JP2005166313A - 色素増感型太陽電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 光の利用効率が高い色素増感型太陽電池を提供する。
【解決手段】 本発明の色素増感型太陽電池２０１は、透光性基板１（ガラス基板等）、透光性導電層２１（ＦＴＯ等からなる。）、増感色素３１１（金属錯体色素等）を有する第１半導体電極３１（チタニア等からなる。）、一面が第１半導体電極３１に対向するように配置された増感色素３２１を有する第２半導体電極３２、第１集電電極４１及び第１電解質層５１（Ｉ_２と、ＬｉＩ等とを組み合わせた電解質などを含有する。）を備える第１基体１０１と、第２半導体電極３２及び第１集電電極４１、又は第１集電電極４１と接して設けられた多孔質絶縁層６（多孔質アルミナ等からなる。）と、基板７（セラミック基板等）及び触媒層８（白金等からなる。）を備え、触媒層８が多孔質絶縁層６に対向するように配置されている第２基体１０２と、を有する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、光エネルギーを電気エネルギーに直接変換する色素増感型太陽電池に関する。更に詳しくは、２個の半導体電極を備え、光の利用効率が高い色素増感型太陽電池に関する。特に、２個の半導体電極が有する増感色素として光を吸収する波長域の異なるものを用いることで、光の利用効率がより向上した色素増感型太陽電池に関する。

現在、太陽光発電では、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン及びこれらを組み合わせたＨＩＴ（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ Ｔｈｉｎ−ｌａｙｅｒ）等を用いた太陽電池が実用化され、主力技術となっている。これらの太陽電池では光電変換の効率も２０％に近く優れている。しかし、シリコン系太陽電池は素材製造にかかるエネルギーコストが高く、環境負荷などの面でも課題が多く、価格及び材料供給等における制限もある。一方、Ｇｒａｔｚｅｌ等により提案された色素増感型太陽電池が安価な太陽電池として注目されている（例えば、非特許文献１及び特許文献１参照。）。この太陽電池は、増感色素を担持させたチタニア多孔質電極と対極との間に電解質体を介在させた構造を有し、現行のシリコン系太陽電池に比べて光電変換効率は低いものの、材料、製法等の面で大幅なコストダウンが可能である。

この色素増感型太陽電池の光電変換効率は、照射される光を効率よく利用することで向上させることができる。光の利用効率を向上させる方法として、吸収する光の波長域が広い増感色素を用いることが挙げられ、そのような増感色素の開発が試みられている（例えば、特許文献２参照。）。

特開平１−２２０３８０号公報 Ｎａｔｕｒｅ誌（第３５３巻、ｐｐ．７３７−７４０、１９９１年） 特開平１０−９３１１８号公報

しかし、十分に広い波長域の光を吸収することができ、且つ実用的な耐久性を有する増感色素の開発は容易ではなく、更なる改良、開発が必要とされている。
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、２個の半導体電極を備えることで、光の利用効率が向上した色素増感型太陽電池を提供することを目的とする。特に、２個の半導体電極が有する増感色素として光を吸収する波長域が異なるものを用いることで、光の利用効率がより向上した色素増感型太陽電池を提供することを目的とする。

本発明は以下のとおりである。
１．透光性基板１、該透光性基板１の表面に設けられた透光性導電層２１、該透光性導電層２１の表面に設けられた増感色素３１１を有する第１半導体電極３１、一面が該第１半導体電極３１に対向するように配置された増感色素３２１を有する第２半導体電極３２、該第２半導体電極３２の他面に設けられた第１集電電極４１及び該第１半導体電極３１と該第２半導体電極３２との間に設けられた第１電解質層５１を備える第１基体１０１と、該第２半導体電極３２及び該第１集電電極４１、又は該第１集電電極４１と接して設けられた多孔質絶縁層６と、基板７及び該基板７の表面に設けられた触媒層８を備え、該触媒層８が該多孔質絶縁層６に対向するように配置されている第２基体１０２と、を有することを特徴とする色素増感型太陽電池。
２．上記増感色素３１１及び上記増感色素３２１の各々が吸収する光の波長域が異なる上記１．に記載の色素増感型太陽電池。
３．上記増感色素３１１が吸収する光の波長域が、上記増感色素３２１が吸収する光の波長域より短波長側にある上記２．に記載の色素増感型太陽電池。
４．上記増感色素３１１及び上記増感色素３２１のうちの少なくとも一方が、吸収する光の波長域の異なる２種以上の増感色素により構成されている上記１．乃至３．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
５．上記第１半導体電極３１及び上記第２半導体電極３２の各々が粒子の集合体からなり、且つ該第１半導体電極３１を構成する粒子の平均粒径が、該第２半導体電極３２を構成する粒子の平均粒径より小さい上記１．乃至４．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
６．上記第２半導体電極３２が、線状の電極からなる電極パターンにより形成されている上記１．乃至５．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
７．上記第１集電電極４１が多孔質層からなる上記１．乃至６．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
８．上記第１集電電極４１が、線状の電極からなる電極パターンにより形成されている上記１．乃至６．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
９．上記基板７と上記触媒層８との間に第２集電電極４２を有する上記１．乃至８．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
１０．上記透光性基板１と上記透光性導電層２１との間又は該透光性導電層２１の表面に第３集電電極４３を有する上記１．乃至９．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
１１．上記第３集電電極４３が、線状の電極からなる電極パターンにより形成されている上記１０．に記載の色素増感型太陽電池。
１２．上記基板７がセラミックからなる上記１．乃至１１．のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。

本発明の色素増感型太陽電池では、照射される光の利用効率が高く、光電変換効率が向上する。
また、増感色素３１１及び増感色素３２１の各々が吸収する光の波長域が異なる場合は、光の利用効率をより向上させることができる。
更に、増感色素３１１が吸収する光の波長域が、増感色素３２１が吸収する光の波長域より短波長側にある場合は、受光面側である第１半導体電極３１を透過する光量を多くすることができ、光の利用効率をより向上させることができる。
また、増感色素３１１及び増感色素３２１のうちの少なくとも一方が、吸収する光の波長域の異なる２種以上の増感色素により構成されている場合は、吸収される光の波長域がより広くなり、光の利用効率が特に向上する。
更に、第１半導体電極３１及び第２半導体電極３２の各々が粒子の集合体からなり、且つ第１半導体電極３１を構成する粒子の平均粒径が、第２半導体電極３２を構成する粒子の平均粒径より小さい場合も、受光面側である第１半導体電極３１を透過する光量を多くすることができ、光の利用効率をより向上させることができる。
また、第２半導体電極３２が、線状の電極からなる電極パターンにより形成されている場合は、電解質等を触媒層に向けて十分に移動させることができる。
更に、第１集電電極４１が多孔質層からなる場合も、電解質等を触媒層に向けて十分に移動させることができる。
また、第１集電電極４１が、線状の電極からなる電極パターンにより形成されている場合は、集電効率を向上させることができとともに、電解質等を触媒層に向けて十分に移動させることができる。
更に、基板７と触媒層８との間に第２集電電極４２を有する場合は、光電変換効率をより向上させることができる。
また、透光性基板１と透光性導電層２１との間又は透光性導電層２１の表面に第３集電電極４３を有する場合は、第１半導体電極３１における集電効率が高められ、光電変換効率がより向上する。
更に、第３集電電極４３が、線状の電極からなる電極パターンにより形成されている場合は、半導体電極に向けて十分な量の光を透過させることができる。
また、基板７がセラミックからなる場合は、この基板が支持基板となり、耐久性に優れた色素増感型太陽電池とすることができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
図１、図５、図６、図７、図８及び図９のように、本発明の色素増感型太陽電池２０１、２０２、２０３、２０４、２０５及び２０６は、第１基体１０１と、多孔質絶縁層６と、第２基体１０２と、を有する。
上記「第１基体１０１」は、透光性基板１、透光性基板１の表面に設けられた透光性導電層２１、透光性導電層２１の表面に設けられた増感色素３１１を有する第１半導体電極３１（図３参照）、一面が第１半導体電極３１と対向するように配置された増感色素３２１を有する第２半導体電極３２（図４参照）、第２半導体電極３２の他面に設けられた第１集電電極４１、及び第１半導体電極３１と第２半導体電極３２との間に設けられた電解質層５を備える。この第１基体１０１の構成部材のうちで、第１集電電極４１は多孔質絶縁層６及び第２基体１０２の側へと光を透過させる必要がないため、透光性を有していてもよく、透光性を有していなくてもよい。また、上記「第２基体１０２」は、基板７及び基板７の表面に設けられた触媒層８を備える。この第２基体１０２は、全体として透光性を有していてもよく、透光性を有していなくてもよい。従って、基板７及び触媒層８もそれぞれ透光性を有していてもよく、透光性を有していなくてもよい。
尚、この透光性とは、波長４００〜９００ｎｍの可視光の透過率が１０％以上であることを意味する。また、この透過率は６０％以上、特に８５％以上であることが好ましい。以下、透光性の意味及び好ましい透過率はすべて同様である。
透過率（％）＝（透過した光量／入射した光量）×１００

上記「透光性基板１」としては、ガラス、樹脂シート等からなる基板が挙げられる。樹脂シートは特に限定されず、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリエチリデンノルボルネン等からなる樹脂シートが挙げられる。この透光性基板１の厚さは材質によっても異なり、特に限定されないが、上記の透過率が６０〜９９％、特に８５〜９９％となる厚さであることが好ましい。

上記「透光性導電層２１」は、透光性及び導電性を有しておればよい。この透光性導電層２１は特に限定されず、導電性酸化物からなる薄膜、金属薄膜、炭素薄膜等が挙げられる。導電性酸化物としては、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化インジウム、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛等が挙げられる。また、金属としては、白金、金、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム等が挙げられる。この透光性導電層２１の厚さは材質によっても異なり、特に限定されないが、表面抵抗が１００Ω／ｃｍ^２以下、特に１〜１０Ω／ｃｍ^２となる厚さであることが好ましい。更に、透光性導電層２１の形成方法は特に限定されないが、金属、導電性酸化物等の微粒子を含有するペーストを、透光性基板１の表面に塗布して形成することができる。この塗布方法としては、ドクターブレード法、スキージ法、スピンコート法等の各種の方法が挙げられる。また、透光性導電層２１は、金属、導電性酸化物等を用いたスパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等により形成することもできる。

上記「増感色素３１１」及び上記「増感色素３２１」としては、光電変換の作用を向上させる錯体色素及び有機色素を用いることができる。この錯体色素としては金属錯体色素が挙げられ、有機色素としてはポリメチン色素、メロシアニン色素等が挙げられる。金属錯体色素としてはルテニウム錯体色素及びオスミウム錯体色素等が挙げられ、ルテニウム錯体色素が特に好ましい。更に、光電変換がなされる波長域を拡大し、変換効率を向上させるため、増感作用が発現される波長域の異なる２種以上の増感色素を併用することもできる。この場合、照射される光の波長域と強度分布とによって併用する増感色素の種類及びそれらの量比を設定することが好ましい。また、増感色素は半導体電極に結合するための官能基を有することが好ましい。この官能基としては、カルボキシル基、スルホン酸基、シアノ基等が挙げられる。

増感色素３１１及び増感色素３２１は同一のものであってもよい。即ち、第１半導体電極３１及び第２半導体電極３２の各々で吸収される光の波長域が同じであっても、半導体電極を２個設けることで、照射される光の利用効率を高くすることができ、光電変換効率が向上する。また、図２のように、増感色素３１１及び増感色素３２１の各々が吸収する光の波長域が異なる場合は、照射される光の利用効率をより高くすることができ、光電変換効率を更に向上させることができるため好ましい。吸収する光の波長域が異なる増感色素の組み合わせは特に限定されないが、吸収波長域が異なる範囲が広いほど光の利用効率がより高くなり、好ましい。

更に、増感色素３１１及び増感色素３２１の各々が吸収する光の波長域が異なる場合、透光性基板１の側に設けられた第１半導体電極３１が有する増感色素３１１が吸収する光の波長域が、第２半導体電極３２が有する増感色素３２１が吸収する光の波長域より短波長側にあることが好ましい。このようにすれば、第１半導体電極３１を透過し、第２半導体電極３２に到達する光量を多くすることができ、光の利用効率をより向上させることができる。

また、増感色素３１１及び増感色素３２１のうちの少なくとも一方が、吸収する光の波長域の異なる２種以上の増感色素により構成されていることが好ましい。この場合、増感色素３１１及び増感色素３２１に含有されるすべての増感色素の各々が吸収する波長域がそれぞれ異なることがより好ましい。このようにすべての増感色素が吸収する光の波長域がそれぞれ異なっておれば、吸収することができる光の波長域をより広くすることができ、光の利用効率を特に大きく向上させることができる。

上記「第１半導体電極３１」及び上記「第２半導体電極３２」の各々の電極基体は、金属酸化物、金属硫化物等により形成することができる。金属酸化物としては、チタニア、酸化スズ、酸化亜鉛、五酸化二ニオブ等の酸化ニオブ、酸化タンタル、ジルコニア等が挙げられる。また、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム等の複酸化物を用いることもできる。更に、金属硫化物としては、硫化亜鉛、硫化鉛、硫化ビスマス等が挙げられる。電極基体の作製方法は特に限定されず、例えば、金属酸化物、金属硫化物等の微粒子を含有するスラリーを、第１半導体電極３１の場合は、第１基体１０１の透光性導電層２１の表面に塗布し、焼成することにより作製することができる。また、第２半導体電極３２の場合は、同様のスラリーを、多孔質絶縁層６及び第１集電電極４１の表面、又は第１集電電極４１の表面に塗布し、焼成することにより作製することができる。スラリーの塗布方法は特に限定されず、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、スキージ法、スピンコート法等が挙げられる。このようにして作製された電極基体は微粒子が集合してなる集合体の形態で形成される。

電極基体は、第１半導体電極３１の場合は、第１基体１０１の透光性導電層２１の表面に、第２半導体電極３２の場合は、多孔質絶縁層６及び第１集電電極４１の表面、又は第１集電電極４１の表面に、金属酸化物、金属硫化物等の微粒子及び少量の有機高分子等が分散されたコロイド溶液を塗布し、その後、乾燥し、次いで、加熱して有機高分子を分解させて除去することにより作製することもできる。このコロイド溶液も、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、スキージ法、スピンコート法等の各種の方法により塗布することができる。この方法により作製した電極基体も微粒子が集合してなる集合体の形態で形成される。

このように、第１半導体電極３１及び第２半導体電極３２の各々の電極基体は、通常、微粒子が集合してなる集合体の形態で形成される。この微粒子のＸ線回折により測定した平均粒径は特に限定されないが、５〜１００ｎｍ、特に１０〜４０ｎｍであることが好ましい。更に、第１半導体電極３１の電極基体の平均粒径が、第２半導体電極３２の電極基体の平均粒径より小さいことがより好ましい。これにより、受光面側である第１半導体電極３１を透過する光量を多くすることができ、光の利用効率を更に向上させることができる。この第１半導体電極３１の電極基体の平均粒径と、第２半導体電極３２の電極基体の平均粒径との差は特に限定されないが、５〜６０ｎｍ、特に１０〜５０ｎｍであることが好ましい。また、第１半導体電極３１の電極基体の平均粒径が１０〜２０μｍであり、第２半導体電極３２の電極基体の平均粒径が３０〜５０μｍであれば、第１半導体電極３１を透過し、第２半導体電極３２に到達する光量を十分に多くすることができ、光の利用効率をより向上させることができる。

第１半導体電極３１及び第２半導体電極３２の各々の形状は特に限定されず、平面状、又は線状の電極からなり且つ特定の電極パターンにより形成されている電極とすることができる。第１半導体電極３１は、通常、平面状であり、透光性導電層２１の表面のうちの接合部が形成される周縁部を除く部分に設けられる。一方、第２半導体電極３２は線状の電極からなり且つ特定のパターンにより形成されている電極とすることが好ましい。この特定のパターンは特に限定されず、例えば、図１０のような格子状３３、図１１のような櫛歯状３４、図１２のような放射状３５等とすることができる。線状の電極からなり且つ特定のパターンにより形成されている第２半導体電極３２の場合、線状の電極の幅及び厚さは特に限定されず、その光電変換効率及びコスト等を勘案し設定することが好ましい。このように、第２半導体電極３２を線状の電極からなり且つ特定のパターンにより形成されている電極とすることにより、電解質等を触媒層に向けて容易に移動させることができる。

更に、第１半導体電極３１及び第２半導体電極３２のそれぞれが特に平面状である場合、それらの各々の厚さは特に限定されないが、０．１〜１００μｍとすることができ、１〜５０μｍ、特に２〜４０μｍ、更に５〜３０μｍとすることが好ましい。各々の半導体電極の厚さが０．１〜１００μｍであれば、光電変換が十分になされ、光電変換効率が向上する。また、第１半導体電極３１は０．１〜２５μｍ、特に０．５〜２０μｍ、更に１〜１５μｍとし、第２半導体電極３２は５〜１００μｍ、特に１０〜５０μｍ、更に１５〜３０μｍとし、且つ第１半導体電極３１を第２半導体電極３２より薄層とすることが好ましい。このように各々の電極の厚さを調整することによって、第１半導体電極３１を透過し、第２半導体電極３２に到達する光量を十分に多くすることができ、光の利用効率をより向上させることができる。
尚、第１半導体電極３１は、その強度及び透光性導電層２１との密着性を向上させるため、第２半導体電極３２は、その強度並びに多孔質絶縁層６及び第１集電電極４１との密着性を向上させるため、熱処理することが好ましい。熱処理の温度及び時間は特に限定されないが、熱処理温度は４０〜７００℃、特に１００〜５００℃、熱処理時間は１０分〜１０時間、特に２０分〜５時間とすることが好ましい。尚、第１半導体電極３１の側では、透光性基板１として樹脂シートを用いるときは、樹脂が熱劣化しないように低温で熱処理することが好ましい。

電極基体に増感色素を付着させる方法は特に限定されず、例えば、増感色素を有機溶媒に溶解させた溶液に電極基体を浸漬し、溶液を含浸させ、その後、有機溶媒を除去することにより付着させることができる。また、この溶液を、電極基体に塗布し、その後、有機溶媒を除去することにより付着させることもできる。この塗布方法としては、ワイヤーバー法、スライドホッパー法、エクストルージョン法、カーテンコート法、スピンコート法、スプレーコート法等が挙げられる。更に、この溶液は、オフセット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷等の印刷法により塗布することもできる。

増感色素の付着量は半導体電極１ｇに対して０．０１〜１ミリモル、特に０．５〜１ミリモルであることが好ましい。付着量が０．０１〜１ミリモルであれば、半導体電極における光電変換が効率よくなされる。また、増感色素は電極基体の少なくとも表面に付着しておればよいが、電極基体の表面から９０％の距離の内部にまで付着、含有されることが好ましく、通常、電極基体の全体に付着、含有される。これにより光電変換効率をより向上させることができる。尚、電極基体に付着しなかった増感色素が電極周辺に遊離していると、変換効率が低下することがある。そのため、増感色素を付着させる処理の後、半導体電極を洗浄して余剰の増感色素を除去することが好ましい。この除去は、洗浄槽を用いてアセトニトリル等の極性溶媒及びアルコール系溶媒などの有機溶媒で洗浄することにより行うことができる。また、電極基体に多くの増感色素を付着させるためには、電極基体を加熱して、浸漬、塗布等の処理を行うことが好ましい。この場合、電極基体の表面に水が吸着するのを避けるため、加熱後、常温に降温させることなく４０〜８０℃で速やかに処理することが好ましい。

上記「第１集電電極４１」は、第２半導体電極３２の他面に設けられる。この第１集電電極４１の形状は特に限定されず、図１のように平面状とすることができる。但し、第２半導体電極３２と触媒層８との間には電解質を介在させなければならないため、平面状である場合、特に、第１集電電極４１の面積が、第２半導体電極３２の面積の１０％以上、特に３０％以上であるときは多孔質体であることが好ましい。更に、第１集電電極４１が第２半導体電極３２の他面の全面に接して形成されたときは、第１集電電極４１を、電解質が含有され、且つ移動することができる多孔質体とする必要がある。この多孔質体の断面を電子顕微鏡により観察し、視野の全面積に対する空孔部分の面積の面積比として算出した空孔率は特に限定されないが、２〜４０％、特に１０〜３０％、更に１５〜２５％とすることができる。空孔率が２〜４０％、特に１０〜３０％であれば、第１集電電極４１に所要量の電解質を含有させることができ、且つ電解質を十分に移動させることができる。この多孔質体からなる第１集電電極４１は、タングステン、チタン、ニッケル等の金属成分と、アルミナ等の酸化物造孔剤などとを含有するメタライズインクを用いて形成した塗膜を焼成し、作製することができる。

第１集電電極４１は、図５のように、線状の電極からなり且つ特定の電極パターンにより形成されている電極とすることもできる。この特定のパターンは特に限定されず、例えば、図１３のような格子状４４、図１４のような櫛歯状４５、図１５のような放射状４６等の集電電極とすることができる。また、この線状の電極からなり且つ特定の電極パターンにより形成されている第１集電電極４１の場合、線状の電極の幅及び厚さは特に限定されず、その電気抵抗及びコスト等を勘案し設定することが好ましい。更に、第１集電電極４１が格子状、櫛歯状又は放射状等の特定のパターンで配設される場合、第１集電電極４１の全面積は、第２半導体電極３２の全面積に対して１〜９０％、特に５〜５０％、更に１０〜２０％であることが好ましい。第１集電電極４１の全面積が、第２半導体電極３２の全面積に対して１〜９０％、特に５〜５０％であれば、第１集電電極４１が配設されていない部分に十分に電解質を介在させることができ、且つ電解質を容易に移動させることができる。

上記「電解質層５」は、電解質溶液により形成することができる。この電解質溶液には、電解質の他、通常、溶媒及び各種の添加剤等が含有される。電解質としては、（１）Ｉ_２とヨウ化物、（２）Ｂｒ_２と臭化物、（３）フェロシアン酸塩−フェリシアン酸塩、フェロセン−フェリシニウムイオン等の金属錯体、（４）ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオール−アルキルジスルフィド等のイオウ化合物、（５）ビオロゲン色素、（６）ヒドロキノン−キノン、などを含有する電解質が挙げられる。（１）におけるヨウ化物としては、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣｓＩ、ＣａＩ_２等の金属ヨウ化物、及びテトラアルキルアンモニウムヨーダイド、ピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイド等の４級アンモニウム化合物のヨウ素塩などが挙げられる。また、（２）における臭化物としては、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＣｓＢｒ、ＣａＢｒ_２等の金属臭化物、及びテトラアルキルアンモニウムブロマイド、ピリジニウムブロマイド等の４級アンモニウム化合物の臭素塩などが挙げられる。これらの電解質のうちでは、Ｉ_２と、ＬｉＩ及びピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイド等の４級アンモニウム化合物のヨウ素塩とを組み合わせてなる電解質が特に好ましい。これらの電解質は１種のみを用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。

電解質層５に含有される溶媒は、粘度が低く、イオン易動度が高く、十分なイオン伝導性を有する溶媒であることが好ましい。このような溶媒としては、（１）エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート類、（２）３−メチル−２−オキサゾリジノン等の複素環化合物、（３）ジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル類、（４）エチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエーテル等の鎖状エーテル類、（５）メタノール、エタノール、エチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル等のモノアルコール類、（６）エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコール類、（７）アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類、（８）ジメチルスルフォキシド、スルフォラン等の非プロトン極性物質などが挙げられる。

この電解質層５の厚さは特に限定されないが、１００μｍ以下、特に２０μｍ以下とすることができ、この厚さが１００μｍ以下、特に２０μｍ以下であれば、光電変換効率を十分に高くすることができる。更に、第１半導体電極３１と第２半導体電極３２とを接触させることができ、この場合、形成される空隙の厚さが２０μｍ以下（通常、１μｍ以上である。）であれば、光電変換効率を十分に高くすることができる。

電解質層５は、第１半導体電極３１と第２半導体電極３２との間に設けられる。この電解質層５を設ける方法は特に限定されないが、例えば、透光性基板１と基板７との間、又は透光性導電層２１と基板７との間、基板７の側に透光性導電層２１の場合と同様にして導電層２２が設けられるときは、透光性基板１と基板７との間、透光性導電層２１と基板７との間、透光性基板１と導電層２２との間、又は透光性導電層２１と導電層２２との間を、第１半導体電極３１及び第２半導体電極３２等の周囲において樹脂又はガラスにより封着し、形成される密閉空間に電解質溶液を注入し、設けることができる。この密閉空間への電解質溶液の注入は、透光性基板１の側からでも、基板７の側からでもよいが、穿孔する必要がある部材の少ない透光性基板１の側に注入口を設けることが好ましい。尚、注入口は１個でよいが、空気抜きのため更に他の孔を設けることもできる。このように空気抜きのための孔を設けることで、電解質溶液をより容易に注入することができる。

第１半導体電極３１及び第２半導体電極３２等の周囲の封着に用いられる樹脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。更に、この封着はガラスにより行うこともでき、特に長期の耐久性を必要とする太陽電池では、ガラスにより封着することが好ましい。

電解質層５は、不揮発性のイミダゾリウム塩等のイオン性液体及びこのイオン性液体をゲル化させたもの、並びにヨウ化銅、チオシアン化銅等の固体により設けることもできる。また、この電解質層５の厚さは特に限定されないが、電解質溶液を用いた場合と同様に、１００μｍ以下、特に２０μｍ以下（通常、１μｍ以上である。）とすることができる。各々の場合の厚さの上限が所定値以下であれば、変換効率を十分に高くすることができる。

第２半導体電極３２及び第１集電電極４１、又は第１集電電極４１と接して設けられる上記「多孔質絶縁層６」の材質は特に限定されないが、セラミックにより形成することが好ましい。このセラミックは特に限定されず、酸化物系セラミック、窒化物系セラミック、炭化物系セラミック等の各種のセラミックを用いることができる。酸化物系セラミックとしては、アルミナ、ムライト、ジルコニア等が挙げられる。また、窒化物系セラミックとしては、窒化ケイ素、サイアロン、窒化チタン、窒化アルミニウム等が挙げられる。更に、炭化物系セラミックとしては、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化アルミニウム等が挙げられる。セラミックとしては、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア等が好ましく、アルミナが特に好ましい。

多孔質絶縁層６の空孔率は特に限定されないが、この多孔質絶縁層６の断面を電子顕微鏡により観察し、視野の全面積に対する空孔部分の面積の面積比として算出した空孔率が、２〜４０％、特に１０〜３０％、更に１５〜２５％であることが好ましい。この空孔率が２〜４０％、特に１０〜３０％であれば、電解質の含有、移動が容易であり、光電変換の作用が損なわれることがない。また、この多孔質絶縁層６の厚さも特に限定されないが、０．５〜２０μｍ、特に１〜１０μｍ、更に２〜７μｍとすることができる。この多孔質絶縁層６の厚さが０．５μｍ以上であれば、半導体電極側と触媒層側とを電気的に絶縁することができる。

多孔質絶縁層６は、マグネトロンスパッタ法、電子ビ−ム蒸着法等の物理的蒸着法などで、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア等のセラミックを触媒層８の表面に堆積させて設けることができる。更に、各々のセラミック成分、焼結助剤及び有機バインダ等を含有するスラリーを用いて、スクリーン印刷法等により触媒層８の表面に塗膜を形成し、その後、多孔質体とすることができる条件で焼成する方法により形成することができる。また、各々のセラミック成分、焼結助剤、有機バインダ及びカーボン等の造孔剤などを含有するペーストを用いて、スクリーン印刷法等により触媒層８の表面に塗膜を形成し、その後、所定温度で所要時間焼成する方法等により形成することができる。

上記「基板７」は、透光性を有していてもよく、透光性を有していなくてもよい。透光性を有する基板７は、透光性基板１の場合と同様にガラス、樹脂シート等を用いて設けることができる。樹脂シートである場合、このシートの形成に用いる樹脂としては、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリエチリデンノルボルネン等の熱可塑性樹脂などが挙げられる。この基板７が透光性を有する基板である場合、その厚さは材質によっても異なり、特に限定されないが、前記の透過率が６０〜９９％、特に８５〜９９％となる厚さであることが好ましい。

透光性を有していない基板７はセラミックにより形成することができる。セラミック基板は強度が大きく、この基板が支持基板となって優れた耐久性を有する色素増感型太陽電池とすることができる。セラミック基板の形成に用いるセラミックは特に限定されず、酸化物系セラミック、窒化物系セラミック、炭化物系セラミック等の各種のセラミックを用いることができる。酸化物系セラミックとしては、アルミナ、ムライト、ジルコニア等が挙げられる。また、窒化物系セラミックとしては、窒化ケイ素、サイアロン、窒化チタン、窒化アルミニウム等が挙げられる。更に、炭化物系セラミックとしては、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化アルミニウム等が挙げられる。セラミックとしては、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア等が好ましく、アルミナが特に好ましい。

基板７がセラミックからなる場合、その厚さは特に限定されないが、１００μｍ〜５ｍｍ、特に５００μｍ〜５ｍｍ、更に８００μｍ〜５ｍｍとすることができ、５００μｍ〜２ｍｍとすることもできる。セラミック基板の厚さが１００μｍ〜５ｍｍ、特に８００μｍ〜５ｍｍであれば、この強度の大きい基板が支持基板となり、優れた耐久性を有する色素増感型太陽電池とすることができる。

上記「触媒層８」は、触媒活性を有する物質、又は触媒活性を有する物質を含有する、金属、前記の透光性導電層の形成に用いられる導電性酸化物及び導電性高分子のうちの少なくとも１種、により形成することができる。触媒活性を有する物質としては、白金、金、ロジウム等の貴金属（但し、銀は電解質等に対する耐腐食性が低いため好ましくない。以下、電解質等が接触し得る部分には同様に銀は好ましくない。）、カーボンブラック等が挙げられ、これらは併せて導電性を有する。触媒層は、触媒活性を有し、且つ電気化学的に安定な貴金属により形成することが好ましく、触媒活性が高く、電解質溶液に溶解され難い白金を用いることが特に好ましい。

触媒活性を有さない、金属、導電性酸化物及び導電性高分子等を用いる場合、触媒層に混合されて用いられる金属としては、アルミニウム、銅、クロム、ニッケル、タングステン等が挙げられる。更に、触媒層に混合されて用いられる導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等が挙げられる。また、この導電性高分子としては、導電性を有さない樹脂に各種の導電性物質を配合して調製したものが挙げられる。この樹脂は特に限定されず、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよい。熱可塑性樹脂としては、熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。更に、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。導電性物質も特に限定されず、カーボンブラック、白金、金、ロジウム等の貴金属及び銅、アルミニウム、ニッケル、クロム、タングステンなどの金属、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマーなどが挙げられる。導電性物質としては、導電性と触媒活性とを併せて有するカーボンブラック及び貴金属が特に好ましい。導電性物質は１種のみを用いてもよく、２種以上を用いてもよい。
触媒活性を有さない、金属、導電性酸化物及び導電性高分子等を用いる場合、上記の触媒活性を有する物質の含有量は、金属、導電性酸化物、導電性高分子等を１００質量部とした場合に、１〜９９質量部、特に５０〜９９質量部であることが好ましい。

このように、触媒層８は、導電性及び触媒活性を有する物質により形成することができる。また、触媒活性を有する物質を含有する、金属、導電性酸化物及び導電性高分子のうちの少なくとも１種により形成することもできる。更に、触媒層は、１種の材料のみからなる層でもよく、２種以上の材料からなる混合層でもよい。また、触媒層は、単層でもよく、金属層、導電性酸化物層、導電性高分子層、並びに金属、導電性酸化物及び導電性高分子のうちの２種以上からなる混合層のうちの２層以上からなる多層の触媒層でもよい。この触媒層の厚さは特に限定されないが、単層及び多層のいずれの場合も、３ｎｍ〜１０μｍ、特に３ｎｍ〜２μｍとすることができる。触媒層の厚さが３ｎｍ〜１０μｍであれば、十分に抵抗の低い触媒層とすることができる。

触媒活性を有する物質からなる触媒層８は、触媒活性を有する物質の微粒子を含有するメタライズインクを、基板７の表面、又は後記のように導電層２２を有する場合は、この導電層２２の表面に塗布して形成することができる。また、触媒活性を有する物質を含有する金属、導電性酸化物からなる触媒層８も、触媒活性を有する物質の場合と同様の方法により形成することができる。この塗布方法としては、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、スキージ法、スピンコート法等の各種の方法が挙げられる。更に、この触媒層８は、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法等により、基板７等の表面に金属等を堆積させて形成することもできる。また、触媒活性を有する物質を含有する導電性高分子からなる触媒層８は、導電性高分子と、粉末状又は繊維状等の触媒活性を有する物質とを、バンバリーミキサ、インターナルミキサー、オープンロール等の装置により混練して調製した樹脂組成物をフィルムに成形し、このフィルムを基板７等の表面に接合して形成することができる。更に、樹脂組成物を溶媒に溶解又は分散させて調製した溶液又は分散液を基板７等の表面に塗布し、乾燥して、溶媒を除去し、必要に応じて加熱して形成することもできる。尚、触媒層８が混合層であるときは、含有される材料の種類に応じて、上記の各種の方法等のうちの適宜の方法により形成することができる。

基板７と触媒層８との間、又は後記のように基板７と触媒層８との間に導電層２２が設けられる場合は、基板７と導電層２２との間若しくは導電層２２の表面に第２集電電極４２を設けることもできる。この第２集電電極４２は、触媒層８を白金、金等の導電性に優れる貴金属により形成し、特に２０ｎｍ以上、更に１μｍ以上（通常、１０μｍ以下）と厚くした場合は、導電性の観点からは設ける必要はないが、コストの面では設けることが好ましい。即ち、白金等は高価であるため、触媒層８をできるだけ薄層とすることが好ましいが、薄層であると抵抗が高くなるため、タングステン、チタン、ニッケル等の金属からなる第２集電電極４２を設けることで、集電効率を向上させるとともに、コストを低減することができる。更に、触媒層８を前記の導電性酸化物に触媒活性を有する物質を配合した組成物等により形成したときは、触媒層８の抵抗はより高くなるため、第２集電電極４２を設け、集電効率を高めることがより好ましい。

第２集電電極４２の形状も特に限定されないが、第２基体１０２の側では透光性は必須でないため、図６のように、第２集電電極４２を平面状とすることができる。この第２集電電極４２は電解質を移動させる必要はないため、平面状である場合、多孔質体でなくてもよいが、多孔質体であってもよい。また、抵抗の低い第２集電電極４２とするためには、触媒層８と類似の平面形状であり、且つ触媒層８に対して５０％以上、特に６５％以上、更に８０％以上（同面積でもよい。）の面積の平面状の電極であることが好ましい。更に、触媒層８と相似形に配設されることがより好ましい。また、第２集電電極４２は、図７のように、線状の電極からなり且つ特定の電極パターンにより形成されている電極とすることもできる。この特定のパターンは特に限定されず、例えば、図１３のような格子状４４、図１４のような櫛歯状４５、図１５のような放射状４６等とすることができる。この線状の電極からなり且つ特定の電極パターンにより形成されている第２集電電極４２の場合、線状の電極の幅及び厚さは特に限定されず、その電気抵抗及びコスト等を勘案し設定することが好ましい。第２集電電極４２が線状の電極からなり且つ特定の電極パターンにより形成されている電極である場合、第２集電電極４２の全面積は特に限定されないが、触媒層８の全面積に対して０．１％以上、特に５％以上、更に１０％以上とすることができる。また、この全面積は９０％以上とすることもでき、このように面積の広い第２集電電極４２であれば、集電効率をより高めることができる。

更に、透光性基板１と透光性導電層２１との間、又は透光性導電層２１の表面に更に第３集電電極４３を設けることもできる。この第３集電電極４３の形状は透光性が保持される限り特に限定されず、線状の電極からなり且つ特定の電極パターンにより形成されている電極とすることができる。例えば、図１３のような格子状４４、図１４のような櫛歯状４５、図１５のような放射状４６等の形状の電極とすることができる。また、この線状の電極からなり且つ特定の電極パターンにより形成されている第３集電電極４３の場合、線状の電極の幅及び厚さは特に限定されず、その電気抵抗及びコスト等を勘案し設定することが好ましい。第３集電電極４３の全面積は、第１半導体電極３１の全面積に対して０．１〜２０％、特に０．１〜５％、更に０．１〜１％であることが好ましい。第３集電電極４３の全面積が第１半導体電極３１の全面積に対して０．１〜２０％であれば、集電効率を高めることができ、且つ第１半導体電極３１に照射される光量を十分に保持することができる。

第１集電電極４１、第２集電電極４２及び第３集電電極４３を設ける方法は特に限定されないが、例えば、所定のパターンが形成されたマスクを用いて、マグネトロンスパッタ法及び電子ビ−ム蒸着法等の物理的蒸着法などでタングステン、チタン、ニッケル等の金属を堆積させ、その後、フォトリソグラフィー等によりパターニングする方法が挙げられる。また、各々の金属成分を含有するメタライズインクを用いてスクリーン印刷法等によりパターニングし、その後、焼成する方法などにより形成することができる。物理的蒸着法などに用いる金属としては、タングステン、チタン、ニッケルの他、白金、金等の貴金属、銅等を用いることもできる。この金属としては、耐腐食性に優れるタングステン、チタン、ニッケル、貴金属等を用いることが好ましい。更に、メタライズインクに含有される金属としても、タングステン、チタン、ニッケル、白金、金等の貴金属、銅等を用いることができる。この金属としては、耐腐食性に優れるタングステン、チタン、ニッケル、貴金属等を用いることが好ましい。尚、これらの方法において、物理的蒸着及び焼成の条件により、集電電極の緻密度を調整することができ、特に、第１集電電極４１の場合、前記の空孔率を有する多孔質体からなる集電電極とすることもできる。

本発明の色素増感型太陽電池の作製方法は特に限定されないが、例えば、以下の方法により作製することができる。
透光性基板１、透光性導電層２１及び第１半導体電極３１をこの順に積層してなる積層体、又は第３集電電極４３を設ける場合は、透光性基板１と透光性導電層２１との間若しくは透光性導電層２１の表面に更に第３集電電極４３を積層してなる積層体と、基板７、触媒層８、多孔質絶縁層６、第１集電電極４１及び第２半導体電極３２をこの順に積層してなる積層体、又は第２集電電極４２を設ける場合は、基板７と触媒層８との間に更に第２集電電極４２を積層してなる積層体とを、第１半導体電極３１と第２半導体電極３２とを対向させて積層し、色素増感型太陽電池とすることができる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
以下のようにして図８に示す色素増感型太陽電池２０５を作製した。
実施例１
（１）一方の積層体の作製
縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さが１ｍｍのガラス基板１の表面に、タングステンを用いて、ＲＦスパッタリングにより、幅１ｍｍ、間隔１０ｍｍ、厚さ１μｍの格子状の第３集電電極４３を形成した。その後、この第３集電電極４３が形成されたガラス基板１の表面に、ＲＦスパッタリングにより、厚さ５００ｎｍのフッ素ドープ酸化スズからなる透光性導電層２１を形成した。次いで、この透光性導電層２１の表面に、粒径が１０〜２０ｎｍのチタニア粒子を含有するスラリー（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、商品名「Ｔｉ−Ｎｏｎｏｘｉｄｅ Ｄ／ＳＰ」）をスクリーン印刷法により塗布し、１２０℃で１時間乾燥し、その後、４８０℃で３０分焼成して、縦９０ｍｍ、横９０ｍｍ、厚さ２０μｍのチタニア電極層（電極基体）を形成した。次いで、この積層体を、ルテニウム錯体（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、商品名「５３５ｂｉｓ−ＴＢＡ」）のエタノール溶液に１０時間浸漬して、図３に一部を拡大して示すように、チタニア焼結粒子に４００〜６００ｎｍの波長域の光を吸収する増感色素３１１であるルテニウム錯体を付着させて第１半導体電極３１を形成し、一方の積層体を作製した。

（２）他方の積層体の作製
純度９９．９質量％のアルミナ粉末１００質量部に、焼結助剤として５質量部のマグネシア、カルシア及びシリカの混合粉末及び２質量部のバインダ並びに溶媒を配合してスラリーを調製し、このスラリーを用いてドクターブレード法により厚さ２ｍｍのアルミナグリーンシートを作製した。その後、白金成分を含有するメタライズインクを用いてアルミナグリーンシートの表面にスクリーン印刷法により触媒層８となる厚さ５００ｎｍの導電塗膜を形成した。次いで、この導電塗膜の表面に、上記スラリーに更に造孔剤としてカーボンが配合されたスラリーを用いて多孔質絶縁層６となる厚さ μｍの絶縁塗膜を形成した。その後、この絶縁塗膜の表面に、上記メタライズインクに更に造孔剤としてアルミナ粉末が配合されたインクを用いて第１集電電極４１となる厚さ５μｍの導電塗膜を形成した。次いで、還元雰囲気にて１５００℃で一体焼成し、厚さ１ｍｍのアルミナ基板７の表面に、縦９０ｍｍ、横９０ｍｍ、厚さ５００ｎｍの触媒層８、縦９０ｍｍ、横９０ｍｍ、厚さ５μｍの多孔質絶縁層６、及び縦９０ｍｍ、横９０ｍｍ、厚さ５μｍの第１集電電極４１（但し、電流取り出しのための端子部は除く。）をこの順に形成した。その後、この第１集電電極４１の表面に上記のチタニア粒子を含有するスラリーをスクリーン印刷法により塗布し、同様にして乾燥し、焼成して、縦９０ｍｍ、横９０ｍｍ、厚さ２０μｍのチタニア電極層（電極基体）を形成した。次いで、この積層体を、５００〜７００ｎｍの波長域の光を吸収する有機色素である増感色素３２１を含有する溶液に１０時間浸漬して、チタニア焼結粒子に増感色素３２１を付着させて第２半導体電極３２を形成し、他方の積層体を作製した。

（３）色素増感型太陽電池の作製
他方の積層体のアルミナ基板７の触媒層８が形成されていない部分に、熱可塑性樹脂からなる厚さ６０μｍの接着剤シート（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、商品名「ＳＸ１１７０−６０」）を配設し、その後、一方の積層体を、その第１半導体電極３１と他方の積層体の第２半導体電極３２とが対向するように配置し、次いで、アルミナ基板７の側を下にして１００℃に調温されたホットプレートに載せ、５分加熱して一方の積層体の透光性導電層２１と他方の積層体のアルミナ基板７とを接合し、接合部９を形成した。その後、一方の積層体の所定の位置に設けられた電解質溶液の注入口からヨウ素電解液（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、商品名「Ｉｏｄｏｌｙｔｅ ＰＮ−５０」）を注入し、第１半導体電極３１と第２半導体電極３２と間に電解質層５を形成した。尚、注入したヨウ素電解液は多孔質の第１集電電極４１及び多孔質絶縁層６に含有され、更に移動して触媒層８の表面に到達する。このようにして色素増感型太陽電池２０１を作製した。ヨウ素電解液注入後、注入口は上記の接着剤を用いて封止した。尚、電力は第３集電電極４３及び第１集電電極４１並びに触媒層８の各々から取り出した。

（４）色素増感型太陽電池の性能評価
上記（１）〜（３）により作製した色素増感型太陽電池２０５に、ＡＭ１．５にスペクトル調整したソーラーシミュレータによって、照射強度１００ｍＷ／ｃｍ^２の擬似太陽光を照射したところ、変換効率１０．５％の特性を有していた。

実施例２
図９のように、セラミック基板７の表面に、スパッタリング法によりタングステンからなる厚さ１μｍの平面状の第２集電電極４２を設け、この第２集電電極４２の表面に触媒層８を設けた他は実施例１と同様にして色素増感型太陽電池２０６を作製した。尚、電力は第３集電電極４３及び第１集電電極４１並びに第２集電電極４２の各々から取り出した。その性能を実施例１の場合と同様にして評価したところ、変換効率１０．８％の特性であり、実施例１と比べて優れており、触媒層の側にも集電電極を設けることで、光電変換効率がより向上することが分かる。

比較例１
第１集電電極４１を設けなかった他は実施例１と同様にして色素増感型太陽電池を作製し、その性能を実施例１の場合と同様にして評価したところ、変換効率６．２％の特性であり、実施例１及び実施例２と比べて特性が劣っていることが分かる。

尚、本発明では、上記の実施例の記載に限られず、本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。例えば、第２基体１０２は、基板７と触媒層８との間に更に導電層２２を有していてもよい。この導電層２２は、透光性を有していても、透光性を有していなくてもよい。導電層２２は、透光性導電層２１と同様の材料等を用いて形成することができる。この導電層２２は第２集電電極４２の集電効率が十分に高い場合は必要なく、第２集電電極４２の集電効率が十分でない場合に、集電効率を向上させるため設けることができる。導電層２２は、透光性が必須でないこともあって、その厚さは特に限定されないが、コストの面からは薄膜とすることが好ましい。尚、薄膜とすれば透光性となるが、内部抵抗は高くなる。従って、導電層２２の厚さは透光性と内部抵抗とを勘案して設定することが好ましく、通常、表面抵抗が１００Ω／ｃｍ^２以下、特に１〜１０Ω／ｃｍ^２となる厚さとすることができる。導電層２２の形成方法も特に限定されないが、金属、導電性酸化物等の微粒子を含有するペーストを、基板７の表面に塗布して形成することができる。この塗布方法としては、ドクターブレード法、スキージ法、スピンコート法等の各種の方法が挙げられる。更に、この導電層２２は、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法等により、基板７の表面に金属等を堆積させて形成することもできる。

本発明の色素増感型太陽電池２０１の断面を示す模式図である。 第１半導体電極３１が有する増感色素３１１と、第２半導体電極３２が有する増感色素３２１との、光の波長に対する吸収量を比較して示す説明図である。 本発明の色素増感型太陽電池２０１の透光性導電層２１、第１半導体電極３１及び電解質層５の一部を拡大して示す模式図である。 本発明の色素増感型太陽電池２０１の電解質層５、第２半導体電極３２及び第１集電電極４１の一部を拡大して示す模式図である。 図１の色素増感型太陽電池において第１集電電極４１の形状を格子状とした色素増感型太陽電池２０２の断面を示す模式図である。 図１の色素増感型太陽電池において基板７と触媒層８との間に、更に平面状の第２集電電極４２を有する色素増感型太陽電池２０３の断面を示す模式図である。 図６の色素増感型太陽電池において第２集電電極４２が格子状になり、更に導電層２２が設けられた色素増感型太陽電池２０４の断面を示す模式図である。 実施例１の色素増感型太陽電池２０５の断面を示す模式図である。 実施例２の色素増感型太陽電池２０６の断面を示す模式図である。 格子状の半導体電極３３を示す模式図である。 櫛歯状の半導体電極３４を示す模式図である。 放射状の半導体電極３５を示す模式図である。 格子状の集電電極４４を示す模式図である。 櫛歯状の半導体電極４５を示す模式図である。 放射状の半導体電極４６を示す模式図である。

符号の説明

１０１；第１基体、１０２；第２基体、１；透光性基板（ガラス基板）、２１；透光性導電層、２２；導電層、３１；第１半導体電極、３１１；増感色素、３２；第２半導体電極、３２１；増感色素、３３；格子状の半導体電極、３４；櫛歯状の半導体電極、３５；放射状の半導体電極、４１；第１集電電極、４２；第２集電電極、４３；第３集電電極、４４；格子状の集電電極、４５；櫛歯状の集電電極、４６；放射状の集電電極、５；電解質層、６；多孔質絶縁層、７；基板（セラミック基板）、８；触媒層、９；接合部、Ｅ；取り出し電極、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６；色素増感型太陽電池。

Claims (12)

1. 透光性基板１、該透光性基板１の表面に設けられた透光性導電層２１、該透光性導電層２１の表面に設けられた増感色素３１１を有する第１半導体電極３１、一面が該第１半導体電極３１に対向するように配置された増感色素３２１を有する第２半導体電極３２、該第２半導体電極３２の他面に設けられた第１集電電極４１及び該第１半導体電極３１と該第２半導体電極３２との間に設けられた電解質層５を備える第１基体１０１と、
   該第２半導体電極３２及び該第１集電電極４１、又は該第１集電電極４１と接して設けられた多孔質絶縁層６と、
   基板７及び該基板７の表面に設けられた触媒層８を備え、該触媒層８が該多孔質絶縁層６に対向するように配置されている第２基体１０２と、を有することを特徴とする色素増感型太陽電池。
2. 上記増感色素３１１及び上記増感色素３２１の各々が吸収する光の波長域が異なる請求項１に記載の色素増感型太陽電池。
3. 上記増感色素３１１が吸収する光の波長域が、上記増感色素３２１が吸収する光の波長域より短波長側にある請求項２に記載の色素増感型太陽電池。
4. 上記増感色素３１１及び上記増感色素３２１のうちの少なくとも一方が、吸収する光の波長域の異なる２種以上の増感色素により構成されている請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
5. 上記第１半導体電極３１及び上記第２半導体電極３２の各々が粒子の集合体からなり、且つ該第１半導体電極３１を構成する粒子の平均粒径が、該第２半導体電極３２を構成する粒子の平均粒径より小さい請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
6. 上記第２半導体電極３２が、線状の電極からなる電極パターンにより形成されている請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
7. 上記第１集電電極４１が多孔質層からなる請求項１乃至６のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
8. 上記第１集電電極４１が、線状の電極からなる電極パターンにより形成されている請求項１乃至６のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
9. 上記基板７と上記触媒層８との間に第２集電電極４２を有する請求項１乃至８のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
10. 上記透光性基板１と上記透光性導電層２１との間又は該透光性導電層２１の表面に第３集電電極４３を有する請求項１乃至９のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
11. 上記第３集電電極４３が、線状の電極からなる電極パターンにより形成されている請求項１０に記載の色素増感型太陽電池。
12. 上記基板７がセラミックからなる請求項１乃至１１のうちのいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。

Images