JP2003282164A - Photoelectric converter and manufacturing method therefor - Google Patents

Photoelectric converter and manufacturing method therefor

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JP2003282164A
JP2003282164A JP2002085964A JP2002085964A JP2003282164A JP 2003282164 A JP2003282164 A JP 2003282164A JP 2002085964 A JP2002085964 A JP 2002085964A JP 2002085964 A JP2002085964 A JP 2002085964A JP 2003282164 A JP2003282164 A JP 2003282164A
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zinc oxide
crystal
charge transport
transport layer
photoelectric conversion
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Hiroshi Okura
央 大倉
Toru Den
透 田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for a photoelectric converter manufacturable at low cost and having high transfer efficiency, in particular, being suitable for a solar battery and to improve transmission efficiency and recombination loss of a semiconductor minute particle layer in a Glotzl type solar battery. <P>SOLUTION: In the photoelectric converter having an n-type charge transport layer, a light absorption layer 16, and a p-type charge transport layer 12 between a pair of substrates, the n-type charge transport layer is composed of zinc oxide comblike crystals composed of at least a trunk part 41 and a plurality of branch parts 42 derived from the trunk part. Preferably, a diameter of the branch part is 200 nm or less. Moreover, the n-type charge transport layer is formed by heating zinc or zinc oxide or a mixture of zinc and zinc oxide to gasify it and make the zinc oxide comblike crystals grow. <P>COPYRIGHT: (C)2004,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、光電変換装置及び
その製造方法、特に、電子受容型の電荷輸送層、電子供
与型の電荷輸送層、これらの電荷輸送層間に存在する光
吸収層を少なくとも有する光電変換装置及びその製造方
法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoelectric conversion device and a method of manufacturing the same, and more particularly to at least an electron-accepting charge transport layer, an electron-donating charge transport layer, and a light absorption layer existing between these charge transport layers. The present invention relates to a photoelectric conversion device and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光エネルギーを電気エネルギーに
変換する方法としては、シリコンやガリウム−砒素等の
半導体接合を用いた太陽電池が一般的である。中でも半
導体のpn接合を用いた単結晶シリコン太陽電池や多結
晶シリコン太陽電池、pin接合を用いたアモルファス
シリコン太陽電池がよく知られており、実用化が進みつ
つある。しかしながら、シリコン太陽電池は製造コスト
が高く、製造自体でエネルギーを多く消費するので、導
入コストや消費エネルギ−を回収するには、長期間の使
用が必要である。現在の普及のネックになっているのは
主にこのコストにある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for converting light energy into electric energy, a solar cell using a semiconductor junction such as silicon or gallium-arsenide has been generally used. Among them, single crystal silicon solar cells and polycrystalline silicon solar cells using pn junctions of semiconductors, and amorphous silicon solar cells using pin junctions are well known and are being put to practical use. However, since the silicon solar cell has a high manufacturing cost and consumes a large amount of energy in the manufacturing itself, it is necessary to use it for a long period of time to recover the introduction cost and the consumed energy. It is this cost that is the main bottleneck of current diffusion.

【0003】一方、近年、第2世代薄膜太陽電池として
CdTeやCuIn(Ga)Se等の実用化研究も進展しているが、こ
れらの材料系では環境問題や資源的な問題が提起されて
いる。
On the other hand, recently, as a second-generation thin film solar cell,
Although researches for practical use of CdTe and CuIn (Ga) Se are progressing, environmental problems and resource problems have been raised in these material systems.

【0004】上記半導体接合以外の方法として、半導体
と電解質溶液との界面で起きる光電気化学反応を利用し
た湿式太陽電池が報告されている。この湿式太陽電池に
おいて用いられる酸化チタン、酸化錫等の金属酸化物半
導体は、乾式太陽電池において用いられているシリコ
ン、ガリウム−砒素等と比較して、低コストで製造が可
能であり、特に酸化チタンは光電変換特性と安定性との
両面において優れていることから、将来のエネルギー変
換材料として期待されている。
As a method other than the above-mentioned semiconductor bonding, a wet solar cell utilizing a photoelectrochemical reaction occurring at the interface between a semiconductor and an electrolyte solution has been reported. Metal oxide semiconductors such as titanium oxide and tin oxide used in this wet type solar cell can be manufactured at a low cost compared with silicon, gallium-arsenic and the like used in dry type solar cells, and in particular, they can be oxidized. Since titanium is excellent in both photoelectric conversion characteristics and stability, it is expected as a future energy conversion material.

【0005】しかし、酸化チタン等の安定な光半導体
は、バンドギャップが3eV以上と広いため、太陽光の
約4%である紫外光しか利用できず、変換効率が十分に
高いとは言えなかった。
However, since stable optical semiconductors such as titanium oxide have a wide band gap of 3 eV or more, only ultraviolet light, which is about 4% of sunlight, can be used, and it cannot be said that the conversion efficiency is sufficiently high. .

【0006】そこで、光半導体の表面に色素を吸着した
光化学電池(色素増感太陽電池)が研究されている。初
期の頃は半導体の単結晶電極が用いられ、この電極とし
ては、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化カドミウム、酸化錫
等がある。しかし、単結晶電極は色素の吸着量が少ない
ため、効率が低く、コストが高くなっており、半導体電
極を多孔質にする試みがなされている。
Therefore, photochemical cells (dye-sensitized solar cells) in which a dye is adsorbed on the surface of an optical semiconductor have been studied. In the early days, a semiconductor single crystal electrode was used, and examples of this electrode include titanium oxide, zinc oxide, cadmium sulfide, and tin oxide. However, since the single crystal electrode has a small amount of adsorbed dye, the efficiency is low and the cost is high, and attempts have been made to make the semiconductor electrode porous.

【0007】例えば、坪村らは微粒子を焼結した多孔質
酸化亜鉛からなる半導体電極に色素を吸着させて効率を
改善した報告をしている(NATURE,261(1976)p402)。
また、Graetzelらは色素と半導体電極を更に改善してシ
リコン太陽電池並みの性能が得られたことを報告してい
る(J. Am. Chem. Soc. 115(1993)6382、米国特許第5
350644号)。ここでは色素にルテニウム系色素を
用い、半導体電極としてはアナターゼ型の多孔質酸化チ
タン(TiO2)を用いている。
For example, Tsubomura et al. Reported that a dye was adsorbed on a semiconductor electrode made of porous zinc oxide obtained by sintering fine particles to improve the efficiency (NATURE, 261 (1976) p402).
In addition, Graetzel et al. Reported that the dye and the semiconductor electrode were further improved to obtain the performance comparable to that of a silicon solar cell (J. Am. Chem. Soc. 115 (1993) 6382, US Pat. No. 5).
350644). Here, a ruthenium-based dye is used as the dye, and anatase-type porous titanium oxide (TiO 2 ) is used as the semiconductor electrode.

【0008】また、近年、このGraetzel型セルを種々の
形で改良した多孔質半導体電極も報告されている。例え
ば、酸化亜鉛微粒子と酸化錫微粒子の混合により高効率
のセルを作製したことがTennakone等によって報告され
ている(J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,15(1999))。
Further, in recent years, porous semiconductor electrodes in which the Graetzel type cell is improved in various forms have been reported. For example, it was reported by Tennakone et al. That a highly efficient cell was prepared by mixing zinc oxide fine particles and tin oxide fine particles (J. Chem. Soc., Chem. Commun., 15 (1999)).

【0009】図7はGraetzel型の色素増感半導体電極を
用いた光化学電池(以下、本願明細書では、Graetzel型
セルという)の概略構成を示す模式的断面図である。図
中64はガラス基板、65はその表面に形成した透明電
極である。また、61はアナターゼ型多孔質酸化チタン
層であり、酸化チタン微粒子同士が接合したポーラス状
の接合体から形成されている。62はその酸化チタン微
粒子表面に接合させた色素であり、光吸収層として作用
する。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a schematic structure of a photochemical cell using a Graetzel type dye-sensitized semiconductor electrode (hereinafter referred to as Graetzel type cell in the present specification). In the figure, 64 is a glass substrate, and 65 is a transparent electrode formed on the surface thereof. Further, reference numeral 61 is an anatase type porous titanium oxide layer, which is formed from a porous bonded body in which titanium oxide fine particles are bonded to each other. Reference numeral 62 denotes a pigment bonded to the surface of the titanium oxide fine particles, which acts as a light absorbing layer.

【0010】このGraetzel型セルの動作原理について説
明する。図7の左側から光が射すると、入射光により光
吸収層62を構成する色素中の電子が励起され、酸化チ
タンの伝導帯に移動する。電子を失って酸化状態にある
色素は迅速に電解液63のヨウ素イオンから電子を受け
取って還元され元の状態に戻る。酸化チタン層61に注
入された電子は、酸化チタン微粒子の間をホッピング伝
導等の機構により移動しアノード65に到達する。ま
た、色素に電子を供給して酸化状態(I3 -)になったヨ
ウ素イオンはカソード66から電子を受け取って還元さ
れ、元の状態(I -)に戻る。
Explain the operating principle of this Graetzel cell
Reveal When light shines from the left side of Fig. 7,
Electrons in the dye that constitutes the absorption layer 62 are excited to cause oxidation of titanium oxide.
Move to Tan's conduction band. Loses electrons and is in oxidation state
The dye rapidly receives an electron from the iodine ion of the electrolytic solution 63.
It is taken back and returned to its original state. Pour into the titanium oxide layer 61
The injected electrons travel through hopping between titanium oxide particles.
It moves by a mechanism such as a guide and reaches the anode 65. Well
In addition, by supplying electrons to the dye, the oxidation state (I3 -) Became yo
Arsenic ions receive electrons from the cathode 66 and are reduced.
The original state (I -) Return to.

【0011】上記動作原理から推測できるように、色素
で生成した電子とホールが効率良く分離、移動するため
には、色素の励起状態の電子のエネルギー準位はTiO2
伝導帯より高い必要があり、色素のホールのエネルギー
準位はレドックス準位より低い必要性がある。この様な
Graetzel型セルがシリコン太陽電池にとって代わるため
には今まで以上に高いエネルギー変換効率や、更に高い
短絡電流、開放電圧、形状因子、耐久性が必要になって
くる。
As can be inferred from the above operating principle, in order for electrons and holes generated in the dye to be efficiently separated and moved, the energy level of electrons in the excited state of the dye needs to be higher than the conduction band of TiO 2. Yes, the energy level of the hole of the dye needs to be lower than the redox level. Like this
In order for Graetzel-type cells to replace silicon solar cells, higher energy conversion efficiency, higher short-circuit current, open circuit voltage, form factor, and durability will be required.

【0012】また、一般的に酸化亜鉛膜を製造する手段
としては、スパッタリング法、蒸着法、CVD法、電着法
等様々な方法で現在作製可能である。例えば、大面積の
導電性基板上に膜状の酸化亜鉛を均一に製造できる方法
が、特開平8−217443号公報や特開平8−260
175号公報に記載されている。
Further, generally, as a means for producing a zinc oxide film, various methods such as a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method and an electrodeposition method can be currently produced. For example, a method capable of uniformly producing film-shaped zinc oxide on a large-area conductive substrate is disclosed in JP-A-8-217443 and JP-A-8-260.
No. 175.

【0013】また、酸化亜鉛の針状結晶を作製する手段
として、"J. Crystal Growth, 102,965, (1990)"に、金
属Znの気相酸化を用いてテトラポッド状の針状酸化亜鉛
結晶を920度で製造したことが報告されている。
As a means for producing acicular zinc oxide crystals, “J. Crystal Growth, 102, 965, (1990)”, a tetrapod acicular zinc oxide crystal is formed by vapor phase oxidation of metallic Zn. It is reported that it was manufactured at 920 degrees.

【0014】更に、"Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.38(1999)p
p.L586"に、大気開放型のCVD法を用いて直径1.5μm
で、長さが100μmに達する酸化亜鉛の針状結晶を製造で
きることが報告されている。また、"Science,291,1947
(2001)"に、酸化亜鉛を原料として300torrで1400℃に加
熱する事により配向性を持ったベルト状の酸化亜鉛が製
造される事が報告されている。
Furthermore, "Jpn.J.Appl.Phys., Vol.38 (1999) p.
p.L586 "with a diameter of 1.5 μm using the open-air CVD method
Have reported that needle-shaped crystals of zinc oxide having a length of 100 μm can be produced. Also, "Science, 291, 1947
(2001) ", it is reported that a belt-shaped zinc oxide having orientation is produced by heating zinc oxide as a raw material at 300 torr and 1400 ° C.

【0015】また、岩永等により"Japan J.Appl.Phys.,
11(1972)121"及び“金属,2(1991)89"にZnS蒸気と水蒸気
の反応を用いて、[01-10]方向に幹が成長する製造方法
と、ZnS蒸気と酸素との反応を用いて、[0001]方向に枝
が成長し、[1-210]方向から約10℃ずれた方向に幹が成
長し、[0001]方向に枝が成長する製造方法が報告されて
いる。
Also, Iwanaga et al., "Japan J.Appl.Phys.,"
11 (1972) 121 "and" Metal, 2 (1991) 89 ", using the reaction of ZnS vapor and steam, the manufacturing method in which the trunk grows in the [01-10] direction and the reaction of ZnS vapor and oxygen It has been reported that, using the method, a branch grows in the [0001] direction, a trunk grows in a direction shifted by about 10 ° C from the [1-210] direction, and a branch grows in the [0001] direction.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の色素増感半導体電極は、チタニア微粒子を分散
させた溶液を透明導電膜付きの基板上に塗布し、乾燥後
に高温焼結して得られた酸化チタン膜を用いていたため
に、透明電極とチタニア微粒子の界面や、酸化チタン微
粒子間の界面において電子伝導が散乱される傾向があっ
た。このため、透明導電膜と酸化チタン膜との界面、及
び酸化チタン微粒子同士の界面に生じる内部抵抗が大き
くなり、その結果、光電変換効率が低下する原因となっ
ていた。これは、チタニア以外の微粒子を用いた場合も
同様であった。
However, the above-mentioned dye-sensitized semiconductor electrode of the prior art is obtained by applying a solution in which fine titania particles are dispersed onto a substrate having a transparent conductive film, followed by drying and high-temperature sintering. Further, since the titanium oxide film was used, electron conduction tended to be scattered at the interface between the transparent electrode and the titania fine particles and the interface between the titanium oxide fine particles. For this reason, the internal resistance generated at the interface between the transparent conductive film and the titanium oxide film and the interface between the titanium oxide fine particles becomes large, and as a result, the photoelectric conversion efficiency is reduced. This was the same when fine particles other than titania were used.

【0017】また、色素増感半導体電極が微粒子の焼結
体で構成されているため、透明電極近傍の微粒子には色
素を吸着させるのに時間がかかり、また電解液中のイオ
ンの拡散も遅い等の問題点があった。
Further, since the dye-sensitized semiconductor electrode is composed of a sintered body of fine particles, it takes time to adsorb the dye to the fine particles in the vicinity of the transparent electrode, and the diffusion of ions in the electrolytic solution is slow. There were problems such as.

【0018】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たもので、その目的は、電子の授受をスムーズに行うこ
とができ、変換効率が高い光電変換装置及びその製造方
法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above conventional problems, and an object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device which can smoothly transfer electrons and has high conversion efficiency, and a method for manufacturing the photoelectric conversion device. is there.

【0019】また、本発明の別の目的は、色素等の光吸
収層や電解液等の電荷輸送層のしみ込みや移動が速い半
導体電極を有する光電変換装置及びその製造方法を提供
することにある。
Another object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device having a semiconductor electrode in which a light absorption layer of a dye or the like and a charge transport layer of an electrolyte or the like penetrate or move quickly, and a manufacturing method thereof. is there.

【0020】更に、本発明の別の目的は、短絡電流値が
大きい光電変換装置及びその製造方法を提供することに
ある。
Still another object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device having a large short circuit current value and a method for manufacturing the photoelectric conversion device.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、一対の基板間に、n型の電荷輸送層、光吸
収層、p型の電荷輸送層を有する光電変換装置におい
て、前記n型の電荷輸送層は、少なくとも幹部と前記幹
部と接続する複数の枝部からなる酸化亜鉛櫛状結晶を含
むことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a photoelectric conversion device having an n-type charge transport layer, a light absorption layer, and a p-type charge transport layer between a pair of substrates, The n-type charge transport layer includes a zinc oxide comb crystal having at least a trunk portion and a plurality of branch portions connected to the trunk portion.

【0022】また、本発明は、一対の基板間に、n型の
電荷輸送層、光吸収層、p型の電荷輸送層を有する光電
変換装置の製造方法において、前記n型の電荷輸送層
は、亜鉛若しくは酸化亜鉛若しくは亜鉛と酸化亜鉛の混
合物を加熱する事により気化させて酸化亜鉛櫛状結晶を
成長させて形成することを特徴とする。
The present invention also provides a method for manufacturing a photoelectric conversion device having an n-type charge transport layer, a light absorption layer, and a p-type charge transport layer between a pair of substrates, wherein the n-type charge transport layer is It is characterized in that zinc, zinc oxide, or a mixture of zinc and zinc oxide is heated and vaporized to grow a zinc oxide comb crystal.

【0023】更に、本発明は、少なくとも亜鉛を含む原
料を加熱し、前記原料を蒸発させて結晶収集用基板上に
酸化亜鉛櫛状結晶膜を形成する工程、前記結晶収集用基
板上の酸化亜鉛櫛状結晶膜を削り落とし、所定の溶液と
混合する工程、前記混合物をセル基板上に塗布し、当該
セル基板を焼成する工程、前記セル基板上の酸化亜鉛櫛
状結晶膜に光吸収層を形成する工程、前記光吸収層が形
成された酸化亜鉛櫛状結晶上にp型の電荷輸送層を形成
する工程、前記p型の電荷輸送層が形成された酸化亜鉛
櫛状結晶を他方側セル基板で挟んで光電変換セルを作製
する工程を含むことを特徴とする。
Further, according to the present invention, a step of heating a raw material containing at least zinc and evaporating the raw material to form a zinc oxide comb crystal film on the crystal collecting substrate, the zinc oxide on the crystal collecting substrate. A step of scraping off the comb-shaped crystal film and mixing with a predetermined solution, a step of applying the mixture on a cell substrate and baking the cell substrate, and a light absorption layer on the zinc oxide comb-shaped crystal film on the cell substrate. Forming step, forming a p-type charge transport layer on the zinc oxide comb-shaped crystal on which the light absorption layer is formed, and forming the zinc oxide comb-shaped crystal on which the p-type charge transport layer is formed on the other side cell The method is characterized by including a step of manufacturing a photoelectric conversion cell by sandwiching the substrate.

【0024】また、本発明は、一対のセル基板を用意す
る工程、少なくとも亜鉛を含む原料を加熱し、前記原料
を蒸発させて一方のセル基板上に酸化亜鉛櫛状結晶膜を
形成する工程、前記セル基板上の酸化亜鉛櫛状結晶膜に
光吸収層を形成する工程、前記光吸収層が形成された酸
化亜鉛櫛状結晶上にp型の電荷輸送層を形成する工程、
前記p型の電荷輸送層が形成された酸化亜鉛櫛状結晶を
他方のセル基板で挟んで光電変換セルを作製する工程を
含むことを特徴とする。
The present invention also provides a step of preparing a pair of cell substrates, a step of heating a raw material containing at least zinc and evaporating the raw material to form a zinc oxide comb crystal film on one of the cell substrates. Forming a light absorption layer on the zinc oxide comb crystal film on the cell substrate, forming a p-type charge transport layer on the zinc oxide comb crystal on which the light absorption layer is formed,
The method is characterized by including a step of manufacturing a photoelectric conversion cell by sandwiching the zinc oxide comb-shaped crystal on which the p-type charge transport layer is formed with the other cell substrate.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。本発明にかかる光電
変換装置の主たる特徴は、電子やホールの授受及び移動
がスムーズに行われ、内部抵抗や再結合確率が低く変換
効率が高い電子移動型の電荷輸送層とすることである。
この光電変換装置及びその製造方法に関して、以下に詳
細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The main feature of the photoelectric conversion device according to the present invention is to provide an electron transfer type charge transport layer in which electrons and holes are transferred and transferred smoothly, and which has low internal resistance and recombination probability and high conversion efficiency.
This photoelectric conversion device and its manufacturing method will be described in detail below.

【0026】まず、本実施形態の光電変換装置の構成に
ついて説明する。前述したGraetzel型セルを始めとする
色素増感型セルでは、色素1層の光吸収率が十分ではな
いために、表面積を大きくして実質的な光吸収量を大き
くしている。本実施形態の光電変換装置は、色素増感に
限らず、光吸収率が十分ではないために表面積を大きく
する構成の光電変換装置一般に広く利用可能である。こ
の表面を大きくする方法には上記Graetzel型セルの様に
微粒子を分散、接合させる方法が簡単ではあるが、電子
の移動が十分効率的ではない問題がある。
First, the configuration of the photoelectric conversion device of this embodiment will be described. In the dye-sensitized cell such as the above-mentioned Graetzel cell, since the light absorption rate of the dye 1 layer is not sufficient, the surface area is increased to substantially increase the light absorption amount. The photoelectric conversion device according to the present embodiment is not limited to dye sensitization, and can be widely used for general photoelectric conversion devices having a structure in which the surface area is increased because the light absorptivity is not sufficient. As a method for increasing the surface, a method of dispersing and bonding fine particles like the above-mentioned Graetzel type cell is simple, but there is a problem that the movement of electrons is not sufficiently efficient.

【0027】例えば、上記Graetzel型セルにおいて酸化
チタン半導体層61を有するアノード透明電極65側か
ら光入射を行った場合と、カソード透明電極66側から
光入射を行った場合を比較すると、前者の方が光電変換
効率が良い場合が多い。これは、単なる色素による光吸
収量の差だけではなく、光吸収により励起された電子が
酸化チタン半導体層61を移動してアノード透明電極6
5に到達する確率が、透明電極から光励起位置が離れる
に従って低下していくことを示唆している。即ち、結晶
粒界が多いGraetzel型セルでは十分効率的な電子移動が
達成されていないことを示唆している。
For example, comparing the case where light is incident from the anode transparent electrode 65 side having the titanium oxide semiconductor layer 61 and the case where light is incident from the cathode transparent electrode 66 side in the above Graetzel type cell, the former case is However, the photoelectric conversion efficiency is often good. This is not only the difference in the amount of light absorption due to the dye, but the electrons excited by light absorption move through the titanium oxide semiconductor layer 61 and the anode transparent electrode 6
It is suggested that the probability of reaching 5 decreases as the photoexcitation position moves away from the transparent electrode. That is, it is suggested that the Graetzel type cell having many grain boundaries does not achieve sufficiently efficient electron transfer.

【0028】図1(a)は本発明による光電変換装置の
一実施形態の構成を示す断面図、図1(b)は図1
(a)の電極付きガラス13を除く部分を詳細に示す断
面図である。図1において、10は電極付き基板、11
は吸収層修飾半導体結晶層、12は電荷輸送層、13は
電極付き基板である。
FIG. 1A is a sectional view showing the configuration of an embodiment of the photoelectric conversion device according to the present invention, and FIG. 1B is FIG.
It is sectional drawing which shows in detail the part except the glass 13 with an electrode of (a). In FIG. 1, 10 is a substrate with an electrode, 11
Is an absorption layer modified semiconductor crystal layer, 12 is a charge transport layer, and 13 is a substrate with an electrode.

【0029】電極付き基板10は、図1(b)に示すよ
うに、例えば、透明電極層15が設けられたガラス基板
14からなっている。電極付き基板13は同様に電極
層、基板を含んでいるが、光入射側を図面上右側とする
場合には、基板、電極層は透光性である必要がある。光
入射側でない場合は、その限りではない。
As shown in FIG. 1B, the electrode-equipped substrate 10 comprises, for example, a glass substrate 14 provided with a transparent electrode layer 15. The electrode-equipped substrate 13 similarly includes an electrode layer and a substrate, but when the light incident side is on the right side in the drawing, the substrate and the electrode layer need to be translucent. This is not the case unless it is on the light incident side.

【0030】また、吸収層修飾半導体結晶層11は図1
(b)に示すように酸化亜鉛櫛状結晶17とその表面上
に形成された光吸収層16からなっている。酸化亜鉛櫛
状結晶層17は一方の電荷輸送層(n型)となってお
り、この電荷輸送層と電荷輸送層(p型)12との間に
光吸収層16が設けられている。
The absorption layer modified semiconductor crystal layer 11 is shown in FIG.
As shown in (b), it comprises a zinc oxide comb crystal 17 and a light absorption layer 16 formed on the surface thereof. The zinc oxide comb crystal layer 17 is one charge transport layer (n type), and the light absorption layer 16 is provided between the charge transport layer and the charge transport layer (p type) 12.

【0031】ここで、本実施形態の光電変換装置による
酸化亜鉛櫛状結晶層17と微粒子結晶層を比較すると、
酸化亜鉛櫛状結晶層17の方が光励起により生成した電
子もしくはホールが集電極へ移動するまでに粒界により
散乱される確率が少なくなる。特に、図1(b)に示す
様に全ての酸化亜鉛櫛状結晶17の一端が透明電極層1
5に接合された状態で構成されている場合には、電子も
しくはホールの移動において、Graetzel型セルと比較す
ると、粒界の影響はほどんど解消することが可能であ
る。
Here, comparing the zinc oxide comb crystal layer 17 and the fine grain crystal layer by the photoelectric conversion device of this embodiment,
In the zinc oxide comb-shaped crystal layer 17, the probability that electrons or holes generated by photoexcitation are scattered by the grain boundaries before moving to the collecting electrode is reduced. In particular, as shown in FIG. 1B, one end of all zinc oxide comb crystals 17 has a transparent electrode layer 1
In the case of being bonded to No. 5, the influence of grain boundaries can be almost eliminated in the movement of electrons or holes as compared with the Graetzel type cell.

【0032】本実施形態にかかる光電変換装置では、酸
化亜鉛櫛状結晶17はn型ワイドギャップ半導体である
ため、色素の様な光吸収層16を挟んでp型のワイドギ
ャップ半導体やレドックス対を含んだ電解液、高分子導
電体等の電子供与型の電荷輸送層12が必要である。
In the photoelectric conversion device according to this embodiment, since the zinc oxide comb crystal 17 is an n-type wide gap semiconductor, a p-type wide gap semiconductor or a redox pair is sandwiched between the light absorption layers 16 such as dyes. An electron donating type charge transport layer 12 such as an electrolytic solution containing a polymer conductor is required.

【0033】ここで、光の照射面はどの面に透明電極
(ガラス基板14と透明電極層15)を用いるかによっ
て決まる。図2(a)に示す構成はGraetzel型セルと同
様に半導体結晶層側に透明電極を用い、図面の左側から
光を照射する場合の例である。図2(b)に示す構成は
それとは逆の構成であり、電荷輸送層側に透明電極を設
け、図面の右側から光を入射する場合の例である。光吸
収層までの照射光の吸収や反射が少なければ図2
(a)、図2(b)のどちらの構成でも良い。
Here, the light irradiation surface is determined by which surface the transparent electrode (glass substrate 14 and transparent electrode layer 15) is used for. The configuration shown in FIG. 2A is an example of the case where a transparent electrode is used on the semiconductor crystal layer side as in the Graetzel type cell, and light is emitted from the left side of the drawing. The configuration shown in FIG. 2B is the opposite of that, and is an example in which a transparent electrode is provided on the charge transport layer side and light is incident from the right side of the drawing. If there is little absorption and reflection of the irradiation light to the light absorption layer,
Either configuration of (a) and FIG. 2 (b) may be used.

【0034】また、図2(c)に示すようにどちらの面
からの光照射でも利用可能に出来る構成でも良い。即
ち、透明電極を半導体結晶層側、電荷輸送層側の両方に
設けた構成であっても良い。これらの構成は酸化亜鉛櫛
状結晶の作製方法、及び組み合わせる電荷輸送層の製法
や組成に依存する。例えば、Pt膜上への電着による酸化
亜鉛櫛状結晶の作製の場合には、酸化亜鉛櫛状結晶面か
らは光照射は出来なくなる。酸化亜鉛櫛状結晶粉の焼成
の様な低温プロセスで酸化亜鉛櫛状結晶面を作製する場
合には、透明電極層を劣化させずに作製できるので、ど
ちらの面でも光照射面にできる。
Further, as shown in FIG. 2 (c), the structure may be such that light irradiation from either surface can be used. That is, the transparent electrodes may be provided on both the semiconductor crystal layer side and the charge transport layer side. These configurations depend on the method for producing the zinc oxide comb-like crystal and the method and composition for forming the charge transport layer to be combined. For example, in the case of producing a zinc oxide comb crystal by electrodeposition on a Pt film, light irradiation cannot be performed from the zinc oxide comb crystal surface. When the zinc oxide comb crystal face is produced by a low temperature process such as firing of zinc oxide comb crystal powder, it can be produced without degrading the transparent electrode layer, so that either face can be the light irradiation surface.

【0035】次に、n層である酸化亜鉛櫛状結晶17に
ついて説明する。酸化亜鉛櫛状結晶とは幹の部位と枝の
部位を持ち、且つ、枝の部位は1つ以上の結晶が一定方
向に成長したものであり、櫛の様な構造を形成している
ものである。図3(a)はこの酸化亜鉛櫛状結晶を示す
図である。幹部41の部位は一定方向に延びていて、そ
の幹部41から枝部42が成長するような構造である。
Next, the zinc oxide comb crystal 17 which is the n-layer will be described. A zinc oxide comb crystal has a stem part and a branch part, and the branch part is one or more crystals grown in a certain direction, forming a comb-like structure. is there. FIG. 3A is a diagram showing this zinc oxide comb crystal. The portion of the trunk portion 41 extends in a certain direction, and the branch portion 42 grows from the trunk portion 41.

【0036】枝部42はc軸配向した結晶であることが
好ましく、光電変換装置に使用する時にラフネスファク
ターを向上させる為、枝部42の径は200nm以下
で、多くの長い枝を持つことが好ましく、更に、枝部4
2の径は50nm以下であることが好ましい。また、枝
部42の長さとしては1μm以上、好ましくは10μm
以上である。
The branch portion 42 is preferably a c-axis oriented crystal, and the diameter of the branch portion 42 is 200 nm or less and may have many long branches in order to improve the roughness factor when used in a photoelectric conversion device. Preferably, further, the branch portion 4
The diameter of 2 is preferably 50 nm or less. The length of the branch portion 42 is 1 μm or more, preferably 10 μm.
That is all.

【0037】また、幹部41の成長方向としては、[0
1−10]方向が好ましく、枝部42の成長方向として
は、[0001]方向が好ましい。幹部41の径として
は1μm以下、好ましくは100nm以下である。幹部
41の長さとしては10μm以上、好ましくは100μ
m以上が良い。
The growth direction of the trunk portion 41 is [0
The 1-10] direction is preferable, and the growth direction of the branch portion 42 is preferably the [0001] direction. The diameter of the trunk portion 41 is 1 μm or less, preferably 100 nm or less. The length of the trunk portion 41 is 10 μm or more, preferably 100 μm
m or more is good.

【0038】ここで、枝部42は円柱及び円錐、円錐で
先端が平坦なもの、円柱で先端が尖っているものや先端
が平坦なもの等をすべてを含んでいる。更に、三角錐、
四角錐、六角錐、それ以外の多角錐状やその多角錐の先
端が平坦なもの、或いは三角柱、四角柱、六角柱、それ
以外の多角柱状、或いは先端が尖った三角柱、四角柱、
六角柱、それ以外の多角柱状やその先端が平坦なもの等
も含まれ、更に、これらの折れ線状構造も含まれるが、
枝部42の断面の形状は六角形になりやすい傾向があ
る。
Here, the branch portion 42 includes all of a cylinder and a cone, a cone having a flat tip, a cylinder having a sharp tip, a flat tip, and the like. Furthermore, a triangular pyramid,
Square pyramids, hexagonal pyramids, other polygonal pyramids and those with flat tips, or triangular prisms, quadrangular prisms, hexagonal prisms, other polygonal prisms, or triangular prisms with a sharp tip, quadrangular prisms,
Hexagonal prisms, other polygonal prisms and those with a flat tip are also included, and further, these polygonal line-like structures are also included.
The shape of the cross section of the branch portion 42 tends to be hexagonal.

【0039】また、図3(b)に示すように主となる枝
部42と反対側からも枝部42が接合している形状も、
酸化亜鉛櫛状結晶に含まれる。また、酸化亜鉛櫛状結晶
に不純物となるSn、Sb、Al、Ga等の金属、若しくは金属
の化合物、若しくはS、Cl、N等が混入している場合
も含まれる。
Further, as shown in FIG. 3B, the shape in which the branch portion 42 is joined also from the side opposite to the main branch portion 42,
Included in zinc oxide comb crystals. Further, it also includes a case where a metal such as Sn, Sb, Al, or Ga, or a compound of metal, or S, Cl, N, or the like, which is an impurity, is mixed in the zinc oxide comb crystal.

【0040】酸化亜鉛櫛状結晶の製造方法としては、亜
鉛若しくは亜鉛を構成元素とする無機化合物を加熱する
事により気化させて酸化亜鉛櫛状結晶を成長させる方法
が挙げられる。ここで、上記加熱法としては簡単な抵抗
加熱を用いる事が可能であり、金属原料自身を抵抗体と
して用いる事もできる。更に、基板上成長を試みる時に
は、基板表面上に結晶核発生となる凹凸を作製しておく
事や、種結晶を作製しておく事が好ましい。
As a method for producing a zinc oxide comb crystal, there is a method of heating zinc or an inorganic compound having zinc as a constituent element to vaporize the zinc oxide comb crystal to grow the zinc oxide comb crystal. Here, as the heating method, simple resistance heating can be used, and the metal raw material itself can be used as the resistor. Furthermore, when trying to grow on a substrate, it is preferable to form irregularities that generate crystal nuclei on the surface of the substrate or to form a seed crystal.

【0041】また、基板上成長を伴う方が電子移動効率
が向上するため、図4(a)に示すように酸化亜鉛櫛状
結晶17を作成後、塗布して焼成する作製方法よりも、
図4(b)に示すように基板上から形成することが好ま
しい。ここで、酸化亜鉛櫛状結晶層に、粒状等の酸化亜
鉛結晶や、その他のn型の半導体を混合しているものも
光電変換装置のn層として有効である。
Further, since the electron transfer efficiency is improved with the growth on the substrate, as compared with the manufacturing method in which the zinc oxide comb crystal 17 is formed and then applied and baked as shown in FIG. 4A.
It is preferable to form it on the substrate as shown in FIG. Here, a zinc oxide comb-shaped crystal layer mixed with granular zinc oxide crystals or another n-type semiconductor is also effective as the n layer of the photoelectric conversion device.

【0042】次に、n層に当たる酸化亜鉛櫛状結晶17
の製造方法について具体的に説明する。本実施形態では
前述のように加熱方法により製造すると説明したが、こ
の加熱方法としては、抵抗加熱法以外にも、レーザー加
熱法、高周波誘導加熱法等の方法が挙げられるが、ここ
では一例として抵抗加熱機構を用いた例を具体的に説明
する。
Next, the zinc oxide comb crystal 17 corresponding to the n-layer.
The manufacturing method will be specifically described. In the present embodiment, it is described that the manufacturing is performed by the heating method as described above. However, as the heating method, in addition to the resistance heating method, a method such as a laser heating method or a high frequency induction heating method can be mentioned. An example using the resistance heating mechanism will be specifically described.

【0043】図5はるつぼ型の抵抗加熱機構を備えた酸
化亜鉛櫛状結晶膜の製造装置を示す図である。図5に示
す装置において、反応容器107内に配置した電極10
6に抵抗加熱体であるるつぼ105を接続し、電流印加
によりるつぼ105を加熱すると、るつぼ105内の原
料104が蒸発し、対向した基体ホルダー102に付け
た基板101に付着できるように設計してある。また、
ガスは反応容器107下部のガス導入ライン108から
入れられ、反応容器107の中を上昇して反応容器10
7上部のガス排気ライン109から排気される。基板1
01は適度な温度に保持できるように基板ホルダー10
2の裏には基板ヒーター103が設けられている。
FIG. 5 is a view showing an apparatus for producing a zinc oxide comb crystal film having a crucible type resistance heating mechanism. In the apparatus shown in FIG. 5, the electrode 10 arranged in the reaction vessel 107
When a crucible 105, which is a resistance heating body, is connected to 6 and the crucible 105 is heated by applying an electric current, the raw material 104 in the crucible 105 is vaporized and designed so that it can be attached to the substrate 101 attached to the facing substrate holder 102. is there. Also,
The gas is introduced through a gas introduction line 108 below the reaction container 107 and rises in the reaction container 107 so that the reaction container 10
The gas is exhausted from the gas exhaust line 109 at the upper part of 7. Board 1
01 is a substrate holder 10 so that it can be maintained at an appropriate temperature.
Substrate heater 103 is provided on the back side of 2.

【0044】基板101上に酸化亜鉛櫛状結晶を成長さ
せるには、まず、ガス導入ライン108からキャリアガ
ス及び酸化性ガスを導入して反応容器101を適度な圧
力に保持する。この時、キャリアガスは不活性ガスであ
るHe、Arや窒素等が好ましく、酸化性ガスには酸素
が好ましい。場合によっては、空気や水も使用可能な場
合がある。反応容器101の圧力は普通100〜10
0,000Pa程度が用いられるが、その限りではな
い。
In order to grow a zinc oxide comb crystal on the substrate 101, first, a carrier gas and an oxidizing gas are introduced from the gas introduction line 108 to keep the reaction vessel 101 at an appropriate pressure. At this time, the carrier gas is preferably an inert gas such as He, Ar or nitrogen, and the oxidizing gas is preferably oxygen. In some cases air or water may also be used. The pressure in the reaction vessel 101 is usually 100 to 10
Although about 10,000 Pa is used, it is not limited to this.

【0045】次に、基板ヒーター103により基板温度
を酸化亜鉛櫛状結晶に都合の良い温度に設定する。その
ため、図示していないが、基板101近傍に熱電対を設
置しておくことが好ましい。基板温度は成長させる酸化
物や圧力にも依存するが、数100から1000℃程度
が一般的である。そして、電極106から電流を流し、
原料104が入っているるつぼ105を加熱する。この
るつぼ105には普通タングステン線にアルミナるつぼ
を接合したものを使用できるが、その他のものも勿論使
用可能である。
Next, the substrate heater 103 is used to set the substrate temperature to a temperature convenient for zinc oxide comb crystals. Therefore, although not shown, it is preferable to install a thermocouple near the substrate 101. Although the substrate temperature depends on the oxide to be grown and the pressure, it is generally several 100 to 1000 ° C. Then, a current is passed from the electrode 106,
The crucible 105 containing the raw material 104 is heated. For this crucible 105, a tungsten wire bonded with an alumina crucible can be used, but other ones can of course be used.

【0046】このるつぼ105の温度も制御可能なよう
にるつぼ105近傍にも熱電対を設置しておくことが好
ましい。るつぼ105が加熱され、原料104が蒸発を
始めると、蒸気は上昇気流に乗って基板101へと向か
い基板101へ付着する。一般的には、この蒸発から付
着までの過程で原料の酸化が進行するが、どこの時点で
酸化が進行するかは圧力、酸素濃度、温度等に依存す
る。
It is preferable to install a thermocouple near the crucible 105 so that the temperature of the crucible 105 can also be controlled. When the crucible 105 is heated and the raw material 104 starts to evaporate, the vapor rides on an ascending air current, moves toward the substrate 101, and adheres to the substrate 101. Generally, oxidation of the raw material progresses in the process from evaporation to adhesion, but at which point the oxidation progresses depends on pressure, oxygen concentration, temperature and the like.

【0047】圧力や蒸発量が特に高い場合には、基板1
01に到達するまでの間に酸化亜鉛超微粒子等が成長す
る場合もある。また、酸素濃度や圧力、基板温度によっ
て、基板101上にも酸化亜鉛超微粒子等が成長する場
合もある。なお、図5の製造装置は、図4(a)の光電
変換装置を作製する場合に用いられる。
When the pressure and the evaporation amount are particularly high, the substrate 1
In some cases, ultrafine particles of zinc oxide and the like grow before reaching 01. In addition, zinc oxide ultrafine particles may grow on the substrate 101 depending on the oxygen concentration, the pressure, and the substrate temperature. The manufacturing apparatus in FIG. 5 is used when manufacturing the photoelectric conversion device in FIG.

【0048】図6は環状炉でるつぼを加熱することで酸
化亜鉛櫛状結晶膜を製造する装置を示す図である。この
製造装置では、石英管110の内部にるつぼ105が設
置され、石英管110の周りにヒーター112が設けら
れている。また、石英管110におけるガス排気ライン
109側に基板ホルダー102が設置され、石英管11
0の他方側がガス導入ライン108となっている。図6
の製造装置は、図4(b)の光電変換装置を作製する場
合に用いられる。
FIG. 6 is a view showing an apparatus for producing a zinc oxide comb crystal film by heating a crucible in an annular furnace. In this manufacturing apparatus, a crucible 105 is installed inside a quartz tube 110, and a heater 112 is provided around the quartz tube 110. Also, the substrate holder 102 is installed on the gas exhaust line 109 side of the quartz tube 110,
The other side of 0 is the gas introduction line 108. Figure 6
The manufacturing apparatus of is used when manufacturing the photoelectric conversion device of FIG.

【0049】次に、光吸収層16について説明する。本
実施形態による光電変換装置の光吸収層としては、各種
の半導体や色素が利用可能である。半導体としては、i
型の光吸収係数が大きなアモルファス半導体や直接遷移
型半導体が好ましい。色素としては金属錯体色素及び/
もしくはポリメチン色素、ペリレン色素、ローズベンガ
ル、エオシンY、マーキュロクロム、サンタリン(Sant
alin)色素、シアニン(Cyanin)色素等の有機色素や天
然色素が好ましい。
Next, the light absorption layer 16 will be described. Various semiconductors and dyes can be used as the light absorption layer of the photoelectric conversion device according to the present embodiment. As a semiconductor, i
An amorphous semiconductor or a direct transition type semiconductor having a large light absorption coefficient of type is preferable. As the dye, a metal complex dye and /
Or polymethine dye, perylene dye, rose bengal, eosin Y, mercury chrome, santaline (Sant
Organic dyes such as alin dye and cyanine dye and natural dyes are preferable.

【0050】また、色素としては半導体微粒子の表面に
対する適当な結合基を有していることが好ましい。好ま
しい結合基としては、COOH基、シアノ基、PO3H2 基、ま
たは、オキシム、ジオキシム、ヒドロキシキノリン、サ
リチレート及びαケトエノレートのようなπ伝導性を有
するキレート化基が挙げられる。この中でもCOOH基、PO
3H2 基が特に好ましい。
The dye preferably has an appropriate bonding group for the surface of the semiconductor fine particles. Preferred linking groups include COOH groups, cyano groups, PO3H2 groups or chelating groups having π conductivity such as oximes, dioximes, hydroxyquinolines, salicylates and α-ketoenolates. Among them, COOH group, PO
The 3H2 group is particularly preferred.

【0051】本実施形態で使用する色素が金属錯体色素
の場合、ルテニウム錯体色素{Ru(dcbpy)2(SCN)2、(dc
bpy=2,2-bipyridine-4,4'-dicarboxylic acid)等}が利
用できるが、酸化・還元体が安定であることが重要であ
る。また、光吸収層の励起された電子の電位、即ち、光
励起した色素の電位(色素のLUMO電位)や半導体中の伝
導帯電位が、電子受容型電荷輸送層の電子受容電位(n
型半導体の伝導帯電位等)より高く、且つ、光吸収層で
光励起により生成したホール電位が、電子供与型電荷移
動層の電子供与電位(p型半導体の価電子帯電位、レド
ックス対のポテンシャル電位等)より低いことが必要で
ある。光吸収層近傍における励起された電子−ホールの
再結合確率を低くすることも、光電変換効率を増大させ
る上で重要となる。
When the dye used in this embodiment is a metal complex dye, a ruthenium complex dye {Ru (dcbpy) 2 (SCN) 2, (dc
bpy = 2,2-bipyridine-4,4'-dicarboxylic acid) etc. can be used, but it is important that the oxidized / reduced form is stable. In addition, the potential of excited electrons in the light absorption layer, that is, the potential of the photoexcited dye (LUMO potential of the dye) and the conduction charge potential in the semiconductor are determined by the electron accepting potential (n
Hole potential generated by photoexcitation in the light absorption layer, which is higher than the conduction charge potential of the p-type semiconductor, and the electron-donation potential of the electron-donation charge transfer layer (valence electron charge potential of the p-type semiconductor, potential potential of the redox pair). Etc.) is required. Reducing the recombination probability of excited electron-holes in the vicinity of the light absorption layer is also important for increasing the photoelectric conversion efficiency.

【0052】次に、電荷輸送層12について説明する。
n型の半導体結晶を用いた場合、光吸収層を挟んでホー
ル輸送層を作製する必要がある。このホール輸送層には
湿式太陽電池と同様にレドックス系が利用可能である。
レドックスを用いる場合でも単純な溶液系のみでなく、
カーボンパウダーを保持材にしたり、電解質をゲル化す
る方法がある。また、溶融塩やイオン伝導性ポリマーを
用いる方法もある。更に、電子(ホール)を輸送する方
法として電界重合有機ポリマーやCuI、CuSCN、NiO等の
p型半導体を用いることも出来る。
Next, the charge transport layer 12 will be described.
When an n-type semiconductor crystal is used, it is necessary to form a hole transport layer with a light absorption layer sandwiched therebetween. A redox system can be used for this hole transport layer as in the case of wet solar cells.
Even when using redox, not only a simple solution system,
There are methods of using carbon powder as a holding material and gelling the electrolyte. There is also a method of using a molten salt or an ion conductive polymer. Further, as a method for transporting electrons (holes), an electropolymerized organic polymer or a p-type semiconductor such as CuI, CuSCN or NiO can be used.

【0053】上記輸送層は酸化亜鉛櫛状結晶間に入り込
む必要があるため、作製には液体や高分子等に利用でき
る浸透法や、固体の輸送層に利用できる電着、CVD法等
が適している。
Since the transport layer needs to be inserted between the zinc oxide comb crystals, the permeation method that can be used for liquids and polymers, the electrodeposition and the CVD method that can be used for solid transport layers, etc. are suitable for the production. ing.

【0054】次に、電極層について説明する。電荷輸送
層、酸化亜鉛櫛状結晶層に隣接するように電極層が設け
られている。電極層はこれらの層の外側の全面に設けて
もよいし一部に設けてもよい。電荷輸送層が固体でない
場合、電荷輸送層を保持するという観点から全面に電極
層を設けた方がよい。電荷輸送層に隣接する電極層の表
面には、例えば、レドックス対の還元を効率よく行わせ
る為にPt、C等の触媒を設けておくことが好ましい。
Next, the electrode layer will be described. An electrode layer is provided so as to be adjacent to the charge transport layer and the zinc oxide comb crystal layer. The electrode layer may be provided on the entire outer surface of these layers or on a part thereof. When the charge transport layer is not solid, it is better to provide the electrode layer on the entire surface from the viewpoint of holding the charge transport layer. For example, a catalyst such as Pt or C is preferably provided on the surface of the electrode layer adjacent to the charge transport layer in order to efficiently reduce the redox couple.

【0055】光入射側の電極層としては、インジウム−
スズ複合酸化物、酸化スズにフッ素をドープしたもの等
からなる透明電極を好適に用いることができる。光入射
側の電極に接する層(電荷輸送層或いは酸化亜鉛櫛状結
晶層)の抵抗が十分低い場合には、光入射側の電極とし
て部分的な電極、例えば、フィンガー電極等を設けるこ
とも可能である。光入射側とはならない電極は、Cu,
Ag,Al等からなる金属電極を好適に用いることがで
きる。
The electrode layer on the light incident side is formed of indium-
A transparent electrode made of tin composite oxide, tin oxide doped with fluorine, or the like can be preferably used. If the resistance of the layer in contact with the light incident side electrode (charge transport layer or zinc oxide comb crystal layer) is sufficiently low, a partial electrode such as a finger electrode can be provided as the light incident side electrode. Is. The electrodes not on the light incident side are Cu,
A metal electrode made of Ag, Al or the like can be preferably used.

【0056】次に、基板14について説明する。基板の
材質、厚さは、光起電力装置に要求される耐久性に応じ
て適宜設計することができる。光入射側の基板は透光性
である限り、ガラス基板、プラスチック基板等を好適に
用いることができる。光入射側とはならない基板として
は、金属基板、セラミック基板等を適宜用いることがで
きる。光入射側の基板の表面には、SiO2等からなる
反射防止膜を設けることが好ましい。
Next, the substrate 14 will be described. The material and thickness of the substrate can be appropriately designed according to the durability required for the photovoltaic device. As the light incident side substrate, a glass substrate, a plastic substrate, or the like can be preferably used as long as it is translucent. A metal substrate, a ceramic substrate, or the like can be appropriately used as the substrate that does not become the light incident side. An antireflection film made of SiO 2 or the like is preferably provided on the surface of the substrate on the light incident side.

【0057】なお、前述した電極層15に基板14とし
ての機能を兼ねさせることにより、電極とは別部材の基
板を設けない様にしても良い。
The electrode layer 15 described above may also serve as the substrate 14 so that a substrate which is a member separate from the electrode may not be provided.

【0058】次に、封止について説明する。図示しては
ないが、光電変換装置の湿式のものは、少なくとも基板
以外の部分を封止することが、耐候性を高める観点から
好ましい。封止材としては接着剤や樹脂を用いることが
できる。なお、光入射側を封止する場合、封止材は透光
性であることが好ましい。
Next, the sealing will be described. Although not shown, it is preferable to use a wet type photoelectric conversion device in which at least a portion other than the substrate is sealed from the viewpoint of improving weather resistance. An adhesive or resin can be used as the sealing material. When the light incident side is sealed, the sealing material is preferably translucent.

【0059】[0059]

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。本
願発明者は、前述の実施形態で説明した光電変換装置を
作製し、評価実験を試みた。以下、これを実施例1、2
として説明する。
EXAMPLES Next, examples of the present invention will be described. The inventor of the present application produced the photoelectric conversion device described in the above embodiment and tried an evaluation experiment. Hereinafter, this is described in Examples 1 and 2.
As described below.

【0060】(実施例1)実施例1では、図5の酸化亜
鉛櫛状膜製造装置を用いて酸化亜鉛櫛状結晶を製造し、
この酸化亜鉛櫛状結晶を用いて光電変換装置を作製し
た。なお、実施例1は図4(a)の光電変換装置に対応
する。
Example 1 In Example 1, a zinc oxide comb crystal was manufactured using the zinc oxide comb film manufacturing apparatus of FIG.
A photoelectric conversion device was produced using this zinc oxide comb crystal. In addition, Example 1 corresponds to the photoelectric conversion device of FIG.

【0061】まず、Wワイヤーに取り付けられたアルミ
ナるつぼ105内に表面酸化されたZn粉を原料104
として入れ、電極106に接続した。基板101には厚
み0.5mmのアルミナ基板を用い、450〜550℃
に設定した。次に、反応容器107内に3%の酸素が混
合されたアルゴンガスを100sccm流し30000
Paに保持した。るつぼ105の温度を650〜750
℃に加熱してZnを徐々に約30分間蒸発させた。
First, the surface-oxidized Zn powder in the alumina crucible 105 attached to the W wire is used as the raw material 104.
And was connected to the electrode 106. An alumina substrate having a thickness of 0.5 mm is used as the substrate 101, and 450 to 550 ° C.
Set to. Next, 100 sccm of argon gas mixed with 3% oxygen is flown into the reaction vessel 107 to obtain 30,000.
It was kept at Pa. Set the temperature of the crucible 105 to 650 to 750.
The Zn was gradually evaporated by heating to 0 ° C. for about 30 minutes.

【0062】次いで、作製した試料をFE−SEM(電
界走査型電子顕微鏡)を用いて観察したところ、基板1
01上には配向性を有する多数の酸化亜鉛櫛状結晶膜が
形成され、幹部位に当たる結晶軸が基板に接続して成長
していた。幹部位は結晶根元付近が数10nmであり、
先端ほど細くなっていた。また、幹部位の長さは数〜数
10μmで、[01−10]方向に成長していた。一
方、枝部位は結晶根元付近が数10nmであり、枝部位
の長さは数〜数10μmで、[0001]方向に成長し
ていた。
Next, when the produced sample was observed using an FE-SEM (electric field scanning electron microscope), the substrate 1
A large number of zinc oxide comb crystal films having orientation were formed on 01, and the crystal axis corresponding to the stem portion was connected to the substrate to grow. The stem part is several tens of nm near the crystal root,
The tip was thinner. Moreover, the length of the trunk portion was several to several tens of μm, and the stem portion was grown in the [01-10] direction. On the other hand, in the branch portion, the vicinity of the crystal root was several tens nm, the length of the branch portion was several to several tens of μm, and the growth was in the [0001] direction.

【0063】次に、アルミナ基板上に作製された酸化亜
鉛櫛状結晶を削ぎ落とし、その3gを水5mL、アセチル
アセトン0.2mL、トリトン-X(登録商標:ユニオン・
カーバイト社)0.2mLと混合しスラリー状にした。この
スラリーを導電性ガラス(FドープSnO2、10Ω/□)上
にスペーサーを用いて厚み約50μm、1cm角に塗布し
た。そして、これを酸素ガスを100sccm流しながら55
0℃、1時間焼成を行った。焼成後の酸化亜鉛櫛状結晶
層17の膜厚は約10μmであった。導電性ガラスは、
光電変換セルの一方の基板に相当し、例えば、図1の電
極付き基板10に相当する。
Next, the zinc oxide comb crystals formed on the alumina substrate were scraped off, and 3 g of the scraped crystals were washed with 5 mL of water, 0.2 mL of acetylacetone, and Triton-X (registered trademark: Union.
Carbite Co., Ltd.) to prepare a slurry. This slurry was applied on a conductive glass (F-doped SnO 2 , 10 Ω / □) with a spacer to a thickness of about 50 μm and a 1 cm square. Then, while flowing oxygen gas at 100 sccm, 55
Firing was performed at 0 ° C. for 1 hour. The film thickness of the zinc oxide comb crystal layer 17 after firing was about 10 μm. Conductive glass,
It corresponds to one substrate of the photoelectric conversion cell, and corresponds to, for example, the electrode-attached substrate 10 in FIG. 1.

【0064】色素としては市販のマーキュロクロムを用
いた。この色素を蒸留エタノールに溶解し、この中に前
述のように導電性ガラス上に酸化亜鉛櫛状結晶膜を塗
布、焼成した酸化亜鉛櫛状結晶電極を24時間浸して色
素を電極に吸着させた後取り出し、80℃で乾燥させ
た。また、導電性ガラス(FドープSnO2、10Ω/□)上
に白金を10nm厚にスパッタ成膜した対極(光電変換
セルの他方側基板に相当し、例えば、図1の電極付き基
板13に相当する)を用い、レドックス対はI-/I3 -
を用いた。
Commercially available Mercurochrome was used as the dye. This dye was dissolved in distilled ethanol, and the zinc oxide comb-shaped crystal electrode coated with the zinc oxide comb-shaped crystal film on the conductive glass as described above was immersed in the electrode for 24 hours to adsorb the dye onto the electrode. It was taken out later and dried at 80 ° C. Further, a counter electrode (corresponding to the other side substrate of the photoelectric conversion cell, which is formed by sputtering platinum with a thickness of 10 nm on conductive glass (F-doped SnO 2 , 10Ω / □), for example, corresponds to the electrode-attached substrate 13 in FIG. 1. to) using the redox couple I - / I 3 -
Was used.

【0065】溶質は0.05mol/L I2(ヨウ素)と0.1mol/L
LiI(よう化リチウム)と0.6mol/LDMPI(Im)(1,2-ジ
メチル-3-プロピルイミダゾリウム アイオダイド)と0.
5mol/L TBP(4-tert-ブチルピリジン)、溶媒はMAN(Me
OAN)(メトキシアセトニトリル)を用いた。この混合
液(電荷輸送層12に対応)を酸化亜鉛櫛状結晶上に滴
下し、他方側の基板で挟んで光電変換セルを作製した。
The solute is 0.05 mol / L I2 (iodine) and 0.1 mol / L
LiI (lithium iodide) and 0.6 mol / LDMPI (Im) (1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide) and 0.
5mol / L TBP (4-tert-butylpyridine), solvent is MAN (Me
OAN) (methoxyacetonitrile) was used. This mixed liquid (corresponding to the charge transport layer 12) was dropped on the zinc oxide comb crystal and sandwiched between the substrates on the other side to prepare a photoelectric conversion cell.

【0066】また、比較例として、粒径約100nmを
主成分とした酸化亜鉛微粒子を熱処理したものを用いて
同様にセルを組み立てた。そして、紫外線カットフィル
ターを取り付けた500Wのキセノンランプ光を対極側
から照射した。この時生じた光電変換反応による光電流
の値を測定した。測定結果は、比較例に比べて実施例1
のセルの方が短絡電流、光電変換効率ともに5%程度大
きかった。これは、酸化亜鉛櫛状結晶電極を用いたこと
によって電子受容型電荷輸送層の内部抵抗が減少したこ
とに起因すると考えられる。
Further, as a comparative example, a cell was similarly assembled by using zinc oxide fine particles having a particle diameter of about 100 nm as a main component, which had been heat-treated. Then, 500 W of xenon lamp light with an ultraviolet cut filter attached was irradiated from the counter electrode side. The value of the photocurrent generated by the photoelectric conversion reaction at this time was measured. The measurement results are those of Example 1 as compared with Comparative Example.
The short-circuit current and the photoelectric conversion efficiency of the cell No. 2 were about 5% higher. It is considered that this is because the internal resistance of the electron-accepting charge transport layer was reduced by using the zinc oxide comb-shaped crystal electrode.

【0067】(実施例2)実施例2では、図6の酸化亜
鉛櫛状膜製造装置を用いて酸化亜鉛櫛状結晶を製造し、
この酸化亜鉛櫛状結晶を用いて光電変換装置を作製し
た。なお、実施例2は図4(b)の光電変換装置に対応す
る。
Example 2 In Example 2, zinc oxide comb crystals were manufactured using the zinc oxide comb film manufacturing apparatus shown in FIG.
A photoelectric conversion device was produced using this zinc oxide comb crystal. The second embodiment corresponds to the photoelectric conversion device shown in FIG.

【0068】まず、アルミナるつぼ105内に表面酸化
されたZn粉を原料104として入れ、装置内に設置し
た。基板101には厚み10mmの導電性ガラス(Fド
ープSnO2、10Ω/□)を用い、450-550℃に設定
した。次に、反応装置111内に2%の酸素が混合され
たアルゴンガスを100sccm流し100000Pa
に保持した。また、るつぼ105の温度を650〜75
0℃に加熱してZnを徐々に約180分間蒸発させた。
導電性ガラスは光電変換セルの一方の基板に相当し、例
えば、図1の電極付き基板10に相当する。
First, the surface-oxidized Zn powder was put into the alumina crucible 105 as the raw material 104 and set in the apparatus. A conductive glass (F-doped SnO 2 , 10 Ω / □) having a thickness of 10 mm was used as the substrate 101, and the temperature was set to 450 to 550 ° C. Then, 100 sccm of argon gas mixed with 2% oxygen was flowed in the reactor 111 to 100,000 Pa.
Held in. In addition, the temperature of the crucible 105 is set to 650 to 75.
The Zn was gradually evaporated by heating to 0 ° C. for about 180 minutes.
The conductive glass corresponds to one substrate of the photoelectric conversion cell, for example, the electrode-attached substrate 10 of FIG. 1.

【0069】作製した膜をFE−SEM(電界走査型電
子顕微鏡)で観察したところ、基板101上には配向性
を有する多数の酸化亜鉛櫛状結晶膜17が形成され、幹
部位に当たる結晶軸が基板に接続して成長していた。幹
部位は結晶根元付近が数10nmであり、先端ほど細く
なっていた。また、幹部位の長さは数〜数10μmで、
[01−10]方向に成長していた。枝部位は結晶根元
付近が数10nmであり、枝部位の長さは数〜数10μ
mで、[0001]方向に成長していた。
When the produced film was observed with an FE-SEM (electric field scanning electron microscope), a large number of zinc oxide comb crystal films 17 having orientation were formed on the substrate 101, and the crystal axis corresponding to the trunk region was found. It was connected to the substrate and was growing. The stem portion was several tens of nm near the crystal root, and became thinner toward the tip. Also, the length of the trunk part is several to several tens of μm,
It was growing in the [01-10] direction. The branch portion is several tens of nm near the crystal root, and the length of the branch portion is several to several tens μ.
At m, it was growing in the [0001] direction.

【0070】色素としてはRu錯体であるRu((dcbpy)(COO
H)2)2(SCN)2を用いた。色素を蒸留エタノールに溶解
し、この中に前述のように導電性ガラス上に酸化亜鉛櫛
状結晶膜を塗布、焼成した酸化亜鉛櫛状結晶電極を24
時間浸して色素を電極に吸着させた後取り出し、80℃
で乾燥させた。
As a dye, Ru ((dcbpy) (COO
H) 2 ) 2 (SCN) 2 was used. The dye was dissolved in distilled ethanol, and a zinc oxide comb-shaped crystal electrode was formed by applying and firing the zinc oxide comb-shaped crystal film on the conductive glass as described above.
After soaking for a while to adsorb the dye on the electrode, take it out, and remove it at 80 ° C.
Dried.

【0071】また、導電性ガラス(FドープSnO2、10Ω
/□)上に白金を10nm厚にスパッタ成膜した対極を
用い(光電変換セルの他方側基板に相当し、例えば、図
1の電極付き基板13に相当)、レドックス対はI-
3 -を用いた。溶質はテトラプロピルアンモニウムヨウ
化物(tetrapropylammonium iodide )(0.46mol/L)と
ヨウ素(0.06mol/L)、溶媒はエチレンカルボナート(e
thylene carbonate)(80vol%)とacetonitrile(20vol
%)の混合液を用いた。この混合液(p型の電荷輸送層
12に対応)を酸化亜鉛櫛状結晶上に滴下し、他方側の
基板で挟んで光電変換セルを作製した。
Conductive glass (F-doped SnO 2 , 10 Ω
/ □) using a counter electrode formed by sputtering platinum to a thickness of 10 nm (corresponding to the other side substrate of the photoelectric conversion cell, for example, the substrate 13 with electrodes in FIG. 1), and the redox pair is I /
I 3 was used. The solute is tetrapropylammonium iodide (0.46mol / L) and iodine (0.06mol / L), and the solvent is ethylene carbonate (e
thylene carbonate) (80vol%) and acetonitrile (20vol
%) Mixed solution was used. This mixed liquid (corresponding to the p-type charge transport layer 12) was dropped on the zinc oxide comb crystal and sandwiched between the substrates on the other side to prepare a photoelectric conversion cell.

【0072】また、比較例として、粒径約100nmを
主成分とした酸化亜鉛微粒子を熱処理したものを用いて
同様にセルを組み立てた。そして、紫外線カットフィル
ターを取り付けた500Wのキセノンランプ光を対極側
から照射した。この時生じた光電変換反応による光電流
の値を測定した。測定結果は、比較例に比べて実施例2
のセルの方が短絡電流、光電変換効率ともに10%程度
大きかった。これは酸化亜鉛櫛状結晶電極を用いたこと
によって電子受容型電荷輸送層の内部抵抗が減少したこ
とに起因すると考えられる。
As a comparative example, a cell was similarly assembled by using zinc oxide fine particles having a particle diameter of about 100 nm as a main component, which had been heat-treated. Then, 500 W of xenon lamp light with an ultraviolet cut filter attached was irradiated from the counter electrode side. The value of the photocurrent generated by the photoelectric conversion reaction at this time was measured. The measurement results are those of Example 2 as compared with Comparative Example.
The short-circuit current and the photoelectric conversion efficiency of the cell No. 2 were about 10% higher. It is considered that this is because the internal resistance of the electron-accepting charge transport layer was decreased by using the zinc oxide comb crystal electrode.

【0073】[0073]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、n
型の電荷輸送層として酸化亜鉛櫛状結晶を用いているた
め、電子の授受をスムーズに行うことができ、変換効率
が高い光電変換装置を実現することができる。また、色
素等の光吸収層や電解液等の電荷輸送層のしみ込みや移
動が速い半導体電極を有する光電変換装置を実現できる
と共に、短絡電流値が大きい光電変換装置を実現でき
る。
As described above, according to the present invention, n
Since zinc oxide comb crystals are used as the charge transport layer of the mold, electrons can be transferred smoothly, and a photoelectric conversion device with high conversion efficiency can be realized. Further, it is possible to realize a photoelectric conversion device having a semiconductor electrode in which a light absorbing layer such as a dye or a charge transporting layer such as an electrolytic solution penetrates or moves quickly, and a photoelectric conversion device having a large short-circuit current value.

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

【図1】本発明の光電変換装置の一実施形態を示す断面
図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a photoelectric conversion device of the present invention.

【図2】本発明による光電変換装置の光照射方向と透明
電極との関係を説明するための断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the relationship between the light irradiation direction and the transparent electrode of the photoelectric conversion device according to the present invention.

【図3】図1の実施形態の酸化亜鉛櫛状結晶を拡大して
示す図である。
FIG. 3 is an enlarged view showing a zinc oxide comb crystal according to the embodiment of FIG.

【図4】本発明の光電変換装置の製法の違いによる酸化
亜鉛櫛状結晶の状態を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state of a zinc oxide comb crystal according to a difference in manufacturing method of the photoelectric conversion device of the present invention.

【図5】るつぼ型の抵抗加熱機構を備えた酸化亜鉛櫛状
結晶膜の製造装置を示す図である。
FIG. 5 is a view showing an apparatus for manufacturing a zinc oxide comb crystal film having a crucible type resistance heating mechanism.

【図6】環状炉でるつぼを加熱することで酸化亜鉛櫛状
結晶膜を製造する製造装置を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing apparatus for manufacturing a zinc oxide comb crystal film by heating a crucible in an annular furnace.

【図7】従来例のGraetzelセルを示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional Graetzel cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 電極付き基板 11 吸収層修飾半導体結晶層 12 電荷輸送層 13 電極付き基板 14 ガラス基板 15 透明電極層 16 光吸収層 17 酸化亜鉛櫛状結晶(酸化亜鉛櫛状結晶層) 41 幹部 42 枝部 101 基板 102 基板ホルダー 103 基板ヒーター 104 原料 105 るつぼ 106 電極 107 反応容器 108 ガス導入ライン 109 ガス排気ライン 110 石英管 111 反応装置 112 ヒーター 61 アナターゼ型TiO2微粒子 62 光吸収層 63 電解液 64 ガラス 65 透明電極層(アノード) 66 透明電極層(カソード)10 Substrate with Electrode 11 Absorption Layer Modified Semiconductor Crystal Layer 12 Charge Transport Layer 13 Substrate with Electrode 14 Glass Substrate 15 Transparent Electrode Layer 16 Light Absorption Layer 17 Zinc Oxide Comb Crystal (Zinc Oxide Comb Crystal Layer) 41 Stem 42 Branch 101 Substrate 102 Substrate holder 103 Substrate heater 104 Raw material 105 Crucible 106 Electrode 107 Reaction vessel 108 Gas introduction line 109 Gas exhaust line 110 Quartz tube 111 Reactor 112 Heater 61 Anatase type TiO 2 fine particles 62 Light absorption layer 63 Electrolyte 64 Glass 65 Transparent electrode Layer (anode) 66 Transparent electrode layer (cathode)

フロントページの続き Fターム(参考) 5F051 AA14 AA20 CB13 CB24 FA02 FA06 GA02 5H032 AA06 AS06 AS16 BB02 BB05 BB06 EE02 HH04 Continued front page    F term (reference) 5F051 AA14 AA20 CB13 CB24 FA02                       FA06 GA02                 5H032 AA06 AS06 AS16 BB02 BB05                       BB06 EE02 HH04

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の基板間に、n型の電荷輸送層、光
吸収層、p型の電荷輸送層を有する光電変換装置におい
て、前記n型の電荷輸送層は、少なくとも幹部と前記幹
部と接続する複数の枝部から成る酸化亜鉛櫛状結晶を含
むことを特徴とする光電変換装置。
1. In a photoelectric conversion device having an n-type charge transport layer, a light absorption layer, and a p-type charge transport layer between a pair of substrates, the n-type charge transport layer includes at least a trunk portion and the trunk portion. A photoelectric conversion device comprising a zinc oxide comb crystal composed of a plurality of branch portions connected to each other.
【請求項2】 前記枝部の径は、200nm以下である
ことを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。
2. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the branch portion has a diameter of 200 nm or less.
【請求項3】 前記酸化亜鉛櫛状結晶は、[01−1
0]方向に幹部が成長し、[0001]方向に枝部が成
長することを特徴とする請求項1及び2に記載の光電変
換装置。
3. The zinc oxide comb crystal is [01-1
The photoelectric conversion device according to claim 1 or 2, wherein the trunk portion grows in the [0] direction and the branch portion grows in the [0001] direction.
【請求項4】 一対の基板間に、n型の電荷輸送層、光
吸収層、p型の電荷輸送層を有する光電変換装置の製造
方法において、前記n型の電荷輸送層は、亜鉛若しくは
酸化亜鉛若しくは亜鉛と酸化亜鉛の混合物を加熱する事
により気化させて酸化亜鉛櫛状結晶を成長させて形成す
ることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
4. In a method for manufacturing a photoelectric conversion device having an n-type charge transport layer, a light absorption layer, and a p-type charge transport layer between a pair of substrates, the n-type charge transport layer is zinc or oxide. A method for manufacturing a photoelectric conversion device, which comprises forming zinc oxide comb-shaped crystals by evaporating them by heating zinc or a mixture of zinc and zinc oxide.
【請求項5】 少なくとも亜鉛を含む原料を加熱し、前
記原料を蒸発させて結晶収集用基板上に酸化亜鉛櫛状結
晶膜を形成する工程、前記結晶収集用基板上の酸化亜鉛
櫛状結晶膜を削り落とし、所定の溶液と混合する工程、
前記混合物をセル基板上に塗布し、当該セル基板を焼成
する工程、前記セル基板上の酸化亜鉛櫛状結晶膜に光吸
収層を形成する工程、前記光吸収層が形成された酸化亜
鉛櫛状結晶上にp型の電荷輸送層を形成する工程、前記
p型の電荷輸送層が形成された酸化亜鉛櫛状結晶を他方
側セル基板で挟んで光電変換セルを作製する工程を含む
ことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
5. A step of heating a raw material containing at least zinc and evaporating the raw material to form a zinc oxide comb crystal film on the crystal collection substrate, a zinc oxide comb crystal film on the crystal collection substrate. Scraping off and mixing with a predetermined solution,
Applying the mixture onto a cell substrate and baking the cell substrate; forming a light absorbing layer on the zinc oxide comb crystal film on the cell substrate; and forming a zinc oxide comb on which the light absorbing layer is formed. And a step of forming a p-type charge transport layer on the crystal, and sandwiching the zinc oxide comb crystal having the p-type charge transport layer formed between the other side cell substrates to produce a photoelectric conversion cell. And a method for manufacturing a photoelectric conversion device.
【請求項6】 一対のセル基板を用意する工程、少なく
とも亜鉛を含む原料を加熱し、前記原料を蒸発させて一
方のセル基板上に酸化亜鉛櫛状結晶膜を形成する工程、
前記セル基板上の酸化亜鉛櫛状結晶膜に光吸収層を形成
する工程、前記光吸収層が形成された酸化亜鉛櫛状結晶
上にp型の電荷輸送層を形成する工程、前記p型の電荷
輸送層が形成された酸化亜鉛櫛状結晶を他方のセル基板
で挟んで光電変換セルを作製する工程を含むことを特徴
とする光電変換装置の製造方法。
6. A step of preparing a pair of cell substrates, a step of heating a raw material containing at least zinc and evaporating the raw material to form a zinc oxide comb crystal film on one of the cell substrates,
Forming a light absorption layer on the zinc oxide comb crystal film on the cell substrate; forming a p-type charge transport layer on the zinc oxide comb crystal on which the light absorption layer is formed; A method for manufacturing a photoelectric conversion device, comprising a step of manufacturing a photoelectric conversion cell by sandwiching a zinc oxide comb-shaped crystal on which a charge transport layer is formed with another cell substrate.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006515458A (en) * 2002-12-11 2006-05-25 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Dye-sensitized solar cell with foil electrode
WO2010050575A1 (en) 2008-10-29 2010-05-06 富士フイルム株式会社 Dye, photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell each comprising the dye, and process for producing dye
EP2306479A2 (en) 2009-09-28 2011-04-06 Fujifilm Corporation Method of producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell
WO2011118581A1 (en) 2010-03-24 2011-09-29 富士フイルム株式会社 Method for manufacturing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell
WO2012132855A1 (en) 2011-03-30 2012-10-04 富士フイルム株式会社 Photoelectric converter and photoelectrochemical cell
WO2013006016A2 (en) * 2011-07-07 2013-01-10 포항공과대학교 산학협력단 Solar cell element and manufacturing method for same
KR101232299B1 (en) * 2011-06-29 2013-02-13 한국과학기술원 Nanostructure and manufacturing method thereof and solar cell including the same
US8962163B2 (en) 2009-12-22 2015-02-24 Showa Denko K.K. Aluminum alloy for anodization and aluminum alloy component

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006515458A (en) * 2002-12-11 2006-05-25 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Dye-sensitized solar cell with foil electrode
WO2010050575A1 (en) 2008-10-29 2010-05-06 富士フイルム株式会社 Dye, photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell each comprising the dye, and process for producing dye
EP2845882A2 (en) 2008-10-29 2015-03-11 Fujifilm Corporation Dye, Photoelectric Conversion Element and Photoelectrochemical Cell
EP2306479A2 (en) 2009-09-28 2011-04-06 Fujifilm Corporation Method of producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell
US8962163B2 (en) 2009-12-22 2015-02-24 Showa Denko K.K. Aluminum alloy for anodization and aluminum alloy component
WO2011118581A1 (en) 2010-03-24 2011-09-29 富士フイルム株式会社 Method for manufacturing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell
WO2012132855A1 (en) 2011-03-30 2012-10-04 富士フイルム株式会社 Photoelectric converter and photoelectrochemical cell
KR101232299B1 (en) * 2011-06-29 2013-02-13 한국과학기술원 Nanostructure and manufacturing method thereof and solar cell including the same
WO2013006016A2 (en) * 2011-07-07 2013-01-10 포항공과대학교 산학협력단 Solar cell element and manufacturing method for same
WO2013006016A3 (en) * 2011-07-07 2013-02-28 포항공과대학교 산학협력단 Solar cell element and manufacturing method for same
KR101295199B1 (en) * 2011-07-07 2013-08-09 포항공과대학교 산학협력단 Solar cell device and manufacturing method thereof

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