JP2007328960A - 色素増感型太陽電池、色素増感型太陽電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撓ませても正極、負極間が短絡しないよう保持でき、かつ生産性が良く、かつ光電変換効率がよい色素増感型太陽電池を提供することを目的とする。
【解決手段】平面状に形成された正極側基板２、正極２１、電解液４、金属酸化物３４、透明電極３３、補助電極３２、負極３１、隔壁３０、負極側基板３をこの順に層状に構成する。隔壁３０は、正極側基板２と負極側基板３との間を所定間隔を隔てて接続し、前記電解液４を複数のセルに仕切る。隔壁３０は、色素増感型太陽電池１の平面と平行な方向に複数本並べて配置され、前記隔壁は、その互いの間隔の幅が広い部分である幅広部３５と、幅が狭い部分である幅狭部３７とが交互に繰り返し形成されている。電解液４の注入は、色素増感型太陽電池１の端部の正極側基板２の端部に、隔壁３０で形成される領域毎に開けた孔から行う。
【選択図】図１

Description

この発明は、色素増感型太陽電池の構造および製造方法に関する。

グレッツェルらによって発表された色素増感型太陽電池は、薄く、柔軟性があり、低コストで容易に製造できることから、従来のｐ−ｎ型太陽電池に代わるものとして注目されている。この色素増感型太陽電池は、一般的に、２枚の透明板にそれぞれ設けられた透明電極の間に、酸化物のペーストの粒子膜の層と電解液の層が密閉されている。そして、色素増感型太陽電池は、色素の荷電子が太陽光等の光により励起され、金属酸化物半導体（一般的には二酸化チタン）を通じて透明電極に流れ、色素に残ったホールは、電解質溶液を酸化し、酸化された電解質溶液は、透明電極と負荷を介して、接続された対極から電子を受けて還元されることにより光電変換を行なう。

色素増感型太陽電池は、注入する電解液の取り扱いが難しいことや、この電解液の流動性によって、少しの外力が加えられると、この電解質をはさむ負極と正極が短絡しやすいことや、破損時に漏れ出すなど、実用化するには多くの問題があり、種々の提案がなされている（特許文献１〜４参照）。

特許文献１には、短冊状の色素増感型太陽電池が開示されている。また、これを並べて構成したものが開発されている（ペクセル・テクノロジーズ株式会社の試作品等）。特許文献２には、作用電極と、対極の間に入れる電解液を多孔性半導体膜で支持することにより、作用電極と対極との短絡を防ぐ構成が開示されている。特許文献３には、電解質溶液を擬固体化する構成が開示されている。特許文献４には、負極、正極間を隔離し、電解質を密閉するためのスペーサの構成が開示されている。
特開２００６−４９０８２号公報 特開２００５−２６８１０７号公報 特開２００６−３２３０８号公報 特開２００６−１９０７２号公報

しかしながら、従来の構成では、光電変換効率、生産性を維持しつつ、可撓性を有する（撓ませることができる）色素増感型太陽電池を構成することが困難であった。

例えば、特許文献１等、短冊状に構成した色素増感型太陽電池では、短冊間の隙間により、短冊の短軸方向には撓ませることができるが、長軸方向に撓ませると、正極、負極が短絡する恐れがあった。
特許文献２の構成では、多孔質膜への電解液の浸透が十分でない場合には、光電変換効率が低下する恐れがあった。また、この構成では、十分に浸透させるためには時間がかかり、生産効率がよくない問題があった。
また、特許文献３の構成では、固体状態では、電解質の性質（電子移動度）および多孔性の金属酸化物半導体に対する浸透性の面で液体状態に劣り、結果として、光電変換効率が低下する問題があった。
特許文献４には、色素増感型太陽電池を撓ませた場合に、正極、負極間が短絡しないような構成については開示されていない。

そこで、この発明は、撓ませても、正極、負極間が短絡しないよう保持でき、かつ生産性が良く、かつ光電変換効率がよい色素増感型太陽電池を提供することを目的とする。

（１）本発明は、
平面状に形成された可撓性を有する正極側基板、正極、電解質、金属酸化物半導体を含む負極、可撓性を有する負極側基板がこの順に層状に構成された色素増感型太陽電池において、
正極側基板と負極側基板の間の領域を仕切るよう、正極側基板と負極側基板との間に絶縁体の隔壁を設けたことを特徴とする色素増感型太陽電池である。

この発明では、可撓性を有する正極側基板、負極側基板を撓ませたとしても、正極側基板と負極側基板の間に設けた隔壁が正極側基板と負極側基板の間を保持するので、従来のようにセル単位で閉領域を構成してつなぎ合わせなくとも、負極、正極間の短絡を防止することができる。その結果、撓ませた状態で、光電変換効率が劣化するのを防ぐことができる。また、このように負極、正極間の短絡を防止することができるので、セル状のものを構成してつなぎ合わせるのではなく、大面積のものを一度に製造できるので生産性を向上させることができる。

また、この発明では、隔壁がない部分には、金属酸化物半導体を塗布することができるので、短冊状に色素増感型太陽電池を構成したものに比べて、同一モジュール面積内で発電しない部分の面積を減らすことができる。したがって、この短冊状のものに比べて、同一面積における起電力を向上させることができる。さらに、隔壁で隔てられた各領域は、擬似的な閉空間を形成するので色素増感型太陽電池の一部が破損した場合でも、他の領域については、電解液の漏洩を少なくすることができる。

（２）本発明は、
平面状に形成された可撓性を有する正極側基板、正極、電解質、金属酸化物半導体を含む負極、可撓性を有する負極側基板がこの順に層状に構成された色素増感型太陽電池において、
前記正極と金属酸化物半導体との間の領域を仕切るよう、前記正極と前記金属酸化物半導体との間に絶縁体の隔壁を設けたことを特徴とする色素増感型太陽電池である。

この発明でも（１）で説明した効果を奏する。また、この発明では、金属酸化物半導体上を覆うように網目のように構成されているので、色素増感型太陽電池に外力が加わった場合に、負極上に塗布されている金属酸化物半導体が剥がれることを防止できる。

（３）本発明は、
前記隔壁は、複数本並べて配置され、
前記隔壁は、その互いの間隔の幅が広い幅広部と、幅が狭い幅狭部とが交互に繰り返し形成されるよう設けたことを特徴とする。

この発明では、隔壁は、その互いの間隔の幅が広い幅広部と、幅が狭い幅狭部とが交互に繰り返し形成されるよう設けたので、幅広部周囲に取り囲まれる局所的な領域では、正極側基板、負極側基板がいずれの方向に撓んだとしても、隔壁が正極、負極間を所定間隔に保持することができる。この幅広部、幅狭部は連続しているから、色素増感型太陽電池のいずれの位置でも正極、負極間を所定間隔に保持することができる。
また、このように構成して正極、負極を隔てているので、モジュール面積を大きくするためには基板面積を大きくすれば良く、従来のようにセル単位でマトリクス状（平面内の２方向）につなぎ合わせる必要がない。本発明では、隔壁で形成される領域毎に電解液を注入すれば、一度に電解液を注入できるので、容易に製造できる。
さらに、隔壁は、複数本並べて配置されているので、その隔壁で隔てられた各領域は、それぞれ擬似的な閉空間を形成するので、色素増感型太陽電池の一部が破損した場合でも、電解液の漏洩を少なくすることができる。

（４）本発明は、
前記隔壁は、ウェーブ状の滑らかな曲線となるよう設けられていることを特徴とする。

この発明では、前記隔壁は、ウェーブ状の滑らかな曲線で接続されているので、幅広部と幅狭部があっても、その幅広部と幅狭部との間の段差が少なく、電解液を注入するときに電解液を滞りなく均等に行き渡らせることができる。

（５）本発明は、
前記隔壁は、その断面が「Ｖ」の字状、または、その断面の両側が膨出した形状に形成されていることを特徴とする。

この発明では、その断面が「Ｖ」の字状、または、その断面の両側が膨出した形状に形成されているので、正極側基板、負極側基板の面に垂直な方向に圧縮する負荷に対する強度を向上させることができる。

（６）本発明は、
前記隔壁は、接着性のある樹脂で構成されていることを特徴とする。

この発明では、隔壁が接着性のある樹脂で構成されているので、正極側基板、負極側基板を隔壁で張り合わせたときに、密着性がよくなるから、対候性が向上する。

（７）本発明は、
平面状に形成された可撓性を有する正極側基板、正極、電解質、金属酸化物半導体を含む負極、可撓性を有する負極側基板がこの順に層状に構成された色素増感型太陽電池の製造方法において、
前記正極側基板に前記正極を形成した第１の部品を製造する工程と、
前記負極側基板に前記負極を形成した第２の部品を製造する工程と、
前記第１の部品または第２の部品のいずれかに対し、前記正極と負極との間を接続して前記電解質を複数の長軸状の領域に仕切る絶縁体の隔壁を、複数本並べて形成する隔壁形成工程と、
前記第１の部品と前記第２の部品とを、前記隔壁形成工程後に接合する接合工程と、
前記接合工程で接合したものに対し、前記隔壁で形成される領域毎に電解液を注入する工程と、を行う色素増感型太陽電池の製造方法である。

この発明では、隔壁形成工程で、隔壁を複数本並べて形成しているので、セル毎に閉空間を構成して結合する必要がない。また、本発明は、接合工程で接合した色素増感型太陽電池に対し、前記隔壁で形成される領域毎に電解液を注入する工程を行うので、従来のように、正極と負極との短絡させないために小さなセル単位でマトリクス状につなぎ合わせなくともよい。前記隔壁で形成される長軸状の領域毎に電解液を注入することにより、列毎に一度に電解液を注入できるので容易に大きな面積に電解液を注入でき、色素増感型太陽電池の製造を容易にすることができる。

この発明によれば、正極側基板、負極側基板を撓ませても、隔壁により正極、負極間が短絡することを防止できるので、光電変換効率が劣化することを防ぐことができる。また、セルをつなぐ必要がないから、容易に製造できる。さらに、隔壁以外の部分には、金属酸化物半導体を塗布できるから、正極、負極間の短絡を防止しながら、発電しない領域を最小限に抑えることができ、単位面積当たりの起電力を向上させることができる。

図１を用いて、第１の実施形態の色素増感型太陽電池の構成について説明する。図１（Ａ）は、色素増感型太陽電池１（以下「電池１」と略す。）の平面図、図１（Ｂ）は、そのＡ−Ａ断面図である。なお、図示の容易のため、図１（Ａ）では、半透明の正極２１を透かして示しており、図１（Ｂ）は、厚さ方向に拡大して示している。

図１（Ａ）に示すように、電池１は、正極側基板２と、正極側基板２に形成された正極２１と、正極側基板２と負極側基板３との間に形成された絶縁体の隔壁３０（隔壁３０１、隔壁３０２）を備える。また、図１（Ｂ）に示す負極３１（補助電極３２（補助電極３２１、補助電極３２２）、透明電極３３、金属酸化物３４を有する。）、電解液４を備える。

正極側基板２は、可撓性を有する透明板で構成する。例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮなどのプラスティックフィルムで構成できる。
正極２１は、正極側基板２にプラチナ（以下「ｐｔ」という。）を蒸着して形成する。

負極側基板３は、正極側基板２と同様の素材で構成する。ただし、電池１は、負極側に光を当てて発電するので、負極側基板３は透明である必要がある。基板２、３は、可撓性を有するので、この電池１は、取り付け面に合わせて撓ませることができる。

図１（Ｂ）に示すように、隔壁３０は、正極２１と負極との間の短絡を防止するものである。図１（Ａ）に示すように、隔壁３０は、ウェーブ状にうねらせた隔壁３０１、隔壁３０２を１つの単位としてｘ方向一列に複数並べられている。以下では、これら隔壁３０１、３０２等を総称して隔壁３０という。

隔壁３０は、正極２１と負極３１を絶縁するため、絶縁体とする。隔壁３０の材質は、例えば、エチレン酢酸ビニル共重合物、塩化ビニルアルコール系、ポリウレタンなどのホットメルト接着剤などを用いることができる。また、隔壁３０（後述の実施形態の３０Ａ〜Ｆも同様）の材質としては、透明である方が光の透過性がよく、より好ましいが、図１（Ａ）の平面図から見た隔壁３０の幅が細ければ問題ない。

また、隔壁３０は、前述の通りウェーブ状に滑らかな曲線で構成される隔壁３０１と隔壁３０２を１つの単位として連続している。これにより、隔壁３０１と隔壁３０２の幅が広い領域である幅広部３５と幅が狭い領域である幅狭部３７が交互に連続的に形成されている。また、隔壁３０２と、その隣の隔壁３０３との間には、幅広部３５の隣に幅狭部３８の領域が形成され、幅狭部３７の隣に、幅広部３９が形成されている。

隔壁３０は、正極側基板２、負極側基板３間を保持しているので、電池１を撓ませたときに、正極２１、負極３１間が短絡するのを防ぎ、光電変換効率が劣化するのを防ぐことができる。また、隔壁３０は、ウェーブ状に形成されているので、ｘ方向（紙面の左右方向）に撓ませた場合には、隔壁３０のうち、幅広部３５と幅狭部３７の境目付近の部分３０１１ｘ、３０１２ｘ、３０２１ｘ、３０２２ｘが支持する。また、ｙ方向（紙面の上下方向）に撓ませた場合には、幅広部３５の隔壁３０の部分３０１ｙ、３０２ｙが支持する。したがって、ｘ，ｙいずれの方向に撓ませても、正極２１と負極３１間を保持することができ、正極２１、負極３１間が短絡するのを防ぐことができる。

図１（Ｂ）に示すように、負極３１は、補助電極３２、透明電極３３、金属酸化物３４を有し、この順に負極側基板３に重ねて形成されている。

図１（Ａ）に示すように、補助電極３２は、補助電極３２１、補助電極３２２等、同様の形状の補助電極が並べて配置されている。以下では、これら補助電極３２１等を総称して補助電極３２という。補助電極３２は、例えばｐｔを蒸着等した棒状の電極である。補助電極３２は、負極の一部である透明電極３３の電気抵抗を下げるために設けられており、これにより損失を減らすことができ、電解液４で発電した電力を補助電極３２まで最大限導電させる。また、図１（Ａ）のように、透明電極３３を互いに分離しておく場合には、補助電極３２は、分離された透明電極３３の電子を集める働きを有する。

図１（Ａ）に示すように、透明電極３３は、幅広部３５にそれぞれ設けられている。透明電極３３は、電解液４に光を通すよう、透明の電導体で構成する。例えばＩＴＯ膜で構成できる。透明電極３３は、隔壁３０の間隔が広い幅広部３５に形成する。この実施形態では、透明電極３３の透明電極３３に送られた電子は、補助電極３２を通って、運ばれる。

図１（Ｂ）に示すように、金属酸化物３４は、透明電極３３と同様に負極の一部であり、金属酸化物半導体（一般的には二酸化チタンで構成される。）を拡散したペーストを負極側基板３または透明電極３３の上から塗布して形成する。金属酸化物３４の厚さを２０［μｍ］程度とすると、半透明になり、電解液４に光を通すことができる。また、金属酸化物３４の上には、図示しない色素溶液を塗布して乾燥させ色素を担持させる。色素は、太陽光を効率よく吸収できるものであれば、特に限定されない。

電解液４は、この負極３１の一部である金属酸化物３４と正極２１の間に注入されている。電解液４の材料としては、一般的にヨウ素溶液を使用することができる。また、電解液４の材料としては、酸化還元反応により電子伝達が可能な媒介物であれば、特に限定されない。また、必ずしも液体である必要はない。

以上の電池１の構成により、負極側基板３に太陽光等の光を当てると、透明の負極側基板３と透明電極３３、半透明の金属酸化物３４を介して、電解液４のヨウ素に光が当たる。電池１は、電解液４のヨウ素の荷電子がこの光により励起され、金属酸化物３４を通じて流れることにより発電する。

図２を用いて、色素増感型太陽電池の構成について、さらに詳細に説明する。図２（Ａ）は、正極２１側の部品Ｐ１の平面図を表しており、図２（Ｂ）は、負極３１側の部品Ｐ２の図を鳥瞰図で表している。電池１は、これら部品Ｐ１，Ｐ２を隔壁３０の粘着力で張り合わせたものに電解液４を注入したものである。

図２（Ａ）に示す正極側基板２には、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ製法などにより、正極２１を形成する。ウェーブ状に形成された部分２２は、隔壁３０に合わせて接合する部分である。部分２２には、負極側基板３側から照射する光が隔壁３０に遮られて透過しにくいから、発電効果が薄いのでコストダウンの観点から正極２１を形成しない。その他の部分については、正極２１を形成する。また、部品Ｐ１には、電解液４を注入するための孔２３１〜２３Ｎと、注入時に排出される空気を吸い出すための孔２４１〜２４Ｎが開いている（後述の図４に注入方法を記載している。）。なお、図１ではこれらの孔を省略している。

図２（Ｂ）に示すように、負極側基板３の上に、隔壁３０、補助電極３２が形成されており、隔壁３０は、金属酸化物３４より高い位置まで、負極側基板３から直立した壁が形成されている。透明電極３３は、補助電極３２に電気が導通するように幅広部３５の位置に形成する。金属酸化物３４は、負極側基板３、補助電極３２、透明電極３３の上から、隔壁３０以外の部分に全面に塗布されている。

以上、図２（Ａ）、（Ｂ）で示した部品Ｐ１、Ｐ２を、ウェーブ状に形成された正極２１を形成しない部分２２と、隔壁３０の形状が合うように位置合わせして、加熱、加圧することで隔壁自体が接着剤となり正極側基板２、負極側基板３間がシールされる。

図３を用いて、図２（Ｂ）で示した負極３１側の部品Ｐ２の製造方法について説明する。

＜ＳＴ１：隔壁の形成＞図３（Ａ）で示すように、負極側基板３に隔壁３０をディスペンス方式や印刷法により形成する。

＜ＳＴ２：補助電極の形成＞図３（Ｂ）に示すように、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ製法などにより、負極側基板３に直線状の補助電極３２（例えばプラチナ製とする）を隔壁３０の間の位置に来るように一定間隔で形成する。
＜ＳＴ３：透明電極の形成＞図３（Ｃ）に示すように、ＳＴ２で形成したものの上から、透明電極３３（例えば、ＩＴＯ）を幅広部３５に合わせて形成する。
＜ＳＴ４：金属酸化物の塗布＞図３（Ｄ）に示すように、ＳＴ３で形成したものの上から、金属酸化物３４（金属酸化物半導体を拡散したペースト）を塗布する。ただし、隔壁３０の上には塗布しない。この塗布の方法として、印刷法、ドクターブレード法、スロットダイ法、スプレー法などが適用できる。ここで、金属酸化物半導体の粒子径は、１０〜３０［ｎｍ］とする。
＜ＳＴ５：金属酸化物の乾燥＞次に、塗布した金属酸化物３４を乾燥炉などにより乾燥させる。乾燥の条件は、１２０〜１８０［℃］前後の温度で、約３０［秒］〜３０［分］とする。このように乾燥させたとき、乾燥後の金属酸化物３４の膜厚は約１０〜３０［μｍ］とする。
＜ＳＴ６：色素溶液の塗布・乾燥・担持＞ＳＴ５で形成したものに色素溶液を塗布して、乾燥させ、色素を担持させる。乾燥条件はＳＴ５と同じである。

図４を用いて、電解液４の注入方法について説明する。電池１は、図３で形成した部品Ｐ１と部品Ｐ２を張り合わせた電池１０に、電解液４を注入して構成する。この電解液４の注入には、電解液注入器５と、注入した液体が漏れないよう押さえる押さえ板６１、６２を用いる。

電解液注入器５は、効率よく電解液４を注入できるよう、注入器５０のみならず吸引器５５を備える。注入器５０は、内部が空洞で注入口５２と管５３１〜５３Ｎがつながっている容器５１と、管状の注入口５２と、部品Ａの孔２３１〜２３Ｎ（図２（Ａ）参照）に合わせてそれぞれ容器５１に注入した電解液４を通す管５３１〜５３Ｎとを備える。吸引器５５は、容器５１と同様の容器５６と、注入口５２と同様の吸引口５７と、部品Ａの孔２４１〜２４Ｎ（図２（Ａ）参照）に合わせて、それぞれ容器５６から空気を吸い出す管５８１〜５８Ｎとを備える。

以上、図４で示した電解液注入器５により、電池１０の両端のみの位置に設けた注入器５０、吸引器５５で、電池１０内に電解液４を満たすことができ、従来のようにセル毎にマトリクス状に電解液４を注入する必要はない。例えば、容器５１の長手方向に電池１０を巻き取る構成により順次移動させながら、電解液注入器５を用いて注入することができる。このように電池１を製造すれば、セルをつなぐ必要がなく、連続的に継ぎ目なく色素増感型太陽電池１のロールを製造でき、コストダウンに寄与する。

なお、図２で示した透明電極３３は、互いに分離して複数枚で構成しているが、隔壁３０以外の部分の全体に塗布しても良い。一方、図２で示したように部分的にのみ透明電極３３を塗布していても、負極３１の一部である金属酸化物３４は、負極側基板３の全面（ただし、隔壁３０以外）に塗布しているので、金属酸化物３４が電子を収集する役割を果たすから、電池１の光電変換効率には影響しない。
また、孔２３１〜２３Ｎ、孔２４１〜２４Ｎがある両端について隔壁を閉じて、隔壁で囲まれる領域をそれぞれ密封する構成も可能である。この場合には、押さえ板６１、６２がなくても良い場合がある。

次に、図５を用いて、第１の実施形態の色素増感型太陽電池の応用に係る第２の実施形態の色素増感型太陽電池（１Ａで図示、以下、「電池１Ａ」という）について説明する。図５は第２の実施形態の電池１Ａを図１のＡ−Ａ断面図に相当する図で表している。この電池１Ａは、その隔壁３０Ａの断面が第１の実施形態の隔壁３０と異なっており、隔壁３０Ａは、正極２１から金属酸化物３４まで形成されており、この間を所定間隔に保持することができる。その他の点は、第１の実施形態の色素増感型太陽電池と同様であり、以上の説明を準用し、同じ符号を用いる。また、隔壁３０Ａは、第１実施形態の隔壁３０と対応しており、材質も隔壁３０と同様であり、隔壁３０Ａの平面配置も図１（Ａ）と同様とすることができる。

この構成では、隔壁３０Ａが金属酸化物３４の上を覆うようにメッシュ状に構成されているから、金属酸化物３４に加わった外力によって基板から剥がれ落ちることを抑制することができる。

図６を用いて、第２の実施形態の色素増感型太陽電池の製造方法について説明する。この実施形態では、図２（Ａ）で示した正極２１と、その製造方法と図４で示した注入方法は同じであるが、部品Ｐ２の製造の順序が図３で示したものと異なる。第１の実施形態の電池１について、図３で示したＳＴ２〜ＳＴ６は、この実施形態の部品Ｙの製造方法のＳＴ１１〜ＳＴ１５に対応しており、ＳＴ１は、ＳＴ１６に対応している。

＜ＳＴ１１：補助電極の形成＞図６（Ａ）に示すように、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ製法などにより、負極側基板３に直線状の補助電極３２（例えばプラチナ製とする）を一定間隔で形成する。
＜ＳＴ１２：透明電極の形成＞図６（Ｂ）に示すように、透明電極３３（例えば、ＩＴＯ）を補助電極３２に合わせて形成する。
＜ＳＴ１３：金属酸化物の塗布＞図６（Ｃ）に示すように、図６（Ｂ）で形成したものの上から、金属酸化物３４（金属酸化物半導体を拡散したペースト）を塗布する。この塗布の方法として、印刷法、ドクターブレード法、スロットダイ法、スプレー法などが適用できる。ここで、金属酸化物半導体の粒子径は、１０〜３０［ｎｍ］とする。
＜ＳＴ１４：金属酸化物の乾燥＞次に、塗布した金属酸化物３４を乾燥炉などにより乾燥させる。乾燥の条件は、１２０〜１８０［℃］前後の温度で、約３０［秒］〜３０［分］とする。このように乾燥させたとき、乾燥後の金属酸化物３４の膜厚は約１０〜３０［μｍ］とする。
＜ＳＴ１５：色素溶液の塗布・乾燥・担持＞ＳＴ１４で形成したものに色素溶液を塗布して、乾燥させ、色素を担持させる。乾燥条件はＳＴ１４と同じである。

＜ＳＴ１６：隔壁の形成＞図６（Ｄ）で示すように、ＳＴ１５で形成したものの上から隔壁３０を透明電極３３に合わせてディスペンス方式や印刷法により形成する。

なお、この第２の実施形態の電池１Ａでは、図３（Ａ）を用いて説明した＜ＳＴ１：隔壁の形成＞と異なり、ＳＴ１６で形成すべき隔壁３０Ａの高さは、金属酸化物３４と正極２１の間の間隔に調整する必要がある。

また、この実施形態では、隔壁３０Ａを最後に形成するので、必ずしも補助電極３２の間に隔壁３０Ａを入れる必要はなく、向きが異なっていても良い。例えば、補助電極３２と隔壁３０Ａのなす角を９０度とすることができる。さらに、この実施形態では、透明電極３３を全面に塗布していても問題ない。この実施形態の色素増感型太陽電池は、後述する第３、第５の実施形態のものに応用できるが、以上の点については同様である。

次に、図７を用いて、第１、第２の実施形態の応用に係る第３の実施形態の色素増感型太陽電池（色素増感型太陽電池１Ｃで図示。以下「電池１Ｃ」という。）の構成について説明する。図７は、電池１Ｃの平面図であり、位置関係は、図１（Ａ）に対応している。この実施形態は、以上で示した第１、第２の実施形態とは、隔壁３０の配置と、透明電極３３の平面形状のみが異なり、他の点については、以上の説明を準用する。図７に示すように、この実施形態の隔壁３０Ｃは、隔壁３０１Ｃ、隔壁３０２Ｃを１つの単位として連続しており、第１の実施形態と同様、幅広部３５Ｃと、幅狭部３７Ｃが交互に連続している。また幅広部３５Ｃの隣には、隔壁３０２Ｃに隣接する隔壁３０３Ｃとの間に幅狭部３８Ｃが形成されている。そして、透明電極３３Ｃは、この幅広部３５Ｃに合わせて８角形に形成されている。このように構成しても、図４で示した電解液４の注入方法により、電解液４を注入して電池１Ｃを製造できる。また、この実施形態でも、図７で示した幅広部３５Ｃの回りの点線部により、３０１１ｘ、３０１２ｘ、３０２１ｘ、３０２２ｘと同様に、ｘ，ｙいずれの方向に撓ませても、負極２１、正極３１間を所定間隔に保持することができ、負極２１、正極３１間の短絡を防止できる。
なお、この第３の実施形態でも、第１の実施形態と同様、透明電極３３Ｃを互いに分離せず、隔壁３０Ｃ以外の部分の全体に塗布しても良い。

次に、図８を用いて、第１、第３の実施形態の色素増感型太陽電池の応用に係る第４の実施形態の装置について説明する。図８は、第４の実施形態の色素増感型太陽電池の断面図を示しており、図１（Ｂ）の断面図と位置関係が対応している。以上の第１、第３の実施形態と異なる点は、隔壁３０の断面（Ａ）と、この断面の形状の相違に伴って周囲の形状が異なる点のみであり、それ以外の説明は、同じ符号を用いて、以上の説明を準用する。

図８（Ａ）の例では、隔壁３０Ｄは、隔壁３０１Ｄ、隔壁３０２Ｄを１つの単位として並べられて構成されており、隔壁３０１Ｄ、隔壁３０２Ｄは、断面の中央部が正極側基板２、負極側基板３の位置に比べて膨出した形状となっている。図８（Ｂ）の例では、隔壁３０Ｅは、隔壁３０１Ｅ、隔壁３０２Ｅを１つの単位として並べられて形成されており、隔壁３０１Ｅ、隔壁３０２Ｅは、断面の中央部が「Ｖ」の字に屈曲した形状をしている。

図８で示した隔壁３０Ｄ、Ｅのいずれの実施例でも、基板に対して、上下方向からの力をそれ自体がひずみながら吸収するので、負荷荷重に対する強度を向上させることができる。

図９を用いて、第３の実施形態の色素増感型太陽電池の応用に係る第５の実施形態の装置について説明する。この実施形態の電池１Ｆの隔壁３０Ｆは、透明電極３３Ｆの周囲に３０１Ｆ〜３０４Ｆを１つの単位として並べて構成され、図７で示した３０１Ｃ〜３０２Ｃの隔壁の一部が分断された形状となっている。このように構成すると、この単位の大きさ、材料を同一として比較した場合、図７で示した第３実施形態の電池１Ｃに対して、正極２１、金属酸化物３４との間を支持する力が弱まるが、図９の実施形態では、隔壁３０が並んでいるｘ方向にも、電解液４が流れるから、図４のように多数の管５３１〜５３Ｎを設ける必要がない。

なお、第３、第５の実施形態の他にも、幅広部３５、幅狭部３７が形成されるような隔壁３０の配置方法は可能である。例えば、８角形に限らず、曲線、円弧、多角形で幅広部３５、幅狭部３７を構成できる。ただし、図４で示した電解液４の注入方法により、電解液４を注入する観点からは、幅広部３５、幅狭部３７の間の段差が少なく、滑らかに接続されている方が電解液４を行き渡らせ、電解液４を電池１の内部全体で均質化させる上で望ましい。

また、幅広部３５、３５Ｃと幅狭部３７、３７Ｃが形成されるよう隔壁３０Ｃをうねらせているのは、いろいろな方向に撓ませても、正極２１と負極３１の間を保持し短絡を防ぐためであるから、この特性を満たすことができれば、隔壁３０Ｃのように隔壁が一筆書きで連続している必要は必ずしもなく、図９の例のように、一部が分断されていても良い。ただし、図４で示した電解液４の注入、および空気の吸引の効率を考えると、流路がある方が望ましい。

さらに、第１実施形態の図１（Ａ）の例や、図７の例で、幅広部３５、３５Ｃを局所的な領域（隔壁３０で仕切られた領域の一部）であるセルとすれば、幅狭部３７、３７Ｃ、３７Ｆは、セルとセルをつなぐ通路とみることもできる。図１（Ａ）の例や、図７、図９の例のように、隔壁で囲まれたセルの一部が開いて隣接する部分で、電解液４が移動可能に互いにつながっているので、隣のセルにも電解液４を行き渡らせることができる。従来のようにセルそれぞれの表面に孔を開けて電解液４を注入したり、セルをつなぎ合わせる必要がない。したがって、図４の方法により色素増感型太陽電池を製造でき、生産性向上に寄与する。また、このそれぞれのセルでは、隔壁で囲まれており、いろいろな方向の撓みに対しても、正極と負極（第１実施形態の２１、３１に相当する）の間の短絡を防止することができる。なお、いろいろな方向の撓みに対して、正極と負極（第１実施形態の２１、３１に相当する）の間の短絡を防止するための強度を有するためには、それぞれのセルを取り囲む隔壁の長さの合計よりも通路の合計幅の方が狭いことが望ましい。

以上の実施形態では、隔壁３０（３０Ａ〜Ｆを含む。以下同じ。）を粘着性の樹脂としたが、必ずしも粘着性の樹脂でなくとも、この隔壁３０の両面を接着できる他の構成があればよい。ただし、隔壁３０をこのような粘着性の樹脂とすると、部品Ｐ１、Ｐ２の張り合わせ時に、基板の耐熱温度未満の１５０［℃］程度に加熱することにより密着性がよくなり、対候性を向上できるので、隔壁３０をこの粘着性の樹脂とするのが望ましい。

また、電解液４は、必ずしも液体でなくとも良く、固体であっても良い。ただし、一般には電解液４が液体である方が、電子移動度がよく、発電効率がよいとされている。また、以上の実施形態の色素増感型太陽電池では、電解液４が液体であっても正極と負極を、外力がかかった場合でも、一定の間隔に保持できる。
また、次の発明も考えられる。

（Ａ）前記正極と負極の間の領域は、前記隔壁により仕切られて、周囲が凸多角形または円形の領域のセルが連続して形成されており、前記セルの一部は、他のセルと電解質が移動可能に前記隔壁が開いている請求項１、２のいずれかに記載の色素増感型太陽電池。

このように、セルの周囲が凸で形成されているので、いずれの方向の撓みに対しても正極と負極の間を支持し、正極側と負極側の短絡を防止することができる。他のセルと電解質が移動可能に隔壁が開いているから、セルを複数製造してマトリクス状に張り合わせる必要がなく、各セルに電解質を注入しなくとも、他のセルに電解質を行き渡らせることができる。したがって、撓ませても負極、正極間が短絡しないよう保持でき、かつ生産性が良い色素増感型太陽電池を構成できる。

第１の実施形態の色素増感型太陽電池の構成図 第１の実施形態の色素増感型太陽電池の正極側、負極側の部品図 第１の実施形態の色素増感型太陽電池の負極側の部品の製造方法を表す図 第１の実施形態の色素増感型太陽電池の電解液の注入方法を表す図 第２の実施形態の色素増感型太陽電池の構成図（断面図） 第２の実施形態の色素増感型太陽電池の負極側の部品の製造方法を表す図 第３の実施形態の色素増感型太陽電池の構成図（平面図） 第４の実施形態の色素増感型太陽電池の断面図の例 第５の実施形態の色素増感型太陽電池の構成図（平面図）

符号の説明

１−色素増感型太陽電池、 ２−正極側基板
２１−正極、 ２１１−正極、 ２１２−正極、 ２２−部分
孔−２３１〜２３Ｎ、 孔−２４１〜２４Ｎ
３−負極側基板、 ３０−隔壁、 ３０１−隔壁、 ３０２−隔壁、 ３０３−隔壁
３１−負極、 ３２−補助電極、 ３２１−補助電極、 ３２２−補助電極
３３−透明電極、 ３３１−ＩＴＯ膜、 ３３２−ＩＴＯ膜、 ３４−金属酸化物
３５−幅広部、 ３７−幅狭部、 ３８−幅狭部、 ４−電解液、 ５−電解液注入器
５０−注入器、 ５１−容器、 ５２−注入口、 ５３１〜５３Ｎ−管、
５５−吸引器、 ５６−容器、 ５７−吸引口、 ５８１〜５８Ｎ−管
６１−押さえ板、 ６２−押さえ板

Claims (7)

1. 平面状に形成された可撓性を有する正極側基板、正極、電解質、金属酸化物半導体を含む負極、可撓性を有する負極側基板がこの順に層状に構成された色素増感型太陽電池において、
   正極側基板と負極側基板の間の領域を仕切るよう、正極側基板と負極側基板との間に絶縁体の隔壁を設けたことを特徴とする色素増感型太陽電池。
2. 平面状に形成された可撓性を有する正極側基板、正極、電解質、金属酸化物半導体を含む負極、可撓性を有する負極側基板がこの順に層状に構成された色素増感型太陽電池において、
   前記正極と金属酸化物半導体との間の領域を仕切るよう、前記正極と前記金属酸化物半導体との間に絶縁体の隔壁を設けたことを特徴とする色素増感型太陽電池。
3. 前記隔壁は、複数本並べて配置され、
   前記隔壁は、その互いの間隔の幅が広い幅広部と、幅が狭い幅狭部とが交互に繰り返し形成されるよう設けた請求項１〜２のいずれかに記載の色素増感型太陽電池。
4. 前記隔壁は、ウェーブ状の滑らかな曲線となるよう設けられている請求項３に記載の色素増感型太陽電池。
5. 前記隔壁は、その断面が「Ｖ」の字状、または、その断面の両側が膨出した形状に形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の色素増感型太陽電池。
6. 前記隔壁は、接着性のある樹脂で構成されている請求項１〜５のいずれかに記載の色素増感型太陽電池。
7. 平面状に形成された可撓性を有する正極側基板、正極、電解質、金属酸化物半導体を含む負極、可撓性を有する負極側基板がこの順に層状に構成された色素増感型太陽電池の製造方法において、
   前記正極側基板に前記正極を形成した第１の部品を製造する工程と、
   前記負極側基板に前記負極を形成した第２の部品を製造する工程と、
   前記第１の部品または第２の部品のいずれかに対し、前記正極と負極との間を接続して前記電解質を複数の長軸状の領域に仕切る絶縁体の隔壁を、複数本並べて形成する隔壁形成工程と、
   前記第１の部品と前記第２の部品とを、前記隔壁形成工程後に接合する接合工程と、
   前記接合工程で接合したものに対し、前記隔壁で形成される領域毎に電解液を注入する工程と、を行う色素増感型太陽電池の製造方法。

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