JP2009181791A

JP2009181791A - 色素増感型太陽電池

Info

Publication number: JP2009181791A
Application number: JP2008019329A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Fujimaki; 浩和藤巻
Original assignee: Oki Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2009-08-13
Anticipated expiration: 2028-01-30
Also published as: JP5324793B2

Abstract

【課題】複数の単一電池セルを直列接続した場合においても、小型化を容易とすることができる色素増感型太陽電池提供することを目的としている。
【解決手段】１の方向に沿って互いに並置された複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルのアノード電極若しくはカソード電極が、前記１つの電池セルに隣接する電池セルのカソード電極若しくはアノード電極の前記１の方向に沿って伸びる側縁部の近傍にまで伸長して前記側縁部に電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は複数の電池セルを直列接続した色素増感型太陽電池に関するものである。

次世代の太陽電池として注目される色素増感型太陽電池は、既存のシリコン系太陽電池と比較して、低コスト、高いデザイン性、フレキシブル化が容易及び室内光による高度の光電交換効率の取得といった特徴がある。また、電力用途に限られることがなく、低消費電力機器の主電源又は補償電源としても注目されている。

かかる色素増感型太陽電池の単一電池セルの出力電圧は、約０．６Ｖから０．８Ｖであることが報告されている。従って、シリコン系太陽電池よりは出力電圧が高いものの、かかる出力電力では通常の電子機器を起動することが困難である。また、電力輸送の観点においても、低電圧交流よりも高電圧低電流の方が色素増感型太陽電池内部の抵抗損出や伝送経路でのエネルギー損失を低減することができる。

電子機器を起動するための高電圧を得る方法としては、昇圧回路を組み込む方法も考えられるが、実用上においては色素増感型太陽電池からの出力電圧を数ボルト程度まで高電圧化する必要がある。また、色素増感型太陽電池からの出力電圧を高電圧化する別の方法としては、複数の電池セルを直列接続することで出力電圧を取得する方法が知られている。具体的には、色素増感型太陽電池内部に電気的に分離された電池セルを複数形成し、且つ、これらの電池セルを金属配線等によって直列接続する方法が知られている。

例えば、図１２に示されているように、２枚のガラス基板２０１、２０２上に透明導電膜であるアノード電極２０３及びカソード電極２０４を交互に形成している。ガラス基板２０１上のアノード電極２０３及びカソード電極２０４のうちの中心に形成されたアノード電極２０３とカソード電極２０４を電気的に接続させて１組の電極としている。ガラス基板２０２上のアノード電極２０３及びカソード電極２０４のうちの左側に図示されたアノード電極２０３とカソード電極２０４とを１組の電極とし、右側に図示されたアノード電極２０３とカソード電極２０４とを１組の電極として電気的に接続している。上述した以外のアノード電極２０３とカソード電極２０４とが隣り合う部分にはシール材２０５によって分離されている。カソード電極上にはＰｔ膜２０６及び色素吸着した二酸化チタンポーラス層２０７が形成されている。ガラス基板２０１のアノード電極２０３とガラス基板２０２のカソード電極２０４とが対向するように２枚のガラス基板２０１、２０２が張り合わされている。また、２枚のガラス基板２０１、２０２の空隙部分には電解液２０８が充填されている。かかる構成によって、隣り合った単一電池セルを直接接続して出力電圧の高い色素増感型太陽電池を形成することが可能となる。

かかる構成においては、カソード電極２０４側からの入射光が二酸化チタンポーラス層２０７に到達する以前に光吸収されてしまうため、光電変換効率の低下を招く問題点があった。かかる問題点が解消された色素増感型太陽電池の一例が特許文献１に開示されている。
特開２００７−１７３０４５号公報

特許文献１に記載された色素増感型太陽電池は、２枚の透明基板上に形成された透明導電膜の各々を導電性ワイヤによって接続する構成が開示されております。また、２枚の透明基板のうちの一方がカソード基板、他方がアノード基板としての役割を有しております。かかる構成によって、入射光の大部分が二酸化チタンポーラス層に到達することとなり、高い光電変換効率を得ることができます。

しかしながら、カソード基板に形成された透明導電膜とアノード基板に形成された透明導電膜とを接続する導電性ワイヤを隣接する透明導電膜を離間する溝に沿って設けるため、導電性ワイヤの直径よりも大きいセル間領域が必要となっている。かかるセル間領域の存在のため、複数の単一セルを直列接続した場合の色素増感型太陽電池の小型化が困難となる問題点があった。

本発明は、以上の如き事情に鑑みてなされたものであり、複数の単一電池セルを直列接続した場合においても、小型化を容易とすることができる色素増感型太陽電池を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、１の方向に沿って互いに並置され、且つ、各々が色素増感型太陽電池機能層並びにこれを挟むアノード電極及びカソード電極からなる複数の電池セルと、互いに対向して前記電池セルを挟んで配置されて、前記電池セルのアノード電極及びカソード電極を支持するアノード基板及びカソード基板と、からなる色素増感型太陽電池であって、前記電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルのアノード電極又はカソード電極が、前記１つの電池セルに隣接する電池セルのカソード電極又はアノード電極の前記１の方向に沿って伸びる側縁部の近傍にまで伸長して前記側縁部に電気的に接続されていることを特徴とする色素増感型太陽電池が提供される。

また、前記少なくとも１つの電池セルのアノード電極又はカソード電極は、前記隣接する電池セルのカソード電極又はアノード電極の前記１の方向に沿って伸びる２つの側縁部の双方の近傍にまで伸長しており、前記２つの側縁部においてそれぞれ電気的に接続していても良い。

また、前記アノード電極及びカソード電極は全体として矩形であっても良い。

また、前記アノード基板及び前記カソード基板の間には前記電池セルの複数の前記色素増感型太陽電池機能層を共通に囲む環状封止層を更に有していても良い。

本発明の色素増感型太陽電池においては、１の方向に沿って互いに並置された複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルのアノード電極若しくはカソード電極が、前記１つの電池セルに隣接する電池セルのカソード電極若しくはアノード電極の前記１の方向に沿って伸びる側縁部の近傍にまで伸長して前記側縁部に電気的に接続されることにより、複数の単一電池セルを直列接続した場合においても、小型化を容易とすることができる色素増感型太陽電池を提供することができる。

発明を実施するための形態

以下、本発明の実施例について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１（ａ）乃至（ｃ）を参照しつつ、本発明の実施例の色素増感型太陽電池１０を詳細に説明する。

図１（ａ）乃至（ｃ）に示されているように、色素増感型太陽電池１０は、アノード基板であるガラス基板１１上に４つのフッ素ドープ酸化スズ膜（以下、ＦＴＯ膜と称する）１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ（以下、いずれかを特定しない場合には、ＦＴＯ１２と称する）が形成されている。ＦＴＯ膜１２がアノード電極として機能し、例えば、その形状は全体として矩形であっても良い。ガラス基板１１の上部にはカソード基板であるガラス基板１３が配置されており、ガラス基板１３の表面（ＦＴＯ１２膜と対向する面内）に３つのＦＴＯ膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃ（以下、いずれかを特定しない場合には、ＦＴＯ１４と称する）が形成されて、更に、ＦＴＯ膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃ上の各々にはＰｔ膜１５ａ、１５ｂ、１５ｃ（以下、いずれかを特定しない場合にはＰｔ膜１５と称する）が形成されている。ガラス基板１３においては、ＦＴＯ１４及びＰｔ膜１５によってカソード電極が構成されており、例えば、その形状は全体として矩形であっても良い。ＦＴＯ膜１２とＰｔ膜１５とは、導電性接着剤１６によって電気的に接続されている。具体的には、ＦＴＯ膜１２ａがＰｔ膜１５ａに、ＦＴＯ膜１２ｂがＰｔ膜１５ｂに、ＦＴＯ膜１２ｃがＰｔ膜１５ｃに接続されている。また、ＦＴＯ膜１２とＰｔ膜１５とが環状封止層１７によって接合されている。

次に、色素増感型太陽電池１０の内部構造について図２（ａ）乃至（ｃ）を参照しつつ詳細に説明する。

図２（ａ）に示されているように、ガラス基板１１上に形成されたＦＴＯ膜１２の各々は、間隙２１によって離間している。間隙２１は、Ｘ軸プラス方向に対して凹型に形成されている。間隙２１の形状によってＦＴＯ膜１２ａ〜１２ｃはＹ軸方向の両端に隣接するＦＴＯ膜１２ｂ〜１２ｄに向かって伸長した伸長部２２を備えている。伸長部２２上（例えば、図２（ａ）の破線部分）には、導電性接着剤１６が固着されることとなる。ＦＴＯ膜１２ａ〜１２ｃの各々に形成された２つの伸長部２２の間には、隣り合うＦＴＯ膜１２ｂ〜１２ｄが間隙２１をおいて隣接している。以下、ＦＴＯ膜１２ａ〜１２ｃの各々に形成された２つの伸長部２２の間に隣接して配置された部分をＦＴＯ膜１２ｂ〜１２ｄの凸部２３と称する。ＦＴＯ膜１２ｂ〜１２ｄの凸部２３上には色素吸着された色素担持酸化チタン層２４ａ、２４ｂ、２４ｃ（以下、いずれかを特定しない場合には、色素担持酸化チタン層２４と称する）が形成されている。以下、ガラス基板１１上にＦＴＯ膜１２及び色素担持酸化チタン層２４が形成された基板をアノード電極基板２０と称する。

図２（ｂ）に示されているように、ガラス基板１３上に形成されたＦＴＯ膜１４及びＰｔ膜１５は、間隙２５によって離間している。例えば、破線で示された部分にアノード電極基板２０に固着された導電性接着剤１６が接続されることとなる。従って、ＦＴＯ膜１２ａとＰｔ膜１５ａと、ＦＴＯ膜１２ｂとＰｔ膜１５ｂと、ＦＴＯ膜１２ｃとＰｔ膜１５ｃとが導電性接着剤１６を介して電気的に接続されることとなる。以下、ガラス基板１３上にＦＴＯ膜１４及びＰｔ膜１５が形成された基板をカソード電極基板３０と称する。

図２（ｃ）に示されているように、色素担持酸化チタン層２４ａがＰｔ膜１５ａと、色素担持酸化チタン層２４ｂがＰｔ膜１５ｂと、色素担持酸化チタン層２４ｃがＰｔ膜１５ｃと対向している。ＦＴＯ膜１２とＰｔ膜１５との間には、色素担持酸化チタン層２４を覆うように電解液層２６が形成されている。色素担持酸化チタン層２４と電解液層２６とによって色素増感型太陽電池機能層２７が形成されている。ＦＴＯ膜１２ｂ、色素担持酸化チタン層２４ａ、電解液層２６、Ｐｔ膜１５ａ及びＦＴＯ膜１４ａによって単一の電池セル２８ａが構成されている。また、同様にＦＴＯ膜１２ｃ、色素担持酸化チタン層２４ｂ、電解液層２６、Ｐｔ膜１５ｂ及びＦＴＯ膜１４ｂによって単一の電池セル２８ｂが構成され、ＦＴＯ膜１２ｄ、色素担持酸化チタン層２４ｃ、電解液層２６、Ｐｔ膜１５ｃ及びＦＴＯ膜１４ｃによって単一の電池セル２８ｃが構成されている。また、上述した構成によって電池セル２８ａ〜２８ｃは、Ｘ軸方向（すなわち、１の方向）に沿って互いに並置されている。以下、いずれかの電池セルを特定しない場合においては電池セル２８と称する。

また、図２（ａ）乃至（ｃ）に示されているように、隣接する電池セル２８同士のアノード電極とカソード電極とが接続されている。例えば、電池セル２８ａのアノード電極であるＦＴＯ膜１２ｂが電池セル２８ｂのカソード電極を構成するＰｔ膜１５ｂに導電性接着剤１６を介して接続されている。従って、３つの電池セル２８が直列接続された構成となり、ＦＴＯ膜１２ａがプラス側電極端子として機能し、ＦＴＯ膜１２ｄがマイナス側電極端子として機能する。

また、上述した構成から、伸長部２２は、隣接する電池セル２８のＰｔ膜１５の側縁部の近傍（例えば、導電性接着剤１６が固着される位置）にまで伸長している。例えば、電池セル２８ａを構成するＦＴＯ膜１２ａの伸長部２２は、隣接する電池セル２８ｂを構成するＰｔ膜１５ａの側縁部の近傍（図２（ｂ）の導電性接着剤１６の固着位置）に対向する位置まで伸長し、導電性接着剤１６を介して伸長部２２とＰｔ膜１５ａの側縁部の近傍とが接続されている。

なお、隣接する電池セル２８同士のアノード電極とカソード電極との間で酸化還元反応が起きないようにするために、隣接する電池セル２８同士の距離は、電解液層２６の厚みよりも十分に大きくすることが望ましい。また、アノード電極であるＦＴＯ膜１２に凹型の間隙２１を形成したが、カソード電極側に形成された間隙２５を凹型に形成し、ＦＴＯ膜１４及びＰｔ膜１５に伸長部を設けても良い。また、伸長部２２をガラス基板１１上のＹ軸方向の両端に設けたが、いずれか一方のみとするように間隙２１を変形させても良い。

次に、本発明の実施例のとしての色素増感型太陽電池１０の製造方法について図３乃至図５を参照しつつ詳細に説明する。

先ず、ガラス基板１１の上面全体にＦＴＯ層３１を形成する（図３（ａ））。次に、ＦＴＯ層３１にＹＡＧレーザーを使用して間隙２１を形成する（図３（ｂ１）、（ｂ２））。間隙２１は凹型形状であり、ＦＴＯ層３１を４つのＦＴＯ膜１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄとして分離する。例えば、間隙２１の幅は５００μｍであっても良い。間隙２１の凹型形状によって、ＦＴＯ膜１２には隣接するＦＴＯ膜１２の方向に伸長している伸長部２２及び各ＦＴＯ膜の２つの伸長部２２に挟まれ領域に位置する凸部２３を有することとなる。

次に、凸部２３上に約５０μｍの酸化チタンペーストをスクリーン印刷法によって塗布し、酸化チタン層３２ａ、３２ｂ、３２ｃを形成する（図３（ｃ１）、（ｃ２））。以下、いずれかの酸化チタン層を特定しない場合においては酸化チタン層３２と称する。ここで、酸化チタン層３２は、単層又は積層のいずれかに限定はされない。酸化チタン層３２の形成後のガラス基板１１を大気雰囲気中において、約５００℃にて約９０分間のアニール処理を行い、酸化チタン層３２を多孔質のポーラス状酸化チタン層３３ａ、３３ｂ、３３ｃに変化させる（図３（ｄ））。以下、いずれかのポーラス状酸化チタン層を特定しない場合においてはポーラス状酸化チタン層３３と称する。例えば、ポーラス状酸化チタン層３３の厚みは約１０μｍである。

次に、アセトニトリルとｔブチルアルコールとの混合溶液にＲｕ系増感色素であるＮ７１９色素を溶かした溶液に、ポーラス状酸化チタン層３３を約２０時間ディップさせる。かかるディップによってポーラス状酸化チタン層３３を色素担持酸化チタン層２４に変化させることができる（図３（ｅ））。以上の工程によってアノード電極基板２０が形成される。

次に、ガラス基板１３の上面全体にＦＴＯ層４１を形成する（図４（ｆ））。その後、ＦＴＯ層４１上にＰｔをスパッタし、約１００ÅのＰｔ層４２を形成する（図４（ｇ））。更に、ＦＴＯ層４１及びＰｔ層４２にＹＡＧレーザーを使用して間隙２５を形成する（図４（ｈ１）、（ｈ２））。間隙２５は直線形状であり、ＦＴＯ層４１及びＰｔ層４２を３つのＦＴＯ膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び３つのＰｔ膜１５ａ、１５ｂ、１５ｃとして分離する。以上の工程によってカソード電極基板３０が形成される。

次に、アノード電極基板２０上であって、色素担持酸化チタン層２４を共通に囲むように封止樹脂をディスペンサーによって塗布し、環状封止層１７を形成する（図５（ｉ１）、（ｉ２））。また、ＦＴＯ膜１２とＰｔ膜１５とを電気的に接続するために、熱硬化型の導電性接着剤１６を伸長部２２上に塗布する。（図５（ｉ２））。

次に、色素担持酸化チタン層２４ａとＰｔ膜１５ａと、色素担持酸化チタン層２４ｂとＰｔ膜１５ｂと、色素担持酸化チタン層２４ｃとＰｔ膜１５ｃとが対抗するようにアノード電極基板２０とカソード電極基板３０とを結合させる（図５（ｊ））。また、かかる結合工程においては、色素担持酸化チタン層２４ａと色素担持酸化チタン層２４ｂとの間の間隙２１とＰｔ膜１５ａとＰｔ膜１５ｂと間の間隙２５と、色素担持酸化チタン層２４ｂと色素担持酸化チタン層２４ｃとの間の間隙２１とＰｔ膜１５ｂとＰｔ膜１５ｃとの間の間隙２５とが対抗するように結合させる。

アノード電極基板２０とカソード電極基板３０とを結合後、約１２０℃の温度で約３０分間の加熱処理を行い、導電性接着剤１６を硬化させる。また、ＵＶ照射によって環状封止層１７を硬化させる。更に、環状封止層１７の一部にピンホールを形成し、かかるピンホールから真空注入法によって電解液を注入する。電解液注入後、再びかかるピンホールをエポキシ樹脂によって封止することで電解液層２６を形成する（図５（ｋ）。例えば、電解液は、ヨウ素、ヨウ化リチウム、アセトニトリル及びトリブチルリン酸エステル（ＴＢＰ）を混合したものであっても良い。

また、導電性接着剤１６は、環状封止層１７よりもアノード電極基板２０のＹ軸方向の端部に位置しているため、電解液層２６を形成後にＦＯＴ膜１２とＰｔ膜１５とを電気的に接続させても良い。

また、上述した、色素担持酸化チタン層２４の各々が共通の電解液層２６によって覆われているため、電池セル２８ごとに封止を行う必要がなく、封止層を小さくすることができるため色素増感型太陽電池１０としての光電変換効率を向上することができる。また、部材の共通化によりコストを抑えることもできる。

以上のように、本実施例による色素増感型太陽電池によれば、Ｘ軸方向に沿って互いに並置された複数の電池セル２８のＦＴＯ膜１２のＸ軸方向にそって伸長した伸長部２２と、隣接する電池セル２８のＰｔ膜１５の側縁部の近傍とを導電性接着剤１６を介して電気的に接続させる故、複数の単一電池セルを直列接続した場合においても、小型化を容易とすることができる色素増感型太陽電池提供することができる。

第１の実施例における封止樹脂層の形状以外の構成を同様として、ＦＴＯ膜又はＰｔ膜上に更にＡｇ膜を形成しても良い。かかる色素増感型太陽電池６０及びその製造方法を図６乃至図１０を参照しつつ詳細に説明する。なお、実施例１と同様の部分については、同一符号を使用してその説明は省略する。

図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示されているように、ＦＴＯ膜１２上の各々には、Ａｇ膜６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ（以下、いずれかを特定しない場合には、Ａｇ膜６１と称する）が形成されている。また、Ｐｔ膜１５上の各々には、Ａｇ膜６２ａ、６２ｂ、６２ｃ（以下、いずれかを特定しない場合には、Ａｇ膜６２と称する）が形成されている。上述した構成から、ＦＴＯ膜１２及びＡｇ膜６１によってアノード電極が構成され、ＦＴＯ膜１４、Ｐｔ膜１５及びＡｇ膜６２によってカソード電極が構成されている。また、Ａｇ膜６１とＡｇ膜６２とが、導電性接着剤１６によって電気的に接続されている。更に、Ａｇ膜６１とＡｇ膜６２とが封止層６３によって接合されている。

図７（ａ）に示されているように、Ａｇ膜６１は、ＦＴＯ膜１２上に形成されているため、ＦＴＯ膜１２と同様に、伸長部７１及び凸部７２を有している。Ａｇ膜６１は、ＦＯＴ膜１２の全面上に形成されるのではなく、色素担持酸化チタン層２４の周囲（例えば、色素担持酸化チタン層２４から約３ｍｍの範囲）には形成されていない。ガラス基板１１上に形成されたＦＴＯ膜１４、Ａｇ膜６１及び色素担持酸化チタン層２４によってアノード電極基板７０が構成されている。

また、図７（ｂ）に示されているように、Ａｇ膜６２もＰｔ膜１５の全面上に形成されるのではなく、アノード電極基板７０のＡｇ膜６１が形成されていない部分と接合後に対向する部分にはＡｇ膜６２は形成されていない。

図７（ｃ）に示されているように、色素担持酸化チタン層２４はそれぞれ電解液層６４ａ、６４ｂ、６４ｃ（以下、いずれかを特定しない場合には、電解液層６４と称する）に覆われている。電解液層６４ａ、６４ｂ、６４ｃは封止層６３によってそれぞれ分離されている。

次に、本発明の実施例のとしての色素増感型太陽電池６０の製造方法について図８乃至図１０を参照しつつ詳細に説明する。

酸化チタン層３２ａ、３２ｂ、３２ｃの形成工程までは、第１の実施例と同様であるため、説明を省略する。

酸化チタン層３２ａ、３２ｂ、３２ｃを形成後、銀ペースト材料を酸化チタン層３２から約３ｍｍの範囲内及び間隙２１を除いた部分にスクリーン印刷法によって印刷し、ＦＴＯ膜１２上にＡｇ膜６１を形成する（図８（ｄ１）、（ｄ２））。その後、約４５０℃にて、熱処理を行いＡｇ層６１のネッキング処理を施す。更に、第１の実施例と同様に、Ａｇ層６１のネッキング処理後のガラス基板１１を大気雰囲気中において、約５００℃にて約９０分間のアニール処理を行い、酸化チタン層３２を多孔質のポーラス状酸化チタン層３３に変化させる（図８（ｅ））。更に、アセトニトリルとｔブチルアルコールとの混合溶液にＲｕ系増感色素であるＮ７１９色素を溶かした溶液に、ポーラス状酸化チタン層３３を約２０時間ディップさせる。かかるディップによってポーラス状酸化チタン層３３を色素担持酸化チタン層２４に変化させることができる（図８（ｆ））。以上の工程によってアノード電極基板７０が形成される。

次に、カソード電極基板８０の形成工程を説明するが、Ｐｔ層１５の形成工程までは、第１の実施例と同様であるため、説明を省略する（図９（ｇ）、（ｈ）、（ｉ））。

Ｐｔ層１５の形成後、銀ペースト材料をアノード電極基板７０のＡｇ膜６１が形成されてない部分と接合後に対向する部分以外にスクリーン印刷法によって印刷し、Ｐｔ膜１５上にＡｇ膜６２を形成する（図９（ｊ１）、（ｊ２））。その後、約４５０℃にて、熱処理を行いＡｇ層６２のネッキング処理を施す。以上の工程によってカソード電極基板８０が形成される。

次に、Ａｇ層６１上であって、色素担持酸化チタン層２４から約２ｍｍの範囲内、アノード電極基板７０のＸ軸方向の両端から所定の範囲内（例えば、カソード電極基板８０が対向しない部分）、及び導電性接着剤１６の塗布部分を除いた部分に、封止樹脂をディスペンサーによって塗布して封止樹脂層６３を形成する（図１０（ｋ１）、（ｋ２））。また、Ａｇ膜６１とＡｇ膜６２とを電気的に接続するために、熱硬化型の導電性接着剤１６を伸長部２２上に塗布する。（図１０（ｋ２））。

次に、色素担持酸化チタン層２４ａとＰｔ膜１５ａと、色素担持酸化チタン層２４ｂとＰｔ膜１５ｂと、色素担持酸化チタン層２４ｃとＰｔ膜１５ｃとが対抗するようにアノード電極基板２０とカソード電極基板３０とを結合させる（図１０（ｌ））。また、かかる結合工程においては、第１の実施例と同様に色素担持酸化チタン層２４ａと色素担持酸化チタン層２４ｂとの間の間隙２１とＰｔ膜１５ａとＰｔ膜１５ｂとの間の間隙２５と、色素担持酸化チタン層２４ｂと色素担持酸化チタン層２４ｃとの間の間隙２１とＰｔ膜１５ｂとＰｔ膜１５ｃとの間の間隙２５とが対抗するように結合させる。

アノード電極基板７０とカソード電極基板８０とを結合後、約１２０℃の温度で約３０分間の加熱処理を行い、導電性接着剤１６を硬化させる。また、ＵＶ照射によって封止樹脂層６３を硬化させる。更に、封止樹脂層６３の３箇所にピンホールを形成し、かかるピンホールから真空注入法によって電解液を注入する。電解液注入後、再びかかるピンホールをエポキシ樹脂によって封止することで電解液層６４ａ、６４ｂ、６４ｃを形成する（図１０（ｍ）。

以上のように、本実施例による色素増感型太陽電池によれば、ＦＴＯ膜１２、１４と比較して電気抵抗が低いＡｇ膜６１、６２を形成したため、色素増感型太陽電池６０の内部の抵抗成分を削減することが可能となり、色素増感型太陽電池６０のフィルファクターを改善することができる。

なお、Ａｇ膜６１、６２をＦＴＯ膜１２及びＰｔ膜１５の大部分を覆うように形成せずに、部分的に形成する（例えば、導電性接着剤１６の周囲のみ）しても良い。

第１及び第２の実施例における電池セルは、Ｘ軸方向に沿ってのみ並置されていたが、Ｘ軸及びＹ軸方向に沿って並置されても良い。Ｘ軸及びＹ軸方向に沿って並置された電池セルを有する色素増加型太陽電池について図１１を参照しつつ詳細に説明する。なお、第１及び第２の実施例と同様の構成部分については、同一符号を使用してその説明は省略する。

図１１（ａ）に示されているように、アノード電極基板１２０においては、Ｘ軸プラス方向に対して凹型に形成された間隙１１１ａ、Ｘ軸マイナス方向に対して凹型に形成された間隙１１１ｂ及びＸ軸プラス方向に直線的に伸びた間隙１１２によって、７つのＦＴＯ膜１１３ａ〜ｇ（以下、いずれかを特定しない場合には、ＦＴＯ膜１１３と称する）が形成されている。ＦＴＯ膜１１３ａ〜ｃは、隣接するＦＴＯ膜１１３ｂ〜ｄに向かって（すなわち、Ｘ軸プラス方向）伸長した伸長部１１４を備えている。伸長部１１４上には導電性接着剤１６が固着されることとなる。ＦＴＯ膜１１３ｄ〜ｆ、Ｙ軸方向の両端に隣接するＦＴＯ膜１１３ｅ〜ｇに向かって（すなわち、Ｘ軸マイナス方向）伸長した伸長部１１５を備えている。伸長部１１５上にも導電性接着剤１６が固着されることとなる。各ＦＴＯ膜１１３の伸長部１１４、１１５に間には、隣り合うＦＴＯ膜１１３が間隙１１１ａ、１１１ｂをおいて隣接している。ＦＴＯ膜１１３の各々に形成された伸長部１１４、１１５の間に隣接して配置された部分を第１及び第２の実施例と同様にＦＴＯ膜１１３の凸部と称し、かかる凸部には色素担持酸化チタン層１１６ａ〜ｆ（以下、いずれかを特定しない場合には、色素担持酸化チタン層１１６と称する）が形成されている。なお、ＦＴＯ膜１１３ｄを含む電池セルは、Ｙ軸方向に隣接した電池セルと直列接続するために、ＦＴＯ膜１１３ｄは、Ｙ軸マイナス方向にも伸長している。

図１１１（ｂ）に示されているように、カソード電極基板１３０においては、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直線的に形成された間隙１１７によって６つのＰｔ膜１１８ａ〜ｆ（以下、いずれかを特定しない場合には、Ｐｔ膜１１８と称する）が形成されている。

アノード電極基板１２０とカソード電極基板１３０とは、第１又は第２の実施例と同様に封止樹脂によって接合される。また、ＦＴＯ膜１１３ａとＰｔ膜１１８ａと、ＦＴＯ膜１１３ｂとＰｔ膜１１８ｂと、ＦＴＯ膜１１３ｃとＰｔ膜１１８ｃと、ＦＴＯ膜１１３ｄとＰｔ膜１１８ｄと、ＦＴＯ膜１１３ｅとＰｔ膜１１８ｅと、ＦＴＯ膜１１３ｆとＰｔ膜１１８ｆと、が導電性接着剤１６によって電気的に接続されることとなる。封止樹脂による接合後においては、第１及び第２の実施例と同様に電解液を注入することとなる。

なお、第２の実施例と同様にＦＴＯ膜１１３及びＰｔ膜１１８上にＡｇ膜を形成しても良い。

本実施例における色素増加型太陽電池においては、同一基板上に二次元的に電池セルを配置して直列接続することができるため、アノード基板及びカソード基板の面積を有効利用することが可能となり、同一面積の基板を使用した場合に第１及び第２の実施例よりも高い出力電圧が得られることとなる。

（ａ）は本発明の第１の実施例としての色素増感型太陽電池のＸ−Ｙ平面図、（ｂ）は本発明の第１の実施例としての色素増感型太陽電池のＸ−Ｚ平面図、（ｂ）は本発明の第１の実施例としての色素増感型太陽電池のＹ−Ｚ平面図である。（ａ）は本発明の第１の実施例としての色素増感型太陽電池のアノード電極基板のＸ−Ｙ平面図、（ｂ）は本発明の第１の実施例としての色素増感型太陽電池のカソード電極基板のＸ−Ｙ平面図、（ｃ）は図１（ａ）における一点鎖線２ｃにおける断面図である。本発明の第１の実施例として色素増感型太陽電池の製造工程毎の断面図である。本発明の第１の実施例として色素増感型太陽電池の製造工程毎の断面図である。本発明の第１の実施例として色素増感型太陽電池の製造工程毎の断面図である。（ａ）は本発明の第２の実施例としての色素増感型太陽電池のＸ−Ｙ平面図、（ｂ）は本発明の第２の実施例としての色素増感型太陽電池のＸ−Ｚ平面図、（ｂ）は本発明の第２の実施例としての色素増感型太陽電池のＹ−Ｚ平面図である。（ａ）は本発明の第２の実施例としての色素増感型太陽電池のアノード電極基板のＸ−Ｙ平面図、（ｂ）は本発明の第２の実施例としての色素増感型太陽電池のカソード電極基板のＸ−Ｙ平面図、（ｃ）は図６（ａ）における一点鎖線７ｃにおける断面図である。本発明の第２の実施例として色素増感型太陽電池の製造工程毎の断面図である。本発明の第２の実施例として色素増感型太陽電池の製造工程毎の断面図である。本発明の第２の実施例として色素増感型太陽電池の製造工程毎の断面図である。（ａ）は本発明の第３の実施例としての色素増感型太陽電池のアノード電極基板のＸ−Ｙ平面図、（ｂ）は本発明の第３の実施例としての色素増感型太陽電池のカソード電極基板のＸ−Ｙ平面図である。従来の色素増感型太陽電池の断面図である。

符号の説明

１０色素増感型太陽電池
１１ガラス基板
１２ａ〜ｄフッ素ドープ酸化スズ膜（ＦＴＯ）
１３ガラス基板
１４ａ〜ｃフッ素ドープ酸化スズ膜（ＦＴＯ）
１５ａ〜ｃＰｔ膜
１６導電性接着剤
１７環状封止層
２４ａ〜ｃ色素担持酸化チタン層
２６電解液層

Claims

１の方向に沿って互いに並置され、且つ、各々が色素増感型太陽電池機能層並びにこれを挟むアノード電極及びカソード電極からなる複数の電池セルと、
互いに対向して前記電池セルを挟んで配置されて、前記電池セルのアノード電極及びカソード電極を支持するアノード基板及びカソード基板と、からなる色素増感型太陽電池であって、
前記電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルのアノード電極又はカソード電極が、前記１つの電池セルに隣接する電池セルのカソード電極又はアノード電極の前記１の方向に沿って伸びる側縁部の近傍にまで伸長して前記側縁部に電気的に接続されていることを特徴とする色素増感型太陽電池。
前記少なくとも１つの電池セルのアノード電極又はカソード電極は、前記隣接する電池セルのカソード電極又はアノード電極の前記１の方向に沿って伸びる２つの側縁部の双方の近傍にまで伸長しており、前記２つの側縁部においてそれぞれ電気的に接続していることを特徴とする請求項１記載の色素増感型太陽電池。
前記アノード電極及びカソード電極は全体として矩形であることを特徴とする請求項１又は２記載の色素増感型太陽電池。
前記アノード基板及び前記カソード基板の間には前記電池セルの複数の前記色素増感型太陽電池機能層を共通に囲む環状封止層を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の色素増感型太陽電池。