(57)【要約】【課題】電解液による集電電極の腐食を防止することができ、２枚の基板内部で複数の色素増感光電変換素子を容易にしかも確実に直列に接続することができ、光電変換効率が高い色素増感光電変換素子モジュールおよびその製造方法を提供する。【解決手段】透明基板１上に透明導電層２を形成し、基板３上に透明導電層２に対向して導電層４を形成し、透明導電層２と導電層４との間に色素増感半導体層５と触媒電極層６とを電解質層７を介して互いに対向して設けて各色素増感光電変換素子を構成する。互いに隣接する２つの色素増感光電変換素子の間の部分において１つの色素増感光電変換素子の透明導電層２ともう１つの色素増感光電変換素子の導電層４とを集電電極８により互いに電気的に接続し、透明基板１と基板３との間に互いに電気的に直列に接続された複数の色素増感光電変換素子を有する色素増感光電変換素子モジュールを得る。【選択図】図１
2009110797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の基板の間に互いに電気的に直列に接続された複数の色素増感光電変換素子を有する色素増感光電変換素子モジュールであって、
上記２枚の基板のうちの少なくとも一方の基板は透明基板であり、この透明基板上の複数の領域にそれぞれ透明導電層を有し、
上記２枚の基板のうちの他方の基板上の複数の領域に上記透明導電層に対向してそれぞれ導電層を有し、
上記透明導電層と上記導電層との間に色素増感半導体層と対極とが互いに対向して設けられて上記色素増感光電変換素子が構成され、
互いに隣接する２つの上記色素増感光電変換素子の間の部分において１つの色素増感光電変換素子の上記透明導電層ともう１つの色素増感光電変換素子の上記導電層とが集電電極により互いに電気的に接続され、
上記集電電極の両側に接着層が設けられている
ことを特徴とする色素増感光電変換素子モジュール。
【請求項２】
上記色素増感半導体層と上記対極との間に電解質層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の色素増感光電変換素子モジュール。
【請求項３】
上記接着層により上記２枚の基板が互いに接着されていることを特徴とする請求項２記載の色素増感光電変換素子モジュール。
【請求項４】
１つの上記色素増感光電変換素子の幅が１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の色素増感光電変換素子モジュール。
【請求項５】
上記集電電極の幅が０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４記載の色素増感光電変換素子モジュール。
【請求項６】
上記電解質層が、イソシアネート基を少なくとも１つ以上有する化合物を含む電解質組成物からなることを特徴とする請求項１記載の色素増感光電変換素子モジュール。
【請求項７】
２枚の基板の間に互いに電気的に直列に接続された複数の色素増感光電変換素子を有する色素増感光電変換素子モジュールの製造方法であって、
透明基板上の複数の領域にそれぞれ形成された透明導電層上の互いに異なる部位に色素増感半導体層および第１の集電電極が形成されたものと、基板上の複数の領域にそれぞれ形成された導電層上の互いに異なる部位に対極および第２の集電電極が形成され、上記第２の集電電極を覆うように接着層が形成されたものとを、上記第１の集電電極と上記第２の集電電極とが互いに対向し、かつ、上記色素増感半導体層と上記対極とが互いに対向するように貼り合わせ、上記第１の集電電極と上記第２の集電電極とを電気的に接合するとともに、上記第１の集電電極および上記第２の集電電極の両側に上記接着層を形成するようにした
ことを特徴とする色素増感光電変換素子モジュールの製造方法。
【請求項８】
上記第１の集電電極および上記第２の集電電極のうちの少なくとも一方の厚さは上記色素増感半導体層の厚さ以上であり、かつ、上記電気的に接合された上記第１の集電電極および上記第２の集電電極の厚さの合計は上記色素増感半導体層および上記対極の厚さの合計以上であることを特徴とする請求項７記載の色素増感光電変換素子モジュールの製造方法。
【請求項９】
上記色素増感半導体層と上記対極との間に電解質層を形成することを特徴とする請求項７記載の色素増感光電変換素子モジュールの製造方法。
【請求項１０】
上記電解質層が、イソシアネート基を少なくとも１つ以上有する化合物を含む電解質組成物からなることを特徴とする請求項９記載の色素増感光電変換素子モジュールの製造方法。
【請求項１１】
色素増感光電変換素子モジュールを用いた電子機器において、
上記色素増感光電変換素子モジュールが、
２枚の基板の間に互いに電気的に直列に接続された複数の色素増感光電変換素子を有する色素増感光電変換素子モジュールであって、
上記２枚の基板のうちの少なくとも一方の基板は透明基板であり、この透明基板上の複数の領域にそれぞれ透明導電層を有し、
上記２枚の基板のうちの他方の基板上の複数の領域に上記透明導電層に対向してそれぞれ導電層を有し、
上記透明導電層と上記導電層との間に色素増感半導体層と対極とが互いに対向して設けられて上記色素増感光電変換素子が構成され、
互いに隣接する２つの上記色素増感光電変換素子の間の部分において１つの色素増感光電変換素子の上記透明導電層ともう１つの色素増感光電変換素子の上記導電層とが集電電極により互いに電気的に接続され、
上記集電電極の両側に接着層が設けられているものである
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、色素増感光電変換素子モジュールおよびその製造方法ならびに電子機器に関し、例えば、色素を担持した半導体微粒子からなる色素増感半導体層を用いた色素増感太陽電池モジュールおよび各種の電子機器に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー源として石炭や石油などの化石燃料を使用する場合、その結果発生する二酸化炭素のために、地球の温暖化をもたらすと言われている。また、原子力エネルギーを使用する場合には、放射線による汚染の危険性が伴う。環境問題が取り沙汰される現在、これらのエネルギーに依存していくことは大変問題が多い。
一方、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。
【０００３】
太陽電池の材質としては様々なものがあるが、シリコンを用いたものが多数市販されており、これらは大別して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と、非晶質（アモルファス）シリコン系太陽電池とに分けられる。従来、太陽電池には、単結晶または多結晶のシリコン、すなわち結晶シリコンが多く用いられてきた。
しかしながら、結晶シリコン系太陽電池では、光（太陽）エネルギーを電気エネルギーに変換する性能を表す光電変換効率が、アモルファスシリコン系太陽電池に比べて高いものの、結晶成長に多くのエネルギーと時間とを要するため生産性が低く、コスト面で不利であった。
【０００４】
また、アモルファスシリコン系太陽電池は、結晶シリコン系太陽電池と比べて光吸収性が高く、基板の選択範囲が広い、大面積化が容易であるなどの特徴があるが、光電変換効率が結晶シリコン系太陽電池より低い。さらに、アモルファスシリコン系太陽電池は、生産性は結晶シリコン系太陽電池に比べて高いが、結晶シリコン系太陽電池と同様に製造に真空プロセスが必要であり、設備面での負担は未だに大きい。
【０００５】
一方、太陽電池のより一層の低コスト化に向けて、シリコン系材料に代えて有機材料を用いた太陽電池が多く研究されてきた。しかしながら、この太陽電池の光電変換効率は１％以下と非常に低く、耐久性にも問題があった。
こうした中で、色素によって増感された半導体微粒子を用いた安価な太陽電池が報告された（非特許文献１参照。）。この太陽電池は、増感色素にルテニウム錯体を用いて分光増感した酸化チタン多孔質薄膜を光電極とする湿式太陽電池、すなわち電気化学光電池である。この色素増感太陽電池の利点は、安価な酸化チタンを用いることができ、増感色素の光吸収が８００ｎｍまでの幅広い可視光波長域にわたっていること、光電変換の量子効率が高く、高いエネルギー変換効率を実現できることである。また、製造に真空プロセスが必要ないため、大型の設備なども必要ない。
【０００６】
近年、色素増感太陽電池モジュールを開発する動きが活発化してきている。この色素増感太陽電池モジュールの構造としてＺ型構造が知られている。このＺ型構造の色素増感太陽電池モジュールは、２枚の基板間に複数の色素増感太陽電池を形成し、これらの色素増感太陽電池を基板内部で電気的に直列に接続したものであり、発電効率が高いことが知られている。
【非特許文献１】Nature,353,p.737-740,1991
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、色素増感太陽電池においては電解液にヨウ素が用いられるため、このヨウ素が色素増感太陽電池モジュール内部の集電電極を腐食することから、集電電極を腐食から保護する保護層が必要となる。加えて、２枚の基板内部で複数の色素増感太陽電池を確実に直列に接続するためには高度な技術が要求される。
そこで、この発明が解決しようとする課題は、電解液による集電電極の腐食を防止することができ、２枚の基板内部で複数の色素増感光電変換素子を容易にしかも確実に直列に接続することができ、光電変換効率が高い色素増感光電変換素子モジュールおよびその製造方法を提供することである。
この発明が解決しようとする他の課題は、上記の優れた色素増感光電変換素子モジュールを用いた電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、第１の発明は、
２枚の基板の間に互いに電気的に直列に接続された複数の色素増感光電変換素子を有する色素増感光電変換素子モジュールであって、
上記２枚の基板のうちの少なくとも一方の基板は透明基板であり、この透明基板上の複数の領域にそれぞれ透明導電層を有し、
上記２枚の基板のうちの他方の基板上の複数の領域に上記透明導電層に対向してそれぞれ導電層を有し、
上記透明導電層と上記導電層との間に色素増感半導体層と対極とが互いに対向して設けられて上記色素増感光電変換素子が構成され、
互いに隣接する２つの上記色素増感光電変換素子の間の部分において１つの色素増感光電変換素子の上記透明導電層ともう１つの色素増感光電変換素子の上記導電層とが集電電極により互いに電気的に接続され、
上記集電電極の両側に接着層が設けられている
ことを特徴とするものである。
【０００９】
この色素増感光電変換素子モジュールにおいては、集電電極の両側に設けられた接着層により集電電極に電解液が接触するのを防止することができることにより、電解液による集電電極の腐食を防止することができる。加えて、この接着層により２枚の基板を互いに強固に接着することができることにより、これらの基板の間において、複数の色素増感光電変換素子を確実に互いに電気的に直列に接続することができる。この場合、集電電極とその両隣の色素増感光電変換素子とはこの接着層により区切られた構造を有する。
【００１０】
集電電極は低抵抗で接触抵抗が低いことが好ましい。この集電電極の材料としては、具体的には、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃなど、これらの合金、はんだなどが好ましく、これらの材料からなる導体ペーストをスクリーン印刷やディスペンサーなどにより塗布して形成するのが好ましい。集電電極は色素増感半導体層の外周に沿って形成するのが好ましい。例えば、色素増感半導体層が長方形または正方形の場合は、集電電極はこの色素増感半導体層の一辺に対して平行に配置するのが好ましいが、必要に応じて、集電効率を高める目的で、色素増感半導体層の外周を取り囲む形状としたり、色素増感半導体層内部へ櫛状に延長しても構わない。この場合、隣の色素増感光電変換素子と接合させる部分以外は、必要に応じて、絶縁処理したり、樹脂やガラスフリットなどの保護層を設置したりするのが好ましい。必要に応じて、集電電極の全部または一部を導電性接着剤、導電ゴム、異方導電性接着剤などにより形成してもよい。
【００１１】
集電電極の両側に設ける接着層は、例えば、スクリーン印刷やディスペンサーなどにより集電電極を覆うように接着剤を塗布し、２枚の基板を貼り合わせることにより形成すると簡便であるが、この接着層の形成方法に特に制限はなく、他の方法によって形成してもよい。基板の貼り合わせは、減圧下で行うと接着層に気泡によるボイドが形成されにくいため、好ましい。貼り合わせ後は２枚の基板を加圧したまま、熱か紫外線によって接着層を硬化させ、２枚の基板同士を接着する。紫外線による接着層の硬化の際は、色素増感半導体層に紫外線が当たらないように遮光マスクを用いるのが好ましい。
【００１２】
各色素増感光電変換素子の形状や大きさは必要に応じて選ぶことができるが、例えば長方形である場合、その幅は例えば１ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。また、集電電極の幅や厚さ（高さ）も必要に応じて選ばれるが、幅は例えば０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、厚さは色素増感半導体層および対極の厚さの合計よりも１００μｍを超えない厚さとするのが好ましい。
【００１３】
透明基板上に形成する透明導電層の表面抵抗（シート抵抗）は低いほど好ましい。具体的には、透明導電層の表面抵抗は５００Ω／□以下が好ましく、１００Ω／□がさらに好ましい。この透明導電層の材料としては公知のものを使用可能であり、具体的には、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）、ＳｎＯ2 、ＺｎＯ、インジウム−亜鉛複合酸化物（ＩＺＯ）などが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、また、これらを２種類以上組み合わせて用いることもできる。また、この透明基板上に透明導電層を形成した透明導電性基板の表面抵抗を低減し、集電効率を向上させる目的で、この透明基板上に、導電性の高い金属などやカーボンなどの導電材料からなる配線を別途設けてもよい。この配線に用いる導電材料に特に制限はないが、耐食性、耐酸化性が高く、導電材料自体の漏れ電流が低いことが望ましい。
【００１４】
透明基板の材質は特に制限されず、透明であれば種々の基材を用いることができる。この透明基板は、色素増感光電変換素子外部から侵入する水分やガスの遮断性、耐溶剤性、耐候性などに優れているものが好ましく、具体的には、石英、サファイア、ガラスなどの透明無機基板、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフッ化ビニリデン、テトラアセチルセルロース、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、ポリスルフォン類、ポリオレフィン類などの透明プラスチック基板が挙げられ、これらの中でも特に可視光領域の透過率が高い基板を用いるのが好ましいが、これらに限定されるものではない。この透明基板としては、加工性、軽量性などを考慮すると透明プラスチック基板を用いるのが好ましい。また、この透明基板の厚さは特に制限されず、光の透過率、色素増感光電変換素子の内部と外部との遮断性などによって自由に選択することができる。
２枚の基板のうちの他方の基板に特に制限はないが、例えばガラス基板、石英基板、金属板などであってもよい。この基板上に形成する導電層の材料としては、Ｐｔその他の各種の金属や他の導電材料を用いることができる。
【００１５】
色素増感半導体層は、典型的には色素を担持した半導体微粒子からなる。この半導体微粒子の材料としては、シリコンに代表される元素半導体のほかに、各種の化合物半導体、ペロブスカイト構造を有する化合物などを使用することができる。これらの半導体は、光励起下で伝導帯電子がキャリアーとなり、アノード電流を与えるｎ型半導体であることが好ましい。これらの半導体は、具体的に例示すると、ＴｉＯ2 、ＺｎＯ、ＷＯ3 、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＴｉＳｒＯ3 、ＳｎＯ2 などであり、これらの中でもアナターゼ型のＴｉＯ2 が特に好ましい。半導体の種類はこれらに限定されるものではなく、また、これらを２種類以上混合して用いることもできる。さらに、半導体微粒子は粒子状、チューブ状、棒状など必要に応じて様々な形態を取ることが可能である。
半導体微粒子の粒径に特に制限はないが、一次粒子の平均粒径で１〜２００ｎｍが好ましく、特に好ましくは５〜１００ｎｍである。また、この平均粒径の半導体微粒子にこの平均粒径より大きい平均粒径の半導体微粒子を混合し、平均粒径の大きい半導体微粒子により入射光を散乱させ、量子収率を向上させることも可能である。この場合、別途混合する半導体微粒子の平均粒径は２０〜５００ｎｍであることが好ましい。
【００１６】
半導体微粒子からなる半導体層の作製方法に特に制限はないが、物性、利便性、製造コストなどを考慮した場合には湿式製膜法が好ましく、半導体微粒子の粉末あるいはゾルを水や有機溶媒などの溶媒に均一分散したペーストを調製し、透明導電性基板上に塗布する方法が好ましい。塗布は、その方法に特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができ、例えば、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法、また、湿式印刷方法としては、例えば、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン印刷など様々な方法により行うことができる。半導体微粒子の材料として結晶酸化チタンを用いる場合、その結晶型はアナターゼ型が光触媒活性の点から好ましい。アナターゼ型酸化チタンは市販の粉末、ゾル、スラリーでもよいし、あるいは、酸化チタンアルコキシドを加水分解するなどの公知の方法によって所定の粒径のものを作ってもよい。市販の粉末を使用する際には粒子の二次凝集を解消することが好ましく、塗布液調製時に乳鉢やボールミルや超音波分散装置などを使用して粒子の分散を行うことが好ましい。このとき、二次凝集が解かれた粒子が再度凝集するのを防ぐため、アセチルアセトン、塩酸、硝酸、界面活性剤、キレート剤などを添加することができる。また、増粘の目的でポリエチレンオキシドやポリビニルアルコールなどの高分子、セルロース系の増粘剤など、各種の増粘剤を添加することもできる。
【００１７】
半導体微粒子からなる半導体層、言い換えると半導体微粒子層は多くの増感色素を吸着することができるように、表面積の大きいものが好ましい。このため、半導体微粒子層を支持体上に塗設した状態での表面積は、投影面積に対して１０倍以上であることが好ましく、１００倍以上であることがより好ましい。この上限に特に制限はないが、通常１０００倍程度である。半導体微粒子層は一般に、その厚さが増大するほど単位投影面積当たりの担持色素量が増えるため光の捕獲率が高くなるが、注入した電子の拡散距離が増すため電荷再結合によるロスも大きくなる。従って、半導体微粒子層には好ましい厚さが存在するが、その厚さは一般的には０．１〜１００μｍであり、１〜５０μｍであることがより好ましく、３〜３０μｍであることが特に好ましい。半導体微粒子層は支持体に塗布した後に粒子同士を電子的にコンタクトさせ、膜強度の向上や基板との密着性を向上させるために、焼成することが好ましい。焼成温度の範囲に特に制限はないが、温度を上げ過ぎると基板の抵抗が高くなってしまい、溶融することもあるため、通常は４０〜７００℃であり、より好ましくは４０〜６５０℃である。また、焼成時間も特に制限はないが、通常は１０分〜１０時間程度である。焼成後、半導体微粒子層の表面積を増大させたり、半導体微粒子間のネッキングを高めたりする目的で、例えば四塩化チタン水溶液を用いた化学めっきや三塩化チタン水溶液を用いたネッキング処理や直径１０ｎｍ以下の半導体超微粒子ゾルのディップ処理などを行ってもよい。透明導電性基板の支持体にプラスチック基板を用いる場合は、結着剤を含むペーストを基板上に塗布し、加熱プレスによる基板への圧着を行うことも可能である。
【００１８】
半導体層に担持させる色素としては、増感作用を示すものであれば特に制限はないが、例えば、ローダミンＢ、ローズベンガル、エオシン、エリスロシンなどのキサンテン系色素、メロシアニン、キノシアニン、クリプトシアニンなどのシアニン系色素、フェノサフラニン、カブリブルー、チオシン、メチレンブルーなどの塩基性染料、クロロフィル、亜鉛ポルフィリン、マグネシウムポルフィリンなどのポルフィリン系化合物が挙げられ、その他のものとしてはアゾ色素、フタロシアニン化合物、クマリン系化合物、Ｒｕビピリジン錯化合物、Ｒｕターピリジン錯化合物、アントラキノン系色素、多環キノン系色素、スクアリリウムなどが挙げられる。これらの中でも、Ｒｕビピリジン錯化合物は量子収率が高く特に好ましい。ただし、増感色素はこれらのものに限定されるものではなく、また、これらの増感色素を２種類以上混合して用いてもよい。
【００１９】
色素の半導体層への吸着方法に特に制限はないが、上記の増感色素を例えばアルコール類、ニトリル類、ニトロメタン、ハロゲン化炭化水素、エーテル類、ジメチルスルホキシド、アミド類、Ｎ−メチルピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、３−メチルオキサゾリジノン、エステル類、炭酸エステル類、ケトン類、炭化水素、水などの溶媒に溶解させ、これに半導体層を浸漬させたり、色素溶液を半導体層上に塗布したりすることができる。また、酸性度の高い色素を用いる場合には、色素分子同士の会合を低減する目的でデオキシコール酸などを添加してもよい。
増感色素を吸着させた後に、過剰に吸着した増感色素の除去を促進する目的で、アミン類を用いて半導体電極の表面を処理してもよい。アミン類の例としてはピリジン、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン、ポリビニルピリジンなどが挙げられ、これらが液体の場合はそのまま用いてもよいし、有機溶媒に溶解して用いてもよい。
【００２０】
典型的には、色素増感半導体層と対極との間に電解質層が設けられるが、色素増感半導体層および対極に電解質を含浸させてもよい。
電解質は、ヨウ素（Ｉ2 ）と金属ヨウ化物もしくは有機ヨウ化物との組み合わせ、臭素（Ｂｒ2 ）と金属臭化物あるいは有機臭化物との組み合わせのほか、フェロシアン酸塩／フェリシアン酸塩やフェロセン／フェリシニウムイオンなどの金属錯体、ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオール／アルキルジスルフィドなどのイオウ化合物、ビオロゲン色素、ヒドロキノン／キノンなどを用いることができる。上記金属化合物のカチオンとしてはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｓなど、上記有機化合物のカチオンとしてはテトラアルキルアンモニウム類、ピリジニウム類、イミダゾリウム類などの４級アンモニウム化合物が好ましいが、これらに限定されるものではなく、また、これらを２種類以上混合して用いることもできる。この中でも、Ｉ2 とＬｉＩ、ＮａＩやイミダゾリウムヨーダイドなどの４級アンモニウム化合物とを組み合わせた電解質が好ましい。電解質塩の濃度は溶媒に対して０．０５〜５Ｍが好ましく、さらに好ましくは０．２〜３Ｍである。Ｉ2 やＢｒ2 の濃度は０．０００５〜１Ｍが好ましく、さらに好ましくは０．００１〜０．３Ｍである。また、開放電圧を向上させる目的で４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジンに代表されるアミン系化合物からなる添加剤を加えてもよい。
【００２１】
上記電解質組成物を構成する溶媒として水、アルコール類、エーテル類、エステル類、炭酸エステル類、ラクトン類、カルボン酸エステル類、リン酸トリエステル類、複素環化合物類、ニトリル類、ケトン類、アミド類、ニトロメタン、ハロゲン化炭化水素、ジメチルスルホキシド、スルフォラン、Ｎ−メチルピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、３−メチルオキサゾリジノン、炭化水素などが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、また、これらを２種類以上混合して用いることもできる。さらに、溶媒としてテトラアルキル系、ピリジニウム系、イミダゾリウム系４級アンモニウム塩のイオン液体を用いることも可能である。
【００２２】
色素増感光電変換素子の漏液、電解質の揮発を低減する目的で、上記電解質組成物へゲル化剤、ポリマー、架橋モノマーなどを溶解させるほか、無機セラミック粒子を分散させてゲル状電解質として使用することも可能である。ゲルマトリクスと電解質組成物との比率は、電解質組成物が多ければイオン導電率は高くなるが、機械的強度は低下し、逆に電解質組成物が少なすぎると機械的強度は大きいがイオン導電率は低下するため、電解質組成物はゲル状電解質の５０〜９９ｗｔ％が望ましく、８０〜９７ｗｔ％がより好ましい。また、上記電解質と可塑剤とをポリマーに溶解させ、可塑剤を揮発除去することで全固体型の色素増感光電変換素子モジュールを実現することも可能である。
【００２３】
対極は導電性物質であれば任意のものを用いることができるが、絶縁性の物質でも色素増感半導体層に面している側に導電性の触媒層が設置されていれば、これも使用可能である。ただし、対極の材料としては電気化学的に安定である材料を用いることが好ましく、具体的には、白金、金、カーボン、導電性ポリマーなどを用いることが望ましい。また、酸化還元の触媒効果を向上させる目的で、色素増感半導体層に面している側は微細構造で表面積が増大していることが好ましく、例えば、白金であれば白金黒状態に、カーボンであれば多孔質状態になっていることが望まれる。白金黒状態は白金の陽極酸化法、白金化合物の還元処理などによって、また多孔質状態のカーボンは、カーボン微粒子の焼結や有機ポリマーの焼成などの方法により形成することができる。また、透明導電性基板上に白金など酸化還元触媒効果の高い金属を配線するか、表面に白金化合物を還元処理することにより、透明な対極として使用することもできる。
【００２４】
色素増感光電変換素子の製造方法は特に限定されないが、例えば電解質組成物が液状、もしくは光電変換素子内部でゲル化させることが可能であり、導入前は液状の電解質組成物の場合、色素増感半導体層と対極とを向かい合わせ、これらの電極が接しないように色素増感半導体層が形成されていない基板部分を封止する。このとき、色素増感半導体層と対極との隙間の大きさに特に制限はないが、通常１〜１００μｍであり、より好ましくは１〜５０μｍである。この電極間の距離が長すぎると、導電率の低下から光電流が減少してしまう。封止方法は特に制限されないが、耐光性、絶縁性、防湿性を備えた材料を用いることが好ましく、エポキシ樹脂、紫外線硬化樹脂、アクリル系接着剤、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート) 、アイオノマー樹脂、セラミック、各種熱融着フィルムなどを用いることができ、また、種々の溶接法を用いることができる。また、電解質組成物の溶液の注液方法に特に制限はないが、外周が予め封止され、溶液の注入口を開けられた上記セルの内部に減圧下で注液を行う方法が好ましい。この場合、注入口に溶液を数滴垂らし、毛細管現象により注液する方法が簡便である。また、必要に応じて減圧もしくは加熱下で注液の操作を行うこともできる。完全に溶液が注入された後、注入口に残った溶液を除去し、注入口を封止する。この封止方法にも特に制限はないが、必要であればガラス板やプラスチック基板を封止剤で貼り付けて封止することもできる。また、この方法以外にも、液晶パネルの液晶滴下注入（ＯＤＦ；One Drop Filling）工程のように、電解液を基板上に滴下して減圧下で貼り合わせて封止することもできる。また、ポリマーなどを用いたゲル状電解質や全固体型の電解質の場合、色素増感半導体層上で電解質組成物と可塑剤とを含むポリマー溶液をキャスト法により揮発除去させる。可塑剤を完全に除去した後、上記方法と同様に封止を行う。この封止は真空シーラーなどを用いて、不活性ガス雰囲気下、もしくは減圧中で行うことが好ましい。封止を行った後、電解質を色素増感半導体層へ十分に含漬させるため、必要に応じて加熱、加圧の操作を行うことも可能である。
【００２５】
色素増感光電変換素子モジュールはその用途に応じて様々な形状で作製することが可能であり、その形状は特に限定されない。
色素増感光電変換素子モジュールは、最も典型的には、色素増感太陽電池モジュールとして構成される。ただし、色素増感光電変換素子モジュールは、色素増感太陽電池モジュール以外のもの、例えば色素増感光センサーなどであってもよい。
【００２６】
第２の発明は、
２枚の基板の間に互いに電気的に直列に接続された複数の色素増感光電変換素子を有する色素増感光電変換素子モジュールの製造方法であって、
透明基板上の複数の領域にそれぞれ形成された透明導電層上の互いに異なる部位に色素増感半導体層および第１の集電電極が形成されたものと、基板上の複数の領域にそれぞれ形成された導電層上の互いに異なる部位に対極および第２の集電電極が形成され、上記第２の集電電極を覆うように接着層が形成されたものとを、上記第１の集電電極と上記第２の集電電極とが互いに対向し、かつ、上記色素増感半導体層と上記対極とが互いに対向するように貼り合わせ、上記第１の集電電極と上記第２の集電電極とを電気的に接合するとともに、上記第１の集電電極および上記第２の集電電極の両側に上記接着層を形成するようにした
ことを特徴とするものである。
【００２７】
ここで、第１の集電電極と第２の集電電極とを電気的に確実に接合するため、これらの第１の集電電極および第２の集電電極のうちの一方または両方の表面に導電性接着剤、導電ゴム、異方導電性接着剤などの接着性を有する導電層を設けてもよい。また、第１の集電電極と第２の集電電極とを電気的に確実に接合するために、従来公知の実装技術を用いることも可能である。例えば、これらの第１の集電電極および第２の集電電極のうちの一方または両方にバンプ形状を持たせてこれらを圧着させたり、これらの第１の集電電極および第２の集電電極のうちの一方または両方をソルダーペーストで形成し、リフローを行うことにより接合させたりすることが可能である。第１の集電電極および第２の集電電極の材料は互いに異なっていてもよい。
【００２８】
第１の集電電極および第２の集電電極のうちの少なくとも一方の厚さは色素増感半導体層の厚さ以上とし、かつ、電気的に接合された第１の集電電極および第２の集電電極の厚さの合計は色素増感半導体層および対極の厚さの合計以上とする。第１の集電電極および第２の集電電極の全体の幅や厚さ（高さ）は必要に応じて選ばれるが、幅は例えば０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、厚さは色素増感半導体層および対極の厚さの合計よりも１００μｍを超えない厚さとするのが好ましい。
第２の発明においては、上記以外のことは、その性質に反しない限り、第１の発明に関連して説明したことが成立する。
【００２９】
第３の発明は、
色素増感光電変換素子モジュールを用いた電子機器において、
上記色素増感光電変換素子モジュールが、
２枚の基板の間に互いに電気的に直列に接続された複数の色素増感光電変換素子を有する色素増感光電変換素子モジュールであって、
上記２枚の基板のうちの少なくとも一方の基板は透明基板であり、この透明基板上の複数の領域にそれぞれ透明導電層を有し、
上記２枚の基板のうちの他方の基板上の複数の領域に上記透明導電層に対向してそれぞれ導電層を有し、
上記透明導電層と上記導電層との間に少なくとも色素増感半導体層および触媒電極層が順次設けられて上記色素増感光電変換素子が構成され、
互いに隣接する２つの上記色素増感光電変換素子の間の部分において１つの色素増感光電変換素子の上記透明導電層ともう１つの色素増感光電変換素子の上記導電層とが集電電極により互いに電気的に接続され、
上記集電電極の両側に接着層が設けられているものである
ことを特徴とするものである。
【００３０】
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、色素増感光電変換素子モジュールは、例えばこれらの電子機器の電源として用いられる色素増感太陽電池モジュールである。
第３の発明においては、上記以外のことは、その性質に反しない限り、第１の発明に関連して説明したことが成立する。
【００３１】
上述のように構成されたこの発明によれば、集電電極の両側に設けられた接着層により集電電極に電解液が接触するのを防止することができるとともに、この接着層により２枚の基板を互いに強固に接着することができる。
【発明の効果】
【００３２】
この発明によれば、電解液による集電電極の腐食を防止することができ、２枚の基板内部で複数の色素増感光電変換素子を容易にしかも確実に直列に接続することができ、光電変換効率が高い色素増感光電変換素子モジュールを実現することができる。そして、この優れた色素増感光電変換素子モジュールを用いて高性能の電子機器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
まず、この発明の第１の実施形態による色素増感光電変換素子モジュールについて説明する。図１はこの色素増感光電変換素子モジュールを示す断面図である。この色素増感光電変換素子モジュールの平面形状が長方形である場合の平面図を図２に示す。図２は図１のＸ−Ｙ線に沿っての拡大断面図に相当する。
【００３４】
図１および図２に示すように、この色素増感光電変換素子モジュールにおいては、ガラス基板などの非導電性の透明基板１上に複数のストライプ状の透明導電層２が互いに平行に形成されている。また、非導電性の基板３上に、透明導電層２と対向して、この透明導電層２に平行に、かつ互いに平行に複数のストライプ状の導電層４が透明導電層２と同じ幅に形成されている。この場合、透明導電層２と導電層４とは、それらの延在方向に対して直角方向に互いに所定距離ずれている。そして、互いに対向する透明導電層２と導電層４との間に、色素増感半導体層５と対極としての触媒電極層６とが電解質層７を介して互いに対向して設けられて各色素増感光電変換素子が形成されている。これらの色素増感半導体層５および触媒電極層６は透明導電層２および導電層４と平行な方向に長い長方形の形状を有する。色素増感半導体層５は透明導電層２と電気的に接触し、触媒電極層６は導電層４と電気的に接触している。互いに隣接する２つの色素増感光電変換素子の間の部分においては、１つの色素増感光電変換素子の透明導電層２ともう１つの色素増感光電変換素子の導電層４とがそれらの末端部分において集電電極８により互いに電気的に接続されている。これによって、複数の色素増感光電変換素子が互いに電気的に直列に接続されている。直列に接続する色素増感光電変換素子の数は必要に応じて選ばれる。この場合、この集電電極８は、色素増感半導体層５の長手方向の１辺に沿って設けられている。この集電電極８の両側および各色素増感光電変換素子の外周に接着層９が設けられている。集電電極８の一方の側の接着層９は透明基板１と導電層４とを接着し、集電電極８の他方の側の接着層９は透明導電層２と基板３とを接着している。この場合、各色素増感光電変換素子と集電電極８とは接着層９により互いに分離されている。また、電解質層７は接着層９により各色素増感光電変換素子毎に封止されている。集電電極８および接着層９の一部分（図２の一点鎖線で囲んだ部分）を拡大した平面図を図３に示す。
【００３５】
色素増感半導体層５としては、半導体微粒子層に色素を担持させたものが用いられる。接着層９としては、例えばＵＶ硬化型接着剤などが用いられる。
透明基板１、透明導電層２、基板３、導電層４、色素増感半導体層５、触媒電極層６、電解質層７および集電電極８は、すでに挙げたものの中から、必要に応じて選択されたものを用いることができる。
【００３６】
次に、この色素増感光電変換素子モジュールの製造方法について説明する。
まず、図４に示すように、透明基板１を用意し、この透明基板１の全面に透明導電層２を形成した後、この透明導電層２をエッチングによりストライプ状にパターニングする。次に、各透明導電層２上に、半導体微粒子が分散されたペーストを所定のギャップに塗布する。次に、透明基板１を所定温度に加熱して半導体微粒子を焼結し、半導体微粒子焼結体からなる半導体層を形成する。次に、各透明導電層２の末端部分に集電電極８ａを形成する。この集電電極８ａの厚さは、半導体微粒子焼結体からなる半導体層の厚さ以上とする。次に、半導体微粒子焼結体からなる半導体層および集電電極８ａが形成された透明基板１を色素溶液に浸漬するなどして半導体微粒子に増感用の色素を担持させる。こうして各透明導電層２上に色素増感半導体層５が形成される。
【００３７】
一方、基板３を別途用意する。そして、図５に示すように、この基板３の全面に導電層４を形成した後、この導電層４をエッチングによりストライプ状にパターニングする。次に、各導電層４上に触媒電極層６および集電電極８ｂを形成する。集電電極８ｂは各導電層４の末端部分の上に形成する。この集電電極８ｂの厚さは、集電電極８ａの厚さとこの集電電極８ｂの厚さとの合計が、少なくとも色素増感半導体層５および触媒電極層６の厚さの合計以上で、かつ色素増感半導体層５および触媒電極層６の厚さの合計より１００μｍを超えないように選ばれる。次に、互いに隣接する触媒電極層６の間の部分に集電電極８ｂを覆うように接着層９を形成する。
【００３８】
次に、図６に示すように、透明基板１と基板３とを集電電極８ａと集電電極８ｂとが互いに対向するように配置する。
次に、透明基板１と基板３とを互いに平行に保ったまま徐々に互いに接近させる。このとき、図７に示すように、まず透明基板１上の集電電極８ａが基板３上の接着層９に食い込む。透明基板１と基板３とをさらに接近させると、集電電極８ａが接着層９を貫いて集電電極８ａの先端と基板３上の集電電極８ｂの先端とが接触して電気的に接合される。こうして接合された集電電極８ａおよび集電電極８ｂにより集電電極８が形成される。この接合と同時に、これらの集電電極８ａおよび集電電極８ｂにより接着層９が分割されてこれらの集電電極８ａおよび集電電極８ｂの両側に接着層９が形成される。
この後、基板３に各色素増感光電変換素子毎にあらかじめ形成された注液口（図２において符号１０で示す）から、色素増感半導体層５と触媒電極層６と接着層９とにより囲まれた空間に電解液を注液し、電解質層５を形成する。
以上のようにして、図１および図２に示す色素増感光電変換素子モジュールが製造される。
【００３９】
次に、この色素増感光電変換素子モジュールの動作について説明する。
透明基板１側からこの透明基板１を透過して入射した光は、色素増感半導体層５の色素を励起して電子を発生する。この電子は、速やかに色素から色素増感半導体層５の半導体微粒子に渡される。一方、電子を失った色素は、電解質層７のイオンから電子を受け取り、電子を渡した分子は、再び基板３上の導電層４の表面で電子を受け取る。この一連の反応により、色素増感半導体層５と電気的に接続された透明導電層２と導電層４との間に起電力が発生する。こうして光電変換が行われる。この場合、直列接続された複数の色素増感光電変換素子の一端の色素増感光電変換素子の透明導電層２と他端の色素増感光電変換素子の導電層４との間に各色素増感光電変換素子の起電力の合計の起電力が発生する。
【００４０】
この第１の実施形態によれば、集電電極８の両側に形成した接着層９により集電電極８と各色素増感光電変換素子とが互いに分離されているので、集電電極８に電解質層５が接触することがなく、このため電解質層５により集電電極８が腐食されるおそれがない。また、この接着層９により透明基板１と基板３とが互いに強固に接着されているため、集電電極８により１つの色素増感光電変換素子の透明導電層２と隣の色素増感光電変換素子の導電層４とを確実に電気的に接続することができ、ひいては複数の色素増感光電変換素子を確実に電気的に直列に接続することができる。また、接着層９は容易に形成することができる。以上により、信頼性が高く、光電変換効率が高い色素増感光電変換素子モジュールを容易に実現することができる。
【００４１】
色素増感光電変換素子モジュールの実施例について説明する。
実施例１
ガラス基板上にＦＴＯ膜を形成した後、このＦＴＯ膜をエッチングによりパターニングして、間に０．５ｍｍ幅の隙間が形成されるように８本のストライプ状のパターンを形成した。その後、アセトン、アルコール、アルカリ系洗浄液、超純水を順に用いて超音波洗浄を行い、十分に乾燥させた。
このガラス基板上へSolaronix 製酸化チタンペーストを５ｍｍ幅、長さ４０ｍｍのストライプ状で８本（総面積１６ｃｍ2 ）、スクリーン印刷機で塗布した。ペーストはガラス基板側より透明なTi-Nanoxide ＴＳＰペーストを厚さ７μｍ、散乱粒子を含むTi-Nanoxide ＤＳＰを厚さ１３μｍ順次積層させ、合計２０μｍの厚さの多孔質ＴｉＯ2 膜を得た。この多孔質ＴｉＯ2 膜を５００℃で３０分間電気炉で焼成し、放冷後、０．１ｍｏｌ／ＬのＴｉＣｌ4 水溶液中に浸漬させ、７０℃で３０分間保持し、十分に純水およびエタノールで洗浄し、乾燥後、再び５００℃で３０分間電気炉で焼成した。こうしてＴｉＯ2 焼結体を作製した。
【００４２】
次に、厚膜用の市販の銀ペーストを用い、上記ＴｉＯ2 焼結体の間に位置合わせし、スクリーン印刷にて０．５ｍｍ幅の集電電極を塗布した。乾燥後、乾燥雰囲気下で５００℃で３０分間電気炉で焼成した後、集電電極に遮光マスクを被せ、ＴｉＯ2 焼結体にのみエキシマランプによりＵＶ光を照射し、吸着した不純物を除去した。焼成後の集電電極の厚さは４０μｍであった。
【００４３】
次に、０．５ｍＭシス−ビス（イソチオシアナート）−Ｎ，Ｎ−ビス（２，２' −ジピリジル−４，４' −ジカルボン酸）−ルテニウム（II）ジテトラブチルアンモニウム塩（Ｎ７１９色素）のｔｅｒｔ−ブチルアルコール／アセトニトリル混合溶媒（体積比１：１）に室温下、４８時間浸漬させて色素を担持させた。こうして色素を担持させたＴｉＯ2 焼結体をアセトニトリルで洗浄し、暗所で乾燥させた。こうして色素増感ＴｉＯ2 焼結体を作製した。
【００４４】
対極基板は直径０．１ｍｍの注液口が開けられた石英基板を用い、ガラス基板上のＦＴＯ膜と同じパターンの導電層を市販の白金ペーストを用いてスクリーン印刷機で形成し、さらに市販の白金ペーストでガラス基板上の酸化チタンペーストと同じ位置関係で触媒電極層を形成するとともに、ガラス基板上の集電電極と同じ位置関係で集電電極を形成し、これらを１０００℃で焼結した。焼成後の触媒電極層および集電電極の厚さは５μｍであった。
上記石英基板上の集電電極以外の部分および基板外周部分へスクリーン印刷にてＵＶ硬化型接着剤を塗布した。
【００４５】
上記のように準備されたガラス基板と石英基板とを、ガラス基板上の色素増感ＴｉＯ2 焼結体と石英基板上の対極のＰｔ面とが互いに対向するように配置し、減圧下でプレスして貼り合わせる。貼り合わせ後、ガラス基板と石英基板とをプレスしたまま、色素増感ＴｉＯ2 焼結体に遮光マスクを被せ、ＵＶランプによるＵＶ光を照射してＵＶ硬化接着剤を硬化させ、ガラス基板上の集電電極と石英基板上の集電電極とを互いに接触させたまま固定した。
【００４６】
メトキシアセトニトリル３ｇにヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）０．０４５ｇ、１−プロピル−２．３−ジメチルイミダゾリウムヨーダイド１．１１ｇ、ヨウ素（Ｉ2 ）０．１１ｇ、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン０．０８１ｇを溶解させ、電解質組成物を調製した。
次に、こうして調製した電解質組成物を石英基板に形成された注液口から減圧下で注入し、減圧・加圧を繰り返すことで素子内部の気泡を完全に追い出した。次に、注液口にＵＶ硬化接着剤を塗布し、カバーガラスを被せ、ＵＶ光を照射することによりＵＶ硬化接着剤を硬化させ、色素増感光電変換素子モジュールを得た。この色素増感光電変換素子モジュールは、５ｍｍ×４０ｍｍの大きさの色素増感光電変換素子が８本直列に接続されたものである。
【００４７】
実施例２
対極の触媒電極層をカーボンペースト、集電電極層を常温硬化型銀ペーストで作製したこと以外は実施例１と同様に色素増感光電変換素子モジュールを作製した。
実施例３
接着層のＵＶ硬化樹脂をガラス基板側へ塗布したこと以外は実施例１と同様に色素増感光電変換素子モジュールを作製した。
実施例４
ガラス基板側の集電電極の厚さを１０μｍ、石英基板側の集電電極の厚さを３０μｍとしたこと以外は実施例１と同様に色素増感光電変換素子モジュールを作製した。
実施例５
対極側の集電電極に異方導電性接着剤を用い、集電電極を熱圧着によって電気的に接合させたこと以外は実施例１と同様に色素増感光電変換素子モジュールを作製した。
実施例６
対極側の集電電極にソルダーペーストを用い、集電電極をリフローによって電気的に接合させたこと以外は実施例１と同様に色素増感光電変換素子モジュールを作製した。
【００４８】
以上のように作製した実施例１〜６の色素増感光電変換素子モジュールにおいて、擬似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2 ）照射時における開放電圧（Ｖoc）、短絡電流（Ｉsc）、フィルファクター（ＦＦ）、光電変換効率を測定した。その結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
2009110797.tif 000003
【００５０】
表１から実施例１〜６の色素増感光電変換素子モジュールは光電変換効率が高く、優れていることが分かる。
【００５１】
次に、この発明の第２の実施形態による色素増感光電変換素子モジュールについて説明する。図８にこの色素増感光電変換素子モジュールの要部の平面図を示す。
図８に示すように、この色素増感光電変換素子モジュールにおいては、色素増感半導体層５が櫛状の形状を有し、これに伴い集電電極８はこの色素増感半導体層５の外周に沿って形成されており、櫛状の形状を有している。その他のことは第１の実施形態による色素増感光電変換素子モジュールと同様である。
この色素増感光電変換素子モジュールは第１の実施形態と同様な方法により製造することができる。
この第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００５２】
実施例７
図８に示すような形状に作製したこと以外は実施例１と同様に色素増感光電変換素子モジュールを作製した。この色素増感光電変換素子モジュールは面積７６．９５ｃｍ2 の色素増感光電変換素子が４本直列に接続されたものである。
以上のように作製した実施例７の色素増感光電変換素子モジュールを晴れた屋外に設置し、太陽光（実測値７３ｍＷ／ｃｍ2 ）照射時における開放電圧（Ｖoc）、短絡電流（Ｉsc）、フィルファクター（ＦＦ）、光電変換効率を測定した。その結果を表１に示す。
表１から実施例７の色素増感光電変換素子モジュールは光電変換効率が高く、優れていることが分かる。
【００５３】
次に、この発明の第３の実施形態による色素増感光電変換素子モジュールについて説明する。
この色素増感光電変換素子モジュールにおいては、第１の実施形態による色素増感光電変換素子モジュールにおいて、電解質層５が、ヨウ素を含み、かつイソシアネート基（−ＮＣＯ）を少なくとも１つ有する化合物を含み、好適にはさらに、この化合物が同じ分子内にイソシアネート基以外に窒素含有官能基を少なくとも１つ以上含み、あるいは、この化合物以外に窒素含有官能基を少なくとも１つ以上有する化合物をさらに含む電解質組成物からなる。イソシアネート基（−ＮＣＯ）を少なくとも１つ以上有する化合物に特に制限はないが、電解質の溶媒や電解質塩、その他の添加剤と相溶していることが好ましい。窒素含有官能基を少なくとも１つ以上有する化合物は、好適には、アミン系化合物であるが、これに限定されるものではない。このアミン系化合物に特に制限はないが、電解質の溶媒や電解質塩、その他の添加剤と相溶していることが好ましい。このようにイソシアネート基を少なくとも１つ以上有する化合物に窒素含有官能基を共存させると、特に色素増感光電変換素子の開放電圧の増加に大きく寄与する。イソシアネート基を少なくとも１つ以上有する化合物は、具体的には、例えば、イソシアン酸フェニル、イソシアン酸２−クロロエチル、イソシアン酸ｍ−クロロフェニル、イソシアン酸シクロヘキシル、イソシアン酸ｏ−トリル、イソシアン酸ｐ−トリル、イソシアン酸ｎ−ヘキシル、２，４−ジイソシアン酸トリレン、ジイソシアン酸ヘキサメチレン、４，４’−ジイソシアン酸メチレンジフェニルなどであるが、これに限定されるものではない。また、アミン系化合物は、具体的には、例えば、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン、アニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ−メチルベンズイミダゾールなどであるが、これに限定されるものではない。
上記以外のことは、第１の実施形態による色素増感光電変換素子モジュールと同様である。
この第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点に加えて、電解質層７が、イソシアネート基を少なくとも１つ以上有する化合物を含む電解質組成物からなることにより、短絡電流および開放電圧の双方を増加させることができ、これによって光電変換効率が極めて高い色素増感光電変換素子モジュールを得ることができるという利点を得ることができる。
【００５４】
実施例８
実施例１において、電解質組成物の調製に際し、プロピレンカーボネート３ｇにヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）０．０４５ｇ、１−プロピル−２．３−ジメチルイミダゾリウムヨーダイド１．１１ｇ、ヨウ素（Ｉ2 ）０．１１ｇ、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン０．０８１ｇに加えてイソシアン酸フェニル０．０７１ｇ（０．２ｍｏｌ／Ｌ）を溶解させる。その他は実施例１と同様と同様にして色素増感光電変換素子モジュールを得た。
【００５５】
次に、この発明の第４の実施形態による色素増感光電変換素子モジュールについて説明する。
この色素増感光電変換素子モジュールにおいては、電解質層７としてゲル状電解質を用いる。その他のことは第１の実施形態による色素増感光電変換素子モジュールと同様である。
【００５６】
次に、この色素増感光電変換素子モジュールの製造方法について説明する。
まず、第１の実施形態と同様に工程を進めて透明基板１上に透明導電層２、色素増感半導体層５および集電電極８ａを形成する。
次に、図９に示すように、色素増感半導体層５上の所定部位に所定パターンでゲル状電解質からなる電解質層７を形成する。この電解質層７に用いる電解質の蒸気圧は、好適には２０℃下で１００Ｐａ以下である。
一方、第１の実施形態と同様に工程を進めて基板３上に導電層４、触媒電極層６および集電電極８ｂを形成し、集電電極８ｂを覆うように接着層９を形成する。
次に、図９に示すように、透明基板１と基板３とを集電電極８ａと集電電極８ｂとが互いに対向するように配置する。
【００５７】
次に、透明基板１と基板３とを、それらの間に電解質層７および接着層９を挟んだ状態で、大気圧以下、電解質層７に用いる電解質の蒸気圧以上の気圧下で貼り合わせて接着層９により接着する。接着層９としてＵＶ硬化型接着剤を用いる場合はＵＶ光を照射することにより硬化させる。この貼り合わせは、好適には、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中で行う。
以上のようにして、図１および図２に示す色素増感光電変換素子モジュールが製造される。
【００５８】
この第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点に加えて、従来の色素増感光電変換素子モジュールにおいて電解質を充填するために必要であったエンドシール工程が不要となり、基板に電解質の注液口を設ける必要もないため注液口を設けることによる強度および耐久性の低下を防止することができ、さらにエンドシール部分がないため突起が発生する問題もなく、強度および耐久性に優れ、突起もない色素増感光電変換素子モジュールを簡単な製造工程で製造することができるという利点を得ることができる。
【００５９】
以上、この発明の実施形態および実施例について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態および実施例に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態および実施例において挙げた数値、構造、形状、材料、原料、プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、形状、材料、原料、プロセスなどを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の第１の実施形態による色素増感光電変換素子モジュールの要部の断面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態による色素増感光電変換素子モジュールの要部の平面図である。
【図３】この発明の第１の実施形態による色素増感光電変換素子モジュールの要部の一部を拡大して示す平面図である。
【図４】この発明の第１の実施形態による色素増感光電変換素子モジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図５】この発明の第１の実施形態による色素増感光電変換素子モジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図６】この発明の第１の実施形態による色素増感光電変換素子モジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図７】この発明の第１の実施形態による色素増感光電変換素子モジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図８】この発明の第２の実施形態による色素増感光電変換素子モジュールの要部の平面図である。
【図９】この発明の第４の実施形態による色素増感光電変換素子モジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１…透明基板、２…透明導電層、３…基板、４…導電層、５…色素増感半導体層、６…触媒電極層、７…電解質層、８……集電電極、９…接着層、１０…注液口
【図１】
2009110797.tif 000004
【図２】
2009110797.tif 000005
【図３】
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【図４】
2009110797.tif 000007
【図５】
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【図６】
2009110797.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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