色素増感型光電変換素子
【課題】テキスタイル構造の作用極を有する色素増感型光電変換素子において、単位面積当たりの発電効率を増加させる。
【解決手段】可視光の透過性を有するフィルム１０と、金属板からなる対極４とを重ね合わせ、フィルムと対極とが接触した部分からなる封止部Ｓ１、Ｓ２を設けることによって形成された袋体、袋体の内部に封入され、導電性を有する複数の線材が網目状に編まれてなる構造を有し、対極の一面と対向するように配された作用極３、および作用極とともに袋体の内部に封入された電解質１３、を少なくとも備えた色素増感型光電変換素子であって、封止部の一部は、対極の作用極と面する側の反対側までフィルムを延在させたうえで、反対側においてフィルムを対極の他面に接着してなることを特徴とする色素増感型光電変換素子を提供する。
【解決手段】可視光の透過性を有するフィルム１０と、金属板からなる対極４とを重ね合わせ、フィルムと対極とが接触した部分からなる封止部Ｓ１、Ｓ２を設けることによって形成された袋体、袋体の内部に封入され、導電性を有する複数の線材が網目状に編まれてなる構造を有し、対極の一面と対向するように配された作用極３、および作用極とともに袋体の内部に封入された電解質１３、を少なくとも備えた色素増感型光電変換素子であって、封止部の一部は、対極の作用極と面する側の反対側までフィルムを延在させたうえで、反対側においてフィルムを対極の他面に接着してなることを特徴とする色素増感型光電変換素子を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン系の従来型の太陽電池と比較して大幅な低価格化が可能とされている色素増感型太陽電池などの光電変換素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン系の従来型の太陽電池と比較して大幅な低価格化が可能とされ、実用化が待たれている色素増感型太陽電池において、価格低減の阻害となっているのは、導電性基板の価格である。しかし、従来構造の色素増感型太陽電池では、特に光が入射する側の電極（窓電極）には、可視光の透過性と高い伝導性が要求されるため、ガラス基板やプラスチック基板上に、スズドープ酸化インジウムやフッ素ドープ酸化スズといった透明導電性金属酸化物を塗布した基板が用いられてきた。従って、このような透明導電性基板を用いていない、全く新しい構造の色素増感型太陽電池が実現するならば、太陽電池の大幅な低価格化が可能であるとして研究開発が進められている。
【０００３】
これまでの一般的な色素増感型太陽電池は、平板、積層型の構造体が大半であり、その多くは、透明導電性基板上に順次各種の機能材料を積層したような構造とされている（非特許文献１、２、３参照、特許文献１参照）。また、例えば、基材の一面に透明導電膜を備えた窓極を備え、対極として色素を担持した多孔質酸化物半導体層を備え、これらの間に電解質層を備えた構造の色素増感太陽電池が知られている（特許文献２参照）。
一方、透明導電性基板以外に、金属板や箔を電極に用いる構造の色素増感型太陽電池が知られているが、これらの色素増感型太陽電池においても作用極、対極のいずれか一方のみが金属板や箔の電極であり、光入射面には必ず透明導電性基板が用いられている。（特許文献２、３、４参照）
更に、他の構造の色素増感型太陽電池として、電極の面が２面あるいはそれ以上の複数の面を持つ構造（特許文献３、４参照）が知られている。
【０００４】
また、一部金属線や金属線の網状構造を電極線として用いた構造（特許文献５、６、７、８参照）、棒状対極に金属線電極を巻き付け、その周囲に電解質を設けた構造（特許文献９参照）などが知られている。しかし、これらの構造においては、作用極に金属線を採用したがゆえに、大面積の太陽電池モジュールの構成が困難となり、本来、色素増感太陽電池が有する、大面積化が容易であるという利点を損なう結果となった。そのため、上記の利点を損なうことのない素子構造の開発が必要とされている。
【０００５】
大面積素子を可能とする発電極の構造として、複数の金属線が網目状に編まれてなる布状構造（テキスタイル構造）を採用し、この発電極を１枚または複数枚使用する構造も提案されている（特許文献１０、１１、１２、１３参照）。テキスタイル構造の発電極を用いることによって、大面積素子を構成するとともに、フレキシブルな構造の色素増感型光電変換素子の提供が可能になる。
【０００６】
図４にテキスタイル構造の作用極１０３を備える色素増感型光電変換素子１００の概略構成図を示す。図４（ａ）は、色素増感型光電変換素子１００の平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ１−Ｂ１線に沿う断面図である。
この色素増感型光電変換素子１００は、可視光の透過性を有するフィルム１１０、作用極１０３、セパレータ１０５、金属板からなる対極１０４より構成されている。
作用極１０３は、導電性を有する線状の基材１３１が網目状に編まれてなるテキスタイル構造を有している。フィルム１１０と対極１０４とは、周縁部において、接着剤１１１を介して封止されており袋体を構成している。作用極１０３の周囲には導電性を有する板からなる集電極１３５が溶接されており、電解質とともに、袋部の内部に封入されている。セパレータ１０５は、作用極１０３と対極１０４との間に挿入され、両者を絶縁している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−０７７５５０号公報
【特許文献２】特開２００７−０１２４４８号公報
【特許文献３】特開２００７−１７２９１６号公報
【特許文献４】特開２００７−１７２９１７号公報
【特許文献５】特開２００８−１８１６９０号公報
【特許文献６】特開２００８−１８１６９１号公報
【特許文献７】特開２００５−１９６９８２号公報
【特許文献８】特表２００５−５１６３７０号公報
【特許文献９】特開２００８−１０８５０８号公報
【特許文献１０】特開２０００−０２１４６０号公報
【特許文献１１】特開２００１−２８３９４１号公報
【特許文献１２】特開２００１−２８３９４４号公報
【特許文献１３】特開２００１−２８３９４５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】O'Regan B., Graetzel M., Alow cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films, Nature, 1991年, 353号, 737-739ページ
【非特許文献２】日本国特許庁：標準技術集、：「色素増感太陽電池」
【非特許文献３】日本国特許庁：特許出願技術動向調査：平成１７年度「色素増感太陽電池」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の色素増感型光電変換素子１００を使用するにあたって、所定箇所に設置する場合、前記色素増感型光電変換素子１００自身によって占有される面積のうち、発電に寄与しない面積が多いことが問題となっている。つまり、色素増感型光電変換素子１００自身の面積に対する有効発電面積の割合が小さいことが問題となっている。
図４（ａ）に示す平面図のうち、作用極３の網目部が発電に寄与する面積である（有効発電面積）。この有効発電面積に対して、フィルム１１０と対極１０４とを接着するために必要な封止部の面積（図４（ａ）に符号Ｓ１０で示す）が大きいことによって、設置後の単位面積当たりの発電効率が低下してしまう。
【００１０】
封止部Ｓ１０の面積を小さくすることで、有効発電面積の割合を大きくすることは可能である。しかし、封止部Ｓ１０の面積を小さくすると、対極１０４とフィルム１１０とから構成される袋体の液密性を確保することが難しくなり、色素増感型光電変換素子１００の製品寿命が短くなる等の問題が生じる。
よって、袋体の液密性を維持しながら、設置面積における封止部の面積を小さくすることによって、単位面積当たりの発電効率を増加させることが可能な色素増感型光電変換素子望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は、以下の本発明により達成される。
本発明の請求項１に係る発明は、可視光の透過性を有するフィルムと、金属板からなる対極とを重ね合わせ、前記フィルムと前記対極とが接触した部分からなる封止部を設けることによって形成された袋体、前記袋体の内部に封入され、導電性を有する複数の線材が網目状に編まれてなる構造を有し、前記対極の一面と対向するように配された作用極、および前記作用極とともに前記袋体の内部に封入された電解質、を少なくとも備えた色素増感型光電変換素子であって、前記封止部の少なくとも一部は、前記対極の前記作用極と面する側の反対側まで前記フィルムを延在させるとともに、前記反対側において前記フィルムを前記対極の他面に接着してなることを特徴とする色素増感型光電変換素子である。
また、本発明の請求項２に係る発明は、前記封止部が、前記作用極および前記対極の集電極が介在する領域を除く部分に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の色素増感型光電変換素子である。
さらに、本発明の請求項３に係る発明は、前記封止部が、前記作用極および前記対極の集電極が存する領域にも設けられていることを特徴とする請求項２に記載の色素増感型光電変換素子である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る色素増感型光電変換素子は、フィルムを対極の反対側まで延在させたうえで、反対側においてフィルムを対極に接着した封止部を、封止部の一部としたことによって、従来の色素増感型光電変換素子と比較して、色素増感型光電変換素子の占有面積における封止部の面積の割合を小さくすることができ、結果的に、単位面積当たりの発電効率を増加させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る色素増感型光電変換素子の概略構成図を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図２】本発明に係る色素増感型光電変換素子の製造工程を示す図である。
【図３】本発明に係る色素増感型光電変換素子の別形態を示す図である。
【図４】従来の色素増感型光電変換素子の一例を示した概略構成図を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ１−Ｂ１線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の色素増感型光電変換素子の第１実施形態を示す図面であり、図１（ａ）は、色素増感型光電変換素子１の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
本発明の色素増感型光電変換素子１は、いずれも矩形形状を有する作用極３、対極４、セパレータ５、および可視光の透過性を有するフィルム１０を主な構成要素として備えている。
フィルム１０と、金属板からなる対極４は、重ね合わせられた上で、周縁部にフィルム１０と対極４とが接触した部分からなる封止部Ｓ１，Ｓ２を設けることで袋体をなしている。
【００１５】
作用極３は、図１（ａ）の平面図に最もよく示されているように、複数の線状をなす基材３１が網目状に編まれてなるテキスタイル構造である。
板状の基板を用いずに、線状の基材（線材）を用いるとともに、複数の基材が布のように編まれているので、大面積化が比較的容易で、編まれていない単一の金属線を使って作製したものと比較して、より形状安定性に優れたフレキシブルな素子が構築可能である。さらに、従来の光電変換素子のように、透明導電性基板（例えば、ガラス基材に透明導電膜を設けた基板）を用いないため、安価に素子を製造することができる。
【００１６】
作用極３の周囲には、色素を担持した多孔質酸化物半導体層１２が配されており、該多孔質酸化物半導体層１２は、増感色素とともに電解質１３をも含浸している。
作用極３の周囲には、導電性を有する板状の集電極３５が溶接により電気的に接続されている。集電極３５は、作用極３において発生した電子をより効率的に集電するために、作用極３を構成する基材３１の経糸、または緯糸の端部に溶接されている。
【００１７】
作用極３は、対極４の一面と対向するように前記袋体の内部に電解質１３とともに封入されている。また、セパレータ５が、作用極３と対極４を絶縁するために、両者の間に挿入されている。
【００１８】
封止部Ｓ１、Ｓ２は、フィルム１０および対極４の四辺に設けられており、フィルム１０と対極４との間に、接着剤１１を配し、熱圧着することによって形成されている。封止部Ｓ１は、四辺のうち短辺（短手方向に沿う辺）に設けられた封止部であり、封止部Ｓ２は、長辺（長手方向に沿う辺）に設けられた封止部である。
作用極３に溶接されている集電極３５には突出部３５ａが形成されており、該突出部３５ａは、封止部Ｓ１を貫通して袋体の外部に延在している。また、対極４にも突出部４ａが形成されており、色素増感型光電変換素子１を所定箇所に設置した場合においても、集電が可能とされている。封止部Ｓ１は、作用極３および対極４の集電極３５ａ、４ａが存する領域に設けられている。
【００１９】
そして本発明の色素増感型光電変換素子１は、封止部Ｓ１、Ｓ２のうち、封止部Ｓ２が、対極４の受光側（図１（ａ）の手前側）ではなく、対極４の反対側（他面、以下、裏側と称すこともある）にも設けられていることを特徴としている。なお、対極４の受光側とは、対極４を構成する二面のうち、作用極３と対面する側である。
【００２０】
矩形形状をなす色素増感型光電変換素子１の短辺の封止部Ｓ１は、従来と同様に、受光側に設けられている。接着剤１１は、対極４の受光側であって、対極４とフィルム１０との間に配されている。
一方、長辺の封止部Ｓ２は、対極４の裏側までフィルム１０を延在させたうえで、延在させたフィルム１０を対極４の裏側に接着して形成されている。接着剤１１は、対極４の裏側に配されている。
つまり、従来の色素増感型光電変換素子においては、フィルムを対極に接着するために、対極の受光側の面のみを使用していたことに対して、本発明の色素増感型光電変換素子１は、対極４の裏側を使用してフィルム１０と対極４とを接着している。
この構成によれば、対極４の受光側の面において、封止部の接着代に相当する面積をＳ１部のみとすることができるため、色素増感型光電変換素子１の短手方向の幅を小さくすることができる。
【００２１】
次に、図２を参照して、本発明の色素増感型光電変換素子１の製造方法について説明する。以下の説明は、作用極３、対極４、セパレータ５、フィルム１０の配置関係、および接着方法を説明するもので、それ以外の事項（例えば、電解質の封入等）については、ここでは述べない。
【００２２】
（ａ）対極４上に、セパレータ５、および集電極３５が溶接された作用極３（以下、作用極３と称す）を重ねる。ここで、対極４、作用極３の短手方向の幅をＷ１とする。
（ｂ）幅Ｗ１に対して、所定寸法幅広の幅Ｗ２を有するフィルム１０を、作用極３上に配置し、対極４の短辺に接着する。接着は、フィルム１０と対極４の間に、接着剤１１を配置した上で、熱圧着することにより行う。
（ｃ）フィルム１０の側部を、対極４の裏側へ折り返す。
（ｄ）対極４の裏側に、折り返し部を接着する。
【００２３】
以下、本発明の色素増感型光電変換素子１の構成要素について詳細を述べる。
作用極３は、複数の線状の基材３１が重複部において互いに十分に接触するように布状に編まれてなる構造である。作用極３を構成する基材３１は、Ｔｉからなるワイヤである。もちろん、基材３１を構成する材料としてはＴｉに限ることはなく、ＷやＰｔなど耐食性の高い金属およびそれらの合金も使用可能である。また、導電性を有し、かつ、電解質１３に対して電気化学的に不活性な材質からなる線状基材を、例えば、Ｔｉなどによって被覆したＴｉ被覆金属線なども基材３１として用いることができる。
また、基材３１として、通常の断面円形の線材のみならず、平角線、多角形線などの異形線を使用することも可能である。
【００２４】
以下、Ｔｉ被覆金属線としてＴｉ被覆Ｃｕ線の製造方法の一例を記す。
まず、Ｔｉを押出成型等によってパイプ状に形成すると共に、Ｃｕを押出成型等によって線状に形成し、これらＴｉパイプとＣｕ線を同時に走行させつつＴｉ製パイプの内部にＣｕ線を挿入し、これらを絞って、両者間を密着させて、Ｔｉ被覆Ｃｕ線を得る。
このような基材３１の太さ（直径）は、例えば、１０μｍ〜１ｍｍとするのが好ましい。ただし、柔軟性を十分に発揮させるためには、基材３１の太さは細いほどよい。
【００２５】
作用極３の表面には多孔質酸化物半導体層１２が配されており、その表面には少なくとも一部に増感色素及び電解質１３が担持されている。
多孔質酸化物半導体層１２を形成する半導体は、酸化チタン（ＴｉＯ２）である。この酸化チタンの膜厚は約５μｍとしたが、特に限定されるものではなく、例えば、１μｍ〜５０μｍであってよい。
多孔質酸化物半導体層１２を形成する半導体としては酸化チタンに限ることはなく、一般に色素増感型太陽電池に用いられるものであれば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タングステン（ＷＯ３）など様々な半導体電極が制限なく使用可能である。
【００２６】
増感色素としては、例えば、Ｎ７１９、Ｎ３、ブラックダイなどのルテニウム錯体、ポルフィリン、フタロシアニン等の含金属錯体をはじめ、エオシン、ローダミン、メロシアニン等の有機色素などを適用することができ、これらの中から用途、使用半導体に適した励起挙動をとるものを適宜選択すれば良い。
【００２７】
多孔質酸化物半導体層１２内には、電解液が含浸されており、この電解液も前記電解質１３の一部を構成している。この場合、多孔質酸化物半導体層１２内の電解質１３は、多孔質酸化物半導体層１２内に電解液を含浸させてなるものか、または、多孔質酸化物半導体層１２内に電解液を含浸させた後に、この電解液を適当なゲル化剤を用いてゲル化（擬固体化）して、多孔質酸化物半導体層１２と一体に形成されてなるもの、あるいは、イオン液体をベースとしたもの、さらには、酸化物半導体粒子及び導電性粒子を含むゲル状の電解質などが用いられる。
【００２８】
上記電解液としては、ヨウ素、ヨウ化物イオン、ターシャリーブチルピリジンなどの電解質成分が、エチレンカーボネートやメトキシアセトニトリルなどの有機溶媒やイオン液体に溶解されてなるものが用いられる。
この電解液をゲル化する際に用いられるゲル化剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド誘導体、アミノ酸誘導体などが挙げられる。
また、揮発性電解質溶液に代えて、一般に色素増感型太陽電池に用いられるものであれば、溶媒がイオン液体であるものやゲル化したものだけではなく、ｐ型無機半導体や有機ホール輸送層といった固体であっても制限なく使用可能である。
【００２９】
上記イオン液体としては、特に限定されるものではないが、室温で液体であり、例えば、四級化された窒素原子を有する化合物をカチオンとした常温溶融塩が挙げられる。
常温溶融塩のカチオンとしては、四級化イミダゾリウム誘導体、四級化ピリジニウム誘導体、四級化アンモニウム誘導体などが挙げられる。
常温溶融塩のアニオンとしては、ＢＦ４−，ＰＦ６−，（ＨＦ）ｎ−、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド［Ｎ（ＣＦ３ＳＯ２）２−］、ヨウ化物イオンなどが挙げられる。
イオン液体の具体例としては、四級化イミダゾリウム系カチオンとヨウ化物イオンまたはビストリフルオロメチルスルホニルイミドイオンなどからなる塩類を挙げることができる。
【００３０】
上記酸化物半導体粒子としては、物質の種類や粒子サイズなどは特に限定されるものではないが、イオン液体を主体とする電解液との混和性に優れ、この電解液をゲル化させるようなものが用いられる。また、酸化物半導体粒子は、電解質１３の半導電性を低下させることがなく、電解質１３に含まれる他の共存成分に対する科学的安定性に優れることが必要である。特に、電解質１３がヨウ素／ヨウ化物イオンや、臭素／臭化物イオンなどの酸化還元対を含む場合であっても、酸化物半導体粒子は、酸化反応による劣化を生じないものが好ましい。
【００３１】
このような酸化物半導体粒子としては、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＷＯ３、ＳｒＴｉＯ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＣｅＯ２からなる群から選択される１種または２種以上の混合物が好ましく、その平均粒径は２ｎｍ〜１０００ｎｍ程度が好ましい。
【００３２】
上記導電性微粒子としては、導電体や半導体など、導電性を有する粒子が用いられる。
また、導電性粒子の種類や粒子サイズなどは特に限定されるものではないが、イオン液体を主体とする電解液との混和性に優れ、この電解液をゲル化するようなものが用いられる。さらに、電解質１３に含まれる他の共存成分に対する化学的安定性に優れることが必要である。
特に、電解質１３がヨウ素／ヨウ化物イオンや、臭素／臭化物イオンなどの酸化還元対を含む場合であっても、酸化反応による劣化を生じないものが好ましい。
【００３３】
このような導電性微粒子としては、カーボンを主体とする物質からなるものが挙げられ、具体例としては、カーボンナノチューブ、カーボンファイバ、カーボンブラックなどの粒子を例示できる。これらの物質の製造方法はいずれも公知であり、また、市販品を用いることもできる。
【００３４】
対極４は、導電性を有する板状をなし、その表面が不導態となるＴｉ板から構成される。また、対極４は、作用極３と対面する表面にＰｔからなる触媒膜（不図示）を有している。
対極４の構成は、上述したようなＰｔ被膜Ｔｉ板に限るものではなく、Ｐｔ板、またはＰｔを被膜した金属板であってよい。あるいは、カーボン板、またはカーボンを被膜した金属板であってよい。また、対極４は、導電性を有する線状の基材が網目状に編まれてなるテキスタイル構造を採用し、Ｐｔを被膜させる構成としてもよい。
【００３５】
セパレータ５は、ポリエチレンよりなる不織布が好ましいが、これに限ることはなく、板状の樹脂を採用してもよい。材質に関しては、電解液に耐え、作用極３と対極４とを絶縁可能であれば、ポリエチレンに限らず、様々な材料を採用可能である。
【００３６】
可視光の透過性を有するフィルム１０は、ＰＥＴを基板とする高ガスバリア透明フィルムにより形成されている。なお、ＰＥＴ基板の他に、その他のガラス基板、樹脂基板、例えば、ポリエチレンナフタレートやフッ素樹脂など、色素増感太陽電池に用いられる樹脂ならば際限なく使用可能である。
【００３７】
フィルム５を接着するための接着剤１１としては、極性基を有する樹脂や、極性基を導入した変性樹脂のフィルム、例えば、ＥＭＡＡやアイオノマーなどの分子鎖中に極性基を有するエチレン系共重合体や、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンの酸変性物などを使用することができる。具体的には、ハイミラン、ニュクレル（三井デュポンポリケミカル社製）、バイネル（デュポン社製）、アドテックス（日本ポリエチレン社製）、プリマコール（ダウケミカル社製）などが挙げられる。
【００３８】
集電極３５は、１００μｍの厚みを有するＴｉ板が好ましいが、導電性を有するとともに電解質に耐える金属であればこれに限ることはない。
【００３９】
＜第２実施形態＞
以下、本発明に係る光電変換素子の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
図３は、本発明の第２実施形態に係る色素増感型光電変換素子の概略構成図であり、図３（ａ）は光電変換素子の受光側、図３（ｂ）は裏側を示す。
第２実施形態の色素増感型光電変換素子は、封止部の全てを対極４ｂの裏側に設けたことを特徴としており、この点が第１実施形態のものと異なっている。
【００４０】
色素増感型光電変換素子１ｂにおいて、集電極３５ｂを備えた作用極３ｂ、および対極４ｂは、平面視矩形形状を有している。フィルム１０ｂは、作用極３ｂおよび対極４ｂと比較して、縦寸法、横寸法ともに所定寸法長い大きさを有する。
【００４１】
組み立てる際は、フィルム１０ｂの端部を対極４ｂの裏側に全て折り込み、次いで、対極４ｂの裏面にて、フィルム１０ｂを接着し、封止部Ｓ１ｂ、Ｓ２ｂとする。
作用極３ｂからの集電は、作用極３ｂの集電極３５ｂに電気的に接続された少なくとも１本の集電用配線３５ｂを使用する。また、対極４ｂは、少なくとも一部が、対極４ｂの裏側において露呈されている。
この構造は、封止部を全て対極４ｂの裏側に設けるため、実施形態１と比較して、色素増感型光電変換素子１ｂの面積をより小さくすることができる。
【００４２】
（実施例）
図１に示す構造の光電変換素子を作製した。
まず、直径５０μｍのＴｉ線（基材３１）を、織機により緻密な平織り（テキスタイル）構造に製織した。縦横のＴｉ線が織り重ねられる矩形部分（テキスタイル部）のサイズは５０ｍｍ×１００ｍｍとした。
【００４３】
製織した織物外周の３辺に、厚み１００μｍ、幅５ｍｍのＴｉを集電極３５として溶接により取り付けた。なお、集電極３５の内、１辺には突出部３５ａを設けた。
【００４４】
集電極３５を取り付けたテキスタイル部を、ＴｉＯ２ペースト（触媒化成製ＰＳＴ−２１ＮＲ）中に浸漬した後に引き上げ、仮乾燥後、電気炉で５００℃、１時間焼結して多孔質ＴｉＯ２膜付きＴｉテキスタイル部を得た。ＴｉＯ２の膜厚はおよそ１５μｍであった。
【００４５】
次に、作用極３を、ルテニウム色素（Ｎ７１９と呼ばれる）の０．３ｍＭ、アセトニトリル／tert-ブタノール＝１：１溶液に浸漬し、室温で２４時間放置してＴｉＯ２表面に色素を担持した。色素溶液から引き上げた後、上記混合溶媒で洗浄し、これを作用極３とした。
【００４６】
一方、三元ＲＦスパッタ装置を用いて５０×１１５ｍｍのＴｉ板上にＰｔを蒸着させたものを対極４とした。
【００４７】
フィルム１０は、厚さ５０μｍ、大きさ７０×１１０ｍｍのＰＥＴフィルムを用いた。
セパレータ５には、ポリエチレンよりなる厚み１６μｍ、気孔率３８％の不織布を用いた。その大きさは、５０×１００ｍｍとした。
【００４８】
作用極３、セパレータ１０、対極４を順に重ねた上で（図２（ａ）参照）、フィルム１０を作用極３を覆うように配置し、短辺を接着した（図２（ｂ）参照）。接着は、フィルム１０と対極４との間にエチレン−メタクリル酸共重合体であるニュクレルを挿入し、熱圧着により行った。
【００４９】
次に、フィルムの端部を折り返し（図２（ｃ）参照）、折り返した部分を対極４の裏側に接着した（図２（ｄ）参照）。接着する際に、フィルム１０と対極４との間に、メトキシアセトニトリルを溶媒とする揮発性電解質を注入した。
【００５０】
以上のようにして作製された光電変換素子に、ソーラーシミュレータ（ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ２）にて光を照射し、電流電位曲線を測定した。その結果、光電変換効率は、４．０％であった。
【００５１】
以上のことから、本発明により、色素増感型光電変換素子の占有面積における封止部の面積の割合を小さくすることができ、結果的に、単位面積当たりの発電効率を増加させることが可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、金属線を電極に用いた光電変換素子に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１…色素増感型光電変換素子、３…作用極、４…対極、５…セパレータ、１０…フィルム、１１…接着剤、１２…多孔質酸化物半導体層、１３…電解質、３１…基材、３５…集電極、Ｓ１、Ｓ２…封止部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン系の従来型の太陽電池と比較して大幅な低価格化が可能とされている色素増感型太陽電池などの光電変換素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン系の従来型の太陽電池と比較して大幅な低価格化が可能とされ、実用化が待たれている色素増感型太陽電池において、価格低減の阻害となっているのは、導電性基板の価格である。しかし、従来構造の色素増感型太陽電池では、特に光が入射する側の電極（窓電極）には、可視光の透過性と高い伝導性が要求されるため、ガラス基板やプラスチック基板上に、スズドープ酸化インジウムやフッ素ドープ酸化スズといった透明導電性金属酸化物を塗布した基板が用いられてきた。従って、このような透明導電性基板を用いていない、全く新しい構造の色素増感型太陽電池が実現するならば、太陽電池の大幅な低価格化が可能であるとして研究開発が進められている。
【０００３】
これまでの一般的な色素増感型太陽電池は、平板、積層型の構造体が大半であり、その多くは、透明導電性基板上に順次各種の機能材料を積層したような構造とされている（非特許文献１、２、３参照、特許文献１参照）。また、例えば、基材の一面に透明導電膜を備えた窓極を備え、対極として色素を担持した多孔質酸化物半導体層を備え、これらの間に電解質層を備えた構造の色素増感太陽電池が知られている（特許文献２参照）。
一方、透明導電性基板以外に、金属板や箔を電極に用いる構造の色素増感型太陽電池が知られているが、これらの色素増感型太陽電池においても作用極、対極のいずれか一方のみが金属板や箔の電極であり、光入射面には必ず透明導電性基板が用いられている。（特許文献２、３、４参照）
更に、他の構造の色素増感型太陽電池として、電極の面が２面あるいはそれ以上の複数の面を持つ構造（特許文献３、４参照）が知られている。
【０００４】
また、一部金属線や金属線の網状構造を電極線として用いた構造（特許文献５、６、７、８参照）、棒状対極に金属線電極を巻き付け、その周囲に電解質を設けた構造（特許文献９参照）などが知られている。しかし、これらの構造においては、作用極に金属線を採用したがゆえに、大面積の太陽電池モジュールの構成が困難となり、本来、色素増感太陽電池が有する、大面積化が容易であるという利点を損なう結果となった。そのため、上記の利点を損なうことのない素子構造の開発が必要とされている。
【０００５】
大面積素子を可能とする発電極の構造として、複数の金属線が網目状に編まれてなる布状構造（テキスタイル構造）を採用し、この発電極を１枚または複数枚使用する構造も提案されている（特許文献１０、１１、１２、１３参照）。テキスタイル構造の発電極を用いることによって、大面積素子を構成するとともに、フレキシブルな構造の色素増感型光電変換素子の提供が可能になる。
【０００６】
図４にテキスタイル構造の作用極１０３を備える色素増感型光電変換素子１００の概略構成図を示す。図４（ａ）は、色素増感型光電変換素子１００の平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ１−Ｂ１線に沿う断面図である。
この色素増感型光電変換素子１００は、可視光の透過性を有するフィルム１１０、作用極１０３、セパレータ１０５、金属板からなる対極１０４より構成されている。
作用極１０３は、導電性を有する線状の基材１３１が網目状に編まれてなるテキスタイル構造を有している。フィルム１１０と対極１０４とは、周縁部において、接着剤１１１を介して封止されており袋体を構成している。作用極１０３の周囲には導電性を有する板からなる集電極１３５が溶接されており、電解質とともに、袋部の内部に封入されている。セパレータ１０５は、作用極１０３と対極１０４との間に挿入され、両者を絶縁している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−０７７５５０号公報
【特許文献２】特開２００７−０１２４４８号公報
【特許文献３】特開２００７−１７２９１６号公報
【特許文献４】特開２００７−１７２９１７号公報
【特許文献５】特開２００８−１８１６９０号公報
【特許文献６】特開２００８−１８１６９１号公報
【特許文献７】特開２００５−１９６９８２号公報
【特許文献８】特表２００５−５１６３７０号公報
【特許文献９】特開２００８−１０８５０８号公報
【特許文献１０】特開２０００−０２１４６０号公報
【特許文献１１】特開２００１−２８３９４１号公報
【特許文献１２】特開２００１−２８３９４４号公報
【特許文献１３】特開２００１−２８３９４５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】O'Regan B., Graetzel M., Alow cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films, Nature, 1991年, 353号, 737-739ページ
【非特許文献２】日本国特許庁：標準技術集、：「色素増感太陽電池」
【非特許文献３】日本国特許庁：特許出願技術動向調査：平成１７年度「色素増感太陽電池」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の色素増感型光電変換素子１００を使用するにあたって、所定箇所に設置する場合、前記色素増感型光電変換素子１００自身によって占有される面積のうち、発電に寄与しない面積が多いことが問題となっている。つまり、色素増感型光電変換素子１００自身の面積に対する有効発電面積の割合が小さいことが問題となっている。
図４（ａ）に示す平面図のうち、作用極３の網目部が発電に寄与する面積である（有効発電面積）。この有効発電面積に対して、フィルム１１０と対極１０４とを接着するために必要な封止部の面積（図４（ａ）に符号Ｓ１０で示す）が大きいことによって、設置後の単位面積当たりの発電効率が低下してしまう。
【００１０】
封止部Ｓ１０の面積を小さくすることで、有効発電面積の割合を大きくすることは可能である。しかし、封止部Ｓ１０の面積を小さくすると、対極１０４とフィルム１１０とから構成される袋体の液密性を確保することが難しくなり、色素増感型光電変換素子１００の製品寿命が短くなる等の問題が生じる。
よって、袋体の液密性を維持しながら、設置面積における封止部の面積を小さくすることによって、単位面積当たりの発電効率を増加させることが可能な色素増感型光電変換素子望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は、以下の本発明により達成される。
本発明の請求項１に係る発明は、可視光の透過性を有するフィルムと、金属板からなる対極とを重ね合わせ、前記フィルムと前記対極とが接触した部分からなる封止部を設けることによって形成された袋体、前記袋体の内部に封入され、導電性を有する複数の線材が網目状に編まれてなる構造を有し、前記対極の一面と対向するように配された作用極、および前記作用極とともに前記袋体の内部に封入された電解質、を少なくとも備えた色素増感型光電変換素子であって、前記封止部の少なくとも一部は、前記対極の前記作用極と面する側の反対側まで前記フィルムを延在させるとともに、前記反対側において前記フィルムを前記対極の他面に接着してなることを特徴とする色素増感型光電変換素子である。
また、本発明の請求項２に係る発明は、前記封止部が、前記作用極および前記対極の集電極が介在する領域を除く部分に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の色素増感型光電変換素子である。
さらに、本発明の請求項３に係る発明は、前記封止部が、前記作用極および前記対極の集電極が存する領域にも設けられていることを特徴とする請求項２に記載の色素増感型光電変換素子である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る色素増感型光電変換素子は、フィルムを対極の反対側まで延在させたうえで、反対側においてフィルムを対極に接着した封止部を、封止部の一部としたことによって、従来の色素増感型光電変換素子と比較して、色素増感型光電変換素子の占有面積における封止部の面積の割合を小さくすることができ、結果的に、単位面積当たりの発電効率を増加させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る色素増感型光電変換素子の概略構成図を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図２】本発明に係る色素増感型光電変換素子の製造工程を示す図である。
【図３】本発明に係る色素増感型光電変換素子の別形態を示す図である。
【図４】従来の色素増感型光電変換素子の一例を示した概略構成図を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ１−Ｂ１線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の色素増感型光電変換素子の第１実施形態を示す図面であり、図１（ａ）は、色素増感型光電変換素子１の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
本発明の色素増感型光電変換素子１は、いずれも矩形形状を有する作用極３、対極４、セパレータ５、および可視光の透過性を有するフィルム１０を主な構成要素として備えている。
フィルム１０と、金属板からなる対極４は、重ね合わせられた上で、周縁部にフィルム１０と対極４とが接触した部分からなる封止部Ｓ１，Ｓ２を設けることで袋体をなしている。
【００１５】
作用極３は、図１（ａ）の平面図に最もよく示されているように、複数の線状をなす基材３１が網目状に編まれてなるテキスタイル構造である。
板状の基板を用いずに、線状の基材（線材）を用いるとともに、複数の基材が布のように編まれているので、大面積化が比較的容易で、編まれていない単一の金属線を使って作製したものと比較して、より形状安定性に優れたフレキシブルな素子が構築可能である。さらに、従来の光電変換素子のように、透明導電性基板（例えば、ガラス基材に透明導電膜を設けた基板）を用いないため、安価に素子を製造することができる。
【００１６】
作用極３の周囲には、色素を担持した多孔質酸化物半導体層１２が配されており、該多孔質酸化物半導体層１２は、増感色素とともに電解質１３をも含浸している。
作用極３の周囲には、導電性を有する板状の集電極３５が溶接により電気的に接続されている。集電極３５は、作用極３において発生した電子をより効率的に集電するために、作用極３を構成する基材３１の経糸、または緯糸の端部に溶接されている。
【００１７】
作用極３は、対極４の一面と対向するように前記袋体の内部に電解質１３とともに封入されている。また、セパレータ５が、作用極３と対極４を絶縁するために、両者の間に挿入されている。
【００１８】
封止部Ｓ１、Ｓ２は、フィルム１０および対極４の四辺に設けられており、フィルム１０と対極４との間に、接着剤１１を配し、熱圧着することによって形成されている。封止部Ｓ１は、四辺のうち短辺（短手方向に沿う辺）に設けられた封止部であり、封止部Ｓ２は、長辺（長手方向に沿う辺）に設けられた封止部である。
作用極３に溶接されている集電極３５には突出部３５ａが形成されており、該突出部３５ａは、封止部Ｓ１を貫通して袋体の外部に延在している。また、対極４にも突出部４ａが形成されており、色素増感型光電変換素子１を所定箇所に設置した場合においても、集電が可能とされている。封止部Ｓ１は、作用極３および対極４の集電極３５ａ、４ａが存する領域に設けられている。
【００１９】
そして本発明の色素増感型光電変換素子１は、封止部Ｓ１、Ｓ２のうち、封止部Ｓ２が、対極４の受光側（図１（ａ）の手前側）ではなく、対極４の反対側（他面、以下、裏側と称すこともある）にも設けられていることを特徴としている。なお、対極４の受光側とは、対極４を構成する二面のうち、作用極３と対面する側である。
【００２０】
矩形形状をなす色素増感型光電変換素子１の短辺の封止部Ｓ１は、従来と同様に、受光側に設けられている。接着剤１１は、対極４の受光側であって、対極４とフィルム１０との間に配されている。
一方、長辺の封止部Ｓ２は、対極４の裏側までフィルム１０を延在させたうえで、延在させたフィルム１０を対極４の裏側に接着して形成されている。接着剤１１は、対極４の裏側に配されている。
つまり、従来の色素増感型光電変換素子においては、フィルムを対極に接着するために、対極の受光側の面のみを使用していたことに対して、本発明の色素増感型光電変換素子１は、対極４の裏側を使用してフィルム１０と対極４とを接着している。
この構成によれば、対極４の受光側の面において、封止部の接着代に相当する面積をＳ１部のみとすることができるため、色素増感型光電変換素子１の短手方向の幅を小さくすることができる。
【００２１】
次に、図２を参照して、本発明の色素増感型光電変換素子１の製造方法について説明する。以下の説明は、作用極３、対極４、セパレータ５、フィルム１０の配置関係、および接着方法を説明するもので、それ以外の事項（例えば、電解質の封入等）については、ここでは述べない。
【００２２】
（ａ）対極４上に、セパレータ５、および集電極３５が溶接された作用極３（以下、作用極３と称す）を重ねる。ここで、対極４、作用極３の短手方向の幅をＷ１とする。
（ｂ）幅Ｗ１に対して、所定寸法幅広の幅Ｗ２を有するフィルム１０を、作用極３上に配置し、対極４の短辺に接着する。接着は、フィルム１０と対極４の間に、接着剤１１を配置した上で、熱圧着することにより行う。
（ｃ）フィルム１０の側部を、対極４の裏側へ折り返す。
（ｄ）対極４の裏側に、折り返し部を接着する。
【００２３】
以下、本発明の色素増感型光電変換素子１の構成要素について詳細を述べる。
作用極３は、複数の線状の基材３１が重複部において互いに十分に接触するように布状に編まれてなる構造である。作用極３を構成する基材３１は、Ｔｉからなるワイヤである。もちろん、基材３１を構成する材料としてはＴｉに限ることはなく、ＷやＰｔなど耐食性の高い金属およびそれらの合金も使用可能である。また、導電性を有し、かつ、電解質１３に対して電気化学的に不活性な材質からなる線状基材を、例えば、Ｔｉなどによって被覆したＴｉ被覆金属線なども基材３１として用いることができる。
また、基材３１として、通常の断面円形の線材のみならず、平角線、多角形線などの異形線を使用することも可能である。
【００２４】
以下、Ｔｉ被覆金属線としてＴｉ被覆Ｃｕ線の製造方法の一例を記す。
まず、Ｔｉを押出成型等によってパイプ状に形成すると共に、Ｃｕを押出成型等によって線状に形成し、これらＴｉパイプとＣｕ線を同時に走行させつつＴｉ製パイプの内部にＣｕ線を挿入し、これらを絞って、両者間を密着させて、Ｔｉ被覆Ｃｕ線を得る。
このような基材３１の太さ（直径）は、例えば、１０μｍ〜１ｍｍとするのが好ましい。ただし、柔軟性を十分に発揮させるためには、基材３１の太さは細いほどよい。
【００２５】
作用極３の表面には多孔質酸化物半導体層１２が配されており、その表面には少なくとも一部に増感色素及び電解質１３が担持されている。
多孔質酸化物半導体層１２を形成する半導体は、酸化チタン（ＴｉＯ２）である。この酸化チタンの膜厚は約５μｍとしたが、特に限定されるものではなく、例えば、１μｍ〜５０μｍであってよい。
多孔質酸化物半導体層１２を形成する半導体としては酸化チタンに限ることはなく、一般に色素増感型太陽電池に用いられるものであれば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タングステン（ＷＯ３）など様々な半導体電極が制限なく使用可能である。
【００２６】
増感色素としては、例えば、Ｎ７１９、Ｎ３、ブラックダイなどのルテニウム錯体、ポルフィリン、フタロシアニン等の含金属錯体をはじめ、エオシン、ローダミン、メロシアニン等の有機色素などを適用することができ、これらの中から用途、使用半導体に適した励起挙動をとるものを適宜選択すれば良い。
【００２７】
多孔質酸化物半導体層１２内には、電解液が含浸されており、この電解液も前記電解質１３の一部を構成している。この場合、多孔質酸化物半導体層１２内の電解質１３は、多孔質酸化物半導体層１２内に電解液を含浸させてなるものか、または、多孔質酸化物半導体層１２内に電解液を含浸させた後に、この電解液を適当なゲル化剤を用いてゲル化（擬固体化）して、多孔質酸化物半導体層１２と一体に形成されてなるもの、あるいは、イオン液体をベースとしたもの、さらには、酸化物半導体粒子及び導電性粒子を含むゲル状の電解質などが用いられる。
【００２８】
上記電解液としては、ヨウ素、ヨウ化物イオン、ターシャリーブチルピリジンなどの電解質成分が、エチレンカーボネートやメトキシアセトニトリルなどの有機溶媒やイオン液体に溶解されてなるものが用いられる。
この電解液をゲル化する際に用いられるゲル化剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド誘導体、アミノ酸誘導体などが挙げられる。
また、揮発性電解質溶液に代えて、一般に色素増感型太陽電池に用いられるものであれば、溶媒がイオン液体であるものやゲル化したものだけではなく、ｐ型無機半導体や有機ホール輸送層といった固体であっても制限なく使用可能である。
【００２９】
上記イオン液体としては、特に限定されるものではないが、室温で液体であり、例えば、四級化された窒素原子を有する化合物をカチオンとした常温溶融塩が挙げられる。
常温溶融塩のカチオンとしては、四級化イミダゾリウム誘導体、四級化ピリジニウム誘導体、四級化アンモニウム誘導体などが挙げられる。
常温溶融塩のアニオンとしては、ＢＦ４−，ＰＦ６−，（ＨＦ）ｎ−、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド［Ｎ（ＣＦ３ＳＯ２）２−］、ヨウ化物イオンなどが挙げられる。
イオン液体の具体例としては、四級化イミダゾリウム系カチオンとヨウ化物イオンまたはビストリフルオロメチルスルホニルイミドイオンなどからなる塩類を挙げることができる。
【００３０】
上記酸化物半導体粒子としては、物質の種類や粒子サイズなどは特に限定されるものではないが、イオン液体を主体とする電解液との混和性に優れ、この電解液をゲル化させるようなものが用いられる。また、酸化物半導体粒子は、電解質１３の半導電性を低下させることがなく、電解質１３に含まれる他の共存成分に対する科学的安定性に優れることが必要である。特に、電解質１３がヨウ素／ヨウ化物イオンや、臭素／臭化物イオンなどの酸化還元対を含む場合であっても、酸化物半導体粒子は、酸化反応による劣化を生じないものが好ましい。
【００３１】
このような酸化物半導体粒子としては、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＷＯ３、ＳｒＴｉＯ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＣｅＯ２からなる群から選択される１種または２種以上の混合物が好ましく、その平均粒径は２ｎｍ〜１０００ｎｍ程度が好ましい。
【００３２】
上記導電性微粒子としては、導電体や半導体など、導電性を有する粒子が用いられる。
また、導電性粒子の種類や粒子サイズなどは特に限定されるものではないが、イオン液体を主体とする電解液との混和性に優れ、この電解液をゲル化するようなものが用いられる。さらに、電解質１３に含まれる他の共存成分に対する化学的安定性に優れることが必要である。
特に、電解質１３がヨウ素／ヨウ化物イオンや、臭素／臭化物イオンなどの酸化還元対を含む場合であっても、酸化反応による劣化を生じないものが好ましい。
【００３３】
このような導電性微粒子としては、カーボンを主体とする物質からなるものが挙げられ、具体例としては、カーボンナノチューブ、カーボンファイバ、カーボンブラックなどの粒子を例示できる。これらの物質の製造方法はいずれも公知であり、また、市販品を用いることもできる。
【００３４】
対極４は、導電性を有する板状をなし、その表面が不導態となるＴｉ板から構成される。また、対極４は、作用極３と対面する表面にＰｔからなる触媒膜（不図示）を有している。
対極４の構成は、上述したようなＰｔ被膜Ｔｉ板に限るものではなく、Ｐｔ板、またはＰｔを被膜した金属板であってよい。あるいは、カーボン板、またはカーボンを被膜した金属板であってよい。また、対極４は、導電性を有する線状の基材が網目状に編まれてなるテキスタイル構造を採用し、Ｐｔを被膜させる構成としてもよい。
【００３５】
セパレータ５は、ポリエチレンよりなる不織布が好ましいが、これに限ることはなく、板状の樹脂を採用してもよい。材質に関しては、電解液に耐え、作用極３と対極４とを絶縁可能であれば、ポリエチレンに限らず、様々な材料を採用可能である。
【００３６】
可視光の透過性を有するフィルム１０は、ＰＥＴを基板とする高ガスバリア透明フィルムにより形成されている。なお、ＰＥＴ基板の他に、その他のガラス基板、樹脂基板、例えば、ポリエチレンナフタレートやフッ素樹脂など、色素増感太陽電池に用いられる樹脂ならば際限なく使用可能である。
【００３７】
フィルム５を接着するための接着剤１１としては、極性基を有する樹脂や、極性基を導入した変性樹脂のフィルム、例えば、ＥＭＡＡやアイオノマーなどの分子鎖中に極性基を有するエチレン系共重合体や、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンの酸変性物などを使用することができる。具体的には、ハイミラン、ニュクレル（三井デュポンポリケミカル社製）、バイネル（デュポン社製）、アドテックス（日本ポリエチレン社製）、プリマコール（ダウケミカル社製）などが挙げられる。
【００３８】
集電極３５は、１００μｍの厚みを有するＴｉ板が好ましいが、導電性を有するとともに電解質に耐える金属であればこれに限ることはない。
【００３９】
＜第２実施形態＞
以下、本発明に係る光電変換素子の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
図３は、本発明の第２実施形態に係る色素増感型光電変換素子の概略構成図であり、図３（ａ）は光電変換素子の受光側、図３（ｂ）は裏側を示す。
第２実施形態の色素増感型光電変換素子は、封止部の全てを対極４ｂの裏側に設けたことを特徴としており、この点が第１実施形態のものと異なっている。
【００４０】
色素増感型光電変換素子１ｂにおいて、集電極３５ｂを備えた作用極３ｂ、および対極４ｂは、平面視矩形形状を有している。フィルム１０ｂは、作用極３ｂおよび対極４ｂと比較して、縦寸法、横寸法ともに所定寸法長い大きさを有する。
【００４１】
組み立てる際は、フィルム１０ｂの端部を対極４ｂの裏側に全て折り込み、次いで、対極４ｂの裏面にて、フィルム１０ｂを接着し、封止部Ｓ１ｂ、Ｓ２ｂとする。
作用極３ｂからの集電は、作用極３ｂの集電極３５ｂに電気的に接続された少なくとも１本の集電用配線３５ｂを使用する。また、対極４ｂは、少なくとも一部が、対極４ｂの裏側において露呈されている。
この構造は、封止部を全て対極４ｂの裏側に設けるため、実施形態１と比較して、色素増感型光電変換素子１ｂの面積をより小さくすることができる。
【００４２】
（実施例）
図１に示す構造の光電変換素子を作製した。
まず、直径５０μｍのＴｉ線（基材３１）を、織機により緻密な平織り（テキスタイル）構造に製織した。縦横のＴｉ線が織り重ねられる矩形部分（テキスタイル部）のサイズは５０ｍｍ×１００ｍｍとした。
【００４３】
製織した織物外周の３辺に、厚み１００μｍ、幅５ｍｍのＴｉを集電極３５として溶接により取り付けた。なお、集電極３５の内、１辺には突出部３５ａを設けた。
【００４４】
集電極３５を取り付けたテキスタイル部を、ＴｉＯ２ペースト（触媒化成製ＰＳＴ−２１ＮＲ）中に浸漬した後に引き上げ、仮乾燥後、電気炉で５００℃、１時間焼結して多孔質ＴｉＯ２膜付きＴｉテキスタイル部を得た。ＴｉＯ２の膜厚はおよそ１５μｍであった。
【００４５】
次に、作用極３を、ルテニウム色素（Ｎ７１９と呼ばれる）の０．３ｍＭ、アセトニトリル／tert-ブタノール＝１：１溶液に浸漬し、室温で２４時間放置してＴｉＯ２表面に色素を担持した。色素溶液から引き上げた後、上記混合溶媒で洗浄し、これを作用極３とした。
【００４６】
一方、三元ＲＦスパッタ装置を用いて５０×１１５ｍｍのＴｉ板上にＰｔを蒸着させたものを対極４とした。
【００４７】
フィルム１０は、厚さ５０μｍ、大きさ７０×１１０ｍｍのＰＥＴフィルムを用いた。
セパレータ５には、ポリエチレンよりなる厚み１６μｍ、気孔率３８％の不織布を用いた。その大きさは、５０×１００ｍｍとした。
【００４８】
作用極３、セパレータ１０、対極４を順に重ねた上で（図２（ａ）参照）、フィルム１０を作用極３を覆うように配置し、短辺を接着した（図２（ｂ）参照）。接着は、フィルム１０と対極４との間にエチレン−メタクリル酸共重合体であるニュクレルを挿入し、熱圧着により行った。
【００４９】
次に、フィルムの端部を折り返し（図２（ｃ）参照）、折り返した部分を対極４の裏側に接着した（図２（ｄ）参照）。接着する際に、フィルム１０と対極４との間に、メトキシアセトニトリルを溶媒とする揮発性電解質を注入した。
【００５０】
以上のようにして作製された光電変換素子に、ソーラーシミュレータ（ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ２）にて光を照射し、電流電位曲線を測定した。その結果、光電変換効率は、４．０％であった。
【００５１】
以上のことから、本発明により、色素増感型光電変換素子の占有面積における封止部の面積の割合を小さくすることができ、結果的に、単位面積当たりの発電効率を増加させることが可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、金属線を電極に用いた光電変換素子に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１…色素増感型光電変換素子、３…作用極、４…対極、５…セパレータ、１０…フィルム、１１…接着剤、１２…多孔質酸化物半導体層、１３…電解質、３１…基材、３５…集電極、Ｓ１、Ｓ２…封止部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光の透過性を有するフィルムと、金属板からなる対極とを重ね合わせ、前記フィルムと前記対極とが接触した部分からなる封止部を設けることによって形成された袋体、
前記袋体の内部に封入され、導電性を有する複数の線材が網目状に編まれてなる構造を有し、前記対極の一面と対向するように配された作用極、
および前記作用極とともに前記袋体の内部に封入された電解質、
を少なくとも備えた色素増感型光電変換素子であって、
前記封止部の少なくとも一部は、前記対極の前記作用極と面する側の反対側まで前記フィルムを延在させるとともに、前記反対側において前記フィルムを前記対極の他面に接着してなることを特徴とする色素増感型光電変換素子。
【請求項２】
前記封止部は、前記作用極および前記対極の集電極が存する領域を除く部分に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の色素増感型光電変換素子。
【請求項３】
前記封止部は、前記作用極および前記対極の集電極が存する領域にも設けられていることを特徴とする請求項２に記載の色素増感型光電変換素子。
【請求項１】
可視光の透過性を有するフィルムと、金属板からなる対極とを重ね合わせ、前記フィルムと前記対極とが接触した部分からなる封止部を設けることによって形成された袋体、
前記袋体の内部に封入され、導電性を有する複数の線材が網目状に編まれてなる構造を有し、前記対極の一面と対向するように配された作用極、
および前記作用極とともに前記袋体の内部に封入された電解質、
を少なくとも備えた色素増感型光電変換素子であって、
前記封止部の少なくとも一部は、前記対極の前記作用極と面する側の反対側まで前記フィルムを延在させるとともに、前記反対側において前記フィルムを前記対極の他面に接着してなることを特徴とする色素増感型光電変換素子。
【請求項２】
前記封止部は、前記作用極および前記対極の集電極が存する領域を除く部分に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の色素増感型光電変換素子。
【請求項３】
前記封止部は、前記作用極および前記対極の集電極が存する領域にも設けられていることを特徴とする請求項２に記載の色素増感型光電変換素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１２４１８３（Ｐ２０１１−１２４１８３Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８３０８１（Ｐ２００９−２８３０８１）
【出願日】平成２１年１２月１４日（２００９．１２．１４）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１４日（２００９．１２．１４）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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