JP2003243683A - 太陽電池用透明電極およびこれを用いた太陽電池 - Google Patents
太陽電池用透明電極およびこれを用いた太陽電池Info
- Publication number
- JP2003243683A JP2003243683A JP2002044924A JP2002044924A JP2003243683A JP 2003243683 A JP2003243683 A JP 2003243683A JP 2002044924 A JP2002044924 A JP 2002044924A JP 2002044924 A JP2002044924 A JP 2002044924A JP 2003243683 A JP2003243683 A JP 2003243683A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solar cell
- thin film
- transparent electrode
- metal
- oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】安価で低抵抗である太陽電池用透明電極および
これを用いた太陽電池を提供する。 【解決手段】金属薄膜２の両面に、それぞれ高屈折率材
料からなる薄膜１，３が積層されてなる太陽電池用透明
電極である。
これを用いた太陽電池を提供する。 【解決手段】金属薄膜２の両面に、それぞれ高屈折率材
料からなる薄膜１，３が積層されてなる太陽電池用透明
電極である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、安価で低抵抗であ
る太陽電池用透明電極およびこれを用いた太陽電池に関
するものである。
る太陽電池用透明電極およびこれを用いた太陽電池に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】通常、太陽電池では、電力を発生させる
層（電力発生層）を２つの電極でサンドイッチ状に挟み
込んだ構造になっており、電力発生層に光を取り込むた
めには、２つの電極のうちどちらか一方を透明な電極に
する必要がある。現在は、導電性、透明性の点から、硝
子基板上に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜や酸化錫（Ｓ
ｎＯ2 ）膜を形成することにより透明電極として用いて
いる。
層（電力発生層）を２つの電極でサンドイッチ状に挟み
込んだ構造になっており、電力発生層に光を取り込むた
めには、２つの電極のうちどちらか一方を透明な電極に
する必要がある。現在は、導電性、透明性の点から、硝
子基板上に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜や酸化錫（Ｓ
ｎＯ2 ）膜を形成することにより透明電極として用いて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、太陽電
池の透明電極に使用している酸化インジウム錫（ＩＴ
Ｏ）膜や酸化錫（ＳｎＯ2 ）膜は、一般的に非常に高価
であるため、太陽電池の普及の妨げとなっている。ま
た、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜や酸化錫（Ｓｎ
Ｏ 2 ）膜からなる透明電極は、抵抗値が高く、太陽電池
用透明電極として実用レベルの導電性を得るためには、
酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜や酸化錫（ＳｎＯ2）膜
の厚膜化を行う必要があり、酸化インジウム錫（ＩＴ
Ｏ）膜や酸化錫（ＳｎＯ2 ）膜の作製に時間がかかるた
め、製造コストが高くなり、太陽電池の低価格化の妨げ
となっている。
池の透明電極に使用している酸化インジウム錫（ＩＴ
Ｏ）膜や酸化錫（ＳｎＯ2 ）膜は、一般的に非常に高価
であるため、太陽電池の普及の妨げとなっている。ま
た、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜や酸化錫（Ｓｎ
Ｏ 2 ）膜からなる透明電極は、抵抗値が高く、太陽電池
用透明電極として実用レベルの導電性を得るためには、
酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜や酸化錫（ＳｎＯ2）膜
の厚膜化を行う必要があり、酸化インジウム錫（ＩＴ
Ｏ）膜や酸化錫（ＳｎＯ2 ）膜の作製に時間がかかるた
め、製造コストが高くなり、太陽電池の低価格化の妨げ
となっている。
【０００４】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、安価で低抵抗である太陽電池用透明電極および
これを用いた太陽電池の提供をその目的とする。
もので、安価で低抵抗である太陽電池用透明電極および
これを用いた太陽電池の提供をその目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、金属薄膜の両面にそれぞれ高屈折率材料
からなる薄膜が積層されてなる太陽電池用透明電極を第
１の要旨とし、この太陽電池用透明電極を用いてなる太
陽電池を第２の要旨とする。
め、本発明は、金属薄膜の両面にそれぞれ高屈折率材料
からなる薄膜が積層されてなる太陽電池用透明電極を第
１の要旨とし、この太陽電池用透明電極を用いてなる太
陽電池を第２の要旨とする。
【０００６】すなわち、本発明者らは、安価で低抵抗で
ある太陽電池用透明電極を得るべく鋭意研究を重ねた。
その結果、金属薄膜の両面にそれぞれ高屈折率材料から
なる薄膜を積層して透明電極を形成すると、低抵抗とな
り、膜の厚膜化が必要ないため、低コストであることを
見いだし、本発明に到達した。
ある太陽電池用透明電極を得るべく鋭意研究を重ねた。
その結果、金属薄膜の両面にそれぞれ高屈折率材料から
なる薄膜を積層して透明電極を形成すると、低抵抗とな
り、膜の厚膜化が必要ないため、低コストであることを
見いだし、本発明に到達した。
【０００７】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を説
明する。
明する。
【０００８】本発明の太陽電池用透明電極としては、例
えば、図１に示すように、金属薄膜２の両面にそれぞれ
高屈折率材料からなる薄膜１，３が積層されてなる透明
電極４があげられる。
えば、図１に示すように、金属薄膜２の両面にそれぞれ
高屈折率材料からなる薄膜１，３が積層されてなる透明
電極４があげられる。
【０００９】上記高屈折率材料からなる薄膜１，３の間
に挟まれた金属薄膜２用材料としては、透明で高導電な
材料であれば特に限定はないが、例えば、銀、銅、金、
白金、パラジウム、アルミニウム、チタン、ニッケルも
しくはこれらの合金等があげられる。これらのなかで
も、低抵抗化が容易で、高透明性があり、蒸着速度も速
くコストを抑えられる点で、銀系合金が好適に用いられ
る。
に挟まれた金属薄膜２用材料としては、透明で高導電な
材料であれば特に限定はないが、例えば、銀、銅、金、
白金、パラジウム、アルミニウム、チタン、ニッケルも
しくはこれらの合金等があげられる。これらのなかで
も、低抵抗化が容易で、高透明性があり、蒸着速度も速
くコストを抑えられる点で、銀系合金が好適に用いられ
る。
【００１０】上記金属薄膜２の厚みは１〜５０ｎｍの範
囲が好ましく、特に好ましくは５〜３０ｎｍである。
囲が好ましく、特に好ましくは５〜３０ｎｍである。
【００１１】上記金属薄膜２の両面に積層される高屈折
率材料からなる薄膜１，３用材料としては、透明性を有
する材料であれば特に限定はないが、金属酸化物を主成
分とする高屈折率材料が好適に用いられる。
率材料からなる薄膜１，３用材料としては、透明性を有
する材料であれば特に限定はないが、金属酸化物を主成
分とする高屈折率材料が好適に用いられる。
【００１２】なお、本発明において、上記高屈折率材料
が金属酸化物を主成分とするとは、上記高屈折率材料が
金属酸化物のみからなる場合も含む趣旨である。
が金属酸化物を主成分とするとは、上記高屈折率材料が
金属酸化物のみからなる場合も含む趣旨である。
【００１３】上記金属酸化物としては、例えば、酸化チ
タン（ＴｉＯ2 ）、酸化錫（ＳｎＯ 2 ）、酸化インジウ
ム錫（ＩＴＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸
化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸
化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化シリコン（酸化ケイ
素：ＳｉＯ2 ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）等があ
げられる。なお、上記金属酸化物としては、例えば、金
属アルコキシド系化合物、金属アシレート系化合物およ
び金属キレート系化合物からなる群から選ばれた少なく
とも一つに由来する有機成分を含有する金属酸化物を用
いることも可能である。このように、金属アルコキシド
系化合物等に由来する有機成分を含有する金属酸化物を
用いると、例えば、ウエットコーティングにより薄膜を
形成する際に、金属アルコキシド系化合物等の加水分解
および熱分解により、金属酸化物薄膜中に有機成分（ア
ルキル基等）を残存させることができるため、スパッタ
蒸着法により薄膜を形成する場合に比べて、金属薄膜と
の接着性が向上するとともに、コストが安くなるため好
ましい。また、有機成分を含有しない通常の金属酸化物
薄膜（例えば、酸化チタン薄膜）はセラミック膜である
ため曲げにくく柔軟性がやや劣る傾向がみられるが、有
機成分を含有する金属酸化物薄膜はセラミック膜でない
ため曲げやすく、柔軟性に優れるという利点もある。
タン（ＴｉＯ2 ）、酸化錫（ＳｎＯ 2 ）、酸化インジウ
ム錫（ＩＴＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸
化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸
化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化シリコン（酸化ケイ
素：ＳｉＯ2 ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）等があ
げられる。なお、上記金属酸化物としては、例えば、金
属アルコキシド系化合物、金属アシレート系化合物およ
び金属キレート系化合物からなる群から選ばれた少なく
とも一つに由来する有機成分を含有する金属酸化物を用
いることも可能である。このように、金属アルコキシド
系化合物等に由来する有機成分を含有する金属酸化物を
用いると、例えば、ウエットコーティングにより薄膜を
形成する際に、金属アルコキシド系化合物等の加水分解
および熱分解により、金属酸化物薄膜中に有機成分（ア
ルキル基等）を残存させることができるため、スパッタ
蒸着法により薄膜を形成する場合に比べて、金属薄膜と
の接着性が向上するとともに、コストが安くなるため好
ましい。また、有機成分を含有しない通常の金属酸化物
薄膜（例えば、酸化チタン薄膜）はセラミック膜である
ため曲げにくく柔軟性がやや劣る傾向がみられるが、有
機成分を含有する金属酸化物薄膜はセラミック膜でない
ため曲げやすく、柔軟性に優れるという利点もある。
【００１４】なお、上記金属薄膜２の両面に積層される
高屈折率材料からなる薄膜１，３は、それぞれ異なる材
料で形成してもよく、例えば、日射側に位置する高屈折
率材料からなる薄膜は、透明性があれば足り、導電性は
特に必要ないため、透明性に優れたＴｉＯ2 を用いて形
成する一方、日射側と反対側に位置する高屈折率材料か
らなる薄膜は、発生した電子を金属薄膜２に導出する必
要があり、導電性が必要であるため、導電性に優れたＩ
ＴＯやＳｎＯ2 を用いて形成することも可能である。
高屈折率材料からなる薄膜１，３は、それぞれ異なる材
料で形成してもよく、例えば、日射側に位置する高屈折
率材料からなる薄膜は、透明性があれば足り、導電性は
特に必要ないため、透明性に優れたＴｉＯ2 を用いて形
成する一方、日射側と反対側に位置する高屈折率材料か
らなる薄膜は、発生した電子を金属薄膜２に導出する必
要があり、導電性が必要であるため、導電性に優れたＩ
ＴＯやＳｎＯ2 を用いて形成することも可能である。
【００１５】上記日射側と反対側に位置する高屈折率材
料からなる薄膜の厚みは、５〜３５０ｎｍの範囲が好ま
しく、特に好ましくは１０〜２００ｎｍである。また、
上記日射側に位置する高屈折率材料からなる薄膜の厚み
は、５〜３５０ｎｍの範囲が好ましく、特に好ましくは
１０〜２００ｎｍである。
料からなる薄膜の厚みは、５〜３５０ｎｍの範囲が好ま
しく、特に好ましくは１０〜２００ｎｍである。また、
上記日射側に位置する高屈折率材料からなる薄膜の厚み
は、５〜３５０ｎｍの範囲が好ましく、特に好ましくは
１０〜２００ｎｍである。
【００１６】そして、本発明の透明電極４の厚み（高屈
折率材料からなる薄膜１の厚み＋金属薄膜２の厚み＋高
屈折率材料からなる薄膜３の厚み）は、１０〜４００ｎ
ｍの範囲が好ましく、特に好ましくは２０〜２００ｎｍ
である。
折率材料からなる薄膜１の厚み＋金属薄膜２の厚み＋高
屈折率材料からなる薄膜３の厚み）は、１０〜４００ｎ
ｍの範囲が好ましく、特に好ましくは２０〜２００ｎｍ
である。
【００１７】本発明の太陽電池用透明電極を用いた太陽
電池としては、例えば、図２に示すように、透明基板５
上に上記本発明の透明電極４が形成され、その表面に多
孔質層８が形成され、その表面に電解質層９が形成さ
れ、さらにその表面に背面電極１０が形成された色素増
感型太陽電池があげられる。
電池としては、例えば、図２に示すように、透明基板５
上に上記本発明の透明電極４が形成され、その表面に多
孔質層８が形成され、その表面に電解質層９が形成さ
れ、さらにその表面に背面電極１０が形成された色素増
感型太陽電池があげられる。
【００１８】上記透明基板５としては、例えば、ガラス
基板が用いられる。なお、上記透明基板５としては、柔
軟性に優れる点で、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（Ｐ
Ｃ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチ
レンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアリレート等からな
る樹脂フィルム基板を用いることも可能である。
基板が用いられる。なお、上記透明基板５としては、柔
軟性に優れる点で、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（Ｐ
Ｃ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチ
レンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアリレート等からな
る樹脂フィルム基板を用いることも可能である。
【００１９】上記透明基板５の厚みは、通常、０．００
３〜１０ｍｍであり、好ましくは０．０２５〜５ｍｍで
ある。
３〜１０ｍｍであり、好ましくは０．０２５〜５ｍｍで
ある。
【００２０】また、上記透明電極４上に形成される多孔
質層８は、多数の微粒子６からなる多孔質の隙間に色素
７を染み込ませてなるものである。上記微粒子６として
は、例えば、チタン、スズ、亜鉛、タングステン、ジル
コニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、
セリウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオ
ブもしくはタンタルの酸化物等があげられる。上記微粒
子６の平均粒径は、通常、５〜２００ｎｍの範囲であ
る。また、上記色素７としては、例えば、ポリビリジル
化合物のルテニウム錯体や、カルボキシル基を有するフ
タロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物、鉄遷移
金属錯体等があげられる。
質層８は、多数の微粒子６からなる多孔質の隙間に色素
７を染み込ませてなるものである。上記微粒子６として
は、例えば、チタン、スズ、亜鉛、タングステン、ジル
コニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、
セリウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオ
ブもしくはタンタルの酸化物等があげられる。上記微粒
子６の平均粒径は、通常、５〜２００ｎｍの範囲であ
る。また、上記色素７としては、例えば、ポリビリジル
化合物のルテニウム錯体や、カルボキシル基を有するフ
タロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物、鉄遷移
金属錯体等があげられる。
【００２１】上記多孔質層８の厚みは、通常、０．１〜
１００μｍであり、好ましくは０．５〜３０μｍであ
る。
１００μｍであり、好ましくは０．５〜３０μｍであ
る。
【００２２】上記多孔質層８上に形成される電解質層９
用材料としては、例えば、ヨウ素／ヨウ素溶液、臭素／
臭素溶液、ハイドロキノン溶液、遷移金属錯体溶液等の
レドックス系の電解液があげられる。そして、上記電解
液に使用される溶媒としては、例えば、水、アルコー
ル、３−メチル−（２−オキサゾリジノン）、１，３−
ジメチル−２−イミダゾリジノン、プロピレンカーボネ
ート、エチレンカーボネート、テトラヒドロフラン（Ｔ
ＨＦ）、ジメチルスルホキシド、ジクロロエタン、アセ
トニトリル等のニトリル系有機溶媒、１−メチル−２−
ピロリドン、イミダゾリウム塩等の有機常温溶融塩や、
これらの相溶性混合物等があげられる。
用材料としては、例えば、ヨウ素／ヨウ素溶液、臭素／
臭素溶液、ハイドロキノン溶液、遷移金属錯体溶液等の
レドックス系の電解液があげられる。そして、上記電解
液に使用される溶媒としては、例えば、水、アルコー
ル、３−メチル−（２−オキサゾリジノン）、１，３−
ジメチル−２−イミダゾリジノン、プロピレンカーボネ
ート、エチレンカーボネート、テトラヒドロフラン（Ｔ
ＨＦ）、ジメチルスルホキシド、ジクロロエタン、アセ
トニトリル等のニトリル系有機溶媒、１−メチル−２−
ピロリドン、イミダゾリウム塩等の有機常温溶融塩や、
これらの相溶性混合物等があげられる。
【００２３】上記電解質層９の厚みは、通常、５００μ
ｍ以下であり、好ましくは２０μｍ以下である。
ｍ以下であり、好ましくは２０μｍ以下である。
【００２４】上記電解質層９上に形成される背面電極１
０としては、例えば、白金等の金属もしくは導電性酸化
物等があげられる。
０としては、例えば、白金等の金属もしくは導電性酸化
物等があげられる。
【００２５】上記背面電極１０の厚みは、通常、５μｍ
以下であり、好ましくは５ｎｍ〜３μｍである。
以下であり、好ましくは５ｎｍ〜３μｍである。
【００２６】そして、前記図２に示した本発明の色素増
感型太陽電池は、例えば、つぎのようにして作製するこ
とができる。まず、所定の厚みの透明基板５を準備し、
その表面に前記図１に示した本発明の透明電極４を形成
する。すなわち、金属アルコキシド系化合物等に由来す
る有機成分を含有する金属酸化物液を準備し、これを上
記透明基板５の表面にスピンコート法やグラビアコート
法により塗布し、乾燥、加水分解、熱分解させることに
より有機金属酸化物薄膜を成膜し、高屈折率材料からな
る薄膜１（図１参照）を形成する（ウエットコーティン
グ法）。つぎに、この高屈折率材料からなる薄膜１の表
面に、金属のスパッタ蒸着によって金属薄膜２（図１参
照）を成膜する。続いて、この金属薄膜２の表面に上記
と同様のウエットコーティング法により、有機金属酸化
物薄膜を成膜し、高屈折率材料からなる薄膜３（図１参
照）を形成する。このようにして、透明基板５上に、高
屈折率材料からなる薄膜１と金属薄膜２と高屈折率材料
からなる薄膜３とからなる透明電極４を形成する。続い
て、微粒子６を上記透明電極４上に塗布し、４００〜５
００℃で焼成する。すると、多孔質の隙間ができ、この
隙間に色素７を化学的に吸着させることにより多孔質層
８を形成する。そして、この多孔質層８と背面電極１０
との間に電解質層９を封入する。このようにして、前記
図２に示したような色素増感型太陽電池を得ることがで
きる。
感型太陽電池は、例えば、つぎのようにして作製するこ
とができる。まず、所定の厚みの透明基板５を準備し、
その表面に前記図１に示した本発明の透明電極４を形成
する。すなわち、金属アルコキシド系化合物等に由来す
る有機成分を含有する金属酸化物液を準備し、これを上
記透明基板５の表面にスピンコート法やグラビアコート
法により塗布し、乾燥、加水分解、熱分解させることに
より有機金属酸化物薄膜を成膜し、高屈折率材料からな
る薄膜１（図１参照）を形成する（ウエットコーティン
グ法）。つぎに、この高屈折率材料からなる薄膜１の表
面に、金属のスパッタ蒸着によって金属薄膜２（図１参
照）を成膜する。続いて、この金属薄膜２の表面に上記
と同様のウエットコーティング法により、有機金属酸化
物薄膜を成膜し、高屈折率材料からなる薄膜３（図１参
照）を形成する。このようにして、透明基板５上に、高
屈折率材料からなる薄膜１と金属薄膜２と高屈折率材料
からなる薄膜３とからなる透明電極４を形成する。続い
て、微粒子６を上記透明電極４上に塗布し、４００〜５
００℃で焼成する。すると、多孔質の隙間ができ、この
隙間に色素７を化学的に吸着させることにより多孔質層
８を形成する。そして、この多孔質層８と背面電極１０
との間に電解質層９を封入する。このようにして、前記
図２に示したような色素増感型太陽電池を得ることがで
きる。
【００２７】このような色素増感型太陽電池は、多孔質
層８の隙間に吸着させた色素７が太陽光を吸収して電荷
を発生させ、正孔は電解質層９（ｐ型半導体に相当）を
通じて背面電極１０に運ばれ、電子は多孔質層８中の微
粒子６（ｎ型半導体に相当）を経由して透明電極４側に
移動することで、光電変換サイクルが効率的に進行す
る。
層８の隙間に吸着させた色素７が太陽光を吸収して電荷
を発生させ、正孔は電解質層９（ｐ型半導体に相当）を
通じて背面電極１０に運ばれ、電子は多孔質層８中の微
粒子６（ｎ型半導体に相当）を経由して透明電極４側に
移動することで、光電変換サイクルが効率的に進行す
る。
【００２８】なお、上記背面電極１０に代えて、本発明
の透明電極４を用いることも可能である。そして、多孔
質層８および電解質層９の材料をそれぞれ透明性のある
材料で構成すると、窓等への貼付が可能な透明太陽電池
を作製することができる。
の透明電極４を用いることも可能である。そして、多孔
質層８および電解質層９の材料をそれぞれ透明性のある
材料で構成すると、窓等への貼付が可能な透明太陽電池
を作製することができる。
【００２９】また、本発明の太陽電池用透明電極を用い
た太陽電池の他の例としては、図３に示すように、透明
基板５の表面に前記本発明の透明電極４が形成され、そ
の表面にｐ型半導体１１、ｉ型半導体１２、ｎ型半導体
１３からなるアモルファス（非晶質）シリコンが形成さ
れ、さらにその表面に背面電極１０が形成されたアモル
ファスシリコン型太陽電池があげられる。
た太陽電池の他の例としては、図３に示すように、透明
基板５の表面に前記本発明の透明電極４が形成され、そ
の表面にｐ型半導体１１、ｉ型半導体１２、ｎ型半導体
１３からなるアモルファス（非晶質）シリコンが形成さ
れ、さらにその表面に背面電極１０が形成されたアモル
ファスシリコン型太陽電池があげられる。
【００３０】そして、上記図３に示したアモルファスシ
リコン型太陽電池は、本発明の透明電極４を用いて、従
来と同様の方法により作製することができる。
リコン型太陽電池は、本発明の透明電極４を用いて、従
来と同様の方法により作製することができる。
【００３１】このようなアモルファスシリコン型太陽電
池は、ｉ型半導体１２で電荷を発生し、正孔はｐ型半導
体１１へ、電子はｎ型半導体１３へそれぞれ拡散してい
き、正孔と電子が両電極４，１０へ集まり、電力を取り
出すことができる。
池は、ｉ型半導体１２で電荷を発生し、正孔はｐ型半導
体１１へ、電子はｎ型半導体１３へそれぞれ拡散してい
き、正孔と電子が両電極４，１０へ集まり、電力を取り
出すことができる。
【００３２】なお、本発明の太陽電池としては、前記図
２および図３に示したものに限定されるものではなく、
例えば、シリコン結晶型太陽電池、化合物半導体太陽電
池等があげられる。
２および図３に示したものに限定されるものではなく、
例えば、シリコン結晶型太陽電池、化合物半導体太陽電
池等があげられる。
【００３３】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。
明する。
【００３４】
【実施例１】まず、ジ−ｉ−プロポキシ−ビス（アセチ
ルアセトナト）チタン（日本曹達社製のＴ−５０）を、
イソプロピルアルコールとｎ−ヘキサンの混合溶媒に溶
解した溶液を調製し、これを透明ガラス基板（大きさ２
５ｍｍ×７５ｍｍ、厚み１ｍｍ）の表面にスピンコート
法により塗布し、乾燥、加水分解、熱分解させることに
より有機金属酸化物薄膜（厚み２０ｎｍ）を成膜し、高
屈折率材料からなる薄膜を形成した。つぎに、この有機
金属酸化物薄膜の表面に、マグネトロンスパッタ蒸着装
置を用いてＡｇ系合金を蒸着し金属薄膜（厚み１０ｎ
ｍ）を成膜した。ついで、この金属薄膜の表面に、上記
と同様にして、有機金属酸化物薄膜（厚み２０ｎｍ）を
成膜し、高屈折率材料からなる薄膜を形成した。このよ
うにして、上記透明ガラス基板の表面に、高屈折率材料
からなる薄膜（有機金属酸化物薄膜）と金属薄膜と高屈
折率材料からなる薄膜（有機金属酸化物薄膜）とからな
る透明電極（厚み５０ｎｍ）を形成した。続いて、Ｔｉ
Ｏ2 の微粒子（平均粒径８〜５００ｎｍ）を上記透明電
極に塗布し、４００〜５００℃で焼成した後、多孔質の
隙間にフタロシアニン化合物（色素）を染み込ませ、多
孔質層（厚み１μｍ）を形成した。ついで、この表面に
レドックス系の電解液からなる電解質層を形成し、さら
にその表面に白金電極からなる背面電極（厚み５ｎｍ〜
３μｍ）を形成した。このようにして、色素増感型太陽
電池を作製した（図２参照）。
ルアセトナト）チタン（日本曹達社製のＴ−５０）を、
イソプロピルアルコールとｎ−ヘキサンの混合溶媒に溶
解した溶液を調製し、これを透明ガラス基板（大きさ２
５ｍｍ×７５ｍｍ、厚み１ｍｍ）の表面にスピンコート
法により塗布し、乾燥、加水分解、熱分解させることに
より有機金属酸化物薄膜（厚み２０ｎｍ）を成膜し、高
屈折率材料からなる薄膜を形成した。つぎに、この有機
金属酸化物薄膜の表面に、マグネトロンスパッタ蒸着装
置を用いてＡｇ系合金を蒸着し金属薄膜（厚み１０ｎ
ｍ）を成膜した。ついで、この金属薄膜の表面に、上記
と同様にして、有機金属酸化物薄膜（厚み２０ｎｍ）を
成膜し、高屈折率材料からなる薄膜を形成した。このよ
うにして、上記透明ガラス基板の表面に、高屈折率材料
からなる薄膜（有機金属酸化物薄膜）と金属薄膜と高屈
折率材料からなる薄膜（有機金属酸化物薄膜）とからな
る透明電極（厚み５０ｎｍ）を形成した。続いて、Ｔｉ
Ｏ2 の微粒子（平均粒径８〜５００ｎｍ）を上記透明電
極に塗布し、４００〜５００℃で焼成した後、多孔質の
隙間にフタロシアニン化合物（色素）を染み込ませ、多
孔質層（厚み１μｍ）を形成した。ついで、この表面に
レドックス系の電解液からなる電解質層を形成し、さら
にその表面に白金電極からなる背面電極（厚み５ｎｍ〜
３μｍ）を形成した。このようにして、色素増感型太陽
電池を作製した（図２参照）。
【００３５】
【実施例２】有機金属酸化物のコーティング薄膜からな
る高屈折率材料からなる薄膜に代えて、酸化チタン（Ｔ
ｉＯ2 ）の蒸着膜からなる高屈折率材料からなる薄膜を
用いた。すなわち、透明ガラス基板の表面に、マグネト
ロンスパッタ蒸着装置を用いて、酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ2 ）を蒸着して金属酸化物薄膜（厚み２０ｎｍ）を成
膜し、高屈折率材料からなる薄膜を形成した。つぎに、
この金属酸化物薄膜の表面に、マグネトロンスパッタ蒸
着装置を用いてＡｇ系合金を蒸着し金属薄膜（厚み１０
ｎｍ）を成膜した。ついで、この金属薄膜の表面に、上
記と同様にして、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）を蒸着して金
属酸化物薄膜（厚み２０ｎｍ）を成膜し、高屈折率材料
からなる薄膜を形成した。このようにして、上記透明ガ
ラス基板の表面に、高屈折率材料からなる薄膜（金属酸
化物薄膜）と金属薄膜と高屈折率材料からなる薄膜（金
属酸化物薄膜）とからなる透明電極（厚み５０ｎｍ）を
形成した。そして、この透明電極を用いて、実施例１と
同様にして、色素増感型太陽電池を作製した。
る高屈折率材料からなる薄膜に代えて、酸化チタン（Ｔ
ｉＯ2 ）の蒸着膜からなる高屈折率材料からなる薄膜を
用いた。すなわち、透明ガラス基板の表面に、マグネト
ロンスパッタ蒸着装置を用いて、酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ2 ）を蒸着して金属酸化物薄膜（厚み２０ｎｍ）を成
膜し、高屈折率材料からなる薄膜を形成した。つぎに、
この金属酸化物薄膜の表面に、マグネトロンスパッタ蒸
着装置を用いてＡｇ系合金を蒸着し金属薄膜（厚み１０
ｎｍ）を成膜した。ついで、この金属薄膜の表面に、上
記と同様にして、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）を蒸着して金
属酸化物薄膜（厚み２０ｎｍ）を成膜し、高屈折率材料
からなる薄膜を形成した。このようにして、上記透明ガ
ラス基板の表面に、高屈折率材料からなる薄膜（金属酸
化物薄膜）と金属薄膜と高屈折率材料からなる薄膜（金
属酸化物薄膜）とからなる透明電極（厚み５０ｎｍ）を
形成した。そして、この透明電極を用いて、実施例１と
同様にして、色素増感型太陽電池を作製した。
【００３６】
【実施例３】透明電極表層の酸化チタン（ＴｉＯ2 ）に
代えて、酸化錫（ＳｎＯ2 ）を用いる以外は、実施例２
と同様にして、金属酸化物薄膜を成膜し、高屈折率材料
からなる薄膜を形成した。すなわち、透明ガラス基板の
表面に、マグネトロンスパッタ蒸着装置を用いて、酸化
チタン（ＴｉＯ2 ）を蒸着して金属酸化物薄膜（厚み２
０ｎｍ）を成膜し、高屈折率材料からなる薄膜を形成し
た。つぎに、この金属酸化物薄膜の表面に、マグネトロ
ンスパッタ蒸着装置を用いてＡｇ系合金を蒸着し金属薄
膜（厚み１０ｎｍ）を成膜した。ついで、この金属薄膜
の表面に、上記と同様にして、酸化錫（ＳｎＯ2 ）を蒸
着して金属酸化物薄膜（厚み３０ｎｍ）を成膜し、高屈
折率材料からなる薄膜を形成した。このようにして、上
記透明ガラス基板の表面に、高屈折率材料からなる薄膜
（金属酸化物薄膜）と金属薄膜と高屈折率材料からなる
薄膜（金属酸化物薄膜）とからなる透明電極（厚み６０
ｎｍ）を形成した。そして、この透明電極を用いて、実
施例１と同様にして、色素増感型太陽電池を作製した。
代えて、酸化錫（ＳｎＯ2 ）を用いる以外は、実施例２
と同様にして、金属酸化物薄膜を成膜し、高屈折率材料
からなる薄膜を形成した。すなわち、透明ガラス基板の
表面に、マグネトロンスパッタ蒸着装置を用いて、酸化
チタン（ＴｉＯ2 ）を蒸着して金属酸化物薄膜（厚み２
０ｎｍ）を成膜し、高屈折率材料からなる薄膜を形成し
た。つぎに、この金属酸化物薄膜の表面に、マグネトロ
ンスパッタ蒸着装置を用いてＡｇ系合金を蒸着し金属薄
膜（厚み１０ｎｍ）を成膜した。ついで、この金属薄膜
の表面に、上記と同様にして、酸化錫（ＳｎＯ2 ）を蒸
着して金属酸化物薄膜（厚み３０ｎｍ）を成膜し、高屈
折率材料からなる薄膜を形成した。このようにして、上
記透明ガラス基板の表面に、高屈折率材料からなる薄膜
（金属酸化物薄膜）と金属薄膜と高屈折率材料からなる
薄膜（金属酸化物薄膜）とからなる透明電極（厚み６０
ｎｍ）を形成した。そして、この透明電極を用いて、実
施例１と同様にして、色素増感型太陽電池を作製した。
【００３７】
【比較例】高屈折率材料からなる薄膜と金属膜と高屈折
率材料からなる薄膜とからなる透明電極（厚み１００ｎ
ｍ）に代えて、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）膜のみか
らなる単層構造の透明電極（厚み４００ｎｍ）を用い
た。すなわち、透明ガラス基板の表面に、マグネトロン
スパッタ蒸着装置を用いて、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴ
Ｏ）を蒸着し、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）膜のみか
らなる単層構造の透明電極（厚み４００ｎｍ）を形成し
た。そして、この透明電極を用いて、実施例１と同様に
して、色素増感型太陽電池を作製した。
率材料からなる薄膜とからなる透明電極（厚み１００ｎ
ｍ）に代えて、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）膜のみか
らなる単層構造の透明電極（厚み４００ｎｍ）を用い
た。すなわち、透明ガラス基板の表面に、マグネトロン
スパッタ蒸着装置を用いて、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴ
Ｏ）を蒸着し、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）膜のみか
らなる単層構造の透明電極（厚み４００ｎｍ）を形成し
た。そして、この透明電極を用いて、実施例１と同様に
して、色素増感型太陽電池を作製した。
【００３８】このようにして得られた実施例品および比
較例品の太陽電池について、ソーラシュミレーター（１
００ｍＷ／ｃｍ2 ）を用いて電池性能を測定した。これ
らの結果を、下記の表１に併せて示した。
較例品の太陽電池について、ソーラシュミレーター（１
００ｍＷ／ｃｍ2 ）を用いて電池性能を測定した。これ
らの結果を、下記の表１に併せて示した。
【００３９】
【表１】
【００４０】上記表の結果から、実施例品は、比較例品
に比べて、透明電極コストが低コストであり、比較例品
と比べて光電変換特性に遜色がないことが明らかとなっ
た。
に比べて、透明電極コストが低コストであり、比較例品
と比べて光電変換特性に遜色がないことが明らかとなっ
た。
【００４１】これに対して、比較例品は、透明電極がフ
ッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）膜の単層構造であるため厚
膜であり、実施例品に比べて透明電極コストが高いこと
がわかる。
ッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）膜の単層構造であるため厚
膜であり、実施例品に比べて透明電極コストが高いこと
がわかる。
【００４２】
【発明の効果】以上のように、本発明の太陽電池用透明
電極は、金属薄膜の両面にそれぞれ金属酸化物等からな
る高屈折率材料からなる薄膜を積層して構成されている
ため、低抵抗となり、膜の厚膜化が必要ないため、低コ
ストである。その結果、本発明の太陽電池用透明電極を
用いてなる太陽電池のコストも安くなるため、太陽電池
の普及に貢献できる。
電極は、金属薄膜の両面にそれぞれ金属酸化物等からな
る高屈折率材料からなる薄膜を積層して構成されている
ため、低抵抗となり、膜の厚膜化が必要ないため、低コ
ストである。その結果、本発明の太陽電池用透明電極を
用いてなる太陽電池のコストも安くなるため、太陽電池
の普及に貢献できる。
【図１】本発明の太陽電池用透明電極の一例を示す断面
図である。
図である。
【図２】本発明の太陽電池の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の太陽電池の他の例を示す模式図であ
る。
る。
１ 高屈折率材料からなる薄膜
２ 金属薄膜
３ 高屈折率材料からなる薄膜
４ 透明電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 松田 瑞穂
福岡県遠賀郡岡垣町高陽台１−20−１−
102
(72)発明者 杉山 真人
愛知県小牧市東三丁目１番地 東海ゴム工
業株式会社内
(72)発明者 片山 晶雅
愛知県小牧市東三丁目１番地 東海ゴム工
業株式会社内
(72)発明者 竹内 哲也
愛知県小牧市東三丁目１番地 東海ゴム工
業株式会社内
Ｆターム(参考） 5F051 AA05 AA14 DA03 FA02 FA06
FA13 FA17 FA24 FA30 HA04
Claims (10)
- 【請求項１】 金属薄膜の両面にそれぞれ高屈折率材料
からなる薄膜が積層されてなることを特徴とする太陽電
池用透明電極。 - 【請求項２】 上記金属薄膜が、銀、銅、金、白金、パ
ラジウム、アルミニウム、チタンおよびニッケルからな
る群から選ばれた少なくとも一つの金属を含有してなる
請求項１記載の太陽電池用透明電極。 - 【請求項３】 上記高屈折率材料が、金属酸化物を主成
分とする材料からなるものである請求項１または２記載
の太陽電池用透明電極。 - 【請求項４】 上記高屈折率材料からなる薄膜の屈折率
が、１．５以上の範囲に設定されている請求項１〜３の
いずれか一項に記載の太陽電池用透明電極。 - 【請求項５】 上記金属酸化物が、酸化チタン、酸化
錫、酸化インジウム錫、酸化アルミニウム、酸化インジ
ウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化シリコンおよ
び酸化ジルコニウムからなる群から選ばれた少なくとも
一つである請求項３または４記載の太陽電池用透明電
極。 - 【請求項６】 上記高屈折率材料からなる薄膜が、金属
アルコキシド系化合物、金属アシレート系化合物および
金属キレート系化合物からなる群から選ばれた少なくと
も一つに由来する有機成分を含有する金属酸化物のコー
ティング薄膜である請求項１〜５のいずれか一項に記載
の太陽電池用透明電極。 - 【請求項７】 上記金属薄膜の厚みが１〜５０ｎｍであ
る請求項１〜６のいずれか一項に記載の太陽電池用透明
電極。 - 【請求項８】 日射側と反対側に位置する高屈折率材料
からなる薄膜の厚みが、５〜３５０ｎｍである請求項１
〜７のいずれか一項に記載の太陽電池用透明電極。 - 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか一項に記載の太
陽電池用透明電極を用いてなる太陽電池。 - 【請求項１０】 上記太陽電池用透明電極を用いてなる
太陽電池が、色素増感型太陽電池である請求項９記載の
太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002044924A JP2003243683A (ja) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | 太陽電池用透明電極およびこれを用いた太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002044924A JP2003243683A (ja) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | 太陽電池用透明電極およびこれを用いた太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003243683A true JP2003243683A (ja) | 2003-08-29 |
Family
ID=27784100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002044924A Pending JP2003243683A (ja) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | 太陽電池用透明電極およびこれを用いた太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003243683A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014063633A (ja) * | 2012-09-21 | 2014-04-10 | Konica Minolta Inc | 透明電極、及び電子デバイス |
| CN111524803A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-08-11 | 浙江大学 | 一种用于高温传感的多层复合薄膜电极及其制备方法 |
-
2002
- 2002-02-21 JP JP2002044924A patent/JP2003243683A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014063633A (ja) * | 2012-09-21 | 2014-04-10 | Konica Minolta Inc | 透明電極、及び電子デバイス |
| CN111524803A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-08-11 | 浙江大学 | 一种用于高温传感的多层复合薄膜电极及其制备方法 |
| CN111524803B (zh) * | 2020-03-19 | 2023-04-25 | 浙江大学 | 一种用于高温传感的多层复合薄膜电极及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104134711B (zh) | 一种钙钛矿太阳能电池的制备方法 | |
| Ito et al. | Conductive and transparent multilayer films for low-temperature-sintered mesoporous TiO2 electrodes of dye-sensitized solar cells | |
| JP5275346B2 (ja) | 色素増感太陽電池 | |
| JP2003123859A (ja) | 有機色素増感型金属酸化物半導体電極及びこの半導体電極を有する太陽電池 | |
| US20110220170A1 (en) | Dye-sensitized solar cell | |
| JP4848666B2 (ja) | 酸化物半導体電極用転写材、色素増感型太陽電池用基材、色素増感型太陽電池、及びそれらの製造方法 | |
| CN101826400A (zh) | 染料敏化太阳能电池 | |
| KR20150100216A (ko) | 페로브스카이트계 염료를 이용한 고체형 박막 태양전지 및 제조 방법 | |
| Doh et al. | Enhancement of photocurrent and photovoltage of dye-sensitized solar cells with TiO2 film deposited on indium zinc oxide substrate | |
| JP4606777B2 (ja) | 湿式太陽電池 | |
| JP5128118B2 (ja) | 湿式太陽電池とその製造方法 | |
| Liang et al. | Synthesis and characterisation of thin-film TiO2 dye-sensitised solar cell | |
| JP4071428B2 (ja) | 色素増感型太陽電池及びその製造方法 | |
| JP5095126B2 (ja) | 光電変換素子 | |
| JP2008027860A (ja) | 光電変換素子 | |
| Nonomura et al. | Blocking the charge recombination with diiodide radicals by TiO2 compact layer in dye-sensitized solar cells | |
| JP4872861B2 (ja) | プラズモン共鳴型光電変換素子および該製造方法 | |
| JP2008123894A (ja) | 光電変換素子モジュール | |
| JP2003243683A (ja) | 太陽電池用透明電極およびこれを用いた太陽電池 | |
| JP5688006B2 (ja) | カーボン対極及びこのカーボン対極を備えた色素増感太陽電池 | |
| JP2013122875A (ja) | 光電変換素子およびその製造方法ならびに光電変換素子用対極ならびに電子機器ならびに建築物 | |
| JP4841574B2 (ja) | 色素増感太陽電池モジュールおよびその製造方法 | |
| KR101380552B1 (ko) | 기능성 코팅층을 구비한 기판을 이용한 염료감응 태양전지 | |
| JP2004119129A (ja) | 色素増感型太陽電池の製法およびそれによって得られた色素増感型太陽電池 | |
| JP2006012517A (ja) | 金属酸化物構造体及び色素増感太陽電池 |