JP2011204522A - 色素増感太陽電池モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】隣接する色素増感太陽電池セル間の電気的接続を確実に行い、シール性および接着性を確実にすることにより、高い変換効率と出力電力の供給を可能とする色素増感太陽電池モジュールの提供。
【解決手段】複数の色素増感太陽電池セルが、互いに対向する基板間に形成され、当該複数の色素増感太陽電池セルの各色素増感太陽電池セルが直列接続されてなり、前記複数の色素増感太陽電池セルの隣接する色素増感太陽電池セル間の対向する作用電極および対向電極の長辺端部に設けられた電極部と、前記複数の色素増感太陽電池セルの対向電極の短辺両端部に、隣接する色素増感太陽電池セルの作用電極の短辺両端部に接続するように設けられた電極端子部とを備え、前記電極端子部に設けられた電極部と隣接する色素増感太陽電池セルの作用電極の両端部に設けられた電極部を介して、前記複数の色素増感太陽電池セルの隣接する各色素増感太陽電池セルが電気的に直列接続されてなることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は色素増感太陽電池モジュールに関する。さらに詳しくは、色素増感太陽電池セルの平面配置構造を有する色素増感太陽電池モジュールおよびその製造方法に関する。

従来、透明基板上に透明導電膜および酸化物半導体膜を順次形成後、酸化物半導体膜の表面に色素を吸着させた作用電極を、酸化還元電解質を介して、基板上に白金薄膜を形成した対向電極に接合させる色素増感太陽電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。この電池は実用化されているシリコン太陽電池や化合物半導体太陽電池などと比べて、製造コストおよび設備コストが安く、また使用される原料も豊富に存在し、環境に優しく、次世代の太陽電池として注目されている。

この色素増感太陽電池は、太陽光により色素内で励起された電子が半導体である酸化チタンなどの多孔質酸化物半導体膜に注入され、薄膜内を移動して透明導電膜に伝達され、さらに、負荷を含む外部回路を介して対向電極に到達することにより電流が流れて電池として作用する。

本発明者らは、先にスプレー熱分解薄膜形成（ＳＰＤ）法により、太陽電池の変換効率の向上を可能にした酸化物半導体（多孔質酸化チタン）薄膜の作製方法を見出し、この薄膜を利用した色素増感太陽電池用電極およびその作製方法を提供した（特許文献２）。この方法によれば、導電膜を形成し、さらにその上に酸化物半導体薄膜を積層する工程を連続して行うことができるため、色素増感太陽電池を安価に効率よく作製することができることを見出したが、しかし、この太陽電池の基板は２５ｍｍ角であり、さらに、実用的な電源として利用するためには、太陽電池セルの受光面積を拡大し、電池の出力を大きくする必要がある。しかし、セルを単に大面積化するだけでは、セルの電極間距離が大きくなるために、電池の内部抵抗の増大により電力の損失が生じ、結果的に変換効率の低下や形状因子（フィルファクタ（ＦＦ））が小さくなってしまうという問題がある。

これを解決するために、大面積の太陽電池セルを短冊形状の小面積セルに分割してこれを複数電気的に接続してモジュールを構成することにより、変換効率の低下を抑制して、電池の出力向上を図る方法が提案されている。モジュールを構成する方法としては、モジュール内の隣接するセルを並列接続する方法と直列接続する方法が知られている。

本発明者らは先に集電線を設けた透明基板上に透明導電膜を形成し、この集電線で区分された複数の小面積太陽電池セルを並列接続することにより、高変換効率の色素増感太陽電池モジュールを作製する方法を提案した。（特許文献３）しかし、並列接続セルよりなるモジュールは作製方法は比較的容易であるが、出力電圧が小さく、一方出力電流が大きいため、内部抵抗による内部損失が大きくなり、結果としてモジュールの大面積化やこれを複数個結合したパネル化において、出力電力が小さくなってしまう問題があった。

一方、セル同士を直列接続する方法もいくつかのタイプが知られている。Ｗ型と呼ばれる色素増感太陽電池モジュールではセル間の配線が不要であり、直列接続の信頼性が高いものの、半分のセルでは対向電極側から光が入射するため、光吸収のロスが大きくなり、モジュールとしての変換効率が低下する問題があった（例えば特許文献４参照）。また、Ｚ型と呼ばれる色素増感太陽電池モジュールでは、これを改善するために隣接するセルの半導体膜を同一基板上に配置し、セル間に設けたスペーサーに導電配線を設けることによりセル同士を直列接続する方法が提案されている（例えば特許文献５参照）。この方法では多数のセルを同時に形成でき、またセルの半導体電極がすべて入射光方向に設けてあるためＷ型より高効率となるが、隣接するセルのスペーサーに導電性、シール性および接着性の機能をすべて持たせる必要があり、貼り合せの高い精度が必要となる問題があった。また、隣接セル間の電気的接続がスペーサー部分だけでなされるため、セルやモジュールの温度変化や経時変化などによる膨張・収縮や材料の劣化などにより、隣接セル間の電気的接続が不安定になる問題があった。

特表平５−５０４０２３号公報 特開２００３−１７６１３０号公報 特開２００９−１９３８１３号公報 再公表特許２００２−０５２６５４号公報 特開２００７−１８８６２号公報

本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、隣接する色素増感太陽電池セル間の電気的接続を確実に行い、シール性および接着性を確実にすることにより、高い変換効率と出力電力の供給を可能とする色素増感太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

このような目的は、本発明による下記（１）〜（３）により達成される。

（１）複数の色素増感太陽電池セルが、互いに対向する基板間に形成され、当該複数の色素増感太陽電池セルの各色素増感太陽電池セルが直列接続されてなる色素増感太陽電池モジュールであって、
前記複数の色素増感太陽電池セルの隣接する色素増感太陽電池セル間の対向する作用電極および対向電極の長辺端部に設けられた電極部と、
前記複数の色素増感太陽電池セルの対向電極の短辺両端部に、隣接する色素増感太陽電池セルの作用電極の短辺両端部に接続するように設けられた電極端子部と
を備え、
前記電極端子部に設けられた電極部と隣接する色素増感太陽電池セルの作用電極の両端部に設けられた電極部を介して、前記複数の色素増感太陽電池セルの隣接する各色素増感太陽電池セルが電気的に直列接続されてなる
ことを特徴とする色素増感太陽電池モジュール。

（２）前記複数の色素増感太陽電池セルの各色素増感太陽電池セルのシール部と電極部が分離して設けられていることを特徴とする請求項１記載した色素増感太陽電池モジュール。

（３）透明基板上に電気的に絶縁された矩形状の複数の透明導電膜を形成し、この透明導電膜上に矩形状の電極部と多孔質酸化物半導体層を形成し、この多孔質酸化物半導体層に色素を吸着させて作用電極を作製する工程と、
基板上に電気的に絶縁され、短辺両端部に、隣接する色素増感太陽電池セルの作用電極の短辺両端部に接続する電極端子部を有する矩形状の複数の導電膜を形成し、この導電膜の長辺端部と電極端子部に電極部を形成して対向電極を作製する工程と、前作用電極上に電極部と分離してシール部を形成し、前記対向電極と接着し直列的に接続された複数の色素増感太陽電池セルを形成する工程と、このセルに電解質を封入する工程と
を含んでなる
ことを特徴とする色素増感太陽電池モジュールの製造方法。

本発明の色素増感太陽電池モジュールによれば、対向する基板間で各色素増感太陽電池セルを直列接続するものであり、高電圧・低電流の色素増感太陽電池モジュールが作製できるため、モジュールの大面積化に伴う内部抵抗の増加を低減することが可能となる。また、隣接する色素増感太陽電池セルの接続を、シール部とは分離した各太陽電池セル間長辺端部に設けられた電極部および、各色素増感太陽電池セルの対向電極の短辺両端部に、隣接する色素増感太陽電池セルの作用電極の短辺両端部に接続するように設けられた電極端子部により行うため、電極部が腐食性電解液の影響を受けずに、隣接セル間の電気的接続が確実になされるため、モジュールの高い変換効率と出力電力の供給を可能とする。

本発明の色素増感太陽電池モジュールの一実施形態を示す図である。 図１ａにおける本発明の色素増感太陽電池モジュールのＩ−Ｉ線断面の部分拡大図である。 図１ａにおける本発明の色素増感太陽電池モジュールのＩ−Ｉ線断面の部分拡大図である。 図１ａにおける本発明の色素増感太陽電池モジュールのII−II線断面図である。 本発明の色素増感太陽電池モジュールの作用電極を説明するための平面図である。 本発明の色素増感太陽電池モジュールの対向電極を説明するための平面図である。 本発明の色素増感太陽電池モジュールの工程説明図である。 本発明の色素増感太陽電池モジュールの工程説明図である。 本発明の色素増感太陽電池モジュールの工程説明図である。 本発明の色素増感太陽電池モジュールの工程説明図である。 本発明の色素増感太陽電池モジュールの工程説明図である。 本発明の色素増感太陽電池モジュールの工程説明図である。 本発明の色素増感太陽電池モジュールの工程説明図である。 本発明の色素増感太陽電池モジュールの工程説明図である。 本発明の色素増感太陽電池モジュールの工程説明図である。 本発明の色素増感太陽電池モジュールの工程説明図である。 本発明の色素増感太陽電池モジュールの工程説明図である。

以下、本発明の色素増感太陽電池モジュールについて、図を用いて説明する。

本発明の色素増感太陽電池モジュールの一実施形態の断面の模式図を図２に示す。透明基板１０の片面に区分けして形成された透明導電膜１２、この透明導電膜上に形成された集電線２ａおよび酸化物半導体膜１３からなる作用電極２と、基板１７の片面に区分けして形成された導電膜１６とこの導電膜上に形成された集電線３ａからなる対向電極３を、作用電極２の集電線２ａの内側に設けられたシール部１４により対面して貼り合せセル部４を形成し、この貼り合せ面の間に注入口１８より電解質１５を封入した構造をしている。

本発明の色素増感太陽電池モジュールの製造例を図５に示す。

透明基板１０の片面に透明導電膜１２を形成する。透明導電膜１２は可視光透過率が高く、シート抵抗の低いフッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）膜、酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）膜あるいはアルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）膜などから選ぶことができる。製膜法としてはＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法あるいはスプレー熱分解法（ＳＰＤ法）などが用いられる。形成された透明導電膜１２は、作成する太陽電池セル４の個数になるようにスクライブ加工し、各セルごとに区分けされる。スクライブ方法としては、化学エッチング法、レーザーエッチング法あるいは放電加工法などで行うことができる。

区分けされた各透明導電膜１２の端部に矩形状の集電線２ａを形成する。集電線の形成法としては、スパッタ法、蒸着法、メッキ法、スクリーン印刷法あるいはディスペンサー塗布法などで行うことができる。また、集電線２ａは抵抗率の低い銀、銅、アルミニウム、ニッケル、クロムなどから選ぶことができる。この集電線２ａによる集電効果により、透明導電膜１２のシート抵抗が低下するため、光電子の移動による内部損失を低減することができる。

この集電線２ａで囲まれた各透明導電膜１２上に、酸化物半導体膜１３を形成する。この膜は酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化すず（ＳｎＯ₂）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）あるいは酸化ニオブ（Ｎｂ₂Ｏ₅）などを使用し、ドクターブレード法、スピンコート法、スクリーン印刷法、ディスペンサー塗布法あるいはスプレー製膜法などで作製され、作製後５００℃前後で焼成する。形成された各酸化物半導体膜１３に増感色素を吸着させる。色素としては可視光および赤外光領域に吸収スペクトルを有するルテニウム系色素、アゾ系色素、キノン系色素、キノンイミン系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、クマリン系色素などを使用することができる。以上の工程により作用電極２を作製する。

次いで基板１７の対向する２辺の端部の一部に、予め研削加工などにより４５度の面取り加工をし、面取り加工した面に導電膜１６を形成する。導電膜１６は高導電性、高耐食性および電子移動を促す触媒性能を有する必要があり、白金やパラジウム膜、カーボン膜などを使用することができるが、これらは高価なため、これらの膜と安価な銅、アルミニウム、ニッケルあるいはクロムなどの金属膜あるいはフッ素ドープ酸化すず、酸化インジウム・すずあるいはアルミニウムドープ酸化亜鉛などの金属酸化物膜と積層した膜も使用することができる。導電膜１６の製膜法としてはスパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法あるいはスプレー熱分解法などが用いられる。形成された導電膜１６は、作製する色素増感太陽電池セル４の個数になるようにスクライブ加工し、各セルごとに区分けされる。また、導電膜１６の短辺両端部に隣接セルの作用電極短辺両端部に接続するための爪状の電極端子部１６ｃをスクライブ加工により形成する。スクライブ方法としては、化学エッチング法、レーザーエッチング法あるいは放電加工法などで行うことができる。

スクライブされた導電膜１６の長辺の一端及び電極端子部１６ｃ上に、隣接セルと接続するためのコの字状の連続した集電線３ａを形成する。さらにドリル加工やレーザー加工などにより電解質の注入口１８を貫通させて設ける。以上の工程により対向電極３を作製する。

次いで、作用電極２の集電線１１および酸化物半導体膜１３との間にシール剤を塗布することによりシール部１４を形成し、各セルの位置合せをしながら作用電極２と対向電極３を貼り合せる。シール剤の塗布は、はけやブラシを用いた塗布法やスクリーン印刷機、ディスペンサー、インクジェットなどによる精密塗布法で行うことができる。また、シール剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、アイオノマー樹脂あるいは紫外線硬化樹脂などを使用することが好ましい。この作用電極２と対向電極３の貼り合せにおいて、作用電極２上の矩形状の集電線２ａのうち、透明導電膜１２の長辺に設けられた集電線の１辺は、隣接するセルの対向電極３の端部に設けられた集電線３ａと直列的に接続される。本発明では、さらに矩形状の集電線２ａのうち、作用電極の各透明導電膜の両端部に設けられた集電線２辺は、予め両端部を切り欠き加工された隣接する各対向電極の導電膜１６の端部から伸びた爪状の電極端子部１６ｃ上に作製された集電線３ａと、テーパー部に半田電極Ｓで接合される。これにより、各色素増感太陽電池セル４は隣接するセル４と集電線の３辺で接合することになり、従来の直列型色素増感太陽電池モジュールが各セル間の長辺１辺による接合であるのに比べ、温度や湿度、経時変化などによるセルの膨張収縮や変形などによる電気的接続の不安定化による太陽電池の電池特性の劣化や変動を抑制するとともに、接触抵抗による損失分を低下させることができる。また、従来の色素増感各太陽電池モジュールが隣接セル間を電気的に接続する電極部と腐食性電解液１５のシール部１４を一体化して構成しているのに比べ、本発明による構造では、隣接セルの電気的接続をする集電線２ａおよび３ａが、シール部１４と分離して形成されるため、腐食性のヨウ素系電解液と接触することなく長期間の安定した接続を確保することができる。さらに、シール剤として例えば紫外線硬化樹脂を用いる場合、シール部１４が集電線２ａ、３ａと一体化している従来の直列型色素増感太陽電池モジュールの場合、紫外線照射における紫外光がシール剤全体に均一に到達できず硬化が不十分になる問題があったが、本発明の色素増感太陽電池モジュールによれば、シール部１４を集電線２ａ、３ａの電極と独立して形成することにより、紫外光がシール部１４全体を均一に照射硬化、確実なシールをすることができる。

作用電極２および対向電極３を貼り合せて作製された各色素増感太陽電池セル４に通じる電解液の注入口１８から各セルに電解質１５を注入し、次いで注入口１８をカバーグラス１９を接着して塞ぎ、さらに各色素増感太陽電池セル４の短辺両端部の面取り部に半田電極Ｓを形成して、色素増感太陽電池モジュール１とする。電解質１５は例えばヨウ素、ヨウ化リチウム、ｔ−ブチルピリジンおよびヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウムなどをアセトニトリル、γ−ブチロラクトン、メトキシプロピオニトリルあるいはプロピレンカーボネートなどに溶解したヨウ素系電解質を始め、より耐熱性、耐久性を有する安定なイオン溶液の電解質などを使用することができる。

本実施形態の色素増感太陽電池モジュール１によれば、対向する作用電極２の基板および対向電極３の基板間で各色素増感太陽電池セル４を直列接続するものであり、高電圧・低電流の色素増感太陽電池モジュールが作製できるため、モジュールの大面積化に伴う内部抵抗の増加を低減することが可能となる。また、色素増感太陽電池セル４の隣接セル間の電気的接続を、各セル内の長辺端部に設けられた集電線２ａ及び３ａの１辺と、各セルの対向電極３の導電膜１６の両端部から伸びた爪状の電極端子部１６ｃ上に設けられた集電線３ａと、作用電極２の短辺両端部に設けられた集電線２ａの２辺を合せた３辺の接続により直列的に接続するため、隣接セル間の電気的接続が確実になされることにより、環境変化などによる色素増感太陽電池セル４の膨張収縮や材料の劣化などによる太陽電池特性の劣化や変動を抑制し、損失を低下させることができるため、長期間での高い変換効率と出力電力の供給を可能とする。また、各色素増感太陽電池セル４の集電線２ａをシール部１４と分離して配しているため、集電線２ａが腐食性の電解質１５の影響を受けず、モジュールの長期的な耐久性を維持することが可能となる。さらに、シール部１４が独立して形成されるため、例えば紫外線硬化剤によるシールに際して、シール部１４が均一に紫外線照射されるため、確実なシールが可能となる。

以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。

実施例１
透明導電膜１２のフッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）の原料としてジブチルすずジアセテートをエタノールに溶かし、これに所定量のフッ化アンモニウム水溶液を添加した溶液を調製した。この溶液をスプレー熱分解法により、１５０ｍｍ角透明ガラス基板１０［コーニング社製１７３７］上に、５１０℃の基板温度で噴霧し、シート抵抗７．２Ω／□、可視光透過率８１％のＦＴＯ膜を形成した。得られたＦＴＯ膜上に１２個の色素増感太陽電池セル４を作製するために、放電加工法により１１．５ｍｍ×１５０ｍｍの１２個の矩形状ＦＴＯ膜にスクライブし、分割した。

分割されたＦＴＯ膜上の端部に矩形状の集電線２ａを長辺の線幅が０．６ｍｍ、短辺の線幅が２ｍｍとなるように、ディスペンサーによりＡｇペースト［藤倉化成(株)製ＸＡ−９０５３］を用いてパターンを形成し、パターン形成後、透明基板１０を２００℃で３０ｍｉｎ加熱し、焼き付けし、集電線２ａを形成した。

次に酸化物半導体１３の製膜原料として、チタンテトライソプロポキシドをエタノールで希釈し、これに所定量の水を加えて加熱煮沸することにより平均粒径５ｎｍの酸化チタンのナノ粒子を得、これに酢酸を加えて酸化チタン粒子の分散溶液を得た。この溶液を、透明基板１０上に形成した前記矩形状ＦＴＯ膜の中央部に、マスキングにより８．５ｍｍ×１４４ｍｍの矩形状製膜領域を確保し、スプレー製膜法により基板を２００℃に加熱しながら噴霧し、ＦＴＯ膜上に膜厚１３μｍの酸化チタンの半導体膜１３を形成し、形成後、これをさらに４５０℃で３０分熱処理した。

この半導体膜１３を形成した透明基板１０を、アセトニトリルとブタノールの混合溶媒に溶かしたルテニウム系色素［ソーラロニクス社製Ｒｕ−５３５ｂｉｓ−ＴＢＡ］の溶液に浸漬して色素を担持させ、作用電極２を作製した。

次に１５０ｍｍ角基板１７［市販ソーダ石灰ガラス］の対向する２辺の端部の一部を研削加工機により４５度の面取り加工をした。面取り加工した面を上にして、スパッタリング装置［アネルバ(株)製］により膜厚７００ｎｍのクロム膜、膜厚３００ｎｍのチタン膜および膜厚３ｎｍの白金分散層をこの順で形成し導電膜を得た。この導電膜を１１．５ｍｍ×１４３．２ｍｍの矩形状導電膜になるように、またその短辺両端部から隣接するセルの両端部に接合用の爪状の電極端子部１６ｃが到達するように、放電加工機によりスクライブ加工し、１２個の導電膜１６に分割した。

分割された導電膜の長辺の一端と短辺両端部に線幅がそれぞれ０．６ｍｍおよび２ｍｍとなるように、ディスペンサーによりＡｇペースト［藤倉化成(株)製ＸＡ−９０５３］を用いてパターンを形成し、パターン形成後、基板１７を２００℃で３０ｍｉｎ加熱し、焼き付けし集電線を作製した。さらに基板１７の裏側から各セルに対応する位置に電解質１５を充填するための１ｍｍφの注入口１８を搾孔し、対向電極３を作製した。

次に作用電極２の矩形状の集電線２ａと酸化物半導体１３の間に紫外線硬化樹脂［(株)スリーボンド製］をディスペンサーにより矩形状に０．８ｍｍ幅で塗布しシール部１４を作製した。

この後、前記作用電極２と対向電極３を各セルの位置合せをしながら対面させて圧着して貼り合せ、作用電極２側から紫外線を照射させて硬化接着した。その後、注入口１８よりヨウ素、ヨウ化リチウム、ｔ−ブチルピリジンおよびヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウムの混合物をアセトニトリルに溶解して作製した電解質１５充填し、充填後、カバーガラス１９を注入口１８に接着して塞いだ。さらに各色素増感太陽電池セル４の短辺両端部の面取り加工部分に半田電極Ｓを形成し、色素増感太陽電池モジュール１を作製した。

実施例２
１００ｍｍ角透明ガラス基板１０［コーニング社製１７３７］上にＦＴＯ膜を形成し、放電加工法により１０ｍｍ×１００ｍｍの９個の矩形状ＦＴＯ膜にスクライブし、分割したセル領域を作製した。この上に、実施例１と同様にして集電線２ａおよび７．５ｍｍ×９４ｍｍの酸化チタンの半導体膜１３を形成し、他は実施例１と同様にして作用電極２を作製した。また、１００ｍｍ角基板１７［市販ソーダ石灰ガラス］を実施例１と同様にして端部の面取り加工をし、スパッタリング装置［アネルバ(株)製］により膜厚７００ｎｍのクロム膜、２００ｎｍのチタン膜および３ｎｍの白金分散層をこの順で形成し導電膜を得、この導電膜を１０ｍｍ×９４ｍｍの９個の矩形状導電膜にスクライブし、またその短辺両端部に隣接セルに接合するための爪状の電極端子部１６ｃを設け、他は実施例１と同様にして対向電極３を得た。この対向電極３と作用電極２を使用し、実施例１と同様にして色素増感太陽電池モジュール１を作製した。

実施例３
インジウムアセチルアセトナートおよびジブチルすずジアセテートを所定量混合し、これをアセチルアセトンに溶かして原料溶液を調整し、スプレー熱分解法により１５０ｍｍ角透明ガラス基板１０［コーニング社製１７３７］上に膜厚８６０ｎｍの酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）膜を形成し、放電加工法により１１．５ｍｍ×１５０ｍｍの１２個の矩形状ＩＴＯ膜にスクライブし、分割したセル領域を作製し、他は実施例１と同様にして作用極２を作製した。また、１５０ｍｍ角基板１７［市販ソーダ石灰ガラス］を実施例１と同様にして端部の面取り加工をし、スパッタリング装置［アネルバ(株)製］により膜厚８００ｎｍの銅膜、膜厚３００ｎｍのチタン膜および膜厚５ｎｍの白金分散層をこの順で形成し導電膜を得、他は実施例１と同様にして対向電極３を作製した。この対向電極３と作用電極２を使用し、実施例１と同様にして圧着して貼り合せ、色素増感太陽電池モジュール１を作製した。

実施例４
１５０ｍｍ角透明ガラス基板１０［コーニング社製１７３７］上にＦＴＯ膜を形成し、放電加工法により１１．５ｍｍ×１５０ｍｍの１２個の矩形状ＦＴＯ膜にスクライブし、分割したセル領域を作製し、他は実施例１と同様にして作用電極２を作製した。また、１５０ｍｍ角基板１７［市販ソーダ石灰ガラス］を実施例１と同様にして端部の面取り加工をし、他は実施例１と同様にして対向電極３を得た。この対向電極３と作用電極２を使用し、電解質１５としてヨウ素、ヨウ化リチウム、ｔ−ブチルピリジンおよびヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウムの混合物をγ−ブチロラクトンに溶解したものを、注入口１８より充填し、他は実施例１と同様にして色素増感太陽電池モジュール１を作製した。

実施例５
１５０ｍｍ角透明ガラス基板１０［コーニング社製１７３７］上にＦＴＯ膜を形成し、放電加工法により１３．６ｍｍ×１５０ｍｍの１０個の矩形状ＦＴＯ膜にスクライブし、分割したセル領域を作製し、実施例１と同様にしてこの上に集電線を形成した。次に二塩化すずをエタノールで希釈し、これに所定量の水を加えて加熱煮沸することにより平均粒径８ｎｍの酸化すずのナノ粒子を得、これに酢酸を加えて酸化すずの分散溶液を作製した。この溶液を、実施例１と同様にスプレー製膜法により基板を２２０℃に加熱しながら各セル４に１０．５ｍｍ×１４４ｍｍの半導体膜１３を形成し、形成後、これをさらに４７０℃で３０分熱処理し、他は実施例１と同様にして作用極２を作製した。また、１５０ｍｍ角基板１７［市販ソーダ石灰ガラス］を実施例１と同様にして端部の面取り加工をし、１３．６ｍｍ×１４３．１ｍｍの１０個の矩形状導電膜をスクライブ加工して得、他は実施例１と同様にして対向電極３を得た。この作用電極２と対向電極３を使用し、実施例１と同様にして色素増感太陽電池モジュール１を作製した。

比較例１
１５０ｍｍ角透明ガラス基板１０［コーニング社製１７３７］上に、実施例１と同様にＦＴＯ膜を形成した。このＦＴＯ膜の上に、銀ペースト［藤倉化成(株)製ＸＡ−９０５３］を用いて、長辺の線幅が０．８ｍｍ、短辺の線幅が３ｍｍの格子状集電線を形成し、１２ｍｍ×１４２ｍｍの矩形状のセル領域１２個を作製し、この透明基板１０を２００℃で３０ｍｉｎ加熱して焼き付けた。次に実施例１と同様に、各セル２に９．５ｍｍ×１４０ｍｍの酸化チタンの半導体膜を形成し、これに色素を担持させ、作用電極２を作製した。

次に１５０ｍｍ各基板［市販ソーダ石灰ガラス］に実施例１と同様に膜厚７００ｎｍのクロム膜、膜厚３００ｎｍのチタン膜および膜厚３ｎｍの白金分散層をこの順で形成し導電膜を得た。この導電膜をセル分割のための放電加工をしないこと以外は実施例１と同様の工程で対向電極３を作製した。

この対向電極３と作用電極２を紫外線硬化剤を用いて対面させて圧着し、作用電極２側から紫外線を照射させて硬化接着し、他は実施例１と同様にして、セル間が並列接続された色素増感太陽電池モジュール１を作製した。

比較例２
集電線２ａ、３ａの作製において、隣接する色素増感太陽電池セル４の電気的接続が長辺端部の一辺に形成された集電線だけで直列的に接続され、セル短辺端部の二辺には集電線を施さず、電気的接続に寄与しない構造とすること以外は、実施例１と同様にして色素増感太陽電池モジュール１を作製した。

比較例３
シール部１４と集電線２ａを分離して形成せずに、集電線２ａの上からシール剤を塗布し、集電線２ａとシール部１４を一体化した構造とすること以外は、実施例１と同様にして色素増感太陽電池モジュール１を作製した。

色素増感太陽電池モジュールの特性についてはＩ−Ｖカーブトレーサー［英弘精機(株)製ＭＰ−１６０］を用い、ＡＭ１．５の光照射下で、実効面積（アクティブエリア）での開放電圧、短絡電流、光電変換効率及びフィルファクタを評価した。また、室温で１ヶ月放置後の集電線への電解液の浸入の有無を調べた。

各実施例および比較例で得られた色素増感太陽電池モジュールの特性の評価結果を表１に示す。

表１に示すように、本発明の各実施例で得られた色素増感太陽電池モジュールによると、対向する作用電極の基板および対向電極の基板間で各色素増感太陽電池セルを直列接続することにより、高電圧・低電流で高い光電変換効率を実現する。また、本発明の各実施例で得られた色素増感太陽電池モジュールによると、各色素増感太陽電池セルの集電線とシール部を分離して配しているため、集電線が腐食性の電解質の影響を受けないことが明らかとなり、モジュールの長期的な耐久性を維持することが可能となる。さらに、本発明の色素増感太陽電池モジュールによると、各太陽電池セルの隣接セル間の電気的接続を、各セル内の長辺端部に設けられた集電線と、短辺端部に設けられた集電線の３辺により直列的に接続するため、隣接セル間の電気的接続が確実になされ、高い変換効率となっていることがわかり、モジュールの膨張、収縮などの影響が少なく、長期間での高い変換効率と出力電力の供給を可能とする。

１ 色素増感太陽電池モジュール
２ 作用電極
２ａ、３ａ 集電線
３ 対向電極
４ 色素増感太陽電池セル
１０ 透明基板
１２ 透明導電膜
１３ 多孔質酸化物半導体膜
１４ シール部
１５ 電解質
１６ 導電膜
１６ｃ 電極端子部
１７ 基板
１８ 注入口
１９ カバーガラス
Ｓ 半田電極

Claims (3)

1. 複数の色素増感太陽電池セルが、互いに対向する基板間に形成され、当該複数の色素増感太陽電池セルの各色素増感太陽電池セルが直列接続されてなる色素増感太陽電池モジュールであって、
   前記複数の色素増感太陽電池セルの隣接する色素増感太陽電池セル間の対向する作用電極および対向電極の長辺端部に設けられた電極部と、
   前記複数の色素増感太陽電池セルの対向電極の短辺両端部に、隣接する色素増感太陽電池セルの作用電極の短辺両端部に接続するように設けられた電極端子部と
   を備え、
   前記電極端子部に設けられた電極部と隣接する色素増感太陽電池セルの作用電極の両端部に設けられた電極部を介して、前記複数の色素増感太陽電池セルの隣接する各色素増感太陽電池セルが電気的に直列接続されてなる
   ことを特徴とする色素増感太陽電池モジュール。
2. 前記複数の色素増感太陽電池セルの各色素増感太陽電池セルのシール部と電極部が分離して設けられていることを特徴とする請求項１記載の色素増感太陽電池モジュール。
3. 透明基板上に電気的に絶縁された矩形状の複数の透明導電膜を形成し、この透明導電膜上に矩形状の電極部と多孔質酸化物半導体層を形成し、この多孔質酸化物半導体層に色素を吸着させて作用電極を作製する工程と、
   基板上に電気的に絶縁され、短辺両端部に、隣接する色素増感太陽電池セルの作用電極の短辺両端部に接続する電極端子部を有する矩形状の複数の導電膜を形成し、この導電膜の長辺端部と電極端子部に電極部を形成して対向電極を作製する工程と、前作用電極上に電極部と分離してシール部を形成し、前記対向電極と接着し直列的に接続された複数の色素増感太陽電池セルを形成する工程と、このセルに電解質を封入する工程と
   を含んでなる
   ことを特徴とする色素増感太陽電池モジュールの製造方法。

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