JP2004127849A - Carbon electrode and dye-sensitized solar cell with the same - Google Patents

Carbon electrode and dye-sensitized solar cell with the same Download PDF

Info

Publication number
JP2004127849A
JP2004127849A JP2002294050A JP2002294050A JP2004127849A JP 2004127849 A JP2004127849 A JP 2004127849A JP 2002294050 A JP2002294050 A JP 2002294050A JP 2002294050 A JP2002294050 A JP 2002294050A JP 2004127849 A JP2004127849 A JP 2004127849A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
dye
sensitized solar
solar cell
particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002294050A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4387652B2 (en
Inventor
Yasuhiko Takeda
竹田 康彦
Kazuo Higuchi
樋口 和夫
Akihiro Takechi
武市 晃洋
Tomomi Motohiro
元廣 友美
Tatsuo Toyoda
豊田 竜生
Toshiyuki Sano
佐野 利行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP2002294050A priority Critical patent/JP4387652B2/en
Publication of JP2004127849A publication Critical patent/JP2004127849A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4387652B2 publication Critical patent/JP4387652B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dye-sensitized solar cell having an excellent energy conversion efficiency which has a carbon electrode facilitating a rapid electron transfer reaction on the surface of the electrode, and a counter electrode comprising the same carbon electrode. <P>SOLUTION: The carbon electrode CE3 contains at least carbon black-like particles, graphite like particles, and conductive oxide particles having lower electric resistivity than titanium oxide of anatase type, as constituent materials. The dye-sensitized solar cell 40 comprises a light electrode 10 having a semiconductor electrode 2 with a receiving surface F2 and a transparent electrode 1 arranged adjacent to the receiving surface F2, and a counter electrode comprising the carbon electrode CE3. The semiconductor electrode 2 and the counter electrodes CE3 are arranged opposing each other across a porous material layer PS made of an insulating porous material. The porous material layer PS contains electrolyte. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は炭素電極及びこれを備えた色素増感型太陽電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、地球温暖化やエネルギー問題に対する関心の高まりとともに太陽電池の様々な開発が進められている。その太陽電池の中でも、色素増感型太陽電池はグレッツェルらにより提案(例えば、特許第2664194号公報)されて以来、使用する材料が安価であること、比較的シンプルなプロセスで製造できること等の利点からその実用化が期待されている。
【0003】
このような色素増感型太陽電池の対極としては、例えば、透明基板上に、Pt等の触媒粒子を付着させた透明導電膜をコートした構成を有するいわゆるPt担持TCOガラス基板(Transparent Conductive Oxide Coated Glass)やPt担持導電性合成樹脂フィルムが知られている(例えば、特許第2664194号公報)。TCOガラス基板としては、例えば、95% 酸化インジウムと 5% 酸化錫とからなる化合物(ITO)コートガラスや、フッ素ドープSnO(FTO)コートガラス等が挙げられ、導電性合成樹脂フィルムとしては導電性PETフィルム等が挙げられる。
【0004】
しかし、上述の対極以外に、電解質中に存在する酸化還元対(例えば、I /I等)の酸化体を還元体に還元する還元反応(例えば、I をIに還元する還元反応)を速やかに進行させることが可能な優れた電極特性を有し、かつ、製造が容易にできてしかも安価な対極を開発することは、色素増感型太陽電池の実用化の観点から重要であり、これまで様々な検討が行われている。
【0005】
例えば、上記のような検討として、例えば、Solar Energy Materials and Solar Cells, 44(1996) p.99−117 には、カーボンブラック粒子と、平板状の形状を有するグラファイト粒子と、アナターゼ型の酸化チタン粒子(例えば、上記文献の図3を参照)とを構成材料として形成された多孔質の炭素電極が提案されており、さらにこれを対極として使用した色素増感型太陽電池が提案されている。
【0006】
上記の多孔質の炭素電極は、電極内部の細孔中に電解質溶液を取り込むことができるので、先に述べたPt担持TCOガラス基板からなる対極に比較して、電極面積をより大きく確保することが容易であり、また、軽量かつ化学的に安定であり、更に、低コストで様々な形状に容易に形成することができるという利点を有する。
【0007】
【特許文献1】
特許第2664194号公報(第3頁、図1)
【非特許文献1】
Andreas Kay, Michael Gratzel,「Low cost photovoltaic modules based on dye sensitized nanocrystalline titanium dioxide and carbon powder」,Solar Energy Materials and Solar Cells, 44,Elsevier Science,1996,p.99−117
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らは、上記従来の炭素電極を対極として備える色素増感型太陽電池は、先に述べたPt担持TCOガラス基板を対極として備えた色素増感型太陽電池に比較して、得られるFilling Factor (以下、「F.F.」という)及びエネルギー変換効率ηが低く、未だ不充分であるという問題があることを見出した。
【0009】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、電極表面の電子移動反応を速やかに進行させることのできる炭素電極及びこれを対極として備えており、優れたエネルギー変換効率を有する色素増感型太陽電池を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、上記従来の炭素電極の電気伝導率が先に述べたPt担持TCOガラス基板からなる対極よりも低いことが上述の問題に大きく影響していることを見出した。
【0011】
そして本発明者らは、電極の電気伝導率の向上を目指して更に検討を重ねた結果、上記従来の炭素電極を構成する際に、バインダとして含有されているアナターゼ型の酸化チタン粒子のかわりにこれよりも電気抵抗率の低い導電性酸化物粒子を用いることが、先に述べた長所を失うことなくその電気伝導率の向上を図ることに対して極めて有効であることを見出し、本発明に到達した。
【0012】
すなわち、本発明は、細孔を有する多孔質の炭素電極であって、カーボンブラック状粒子と、グラファイト状粒子と、アナターゼ型の酸化チタン粒子よりも電気抵抗率の低い導電性酸化物粒子と、を構成材料として少なくとも含有していること、を特徴とする炭素電極を提供する。
【0013】
本発明においては、アナターゼ型の酸化チタン粒子よりも電気抵抗率の低い導電性酸化物粒子を構成材料として使用することにより、得られる炭素電極の電気伝導率を向上させることができる。そのため、本発明の炭素電極は、先に述べた従来の炭素電極に比較して、該電子移動反応を速やかに進行させることができる。また、本発明の炭素電極は、先に述べた従来のPT担持TCOガラス基板からなる電極に比較して、広い電極面積を確保し易く、また、軽量かつ化学的に安定であり、しかも低コストで所望の形状に容易に形成することができる。
【0014】
従って、本発明の炭素電極を色素増感型太陽電池の対極として使用すれば、先に述べた従来の炭素電極に比較して、電解質中に含有される酸化還元対(例えば、I /I等)の酸化体に電子を反応させて還元体を得る還元反応(例えば、I をIへ還元する還元反応)を速やかに進行させることが可能となり、高いエネルギー変換効率を得ることができる。また、本発明の炭素電極は、軽量で所望の形状に容易に形成できるので、コンパクトで軽量の色素増感型太陽電池を低コストで容易に構成することができる。
【0015】
なお、本発明の炭素電極の用途は特に限定されず、色素増感型太陽電池の対極として好ましく使用されるが、色素増感型太陽電池の対極以外の電極としても使用できる。例えば、他の電池(例えば、空気電池、マンガン乾電池)、電解工業の各種プロセス(例えば、食塩電解、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、アルカリ金属等の電解精錬)、又は、電解製鋼、電解合成用のアノードとして使用してもよい。
【0016】
また、本発明は、受光面を有する半導体電極と当該受光面上に隣接して配置された透明電極とを有する光電極と、対極とを有しており、半導体電極と対極とが電解質を介して対向配置された色素増感型太陽電池であって、対極が上述の本発明の炭素電極であること、を特徴とする色素増感型太陽電池を提供する。
【0017】
このように、先に述べた本発明の炭素電極を対極として用いることにより、優れたエネルギー変換効率を有する色素増感型太陽電池を容易に構成することができる。なお、本発明の炭素電極を色素増感型太陽電池の対極として使用する場合、炭素電極自身を対極として使用してもよく、基板上に本発明の炭素電極を一体化して形成したものを対極として使用してもよい。
【0018】
ここで、本発明において、「色素」とは、金属錯体色素及び有機色素を示す。また、「電解質」とは、電解質溶液(以下、必要に応じて「電解液」という)、電解質溶液にゲル化剤を添加してゲル化したもの、及び、固体電解質を示す。
【0019】
また、本明細書において、「カーボンブラック状粒子」とは、カーボンブラック粒子(アモルファス状態のもの、結晶化された状態のもの、並びに、アモルファス状態の構造及び結晶化された状態の構造とが混在した状態のもの)、カーボンエアロゲル粒子(アモルファス状態のもの、結晶化された状態のもの、並びに、アモルファス状態の構造及び結晶化された状態の構造とが混在した状態のもの)、並びに、上記カーボンブラック粒子及び上記カーボンエアロゲル粒子の混合物を示す。このカーボンブラック状粒子の形状は特に限定されず、例えば、中空状の粒子であってもよい。
【0020】
更に、本明細書において、「グラファイト状粒子」とは、(i)グラファイト粒子、(ii)グラファイト粒子の層間を膨潤させたもの、(iii)グラファイト粒子の層間に他の元素が取り込まれた状態の層間化合物、及び、(iv)上記の(i)〜(iii)のうちの少なくとも2種の粒子を任意に混合させた混合物を示す。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の炭素電極及び色素増感型太陽電池の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0022】
[第1実施形態]
図1は、本発明の色素増感型太陽電池の第1実施形態の基本構成を示す模式断面図である。なお、図1に示す色素増感型太陽電池20は、本発明の炭素電極の好適な一実施形態を対極CE1として備えている。
【0023】
図1に示す色素増感型太陽電池20は、主として、光電極10と、対極CE1と、スペーサSにより光電極10と対極CE1との間に形成される間隙に充填された電解質Eとから構成されている。また、図1に示す光電極10は、主として、受光面F2を有する半導体電極2と、当該半導体電極2の受光面F2上に隣接して配置された透明電極1とから構成されている。そして、半導体電極2は、受光面F2と反対側の裏面F22において電解質Eと接触している。
【0024】
この色素増感型太陽電池20は、透明電極1を透過して半導体電極2に照射される光によって半導体電極2内に吸着されている増感色素が励起され、この増感色素から半導体電極2へ電子が注入される。そして、半導体電極2において注入された電子は、透明電極1に集められて外部に取り出される。
【0025】
透明電極1の構成は特に限定されるものではなく、通常の色素増感型太陽電池に搭載される透明電極を使用できる。例えば、図1に示す透明電極1は、ガラス基板等の透明基板4の半導体電極2の側にいわゆる透明導電膜3をコートした構成を有する。この透明導電膜3としては、液晶パネル等に用いられる透明電極を用いればよい。
【0026】
例えば、フッ素ドープSnOコートガラス、ITOコートガラス、ZnO:Alコートガラス、アンチモンドープ酸化スズ(SnO−Sb)、等が挙げられる。また、酸化スズや酸化インジウムに原子価の異なる陽イオン若しくは陰イオンをドープした透明電極、メッシュ状、ストライプ状など光が透過できる構造にした金属電極をガラス基板等の基板上に設けたものでもよい。
【0027】
透明基板4としては、液晶パネル等に用いられる透明基板を用いてよい。具体的には透明なガラス基板、ガラス基板表面を適当に荒らすなどして光の反射を防止したもの、すりガラス状の半透明のガラス基板など光を透過するものが透明基板材料として挙げられる。なお、光を透過するものであれば材質はガラスでなくてもよく、透明プラスチック板、透明プラスチック膜、無機物透明結晶体などでもよい。
【0028】
図1に示す半導体電極2は、酸化物半導体粒子を構成材料とする酸化物半導体層からなる。半導体電極2に含有される酸化物半導体粒子は特に限定されるものではなく、公知の酸化物半導体等を使用することができる。酸化物半導体としては、例えば、TiO,ZnO,SnO,Nb,In,WO,ZrO,La,Ta,SrTiO,BaTiO等を用いることができる。これらの酸化物半導体の中でもアナターゼ型TiOが好ましい。
【0029】
また、半導体電極2に含有される増感色素は、可視光領域および/または赤外光領域に吸収を持つ色素であれば特に限定されるものではない。より好ましくは、少なくとも200nm〜10μmの波長の光により励起されて電子を放出するものであればよい。このような増感色素としては、金属錯体や有機色素等を用いることができる。金属錯体としては銅フタロシアニン、チタニルフタロシアニン等の金属フタロシアニン、クロロフィルまたはその誘導体、ヘミン、ルテニウム、オスミウム、鉄及び亜鉛の錯体(例えば、シス−ジシアネート−N,N’−ビス(2、2’−ビピリジル−4、4’−ジカルボキシレート)ルテニウム(II))等が挙げられる。有機色素としては,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系色素等を用いることができる。
【0030】
また、対極CE1は、電解質中に含有される酸化還元対(例えば、I /I等)の酸化体に電子を反応させて還元体を得る還元反応(例えば、I をIへ還元する還元反応)を速やかに進行させることを意図して以下に説明する構成を有している。
【0031】
すなわち、対極CE1は、平板状の基板6と、基板6の一方の面上に形成された炭素電極8とから構成されている。そして、対極CE1は、その炭素電極8が電解質Eに接触するように配置されている。なお、図1において、対極CE1は、充分な機械的強度が得られる場合には、炭素電極8自体のみからなる構成としてもよい。
【0032】
基板6は、炭素電極8の支持体となるものである。基板6の構成は特に限定されるものではなく、例えば、先に述べた透明基板4と同様のものを使用してよい。
【0033】
炭素電極8は、カーボンブラック状粒子と、グラファイト状粒子と、アナターゼ型の酸化チタン粒子よりも電気抵抗率の低い導電性酸化物粒子とを少なくとも構成材料として形成された多孔質の電極である。この多孔質の炭素電極8の細孔内には、電解質E(液体状或いはゲル状の電解質)が保持されている。
【0034】
ここで、炭素電極8の高い電子伝導性をより確実に得る観点から、カーボンブラック状粒子の含有質量W1と、グラファイト状粒子の含有質量W2と、導電性酸化物粒子の含有質量W3とが、下記式(1)及び下記式(2)で表される条件を同時に満たしていることが好ましい。
【0035】
0.05≦(W1/W2)≦0.4・・・(1)
0.05≦{W3/(W1+W2)}≦0.4・・・(2)
【0036】
式(1)において、(W1/W2)が0.05未満となると、電極面積が低下するため、電解質中に含有される酸化還元対(例えば、I /I等)の酸化体に電子を反応させて還元体を得る還元反応(例えば、I をIへ還元する還元反応)の速度が低下する傾向が大きくなる。また、式(1)において、(W1/W2)が0.4を超えると、電気伝導性が低下する傾向が大きくなる。
【0037】
また、式(2)において、{W3/(W1+W2)}が0.05未満となると、炭素電極8自体の機械的強度が低下し、炭素電極8の一部或いは全部の剥離が発生したり、炭素電極8中に亀裂が発生したりする傾向が大きくなる。また、式(2)において、{W3/(W1+W2)}が0.4を超えると、電子伝導性が低下する傾向が大きくなる。
【0038】
また、上述と同様に炭素電極8の高い電子伝導性をより確実に得る観点から、導電性酸化物粒子の電気抵抗率は1×10−2Ω・cm以下であることが好ましい。導電性酸化物粒子の電気抵抗率が1×10−2Ω・cmを超えると、充分な電子伝導性を得にくくなる傾向が大きくなる。
【0039】
更に、上述の条件を満たす導電性酸化物粒子としては、SnドープIn、ZnドープIn、SbドープSnO、FドープSnO、AlドープZnO、GaドープZnO、及び、InSn12からなる群より選択される少なくとも1種の粒子であることが好ましい。
【0040】
なお、炭素電極8の高い電子伝導性をより確実に得る観点から、SnドープInからなる粒子としては、この化合物中に含有されているSnの原子数とInの原子数との比(Snの原子数/Inの原子数)が0.01〜0.25であることが好ましい。また、ZnドープInからなる粒子としては、この化合物中に含有されているZnの原子数とInの原子数との比(Znの原子数/Inの原子数)が0.01〜0.25であることが好ましい。
【0041】
更に、SbドープSnOからなる粒子としては、この化合物中に含有されているSbの原子数とSnの原子数との比(Sbの原子数/Snの原子数)が0.05〜0.55であることが好ましい。また、FドープSnOからなる粒子としては、この化合物中に含有されているFの原子数とO(酸素原子)の原子数との比(Fの原子数/Oの原子数)が0.05〜0.50であることが好ましい。
【0042】
更に、AlドープZnOからなる粒子としては、この化合物中に含有されているAlの原子数とZnの原子数との比(Alの原子数/Znの原子数)が0.01〜0.25であることが好ましい。また、GaドープZnOからなる粒子としては、この化合物中に含有されているGaの原子数とZnの原子数との比(Gaの原子数/Znの原子数)が0.01〜0.25であることが好ましい。
【0043】
なお、多孔質の炭素電極である対極CE1中には、例えば、電極反応をより速やかに進行させる観点から、Pt微粒子等の触媒微粒子を分散担持してもよい。
【0044】
更に、電解質Eは、光励起され半導体への電子注入を果した後の色素を還元するための酸化還元種を含んでいれば特に限定されず、例えば、液状の電解質であってもよく、これに公知のゲル化剤(高分子或いは低分子のゲル化剤)を添加して得られるゲル状の電解質であってもよい。
【0045】
また、電解質Eに使用される液状電解質の溶媒としては、溶質成分を溶解できる化合物であれば特に制限はないが、電気化学的に不活性で、比誘電率が高くかつ粘度が低い溶媒(およびこれらの混合溶媒)に溶かしたものが好ましく、例えば、例えば,メトキシプロピオニトリルやアセトニトリルのようなニトリル化合物,γ−ブチロラクトンやバレロラクトンのようなラクトン化合物,エチレンカーボネートやプロピレンカーボネートのようなカーボネート化合物、炭酸プロピレン等が挙げられる。
【0046】
電解質Eに使用される液状電解質の溶質としては,半導体電極2に担持された色素や対極CEと電子の受け渡しを行える酸化還元対(I /I系の電解質、Br /Br系の電解質、ハイドロキノン/キノン系の電解質などのレドックス電解質)や、この電子の受け渡しを助長する作用を有する化合物等が挙げられ、これらがそれぞれ単独あるいは複数組み合せて含まれていてもよい。
【0047】
より具体的には、酸化還元対を構成する物質としては、例えば,ヨウ素,臭素,塩素などのハロゲン,ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム,ヨウ化テトラプロピルアンモニウム,ヨウ化リチウムのようなハロゲン化物などが挙げられる。電子の受け渡しを効率よく行うための添加剤としては、例えば、4−tert−ブチルピリジンが通常使用される。
【0048】
また、スペーサSの構成材料は特に限定されるものではなく、例えば、シリカビーズ等を用いることができる。
【0049】
また、電解質Eを密封する目的で光電極10、対極CE及びスペーサSを一体化するために使用する封止材としては、電解質Eの成分ができる限り外部に漏洩しないように封止できるものであればよく、特に制限されないが、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、エチレン/メタクリル酸共重合体,表面処理ポリエチレンからなる熱可塑性樹脂などを用いることができる。
【0050】
次に、図1に示した色素増感型太陽電池20の製造方法の一例について説明する。
【0051】
透明電極1を製造する場合は、ガラス基板等の基板4上に先に述べたフッ素ドープSnO等の透明導電膜3をスプレーコートする等の公知の薄膜製造技術を用いて形成することができる。例えば、この他にも、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法及びゾルゲル法の公知の薄膜製造技術を用いて形成することができる。
【0052】
透明電極1の透明導電膜3上に半導体電極2を形成する方法としては、例えば、以下の方法がある。すなわち、先ず、所定の大きさ(例えば粒子径が10〜30nm程度)を有する酸化物半導体粒子を分散させた分散液を調製する。この分散液の溶媒は水、有機溶媒、または両者の混合溶媒など酸化物半導体粒子を分散できるものなら特に限定されない。また、分散液中には必要に応じて界面活性剤、粘度調節剤を加えてもよい。
【0053】
次に、分散液を透明電極1の透明導電膜3上に塗布し、次いで乾燥する。このときの塗布方法としてはバーコーター法、印刷法などを用いることができる。そして、乾燥した後、空気中、不活性ガス或いは窒素中で加熱、焼成して半導体電極2(多孔質半導体膜)を形成する。
【0054】
次に、半導体電極2中に浸着法等の公知の技術により増感色素を含有させる。増感色素は半導体電極2に付着(化学吸着、物理吸着または堆積など)させることにより含有させる。この付着方法は、例えば色素を含む溶液中に半導体電極2を浸漬するなどの方法を用いることができる。この際、溶液を加熱し還流させるなどして増感色素の吸着、堆積を促進することができる。なお、このとき、色素の他に必要に応じて、銀等の金属やアルミナ等の金属酸化物を半導体電極2中に含有させてもよい。
【0055】
なお、半導体電極2内に含まれる光電変換反応を阻害する不純物を除去する表面酸化処理を、各層それぞれの形成時毎、或いは、各層全てを形成した時などに公知の方法により適宜施してもよい。
【0056】
また、透明電極1の透明導電膜3上に半導体電極2を形成する他の方法としては、以下の方法がある。すなわち、透明電極1の透明導電膜3上にTiO等の半導体を膜状に蒸着させる方法を用いてもよい。透明導電膜3上に半導体を膜状に蒸着させる方法としては公知の薄膜製造技術を用いることができる。例えば、電子ビーム蒸着、抵抗加熱蒸着、スパッタ蒸着、クラスタイオンビーム蒸着等の物理蒸着法を用いてもよく、酸素等の反応性ガス中で金属等を蒸発させ、反応生成物を透明導電膜3上に堆積させる反応蒸着法を用いてもよい。更に、反応ガスの流れを制御する等してCVD等の化学蒸着法を用いることもできる。
【0057】
対極CE1の製造方法も特に限定されず、例えば、以下の手法で形成することができる。すなわち、カーボンブラック状粒子と、グラファイト状粒子と、アナターゼ型の酸化チタン粒子よりも電気抵抗率の低い導電性酸化物粒子と、アセチルアセトン等の有機溶媒と、イオン交換水と、界面活性剤とを含むスラリー(或いはこのスラリーに増粘剤を添加したカーボンペースト)を調製し、これを平板状の基板6の一方の面上に塗布し乾燥させることにより形成してもよい。そして、乾燥後、必要に応じて焼結処理をおこなうことにより、基板6の一方の面上に炭素電極8を形成し対極CE1を完成する。なお、上記のスラリー(或いはペースト)の塗布、乾燥及び焼結の一連の作業を繰り返すことにより炭素電極8の厚さを調節することができる。
【0058】
このようにして光電極10及び対極CE1を作製した後は、図1に示すように、光電極10と、対極CEとをスペーサSを介して対向させるように組み上げる。このとき、スペーサSにより光電極10と対極CEとの間に形成される空間に電解質Eを充填し、色素増感型太陽電池20を完成させる。
【0059】
[第2実施形態]
図2は、本発明の色素増感型太陽電池の第2実施形態を示す模式断面図である。以下、図2に示す色素増感型太陽電池30について説明する。なお、上述の図1に示した色素増感型太陽電池20に関して説明した要素と同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、図2に示す色素増感型太陽電池30は、本発明の炭素電極の好適な一実施形態を対極CE2として備えている。
【0060】
図2に示す色素増感型太陽電池30は、図1に示した光電極10を使用し、図1に示した対極CE1と同様の構成を有する対極CE2を使用している。そして、図1に示した色素増感型太陽電池20においてはスペーサSにより光電極10と対極CE1との間に形成される空間に電解質Eを充填したのに比較して、図2に示す色素増感型太陽電池30においては、光電極10と対極CE2との間に多孔体層PSを配置している。そして、対極CE2は、多孔体層PSに隣接して配置される炭素電極8と、この炭素電極8の多孔体層PSと反対側の面上に隣接して配置される基板6とから構成されている。
【0061】
この多孔体層PSは多数の細孔を有した構造を有しており、この多孔体層PSの内部には、図1に示した色素増感型太陽電池20に使用したものと同様の電解質E(液体状或いはゲル状の電解質)が充填されて保持されている。
【0062】
この多孔体層PSは、電解質Eを保持可能であり、電子伝導性を有さない多孔体であれば特に限定されない。例えば、ルチル型の酸化チタン粒子により形成した多孔体を使用してもよい。また、ルチル型の酸化チタン以外の構成材料としては、ジルコニア、アルミナ、シリカ等が挙げられる。更に、この多孔体層PSは、光電極10を透過する光を反射してその反射光を再び光電極10内に照射する光反射層としての機能も有している。これにより、光電極10における光の利用効率を向上させることができる。
【0063】
また、この電解質Eは半導体電極2内や、対極CE2の多孔質の炭素電極8にも保持されている。そして、図2に示す色素増感型太陽電池30の半導体電極2、多孔体層PS及び対極CEの側面は、電解質Eが、半導体電極2、多孔体層PS及び対極CE2の側面から外部に漏れることを防止するためにシール材5により被覆されている。
【0064】
また、シール材5としては、例えば、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂フィルム、あるいはエポキシ系接着剤を使用することができる。
【0065】
更に、対極CE2は、図1に示した色素増感型太陽電池20の対極CE1と同じ構成を有している。対極CE2に配置される基板6は光電極10の透明電極1に使用される透明基板4と同様の基板を使用することができる。なお、図2において、対極CE2は、充分な機械的強度が得られる場合には、炭素電極8自体のみからなる構成としてもよい。
【0066】
次に、図2に示す色素増感型太陽電池30の製造方法の一例について説明する。先ず、図1に示した色素増感型太陽電池20と同様にして光電極10を作製する。次に、光電極10の半導体電極2を作製する場合と同様の手順により、光電極10の半導体電極2の面F22上に多孔体層PSを形成する。例えば、ルチル型の酸化チタン等の多孔体層PSの構成材料を含む分散液(スラリー)を調製し、これを半導体電極2の面F22上に塗布し乾燥させることにより形成してもよい。
【0067】
また、対極CE2についても、先に述べた対極CE1の場合と同様の方法により形成してもよい。また、先に述べた対極CE1の場合と同様の組成成分からなるスラリー(或いは、カーボンペースト)を調製し、これを多孔体層PSの面上に塗布し乾燥させることにより形成してもよい。この場合には、対極CE2の多孔体層PSの側と反対の側の面上に基板6を形成し、半導体電極2、多孔体層PS及び対極CE2の側面をシール材5で被覆して色素増感型太陽電池30を完成する。
【0068】
[第3実施形態]
図3は、本発明の色素増感型太陽電池の第3実施形態を示す模式断面図である。以下、図3に示す色素増感型太陽電池40について説明する。なお、上述の図1に示した色素増感型太陽電池20又は図2に示した色素増感型太陽電池30に関して説明した要素と同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、図3に示す色素増感型太陽電池は、本発明の炭素電極の好適な一実施形態を対極CE3として備えている。
【0069】
図3に示す色素増感型太陽電池40は、以下に示す多孔体層PSの形状と対極CE3の形状以外は図2に示した色素増感型太陽電池30と同様の構成を有している。すなわち、図3に示す色素増感型太陽電池40の場合、多孔体層PSが半導体電極2の裏面F22を覆う部分の他に、半導体電極2の側面を密着して覆う鍔状の縁部分を有している。この鍔状の縁部分は、光電極10の透明電極1の受光面F1の法線方向に略平行となる方向にのびてその先端が透明電極1に接続されている。
【0070】
この透明電極1と多孔体層PSとの接続部についてより詳細に説明すると、この接続部において、透明電極1の透明導電膜3の部分は、例えばレーザスクライブ等の技術により完全に削りとられ、透明基板4の表面があらわれる深さの溝9が形成されている。そして、この溝9の部分に多孔体層PSの鍔状に形成された縁部分が挿入されている。
【0071】
また、対極CE3は多孔体層PSに隣接して配置される炭素電極8と、この炭素電極8の多孔体層PSと反対側の面上に隣接して配置される基板6とから構成されている。そして、この対極CE3にも、多孔体層PSの鍔状の縁部分を密着して覆うための鍔状の縁部分が形成されている。この対極CE3の鍔状の縁部分も、光電極10の透明電極1の受光面F1の法線方向に略平行となる方向にのびてその先端が透明電極1の透明導電膜3の表面に密着するように接続されている。
【0072】
また、半導体電極2の側面のうち多孔体層PSの鍔状の縁部分で覆われていない部分、及び、多孔体層PSの側面のうち、対極CE3の鍔状の縁部分で覆われていない部分は、図2に示した色素増感型太陽電池30に使用されているものと同様のシール材5を密着させて配置することによりシールされている。更に、対極CE3の鍔状の縁部分の外表面に対しても図2に示した色素増感型太陽電池30に使用されているものと同様のシール材5が密着するように配置されている。
【0073】
基板6とシール材5とを配置することにより、半導体電極2及び多孔体層PSのそれぞれの内部に含有されている電解質の電池40外部への逸散を充分に防止することができる。なお、必要に応じて、基板6と炭素電極8との間にもシール材5を密着させて配置しておいてもよい。これにより、対極CE3内部に含有されている電解質の電池40外部への逸散をより充分に防止することができる。
【0074】
以上のように、この色素増感型太陽電池40は、光電極10の透明電極1に多孔体層PSと対極CE3とがそれぞれ一体化された構成を有している。そして、多孔体層PSの鍔状の縁部分により、光電極10と対極CE3との電気的な接触が防止されている。なお、光電極10と対極CE3との電気的な接触(光電極10と対極CE3との間での電子移動)が充分に防止されるのであれば、図3において、多孔体層PSの鍔状の縁部分を設けずに、半導体電極2の側面と対極CE3の鍔状の縁部分の内側面とが見かけ接触している状態の構成としてもよい。この場合、溝9内には半導体電極2の構成材料が挿入される。
【0075】
この色素増感型太陽電池40は、光電極10を形成する際に、上記の溝9をレーザスクライブ等の公知の技術により形成し、多孔体層PS及び対極CE3の形成時にそれぞれ上述の鍔状の縁部分が形成されるように原料となるスラリー(或いはペースト)を塗布すること以外は図2に示した色素増感型太陽電池30と同様の製造方法により形成することができる。
【0076】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【0077】
例えば、本発明の色素増感型太陽電池は、例えば、図4に示す色素増感型太陽電池50のように、複数の電池を併設したモジュールの形態を有していてもよい。図4に示す色素増感型太陽電池50は、図2に示した色素増感型太陽電池30又は図3に示した色素増感型太陽電池40をそれぞれ複数個直列に併設する場合の一例を示している。
【0078】
図2に示した色素増感型太陽電池30に比較して、図4に示す色素増感型太陽電池50は、隣り合う太陽電池の単セルの光電極10間に設けられるシール材5と一方の単セル(以下、単セルAという)の光電極10との間に溝9が形成されている。
【0079】
この溝9は、単セルAの半導体電極2を、例えばレーザスクライブなどの技術により削りとることにより形成される。この溝9のうちのシール材5の近傍部分は、半導体電極2の部分を完全に除去して透明電極1の透明導電膜3の層があらわれる深さまで達している。また、この溝9のうちの単セルAの半導体電極2の近傍部分は、半導体電極2の部分と透明導電膜3の部分を完全に除去して、透明電極1の透明基板4の層があらわれる深さまで達している。
【0080】
そして、この溝のうちのシール材5の近傍部分には、隣り合う光電極10の透明導電膜3及び該透明導電膜3上の半導体電極2の部分同士が電気的に接触しないように、これらの部分の間に単セルAの多孔体層PSの鍔状に形成された縁部分が透明電極1の透明基板4に接触するようにして挿入されている。
【0081】
更に、この溝のうちの単セルAの半導体電極2の近傍部分、すなわち、単セルAの多孔体層PSとシール材5との間の部分には、単セルAの対極CEの鍔状に形成された縁部分が、もう一方の単セルAの透明電極1の透明導電膜3に接触するようにして挿入されている。この色素増感型太陽電池50は、図3に示した色素増感型太陽電池40と同様の製造方法により形成することができる。
【0082】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の炭素電極及び色素増感型太陽電池について更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【0083】
(実施例1)
以下に示す手順により、図3に示した光電極10と同様の構成を有する光電極(ただし、半導体電極2を2層構造とした。)を作製し、更に、この光電極を用いた以外は図3に示した色素増感型太陽電池40と同様の構成を有する色素増感型太陽電池(半導体電極2の受光面F2の面積:cm)を作製した。なお、2層構造を有する半導体電極2の各層について、透明電極1に近い側に配置される層を、「第1の層」、多孔体層PSに近い側に配置される層を「第2の層」という。
【0084】
先ず、市販のアナターゼ型の酸化チタン粒子(平均粒子径:25nm、以下、「P25」という)と、これと粒子径の異なるアナターゼ型の酸化チタン粒子(平均粒子径:200nm、以下、「P200」という)とを用い、P25とP200の合計の含有量が15質量%で、P25とP200との質量比が、P25:P200=30:70となるように、これらにアセチルアセトン、イオン交換水、界面活性剤(東京化成社製、商品名;「Triton−X」)を加え、混練して第2の層形成用のスラリー(P25の含有量;7.5質量%、P200の含有量;7.5質量%、以下、「スラリー1」とする)を調製した。
【0085】
次に、P200を使用せず、P25のみを使用したこと以外は前述のスラリー1と同様の調製手順により第1の層形成用のスラリー(P1の含有量;15質量%、以下、「スラリー2」とする)を調製した。
【0086】
一方、ガラス基板(透明導電性ガラス)上にフッ素ドープされたSnO導電膜(膜厚:700nm)を形成した透明電極(厚さ:1.1mm)を準備した。そして、このSnO導電膜上に、上述のスラリー2をバーコーダを用いて塗布し、次いで乾燥させた。その後、大気中、450℃の条件のもとで30分間焼成した。このようにして、透明電極上に、半導体電極2の第1の層を形成した。
【0087】
更に、スラリー1を用いて、上述と同様の塗布と焼成とを繰り返すことにより、第1の層上に、第2の層を形成した。このようにして、SnO導電膜上に半導体電極2(受光面の面積;1.0cm、層厚:10μm、第1の層の層厚:3μm、第2の層の層厚:7μm)を形成し、増感色素を含有していない状態の光電極10を作製した。
【0088】
その後、半導体電極の裏面に色素を以下のようにして吸着させた。先ず、増感色素としてルテニウム錯体[cis−Di(thiocyanato)−N,N’−bis(2,2’−bipyridyl−4,4’dicarboxylic acid)−ruthenium(II)]を用い、これのエタノール溶液(増感色素の濃度;3×10−4mol/L)を調製した。
【0089】
次に、この溶液に半導体電極を浸漬し、80℃の温度条件のもとで20時間放置した。これにより、半導体電極の内部に増感色素を約1.0×10−7mol/cm吸着させた。次に、開放電圧Vocを向上させるために、ルテニウム錯体吸着後の半導体電極を4−tert−ブチルピリジンのアセトニトリル溶液に15分浸漬した後、25℃に保持した窒素気流中において乾燥させ、光電極10を完成させた。
【0090】
次に、図3に示したように、光電極10の透明導電膜3の所定の領域をレーザスクライブ処理を行って削り、溝9を形成し、透明基板4の表面を露出させた。
【0091】
次に、多孔体層PSを形成するためのスラリー(以下、「スラリー3」という)を以下の手順で調製した。すなわち、スラリー3は、市販の二酸化ケイ素(平均粒子径:40nm、以下、P1という)と市販のルチル型の酸化チタン(平均粒子径:400nm、以下、P2という)とを用い、P1とP2の合計の含有量が15質量%で、P1とP2との質量比が、P1:P2=35:65となるようにした以外は前述のスラリー1と同様の調製手順により多孔体層PS形成用のスラリー3を調製した。次いで、図3に示した状態となるように、光電極の裏面F22及び側面に対してこのスラリー3の塗布と焼結を繰り返すことにより、厚さ7μmの多孔体層PSを形成した。
【0092】
次に、対極CE3を次の手順により形成した。この対極を形成するためのスラリー(以下、「スラリー4」という)を、市販のカーボンブラック状粒子(平均粒径:40nm)、市販のグラファイト状粒子(平均粒径:5μm)、及び、SbドープSnO粒子(平均粒径:8nm)を用い、カーボンブラック状粒子、グラファイト状粒子、及びSbドープSnO粒子の質量比が、カーボンブラック状粒子:グラファイト状粒子:SbドープSnO粒子=20:100:15となるようにした以外は前述のスラリー1と同様の調製手順により調製した。
【0093】
次いで、光電極10の形成手順と同様にして図3に示した状態となるようにこのスラリー4の塗布と焼結を繰り返し、多孔体層PSの面上に厚さ50μmの対極CE3を形成した。
【0094】
次に、溶媒となるγ−ブチロラクトンに、ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウムと、ヨウ化リチウムと、4−tert−ブチルピリジンとを溶解させて液状電解質(ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウムの濃度:0.6mol/L、ヨウ化リチウムの濃度:0.1mol/L4−tert−ブチルピリジン濃度:0.5mol/L)を調製した。
【0095】
次に、半導体電極の大きさに合わせた形状を有する三井デュポンポリケミカル社製のシール材S(商品名:「ハイミラン」,エチレン/メタクリル酸ランダム共重合体アイオノマーフィルム)を準備し、図3に示すように半導体電極2、多孔体層PS及び対極CE3の外部に露出した側面に配置し、熱溶着し、電池の筐体(電解質未充填)を得た。
【0096】
次に、電解質を予め設けておいた対極CE3の孔から筐体内に注入した後、孔をシール材Sと同素材の部材で塞ぎ、更に対極CE3の孔にこの部材を熱溶着させて孔を封止し、色素増感型太陽電池を完成させた。
【0097】
(実施例2)
以下に示す手順により、図1に示した色素増感型太陽電池20と同様の構成を有する色素増感型太陽電池(半導体電極2の受光面F2の面積:1cm)を作製した。
【0098】
先ず実施例1と同様の作製手順及び条件により、実施例1と同様の構成を有する光電極10を作製した。次に、実施例1と同様の作製手順及び条件により、実施例1と同様の構成を有する液状の電解質を調製した。
【0099】
次に、光電極10に使用した透明基板4と同様の基板6を準備し、その片面に実施例1で調製したものと同様のスラリー4を塗布し、更に乾燥及び焼結を繰り返すことにより、基板6上に炭素電極8(厚さ:20μm)を形成し、図1示したものと同様の構成を有する対極CE1を作製した。
【0100】
半導体電極2の大きさに合わせた形状を有する三井デュポンポリケミカル社製のスペーサS(商品名:「ハイミラン」)を準備し、図1に示すように、光電極10と対極CE1とをスペーサSを介して対向させ、内部に実施例1で調製したものと同様の電解質を充填して図1示したものと同様の構成を有する色素増感型太陽電池20を完成させた。
【0101】
(比較例1)
対極CE3を形成する際に、SbドープSnO粒子(平均粒径:8nm)のかわりにチタニア(アナターゼ型の酸化チタン)粒子(平均粒径:8nm)を用いたこと以外は、実施例1と同様の作製手順及び条件により、実施例1と同様の構成を有する色素増感型太陽電池を作製した。
【0102】
(比較例2)
対極CE1を形成する際に、SbドープSnO粒子(平均粒径:8nm)のかわりにチタニア(アナターゼ型の酸化チタン)粒子(平均粒径:8nm)を用いたこと以外は、実施例2と同様の作製手順及び条件により、実施例2と同様の構成を有する色素増感型太陽電池を作製した。
【0103】
[電池特性評価試験]
以下の手順により電池特性評価試験を行ない、実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2の色素増感型太陽電池のエネルギー変換効率η(%)を測定した。なお、色素増感型太陽電池のエネルギー変換効率η(%)は、下記式(A)で表される。ここで、下記式(A)中、Pは入射光強度[mWcm−2]、Vocは開放電圧[V]、Jscは短絡電流密度[mA・cm−2]、F.F.は曲線因子(Filling Factor)を示す。
η=100×(Voc×Jsc×F.F.)/P…(A)
【0104】
電池特性評価試験は、ソーラーシミュレータ(ワコム製、商品名;「WXS−85−H型」)を用い、AMフィルター(AM1.5)を通したキセノンランプ光源からの疑似太陽光の照射条件を、10mW/cmとする場合(いわゆる「0.1Sun」の照射条件)と、100mW/cmとする場合(いわゆる「1Sun」の照射条件)の2つの測定条件の下で行った。
【0105】
各色素増感型太陽電池について、I−Vテスターを用いて室温にて電流−電圧特性を測定し、開放電圧(Voc/V)、短絡電流密度(Jsc/mA・cm−2)、曲線因子(F.F.)を求め、これらからエネルギー変換効率η[%]を求めた。得られた結果を表1(0.1Sunの照射条件)及び表2(1Sunの照射条件)に示す。なお、表1に示す「Jsc@1Sun」とは、0.1Sunの照射条件のもとで実際に得られたJscを10倍した値を示す。
【0106】
【表1】

Figure 2004127849
【0107】
【表2】
Figure 2004127849
【0108】
表1及び表2に示した結果から明らかなように、実施例1及び実施例2の色素増感型太陽電池は、2つの照射条件の何れの場合にも優れたF.F.及びエネルギー変換効率ηを示すことが確認された。
【0109】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電極表面の電子移動反応を速やかに進行させることのできる電子伝導性の高い炭素電極を提供することができる。また、これを対極として備えることにより、電解質中に含有される酸化還元対(例えば、I /I等)の酸化体に電子を反応させて還元体を得る還元反応(例えば、I をIへ還元する還元反応)を速やかに進行させることが可能となるため、優れたエネルギー変換効率を有する色素増感型太陽電池を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の色素増感型太陽電池の第1実施形態の基本構成を示す模式断面図である。
【図2】本発明の色素増感型太陽電池の第2実施形態の基本構成を示す模式断面図である。
【図3】本発明の色素増感型太陽電池の第3実施形態の基本構成を示す模式断面図である。
【図4】図2又は図3に示した色素増感型太陽電池を複数併設する場合の一例を示す模式断面図である。
【符号の説明】
1…透明電極、2…半導体電極、3…透明導電膜、4…透明基板、5…シール材、6・・・透明基板、8・・・炭素電極、9・・・レーザスクライブにより形成された溝、10…光電極,20,30,40,50…色素増感型太陽電池、CE1,CE2,CE3,CE4…対極、E…電解質、F1,F2,F3,…受光面、F22…半導体電極2の裏面、S…スペーサ、PS…多孔体層。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a carbon electrode and a dye-sensitized solar cell including the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, various developments of solar cells have been promoted with increasing interest in global warming and energy problems. Among these solar cells, dye-sensitized solar cells have been proposed by Gretzel et al. (Eg, Japanese Patent No. 2664194), and have advantages such as the use of inexpensive materials and the fact that they can be manufactured by a relatively simple process. Is expected to be put to practical use.
[0003]
As a counter electrode of such a dye-sensitized solar cell, for example, a so-called Pt-supported TCO glass substrate (Transparent \ Oxide \ Coated) having a configuration in which a transparent substrate is coated with a transparent conductive film having catalyst particles such as Pt adhered thereto. Glass) and Pt-supported conductive synthetic resin films are known (for example, Japanese Patent No. 2664194). Examples of the TCO glass substrate include a compound (ITO) -coated glass composed of 95% {indium oxide} and {5%} tin oxide, and fluorine-doped SnO.2(FTO) coated glass etc. are mentioned, and as a conductive synthetic resin film, a conductive PET film etc. are mentioned.
[0004]
However, in addition to the above-mentioned counter electrode, a redox couple (for example, I3 / IReduction reaction (for example, I)3 To IThe development of an inexpensive counter electrode that has excellent electrode characteristics that can promptly progress the reduction reaction to a minimum, and that can be easily manufactured, and that is inexpensive, requires the practical use of dye-sensitized solar cells. It is important from the viewpoint of, and various studies have been made so far.
[0005]
For example, as a study as described above, for example, Solar Energy Materials and Solar Cells, 44 (1996) p. 99-117 #, a porous carbon formed using carbon black particles, graphite particles having a plate-like shape, and anatase-type titanium oxide particles (see, for example, FIG. 3 of the above document) as constituent materials. Electrodes have been proposed, and dye-sensitized solar cells using the electrodes as counter electrodes have been proposed.
[0006]
Since the above-mentioned porous carbon electrode can take an electrolyte solution into pores inside the electrode, it is necessary to secure a larger electrode area as compared with the above-described counter electrode composed of a Pt-supported TCO glass substrate. It is advantageous in that it can be easily formed, is lightweight and chemically stable, and can be easily formed into various shapes at low cost.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2664194 (page 3, FIG. 1)
[Non-patent document 1]
Andreas Kay, Michael Gratzel, "Low cost photovoltaic modules based on dye sensitized nanocrystalline titanium dioxide and carbon powder", Solar Energy Materials and Solar Cells, 44, Elsevier Science, 1996, p. 99-117
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the present inventors have compared the dye-sensitized solar cell having the above-described conventional carbon electrode as a counter electrode with respect to the dye-sensitized solar cell having the Pt-supported TCO glass substrate described above as a counter electrode. It has been found that the obtained Filling Factor (hereinafter referred to as “FF”) and energy conversion efficiency η are low and still insufficient.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the related art, and has a carbon electrode capable of promptly causing an electron transfer reaction on an electrode surface and a counter electrode including the carbon electrode, and has excellent energy conversion efficiency. It is intended to provide a dye-sensitized solar cell having the same.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, it has been found that the above-described conventional carbon electrode has an electric conductivity lower than that of the above-described counter electrode made of a Pt-supported TCO glass substrate. I found that it had a great effect.
[0011]
The present inventors have conducted further studies with the aim of improving the electrical conductivity of the electrode, and as a result, when configuring the conventional carbon electrode, instead of the anatase type titanium oxide particles contained as a binder, It has been found that the use of conductive oxide particles having a lower electric resistivity than the above is extremely effective for improving the electric conductivity without losing the advantages described above, and the present invention Reached.
[0012]
That is, the present invention is a porous carbon electrode having pores, carbon black-like particles, graphite-like particles, conductive oxide particles having a lower electrical resistivity than anatase-type titanium oxide particles, Is provided at least as a constituent material.
[0013]
In the present invention, the electric conductivity of the obtained carbon electrode can be improved by using conductive oxide particles having lower electric resistivity than anatase type titanium oxide particles as a constituent material. Therefore, the carbon electrode of the present invention can make the electron transfer reaction proceed more rapidly than the conventional carbon electrode described above. In addition, the carbon electrode of the present invention can easily secure a wide electrode area, is lightweight and chemically stable, and has a low cost, as compared with the above-mentioned conventional electrode comprising a PT-supported TCO glass substrate. Thus, a desired shape can be easily formed.
[0014]
Therefore, when the carbon electrode of the present invention is used as a counter electrode of a dye-sensitized solar cell, a redox couple (for example, I3 / IAnd the like.3 To I(Reduction reaction to reduce to) can be made to proceed promptly, and high energy conversion efficiency can be obtained. In addition, since the carbon electrode of the present invention is light and can be easily formed into a desired shape, a compact and lightweight dye-sensitized solar cell can be easily formed at low cost.
[0015]
The use of the carbon electrode of the present invention is not particularly limited, and is preferably used as a counter electrode of a dye-sensitized solar cell, but can also be used as an electrode other than the counter electrode of the dye-sensitized solar cell. For example, other batteries (eg, air batteries, manganese dry batteries), various processes in the electrolytic industry (eg, salt electrolysis, electrolytic refining of aluminum, calcium, magnesium, alkali metals, etc.), or electrolytic steelmaking, anode for electrolytic synthesis You may use as.
[0016]
Further, the present invention has a photoelectrode having a semiconductor electrode having a light receiving surface and a transparent electrode disposed adjacent to the light receiving surface, and a counter electrode, and the semiconductor electrode and the counter electrode are interposed with an electrolyte. A dye-sensitized solar cell, wherein the counter electrode is the above-described carbon electrode of the present invention.
[0017]
As described above, by using the above-described carbon electrode of the present invention as a counter electrode, a dye-sensitized solar cell having excellent energy conversion efficiency can be easily configured. When the carbon electrode of the present invention is used as a counter electrode of a dye-sensitized solar cell, the carbon electrode itself may be used as a counter electrode, and the carbon electrode of the present invention formed integrally on a substrate is used as a counter electrode. You may use as.
[0018]
Here, in the present invention, “dye” refers to a metal complex dye and an organic dye. The term “electrolyte” refers to an electrolyte solution (hereinafter, referred to as “electrolyte solution” as necessary), a solution obtained by adding a gelling agent to the electrolyte solution to form a gel, and a solid electrolyte.
[0019]
In this specification, the term “carbon black-like particles” refers to carbon black particles (in an amorphous state, in a crystallized state, as well as in an amorphous state and in a crystallized state. Aerogel particles (in an amorphous state, in a crystallized state, and in a state in which a structure in an amorphous state and a structure in a crystallized state are mixed), and the carbon 2 shows a mixture of black particles and the above carbon airgel particles. The shape of the carbon black particles is not particularly limited, and may be, for example, hollow particles.
[0020]
Further, in the present specification, "graphite-like particles" means (i) graphite particles, (ii) swelling between layers of graphite particles, and (iii) a state in which other elements are taken in between layers of graphite particles. And (iv) a mixture obtained by arbitrarily mixing at least two kinds of particles among the above (i) to (iii).
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the carbon electrode and the dye-sensitized solar cell of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding parts will be denoted by the same reference characters, without redundant description.
[0022]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a basic configuration of a first embodiment of the dye-sensitized solar cell of the present invention. The dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG. 1 includes a preferred embodiment of the carbon electrode of the present invention as a counter electrode CE1.
[0023]
The dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG. 1 mainly includes a photoelectrode 10, a counter electrode CE1, and an electrolyte E filled in a gap formed between the photoelectrode 10 and the counter electrode CE1 by a spacer S. Have been. The photoelectrode 10 shown in FIG. 1 mainly includes a semiconductor electrode 2 having a light receiving surface F2 and a transparent electrode 1 disposed adjacent to the light receiving surface F2 of the semiconductor electrode 2. The semiconductor electrode 2 is in contact with the electrolyte E on the back surface F22 opposite to the light receiving surface F2.
[0024]
In the dye-sensitized solar cell 20, the sensitizing dye adsorbed in the semiconductor electrode 2 is excited by the light transmitted through the transparent electrode 1 and irradiated to the semiconductor electrode 2, and the semiconductor electrode 2 The electrons are injected into. Then, the electrons injected into the semiconductor electrode 2 are collected by the transparent electrode 1 and taken out.
[0025]
The configuration of the transparent electrode 1 is not particularly limited, and a transparent electrode mounted on an ordinary dye-sensitized solar cell can be used. For example, the transparent electrode 1 shown in FIG. 1 has a configuration in which a so-called transparent conductive film 3 is coated on a semiconductor substrate 2 side of a transparent substrate 4 such as a glass substrate. As the transparent conductive film 3, a transparent electrode used for a liquid crystal panel or the like may be used.
[0026]
For example, fluorine-doped SnO2Coated glass, ITO coated glass, ZnO: Al coated glass, antimony-doped tin oxide (SnO2—Sb), and the like. Further, a transparent electrode in which tin oxide or indium oxide is doped with a cation or anion having a different valence, a metal electrode having a structure capable of transmitting light such as a mesh or a stripe, and provided on a substrate such as a glass substrate may be used. Good.
[0027]
As the transparent substrate 4, a transparent substrate used for a liquid crystal panel or the like may be used. Specific examples of the transparent substrate material include a transparent glass substrate, a substrate in which light reflection is prevented by appropriately roughening the surface of the glass substrate, and a substrate that transmits light such as a frosted glass-like translucent glass substrate. The material may not be glass as long as it transmits light, and may be a transparent plastic plate, a transparent plastic film, an inorganic transparent crystal, or the like.
[0028]
The semiconductor electrode 2 shown in FIG. 1 includes an oxide semiconductor layer containing oxide semiconductor particles as a constituent material. The oxide semiconductor particles contained in the semiconductor electrode 2 are not particularly limited, and a known oxide semiconductor or the like can be used. As an oxide semiconductor, for example, TiO2, ZnO, SnO2, Nb2O5, In2O3, WO3, ZrO2, La2O3, Ta2O5, SrTiO3, BaTiO3Etc. can be used. Among these oxide semiconductors, anatase type TiO2Is preferred.
[0029]
The sensitizing dye contained in the semiconductor electrode 2 is not particularly limited as long as the dye has absorption in a visible light region and / or an infrared light region. More preferably, any material can be used as long as it is excited by light having a wavelength of at least 200 nm to 10 μm and emits electrons. As such a sensitizing dye, a metal complex, an organic dye, or the like can be used. Examples of the metal complex include metal phthalocyanines such as copper phthalocyanine and titanyl phthalocyanine, chlorophyll or derivatives thereof, hemin, ruthenium, osmium, iron and zinc complexes (for example, cis-dicyanate-N, N′-bis (2,2′-bipyridyl) -4,4'-dicarboxylate) ruthenium (II)) and the like. As the organic dye, metal free phthalocyanine, cyanine dye, merocyanine dye, xanthene dye, triphenylmethane dye, and the like can be used.
[0030]
The counter electrode CE1 is connected to a redox couple (for example, I3 / IAnd the like.3 To I(Reduction reaction to reduce to) is rapidly progressed.
[0031]
That is, the counter electrode CE <b> 1 is composed of the flat substrate 6 and the carbon electrode 8 formed on one surface of the substrate 6. The counter electrode CE1 is arranged so that the carbon electrode 8 contacts the electrolyte E. In FIG. 1, the counter electrode CE1 may be configured to include only the carbon electrode 8 itself when sufficient mechanical strength is obtained.
[0032]
The substrate 6 serves as a support for the carbon electrode 8. The configuration of the substrate 6 is not particularly limited. For example, the same configuration as the transparent substrate 4 described above may be used.
[0033]
The carbon electrode 8 is a porous electrode formed of at least carbon black-like particles, graphite-like particles, and conductive oxide particles having a lower electric resistivity than anatase-type titanium oxide particles. An electrolyte E (liquid or gel electrolyte) is held in the pores of the porous carbon electrode 8.
[0034]
Here, from the viewpoint of more reliably obtaining the high electron conductivity of the carbon electrode 8, the content W1 of the carbon black particles, the content W2 of the graphite particles, and the content W3 of the conductive oxide particles are: It is preferable that the conditions represented by the following formulas (1) and (2) are simultaneously satisfied.
[0035]
0.05 ≦ (W1 / W2) ≦ 0.4 (1)
0.05 ≦ {W3 / (W1 + W2)} ≦ 0.4 (2)
[0036]
In the formula (1), if (W1 / W2) is less than 0.05, the area of the electrode is reduced, so that a redox couple (for example, I3 / IAnd the like.3 To IThe rate of the reduction reaction (reduction reaction to reduce to) decreases. Further, in the formula (1), when (W1 / W2) exceeds 0.4, the tendency for the electrical conductivity to decrease increases.
[0037]
Further, in the formula (2), when {W3 / (W1 + W2)} is less than 0.05, the mechanical strength of the carbon electrode 8 itself decreases, and a part or all of the carbon electrode 8 is peeled off. The tendency for cracks to occur in the carbon electrode 8 increases. Further, in the equation (2), when {W3 / (W1 + W2)} exceeds 0.4, the tendency of the electron conductivity to decrease is increased.
[0038]
Further, from the viewpoint of more reliably obtaining the high electron conductivity of the carbon electrode 8 as described above, the electric resistivity of the conductive oxide particles is 1 × 10-2It is preferably Ω · cm or less. The electrical resistivity of the conductive oxide particles is 1 × 10-2If it exceeds Ω · cm, it tends to be difficult to obtain sufficient electron conductivity.
[0039]
Further, the conductive oxide particles satisfying the above conditions include Sn-doped In.2O3, Zn-doped In2O3, Sb-doped SnO2, F-doped SnO2, Al-doped ZnO, Ga-doped ZnO, and In4Sn3O12The particles are preferably at least one kind of particles selected from the group consisting of:
[0040]
In addition, from the viewpoint of more reliably obtaining the high electron conductivity of the carbon electrode 8, Sn-doped In is used.2O3It is preferable that the ratio of the number of Sn atoms to the number of In atoms (the number of Sn atoms / the number of In atoms) contained in the compound is 0.01 to 0.25. . Also, Zn-doped In2O3It is preferable that the ratio of the number of Zn atoms to the number of In atoms (the number of Zn atoms / the number of In atoms) contained in the compound is 0.01 to 0.25. .
[0041]
Further, Sb-doped SnO2It is preferable that the ratio of the number of Sb atoms to the number of Sn atoms (the number of Sb atoms / the number of Sn atoms) contained in the compound is 0.05 to 0.55. . Also, F-doped SnO2The ratio of the number of F atoms to the number of O (oxygen atoms) contained in this compound (the number of F atoms / the number of O atoms) is 0.05 to 0.50. Preferably, there is.
[0042]
Further, as a particle made of Al-doped ZnO, the ratio of the number of Al atoms to the number of Zn atoms contained in this compound (the number of Al atoms / the number of Zn atoms) is 0.01 to 0.25. It is preferable that Further, as the particles made of Ga-doped ZnO, the ratio of the number of Ga atoms and the number of Zn atoms contained in this compound (the number of Ga atoms / the number of Zn atoms) is 0.01 to 0.25. It is preferable that
[0043]
In addition, in the counter electrode CE1, which is a porous carbon electrode, for example, catalyst particles such as Pt particles may be dispersed and supported from the viewpoint of promptly proceeding the electrode reaction.
[0044]
Further, the electrolyte E is not particularly limited as long as it contains a redox species for reducing the dye after photoexcitation and electron injection into the semiconductor, and may be, for example, a liquid electrolyte. It may be a gel electrolyte obtained by adding a known gelling agent (a high-molecular or low-molecular gelling agent).
[0045]
The solvent of the liquid electrolyte used for the electrolyte E is not particularly limited as long as it is a compound capable of dissolving a solute component. However, a solvent which is electrochemically inert, has a high relative dielectric constant and a low viscosity (and These are preferably dissolved in a mixed solvent thereof. Examples thereof include, for example, nitrile compounds such as methoxypropionitrile and acetonitrile, lactone compounds such as γ-butyrolactone and valerolactone, and carbonate compounds such as ethylene carbonate and propylene carbonate. And propylene carbonate.
[0046]
As a solute of the liquid electrolyte used for the electrolyte E, a redox couple (I) capable of transferring electrons to and from a dye supported on the semiconductor electrode 2 and the counter electrode CE.3 / ISystem electrolyte, Br3 / BrElectrolytes, redox electrolytes such as hydroquinone / quinone-based electrolytes), compounds having an action to promote the transfer of electrons, and the like, each of which may be included alone or in combination.
[0047]
More specifically, examples of the substance constituting the redox couple include halogens such as iodine, bromine, and chlorine, dimethylpropylimidazolium iodide, tetrapropylammonium iodide, and halides such as lithium iodide. No. For example, 4-tert-butylpyridine is generally used as an additive for efficiently transferring electrons.
[0048]
The constituent material of the spacer S is not particularly limited, and for example, silica beads or the like can be used.
[0049]
The sealing material used to integrate the photoelectrode 10, the counter electrode CE and the spacer S for the purpose of sealing the electrolyte E can be sealed so that the components of the electrolyte E do not leak to the outside as much as possible. There is no particular limitation, and for example, an epoxy resin, a silicone resin, an ethylene / methacrylic acid copolymer, and a thermoplastic resin made of surface-treated polyethylene can be used.
[0050]
Next, an example of a method for manufacturing the dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG. 1 will be described.
[0051]
When the transparent electrode 1 is manufactured, the above-mentioned fluorine-doped SnO is formed on a substrate 4 such as a glass substrate.2Can be formed by using a known thin film manufacturing technique such as spray coating the transparent conductive film 3. For example, in addition to this, it can be formed by using a known thin film manufacturing technique such as a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, and a sol-gel method.
[0052]
As a method of forming the semiconductor electrode 2 on the transparent conductive film 3 of the transparent electrode 1, for example, there is the following method. That is, first, a dispersion liquid in which oxide semiconductor particles having a predetermined size (for example, a particle diameter of about 10 to 30 nm) is dispersed is prepared. The solvent of this dispersion is not particularly limited as long as it can disperse the oxide semiconductor particles, such as water, an organic solvent, or a mixed solvent of both. Further, a surfactant and a viscosity modifier may be added to the dispersion as needed.
[0053]
Next, the dispersion is applied onto the transparent conductive film 3 of the transparent electrode 1 and then dried. As a coating method at this time, a bar coater method, a printing method, or the like can be used. Then, after drying, the semiconductor electrode 2 (porous semiconductor film) is formed by heating and baking in air, inert gas or nitrogen.
[0054]
Next, a sensitizing dye is contained in the semiconductor electrode 2 by a known technique such as an immersion method. The sensitizing dye is contained by being attached to the semiconductor electrode 2 (chemical adsorption, physical adsorption, deposition, or the like). For this attachment method, for example, a method of immersing the semiconductor electrode 2 in a solution containing a dye can be used. At this time, the adsorption and deposition of the sensitizing dye can be promoted by heating and refluxing the solution. At this time, in addition to the dye, a metal such as silver or a metal oxide such as alumina may be contained in the semiconductor electrode 2 as necessary.
[0055]
The surface oxidation treatment for removing impurities that inhibit the photoelectric conversion reaction contained in the semiconductor electrode 2 may be appropriately performed by a known method every time each layer is formed or when all the layers are formed. .
[0056]
Another method for forming the semiconductor electrode 2 on the transparent conductive film 3 of the transparent electrode 1 is as follows. That is, TiO is formed on the transparent conductive film 3 of the transparent electrode 1.2Alternatively, a method of depositing a semiconductor in the form of a film may be used. As a method of depositing a semiconductor in a film on the transparent conductive film 3, a known thin film manufacturing technique can be used. For example, physical vapor deposition methods such as electron beam vapor deposition, resistance heating vapor deposition, sputter vapor deposition, cluster ion beam vapor deposition, etc. may be used. A reactive vapor deposition method of depositing on top may be used. Further, a chemical vapor deposition method such as CVD can be used by controlling the flow of the reaction gas.
[0057]
The method for manufacturing the counter electrode CE1 is not particularly limited, either. For example, the counter electrode CE1 can be formed by the following method. That is, carbon black-like particles, graphite-like particles, conductive oxide particles having a lower electrical resistivity than anatase-type titanium oxide particles, an organic solvent such as acetylacetone, ion-exchanged water, and a surfactant. The slurry may be formed by preparing a slurry containing the slurry (or a carbon paste obtained by adding a thickener to the slurry), applying the slurry on one surface of the flat substrate 6, and drying the slurry. Then, after drying, a sintering process is performed as necessary to form a carbon electrode 8 on one surface of the substrate 6 to complete the counter electrode CE1. In addition, the thickness of the carbon electrode 8 can be adjusted by repeating a series of operations of application, drying, and sintering of the slurry (or paste).
[0058]
After the photoelectrode 10 and the counter electrode CE1 are manufactured in this manner, the photoelectrode 10 and the counter electrode CE are assembled to face each other via the spacer S as shown in FIG. At this time, the space formed between the photoelectrode 10 and the counter electrode CE is filled with the electrolyte E by the spacer S, and the dye-sensitized solar cell 20 is completed.
[0059]
[Second embodiment]
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a second embodiment of the dye-sensitized solar cell of the present invention. Hereinafter, the dye-sensitized solar cell 30 shown in FIG. 2 will be described. The same components as those described with respect to the dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG. 1 described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. The dye-sensitized solar cell 30 shown in FIG. 2 includes a preferred embodiment of the carbon electrode of the present invention as a counter electrode CE2.
[0060]
The dye-sensitized solar cell 30 shown in FIG. 2 uses the photoelectrode 10 shown in FIG. 1 and a counter electrode CE2 having the same configuration as the counter electrode CE1 shown in FIG. In the dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG. 1, the space formed between the photoelectrode 10 and the counter electrode CE1 is filled with the electrolyte E by the spacer S, as compared with the dye shown in FIG. In the sensitized solar cell 30, the porous layer PS is disposed between the photoelectrode 10 and the counter electrode CE2. The counter electrode CE2 includes a carbon electrode 8 disposed adjacent to the porous layer PS, and a substrate 6 disposed adjacent to the surface of the carbon electrode 8 opposite to the porous layer PS. ing.
[0061]
This porous layer PS has a structure having a large number of pores, and an electrolyte similar to that used in the dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG. E (liquid or gel electrolyte) is filled and held.
[0062]
The porous body layer PS is not particularly limited as long as it can hold the electrolyte E and has no electron conductivity. For example, a porous body formed of rutile-type titanium oxide particles may be used. In addition, as a constituent material other than the rutile type titanium oxide, zirconia, alumina, silica, and the like can be given. Further, the porous layer PS also has a function as a light reflection layer that reflects light transmitted through the photoelectrode 10 and irradiates the reflected light into the photoelectrode 10 again. Thereby, the light use efficiency of the photoelectrode 10 can be improved.
[0063]
The electrolyte E is also held in the semiconductor electrode 2 and the porous carbon electrode 8 of the counter electrode CE2. Then, on the side surfaces of the semiconductor electrode 2, the porous layer PS, and the counter electrode CE of the dye-sensitized solar cell 30 shown in FIG. 2, the electrolyte E leaks outside from the side surfaces of the semiconductor electrode 2, the porous layer PS, and the counter electrode CE2. In order to prevent this, it is covered with a sealing material 5.
[0064]
Further, as the sealing material 5, for example, a thermoplastic resin film such as polyethylene or an epoxy-based adhesive can be used.
[0065]
Further, the counter electrode CE2 has the same configuration as the counter electrode CE1 of the dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG. As the substrate 6 disposed on the counter electrode CE2, the same substrate as the transparent substrate 4 used for the transparent electrode 1 of the photoelectrode 10 can be used. In addition, in FIG. 2, the counter electrode CE2 may be configured to include only the carbon electrode 8 itself when sufficient mechanical strength is obtained.
[0066]
Next, an example of a method for manufacturing the dye-sensitized solar cell 30 shown in FIG. 2 will be described. First, the photoelectrode 10 is manufactured in the same manner as the dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG. Next, the porous layer PS is formed on the surface F22 of the semiconductor electrode 2 of the photoelectrode 10 by the same procedure as that for manufacturing the semiconductor electrode 2 of the photoelectrode 10. For example, it may be formed by preparing a dispersion (slurry) containing a constituent material of the porous layer PS such as rutile-type titanium oxide, applying the dispersion on the surface F22 of the semiconductor electrode 2, and drying.
[0067]
Further, the counter electrode CE2 may be formed by the same method as the counter electrode CE1 described above. Alternatively, the slurry may be formed by preparing a slurry (or carbon paste) having the same composition as that of the counter electrode CE1 described above, applying the slurry on the surface of the porous layer PS, and drying. In this case, the substrate 6 is formed on the surface of the counter electrode CE2 on the side opposite to the side of the porous layer PS, and the side surfaces of the semiconductor electrode 2, the porous layer PS and the counter electrode CE2 are covered with the sealing material 5, and The sensitized solar cell 30 is completed.
[0068]
[Third embodiment]
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a third embodiment of the dye-sensitized solar cell of the present invention. Hereinafter, the dye-sensitized solar cell 40 shown in FIG. 3 will be described. Note that the same elements as those described with respect to the dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG. 1 or the dye-sensitized solar cell 30 shown in FIG. Omitted. The dye-sensitized solar cell shown in FIG. 3 includes a preferred embodiment of the carbon electrode of the present invention as a counter electrode CE3.
[0069]
The dye-sensitized solar cell 40 illustrated in FIG. 3 has the same configuration as the dye-sensitized solar cell 30 illustrated in FIG. 2 except for the shape of the porous layer PS and the shape of the counter electrode CE3 described below. . That is, in the case of the dye-sensitized solar cell 40 illustrated in FIG. 3, in addition to the portion where the porous layer PS covers the back surface F22 of the semiconductor electrode 2, a flange-shaped edge portion that tightly covers the side surface of the semiconductor electrode 2. Have. The brim-shaped edge portion extends in a direction substantially parallel to the normal direction of the light receiving surface F1 of the transparent electrode 1 of the photoelectrode 10, and the tip is connected to the transparent electrode 1.
[0070]
The connection between the transparent electrode 1 and the porous layer PS will be described in more detail. At this connection, the portion of the transparent conductive film 3 of the transparent electrode 1 is completely removed by a technique such as laser scribe, for example. A groove 9 having a depth at which the surface of the transparent substrate 4 appears is formed. Then, an edge portion formed in a flange shape of the porous material layer PS is inserted into the groove 9 portion.
[0071]
The counter electrode CE3 includes a carbon electrode 8 disposed adjacent to the porous layer PS, and a substrate 6 disposed adjacent to the surface of the carbon electrode 8 opposite to the porous layer PS. I have. The counter electrode CE3 also has a flange-shaped edge portion for closely covering the flange-shaped edge portion of the porous material layer PS. The flange-shaped edge portion of the counter electrode CE3 also extends in a direction substantially parallel to the normal direction of the light-receiving surface F1 of the transparent electrode 1 of the photoelectrode 10, and its tip is in close contact with the surface of the transparent conductive film 3 of the transparent electrode 1. Connected to be.
[0072]
Further, the portion of the side surface of the semiconductor electrode 2 that is not covered with the flange-shaped edge portion of the porous layer PS, and the portion of the side surface of the porous layer PS that is not covered with the flange-shaped edge portion of the counter electrode CE3. The portion is sealed by closely attaching a sealing material 5 similar to that used in the dye-sensitized solar cell 30 shown in FIG. Further, the same sealing material 5 as that used in the dye-sensitized solar cell 30 shown in FIG. 2 is arranged so as to be in close contact with the outer surface of the flange-shaped edge portion of the counter electrode CE3. .
[0073]
By disposing the substrate 6 and the sealing material 5, it is possible to sufficiently prevent the electrolyte contained in each of the semiconductor electrode 2 and the porous material layer PS from escaping to the outside of the battery 40. If necessary, the sealing material 5 may be disposed between the substrate 6 and the carbon electrode 8 in close contact with each other. Thereby, the escape of the electrolyte contained in the counter electrode CE3 to the outside of the battery 40 can be more sufficiently prevented.
[0074]
As described above, the dye-sensitized solar cell 40 has a configuration in which the porous layer PS and the counter electrode CE3 are integrated with the transparent electrode 1 of the photoelectrode 10. The flange-shaped edge portion of the porous layer PS prevents electrical contact between the photoelectrode 10 and the counter electrode CE3. In addition, if electrical contact between the photoelectrode 10 and the counter electrode CE3 (electron transfer between the photoelectrode 10 and the counter electrode CE3) is sufficiently prevented, the flange-like shape of the porous layer PS in FIG. , The side surface of the semiconductor electrode 2 may be apparently in contact with the inner side surface of the flange-shaped edge portion of the counter electrode CE3. In this case, the constituent material of the semiconductor electrode 2 is inserted into the groove 9.
[0075]
In the dye-sensitized solar cell 40, when the photoelectrode 10 is formed, the groove 9 is formed by a known technique such as laser scribing, and when the porous layer PS and the counter electrode CE3 are formed, the above-described flange shape is formed. Can be formed by the same manufacturing method as that of the dye-sensitized solar cell 30 shown in FIG. 2 except that a slurry (or paste) as a raw material is applied so that the edge portion is formed.
[0076]
As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited to the above embodiments.
[0077]
For example, the dye-sensitized solar cell of the present invention may have the form of a module in which a plurality of cells are provided in parallel, such as the dye-sensitized solar cell 50 shown in FIG. The dye-sensitized solar cell 50 illustrated in FIG. 4 is an example in which a plurality of the dye-sensitized solar cells 30 illustrated in FIG. 2 or the dye-sensitized solar cells 40 illustrated in FIG. Is shown.
[0078]
Compared to the dye-sensitized solar cell 30 shown in FIG. 2, the dye-sensitized solar cell 50 shown in FIG. 4 has one side of the sealing material 5 provided between the photoelectrodes 10 of the single cells of the adjacent solar cells. The groove 9 is formed between the photoelectrode 10 of the single cell (hereinafter, referred to as a single cell A).
[0079]
The groove 9 is formed by shaving the semiconductor electrode 2 of the single cell A by a technique such as laser scribing. The portion of the groove 9 near the sealing material 5 has reached the depth at which the layer of the transparent conductive film 3 of the transparent electrode 1 appears by completely removing the semiconductor electrode 2 portion. Further, in the portion of the trench 9 near the semiconductor electrode 2 of the single cell A, the portion of the semiconductor electrode 2 and the portion of the transparent conductive film 3 are completely removed, and the layer of the transparent substrate 4 of the transparent electrode 1 appears. To the depth.
[0080]
The transparent conductive film 3 of the adjacent photoelectrode 10 and the portion of the semiconductor electrode 2 on the transparent conductive film 3 are not electrically connected to the portion of the groove in the vicinity of the sealing material 5 so as not to be in electrical contact with each other. Are inserted in such a manner that the brim-shaped edge portion of the porous layer PS of the single cell A is in contact with the transparent substrate 4 of the transparent electrode 1.
[0081]
Further, a portion of the groove near the semiconductor electrode 2 of the single cell A, that is, a portion between the porous layer PS of the single cell A and the sealing material 5 is formed in a flange shape of the counter electrode CE of the single cell A. The formed edge portion is inserted so as to contact the transparent conductive film 3 of the transparent electrode 1 of the other single cell A. The dye-sensitized solar cell 50 can be formed by the same manufacturing method as the dye-sensitized solar cell 40 shown in FIG.
[0082]
【Example】
Hereinafter, the carbon electrode and the dye-sensitized solar cell of the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
[0083]
(Example 1)
A photoelectrode having the same configuration as that of the photoelectrode 10 shown in FIG. 3 (however, the semiconductor electrode 2 has a two-layer structure) is manufactured by the following procedure, and further, this photoelectrode is used. The dye-sensitized solar cell having the same configuration as the dye-sensitized solar cell 40 shown in FIG. 3 (the area of the light receiving surface F2 of the semiconductor electrode 2:1cm2) Was prepared. For each layer of the semiconductor electrode 2 having a two-layer structure, a layer disposed on the side closer to the transparent electrode 1 is referred to as a “first layer”, and a layer disposed on a side closer to the porous layer PS is referred to as a “second layer”. Layer. "
[0084]
First, commercially available anatase-type titanium oxide particles (average particle diameter: 25 nm, hereinafter, referred to as “P25”) and anatase-type titanium oxide particles having different particle diameters (average particle diameter: 200 nm, hereinafter, “P200”) Acetylacetone, ion-exchanged water, interface, 6. Add an activator (trade name: "Triton-X", manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), knead the mixture, and form a slurry for forming a second layer (P25 content; 7.5% by mass; P200 content; 5% by mass, hereinafter referred to as “slurry 1”).
[0085]
Next, a slurry for forming a first layer (P1 content: 15% by mass, hereinafter referred to as “slurry 2”) was prepared in the same preparation procedure as that for the slurry 1 except that only P25 was used without using P200. ") Was prepared.
[0086]
On the other hand, a glass substrate (transparent conductive glass) is doped with fluorine-doped SnO.2A transparent electrode (thickness: 1.1 mm) on which a conductive film (thickness: 700 nm) was formed was prepared. And this SnO2The slurry 2 was applied on the conductive film using a bar coder, and then dried. Then, it baked for 30 minutes under the conditions of 450 degreeC in air | atmosphere. Thus, the first layer of the semiconductor electrode 2 was formed on the transparent electrode.
[0087]
Further, by using the slurry 1 and repeating the same application and baking as described above, a second layer was formed on the first layer. In this way, SnO2Semiconductor electrode 2 (area of light receiving surface; 1.0 cm) on conductive film2, A layer thickness of 10 μm, a layer thickness of the first layer: 3 μm, and a layer thickness of the second layer: 7 μm) to produce a photoelectrode 10 containing no sensitizing dye.
[0088]
Thereafter, the dye was adsorbed on the back surface of the semiconductor electrode as follows. First, a ruthenium complex [cis-Di (thiocyanato) -N, N'-bis (2,2'-bipyridyl-4,4'dicarboxylic acid] -ruthenium (II)] was used as a sensitizing dye, and an ethanol solution thereof was used. (Concentration of sensitizing dye; 3 × 10-4mol / L).
[0089]
Next, the semiconductor electrode was immersed in this solution, and was left under a temperature condition of 80 ° C. for 20 hours. As a result, about 1.0 × 10-7mol / cm2Adsorbed. Next, in order to improve the open-circuit voltage Voc, the semiconductor electrode after the adsorption of the ruthenium complex was immersed in an acetonitrile solution of 4-tert-butylpyridine for 15 minutes, and then dried in a nitrogen gas stream maintained at 25 ° C. 10 was completed.
[0090]
Next, as shown in FIG. 3, a predetermined area of the transparent conductive film 3 of the photoelectrode 10 was cut by performing a laser scribing process, a groove 9 was formed, and the surface of the transparent substrate 4 was exposed.
[0091]
Next, a slurry for forming the porous material layer PS (hereinafter, referred to as “slurry 3”) was prepared by the following procedure. That is, the slurry 3 uses commercially available silicon dioxide (average particle diameter: 40 nm, hereinafter, referred to as P1) and commercially available rutile type titanium oxide (average particle diameter: 400 nm, hereinafter, referred to as P2). Except that the total content was 15% by mass and the mass ratio between P1 and P2 was P1: P2 = 35: 65, the same preparation procedure as that for the slurry 1 was used to form the porous material layer PS. Slurry 3 was prepared. Then, application and sintering of the slurry 3 were repeated on the back surface F22 and the side surface of the photoelectrode so that the state shown in FIG. 3 was obtained, thereby forming a porous layer PS having a thickness of 7 μm.
[0092]
Next, a counter electrode CE3 was formed by the following procedure. A slurry for forming the counter electrode (hereinafter, referred to as “slurry 4”) was prepared by using commercially available carbon black particles (average particle size: 40 nm), commercially available graphite particles (average particle size: 5 μm), and Sb-doped particles. SnO2Particles (average particle size: 8 nm), carbon black-like particles, graphite-like particles, and Sb-doped SnO2When the mass ratio of the particles is carbon black particles: graphite particles: Sb-doped SnO2The slurry was prepared in the same manner as in the slurry 1 except that the particles were set to 20: 100: 15.
[0093]
Then, application and sintering of the slurry 4 were repeated so that the state shown in FIG. 3 was obtained in the same manner as the formation procedure of the photoelectrode 10, thereby forming a counter electrode CE3 having a thickness of 50 μm on the surface of the porous layer PS. .
[0094]
Next, dimethylpropyl imidazolium iodide, lithium iodide, and 4-tert-butylpyridine are dissolved in γ-butyrolactone as a solvent, and a liquid electrolyte (concentration of dimethylpropyl imidazolium iodide: 0.6 mol) is dissolved. / L, concentration of lithium iodide: 0.1 mol / L 4-tert-butylpyridine concentration: 0.5 mol / L).
[0095]
Next, a sealing material S (trade name: “Himilan”, an ethylene / methacrylic acid random copolymer ionomer film) manufactured by Mitsui Dupont Polychemical Co., Ltd. having a shape corresponding to the size of the semiconductor electrode was prepared. As shown in the figure, the semiconductor electrode 2, the porous layer PS and the counter electrode CE3 were arranged on the side exposed to the outside, and were thermally welded to obtain a battery housing (unfilled with electrolyte).
[0096]
Next, after the electrolyte is injected into the housing from the hole of the counter electrode CE3 provided in advance, the hole is closed with a member of the same material as the sealing material S, and the member is thermally welded to the hole of the counter electrode CE3 to form the hole. After sealing, a dye-sensitized solar cell was completed.
[0097]
(Example 2)
According to the following procedure, the dye-sensitized solar cell (the area of the light receiving surface F2 of the semiconductor electrode 2: 1 cm) having the same configuration as the dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG.2) Was prepared.
[0098]
First, a photoelectrode 10 having the same configuration as in Example 1 was manufactured according to the same manufacturing procedure and conditions as in Example 1. Next, a liquid electrolyte having the same configuration as in Example 1 was prepared according to the same manufacturing procedure and conditions as in Example 1.
[0099]
Next, a substrate 6 similar to the transparent substrate 4 used for the photoelectrode 10 was prepared, and a slurry 4 similar to that prepared in Example 1 was applied to one surface of the substrate 6, and drying and sintering were repeated. A carbon electrode 8 (thickness: 20 μm) was formed on the substrate 6, and a counter electrode CE1 having the same configuration as that shown in FIG. 1 was produced.
[0100]
A spacer S (trade name: “Himilan”) manufactured by Mitsui Dupont Polychemical Co., Ltd. having a shape corresponding to the size of the semiconductor electrode 2 is prepared, and as shown in FIG. And filled therein with the same electrolyte as that prepared in Example 1 to complete a dye-sensitized solar cell 20 having the same configuration as that shown in FIG.
[0101]
(Comparative Example 1)
When forming the counter electrode CE3, Sb-doped SnO2Example 1 was repeated except that titania (anatase type titanium oxide) particles (average particle size: 8 nm) were used instead of particles (average particle size: 8 nm). A dye-sensitized solar cell having a similar configuration was manufactured.
[0102]
(Comparative Example 2)
When forming the counter electrode CE1, Sb-doped SnO2The procedure and conditions of Example 2 were the same as in Example 2 except that titania (anatase type titanium oxide) particles (average particle size: 8 nm) were used instead of particles (average particle size: 8 nm). A dye-sensitized solar cell having a similar configuration was manufactured.
[0103]
[Battery characteristics evaluation test]
A battery characteristic evaluation test was performed according to the following procedure, and the energy conversion efficiency η (%) of the dye-sensitized solar cells of Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 was measured. The energy conversion efficiency η (%) of the dye-sensitized solar cell is represented by the following equation (A). Here, in the following equation (A), P0Is the incident light intensity [mWcm-2], VocIs the open circuit voltage [V], JscIs the short circuit current density [mA · cm-2F.]. F. Indicates a fill factor (Filling Factor).
η = 100 × (Voc× Jsc× F. F. ) / P0… (A)
[0104]
The battery characteristics evaluation test was performed by using a solar simulator (trade name: “WXS-85-H”, manufactured by Wacom) and simulating sunlight irradiation conditions from a xenon lamp light source through an AM filter (AM1.5). 10mW / cm2(Irradiation conditions of so-called “0.1 Sun”) and 100 mW / cm2(The so-called “1 Sun” irradiation conditions) were performed under two measurement conditions.
[0105]
The current-voltage characteristics of each dye-sensitized solar cell were measured at room temperature using an IV tester, and the open-circuit voltage (Voc / V) and short-circuit current density (Jsc / mA · cm) were measured.-2) And the fill factor (FF), and the energy conversion efficiency η0[%] Was determined. The obtained results are shown in Table 1 (irradiation conditions of 0.1 Sun) and Table 2 (irradiation conditions of 1 Sun). In addition, “Jsc @ 1Sun” shown in Table 1 indicates a value obtained by multiplying Jsc actually obtained under the irradiation condition of 0.1 Sun by 10 times.
[0106]
[Table 1]
Figure 2004127849
[0107]
[Table 2]
Figure 2004127849
[0108]
As is clear from the results shown in Tables 1 and 2, the dye-sensitized solar cells of Examples 1 and 2 exhibited excellent F.D. F. And energy conversion efficiency η.
[0109]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a carbon electrode having high electron conductivity that can promptly cause an electron transfer reaction on the electrode surface. Further, by providing this as a counter electrode, a redox couple (for example, I3 / IAnd the like.3 To I(Reduction reaction to reduce) to a dye-sensitized solar cell having excellent energy conversion efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a basic configuration of a first embodiment of a dye-sensitized solar cell of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a basic configuration of a second embodiment of the dye-sensitized solar cell of the present invention.
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a basic configuration of a third embodiment of the dye-sensitized solar cell of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a case where a plurality of the dye-sensitized solar cells shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transparent electrode, 2 ... Semiconductor electrode, 3 ... Transparent conductive film, 4 ... Transparent substrate, 5 ... Sealing material, 6 ... Transparent substrate, 8 ... Carbon electrode, 9 ... Formed by laser scribe Groove, 10 ... Photoelectrode, 20, 30, 40, 50 ... Dye-sensitized solar cell, CE1, CE2, CE3, CE4 ... Counter electrode, E ... Electrolyte, F1, F2, F3 ... Light receiving surface, F22 ... Semiconductor electrode 2, back surface, S: spacer, PS: porous layer.

Claims (6)

細孔を有する多孔質の炭素電極であって、
カーボンブラック状粒子と、グラファイト状粒子と、アナターゼ型の酸化チタン粒子よりも電気抵抗率の低い導電性酸化物粒子と、を構成材料として少なくとも含有していること、を特徴とする炭素電極。
A porous carbon electrode having pores,
A carbon electrode comprising at least carbon black-like particles, graphite-like particles, and conductive oxide particles having a lower electrical resistivity than anatase-type titanium oxide particles as constituent materials.
前記カーボンブラック状粒子の含有質量W1と、前記グラファイト状粒子の含有質量W2と、前記導電性酸化物粒子の含有質量W3とが、下記式(1)及び下記式(2)で表される条件を同時に満たしていること、
を特徴とする請求項1に記載の炭素電極。
0.05≦(W1/W2)≦0.4・・・(1)
0.05≦{W3/(W1+W2)}≦0.4・・・(2)
Conditions in which the content W1 of the carbon black-like particles, the content W2 of the graphite-like particles, and the content W3 of the conductive oxide particles are represented by the following formulas (1) and (2). Must be satisfied at the same time,
The carbon electrode according to claim 1, wherein:
0.05 ≦ (W1 / W2) ≦ 0.4 (1)
0.05 ≦ {W3 / (W1 + W2)} ≦ 0.4 (2)
前記導電性酸化物粒子の電気抵抗率は1×10−2Ω・cm以下であること、を特徴とする請求項1又は2に記載の炭素電極。The carbon electrode according to claim 1, wherein an electrical resistivity of the conductive oxide particles is 1 × 10 −2 Ω · cm or less. 導電性酸化物粒子は、SnドープIn、ZnドープIn、SbドープSnO、FドープSnO、AlドープZnO、GaドープZnO、及び、InSn12からなる群より選択される少なくとも1種の粒子であること、を特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の炭素電極。The conductive oxide particles are a group consisting of Sn-doped In 2 O 3 , Zn-doped In 2 O 3 , Sb-doped SnO 2 , F-doped SnO 2 , Al-doped ZnO, Ga-doped ZnO, and In 4 Sn 3 O 12. The carbon electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbon electrode is at least one kind of particles selected from the group consisting of: 受光面を有する半導体電極と当該受光面上に隣接して配置された透明電極とを有する光電極と、対極とを有しており、前記半導体電極と前記対極とが電解質を介して対向配置された色素増感型太陽電池であって、
前記対極が請求項1〜4の何れかに記載の炭素電極であること、
を特徴とする色素増感型太陽電池。
A photoelectrode having a semiconductor electrode having a light receiving surface and a transparent electrode disposed adjacently on the light receiving surface, and a counter electrode, wherein the semiconductor electrode and the counter electrode are arranged to face each other via an electrolyte; Dye-sensitized solar cell,
The counter electrode is the carbon electrode according to any one of claims 1 to 4,
A dye-sensitized solar cell comprising:
前記半導体電極と前記対極との間に絶縁性の多孔体材料からなる多孔体層が更に配置されており、当該多孔体層中に前記電解質が含有されていること、を特徴とする請求項5に記載の色素増感型太陽電池。6. A porous layer made of an insulating porous material is further disposed between the semiconductor electrode and the counter electrode, and the electrolyte is contained in the porous layer. 2. The dye-sensitized solar cell according to 1.
JP2002294050A 2002-10-07 2002-10-07 Carbon electrode and dye-sensitized solar cell provided with the same Expired - Lifetime JP4387652B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002294050A JP4387652B2 (en) 2002-10-07 2002-10-07 Carbon electrode and dye-sensitized solar cell provided with the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002294050A JP4387652B2 (en) 2002-10-07 2002-10-07 Carbon electrode and dye-sensitized solar cell provided with the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004127849A true JP2004127849A (en) 2004-04-22
JP4387652B2 JP4387652B2 (en) 2009-12-16

Family

ID=32284773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002294050A Expired - Lifetime JP4387652B2 (en) 2002-10-07 2002-10-07 Carbon electrode and dye-sensitized solar cell provided with the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4387652B2 (en)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005302390A (en) * 2004-04-07 2005-10-27 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Carbon electrode and its manufacturing method, material for manufacturing carbon electrode, and dye-sensitized solar cell equipped with carbon electrode
JP2006236960A (en) * 2005-01-28 2006-09-07 Fujikura Ltd Dye-sensitized solar cell and its manufacturing method
JP2006244830A (en) * 2005-03-02 2006-09-14 Sharp Corp Dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell module
WO2007026927A1 (en) * 2005-09-02 2007-03-08 Kyocera Corporation Photo-electric conversion device, its fabrication method, and photovoltaic generation device
WO2007043533A1 (en) * 2005-10-11 2007-04-19 Kyocera Corporation Photoelectric transducer, process for producing the same, and photovoltaic apparatus
WO2010050575A1 (en) 2008-10-29 2010-05-06 富士フイルム株式会社 Dye, photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell each comprising the dye, and process for producing dye
EP2302650A2 (en) 2009-09-28 2011-03-30 Fujifilm Corporation Method of producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell
EP2306479A2 (en) 2009-09-28 2011-04-06 Fujifilm Corporation Method of producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell
CN102214517A (en) * 2010-04-07 2011-10-12 德元太阳能科技股份有限公司 Method for manufacturing large-area solar cell and mold structure
TWI384026B (en) * 2008-12-18 2013-02-01 Nat Univ Tsing Hua Composite substrate for counter electrode of dye-sensitized solar cell
CN103165290A (en) * 2011-12-14 2013-06-19 海洋王照明科技股份有限公司 Dye sensitized solar cell and preparation method thereof
CN103221809A (en) * 2010-07-13 2013-07-24 图宾根埃伯哈德·卡尔斯大学 Gas sensor and method for producing the same
CN103480385A (en) * 2013-09-13 2014-01-01 大连海事大学 Supported catalyst preparing method and application of supported catalyst on electrode on dye-sensitized solar cell
JP2014165090A (en) * 2013-02-27 2014-09-08 Osaka Gas Co Ltd Paste composition for photoelectric conversion element, electrode for photoelectric conversion element using the same, and photoelectric conversion element

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4684572B2 (en) * 2004-04-07 2011-05-18 株式会社豊田中央研究所 Carbon electrode and manufacturing method thereof, carbon electrode manufacturing material, and dye-sensitized solar cell provided with carbon electrode
JP2005302390A (en) * 2004-04-07 2005-10-27 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Carbon electrode and its manufacturing method, material for manufacturing carbon electrode, and dye-sensitized solar cell equipped with carbon electrode
JP2006236960A (en) * 2005-01-28 2006-09-07 Fujikura Ltd Dye-sensitized solar cell and its manufacturing method
JP2006244830A (en) * 2005-03-02 2006-09-14 Sharp Corp Dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell module
WO2007026927A1 (en) * 2005-09-02 2007-03-08 Kyocera Corporation Photo-electric conversion device, its fabrication method, and photovoltaic generation device
JP4856079B2 (en) * 2005-09-02 2012-01-18 京セラ株式会社 PHOTOELECTRIC CONVERSION DEVICE, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND PHOTOVOLTAIC GENERATION DEVICE
WO2007043533A1 (en) * 2005-10-11 2007-04-19 Kyocera Corporation Photoelectric transducer, process for producing the same, and photovoltaic apparatus
JP4856089B2 (en) * 2005-10-11 2012-01-18 京セラ株式会社 PHOTOELECTRIC CONVERSION DEVICE, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND PHOTOVOLTAIC GENERATION DEVICE
WO2010050575A1 (en) 2008-10-29 2010-05-06 富士フイルム株式会社 Dye, photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell each comprising the dye, and process for producing dye
EP2845882A2 (en) 2008-10-29 2015-03-11 Fujifilm Corporation Dye, Photoelectric Conversion Element and Photoelectrochemical Cell
TWI384026B (en) * 2008-12-18 2013-02-01 Nat Univ Tsing Hua Composite substrate for counter electrode of dye-sensitized solar cell
EP2306479A2 (en) 2009-09-28 2011-04-06 Fujifilm Corporation Method of producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell
EP2302650A2 (en) 2009-09-28 2011-03-30 Fujifilm Corporation Method of producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell
CN102214517A (en) * 2010-04-07 2011-10-12 德元太阳能科技股份有限公司 Method for manufacturing large-area solar cell and mold structure
CN102214517B (en) * 2010-04-07 2012-12-19 财团法人交大思源基金会 Method for manufacturing large-area solar cell
CN103221809A (en) * 2010-07-13 2013-07-24 图宾根埃伯哈德·卡尔斯大学 Gas sensor and method for producing the same
CN103165290A (en) * 2011-12-14 2013-06-19 海洋王照明科技股份有限公司 Dye sensitized solar cell and preparation method thereof
JP2014165090A (en) * 2013-02-27 2014-09-08 Osaka Gas Co Ltd Paste composition for photoelectric conversion element, electrode for photoelectric conversion element using the same, and photoelectric conversion element
CN103480385A (en) * 2013-09-13 2014-01-01 大连海事大学 Supported catalyst preparing method and application of supported catalyst on electrode on dye-sensitized solar cell

Also Published As

Publication number Publication date
JP4387652B2 (en) 2009-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ikeda et al. Conductive polymer–carbon–imidazolium composite: a simple means for constructing solid-state dye-sensitized solar cells
US20100248418A1 (en) Photoelectric converter, and transparent conductive substrate for the same
JP4635473B2 (en) Method for manufacturing photoelectric conversion element and method for manufacturing semiconductor electrode
JP4046974B2 (en) Photoelectrode and dye-sensitized solar cell provided with the same
JP2004152613A (en) Dye-sensitized solar cell
JP2003217688A (en) Dye-sensitized photoelectric converter
JP5493369B2 (en) Composition for forming underlayer, method for producing underlayer, method for producing photoelectrode, and method for producing solar cell
JP2004055536A (en) Dye-sensitized solar cell
JP4387652B2 (en) Carbon electrode and dye-sensitized solar cell provided with the same
JP4963165B2 (en) Dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell module
JP2007066526A (en) Semiconductor electrode, dye-sensitized solar cell, and its manufacturing method
WO2004068627A1 (en) Photoelectric conversion element and process for fabricating the same, electronic apparatus and process for fabricating the same, and semiconductor layer and process for forming the same
JP4925605B2 (en) Photoelectric conversion device and photovoltaic device using the same
JP5189870B2 (en) Electrolytic solution and dye-sensitized solar cell
JP4777592B2 (en) Counter electrode and dye-sensitized solar cell having the same
JP4334960B2 (en) Carbon electrode and electrode and dye-sensitized solar cell comprising the same
JP4322491B2 (en) Method for producing dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell
JP4493921B2 (en) Dye-sensitized solar cell
JP4102054B2 (en) Photoelectrode and dye-sensitized solar cell provided with the same
KR101088676B1 (en) Electrolyte for dye-sensitized solarcell comprising pyrrolidinium iodide based ionic liquid, dye-sensitized solarcell comprising the electrolyte and preparation method of the dye-sensitized solarcell
KR101054470B1 (en) Dye-sensitized solar cell electrolyte and dye-sensitized solar cell using same
JP2007179822A (en) Electrode and dye-sensitized solar cell using it for counter electrode
JP5189869B2 (en) Electrolytic solution and dye-sensitized solar cell
JP4808560B2 (en) Titanium oxide particle-containing composition, method for producing photoelectrode, and method for producing solar cell
JP2004253333A (en) Dye-sensitized solar cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050808

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090616

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090721

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090929

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091001

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4387652

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121009

Year of fee payment: 3

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121009

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121009

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131009

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term