JP2000200627A - 色素増感型太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体電極に吸着させた増感色素の性能を低
下させないような色素増感型太陽電池の構造及びその製
造方法を提供する。 【解決手段】 一方の面に透明導電膜が形成された透明
基板と、任意の基板との接合により形成された隙間に、
色素増感半導体電極が形成された基板を前記色素増感半
導体電極が前記透明電極膜側にくるように挿入され、前
記隙間にはヨウ素電解溶液が注入されてなることを特徴
とする色素増感型太陽電池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光エネルギーを電気
エネルギーに直接変換する色素増感型太陽電池に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】1991年にグレッツェルらが発表した色素
増感型太陽電池は、シリコン半導体のp-n接合による太
陽電池とは異なるメカニズムによって作動し、変換効率
が高くしかも製造コストが安いという利点がある。図４
に代表的な色素増感太陽電池の概略断面図を示す。色素
増感半導体電極４として、導電性基板５に設けられた多
孔質な酸化チタン皮膜に、ルテニウム錯体など太陽光を
効率的に吸収することのできる増感色素がコ−ティング
されたものを用いると、光によって励起された電子が酸
化チタンに注入されて電気を流すことができる。このタ
イプの太陽電池では、電子の授受のために電解液が必要
であり、内部に封入してあることから、湿式太陽電池と
も呼ばれる。電解液には一般的にはヨウ素電解液３が用
いられている。従来このタイプの太陽電池の製造方法と
しては、透明基板１の一方の面に形成された透明導電膜
２と、導電性基板５の一方の面に形成された色素増感半
導体電極４とを内側にした状態でエポキシ樹脂などを使
って張り合わせ、樹脂が硬化してからヨウ素電解液３を
透明基板１と導電性基板５の隙間に注入し、最後に注入
口にエポキシ樹脂６を塗って硬化させ封止するものであ
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
電極に増感色素を吸着させた後、空気中に長時間放置す
ると増感色素が空気中の水分などと反応して変質し、変
換効率が低下してしまう。 即ち、従来の製造方法で
は、透明基板１と色素増感半導体電極４が形成された導
電性基板５とをエポキシ樹脂などを用いて張り合わせて
いたが、その樹脂が硬化するためには少なくとも2、3時
間を要するため、その間に増感色素は空気中に放置さ
れ、性能が低下してしまうという問題があった。また、
真空中又は乾燥雰囲気中でエポキシ樹脂を硬化させるこ
ともできるが、手間がかかるのが問題である。

【０００４】また、他の製造方法として透明基板１と色
素増感半導体電極４が形成された導電性基板５との間に
ヨウ素電解液を少量しみこませてから四辺を封止する方
法もある。この方法では半導体電極に増感色素を吸着さ
せてからただちにヨウ素電解液と接触させることができ
るので、増感色素の劣化という問題は生じないが、封止
しようとする四辺はヨウ素電解液で濡れた状態であるた
め、電解液が漏れでないように四辺すべてを封止するこ
とは非常に困難であった。

【０００５】そこで、本発明はこのような問題に鑑みて
なされたものであり、半導体電極に吸着させた増感色素
の性能を低下させないような色素増感型太陽電池の構造
及びその製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意研究の結
果、本発明をするに至った。本発明は第一に「一方の面
に透明導電膜が形成された透明基板と、任意の基板との
接合により形成された隙間に、色素増感半導体電極が形
成された基板を前記色素増感半導体電極が前記透明電極
膜側にくるように挿入され、前記隙間にはヨウ素電解溶
液が注入されてなることを特徴とする色素増感型太陽電
池（請求項１）」を提供する。

【０００７】また、本発明は第二に「前記任意の基板
が、一方の面に透明導電膜が形成された透明基板であっ
て、前記色素増感半導体電極が基板の両面に形成されて
いることを特徴とする請求項１記載の色素増感型太陽電
池（請求項２）」を提供する。また、本発明は第三に
「一方の面に透明導電膜が形成された透明基板と任意の
基板との間に隙間が設けられ、かつ開口部が形成される
ように接合する工程と、導電性基板の少なくとも一方の
面に色素増感半導体電極を形成する工程と、前記隙間に
ヨウ素電解液を注入し、前記色素増感半導体電極が形成
された導電性基板を挿入する工程と、前記開口部を封止
する工程と、を備えた色素増感型太陽電池の製造方法
（請求項３）」を提供する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態としての
色素増感型太陽電池の図面を参照しながら説明する。図
１は第１の実施形態における色素増感型太陽電池の概略
断面図である。第１の実施形態の色素増感型太陽電池
は、一方の面に透明導電膜２が形成された透明基板１
と、金属基板８との接合により形成された隙間に、ヨウ
素電解溶液が注入され、色素増感半導体電極４が形成さ
れた導電性基板５を前記色素増感半導体電極４が透明導
電膜２側にくるように挿入された構成をとっている。

【０００９】透明基板１と金属基板８との接合において
三辺の接合にはエポキシ樹脂が用いられ、開口部として
の残りの一辺の封止は、封止用固形物と封止樹脂を併用
している。導電性基板としては、チタン、タンタル、ニ
オブまたはジルコニウムが挙げられる、これらに限定さ
れるものではない。

【００１０】半導体電極としては、酸化チタン、酸化タ
ンタル、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム等が挙げられる
が、これらに限定されるものではない。金属酸化膜の形
成方法としては、陽極酸化法、コロイド溶液を塗布する
方法等のいずれの方法も用いられる。陽極酸化法とは、
電解質中で、例えばチタン、ニオブ、タンタル、ジルコ
ニウム等から選択された金属を陽極、任意の金属を陰極
とし、電界をかけることにより、陽極側の金属の表面上
に厚さ数μｍの酸化皮膜を形成する技術である。

【００１１】陽極酸化に用いる電解液としては、リン
酸、硫酸あるいはこれらの混酸、グリセロリン酸塩と金
属酢酸塩とを溶解した混合水溶液などが好ましい。グリ
セロリン酸塩としては、グリセロリン酸ナトリウム、グ
リセロリン酸カルシウム等があるが、水に非常に溶けや
すいことから、グリセロリン酸ナトリウムが最も好まし
い。

【００１２】金属酢酸塩ならば何でも良いが、特にアル
カリ金属（リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウ
ム、セシウム）の酢酸塩、アルカリ土類金属（マグネシ
ウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム）の酢酸
塩、さらに酢酸ランタンなどはグリセロリン酸塩の水溶
液に非常に良く溶け、しかも高い電圧まで安定した陽極
酸化できるので最も好ましい。

【００１３】これらの電解液を用いて例えば、チタンを
陽極酸化すると、リン酸やグリセロリン酸塩からリンイ
オンあるいはリン酸イオンが取り込まれ、また金属酢酸
塩から金属イオンが取り込まれたチタン陽極酸化膜が形
成される。これらの電解液を用いて陽極酸化を始める前
には、あらかじめ最高到達電圧を設定しておく。陽極酸
化を開始すると電圧は徐々に上昇し、その最高電圧に到
達すると電流が流れなくなり、陽極酸化が終了するよう
にする。陽極酸化にかかる時間は、電流密度を高くして
速く昇圧するほど短時間で終了させることができるが、
およそ５〜１０分程度と比較的短くする。膜の厚さは電
圧に比例するので、陽極酸化膜の単位面積当たりの表面
積を増大させるには、高電圧で陽極酸化して膜厚を大き
くするとよい。しかし、膜厚が大きすぎると安定して陽
極酸化ができなくなるので、５００Ｖ程度が限界であ
る。電圧が１００Ｖを越えたあたりから、陽極酸化膜の
表面で火花放電が発生し、酸化皮膜が局所的に高い温度
に加熱される。このような膜に対する加熱が無数に繰り
返された結果、陽極酸化膜全体が結晶化され、結晶性の
高い陽極酸化膜が形成される。

【００１４】また、陽極酸化は他のセラミックス膜の製
造方法に比べて成膜速度が速く、大面積であっても均一
な厚さに成膜できるという利点がある。しかも基板表面
に激しい凹凸が形成されていたり、基板が複雑な形状を
していても成膜できるので、大面積のセラミックス膜の
成膜方法としては工業的に有用な方法である。さらに、
半導体電極の表面に色素を吸着させ色素増感半導体電極
を作製する。色素増感半導体電極の単位面積当たりの色
素の吸着量及び光吸収量を多くするには、電極表面に微
細な凹凸を付けて、見かけの表面積をできるだけ大きく
することが有効となる。

【００１５】金属の基板は高電圧で陽極酸化すると、表
面で発生する火花放電によって多数の放電痕が形成さ
れ、多孔質になることがわかっている。しかし、このよ
うな放電痕直径は数μｍ程度と大きいため、陽極酸化膜
の表面積を大きくするのにはあまり寄与しない。膜の表
面積を増大させるには膜に数１０ｎｍ程度の非常に微細
な細孔を形成して多孔質にすることが極めて効果的であ
る。

【００１６】このような多孔質構造とするためには、ま
ず、陽極酸化の際に火花放電による加熱によって電解液
から陽極酸化膜へイオンの取り込みを行わせ、次に、陽
極酸化膜に取り込まれた、液体に可溶な物質（イオン）
を溶出させればよい。その可溶性物質が溶出したあとに
は細孔が無数に形成され、陽極酸化膜は多孔質となり、
表面積は著しく増大する。

【００１７】溶出方法としては、オートクレーブのよう
な密閉容器中の液体又は蒸気の中で陽極酸化膜を１００
−５００℃の範囲で加熱する、いわゆる水熱法が有効で
ある。加熱温度が１００℃より低いと、可溶性物質はほ
とんど溶出しない。また。オートクレーブを５００℃よ
り高い温度に加熱することは、装置が非常に大がかりに
なり一般的でない。液体としては一般に純水が用いられ
るが、それだけに限定されるものではなく、陽極酸化膜
から可溶性物質の溶出を促進させるために、酸性又はア
ルカリ性にすることもある。また、液体を攪拌しながら
加熱処理すると溶出が促進される。

【００１８】コロイド溶液を塗布する方法により酸化膜
を形成する方法では、導電性基板に金属酸化物微粒子と
少量の有機高分子を含有するコロイド溶液を塗布し、乾
燥させその後、高温で加熱処理して有機高分子を揮発さ
せて、酸化膜内部に微細な細孔を形成する。このように
して形成した多孔質の金属酸化膜を増感色素の溶液に浸
漬し、その導電性基板としては、チタン、タンタル、ニ
オブまたはジルコニウムが挙げられる、これらに限定さ
れるものではない。

【００１９】半導体電極としては、酸化チタン、酸化タ
ンタル、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム等が挙げられる
が、これらに限定されるものではない。金属酸化膜の形
成方法としては、陽極酸化法、コロイド溶液を塗布する
方法等のいずれの方法も用いられる。陽極酸化法とは、
電解質中で、例えばチタン、ニオブ、タンタル、ジルコ
ニウム等から選択された金属を陽極、任意の金属を陰極
とし、電界をかけることにより、陽極側の金属の表面上
に厚さ数μｍの酸化皮膜を形成する技術である。

【００２０】陽極酸化に用いる電解液としては、リン
酸、硫酸あるいはこれらの混酸、グリセロリン酸塩と金
属酢酸塩とを溶解した混合水溶液などが好ましい。グリ
セロリン酸塩としては、グリセロリン酸ナトリウム、グ
リセロリン酸カルシウム等があるが、水に非常に溶けや
すいことから、グリセロリン酸ナトリウムが最も好まし
い。

【００２１】金属酢酸塩ならば何でも良いが、特にアル
カリ金属（リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウ
ム、セシウム）の酢酸塩、アルカリ土類金属（マグネシ
ウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム）の酢酸
塩、さらに酢酸ランタンなどはグリセロリン酸塩の水溶
液に非常に良く溶け、しかも高い電圧まで安定した陽極
酸化できるので最も好ましい。

【００２２】これらの電解液を用いて例えば、チタンを
陽極酸化すると、リン酸やグリセロリン酸塩からリンイ
オンあるいはリン酸イオンが取り込まれ、また金属酢酸
塩から金属イオンが取り込まれたチタン陽極酸化膜が形
成される。これらの電解液を用いて陽極酸化を始める前
には、あらかじめ最高到達電圧を設定しておく。陽極酸
化を開始すると電圧は徐々に上昇し、その最高電圧に到
達すると電流が流れなくなり、陽極酸化が終了するよう
にする。陽極酸化にかかる時間は、電流密度を高くして
速く昇圧するほど短時間で終了させることができるが、
およそ５〜１０分程度と比較的短くする。膜の厚さは電
圧に比例するので、陽極酸化膜の単位面積当たりの表面
積を増大させるには、高電圧で陽極酸化して膜厚を大き
くするとよい。しかし、膜厚が大きすぎると安定して陽
極酸化ができなくなるので、５００Ｖ程度が限界であ
る。電圧が１００Ｖを越えたあたりから、陽極酸化膜の
表面で火花放電が発生し、酸化皮膜が局所的に高い温度
に加熱される。このような膜に対する加熱が無数に繰り
返された結果、陽極酸化膜全体が結晶化され、結晶性の
高い陽極酸化膜が形成される。

【００２３】また、陽極酸化は他のセラミックス膜の製
造方法に比べて成膜速度が速く、大面積であっても均一
な厚さに成膜できるという利点がある。しかも基板表面
に激しい凹凸が形成されていたり、基板が複雑な形状を
していても成膜できるので、大面積のセラミックス膜の
成膜方法としては工業的に有用な方法である。さらに、
半導体電極の表面に色素を吸着させ色素増感半導体電極
を作製する。色素増感半導体電極の単位面積当たりの色
素の吸着量及び光吸収量を多くするには、電極表面に微
細な凹凸を付けて、見かけの表面積をできるだけ大きく
することが有効となる。

【００２４】金属の基板は高電圧で陽極酸化すると、表
面で発生する火花放電によって多数の放電痕が形成さ
れ、多孔質になることがわかっている。しかし、このよ
うな放電痕直径は数μｍ程度と大きいため、陽極酸化膜
の表面積を大きくするのにはあまり寄与しない。膜の表
面積を増大させるには膜に数１０ｎｍ程度の非常に微細
な細孔を形成して多孔質にすることが極めて効果的であ
る。

【００２５】このような多孔質構造とするためには、ま
ず、陽極酸化の際に火花放電による加熱によって電解液
から陽極酸化膜へイオンの取り込みを行わせ、次に、陽
極酸化膜に取り込まれた、液体に可溶な物質（イオン）
を溶出させればよい。その可溶性物質が溶出したあとに
は細孔が無数に形成され、陽極酸化膜は多孔質となり、
表面積は著しく増大する。

【００２６】溶出方法としては、オートクレーブのよう
な密閉容器中の液体又は蒸気の中で陽極酸化膜を１００
−５００℃の範囲で加熱する、いわゆる水熱法が有効で
ある。加熱温度が１００℃より低いと、可溶性物質はほ
とんど溶出しない。また。オートクレーブを５００℃よ
り高い温度に加熱することは、装置が非常に大がかりに
なり一般的でない。液体としては一般に純水が用いられ
るが、それだけに限定されるものではなく、陽極酸化膜
から可溶性物質の溶出を促進させるために、酸性又はア
ルカリ性にすることもある。また、液体を攪拌しながら
加熱処理すると溶出が促進される。

【００２７】コロイド溶液を塗布する方法により酸化膜
を形成する方法では、導電性基板に金属酸化物微粒子と
少量の有機高分子を含有するコロイド溶液を塗布し、乾
燥させその後、高温で加熱処理して有機高分子を揮発さ
せて、表面に微細な細孔を形成する。このようにして形
成した多孔質の金属酸化膜を増感色素の溶液に浸漬し、
その表面に増感色素を吸着させ、色素増感半導体電極を
形成する。表面に増感色素を吸着させ、色素増感半導体
電極を形成する。

【００２８】一方の面に透明導電膜が形成された透明基
板としては、ＩＴＯやフッ素ド−プされた酸化スズなど
の透明導電膜が形成されたガラス基板又はプラスチック
基板であり、その透明導電膜上には透明導電膜と増感色
素との間で電子の授受を促進させるための触媒として、
ガラス基板又はプラスチック基板の表面に透過率を低下
させない程度の膜厚の白金又は炭素膜が形成されてい
る。

【００２９】封止用固形物の形状は、色素増感型太陽電
池を構成する基板の表面または断面と固形物は面接触す
ることが望ましいので、角が直角である角柱や板のほう
が丸棒などの形状より好ましい。封止用固形物の材質
は、ヨウ素電解液の溶媒であるアセトニトリルまたはそ
の他の溶媒に対して耐性があれば何でもよいが、ガラス
やプラスチックなどの絶縁体が好ましい。

【００３０】なお、樹脂層を介して接着するので金属で
もかまわない。接着に用いる樹脂やゴムとしては、エポ
キシ樹脂やシリコンゴムをはじめとする周知のものが使
えるが、これらもやはりヨウ素電解液の溶媒であるアセ
トニトリルまたはその他の溶媒に対して耐性があること
が望ましい。以下、第１の実施形態の色素増感型太陽電
池の製造方法を示す。

【００３１】予め、導電性基板（一方の面に導電性薄膜
が形成されたガラス基板）とガラス基板、プラスチック
基板又は金属基板との間に隙間を設け、かつ一辺を開口
部として残りの三辺を閉じたものを作製する。閉じる方
法としては、接着剤を塗布して閉じたり、プラスチック
フィルムをスペ−サ−に用い、熱をかけて圧着すること
によって閉じたり、ガラス基板同士を溶接して閉じたり
どのような方法が挙げれられる。

【００３２】次に、前述した方法により導電性基板の一
方の面に色素増感半導体電極を形成する。この閉じた隙
間にヨウ素電解液を少量入れ、色素増感半導体電極を形
成した導電性基板を挿入する。最後に、開口部を封止す
るが、封止用固形物と樹脂を併用すると強固に接着する
ことができ、電解液が漏れ出すことがない。

【００３３】封止用固形物により固定する方法として２
つの封止用固形物により導電性基板を挟みつつ開口部に
押しつけて密着させる方法、封止用固形物に予め設けら
れた貫通孔に導電性基板を通しつつ開口部に押しつけて
密着させる方法などがある。これらの方法により、電解
液を色素増感型太陽電池の中に長期間安定して封入する
ことができる。

【００３４】図２は、第２の実施形態の色素増感型太陽
電池の概略断面図である。第２の実施形態の色素増感型
太陽電池は、一方の面に透明導電膜２が設けられた２枚
の透明基板１の接合により形成された隙間に、ヨウ素電
解溶液３が注入され、両面に色素増感半導体電極４が形
成された導電性基板５が挿入された構成をとっている。
２枚の透明基板１同士の接合において三辺の接合にはエ
ポキシ樹脂が用いられ、開口部としての残りの一辺の封
止は、封止用固形物７と封止樹脂６を併用している。

【００３５】図３は第３の実施形態の色素増感型太陽電
池の概略断面図である。第３の実施形態の色素増感型太
陽電池は、一方の面に透明導電膜２が設けられた２枚の
透明基板１の接合により形成された隙間に、ヨウ素電解
溶液３が注入され、色素増感半導体電極４が形成された
透明基板１０が挿入された構成をとっている。色素増感
半導体電極４は、透明基板１上に形成された酸化スズ透
明導電膜９上に形成されている。２枚の透明基板１同士
の接合において三辺の接合にはエポキシ樹脂が用いら
れ、開口部としての残りの一辺の封止は、封止用固形物
７と封止樹脂６を併用している。

【００３６】この場合は、半導体電極をガラス基板上に
形成しなければならないので、陽極酸化法以外の方法に
より形成しなければならない。

【００３７】

【実施例】［実施例１］実施例１の色素増感型太陽電池
を以下の様な手順で製作した。まず、一方の面にＩＴＯ
薄膜２が形成されたガラス基板１を用意し、そのＩＴＯ
薄膜２上に約数百Åの膜厚の白金をスパッタ法により成
膜した。この導電性ガラスとあらかじめ用意しておいた
チタン基板５を隙間をあけて重ね、一辺を開口部として
残りの三辺の周囲にエポキシ樹脂６を塗布して硬化させ
閉じた。

【００３８】次に、大きさが５×５ｃｍ、厚さ0.2ｍｍ
のチタン基板５を用意し、裏面をマスキング剤（商品
名：タ−コ5980-1A）で覆い、濃度が０．０２ｍｏｌ／
ｌのβ-グリセロリン酸ナトリウムと０．０８ｍｏｌ／
ｌの酢酸ストロンチウムからなる電解質水溶液中で４０
０Ｖまで陽極酸化することによってチタン基板５の一方
の面に酸化チタン皮膜を形成した。電解質温度は４０
℃、電流密度は５０ｍＡ／ｃｍ²に設定した。

【００３９】マスキング剤を剥がした後、陽極酸化され
たチタンをオ−トクレ−ブを用いて、高圧水中１８０℃
で２日間熱処理して、陽極酸化膜に含まれていたストロ
ンチウムとリンを溶出させることによって微細な細孔を
形成し、皮膜を多孔質にした。 この皮膜は、粒径が約
２０ｎｍの酸化チタン微粒子から構成されていた。次
に、大気中５００℃で３０分間熱処理し、１００℃に冷
却されたら、ただちにルテニウム錯体のエタノ−ル溶液
に浸漬し、エタノールの沸点である８０℃で1時間還流
した。その結果、皮膜を構成する酸化チタン微粒子上
に、増感色素であるルテニウム錯体が吸着され、色素増
感半導体電極４ができた。

【００４０】色素増感半導体電極４形成後直ちに前述の
ようにしてあらかじめ形成しておいた隙間にヨウ素電解
液３を少量入れ、色素増感半導体電極４が形成されたチ
タン基板５を挿入する。ヨウ素電解液３としては、テト
ラプロピルアンモニウムヨ−ジドとヨウ素を炭酸エチレ
ンとアセトニトリルの混合溶液に溶解したものを用い
た。

【００４１】開口部にシリコンゴムを塗布し、その上か
らガラスの角柱７に予め設けられた貫通孔にチタン基板
５を貫通させて開口部に向かって押しつけて密着させ、
電解液が漏れないように封止した。さらにこの上からエ
ポキシ樹脂６を塗布、硬化させた。この色素増感型太陽
電池に、５００Ｗのキセノンランプを照射して起電力を
測定したところ、１ｃｍ²あたりの短絡電流は約１０ｍ
Ａ、開放電圧は0.7Ｖであった。色素増感型太陽電池の
作製から６ヶ月後に確認すると、電解液３の漏れなどは
全く見られず、完全に封入されていた。色素増感型太陽
電池をこのような構造にすると、増感色素を半導体電極
に吸着させてからすぐに電解液と接触させることができ
るので、増感色素の劣化が起こらない。従って、変換効
率の高い色素増感型太陽電池を作製することができる。 ［実施例２］図２に示すような実施例２の色素増感型太
陽電池を以下のような手順で製作した。

【００４２】まず、一方の面にＩＴＯ薄膜２が形成され
たガラス基板１を２枚用意し、そのＩＴＯ薄膜２上に約
数百Åの膜厚の白金をスパッタ法により成膜した。この
導電性ガラス１同士を隙間をあけて重ね、一辺を開口部
として残りの三辺の周囲にエポキシ樹脂６を塗布して硬
化させ閉じた。次に、実施例１と同様にチタン基板の両
面を陽極酸化して色素増感半導体電極４を作製した。

【００４３】色素増感半導体電極４を形成後直ちに前述
のようにしてあらかじめ形成しておいた隙間にヨウ素電
解液３を少量入れ、両面に色素増感半導体電極４が形成
されたチタン基板５を挿入する。開口部にシリコンゴム
を塗布し、その上から２個のガラスの角柱７をチタン基
板５を挟みつつ開口部に向かって押しつけて密着させ、
電解液３が漏れないように封止した。さらにこの上から
エポキシ樹脂７を塗布、硬化させた。

【００４４】この色素増感型太陽電池に、５００Ｗのキ
セノンランプを照射して起電力を測定したところ、１ｃ
ｍ²あたりの短絡電流は約１０ｍＡ、開放電圧は0.7Ｖで
あった。 色素増感型太陽電池の作製から６ヶ月後に確
認すると、電解液３の漏れなどは全く見られず、完全に
封入されていた。このように基板の両面に色素増感型太
陽電池を形成すると、例えば鏡などを用いて太陽光を両
面に照射すれば、片面に色素増感型太陽電池を形成した
場合より起電力が約２倍に向上する。 ［実施例３］図３に示すような実施例３の色素増感型太
陽電池を製作した。

【００４５】まず、一方の面にＩＴＯ薄膜２が形成され
たガラス基板１を２枚用意し、そのＩＴＯ薄膜２上に約
数百Åの膜厚の白金をスパッタ法により成膜した。この
導電性ガラス同士を隙間をあけて重ね、三辺の周囲にエ
ポキシ樹脂７を塗布して硬化させ閉じた。次に、少量の
高分子（ポリエチレングリコール）を含み、酸化チタン
微粒子が懸濁したコロイド溶液を、酸化スズ透明導電膜
９がコ−ティングされたガラス基板１０の両面に塗布
し、乾燥および500℃で熱処理することにより約10μmの
厚さの透明でなおかつ多孔質な酸化チタン皮膜を作製し
た。この皮膜に実施例１と同様にルテニウム錯体の増感
色素を吸着させ、色素増感半導体電極４を作製した。

【００４６】色素増感半導体電極４を形成後直ちに前述
のようにしてあらかじめ形成しておいた隙間にヨウ素電
解液３を少量入れ、両面に色素増感半導体電極４が形成
されたガラス基板１０を挿入する。開口部にシリコンゴ
ムを塗布し、その上から２つガラスの角柱７をガラス基
板１０を挟みつつ開口部に向かって押しつけて密着さ
せ、電解液３が漏れないように封止した。さらに、この
上からエポキシ樹脂６を塗布、硬化させた。

【００４７】この色素増感型太陽電池に、５００Ｗのキ
セノンランプを照射して起電力を測定した。透明な色素
増感半導体電極がガラス基板の両面に形成されているた
め、一方の面に形成された色素増感半導体電極を透過し
た光も、裏面に形成された色素増感半導体電極によって
吸収できるため、１ｃｍ²あたりの短絡電流は約１９ｍ
Ａで、開放電圧は0.7Ｖであった。色素増感型太陽電池
の作製から６ヶ月後に確認すると、電解液の漏れなどは
全く見られず、完全に封入されていた。

【００４８】このように、透明基板の両面に形成された
色素増感半導体電極を、一方向から照射された光が２度
透過することによって、色素増感半導体電極が片面に形
成された場合と比べて起電力は約２倍に向上する。

【００４９】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明にかかる色素
増感型太陽電池は、導電性基板（一方の面に透明導電膜
が形成された透明基板）と、任意の基板との接合により
予め形成しておいた隙間に、色素増感半導体電極形成後
直ちにヨウ素電解液を少量入れ、両面に色素増感半導体
電極が形成された導電性基板を挿入したものであるの
で、半導体電極に吸着させた増感色素の性能が低下おら
ず、十分な性能を発揮することができる。

【００５０】また、予め、導電性基板（一方の面に導電
性薄膜が形成されたガラス基板）と、任意な基板との間
に隙間を設け、かつ一辺を開口部として残りの三辺を閉
じたものを作製しておくので、長期にわたって電解液の
漏れなどの問題が生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の色素増感型太陽電池及び実施
例１で作製された色素増感型太陽電池の概略断面図であ
る。

【図２】第２の実施形態の色素増感型太陽電池及び実施
例２で作製された色素増感型太陽電池の概略断面図であ
る。

【図３】第３の実施形態の色素増感型太陽電池及び実施
例３で作製された色素増感型太陽電池の概略断面図であ
る。

【図４】従来の色素増感型太陽電池の概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１、１０・・・ガラス基板 ２・・・ＩＴＯ透明導電膜 ３・・・ヨウ素電解液層 ４・・・色素増感半導体電極 ５・・・導電性基板 ６・・・エポキシ樹脂 ７・・・ガラスブロック ８・・・金属基板 ９・・・酸化スズ透明導電膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の面に透明導電膜が形成された透明基
   板と、任意の基板との接合により形成された隙間に、色
   素増感半導体電極が形成された基板を前記色素増感半導
   体電極が前記透明電極膜側にくるように挿入され、前記
   隙間にはヨウ素電解溶液が注入されてなることを特徴と
   する色素増感型太陽電池。
2. 【請求項２】前記任意の基板が、一方の面に透明導電膜
   が形成された透明基板であって、前記色素増感半導体電
   極が基板の両面に形成されていることを特徴とする請求
   項１記載の色素増感型太陽電池。
3. 【請求項３】一方の面に透明導電膜が形成された透明基
   板と任意の基板との間に隙間が設けられ、かつ開口部が
   形成されるように接合する工程と、 導電性基板の少なくとも一方の面に色素増感半導体電極
   を形成する工程と、 前記隙間にヨウ素電解液を注入し、前記色素増感半導体
   電極が形成された導電性基板を挿入する工程と、 前記開口部を封止する工程と、を備えた色素増感型太陽
   電池の製造方法。