JP2003142171A - Photo-electrode and dye sensitized solar cell provide with the same - Google Patents

Photo-electrode and dye sensitized solar cell provide with the same

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JP2003142171A JP2001335377A JP2001335377A JP2003142171A JP 2003142171 A JP2003142171 A JP 2003142171A JP 2001335377 A JP2001335377 A JP 2001335377A JP 2001335377 A JP2001335377 A JP 2001335377A JP 2003142171 A JP2003142171 A JP 2003142171A
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康彦 竹田
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和夫 樋口
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あずさ 月ヶ瀬
Tomomi Motohiro
友美 元廣
Tatsuo Toyoda
竜生 豊田
Toshiyuki Sano
利行 佐野
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Toyota Central R&D Labs Inc
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photo-electrode having excellent use efficiency of incident light and a dye sensitized solar cell having excellent energy conversion effi ciency. SOLUTION: This photo-electrode 10 has a light receiving surface F2, a semiconductor electrode 2 having at least a layer including sensitized dye and oxide semiconductor particles, a transparent electrode 1 adjacently arranged on the light receiving surface F2, and a light reflecting layer 7 arranged adjacently to a rear surface F23 of the semiconductor electrode 2. The light reflecting layer 7 has layer thickness of 3 to 50 μm and contains first particle having a refractive index <=1.8 and second particle having an average particle size >=150 nm and a refractive index >=2.4. A volume ratio of the second particle in the light reflecting layer 7 is 15 to 40%. The dye sensitized solar cell 20 is provided with the photo-electrode 10.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光電極及びこれを
備えた色素増感型太陽電池に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photoelectrode and a dye-sensitized solar cell provided with the photoelectrode.

【0002】[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からその実用化が期待され
ている。
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 the solar cells, dye-sensitized solar cells are expected to be put into practical use because the materials used are inexpensive and they can be manufactured by a relatively simple process.

【0003】従来の色素増感型太陽電池おいては、半導
体電極に含有される増感色素の吸収係数が小さいことか
ら、赤外〜近赤外の波長領域の光は半導体電極に入射し
ても当該半導体電極内において十分に吸収されずに透過
してしまい、光電変換反応の進行に寄与していなかっ
た。
In a conventional dye-sensitized solar cell, since the absorption coefficient of the sensitizing dye contained in the semiconductor electrode is small, light in the infrared to near-infrared wavelength region enters the semiconductor electrode. Also was not sufficiently absorbed in the semiconductor electrode and was transmitted, and did not contribute to the progress of the photoelectric conversion reaction.

【0004】そのため、色素増感型太陽電池の実用化に
向けて、光電極に備えられる半導体電極における入射光
の吸収効率を向上させることにより、電池のエネルギー
変換効率を向上させるための様々な検討が行われてい
る。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(1)で表される。
Therefore, in order to put the dye-sensitized solar cell into practical use, various studies have been made to improve the energy conversion efficiency of the cell by improving the absorption efficiency of incident light in the semiconductor electrode provided in the photoelectrode. Is being done. The energy conversion efficiency η of the dye-sensitized solar cell
(%) Is represented by the following formula (1).

【0005】ここで、下記式(1)中、P0は入射光強
度[mWcm-2]、Vocは開放電圧[V]、Iscは短絡電流
密度[mAcm-2]、F.F.は曲線因子(Fill Factor)
を示す。 η=100×(Voc×Isc×F.F.)/P0…(1)
[0005] Here, in the following formulas (1), P 0 is the incident light intensity [mWcm -2], V oc is the open-circuit voltage [V], I sc is the short circuit current density [mAcm -2], F.F. Is Fill Factor
Indicates. η = 100 × (V oc × I sc × F.F.) / P 0 (1)

【0006】上記の検討として、例えば、特開平10−
255863号公報には、平均粒子径が例えば80nm
以下である小さな半導体粒子(例えば、アナターゼ型の
酸化チタン粒子)を構成材料とする半導体電極(光吸収
粒子層)の電解質の側の面上に、平均粒子径が例えば2
00〜500nmである大きな高屈折材料粒子(例え
ば、ルチル型の酸化チタン粒子)を構成材料とする層
(光反射粒子層)を設けて光電極を構成し、光吸収粒子
層から電解質に向けて進行する入射光を光反射粒子層に
おいて反射させ、再び光吸収粒子層に入射させることに
よりエネルギー変換効率を向上させることを意図した色
素増感型太陽電池が提案されている。
As the above-mentioned examination, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-
In 255863, the average particle size is, for example, 80 nm.
The average particle diameter is, for example, 2 on the surface of the semiconductor electrode (light-absorbing particle layer) of the following which is a small semiconductor particle (for example, anatase type titanium oxide particle) as a constituent material, on the electrolyte side.
A layer (light-reflecting particle layer) having large high-refractive-index material particles (for example, rutile-type titanium oxide particles) having a size of 0 to 500 nm (light-reflecting particle layer) is provided to form a photoelectrode, and the light-absorbing particle layer faces the electrolyte There has been proposed a dye-sensitized solar cell intended to improve energy conversion efficiency by reflecting advancing incident light on a light-reflecting particle layer and then entering the light-absorbing particle layer again.

【0007】また、特開2000−106222号公報
には、粒子径の大きな半導体粒子(平均粒子径;10〜
300nm)と、粒子径の小さな半導体粒子(平均粒子
径;10nm以下)とを混在させた1つの層からなる半
導体電極を構成し、当該半導体電極に入射する入射光を
内部で散乱させることにより、エネルギー変換効率を向
上させることを意図した色素増感型太陽電池が提案され
ている。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-106222, semiconductor particles having a large particle size (average particle size;
(300 nm) and semiconductor particles having a small particle size (average particle size; 10 nm or less) are mixed to form a semiconductor electrode, and the incident light incident on the semiconductor electrode is scattered inside, Dye-sensitized solar cells intended to improve energy conversion efficiency have been proposed.

【0008】更に、Solar Energy Materials and Solar
Cells 44(1996)99-117 には、アナターゼ型の酸化チタ
ン粒子(粒子径が25nmのものを使用する場合と、約
10nm〜約120nmの範囲の様々な粒子径を有する
ものの混合物を使用する場合とがある。)を構成材料と
する光電極(photoelectrode,厚さ:10μm)の電解
質の側の面上に、屈折率の大きなルチル型の酸化チタン
粒子(粒子径:300nm)とジルコニア粒子(粒子
径:20nm以下)とをルチル型の酸化チタン粒子:ジ
ルコニア粒子=100:10の質量比で含有させた por
ous spacer (light reflecting spacer, 厚さ:10μ
m)を設け、光電極から電解質の側に向けて透過する光
を porous spacer において反射させ、再び光電極に入
射させることにより、エネルギー変換効率を向上させる
ことを意図した色素増感型太陽電池が提案されている。
Furthermore, Solar Energy Materials and Solar
Cells 44 (1996) 99-117 include anatase-type titanium oxide particles (when using a particle size of 25 nm and when using a mixture of particles having various particle sizes ranging from about 10 nm to about 120 nm). On the surface of the photoelectrode (photoelectrode, thickness: 10 μm) on the side of the electrolyte having a large refractive index, rutile-type titanium oxide particles (particle diameter: 300 nm) and zirconia particles (particles). (Diameter: 20 nm or less) in a mass ratio of rutile-type titanium oxide particles: zirconia particles = 100: 10 por
ous spacer (light reflecting spacer, thickness: 10μ
m) is provided, and the dye-sensitized solar cell intended to improve the energy conversion efficiency by reflecting the light transmitted from the photoelectrode toward the electrolyte side by the porous spacer and making it enter the photoelectrode again. Proposed.

【0009】[0009]

【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、上述の特開平10−255863号公報の光電
極を備えた色素増感型太陽電池、特開2000−106
222号公報に記載の光電極を備えた色素増感型太陽電
池及び Solar Energy Materials and Solar Cells 44(1
996)99-117 の光電極を備えた色素増感型太陽電池のい
ずれであっても、光電極を構成する半導体電極において
十分な入射光の吸収効率が得られておらず、電池として
十分なエネルギー変換効率を得ることができず未だ不十
分であるということを見出した。
However, the present inventors have found that the dye-sensitized solar cell provided with the photoelectrode disclosed in JP-A-10-255863 described above, JP-A-2000-106.
222 and Solar Energy Materials and Solar Cells 44 (1)
996) In any of the dye-sensitized solar cells with 99-117 photoelectrodes, sufficient absorption efficiency of incident light was not obtained in the semiconductor electrodes that compose the photoelectrodes, and thus it was sufficient as a battery. It was found that the energy conversion efficiency could not be obtained and was still insufficient.

【0010】すなわち、特開平10−255863号公
報に記載の色素増感型太陽電池の場合には、電解質の側
に配置される光反射粒子層が光を光吸収粒子層に向けて
反射するため、光吸収粒子層における光の利用効率が僅
かに増大するものの、光反射粒子層では光を吸収し該層
内において光電変換反応を十分に進行させることができ
ず、しかも、光反射率が不十分であるため、光電極全体
として十分な光の利用効率を得ることができず、十分な
エネルギー変換効率を得ることができないという問題が
あった。また、光を十分に吸収しない光反射粒子層が電
解質溶液の拡散抵抗を増大させてしまう場合があるとい
う問題があった。
That is, in the case of the dye-sensitized solar cell described in JP-A-10-255863, the light-reflecting particle layer disposed on the electrolyte side reflects light toward the light-absorbing particle layer. The light use efficiency of the light absorbing particle layer is slightly increased, but the light reflecting particle layer cannot absorb the light and sufficiently advance the photoelectric conversion reaction in the layer, and further, the light reflectance is insufficient. Since it is sufficient, it is not possible to obtain sufficient light utilization efficiency as the entire photoelectrode, and there is a problem that sufficient energy conversion efficiency cannot be obtained. Further, there is a problem that the light reflection particle layer that does not absorb light sufficiently may increase the diffusion resistance of the electrolyte solution.

【0011】また、特開2000−106222号公報
に記載の色素増感型太陽電池の場合には、半導体電極中
の大きな半導体粒子による入射光の光散乱の結果、大き
な半導体粒子がない場合に比べて半導体電極内を通過す
る光路長は長くなり光の利用効率は増加するが、一部の
光は該半導体電極内において利用される前にどうしても
半導体電極外に漏れ出てしまい、その結果、半導体電極
内での光の閉じ込め効果が小さくなり、十分な光の利用
効率を得ることができないという問題があった。また、
この場合には、半導体電極内において大きな半導体粒子
が多くなると、色素が吸着する半導体表面の総表面積が
減って光吸収率が減少してしまい、かえってエネルギー
変換効率が低下してしまうという問題もあった。
Further, in the case of the dye-sensitized solar cell described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-106222, as compared with the case where there is no large semiconductor particle as a result of light scattering of incident light by the large semiconductor particle in the semiconductor electrode. The light path length passing through the semiconductor electrode is increased and the light utilization efficiency is increased, but some light inevitably leaks out of the semiconductor electrode before it is used in the semiconductor electrode, resulting in a semiconductor There has been a problem that the effect of confining light in the electrode is reduced and sufficient light utilization efficiency cannot be obtained. Also,
In this case, when the number of large semiconductor particles in the semiconductor electrode increases, the total surface area of the semiconductor surface on which the dye is adsorbed decreases, and the light absorption rate decreases, which also causes a problem that energy conversion efficiency decreases. It was

【0012】更に、Solar Energy Materials and Solar
Cells 44(1996)99-117 に記載の色素増感型太陽電池の
場合にも、電解質の側に配置される porous spacer が
光を光電極に向けて反射するため、光電極における光の
利用効率が僅かに増大するものの、porous spacerでは
光を吸収し該層内において光電変換反応を十分に進行さ
せることができず、しかも、光反射率が不十分であるた
め porous spacer と光電極とを合わせた全体としての
十分な光の利用効率を得ることができず、十分なエネル
ギー変換効率を得ることができないという問題があっ
た。
Further, Solar Energy Materials and Solar
Also in the case of the dye-sensitized solar cell described in Cells 44 (1996) 99-117, since the porous spacer arranged on the electrolyte side reflects light toward the photoelectrode, the light utilization efficiency at the photoelectrode is improved. However, the porous spacer cannot absorb the light and sufficiently advance the photoelectric conversion reaction in the layer, and since the light reflectance is insufficient, the porous spacer and the photoelectrode are combined. In addition, there is a problem in that it is impossible to obtain sufficient light utilization efficiency as a whole and sufficient energy conversion efficiency cannot be obtained.

【0013】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、優れた入射光の利用効率を有
する光電極及び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。
The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and provides a photoelectrode having excellent utilization efficiency of incident light and a dye-sensitized solar cell having excellent energy conversion efficiency. The purpose is to

【0014】[0014]

【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、屈折率が1.8以
下の粒子と、平均粒子径が150nm以上で屈折率が
2.4以上の粒子とを、それぞれの含有量を調節して含
有させて入射光の反射率を大きく向上させた層を、半導
体電極の受光面に対向する裏面の側に隣接して配置させ
ることにより、半導体電極全体としての入射光の光閉じ
込め効果を大きく向上させることができることを見出
し、本発明に到達した。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention have found that particles having a refractive index of 1.8 or less and particles having an average particle diameter of 150 nm or more and a refractive index of 2 or less. And a layer in which the content of each of which is 4 or more is adjusted and contained to greatly improve the reflectance of incident light, and the layer is disposed adjacent to the back surface side facing the light receiving surface of the semiconductor electrode. As a result, they have found that the light confinement effect of incident light as a whole semiconductor electrode can be greatly improved, and have reached the present invention.

【0015】すなわち、本発明は、受光面を有する半導
体電極と、受光面を有しており、増感色素と酸化物半導
体粒子とを含む少なくとも1つの層を有する半導体電極
と、半導体電極の受光面上に隣接して配置された透明電
極と、半導体電極の受光面に対向する裏面(以下、半導
体電極の裏面という)上に隣接して配置された光反射層
と、を有しており、光反射層の層厚が3〜50μmであ
り、光反射層には、屈折率が1.8以下の第1の粒子
(以下、低屈折率粒子という)と、平均粒子径が150
nm以上で屈折率が2.4以上の第2の粒子(以下、高
屈折率粒子という)とが含有されており、かつ、光反射
層における第2の粒子の占める体積の割合が15〜40
%であること、を特徴とする光電極を提供する。
That is, the present invention provides a semiconductor electrode having a light-receiving surface, a semiconductor electrode having a light-receiving surface and having at least one layer containing a sensitizing dye and oxide semiconductor particles, and a light-receiving surface of the semiconductor electrode. A transparent electrode disposed adjacent to the surface, and a light reflection layer disposed adjacent to the back surface facing the light receiving surface of the semiconductor electrode (hereinafter referred to as the back surface of the semiconductor electrode), The layer thickness of the light reflecting layer is 3 to 50 μm, and the light reflecting layer has first particles having a refractive index of 1.8 or less (hereinafter referred to as low refractive index particles) and an average particle diameter of 150.
second particles having a refractive index of 2.4 or more and 2.4 or more (hereinafter referred to as high refractive index particles), and the volume ratio of the second particles in the light reflecting layer is 15 to 40.
% Is provided.

【0016】半導体電極の裏面に隣接して配置させる光
反射層を上記のような大きな粒子径を有する高屈折率粒
子と、低屈折率粒子とが混在する構成とすることによ
り、この層における光反射効率を大幅に向上させること
ができる。そのため、透明電極から入射してくる光を光
反射層において効率よく反射し、十分な量の光を該光反
射層と透明電極との間に配置される半導体電極の層に再
び進行させることにより、半導体電極中を進行する光の
光路長を十分に長く確保することができる。すなわち、
半導体電極中に十分な量の光を閉じ込めることができ、
半導体電極全体としての光の利用効率を向上させること
ができる。
The light reflecting layer disposed adjacent to the back surface of the semiconductor electrode has a structure in which the high refractive index particles having a large particle diameter as described above and the low refractive index particles are mixed, whereby the light in this layer is The reflection efficiency can be significantly improved. Therefore, by efficiently reflecting the light incident from the transparent electrode in the light reflection layer and advancing a sufficient amount of light again to the layer of the semiconductor electrode arranged between the light reflection layer and the transparent electrode, It is possible to secure a sufficiently long optical path length of light traveling in the semiconductor electrode. That is,
It is possible to confine a sufficient amount of light in the semiconductor electrode,
It is possible to improve the light utilization efficiency of the entire semiconductor electrode.

【0017】なお、本発明における低屈折率粒子及び高
屈折率粒子がそれぞれ有している上述の屈折率の値は、
400〜900nmの波長領域の入射光に対して定義さ
れる値である。
The values of the above-mentioned refractive indexes of the low refractive index particles and the high refractive index particles of the present invention are
It is a value defined for incident light in the wavelength region of 400 to 900 nm.

【0018】ここで、光反射層の層厚が3μm未満であ
ると、光反射層における光反射効率が小さくなり、光閉
じ込め効果が不十分となる。一方、光反射層の層厚が5
0μmを超えると、イオン拡散抵抗が増大して、光励起
されて半導体への電子注入を果した後の色素へのI-
らの電子注入によって生じるI3 -の対極への搬出が阻害
され、電池の出力特性が低下する。なお、上記と同様の
観点から、光反射層の層厚は5〜15μmであることが
より好ましい。
Here, if the thickness of the light reflecting layer is less than 3 μm, the light reflecting efficiency of the light reflecting layer becomes small and the light confining effect becomes insufficient. On the other hand, the thickness of the light reflection layer is 5
When it exceeds 0 μm, the ion diffusion resistance increases, and the export of I 3 − to the counter electrode, which is caused by the electron injection from I into the dye after photoexcitation and electron injection into the semiconductor, is hindered, and Output characteristics are degraded. From the same viewpoint as above, the thickness of the light reflecting layer is more preferably 5 to 15 μm.

【0019】また、光反射層に含まれる低屈折率粒子の
屈折率が1.8を超えると、光反射層における光反射効
率が小さくなり、光閉じ込め効果が不十分となる。更
に、光反射層に含まれる高屈折率粒子の屈折率が、2.
4未満であると、光反射層における光反射効率が小さく
なり、光閉じ込め効果が不十分となる。
When the refractive index of the low refractive index particles contained in the light reflecting layer exceeds 1.8, the light reflecting efficiency in the light reflecting layer becomes small and the light confining effect becomes insufficient. Further, the refractive index of the high refractive index particles contained in the light reflecting layer is 2.
When it is less than 4, the light reflection efficiency in the light reflection layer becomes small and the light confinement effect becomes insufficient.

【0020】また、光反射層に含まれる高屈折率粒子の
平均粒子径が150nm未満となると、光反射(光散
乱)効果が小さく光閉じ込め効果が不十分となる。ま
た、光反射層に含まれる高屈折率粒子の平均粒子径が大
きすぎると、高屈折率粒子の数密度が減少するため層内
での均一な光散乱効果が得られず光閉じ込め効果が不十
分となるおそれがあり、更に層の機械的強度が不足する
おそれがあるため、光反射層に含まれる高屈折率粒子の
平均粒子径は、200〜400nmであることがより好
ましい。
When the average particle diameter of the high refractive index particles contained in the light reflection layer is less than 150 nm, the light reflection (light scattering) effect is small and the light confinement effect is insufficient. Further, if the average particle size of the high refractive index particles contained in the light reflecting layer is too large, the number density of the high refractive index particles decreases, so that a uniform light scattering effect in the layer cannot be obtained and the light confinement effect becomes unsatisfactory. The average particle size of the high-refractive-index particles contained in the light-reflecting layer is more preferably from 200 to 400 nm, because it may be sufficient and the mechanical strength of the layer may be insufficient.

【0021】更に、光反射層における高屈折率粒子の占
める体積の割合が15%未満となると、光反射層におけ
る光反射(光散乱)効果が小さくなり、半導体電極全体
としての光閉じ込め効果が不十分となる。一方、光反射
層における高屈折率粒子の占める体積の割合が40%を
超えても、光反射層における光反射(光散乱)効果が小
さくなり、半導体電極全体としての光閉じ込め効果が不
十分となる。
Further, when the volume ratio of the high refractive index particles in the light reflection layer is less than 15%, the light reflection (light scattering) effect in the light reflection layer becomes small, and the light confinement effect as the entire semiconductor electrode becomes unsatisfactory. Will be enough. On the other hand, even if the volume ratio of the high-refractive-index particles in the light-reflecting layer exceeds 40%, the light-reflecting (light-scattering) effect in the light-reflecting layer becomes small, and the light-confining effect as the entire semiconductor electrode becomes insufficient. Become.

【0022】また、本発明の光電極においては、第1の
粒子(低屈折率粒子)は二酸化ケイ素粒子であり、第2
の粒子(高屈折率粒子)はルチル型の酸化チタン粒子で
あることが好ましい。これらの二酸化ケイ素粒子からな
る低屈折率粒子とルチル型の酸化チタン粒子からなる高
屈折率粒子との組み合わせにより、光反射率の高い光反
射層をより確実に構成することができる。
In the photoelectrode of the present invention, the first particles (low refractive index particles) are silicon dioxide particles and the second particles are
The particles (high refractive index particles) are preferably rutile type titanium oxide particles. By combining these low refractive index particles composed of silicon dioxide particles and high refractive index particles composed of rutile type titanium oxide particles, a light reflecting layer having a high light reflectance can be more reliably formed.

【0023】更に、本発明の光電極は、層厚が5〜49
μmであり、増感色素と、平均粒子径が70nm以下の
酸化物半導体粒子(以下、「小径粒子」という)と、平
均粒子径が150nm以上の酸化物半導体粒子(以下、
「大径粒子」という)とを含む層が、半導体電極を構成
する層として透明電極と前記光反射層との間に少なくと
も1つ配置されていることを特徴としていてもよい。
Further, the photoelectrode of the present invention has a layer thickness of 5 to 49.
μm, a sensitizing dye, an oxide semiconductor particle having an average particle diameter of 70 nm or less (hereinafter, referred to as “small diameter particle”), and an oxide semiconductor particle having an average particle diameter of 150 nm or more (hereinafter,
At least one layer including a “large-diameter particle”) is disposed between the transparent electrode and the light reflection layer as a layer forming a semiconductor electrode.

【0024】このような大径粒子と小径粒子とが混在す
る構成を有する層(以下、LR層という)は、その内部
において光を散乱させることができるとともに光を吸収
して光電変換反応に利用することも可能となる。そのた
め、このLR層を透明電極と光反射層との間に少なくと
も1つ配置することにより、半導体電極中に十分な量の
光を閉じ込めて、より確実に光電変換反応に利用するこ
とができる。
A layer (hereinafter referred to as an LR layer) having such a structure in which large-diameter particles and small-diameter particles are mixed can scatter light inside and absorb the light to be used for photoelectric conversion reaction. It is also possible to do. Therefore, by disposing at least one LR layer between the transparent electrode and the light reflection layer, it is possible to confine a sufficient amount of light in the semiconductor electrode and utilize it in the photoelectric conversion reaction more reliably.

【0025】また、半導体電極が増感色素と酸化物半導
体粒子とを含む複数の層から構成される場合、このLR
層の配置位置は透明電極と光反射層との間であれば特に
限定されない。
When the semiconductor electrode is composed of a plurality of layers containing a sensitizing dye and oxide semiconductor particles, the LR
The position of the layer is not particularly limited as long as it is between the transparent electrode and the light reflection layer.

【0026】なお、本明細書において、半導体電極が増
感色素と酸化物半導体粒子とを含む複数の層から構成さ
れる場合、透明電極に対して最も近い位置に配置される
半導体電極の層を「最内部の層」といい、透明電極に対
して最も遠い位置に配置される半導体電極の層を「最外
部の層」という。
In the present specification, in the case where the semiconductor electrode is composed of a plurality of layers containing a sensitizing dye and oxide semiconductor particles, the layer of the semiconductor electrode located closest to the transparent electrode is used. The "innermost layer" is called, and the layer of the semiconductor electrode arranged at the farthest position from the transparent electrode is called "outermost layer".

【0027】更に、LR層の層厚が5μm未満となる
と、増感色素の吸着量が少なくなり光を有効に吸収でき
なくなる。一方、LR層の層厚が49μmを超えると、
電気抵抗が大きくなり半導体に注入されたキャリアの損
失量が多くなるとともに、イオン拡散抵抗が増大して、
光励起されて半導体への電子注入を果した後の色素への
-からの電子注入によって生じるI3 -の対極への搬出
が阻害され、電池の出力特性が低下する傾向が大きくな
る。なお、上記と同様の観点から、LR層の層厚は7〜
12μmであることがより好ましい。
Further, if the layer thickness of the LR layer is less than 5 μm, the amount of the sensitizing dye adsorbed becomes small and it becomes impossible to effectively absorb light. On the other hand, when the layer thickness of the LR layer exceeds 49 μm,
The electric resistance increases, the loss of carriers injected into the semiconductor increases, and the ion diffusion resistance increases,
The carry-out of I 3 − to the counter electrode, which is caused by the electron injection from I into the dye after being photoexcited to inject electrons into the semiconductor, is obstructed, and the output characteristics of the battery tend to deteriorate. From the same viewpoint as above, the layer thickness of the LR layer is 7 to
It is more preferably 12 μm.

【0028】また、LR層に含まれる小径粒子の平均粒
子径が70nmを超えると、電極内の増感色素の量が減
少する。また、上記の観点と、LR層に含まれる小径粒
子の平均粒子径が小さすぎると、半導体電極層内の細孔
径が小さくなり、増感色素の吸着時間の増大や増感色素
の電解液中への拡散が困難となるおそれがあるという観
点から、LR層に含まれる小径粒子の平均粒子径は、1
0〜50nmであることがより好ましい。
When the average particle size of the small particles contained in the LR layer exceeds 70 nm, the amount of the sensitizing dye in the electrode decreases. In addition, from the above viewpoint, if the average particle size of the small-sized particles contained in the LR layer is too small, the pore size in the semiconductor electrode layer becomes small, which increases the adsorption time of the sensitizing dye and the electrolyte solution of the sensitizing dye. From the viewpoint that it may be difficult to diffuse into the LR layer, the average particle size of the small particles contained in the LR layer is 1
It is more preferably 0 to 50 nm.

【0029】更に、LR層に含まれる大径粒子の平均粒
子径が150nm未満となると、光散乱効果が小さく光
閉じ込め効果が不十分となる。また、上記の観点と、L
R層に含まれる大径粒子の平均粒子径が大きすぎると、
LR層の機械的強度が不足するおそれがあるため、LR
層に含まれる大径粒子の平均粒子径は、150〜450
nmであることがより好ましい。
Further, if the average particle size of the large-sized particles contained in the LR layer is less than 150 nm, the light scattering effect is small and the light confinement effect is insufficient. In addition, from the above viewpoint, L
If the average particle size of the large particles contained in the R layer is too large,
Since the mechanical strength of the LR layer may be insufficient, the LR
The average particle size of the large particles contained in the layer is 150 to 450.
More preferably, it is nm.

【0030】また、この場合、光反射層における小径粒
子と大径粒子との合量に対する大径粒子の配合割合は2
0〜80質量%であることが好ましく、30〜60質量
%であることがより好ましい。これにより、半導体電極
内における光散乱効率をより精密に向上させることがで
きる。
In this case, the mixing ratio of the large-diameter particles to the total amount of the small-diameter particles and the large-diameter particles in the light reflecting layer is 2
It is preferably 0 to 80% by mass, and more preferably 30 to 60% by mass. Thereby, the light scattering efficiency in the semiconductor electrode can be improved more accurately.

【0031】更に、本発明の光電極においては、LR層
に含まれる酸化物半導体粒子はアナターゼ型の酸化チタ
ン、酸化亜鉛、酸化スズ及び酸化ニオブからなる群から
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。このような粒子をもちいることにより、光を十分に
散乱させるとともに十分に吸収することのできるLR層
をより確実に構成することができる。
Further, in the photoelectrode of the present invention, the oxide semiconductor particles contained in the LR layer are at least one kind of particles selected from the group consisting of anatase type titanium oxide, zinc oxide, tin oxide and niobium oxide. Preferably there is. By using such particles, it is possible to more reliably form an LR layer that can sufficiently scatter and absorb light.

【0032】また、本発明の光電極は、層厚が1〜5μ
mであり、増感色素と、平均粒子径が70nm以下であ
る酸化物半導体粒子とを含んでおり、かつ、該酸化物半
導体粒子中、粒子径が100nm以上である粒子の割合
が5質量%以下である層が、半導体電極を構成する層と
して透明電極と光反射層との間に少なくとも1つ配置さ
れていることを特徴としていてもよい。
The photoelectrode of the present invention has a layer thickness of 1 to 5 μm.
m, containing a sensitizing dye and oxide semiconductor particles having an average particle diameter of 70 nm or less, and the proportion of particles having a particle diameter of 100 nm or more in the oxide semiconductor particles is 5% by mass. At least one of the following layers may be arranged between the transparent electrode and the light reflection layer as a layer constituting the semiconductor electrode.

【0033】このような構成を有する層(以下、LA層
という)は、その内部における光の散乱を十分に抑制し
て、効率よく光を吸収し、光電変換反応を効率よく進行
させることができる。そのため、このLA層を透明電極
と光反射層との間に少なくとも1つ配置することによ
り、半導体電極中に十分な量の光を閉じ込めて、より確
実に光電変換反応に利用することができる。
The layer having such a structure (hereinafter referred to as LA layer) can sufficiently suppress the scattering of light inside the layer, absorb the light efficiently, and allow the photoelectric conversion reaction to proceed efficiently. . Therefore, by disposing at least one LA layer between the transparent electrode and the light reflecting layer, it is possible to confine a sufficient amount of light in the semiconductor electrode and utilize it in the photoelectric conversion reaction more reliably.

【0034】また、半導体電極が増感色素と酸化物半導
体粒子とを含む複数の層から構成される場合、このLA
層の配置位置は透明電極と光反射層との間であれば特に
限定されないが、半導体電極を構成する複数の層の中
で、透明電極に対して最も近い位置に配置されることが
好ましい。特に、LA層に加えて上述のLR層も半導体
電極に含まれる場合には、光反射層の他にLR層におい
て散乱される光も有効に利用する観点から、LR層より
も透明電極に近い位置に配置されることが好ましい。
When the semiconductor electrode is composed of a plurality of layers containing a sensitizing dye and oxide semiconductor particles, the LA
The arrangement position of the layer is not particularly limited as long as it is between the transparent electrode and the light reflection layer, but it is preferable that the layer is arranged at a position closest to the transparent electrode among the plurality of layers forming the semiconductor electrode. In particular, in the case where the semiconductor electrode also includes the above-mentioned LR layer in addition to the LA layer, from the viewpoint of effectively utilizing the light scattered in the LR layer in addition to the light reflecting layer, it is closer to the transparent electrode than the LR layer. It is preferably arranged in a position.

【0035】ここで、LA層に含まれる「粒子径が10
0nm以上である粒子」とは、LA層において酸化物半
導体粒子の一次粒子同士が凝集しない状態で存在する場
合には一次粒子を示し、LA層において酸化物半導体粒
子の一次粒子同士が凝集した状態で存在する場合には二
次粒子を示す。
Here, "the particle size is 10 is included in the LA layer.
The term "particles having a particle size of 0 nm or more" refers to primary particles when the primary particles of the oxide semiconductor particles in the LA layer exist in a state where they do not aggregate, and a state where primary particles of the oxide semiconductor particles aggregate in the LA layer. Indicates secondary particles.

【0036】従って、「粒子径が100nm以上である
粒子」の「粒子径」とは、LA層において酸化物半導体
粒子の一次粒子同士が凝集しない状態で存在する場合に
は一次粒子径を示し、LA層において酸化物半導体粒子
の一次粒子同士が凝集した状態で存在する場合には二次
粒子径を示す。
Therefore, the "particle size" of the "particles having a particle size of 100 nm or more" refers to the primary particle size when the primary particles of the oxide semiconductor particles in the LA layer do not aggregate. When the primary particles of the oxide semiconductor particles are present in the LA layer in an aggregated state, the secondary particle size is shown.

【0037】例えば、LA層を形成する際に、これに含
まれる酸化物半導体粒子の分散液を塗布し、乾燥・焼結
する方法を用いる場合、分散液のpHを調節することによ
り、酸化物半導体粒子の分散状態を制御することができ
る。通常分散液が強酸性のとき或いは強アルカリ性のと
きでは一次粒子同士が凝集せずに分散され、弱酸性〜弱
アルカリ性のときでは一次粒子同士が凝集して分散され
る。
For example, when a method of applying a dispersion liquid of oxide semiconductor particles contained in the LA layer and then drying / sintering it is used to form the LA layer, the pH of the dispersion liquid is adjusted to adjust the oxide content. The dispersed state of the semiconductor particles can be controlled. Usually, when the dispersion is strongly acidic or strongly alkaline, the primary particles are dispersed without aggregating, and when the dispersion is weakly acidic to weakly alkaline, the primary particles are agglomerated and dispersed.

【0038】このような「粒子径が100nm以上であ
る粒子」の含有量が5%以下であるような酸化物半導体
粒子により構成されたLA層は、層内の光散乱を有効に
防止することができる。
The LA layer composed of oxide semiconductor particles in which the content of such "particles having a particle diameter of 100 nm or more" is 5% or less, effectively prevents light scattering in the layer. You can

【0039】また、LA層の層厚が1μm未満となる
と、増感色素の吸着量が少なくなり光を有効に吸収でき
なくなる傾向がある。一方、LA層の層厚が5μmを超
えると、電気抵抗が大きくなり半導体に注入されたキャ
リアの損失量が多くなるとともに、イオン拡散抵抗が増
大して、光励起されて半導体への電子注入を果した後の
色素へのI-からの電子注入によって生じるI3 -の対極
への搬出が阻害され、電池の出力特性が低下する傾向が
大きくなる。なお、上記と同様の観点から、LA層の層
厚は2〜4μmであることがより好ましい。
When the layer thickness of the LA layer is less than 1 μm, the amount of the sensitizing dye adsorbed is small and it tends to be impossible to effectively absorb light. On the other hand, when the layer thickness of the LA layer exceeds 5 μm, the electric resistance increases, the loss amount of carriers injected into the semiconductor increases, and the ion diffusion resistance increases, which causes photoexcitation and electron injection into the semiconductor. After that, the carry-out of I 3 − to the counter electrode, which is caused by the electron injection from I into the dye, is obstructed, and the output characteristics of the battery tend to deteriorate. From the same viewpoint as above, the layer thickness of the LA layer is more preferably 2 to 4 μm.

【0040】更に、LA層に含まれる酸化物半導体粒子
の平均粒子径が70nmを超えると、これらの粒子によ
る光の散乱が顕著となり、その結果LA層の層における
光の反射率が増加し、光の利用効率が低減してしまう傾
向が大きくなる。なお、上記と同様の観点から、LA層
に含まれる酸化物半導体粒子の平均粒子径は10〜50
nmであることがより好ましい。
Further, when the average particle diameter of the oxide semiconductor particles contained in the LA layer exceeds 70 nm, the scattering of light by these particles becomes remarkable, and as a result, the reflectance of light in the LA layer increases, The use efficiency of light is likely to decrease. From the same viewpoint as above, the average particle size of the oxide semiconductor particles contained in the LA layer is 10 to 50.
More preferably, it is nm.

【0041】また、LA層に含まれる酸化物半導体粒子
の平均粒子径が70nm以下であっても、これに含まれ
る粒子径が100nm以上である粒子が含まれている
と、これら粒子による光の散乱が発生する。そして、粒
子径が100nm以上である粒子の割合が5質量%を超
えると、これらの粒子による光の散乱が顕著となり、そ
の結果LA層における光の反射率が増加し、光の利用効
率が低減してしまう傾向が大きくなる。
Further, even if the oxide semiconductor particles contained in the LA layer have an average particle diameter of 70 nm or less, if the particles included in the LA semiconductor layer have a particle diameter of 100 nm or more, the light emitted by these particles is Scattering occurs. When the proportion of particles having a particle diameter of 100 nm or more exceeds 5% by mass, the scattering of light by these particles becomes remarkable, and as a result, the light reflectance in the LA layer increases and the light utilization efficiency decreases. The tendency to do so increases.

【0042】更に、本発明は、受光面を有する半導体電
極と当該半導体電極の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、電解質とを有して
おり、半導体電極と対極とが電解質を介して配置された
色素増感型太陽電池であって、光電極が前述した本発明
の光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。このように、前述した本発明の光電極を用い
ることにより、優れたエネルギー変換効率を有する色素
増感型太陽電池を構成することができる。
Furthermore, 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 of the semiconductor electrode, a counter electrode, and an electrolyte. There is provided a dye-sensitized solar cell in which a semiconductor electrode and a counter electrode are arranged via an electrolyte, and the photoelectrode is the above-described photoelectrode of the present invention. As described above, by using the above-described photoelectrode of the present invention, a dye-sensitized solar cell having excellent energy conversion efficiency can be constructed.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の光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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the photoelectrode and the dye-sensitized solar cell of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding parts will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.

【0044】[第一実施形態]図1は、本発明の光電極
の第一実施形態を示す模式断面図である。また、図2
は、図1に示した光電極を備えた色素増感型太陽電池を
示す模式断面図である。更に、図3は、図2に示した色
素増感型太陽電池の他の形態を示す模式断面図である。
図4は、図2に示した色素増感型太陽電池の更に他の形
態を示す模式断面図である。
[First Embodiment] FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of the photoelectrode of the present invention. Also, FIG.
[Fig. 2] is a schematic cross-sectional view showing a dye-sensitized solar cell provided with the photoelectrode shown in Fig. 1. Further, FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another form of the dye-sensitized solar cell shown in FIG.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing still another form of the dye-sensitized solar cell shown in FIG.

【0045】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、半導体
電極2の裏面F23に隣接して配置された光反射層7と
から構成されている。
The photoelectrode 10 shown in FIG. 1 mainly comprises a semiconductor electrode 2 having a light-receiving surface F2, a transparent electrode 1 disposed adjacent to the light-receiving surface F2 of the semiconductor electrode 2, and a back surface of the semiconductor electrode 2. The light reflecting layer 7 is disposed adjacent to F23.

【0046】また、図2に示す色素増感型太陽電池20
は、主として、図1に示した光電極10と、対極CE
と、スペーサーSにより光電極10と対極CE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。そして、光電極10は、受光面F1と反対側の裏
面F10において電解質Eと接触している。
Further, the dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG.
Is mainly the photoelectrode 10 shown in FIG.
And the electrolyte E filled in the gap formed between the photoelectrode 10 and the counter electrode CE by the spacer S. The photoelectrode 10 is in contact with the electrolyte E on the back surface F10 opposite to the light receiving surface F1.

【0047】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L10によっ
て半導体電極2内において電子を発生させる。そして、
半導体電極2内において発生した電子は、透明電極1に
集められて外部に取り出される。
The dye-sensitized solar cell 20 generates electrons in the semiconductor electrode 2 by the light L10 which is transmitted through the transparent electrode 1 and is applied to the semiconductor electrode 2. And
The electrons generated in the semiconductor electrode 2 are collected in the transparent electrode 1 and taken out to the outside.

【0048】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及び図2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
光を透過させるための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。
The structure 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 FIGS. 1 and 2 has a structure in which a so-called transparent conductive film 3 for transmitting light is coated on the semiconductor electrode 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.

【0049】例えば、フッ素ドープSnO2コートガラ
ス、ITOコートガラス、ZnO:Alコートガラス等
が挙げられる。また、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
4上に設けたものでもよい。
For example, fluorine-doped SnO 2 coated glass, ITO coated glass, ZnO: Al coated glass and the like can be mentioned. Further, a metal electrode having a structure capable of transmitting light, such as a mesh shape or a stripe shape, may be provided on the substrate 4 such as a glass substrate.

【0050】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。
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 glass substrate whose surface is appropriately roughened to prevent light reflection, and a frosted glass-like semitransparent glass substrate which transmits light.
The material need not be glass as long as it transmits light, and may be a transparent plastic plate, a transparent plastic film, an inorganic transparent crystal body, or the like.

【0051】図1に示す半導体電極2は、2つの層から
構成されている。すなわち、半導体電極2は、透明電極
1に最も近い位置に配置される最内部の層21と、透明
電極1に対して最も遠い位置に配置される最外部の層2
3とから構成されている。
The semiconductor electrode 2 shown in FIG. 1 is composed of two layers. That is, the semiconductor electrode 2 includes the innermost layer 21 arranged closest to the transparent electrode 1 and the outermost layer 2 arranged farthest from the transparent electrode 1.
3 and 3.

【0052】光反射層7は、先に述べたように、層厚が
3〜50μmに調節されている。また、光反射層7に
は、先に述べた屈折率をそれぞれ有する低屈折率粒子と
高屈折率粒子が含まれており、高屈折率粒子は平均粒子
径が150nm以上に調節されている。更に、光反射層
7における高屈折率粒子の占める体積の割合は15〜4
0%に調節されている。そして、この光電極10におい
ては、上記の構造を有する光反射層7を半導体電極2の
裏面F23に隣接して配置させることにより、当該半導
体電極2内における入射光の吸収効率の向上が図られて
いる。
As described above, the light reflecting layer 7 has a layer thickness adjusted to 3 to 50 μm. Further, the light reflection layer 7 contains the low refractive index particles and the high refractive index particles each having the above-described refractive index, and the high refractive index particles are adjusted to have an average particle diameter of 150 nm or more. Further, the volume ratio of the high refractive index particles in the light reflecting layer 7 is 15 to 4
It is adjusted to 0%. In the photoelectrode 10, the light reflection layer 7 having the above structure is arranged adjacent to the back surface F23 of the semiconductor electrode 2 to improve the absorption efficiency of incident light in the semiconductor electrode 2. ing.

【0053】高屈折率粒子は、平均粒子径が150nm
以上で屈折率が2.4以上であれば特に限定されず、ル
チル型の酸化チタン粒子、アナターゼ型の酸化チタン、
ジルコニア(ZrO2)粒子などを用いることができる
が、特にルチル型の酸化チタン粒子が好ましい。
The high refractive index particles have an average particle size of 150 nm.
The above is not particularly limited as long as the refractive index is 2.4 or more, and rutile type titanium oxide particles, anatase type titanium oxide,
Zirconia (ZrO 2 ) particles and the like can be used, but rutile type titanium oxide particles are particularly preferable.

【0054】また、低屈折粒子としては、屈折率が1.
8以下であれば特に限定されず、シリカ(SiO2)粒
子、マグネシア(MgO)粒子、アルミナ(Al23
粒子などを用いることができが、特にシリカ粒子が好ま
しい。
The low refractive particles have a refractive index of 1.
It is not particularly limited as long as it is 8 or less, and silica (SiO 2 ) particles, magnesia (MgO) particles, alumina (Al 2 O 3 )
Particles and the like can be used, but silica particles are particularly preferable.

【0055】なお、光電極10を備える色素増感型太陽
電池が後述する図2に示す色素増感型太陽電池20のよ
うに、スペーサSを光電極10と対極CEとの間に配置
することにより光電極10と対極CEとの間にできる空
間に電解質Eを封入する構成の場合、光反射層7には、
後述する最内部の層21に使用されるものと同様の酸化
物半導体粒子及び増感色素を含有させてもよい。
As in the dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG. 2 which will be described later, the dye-sensitized solar cell including the photoelectrode 10 has a spacer S disposed between the photoelectrode 10 and the counter electrode CE. In the case where the electrolyte E is enclosed in the space formed between the photoelectrode 10 and the counter electrode CE by the above,
The same oxide semiconductor particles and sensitizing dye as those used for the innermost layer 21 described later may be contained.

【0056】一方、光電極10を備える色素増感型太陽
電池が後述する図4に示す色素増感型太陽電池31のよ
うに、光電極10の光反射層7上に対極CEが隣接して
配置される構成の場合、光反射層7には電子伝導性を有
していないことが要求される。
On the other hand, as in the dye-sensitized solar cell 31 shown in FIG. 4, which will be described later, the dye-sensitized solar cell including the photoelectrode 10 has the counter electrode CE adjacent to the light reflection layer 7 of the photoelectrode 10. In the case of the arrangement, the light reflection layer 7 is required not to have electronic conductivity.

【0057】半導体電極2の最内部の層21は先に述べ
たLA層の構成を有しており、最外部の層23は先に述
べたLR層の構成を有している。すなわち、先に述べた
ように、最内部の層21は、層厚が1〜5μmとなるよ
うに調節されている。また、最内部の層21に含まれる
酸化物半導体粒子の平均粒子径は70nm以下に調節さ
れ、かつ、該酸化物半導体粒子中、粒子径が100nm
以上である粒子の割合が5質量%以下に調節されてい
る。
The innermost layer 21 of the semiconductor electrode 2 has the LA layer structure described above, and the outermost layer 23 has the LR layer structure described above. That is, as described above, the innermost layer 21 is adjusted to have a layer thickness of 1 to 5 μm. The average particle diameter of the oxide semiconductor particles contained in the innermost layer 21 is adjusted to 70 nm or less, and the particle diameter of the oxide semiconductor particles is 100 nm.
The ratio of the above particles is adjusted to 5% by mass or less.

【0058】また、最外部の層23は、層厚が5〜49
μmとなるように調節されている。更に、最外部の層2
3に含まれる小径粒子の平均粒子径は70nm以下とな
るように調節されており、同じく最外部の層23に含ま
れる大径粒子の平均粒子径は150nm以上となるよう
に調節されている。
The outermost layer 23 has a layer thickness of 5 to 49.
It is adjusted to be μm. Furthermore, the outermost layer 2
The average particle size of the small particles contained in 3 is adjusted to 70 nm or less, and the average particle size of the large particles contained in the outermost layer 23 is adjusted to 150 nm or more.

【0059】最内部の層21は、主として、上述の条件
を満たす大きさを有する酸化物半導体粒子と、この酸化
物半導体粒子の表面に吸着された増感色素とから構成さ
れている。
The innermost layer 21 is mainly composed of oxide semiconductor particles having a size satisfying the above-mentioned conditions, and a sensitizing dye adsorbed on the surface of the oxide semiconductor particles.

【0060】最内部の層21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、TiO2,ZnO,SnO2,Nb25,In2
3,WO3,ZrO2,La23,Ta25,SrTi
3,BaTiO3等を用いることができる。
The oxide semiconductor particles contained in the innermost layer 21 are not particularly limited, and known oxide semiconductors and the like can be used. As an oxide semiconductor,
For example, TiO 2 , ZnO, SnO 2 , Nb 2 O 5 , In 2
O 3 , WO 3 , ZrO 2 , La 2 O 3 , Ta 2 O 5 , SrTi
O 3 , BaTiO 3 or the like can be used.

【0061】また、最内部の層21に含有される増感色
素は特に限定されるものではなく、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よい。この
増感色素P2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−
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。
The sensitizing dye contained in the innermost layer 21 is not particularly limited, and may be in the visible light region or /
Alternatively, a dye having absorption in the infrared light region may be used. As the sensitizing dye P2, 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 its derivatives, hemin, ruthenium, osmium, iron and zinc complexes (for example, cis-dicyanate-
Examples thereof include bis (2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylate) ruthenium (II)). As the organic dye, metal-free phthalocyanine, cyanine dye, merocyanine dye, xanthene dye, triphenylmethane dye, etc. can be used.

【0062】また、最外部の層23は、主として、先に
述べた条件を満たす大きさを有する小径粒子と、大径粒
子と、これら小径粒子及び大径粒子の表面に吸着された
増感色素とから構成されている。
The outermost layer 23 is mainly composed of small-diameter particles having a size satisfying the above-mentioned conditions, large-diameter particles, and sensitizing dyes adsorbed on the surfaces of these small-diameter particles and large-diameter particles. It consists of and.

【0063】最外部の層23に含有される小径粒子及び
大径粒子を構成する酸化物半導体としては、例えば、ア
ナターゼ型の酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ及び酸化
ニオブからなる群から選択される少なくとも1種の粒子
があげられるが、アナターゼ型の酸化チタンが好まし
い。また、最外部の層23に含有される増感色素も最内
部の層21に含有される増感色素と同様に特に限定され
るものではなく、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よい。例えば、上述の最内部
の層21に含有される増感色素と同様の色素を使用して
よい。
The oxide semiconductors forming the small particles and the large particles contained in the outermost layer 23 are selected from the group consisting of anatase type titanium oxide, zinc oxide, tin oxide and niobium oxide. At least one kind of particles can be used, but anatase type titanium oxide is preferable. Further, the sensitizing dye contained in the outermost layer 23 is not particularly limited as in the sensitizing dye contained in the innermost layer 21, and is absorbed in the visible light region and / or the infrared light region. Any dye that has For example, a dye similar to the sensitizing dye contained in the innermost layer 21 described above may be used.

【0064】また、半導体電極2の厚さは、3〜50μ
mであることが好ましく、5〜30μmであることがよ
り好ましく、6〜18μmであることが更に好ましい。
半導体電極の厚さが3μm未満となると、色素吸着量が
少なくなり光を有効に吸収できなくなる傾向が大きくな
る。
The thickness of the semiconductor electrode 2 is 3 to 50 μm.
m is preferable, 5 to 30 μm is more preferable, and 6 to 18 μm is further preferable.
When the thickness of the semiconductor electrode is less than 3 μm, the amount of dye adsorbed decreases and the tendency that light cannot be effectively absorbed increases.

【0065】一方、半導体電極の厚さが50μmを超え
ると、電気抵抗が大きくなり半導体に注入されたキャリ
アの損失量が多くなるとともに、イオン拡散抵抗が増大
して、光励起されて半導体への電子注入を果した後の色
素へのI-からの電子注入によって生じるI3 -の対極へ
の搬出が阻害され、電池の出力特性が低下する傾向が大
きくなる。
On the other hand, when the thickness of the semiconductor electrode exceeds 50 μm, the electric resistance increases, the loss amount of carriers injected into the semiconductor increases, the ion diffusion resistance increases, and photoexcitation causes electrons to enter the semiconductor. The carry-out of I 3 − to the counter electrode, which is caused by the electron injection from I into the dye after the injection, is obstructed, and the output characteristics of the battery tend to deteriorate.

【0066】また、対極CEは、特に限定されるもので
はなく、例えば、シリコン太陽電池、液晶パネル等に通
常用いられている対極と同じものを用いてよい。例え
ば、前述の透明電極1と同じ構成を有するものであって
もよく、透明電極1と同様の透明導電膜3上にPt等の
金属薄膜電極を形成し、金属薄膜電極を電解質Eの側に
向けて配置させるものであってもよい。また、透明電極
1の透明導電膜3に白金を少量付着させたものであって
もよく、白金などの金属薄膜、炭素などの導電性膜など
であってもよい。
The counter electrode CE is not particularly limited and may be the same as the counter electrode normally used for silicon solar cells, liquid crystal panels and the like. For example, it may have the same structure as the above-mentioned transparent electrode 1, a metal thin film electrode such as Pt is formed on the transparent conductive film 3 similar to the transparent electrode 1, and the metal thin film electrode is placed on the electrolyte E side. It may be arranged to face. Further, a small amount of platinum may be attached to the transparent conductive film 3 of the transparent electrode 1, a metal thin film of platinum or the like, a conductive film of carbon or the like may be used.

【0067】更に、電解質Eの組成も光励起され半導体
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ないが、I-/I3 -
の酸化還元種を含むヨウ素系レドックス溶液が好ましく
用いられる。具体的には、I -/I3 -系の電解質はヨウ
素のアンモニウム塩あるいはヨウ化リチウムとヨウ素を
混合したものなどを用いることができる。その他、Br
-/Br3 -系、キノン/ハイドロキノン系などのレドッ
クス電解質をアセトニトリル、炭酸プロピレン、エチレ
ンカーボネートなどの電気化学的に不活性な溶媒(およ
びこれらの混合溶媒)に溶かしたものも使用できる。
Further, the composition of the electrolyte E is also photoexcited and the semiconductor
Redox to reduce dye after electron injection into
Although it is not particularly limited as long as it includes the original species, I-/ I3 -etc
Preferred is an iodine-based redox solution containing a redox species of
Used. Specifically, I -/ I3 -The system electrolyte is iodine
Elemental ammonium salt or lithium iodide and iodine
A mixture or the like can be used. Others, Br
-/ Br3 -System, quinone / hydroquinone system, etc.
Mix electrolyte with acetonitrile, propylene carbonate, ethyl ether
Electrochemically inert solvents such as carbonates (and
And a mixed solvent thereof can also be used.

【0068】また、スペーサー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。
The constituent material of the spacer S is not particularly limited, and for example, silica beads or the like can be used.

【0069】次に、図1に示した光電極10及び図2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。
Next, an example of a method for manufacturing the photoelectrode 10 shown in FIG. 1 and the dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG. 2 will be described.

【0070】先ず、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SnO2
等の透明導電膜3をスプレーコートする等の公知の方法
を用いて形成することができる。
First, when the transparent electrode 1 is manufactured, the above-mentioned fluorine-doped SnO 2 is formed on the substrate 4 such as a glass substrate.
The transparent conductive film 3 can be formed by a known method such as spray coating.

【0071】透明電極1の透明導電膜3上に半導体電極
2(最内部の層21、最外部の層23)及び光反射層7
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、先に述べた条件を満たす大きさを有す
る酸化物半導体粒子を分散させた最内部の層21を形成
するための分散液を調製する。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。
On the transparent conductive film 3 of the transparent electrode 1, the semiconductor electrode 2 (the innermost layer 21 and the outermost layer 23) and the light reflection layer 7 are provided.
As a method for forming the, for example, there are the following methods.
That is, first, a dispersion liquid for forming the innermost layer 21 in which the oxide semiconductor particles having a size satisfying the above-described condition is dispersed is prepared. The solvent of this dispersion is water,
There is no particular limitation as long as it can disperse the oxide semiconductor particles such as an organic solvent or a mixed solvent of both. Further, a surfactant and a viscosity modifier may be added to the dispersion liquid, if necessary.

【0072】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の最内部の層21
(多孔質半導体膜)を形成する。このときの焼成温度は
300〜800℃が好ましい。焼成温度が300℃未満
であると酸化物半導体粒子間の固着、基板への付着力が
弱くなり十分な強度がでなくなるおそれがある。焼成温
度が800℃を超えると酸化物半導体粒子間の固着が進
み、半導体電極2(多孔質半導体膜)の表面積が小さく
なるおそれがある。
Next, the dispersion liquid is applied to the transparent conductive film 3 of the transparent electrode 1.
Apply on top, then dry. As a coating method at this time, a bar coater method, a printing method, or the like can be used. Then, after being dried, it is heated and baked in air, an inert gas or nitrogen to be the innermost layer 21 of the semiconductor electrode 2.
(Porous semiconductor film) is formed. The firing temperature at this time is preferably 300 to 800 ° C. If the firing temperature is less than 300 ° C., the adhesion between the oxide semiconductor particles and the adhesion to the substrate may be weakened, and sufficient strength may not be obtained. If the firing temperature exceeds 800 ° C., the adhesion between the oxide semiconductor particles may proceed, and the surface area of the semiconductor electrode 2 (porous semiconductor film) may be reduced.

【0073】次に、最内部の層21上に最外部の層23
を形成する場合には、例えば、最内部の層21に含有さ
せる酸化物半導体粒子のかわりに所定量の大径粒子及び
小径粒子を添加させた組成を有する分散液を調製する以
外は、上述した最内部の層21を形成する方法と同様に
して最外部の層23上に光反射層7を形成することがで
きる。
Next, the outermost layer 23 is formed on the innermost layer 21.
In the case of forming the above, for example, except that a dispersion liquid having a composition in which a predetermined amount of large diameter particles and small diameter particles are added instead of the oxide semiconductor particles contained in the innermost layer 21 is prepared, The light reflection layer 7 can be formed on the outermost layer 23 in the same manner as the method of forming the innermost layer 21.

【0074】次に、最外部の層23上に光反射層7を形
成する場合には、例えば、最内部の層21に含有させる
酸化物半導体粒子のかわりに所定量の高屈折率粒子及び
低屈折率粒子を添加させた組成を有する分散液を調製す
る以外は、上述した最内部の層21を形成する方法と同
様にして光反射層7を形成することができる。
Next, when the light reflecting layer 7 is formed on the outermost layer 23, for example, instead of the oxide semiconductor particles contained in the innermost layer 21, a predetermined amount of high refractive index particles and low refractive index particles are used. The light-reflecting layer 7 can be formed in the same manner as the method for forming the innermost layer 21 described above, except that a dispersion liquid having a composition to which refractive index particles are added is prepared.

【0075】次に、半導体電極2の最内部の層21、最
外部の層23及び光反射層7中に浸着法等の公知の方法
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。
Next, a sensitizing dye is contained in the innermost layer 21, the outermost layer 23 and the light reflecting layer 7 of the semiconductor electrode 2 by a known method such as an immersion method. The sensitizing dye is the semiconductor electrode 2
It is contained by adhering to it (chemical adsorption, physical adsorption or deposition). As the 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 solution can be heated and refluxed to promote the adsorption and deposition of the sensitizing dye. At this time, in addition to the dye, if necessary, a metal such as silver or a metal oxide such as alumina may be contained in the semiconductor electrode 2.

【0076】更に、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。
Further, a surface oxidation treatment for removing impurities which hinder the photoelectric conversion reaction contained in the semiconductor electrode 2 is appropriately carried out by a known method each time each layer is formed or when all layers are formed. May be.

【0077】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TiO2
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
公知の方法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。
As another method for forming the semiconductor electrode 2 on the transparent conductive film 3 of the transparent electrode 1, there are the following methods. That is, TiO 2 is formed on the transparent conductive film 3 of the transparent electrode 1.
You may use the method of vapor-depositing semiconductors, such as these. As a method of depositing a semiconductor in a film shape on the transparent conductive film 3, a known method can be used. For example, a physical vapor deposition method such as electron beam vapor deposition, resistance heating vapor deposition, sputter vapor deposition, or cluster ion beam vapor deposition may be used. A metal or the like is vaporized in a reactive gas such as oxygen and the reaction product is used as the transparent conductive film A reactive vapor deposition method that deposits on top may be used. Furthermore, a chemical vapor deposition method such as CVD can be used by controlling the flow of the reaction gas.

【0078】このようにして光電極10を作製した後
は、公知の方法により対極CEを作製し、図1に示すよ
うに、光電極10と、対極CEとをスペーサーSを介し
て対抗させるように組み上げる。このとき、スペーサー
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。
After the photoelectrode 10 is manufactured in this manner, the counter electrode CE is manufactured by a known method so that the photoelectrode 10 and the counter electrode CE are opposed to each other via the spacer S as shown in FIG. Build up. At this time, the spacer S fills the space formed between the photoelectrode 10 and the counter electrode CE with the electrolyte E to complete the dye-sensitized solar cell 20.

【0079】以下、図3に示す色素増感型太陽電池30
について説明する。なお、上述した図2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。
Hereinafter, the dye-sensitized solar cell 30 shown in FIG.
Will be described. The same elements as those described with respect to the dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG. 2 described above are designated by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.

【0080】図3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2に示した対極CE
と同様の対極CEを使用している。そして、図2に示し
た色素増感型太陽電池20においてはスペーサー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を充填したのに比較して、図3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CEとの間に
多孔体層PSを配置している。そして、対極CEの多孔
体層PSと反対側の面には透明基板6が配置されてい
る。
The dye-sensitized solar cell 30 shown in FIG. 3 uses the photoelectrode 10 shown in FIG. 1 and uses the counter CE shown in FIG.
The same counter electrode CE is used. Then, in the dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG. 2, the space formed between the photoelectrode 10 and the counter electrode CE by the spacer S is filled with the electrolyte E, as compared with the dye shown in FIG. In the sensitized solar cell 30, the porous layer PS is arranged between the photoelectrode 10 and the counter electrode CE. The transparent substrate 6 is arranged on the surface of the counter electrode CE opposite to the porous layer PS.

【0081】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2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がしみ込まされることにより保持されている。
The porous body layer PS has a structure having a large number of pores, and the inside of the porous body layer PS is the same as that used in the dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG. The same electrolyte E is held by being impregnated.

【0082】また、この電解質は半導体電極2内や、使
用する構成材料(例えば、炭素等の多孔質の導電性膜)
によっては対極CEにも保持されている。そして、図3
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、電解質が、半導体電極
2、多孔体層PS及び対極CE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。
This electrolyte is used in the semiconductor electrode 2 and in the constituent materials used (for example, a porous conductive film such as carbon).
It is also held in the counter CE. And FIG.
In order to prevent the electrolyte from leaking to the outside from the side surface of the semiconductor electrode 2, the porous body layer PS and the counter electrode CE, the side surfaces of the semiconductor electrode 2, the porous body layer PS and the counter electrode CE of the dye-sensitized solar cell 30 shown in FIG. Is covered with a sealing material 5.

【0083】多孔体層PSは、電解質を保持可能であ
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。
The porous body layer PS is not particularly limited as long as it can hold an electrolyte and does not have electron conductivity. For example, a porous body formed of rutile type titanium oxide particles may be used. Examples of constituent materials other than rutile-type titanium oxide include zirconia, alumina, and silica.

【0084】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。対極CEの側に配置
される透明基板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。
As the sealing material 5, for example, a thermoplastic resin film such as polyethylene or an epoxy adhesive can be used. As the transparent substrate 6 arranged on the side of the counter electrode CE, the same substrate as the transparent substrate 4 used for the transparent electrode 1 of the photoelectrode 10 can be used.

【0085】次に、図3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2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の各層を作製
する場合と同様の手順により、光電極10の半導体電極
2の光反射層7の面上に多孔体層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、これを光反射層7
の面上に塗布し乾燥させることにより形成してもよい。
Next, the dye-sensitized solar cell 30 shown in FIG.
An example of the manufacturing method will be described. First, the photoelectrode 10 is prepared in the same manner as the dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG. Next, the porous body layer PS is formed on the surface of the light reflection layer 7 of the semiconductor electrode 2 of the photoelectrode 10 by the same procedure as in the case of producing each layer of the semiconductor electrode 2 of the photoelectrode 10. For example, a dispersion liquid (slurry) containing a constituent material of the porous body layer PS such as rutile type titanium oxide is prepared, and the dispersion liquid (slurry) is prepared.
It may be formed by applying it to the surface of the above and drying it.

【0086】また、対極CEについても、例えば、炭素
等の多孔質の導電性膜を対極CEとする場合には、例え
ば、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。そ
して、公知の方法により、対極CEの多孔体層PSの側
と反対の側の面上に透明基板6を形成し、半導体電極
2、多孔体層PS及び対極CE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。
Regarding the counter electrode CE, for example, when a porous conductive film of carbon or the like is used as the counter electrode CE, for example, a carbon paste is prepared and applied on the surface of the porous body layer PS. It may be formed by drying. Then, the transparent substrate 6 is formed on the surface of the counter electrode CE opposite to the side of the porous body layer PS by a known method, and the side surfaces of the semiconductor electrode 2, the porous body layer PS and the counter electrode CE are covered with the sealing material 5. Then, the dye-sensitized solar cell 30 is completed.

【0087】以下、図4に示す色素増感型太陽電池31
について説明する。なお、上述した図2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。
Hereinafter, the dye-sensitized solar cell 31 shown in FIG.
Will be described. The same elements as those described with respect to the dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG. 2 described above are designated by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.

【0088】図4に示す色素増感型太陽電池31は、図
1に示した光電極10を使用し、光電極10の光反射層
7を多孔体層PSとして使用した以外は、図3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。図
4に示すように、光電極10の光反射層7上に対極CE
が隣接して配置される構成の場合、光反射層7には電子
伝導性を有していないことが要求される。
The dye-sensitized solar cell 31 shown in FIG. 4 uses the photoelectrode 10 shown in FIG. 1 except that the light reflecting layer 7 of the photoelectrode 10 is used as the porous layer PS. It has the same structure as the dye-sensitized solar cell 30 shown. As shown in FIG. 4, the counter electrode CE is formed on the light reflection layer 7 of the photoelectrode 10.
In the case where the light reflection layers 7 are arranged adjacent to each other, the light reflection layer 7 is required not to have electron conductivity.

【0089】この色素増感型太陽電池31は、図3に示
した色素増感型太陽電池30と同様の方法により製造す
ることができる。
The dye-sensitized solar cell 31 can be manufactured by the same method as the dye-sensitized solar cell 30 shown in FIG.

【0090】[第二実施形態]以下、図5を参照しなが
ら本発明の光電極の第二実施形態について説明する。な
お、上述した第一実施形態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。
[Second Embodiment] The second embodiment of the photoelectrode of the present invention will be described below with reference to FIG. The same elements as those described in the above-described first embodiment are designated by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.

【0091】図5は、本発明の光電極の第二実施形態を
示す模式断面図である。また、図6は、図5に示した光
電極を備えた色素増感型太陽電池を示す模式断面図であ
る。更に、図7は、図2に示した色素増感型太陽電池の
他の形態を示す模式断面図である。また、図8は、図2
に示した色素増感型太陽電池の更に他の形態を示す模式
断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a second embodiment of the photoelectrode of the present invention. Further, FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a dye-sensitized solar cell provided with the photoelectrode shown in FIG. Further, FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another form of the dye-sensitized solar cell shown in FIG. In addition, FIG.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing still another form of the dye-sensitized solar cell shown in FIG.

【0092】図5に示す光電極12は、半導体電極2を
先に述べたLR層のみを有する構成とした以外は図1に
示した光電極10と同様の構成を有している。
The photoelectrode 12 shown in FIG. 5 has the same structure as the photoelectrode 10 shown in FIG. 1 except that the semiconductor electrode 2 has only the LR layer described above.

【0093】そして、この光電極12を備えた図6に示
す色素増感型太陽電池32は、当該光電極12以外は図
2に示した色素増感型太陽電池20と同様の構成を有す
る。また、光電極12及び光電極12を備えた色素増感
型太陽電池32の製造方法は特に限定されず、例えば、
先に述べた光電極10及び色素増感型太陽電池20と同
様の方法により製造することができる。
The dye-sensitized solar cell 32 shown in FIG. 6 having the photoelectrode 12 has the same structure as the dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG. 2 except for the photoelectrode 12. Further, the method for manufacturing the photoelectrode 12 and the dye-sensitized solar cell 32 including the photoelectrode 12 is not particularly limited.
The photoelectrode 10 and the dye-sensitized solar cell 20 described above can be manufactured by the same method.

【0094】図7に示す色素増感型太陽電池33は、図
5に示した光電極12を使用した以外は、図3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。そ
して、光電極12を備えた色素増感型太陽電池33の製
造方法は特に限定されず、例えば、先に述べた色素増感
型太陽電池30と同様の方法により製造することができ
る。
The dye-sensitized solar cell 33 shown in FIG. 7 has the same structure as the dye-sensitized solar cell 30 shown in FIG. 3 except that the photoelectrode 12 shown in FIG. 5 is used. There is. The method for manufacturing the dye-sensitized solar cell 33 provided with the photoelectrode 12 is not particularly limited, and for example, it can be manufactured by the same method as the dye-sensitized solar cell 30 described above.

【0095】図8に示す色素増感型太陽電池34は、図
5に示した光電極12を使用した以外は、図4に示した
色素増感型太陽電池31と同様の構成を有している。そ
して、光電極12を備えた色素増感型太陽電池34の製
造方法は特に限定されず、例えば、先に述べた色素増感
型太陽電池31と同様の方法により製造することができ
る。
The dye-sensitized solar cell 34 shown in FIG. 8 has the same structure as the dye-sensitized solar cell 31 shown in FIG. 4 except that the photoelectrode 12 shown in FIG. 5 is used. There is. The method for manufacturing the dye-sensitized solar cell 34 provided with the photoelectrode 12 is not particularly limited, and for example, it can be manufactured by the same method as the dye-sensitized solar cell 31 described above.

【0096】[第三実施形態]以下、本発明の光電極の
第三実施形態について説明する。本発明の光電極の第三
実施形態(図示せず)は、半導体電極2を先に述べたL
A層のみを有する構成とした以外は図1に示した光電極
10と同様の構成を有している。
[Third Embodiment] The third embodiment of the photoelectrode of the present invention will be described below. In the third embodiment (not shown) of the photoelectrode of the present invention, the semiconductor electrode 2 is the L described above.
The structure is similar to that of the photoelectrode 10 shown in FIG. 1 except that only the layer A is formed.

【0097】そして、この光電極を備えた色素増感型太
陽電池(図示せず)としては、当該光電極以外は図6〜
図8にそれぞれ示した色素増感型太陽電池32,33及
び34と同様の構成を有するものが挙げられる。また、
この光電極及びこれを備えた色素増感型太陽電池の製造
方法は特に限定されず、例えば、先に述べた光電極1
0,12並びに色素増感型太陽電池32,33及び34
と同様の方法により製造することができる。
A dye-sensitized solar cell (not shown) equipped with this photoelectrode is shown in FIGS.
The dye-sensitized solar cells 32, 33 and 34 shown in FIG. Also,
The method for producing the photoelectrode and the dye-sensitized solar cell provided with the photoelectrode is not particularly limited. For example, the photoelectrode 1 described above is used.
0, 12 and dye-sensitized solar cells 32, 33 and 34
It can be manufactured by a method similar to.

【0098】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。
Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.

【0099】例えば、上記の実施形態においては、2層
の構造を有する半導体電極2を備えた光電極10と、1
層の構造を有する半導体電極2を備えた光電極12と、
これらを備える色素増感型太陽電池20,30,31,
32,33及び34について説明したが、本発明の光電
極及び色素増感型太陽電池はこれに限定されるものでは
ない。例えば、本発明の光電極は、3層以上の層から構
成された半導体電極を備える構成を有していてもよい。
For example, in the above embodiment, the photoelectrode 10 including the semiconductor electrode 2 having a two-layer structure,
A photoelectrode 12 comprising a semiconductor electrode 2 having a layered structure,
Dye-sensitized solar cells 20, 30, 31, including these
32, 33, and 34 have been described, the photoelectrode and the dye-sensitized solar cell of the present invention are not limited thereto. For example, the photoelectrode of the present invention may have a structure including a semiconductor electrode composed of three or more layers.

【0100】また、本発明の光電極は、例えば、図5に
示した光電極12の1つのLR層からなる半導体電極2
のかわりに、1つのLA層からなる半導体電極備えた構
成を有する光電極であってもよい。
The photoelectrode of the present invention is, for example, the semiconductor electrode 2 formed of one LR layer of the photoelectrode 12 shown in FIG.
Instead, it may be a photoelectrode having a configuration including a semiconductor electrode composed of one LA layer.

【0101】更に、本発明の色素増感型太陽電池は、例
えば、図9に示す色素増感型太陽電池40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。ただし、図9に示す色素増感型太陽電池40は、図
3に示した色素増感型太陽電池30を複数個直列に併設
する場合の一例を示している。
Furthermore, the dye-sensitized solar cell of the present invention may have the form of a module in which a plurality of cells are provided side by side, such as the dye-sensitized solar cell 40 shown in FIG. However, the dye-sensitized solar cell 40 shown in FIG. 9 shows an example in which a plurality of dye-sensitized solar cells 30 shown in FIG. 3 are arranged in series.

【0102】図3に示した色素増感型太陽電池30に比
較して、図9に示す色素増感型太陽電池40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との間に溝が形成されている。この溝は、単セルA
の半導体電極2を、例えばレーザー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。
As compared with the dye-sensitized solar cell 30 shown in FIG. 3, the dye-sensitized solar cell 40 shown in FIG. 9 is a sealing material provided between the photocells 10 of single cells of adjacent solar cells. 5, a groove is formed between the photoelectrode 10 of one unit cell (hereinafter referred to as unit cell A). This groove is a single cell A
The semiconductor electrode 2 is formed by shaving the semiconductor electrode 2 by a technique such as laser scribing.

【0103】この溝のうちのシール材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。
The portion of this groove near the seal member 5 is
The semiconductor electrode 2 is completely removed to reach the depth at which the layer of the transparent conductive film 3 of the transparent electrode 1 appears. Also,
The portion of the groove near the semiconductor electrode 2 of the single cell A is
The portion of the semiconductor electrode 2 and the portion of the transparent conductive film 3 are completely removed to reach the depth at which the layer of the transparent substrate 4 of the transparent electrode 1 appears.

【0104】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。
In the vicinity of the sealing material 5 in the groove, the transparent conductive film 3 of the adjacent photoelectrode 10 and the semiconductor electrode 2 on the transparent conductive film 3 are prevented from electrically contacting each other. In addition, the brim-shaped edge portion of the porous body layer PS of the single cell A is inserted between these portions so as to contact the transparent substrate 4 of the transparent electrode 1.

【0105】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。
Further, in the portion of the groove near the semiconductor electrode 2 of the unit cell A, that is, between the porous material layer PS of the unit cell A and the sealing material 5, the counter electrode CE of the unit cell A is formed. The brim-shaped edge portion is inserted in contact with the transparent conductive film 3 of the transparent electrode 1 of the other single cell.

【0106】[0106]

【実施例】以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の光
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。なお、以下に示す実施例及び比較例の光電極の
特徴を示す半導体電極と光反射層の構成を表1〜表4に
示す。
EXAMPLES The photoelectrode and the dye-sensitized solar cell of the present invention will be described below in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Tables 1 to 4 show the configurations of the semiconductor electrode and the light reflecting layer, which show the characteristics of the photoelectrodes of Examples and Comparative Examples shown below.

【0107】(実施例1)以下に示す手順により、図5
に示した光電極10と同様の構成を有する光電極(半導
体電極2を1つのLR層のみから構成したもの)を作製
し、更に、この光電極を用いた以外は図6に示す色素増
感型太陽電池32と同様の構成を有する色素増感型太陽
電池(受光面の面積:1cm2)を作製した。
(Embodiment 1) FIG.
A photoelectrode having the same structure as that of the photoelectrode 10 shown in FIG. 6 (semiconductor electrode 2 composed of only one LR layer) was prepared, and the dye sensitization shown in FIG. 6 was used except that this photoelectrode was used. A dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same structure as that of the solar cell 32 was produced.

【0108】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
=70:30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LR層形
成用のスラリー(P25の含有量;7.5質量%、P2
00の含有量;7.5質量%、以下、スラリー1とす
る)を調製した。
First, commercially available anatase type titanium oxide particles (average particle size: 25 nm, hereinafter referred to as P25),
Using this and anatase type titanium oxide particles having different particle diameters (average particle diameter: 200 nm, hereinafter referred to as P200), the total content of P25 and P200 is 15% by mass.
And the mass ratio of P25 and P200 is P25: P200.
= 70:30, acetylacetone, ion-exchanged water, and a surfactant (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd., trade name; "Triton-X") are added and kneaded to form a slurry for forming the LR layer (P25. Content: 7.5% by mass, P2
Content of 00; 7.5 mass%, hereinafter referred to as Slurry 1) was prepared.

【0109】次に、市販の二酸化ケイ素(平均粒子径:
40nm、屈折率:1.45、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:300nm、
屈折率:2.7、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光反射層形
成用のスラリー(P1の含有量;5.25質量%、P2
の含有量;9.75質量%、以下、スラリー2とする)
を調製した。
Next, commercially available silicon dioxide (average particle size:
40 nm, refractive index: 1.45, hereinafter referred to as P1) and commercially available rutile type titanium oxide (average particle diameter: 300 nm,
(Refractive index: 2.7, hereinafter referred to as P2), so that the total content of P1 and P2 is 15 mass% and the mass ratio of P1 and P2 is P1: P2 = 35: 65. A slurry for forming a light-reflecting layer (content of P1; 5.25 mass%, P2
Content of 9.75% by mass, hereinafter referred to as Slurry 2)
Was prepared.

【0110】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SnO2導電膜(膜厚:700n
m)を形成した透明電極(厚さ:1.1mm)を準備し
た。そして、このSnO2導電膜上に、上述のスラリー
1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、半導体電極となる
LR層を形成した。
On the other hand, a fluorine-doped SnO 2 conductive film (film thickness: 700 n) was formed on a glass substrate (transparent conductive glass).
m) formed transparent electrode (thickness: 1.1 mm). Then, the above-mentioned slurry 1 was applied onto this SnO 2 conductive film using a bar coder, and then dried. Then, it was baked for 30 minutes in the air at 450 ° C. In this way, the LR layer to be the semiconductor electrode was formed on the transparent electrode.

【0111】更に、スラリー2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、LR層上に、光反
射層を形成した。このようにして、SnO2導電膜上に
図5に示す半導体電極2と同様の構成の半導体電極(受
光面の面積;1.0cm2、層厚:17μm、LR層の
層厚:10μm、光反射層の層厚:7μm)を形成し、
増感色素を含有していない光電極を作製した。
Further, the slurry 2 was used to repeat the same application and firing as described above to form a light reflection layer on the LR layer. Thus, on the SnO 2 conductive film, a semiconductor electrode having the same structure as the semiconductor electrode 2 shown in FIG. 5 (light receiving surface area: 1.0 cm 2 , layer thickness: 17 μm, LR layer thickness: 10 μm, light The thickness of the reflective layer: 7 μm),
A photoelectrode containing no sensitizing dye was prepared.

【0112】なお、光反射層におけるルチル型の酸化チ
タン粒子の占める体積の割合は23%であった。
The volume ratio of the rutile type titanium oxide particles in the light reflecting layer was 23%.

【0113】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'-bipyridy
l-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;3×10-4mo
l/L)を調製した。
Then, the dye was adsorbed on the back surface of the semiconductor electrode as follows. First, as a sensitizing dye, a ruthenium complex [cis-Di (thiocyanato) -N, N'-bis (2,2'-bipyridy
l-4,4'dicarboxylic acid) -ruthenium (II)], and its ethanol solution (sensitizing dye concentration; 3 × 10 -4 mo
1 / L) was prepared.

【0114】次に、この溶液に半導体電極を浸漬し、8
0℃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1.0×10-7
ol/cm2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、光電極を完成させた。
Next, the semiconductor electrode is immersed in this solution,
It was left for 20 hours under the temperature condition of 0 ° C. As a result, the sensitizing dye is added to the inside of the semiconductor electrode at about 1.0 × 10 −7 m
ol / cm 2 was adsorbed. Next, in order to improve the open circuit voltage Voc, the semiconductor electrode after adsorption of the ruthenium complex is changed to 4
After dipping in an acetonitrile solution of -tert-butylpyridine for 15 minutes, it was dried in a nitrogen stream kept at 25 ° C to complete a photoelectrode.

【0115】次に、上記の光電極と同様の形状と大きさ
を有する対極として、電子ビーム蒸着法によりPtが蒸
着された透明導電性ガラス電極(Pt薄膜の厚さ:3n
m)を作製した。また、電解質Eとして、ヨウ素、ヨウ
化リチウム、イミダゾリウム塩を含むヨウ素系レドック
ス溶液を調製した。
Next, as a counter electrode having the same shape and size as the above-mentioned photoelectrode, a transparent conductive glass electrode (Pt thin film thickness: 3 n, on which Pt was vapor-deposited by an electron beam vapor deposition method) was used.
m) was prepared. Further, as the electrolyte E, an iodine-based redox solution containing iodine, lithium iodide, and an imidazolium salt was prepared.

【0116】更に、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スペーサーS
(商品名:「ハイミラン」)を準備し、図6に示すよう
に、光電極と対極とをスペーサーを介して対向させ、内
部に上記の電解質を充填して色素増感型太陽電池を完成
させた。
Further, a spacer S manufactured by Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd. having a shape adapted to the size of the semiconductor electrode is used.
(Product name: “HIMIRAN”) is prepared, and as shown in FIG. 6, the photoelectrode and the counter electrode are opposed to each other via a spacer, and the above electrolyte is filled inside to complete the dye-sensitized solar cell. It was

【0117】(実施例2)LR層のかわりにLA層を配
置した以外は実施例1と同様の構成を有する半導体電極
を備えた光電極を作製し、更に、この光電極を用いた色
素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作製し
た。
(Example 2) A photoelectrode having a semiconductor electrode having the same structure as in Example 1 except that an LA layer was arranged instead of the LR layer was prepared, and further, a dye-enhancing method using this photoelectrode was prepared. A sensitive solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) was produced.

【0118】LA層は、以下に示す手順により調製した
スラリー3を用いて形成した。そして、光電極及び色素
増感型太陽電池は、スラリー3を用いた以外は実施例1
と同様の手順により作製した。すなわち、スラリー3を
実施例1に用いたP25のみを使用した以外は実施例1
のスラリー1と同様の方法により調製した。なお、使用
したP25中、粒子径が100nm以上である粒子の割
合は2質量%であった。
The LA layer was formed using Slurry 3 prepared by the following procedure. Then, the photoelectrode and the dye-sensitized solar cell were the same as those in Example 1 except that the slurry 3 was used.
It was manufactured by the same procedure as. That is, Example 1 was used except that only P25 which was used as the slurry 3 in Example 1 was used.
It was prepared by the same method as the slurry 1. In P25 used, the proportion of particles having a particle diameter of 100 nm or more was 2% by mass.

【0119】(実施例3)半導体電極の最内部の層(L
A層)、最外部の層(LR層)及び光反射層を表3〜表
4に示す構成とした以外は、図1に示した光電極10及
び図2に示した色素増感型太陽電池20と同様の構成を
有する光電極及び色素増感型太陽電池(受光面の面積:
1cm2)を作製した。
Example 3 The innermost layer of the semiconductor electrode (L
A layer), the outermost layer (LR layer), and the light reflection layer have the configurations shown in Tables 3 to 4, except that the photoelectrode 10 shown in FIG. 1 and the dye-sensitized solar cell shown in FIG. A photoelectrode and a dye-sensitized solar cell having the same structure as 20 (area of light receiving surface:
1 cm 2 ) was produced.

【0120】この光電極及び色素増感型太陽電池は、ス
ラリー3を用いてLA層(最内部の層)を形成し、スラ
リー1を用いてLR層(最外部の層)を形成し、スラリ
ー2を用いて光反射層を形成したこと以外は実施例1と
同様の手順により作製した。
In this photoelectrode and dye-sensitized solar cell, the slurry 3 was used to form the LA layer (the innermost layer), and the slurry 1 was used to form the LR layer (the outermost layer). The same procedure as in Example 1 was performed except that the light reflecting layer was formed using 2.

【0121】(実施例4)光反射層を表4に示す構成と
した以外は、実施例3と同様の構成を有する光電極及び
色素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作製
した。
(Example 4) A photoelectrode and a dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same structure as in Example 3 except that the light reflecting layer had the structure shown in Table 4 were prepared. It was made.

【0122】この光電極及び色素増感型太陽電池は、以
下に示す構成を有するスラリー4を用いて光反射層を形
成したこと以外は実施例3と同様の手順により作製し
た。すなわち、スラリー4は、スラリー2で用いたP1
のかわりに市販の二酸化ケイ素(平均粒子径:100n
m、屈折率:1.45、以下、P3という)を用い、更
に、P2のかわりに市販のルチル型の酸化チタン(平均
粒子径:200nm、屈折率:2.7、以下、P4とい
う)を用い、スラリー4中のP3とP4との質量比をP
3:P4=35:65とした以外はスラリー2と同様の
調製手順により調製した。
The photoelectrode and the dye-sensitized solar cell were manufactured by the same procedure as in Example 3 except that the light reflecting layer was formed by using Slurry 4 having the structure shown below. That is, the slurry 4 is the P1 used in the slurry 2.
Instead of commercially available silicon dioxide (average particle size: 100n
m, refractive index: 1.45, hereinafter referred to as P3), and commercially available rutile titanium oxide (average particle diameter: 200 nm, refractive index: 2.7, hereinafter referred to as P4) instead of P2. Use the mass ratio of P3 and P4 in the slurry 4 to P
It was prepared by the same preparation procedure as for Slurry 2 except that 3: P4 = 35: 65.

【0123】(実施例5)実施例1と同様の構成を有す
る光電極を用い、以下に示す手順により作製したカーボ
ンの多孔体からなる対極を透明導電性ガラス電極のかわ
りに用いたこと以外は実施例1と同様の手順により、図
8に示した色素増感型太陽電池34と同様の構成を有す
る色素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作
製した。
Example 5 A photoelectrode having the same structure as in Example 1 was used, except that a counter electrode composed of a carbon porous body prepared by the following procedure was used instead of the transparent conductive glass electrode. By the same procedure as in Example 1, a dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same structure as the dye-sensitized solar cell 34 shown in FIG. 8 was produced.

【0124】すなわち、カーボンの多孔体からなる対極
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5という)を、市販のグラフ
ァイトパウダー、カーボンブラック及びチタニア(アナ
ターゼ型の酸化チタン)粒子(粒径:20nm)を用
い、グラファイト、カーボンブラック及びチタニアの質
量比が、グラファイト:カーボンブラック:チタニア=
100:20:15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。次いで、実施
例1に示す光電極の形成手順と同様にしてこのスラリー
5の塗布と焼結を繰り返すことにより、光反射層の面上
に厚さ50μmの対極を形成し、更に、光電極に用いた
ガラス基板をこの対極の多孔体層に接触する面と反対側
の面上に配置して色素増感型太陽電池を作製した。
That is, a counter electrode made of a carbon porous material was formed by the following procedure. A commercially available graphite powder, carbon black, and titania (anatase type titanium oxide) particles (particle size: 20 nm) were used as a slurry for forming the counter electrode (hereinafter referred to as slurry 5) to obtain graphite, carbon black and titania. The mass ratio is graphite: carbon black: titania =
It was prepared by the same preparation procedure as the above-mentioned Slurry 1 except that the ratio was set to 100: 20: 15. Next, by repeating the application and sintering of this slurry 5 in the same manner as in the photoelectrode forming procedure shown in Example 1, a counter electrode having a thickness of 50 μm is formed on the surface of the light reflecting layer. The glass substrate used was arranged on the surface opposite to the surface in contact with the porous layer of the counter electrode to prepare a dye-sensitized solar cell.

【0125】(実施例6)実施例2と同様の構成を有す
る光電極を用い、実施例5と同様にして作製したカーボ
ンの多孔体からなる対極を透明導電性ガラス電極のかわ
りに用いたこと以外は、実施例1と同様の手順により図
8に示した色素増感型太陽電池34と同様の構成を有す
る5×20mmのスケールの色素増感型太陽電池(受光
面の面積:1cm2)を作製した。
(Example 6) A photoelectrode having the same structure as in Example 2 was used, and a counter electrode made of a carbon porous material prepared in the same manner as in Example 5 was used in place of the transparent conductive glass electrode. Other than the above, the dye-sensitized solar cell of 5 × 20 mm scale having the same structure as the dye-sensitized solar cell 34 shown in FIG. 8 was prepared by the same procedure as in Example 1 (light-receiving surface area: 1 cm 2 ). Was produced.

【0126】(実施例7)実施例3と同様の構成を有す
る光電極を用い、実施例5と同様にして作製したカーボ
ンの多孔体からなる対極を透明導電性ガラス電極のかわ
りに用いたこと以外は、図4に示した色素増感型太陽電
池31と同様の構成を有する色素増感型太陽電池(受光
面の面積:1cm2)を作製した。
(Example 7) A photoelectrode having the same structure as in Example 3 was used, and a counter electrode made of a carbon porous material prepared in the same manner as in Example 5 was used in place of the transparent conductive glass electrode. A dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same structure as the dye-sensitized solar cell 31 shown in FIG. 4 except for the above was manufactured.

【0127】(実施例8)実施例3と同様の構成を有す
る光電極を用い、以下に示す手順により作製した多孔体
層と、実施例5と同様にして作製したカーボンの多孔体
からなる対極を透明導電性ガラス電極のかわりに用いて
色素増感型太陽電池を構成したこと以外は、図3に示し
た色素増感型太陽電池30と同様の構成を有する色素増
感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作製した。
(Embodiment 8) Using a photoelectrode having the same structure as that of Embodiment 3, a counter electrode composed of a porous body layer prepared by the following procedure and a carbon porous body prepared in the same manner as in Embodiment 5 Is used instead of the transparent conductive glass electrode to form a dye-sensitized solar cell, and a dye-sensitized solar cell having the same structure as the dye-sensitized solar cell 30 shown in FIG. A surface area: 1 cm 2 ) was prepared.

【0128】すなわち、多孔体層を形成するためのスラ
リー(以下、スラリー6という)は、市販のルチル型の
酸化チタン粒子(粒径:300nm)と市販のジルコニ
ア(ZrO2)粒子(粒径:20nm)とを用い、ルチ
ル型の酸化チタン粒子とジルコニア粒子の質量比がルチ
ル型の酸化チタン粒子:ジルコニア粒子=100:10
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。次いで、実施例3の光電極の形成
手順と同様にして光電極を作製した後、光電極の裏面に
対してこのスラリー6の塗布と焼結を繰り返すことによ
り、厚さ10μmの多孔体層を形成した。
That is, the slurry for forming the porous layer (hereinafter referred to as slurry 6) is a commercially available rutile type titanium oxide particle (particle size: 300 nm) and a commercially available zirconia (ZrO 2 ) particle (particle size: 20 nm), and the mass ratio of the rutile type titanium oxide particles and the zirconia particles is rutile type titanium oxide particles: zirconia particles = 100: 10.
It was prepared by the same preparation procedure as that of the above-mentioned slurry 1 except that the above was adopted. Then, a photoelectrode was prepared in the same manner as in the photoelectrode formation procedure of Example 3, and then the slurry 6 was repeatedly applied and sintered on the back surface of the photoelectrode to form a porous layer having a thickness of 10 μm. Formed.

【0129】次に、スラリー5を用いて、実施例5で述
べた光電極の形成手順と同様にしてこのスラリー5の塗
布と焼結を繰り返すことにより、多孔体層上に厚さ50
μmの対極を形成し、更に、光電極に用いたガラス基板
をこの対極の多孔体層に接触する面と反対側の面上に配
置して色素増感型太陽電池を作製した。
Next, the slurry 5 was used to repeat the coating and sintering of the slurry 5 in the same manner as in the procedure for forming the photoelectrode described in Example 5, thereby forming a thickness of 50 on the porous layer.
A counter electrode having a thickness of μm was formed, and the glass substrate used for the photoelectrode was further arranged on the surface of the counter electrode opposite to the surface in contact with the porous layer to prepare a dye-sensitized solar cell.

【0130】(実施例9)光反射層を表1に示す構成と
した以外は、実施例1と同様の構成を有する光電極及び
色素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作製
した。
(Example 9) A photoelectrode and a dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same configuration as in Example 1 except that the light reflecting layer had the configuration shown in Table 1. It was made.

【0131】すなわち、この光電極及び色素増感型太陽
電池は、以下に示す構成を有するスラリー7を用いて光
反射層を形成したこと以外は実施例1と同様の手順によ
り作製した。スラリー7は、スラリー2で用いたP1を
用い、更に、P2のかわりに市販のアナターゼ型の酸化
チタン(平均粒子径:300nm、屈折率:2.4、以
下、P5という)を用い、スラリー4中のP1とP5と
の質量比をP1:P5=35:65とした以外はスラリ
ー2と同様の調製手順により調製した。
That is, the photoelectrode and the dye-sensitized solar cell were manufactured by the same procedure as in Example 1 except that the light reflecting layer was formed by using the slurry 7 having the following structure. As the slurry 7, the P1 used in the slurry 2 was used, and commercially available anatase-type titanium oxide (average particle diameter: 300 nm, refractive index: 2.4, hereinafter referred to as P5) was used instead of P2. It was prepared by the same preparation procedure as for Slurry 2 except that the mass ratio of P1 and P5 therein was P1: P5 = 35: 65.

【0132】(実施例10)光反射層を表1に示す構成
とした以外は、実施例1と同様の構成を有する光電極及
び色素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作
製した。
(Example 10) A photoelectrode and a dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same configuration as in Example 1 except that the light reflecting layer had the configuration shown in Table 1. It was made.

【0133】この光電極及び色素増感型太陽電池は、以
下に示す構成を有するスラリー8を用いて光反射層を形
成したこと以外は実施例1と同様の手順により作製し
た。すなわち、スラリー8は、スラリー2で用いたP1
のかわりに市販のマグネシア粒子(平均粒子径:25n
m、屈折率:1.7、以下、P6という)を用い、更
に、P2を用い、スラリー8中のP6とP2との質量比
をP6:P2=45:55とした以外はスラリー2と同
様の調製手順により調製した。
The photoelectrode and the dye-sensitized solar cell were manufactured by the same procedure as in Example 1 except that the light reflecting layer was formed by using the slurry 8 having the structure shown below. That is, the slurry 8 is the P1 used in the slurry 2.
Instead of commercially available magnesia particles (average particle size: 25n
m, refractive index: 1.7, hereafter referred to as P6), and further using P2, except that the mass ratio of P6 and P2 in the slurry 8 was P6: P2 = 45: 55. It was prepared by the preparation procedure of.

【0134】(比較例1)実施例1に用いたスラリー3
のみを用いて1つの層(LA層)のみからなる半導体電
極(受光面の面積;1.0cm2、層厚:10μm)を
作製したこと以外は、実施例1と同様の手順により表2
に示す構成を有する光電極及び色素増感型太陽電池を作
製した。
(Comparative Example 1) Slurry 3 used in Example 1
Table 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that a semiconductor electrode (light-receiving surface area; 1.0 cm 2 , layer thickness: 10 μm) consisting of only one layer (LA layer) was prepared using only
A photoelectrode and a dye-sensitized solar cell having the structure shown in Figure 3 were produced.

【0135】(比較例2)光反射層を表2に示す構成と
した以外は、実施例2と同様の構成を有する光電極及び
色素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作製
した。
(Comparative Example 2) A photoelectrode and a dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same configuration as in Example 2 except that the light-reflecting layer had the configuration shown in Table 2. It was made.

【0136】この光電極及び色素増感型太陽電池は、以
下に示す構成を有するスラリー9を用いて光反射層を形
成したこと以外は実施例2と同様の手順により作製し
た。すなわち、スラリー9は、スラリー2におけるP1
とP2との質量比を変化させて、P1とP2との質量比
が、P1:P2=5:95となるようにした以外はスラ
リー2の調製方法と同様の方法により調製した。
The photoelectrode and the dye-sensitized solar cell were manufactured by the same procedure as in Example 2 except that the light reflecting layer was formed by using the slurry 9 having the structure shown below. That is, the slurry 9 is P1 in the slurry 2.
A slurry 2 was prepared by the same method as the preparation method of the slurry 2, except that the mass ratio of P1 and P2 was changed to P1: P2 = 5: 95.

【0137】(比較例3)光反射層を表2に示す構成と
した以外は、実施例2と同様の構成を有する光電極及び
色素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作製
した。
Comparative Example 3 A photoelectrode and a dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same structure as in Example 2 except that the light reflecting layer had the structure shown in Table 2. It was made.

【0138】この光電極及び色素増感型太陽電池は、以
下に示す構成を有するスラリー10を用いて光反射層を
形成したこと以外は実施例2と同様の手順により作製し
た。すなわち、スラリー10は、P1のかわりに、市販
のジルコニア粒子(平均粒子径;20nm、屈折率:
2.1、以下、P7という)を用い、更に、P2を用
い、P7とP2との質量比が、P7:P2=50:50
となるようにした以外はスラリー2の調製方法と同様の
方法により調製した。
The photoelectrode and the dye-sensitized solar cell were manufactured by the same procedure as in Example 2 except that the light reflecting layer was formed by using the slurry 10 having the structure shown below. That is, in the slurry 10, instead of P1, commercially available zirconia particles (average particle diameter; 20 nm, refractive index:
2.1, hereinafter referred to as P7), and further using P2, and the mass ratio of P7 and P2 is P7: P2 = 50: 50.
A slurry 2 was prepared by the same method as that of the slurry 2, except that

【0139】(比較例4)実施例1に用いたスラリー1
のみを用いて1つの層(LR層)のみからなる半導体電
極(受光面の面積;1.0cm2、層厚:10μm)を
作製したこと以外は、実施例1と同様の手順により表1
に示す構成を有する光電極及び色素増感型太陽電池を作
製した。
(Comparative Example 4) Slurry 1 used in Example 1
Table 1 was prepared in the same manner as in Example 1 except that a semiconductor electrode (light-receiving surface area; 1.0 cm 2 , layer thickness: 10 μm) consisting of only one layer (LR layer) was prepared using only
A photoelectrode and a dye-sensitized solar cell having the structure shown in Figure 3 were produced.

【0140】(比較例5)光反射層を表1に示す構成と
した以外は、実施例1と同様の構成を有する光電極及び
色素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作製
した。
Comparative Example 5 A photoelectrode and a dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same structure as in Example 1 except that the light reflecting layer had the structure shown in Table 1. It was made.

【0141】この光電極及び色素増感型太陽電池は、以
下に示す構成を有するスラリー11を用いて光反射層を
形成したこと以外は実施例1と同様の手順により作製し
た。すなわち、スラリー11は、スラリー2におけるP
1とP2との質量比を変化させて、P1とP2との質量
比が、P1:P2=10:90となるようにした以外は
スラリー2の調製方法と同様の方法により調製した。
The photoelectrode and the dye-sensitized solar cell were produced by the same procedure as in Example 1 except that the light reflecting layer was formed by using the slurry 11 having the structure shown below. That is, the slurry 11 is P in the slurry 2.
The slurry 2 was prepared by the same method as the method for preparing the slurry 2 except that the mass ratio of 1 and P2 was changed so that the mass ratio of P1 and P2 was P1: P2 = 10: 90.

【0142】(比較例6)光反射層を表1に示す構成と
した以外は、実施例1と同様の構成を有する光電極及び
色素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作製
した。すなわち、この光電極及び色素増感型太陽電池
は、比較例3で使用したスラリー10を用いて光反射層
を形成したこと以外は実施例1と同様の手順により作製
した。
Comparative Example 6 A photoelectrode and a dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same structure as in Example 1 except that the light reflecting layer had the structure shown in Table 1. It was made. That is, the photoelectrode and the dye-sensitized solar cell were manufactured by the same procedure as in Example 1 except that the light reflecting layer was formed using the slurry 10 used in Comparative Example 3.

【0143】(比較例7)光反射層を表4に示す構成と
した以外は、実施例3と同様の構成を有する光電極及び
色素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作製
した。
Comparative Example 7 A photoelectrode and a dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same structure as in Example 3 except that the light reflecting layer had the structure shown in Table 4. It was made.

【0144】この光電極及び色素増感型太陽電池は、以
下に示す構成を有するスラリー12を用いて光反射層を
形成したこと以外は実施例3と同様の手順により作製し
た。すなわち、スラリー12は、スラリー2で用いたP
1を用い、更に、P2のかわりに市販のルチル型の酸化
チタン(平均粒子径:120nm、屈折率:2.7、以
下、P8という)を用い、スラリー12中のP1と8と
の質量比をP1:P8=35:65とした以外はスラリ
ー2と同様の調製手順により調製した。
The photoelectrode and the dye-sensitized solar cell were manufactured by the same procedure as in Example 3 except that the light reflecting layer was formed by using the slurry 12 having the following structure. That is, the slurry 12 is the P used in the slurry 2.
1, and commercially available rutile titanium oxide (average particle diameter: 120 nm, refractive index: 2.7, hereinafter referred to as P8) instead of P2, and the mass ratio of P1 and 8 in the slurry 12 was used. Was prepared by the same preparation procedure as for Slurry 2 except that P1: P8 = 35: 65.

【0145】(比較例8)光反射層を表1に示す構成と
した以外は、実施例1と同様の構成を有する光電極及び
色素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作製
した。
Comparative Example 8 A photoelectrode and a dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same structure as in Example 1 except that the light reflecting layer had the structure shown in Table 1. It was made.

【0146】この光電極及び色素増感型太陽電池は、以
下に示す構成を有するスラリー13を用いて光反射層を
形成したこと以外は実施例1と同様の手順により作製し
た。すなわち、スラリー10は、スラリー10で用いた
P7とP2との質量比を変化させ、P7とP2との質量
比が、P7:P2=10:100となるようにした以外
はスラリー2の調製方法と同様の方法により調製した。
The photoelectrode and the dye-sensitized solar cell were manufactured by the same procedure as in Example 1 except that the light reflecting layer was formed by using the slurry 13 having the following structure. That is, the slurry 10 was prepared by changing the mass ratio of P7 and P2 used in the slurry 10 so that the mass ratio of P7 and P2 was P7: P2 = 10: 100. Prepared by a method similar to.

【0147】(比較例9)光反射層を表2に示す構成と
した以外は、実施例2と同様の構成を有する光電極及び
色素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作製
した。すなわち、この光電極及び色素増感型太陽電池
は、比較例8で使用したスラリー13を用いて光反射層
を形成したこと以外は実施例1と同様の手順により作製
した。
Comparative Example 9 A photoelectrode and a dye-sensitized solar cell (light receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same structure as in Example 2 except that the light reflecting layer had the structure shown in Table 2. It was made. That is, the photoelectrode and the dye-sensitized solar cell were manufactured by the same procedure as in Example 1 except that the slurry 13 used in Comparative Example 8 was used to form the light reflecting layer.

【0148】(比較例10)光反射層を表2に示す構成
とした以外は、実施例2と同様の構成を有する光電極及
び色素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作
製した。
Comparative Example 10 A photoelectrode and a dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same structure as in Example 2 except that the light reflecting layer had the structure shown in Table 2. It was made.

【0149】この光電極及び色素増感型太陽電池は、以
下に示す構成を有するスラリー14を用いて光反射層を
形成したこと以外は実施例2と同様の手順により作製し
た。すなわち、スラリー14は、P2のみを用い、P2
の含有量を15質量%となるようにした以外はスラリー
2の調製方法と同様の方法により調製した。
The photoelectrode and the dye-sensitized solar cell were manufactured by the same procedure as in Example 2 except that the light reflecting layer was formed by using the slurry 14 having the following structure. That is, the slurry 14 uses only P2,
Was prepared by the same method as the method for preparing the slurry 2 except that the content of was adjusted to 15% by mass.

【0150】(比較例11)表1に示す構成を有する1
つの層(LR層)のみからなる半導体電極(受光面の面
積;1.0cm2、層厚:10μm)を作製したこと以
外は、比較例4と同様の構成を有する光電極及び色素増
感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作製した。
(Comparative Example 11) 1 having the structure shown in Table 1
Photoelectrode and dye-sensitized type having the same configuration as Comparative Example 4 except that a semiconductor electrode (light-receiving surface area; 1.0 cm 2 , layer thickness: 10 μm) consisting of only one layer (LR layer) was prepared. A solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) was produced.

【0151】この光電極及び色素増感型太陽電池は、以
下に示す構成を有するスラリー15を用いて半導体電極
を形成したこと以外は比較例4と同様の手順により作製
した。すなわち、スラリー15は、スラリー1で用いた
P200を用い、更にP25のかわりに、市販のアナタ
ーゼ型の酸化チタン粒子(平均粒子径;10nm、以
下、P10という)を用い、更に、P200とP10と
の質量比が、P200:P10=80:20となるよう
にした以外はスラリー1の調製方法と同様の方法により
調製した。
The photoelectrode and the dye-sensitized solar cell were manufactured by the same procedure as in Comparative Example 4 except that the semiconductor electrode was formed by using the slurry 15 having the following structure. That is, as the slurry 15, P200 used in Slurry 1 was used, and instead of P25, commercially available anatase-type titanium oxide particles (average particle size; 10 nm, hereinafter referred to as P10) were used, and P200 and P10 were used. Was prepared by the same method as the preparation method of Slurry 1 except that the mass ratio of P200: P10 = 80: 20.

【0152】(比較例12)比較例2と同様の構成を有
する光電極を用い、実施例5と同様にして作製したカー
ボンの多孔体からなる対極を透明導電性ガラス電極のか
わりに用いたこと以外は、実施例6と同様の構成を有す
る色素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作
製した。
Comparative Example 12 A photoelectrode having the same structure as in Comparative Example 2 was used, and a counter electrode made of a carbon porous material prepared in the same manner as in Example 5 was used instead of the transparent conductive glass electrode. A dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same configuration as in Example 6 except for the above was manufactured.

【0153】(比較例13)比較例3と同様の構成を有
する光電極を用い、実施例5と同様にして作製したカー
ボンの多孔体からなる対極を透明導電性ガラス電極のか
わりに用いたこと以外は、実施例6と同様の構成を有す
る色素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作
製した。
(Comparative Example 13) A photoelectrode having the same structure as in Comparative Example 3 was used, and a counter electrode made of a carbon porous material prepared in the same manner as in Example 5 was used instead of the transparent conductive glass electrode. A dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same configuration as in Example 6 except for the above was manufactured.

【0154】(比較例14)比較例5と同様の構成を有
する光電極を用い、実施例5と同様にして作製したカー
ボンの多孔体からなる対極を透明導電性ガラス電極のか
わりに用いたこと以外は、実施例5と同様の構成を有す
る色素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作
製した。
Comparative Example 14 A photoelectrode having the same structure as in Comparative Example 5 was used, and a counter electrode made of a carbon porous material prepared in the same manner as in Example 5 was used instead of the transparent conductive glass electrode. A dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same configuration as in Example 5 except for the above was produced.

【0155】(比較例15)比較例6と同様の構成を有
する光電極を用い、実施例5と同様にして作製したカー
ボンの多孔体からなる対極を透明導電性ガラス電極のか
わりに用いたこと以外は、実施例5と同様の構成を有す
る色素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作
製した。
(Comparative Example 15) A photoelectrode having the same structure as in Comparative Example 6 was used, and a counter electrode made of a carbon porous material prepared in the same manner as in Example 5 was used instead of the transparent conductive glass electrode. A dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same configuration as in Example 5 except for the above was produced.

【0156】(比較例16)比較例7と同様の構成を有
する光電極を用い、実施例5と同様にして作製したカー
ボンの多孔体からなる対極を透明導電性ガラス電極のか
わりに用いたこと以外は、実施例7と同様の構成を有す
る色素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作
製した。
Comparative Example 16 A photoelectrode having the same structure as in Comparative Example 7 was used, and a counter electrode made of a carbon porous material prepared in the same manner as in Example 5 was used instead of the transparent conductive glass electrode. A dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same configuration as in Example 7 except for the above was manufactured.

【0157】(比較例17)比較例8と同様の構成を有
する光電極を用い、実施例5と同様にして作製したカー
ボンの多孔体からなる対極を透明導電性ガラス電極のか
わりに用いたこと以外は、実施例5と同様の構成を有す
る色素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作
製した。
Comparative Example 17 A photoelectrode having the same structure as in Comparative Example 8 was used, and a counter electrode made of a carbon porous material prepared in the same manner as in Example 5 was used instead of the transparent conductive glass electrode. A dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same configuration as in Example 5 except for the above was produced.

【0158】(比較例18)比較例9と同様の構成を有
する光電極を用い、実施例5と同様にして作製したカー
ボンの多孔体からなる対極を透明導電性ガラス電極のか
わりに用いたこと以外は、実施例6と同様の構成を有す
る色素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作
製した。
Comparative Example 18 A photoelectrode having the same structure as in Comparative Example 9 was used, and a counter electrode made of a carbon porous material prepared in the same manner as in Example 5 was used instead of the transparent conductive glass electrode. A dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same configuration as in Example 6 except for the above was manufactured.

【0159】(比較例19)光反射層を表1に示す構成
とした以外は、実施例1と同様の構成を有する光電極及
び色素増感型太陽電池(受光面の面積:1cm2)を作
製した。
Comparative Example 19 A photoelectrode and a dye-sensitized solar cell (light-receiving surface area: 1 cm 2 ) having the same structure as in Example 1 except that the light-reflecting layer had the structure shown in Table 1. It was made.

【0160】この光電極及び色素増感型太陽電池は、以
下に示す構成を有するスラリー16を用いて光反射層を
形成したこと以外は実施例1と同様の手順により作製し
た。すなわち、スラリー16は、P2のかわりに、市販
のジルコニア粒子(平均粒子径;320nm、屈折率:
2.1、以下、P9という)を用い、更に、P1を用
い、P7とP2との質量比が、P1:P9=30:70
となるようにした以外はスラリー2の調製方法と同様の
方法により調製した。
The photoelectrode and the dye-sensitized solar cell were manufactured by the same procedure as in Example 1 except that the light reflecting layer was formed by using the slurry 16 having the structure shown below. That is, in the slurry 16, instead of P2, commercially available zirconia particles (average particle diameter; 320 nm, refractive index:
2.1, hereinafter referred to as P9), P1 is used, and the mass ratio of P7 and P2 is P1: P9 = 30: 70.
A slurry 2 was prepared by the same method as that of the slurry 2, except that

【0161】[0161]

【表1】 [Table 1]

【0162】[0162]

【表2】 [Table 2]

【0163】[0163]

【表3】 [Table 3]

【0164】[0164]

【表4】 [Table 4]

【0165】[電池特性試験]電池特性試験を行ない、
実施例1〜実施例8、比較例1〜比較例19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。電池特
性試験は、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(A
M−1.5)を通したキセノンランプから100mW/
cm2の疑似太陽光を照射することにより行った。I−
Vテスターを用いて電流−電圧特性を測定し、開放電圧
(Voc/V)、短絡電流(Isc/mA・cm-2)、
曲線因子(F.F.)及びエネルギー変換効率(η/%)を
求めた。
[Battery Characteristic Test] A battery characteristic test is conducted.
The energy conversion efficiency η of the dye-sensitized solar cells of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 19 was measured. Battery characteristics test is performed by a solar simulator (Wacom, trade name;
"WXS-85-H type") using an AM filter (A
M-1.5) through a xenon lamp 100mW /
It was carried out by irradiating with cm 2 of pseudo sunlight. I-
Current-voltage characteristics are measured using a V tester, open circuit voltage (Voc / V), short circuit current (Isc / mA · cm −2 ),
The fill factor (FF) and energy conversion efficiency (η /%) were obtained.

【0166】実施例1〜実施例8、比較例1〜比較例1
9の各色素増感型太陽電池に備えられている光電極の構
成と電池特性試験の結果を表5に示す。
Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 1
Table 5 shows the configuration of the photoelectrode provided in each of the dye-sensitized solar cells of Example 9 and the result of the cell characteristic test.

【0167】[0167]

【表5】 [Table 5]

【0168】表5に示した結果から明らかなように、実
施例1〜実施例8の色素増感型太陽電池のエネルギー変
換効率ηは、それぞれに対応する比較例1〜比較例19
の色素増感型太陽電池のエネルギー変換効率ηよりも高
い値を示すことが確認された。
As is clear from the results shown in Table 5, the energy conversion efficiencies η of the dye-sensitized solar cells of Examples 1 to 8 correspond to Comparative Examples 1 to 19 respectively.
It was confirmed that the value was higher than the energy conversion efficiency η of the dye-sensitized solar cell.

【0169】[0169]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光電極を構成する半導体電極内において高い光閉じ込め
効果を得ることが可能となるので、優れた入射光の利用
効率を有する光電極を構成することができる。また、こ
の光電極を用いることにより、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構成することができ
る。
As described above, according to the present invention,
Since it is possible to obtain a high light confinement effect in the semiconductor electrode forming the photoelectrode, it is possible to form the photoelectrode having excellent utilization efficiency of incident light. Further, by using this photoelectrode, a dye-sensitized solar cell having excellent energy conversion efficiency can be constructed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の光電極の第一実施形態を示す模式断面
図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a first embodiment of a photoelectrode of the present invention.

【図2】図1に示した光電極を備えた色素増感型太陽電
池を示す模式断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a dye-sensitized solar cell provided with the photoelectrode shown in FIG.

【図3】図2に示した色素増感型太陽電池の他の形態を
示す模式断面図である。
3 is a schematic cross-sectional view showing another form of the dye-sensitized solar cell shown in FIG.

【図4】図2に示した色素増感型太陽電池の更に他の形
態を示す模式断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing still another form of the dye-sensitized solar cell shown in FIG.

【図5】本発明の光電極の第二実施形態を示す模式断面
図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a second embodiment of the photoelectrode of the present invention.

【図6】図5に示した光電極を備えた色素増感型太陽電
池を示す模式断面図である。
6 is a schematic sectional view showing a dye-sensitized solar cell provided with the photoelectrode shown in FIG.

【図7】図5に示した色素増感型太陽電池の他の形態を
示す模式断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another form of the dye-sensitized solar cell shown in FIG.

【図8】図5に示した色素増感型太陽電池の更に他の形
態を示す模式断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing still another form of the dye-sensitized solar cell shown in FIG.

【図9】図3に示した色素増感型太陽電池の他の形態を
示す模式断面図である。
9 is a schematic cross-sectional view showing another form of the dye-sensitized solar cell shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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、7・・・光反射
層、10,12,…光電極,20…色素増感型太陽電
池、21…最内部の層、23…最外部の層、30,3
1,32,33,34,40…色素増感型太陽電池、C
E…対極、E…電解質、F1,F2,F3,…受光面、
F10…光電極10の裏面、F23…半導体電極2の裏
面、L10…入射光、S…スペーサー、PS…多孔体
層。
1 ... Transparent electrode, 2 ... Semiconductor electrode, 3 ... Transparent conductive film, 4 ...
Transparent substrate, 5 ... Sealing material, 6 ... Transparent substrate, 7 ... Light reflecting layer, 10, 12, ... Photoelectrode, 20 ... Dye-sensitized solar cell, 21 ... Innermost layer, 23 ... Outer layer, 30,3
1, 32, 33, 34, 40 ... Dye-sensitized solar cell, C
E ... Counter electrode, E ... Electrolyte, F1, F2, F3, ... Light receiving surface,
F10 ... Back surface of photoelectrode 10, F23 ... Back surface of semiconductor electrode 2, L10 ... Incident light, S ... Spacer, PS ... Porous body layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋口 和夫 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 月ヶ瀬 あずさ 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 元廣 友美 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 豊田 竜生 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 佐野 利行 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内 Fターム(参考) 5F051 AA03 AA14 CB12 CB27 FA02 GA03 5H032 AA06 AS16 CC14 EE02 EE07 EE16 HH00 HH01 HH04    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Kazuo Higuchi             Aichi Prefecture Nagachite Town Aichi District             Ground 1 Toyota Central Research Institute Co., Ltd. (72) Azusa Tsukigase, Inventor             Aichi Prefecture Nagachite Town Aichi District             Ground 1 Toyota Central Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Tomomi Motohiro             Aichi Prefecture Nagachite Town Aichi District             Ground 1 Toyota Central Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Ryusei Toyota             Aichi, 2-chome, Asahi-cho, Kariya city, Aichi prefecture             Within Seiki Co., Ltd. (72) Inventor Toshiyuki Sano             Aichi, 2-chome, Asahi-cho, Kariya city, Aichi prefecture             Within Seiki Co., Ltd. F term (reference) 5F051 AA03 AA14 CB12 CB27 FA02                       GA03                 5H032 AA06 AS16 CC14 EE02 EE07                       EE16 HH00 HH01 HH04

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 受光面を有しており、増感色素と酸化物
半導体粒子とを含む少なくとも1つの層を有する半導体
電極と、 前記半導体電極の前記受光面上に隣接して配置された透
明電極と、 前記半導体電極の前記受光面に対向する裏面上に隣接し
て配置された光反射層と、を有しており、 前記光反射層の層厚が3〜50μmであり、 前記光反射層には、屈折率が1.8以下の第1の粒子
と、平均粒子径が150nm以上で屈折率が2.4以上
の第2の粒子とが含有されており、かつ、 前記光反射層における前記第2の粒子の占める体積の割
合が15〜40%であること、を特徴とする光電極。
1. A semiconductor electrode having a light-receiving surface and having at least one layer containing a sensitizing dye and oxide semiconductor particles, and a transparent material disposed adjacent to the light-receiving surface of the semiconductor electrode. An electrode and a light reflecting layer disposed adjacently on a back surface of the semiconductor electrode facing the light receiving surface of the semiconductor electrode, wherein the light reflecting layer has a layer thickness of 3 to 50 μm. The layer contains first particles having a refractive index of 1.8 or less and second particles having an average particle diameter of 150 nm or more and a refractive index of 2.4 or more, and the light reflecting layer In the photoelectrode, the volume ratio of the second particles in 15 to 40%.
【請求項2】 前記第1の粒子は二酸化ケイ素粒子であ
り、第2の粒子はルチル型の酸化チタン粒子であること
を特徴とする請求項1に記載の光電極。
2. The photoelectrode according to claim 1, wherein the first particles are silicon dioxide particles and the second particles are rutile type titanium oxide particles.
【請求項3】 層厚が5〜49μmであり、増感色素
と、平均粒子径が70nm以下の酸化物半導体粒子と、
平均粒子径が150nm以上の酸化物半導体粒子とを含
む層が、前記半導体電極を構成する層として前記透明電
極と前記光反射層との間に少なくとも1つ配置されてい
ることを特徴とする請求項1又は2に記載の光電極。
3. A sensitizing dye having a layer thickness of 5 to 49 μm, and oxide semiconductor particles having an average particle diameter of 70 nm or less,
At least one layer containing oxide semiconductor particles having an average particle diameter of 150 nm or more is disposed between the transparent electrode and the light reflecting layer as a layer forming the semiconductor electrode. Item 3. The photoelectrode according to Item 1 or 2.
【請求項4】 前記酸化物半導体粒子はアナターゼ型の
酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ及び酸化ニオブからな
る群から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3に記載の光電極。
4. The oxide semiconductor particles are at least one kind of particles selected from the group consisting of anatase type titanium oxide, zinc oxide, tin oxide and niobium oxide,
The photoelectrode according to claim 3, wherein:
【請求項5】 層厚が1〜5μmであり、増感色素と、
平均粒子径が70nm以下である酸化物半導体粒子とを
含んでおり、かつ、該酸化物半導体粒子中、粒子径が1
00nm以上である粒子の割合が5質量%以下である層
が、前記半導体電極を構成する層として前記透明電極と
前記光反射層との間に少なくとも1つ配置されているこ
とを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の光電極。
5. A sensitizing dye having a layer thickness of 1 to 5 μm,
An oxide semiconductor particle having an average particle diameter of 70 nm or less is included, and in the oxide semiconductor particle, the particle diameter is 1
At least one layer in which the proportion of particles having a size of 00 nm or more is 5% by mass or less is arranged between the transparent electrode and the light reflecting layer as a layer constituting the semiconductor electrode. Item 5. The photoelectrode according to any one of Items 1 to 4.
【請求項6】 受光面を有する半導体電極と当該半導体
電極の前記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、電解質とを有しており、前記
半導体電極と前記対極とが前記電解質を介して配置され
た色素増感型太陽電池であって、 前記光電極が請求項1〜5の何れかに記載の光電極であ
ることを特徴とする色素増感型太陽電池。
6. A semiconductor electrode having a photoelectrode having a semiconductor electrode having a light-receiving surface and a transparent electrode disposed adjacent to the light-receiving surface of the semiconductor electrode, a counter electrode, and an electrolyte. A dye-sensitized solar cell in which the counter electrode and the counter electrode are arranged via the electrolyte, wherein the photoelectrode is the photoelectrode according to any one of claims 1 to 5. Type solar cells.
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