(57)【要約】【課題】発電部の上面輪郭形状に拘わらずに高い集電効率が得られる色素増感型太陽電池を提供する。【解決手段】色素増感型太陽電池１０は、透明基板１１と、透明基板１１の下面に形成された集電電極１２と、透明基板１１の下面並びに集電電極１２を覆うように形成された平面電極１３と、平面電極１３の下面に形成された上面輪郭形状が円形の発電部１４とを備えたセル構造を有する。集電電極１２は、セル中心から放射状に外側に延びる複数の放射状電極線１２ａと、各放射状電極線１２ａと電気的に接続し、且つ、セル中心から同心状に外側に配置された複数の円形の環状電極線１２ｂとから構成されている。【選択図】図１
2009238583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電部，負極側電極及び正極側電極を備えたセル構造を有する色素増感型太陽電池であって、
正極側電極と負極側電極の少なくとも一方は、セル中心から外側に向けて放射状に延びる複数の放射状電極線と、各放射状電極線と電気的に接続し、且つ、セル中心から外側に向けて同心状に配置され発電部の上面輪郭形状と相似の形状を有する複数の環状電極線とから構成された集電電極を備えている、
ことを特徴とする色素増感型太陽電池。
【請求項２】
集電電極の隣接する２本の放射状電極線の２線分と隣接する２本の環状電極線の２線分によって囲まれる複数の領域それぞれの面積はほぼ一致している、
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。
【請求項３】
集電電極の各環状電極線の隣接間隔はセル中心から外側に向かうに従って減少している、
ことを特徴とする請求項２に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項４】
正極側電極と負極側電極の少なくとも一方は、集電電極の他に該集電電極の各放射状電極線及各環状電極線に電気的に接続された平面電極を備えている、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項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する。
【背景技術】
【０００２】
色素増感型太陽電池は、一般に、透明基板と、該透明基板に付設された平面電極（負極側電極）と、該平面電極に付設された発電部と、対向基板と、該対向基板に付設された平面電極（正極側電極）と、発電部を囲むようにして一方の平面電極と他方の平面電極との間を封止する封止部と、発電部，他方の平面電極及び封止部によって画成された空間に充填された電荷輸送材とを備えたセル構造を有している。
【０００３】
両平面電極は錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）等から成り、発電部は多孔質半導体膜及びその表面に吸着された色素とから構成され、電荷輸送材はヨウ素レドックスカップル（Ｉ-／Ｉ3-）を含むアセトニトリル系溶媒等から成る。
【０００４】
この色素増感型太陽電池によれば、太陽光等の光を透明基板及び平面電極を介して発電部に照射したときの色素増感作用により生じた電流を、一方の平面電極の端子と他方の平面電極の端子から取り出すことができる。
【０００５】
ところで、平面電極に用いられている錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）の比抵抗は金や銀等の金属の比抵抗よりも高く、該平面電極を通じて取り出される電流の値がその比抵抗の影響によって低減してしまう。このような事情に鑑み、格子状または櫛歯状の集電電極を平面電極に電気的に接続したセル構造が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、格子状または櫛歯状の集電電極は何れもその上面輪郭形状が四角形となるため、四角形以外の上面輪郭形状を有する発電部を備えたセル構造には採用することができない。例えば、上面輪郭形状が円形の発電部を備えたセル構造に前記集電電極を採用すると、該集電電極が及ばない領域が発電部の外周部分に生じ該領域からの集電が難しくなって全体としての集電効率が低下してしまう。
【特許文献１】特開２００３−２０３６８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みて創作されたもので、その目的とするところは、発電部の上面輪郭形状に拘わらずに高い集電効率が得られる色素増感型太陽電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明を達成するため、本発明の色素増感型太陽電池は、発電部，負極側電極及び正極側電極を備えたセル構造を有する色素増感型太陽電池であって、正極側電極と負極側電極の少なくとも一方は、セル中心から外側に向けて放射状に延びる複数の放射状電極線と、各放射状電極線と電気的に接続し、且つ、セル中心から外側に向けて同心状に配置され発電部の上面輪郭形状と相似の形状を有する複数の環状電極線とから構成された集電電極を備えている。
【０００９】
この色素増感型太陽電池によれば、集電電極が、セル中心から外側に向けて放射状に延びる複数の放射状電極線と、各放射状電極線と電気的に接続し、且つ、セル中心から外側に向けて同心状に配置され発電部の上面輪郭形状と相似の形状を有する複数の環状電極線とから構成されているので、集電電極の各放射状電極線及び各環状電極線を発電部の上面輪郭形状のほぼ全域に対応するように及ばせて該各放射状電極線及び各環状電極線を通じて所期の集電を効率的に行うことができる。要するに、上面輪郭形状が四角形の発電部に限らず、上面輪郭形状が四角形以外、例えば円形や三角形や六角形等の発電部を備えたセル構造であっても、該発電部の上面輪郭形状に拘わらずに高い集電効率を得ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、発電部の上面輪郭形状に拘わらずに高い集電効率が得られる色素増感型太陽電池を提供することができる。
【００１１】
本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［第１実施形態］
図１及び図２は本発明の第１実施形態を示すもので、図１は色素増感型太陽電池のセルの上面図、図２は図１のａ−ａ線縦断面図である。
【００１３】
図１及び図２に示した色素増感型太陽電池１０は、透明基板１１と、集電電極１２と、平面電極１３と、発電部１４と、対向基板１５と、平面電極１６と、封止部１７と、電荷輸送材１８とを備えたセル構造を有している。
【００１４】
透明基板１１は、ポリエチレンテレフタレートやアクリル樹脂等の透明プラスチックや透明ガラス等から上面輪郭形状が円形に形成されており、その外周一部に切除部１１ａを有している。この透明基板１１はその上面に照射される太陽光等の光を下方に向けて透過する。
【００１５】
集電電極１２は、図１に破線で示すように、セル中心から外側に向けて放射状に延びる複数（図中は１２本）の放射状電極線１２ａと、各放射状電極線１２ａと電気的に接続し、且つ、セル中心から外側に向けて同心状に配置され発電部１４の上面輪郭形状（円形）と相似の形状（円形）を有する複数（図中は６本）の環状電極線１２ｂとから構成されている。
【００１６】
各放射状電極線１２ａは最も内側の環状電極線１２ｂと最も外側の環状電極線１２ｂとの間に存在し、好ましくはこれら環状電極線１２ｂから内外には突出していない。本第１実施形態にあっては最も外側の環状電極線１２ｂが電流引出部分として利用される。
【００１７】
また、隣接する２本の放射状電極線１２ａの２線分と隣接する２本の環状電極線１２ｂの２線分によって囲まれる複数（図中は６０個）の領域ＥＲそれぞれの面積はほぼ一致している。各領域ＥＲそれぞれの面積をほぼ一致させることを容易に行うために、各環状電極線１２ｂの隣接間隔はセル中心から外側に向かうに従って減少している。また、発電部１４の上面輪郭形状が円形であることから、各領域ＥＲの面積調整が容易に行えるように各放射状電極線１２ａの隣接角度を全て等しくしてある（図中は３０度）。各領域ＥＲそれぞれの面積をほぼ一致させる理由については後に詳述する。
【００１８】
集電電極１２の各放射状電極線１２ａ及び各環状電極線１２ｂは、平面電極１３よりも比抵抗の低い金属または合金、例えば金や銀や白金やクロムやニッケル等の金属またはこれらの合金から形成されている。この集電電極１２の形成方法としては、（１）金属粉または合金粉を含む導電ペーストを透明基板１１の下面に図１に破線で示すパターンで塗布して焼き付ける方法や、（２）スパッタ法やＣＶＤ法等の薄膜形成手法によって金属または合金を透明基板１１の下面に図１に破線で示すパターンで成膜する方法等が好ましく採用できる。各放射状電極線１２ａ及び各環状電極線１２ｂの縦断面形は基本的には任意であるが、前記（１）及び（２）の方法を採用した場合には該縦断面形は矩形や半円形やこれらに近似の形状となる。また、各放射状電極線１２ａ及び各環状電極線１２ｂの線幅は太陽光等の光の入射を遮らないためにも極力小さいほうが好ましい。
【００１９】
平面電極１３は、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）やフッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）等から成り、スパッタ法やＣＶＤ法等の薄膜形成手法等によって透明基板１１の下面並びに集電電極１２を覆うように形成されている。この平面基板１３はその上面に照射される太陽光等の光を下方に向けて透過する。本第１実施形態にあってはこの平面電極１３と前記集電電極１２によって負極側電極が構成されている。
【００２０】
発電部１４は、多孔質半導体膜及びその表面に吸着された色素とから構成され、平面電極１３の下面にその上面輪郭形状が円形になるように形成されている。多孔質半導体膜は、半導体特性を有する酸化物または複合酸化物、例えばＴｉＯ2，ＳｎＯ2，ＺｎＯ，Ｎｂ2Ｏ5，Ｎｂ2Ｏ6，ＺｒＯ2，ＣｅＯ2，ＷＯ3，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＮｉＯ，Ｔａ2Ｏ5，ＣｕＡｌＯ2，ＳｒＣｕ2Ｏ2，ＳｒＴｉＯ3，ＣａＴｉＯ3，ＫＴａＯ3等から成る。この多孔質半導体膜は多数の微細孔をほぼ均一に有することから、微細孔の内面を含む全体の表面積は極めて大きい。また、色素は、ルテニウム金属錯体色素や、ルテニウム以外のオスミウム，鉄，レニウム，銅等の金属錯体色素や、メチン色素，マーキュロクロム色素，キサンテン系色素，ポリフィリン色素，フタロシアニン色素，クマリン系色素等の有機色素等から成る。
【００２１】
対向基板１５は、ポリエチレンテレフタレートやアクリル樹脂等の透明プラスチックや透明ガラス等から上面輪郭形状が透明基板１１と同一サイズの円形に形成されており、前記切除部１１ａと対向する外周一部に切除部１５ａを有している。この対向基板１５は前記透明基板１１のように太陽光等の光を透過する必要がないため必ずしも透明である必要はない。また、対向基板１５はチタン等の金属板から形成することも可能であり、この場合には後述の平面電極１６を排除することができる。
【００２２】
平面電極１６は、白金や金等の金属やカーボンや導電性高分子化合物等から成り、スパッタ法やＣＶＤ法等の薄膜形成手法、或いは、スピンコート法やディップコート法やスプレーパイロシス法等のコーティング手法等によって対向基板１５の上面を覆うように形成されている。本第１実施形態にあってはこの平面電極１６によって正極側電極が構成されているが、該正極側電極は、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）やフッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）等から成り対向基板１５の上面を覆うように形成された平面電極と該平面電極を覆うように形成された前記平面電極１６との２層構造としても構わない。
【００２３】
封止部１７は、シリコーン系樹脂やエポキシ樹脂やアクリル樹脂等の熱硬化性プラスチックや光硬化性プラスチック等から成り、発電部１４の外周を囲むようにして円形枠状に形成されている。本第１実施形態にあってはこの封止部１７は、平面電極１３と平面電極１６との間を封止する他に、平面電極１３の下面と平面電極１６の上面との間隔を規定するスペーサとしての役目を果たしているが、該封止部１７とは別に専用のスペーサを併用しても良い。
【００２４】
電荷輸送材１８は、酸化還元性電解質を含む液体或いはゲル、例えばヨウ素レドックスカップル（Ｉ-／Ｉ3-）を含むアセトニトリル系溶媒や、これにゲル化剤を添加したもの等から成る。この電荷輸送材１８は発電部１４，平面電極１６及び封止部１７によって画成された空間に充填されている。
【００２５】
図示を省略したが、色素増感型太陽電池１０の負極側端子は、集電電極１２の最も外側の環状電極線１２ｂと平面電極１３の外周部に電気的に接続するように、該色素増感型太陽電池１０を下面側から見たときに対向基板１５の切除部１５ａを通じて露出する透明基板１１の一部分に設けられている。また、色素増感型太陽電池１０の正極側端子は、平面電極１６の外周部に電気的に接続するように、該色素増感型太陽電池１０を上面側から見たときに透明基板１１の切除部１１ａを通じて露出する対向基板１５の一部分に設けられている。
【００２６】
前述の色素増感型太陽電池１０では以下のようなサイクルで所期の光電変換が行われる。即ち、透明基板１１に太陽光等の光が照射されると、該光は集電電極１２の各領域ＥＲを通じ平面電極１３を介して発電部１４の色素に到達し、光エネルギーによる励起によって色素から電子が放出され、該電子が発電部１４の多孔質半導体膜を経由して平面電極１３と集電電極１２の各放射状電極線１２ａ及び各環状電極線１２ｂに移動し、該電子がさらに負極側端子と正極側端子との間に接続された外部回路を介して平面電極１６に移動する。電子を放出して酸化した色素は電荷輸送材１８から電子を受け取って中性化し、電子を失って酸化した電荷輸送材１８は平面電極１６に移動した電子を受け取って還元される。
【００２７】
要するに、太陽光等の光を透明基板１１及び平面電極１３を介して発電部１４に照射したときの色素増感作用により生じた電流を、負極側端子及び正極側端子から取り出すことができる。
【００２８】
前述の色素増感型太陽電池１０にあっては、集電電極１２が平面電極１３よりも比抵抗の低い材料から成ることから、該集電電極１２は平面電極１３の集電作用（電子移動作用も含む）を補って光電変換効率を高める役目を果たしている。
【００２９】
先に述べたように、集電電極１２は、セル中心から外側に向けて放射状に延びる複数の放射状電極線１２ａと、各放射状電極線１２ａと電気的に接続し、且つ、セル中心から外側に向けて同心状に配置され発電部１４の上面輪郭形状（円形）と相似の形状（円形）を有する複数の環状電極線１２ｂとから構成されているので、発電部１４の上面輪郭形状が円形であっても該発電部１４の上面輪郭形状（円形）のほぼ全域に対応するように集電電極１２の各放射状電極線１２ａ及び各環状電極線１２ｂを及ばせて該各放射状電極線１２ａ及び各環状電極線１２ｂを通じて所期の集電を高効率で行うことができる。
【００３０】
また、集電電極１２の隣接する２本の放射状電極線１２ａの２線分と隣接する２本の環状電極線１２ｂの２線分によって囲まれる複数の領域ＥＲそれぞれの面積をほぼ一致させてあるので、発電部１４の各領域ＥＲに対応する部分それぞれで発生した電流をほぼ同じ抵抗値下で該領域ＥＲを画成する４線分で集電することができ、これにより各領域ＥＲ毎の集電効率に差異が生じることを防止して前記集電効率をより高めることができる。
【００３１】
さらに、集電電極１２の各環状電極線１２ｂの隣接間隔をセル中心から外側に向かうに従って減少させてあるので、各領域ＥＲそれぞれの面積をほぼ一致させることを容易に行うことができる。
【００３２】
尚、前述の説明では、集電電極１２の最も外側の環状電極線１２ｂが封止部１７の内側に位置するように該集電電極１２を発電部１４の上側に配置したものを例示したが、該集電電極１２は最も外側の環状電極線１２ｂが封止部１７の上側に位置するように配置されていても良い。この場合には集電電極１２の最も外側の環状電極線１２ｂの表面一部が露出するようにしても構わない。
【００３３】
また、前述の説明では、集電電極１２を透明基板１１と平面電極１３との間に配置したものを例示したが、該集電電極１２を平面電極１３と発電部１４との間に配置しても前記同様の作用効果を得ることができる。この構造の場合は集電電極１２に電荷輸送材１８が接触するため、該接触によって劣化を生じ得る材料を集電電極１２に用いるときには、電荷輸送材１７に対して耐性があり、且つ、集電性能を阻害しない材料、例えばガラスフリットや有機高分子化合物等の絶縁材料等によって該集電電極１２を被覆するようにすると良い。また、集電電極１２のみで十分な集電作用が期待できる場合には平面電極１３を排除することも可能であり、この構造の場合も電荷輸送材１８の接触によって劣化を生じ得る材料を集電電極１２に用いるときには、電荷輸送材１８に対して耐性があり、且つ、集電性能を阻害しない前記同様の材料によって該集電電極１２を被覆するようにすると良い。
【００３４】
さらに、前述の説明では、集電電極１２を負極側電極に用いたものを例示したが、該集電電極１２と同じ構成を有する別の集電電極を正極側電極に用いても良い。具体的には、正極側電極である平面電極１６の代わりに集電電極１２と同じ構成を有する集電電極を用いたり、先に述べた２層構造の正極側電極の平面電極１６の代わりに集電電極１２と同じ構成を有する集電電極を用いても良い。この場合の電荷輸送材１８に対する集電電極の耐性向上については前段落で述べた手法が採用できる。
【００３５】
さらに、前述の説明では、太陽光等の光の入射を遮らないために集電電極１２の各放射状電極線１２ａ及び各環状電極線１２ｂの線幅を極力小さくする点について述べたが、放射状電極線１２ａ及び環状電極線１２ｂの負極側端子から離れた位置に存する部分の線幅を負極側端子に近い位置に存する部分の線幅よりも大きくすれば、放射状電極線１２ａ及び環状電極線１２ｂの負極側端子から離れた位置に存する部分の電気的長さを短縮して当該部分の抵抗値による通電損失を抑制することができる。
【００３６】
［第２実施形態］
図３及び図４は本発明の第２実施形態を示すもので、図３は色素増感型太陽電池のセルの上面図、図４は図３のｂ−ｂ線縦断面図である。
【００３７】
図３及び図４に示した色素増感型太陽電池２０は、透明基板２１と、集電電極２２と、平面電極２３と、発電部２４と、対向基板２５と、平面電極２６と、２つの封止部２７-1及び２７-2と、電荷輸送材２８とを備えたセル構造を有している。
【００３８】
透明基板２１は、ポリエチレンテレフタレートやアクリル樹脂等の透明プラスチックや透明ガラス等から上面輪郭形状が円形に形成されており、その中心に所定内径の貫通孔２１ａを有している。この透明基板２１はその上面に照射される太陽光等の光を下方に向けて透過する。
【００３９】
集電電極２２は、図３に破線で示すように、セル中心から外側に向けて放射状に延びる複数（図中は１２本）の放射状電極線２２ａと、各放射状電極線２２ａと電気的に接続し、且つ、セル中心から外側に向けて同心状に配置され発電部２４の上面輪郭形状（円形）と相似の形状（円形）を有する複数（図中は６本）の環状電極線２２ｂとから構成されている。
【００４０】
各放射状電極線２２ａは最も内側の環状電極線２２ｂと最も外側の環状電極線２２ｂとの間に存在し、好ましくはこれら環状電極線２２ｂから内外には突出していない。本第１実施形態にあっては最も内側の環状電極線１２ｂが電流引出部分として利用される。
【００４１】
また、隣接する２本の放射状電極線２２ａの２線分と隣接する２本の環状電極線２２ｂの２線分によって囲まれる複数（図中は６０個）の領域ＥＲそれぞれの面積はほぼ一致している。各領域ＥＲそれぞれの面積をほぼ一致させることを容易に行うために、各環状電極線２２ｂの隣接間隔はセル中心から外側に向かうに従って減少している。また、発電部２４の上面輪郭形状が円形であることから、各領域ＥＲの面積調整が容易に行えるように各放射状電極線２２ａの隣接角度を全て等しくしてある（図中は３０度）。各領域ＥＲそれぞれの面積をほぼ一致させる理由については後に詳述する。
【００４２】
集電電極２２の各放射状電極線２２ａ及び各環状電極線２２ｂは、平面電極２３よりも比抵抗の低い金属または合金、例えば金や銀や白金やクロムやニッケル等の金属またはこれらの合金から形成されている。この集電電極２２の形成方法としては、（１）金属粉または合金粉を含む導電ペーストを透明基板２１の下面に図３に破線で示すパターンで塗布して焼き付ける方法や、（２）スパッタ法やＣＶＤ法等の薄膜形成手法によって金属または合金を透明基板１１の下面に図３に破線で示すパターンで成膜する方法が好ましく採用できる。各放射状電極線２２ａ及び各環状電極線２２ｂの縦断面形は基本的には任意であるが、前記（１）及び（２）の方法を採用した場合には該縦断面形は矩形や半円形やこれらに近似の形状となる。また、各放射状電極線２２ａ及び各環状電極線２２ｂの線幅は太陽光等の光の入射を遮らないためにも極力小さいほうが好ましい。
【００４３】
平面電極２３は、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）やフッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）等から成り、スパッタ法やＣＶＤ法等の薄膜形成手法等によって透明基板２１の下面並びに集電電極２２を覆うように形成されており、その中心に前記貫通孔２１ａと同一内径の貫通孔２３ａを有している。この平面基板２３はその上面に照射される太陽光等の光を下方に向けて透過する。本第２実施形態にあってはこの平面電極２３と前記集電電極２２によって負極側電極が構成されている。
【００４４】
発電部２４は、多孔質半導体膜及びその表面に吸着された色素とから構成され、平面電極１３の下面にその上面輪郭形状が円形で中心に円形孔を有するように形成されている。多孔質半導体膜は、半導体特性を有する酸化物または複合酸化物、例えばＴｉＯ2，ＳｎＯ2，ＺｎＯ，Ｎｂ2Ｏ5，Ｎｂ2Ｏ6，ＺｒＯ2，ＣｅＯ2，ＷＯ3，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＮｉＯ，Ｔａ2Ｏ5，ＣｕＡｌＯ2，ＳｒＣｕ2Ｏ2，ＳｒＴｉＯ3，ＣａＴｉＯ3，ＫＴａＯ3等から成る。この多孔質半導体膜は多数の微細孔をほぼ均一に有することから、微細孔の内面を含む全体の表面積は極めて大きい。また、色素は、ルテニウム金属錯体色素や、ルテニウム以外のオスミウム，鉄，レニウム，銅等の金属錯体色素や、メチン色素，マーキュロクロム色素，キサンテン系色素，ポリフィリン色素，フタロシアニン色素，クマリン系色素等の有機色素等から成る。
【００４５】
対向基板２５は、ポリエチレンテレフタレートやアクリル樹脂等の透明プラスチックや透明ガラス等から上面輪郭形状が透明基板２１と同一サイズの円形に形成されており、その中心に前記貫通孔２１ａと同一内径の貫通孔２５ａを有している。この対向基板２５は前記透明基板２１のように太陽光等の光を透過する必要がないため必ずしも透明である必要はない。また、対向基板２５はチタン等の金属板から形成することも可能であり、この場合には後述の平面電極２６を排除することができる。
【００４６】
平面電極２６は、白金や金等の金属やカーボンや導電性高分子化合物等から成り、スパッタ法やＣＶＤ法等の薄膜形成手法、或いは、スピンコート法やディップコート法やスプレーパイロシス法等のコーティング手法等によって対向基板２５の上面を覆うように形成されており、その中心に前記貫通孔２１ａと同一内径の貫通孔２６ａを有している。本第２実施形態にあってはこの平面電極２６によって正極側電極が構成されているが、該正極側電極は、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）やフッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）等から成り対向基板２５の上面を覆うように形成された平面電極と該平面電極を覆うように形成された前記平面電極２６との２層構造としても構わない。
【００４７】
封止部２７-1及び２７-2は、シリコーン系樹脂やエポキシ樹脂やアクリル樹脂等の熱硬化性プラスチックや光硬化性プラスチック等から成る。一方の封止部２７-1は発電部２４の外周を囲むようにして円形枠状に形成され、他方の封止部２７-2は発電部２４の内周を囲むようにして円筒形状に形成されており、該封止部２７-2の内径は前記貫通孔２１ａと同である。本第２実施形態にあってはこれら封止部２７-1及び２７-2は、平面電極２３と平面電極２６の間を封止する他に、平面電極２３の下面と平面電極２６の上面との間隔を規定するスペーサとしての役目を果たしているが、該封止部２７-1及び２７-2とは別に専用のスペーサを併用しても良い。。
【００４８】
電荷輸送材２８は、酸化還元性電解質を含む液体或いはゲル、例えばヨウ素レドックスカップル（Ｉ-／Ｉ3-）を含むアセトニトリル系溶媒や、これにゲル化剤を添加したもの等から成る。この電荷輸送材２８は発電部２４，平面電極２６，封止部２７-1及び２７-2によって画成された空間に充填されている。
【００４９】
図４から分かるように、透明基板２１の貫通孔２１ａと平面電極２３の貫通孔２３ａと内側の封止部２７-2の内孔と平面電極２６の貫通孔２６ａと対向基板２５の貫通孔２５ａはセルの厚さ方向で連続しており、該連続した孔群はセンターホールＳＨを形成している。
【００５０】
図示を省略したが、色素増感型太陽電池２０の負極側端子は、集電電極２２の最も内側の環状電極線２２ｂと平面電極２３の内周部に電気的に接続するように、センターホールＳＨに内面に設けられている。また、色素増感型太陽電池２０の正極側端子は、平面電極２６の内周部に電気的に接続するように、センターホールＳＨの内面に設けられている。
【００５１】
前述の色素増感型太陽電池２０では以下のようなサイクルで所期の光電変換が行われる。即ち、透明基板２１に太陽光等の光が照射されると、該光は集電電極２２の各領域ＥＲを通じ平面電極２３を介して発電部２４の色素に到達し、光エネルギーによる励起によって色素から電子が放出され、該電子が発電部２４の多孔質半導体膜を経由して平面電極２３と集電電極２２の各放射状電極線２２ａ及び各環状電極線２２ｂに移動し、該電子がさらに負極側端子と正極側端子との間に接続された外部回路を介して平面電極２６に移動する。電子を放出して酸化した色素は電荷輸送材２８から電子を受け取って中性化し、電子を失って酸化した電荷輸送材２８は平面電極２６に移動した電子を受け取って還元される。
【００５２】
要するに、太陽光等の光を透明基板２１及び平面電極２３を介して発電部２４に照射したときの色素増感作用により生じた電流を、負極側端子及び正極側端子から取り出すことができる。
【００５３】
前述の色素増感型太陽電池２０にあっては、集電電極２２が平面電極２３よりも比抵抗の低い材料から成ることから、該集電電極２２は平面電極２３の集電作用（電子移動作用も含む）を補って光電変換効率を高める役目を果たしている。
【００５４】
先に述べたように、集電電極２２は、セル中心から外側に向けて放射状に延びる複数の放射状電極線２２ａと、各放射状電極線２２ａと電気的に接続し、且つ、セル中心から外側に向けて同心状に配置され発電部２４の上面輪郭形状（円形）と相似の形状（円形）を有する複数の環状電極線２２ｂとから構成されているので、発電部２４の上面輪郭形状が円形であっても該発電部２４の上面輪郭形状（円形）のほぼ全域に対応するように集電電極２２の各放射状電極線２２ａ及び各環状電極線２２ｂを及ばせて該各放射状電極線２２ａ及び各環状電極線２２ｂを通じて所期の集電を高効率で行うことができる。
【００５５】
また、集電電極２２の隣接する２本の放射状電極線２２ａの２線分と隣接する２本の環状電極線２２ｂの２線分によって囲まれる複数の領域ＥＲそれぞれの面積をほぼ一致させてあるので、発電部２４の各領域ＥＲに対応する部分それぞれで発生した電流をほぼ同じ抵抗値下で該領域ＥＲを画成する４線分で集電することができ、これにより各領域ＥＲ毎の集電効率に差異が生じることを防止して前記集電効率をより高めることができる。
【００５６】
さらに、集電電極２２の各環状電極線２２ｂの隣接間隔をセル中心から外側に向かうに従って減少させてあるので、各領域ＥＲそれぞれの面積をほぼ一致させることを容易に行うことができる。
【００５７】
尚、前述の説明では、集電電極２２の最も外側の環状電極線２２ｂが外側の封止部２７-1の内側に位置し、且つ、最も内側の環状電極線２２ｂが内側の封止部２７-2の外側に位置するように該集電電極１２を発電部２４の上側に配置したものを例示したが、該集電電極２２は最も外側の環状電極線２２ｂが外側の封止部２７-1の上側に位置し、且つ、最も内側の環状電極線２２ｂが内側の封止部２７-2の上側に位置するように配置されていても良い。この場合には集電電極１２の最も外側の環状電極線１２ｂの表面一部と最も内側の環状電極線１２ｂの表面一部が露出するようにしても構わない。
【００５８】
また、前述の説明では、集電電極２２を透明基板２１と平面電極２３との間に配置したものを例示したが、該集電電極２２を平面電極２３と発電部２４との間に配置しても前記同様の作用効果を得ることができる。この構造の場合は集電電極２２に電荷輸送材２８が接触するため、該接触によって劣化を生じ得る材料を集電電極２２に用いるときには、電荷輸送材２８に対して耐性があり、且つ、集電性能を阻害しない材料、例えばガラスフリットや有機高分子化合物等の絶縁材料等によって該集電電極２２を被覆するようにすると良い。また、集電電極２２のみで十分な集電作用が期待できる場合には平面電極２３を排除することも可能であり、この構造の場合も電荷輸送材２８の接触によって劣化を生じ得る材料を集電電極２２に用いるときには、電荷輸送材２８に対して耐性があり、且つ、集電性能を阻害しない前記同様の材料によって該集電電極２２を被覆するようにすると良い。
【００５９】
さらに、前述の説明では、集電電極２２を負極側電極に用いたものを例示したが、該集電電極２２と同じ構成を有する集電電極を正極側電極に用いても良い。具体的には、正極側電極である平面電極２６の代わりに集電電極２２と同じ構成を有する集電電極を用いたり、先に述べた２層構造の正極側電極の平面電極２６の代わりに集電電極２２と同じ構成を有する集電電極を用いても良い。この場合の電荷輸送材２８に対する集電電極の耐性向上については前段落で述べた手法が採用できる。
【００６０】
さらに、前述の説明では、太陽光等の光の入射を遮らないために集電電極２２の各放射状電極線２２ａ及び各環状電極線２２ｂの線幅を極力小さくする点について述べたが、放射状電極線２２ａ及び環状電極線２２ｂの負極側端子から離れた位置に存する部分の線幅を負極側端子に近い位置に存する部分の線幅よりも大きくすれば、放射状電極線２２ａ及び環状電極線２２ｂの負極側端子から離れた位置に存する部分の電気的長さを短縮して当該部分の抵抗値による通電損失を抑制することができる。
【００６１】
［第３実施形態］
図５は本発明の第３実施形態を示す、色素増感型太陽電池のセルの上面図である。
【００６２】
図５に示した色素増感型太陽電池３０は、第２実施形態のセル構造と同様に、透明基板３１と、集電電極３２と、平面電極（図示省略）と、発電部（図示省略）と、対向基板（図示省略）と、平面電極（図示省略）と、２つの封止部（図示省略）と、電荷輸送材（図示省略）と、センターホールＳＨを備えたセル構造を有している。
【００６３】
本第３実施形態のセル構造が第２実施形態のセル構造と異なるところは、透明基板３１と平面電極と発電部と対向基板と平面電極のそれぞれの上面輪郭形状を正三角形とした点と、発電部の上面輪郭形状に合わせて集電電極３２の形態を変更した点にある。
【００６４】
集電電極３２は、図５に破線で示すように、セル中心から外側に向けて放射状に延びる複数（図中は１２本）の放射状電極線３２ａと、各放射状電極線３２ａと電気的に接続し、且つ、セル中心から外側に向けて同心状に配置され発電部の上面輪郭形状（正三角形）と相似の形状（正三角形）を有する複数（図中は６本）の環状電極線３２ｂとから構成されている。
【００６５】
各放射状電極線３２ａは最も内側の環状電極線３２ｂと最も外側の環状電極線３２ｂとの間に存在し、好ましくはこれら環状電極線３２ｂから内外には突出していない。本第３実施形態にあっては最も内側の環状電極線３２ｂが電流引出部分として利用される。
【００６６】
また、隣接する２本の放射状電極線３２ａの２線分と隣接する２本の環状電極線３２ｂの２線分によって囲まれる複数（図中は６０個）の領域ＥＲそれぞれの面積はほぼ一致している。各領域ＥＲそれぞれの面積をほぼ一致させることを容易に行うために、各環状電極線３２ｂの隣接間隔はセル中心から外側に向かうに従って減少している。また、発電部の上面輪郭形状が正三角形であることから、各領域ＥＲの面積調整が容易に行えるように各放射状電極線３２ａは各環状電極線３２ｂの３辺を４等分する位置に配されている。
【００６７】
他の基本構成は第２実施形態のセル構造と同じであるためその説明を省略する。
【００６８】
前述の色素増感型太陽電池３０にあっては、集電電極３２が平面電極よりも比抵抗の低い材料から成ることから、該集電電極３２は平面電極の集電作用（電子移動作用も含む）を補って光電変換効率を高める役目を果たしている。
【００６９】
先に述べたように、集電電極３２は、セル中心から外側に向けて放射状に延びる複数の放射状電極線３２ａと、各放射状電極線３２ａと電気的に接続し、且つ、セル中心から外側に向けて同心状に配置され発電部の上面輪郭形状（正三角形）と相似の形状（正三角形）を有する複数の環状電極線３２ｂとから構成されているので、発電部の上面輪郭形状が正三角形であっても該発電部の上面輪郭形状（正三角形）のほぼ全域に対応するように集電電極３２の各放射状電極線３２ａ及び各環状電極線３２ｂを及ばせて該各放射状電極線３２ａ及び各環状電極線３２ｂを通じて所期の集電を高効率で行うことができる。
【００７０】
また、集電電極３２の隣接する２本の放射状電極線３２ａの２線分と隣接する２本の環状電極線３２ｂの２線分によって囲まれる複数の領域ＥＲそれぞれの面積をほぼ一致させてあるので、発電部の各領域ＥＲに対応する部分それぞれで発生した電流をほぼ同じ抵抗値下で該領域ＥＲを画成する４線分で集電することができ、これにより各領域ＥＲ毎の集電効率に差異が生じることを防止して前記集電効率をより高めることができる。
【００７１】
さらに、集電電極３２の各環状電極線２２ｂの隣接間隔をセル中心から外側に向かうに従って減少させてあるので、各領域ＥＲそれぞれの面積をほぼ一致させることを容易に行うことができる。
【００７２】
尚、本第３実施形態のセル構造には、第２実施形態の説明の最後の尚書きに記載した変形例全てが採用できる。
【００７３】
［第４実施形態］
図６は本発明の第４実施形態を示す、色素増感型太陽電池のセルの上面図である。
【００７４】
図６に示した色素増感型太陽電池４０は、第２実施形態のセル構造と同様に、透明基板４１と、集電電極４２と、平面電極（図示省略）と、発電部（図示省略）と、対向基板（図示省略）と、平面電極（図示省略）と、２つの封止部（図示省略）と、電荷輸送材（図示省略）と、センターホールＳＨを備えたセル構造を有している。
【００７５】
本第４実施形態のセル構造が第２実施形態のセル構造と異なるところは、透明基板４１と平面電極と発電部と対向基板と平面電極のそれぞれの上面輪郭形状を正六角形とした点と、発電部の上面輪郭形状に合わせて集電電極４２の形態を変更した点にある。
【００７６】
集電電極４２は、図６に破線で示すように、セル中心から外側に向けて放射状に延びる複数（図中は１２本）の放射状電極線４２ａと、各放射状電極線４２ａと電気的に接続し、且つ、セル中心から外側に向けて同心状に配置され発電部の上面輪郭形状（正六角形）と相似の形状（正六角形）を有する複数（図中は６本）の環状電極線４２ｂとから構成されている。
【００７７】
各放射状電極線４２ａは最も内側の環状電極線４２ｂと最も外側の環状電極線４２ｂとの間に存在し、好ましくはこれら環状電極線４２ｂから内外には突出していない。本第４実施形態にあっては最も内側の環状電極線３２ｂが電流引出部分として利用される。
【００７８】
また、隣接する２本の放射状電極線４２ａの２線分と隣接する２本の環状電極線４２ｂの２線分によって囲まれる複数（図中は６０個）の領域ＥＲそれぞれの面積はほぼ一致している。各領域ＥＲそれぞれの面積をほぼ一致させることを容易に行うために、各環状電極線４２ｂの隣接間隔はセル中心から外側に向かうに従って減少している。また、発電部の上面輪郭形状が正六角形であることから、各領域ＥＲの面積調整が容易に行えるように各放射状電極線４２ａの隣接角度を全て等しくしてある（図中は３０度）。
【００７９】
他の基本構成は第２実施形態のセル構造と同じであるためその説明を省略する。
【００８０】
前述の色素増感型太陽電池４０にあっては、集電電極４２が平面電極よりも比抵抗の低い材料から成ることから、該集電電極４２は平面電極の集電作用（電子移動作用も含む）を補って光電変換効率を高める役目を果たしている。
【００８１】
先に述べたように、集電電極４２は、セル中心から外側に向けて放射状に延びる複数の放射状電極線４２ａと、各放射状電極線４２ａと電気的に接続し、且つ、セル中心から外側に向けて同心状に配置され発電部の上面輪郭形状（正六角形）と相似の形状（正六角形）を有する複数の環状電極線４２ｂとから構成されているので、発電部の上面輪郭形状が正六角形であっても該発電部の上面輪郭形状（正六角形）のほぼ全域に対応するように集電電極４２の各放射状電極線４２ａ及び各環状電極線４２ｂを及ばせて該各放射状電極線４２ａ及び各環状電極線４２ｂを通じて所期の集電を高効率で行うことができる。
【００８２】
また、集電電極４２の隣接する２本の放射状電極線４２ａの２線分と隣接する２本の環状電極線４２ｂの２線分によって囲まれる複数の領域ＥＲそれぞれの面積をほぼ一致させてあるので、発電部の各領域ＥＲに対応する部分それぞれで発生した電流をほぼ同じ抵抗値下で該領域ＥＲを画成する４線分で集電することができ、これにより各領域ＥＲ毎の集電効率に差異が生じることを防止して前記集電効率をより高めることができる。
【００８３】
さらに、集電電極４２の各環状電極線４２ｂの隣接間隔をセル中心から外側に向かうに従って減少させてあるので、各領域ＥＲそれぞれの面積をほぼ一致させることを容易に行うことができる。
【００８４】
尚、本第４実施形態のセル構造には、第２実施形態の説明の最後の尚書きに記載した変形例全てが採用できる。
【００８５】
［他の実施形態］
前記第１〜第４実施形態では、上面輪郭形状が円形と正三角形と正六角形の発電部を備えたセル構造に本発明の特徴たる集電電極を適用したものを例示したが、上面輪郭形状が四角形の発電部を備えたセル構造は勿論のこと、これら以外の上面輪郭形状を有する発電部を備えたセル構造であっても該上面輪郭形状に対応する形状及び構成の集電電極を採用することによって前記同様の作用効果を得ることができる。
【００８６】
前記第３，第４実施形態では、第２実施形態のセル構造を利用して上面輪郭形状が正三角形と正六角形の発電部を備えたセル構造を説明したが、該セル構造を第１実施形態のセル構造と同じようにしても前記同様の作用効果が得られることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１実施形態を示す、色素増感型太陽電池のセルの上面図である。
【図２】図１のａ−ａ線縦断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す、色素増感型太陽電池のセルの上面図である。
【図４】図３のｂ−ｂ線縦断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態を示す、色素増感型太陽電池のセルの上面図である。
【図６】本発明の第４実施形態を示す、色素増感型太陽電池のセルの上面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０，２０，３０，４０…色素増感型太陽電池、１１，２１，３１，４１…透明基板、１２，２２，３２，４２…集電電極、１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ…放射状電極線、１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ，４２ｂ…環状電極線、ＥＲ…領域、１３，２３…平面電極、１４，２４…発電部、１５，２５…対向基板、１６，２６…平面電極、１７，２７-2，２７-2…封止部、１８，２８…電荷輸送材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009238583.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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