JP2005340167A - 色素増感太陽電池の光電極基板の製造方法、色素増感太陽電池の光電極基板、及び色素増感太陽電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】電解液が透明電極膜に直接接触するのを防止でき、リーク電流の発生を防止できるようにする。
【解決手段】色素増感太陽電池１は、光電極基板２と対向電極基板３との間に電解液４が封入されている。このうち、光電極基板２は、基板部材５の表面５ａに透明電極膜６を形成し、この透明電極膜６の上にチタンの膜を形成し、前記チタンの膜を陽極酸化法により酸化チタン膜７とし、この酸化チタン膜７の上に多孔性半導体電極膜８を形成し、この多孔性半導体電極膜８に増感色素を吸着・担持させるようになっている。
【選択図】図１
【解決手段】色素増感太陽電池１は、光電極基板２と対向電極基板３との間に電解液４が封入されている。このうち、光電極基板２は、基板部材５の表面５ａに透明電極膜６を形成し、この透明電極膜６の上にチタンの膜を形成し、前記チタンの膜を陽極酸化法により酸化チタン膜７とし、この酸化チタン膜７の上に多孔性半導体電極膜８を形成し、この多孔性半導体電極膜８に増感色素を吸着・担持させるようになっている。
【選択図】図１
Description
本発明は、色素増感太陽電池に関するものであり、特に、この色素増感太陽電池の構成部品として使用される光電極基板及びその製造方法に関するものである。
近年、環境問題の観点から、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池が注目を集めている中、製造コストを低くできることから、色素増感太陽電池が特に注目を集めている。元来、色素増感太陽電池は、光電変換効率が低いために実用性に乏しかったが、最近、半導体電極の表面積を大きくして多量の色素を吸着させることにより、飛躍的に光電変換効率を高くできる技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
このような技術を用いた従来例としては、図１２に示すようなものが知られている。この図１２に模式的に示す色素増感太陽電池１０１は、光電極基板１０２と対向電極基板１０３との間に電解液１０４を封入するようになっている。
このうち、光電極基板１０２は、基板部材１０５の表面１０５ａに透明電極膜１０６を形成するようになっている。次に、その透明電極膜１０６の表面上に酸化チタン等の多孔性半導体電極膜１０７を形成し、その多孔性半導体電極膜１０７に色素を吸着させるようになっている。なお、多孔性半導体電極膜１０７は、透明電極膜１０６上に半導体粒子を含有する懸濁液を塗布し、乾燥後焼成する方法によって形成されるようになっている。
一方、対向電極基板３は、対向基板部材１０８上に対向電極１１０として白金等の触媒をコーティングするようになっている。
そして、この対向電極１１０と多孔性半導体電極膜１０７とが所定の間隔を開けて対面するように、基板部材１０５と対向基板部材１０８とが対向配置され、対向電極１１０と多孔性半導体電極膜１０７の間に電解液１０４が封入され、色素増感太陽電池１０１が構成されるようになっている。
しかしながら、上述のような従来の色素増感太陽電池１０１は、電解液１０４と透明電極膜１０６との間に介在する多孔質半導体電極膜１０７が多孔質体であるため、電解液１０４が多孔質半導体電極膜１０７内に浸透して透明電極膜１０６に直接接触するような場合がある。このような場合には、リーク電流が発生し、色素増感太陽電池１０１の発電特性が低下することになる。
このような問題を解決するために、透明電極膜１０６と多孔性半導体電極膜１０７との間にスパッタリング法やゾルーゲル法などによる酸化チタン膜を形成する方法が採用されている。しかし、これらの方法によって形成された酸化チタン膜は、その品質が色素増感太陽電池１０１として好ましい性質のものでなく、リーク電流を防げたとしても、多孔性半導体電極膜１０７と透明電極膜１０６との間を流れる電流を妨げるようになっていた。また、透明電極膜１０６の上にゾルーゲル法によって酸化チタン膜を形成する態様においては、酸化チタン膜の成膜時に透明電極膜１０６の表面にゴミ等の異物が付着していると、その異物の付着部分の酸化チタン膜にピンホールが生じ、そのピンホールから電解液１０４が透明電極膜１０６側に侵入し、結局リーク電流が生じてしまうという問題を生じる。
そこで、本発明は、電解液が透明電極膜に直接接触するのを防止でき、リーク電流の発生を防止できるようにすることを目的としている。
請求項１の発明は、対向電極基板の対向電極との間に電解液が封入されて色素増感太陽電池を構成する色素増感太陽電池の光電極基板の製造方法に関するものである。この光電極基板の製造方法は、基板部材の表面に透明電極膜を形成し、この透明電極膜の上にチタンの膜を形成し、前記チタンの膜を陽極酸化法により酸化チタン膜とし、この酸化チタン膜の上に多孔性半導体電極膜を形成し、この多孔性半導体電極膜に増感色素を吸着・担持させることを特徴としている。
請求項２の発明は、請求項１の発明に係る色素増感太陽電池の光電極基板の製造方法において、前記透明電極膜の上に前記チタンの膜が所望のパターンで形成されたことを特徴としている。
また、請求項３の発明は、対向電極基板の対向電極との間に電解液が封入されて色素増感太陽電池を構成する色素増感太陽電池の光電極基板に関するものである。この色素増感太陽電池は、基板部材の表面に透明電極膜を形成し、この透明電極膜の上に結晶方位の揃った酸化チタン膜を形成し、この酸化チタン膜の上に多孔性半導体電極膜を形成し、この多孔性半導体電極膜に増感色素を吸着・担持させてなることを特徴としている。
また、請求項４の発明は、請求項３の発明に係る色素増感太陽電池の光電極基板において、前記チタン膜が所望のパターンで形成されたことを特徴としている。
また、本発明は、請求項２に記載の色素増感太陽電池の光電極基板と、この光電極基板と対向する対向電極を有する対向電極基板と、これら光電極基板と対向電極基板との間に封入される電解液と、を備えてなることを特徴とする色素増感太陽電池に関するものである。
以上のような構成の本発明によれば、透明電極膜の上に陽極酸化法により形成された酸化チタン膜は、結晶の成長方向が一方向に揃った結晶性（例えばアナターゼ型）のＴｉＯ２ であって、スパッタリングやゾルーゲル法で形成した酸化チタン膜よりも電気抵抗値が低く、電気的ピンホールの発生を防止できるため、多孔性半導体電極膜から透明電極膜への電荷の移動を円滑化し、色素増感太陽電池としての発電特性を損なうことなく、リーク電流の発生を防止できる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。
（色素増感太陽電池の構造）
図１は、本発明の実施の形態に係る色素増感太陽電池１を示すものである。この図１に示すように、本実施の形態に係る色素増感太陽電池１は、光電極基板２と対向電極基板３との間に電解液４を封入して構成されている。
図１は、本発明の実施の形態に係る色素増感太陽電池１を示すものである。この図１に示すように、本実施の形態に係る色素増感太陽電池１は、光電極基板２と対向電極基板３との間に電解液４を封入して構成されている。
このうち、光電極基板２は、透明のプラスチック製基板部材５の表面５ａに透明電極膜６が形成されている。また、その透明電極膜６の上には、陽極酸化処理をされてなる酸化チタン（ＴｉＯ２ ）膜７が形成され、この酸化チタン膜７の上には、増感色素を吸着・担持する多孔性半導体電極膜８が重ねて形成されている。一方、対向電極基板３は、プラスチック製対向基板部材１０の表面に対向電極１１が形成されている。
なお、基板部材５及び対向基板部材１０は、アクリル、ポリエチレン（ＰＥＴ）、ポリオレフィン、ポリカーボネート（ＰＣ）等のプラスチックで形成されている。
（色素増感太陽電池の製造方法）
上述のような構造の色素増感太陽電池１は、以下のようにして形成される。
上述のような構造の色素増感太陽電池１は、以下のようにして形成される。
まず、図２に示すように、光電極基板２の透明のプラスチック製基板部材５は、アルゴンガスが導入された図示しない真空装置内において、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）をターゲット材とし、高周波放電により生成したプラズマを使用してスパッタリング処理が施され、その表面５ａ上にＩＴＯの透明電極膜６が成膜される。
次に、透明電極膜６が形成された基板部材５は、ターゲットとしてのチタンと共に真空装置内に入れられる。その後、真空装置内にアルゴンガスが導入され、ＤＣ放電により生じたプラズマを使用してスパッタリング処理が施され、図３に示すように、基板部材５の透明電極膜６上にチタンの膜１２が形成される。この真空装置内でのチタンの成膜作業を連続して行うことにより、透明電極膜６とチタンの膜１２との界面に不純物等のバリア層を生じることがなく、チタンの膜１２を透明電極膜６上に積層して形成することができる。その結果、透明電極膜６とチタンの膜１２との界面には、ゴミの付着に起因する電気的ピンホールを生じることがない。
次に、プラズマ陽極酸化法によりチタンの膜１２の酸化処理を行う。このチタンの膜１２のプラズマ陽極酸化は、真空装置内において、透明電極膜６及びチタンの膜１２が順次重ねて形成された基板部材５を陽極に設置した後、酸素ガスを導入し、高周波放電により生じたプラズマを使用して行う。このように、基板部材５を陽極に設置することにより、酸素の負イオンが基板部材５側に入射し、表面のチタンの膜１２と結合し、酸化チタン（ＴｉＯ２ ）膜７となる（図３及び図４参照）。
なお、陽極酸化によるチタンの膜１２の酸化処理は、上述したプラズマ陽極酸化法に限られず、湿式の陽極酸化法を使用するようにしてもよい。この湿式の陽極酸化でチタンの膜１２の酸化処理を行う場合は、陰極に白金電極を設置し、これに対向させる形で陽極に基板部材５を設置し、これらを電解液中に浸漬する。そして、基板部材５の表面５ａのチタンの膜１２と白金電極を電気的に接続した後、この基板部材５のチタンの膜１２と白金電極との間に電位差を生じさせる。これにより、白金電極上からは水素が発生し、チタンの膜１２には酸素が取り込まれて、チタンの膜１２が酸化チタン膜７となる（図３及び図４参照）。
以上のように、プラズマ陽極酸化法や湿式の陽極酸化法（以下、単に陽極酸化法と略称する）で形成された酸化チタンは、原理的にチタンの膜１２の表面に対して垂直な方向に成長するため、結晶方向が揃った緻密な膜（酸化チタン膜７）になる（図３及び図４参照）。また、陽極酸化法により形成された酸化チタン膜７は、結晶の成長方向が一方向に揃った結晶系（例えばアナターゼ型）となり、色素増感太陽電池１に使用される後述の多孔性半導体電極膜８とも一致する。
次に、陽極酸化法により形成された酸化チタン膜７の上には、図５に示すように、多孔性の二酸化チタン（ＴｉＯ２ ）からなる多孔性半導体電極膜８が電析法により形成される。そして、この多孔性半導体電極膜８には、光電変換機能を有する増感色素（例えば、ルテニウム錯体等）が吸着・担持される。
このように、光電極基板２は、図５に示すように、基板部材５の表面５ａ上に、透明電極膜６と、陽極酸化された酸化チタン膜７と、増感色素を吸着・担持する多孔質半導体電極膜８とが、順に重ねて形成されている。なお、多孔性半導体電極膜８は、二酸化チタンの他に、酸化亜鉛等で形成してもよい。また、多孔性半導体電極膜８は、電析法の他に、焼成法，水熱処理法で形成するようにしてもよい。
一方、図１に示すように、対向基板部材１０の表面１０ａには、白金（Ｐｔ）からなる対向電極１１がコーティングされる。これにより、対向基板部材１０の表面１０ａに白金の対向電極１１を備えた対向電極基板３が形成される。なお、対向電極１１として、白金の代わりに黒鉛を使用するようにしてもよい。
以上のようにして形成された光電極基板２の多孔性半導体電極膜８と対向電極基板３の対向電極１１とが対向するように向かい合わせて配置し、これら多孔性半導体電極膜８と対向電極１１との間に電解液４を封入して、本実施の形態に係る色素増感太陽電池１が形成される（図１参照）。なお、電解液４としては、ヨウ素−ヨウ素化合物、臭素−臭素化合物などの酸化還元対を含有するレドックス電解液が通常使用される。
（色素増感太陽電池の作用）
以上のようにして形成された色素増感太陽電池１は、光電極基板２に外部から太陽光が入射すると、多孔性半導体電極膜８に吸着・担持された増感色素が励起され、電子的な基底状態から励起状態へと遷移する。励起された増感色素の電子は、多孔性半導体電極膜８を構成するＴｉＯ２ の伝導帯へ注入され、酸化チタン膜７を経由して、透明電極膜６から図示しない外部回路を経由して対向電極１１に移動する。対向電極１１に移動した電子は、電解液４中のイオンに運ばれて増感色素に戻る。このような作用を繰り返して電気エネルギーが取り出される。
以上のようにして形成された色素増感太陽電池１は、光電極基板２に外部から太陽光が入射すると、多孔性半導体電極膜８に吸着・担持された増感色素が励起され、電子的な基底状態から励起状態へと遷移する。励起された増感色素の電子は、多孔性半導体電極膜８を構成するＴｉＯ２ の伝導帯へ注入され、酸化チタン膜７を経由して、透明電極膜６から図示しない外部回路を経由して対向電極１１に移動する。対向電極１１に移動した電子は、電解液４中のイオンに運ばれて増感色素に戻る。このような作用を繰り返して電気エネルギーが取り出される。
以上のような本実施の形態に係る色素増感太陽電池１によれば、透明電極膜６の上に陽極酸化法により形成された酸化チタン膜７は、結晶の成長方向が一方向に揃った結晶性（例えばアナターゼ型）のＴｉＯ２ であって、スパッタリングやゾルーゲル法で形成した酸化チタン膜よりも電気抵抗値が低く、電気的ピンホールの発生を防止できる。その結果、本実施の形態の色素増感太陽電池１によれば、多孔性半導体電極膜８から透明電極膜６への電荷の移動を円滑化し、色素増感太陽電池１としての発電特性を損なうことなく、電気的ピンホールに起因する透明電極膜６と電解液４との短絡を防止でき、リーク電流の発生を防止できる。
本実施の形態によれば、透明電極膜６と多孔性半導体電極膜８との間に結晶の成長方向が一方向に揃った結晶系（例えばアナターゼ型）の酸化チタン膜７が介在する構造であり、透明電極膜６の上にチタンの膜１２をスパッタリング法で形成し、そのチタンの膜１２を陽極酸化で酸化チタン膜７としており、酸化チタン膜７と多孔性半導体電極膜８が同種の材料であって親和性が高いため、透明電極膜の上に直接的に多孔性半導体電極膜を形成する特許文献１の場合に比較し、透明電極膜６と多孔性半導体電極膜８の機械的密着性及び電気的接合状態が良好である。
なお、本実施の形態の色素増感太陽電池１は、基板部材５及び対向基板部材１０をプラスチック材料で形成する態様を例示したが、これに限られず、ガラス板を使用するようにしてもよい。
また、本実施の形態の色素増感太陽電池１は、基板部材５側から太陽光を入射させるため、基板部材５を光透過性に優れた透明プラスチック材料で形成するようになっている。したがって、本実施の形態において、対向基板部材１０は、必ずしも光透過性に優れたプラスチック材料で形成する必要はない。しかし、対向基板部材１０側から太陽光を入射させる場合には、対向基板部材１０を光透過性に優れたプラスチック材料で形成すると共に、対向電極１１を透明なものにする必要がある。このように、対向基板部材１０側から太陽光を入射させる場合には、基板部材５及び透明電極膜６に光透過性の悪い材料を使用してもよい。
また、上述の実施の形態においては、透明電極膜６上に形成したチタン膜の全てを陽極酸化法により酸化チタン膜７にする場合について述べたが、必ずしも完全に陽極酸化する必要はない。言い換えれば、透明電極膜６上に陽極酸化されないチタン膜が残存していても、そのチタン膜の膜厚が光電極基板へ入射する光の透過率を著しく落とさない程度であれば、本発明による効果が十分期待できる。より具体的には、陽極酸化されずに透明電極膜６上に存在するチタン膜の膜厚が５ｎｍ以下であれば、例え、透明電極膜６上に陽極酸化されないチタン膜が残存していてもよい。
次に、本発明の光電極基板の製造方法の１実施例を説明する。すなわち、本実施例１における光電極基板の製造方法は、基板部材としてのＰＥＮ（ポリエチレンナフタレン）の表面にＩＴＯ膜が形成されたＩＴＯ付き基板部材（一辺が５ｃｍの四角形で、且つ、１２５μｍの厚さの板状部材であって、電気抵抗値が１０Ω／□の板状部材）が使用される。そして、このＩＴＯ付き基板部材がターゲット材としてのチタンと共に真空装置内に入れられ、真空装置内にアルゴンガスが５０ｓｃｃｍ導入され、Ｒｆ放電（１３．５６ＭＨｚ、４００Ｗ）により生じたプラズマを使用したスパッタリング処理による成膜が６０秒実施され、ＩＴＯの表面に１０ｎｍの膜厚のチタンの膜１２が形成される（図３参照）。その後、電解液（純水１Ｌに対してリン酸二水素アンモニウム０．１ｇを加えてなる液体）が注入された陽極酸化槽の陰極に白金を設置し、陽極酸化槽の陽極にチタンの膜１２が形成されたＩＴＯ膜付き基板部材が設置され、陽極のチタンの膜１２と白金とが電気的に接続され、陰極と陽極の間に電位差を生じさせる。この陰極と陽極間の電位差は、１分間に０〜５Ｖまで徐々に電圧を上げ、５Ｖに到達したらその電圧を維持するようになっている。この陽極酸化処理は、陽極酸化によってチタンの膜１２に形成されるバリア層（酸化チタン膜）の増加とともに電流値が低下するが、この電流値の低下が停止するまで続けられる。このような陽極酸化処理を施すことにより、透明電極膜６の上に結晶の成長方向が一方向に揃った結晶系（例えばアナターゼ型）の酸化チタン膜７が２０ｎｍの膜厚に形成される（図４参照）。
次に、この陽極酸化された酸化チタン膜７の上に低温製膜用チタニア塗布ペーストを５０μｍの厚さとなるように塗布し、１５０℃の温度で５分間加熱することにより、酸化チタン膜７の上に５μｍの膜厚の多孔性半導体電極膜８が形成される（図５参照）。そして、この多孔性半導体電極膜８にルテニウム錯体（Ｒｕビピルジル錯体）色素を吸着させる。このようにして、プラスチック製基板部材５の表面５ａに透明電極膜６が形成され、その透明電極膜６の上に陽極酸化処理をされてなる酸化チタン（ＴｉＯ２ ）膜７が形成され、この酸化チタン膜７の上に増感色素を吸着・担持する多孔性半導体電極膜８が重ねて形成された、本発明に係る光電極基板２が完成する（図５参照）。
図６は、本発明に係る色素増感太陽電池１（本実施例の光電極基板２を使用した色素増感太陽電池１）と従来の色素増感太陽電池１０１の電流・電圧特性を実験により比較した図である。なお、本発明の色素増感太陽電池１と従来の色素増感太陽電池１０１は、光電極基板２，１０２が相違する点を除き、他の構成が同一の構成となるようにして測定した電流・電圧特性を示すものである。また、実験に使用した光源は、光照射エネルギーが１０ｍＷ／ｃｍ２のものである。
また、図７は、図６に示す実験結果を表にまとめたものである。この図７の表において、Ｉｓｃは短絡光電流を示し、Ｖｏｃは開放端電圧を示し、ＦＦは曲線因子を示し、ηは変換効率を示している。
これら図６及び図７に示すように、本発明の色素増感太陽電池１の曲線因子ＦＦは、従来の色素増感太陽電池１０１の曲線因子ＦＦの１．２倍程度に性能が向上している。また、本発明の色素増感太陽電池１の変換効率ηは、従来の色素増感太陽電池１０１の変換効率ηの１．５倍に性能が向上している。このような、本発明の色素増感太陽電池１と従来の色素増感太陽電池１０１との性能の差は、本発明に係る光電極基板２の陽極酸化処理をされて形成された酸化チタン膜７に起因するものと考えられる。
図８は、本発明の色素増感太陽電池１と従来の色素増感太陽電池１０１のそれぞれにおいて、光電極基板２，１０２と対向電極基板３，１０３間に電圧を印加した際に流れる電流を対比して示す図である。この図から理解されるように、本発明の色素増感太陽電池１では電流の逆流を生じることがないのに対し、従来の色素増感太陽電池１０１では電流の逆流を生じている。これは、本発明の光電極基板２は陽極酸化処理により形成された酸化チタン膜７がＩＴＯから電解液４側へのリーク電流を防止できるのに対し（図１参照）、従来の光電極基板１０２はＩＴＯから電解液１０４側へのリーク電流を効果的に防止できない点にあるものと考えられる（図１２参照）。
図９は、本発明の光電極基板２の製造方法の第１の変形例を示す図である。
すなわち、本変形例は、図９に示すように、表面にＩＴＯの透明電極膜６が形成された基板部材５（以下、ＩＴＯ付き基板部材５’と略称する）を使用し、先ずこの透明電極膜６上にマスク材９によって所望のパターンでマスキングを施した後、露出した矩形状の複数の透明電極膜６の表面にスパッタリングでチタンの膜１２（例えば１０ｎｍの膜厚のチタンの膜１２）を形成する。これにより、透明電極膜６上に所望のパターンのチタンの膜１２を複数形成することができる。
次に、マスク材９を除去し、チタンの膜１２の周囲の透明電極膜６をウエットエッチングで除去する。その結果、ＩＴＯ付き基板部材５’は、チタンの膜１２の周囲に基板部材５が露出する。
次に、ＩＴＯ付き基板部材５’を湿式の陽極酸化槽内に入れ、ＩＴＯ付き基板部材５’上に残留する透明電極膜６の表面のチタンの膜１２を陽極酸化し、所望のパターンに酸化チタン膜７を複数形成するようになっている。
そして、これら複数の酸化チタン膜７上に多孔性半導体電極膜８を形成し、その多孔性半導体電極膜８に増感色素を吸着させることにより、本変形例の光電極基板２が完成する（図５参照）。
なお、本実施例に係る光電極基板２の酸化チタン膜７の配置パターンは、同一矩形形状の酸化チタン膜７をＩＴＯ付き基板部材５’上に並列に４個配置する態様のものであるが、これに限らず、並列配置する酸化チタン膜７の個数、各酸化チタン膜７の平面形状、各酸化チタン膜７の大きさ、各酸化チタン膜７の配列方法等を適宜変更するようにしてもよい。
図１０は、本発明の光電極基板２の製造方法の第２の変形例を示す図である。
すなわち、本変形例は、図１０に示すように、表面にＩＴＯの透明電極膜６が形成された基板部材５（以下、ＩＴＯ付き基板部材５’と略称する）を使用し、先ずこの透明電極膜６上にマスク材９によって所望のパターンでマスキングを施した後、露出した矩形状の複数の透明電極膜６の表面にスパッタリングでチタンの膜１２（例えば１０ｎｍの膜厚のチタンの膜１２）を形成する。これにより、透明電極膜６上に所望のパターンのチタンの膜１２を複数形成することができる。ここまでは、上述の第１の変形例と同様である。
次に、ＩＴＯ付き基板部材５’を湿式の陽極酸化槽内に入れ、チタンの膜１２を陽極酸化し、複数の酸化チタン膜７を形成する。
次に、マスク材９を除去し、チタンの膜１２の周囲の透明電極膜６をウエットエッチングで除去する。その結果、ＩＴＯ付き基板部材５’は、チタンの膜１２の周囲に基板部材５が露出する。
次に、再度、ＩＴＯ付き基板部材５’を湿式の陽極酸化槽内に入れ、所望のパターンに酸化チタン膜７を再度陽極酸化する。
そして、これら複数の酸化チタン膜７上に多孔性半導体電極膜８を形成し、その多孔性半導体電極膜８に増感色素を吸着させることにより、本変形例の光電極基板２が完成する（図５参照）。
なお、本実施例に係る光電極基板２の酸化チタン膜７の配置パターンは、同一矩形形状の酸化チタン膜７をＩＴＯ付き基板部材５’上に並列に４個配置する態様のものであるが、これに限らず、並列配置する酸化チタン膜７の個数、各酸化チタン膜７の平面形状、各酸化チタン膜７の大きさ、各酸化チタン膜７の配列方法等を適宜変更するようにしてもよい。
図１１は、本発明の光電極基板２の製造方法の第３の変形例を示す図である。
すなわち、本変形例は、図１１に示すように、表面にＩＴＯの透明電極膜６が形成された基板部材５（以下、ＩＴＯ付き基板部材５’と略称する）を使用し、先ずこの透明電極膜６上にマスク材９によって所望のパターンでマスキングを施した後、露出した矩形状の複数の透明電極膜６の表面にスパッタリングでチタンの膜１２（例えば１０ｎｍの膜厚のチタンの膜１２）を形成する。これにより、透明電極膜６上に所望のパターンのチタンの膜１２を複数形成することができる。ここまでは、上述の第１及び第２の変形例と同様である。
次に、チタンの膜１２を形成したＩＴＯ付き基板部材５’の表面の全面にレジスト１９を塗布し、ＩＴＯ付き基板部材５’の裏面側から露光してレジスト１９を現像する。
次に、チタンの膜１２の周囲の透明電極膜６をウエットエッチングで除去する。その結果、ＩＴＯ付き基板部材５’は、チタンの膜１２の周囲に基板部材５が露出する。その後、チタンの膜１２の表面に形成されたレジスト１９を剥離する。
次に、ＩＴＯ付き基板部材５’を湿式の陽極酸化槽内に入れ、ＩＴＯ付き基板部材５’上に残留する透明電極膜６の表面のチタンの膜１２を陽極酸化し、所望のパターンに酸化チタン膜７を複数形成するようになっている。
そして、これら複数の酸化チタン膜７上に多孔性半導体電極膜８を形成し、その多孔性半導体電極膜８に増感色素を吸着させることにより、本変形例の光電極基板２が完成する（図５参照）。
なお、本実施例に係る光電極基板２の酸化チタン膜７の配置パターンは、同一矩形形状の酸化チタン膜７をＩＴＯ付き基板部材５’上に並列に４個配置する態様のものであるが、これに限らず、並列配置する酸化チタン膜７の個数、各酸化チタン膜７の平面形状、各酸化チタン膜７の大きさ、各酸化チタン膜７の配列方法等を適宜変更するようにしてもよい。
本実施の形態に係る色素増感太陽電池を複数直列に接続し、また、色素増感太陽電池を複数直列に接続してなる太陽電池列を複数並列に接続して色素増感太陽電池組立体を構成し、所望の電圧値の電気エネルギーを得るようにすることができる。さらに、色素増感太陽電池組立体に蓄電池を接続し、電気エネルギーを蓄えるようにすることができる。
１……色素増感太陽電池、２……光電極基板、３……対向電極基板、４……電解液、５……基板部材、５ａ……表面、６……透明電極膜、７……酸化チタン膜、８……多孔性半導体電極膜、１１……対向電極、１２……チタンの膜
Claims (5)
- 対向電極基板の対向電極との間に電解液が封入されて色素増感太陽電池を構成する色素増感太陽電池の光電極基板の製造方法において、
基板部材の表面に透明電極膜を形成し、この透明電極膜の上にチタンの膜を形成し、前記チタンの膜を陽極酸化法により酸化チタン膜とし、この酸化チタン膜の上に多孔性半導体電極膜を形成し、この多孔性半導体電極膜に増感色素を吸着・担持させることを特徴とする色素増感太陽電池の光電極基板の製造方法。 - 前記透明電極膜の上に前記チタンの膜が所望のパターンで形成されたことを特徴とする請求項１に記載の色素増感太陽電池の光電極基板の製造方法。
- 対向電極基板の対向電極との間に電解液が封入されて色素増感太陽電池を構成する色素増感太陽電池の光電極基板において、
基板部材の表面に透明電極膜を形成し、この透明電極膜の上に結晶方位の揃った酸化チタン膜を形成し、この酸化チタン膜の上に多孔性半導体電極膜を形成し、この多孔性半導体電極膜に増感色素を吸着・担持させてなることを特徴とする色素増感太陽電池の光電極基板。 - 前記チタン膜が所望のパターンで形成されたことを特徴とする請求項３に記載の色素増感太陽電池の光電極基板。
- 請求項３又は４に記載の色素増感太陽電池の光電極基板と、この光電極基板と対向する対向電極を有する対向電極基板と、これら光電極基板と対向電極基板との間に封入される電解液と、を備えてなることを特徴とする色素増感太陽電池。
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