色素増感光電変換素子およびその製造方法
【課題】製造コストの低廉化を図りつつ、発電特性を向上させることのできる色素増感光電変換素子およびその製造方法を提供する。
【解決手段】第１基板と、第１基板上に配置された第１電極と、第１電極上に形成され、酸化還元電解質に対する触媒活性を有する触媒層と、触媒層と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液と、電解液に接し、半導体微粒子と色素分子を備える多孔質半導体層と、多孔質半導体層に配置された第２電極と、第２電極上に配置された第２基板と、第１基板と第２基板の間に配置され、電解液を封止する封止材とを備え、触媒層は、活性炭と電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子または導電性を有する有機物の一方を有する導電性薄膜で構成される。
【解決手段】第１基板と、第１基板上に配置された第１電極と、第１電極上に形成され、酸化還元電解質に対する触媒活性を有する触媒層と、触媒層と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液と、電解液に接し、半導体微粒子と色素分子を備える多孔質半導体層と、多孔質半導体層に配置された第２電極と、第２電極上に配置された第２基板と、第１基板と第２基板の間に配置され、電解液を封止する封止材とを備え、触媒層は、活性炭と電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子または導電性を有する有機物の一方を有する導電性薄膜で構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感光電変換素子（ＤＳＣ：Dye-sensitized Solar Cells）およびその製造方法に係り、発電特性を向上させることのできる色素増感光電変換素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、安価で高性能の光電変換素子（太陽電池）としてＤＳＣが注目されている。ＤＳＣは、スイス・ローザンヌ工科大学のグレツェルが開発したもので、増感色素を表面に担持した酸化チタンを用いることで、光電変換効率が高く、製造コストが安いなどの利点を有することから、次世代の光電変換素子として期待されている。この光電変換素子は、内部に電解液を封入してあることから、湿式光電変換素子とも呼ばれる。
【０００３】
ＤＳＣは、増感色素を表面に担持した多孔質の酸化チタン層を備えた作用極と、作用極の酸化チタン層に対向して配置された対極と、作用極と対極との間に充填された電解質溶液とを備える（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１３５８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところでＤＳＣにおいて、対極材料としては、電極で酸化還元反応を円滑に進行させることのできる白金（Ｐｔ）が一般的に使用されている。
【０００６】
しかし、真空成膜法によって形成される白金膜は、膨大な整備費がかかり、また生産性に劣るため製造コストが嵩むという問題があった。特に、大面積のＤＳＣを生産する場合には、製造コストの低廉化が要求される。
【０００７】
また、塩化白金溶液等の白金前駆体溶液中に浸漬、或いはスプレー法で塗布、スクリーン印刷による局所的な成膜を行い、その後焼成処理を加えることで膜状ではなく、酸化還元反応を促進させるのに適した粒径サイズを有する微細白金粒子を得ることも可能とされている。白金消費量を抑え、安価に対極材料を形成することが可能だが、上記製法で形成された白金粒子だけでは、特にＤＳＣへの入射光量が高くなるにつれて酸化還元反応が効率良く進まない状態となり、発電効率が大幅に低下していくという問題があった。
【０００８】
その一方、対極材料として低コスト且つ高い触媒能を有するカーボン電極が提案されている。これはカーボンブラック粒子やグラファイト粒子、活性炭といった多孔質なカーボン材料を水や有機溶媒に分散させて基板に塗布する、或いは樹脂バインダと組み合わせてペースト状態にして、スクリーン印刷することで膜を形成することが出来る。特に、スクリーン印刷での成膜は局所的な成膜が可能であるため、生産性にも優れている。多孔質の炭素電極は、その細孔中に電解質溶液を取り込むことができるので、白金粒子が担持した対極状態と比較して、電極面積がより大きくなり、触媒性が大幅に向上する。また化学的にも安定であるという利点を有する。
【０００９】
しかし、ＤＳＣの利用環境の内、屋内での利用を想定とした場合、室内光のような入射光による光発電特性は、カーボン膜を形成するための溶液やペースト膜中に含まれる絶縁抵抗（例えば樹脂バインダ）の影響により、得られるＦｉｌｌｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒ（以下、「Ｆ．Ｆ．」という）及びエネルギー変換効率ηが低いという問題があることを見出した。
【００１０】
本発明の目的は、カーボンによる触媒製造コスト低廉化を図りつつ、発電特性を向上させることのできる色素増感光電変換素子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、第１基板と、前記第１基板上に配置された第１電極と、前記第１電極上に形成され、酸化還元電解質に対する触媒活性を有する触媒層と、前記触媒層と接し、前記酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液と、前記電解液に接し、半導体微粒子と色素分子を備える多孔質半導体層と、前記多孔質半導体層に配置された第２電極と、前記第２電極上に配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板の間に配置され、前記電解液を封止する封止材とを備え、前記触媒層は、活性炭と前記電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子、または導電性を有する有機物の一方を有する導電性薄膜で構成される色素増感光電変換素子が提供される。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、第１基板上に第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に触媒層として、活性炭と電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子、または導電性を有する有機物の一方を有する導電性薄膜を形成する工程と、第２基板上に第２電極を形成する工程と、前記第２電極上に半導体微粒子を備える多孔質半導体層を形成する工程と、前記多孔質半導体層を色素溶液に浸漬させて色素分子を吸着させる工程と、第１基板上に前記第１電極と前記触媒層とを形成した対極基板と、第２基板上に第２電極と色素分子を吸着させた前記多孔質半導体層とを形成した作用極基板とを、直列配列させるための基板間の極間配線電極と封止材を介して貼り合わせる工程と、前記対極基板と前記作用極基板との間に、電解液を注入する工程とを有する色素増感光電変換素子の製造方法が提供される。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、第１基板上に所定の間隔で複数の第１電極を形成する工程と、前記各第１電極上に触媒層として、活性炭と電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子、または導電性を有する有機物の一方を有する導電性薄膜を形成する工程と、第２基板上に前記各第１電極と対向される複数の第２電極を形成する工程と、前記各第２電極上に半導体微粒子を備える多孔質半導体層を形成する工程と、前記各多孔質半導体層に色素分子を吸着させる工程と、第１基板上に複数の前記第１電極と前記触媒層とを形成した対極基板と、第２基板上に複数の第２電極と色素分子を吸着させた前記多孔質半導体層とを形成した作用極基板とを、それぞれ色素増感光電変換素子となるセルを区画するように封止材を介して貼り合わせる工程と、それぞれ色素増感光電変換素子となるセル毎に分離するためのスクライブラインを前記第１基板上または前記第２基板上に形成するスクライブ工程と、前記スクライブラインに沿ってブレークして、分離する分離工程と、分離された色素増感光電変換素子の各セルに電解液を注入する工程とを有する色素増感光電変換素子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、製造コストの低廉化を図りつつ、発電特性を向上させることのできる色素増感光電変換素子およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の模式的断面構造図。
【図２】図１の多孔質半導体層の半導体微粒子の模式的構造図。
【図３】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の動作原理説明図。
【図４】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の電解液における電荷交換反応に基づく動作原理説明図。
【図５】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子において、多孔質半導体層（１２）／色素分子（３２）／電解液（１４）間のエネルギーポテンシャルダイヤグラム。
【図６】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子において、色素分子（３２）／電解液（１４）間のエネルギーポテンシャルダイヤグラムであって、図７のＪ部分の拡大図。
【図７】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の作用極の模式的断面構造図。
【図８】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の対極の模式的断面構造図。
【図９】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の作用極と対極とを封止材を介して貼り合わせた状態を示す模式的断面構造図。
【図１０】図９で貼り合わせた構成に電解液を注入した後の状態を示す模式的断面構造図。
【図１１】（ａ）第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の作用極の製造工程を示す斜視図、（ｂ）第２基板上に多孔質半導体層を形成した様子を示す斜視図、（ｃ）多孔質半導体層に色素溶液を浸漬させる工程を示す斜視図。
【図１２】（ａ）第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の対極の製造工程を示す斜視図、（ｂ）注入孔および抜気孔を有するガラス基板上に触媒層を形成した様子を示す斜視図。
【図１３】（ａ）第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造工程の一工程であって、作用極と対極を封止材を介して貼り合わせる状態を示す斜視図、（ｂ）電解液を注入する状態を示す斜視図、（ｃ）製造された第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子を示す模式的断面構造図。
【図１４】第２の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造工程の一工程であって、第２基板上に２つの第２電極を形成した状態を示す模式的断面構造図。
【図１５】第２の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造工程の一工程であって、第２電極上にカソード電極と直列配列とするための基板間の極間配線を形成した状態を示す模式的断面構造図。
【図１６】第２の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造工程の一工程であって、各第２電極上に多孔質半導体層を形成した状態を示す模式的断面構造図。
【図１７】第２の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造工程の一工程であって、第１電極上にアノード電極と直列配列とするための基板間の極間配線、および触媒層を形成した状態を示す模式的断面構造図。
【図１８】第２の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造工程の一工程であって、作用極と対極を封止材と直列配列とするための基板間の極間配線を介して貼り合わせた状態を示す模式的断面構造図。
【図１９】第２の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造工程の一工程であって、図１８で貼り合わせた構成に電解液を注入した後の状態を示す模式的断面構造図。
【図２０】第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造方法について、第２基板上に複数の第２電極が形成された状態を示す平面図。
【図２１】第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造方法の一工程であって、第１基板上に複数の第１電極が形成した状態を示す平面図。
【図２２】第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造方法の一工程であって、作用極と対極を封止材を介して貼り合わせた状態を示す平面図。
【図２３】第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造方法について、図２２のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造図。
【図２４】第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造方法の一工程であって、横方向のスクライブラインを形成した状態を示す平面図。
【図２５】第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造方法の一工程であって、縦方向のスクライブラインをさらに形成した状態を示す平面図。
【図２６】触媒層を焼成する際の温度条件を示すタイムチャート。
【図２７】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の動作原理説明図。
【図２８】（ａ）熱処理によるＰｔ粒子の析出状態しめす模式図、（ｂ）図２７のＢ部分の拡大図。
【図２９】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子に２００lxの白色光を照射した場合の発電特性を示すグラフ。
【図３０】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子に８００lxの白色光を照射した場合の発電特性を示すグラフ。
【図３１】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子に５０００lxの白色光を照射した場合の発電特性を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１７】
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１８】
以下の実施の形態に係る色素増感光電変換素子において、「透明」とは、透過率が約５０％以上であるものと定義する。また「透明」とは、実施の形態に係る色素増感光電変換素子において、可視光線に対して、無色透明という意味でも使用する。可視光線は波長約３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ程度、エネルギー約３．４５ｅＶ〜１．４９ｅＶ程度に相当し、この領域で透過率が５０％以上あれば透明である。
【００１９】
[第１の実施の形態]
（色素増感光電変換素子）
第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の模式的断面構造は、図１に示すように表される。
【００２０】
第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００に係る色素増感光電変換素子２００に適用される作用極１００は、図１に示すように、ガラス基板２２と、ガラス基板２２上に配置された第１電極（対極）１８と、第１電極１８上に配置された触媒層２１とを備える。
【００２１】
色素増感光電変換素子２００は、図１に示すように、ガラス基板２２と、ガラス基板２２上に設けられた第１電極１８と、第１電極１８上に配置された触媒層２１と、触媒層２１と接し、溶媒と複数種類の酸化還元電解質を混合して作られた電解質を備える電荷輸送層１４とを備える。
【００２２】
さらに、色素増感光電変換素子２００は、図１に示すように、第２基板２０と、第２基板２０上に配置された透明電極１０と、透明電極１０上に配置された図２に示すような半導体微粒子２と色素分子４とを備える多孔質半導体層１２と、多孔質半導体層１２と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液１４と、電解液１４に接する第１電極１８と、第１電極１８上に配置された第１基板２２と、第２基板２０と第１基板２２の間に配置され、電解液１４を封止する封止材１６とを備える。
【００２３】
透明電極１０および第１電極１８は、例えば、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２などの透明電極で形成される。
【００２４】
触媒層２１は、活性炭および電解液１４に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子を含むペースト層を焼成して形成することができる。
【００２５】
電解液に対する耐食性を有する金属酸化物としては、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３等を用いることができる。
【００２６】
上記のようなペースト層を焼成して形成される触媒層２１は、高温（例えば、４００〜４５０℃）の焼成によりペーストに含まれる樹脂バインダが機能しなくなって絶縁性を失い、第１電極（対極）１８の表面の電荷移動や電解液１４との電荷交換反応を速やかに進行させることができる。これにより、色素増感光電変換素子２００の発電特性、特にＦ．Ｆ．を向上させることができる。
【００２７】
また、従来においては、高温の焼成により樹脂バインダが機能しなくなると、活性炭膜と基板との密着性が低下して、活性炭膜の膜剥がれが起こり易くなっていた。一方、本実施の形態では、従来の樹脂バインダによって活性炭を固定していた構成に代えて、活性炭ペースト内に添加されているＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３等の金属酸化物の微粒子（ナノ粒子）の焼結を行うことにより、ネッキング（共有結合）により活性炭を結合させて固定している。
【００２８】
これにより、触媒層２１は、活性炭が有する高い触媒性を維持すると共に、第１電極１８との密着性を確保することができる。
【００２９】
また、活性炭および金属酸化物の微粒子を含むペーストにおける活性炭の濃度を例えば２０質量％程度とすることにより、焼成後における触媒層２１の膜剥がれを抑制することができる。
【００３０】
また、触媒層２１の膜厚を制御することにより、活性炭粒子による比較的大きな実効面積（表面積）を確保することができ、第１電極（対極）１８の表面の電子移動反応を速やかに進行させることができる。したがって、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００は、太陽光下のような高照度の光源に限らず、室内光のような比較的低照度下においても、高い触媒性を有する白金（Ｐｔ）を用いたものと同等の光発電特性を保持することができる。なお、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の発電特性に関する実験結果については、図２９〜図３１を参照して後述する。
【００３１】
また、触媒層２１を構成する活性炭およびＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３等の金属酸化物の微粒子は、白金（Ｐｔ）に比べて比較的安価であり、また白金（Ｐｔ）を成膜する際の真空成膜法を用いる必要がなく、後述するようにスクリーン印刷等の印刷法を適用して成膜可能であるので、製造コストを低廉化して、色素増感光電変換素子の製造単価を大幅に引き下げることができる。
【００３２】
さらに、触媒層２１は、活性炭に導電性高分子（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳなど）を含むことで、粒子間の導電性を更に向上させることが出来、この場合においても製造コストの低廉化を図りつつ、発電特性を向上させることができる。
【００３３】
多孔質半導体層１２は、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＷＯ３、ＩｎＯ３、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２などの材料を用いて形成されていても良い。特に、効率面から安価なＴｉＯ２（アナターゼ型、ルチル型）が主に用いられる。
【００３４】
図１の多孔質半導体層１２の半導体微粒子２の模式的構造は、図２に示すように表される。図２に示すように、多孔質半導体層１２は、ＴｉＯ２などからなる半導体微粒子２が互いに結合して複雑なネットワークを形成している。色素分子４は、半導体微粒子２の表面に吸着される。多孔質半導体層１２内には、大きさ１００ｎｍ以下の細孔が多数存在する。
【００３５】
（動作原理）
第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の動作原理は、図３に示すように表される。
【００３６】
下記の（ａ）〜（ｄ）の反応が継続して起こることで、起電力が発生し、負荷２４に電流が導通する。
【００３７】
（ａ）色素分子３２が光子（ｈν）を吸収し、電子（ｅ−）を放出し、色素分子３２は酸化体ＤＯになる。
【００３８】
（ｂ）Ｒｅで表される還元体の酸化還元電解質２６が多孔質半導体層１２中を拡散して、ＤＯで表される酸化体の色素分子３２に接近する。
【００３９】
（ｃ）酸化還元電解質２６から色素分子３２に電子（ｅ−）が供給される。酸化還元電解質２６は、Ｏｘで表される酸化体の酸化還元電解質２８になり、色素分子３２はＤＲで表される還元された色素分子３０になる。
【００４０】
（ｄ）酸化還元電解質２８は、第１電極１８方向に拡散し、第１電極１８より電子を供給されて、Ｒｅで表される還元体の酸化還元電解質２６になる。
【００４１】
酸化還元電解質２６は、多孔質半導体層１２中の入り組んだ空間を拡散しながら色素分子３２の近傍に接近する必要がある。
【００４２】
また、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の電解液１４における電荷交換反応に基づく動作原理は、図４に示すように表される。
【００４３】
まず、外部から光照射されると光子（ｈν）が色素分子３２と反応して、色素分子３２は基底状態から励起状態へと遷移する。このとき発生した励起電子（ｅ−）がＴｉＯ２からなる多孔質半導体層１２の伝導帯へ注入される。多孔質半導体層１２中を導通した電子（ｅ−）は、透明電極１０から外部回路の負荷２４を導通し、第１電極１８へ移動する。第１電極１８から電解液１４中に注入された電子（ｅ−）は。電解液１４中のヨウ素酸化還元電解質（Ｉ−／Ｉ３−）と電荷交換される。ヨウ素酸化還元電解質（Ｉ−／Ｉ３−）が電解液１４内を拡散し、色素分子３２と再反応する。ここで、電荷交換反応は、色素分子表面において、３Ｉ−→Ｉ３−＋２ｅ−に従って進行し、第１電極１８において、Ｉ３−＋２ｅ−→３Ｉ−に従って進行する。
【００４４】
電解液１４は、溶媒として、例えば、アセトニトリルを使用し、この場合の電解質として、例えば、ヨウ素は、電解液１４中のヨウ素酸化還元電解質Ｉ３−として存在する。また、電解質として、例えば、ヨウ化物塩（ヨウ化リチウム、ヨウ化カリウムなど）は、電解液１４中のヨウ素酸化還元電解質Ｉ−として存在する。また、電解液１４中には、逆電子移動抑制溶液として添加剤（例えば、ＴＢＰ：ターシャルブチルピリジン）を適用しても良い。
【００４５】
上記の溶質、添加剤を溶媒（アセトニトリル）に溶解させることによって、電解液１４を構成することができる。なお、上記の材料は湿式ＤＳＣなどに適用可能なものであって、常温溶融塩（イオン性液体）や固体電解質を用いる場合には、構成材料が異なる。
【００４６】
第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００において、溶媒は、後述する電解質、添加剤を溶解する液体であり、高沸点、化学的安定性が高く、高誘電率（電解質が良く溶解する）、低粘度であること望ましい。例えば、アセトニトリル、炭酸プロピレン、γブチロラクトン、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどで構成されていても良い。
【００４７】
第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００において、多孔質半導体層（１２）／色素分子（３２）／電解液（１４）間のエネルギーポテンシャルダイヤグラムは、図５に示すように表される。また、色素分子（３２）／電解液（１４）間のエネルギーポテンシャルダイヤグラムであって、図５のＪ部分の拡大図は、図６に示すように表される。
【００４８】
外部から光照射されると光子（ｈν）が色素分子３２と反応して、色素分子３２は基底状態ＨＯＭＯから励起状態ＬＵＭＯへと遷移する。このとき発生した励起電子（ｅ−）がＴｉＯ２からなる多孔質半導体層１２の伝導帯へ注入される。多孔質半導体層１２中を導通した電子（ｅ−）は、透明電極１０から外部回路の負荷２４を導通し、第１電極１８へ移動する。第１電極１８から電解液１４中に注入された電子（ｅ−）は、電解液１４中のヨウ素・混合系酸化還元電解質と電荷交換される。ヨウ素・臭素混合系酸化還元電解質が電解液１４内を拡散し、色素分子３２と再反応する。
【００４９】
電解液１４の酸化還元準位ＥＲＯと多孔質半導体層１２のフェルミ準位Ｅｆ間の電位差が最大起電力ＶＭＡＸである。最大起電力ＶＭＡＸの値は、電解液１４の酸化還元電解質により変化する。酸化還元電解質単独系（ヨウ素酸化還元電解質）の場合には、例えば、０．９Ｖ（Ｉ，Ｎ７１９）である。電解液１４がヨウ素・臭素の混合系酸化還元電解質を含む場合には、図６に示すように、混合比率を調整することで混合系酸化還元電解質の酸化還元電位を、ヨウ素酸化還元電解質の酸化還元電位と臭素酸化還元電解質の酸化還元電位の間の任意の値に調整することができる。
【００５０】
図６に示すように、電解液１４の臭素酸化還元電解質の混合比が零の場合、酸化還元準位ＥＲＯ＝０．５３Ｖ（Ｉ／Ｉ３−）であるのに対して、ヨウ素酸化還元電解質の混合比が零の場合、酸化還元準位ＥＲＯ＝１．０９Ｖ（Ｂｒ／Ｂｒ３−）である。この間のギャップエネルギーＥｇａの値は、１．０９−０．５３＝０．５６Ｖである。
【００５１】
ＨＯＭＯレベルと酸化還元準位ＥＲＯの電位差Ｅｇｈの値が大きい場合には、最大起電力ＶＭＡＸを得る上で、電圧ロスとなる。ＨＯＭＯレベルと酸化還元準位ＥＲＯの電位差Ｅｇｈの値が低い場合には、電解液１４から色素分子３２への電子（ｅ−）の移動が阻害される。
【００５２】
したがって、電子（ｅ−）を効率良く電解液１４から色素分子３２側に導通すると共に、最大起電力ＶＭＡＸを得る上での電圧ロスを抑制するためには、酸化還元準位ＥＲＯのレベルは色素分子３２のＨＯＭＯレベルよりは上で、かつ電位差Ｅｇｈをできるだけ小さくすることが望ましい。
【００５３】
次に示すように、ヨウ素酸化還元電解質と臭素酸化還元電解質を混合することで得られるヨウ素・臭素混合系酸化還元電解質よりなる電解液では、ヨウ素酸化還元電解質を単独で用いた場合に比べて、臭素酸化還元電解質の添加量に応じて開放端電圧の値が増加する。これは、ヨウ素酸化還元電解質に比べて、臭素酸化還元電解質は酸化還元電位がポジティブ（正）であり、ヨウ素−臭素混合系酸化還元電解質の酸化還元電位が臭素酸化還元電解質の添加量に応じてポジティブ（正）側にシフトするためである。
【００５４】
（色素増感光電変換素子の構成）
次に、図７〜図１０を参照して、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の構成例について説明する。
【００５５】
図７に示すように、ガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板等で構成される第２基板２０の上に、透明電極１０および多孔質半導体層１２から成る作用極１００を形成する。
【００５６】
透明電極１０は、例えば、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２などのスパッタ成膜等により形成される。
【００５７】
多孔質半導体層１２は、例えば、スクリーン印刷技術、スピンコート技術、ディッピング、スプレーコート技術などを用いて形成することができる。なお、多孔質半導体層１２の形成方法については後述する。
【００５８】
また、図８に示すように、ガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板等で構成される第１基板２２の上に、第１電極１８および触媒層２１を形成する。
【００５９】
第１電極１８は、例えば、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２などのスパッタ成膜等により形成される。
【００６０】
触媒層２１は、スクリーン印刷技術などを用いて形成することができる。なお、触媒層２１の形成方法については後述する。
【００６１】
そして、図９に示すように、第１基板２２の上に、封止材１６を介して第２基板２０が貼り合わされた構成とされる。
【００６２】
図１０の模式的断面構造図は、図９のように封止材１６を介して貼り合わせた構成に電解液１４を注入して完成された色素増感光電変換素子２００の構成を示す。
【００６３】
なお、図９、図１０に示すように、第１基板２２の第１電極１８上には、色素増感光電変換素子２００のプラス極となるアノード電極３Ａが、第２基板２０の透明電極１０上には、色素増感光電変換素子２００のマイナス極となるカソード電極３Ｋがそれぞれ形成されている。
【００６４】
（色素増感光電変換素子の製造方法）
次に、図１１〜図１３を参照して、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の製造方法について説明する。
【００６５】
まず、図１１を参照して、スクリーン印刷法によって、多孔質半導体層１２を形成する例について説明する。
【００６６】
図１１（ａ）に示すように、透明電極１０を形成した後の第２基板２０の上に、形成すべき多孔質半導体層に対応する開口部を有するマスク部材２３ａを位置合わせしてセットする。なお、形成すべき多孔質半導体層の目標厚に合わせてマスク部材２３ａの厚さが選定される。
【００６７】
次いで、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＷＯ３、ＩｎＯ３、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２などの微粒子を含むペースト１２ａをマスク部材２３ａ上に塗布し、スキージ２５ａを矢印方向に移動させて、ペースト１２ａをマスク部材２３ａの開口部内に充填する。
【００６８】
次に、図１１（ｂ）に示すように、マスク部材２３ａを取り除いた後に、所定の温度でペースト層を焼成することにより、多孔質半導体層１２が形成される。
【００６９】
続いて、図１１（ｃ）に示すように、容器４４に入れられた色素溶液４５に、多孔質半導体層１２を浸漬させることにより、多孔質半導体層１２に色素を吸着させる。
【００７０】
色素は、レッドダイ（Ｎ７１９）、ブラックダイ（Ｎ７４９）などを適用することができる。
【００７１】
これにより、色素を吸着させた多孔質半導体層１２を備える作用極１００が作成される。
【００７２】
次に、図１２を参照して、スクリーン印刷法によって、触媒層２１を形成する例について説明する。
【００７３】
図１２（ａ）に示すように、第１電極１８を形成した後の第１基板２２の上に、形成すべき触媒層に対応する開口部を有するマスク部材２３ｂを位置合わせしてセットする。なお、形成すべき触媒層の目標厚に合わせてマスク部材２３ｂの厚さが選定される。
【００７４】
次いで、活性炭およびＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３等の金属酸化物の微粒子を含むペースト２１ａをマスク部材２３ｂ上に塗布し、スキージ２５ｂを矢印方向に移動させて、ペースト２１ａをマスク部材２３ｂの開口部内に充填する。
【００７５】
次に、図１２（ｂ）に示すように、マスク部材２３ｂを取り除いた後に、所定の温度でペースト層を焼成することにより、触媒層２１が形成される。
【００７６】
なお、第１基板２２の対向する二隅には、電解液１４の注入孔２２ａおよび注入する際の抜気を行う抜気孔２２ｂがドリル等により穿孔されている。なお、以下に記述される電解液注入の際、端面からの真空注入法を採用する場合は、電解液１４の注入孔２２ａおよび注入する際の抜気を行う抜気孔２２ｂを形成する必要はない。
【００７７】
図１３を参照して、色素増感光電変換素子２００の組み立て方法等について説明する。
【００７８】
図１３（ａ）に示すように、図１１の工程で多孔質半導体層１２が形成された第２基板２０の周縁部に沿って紫外線硬化樹脂等で構成される封止材１６を塗布し、図１２の工程で触媒層２１が形成された第１基板２２を位置決めして重ね合わせる。
【００７９】
次いで、第１基板２２側から紫外線等を照射して封止材１６を硬化させ、第２基板２０と第１基板２２を封止材１６を介して貼り合わせる。
【００８０】
続いて、図１３（ｂ）に示すように、第１基板２２に形成された注入孔２２ａから電解液１４を注入する。この際に、内部の空気は抜気孔２２ｂから抜けるので、スムーズに電解液１４を注入することができる。
【００８１】
次いで、図示は省略するが、注入孔２２ａおよび抜気孔２２ｂをガラス板の接着や、樹脂の充填等によって封止し、電解液１４が漏れ出さないよう処置する。
【００８２】
これにより、図１３（ｃ）に示す構成の色素増感光電変換素子２００が組み立てられる。
【００８３】
[第２の実施の形態]
（直列配線構造を有する色素増感光電変換素子）
次に、図１４〜図１９を参照して、第２の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００ａの構成例について説明する。
【００８４】
第２の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００ａは、１枚の基板内に２セルを直列配列させた構成である。
【００８５】
図１４に示すように、ガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板等で構成される第２基板２０の上に、所定の間隔１０ａを挟んで透明電極１０１および１０２を形成する。
【００８６】
透明電極１０１および１０２は、例えば、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２などのスパッタ成膜等により形成される。
【００８７】
図１５に示すように、透明電極１０２の上には、色素増感光電変換素子２００のマイナス極となるカソード電極３Ｋと２つのセルを直列配列とするための基板間の極間配線電極３Ｓが例えばＡｇやＡｌやＣｕ等によって形成される。
【００８８】
図１６に示すように、透明電極１０１および１０２の上には、多孔質半導体層１２１および１２２がそれぞれ形成される。
【００８９】
なお、多孔質半導体層１２１および１２２は、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の製造方法で示したスクリーン印刷（図１１参照）等によって形成することができる。即ち、例えば形成すべき多孔質半導体層に対応する開口部を有するマスク部材を位置合わせしてセットし、ＴｉＯ２などの微粒子を含むペーストをマスク部材上に塗布し、スキージによってマスク部材の開口部内に充填する。次いで、マスク部材を取り除いた後に、所定の温度でペースト層を焼成することにより多孔質半導体層１２１および１２２が形成される。なお、多孔質半導体層１２１および１２２に色素を吸着させる工程も図１１（ｃ）に示す場合と同様である。
【００９０】
また、図１７に示すように、ガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板等で構成される第１基板２２の上に、所定の間隔１８ａを挟んで第１電極１８１および１８２が形成され、第１電極１８１および１８２の上には触媒層２１１および２１２が形成される。
【００９１】
第１電極１８１および１８２は、例えば、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２などのスパッタ成膜等により形成される。
【００９２】
触媒層２１１および２１２は、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の製造方法で示したスクリーン印刷（図１２参照）等によって形成することができる。即ち、第１電極１８１および１８２を形成した後の第１基板２２の上に、形成すべき触媒層に対応する開口部を有するマスク部材を位置合わせしてセットし、活性炭およびＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＷＯ３等の金属酸化物の微粒子を含むペーストをマスク部材上に塗布し、スキージによってペーストをマスク部材の開口部内に充填する。次いで、マスク部材を取り除いた後に、所定の温度でペースト層を焼成することにより、触媒層２１１および２１２が形成される。
【００９３】
また、第１電極１８１の上には、色素増感光電変換素子２００のプラス極となるアノード電極３Ａと２つのセルを直列配列とするための基板間の極間配線電極３Ｓが例えばＡｇやＡｌやＣｕ等によって形成される。
【００９４】
そして、図１８に示すように、第１基板２２の上に、封止材１６を介して第２基板２０が貼り合わされた構成とされる。
【００９５】
図１９の模式的断面構造図は、図９のように封止材１６を介して直列配列されて貼り合わせたセルに電解液１４１および１４２を注入して完成された色素増感光電変換素子２００ａの構成を示す。
【００９６】
第２の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００ａによれば、製造コストの低廉化を図りつつ、発電特性を向上させることができる。
【００９７】
[第３の実施の形態]
（複数の色素増感光電変換素子の製造方法）
次に、図２０〜図２５を参照して、第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の他の製造方法について説明する。
【００９８】
第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造方法は、複数個（ｍ×ｎ：但し、ｍおよびｎは整数）のセルを作り込み、分離して複数個の色素増感光電変換素子２００を得る製造方法である。
【００９９】
図２０に示すように、ガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板等で構成される第２基板２０の上に、所定の間隔を挟んで１０１１〜１０ｍｎの計ｍ×ｎ（但し、ｍおよびｎは整数）個の透明電極を形成する。
【０１００】
透明電極１０１１〜１０ｍｎは、例えば、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２などのスパッタ成膜等により形成される。
【０１０１】
なお、図示は省略するが、透明電極１０１１〜１０ｍｎの上には、多孔質半導体層１２がそれぞれ形成される。
【０１０２】
なお、多孔質半導体層１２は、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の製造方法で示したスクリーン印刷（図１１参照）等を応用して形成することができる。また、各多孔質半導体層１２には、色素が吸着される。
【０１０３】
また、図２１に示すように、ガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板等で構成される第１基板２２の上に、所定の間隔を挟んで１８１１〜１８ｍｎの計ｍ×ｎ（但し、ｍおよびｎは整数）個の第１電極を形成する。
【０１０４】
第１電極１８１１〜１８ｍｎは、例えば、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２などのスパッタ成膜等により形成される。
【０１０５】
なお、図示は省略するが、第１電極１８１１〜１８ｍｎの上には、触媒層２１がそれぞれ形成される。
【０１０６】
触媒層２１は、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の製造方法で示したスクリーン印刷（図１２参照）等によって形成することができる。
【０１０７】
そして、図２２に示すように、第１基板２２の上に、各素子毎に紫外線硬化樹脂等で構成される封止材１６が塗布され、第２基板２０を高精度で位置合わせして第１基板２２と重ね合わされる。そして、紫外線等の照射により封止材１６を硬化させて、封止材１６を介して第１基板２２と第２基板２０とが貼り合わされた構成とされる。
【０１０８】
図２３は、上述のようにして構成された色素増感光電変換素子について、図２２のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造図である。
【０１０９】
なお、図２３に示すように、封止材１６の間に基板のみ残る箇所があるが、そこが後述するスクライブラインＳＬとなり、打撃等のブレークにより各素子に分離される。
【０１１０】
次いで、図２２のように計ｍ×ｎ個の色素増感光電変換素子が貼り合わされた状態で、図２４に示すように横方向のスクライブラインＳＬ１を形成する。
【０１１１】
具体的には、封止材１６が設けられた位置に、スクライビング装置のスクライビングホイールを高精度に位置合わせして各スクライブラインＳＬ１を形成する。
【０１１２】
続いて、図２５に示すように縦方向のスクライブラインＳＬ２を形成する。
【０１１３】
そして、スクライブラインＳＬ１およびスクライブラインＳＬ２に沿って打撃を与えるなどすると、ガラス材が有する壁開性によりスクライブラインＳＬ１およびスクライブラインＳＬ２に沿って割れて各素子に分離される。
【０１１４】
なお、図示は省略するが、各素子に分離された後、電解液が注入され、ガラス板の接着や、樹脂の充填等によって封止し、電解液が漏れ出さないよう処置することで色素増感光電変換素子が作り込まれる。
【０１１５】
第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造方法によれば、発電特性を向上させた色素増感光電変換素子２００の製造コストの低廉化を図ることができる。
【０１１６】
図２６のタイムチャートは、第１から第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００、２００ａが有する触媒層２１を焼成する際の温度条件（焼成プロファイル）の例を示す。この例では、焼成開始からｔ０までは室温（ＲＴ）で保ち、時間ｔ０〜ｔ１（例えば３０分間）では４５０℃まで１５℃／ｍｉｎ程度の温度傾斜で昇温し、時間ｔ１〜ｔ２（例えば、３０分間）まで４５０℃に保つ。
【０１１７】
次いで、時間ｔ２〜ｔ３（例えば３０分Ｋ間）は、室温（ＲＴ）まで−１５℃／ｍｉｎ程度の温度傾斜で降温させて焼成を終了する。
【０１１８】
図２７は、第１〜第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の動作原理
を示す。また、図２８（ｂ）は、図２７のＢ部の拡大図である。
【０１１９】
次の（ａ）〜（ｄ）の反応が継続して起こることで、起電力が発生し、負荷２４に電流が導通する。
【０１２０】
（ａ）多孔質半導体層１２の色素分子が光子（ｈν）を吸収し、電子（ｅ−）を放出し、色素分子は酸化体になる。
【０１２１】
（ｂ）還元体の酸化還元電解質が多孔質半導体層１２中を拡散して、酸化体の色素分子に接近する。
【０１２２】
（ｃ）酸化還元電解質から色素分子に電子（ｅ−）が供給される。酸化還元電解質は、酸化体の酸化還元電解質になり、色素分子は還元された色素分子になる。
【０１２３】
（ｄ）酸化還元電解質は、第１電極１８方向に拡散し、触媒層２１の活性炭ＡＣの触媒作用により電子を供給されて、還元体の酸化還元電解質になる。
【０１２４】
なお、比較例として、図２８（ａ）に示すように、熱処理による白金（Ｐｔ）の析出を利用した場合には安価にＰｔ粒子を形成することができる。
【０１２５】
（発電特性に関する実験結果）
図２９〜３１のグラフに、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の発電特性に関する実験結果を示す。
【０１２６】
図２９は、色素増感光電変換素子２００に、２００lxの白色光を照射した場合の発電特性を示すグラフである。なお、グラフにおいて、Ｃは第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の発電特性を示し、Ｐｔは比較対象として触媒層を白金（Ｐｔ）で構成した場合の発電特性を示す（図３０，図３１についても同様）。
【０１２７】
図３０は、色素増感光電変換素子２００に、８００lxの白色光を照射した場合の発電特性を示すグラフである。
【０１２８】
図３１は、色素増感光電変換素子２００に、５００００lxの白色光を照射した場合の発電特性を示すグラフである。
【０１２９】
図２９、図３０のグラフを見ると分かるように、２００lxまたは８００lxの白色光を照射した場合には、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００は、触媒層を白金（Ｐｔ）で構成した場合と略同等の発電特性を有している。
【０１３０】
一方、図３１に示すように、５００００lxの白色光を照射した場合には、触媒層を白金（Ｐｔ）で構成した場合よりも、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の発電特性の方が優れていることが分かる。
【０１３１】
以上のように、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００は、従来から優れた触媒性を有するとされていた白金（Ｐｔ）で触媒層を形成した場合と、同等以上の発電特性を有する。しかも、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の触媒層２１を構成する活性炭およびＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３等の金属酸化物の微粒子は、白金（Ｐｔ）に比べて比較的安価であり、また白金（Ｐｔ）を成膜する際の真空成膜法を用いる必要もなく、製造コストも比較的安価であり、価格性能比は白金（Ｐｔ）で触媒層を形成した場合を大きく上回るといえる。
【０１３２】
[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【０１３３】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
【０１３４】
（電気二重層キャパシタ）
例えば、電気二重層キャパシタにおいて、活物質電極１１０，１１２の何れかを、電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子と、活性炭または有機物の一方を有する導電性薄膜で構成することができる。
【０１３５】
（リチウムイオンキャパシタ）
また、例えば、リチウムイオンキャパシタにおいて、活物質電極１１１，１１２の何れかを、電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子と、活性炭または有機物の一方を有する導電性薄膜で構成することができる。
【０１３６】
（リチウムイオン電池）
また、例えば、リチウムイオン電池において、活物質電極１１１，１１３の何れかを、電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子と、活性炭または有機物の一方を有する導電性薄膜で構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明の色素増感光電変換素子は、太陽光のみならず室内光のような低照度光源からの入射光で発電することが出来るため、電源として適用することによって、携帯通信機器やゲーム機器など各種電子機器用補助電源や無線通信センサモジュールの駆動電源といった様々なシステムに適用可能である。
【符号の説明】
【０１３８】
２…半導体微粒子
３Ａ…アノード電極
３Ｋ…カソード電極
３Ｓ…極間配線電極
４…色素分子
１０…透明電極
１２…多孔質半導体層
１２ａ…ペースト
１４…電荷輸送層（電解液）
１６…封止材
１８…第１電極
２０…第２基板
１９、２１…触媒層
２１ａ…ペースト
２２…第１基板（ガラス基板）
２２ａ…注入孔
２２ｂ…抜気孔
２３ａ、２３ｂ…マスク部材
２４…負荷
２５ａ、２５ｂ…スキージ
２６、２８…酸化還元電解質
３０、３２…色素分子
４４…容器
４５…色素溶液
１００…作用極
１１０，１１２，１１３…活物質電極
１３０…セパレータ
１３２ａ，１３２ｂ…引き出し電極
２００、２００ａ…色素増感光電変換素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感光電変換素子（ＤＳＣ：Dye-sensitized Solar Cells）およびその製造方法に係り、発電特性を向上させることのできる色素増感光電変換素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、安価で高性能の光電変換素子（太陽電池）としてＤＳＣが注目されている。ＤＳＣは、スイス・ローザンヌ工科大学のグレツェルが開発したもので、増感色素を表面に担持した酸化チタンを用いることで、光電変換効率が高く、製造コストが安いなどの利点を有することから、次世代の光電変換素子として期待されている。この光電変換素子は、内部に電解液を封入してあることから、湿式光電変換素子とも呼ばれる。
【０００３】
ＤＳＣは、増感色素を表面に担持した多孔質の酸化チタン層を備えた作用極と、作用極の酸化チタン層に対向して配置された対極と、作用極と対極との間に充填された電解質溶液とを備える（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１３５８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところでＤＳＣにおいて、対極材料としては、電極で酸化還元反応を円滑に進行させることのできる白金（Ｐｔ）が一般的に使用されている。
【０００６】
しかし、真空成膜法によって形成される白金膜は、膨大な整備費がかかり、また生産性に劣るため製造コストが嵩むという問題があった。特に、大面積のＤＳＣを生産する場合には、製造コストの低廉化が要求される。
【０００７】
また、塩化白金溶液等の白金前駆体溶液中に浸漬、或いはスプレー法で塗布、スクリーン印刷による局所的な成膜を行い、その後焼成処理を加えることで膜状ではなく、酸化還元反応を促進させるのに適した粒径サイズを有する微細白金粒子を得ることも可能とされている。白金消費量を抑え、安価に対極材料を形成することが可能だが、上記製法で形成された白金粒子だけでは、特にＤＳＣへの入射光量が高くなるにつれて酸化還元反応が効率良く進まない状態となり、発電効率が大幅に低下していくという問題があった。
【０００８】
その一方、対極材料として低コスト且つ高い触媒能を有するカーボン電極が提案されている。これはカーボンブラック粒子やグラファイト粒子、活性炭といった多孔質なカーボン材料を水や有機溶媒に分散させて基板に塗布する、或いは樹脂バインダと組み合わせてペースト状態にして、スクリーン印刷することで膜を形成することが出来る。特に、スクリーン印刷での成膜は局所的な成膜が可能であるため、生産性にも優れている。多孔質の炭素電極は、その細孔中に電解質溶液を取り込むことができるので、白金粒子が担持した対極状態と比較して、電極面積がより大きくなり、触媒性が大幅に向上する。また化学的にも安定であるという利点を有する。
【０００９】
しかし、ＤＳＣの利用環境の内、屋内での利用を想定とした場合、室内光のような入射光による光発電特性は、カーボン膜を形成するための溶液やペースト膜中に含まれる絶縁抵抗（例えば樹脂バインダ）の影響により、得られるＦｉｌｌｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒ（以下、「Ｆ．Ｆ．」という）及びエネルギー変換効率ηが低いという問題があることを見出した。
【００１０】
本発明の目的は、カーボンによる触媒製造コスト低廉化を図りつつ、発電特性を向上させることのできる色素増感光電変換素子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、第１基板と、前記第１基板上に配置された第１電極と、前記第１電極上に形成され、酸化還元電解質に対する触媒活性を有する触媒層と、前記触媒層と接し、前記酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液と、前記電解液に接し、半導体微粒子と色素分子を備える多孔質半導体層と、前記多孔質半導体層に配置された第２電極と、前記第２電極上に配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板の間に配置され、前記電解液を封止する封止材とを備え、前記触媒層は、活性炭と前記電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子、または導電性を有する有機物の一方を有する導電性薄膜で構成される色素増感光電変換素子が提供される。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、第１基板上に第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に触媒層として、活性炭と電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子、または導電性を有する有機物の一方を有する導電性薄膜を形成する工程と、第２基板上に第２電極を形成する工程と、前記第２電極上に半導体微粒子を備える多孔質半導体層を形成する工程と、前記多孔質半導体層を色素溶液に浸漬させて色素分子を吸着させる工程と、第１基板上に前記第１電極と前記触媒層とを形成した対極基板と、第２基板上に第２電極と色素分子を吸着させた前記多孔質半導体層とを形成した作用極基板とを、直列配列させるための基板間の極間配線電極と封止材を介して貼り合わせる工程と、前記対極基板と前記作用極基板との間に、電解液を注入する工程とを有する色素増感光電変換素子の製造方法が提供される。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、第１基板上に所定の間隔で複数の第１電極を形成する工程と、前記各第１電極上に触媒層として、活性炭と電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子、または導電性を有する有機物の一方を有する導電性薄膜を形成する工程と、第２基板上に前記各第１電極と対向される複数の第２電極を形成する工程と、前記各第２電極上に半導体微粒子を備える多孔質半導体層を形成する工程と、前記各多孔質半導体層に色素分子を吸着させる工程と、第１基板上に複数の前記第１電極と前記触媒層とを形成した対極基板と、第２基板上に複数の第２電極と色素分子を吸着させた前記多孔質半導体層とを形成した作用極基板とを、それぞれ色素増感光電変換素子となるセルを区画するように封止材を介して貼り合わせる工程と、それぞれ色素増感光電変換素子となるセル毎に分離するためのスクライブラインを前記第１基板上または前記第２基板上に形成するスクライブ工程と、前記スクライブラインに沿ってブレークして、分離する分離工程と、分離された色素増感光電変換素子の各セルに電解液を注入する工程とを有する色素増感光電変換素子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、製造コストの低廉化を図りつつ、発電特性を向上させることのできる色素増感光電変換素子およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の模式的断面構造図。
【図２】図１の多孔質半導体層の半導体微粒子の模式的構造図。
【図３】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の動作原理説明図。
【図４】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の電解液における電荷交換反応に基づく動作原理説明図。
【図５】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子において、多孔質半導体層（１２）／色素分子（３２）／電解液（１４）間のエネルギーポテンシャルダイヤグラム。
【図６】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子において、色素分子（３２）／電解液（１４）間のエネルギーポテンシャルダイヤグラムであって、図７のＪ部分の拡大図。
【図７】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の作用極の模式的断面構造図。
【図８】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の対極の模式的断面構造図。
【図９】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の作用極と対極とを封止材を介して貼り合わせた状態を示す模式的断面構造図。
【図１０】図９で貼り合わせた構成に電解液を注入した後の状態を示す模式的断面構造図。
【図１１】（ａ）第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の作用極の製造工程を示す斜視図、（ｂ）第２基板上に多孔質半導体層を形成した様子を示す斜視図、（ｃ）多孔質半導体層に色素溶液を浸漬させる工程を示す斜視図。
【図１２】（ａ）第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の対極の製造工程を示す斜視図、（ｂ）注入孔および抜気孔を有するガラス基板上に触媒層を形成した様子を示す斜視図。
【図１３】（ａ）第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造工程の一工程であって、作用極と対極を封止材を介して貼り合わせる状態を示す斜視図、（ｂ）電解液を注入する状態を示す斜視図、（ｃ）製造された第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子を示す模式的断面構造図。
【図１４】第２の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造工程の一工程であって、第２基板上に２つの第２電極を形成した状態を示す模式的断面構造図。
【図１５】第２の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造工程の一工程であって、第２電極上にカソード電極と直列配列とするための基板間の極間配線を形成した状態を示す模式的断面構造図。
【図１６】第２の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造工程の一工程であって、各第２電極上に多孔質半導体層を形成した状態を示す模式的断面構造図。
【図１７】第２の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造工程の一工程であって、第１電極上にアノード電極と直列配列とするための基板間の極間配線、および触媒層を形成した状態を示す模式的断面構造図。
【図１８】第２の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造工程の一工程であって、作用極と対極を封止材と直列配列とするための基板間の極間配線を介して貼り合わせた状態を示す模式的断面構造図。
【図１９】第２の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造工程の一工程であって、図１８で貼り合わせた構成に電解液を注入した後の状態を示す模式的断面構造図。
【図２０】第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造方法について、第２基板上に複数の第２電極が形成された状態を示す平面図。
【図２１】第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造方法の一工程であって、第１基板上に複数の第１電極が形成した状態を示す平面図。
【図２２】第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造方法の一工程であって、作用極と対極を封止材を介して貼り合わせた状態を示す平面図。
【図２３】第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造方法について、図２２のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造図。
【図２４】第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造方法の一工程であって、横方向のスクライブラインを形成した状態を示す平面図。
【図２５】第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造方法の一工程であって、縦方向のスクライブラインをさらに形成した状態を示す平面図。
【図２６】触媒層を焼成する際の温度条件を示すタイムチャート。
【図２７】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の動作原理説明図。
【図２８】（ａ）熱処理によるＰｔ粒子の析出状態しめす模式図、（ｂ）図２７のＢ部分の拡大図。
【図２９】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子に２００lxの白色光を照射した場合の発電特性を示すグラフ。
【図３０】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子に８００lxの白色光を照射した場合の発電特性を示すグラフ。
【図３１】第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子に５０００lxの白色光を照射した場合の発電特性を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１７】
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１８】
以下の実施の形態に係る色素増感光電変換素子において、「透明」とは、透過率が約５０％以上であるものと定義する。また「透明」とは、実施の形態に係る色素増感光電変換素子において、可視光線に対して、無色透明という意味でも使用する。可視光線は波長約３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ程度、エネルギー約３．４５ｅＶ〜１．４９ｅＶ程度に相当し、この領域で透過率が５０％以上あれば透明である。
【００１９】
[第１の実施の形態]
（色素増感光電変換素子）
第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の模式的断面構造は、図１に示すように表される。
【００２０】
第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００に係る色素増感光電変換素子２００に適用される作用極１００は、図１に示すように、ガラス基板２２と、ガラス基板２２上に配置された第１電極（対極）１８と、第１電極１８上に配置された触媒層２１とを備える。
【００２１】
色素増感光電変換素子２００は、図１に示すように、ガラス基板２２と、ガラス基板２２上に設けられた第１電極１８と、第１電極１８上に配置された触媒層２１と、触媒層２１と接し、溶媒と複数種類の酸化還元電解質を混合して作られた電解質を備える電荷輸送層１４とを備える。
【００２２】
さらに、色素増感光電変換素子２００は、図１に示すように、第２基板２０と、第２基板２０上に配置された透明電極１０と、透明電極１０上に配置された図２に示すような半導体微粒子２と色素分子４とを備える多孔質半導体層１２と、多孔質半導体層１２と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液１４と、電解液１４に接する第１電極１８と、第１電極１８上に配置された第１基板２２と、第２基板２０と第１基板２２の間に配置され、電解液１４を封止する封止材１６とを備える。
【００２３】
透明電極１０および第１電極１８は、例えば、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２などの透明電極で形成される。
【００２４】
触媒層２１は、活性炭および電解液１４に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子を含むペースト層を焼成して形成することができる。
【００２５】
電解液に対する耐食性を有する金属酸化物としては、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３等を用いることができる。
【００２６】
上記のようなペースト層を焼成して形成される触媒層２１は、高温（例えば、４００〜４５０℃）の焼成によりペーストに含まれる樹脂バインダが機能しなくなって絶縁性を失い、第１電極（対極）１８の表面の電荷移動や電解液１４との電荷交換反応を速やかに進行させることができる。これにより、色素増感光電変換素子２００の発電特性、特にＦ．Ｆ．を向上させることができる。
【００２７】
また、従来においては、高温の焼成により樹脂バインダが機能しなくなると、活性炭膜と基板との密着性が低下して、活性炭膜の膜剥がれが起こり易くなっていた。一方、本実施の形態では、従来の樹脂バインダによって活性炭を固定していた構成に代えて、活性炭ペースト内に添加されているＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３等の金属酸化物の微粒子（ナノ粒子）の焼結を行うことにより、ネッキング（共有結合）により活性炭を結合させて固定している。
【００２８】
これにより、触媒層２１は、活性炭が有する高い触媒性を維持すると共に、第１電極１８との密着性を確保することができる。
【００２９】
また、活性炭および金属酸化物の微粒子を含むペーストにおける活性炭の濃度を例えば２０質量％程度とすることにより、焼成後における触媒層２１の膜剥がれを抑制することができる。
【００３０】
また、触媒層２１の膜厚を制御することにより、活性炭粒子による比較的大きな実効面積（表面積）を確保することができ、第１電極（対極）１８の表面の電子移動反応を速やかに進行させることができる。したがって、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００は、太陽光下のような高照度の光源に限らず、室内光のような比較的低照度下においても、高い触媒性を有する白金（Ｐｔ）を用いたものと同等の光発電特性を保持することができる。なお、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の発電特性に関する実験結果については、図２９〜図３１を参照して後述する。
【００３１】
また、触媒層２１を構成する活性炭およびＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３等の金属酸化物の微粒子は、白金（Ｐｔ）に比べて比較的安価であり、また白金（Ｐｔ）を成膜する際の真空成膜法を用いる必要がなく、後述するようにスクリーン印刷等の印刷法を適用して成膜可能であるので、製造コストを低廉化して、色素増感光電変換素子の製造単価を大幅に引き下げることができる。
【００３２】
さらに、触媒層２１は、活性炭に導電性高分子（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳなど）を含むことで、粒子間の導電性を更に向上させることが出来、この場合においても製造コストの低廉化を図りつつ、発電特性を向上させることができる。
【００３３】
多孔質半導体層１２は、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＷＯ３、ＩｎＯ３、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２などの材料を用いて形成されていても良い。特に、効率面から安価なＴｉＯ２（アナターゼ型、ルチル型）が主に用いられる。
【００３４】
図１の多孔質半導体層１２の半導体微粒子２の模式的構造は、図２に示すように表される。図２に示すように、多孔質半導体層１２は、ＴｉＯ２などからなる半導体微粒子２が互いに結合して複雑なネットワークを形成している。色素分子４は、半導体微粒子２の表面に吸着される。多孔質半導体層１２内には、大きさ１００ｎｍ以下の細孔が多数存在する。
【００３５】
（動作原理）
第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の動作原理は、図３に示すように表される。
【００３６】
下記の（ａ）〜（ｄ）の反応が継続して起こることで、起電力が発生し、負荷２４に電流が導通する。
【００３７】
（ａ）色素分子３２が光子（ｈν）を吸収し、電子（ｅ−）を放出し、色素分子３２は酸化体ＤＯになる。
【００３８】
（ｂ）Ｒｅで表される還元体の酸化還元電解質２６が多孔質半導体層１２中を拡散して、ＤＯで表される酸化体の色素分子３２に接近する。
【００３９】
（ｃ）酸化還元電解質２６から色素分子３２に電子（ｅ−）が供給される。酸化還元電解質２６は、Ｏｘで表される酸化体の酸化還元電解質２８になり、色素分子３２はＤＲで表される還元された色素分子３０になる。
【００４０】
（ｄ）酸化還元電解質２８は、第１電極１８方向に拡散し、第１電極１８より電子を供給されて、Ｒｅで表される還元体の酸化還元電解質２６になる。
【００４１】
酸化還元電解質２６は、多孔質半導体層１２中の入り組んだ空間を拡散しながら色素分子３２の近傍に接近する必要がある。
【００４２】
また、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の電解液１４における電荷交換反応に基づく動作原理は、図４に示すように表される。
【００４３】
まず、外部から光照射されると光子（ｈν）が色素分子３２と反応して、色素分子３２は基底状態から励起状態へと遷移する。このとき発生した励起電子（ｅ−）がＴｉＯ２からなる多孔質半導体層１２の伝導帯へ注入される。多孔質半導体層１２中を導通した電子（ｅ−）は、透明電極１０から外部回路の負荷２４を導通し、第１電極１８へ移動する。第１電極１８から電解液１４中に注入された電子（ｅ−）は。電解液１４中のヨウ素酸化還元電解質（Ｉ−／Ｉ３−）と電荷交換される。ヨウ素酸化還元電解質（Ｉ−／Ｉ３−）が電解液１４内を拡散し、色素分子３２と再反応する。ここで、電荷交換反応は、色素分子表面において、３Ｉ−→Ｉ３−＋２ｅ−に従って進行し、第１電極１８において、Ｉ３−＋２ｅ−→３Ｉ−に従って進行する。
【００４４】
電解液１４は、溶媒として、例えば、アセトニトリルを使用し、この場合の電解質として、例えば、ヨウ素は、電解液１４中のヨウ素酸化還元電解質Ｉ３−として存在する。また、電解質として、例えば、ヨウ化物塩（ヨウ化リチウム、ヨウ化カリウムなど）は、電解液１４中のヨウ素酸化還元電解質Ｉ−として存在する。また、電解液１４中には、逆電子移動抑制溶液として添加剤（例えば、ＴＢＰ：ターシャルブチルピリジン）を適用しても良い。
【００４５】
上記の溶質、添加剤を溶媒（アセトニトリル）に溶解させることによって、電解液１４を構成することができる。なお、上記の材料は湿式ＤＳＣなどに適用可能なものであって、常温溶融塩（イオン性液体）や固体電解質を用いる場合には、構成材料が異なる。
【００４６】
第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００において、溶媒は、後述する電解質、添加剤を溶解する液体であり、高沸点、化学的安定性が高く、高誘電率（電解質が良く溶解する）、低粘度であること望ましい。例えば、アセトニトリル、炭酸プロピレン、γブチロラクトン、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどで構成されていても良い。
【００４７】
第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００において、多孔質半導体層（１２）／色素分子（３２）／電解液（１４）間のエネルギーポテンシャルダイヤグラムは、図５に示すように表される。また、色素分子（３２）／電解液（１４）間のエネルギーポテンシャルダイヤグラムであって、図５のＪ部分の拡大図は、図６に示すように表される。
【００４８】
外部から光照射されると光子（ｈν）が色素分子３２と反応して、色素分子３２は基底状態ＨＯＭＯから励起状態ＬＵＭＯへと遷移する。このとき発生した励起電子（ｅ−）がＴｉＯ２からなる多孔質半導体層１２の伝導帯へ注入される。多孔質半導体層１２中を導通した電子（ｅ−）は、透明電極１０から外部回路の負荷２４を導通し、第１電極１８へ移動する。第１電極１８から電解液１４中に注入された電子（ｅ−）は、電解液１４中のヨウ素・混合系酸化還元電解質と電荷交換される。ヨウ素・臭素混合系酸化還元電解質が電解液１４内を拡散し、色素分子３２と再反応する。
【００４９】
電解液１４の酸化還元準位ＥＲＯと多孔質半導体層１２のフェルミ準位Ｅｆ間の電位差が最大起電力ＶＭＡＸである。最大起電力ＶＭＡＸの値は、電解液１４の酸化還元電解質により変化する。酸化還元電解質単独系（ヨウ素酸化還元電解質）の場合には、例えば、０．９Ｖ（Ｉ，Ｎ７１９）である。電解液１４がヨウ素・臭素の混合系酸化還元電解質を含む場合には、図６に示すように、混合比率を調整することで混合系酸化還元電解質の酸化還元電位を、ヨウ素酸化還元電解質の酸化還元電位と臭素酸化還元電解質の酸化還元電位の間の任意の値に調整することができる。
【００５０】
図６に示すように、電解液１４の臭素酸化還元電解質の混合比が零の場合、酸化還元準位ＥＲＯ＝０．５３Ｖ（Ｉ／Ｉ３−）であるのに対して、ヨウ素酸化還元電解質の混合比が零の場合、酸化還元準位ＥＲＯ＝１．０９Ｖ（Ｂｒ／Ｂｒ３−）である。この間のギャップエネルギーＥｇａの値は、１．０９−０．５３＝０．５６Ｖである。
【００５１】
ＨＯＭＯレベルと酸化還元準位ＥＲＯの電位差Ｅｇｈの値が大きい場合には、最大起電力ＶＭＡＸを得る上で、電圧ロスとなる。ＨＯＭＯレベルと酸化還元準位ＥＲＯの電位差Ｅｇｈの値が低い場合には、電解液１４から色素分子３２への電子（ｅ−）の移動が阻害される。
【００５２】
したがって、電子（ｅ−）を効率良く電解液１４から色素分子３２側に導通すると共に、最大起電力ＶＭＡＸを得る上での電圧ロスを抑制するためには、酸化還元準位ＥＲＯのレベルは色素分子３２のＨＯＭＯレベルよりは上で、かつ電位差Ｅｇｈをできるだけ小さくすることが望ましい。
【００５３】
次に示すように、ヨウ素酸化還元電解質と臭素酸化還元電解質を混合することで得られるヨウ素・臭素混合系酸化還元電解質よりなる電解液では、ヨウ素酸化還元電解質を単独で用いた場合に比べて、臭素酸化還元電解質の添加量に応じて開放端電圧の値が増加する。これは、ヨウ素酸化還元電解質に比べて、臭素酸化還元電解質は酸化還元電位がポジティブ（正）であり、ヨウ素−臭素混合系酸化還元電解質の酸化還元電位が臭素酸化還元電解質の添加量に応じてポジティブ（正）側にシフトするためである。
【００５４】
（色素増感光電変換素子の構成）
次に、図７〜図１０を参照して、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の構成例について説明する。
【００５５】
図７に示すように、ガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板等で構成される第２基板２０の上に、透明電極１０および多孔質半導体層１２から成る作用極１００を形成する。
【００５６】
透明電極１０は、例えば、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２などのスパッタ成膜等により形成される。
【００５７】
多孔質半導体層１２は、例えば、スクリーン印刷技術、スピンコート技術、ディッピング、スプレーコート技術などを用いて形成することができる。なお、多孔質半導体層１２の形成方法については後述する。
【００５８】
また、図８に示すように、ガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板等で構成される第１基板２２の上に、第１電極１８および触媒層２１を形成する。
【００５９】
第１電極１８は、例えば、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２などのスパッタ成膜等により形成される。
【００６０】
触媒層２１は、スクリーン印刷技術などを用いて形成することができる。なお、触媒層２１の形成方法については後述する。
【００６１】
そして、図９に示すように、第１基板２２の上に、封止材１６を介して第２基板２０が貼り合わされた構成とされる。
【００６２】
図１０の模式的断面構造図は、図９のように封止材１６を介して貼り合わせた構成に電解液１４を注入して完成された色素増感光電変換素子２００の構成を示す。
【００６３】
なお、図９、図１０に示すように、第１基板２２の第１電極１８上には、色素増感光電変換素子２００のプラス極となるアノード電極３Ａが、第２基板２０の透明電極１０上には、色素増感光電変換素子２００のマイナス極となるカソード電極３Ｋがそれぞれ形成されている。
【００６４】
（色素増感光電変換素子の製造方法）
次に、図１１〜図１３を参照して、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の製造方法について説明する。
【００６５】
まず、図１１を参照して、スクリーン印刷法によって、多孔質半導体層１２を形成する例について説明する。
【００６６】
図１１（ａ）に示すように、透明電極１０を形成した後の第２基板２０の上に、形成すべき多孔質半導体層に対応する開口部を有するマスク部材２３ａを位置合わせしてセットする。なお、形成すべき多孔質半導体層の目標厚に合わせてマスク部材２３ａの厚さが選定される。
【００６７】
次いで、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＷＯ３、ＩｎＯ３、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２などの微粒子を含むペースト１２ａをマスク部材２３ａ上に塗布し、スキージ２５ａを矢印方向に移動させて、ペースト１２ａをマスク部材２３ａの開口部内に充填する。
【００６８】
次に、図１１（ｂ）に示すように、マスク部材２３ａを取り除いた後に、所定の温度でペースト層を焼成することにより、多孔質半導体層１２が形成される。
【００６９】
続いて、図１１（ｃ）に示すように、容器４４に入れられた色素溶液４５に、多孔質半導体層１２を浸漬させることにより、多孔質半導体層１２に色素を吸着させる。
【００７０】
色素は、レッドダイ（Ｎ７１９）、ブラックダイ（Ｎ７４９）などを適用することができる。
【００７１】
これにより、色素を吸着させた多孔質半導体層１２を備える作用極１００が作成される。
【００７２】
次に、図１２を参照して、スクリーン印刷法によって、触媒層２１を形成する例について説明する。
【００７３】
図１２（ａ）に示すように、第１電極１８を形成した後の第１基板２２の上に、形成すべき触媒層に対応する開口部を有するマスク部材２３ｂを位置合わせしてセットする。なお、形成すべき触媒層の目標厚に合わせてマスク部材２３ｂの厚さが選定される。
【００７４】
次いで、活性炭およびＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３等の金属酸化物の微粒子を含むペースト２１ａをマスク部材２３ｂ上に塗布し、スキージ２５ｂを矢印方向に移動させて、ペースト２１ａをマスク部材２３ｂの開口部内に充填する。
【００７５】
次に、図１２（ｂ）に示すように、マスク部材２３ｂを取り除いた後に、所定の温度でペースト層を焼成することにより、触媒層２１が形成される。
【００７６】
なお、第１基板２２の対向する二隅には、電解液１４の注入孔２２ａおよび注入する際の抜気を行う抜気孔２２ｂがドリル等により穿孔されている。なお、以下に記述される電解液注入の際、端面からの真空注入法を採用する場合は、電解液１４の注入孔２２ａおよび注入する際の抜気を行う抜気孔２２ｂを形成する必要はない。
【００７７】
図１３を参照して、色素増感光電変換素子２００の組み立て方法等について説明する。
【００７８】
図１３（ａ）に示すように、図１１の工程で多孔質半導体層１２が形成された第２基板２０の周縁部に沿って紫外線硬化樹脂等で構成される封止材１６を塗布し、図１２の工程で触媒層２１が形成された第１基板２２を位置決めして重ね合わせる。
【００７９】
次いで、第１基板２２側から紫外線等を照射して封止材１６を硬化させ、第２基板２０と第１基板２２を封止材１６を介して貼り合わせる。
【００８０】
続いて、図１３（ｂ）に示すように、第１基板２２に形成された注入孔２２ａから電解液１４を注入する。この際に、内部の空気は抜気孔２２ｂから抜けるので、スムーズに電解液１４を注入することができる。
【００８１】
次いで、図示は省略するが、注入孔２２ａおよび抜気孔２２ｂをガラス板の接着や、樹脂の充填等によって封止し、電解液１４が漏れ出さないよう処置する。
【００８２】
これにより、図１３（ｃ）に示す構成の色素増感光電変換素子２００が組み立てられる。
【００８３】
[第２の実施の形態]
（直列配線構造を有する色素増感光電変換素子）
次に、図１４〜図１９を参照して、第２の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００ａの構成例について説明する。
【００８４】
第２の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００ａは、１枚の基板内に２セルを直列配列させた構成である。
【００８５】
図１４に示すように、ガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板等で構成される第２基板２０の上に、所定の間隔１０ａを挟んで透明電極１０１および１０２を形成する。
【００８６】
透明電極１０１および１０２は、例えば、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２などのスパッタ成膜等により形成される。
【００８７】
図１５に示すように、透明電極１０２の上には、色素増感光電変換素子２００のマイナス極となるカソード電極３Ｋと２つのセルを直列配列とするための基板間の極間配線電極３Ｓが例えばＡｇやＡｌやＣｕ等によって形成される。
【００８８】
図１６に示すように、透明電極１０１および１０２の上には、多孔質半導体層１２１および１２２がそれぞれ形成される。
【００８９】
なお、多孔質半導体層１２１および１２２は、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の製造方法で示したスクリーン印刷（図１１参照）等によって形成することができる。即ち、例えば形成すべき多孔質半導体層に対応する開口部を有するマスク部材を位置合わせしてセットし、ＴｉＯ２などの微粒子を含むペーストをマスク部材上に塗布し、スキージによってマスク部材の開口部内に充填する。次いで、マスク部材を取り除いた後に、所定の温度でペースト層を焼成することにより多孔質半導体層１２１および１２２が形成される。なお、多孔質半導体層１２１および１２２に色素を吸着させる工程も図１１（ｃ）に示す場合と同様である。
【００９０】
また、図１７に示すように、ガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板等で構成される第１基板２２の上に、所定の間隔１８ａを挟んで第１電極１８１および１８２が形成され、第１電極１８１および１８２の上には触媒層２１１および２１２が形成される。
【００９１】
第１電極１８１および１８２は、例えば、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２などのスパッタ成膜等により形成される。
【００９２】
触媒層２１１および２１２は、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の製造方法で示したスクリーン印刷（図１２参照）等によって形成することができる。即ち、第１電極１８１および１８２を形成した後の第１基板２２の上に、形成すべき触媒層に対応する開口部を有するマスク部材を位置合わせしてセットし、活性炭およびＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＷＯ３等の金属酸化物の微粒子を含むペーストをマスク部材上に塗布し、スキージによってペーストをマスク部材の開口部内に充填する。次いで、マスク部材を取り除いた後に、所定の温度でペースト層を焼成することにより、触媒層２１１および２１２が形成される。
【００９３】
また、第１電極１８１の上には、色素増感光電変換素子２００のプラス極となるアノード電極３Ａと２つのセルを直列配列とするための基板間の極間配線電極３Ｓが例えばＡｇやＡｌやＣｕ等によって形成される。
【００９４】
そして、図１８に示すように、第１基板２２の上に、封止材１６を介して第２基板２０が貼り合わされた構成とされる。
【００９５】
図１９の模式的断面構造図は、図９のように封止材１６を介して直列配列されて貼り合わせたセルに電解液１４１および１４２を注入して完成された色素増感光電変換素子２００ａの構成を示す。
【００９６】
第２の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００ａによれば、製造コストの低廉化を図りつつ、発電特性を向上させることができる。
【００９７】
[第３の実施の形態]
（複数の色素増感光電変換素子の製造方法）
次に、図２０〜図２５を参照して、第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の他の製造方法について説明する。
【００９８】
第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造方法は、複数個（ｍ×ｎ：但し、ｍおよびｎは整数）のセルを作り込み、分離して複数個の色素増感光電変換素子２００を得る製造方法である。
【００９９】
図２０に示すように、ガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板等で構成される第２基板２０の上に、所定の間隔を挟んで１０１１〜１０ｍｎの計ｍ×ｎ（但し、ｍおよびｎは整数）個の透明電極を形成する。
【０１００】
透明電極１０１１〜１０ｍｎは、例えば、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２などのスパッタ成膜等により形成される。
【０１０１】
なお、図示は省略するが、透明電極１０１１〜１０ｍｎの上には、多孔質半導体層１２がそれぞれ形成される。
【０１０２】
なお、多孔質半導体層１２は、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の製造方法で示したスクリーン印刷（図１１参照）等を応用して形成することができる。また、各多孔質半導体層１２には、色素が吸着される。
【０１０３】
また、図２１に示すように、ガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板等で構成される第１基板２２の上に、所定の間隔を挟んで１８１１〜１８ｍｎの計ｍ×ｎ（但し、ｍおよびｎは整数）個の第１電極を形成する。
【０１０４】
第１電極１８１１〜１８ｍｎは、例えば、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２などのスパッタ成膜等により形成される。
【０１０５】
なお、図示は省略するが、第１電極１８１１〜１８ｍｎの上には、触媒層２１がそれぞれ形成される。
【０１０６】
触媒層２１は、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の製造方法で示したスクリーン印刷（図１２参照）等によって形成することができる。
【０１０７】
そして、図２２に示すように、第１基板２２の上に、各素子毎に紫外線硬化樹脂等で構成される封止材１６が塗布され、第２基板２０を高精度で位置合わせして第１基板２２と重ね合わされる。そして、紫外線等の照射により封止材１６を硬化させて、封止材１６を介して第１基板２２と第２基板２０とが貼り合わされた構成とされる。
【０１０８】
図２３は、上述のようにして構成された色素増感光電変換素子について、図２２のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造図である。
【０１０９】
なお、図２３に示すように、封止材１６の間に基板のみ残る箇所があるが、そこが後述するスクライブラインＳＬとなり、打撃等のブレークにより各素子に分離される。
【０１１０】
次いで、図２２のように計ｍ×ｎ個の色素増感光電変換素子が貼り合わされた状態で、図２４に示すように横方向のスクライブラインＳＬ１を形成する。
【０１１１】
具体的には、封止材１６が設けられた位置に、スクライビング装置のスクライビングホイールを高精度に位置合わせして各スクライブラインＳＬ１を形成する。
【０１１２】
続いて、図２５に示すように縦方向のスクライブラインＳＬ２を形成する。
【０１１３】
そして、スクライブラインＳＬ１およびスクライブラインＳＬ２に沿って打撃を与えるなどすると、ガラス材が有する壁開性によりスクライブラインＳＬ１およびスクライブラインＳＬ２に沿って割れて各素子に分離される。
【０１１４】
なお、図示は省略するが、各素子に分離された後、電解液が注入され、ガラス板の接着や、樹脂の充填等によって封止し、電解液が漏れ出さないよう処置することで色素増感光電変換素子が作り込まれる。
【０１１５】
第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子の製造方法によれば、発電特性を向上させた色素増感光電変換素子２００の製造コストの低廉化を図ることができる。
【０１１６】
図２６のタイムチャートは、第１から第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００、２００ａが有する触媒層２１を焼成する際の温度条件（焼成プロファイル）の例を示す。この例では、焼成開始からｔ０までは室温（ＲＴ）で保ち、時間ｔ０〜ｔ１（例えば３０分間）では４５０℃まで１５℃／ｍｉｎ程度の温度傾斜で昇温し、時間ｔ１〜ｔ２（例えば、３０分間）まで４５０℃に保つ。
【０１１７】
次いで、時間ｔ２〜ｔ３（例えば３０分Ｋ間）は、室温（ＲＴ）まで−１５℃／ｍｉｎ程度の温度傾斜で降温させて焼成を終了する。
【０１１８】
図２７は、第１〜第３の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の動作原理
を示す。また、図２８（ｂ）は、図２７のＢ部の拡大図である。
【０１１９】
次の（ａ）〜（ｄ）の反応が継続して起こることで、起電力が発生し、負荷２４に電流が導通する。
【０１２０】
（ａ）多孔質半導体層１２の色素分子が光子（ｈν）を吸収し、電子（ｅ−）を放出し、色素分子は酸化体になる。
【０１２１】
（ｂ）還元体の酸化還元電解質が多孔質半導体層１２中を拡散して、酸化体の色素分子に接近する。
【０１２２】
（ｃ）酸化還元電解質から色素分子に電子（ｅ−）が供給される。酸化還元電解質は、酸化体の酸化還元電解質になり、色素分子は還元された色素分子になる。
【０１２３】
（ｄ）酸化還元電解質は、第１電極１８方向に拡散し、触媒層２１の活性炭ＡＣの触媒作用により電子を供給されて、還元体の酸化還元電解質になる。
【０１２４】
なお、比較例として、図２８（ａ）に示すように、熱処理による白金（Ｐｔ）の析出を利用した場合には安価にＰｔ粒子を形成することができる。
【０１２５】
（発電特性に関する実験結果）
図２９〜３１のグラフに、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の発電特性に関する実験結果を示す。
【０１２６】
図２９は、色素増感光電変換素子２００に、２００lxの白色光を照射した場合の発電特性を示すグラフである。なお、グラフにおいて、Ｃは第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の発電特性を示し、Ｐｔは比較対象として触媒層を白金（Ｐｔ）で構成した場合の発電特性を示す（図３０，図３１についても同様）。
【０１２７】
図３０は、色素増感光電変換素子２００に、８００lxの白色光を照射した場合の発電特性を示すグラフである。
【０１２８】
図３１は、色素増感光電変換素子２００に、５００００lxの白色光を照射した場合の発電特性を示すグラフである。
【０１２９】
図２９、図３０のグラフを見ると分かるように、２００lxまたは８００lxの白色光を照射した場合には、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００は、触媒層を白金（Ｐｔ）で構成した場合と略同等の発電特性を有している。
【０１３０】
一方、図３１に示すように、５００００lxの白色光を照射した場合には、触媒層を白金（Ｐｔ）で構成した場合よりも、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の発電特性の方が優れていることが分かる。
【０１３１】
以上のように、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００は、従来から優れた触媒性を有するとされていた白金（Ｐｔ）で触媒層を形成した場合と、同等以上の発電特性を有する。しかも、第１の実施の形態に係る色素増感光電変換素子２００の触媒層２１を構成する活性炭およびＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３等の金属酸化物の微粒子は、白金（Ｐｔ）に比べて比較的安価であり、また白金（Ｐｔ）を成膜する際の真空成膜法を用いる必要もなく、製造コストも比較的安価であり、価格性能比は白金（Ｐｔ）で触媒層を形成した場合を大きく上回るといえる。
【０１３２】
[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【０１３３】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
【０１３４】
（電気二重層キャパシタ）
例えば、電気二重層キャパシタにおいて、活物質電極１１０，１１２の何れかを、電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子と、活性炭または有機物の一方を有する導電性薄膜で構成することができる。
【０１３５】
（リチウムイオンキャパシタ）
また、例えば、リチウムイオンキャパシタにおいて、活物質電極１１１，１１２の何れかを、電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子と、活性炭または有機物の一方を有する導電性薄膜で構成することができる。
【０１３６】
（リチウムイオン電池）
また、例えば、リチウムイオン電池において、活物質電極１１１，１１３の何れかを、電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子と、活性炭または有機物の一方を有する導電性薄膜で構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明の色素増感光電変換素子は、太陽光のみならず室内光のような低照度光源からの入射光で発電することが出来るため、電源として適用することによって、携帯通信機器やゲーム機器など各種電子機器用補助電源や無線通信センサモジュールの駆動電源といった様々なシステムに適用可能である。
【符号の説明】
【０１３８】
２…半導体微粒子
３Ａ…アノード電極
３Ｋ…カソード電極
３Ｓ…極間配線電極
４…色素分子
１０…透明電極
１２…多孔質半導体層
１２ａ…ペースト
１４…電荷輸送層（電解液）
１６…封止材
１８…第１電極
２０…第２基板
１９、２１…触媒層
２１ａ…ペースト
２２…第１基板（ガラス基板）
２２ａ…注入孔
２２ｂ…抜気孔
２３ａ、２３ｂ…マスク部材
２４…負荷
２５ａ、２５ｂ…スキージ
２６、２８…酸化還元電解質
３０、３２…色素分子
４４…容器
４５…色素溶液
１００…作用極
１１０，１１２，１１３…活物質電極
１３０…セパレータ
１３２ａ，１３２ｂ…引き出し電極
２００、２００ａ…色素増感光電変換素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板上に配置された第１電極と、
前記第１電極上に形成され、酸化還元電解質に対する触媒活性を有する触媒層と、
前記触媒層と接し、前記酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液と、
前記電解液に接し、半導体微粒子と色素分子を備える多孔質半導体層と、
前記多孔質半導体層に配置された第２電極と、
前記第２電極上に配置された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板の間に配置され、前記電解液を封止する封止材と
を備え、
前記触媒層は、前記活性炭および電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子、または導電性を有する有機物の一方を有する導電性薄膜で構成されることを特徴とする色素増感光電変換素子。
【請求項２】
前記触媒層は、前記活性炭および電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子を含むペースト層を焼成して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の色素増感光電変換素子。
【請求項３】
前記電解液に対する耐食性を有する金属酸化物は、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２若しくはＷＯ３の何れかであることを特徴とする請求項１または２に記載の色素増感光電変換素子。
【請求項４】
第１基板上に第１電極を形成する工程と、
前記第１電極上に触媒層として、活性炭と電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子、または導電性を有する有機物の一方を有する導電性薄膜を形成する工程と、
第２基板上に第２電極を形成する工程と、
前記第２電極上に半導体微粒子を備える多孔質半導体層を形成する工程と、
前記多孔質半導体層を色素溶液に浸漬させて色素分子を吸着させる工程と、
前記第１基板上に前記第１電極と前記触媒層とを形成した対極基板と、前記第２基板上に前記第２電極と前記色素分子を吸着させた前記多孔質半導体層とを形成した作用極基板とを、
直列配列させるための基板間の極間配線電極と封止材を介して貼り合わせる工程と、
前記対極基板と前記作用極基板との間に、電解液を注入する工程と
を有することを特徴とする色素増感光電変換素子の製造方法。
【請求項５】
第１基板上に所定の間隔で複数の第１電極を形成する工程と、
前記各第１電極上に触媒層として、活性炭と電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子、または導電性を有する有機物の一方を有する導電性薄膜を形成する工程と、
第２基板上に前記各第１電極と対向される複数の第２電極を形成する工程と、
前記各第２電極上に半導体微粒子を備える多孔質半導体層を形成する工程と、
前記各多孔質半導体層に色素分子を吸着させる工程と、
前記第１基板上に複数の前記第１電極と前記触媒層とを形成した対極基板と、前記第２基板上に複数の前記第２電極と前記色素分子を吸着させた前記多孔質半導体層とを形成した作用極基板とを、それぞれ色素増感光電変換素子となるセルを区画するように封止材を介して貼り合わせる工程と、
それぞれ色素増感光電変換素子となるセル毎に分離するためのスクライブラインを前記第１基板上または前記第２基板上に形成するスクライブ工程と、
前記スクライブラインに沿ってブレークして、分離する分離工程と、
分離された色素増感光電変換素子の各セルに電解液を注入する工程と
を有することを特徴とする色素増感光電変換素子の製造方法。
【請求項６】
前記導電性薄膜を形成する工程は、前記活性炭および電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子を含むペーストを前記第１基板の第１電極上に塗布する工程を有することを特徴とする請求項５に記載の色素増感光電変換素子の製造方法。
【請求項７】
前記ペーストを前記第１基板の第１電極上に塗布する工程は、
前記第１電極上に、所定面積の開口部を有するマスクを位置合わせして重ね合わせる工程と、
前記マスクの上に前記ペーストを堆積する工程と、
スキージによって前記ペーストを前記開口部に充填する工程と、
前記マスクを取り除く工程と、
前記ペーストで構成されるペースト層を所定の焼成温度で焼成する工程と
を有することを特徴とする請求項６に記載の色素増感光電変換素子の製造方法。
【請求項８】
前記焼成温度は、４００〜４５０℃であることを特徴とする請求項７に記載の色素増感光電変換素子の製造方法。
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板上に配置された第１電極と、
前記第１電極上に形成され、酸化還元電解質に対する触媒活性を有する触媒層と、
前記触媒層と接し、前記酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液と、
前記電解液に接し、半導体微粒子と色素分子を備える多孔質半導体層と、
前記多孔質半導体層に配置された第２電極と、
前記第２電極上に配置された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板の間に配置され、前記電解液を封止する封止材と
を備え、
前記触媒層は、前記活性炭および電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子、または導電性を有する有機物の一方を有する導電性薄膜で構成されることを特徴とする色素増感光電変換素子。
【請求項２】
前記触媒層は、前記活性炭および電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子を含むペースト層を焼成して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の色素増感光電変換素子。
【請求項３】
前記電解液に対する耐食性を有する金属酸化物は、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２若しくはＷＯ３の何れかであることを特徴とする請求項１または２に記載の色素増感光電変換素子。
【請求項４】
第１基板上に第１電極を形成する工程と、
前記第１電極上に触媒層として、活性炭と電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子、または導電性を有する有機物の一方を有する導電性薄膜を形成する工程と、
第２基板上に第２電極を形成する工程と、
前記第２電極上に半導体微粒子を備える多孔質半導体層を形成する工程と、
前記多孔質半導体層を色素溶液に浸漬させて色素分子を吸着させる工程と、
前記第１基板上に前記第１電極と前記触媒層とを形成した対極基板と、前記第２基板上に前記第２電極と前記色素分子を吸着させた前記多孔質半導体層とを形成した作用極基板とを、
直列配列させるための基板間の極間配線電極と封止材を介して貼り合わせる工程と、
前記対極基板と前記作用極基板との間に、電解液を注入する工程と
を有することを特徴とする色素増感光電変換素子の製造方法。
【請求項５】
第１基板上に所定の間隔で複数の第１電極を形成する工程と、
前記各第１電極上に触媒層として、活性炭と電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子、または導電性を有する有機物の一方を有する導電性薄膜を形成する工程と、
第２基板上に前記各第１電極と対向される複数の第２電極を形成する工程と、
前記各第２電極上に半導体微粒子を備える多孔質半導体層を形成する工程と、
前記各多孔質半導体層に色素分子を吸着させる工程と、
前記第１基板上に複数の前記第１電極と前記触媒層とを形成した対極基板と、前記第２基板上に複数の前記第２電極と前記色素分子を吸着させた前記多孔質半導体層とを形成した作用極基板とを、それぞれ色素増感光電変換素子となるセルを区画するように封止材を介して貼り合わせる工程と、
それぞれ色素増感光電変換素子となるセル毎に分離するためのスクライブラインを前記第１基板上または前記第２基板上に形成するスクライブ工程と、
前記スクライブラインに沿ってブレークして、分離する分離工程と、
分離された色素増感光電変換素子の各セルに電解液を注入する工程と
を有することを特徴とする色素増感光電変換素子の製造方法。
【請求項６】
前記導電性薄膜を形成する工程は、前記活性炭および電解液に対する耐食性を有する金属酸化物の微粒子を含むペーストを前記第１基板の第１電極上に塗布する工程を有することを特徴とする請求項５に記載の色素増感光電変換素子の製造方法。
【請求項７】
前記ペーストを前記第１基板の第１電極上に塗布する工程は、
前記第１電極上に、所定面積の開口部を有するマスクを位置合わせして重ね合わせる工程と、
前記マスクの上に前記ペーストを堆積する工程と、
スキージによって前記ペーストを前記開口部に充填する工程と、
前記マスクを取り除く工程と、
前記ペーストで構成されるペースト層を所定の焼成温度で焼成する工程と
を有することを特徴とする請求項６に記載の色素増感光電変換素子の製造方法。
【請求項８】
前記焼成温度は、４００〜４５０℃であることを特徴とする請求項７に記載の色素増感光電変換素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２０１３−９３１７４（Ｐ２０１３−９３１７４Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３３９０７（Ｐ２０１１−２３３９０７）
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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