色素増感太陽電池
【課題】高温環境下で使用されても優れた耐久性を有する色素増感太陽電池を提供する。
【解決手段】導電性基板１７と、導電性基板１７の表面１７ａに設けられる酸化物半導体層１３と、導電性基板１７の表面１７ａ上であって酸化物半導体層１３の周囲に設けられる集電配線１５及び集電配線１５を覆って保護する絶縁性の配線保護層１６とを有する配線部１４とを有する第１電極１０と、第１電極１０に対向する第２電極２０と封止部４０と電解質３０とを備え、導電性基板１７の表面１７ａからの配線部１４の厚さが酸化物半導体層１３の厚さよりも大きく、第２電極２０が、可撓性を有する可撓性電極であり、可撓性電極２０よりも高い剛性を有する剛性部材５０が、可撓性電極のうち電解質３０と反対側の表面２０ａに固定され、剛性部材５０が配線部１４と少なくとも一部において可撓性電極２０を介して重なるように設けられている色素増感太陽電池１００。
【解決手段】導電性基板１７と、導電性基板１７の表面１７ａに設けられる酸化物半導体層１３と、導電性基板１７の表面１７ａ上であって酸化物半導体層１３の周囲に設けられる集電配線１５及び集電配線１５を覆って保護する絶縁性の配線保護層１６とを有する配線部１４とを有する第１電極１０と、第１電極１０に対向する第２電極２０と封止部４０と電解質３０とを備え、導電性基板１７の表面１７ａからの配線部１４の厚さが酸化物半導体層１３の厚さよりも大きく、第２電極２０が、可撓性を有する可撓性電極であり、可撓性電極２０よりも高い剛性を有する剛性部材５０が、可撓性電極のうち電解質３０と反対側の表面２０ａに固定され、剛性部材５０が配線部１４と少なくとも一部において可撓性電極２０を介して重なるように設けられている色素増感太陽電池１００。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換素子として、安価で、高い光電変換効率が得られることから色素増感型太陽電池が注目されており、色素増感型太陽電池に関して種々の開発が行われている。
【０００３】
このような色素増感太陽電池として、例えば下記特許文献１に記載のものが知られている。下記特許文献１には、透明基板と光透過性のある導電性金属酸化物からなる窓電極と、窓電極上に形成された金属配線と、金属配線を被覆する保護膜と、金属配線が形成されていない窓電極上に形成された色素吸着半導体薄膜と、対極基板とを有する色素増感太陽電池であって、金属配線と対向する対極基板に短絡防止層が設置してある色素増感太陽電池が開示されている。このような構成の色素増感太陽電池により、対極と窓極との短絡防止が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９８６６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、色素増感太陽電池においては、性能向上の観点からは極間距離を小さくすることが重要である。
【０００６】
しかし、特許文献１記載の色素増感太陽電池では、対極を作製するにあたって、エッチング又はプレスによる成形加工がされており、加工に時間がかかることから、生産効率の点で改善の余地があった。
【０００７】
生産効率を改善するためには、対極に可撓性を付与し、対極を、作用極の凹凸形状に追従できるようにすることが考えられる。これは、対極に可撓性を付与することで、対極を加工することなく、対極と作用極との極間距離を容易に縮小することができるためである。
【０００８】
しかし、特許文献１に記載の色素増感太陽電池は、対極が可撓性を有する場合に以下の課題を有していた。
【０００９】
すなわち、色素増感太陽電池が、高温環境下で使用されると、光電変換特性が経時的に低下する場合があった。
【００１０】
したがって、高温環境下で使用されても優れた耐久性を有する色素増感太陽電池が求められていた。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高温環境下で使用されても優れた耐久性を有する色素増感太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、特許文献１に記載の色素増感太陽電池において、対極が可撓性を有する場合に光電変換特性が経時的に低下する原因について検討した。その結果、色素増感太陽電池が高温環境下に置かれると、電解質が膨張し、それに伴って対極が窓極から離れ、対極と窓極との間の距離が増大する。その結果、光電変換特性が低下するのではないかと本発明者は考えた。そこで、本発明者はさらに鋭意研究を重ねた結果、対極に対して窓極と反対側に、対極よりも高い剛性を有し、対極と窓極との間の距離の増大を十分に抑制できる部材を設けることで上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、導電性基板と、前記導電性基板の表面に設けられる酸化物半導体層と、前記導電性基板の表面上であって前記酸化物半導体層の周囲に設けられる集電配線及び前記集電配線を覆って保護する絶縁性の配線保護層を有する配線部とを有する第１電極と、前記第１電極に対向する第２電極と、前記第１及び第２電極を連結する封止部と、前記第１電極、前記第２電極及び前記封止部によって包囲されるセル空間に充填される電解質とを備え、前記導電性基板の表面からの前記配線部の高さが前記導電性基板の表面からの前記酸化物半導体層の高さよりも大きく、前記２電極が、可撓性を有する可撓性電極であり、前記可撓性電極よりも高い剛性を有する剛性部材が、前記可撓性電極のうち前記電解質と反対側の表面に固定され、前記剛性部材が、前記配線部と少なくとも一部において前記可撓性電極を介して重なるように設けられている、色素増感太陽電池である。
【００１４】
電解質を用いる色素増感太陽電池においては、周囲の環境温度が上昇すると、電解質が膨張してセル空間の内圧が上昇する。このとき、可撓性電極には、可撓性電極よりも高い剛性を有する剛性部材が固定されている。このため、第１及び第２電極間の距離が増大しようとしても、可撓性電極の動きが剛性部材によって規制される。従って、剛性部材が可撓性電極に固定されていない場合に比べて、第１及び第２電極間の距離の増大を十分に抑制することができる。よって、本発明の色素増感太陽電池によれば、高温環境下で使用されても、光電変換特性の経時的な低下を十分に抑制できる。すなわち、本発明の色素増感太陽電池によれば、高温環境下で使用されても優れた耐久性を有することが可能となる。
【００１５】
また本発明の色素増感太陽電池においては、配線部が、導電性基板の表面上に設けられる集電配線と、集電配線を覆って保護する絶縁性の配線保護層とを有する。このため、色素増感太陽電池の周囲の環境温度が低下すると、封止部と第１電極と第２電極とによって囲まれるセル空間の内圧が低下し、第１電極と第２電極との間の距離が減少する。この場合、剛性部材がその少なくとも一部において配線部と重なるように設けられているため、配線部と剛性部材とによって可撓性電極が挟まれた構造を実現することが可能となる。ここで、配線保護層は絶縁性であるため、可撓性電極が配線保護層に接触してもそのこと自体による短絡の問題は生じない。さらに可撓性電極が配線部と剛性部材とによって挟まれた構造を実現することが可能となるため、可撓性電極のうち配線部に接触していない部分が、対向する第１電極側に撓むことが十分に抑制され、可撓性電極が、対向する第１電極に接触して短絡することが十分に抑制される。
【００１６】
さらに本発明の色素増感太陽電池においては、第１電極が、導電性基板の表面上であって配線部の周囲に設けられる酸化物半導体層を有し、導電性基板の表面からの配線部の高さが前記導電性基板の表面からの酸化物半導体層の高さよりも大きい。
【００１７】
このため、配線部の導電性基板の表面からの高さが酸化物半導体層の導電性基板の表面からの高さ以下である場合に比べて、可撓性電極が第１電極に含まれる酸化物半導体層に接触することがより十分に抑制され、短絡がより十分に防止される。
【００１８】
上記色素増感太陽電池においては、前記剛性部材よりも低い剛性を有する低剛性部が、前記可撓性電極のうち前記電解質と反対側であって、前記酸化物半導体層と少なくとも一部において前記可撓性電極を介して重なるように配置されていることが好ましい。
【００１９】
この場合、剛性部材で可撓性電極の撓みを抑制しつつも、剛性部材よりも剛性が低い低剛性部では可撓性電極が一定量撓むことが可能となるので、セル空間の膨張や収縮により可撓性電極に加えられる応力を吸収でき、封止部と可撓性電極との界面に加わる応力が低減される。このため、電解質の漏洩がより十分に抑制され、耐久性がより向上する。
【００２０】
上記色素増感太陽電池においては、前記第１電極が非可撓性電極であることが好ましい。
【００２１】
この場合、第１電極が可撓性電極である場合に比べて、酸化物半導体層にクラックが生じにくくなる。このため、色素増感太陽電池の性能低下がより十分に抑制される。
【００２２】
上記色素増感太陽電池においては、前記配線部が前記可撓性電極と接触していることが好ましい。
【００２３】
この場合、配線部と可撓性電極とが接触していない場合に比べて、極間距離がより短縮されるため、光電変換効率がより向上する。また、配線部が可撓性電極と接触しているため、配線部と可撓性電極とが接触していない場合に比べて、前記可撓性電極のうち配線部と接触している部分が、対向する第１電極に向かって撓むことが防止される。このため、第１及び第２電極間の距離の変動をより小さくすることができる。その結果、光電変換特性の安定性を向上させることができる。
【００２４】
ここで、前記配線保護層はガラスを含むことが好ましい。
【００２５】
この場合、配線保護層は、例えば樹脂で構成される場合と比べてより硬くなる。このため、可撓性電極が配線部を押圧する場合でも、可撓性電極が配線保護層を押し潰して配線部の集電配線に接触することがより十分に防止され、可撓性電極と第１電極との短絡をより十分に防止することができる。
【００２６】
上記色素増感太陽電池は、前記剛性部材を覆い、前記剛性部材を前記可撓性電極に押し付ける押付部材をさらに備えることが好ましい。
【００２７】
この場合、電解質が膨張して可撓性電極が、対向する第１電極から離れる方向に張り出し、これに伴い、剛性部材が、第１電極から離れる方向に張り出そうとしても、その可撓性電極および剛性部材の張出しが、押付部材によって抑制される。
【００２８】
なお、本発明において、「可撓性電極」とは、２０℃の環境下で５０ｍｍ×２００ｍｍのシート状電極の長辺側の両縁部（それぞれ幅５ｍｍ）を張力１Ｎで水平に固定し、電極の中央に２０ｇ重の荷重をかけた際の電極の撓みの最大変形率が２０％を超える電極を言うものとする。ここで、最大変形率とは、下記式：
最大変形率（％）＝１００×（最大変位量／シート状電極の厚さ）
に基づいて算出される値を言う。従って、例えば厚さ０．０４ｍｍのシート状電極が上記のようにして荷重をかけることにより撓み、最大変形量が０．０１ｍｍとなった場合、最大変形率は２５％となり、このシート状電極は可撓性電極となる。
【００２９】
「非可撓性電極」とは、上記最大変形率が２０％以下である電極を言うものとする。
【００３０】
「可撓性電極よりも高い剛性を有する剛性部材」とは、２０℃の環境下で５０ｍｍ×２００ｍｍのシート状の剛性部材及び電極のそれぞれについて、長辺側の両縁部（それぞれ幅５ｍｍ）を固定し、中央に２０ｇ重の荷重をかけ、最大変形率を算出した場合に、可撓性電極よりも小さい最大変形率を有する剛性部材を言うものとする。従って、例えば厚さ４ｍｍの板状の剛性部材（例えばガラス板）に荷重をかけ、剛性部材の最大変位量が０．０１ｍｍとなった場合、剛性部材の最大変形率は２．５％となる。これに対し、シート状電極の最大変形率が上記のように２５％であるとする。この場合、剛性部材の最大変形率は、シート状電極の最大変形率よりも小さい。従って、剛性部材は、可撓性電極よりも高い剛性を有することになる。
【００３１】
「剛性部材よりも低い剛性を有する低剛性部」とは、２０℃の環境下で５０ｍｍ×２００ｍｍのシート状の剛性部材及び低剛性部のそれぞれについて、長辺側の両縁部（それぞれ幅５ｍｍ）を固定し、中央に２０ｇ重の荷重をかけ、最大変形率を算出した場合に、剛性部材よりも大きい最大変形率を有するもの、又は、空気等の気体を言うものとする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、高温環境下で使用されても優れた耐久性を有する色素増感太陽電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の色素増感太陽電池の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の色素増感太陽電池の第２実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の色素増感太陽電池の第３実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明の色素増感太陽電池の第４実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３５】
＜第１実施形態＞
まず本発明に係る色素増感太陽電池の第１実施形態について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る色素増感太陽電池の第１実施形態を示す断面図である。
【００３６】
図１に示す色素増感太陽電池１００は色素増感太陽電池を示している。図１に示すように、色素増感太陽電池１００は、作用極１０と、作用極１０に対向するように配置される対極２０とを備えている。作用極１０には光増感色素が担持されている。作用極１０と対極２０との間には、作用極１０及び対極２０を連結する封止部４０が設けられている。そして、作用極１０と対極２０と封止部４０とによって包囲されるセル空間内には電解質３０が充填されている。
【００３７】
作用極１０は、透明基板１１及び透明基板１１の対極２０側に設けられる透明導電膜１２を有する透明な導電性基板１７と、導電性基板１７の表面１７ａ上に設けられる多孔質酸化物半導体層１３と、導電性基板１７の表面１７ａ上で多孔質酸化物半導体層１３の周囲に設けられる配線部１４とを備えている。光増感色素は作用極１０のうちの多孔質酸化物半導体層１３に担持されている。
【００３８】
配線部１４は、導電性基板１７の表面１７ａ上に設けられる集電配線１５と、集電配線１５を覆って保護する絶縁性の配線保護層１６とを有している。ここで、導電性基板１７の表面１７ａからの配線部１４の高さは、多孔質酸化物半導体層１３の厚さ、すなわち、導電性基板１７の表面１７ａからの多孔質酸化物半導体層１３の高さよりも大きくなっている。また、配線部１４は、対極２０と接触している。
【００３９】
対極２０は、対極基板２１と、対極基板２１のうち作用極１０側に設けられて対極２０の表面における還元反応を促進する導電性の触媒層２２とを備えている。対極２０の周縁部は封止部４０に固定され、対極２０の周縁部の内側部分には作用極１０側に向かって窪む凹部２３が形成されている。
【００４０】
そして、対極２０のうち電解質３０と反対側の表面２０ａの凹部２３には、対極２０よりも高い剛性を有する剛性部材５０が固定されている。ここで、剛性部材５０と配線部１４とは、その少なくとも一部において、対極２０を介して重なるように設けられている。また対極２０のうち電解質３０と反対側の表面２０ａには、剛性部材５０を覆い、対極２０に押し付ける押付部材６０が設けられている。ここで、押付部材６０の周縁部６０ａは対極２０の周縁部に固定されている。
【００４１】
また押付部材６０と対極２０との間には、多孔質酸化物半導体層１３に対し、対極２０を介して重なるように空間部７０が設けられている。この空間部７０は、剛性部材５０よりも低い剛性を有するものであり、本発明の低剛性部として機能するものである。 さらに、色素増感太陽電池１００において、作用極１０は可撓性を有していない非可撓性電極となっている。これに対し、対極２０は可撓性を有する可撓性電極となっている。
【００４２】
上述した色素増感太陽電池１００によれば、周囲の環境温度が上昇すると、電解質３０が膨張してセル空間の内圧が上昇する。すると、これに伴って、作用極１０及び対極２０間の距離が増大しようとする。このとき、可撓性電極である対極２０には、対極２０よりも高い剛性を有する剛性部材５０が固定されている。このため、作用極１０及び対極２０間の距離が増大しようとしても、可撓性電極である対極２０の動きが剛性部材５０によって規制される。従って、作用極１０及び対極２０間の距離が増大しようとしても、剛性部材５０が対極２０に固定されていない場合に比べて、作用極１０及び対極２０間の距離の増大を十分に抑制することができる。よって、色素増感太陽電池１００によれば、高温環境下で使用されても、光電変換特性の経時的な低下を十分に抑制でき、優れた耐久性を有することが可能となる。
【００４３】
一方、色素増感太陽電池１００の周囲の環境温度が低下すると、封止部４０と作用極１０と対極２０とによって囲まれるセル空間が収縮し、作用極１０及び対極２０間の距離が縮小する。この場合、剛性部材５０と配線部１４とはその少なくとも一部において対極２０を介して重なるように設けられている。ここで、対極２０と配線部１４とは接触している。このため、配線部１４と剛性部材５０とによって対極２０が挟まれた構造を実現することが可能となる。ここで、配線保護層１６は絶縁性であるため、可撓性電極である対極２０が配線保護層１６に接触していてもそのこと自体による短絡の問題は生じない。さらに可配線部１４と剛性部材５０とによって、撓性電極である対極２０が挟まれ固定された構造を実現することが可能となるため、対極２０のうち配線部１４と接触していない部分が、対向する作用極１０側に撓むことが十分に抑制され、可撓性電極である対極２０が、対向する作用極１０に接触して短絡することが十分に抑制される。
【００４４】
また色素増感太陽電池１００では、導電性基板１７の表面１７ａからの配線部１４の高さが多孔質酸化物半導体層１３の厚さよりも大きくなっている。このため、導電性基板１７の表面１７ａからの配線部１４の高さが多孔質酸化物半導体層１３の厚さ以下である場合に比べて、対極２０のうち配線部１４と接触していない部分が、対向する作用極１０側に撓んでも、多孔質酸化物半導体層１３に接触することがより十分に抑制され、短絡がより十分に防止される。
【００４５】
また色素増感太陽電池１００では、多孔質酸化物半導体層１３に対し、対極２０を介して重なるように空間部７０が設けられている。この空間部７０は、剛性部材５０よりも低い剛性を有するものである。このため、剛性部材６０で可撓性電極である対極２０の撓みを抑制しつつも、剛性部材６０よりも剛性が低い低剛性部５０１では可撓性電極である対極２０が一定量撓むことが可能となるので、セル空間の膨張や収縮により対極２０に加えられる応力を空間部７０で吸収でき、封止部４０と対極２０との界面に加わる応力が低減される。このため、電解質３０の漏洩がより十分に抑制され、耐久性がより向上する。
【００４６】
さらに色素増感太陽電池１００では、配線部１４が対極２０と接触している。この場合、配線部１４と可撓性電極である対極２０とが接触していない場合に比べて、極間距離がより短縮されるため、光電変換効率がより向上する。また、配線部１４が対極２０と接触しているので、可撓性電極である対極２０が、対向する作用極１０に向かって撓むことが防止される。このため、作用極１０及び対極２０間の距離の変動をより小さくすることができる。その結果、光電変換特性の安定性を向上させることができる。
【００４７】
さらにまた色素増感太陽電池１００では、作用極１０が非可撓性電極となっている。このため、作用極１０が可撓性電極である場合に比べて作用極１０の多孔質酸化物半導体層１３にクラックが生じにくくなる。このため、色素増感太陽電池１００の性能低下がより十分に抑制される。
【００４８】
また色素増感太陽電池１００では、押付部材６０の周縁部６０ａが対極２０の周縁部に固定されている。このため、セル空間が膨張し、対極２０のうち周縁部よりも内側の部分及び剛性部材５０が作用極１０から離れる方向に張り出そうとしても、その張出しが規制される。このため、作用極１０と対極２０との間の距離の増大をより十分に抑制することができる。
【００４９】
次に、作用極１０、光増感色素、対極２０、電解質３０、封止部４０、剛性部材５０及び押付部材６０について詳細に説明する。
【００５０】
（作用極）
透明基板１１を構成する材料は、例えば透明な材料であればよく、このような透明な材料としては、例えばホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、白板ガラス、石英ガラスなどのガラス、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）などが挙げられる。透明基板１１の厚さは、作用極１０が可撓性を有しない程度の厚さであり、例えば５０〜１００００μｍの範囲にすればよい。
【００５１】
透明導電膜１２を構成する材料としては、例えばスズ添加酸化インジウム（Indium−Tin−Oxide：ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、フッ素添加酸化スズ（Fluorine−doped−Tin−Oxide：ＦＴＯ）などの導電性金属酸化物が挙げられる。透明導電膜１２は、単層でも、異なる導電性金属酸化物で構成される複数の層の積層体で構成されてもよい。透明導電膜１２が単層で構成される場合、透明導電膜１２は、高い耐熱性及び耐薬品性を有することから、ＦＴＯで構成されることが好ましい。また透明導電膜１２として、複数の層で構成される積層体を用いると、各層の特性を反映させることが可能となることから好ましい。中でも、ＩＴＯで構成される層と、ＦＴＯで構成される層との積層体を用いることが好ましい。この場合、高い導電性、耐熱性及び耐薬品性を持つ透明導電膜１２が実現できる。透明導電膜１２の厚さは例えば０．０１〜２μｍの範囲にすればよい。
【００５２】
多孔質酸化物半導体層１３は、多孔質酸化物半導体で構成される。多孔質酸化物半導体は、例えば酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化タングステン（ＷＯ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ５）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化インジウム（Ｉｎ３Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化タリウム（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ホルミウム（Ｈｏ２Ｏ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）又はこれらの２種以上で構成される酸化物半導体粒子で構成される。これら酸化物半導体粒子の平均粒径は１〜１０００ｎｍであることが、色素で覆われた酸化物半導体の表面積が大きくなり、より多くの電子を生成することができることから好ましい。
【００５３】
集電配線１５を構成する材料は、透明導電膜１２より低い抵抗を有する金属を含むものであればよい。このような金属としては、例えば銀が用いられる。
【００５４】
配線保護層１６は、集電配線１５を覆って電解質３０から集電配線１５を保護するものである。配線保護層１６は、電解質３０から集電配線１５を保護する絶縁性の材料で構成されればよく、配線保護層１６は、無機物や樹脂を含むものや無機物と樹脂の積層体などが用いられる。
【００５５】
無機物としては、低融点ガラスフリットなどのガラス、アルミナなどの無機絶縁材料が挙げられる。中でも、無機物はガラスであることが好ましい。
【００５６】
この場合、配線保護層１６が例えば樹脂を含んで構成される場合と比べてより硬くなる。このため、可撓性電極である対極２０が配線部１４を押圧する場合でも、可撓性電極である対極２０が配線保護層１６を押し潰して配線部１４の集電配線１５に接触することがより十分に防止され、可撓性電極である対極２０と作用極１０との短絡をより十分に防止することができる。
【００５７】
樹脂としては、例えばアイオノマー、エチレン−ビニル酢酸無水物共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体などの熱可塑性樹脂、及び、紫外線硬化樹脂が挙げられる。
【００５８】
色素増感太陽電池１００では、配線部１４と対極２０とが接触しているが、配線部１４と対極２０とは、接着剤等で互いに固定されている必要はない。例えば配線部１４と対極２０とは互いに単に物理的に接触しているだけであってもよい。
【００５９】
（光増感色素）
光増感色素としては、例えばビピリジン構造、ターピリジン構造などを含む配位子を有するルテニウム錯体や、ポルフィリン、エオシン、ローダミン、メロシアニンなどの有機色素が挙げられる。
【００６０】
（対極）
対極基板２１は、チタン、ニッケル、白金、モリブデン、タングステン等の耐食性の金属材料又はこれらの２種以上の合金から構成される。なお、対極基板２１としては、ＰＥＴやＰＥＮなどの樹脂に導電膜を形成したものを用いることもできる。
【００６１】
触媒層２２は、白金、炭素系材料又は導電性高分子などから構成される。
【００６２】
対極２０に可撓性を付与するためには、対極基板２１を上記金属材料で構成する場合にはその厚さを例えば５〜１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍとし、対極基板２１として上記樹脂に導電膜を形成したものを用いる場合には、樹脂の材質によって異なるため一概には言えないが、その厚さを例えば５〜５００μｍとすればよい。
【００６３】
（電解質）
電解質３０は通常、電解液で構成され、この電解液は例えばＩ−／Ｉ３−などの酸化還元対と有機溶媒とを含んでいる。有機溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、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、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンなどを用いることができる。酸化還元対としては、例えばＩ−／Ｉ３−のほか、臭素／臭化物イオンなどの対が挙げられる。色素増感太陽電池１００は、酸化還元対としてＩ−／Ｉ３−のような揮発性溶質及び、高温下で揮発しやすいアセトニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリルのような有機溶媒を含む電解液を電解質として用いた場合に特に有効である。この場合、色素増感太陽電池１００の周囲の環境温度の変化によりセル空間の内圧の変化が特に大きくなり、封止部４０と対極２０との界面、および封止部４０と作用極１０との界面から電解質３０が漏洩しやすくなるからである。また電解質３０は、有機溶媒に変えて、イオン液体を用いて良い。また、イオン液体と有機溶媒との混合物からなる電解質でもよい。この場合も、色素増感太陽電池１００の周囲の環境温度の変化によりセル空間の内圧の変化が大きくなるためである。イオン液体としては、例えばピリジニウム塩、イミダゾリウム塩、トリアゾリウム塩等の既知のヨウ素塩であって、室温付近で溶融状態にある常温溶融塩が用いられる。このような常温溶融塩としては、例えば１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムヨーダイドが好適に用いられる。上記電解質には添加剤を加えてもよい。添加剤としては、ＬｉＩ、４−ｔ−ブチルピリジン、Ｎ−メチルベンゾイミダゾールなどが挙げられる。さらに電解質３０としては、上記電解質にＳｉＯ２、ＴｉＯ２、カーボンナノチューブなどのナノ粒子を混練してゲル様となった擬固体電解質であるナノコンポジットゲル電解質を用いてもよく、また、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の有機系ゲル化剤を用いてゲル化した電解質を用いてもよい。
【００６４】
（封止部）
封止部４０は、例えば樹脂を含む。このような樹脂としては、例えばアイオノマー、エチレン−ビニル酢酸無水物共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、紫外線硬化樹脂、及び、ビニルアルコール重合体などの樹脂が挙げられる。なお、封止部４０は上記樹脂のみで構成されてもよいし、上記樹脂と無機フィラーとで構成されていてもよい。
【００６５】
（剛性部材）
剛性部材５０は、対極２０よりも高い剛性を有していればよく、このような剛性部材５０としては、例えばアルミニウム、鉄、ニッケル、クロム、銅、亜鉛、錫及びこれらの金属を含有する合金などからなる金属板のほか、ＡＢＳ樹脂、ＰＥＴ、アクリル板などの樹脂板を用いることができる。剛性部材５０の厚さは、剛性部材５０の材質によって異なるため一概には言えないが、剛性部材５０が金属板で構成される場合には、例えば２０〜５０００μｍとし、剛性部材５０が樹脂板で構成される場合には、１００〜５０００μｍとすればよい。
【００６６】
剛性部材５０と配線部１４とは、その少なくとも一部において、対極２０を介して重なるように設けられていればよい。このため、剛性部材１４と配線部１４とは、全く同一のパターン形状を有し、完全に重なるように設けられていてもよいし、互いに異なる形状を有し、一部のみが重なるように設けられていてもよい。剛性部材５０が配線部１４と異なる形状を有する場合、剛性部材５０の形状としては、例えば板状、格子状、螺旋状等が挙げられる。
【００６７】
剛性部材５０の対極２０への固定方法としては、例えば接着剤で固定する方法や、接着剤を用いず、押付部材６０で物理的に固定する方法が挙げられる。
【００６８】
（押付部材）
押付部材６０は、剛性部材５０よりも高い剛性を有することが好ましい。この場合、作用極１０と対極２０との間の距離の増大を効果的に抑制することができる。押付部材６０は、例えばガラス、金属、樹脂などの材料で構成することができる。あるいは押付部材６０は、例えば金属層とポリエステル層とを含む積層体で構成されてもよい。ここで、金属層としては、例えばアルミニウムなどが挙げられ、ポリエステル層を構成するポリエステル樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂やポリブチレンテレフタレート樹脂などが挙げられる。
【００６９】
次に、色素増感太陽電池１００の製造方法について説明する。
【００７０】
まず作用極１０及び対極２０を準備する。
【００７１】
作用極１０は、例えば以下のようにして作製される。まず透明基板１１上に透明導電膜１２を形成した後、透明導電膜１２の上に多孔質酸化物半導体層１３を形成する。次いで、導電性基板１７の表面１７ａ上であって多孔質酸化物半導体層１３の周囲に配線部１４を形成する。配線部１４は、導電性基板１７の表面１７ａ上に集電配線１５を形成した後、集電配線１５を配線保護層１６で覆えばよい。こうして作用極１０が得られる。
【００７２】
透明導電膜１２を透明基板１１上に形成する方法としては、例えばスパッタ法、蒸着法、スプレー熱分解法（ＳＰＤ：Spray Pyrolysis Deposition）及びＣＶＤ法などが挙げられる。
【００７３】
多孔質酸化物半導体層１３は、例えば上述した酸化物半導体粒子を焼結させることにより得ることができる。
【００７４】
集電配線１１は、例えば、金属粒子とポリエチレングルコールなどの増粘剤とを配合してペーストとし、そのペーストを、スクリーン印刷法などを用いて多孔質酸化物半導体層１３の周囲に塗膜し、加熱して焼成することによって得ることができる。また、導電性基板１７が導電ガラスなどの場合には、上述のペーストに低融点ガラスフリットを混合させることで、集電配線１１は導電性基板１７と強固に接着される。
【００７５】
配線保護層１２は、例えば、上述した低融点ガラスフリットなどの無機絶縁材料に、必要に応じて増粘剤、結合剤、分散剤、溶剤などを配合してなるペーストを、スクリーン印刷法などにより集電配線１１の全体を被覆するように塗布し、加熱し焼成することによって得ることができる。
【００７６】
次に、光増感色素を作用極１０の多孔質酸化物半導体層１３に担持させるために、通常は、透明導電膜１２上に多孔質酸化物半導体層１３を形成した作用極１０を、光増感色素を含有する溶液の中に浸漬させ、その色素を多孔質酸化物半導体層１３に吸着させた後に上記溶液の溶媒成分で余分な色素を洗い流し、乾燥させることで、光増感色素を多孔質酸化物半導体層１３に吸着させる。但し、光増感色素を含有する溶液を多孔質酸化物半導体層１３に塗布した後、乾燥させることによって光増感色素を多孔質酸化物半導体層１３に吸着させても、光増感色素を多孔質酸化物半導体層１３に担持させることが可能である。
【００７７】
一方、対極２０は次のようにして準備する。例えば、チタン、白金、ニッケル又はこれらの２種以上の合金からなる厚さ５〜１００μｍの可撓性を有する対極基板２１を準備する。あるいは、対極基板２１として樹脂に導電膜を形成したものを用いる場合には、厚さ５〜５００μｍのものを準備する。そして、対極基板２１の上に触媒層２２を形成する。触媒層２２の形成方法としては、スパッタ法、蒸着法などが用いられる。これらのうちスパッタ法が膜の均一性の点から好ましい。こうして、可撓性を有する対極２０を準備する。
【００７８】
次に、例えば作用極３０及び対極４０の各々の上に、例えば環状のホットメルト接着剤を配置し、作用極３０及び対極４０にそれぞれ溶融圧着させる。
【００７９】
次に、減圧用容器内に、接着剤を固定した作用極１０を収容する。
【００８０】
続いて、例えば作用極３０上であって接着剤の内側に電解質３０を配置する。電解質３０は、作用極１０上であって環状の接着剤の内側に注入したり、印刷したりすることによって配置することができる。
【００８１】
次に、減圧用容器内に、接着剤を固定した対極２０を収容し、減圧用容器内で作用極１０と対極２０とを対向させて、接着剤同士を重ね合わせる。
【００８２】
次に、減圧用容器の開口を例えばＰＥＴなどの樹脂からなる可撓性シートで塞ぎ、減圧用容器内に密閉空間を形成する。そして、密閉空間を、減圧用容器に形成された排気孔（図示せず）を通して、例えば真空ポンプにより減圧する。こうして減圧空間が形成される。
【００８３】
次に、接着剤を加熱溶融させながら加圧する。すると、作用極１０と対極２０との間に、これらを連結する封止部４０が得られる。こうして構造体が形成される。
【００８４】
そして、減圧用容器から構造体を取り出すと、対極２０のうち電解質３０と反対側の表面２０ａにおける周縁部より内側の部分が大気圧により押圧され、凹部２３が形成される。
【００８５】
他方、剛性部材５０を準備する。剛性部材５０としては、配線部１４に少なくとも一部において重なる形状を有し、かつ対極２０よりも高い剛性を有するものを準備する。そして、剛性部材５０を対極２０の凹部２３に収容する。
【００８６】
そして、フィルム状の押付部材６０を用意し、押付部材６０の周縁部６０ａを対極２０の周縁部に固定する。
【００８７】
以上のようにして、色素増感太陽電池１００が得られ、色素増感太陽電池１００の製造が完了する。
【００８８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の色素増感太陽電池の第２実施形態について図２を参照して詳細に説明する。図２は、本発明の色素増感太陽電池の第２実施形態を示す断面図である。なお、図２において、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００８９】
図２に示すように、本実施形態の色素増感太陽電池２００は、押付部材の点で第１実施形態の色素増感太陽電池１００と相違する。
【００９０】
すなわち、本実施形態の押付部材２６０は、その周縁部２６０ａが、対極２０の周縁部ではなく、作用極１０の導電性基板１７の表面１７ａのうち封止部４０の外側の領域に固定されている。このため、押付部材２６０は、対極２０の周縁部を介して封止部４０を導電性基板１７側に押し付けていることになる。このため、本実施形態の色素増感太陽電池２００が高温環境下に置かれ、封止部４０が作用極１０と対極２０との間の距離を増大させるように膨張しようとしても、封止部４０のそのような膨張は押付部材２６０によって十分に抑制され、作用極１０と対極２０との間の距離の増大を十分に抑制することができる。
【００９１】
押付部材２６０としては、第１実施形態の押付部材６０と同様の材料を用いることができる。また押付部材２６０は、第１実施形態の押付部材６０と同様、例えば金属層とポリエステル層とを含む積層体で構成されてもよい。
【００９２】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の色素増感太陽電池の第３実施形態について図３を参照して詳細に説明する。図３は、本発明の色素増感太陽電池の第３実施形態を示す部分断面図である。なお、図３において、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００９３】
図３に示すように、本実施形態の色素増感太陽電池３００は、配線部１４と対極２０との間に、絶縁性材料で構成される短絡防止層３７０をさらに有し、配線保護層３１６として樹脂が用いられ、押付部材６０を有しない点で第１実施形態の色素増感太陽電池１００と相違する。
【００９４】
この場合、絶縁性材料で構成される短絡防止層３７０が、配線部１４のうち樹脂で構成される配線保護層３１６と対極２０との間に設けられている。このため、対極２０と作用極１０との短絡が十分に防止される。
【００９５】
短絡防止層３７０は絶縁性材料で構成されていればよい。このような絶縁性材料としては、例えば少なくとも一部において配線保護層１６を構成する樹脂よりも高い融点を有する樹脂や、アルミナ、酸化マグネシウムなどを用いることができる。中でも、柔軟性に優れることから、少なくとも一部において配線保護層１６を構成する樹脂よりも高い融点を有する樹脂が好ましい。
【００９６】
なお、配線保護層３１６を構成する樹脂としては、例えば配線保護層１６を構成する樹脂と同じ樹脂が用いられる。
【００９７】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の色素増感太陽電池の第４実施形態について図４を参照して詳細に説明する。図４は、本発明の色素増感太陽電池の第４実施形態を示す部分断面図である。なお、図４において、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００９８】
図４に示すように、本実施形態の色素増感太陽電池４００は、作用極４１０が可撓性電極となっており、作用極４１０よりも高い剛性を有する剛性部材４５０が導電性基板４１７のうち電解質３０と反対側の表面４１７ｂに固定され、剛性部材４５０が少なくとも一部において配線部１４と重なるように設けられ、押付部材６０を有しない点で第１実施形態の色素増感太陽電池１００と相違する。
【００９９】
この場合、周囲の環境温度の上昇により、電解質３０が膨張してセル空間の内圧が上昇する。このとき、対極２０にも作用極１０にも、これらの電極より高い剛性を有する剛性部材５０，４５０がそれぞれ固定されている。このため、作用極４１０と対極２０間の距離が増大しようとしても、可撓性電極である対極２０の動きは剛性部材５０によって規制され、可撓性電極である作用極４１０の動きは剛性部材４５０によって規制される。従って、剛性部材４５０が可撓性電極である作用極４１０に固定されていない場合に比べて、作用極４１０及び対極２０間の距離の増大を十分に抑制することができる。よって、色素増感太陽電池４００によれば、高温環境下で使用されても、光電変換特性の経時的な低下を十分に抑制できる。
【０１００】
剛性部材４５０は、作用極４１０よりも高い剛性を有するものであればよく、このような剛性材料としては、例えば剛性部材５０と同様の材料などを用いることができる。その中でも、ガラス、及び、アクリル等の透明な材料を用いることが、光を遮断しないので好ましい。また作用極４１０は、透明導電膜１２と積層される透明基板として透明基板４１１を有している。透明基板４１１としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）などが挙げられる。透明基板４１１の厚さは、作用極４１０が可撓性を有する程度の厚さであり、例えば１００〜５００μｍの範囲にすればよい。
【０１０１】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の色素増感太陽電池の第５実施形態について図５を参照して詳細に説明する。図５は、本発明の色素増感太陽電池の第５実施形態を示す部分断面図である。なお、図５において、第１及び第２実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【０１０２】
図５に示すように、本実施形態の色素増感太陽電池５００は、対極２０に対し電解質３０と反対側であって、多孔質酸化物半導体層１３と対極２０を介して重なるように配置され、剛性部材２６０よりも低い剛性を有する樹脂部５０１と、押付部材２６０に対し、電解質３０側に積層され、樹脂部５０１に接着される樹脂層５０２とをさらに有する点で第２実施形態の色素増感太陽電池２００と相違する。
【０１０３】
この場合、剛性部材５０で可撓性電極である対極２０の撓みを抑制しつつも、剛性部材５０よりも剛性が低い樹脂部５０１では可撓性電極である対極２０が一定量撓むことが可能となるので、セル空間の膨張や収縮により対極２０に加えられる応力を吸収でき、封止部４０と対極２０との界面に加わる応力が低減される。このため、電解質３０の漏洩がより十分に抑制され、耐久性がより向上する。また、押付部材２６０は、樹脂層５０２及び樹脂部５０１を介して対極２０に接着されているため、押付部材２６０が剛性部材５０から離れることをより十分に抑制することができる。
【０１０４】
なお、樹脂部５０１は、剛性部材２６０よりも低い剛性を有する樹脂で構成されればよく、例えばブチルゴム、封止部４０を構成する樹脂と同様の樹脂などで構成される。
【０１０５】
また樹脂層５０２は、押付部材２６０を剛性部材５０、対極２０や作用極１０に接着させるものであり、樹脂層５０２を構成する樹脂としては、樹脂部５０１と同様の樹脂を用いることができる。
【０１０６】
本発明は、上述した第１〜第５実施形態に限定されるものではない。例えば上記第１〜第５実施形態では、配線部１４が、可撓性電極である対極２０と接触しているが、接触していなくてもよい。すなわち配線部１４と対極２０とは互いに離間していてもよい。
【０１０７】
また上記第１〜第５実施形態では、対極２０が対極基板２１と触媒層２２とで構成されているが、対極２０は、さらに対極基板２１に対して電解質３０と反対側に樹脂層を有していてもよい。この場合、樹脂層としては、例えばブチルゴムや、封止部４０を構成する樹脂と同様の樹脂を用いることができる。ここで、対極２０が樹脂層を有する場合、対極２０を可撓性電極とするためには、対極２０の厚さは１ｍｍ以下となるようにすればよい。
【実施例】
【０１０８】
以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【０１０９】
（実施例１）
まず厚さ４ｍｍ×３５ｃｍ×３５ｃｍのガラスからなる透明基板を用意した。そして、この透明基板の上に３０ｃｍ×３０ｃｍのＦＴＯ膜を形成し、ＦＴＯ基板を用意した。このとき、ＦＴＯ膜の寸法は、８００ｎｍ×６ｃｍ×２０ｃｍとした。そして、ＦＴＯ膜の表面上に、スクリーン印刷法により酸化チタンナノ粒子のペースト（Solaronix社製、Ti nanoxide T/sp）を塗布し、ＦＴＯ基板を熱循環オーブンに収容し、５００℃で３時間焼成し、ＦＴＯ膜上に厚さ１０μｍ×１ｃｍ×２８ｃｍの多孔質酸化物半導体層を２５本形成した。続いて、ＦＴＯ膜上に、各多孔質酸化物半導体層を包囲するように、銀ペースト（福田金属社製）をスクリーン印刷法にて塗布し、５２０℃で１時間焼成を行い、銀配線を形成した。そして、銀配線の上に、低融点ガラスを含むガラスペーストを塗布し、５２０℃で１時間焼成を行い、配線保護層を形成し、０．１ｃｍ×２９ｃｍの配線部を２６本形成した。このとき、ＦＴＯ膜からの配線保護層の高さは３５μｍとなるようにした。こうして作用極を得た。こうして得られた作用極は非可撓性電極であった。
【０１１０】
次に、この作用極を、光増感色素であるＮ７１９色素を０．２ｍＭ溶かした脱水エタノール液中に一昼夜浸漬し、作用極の多孔質酸化物半導体層に光増感色素を担持させた。
【０１１１】
そして、作用極の多孔質酸化物半導体層全体を包囲するように、ホットメルト接着剤として、幅２ｍｍ、厚さ５０μｍのアイオノマーであるハイミラン（商品名、三井デュポンポリケミカル社製）からなる環状の接着剤を配置して１８０℃で３５分間溶融圧着した。こうして作用極に、多孔質酸化物半導体層を包囲するように環状の接着剤を固定した。
【０１１２】
次に、対極基板として、３０ｃｍ×３０ｃｍ×３５μｍのＴｉ箔を用意した。そして、Ｔｉ箔の上にスパッタリング法により厚さ５ｎｍの白金層を形成した。こうして対極を得た。こうして得られた対極は可撓性電極であった。
【０１１３】
続いて、白金層の上に、幅２ｍｍ、厚さ５０μｍのアイオノマーであるハイミラン（三井デュポンポリケミカル社製）からなる環状の接着剤を配置して１８０℃で３５分間溶融圧着した。こうして対極の周縁部に環状の接着剤を固定した。
【０１１４】
次に、接着剤を固定した作用極を減圧用容器内に収容した。そして、減圧用容器内で、作用極に固定した環状の接着剤の内側に、ヨウ化リチウム０．１Ｍ、ヨウ素０．０５Ｍ、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン０．５Ｍをアセトニトリル中に溶解させたアセトニトリル系電解質を配置した。
【０１１５】
次に、接着剤を固定した対極を減圧用容器内に収容し、作用極と対極の接着剤同士を互いに対向させた。そして、減圧用容器を１０００Ｐａまで減圧した状態で、作用極に固定された接着剤、及び、対極に固定された接着剤を、３ＭＰａ、１５０℃の条件で溶融圧着させた。こうして厚さ７０μｍの封止部を有する構造体を得た。
【０１１６】
次に、構造体を減圧用容器から取り出し、対極のうち電解質と反対側の表面に凹部を形成した。このとき、対極と配線保護層とを互いに接触させた。
【０１１７】
次に、銀配線と同一のパターン形状となるように形成されたガラスからなる剛性部材を対極のうち電解質と反対側の表面に当て、剛性部材の縁部をクリップで挟んだ。こうして色素増感太陽電池を得た。
【０１１８】
（実施例２）
電解質中の溶媒を、アセトニトリルからメトキシアセトニトリルに変更することにより、電解質をアセトニトリル系電解質からメトキシアセトニトリル系電解質に変更したこと以外は実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１１９】
（実施例３）
電解質中の溶媒を、アセトニトリルからメトキシプロピオニトリルに変更することにより、電解質をアセトニトリル系電解質からメトキシプロピオニトリル系電解質に変更したこと以外は実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２０】
（実施例４）
透明基板を、厚さ４ｍｍ×３０ｃｍ×３０ｃｍのガラスから、厚さ０．３ｍｍ×３５ｃｍ×３５ｃｍのポリエチレンナフタレートに変更することで、作用極を可撓性電極とし、作用極のうち電解質と反対側の表面に、銀配線と同一のパターン形状となるように形成されたガラスからなる剛性部材を接着剤で固定したこと以外は実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２１】
（実施例５）
封止部の厚さを、７０μｍから１００μｍに増大させることで、配線部と対極とが接触しないようにしたこと以外は実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２２】
（実施例６）
３ｍｍ×３５ｃｍ×３５ｃｍの寸法を有するアルミニウム層とブチルゴム層との積層体からなるシートを用意し、このシートで剛性部材を覆うと共にシートを対極に押し付け、シートの縁部を作用極のＦＴＯ基板上に接着して固定したこと以外は実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２３】
（比較例１）
剛性部材を対極に固定しなかったこと以外は実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２４】
（比較例２）
剛性部材を対極に固定しなかったこと以外は実施例２と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２５】
（比較例３）
剛性部材を対極に固定しなかったこと以外は実施例３と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２６】
（比較例４）
剛性部材を配線部に重ならないように対極に固定したこと以外は実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２７】
（比較例５）
ＦＴＯ膜からの配線部の高さを５μｍとし、多孔質酸化物半導体層のＦＴＯ膜からの高さよりも小さくすることで、多孔質酸化物半導体層のＦＴＯ膜からの高さに対するＦＴＯ膜からの配線部の高さの比を０．５としたこと以外は実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２８】
［特性評価］
実施例１〜６及び比較例１〜５で得られた色素増感太陽電池を、８５℃の恒温槽に１０００時間入れた。そして、恒温槽に入れる前の色素増感太陽電池の光電変換効率と、恒温槽に入れて１０００時間後に取り出した色素増感太陽電池の光電変換効率とから、下記式：
光電変換効率の減少率（％）＝（η０−η）／η０）×１００
（上記式中、η０は恒温槽に入れる前の色素増感太陽電池の光電変換効率を表し、ηは、恒温槽に入れて１０００時間後に取り出した色素増感太陽電池の光電変換効率を表す）
に基づいて光電変換効率の減少率を算出した。結果を表１に示す。なお、表１において、「−」は、色素増感太陽電池において、作用極と対極とが短絡し、光電変換効率を測ることができなかったことを意味する。
【表１】
【０１２９】
表１に示す結果より、実施例１〜６の色素増感太陽電池は、比較例１〜３の色素増感太陽電池に比べて、光電変換効率の減少率が極めて小さいことが分かった。また比較例４及び５は、作用極と対極との間で短絡が生じてしまい、光電変換効率の減少率を測定することができなかった。
【０１３０】
このことから、本発明の色素増感太陽電池は、高温環境下で使用されても優れた耐久性を有することが確認された。
【符号の説明】
【０１３１】
１０…作用極（第１電極）
１３…多孔質酸化物半導体層
１４…配線部
１５…集電配線
１６，３１６…配線保護層
１７，４１７…導電性基板
１７ａ，４１７ａ…表面
２０…対極（第２電極）
３０…電解質
４０…封止部
５０，４５０…剛性部材
６０，２６０…押付部材
７０…空間部（低剛性部）
５０１…樹脂部（低剛性部）
１００，２００，３００，４００，５００…色素増感太陽電池
３７０…短絡防止層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換素子として、安価で、高い光電変換効率が得られることから色素増感型太陽電池が注目されており、色素増感型太陽電池に関して種々の開発が行われている。
【０００３】
このような色素増感太陽電池として、例えば下記特許文献１に記載のものが知られている。下記特許文献１には、透明基板と光透過性のある導電性金属酸化物からなる窓電極と、窓電極上に形成された金属配線と、金属配線を被覆する保護膜と、金属配線が形成されていない窓電極上に形成された色素吸着半導体薄膜と、対極基板とを有する色素増感太陽電池であって、金属配線と対向する対極基板に短絡防止層が設置してある色素増感太陽電池が開示されている。このような構成の色素増感太陽電池により、対極と窓極との短絡防止が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９８６６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、色素増感太陽電池においては、性能向上の観点からは極間距離を小さくすることが重要である。
【０００６】
しかし、特許文献１記載の色素増感太陽電池では、対極を作製するにあたって、エッチング又はプレスによる成形加工がされており、加工に時間がかかることから、生産効率の点で改善の余地があった。
【０００７】
生産効率を改善するためには、対極に可撓性を付与し、対極を、作用極の凹凸形状に追従できるようにすることが考えられる。これは、対極に可撓性を付与することで、対極を加工することなく、対極と作用極との極間距離を容易に縮小することができるためである。
【０００８】
しかし、特許文献１に記載の色素増感太陽電池は、対極が可撓性を有する場合に以下の課題を有していた。
【０００９】
すなわち、色素増感太陽電池が、高温環境下で使用されると、光電変換特性が経時的に低下する場合があった。
【００１０】
したがって、高温環境下で使用されても優れた耐久性を有する色素増感太陽電池が求められていた。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高温環境下で使用されても優れた耐久性を有する色素増感太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、特許文献１に記載の色素増感太陽電池において、対極が可撓性を有する場合に光電変換特性が経時的に低下する原因について検討した。その結果、色素増感太陽電池が高温環境下に置かれると、電解質が膨張し、それに伴って対極が窓極から離れ、対極と窓極との間の距離が増大する。その結果、光電変換特性が低下するのではないかと本発明者は考えた。そこで、本発明者はさらに鋭意研究を重ねた結果、対極に対して窓極と反対側に、対極よりも高い剛性を有し、対極と窓極との間の距離の増大を十分に抑制できる部材を設けることで上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、導電性基板と、前記導電性基板の表面に設けられる酸化物半導体層と、前記導電性基板の表面上であって前記酸化物半導体層の周囲に設けられる集電配線及び前記集電配線を覆って保護する絶縁性の配線保護層を有する配線部とを有する第１電極と、前記第１電極に対向する第２電極と、前記第１及び第２電極を連結する封止部と、前記第１電極、前記第２電極及び前記封止部によって包囲されるセル空間に充填される電解質とを備え、前記導電性基板の表面からの前記配線部の高さが前記導電性基板の表面からの前記酸化物半導体層の高さよりも大きく、前記２電極が、可撓性を有する可撓性電極であり、前記可撓性電極よりも高い剛性を有する剛性部材が、前記可撓性電極のうち前記電解質と反対側の表面に固定され、前記剛性部材が、前記配線部と少なくとも一部において前記可撓性電極を介して重なるように設けられている、色素増感太陽電池である。
【００１４】
電解質を用いる色素増感太陽電池においては、周囲の環境温度が上昇すると、電解質が膨張してセル空間の内圧が上昇する。このとき、可撓性電極には、可撓性電極よりも高い剛性を有する剛性部材が固定されている。このため、第１及び第２電極間の距離が増大しようとしても、可撓性電極の動きが剛性部材によって規制される。従って、剛性部材が可撓性電極に固定されていない場合に比べて、第１及び第２電極間の距離の増大を十分に抑制することができる。よって、本発明の色素増感太陽電池によれば、高温環境下で使用されても、光電変換特性の経時的な低下を十分に抑制できる。すなわち、本発明の色素増感太陽電池によれば、高温環境下で使用されても優れた耐久性を有することが可能となる。
【００１５】
また本発明の色素増感太陽電池においては、配線部が、導電性基板の表面上に設けられる集電配線と、集電配線を覆って保護する絶縁性の配線保護層とを有する。このため、色素増感太陽電池の周囲の環境温度が低下すると、封止部と第１電極と第２電極とによって囲まれるセル空間の内圧が低下し、第１電極と第２電極との間の距離が減少する。この場合、剛性部材がその少なくとも一部において配線部と重なるように設けられているため、配線部と剛性部材とによって可撓性電極が挟まれた構造を実現することが可能となる。ここで、配線保護層は絶縁性であるため、可撓性電極が配線保護層に接触してもそのこと自体による短絡の問題は生じない。さらに可撓性電極が配線部と剛性部材とによって挟まれた構造を実現することが可能となるため、可撓性電極のうち配線部に接触していない部分が、対向する第１電極側に撓むことが十分に抑制され、可撓性電極が、対向する第１電極に接触して短絡することが十分に抑制される。
【００１６】
さらに本発明の色素増感太陽電池においては、第１電極が、導電性基板の表面上であって配線部の周囲に設けられる酸化物半導体層を有し、導電性基板の表面からの配線部の高さが前記導電性基板の表面からの酸化物半導体層の高さよりも大きい。
【００１７】
このため、配線部の導電性基板の表面からの高さが酸化物半導体層の導電性基板の表面からの高さ以下である場合に比べて、可撓性電極が第１電極に含まれる酸化物半導体層に接触することがより十分に抑制され、短絡がより十分に防止される。
【００１８】
上記色素増感太陽電池においては、前記剛性部材よりも低い剛性を有する低剛性部が、前記可撓性電極のうち前記電解質と反対側であって、前記酸化物半導体層と少なくとも一部において前記可撓性電極を介して重なるように配置されていることが好ましい。
【００１９】
この場合、剛性部材で可撓性電極の撓みを抑制しつつも、剛性部材よりも剛性が低い低剛性部では可撓性電極が一定量撓むことが可能となるので、セル空間の膨張や収縮により可撓性電極に加えられる応力を吸収でき、封止部と可撓性電極との界面に加わる応力が低減される。このため、電解質の漏洩がより十分に抑制され、耐久性がより向上する。
【００２０】
上記色素増感太陽電池においては、前記第１電極が非可撓性電極であることが好ましい。
【００２１】
この場合、第１電極が可撓性電極である場合に比べて、酸化物半導体層にクラックが生じにくくなる。このため、色素増感太陽電池の性能低下がより十分に抑制される。
【００２２】
上記色素増感太陽電池においては、前記配線部が前記可撓性電極と接触していることが好ましい。
【００２３】
この場合、配線部と可撓性電極とが接触していない場合に比べて、極間距離がより短縮されるため、光電変換効率がより向上する。また、配線部が可撓性電極と接触しているため、配線部と可撓性電極とが接触していない場合に比べて、前記可撓性電極のうち配線部と接触している部分が、対向する第１電極に向かって撓むことが防止される。このため、第１及び第２電極間の距離の変動をより小さくすることができる。その結果、光電変換特性の安定性を向上させることができる。
【００２４】
ここで、前記配線保護層はガラスを含むことが好ましい。
【００２５】
この場合、配線保護層は、例えば樹脂で構成される場合と比べてより硬くなる。このため、可撓性電極が配線部を押圧する場合でも、可撓性電極が配線保護層を押し潰して配線部の集電配線に接触することがより十分に防止され、可撓性電極と第１電極との短絡をより十分に防止することができる。
【００２６】
上記色素増感太陽電池は、前記剛性部材を覆い、前記剛性部材を前記可撓性電極に押し付ける押付部材をさらに備えることが好ましい。
【００２７】
この場合、電解質が膨張して可撓性電極が、対向する第１電極から離れる方向に張り出し、これに伴い、剛性部材が、第１電極から離れる方向に張り出そうとしても、その可撓性電極および剛性部材の張出しが、押付部材によって抑制される。
【００２８】
なお、本発明において、「可撓性電極」とは、２０℃の環境下で５０ｍｍ×２００ｍｍのシート状電極の長辺側の両縁部（それぞれ幅５ｍｍ）を張力１Ｎで水平に固定し、電極の中央に２０ｇ重の荷重をかけた際の電極の撓みの最大変形率が２０％を超える電極を言うものとする。ここで、最大変形率とは、下記式：
最大変形率（％）＝１００×（最大変位量／シート状電極の厚さ）
に基づいて算出される値を言う。従って、例えば厚さ０．０４ｍｍのシート状電極が上記のようにして荷重をかけることにより撓み、最大変形量が０．０１ｍｍとなった場合、最大変形率は２５％となり、このシート状電極は可撓性電極となる。
【００２９】
「非可撓性電極」とは、上記最大変形率が２０％以下である電極を言うものとする。
【００３０】
「可撓性電極よりも高い剛性を有する剛性部材」とは、２０℃の環境下で５０ｍｍ×２００ｍｍのシート状の剛性部材及び電極のそれぞれについて、長辺側の両縁部（それぞれ幅５ｍｍ）を固定し、中央に２０ｇ重の荷重をかけ、最大変形率を算出した場合に、可撓性電極よりも小さい最大変形率を有する剛性部材を言うものとする。従って、例えば厚さ４ｍｍの板状の剛性部材（例えばガラス板）に荷重をかけ、剛性部材の最大変位量が０．０１ｍｍとなった場合、剛性部材の最大変形率は２．５％となる。これに対し、シート状電極の最大変形率が上記のように２５％であるとする。この場合、剛性部材の最大変形率は、シート状電極の最大変形率よりも小さい。従って、剛性部材は、可撓性電極よりも高い剛性を有することになる。
【００３１】
「剛性部材よりも低い剛性を有する低剛性部」とは、２０℃の環境下で５０ｍｍ×２００ｍｍのシート状の剛性部材及び低剛性部のそれぞれについて、長辺側の両縁部（それぞれ幅５ｍｍ）を固定し、中央に２０ｇ重の荷重をかけ、最大変形率を算出した場合に、剛性部材よりも大きい最大変形率を有するもの、又は、空気等の気体を言うものとする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、高温環境下で使用されても優れた耐久性を有する色素増感太陽電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の色素増感太陽電池の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の色素増感太陽電池の第２実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の色素増感太陽電池の第３実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明の色素増感太陽電池の第４実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３５】
＜第１実施形態＞
まず本発明に係る色素増感太陽電池の第１実施形態について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る色素増感太陽電池の第１実施形態を示す断面図である。
【００３６】
図１に示す色素増感太陽電池１００は色素増感太陽電池を示している。図１に示すように、色素増感太陽電池１００は、作用極１０と、作用極１０に対向するように配置される対極２０とを備えている。作用極１０には光増感色素が担持されている。作用極１０と対極２０との間には、作用極１０及び対極２０を連結する封止部４０が設けられている。そして、作用極１０と対極２０と封止部４０とによって包囲されるセル空間内には電解質３０が充填されている。
【００３７】
作用極１０は、透明基板１１及び透明基板１１の対極２０側に設けられる透明導電膜１２を有する透明な導電性基板１７と、導電性基板１７の表面１７ａ上に設けられる多孔質酸化物半導体層１３と、導電性基板１７の表面１７ａ上で多孔質酸化物半導体層１３の周囲に設けられる配線部１４とを備えている。光増感色素は作用極１０のうちの多孔質酸化物半導体層１３に担持されている。
【００３８】
配線部１４は、導電性基板１７の表面１７ａ上に設けられる集電配線１５と、集電配線１５を覆って保護する絶縁性の配線保護層１６とを有している。ここで、導電性基板１７の表面１７ａからの配線部１４の高さは、多孔質酸化物半導体層１３の厚さ、すなわち、導電性基板１７の表面１７ａからの多孔質酸化物半導体層１３の高さよりも大きくなっている。また、配線部１４は、対極２０と接触している。
【００３９】
対極２０は、対極基板２１と、対極基板２１のうち作用極１０側に設けられて対極２０の表面における還元反応を促進する導電性の触媒層２２とを備えている。対極２０の周縁部は封止部４０に固定され、対極２０の周縁部の内側部分には作用極１０側に向かって窪む凹部２３が形成されている。
【００４０】
そして、対極２０のうち電解質３０と反対側の表面２０ａの凹部２３には、対極２０よりも高い剛性を有する剛性部材５０が固定されている。ここで、剛性部材５０と配線部１４とは、その少なくとも一部において、対極２０を介して重なるように設けられている。また対極２０のうち電解質３０と反対側の表面２０ａには、剛性部材５０を覆い、対極２０に押し付ける押付部材６０が設けられている。ここで、押付部材６０の周縁部６０ａは対極２０の周縁部に固定されている。
【００４１】
また押付部材６０と対極２０との間には、多孔質酸化物半導体層１３に対し、対極２０を介して重なるように空間部７０が設けられている。この空間部７０は、剛性部材５０よりも低い剛性を有するものであり、本発明の低剛性部として機能するものである。 さらに、色素増感太陽電池１００において、作用極１０は可撓性を有していない非可撓性電極となっている。これに対し、対極２０は可撓性を有する可撓性電極となっている。
【００４２】
上述した色素増感太陽電池１００によれば、周囲の環境温度が上昇すると、電解質３０が膨張してセル空間の内圧が上昇する。すると、これに伴って、作用極１０及び対極２０間の距離が増大しようとする。このとき、可撓性電極である対極２０には、対極２０よりも高い剛性を有する剛性部材５０が固定されている。このため、作用極１０及び対極２０間の距離が増大しようとしても、可撓性電極である対極２０の動きが剛性部材５０によって規制される。従って、作用極１０及び対極２０間の距離が増大しようとしても、剛性部材５０が対極２０に固定されていない場合に比べて、作用極１０及び対極２０間の距離の増大を十分に抑制することができる。よって、色素増感太陽電池１００によれば、高温環境下で使用されても、光電変換特性の経時的な低下を十分に抑制でき、優れた耐久性を有することが可能となる。
【００４３】
一方、色素増感太陽電池１００の周囲の環境温度が低下すると、封止部４０と作用極１０と対極２０とによって囲まれるセル空間が収縮し、作用極１０及び対極２０間の距離が縮小する。この場合、剛性部材５０と配線部１４とはその少なくとも一部において対極２０を介して重なるように設けられている。ここで、対極２０と配線部１４とは接触している。このため、配線部１４と剛性部材５０とによって対極２０が挟まれた構造を実現することが可能となる。ここで、配線保護層１６は絶縁性であるため、可撓性電極である対極２０が配線保護層１６に接触していてもそのこと自体による短絡の問題は生じない。さらに可配線部１４と剛性部材５０とによって、撓性電極である対極２０が挟まれ固定された構造を実現することが可能となるため、対極２０のうち配線部１４と接触していない部分が、対向する作用極１０側に撓むことが十分に抑制され、可撓性電極である対極２０が、対向する作用極１０に接触して短絡することが十分に抑制される。
【００４４】
また色素増感太陽電池１００では、導電性基板１７の表面１７ａからの配線部１４の高さが多孔質酸化物半導体層１３の厚さよりも大きくなっている。このため、導電性基板１７の表面１７ａからの配線部１４の高さが多孔質酸化物半導体層１３の厚さ以下である場合に比べて、対極２０のうち配線部１４と接触していない部分が、対向する作用極１０側に撓んでも、多孔質酸化物半導体層１３に接触することがより十分に抑制され、短絡がより十分に防止される。
【００４５】
また色素増感太陽電池１００では、多孔質酸化物半導体層１３に対し、対極２０を介して重なるように空間部７０が設けられている。この空間部７０は、剛性部材５０よりも低い剛性を有するものである。このため、剛性部材６０で可撓性電極である対極２０の撓みを抑制しつつも、剛性部材６０よりも剛性が低い低剛性部５０１では可撓性電極である対極２０が一定量撓むことが可能となるので、セル空間の膨張や収縮により対極２０に加えられる応力を空間部７０で吸収でき、封止部４０と対極２０との界面に加わる応力が低減される。このため、電解質３０の漏洩がより十分に抑制され、耐久性がより向上する。
【００４６】
さらに色素増感太陽電池１００では、配線部１４が対極２０と接触している。この場合、配線部１４と可撓性電極である対極２０とが接触していない場合に比べて、極間距離がより短縮されるため、光電変換効率がより向上する。また、配線部１４が対極２０と接触しているので、可撓性電極である対極２０が、対向する作用極１０に向かって撓むことが防止される。このため、作用極１０及び対極２０間の距離の変動をより小さくすることができる。その結果、光電変換特性の安定性を向上させることができる。
【００４７】
さらにまた色素増感太陽電池１００では、作用極１０が非可撓性電極となっている。このため、作用極１０が可撓性電極である場合に比べて作用極１０の多孔質酸化物半導体層１３にクラックが生じにくくなる。このため、色素増感太陽電池１００の性能低下がより十分に抑制される。
【００４８】
また色素増感太陽電池１００では、押付部材６０の周縁部６０ａが対極２０の周縁部に固定されている。このため、セル空間が膨張し、対極２０のうち周縁部よりも内側の部分及び剛性部材５０が作用極１０から離れる方向に張り出そうとしても、その張出しが規制される。このため、作用極１０と対極２０との間の距離の増大をより十分に抑制することができる。
【００４９】
次に、作用極１０、光増感色素、対極２０、電解質３０、封止部４０、剛性部材５０及び押付部材６０について詳細に説明する。
【００５０】
（作用極）
透明基板１１を構成する材料は、例えば透明な材料であればよく、このような透明な材料としては、例えばホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、白板ガラス、石英ガラスなどのガラス、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）などが挙げられる。透明基板１１の厚さは、作用極１０が可撓性を有しない程度の厚さであり、例えば５０〜１００００μｍの範囲にすればよい。
【００５１】
透明導電膜１２を構成する材料としては、例えばスズ添加酸化インジウム（Indium−Tin−Oxide：ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、フッ素添加酸化スズ（Fluorine−doped−Tin−Oxide：ＦＴＯ）などの導電性金属酸化物が挙げられる。透明導電膜１２は、単層でも、異なる導電性金属酸化物で構成される複数の層の積層体で構成されてもよい。透明導電膜１２が単層で構成される場合、透明導電膜１２は、高い耐熱性及び耐薬品性を有することから、ＦＴＯで構成されることが好ましい。また透明導電膜１２として、複数の層で構成される積層体を用いると、各層の特性を反映させることが可能となることから好ましい。中でも、ＩＴＯで構成される層と、ＦＴＯで構成される層との積層体を用いることが好ましい。この場合、高い導電性、耐熱性及び耐薬品性を持つ透明導電膜１２が実現できる。透明導電膜１２の厚さは例えば０．０１〜２μｍの範囲にすればよい。
【００５２】
多孔質酸化物半導体層１３は、多孔質酸化物半導体で構成される。多孔質酸化物半導体は、例えば酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化タングステン（ＷＯ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ５）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化インジウム（Ｉｎ３Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化タリウム（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ホルミウム（Ｈｏ２Ｏ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）又はこれらの２種以上で構成される酸化物半導体粒子で構成される。これら酸化物半導体粒子の平均粒径は１〜１０００ｎｍであることが、色素で覆われた酸化物半導体の表面積が大きくなり、より多くの電子を生成することができることから好ましい。
【００５３】
集電配線１５を構成する材料は、透明導電膜１２より低い抵抗を有する金属を含むものであればよい。このような金属としては、例えば銀が用いられる。
【００５４】
配線保護層１６は、集電配線１５を覆って電解質３０から集電配線１５を保護するものである。配線保護層１６は、電解質３０から集電配線１５を保護する絶縁性の材料で構成されればよく、配線保護層１６は、無機物や樹脂を含むものや無機物と樹脂の積層体などが用いられる。
【００５５】
無機物としては、低融点ガラスフリットなどのガラス、アルミナなどの無機絶縁材料が挙げられる。中でも、無機物はガラスであることが好ましい。
【００５６】
この場合、配線保護層１６が例えば樹脂を含んで構成される場合と比べてより硬くなる。このため、可撓性電極である対極２０が配線部１４を押圧する場合でも、可撓性電極である対極２０が配線保護層１６を押し潰して配線部１４の集電配線１５に接触することがより十分に防止され、可撓性電極である対極２０と作用極１０との短絡をより十分に防止することができる。
【００５７】
樹脂としては、例えばアイオノマー、エチレン−ビニル酢酸無水物共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体などの熱可塑性樹脂、及び、紫外線硬化樹脂が挙げられる。
【００５８】
色素増感太陽電池１００では、配線部１４と対極２０とが接触しているが、配線部１４と対極２０とは、接着剤等で互いに固定されている必要はない。例えば配線部１４と対極２０とは互いに単に物理的に接触しているだけであってもよい。
【００５９】
（光増感色素）
光増感色素としては、例えばビピリジン構造、ターピリジン構造などを含む配位子を有するルテニウム錯体や、ポルフィリン、エオシン、ローダミン、メロシアニンなどの有機色素が挙げられる。
【００６０】
（対極）
対極基板２１は、チタン、ニッケル、白金、モリブデン、タングステン等の耐食性の金属材料又はこれらの２種以上の合金から構成される。なお、対極基板２１としては、ＰＥＴやＰＥＮなどの樹脂に導電膜を形成したものを用いることもできる。
【００６１】
触媒層２２は、白金、炭素系材料又は導電性高分子などから構成される。
【００６２】
対極２０に可撓性を付与するためには、対極基板２１を上記金属材料で構成する場合にはその厚さを例えば５〜１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍとし、対極基板２１として上記樹脂に導電膜を形成したものを用いる場合には、樹脂の材質によって異なるため一概には言えないが、その厚さを例えば５〜５００μｍとすればよい。
【００６３】
（電解質）
電解質３０は通常、電解液で構成され、この電解液は例えばＩ−／Ｉ３−などの酸化還元対と有機溶媒とを含んでいる。有機溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、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、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンなどを用いることができる。酸化還元対としては、例えばＩ−／Ｉ３−のほか、臭素／臭化物イオンなどの対が挙げられる。色素増感太陽電池１００は、酸化還元対としてＩ−／Ｉ３−のような揮発性溶質及び、高温下で揮発しやすいアセトニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリルのような有機溶媒を含む電解液を電解質として用いた場合に特に有効である。この場合、色素増感太陽電池１００の周囲の環境温度の変化によりセル空間の内圧の変化が特に大きくなり、封止部４０と対極２０との界面、および封止部４０と作用極１０との界面から電解質３０が漏洩しやすくなるからである。また電解質３０は、有機溶媒に変えて、イオン液体を用いて良い。また、イオン液体と有機溶媒との混合物からなる電解質でもよい。この場合も、色素増感太陽電池１００の周囲の環境温度の変化によりセル空間の内圧の変化が大きくなるためである。イオン液体としては、例えばピリジニウム塩、イミダゾリウム塩、トリアゾリウム塩等の既知のヨウ素塩であって、室温付近で溶融状態にある常温溶融塩が用いられる。このような常温溶融塩としては、例えば１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムヨーダイドが好適に用いられる。上記電解質には添加剤を加えてもよい。添加剤としては、ＬｉＩ、４−ｔ−ブチルピリジン、Ｎ−メチルベンゾイミダゾールなどが挙げられる。さらに電解質３０としては、上記電解質にＳｉＯ２、ＴｉＯ２、カーボンナノチューブなどのナノ粒子を混練してゲル様となった擬固体電解質であるナノコンポジットゲル電解質を用いてもよく、また、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の有機系ゲル化剤を用いてゲル化した電解質を用いてもよい。
【００６４】
（封止部）
封止部４０は、例えば樹脂を含む。このような樹脂としては、例えばアイオノマー、エチレン−ビニル酢酸無水物共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、紫外線硬化樹脂、及び、ビニルアルコール重合体などの樹脂が挙げられる。なお、封止部４０は上記樹脂のみで構成されてもよいし、上記樹脂と無機フィラーとで構成されていてもよい。
【００６５】
（剛性部材）
剛性部材５０は、対極２０よりも高い剛性を有していればよく、このような剛性部材５０としては、例えばアルミニウム、鉄、ニッケル、クロム、銅、亜鉛、錫及びこれらの金属を含有する合金などからなる金属板のほか、ＡＢＳ樹脂、ＰＥＴ、アクリル板などの樹脂板を用いることができる。剛性部材５０の厚さは、剛性部材５０の材質によって異なるため一概には言えないが、剛性部材５０が金属板で構成される場合には、例えば２０〜５０００μｍとし、剛性部材５０が樹脂板で構成される場合には、１００〜５０００μｍとすればよい。
【００６６】
剛性部材５０と配線部１４とは、その少なくとも一部において、対極２０を介して重なるように設けられていればよい。このため、剛性部材１４と配線部１４とは、全く同一のパターン形状を有し、完全に重なるように設けられていてもよいし、互いに異なる形状を有し、一部のみが重なるように設けられていてもよい。剛性部材５０が配線部１４と異なる形状を有する場合、剛性部材５０の形状としては、例えば板状、格子状、螺旋状等が挙げられる。
【００６７】
剛性部材５０の対極２０への固定方法としては、例えば接着剤で固定する方法や、接着剤を用いず、押付部材６０で物理的に固定する方法が挙げられる。
【００６８】
（押付部材）
押付部材６０は、剛性部材５０よりも高い剛性を有することが好ましい。この場合、作用極１０と対極２０との間の距離の増大を効果的に抑制することができる。押付部材６０は、例えばガラス、金属、樹脂などの材料で構成することができる。あるいは押付部材６０は、例えば金属層とポリエステル層とを含む積層体で構成されてもよい。ここで、金属層としては、例えばアルミニウムなどが挙げられ、ポリエステル層を構成するポリエステル樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂やポリブチレンテレフタレート樹脂などが挙げられる。
【００６９】
次に、色素増感太陽電池１００の製造方法について説明する。
【００７０】
まず作用極１０及び対極２０を準備する。
【００７１】
作用極１０は、例えば以下のようにして作製される。まず透明基板１１上に透明導電膜１２を形成した後、透明導電膜１２の上に多孔質酸化物半導体層１３を形成する。次いで、導電性基板１７の表面１７ａ上であって多孔質酸化物半導体層１３の周囲に配線部１４を形成する。配線部１４は、導電性基板１７の表面１７ａ上に集電配線１５を形成した後、集電配線１５を配線保護層１６で覆えばよい。こうして作用極１０が得られる。
【００７２】
透明導電膜１２を透明基板１１上に形成する方法としては、例えばスパッタ法、蒸着法、スプレー熱分解法（ＳＰＤ：Spray Pyrolysis Deposition）及びＣＶＤ法などが挙げられる。
【００７３】
多孔質酸化物半導体層１３は、例えば上述した酸化物半導体粒子を焼結させることにより得ることができる。
【００７４】
集電配線１１は、例えば、金属粒子とポリエチレングルコールなどの増粘剤とを配合してペーストとし、そのペーストを、スクリーン印刷法などを用いて多孔質酸化物半導体層１３の周囲に塗膜し、加熱して焼成することによって得ることができる。また、導電性基板１７が導電ガラスなどの場合には、上述のペーストに低融点ガラスフリットを混合させることで、集電配線１１は導電性基板１７と強固に接着される。
【００７５】
配線保護層１２は、例えば、上述した低融点ガラスフリットなどの無機絶縁材料に、必要に応じて増粘剤、結合剤、分散剤、溶剤などを配合してなるペーストを、スクリーン印刷法などにより集電配線１１の全体を被覆するように塗布し、加熱し焼成することによって得ることができる。
【００７６】
次に、光増感色素を作用極１０の多孔質酸化物半導体層１３に担持させるために、通常は、透明導電膜１２上に多孔質酸化物半導体層１３を形成した作用極１０を、光増感色素を含有する溶液の中に浸漬させ、その色素を多孔質酸化物半導体層１３に吸着させた後に上記溶液の溶媒成分で余分な色素を洗い流し、乾燥させることで、光増感色素を多孔質酸化物半導体層１３に吸着させる。但し、光増感色素を含有する溶液を多孔質酸化物半導体層１３に塗布した後、乾燥させることによって光増感色素を多孔質酸化物半導体層１３に吸着させても、光増感色素を多孔質酸化物半導体層１３に担持させることが可能である。
【００７７】
一方、対極２０は次のようにして準備する。例えば、チタン、白金、ニッケル又はこれらの２種以上の合金からなる厚さ５〜１００μｍの可撓性を有する対極基板２１を準備する。あるいは、対極基板２１として樹脂に導電膜を形成したものを用いる場合には、厚さ５〜５００μｍのものを準備する。そして、対極基板２１の上に触媒層２２を形成する。触媒層２２の形成方法としては、スパッタ法、蒸着法などが用いられる。これらのうちスパッタ法が膜の均一性の点から好ましい。こうして、可撓性を有する対極２０を準備する。
【００７８】
次に、例えば作用極３０及び対極４０の各々の上に、例えば環状のホットメルト接着剤を配置し、作用極３０及び対極４０にそれぞれ溶融圧着させる。
【００７９】
次に、減圧用容器内に、接着剤を固定した作用極１０を収容する。
【００８０】
続いて、例えば作用極３０上であって接着剤の内側に電解質３０を配置する。電解質３０は、作用極１０上であって環状の接着剤の内側に注入したり、印刷したりすることによって配置することができる。
【００８１】
次に、減圧用容器内に、接着剤を固定した対極２０を収容し、減圧用容器内で作用極１０と対極２０とを対向させて、接着剤同士を重ね合わせる。
【００８２】
次に、減圧用容器の開口を例えばＰＥＴなどの樹脂からなる可撓性シートで塞ぎ、減圧用容器内に密閉空間を形成する。そして、密閉空間を、減圧用容器に形成された排気孔（図示せず）を通して、例えば真空ポンプにより減圧する。こうして減圧空間が形成される。
【００８３】
次に、接着剤を加熱溶融させながら加圧する。すると、作用極１０と対極２０との間に、これらを連結する封止部４０が得られる。こうして構造体が形成される。
【００８４】
そして、減圧用容器から構造体を取り出すと、対極２０のうち電解質３０と反対側の表面２０ａにおける周縁部より内側の部分が大気圧により押圧され、凹部２３が形成される。
【００８５】
他方、剛性部材５０を準備する。剛性部材５０としては、配線部１４に少なくとも一部において重なる形状を有し、かつ対極２０よりも高い剛性を有するものを準備する。そして、剛性部材５０を対極２０の凹部２３に収容する。
【００８６】
そして、フィルム状の押付部材６０を用意し、押付部材６０の周縁部６０ａを対極２０の周縁部に固定する。
【００８７】
以上のようにして、色素増感太陽電池１００が得られ、色素増感太陽電池１００の製造が完了する。
【００８８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の色素増感太陽電池の第２実施形態について図２を参照して詳細に説明する。図２は、本発明の色素増感太陽電池の第２実施形態を示す断面図である。なお、図２において、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００８９】
図２に示すように、本実施形態の色素増感太陽電池２００は、押付部材の点で第１実施形態の色素増感太陽電池１００と相違する。
【００９０】
すなわち、本実施形態の押付部材２６０は、その周縁部２６０ａが、対極２０の周縁部ではなく、作用極１０の導電性基板１７の表面１７ａのうち封止部４０の外側の領域に固定されている。このため、押付部材２６０は、対極２０の周縁部を介して封止部４０を導電性基板１７側に押し付けていることになる。このため、本実施形態の色素増感太陽電池２００が高温環境下に置かれ、封止部４０が作用極１０と対極２０との間の距離を増大させるように膨張しようとしても、封止部４０のそのような膨張は押付部材２６０によって十分に抑制され、作用極１０と対極２０との間の距離の増大を十分に抑制することができる。
【００９１】
押付部材２６０としては、第１実施形態の押付部材６０と同様の材料を用いることができる。また押付部材２６０は、第１実施形態の押付部材６０と同様、例えば金属層とポリエステル層とを含む積層体で構成されてもよい。
【００９２】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の色素増感太陽電池の第３実施形態について図３を参照して詳細に説明する。図３は、本発明の色素増感太陽電池の第３実施形態を示す部分断面図である。なお、図３において、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００９３】
図３に示すように、本実施形態の色素増感太陽電池３００は、配線部１４と対極２０との間に、絶縁性材料で構成される短絡防止層３７０をさらに有し、配線保護層３１６として樹脂が用いられ、押付部材６０を有しない点で第１実施形態の色素増感太陽電池１００と相違する。
【００９４】
この場合、絶縁性材料で構成される短絡防止層３７０が、配線部１４のうち樹脂で構成される配線保護層３１６と対極２０との間に設けられている。このため、対極２０と作用極１０との短絡が十分に防止される。
【００９５】
短絡防止層３７０は絶縁性材料で構成されていればよい。このような絶縁性材料としては、例えば少なくとも一部において配線保護層１６を構成する樹脂よりも高い融点を有する樹脂や、アルミナ、酸化マグネシウムなどを用いることができる。中でも、柔軟性に優れることから、少なくとも一部において配線保護層１６を構成する樹脂よりも高い融点を有する樹脂が好ましい。
【００９６】
なお、配線保護層３１６を構成する樹脂としては、例えば配線保護層１６を構成する樹脂と同じ樹脂が用いられる。
【００９７】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の色素増感太陽電池の第４実施形態について図４を参照して詳細に説明する。図４は、本発明の色素増感太陽電池の第４実施形態を示す部分断面図である。なお、図４において、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００９８】
図４に示すように、本実施形態の色素増感太陽電池４００は、作用極４１０が可撓性電極となっており、作用極４１０よりも高い剛性を有する剛性部材４５０が導電性基板４１７のうち電解質３０と反対側の表面４１７ｂに固定され、剛性部材４５０が少なくとも一部において配線部１４と重なるように設けられ、押付部材６０を有しない点で第１実施形態の色素増感太陽電池１００と相違する。
【００９９】
この場合、周囲の環境温度の上昇により、電解質３０が膨張してセル空間の内圧が上昇する。このとき、対極２０にも作用極１０にも、これらの電極より高い剛性を有する剛性部材５０，４５０がそれぞれ固定されている。このため、作用極４１０と対極２０間の距離が増大しようとしても、可撓性電極である対極２０の動きは剛性部材５０によって規制され、可撓性電極である作用極４１０の動きは剛性部材４５０によって規制される。従って、剛性部材４５０が可撓性電極である作用極４１０に固定されていない場合に比べて、作用極４１０及び対極２０間の距離の増大を十分に抑制することができる。よって、色素増感太陽電池４００によれば、高温環境下で使用されても、光電変換特性の経時的な低下を十分に抑制できる。
【０１００】
剛性部材４５０は、作用極４１０よりも高い剛性を有するものであればよく、このような剛性材料としては、例えば剛性部材５０と同様の材料などを用いることができる。その中でも、ガラス、及び、アクリル等の透明な材料を用いることが、光を遮断しないので好ましい。また作用極４１０は、透明導電膜１２と積層される透明基板として透明基板４１１を有している。透明基板４１１としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）などが挙げられる。透明基板４１１の厚さは、作用極４１０が可撓性を有する程度の厚さであり、例えば１００〜５００μｍの範囲にすればよい。
【０１０１】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の色素増感太陽電池の第５実施形態について図５を参照して詳細に説明する。図５は、本発明の色素増感太陽電池の第５実施形態を示す部分断面図である。なお、図５において、第１及び第２実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【０１０２】
図５に示すように、本実施形態の色素増感太陽電池５００は、対極２０に対し電解質３０と反対側であって、多孔質酸化物半導体層１３と対極２０を介して重なるように配置され、剛性部材２６０よりも低い剛性を有する樹脂部５０１と、押付部材２６０に対し、電解質３０側に積層され、樹脂部５０１に接着される樹脂層５０２とをさらに有する点で第２実施形態の色素増感太陽電池２００と相違する。
【０１０３】
この場合、剛性部材５０で可撓性電極である対極２０の撓みを抑制しつつも、剛性部材５０よりも剛性が低い樹脂部５０１では可撓性電極である対極２０が一定量撓むことが可能となるので、セル空間の膨張や収縮により対極２０に加えられる応力を吸収でき、封止部４０と対極２０との界面に加わる応力が低減される。このため、電解質３０の漏洩がより十分に抑制され、耐久性がより向上する。また、押付部材２６０は、樹脂層５０２及び樹脂部５０１を介して対極２０に接着されているため、押付部材２６０が剛性部材５０から離れることをより十分に抑制することができる。
【０１０４】
なお、樹脂部５０１は、剛性部材２６０よりも低い剛性を有する樹脂で構成されればよく、例えばブチルゴム、封止部４０を構成する樹脂と同様の樹脂などで構成される。
【０１０５】
また樹脂層５０２は、押付部材２６０を剛性部材５０、対極２０や作用極１０に接着させるものであり、樹脂層５０２を構成する樹脂としては、樹脂部５０１と同様の樹脂を用いることができる。
【０１０６】
本発明は、上述した第１〜第５実施形態に限定されるものではない。例えば上記第１〜第５実施形態では、配線部１４が、可撓性電極である対極２０と接触しているが、接触していなくてもよい。すなわち配線部１４と対極２０とは互いに離間していてもよい。
【０１０７】
また上記第１〜第５実施形態では、対極２０が対極基板２１と触媒層２２とで構成されているが、対極２０は、さらに対極基板２１に対して電解質３０と反対側に樹脂層を有していてもよい。この場合、樹脂層としては、例えばブチルゴムや、封止部４０を構成する樹脂と同様の樹脂を用いることができる。ここで、対極２０が樹脂層を有する場合、対極２０を可撓性電極とするためには、対極２０の厚さは１ｍｍ以下となるようにすればよい。
【実施例】
【０１０８】
以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【０１０９】
（実施例１）
まず厚さ４ｍｍ×３５ｃｍ×３５ｃｍのガラスからなる透明基板を用意した。そして、この透明基板の上に３０ｃｍ×３０ｃｍのＦＴＯ膜を形成し、ＦＴＯ基板を用意した。このとき、ＦＴＯ膜の寸法は、８００ｎｍ×６ｃｍ×２０ｃｍとした。そして、ＦＴＯ膜の表面上に、スクリーン印刷法により酸化チタンナノ粒子のペースト（Solaronix社製、Ti nanoxide T/sp）を塗布し、ＦＴＯ基板を熱循環オーブンに収容し、５００℃で３時間焼成し、ＦＴＯ膜上に厚さ１０μｍ×１ｃｍ×２８ｃｍの多孔質酸化物半導体層を２５本形成した。続いて、ＦＴＯ膜上に、各多孔質酸化物半導体層を包囲するように、銀ペースト（福田金属社製）をスクリーン印刷法にて塗布し、５２０℃で１時間焼成を行い、銀配線を形成した。そして、銀配線の上に、低融点ガラスを含むガラスペーストを塗布し、５２０℃で１時間焼成を行い、配線保護層を形成し、０．１ｃｍ×２９ｃｍの配線部を２６本形成した。このとき、ＦＴＯ膜からの配線保護層の高さは３５μｍとなるようにした。こうして作用極を得た。こうして得られた作用極は非可撓性電極であった。
【０１１０】
次に、この作用極を、光増感色素であるＮ７１９色素を０．２ｍＭ溶かした脱水エタノール液中に一昼夜浸漬し、作用極の多孔質酸化物半導体層に光増感色素を担持させた。
【０１１１】
そして、作用極の多孔質酸化物半導体層全体を包囲するように、ホットメルト接着剤として、幅２ｍｍ、厚さ５０μｍのアイオノマーであるハイミラン（商品名、三井デュポンポリケミカル社製）からなる環状の接着剤を配置して１８０℃で３５分間溶融圧着した。こうして作用極に、多孔質酸化物半導体層を包囲するように環状の接着剤を固定した。
【０１１２】
次に、対極基板として、３０ｃｍ×３０ｃｍ×３５μｍのＴｉ箔を用意した。そして、Ｔｉ箔の上にスパッタリング法により厚さ５ｎｍの白金層を形成した。こうして対極を得た。こうして得られた対極は可撓性電極であった。
【０１１３】
続いて、白金層の上に、幅２ｍｍ、厚さ５０μｍのアイオノマーであるハイミラン（三井デュポンポリケミカル社製）からなる環状の接着剤を配置して１８０℃で３５分間溶融圧着した。こうして対極の周縁部に環状の接着剤を固定した。
【０１１４】
次に、接着剤を固定した作用極を減圧用容器内に収容した。そして、減圧用容器内で、作用極に固定した環状の接着剤の内側に、ヨウ化リチウム０．１Ｍ、ヨウ素０．０５Ｍ、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン０．５Ｍをアセトニトリル中に溶解させたアセトニトリル系電解質を配置した。
【０１１５】
次に、接着剤を固定した対極を減圧用容器内に収容し、作用極と対極の接着剤同士を互いに対向させた。そして、減圧用容器を１０００Ｐａまで減圧した状態で、作用極に固定された接着剤、及び、対極に固定された接着剤を、３ＭＰａ、１５０℃の条件で溶融圧着させた。こうして厚さ７０μｍの封止部を有する構造体を得た。
【０１１６】
次に、構造体を減圧用容器から取り出し、対極のうち電解質と反対側の表面に凹部を形成した。このとき、対極と配線保護層とを互いに接触させた。
【０１１７】
次に、銀配線と同一のパターン形状となるように形成されたガラスからなる剛性部材を対極のうち電解質と反対側の表面に当て、剛性部材の縁部をクリップで挟んだ。こうして色素増感太陽電池を得た。
【０１１８】
（実施例２）
電解質中の溶媒を、アセトニトリルからメトキシアセトニトリルに変更することにより、電解質をアセトニトリル系電解質からメトキシアセトニトリル系電解質に変更したこと以外は実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１１９】
（実施例３）
電解質中の溶媒を、アセトニトリルからメトキシプロピオニトリルに変更することにより、電解質をアセトニトリル系電解質からメトキシプロピオニトリル系電解質に変更したこと以外は実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２０】
（実施例４）
透明基板を、厚さ４ｍｍ×３０ｃｍ×３０ｃｍのガラスから、厚さ０．３ｍｍ×３５ｃｍ×３５ｃｍのポリエチレンナフタレートに変更することで、作用極を可撓性電極とし、作用極のうち電解質と反対側の表面に、銀配線と同一のパターン形状となるように形成されたガラスからなる剛性部材を接着剤で固定したこと以外は実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２１】
（実施例５）
封止部の厚さを、７０μｍから１００μｍに増大させることで、配線部と対極とが接触しないようにしたこと以外は実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２２】
（実施例６）
３ｍｍ×３５ｃｍ×３５ｃｍの寸法を有するアルミニウム層とブチルゴム層との積層体からなるシートを用意し、このシートで剛性部材を覆うと共にシートを対極に押し付け、シートの縁部を作用極のＦＴＯ基板上に接着して固定したこと以外は実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２３】
（比較例１）
剛性部材を対極に固定しなかったこと以外は実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２４】
（比較例２）
剛性部材を対極に固定しなかったこと以外は実施例２と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２５】
（比較例３）
剛性部材を対極に固定しなかったこと以外は実施例３と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２６】
（比較例４）
剛性部材を配線部に重ならないように対極に固定したこと以外は実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２７】
（比較例５）
ＦＴＯ膜からの配線部の高さを５μｍとし、多孔質酸化物半導体層のＦＴＯ膜からの高さよりも小さくすることで、多孔質酸化物半導体層のＦＴＯ膜からの高さに対するＦＴＯ膜からの配線部の高さの比を０．５としたこと以外は実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
【０１２８】
［特性評価］
実施例１〜６及び比較例１〜５で得られた色素増感太陽電池を、８５℃の恒温槽に１０００時間入れた。そして、恒温槽に入れる前の色素増感太陽電池の光電変換効率と、恒温槽に入れて１０００時間後に取り出した色素増感太陽電池の光電変換効率とから、下記式：
光電変換効率の減少率（％）＝（η０−η）／η０）×１００
（上記式中、η０は恒温槽に入れる前の色素増感太陽電池の光電変換効率を表し、ηは、恒温槽に入れて１０００時間後に取り出した色素増感太陽電池の光電変換効率を表す）
に基づいて光電変換効率の減少率を算出した。結果を表１に示す。なお、表１において、「−」は、色素増感太陽電池において、作用極と対極とが短絡し、光電変換効率を測ることができなかったことを意味する。
【表１】
【０１２９】
表１に示す結果より、実施例１〜６の色素増感太陽電池は、比較例１〜３の色素増感太陽電池に比べて、光電変換効率の減少率が極めて小さいことが分かった。また比較例４及び５は、作用極と対極との間で短絡が生じてしまい、光電変換効率の減少率を測定することができなかった。
【０１３０】
このことから、本発明の色素増感太陽電池は、高温環境下で使用されても優れた耐久性を有することが確認された。
【符号の説明】
【０１３１】
１０…作用極（第１電極）
１３…多孔質酸化物半導体層
１４…配線部
１５…集電配線
１６，３１６…配線保護層
１７，４１７…導電性基板
１７ａ，４１７ａ…表面
２０…対極（第２電極）
３０…電解質
４０…封止部
５０，４５０…剛性部材
６０，２６０…押付部材
７０…空間部（低剛性部）
５０１…樹脂部（低剛性部）
１００，２００，３００，４００，５００…色素増感太陽電池
３７０…短絡防止層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基板と、前記導電性基板の表面に設けられる酸化物半導体層と、前記導電性基板の表面上であって前記酸化物半導体層の周囲に設けられる集電配線及び前記集電配線を覆って保護する絶縁性の配線保護層を有する配線部とを有する第１電極と、
前記第１電極に対向する第２電極と、
前記第１及び第２電極を連結する封止部と、
前記第１電極、前記第２電極及び前記封止部によって包囲されるセル空間に充填される電解質と、
を備え、
前記導電性基板の表面からの前記配線部の厚さが前記酸化物半導体層の厚さよりも大きく、
前記２電極が、可撓性を有する可撓性電極であり、
前記可撓性電極よりも高い剛性を有する剛性部材が、前記可撓性電極のうち前記電解質と反対側の表面に固定され、前記剛性部材が、前記配線部と少なくとも一部において前記可撓性電極を介して重なるように設けられている、色素増感太陽電池。
【請求項２】
前記剛性部材よりも低い剛性を有する低剛性部が、前記可撓性電極のうち前記電解質と反対側であって、前記酸化物半導体層と少なくとも一部において前記可撓性電極を介して重なるように設けられている、色素増感太陽電池。
【請求項３】
前記第１電極が非可撓性電極である、請求項１又は２に記載の色素増感太陽電池。
【請求項４】
前記配線部が前記可撓性電極と接触している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項５】
前記配線保護層がガラスを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項６】
前記剛性部材を覆い、前記剛性部材を前記可撓性電極に押し付ける押付部材をさらに備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１】
導電性基板と、前記導電性基板の表面に設けられる酸化物半導体層と、前記導電性基板の表面上であって前記酸化物半導体層の周囲に設けられる集電配線及び前記集電配線を覆って保護する絶縁性の配線保護層を有する配線部とを有する第１電極と、
前記第１電極に対向する第２電極と、
前記第１及び第２電極を連結する封止部と、
前記第１電極、前記第２電極及び前記封止部によって包囲されるセル空間に充填される電解質と、
を備え、
前記導電性基板の表面からの前記配線部の厚さが前記酸化物半導体層の厚さよりも大きく、
前記２電極が、可撓性を有する可撓性電極であり、
前記可撓性電極よりも高い剛性を有する剛性部材が、前記可撓性電極のうち前記電解質と反対側の表面に固定され、前記剛性部材が、前記配線部と少なくとも一部において前記可撓性電極を介して重なるように設けられている、色素増感太陽電池。
【請求項２】
前記剛性部材よりも低い剛性を有する低剛性部が、前記可撓性電極のうち前記電解質と反対側であって、前記酸化物半導体層と少なくとも一部において前記可撓性電極を介して重なるように設けられている、色素増感太陽電池。
【請求項３】
前記第１電極が非可撓性電極である、請求項１又は２に記載の色素増感太陽電池。
【請求項４】
前記配線部が前記可撓性電極と接触している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項５】
前記配線保護層がガラスを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項６】
前記剛性部材を覆い、前記剛性部材を前記可撓性電極に押し付ける押付部材をさらに備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−８０５６８（Ｐ２０１３−８０５６８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１８７９５（Ｐ２０１１−２１８７９５）
【出願日】平成２３年１０月１日（２０１１．１０．１）
【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２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１日（２０１１．１０．１）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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