JP4664951B2

JP4664951B2 - 色素増感型太陽電池

Info

Publication number: JP4664951B2
Application number: JP2007218231A
Authority: JP
Inventors: 和彦西村; 将一土井; 隆太田; あずさ月ヶ瀬
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Central R&D Labs Inc; Aisin Corp
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc; Aisin Corp
Priority date: 2007-08-24
Filing date: 2007-08-24
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2021-04-13
Also published as: JP2007335417A

Description

本発明は色素増感型太陽電池に関する。

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。

また特開２０００−１７３６８０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。
特開２０００−１７３６８０号

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。

その対策として、上記した特開２０００−１７３６８０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。

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を提供することを課題とする。

（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。

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。

（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おり、
電池シール部のうち電解質層の周囲を包囲して電解質層の周囲をシールする主シール部は、球状をなすフィラーが添加され且つ硬化されたポリイソブチレン系樹脂を基材として形成されており、電解質層の周囲を覆う枠形状をなしており、厚み方向において光極と対極との間に介在するように光極と対極とで挟まれて光極と対極とを貼り合わせていることを特徴とするものである。

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。電池シール部は硬化された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。

本発明に係る色素増感型太陽電池によれば、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。

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、硬化された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。電池シール部のうち電解質層の周囲を包囲して電解質層の周囲をシールする主シール部を構成するポリイソブチレン系樹脂には、ガラスフィラー等の球状をなすフィラーが配合されている。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。

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対極または電池シール部に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。

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。

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且つ硬化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。

本発明に係る色素増感型太陽電池の製造方法としては、次の製造方法が例示される。この製造方法は、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。

当該製造方法によれば、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。

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。この点当該製造方法によれば、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。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。当該製造方法によれば、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。このためベースフィ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。

（第１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、ＦまたはＳｂをドープしたＳｎＯ_２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。

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。

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。図１に示すように、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。

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。

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。

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。

本実施例によれば、電池シール部４は硬化された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。

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。

（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ＳｎＯ_２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。

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。

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。

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。

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。

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。

（第１参考例）
本発明に係る第１参考例を説明する。図２及び図３は第１参考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１５ｍを有しており、ＦまたはＳｂをドープしたＳｎＯ_２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。

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。

本参考例によれば第１実施例と同様に、電池シール部４Ｂは硬化された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。殊に本参考例によれば、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。

（第２試験例）
第１参考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ＳｎＯ_２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。

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。

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。

（第２参考例）
本発明に係る第２参考例を説明する。図４〜図６は第２参考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２参考例は第１参考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２参考例と共通する部位には共通の符号を付する。以下、第１参考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。

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４Ｃ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。

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。

本参考例によれば、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。

本参考例によれば、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。

（第３試験例）
第２参考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×１．１ｍｍ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ＳｎＯ_２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。

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。

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。

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。

（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。

（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。上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
（付記項１）各請求項において、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。
（付記項２）各請求項および各付記項において、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。
（付記項３）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。
（付記項４）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。

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。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。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。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。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。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。

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。

Claims

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おり、
前記電池シール部のうち前記電解質層の周囲を包囲して前記電解質層の周囲をシールする主シール部は、球状をなすフィラーが添加され且つ硬化されたポリイソブチレン系樹脂を基材として形成されており、前記電解質層の周囲を覆う枠形状をなしており、厚み方向において前記光極と前記対極との間に介在するように前記光極と前記対極とで挟まれて前記光極と前記対極とを貼り合わせていることを特徴とする色素増感型太陽電池。
請求項１において、前記電解質層を形成する電解質を注入する注入口が前記対極または前記電池シール部に設けられており、前記電池シール部は、前記電解質層の周囲を包囲して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。
請求項１において、前記電池シール部を構成する前記ポリイソブチレン系樹脂は、熱硬化型のポリイソブチレン系樹脂または紫外線硬化型のポリイソブチレン系樹脂であることを特徴とする色素増感型太陽電池。