JP4637474B2

JP4637474B2 - 色素増感型太陽電池

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Publication number: JP4637474B2
Application number: JP2003402550A
Authority: JP
Inventors: 誠一尾上
Original assignee: SK Kaken Co Ltd
Current assignee: SK Kaken Co Ltd
Priority date: 2003-12-02
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2023-12-02
Also published as: JP2005166389A

Description

本発明は、屋外環境下での使用に適した色素増感型太陽電池に関するものである。

近年、金属酸化物半導体を活用した光触媒技術に対して大きな関心が寄せられており、種々の研究が行われている。例えば、有害有機物の分解、大気汚染物質の除去、殺菌・抗菌等を目的とした分野において実用化検討が進んでいる。最近では、金属酸化物半導体の光起電力作用にも注目が集まっている。この光起電力作用を利用したものには、色素増感型太陽電池がある（特開２０００−２９４８１４号公報（特許文献１）等）。

このような色素増感型太陽電池では、色素が吸着された金属酸化物半導体膜が半導体電極として使用される。この半導体電極の薄膜に太陽光等の光が照射されると、その光は色素へ吸収され、光を吸収した色素は励起される。励起された色素は、速やかに金属酸化物へ電子を渡し、電子は金属酸化物中を伝い、電極へと流れる。電子を放出した後、正電荷を持つ色素は電解質より電子を受け取って中性に戻る。すなわち色素増感型太陽電池では、半導体電極が負極、対向電極が正極として作用する。

特開２０００−２９４８１４号公報

以上のように、色素増感型太陽電池は、太陽光の光を受けて動作するものであり、通常は屋外環境下で使用されることが多い。ところが、屋外では、様々な環境因子の影響を受けることが予想される。特に、大気中の環境汚染物質による色素増感型太陽電池の汚染は、避けて通れない問題である。

具体的には、大気中に浮遊する塵埃、ちり、埃、砂等の環境汚染物質が太陽電池の表面に付着すると、色素増感型太陽電池の動作に必要な太陽光からの可視光を、環境汚染物質が吸収または反射し、色素増感型太陽電池内への光の進入を遮蔽してしまうおそれがある。これにより、太陽電池の性能が著しく低下してしまう。この環境汚染物質の影響は、屋外で使用される期間が長ければ長いほど大きくなる。

色素増感型太陽電池において、上述の如き環境汚染物質に対する対策は、ほとんど行われていないのが現状である。
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、大気中の環境汚染物質による色素増感型太陽電池の性能低下を抑制することを目的とするものである。

上記問題を解決するため、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、色素増感型太陽電池の少なくとも一方の外側表面に、接触角が７０°以下の被膜を形成することで、長期にわたり太陽電池の性能が維持できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は下記の特徴を有するものである。
１．第１基板（ａ）、第１導電層（ｂ）、光増感剤を有する金属酸化物半導体層（ｃ）、電解質層（ｄ）、第２導電層（ｅ）、第２基板（ｆ）が順に積層され、第１基板（ａ）ないし第１導電層（ｂ）からなる第１積層体（Ｉ）、及び電解質層（ｄ）ないし第２基板（ｆ）からなる第２積層体（II）の少なくとも一方が透明性を有する太陽電池であって、
第１積層体（Ｉ）及び／または第２積層体（II）の外側表面に、水に対する接触角が７０°以下の被膜が形成されており、上記被膜が、（ｈ）アルコキシシラン化合物、（ｉ）触媒、（ｊ）水、（ｋ）溶剤、及び（ｌ）第４級カチオン塩基含有重合体を含む被膜形成用組成物によっ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。
２．水に対する接触角が７０°以下の被膜が、さらに（ｍ）粒子径３〜１００ｎｍの金属酸化物ゾルを含む被膜形成用組成物によって形成されていることを特徴とする１．記載の色素増感型太陽電池。

本発明によれば、色素増感型太陽電池の少なくとも一方の外側表面に、接触角が７０°以下の被膜を形成することで、太陽電池表面に付着した環境汚染物質をセルフクリーニング機能によって除去できるようになり、太陽電池の性能を長期間維持することが可能となる。また、太陽電池の表面を洗浄する必要がなく、太陽電池の性能を維持するためのランニングコストも軽減される。

以下、本発明をその実施の形態に基づき詳細に説明する。

本発明は、第１基板（ａ）、第１導電層（ｂ）、光増感剤を有する金属酸化物半導体層（ｃ）、電解質層（ｄ）、第２導電層（ｅ）、第２基板（ｆ）が順に積層された構成、すなわち第１基板（ａ）と第２基板（ｆ）の内側に（ｂ）〜（ｅ）が設けられた構成を有する太陽電池に対して適用するものである。このうち、第１基板（ａ）ないし第１導電層（ｂ）からなる積層体を第１積層体（Ｉ）、電解質層（ｄ）ないし第２基板（ｆ）からなる積層体を第２積層体（II）と呼ぶ。

第１積層体（Ｉ）における第１基板（ａ）としては、通常、ガラス板、高分子フィルム等の透明性を有するものを使用する。このうち、基材として高分子フィルムを使用した場合は、積層体のフレキシブル性が高まり、軽量化、薄膜化を図ることもできる。また、基板が割れるという心配もなくなる。
第１導電層（ｂ）は、導電性化合物を有する層であり、第１基板（ａ）の片面に設けられるものである。導電性化合物としては、例えば、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ、酸化インジウム、酸化スズドープ酸化インジウム、アンチモンドープ酸化スズ、アルミニウムドープ酸化亜鉛等を用いることができる。また、導電性を損なわない範囲内であれば、各種金属を用いることもできる。第１導電層（ｂ）は、例えば、第１基板（ａ）に導電性化合物を蒸着または積層させることによって得ることができる。

金属酸化物半導体層（ｃ）における金属酸化物は、光増感剤で励起された電子を、電極へ受け渡す役割を担う成分である。
金属酸化物としては、酸化チタン、酸化ランタン、酸化ジルコニウム、酸化ニオビウム、酸化タングステン、酸化ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム等が挙げられる。この中でも、酸化チタンが好適であり、特にアナターゼ型酸化チタンが好適である。金属酸化物の一次粒子径は、通常１〜２００ｎｍ、好ましくは３〜５０ｎｍ、より好ましくは５〜３０ｎｍである。

金属酸化物半導体層（ｃ）は、上述の金属酸化物をバインダー等で固定化することによって形成することができる。バインダーとしては、水酸化チタンが好適である。
金属酸化物半導体層（ｃ）における金属酸化物の構成比率は通常６０〜９９重量％、好ましくは７０〜９０重量％である。バインダーの構成比率は、通常１〜４０重量％、好ましくは１０〜３０重量％である。
金属酸化物半導体層（ｃ）の膜厚は、通常１〜１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍである。

上述の金属酸化物半導体層（ｃ）には、光増感剤が吸着されている。この光増感剤は、可視光を吸収して電子を励起させ、その電子を金属酸化物へ伝達させる機能を有するものである。
光増感剤としては、このような機能を有するものであれば特に限定されずに使用することができ、例えば有機色素、金属錯体等が挙げられる。有機色素としては、例えば、メタルフリーフタロシアニン、シアニン系色素、メロシアニン系色素、キサンテン系色素、トリフェニルメタン色素を用いることができる。金属錯体としては、例えば、銅フタロシアニン、チタニルフタロシアニン、クロロフィル、ヘミン、特開平１−２２０３８０号公報、特公平５−５０４０２３号公報に記載のルテニウム、オスミウム、鉄、亜鉛等の錯体を用いることができる。

電解質層（ｄ）における電解質としては、通常色素増感型太陽電池に用いられているものを使用することができる。具体的には、例えばＩ^-／Ｉ₃ ^-系や、Ｂｒ^-／Ｂｒ₃ ^-系、キノン／ハイドロキノン系等が挙げられる。このような電解質は、公知の方法によって得ることができ、例えば、Ｉ^-／Ｉ₃ ^-系の電解質は、ヨウ素のアンモニウム塩とヨウ素を混合することによって得ることができる。

第２導電層（ｅ）としては、第１導電層（ｂ）と同様の導電性化合物も使用可能であるが、通常は白金、銀、金等の金属を使用する。
第２基板（ｆ）としては、第１基板（ａ）と同様に、ガラス板、高分子フィルム等が使用できる。

色素増感型太陽電池は、上述のような第１基板（ａ）、第１導電層（ｂ）、光増感剤を有する金属酸化物半導体層（ｃ）、電解質層（ｄ）、第２導電層（ｅ）、及び第２基板（ｆ）を順に積層することによって作製することができる。
本発明では、光増感剤を有する金属酸化物半導体層（ｃ）に太陽光が到達できるように、第１積層体（Ｉ）及び第２積層体（II）の少なくとも一方に透明性があればよい。透明性の度合については、太陽光の光が透過可能であって、太陽電池の性能が発現できる範囲内であればよいが、可視光透過率が７０％以上であることが望ましい。

本発明では、透明性を有する第１積層体（Ｉ）及び／または第２積層体（II）の外側表面に、接触角が７０°以下の被膜を設ける。これにより、大気中の塵埃等の汚染物質が付着した場合においても、降雨等による流水によって汚染物質を効果的に洗い流すことができる。
このような被膜を形成する被膜形成用組成物としては、アルコキシシラン化合物を含む組成物が好適であり、特に以下の２種が好ましく使用できる。
組成物１：（ｈ）アルコキシシラン化合物、（ｉ）触媒、（ｊ）水、（ｋ）溶剤を含む被膜形成用組成物。
組成物２：（ｐ）有機質樹脂、（ｑ）アルコキシシラン化合物を含む被膜形成用組成物。

組成物１における（ｈ）アルコキシシラン化合物（以下「（ｈ）成分」という）としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラｎ−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラｎ−ブトキシシラン、テトライソブトキシシラン、テトラｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラｔ−ブトキシシラン、テトラフェノキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン等のテトラアルコキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン等、あるいはこれらの縮合物が挙げられる。また、カルボキシル基、水酸基、スルホン基、オキシアルキレン基等を含有するアルコキシシラン化合物を使用することもできる。このうち、（ｈ）成分としては、テトラアルコキシシランが必須成分として含まれることが望ましい。テトラアルコキシシランとしては、特にテトラメトキシシラン及び／またはその縮合物が好適である。

（ｉ）触媒（以下「（ｉ）成分」という）は、（ｈ）成分の加水分解反応に作用する成分である。具体的には、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸；酢酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸等の有機酸；水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、アミン化合物などのアルカリ触媒；ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジオクチエート、ジブチルスズジアセテート等の有機スズ化合物；アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス（エチルアセトアセテート）等の有機アルミニウム化合物；チタニウムテトラキス（アセチルアセトネート）等の有機チタニウム化合物；ジルコニウムテトラキス（セチルアセトネート）等の有機ジルコニウム化合物；ホウ酸等のホウ素化合物などが挙げられる。

（ｉ）成分の混合量は、（ｈ）成分のＳｉＯ_２換算量１００重量部に対して、０．１〜１０重量部、望ましくは０．５〜５重量部である。（ｉ）成分が０．１重量部より少ない場合は、形成被膜の親水性が十分に発現されないおそれがある。１０重量部を超える量では、混合量に見合う効果発現が望めない。

ここでＳｉＯ_２換算とは、アルコキシシラン化合物等のＳｉ−Ｏ結合をもつ化合物を、完全に加水分解した後に、９００℃で焼成した際にシリカ（ＳｉＯ_２）となって残る重量分にて表したものである。
一般に、アルコキシシラン化合物等は、水と反応して加水分解反応が起こりシラノールとなり、さらにシラノール同士やシラノールとアルコキシにより縮合反応を起こす性質を持っている。この反応を究極まで行うと、シリカ（ＳｉＯ_２）となる。これらの反応は
ＲＯ（Ｓｉ（ＯＲ）_２Ｏ）_ｎＲ＋（ｎ＋１）Ｈ_２Ｏ→ｎＳｉＯ_２＋（２ｎ＋２）ＲＯＨ
（Ｒはアルキル基を示す。ｎは整数。）
という反応式で表されるが、この反応式をもとに残るシリカ成分の量を換算したものである。

（ｊ）水（以下「（ｊ）成分」という）の混合量は、（ｈ）成分のＳｉＯ_２換算量１００重量部に対して、１００〜５００００重量部、望ましくは５００〜１００００重量部である。このような混合量であることにより、（ｊ）成分との反応より生成する（ｈ）成分のシラノール基の縮合反応が抑制され、形成被膜が十分な親水性を発現することが可能となる。（ｊ）成分の混合量が、１００重量部より少ない場合は、形成被膜における親水性発現効果が低下する。また、組成物の貯蔵安定性が確保し難くなる。５００００重量部より多い場合は、形成被膜における親水性発現効果を得ることが困難となる。

（ｋ）溶剤（以下「（ｋ）成分」という）としては、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール等のアルコール類、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のグリコール誘導体の他、炭化水素類、エステル類、ケトン類、エーテル類等が挙げられる。このうち、メタノール、エタノール、イソプロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルから選ばれる１種以上が、形成被膜の親水性発現性及び貯蔵安定性の点から好適に用いられる。
（ｋ）成分の混合量は、（ｈ）成分のＳｉＯ_２換算量１００重量部に対して、１００〜５００００重量部、望ましくは５００〜１００００重量部である。１００重量部より少ない場合は、上述の（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）成分を均一に溶解させることが困難となる。５００００重量部より多い場合は、形成被膜における親水性発現効果を得ることが困難となる。

組成物１では、（ｌ）第４級カチオン塩基含有重合体（以下「（ｌ）成分」という）を混合することもできる。このような（ｌ）成分の混合により、塗布時のハジキ発生等が防止され、均一な被膜を容易に形成することができる。さらに、（ｌ）成分は、形成被膜の親水性の点においても好ましいものである。
（ｌ）成分における第４級カチオン塩基としては、第４級アンモニウム塩基、第４級イミダゾリウム塩基、第４級ホスホニウム塩等が挙げられる。この中でも、特に第４級アンモニウム塩基が好適である。

（ｌ）成分は、重合体を構成する単量体成分として、第４級カチオン塩基含有単量体を使用することによって得ることができる。また、第４級カチオン塩基が生成可能な単量体を使用して重合体を得た後に４級化することによって得ることもできる。このような単量体は、（ｌ）成分を構成する全単量体成分中に３重量％以上（好ましくは１５〜８０重量％、より好ましくは２０〜５０重量％）含まれることが望ましい。このような比率であれば、ハジキ防止性及び親水性付与の点において、より優れた効果を得ることができる。
（ｌ）成分の混合量は、（ｈ）成分のＳｉＯ_２換算量１００重量部に対して、固形分換算で通常１〜１００重量部、望ましくは５〜５０重量部である。

組成物１においては、さらに（ｍ）粒子径３〜１００ｎｍの金属酸化物ゾル（以下「（ｍ）成分」という）が含まれることが望ましい。（ｍ）成分の配合によって、形成被膜の親水性をいっそう高めることができる。
このような（ｍ）成分は、金属酸化物からなるコロイド粒子が溶媒中に分散しているコロイド溶液である。（ｍ）成分における金属成分としては、例えば、珪素、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、アンチモン、マグネシウム等が挙げられる。この中でも、金属成分が珪素であるシリカゾルが好適である。
（ｍ）成分の混合量は、（ｈ）成分のＳｉＯ_２換算量１００重量部に対して、固形分換算で５〜１０００重量部、望ましくは１０〜３００重量部である。

組成物１においては、上述の成分の他、例えば、樹脂、増粘剤、レベリング剤、湿潤剤、可塑剤、防腐剤、防黴剤、防藻剤、抗菌剤、界面活性剤、消泡剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等を混合することもできる。

組成物２は、（ｐ）有機質樹脂（以下「（ｐ）成分」という）、及び（ｑ）アルコキシシラン化合物（以下「（ｑ）成分」という）を含む組成物である。
（ｐ）成分としては、例えば、エチレン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、アルキッド系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリルシリコン系樹脂、フッ素系樹脂等、あるいはこれらの複合系等を使用することができる。このうち、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリルシリコン系樹脂、フッ素系樹脂等は、耐候性に優れる点で好適である。

組成物２における（ｑ）成分としては、上述の（ｈ）成分と同様のものも使用できるが、（ｐ）成分との相溶性、表面親水化の早期発現等の点から、
（ｑ−１）炭素数が１〜３のアルコキシル基と、炭素数が４〜１２のアルコキシル基を含有するアルコキシシランの縮合物（以下「（ｑ−１）成分」という。）、または、
（ｑ−２）繰り返し単位の炭素数が１〜４のポリオキシアルキレン基と、炭素数が１〜４のアルコキシル基を含有するアルコキシシランの縮合物（以下「（ｑ−２）成分」という。）
が好適である。

（ｑ−１）成分においては、アルコキシル基が、炭素数１〜３と炭素数４〜１２のものが混在していることにより、（ｐ）成分との相溶性が飛躍的に向上し、表面配向性に優れ、各種被膜物性にも優れた被膜が形成できる。（ｑ−１）成分としては、全体のアルコキシル基のうち、約５〜５０当量％が炭素数４〜１２のアルコキシル基となるようにしたものが（ｐ）成分との相溶性、被膜の耐汚染性に優れるため好ましい。（ｑ−１）成分の平均縮合度は、通常４〜２０である。
このような（ｑ−１）成分は、公知の方法により製造することができるが、例えば、炭素数１〜３のアルコキシル基を有するテトラアルコキシシラン縮合物を、炭素数４〜１２のアルコールでエステル交換反応により変性する方法があげられる。

（ｑ−２）成分は、特に（ｐ）成分が合成樹脂エマルションである場合に好適に用いることができる。このような（ｑ−２）成分は、合成樹脂エマルションとの相溶性が良好で、耐汚染性に優れた被膜を形成することができる。
（ｑ−２）成分のアルコキシル基の炭素数は１〜４である。炭素数が４を超えると、耐汚染性が低下する傾向となる。
ポリオキシアルキレン基の平均分子量は、１５０〜２０００であることが望ましい。平均分子量が１５０未満の場合は、（ｐ）成分との相溶性が低下し、２０００を超えると被膜の耐水性、強度等が低下する傾向となる。また、（ｑ−２）の平均縮合度は、通常１〜２０である。

（ｑ−２）成分は、公知の方法により製造することが可能であるが、例えば、アルコキシシラン縮合物の１種または２種以上の混合物を、ポリオキシアルキレン基含有化合物１種または２種以上でエステル交換反応させる方法、カップリング剤を用いて付加反応させる方法等があげられる。

このような（ｑ）成分は、（ｐ）成分の樹脂固形分１００重量部に対して、ＳｉＯ_２換算で１．０〜５０．０重量部、好適には２．０〜３０．０重量部配合することが望ましい。１．０重量部未満では被膜の親水性が十分でないため耐汚染性に劣り、５０．０重量部を超えると、硬化被膜の外観が悪化したり、クラックが生じるといった問題が発生しやすくなる。

組成物２には、上記成分の他に各種の添加剤、例えば、増粘剤、レベリング剤、湿潤剤、可塑剤、防腐剤、防黴剤、防藻剤、抗菌剤、界面活性剤、消泡剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、架橋剤、触媒等を本発明の効果を損なわない程度に適宜配合してもよい。

以上のような被膜形成用組成物の被膜を、第１積層体（Ｉ）及び／または第２積層体（II）の外側に塗布形成することによって、本発明の色素増感型太陽電池が得られる。最終的に第１積層体（Ｉ）及び／または第２積層体（II）の外側に被膜が形成される限り、被膜形成用組成物を塗布するタイミングは特に制限されず、太陽電池の組立前であっても組立後であってもよい。第１積層体（Ｉ）及び／または第２積層体（II）の透明性を損わなければ、被膜形成用組成物の塗布前に何らかの処理（プライマー処理、脱脂処理等）を行うこともできる。
被膜形成用組成物を塗布する際には、紙、布、不織布等に含浸して拭き塗りする方法の他、スプレー、ローラー、刷毛、ロールコーター、フローコーター等による方法等を採用することができる。
形成される被膜の膜厚は、通常０．０１〜５０μｍ程度である。

以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特徴をより明確にする。
（色素増感型太陽電池作製）
イソプロピルアルコール１００重量部にチタンアルコキシドを１重量部混合して得られた溶液を、これと同重量の水に滴下、攪拌した後、１Ｎ硝酸を用いて水溶液のｐＨを２．０に調製して、水酸化チタン溶液を作製した。この水酸化チタン溶液に対し、アナターゼ型酸化チタン（一次粒子径１０ｎｍ）を混合、攪拌することにより、酸化チタンペースト（アナターゼ型酸化チタン：水酸化チタン＝９７重量％：３重量％）を調整した。
以上の方法によって得られた酸化チタンペーストを、導電性高分子フィルム（４０ｍｍ×２０ｍｍ）にスキージ法で塗布し、５０℃で３時間乾燥して膜厚２０μｍの酸化チタン薄膜を形成させ、さらに色素（メロシアニン）のエタノール溶液に１２時間浸漬した後、５０℃で１２時間乾燥させて色素吸着積層体を得た。
次いで、この色素吸着積層体と、白金を蒸着した導電性高分子フィルムとを、酸化チタン薄膜と白金が向かい合うように貼り合わせ、太陽電池セルを作製した。このとき、スペーサーとして、厚さ５０μｍの両面テープを用いた。この太陽電池セルの隙間に電解質（０．５ＭＬｉＩ+０．０５ＭＩ₂ ／３−メトキシプロピオニトリル溶液）を注入して、色素増感型太陽電池を得た。

（実施例１）
アクリルシリコン樹脂（固形分５０重量％）２００重量部に、硬化剤（ジブチルスズラウレート）を２重量部、シリケートＡ（メチルシリケート縮合物のn−オクチルアルコール変性物、エステル交換率３９当量％、シリカ残量比率３３重量％）を４５重量部加え、常法により均一に混合して被膜形成用組成物Ａを製造した。
この被膜形成用組成物Ａを、色素増感型太陽電池の色素吸着積層体の外側に、乾燥膜厚が約１５μｍとなるようにスプレーで塗布し、室温で２４時間乾燥させた。この被膜表面の水に対する接触角を、ＣＡ−Ａ型接触角測定装置にて測定したところ、３４°となった。
以上の方法で得られた太陽電池に、色素吸着積層体側から３００Ｗのハロゲンランプを照射し、そのときの開放電圧を、テスターを用いて測定した。その結果、開放電圧値は４８０ｍＶであった。
次に、色素増感型太陽電池の色素吸着積層体の外側に、汚染物質（５重量％のカーボン水溶液）を吹き付け、５０℃で１時間乾燥させた後、その表面に水を１０分間流した。室温で１５時間放置後、再度ハロゲンランプを照射し、開放電圧値を測定した。
以上の操作により、汚染物質吹き付け前後の色素増感型太陽電池の性能を比較した。その結果、汚染物質吹き付け後の開放電圧値は、汚染物質吹き付け前の約９９％であった。

（実施例２）
アクリル樹脂エマルション（固形分５０重量％）２００重量部に、シリケートＢ（エチルシリケート縮合物のポリオキシエチレングリコール＃２００変性物、シリカ残量比率２１ｗｔ％）を２４重量部加え、常法により均一に混合して被膜形成用組成物Ｂを製造した。
この被膜形成用組成物Ｂを、色素増感型太陽電池の色素吸着積層体の外側に、乾燥膜厚が約１５μｍとなるようにスプレーで塗布し、室温で２４時間乾燥させた。この被膜表面の水に対する接触角を、ＣＡ−Ａ型接触角測定装置にて測定したところ、４８°となった。
以上の方法で得られた太陽電池について、実施例１と同様の方法で汚染物質吹き付け前後の色素増感型太陽電池の性能を比較した。その結果、汚染物質吹き付け後の開放電圧値は、汚染物質吹き付け前の約９７％であった。

（実施例３）
テトラメトキシシランの部分加水分解縮合物（平均分子量５００、ＳｉＯ_２比率５１重量％）をＳｉＯ_２換算で１００重量部用意し、これにアルミニウムトリス（アセチルアセトネート）を０．５重量部、エタノールを５４００重量部、及び水を７５００重量部混合して約３０分間攪拌した。次いで、第４級カチオン塩基含有アクリル系重合体（第４級カチオン塩基含有単量体比率２８重量％、固形分３０重量％）を固形分換算で１３重量部混合し、さらにシリカゾル（固形分３０重量％、粒子径１０〜２０ｎｍ、分散媒：イソプロピルアルコール）を固形分換算で１００重量部混合することにより、被膜形成用組成物Ｃを製造した。
この被膜形成用組成物Ｃを、色素増感型太陽電池の色素吸着積層体の外側に、乾燥膜厚が約１μｍとなるようにスプレーで塗布し、室温で２４時間乾燥させた。この被膜表面の水に対する接触角を、ＣＡ−Ａ型接触角測定装置にて測定したところ、２３°となった。
以上の方法で得られた太陽電池について、実施例１と同様の方法で汚染物質吹き付け前後の色素増感型太陽電池の性能を比較した。その結果、汚染物質吹き付け後の開放電圧値は、汚染物質吹き付け前の約９９％であった。

（比較例１）
被膜を形成させなかった太陽電池について、実施例１と同様の方法で汚染物質吹き付け前後の色素増感型太陽電池の性能を比較した。その結果、汚染物質吹き付け後の開放電圧値は、汚染物質吹き付け前の約６３％であった。

（比較例２）
アクリル樹脂エマルション（固形分５０重量％）からなる被膜形成用組成物Ｄを、色素増感型太陽電池の色素吸着積層体の外側に、乾燥膜厚が約１５μｍとなるようにスプレーで塗布し、室温で２４時間乾燥させた。この被膜表面の水に対する接触角を、ＣＡ−Ａ型接触角測定装置にて測定したところ、８０°となった。
以上の方法で得られた太陽電池について、実施例１と同様の方法で汚染物質吹き付け前後の色素増感型太陽電池の性能を比較した。その結果、汚染物質吹き付け後の開放電圧値は、汚染物質吹き付け前の約４０％であった。

本発明の色素増感型太陽電池を示す概略図である。

符号の説明

１：被膜
２：太陽
ａ：第１基板
ｂ：第１導電層
ｃ：光増感剤を有する金属酸化物半導体層
ｄ：電解質層
ｅ：第２導電層
ｆ：第２基板
Ｉ：第１積層体
II：第２積層体

Claims

第１基板（ａ）、第１導電層（ｂ）、光増感剤を有する金属酸化物半導体層（ｃ）、電解質層（ｄ）、第２導電層（ｅ）、第２基板（ｆ）が順に積層され、第１基板（ａ）ないし第１導電層（ｂ）からなる第１積層体（Ｉ）、及び電解質層（ｄ）ないし第２基板（ｆ）からなる第２積層体（II）の少なくとも一方が透明性を有する太陽電池であって、
第１積層体（Ｉ）及び／または第２積層体（II）の外側表面に、水に対する接触角が７０°以下の被膜が形成されており、
上記被膜が、（ｈ）アルコキシシラン化合物、（ｉ）触媒、（ｊ）水、（ｋ）溶剤、及び（ｌ）第４級カチオン塩基含有重合体を含む被膜形成用組成物によっ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。
水に対する接触角が７０°以下の被膜が、さらに（ｍ）粒子径３〜１００ｎｍの金属酸化物ゾルを含む被膜形成用組成物によって形成されていることを特徴とする請求項１記載の色素増感型太陽電池。