JP2002260746A - 色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュール - Google Patents
色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュールInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 実用レベルの優れたエネルギー変換効率を有
し、かつ安定した発電が可能な色素増感型太陽電池及び
色素増感型太陽電池モジュールを提供すること。 【解決手段】 色素増感型太陽電池１０は、半導体電極
２及びその受光面Ｆ２上に配置された透明電極１を有す
る光電極ＷＥと、対極ＣＥとを有しており、半導体電極
と対極とが電解質Ｅを介して対向配置された色素増感型
太陽電池であり、透明電極の受光面Ｆ１の法線方向から
半導体電極の受光面に入射する光の入射角θが３０〜８
０°となるように、半導体電極の受光面が形成されてい
る。
し、かつ安定した発電が可能な色素増感型太陽電池及び
色素増感型太陽電池モジュールを提供すること。 【解決手段】 色素増感型太陽電池１０は、半導体電極
２及びその受光面Ｆ２上に配置された透明電極１を有す
る光電極ＷＥと、対極ＣＥとを有しており、半導体電極
と対極とが電解質Ｅを介して対向配置された色素増感型
太陽電池であり、透明電極の受光面Ｆ１の法線方向から
半導体電極の受光面に入射する光の入射角θが３０〜８
０°となるように、半導体電極の受光面が形成されてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、色素増感型太陽電
池及び色素増感型太陽電池モジュールに関する。
池及び色素増感型太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球温暖化やエネルギー問題に対
する関心の高まりとともに太陽電池の様々な開発が進め
られている。その太陽電池の中でも、色素増感型太陽電
池の実用化を実現するためには、そのエネルギー変換効
率（光電変換効率）を少なくともアモルファスシリコン
太陽電池と同等の水準にまで向上させる必要がある。
する関心の高まりとともに太陽電池の様々な開発が進め
られている。その太陽電池の中でも、色素増感型太陽電
池の実用化を実現するためには、そのエネルギー変換効
率（光電変換効率）を少なくともアモルファスシリコン
太陽電池と同等の水準にまで向上させる必要がある。
【０００３】例えば、大きさが１ｍ×１ｍ程度の色素増
感型太陽電池モジュールに対しては、約８％以上のエネ
ルギー変換効率が要求される。そのため、このような規
模の色素増感型太陽電池モジュールの構成単位となって
いる色素増感型太陽電池（以下、単に「セル」という）
には、各セルを互いに結合させるために各セル間に形成
される額縁部分に起因する受光面積の損失や、集電効率
を向上させるために設けられる櫛形電極に起因する受光
面積の損失を考慮して約８％を超えるエネルギー変換効
率が要求される。例えば、大きさが１０ｃｍ×１０ｃｍ
程度のセルを用いて上記のエネルギー変換効率の値を有
するモジュールを構成する場合、各セルには約１０％以
上のエネルギー変換効率が要求される。
感型太陽電池モジュールに対しては、約８％以上のエネ
ルギー変換効率が要求される。そのため、このような規
模の色素増感型太陽電池モジュールの構成単位となって
いる色素増感型太陽電池（以下、単に「セル」という）
には、各セルを互いに結合させるために各セル間に形成
される額縁部分に起因する受光面積の損失や、集電効率
を向上させるために設けられる櫛形電極に起因する受光
面積の損失を考慮して約８％を超えるエネルギー変換効
率が要求される。例えば、大きさが１０ｃｍ×１０ｃｍ
程度のセルを用いて上記のエネルギー変換効率の値を有
するモジュールを構成する場合、各セルには約１０％以
上のエネルギー変換効率が要求される。
【０００４】色素増感型太陽電池のエネルギー変換効率
は、入射光強度Ｉ0[ｍＷｃｍ-2]、開放電圧Ｖoc[Ｖ]、
短絡電流密度Ｉsc[ｍＡｃｍ-2]、曲線因子Ｆ.Ｆ.（Fill
Facter）を用いて下記式（１）で表される。 エネルギー変換効率＝（Ｖoc×Ｉsc×Ｆ.Ｆ.）／Ｉ0…（１）
は、入射光強度Ｉ0[ｍＷｃｍ-2]、開放電圧Ｖoc[Ｖ]、
短絡電流密度Ｉsc[ｍＡｃｍ-2]、曲線因子Ｆ.Ｆ.（Fill
Facter）を用いて下記式（１）で表される。 エネルギー変換効率＝（Ｖoc×Ｉsc×Ｆ.Ｆ.）／Ｉ0…（１）
【０００５】上記（１）式から明らかなように、エネル
ギー変換効率を向上させるためには、Ｖoc、Ｉsc及び
Ｆ.Ｆ.を向上させればよいが、これらを改善することは
容易でない。そのため、半導体電極における入射光の利
用率（量子効率）を向上させることによりエネルギー変
換効率を向上させるための様々な試みが行われている。
ギー変換効率を向上させるためには、Ｖoc、Ｉsc及び
Ｆ.Ｆ.を向上させればよいが、これらを改善することは
容易でない。そのため、半導体電極における入射光の利
用率（量子効率）を向上させることによりエネルギー変
換効率を向上させるための様々な試みが行われている。
【０００６】例えば、色素を含有する半導体電極の厚み
大きくすることにより入射光の光路を長くして入射光の
利用率を向上させることができる。しかし、半導体電極
の厚みを大きくすると半導体電極の電気抵抗の増大、電
極内におけるキャリアの消失量の増大、電極内のナノ細
孔中に存在する電解液中のイオン拡散抵抗が増大してし
まい、エネルギー変換効率がかえって低下してしまう。
そこで、半導体電極の厚みを小さくした条件（１５μｍ
以下）のもとで半導体電極における入射光の利用率を向
上させるための試みが行われている。
大きくすることにより入射光の光路を長くして入射光の
利用率を向上させることができる。しかし、半導体電極
の厚みを大きくすると半導体電極の電気抵抗の増大、電
極内におけるキャリアの消失量の増大、電極内のナノ細
孔中に存在する電解液中のイオン拡散抵抗が増大してし
まい、エネルギー変換効率がかえって低下してしまう。
そこで、半導体電極の厚みを小さくした条件（１５μｍ
以下）のもとで半導体電極における入射光の利用率を向
上させるための試みが行われている。
【０００７】例えば、半導体電極内に粒径の大きな半導
体粒子と小さな半導体粒子を混在させて半導体電極に入
射する入射光を散乱させることにより、その利用率を向
上させることを意図した色素増感型太陽電池が提案され
ている。また、特許２６６４１９４号公報には、多結晶
性金属酸化物半導体からなる厚さが２０μｍ程度の半導
体電極を用い、その表面の表面粗さ係数（roughness fa
ctor）を２０より大きくすると共にその表面に色素を含
有させることにより、約１２％という高いエネルギー変
換効率値を達成可能な色素増感型太陽電池が提案されて
いる。
体粒子と小さな半導体粒子を混在させて半導体電極に入
射する入射光を散乱させることにより、その利用率を向
上させることを意図した色素増感型太陽電池が提案され
ている。また、特許２６６４１９４号公報には、多結晶
性金属酸化物半導体からなる厚さが２０μｍ程度の半導
体電極を用い、その表面の表面粗さ係数（roughness fa
ctor）を２０より大きくすると共にその表面に色素を含
有させることにより、約１２％という高いエネルギー変
換効率値を達成可能な色素増感型太陽電池が提案されて
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
電極内に粒径の大きな半導体粒子と小さな半導体粒子を
混在させた上記従来の色素増感型太陽電池においては、
大きな半導体結晶粒子による光散乱の結果、大きな半導
体粒子がない場合に比べて半導体電極内を通過する光路
長は長くなり光の利用率は増加するが、あくまで散乱現
象を利用しているため、一部はどうしても半導体電極を
通過してしまうという問題があった。また、大きな半導
体結晶粒子が多くなると、色素が吸着する半導体表面の
総表面積が減って光吸収率が減少し、光電変換効率の低
下につながってしまうという問題があった。
電極内に粒径の大きな半導体粒子と小さな半導体粒子を
混在させた上記従来の色素増感型太陽電池においては、
大きな半導体結晶粒子による光散乱の結果、大きな半導
体粒子がない場合に比べて半導体電極内を通過する光路
長は長くなり光の利用率は増加するが、あくまで散乱現
象を利用しているため、一部はどうしても半導体電極を
通過してしまうという問題があった。また、大きな半導
体結晶粒子が多くなると、色素が吸着する半導体表面の
総表面積が減って光吸収率が減少し、光電変換効率の低
下につながってしまうという問題があった。
【０００９】また、特許２６６４１９４号公報に記載の
色素増感型太陽電池は、透明導電膜上に別に集電線を設
けておらず、光を吸収して励起された色素から金属酸化
物半導体に注入された電子は透明導電膜によってのみ捕
集され電力として取り出される。しかし、透明導電膜の
導電性の限界により電池の面積が１ｃｍ×１ｃｍよりも
広くなった場合、抵抗損失が大きくなり形状因子を低下
させて変換効率を低下させてしまう。従って、電池の面
積が１ｃｍ×１ｃｍよりも広くなった場合、Ａｇなどの
集電線を一定間隔に設けて抵抗損失を低減する必要があ
る。だだし、この場合、新たに電解液による集電線の腐
食の問題が生じ、集電線の保護のための保護層の設置と
同時に、電解液を集電電極を腐食しにくい成分構成に変
更する必要がある。このような集電電極及び保護層の設
置は電池の光電変換有効面積を減らす。また、電解液成
分の変更は現状では変換効率の低下につながる。
色素増感型太陽電池は、透明導電膜上に別に集電線を設
けておらず、光を吸収して励起された色素から金属酸化
物半導体に注入された電子は透明導電膜によってのみ捕
集され電力として取り出される。しかし、透明導電膜の
導電性の限界により電池の面積が１ｃｍ×１ｃｍよりも
広くなった場合、抵抗損失が大きくなり形状因子を低下
させて変換効率を低下させてしまう。従って、電池の面
積が１ｃｍ×１ｃｍよりも広くなった場合、Ａｇなどの
集電線を一定間隔に設けて抵抗損失を低減する必要があ
る。だだし、この場合、新たに電解液による集電線の腐
食の問題が生じ、集電線の保護のための保護層の設置と
同時に、電解液を集電電極を腐食しにくい成分構成に変
更する必要がある。このような集電電極及び保護層の設
置は電池の光電変換有効面積を減らす。また、電解液成
分の変更は現状では変換効率の低下につながる。
【００１０】更に、１０ｃｍ×１０ｃｍの面積を有する
太陽電池を複数組み合わせてより大きな面積の太陽電池
パネルを構成する場合、配線の取り出しや外装上の問題
により、互いに隣接して配置されている各１０ｃｍ×１
０ｃｍの面積を有する太陽電池毎に光電変換に寄与しな
い額縁部分が形成されるので、光電変換のための有効面
積は更に減少する。更に、上記の太陽電池パネルを複数
組み合わせて太陽電池モジュールを構成する場合には、
太陽電池パネルの間にも上記の額縁部分が形成されるの
で光電変換のための有効面積の損失は更に増大する。こ
のようなことから、特許２６６４１９４号公報の技術を
用いても、色素増感型太陽電池では実用レベルの変換効
率の達成は非常に困難であるという問題点があった。
太陽電池を複数組み合わせてより大きな面積の太陽電池
パネルを構成する場合、配線の取り出しや外装上の問題
により、互いに隣接して配置されている各１０ｃｍ×１
０ｃｍの面積を有する太陽電池毎に光電変換に寄与しな
い額縁部分が形成されるので、光電変換のための有効面
積は更に減少する。更に、上記の太陽電池パネルを複数
組み合わせて太陽電池モジュールを構成する場合には、
太陽電池パネルの間にも上記の額縁部分が形成されるの
で光電変換のための有効面積の損失は更に増大する。こ
のようなことから、特許２６６４１９４号公報の技術を
用いても、色素増感型太陽電池では実用レベルの変換効
率の達成は非常に困難であるという問題点があった。
【００１１】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みてなされたものであり、実用レベルの優れたエネルギ
ー変換効率を有し、かつ安定した発電が可能な色素増感
型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュールを提供す
ることを目的とする。
みてなされたものであり、実用レベルの優れたエネルギ
ー変換効率を有し、かつ安定した発電が可能な色素増感
型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュールを提供す
ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、光を半導体電極に
入射させるときに、電極面（受光面）の法線方向から入
射させること（以下、「垂直入射」という）がエネルギ
ー変換効率を向上させる上で有効であるということが当
業者の一般的な認識であったにもかかわらず、色素増感
型太陽電池においては、光を電極面の法線方向に対して
３０〜８０°の入射角で入射させる（以下、「斜め入
射」という）と、垂直入射させる場合に比較して入射光
利用率が向上し、単位有効面積当たりの発電量が向上す
ることを見出した。
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、光を半導体電極に
入射させるときに、電極面（受光面）の法線方向から入
射させること（以下、「垂直入射」という）がエネルギ
ー変換効率を向上させる上で有効であるということが当
業者の一般的な認識であったにもかかわらず、色素増感
型太陽電池においては、光を電極面の法線方向に対して
３０〜８０°の入射角で入射させる（以下、「斜め入
射」という）と、垂直入射させる場合に比較して入射光
利用率が向上し、単位有効面積当たりの発電量が向上す
ることを見出した。
【００１３】例えば、受光面の発電に寄与する部分の面
積が５０ｍｍ2であり、厚みが２０μｍであるＴｉＯ2半
導体電極を厚みが１．１ｍｍのガラス基板上に形成した
構成の光電極と、ヨウ素系レドックス溶液からなる電解
質と、上記のガラス基板と同様の形状と大きさを有する
フッ素ドープＳｎＯ2コートガラス基板にＰｔ薄膜（膜
厚；３ｎｍ）を蒸着させた構成の対極ＣＥとを有する色
素増感型太陽電池１００（図６に示す色素増感型太陽電
池ＵＣと同様構成を有する）について、そのエネルギー
変換効率の光入射角依存性を測定した結果、図１４のグ
ラフに示す結果が得られた。なお、図１４中の縦軸に示
すηとは、後述の「実効的なエネルギー変換効率」を示
す。図１４に示す結果から明らかなように、光を電極面
の法線方向に対して３０〜８０°の入射角で斜め入射さ
せると、エネルギー変換効率が向上することが確認され
た。
積が５０ｍｍ2であり、厚みが２０μｍであるＴｉＯ2半
導体電極を厚みが１．１ｍｍのガラス基板上に形成した
構成の光電極と、ヨウ素系レドックス溶液からなる電解
質と、上記のガラス基板と同様の形状と大きさを有する
フッ素ドープＳｎＯ2コートガラス基板にＰｔ薄膜（膜
厚；３ｎｍ）を蒸着させた構成の対極ＣＥとを有する色
素増感型太陽電池１００（図６に示す色素増感型太陽電
池ＵＣと同様構成を有する）について、そのエネルギー
変換効率の光入射角依存性を測定した結果、図１４のグ
ラフに示す結果が得られた。なお、図１４中の縦軸に示
すηとは、後述の「実効的なエネルギー変換効率」を示
す。図１４に示す結果から明らかなように、光を電極面
の法線方向に対して３０〜８０°の入射角で斜め入射さ
せると、エネルギー変換効率が向上することが確認され
た。
【００１４】更に、この色素増感型太陽電池１００につ
いて、光を約４５°の入射角で入射させた場合と法線方
向から入射させた場合の電流電圧特性及びηを測定した
結果を図１５（ａ）及び（ｂ）に示す。図１５（ａ）は
色素増感型太陽電池１００の電極面の法線方向に対して
光を約４５°の入射角で入射させた場合の電流電圧特性
及びエネルギー変換効率を示すグラフであり、図１５
（ｂ）は色素増感型太陽電池１００の電極面の法線方向
から入射させた場合の電流電圧特性及びエネルギー変換
効率を示すグラフである。ここで、測定条件は、図１５
（ａ）の電池特性の測定及び図１５（ｂ）電池特性の測
定のどちらの場合も半導体電極の受光面における照射強
度；４．２ｍＷ／ｃｍ2、測定温度；２７．８℃とし
た。そして、図１５（ａ）の電池特性の測定の場合、得
られたエネルギー変換効率の最大値は４．３１４０％
（短絡電流Ｉsc；０．３０３０ｍＡ、開放端電圧Ｖｏ
ｃ；０．６０２４Ｖ、曲線因子Ｆ.Ｆ.；０．７２８９）
であった。一方、図１５（ｂ）の電池特性の測定の場
合、得られたエネルギー変換効率の最大値は３．７０８
０％（短絡電流Ｉsc；０．２４２７ｍＡ、開放端電圧Ｖ
ｏｃ；０．５８８０Ｖ、曲線因子Ｆ.Ｆ.；０．８８７
５）であった。
いて、光を約４５°の入射角で入射させた場合と法線方
向から入射させた場合の電流電圧特性及びηを測定した
結果を図１５（ａ）及び（ｂ）に示す。図１５（ａ）は
色素増感型太陽電池１００の電極面の法線方向に対して
光を約４５°の入射角で入射させた場合の電流電圧特性
及びエネルギー変換効率を示すグラフであり、図１５
（ｂ）は色素増感型太陽電池１００の電極面の法線方向
から入射させた場合の電流電圧特性及びエネルギー変換
効率を示すグラフである。ここで、測定条件は、図１５
（ａ）の電池特性の測定及び図１５（ｂ）電池特性の測
定のどちらの場合も半導体電極の受光面における照射強
度；４．２ｍＷ／ｃｍ2、測定温度；２７．８℃とし
た。そして、図１５（ａ）の電池特性の測定の場合、得
られたエネルギー変換効率の最大値は４．３１４０％
（短絡電流Ｉsc；０．３０３０ｍＡ、開放端電圧Ｖｏ
ｃ；０．６０２４Ｖ、曲線因子Ｆ.Ｆ.；０．７２８９）
であった。一方、図１５（ｂ）の電池特性の測定の場
合、得られたエネルギー変換効率の最大値は３．７０８
０％（短絡電流Ｉsc；０．２４２７ｍＡ、開放端電圧Ｖ
ｏｃ；０．５８８０Ｖ、曲線因子Ｆ.Ｆ.；０．８８７
５）であった。
【００１５】そして、本発明者等は、上記のことが色素
増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュールのエ
ネルギー変換効率の向上を図る上で極めて有効であるこ
とを見出し、本発明に到達した。
増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュールのエ
ネルギー変換効率の向上を図る上で極めて有効であるこ
とを見出し、本発明に到達した。
【００１６】すなわち、本発明の色素増感型太陽電池
は、半導体電極及びその受光面上に配置された透明電極
を有する光電極と、対極とを有しており、半導体電極と
対極とが電解質を介して対向配置された色素増感型太陽
電池であって、透明電極の受光面の法線方向から半導体
電極の受光面に入射する光の入射角が３０〜８０°とな
るように、半導体電極の受光面が形成されていることを
特徴とするものである。
は、半導体電極及びその受光面上に配置された透明電極
を有する光電極と、対極とを有しており、半導体電極と
対極とが電解質を介して対向配置された色素増感型太陽
電池であって、透明電極の受光面の法線方向から半導体
電極の受光面に入射する光の入射角が３０〜８０°とな
るように、半導体電極の受光面が形成されていることを
特徴とするものである。
【００１７】このように、透明電極の受光面の法線方向
から入射する光の進行方向を規準にし、透明電極の受光
面に対して半導体電極の受光面を傾斜させて半導体電極
の電極面に光を斜め入射させる構成とすることにより、
半導体電極の厚みを薄くしても十分に長い光路を半導体
電極内に確保することができる。
から入射する光の進行方向を規準にし、透明電極の受光
面に対して半導体電極の受光面を傾斜させて半導体電極
の電極面に光を斜め入射させる構成とすることにより、
半導体電極の厚みを薄くしても十分に長い光路を半導体
電極内に確保することができる。
【００１８】すなわち、半導体電極の厚みを薄くした場
合における、（１）半導体電極内における色素の光励起
と半導体への電子注入を、電気抵抗が小さくキャリアの
損失量の少ない透明電極近傍の領域において効率よく行
なえること、（２）光励起され半導体への電子注入を果
した後の色素に対してＩ-／Ｉ3 -等の酸化還元種が作用
する色素還元反応を、イオン拡散抵抗の小さな電解質近
傍の領域において効率よく行なえること、という利点を
損なうことなく半導体電極内に十分に長い光路を半導体
電極内に確保することができるので、入射光の利用率を
向上させ、ひいては半導体電極の単位有効面積当たりの
エネルギー変換効率を向上させることができる。具体的
には、垂直入射を行なう従来の色素増感型太陽電池に比
較して斜め入射を行なう本発明の色素増感型太陽電池
は、半導体電極の単位有効面積当たりのエネルギー変換
効率を５〜５０％向上させることができる。
合における、（１）半導体電極内における色素の光励起
と半導体への電子注入を、電気抵抗が小さくキャリアの
損失量の少ない透明電極近傍の領域において効率よく行
なえること、（２）光励起され半導体への電子注入を果
した後の色素に対してＩ-／Ｉ3 -等の酸化還元種が作用
する色素還元反応を、イオン拡散抵抗の小さな電解質近
傍の領域において効率よく行なえること、という利点を
損なうことなく半導体電極内に十分に長い光路を半導体
電極内に確保することができるので、入射光の利用率を
向上させ、ひいては半導体電極の単位有効面積当たりの
エネルギー変換効率を向上させることができる。具体的
には、垂直入射を行なう従来の色素増感型太陽電池に比
較して斜め入射を行なう本発明の色素増感型太陽電池
は、半導体電極の単位有効面積当たりのエネルギー変換
効率を５〜５０％向上させることができる。
【００１９】上記の結果は、Ｓｉ太陽電池等通常の固体
ｐｎ接合太陽電池に対して光を斜めに入射させたときに
は得ることのできない色素増感型太陽電池の特徴であ
る。
ｐｎ接合太陽電池に対して光を斜めに入射させたときに
は得ることのできない色素増感型太陽電池の特徴であ
る。
【００２０】なお、本発明において「半導体電極の有効
面積」とは、半導体電極の受光面の実際の面積をＳ0と
し、透明電極の受光面の法線方向から半導体電極の受光
面に入射する光の入射角をθとすると、Ｓ0cosθで表さ
れる面積を示す。すなわち、透明電極の受光面或いは色
素増感型太陽電池が設置される設置面に対して半導体電
極の受光面が傾斜角θを有して傾斜している場合、半導
体電極の有効面積は、実際の面積Ｓ0の正射影の面積を
示す。また、本発明においては、「半導体電極の単位有
効面積当たりのエネルギー変換効率」を「実効的なエネ
ルギー変換効率」として以下の説明に記述する。
面積」とは、半導体電極の受光面の実際の面積をＳ0と
し、透明電極の受光面の法線方向から半導体電極の受光
面に入射する光の入射角をθとすると、Ｓ0cosθで表さ
れる面積を示す。すなわち、透明電極の受光面或いは色
素増感型太陽電池が設置される設置面に対して半導体電
極の受光面が傾斜角θを有して傾斜している場合、半導
体電極の有効面積は、実際の面積Ｓ0の正射影の面積を
示す。また、本発明においては、「半導体電極の単位有
効面積当たりのエネルギー変換効率」を「実効的なエネ
ルギー変換効率」として以下の説明に記述する。
【００２１】ここで、半導体電極の受光面に入射する光
の入射角が透明電極の受光面の法線方向から測って３０
°未満であると、光の斜め入射によるメリットは少な
く、受光面に入射光を垂直に入射させる場合と比べた単
位面積当たりの光のエネルギーの減少と相殺し、「実効
的なエネルギー変換効率」の向上は望めない。一方、半
導体電極の受光面に入射する光の入射角が透明電極の受
光面の法線方向から測って８０°を超えると、以下の２
つの理由により「実効的なエネルギー変換効率」の向上
は望めない。すなわち、その一つの理由は、透明電極の
受光面と半導体電極の受光面とが平行である場合におい
ては、上記の入射角が８０°を超えると透明電極の表面
における反射が顕著になり、光が半導体電極に到達しに
くくなることである。そして、もう一つの理由は透明電
極には光が垂直に入射し、かつ、半導体電極には入射角
が８０°を超える角度で入射する場合には透明電極と半
導体電極との界面での反射損失や、散乱損失が大きくな
ることである。そして、上記と同様の観点から透明電極
の受光面の法線方向から半導体電極の受光面に入射する
光の入射角は、４０〜７５°であることがより好まし
く、５０〜７０°であることが更に好ましい。
の入射角が透明電極の受光面の法線方向から測って３０
°未満であると、光の斜め入射によるメリットは少な
く、受光面に入射光を垂直に入射させる場合と比べた単
位面積当たりの光のエネルギーの減少と相殺し、「実効
的なエネルギー変換効率」の向上は望めない。一方、半
導体電極の受光面に入射する光の入射角が透明電極の受
光面の法線方向から測って８０°を超えると、以下の２
つの理由により「実効的なエネルギー変換効率」の向上
は望めない。すなわち、その一つの理由は、透明電極の
受光面と半導体電極の受光面とが平行である場合におい
ては、上記の入射角が８０°を超えると透明電極の表面
における反射が顕著になり、光が半導体電極に到達しに
くくなることである。そして、もう一つの理由は透明電
極には光が垂直に入射し、かつ、半導体電極には入射角
が８０°を超える角度で入射する場合には透明電極と半
導体電極との界面での反射損失や、散乱損失が大きくな
ることである。そして、上記と同様の観点から透明電極
の受光面の法線方向から半導体電極の受光面に入射する
光の入射角は、４０〜７５°であることがより好まし
く、５０〜７０°であることが更に好ましい。
【００２２】更に、本発明の色素増感型太陽電池の半導
体電極の厚みは、５〜３０μｍであることが好ましく、
５〜１５μｍであることがより好ましく、８〜１３μｍ
であることが更に好ましい。半導体電極の厚みが５μｍ
未満となると、色素吸着量が少なくなり光を有効に吸収
できなくなる傾向が大きくなる。一方、半導体電極の厚
みが３０μｍを超えると、電気抵抗が大きくなり半導体
に注入されたキャリアの損失量が多くなるとともに、イ
オン拡散抵抗が増大して、光励起されて半導体への電子
注入を果した後の色素に対するＩ-からの電子注入によ
ってＩ3 -の対極への搬出が阻害され、電池の出力特性が
低下する傾向が大きくなる。
体電極の厚みは、５〜３０μｍであることが好ましく、
５〜１５μｍであることがより好ましく、８〜１３μｍ
であることが更に好ましい。半導体電極の厚みが５μｍ
未満となると、色素吸着量が少なくなり光を有効に吸収
できなくなる傾向が大きくなる。一方、半導体電極の厚
みが３０μｍを超えると、電気抵抗が大きくなり半導体
に注入されたキャリアの損失量が多くなるとともに、イ
オン拡散抵抗が増大して、光励起されて半導体への電子
注入を果した後の色素に対するＩ-からの電子注入によ
ってＩ3 -の対極への搬出が阻害され、電池の出力特性が
低下する傾向が大きくなる。
【００２３】また、本発明の色素増感型太陽電池は、半
導体電極及びその受光面上に配置された透明電極を有す
る光電極と、対極とを有しており、半導体電極と対極と
が電解質を介して対向配置された色素増感型太陽電池で
あって、透明電極には、当該透明電極内を進行して半導
体電極の受光面に入射する光の入射角が３０〜８０°と
なるように、外部から透明電極の受光面に入射する光の
進行方向を変化させるライトガイド手段が形成されてい
ることを特徴とするものである。
導体電極及びその受光面上に配置された透明電極を有す
る光電極と、対極とを有しており、半導体電極と対極と
が電解質を介して対向配置された色素増感型太陽電池で
あって、透明電極には、当該透明電極内を進行して半導
体電極の受光面に入射する光の入射角が３０〜８０°と
なるように、外部から透明電極の受光面に入射する光の
進行方向を変化させるライトガイド手段が形成されてい
ることを特徴とするものである。
【００２４】このように、電池の外部から透明電極の受
光面に入射する光の進行方向を変化させるライトガイド
手段を当該透明電極の上部に設けて、透明電極の受光面
に垂直入射してくる光を半導体電極の受光面に斜め入射
させる構成とすることにより、先に述べた色素増感型太
陽電池と同様に、半導体電極の厚みを薄くしても十分に
長い光路を半導体電極内に確保することができる。その
ため、入射光の利用率を向上させ、ひいては実効的なエ
ネルギー変換効率を向上させることができる。
光面に入射する光の進行方向を変化させるライトガイド
手段を当該透明電極の上部に設けて、透明電極の受光面
に垂直入射してくる光を半導体電極の受光面に斜め入射
させる構成とすることにより、先に述べた色素増感型太
陽電池と同様に、半導体電極の厚みを薄くしても十分に
長い光路を半導体電極内に確保することができる。その
ため、入射光の利用率を向上させ、ひいては実効的なエ
ネルギー変換効率を向上させることができる。
【００２５】なお、本発明の色素増感型太陽電池におい
て、上記のようにライトガイド手段を設ける構成を有す
る電池の場合、上記の透明電極の受光面又は半導体電極
の受光面を形成する際の基準となる「外部から透明電極
の受光面に入射する光の進行方向」とは、透明電極の受
光面がフラットな場合には、透明電極の受光面の法線方
向を示し（例えば、後述の図４に示す面Ｆ１及び面Ｆ２
を参照）、一方、透明電極の受光面がフラットでなく半
導体電極の受光面がフラットな場合には、半導体電極の
受光面の法線方向を示す（例えば、後述の図３に示す面
Ｆ１及び面Ｆ２を参照）。更に、透明電極の受光面及び
半導体電極の受光面が共にフラットでない場合には、透
明電極又は半導体電極の内部にフラットな仮想的な面を
仮想受光面として設け、この仮想的な受光面の法線方向
を外部から入射する光の進行方向とし、これを基準とし
て実際の透明電極の受光面又は半導体電極の受光面を設
計するものとする。
て、上記のようにライトガイド手段を設ける構成を有す
る電池の場合、上記の透明電極の受光面又は半導体電極
の受光面を形成する際の基準となる「外部から透明電極
の受光面に入射する光の進行方向」とは、透明電極の受
光面がフラットな場合には、透明電極の受光面の法線方
向を示し（例えば、後述の図４に示す面Ｆ１及び面Ｆ２
を参照）、一方、透明電極の受光面がフラットでなく半
導体電極の受光面がフラットな場合には、半導体電極の
受光面の法線方向を示す（例えば、後述の図３に示す面
Ｆ１及び面Ｆ２を参照）。更に、透明電極の受光面及び
半導体電極の受光面が共にフラットでない場合には、透
明電極又は半導体電極の内部にフラットな仮想的な面を
仮想受光面として設け、この仮想的な受光面の法線方向
を外部から入射する光の進行方向とし、これを基準とし
て実際の透明電極の受光面又は半導体電極の受光面を設
計するものとする。
【００２６】更に、この場合には、ライトガイド手段か
ら半導体電極の電極面に入射する光の入射角をより精密
にかつ容易に制御するすることが可能となる。その結
果、半導体電極内部に複数の集電電極（櫛形電極）が配
置されている場合、これを回避するように半導体電極に
侵入する入射光の進行方向を調節することができ、集電
電極（櫛形電極）に起因する実効的なエネルギー変換効
率の低下を招くことなく実験室レベルの規模の試験セル
を実用的な規模のセルにスケールアップすることが容易
に可能となる。
ら半導体電極の電極面に入射する光の入射角をより精密
にかつ容易に制御するすることが可能となる。その結
果、半導体電極内部に複数の集電電極（櫛形電極）が配
置されている場合、これを回避するように半導体電極に
侵入する入射光の進行方向を調節することができ、集電
電極（櫛形電極）に起因する実効的なエネルギー変換効
率の低下を招くことなく実験室レベルの規模の試験セル
を実用的な規模のセルにスケールアップすることが容易
に可能となる。
【００２７】ただし、本発明の色素増感型太陽電池にお
いて、上記のようにライトガイド手段を設ける構成を有
しており、かつ、半導体電極の受光面がフラットな場合
には、前述の「半導体電極の有効面積」は実際の面積Ｓ
0に一致する。従って、本発明において、このような構
成の太陽電池の場合の「実効的なエネルギー変換効率」
はＳ0cosθではなくＳ0当たりのエネルギー変換効率を
示す。
いて、上記のようにライトガイド手段を設ける構成を有
しており、かつ、半導体電極の受光面がフラットな場合
には、前述の「半導体電極の有効面積」は実際の面積Ｓ
0に一致する。従って、本発明において、このような構
成の太陽電池の場合の「実効的なエネルギー変換効率」
はＳ0cosθではなくＳ0当たりのエネルギー変換効率を
示す。
【００２８】なお、上記のような場合にも、透明電極の
受光面の法線方向或いは半導体電極の受光面の法線方向
から半導体電極の受光面に入射する光の入射角は４０〜
７５°であることがより好ましく、５０〜７０°である
ことが更に好ましい。また、この場合の半導体電極の厚
みも、５〜３０μｍであることが好ましく、５〜１５μ
ｍであることがより好ましく、８〜１３μｍであること
が更に好ましい。
受光面の法線方向或いは半導体電極の受光面の法線方向
から半導体電極の受光面に入射する光の入射角は４０〜
７５°であることがより好ましく、５０〜７０°である
ことが更に好ましい。また、この場合の半導体電極の厚
みも、５〜３０μｍであることが好ましく、５〜１５μ
ｍであることがより好ましく、８〜１３μｍであること
が更に好ましい。
【００２９】また、本発明の色素増感型太陽電池は、半
導体電極及びその受光面上に配置された透明電極を有す
る光電極と、対極とを有しており、半導体電極と対極と
が電解質を介して対向配置された色素増感型太陽電池で
あって、半導体電極の受光面には、複数の集電電極が設
けられており、透明電極内を進行して半導体電極の受光
面に入射する光の入射角が３０〜８０°となるように、
半導体電極の受光面が形成されており、かつ、前記光が
半導体電極の受光面の集電電極の形成されていない領域
に選択的に照射されるように透明電極の受光面が形成さ
れていることを特徴とする。
導体電極及びその受光面上に配置された透明電極を有す
る光電極と、対極とを有しており、半導体電極と対極と
が電解質を介して対向配置された色素増感型太陽電池で
あって、半導体電極の受光面には、複数の集電電極が設
けられており、透明電極内を進行して半導体電極の受光
面に入射する光の入射角が３０〜８０°となるように、
半導体電極の受光面が形成されており、かつ、前記光が
半導体電極の受光面の集電電極の形成されていない領域
に選択的に照射されるように透明電極の受光面が形成さ
れていることを特徴とする。
【００３０】なお、上記の色素増感型太陽電池において
も、上記の透明電極の受光面又は半導体電極の受光面を
形成する際の基準となる「外部から透明電極の受光面に
入射する光の進行方向」は、透明電極の受光面がフラッ
トな場合には、透明電極の受光面の法線方向を示し、一
方、透明電極の受光面がフラットでなく半導体電極の受
光面がフラットな場合には、半導体電極の受光面の法線
方向を示す。更に、透明電極の受光面及び半導体電極の
受光面が共にフラットでない場合には、透明電極又は半
導体電極の内部にフラットな仮想的な面を仮想受光面と
して設け、この仮想的な受光面の法線方向を外部から入
射する光の進行方向とし、これを基準として実際の透明
電極の受光面又は半導体電極の受光面を設計するものと
する（後述の図９に示す仮想受光面ＦＰ１を参照）。
も、上記の透明電極の受光面又は半導体電極の受光面を
形成する際の基準となる「外部から透明電極の受光面に
入射する光の進行方向」は、透明電極の受光面がフラッ
トな場合には、透明電極の受光面の法線方向を示し、一
方、透明電極の受光面がフラットでなく半導体電極の受
光面がフラットな場合には、半導体電極の受光面の法線
方向を示す。更に、透明電極の受光面及び半導体電極の
受光面が共にフラットでない場合には、透明電極又は半
導体電極の内部にフラットな仮想的な面を仮想受光面と
して設け、この仮想的な受光面の法線方向を外部から入
射する光の進行方向とし、これを基準として実際の透明
電極の受光面又は半導体電極の受光面を設計するものと
する（後述の図９に示す仮想受光面ＦＰ１を参照）。
【００３１】上記の条件を満たすように、半導体電極の
受光面と、透明電極の受光面とをそれぞれ形成すること
により、半導体電極の電極面に入射する光の入射角をよ
り精密にかつ容易に制御することが可能となる。その結
果、半導体電極内部に複数の集電電極（櫛形電極）が配
置されていても、これを回避するように半導体電極に侵
入する入射光の進行方向を調節することができ、集電電
極（櫛形電極）に起因する実効的なエネルギー変換効率
の低下を招くことなく実験室レベルの規模の試験セルを
実用的な規模のセルにスケールアップすることが容易に
可能となる。
受光面と、透明電極の受光面とをそれぞれ形成すること
により、半導体電極の電極面に入射する光の入射角をよ
り精密にかつ容易に制御することが可能となる。その結
果、半導体電極内部に複数の集電電極（櫛形電極）が配
置されていても、これを回避するように半導体電極に侵
入する入射光の進行方向を調節することができ、集電電
極（櫛形電極）に起因する実効的なエネルギー変換効率
の低下を招くことなく実験室レベルの規模の試験セルを
実用的な規模のセルにスケールアップすることが容易に
可能となる。
【００３２】なお、上記のような場合にも、半導体電極
の受光面に入射する光の入射角は４０〜７５°であるこ
とがより好ましく、５０〜７０°であることが更に好ま
しい。また、この場合の半導体電極の厚みも、５〜３０
μｍであることが好ましく、５〜１５μｍであることが
より好ましく、８〜１３μｍであることが更に好まし
い。
の受光面に入射する光の入射角は４０〜７５°であるこ
とがより好ましく、５０〜７０°であることが更に好ま
しい。また、この場合の半導体電極の厚みも、５〜３０
μｍであることが好ましく、５〜１５μｍであることが
より好ましく、８〜１３μｍであることが更に好まし
い。
【００３３】更に、本発明の色素増感型太陽電池モジュ
ールは、半導体電極及びその受光面上に配置された透明
電極を有する光電極と、対極とを有しており、半導体電
極と対極とが電解質を介して対向配置された色素増感型
太陽電池が基台上に複数配置された色素増感型太陽電池
モジュールであって、基台の設置面の法線方向から各色
素増感型太陽電池に入射する光の入射角が３０〜８０°
となるように、各色素増感型太陽電池が配置されている
ことを特徴とする。
ールは、半導体電極及びその受光面上に配置された透明
電極を有する光電極と、対極とを有しており、半導体電
極と対極とが電解質を介して対向配置された色素増感型
太陽電池が基台上に複数配置された色素増感型太陽電池
モジュールであって、基台の設置面の法線方向から各色
素増感型太陽電池に入射する光の入射角が３０〜８０°
となるように、各色素増感型太陽電池が配置されている
ことを特徴とする。
【００３４】このように、基台の設置面の法線方向から
モジュールを構成する各色素増感型太陽電池に入射する
光の進行方向を規準にし、各色素増感型太陽電池を傾斜
させてそれぞれの半導体電極の電極面に光を斜め入射さ
せる構成とすることにより、先に述べた色素増感型太陽
電池と同様に、半導体電極の厚みを薄くしても十分に長
い光路を半導体電極内に確保することができる。そのた
め、各色素増感型太陽電池の入射光の利用率を向上させ
ることができ、ひいてはモジュール全体としてのエネル
ギー変換効率を向上させることができる。そして、この
場合、色素増感型太陽電池は構造的に安定なものを作製
して使用することができるので、モジュール全体として
高い実効的なエネルギー変換効率の発電を安定して行な
うことが可能となる。
モジュールを構成する各色素増感型太陽電池に入射する
光の進行方向を規準にし、各色素増感型太陽電池を傾斜
させてそれぞれの半導体電極の電極面に光を斜め入射さ
せる構成とすることにより、先に述べた色素増感型太陽
電池と同様に、半導体電極の厚みを薄くしても十分に長
い光路を半導体電極内に確保することができる。そのた
め、各色素増感型太陽電池の入射光の利用率を向上させ
ることができ、ひいてはモジュール全体としてのエネル
ギー変換効率を向上させることができる。そして、この
場合、色素増感型太陽電池は構造的に安定なものを作製
して使用することができるので、モジュール全体として
高い実効的なエネルギー変換効率の発電を安定して行な
うことが可能となる。
【００３５】更に、この場合には、一つの色素増感型太
陽電池の半導体電極の受光面において反射する光を、他
の色素増感型太陽電池の半導体電極の受光面に斜め入射
させることも可能であるので、モジュール全体としての
大きな反射防止効果を得ることが可能となる。
陽電池の半導体電極の受光面において反射する光を、他
の色素増感型太陽電池の半導体電極の受光面に斜め入射
させることも可能であるので、モジュール全体としての
大きな反射防止効果を得ることが可能となる。
【００３６】なお、この場合にも、基台の設置面の法線
方向から各色素増感型太陽電池に入射する光の入射角は
４０〜７５°であることがより好ましく、５０〜７０°
であることが更に好ましい。また、半導体電極の厚み
も、５〜３０μｍであることが好ましく、５〜１５μｍ
であることがより好ましく、８〜１３μｍであることが
更に好ましい。
方向から各色素増感型太陽電池に入射する光の入射角は
４０〜７５°であることがより好ましく、５０〜７０°
であることが更に好ましい。また、半導体電極の厚み
も、５〜３０μｍであることが好ましく、５〜１５μｍ
であることがより好ましく、８〜１３μｍであることが
更に好ましい。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュー
ルの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以
下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付
し、重複する説明は省略する。
の色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュー
ルの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以
下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付
し、重複する説明は省略する。
【００３８】［第一実施形態］図１は、本発明の色素増
感型太陽電池の第一実施形態を示す模式断面図である。
図１に示すように、本実施形態の色素増感型太陽電池１
０は、主として厚みが５〜３０μｍである半導体電極２
とその受光面Ｆ２上に配置された透明電極１とを有する
光電極ＷＥと、対極ＣＥと、スペーサーＳにより光電極
ＷＥと対極ＣＥとの間に形成される間隙に充填された電
解質Ｅとから構成されている。この色素増感型太陽電池
１０は、透明電極１を透過して半導体電極２に照射され
る光Ｌ１０によって半導体電極２内において電子を発生
させる。そして、半導体電極２内において発生した電子
は、透明電極１に集められて外部に取り出される。
感型太陽電池の第一実施形態を示す模式断面図である。
図１に示すように、本実施形態の色素増感型太陽電池１
０は、主として厚みが５〜３０μｍである半導体電極２
とその受光面Ｆ２上に配置された透明電極１とを有する
光電極ＷＥと、対極ＣＥと、スペーサーＳにより光電極
ＷＥと対極ＣＥとの間に形成される間隙に充填された電
解質Ｅとから構成されている。この色素増感型太陽電池
１０は、透明電極１を透過して半導体電極２に照射され
る光Ｌ１０によって半導体電極２内において電子を発生
させる。そして、半導体電極２内において発生した電子
は、透明電極１に集められて外部に取り出される。
【００３９】ここで、図１に示すように、色素増感型太
陽電池１０の光電極ＷＥにおいては、透明電極１の受光
面Ｆ１の法線方向から入射する光Ｌ１０の進行方向を規
準にした場合に、透明電極１の受光面Ｆ１の法線方向か
ら半導体電極の受光面Ｆ２に入射する光Ｌ１０の入射角
θが３０〜８０°となるように、半導体電極２が形成さ
れている。すなわち、半導体電極２をその断面方向から
みた場合の電極の層の形状が鋸歯状になるように形成さ
れている。また、透明電極１の半導体電極２との接触面
もこの半導体電極２の形状に合わせての鋸歯状に溝が形
成されている。これにより、外部から入射する光Ｌ１０
は受光面Ｆ２に斜め入射することになる。そして、半導
体電極２の厚みを薄くしても十分に長い光路を半導体電
極内に確保することができるようになる。そのため、入
射光の利用率を向上させ、実効的なエネルギー変換効率
を向上させることができる。例えば、光起電力の入射角
依存性からθ＝４５°のときには同面積の従来型の色素
増感型太陽電池と比較して約１．２倍のエネルギー変換
効率が得られる。また、θ＝７０°のときには同じ実行
面積の従来型の色素増感型太陽電池と比較して約１．５
倍のエネルギー変換効率が得られる。
陽電池１０の光電極ＷＥにおいては、透明電極１の受光
面Ｆ１の法線方向から入射する光Ｌ１０の進行方向を規
準にした場合に、透明電極１の受光面Ｆ１の法線方向か
ら半導体電極の受光面Ｆ２に入射する光Ｌ１０の入射角
θが３０〜８０°となるように、半導体電極２が形成さ
れている。すなわち、半導体電極２をその断面方向から
みた場合の電極の層の形状が鋸歯状になるように形成さ
れている。また、透明電極１の半導体電極２との接触面
もこの半導体電極２の形状に合わせての鋸歯状に溝が形
成されている。これにより、外部から入射する光Ｌ１０
は受光面Ｆ２に斜め入射することになる。そして、半導
体電極２の厚みを薄くしても十分に長い光路を半導体電
極内に確保することができるようになる。そのため、入
射光の利用率を向上させ、実効的なエネルギー変換効率
を向上させることができる。例えば、光起電力の入射角
依存性からθ＝４５°のときには同面積の従来型の色素
増感型太陽電池と比較して約１．２倍のエネルギー変換
効率が得られる。また、θ＝７０°のときには同じ実行
面積の従来型の色素増感型太陽電池と比較して約１．５
倍のエネルギー変換効率が得られる。
【００４０】なお、図１に示す色素増感型太陽電池１０
においては、対極ＣＥについても電解質Ｅに接触する側
の面Ｆ３を半導体電極２の形状に合わせての鋸歯状に溝
が形成されている。これにより、図１において、鋸歯状
の凹凸の周期は数ミリ程度であり、光電極ＷＥと対極Ｃ
Ｅとの間隔は５０〜１００μｍ程度である。従って、図
１の色素増感型太陽電池１０は縦方向（光Ｌ１０の進行
方向）に引き伸ばして強調的に描かれている。実際には
半導体電極２の形状に合わせて対極ＣＥの面Ｆ３を鋸歯
状にすることにより、対極ＣＥと光電極ＷＥは電解質Ｅ
の層を挟んで平行に配置することになり、その間に均一
な平行電場を生ずることができる。もし、この対極ＣＥ
の電解質Ｅ側の面Ｆ３の形状がフラットであると、光電
極側では電界は凸部に集中してしまい、安定した動作が
できない。
においては、対極ＣＥについても電解質Ｅに接触する側
の面Ｆ３を半導体電極２の形状に合わせての鋸歯状に溝
が形成されている。これにより、図１において、鋸歯状
の凹凸の周期は数ミリ程度であり、光電極ＷＥと対極Ｃ
Ｅとの間隔は５０〜１００μｍ程度である。従って、図
１の色素増感型太陽電池１０は縦方向（光Ｌ１０の進行
方向）に引き伸ばして強調的に描かれている。実際には
半導体電極２の形状に合わせて対極ＣＥの面Ｆ３を鋸歯
状にすることにより、対極ＣＥと光電極ＷＥは電解質Ｅ
の層を挟んで平行に配置することになり、その間に均一
な平行電場を生ずることができる。もし、この対極ＣＥ
の電解質Ｅ側の面Ｆ３の形状がフラットであると、光電
極側では電界は凸部に集中してしまい、安定した動作が
できない。
【００４１】透明電極１の構成は特に限定されるもので
はなく、通常の色素増感型太陽電池に搭載される透明電
極を使用できる。例えば、ガラス基板等の透明基板（図
示せず）の半導体電極側に光を透過させるいわゆる透明
導電膜（図２参照）をコートしたものを使用でき、例え
ば、フッ素ドープＳｎＯ2コートガラス、ＩＴＯコート
ガラス、ＺｎＯ：Ａｌコートガラス等が使用される。ま
た、半導体電極２の構成材料となる半導体は特に限定さ
れるものではなく、酸化物半導体、硫化物半導体等を使
用することができる。酸化物半導体としては、例えば、
ＴｉＯ2，ＺｎＯ，ＳｎＯ2，Ｎｂ2Ｏ5，Ｉｎ2Ｏ3，ＷＯ
3，ＺｒＯ2，Ｌａ2Ｏ3，Ｔａ2Ｏ5，ＳｒＴｉＯ3，Ｂａ
ＴｉＯ3等を用いることができる。硫化物半導体として
は、例えば、ＣｄＳ等を用いることができる。また、上
記の半導体の他に、Ｓｉ，ＧａＡｓ等も用いることがで
きる。また、半導体電極２内に含有させる色素は特に限
定されるものではなく、例えば、ルテニウム錯体、金属
フタロシアニン等を用いることができる。
はなく、通常の色素増感型太陽電池に搭載される透明電
極を使用できる。例えば、ガラス基板等の透明基板（図
示せず）の半導体電極側に光を透過させるいわゆる透明
導電膜（図２参照）をコートしたものを使用でき、例え
ば、フッ素ドープＳｎＯ2コートガラス、ＩＴＯコート
ガラス、ＺｎＯ：Ａｌコートガラス等が使用される。ま
た、半導体電極２の構成材料となる半導体は特に限定さ
れるものではなく、酸化物半導体、硫化物半導体等を使
用することができる。酸化物半導体としては、例えば、
ＴｉＯ2，ＺｎＯ，ＳｎＯ2，Ｎｂ2Ｏ5，Ｉｎ2Ｏ3，ＷＯ
3，ＺｒＯ2，Ｌａ2Ｏ3，Ｔａ2Ｏ5，ＳｒＴｉＯ3，Ｂａ
ＴｉＯ3等を用いることができる。硫化物半導体として
は、例えば、ＣｄＳ等を用いることができる。また、上
記の半導体の他に、Ｓｉ，ＧａＡｓ等も用いることがで
きる。また、半導体電極２内に含有させる色素は特に限
定されるものではなく、例えば、ルテニウム錯体、金属
フタロシアニン等を用いることができる。
【００４２】また、対極ＣＥの構成材料は特に限定され
るものではない。例えば、上記の透明電極１と同様の透
明導電膜上にＰｔ等の金属薄膜電極を形成し、金属薄膜
電極を電解質Ｅの側に向けて配置させるものであっても
よい。更に、電解質Ｅの組成も光励起され半導体への電
子注入を果した後の色素を還元するための酸化還元種を
含んでいれば特に限定されないが、Ｉ-／Ｉ3 -等の酸化
還元種を含むヨウ素系レドックス溶液が好ましく用いら
れる。また、スペーサーＳの構成材料は特に限定される
ものではなく、例えば、シリカビーズ等を用いることが
できる。
るものではない。例えば、上記の透明電極１と同様の透
明導電膜上にＰｔ等の金属薄膜電極を形成し、金属薄膜
電極を電解質Ｅの側に向けて配置させるものであっても
よい。更に、電解質Ｅの組成も光励起され半導体への電
子注入を果した後の色素を還元するための酸化還元種を
含んでいれば特に限定されないが、Ｉ-／Ｉ3 -等の酸化
還元種を含むヨウ素系レドックス溶液が好ましく用いら
れる。また、スペーサーＳの構成材料は特に限定される
ものではなく、例えば、シリカビーズ等を用いることが
できる。
【００４３】次に、図１の色素増感型太陽電池１０の製
造方法について説明する。図２で、図１の色素増感型太
陽電池１０の光電極ＷＥの製造工程の一例を示す。先
ず、透明電極１は、ガラス基板等の基板４上に先に述べ
たフッ素ドープＳｎＯ2等の透明導電膜３をスプレーコ
ートする等の公知の方法を用いて形成することができ
る。このとき、基板４の透明導電膜３を形成する側の面
Ｆ４の形状は、完成後の半導体電極２の受光面Ｆ２へ入
射する光の入射角θの値に合わせて断面が鋸歯状となる
ように形成する。基板４の面をこのような形状とする方
法は特に限定されず、例えば、基板４を鋳込むことによ
り形成する際に使用する型の形状を合わせておいてもよ
く、略直方体状に形成した基板の一面を上記の形状にカ
ットしてもよい。
造方法について説明する。図２で、図１の色素増感型太
陽電池１０の光電極ＷＥの製造工程の一例を示す。先
ず、透明電極１は、ガラス基板等の基板４上に先に述べ
たフッ素ドープＳｎＯ2等の透明導電膜３をスプレーコ
ートする等の公知の方法を用いて形成することができ
る。このとき、基板４の透明導電膜３を形成する側の面
Ｆ４の形状は、完成後の半導体電極２の受光面Ｆ２へ入
射する光の入射角θの値に合わせて断面が鋸歯状となる
ように形成する。基板４の面をこのような形状とする方
法は特に限定されず、例えば、基板４を鋳込むことによ
り形成する際に使用する型の形状を合わせておいてもよ
く、略直方体状に形成した基板の一面を上記の形状にカ
ットしてもよい。
【００４４】次に、図２に示すように、透明電極１の透
明導電膜３上にＴｉＯ2等の半導体Ｖｓを膜状に蒸着さ
せることにより半導体電極２を形成する。透明導電膜３
上に半導体を膜状に蒸着させる方法は公知の方法を用い
ることができる。例えば、電子ビーム蒸着、抵抗加熱蒸
着、スパッタ蒸着、クラスタイオンビーム蒸着等の物理
蒸着法を用いてもよく、酸素等の反応性ガス中で金属等
を蒸発させ、反応生成物を透明導電膜３上に堆積させる
反応蒸着法を用いてもよい。更に、反応ガスの流れを制
御する等してＣＶＤ等の化学蒸着法を用いることもでき
る。
明導電膜３上にＴｉＯ2等の半導体Ｖｓを膜状に蒸着さ
せることにより半導体電極２を形成する。透明導電膜３
上に半導体を膜状に蒸着させる方法は公知の方法を用い
ることができる。例えば、電子ビーム蒸着、抵抗加熱蒸
着、スパッタ蒸着、クラスタイオンビーム蒸着等の物理
蒸着法を用いてもよく、酸素等の反応性ガス中で金属等
を蒸発させ、反応生成物を透明導電膜３上に堆積させる
反応蒸着法を用いてもよい。更に、反応ガスの流れを制
御する等してＣＶＤ等の化学蒸着法を用いることもでき
る。
【００４５】なお、このとき、基板４の透明導電膜３を
形成する側の面Ｆ４の法線方向に対する蒸着粒子の入射
角θｖｓは、３０°〜８０°であることが好ましく、先
に述べた入射角θと同じ値であることがより好ましい。
これにより、面Ｆ４の透明導電膜３上に形成する半導体
の電極層（蒸着膜）は、蒸着した半導体粒子が受光面Ｆ
４の法線方向に対して１５〜４０°の傾きを有する柱状
の集合体が複数隣接した構造を有するように形成され
る。この柱状構造を有する半導体の電極層は、当該受光
面Ｆ４の法線方向から蒸着粒子を蒸着させて形成した場
合の半導体の電極層に比べて表面積が大きく、色素の含
有量を増大させることができるので、電池出力及びエネ
ルギー変換効率を向上させることができる。蒸着粒子の
入射角θｖｓが３０°未満であると、蒸着における自己
遮蔽効果が顕著でなくなるため明確な柱状構造が形成さ
れにくい傾向となる。一方、蒸着粒子の入射角θｖｓが
８０°を超えると、膜が非常に疎な構造になり、機械強
度が低下して使えなくなるおそれがある。
形成する側の面Ｆ４の法線方向に対する蒸着粒子の入射
角θｖｓは、３０°〜８０°であることが好ましく、先
に述べた入射角θと同じ値であることがより好ましい。
これにより、面Ｆ４の透明導電膜３上に形成する半導体
の電極層（蒸着膜）は、蒸着した半導体粒子が受光面Ｆ
４の法線方向に対して１５〜４０°の傾きを有する柱状
の集合体が複数隣接した構造を有するように形成され
る。この柱状構造を有する半導体の電極層は、当該受光
面Ｆ４の法線方向から蒸着粒子を蒸着させて形成した場
合の半導体の電極層に比べて表面積が大きく、色素の含
有量を増大させることができるので、電池出力及びエネ
ルギー変換効率を向上させることができる。蒸着粒子の
入射角θｖｓが３０°未満であると、蒸着における自己
遮蔽効果が顕著でなくなるため明確な柱状構造が形成さ
れにくい傾向となる。一方、蒸着粒子の入射角θｖｓが
８０°を超えると、膜が非常に疎な構造になり、機械強
度が低下して使えなくなるおそれがある。
【００４６】また、蒸着粒子の入射角θｖｓを３０〜８
０°に調節する方法は特に限定されず、例えば、蒸着装
置内において、蒸着粒子の進行方向に対して基板４を予
め所定の角度に傾けて設置してもよく、蒸着粒子供給源
に対して基板４を高速で相対移動させるようにしてもよ
く、更には、２つの蒸着粒子の供給源を設けて、面Ｆ４
に対する蒸着粒子の入射方向を２方向として同時に蒸着
させてもよい。また、蒸着時に、蒸着粒子の入射方向に
垂直な面方向に基板或いは蒸着粒子の供給源を徐々に移
動して半導体粒子を螺旋状に蒸着させ、その比表面積を
より大きくしてもよい。
０°に調節する方法は特に限定されず、例えば、蒸着装
置内において、蒸着粒子の進行方向に対して基板４を予
め所定の角度に傾けて設置してもよく、蒸着粒子供給源
に対して基板４を高速で相対移動させるようにしてもよ
く、更には、２つの蒸着粒子の供給源を設けて、面Ｆ４
に対する蒸着粒子の入射方向を２方向として同時に蒸着
させてもよい。また、蒸着時に、蒸着粒子の入射方向に
垂直な面方向に基板或いは蒸着粒子の供給源を徐々に移
動して半導体粒子を螺旋状に蒸着させ、その比表面積を
より大きくしてもよい。
【００４７】次に、透明導電膜３上に半導体電極２とな
る半導体蒸着膜を形成した後、必要に応じてこの半導体
蒸着膜に所定の温度条件のもとで熱処理を加え、相転移
させてもよい。これにより、例えば、半導体蒸着膜がア
モルファス相の状態で形成された場合、これを結晶化さ
せ、アナターゼ相にすることができる。その結果、結晶
化による明瞭なバンド構造の形成、半導体の結晶粒成長
及びそれに伴った結晶粒間の結合性向上等により、色素
から半導体への電子の注入効率が向上されるか、或いは
半導体蒸着膜内における電子の移動が容易となり、エネ
ルギー変換効率を更に向上させることができる。更に、
上記の熱処理を非酸化性雰囲気において行なうと、酸素
欠陥量の多い半導体蒸着膜とすることができ、半導体蒸
着膜の電気伝導度が高くなりエネルギー変換効率を更に
向上させることができる。
る半導体蒸着膜を形成した後、必要に応じてこの半導体
蒸着膜に所定の温度条件のもとで熱処理を加え、相転移
させてもよい。これにより、例えば、半導体蒸着膜がア
モルファス相の状態で形成された場合、これを結晶化さ
せ、アナターゼ相にすることができる。その結果、結晶
化による明瞭なバンド構造の形成、半導体の結晶粒成長
及びそれに伴った結晶粒間の結合性向上等により、色素
から半導体への電子の注入効率が向上されるか、或いは
半導体蒸着膜内における電子の移動が容易となり、エネ
ルギー変換効率を更に向上させることができる。更に、
上記の熱処理を非酸化性雰囲気において行なうと、酸素
欠陥量の多い半導体蒸着膜とすることができ、半導体蒸
着膜の電気伝導度が高くなりエネルギー変換効率を更に
向上させることができる。
【００４８】次に、この半導体蒸着膜中に浸着法等の公
知の方法により色素を含有させ、半導体電極２を完成さ
せる。なお、このとき、色素の他に必要に応じて、銀等
の金属やアルミナ等の金属酸化物を蒸着膜中に含有させ
てもよい。このようにして光電極ＷＥを作製した後は、
公知の方法により対極ＣＥを作製し、これと光電極ＷＥ
と、スペーサーＳを図１に示すように組み上げて、内部
に電解質Ｅを充填し、色素増感型太陽電池１０を完成さ
せる。
知の方法により色素を含有させ、半導体電極２を完成さ
せる。なお、このとき、色素の他に必要に応じて、銀等
の金属やアルミナ等の金属酸化物を蒸着膜中に含有させ
てもよい。このようにして光電極ＷＥを作製した後は、
公知の方法により対極ＣＥを作製し、これと光電極ＷＥ
と、スペーサーＳを図１に示すように組み上げて、内部
に電解質Ｅを充填し、色素増感型太陽電池１０を完成さ
せる。
【００４９】［第二実施形態］以下、図３を参照しなが
ら本発明の色素増感型太陽電池の第二実施形態について
説明する。なお、上述した第一実施形態に関して説明し
た要素と同一の要素については同一の符号を付し、重複
する説明は省略する。図３は、本発明の色素増感型太陽
電池の第二実施形態を示す模式断面図である。
ら本発明の色素増感型太陽電池の第二実施形態について
説明する。なお、上述した第一実施形態に関して説明し
た要素と同一の要素については同一の符号を付し、重複
する説明は省略する。図３は、本発明の色素増感型太陽
電池の第二実施形態を示す模式断面図である。
【００５０】図３に示すように、本実施形態の色素増感
型太陽電池１１は主として厚みが５〜３０μｍである半
導体電極２とその受光面Ｆ２上に配置された透明電極１
とを有する光電極ＷＥと、対極ＣＥと、スペーサーＳに
より光電極ＷＥと対極ＣＥとの間に形成される間隙に充
填された電解質Ｅとから構成されている。この色素増感
型太陽電池１１は、透明電極１の受光面の側に設けられ
ている光導波層５（ライトガイド手段）以外は、従来の
色素増感型太陽電池と同様の構成を有している。
型太陽電池１１は主として厚みが５〜３０μｍである半
導体電極２とその受光面Ｆ２上に配置された透明電極１
とを有する光電極ＷＥと、対極ＣＥと、スペーサーＳに
より光電極ＷＥと対極ＣＥとの間に形成される間隙に充
填された電解質Ｅとから構成されている。この色素増感
型太陽電池１１は、透明電極１の受光面の側に設けられ
ている光導波層５（ライトガイド手段）以外は、従来の
色素増感型太陽電池と同様の構成を有している。
【００５１】光導波層５は、半導体電極２の受光面Ｆ２
の法線方向から当該半導体電極２の受光面Ｆ２に入射す
る光Ｌ１１の入射角θが３０〜８０°となるように、光
Ｌ１１の進行方向を変化させる機能を有している。この
光導波層５は、Ａｇを表面にメッキした直径１ｍｍ程度
の複数のガラスファイバー５２から構成されている。そ
して、各ガラスファイバー５２は、透明電極１の受光面
Ｆ１上に配置される際に、半導体電極２の受光面Ｆ２の
法線方向に対して傾斜（傾斜角θ５）するように配置さ
れる。このとき、この各ガラスファイバー５２の受光面
Ｆ２の法線方向に対する傾斜角θ５は、半導体電極２の
受光面Ｆ２に斜め入射させる光Ｌ１１の入射角θと一致
するように調整されている。そして、光導波層５に対し
て透明電極１の受光面Ｆ１の法線方向から入射する光Ｌ
１１は、光導波層５の各ガラスファイバー５２に入射す
ると同時にその進行方向を変化させられ、半導体電極２
の受光面Ｆ２に入射する際の入射角が３０〜８０°とな
るように調節されことになる。これにより、この色素増
感型太陽電池１１も、図１に示した色素増感型太陽電池
１０と同様に入射光の利用率を向上させ、実効的なエネ
ルギー変換効率を向上させることができる。光導波層５
を構成する各ガラスファイバー５２は、例えば、公知の
方法により表面にＡｇをメッキした後、これをバンドル
して固定し、先に述べた傾斜角となるように斜めに輪切
りにして作製することができる。なお、この光導波層５
は、透明電極１の受光面Ｆ１上に設けられる保護ガラス
を兼ねるものであってもよい。また、光導波層５に希土
類元素を添加し、紫外光に対する蛍光性を持たせてもよ
い。更に、光導波層５の他に保護ガラス（図示せず）を
別途設けてもよく、この場合には、透明電極１の受光面
Ｆ１上ではなく、光導波層５上に設ける。
の法線方向から当該半導体電極２の受光面Ｆ２に入射す
る光Ｌ１１の入射角θが３０〜８０°となるように、光
Ｌ１１の進行方向を変化させる機能を有している。この
光導波層５は、Ａｇを表面にメッキした直径１ｍｍ程度
の複数のガラスファイバー５２から構成されている。そ
して、各ガラスファイバー５２は、透明電極１の受光面
Ｆ１上に配置される際に、半導体電極２の受光面Ｆ２の
法線方向に対して傾斜（傾斜角θ５）するように配置さ
れる。このとき、この各ガラスファイバー５２の受光面
Ｆ２の法線方向に対する傾斜角θ５は、半導体電極２の
受光面Ｆ２に斜め入射させる光Ｌ１１の入射角θと一致
するように調整されている。そして、光導波層５に対し
て透明電極１の受光面Ｆ１の法線方向から入射する光Ｌ
１１は、光導波層５の各ガラスファイバー５２に入射す
ると同時にその進行方向を変化させられ、半導体電極２
の受光面Ｆ２に入射する際の入射角が３０〜８０°とな
るように調節されことになる。これにより、この色素増
感型太陽電池１１も、図１に示した色素増感型太陽電池
１０と同様に入射光の利用率を向上させ、実効的なエネ
ルギー変換効率を向上させることができる。光導波層５
を構成する各ガラスファイバー５２は、例えば、公知の
方法により表面にＡｇをメッキした後、これをバンドル
して固定し、先に述べた傾斜角となるように斜めに輪切
りにして作製することができる。なお、この光導波層５
は、透明電極１の受光面Ｆ１上に設けられる保護ガラス
を兼ねるものであってもよい。また、光導波層５に希土
類元素を添加し、紫外光に対する蛍光性を持たせてもよ
い。更に、光導波層５の他に保護ガラス（図示せず）を
別途設けてもよく、この場合には、透明電極１の受光面
Ｆ１上ではなく、光導波層５上に設ける。
【００５２】［第三実施形態］以下、図４を参照しなが
ら本発明の色素増感型太陽電池の第三実施形態について
説明する。なお、上述した第一実施形態に関して説明し
た要素と同一の要素については同一の符号を付し、重複
する説明は省略する。図４は、本発明の色素増感型太陽
電池の第三実施形態を示す模式断面図である。
ら本発明の色素増感型太陽電池の第三実施形態について
説明する。なお、上述した第一実施形態に関して説明し
た要素と同一の要素については同一の符号を付し、重複
する説明は省略する。図４は、本発明の色素増感型太陽
電池の第三実施形態を示す模式断面図である。
【００５３】図４に示すように、本実施形態の色素増感
型太陽電池１２は、主として厚みが５〜３０μｍである
半導体電極２とその受光面Ｆ２上に配置された透明電極
１とを有する光電極ＷＥと、対極ＣＥと、スペーサーＳ
（図示せず）により光電極ＷＥと対極ＣＥとの間に形成
される間隙に充填された電解質Ｅとから構成されてい
る。
型太陽電池１２は、主として厚みが５〜３０μｍである
半導体電極２とその受光面Ｆ２上に配置された透明電極
１とを有する光電極ＷＥと、対極ＣＥと、スペーサーＳ
（図示せず）により光電極ＷＥと対極ＣＥとの間に形成
される間隙に充填された電解質Ｅとから構成されてい
る。
【００５４】この色素増感型太陽電池１２は、図３に示
した色素増感型太陽電池１１と異なる形状の光導波層５
（ライトガイド手段）を透明電極１の受光面の側に備え
ていることと、色素増感型太陽電池の単セルが実用的な
規模にスケールアップされた際に半導体電極２の受光面
Ｆ２側に備えられる櫛形電極（集電電極）２２が設けら
れていること以外は、図３に示した色素増感型太陽電池
１１と同様の構成を有している。
した色素増感型太陽電池１１と異なる形状の光導波層５
（ライトガイド手段）を透明電極１の受光面の側に備え
ていることと、色素増感型太陽電池の単セルが実用的な
規模にスケールアップされた際に半導体電極２の受光面
Ｆ２側に備えられる櫛形電極（集電電極）２２が設けら
れていること以外は、図３に示した色素増感型太陽電池
１１と同様の構成を有している。
【００５５】図４に示すようにこの色素増感型太陽電池
１２の光導波層５は、透明電極１の受光面Ｆ１の側の面
に平行に並ぶ複数の溝（断面が略台形）を形成し、この
溝の間に形成される断面が略三角柱状の複数の凸部５３
を形成したものである。そして、各凸部５３は光導波層
５内を進行する光の進行方向を変化させる反射面Ｆ５を
有する。
１２の光導波層５は、透明電極１の受光面Ｆ１の側の面
に平行に並ぶ複数の溝（断面が略台形）を形成し、この
溝の間に形成される断面が略三角柱状の複数の凸部５３
を形成したものである。そして、各凸部５３は光導波層
５内を進行する光の進行方向を変化させる反射面Ｆ５を
有する。
【００５６】光導波層５は、上記の複数の凸部５３の先
端が透明電極１の受光面Ｆ１に接触するようにして透明
電極１上に配置される。その結果、光導波層５には透明
電極１の受光面Ｆ１に対して所定の傾斜角を有する受光
面Ｆ５が形成される。この反射面Ｆ５は、透明電極１の
受光面Ｆ１に対する傾斜角がθ３である下部の部分領域
に形成される反射面Ｒ１と透明電極１の受光面Ｆ１に対
する傾斜角がθ４（＞θ３）である上部の部分領域に形
成される反射面Ｒ２とから構成されている。
端が透明電極１の受光面Ｆ１に接触するようにして透明
電極１上に配置される。その結果、光導波層５には透明
電極１の受光面Ｆ１に対して所定の傾斜角を有する受光
面Ｆ５が形成される。この反射面Ｆ５は、透明電極１の
受光面Ｆ１に対する傾斜角がθ３である下部の部分領域
に形成される反射面Ｒ１と透明電極１の受光面Ｆ１に対
する傾斜角がθ４（＞θ３）である上部の部分領域に形
成される反射面Ｒ２とから構成されている。
【００５７】また、この色素増感型太陽電池１２の場
合、上記の光導波層５の形状に基因し、光導波層５と透
明電極１との間には、断面が略台形状の空間６が形成さ
れている。この空間６は、全反射の観点から、真空状態
或いは空気等のガスが充填されていることが好ましい
が、屈折率が光導波層５の屈折率の８６．６％以下の条
件を満たすのであれば、例えば、有機材料等が充填され
ていてもよい。
合、上記の光導波層５の形状に基因し、光導波層５と透
明電極１との間には、断面が略台形状の空間６が形成さ
れている。この空間６は、全反射の観点から、真空状態
或いは空気等のガスが充填されていることが好ましい
が、屈折率が光導波層５の屈折率の８６．６％以下の条
件を満たすのであれば、例えば、有機材料等が充填され
ていてもよい。
【００５８】なお、図４に示す空間６の断面が台形の上
底部分に対応する光導波層５の面Ｆ５５は、加工上の理
由から設けられるものであり、この部分の面積は小さい
程好ましい。従って、理想的には光導波層５と透明電極
１との間に形成される空間６はその断面が略三角形状で
あることが更に好ましい。
底部分に対応する光導波層５の面Ｆ５５は、加工上の理
由から設けられるものであり、この部分の面積は小さい
程好ましい。従って、理想的には光導波層５と透明電極
１との間に形成される空間６はその断面が略三角形状で
あることが更に好ましい。
【００５９】そして、図４に示すように、光導波層５の
反射面Ｆ５に対して透明電極１の受光面Ｆ１の法線方向
から入射する光Ｌ１２は、上記の下部の部分領域に形成
される反射面Ｒ１と上部の部分領域に形成される反射面
Ｒ２との傾斜角の違いにより、櫛形電極２２を避けつつ
半導体電極２の受光面Ｆ２に対して入射角θが３０〜８
０°となるようにその進行方向を調節されることにな
る。なお、この色素増感型太陽電池１２においては、半
導体電極２の受光面Ｆ２に入射する光の入射角θは一様
でないため、図４においては、入射角θのうちの一例で
ある入射角θ１を示す。
反射面Ｆ５に対して透明電極１の受光面Ｆ１の法線方向
から入射する光Ｌ１２は、上記の下部の部分領域に形成
される反射面Ｒ１と上部の部分領域に形成される反射面
Ｒ２との傾斜角の違いにより、櫛形電極２２を避けつつ
半導体電極２の受光面Ｆ２に対して入射角θが３０〜８
０°となるようにその進行方向を調節されることにな
る。なお、この色素増感型太陽電池１２においては、半
導体電極２の受光面Ｆ２に入射する光の入射角θは一様
でないため、図４においては、入射角θのうちの一例で
ある入射角θ１を示す。
【００６０】これにより、この色素増感型太陽電池１２
は、セルを実用的な規模（例えば、１００×１００ｍ
ｍ）にスケールアップしても従来の色素増感型太陽電池
に発生していた櫛形電極２２に起因するエネルギー変換
効率の低下を招くことがなく、図１に示した色素増感型
太陽電池１０、図３に示した色素増感型太陽電池１１と
同様に入射光の利用率を向上させ、実効的なエネルギー
変換効率を向上させることができる。
は、セルを実用的な規模（例えば、１００×１００ｍ
ｍ）にスケールアップしても従来の色素増感型太陽電池
に発生していた櫛形電極２２に起因するエネルギー変換
効率の低下を招くことがなく、図１に示した色素増感型
太陽電池１０、図３に示した色素増感型太陽電池１１と
同様に入射光の利用率を向上させ、実効的なエネルギー
変換効率を向上させることができる。
【００６１】なお、図４に示した空間６の部位の屈折率
は光導波層５の屈折率の８６．６％以下であることが好
ましい。また、透明電極１の屈折率は図４に示した空間
６の部位の屈折率よりも大きいことが好ましい。 ［第四実施形態］以下、図５を参照しながら本発明の色
素増感型太陽電池の第四実施形態について説明する。な
お、上述した第一実施形態に関して説明した要素と同一
の要素については同一の符号を付し、重複する説明は省
略する。図５は、本発明の色素増感型太陽電池の第四実
施形態を示す模式断面図である。
は光導波層５の屈折率の８６．６％以下であることが好
ましい。また、透明電極１の屈折率は図４に示した空間
６の部位の屈折率よりも大きいことが好ましい。 ［第四実施形態］以下、図５を参照しながら本発明の色
素増感型太陽電池の第四実施形態について説明する。な
お、上述した第一実施形態に関して説明した要素と同一
の要素については同一の符号を付し、重複する説明は省
略する。図５は、本発明の色素増感型太陽電池の第四実
施形態を示す模式断面図である。
【００６２】図５に示すように、本実施形態の色素増感
型太陽電池１４は、主として厚みが５〜３０μｍである
半導体電極２とその受光面Ｆ２上に配置された透明電極
１とを有する光電極ＷＥと、対極ＣＥと、スペーサーＳ
により光電極ＷＥと対極ＣＥとの間に形成される間隙に
充填された電解質Ｅとから構成されている。
型太陽電池１４は、主として厚みが５〜３０μｍである
半導体電極２とその受光面Ｆ２上に配置された透明電極
１とを有する光電極ＷＥと、対極ＣＥと、スペーサーＳ
により光電極ＷＥと対極ＣＥとの間に形成される間隙に
充填された電解質Ｅとから構成されている。
【００６３】この色素増感型太陽電池１４は、図３に示
した色素増感型太陽電池１１と異なる構造を有する透明
電極１（ライトガイド手段）を備えていることと、光導
波層５を備えていないこと以外は、図３に示した色素増
感型太陽電池１１と同様の構成を有している。
した色素増感型太陽電池１１と異なる構造を有する透明
電極１（ライトガイド手段）を備えていることと、光導
波層５を備えていないこと以外は、図３に示した色素増
感型太陽電池１１と同様の構成を有している。
【００６４】図５に示すように、この色素増感型太陽電
池１４のライトガイド手段は、透明電極１内に形成され
ている複数の反射部１２０である。また、各反射部１２
０は、透明電極１内を進行する光Ｌ１４の進行方向を変
化させる反射面Ｆ１２０から形成されている。そして、
この各反射部１２０の内部は、断面が略三角形の空間１
２２である。この空間１２２は、全反射の観点から、真
空状態或いは空気等のガスが充填されていることが好ま
しいが、屈折率が透明電極１の屈折率の８６．６％以下
の条件を満たすのであれば、例えば、有機材料等が充填
されていてもよい。
池１４のライトガイド手段は、透明電極１内に形成され
ている複数の反射部１２０である。また、各反射部１２
０は、透明電極１内を進行する光Ｌ１４の進行方向を変
化させる反射面Ｆ１２０から形成されている。そして、
この各反射部１２０の内部は、断面が略三角形の空間１
２２である。この空間１２２は、全反射の観点から、真
空状態或いは空気等のガスが充填されていることが好ま
しいが、屈折率が透明電極１の屈折率の８６．６％以下
の条件を満たすのであれば、例えば、有機材料等が充填
されていてもよい。
【００６５】そして、各反射部１２０の反射面Ｆ１２０
は、半導体電極２の受光面Ｆ２に入射する光の入射角θ
が３０〜８０°となるように、半導体電極２の受光面Ｆ
２の法線方向に対して所定の傾斜（傾斜角θ１２０）を
有して形成されている。これにより、この色素増感型太
陽電池１４も、前述の色素増感型太陽電池１０、色素増
感型太陽電池１１及び色素増感型太陽電池１２と同様に
入射光の利用率を向上させ、実効的なエネルギー変換効
率を向上させることができる。なお、図５に示した空間
１２２の部位の屈折率は透明電極１の屈折率の８６．６
％以下であることが必要である。 ［第五実施形態］以下、図６を参照しながら本発明の色
素増感型太陽電池の第五実施形態について説明する。な
お、上述した第一実施形態に関して説明した要素と同一
の要素については同一の符号を付し、重複する説明は省
略する。図６は、本発明の色素増感型太陽電池の第五実
施形態を示す模式断面図である。
は、半導体電極２の受光面Ｆ２に入射する光の入射角θ
が３０〜８０°となるように、半導体電極２の受光面Ｆ
２の法線方向に対して所定の傾斜（傾斜角θ１２０）を
有して形成されている。これにより、この色素増感型太
陽電池１４も、前述の色素増感型太陽電池１０、色素増
感型太陽電池１１及び色素増感型太陽電池１２と同様に
入射光の利用率を向上させ、実効的なエネルギー変換効
率を向上させることができる。なお、図５に示した空間
１２２の部位の屈折率は透明電極１の屈折率の８６．６
％以下であることが必要である。 ［第五実施形態］以下、図６を参照しながら本発明の色
素増感型太陽電池の第五実施形態について説明する。な
お、上述した第一実施形態に関して説明した要素と同一
の要素については同一の符号を付し、重複する説明は省
略する。図６は、本発明の色素増感型太陽電池の第五実
施形態を示す模式断面図である。
【００６６】図６に示すように、本実施形態の色素増感
型太陽電池１５は、主として厚みが５〜３０μｍである
半導体電極２とその受光面Ｆ２上に配置された透明電極
１とを有する光電極ＷＥと、対極ＣＥと、スペーサーＳ
により光電極ＷＥと対極ＣＥとの間に形成される間隙に
充填された電解質Ｅとから構成されている。
型太陽電池１５は、主として厚みが５〜３０μｍである
半導体電極２とその受光面Ｆ２上に配置された透明電極
１とを有する光電極ＷＥと、対極ＣＥと、スペーサーＳ
により光電極ＷＥと対極ＣＥとの間に形成される間隙に
充填された電解質Ｅとから構成されている。
【００６７】この色素増感型太陽電池１５は、図３に示
した色素増感型太陽電池１１と異なる構造を有する透明
電極１（ライトガイド手段）を備えていることと、光導
波層５を備えていないこと以外は、図３に示した色素増
感型太陽電池１１と同様の構成を有している。
した色素増感型太陽電池１１と異なる構造を有する透明
電極１（ライトガイド手段）を備えていることと、光導
波層５を備えていないこと以外は、図３に示した色素増
感型太陽電池１１と同様の構成を有している。
【００６８】図６に示すように、この色素増感型太陽電
池１５のライトガイド手段は、透明電極１の受光面Ｆ１
上に形成されている複数の凸部１４０である。この各凸
部１４０は、半導体電極２の受光面Ｆ２の法線方向から
入射する光Ｌ１５の進行方向を変化させる反射面Ｆ１４
０を有している。
池１５のライトガイド手段は、透明電極１の受光面Ｆ１
上に形成されている複数の凸部１４０である。この各凸
部１４０は、半導体電極２の受光面Ｆ２の法線方向から
入射する光Ｌ１５の進行方向を変化させる反射面Ｆ１４
０を有している。
【００６９】そして、各凸部１４０の反射面Ｆ１４０
は、半導体電極２の受光面Ｆ２に入射する光の入射角θ
が３０〜８０°となるように、半導体電極２の受光面Ｆ
２の法線方向に対して所定の傾斜（傾斜角θ１４０）を
有して形成されている。これにより、この色素増感型太
陽電池１５も、前述の色素増感型太陽電池１０、色素増
感型太陽電池１１、色素増感型太陽電池１２及び色素増
感型太陽電池１４と同様に入射光の利用率を向上させ、
実効的なエネルギー変換効率を向上させることができ
る。なお、色素増感型太陽電池１５において、透明電極
１の屈折率は空気よりも大きく半導体電極２よりも小さ
いことが必要である。 ［第六実施形態］以下、図７及び図８を参照しながら本
発明の色素増感型太陽電池の第六実施形態について説明
する。なお、上述した第一実施形態に関して説明した要
素と同一の要素については同一の符号を付し、重複する
説明は省略する。図７は、本発明の色素増感型太陽電池
の第五実施形態を示す模式断面図である。また、図８
は、図７に示す領域Ｒの拡大図である。
は、半導体電極２の受光面Ｆ２に入射する光の入射角θ
が３０〜８０°となるように、半導体電極２の受光面Ｆ
２の法線方向に対して所定の傾斜（傾斜角θ１４０）を
有して形成されている。これにより、この色素増感型太
陽電池１５も、前述の色素増感型太陽電池１０、色素増
感型太陽電池１１、色素増感型太陽電池１２及び色素増
感型太陽電池１４と同様に入射光の利用率を向上させ、
実効的なエネルギー変換効率を向上させることができ
る。なお、色素増感型太陽電池１５において、透明電極
１の屈折率は空気よりも大きく半導体電極２よりも小さ
いことが必要である。 ［第六実施形態］以下、図７及び図８を参照しながら本
発明の色素増感型太陽電池の第六実施形態について説明
する。なお、上述した第一実施形態に関して説明した要
素と同一の要素については同一の符号を付し、重複する
説明は省略する。図７は、本発明の色素増感型太陽電池
の第五実施形態を示す模式断面図である。また、図８
は、図７に示す領域Ｒの拡大図である。
【００７０】図７及び図８に示すように、本実施形態の
色素増感型太陽電池１６は、主として厚みが５〜３０μ
ｍである半導体電極２とその受光面Ｆ２上に配置された
透明電極１とを有する光電極ＷＥと、対極ＣＥと、スペ
ーサーＳにより光電極ＷＥと対極ＣＥとの間に形成され
る間隙に充填された電解質Ｅとから構成されている。
色素増感型太陽電池１６は、主として厚みが５〜３０μ
ｍである半導体電極２とその受光面Ｆ２上に配置された
透明電極１とを有する光電極ＷＥと、対極ＣＥと、スペ
ーサーＳにより光電極ＷＥと対極ＣＥとの間に形成され
る間隙に充填された電解質Ｅとから構成されている。
【００７１】この色素増感型太陽電池１６は、図３に示
した色素増感型太陽電池１１と異なる構造を有する透明
電極１（ライトガイド手段）を備えていることと、光導
波層５を備えていないこと以外は、図３に示した色素増
感型太陽電池１１と同様の構成を有している。
した色素増感型太陽電池１１と異なる構造を有する透明
電極１（ライトガイド手段）を備えていることと、光導
波層５を備えていないこと以外は、図３に示した色素増
感型太陽電池１１と同様の構成を有している。
【００７２】図７及び図８に示すように、この色素増感
型太陽電池１６のライトガイド手段は、透明電極１の受
光面Ｆ１上に形成されている複数の回折縞１６０であ
る。この回折縞１６０は、透明電極１の屈折率よりも高
い屈折率を有する透明物質から構成されており、半導体
電極２の受光面Ｆ２に入射する光の入射角が３０〜８０
°となるように、半導体電極２の受光面Ｆ２の法線方向
から入射する光Ｌ１６を所定の角度で回折させる。上記
の透明電極１の屈折率よりも高い屈折率を有する透明物
質としては、例えば、Ｔａ2Ｏ5等が挙げられる。なお、
図７に示すように、この色素増感型太陽電池１６の場
合、各回折縞１６０により回折された光Ｌ１６の０次回
折光Ｌ１６０以外の回折光が、半導体電極２の受光面Ｆ
２に対して３０〜８０°の入射角で入射する。例えば、
図７においては、半導体電極２の受光面Ｆ２の法線方向
から入射する光Ｌ１６の１次回折光Ｌ１６１と２次回折
光Ｌ１６２とが半導体電極２の受光面Ｆ２に対して３０
〜８０°の範囲の入射角θ１６１及びθ１６２でそれぞ
れ入射している状態を示している。
型太陽電池１６のライトガイド手段は、透明電極１の受
光面Ｆ１上に形成されている複数の回折縞１６０であ
る。この回折縞１６０は、透明電極１の屈折率よりも高
い屈折率を有する透明物質から構成されており、半導体
電極２の受光面Ｆ２に入射する光の入射角が３０〜８０
°となるように、半導体電極２の受光面Ｆ２の法線方向
から入射する光Ｌ１６を所定の角度で回折させる。上記
の透明電極１の屈折率よりも高い屈折率を有する透明物
質としては、例えば、Ｔａ2Ｏ5等が挙げられる。なお、
図７に示すように、この色素増感型太陽電池１６の場
合、各回折縞１６０により回折された光Ｌ１６の０次回
折光Ｌ１６０以外の回折光が、半導体電極２の受光面Ｆ
２に対して３０〜８０°の入射角で入射する。例えば、
図７においては、半導体電極２の受光面Ｆ２の法線方向
から入射する光Ｌ１６の１次回折光Ｌ１６１と２次回折
光Ｌ１６２とが半導体電極２の受光面Ｆ２に対して３０
〜８０°の範囲の入射角θ１６１及びθ１６２でそれぞ
れ入射している状態を示している。
【００７３】これにより、この色素増感型太陽電池１６
も、前述の色素増感型太陽電池１０、色素増感型太陽電
池１１、色素増感型太陽電池１２、色素増感型太陽電池
１４及び色素増感型太陽電池１５と同様に入射光の利用
率を向上させ、実効的なエネルギー変換効率を向上させ
ることができる。なお、色素増感型太陽電池１６におい
て、回折縞１６０の構成材料となる透明物質としては、
屈折率が２．０以上の物質が好ましい。 ［第七実施形態］以下、図９を参照しながら本発明の色
素増感型太陽電池の第七実施形態について説明する。な
お、上述した第一実施形態に関して説明した要素と同一
の要素については同一の符号を付し、重複する説明は省
略する。図９は、本発明の色素増感型太陽電池の第七実
施形態を示す模式断面図である。
も、前述の色素増感型太陽電池１０、色素増感型太陽電
池１１、色素増感型太陽電池１２、色素増感型太陽電池
１４及び色素増感型太陽電池１５と同様に入射光の利用
率を向上させ、実効的なエネルギー変換効率を向上させ
ることができる。なお、色素増感型太陽電池１６におい
て、回折縞１６０の構成材料となる透明物質としては、
屈折率が２．０以上の物質が好ましい。 ［第七実施形態］以下、図９を参照しながら本発明の色
素増感型太陽電池の第七実施形態について説明する。な
お、上述した第一実施形態に関して説明した要素と同一
の要素については同一の符号を付し、重複する説明は省
略する。図９は、本発明の色素増感型太陽電池の第七実
施形態を示す模式断面図である。
【００７４】図９に示すように、本実施形態の色素増感
型太陽電池１７は、主として厚みが５〜３０μｍである
半導体電極２とその受光面Ｆ２上に配置された透明電極
１とを有する光電極ＷＥと、対極ＣＥと、スペーサーＳ
により光電極ＷＥと対極ＣＥとの間に形成される間隙に
充填された電解質Ｅとから構成されている。
型太陽電池１７は、主として厚みが５〜３０μｍである
半導体電極２とその受光面Ｆ２上に配置された透明電極
１とを有する光電極ＷＥと、対極ＣＥと、スペーサーＳ
により光電極ＷＥと対極ＣＥとの間に形成される間隙に
充填された電解質Ｅとから構成されている。
【００７５】この色素増感型太陽電池１７は、図１に示
した色素増感型太陽電池１０と異なる形状の透明電極１
を備えていることと、色素増感型太陽電池の単セルが実
用的な規模にスケールアップされた際に半導体電極２の
受光面Ｆ２側に備えられる櫛形電極（集電電極）２２が
設けられていること以外は、図１に示した色素増感型太
陽電池１０と同様の構成を有している。
した色素増感型太陽電池１０と異なる形状の透明電極１
を備えていることと、色素増感型太陽電池の単セルが実
用的な規模にスケールアップされた際に半導体電極２の
受光面Ｆ２側に備えられる櫛形電極（集電電極）２２が
設けられていること以外は、図１に示した色素増感型太
陽電池１０と同様の構成を有している。
【００７６】図９に示すように、この色素増感型太陽電
池１７は、透明電極１内を進行して半導体電極２の受光
面Ｆ２に入射する光の入射角θが３０〜８０°となるよ
うに、半導体電極２の受光面Ｆ２が形成されており、か
つ、光が半導体電極２の受光面Ｆ２の集電電極２２の形
成されていない領域に選択的に照射されるように透明電
極１の受光面Ｆ１が形成されている。
池１７は、透明電極１内を進行して半導体電極２の受光
面Ｆ２に入射する光の入射角θが３０〜８０°となるよ
うに、半導体電極２の受光面Ｆ２が形成されており、か
つ、光が半導体電極２の受光面Ｆ２の集電電極２２の形
成されていない領域に選択的に照射されるように透明電
極１の受光面Ｆ１が形成されている。
【００７７】すなわち、図１に示した色素増感型太陽電
池１７の半導体電極２と同様に、図９に示す半導体電極
２は、断面方向からみた場合の電極の層の形状が鋸歯状
になるように形成されている。また、図１に示した色素
増感型太陽電池１７の透明電極１と同様に、図９に示す
透明電極１の半導体電極２との接触面も半導体電極２の
形状に合わせての鋸歯状に溝が形成されている。そし
て、図９に示す透明電極１の受光面Ｆ１は、複数の凸レ
ンズ状の凸部１７０を有している。各凸部１７０の曲率
半径は、光が半導体電極２の受光面Ｆ２の集電電極２２
の形成されていない領域に選択的に照射されるように設
定されている。
池１７の半導体電極２と同様に、図９に示す半導体電極
２は、断面方向からみた場合の電極の層の形状が鋸歯状
になるように形成されている。また、図１に示した色素
増感型太陽電池１７の透明電極１と同様に、図９に示す
透明電極１の半導体電極２との接触面も半導体電極２の
形状に合わせての鋸歯状に溝が形成されている。そし
て、図９に示す透明電極１の受光面Ｆ１は、複数の凸レ
ンズ状の凸部１７０を有している。各凸部１７０の曲率
半径は、光が半導体電極２の受光面Ｆ２の集電電極２２
の形成されていない領域に選択的に照射されるように設
定されている。
【００７８】なお、この色素増感型太陽電池１７の場
合、透明電極１の受光面Ｆ１及び半導体電極２の受光面
Ｆ２が共にフラットでないので、透明電極１又は半導体
電極２の内部にフラットな仮想的な面を仮想受光面ＦＰ
１として設け、この仮想受光面ＦＰ１の法線方向を外部
から入射する光の進行方向とし、これを基準として実際
の透明電極１の受光面Ｆ１又は半導体電極２の受光面Ｆ
２が設計されている。なおこの場合には、透明電極１の
内部に仮想受光面ＦＰ１を設けた場合を示している。
合、透明電極１の受光面Ｆ１及び半導体電極２の受光面
Ｆ２が共にフラットでないので、透明電極１又は半導体
電極２の内部にフラットな仮想的な面を仮想受光面ＦＰ
１として設け、この仮想受光面ＦＰ１の法線方向を外部
から入射する光の進行方向とし、これを基準として実際
の透明電極１の受光面Ｆ１又は半導体電極２の受光面Ｆ
２が設計されている。なおこの場合には、透明電極１の
内部に仮想受光面ＦＰ１を設けた場合を示している。
【００７９】これにより、この色素増感型太陽電池１７
も、前述の色素増感型太陽電池１０、色素増感型太陽電
池１１、色素増感型太陽電池１２及び色素増感型太陽電
池１４と同様に入射光の利用率を向上させ、実効的なエ
ネルギー変換効率を向上させることができる。なお、色
素増感型太陽電池１７において、透明電極１の屈折率は
１．４以上であることが好ましい。
も、前述の色素増感型太陽電池１０、色素増感型太陽電
池１１、色素増感型太陽電池１２及び色素増感型太陽電
池１４と同様に入射光の利用率を向上させ、実効的なエ
ネルギー変換効率を向上させることができる。なお、色
素増感型太陽電池１７において、透明電極１の屈折率は
１．４以上であることが好ましい。
【００８０】［色素増感型太陽電池モジュールの実施形
態］以下、図１０及び図１１を参照しながら本発明の色
素増感型太陽電池モジュールの好適な一実施形態につい
て説明する。なお、上述した本発明の色素増感型太陽電
池の実施形態に関して説明した要素と同一の要素につい
ては同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１
０は、本発明の色素増感型太陽電池モジュールの好適な
一実施形態を示す模式断面図であり、図１１は、図１０
に示す色素増感型太陽電池モジュールを構成している色
素増感型太陽電池の模式断面図である。
態］以下、図１０及び図１１を参照しながら本発明の色
素増感型太陽電池モジュールの好適な一実施形態につい
て説明する。なお、上述した本発明の色素増感型太陽電
池の実施形態に関して説明した要素と同一の要素につい
ては同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１
０は、本発明の色素増感型太陽電池モジュールの好適な
一実施形態を示す模式断面図であり、図１１は、図１０
に示す色素増感型太陽電池モジュールを構成している色
素増感型太陽電池の模式断面図である。
【００８１】図１０に示すように、本実施形態の色素増
感型太陽電池モジュール１３は、主として複数の色素増
感型太陽電池ＵＣと、複数の色素増感型太陽電池ＵＣを
設置するための基台７と、スペーサーＳと、強化ガラス
板９から構成されている。また、図１１に示すように、
各色素増感型太陽電池ＵＣは従来と同様の構造を有して
おり、主として厚みが５〜３０μｍである半導体電極２
とその受光面Ｆ２上に形成された透明電極１とを有する
光電極ＷＥと、対極ＣＥと、スペーサーＳにより光電極
ＷＥと対極ＣＥとの間に形成される間隙に充填された電
解質Ｅとから構成されている。
感型太陽電池モジュール１３は、主として複数の色素増
感型太陽電池ＵＣと、複数の色素増感型太陽電池ＵＣを
設置するための基台７と、スペーサーＳと、強化ガラス
板９から構成されている。また、図１１に示すように、
各色素増感型太陽電池ＵＣは従来と同様の構造を有して
おり、主として厚みが５〜３０μｍである半導体電極２
とその受光面Ｆ２上に形成された透明電極１とを有する
光電極ＷＥと、対極ＣＥと、スペーサーＳにより光電極
ＷＥと対極ＣＥとの間に形成される間隙に充填された電
解質Ｅとから構成されている。
【００８２】各色素増感型太陽電池ＵＣは、その受光面
ＦUCに対して基台７の設置面Ｆ７の法線方向から入射す
る光の入射角θが３０〜８０°となるように基台７上に
配置されている。これにより、各色素増感型太陽電池Ｕ
Ｃの入射光の利用率が向上するので、モジュール全体と
しての実効的なエネルギー変換効率を従来の色素増感型
太陽電池モジュールに対して向上させることができる。
更に、この場合には、一つの色素増感型太陽電池ＵＣの
半導体電極２の受光面Ｆ２において反射する光を、他の
色素増感型太陽電池ＵＣの半導体電極２の受光面Ｆ２に
斜め入射させるように調節ことも可能であるので、モジ
ュール全体としての大きな反射防止効果を得ることが可
能となる。
ＦUCに対して基台７の設置面Ｆ７の法線方向から入射す
る光の入射角θが３０〜８０°となるように基台７上に
配置されている。これにより、各色素増感型太陽電池Ｕ
Ｃの入射光の利用率が向上するので、モジュール全体と
しての実効的なエネルギー変換効率を従来の色素増感型
太陽電池モジュールに対して向上させることができる。
更に、この場合には、一つの色素増感型太陽電池ＵＣの
半導体電極２の受光面Ｆ２において反射する光を、他の
色素増感型太陽電池ＵＣの半導体電極２の受光面Ｆ２に
斜め入射させるように調節ことも可能であるので、モジ
ュール全体としての大きな反射防止効果を得ることが可
能となる。
【００８３】以上、本発明の好適な実施形態について詳
細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるも
のではない。
細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるも
のではない。
【００８４】例えば、上記の本発明の実施形態の色素増
感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュールにおい
ては、太陽光を光源とする場合について説明したが、本
発明の色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジ
ュールはこれに限定されるものではなく、例えば、光源
として紫外光を用いてもよい。この場合には、半導体電
極などに紫外光に対する蛍光性を高める添加物を付与す
るなどしてよい。例えば、実施例２の色素増感型太陽電
池１１においては光導波層５内に希土類元素を添加する
などの処理を施してもよい。
感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュールにおい
ては、太陽光を光源とする場合について説明したが、本
発明の色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジ
ュールはこれに限定されるものではなく、例えば、光源
として紫外光を用いてもよい。この場合には、半導体電
極などに紫外光に対する蛍光性を高める添加物を付与す
るなどしてよい。例えば、実施例２の色素増感型太陽電
池１１においては光導波層５内に希土類元素を添加する
などの処理を施してもよい。
【００８５】
【実施例】以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の色
素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュールに
ついて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例
に何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例及
び比較例の色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池
モジュールの構成要素について、前述の実施形態と同一
または相当する部分には同一符号を付して説明する。
素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュールに
ついて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例
に何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例及
び比較例の色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池
モジュールの構成要素について、前述の実施形態と同一
または相当する部分には同一符号を付して説明する。
【００８６】なお、以下に示す実施例及び比較例の色素
増感型太陽電池の中で、図３に示した光導波層５（ライ
トガイド手段）を設けた構成を有しており、かつ、半導
体電極２の受光面Ｆ２がフラットな構成を有するものに
ついては、前述したように、「実効的なエネルギー変換
効率」はＳ0cosθではなくＳ0当たりのエネルギー変換
効率を示す。したがって、表１のＳ0cosθの欄には
「−」と記載する。
増感型太陽電池の中で、図３に示した光導波層５（ライ
トガイド手段）を設けた構成を有しており、かつ、半導
体電極２の受光面Ｆ２がフラットな構成を有するものに
ついては、前述したように、「実効的なエネルギー変換
効率」はＳ0cosθではなくＳ0当たりのエネルギー変換
効率を示す。したがって、表１のＳ0cosθの欄には
「−」と記載する。
【００８７】（実施例１）図１に示した色素増感型太陽
電池１０と同様の構成を有する５０×５０ｍｍのスケー
ルの色素増感型太陽電池を以下に説明するようにして作
製した。
電池１０と同様の構成を有する５０×５０ｍｍのスケー
ルの色素増感型太陽電池を以下に説明するようにして作
製した。
【００８８】先ず、透明電極１の基板４として上記の半
導体電極２の層の鋸歯部分の形状と同様の鋸歯状の面を
有するガラス基板を鋳込むことにより作製した。次に、
このガラス基板に透明導電膜３としてフッ素ドープＳｎ
Ｏ2を膜厚が８００ｎｍとなるようにスプレーコート
し、更に、これに熱処理を５００℃の条件の下で行っ
た。
導体電極２の層の鋸歯部分の形状と同様の鋸歯状の面を
有するガラス基板を鋳込むことにより作製した。次に、
このガラス基板に透明導電膜３としてフッ素ドープＳｎ
Ｏ2を膜厚が８００ｎｍとなるようにスプレーコート
し、更に、これに熱処理を５００℃の条件の下で行っ
た。
【００８９】次に、この透明電極１の鋸歯状の面に対し
て、先に色素増感型太陽電池１０の説明において述べた
方向からＴｉＯ2を電子ビーム蒸着法により蒸着し、受
光面Ｆ２の実際の面積；１４０×４８ｍｍ、層厚；７μ
ｍ、層の鋸歯部分の一辺の長さ；５ｍｍ、鋸歯部分の傾
斜角度θｓ；７０°（受光面Ｆ２への光の入射角θ；７
０°）の半導体電極２を作製した。なお、蒸着装置は、
日本真空技術社製のＥＢＶ−６Ｄ型高真空蒸着装置を使
用した。また、蒸着源としては、高純度純度化学研究所
製のＴｉＯ2（ルチル，純度；９９．９９％）を用い
た。蒸着条件は、蒸着面の実効的な大きさ；４７．９×
４８．０ｍｍ、蒸着速度；１．４ｎｍ／ｓ、基板温度；
２０５℃、蒸着開始前の蒸着装置の容器内の真空度；１
×１０-3Ｐａ、蒸着時の蒸着装置の容器内の真空度；１
×１０-3Ｐａとした。
て、先に色素増感型太陽電池１０の説明において述べた
方向からＴｉＯ2を電子ビーム蒸着法により蒸着し、受
光面Ｆ２の実際の面積；１４０×４８ｍｍ、層厚；７μ
ｍ、層の鋸歯部分の一辺の長さ；５ｍｍ、鋸歯部分の傾
斜角度θｓ；７０°（受光面Ｆ２への光の入射角θ；７
０°）の半導体電極２を作製した。なお、蒸着装置は、
日本真空技術社製のＥＢＶ−６Ｄ型高真空蒸着装置を使
用した。また、蒸着源としては、高純度純度化学研究所
製のＴｉＯ2（ルチル，純度；９９．９９％）を用い
た。蒸着条件は、蒸着面の実効的な大きさ；４７．９×
４８．０ｍｍ、蒸着速度；１．４ｎｍ／ｓ、基板温度；
２０５℃、蒸着開始前の蒸着装置の容器内の真空度；１
×１０-3Ｐａ、蒸着時の蒸着装置の容器内の真空度；１
×１０-3Ｐａとした。
【００９０】次に、蒸着装置の容器内の温度を６０℃か
ら１０℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃にまで昇温し、
この温度で３０分間保持し、透明電極１上に成膜された
ＴｉＯ2の半導体電極２に対してアニール処理を行なっ
た。これにより、透明電極１上に成膜されたＴｉＯ2の
アモルファス相をアナターゼ相に結晶化させた。なお、
成膜されたＴｉＯ2のアモルファス相が上記のアニール
処理によりアナターゼ相に結晶化することは、Ｘ線回折
により予め確認した。
ら１０℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃にまで昇温し、
この温度で３０分間保持し、透明電極１上に成膜された
ＴｉＯ2の半導体電極２に対してアニール処理を行なっ
た。これにより、透明電極１上に成膜されたＴｉＯ2の
アモルファス相をアナターゼ相に結晶化させた。なお、
成膜されたＴｉＯ2のアモルファス相が上記のアニール
処理によりアナターゼ相に結晶化することは、Ｘ線回折
により予め確認した。
【００９１】次に、以下のようにして作製したＴｉＯ2
の半導体電極２の表面に色素を吸着させた。先ず、マグ
ネシウムエトキシドで脱水した無水エタノールを溶媒と
してこれにルテニウム錯体［cis-Di(thiocyanato)-N,N'
-bis(2,2'-bipyridyl-4,4'dicarboxylic acid)-rutheni
um(II)］を、その濃度が２．８５×１０-4ｍｏｌ／Ｌと
なるように溶解し、ルテニウム錯体溶液を調製した。次
いで、この溶液に半導体電極２を２４時間浸漬した。こ
れにより、半導体電極２に色素となるルテニウム錯体が
約１．０×１０-7ｍｏｌ／ｃｍ2吸着した。次に、開放
電圧Ｖｏｃを向上させるために、ルテニウム錯体吸着後
の半導体電極２をアセトニトリル溶液に１５分浸漬した
後、２５℃に保持した窒素気流中において乾燥させ、光
電極ＷＥを完成させた。
の半導体電極２の表面に色素を吸着させた。先ず、マグ
ネシウムエトキシドで脱水した無水エタノールを溶媒と
してこれにルテニウム錯体［cis-Di(thiocyanato)-N,N'
-bis(2,2'-bipyridyl-4,4'dicarboxylic acid)-rutheni
um(II)］を、その濃度が２．８５×１０-4ｍｏｌ／Ｌと
なるように溶解し、ルテニウム錯体溶液を調製した。次
いで、この溶液に半導体電極２を２４時間浸漬した。こ
れにより、半導体電極２に色素となるルテニウム錯体が
約１．０×１０-7ｍｏｌ／ｃｍ2吸着した。次に、開放
電圧Ｖｏｃを向上させるために、ルテニウム錯体吸着後
の半導体電極２をアセトニトリル溶液に１５分浸漬した
後、２５℃に保持した窒素気流中において乾燥させ、光
電極ＷＥを完成させた。
【００９２】一方、対極ＣＥは、透明電極１と同様の形
状と大きさを有するフッ素ドープＳｎＯ2コートガラス
基板にＰｔ薄膜（膜厚；３ｎｍ）を蒸着させた電極を用
いた。また、電解質Ｅとしては、炭酸エチレン；２１．
１４ｇとアセトニトリル；４．０ｍＬとの混合溶液に、
ヨウ化テトラ−ｎ−プロピルアンモニウム（Tetra-n-pr
opylammonium Iodie）；３．１３ｇと、ヨウ素；０．１
８ｇを溶解させたヨウ素系レドックス溶液を調製した。
更に、半導体電極２の大きさに合わせた形状を有するデ
ュポン社製のスペーサーＳ（商品名：「ハイミラン」）
を準備し、図１に示すように、光電極ＷＥと対極ＣＥと
スペーサーＳを介して対向させ、内部に上記の電解質Ｅ
を充填して色素増感型太陽電池を完成させた。
状と大きさを有するフッ素ドープＳｎＯ2コートガラス
基板にＰｔ薄膜（膜厚；３ｎｍ）を蒸着させた電極を用
いた。また、電解質Ｅとしては、炭酸エチレン；２１．
１４ｇとアセトニトリル；４．０ｍＬとの混合溶液に、
ヨウ化テトラ−ｎ−プロピルアンモニウム（Tetra-n-pr
opylammonium Iodie）；３．１３ｇと、ヨウ素；０．１
８ｇを溶解させたヨウ素系レドックス溶液を調製した。
更に、半導体電極２の大きさに合わせた形状を有するデ
ュポン社製のスペーサーＳ（商品名：「ハイミラン」）
を準備し、図１に示すように、光電極ＷＥと対極ＣＥと
スペーサーＳを介して対向させ、内部に上記の電解質Ｅ
を充填して色素増感型太陽電池を完成させた。
【００９３】（実施例２）鋸歯部分の傾斜角度θｓ；４
５°（受光面Ｆ２への光の入射角θ；４５°）の半導体
電極２を作製した以外は、実施例１と同様の色素増感型
太陽電池を実施例１と同様の製法により作製した。
５°（受光面Ｆ２への光の入射角θ；４５°）の半導体
電極２を作製した以外は、実施例１と同様の色素増感型
太陽電池を実施例１と同様の製法により作製した。
【００９４】（実施例３）鋸歯部分の傾斜角度θｓ；３
０°（受光面Ｆ２への光の入射角θ；３０°）の半導体
電極２を作製した以外は、実施例１と同様の色素増感型
太陽電池を実施例１と同様の製法により作製した。
０°（受光面Ｆ２への光の入射角θ；３０°）の半導体
電極２を作製した以外は、実施例１と同様の色素増感型
太陽電池を実施例１と同様の製法により作製した。
【００９５】（比較例１）光電極ＷＥと対極ＣＥの形状
が図１１に示した従来の色素増感型太陽電池と同様（受
光面Ｆ２への光の入射角θ；０°）である以外は、実施
例１と同様の色素増感型太陽電池を実施例１と同様の製
法により作製した。
が図１１に示した従来の色素増感型太陽電池と同様（受
光面Ｆ２への光の入射角θ；０°）である以外は、実施
例１と同様の色素増感型太陽電池を実施例１と同様の製
法により作製した。
【００９６】（比較例２）鋸歯部分の傾斜角度θｓ；２
０°（受光面Ｆ２への光の入射角θ；２０°）の半導体
電極２を作製した以外は、実施例１と同様の色素増感型
太陽電池を実施例１と同様の製法により作製した。
０°（受光面Ｆ２への光の入射角θ；２０°）の半導体
電極２を作製した以外は、実施例１と同様の色素増感型
太陽電池を実施例１と同様の製法により作製した。
【００９７】（実施例４）図３に示した構成を有し、実
施例１と同様の大きさを有する色素増感型太陽電池（受
光面Ｆ２の実際の面積Ｓ0；４８×４８ｍｍ、層厚；７
μｍ）を作製した。この色素増感型太陽電池は、透明電
極１の受光面Ｆ１上に設けられる光導波層５（透明電極
１の受光面Ｆ１に対する傾斜角θ５；７０°、受光面Ｆ
２への光の入射角θ；７０°）以外の構成要素は、光電
極ＷＥと対極ＣＥの形状が図１１に示した従来の色素増
感型太陽電池と同様であり、実施例１と同様の製法によ
り作製した。
施例１と同様の大きさを有する色素増感型太陽電池（受
光面Ｆ２の実際の面積Ｓ0；４８×４８ｍｍ、層厚；７
μｍ）を作製した。この色素増感型太陽電池は、透明電
極１の受光面Ｆ１上に設けられる光導波層５（透明電極
１の受光面Ｆ１に対する傾斜角θ５；７０°、受光面Ｆ
２への光の入射角θ；７０°）以外の構成要素は、光電
極ＷＥと対極ＣＥの形状が図１１に示した従来の色素増
感型太陽電池と同様であり、実施例１と同様の製法によ
り作製した。
【００９８】光導波層５を構成する複数のガラスファイ
バーとしては、直径１ｍｍのガラスファイバーを用い
た。このガラスファイバーの表面にＡｇをメッキして、
これをバンドルして固定した後に、上記の傾斜角θに合
わせて斜めに輪切りにし、長さ５ｍｍとした。このよう
にして作製した複数のガラスファイバーをガラス接着剤
により透明電極１の受光面に配置した。
バーとしては、直径１ｍｍのガラスファイバーを用い
た。このガラスファイバーの表面にＡｇをメッキして、
これをバンドルして固定した後に、上記の傾斜角θに合
わせて斜めに輪切りにし、長さ５ｍｍとした。このよう
にして作製した複数のガラスファイバーをガラス接着剤
により透明電極１の受光面に配置した。
【００９９】（実施例５）透明電極１の受光面Ｆ１に対
する傾斜角θ５；４５°、受光面Ｆ２への光の入射角
θ；４５°とした光導波層５を作製した以外は、実施例
４と同様の色素増感型太陽電池を実施例４と同様の製法
により作製した。
する傾斜角θ５；４５°、受光面Ｆ２への光の入射角
θ；４５°とした光導波層５を作製した以外は、実施例
４と同様の色素増感型太陽電池を実施例４と同様の製法
により作製した。
【０１００】（実施例６）透明電極１の受光面Ｆ１に対
する傾斜角θ５；３０°、受光面Ｆ２への光の入射角
θ；３０°とした光導波層５を作製した以外は、実施例
４と同様の色素増感型太陽電池を実施例４と同様の製法
により作製した。
する傾斜角θ５；３０°、受光面Ｆ２への光の入射角
θ；３０°とした光導波層５を作製した以外は、実施例
４と同様の色素増感型太陽電池を実施例４と同様の製法
により作製した。
【０１０１】（実施例７）光導波層５に希土類元素（サ
マリウム）を０．２ｍｏｌ％添加し、紫外光に対する蛍
光性を向上させた以外は、実施例４と同様の構成を有す
る色素増感型太陽電池を実施例４と同様の製法により作
製した。
マリウム）を０．２ｍｏｌ％添加し、紫外光に対する蛍
光性を向上させた以外は、実施例４と同様の構成を有す
る色素増感型太陽電池を実施例４と同様の製法により作
製した。
【０１０２】（比較例３）比較例１の色素増感型太陽電
池の透明電極１の受光面Ｆ１付近に希土類元素（サマリ
ウム）を０．２ｍｏｌ％添加し、紫外光に対する蛍光性
を向上させた以外は、比較例１と同様の構成を有する色
素増感型太陽電池を実施例１と同様の製法により作製し
た。
池の透明電極１の受光面Ｆ１付近に希土類元素（サマリ
ウム）を０．２ｍｏｌ％添加し、紫外光に対する蛍光性
を向上させた以外は、比較例１と同様の構成を有する色
素増感型太陽電池を実施例１と同様の製法により作製し
た。
【０１０３】（実施例８）市販のＴｉＯ2粒子（平均粒
径；３０ｎｍ）とスクリーン印刷用に調合したペースト
を、スクリーン印刷機を用いてスクリーン印刷した後、
４００℃の温度条件のもとで、３０分の熱処理を行なう
ことにより、透明電極１上に膜厚が２０μｍ、受光面の
実際の面積Ｓ0；７３．４７ｍｍ2の半導体電極を用いた
以外は、実施例４と同様の構成を有する色素増感型太陽
電池を作製した。
径；３０ｎｍ）とスクリーン印刷用に調合したペースト
を、スクリーン印刷機を用いてスクリーン印刷した後、
４００℃の温度条件のもとで、３０分の熱処理を行なう
ことにより、透明電極１上に膜厚が２０μｍ、受光面の
実際の面積Ｓ0；７３．４７ｍｍ2の半導体電極を用いた
以外は、実施例４と同様の構成を有する色素増感型太陽
電池を作製した。
【０１０４】（実施例９）市販のＴｉＯ2粒子（平均粒
径；３０ｎｍ）とスクリーン印刷用に調合したペースト
を、スクリーン印刷機を用いてスクリーン印刷した後、
４００℃の温度条件のもとで、３０分の熱処理を行なう
ことにより、透明電極１上に膜厚が２０μｍ、受光面の
実際の面積Ｓ0；７３．４７ｍｍ2の半導体電極を用いた
以外は、実施例５と同様の構成を有する色素増感型太陽
電池を作製した。
径；３０ｎｍ）とスクリーン印刷用に調合したペースト
を、スクリーン印刷機を用いてスクリーン印刷した後、
４００℃の温度条件のもとで、３０分の熱処理を行なう
ことにより、透明電極１上に膜厚が２０μｍ、受光面の
実際の面積Ｓ0；７３．４７ｍｍ2の半導体電極を用いた
以外は、実施例５と同様の構成を有する色素増感型太陽
電池を作製した。
【０１０５】（実施例１０）市販のＴｉＯ2粒子（平均
粒径；３０ｎｍ）とスクリーン印刷用に調合したペース
トを、スクリーン印刷機を用いてスクリーン印刷した
後、４００℃の温度条件のもとで、３０分の熱処理を行
なうことにより、透明電極１上に膜厚が２０μｍ、受光
面の実際の面積Ｓ0；７３．４７ｍｍ2の半導体電極を用
いた以外は、実施例６と同様の構成を有する色素増感型
太陽電池を作製した。
粒径；３０ｎｍ）とスクリーン印刷用に調合したペース
トを、スクリーン印刷機を用いてスクリーン印刷した
後、４００℃の温度条件のもとで、３０分の熱処理を行
なうことにより、透明電極１上に膜厚が２０μｍ、受光
面の実際の面積Ｓ0；７３．４７ｍｍ2の半導体電極を用
いた以外は、実施例６と同様の構成を有する色素増感型
太陽電池を作製した。
【０１０６】（比較例４）透明電極１の受光面Ｆ１に対
する傾斜角θ５；０°、受光面Ｆ２への光の入射角θ；
０°とした光導波層５を作製した以外は、実施例８と同
様の色素増感型太陽電池を実施例８と同様の製法により
作製した。
する傾斜角θ５；０°、受光面Ｆ２への光の入射角θ；
０°とした光導波層５を作製した以外は、実施例８と同
様の色素増感型太陽電池を実施例８と同様の製法により
作製した。
【０１０７】（比較例５）透明電極１の受光面Ｆ１に対
する傾斜角θ５；２０°、受光面Ｆ２への光の入射角
θ；２０°とした光導波層５を作製した以外は、実施例
９と同様の色素増感型太陽電池を実施例９と同様の製法
により作製した。
する傾斜角θ５；２０°、受光面Ｆ２への光の入射角
θ；２０°とした光導波層５を作製した以外は、実施例
９と同様の色素増感型太陽電池を実施例９と同様の製法
により作製した。
【０１０８】（比較例６）透明電極１の受光面Ｆ１に対
する傾斜角θ５；８５°、受光面Ｆ２への光の入射角
θ；８５°とした光導波層５を作製した以外は、実施例
１０と同様の色素増感型太陽電池を実施例１０と同様の
製法により作製した。
する傾斜角θ５；８５°、受光面Ｆ２への光の入射角
θ；８５°とした光導波層５を作製した以外は、実施例
１０と同様の色素増感型太陽電池を実施例１０と同様の
製法により作製した。
【０１０９】（実施例１１）市販の２種類のＴｉＯ2粒
子（平均粒径；２００ｎｍ，２５ｎｍ）をテープキャス
トすることにより透明電極１上に膜厚が１０μｍ、受光
面の実際の面積Ｓ0；７１．１ｍｍ2の半導体電極を用い
た以外は、実施例４と同様の構成を有する色素増感型太
陽電池を実施例４と同様の製法により作製した。
子（平均粒径；２００ｎｍ，２５ｎｍ）をテープキャス
トすることにより透明電極１上に膜厚が１０μｍ、受光
面の実際の面積Ｓ0；７１．１ｍｍ2の半導体電極を用い
た以外は、実施例４と同様の構成を有する色素増感型太
陽電池を実施例４と同様の製法により作製した。
【０１１０】なお、上記のＴｉＯ2粒子のテープキャス
トは以下の手順に従って行った。すなわち、先ず、Ｔｉ
Ｏ2粒子の粉末をイオン交換水及びキレート剤と共にア
ルミナ乳鉢中で混練した。次に、アルミナ乳鉢中にイオ
ン交換水と界面活性剤とを加えて撹拌することにより混
合し、ＴｉＯ2粒子を含有するスラリーを調製した。次
に、透明電極１上に１０ｍｍの間隔をあけてスコッチテ
ープを貼った。次に、このテープの間に形成された溝に
スラリーを滴下した。次に、ガラス棒を使用してのばす
ことにより、滴下したスラリーをテープの間に形成され
た溝の全域に展開した。次に、このスラリーを室温で約
１日乾燥させた後、透明電極１上のスコッチテープを除
去した。次に、空気気流中、４５０℃、３０分の条件の
もとでこのスラリーに熱処理を行った。
トは以下の手順に従って行った。すなわち、先ず、Ｔｉ
Ｏ2粒子の粉末をイオン交換水及びキレート剤と共にア
ルミナ乳鉢中で混練した。次に、アルミナ乳鉢中にイオ
ン交換水と界面活性剤とを加えて撹拌することにより混
合し、ＴｉＯ2粒子を含有するスラリーを調製した。次
に、透明電極１上に１０ｍｍの間隔をあけてスコッチテ
ープを貼った。次に、このテープの間に形成された溝に
スラリーを滴下した。次に、ガラス棒を使用してのばす
ことにより、滴下したスラリーをテープの間に形成され
た溝の全域に展開した。次に、このスラリーを室温で約
１日乾燥させた後、透明電極１上のスコッチテープを除
去した。次に、空気気流中、４５０℃、３０分の条件の
もとでこのスラリーに熱処理を行った。
【０１１１】（実施例１２）オートクレーブ法で合成し
た２種類のＴｉＯ2粒子（平均粒径；２２０ｎｍ，３０
ｎｍ）を実施例１１と同様にしてテープキャストするこ
とにより透明電極１上に膜厚が１０μｍ、受光面の実際
の面積Ｓ0；７１．１ｍｍ2の半導体電極を用いた以外
は、実施例５と同様の構成を有する色素増感型太陽電池
を実施例５と同様の製法により作製した。
た２種類のＴｉＯ2粒子（平均粒径；２２０ｎｍ，３０
ｎｍ）を実施例１１と同様にしてテープキャストするこ
とにより透明電極１上に膜厚が１０μｍ、受光面の実際
の面積Ｓ0；７１．１ｍｍ2の半導体電極を用いた以外
は、実施例５と同様の構成を有する色素増感型太陽電池
を実施例５と同様の製法により作製した。
【０１１２】（実施例１３）オートクレーブ法で合成し
た２種類のＴｉＯ2粒子（平均粒径；２２０ｎｍ，３０
ｎｍ）を実施例１１と同様にしてテープキャストするこ
とにより透明電極１上に膜厚が１０μｍ、受光面の実際
の面積Ｓ0；７１．１ｍｍ2の半導体電極を用いた以外
は、実施例６と同様の構成を有する色素増感型太陽電池
を実施例６と同様の製法により作製した。
た２種類のＴｉＯ2粒子（平均粒径；２２０ｎｍ，３０
ｎｍ）を実施例１１と同様にしてテープキャストするこ
とにより透明電極１上に膜厚が１０μｍ、受光面の実際
の面積Ｓ0；７１．１ｍｍ2の半導体電極を用いた以外
は、実施例６と同様の構成を有する色素増感型太陽電池
を実施例６と同様の製法により作製した。
【０１１３】（比較例７）透明電極１の受光面Ｆ１に対
する傾斜角θ５；０°、受光面Ｆ２への光の入射角θ；
０°とした光導波層５を作製した以外は、実施例１１と
同様の色素増感型太陽電池を実施例１１と同様の製法に
より作製した。
する傾斜角θ５；０°、受光面Ｆ２への光の入射角θ；
０°とした光導波層５を作製した以外は、実施例１１と
同様の色素増感型太陽電池を実施例１１と同様の製法に
より作製した。
【０１１４】（比較例８）透明電極１の受光面Ｆ１に対
する傾斜角θ５；２０°、受光面Ｆ２への光の入射角
θ；２０°とした光導波層５を作製した以外は、実施例
１２と同様の色素増感型太陽電池を実施例１２と同様の
製法により作製した。
する傾斜角θ５；２０°、受光面Ｆ２への光の入射角
θ；２０°とした光導波層５を作製した以外は、実施例
１２と同様の色素増感型太陽電池を実施例１２と同様の
製法により作製した。
【０１１５】（比較例９）透明電極１の受光面Ｆ１に対
する傾斜角θ５；８５°、受光面Ｆ２への光の入射角
θ；８５°とした光導波層５を作製した以外は、実施例
１３と同様の色素増感型太陽電池を実施例１３と同様の
製法により作製した。
する傾斜角θ５；８５°、受光面Ｆ２への光の入射角
θ；８５°とした光導波層５を作製した以外は、実施例
１３と同様の色素増感型太陽電池を実施例１３と同様の
製法により作製した。
【０１１６】（実施例１４）図１０に示した構成を有す
る色素増感型太陽電池モジュールを作製した。この色素
増感型太陽電池モジュールは、図１１に示した構成を有
し、かつ実施例１の色素増感型太陽電池と同様の大きさ
を有する色素増感型太陽電池ＵＣ（受光面Ｆ２の実際の
面積；４８×４８ｍｍ、層厚；７μｍ、基台７の設置面
Ｆ７の法線方向から各色素増感型太陽電池ＵＣに入射す
る光の入射角；７０°）を２９０個用いて作製した。
る色素増感型太陽電池モジュールを作製した。この色素
増感型太陽電池モジュールは、図１１に示した構成を有
し、かつ実施例１の色素増感型太陽電池と同様の大きさ
を有する色素増感型太陽電池ＵＣ（受光面Ｆ２の実際の
面積；４８×４８ｍｍ、層厚；７μｍ、基台７の設置面
Ｆ７の法線方向から各色素増感型太陽電池ＵＣに入射す
る光の入射角；７０°）を２９０個用いて作製した。
【０１１７】各色素増感型太陽電池ＵＣは、図１０の正
面からみたときの左右方向に２９枚、奥行き方向に１０
枚となるように基台７上に配置した。また、基台７の外
縁部にはテフロン（登録商標）製のスペーサーＳを配置
し、基台７上に配置した各色素増感型太陽電池ＵＣの受
光面側には、各色素増感型太陽電池ＵＣを全体を覆う旭
硝子社製の強化ガラス板９を配置した。
面からみたときの左右方向に２９枚、奥行き方向に１０
枚となるように基台７上に配置した。また、基台７の外
縁部にはテフロン（登録商標）製のスペーサーＳを配置
し、基台７上に配置した各色素増感型太陽電池ＵＣの受
光面側には、各色素増感型太陽電池ＵＣを全体を覆う旭
硝子社製の強化ガラス板９を配置した。
【０１１８】（実施例１５）基台７の設置面Ｆ７の法線
方向から各色素増感型太陽電池ＵＣに入射する光の入射
角を４５°とした以外は実施例１４と同様の構成を有す
る色素増感型太陽電池モジュールを作製した。
方向から各色素増感型太陽電池ＵＣに入射する光の入射
角を４５°とした以外は実施例１４と同様の構成を有す
る色素増感型太陽電池モジュールを作製した。
【０１１９】（実施例１６）基台７の設置面Ｆ７の法線
方向から各色素増感型太陽電池ＵＣに入射する光の入射
角を３０°とした以外は実施例１４と同様の構成を有す
る色素増感型太陽電池モジュールを作製した。
方向から各色素増感型太陽電池ＵＣに入射する光の入射
角を３０°とした以外は実施例１４と同様の構成を有す
る色素増感型太陽電池モジュールを作製した。
【０１２０】（比較例１０）基台７の設置面Ｆ７の法線
方向から各色素増感型太陽電池ＵＣに入射する光の入射
角を０°とした以外は実施例１４と同様の構成を有する
色素増感型太陽電池モジュール、すなわち従来の構造の
色素増感型太陽電池モジュールを作製した。
方向から各色素増感型太陽電池ＵＣに入射する光の入射
角を０°とした以外は実施例１４と同様の構成を有する
色素増感型太陽電池モジュール、すなわち従来の構造の
色素増感型太陽電池モジュールを作製した。
【０１２１】（比較例１１）基台７の設置面Ｆ７の法線
方向から各色素増感型太陽電池ＵＣに入射する光の入射
角を２０°とした以外は実施例１４と同様の構成を有す
る色素増感型太陽電池モジュールを作製した。
方向から各色素増感型太陽電池ＵＣに入射する光の入射
角を２０°とした以外は実施例１４と同様の構成を有す
る色素増感型太陽電池モジュールを作製した。
【０１２２】（比較例１２）基台７の設置面Ｆ７の法線
方向から各色素増感型太陽電池ＵＣに入射する光の入射
角を８５°とした以外は実施例１４と同様の構成を有す
る色素増感型太陽電池モジュールを作製した。
方向から各色素増感型太陽電池ＵＣに入射する光の入射
角を８５°とした以外は実施例１４と同様の構成を有す
る色素増感型太陽電池モジュールを作製した。
【０１２３】［電池特性試験］実施例１〜実施例１６、
比較例１〜比較例１２の色素増感型太陽電池及び色素増
感型太陽電池のモジュールの実効的なエネルギー変換効
率ηを測定した。電池特性試験は、ソーラーシミュレー
タ（ワコム電創社製、ＷＸＳ−８５）を用いて較正した
大型ソーラーシミュレータを用い、１０００Ｗ／ｍ2の
疑似太陽光を照射し、Ｉ−Ｖテスターを用いて電流−電
圧特性を測定し、開放電圧、短絡電流、及び実効的なエ
ネルギー変換効率を求めた。その結果を表１に示す。
比較例１〜比較例１２の色素増感型太陽電池及び色素増
感型太陽電池のモジュールの実効的なエネルギー変換効
率ηを測定した。電池特性試験は、ソーラーシミュレー
タ（ワコム電創社製、ＷＸＳ−８５）を用いて較正した
大型ソーラーシミュレータを用い、１０００Ｗ／ｍ2の
疑似太陽光を照射し、Ｉ−Ｖテスターを用いて電流−電
圧特性を測定し、開放電圧、短絡電流、及び実効的なエ
ネルギー変換効率を求めた。その結果を表１に示す。
【０１２４】
【表１】
【０１２５】表１に示した結果から明らかなように、実
施例１〜実施例１６の色素増感型太陽電池及び色素増感
型太陽電池のモジュールの実効的なエネルギー変換効率
ηは、それぞれに対応する比較例１〜比較例１２の色素
増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池のモジュールの
実効的なエネルギー変換効率ηよりも高い値を示した。
例えば、比較例１の色素増感型太陽電池のエネルギー変
換効率に比較して、実施例１の色素増感型太陽電池のエ
ネルギー変換効率は２５％向上し、実施例５の色素増感
型太陽電池のエネルギー変換効率は２０％向上した。
施例１〜実施例１６の色素増感型太陽電池及び色素増感
型太陽電池のモジュールの実効的なエネルギー変換効率
ηは、それぞれに対応する比較例１〜比較例１２の色素
増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池のモジュールの
実効的なエネルギー変換効率ηよりも高い値を示した。
例えば、比較例１の色素増感型太陽電池のエネルギー変
換効率に比較して、実施例１の色素増感型太陽電池のエ
ネルギー変換効率は２５％向上し、実施例５の色素増感
型太陽電池のエネルギー変換効率は２０％向上した。
【０１２６】更に、比較例１０の色素増感型太陽電池モ
ジュールの実効的なエネルギー変換効率ηに比較して実
施例１５の色素増感型太陽電池の実効的なエネルギー変
換効率ηは２０％向上し、実施例１４の色素増感型太陽
電池のエネルギー変換効率は２５％向上した。
ジュールの実効的なエネルギー変換効率ηに比較して実
施例１５の色素増感型太陽電池の実効的なエネルギー変
換効率ηは２０％向上し、実施例１４の色素増感型太陽
電池のエネルギー変換効率は２５％向上した。
【０１２７】これらの結果から明らかな通り、本発明の
色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュール
が、太陽電池のエネルギー変換効率の向上を図る上で極
めて有効であることが確認された。なお、色素増感型太
陽電池のエネルギー変換効率の絶対値は、本発明の構成
とは独立に、電解液の組成や、色素の種類によって変化
するが、その場合でも本発明は常にその場合の現状のエ
ネルギー変換効率を向上させることができる。すなわ
ち、本発明の色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電
池モジュールによれば、普遍的なエネルギー変換効率の
向上効果を得ることができる。
色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュール
が、太陽電池のエネルギー変換効率の向上を図る上で極
めて有効であることが確認された。なお、色素増感型太
陽電池のエネルギー変換効率の絶対値は、本発明の構成
とは独立に、電解液の組成や、色素の種類によって変化
するが、その場合でも本発明は常にその場合の現状のエ
ネルギー変換効率を向上させることができる。すなわ
ち、本発明の色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電
池モジュールによれば、普遍的なエネルギー変換効率の
向上効果を得ることができる。
【０１２８】（実施例１７）図１２（ａ）〜（ｃ）に示
す形状の光導波層５ａを備えること以外は図４に示した
色素増感型太陽電池１２と同様の構成を有する１００×
１００ｍｍのスケールの色素増感型太陽電池（受光面Ｆ
２の実際の面積Ｓ0；９６×９６ｍｍ、厚み；２２ｍ
ｍ）を実施例１と同様の手順により作製した。
す形状の光導波層５ａを備えること以外は図４に示した
色素増感型太陽電池１２と同様の構成を有する１００×
１００ｍｍのスケールの色素増感型太陽電池（受光面Ｆ
２の実際の面積Ｓ0；９６×９６ｍｍ、厚み；２２ｍ
ｍ）を実施例１と同様の手順により作製した。
【０１２９】なお、図１２（ａ）はこの色素増感型太陽
電池に備えられる光導波層５ａの別の断面図であり、図
１２（ｂ）は図１２（ａ）に示す光導波層５ａを光電極
ＷＥの側からみた場合の正面図であり、図１２（ｃ）は
図１２（ａ）に示す光導波層５ａの部分領域ＰＲ１の拡
大図である。
電池に備えられる光導波層５ａの別の断面図であり、図
１２（ｂ）は図１２（ａ）に示す光導波層５ａを光電極
ＷＥの側からみた場合の正面図であり、図１２（ｃ）は
図１２（ａ）に示す光導波層５ａの部分領域ＰＲ１の拡
大図である。
【０１３０】図１２（ａ）〜（ｃ）に示す光導波層５ａ
（幅Ｗ５ａ；１００ｍｍ，奥行きＹ；１００ｍｍ，厚
み；４ｍｍ）には、先に述べたように透明電極１の受光
面Ｆ１に対して所定の傾斜角を有する反射面Ｆ５ａを形
成し、この場合、透明電極１の受光面Ｆ１に対する傾斜
角θ３は５９°±０．５°とし、下部の部分領域に形成
される反射面Ｒ１と透明電極１の受光面Ｆ１に対する傾
斜角θ４は６３°±０．５°とした。
（幅Ｗ５ａ；１００ｍｍ，奥行きＹ；１００ｍｍ，厚
み；４ｍｍ）には、先に述べたように透明電極１の受光
面Ｆ１に対して所定の傾斜角を有する反射面Ｆ５ａを形
成し、この場合、透明電極１の受光面Ｆ１に対する傾斜
角θ３は５９°±０．５°とし、下部の部分領域に形成
される反射面Ｒ１と透明電極１の受光面Ｆ１に対する傾
斜角θ４は６３°±０．５°とした。
【０１３１】この光導波層５ａは、色素増感型太陽電池
を構成するガラス（透明電極１）の厚みが１．１ｍｍ、
その屈折率が１．５２であり、櫛形電極２２の幅が０．
５ｍｍ、各櫛形電極２２間距離が１２ｍｍの構成の場合
に対して、櫛形電極２２に起因する光量の遮蔽損失が無
いように設計したものである。
を構成するガラス（透明電極１）の厚みが１．１ｍｍ、
その屈折率が１．５２であり、櫛形電極２２の幅が０．
５ｍｍ、各櫛形電極２２間距離が１２ｍｍの構成の場合
に対して、櫛形電極２２に起因する光量の遮蔽損失が無
いように設計したものである。
【０１３２】図１３に、この光導波層５ａに垂直入射光
を入射させた場合の光線追跡の結果を図１３（ａ）に光
導波層５ａの断面図で示す。なお、図１３（ｂ）は
（ａ）に示すコート層の部分領域ＰＲ２の拡大図であ
る。また、先に述べた電池特性試験と同様にしてこの色
素増感型太陽電池の実効的なエネルギー変換効率を求め
たところ、６．２％であった。
を入射させた場合の光線追跡の結果を図１３（ａ）に光
導波層５ａの断面図で示す。なお、図１３（ｂ）は
（ａ）に示すコート層の部分領域ＰＲ２の拡大図であ
る。また、先に述べた電池特性試験と同様にしてこの色
素増感型太陽電池の実効的なエネルギー変換効率を求め
たところ、６．２％であった。
【０１３３】（比較例１３）図１２に示した光導波層５
ａを備えていないこと以外は上記の実施例１７の色素増
感型太陽電池と同様の構成を有する従来の色素増感型太
陽電池を作製し、そのエネルギー変換効率を求めたとこ
ろ、５．１％であった。
ａを備えていないこと以外は上記の実施例１７の色素増
感型太陽電池と同様の構成を有する従来の色素増感型太
陽電池を作製し、そのエネルギー変換効率を求めたとこ
ろ、５．１％であった。
【０１３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の色素増感
型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュールによれ
ば、厚みの薄い半導体電極を用いても十分な入射光利用
率を確実に確保することができ、スケールアップやモジ
ュール化する場合にも受光面積の低下による入射光利用
率低下を十分に低減することが容易にできる。従って、
アモルファスシリコン太陽電池に匹敵する優れたエネル
ギー変換効率を有し、かつ安定した発電が可能な色素増
感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュールを提供
することができる。
型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュールによれ
ば、厚みの薄い半導体電極を用いても十分な入射光利用
率を確実に確保することができ、スケールアップやモジ
ュール化する場合にも受光面積の低下による入射光利用
率低下を十分に低減することが容易にできる。従って、
アモルファスシリコン太陽電池に匹敵する優れたエネル
ギー変換効率を有し、かつ安定した発電が可能な色素増
感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュールを提供
することができる。
【図1】本発明の色素増感型太陽電池の第一実施形態を
示す模式断面図である。
示す模式断面図である。
【図２】図１の色素増感型太陽電池の光電極の製造工程
の一例を示す工程図である。
の一例を示す工程図である。
【図３】本発明の色素増感型太陽電池の第二実施形態を
示す模式断面図である。
示す模式断面図である。
【図４】本発明の色素増感型太陽電池の第三実施形態を
示す模式断面図である。
示す模式断面図である。
【図５】本発明の色素増感型太陽電池の第四実施形態を
示す模式断面図である。
示す模式断面図である。
【図６】本発明の色素増感型太陽電池の第五実施形態を
示す模式断面図である。
示す模式断面図である。
【図７】本発明の色素増感型太陽電池の第六実施形態を
示す模式断面図である。
示す模式断面図である。
【図８】図７に示した領域Ｒの部分の模式拡大断面図で
ある。
ある。
【図９】本発明の色素増感型太陽電池の第七実施形態を
示す模式断面図である。
示す模式断面図である。
【図１０】本発明の色素増感型太陽電池モジュールの好
適な一実施形態を示す模式断面図である。
適な一実施形態を示す模式断面図である。
【図１１】図１０に示す色素増感型太陽電池モジュール
を構成している色素増感型太陽電池の模式断面図であ
る。
を構成している色素増感型太陽電池の模式断面図であ
る。
【図１２】（ａ）は図４に示した色素増感型太陽電池に
備えられるコート層の別の実施形態を示す断面図であ
り、（ｂ）は（ａ）に示すコート層を光電極の側からみ
た場合の正面図であり、（ｃ）は（ａ）に示すコート層
の部分領域ＰＲ１の拡大図である。
備えられるコート層の別の実施形態を示す断面図であ
り、（ｂ）は（ａ）に示すコート層を光電極の側からみ
た場合の正面図であり、（ｃ）は（ａ）に示すコート層
の部分領域ＰＲ１の拡大図である。
【図１３】（ａ）は図１２に示すコート層に垂直入射光
を入射させた場合の光線追跡結果を示す断面図であり、
（ｂ）は（ａ）に示すコート層の部分領域ＰＲ２の拡大
図である。
を入射させた場合の光線追跡結果を示す断面図であり、
（ｂ）は（ａ）に示すコート層の部分領域ＰＲ２の拡大
図である。
【図１４】色素増感型太陽電池のエネルギー変換効率の
光入射角依存性を示すグラフである。
光入射角依存性を示すグラフである。
【図１５】（ａ）は図１４に示した色素増感型太陽電池
の電極面の法線方向に対して光を約４５°の入射角で入
射させた場合の電流電圧特性及びエネルギー変換効率を
示すグラフであり、（ｂ）は図１４に示した色素増感型
太陽電池の電極面の法線方向から入射させた場合の電流
電圧特性及びエネルギー変換効率を示すグラフである。
の電極面の法線方向に対して光を約４５°の入射角で入
射させた場合の電流電圧特性及びエネルギー変換効率を
示すグラフであり、（ｂ）は図１４に示した色素増感型
太陽電池の電極面の法線方向から入射させた場合の電流
電圧特性及びエネルギー変換効率を示すグラフである。
１…透明電極、２…半導体電極、３…透明導電膜、４…
基板、５…コート層、６…空間、７…基台、９…強化ガ
ラス板、１０，１１，１２，１４，１５，１６，１７…
色素増感型太陽電池、１３…色素増感型太陽電池モジュ
ール、２２…櫛形電極（集電電極）、５２…ガラスファ
イバー、５３…凸部、１００…色素増感型太陽電池、１
２０…反射部、１２２…空間、１４０…凸部、１６０…
回折縞、１７０…凸部、ＣＥ…対極、Ｅ…電解質、Ｆ
１，Ｆ２，Ｆ３…受光面、Ｆ５，Ｆ５ａ…反射面、Ｆ７
…設置面、ＦUC…受光面、Ｆ５５…光導波層５の面、Ｆ
１２０，Ｆ１４０…反射面、ＦＰ１…仮想受光面、Ｌ１
０，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１４，Ｌ１５，Ｌ１６，Ｌ１７
…光、Ｌ１６１，Ｌ１６２…回折光、ＰＲ１，ＰＲ２…
光導波層５ａの部分領域、Ｒ１，Ｒ２…反射面Ｆ５又は
Ｆ５ａの部分領域に形成される反射面、Ｓ…スペーサ
ー、ＵＣ…色素増感型太陽電池、ＷＥ…光電極、θ，θ
１，θ１６１，θ１６２…入射角、θ３，θ４，θ１２
０，θ１４０…傾斜角。
基板、５…コート層、６…空間、７…基台、９…強化ガ
ラス板、１０，１１，１２，１４，１５，１６，１７…
色素増感型太陽電池、１３…色素増感型太陽電池モジュ
ール、２２…櫛形電極（集電電極）、５２…ガラスファ
イバー、５３…凸部、１００…色素増感型太陽電池、１
２０…反射部、１２２…空間、１４０…凸部、１６０…
回折縞、１７０…凸部、ＣＥ…対極、Ｅ…電解質、Ｆ
１，Ｆ２，Ｆ３…受光面、Ｆ５，Ｆ５ａ…反射面、Ｆ７
…設置面、ＦUC…受光面、Ｆ５５…光導波層５の面、Ｆ
１２０，Ｆ１４０…反射面、ＦＰ１…仮想受光面、Ｌ１
０，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１４，Ｌ１５，Ｌ１６，Ｌ１７
…光、Ｌ１６１，Ｌ１６２…回折光、ＰＲ１，ＰＲ２…
光導波層５ａの部分領域、Ｒ１，Ｒ２…反射面Ｆ５又は
Ｆ５ａの部分領域に形成される反射面、Ｓ…スペーサ
ー、ＵＣ…色素増感型太陽電池、ＷＥ…光電極、θ，θ
１，θ１６１，θ１６２…入射角、θ３，θ４，θ１２
０，θ１４０…傾斜角。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋口 和夫 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 東 博純 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 竹田 康彦 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 稲葉 忠司 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 月ヶ瀬 あずさ 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 土井 将一 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 西村 和彦 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 豊田 竜生 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F051 AA14 BA17 EA01 FA04 FA17 GA03 5H032 AA06 AS16 EE16
Claims (10)
- 【請求項１】 半導体電極及びその受光面上に配置され
た透明電極を有する光電極と、対極とを有しており、前
記半導体電極と前記対極とが電解質を介して対向配置さ
れた色素増感型太陽電池であって、 前記透明電極の受光面の法線方向から前記半導体電極の
前記受光面に入射する光の入射角が３０〜８０°となる
ように、前記半導体電極の前記受光面が形成されている
ことを特徴とする色素増感型太陽電池。 - 【請求項２】 半導体電極及びその受光面上に配置され
た透明電極を有する光電極と、対極とを有しており、前
記半導体電極と前記対極とが電解質を介して対向配置さ
れた色素増感型太陽電池であって、 前記透明電極には、当該透明電極内を進行して前記半導
体電極の前記受光面に入射する光の入射角が３０〜８０
°となるように、外部から前記透明電極の前記受光面に
入射する光の進行方向を変化させるライトガイド手段が
形成されていることを特徴とする色素増感型太陽電池。 - 【請求項３】 前記ライトガイド手段は、前記透明電極
の前記受光面上に形成されており複数のガラスファイバ
ーから構成された光導波層であり、 前記各ガラスファイバーは、前記半導体電極の前記受光
面に入射する光の入射角が３０〜８０°となるように、
前記半導体電極の前記受光面の法線方向に対して所定の
傾斜を有して配置されていることを特徴とする請求項２
に記載の色素増感型太陽電池。 - 【請求項４】 前記ライトガイド手段は、前記透明電極
の前記受光面上に形成される光導波層であり、 前記光導波層の前記透明電極の前記受光面に接する下部
領域には、当該光導波層内を進行する光の進行方向を変
化させる反射面を有する複数の凸部が形成されており、 前記各反射面は、前記半導体電極の前記受光面に入射す
る光の入射角が３０〜８０°となるように前記透明電極
の前記受光面に対して所定の傾斜を有して形成されてい
ることを特徴とする請求項２に記載の色素増感型太陽電
池。 - 【請求項５】 前記半導体電極の前記受光面には、複数
の集電電極が更に設けられており、 前記各反射面は、前記半導体電極の前記受光面に入射す
る光の入射角が３０〜８０°となるとともに、当該光が
前記半導体電極の前記受光面の前記集電電極の形成され
ていない領域に選択的に照射されるように前記透明電極
の前記受光面に対して所定の傾斜を有して形成されてい
ることを特徴とする請求項４に記載の色素増感型太陽電
池。 - 【請求項６】 前記ライトガイド手段は、前記透明電極
内に形成されており、当該透明電極内を進行する光の進
行方向を変化させる反射面を有する複数の反射部であ
り、 前記各反射面は、前記半導体電極の前記受光面に入射す
る光の入射角が３０〜８０°となるように、前記半導体
電極の前記受光面の法線方向に対して所定の傾斜を有し
て形成されていることを特徴とする請求項２に記載の色
素増感型太陽電池。 - 【請求項７】 前記ライトガイド手段は、前記透明電極
の前記受光面上に形成されており、前記半導体電極の受
光面の法線方向から入射する光の進行方向を変化させる
反射面を有する複数の凸部であり、 前記各反射面は、前記半導体電極の前記受光面に入射す
る光の入射角が３０〜８０°となるように、前記半導体
電極の前記受光面の法線方向に対して所定の傾斜を有し
て形成されていることを特徴とする請求項２に記載の色
素増感型太陽電池。 - 【請求項８】 前記ライトガイド手段は、前記透明電極
の受光面上に形成されており、前記透明電極の屈折率よ
りも高い屈折率を有する透明物質からなる複数の回折縞
であり、 前記各回折縞は、前記半導体電極の前記受光面に入射す
る光の入射角が３０〜８０°となるように、前記半導体
電極の前記受光面の法線方向から入射する光を所定の角
度で回折させることを特徴とする請求項２に記載の色素
増感型太陽電池。 - 【請求項９】 半導体電極及びその受光面上に配置され
た透明電極を有する光電極と、対極とを有しており、前
記半導体電極と前記対極とが電解質を介して対向配置さ
れた色素増感型太陽電池であって、 前記半導体電極の前記受光面には、複数の集電電極が設
けられており、 前記透明電極内を進行して前記半導体電極の前記受光面
に入射する光の入射角が３０〜８０°となるように、前
記半導体電極の前記受光面が形成されており、かつ、 前記光が前記半導体電極の前記受光面の前記集電電極の
形成されていない領域に選択的に照射されるように前記
透明電極の受光面が形成されていることを特徴とする色
素増感型太陽電池。 - 【請求項１０】 半導体電極及びその受光面上に配置さ
れた透明電極を有する光電極と、対極とを有しており、
前記半導体電極と前記対極とが電解質を介して対向配置
された色素増感型太陽電池が基台上に複数配置された色
素増感型太陽電池モジュールであって、 前記基台の設置面の法線方向から前記各色素増感型太陽
電池に入射する光の入射角が３０〜８０°となるよう
に、前記各色素増感型太陽電池が配置されていることを
特徴とする色素増感型太陽電池モジュール。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001055110A JP4213355B2 (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | 色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュール |
| EP02004524A EP1237166A3 (en) | 2001-02-28 | 2002-02-27 | Dye-sensitized solar cells and dye-sensitized solar cell modules |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001055110A JP4213355B2 (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | 色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュール |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008221784A Division JP4939498B2 (ja) | 2008-08-29 | 2008-08-29 | 色素増感型太陽電池 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002260746A true JP2002260746A (ja) | 2002-09-13 |
| JP4213355B2 JP4213355B2 (ja) | 2009-01-21 |
Family
ID=18915343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001055110A Expired - Fee Related JP4213355B2 (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | 色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュール |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1237166A3 (ja) |
| JP (1) | JP4213355B2 (ja) |
Cited By (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP2302650A2 (en) | 2009-09-28 | 2011-03-30 | Fujifilm Corporation | Method of producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell |
| EP2306479A2 (en) | 2009-09-28 | 2011-04-06 | Fujifilm Corporation | Method of producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell |
| JP2011204464A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Casio Computer Co Ltd | 色素増感太陽電池 |
| JP2011238426A (ja) * | 2010-05-10 | 2011-11-24 | Niigata Univ | 色素増感太陽電池 |
| WO2011152318A1 (ja) | 2010-06-02 | 2011-12-08 | 富士フイルム株式会社 | 金属錯体色素、光電変換素子及び色素増感太陽電池 |
| JP2012146654A (ja) * | 2011-01-10 | 2012-08-02 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America Inc | 二重溝回折格子を有する太陽電池 |
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| WO2013118709A1 (ja) | 2012-02-08 | 2013-08-15 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換素子およびその製造方法、これを用いた色素増感太陽電池 |
| WO2013137221A1 (ja) | 2012-03-16 | 2013-09-19 | 富士フイルム株式会社 | 金属錯体色素、光電変換素子、色素増感太陽電池、色素増感太陽電池用色素吸着組成液、色素増感太陽電池用半導体電極および色素増感太陽電池の製造方法 |
| WO2014050578A1 (ja) | 2012-09-28 | 2014-04-03 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換素子、色素増感太陽電池、金属錯体色素および金属錯体色素を溶解してなる色素溶液 |
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