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ことが可能な色素増感太陽電池を提供すること。
【解決手段】導電性基板１７を有する第１基材１０と、第１基材１０に対向する第２基材２０と、第１基材１０及び第２基材２０を連結する封止部４０と、第１基材１０及び第２基材２０の間に配置される電解質３０とを備え、封止部４０が、第１基材１０と第２基材２０とを接続し、樹脂を含む樹脂部８２と、樹脂部８２の内部に設けられる絶縁性のスペーサ８１とを有するスペーサ構造体８０を含む、色素増感太陽電池１００。
【解決手段】導電性基板１７を有する第１基材１０と、第１基材１０に対向する第２基材２０と、第１基材１０及び第２基材２０を連結する封止部４０と、第１基材１０及び第２基材２０の間に配置される電解質３０とを備え、封止部４０が、第１基材１０と第２基材２０とを接続し、樹脂を含む樹脂部８２と、樹脂部８２の内部に設けられる絶縁性のスペーサ８１とを有するスペーサ構造体８０を含む、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太陽電池が注目されており、色素増感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、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、作用極と対極との間に設けられる封止部がスペーサによって作用極側の封止部と対極側の封止部とに分離された色素増感太陽電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９４０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の色素増感太陽電池は、以下の課題を有していた。
【０００６】
すなわち、特許文献１に記載の色素増感太陽電池は、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。
【０００７】
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ことが可能な色素増感太陽電池が求められていた。
【０００８】
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ことが可能な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】
【０００９】
本発明者は、上記のように特許文献１に記載の色素増感太陽電池において光電変換効率が低下し易い原因について検討した。まず上述した特許文献１に記載の色素増感太陽電池では、封止部がスペーサによって作用極側の封止部と対極側の封止部とに分離されている。このため、本発明者は、封止部の厚さが不十分となり、作用極及び対極の各々に対する封止部の接着力が不十分になるとともに、スペーサに対する封止部の接着力も不十分となるのではないかと考えた。さらに、特許文献１に記載の色素増感太陽電池では、作用極とスペーサとの間の界面が、電解質と外部とを結ぶように形成され、対極とスペーサとの間の界面も電解質と外部とを結ぶように形成されている。そして、上述したようにスペーサに対する封止部の接着力が不十分であると考えられる。このことから、高温環境下で電解質が揮発して作用極と対極とに大きな応力が加えられることで封止部がスペーサから剥離すると、スペーサと封止部との界面を通って電解質が漏洩しやすくなるのではないかと本発明者は考えた。また色素増感太陽電池には、絶縁性の基材と作用極とが封止部で連結され且つそれらの間に電解質が配置されているタイプの色素増感太陽電池も知られており、このような色素増感太陽電池においても、特許文献１のように封止部がスペーサによって作用極側の封止部と絶縁性基材側の封止部とに分離されていると、上記と同様の課題が生じるものと本発明者は考えた。そこで、本発明者は、封止部の厚さを十分に確保しながら、スペーサと電極又は基材との界面が電解質と外部とを結ぶように形成しないようにすることで、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。
【００１０】
すなわち、本発明は、導電性基板を有する第１基材と、前記第１基材に対向する第２基材と、前記第１基材及び前記第２基材を連結する封止部と、前記第１基材及び前記第２基材の間に配置される電解質とを備え、前記封止部が、前記第１基材と前記第２基材とを接続し、樹脂を含む樹脂部と、前記樹脂部の内部に設けられる絶縁性のスペーサとを有するスペーサ構造体を含む、色素増感太陽電池である。
【００１１】
この色素増感太陽電池によれば、封止部が第１基材と第２基材とを連結している。このため、第１基材に対する封止部の接着力が十分に確保されると共に、第２基材に対する封止部の接着力も十分に確保される。このため、第１基材からの封止部の剥離、および、第２基材からの封止部の剥離が十分に抑制される。従って、第１基材と封止部との界面、第２基材と封止部との界面を通る電解質の漏洩が十分に抑制される。また本発明の色素増感太陽電池では、スペーサが封止部の内部に設けられている。このため、熱応力により、スペーサにそれを左右に動かすような力が働いても、封止部によりスペーサの移動がブロックされるので、スペーサが左右に移動して封止部から剥離することが十分に抑制される。また電解質が封止部を通過する場合、その電解質は、スペーサと封止部との界面でトラップされ、そのまま外部へと漏出することが十分に阻止される。このように、本発明の色素増感太陽電池によれば、第１基材と封止部との界面、第２基材と封止部との界面を通る電解質の漏洩を十分に抑制できるとともに、スペーサと封止部との界面を通る電解質の漏洩をも十分に抑制できる。従って、本発明の色素増感太陽電池によれば、優れた耐久性を有することが可能となる。
【００１２】
上記色素増感太陽電池は、前記封止部の内側に設けられ、前記第１基材と前記第２基材とを接続する接続部を更に備え、前記接続部が、前記第１基材と前記第２基材とを接続し、樹脂を含む樹脂部と、前記樹脂部の内部に設けられる絶縁性のスペーサとを有するスペーサ構造体を含むことが好ましい。
【００１３】
この色素増感太陽電池によれば、周囲の環境温度が上昇すると、第１基材と第２基材と封止部とによって包囲される空間の内圧が上昇する。このとき、第２基材と第１基材とが、樹脂を含む接続部によって接続されている。このため、第１及び第２基材間の距離の増大が接続部によって十分に抑制される。従って、封止部と第１基材との間の界面、封止部と第２基材との間の界面に過大な応力が加わることがより十分に抑制され、それらの界面を通じて水分等が第１基材と第２基材と封止部とによって包囲される空間内に入って電解質に接触することが十分に抑制される。従って、本発明の色素増感太陽電池によれば、より優れた耐久性を有することが可能となる。
【００１４】
上記色素増感太陽電池においては、前記第１基材が、前記導電性基板の表面上に設けられる配線部をさらに有する第１電極で構成され、前記配線部が、前記導電性基板上に設けられる集電配線と、前記集電配線を覆って前記電解質から保護し、樹脂を含む配線保護層とを有し、前記第２基材が第２電極で構成され、前記接続部が、前記配線保護層と前記第２基材とを接続していてもよい。
【００１５】
この場合、色素増感太陽電池が高温環境下で使用されると、配線保護層、及び、接続部の樹脂部はいずれも樹脂を含むため、軟化する。このため、第１基材と第２基材とが接近するような応力が色素増感太陽電池に加わると、配線保護層、及び、接続部の樹脂部が潰れ、第１基材と第２基材との間の距離が縮小する。この場合でも、接続部は、樹脂部の内部に絶縁性のスペーサを有しているため、高温環境下で使用されても、第１基材に含まれる集電配線と第２基材との短絡を十分に防止することができる。このため、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、第１基材と第２基材との間の短絡を防止できる。
【００１６】
上記色素増感太陽電池は、前記第１基材及び前記第２基材のうち一方の基材が可撓性基材である場合に特に有用である。
【００１７】
第１基材及び第２基材のうち一方の基材が可撓性基材であることは、極間距離を縮められるため光電変換効率向上の点で好ましいが、色素増感太陽電池が高温環境下で使用される場合、第１基材と第２基材との間の距離が増大しやすくなり、光電変換特性が低下しやすい。その点、本発明の色素増感太陽電池は、第２基材と第１基材とを接続部を介して接続し、第１基材と第２基材との間の距離の増大を十分に抑制することができるため、有用である。
【００１８】
上記色素増感太陽電池においては、前記接続部の前記スペーサが前記第１基材および前記第２基材の少なくとも一方から離間していることが好ましい。また上記色素増感太陽電池においては、前記封止部の前記スペーサが前記第１基材および前記第２基材の少なくとも一方から離間していることが好ましい。
【００１９】
この場合、スペーサが第１基材又は第２基材に接触している場合に比べて樹脂部と第１基材又は第２基材との接触面積がより増加する。そのため、第１基材又は第２基材と、接続部又は封止部との接着力がより向上する。このため、第１基材又は第２基材からの接続部又は封止部の剥離がより十分に抑制され、第１基材と第２基材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。
【００２０】
なお、本発明において、「可撓性基材」とは、２０℃の環境下で５０ｍｍ×２００ｍｍのシート状基材の長辺側の両縁部（それぞれ幅５ｍｍ）を張力１Ｎで水平に固定し、基材の中央に２０ｇ重の荷重をかけた際の基材の撓みの最大変形率が２０％を超えるものを言うものとする。ここで、最大変形率とは、下記式：
最大変形率（％）＝１００×（最大変位量／シート状基材の厚さ）
に基づいて算出される値を言う。従って、例えば厚さ０．０４ｍｍのシート状基材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、このシート状基材は可撓性基材となる。
【発明の効果】
【００２１】
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ことが可能な色素増感太陽電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の色素増感太陽電池の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の作用極に樹脂封止部を固定した状態を示す切断面端面図である。
【図３】図１の対極に樹脂封止部を固定した状態を示す切断面端面図である。
【図４】図１の第１連結部を示す切断面端面図である。
【図５】図１のスペーサ構造体を示す断面図である。
【図６】図１の色素増感太陽電池を製造する工程における電解質配置工程を示す切断面端面図である。
【図７】図１の色素増感太陽電池を製造する工程における重ね合わせ工程を示す切断面端面図である。
【図８】本発明の色素増感太陽電池の他の実施形態を示す断面図である。
【図９】本発明の色素増感太陽電池のさらに他の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】
【００２３】
以下、本発明に係る色素増感太陽電池の実施形態について詳細に説明する。
【００２４】
＜第１実施形態＞
以下、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。
【００２５】
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。ここで、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おり、対極２０は可撓性を有する可撓性電極となっている。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。
【００２６】
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。作用極１０のうちの多孔質酸化物半導体層１３には光増感色素が担持されている。
【００２７】
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を覆って電解質３０から保護し、樹脂を含む配線保護層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、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。
【００２８】
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。
【００２９】
そして、対極２０と配線部１４とは、接続部５０によって接続されている。接続部５０は、配線保護層１６に連結される第１連結部６０と、第１連結部６０と対極２０の触媒層２２とを連結する第２連結部７０とで構成されている。第１連結部６０は、絶縁性のスペーサ６１と、スペーサ６１の全体を包囲し、樹脂を含む樹脂部６２とを有するスペーサ構造体で構成されている。このようにスペーサ６１の全体が樹脂部６２で包囲され、第１連結部６０と対極２０との間に第２連結部７０が設けられているため、スペーサ６１は対極２０から離間している。樹脂部６２は、第２連結部７０を介して対極２０に接続されている。
【００３０】
封止部４０は、作用極１０に固定される樹脂封止部４０ａと、対極２０に固定される樹脂封止部４０ｂと、樹脂封止部４０ａと樹脂封止部４０ｂとを接続するスペーサ構造体８０とを有している。スペーサ構造体８０は、樹脂を含む樹脂部８２と、樹脂部８２の内部に設けられる絶縁性のスペーサ８１とを有している。別言すると、スペーサ構造体８０においては、スペーサ８１は、スペーサ構造体８０の内周面と外周面との間に配置されている。なお、接続部５０は封止部４０の内側に設けられている。
【００３１】
上述した色素増感太陽電池１００によれば、封止部４０が作用極１０と対極２０とを連結している。このため、作用極１０に対する封止部４０の接着力が十分に確保されると共に、対極２０に対する封止部４０の接着力も十分に確保される。このため、作用極１０からの封止部４０の剥離、および、対極２０からの封止部４０の剥離が十分に抑制される。従って、作用極１０と封止部４０との界面、対極２０と封止部４０との界面を通る電解質３０の漏洩が十分に抑制される。また色素増感太陽電池１００では、スペーサ８１が封止部４０の内部に設けられている。このため、熱応力により、スペーサ８１にそれを左右に動かすような力が働いても、封止部４０によりスペーサ８１の移動がブロックされるので、スペーサ８１が左右に移動して封止部４０から剥離することが十分に抑制される。また電解質３０が封止部４０を通過する場合、その電解質３０は、スペーサ８１と封止部４０との界面でトラップされ、そのまま外部へと漏出することが十分に阻止される。このように、色素増感太陽電池１００によれば、作用極１０と封止部４０との界面、対極２０と封止部４０との界面を通る電解質３０の漏洩を十分に抑制できるとともに、スペーサ８１と封止部４０との界面を通る電解質３０の漏洩をも十分に抑制できる。従って、色素増感太陽電池１００によれば、優れた耐久性を有することが可能となる。
【００３２】
また色素増感太陽電池１００では、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。このとき、対極２０と、配線部１４の配線保護層１６とが、樹脂を含む接続部５０によって接続されている。このため、電解質３０が膨張しても、作用極１０及び対極２０同士間の距離の増大が接続部５０によって十分に抑制される。従って、封止部４０と作用極１０との間の界面、封止部４０と対極２０との間の界面に過大な応力が加わることが十分に抑制され、それらの界面を通じて水分等が作用極１０と対極２０と封止部４０とによって包囲される空間内に入って電解質３０に接触することが十分に抑制される。従って、色素増感太陽電池１００によれば、色素増感太陽電池１００が接続部５０を有しない場合に比べて、高温環境下で使用されても、より優れた耐久性を有することが可能となる。
【００３３】
また色素増感太陽電池１００では、絶縁性のスペーサ８１が封止部４０の内部に設けられている。このため、色素増感太陽電池１００が高温環境下で使用されると、スペーサ構造体８０の樹脂部８２は樹脂を含むため、軟化する。このため、作用極１０と対極２０とが接近するような応力が色素増感太陽電池１００に加わると、スペーサ構造体８０の樹脂部８２が潰れ、作用極１０と対極２０との間の距離が縮小する。この場合でも、スペーサ構造体８０は、樹脂部８２の内部に絶縁性のスペーサ８１を有しているため、高温環境下で使用されても、作用極１０と対極２０との短絡を十分に防止することができる。
【００３４】
また、色素増感太陽電池１００では、絶縁性のスペーサ６１が接続部５０の内部に設けられている。このため、色素増感太陽電池１００が高温環境下で使用されると、配線保護層１６、及び、接続部５０の樹脂部６２はいずれも樹脂を含むため、軟化する。このため、作用極１０と対極２０とが接近するような応力が色素増感太陽電池１００に加わると、配線保護層１６、及び、接続部５０の樹脂部６２が潰れ、作用極１０と対極２０との間の距離が縮小する。このとき、スペーサ６１が設けられていないと、対極２０が集電配線１５と接触し、作用極１０と対極２０との間で短絡が生じるおそれがある。この点、接続部５０は、樹脂部６２の内部に絶縁性のスペーサを有しているため、色素増感太陽電池１００が高温環境下で使用されても、色素増感太陽電池１００が接続部５０を有しない場合に比べて、作用極１０に含まれる集電配線１５と対極２０との接触がより十分に防止され、作用極１０と対極２０との短絡をより十分に防止することができる。
【００３５】
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。
【００３６】
次に、作用極１０、光増感色素、対極２０、電解質３０、封止部４０及び接続部５０について詳細に説明する。
【００３７】
（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。
【００３８】
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。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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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り、樹脂を含む。
【００４２】
樹脂としては、例えば変性ポリオレフィン樹脂などの熱可塑性樹脂、及び、紫外線硬化樹脂が挙げられる。変性ポリオレフィン樹脂としては、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が挙げられる。
【００４３】
（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。
【００４４】
（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、ＳＵＳ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ＩＴＯ、ＦＴＯ等の導電性酸化物からなる導電膜を形成したものを用いることもできる。
【００４５】
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。
【００４６】
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５〜３５μｍ、好ましくは５〜３０μｍ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５〜３００μｍとすればよい。
【００４７】
（電解質）
電解質３０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、バレロニトリル、ピバロニトリル、グルタロニトリル、メタクリロニトリル、イソブチロニトリル、フェニルアセトニトリル、アクリロニトリル、スクシノニトリル、オキサロニトリル、ペンタニトリル、アジポニトリル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、亜鉛錯体、鉄錯体、コバルト錯体などのレドックス対が挙げられる。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。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、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウムヨーダイド、ジメチルイミダゾリウムアイオダイド、エチルメチルイミダゾリウムアイオダイド、ジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイド、ブチルメチルイミダゾリウムアイオダイド、又は、メチルプロピルイミダゾリウムアイオダイドが好適に用いられる。また、電解質３０は、上記有機溶媒に代えて、上記イオン液体と上記有機溶媒との混合物を用いてもよい。
【００４８】
また電解質３０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、１−メチルベンゾイミダゾール、１−ブチルベンゾイミダゾールなどが挙げられる。
【００４９】
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。
【００５０】
（接続部）
接続部５０の第１連結部６０に含まれる樹脂部６２は樹脂を含んでいる。樹脂としては、例えば変性ポリオレフィン樹脂などの熱可塑性樹脂、及び、紫外線硬化樹脂が挙げられる。変性ポリオレフィン樹脂としては、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が挙げられる。上記樹脂は、配線保護層１６との密着性を向上させる観点からは、配線保護層１６に含まれる樹脂と同一であることが好ましい。
【００５１】
第１連結部６０に含まれるスペーサ６１としては、樹脂部６２よりも高い融点を有する絶縁性材料が用いられる。絶縁性材料としては、例えば樹脂材料や無機材料が挙げられる。
【００５２】
上記樹脂材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル樹脂などが挙げられる。また樹脂材料としては、配線保護層１６に使用される樹脂と同様の樹脂を用いることもできる。
【００５３】
上記無機材料としては、例えば非鉛系の透明な低融点ガラスフリットやアルミナなどの無機絶縁材料が挙げられる。低融点ガラスフリットとしては、１５０〜５５０℃の軟化点を有するものを用いることができる。
【００５４】
樹脂部６２に含まれる樹脂が変性ポリオレフィン樹脂で構成され、第１連結部６０に含まれるスペーサ６１を構成する絶縁性材料が変性ポリオレフィン樹脂で構成されることが好ましい。この場合、色素増感太陽電池１００の耐久性をより向上させることができる。
【００５５】
第２連結部７０は樹脂を含むものである。このような樹脂としては、配線保護層１６に使用される樹脂と同様の樹脂を用いることもできる。上記樹脂は、第１連結部６０の樹脂部６２との密着性を向上させる観点からは、樹脂部６２に含まれる樹脂と同一であることが好ましい。
【００５６】
（封止部）
樹脂封止部４０ａ及び樹脂封止部４０ｂは、例えば樹脂を含む。このような樹脂としては、例えば変性ポリオレフィン樹脂などの熱可塑性樹脂、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。変性ポリオレフィン樹脂としては、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。
【００５７】
スペーサ構造体８０に含まれる樹脂部８２としては、接続部５０の樹脂部６２に含まれる樹脂と同様のものを用いることができる。
【００５８】
絶縁性のスペーサ８１としては、樹脂部８２よりも高い融点を有する絶縁材料が用いられる。このような絶縁材料としては、スペーサ６１と同様の絶縁材料を用いることができる。
【００５９】
次に、色素増感太陽電池１００の製造方法について図２〜図６を参照しながら説明する。図２は、図１の作用極に樹脂封止部を固定した状態を示す切断面端面図、図３は、図１の対極に樹脂封止部を固定した状態を示す切断面端面図、図４は、図１の第１連結部を示す切断面端面図、図５は、図１のスペーサ構造体を示す断面図、図６は、図１の色素増感太陽電池を製造する工程における電解質配置工程を示す切断面端面図、図７は、図１の色素増感太陽電池を製造する工程における重ね合わせ工程を示す切断面端面図である。
【００６０】
［準備工程］
（作用極）
まず作用極１０を準備する。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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
集電配線１５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１５は導電性基板１７と強固に接着される。
【００６４】
配線保護層１６は、例えば、上述した配線保護層１６を構成する樹脂を集電配線１５の上に載せ、加熱溶融することによって得ることができる。
【００６５】
（光増感色素）
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。
【００６６】
次に、図２に示すように、作用極１０の上に、例えば環状のホットメルト接着剤からなる樹脂封止部４０ａを配置し、作用極１０に溶融圧着させる。このとき、ホットメルト系接着剤としては、樹脂封止部４０ａを構成する材料と同様の材料を用いる。
【００６７】
（対極）
一方、対極２０を次のようにして準備する。まず、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５〜３５μｍ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５〜３００μｍ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。
【００６８】
次に、対極２０の触媒層２２側の表面のうち、配線部１４に対向させる予定の位置に、第２連結部７０を構成する樹脂を配置して加熱溶融する。こうして対極２０の触媒層２２側の表面のうち配線部１４に対向させる予定の位置に第２連結部７０が形成される（図３参照）。
【００６９】
続いて、対極２０の上に、例えば環状のホットメルト接着剤からなる樹脂封止部４０ｂを配置し、対極２０に溶融圧着させる（図３参照）。このとき、ホットメルト系接着剤としては、樹脂封止部４０ｂを構成する材料と同様の材料を用いる。
【００７０】
（第１連結部）
他方、図４に示すように、配線部１４と同様のパターン形状を有する第１連結部６０を準備する。第１連結部６０は、配線部１４と同様のパターン形状を有する２枚の樹脂シートの間にスペーサ６１を挟んで樹脂シートを加熱溶融することで得ることができる。このとき、樹脂シートは、第１連結部６０の樹脂部６２となる。
【００７１】
（スペーサ構造体）
また図５に示すように、環状のスペーサ構造体８０を準備する。スペーサ構造体８０は、２枚の環状の樹脂シートの間にスペーサ８１を挟んで樹脂シートを加熱溶融することで得ることができる。このとき、樹脂シートは、スペーサ構造体８０の樹脂部８２となる。
【００７２】
次に、第１連結部６０と配線部１４とを重ね合わせ、第１連結部６０と配線部１４とを溶融圧着するとともに、環状のスペーサ構造体８０を樹脂封止部４０ａに重ね合わせ、スペーサ構造体８０と樹脂封止部４０ａとを溶融圧着させる。
【００７３】
［電解質配置工程］
次に、図６に示すように、作用極１０上であって樹脂封止部４０ａ及びスペーサ構造体８０の内側に電解質３０を配置する。電解質３０は、作用極１０上であって樹脂封止部４０ａ及びスペーサ構造体８０の内側に注入したり、印刷したりすることによって得ることができる。
【００７４】
［重ね合わせ工程］
次に、図７に示すように、樹脂封止部４０ｂを固定した対極２０の第２連結部７０と第１連結部６０とを重ね合わせる。このとき、スペーサ構造体８０と、対極２０に固定した樹脂封止部４０ｂとを重ね合わせる。
【００７５】
［溶融圧着工程］
次に、スペーサ構造体８０と樹脂封止部４０ｂとを溶融圧着させるとともに、第１連結部６０と対極２０に設けた第２連結部７０とを溶融圧着させる。すると、作用極１０と対極２０との間に封止部４０が得られる。同時に、第２連結部７０と第１連結部６０とが接続され、接続部５０が得られる。
【００７６】
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。
【００７７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明に係る色素増感太陽電池の第２実施形態について図８を参照しながら詳細に説明する。なお、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。図８は、本発明に係る色素増感太陽電池の第２実施形態を示す断面図である。
【００７８】
図８に示すように、本実施形態の色素増感太陽電池２００は、対極２０に代えて絶縁性基板２４０を用いている点、各多孔質酸化物半導体層１３ごとに１つの透明導電膜１２が設けられ、隣り合う２つの透明導電膜１２の間に溝が形成され、隣り合う２つの透明導電膜１２同士が絶縁されている点、各多孔質酸化物半導体層１３の上に絶縁性多孔質層２３０が積層され、絶縁性多孔質層２３０の上に対極２２０が積層されている点、対極２２０が、対応する透明導電膜１２の隣りの透明導電膜１２に接続されている点、絶縁性基板２４０と作用極１０との間に電解質３０が充填されている点、接続部５０の代わりに、第１連結部６０、第２連結部７０および接着部２６０からなる接続部２５０が用いられている点で第１実施形態の色素増感太陽電池１００と相違する。なお、本実施形態では、絶縁性基板２４０によって第２基材が構成されている。
【００７９】
上述した色素増感太陽電池２００によれば、封止部４０が作用極１０と絶縁性基板２４０とを連結している。このため、作用極１０に対する封止部４０の接着力が十分に確保されると共に、絶縁性基板２４０に対する封止部４０の接着力も十分に確保される。このため、作用極１０からの封止部４０の剥離、および、絶縁性基板２４０からの封止部４０の剥離が十分に抑制される。従って、作用極１０と封止部４０との界面、絶縁性基板２４０と封止部４０との界面を通る電解質３０の漏洩が十分に抑制される。また色素増感太陽電池２００では、スペーサ８１が封止部４０の内部に設けられている。このため、熱応力により、スペーサ８１にそれを左右に動かすような力が働いても、封止部４０によりスペーサ８１の移動がブロックされるので、スペーサ８１が左右に移動して封止部４０から剥離することが十分に抑制される。また電解質３０が封止部４０を通過する場合、その電解質３０は、スペーサ８１と封止部４０との界面でトラップされ、そのまま外部へと漏出することが十分に阻止される。このように、色素増感太陽電池２００によれば、作用極１０と封止部４０との界面、絶縁性基板２４０と封止部４０との界面を通る電解質３０の漏洩を十分に抑制できるとともに、スペーサ８１と封止部４０との界面を通る電解質３０の漏洩をも十分に抑制できる。従って、色素増感太陽電池２００によれば、優れた耐久性を有することが可能となる。
【００８０】
また色素増感太陽電池２００によれば、周囲の環境温度が上昇すると、作用極１０と絶縁性基板２４０と封止部４０とによって包囲される空間の内圧が上昇する。このとき、絶縁性基板２４０と作用極１０とが、樹脂を含む接続部２５０によって接続されている。このため、作用極１０と絶縁性基板２４０との間の距離の増大が接続部２５０によって十分に抑制される。従って、封止部４０と作用極１０との間の界面、封止部４０と絶縁性基板２４０との間の界面に過大な応力が加わることが十分に抑制され、それらの界面を通じて水分等が作用極１０と絶縁性基板２４０と封止部４０とによって包囲される空間内に入って電解質３０に接触することが十分に抑制される。従って、色素増感太陽電池２００によれば、色素増感太陽電池２００が接続部２５０を有しない場合に比べて、より優れた耐久性を有することが可能となる。
【００８１】
以下、対極２２０、絶縁性多孔質層２３０、絶縁性基板２４０および絶縁性接着部２６０について詳細に説明する。
【００８２】
対極２２０は、スズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素添加スズ（ＦＴＯ）等の導電性酸化物からなる膜や、金、白金、炭素系材料などの導電性材料からなる膜で構成される。対極２２０の厚さは、色素増感太陽電池１００のサイズに応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、例えば３〜２００μｍとすればよい。
【００８３】
絶縁性多孔質層２３０は、電解質３０が含浸されるものであり、絶縁性及び多孔性を有していれば特に限定されるものではない。絶縁性多孔質層２３０は、例えば酸化ケイ素やアルミナなどの絶縁体の多孔質焼結体で構成される。絶縁性多孔質層２３０の厚さも、特に制限されるものではないが、例えば３〜５０μｍとすればよい、
【００８４】
絶縁性基板２４０は、絶縁性を有する基板であれば特に制限されるものではない。このような絶縁性基板２４０を構成する材料としては、例えばソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、溶融石英ガラス及び結晶石英ガラスなどが挙げられる。絶縁性基板２４０の厚さも、特に制限されるものではないが、例えば０．１〜１０ｍｍとすればよい。
【００８５】
絶縁性接着部２６０は、絶縁性を有する接着材料で構成されていればよく、このような材料としては、第２連結部７０と同様の樹脂を用いることができる。
【００８６】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば上記第１及び第２実施形態では、接続部５０が第１連結部６０と第２連結部７０とで構成されているが、接続部５０は、第１連結部６０のみで構成されてもよい。すなわち、第２連結部７０は省略することが可能である。この場合、スペーサ構造体６０は対極２０に接触する。ここで、スペーサ６１は対極２０に接触していても離間していてもよいが、スペーサ６１は対極２０から離間していることが好ましい。この場合、スペーサ６１が対極２０に接触している場合に比べて樹脂部６２と対極２０との接触面積がより増加する。そのため、対極２０と接続部５０との接着力がより向上する。このため、対極２０からの接続部５０の剥離がより十分に抑制され、作用極１０と対極２０との間の距離の増大をより十分に抑制することができる。
【００８７】
また上記第１および第２実施形態では、封止部４０が樹脂封止部４０ａ、スペーサ構造体８０および樹脂封止部４０ｂとで構成されているが、樹脂封止部４０ａ，４０ｂは必ずしも必要なものではなく、樹脂封止部４０ａ，４０ｂのうち少なくとも一方は省略が可能である。すなわち封止部４０は、スペーサ構造体８０と、樹脂封止部４０ａ又は樹脂封止部４０ｂとで構成されるか、スペーサ構造体８０のみで構成されてもよい。封止部４０が、スペーサ構造体８０と樹脂封止部４０ａとで構成される場合、スペーサ構造体８０は対極２０に接触する。ここで、スペーサ８１は対極２０に接触していても離間していてもよいが、スペーサ８１は対極２０から離間していることが好ましい。この場合、スペーサ８１が対極２０に接触している場合に比べて樹脂部８２と対極２０との接触面積がより増加する。そのため、対極２０と封止部４０との接着力がより向上する。このため、対極２０からの封止部４０の剥離がより十分に抑制され、作用極１０と対極２０との間の距離の増大をより十分に抑制することができる。封止部４０が、スペーサ構造体８０と樹脂封止部４０ｂとで構成される場合、スペーサ構造体８０は作用極１０に接触する。この場合、スペーサ８１は作用極１０に接触していても離間していてもよいが、スペーサ８１は作用極１０から離間していることが好ましい。この場合、スペーサ８１が作用極１０に接触している場合に比べて樹脂部８２と作用極１０との接触面積がより増加する。そのため、作用極１０と封止部４０との接着力がより向上する。このため、作用極１０からの封止部４０の剥離がより十分に抑制され、作用極１０と対極２０との間の距離の増大をより十分に抑制することができる。封止部４０が、スペーサ構造体８０のみで構成される場合、スペーサ構造体８０は作用極１０および対極２０に接触する。この場合、スペーサ８１は作用極１０および対極２０の少なくとも一方に接触していても作用極１０および対極２０の両方から離間していてもよいが、スペーサ８１は作用極１０および対極２０の少なくとも一方から離間していることが好ましい。この場合、スペーサ８１が作用極１０又は対極２０に接触している場合に比べて樹脂部８２と作用極１０又は対極２０との接触面積がより増加する。そのため、作用極１０又は対極２０と封止部４０との接着力がより向上する。このため、作用極１０又は対極２０からの封止部４０の剥離がより十分に抑制され、作用極１０と対極２０との間の距離の増大をより十分に抑制することができる。
【００８８】
また上記第１実施形態では、導電性基板１７の表面１７ａからの配線部１４の高さが導電性基板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が、導電性基板１７の表面１７ａからの配線部１４の高さは導電性基板１７の表面１７ａからの多孔質酸化物半導体層１３の高さ以下であってもよい。
【００８９】
また上記第１実施形態では、対極２０が可撓性電極で、作用極１０が非可撓性電極となっているが、作用極１０が可撓性電極であってもよい。あるいは、対極２０が非可撓性電極で、作用極１０が可撓性電極であってもよい。
【００９０】
また上記第２実施形態では、絶縁性基板２４０と作用極１０との間に電解質３０が充填されており、対極２２０と絶縁性基板２４０との間のみならず、対極２２０と作用極１０との間にも充填されているが、電解質３０は、絶縁性基板２４０と作用極１０との間に充填されていなくてもよい。例えば電解質３０は、絶縁性多孔質層２３０中に含浸されているだけでもよい。
【００９１】
さらに上記第１実施形態においては、図９に示す色素増感太陽電池３００のように、接続部５０は省略されてもよい。また第２実施形態においても、接続部２５０は省略されてもよい。
【実施例】
【００９２】
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。
【００９３】
（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。次に、銀配線の上に、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）からなり、銀配線と同様のパターン形状を有する厚さ４０μｍの樹脂シートを配置し、加熱溶融させて、配線保護層を形成し、配線部を得た。このとき、ＦＴＯ膜からの配線部の高さは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。
【００９４】
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。
【００９５】
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樹脂封止部を固定した。
【００９６】
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。
【００９７】
そして、対極のうち白金層側の表面のうち配線部に対向させる予定の位置に、アイオノマーであるハイミランからなり、銀配線と同様のパターン形状を有する厚さ５０μｍの樹脂シートを配置して１８０℃で３５分間溶融圧着し、第２連結部を形成した。
【００９８】
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樹脂封止部を固定した。
【００９９】
次に、配線部と同様のパターン形状を有するハイミランからなる厚さ４０μｍの樹脂シート２枚、及び、配線部と同様のパターン形状を有し、ポリエチレンテレフタレートからなる厚さ５０μｍのスペーサ１枚を準備した。そして、２枚の樹脂シートの間にスペーサを挟んで樹脂シートを加熱溶融することで第１連結部を得た。このとき、スペーサはその全体が樹脂部で覆われていた。続いて、第１連結部を、作用極上に設けた配線部と重ね合わせ、溶融圧着させた。
【０１００】
次に、作用極に固定した環状の樹脂封止部と同様の形状を有し、ハイミランからなる厚さ４０μｍの樹脂シート２枚と、作用極に固定した環状の樹脂封止部と同様の形状を有し、ポリエチレンテレフタレートからなる厚さ５０μｍのスペーサ１枚とを準備した。そして、２枚の樹脂シートの間にスペーサを挟んで樹脂シートを加熱溶融することで環状のスペーサ構造体を得た。このとき、スペーサはその全体が樹脂部で覆われていた。こうして得られた環状のスペーサ構造体を、作用極に固定した環状の樹脂封止部に溶融圧着させた。
【０１０１】
次に、作用極に固定した環状の樹脂封止部の内側に、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。
【０１０２】
次に、樹脂封止部を固定した対極の第２連結部と第１連結部とを重ね合わせるとともに、環状のスペーサ構造体と、対極に固定した樹脂封止部とを重ね合わせた。
【０１０３】
次に、環状のスペーサ構造体と対極に固定した樹脂封止部とを３ＭＰａ、１５０℃の条件で溶融圧着させるとともに、第１連結部と対極に設けた第２連結部とを３ＭＰａ、１５０℃の条件で溶融圧着させた。こうして、作用極と対極との間に、厚さ１００μｍの封止部を得た。同時に、第２連結部と第１連結部とが接続され、配線保護層と対極とを接続する接続部が得られた。こうして色素増感太陽電池を得た。
【０１０４】
（実施例２）
配線保護層、第１連結部の樹脂部、第２連結部、封止部の樹脂部、及び、封止部の樹脂封止部を、表１に示すように、アイオノマーであるハイミランから、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＭＡ）であるニュクレル（三井・デュポンポリケミカル社製）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。
【０１０５】
（実施例３）
配線保護層、第１連結部の樹脂部、第２連結部、封止部の樹脂部、及び、封止部の樹脂封止部を、表１に示すように、アイオノマーであるハイミランから、無水マレイン酸変性ポリエチレンであるバイネル（デュポン社製）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。
【０１０６】
（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。
【０１０７】
（実施例５）
対極の白金層側の表面のうち配線部に対向させる予定の位置に第２連結部を形成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。
【０１０８】
（実施例６）
第１連結部のスペーサおよび封止部のスペーサを、表１に示すように、ＰＥＴから、無水マレイン酸変性ポリエチレンであるバイネル（デュポン社製）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。
【０１０９】
（実施例７）
第１連結部のスペーサおよび封止部のスペーサを、表１に示すように、ＰＥＴから、無水マレイン酸変性ポリエチレンであるバイネル（デュポン社製）に変更し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。
【０１１０】
（実施例８）
ＦＴＯ基板上の配線部と対極との間に、第１連結部及び第２連結部を設け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。
【０１１１】
（比較例１）
第１連結部を、作用極上に設けた配線部に溶融圧着させず、配線保護層と、対極に固定した第２連結部とを直接溶融圧着させるとともに、封止部のスペーサ構造体を、作用極に固定した環状の樹脂封止部に溶融圧着させず、作用極に固定した樹脂封止部と対極に固定した樹脂封止部とを直接溶融圧着させ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。
【０１１２】
（比較例２）
第１連結部を、作用極上に設けた配線部に溶融圧着させず、配線保護層と、対極に固定した第２連結部とを直接溶融圧着させるとともに、封止部のスペーサ構造体を、作用極に固定した環状の樹脂封止部に溶融圧着させず、作用極に固定した樹脂封止部と対極に固定した樹脂封止部とを直接溶融圧着させ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。
【０１１３】
（比較例３）
第１連結部を、作用極上に設けた配線部に溶融圧着させず、配線保護層と、対極に固定した第２連結部とを直接溶融圧着させるとともに、封止部のスペーサ構造体を、作用極に固定した環状の樹脂封止部に溶融圧着させず、作用極に固定した樹脂封止部と対極に固定した樹脂封止部とを直接溶融圧着させ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。
【０１１４】
（比較例４）
ＦＴＯ基板上の配線部と対極との間に、第１連結部及び第２連結部を設けず、封止部のスペーサ構造体を、作用極に固定した環状の樹脂封止部に溶融圧着させず、作用極に固定した樹脂封止部と対極に固定した樹脂封止部とを直接溶融圧着させ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。
【０１１５】
（比較例５）
ＦＴＯ基板上の配線部と対極との間に、第１連結部及び第２連結部を設けず、封止部のスペーサ構造体を、作用極に固定した環状の樹脂封止部に溶融圧着させず、作用極に固定した樹脂封止部と対極に固定した樹脂封止部とを直接溶融圧着させ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。
【０１１６】
（比較例６）
ＦＴＯ基板上の配線部と対極との間に、第１連結部及び第２連結部を設けず、封止部のスペーサ構造体を、作用極に固定した環状の樹脂封止部に溶融圧着させず、作用極に固定した樹脂封止部と対極に固定した樹脂封止部とを直接溶融圧着させ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。
【０１１７】
［特性評価］
実施例１〜８及び比較例１〜６で得られた色素増感太陽電池について、高温環境下での耐久性、及び、作用極と対極との間の短絡の有無を調べた。
【０１１８】
（高温環境下での耐久性）
高温環境下での耐久性は、実施例１〜８及び比較例１〜６で得られた色素増感太陽電池について、高温環境下に置くことによる光電変換効率の減少率を算出することで調べた。光電変換効率の減少率は以下のようにして算出した。まず実施例１〜８及び比較例１〜６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。
【０１１９】
（高温環境下での作用極と対極との間の短絡の有無）
高温環境下での作用極と対極との間の短絡については、以下のようにして調べた。まず各実施例及び比較例ごとに色素増感太陽電池を３個ずつ作製した。そして、これらの色素増感太陽電池を８５℃の恒温槽に入れ、１０００時間後に取り出した色素増感太陽電池について短絡の有無を、光を照射せずに対極と作用極との間の抵抗を測定することによって調べた。このとき、作用極と対極との間の抵抗が１０Ω以下であれば、短絡していると判断した。結果を表１に示す。表１において、３個とも短絡が見られなかった場合には「無」と表示し、１個でも短絡が見られた場合には「あり」と表示した。
【０１２０】
【表１】
【０１２１】
表１に示す結果より、実施例１〜８の色素増感太陽電池は、比較例１〜６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。
【０１２２】
また実施例１〜８及び比較例４〜６の色素増感太陽電池においては、作用極と対極との間の短絡が見られなかったが、比較例１〜３の色素増感太陽電池においては、作用極と対極との間で短絡が見られた。
【０１２３】
このことから、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であることが確認された。
【符号の説明】
【０１２４】
１０…作用極（第１電極、第１基材）
１７…導電性基板
２０…対極（第２電極、第２基材）
３０…電解質
４０…封止部
５０…接続部
６０…第１連結部又はスペーサ構造体
６１…スペーサ
６２…樹脂部
８０…スペーサ構造体
８１…スペーサ
８２…樹脂部
１００、２００、３００…色素増感太陽電池
２２０…対極
２４０…絶縁性基板（第２基材）
【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太陽電池が注目されており、色素増感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、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、作用極と対極との間に設けられる封止部がスペーサによって作用極側の封止部と対極側の封止部とに分離された色素増感太陽電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９４０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の色素増感太陽電池は、以下の課題を有していた。
【０００６】
すなわち、特許文献１に記載の色素増感太陽電池は、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。
【０００７】
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ことが可能な色素増感太陽電池が求められていた。
【０００８】
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ことが可能な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】
【０００９】
本発明者は、上記のように特許文献１に記載の色素増感太陽電池において光電変換効率が低下し易い原因について検討した。まず上述した特許文献１に記載の色素増感太陽電池では、封止部がスペーサによって作用極側の封止部と対極側の封止部とに分離されている。このため、本発明者は、封止部の厚さが不十分となり、作用極及び対極の各々に対する封止部の接着力が不十分になるとともに、スペーサに対する封止部の接着力も不十分となるのではないかと考えた。さらに、特許文献１に記載の色素増感太陽電池では、作用極とスペーサとの間の界面が、電解質と外部とを結ぶように形成され、対極とスペーサとの間の界面も電解質と外部とを結ぶように形成されている。そして、上述したようにスペーサに対する封止部の接着力が不十分であると考えられる。このことから、高温環境下で電解質が揮発して作用極と対極とに大きな応力が加えられることで封止部がスペーサから剥離すると、スペーサと封止部との界面を通って電解質が漏洩しやすくなるのではないかと本発明者は考えた。また色素増感太陽電池には、絶縁性の基材と作用極とが封止部で連結され且つそれらの間に電解質が配置されているタイプの色素増感太陽電池も知られており、このような色素増感太陽電池においても、特許文献１のように封止部がスペーサによって作用極側の封止部と絶縁性基材側の封止部とに分離されていると、上記と同様の課題が生じるものと本発明者は考えた。そこで、本発明者は、封止部の厚さを十分に確保しながら、スペーサと電極又は基材との界面が電解質と外部とを結ぶように形成しないようにすることで、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。
【００１０】
すなわち、本発明は、導電性基板を有する第１基材と、前記第１基材に対向する第２基材と、前記第１基材及び前記第２基材を連結する封止部と、前記第１基材及び前記第２基材の間に配置される電解質とを備え、前記封止部が、前記第１基材と前記第２基材とを接続し、樹脂を含む樹脂部と、前記樹脂部の内部に設けられる絶縁性のスペーサとを有するスペーサ構造体を含む、色素増感太陽電池である。
【００１１】
この色素増感太陽電池によれば、封止部が第１基材と第２基材とを連結している。このため、第１基材に対する封止部の接着力が十分に確保されると共に、第２基材に対する封止部の接着力も十分に確保される。このため、第１基材からの封止部の剥離、および、第２基材からの封止部の剥離が十分に抑制される。従って、第１基材と封止部との界面、第２基材と封止部との界面を通る電解質の漏洩が十分に抑制される。また本発明の色素増感太陽電池では、スペーサが封止部の内部に設けられている。このため、熱応力により、スペーサにそれを左右に動かすような力が働いても、封止部によりスペーサの移動がブロックされるので、スペーサが左右に移動して封止部から剥離することが十分に抑制される。また電解質が封止部を通過する場合、その電解質は、スペーサと封止部との界面でトラップされ、そのまま外部へと漏出することが十分に阻止される。このように、本発明の色素増感太陽電池によれば、第１基材と封止部との界面、第２基材と封止部との界面を通る電解質の漏洩を十分に抑制できるとともに、スペーサと封止部との界面を通る電解質の漏洩をも十分に抑制できる。従って、本発明の色素増感太陽電池によれば、優れた耐久性を有することが可能となる。
【００１２】
上記色素増感太陽電池は、前記封止部の内側に設けられ、前記第１基材と前記第２基材とを接続する接続部を更に備え、前記接続部が、前記第１基材と前記第２基材とを接続し、樹脂を含む樹脂部と、前記樹脂部の内部に設けられる絶縁性のスペーサとを有するスペーサ構造体を含むことが好ましい。
【００１３】
この色素増感太陽電池によれば、周囲の環境温度が上昇すると、第１基材と第２基材と封止部とによって包囲される空間の内圧が上昇する。このとき、第２基材と第１基材とが、樹脂を含む接続部によって接続されている。このため、第１及び第２基材間の距離の増大が接続部によって十分に抑制される。従って、封止部と第１基材との間の界面、封止部と第２基材との間の界面に過大な応力が加わることがより十分に抑制され、それらの界面を通じて水分等が第１基材と第２基材と封止部とによって包囲される空間内に入って電解質に接触することが十分に抑制される。従って、本発明の色素増感太陽電池によれば、より優れた耐久性を有することが可能となる。
【００１４】
上記色素増感太陽電池においては、前記第１基材が、前記導電性基板の表面上に設けられる配線部をさらに有する第１電極で構成され、前記配線部が、前記導電性基板上に設けられる集電配線と、前記集電配線を覆って前記電解質から保護し、樹脂を含む配線保護層とを有し、前記第２基材が第２電極で構成され、前記接続部が、前記配線保護層と前記第２基材とを接続していてもよい。
【００１５】
この場合、色素増感太陽電池が高温環境下で使用されると、配線保護層、及び、接続部の樹脂部はいずれも樹脂を含むため、軟化する。このため、第１基材と第２基材とが接近するような応力が色素増感太陽電池に加わると、配線保護層、及び、接続部の樹脂部が潰れ、第１基材と第２基材との間の距離が縮小する。この場合でも、接続部は、樹脂部の内部に絶縁性のスペーサを有しているため、高温環境下で使用されても、第１基材に含まれる集電配線と第２基材との短絡を十分に防止することができる。このため、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、第１基材と第２基材との間の短絡を防止できる。
【００１６】
上記色素増感太陽電池は、前記第１基材及び前記第２基材のうち一方の基材が可撓性基材である場合に特に有用である。
【００１７】
第１基材及び第２基材のうち一方の基材が可撓性基材であることは、極間距離を縮められるため光電変換効率向上の点で好ましいが、色素増感太陽電池が高温環境下で使用される場合、第１基材と第２基材との間の距離が増大しやすくなり、光電変換特性が低下しやすい。その点、本発明の色素増感太陽電池は、第２基材と第１基材とを接続部を介して接続し、第１基材と第２基材との間の距離の増大を十分に抑制することができるため、有用である。
【００１８】
上記色素増感太陽電池においては、前記接続部の前記スペーサが前記第１基材および前記第２基材の少なくとも一方から離間していることが好ましい。また上記色素増感太陽電池においては、前記封止部の前記スペーサが前記第１基材および前記第２基材の少なくとも一方から離間していることが好ましい。
【００１９】
この場合、スペーサが第１基材又は第２基材に接触している場合に比べて樹脂部と第１基材又は第２基材との接触面積がより増加する。そのため、第１基材又は第２基材と、接続部又は封止部との接着力がより向上する。このため、第１基材又は第２基材からの接続部又は封止部の剥離がより十分に抑制され、第１基材と第２基材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。
【００２０】
なお、本発明において、「可撓性基材」とは、２０℃の環境下で５０ｍｍ×２００ｍｍのシート状基材の長辺側の両縁部（それぞれ幅５ｍｍ）を張力１Ｎで水平に固定し、基材の中央に２０ｇ重の荷重をかけた際の基材の撓みの最大変形率が２０％を超えるものを言うものとする。ここで、最大変形率とは、下記式：
最大変形率（％）＝１００×（最大変位量／シート状基材の厚さ）
に基づいて算出される値を言う。従って、例えば厚さ０．０４ｍｍのシート状基材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、このシート状基材は可撓性基材となる。
【発明の効果】
【００２１】
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ことが可能な色素増感太陽電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の色素増感太陽電池の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の作用極に樹脂封止部を固定した状態を示す切断面端面図である。
【図３】図１の対極に樹脂封止部を固定した状態を示す切断面端面図である。
【図４】図１の第１連結部を示す切断面端面図である。
【図５】図１のスペーサ構造体を示す断面図である。
【図６】図１の色素増感太陽電池を製造する工程における電解質配置工程を示す切断面端面図である。
【図７】図１の色素増感太陽電池を製造する工程における重ね合わせ工程を示す切断面端面図である。
【図８】本発明の色素増感太陽電池の他の実施形態を示す断面図である。
【図９】本発明の色素増感太陽電池のさらに他の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】
【００２３】
以下、本発明に係る色素増感太陽電池の実施形態について詳細に説明する。
【００２４】
＜第１実施形態＞
以下、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。
【００２５】
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。ここで、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おり、対極２０は可撓性を有する可撓性電極となっている。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。
【００２６】
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。作用極１０のうちの多孔質酸化物半導体層１３には光増感色素が担持されている。
【００２７】
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を覆って電解質３０から保護し、樹脂を含む配線保護層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、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。
【００２８】
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。
【００２９】
そして、対極２０と配線部１４とは、接続部５０によって接続されている。接続部５０は、配線保護層１６に連結される第１連結部６０と、第１連結部６０と対極２０の触媒層２２とを連結する第２連結部７０とで構成されている。第１連結部６０は、絶縁性のスペーサ６１と、スペーサ６１の全体を包囲し、樹脂を含む樹脂部６２とを有するスペーサ構造体で構成されている。このようにスペーサ６１の全体が樹脂部６２で包囲され、第１連結部６０と対極２０との間に第２連結部７０が設けられているため、スペーサ６１は対極２０から離間している。樹脂部６２は、第２連結部７０を介して対極２０に接続されている。
【００３０】
封止部４０は、作用極１０に固定される樹脂封止部４０ａと、対極２０に固定される樹脂封止部４０ｂと、樹脂封止部４０ａと樹脂封止部４０ｂとを接続するスペーサ構造体８０とを有している。スペーサ構造体８０は、樹脂を含む樹脂部８２と、樹脂部８２の内部に設けられる絶縁性のスペーサ８１とを有している。別言すると、スペーサ構造体８０においては、スペーサ８１は、スペーサ構造体８０の内周面と外周面との間に配置されている。なお、接続部５０は封止部４０の内側に設けられている。
【００３１】
上述した色素増感太陽電池１００によれば、封止部４０が作用極１０と対極２０とを連結している。このため、作用極１０に対する封止部４０の接着力が十分に確保されると共に、対極２０に対する封止部４０の接着力も十分に確保される。このため、作用極１０からの封止部４０の剥離、および、対極２０からの封止部４０の剥離が十分に抑制される。従って、作用極１０と封止部４０との界面、対極２０と封止部４０との界面を通る電解質３０の漏洩が十分に抑制される。また色素増感太陽電池１００では、スペーサ８１が封止部４０の内部に設けられている。このため、熱応力により、スペーサ８１にそれを左右に動かすような力が働いても、封止部４０によりスペーサ８１の移動がブロックされるので、スペーサ８１が左右に移動して封止部４０から剥離することが十分に抑制される。また電解質３０が封止部４０を通過する場合、その電解質３０は、スペーサ８１と封止部４０との界面でトラップされ、そのまま外部へと漏出することが十分に阻止される。このように、色素増感太陽電池１００によれば、作用極１０と封止部４０との界面、対極２０と封止部４０との界面を通る電解質３０の漏洩を十分に抑制できるとともに、スペーサ８１と封止部４０との界面を通る電解質３０の漏洩をも十分に抑制できる。従って、色素増感太陽電池１００によれば、優れた耐久性を有することが可能となる。
【００３２】
また色素増感太陽電池１００では、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。このとき、対極２０と、配線部１４の配線保護層１６とが、樹脂を含む接続部５０によって接続されている。このため、電解質３０が膨張しても、作用極１０及び対極２０同士間の距離の増大が接続部５０によって十分に抑制される。従って、封止部４０と作用極１０との間の界面、封止部４０と対極２０との間の界面に過大な応力が加わることが十分に抑制され、それらの界面を通じて水分等が作用極１０と対極２０と封止部４０とによって包囲される空間内に入って電解質３０に接触することが十分に抑制される。従って、色素増感太陽電池１００によれば、色素増感太陽電池１００が接続部５０を有しない場合に比べて、高温環境下で使用されても、より優れた耐久性を有することが可能となる。
【００３３】
また色素増感太陽電池１００では、絶縁性のスペーサ８１が封止部４０の内部に設けられている。このため、色素増感太陽電池１００が高温環境下で使用されると、スペーサ構造体８０の樹脂部８２は樹脂を含むため、軟化する。このため、作用極１０と対極２０とが接近するような応力が色素増感太陽電池１００に加わると、スペーサ構造体８０の樹脂部８２が潰れ、作用極１０と対極２０との間の距離が縮小する。この場合でも、スペーサ構造体８０は、樹脂部８２の内部に絶縁性のスペーサ８１を有しているため、高温環境下で使用されても、作用極１０と対極２０との短絡を十分に防止することができる。
【００３４】
また、色素増感太陽電池１００では、絶縁性のスペーサ６１が接続部５０の内部に設けられている。このため、色素増感太陽電池１００が高温環境下で使用されると、配線保護層１６、及び、接続部５０の樹脂部６２はいずれも樹脂を含むため、軟化する。このため、作用極１０と対極２０とが接近するような応力が色素増感太陽電池１００に加わると、配線保護層１６、及び、接続部５０の樹脂部６２が潰れ、作用極１０と対極２０との間の距離が縮小する。このとき、スペーサ６１が設けられていないと、対極２０が集電配線１５と接触し、作用極１０と対極２０との間で短絡が生じるおそれがある。この点、接続部５０は、樹脂部６２の内部に絶縁性のスペーサを有しているため、色素増感太陽電池１００が高温環境下で使用されても、色素増感太陽電池１００が接続部５０を有しない場合に比べて、作用極１０に含まれる集電配線１５と対極２０との接触がより十分に防止され、作用極１０と対極２０との短絡をより十分に防止することができる。
【００３５】
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。
【００３６】
次に、作用極１０、光増感色素、対極２０、電解質３０、封止部４０及び接続部５０について詳細に説明する。
【００３７】
（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。
【００３８】
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。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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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り、樹脂を含む。
【００４２】
樹脂としては、例えば変性ポリオレフィン樹脂などの熱可塑性樹脂、及び、紫外線硬化樹脂が挙げられる。変性ポリオレフィン樹脂としては、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が挙げられる。
【００４３】
（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。
【００４４】
（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、ＳＵＳ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ＩＴＯ、ＦＴＯ等の導電性酸化物からなる導電膜を形成したものを用いることもできる。
【００４５】
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。
【００４６】
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５〜３５μｍ、好ましくは５〜３０μｍ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５〜３００μｍとすればよい。
【００４７】
（電解質）
電解質３０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、バレロニトリル、ピバロニトリル、グルタロニトリル、メタクリロニトリル、イソブチロニトリル、フェニルアセトニトリル、アクリロニトリル、スクシノニトリル、オキサロニトリル、ペンタニトリル、アジポニトリル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、亜鉛錯体、鉄錯体、コバルト錯体などのレドックス対が挙げられる。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。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、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウムヨーダイド、ジメチルイミダゾリウムアイオダイド、エチルメチルイミダゾリウムアイオダイド、ジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイド、ブチルメチルイミダゾリウムアイオダイド、又は、メチルプロピルイミダゾリウムアイオダイドが好適に用いられる。また、電解質３０は、上記有機溶媒に代えて、上記イオン液体と上記有機溶媒との混合物を用いてもよい。
【００４８】
また電解質３０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、１−メチルベンゾイミダゾール、１−ブチルベンゾイミダゾールなどが挙げられる。
【００４９】
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。
【００５０】
（接続部）
接続部５０の第１連結部６０に含まれる樹脂部６２は樹脂を含んでいる。樹脂としては、例えば変性ポリオレフィン樹脂などの熱可塑性樹脂、及び、紫外線硬化樹脂が挙げられる。変性ポリオレフィン樹脂としては、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が挙げられる。上記樹脂は、配線保護層１６との密着性を向上させる観点からは、配線保護層１６に含まれる樹脂と同一であることが好ましい。
【００５１】
第１連結部６０に含まれるスペーサ６１としては、樹脂部６２よりも高い融点を有する絶縁性材料が用いられる。絶縁性材料としては、例えば樹脂材料や無機材料が挙げられる。
【００５２】
上記樹脂材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル樹脂などが挙げられる。また樹脂材料としては、配線保護層１６に使用される樹脂と同様の樹脂を用いることもできる。
【００５３】
上記無機材料としては、例えば非鉛系の透明な低融点ガラスフリットやアルミナなどの無機絶縁材料が挙げられる。低融点ガラスフリットとしては、１５０〜５５０℃の軟化点を有するものを用いることができる。
【００５４】
樹脂部６２に含まれる樹脂が変性ポリオレフィン樹脂で構成され、第１連結部６０に含まれるスペーサ６１を構成する絶縁性材料が変性ポリオレフィン樹脂で構成されることが好ましい。この場合、色素増感太陽電池１００の耐久性をより向上させることができる。
【００５５】
第２連結部７０は樹脂を含むものである。このような樹脂としては、配線保護層１６に使用される樹脂と同様の樹脂を用いることもできる。上記樹脂は、第１連結部６０の樹脂部６２との密着性を向上させる観点からは、樹脂部６２に含まれる樹脂と同一であることが好ましい。
【００５６】
（封止部）
樹脂封止部４０ａ及び樹脂封止部４０ｂは、例えば樹脂を含む。このような樹脂としては、例えば変性ポリオレフィン樹脂などの熱可塑性樹脂、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。変性ポリオレフィン樹脂としては、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。
【００５７】
スペーサ構造体８０に含まれる樹脂部８２としては、接続部５０の樹脂部６２に含まれる樹脂と同様のものを用いることができる。
【００５８】
絶縁性のスペーサ８１としては、樹脂部８２よりも高い融点を有する絶縁材料が用いられる。このような絶縁材料としては、スペーサ６１と同様の絶縁材料を用いることができる。
【００５９】
次に、色素増感太陽電池１００の製造方法について図２〜図６を参照しながら説明する。図２は、図１の作用極に樹脂封止部を固定した状態を示す切断面端面図、図３は、図１の対極に樹脂封止部を固定した状態を示す切断面端面図、図４は、図１の第１連結部を示す切断面端面図、図５は、図１のスペーサ構造体を示す断面図、図６は、図１の色素増感太陽電池を製造する工程における電解質配置工程を示す切断面端面図、図７は、図１の色素増感太陽電池を製造する工程における重ね合わせ工程を示す切断面端面図である。
【００６０】
［準備工程］
（作用極）
まず作用極１０を準備する。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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
集電配線１５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１５は導電性基板１７と強固に接着される。
【００６４】
配線保護層１６は、例えば、上述した配線保護層１６を構成する樹脂を集電配線１５の上に載せ、加熱溶融することによって得ることができる。
【００６５】
（光増感色素）
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。
【００６６】
次に、図２に示すように、作用極１０の上に、例えば環状のホットメルト接着剤からなる樹脂封止部４０ａを配置し、作用極１０に溶融圧着させる。このとき、ホットメルト系接着剤としては、樹脂封止部４０ａを構成する材料と同様の材料を用いる。
【００６７】
（対極）
一方、対極２０を次のようにして準備する。まず、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５〜３５μｍ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５〜３００μｍ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。
【００６８】
次に、対極２０の触媒層２２側の表面のうち、配線部１４に対向させる予定の位置に、第２連結部７０を構成する樹脂を配置して加熱溶融する。こうして対極２０の触媒層２２側の表面のうち配線部１４に対向させる予定の位置に第２連結部７０が形成される（図３参照）。
【００６９】
続いて、対極２０の上に、例えば環状のホットメルト接着剤からなる樹脂封止部４０ｂを配置し、対極２０に溶融圧着させる（図３参照）。このとき、ホットメルト系接着剤としては、樹脂封止部４０ｂを構成する材料と同様の材料を用いる。
【００７０】
（第１連結部）
他方、図４に示すように、配線部１４と同様のパターン形状を有する第１連結部６０を準備する。第１連結部６０は、配線部１４と同様のパターン形状を有する２枚の樹脂シートの間にスペーサ６１を挟んで樹脂シートを加熱溶融することで得ることができる。このとき、樹脂シートは、第１連結部６０の樹脂部６２となる。
【００７１】
（スペーサ構造体）
また図５に示すように、環状のスペーサ構造体８０を準備する。スペーサ構造体８０は、２枚の環状の樹脂シートの間にスペーサ８１を挟んで樹脂シートを加熱溶融することで得ることができる。このとき、樹脂シートは、スペーサ構造体８０の樹脂部８２となる。
【００７２】
次に、第１連結部６０と配線部１４とを重ね合わせ、第１連結部６０と配線部１４とを溶融圧着するとともに、環状のスペーサ構造体８０を樹脂封止部４０ａに重ね合わせ、スペーサ構造体８０と樹脂封止部４０ａとを溶融圧着させる。
【００７３】
［電解質配置工程］
次に、図６に示すように、作用極１０上であって樹脂封止部４０ａ及びスペーサ構造体８０の内側に電解質３０を配置する。電解質３０は、作用極１０上であって樹脂封止部４０ａ及びスペーサ構造体８０の内側に注入したり、印刷したりすることによって得ることができる。
【００７４】
［重ね合わせ工程］
次に、図７に示すように、樹脂封止部４０ｂを固定した対極２０の第２連結部７０と第１連結部６０とを重ね合わせる。このとき、スペーサ構造体８０と、対極２０に固定した樹脂封止部４０ｂとを重ね合わせる。
【００７５】
［溶融圧着工程］
次に、スペーサ構造体８０と樹脂封止部４０ｂとを溶融圧着させるとともに、第１連結部６０と対極２０に設けた第２連結部７０とを溶融圧着させる。すると、作用極１０と対極２０との間に封止部４０が得られる。同時に、第２連結部７０と第１連結部６０とが接続され、接続部５０が得られる。
【００７６】
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。
【００７７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明に係る色素増感太陽電池の第２実施形態について図８を参照しながら詳細に説明する。なお、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。図８は、本発明に係る色素増感太陽電池の第２実施形態を示す断面図である。
【００７８】
図８に示すように、本実施形態の色素増感太陽電池２００は、対極２０に代えて絶縁性基板２４０を用いている点、各多孔質酸化物半導体層１３ごとに１つの透明導電膜１２が設けられ、隣り合う２つの透明導電膜１２の間に溝が形成され、隣り合う２つの透明導電膜１２同士が絶縁されている点、各多孔質酸化物半導体層１３の上に絶縁性多孔質層２３０が積層され、絶縁性多孔質層２３０の上に対極２２０が積層されている点、対極２２０が、対応する透明導電膜１２の隣りの透明導電膜１２に接続されている点、絶縁性基板２４０と作用極１０との間に電解質３０が充填されている点、接続部５０の代わりに、第１連結部６０、第２連結部７０および接着部２６０からなる接続部２５０が用いられている点で第１実施形態の色素増感太陽電池１００と相違する。なお、本実施形態では、絶縁性基板２４０によって第２基材が構成されている。
【００７９】
上述した色素増感太陽電池２００によれば、封止部４０が作用極１０と絶縁性基板２４０とを連結している。このため、作用極１０に対する封止部４０の接着力が十分に確保されると共に、絶縁性基板２４０に対する封止部４０の接着力も十分に確保される。このため、作用極１０からの封止部４０の剥離、および、絶縁性基板２４０からの封止部４０の剥離が十分に抑制される。従って、作用極１０と封止部４０との界面、絶縁性基板２４０と封止部４０との界面を通る電解質３０の漏洩が十分に抑制される。また色素増感太陽電池２００では、スペーサ８１が封止部４０の内部に設けられている。このため、熱応力により、スペーサ８１にそれを左右に動かすような力が働いても、封止部４０によりスペーサ８１の移動がブロックされるので、スペーサ８１が左右に移動して封止部４０から剥離することが十分に抑制される。また電解質３０が封止部４０を通過する場合、その電解質３０は、スペーサ８１と封止部４０との界面でトラップされ、そのまま外部へと漏出することが十分に阻止される。このように、色素増感太陽電池２００によれば、作用極１０と封止部４０との界面、絶縁性基板２４０と封止部４０との界面を通る電解質３０の漏洩を十分に抑制できるとともに、スペーサ８１と封止部４０との界面を通る電解質３０の漏洩をも十分に抑制できる。従って、色素増感太陽電池２００によれば、優れた耐久性を有することが可能となる。
【００８０】
また色素増感太陽電池２００によれば、周囲の環境温度が上昇すると、作用極１０と絶縁性基板２４０と封止部４０とによって包囲される空間の内圧が上昇する。このとき、絶縁性基板２４０と作用極１０とが、樹脂を含む接続部２５０によって接続されている。このため、作用極１０と絶縁性基板２４０との間の距離の増大が接続部２５０によって十分に抑制される。従って、封止部４０と作用極１０との間の界面、封止部４０と絶縁性基板２４０との間の界面に過大な応力が加わることが十分に抑制され、それらの界面を通じて水分等が作用極１０と絶縁性基板２４０と封止部４０とによって包囲される空間内に入って電解質３０に接触することが十分に抑制される。従って、色素増感太陽電池２００によれば、色素増感太陽電池２００が接続部２５０を有しない場合に比べて、より優れた耐久性を有することが可能となる。
【００８１】
以下、対極２２０、絶縁性多孔質層２３０、絶縁性基板２４０および絶縁性接着部２６０について詳細に説明する。
【００８２】
対極２２０は、スズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素添加スズ（ＦＴＯ）等の導電性酸化物からなる膜や、金、白金、炭素系材料などの導電性材料からなる膜で構成される。対極２２０の厚さは、色素増感太陽電池１００のサイズに応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、例えば３〜２００μｍとすればよい。
【００８３】
絶縁性多孔質層２３０は、電解質３０が含浸されるものであり、絶縁性及び多孔性を有していれば特に限定されるものではない。絶縁性多孔質層２３０は、例えば酸化ケイ素やアルミナなどの絶縁体の多孔質焼結体で構成される。絶縁性多孔質層２３０の厚さも、特に制限されるものではないが、例えば３〜５０μｍとすればよい、
【００８４】
絶縁性基板２４０は、絶縁性を有する基板であれば特に制限されるものではない。このような絶縁性基板２４０を構成する材料としては、例えばソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、溶融石英ガラス及び結晶石英ガラスなどが挙げられる。絶縁性基板２４０の厚さも、特に制限されるものではないが、例えば０．１〜１０ｍｍとすればよい。
【００８５】
絶縁性接着部２６０は、絶縁性を有する接着材料で構成されていればよく、このような材料としては、第２連結部７０と同様の樹脂を用いることができる。
【００８６】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば上記第１及び第２実施形態では、接続部５０が第１連結部６０と第２連結部７０とで構成されているが、接続部５０は、第１連結部６０のみで構成されてもよい。すなわち、第２連結部７０は省略することが可能である。この場合、スペーサ構造体６０は対極２０に接触する。ここで、スペーサ６１は対極２０に接触していても離間していてもよいが、スペーサ６１は対極２０から離間していることが好ましい。この場合、スペーサ６１が対極２０に接触している場合に比べて樹脂部６２と対極２０との接触面積がより増加する。そのため、対極２０と接続部５０との接着力がより向上する。このため、対極２０からの接続部５０の剥離がより十分に抑制され、作用極１０と対極２０との間の距離の増大をより十分に抑制することができる。
【００８７】
また上記第１および第２実施形態では、封止部４０が樹脂封止部４０ａ、スペーサ構造体８０および樹脂封止部４０ｂとで構成されているが、樹脂封止部４０ａ，４０ｂは必ずしも必要なものではなく、樹脂封止部４０ａ，４０ｂのうち少なくとも一方は省略が可能である。すなわち封止部４０は、スペーサ構造体８０と、樹脂封止部４０ａ又は樹脂封止部４０ｂとで構成されるか、スペーサ構造体８０のみで構成されてもよい。封止部４０が、スペーサ構造体８０と樹脂封止部４０ａとで構成される場合、スペーサ構造体８０は対極２０に接触する。ここで、スペーサ８１は対極２０に接触していても離間していてもよいが、スペーサ８１は対極２０から離間していることが好ましい。この場合、スペーサ８１が対極２０に接触している場合に比べて樹脂部８２と対極２０との接触面積がより増加する。そのため、対極２０と封止部４０との接着力がより向上する。このため、対極２０からの封止部４０の剥離がより十分に抑制され、作用極１０と対極２０との間の距離の増大をより十分に抑制することができる。封止部４０が、スペーサ構造体８０と樹脂封止部４０ｂとで構成される場合、スペーサ構造体８０は作用極１０に接触する。この場合、スペーサ８１は作用極１０に接触していても離間していてもよいが、スペーサ８１は作用極１０から離間していることが好ましい。この場合、スペーサ８１が作用極１０に接触している場合に比べて樹脂部８２と作用極１０との接触面積がより増加する。そのため、作用極１０と封止部４０との接着力がより向上する。このため、作用極１０からの封止部４０の剥離がより十分に抑制され、作用極１０と対極２０との間の距離の増大をより十分に抑制することができる。封止部４０が、スペーサ構造体８０のみで構成される場合、スペーサ構造体８０は作用極１０および対極２０に接触する。この場合、スペーサ８１は作用極１０および対極２０の少なくとも一方に接触していても作用極１０および対極２０の両方から離間していてもよいが、スペーサ８１は作用極１０および対極２０の少なくとも一方から離間していることが好ましい。この場合、スペーサ８１が作用極１０又は対極２０に接触している場合に比べて樹脂部８２と作用極１０又は対極２０との接触面積がより増加する。そのため、作用極１０又は対極２０と封止部４０との接着力がより向上する。このため、作用極１０又は対極２０からの封止部４０の剥離がより十分に抑制され、作用極１０と対極２０との間の距離の増大をより十分に抑制することができる。
【００８８】
また上記第１実施形態では、導電性基板１７の表面１７ａからの配線部１４の高さが導電性基板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が、導電性基板１７の表面１７ａからの配線部１４の高さは導電性基板１７の表面１７ａからの多孔質酸化物半導体層１３の高さ以下であってもよい。
【００８９】
また上記第１実施形態では、対極２０が可撓性電極で、作用極１０が非可撓性電極となっているが、作用極１０が可撓性電極であってもよい。あるいは、対極２０が非可撓性電極で、作用極１０が可撓性電極であってもよい。
【００９０】
また上記第２実施形態では、絶縁性基板２４０と作用極１０との間に電解質３０が充填されており、対極２２０と絶縁性基板２４０との間のみならず、対極２２０と作用極１０との間にも充填されているが、電解質３０は、絶縁性基板２４０と作用極１０との間に充填されていなくてもよい。例えば電解質３０は、絶縁性多孔質層２３０中に含浸されているだけでもよい。
【００９１】
さらに上記第１実施形態においては、図９に示す色素増感太陽電池３００のように、接続部５０は省略されてもよい。また第２実施形態においても、接続部２５０は省略されてもよい。
【実施例】
【００９２】
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。
【００９３】
（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。次に、銀配線の上に、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）からなり、銀配線と同様のパターン形状を有する厚さ４０μｍの樹脂シートを配置し、加熱溶融させて、配線保護層を形成し、配線部を得た。このとき、ＦＴＯ膜からの配線部の高さは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。
【００９４】
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。
【００９５】
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樹脂封止部を固定した。
【００９６】
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。
【００９７】
そして、対極のうち白金層側の表面のうち配線部に対向させる予定の位置に、アイオノマーであるハイミランからなり、銀配線と同様のパターン形状を有する厚さ５０μｍの樹脂シートを配置して１８０℃で３５分間溶融圧着し、第２連結部を形成した。
【００９８】
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樹脂封止部を固定した。
【００９９】
次に、配線部と同様のパターン形状を有するハイミランからなる厚さ４０μｍの樹脂シート２枚、及び、配線部と同様のパターン形状を有し、ポリエチレンテレフタレートからなる厚さ５０μｍのスペーサ１枚を準備した。そして、２枚の樹脂シートの間にスペーサを挟んで樹脂シートを加熱溶融することで第１連結部を得た。このとき、スペーサはその全体が樹脂部で覆われていた。続いて、第１連結部を、作用極上に設けた配線部と重ね合わせ、溶融圧着させた。
【０１００】
次に、作用極に固定した環状の樹脂封止部と同様の形状を有し、ハイミランからなる厚さ４０μｍの樹脂シート２枚と、作用極に固定した環状の樹脂封止部と同様の形状を有し、ポリエチレンテレフタレートからなる厚さ５０μｍのスペーサ１枚とを準備した。そして、２枚の樹脂シートの間にスペーサを挟んで樹脂シートを加熱溶融することで環状のスペーサ構造体を得た。このとき、スペーサはその全体が樹脂部で覆われていた。こうして得られた環状のスペーサ構造体を、作用極に固定した環状の樹脂封止部に溶融圧着させた。
【０１０１】
次に、作用極に固定した環状の樹脂封止部の内側に、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。
【０１０２】
次に、樹脂封止部を固定した対極の第２連結部と第１連結部とを重ね合わせるとともに、環状のスペーサ構造体と、対極に固定した樹脂封止部とを重ね合わせた。
【０１０３】
次に、環状のスペーサ構造体と対極に固定した樹脂封止部とを３ＭＰａ、１５０℃の条件で溶融圧着させるとともに、第１連結部と対極に設けた第２連結部とを３ＭＰａ、１５０℃の条件で溶融圧着させた。こうして、作用極と対極との間に、厚さ１００μｍの封止部を得た。同時に、第２連結部と第１連結部とが接続され、配線保護層と対極とを接続する接続部が得られた。こうして色素増感太陽電池を得た。
【０１０４】
（実施例２）
配線保護層、第１連結部の樹脂部、第２連結部、封止部の樹脂部、及び、封止部の樹脂封止部を、表１に示すように、アイオノマーであるハイミランから、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＭＡ）であるニュクレル（三井・デュポンポリケミカル社製）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。
【０１０５】
（実施例３）
配線保護層、第１連結部の樹脂部、第２連結部、封止部の樹脂部、及び、封止部の樹脂封止部を、表１に示すように、アイオノマーであるハイミランから、無水マレイン酸変性ポリエチレンであるバイネル（デュポン社製）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。
【０１０６】
（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。
【０１０７】
（実施例５）
対極の白金層側の表面のうち配線部に対向させる予定の位置に第２連結部を形成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。
【０１０８】
（実施例６）
第１連結部のスペーサおよび封止部のスペーサを、表１に示すように、ＰＥＴから、無水マレイン酸変性ポリエチレンであるバイネル（デュポン社製）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。
【０１０９】
（実施例７）
第１連結部のスペーサおよび封止部のスペーサを、表１に示すように、ＰＥＴから、無水マレイン酸変性ポリエチレンであるバイネル（デュポン社製）に変更し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。
【０１１０】
（実施例８）
ＦＴＯ基板上の配線部と対極との間に、第１連結部及び第２連結部を設け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。
【０１１１】
（比較例１）
第１連結部を、作用極上に設けた配線部に溶融圧着させず、配線保護層と、対極に固定した第２連結部とを直接溶融圧着させるとともに、封止部のスペーサ構造体を、作用極に固定した環状の樹脂封止部に溶融圧着させず、作用極に固定した樹脂封止部と対極に固定した樹脂封止部とを直接溶融圧着させ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。
【０１１２】
（比較例２）
第１連結部を、作用極上に設けた配線部に溶融圧着させず、配線保護層と、対極に固定した第２連結部とを直接溶融圧着させるとともに、封止部のスペーサ構造体を、作用極に固定した環状の樹脂封止部に溶融圧着させず、作用極に固定した樹脂封止部と対極に固定した樹脂封止部とを直接溶融圧着させ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。
【０１１３】
（比較例３）
第１連結部を、作用極上に設けた配線部に溶融圧着させず、配線保護層と、対極に固定した第２連結部とを直接溶融圧着させるとともに、封止部のスペーサ構造体を、作用極に固定した環状の樹脂封止部に溶融圧着させず、作用極に固定した樹脂封止部と対極に固定した樹脂封止部とを直接溶融圧着させ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。
【０１１４】
（比較例４）
ＦＴＯ基板上の配線部と対極との間に、第１連結部及び第２連結部を設けず、封止部のスペーサ構造体を、作用極に固定した環状の樹脂封止部に溶融圧着させず、作用極に固定した樹脂封止部と対極に固定した樹脂封止部とを直接溶融圧着させ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。
【０１１５】
（比較例５）
ＦＴＯ基板上の配線部と対極との間に、第１連結部及び第２連結部を設けず、封止部のスペーサ構造体を、作用極に固定した環状の樹脂封止部に溶融圧着させず、作用極に固定した樹脂封止部と対極に固定した樹脂封止部とを直接溶融圧着させ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。
【０１１６】
（比較例６）
ＦＴＯ基板上の配線部と対極との間に、第１連結部及び第２連結部を設けず、封止部のスペーサ構造体を、作用極に固定した環状の樹脂封止部に溶融圧着させず、作用極に固定した樹脂封止部と対極に固定した樹脂封止部とを直接溶融圧着させ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。
【０１１７】
［特性評価］
実施例１〜８及び比較例１〜６で得られた色素増感太陽電池について、高温環境下での耐久性、及び、作用極と対極との間の短絡の有無を調べた。
【０１１８】
（高温環境下での耐久性）
高温環境下での耐久性は、実施例１〜８及び比較例１〜６で得られた色素増感太陽電池について、高温環境下に置くことによる光電変換効率の減少率を算出することで調べた。光電変換効率の減少率は以下のようにして算出した。まず実施例１〜８及び比較例１〜６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。
【０１１９】
（高温環境下での作用極と対極との間の短絡の有無）
高温環境下での作用極と対極との間の短絡については、以下のようにして調べた。まず各実施例及び比較例ごとに色素増感太陽電池を３個ずつ作製した。そして、これらの色素増感太陽電池を８５℃の恒温槽に入れ、１０００時間後に取り出した色素増感太陽電池について短絡の有無を、光を照射せずに対極と作用極との間の抵抗を測定することによって調べた。このとき、作用極と対極との間の抵抗が１０Ω以下であれば、短絡していると判断した。結果を表１に示す。表１において、３個とも短絡が見られなかった場合には「無」と表示し、１個でも短絡が見られた場合には「あり」と表示した。
【０１２０】
【表１】
【０１２１】
表１に示す結果より、実施例１〜８の色素増感太陽電池は、比較例１〜６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。
【０１２２】
また実施例１〜８及び比較例４〜６の色素増感太陽電池においては、作用極と対極との間の短絡が見られなかったが、比較例１〜３の色素増感太陽電池においては、作用極と対極との間で短絡が見られた。
【０１２３】
このことから、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であることが確認された。
【符号の説明】
【０１２４】
１０…作用極（第１電極、第１基材）
１７…導電性基板
２０…対極（第２電極、第２基材）
３０…電解質
４０…封止部
５０…接続部
６０…第１連結部又はスペーサ構造体
６１…スペーサ
６２…樹脂部
８０…スペーサ構造体
８１…スペーサ
８２…樹脂部
１００、２００、３００…色素増感太陽電池
２２０…対極
２４０…絶縁性基板（第２基材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基板を有する第１基材と、
前記第１基材に対向する第２基材と、
前記第１基材及び前記第２基材を連結する封止部と、
前記第１基材及び前記第２基材の間に配置される電解質とを備え、
前記封止部が、前記第１基材と前記第２基材とを接続し、樹脂を含む樹脂部と、前記樹脂部の内部に設けられる絶縁性のスペーサとを有するスペーサ構造体を含む、色素増感太陽電池。
【請求項２】
前記封止部の内側に設けられ、前記第１基材と前記第２基材とを接続する接続部を更に備え、
前記接続部が、前記第１基材と前記第２基材とを接続し、樹脂を含む樹脂部と、前記樹脂部の内部に設けられる絶縁性のスペーサとを有するスペーサ構造体を含む、請求項１に記載の色素増感太陽電池。
【請求項３】
前記第１基材が、前記導電性基板の表面上に設けられる配線部をさらに有する第１電極で構成され、
前記配線部が、前記導電性基板上に設けられる集電配線と、前記集電配線を覆って前記電解質から保護し、樹脂を含む配線保護層とを有し、
前記第２基材が第２電極で構成され、
前記接続部が、前記配線保護層と前記第２基材とを接続している、請求項２に記載の色素増感太陽電池。
【請求項４】
前記第１基材及び前記第２基材のうち一方の基材が可撓性基材である請求項３に記載の色素増感太陽電池。
【請求項５】
前記接続部の前記スペーサが前記第１基材および前記第２基材の少なくとも一方から離間している、請求項２〜４のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項６】
前記封止部の前記スペーサが前記第１基材および前記第２基材の少なくとも一方から離間している、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】
導電性基板を有する第１基材と、
前記第１基材に対向する第２基材と、
前記第１基材及び前記第２基材を連結する封止部と、
前記第１基材及び前記第２基材の間に配置される電解質とを備え、
前記封止部が、前記第１基材と前記第２基材とを接続し、樹脂を含む樹脂部と、前記樹脂部の内部に設けられる絶縁性のスペーサとを有するスペーサ構造体を含む、色素増感太陽電池。
【請求項２】
前記封止部の内側に設けられ、前記第１基材と前記第２基材とを接続する接続部を更に備え、
前記接続部が、前記第１基材と前記第２基材とを接続し、樹脂を含む樹脂部と、前記樹脂部の内部に設けられる絶縁性のスペーサとを有するスペーサ構造体を含む、請求項１に記載の色素増感太陽電池。
【請求項３】
前記第１基材が、前記導電性基板の表面上に設けられる配線部をさらに有する第１電極で構成され、
前記配線部が、前記導電性基板上に設けられる集電配線と、前記集電配線を覆って前記電解質から保護し、樹脂を含む配線保護層とを有し、
前記第２基材が第２電極で構成され、
前記接続部が、前記配線保護層と前記第２基材とを接続している、請求項２に記載の色素増感太陽電池。
【請求項４】
前記第１基材及び前記第２基材のうち一方の基材が可撓性基材である請求項３に記載の色素増感太陽電池。
【請求項５】
前記接続部の前記スペーサが前記第１基材および前記第２基材の少なくとも一方から離間している、請求項２〜４のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。
【請求項６】
前記封止部の前記スペーサが前記第１基材および前記第２基材の少なくとも一方から離間している、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６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−８４５９６（Ｐ２０１３−８４５９６Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２１６６８７（Ｐ２０１２−２１６６８７）
【出願日】平成２４年９月２８日（２０１２．９．２８）
【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９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月２８日（２０１２．９．２８）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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