JP2002314107A

JP2002314107A - 受光層および太陽電池

Info

Publication number: JP2002314107A
Application number: JP2001111829A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Miyamoto; 勉宮本; Yuji Fujimori; 裕司藤森
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2002-10-25

Abstract

(57)【要約】【課題】光電変換効率に優れる受光層および太陽電池を
提供すること。【解決手段】図１に示す太陽電池１は、いわゆる乾式太
陽電池と呼ばれるものであり、基板２と、基板２の上面
に設置された第１の電極３と、第１の電極３の上面に設
置された膜状の受光層４と、受光層４の上面に設置され
た第２の電極５と、第２の電極５の上面に設置された第
３の電極６とを有し、受光層４が第１の電極３と第２の
電極５とで挟持されている。太陽電池１では、第１の電
極３または第２の電極５の少なくとも一方と受光層４と
の界面に、ダイオード特性を有する整流障壁が形成され
ているのが好ましい。本発明の受光層４は、主として酸
化チタンで構成される多孔質な基材を有し、酸化チタン
のチタン原子に配位結合を介して色素を連結してなるも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受光層および太陽
電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、環境にやさしい電源として、
シリコンを用いた太陽電池が注目を集めている。シリコ
ンを用いた太陽電池の中には、人工衛星等に用いられる
単結晶シリコン型の太陽電池もあるが、実用的なものと
しては、特に多結晶シリコンを用いた太陽電池や、アモ
ルファスシリコンを用いた太陽電池が、産業用や家庭用
として実用化が始まっている。

【０００３】しかしながら、これらのシリコンを用いた
太陽電池は、いずれもＣＶＤ（化学的気相成長）法等の
真空プロセスを用いるため、製造コストが高く、また、
これらのプロセスにおいて、多大な熱量や電気を使うた
め、製造に必要なエネルギーと太陽電池が生み出すエネ
ルギーとのバランスが非常に悪く、必ずしも省エネルギ
ーな電源とは言えなかった。

【０００４】これに対し、いわゆる“湿式太陽電池”、
“第４世代の光電池”などと呼ばれる新型の太陽電池が
提案されている。

【０００５】この太陽電池は、透明電極上にルテニウム
錯体のような色素が吸着された半導体を積層した電極
と、対向電極と、これらの電極間に電解質溶液を設けた
構成とされている。

【０００６】この場合、前記色素は、半導体に単に吸着
により担持されているだけであるため、半導体への強固
な結合が得られず、発生した電子を効率よく半導体へ伝
達することができない。その結果、このような太陽電池
では、十分な発電効率（光電変換効率）が得られていな
い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光電
変換効率に優れる受光層および太陽電池を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（２８）の本発明により達成される。

【０００９】（１）受光素子に用いられる受光層であ
って、主として酸化チタンで構成される多孔質な基材を
有し、前記酸化チタンのチタン原子に配位結合を介して
色素を連結してなることを特徴とする受光層。

【００１０】（２）前記色素は、光を受光して電子を
励起する色素母核と、前記チタン原子との間に配位結合
を形成する少なくとも１つの配位子とを有する上記
（１）に記載の受光層。

【００１１】（３）前記色素は、前記配位子を２つ有
する上記（２）に記載の受光層。

【００１２】（４）２つの前記配位子において、原子
間距離は、前記チタン原子の原子径にほぼ等しい上記
（３）に記載の受光層。

【００１３】（５）前記配位子は、カルボキシル基、
チオール基、チオシアネート基、シリコン原子またはチ
タン原子と結合しているアルコキシ基、ハロゲン基から
なる群より選択される上記（２）ないし（４）のいずれ
かに記載の受光層。

【００１４】（６）前記酸化チタンは、主として二酸
化チタンで構成される上記（１）ないし（５）のいずれ
かに記載の受光層。

【００１５】（７）前記基材は、平均粒径が１ｎｍ〜
１μｍの酸化チタン粉末を用いて製造されたものである
上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の受光層。

【００１６】（８）空孔率が５〜９０％である上記
（１）ないし（７）のいずれかに記載の受光層。

【００１７】（９）表面粗さＲａが５ｎｍ〜１０μｍ
である上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の受光
層。

【００１８】（１０）膜状をなしている上記（１）な
いし（９）のいずれかに記載の受光層。

【００１９】（１１）平均厚さが０．１〜３００μｍ
である上記（１０）に記載の受光層。

【００２０】（１２）電極間に、上記（１）ないし
（１１）のいずれかに記載の受光層を有することを特徴
とする太陽電池。

【００２１】（１３）前記電極の少なくとも一方は、
実質的に透明であり、該透明な電極側から光を入射させ
て使用する上記（１２）に記載の太陽電池。

【００２２】（１４）上記（１）ないし（１１）のい
ずれかに記載の受光層と、前記受光層を介して配置され
る一対の電極と、前記電極および前記受光層を支持する
基板とを有することを特徴とする太陽電池。

【００２３】（１５）前記基板、および、少なくとも
前記基板側の電極は、実質的に透明であり、該透明な基
板側から光を入射させて使用する上記（１４）に記載の
太陽電池。

【００２４】（１６）前記受光層と前記電極のうちの
一方の電極との界面には、整流障壁が形成されている上
記（１２）ないし（１５）のいずれかに記載の太陽電
池。

【００２５】（１７）前記整流障壁は、ダイオード特
性を有する上記（１６）に記載の太陽電池。

【００２６】（１８）前記一方の電極は、イオン伝導
特性を有する物質で構成される上記（１６）または（１
７）に記載の太陽電池。

【００２７】（１９）前記イオン伝導特性を有する物
質は、ハロゲン化金属化合物である上記（１８）に記載
の太陽電池。

【００２８】（２０）前記ハロゲン化金属化合物は、
ヨウ化金属化合物である上記（１９）に記載の太陽電
池。

【００２９】（２１）前記一方の電極は、前記イオン
伝導特性を有する物質を溶媒に溶解した電極材料を塗布
法により、前記受光層上に塗布して形成されたものであ
る上記（１８）ないし（２０）のいずれかに記載の太陽
電池。

【００３０】（２２）前記受光層を加熱しつつ、前記
電極材料を前記受光層上に塗布する上記（２１）に記載
の太陽電池。

【００３１】（２３）前記電極材料は、前記イオン伝
導特性を有する物質が結晶化する際に、結晶サイズが増
大するのを抑制する物質を含有する上記（２１）または
（２２）に記載の太陽電池。

【００３２】（２４）前記物質は、ハロゲン化物であ
る上記（２３）に記載の太陽電池。

【００３３】（２５）前記ハロゲン化物は、ハロゲン
化アンモニウムである上記（２４）に記載の太陽電池。

【００３４】（２６）前記物質の前記電極材料中の含
有量は、１０^-4〜１０^-1重量％である上記（２３）ない
し（２５）のいずれかに記載の太陽電池。

【００３５】（２７）前記一方の電極の前記受光層と
反対側には、第３の電極が設置されている上記（１６）
ないし（２６）のいずれかに記載の太陽電池。

【００３６】（２８）前記受光層への光の入射角が９
０°での光電変換効率をＲ₉₀とし、光の入射角が５２°
での光電変換効率をＲ₅₂としたとき、Ｒ₅₂／Ｒ₉₀が０．
８以上である上記（１２）ないし（２７）のいずれかに
記載の太陽電池。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の受光層および太陽
電池（受光素子）を添付図面に示す好適な実施形態につ
いて詳細に説明する。

【００３８】図１は、本発明の太陽電池（光電池）の実
施形態を示す斜視図であり、図２は、本発明の太陽電池
の実施形態を示す断面図であり、図３は、本発明の受光
層と第２の電極の界面付近の断面を示す拡大図であり、
図４は、本発明の受光層の受光面付近の断面図である。

【００３９】図１に示す太陽電池１は、電解質溶液を必
要としない、いわゆる乾式太陽電池と呼ばれるものであ
り、基板２と、基板２の上面に設置された第１の電極３
と、第１の電極３の上面に設置された受光層４と、受光
層４の上面に設置された第２の電極５と、第２の電極５
の上面に設置された第３の電極６とを有しており、受光
層４は、第１の電極３と第２の電極５とで挟持されてい
る。

【００４０】以下、各構成要素について説明する。基板
２は、第１の電極３、受光層４、第２の電極５および第
３の電極６を支持するためのものであり、平板状の部材
で構成されている。

【００４１】本実施形態の太陽電池１では、図１に示す
ように、基板２および後述する第１の電極３側から、例
えば、太陽光等の光（以下、単に「光」と言う。）を入
射させて（照射して）使用するものである。このため、
基板２および第１の電極３は、それぞれ、好ましくは実
質的に透明（無色透明、着色透明または半透明）とされ
る。これにより、光を受光層４の受光面に効率よく到達
させることができる。

【００４２】この基板２の構成材料としては、例えば、
各種ガラス材料、各種セラミックス材料、各種プラスチ
ック材料、ポリカーボネート（ＰＣ）のような樹脂材
料、または、アルミニウムのような金属材料等が挙げら
れる。

【００４３】基板２の厚さ（平均）としては、材料、用
途等により適宜設定され、特に限定されないが、例え
ば、次のようにすることができる。

【００４４】基板２をガラス材料のような硬質材料で構
成する場合、その厚さとしては、０．１〜１．５ｍｍ程
度であるのが好ましく、０．８〜１．２ｍｍ程度である
のがより好ましい。

【００４５】また、基板２をポリエチレンテレフタレー
ト（ＰＥＴ）のようなフレキシブル素材（可撓性材料）
で構成する場合、その厚さとしては、０．５〜１５０μ
ｍ程度であるのが好ましく、１０〜７５μｍ程度である
のがより好ましい。なお、基板２は、必要に応じて、省
略することもできる。

【００４６】基板２の上面には、層状（平板状）の第１
の電極３が設置されている。この第１の電極３は、後述
する受光層４で発生した電子を捕捉し、第１の電極３に
接続された外部回路１００へ伝達する。

【００４７】第１の電極３の構成材料としては、例え
ば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）、フッ素ド
ープした酸化錫（ＦＴＯ）、酸化インジウム（ＩＯ）、
酸化錫（ＳｎＯ₂）のような金属酸化物、アルミニウ
ム、ニッケル、コバルト、白金、銀、金、銅、モリブデ
ン、チタン、タンタルのような金属またはこれらを含む
合金、あるいは、炭素等のうちの、１種または２種以上
を組み合わせて用いることができる。

【００４８】第１の電極３の厚さ（平均）としては、材
料、用途等により適宜設定され、特に限定されないが、
例えば、次のようにすることができる。

【００４９】第１の電極３を前記の金属酸化物（透明導
電性金属酸化物）で構成する場合、その厚さとしては、
０．０５〜５μｍ程度であるのが好ましく、０．１〜
１．５μｍ程度であるのがより好ましい。

【００５０】また、第１の電極３を前記の金属またはこ
れらを含む合金、あるいは、炭素で構成する場合、その
厚さとしては、０．０１〜１μｍ程度であるのが好まし
く、０．０３〜０．１μｍ程度であるのがより好まし
い。

【００５１】なお、第１の電極３は、図示の構成のよう
なものに限定されず、例えば、複数の櫛歯を有する形状
のもの等であってもよい。この場合、光は、複数の櫛歯
同士の間を通過して、直接、受光層４の受光面に到達す
るので、第１の電極３は、実質的に透明な材料で構成さ
れていなくてもよい。これにより、第１の電極３の構成
材料の選択の幅を拡大することができる。また、この場
合、第１の電極３の厚さ（平均）としては、特に限定さ
れないが、例えば、１〜５μｍ程度とするのが好まし
い。

【００５２】また、第１の電極３としては、このような
櫛歯状の電極と、ＩＴＯ、ＦＴＯ等からなる透明な電極
とを組み合わせて（例えば、積層等して）用いることも
できる。

【００５３】第１の電極３の上面には、好ましくは膜状
（層状）をなす受光層４が設置されている。この受光層
４は、主として酸化チタンで構成され、複数の孔（細
孔）４１１を有する多孔質な基材４１を有し、この酸化
チタンのチタン原子に配位結合を介して色素を連結して
なるものであり、受光により電子と正孔とを発生する。
なお、受光層４の詳細については、後述する。

【００５４】受光層４の上面には、層状（平板状）の第
２の電極５が設置されている。この第２の電極５は、受
光層４で発生した正孔を捕捉する。

【００５５】第２の電極５の厚さ（平均）としては、特
に限定されないが、例えば、１〜５００μｍ程度である
のが好ましく、１０〜３００μｍ程度であるのがより好
ましく、１０〜３０μｍ程度であるのがさらに好まし
い。

【００５６】第２の電極５の構成材料としては、例え
ば、各種イオン伝導特性を有する物質、または、ＩＴ
Ｏ、ＦＴＯ、ＩＯ、ＳｎＯ₂のような金属酸化物、アル
ミニウム、ニッケル、コバルト、白金、銀、金、銅、モ
リブデン、チタン、タンタルのような金属またはこれら
を含む合金等のうちの、１種または２種以上を組み合わ
せて用いることができる。

【００５７】第２の電極５の上面には、層状（平板状）
の第３の電極６が設置されている。この第３の電極６を
介して、正孔が、第３の電極６に接続された外部回路１
００へ伝達される。

【００５８】第３の電極６の厚さ（平均）としては、材
料、用途等により適宜設定され、特に限定されない。

【００５９】また、第３の電極６の構成材料としては、
例えば、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＩＯ、ＳｎＯ₂のような金属
酸化物、アルミニウム、ニッケル、コバルト、白金、
銀、金、銅、モリブデン、チタン、タンタルのような金
属またはこれらを含む合金、あるいは、炭素等のうち
の、１種または２種以上を組み合わせて用いることがで
きる。なお、この第３の電極６は、必要に応じて、省略
することもできる。

【００６０】本実施形態の太陽電池１では、第２の電極
５と受光層４との界面にダイオード特性を有する整流障
壁が形成され、整流作用が生じている。

【００６１】この様子を等価回路で表すと、図５に示す
ようなダイオード２００を有する電流の循環回路が形成
されている。

【００６２】このとき、受光層４に、光が入射すると、
この受光層４（基材４１および色素）において、電子が
励起され、電子と正孔とが発生する。また、整流障壁に
は、界面電位により電場が存在している。このため、こ
れらの電子と正孔とは、界面の電場により引き分けら
れ、第１の電極３と第３の電極６との間に、電位差（光
起電力）が生じて、外部回路１００に、電流（光励起電
流）が流れる。

【００６３】また、第２の電極５は、図３に示すよう
に、受光層４の内部（基材４１の孔４１１）に入り込ん
で形成されているのが好ましい。これにより、整流障壁
の表面積（形成領域）を増大させることができ、太陽電
池１の性能の向上（光電変換効率の向上）に寄与する。

【００６４】このような整流障壁を得る場合には、第２
の電極５の構成材料としては、前述した材料の中でも、
特に、イオン伝導特性を有する物質が好ましく用いられ
る。

【００６５】また、このイオン伝導特性を有する物質と
しては、例えば、ＣｕＩ、ＡｇＩのようなヨウ化金属化
合物、ＡｇＢｒのような臭化金属化合物等のハロゲン化
金属化合物、ＣｕＳＣＮのようなチオシアン化金属化合
物等のうちの、１種または２種以上を組み合わせて用い
ることができるが、この中でも、特に、ＣｕＩ、ＡｇＩ
のようなヨウ化金属化合物のうちの、１種または２種以
上を組み合わせて用いるのがより好ましい。このような
ヨウ化金属化合物を用いることにより、太陽電池１の光
電変換効率（エネルギー変換効率）をより向上すること
ができる。

【００６６】また、整流障壁は、受光層４と第２の電極
５との界面ではなく、受光層４と第１の電極３との界面
に形成されていてもよく、これらの双方に形成されてい
てもよい。

【００６７】なお、光の照射により、受光層４（基材４
１および色素）では、電子および正孔が同時に発生する
が、以下の説明では、便宜上、「電子が発生する」と記
載する。

【００６８】さて、本発明の受光層４は、前述したよう
に、主として酸化チタンで構成された多孔質な基材４１
を有し、酸化チタンのチタン原子に配位結合を介して色
素を連結してなることを特徴とする。

【００６９】これにより、受光層４では、可視光領域
（通常、４００〜７５０ｎｍ程度）の広い範囲の波長の
光の吸収が可能となり、光の利用効率が優れたものとな
る。

【００７０】また、色素を前記チタン原子に配位結合
（化学結合）を介して連結することにより、色素を基材
４１により強固に結合させることができるとともに、色
素で発生した電子と正孔とが再結合する時間（例えば、
２〜３msec程度）に対して、電子が基材４１に移動する
（伝達される）時間（例えば、４〜１０nsec程度）と、
極めて短くすることができ、色素から電子を効率よく取
り出すことができる。

【００７１】よって、このような受光層４では、優れた
光電変換効率（光電量子効率）を得ることができ、その
結果、太陽電池１では、優れた発電効率（光電変換効
率）を得ることができる。

【００７２】酸化チタンとしては、例えば、二酸化チタ
ン、一酸化チタン、三酸化二チタン等のうちの、１種ま
たは２種以上を組み合わせて用いることができるが、こ
の中でも、酸化チタンとしては、主として二酸化チタン
で構成されるものが好ましい。二酸化チタンは、光に対
する感受性が高いので、酸化チタンとして、主として二
酸化チタンを用いた基材４１（受光層４）では、光の利
用効率がより向上する。

【００７３】さらに、二酸化チタンとしては、結晶構造
がアナターゼ型の二酸化チタンを主とするもの、ルチル
型の二酸化チタンを主とするもの、アナターゼ型の二酸
化チタンとルチル型の二酸化チタンとの混合物を主とす
るもののいずれであってもよい。

【００７４】ルチル型の二酸化チタンは、紫外領域に近
い部分の可視光領域の波長の光を利用することが可能で
あることから、ルチル型の二酸化チタンを主とする基材
４１では、光の利用効率に優れるという利点を有する。

【００７５】また、ルチル型の二酸化チタンは、その結
晶構造が安定しているので、ルチル型の二酸化チタンを
主とする基材４１では、過酷な環境下に曝された場合で
も、経年変化（劣化）が少なく、安定した性能が長期間
継続して得られるという利点を有する。

【００７６】一方、アナターゼ型の二酸化チタンの結晶
構造は、比較的不安定であることに起因して、アナター
ゼ型の二酸化チタンを主とする基材４１では、電子が発
生し易く、電子をより伝達しやすいという利点を有す
る。

【００７７】さらに、ルチル型の二酸化チタンとアナタ
ーゼ型の二酸化チタンとの混合物を主とする基材４１で
は、前述した利点を併有することができる。

【００７８】このように混合させた場合には、ルチル型
の二酸化チタンとアナターゼ型の二酸化チタンとは、特
に限定されないが、例えば、重量比で９５：５〜５：９
５程度であるのが好ましく、８０：２０〜２０：８０程
度であるのがより好ましい。

【００７９】この基材４１は、多孔質なものである。多
孔質な基材４１では、その比表面積（表面積）を増大さ
せることができるので、結合（連結）する色素の量を増
大することができる。これにより、受光層４では、光の
利用効率が優れたものとなり、優れた光電変換効率が得
られる。

【００８０】基材４１を多孔質なものとするために、基
材４１は、酸化チタン粉末（粉末状の酸化チタン）を用
いて製造されるのが好ましい。これにより、基材４１を
より容易かつ確実に多孔質とすることができる。

【００８１】また、酸化チタン粉末の平均粒径として
は、特に限定されないが、例えば、１ｎｍ〜１μｍ程度
であるのが好ましく、５〜５０ｎｍ程度であるのがより
好ましい。酸化チタン粉末の平均粒径を前記の範囲内と
することにより、酸化チタン粉末の後述する基材材料中
での均一性が向上する。また、このように酸化チタン粉
末の平均粒径を小さくすることにより、得られる受光層
４の比表面積（表面積）をより大きくすることができ
る。

【００８２】一方、色素は、光を受光して電子を励起
し、正孔と電子とを発生する色素母核（アンテナ部）
と、基材４１を構成する酸化チタンのチタン原子との間
に配位結合を形成し、基材４１に電子を伝達する少なく
とも１つの配位子とを有している。

【００８３】なお、以下では、下記式（Ｉ）で表される
色素、すなわち、色素母核Ｒと２つの配位子Ａおよび配
位子Ｂとを有する色素を一例として説明する。

【００８４】Ａ−Ｒ−Ｂ・・・・・・・・・・・・（Ｉ）

【００８５】このような色素には、例えば、顔料、染料
等のいずれを用いてもよい。顔料としては、特に限定さ
れないが、例えば、フタロシアニングリーン、フタロシ
アニンブルー等のフタロシアニン系顔料、ファストイエ
ロー、ジスアゾイエロー、縮合アゾイエロー、ペンゾイ
ミダゾロンイエロー、ジニトロアニリンオレンジ、ペン
ズイミダゾロンオレンジ、トルイジンレッド、パーマネ
ントカーミン、パーマネントレッド、ナフトールレッ
ド、縮合アゾレッド、ベンズイミダゾロンカーミン、ベ
ンズイミダゾロンブラウン等のアゾ系顔料、アントラピ
リミジンイエロー、アントラキノニルレッド等のアント
ラキノン系顔料、銅アゾメチンイエロー等のアゾメチン
系顔料、キノフタロンイエロー等のキノフタロン系顔
料、イソインドリンイエロー等のイソインドリン系顔
料、ニッケルジオキシムイエロー等のニトロソ系顔料、
ペリノンオレンジ等のペリノン系顔料、キナクリドンマ
ゼンタ、キナクリドンマルーン、キナクリドンスカーレ
ット、キナクリドンレッド等のキナクリドン系顔料、ペ
リレンレッド、ペリレンマルーン等のペリレン系顔料、
ジケトピロロピロールレッド等のピロロピロール系顔
料、ジオキサジンバイオレット等のジオキサジン系顔料
のような有機顔料のうちの、１種または２種以上を組み
合わせて用いることができる。

【００８６】また、染料としては、特に限定されない
が、例えば、Ru(bpy)₂(SCN)₂、Ru(bpy)₂Cl₂、Ru(bpy)
₂(CN)₂、Rutenium535-bisTBA（Solaronics社製）、[Ru
(bpy)₂(NCS)₂]₂H₂O、［Ru(bpy)₃］²⁺、［Ru(tpy)(NC
S)₃］^ーのような金属錯体色素、シアン系色素、キサンテ
ン系色素、アゾ系色素、ハイビスカス色素、ブラックベ
リー色素、ラズベリー色素、ザクロ果汁色素、クロロフ
ィル色素等の１種または２種以上を組み合わせて用いる
ことができる。なお、前記組成式中のbpyは、2,2'-bipy
ridineを、tpyは、2,2':6',2''-terpyridineを示す。

【００８７】したがって、本実施形態では、色素母核Ｒ
は、上記の顔料または染料から任意の置換基もしくは水
素原子を配位子の個数分除いた顔料残基または染料残基
で構成される。

【００８８】この色素母核Ｒには、２つの配位子Ａと配
位子Ｂとが結合（例えば、共有結合、配位結合等）して
いる。これにより、色素は、配位子Ａおよび配位子Ｂに
より酸化チタンのチタン原子を挟むようにして配位結合
することができるので、かかる結合をより安定化するこ
とができる。

【００８９】また、これらの配位子Ａと配位子Ｂとは、
それぞれ異なっていてもよいし、同一であってもよい。
配位子Ａと配位子Ｂとを同一とした場合には、前記効果
をより向上することができるとともに、色素の合成（製
造）の工程数を減らすことができ、色素をより容易かつ
安価に得ることができる。

【００９０】配位子Ａおよび配位子Ｂとしては、それぞ
れ、チタン原子との間に配位結合を形成し得るものであ
れば、特に限定されないが、例えば、カルボキシル基、
チオール基、チオシアネート基、シリコン原子またはチ
タン原子と結合しているアルコキシ基、ハロゲン基から
なる群より選択されるのが好ましい。このような配位子
を選択することにより、色素のチタン原子とのより安定
的な結合が得られる。

【００９１】また、配位子Ａおよび配位子Ｂにおいて、
それらの原子間距離、すなわち、配位原子（チタン原子
に非共有電子対を供与する供与原子）同士の距離（間
隔）は、チタン原子の原子径にほぼ等しいのが好まし
い。これにより、色素をチタン原子に対して１：１で結
合（連結）することができるので、色素を基材４１の外
面または孔（細孔）４１１の内面により均一に存在する
ようにすることができる。このため、受光層４では、光
の利用効率がより向上し、より優れた光電変換効率が得
られる。

【００９２】なお、この状態は、図３および図４に示す
ように、色素による層４２が、基材４１の外面または孔
４１１の内面に形成されているように模式的に表すこと
ができる。

【００９３】また、色素の一部には、基材４１の外面ま
たは孔４１１の内面に吸着により存在するものがあって
もよい。

【００９４】なお、本実施形態では、色素として、配位
子が色素母核に化学結合しているものを示したが、色素
としては、これに限定されず、例えば、前述した配位子
を有する化合物が、色素母核に吸着等により結合してい
るものであってもよい。

【００９５】この場合、色素母核は、前述した色素自体
で構成され、このような色素としては、前述した顔料お
よび染料の他、例えば、カーボンブラック、ランプブラ
ック、ファーネスブラック、アイボリーブラック、黒
鉛、フラーレン等の炭素系顔料、黄鉛、モリブデートオ
レンジ等クロム酸塩系顔料、カドミウムイエロー、カド
ミウムリトポンイエロー、カドミウムオレンジ、カドミ
ウムリトポンオレンジ、銀朱、カドミウムレッド、カド
ミウムリトポンレッド等の硫化物系顔料、オーカー、チ
タンイエロー、チタンバリウムニッケルイエロー、べん
がら、鉛丹、アンバー、褐色酸化鉄、亜鉛鉄クロムブラ
ウン、酸化クロム、コバルトグリーン、コバルトクロム
グリーン、チタンコバルトグリーン、コバルトブルー、
セルリアンブルー、コバルトアルミニウムクロムブル
ー、鉄黒、マンガンフェライトブラック、コバルトフェ
ライトブラック、銅クロムブラック、銅クロムマンガン
ブラック等の酸化物系顔料、ビリジアン等の水酸化物系
顔料、紺青等のフェロシアン化物系顔料、群青等のケイ
酸塩系顔料、コバルトバイオレット、ミネラルバイオレ
ット等のリン酸塩系顔料、その他（例えば硫化カドミウ
ム、セレン化カドミウム等）のような無機顔料が挙げら
れ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて
用いることができる。

【００９６】このような受光層４は、基材４１が多孔質
なものであるため、それ自体も多孔質なものとなる。図
４は、受光層４の受光面付近に、光が入射している状態
を模式的に示している。なお、図４では、基板２および
第１の電極３は、省略されている。図４に示すように、
多孔質な受光層４では、光（図４中の矢印）が受光層４
の表面（受光面）から、さらに内部まで侵入し、受光層
４内を通過、または孔４１１内で反射する。このため、
光は、高い頻度で、受光層４内で電子を発生させること
になり、受光層４では、光の利用効率が優れたものとな
る。

【００９７】また、この場合、受光層４の表面積は、緻
密質な受光層の表面積と比較して、大幅に増大（例え
ば、５０〜１００００倍）する。これにより、このよう
な受光層４を用いた太陽電池１では、緻密質な受光層を
用いた太陽電池と比較して、大電流（例えば、５０〜１
００００倍）が生じることになる。

【００９８】このような多孔質の度合を表す指標として
は、例えば、受光層４の空孔率（気孔率）、受光層４の
受光面の表面粗さＲａ等があるが、受光層４は、空孔率
あるいは受光面の表面粗さＲａのいずれか一方が以下の
条件を満足するのが好ましく、空孔率および受光面の表
面粗さＲａの双方が以下の条件を満足するのがより好ま
しい。

【００９９】受光層４の空孔率としては、特に限定され
ないが、例えば、５〜９０％程度であるのが好ましく、
１５〜５０％程度であるのがより好ましく、２０〜４０
％程度であるのがさらに好ましい。

【０１００】また、受光層４の受光面の表面粗さＲａと
しては、特に限定されないが、例えば、５ｎｍ〜１０μ
ｍ程度であるのが好ましく、２０ｎｍ〜１μｍ程度であ
るのがより好ましい。

【０１０１】多孔質の度合が、それぞれ、前記の範囲内
の受光層４では、光の利用効率がさらに向上し、さらに
確実に電子を発生することができる。

【０１０２】また、受光層４は、比較的厚さの大きなも
のであってもよいが、前述したように膜状（層状）をな
すものが好ましい。膜状の受光層４を太陽電池１に用い
ることにより、太陽電池１の発電効率（光電変換効率）
がより向上するとともに、太陽電池１の薄型化（小型
化）、製造コストの削減を図ることができ有利である。

【０１０３】この場合、受光層４の平均厚さ（膜厚）と
しては、特に限定されないが、例えば、０．１〜３００
μｍ程度であるのが好ましく、０．５〜１００μｍ程度
であるのがより好ましく、１〜２５μｍ程度であるのが
さらに好ましい。受光層４の平均厚さが前記の下限値未
満の場合、その空孔率等によっては、受光層４に入射し
た光の透過が著しく、光の利用効率が低下することがあ
る。一方、受光層４の平均厚さを前記の上限値を越えて
厚くしても、それ以上、光の利用効率の増大が見込めな
い。

【０１０４】このような受光層４を用いた太陽電池１で
は、受光層４への光の入射角が９０°での光電変換効率
をＲ₉₀とし、光の入射角が５２°での光電変換効率をＲ
₅₂としたとき、Ｒ₅₂／Ｒ₉₀が０．８以上程度となるよう
な特性を有しているのが好ましく、０．８５以上程度で
あるのがより好ましい。このような条件を満たすという
ことは、受光層４が光に対する指向性が低い、すなわ
ち、等方性を有するということである。したがって、こ
のような受光層４を有する太陽電池１は、太陽の日照時
間のほぼ全域に渡って、より効率良く発電することがで
きる。

【０１０５】このような太陽電池１は、例えば、次のよ
うにして製造することができる。まず、例えば石英ガラ
ス等で構成された基板２を用意する。この基板２には、
厚さが均一で、たわみのないものが好適に用いられる。

【０１０６】＜１＞まず、第１の電極３を基板２の上
面に形成する。第１の電極３は、例えばＩＴＯ等で構成
される第１の電極３の材料を、例えば、蒸着法、スパッ
タリング法、印刷法等を用いることにより、形成するこ
とができる。

【０１０７】＜２＞次に、受光層４を第１の電極３の
上面に形成する。受光層４は、まず、第１の電極３の上
面に基材４１を形成し、次いで、基材４１に色素を結合
（連結）することにより得られる。

【０１０８】基材４１は、基材材料を、例えば、ディッ
ピング、ドクターブレード、スピンコート、刷毛塗り、
スプレー塗装、ロールコーター等の各種塗布法、溶射法
等の方法により膜状（厚膜および薄膜）に形成すること
ができる。この中でも、基材４１の形成方法としては、
各種塗布法によるものが好ましい。

【０１０９】このような塗布法によれば、その操作は、
極めて簡単であり、かつ、大掛かりな装置も必要としな
いので、基材４１（受光層４）および太陽電池１の製造
コストの削減、製造時間の短縮に有利である。また、塗
布法によれば、例えばマスキング等を用いることによ
り、所望のパターン形状の基材４１（受光層４）を容易
に得ることができる。

【０１１０】また、基材４１を膜状に形成することによ
り、得られる受光層４も膜状とすることができる。

【０１１１】以下に、基材４１の塗布法による成形方法
の一例について説明する。なお、基材材料を膜状に成形
した成形体を、以下、「膜状体」と言う。

【０１１２】［酸化チタン粉末の調製］＜２．０＞ルチル型の二酸化チタン粉末とアナターゼ
型の二酸化チタン粉末とを所定の配合比（アナターゼ型
の二酸化チタン粉末のみ、ルチル型の二酸化チタン粉末
のみの場合も含む）にて、配合し混合しておく。

【０１１３】これらのルチル型の二酸化チタン粉末の平
均粒径と、アナターゼ型の二酸化チタン粉末の平均粒径
とは、それぞれ異なっていてもよいし、同じであっても
よいが、異なっている方が好ましい。なお、酸化チタン
粉末全体としての平均粒径は、前述の範囲とする。

【０１１４】［塗布液（基材材料）の調製］＜２．１＞まず、前記工程で調製した酸化チタン粉末
を適当量の水（例えば、蒸留水、超純水、イオン交換
水、ＲＯ水等）に懸濁する。

【０１１５】＜２．２＞次に、かかる懸濁液に、例え
ば硝酸等の安定化剤を添加し、メノウ製（またはアルミ
ナ製）の乳鉢内で十分に混練する。

【０１１６】＜２．３＞次いで、かかる懸濁液に、前
記の水を加えてさらに混練する。このとき、前記安定化
剤と水との配合比は、体積比で好ましくは１０：９０〜
４０：６０程度、より好ましくは１５：８５〜３０：７
０程度とし、かかる懸濁液の粘度を、例えば０．２〜３
０ｃＰ程度とする。

【０１１７】＜２．４＞その後、かかる懸濁液に、例
えば、最終濃度が０．０１〜５ｗｔ％程度となるように
界面活性剤を添加して混練する。これにより、塗布液
（基材材料）を調製する。

【０１１８】なお、界面活性剤としては、カチオン性、
アニオン性、両イオン性、非イオン性のいずれであって
もよいが、好ましくは非イオン性のものが用いられる。

【０１１９】また、安定化剤としては、硝酸に代わり、
酢酸やアセチルアセトンのような酸化チタンの表面修飾
試薬を用いることもできる。

【０１２０】また、塗布液（基材材料）中には、必要に
応じて、例えばポリエチレングリコールのようなバイン
ダー、可塑剤、酸化防止剤等の各種添加物を添加しても
よい。

【０１２１】［受光層４の形成］＜２．５＞第１の電極３の上面に、塗布法（例えば、
ディッピング等）により、塗布液を塗布・乾燥して膜状
体（塗膜）を形成する。また、塗布・乾燥の操作を複数
回行って積層するようにしてもよい。

【０１２２】次いで、この膜状体に、必要に応じて、例
えば、温度２５０〜５００℃程度で０．５〜３時間程
度、熱処理（例えば、焼成等）を施してもよい。これに
より、単に接触するのに止まっていた酸化チタン粉末同
士は、その接触部位に拡散が生じ、酸化チタン粉末同士
がある程度固着（固定）するようになる。なお、この状
態で、基材４１が多孔質となる。

【０１２３】＜２．６＞前記工程＜２．５＞で得られ
た基材４１には、必要に応じて、後処理を行うことがで
きる。

【０１２４】この後処理としては、例えば、形状を整え
るための、研削、研磨等のような機械加工（後加工）
や、その他、洗浄、化学処理のような後処理等が挙げら
れる。

【０１２５】なお、前記の受光面の表面粗さＲａは、本
工程＜２．６＞での後処理によって調節するようにして
もよい。

【０１２６】＜２．７＞次に、このようにして得られ
た基材４１に、色素を結合（連結）する。

【０１２７】これは、基材４１と、例えば、前記式
（Ｉ）で表される色素を溶解または懸濁（分散）した溶
媒とを、例えば、浸漬、塗布等により接触することによ
り、色素を基材４１の外面および孔（細孔）４１１の内
面に結合（連結）する。

【０１２８】色素を溶解または懸濁（分散）する溶媒と
しては、特に限定されないが、例えば、各種水、メタノ
ール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトニ
トリル、酢酸エチル、エーテル、塩化メチレン、ＮＭＰ
（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）等のうちの、１種また
は２種以上を組み合わせて用いることができる。

【０１２９】この後、例えば、自然乾燥による方法や、
空気、窒素ガス等の気体を吹き付ける方法等により溶媒
を除去する。

【０１３０】さらに、必要に応じて、基材４１（基板
２、第１の電極３および基材４１の積層体）を、例えば
６０〜１００℃程度の温度で、０．５〜２時間程度、ク
リーンオーブン等で乾燥してもよい。以上のような工程
を経て、受光層４が得られる。

【０１３１】＜３＞次に、受光層４の上面に、第２の
電極５を形成する。第２の電極５は、例えばＣｕＩ等の
イオン伝導特性を有する物質を溶媒に溶解した第２の電
極５の材料（電極材料）を、受光層４の上面に、例え
ば、ディッピング、滴下、ドクターブレード、スピンコ
ート、刷毛塗り、スプレー塗装、ロールコーター等の各
種塗布法により、塗布して形成するのが好ましい。

【０１３２】このような塗布法によれば、第２の電極５
を受光層４の孔（細孔）内により確実に浸透するように
して形成することができる。

【０１３３】また、塗膜形成後に、かかる塗膜に熱処理
を施すようにしてもよいが、第２の電極５の材料の受光
層４の上面への塗布は、受光層４を加熱しつつ行なうの
が好ましい。これにより、より迅速に第２の電極５を形
成すること、すなわち、太陽電池１の製造時間の短縮に
有利である。この加熱温度としては、好ましくは温度５
０〜１００℃程度とされる。なお、塗膜形成後、熱処理
を行なう場合には、かかる熱処理の前に、塗膜の乾燥を
行なってもよい。また、以上のような操作は、複数回繰
り返して行なうようにしてもよい。

【０１３４】より具体的には、８０℃程度に加熱したホ
ットプレート上に、基板２、第１の電極３および受光層
４の積層体を設置し、第２の電極５の材料を、受光層４
の上面に滴下して、乾燥する。この操作を複数回行って
積層するようにして、前述したような平均厚さの第２の
電極５を形成する。

【０１３５】イオン伝導特性を有する物質を溶解する溶
媒としては、特に限定されないが、例えば、アセトニト
リル等の有機溶媒が好適に使用される。

【０１３６】また、第２の電極５の材料は、イオン伝導
特性を有する物質が結晶化する際に、結晶サイズが増大
するのを抑制する物質を含有しているのが好ましい。

【０１３７】仮に、第２の電極５の材料がこの物質を含
有していないと、イオン伝導特性を有する物質の種類、
前述した加熱温度等によっては、イオン伝導特性を有す
る物質が結晶化する際に、その結晶サイズが大きくなり
過ぎ（結晶の体積膨張が過度に進み）、特に、かかる結
晶化が受光層４の孔（細孔）内で生じると、受光層４に
クラックが発生し、その結果、第２の電極５と第１の電
極３との部分的な短絡（接触）が生じる場合がある。

【０１３８】これに対し、第２の電極５の材料がこの物
質を含有していると、イオン伝導特性を有する物質は、
結晶サイズが比較的小さいものとなる。このため、前述
したような不都合を好適に抑制することができる。

【０１３９】このような物質としては、特に限定されな
いが、例えば、ハロゲン化アンモニウム等のハロゲン化
物が挙げられ、特に、テトラプロピルアンモニウムヨー
ダイド（ＴＰＡＩ）等のハロゲン化アンモニウムを用い
るのが好ましい。テトラプロピルアンモニウムヨーダイ
ドを用いることにより、イオン伝導特性を有する物質の
結晶サイズの増大をより好適に抑制することができる。

【０１４０】また、この物質の第２の電極５の材料（電
極材料）中の含有量としては、特に限定されないが、例
えば、１０^-4〜１０^-1ｗｔ％（重量％）程度であるのが
好ましく、１０^-4〜１０^-2ｗｔ％程度であるのがより好
ましい。このような数値範囲内において、前記の効果が
さらに顕著となる。

【０１４１】＜４＞次に、第３の電極６を、第２の電
極５の上面に形成する。第３の電極６は、例えば白金等
で構成される第３の電極６の材料を、例えば、蒸着法、
スパッタリング法、印刷法等を用いることにより、形成
することができる。以上のような工程を経て、太陽電池
１が製造される。

【０１４２】なお、太陽電池１は、第３の電極６の上面
に第２の電極５を形成した積層体と、基板２、第１の電
極３および受光層４の積層体とを、受光層４と第２の電
極５とを接触するように接合して製造することもでき
る。

【０１４３】以上、本発明の受光層および太陽電池を図
示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに
限定されるものではない。太陽電池を構成する各部は、
同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換するこ
とができる。

【０１４４】例えば、図示の構成の太陽電池は、乾式太
陽電池であったが、太陽電池としては、電解質を用いる
湿式太陽電池であってもよい。

【０１４５】なお、色素として、配位子を２つ有するも
のを一例に説明したが、色素は、配位子を１つ、あるい
は、３つ以上有するものであってもよい。特に、色素が
配位子を１つ有する場合、この配位子としては、多座配
位子を用いるのが好ましい。

【０１４６】また、本発明の受光層は、太陽電池のみな
らず、光センサー、光スイッチ等の各種受光素子（光電
変換素子）に利用することができる。

【０１４７】

【実施例】次に、本発明の具体的実施例について説明す
る。

【０１４８】実施例および比較例において使用する色素
として、それぞれ、下記化１、化２で示す化合物（Ｓ−
１、Ｓ−２）を用意した。

【０１４９】

【化１】Ｓ−１

【０１５０】

【化２】Ｓ−２

【０１５１】（実施例１）次のようにして、図１等に示
す太陽電池を製造した。

【０１５２】まず、寸法：縦１００ｍｍ×横１３０ｍｍ
×厚さ１．０ｍｍの石英ガラス基板を用意した。次に、
この石英ガラス基板を８５℃の洗浄液（硫酸と過酸化水
素水との混合液）に浸漬して洗浄を行い、その表面を清
浄化した。

【０１５３】−１− この石英ガラス基板の上面に、蒸
着法により、寸法：縦１００ｍｍ×横１３０ｍｍ×厚さ
１μｍのＩＴＯ電極（第１の電極）を形成した。

【０１５４】−２− 次に、形成したＩＴＯ電極の上面
に、寸法：縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ１０μｍ
の受光層を形成した。これは、次のようにして行った。

【０１５５】［酸化チタン粉末の調製］ルチル型の二酸
化チタン粉末と、アナターゼ型の二酸化チタン粉末との
混合物からなる酸化チタン粉末を用意した。なお、酸化
チタン粉末の平均粒径は、４０ｎｍであり、ルチル型の
二酸化チタン粉末とアナターゼ型の二酸化チタン粉末と
の配合比は、重量比で６０：４０とした。

【０１５６】［塗布液（基材材料）の調製］まず、調製
した酸化チタン粉末５０ｇを、蒸留水１００ｍＬに懸濁
した。

【０１５７】次に、かかる懸濁液に硝酸（安定化剤）５
０ｍＬを添加し、メノウ製の乳鉢内で十分に混練した。

【０１５８】次いで、かかる懸濁液に蒸留水１００ｍＬ
を加えてさらに混練した。この蒸留水の添加により、硝
酸と水との配合比が、最終的に２０：８０（体積比）と
なるようにした。なお、このとき、懸濁液の粘度は、５
ｃＰであった。

【０１５９】次いで、かかる懸濁液に、非イオン性の界
面活性剤（ICN Biomedical社製、「Triton-X 100」）を
最終濃度が３ｗｔ％になるように添加して混練した。こ
れにより、塗布液（基材材料）を調製した。

【０１６０】［受光層の形成］ＩＴＯ電極の上面に、基
材材料をディッピング（塗布法）により塗布した後、温
度３００℃で２時間、焼成（熱処理）を行うことにより
基材を得た。

【０１６１】次いで、石英ガラス基板、ＩＴＯ電極およ
び基材の積層体を、Ｓ−１を飽和するまで溶解したエタ
ノール溶液に浸漬した後、かかる溶液から取り出し、自
然乾燥により、エタノールを揮発した。さらに、積層体
を、８０℃、０．５時間、クリーンオーブンで乾燥した
後、一晩放置した。

【０１６２】これにより、Ｓ−１が基材の外面および孔
の内面に結合（連結）した受光層を得た。

【０１６３】なお、得られた受光層は、空孔率が３３
％、受光面の表面粗さＲａが０．４６μｍであった。

【０１６４】−３− 次いで、石英ガラス基板、ＩＴＯ
電極および受光層の積層体を、８０℃に加熱したホット
プレート上に設置し、受光層の上面に、ＣｕＩのアセト
ニトリル溶液（第２の電極の材料）を滴下し、乾燥し
た。この操作を繰り返し行なって、寸法：縦１００ｍｍ
×横１００ｍｍ×厚さ３０μｍのＣｕＩ電極（第２の電
極）を形成した。

【０１６５】なお、アセトニトリル溶液中には、テトラ
プロピルアンモニウムヨーダイドを１０^-3ｗｔ％となる
ように添加した。

【０１６６】−４− 次いで、ＣｕＩ電極の上面に、蒸
着法により、寸法：縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ
０．１ｍｍの白金電極（第３の電極）を形成した。

【０１６７】（比較例）Ｓ−１をＳ−２に代えたこと以
外は、前記実施例１と同様にして受光層を得て、太陽電
池を製造した。

【０１６８】なお、得られた受光層は、空孔率が３４
％、受光面の表面粗さＲａが０．４７μｍであった。

【０１６９】（評価）実施例および比較例において製造
した太陽電池に、それぞれ、人工太陽灯の光を照射し、
このときの光電変換効率を測定した。なお、受光層への
光の入射角度は、９０°と５２°に設定し、光の入射角
度が９０°のときの光電変換効率をＲ ₉₀とし、５２°の
ときの光電変換効率をＲ₅₂とした。この評価の結果を表
１に示す。

【０１７０】

【表１】

【０１７１】表１に示す結果から、色素を単に吸着によ
り担持する受光層を用いた比較例の太陽電池に比べ、色
素が配位結合を介して連結した受光層を用いた本発明の
太陽電池（実施例）は、光電変換効率が優れるものであ
った。

【０１７２】これは、色素が受光層の基材により確実に
連結しており、色素で発生した電子がより速やかに基材
に移動し得ることを示唆するものである。

【０１７３】また、本発明の太陽電池（実施例）は、Ｒ
₅₂／Ｒ₉₀が０．８５以上であり、このことは、本発明の
太陽電池が、光に対する指向性がより低いことを示すも
のであった。

【０１７４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、受
光層の基材に、配位結合を介して色素を連結したことに
より、可視光領域の広い範囲の波長の光を利用すること
ができるとともに、色素で発生した電子を効率よく基材
に伝達することができ、その結果、優れた光電変換効率
が得られる。

【０１７５】また、本発明の受光層は、受光光の波長依
存性が低くなり、太陽電池のみならず、光センサー、光
スイッチ等の各種受光素子等あらゆるものに利用でき、
実用に耐え得る性能を発揮する。また、本発明の太陽電
池は、製造が容易であり、安価に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池の実施形態を示す斜視図であ
る。

【図２】本発明の太陽電池の実施形態を示す断面図であ
る。

【図３】本発明の受光層と第２の電極の界面付近の断面
を示す拡大図である。

【図４】本発明の受光層の受光面付近の断面図である。

【図５】図１に示す太陽電池回路の等価回路を表す図で
ある。

【符号の説明】

１太陽電池２基板３第１の電極４受光層４１基材４１１孔４２層５第２の電極６第３の電極１００外部回路２００ダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5F051 AA14 CB13 EA04 FA06 FA18 GA03 5H032 AA06 AS16 BB05 CC11 EE02 EE03 EE16 HH00 HH01 HH04 HH08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受光素子に用いられる受光層であって、主として酸化チタンで構成される多孔質な基材を有し、
前記酸化チタンのチタン原子に配位結合を介して色素を
連結してなることを特徴とする受光層。
【請求項２】前記色素は、光を受光して電子を励起す
る色素母核と、前記チタン原子との間に配位結合を形成
する少なくとも１つの配位子とを有する請求項１に記載
の受光層。
【請求項３】前記色素は、前記配位子を２つ有する請
求項２に記載の受光層。
【請求項４】２つの前記配位子において、原子間距離
は、前記チタン原子の原子径にほぼ等しい請求項３に記
載の受光層。
【請求項５】前記配位子は、カルボキシル基、チオー
ル基、チオシアネート基、シリコン原子またはチタン原
子と結合しているアルコキシ基、ハロゲン基からなる群
より選択される請求項２ないし４のいずれかに記載の受
光層。
【請求項６】前記酸化チタンは、主として二酸化チタ
ンで構成される請求項１ないし５のいずれかに記載の受
光層。
【請求項７】前記基材は、平均粒径が１ｎｍ〜１μｍ
の酸化チタン粉末を用いて製造されたものである請求項
１ないし６のいずれかに記載の受光層。
【請求項８】空孔率が５〜９０％である請求項１ない
し７のいずれかに記載の受光層。
【請求項９】表面粗さＲａが５ｎｍ〜１０μｍである
請求項１ないし８のいずれかに記載の受光層。
【請求項１０】膜状をなしている請求項１ないし９の
いずれかに記載の受光層。
【請求項１１】平均厚さが０．１〜３００μｍである
請求項１０に記載の受光層。
【請求項１２】電極間に、請求項１ないし１１のいず
れかに記載の受光層を有することを特徴とする太陽電
池。
【請求項１３】前記電極の少なくとも一方は、実質的
に透明であり、該透明な電極側から光を入射させて使用
する請求項１２に記載の太陽電池。
【請求項１４】請求項１ないし１１のいずれかに記載
の受光層と、前記受光層を介して配置される一対の電極と、前記電極および前記受光層を支持する基板とを有するこ
とを特徴とする太陽電池。
【請求項１５】前記基板、および、少なくとも前記基
板側の電極は、実質的に透明であり、該透明な基板側か
ら光を入射させて使用する請求項１４に記載の太陽電
池。
【請求項１６】前記受光層と前記電極のうちの一方の
電極との界面には、整流障壁が形成されている請求項１
２ないし１５のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項１７】前記整流障壁は、ダイオード特性を有
する請求項１６に記載の太陽電池。
【請求項１８】前記一方の電極は、イオン伝導特性を
有する物質で構成される請求項１６または１７に記載の
太陽電池。
【請求項１９】前記イオン伝導特性を有する物質は、
ハロゲン化金属化合物である請求項１８に記載の太陽電
池。
【請求項２０】前記ハロゲン化金属化合物は、ヨウ化
金属化合物である請求項１９に記載の太陽電池。
【請求項２１】前記一方の電極は、前記イオン伝導特
性を有する物質を溶媒に溶解した電極材料を塗布法によ
り、前記受光層上に塗布して形成されたものである請求
項１８ないし２０のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項２２】前記受光層を加熱しつつ、前記電極材
料を前記受光層上に塗布する請求項２１に記載の太陽電
池。
【請求項２３】前記電極材料は、前記イオン伝導特性
を有する物質が結晶化する際に、結晶サイズが増大する
のを抑制する物質を含有する請求項２１または２２に記
載の太陽電池。
【請求項２４】前記物質は、ハロゲン化物である請求
項２３に記載の太陽電池。
【請求項２５】前記ハロゲン化物は、ハロゲン化アン
モニウムである請求項２４に記載の太陽電池。
【請求項２６】前記物質の前記電極材料中の含有量
は、１０^-4〜１０^-1重量％である請求項２３ないし２５
のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項２７】前記一方の電極の前記受光層と反対側
には、第３の電極が設置されている請求項１６ないし２
６のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項２８】前記受光層への光の入射角が９０°で
の光電変換効率をＲ ₉₀とし、光の入射角が５２°での光
電変換効率をＲ₅₂としたとき、Ｒ₅₂／Ｒ₉₀が０．８以上
である請求項１２ないし２７のいずれかに記載の太陽電
池。