色素増感太陽電池およびその製造方法
【課題】信頼性、生産性、美観性を向上させることができ、各種機器への組み込みの自由度を高めることのできる色素増感太陽電池およびその製造方法を提供する。
【解決手段】第１基板２０と、第１基板２０上に配置された第１電極１０と、第１電極１０上に配置され、半導体微粒子２と色素分子４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に接する触媒層と、触媒層上に配置された第２電極１８と、第２電極１８上に配置された第２基板２２と、第１基板２０と第２基板２２との間に配置され、電解液１４を封止する封止材１６とを備え、封止材１６の側端部に電解液１４の注入用のスリット３を備える。
【解決手段】第１基板２０と、第１基板２０上に配置された第１電極１０と、第１電極１０上に配置され、半導体微粒子２と色素分子４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に接する触媒層と、触媒層上に配置された第２電極１８と、第２電極１８上に配置された第２基板２２と、第１基板２０と第２基板２２との間に配置され、電解液１４を封止する封止材１６とを備え、封止材１６の側端部に電解液１４の注入用のスリット３を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感太陽電池（ＤＳＣ：Dye-sensitized Solar Cells）およびその製造方法に係り、信頼性、生産性、美観性を向上させることができ、各種機器への組み込みの自由度を高めることのできる色素増感太陽電池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、次世代の太陽電池として期待されている。この太陽電池は、内部に電解液を封入してあることから、湿式太陽電池とも呼ばれる。
【０００３】
色素増感太陽電池は、ガラス基板上に色素分子を吸着させた多孔質半導体層等とを形成した作用極基板と、ガラス基板上に電極を形成した対極基板とを紫外線硬化樹脂等の封止材を介して貼り合わせた構造を備え、作用極基板または対極基板に注入口を穿設し、その注入口から酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液を毛細管現象を利用して注入していた（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２０１１−１５９５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、電解液の注入に毛細管現象を利用するので、作用極基板または対極基板に２ヶ所の穿孔が必要であり、電解液を浸透注入させた後には、２ヶ所の穿孔をガラス板などを接着して封止する必要があった。
【０００６】
そのため、接着されたガラス板の分だけ電池素子が厚くなり、各種機器への組み込みの自由度が低下するという問題があった。
【０００７】
また、外観上、封止したガラス板の部分が目立ってしまい、各種機器に組み込んだ際に美観を損なう虞があった。
【０００８】
また、封止箇所が２ヶ所となるため、封止箇所が１ヶ所の場合に比して信頼性が低下するという不都合もあった。
【０００９】
本発明の目的は、信頼性、生産性、美観性を向上させることができ、各種機器への組み込みの自由度を高めることのできる色素増感太陽電池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】
【００１０】
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電極上に配置され、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と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液と、前記電解液に接する触媒層と、前記触媒層上に配置された第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基板との間に配置され、前記電解液を封止する封止材とを備え、前記封止材の側端部に前記電解液を注入するためのスリットを備える色素増感太陽電池が提供される。
【００１１】
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電極上に触媒層を形成する工程と、前記第１電極上に、スリットを有する封止材を形成する工程と、前記第１電極と、前記第２電極を前記封止材を介して貼り合わせる工程と、前記スリットを介して、前記第１電極と前記第２電極との間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液を注入する工程と、前記スリットの端部を封止する工程とを有する色素増感太陽電池の製造方法が提供される。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、第１基板上に複数の第１電極を形成する工程と、前記第１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２基板上に前記第１電極と対向する複数の第２電極を形成する工程と、前記第２電極上に触媒層を形成する工程と、複数の前記第１電極上に、それぞれスリットを有する複数の封止材を形成する工程と、複数の前記第１電極と、複数の前記第２電極とをそれぞれ複数の前記封止材を介して貼り合わせる工程と、第１基板上または前記第２基板上に、スクライブラインを形成する工程と、前記スクライブラインに沿ってブレークする工程と、前記スリットを介して、前記第１電極と前記第２電極との間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液を注入する工程と、前記スリットの端部を封止する工程とを有する色素増感太陽電池の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、信頼性、生産性、美観性を向上させることができ、各種機器への組み込みの自由度を高めることのできる色素増感太陽電池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】
【００１４】
【図１】（ａ）実施の形態に係る色素増感太陽電池の模式的平面パターン構成図、（ｂ）図１（ａ）のＡ部分の拡大断面図。
【図２】図１（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造図。
【図３】図１（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。
【図４】図２、図３の多孔質半導体層の半導体微粒子の模式的構造図。
【図５】実施の形態に係る色素増感太陽電池の動作原理説明図。
【図６】実施の形態に係る色素増感太陽電池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７】実施の形態に係る色素増感太陽電池において、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８】実施の形態に係る色素増感太陽電池において、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９】比較例に係る色素増感太陽電池の模式的鳥瞰構成図。
【図１０】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法で製造され、電解液を注入する前の状態における色素増感太陽電池を示す平面図。
【図１１】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造工程の一工程であって、第１基板上に多孔質半導体層を形成した状態を示す模式的鳥瞰構成図。
【図１２】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造工程の一工程であって、第１基板上にスリットを形成した封止材を塗布した状態を示す模式的鳥瞰構成図。
【図１３】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造工程の一工程であって、封止材を介して第１基板と第２基板とを貼り合わせた状態を示す模式的鳥瞰構成図。
【図１４】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造工程の一工程であって、容器に入れた電解液にスリットを浸漬させた状態を示す一部断面正面図。
【図１５】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造工程の一工程であって、容器および対極基板と作用極基板との間の空間を大気圧以下に減圧した状態を示す一部断面正面図。
【図１６】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造工程の一工程であって、注入工から電解液を注入した状態を示す一部断面正面図。
【図１７】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造工程の一工程であって、スリットの外側端部に封止用の樹脂を滴下した状態を示す平面図。
【図１８】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造工程の一工程であって、色素増感太陽電池全体を冷却させて、圧力差により樹脂をスリット内に侵入させた状態を示す平面図。
【図１９】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造工程の一工程であって、樹脂を硬化させてスリットを封止した状態を示す平面図。
【図２０】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造工程の一工程であって、対極基板と作用極基板との間の減圧状態を保持したまま、容器を電解液ごと大気圧に暴露した状態を示す一部断面正面図。
【図２１】実施の形態に係る色素増感太陽電池の量産化製造工程の一工程であって、ｍ×ｎ個の色素増感太陽電池を作り込み、スクライブラインを形成した状態を示す平面図。
【図２２】実施の形態に係る色素増感太陽電池の量産化製造工程の一工程であって、スクライブラインに沿って分離された一群の色素増感太陽電池を真空チャンバに収容した状態を示す一部断面正面図。
【図２３】実施の形態に係る色素増感太陽電池の量産化製造工程の一工程であって、一群の色素増感太陽電池を電解液に浸漬させた状態を示す一部断面正面図。
【図２４】実施の形態に係る色素増感太陽電池のスリットの構成例１を示す断面図。
【図２５】実施の形態に係る色素増感太陽電池のスリットの構成例２を示す断面図。
【図２６】実施の形態に係る色素増感太陽電池のスリットの構成例３を示す断面図。
【図２７】実施の形態に係る色素増感太陽電池のスリットの構成例４を示す断面図。
【図２８】電気二重層キャパシタ内部電極を例示する正面図。
【図２９】リチウムイオンキャパシタ内部電極を例示する正面図。
【図３０】リチウムイオン電池内部電極を例示する正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
以下の実施の形態に係る色素増感太陽電池において、「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太陽電池において、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。
【００１８】
（色素増感太陽電池）
実施の形態に係る色素増感太陽電池の模式的平面パターン構成は、図１（ａ）に示すように表され、図１（ａ）のＡ部分の拡大模式的断面構成は、図１（ｂ）に示すように表される。また、図１（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図２に示すように表され、ＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図３に示すように表される。
【００１９】
実施の形態に係る色素増感太陽電池２００は、図１〜図３に示すように、第１基板２０と、第１基板２０上に配置された第１電極１０と、第１電極１０上に配置され、半導体微粒子２と色素分子４（図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に接する触媒層と、触媒層上に配置された第２電極１８と、第２電極１８上に配置された第２基板２２と、第１基板２０と第２基板２２との間に配置され、電解液１４を封止する封止材１６とを備える。ここで、封止材１６の側端部に電解液１４の注入用のスリット３を備える。
【００２０】
実施の形態に係る色素増感太陽電池２００において、スリット３は、封止材１６に１箇所配置される。
【００２１】
また、実施の形態に係る色素増感太陽電池２００において、スリット３は、封止材１６に複数箇所配置されていても良い。
【００２２】
また、実施の形態に係る色素増感太陽電池２００において、スリット３は、樹脂の充填により封止される。
【００２３】
実施の形態に係る色素増感太陽電池２００に適用される作用極１００は、図２および図３に示すように、第１基板２０上に配置された第１電極１０と、第１電極１０上に配置された多孔質半導体層１２とを備える。
【００２４】
第１基板２０および第２基板２２は、例えば、ガラス基板などで形成することができる。また、フレキシブルなプラスチック基板を用いることもできる。この場合、多孔質半導体層を構成するＴｉＯ２ペーストとしては、２００℃以下で焼成可能なものを用いる。
【００２５】
また、第１基板２０側から光を照射するため、第１基板２０は、照射光（ＷＬ）に対して、透明であることが望ましい。なお、第１基板２０の光が入射する側に反射防止膜などをコーティングしても良い。
【００２６】
第１電極１０は、例えば、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２などの透明電極で形成される。第１基板２０上に電極加工し、ＦＴＯ付き基板、金属などのグリッド付き基板、或いは上記の複合基板としても良い。
【００２７】
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。
【００２８】
また、図１（ａ）に示すように、封止材１６の側端部には電解液１４の注入口としてのスリット３が形成されている。
【００２９】
このスリット３は、封止材１６を所定の印刷パターンによって印刷して塗布することによって形成することができる。なお、封止材１６の厚さは、例えば、約３０μｍ〜約４０μｍとされる。
【００３０】
また、スリット３の幅は、例えば、約１００μｍ程度とされる。スリット３の形状は、図１に示す場合に限られず、種々の形状とすることができる。スリット３の形状の具体的な例については後述する。
【００３１】
また、電解液１４を注入した後、スリット３は、図１（ｂ）に示すように、エポキシ樹脂等の充填により封止され。図１（ｂ）には、スリット３内に侵入した樹脂３ｂと、スリット３の外側端部に配置される樹脂３ａが示されている。樹脂３ａ・３ｂは、硬化されて、スリット３を封止する。
【００３２】
図２および図３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４に示すように表される。図４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。
【００３３】
（動作原理）
実施の形態に係る色素増感太陽電池２００の動作原理は、図５に示すように表される。
【００３４】
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。
【００３５】
（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。
【００３６】
（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。
【００３７】
（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。
【００３８】
（ｄ）酸化還元電解質２８は、第２電極１８方向に拡散し、第２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。
【００３９】
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。
【００４０】
また、実施の形態に係る色素増感太陽電池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６に示すように表される。
【００４１】
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、第１電極（透明電極）１０から外部回路の負荷２４を導通し、第２電極１８へ移動する。第２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２電極１８において、Ｉ３−＋２ｅ−→３Ｉ−に従って進行する。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
実施の形態に係る色素増感太陽電池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、ｙ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。
【００４５】
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。
【００４６】
第２電極１８と電解液１４との間には、図示は省略するが、触媒層が備わっている。触媒層は、例えば、Ｐｔ、炭素、若しくは、導電性高分子などで構成可能である。また、触媒層は、活性炭にＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３等の金属酸化物の微粒子を含んで構成されていても良い。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、色素増感太陽電池の製造単価を大幅に引き下げることができる。
【００４７】
さらに、触媒層は、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でき、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。
【００４８】
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。
【００４９】
実施の形態に係る色素増感太陽電池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７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７のＪ部分の拡大図は、図８に示すように表される。
【００５０】
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、第１電極（透明電極）１０から外部回路の負荷２４を導通し、第２電極１８へ移動する。第２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。
【００５１】
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７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。
【００５２】
図７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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
（比較例）
比較例に係る色素増感太陽電池の模式的鳥瞰構成は、図９に示すように表される。
【００５７】
比較例に係る色素増感太陽電池２００ａは、図９に示すように、電解液の注入口２４ａ・２４ｂをガラス板２３ａ、２３ｂによって封止した構成を備える。ここで、特に、注入口２４ａ・２４ｂの一方は、正規の電解液の注入口であり、他方は、空気抜きの穴として使用される。
【００５８】
比較例に係る色素増感太陽電池２００ａでは、電解液の注入に毛細管現象を利用するため、第１基板２０に２ヶ所の注入口２４ａ、２４ｂが必要である（なお、注入口は第２基板２２側に設けても良い）。電解液を浸透注入させた後、電解液の液漏れを防止するため、２ヶ所の注入口２４ａ・２４ｂを、例えば、約０．２ｍｍ程度の厚さのガラス板２３ａ・２３ｂを接着剤により接着して、封止する。このため、接着されたガラス板２３ａ・２３ｂの分だけ色素増感太陽電池２００ａが厚くなり、各種機器への組み込みの自由度が低下する。また、外観上、封止したガラス板２３ａ・２３ｂの部分が目立ち、各種機器に組み込んだ際に美観を損なう。また、封止箇所が２ヶ所となるため、ガラス板２３ａ・２３ｂの剥離等の可能性が高まる。
【００５９】
実施の形態に係る色素増感太陽電池によれば、注入口を一箇所とすることができ、太陽電池自体が厚くなることもなく、信頼性、生産性、美観性を向上させることができ、リモコン、携帯電話機等の各種機器への組み込みの自由度を高めることができる。
【００６０】
（製造方法）
図１０〜図２０を参照して、実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法について説明する。
【００６１】
なお、図１０は、実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法によって製造され、電解液１４を注入する前の状態における色素増感太陽電池を示す平面図である。
【００６２】
実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法は、図１０〜図２０に示すように、第１基板２０上に第１電極１０を形成する工程と、第１電極１０上に半導体微粒子を備える多孔質半導体層１２を形成する工程と、多孔質半導体層１２を色素溶液に浸漬させて色素分子４を吸着させる工程と、第２基板２２上に第２電極１８を形成する工程と、第２電極１８上に触媒層を形成する工程と、第１電極１０上に、スリット３を有する封止材１６を形成する工程と、第１電極１０と第２電極１８とを封止材１６を介して貼り合わせる工程と、スリット３を介して、第１電極１０と第２電極１８との間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液１４を注入する工程と、スリット３の端部を封止する工程とを有する。
【００６３】
また、封止材１６を形成する工程は、所定のスリットパターンを有する印刷パターンによって印刷して塗布する工程を有していても良い。
【００６４】
また、電解液１４を注入する工程は、電解液１４を入れた所定の容器４４および第１電極１０と第２電極１８との間の空間を大気圧Ｐoよりも低い圧力Ｐiに減圧する工程と、電解液１４に、スリット３を浸漬する工程と、第１電極１０と第２電極１８との間の減圧状態を保持したまま、所定の容器４４を電解液１４ごと大気圧Ｐoに暴露する工程とを有していても良い。
【００６５】
また、スリット３の端部を封止する工程は、スリット３の外側端部に封止用の樹脂３ａを滴下する工程と、圧力差により樹脂３ａをスリット３内に侵入させる工程と、外側端部の樹脂３ａ・スリット３内に侵入した樹脂３ｂを硬化させる工程とを有していても良い。
【００６６】
ここで、圧力差により樹脂３ａをスリット３内に侵入させる工程は、色素増感太陽電池全体を冷却させる工程を有していても良い。
【００６７】
また、圧力差により樹脂をスリット内に侵入させる工程は、第１電極１０と第２電極１８とを外部から押圧後開放する工程を有していても良い。
【００６８】
また、外側端部の樹脂３ａ・スリット３内に侵入した樹脂３ｂを硬化させる工程は、紫外線照射工程を有していても良い。
【００６９】
以下、実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法を詳述する。
【００７０】
（ａ）まず、図１１に示すように、ガラス板等で構成される第１基板２０上に、多孔質半導体層１２を形成する。多孔質半導体層１２は、例えば、スクリーン印刷法によって形成することができる。具体的には、例えば、第１電極（透明電極）１０を形成した後の第１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を位置合わせしてセットし、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＷＯ３、ＩｎＯ３、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２などの微粒子を含むペーストをマスク部材上に塗布し、スキージによって開口部内に充填する。次に、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１２が形成される。
【００７１】
（ｂ）次に、色素溶液に、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。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。これにより、色素を吸着させた多孔質半導体層１２が作成される。
【００７２】
（ｃ）次に、図１２に示すように、第１基板２０の縁部に沿って、スリット３を形成した封止材１６を形成する。具体的には、封止材１６は、例えば、所定のスリットパターンを有する印刷パターンによって印刷法によって塗布することができる。なお、スリット３の開口幅は１００μｍ程度とすることができる。また、封止材１６としては、紫外線硬化樹脂等を用いることができる。ここで、封止材１６の一部にスリット３が開口されて、電解液１４の注入口となる。
【００７３】
（ｄ）次に、図１３に示すように、ガラス板等で構成される第２基板２２上に第２電極（図示せず）を形成し、第２電極上に触媒層（図示せず）を形成した対極基板を、第１基板２０上に第１電極１０と多孔質半導体層１２とを形成した作用極基板上に、封止材１６を介して位置合わせして重ねる。
【００７４】
（ｅ）次に、封止材１６に紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させて、作用極基板と対極基板とを貼り合わせる。
【００７５】
（ｆ）次に、図１４に示すように、電解液１４を収容した容器４４内に、スリット３を下側にした色素増感太陽電池本体を投入して、スリット３を電解液１４に浸漬させる。
【００７６】
（ｇ）次に、図１５に示すように、容器４４および色素増感太陽電池本体の対極基板と作用極基板との間の空間の圧力Ｐｉを大気圧Ｐoよりも低い圧力Ｐiに減圧する。具体的には、真空チャンバ４２内に、容器４４および電池本体を収容して圧力Ｐiに減圧する。
【００７７】
（ｈ）次に、図１６に示すように、色素増感太陽電池本体の対極基板と作用極基板との間の減圧状態を保持したまま、容器４４を電解液１４ごと大気圧Ｐoに暴露すると、圧力差により、電解液１４がスリット３を介して色素増感太陽電池本体の対極基板と作用極基板との間に注入される。即ち、図２０に示すように、色素増感太陽電池本体の対極基板と作用極基板との間を圧力Ｐi、電解液１４に掛かる圧力を大気圧Ｐｏとした場合に、Ｐｏ＞Ｐｉの関係となるように圧力Ｐiを調整することにより、電解液１４が大気圧Ｐoに押圧されて、スリット３を介して色素増感太陽電池本体の対極基板と作用極基板との間に注入される。
【００７８】
（ｉ）次に、図１７に示すように、スリット３の外側端部に封止用の樹脂３ａを滴下する。樹脂３ａとしては、例えばエポキシ樹脂や紫外線硬化樹脂等を適用することができる。
【００７９】
（ｊ）次に、図１８に示すように、色素増感太陽電池本体を室温以下に冷却すると、電解液１４の収縮により、スリット３の外側端部に滴下された樹脂３ａが大気圧Ｐｏに押圧されてスリット３内に侵入する。ここで、スリット３内に侵入した樹脂を３ｂで表している。
【００８０】
（ｋ）次に、樹脂３ａ・３ｂが例えばエポキシ樹脂である場合には硬化時間が経過するまで待ち、紫外線硬化樹脂である場合には滴下した樹脂に紫外線を照射して硬化させる。結果として、図１９に示すように、電解液１４が注入され、スリット３が封止された色素増感太陽電池２００ｂが作成される。スリット３近傍の硬化された樹脂３ａ・３ｂの構成は、図１（ｂ）に示した通りである。
【００８１】
実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法によれば、特に、スリットを印刷法により形成することができるので、製造コストを低廉化することができる。
【００８２】
（量産化工程）
実施の形態に係る色素増感太陽電池の量産化製造工程の一工程であって、ｍ×ｎ個のＤＳＣのセルＤ１１〜Ｄｍｎを作り込み、スクライブラインを形成した状態は、図２１に示すように表される。また、実施の形態に係る色素増感太陽電池の量産化製造工程の一工程であって、スクライブラインに沿って分離された一群の色素増感太陽電池を真空チャンバに収容した状態は、図２２に示すように表され、一群の色素増感太陽電池を電解液に浸漬させた状態は、図２３に示すように表される。
【００８３】
実施の形態に係る色素増感太陽電池の量産化のための製造方法は、図２１〜図２３に示すように、第１基板２０上に複数の第１電極１０11・１０12・…・１０mnを形成する工程と、第１電極１０11・１０12・…・１０mn上に半導体微粒子を備える多孔質半導体層１２11・１２12・…・１２mnを形成する工程と、多孔質半導体層１２11・１２12・…・１２mn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２基板２２上に第１電極１０11・１０12・…・１０mnと対向する複数の第２電極１８11・１８12・…・１８mn（図示省略）を形成する工程と、第１電極１０11・１０12・…・１０mn上に、それぞれスリット３を有する複数の封止材１６11・１６12・…・１６mnを形成する工程と、第１基板２０と第２基板２２を対向させて、複数の第１電極１０11・１０12・…・１０mnと、複数の第２電極１８11・１８12・…・１８mnとをそれぞれ複数の封止材１６11・１６12・…・１６mnを介して貼り合わせる工程と、第１基板２０上または第２基板２２にスクライブラインＳＬを形成する工程と、スクライブラインＳＬに沿ってブレークする工程と、スリット３を介して、第１電極１０11・１０12・…・１０mnと第２電極１８11・１８12・…・１８mnとの間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液１４を注入する工程と、スリット３の端部を封止する工程とを有する。
【００８４】
ここで、色素増感太陽電池Ｄ１１〜Ｄｍｎを作成する工程は、
（ｌ）第１基板２０上に所定の間隔で複数の第１電極１０11・１０12・…・１０mnを形成する工程と、
（ｍ）各第１電極１０11・１０12・…・１０mn上に半導体微粒子を備える多孔質半導体層１２11・１２12・…・１２mnを形成する工程と、
（ｎ）各多孔質半導体層１２11・１２12・…・１２mnを色素溶液に浸漬させて色素分子を吸着させる工程と、
（ｏ）第２基板２２上に各第１電極１０11・１０12・…・１０mnと対向する複数の第２電極１８11・１８12・…・１８mn（図示省略）を形成する工程と、
（ｐ）第２電極上に触媒層を形成する工程と、
（ｑ）第１基板２０上に複数の第１電極１０11・１０12・…・１０mnと色素分子を吸着させた複数の多孔質半導体層１２11・１２12・…・１２mnとを形成した作用極基板上に、電解液１４の注入口としてのスリット３を形成した封止材１６11・１６12・…・１６mnをそれぞれ塗布する工程と、
（ｒ）作用極基板と、第２基板２２上に複数の第２電極１８11・１８12・…・１８mn（図示省略）と触媒層（図示省略）を形成した対極基板とを各封止材１６11・１６12・…・１６mnを介して貼り合わせる工程と、
（ｓ）それぞれＤＳＣのセルＤ１１〜Ｄｍｎ毎に分離するためのスクライブラインＳＬを第１基板２０上または第２基板２２上に形成する工程と、
（ｔ）スクライブラインＳＬに沿ってブレークして、分離する工程と、
（ｕ）各スリット３を介して、対極基板と作用極基板との間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液１４を注入する工程と、
（ｖ）各スリット３の端部を封止する工程とを有する。
【００８５】
図２１は、前記工程（ｓ）の段階を示している。
【００８６】
前記工程（ｔ）によって、第１基板２０は、スクライブラインＳＬに沿ってブレークすることにより、短冊形状の第１基板バー２０1・２０2・…・２０mが得られ、図２２および図２３に示すように、水平方向に、色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎが連なった一群の色素増感太陽電池が得られる。図２２において、第１基板バー２０ｉは、短冊形状の第１基板バー２０1・２０2・…・２０mの内の１個に対応し、色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎは、第１基板バー２０ｉ上に搭載されているＤＳＣセル列に対応する。
【００８７】
なお、各色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎは、封止材１６１〜１６ｎによって、作用極基板と対極基板とが貼り合わせられている。
【００８８】
また、各封止材１６１〜１６ｎによって、電解液１４の注入口としてのスリット３がそれぞれ形成されている。
【００８９】
ここで、図２２は、真空チャンバ３００内に、色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎが連なった一群の色素増感太陽電池を収容した状態を示す。
【００９０】
真空チャンバ３００は、筐体４０と、内壁４０１と、雰囲気を導入する通気バルブ（リークバルブ）３０１と、図示しない真空ポンプに接続される吸気バルブ（真空バルブ）３０２と、電解液１４を収容する容器４４と、色素増感太陽電池の支持部４８とを備える。
【００９１】
色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎが連なった一群の色素増感太陽電池は、真空チャンバ３００の支持部４８によって、スリット３が下側となるように支持されている。
【００９２】
そして、この状態において、通気バルブ３０１を閉じ、真空バルブ３０２を開けると共に真空ポンプを稼働させて、チャンバ内を大気圧よりも低い圧力に減圧した状態とする。
【００９３】
これにより、容器４４および色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎの対極基板と作用極基板との間の空間が大気圧以下に減圧される。
【００９４】
次いで、図２３に示すように、容器４４に入れた電解液１４に、各スリット３を浸漬させる。
【００９５】
続いて、色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎの各スリット３を電解液１４に浸漬させた状態で、真空チャンバ３００の通気バルブ３０１を開いてチャンバ内を大気圧に戻す。
【００９６】
これにより、色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎの対極基板と作用極基板との間の減圧状態が保持された状態で、容器４４および電解液１４が大気圧に暴露される。
【００９７】
そして、色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎ側と、容器４４側との圧力差により、電解液１４が大気圧に押されて、各スリット３を介して色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎの対極基板と作用極基板との間に注入される。
【００９８】
この後、真空チャンバ３００内から色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎを取り出し、各スリット３を樹脂によって封止する。封止方法は、実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法に示す方法と同様である。
【００９９】
そして、対極基板または作用極基板に縦方向のスクライブラインを設けるなどして、各セルに分割することにより、複数の色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎを作成することができる。
【０１００】
実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法によれば、信頼性、生産性、美観性を向上させることができ、各種機器への組み込みの自由度を高めることが可能な色素増感太陽電池を比較的容易且つ安価に得ることができる。
【０１０１】
（スリット構造）
図２４〜図２７を参照して、実施の形態に係る色素増感太陽電池のスリットの形状の構成例１〜構成例４について説明する。
【０１０２】
―構成例１―
まず、構成例１に係るスリット３は、図２４に示すように、電解液ＰＥ１の注入側から多孔質半導体層１２に向って、徐々に狭くなるテーパー形状を備えている。
【０１０３】
構成例１によれば、電解液ＰＥ１がより注入し易いと共に、封止用の樹脂も比較的容易にスリット３内に侵入して確実に封止することができる。
【０１０４】
―構成例２―
構成例２に係るスリット３は、図２５に示すように、電解液ＰＥ１の注入側から多孔質半導体層１２に向って、平行形状を備えるように、封止材１６の対向する端部が平行となるように形成されている。
【０１０５】
構成例２によれば、電解液ＰＥ１が注入し易いと共に、封止用の樹脂も比較的容易にスリット３内に侵入して確実に封止することができる。
【０１０６】
―構成例３―
構成例３に係るスリット３は、図２６に示すように、電解液ＰＥ１の注入側から多孔質半導体層１２に向って、徐々に広くなるテーパー形状を備えている。
【０１０７】
構成例３によれば、電解液ＰＥ１が注入し易いという利点がある。
【０１０８】
―構成例４―
構成例４に係るスリット３は、図２７に示すように、スリット３内に配置される仕切り部材１６ａによって、２以上に分割されている。
【０１０９】
構成例４によれば、電解液ＰＥ１・ＰＥ２が注入し易いという利点があり、また、分割された各スリットの開口部の幅が小さくなるので、樹脂による封止を行い易いという利点がある。
【０１１０】
（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、電解液の注入口を第１基板と第２基板の間に挟まれた封止材の側端部に形成することができる。
【０１１１】
図２８は、電気二重層キャパシタ内部電極の基本構造を例示している。電気二重層キャパシタ内部電極は、少なくとも１層の活物質電極１１０，１１２に、電解液のイオンのみが通過するセパレータ１３０を介在させ、引き出し電極１３２ａ，１３２ｂが活物質電極１１０，１１２から露出するように構成され、引き出し電極１３２ａ，１３２ｂは電源電圧に接続されている。引き出し電極１３２ａ，１３２ｂは、例えば、アルミ箔から形成され、活物質電極１１０，１１２は、例えば、活性炭から形成される。セパレータ１３０は、活物質電極１１０，１１２全体を覆うように、活物質電極１１０，１１２よりも大きいもの（面積の広いもの）を用いる。セパレータ１３０は、エネルギーデバイスの種類には原理的に依存しないが、特にリフロー対応が必要とされる場合には、耐熱性が要求される。耐熱性が必要ない場合にはポリプロピレン等を、耐熱性が必要な場合にはセルロース系のものを用いることができる。電気二重層キャパシタ内部電極には、電解液が含侵されており、セパレータ１３０を通して、電解液のイオンのみが充放電時に移動する。
【０１１２】
この構成において、電気二重層キャパシタを封止する封止材に、注入口としてのスリットを形成し、このスリットを介して電解液を注入することが可能となる。
【０１１３】
（リチウムイオンキャパシタ）
また、リチウムイオンキャパシタにおいて、電解液の注入口を第１基板と第２基板の間に挟まれた封止材の側端部に形成することができる。
【０１１４】
図２９は、リチウムイオンキャパシタ内部電極の基本構造を例示している。リチウムイオンキャパシタ内部電極は、少なくとも１層の活物質電極１１１，１１２に、電解液のイオンのみが通過するセパレータ１３０を介在させ、引き出し電極１３３ａ，１３２ｂが活物質電極１１０，１１２から露出するように構成され、引き出し電極１３３ａ，１３２ｂは電源電圧に接続されている。正極側の活物質電極１１２は、例えば、活性炭から形成され、負極側の活物質電極１１１は、例えば、Ｌｉドープカーボンから形成される。正極側の引き出し電極１３２ｂは、例えば、アルミ箔から形成され、負極側の引き出し電極１３３ａは、例えば、銅箔から形成される。セパレータ１３０は、活物質電極１１１，１１２全体を覆うように、活物質電極１１１，１１２よりも大きいもの（面積の広いもの）を用いる。リチウムイオンキャパシタ内部電極には、電解液が含侵されており、セパレータ１３０を通して、電解液のイオンのみが充放電時に移動する。
【０１１５】
この構成において、リチウムイオンキャパシタを封止する封止材にスリットを形成し、このスリットを介して電解液を注入することが可能となる。
【０１１６】
（リチウムイオン電池）
また、リチウムイオン電池において、電解液の注入口を第１基板と第２基板の間に挟まれた封止材の側端部に形成することができる。
【０１１７】
図３０は、リチウムイオン電池内部電極の基本構造を例示している。リチウムイオン電池内部電極は、少なくとも１層の活物質電極１１１，１１３に、電解液のイオンのみが通過するセパレータ１３０を介在させ、引き出し電極１３３ａ，１３２ｂが活物質電極１１１，１１３から露出するように構成され、引き出し電極１３３ａ，１３２ｂは電源電圧に接続されている。正極側の活物質電極１１３は、例えば、ＬｉＣｏＯ２から形成され、負極側の活物質電極１１１は、例えば、Ｌｉドープカーボンから形成される。正極側の引き出し電極１３２ｂは、例えば、アルミ箔から形成され、負極側の引き出し電極１３３ａは、例えば、銅箔から形成される。セパレータ１３０は、活物質電極１１１，１１３全体を覆うように、活物質電極１１１，１１３よりも大きいもの（面積の広いもの）を用いる。リチウムイオン電池内部電極には、電解液が含侵されており、セパレータ１３０を通して、電解液のイオンのみが充放電時に移動する。
【０１１８】
この構成において、リチウムイオン電池を封止する封止材にスリットを形成し、このスリットを介して電解液を注入することが可能となる。
【０１１９】
以上述べたように、本実施の形態によれば、信頼性、生産性、美観性が向上し、各種機器への組み込みの自由度を高めることができ、しかも量産化も容易な色素増感太陽電池およびその製造方法を提供することができる。
【０１２０】
[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。
【０１２１】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明の色素増感太陽電池は、特に、室内低照度環境下で、高効率にエネルギーハーベスティング、蓄電機能との融合により超小型な自立電源化、および意匠性に優れたカラフルデザイン化が可能であり、電源として適用することによって、様々なシステムに適用可能であり、例えば、無線センサノード駆動電源、モバイル電子機器補助電源などに適用可能である。
【符号の説明】
【０１２３】
２…半導体微粒子
３…スリット
３ａ、３ｂ…樹脂
４…色素分子
１０、１０11・１０12・…・１０mn…第１電極
１２、１２11・１２12・…・１２mn…多孔質半導体層
１４…電解液
１６、１６１〜１６ｎ、１６11・１６12・…・１６mn…封止材
１６ａ…仕切り部材
１８…第２電極
２０…第１基板
２０1・２０2・…・２０m…第１基板バー
２２…第２基板
２４…負荷
２６、２８…酸化還元電解質
３０、３２…色素分子
４０…筐体
４０1…内壁
４２、３００…真空チャンバ
４４…容器
４８…支持部
１００…作用極
１１０、１１２、１１３…活物質電極
１３０…セパレータ
１３２ａ、１３２ｂ…電極
２００、２００ａ、２００ｂ…色素増感太陽電池
３０１…通気バルブ
３０２…真空バルブ
Ｄ11・Ｄ12・…・Ｄmn、Ｄ１〜Ｄｎ…ＤＳＣセル
ＳＬ…スクライブライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感太陽電池（ＤＳＣ：Dye-sensitized Solar Cells）およびその製造方法に係り、信頼性、生産性、美観性を向上させることができ、各種機器への組み込みの自由度を高めることのできる色素増感太陽電池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、次世代の太陽電池として期待されている。この太陽電池は、内部に電解液を封入してあることから、湿式太陽電池とも呼ばれる。
【０００３】
色素増感太陽電池は、ガラス基板上に色素分子を吸着させた多孔質半導体層等とを形成した作用極基板と、ガラス基板上に電極を形成した対極基板とを紫外線硬化樹脂等の封止材を介して貼り合わせた構造を備え、作用極基板または対極基板に注入口を穿設し、その注入口から酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液を毛細管現象を利用して注入していた（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２０１１−１５９５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、電解液の注入に毛細管現象を利用するので、作用極基板または対極基板に２ヶ所の穿孔が必要であり、電解液を浸透注入させた後には、２ヶ所の穿孔をガラス板などを接着して封止する必要があった。
【０００６】
そのため、接着されたガラス板の分だけ電池素子が厚くなり、各種機器への組み込みの自由度が低下するという問題があった。
【０００７】
また、外観上、封止したガラス板の部分が目立ってしまい、各種機器に組み込んだ際に美観を損なう虞があった。
【０００８】
また、封止箇所が２ヶ所となるため、封止箇所が１ヶ所の場合に比して信頼性が低下するという不都合もあった。
【０００９】
本発明の目的は、信頼性、生産性、美観性を向上させることができ、各種機器への組み込みの自由度を高めることのできる色素増感太陽電池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】
【００１０】
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電極上に配置され、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と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液と、前記電解液に接する触媒層と、前記触媒層上に配置された第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基板との間に配置され、前記電解液を封止する封止材とを備え、前記封止材の側端部に前記電解液を注入するためのスリットを備える色素増感太陽電池が提供される。
【００１１】
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電極上に触媒層を形成する工程と、前記第１電極上に、スリットを有する封止材を形成する工程と、前記第１電極と、前記第２電極を前記封止材を介して貼り合わせる工程と、前記スリットを介して、前記第１電極と前記第２電極との間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液を注入する工程と、前記スリットの端部を封止する工程とを有する色素増感太陽電池の製造方法が提供される。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、第１基板上に複数の第１電極を形成する工程と、前記第１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２基板上に前記第１電極と対向する複数の第２電極を形成する工程と、前記第２電極上に触媒層を形成する工程と、複数の前記第１電極上に、それぞれスリットを有する複数の封止材を形成する工程と、複数の前記第１電極と、複数の前記第２電極とをそれぞれ複数の前記封止材を介して貼り合わせる工程と、第１基板上または前記第２基板上に、スクライブラインを形成する工程と、前記スクライブラインに沿ってブレークする工程と、前記スリットを介して、前記第１電極と前記第２電極との間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液を注入する工程と、前記スリットの端部を封止する工程とを有する色素増感太陽電池の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、信頼性、生産性、美観性を向上させることができ、各種機器への組み込みの自由度を高めることのできる色素増感太陽電池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】
【００１４】
【図１】（ａ）実施の形態に係る色素増感太陽電池の模式的平面パターン構成図、（ｂ）図１（ａ）のＡ部分の拡大断面図。
【図２】図１（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造図。
【図３】図１（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。
【図４】図２、図３の多孔質半導体層の半導体微粒子の模式的構造図。
【図５】実施の形態に係る色素増感太陽電池の動作原理説明図。
【図６】実施の形態に係る色素増感太陽電池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７】実施の形態に係る色素増感太陽電池において、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８】実施の形態に係る色素増感太陽電池において、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９】比較例に係る色素増感太陽電池の模式的鳥瞰構成図。
【図１０】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法で製造され、電解液を注入する前の状態における色素増感太陽電池を示す平面図。
【図１１】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造工程の一工程であって、第１基板上に多孔質半導体層を形成した状態を示す模式的鳥瞰構成図。
【図１２】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造工程の一工程であって、第１基板上にスリットを形成した封止材を塗布した状態を示す模式的鳥瞰構成図。
【図１３】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造工程の一工程であって、封止材を介して第１基板と第２基板とを貼り合わせた状態を示す模式的鳥瞰構成図。
【図１４】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造工程の一工程であって、容器に入れた電解液にスリットを浸漬させた状態を示す一部断面正面図。
【図１５】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造工程の一工程であって、容器および対極基板と作用極基板との間の空間を大気圧以下に減圧した状態を示す一部断面正面図。
【図１６】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造工程の一工程であって、注入工から電解液を注入した状態を示す一部断面正面図。
【図１７】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造工程の一工程であって、スリットの外側端部に封止用の樹脂を滴下した状態を示す平面図。
【図１８】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造工程の一工程であって、色素増感太陽電池全体を冷却させて、圧力差により樹脂をスリット内に侵入させた状態を示す平面図。
【図１９】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造工程の一工程であって、樹脂を硬化させてスリットを封止した状態を示す平面図。
【図２０】実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造工程の一工程であって、対極基板と作用極基板との間の減圧状態を保持したまま、容器を電解液ごと大気圧に暴露した状態を示す一部断面正面図。
【図２１】実施の形態に係る色素増感太陽電池の量産化製造工程の一工程であって、ｍ×ｎ個の色素増感太陽電池を作り込み、スクライブラインを形成した状態を示す平面図。
【図２２】実施の形態に係る色素増感太陽電池の量産化製造工程の一工程であって、スクライブラインに沿って分離された一群の色素増感太陽電池を真空チャンバに収容した状態を示す一部断面正面図。
【図２３】実施の形態に係る色素増感太陽電池の量産化製造工程の一工程であって、一群の色素増感太陽電池を電解液に浸漬させた状態を示す一部断面正面図。
【図２４】実施の形態に係る色素増感太陽電池のスリットの構成例１を示す断面図。
【図２５】実施の形態に係る色素増感太陽電池のスリットの構成例２を示す断面図。
【図２６】実施の形態に係る色素増感太陽電池のスリットの構成例３を示す断面図。
【図２７】実施の形態に係る色素増感太陽電池のスリットの構成例４を示す断面図。
【図２８】電気二重層キャパシタ内部電極を例示する正面図。
【図２９】リチウムイオンキャパシタ内部電極を例示する正面図。
【図３０】リチウムイオン電池内部電極を例示する正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
以下の実施の形態に係る色素増感太陽電池において、「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太陽電池において、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。
【００１８】
（色素増感太陽電池）
実施の形態に係る色素増感太陽電池の模式的平面パターン構成は、図１（ａ）に示すように表され、図１（ａ）のＡ部分の拡大模式的断面構成は、図１（ｂ）に示すように表される。また、図１（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図２に示すように表され、ＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図３に示すように表される。
【００１９】
実施の形態に係る色素増感太陽電池２００は、図１〜図３に示すように、第１基板２０と、第１基板２０上に配置された第１電極１０と、第１電極１０上に配置され、半導体微粒子２と色素分子４（図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に接する触媒層と、触媒層上に配置された第２電極１８と、第２電極１８上に配置された第２基板２２と、第１基板２０と第２基板２２との間に配置され、電解液１４を封止する封止材１６とを備える。ここで、封止材１６の側端部に電解液１４の注入用のスリット３を備える。
【００２０】
実施の形態に係る色素増感太陽電池２００において、スリット３は、封止材１６に１箇所配置される。
【００２１】
また、実施の形態に係る色素増感太陽電池２００において、スリット３は、封止材１６に複数箇所配置されていても良い。
【００２２】
また、実施の形態に係る色素増感太陽電池２００において、スリット３は、樹脂の充填により封止される。
【００２３】
実施の形態に係る色素増感太陽電池２００に適用される作用極１００は、図２および図３に示すように、第１基板２０上に配置された第１電極１０と、第１電極１０上に配置された多孔質半導体層１２とを備える。
【００２４】
第１基板２０および第２基板２２は、例えば、ガラス基板などで形成することができる。また、フレキシブルなプラスチック基板を用いることもできる。この場合、多孔質半導体層を構成するＴｉＯ２ペーストとしては、２００℃以下で焼成可能なものを用いる。
【００２５】
また、第１基板２０側から光を照射するため、第１基板２０は、照射光（ＷＬ）に対して、透明であることが望ましい。なお、第１基板２０の光が入射する側に反射防止膜などをコーティングしても良い。
【００２６】
第１電極１０は、例えば、ＦＴＯ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２などの透明電極で形成される。第１基板２０上に電極加工し、ＦＴＯ付き基板、金属などのグリッド付き基板、或いは上記の複合基板としても良い。
【００２７】
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。
【００２８】
また、図１（ａ）に示すように、封止材１６の側端部には電解液１４の注入口としてのスリット３が形成されている。
【００２９】
このスリット３は、封止材１６を所定の印刷パターンによって印刷して塗布することによって形成することができる。なお、封止材１６の厚さは、例えば、約３０μｍ〜約４０μｍとされる。
【００３０】
また、スリット３の幅は、例えば、約１００μｍ程度とされる。スリット３の形状は、図１に示す場合に限られず、種々の形状とすることができる。スリット３の形状の具体的な例については後述する。
【００３１】
また、電解液１４を注入した後、スリット３は、図１（ｂ）に示すように、エポキシ樹脂等の充填により封止され。図１（ｂ）には、スリット３内に侵入した樹脂３ｂと、スリット３の外側端部に配置される樹脂３ａが示されている。樹脂３ａ・３ｂは、硬化されて、スリット３を封止する。
【００３２】
図２および図３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４に示すように表される。図４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。
【００３３】
（動作原理）
実施の形態に係る色素増感太陽電池２００の動作原理は、図５に示すように表される。
【００３４】
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。
【００３５】
（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。
【００３６】
（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。
【００３７】
（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。
【００３８】
（ｄ）酸化還元電解質２８は、第２電極１８方向に拡散し、第２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。
【００３９】
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。
【００４０】
また、実施の形態に係る色素増感太陽電池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６に示すように表される。
【００４１】
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、第１電極（透明電極）１０から外部回路の負荷２４を導通し、第２電極１８へ移動する。第２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２電極１８において、Ｉ３−＋２ｅ−→３Ｉ−に従って進行する。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
実施の形態に係る色素増感太陽電池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、ｙ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。
【００４５】
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。
【００４６】
第２電極１８と電解液１４との間には、図示は省略するが、触媒層が備わっている。触媒層は、例えば、Ｐｔ、炭素、若しくは、導電性高分子などで構成可能である。また、触媒層は、活性炭にＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３等の金属酸化物の微粒子を含んで構成されていても良い。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、色素増感太陽電池の製造単価を大幅に引き下げることができる。
【００４７】
さらに、触媒層は、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でき、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。
【００４８】
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。
【００４９】
実施の形態に係る色素増感太陽電池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７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７のＪ部分の拡大図は、図８に示すように表される。
【００５０】
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、第１電極（透明電極）１０から外部回路の負荷２４を導通し、第２電極１８へ移動する。第２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。
【００５１】
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７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。
【００５２】
図７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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
（比較例）
比較例に係る色素増感太陽電池の模式的鳥瞰構成は、図９に示すように表される。
【００５７】
比較例に係る色素増感太陽電池２００ａは、図９に示すように、電解液の注入口２４ａ・２４ｂをガラス板２３ａ、２３ｂによって封止した構成を備える。ここで、特に、注入口２４ａ・２４ｂの一方は、正規の電解液の注入口であり、他方は、空気抜きの穴として使用される。
【００５８】
比較例に係る色素増感太陽電池２００ａでは、電解液の注入に毛細管現象を利用するため、第１基板２０に２ヶ所の注入口２４ａ、２４ｂが必要である（なお、注入口は第２基板２２側に設けても良い）。電解液を浸透注入させた後、電解液の液漏れを防止するため、２ヶ所の注入口２４ａ・２４ｂを、例えば、約０．２ｍｍ程度の厚さのガラス板２３ａ・２３ｂを接着剤により接着して、封止する。このため、接着されたガラス板２３ａ・２３ｂの分だけ色素増感太陽電池２００ａが厚くなり、各種機器への組み込みの自由度が低下する。また、外観上、封止したガラス板２３ａ・２３ｂの部分が目立ち、各種機器に組み込んだ際に美観を損なう。また、封止箇所が２ヶ所となるため、ガラス板２３ａ・２３ｂの剥離等の可能性が高まる。
【００５９】
実施の形態に係る色素増感太陽電池によれば、注入口を一箇所とすることができ、太陽電池自体が厚くなることもなく、信頼性、生産性、美観性を向上させることができ、リモコン、携帯電話機等の各種機器への組み込みの自由度を高めることができる。
【００６０】
（製造方法）
図１０〜図２０を参照して、実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法について説明する。
【００６１】
なお、図１０は、実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法によって製造され、電解液１４を注入する前の状態における色素増感太陽電池を示す平面図である。
【００６２】
実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法は、図１０〜図２０に示すように、第１基板２０上に第１電極１０を形成する工程と、第１電極１０上に半導体微粒子を備える多孔質半導体層１２を形成する工程と、多孔質半導体層１２を色素溶液に浸漬させて色素分子４を吸着させる工程と、第２基板２２上に第２電極１８を形成する工程と、第２電極１８上に触媒層を形成する工程と、第１電極１０上に、スリット３を有する封止材１６を形成する工程と、第１電極１０と第２電極１８とを封止材１６を介して貼り合わせる工程と、スリット３を介して、第１電極１０と第２電極１８との間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液１４を注入する工程と、スリット３の端部を封止する工程とを有する。
【００６３】
また、封止材１６を形成する工程は、所定のスリットパターンを有する印刷パターンによって印刷して塗布する工程を有していても良い。
【００６４】
また、電解液１４を注入する工程は、電解液１４を入れた所定の容器４４および第１電極１０と第２電極１８との間の空間を大気圧Ｐoよりも低い圧力Ｐiに減圧する工程と、電解液１４に、スリット３を浸漬する工程と、第１電極１０と第２電極１８との間の減圧状態を保持したまま、所定の容器４４を電解液１４ごと大気圧Ｐoに暴露する工程とを有していても良い。
【００６５】
また、スリット３の端部を封止する工程は、スリット３の外側端部に封止用の樹脂３ａを滴下する工程と、圧力差により樹脂３ａをスリット３内に侵入させる工程と、外側端部の樹脂３ａ・スリット３内に侵入した樹脂３ｂを硬化させる工程とを有していても良い。
【００６６】
ここで、圧力差により樹脂３ａをスリット３内に侵入させる工程は、色素増感太陽電池全体を冷却させる工程を有していても良い。
【００６７】
また、圧力差により樹脂をスリット内に侵入させる工程は、第１電極１０と第２電極１８とを外部から押圧後開放する工程を有していても良い。
【００６８】
また、外側端部の樹脂３ａ・スリット３内に侵入した樹脂３ｂを硬化させる工程は、紫外線照射工程を有していても良い。
【００６９】
以下、実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法を詳述する。
【００７０】
（ａ）まず、図１１に示すように、ガラス板等で構成される第１基板２０上に、多孔質半導体層１２を形成する。多孔質半導体層１２は、例えば、スクリーン印刷法によって形成することができる。具体的には、例えば、第１電極（透明電極）１０を形成した後の第１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を位置合わせしてセットし、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＷＯ３、ＩｎＯ３、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２などの微粒子を含むペーストをマスク部材上に塗布し、スキージによって開口部内に充填する。次に、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１２が形成される。
【００７１】
（ｂ）次に、色素溶液に、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。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。これにより、色素を吸着させた多孔質半導体層１２が作成される。
【００７２】
（ｃ）次に、図１２に示すように、第１基板２０の縁部に沿って、スリット３を形成した封止材１６を形成する。具体的には、封止材１６は、例えば、所定のスリットパターンを有する印刷パターンによって印刷法によって塗布することができる。なお、スリット３の開口幅は１００μｍ程度とすることができる。また、封止材１６としては、紫外線硬化樹脂等を用いることができる。ここで、封止材１６の一部にスリット３が開口されて、電解液１４の注入口となる。
【００７３】
（ｄ）次に、図１３に示すように、ガラス板等で構成される第２基板２２上に第２電極（図示せず）を形成し、第２電極上に触媒層（図示せず）を形成した対極基板を、第１基板２０上に第１電極１０と多孔質半導体層１２とを形成した作用極基板上に、封止材１６を介して位置合わせして重ねる。
【００７４】
（ｅ）次に、封止材１６に紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させて、作用極基板と対極基板とを貼り合わせる。
【００７５】
（ｆ）次に、図１４に示すように、電解液１４を収容した容器４４内に、スリット３を下側にした色素増感太陽電池本体を投入して、スリット３を電解液１４に浸漬させる。
【００７６】
（ｇ）次に、図１５に示すように、容器４４および色素増感太陽電池本体の対極基板と作用極基板との間の空間の圧力Ｐｉを大気圧Ｐoよりも低い圧力Ｐiに減圧する。具体的には、真空チャンバ４２内に、容器４４および電池本体を収容して圧力Ｐiに減圧する。
【００７７】
（ｈ）次に、図１６に示すように、色素増感太陽電池本体の対極基板と作用極基板との間の減圧状態を保持したまま、容器４４を電解液１４ごと大気圧Ｐoに暴露すると、圧力差により、電解液１４がスリット３を介して色素増感太陽電池本体の対極基板と作用極基板との間に注入される。即ち、図２０に示すように、色素増感太陽電池本体の対極基板と作用極基板との間を圧力Ｐi、電解液１４に掛かる圧力を大気圧Ｐｏとした場合に、Ｐｏ＞Ｐｉの関係となるように圧力Ｐiを調整することにより、電解液１４が大気圧Ｐoに押圧されて、スリット３を介して色素増感太陽電池本体の対極基板と作用極基板との間に注入される。
【００７８】
（ｉ）次に、図１７に示すように、スリット３の外側端部に封止用の樹脂３ａを滴下する。樹脂３ａとしては、例えばエポキシ樹脂や紫外線硬化樹脂等を適用することができる。
【００７９】
（ｊ）次に、図１８に示すように、色素増感太陽電池本体を室温以下に冷却すると、電解液１４の収縮により、スリット３の外側端部に滴下された樹脂３ａが大気圧Ｐｏに押圧されてスリット３内に侵入する。ここで、スリット３内に侵入した樹脂を３ｂで表している。
【００８０】
（ｋ）次に、樹脂３ａ・３ｂが例えばエポキシ樹脂である場合には硬化時間が経過するまで待ち、紫外線硬化樹脂である場合には滴下した樹脂に紫外線を照射して硬化させる。結果として、図１９に示すように、電解液１４が注入され、スリット３が封止された色素増感太陽電池２００ｂが作成される。スリット３近傍の硬化された樹脂３ａ・３ｂの構成は、図１（ｂ）に示した通りである。
【００８１】
実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法によれば、特に、スリットを印刷法により形成することができるので、製造コストを低廉化することができる。
【００８２】
（量産化工程）
実施の形態に係る色素増感太陽電池の量産化製造工程の一工程であって、ｍ×ｎ個のＤＳＣのセルＤ１１〜Ｄｍｎを作り込み、スクライブラインを形成した状態は、図２１に示すように表される。また、実施の形態に係る色素増感太陽電池の量産化製造工程の一工程であって、スクライブラインに沿って分離された一群の色素増感太陽電池を真空チャンバに収容した状態は、図２２に示すように表され、一群の色素増感太陽電池を電解液に浸漬させた状態は、図２３に示すように表される。
【００８３】
実施の形態に係る色素増感太陽電池の量産化のための製造方法は、図２１〜図２３に示すように、第１基板２０上に複数の第１電極１０11・１０12・…・１０mnを形成する工程と、第１電極１０11・１０12・…・１０mn上に半導体微粒子を備える多孔質半導体層１２11・１２12・…・１２mnを形成する工程と、多孔質半導体層１２11・１２12・…・１２mn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２基板２２上に第１電極１０11・１０12・…・１０mnと対向する複数の第２電極１８11・１８12・…・１８mn（図示省略）を形成する工程と、第１電極１０11・１０12・…・１０mn上に、それぞれスリット３を有する複数の封止材１６11・１６12・…・１６mnを形成する工程と、第１基板２０と第２基板２２を対向させて、複数の第１電極１０11・１０12・…・１０mnと、複数の第２電極１８11・１８12・…・１８mnとをそれぞれ複数の封止材１６11・１６12・…・１６mnを介して貼り合わせる工程と、第１基板２０上または第２基板２２にスクライブラインＳＬを形成する工程と、スクライブラインＳＬに沿ってブレークする工程と、スリット３を介して、第１電極１０11・１０12・…・１０mnと第２電極１８11・１８12・…・１８mnとの間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液１４を注入する工程と、スリット３の端部を封止する工程とを有する。
【００８４】
ここで、色素増感太陽電池Ｄ１１〜Ｄｍｎを作成する工程は、
（ｌ）第１基板２０上に所定の間隔で複数の第１電極１０11・１０12・…・１０mnを形成する工程と、
（ｍ）各第１電極１０11・１０12・…・１０mn上に半導体微粒子を備える多孔質半導体層１２11・１２12・…・１２mnを形成する工程と、
（ｎ）各多孔質半導体層１２11・１２12・…・１２mnを色素溶液に浸漬させて色素分子を吸着させる工程と、
（ｏ）第２基板２２上に各第１電極１０11・１０12・…・１０mnと対向する複数の第２電極１８11・１８12・…・１８mn（図示省略）を形成する工程と、
（ｐ）第２電極上に触媒層を形成する工程と、
（ｑ）第１基板２０上に複数の第１電極１０11・１０12・…・１０mnと色素分子を吸着させた複数の多孔質半導体層１２11・１２12・…・１２mnとを形成した作用極基板上に、電解液１４の注入口としてのスリット３を形成した封止材１６11・１６12・…・１６mnをそれぞれ塗布する工程と、
（ｒ）作用極基板と、第２基板２２上に複数の第２電極１８11・１８12・…・１８mn（図示省略）と触媒層（図示省略）を形成した対極基板とを各封止材１６11・１６12・…・１６mnを介して貼り合わせる工程と、
（ｓ）それぞれＤＳＣのセルＤ１１〜Ｄｍｎ毎に分離するためのスクライブラインＳＬを第１基板２０上または第２基板２２上に形成する工程と、
（ｔ）スクライブラインＳＬに沿ってブレークして、分離する工程と、
（ｕ）各スリット３を介して、対極基板と作用極基板との間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液１４を注入する工程と、
（ｖ）各スリット３の端部を封止する工程とを有する。
【００８５】
図２１は、前記工程（ｓ）の段階を示している。
【００８６】
前記工程（ｔ）によって、第１基板２０は、スクライブラインＳＬに沿ってブレークすることにより、短冊形状の第１基板バー２０1・２０2・…・２０mが得られ、図２２および図２３に示すように、水平方向に、色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎが連なった一群の色素増感太陽電池が得られる。図２２において、第１基板バー２０ｉは、短冊形状の第１基板バー２０1・２０2・…・２０mの内の１個に対応し、色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎは、第１基板バー２０ｉ上に搭載されているＤＳＣセル列に対応する。
【００８７】
なお、各色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎは、封止材１６１〜１６ｎによって、作用極基板と対極基板とが貼り合わせられている。
【００８８】
また、各封止材１６１〜１６ｎによって、電解液１４の注入口としてのスリット３がそれぞれ形成されている。
【００８９】
ここで、図２２は、真空チャンバ３００内に、色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎが連なった一群の色素増感太陽電池を収容した状態を示す。
【００９０】
真空チャンバ３００は、筐体４０と、内壁４０１と、雰囲気を導入する通気バルブ（リークバルブ）３０１と、図示しない真空ポンプに接続される吸気バルブ（真空バルブ）３０２と、電解液１４を収容する容器４４と、色素増感太陽電池の支持部４８とを備える。
【００９１】
色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎが連なった一群の色素増感太陽電池は、真空チャンバ３００の支持部４８によって、スリット３が下側となるように支持されている。
【００９２】
そして、この状態において、通気バルブ３０１を閉じ、真空バルブ３０２を開けると共に真空ポンプを稼働させて、チャンバ内を大気圧よりも低い圧力に減圧した状態とする。
【００９３】
これにより、容器４４および色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎの対極基板と作用極基板との間の空間が大気圧以下に減圧される。
【００９４】
次いで、図２３に示すように、容器４４に入れた電解液１４に、各スリット３を浸漬させる。
【００９５】
続いて、色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎの各スリット３を電解液１４に浸漬させた状態で、真空チャンバ３００の通気バルブ３０１を開いてチャンバ内を大気圧に戻す。
【００９６】
これにより、色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎの対極基板と作用極基板との間の減圧状態が保持された状態で、容器４４および電解液１４が大気圧に暴露される。
【００９７】
そして、色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎ側と、容器４４側との圧力差により、電解液１４が大気圧に押されて、各スリット３を介して色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎの対極基板と作用極基板との間に注入される。
【００９８】
この後、真空チャンバ３００内から色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎを取り出し、各スリット３を樹脂によって封止する。封止方法は、実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法に示す方法と同様である。
【００９９】
そして、対極基板または作用極基板に縦方向のスクライブラインを設けるなどして、各セルに分割することにより、複数の色素増感太陽電池Ｄ１〜Ｄｎを作成することができる。
【０１００】
実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法によれば、信頼性、生産性、美観性を向上させることができ、各種機器への組み込みの自由度を高めることが可能な色素増感太陽電池を比較的容易且つ安価に得ることができる。
【０１０１】
（スリット構造）
図２４〜図２７を参照して、実施の形態に係る色素増感太陽電池のスリットの形状の構成例１〜構成例４について説明する。
【０１０２】
―構成例１―
まず、構成例１に係るスリット３は、図２４に示すように、電解液ＰＥ１の注入側から多孔質半導体層１２に向って、徐々に狭くなるテーパー形状を備えている。
【０１０３】
構成例１によれば、電解液ＰＥ１がより注入し易いと共に、封止用の樹脂も比較的容易にスリット３内に侵入して確実に封止することができる。
【０１０４】
―構成例２―
構成例２に係るスリット３は、図２５に示すように、電解液ＰＥ１の注入側から多孔質半導体層１２に向って、平行形状を備えるように、封止材１６の対向する端部が平行となるように形成されている。
【０１０５】
構成例２によれば、電解液ＰＥ１が注入し易いと共に、封止用の樹脂も比較的容易にスリット３内に侵入して確実に封止することができる。
【０１０６】
―構成例３―
構成例３に係るスリット３は、図２６に示すように、電解液ＰＥ１の注入側から多孔質半導体層１２に向って、徐々に広くなるテーパー形状を備えている。
【０１０７】
構成例３によれば、電解液ＰＥ１が注入し易いという利点がある。
【０１０８】
―構成例４―
構成例４に係るスリット３は、図２７に示すように、スリット３内に配置される仕切り部材１６ａによって、２以上に分割されている。
【０１０９】
構成例４によれば、電解液ＰＥ１・ＰＥ２が注入し易いという利点があり、また、分割された各スリットの開口部の幅が小さくなるので、樹脂による封止を行い易いという利点がある。
【０１１０】
（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、電解液の注入口を第１基板と第２基板の間に挟まれた封止材の側端部に形成することができる。
【０１１１】
図２８は、電気二重層キャパシタ内部電極の基本構造を例示している。電気二重層キャパシタ内部電極は、少なくとも１層の活物質電極１１０，１１２に、電解液のイオンのみが通過するセパレータ１３０を介在させ、引き出し電極１３２ａ，１３２ｂが活物質電極１１０，１１２から露出するように構成され、引き出し電極１３２ａ，１３２ｂは電源電圧に接続されている。引き出し電極１３２ａ，１３２ｂは、例えば、アルミ箔から形成され、活物質電極１１０，１１２は、例えば、活性炭から形成される。セパレータ１３０は、活物質電極１１０，１１２全体を覆うように、活物質電極１１０，１１２よりも大きいもの（面積の広いもの）を用いる。セパレータ１３０は、エネルギーデバイスの種類には原理的に依存しないが、特にリフロー対応が必要とされる場合には、耐熱性が要求される。耐熱性が必要ない場合にはポリプロピレン等を、耐熱性が必要な場合にはセルロース系のものを用いることができる。電気二重層キャパシタ内部電極には、電解液が含侵されており、セパレータ１３０を通して、電解液のイオンのみが充放電時に移動する。
【０１１２】
この構成において、電気二重層キャパシタを封止する封止材に、注入口としてのスリットを形成し、このスリットを介して電解液を注入することが可能となる。
【０１１３】
（リチウムイオンキャパシタ）
また、リチウムイオンキャパシタにおいて、電解液の注入口を第１基板と第２基板の間に挟まれた封止材の側端部に形成することができる。
【０１１４】
図２９は、リチウムイオンキャパシタ内部電極の基本構造を例示している。リチウムイオンキャパシタ内部電極は、少なくとも１層の活物質電極１１１，１１２に、電解液のイオンのみが通過するセパレータ１３０を介在させ、引き出し電極１３３ａ，１３２ｂが活物質電極１１０，１１２から露出するように構成され、引き出し電極１３３ａ，１３２ｂは電源電圧に接続されている。正極側の活物質電極１１２は、例えば、活性炭から形成され、負極側の活物質電極１１１は、例えば、Ｌｉドープカーボンから形成される。正極側の引き出し電極１３２ｂは、例えば、アルミ箔から形成され、負極側の引き出し電極１３３ａは、例えば、銅箔から形成される。セパレータ１３０は、活物質電極１１１，１１２全体を覆うように、活物質電極１１１，１１２よりも大きいもの（面積の広いもの）を用いる。リチウムイオンキャパシタ内部電極には、電解液が含侵されており、セパレータ１３０を通して、電解液のイオンのみが充放電時に移動する。
【０１１５】
この構成において、リチウムイオンキャパシタを封止する封止材にスリットを形成し、このスリットを介して電解液を注入することが可能となる。
【０１１６】
（リチウムイオン電池）
また、リチウムイオン電池において、電解液の注入口を第１基板と第２基板の間に挟まれた封止材の側端部に形成することができる。
【０１１７】
図３０は、リチウムイオン電池内部電極の基本構造を例示している。リチウムイオン電池内部電極は、少なくとも１層の活物質電極１１１，１１３に、電解液のイオンのみが通過するセパレータ１３０を介在させ、引き出し電極１３３ａ，１３２ｂが活物質電極１１１，１１３から露出するように構成され、引き出し電極１３３ａ，１３２ｂは電源電圧に接続されている。正極側の活物質電極１１３は、例えば、ＬｉＣｏＯ２から形成され、負極側の活物質電極１１１は、例えば、Ｌｉドープカーボンから形成される。正極側の引き出し電極１３２ｂは、例えば、アルミ箔から形成され、負極側の引き出し電極１３３ａは、例えば、銅箔から形成される。セパレータ１３０は、活物質電極１１１，１１３全体を覆うように、活物質電極１１１，１１３よりも大きいもの（面積の広いもの）を用いる。リチウムイオン電池内部電極には、電解液が含侵されており、セパレータ１３０を通して、電解液のイオンのみが充放電時に移動する。
【０１１８】
この構成において、リチウムイオン電池を封止する封止材にスリットを形成し、このスリットを介して電解液を注入することが可能となる。
【０１１９】
以上述べたように、本実施の形態によれば、信頼性、生産性、美観性が向上し、各種機器への組み込みの自由度を高めることができ、しかも量産化も容易な色素増感太陽電池およびその製造方法を提供することができる。
【０１２０】
[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。
【０１２１】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明の色素増感太陽電池は、特に、室内低照度環境下で、高効率にエネルギーハーベスティング、蓄電機能との融合により超小型な自立電源化、および意匠性に優れたカラフルデザイン化が可能であり、電源として適用することによって、様々なシステムに適用可能であり、例えば、無線センサノード駆動電源、モバイル電子機器補助電源などに適用可能である。
【符号の説明】
【０１２３】
２…半導体微粒子
３…スリット
３ａ、３ｂ…樹脂
４…色素分子
１０、１０11・１０12・…・１０mn…第１電極
１２、１２11・１２12・…・１２mn…多孔質半導体層
１４…電解液
１６、１６１〜１６ｎ、１６11・１６12・…・１６mn…封止材
１６ａ…仕切り部材
１８…第２電極
２０…第１基板
２０1・２０2・…・２０m…第１基板バー
２２…第２基板
２４…負荷
２６、２８…酸化還元電解質
３０、３２…色素分子
４０…筐体
４０1…内壁
４２、３００…真空チャンバ
４４…容器
４８…支持部
１００…作用極
１１０、１１２、１１３…活物質電極
１３０…セパレータ
１３２ａ、１３２ｂ…電極
２００、２００ａ、２００ｂ…色素増感太陽電池
３０１…通気バルブ
３０２…真空バルブ
Ｄ11・Ｄ12・…・Ｄmn、Ｄ１〜Ｄｎ…ＤＳＣセル
ＳＬ…スクライブライン
【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電極上に配置され、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と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液と、
前記電解液に接する触媒層と、
前記触媒層上に配置された第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基板との間に配置され、前記電解液を封止する封止材と
を備え、
前記封止材の側端部に前記電解液を注入するためのスリットを備えることを特徴とする色素増感太陽電池。
【請求項２】
前記スリットは、前記封止材に１または２以上配置されることを特徴とする請求項１に記載の色素増感太陽電池。
【請求項３】
前記スリットは、前記電解液の注入側から前記多孔質半導体層に向って、平行形状を備えることを特徴とする請求項２に記載の色素増感太陽電池。
【請求項４】
前記スリットは、前記電解液の注入側から前記多孔質半導体層に向って、徐々に狭くなるテーパー形状を備えることを特徴とする請求項２に記載の色素増感太陽電池。
【請求項５】
前記スリットは、前記電解液の注入側から前記多孔質半導体層に向って、徐々に広くなるテーパー形状を備えることを特徴とする請求項２に記載の色素増感太陽電池。
【請求項６】
前記スリットは、前記スリット内に配置される仕切り部材によって、２以上に分割されることを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項７】
前記スリットは、樹脂の充填により封止されることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項８】
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電極上に触媒層を形成する工程と、
前記第１電極上に、スリットを有する封止材を形成する工程と、
前記第１電極と前記第２電極とを前記封止材を介して貼り合わせる工程と、
前記スリットを介して、前記第１電極と前記第２電極との間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液を注入する工程と、
前記スリットの端部を封止する工程と
を有することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項９】
第１基板上に複数の第１電極を形成する工程と、
前記第１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２基板上に前記第１電極と対向する複数の第２電極を形成する工程と、
前記第２電極上に触媒層を形成する工程と、
前記第１電極上に、それぞれスリットを有する複数の封止材を形成する工程と、
前記第１基板と前記第２基板を対向させて、複数の前記第１電極と複数の前記第２電極とをそれぞれ複数の前記封止材を介して貼り合わせる工程と、
第１基板上または前記第２基板にスクライブラインを形成する工程と、
前記スクライブラインに沿ってブレークする工程と、
前記スリットを介して、前記第１電極と前記第２電極との間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液を注入する工程と、
前記スリットの端部を封止する工程と
を有することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
前記封止材を形成する工程は、所定のスリットパターンを有する印刷パターンによって印刷して塗布する工程を有することを特徴とする請求項８または９に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
前記ブレークする工程は、前記第１基板を短冊形状にブレークして第１基板バーを形成する工程を有し、
前記電解液を注入する工程は、前記基板バーに搭載された複数の色素増感太陽電池セルに同時に注入する工程を有することを特徴とする請求項９に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
前記電解液を注入する工程は、
電解液を入れた所定の容器および前記第１電極と前記第２電極との間の空間を大気圧より低い圧力に減圧する工程と、
前記電解液に、前記スリットを浸漬する工程と、
前記第１電極と前記第２電極との間の減圧状態を保持したまま、前記所定の容器を前記電解液ごと大気圧に暴露する工程と
を有することを特徴とする請求項８〜１０の何れか１項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
前記スリットの端部を封止する工程は、
前記スリットの外側端部に封止用の樹脂を滴下する工程と、
圧力差により前記樹脂を前記スリット内に侵入させる工程と、
前記樹脂を硬化させる工程と
を有することを特徴とする請求項８〜１２の何れか１項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１４】
圧力差により前記樹脂を前記スリット内に侵入させる工程は、色素増感太陽電池全体を冷却させる工程を有することを特徴とする請求項１３に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１５】
圧力差により前記樹脂を前記スリット内に侵入させる工程は、前記第１電極と前記第２電極とを外部から押圧後開放する工程を有することを特徴とする請求項１３に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１６】
前記樹脂を硬化させる工程は、紫外線照射工程を有することを特徴とする請求項１３に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【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電極上に配置され、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と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液と、
前記電解液に接する触媒層と、
前記触媒層上に配置された第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基板との間に配置され、前記電解液を封止する封止材と
を備え、
前記封止材の側端部に前記電解液を注入するためのスリットを備えることを特徴とする色素増感太陽電池。
【請求項２】
前記スリットは、前記封止材に１または２以上配置されることを特徴とする請求項１に記載の色素増感太陽電池。
【請求項３】
前記スリットは、前記電解液の注入側から前記多孔質半導体層に向って、平行形状を備えることを特徴とする請求項２に記載の色素増感太陽電池。
【請求項４】
前記スリットは、前記電解液の注入側から前記多孔質半導体層に向って、徐々に狭くなるテーパー形状を備えることを特徴とする請求項２に記載の色素増感太陽電池。
【請求項５】
前記スリットは、前記電解液の注入側から前記多孔質半導体層に向って、徐々に広くなるテーパー形状を備えることを特徴とする請求項２に記載の色素増感太陽電池。
【請求項６】
前記スリットは、前記スリット内に配置される仕切り部材によって、２以上に分割されることを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項７】
前記スリットは、樹脂の充填により封止されることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項８】
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電極上に触媒層を形成する工程と、
前記第１電極上に、スリットを有する封止材を形成する工程と、
前記第１電極と前記第２電極とを前記封止材を介して貼り合わせる工程と、
前記スリットを介して、前記第１電極と前記第２電極との間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液を注入する工程と、
前記スリットの端部を封止する工程と
を有することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項９】
第１基板上に複数の第１電極を形成する工程と、
前記第１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２基板上に前記第１電極と対向する複数の第２電極を形成する工程と、
前記第２電極上に触媒層を形成する工程と、
前記第１電極上に、それぞれスリットを有する複数の封止材を形成する工程と、
前記第１基板と前記第２基板を対向させて、複数の前記第１電極と複数の前記第２電極とをそれぞれ複数の前記封止材を介して貼り合わせる工程と、
第１基板上または前記第２基板にスクライブラインを形成する工程と、
前記スクライブラインに沿ってブレークする工程と、
前記スリットを介して、前記第１電極と前記第２電極との間に、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液を注入する工程と、
前記スリットの端部を封止する工程と
を有することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
前記封止材を形成する工程は、所定のスリットパターンを有する印刷パターンによって印刷して塗布する工程を有することを特徴とする請求項８または９に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
前記ブレークする工程は、前記第１基板を短冊形状にブレークして第１基板バーを形成する工程を有し、
前記電解液を注入する工程は、前記基板バーに搭載された複数の色素増感太陽電池セルに同時に注入する工程を有することを特徴とする請求項９に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
前記電解液を注入する工程は、
電解液を入れた所定の容器および前記第１電極と前記第２電極との間の空間を大気圧より低い圧力に減圧する工程と、
前記電解液に、前記スリットを浸漬する工程と、
前記第１電極と前記第２電極との間の減圧状態を保持したまま、前記所定の容器を前記電解液ごと大気圧に暴露する工程と
を有することを特徴とする請求項８〜１０の何れか１項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
前記スリットの端部を封止する工程は、
前記スリットの外側端部に封止用の樹脂を滴下する工程と、
圧力差により前記樹脂を前記スリット内に侵入させる工程と、
前記樹脂を硬化させる工程と
を有することを特徴とする請求項８〜１２の何れか１項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１４】
圧力差により前記樹脂を前記スリット内に侵入させる工程は、色素増感太陽電池全体を冷却させる工程を有することを特徴とする請求項１３に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１５】
圧力差により前記樹脂を前記スリット内に侵入させる工程は、前記第１電極と前記第２電極とを外部から押圧後開放する工程を有することを特徴とする請求項１３に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【請求項１６】
前記樹脂を硬化させる工程は、紫外線照射工程を有することを特徴とする請求項１３に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
【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】
【公開番号】特開２０１３−９８１５３（Ｐ２０１３−９８１５３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４３２６０（Ｐ２０１１−２４３２６０）
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【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２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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