JP2002313443A - 色素増感型太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電池シール部におけるシール性を長期にわたり
良好に確保することができる色素増感型太陽電池及びそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】色素増感型太陽電池は、光透過性及び導電
性を有すると共に色素を有する光極１と、光極１に対し
て所定の間隔を隔てて対面すると共に導電性を有する対
極２と、光極１と対極２との間に封入された電解質層３
と、電解質層３に対してシールを行う電池シール部４と
を有する。電解質層３はヨウ素等のハロゲンを含むと共
に、電池シール部４はポリイソブチレン系樹脂を基材と
して形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は色素増感型太陽電池
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、色素増感型太陽電池と呼ばれる電
池が開発されている。色素増感型太陽電池は、１９９１
年にスイスのローザンヌ大学のグレッツェルらによって
開発されたものであり、グレッツェルセルとも呼ばれて
いる。これは、光透過性を有する基板と基板に積層され
た光透過性を有する導電層と受光に伴い電子を放出する
色素とを有する光極と、光極に対して所定の間隔を隔て
て対面すると共に導電性を有する対極と、光極と対極と
の間に配置された流動性を有する電解質層とを有する。
一般的には、色素としてはルテニウム錯体が使用され、
電解質層としてはヨウ素を含む電解液が使用されてい
る。上記した色素増感型太陽電池においては、色素が太
陽光を吸収して励起されると電子を放出する現象、ルテ
ニウム錯体からなる色素に残った正孔が電解質層のヨウ
素を酸化させる現象を利用していると文献では報告され
ている。

【０００３】また特開２０００ー１７３６８０号に係る
公開特許公報によれば、光極と対極とを重ねるように組
み合わせると共に、光極と対極との間には、シール用樹
脂を塗った封止用の固形物を介在させる技術が開示され
ている。この公報に係る技術によれば、シール用樹脂と
してエポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂が用いられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電池シ
ール部がエポキシ系樹脂である場合には、長期的な耐食
性に問題がある。殊に電解液と直接的に接触する部分で
は、良好なるシール性を長期的に確保することができな
い。樹脂骨格にある２重結合部と電解液中のヨウ素との
反応による架橋度の低下、電解液により電池シール部の
膨潤が起こるためである。また電池シール部がシリコー
ン系樹脂の場合には、電解液中の有機溶剤により膨潤し
易いため、電解液のシール性に問題がある。

【０００５】その対策として、上記した特開２０００ー
１７３６８０に係る公開公報の技術によれば、耐食性が
高いガラス等の封止用の固形物を光極と対極との間に配
置してシールしているが、その固形物と光極及び対極と
の接着層は上記したエポキシ樹脂等を用いているため、
電池シール部のシール性における信頼性は必ずしも充分
ではない。

【０００６】本発明は上記した実情に鑑みてなされたも
のであり、電池シール部におけるシール性を長期にわた
り良好に確保することができる色素増感型太陽電池及び
その製造方法を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】（１）本発明者は色素増
感型太陽電池について鋭意開発を進めている。そして、
色素増感型太陽電池における電解質層はヨウ素等のハロ
ゲンを含むことに着目した。ヨウ素等のハロゲンは、電
解質層においてイオン化された状態で存在し、有機物に
おける２重結合部と反応し易い性質を有する。このた
め、エポキシ樹脂等の２重結合を骨格にもつ樹脂では、
架橋度の低下を招き、長期的な電解質層の漏れに対する
信頼性が低い。

【０００８】本発明者らは、各種の材質の電池シール部
についての電解質層に対する膨潤性、密着性等を検討し
てきた結果、ヨウ素等のハロゲンを含む電解質層に対す
る耐久性が高い材料としてポリイソブチレン系樹脂が適
切であることを見出した。ポリイソブチレン系樹脂は、
その基本骨格に２重結合を持たないため、電解質層に含
まれているヨウ素等のハロゲンとの反応を抑えることが
できるためと推察される。

【０００９】（２）即ち、本発明に係る色素増感型太陽
電池は、光透過性を有する基板と透明導電層とＮ型の半
導体層と色素とを有する光極と、光極に対して所定の間
隔を隔てて対面すると共に導電性を有する対極と、光極
と前記対極との間に封入された電解質層と、電解質層に
対してシールを行う電池シール部とを有する色素増感型
太陽電池において、、電解質層はハロゲンを含むと共
に、電池シール部はポリイソブチレン系樹脂を基材とし
て形成されていることを特徴とするものである。

【００１０】本発明に係る色素増感型太陽電池によれ
ば、電解質層はヨウ素、臭素等のハロゲンを含む。電池
シール部はポリイソブチレン系樹脂を基材として形成さ
れている。ポリイソブチレン系樹脂は、ヨウ素、臭素等
のハロゲンに対する耐久性が高い。その基本骨格に２重
結合を持たないため、ヨウ素等のハロゲンとの反応を抑
えることができるためと推察される。更にポリイソブチ
レン系樹脂は、湿気やガスに対するバリヤ性についても
優れている。光極や対極の主構成要素となる透明導電層
やガラス板に対する密着性も高い。

【００１１】（３）本発明に係る色素増感型太陽電池の
製造方法は、光透過性を有する基板と透明導電層とＮ型
の半導体層と色素とを有する光極と、光極に対して所定
の間隔を隔てて対面すると共に導電性を有する対極とを
有する電池素子を用意すると共に、ベースフィルムとベ
ースフィルムの片面に塗布されたポリイソブチレン系樹
脂を基材とする塗布材とを有する電池シール部を用意す
る工程と、電池シール部の塗布材を電池素子のうち対極
に対面させた状態で、電池シール部を電池素子に貼り合
わせると共に塗布材を硬化させる工程とを実施すること
により、請求項１に係る色素増感型太陽電池を製造する
ことを特徴とするものである。

【００１２】本発明に係る色素増感型太陽電池の製造方
法によれば、電池素子に貼り合わせる前の電池シール部
は、ベースフィルムと、ベースフィルムの片面に積層さ
れポリイソブチレン系樹脂を基材とする主シール部とな
る塗布材を有する。その後、電池シール部の塗布材を電
池素子のうち対極に対面させた状態で、電池シール部を
電池素子に貼り合わせると共に塗布材を硬化させる。硬
化とは、塗布材を固めるという意味である。従って、硬
化した状態の電池シール部はシールに必要な弾性を有す
る。

【００１３】ところで、ポリイソブチレン系樹脂を基材
とする主シール部となる塗布材を、ベースフィルムを用
いることなく、電池素子に直接的に接着してシールを行
う製造方法も考えられる。しかしこの場合には、塗布材
の量が部位によってばらつくおそれがある。この点本発
明に係る色素増感型太陽電池の製造方法によれば、ベー
スフィルムの片面にポリイソブチレン系樹脂を基材とす
る塗布材を予め塗布しておくため、ポリイソブチレン系
樹脂を基材とする塗布材の量の平均化を図るのに有利と
なる。ひいては主シール部となる塗布材の量が過剰にな
ることを抑えるのに有利であり、電池内部への塗布材成
分の進入を抑えるのに有利となる。

【００１４】なお、ポリイソブチレン系樹脂を基材とし
て形成されている電池シール部は、透明導電層やガラス
等の相手材に対する密着性も高い。より高い密着性が必
要な場合には、電池シール部の基材にシランカップリン
グ剤等を用いるプライマー処理を施すことも可能であ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明に係る色素増感型太陽電池
によれば、電池シール部は、ポリイソブチレン系樹脂を
基材として形成されている。この場合、ポリイソブチレ
ンのみで形成されていても良いし、共重合体でも良い。
ポリイソブチレン系樹脂には必要に応じてガラスフィラ
ー等のフィラーが配合されていても良い。電解質層とし
ては電解液を採用できる。電解液は電解質物質を溶媒に
溶解したものを採用することができる。電解液の溶媒と
しては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プ
ロピロニトリル等のニトリル系化合物、また、エチレン
カーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカー
ボネート、γーブチロラクトン等の溶媒、またはこれら
の混合溶媒を採用することができる。また電解質層とし
ては、固体状電解質でもよい。固体状電解質は上記電解
液をゲル状にしたもの、ヨウ素イオン伝導性をもつ高分
子電解質、ヨウ素イオン伝導性をもつ無機電解質等を例
示できる。電池シール部は、色素増感型太陽電池の内部
の電解液等の電解質層の漏れを防止する目的、外部から
酸素や水蒸気等が混入することを防止する目的を有す
る。

【００１６】本発明に係る色素増感型太陽電池に係る技
術によれば、電解質を注入する注入口が設けられている
形態を採用することができる。この場合、電池シール部
は、電解質層の周囲を包囲する熱硬化型のポリイソブチ
レン系樹脂を基材として形成された主シール部と、注入
口を塞ぐ紫外線硬化型のポリイソブチレン系樹脂を基材
として形成された副シール部とを有する形態を採用する
ことができる。

【００１７】本発明に係る色素増感型太陽電池に係る技
術によれば、複数個の対極が共通の光極に所定の間隔を
隔てて並設されている形態を採用することができる。こ
の場合、電池シール部は、隣設する対極同士の間を被覆
すると共に、各対極のうち光極と反対側の面を被覆して
いる形態を採用することができる。

【００１８】本発明に係る色素増感型太陽電池に係る技
術によれば、電池シール部は、ベースフィルムと、ベー
スフィルムの片面に積層されたポリイソブチレン系樹脂
を基材とする主シール部とを有する形態を採用すること
ができる。この場合、主シール部は隣設する対極同士の
間を被覆すると共に各対極のうち光極と反対側の面を被
覆している形態を採用することができる。この場合、複
数個の対極が並設されている場合に適する。

【００１９】

【実施例】本発明に係る第１実施例を説明する。図１は
第１実施例に係る色素増感型の太陽電池の代表的な構成
を示す。この太陽電池は図１に示すように、光極１と、
対極２と、電解質層３と、電池シール部４とを有する。
光極１は、互いに背向する光入射面１０及び搭載面１１
を有すると共に光透過性を有するガラス製の基板１３
と、基板１３のうち光入射面１０と反対側の片面である
搭載面１１に積層された光透過性を有する透明導電層１
５と、透明導電層１５に積層された多孔質のＮ型の半導
体層１６（酸化チタン層）と、Ｎ型の半導体層１６に担
持された色素１８とを有する。透明導電層１５は、Ｆま
たはＳｂをドープしたＳｎＯ₂ 膜、あるいは、ＩＴＯ膜
で形成されている。色素１８はルテニウム錯体とされて
おり、受光に伴なう電子放出性を有する。

【００２０】対極２は光極１に対して所定の間隔を隔て
て対面している。対極２は、搭載面２１をもつと共に光
透過性を有するガラス製の基板２３と、基板２３の搭載
面２１に積層された導電層２５と、導電層２５に担持さ
れた対極触媒２６とを有する。対極２側の導電層２５は
光の透過が要請されないため、透明性は特に要請されな
い。従って、対極２側の導電層２５はヨウ素に対して耐
食性が高く且つ導電性を有する金属で形成することがで
きる。例えばチタン、タンタル、ニオブ、タングステ
ン、白金等を用いることができる。但し部品の共通化の
ため、本実施例では光極１と対極２とは共通のものを採
用している。

【００２１】電解質層３は光極１と対極２との間に配置
されており、流動性を有する電解液で形成されている。
電解液は電解質を有機溶媒に溶解したものである。電解
質としてはハロゲンであるヨウ素を採用している。ヨウ
素はイオンとして存在する。対極２には電解液を注入す
る注入口９が設けられている。

【００２２】電池シール部４は電解質層３に対してシー
ルを行うものである。電池シール部４は、光極１と対極
２との間に介在すると共に熱硬化型のポリイソブチレン
系樹脂を基材として形成された枠形状をなす主シール部
５と、注入口９を塞ぐ紫外線硬化型のポリイソブチレン
系樹脂を基材として形成された副シール部６とで形成さ
れている。主シール部５は電解質層３の周囲をシールし
ている。

【００２３】上記した太陽電池の製造にあたっては、光
極１及び対極２の少なくも一方に、主シール部５を構成
する熱硬化型のポリイソブチレン系樹脂を基材とする塗
布材を配置する。その後、光極１と対極２とを互いに対
面するように貼り合わせる。その後、加熱処理により熱
硬化型のポリイソブチレン系樹脂を熱硬化させ、主シー
ル部５を形成する。その後、対極２の注入口９から電解
液を注入する。その後、対極２の注入口９に紫外線硬化
型のポリイソブチレン系樹脂を基材とする塗布材を配置
し、これに紫外線を照射させて紫外線硬化させ、副シー
ル部６を形成する。紫外線硬化型のポリイソブチレン系
樹脂では、紫外線の照射により瞬時に接着力が確保でき
るため、光極１と対極２との間における電解液を速やか
に封止することができる。

【００２４】上記した色素増感型太陽電池の使用の際に
は、光極１の光入射面１０に光が入射されると、発電が
生じる。発電原理としては、光入射に起因して色素１８
に基づいて光極１側のＮ型の半導体層１６の側において
発生した電子が、外部回路の導線を経由して対極２側へ
移動し、電解質層３の電解液に含まれているヨウ素の酸
化還元反応によって対極２からＮ型の半導体層１６へ電
子が運ばれることに基づいて電気が発生すると、一般的
には考えられている。このため、色素増感型の太陽電池
の耐久性を確保するには、電解質層３を構成する電解液
の漏れ防止が不可欠である。

【００２５】本実施例によれば、電池シール部４はポリ
イソブチレン系樹脂を基材として形成されているため、
電解質層３の電解液に含まれているヨウ素に対する耐久
性が確保され、電池シール部４の信頼性が向上する。こ
れは試験により確認されている。ポリイソブチレン系樹
脂は、その基本骨格に２重結合を持たないため、電解質
層３に含まれているヨウ素イオン等のハロゲンイオンと
の反応を抑えることができるためと推察される。

【００２６】殊に本実施例によれば、電池シール部４
は、光極１と対極２との間に介在すると共に熱硬化型の
ポリイソブチレン系樹脂を基材として形成された枠形状
をなす主シール部５と、注入口９を塞ぐ紫外線硬化型の
ポリイソブチレン系樹脂を基材として形成された副シー
ル部６とで形成されている。主シール部５は、電解液を
注入する前に硬化されるため、瞬間硬化の要請が少な
く、従って熱硬化タイプを用いる。副シール部６は、電
解液を注入した後に硬化されるため、電解液の漏れを防
止すべく瞬間硬化の要請が強いため、紫外線硬化タイプ
を用いる。このため光極１と対極２との間に収容されて
いる電解質層３の洩れを防止すると共に電解質層３に大
気等の気体が進入することを抑えるのに有利である。

【００２７】（第１試験例）第１実施例に係る色素増感
型の太陽電池を以下のように作成した。まず光極１の作
成方法について説明する。光極１側の基板１３としては
透明ガラスを用いた。この透明ガラスの大きさとして
は、１５ｍｍ×２５ｍｍ×１．１ｍｍとした。光極１側
の基板１３に積層されている透明導電層１５は、表面抵
抗率が１０Ω／□で、ＦをドープしたＳｎＯ₂ 膜とし
た。なお表面抵抗率はＪＩＳ−Ｗ７２０２に基づく。こ
の光極１側の基板１３の片面である搭載面１１に、酸化
チタン用ペーストをスクリーン印刷し、４５０℃で焼成
することにより、Ｎ型の半導体層１６となる酸化チタン
層１６ｃを積層した。積層された酸化チタン層１６ｃと
しては、電極面積のサイズが６ｍｍ×２０ｍｍであり、
厚みが１０μｍであった。この光極１側の基板１３をル
テニウム錯体のエタノール溶液に所定時間（２４時間）
浸漬することにより、色素１８として機能するルテニウ
ム錯体を酸化チタン層１６ｃの表面に吸着させ、以て光
極１を作成した。

【００２８】次に対極２の作成について説明する。対極
２側の基板２３としては、光極１側と同様の透明ガラス
板を用いた。基板２３の搭載面２１には導電層２５が積
層されている。電解液を注入するために、直径約１ｍｍ
の注入口９を対極２の基板にドリル加工により作成し
た。対極２側の基板２３の積層されている導電層２５の
表面に、Ｐｔ溶液をスピンコート法で塗布し、４００℃
で焼き付けることにより、対極触媒２６として機能する
Ｐｔ触媒粒子を担持させ、以て対極２を形成した。

【００２９】このように形成した光極１と対極２とを用
いて、光極１の酸化チタン層１６ｃで形成されたＮ型の
半導体層１６の周囲の外方、約２ｍｍの位置にディスペ
ンサーで、主シール部５となる熱硬化型のポリイソブチ
レン系樹脂の塗布材を塗布した。主シール部５となるポ
リイソブチレン系樹脂には、光極１と対極２との間の電
気絶縁性を確保するため、または、電解液を収容する収
容室３５を確保するため、粒子径５０μｍの微小球状を
なすフィラー（例えばガラスフィラー）が添加されてい
た。その後、光極１と対極２とを貼り合せた。この場
合、光極１と対極２とを貼り合わせ後、１００℃で３０
分間加熱することにより、ポリイソブチレン系樹脂を熱
硬化させ、主シール部５を形成した。

【００３０】次に、対極２に形成した注入口９を電解液
に浸漬させた状態で、電解液が沸騰しない程度の真空引
き操作により、光極１と対極２との間の収容室３５の内
部の脱気を行い、その後、大気圧に戻すことにより、電
解液を収容室３５に注入させた。使用した電解液は、ヨ
ウ素、ヨウ化リチウムを有機溶媒であるプロピレンカー
ボネートに溶解したものを用いた。

【００３１】上記したように電解液を収容室３５に注入
した後、紫外線硬化型のポリイソブチレン系樹脂の塗布
材を注入口９に塗布し、これに紫外線をスポット照射す
ることにより、ポリイソブチレン系樹脂を紫外線硬化さ
せ、副シール部６を形成し、収容室３５の電解液を封止
した。

【００３２】上記したように作成した太陽電池につい
て、８５℃に放置する高温放置試験を１００時間行うと
共に、−４０℃に放置する低温放置試験を１００時間行
った。試験後においても、主シール部５及び副シール部
６からの電解液の漏れは起こらなかった。ポリイソブチ
レン系樹脂のガラス転移温度は−４０℃よりも低温であ
るため、低温試験においても主シール部５及び副シール
部６のシールのための必要弾性は確保されていた。

【００３３】（第２実施例）本発明に係る第２実施例を
説明する。図２及び図３は第２実施例に係る色素増感型
の太陽電池の代表的な構成を示す。この太陽電池は、図
２に示すように、光極１と対極２Ｂとセパレータ層７と
電解質層３と電池シール部４Ｂとを有する。光極１は、
互いに背向する光入射面１０及び搭載面１１を有すると
共に光透過性を有するガラス製の基板１３と、基板１３
の搭載面１１に積層された光透過性を有する透明導電層
１５と、透明導電層１５に積層された多孔質のＮ型の半
導体層１６（酸化チタン層）と、Ｎ型の半導体層１６に
担持された色素１８とを有する。透明導電層１５は溝１
５ｍを有しており、ＦまたはＳｂをドープしたＳｎＯ₂
膜、あるいは、ＩＴＯ膜で形成されている。色素１８は
ルテニウム錯体とされている。図２に示すように、共通
の単一の光極１に対して複数個の対極２Ｂが直列的に並
設されている。対極２Ｂはカーボン膜で形成されてお
り、導電性、電解液に対する耐久性、触媒性を有する。
対極２Ｂには光が透過されないため、透明性は特に要請
されない。光極１と対極２Ｂとの間には多孔質のセパレ
ータ層７が介在している。セパレータ層７は光極１と対
極２Ｂとの直接的な電気導通性を遮断している。

【００３４】電解質層３は光極１と対極２Ｂとの間に配
置されており、流動性を有する電解液で形成されてい
る。本実施例に係る太陽電池の端側には、電解液を注入
する注入口９が設けられている。電池シール部４Ｂは電
解質層３に対してシールを行うものである。電池シール
部４Ｂは、光極１と対極２Ｂとの間に介在すると共に熱
硬化型のポリイソブチレン系樹脂を基材として形成され
た主シール部５Ｂと、注入口９を塞ぐと共に紫外線硬化
型のポリイソブチレン系樹脂を基材として形成された副
シール部６Ｂとで形成されている。図２に示すように、
主シール部５Ｂは電解質層３の周囲をシールしており、
隣設する対極２Ｂ同士の間を埋めて被覆する中間シール
部分５ｗと、各対極２Ｂのうち光極１と反対側の面を被
覆する外面シール部５ｘと、太陽電池の外縁をシールす
る外縁シール部５ｙとを有する。

【００３５】本実施例によれば第１実施例と同様に、電
池シール部４Ｂはポリイソブチレン系樹脂を基材として
形成されているため、電解液に含まれているヨウ素に対
する耐久性が確保され、電池シール部４Ｂの信頼性が向
上する。これは試験により確認されている。殊に本実施
例によれば、電池シール部４Ｂは、光極１と対極２Ｂと
の間に介在すると共に熱硬化型のポリイソブチレン系樹
脂を基材として形成された主シール部５Ｂと、注入口９
を塞ぐと共に紫外線硬化型のポリイソブチレン系樹脂を
基材として形成された副シール部６Ｂとで形成されてい
る。図３に示すように副シール部６Ｂは基板１３の外端
側に沿って配置されている。主シール部５Ｂは、電解液
を注入する前に硬化されるため、瞬間硬化の要請が少な
いため、熱硬化タイプを用いる。副シール部６Ｂは、電
解液を注入した後に硬化されるため、瞬間硬化の要請が
強いため、紫外線硬化タイプを用いる。このため光極１
と対極２Ｂとの間に収容されている電解質層３に大気等
の気体が進入することを抑えるのに有利である。

【００３６】（第２試験例）第２実施例に係る太陽電池
を以下のように作成した。光極１側の基板１３としては
透明ガラスを用いた。この透明ガラスの大きさとして
は、３０ｍｍ×２５ｍｍ×１．１ｍｍとした。光極１側
の基板１３に積層されている透明導電層１５は、表面抵
抗率が１０Ω／□で、ＦをドープしたＳｎＯ₂ 膜とし
た。更に透明導電層１５を７ｍｍピッチでスクライブつ
まり削り取ることにより溝１５ｍを形成し、隣設する導
電層部分の電気的導通性を遮断した。この光極１側の基
板の透明導電層１５に、スクリーン印刷と４５０℃焼成
とを繰り返し、Ｎ型の半導体層１６となる酸化チタン層
１６ｃ、多孔質のセパレ−タ層７、対極２Ｂとなるカー
ボン層をそれぞれ積層した。各層を作成した後に、光極
１となる基板をルテニウム錯体のエタノール溶液に所定
時間（２４時間）浸漬することにより、Ｎ型の半導体層
１６となる酸化チタン層１６ｃに色素１８つまりルテニ
ウム錯体を吸着させた。

【００３７】次に、酸化チタン層１６ｃ、多孔質のセパ
レ−タ層７、対極２Ｂとなるカーボン層を搭載した基板
１３に対して、ポリイソブチレン系樹脂の塗布材を塗布
し、加圧圧着させ、熱硬化させることにより主シール部
５Ｂを形成した。そして、真空脱気操作及び電解液への
浸漬操作により、注入口９から電解液を太陽電池に注入
した。電解液を注入した後、紫外線硬化型ポリイソブチ
レン系樹脂を注入口９に塗布し、これに紫外線をスポッ
ト照射させて紫外線硬化させることにより、注入口９を
塞ぐ副シール部６Ｂを形成し、電解液を封止した。

【００３８】上記したように作成した太陽電池につい
て、８５℃に放置する高温放置試験を１００時間行うと
共に、−４０℃に放置する低温放置試験を１００時間行
った。試験後においても、主シール部５Ｂ及び副シール
部６Ｂからの電解液の漏れは起こらなかった。

【００３９】（第３実施例）本発明に係る第３実施例を
説明する。図４〜図６は第３実施例に係る色素増感型の
太陽電池の代表的な構成を示す。第３実施例は第２実施
例と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を奏
する。第２実施例と共通する部位には共通の符号を付す
る。以下、第２実施例と相違する部分を中心として説明
する。この太陽電池は図４に示すように、光極１と対極
２Ｂとセパレータ層７と電解質層３と電池シール部４Ｃ
とを有する。電解質層３は光極１と対極２Ｂとの間に配
置されており、流動性を有する電解液で形成されてい
る。電池シール部４Ｃは電解質層３に対してシールを行
うものである。電池シール部４Ｃは、光極１と対極２Ｂ
との間に介在すると共に熱硬化型のポリイソブチレン系
樹脂を基材として形成された主シール部５Ｃと、注入口
９を塞ぐと共に紫外線硬化型のポリイソブチレン系樹脂
を基材として形成された副シール部６Ｃとで形成されて
いる。主シール部５Ｃは電解質層３の周囲を包囲してシ
ールする。

【００４０】図６は太陽電池に接着する前の電池シール
部４Ｃを示す。太陽電池に接着する前の電池シール部４
Ｃは、可撓性を有するベースフィルム８と、ベースフィ
ルム８の片面に塗布されたポリイソブチレン系樹脂を基
材とする主シール部５Ｃとなるペースト状の塗布材５Ｈ
を有する。なお電池素子に貼り合わせる前の電池シール
部４Ｃにはこれを厚み方向に貫通するように、電解液を
注入するための注入口９が設けられている。

【００４１】そして電池シール部４Ｃの塗布材５Ｈを電
池素子のうち対極２Ｂに対面させた状態で、電池シール
部４Ｃの塗布材５Ｈを電池素子に貼り合わせる工程を実
施する。この場合、塗布材５Ｈを加圧させると共に熱硬
化させ、主シール部５Ｃを形成する。熱硬化された主シ
ール部５Ｃは、図４に示すように、隣設する対極２Ｂ同
士の間を埋めて被覆する中間シール部分５ｗと、各対極
２Ｂのうち光極１と反対側の面を被覆する外面シール部
分５ｘと、太陽電池の外縁をシールする外縁シール部分
５ｙとを有する。

【００４２】本実施例によれば、電池シール部４Ｃはポ
リイソブチレン系樹脂を基材として形成されているた
め、電解液に含まれているヨウ素に対する耐久性が確保
され、電池シール部４Ｃの信頼性が向上する。これは試
験により確認されている。殊に本実施例によれば、電池
シール部４Ｃは、光極１と対極２Ｂとの間に介在すると
共に熱硬化型のポリイソブチレン系樹脂を基材として形
成された枠形状をなす主シール部５Ｃと、注入口９を塞
ぐと共に紫外線硬化型のポリイソブチレン系樹脂を基材
として形成された副シール部６Ｃとで形成されている。
主シール部５Ｃは、電解液を注入する前に硬化されるた
め瞬間硬化の要請が少なく、従って熱硬化タイプを用い
る。副シール部６Ｃは、電解液を注入した後に硬化され
るため、電解液の漏れを防止すべく瞬間硬化の要請が強
いため、紫外線硬化タイプを用いる。このため光極１と
対極２Ｂとの間に収容されている電解質層３に大気等の
気体が進入することを抑えるのに有利である。

【００４３】本実施例によれば、接着に必要な量だけポ
リイソブチレン系樹脂を基材とする塗布材５Ｈをベース
フィルム８に塗布しておけば良い。このためベースフイ
ルム８に塗布する塗布材５Ｈの量を必要最小限に抑える
ことができる。このため過剰な塗布材５Ｈが対極２Ｂ層
の表面等から太陽電池の内部へ浸透することを抑えるの
に有利となる。従って、太陽電池の性能の低下を抑える
のに有利となる。なお、ベースフィルム８の材質として
は、高密度ポリエチレン、ポリエステル、ナイロン、シ
リコーン等の１種、または、これらを積層した樹脂フィ
ルムを用いることができる。場合によってはベースフィ
ルム８としては金属箔を用いてもよい。またベースフィ
ルム８としては、樹脂フィルムに金属薄膜を形成したも
のを用いてもよい。

【００４４】（第３試験例）第３実施例に係る太陽電池
を以下のように作成した。この場合は基本的には第２試
験例と同じである。光極１の基板１３を形成する透明ガ
ラスの大きさとしては、３０ｍｍ×２５ｍｍ×１．１ｍ
ｍとした。光極１側の基板１３に積層されている透明導
電層１５は、表面抵抗率が１０Ω／□で、Ｆをドープし
たＳｎＯ₂ 膜とした。更に透明導電層１５を７ｍｍピッ
チでスクライブつまり削り取ることにより溝１５ｍを形
成し、隣設する導電層部分の電気的導通性を遮断した。
この光極１側の基板１３の搭載面１１に、スクリーン印
刷と４５０℃焼成とを繰り返し、Ｎ型の半導体層１６と
なる酸化チタン層１６ｃ、多孔質のセパレ−タ層７、対
極２Ｂとなるカーボン層をそれぞれ作成した。各層を作
成した後に、光極１となる基板をルテニウム錯体のエタ
ノール溶液に所定時間（２４時間）浸漬することによ
り、Ｎ型の半導体層１６となる酸化チタンに色素１８つ
まりルテニウム錯体を吸着させた。

【００４５】図６に示すように、ベースフィルム８とベ
ースフィルム８の片面に積層されポリイソブチレン系樹
脂を基材とする塗布材５Ｈ（目標厚み：１０μｍ）とを
有する電池シール部４Ｃを用いた。そして電池シール部
４Ｃの塗布材５Ｈを電池素子のうち対極２Ｂに対面させ
た状態で、電池シール部４Ｃの塗布材５Ｈを電池素子に
貼り合わせる工程を実施した。そして温間状態（１５０
℃）に保持されているホットロール装置を用いてプレス
貼り合わせを行い、塗布材５Ｈを加圧させると共に熱硬
化させ、主シール部５Ｃを形成した。

【００４６】その後、電池シール部４Ｃにこれの厚み方
向に貫通するように事前に作成した直径約１ｍｍの注入
口９から、電解液を注入した。電解液を注入した後、紫
外線硬化型のポリイソブチレン系樹脂を注入口９に塗布
し、紫外線をこれにスポット照射することにより、ポリ
イソブチレン系樹脂を紫外線硬化させ、副シール部６Ｃ
を形成し、電解液を封止した。

【００４７】上記したように作成した太陽電池につい
て、８５℃に放置する高温放置試験を１００時間行うと
共に、−４０℃に放置する低温放置試験を１００時間行
った。試験後においても、主シール部５Ｃ及び副シール
部６Ｃからの電解液の漏れは起こらなかった。

【００４８】（比較例）比較例に係る太陽電池を作製し
た。比較例は第１実施例と同様な構成である。但し、電
池シール部の材質としてはエポキシ系樹脂を採用した。
上記方法で作成した太陽電池について、８５℃における
高温放置試験、−４０℃における低温放置試験をそれぞ
れ行った。その結果、８５℃における高温放置試験にお
いて１００時間経過した後に、副シール部からの液漏れ
が発生した。また−４０℃における低温放置試験におい
て１００時間経過した後、主シール部および副シール部
の双方が剥離し、電解液の漏れが発生した。

【００４９】（他の例）その他、本発明は上記し且つ図
面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨
を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものであ
る。

【００５０】

【発明の効果】本発明に係る色素増感型太陽電池及び製
造方法によれば、電解質層の漏れの防止に対する信頼性
を向上することができる。故に太陽電池における変換効
率を長期間にわたり良好に保持することができる。これ
により色素増感型太陽電池の使用可能な環境条件が広が
り、用途拡大を期待することができる。

【００５１】本発明に係る色素増感型太陽電池の製造方
法によれば、接着に必要な量だけポリイソブチレン系樹
脂を基材とする塗布材をベースフィルムに塗布しておけ
ば良い。このためベースフイルムに塗布する塗布材の量
を必要最小限に抑えることができる。このため過剰な塗
布材の成分が対極層の表面等から太陽電池の内部へ浸透
することを抑えるのに有利となる。従って、太陽電池の
性能の低下を抑えるのに有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る色素増感型の太陽電池を模式
的に示す概略断面図である。

【図２】第２実施例に係る色素増感型の太陽電池を模式
的に示す概略断面図である。

【図３】第２実施例に係る色素増感型の太陽電池を模式
的に示す概略平面図である。

【図４】第３実施例に係る色素増感型の太陽電池を模式
的に示す概略断面図である。

【図５】第３実施例に係る色素増感型の太陽電池を模式
的に示す概略平面図である。

【図６】第３実施例に係る色素増感型の太陽電池に貼り
合わせる前の電池シール部を模式的に示す概略断面図で
ある。

【符号の説明】

図中、１は光極、１０は光入射面、１３は基板、１５は
透明導電層、１６は半導体層、１８は色素、２は対極、
３は電解質層、４は電池シール部、５は主シール部、６
は副シール部を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 太田 隆 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 Ｆターム(参考） 5F051 AA14 AA20 FA03 GA03 5H011 AA17 CC02 DD07 GG04 HH02 JJ00 JJ15 JJ25 5H032 AA06 AS16 BB04 BB05 BB10 CC01 CC04 CC16 EE04 EE07 EE16

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光透過性を有する基板と透明導電層とＮ型
   の半導体層と色素とを有する光極と、 前記光極に対して所定の間隔を隔てて対面すると共に導
   電性を有する対極と、 前記光極と前記対極との間に封入された電解質層と、 前記電解質層に対してシールを行う電池シール部とを有
   する色素増感型太陽電池において、 、前記電解質層はハロゲンを含むと共に、前記電池シー
   ル部はポリイソブチレン系樹脂を基材として形成されて
   いることを特徴とする色素増感型太陽電池。
2. 【請求項２】請求項１において、前記電解質層を注入す
   る注入口が設けられており、前記電池シール部は、前記
   電解質層の周囲をシールする熱硬化型のポリイソブチレ
   ン系樹脂を基材として形成された主シール部と、前記注
   入口を塞ぐ紫外線硬化型のポリイソブチレン系樹脂を基
   材として形成された副シール部とを有することを特徴と
   する色素増感型太陽電池。
3. 【請求項３】請求項１において、複数個の前記対極は、
   光極側の光透過性を有する基板を共通にして互いに所定
   の間隔を隔てて並設されており、 前記電池シール部は、隣設する前記対極同士の間を被覆
   すると共に、各前記対極のうち前記光極と反対側の面を
   被覆していることを特徴とする色素増感型太陽電池。
4. 【請求項４】請求項３において、前記電池シール部は、
   ベースフィルムと、前記ベースフィルムの片面に塗布さ
   れたポリイソブチレン系樹脂を基材とする主シール部と
   を有し、隣設する前記対極同士の間を被覆すると共に各
   前記対極のうち前記光極と反対側の面を被覆しているこ
   とを特徴とする色素増感型太陽電池。
5. 【請求項５】光透過性を有する基板と透明導電層とＮ型
   の半導体層と色素とを有する光極と、前記光極に対して
   所定の間隔を隔てて対面すると共に導電性を有する対極
   とを有する電池素子を用意すると共に、 ベースフィルムと前記ベースフィルムの片面に塗布され
   たポリイソブチレン系樹脂を基材とする塗布材とを有す
   る電池シール部を用意する工程と、 前記電池シール部の塗布材を前記電池素子のうち対極に
   対面させた状態で、前記電池シール部を前記電池素子に
   貼り合わせると共に前記塗布材を硬化させる工程とを実
   施することにより、請求項１に係る色素増感型太陽電池
   を製造することを特徴とする色素増感型太陽電池の製造
   方法。