JP5406434B2

JP5406434B2 - 色素増感太陽電池の製造方法

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Description

本発明は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する色素増感太陽電池の製造方法、特に、色素増感太陽電池の電極構造を主としたセル構造の製造方法に関するものである。

地球全体に降り注ぐ太陽光エネルギーは、全世界が消費する電力の１０万倍とも言われる。即ち、我々は特別な工業活動を行わなくても、既に膨大なエネルギー資源に囲まれているのである。そして太陽電池は、この資源（太陽光）を、人類が利用し易い電気エネルギーに変換するための装置であり、５０年の歴史がある。ところで現在生産されている太陽電池の９０％以上はシリコン（Ｓｉ）系太陽電池で、更にＳｉ系太陽電池は、単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、アモルファスＳｉの形態に分類される。これらは変換効率（変換効率とは、系内に印加されたエネルギー量と、系外に取り出されるエネルギー量の比。）、コスト、加工性能が異なり、搭載製品、用途、設置場所等に応じて選択されている。ここでＳｉ系太陽電池の中では、単結晶Ｓｉ太陽電池の変換効率が最も高く、実用レベルで２０％に達する製品も製造されている。又、人工衛星用向け等の特殊用途においては、超高変換効率や優れた耐放射線劣化特性を有する化合物半導体が用いられる場合もある。

ところで、太陽電池を始めとした再生可能エネルギーは、環境負荷がほとんどない理想的なエネルギー資源と言われているが、これまでのところ、普及は十分には進んでいない状況にある。その理由は高い発電コストにある。現在、日本国内の電力単価は約２０円／ｋＷｈであるが、一般家庭の消費電力（３〜５ｋＷ）を、ほぼ賄える太陽光発電システムの設置費用が２００万円〜４００万円であることを考えると、完全償却までに最低２０年は必要になる。この償却期間の長さと、高額な初期投資が起因して、一般家庭用への普及は、あまり進んでいない状況である。このような状況下にて市場をより活性化させ、自然と調和するエネルギー供給システム（社会）を実現していくためには、発電の低コスト化が必要である。そして、これには技術面での進歩が必須で、具体的には２方向からのアプローチがある。

第１は、太陽電池それ自体の高効率化を実現していくことにある。仮に同じ製造コストでも発電効率が倍になれば、製品コストは半分になったことと同等である。第２は、材料、製造方法、或いは構造自体を改良して、製品単価自体を下げる方法である。現在、主流のＳｉ系太陽電池は、高純度のＳｉ材料を必要とすること以外に、その製造工程にて高温／高真空が必要であることや、大面積基板へのＳｉ材料の生成／加工においては、生産設備の巨大化等に伴い、製造コストを効果的に下げられない状況にある。このためＳｉ系とは別の材料を用いて材料コストを下げ、更には高温工程や真空工程も極力除外することにより、製造過程でのエネルギー消費も抑え、結果的にトータルコストを大幅に抑えた太陽電池も各種提案されている。

この代表が湿式の色素増感型（グレッツェルセル）の太陽電池（色素増感太陽電池）と、乾式の有機薄膜太陽電池である。前者の色素増感太陽電池は、例えば、下記の特許文献等に記載されているように、構造が簡単で、構成材料としても資源的に豊富な材料を選択することができる。更に製造工程でのエネルギー消費量が少ない点や、大掛かりな設備も不要なため、発電コストが現在主流のＳｉ系太陽電池に比較して１／５以下に抑えられると試算されている。

特開２０００−７７６９１号公報

図３は、特許文献１等に記載された従来の一般的な色素増感太陽電池の模式的な構成を示す断面図である。

この色素増感太陽電池は、作用極（「アノード電極」ともいう。）である負極１０と、対極（「カソード電極」ともいう。）である正極２０との間に、ヨウ素（Ｉ）を含む電解質溶液３０を充填したものである。

負極１０は、ガラス基板１１を有し、この表面が、透明導電膜（例えば、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）若しくはスズドープ酸化インジュウム（ＩＴＯ））１２により被覆されている。透明導電膜１２上には、二酸化チタン（ＴｉＯ２、「チタニア」ともいう。）の微粒子を含んだペースト材が塗布され、このチタニアペースト材がアニール処理により焼結されて多孔質の半導体電極１３が形成されている。半導体電極１３には、ルテニウム（Ｒｕ）金属錯体（例えば、Ｒｕ色素Ｎ７１９）からなる増感色素１４が担持（吸着）されている。負極１０と対向する正極２０は、ガラス基板２１を有し、この表面に触媒電極（例えば、導電膜と薄い白金（Ｐｔ））２２が形成されている。

この種の色素増感太陽電池では、光を負極１０側から入射させると、多孔質の半導体電極１３に吸着した増感色素１４が光を吸収して、電子ｅ−が励起される。増感色素１４の励起順位に対して、半導体電極１３の伝導帯は０．２ｅＶ程度のエネルギー順位が低いため、この励起した電子ｅ−は、半導体電極１３側へ流れて行く。更にこの電子ｅ−は、ガラス基板１１上の透明導電膜１２を流れて外部負荷３５を稼動させた後、正極２０側に到達する。その後、この電子ｅ−は電解質溶液３０中へヨウ素イオンＩ−との還元反応にて引き渡され、このヨウ素（Ｉ）は拡散して励起した増感色素１４へ電子ｅ−を引き渡す酸化反応が起こる。以上のサイクルが繰り返されることにより、定常的な光照射に伴う光起電力が発生する。

図４（Ａ）〜（Ｅ）は、図３の色素増感太陽電池における製造方法を示す概略の製造工程図である。

先ず、図４（Ａ）において、表面にＦＴＯ若しくはＩＴＯの透明導電膜１２を被覆したガラス基板１１を準備する。透明導電膜１２のシート抵抗値は１０Ω／□以下で、約０．５μｍ厚とする。

図４（Ｂ）において、スクリーン印刷法、若しくは塗布法にて、１０〜３０ｎｍ程度のチタニアの微粒子を含んだペースト材を塗布する。このチタニアペースト材の厚さは、約５０μｍとする。次に、５００℃、２時間程度のアニール処理にて、チタニアペースト材を焼結する。これによりペーストの溶剤が飛散して、且つチタニアの微粒子がネッキングして、多孔質の半導体電極１３が形成され、電子ｅ−の拡散路が形成される。

図４（Ｃ）において、Ｒｕ金属錯体からなる増感色素１４を含んだアルコール溶液中に、多孔質の半導体電極１３が形成された基板を半日程度浸漬して、この多孔質の半導体電極１３の表面に増感色素１４を吸着させる。更に、エタノールで洗浄した後、暗所にて乾燥させる。

図４（Ｄ）において、図３に示される正極２０としてガラス基板２１上に触媒電極（例えば、導電膜と薄いＰｔ）２２をスパッタした基板を準備する。正極２０側の触媒電極２２の周辺と、負極１０側の半導体電極１３の周辺とに、熱可塑性フィルム接着剤３１であるハイミランフィルム（例えば、三井・ヂュポンケミカル：１００４）を形成した後、負極１０と正極２０とを１３０℃にて接着させる。

図４（Ｅ）において、正極２０に注入孔３２を形成する。注入孔３２からヨウ素（Ｉ）を含む電解質溶液３０を注入して、負極１０及び正極２０間の隙間に電解質溶液３０を充填し、注入孔３２を塞ぐ。その後、負極１０へは負電極配線３３を結線し、正極２０側からは正極配線３４を結線すれば、図３に示すような平板状の色素増感太陽電池の製造が終了する。

以上のような製造方法と図３に示す発電のメカニズムにより、安価で高効率の色素増感太陽電池が製造できるようになった。これは現在主流のＳｉ系太陽電池が、高温・高真空の製造方法と大型の設備を必要とし、更に高純度のＳｉを原材料にしているのに対して、常圧、低温、豊富な資源を使用できるため、Ｓｉ太陽電池に比較して、極めて安価な太陽電池を製造することが可能となっている。この理由から、低コスト太陽電池の有力候補として注目されている。

しかし、現状での変換効率は、トップデータでも１２％程度で、更に実用化レベルの大面積セルとなると、その変換効率が半分以下になる等の問題を抱えている。この効率低下の主原因は、ガラス基板１１上の透明導電膜１２の内部抵抗に起因したエネルギー損失である。即ち、透明性を阻害せず、十分に抵抗の低い透明導電膜１２を形成することが難しい。

又、より安価で、薄膜、軽量化、更には増感色素１４の選択によるカラフル化等の特徴も備えているフィルム化型増感色素太陽電池も注目されているが、このフィルム型では、特に透明導電膜１２のシート抵抗（例えば、１０〜２０Ω／□）が、ガラス基板１１上よりも高くなってしまう状況にある。その結果、大面積化への効率低下がより顕著となる。このように、色素増感太陽電池を実用化するためには、大面積化に伴う内部抵抗の増加を抑えることが必須の課題である。

図５（Ａ）、（Ｂ）は、従来の他の色素増感太陽電池の製造方法の一部を示す概略の製造工程図であり、従来の図４に示す製造工程中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

この製造方法では、前記のような問題を解決するために、透明導電膜１２上にバスバー電極等の金属配線１５による集電極構造を形成し、その上に、図３に示すような多孔質の半導体電極１３を形成する方法の提案もされている。このような方法にすれば、ある程度の効率改善は可能である。しかし、この方法では、ガラス基板表面の透明導電膜１２上に、平面的（即ち、２次元的）に金属配線１５を形成する方法であるため、仮に、高アスペクト比（縦横比）化を行ったとしても、明導電膜１２と多孔質の半導体電極１３中の抵抗値が十分に下がらず、効率改善効果には限界がある。しかも、構造上どうしても受光のための開口率の低下が避けられない。このため、セル面積の増加、及び半導体電極１３の膜厚の増加に伴って内部抵抗が上昇し、光電変換効率が急速に低下する状況にある。

又、前記の問題における効率低下を解決するために、前記特許文献１に記載された光電気セルの技術では、例えば、本願の図３に示す透明導電膜１２上に、図示しない複数の導電性突設部を設け（この材質は、段落００１９に記載されているように、酸化錫、酸化インジューム、酸化アンチモン、Ｐｔ等である。）、これらの導電性突設部を、増感色素１４が吸着された多孔質の半導体電極１３により覆うようにしている。

しかしながら、従来の特許文献１に記載された技術でも、依然として次のような課題があった。

前記特許文献１に記載された図示しない複数の導電性突設部は、これを多孔質の半導体電極１３により覆う構造であるため、製造工程が煩雑になるばかりか、複数の微細な導電性突設部を高精度に形成することが難しい。そのため、受光のために所望の開口率を維持しながら、多孔質の半導体電極１３の低抵抗化を図ることが困難であった。

そこで、本発明では、色素増感太陽電池の内部抵抗に起因する光電効率低下に対して、比較的簡単な製造工程で、内部抵抗がより少なく、高光電効率の色素増感太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の色素増感太陽電池の製造方法は、導電性の第１の基材上に半導体電極（例えば、多孔質の酸化物半導体膜）を形成する工程と、複数の開口部が配列形成されたレジストパターンを前記半導体電極上に形成し、前記レジストパターンをマスクにして、前記複数の開口部を通して前記第１の基材へ達する深さまで、所定の口径をそれぞれ有する複数の微細ホール（微細孔）を所定の間隔で、前記半導体電極に対して垂直方向に形成する工程と、前記レジストパターンを除去した後に、前記半導体電極の全面に金属膜を堆積して前記複数の微細ホールに前記金属膜を埋め込む工程と、前記半導体電極上の前記金属膜をエッチングにより除去して前記半導体電極の表面を露出させた後、前記半導体電極に増感色素を担持させる工程と、表面に触媒電極が形成された第２の基材における前記触媒電極を前記第１の基材に対向して配置し、前記半導体電極と前記触媒電極との間に電解質を介在させて、前記電解質を封止する工程とを有することを特徴とする。

本発明の色素増感太陽電池の製造方法によれば、半導体電極（例えば、多孔質の酸化物半導体膜）内の低抵抗部を、半導体電極上へのレジストパターンの形成、エッチングによる前記半導体電極内への微細ホールの形成、及び、その微細ホールの金属膜の埋め込み工程によって形成している。このような製造方法により、半導体電極内に、微細な金属膜パターンからなる３次元的な金属配線構造を高精度に形成することができる。その結果、比較的簡単な製造工程で、所望の受光開口率を維持しながら、色素増感太陽電池電極の低抵抗化、及びそれによる更なる高効率化を図ることが可能になる。

更に、本発明の製造方法によれば、半導体電極（例えば、多孔質の酸化物半導体膜）中に、第１の基材に対して垂直方向に金属配線が形成されて、３次元的な金属配線構造が形成されるので、半導体電極の内部抵抗が大幅に減少し、光電変換効率を向上できる。その上、増感色素が入射光を吸収して励起された電子が、微細ホールに埋め込まれた金属膜により集電されて第１の基材へ伝送されるので、実効的な電子拡散長も増大し、電子拡散長（１０μｍ程度）で律速されていた半導体電極の膜厚を厚くしていくことが可能になる。そのため、半導体電極の比表面積増大効果により、更なる光電変換効率の向上効果も見込める。しかも、光の入射方向に対して、ほぼ水平方向に配線構造が形成されるので、受光開口率の低下も抑制することができる。

色素増感太陽電池の製造方法では、導電性の第１の基材上に半導体電極（例えば、多孔質の酸化物半導体膜）を形成し、この多孔質の酸化物半導体膜上にレジスタパターンを形成する。このレジストパターンをマスクにして、第１の基材へ達する深さまで、所定の口径をそれぞれ有する複数の微細ホールを所定の間隔で、前記酸化物半導体膜に対してほぼ垂直方向に形成する。次に、前記レジストパターンを除去した後に、前記酸化物半導体膜の全面に金属膜を堆積して前記複数の微細ホールに前記金属膜を埋め込んだ後、前記酸化物半導体膜上の前記金属膜をエッチングにより除去して前記酸化物半導体膜の表面を露出させ、増感色素を担持させる。その後、表面に触媒電極が形成された第２の基材における前記触媒電極を前記第１の基材に対向して配置し、前記酸化物半導体膜と前記触媒電極との間に電解質を介在させて、前記電解質を封止する。

（実施例１の構成・動作）
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施例１を示す色素増感太陽電池の模式的な構成図であり、同図（Ａ）は全体の断面図、及び同図（Ｂ）は一部の平面図である。

この色素増感太陽電池は、負極４０と、この負極４０に対向して配置された正極５０とを有し、これらの負極４０及び正極５０が接着材６０により接着され、封止材６１により封止されている。負極４０と正極５０との間には、電解質（例えば、ヨウ素（Ｉ）等を含む電解質溶液）６５が充填され、この電解質溶液６５が封止材６１により封止されている。

負極４０は、透明導電性の第１の基材（例えば、縦横２０ｍｍ×２０ｍｍ程度のガラス基板４１の表面がＦＴＯ、ＩＴＯ等の透明導電膜４２により被覆された基板）を有している。なお、ガラス基板４１は、透明なプラスチック基板等であっても良く、又、透明導電膜４２は、透明な金属配線であっても良い。この透明導電膜４２上には、半導体電極（例えば、膜厚１５μｍ程度、縦横１０ｍｍ×１０ｍｍ程度の酸化チタン等からなる多孔質の酸化物半導体膜）４３が形成されている。酸化物半導体膜４３には、この平面に対してほぼ垂直方向に透明導電膜４２へ達する深さの複数の微細ホール４４が配列形成され、これらの各微細ホール４４内に、耐腐食性及び低抵抗の金属（例えば、タングステン、アルミニュウム等）からなる金属膜４５が埋め込まれ、該酸化物半導体膜４３中に、３次元的な金属配線構造が形成されている。各微細ホール４４は、所定の口径Ｄ１（例えば、０．１μｍ〜１０μｍ）を有し、所定の間隔Ｄ２（例えば、１μｍ〜１００μｍ）で配列形成されている。酸化物半導体膜４３の表面には、Ｒｕ金属錯体（例えば、Ｒｕ色素Ｎ７１９）等の増感色素が吸着（担持）されている。

正極５０は、第２の基材（例えば、ガラス基板）５１を有している。なお、ガラス基板５１は、透明なプラスチック基板等であっても良い。ガラス基板５１の表面には、ＦＴＯ、ＩＴＯ等の透明導電膜５２が被覆され、更に、この透明導電膜５２の表面に、薄いＰｔ膜、カーボン膜等の触媒電極５３が形成されている。この正極５０には、電解質溶液注入用の注入孔５４が形成されている。

負極４０と正極５０とは、所定間隔隔てて周辺に設けられた接着材６０により接着され、更に、その接着材６０の周縁が封止材６１により封止され、注入孔５４から注入された電解質溶液６５が、その負極４０と正極５０との間に充填されている。注入孔５４は、電解質溶液６５を注入した後に、封止材により封止される。

このような構成の色素増感太陽電池では、例えば、太陽光等の光Ｈを負極４０側から入射させると（正極５０側から入射させても良い。）、多孔質の酸化物半導体膜４３に吸着した増感色素が光を吸収して、電子ｅ−が励起される。励起された電子ｅ−は、金属膜４５により集電されて酸化物半導体膜４３側へ流れて行く。更にこの電子ｅ−は、ガラス基板５１上の透明導電膜５２を介して、図示しない外部端子へ流れ、外部負荷を稼動させた後、正極５０側に到達する。その後、この電子ｅ−は電解質溶液６５中へヨウ素イオンＩ−との還元反応にて引き渡され、このヨウ素（Ｉ）は拡散して励起した増感色素へ電子ｅ−を引き渡す酸化反応が起こる。以上のサイクルが繰り返されることにより、定常的な光照射に伴う光起電力が発生する。

本実施例１の色素増感太陽電池において、ガラス基板４１上の透明導電膜４２に、多孔質の酸化物半導体膜（例えば、酸化チタン）４３を形成するために、酸化チタンペーストを塗布する。ここで塗布する酸化チタンペーストの膜厚は、通常１０μｍ程度が用いられることが多い。酸化チタン膜厚を変化させた場合の光電変換効率の変化を見ると、膜厚が増加していくに従って、光電変換効率は上昇していくが、ある膜厚以上では飽和してしまう傾向がある。この原因の１つとしては、例えば、酸化チタン中を移動する電子ｅ−の寿命（拡散長）の影響があり、この電子拡散長により酸化チタン膜厚の上限が律速しているものと考えられる。そこで、本実施例１では、酸化チタン中にも３次元的な金属配線構造を設けることにより、酸化チタンの厚膜化による抵抗上昇を抑制し、更なる高効率化を図っている。

（実施例１の製造方法）
図２（Ａ）〜（Ｇ）は、図１の色素増感太陽電池における製造方法を示す概略の製造工程図である。

本実施例１の色素増感太陽電池では、例えば、次の（１）〜（４）のような工程により製造される。

（１）図２（Ａ）、（Ｂ）の工程
図２（Ａ）、（Ｂ）において、負極４０として、例えば、２０ｍｍ×２０ｍｍ程度のガラス基板４１（プラスチック基板等でも良い。）上にＦＴＯ、ＩＴＯ等の透明導電膜４２が被覆された基板を用意する。

（２）図２（Ｃ）の工程
透明導電膜４２上において、塗布面積が例えば１０ｍｍ×１０ｍｍの範囲に、酸化チタンペーストを塗布する。酸化チタンペーストとしては、例えば、Solaronix社製Ti-NonoOxide-TypeDを用いる。次に、４５０℃、３０分の焼成処理を行うことにより、酸化チタンペースト溶剤の揮発と酸化チタン微粒子のネッキングが行われ、スポンジ状の多孔質構造（ナノポーラス構造）からなる酸化物半導体膜４３が形成され、電子ｅ−の拡散路が形成される。なお、多孔質の酸化物半導体膜４３の膜厚は、１５μｍ程度となるが、これらの酸化チタンペーストの塗布＋焼成処理を複数回行っても良い。

（３）図２（Ｄ）〜（Ｆ）の工程
従来の色素増感太陽電池の製造方法では、焼成処理後の多孔質の酸化物半導体膜４３を作用極として太陽電池に適用するが、本実施例１では、以下説明するように、その酸化物半導体膜４３にホールパターン加工を行い、微細ホール中へのタングステン、アルミニウム等の金属膜４５の埋め込みにより、酸化物半導体膜４３の厚み方向にほぼ垂直に配線を形成する。

即ち、焼成処理後の酸化物半導体膜４３に対して、ホトリソグラフィ技術等により、例えば、１０μｍ程度のホールパターンアレイのデザインを有する図示しないレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをマスクにして、Ｃｌ２系又はＳＦ６系ガス等を用いたドライエッチングによりエッチング加工を行い、微細ホール４４を形成する（図２（Ｄ）の工程）。

Ｔｉ及びＴｉＮ等をそれぞれ５０ｎｍ程度スパッタ後、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学気相成長）法等により、タングステン等の金属膜４５を形成する。成膜膜厚については、酸化物半導体膜４３の膜厚の高さに合わせて設定する（図２（Ｅ）の工程）。

次に、エッチバックやＣＭＰ（Chemical Mechanical Planarization；化学的機械的研磨）法等により、金属膜４５の頭出しを行う（図２（Ｆ）の工程）。これを作用電極である負極４０として用いることもできるが、更にその上に酸化チタンペーストの塗布、及び焼成工程を追加することで、高変換効率化を図ることも可能である。

その後、従来の製造方法と同様に、Ｒｕ金属錯体（Ｎ７１９）からなる増感色素を溶かしたアルコール溶液中に、半日程度浸漬して、多孔質の酸化物半導体膜４３の表面に、増感色素を担持（吸着）させる。

（４）図２（Ｇ）の工程
注入孔５４が開口された正極５０を用意しておく。正極５０は、ガラス基板５１（プラスチック基板等でも良い。）を有し、このガラス基板５１上にＦＴＯ、ＩＴＯ等の透明導電膜５２が形成され、更にこの透明導電膜５２の表面に、Ｐｔ、カーボン等が成膜された触媒電極５３が形成されている。

このような正極５０の触媒電極５３側を、負極４０側の酸化物半導体膜４３に対向させ、正極５０と負極４０とをハイミランフィルム（東レデュポンケミカル）等の接着材６０を使って熱圧着等で張り合わせ、更に、その接着材６０の周辺を、紫外線（ＵＶ）硬化タイプのシール剤（スリーボンド製31X-101:105）等の封止材６１で封止する。封止後、ヨウ素（Ｉ）等を含む電解質溶液６５を注入孔５４より注入し、正極５０と負極４０の間隙に電解質溶液６５を充填し、その注入孔５４を封止材で塞ぐ。その後、負極４０へは負電極配線を結線し、正極５０側からは正電極配線を結線すれば、高変換高率な色素増感太陽電池の製造が終了する。

（実施例１の効果）
本実施例１によれば、次の（ａ）、（ｂ）のような効果がある。

（ａ）本実施例１の色素増感太陽電池の製造方法によれば、多孔質の酸化物半導体膜４３内の低抵抗部を、酸化物半導体膜４３上へのレジストパターンの形成、エッチングによる酸化物半導体膜４３内への微細ホール４４の形成、及び、その微細ホール４４の金属膜４５の埋め込み工程によって形成している。これにより、酸化物半導体膜４３内に、微細な金属膜パターンからなる３次元的な金属配線構造を高精度に形成することができる。その結果、比較的簡単な製造工程で、所望の受光開口率を維持しながら、色素増感太陽電池電極の低抵抗化、及びそれによる更なる高効率化を図ることが可能になる。

（ｂ）本実施例１の製造方法によれば、酸化物半導体膜４３内に励起した電子ｅ−が金属膜４５により効率良く集電されて透明電極４２へ伝送されるため、酸化物半導体膜４３の内部抵抗が大幅に減少し、光電変換効率の改善効果を得ることができる。更に、金属膜４５を設けたことにより、実効的な電子拡散長も増大するため、電子拡散長（１０μｍ程度）で律速されていた酸化物半導体膜４３の膜厚を厚くしていくことが可能になるので、酸化物半導体膜４３の比表面積増大効果により、更なる光電変換効率の向上効果も見込める。しかも、光Ｈの入射方向に対して水平方向に、金属膜４５からなる３次元的な配線構造が形成されるので、受光開口率の低下も抑制することができる。

（変形例）
本発明は、実施例１に限定されず、色素増感太陽電池の形状、構造、構成材料、製造方法等は、図示以外の種々の変形が可能である。

本発明の実施例１を示す色素増感太陽電池の模式的な構成図である。図１の色素増感太陽電池における製造方法を示す概略の製造工程図である。従来の一般的な色素増感太陽電池の模式的な構成を示す断面図である。図３の色素増感太陽電池における製造方法を示す概略の製造工程図である。従来の他の色素増感太陽電池の製造方法の一部を示す概略の製造工程図である。

符号の説明

４１，５１ガラス基板
４２，５２透明導電膜
４３酸化物半導体膜
４４微細ホール
４５金属膜
５０正極
５３触媒電極
６５電解質溶液

Claims

導電性の第１の基材上に半導体電極を形成する工程と、
複数の開口部が配列形成されたレジストパターンを前記半導体電極上に形成し、前記レジストパターンをマスクにして、前記複数の開口部を通して前記第１の基材へ達する深さまで、所定の口径をそれぞれ有する複数の微細ホールを所定の間隔で、前記半導体電極に対して垂直方向に形成する工程と、
前記レジストパターンを除去した後に、前記半導体電極の全面に金属膜を堆積して前記複数の微細ホールに前記金属膜を埋め込む工程と、
前記半導体電極上の前記金属膜をエッチングにより除去して前記半導体電極の表面を露出させた後、前記半導体電極に増感色素を担持させる工程と、
表面に触媒電極が形成された第２の基材における前記触媒電極を前記第１の基材に対向して配置し、前記半導体電極と前記触媒電極との間に電解質を介在させて、前記電解質を封止する工程と、
を有することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。
前記半導体電極は、多孔質の酸化物半導体膜であることを特徴とする請求項１記載の色素増感太陽電池の製造方法。
前記所定の口径は、０．１μｍ〜１０μｍであり、前記所定の間隔は、１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の色素増感太陽電池の製造方法。
前記第１の基材は、透明導電性の基材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
前記第２の基材は、透明導電性の基材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。