JP2003178817A - Photoelectric transducer and manufacturing method therefor - Google Patents

Photoelectric transducer and manufacturing method therefor

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JP2003178817A JP2001375441A JP2001375441A JP2003178817A JP 2003178817 A JP2003178817 A JP 2003178817A JP 2001375441 A JP2001375441 A JP 2001375441A JP 2001375441 A JP2001375441 A JP 2001375441A JP 2003178817 A JP2003178817 A JP 2003178817A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric transducer which reduces inner resistance of a cell and which shows high photocurrent-voltage property having a high shape factor. <P>SOLUTION: This is the photoelectric transducer which has a transparent electrode 5 coated by a semiconductor layer 7 carrying a sensitizing dye, a counter electrode 15 opposing to the semiconductor layer 7 of the transparent electrode 5, and an electrolyte layer 13 arranged between the semiconductor layer 7 between the transparent electrode 5 and the counter electrode 15 and which arranges a current collector 9 to be contacted with the transparent electrode 5 in the vicinity of the semiconductor layer 7. This is made to be the photoelectric transducer wherein the distance between the current collector 9 and the semiconductor layer 7 is within 1 cm and wherein surface resistance of the current collector 9 is smaller than that of the transparent electrode 5. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、形状因子の高い光
電流−電圧特性を示す光電変換素子に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photoelectric conversion element exhibiting a photocurrent-voltage characteristic having a high form factor.

【0002】[0002]

【従来の技術】太陽電池はクリーンなエネルギー源とし
て大きく期待されており、すでにpn接合型太陽電池な
どが実用化されている。一方、光励起状態の化学反応を
利用して電気エネルギーを取り出す光化学電池は多くの
研究者によって開発されているが、実用化に関して言え
ば、すでに実績の高いpn接合型太陽電池には遙かに及
ばないのが現状である。
2. Description of the Related Art Solar cells are greatly expected as a clean energy source, and pn junction type solar cells and the like have already been put to practical use. On the other hand, a photochemical cell that takes out electric energy by utilizing a chemical reaction in a photoexcited state has been developed by many researchers, but in terms of practical use, it is far beyond the pn junction type solar cell, which has a proven track record. The current situation is that there are none.

【0003】従来の光化学電池の中で、増感剤と電子受
容体からなる酸化還元反応を利用した増感型湿式太陽電
池が知られている。例えば、チオニン色素と鉄(II)イオ
ンを組み合わせた系などがある。また、本多−藤嶋効果
の発見以来、金属やその酸化物の光電荷分離を利用した
光化学電池も知られている。
Among conventional photochemical cells, a sensitized wet solar cell utilizing a redox reaction composed of a sensitizer and an electron acceptor is known. For example, there is a system in which a thionine dye and iron (II) ion are combined. Since the discovery of the Honda-Fujishima effect, photochemical cells that utilize the photocharge separation of metals and their oxides are also known.

【0004】ここで、光化学電池の動作原理を説明す
る。半導体が金属と接触した場合、金属と半導体の仕事
関数の関係によりショットキー接合ができるが、半導体
と溶液が接している時も同様な接合ができる。例えば、
溶液中にFe2+/Fe3+、Fe(CN)6 4-/Fe(C
N)6 3-、I-/I2、Br-/Br2、ハイドロキノン/
キノンなどの酸化還元系が含まれている時、n型半導体
をこの溶液に浸けると半導体の表面付近の電子が溶液中
の酸化剤へ移動して平衡状態に達する。その結果、半導
体の表面付近は正に帯電して電位勾配が生じる。これに
ともない半導体の伝導帯及び価電子帯にも電位勾配が生
じる。
Here, the operation principle of the photochemical cell will be described. When a semiconductor comes into contact with a metal, a Schottky junction can be formed due to the work function relationship between the metal and the semiconductor, but similar joining can be made even when the semiconductor is in contact with a solution. For example,
Fe 2+ / Fe 3+ , Fe (CN) 6 4- / Fe (C
N) 6 3− , I / I 2 , Br / Br 2 , hydroquinone /
When an n-type semiconductor is immersed in this solution when a redox system such as quinone is contained, electrons near the surface of the semiconductor move to the oxidant in the solution and reach an equilibrium state. As a result, the vicinity of the surface of the semiconductor is positively charged and a potential gradient is generated. Along with this, a potential gradient also occurs in the conduction band and valence band of the semiconductor.

【0005】この状態で、酸化還元溶液に浸けた半導体
電極の表面に光を照射すると、半導体のバンドギャップ
以上のエネルギーを持つ光が吸収され、表面付近で伝導
帯に電子を、価電子帯に正孔を生成する。伝導帯に励起
された電子は上述した半導体の表面付近に存在する電位
勾配により半導体内部へ伝達され、一方、価電子帯に生
成された正孔は酸化還元溶液中の還元体から電子を奪
う。
In this state, when the surface of the semiconductor electrode immersed in the redox solution is irradiated with light, light having an energy larger than the band gap of the semiconductor is absorbed, and electrons are converted into the conduction band and the valence band near the surface. Generates holes. The electrons excited in the conduction band are transferred to the inside of the semiconductor due to the potential gradient existing near the surface of the semiconductor, while the holes generated in the valence band rob the electrons from the reductant in the redox solution.

【0006】酸化還元溶液に金属電極を浸して金属電極
と半導体電極間で回路を作ると、正孔に電子を奪われた
還元体は溶液中を拡散して金属電極から電子を受け取
り、再び還元される。このサイクルを繰り返し、半導体
電極は負極として、金属電極は正極としてそれぞれ働
き、外部へ電力を供給することができる。従って、光起
電力は酸化還元溶液の酸化還元準位と半導体中のフェル
ミ準位との差になる。以上が光化学電池の原理である。
When a circuit is formed between the metal electrode and the semiconductor electrode by immersing the metal electrode in the redox solution, the reductant deprived of the electron by the hole diffuses in the solution, receives the electron from the metal electrode, and is reduced again. To be done. By repeating this cycle, the semiconductor electrode functions as a negative electrode and the metal electrode functions as a positive electrode, and power can be supplied to the outside. Therefore, the photoelectromotive force is the difference between the redox level of the redox solution and the Fermi level in the semiconductor. The above is the principle of the photochemical cell.

【0007】このような光化学電池において、光起電力
を大きくするためには、酸化還元準位の低い、即ち酸
化力の強い酸化還元溶液を用いること、酸化還元準位
と半導体中のフェルミ準位との間に大きな差を作り出せ
る、即ちバンドギャップの大きい半導体を用いることで
ある。
In such a photochemical cell, in order to increase the photoelectromotive force, a redox solution having a low redox level, that is, a strong oxidizing power is used, and the redox level and the Fermi level in the semiconductor are used. Is to use a semiconductor having a large band gap.

【0008】しかしながら、酸化還元溶液の酸化力があ
まり大きすぎると半導体自身の表面に酸化膜を形成し、
光電流は短時間のうちにストップする。また、バンドギ
ャップについては、一般にバンドギャップが3.0eV
以下、更には2.0eV以下の半導体は光電変換の際に
流れる電流により溶液中に溶解しやすい問題がある。例
えば、n-Siは水中の光照射で表面に不活性な酸化物
被膜を形成し、n-GaAsやn-CdSは酸化的に溶解
する。
However, if the oxidizing power of the redox solution is too large, an oxide film is formed on the surface of the semiconductor itself,
The photocurrent stops within a short time. Regarding the band gap, the band gap is generally 3.0 eV.
Below, further, there is a problem that a semiconductor of 2.0 eV or less is easily dissolved in a solution due to a current flowing during photoelectric conversion. For example, n-Si forms an inactive oxide film on the surface when irradiated with light in water, and n-GaAs and n-CdS are oxidatively dissolved.

【0009】これらの問題を解決すために、半導体に保
護膜を被覆する工夫が試みられており、正孔輸送特性を
有するポリピロールやポリアニリン、ポリチオフェンな
どのp型導電性高分子を半導体の保護膜に使用する工夫
が提案されている。しかしながら耐久性に問題があり、
せいぜい数日程度しか安定して使用できなかった。
In order to solve these problems, attempts have been made to cover the semiconductor with a protective film, and a p-type conductive polymer such as polypyrrole, polyaniline, or polythiophene having a hole transporting property is used as the semiconductor protective film. A device to be used for is proposed. However, there is a problem with durability,
It could only be used stably for a few days at best.

【0010】また、光溶解の問題を解決するために、バ
ンドギャップが3eV以上ある半導体の利用が考えられ
るが、強度のピークが2.5eV付近にある太陽光を効
率よく吸収するにはバンドギャップが大きすぎる。その
ため、太陽光のうち紫外部しか吸収できず、大部分を占
める可視光域を全く吸収せず、光電変換効率は極めて低
くなる。
In order to solve the problem of photodissolution, it is possible to use a semiconductor having a bandgap of 3 eV or more. However, in order to efficiently absorb sunlight having an intensity peak near 2.5 eV, the bandgap is required. Is too big. Therefore, only the ultraviolet part of sunlight is absorbed, the visible light region occupying most of the sunlight is not absorbed at all, and the photoelectric conversion efficiency is extremely low.

【0011】そこで、可視光域の有効利用とバンドギャ
ップの大きな半導体の光安定性を両立させるために、半
導体のバンドギャップより小さい長波長側の可視光を吸
収する増感色素を半導体に担持させた色素増感太陽電池
が知られている。従来の半導体を用いた湿式太陽電池と
異なるところは、色素に光を照射して電子が励起され、
励起電子が色素から半導体へ移動する光電荷分離過程を
光電変換プロセスとして使用している点である。
Therefore, in order to achieve both effective use of the visible light region and photostability of a semiconductor having a large bandgap, a sensitizing dye that absorbs visible light on the long wavelength side smaller than the bandgap of the semiconductor is supported on the semiconductor. Dye-sensitized solar cells are known. What is different from the conventional wet type solar cell using a semiconductor is that the dye is irradiated with light to excite electrons,
The point is that the photocharge separation process in which excited electrons move from the dye to the semiconductor is used as the photoelectric conversion process.

【0012】この色素増感太陽電池は光合成と関連づけ
てとらえられることが多い。当初、色素としては光合成
と同様にクロロフィルが考えられていたが、絶えず新し
い葉緑素と交換される自然のクロロフィルと違い、太陽
電池に用いる色素では安定性の面で問題があり、また、
太陽電池としての光電変換効率も0.5%に満たないも
のであった。従って、自然界の光合成の過程をそのまま
模擬し、太陽電池を構成することは非常に困難である。
This dye-sensitized solar cell is often regarded as being associated with photosynthesis. Initially, chlorophyll was considered as a pigment as in photosynthesis, but unlike natural chlorophyll, which is constantly exchanged for new chlorophyll, the pigment used in solar cells has a problem in terms of stability.
The photoelectric conversion efficiency of the solar cell was less than 0.5%. Therefore, it is very difficult to construct a solar cell by directly simulating the natural photosynthesis process.

【0013】このように色素増感太陽電池は、光合成か
らヒントを得て長波長の可視光を吸収しようというもの
であるが、実際には電子の伝導機構が複雑になったた
め、却って光エネルギーの損失の増大が問題となった。
固体の太陽電池では、光を吸収する層を厚くすれば吸収
効率を上げることができる。しかしながら、色素増感太
陽電池に関しては、半導体電極に電子を注入できるのは
表面上の色素の単分子層のみであり、光吸収層を厚くす
ることによる吸収効率の向上を図ることができない。そ
のため無駄な光の吸収をなくすために、半導体表面上の
色素は単分子層とするとともに、単分子層の面積を大き
くすることが望ましい。
As described above, the dye-sensitized solar cell attempts to absorb long-wavelength visible light by taking a hint from photosynthesis, but in reality, the conduction mechanism of electrons becomes complicated, so that the light energy is rather lost. Increased loss became a problem.
In a solid solar cell, absorption efficiency can be improved by increasing the thickness of the layer that absorbs light. However, in the dye-sensitized solar cell, electrons can be injected into the semiconductor electrode only in the monomolecular layer of the dye on the surface, and the absorption efficiency cannot be improved by increasing the thickness of the light absorption layer. Therefore, in order to eliminate unnecessary light absorption, it is desirable that the dye on the surface of the semiconductor is a monomolecular layer and the area of the monomolecular layer is large.

【0014】しかも励起された色素内の電子が効率的に
半導体内に注入されるためには、色素が半導体表面と化
学的に結合していることが好ましい。例えば、酸化チタ
ンを用いた半導体に関しては、半導体表面と化学的に結
合するために、色素にカルボキシル基があることなどが
重要である。
Further, in order to efficiently inject the excited electrons in the dye into the semiconductor, it is preferable that the dye is chemically bonded to the semiconductor surface. For example, regarding a semiconductor using titanium oxide, it is important that the dye has a carboxyl group in order to chemically bond with the semiconductor surface.

【0015】この点に関して重要な改善をしたのは、フ
ジヒラらのグループである。彼らはローダミンBのカル
ボキシル基がSnO2表面の水酸基とエステル結合する
ことにより、光電流が従来の吸着法の10倍以上になっ
たことを1977年に雑誌ネイチャーに報告している。
これは従来のアミド結合よりエステル結合の方が、色素
内で光のエネルギーを吸収した電子の存在するπ軌道が
半導体の表面に近いためとしている。
It is the group of Fujihira et al. That has made significant improvements in this respect. In 1977, they reported to the magazine Nature that the photocurrent was 10 times or more that of the conventional adsorption method because the carboxyl group of rhodamine B was ester-bonded with the hydroxyl group on the surface of SnO 2 .
The reason for this is that the ester bond is closer to the surface of the semiconductor in the dye than in the conventional amide bond because the π orbital in which the electron absorbing the light energy exists is present in the dye.

【0016】しかしながら、半導体に電子を有効に注入
できたとしても、伝導帯内にある電子は色素の基底準位
と再結合する可能性や、酸化還元物質と再結合する可能
性などがある。このような問題点があったため、電子注
入について上記の改善にも関わらず光電変換効率は低い
ままであった。
However, even if the electrons can be effectively injected into the semiconductor, there is a possibility that the electrons in the conduction band will be recombined with the ground level of the dye, and that they will be recombined with the redox substance. Due to such a problem, the photoelectric conversion efficiency remained low despite the above improvement in electron injection.

【0017】以上のように、従来の色素増感太陽電池の
大きな問題点は、半導体表面に単層で担持された増感色
素しか半導体へ電子を注入することができないことであ
る。即ち、これまで半導体電極によく用いられていた単
結晶や多結晶の半導体は、表面が平滑で内部に細孔を持
たず、増感色素が担持される有効面積は電極面積に等し
く、増感色素の担持量が少ないという問題がある。
As described above, a major problem of the conventional dye-sensitized solar cell is that only a sensitizing dye carried in a single layer on the semiconductor surface can inject electrons into the semiconductor. That is, single-crystal or poly-crystal semiconductors that have been often used for semiconductor electrodes so far have a smooth surface and no internal pores, and the effective area for supporting the sensitizing dye is equal to the electrode area. There is a problem that the amount of dye carried is small.

【0018】従って、このような電極を用いた場合、そ
の電極に担持された単分子層の増感色素は最大吸収波長
でも入射光の1%以下しか吸収できず、光の利用効率が
極めて悪くなる。光捕集力を高めるために増感色素を多
層にする試みも提案されているが、概して充分な効果が
得られていない。
Therefore, when such an electrode is used, the sensitizing dye of the monolayer carried on the electrode can absorb only 1% or less of the incident light even at the maximum absorption wavelength, and the light utilization efficiency is extremely poor. Become. Attempts have been made to make the sensitizing dye multi-layered in order to enhance the light-collecting power, but in general, sufficient effects have not been obtained.

【0019】このような状況の中で、グレッツェルら
は、このような問題を解決する手段として、特許第26
64194号公報に記載されているように、酸化チタン
電極を多孔質化して増感色素を担持させ、内部面積を著
しく増大させる方法を提案した。ここでは、ゾル・ゲル
法によりこの酸化チタン多孔質膜を作製した。この膜の
ポロシティーは約50%ほどであり、非常に高い内部表
面積を有するナノ多孔性構造が形成されている。例え
ば、8μmの膜厚ではラフネスファクター(基板面積に
対する多孔質内部の実面積の割合)は約720にも達す
る。この表面を幾何学的に計算すると、増感色素の担持
量は1.2×10-7mol/cm2に達し、実に、最大
吸収波長で入射光の約98%が吸収されることになる。
Under such circumstances, Gretzel et al., As a means for solving such a problem, have proposed Japanese Patent No. 26.
As described in Japanese Patent No. 64194, a method has been proposed in which a titanium oxide electrode is made porous so that a sensitizing dye is supported and the internal area is remarkably increased. Here, this titanium oxide porous film was produced by the sol-gel method. The porosity of this film is about 50%, forming a nanoporous structure with a very high internal surface area. For example, when the film thickness is 8 μm, the roughness factor (ratio of the actual area inside the porous area to the substrate area) reaches about 720. When this surface is geometrically calculated, the amount of the sensitizing dye carried on the surface reaches 1.2 × 10 −7 mol / cm 2 , and in fact, about 98% of the incident light is absorbed at the maximum absorption wavelength. .

【0020】このグレッツェル・セルとも呼ばれる新し
い色素増感太陽電池は、上述の酸化チタンの多孔質化に
よる増感色素の飛躍的な担持量の増大と、太陽光を効率
よく吸収し、且つ半導体への電子注入速度が著しく速い
増感色素を開発した点が大きな特徴である。
This new dye-sensitized solar cell, also called a Graetzel cell, has a dramatic increase in the amount of the sensitizing dye supported by the above-mentioned titanium oxide being made porous, efficiently absorbs sunlight, and becomes a semiconductor. A major feature is the development of a sensitizing dye that has a significantly high electron injection speed.

【0021】グレッツェルらは、色素増感太陽電池のた
めの増感色素としてビス(ビピリジル)Ru(II)錯体を
開発した。そのRu錯体は、一般式シス−X2ビス
(2,2’−ビピリジル−4,4’−ジカルボキシレー
ト)Ru(II)の構造を持つ。XはCl−,CN−,SC
N−である。これらについて蛍光、可視光吸収、電気化学
的及び光酸化還元的挙動について系統的な研究が行なわ
れた。これらのうち、シス−(ジイソシアネート)−ビ
ス(2,2’−ビピリジル−4,4’−ジカルボキシレ
ート)Ru(II)は、太陽光吸収剤及び色素増感剤として
格段に優れた性能を持つことが示された。
Gretzell et al. Developed a bis (bipyridyl) Ru (II) complex as a sensitizing dye for dye-sensitized solar cells. Its Ru complexes of the general formula cis -X 2 Bis (2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylate) having the structure of Ru (II). X is Cl-, CN-, SC
N-. A systematic study was conducted on their fluorescence, visible light absorption, electrochemical and photoredox behavior. Of these, cis- (diisocyanate) -bis (2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylate) Ru (II) has remarkably excellent performance as a solar absorber and a dye sensitizer. Was shown to have.

【0022】この色素増感剤の可視光吸収は、金属から
配位子への電荷移動遷移によるものである。また、配位
子のカルボキシル基は表面のTiイオンに直接配位し
て、色素増感剤と酸化チタンの間に密接な電子的接触を
形成している。この電子的な接触により、色素増感剤か
ら酸化チタンの伝導帯への電子注入が1ピコ秒以下の極
めて速い速度で起こり、その逆方向の酸化された色素増
感剤による酸化チタンの伝導帯へ注入された電子の再捕
獲はマイクロ秒のオーダーで起こるとされている。この
速度差が光励起電子の方向性を生み出し、電荷分離が極
めて高い効率で行われる理由である。そして、これがp
n接合面の電位勾配により電荷分離を行うpn接合型太
陽電池との違いであり、グレッツェル・セルの本質的な
特徴である。
The visible light absorption of this dye sensitizer is due to the charge transfer transition from the metal to the ligand. Further, the carboxyl group of the ligand is directly coordinated with the Ti ion on the surface to form a close electronic contact between the dye sensitizer and titanium oxide. Due to this electronic contact, electrons are injected from the dye sensitizer into the conduction band of titanium oxide at an extremely fast rate of 1 picosecond or less, and in the opposite direction, the conduction band of titanium oxide due to the oxidized dye sensitizer is applied. Recapturing of electrons injected into is believed to occur on the order of microseconds. This speed difference creates the directionality of photoexcited electrons, which is the reason why charge separation is performed with extremely high efficiency. And this is p
This is a difference from a pn-junction solar cell in which charge separation is performed by a potential gradient on the n-junction surface, which is an essential feature of the Gretzel cell.

【0023】次に、グレッツェル・セルの構成を説明す
る。グレッツェル・セルは、フッ素をドープした酸化ス
ズの透明導電膜をコーティングした導電性ガラス基板2
枚の間に、酸化還元対を含む電解質溶液を封入したサン
ドイッチ型のセルである。ガラス基板の一方は、透明導
電膜上に酸化チタン超微粒子から構成される多孔質膜を
積層し、更に増感色素を吸着させて作用電極としたもの
である。他方は、透明導電膜上に少量の白金をコーティ
ングして対電極としたものである。2枚のガラス基板の
間にスペーサを挟み、その間のごくわずかの隙間に毛細
管現象を利用して電解質溶液を注入する。電解質溶液
は、エチレンカーボネートとアセトニトリルの混合溶媒
を使用し、ヨウ化テトラ−n−プロピルアンモニウムと
ヨウ素とを溶質としたもので、I-/I3 -の酸化還元対
を含む。対電極にコーティングされた白金は、この酸化
還元対のI3 -をI-に陰極還元する触媒作用がある。
Next, the structure of the Gretzel cell will be described. The Gretzell cell is a conductive glass substrate 2 coated with a transparent conductive film of tin oxide doped with fluorine.
It is a sandwich type cell in which an electrolyte solution containing a redox couple is enclosed between sheets. One of the glass substrates has a porous film composed of ultrafine titanium oxide particles laminated on a transparent conductive film, and further has a sensitizing dye adsorbed thereon to form a working electrode. On the other hand, the transparent conductive film is coated with a small amount of platinum to form a counter electrode. A spacer is sandwiched between two glass substrates, and an electrolyte solution is injected into a very small gap between them using a capillary phenomenon. The electrolyte solution uses a mixed solvent of ethylene carbonate and acetonitrile and is a solute of tetra-n-propylammonium iodide and iodine, and contains a redox couple of I / I 3 . The platinum coated on the counter electrode has a catalytic action for cathodic reduction of I 3 of this redox couple to I .

【0024】グレッツェル・セルの動作原理は、基本的
に従来の半導体を用いた湿式太陽電池と変わらない。た
だし、グレッツェル・セルのような多孔質電極のどの部
分においても光電荷分離応答が均一且つ効率的に行われ
るのは、主に電解質層が液体であるためである。即ち、
色素担持多孔質電極を溶液に浸すだけで溶液が均一に多
孔質内に拡散し、理想的な電気化学的界面を形成できる
からである。
The operating principle of the Gretzel cell is basically the same as that of a conventional wet solar cell using a semiconductor. However, the reason why the photocharge separation response is uniform and efficient in any part of the porous electrode such as the Gretzell cell is mainly because the electrolyte layer is a liquid. That is,
This is because the solution can be uniformly diffused into the pores and an ideal electrochemical interface can be formed simply by immersing the dye-supporting porous electrode in the solution.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】グレッツェル・セルに
限らず、周知のとおり、太陽電池の光電流−電圧特性の
形状因子はセルの内部抵抗と関係する。グレッツェル・
セルの多くは透明電極が被着された透明基板を電極基板
として使用するが、通常、透明電極として酸化物半導体
(SnO2等)が使用されるため、セルの内部抵抗が大
きくなって形状因子が低くなってしまう問題があった。
As is well known, the form factor of the photocurrent-voltage characteristic of the solar cell is related to the internal resistance of the cell, not limited to the Gretzell cell. Gretzell
Most cells use a transparent substrate coated with a transparent electrode as an electrode substrate, but since an oxide semiconductor (SnO 2 etc.) is usually used as a transparent electrode, the internal resistance of the cell increases and the shape factor increases. There was a problem that became low.

【0026】これに対し、電極の内部抵抗による形状因
子の低下を防ぐために、特開平10−112337号公
報では透明電極の代わりに金属板を使用するセル構造を
提案している。しかしながら、このセル構造は対電極側
から光を照射しなければならないので、入射光を効率的
に利用することが難しい。また、よく知られているサン
ドイッチ型のセル構造ではなく、内部抵抗の減少を意図
した特別な構造を提案している公知例(特開平11−2
66028号公報)、あるいは単に透明電極に導電ペー
ストを塗布する方法も公知であるが、十分な効果は得ら
れていない。
On the other hand, in order to prevent the reduction of the shape factor due to the internal resistance of the electrode, Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-112337 proposes a cell structure in which a metal plate is used instead of the transparent electrode. However, since this cell structure has to irradiate light from the counter electrode side, it is difficult to use incident light efficiently. In addition, instead of the well-known sandwich type cell structure, a known example proposing a special structure intended to reduce internal resistance (Japanese Patent Laid-Open No. 11-2
No. 66028), or a method of simply applying a conductive paste to a transparent electrode is also known, but a sufficient effect has not been obtained.

【0027】そこで、本発明は前記従来の問題を解決す
るためになされたものであり、透明電極上の半導体層の
近傍に集電体を設けることにより、セルの内部抵抗を減
少させ、高い形状因子の光電流−電圧特性を示す光電変
換素子を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems. By providing a current collector in the vicinity of the semiconductor layer on the transparent electrode, the internal resistance of the cell is reduced and a high shape is achieved. It is an object of the present invention to provide a photoelectric conversion element exhibiting a photocurrent-voltage characteristic of a factor.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の光電変換素子は、増感色素を担持した半導
体層が被着された第1の電極と、前記第1の電極の前記
半導体層と対峙する第2の電極と、前記第1の電極の前
記半導体層と前記第2の電極との間に配置された電解質
層とを備えた光電変換素子であって、前記半導体層の近
傍に、前記第1の電極と接する集電体を配置したことを
特徴とする。
In order to achieve the above object, the photoelectric conversion device of the present invention comprises a first electrode to which a semiconductor layer carrying a sensitizing dye is applied, and the first electrode described above. A photoelectric conversion element comprising: a second electrode facing a semiconductor layer; and an electrolyte layer arranged between the semiconductor layer of the first electrode and the second electrode, the photoelectric conversion element comprising: It is characterized in that a current collector that is in contact with the first electrode is disposed in the vicinity.

【0029】また、本発明の光電変換素子は、前記集電
体と前記半導体層との距離が1cm以内であることが好
ましい。
Further, in the photoelectric conversion element of the present invention, it is preferable that the distance between the current collector and the semiconductor layer is within 1 cm.

【0030】また、本発明の光電変換素子は、前記集電
体の表面抵抗が前記第1の電極の表面抵抗より小さいこ
とが好ましい。
Further, in the photoelectric conversion element of the present invention, it is preferable that the surface resistance of the current collector is smaller than the surface resistance of the first electrode.

【0031】また、本発明の光電変換素子は、前記集電
体を構成する材料が金属又はカーボンであることが好ま
しい。
Further, in the photoelectric conversion element of the present invention, the material forming the current collector is preferably metal or carbon.

【0032】また、本発明の光電変換素子は、前記集電
体の表面抵抗が10Ω/□以下であることが好ましい。
Further, in the photoelectric conversion element of the present invention, the surface resistance of the current collector is preferably 10Ω / □ or less.

【0033】また、本発明の光電変換素子の製造方法
は、増感色素を担持した半導体層が被着された第1の電
極と、前記第1の電極の前記半導体層と対峙する第2の
電極と、前記第1の電極の前記半導体層と前記第2の電
極との間に配置された電解質層とを有し、前記半導体層
の近傍に、前記第1の電極と接する集電体を形成する光
電変換素子の製造方法であって、導電性材料を前記第1
の電極の上に、蒸着、スパッタリング又は塗布のいずれ
かの手段を用いて載置することにより、前記集電体を形
成することを特徴とする。
Further, in the method for manufacturing a photoelectric conversion element of the present invention, the first electrode on which the semiconductor layer carrying the sensitizing dye is coated, and the second electrode facing the semiconductor layer of the first electrode. A current collector having an electrode and an electrolyte layer disposed between the semiconductor layer of the first electrode and the second electrode, and a current collector in contact with the first electrode in the vicinity of the semiconductor layer. A method for manufacturing a photoelectric conversion element to be formed, the method comprising:
The current collector is formed by placing the electrode on the electrode by any one of vapor deposition, sputtering or coating.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図1は、本発明の光電変換素子の一例を示
す概要断面図である。図示されているように、本発明の
光電変換素子1は、透明基板3の一方の表面に形成され
た透明電極5(第1の電極)を有する。この透明電極5
の一方の表面には増感色素を担持した半導体層7が形成
されている。また、前記半導体層7の近傍には、前記透
明電極5と接する集電体9が配置されている。更に、こ
の増感色素を担持した半導体層7に対峙して対電極15
(第2の電極)が存在する。対電極15は別の基板17
の一方の表面に形成されている。半導体層7と対電極1
5との間には電解質層13が存在する。また、封止材1
1が、電解質層13を半導体層7と対電極15との間に
保持するように配置されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the photoelectric conversion element of the present invention. As illustrated, the photoelectric conversion element 1 of the present invention has a transparent electrode 5 (first electrode) formed on one surface of the transparent substrate 3. This transparent electrode 5
A semiconductor layer 7 carrying a sensitizing dye is formed on one surface of the one. In addition, a current collector 9 that is in contact with the transparent electrode 5 is arranged near the semiconductor layer 7. Further, the counter electrode 15 is provided so as to face the semiconductor layer 7 carrying the sensitizing dye.
(Second electrode) is present. The counter electrode 15 is another substrate 17
Is formed on one surface. Semiconductor layer 7 and counter electrode 1
An electrolyte layer 13 is present between the electrodes 5 and 5. Also, the sealing material 1
1 is arranged so as to hold the electrolyte layer 13 between the semiconductor layer 7 and the counter electrode 15.

【0035】本発明において、集電体9は半導体層7の
近傍に配置することが必要である。特に、集電体9と半
導体層7との距離は1cm以内であることが好ましい。
集電体9と半導体層7との距離が1cm以内であれば、
本発明の光電変換素子1の内部抵抗がより低減できる効
果が得られ、形状因子のより高い光電流−電圧特性を示
す光電変換素子を提供することができる。なお、本発明
における集電体9と半導体層7との距離とは、入射光1
9の方向から光電変換素子1を見て、半導体層7の法線
方向から集電体9を眺めたときの半導体層7の端部と集
電体9の端部との最短距離を意味する。
In the present invention, the current collector 9 needs to be arranged near the semiconductor layer 7. In particular, the distance between the current collector 9 and the semiconductor layer 7 is preferably within 1 cm.
If the distance between the current collector 9 and the semiconductor layer 7 is within 1 cm,
The effect that the internal resistance of the photoelectric conversion element 1 of the present invention can be further reduced can be obtained, and the photoelectric conversion element exhibiting a photocurrent-voltage characteristic with a higher form factor can be provided. The distance between the current collector 9 and the semiconductor layer 7 in the present invention means the incident light 1
9 means the shortest distance between the end of the semiconductor layer 7 and the end of the current collector 9 when the photoelectric conversion element 1 is viewed from the direction of 9 and the current collector 9 is viewed from the normal direction of the semiconductor layer 7. .

【0036】この場合、図3に示すように集電体9が半
導体層7の一部分のみを囲むように配置して、少なくと
も集電体9の端部の一部分が半導体層7の端部と1cm
以内の距離に配置されていれば、本発明の効果を得るこ
とができる。更に、図2に示すように集電体9が半導体
層7を囲むように配置して、集電体9を半導体層7の周
囲に配置するのが、最も効果的である。
In this case, as shown in FIG. 3, the current collector 9 is arranged so as to surround only a part of the semiconductor layer 7, and at least a part of the end part of the current collector 9 is 1 cm from the end part of the semiconductor layer 7.
The effect of the present invention can be obtained if they are arranged within the distance. Further, it is most effective to arrange the current collector 9 so as to surround the semiconductor layer 7 and arrange the current collector 9 around the semiconductor layer 7 as shown in FIG.

【0037】本発明において、集電体9の表面抵抗は透
明電極5の表面抵抗より小さいことが好ましい。これに
より、形状因子のより高い光電流−電圧特性を示す光電
変換素子を提供することができる。また、集電体9の表
面抵抗は10Ω/□以下が好ましく、特に1Ω/□以下
がより好ましい。表面抵抗がこの範囲内であれば、集電
体9の集電効果がより充分となり、形状因子のより高い
光電流−電圧特性を示す光電変換素子が得られる。
In the present invention, the surface resistance of the current collector 9 is preferably smaller than that of the transparent electrode 5. As a result, it is possible to provide a photoelectric conversion element exhibiting a photocurrent-voltage characteristic having a higher form factor. The surface resistance of the current collector 9 is preferably 10Ω / □ or less, and more preferably 1Ω / □ or less. When the surface resistance is within this range, the current collecting effect of the current collector 9 is more sufficient, and a photoelectric conversion element exhibiting a photocurrent-voltage characteristic with a higher form factor can be obtained.

【0038】透明電極5の上に配置される集電体9の構
成材料としては、透明電極の材料として一般的に使用さ
れるインジウム−錫複合酸化物(ITO)や、アンチモ
ン又はフッ素がドープされた酸化スズなどの金属酸化物
より高い電気伝導性を有する金属やカーボンなどの材料
であることが好ましい。
As a constituent material of the current collector 9 disposed on the transparent electrode 5, indium-tin composite oxide (ITO) generally used as a material of the transparent electrode, antimony or fluorine is doped. Further, it is preferable to use a material such as metal or carbon that has higher electrical conductivity than a metal oxide such as tin oxide.

【0039】本発明において、少なくとも集電体9の端
部の一部が、半導体層7の近傍に配置されていれば本発
明の効果が得られるので、図1の一例で示すように、封
止材11が集電体9の上に配置される場合がある。この
場合、透明電極5と集電体9との密着力が強くないと、
封止材11の接着力の強さで集電体9が透明電極5から
剥がれてしまい、本発明の光電変換素子の信頼性が損な
われてしまう可能性がある。このような信頼性の低下を
防ぐために、これまでは集電体9を半導体層7の近傍に
配置した光電変換素子は提案されなかった。従って、半
導体層7の周囲に封止材11が配置され、更にその外側
に集電体が配置されるような位置関係がほとんどであっ
た。しかし、本発明者らは、これまでの半導体層と集電
体との位置関係では形状因子の高い光電変換素子を得る
ことが難しいと考え、本発明により従来の問題を解決す
るに至った。
In the present invention, the effect of the present invention can be obtained if at least a part of the end portion of the current collector 9 is arranged in the vicinity of the semiconductor layer 7. Therefore, as shown in an example of FIG. The stopper 11 may be disposed on the current collector 9. In this case, if the adhesion between the transparent electrode 5 and the current collector 9 is not strong,
The current collector 9 may peel off from the transparent electrode 5 due to the adhesive strength of the sealing material 11, and the reliability of the photoelectric conversion element of the present invention may be impaired. In order to prevent such a decrease in reliability, no photoelectric conversion element in which the current collector 9 is arranged near the semiconductor layer 7 has been proposed so far. Therefore, in most cases, the sealing material 11 is arranged around the semiconductor layer 7, and the current collector is arranged outside the sealing material 11. However, the present inventors have found that it is difficult to obtain a photoelectric conversion element having a high form factor with the conventional positional relationship between the semiconductor layer and the current collector, and the present invention has solved the conventional problems.

【0040】従って、本発明では、集電体9は透明電極
5と強い密着力が得られる方法で透明電極5の上に形成
されることが必要である。例えば、金属を蒸着やスパッ
タリングなどの真空プロセスを用いて透明電極5の上に
形成する方法や、金属粉末を含むエポキシ樹脂を透明電
極5の上に塗布する方法などを用いることが必要であ
る。
Therefore, in the present invention, the current collector 9 needs to be formed on the transparent electrode 5 by a method capable of obtaining a strong adhesion with the transparent electrode 5. For example, it is necessary to use a method of forming a metal on the transparent electrode 5 by using a vacuum process such as vapor deposition or sputtering, and a method of applying an epoxy resin containing a metal powder on the transparent electrode 5.

【0041】本発明において、透明基板3の材質として
は透光性を有する材料であれば特に限定されないが、通
常、ガラスや透明フィルムが使用される。また、透明基
板3の光透過率は高い程よい。好ましい光透過率として
は50%以上であり、より好ましくは80%以上であ
る。
In the present invention, the material of the transparent substrate 3 is not particularly limited as long as it is a translucent material, but glass or a transparent film is usually used. The higher the light transmittance of the transparent substrate 3, the better. The light transmittance is preferably 50% or more, more preferably 80% or more.

【0042】基板17は、透明基板3と同じガラスや透
明フィルムの他に、金属などを使用することができる。
基板17は不透明でもよいが、両側の基板から光を入射
させることができる点で、透明であることが好ましい。
As the substrate 17, besides the same glass and transparent film as the transparent substrate 3, a metal or the like can be used.
The substrate 17 may be opaque, but is preferably transparent in that light can be incident from the substrates on both sides.

【0043】透明基板3の一方の面に形成される透明電
極5の材料としては、透明電極として一般的に使用され
る金属酸化物であるインジウム−錫複合酸化物(IT
O)やフッ素をドープした酸化錫等が挙げられる。
The material of the transparent electrode 5 formed on one surface of the transparent substrate 3 is an indium-tin composite oxide (IT) which is a metal oxide generally used as a transparent electrode.
O) and tin oxide doped with fluorine.

【0044】透明電極5は、表面抵抗が低い程よい。好
ましい表面抵抗の範囲としては50Ω/□以下であり、
より好ましくは30Ω/□以下である。表面抵抗の下限
に特に制限はないが、通常0.1Ω/□である。
The lower the surface resistance of the transparent electrode 5, the better. The preferred surface resistance range is 50Ω / □ or less,
It is more preferably 30Ω / □ or less. The lower limit of the surface resistance is not particularly limited, but is usually 0.1Ω / □.

【0045】透明電極5は、光透過率が高い程よい。好
ましい光透過率としては50%以上であり、より好まし
くは80%以上である。透明電極5の膜厚は、0.1〜
10μmの範囲内であることが好ましい。この範囲内で
あれば、均一な膜厚の電極膜を形成することができ、ま
た、光透過性が低下せず、十分な光を半導体層7に入射
させることができる。この場合、光は増感色素が担持さ
れた半導体層7が被着される側の透明電極5から入射さ
せることが好ましい。
The transparent electrode 5 preferably has a higher light transmittance. The light transmittance is preferably 50% or more, more preferably 80% or more. The film thickness of the transparent electrode 5 is 0.1
It is preferably in the range of 10 μm. Within this range, an electrode film having a uniform film thickness can be formed, and the light transmittance does not decrease, and sufficient light can be incident on the semiconductor layer 7. In this case, it is preferable that the light is incident from the transparent electrode 5 on the side on which the semiconductor layer 7 carrying the sensitizing dye is deposited.

【0046】対電極15は光電変換素子1の正極として
機能し、前記増感色素が担持された半導体層7が被着さ
れる側の透明電極5と同様に形成できる。本発明におけ
る光電変換素子1の対電極15としては、光電変換素子
1の正極として効率よく作用するために、電解質の還元
体に電子を与える触媒作用を有する素材が好ましい。こ
のような素材は、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニ
ウム、ロジウム、インジウム等の金属、又はグラファイ
ト、若しくはITO、フッ素をドープした酸化錫等の導
電性の金属酸化物などである。これらのうち、白金やグ
ラファイトなどが特に好ましい。対電極15が配設され
る側の基板17は、対電極15の被着面側に透明導電膜
(図示されていない)を有することもできる。この透明
導電膜は、例えば前記の透明電極5と同じ材料から成膜
することができる。この場合、対電極15も透明である
ことが好ましい。
The counter electrode 15 functions as the positive electrode of the photoelectric conversion element 1, and can be formed in the same manner as the transparent electrode 5 on the side on which the semiconductor layer 7 carrying the sensitizing dye is deposited. As the counter electrode 15 of the photoelectric conversion element 1 in the present invention, a material having a catalytic action of giving electrons to the reduced body of the electrolyte is preferable in order to efficiently act as the positive electrode of the photoelectric conversion element 1. Such materials are, for example, metals such as platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium and indium, graphite, or conductive metal oxides such as ITO and fluorine-doped tin oxide. Of these, platinum and graphite are particularly preferable. The substrate 17 on the side where the counter electrode 15 is disposed may have a transparent conductive film (not shown) on the surface where the counter electrode 15 is attached. This transparent conductive film can be formed from the same material as the transparent electrode 5, for example. In this case, the counter electrode 15 is also preferably transparent.

【0047】半導体層7は、半導体粒子からなるスラリ
ー液を、公知慣用の方法、例えば、ドクターブレードや
バーコータなどを使う塗布方法、スプレー法、ディップ
コーティング法、スクリーン印刷法、スピンコート法な
どにより、透明基板3の上の透明電極5の表面に塗布
し、その後、400〜600℃の範囲内の温度で加熱処
理して半導体層7を形成することができる。半導体層7
の膜厚に関しては、前記塗布と加熱処理を繰り返すこと
で所望の膜厚とすることができる。また、透明基板3と
してポリエチレンテレフタレート(PET)などのフィ
ルムシートを使用する場合、前記範囲内の温度で半導体
層7を加熱処理すると、フィルムシートの変形やITO
などの透明電極5がフィルムシートから剥離する問題が
起きる。この場合は、200℃以下の温度で加熱処理を
したり、半導体層7に圧力を加えたりして、半導体層7
を形成することができる。半導体層7に加える圧力は、
例えば、ハイプレッシャージャッキを使用する場合、1
〜15tの範囲内のプレス加重であればよい。1tより
小さなプレス加重の場合、半導体層7が脆くなったり、
フィルムシートから剥離しやすくなったりする。また、
15tを越える大きなプレス加重の場合、圧力が大きす
ぎてITOなどの透明電極5が割れてしまう問題が起こ
る。圧力を加えて半導体層7を形成する場合、その膜厚
は、前記塗布と加圧を繰り返すことによって、任意の厚
さに調整することができる。
For the semiconductor layer 7, a slurry liquid containing semiconductor particles is formed by a known and conventional method, for example, a coating method using a doctor blade or a bar coater, a spray method, a dip coating method, a screen printing method, a spin coating method, or the like. The semiconductor layer 7 can be formed by applying on the surface of the transparent electrode 5 on the transparent substrate 3 and then heat-treating at a temperature in the range of 400 to 600 ° C. Semiconductor layer 7
Regarding the film thickness of, the desired film thickness can be obtained by repeating the coating and the heat treatment. Further, when a film sheet such as polyethylene terephthalate (PET) is used as the transparent substrate 3, when the semiconductor layer 7 is heat-treated at a temperature within the above range, the film sheet is deformed or ITO is used.
There is a problem that the transparent electrode 5 is peeled off from the film sheet. In this case, heat treatment is performed at a temperature of 200 ° C. or lower, or pressure is applied to the semiconductor layer 7, so that
Can be formed. The pressure applied to the semiconductor layer 7 is
For example, when using a high pressure jack, 1
It may be a press weight within the range of up to 15t. In the case of press load smaller than 1 t, the semiconductor layer 7 becomes brittle,
It may be easily peeled off from the film sheet. Also,
In the case of a large press load exceeding 15 t, the pressure is too large and the transparent electrode 5 such as ITO may be broken. When the semiconductor layer 7 is formed by applying pressure, the thickness of the semiconductor layer 7 can be adjusted to an arbitrary thickness by repeating the application and pressurization.

【0048】半導体層7の膜厚は、0.1〜100μm
の範囲内であることが好ましい。この範囲内であれば、
十分な光電変換効果が得られ、また、可視光及び近赤外
光に対する透過性が悪化することもない。半導体層7の
膜厚の一層好ましい範囲は、1〜50μmであり、特に
好ましい範囲は5〜30μmであり、最も好ましい範囲
は10〜20μmである。
The semiconductor layer 7 has a film thickness of 0.1 to 100 μm.
It is preferably within the range. Within this range,
A sufficient photoelectric conversion effect can be obtained, and the transparency to visible light and near infrared light does not deteriorate. A more preferable range of the film thickness of the semiconductor layer 7 is 1 to 50 μm, a particularly preferable range is 5 to 30 μm, and a most preferable range is 10 to 20 μm.

【0049】半導体層7を構成する半導体材料として
は、Cd、Zn、In、Pb、Mo、W、Sb、Bi、
Cu、Hg、Ti、Ag、Mn、Fe、V、Sn、Z
r、Sr、Ga、Si、Crの酸化物、SrTiO3
CaTiO3のようなペロブスカイト、又はCdS、Z
nS、In23、PbS、Mo2S、WS2、Sb23
Bi 23、ZnCdS2、Cu2Sの硫化物、CdSe、
In2Se3、WSe2、HgS、PbSe、CdTeの
金属カルコゲナイド、その他GaAs、Si、Se、C
23、Zn23、InP、AgBr、PbI2、Hg
2、BiI3、又は前記半導体から選ばれる少なくとも
一種以上を含む複合体、例えば、CdS/TiO2、C
dS/AgI、Ag2S/AgI、CdS/ZnO、C
dS/HgS、CdS/PbS、ZnO/ZnS、Zn
O/ZnSe、CdS/HgS、CdSx/CdS
1-x、CdSx/Te1-x、CdSex/Te1-x、Zn
S/CdSe、ZnSe/CdSe、CdS/ZnS、
TiO2/Cd32、CdS/CdSeCdyZn
1-yS、CdS/HgS/CdS等が挙げられる。中で
もTiO2が、グレッツェル・セルでは、電解液中への
光溶解の回避と高い光電変換特性の点で好ましい。
As a semiconductor material forming the semiconductor layer 7
Is Cd, Zn, In, Pb, Mo, W, Sb, Bi,
Cu, Hg, Ti, Ag, Mn, Fe, V, Sn, Z
R, Sr, Ga, Si, Cr oxides, SrTiO 33,
CaTiO3Perovskite, or CdS, Z
nS, In2S3, PbS, Mo2S, WS2, Sb2S3,
Bi 2S3, ZnCdS2, Cu2S sulfide, CdSe,
In2Se3, WSe2, HgS, PbSe, CdTe
Metal chalcogenide, other GaAs, Si, Se, C
d2P3, Zn2P3, InP, AgBr, PbI2, Hg
I2, BiI3Or at least selected from the above semiconductors
Composites containing one or more, eg CdS / TiO2, C
dS / AgI, Ag2S / AgI, CdS / ZnO, C
dS / HgS, CdS / PbS, ZnO / ZnS, Zn
O / ZnSe, CdS / HgS, CdSx/ CdS
e1-x, CdSx/ Te1-x, CdSex/ Te1-x, Zn
S / CdSe, ZnSe / CdSe, CdS / ZnS,
TiO2/ Cd3P2, CdS / CdSeCdyZn
1-yS, CdS / HgS / CdS, etc. are mentioned. Inside
Also TiO2However, in the Gretzell cell,
It is preferable in terms of avoiding photodissolution and high photoelectric conversion characteristics.

【0050】半導体粒子の粒径は一般的に、5〜100
0nmの範囲内であることが好ましい。この範囲内であ
れば、半導体層7の空孔径が適度になって電解質溶液中
の酸化還元物質の移動がスムーズとなり、光電流の低下
が発生することがなく、また、半導体層7の表面積を大
きくできるため、充分な増感色素の担持量を得ることが
でき、その結果、大きな光電流が得られる。半導体粒子
の粒径の特に好ましい範囲は、10〜100nmであ
る。
The particle size of the semiconductor particles is generally 5 to 100.
It is preferably within the range of 0 nm. Within this range, the pore diameter of the semiconductor layer 7 becomes appropriate, the redox substances in the electrolyte solution move smoothly, the decrease in photocurrent does not occur, and the surface area of the semiconductor layer 7 is reduced. Since the amount can be increased, a sufficient amount of the sensitizing dye can be supported, and as a result, a large photocurrent can be obtained. A particularly preferable range of the particle size of the semiconductor particles is 10 to 100 nm.

【0051】半導体層7の膜厚又は半導体粒子の粒径を
制御することにより、半導体層7のラフネスファクター
(基板面積に対する半導体層内部の実面積の割合)を決
定することができる。ラフネスファクターは20以上で
あることが好ましく、150以上であることが一層好ま
しい。ラフネスファクターが20未満の場合、増感色素
の担持量が不充分となり、光電変換特性が改善されな
い。ラフネスファクターの上限値は、一般的に5000
程度である。ラフネスファクターは半導体層7の膜厚を
厚くすると大きくなり、半導体層7の表面積が広がり、
増感色素の担持量の増加が期待できる。しかし、膜厚が
厚くなりすぎると、半導体層7の光透過率並びに抵抗損
失の影響が現れ始める。また、半導体層7に界面活性剤
やポリエチレングリコール、セルロース系材料などを添
加し、半導体層7の加熱処理時にそれらを燃焼させるこ
とで半導体層7を多孔質にしたり、半導体粒子の粒径を
変更したりすることで膜のポロシティーを高くすれば、
膜厚を厚くしなくてもラフネスファクターを大きくする
ことは可能である。しかし、ポロシティーが高すぎる
と、半導体粒子間の接触面積が減少して抵抗損失の影響
を考慮しなくてはならなくなる。このようなことから、
半導体層7のポロシティーは50%以上が好ましく、そ
の上限値は一般的に約80%程度である。膜のポロシテ
ィーは液体窒素温度下で窒素ガスあるいはクリプトンガ
スの吸着−脱離等温曲線の測定結果から算出することが
できる。
By controlling the film thickness of the semiconductor layer 7 or the particle size of the semiconductor particles, the roughness factor of the semiconductor layer 7 (the ratio of the actual area inside the semiconductor layer to the substrate area) can be determined. The roughness factor is preferably 20 or more, and more preferably 150 or more. When the roughness factor is less than 20, the amount of the sensitizing dye carried is insufficient and the photoelectric conversion characteristics are not improved. The upper limit of the roughness factor is generally 5000.
It is a degree. The roughness factor increases as the thickness of the semiconductor layer 7 increases, and the surface area of the semiconductor layer 7 increases.
An increase in the amount of sensitizing dye carried can be expected. However, when the film thickness becomes too thick, the influence of the light transmittance of the semiconductor layer 7 and the resistance loss begins to appear. Further, by adding a surfactant, polyethylene glycol, a cellulosic material, etc. to the semiconductor layer 7 and burning them during the heat treatment of the semiconductor layer 7, the semiconductor layer 7 is made porous or the particle size of the semiconductor particles is changed. If you increase the porosity of the film by doing
It is possible to increase the roughness factor without increasing the film thickness. However, if the porosity is too high, the contact area between semiconductor particles decreases, and the effect of resistance loss must be taken into consideration. From such a thing,
The porosity of the semiconductor layer 7 is preferably 50% or more, and its upper limit value is generally about 80%. The porosity of the film can be calculated from the measurement result of the adsorption-desorption isotherm curve of nitrogen gas or krypton gas under the temperature of liquid nitrogen.

【0052】増感色素としては、従来の色素増感性光電
変換素子で常用される色素であれば全て使用できる。こ
のような色素は当業者に公知である。このような色素
は、例えば、RuL2(H2O)2タイプのルテニウム−
シス−ジアクア−ビピリジル錯体又はルテニウム−トリ
ス(RuL3)、ルテニウム−ビス(RuL2)、オスニ
ウム−トリス(OsL3)、オスニウム−ビス(Os
2)タイプの遷移金属錯体、若しくは亜鉛−テトラ
(4−カルボキシフェニル)ポルフィリン、鉄−ヘキサ
シアニド錯体、フタロシアニンなどが挙げられる。有機
色素としては、9−フェニルキサンテン系色素、クマリ
ン系色素、アクリジン系色素、トリフェニルメタン系色
素、テトラフェニルメタン系色素、キノン系色素、アゾ
系色素、インジゴ系色素、シアニン系色素、メロシアニ
ン系色素、キサンテン系色素などが挙げられる。この中
でもルテニウム−ビス(RuL2)誘導体は、可視光域
で広い吸収スペクトルを有するため、特に好ましい。
As the sensitizing dye, any dye commonly used in conventional dye-sensitized photoelectric conversion elements can be used. Such dyes are known to those skilled in the art. Such dyes include, for example, RuL 2 (H 2 O) 2 type ruthenium-
Cis - diaqua - bipyridyl complexes or ruthenium - tris (RuL 3), ruthenium - bis (RuL 2), osmium - tris (OsL 3), osmium - bis (Os
L 2) type transition metal complexes, or zinc - tetra (4-carboxyphenyl) porphyrin, iron - Hekisashianido complex, phthalocyanine, and the like. Organic dyes include 9-phenylxanthene dyes, coumarin dyes, acridine dyes, triphenylmethane dyes, tetraphenylmethane dyes, quinone dyes, azo dyes, indigo dyes, cyanine dyes, merocyanine dyes. Examples thereof include dyes and xanthene dyes. Among these, the ruthenium-bis (RuL 2 ) derivative is particularly preferable because it has a broad absorption spectrum in the visible light region.

【0053】半導体層7へ増感色素を担持させる方法
は、例えば増感色素を溶かした溶液に、半導体層7を被
着させた透明基板3を浸漬させる方法が挙げられる。こ
の溶液の溶媒としては、水、アルコール、トルエン、ジ
メチルホルムアミドなど増感色素を溶解可能なものであ
れば全て使用できる。また、浸漬方法として、増感色素
溶液に半導体層7を被着させた透明基板3を一定時間浸
漬させている時に、加熱還流をしたり、超音波を印加し
たりすることもできる。半導体層7への色素担持後、担
持せずに半導体層7に残ってしまった増感色素を取り除
くために、アルコールで洗浄あるいは加熱還流したりす
るとよい。更に、増感色素が担持されていない半導体粒
子表面を被覆するために、溶媒としてアルコールを使用
した場合、アルコール中にt−ブチルピリジンを溶かし
ておくことが好ましい。アルコール中にt−ブチルピリ
ジンが存在すると、半導体粒子/電解質界面では、t−
ブチルピリジンによって半導体粒子表面と電解質とをセ
パレートすることができ、漏れ電流を抑制することが可
能となり、光電変換素子の特性を著しく向上させること
ができる。
As a method of supporting the sensitizing dye on the semiconductor layer 7, for example, a method of immersing the transparent substrate 3 on which the semiconductor layer 7 is adhered in a solution in which the sensitizing dye is dissolved can be mentioned. As a solvent for this solution, any solvent capable of dissolving a sensitizing dye such as water, alcohol, toluene and dimethylformamide can be used. Further, as a dipping method, heating and refluxing or application of ultrasonic waves can be performed when the transparent substrate 3 having the semiconductor layer 7 adhered to the sensitizing dye solution is dipped for a certain period of time. After the dye is loaded on the semiconductor layer 7, it may be washed with alcohol or heated under reflux in order to remove the sensitizing dye remaining on the semiconductor layer 7 without being loaded. Further, when alcohol is used as the solvent for coating the surface of the semiconductor particles on which the sensitizing dye is not supported, it is preferable to dissolve t-butylpyridine in the alcohol. When t-butylpyridine is present in alcohol, t-butylpyridine is present at the semiconductor particle / electrolyte interface.
By using butylpyridine, the surface of the semiconductor particles and the electrolyte can be separated, the leakage current can be suppressed, and the characteristics of the photoelectric conversion element can be significantly improved.

【0054】半導体粒子への増感色素の担持量として
は、1×10-8〜1×10-6mol/cm2の範囲にあ
ればよく、特に0.1×10-7〜9.0×10-7mol
/cm2が好ましい。この範囲内であれば、経済的且つ
十分に光電変換効率向上の効果を得ることができる。
The amount of the sensitizing dye supported on the semiconductor particles may be in the range of 1 × 10 -8 to 1 × 10 -6 mol / cm 2 , and particularly 0.1 × 10 -7 to 9.0. × 10 -7 mol
/ Cm 2 is preferred. Within this range, the effect of improving the photoelectric conversion efficiency can be obtained economically and sufficiently.

【0055】本発明の光電変換素子1における電解質層
13で使用される電解質としては、酸化体と還元体から
なる一対の酸化還元系構成物質が溶媒中に含まれていれ
ば特に限定されないが、酸化体と還元体が同一電荷を持
つ酸化還元系構成物質であることが好ましい。この明細
書における酸化還元系構成物質とは、酸化還元反応にお
いて可逆的に酸化体及び還元体の形で存在する一対の物
質を意味する。このような酸化還元系構成物質自体は当
業者に公知である。本発明で使用できる酸化還元系構成
物質は、例えば、塩素化合物−塩素、ヨウ素化合物−ヨ
ウ素、臭素化合物−臭素、タリウムイオン(III)−タ
リウムイオン(I)、水銀イオン(II)−水銀イオン(I)、ル
テニウムイオン(III)−ルテニウムイオン(II)、銅イオ
ン(II)−銅イオン(I)、鉄イオン(III)−鉄イオン(II)、
バナジウムイオン(III)−バナジウムイオン(II)、マン
ガン酸イオン−過マンガン酸イオン、フェリシアン化物
−フェロシアン化物、キノン−ヒドロキノン、フマル酸
−コハク酸などが挙げられる。もちろん、その他の酸化
還元系構成物質も使用できる。中でも、ヨウ素化合物−
ヨウ素が好ましく、ヨウ素化合物としては、ヨウ化リチ
ウム、ヨウ化カリウム等の金属ヨウ化物、テトラアルキ
ルアンモニウムヨージド、ピリジニウムヨージド等のヨ
ウ化4級アンモニウム塩化合物、ヨウ化ジメチルプロピ
ルイミダゾリウム等のヨウ化ジイミダゾリウム化合物が
特に好ましい。
The electrolyte used in the electrolyte layer 13 in the photoelectric conversion element 1 of the present invention is not particularly limited as long as the solvent contains a pair of redox-based constituents consisting of an oxidant and a reductant. It is preferable that the oxidant and the reductant are redox-based constituent substances having the same charge. The redox-type constituents in this specification mean a pair of substances that reversibly exist in the form of an oxidant and a reductant in a redox reaction. Such a redox system constituent itself is known to those skilled in the art. Examples of the redox component that can be used in the present invention include chlorine compound-chlorine, iodine compound-iodine, bromine compound-bromine, thallium ion (III) -thallium ion (I), mercury ion (II) -mercury ion ( I), ruthenium ion (III) -ruthenium ion (II), copper ion (II) -copper ion (I), iron ion (III) -iron ion (II),
Examples thereof include vanadium ion (III) -vanadium ion (II), manganate ion-permanganate ion, ferricyanide-ferrocyanide, quinone-hydroquinone, and fumaric acid-succinic acid. Of course, other redox-based constituents can also be used. Among them, iodine compounds-
Iodine is preferable, and examples of the iodine compound include metal iodides such as lithium iodide and potassium iodide, quaternary ammonium iodide compounds such as tetraalkylammonium iodide and pyridinium iodide, and iodine such as dimethylpropylimidazolium iodide. Particularly preferred are diimidazolium chloride compounds.

【0056】電解質を溶解するために使用される溶媒
は、酸化還元系構成物質を溶解してイオン伝導性に優れ
た化合物が好ましい。溶媒としては水性溶媒及び有機溶
媒の何れも使用できるが、酸化還元系構成物質をより安
定さすため、有機溶媒が好ましい。例えば、ジメチルカ
ーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカー
ボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネ
ート等のカーボネ−ト化合物、酢酸メチル、プロピオン
酸メチル、γ−ブチロラクトン等のエステル化合物、ジ
エチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,3−
ジオキソシラン、テトラヒドロフラン、2−メチル−テ
トラヒドロフラン等のエーテル化合物、3−メチル−2
−オキサゾジリノン、2−メチルピロリドン等の複素環
化合物、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プ
ロピオニトリル等のニトリル化合物、スルフォラン、ジ
ジメチルスルフォキシド、ジメチルフォルムアミド等の
非プロトン性極性化合物などが挙げられる。これらはそ
れぞれ単独で用いることもできるし、また、2種類以上
を混合して併用することもできる。中でも、エチレンカ
ーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート
化合物、3−メチル−2−オキサゾジリノン、2−メチ
ルピロリドン等の複素環化合物、アセトニトリル、メト
キシアセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル化
合物が特に好ましい。
The solvent used for dissolving the electrolyte is preferably a compound which dissolves the redox constituents and has excellent ionic conductivity. As the solvent, either an aqueous solvent or an organic solvent can be used, but an organic solvent is preferred because it makes the redox constituents more stable. For example, carbonate compounds such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate, ester compounds such as methyl acetate, methyl propionate and γ-butyrolactone, diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, 1 , 3-
Ether compounds such as dioxosilane, tetrahydrofuran, 2-methyl-tetrahydrofuran, 3-methyl-2
-Heterocyclic compounds such as oxazodilinone and 2-methylpyrrolidone, nitrile compounds such as acetonitrile, methoxyacetonitrile and propionitrile, and aprotic polar compounds such as sulfolane, didimethylsulfoxide and dimethylformamide. These can be used alone or in combination of two or more. Of these, carbonate compounds such as ethylene carbonate and propylene carbonate, heterocyclic compounds such as 3-methyl-2-oxazolidinone and 2-methylpyrrolidone, and nitrile compounds such as acetonitrile, methoxyacetonitrile and propionitrile are particularly preferable.

【0057】なお、封止材としては、エポキシ樹脂、シ
リコーン樹脂、変性ポリオレフィンホットメルト樹脂等
を使用することができる。
As the sealing material, epoxy resin, silicone resin, modified polyolefin hot melt resin or the like can be used.

【0058】[0058]

【実施例】次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。ただし、本発明はそれらの実施例のみに限定
されるものではない。
EXAMPLES Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to only those examples.

【0059】(実施例1)三洋化成社製の界面活性剤
“ノニポール100”を0.01g/dm3含む水と、
アセチルアセトンとの混合液(容量混合比=20/1)
中に、日本アエロジル社製の酸化チタン粒子“P25”
(平均粒径20nm)を濃度約38質量%となるように
分散させてスラリー液を調製した。次に、このスラリー
液を旭硝子社製の厚さ1mmの導電性ガラス“F−Sn
2”(フッ素がドープされたSnO2を表面にコーティ
ングして導電性を付与した透明電極付きガラス基板、表
面抵抗10Ω/□)の上に塗布して乾燥後、得られた乾
燥物を500℃で30分間空気中で加熱し、導電性ガラ
ス上に厚さ10μmの酸化チタン膜を形成した。得られ
た酸化チタン膜の大きさは縦8mm、横8mmであっ
た。次に、この酸化チタン膜を備えた導電性ガラスを
[Ru(4,4’−ジカルボキシル−2,2’−ビピリ
ジン)2(NCS)2]で表される増感色素を3×10-4
mol/dm3含むエタノール溶液中に浸漬して80℃
で還流を行いながら色素吸着処理を行った。
(Example 1) Water containing 0.01 g / dm 3 of the surfactant "Nonipol 100" manufactured by Sanyo Kasei Co., Ltd.,
Mixture with acetylacetone (volume mixing ratio = 20/1)
Inside, titanium dioxide particles "P25" manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.
(Average particle size 20 nm) was dispersed to a concentration of about 38% by mass to prepare a slurry liquid. Next, this slurry liquid was used as a conductive glass "F-Sn" manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. and having a thickness of 1 mm.
O 2 "(fluorine-doped SnO 2 was coated on the surface to give conductivity to a glass substrate with a transparent electrode, surface resistance: 10 Ω / □), and the obtained dried product was dried. A titanium oxide film having a thickness of 10 μm was formed on the conductive glass by heating in air for 30 minutes at 0 ° C. The size of the obtained titanium oxide film was 8 mm in length and 8 mm in width. A conductive glass provided with a titanium film was treated with a sensitizing dye represented by [Ru (4,4′-dicarboxyl-2,2′-bipyridine) 2 (NCS) 2 ] at 3 × 10 −4.
Immersion in ethanol solution containing mol / dm 3 at 80 ℃
The dye adsorption treatment was carried out while refluxing.

【0060】次に、本発明の集電体として、徳力化学研
究所社製の銀ペースト“シルベストP−255”を前記
導電性ガラスに塗布した。この集電体の表面抵抗は0.
07Ω/□であった。集電体の形状は図3に示すよう
に、酸化チタン膜を囲むようなコの字型とした。酸化チ
タン膜を囲む集電体の3辺は、各々、酸化チタン膜と表
1に示した距離だけ離した。
Next, a silver paste "Silvest P-255" manufactured by Tokuriki Kagaku Kenkyusho Co., Ltd. was applied to the conductive glass as a current collector of the present invention. The surface resistance of this current collector is 0.
It was 07Ω / □. As shown in FIG. 3, the shape of the current collector was a U shape surrounding the titanium oxide film. The three sides of the current collector surrounding the titanium oxide film were separated from the titanium oxide film by the distances shown in Table 1.

【0061】このようにして得られた半導体電極と、そ
の対電極とを電解質溶液に接触させて光電変換素子を構
成した。この場合、対電極としては、旭硝子社製の前記
導電性ガラス“F−SnO2”に白金を20nmの厚さ
で蒸着したものを用いた。両電極間の距離は0.1mm
とした。電解質溶液としては、0.5mol/dm3
テトラプロピルアンモニウムヨーダイドと0.04mo
l/dm3のヨウ素とを含むエチレンカーボネートとア
セトニトリルとの混合液(容量混合比=80/20)を
用いた。
The semiconductor electrode thus obtained and its counter electrode were brought into contact with an electrolyte solution to form a photoelectric conversion element. In this case, the counter electrode used was deposited to a thickness of 20nm platinum to Asahi Glass Co., Ltd. of the conductive glass "F-SnO 2". Distance between both electrodes is 0.1mm
And As an electrolyte solution, 0.5 mol / dm 3 of tetrapropylammonium iodide and 0.04 mo
A mixed solution of ethylene carbonate containing 1 / dm 3 of iodine and acetonitrile (volume mixing ratio = 80/20) was used.

【0062】なお、封止材としては、デュポン社製のホ
ットメルト樹脂“Bynel”を用いた。
The hot-melt resin "Bynel" manufactured by DuPont was used as the sealing material.

【0063】このようにして得られた光電変換素子にソ
ーラーシュミレータで擬似太陽光(100mW/c
2、AM1.5)を照射し、光電流−電圧特性を測定
した。その結果を表1に示す。
The photoelectric conversion element thus obtained was subjected to simulated sunlight (100 mW / c by a solar simulator).
m 2 , AM 1.5) and the photocurrent-voltage characteristics were measured. The results are shown in Table 1.

【0064】[0064]

【表1】 [Table 1]

【0065】(比較例1)集電体を配置しなかったこと
以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製し、実
施例1と同様にして光電流−電圧特性を測定した。その
結果、開放端電圧712mV、短絡電流密度7.62m
A/cm2、形状因子0.43であった。
Comparative Example 1 A photoelectric conversion element was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the current collector was not arranged, and the photocurrent-voltage characteristics were measured in the same manner as in Example 1. As a result, open-circuit voltage 712 mV, short-circuit current density 7.62 m
A / cm 2 and a shape factor of 0.43.

【0066】実施例1(表1)と比較例1の測定結果か
ら明らかなように、集電体を配置した実施例1では比較
例1に比べて形状因子が高くなっていることがわかる。
また、実施例1において集電体と酸化チタン膜との距離
が1cm以内であるものが、特に形状因子が高くなって
いることがわかる。
As is clear from the measurement results of Example 1 (Table 1) and Comparative Example 1, in Example 1 in which the current collector is arranged, the form factor is higher than that of Comparative Example 1.
Further, it can be seen that in Example 1, the shape factor is particularly high when the distance between the current collector and the titanium oxide film is within 1 cm.

【0067】(実施例2)スクリーン印刷用の酸化チタ
ンペーストをEP0855726A1公報にしたがって
調製した。次に、実施例1で使用したものと同様の導電
性ガラスにスクリーン印刷により酸化チタンペーストを
塗布し、実施例1と同様な方法で加熱処理及び色素担持
を行った。また、本発明の集電体として、スリーボンド
社製の銀ペースト“導電性樹脂材料3380”を前記導
電性ガラスに種々の表面抵抗となるようにスクリーン印
刷で塗布した。集電体の形状は実施例1と同様にコの字
型とした。酸化チタン膜を囲む集電体の3辺と酸化チタ
ン膜との距離は0.4cmとした。以下、実施例1と同
様にして本発明の光電変換素子を作成した。
(Example 2) A titanium oxide paste for screen printing was prepared in accordance with EP0855526A1. Next, a titanium oxide paste was applied to the same conductive glass as that used in Example 1 by screen printing, and heat treatment and dye loading were performed in the same manner as in Example 1. Further, as the current collector of the present invention, a silver paste "conductive resin material 3380" manufactured by ThreeBond Co., Ltd. was applied to the conductive glass by screen printing so as to have various surface resistances. The shape of the current collector was U-shaped as in Example 1. The distance between the titanium oxide film and the three sides of the current collector surrounding the titanium oxide film was 0.4 cm. Hereinafter, the photoelectric conversion element of the present invention was prepared in the same manner as in Example 1.

【0068】このようにして得られた光電変換素子の光
電流−電圧特性を実施例1と同様にして測定した。その
結果を表2に示す。
The photocurrent-voltage characteristics of the photoelectric conversion element thus obtained were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

【0069】[0069]

【表2】 [Table 2]

【0070】表2から明らかなように、前記集電体の表
面抵抗が、前記導電性ガラスの表面抵抗(10Ω/□)
より小さい場合に、特に形状因子を向上させる効果が得
られることがわかる。
As is clear from Table 2, the surface resistance of the current collector is the surface resistance of the conductive glass (10 Ω / □).
It can be seen that the effect of improving the form factor is particularly obtained when the value is smaller.

【0071】(実施例3)あらかじめパターニングされ
たマスクを実施例1で使用したものと同様の導電性ガラ
スに貼り付け、金を蒸着した。次に、パターニングされ
た金と酸化チタン膜との距離が3cmとなるように、実
施例2と同じ方法で、導電性ガラスの上に酸化チタン膜
をスクリーン印刷した。以下、実施例1と同様にして本
発明の光電変換素子を作成した。蒸着された金の表面抵
抗は0.01Ω/□であった。このように作成した光電
変換素子を実施例1と同様にして光電流−電圧特性の形
状因子を測定したところ、0.67であった。これによ
り、集電体として金を用いることが、形状因子を向上さ
せるために極めて有効であることがわかる。
Example 3 A pre-patterned mask was attached to the same conductive glass as that used in Example 1 and gold was evaporated. Next, a titanium oxide film was screen-printed on the conductive glass by the same method as in Example 2 so that the distance between the patterned gold and the titanium oxide film was 3 cm. Hereinafter, the photoelectric conversion element of the present invention was prepared in the same manner as in Example 1. The surface resistance of the vapor-deposited gold was 0.01 Ω / □. When the shape factor of the photocurrent-voltage characteristic of the photoelectric conversion element thus produced was measured in the same manner as in Example 1, it was 0.67. This shows that using gold as the current collector is extremely effective in improving the form factor.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上説明したように、増感色素を担持し
た半導体層が被着された第1の電極と、前記第1の電極
の前記半導体層と対峙する第2の電極と、前記第1の電
極の前記半導体層と前記第2の電極との間に配置された
電解質層とを備えた光電変換素子であって、前記半導体
層の近傍に、前記第1の電極と接する集電体を配置した
光電変換素子とすることにより、形状因子の高い光電流
−電圧特性を示す光電変換素子を提供することができ
る。
As described above, the first electrode to which the semiconductor layer supporting the sensitizing dye is deposited, the second electrode facing the semiconductor layer of the first electrode, and the second electrode. It is a photoelectric conversion element provided with the electrolyte layer arrange | positioned between the said semiconductor layer of one electrode, and the said 2nd electrode, Comprising: The electrical power collector which contacts the said 1st electrode in the vicinity of the said semiconductor layer. By disposing the photoelectric conversion element in which is arranged, it is possible to provide a photoelectric conversion element exhibiting a photocurrent-voltage characteristic having a high form factor.

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

【図1】本発明の光電変換素子の概要断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of a photoelectric conversion element of the present invention.

【図2】本発明の光電変換素子の半導体層が被着された
透明電極を対電極側から見たときの平面図である。
FIG. 2 is a plan view of a transparent electrode to which a semiconductor layer of a photoelectric conversion element of the present invention is applied, as viewed from the counter electrode side.

【図3】本発明の光電変換素子の半導体層が被着された
透明電極を対電極側から見たときの平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a transparent electrode to which a semiconductor layer of a photoelectric conversion element of the present invention is applied, as viewed from the counter electrode side.

【符号の説明】 1 本発明の光電変換素子 3 透明基板 5 透明電極 7 半導体層 9 集電体 11 封止材 13 電解質層 15 対電極 17 基板 19 入射光[Explanation of symbols] 1 Photoelectric conversion element of the present invention 3 transparent substrate 5 Transparent electrode 7 Semiconductor layer 9 Current collector 11 Sealant 13 Electrolyte layer 15 counter electrode 17 board 19 incident light

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 修 大阪府茨木市丑寅1丁目1番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 関口 隆史 大阪府茨木市丑寅1丁目1番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 滝 哲也 大阪府茨木市丑寅1丁目1番88号 日立マ クセル株式会社内 Fターム(参考) 5F051 AA14 CB13 CB14 CB15 FA03 FA06 FA10 FA14 FA16 FA24 5H032 AA06 AS16 BB05 CC11 EE01 HH04 HH08    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Osamu Ishida             Hitachi Ma, 1-88, Torora, Ibaraki City, Osaka Prefecture             Within Kucsel Co., Ltd. (72) Inventor Takashi Sekiguchi             Hitachi Ma, 1-88, Torora, Ibaraki City, Osaka Prefecture             Within Kucsel Co., Ltd. (72) Inventor Tetsuya Taki             Hitachi Ma, 1-88, Torora, Ibaraki City, Osaka Prefecture             Within Kucsel Co., Ltd. F term (reference) 5F051 AA14 CB13 CB14 CB15 FA03                       FA06 FA10 FA14 FA16 FA24                 5H032 AA06 AS16 BB05 CC11 EE01                       HH04 HH08

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 増感色素を担持した半導体層が被着され
た第1の電極と、前記第1の電極の前記半導体層と対峙
する第2の電極と、前記第1の電極の前記半導体層と前
記第2の電極との間に配置された電解質層とを備えた光
電変換素子であって、前記半導体層の近傍に、前記第1
の電極と接する集電体を配置したことを特徴とする光電
変換素子。
1. A first electrode to which a semiconductor layer carrying a sensitizing dye is deposited, a second electrode facing the semiconductor layer of the first electrode, and the semiconductor of the first electrode. A photoelectric conversion element comprising a layer and an electrolyte layer arranged between the second electrode and the first layer in the vicinity of the semiconductor layer.
A photoelectric conversion element having a current collector arranged in contact with the electrode of.
【請求項2】 前記集電体と前記半導体層との距離が、
1cm以内である請求項1に記載の光電変換素子。
2. The distance between the current collector and the semiconductor layer is
The photoelectric conversion element according to claim 1, which is within 1 cm.
【請求項3】 前記集電体の表面抵抗が、前記第1の電
極の表面抵抗より小さい請求項1に記載の光電変換素
子。
3. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the surface resistance of the current collector is smaller than the surface resistance of the first electrode.
【請求項4】 前記集電体を構成する材料が、金属又は
カーボンである請求項1〜3のいずれかに記載の光電変
換素子。
4. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the material forming the current collector is metal or carbon.
【請求項5】 前記集電体の表面抵抗が、10Ω/□以
下である請求項1〜4のいずれかに記載の光電変換素
子。
5. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the surface resistance of the current collector is 10 Ω / □ or less.
【請求項6】 増感色素を担持した半導体層が被着され
た第1の電極と、前記第1の電極の前記半導体層と対峙
する第2の電極と、前記第1の電極の前記半導体層と前
記第2の電極との間に配置された電解質層とを有し、前
記半導体層の近傍に、前記第1の電極と接する集電体を
形成する光電変換素子の製造方法であって、導電性材料
を前記第1の電極の上に、蒸着、スパッタリング又は塗
布のいずれかの手段を用いて載置することにより、前記
集電体を形成することを特徴とする光電変換素子の製造
方法。
6. A first electrode, to which a semiconductor layer carrying a sensitizing dye is deposited, a second electrode facing the semiconductor layer of the first electrode, and the semiconductor of the first electrode. A method for manufacturing a photoelectric conversion element, comprising a layer and an electrolyte layer disposed between the second electrode, and forming a current collector in contact with the first electrode in the vicinity of the semiconductor layer. A method for manufacturing a photoelectric conversion element, wherein the current collector is formed by placing a conductive material on the first electrode by any one of vapor deposition, sputtering, and coating. Method.
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