JP5398449B2

JP5398449B2 - 色素増感型光電変換素子

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Publication number: JP5398449B2
Application number: JP2009219860A
Authority: JP
Inventors: 剛志木嵜
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: JP2011070864A

Description

本発明は、電解液の漏出を防止する構造を有する色素増感型光電変換素子に関する。

色素増感型太陽電池は、スイスのグレッツェルらのグループなどから提案されたもので、高い変換効率を得られる光電変換素子として着目されている（例えば、非特許文献１を参照）。
色素増感型太陽電池は、シリコン系の従来型の太陽電池と比較して大幅な低価格化が可能とされているが、発電部に使用される導電性基板の価格が低価格化の障害となっている。従来構造の色素増感型太陽電池においては、特に光が入射する側の電極（窓電極）には、可視光の透過性と高い伝導性が要求されるため、ガラス基板やプラスチック基板上にスズドープ酸化インジウムやフッ素ドープ酸化スズといった透明導電性金属酸化物を塗布した基板が用いられてきた。したがって、このような透明導電性基板を用いていない、全く新しい構造の色素増感型太陽電池が実現するならば、太陽電池の大幅な低価格化が可能であるとして研究開発が進められている。

これらの解決手段として、金属線を発電部の作用極に用いる新規な素子構造（特許文献１、２、３、４参照）が提案されている。しかし、これらの構造においては、作用極に金属線を採用したがゆえに、大面積の太陽電池モジュールの構成が困難となり、本来、色素増感型光電変換素子が有する、大面積化が容易であるという利点を損なう結果となった。そのため、上記の利点を損なうことのない素子構造の開発が必要とされている。
大面積素子を可能とする構造として、特許文献５、特許文献６に記載されたように、金属線をメッシュ状に編みこむ構造も提案されている。

図４（ａ）は、作用極１０５として金属線をメッシュ状に編み込んだ構造を採用した、色素増感型光電変換素子１０１の概略図である。この光電変換素子１０１は、メッシュ状の作用極１０５と、この作用極１０５と対向するように重ねられた対極１０６とを透光性を有する袋体１１４に収容した構造である。
作用極１０５は、導電性を有するＴｉ被覆Ｃｕ線１０８、１０９を網目状に編まれてなる布状構造を有している。袋体１１４内には、作用極１０５および対極１０６とともに電解液が封入されている。作用極１０５からの集電を行うためには、袋体１１４より集電用の配線を引き出す必要があるが、この光電変換素子１０１においては、布状構造の一辺より、複数のＴｉ被覆Ｃｕ線を集電用配線１０４として延在させる構造を採用している。

このような構造を採用することによって、布状構造を構成する経糸または緯糸のうちの一方の全てのＴｉ被覆Ｃｕ線から集電することが可能となるため、集電効率が高い集電構造となる。
この集電構造においては、集電用配線１０４の端部と複数の外周基材１２０とで網目状に編まれてなる部位を形成し、この部位にＴｉ箔１２１を抵抗溶接法により溶接することで、集電部を形成している。対極１０６からの集電は、対極１０６の一部をなす引出電極６ａによって行われる。
上述したように、袋体１１４には、電解液が注入されている。袋体１１４は、電解質を封入するために封止されているが、この構造においては、複数のＴｉ被覆Ｃｕ線（集電用配線１０４）を袋体１１４から引き出す必要がある。

特開２００８−１８１６９０号公報特開２００８−１８１６９１号公報特開２００５−１９６９８２号公報特表２００５−５１６３７０号公報特開２００１−２８３９４１号公報特開２００１−２８３９４４号公報

O'Regan B., Graetzel M., Alow cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films, Nature, 1991年, 353号, 737-739ページ

ところで、上述したような従来の光電変換素子１０１は、複数の集電用線材１０４を袋体１１４の内側より延在させる構造である。よって、袋体１１４を封止する際、集電用線材１０４を袋体１１４から引き出すとともに、電解液を漏出させないように封止する封止構造が必要とされる。
上述したような従来の封止構造においては、図５（ｂ）に示すように、複数列設されている断面円形の線材１０４を、袋体１１４を構成する２枚のシートにより挟み込んだ上で、所定の接着剤２７を用いて封止を行う。この構造の場合、必然的に線材１０４と接着剤２７の界面が多くなる。よって、袋体１１４の内部に注入された電解液の完全な封止が難しいため電解液が漏出するなどし、長期的な信頼性が確保できないという問題があった。また、断面円形の線材と２枚のシートとの間の封止が難しい上に、これらの封止部を複数設けることとなるため、コスト高の原因となっていた。

また、従来の封止構造の信頼性を向上させる方法として、より強力な接着剤を使用して封止するという方法があるが、透明のフィルム状の袋体が存在した状態で封止を行う必要があるため、加熱温度および加熱時間に制限があった。また、樹脂とＴｉの両方と接着性が高く、かつ線材への回り込み性が良い、粘度の低い接着剤を用いる必要があるため、接着剤の選択肢が少ないという問題があった。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、複数の金属線を網目状に編まれてなる布状構造の作用極を有する色素増感型光電変換素子において、確実な電解液封止構造を提供し、ひいては長期的に信頼性の高い色素増感型光電変換素子を提供することにある。

本発明の請求項１に係る色素増感型光電変換素子は、導電性を有するとともに線状をなす複数の第一基材および第二基材が網目状に編まれてなる領域からなる作用極と、金属箔からなる第一引出電極が延在された対極と、前記領域から前記第一基材または前記第二基材が、その長手方向に延在された部位から構成される集電用配線と、金属箔からなる第二引出電極を備え、前記集電用配線の端部近傍および該第二引出電極をまとめて電気的に接続する集電部とを含み、電解液が注入された上で封止された袋体中に、前記作用極と前記対極と前記集電部とが前記作用極と前記対極が対向して配されるように収容され、かつ、前記第一引出電極と前記第二引出電極とが前記袋体の外部まで延在していることを特徴とする。
本発明の請求項２に係る色素増感型光電変換素子は、請求項１において、前記集電用配線と前記第二引出電極との接続が、溶接による接合であることを特徴とする。
本発明の請求項３に係る色素増感型光電変換素子は、請求項１または２において、前記集電部が、その周囲が保護部材で包まれた構造であることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る色素増感型光電変換素子は、導電性を有するとともに線状をなす複数の第一基材および第二基材が網目状に編まれてなる領域からなる作用極と、金属箔からなる第一引出電極が延在された対極とを含み、金属箔からなる第二引出電極が前記作用極に接続されており、電解液が注入された上で封止された袋体中に、前記作用極と前記対極とが前記作用極と前記対極が対向して配されるように収容され、かつ、前記第一引出電極と前記第二引出電極とが前記袋体の外部まで延在していることを特徴とする。
本発明の請求項５に係る色素増感型光電変換素子は、請求項４において、前記作用極と前記第二引出電極との接続は、溶接による接合であることを特徴とする。

本発明によれば、電解液が注入された袋体中に、作用極と対極と集電部とが作用極と対極が対向して配されるように収容され、かつ、第一引出電極と第二引出電極とが、袋体の外部まで延在している構成としたことによって、金属箔を袋体で挟み込んだ封止となるため、封止が容易となり、かつ、信頼性の高い封止が可能となる。
また、前記集電部を、その周囲が保護部材で包まれた構造とすることによって、集電部の耐食性が高められるという効果を奏することができる。

本発明の第１実施形態の色素増感型光電変換素子の概略構成図の（ａ）平面図、（ｂ）Ｂ−Ｂによる断面図、（ｃ）Ｃ−Ｃによる断面図である。本発明の第１実施形態の色素増感型光電変換素子の作成手順を説明する図である。本発明の第２実施形態の色素増感型光電変換素子の平面図である。本発明の第１実施形態の色素増感型光電変換素子と比較例の変換効率の経時変化を測定した図である。従来の光電変換素子の概略図の（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。

（第１実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態について詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態の色素増感型光電変換素子を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−Ｂによる断面図、（ｃ）はＣ−Ｃによる断面図を示す。

図１に示すように、本実施形態の光電変換素子１は、平面視矩形の発電部２と、該発電部２と集電用配線４を介して接続された集電部３とこれらを収容する袋体１４とから構成されており、発電部２において発生した電子が、発電部２の一辺より延在する集電用配線４を介して集電部３において集電される構成である。
発電部２は、平面視矩形の布状構造（テキスタイル構造）の作用極５と、平面視矩形の板状の対極６とがセパレータ１０を介して重ね合わされるように構成されている。布状構造の作用極５は、導電性を有する複数の第一基材８と複数の第二基材９と、該第一基材８と第二基材９の周囲に配され色素を担持した多孔質酸化物半導体層１３とから構成されており、該多孔質酸化物半導体層１３は、増感色素とともに電解質１８をも含浸している。
第一基材８と第二基材９とはともに線状をなし、これら第一基材８と第二基材９とが網目状に編まれることで矩形の布状構造をなしている。

対極６は、板状の導電性基材であり、セパレータ１０を介して作用極５と重ね合わされている。また対極６は、集電部３と対となる第一引出電極６ａを有しており、この第一引出電極６ａは、発電部２の外側に延出している。
なお、作用極５と対極６との絶縁が確保されていればセパレータ１０は必要ではない。

作用極５を構成する複数の第一基材８の全ては、作用極５より延長されることで集電用配線４となり、発電部２の外部で集電部３を形成している。
集電部３は、集電用配線４を構成する第一基材８と、導電性を有する複数の外周基材２０とから構成されている。外周基材２０は線状をなしており、集電用配線４と網目状に編まれてなる網目状部１９を構成している。
網目状部１９にはＴｉ箔２１（第二引出電極）が重ねられた後、抵抗溶接法により圧着されており、網目状部１９とＴｉ箔２１とは複数のスポット溶接部２４において接合され、電気的に接続されている。網目状部１９とＴｉ箔２１との溶接部は、連続的であることが好ましい。例えば、スポット溶接を多点で行ったもの、またはシーム溶接、レーザー溶接としてもよい。

このようにして形成された、網目状部１９とＴｉ箔２１とから構成される集電部３は、樹脂によって保護されており、この樹脂は保護部２６を形成している。保護部２６は、網目状部１９が露出されないような大きさを有している。保護部２６は、集電部３が電解液中に浸された際、網目状部１９に電解液が非接触状態となるように構成されている。この保護部２６からは、集電用配線４およびＴｉ箔２１が露出するようにして保護部２６より外方へ延在している。

作用極５、対極６、セパレータ１０、および集電部３は、開口部１４ａ（図２（ｃ）参照）を有する袋体１４内に収納されている。対極６を構成する第一引出電極６ａとＴｉ箔２１（第二引出電極）とは、袋体１４より引き出されている。袋体１４内は電解質１８で満たされており、開口部１４ａは、接着剤によって第一引出電極６ａと、Ｔｉ箔２１を外部に出すようにして封止されている。
図１（ｃ）に封止部の断面構造を示す。図に示されているように、この実施の形態における封止部は、箔状のＴｉ箔２１を袋体１４を構成する２枚のシートで挟み込んだ上で、所定の接着剤２７により封止する構造である。
袋体１４より引き出されたＴｉ箔２１にはＣｕ箔２２が溶接されており、このＣｕ箔２２より集電が可能となっている。

以下、各構成要素について、詳細に説明する。
第一基材８、第二基材９、および外周基材２０は直径０．０５ｍｍのＣｕ線をＴｉで被覆した金属線（以下、Ｔｉ被覆Ｃｕ線）である。以下、Ｔｉ被覆Ｃｕ線の製造方法の一例を記す。
まず、Ｔｉを押出成型等によってパイプ状に形成すると共に、Ｃｕを押出成型等によって線状に形成し、これらＴｉパイプとＣｕ線を同時に走行させつつＴｉ製パイプの内部にＣｕ銅線を挿入し、これらを絞って、両者間を密着させて、Ｔｉ被覆Ｃｕ線を得る。

作用極５は、所定本数の第一基材８および第二基材９が互いに網目状に編まれてなる構造を有している。第一基材８と第二基材９とは、重複部において互いが十分接触するように編まれ、矩形をなす布状構造を有している。
第一基材８、第二基材９、および外周基材２０はＴｉ被覆Ｃｕ線に限ることはなく、Ｗ被覆Ｃｕ線など、電解液に対し腐食性を有する線材も使用可能である。Ｔｉ被覆Ａｌ線など、導電率の高い線材も使用可能である。
このような基材の太さ（直径）は、例えば、１０μｍ〜１０ｍｍとするのが好ましい。ただし、柔軟性を十分に発揮させるためには、基材の太さは細いほどよい。

発電部２において、複数の第二基材９は、図１における上下方向に延在しているとともに、図１における左右方向に所定本数列設されている。
複数の第一基材８は、図１における上下方向に所定本数列設されているとともに、図１における左右方向に集電部３まで延在している。つまり、作用極５を構成する基材のうち第一基材８の全ては、矩形をなす発電部２の一辺より発電部２から延長されている。
延長された第一基材８は、所定位置で外周基材２０と互いに交差するように網目状に編まれることで、布状構造を形成する。

第一基材８および第二基材９のうち、作用極５の布状構造をなす部分には、その表面に多孔質酸化物半導体層１３が配されており、その表面には少なくとも一部に増感色素及び電解質１８が担持されている。第一基材８のうち、集電用配線部４には多孔質酸化物半導体層１３が配されることはない
多孔質酸化物半導体層１３を形成する半導体は、酸化チタン（ＴｉＯ_２）である。この酸化チタンの膜厚は約５μｍとしたが、特に限定されるものではなく、例えば、１μｍ〜５０μｍであってよい。
多孔質酸化物半導体層１３を形成する半導体としては酸化チタンに限ることはなく、一般に色素増感型太陽電池に用いられるものであれば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化タングステン（ＷＯ_３）など様々な半導体電極が制限なく使用可能である。

増感色素としては、例えば、Ｎ７１９、Ｎ３、ブラックダイなどのルテニウム錯体、ポルフィリン、フタロシアニン等の含金属錯体をはじめ、エオシン、ローダミン、メロシアニン等の有機色素などを適用することができ、これらの中から用途、使用半導体に適した励起挙動をとるものを適宜選択すれば良い。

多孔質酸化物半導体層１３内には、電解液が含浸されており、この電解液も前記電解質１８の一部を構成している。この場合、多孔質酸化物半導体層１３内の電解質１８は、多孔質酸化物半導体層１３内に電解液を含浸させてなるものか、または、多孔質酸化物半導体層１３内に電解液を含浸させた後に、この電解液を適当なゲル化剤を用いてゲル化（擬固体化）して、多孔質酸化物半導体層１３と一体に形成されてなるもの、あるいは、イオン液体をベースとしたもの、さらには、酸化物半導体粒子及び導電性粒子を含むゲル状の電解質などが用いられる。

上記電解液としては、ヨウ素、ヨウ化物イオン、ターシャリーブチルピリジンなどの電解質成分が、エチレンカーボネートやメトキシアセトニトリルなどの有機溶媒やイオン液体に溶解されてなるものが用いられる。
この電解液をゲル化する際に用いられるゲル化剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド誘導体、アミノ酸誘導体などが挙げられる。
また、揮発性電解質溶液に代えて、一般に色素増感型太陽電池に用いられるものであれば、溶媒がイオン液体であるものやゲル化したものだけではなく、ｐ型無機半導体や有機ホール輸送層といった固体であっても制限なく使用可能である。

上記イオン液体としては、特に限定されるものではないが、室温で液体であり、例えば、四級化された窒素原子を有する化合物をカチオンとした常温溶融塩が挙げられる。
常温溶融塩のカチオンとしては、四級化イミダゾリウム誘導体、四級化ピリジニウム誘導体、四級化アンモニウム誘導体などが挙げられる。
常温溶融塩のアニオンとしては、ＢＦ_４ ⁻，ＰＦ_６ ⁻，（ＨＦ）_ｎ ⁻、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド［Ｎ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２ ⁻］、ヨウ化物イオンなどが挙げられる。
イオン液体の具体例としては、四級化イミダゾリウム系カチオンとヨウ化物イオンまたはビストリフルオロメチルスルホニルイミドイオンなどからなる塩類を挙げることができる。

上記酸化物半導体粒子としては、物質の種類や粒子サイズなどは特に限定されるものではないが、イオン液体を主体とする電解液との混和性に優れ、この電解液をゲル化させるようなものが用いられる。また、酸化物半導体粒子は、電解質１８の半導電性を低下させることがなく、電解質１８に含まれる他の共存成分に対する科学的安定性に優れることが必要である。特に、電解質１８がヨウ素／ヨウ化物イオンや、臭素／臭化物イオンなどの酸化還元対を含む場合であっても、酸化物半導体粒子は、酸化反応による劣化を生じないものが好ましい。

このような酸化物半導体粒子としては、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＷＯ_３、ＳｒＴｉＯ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｈｏ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２からなる群から選択される１種または２種以上の混合物が好ましく、その平均粒径は２ｎｍ〜１０００ｎｍ程度が好ましい。

上記導電性微粒子としては、導電体や半導体など、導電性を有する粒子が用いられる。
また、導電性粒子の種類や粒子サイズなどは特に限定されるものではないが、イオン液体を主体とする電解液との混和性に優れ、この電解液をゲル化するようなものが用いられる。さらに、電解質１８に含まれる他の共存成分に対する化学的安定性に優れることが必要である。
特に、電解質１８がヨウ素／ヨウ化物イオンや、臭素／臭化物イオンなどの酸化還元対を含む場合であっても、酸化反応による劣化を生じないものが好ましい。

このような導電性微粒子としては、カーボンを主体とする物質からなるものが挙げられ、具体例としては、カーボンナノチューブ、カーボンファイバ、カーボンブラックなどの粒子を例示できる。これらの物質の製造方法はいずれも公知であり、また、市販品を用いることもできる。

対極６は、導電性を有する板状をなし、その表面が不導態となる厚み０．１ｍｍのＴｉ板から構成される。また、対極６は、表面にＰｔからなる触媒膜（不図示）を有している。なお、集電のため、端部に引出電極６ａが設けられている。
作用極５と対極６との間には、作用極５と対極６との短絡を防止するために、非導電性の材料からなる、厚さ２０μｍのセパレータ１０が挿入されている。

保護部２６を構成する樹脂は、電解液に耐えることができ、かつ、Ｔｉとの接着性の良いものであればどのようなものでも構わないが、例えばポリイミド、フッ素樹脂、ＰＥＴ樹脂などを使用することができる。
樹脂の形成方法は、集電部３を液状の樹脂中に含浸させる方法が好ましいが、低粘度の接着剤を塗布する方法を用いてもよい。ただし、ＴｉＯ_２を色素中に浸漬する前に、ＴｉＯ_２表層に吸着した水分子を蒸発させるため、１２０℃で乾燥処理を行うため、この温度に耐えることができる樹脂が好ましい。

作用極５、対極６、セパレータ１０、および集電部３を収容する袋体１４は、ＰＥＴ、またはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）からなる材料によって形成されている。該袋体１４に用いられる材料としては、ＰＥＴ、ＰＥＮに限ることはなく、透光性を有し、電解液に耐えられる材料であれば、適宜変更可能である。

（第２実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の第２実施形態について詳細に説明する。図３は本発明の第２実施形態の色素増感型光電変換素子を示す概略構成図である。

図３に示すように、第２実施形態の色素増感型光電変換素子は、第二引出電極２１ａが作用極５ａに直接接合される構成である。
第二引出電極２１ａは、スポット溶接部２４ａにおいて作用極５ａに接合されている。該第二引出電極２１ａは袋体１４ａより引き出されており、第１実施形態と同様に（図１（ｃ）参照）封止されている。
この構成を採用することによって、よりコンパクトな色素増感型光電変換素子の製造が可能となる。

（実施例）
図１に示す構造の光電変換素子１を作製した。
まず、直径０．０５０ｍｍまで伸線したＴｉ被覆Ｃｕ線を、織機により密な平織り構造の布状電極に製織した。縦横のＴｉ被覆Ｃｕ線が織り重ねられる矩形部分（作用極５）のサイズは１０ｃｍ×１０ｃｍとし、Ｔｉ被覆Ｃｕ線の本数は縦横それぞれ１５００〜２０００本とした。一方、集電部は、その幅が１ｃｍとなるように構成した。

この作用極５をＴｉＯ_２ペースト（触媒化成製、PST-21NR）中に浸漬した後に引き上げて仮乾燥（完全に乾燥させない状態）させた。その後、電気炉にて５００℃、１時間焼結して多孔質ＴｉＯ_２膜付きＴｉ布状部を得た。ＴｉＯ_２の膜厚はおよそ１５μｍであった。なお、作用極５を構成する部分（１０ｃｍ×１０ｃｍ）以外は、ペーストへの浸漬の際には、テープなどによりマスキングを行うことによって、ＴｉＯ_２が形成されるのは、作用極５のみとなった。

次に、図２（ａ）に示すように、網目状部１９にＴｉ箔２１を溶接した。
集電部３においては、網目状部１９に網目状部の長手方向の長さより所定寸法長く形成されたＴｉ箔２１を重ね合わせ、所定のスポット溶接機を使用して抵抗溶接法を用いて圧着を行った。スポット溶接の間隔は、網目状部１９の長手方向に沿って約２ｍｍ間隔とした。そして、Ｔｉ箔２１の端部にＣｕ箔２２を溶接した。

次に、図２（ｂ）に示すように、集電部３に保護部２６を形成した。
Ｔｉ箔２１を溶接することによって形成された集電部３を、液状の樹脂中に含浸させ、保護部２６を形成させた。なお、含浸する際は、真空中で脱泡を行い、樹脂が完全に集電部の構造に浸み込むようにした。

次に、作用極５を、１２０℃のオーブン中で１０分保持して吸着した水を蒸発させた後、ルテニウム色素（Solaronix社製、RutheAlum535-bisTBA、一般にはＮ７１９と呼ばれる）の０．３ｍＭ、アセトニトリル／tert-ブタノール＝１：１溶液に浸漬し、室温で２４時間放置してＴｉＯ_２表面に色素を担持した。色素溶液から引き上げた後、上記混合溶媒で洗浄し、これを作用極５とした。

一方、三元ＲＦスパッタ装置を用いて１０ｃｍ×１０ｃｍの矩形Ｔｉ板上にＰｔを蒸着させたものを対極６とした。作用極５と対極６とは、厚さ２０μｍのポリオレフィン（旭化成ケミカルズ、ハイポア）からなるセパレータ１０を介して重ね合わせた。なお、対極６には、集電のための第一引出電極６ａを設けた。

上記、作用極５、対極６、および集電部３を収納するための袋体１４を作成した。袋体１４は、作用極５、対極６、および集電部３を収納することができれば、小さい方が好ましい。
次に、図２（ｃ）に示すように、袋体１４に作用極５、対極６、セパレータ１０、および集電部３を挿入した。挿入後、袋体１４内に電解液を注入し、対極６の第一引出電極６ａおよびＴｉ箔２１を袋体１４の外部に延在させた状態で、袋体１４の開口部１４ａを封止した。封止には、接着剤を用いたが、接着剤の材料としては、電解液に耐え、袋体１４およびＴｉとの良好な接着力が得られる物が好ましい。

（比較例）
図５に示すような、従来の集電構造を有する色素増感型光電変換素子を作製した。

図４は、本発明の実施例と比較例の色素増感型光電変換素子の変換効率の経時変化を測定した図である。図３において、Ａは実施例の変換効率の経時変化であり、Ｂは比較例の変換効率の経時変化である。

図４から判るように、本発明の実施例の封止構造では、性能の劣化はほとんどなかった。これに対し、従来の封止構造を有する比較例では、４週間経過した時点で電解液の漏出が顕著になり、７週間経過後には発電しなくなった。

以上のように、本発明の実施の形態によれば、封止部が、箔状のＴｉ箔２１を袋体１４を構成する２枚のシートで挟み込んだ上で、所定の接着剤２７により封止する構造であることによって、金属箔を袋体１４で挟み込んだ封止となるため、封止が容易となり、かつ、信頼性の高い封止が可能となる。
網目状部１９とＴｉ箔２１とから構成される集電部３が、樹脂によって保護されており、この樹脂が保護部２６を形成しているため、集電部３の電解液による腐食を防ぐことができる。
また、袋体１４の封止と、集電部３の樹脂による保護を別工程で行うことができるため、融点の高い樹脂を集電部３の保護に使用することが可能となる。また、加熱時間も長くすることができる。
さらに、本発明の色素増感型光電変換素子１の作用極５が、導電性を有するとともに線状をなす複数の第一基材８および第二基材９が網目状に編まれてなる構造を採用しており、第一基材８の全て基材から直接集電することが可能であるため、光電変換効率が向上するという効果が得られる。

本発明は、金属線を電極に用いた光電変換素子に広く適用可能である。

１…光電変換素子、２…発電部、３…集電部、４…集電用配線、５…作用極、６…対極、８…第一基材、９…第二基材、１０…セパレータ、１３…多孔質酸化物半導体層、１４…袋体、１４ａ…開口部、１８…電解質、１９…網目状部、２０…外周基材、２１…Ｔｉ箔、２２…Ｃｕ箔、２４…スポット溶接部、２６…保護部、２７…接着剤。

Claims

導電性を有するとともに線状をなす複数の第一基材および第二基材が網目状に編まれてなる領域からなる作用極と、
金属箔からなる第一引出電極が延在された対極と、
前記領域から前記第一基材または前記第二基材が、その長手方向に延在された部位から構成される集電用配線と、
金属箔からなる第二引出電極を備え、前記集電用配線の端部近傍および該第二引出電極をまとめて電気的に接続する集電部とを含み、
電解液が注入された上で封止された袋体中に、前記作用極と前記対極と前記集電部とが前記作用極と前記対極が対向して配されるように収容され、かつ、前記第一引出電極と前記第二引出電極とが前記袋体の外部まで延在していることを特徴とする色素増感型光電変換素子。
前記集電用配線と前記第二引出電極との接続は、溶接による接合であることを特徴とする請求項１に記載の色素増感型光電変換素子。
前記集電部は、その周囲が保護部材で包まれた構造であることを特徴とする請求項１または２に記載の色素増感型光電変換素子。
導電性を有するとともに線状をなす複数の第一基材および第二基材が網目状に編まれてなる領域からなる作用極と、
金属箔からなる第一引出電極が延在された対極とを含み、
金属箔からなる第二引出電極が前記作用極に接続されており、
電解液が注入された上で封止された袋体中に、前記作用極と前記対極とが前記作用極と前記対極が対向して配されるように収容され、かつ、前記第一引出電極と前記第二引出電極とが前記袋体の外部まで延在していることを特徴とする色素増感型光電変換素子。
前記作用極と前記第二引出電極との接続は、溶接による接合であることを特徴とする請求項４に記載の色素増感型光電変換素子。