(57)【要約】【課題】透光性の管状容器の内部に、光電極と、該光電極に接触して形成される集電極と、該集電極に絶縁体を介在して弾性力により当接する対向電極とを備え、前記管状容器の内部には電解液が充填されてなる色素増感型太陽電池において、前記集電極を多孔金属板から構成しても、対向電極を当接した際に、集電極の端縁部から突出する金属繊維構造が絶縁体を突き破って対向電極に接触することをなくして、短絡を防止することができる構造を提供することである。【解決手段】前記集電極が、金属多孔板を円筒状に形成してなり、該金属多孔板の端縁部の少なくとも前記絶縁体に対向する面に金属箔を設けたことを特徴とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性の管状容器の内部に、光電極と、該光電極に接触して形成される集電極と、該集電極に絶縁体を介在して弾性力により当接する対向電極とを備え、前記管状容器の内部には電解液が充填されてなる色素増感型太陽電池において、
前記集電極が、金属多孔板を円筒状に形成してなり、該金属多孔板の端縁部の少なくとも前記絶縁体に対向する面に金属箔を設けたことを特徴とする色素増感型太陽電池。
【請求項２】
前記金属箔を、前記集電極を構成する前記金属多孔板の端縁部の先端で折り返して、両面側に設けたことを特徴とする請求項１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】
この発明は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する色素増感型太陽電池に関するものであり、特に、透光性の管状容器内に、集電極、光電極および対向電極が配設され、電解液が封入された色素増感型太陽電池に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池は、環境にやさしく、クリーンなエネルギー源として積極的な研究開発が進められている。中でも、光電変換効率が高く、低コストの太陽電池として、色素増感型太陽電池が注目されて、各種の提案がなされている。
【０００３】
その一例がＷＯ２０１３／０３１０９８（特許文献１）であり、図４に示す。
この色素増感型太陽電池１では、透光性の管状容器２内に電解液１０を封入し、該容器２内に色素を吸着させた多孔質半導体からなる光電極５と、その内側に集電極６を設け、これに対向して対向電極７を配設し、前記光電極５に太陽光を入射させてこれを励起して電子を放出させることによって、集電極６および対向電極７を介して外部に電気エネルギーを取り出すものである。
この種の色素増感太陽電池は、その製造のために高真空なチャンバーなどが不要であり、設備面での負担が少なく、安価に製造できるという利点があり、注目を集めている。
【０００４】
特にこの構造においては、管軸に垂直な断面図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、この管軸を中心とした半径方向で管状容器２に近い順に、光電極５、集電極６、対向電極７が配置されている。このうち、集電極６は具体的には金属繊維が格子状に編まれた金属メッシュや、若しくは金属シートに貫通孔６ａが穿設されたパンチングメタルなど、の多孔金属板からなるものである。
そして、対向電極７と集電極６の間には絶縁体８が配置されて、対向電極７の弾性復元力によって集電極６に絶縁体８を介在させて当接することが開示されていて、この絶縁体８は具体的には、ガラス繊維や、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂であり、対向電極７と、光電極５および集電極６とを電気的に絶縁するとともに、電解液１０を流通可能とするセパレータ機能を有している。
【０００５】
ところで、上記のごとき多孔金属板からなる集電極６は、図６に示すように、構造上その端縁部において金属繊維構造６ｂが突出していることが一般的である。そして、前述のように、対向電極７は、平面シート状のものを円筒状に湾曲させて挿入し、その弾性復元力を利用して絶縁体８を介在させて集電極６に当接させるものである。
前記集電極６における端縁部から突出する金属繊維構造６ｂは、非常に鋭利であり、方向も揃っていないため、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、しばしば絶縁体８を突き破って対向電極７と接触してしまい、短絡を生じさせるおそれがあるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２０１３／０３１０９８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点に鑑みて、透光性の管状容器の内部に、光電極と、該光電極に接触して形成される集電極と、該集電極に絶縁体を介在して弾性力により当接する対向電極とを備え、前記管状容器の内部には電解液が充填されてなる色素増感型太陽電池において、前記集電極を多孔金属板から構成しても、対向電極を当接した際に、集電極の端縁部から突出する金属繊維構造が絶縁体を突き破って対向電極に接触することをなくして、短絡を防止することができる構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る色素増感型太陽電池は、前記集電極が、金属多孔板を円筒状に形成してなり、該金属多孔板の端縁部の少なくとも前記絶縁体に対向する面に金属箔を設けたことを特徴とする。
また、前記金属箔を、前記金属多孔板の端縁部の先端で折り返して、両面側に設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の色素増感型太陽電池によれば、集電極を構成する金属多孔板の端縁部に金属箔を設けたことにより、端縁部から突出する金属繊維構造が該金属箔によって覆われて、対向電極を弾性力によって当接しても、両者間に介在する絶縁体を突き破ることがなく、対向電極との間で短絡することが防止できる。
また、金属箔を金属多孔板の端縁部の先端で折り返して両面を覆うように設けることで、金属箔同士をスポット溶接等により接合して、端縁部に簡単に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の色素増感型太陽電池の側断面図。
【図２】本発明における集電極の平面図（Ａ）、断面図（Ｂ）、および他の実施例の断面図（Ｃ）。
【図３】図１の横断面図（Ａ）、そのＸ部拡大図（Ｂ）。
【図４】従来の色素増感型太陽電池の側断面図。
【図５】図３の横断面図（Ａ）、その部分拡大断面図（Ｂ）。
【図６】従来の集電極の平面図。
【図７】従来例の不具合を説明する図（Ａ）、そのＸ部拡大図（Ｂ）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の色素増感型太陽電池の全体を示す側断面図である。
管状容器１の本体部２の内面には、集電極６の表面に積層形成された光電極５が当接されている。
集電極６は、具体的には金属繊維が格子状に編まれた金属メッシュや、若しくは金属シートに貫通孔６ａが穿設されたパンチングメタルなど、の多孔金属板からなるものである。この集電極６上に増感色素が吸着された半導体層からなる光電極５が焼成されて積層形成されている。
そして、集電極６は略円筒形に形成されていて、縮径された状態で管状容器１内に挿入され、この縮径拘束力が解除されたとき、その弾性復元力によって管状容器１の内面に当接する。これにより、光電極５が管状容器１の内面に当接するものである。
このような構成を採用することになり、管状容器の内面に集電極や光電極を焼成するという煩雑さが解消される。
【００１２】
また、対向電極７は、ＳＵＳなどの金属板からなり、略円筒状に形成されていて、その周方向の一部にスリットが形成されるように湾曲され、半径方向に弾性復元力を有する。
そして、図３（Ａ）に示すように、その表面にはシート状の絶縁体８が積層されている。
この絶縁体８は、対向電極７の弾性力によって管状容器１の内面側の集電極６に密着するような構造であれば良く、例えば、繊維状の樹脂材料やガラス材料を編成又は織成した繊維布を用いることができる。また、例えばポリテトラフルオロエチレンのような樹脂材料をシート状に形成したものを用いることもでき、その場合、後述する電解液１０が透過するように、シート体に多数の孔部を形成して用いる。
そして、このように光電極５、集電極６、対向電極７が配設された管状容器１内には電解液１０が封入されている。
【００１３】
また、この実施例では、管状容器１は、本体部２の両端の封止部３、４によって封止されて密閉状態とされている。対向電極７には内部リード１１が接続され、これが封止用金属箔１３を介して外部リード１５に接続されている。一方、集電極６には内部リード１２が接続され、これが封止用金属箔１４を介して外部リード１６に接続されている。
前記光電極５に太陽光が入射されるとこれが励起され電子を放出することによって、対向電極７および集電極６を介して外部リード１５、１６から外部に電気エネルギーを取り出すものである。
【００１４】
そして、図２（Ａ）に示されるように、本発明の色素増感型太陽電池におけるシート状金属多孔板からなる集電極６の端縁部には、金属箔２０が取り付けられている。図２（Ｂ）に示すように、この金属箔２０は、少なくとも、集電極６が絶縁体８を介して対向電極７に対向する側の面に設けられている。
更には、図２（Ｃ）に示すように、前記集電極６の端縁部の先端で折り返して、その両面側に設けるようにしてもよい。こうすることで、折り返された金属箔同士をスポット溶接することで、容易に金属箔２０を集電極６の端縁部に取り付けることができる。
この金属箔２０は、電解液中で腐食しない物質であればよく、具体的にはステンレス箔を用いるのが好適である。
【００１５】
図３（Ａ）（Ｂ）にこの集電極６を用いた色素増感型太陽電池が示されていて、集電極６と対向電極７を隔てる絶縁体８は、ガラス繊維や、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂からなり、その厚みは１〜１００μｍ程度と薄く、一方で、集電極６を構成する金属繊維は１〜１０μｍと鋭利なものであり、その端縁部の突出金属繊維は容易に絶縁体８を突き破ることがある。
この集電極６の端縁部に金属箔２０を設けることによって、突出金属繊維が絶縁体８を突き破ることが防止される。
【００１６】
以上説明したように、本発明に係る色素増感型太陽電池は、管状容器内に配置される集電極の端縁部に金属箔を取り付けたので、集電極を構成する多孔金属板の端縁部における突出金属繊維が、積層される絶縁体を突き破って対向電極と短絡することを防止できるものである。
【符号の説明】
【００１７】
１          管状容器
２          本体部
３、４      封止部
５          光電極
６          集電極
６ａ        貫通孔
７          対向電極
８          絶縁体
１０        電解液
１１、１２  内部リード
１３、１４  封止用金属箔
１５、１６  外部リード
２０        金属箔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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