JP2003109678A - 色素増感型太陽電池の電極及び作製法 - Google Patents
色素増感型太陽電池の電極及び作製法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】この発明はセルロースを含有させた色素増感型
太陽電池用電極の電極構造とその作成方法に関するもの
である。 【解決手段】酸化金属微粒子のペーストに微生物によっ
て作成したセルロースを混合することで塗布後の乾燥工
程及び焼成工程においてクラックを抑えることができ、
色素増感型太陽電池用電極を歩留まり向上させることが
できる。また色素定着の為の色素溶液の浸漬及び電解液
の浸透に要する時間が削減できる。焼成工程を省き基板
にガラス以外の樹脂フィルムを用いることができる。
太陽電池用電極の電極構造とその作成方法に関するもの
である。 【解決手段】酸化金属微粒子のペーストに微生物によっ
て作成したセルロースを混合することで塗布後の乾燥工
程及び焼成工程においてクラックを抑えることができ、
色素増感型太陽電池用電極を歩留まり向上させることが
できる。また色素定着の為の色素溶液の浸漬及び電解液
の浸透に要する時間が削減できる。焼成工程を省き基板
にガラス以外の樹脂フィルムを用いることができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】金属酸化物粒子を支持体の上
に固着させて形成した金属酸化物膜は、金属酸化物の光
半導体特性を利用した、Graetzelの報告してい
る色素増感型太陽電池の電極材料として有用である。こ
の発明は比評面積が大きく多孔質なセラミックスを作成
する手法であり、とくに色素増感型太陽電池の電極作成
において効果を発揮する。
に固着させて形成した金属酸化物膜は、金属酸化物の光
半導体特性を利用した、Graetzelの報告してい
る色素増感型太陽電池の電極材料として有用である。こ
の発明は比評面積が大きく多孔質なセラミックスを作成
する手法であり、とくに色素増感型太陽電池の電極作成
において効果を発揮する。
【0002】
【従来の技術】色素増感型太陽電池の電極の一般的な製
造方法は金属酸化物粒子を溶媒に分散させて、金属酸化
物粒子の懸濁液を支持体に塗布して焼結して金属酸化物
粒子を基板支持体に固着させて金属酸化物膜を形成する
分散塗布法である。また、金属酸化物を基板支持体に吹
き付ける方法等も提案されている。
造方法は金属酸化物粒子を溶媒に分散させて、金属酸化
物粒子の懸濁液を支持体に塗布して焼結して金属酸化物
粒子を基板支持体に固着させて金属酸化物膜を形成する
分散塗布法である。また、金属酸化物を基板支持体に吹
き付ける方法等も提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の製造方
法では、基板支持体上に作成した金属酸化物膜中の1次
粒子の大きさは数nmから数十nmであり、焼結時に金
属酸化物の体積収縮が起こり、形成した金属酸化物膜自
身の特性も低下してしまう。このため従来技術の方法で
は、特に光電変換材料や、太陽電池等に適するような、
比表面積が大きい多孔質の金属酸化物膜は得られがた
い。
法では、基板支持体上に作成した金属酸化物膜中の1次
粒子の大きさは数nmから数十nmであり、焼結時に金
属酸化物の体積収縮が起こり、形成した金属酸化物膜自
身の特性も低下してしまう。このため従来技術の方法で
は、特に光電変換材料や、太陽電池等に適するような、
比表面積が大きい多孔質の金属酸化物膜は得られがた
い。
【0002】色素増感型太陽電池を作成するにあたり、
金属酸化物膜への色素定着の為の色素溶液の浸漬及び電
解液の浸透が必要不可欠であるが、従来技術ではこの色
素定着及び電解液の浸透にかなりの時間を要していた。
金属酸化物膜への色素定着の為の色素溶液の浸漬及び電
解液の浸透が必要不可欠であるが、従来技術ではこの色
素定着及び電解液の浸透にかなりの時間を要していた。
【0003】また、酸化チタン微粒子を用いる場合にお
いては焼成により電極の固着化及びアナターゼ形への転
移のため焼成を要しており、耐熱性のあるガラス基板を
必要としていた。
いては焼成により電極の固着化及びアナターゼ形への転
移のため焼成を要しており、耐熱性のあるガラス基板を
必要としていた。
【0004】
【発明が解決しようとする手段】本発明では金属酸化物
粉末もしくは金属酸化物粒子を含むゾル液、もしくはゲ
ルを用い、支持体との密着性が強く、且つ比表面積の大
きな多孔質の酸化チタン膜を得るために研究を行った結
果、セルロースに繊維や微生物によって製造されるセル
ロース(以下バイオセルロースという)を含有した金属
酸化物粒子分散液組成物を用いることが有効であること
を見出し、本発明に至った。
粉末もしくは金属酸化物粒子を含むゾル液、もしくはゲ
ルを用い、支持体との密着性が強く、且つ比表面積の大
きな多孔質の酸化チタン膜を得るために研究を行った結
果、セルロースに繊維や微生物によって製造されるセル
ロース(以下バイオセルロースという)を含有した金属
酸化物粒子分散液組成物を用いることが有効であること
を見出し、本発明に至った。
【0005】特に繊維質であるバイオセルロースを含有
させることにより膜自体の支持体となり金属酸化物粒子
同士の体積収縮が抑えられ、クラックの発生が低減で
き、生産歩留まりが非常に向上する。
させることにより膜自体の支持体となり金属酸化物粒子
同士の体積収縮が抑えられ、クラックの発生が低減で
き、生産歩留まりが非常に向上する。
【0006】また、金属酸化物膜への色素定着の為の色
素溶液の浸漬及び電解液の浸透においてバイオセルロー
スの繊維質が内部への溶液浸透を促すために色素溶液の
浸漬及び電解液の浸透に要する時間が削減でき、生産性
が大幅に向上する。
素溶液の浸漬及び電解液の浸透においてバイオセルロー
スの繊維質が内部への溶液浸透を促すために色素溶液の
浸漬及び電解液の浸透に要する時間が削減でき、生産性
が大幅に向上する。
【0007】従来技術では焼成により電極の固着化及び
アナターゼ形への転移のため焼成を要していたが、アナ
ターゼ型酸化チタン粒子を用いることでバイオセルロー
スが膜構造を支える支持体となり焼成工程を省くことが
できる。このように焼成工程を省いたことにより、酸化
チタン粒子に色素を吸着し、これを塗布することで色素
増感型太陽電池用電極を得ることもできる。
アナターゼ形への転移のため焼成を要していたが、アナ
ターゼ型酸化チタン粒子を用いることでバイオセルロー
スが膜構造を支える支持体となり焼成工程を省くことが
できる。このように焼成工程を省いたことにより、酸化
チタン粒子に色素を吸着し、これを塗布することで色素
増感型太陽電池用電極を得ることもできる。
【0008】さらに従来の焼成工程では活性の高いブル
ッカイト型酸化チタンへの転移は難しいが、ブルッカイ
ト型酸化チタン粒子を用いることでさらに高効率である
色素増感型太陽電池を作成しうる技術である。
ッカイト型酸化チタンへの転移は難しいが、ブルッカイ
ト型酸化チタン粒子を用いることでさらに高効率である
色素増感型太陽電池を作成しうる技術である。
【0009】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
例をあげて説明する 実施例1 市販の酸化チタン微粒子(テイカ株式会社製、AMT−
600、アナターゼ型結晶、平均粒径30nm)4.0
gとアセチルアセトン20mlとバイオセルロース1g
(KELCO社製 Cellulon セルロース分1
7wt%)を6時間分散させ、酸化チタン分散液とし
た。
例をあげて説明する 実施例1 市販の酸化チタン微粒子(テイカ株式会社製、AMT−
600、アナターゼ型結晶、平均粒径30nm)4.0
gとアセチルアセトン20mlとバイオセルロース1g
(KELCO社製 Cellulon セルロース分1
7wt%)を6時間分散させ、酸化チタン分散液とし
た。
【0010】このチタン分散液をドクターブレード法に
よりフッ素ドープSnO2ガラス板(10mm×15m
m)電極部10mm×5mmマスキングして塗布し、1
00℃で30分予備乾燥した後、500℃で120分間
焼成し、酸化チタン膜を得た。この酸化チタン膜はガラ
ス板上に強固に固着しており、これを光学顕微鏡で観察
してもクラックはほとんど認められなかった。
よりフッ素ドープSnO2ガラス板(10mm×15m
m)電極部10mm×5mmマスキングして塗布し、1
00℃で30分予備乾燥した後、500℃で120分間
焼成し、酸化チタン膜を得た。この酸化チタン膜はガラ
ス板上に強固に固着しており、これを光学顕微鏡で観察
してもクラックはほとんど認められなかった。
【0011】この酸化チタン膜にRu錯体(Ru((B
ipy)(COOH2)2(SCN)2))のエタノー
ル溶液(濃度10−3mol/l)に2時間浸漬し、メ
タノールを用いて洗浄し、自然乾燥させた。この電極と
対向電極として白金の薄層が設けられたITOガラスと
を貼り合わせた後、一部の開口部を残し、端面をエポキ
シでシールし、セルとした。このセルにエチレンカーボ
ネートとアセトニトリルの混合溶液(体積比4:1)1
0ml中にテトラプロピルアイオダイド1.44gとヨ
ウ素0.076g溶解させた電解液を毛細管現象により
浸透させた。この浸透には30分の時間を要した。
ipy)(COOH2)2(SCN)2))のエタノー
ル溶液(濃度10−3mol/l)に2時間浸漬し、メ
タノールを用いて洗浄し、自然乾燥させた。この電極と
対向電極として白金の薄層が設けられたITOガラスと
を貼り合わせた後、一部の開口部を残し、端面をエポキ
シでシールし、セルとした。このセルにエチレンカーボ
ネートとアセトニトリルの混合溶液(体積比4:1)1
0ml中にテトラプロピルアイオダイド1.44gとヨ
ウ素0.076g溶解させた電解液を毛細管現象により
浸透させた。この浸透には30分の時間を要した。
【0012】以上により作成した色素増感型太陽電池用
電極をAM1.5の光照射下において光電変換効率を測
定したところ7.0%であった。
電極をAM1.5の光照射下において光電変換効率を測
定したところ7.0%であった。
【0013】実施例2
市販の酸化チタン微粒子(テイカ株式会社製、AMT−
600、アナターゼ型結晶、平均粒径30nm)4.0
gとアセチルアセトン20mlとバイオセルロース1g
(KELCO社製 Cellulon セルロース分1
7wt%)を6時間分散させ、酸化チタン分散液とし
た。
600、アナターゼ型結晶、平均粒径30nm)4.0
gとアセチルアセトン20mlとバイオセルロース1g
(KELCO社製 Cellulon セルロース分1
7wt%)を6時間分散させ、酸化チタン分散液とし
た。
【0014】このチタン分散液をドクターブレード法に
よりフッ素ドープSnO2ガラス(10mm×15m
m)電極部10mm×5mmマスキングして塗布し、6
0℃で200分乾燥し、酸化チタン膜を得た。この酸化
チタン膜はガラス板上に密着しており、これを光学顕微
鏡で観察してもクラックはほとんど認められなかった。
よりフッ素ドープSnO2ガラス(10mm×15m
m)電極部10mm×5mmマスキングして塗布し、6
0℃で200分乾燥し、酸化チタン膜を得た。この酸化
チタン膜はガラス板上に密着しており、これを光学顕微
鏡で観察してもクラックはほとんど認められなかった。
【0015】この酸化チタン膜にRu錯体(Ru((B
ipy)(COOH2)2(SCN)2))のエタノー
ル溶液(濃度10−3mol/l)に2時間浸漬し、メ
タノールを用いて洗浄し、自然乾燥させた。この電極と
対向電極として白金の薄層が設けられたITOガラスと
を貼り合わせた後、一部の開口部を残し、端面をエポキ
シでシールし、セルとした。このセルにエチレンカーボ
ネートとアセトニトリルの混合溶液(体積比4:1)1
0ml中にテトラプロピルアイオダイド1.44gとヨ
ウ素0.076g溶解させた電解液を毛細管現象により
浸透させた。この浸透には60分の時間を要した。
ipy)(COOH2)2(SCN)2))のエタノー
ル溶液(濃度10−3mol/l)に2時間浸漬し、メ
タノールを用いて洗浄し、自然乾燥させた。この電極と
対向電極として白金の薄層が設けられたITOガラスと
を貼り合わせた後、一部の開口部を残し、端面をエポキ
シでシールし、セルとした。このセルにエチレンカーボ
ネートとアセトニトリルの混合溶液(体積比4:1)1
0ml中にテトラプロピルアイオダイド1.44gとヨ
ウ素0.076g溶解させた電解液を毛細管現象により
浸透させた。この浸透には60分の時間を要した。
【0016】以上により作成した色素増感型太陽電池用
電極をAM1.5の光照射下において光電変換効率を測
定したところ5.0%であった。
電極をAM1.5の光照射下において光電変換効率を測
定したところ5.0%であった。
【0017】比較例1
市販の酸化チタン微粒子(テイカ株式会社製、AMT−
600、アナターゼ型結晶、平均粒径30nm)4.0
gとアセチルアセトン20mlとポリエチレングリコー
ルを6時間分散させ、酸化チタン分散液とした。
600、アナターゼ型結晶、平均粒径30nm)4.0
gとアセチルアセトン20mlとポリエチレングリコー
ルを6時間分散させ、酸化チタン分散液とした。
【0018】このチタン分散液をドクターブレード法に
よりフッ素ドープSnO2ガラス板(10mm×15m
m)電極部10mm×5mmマスキングして塗布し、1
00℃で30分予備乾燥した後、500℃で120分間
焼成し、酸化チタン膜を得た。この酸化チタン膜はガラ
ス板上に固着しているが、目視においてクラックが認め
られた。
よりフッ素ドープSnO2ガラス板(10mm×15m
m)電極部10mm×5mmマスキングして塗布し、1
00℃で30分予備乾燥した後、500℃で120分間
焼成し、酸化チタン膜を得た。この酸化チタン膜はガラ
ス板上に固着しているが、目視においてクラックが認め
られた。
【0019】この酸化チタン膜にRu錯体(Ru((B
ipy)(COOH2)2(SCN)2))のエタノー
ル溶液(濃度10−3mol/l)に2時間浸漬し、メ
タノールを用いて洗浄し、自然乾燥させた。この電極と
対向電極として白金の薄層が設けられたITOガラスと
を貼り合わせた後、一部の開口部を残し、端面をエポキ
シでシールし、セルとした。このセルにエチレンカーボ
ネートとアセトニトリルの混合溶液(体積比4:1)1
0ml中にテトラプロピルアイオダイド1.44gとヨ
ウ素0.076g溶解させた電解液を毛細管現象により
浸透させた。この浸透には12時間を要した。
ipy)(COOH2)2(SCN)2))のエタノー
ル溶液(濃度10−3mol/l)に2時間浸漬し、メ
タノールを用いて洗浄し、自然乾燥させた。この電極と
対向電極として白金の薄層が設けられたITOガラスと
を貼り合わせた後、一部の開口部を残し、端面をエポキ
シでシールし、セルとした。このセルにエチレンカーボ
ネートとアセトニトリルの混合溶液(体積比4:1)1
0ml中にテトラプロピルアイオダイド1.44gとヨ
ウ素0.076g溶解させた電解液を毛細管現象により
浸透させた。この浸透には12時間を要した。
【0020】以上により作成した色素増感型太陽電池用
電極をAM1.5の光照射下において光電変換効率を測
定したところ2.0%であった。
電極をAM1.5の光照射下において光電変換効率を測
定したところ2.0%であった。
【0021】実施例3
市販の酸化チタン微粒子(テイカ株式会社製、AMT−
600、アナターゼ型結晶、平均粒径30nm)4.0
gとアセチルアセトン20mlとバイオセルロース1g
(KELCO社製 Cellulon セルロース分1
7wt%)を6時間分散させ、Ru錯体(Ru((Bi
py)(COOH2)2(SCN)2))のエタノール
溶液(濃度10−3mol/l)を加え、12時間攪拌
しRu錯体を吸着させた酸化チタン分散液とした。
600、アナターゼ型結晶、平均粒径30nm)4.0
gとアセチルアセトン20mlとバイオセルロース1g
(KELCO社製 Cellulon セルロース分1
7wt%)を6時間分散させ、Ru錯体(Ru((Bi
py)(COOH2)2(SCN)2))のエタノール
溶液(濃度10−3mol/l)を加え、12時間攪拌
しRu錯体を吸着させた酸化チタン分散液とした。
【0022】このチタン分散液をドクターブレード法に
よりITOつき樹脂フィルム(10mm×15mm)電
極部10mm×5mmマスキングして塗布し、60℃で
200分フィルム上に密着しており、これを光学顕微鏡
で観察してもクラックはほとんど認められなかった。
よりITOつき樹脂フィルム(10mm×15mm)電
極部10mm×5mmマスキングして塗布し、60℃で
200分フィルム上に密着しており、これを光学顕微鏡
で観察してもクラックはほとんど認められなかった。
【0023】この酸化チタン膜にRu錯体(Ru((B
ipy)(COOH2)2(SCN)2))のエタノー
ル溶液(濃度10−3mol/l)に2時間浸漬し、メ
タノールを用いて洗浄し、自然乾燥させた。この電極と
対向電極として白金の薄層が設けられたITO樹脂フィ
ルムとを貼り合わせた後、一部の開口部を残し、端面を
エポキシでシールし、セルとした。このセルにエチレン
カーボネートとアセトニトリルの混合溶液(体積比4:
1)10ml中にテトラプロピルアイオダイド1.44
gとヨウ素0.076g溶解させた電解液を毛細管現象
により浸透させた。この浸透には60分の時間を要し
た。
ipy)(COOH2)2(SCN)2))のエタノー
ル溶液(濃度10−3mol/l)に2時間浸漬し、メ
タノールを用いて洗浄し、自然乾燥させた。この電極と
対向電極として白金の薄層が設けられたITO樹脂フィ
ルムとを貼り合わせた後、一部の開口部を残し、端面を
エポキシでシールし、セルとした。このセルにエチレン
カーボネートとアセトニトリルの混合溶液(体積比4:
1)10ml中にテトラプロピルアイオダイド1.44
gとヨウ素0.076g溶解させた電解液を毛細管現象
により浸透させた。この浸透には60分の時間を要し
た。
【0024】以上により作成した色素増感型太陽電池用
電極をAM1.5の光照射下において光電変換効率を測
定したところ5.0%であった。
電極をAM1.5の光照射下において光電変換効率を測
定したところ5.0%であった。
【0025】
【発明の効果】以上によりバイオセルロースを含有させ
ることによりクラックの発生が低減でき、色素定着の為
の色素溶液の浸漬及び電解液の浸透に要する時間が削減
できる。また、焼成工程を省き、ガラス以外の基板を用
いることができる。さらにブルッカイト型酸化チタン粒
子を用いることでさらに高効率である色素増感型太陽電
池を作成しうる可能性を見出した。
ることによりクラックの発生が低減でき、色素定着の為
の色素溶液の浸漬及び電解液の浸透に要する時間が削減
できる。また、焼成工程を省き、ガラス以外の基板を用
いることができる。さらにブルッカイト型酸化チタン粒
子を用いることでさらに高効率である色素増感型太陽電
池を作成しうる可能性を見出した。
Claims (6)
- 【請求項1】セルロースを含有した色素増感型太陽電池
電極用金属酸化物微粒子分散液及び光電変換素子電極用
金属酸化物粒子分散液。 - 【請求項2】金属酸化物微粒子膜にセルロースを含有し
た色素増感型太陽電池用電極及び光電変換素子用電極。 - 【請求項3】焼結工程を省略し、セルロースを含有した
色素増感型太陽電池用電極及び光電変換素子用電極。 - 【請求項4】塗布工程前に色素を吸着させた金属酸化物
粒子を用い、かつ焼成工程を省いたセルロースを含有し
た色素増感型太陽電池用電極及び光電変換素子用電極。 - 【請求項5】請求項1から4において金属酸化微粒子と
して酸化チタンを用いる場合においてはアナターゼ型、
ブルッカイト型の酸化チタンである色素増感型太陽電池
用電極及び光電変換素子用電極。 - 【請求項6】 基板に電極つきの樹脂フィルムを用い、
セルロースを含有した色素増感型太陽電池用電極及び光
電変換素子用電極。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001338633A JP2003109678A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 色素増感型太陽電池の電極及び作製法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001338633A JP2003109678A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 色素増感型太陽電池の電極及び作製法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003109678A true JP2003109678A (ja) | 2003-04-11 |
Family
ID=19153091
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001338633A Pending JP2003109678A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 色素増感型太陽電池の電極及び作製法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003109678A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010050575A1 (ja) | 2008-10-29 | 2010-05-06 | 富士フイルム株式会社 | 色素、これを用いた光電変換素子、光電気化学電池、および色素の製造方法 |
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 |
WO2014129575A1 (ja) | 2013-02-22 | 2014-08-28 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換素子、光電変換素子の製造方法および色素増感太陽電池 |
-
2001
- 2001-09-28 JP JP2001338633A patent/JP2003109678A/ja active Pending
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EP2845882A2 (en) | 2008-10-29 | 2015-03-11 | Fujifilm Corporation | Dye, Photoelectric Conversion Element and Photoelectrochemical Cell |
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