JP2003068373A

JP2003068373A - 色素増感型太陽電池

Info

Publication number: JP2003068373A
Application number: JP2001255189A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Nishimura; 和彦西村; Masakazu Doi; 将一土井; Tatsuo Fukano; 達雄深野
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc; Aisin Corp
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2001-08-24
Publication date: 2003-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】光透過性をもつ基板の割れを抑え、基板の割れ
に起因する電荷輸送層成分の漏れ、基板の飛散等に対す
る安全性を更に向上させた色素増感型太陽電池を提供す
る。【解決手段】色素増感型太陽電池は、光極１と、光極１
に対して所定の間隔を隔てて設けられた導電性を有する
対極３と、光極１と対極３との間に封入された電荷輸送
層７とをもつ。光極１は、光透過性をもつ基板１１と、
基板１１に積層された透明導電層１０と、透明導電層１
０に積層された半導体層１３と、半導体層１３に担持さ
れた色素１４とを有する。光極１を構成する基板１１の
うち光入射側の表面には、透明樹脂層５が積層されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は色素増感型太陽電池
に関する。

【０００２】

【従来の技術】地球環境保全、化石エネルギー資源の枯
渇等の問題に対し、太陽から無尽蔵に降り注ぐ自然光を
利用して発電する太陽電池が注目されてきている。現在
普及している太陽電池システムでは、結晶系シリコン太
陽電池が主流であり、一部アモルファスシリコン系太陽
電池が採用されている。しかしながら、これらシリコン
系太陽電池には、半導体シリコン原料の不足、エネルギ
ーペイバックができない、コストが高い等の問題を抱え
ている。こうした中、このような問題が少ない色素増感
型太陽電池が近年開発されている。色素増感型太陽電池
は、１９９１年にスイスのローザンヌ大学のグレッツェ
ルらによって開発されたものであり、グレッツェルセル
とも呼ばれている。

【０００３】この色素増感型太陽電池の基本的な構造
は、光極と、光極に対して所定の間隔を隔てて設けられ
た導電性を有する対極と、光極と対極との間に封入され
た電荷輸送層とをもつ。光極は、光透過性をもつ基板
と、基板に積層された透明導電層と、透明導電層に積層
されたｎ型の半導体層と、半導体層に担持された色素と
を有する。通常、光極の主要素である基板、対極の主要
素である基板は、透明ガラスが用いられている。そのた
め色素増感型太陽電池では、実使用を考えると、透明ガ
ラスの割れによる電荷輸送層成分の漏れ、ガラス飛散等
に対する安全性が問題となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この対応策としては、
前記した基板において、強化ガラスの使用、樹脂ガ
ラスの使用、厚板透明ガラスの使用の方策が考えられ
る。

【０００５】しかしながら、前記した色素増感型太陽電
池では高い変換効率を得るためには、半導体層を形成す
る際に、４００℃以上の加熱処理が必要となる。このよ
うに高温に加熱されるため、強化ガラスを基板として使
用した場合には、ガラスの軟化による基板の強度低下が
起こる。また樹脂ガラスを基板として使用した場合に
は、前記した加熱処理の温度に樹脂ガラスは耐え得るも
のではない。厚板透明ガラスを基板として使用した場合
には、厚板透明ガラスで形成された基板の本来の強度は
向上するが、基板の表面に傷が一旦入ると大幅に強度が
低下するため、実使用での信頼性に対する課題が残る。
また、板厚が厚くなるため、色素増感型太陽電池の重量
が重くなる。更に、それを支えるための周辺部材の強度
が必要になり、更に重量が増加する等の問題が発生す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記した実情
に鑑みてなされたものであり、光透過性をもつ基板の割
れを抑え、基板の割れに起因する電荷輸送層成分の漏
れ、基板の飛散等に対する安全性を更に向上させた色素
増感型太陽電池を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る色素増感型
太陽電池は、光透過性をもつ基板と、基板に積層された
透明導電層と、透明導電層に積層された半導体層と、半
導体層に担持された色素とを有する光極と、光極に対し
て所定の間隔を隔てて設けられた導電性を有する対極
と、光極と対極との間に封入された電荷輸送層とをもつ
色素増感型電池において、光極を構成する基板のうち光
入射側の表面には、透明樹脂層が積層されていることを
特徴とするものである。

【０００８】本発明に係る色素増感型太陽電池によれ
ば、光極を構成する基板のうち光入射側の表面には、透
明樹脂層が積層されている。このため基板の表面におけ
る傷の発生を抑えることができ、当該基板の強度の低下
を未然に抑えることができ、光極を構成する基板の割れ
を抑制することができる。また、万一、基板が割れた場
合であっても、電荷輸送層成分の漏れが抑えられ、更
に、基板破片の分離、飛散等が透明樹脂層によって抑え
られる。よって軽量かつ安全性が高い色素増感型太陽電
池を提供することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係る色素増感型太陽電池
によれば、次の形態を採用することができる。

【００１０】光極は、光透過性をもつ基板と、基板に積
層された透明導電層と、透明導電層に積層された半導体
層と、半導体層に担持された色素とを有する。半導体層
としては、例えば酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化亜鉛
（ＺｎＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ₂Ｏ₅）、酸化錫（ＳｎＯ
₂）、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）等のｎ型酸化物半導
体を用いることができる。この半導体層は吸収光波長領
域を拡大するための増感色素を担持する。この色素は、
例えばルテニウム系金属錯体、オスニウム系金属錯体、
フタロシアニン系色素、ナフタロシアニン系色素、キサ
ンテン系色素の少なくとも１種を用いることができる。

【００１１】また、電荷輸送層は半導体層（色素を含
む）へ電子を供給する役割をもち、電解液、ゲル電解
質、固体電解質、ホール輸送体等の少なくとも１種を用
いることができる。通常は電荷輸送層として電解液を用
いることができる。この電解液の主な構成は有機溶媒と
ハロゲン系の酸化還元対を有する。有機溶媒としては、
例えばアセトニトリル、プロピオニトリル、プロピレン
カーボネート、γーブチロラクトン等の少なくとも１種
を用いることができる。ハロゲン系の酸化還元対として
は、例えばヨウ素系（Ｉ系）、臭素系（Ｂｒ系）、塩素
系（Ｃl系）を用いることができる。

【００１２】光極を構成する基板は、透明ガラスで形成
することが好ましい。この場合、通常のソーダガラス、
白板ガラス等が好ましい。対極は、透明ガラスで形成し
た基板を構成要素とすることができるが、カーボンで形
成しても良い。対極を構成する基板は、光極を構成する
基板と同様に、透明ガラスで形成することが好ましい。
この場合、通常のソーダガラス、白板ガラス等が好まし
い。

【００１３】光極を構成する基板のうち光入射側の表面
には、透明樹脂層が積層されている。透明樹脂層は耐候
性を有する耐候性樹脂が好ましく、フッ素系樹脂、ポリ
エステル系樹脂、アクリル系樹脂、ビニル系樹脂、アセ
テート系樹脂、イミド系樹脂、アミド系樹脂の少なくと
も１種を例示することができる。透明樹脂層の厚さは適
宜選択できるものの、１０μｍ以上、特に２０μｍ以上
が好ましい。透明樹脂層の厚さは具体的には２０〜１０
００μｍ、殊に３０〜５００μｍ、５０〜１００μｍを
採用することができるが、これらに限定されるものでは
ない。

【００１４】このように光極を構成する基板のうち光入
射側の表面に透明樹脂層が積層されているため、基板の
表面における傷の発生が効果的に抑制され、当該基板の
強度の低下が未然に抑えられる。また、使用の際に、万
一、基板が割れた場合であっても、電荷輸送層成分の漏
れ、基板破片の飛散等を透明樹脂層によって抑えること
ができ、軽量かつ安全性が高い色素増感型太陽電池を提
供することができる。

【００１５】本発明に係る太陽電池によれば、透明樹脂
層の内部または表面には、紫外線遮断性を有する紫外線
遮断物質が設けられている形態を採用することができ
る。紫外線遮断物質としては、無機半導体微粒子または
有機紫外線吸収物質があり、例えば無機半導体微粒子で
は、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、酸
化セリウム、酸化亜鉛、酸化鉄、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ等の
少なくとも１種を採用することができる。これらの平均
粒子径は適宜選択できるものの、２００ｎｍ以下、また
１００ｎｍ以下が好ましい。有機系の紫外線吸収物質と
しては、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、ベンゾ
フェノン系等の少なくとも１種を採用することができ
る。紫外線遮断物質を有する層を透明樹脂層に被覆する
場合には、層の厚みとしては２０μｍ以下、殊に１０μ
ｍ以下が好ましい。

【００１６】このように紫外線遮断物質を設けることに
より、当該太陽電池の構成要素の紫外線による劣化を防
止することができ、耐久性が優れた色素増感型太陽電池
を提供することができる。例えば、当該太陽電池の構成
要素である透明樹脂層、透明樹脂層と基板との接着層、
電池シール層および色素の紫外線による劣化を抑制する
ことができ、耐久性が優れた色素増感型太陽電池を提供
することができる。

【００１７】また、透明樹脂層の内部または表面には、
耐摩傷性を有する耐摩傷物質が設けられている形態を採
用することができる。耐摩傷物質としては、耐摩傷性が
ある微粒子を含む樹脂層を採用することができる。この
ような樹脂層の材質としては、シリコーン樹脂、フッ素
樹脂、アクリル樹脂、無機コーティング等の少なくとも
１種を例示することができる。このような樹脂層を形成
することにより、透明樹脂層の表面の滑りが良くなり、
透明樹脂層自身の傷付き防止に有効となる。耐摩傷性を
有する微粒子としては、粒子径２〜１００ｎｍの超微粒
子状の硬質粒子を採用することができる。硬質粒子とし
ては、酸化シリコン、酸化アンチモン、酸化錫、酸化チ
タン、炭酸カルシウムの少なくとも１種を採用できる。

【００１８】耐摩傷性を有する微粒子の量としては、耐
摩傷性を有する微粒子を含む層を透明樹脂層に積層する
場合には、耐摩傷性を有する微粒子を含む層の基材を１
００％としたとき、外付けで、当該微粒子を０．００１
〜３０重量％、特に０．００１〜１０重量％配合する形
態を採用することができる。また、耐摩傷性を有する微
粒子を透明樹脂層に配合させる場合には、透明樹脂層の
基材である樹脂量を１００％としたとき、外付けで、当
該微粒子を０．００１〜３０重量％配合する形態を採用
することができる。この場合、外付けとは、当該微粒子
が１０重量％の場合には、樹脂量１００％＋微粒子１０
％=１１０％となることを意味する。

【００１９】透明樹脂層の端面には、防湿性を有する防
湿層が被覆されている形態を採用することができる。こ
のようにすれば、透明樹脂層の端面を含む当該太陽電池
の端面の防湿性、防水性が向上する。従って、防湿性を
有する防湿層が当該太陽電池の端面に被覆されている形
態を採用することができる。防湿層を構成する材料とし
ては、例えばシリコーン系、ブチルゴム系、ポリイソブ
チレン系の樹脂またはゴム材料の少なくとも１種を例示
することができる。このような構造を採用することによ
り、透明樹脂層と基板との接着部分への水分混入等によ
る透明樹脂層の密着性低下を防止でき、また、当該電池
内部への水分混入の防止を図り得るため、耐久性が優れ
た色素増感型太陽電池を提供することができる。

【００２０】

【実施例】本発明に係る各実施例について図面を参照し
て具体的に説明する。

【００２１】（実施例１）実施例１を図１〜図４に模式
的に示す。本実施例によれば、図１に示すように、第１
透明導電層１０が搭載面１１ｂに積層された透明ガラス
板（材質：ソーダガラス）を光極１の第１基板１１とし
て用いる。第１基板１１を構成する透明ガラス板は厚み
１．８ｍｍであり、平坦状の光入射面１１ａ、光入射面
１１に対して平行な平坦状の搭載面１１ｂ、光入射面１
１ａに対して直角方向に沿った端面１１ｃを有する。第
１透明導電層１０はフッ素がドープされた酸化錫の薄膜
で形成されている。

【００２２】この第１基板１１に積層されている第１透
明導電層１０の上に、厚み１０μｍのアナターゼ型の酸
化チタン層で形成されたｎ型の半導体層１３を積層す
る。この場合、酸化チタン微粒子を原料としたペースト
を用い、このペーストをスクリーン印刷にて第１透明導
電層１０に積層した後、熱処理温度（５００℃）で所定
時間（１時間）焼成して、酸化チタン層からなるｎ型の
半導体層１３を形成する。

【００２３】次に、この酸化チタン層からなる半導体層
１３に、増感用の色素１４として機能するルテニウム金
属錯体を吸着させる。この場合、吸着させるルテニウム
金属錯体を溶解したエタノール溶液に、半導体層１３を
室温で所定時間（４日間）浸漬させ、図１に示す光極１
を形成する。

【００２４】次に、対極３の形成について説明する。光
極１の第１透明導電層１０と同様の第２透明導電層３０
が積層されている透明ガラス（材質：ソーダガラス）を
第２基板３１として用い、第２基板３１の第２透明導電
層３０の表面に白金（Ｐｔ）微粒子３３を担持させる。
この場合、白金コロイド溶液を第２透明導電層３０の表
面にスプレー塗布し、４００℃で焼付け処理を行ない、
白金（Ｐｔ）微粒子３３を第２透明導電層３０の表面に
担持させ、図２に模式的に示す対極３を形成する。

【００２５】前記方法で作成した光極１と対極３とを互
いに向き合わせた状態で貼り合わせる。この場合、図３
に示すように、光極１と対極３との間の隙間の周囲に電
池シール部４０を介在させる。次に、対極３を構成する
第２基板３１に予め形成した注入口４１からヨウ素系の
有機電解液を注入する。その後、封口シール部４２で注
入口４１をシールして封口する。電池シール部４０、封
口シール部４２としてポリイソブチレン系接着剤を用い
る。そして、取り出し電極用の配線４４を導電性接着剤
で第１透明導電層１０の所定部位及び第２透明導電層３
０の所定部位にそれぞれ接続する。

【００２６】次に、透明性を有する粘着剤層５０が積層
されたポリエステルフィルム（厚み：０．２ｍｍ）で形
成された透明樹脂層５を用い、前記した太陽電池の光極
１を構成する第１基板１１の光入射面１１ａの表面に、
粘着剤層５０を介して透明樹脂層５を貼り合わせる。図
３から理解できるように、透明樹脂層５の投影面積は第
１基板１１の光入射面１１ａの投影面積に相応してお
り、透明樹脂層５の端は第１基板１１の光入射面１１ａ
の端に到達している。

【００２７】次に、その透明樹脂層５の光入射側の表面
に、耐摩傷性を有する微粒子が配合されたアクリル系の
紫外線遮断層５６（厚み：５〜１０μｍ）を直接積層さ
せる。紫外線遮断層５６は紫外線遮断物質を含有する。
紫外線遮断物質としては、ベンゾトリアゾール系、トリ
アジン系、ベンゾフェノン系等の少なくとも１種を採用
することができる。耐摩傷性を有する微粒子としては、
粒子径２〜１００ｎｍの超微粒子状の硬質粒子を採用し
ている。硬質粒子としては、酸化シリコン、酸化アンチ
モン、酸化錫、酸化チタン、炭酸カルシウムの少なくと
も１種を採用できる。耐摩傷性を有する微粒子の量とし
ては、耐摩傷性を有する微粒子を含む紫外線遮断層５６
の基材を１００％としたとき、当該微粒子を外付けで
０．００１〜３０重量％、０．００１〜１０重量％配合
する形態を採用することができる。

【００２８】前記したように透明樹脂層５の光入射側の
表面に、耐摩傷性を有する微粒子が配合された紫外線遮
断層５６を積層したら、第１基板１１及び第２基板３１
の周りに防湿層６を被覆する。この場合には、紫外線遮
断層５６を積層した第１基板１１及び第２基板３１の組
付体を成形型の成形キャビティ内に配置した状態で、防
湿層６となるシリコーン樹脂を成形キャビティに装填固
化させて形成されている。この結果、図３に示すよう
に、シリコーン樹脂で形成された防湿層６は、第１基板
１１の端面１１ｃ、第２基板３１の端面３１ｃ、透明樹
脂層５の端面５ｃ、粘着剤層５０の端面５０ｃ、電池シ
ール部４０、配線４４の電極接点４４ｍ等をそれぞれ外
側から被覆して埋設している。

【００２９】図３に示すように、防湿層６は、当該太陽
電池の光極１の第１基板１１の光入射面１１ａの大部分
を露出させる露出開口６５を形成しつつ当該太陽電池の
光入射側を被覆する第１防湿被覆部６１と、当該太陽電
池の端面側の周囲を被覆する第２防湿被覆部６２と、当
該太陽電池の光入射側と反対側である背面の全域を被覆
する第３防湿被覆部６３とを有する。従って、透明樹脂
層５の端面５ｃ、電池シール部４０、配線４４の電極接
点４４ｍは、防湿層６で埋め込まれ、防湿処理及び防水
処理が行われている。換言すれば、露出開口６５を除い
て、当該太陽電池は防湿層６に被覆されている。

【００３０】図３に示すように、防湿層６の第１防湿被
覆部６１は、透明樹脂層５上の紫外線遮断層５６の端部
５６ｘに外側から直接に接合して両者の境界域をシール
している。この結果、防湿層６の第１防湿被覆部６１の
内端６１ｘは、透明樹脂層５上の紫外線遮断層５６の端
部５６ｘよりも内側に配置されている。従って、防湿層
６の第１防湿被覆部６１により透明樹脂層５及び紫外線
遮断層５６の剥離は、抑えられている。このようにし
て、色素増感型太陽電池を作成した。図４に示すように
露出開口６５は、防湿層６の第１防湿被覆部６１の辺６
１ａ〜６１ｄで区画されており、光入射側に露出してい
る。

【００３１】前記した方法で作成した色素増感型太陽電
池は、図３に示すように、光極１と、光極１に対して所
定の間隔を隔てて設けられた導電性を有する対極３と、
光極１と対極３との間に封入されたヨウ素系の有機電解
液で形成された電荷輸送層７とを有する。前記した光極
１は、透明ガラスで形成された第１基板１１と、第１基
板１１の搭載面１１ｂに積層された第１透明導電層１０
と、第１透明導電層１０に積層されたｎ型の半導体層１
３と、半導体層１３に担持された色素１４とを有する。
光極１を構成する第１基板１１のうち光入射側の全域の
表面には、薄肉状の平坦な透明樹脂層５が積層されてい
る。

【００３２】本実施例に係る色素増感型太陽電池は、光
が照射される雰囲気で使用される。第１基板の光入射面
１１ａに光（太陽光、発光装置の光等）が照射される
と、発電が生じる。即ち、光が照射されると、色素１４
が光を吸収して励起されて電子を半導体層１３に注入す
ると共に、色素に生じた正孔は電解質を酸化する。この
過程を通じて発電が行われる。

【００３３】本実施例に係る色素増感型太陽電池によれ
ば、表面に貼り合わされている透明樹脂層５により光極
１の第１基板１１の耐破損性が確保されるため、耐久性
が向上した色素増感型太陽電池を提供することができ
る。更に色素増感型太陽電池の周囲には防湿層６が被覆
されているため、光極１の第１基板１１等に対する、衝
撃緩衝性及び耐破損性が一層確保され、耐久性が一層向
上した色素増感型太陽電池を提供することができる。

【００３４】更に本実施例によれば、透明樹脂層５の光
入射側の表面には紫外線遮断層５６が積層されているた
め、紫外線を含む光が当該太陽電池にあたる場合であっ
ても、当該太陽電池の構成要素の紫外線による劣化を抑
えることができる。即ち、当該太陽電池の構成要素であ
る透明樹脂層５、透明樹脂層５と第１基板１１とを接着
させる粘着剤層５０、電池シール部４０及び色素１４等
が紫外線によって劣化することが抑えられ、耐久性が一
層向上した色素増感型太陽電池を提供することができ
る。

【００３５】更に本実施例によれば、色素増感型太陽電
池の周囲には防湿層６が被覆されているため、透明樹脂
層５と第１基板１１との接着部分への水分混入等による
透明樹脂層５の密着性低下を抑えることができ、また、
当該電池内部への水分混入の抑制を一層図り得るため、
耐久性が一層向上した色素増感型太陽電池を提供するこ
とができる。

【００３６】前記方法で作成した色素増感型太陽電池を
用いて、耐久試験として落球試験、高温高湿度試験、紫
外線照射試験を実施した。落球試験では、直径３８ミリ
メートル、重量２２５グラムの鉄球を高さ１メートルか
ら、色素増感型太陽電池の光極１側に落下させた。この
落球試験では、光極１の第１基板１１の表面に貼り合わ
されている透明樹脂層５の作用と周囲に被覆されている
防湿層６の作用とにより、透明ガラスで形成された第１
基板１１の飛散および電解液漏れは共に認められなかっ
た。

【００３７】また高温高湿度試験では、８５℃で９５％
ＲＨ（湿度）の雰囲気に当該太陽電池を１００時間放置
した。この高温高湿度試験では、透明樹脂層５およびセ
ル外観に変化は認められなかった。紫外線照射試験で
は、紫外線強度６０ｍＷ／ｃｍ ²の雰囲気に当該太陽電
池を１００時間放置した。紫外線照射試験では、透明樹
脂層５およびセル外観に変化は認められなかった。

【００３８】（実施例２）実施例２を図５に示す。実施
例２は実施例１と基本的には同様の構造であり、同様の
作用効果を奏する。共通する機能を奏する部位には、共
通の符号を付する。太陽電池の光極１を構成する第１基
板１１の光入射面１１ａの表面に、透明性を有する粘着
剤層５０が積層されたポリエステルフィルムで形成され
た透明樹脂層５が貼り合わされている。その透明樹脂層
５の光入射側の表面に、紫外線遮断物質を含む紫外線遮
断層５６が積層されている。紫外線遮断層５６は紫外線
遮断物質を含有する。紫外線遮断物質としては、ベンゾ
トリアゾール系、トリアジン系、ベンゾフェノン系等の
少なくとも１種を採用することができる。

【００３９】図５に示すように、紫外線遮断層５６の光
入射側の表面には耐摩傷層５８が更に積層されている。
耐摩傷層５８は、粒子径２〜１００ｎｍの耐摩傷性を有
する硬質粒子を含む樹脂層で形成されている。前記した
硬質粒子としては、酸化シリコン、酸化アンチモン、酸
化錫、酸化チタン、炭酸カルシウムの少なくとも１種を
採用できる。前記した硬質粒子の量としては、耐摩傷層
５８の基材を１００％としたとき、硬質粒子を外付けで
０．００１〜３０重量％、特に０．００１〜１０重量％
配合する形態を採用できる。

【００４０】本実施例においても、図５に示すように、
防湿層６は、当該太陽電池の光極１の第１基板１１の光
入射面１１ａの大部分を露出させる露出開口６５を形成
しつつ当該太陽電池の光入射側を被覆する第１防湿被覆
部６１と、当該太陽電池の端面側を被覆する第２防湿被
覆部６２と、当該太陽電池の背面の全域を被覆する第３
防湿被覆部６３とを有する。図５に示すように第１防湿
被覆部６１は耐摩傷層５８の端部５８ｘに接合されて両
者の境界域をシールしている。この結果、防湿層６の第
１防湿被覆部６１の内端６１ｘは、透明樹脂層５上の耐
摩傷層５８の端部５８ｘよりも内側に配置されている。
従って、第１防湿被覆部６１により透明樹脂層５、紫外
線遮断層５６及び耐摩傷層５８の剥離は、抑えられてい
る。防湿層６はシリコーン樹脂で形成されている。

【００４１】このように透明樹脂層５の端面５ｃ、第１
基板１１の端面１１ｃ、第２基板３１の端面３１ｃ、電
池シール部４０、配線４４の電極接点４４ｍ等は、防湿
層６で被覆されて、防湿処理及び防水処理が行われてい
る。

【００４２】（実施例３）実施例３を図６に示す。実施
例３に係る色素増感型太陽電池は、実施例１と基本的に
は同様の構造であり、同様の作用効果を奏する。共通す
る機能を奏する部位には、共通の符号を付する。本実施
例には、太陽電池の光極１を構成する第１基板１１の光
入射面１１ａの表面に、粘着剤層５０が積層された透明
樹脂層５が貼り合わされている。故に、透明樹脂層５に
より光極１の第１基板１１の耐破損性が確保され、耐久
性が向上した色素増感型太陽電池を提供することができ
る。

【００４３】本実施例においても、防湿層６はシリコー
ン樹脂で形成されており、図６に示すように、当該太陽
電池の光極１の第１基板１１の光入射面１１ａの大部分
を露出させる露出開口６５を形成しつつ当該太陽電池の
光入射側を被覆する第１防湿被覆部６１と、当該太陽電
池の端面側を被覆する第２防湿被覆部６２と、当該太陽
電池の背面の全域を被覆する第３防湿被覆部６３とを有
する。従って、透明樹脂層５の端面５ｃ、第１基板１１
の端面１１ｃ、第２基板３１の端面３１ｃ、電池シール
部４０、配線４４の電極接点４４ｍ等は、防湿層６で被
覆され、防湿処理及び防水処理が行われている。更にシ
リコーン樹脂製の防湿層６により、色素増感型太陽電池
の耐破損性が一層確保され、耐久性を一層向上させるこ
とができる。

【００４４】但し本実施例では、紫外線遮断層５６、耐
摩傷層５８は積層されていない。このため防湿層６の第
１防湿被覆部６１は透明樹脂層５の端部５ｘに外側から
直接に接合して両者の境界域をシールしている。この結
果、防湿層６の第１防湿被覆部６１の内端６１ｘは、透
明樹脂層５の端部５ｘよりも内側に配置されている。従
って、防湿層６の第１防湿被覆部６１により透明樹脂層
５の剥離は抑えられている。

【００４５】（実施例４）実施例４を図７に示す。実施
例４に係る色素増感型太陽電池は実施例１と基本的には
同様の構造であり、同様の作用効果を奏する。共通する
機能を奏する部位には、共通の符号を付する。本実施例
においても、太陽電池の光極１を構成する第１基板１１
の光入射面１１ａの表面に、粘着剤層５０が積層された
透明樹脂層５が、粘着剤層５０を介して貼り合わされて
いる。故に、透明樹脂層５により光極１の第１基板１１
の耐破損性が確保され、耐久性が向上した色素増感型太
陽電池を提供することができる。透明樹脂層５には紫外
線遮断層５６が積層されている。

【００４６】但し本実施例においては、図７から理解で
きるように、防湿層６は設けられていない。このような
太陽電池は室外でも使用できるが、防湿層６が設けられ
ていないため、厳しい防湿性及び防水性が要請されない
環境、例えば、雨水が当たる頻度が少ない室内等の環境
において使用するのに適する。

【００４７】（実施例５）実施例５を図８に示す。実施
例５に係る色素増感型太陽電池は実施例１と基本的には
同様の構造であり、同様の作用効果を奏する。共通する
機能を奏する部位には、共通の符号を付する。本実施例
においても、図８に示すように、太陽電池の光極１を構
成する第１基板１１の光入射面１１ａの表面に、粘着剤
層５０が積層された透明樹脂層５が粘着剤層５０を介し
て貼り合わされている。故に、透明樹脂層５により光極
１の第１基板１１の耐破損性が確保され、耐久性が向上
した色素増感型太陽電池を提供することができる。但し
本実施例においては、透明樹脂層５には紫外線遮断層５
６は積層されておらず、防湿層６も設けられていない。
このような太陽電池は室外でも使用できるが、厳しい防
湿性及び防水性が要請されない環境、例えば、雨水や紫
外線が当たる頻度が少ない室内等の環境において使用す
るのに適する。

【００４８】（実施例６）実施例６を図９，図１０に示
す。本実施例においては、第１透明導電層１０が搭載面
１１ｂに積層された透明ガラス板（材質：ソーダガラ
ス）を光極１の第１基板１１Ｋとして用いる。透明ガラ
ス板で形成された第１基板１１Ｋは厚み１．８ｍｍであ
り、平坦な光入射面１１ａ、平坦な搭載面１１ｂ、光入
射面１１ａに直交する方向に沿った端面１１ｃを有す
る。第１透明導電層１０はフッ素がドープされた酸化錫
の薄膜で形成されている。第１基板１１Ｋの第１透明導
電層１０を複数個の分割するため、レーザースクライブ
で切断し、切断部１０ｗを形成する。このように切断さ
れた第１透明導電層１０の上に複数の半導体層１３（１
０μｍ厚）、複数のセパレ−タ層７５（１０μｍ厚）、
複数の対極３（５０μｍ厚）をそれぞれ積層して形成す
る。この場合、半導体層１３、セパレ−タ層７５、対極
３のそれぞれの層をスクリーン印刷で塗布した後に、熱
処理温度（４５０℃）に加熱して焼成を行った。材料と
しては、半導体層１３がアナターゼ型の酸化チタン、セ
パレ−タ層７５がルチル型の酸化チタン、対極３がカー
ボンである。

【００４９】そして、半導体層１３、セパレ−タ層７
５、対極３を形成した第１基板１１Ｋごと、ルテニウム
系金属錯体を溶解したエタノール溶液に室温で所定時間
（４日間）浸漬させる。これにより、アナターゼ型の酸
化チタン層で形成されている半導体層１３に、色素１４
であるルテニウム金属錯体を吸着させる。

【００５０】次に、第１基板１１Ｋの各層を形成した搭
載面１１ｂを、樹脂フィルムで覆うように熱溶着で積層
し、ローラ掛けを行い、膜状の電池シール部４０Ｋを形
成する。電池シール部４０Ｋとして機能する樹脂フィル
ムは、１００μｍ厚のポリエチレン系フィルムを用い
る。次に、事前に作成した樹脂フィルムの注入口から、
電荷輸送層７となるヨウ素系の有機電解液を注入し、封
口シールをする。そして取り出し電極用の配線４４を導
電性接着剤で接続する。

【００５１】次に前記した太陽電池の第１基板１１Ｋの
光入射面１１ａの表面に、粘着剤層５０が積層された
０．２ｍｍ厚のポリエステルフィルムからなる透明樹脂
層５を、透明性を有する粘着剤層５０を介して貼り合わ
せる。次にこの透明樹脂層５の光入射側の表面に、耐摩
傷性のあるアクリル系の紫外線遮断層５６を積層する。

【００５２】前記した透明樹脂層５の端面５ｃ、第１基
板１１Ｋの端面１１ｃ、紫外線遮断層５６の端面、電池
シール部４０Ｋ、配線４４の電極接点４４ｍを、防湿層
６で被覆する。防湿層６はシリコーン樹脂で形成されて
いる。図９に示すように、防湿層６は、当該太陽電池の
光極１の第１基板１１Ｋの光入射面１１ａの大部分を露
出させる露出開口６５を形成しつつ当該太陽電池の光入
射側を被覆する第１防湿被覆部６１と、当該太陽電池の
端面側を被覆する第２防湿被覆部６２と、当該太陽電池
の背面の縁域を被覆する第３防湿被覆部６３とを有す
る。図９に示すように、防湿層６の第１防湿被覆部６１
は、透明樹脂層５上の紫外線遮断層５６の端部５６ｘに
外側から直接に接合して両者の境界域をシールしてい
る。この結果、防湿層６の第１防湿被覆部６１の内端６
１ｘは、透明樹脂層５上の紫外線遮断層５６の端部５６
ｘよりも内側に配置されている。従って、防湿層６の第
１防湿被覆部６１により透明樹脂層５及び紫外線遮断層
５６の剥離は抑えられている。

【００５３】図１０に示すように、露出開口６５は防湿
層６の第１防湿被覆部６１の辺６５ａ〜６５ｄで区画さ
れている。前記したように透明樹脂層５の端面５ｃ、第
１基板１１Ｋの端面１１ｃ、電池シール部４０Ｋ、配線
４４の電極接点４４ｍは、防湿層６で埋め込まれ、これ
により防湿処理及び防水処理が行われている。このよう
にして電池セルを有する色素増感型太陽電池を作成す
る。各電池セルは互いに直列的にまたは並列的に電気接
続されている。

【００５４】本実施例においては、図９から理解できる
ように、第１基板１１Ｋは複数の電池セルをまとめて搭
載しており、複数の電池セルに対する共通基板として機
能する。また電池シール部４０Ｋは、複数の電池セルを
まとめてシールしており、複数の電池セルに対する共通
シール部として機能する。

【００５５】前記方法で作成した色素増感型太陽電池
は、光極１と、光極１に対して所定の間隔を隔てて設け
られた導電性を有するカーボンで形成された対極３と、
光極１と対極３との間に封入されたヨウ素系の有機電解
液で形成された電荷輸送層７とを有する。光極１は、透
明ガラスで形成された第１基板１１Ｋと、第１基板１１
Ｋに積層された第１透明導電層１０と、第１透明導電層
１０に積層された半導体層１３と、半導体層１３に担持
された色素１４とを有する。光極１を構成する基板のう
ち光入射側の表面には、透明樹脂層５が積層されてい
る。

【００５６】本実施例に係る色素増感型太陽電池によれ
ば、第１基板１１Ｋの表面に貼り合わされている透明樹
脂層５により第１基板１１Ｋの耐破損性が確保されるた
め、耐久性が向上した色素増感型太陽電池を提供するこ
とができる。更に色素増感型太陽電池の周囲は樹脂性の
防湿層６で被覆されているため、耐破損性が一層確保さ
れ、耐久性が一層向上した色素増感型太陽電池を提供す
ることができる。

【００５７】更に本実施例によれば、透明樹脂層５には
紫外線遮断層５６が積層されているため、当該太陽電池
の構成要素の紫外線による劣化を抑えることができ、耐
久性が優れた色素増感型太陽電池を提供することができ
る。即ち、当該太陽電池の構成要素である透明樹脂層
５、透明樹脂層５と第１基板１１Ｋとを接着させる粘着
剤層５０、電池シール部４０Ｋおよび色素１４の紫外線
による劣化を防止することができ、耐久性が一層向上し
た色素増感型太陽電池を提供することができる。

【００５８】更に本実施例によれば、色素増感型太陽電
池の周囲には樹脂製の防湿層６が被覆されているため、
透明樹脂層５と第１基板１１Ｋとの接着部分への水分混
入等による透明樹脂層５の密着性低下を抑えることがで
き、また、当該電池内部への水分混入の抑制を一層図り
得るため、耐久性が一層向上した色素増感型太陽電池を
提供することができる。

【００５９】前記した方法で作成した色素増感型太陽電
池を用いて、各種耐久試験を実施した。直径３８ミリメ
ートル、重量２２５グラムの鉄球を高さ１メートルから
第１基板１１Ｋに落下させる落球試験では、透明樹脂層
５と周囲の防湿層６とにより、第１基板１１Ｋの飛散、
および電解液漏れは発生しなかった。

【００６０】また８５℃で９５％ＲＨの雰囲気に１００
時間放置する高温高湿度試験では、透明樹脂層５および
セル外観の変化は認められなかった。紫外線強度６０ｍ
Ｗ／ｃｍ²の雰囲気に１００時間放置する紫外線照射試
験では、透明樹脂層５およびセル外観の変化は認められ
なかった。

【００６１】（実施例７）実施例７を図１１に示す。実
施例７に係る色素増感型太陽電池は実施例６と基本的に
は同様の構造であり、同様の作用効果を奏する。共通す
る機能を奏する部位には、共通の符号を付する。太陽電
池の光極１を構成する第１基板１１Ｋの光入射面１１ａ
の表面に、粘着剤層５０が積層されたポリエステルフィ
ルムで形成された透明樹脂層５が、粘着剤層５０を介し
て貼り合わされている。本実施例においても、図１１に
示すように、透明樹脂層５の端面５ｃ、第１基板１１Ｋ
の端面１１ｃ、電池シール部４０Ｋ、配線４４の電極接
点４４ｍ等は防湿層６で被覆されている。防湿層６はシ
リコーン樹脂で形成されている。図１１に示すように、
防湿層６は、当該太陽電池の光極１の第１基板１１Ｋの
光入射面１１ａの大部分を露出させる露出開口６５を形
成しつつ当該太陽電池の光入射側を被覆する第１防湿被
覆部６１と、当該太陽電池の端面側を被覆する第２防湿
被覆部６２と、当該太陽電池の背面の全域を被覆する第
３防湿被覆部６３とを有する。このように透明樹脂層５
の端面５ｃ、電池シール部４０Ｋ、配線４４の電極接点
４４ｍは、防湿層６で埋め込まれ、防湿処理及び防水処
理が行われている。但し本実施例においては、透明樹脂
層５の光入射側の表面に、紫外線遮断物質を含む紫外線
遮断層５６が積層されていない。従って第１防湿被覆部
６１は透明樹脂層５の端部５ｘに直接接合され、その両
者の境界域をシールしている。即ち、図１１に示すよう
に、防湿層６の第１防湿被覆部６１は、透明樹脂層５の
端部５ｘに外側から直接に接合して両者の境界域をシー
ルしている。この結果、防湿層６の第１防湿被覆部６１
の内端６１ｘは、透明樹脂層５の端部５ｘよりも内側に
配置されている。従って、防湿層６の第１防湿被覆部６
１により透明樹脂層５の剥離は抑えられている。

【００６２】このような太陽電池は室外でも使用できる
が、紫外線遮断層５６が積層されていないため、強い紫
外線が当たる頻度が少ない室内等の環境において使用す
るのに適する。

【００６３】（実施例８）実施例８を図１２に示す。実
施例８に係る色素増感型太陽電池は実施例６と基本的に
は同様の構造であり、同様の作用効果を奏する。共通す
る機能を奏する部位には、共通の符号を付する。本実施
例においても、太陽電池の第１基板１１Ｋの光入射面１
１ａの表面に、粘着剤層５０が積層されたポリエステル
フィルムで形成された透明樹脂層５が、粘着剤層５０を
介して貼り合わされている。更にその透明樹脂層５の光
入射側の表面に、紫外線遮断物質を含む紫外線遮断層５
６が積層されている。但し本実施例においては、防湿層
６は設けられていない。このような太陽電池は室外でも
使用できるが、厳しい防湿性及び防水性が要請されない
環境、例えば、雨水が当たる頻度が少ない室内等の環境
において使用するのに適する。

【００６４】（実施例９）実施例９を図１３に示す。実
施例９に係る色素増感型太陽電池は実施例６と基本的に
は同様の構造であり、同様の作用効果を奏する。共通す
る機能を奏する部位には、共通の符号を付する。本実施
例においても、太陽電池の第１基板１１Ｋの光入射面１
１ａの表面に、粘着剤層５０が積層されたポリエステル
フィルムで形成された透明樹脂層５が、粘着剤層５０を
介して貼り合わされている。但し本実施例においては、
その透明樹脂層５の光入射側の表面に、紫外線遮断物質
を含む紫外線遮断層５６は積層されていない。更に防湿
層６は設けられていない。このような太陽電池は室外で
も使用できるが、厳しい防湿性及び防水性が要請されな
い環境、例えば、雨水及び強い紫外線が当たる頻度が少
ない室内等の環境において使用するのに適する。

【００６５】（耐久試験）下記の試験例に係る色素増感
型太陽電池を作成し、それについて耐久試験を行った。

【００６６】（試験例ａ）試験例ａにおいては、実施例
１と同様な方法で、板厚５ｍｍの透明ガラスで形成され
た第１基板１１を用いて色素増感型太陽電池を作成し
た。この第１基板１１には透明樹脂層５が貼り合わされ
ていないし、紫外線遮断層５６も積層されていない。こ
の太陽電池では防湿層６は設けられている。この太陽電
池を用いた落球試験では、第１基板１１を構成する透明
ガラスの表面ガラスが飛散し、電解液漏れが発生した。
更に同種の太陽電池について紫外線照射試験を行ったと
ころ、電池シール部４０の剥離、色素の変色が認められ
た。

【００６７】（試験例ｂ）試験例ｂにおいては、実施例
１と同様な方法で、第１基板１１の光入射側の表面に透
明樹脂層５を貼り合わせているものの、透明樹脂層５の
表面に紫外線遮断層５６を積層していない色素増感型太
陽電池を作成した。この太陽電池では防湿層６は設けら
れている。この太陽電池を用いた落球試験では、第１基
板１１を構成する透明ガラスの飛散は防止できた。更に
電解液漏れについても防止できた。但し紫外線照射試験
では、透明樹脂層５および電池シール部４０の剥離、色
素の変色が認められた。

【００６８】（試験例ｃ）試験例ｃにおいては、実施例
６と同様な作成方法で、第１基板１１Ｋの光入射側の表
面に透明樹脂層５を貼り合わせているものの、防湿層６
が設けられていない色素増感型太陽電池を作成した。こ
の太陽電池では紫外線遮断層５６は設けられている。こ
の太陽電池を用いた落球試験では、第１基板１１Ｋを構
成する透明ガラスに透明樹脂層５が貼り合わされている
ため、第１基板１１Ｋを構成する透明ガラスの飛散は防
止できた。更に電解液漏れについても防止できた。但
し、高温高湿度試験においては透明樹脂層５の剥離が認
められた。

【００６９】（試験例ｄ）試験例ｄにおいては、実施例
６と同様な作成方法で、透明樹脂層５を第１基板１１Ｋ
に貼り合わせているものの、透明樹脂層５の表面には紫
外線遮断層５６が積層されていない色素増感型太陽電池
を作成した。この太陽電池では防湿層６は設けられてい
る。この太陽電池を用いた落球試験では、第１基板１１
Ｋを構成する透明ガラスの飛散は防止できた。電解液漏
れについても防止できた。しかしながら紫外線遮断層５
６が積層されていないため、紫外線照射試験では透明樹
脂層５及び電池シール部４０の剥離、色素の変色が認め
られた。

【００７０】（試験例ｅ）試験例ｅにおいては、実施例
６と同様な作成方法で、透明樹脂層５が貼り合わされて
おらず、紫外線遮断層５６も設けられていない色素増感
型太陽電池を作成した。この太陽電池では防湿層６が設
けられている。この太陽電池を用いた落球試験では、第
１基板１１Ｋを構成している透明ガラスが飛散し、電解
液漏れが発生した。更に同種の太陽電池について紫外線
照射試験を行ったところ、電池シール部４０Ｋの剥離、
色素の変色が認められた。

【００７１】（その他）図１〜図３に示す第１実施例に
よれば、第１基板１１のみに透明樹脂層５を積層してい
るが、これに限らず、場合によっては、第１基板１１に
透明樹脂層５を積層すると共に、第２基板３１にも透明
樹脂層５を積層することにしても良い。その他、本発明
は前記した各実施例のみに限定されるものではなく、要
旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるもので
ある。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る色素増
感型太陽電池によれば、光極を構成する基板のうち光入
射側の表面には、透明樹脂層が積層されている。このた
め、基板の表面における傷を抑えることができ、当該基
板の強度の低下を未然に抑えることができる。また、万
一、基板が割れた場合であっても、内部に封入されてい
る電荷輸送層成分の漏れ、基板破片の飛散等を抑えるこ
とができる。故に、軽量かつ安全性が高い色素増感型太
陽電池を提供することができる。

【００７３】また、防湿層が透明樹脂層の端部に外側か
ら直接に接合して両者の境界域をシールしている場合に
は、防湿層により透明樹脂層の剥離は確実に抑えられ
る。このように防湿層により透明樹脂層の剥離は確実に
抑えられるため、万一、基板が割れた場合であっても、
内部に封入されている電荷輸送層成分の漏れ、基板破片
の飛散等を確実に抑えるのに有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係り、組み付ける前の光極の断面図
である。

【図２】実施例１に係り、組み付ける前の対極の断面図
である。

【図３】実施例１に係り、光極と対極とを組み付けた色
素増感型太陽電池の断面図である。

【図４】実施例１に係り、光極と対極とを組み付けた色
素増感型太陽電池の平面図である。

【図５】実施例２に係り、光極と対極とを組み付けた色
素増感型太陽電池の断面図である。

【図６】実施例３に係り、光極と対極とを組み付けた色
素増感型太陽電池の断面図である。

【図７】実施例４に係り、光極と対極とを組み付けた色
素増感型太陽電池の断面図である。

【図８】実施例５に係り、光極と対極とを組み付けた色
素増感型太陽電池の断面図である。

【図９】実施例６に係り、光極と対極とを組み付けた色
素増感型太陽電池の断面図である。

【図１０】実施例６に係り、光極と対極とを組み付けた
色素増感型太陽電池の平面図である。

【図１１】実施例７に係り、光極と対極とを組み付けた
色素増感型太陽電池の断面図である。

【図１２】実施例８に係り、光極と対極とを組み付けた
色素増感型太陽電池の断面図である。

【図１３】実施例９に係り、光極と対極とを組み付けた
色素増感型太陽電池の断面図である。

【符号の説明】

図中、１は光極、１０は第１透明導電層、１１及び１１
Ｋは第１基板、１３は半導体層、１４は色素、３は対
極、３０は第２透明導電層、３１は第２基板、５は透明
樹脂層、５０は粘着剤層、５６は紫外線遮断層、６は防
湿層、７は電荷輸送層を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者土井将一愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地アイシン精機株式会社内 (72)発明者深野達雄愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内Ｆターム(参考） 5F051 AA14 BA18 CB13 FA01 FA06 GA03 5H032 AA06 AS16 CC16 EE16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過性をもつ基板と、前記基板に積層さ
れた透明導電層と、前記透明導電層に積層された半導体
層と、前記半導体層に担持された色素とを有する光極
と、前記光極に対して所定の間隔を隔てて設けられた導電性
を有する対極と、前記光極と前記対極との間に封入された電荷輸送層とを
もつ色素増感型電池において、前記光極を構成する基板のうち光入射側の表面には、透
明樹脂層が積層されていることを特徴とする色素増感型
太陽電池。
【請求項２】請求項１において、前記透明樹脂層の内部
または表面には、紫外線遮断性を有する紫外線遮断物質
が設けられていることを特徴とする色素増感型太陽電
池。
【請求項３】請求項１または２において、前記透明樹脂
層の内部または表面には、耐摩傷性を有する耐摩傷物質
が設けられていることを特徴とする色素増感型太陽電
池。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか一項において、少
なくとも前記透明樹脂層の端面には、防湿性を有する防
湿層が被覆されていることを特徴とする色素増感型太陽
電池。