽電池の意匠性を維持することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
【０００８】
本発明の一見地に係る色素増感型太陽電池は、第１基板と、第２基板と、光電極と、対極と、電解質液と、注入孔と、隔壁部と、を備えている。
第２基板は、第１基板に対向して配置されている。
光電極は、第１基板の第２基板に対向する側の面に設けられた導電膜と、導電膜に設けられた発電層とを有する。
対極は、第２基板の第１基板に対向する側の面に設けられ、光電極との間に空間を介して配置されている。
電解液は、空間に充填されている。
注入孔は、第２基板に形成され、空間に電解液を注入するための孔である。
隔壁部は、導電膜に設けられた集電線と、集電線を覆う保護層とを有し空間を遮断する隔壁であり、注入孔を囲うように設けられ前記電解液の移動を防止する移動防止部を有する。「空間を遮断する」とは、電解液がその両側に移動不能な状態であるこという。「注入孔を囲う」とは、注入孔の周囲に配置されることをいう。
【０００９】
隔壁部の移動防止部によって、電解液及び気泡は移動を防止される。したがって、気泡は注入孔の近傍に留まり、その結果、色素増感型太陽電池の意匠性が維持される。
【００１０】
発電層は、注入孔の近傍において移動防止部が形成されておらず電解液が通過可能な部分に形成された気泡移動防止用壁部を有していてもよい。
この場合、発電層の気泡移動防止用壁部によって、気泡は移動を防止される。したがって、気泡は注入孔の近傍に留まり、その結果、色素増感型太陽電池の意匠性が維持される。
【００１１】
移動防止部は、色素増感型太陽電池の使用状態において、注入孔の上方に位置してもよい。
この場合、色素増感型太陽電池の使用状態において、気泡は、上方に移動してから移動防止部によって移動を止められ、その位置に留まる。
【００１２】
色素増感型太陽電池は、注入孔を塞ぐ板状の蓋部材をさらに備えていてもよい。その場合、移動防止部の縁は蓋部材の縁に平面視で対応している。
この場合、移動防止部の縁が蓋部材の縁に対応しているので、蓋部材の縁が目立たなくなる。「平面視で対応している」とは、両者の少なくとも一部同士が平面視で一致していることをいう。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る色素増感型太陽電池では、意匠性が維持される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態である色素増感型太陽電池の平面図である。
【図２】図１の部分拡大図であり、注入孔付近の平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、注入孔付近の断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ断面図であり、注入孔付近の断面図である。
【図５】第２実施形態の注入孔付近の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
１．第１実施形態
（１）概略構造
図１〜図４を用いて、色素増感型太陽電池１の構成を説明する。図１は、本発明の第１実施形態である色素増感型太陽電池の平面図である。図２は、図１の部分拡大図であり、注入孔付近の平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、注入孔付近の断面図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ断面図であり、注入孔付近の断面図である。
【００１６】
図１に示すように、色素増感型太陽電池１は、各種構成によって意匠を構成している。
色素増感型太陽電池１は、主に、第１基板３と、第２基板５と、光電極７と、対極９と、電解液４３と、注入孔４５と、隔壁部２１と、を備えている。
図３及び図４に示すように、第２基板５は、第１基板３に対向して配置されている。光電極７は、アノード電極を構成するものであり、光を受けると電子を放出するものである。光電極７は、第１基板３の第２基板５に対向する側の面に設けられた光電極透明導電膜層１１（導電膜の一例）を有する。光電極７は、光電極透明導電膜層１１に設けられた多孔質半導体層１３（発電層の一例）を有する。対極９は、第２基板５の第１基板３に対向する側の面に設けられ、光電極７との間に内部空間を介して配置されている。電解液４３は、内部空間に充填されている。
【００１７】
注入孔４５は、第２基板５に形成され、空間に電解液４３を注入するための孔である。
隔壁部２１は、光電極透明導電膜層１１に設けられた第１集電線層２５と、第１集電線層２５を覆う絶縁層２７及び保護層３３とを有している。隔壁部２１は、図３に示すように、空間を遮断する隔壁である。隔壁部２１は、図２及び図３に示すように、注入孔４５を囲うように設けられ気泡Ｋの移動を防止する移動防止部２１Ａを有する。
【００１８】
対極９は、カソード電極を構成するものであり、光電極７から送られてきた電子を電解液４３に供給する。対極９は、対極透明導電膜層１５を有する。対極透明導電膜層１５は、第２基板５上に形成されている。対極９は、対極層１７を有する。対極層１７は、対極透明導電層１５上に形成されている。
図１に示すように、多孔質半導体層１３は、第１層１３ａ、第２層１３ｂ、第３層１３ｃに分かれている。第１層１３ａには第１増感色素が吸着され、第２層１３ｂには第２増感色素が吸着され、第３層１３ｃには第３増感色素が吸着されている。各増感色素は互いに色彩が異なっており、その結果、図１に示す意匠が表面に浮かび上がり、デザイン性の高い色素増感型太陽電池１となっている。また、各層の基板間厚みは互いに異なっていてもよい。なお、光電極層による意匠、増感色素の色のパターン及び数は本実施形態に限定されない。
【００１９】
隔壁部２１が空間を遮断する態様を具体的に説明する。隔壁部２１の保護層３３は、図３に示すように、光電極透明導電膜層１１と対極透明導電膜層１５との間に延びており、各隔壁部２１の両側の多孔質半導体層１３及び電解液４３を互いに遮断している。
図３に示すように、隔壁部２１は、第１集電線層２５を覆う第１絶縁層２７を有する。第１絶縁層２７は、電荷移動層の電解質から集電線を保護するものである。
【００２０】
第１集電線層２５は、第１基板３及び第２基板５の周縁部に形成された電極取出部（図示せず）と接続されている。このように構成することで、色素増感型太陽電池１は、各領域に形成された増感色素から電子を効率的に取り出せる。
隔壁部２１は、第２集電線層２９を有している。第２集電線層２９は、対極透明導電膜層１５の上に形成されている。隔壁部２１は、第２集電線層２９を覆う第２絶縁層３１を有する。
第１集電線層２５及び第２集電線層２９は、第１基板３及び第２基板５の周縁部に形成された電極取出部（図示せず）とそれぞれ接続されている。このように構成することで、色素増感型太陽電池１は、各領域に形成された増感色素から電子を効率的に取り出せる。
なお、第２集電線層２９及び第２絶縁層３１は省略可能である。
【００２１】
第１基板３と第２基板５の周縁部には、電解液４３が系外にでないように両者を接着するする封止材１９が形成されている。これにより、光電変換素子の光照射および高温加熱に対する耐久性及び信頼性が有効に保持される。
【００２２】
（２）注入孔
注入孔４５を説明する。本実施形態では、図１〜図２に示すように、注入孔４５は、色素増感型太陽電池１の隅部に形成されている。より具体的には、注入孔４５は、第２基板５の隅部に形成されている。また、注入孔４５は、第２基板５、対極透明導電膜層１５及び対極層１７を貫通して、内部空間に連通している。なお、注入孔の数、位置及び形状は、特に限定されない。
注入孔４５に対応する位置及びその周囲には、孔周り領域４１Ａが確保されている。孔周り領域４１Ａには、図３に示すように、多孔質半導体層１３として第１層１３ａが形成されている。第１層１３ａは薄い層であるので、孔周り領域４１Ａの基板間隙間は比較的大きくなっている。孔周り領域４１Ａは、平面視で矩形の形状である。なお、孔周り領域４１Ａの形状、面積、基板間隙間は特に限定されない。
【００２３】
移動防止部２１Ａが注入孔４５を囲う形態を具体的に説明する。
移動防止部２１Ａは、図２に示すように、第１部分２１ａを有している。第１部分２１ａは、孔周り領域４１Ａの一方側（図２では、上側）に配置されている。第１部分２１ａによって、気泡Ｋが図２上側に移動するのが防止されている。移動防止部２１Ａは、図２に示すように、第２部分２１ｂを有している。第２部分２１ｂは、第１部分２１ａの一端から延び、孔周り領域４１Ａの一方側（図２では、右側）に配置されている。第２部分２１ｂによって、気泡Ｋが図２右側に移動するのが防止されている。
【００２４】
領域４１Ａの図２左側と図２下側は、封止材１９の隅部によって閉鎖されている。
第２部分２１ｂの先端は、封止材１９から離れて配置されている。したがって、孔周り領域４１Ａの図２右側には、移動防止部２１Ａが形成されておらず、電解液４３が孔周り領域４１Ａの内外を移動可能な通過部４７Ａになっている。
【００２５】
通過部４７Ａには、多孔質半導体層１３として第２層１３ｂが形成されている。第２層１３ｂは、第１層１３ａより厚みが大きく、したがって、図４に示すように、第２層１３ｂは、孔周り領域４１Ａ側に気泡移動防止用壁部１３ｄを形成している。また、第２層１３ｂと封止材１９との基板間方向の隙間５３は小さくなっている。
なお、気泡移動防止用壁部１３ｄは、通過部４７Ａに対応して形成されていればよいので、第２層１３ｂの他の部分と同じ厚みである必要はなく、通過部４７Ａに対応する箇所のみ基板間方向の厚みが大きくなっていてもよい。また、気泡移動防止用壁部１３ｄは、通過部４７Ａの全てでは無く、一部分にのみ対応して形成されていてもよい。
色素増感型太陽電池１を水平状態又は斜めに寝かせた状態で使用する場合、図４に示すように、通過部４７Ａ付近に移動してきた気泡Ｋは、上方に移動し、通過部４７Ａ側にさらに移動するのを気泡移動防止用壁部１３ｄによって阻止される。
【００２６】
光電極透明導電膜層１１と対極透明導電膜層１５との基板間方向の寸法は、例えば、１００μｍである。また、孔周り領域４１Ａ及びその周辺において、第１層１３ａの厚みは例えば４μｍであり、第２層１３ｂの厚みは例えば８〜１２μｍである。
通過部４７Ａの幅は、２ｍｍ〜１０ｍｍである。
注入孔４５と移動防止部２１Ａまでの距離は、例えば１０ｍｍである。
なお、上記の各数値は例示であり、限定はされない。
【００２７】
この実施形態では、図１及び図２に示すように、移動防止部２１Ａの第１部分２１ａは、色素増感型太陽電池１の使用状態において、注入孔４５の上方に位置している。つまり、色素増感型太陽電池１を図１の上側を上方にするように立てて（垂直又は斜め）使用した場合に、移動防止部２１Ａの第１部分２１ａは、注入孔４５の上方に位置している。この場合、気泡Ｋは、上方に移動してから移動防止部２１Ａによって移動を止められ、その位置に留まる。なお、他の例として、移動防止部は、色素増感型太陽電池１の使用状態において、注入孔の上方に位置しておらず、他の側に位置していてもよい。
【００２８】
また、通過部４７Ａは、色素増感型太陽電池１の使用状態において、注入孔４５より下側の位置に形成されている。つまり、色素増感型太陽電池１を図１の上側を上方にするように立てて（垂直又は斜め）使用した場合に、通過部４７Ａは、注入孔４５より下側の位置にある。この場合、気泡Ｋは、通過部４７Ａ側に移動しにくい。なお、他の例として、通過部は他の位置に形成されていてもよい。
また、図２に示すように、通過部４７Ａにおける第２層１３ｂの縁（気泡移動防止用壁部１３ｄ）は、第２部分２１ｂの内側の縁に一致するように形成されている。したがって、通過部４７Ａ付近に移動してきた気泡Ｋは、通過部４７Ａ側に進むのではなく、第２部分２１ｂの内側に移動しやすい。このことは、色素増感型太陽電池１を図１の上側を上方にするように立てて（垂直及び斜めの両方を含む）使用した場合に、顕著である。なお、他の例として、通過部４７Ａにおける第２層１３ｂの縁は、移動防止部２１Ａの内側の縁に一致していなくてもよい。
【００２９】
蓋部材５１は、注入孔４５を塞ぐ板状である。蓋部材５１の縁は、移動防止部２１Ａの縁に対応している。つまり、蓋部材５１は矩形状であり、外側縁が、移動防止部２１Ａの内周縁に平面視で合致している。この結果、蓋部材５１の縁が目立たなくなる。蓋部材５１の外側縁は、移動防止部２１Ａの外側縁に一致していてもよい。なお、他の例として、蓋部材５１の縁は、移動防止部２１Ａの縁に対応していなくてもよい。
【００３０】
上記のように気泡Ｋの移動を防止する構造が第１集電線層２５を有する隔壁部２１によって実現されているので、集電効率が向上している。
また、第１集電線層２５を有する隔壁部２１を違和感なくデザインに組み込むことができ、意匠性を維持できる。
隔壁部２１は、電解液注入時の気泡の移動を防止しているが、それのみならず、蓋部材５１を閉じた後に注入孔４５から侵入する気泡の移動も防止している。
【００３１】
（３）各部材の説明
次に、色素増感型太陽電池を構成する部材を説明する。
＜第１基板／第２基板＞
第１基板３及び第２基板５は、透明性を有するものであることが好ましい。例えば、透明なガラス板やプラスチック板などである。厚みは０．１〜５ｍｍである。
【００３２】
＜光電極透明導電膜層／対極透明導電膜層＞
光電極透明導電膜層１１及び対極透明導電膜層１５は、有機材料や無機材料からなる。有機材料としては、導電性高分子材料を使用できる。上記導電性高分子材料の中でも、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）と３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＯＴ）を用いて作成される水分散ポリチオフェン誘導体（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）を用いることが好ましい。水分散ポリチオフェン誘導体（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）は透明性が高く、導電性も高い。そのため、水分散ポリチオフェン誘導体（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）を透明導電膜に用いることによって、色素増感型太陽電池１内に外部からの光を効率的に取り込むことができるとともに、色素増感から発生した電子を効率的に電極取出部に輸送することができる。その結果、エネルギー効率の高い色素増感型太陽電池となる。
【００３３】
無機材料としては、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、スズドープインジウム（ＩＴＯ）アルミドープ亜鉛（ＡＺＯ）、ガリウムドープ亜鉛（ＧＺＯ）、ニオブドープ酸化チタン（ＮＴＯ）などが挙げられる。上記の中でも、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）を用いることが好ましい。フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）を用いることによって、色素増感型太陽電池の変換効率が向上する。
光電極透明導電膜層１１及び対極透明導電膜層の厚みは０．３〜２μｍ程度が好ましい。０．３μｍ未満では、シート抵抗が高くなり、色素増感型太陽電池１の直列抵抗が高くなるため、フィルファクター特性が悪くなる。光電極透明導電膜層１１は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、スプレー法等によって形成される。
【００３４】
＜多孔質半導体層＞
多孔質半導体層１３は、増感色素を吸着し、第１基板３上に増感色素を保持する金属酸化物の半導体膜からなる。
金属酸化物としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）が最適であり、他の材料としては、チタン（Ｔｉ），亜鉛（Ｚｎ），錫（Ｓｎ），ニオブ（Ｎｂ），インジウム（Ｉｎ），イットリウム（Ｙ），ランタン（Ｌａ），ジルコニウム（Ｚｒ），タンタル（Ｔａ），ハフニウム（Ｈｆ），ストロンチウム（Ｓｒ），バリウム（Ｂａ），カルシウム（Ｃａ），バナジウム（Ｖ），タングステン（Ｗ）等の金属元素の少なくとも１種以上の金属酸化物半導体がよく、例えば、ＴｉＯ２、ＷＯ３、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、またはＳｒＴｉＯ３のうち少なくとも１つから成る。また窒素（Ｎ），炭素（Ｃ），フッ素（Ｆ），硫黄（Ｓ），塩素（Ｃｌ），リン（Ｐ）等の非金属元素の１種以上を含有していてもよい。酸化チタン等はいずれも電子エネルギーバンドギャップが可視光のエネルギーより大きい２〜５ｅＶの範囲にあり、好ましい。
【００３５】
多孔質半導体層としては、上記材料からなるとともに内部に微細な空孔を多数有する多孔質のｎ型酸化物半導体層であることが好ましい。さらに上記空孔の直径は、１０〜４０ｎｍであることが好ましい。直径が１０ｎｍ未満の場合、上記交互共重合体の浸透吸着が阻害され、上記交互共重合体について十分な吸着量が得られにくく、また、電解質の拡散が妨げられるために拡散抵抗が増大することから、光電変換効率が低下する傾向がある。４０ｎｍを超えると、多孔質半導体層の比表面積が減少するため上記交互共重合体の吸着量が減少し、さらに、光が透過しにくくなり、上記交互共重合体が光を吸収できなくなる。また、多孔質半導体層に注入された電荷の移動距離が長くなるため電荷の再結合によるロスが大きくなること、さらに、電解質の拡散距離も増大するため拡散抵抗が増大することから、やはり光電変換効率が低下する傾向がある。
【００３６】
＜増感色素＞
増感色素は、電子を多孔質半導体層１３に放出するとともに、色素増感型太陽電池１の表面に多様な色彩を付与するものである。
そのような、増感色素としては、有機色素または金属錯体色素を使用でき、有機色素としては、アクリジン系、アゾ系、インジゴ系、キノン系、クマリン系、メロシアニン系、フェニルキサンテン系の色素が挙げられ、金属錯体色素では、ルテニウム系色素が好ましく、特にルテニウム錯体であるルテニウムビピリジン色素およびルテニウムターピリジン色素が好ましい。例えば、酸化物半導体膜だけでは、可視光（４００〜８００ｎｍ程度の波長）を殆ど吸収できないが、ルテニウム錯体を担持させることにより、大幅に可視光まで取り込んで光電変換できるようになる。
【００３７】
＜電解液＞
電解液４３は、対極９から供給された電子を、上記増感色素に供与する電荷輸送層である。
電解液は、液状電解質もしくはゲル状電解質を用いることが好ましい。電荷の輸送特性に優れる液状電解質もしくはゲル状電解質を用いることによって、光電変換効率が向上する。なお、電解質層はヨウ素／ヨウ化物塩，臭素／臭化物塩，コバルト錯体およびフェロシアン化カリウム等を含む。電解質層の厚みは１〜５００μｍであることが好ましい。５００μｍを超えると電荷輸送時に抵抗が大きくなり、色素増感型太陽電池の高効率化ができない。
【００３８】
＜対極＞
対極９は、白金、炭素、ポリチオフェン誘導体などからなる。上記の中でも、白金を用いることが好ましい。白金を用いることによって、変換効率と透明性が向上する。触媒層の厚みは０．１〜１００ｎｍであることが好ましい。なお、触媒層はドクターブレード、スクリーン印刷、スプレー塗布、インクジェットなどの方法によって、導電層の上に形成される。
【００３９】
＜封止材＞
封止材１９の材質としては、アクリレート系のＵＶ硬化樹脂、ポリエチレン，ポリプロピレン，エポキシ樹脂，フッ素樹脂またはシリコーン樹脂等の樹脂接着剤、もしくはガラスフリット，セラミックス等の無機接着剤を挙げることができる。封止材の厚み（高さ）は、０．５〜５００μｍであることが好ましい。０．５μｍ未満では、多孔質半導体層の厚さが０．５μｍ以下となり、色素が光を十分吸収できなくなってしまう。なお、５００μｍを超えると、電荷輸送層が５００μｍ近くになり、内部抵抗が大きくなる。なお、封止部材はホットプレス、ＵＶ硬化などの方法によって形成される。
【００４０】
＜光電極集電層／対極集電層＞
第１集電線層２５及び第２集電線層２９は、それぞれ光電極透明導電膜層１１及び対極透明導電膜層１５よりも導電性の良い材料から構成することが好ましく、具体例としては、金、銀、銅、白金、ニッケル、アルミニウム、鉄等の金属、前記金属を１種以上含む合金、カーボンなどが挙げられる。第１集電線層２５及び第２集電線層２９は、加熱蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、導電性ペーストを用いた印刷法等によって、光電極透明導電膜層１１及び対極透明導電膜層１５にそれぞれ設けられる。導電性ペーストとしては、金、銀、銅、白金、ニッケルなどの電気伝導度の高い金属微粉末を混入させたものが用いられる。
第１集電線層２５及び第２集電線層２９は、多孔質半導体層と電極取出部とを電気的に接続するために形成され、導電粒子とガラス微粒子とから構成される。この場合、導電粒子が７０〜９５重量％程度含有されていることが好ましい。導電粒子の含有量が７０重量％未満では、導電性が悪くなり、９５重量％を超えると、印刷パターン形成が困難となる。また、導電粒子の平均粒径は０．５〜１５μｍが好ましい。０．５μｍ未満では、導電率への寄与が小さくなり、１５μｍを超えると、望ましいパターン精度が得られ難くなる。なお、集電線として銀ペーストを用いることもできる。
【００４１】
なお、導電粒子としては、アルミニウム，クロム，ニッケル，コバルト及びチタンなどが挙げられる。ガラス微粒子としては、低融点ガラスが挙げられる。
集電線の幅は２０〜１４０μｍが好ましい。２０μｍ未満では集電線の抵抗値が高くなり、１４０μｍを越えると発電効率が下がる。集電線の厚みは、０．５μｍ〜１０μｍであることが好ましい。０．５μｍ未満であると抵抗値が高くなり、１０μｍを越えると集電線の形成が困難となる。さらには対向電極との距離が広がり効率が悪くなったり、多孔質半導体層での散乱強度の低下が発生し易くなったりする。１４０μｍを超えると、電解質において電流損失が増大しやすくなる。
【００４２】
＜保護層＞
保護層３３の材質としては、ポリエチレン，ポリプロピレン，エポキシ樹脂，フッ素樹脂またはシリコーン樹脂等の樹脂接着剤、もしくはガラスフリット，セラミックス等の無機接着剤を挙げることができる。
保護層の幅は、３００〜２０００μｍであることが好ましい。３００μｍ未満では、集電保護層を被覆できなくなる。なお、２０００μｍを超えると、発電面積が小さくなるので発電効率が低下してしまう。
【００４３】
＜絶縁層＞
第１絶縁層２７及び第２絶縁層３１は、電解液４３の電解質から第１集電線層２５及び第２集電線層２９を保護するものである。第１絶縁層２７及び第２絶縁層３１は、Ｂｉ２Ｏ３，ＺｎＯ，Ｂ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＭｇＯ等を含むガラスから構成される。第１絶縁層２７及び第２絶縁層３１の幅は１００〜３００μｍが好ましい。１００μｍ未満では、集電線がパターン精度の不具合で電解液に露出し易くなり、３００μｍを超えると、受光面積が小さくなる。
【００４４】
２．第２実施形態
第１実施形態では、孔周り領域４１Ａは、封止材１９、移動防止部２１Ａ及び第２層１３ｂによって囲まれることで、気泡Ｋの移動が防止されている。しかし、これら構成の組み合わせ自体、及び具体的な組み合わせは特に限定されない。移動防止部によって気泡の移動が防止されればよいので、例えば、移動防止部２１Ａのみによって気泡Ｋの移動が防止されていてもよい。
【００４５】
移動防止部２１Ａの形状も前記実施形態に限定されない。
図５を用いて、移動防止部２１Ｂのみによって気泡Ｋの移動が防止される実施形態を説明する。移動防止部２１Ｂに囲われた部分が、孔周り領域４１Ｂである。移動防止部２１Ｂは、第１部分２１ａと、第２部分２１ｂと、第３部分２１ｃと、第４部分２１ｄとを有している。移動防止部２１Ｂは、矩形状であり、第２部分２１ｂと第４部分２１ｄとの間に通過部４７Ｂが確保されている。
【００４６】
注入孔４５に電解液が注入されれば，電解液は通過部４７Ｂを通って、孔周り領域４１Ｂから外側に流れ出す。
気泡Ｋは、移動防止部２１Ｂによって孔周り領域４１Ｂから外部への移動が防止される。
なお、この実施形態において、移動防止部は環状に形成されていればよく、形状は限定されない。また、図５の構造に対して、封止材及び／又は多孔質半導体層の移動防止用壁部を組み合わせることで、気泡Ｋの移動を防止してもよい。
【００４７】
３．実施形態の共通事項
色素増感型太陽電池（例えば、色素増感型太陽電池１）は、第１基板と、第２基板と、光電極と、対極と、電解質液と、注入孔と、隔壁部と、を備えている。第２基板（例えば、第２基板５）は、第１基板（例えば、第１基板３）に対向して配置されている。光電極（例えば、光電極７）は、第１基板の第２基板に対向する側の面に設けられた導電膜（例えば、光電極透明導電膜層１１）と、導電膜に設けられた発電層（例えば、多孔質半導体層１３）とを有する。対極（例えば、対極９）は、第２基板の第１基板に対向する側の面に設けられ、光電極との間に空間を介して配置されている。電解液（例えば、電解液４３）は、空間に充填されている。注入孔（例えば、注入孔４５）は、第２基板に形成され、空間に電解液を注入するための孔である。隔壁部（例えば、隔壁部２１）は、導電膜に設けられた集電線（例えば、第１集電線層２５）と、集電線を覆う保護層（例えば、保護層３３）とを有し空間を遮断する隔壁であり、注入孔を囲うように設けられ電解液の移動を防止する移動防止部（例えば、移動防止部２１Ａ、２１Ｂ）を有する。
【００４８】
隔壁部の移動防止部によって、電解液及び気泡は移動を防止される。したがって、気泡は注入孔の近傍に留まり、その結果、色素増感型太陽電池の意匠性が維持される。
【００４９】
４．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は色素増感型太陽電池に関し、特に電解液が用いられた色素増感型太陽電池に広く適用される。
【符号の説明】
【００５１】
１      ：色素増感型太陽電池
３      ：第１基板
５      ：第２基板
７      ：光電極
９      ：対極
１１    ：光電極透明導電膜層
１３    ：多孔質半導体層
１５    ：対極透明導電膜層
１７    ：対極層
２１Ａ  ：移動防止部
２１Ｂ  ：移動防止部
４５    ：注入孔
Ｋ      ：気泡
【図１】
2016100568.tif 000003
【図２】
2016100568.tif 000004
【図３】
2016100568.tif 000005
【図４】
2016100568.tif 000006
【図５】
2016100568.tif 000007