JP6912243B2 - 色素増感太陽電池 - Google Patents

Description

本発明は、色素増感太陽電池に関する。

従来、色素増感太陽電池は、一般に、光電極と、対向電極と、電解液又は電解液層とを備えて構成され、また、光電極としては、少なくとも、透明導電層、半導体層、色素を有して構成されることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような色素増感太陽電池として、光電極及び対向電極に対して幅方向に延在し、長手方向に分割されたサブモジュールを形成する超音波融着部と、幅方向に隣り合うセル同士の間において、封止材に接して透明導電膜に形成され長手方向に延びる第一絶縁部、及び封止材に接して対向導電膜に形成され長手方向に延びる第二絶縁部と、を備え、隣り合うサブモジュール同士は幅方向の一方の端部側で配線材を介して電気的に接続され、隣り合うサブモジュールにおける幅方向に並ぶセル同士の間において、第一絶縁部及び第二絶縁部は、それぞれ超音波融着部によって絶縁されるサブモジュール毎に導通材を挟んで幅方向に交互にずれた位置に配置された構成のものが知られている。そして、第一絶縁部及び第二絶縁部は、切込み加工装置などで導電層に長手方向に沿って切り込む絶縁加工を行うことにより形成されている。

特許第５７０２８９７号公報

しかしながら、従来の色素増感太陽電池では、絶縁加工の距離が短く不十分であったり、あるいは超音波融着部の位置が長手方向にずれた位置に絶縁処理がなされるおそれがある。この場合、幅方向に隣り合うセル同士が絶縁されない部分が生じ、セル間で電気が流れてリークし、発電効率が低下するという問題があり、その点で改善の余地があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、セル間を確実に絶縁することでセル間におけるリークの発生を抑制することができ、発電効率の低下を防ぐことができる色素増感太陽電池を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る色素増感太陽電池は、第一基材の表面に透明導電膜が成膜され、前記第一基材の前記透明導電膜の表面に第一の方向に延在する色素が吸着した帯状の半導体層が複数形成された第一電極と、第二基材の表面に前記第一電極に対向するように対向導電膜が成膜された第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間で電解液を封止し、平面視で前記第一の方向に直交する第二の方向に複数のセルを配列する封止材と、前記封止材に覆われた状態で設けられ、前記第一電極と前記第二電極とを電気的に接続する導通材と、前記第一電極及び前記第二電極に対して前記第二の方向に延在し、前記第一の方向に分割されたサブモジュールを形成する超音波融着部と、前記第二の方向に隣り合う前記セル同士の間において、前記封止材に接して前記透明導電膜に形成され前記第一の方向に延びる第一絶縁部、及び前記封止材に接して前記対向導電膜に形成され前記第一の方向に延びる第二絶縁部と、を備え、隣り合う前記サブモジュールにおける前記第二の方向に並ぶ前記セル同士の間において、前記第一絶縁部及び前記第二絶縁部は、それぞれ前記超音波融着部によって絶縁される前記サブモジュール毎に前記導通材を挟んで前記第二の方向に交互にずれた位置に配置され、前記第一絶縁部及び前記第二絶縁部の端部側の少なくとも一部が前記超音波融着部の領域に重なるように前記第一の方向に延ばされていることを特徴としている。

本発明では、第一絶縁部及び第二絶縁部の端部が超音波融着部の領域内まで延ばされた状態で配置され、これら端部が超音波融着部に重なるように配置されているので、製造過程において超音波融着部の位置が第一の方向にずれた位置に形成された場合でも、これら絶縁部と超音波融着部との間に離間が生じることを防止することができる。そのため、第二の方向に隣り合うセル同士が確実に絶縁されることから、これらセル間におけるリークの発生を抑制することができ、発電効率の低下を防ぐことが可能でセル同士が直列に電気的に接続される。
また、超音波融着部に重なる第一絶縁部及び第二絶縁部は、透明導電膜と対向導電膜の所定位置において、上述したように超音波融着部の領域に重なるように第一の方向に沿って例えば切込み加工やレーザー加工を施すことにより簡単に製造することが可能となる。そのため、ロール・ツー・ロール方式（以下、ＲｔｏＲ方式とする）にも簡単に適応できる。

また、本発明に係る色素増感太陽電池は、隣り合う前記サブモジュール同士は、前記第二の方向の一方の端部側で配線材を介して直列配線により電気的に接続され、前記サブモジュールを流れる電流の向きは、前記第一の方向に配列される前記サブモジュール毎に交互に入れ替わる回路構成をなしていてもよい。

この場合には、隣り合うサブモジュール同士が第二の方向の一方の端部側で配線材を介して電気的に直列に接続されているから、一方のサブモジュールにおいて第二の方向の他端側から一端側へ電気が流れるとともに、一端側の電気が他方のサブモジュールの一端側に配線材を介して流れ、さらに他方のサブモジュールにおいて第二の方向の一端側から他端側へ電気が流れる回路構成を実現することができる。

また、本発明に係る色素増感太陽電池は、前記セル同士の間において、隣り合う前記サブモジュールのうち一方の前記絶縁部と他方の前記絶縁部の互いに近接する側の端部同士が前記第一の方向に重なっていることが好ましい。

この場合には、第一絶縁部及び第二絶縁部の端部同士が超音波融着部の領域内で第一の方向に重なっていることから、第二の方向に隣り合うセル同士を確実に絶縁することができる。

また、本発明に係る色素増感太陽電池は、前記第一絶縁部及び前記第二絶縁部は、前記超音波融着部との重なり長さが０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。

この場合には、重なり長さの範囲を０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定することで、ＲｔｏＲ方式による製造方法において超音波融着部の第一の方向への標準的なずれ量（例えば０．１ｍｍ）が生じた場合でも、第一絶縁部及び第二絶縁部が超音波融着部から離間する可能性が小さくなり、第二の方向に隣り合うセル間のリークを防止することができる。

また、本発明に係る色素増感太陽電池は、前記第一絶縁部及び前記第二絶縁部のそれぞれの端部における前記超音波融着部との重なり開始位置からの先端までの長さ寸法Ｋを前記超音波融着部の幅寸法Ｌで割った値の範囲は、０＜Ｋ／Ｌ＜１．５の範囲で設定されていることが好ましい。
また、前記Ｋ／Ｌの範囲は、０．５＜Ｋ／Ｌ＜１．５の範囲で設定されていることがより好ましい。
さらに、前記Ｋ／Ｌの範囲は、１．０＜Ｋ／Ｌ＜１．５の範囲で設定されていることがより好ましい。

この場合には、ＲｔｏＲ方式による製造方法において超音波融着部の第一の方向への標準的なずれ量（例えば０．１ｍｍ）が生じた場合でも、第一絶縁部及び第二絶縁部が超音波融着部から離間する可能性が小さくなり、第二の方向に隣り合うセル間のリークを防止することができる。しかも、Ｋ／Ｌの値が１．５より小さいことから、一方のサブモジュールの絶縁部の先端が他方のサブモジュール側に突出する長さも小さく抑えることができるので、他方のサブモジュールにおける電気抵抗となることを抑制することができる。
また、Ｋ／Ｌの値が０．５を超えるときには、上述したような超音波のずれに対してもより確実に対応することができ、かつ、超音波部が第一絶縁部または第二絶縁部にかからないほどずれた場合であっても、電気の通り道が絶縁部を迂回するように流れるために抵抗が高くなり、電池性能の低下を軽減できる。さらに１．０を超えるときには、上述したような超音波融着部のずれや第一絶縁部または第二絶縁部にかからないほどのずれに対してもさらに確実な改善効果が望め、製造される電池性能の安定性を高めることができる。

また、本発明に係る色素増感太陽電池は、前記超音波融着部によって前記第一の方向に分割された一対の前記サブモジュールから構成され、前記第二の方向の一端側のみが前記配線材によって電気的に接続された回路構成をなしていることを特徴としてもよい。

この場合には、第二の方向の一方の端部側のサブモジュール同士が配線材によって電気的に接続され、一対のサブモジュールを分割する超音波融着部に対して各サブモジュールの絶縁部の端部が重なった状態となる。そのため、各サブモジュールにおいて、第二の方向に隣り合うセル同士を確実に絶縁することができ、全体が平面視でＵ字状に電気が流れる構造を実現することができる。したがって、本発明では、取り出し電極（正極、負極）を第二の方向の他方の端部側のみで同じ側に配置することが可能となり、配線構造が簡略化でき、配線作業を容易に行うことができる。

本発明の色素増感太陽電池によれば、セル間を確実に絶縁することでセル間におけるリークの発生を抑制することができ、発電効率の低下を防ぐことができる。

本発明の第１の実施の形態による色素増感太陽電池の概略構成を示す平面図である。 図１に示すＡ−Ａ線断面図であって、色素増感太陽電池を長手方向から見た部分断面図である。 図１に示すＢ−Ｂ線断面図であって、色素増感太陽電池を幅方向から見た部分断面図である。 色素増感太陽電池の製造装置の全体構成を示す斜視図である。 製造装置を用いた製造過程の色素増感太陽電池の平面図であって、第一基材に絶縁加工を施した状態を示す図である。 製造装置を用いた製造過程の色素増感太陽電池の平面図であって、第二基材に絶縁加工を施した状態を示す図である。 製造装置を用いた製造過程の色素増感太陽電池の平面図であって、基材同士を貼り合せた状態を示す図である。 製造装置を用いた製造過程の色素増感太陽電池の平面図であって、融着部を形成した状態を示す図である。 絶縁部と超音波融着部の要部を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＣ−Ｃ線断面図である。 切込み加工装置で絶縁加工を施している状態を示す斜視図である。 切込み加工装置で絶縁加工を施している状態を示す図であって、切込み加工装置を長手方向から見た正面図である。 図９において超音波融着部が長手方向にずれた状態の要部を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＤ−Ｄ線断面図である。 図９において超音波融着部が長手方向にずれた状態の要部を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＥ−Ｅ線断面図である。 第１変形例による絶縁部と超音波融着部の要部を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＦ−Ｆ線断面図である。 第２の実施の形態による色素増感太陽電池の概略構成を示す斜視図である。 第２変形例による絶縁部と超音波融着部の要部を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＧ−Ｇ線断面図である。

以下、本発明の実施の形態による色素増感太陽電池について、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明で用いる図面は模式的なものであり、長さ、幅、及び厚みの比率、構造等は実際のものと同一とは限らず、適宜変更できる。

（第１の実施の形態）
図１に示すように、本実施の形態の色素増感太陽電池１は、後述するロール・ツー・ロール方式（以下、ＲｔｏＲ方式と記載する）によって作製された第一の方向（長手方向Ｘ１）に長く延在するフィルム型の色素増感太陽電池を所定の長さに切断することにより製造される。

なお、図１において、矢印は電気の流れを示し（図２も同様）、記号＋（プラス）、−（マイナス）はそれぞれ正極、負極を示している（他の図も同様）。
ここで、色素増感太陽電池１において、上述したように、長手方向Ｘ１をサブモジュールＲの配列方向とし、幅方向Ｘ２を平面視で長手方向Ｘ１に直交する方向として、以下統一して用いる。

本実施の形態の色素増感太陽電池１は、図２に示すように、光電極１１と、該光電極１１と対向して設けられる対向電極１２とを有する色素増感太陽電池セル（以下、単にセルＣという）が、一対の基材３Ａ、３Ｂの間に介挿された構造を有してなる。そして、色素増感太陽電池１は、一対の基材３Ａ、３Ｂのそれぞれの内面が導電性を有する導電膜１１Ａ、１２Ａが成膜されており、導電膜１１Ａ、１２Ａに対して光電極１１の半導体層１１Ｂ及び対向電極１２の触媒層１２Ｂが電気的に接続され、概略構成される。

色素増感太陽電池１は、上述したように光電極１１と対向電極１２とが封止機能付きの導通材１４を介して対向配置され、第一基材３Ａ及び第二基材３Ｂの間に形成された複数のセルＣ，Ｃ，…が幅方向Ｘ２に沿って電気的に直列接続されている。

具体的に色素増感太陽電池１は、第一基材３Ａと、第二基材３Ｂと、光電極１１（第一電極）と、対向電極１２（第二電極）と、電解液１３と、導通材１４と、封止材１５と、第一絶縁部１６と、第二絶縁部１７と、超音波融着部１８と、を備えている。
光電極１１は、第一基材３Ａ上に積層された透明導電膜１１Ａと、透明導電膜１１Ａ上に積層された多孔質の半導体層１１Ｂと、を備えている。対向電極１２は、第二基材３Ｂ上に積層された対向導電膜１２Ａと、対向導電膜１２Ａ上に積層された触媒層１２Ｂと、を備えている。

第一基材３Ａ及び第二基材３Ｂの材質は、特に限定されず、例えば、フィルム状の樹脂等の絶縁体、半導体、金属、ガラス等が挙げられる。前記樹脂としては、例えば、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリイミド、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド等が挙げられる。薄くて軽いフレキシブルな色素増感太陽電池１を製造する観点からは、基材は透明樹脂製であることが好ましく、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム又はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムであることがより好ましい。なお、第一基材３Ａの材質と第二基材３Ｂの材質とは、異なっていても構わない。

光電極１１は、第一基材３Ａの表面に透明導電膜１１Ａが成膜され、第一基材３Ａの透明導電膜１１Ａの表面に長手方向Ｘ１に延在する色素が吸着した帯状の半導体層１１Ｂが複数形成されている。対向電極１２は、光電極１１に対向するように対向導電膜１２Ａが成膜されている。

透明導電膜１１Ａ、対向導電膜１２Ａの種類や材質は、特に限定されず、公知の色素増感太陽電池に使用される導電膜が適用可能であり、例えば、金属酸化物で構成される薄膜が挙げられる。前述の金属酸化物としては、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アルミドープ酸化亜鉛（ＡＴＯ）、酸化インジウム／酸化亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）等が例示できる。

半導体層１１Ｂは、吸着した光増感色素から電子を受け取ることが可能な材料によって構成され、通常は多孔質であることが好ましい。半導体層１１Ｂを構成する材料は特に限定されず、公知の半導体層１１Ｂの材料が適用可能であり、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ等の金属酸化物半導体が挙げられる。
半導体層１１Ｂに担持される光増感色素は特に限定されず、例えば有機色素、金属錯体色素等の公知の色素が挙げられる。前述の有機色素としては、例えば、クマリン系、ポリエン系、シアニン系、ヘミシアニン系、チオフェン系等が挙げられる。前記金属錯体色素としては、例えば、ルテニウム錯体等が好適に用いられる。

触媒層１２Ｂを構成する材料は、特に限定されず、公知の材料を適用可能であり、例えば、白金、カーボンナノチューブ等のカーボン類、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の導電性ポリマー等が挙げられる。

電解液１３は、光電極１１の半導体層１１Ｂと対向電極１２との間に封止されている。電解液１３としては、公知の色素増感太陽電池で使用されている電解液を適用でき、例えばヨウ素とヨウ化ナトリウムが有機溶媒に溶解された電解液等が挙げられる。電解液１３が接触する半導体層１１Ｂにおいて多孔質内部を含む表面には、図示しない公知の光増感色素が吸着している。

封止材１５は、電解液１３を封止するとともに、幅方向Ｘ２に分割された複数のセルＣを配列する構成となっている。封止材１５は、対向する第一基材３Ａ及び第二基材３Ｂを接着し、且つこれら基材３Ａ、３Ｂ間に形成されたセルＣを封止することが可能な非導電性の部材であれば特に制限されない。

封止材１５の材料としては、例えば、ホットメルト接着剤（熱可塑性樹脂）、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、並びに、紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂を含んだ樹脂等、一時的に流動性を有し、適当な処理により固化される樹脂材料等が挙げられる。前記ホットメルト接着剤としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。前記熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾオキサゾン樹脂等が挙げられる。前記紫外線硬化性樹脂としては、例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等の光重合性のモノマーを含むものが挙げられる。

導通材１４は、封止材１５によって幅方向Ｘ２の両側が覆われた状態で設けられ、光電極１１の透明導電膜１１Ａと対向電極１２の対向導電膜１２Ａとに直接接触し、光電極１１と対向電極１２とを電気的に接続する。

導通材１４は、光電極１１と対向電極１２との間で互いに平行に配され、第一基材３Ａ上の光電極１１と第二基材３Ｂ上の対向電極１２とに接している。導通材１４は、例えば、導線、導電チューブ、導電箔、導電板および導電メッシュ、導電ペーストから選ばれる１種以上が用いられる。ここで導電ペーストとは、比較的剛性が低く、柔らかい形態の導電性材料であり、例えば固形の導通材が有機溶媒、バインダー樹脂等の粘性を有する分散媒に分散された形態を有し得る。導通材１４は、両面接着タイプの銅テープのように、導通と接着の両方の機能を有していても良い。

導通材１４に用いる導電材料としては、例えば、金、銀、銅、クロム、チタン、白金、ニッケル、タングステン、鉄、アルミニウム等の金属、或いはこれらの金属のうち２種以上の合金等が挙げられるが、特に限定されない。また、導電性の微粒子（例えば、前記金属又は合金の微粒子、カーボンブラックの微粒子等）が分散された、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂組成物等も前記材料として挙げられる。

導通材１４の幅方向Ｘ２の両側には封止材１５，１５が配され、導通材１４と封止材１５とにより、光電極１１と対向電極１２との間を接着している。また、色素増感太陽電池１には、図１及び図３に示すように、長手方向Ｘ１に複数のサブモジュールＲ、Ｒ、…を画成するように、幅方向Ｘ２に沿って延びる超音波融着部１８が形成されている。超音波融着部１８は、超音波融着等の手段（図４に示す超音波融着手段４６参照）により絶縁及び接着されることにより形成される。
このようにして、それぞれに半導体層１１Ｂを有するセルＣは、導通材１４によって、光電極１１と対向電極１２の間に形成される厚み方向の間隙内に電解液１３が液密に封止された状態で形成されている。

透明導電膜１１Ａ及び対向導電膜１２Ａの所定の箇所には、それぞれ例えば刃物を備えた切込み装置やレーザー照射装置等を用いて絶縁処理された複数のパターニング部（第一絶縁部１６、第二絶縁部１７）が設けられている。つまり、図２に示すように、第一絶縁部１６は、透明導電膜１１Ａにおける所定の封止材１５に接触する位置において、上述した絶縁処理により長手方向Ｘ１に延びて形成されている（図５参照）。第二絶縁部１７は、対向導電膜１２Ａにおける所定の封止材１５に接触する位置において、上述した絶縁処理により長手方向Ｘ１に延びて形成されている（図６参照）。そして、本色素増感太陽電池１では、幅方向Ｘ２に隣り合うセルＣ、Ｃのうち一方のセルＣ（図２のＣ１）における第一基材３Ａに形成される隣り合う第一絶縁部１６、１６同士の間の透明導電膜１１Ａと、他方のセルＣ（図２のＣ２）における第二基材３Ｂに形成される隣り合う第二絶縁部１７、１７同士の間の対向導電膜１２Ａとが、一方のセルＣ１と他方のセルＣ２との間に配置される導通材１４に接続されている。

また、図５に示すように、サブモジュールＲ、Ｒのうち一方のサブモジュールＲの第一絶縁部１６と、他方のサブモジュールＲの第一絶縁部１６とは、幅方向Ｘ２にずれた位置にパターニングされている。これは、図６に示す第二絶縁部１７についても同様である。

図７及び図８に示すように、第一絶縁部１６及び第二絶縁部１７は、幅方向Ｘ１に配置されるセルＣ、Ｃ同士の間において、超音波融着部１８によって絶縁されるサブモジュールＲ毎に幅方向Ｘ２で導通材１４を挟んで交互にずれた位置に配置されている。そして、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、セルＣ、Ｃ同士の間において、隣り合うサブモジュールＲ、Ｒのそれぞれに形成される第一絶縁部１６の端部１６ａ、及び第二絶縁部１７の端部１７ａは、超音波融着部１８に重なるように長手方向Ｘ１で超音波融着部１８の領域内まで延ばされた状態で配置されている。さらに、セルＣ、Ｃ同士の間において、隣り合うサブモジュールＲ、Ｒのうち一方の絶縁部１６、１７と他方の絶縁部１６、１７の互いに近接する側の端部１６ａ、１７ａ同士が長手方向Ｘ１に重なっている。
なお、第一絶縁部１６及び第二絶縁部１７は、超音波融着部との重なり長さＫ（図９（ａ））が０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されている。

次に、本実施の形態の色素増感太陽電池１におけるＲｔｏＲ方式による製造方法について、図面を用いて具体的に説明する。
図４に示すように、色素増感太陽電池１を製造方法は、先ず、半導体電極形成部（図示省略）において、例えばエアロゾルデポジション(ＡＤ)法を用いることにより、透明導電膜１１Ａが成膜された第一基材３Ａ上にＴｉＯ２を積層することで半導体層１１Ｂを幅方向Ｘ２に間隔をあけて形成した後、半導体層１１Ｂ上に色素を一般的な手法によって吸着させることで、光電極１１を形成する。また、対向電極形成部（図示省略）において、スパッタリング法により対向導電膜１２Ａが成膜された第二基板３Ｂ上に白金（Ｐｔ）を積層して触媒層１２Ｂを形成することで、対向電極１２を形成する。

半導体電極形成部で作製された光電極１１を形成し第一移動方向Ｐ１に移動する第一基材３Ａでは、切込み加工装置５０において、半導体層１１Ｂと半導体層１１Ｂとの間の位置で半円刃５２の回転により長手方向Ｘ１と平行に延びる第一絶縁部１６を形成する絶縁加工が行われる。このとき、第一絶縁部１６は、図５に示すように、一定の間隔（サブモジュールＲの長手方向Ｘ１の長さ）毎に幅方向Ｘ２に交互にずれた位置となる規則的な絶縁加工パターンが形成される。このように交互に絶縁加工パターンを配置することで、サブモジュールＲ毎に＋極（正極）と−極（負極）の位置を規則的に入れ替えることができる。

ここで、第一絶縁加工部４１は、図１０及び図１１に示すように、本実施の形態では複数の半円刃５２を備えた切込み加工装置５０を採用している。切込み加工装置５０は、軸Ｏ１を中心にして回転自在に設けられた回転軸５１と、回転軸５１の周囲に軸Ｏ１方向に所定間隔をあけて配置された半円刃５２と、を備え、回転軸５１の軸Ｏ１方向を幅方向Ｘ２に向けて配置されている。
半円刃５２は、回転軸５１の外周面の円周方向に沿って１８０°の範囲に連続して設けられ、軸Ｏ１方向から見て全周のうち所定の半周部分の領域に配置された第一半円刃５２Ａと、第一半円刃５２Ａが配置されていない別の半周部分の領域に配置された第二半円刃５２Ｂと、からなる。これら複数の第一半円刃５２Ａは、超音波融着部１８によって長手方向Ｘ１に画成される第一基材３ＡのサブモジュールＲのうち隣接する一方のサブモジュールＲの複数の絶縁部１６を同時に形成する。また、複数の第二半円刃５２Ｂは、前記隣接するサブモジュールＲのうち他方の領域の複数の絶縁部１６を同時に形成する。半円刃５２の周長（外周長）は、サブモジュールＲにおいて絶縁加工される絶縁部１６の長手方向Ｘ１の長さに一致するように設定されている。

軸Ｏ１方向に隣り合う第一半円刃５２Ａ同士の間隔と、軸Ｏ１方向に隣り合う第二半円刃５２Ｂ同士の間隔は、等距離に設定されている。また、第一半円刃５２Ａと第二半円刃５２Ｂとは、同一円周上には配置されず、軸Ｏ１方向にずれた位置に設けられている。
また、半円刃５２（５２Ａ、５２Ｂ）は、導電膜１１Ａ、１２Ａが成膜された基材３Ａ、３Ｂの表面に対して回転軸５１とともに回転されたときに、導電膜１１Ａ、１２Ａのみに溝状の切込みを形成する。つまり、導電膜１１Ａ、１２Ａは厚さ方向に切込みが形成され、基材３Ａ、３Ｂの厚さ方向の一部が切り込まれても全体が切り込まれないように設定されている。
なお、半円刃５２の軸Ｏ１方向の間隔、周長、第一半円刃５２Ａと第二半円刃５２Ｂの軸Ｏ１方向のずれ量は、絶縁部１６の設定に応じて適宜変更することができる。

次に、光電極１１の第一絶縁部１６の加工後、封止材塗工部４２によって第一基材３Ａの所定領域に形成された光電極１１に封止材１５を塗工する。このとき、半導体層１１Ｂに封止材１５が被覆されないように塗布される。
そして、導通材配置部４３において封止材１５同士の間に導通材１４を配置した後、電解液塗工部４４において第一基材３Ａにおける封止材１５の未塗工領域に電解液１３を塗工する。

一方で、対向電極形成部で作製された対向電極１２を形成し第二移動方向Ｐ２に移動する第二基材３Ｂでは、切込み加工装置５０において、触媒層１２Ｂと触媒層１２Ｂとの間の位置で半円刃５２の回転により長手方向Ｘ１と平行に延びる第二絶縁部１７を形成する絶縁加工が行われる（図１０及び図１１参照）。このとき、第二絶縁部１７は、図６に示すように、一定の間隔（サブモジュールＲの長手方向Ｘ１の長さ）毎に幅方向Ｘ２に交互にずれた位置となる規則的な絶縁加工のパターンが形成される。このように交互に配置することで、サブモジュールＲ毎に＋極と−極の位置を規則的に入れ替えることができる。

次いで、基材貼合せ部４５において、硬化処理部（図示省略）によって封止材１５が硬化されるとともに、絶縁加工された第一基材３Ａと第二基材３Ｂとを重ね合わせた状態で一対の貼合せローラー４５Ａ、４５Ｂを通過させることで、両基材３Ａ、３Ｂを接着して貼り合せる。このとき、貼り合わされた状態で、図７に示すように、第一基材３Ａの第一絶縁部１６と第二基材３Ｂの第二絶縁部１７とが幅方向Ｘ２にずれた位置となり、これにより導通材１４（図２参照）を介して幅方向Ｘ２に分割して配列される複数のセルＣが電気的に直列に接続された状態になる。

次に、図４及び図８に示すように、貼り合せをした後、超音波融着手段４６において、長手方向Ｘ１に一定間隔をあけて第一基材３Ａと第二基材３Ｂを超音波振動により融着させて幅方向Ｘ２に沿って延びる超音波融着部１８を形成し、複数のサブモジュールＲ、Ｒ、…に分割する。

さらに、図１に示すように、貼り合せた両基材３Ａ、３Ｂの幅方向Ｘ２の両端部に、長手方向Ｘ１に沿うように配線材１９を例えば銅テープや半田付けにより貼り付ける。このとき、配線材１９は、長手方向Ｘ１に配列される超音波融着部１８の端部を幅方向Ｘ２に交互に被覆した状態で配置される。これにより、直列配線されたサブモジュールＲ同士のセルＣを直列に接続した色素増感太陽電池１を製造することができ、電気がサブモジュールＲ毎に幅方向Ｘ２に交互（図１の矢印Ｅ方向）に流れることになる。そして、色素増感太陽電池１は、超音波融着部１８に沿って切断可能であり、必要な任意の長さの位置で切断され、所望の長さの色素増感太陽電池１を生産することができる。

次に、上述した色素増感太陽電池１の作用について図面を用いて詳細に説明する。
本実施の形態による色素増感太陽電池１では、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、第一絶縁部１６及び第二絶縁部１７の端部１６ａ、１７ａが超音波融着部１８の領域内まで延ばされた状態で配置され、これら端部１６ａ、１７ａが超音波融着部１８に重なるように配置されているので、製造過程において超音波融着部１８の位置が図１２（ａ）、（ｂ）及び図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、長手方向Ｘ１にずれた位置に形成された場合でも、これら絶縁部１６、１７と超音波融着部１８との間に離間が生じることを防止することができる。

図１２（ａ）、（ｂ）は、製造過程において、超音波融着部１８が正規の中心軸Ｏに対して紙面左側にずれた位置で絶縁処理された場合を示している。また、図１３（ａ）、（ｂ）は、製造過程において、超音波融着部１８が正規の中心軸Ｏに対して紙面右側にずれた位置で絶縁処理された場合を示している。このように本実施の形態では、超音波融着部１８が施工誤差によりずれた場合でも、第一絶縁部１６及び第二絶縁部１７の端部１６ａ、１７ａが超音波融着部１８に重なった状態を維持することができる。

そのため、幅方向Ｘ２に隣り合うセルＣ、Ｃ同士が確実に絶縁されることから、これらセルＣ、Ｃ間におけるリークの発生を抑制することができ、発電効率の低下を防ぐことが可能でセルＣ、Ｃ同士が直列に電気的に接続される。
しかも、本実施の形態では、第一絶縁部１６及び第二絶縁部１７の端部１６ａ、１７ａ同士が超音波融着部１８の領域内で長手方向Ｘ１に重なっていることから、幅方向Ｘ２に隣り合うセルＣ、Ｃ同士を確実に絶縁することができる。

このように本実施の形態では、隣り合うサブモジュールＲ、Ｒ同士が幅方向Ｘ２の一方の端部側で配線材１９（図１参照）を介して電気的に直列に接続されているから、一方のサブモジュールＲにおいて幅方向Ｘ２の他端側から一端側へ電気が流れるとともに、一端側の電気が他方のサブモジュールＲの一端側に配線材１９を介して流れ、さらに他方のサブモジュールＲにおいて幅方向Ｘ２の一端側から他端側へ電気が流れる回路構成を実現することができる。

また、超音波融着部１８に重なる第一絶縁部１６及び第二絶縁部１７は、透明導電膜１１Ａと対向導電膜１２Ａの所定位置において、上述したように超音波融着部１８の領域に重なるように長手方向Ｘ１に沿って例えば切込み加工やレーザー加工を施すことにより簡単に製造することが可能となる。そのため、ＲｔｏＲ方式にも簡単に適応できる。

また、本実施の形態では、図９（ａ）に示すように、各絶縁部１６、１７と超音波融着部１８との重なり長さＫの範囲を０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されていてもよい。このような数値範囲とすることで、ＲｔｏＲ方式による製造方法において超音波融着部１８の長手方向Ｘ１への標準的なずれ量（例えば０．１ｍｍ）が生じた場合でも、第一絶縁部１６及び第二絶縁部１７が超音波融着部１８から離間することがなくなり、幅方向Ｘ２に隣り合うセルＣ、Ｃ間のリークを防止することができる。

さらに、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、各絶縁部１６、１７のそれぞれの端部における超音波融着部との重なり開始位置１６ｂ、１７ｂからの先端１６ｃ、１７ｃまでの長さ寸法Ｋを超音波融着部１８の幅寸法Ｌで割った値が、０＜Ｋ／Ｌ＜１．５の範囲となるように設定されていてもよい。また、このＫ／Ｌの範囲は、０．５＜Ｋ／Ｌ＜１．５の範囲で設定されていることが好ましく、さらに１．０＜Ｋ／Ｌ＜１．５の範囲で設定されていることがより好ましい。
この場合には、ＲｔｏＲ方式による製造方法において超音波融着部１８の長手方向Ｘ１への標準的なずれ量（例えば０．１ｍｍ）が生じた場合でも、第一絶縁部１６及び第二絶縁部１７が超音波融着部１８から離間する可能性が小さくなり、幅方向Ｘ２に隣り合うセルＣ、Ｃ間のリークを防止することができる。しかも、Ｋ／Ｌの値が１．５より小さいことから、一方のサブモジュールＲの絶縁部１６、１７の先端１６ｃ、１７ｃが反対側の他方のサブモジュールＲ側に突出する長さも小さく抑えることができるので、他方のサブモジュールＲにおける電気抵抗となることを抑制することができる。また、Ｋ／Ｌの値が０．５を超えるときには、上述したような超音波のずれに対してもより確実に対応することができ、かつ、超音波部が第一絶縁部１６または第二絶縁部１７にかからないほどずれた場合であっても、電気の通り道が絶縁部１６、１７を迂回するように流れるために抵抗が高くなり、電池性能の低下を軽減できる。

なお、Ｋ／Ｌは２．０より小さい範囲としてもよいが、この値が１．５以上２．０未満の場合には、上述したような反対側のサブモジュールＲ側への突出長が大きくなるので、電気抵抗が増え、性能が低下することになる。
そして、図１４（ａ）、（ｂ）に示す第１変形例では、Ｋ／Ｌが１．０を超えているので、上述したような超音波融着部１８のずれや第一絶縁部１６または第二絶縁部１７にかからないほどのずれに対してもさらに確実な改善効果が望め、製造される電池性能の安定性を高めることができる。

さらにまた、本実施の形態では、図９（ａ）に示すように、一方のサブモジュールＲの第一絶縁部１６と他方のサブモジュールの第二絶縁部１７の長手方向Ｘ１の重なり（オーバーラップ長ｌ）を超音波融着部１８の幅寸法Ｌで割った値が、０＜Ｋ／Ｌ＜１．５の範囲となるように設定されていてもよい。

（第２の実施の形態）
図１５に示す第２の実施の形態による色素増感太陽電池１Ａは、幅方向Ｘ２に配列される複数のセルＣから構成される２つの区画（サブモジュールＲ、Ｒ）を長手方向Ｘ１に隣接させた電池構造であり、隣接するサブモジュールＲ、Ｒ同士を幅方向Ｘ２の一端１ａ側で電気的に接続した構造となっている。
超音波融着部１８は、各サブモジュールＲ、Ｒにおける幅方向Ｘ２で一端１ａ側の配線材１９を残した状態で他端１ｂから一端１ａ側に向けて延びている。つまり、サブモジュールＲ、Ｒにおけるそれぞれの光電極１１と対向電極１２は、配線材１９によって電気的に接続された電気回路を構成している。

第２の実施の形態では、長手方向Ｘ１の一端１ａ側のサブモジュールＲ、Ｒ同士が配線材１９によって電気的に接続され、一対のサブモジュールＲ、Ｒを分割する超音波融着部１８の領域に対して各サブモジュールＲの絶縁部１６、１７の端部１６ａ、１７ａが重なった状態となる。そのため、各サブモジュールＲにおいて、幅方向Ｘ２に隣り合うセルＣ、Ｃ同士を確実に絶縁することができ、全体が平面視でＵ字状に電気Ｅが流れる構造を実現することができる。したがって、本実施の形態では、取り出し電極（正極３１、負極３２）を幅方向Ｘ２の他端１ｂ側のみで同じ側に配置することが可能となり、配線構造が簡略化でき、配線作業を容易に行うことができる。

以上、本発明による色素増感太陽電池の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述の実施の形態では、セルＣ、Ｃ同士の間において、隣り合うサブモジュールＲ、Ｒのうち一方の絶縁部１６、１７と他方の絶縁部１６、１７の互いに近接する側の端部１６ａ、１７ａ同士が長手方向Ｘ１に重なった構成としているが、このような構成に限定されることはい。例えば、図１６（ａ）、（ｂ）に示す第２変形例のように、端部１６ａ、１７ａ同士が長手方向Ｘ１に離間していて重ならない構成であってもかまわない。要は、第一絶縁部１６及び第二絶縁部１７の端部１６ａ、１７ａが超音波融着部１８に重なるように長手方向Ｘ１で超音波融着部１８の領域内まで延ばされた状態で配置されていればよいのである。そして、その領域内の長さ寸法（絶縁部１６、１７と超音波融着部１８との重なり長さＫ）も上述した実施の形態の設定範囲（０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下）とすることにも限定されることはない。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１、１Ａ 色素増感太陽電池
１ａ 一端
１ｂ 他端
４ 製造装置
１１ 光電極（第一電極）
１１Ａ 透明導電膜
１１Ｂ 半導体層
１２ 対向電極（第二電極）
１２Ａ 対向導電膜
１２Ｂ 触媒層
３Ａ 第一基材
３Ｂ 第二基材
１３ 電解液
１４ 導通材
１５ 封止材
１６ 第一絶縁部
１７ 第二絶縁部
１７Ａ 第三絶縁部
１７Ｂ 非絶縁部
１８ 超音波融着部
Ｃ セル
Ｋ 絶縁部同士の重なり部分
Ｒ サブモジュール
Ｘ１ 長手方向（第一の方向）
Ｘ２ 幅方向（第二の方向）

Claims (8)

1. 第一基材の表面に透明導電膜が成膜され、前記第一基材の前記透明導電膜の表面に第一の方向に延在する色素が吸着した帯状の半導体層が複数形成された第一電極と、
   第二基材の表面に前記第一電極に対向するように対向導電膜が成膜された第二電極と、
   前記第一電極と前記第二電極との間で電解液を封止し、平面視で前記第一の方向に直交する第二の方向に複数のセルを配列する封止材と、
   前記封止材に覆われた状態で設けられ、前記第一電極と前記第二電極とを電気的に接続する導通材と、
   前記第一電極及び前記第二電極に対して前記第二の方向に延在し、前記第一の方向に分割されたサブモジュールを形成する超音波融着部と、
   前記第二の方向に隣り合う前記セル同士の間において、前記封止材に接して前記透明導電膜に形成され前記第一の方向に延びる第一絶縁部、及び前記封止材に接して前記対向導電膜に形成され前記第一の方向に延びる第二絶縁部と、
   を備え、
   隣り合う前記サブモジュールにおける前記第二の方向に並ぶ前記セル同士の間において、前記第一絶縁部及び前記第二絶縁部は、それぞれ前記超音波融着部によって絶縁される前記サブモジュール毎に前記導通材を挟んで前記第二の方向に交互にずれた位置に配置され、
   前記第一絶縁部及び前記第二絶縁部の端部側の少なくとも一部が前記超音波融着部の領域に重なるように前記第一の方向に延ばされていることを特徴とする色素増感太陽電池。
2. 隣り合う前記サブモジュール同士は、前記第二の方向の一方の端部側で配線材を介して直列配線により電気的に接続され、
   前記サブモジュールを流れる電流の向きは、前記第一の方向に配列される前記サブモジュール毎に交互に入れ替わる回路構成をなしていることを特徴とする請求項１に記載の色素増感太陽電池。
3. 前記セル同士の間において、隣り合う前記サブモジュールのうち一方を構成する前記第一絶縁部及び前記第二絶縁部のいずれか一方と他方を構成する前記第一絶縁部及び前記第二絶縁部のいずれか一方の互いに近接する側の端部同士が前記第一の方向に重なっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の色素増感太陽電池。
4. 前記第一絶縁部及び前記第二絶縁部は、前記超音波融着部との重なり長さが０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池。
5. 前記第一絶縁部及び前記第二絶縁部のそれぞれの端部における前記超音波融着部との重なり開始位置からの先端までの長さ寸法Ｋを前記超音波融着部の幅寸法Ｌで割った値の範囲は、０＜Ｋ／Ｌ＜１．５の範囲で設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の色素増感太陽電池。
6. 前記Ｋ／Ｌの範囲は、０．５＜Ｋ／Ｌ＜１．５の範囲で設定されていることを特徴とする請求項５に記載の色素増感太陽電池。
7. 前記Ｋ／Ｌの範囲は、１．０＜Ｋ／Ｌ＜１．５の範囲で設定されていることを特徴とする請求項６に記載の色素増感太陽電池。
8. 前記超音波融着部によって前記第一の方向に分割された一対の前記サブモジュールから構成され、
   前記第二の方向の一端側のみが前記配線材によって電気的に接続された回路構成をなしていることを特徴とする請求項２に記載の色素増感太陽電池。

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