JP2003317815A - 色素増感型太陽電池及びその製造方法 - Google Patents
色素増感型太陽電池及びその製造方法Info
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光電変換効率を向上させる色素増感型太陽電
池及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 導電性及び透光性を有する基材１の表面
に形成した第１の金属酸化物の粒子膜２と、その粒子膜
２の粒子３の表面に第２の金属酸化物の被膜６を有した
電極と、上記第２の金属酸化物の被膜６の表面に吸着し
た色素７と、この色素５と接する電解質層７と、この電
解質層７に接する対極８とを備えた色素増感型太陽電池
において、第２の金属酸化物の被膜６が、上記基材１の
表面に形成した第１の金属酸化物の粒子膜２を、その溶
液温度が８０〜１５０℃の第２の金属酸化物を構成する
金属のフッ化物溶液又はフッ化錯体溶液と接触させて、
第２の金属酸化物を析出させて形成した配向している被
膜６である色素増感型太陽電池及びその色素増感型太陽
電池の製造方法。
池及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 導電性及び透光性を有する基材１の表面
に形成した第１の金属酸化物の粒子膜２と、その粒子膜
２の粒子３の表面に第２の金属酸化物の被膜６を有した
電極と、上記第２の金属酸化物の被膜６の表面に吸着し
た色素７と、この色素５と接する電解質層７と、この電
解質層７に接する対極８とを備えた色素増感型太陽電池
において、第２の金属酸化物の被膜６が、上記基材１の
表面に形成した第１の金属酸化物の粒子膜２を、その溶
液温度が８０〜１５０℃の第２の金属酸化物を構成する
金属のフッ化物溶液又はフッ化錯体溶液と接触させて、
第２の金属酸化物を析出させて形成した配向している被
膜６である色素増感型太陽電池及びその色素増感型太陽
電池の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽光または人工
光のエネルギーを電気エネルギーに変換する色素増感型
太陽電池およびその製造方法に関するものである。
光のエネルギーを電気エネルギーに変換する色素増感型
太陽電池およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】色素増感型太陽電池は、導電性及び透光
性を有する基材１０の表面に金属酸化物（第２の金属酸
化物）の被膜６０を形成してなる一方の電極４０と、こ
の金属酸化物（第２の金属酸化物）の被膜６０に吸着し
た色素５０と、電解質層７０を介して対極８０を備える
ものであり（図３参照）、太陽光または人工光のエネル
ギーを電気エネルギーに変換するものとして近年注目さ
れている。
性を有する基材１０の表面に金属酸化物（第２の金属酸
化物）の被膜６０を形成してなる一方の電極４０と、こ
の金属酸化物（第２の金属酸化物）の被膜６０に吸着し
た色素５０と、電解質層７０を介して対極８０を備える
ものであり（図３参照）、太陽光または人工光のエネル
ギーを電気エネルギーに変換するものとして近年注目さ
れている。
【０００３】上記のような構成の色素増感型太陽電池
は、一般の太陽電池であるＰ−Ｎ接合型半導体太陽電池
と比較して、製造に真空を必要としないので製造のため
のエネルギーが小さい、資源枯渇が危惧されているシリ
コン等の材料を用いない、コスト的にも低コストで作製
が可能である等の特徴を有している新しい太陽電池であ
るが、この色素増感型太陽電池は、一般の太陽電池に比
べ、光電変換効率が小さいという問題があった。
は、一般の太陽電池であるＰ−Ｎ接合型半導体太陽電池
と比較して、製造に真空を必要としないので製造のため
のエネルギーが小さい、資源枯渇が危惧されているシリ
コン等の材料を用いない、コスト的にも低コストで作製
が可能である等の特徴を有している新しい太陽電池であ
るが、この色素増感型太陽電池は、一般の太陽電池に比
べ、光電変換効率が小さいという問題があった。
【０００４】近年、この色素増感型太陽電池の光変換効
率を向上させるために、図４に示すように、導電性及び
透光性を有する基材１０上に、第１の金属酸化物の粒子
膜２０を形成し、次いで、その粒子膜２０の粒子３０の
表面に第２の金属酸化物の被膜６０を形成して一方の電
極４０とし、次いで、この第２の金属酸化物の被膜６０
の表面に色素５０を吸着した後に、電解質層７０を介し
て対極８０を形成することが検討されている。この第１
の金属酸化物の粒子膜２０を形成することで、この粒子
膜２０を形成しない場合に比べ、第２の金属酸化物の被
膜６０と色素５０との接触面積を増大させることがで
き、その結果、色素増感太陽電池の光電変換効率を向上
させることができる。
率を向上させるために、図４に示すように、導電性及び
透光性を有する基材１０上に、第１の金属酸化物の粒子
膜２０を形成し、次いで、その粒子膜２０の粒子３０の
表面に第２の金属酸化物の被膜６０を形成して一方の電
極４０とし、次いで、この第２の金属酸化物の被膜６０
の表面に色素５０を吸着した後に、電解質層７０を介し
て対極８０を形成することが検討されている。この第１
の金属酸化物の粒子膜２０を形成することで、この粒子
膜２０を形成しない場合に比べ、第２の金属酸化物の被
膜６０と色素５０との接触面積を増大させることがで
き、その結果、色素増感太陽電池の光電変換効率を向上
させることができる。
【０００５】しかし、この色素増感太陽電池の光電変換
効率は、実用化に対して十分なものとはいえず、さらな
る光電変換効率の向上が求められているのが現状であ
る。
効率は、実用化に対して十分なものとはいえず、さらな
る光電変換効率の向上が求められているのが現状であ
る。
【０００６】また、色素増感型太陽電池の光変換効率
を、向上させる他の方法として、図３に示す金属酸化物
（第２の金属酸化物）の被膜６０に、配向している金属
酸化物（第２の金属酸化物）の被膜を用いることが検討
されている（特開２０００―２８５９７２公報）。金属
酸化物（第２の金属酸化物）の被膜が、配向していない
場合は、被膜を形成する金属酸化物（第２の金属酸化
物）の結晶が、ランダムな方向を向いている状態であ
り、この場合、金属酸化物（第２の金属酸化物）の内部
を電子が移動する際、多数の粒界を横切ることとなる。
粒界では、電子の移動が阻害されるため電子の移動度は
低下し、その結果、色素増感太陽電池の光電変換効率が
低下することとなる。ここで、金属酸化物（第２の金属
酸化物）の結晶の向きを、金属酸化物（第２の金属酸化
物）の被膜６０の厚さ方向（色素６０から基板１０へと
電子が移動する方向）に、そろえて配向させることで、
この方向の電子移動が促進され、その結果、色素増感型
太陽電池の光電変換効率を向上させることができると考
えられる。
を、向上させる他の方法として、図３に示す金属酸化物
（第２の金属酸化物）の被膜６０に、配向している金属
酸化物（第２の金属酸化物）の被膜を用いることが検討
されている（特開２０００―２８５９７２公報）。金属
酸化物（第２の金属酸化物）の被膜が、配向していない
場合は、被膜を形成する金属酸化物（第２の金属酸化
物）の結晶が、ランダムな方向を向いている状態であ
り、この場合、金属酸化物（第２の金属酸化物）の内部
を電子が移動する際、多数の粒界を横切ることとなる。
粒界では、電子の移動が阻害されるため電子の移動度は
低下し、その結果、色素増感太陽電池の光電変換効率が
低下することとなる。ここで、金属酸化物（第２の金属
酸化物）の結晶の向きを、金属酸化物（第２の金属酸化
物）の被膜６０の厚さ方向（色素６０から基板１０へと
電子が移動する方向）に、そろえて配向させることで、
この方向の電子移動が促進され、その結果、色素増感型
太陽電池の光電変換効率を向上させることができると考
えられる。
【０００７】この配向している金属酸化物（第２の金属
酸化物）の被膜の形成方法としては、スパッタ法を用い
て形成する方法が、特開２０００―２８５９７２公報に
開示されている。しかし、図４に示すような、基材１０
に形成した粒子膜２０の粒子３０の表面に、このスパッ
タ法を用いて、配向している第２の金属酸化物の被膜を
均一に形成するのは、困難なのが現状である。
酸化物）の被膜の形成方法としては、スパッタ法を用い
て形成する方法が、特開２０００―２８５９７２公報に
開示されている。しかし、図４に示すような、基材１０
に形成した粒子膜２０の粒子３０の表面に、このスパッ
タ法を用いて、配向している第２の金属酸化物の被膜を
均一に形成するのは、困難なのが現状である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光電
変換効率がより向上した色素増感型太陽電池およびその
色素増感型太陽電池の製造方法を提供することにある。
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光電
変換効率がより向上した色素増感型太陽電池およびその
色素増感型太陽電池の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、第１の金属酸
化物の粒子膜を形成した基材を、その溶液温度が８０〜
１５０℃の第２の金属酸化物を構成する金属フッ化物溶
液又はフッ化錯体溶液と接触させて、第２の金属酸化物
を析出させて配向した被膜を形成することで、上記課題
が解決可能なことを見出して、本発明の完成に至ったも
のである。
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、第１の金属酸
化物の粒子膜を形成した基材を、その溶液温度が８０〜
１５０℃の第２の金属酸化物を構成する金属フッ化物溶
液又はフッ化錯体溶液と接触させて、第２の金属酸化物
を析出させて配向した被膜を形成することで、上記課題
が解決可能なことを見出して、本発明の完成に至ったも
のである。
【００１０】請求項１に係る発明の色素増感型太陽電池
は、導電性及び透光性を有する基材の表面に形成した第
１の金属酸化物の粒子膜と、その粒子膜の粒子の表面に
第２の金属酸化物の被膜を有した電極と、この第２の金
属酸化物の被膜の表面に吸着した色素と、この色素と接
する電解質層と、この電解質層に接する対極とを備えた
色素増感型太陽電池において、第２の金属酸化物の被膜
が、上記基材の表面に形成した第１の金属酸化物の粒子
膜を、その溶液温度が８０〜１５０℃の第２の金属酸化
物を構成する金属のフッ化物溶液又はフッ化錯体溶液と
接触させて、第２の金属酸化物を析出させて形成した配
向している被膜であることを特徴とする。
は、導電性及び透光性を有する基材の表面に形成した第
１の金属酸化物の粒子膜と、その粒子膜の粒子の表面に
第２の金属酸化物の被膜を有した電極と、この第２の金
属酸化物の被膜の表面に吸着した色素と、この色素と接
する電解質層と、この電解質層に接する対極とを備えた
色素増感型太陽電池において、第２の金属酸化物の被膜
が、上記基材の表面に形成した第１の金属酸化物の粒子
膜を、その溶液温度が８０〜１５０℃の第２の金属酸化
物を構成する金属のフッ化物溶液又はフッ化錯体溶液と
接触させて、第２の金属酸化物を析出させて形成した配
向している被膜であることを特徴とする。
【００１１】なお、ここでいう配向している被膜とは、
以下で説明する配向率が０％でない被膜のことである。
以下で説明する配向率が０％でない被膜のことである。
【００１２】請求項２に係る発明の色素増感型太陽電池
は、請求項１に記載の色素増感型太陽電池において、上
記第２の金属酸化物の被膜のＸ線回折法により求めた配
向率が、７０％以上であることを特徴とする。
は、請求項１に記載の色素増感型太陽電池において、上
記第２の金属酸化物の被膜のＸ線回折法により求めた配
向率が、７０％以上であることを特徴とする。
【００１３】なお、ここでいう配向率とは、第２の金属
酸化物の結晶の向きを、第２の金属酸化物の被膜の厚さ
方向（色素から第１の金属酸化物の粒子膜へと電子が移
動する方向）に、そろえて配向した割合であり、この配
向率は、Ｘ線回折法を用いて求めた、下記式（１）で表
す値とする。また、評価サンプルとしては、本発明と同
一の条件でガラス基板上に作製した第２の金属酸化物の
被膜を用いるものとする。
酸化物の結晶の向きを、第２の金属酸化物の被膜の厚さ
方向（色素から第１の金属酸化物の粒子膜へと電子が移
動する方向）に、そろえて配向した割合であり、この配
向率は、Ｘ線回折法を用いて求めた、下記式（１）で表
す値とする。また、評価サンプルとしては、本発明と同
一の条件でガラス基板上に作製した第２の金属酸化物の
被膜を用いるものとする。
【００１４】
【式１】
【００１５】ここで、
ΣＩ*＝当該サンプルにおける第２の金属酸化物の注目
する方向の結晶面および当該結晶面と等価な面でのＸ線
反射強度比 ΣＩ* (hkl)＝当該サンプルにおけるすべての結晶面での
Ｘ線強度の和 ΣＩ0＝当該第２の金属酸化物粉末（配向性がなくラン
ダムな状態）における注目する方向の結晶面および当該
結晶面と等価な面でのＸ線回折強度の和 ΣＩ0 (hkl)＝当該第２の金属酸化物粉末（配向性がなく
ランダムな状態）におけるすべての結晶面でのＸ線反射
強度の和である。
する方向の結晶面および当該結晶面と等価な面でのＸ線
反射強度比 ΣＩ* (hkl)＝当該サンプルにおけるすべての結晶面での
Ｘ線強度の和 ΣＩ0＝当該第２の金属酸化物粉末（配向性がなくラン
ダムな状態）における注目する方向の結晶面および当該
結晶面と等価な面でのＸ線回折強度の和 ΣＩ0 (hkl)＝当該第２の金属酸化物粉末（配向性がなく
ランダムな状態）におけるすべての結晶面でのＸ線反射
強度の和である。
【００１６】なお、等価な結晶面とは、ある指数で表さ
れる結晶面の整数倍の指数で表される結晶面のことであ
る。
れる結晶面の整数倍の指数で表される結晶面のことであ
る。
【００１７】請求項３に係る発明の色素増感型太陽電池
は、請求項１又は請求項２記載の色素増感型太陽電池に
おいて、上記第２の金属酸化物が、粒子膜を構成する第
１の金属酸化物より、導電性が同等以下の金属酸化物で
あることを特徴とする。
は、請求項１又は請求項２記載の色素増感型太陽電池に
おいて、上記第２の金属酸化物が、粒子膜を構成する第
１の金属酸化物より、導電性が同等以下の金属酸化物で
あることを特徴とする。
【００１８】請求項４に係る発明の色素増感型太陽電池
は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の色素増感
型太陽電池において、上記第２の金属酸化物が、酸化チ
タンであることを特徴とする。
は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の色素増感
型太陽電池において、上記第２の金属酸化物が、酸化チ
タンであることを特徴とする。
【００１９】請求項５に係る発明の色素増感型太陽電池
の製造方法は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
の色素増感型太陽電池の製造方法であって、第２の金属
酸化物の被膜を形成する方法が、導電性及び透光性を有
する基材の表面に形成した第１の金属酸化物の粒子膜
を、その溶液温度が８０〜１５０℃の第２の金属酸化物
を構成する金属のフッ化物溶液又はフッ化錯体溶液と接
触させて、第２の金属酸化物を析出させて配向している
被膜を形成する方法であることを特徴とする。
の製造方法は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
の色素増感型太陽電池の製造方法であって、第２の金属
酸化物の被膜を形成する方法が、導電性及び透光性を有
する基材の表面に形成した第１の金属酸化物の粒子膜
を、その溶液温度が８０〜１５０℃の第２の金属酸化物
を構成する金属のフッ化物溶液又はフッ化錯体溶液と接
触させて、第２の金属酸化物を析出させて配向している
被膜を形成する方法であることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。
用いて説明する。
【００２１】図１は、本実施形態の色素増感型太陽電池
を摸式的に示した概略断面図であり、図２は、作製工程
をステップ毎に示した概略断面図である。
を摸式的に示した概略断面図であり、図２は、作製工程
をステップ毎に示した概略断面図である。
【００２２】本実施形態の色素増感型太陽電池は、図１
に示すように、導電性及び透光性を有する基材１の表面
に形成された第１の金属酸化物の粒子膜２と、その粒子
膜２の粒子３の表面に、第２の金属酸化物の被膜６とを
有した電極４と、この第２の金属酸化物の被膜６の表面
に吸着した色素５と、この色素５と接する電解質層７
と、この電解質層７に接する対極８とを備えた色素増感
型太陽電池において、第２の金属酸化物の被膜６が、上
記基材１の表面に形成した第１の金属酸化物の粒子膜２
を、その溶液温度が８０〜１５０℃の第２の金属酸化物
を構成する金属のフッ化物溶液又はフッ化錯体溶液と接
触させて、第２の金属酸化物を析出させて形成した配向
している被膜６である色素増感型太陽電池である。
に示すように、導電性及び透光性を有する基材１の表面
に形成された第１の金属酸化物の粒子膜２と、その粒子
膜２の粒子３の表面に、第２の金属酸化物の被膜６とを
有した電極４と、この第２の金属酸化物の被膜６の表面
に吸着した色素５と、この色素５と接する電解質層７
と、この電解質層７に接する対極８とを備えた色素増感
型太陽電池において、第２の金属酸化物の被膜６が、上
記基材１の表面に形成した第１の金属酸化物の粒子膜２
を、その溶液温度が８０〜１５０℃の第２の金属酸化物
を構成する金属のフッ化物溶液又はフッ化錯体溶液と接
触させて、第２の金属酸化物を析出させて形成した配向
している被膜６である色素増感型太陽電池である。
【００２３】この色素増感型太陽電池では、第２の金属
酸化物の被膜６が、上記基材１の表面に形成した第１の
金属酸化物の粒子膜２を、その溶液温度が８０〜１５０
℃の第２の金属酸化物を構成する金属のフッ化物溶液又
はフッ化錯体溶液と接触させて、第２の金属酸化物を析
出させて形成した配向している被膜６であることが特に
重要である。そして、この第２の金属酸化物の被膜６の
Ｘ線回折法により求めた配向率は、０％でなければ良い
が、高い方が望ましい。被膜６のＸ線回折法により求め
た配向率が高いと、第２の金属酸化物の被膜６の、色素
５から粒子膜６へ向う方向の電子移動が、速くなり、そ
の結果、色素増感型太陽電池の光電変換効率が向上す
る。この被膜６の配向率としては、７０％以上であるこ
とが好ましい。
酸化物の被膜６が、上記基材１の表面に形成した第１の
金属酸化物の粒子膜２を、その溶液温度が８０〜１５０
℃の第２の金属酸化物を構成する金属のフッ化物溶液又
はフッ化錯体溶液と接触させて、第２の金属酸化物を析
出させて形成した配向している被膜６であることが特に
重要である。そして、この第２の金属酸化物の被膜６の
Ｘ線回折法により求めた配向率は、０％でなければ良い
が、高い方が望ましい。被膜６のＸ線回折法により求め
た配向率が高いと、第２の金属酸化物の被膜６の、色素
５から粒子膜６へ向う方向の電子移動が、速くなり、そ
の結果、色素増感型太陽電池の光電変換効率が向上す
る。この被膜６の配向率としては、７０％以上であるこ
とが好ましい。
【００２４】なお、ここでいう配向率とは、第２の金属
酸化物の結晶の向きを、第２の金属酸化物の被膜６の厚
さ方向（色素５から第１の金属酸化物の粒子膜６へと電
子が移動する方向）に、そろえて配向した割合であり、
この配向率は、Ｘ線回折法を用いて求めた、式（１）で
表す値である。
酸化物の結晶の向きを、第２の金属酸化物の被膜６の厚
さ方向（色素５から第１の金属酸化物の粒子膜６へと電
子が移動する方向）に、そろえて配向した割合であり、
この配向率は、Ｘ線回折法を用いて求めた、式（１）で
表す値である。
【００２５】次に、本実施形態の色素増感型太陽電池及
びその製造方法について、図１、図２に基づいて詳しく
説明する。
びその製造方法について、図１、図２に基づいて詳しく
説明する。
【００２６】図２に示す基材１としては、導電性及び透
光性を有するものであり、その材料は、後述の液相析出
法で用いる反応液と反応しないか又は反応が非常に遅い
ものであれば、採用することができるが、導電性、透光
性、及び耐熱性の点からスズ系酸化物をコートした透明
導電膜１ｂを有するガラス１ａが好ましい。上記スズ系
酸化物としては、例えば、インジウム／スズ複合酸化物
（ＩＴＯと記す）、アンチモン／スズ複合酸化物（ＡＴ
Ｏと記す）、フッ素ドープ酸化スズ等が挙げられ、なか
でも、数百℃の熱によっても導電性が低下しない点や取
扱い易い点からはフッ素ドープ酸化スズが好ましく、大
量に生産されているので安価で入手が容易な点からはＩ
ＴＯが好ましい。
光性を有するものであり、その材料は、後述の液相析出
法で用いる反応液と反応しないか又は反応が非常に遅い
ものであれば、採用することができるが、導電性、透光
性、及び耐熱性の点からスズ系酸化物をコートした透明
導電膜１ｂを有するガラス１ａが好ましい。上記スズ系
酸化物としては、例えば、インジウム／スズ複合酸化物
（ＩＴＯと記す）、アンチモン／スズ複合酸化物（ＡＴ
Ｏと記す）、フッ素ドープ酸化スズ等が挙げられ、なか
でも、数百℃の熱によっても導電性が低下しない点や取
扱い易い点からはフッ素ドープ酸化スズが好ましく、大
量に生産されているので安価で入手が容易な点からはＩ
ＴＯが好ましい。
【００２７】図２（ａ）に示す導電性及び透光性を有す
る基材１の表面に第１の金属酸化物の粒子３を分散した
ゾルをコートして、図２（ｂ）に示す粒子３が積み重な
った第１の金属酸化物の粒子膜２を形成する。
る基材１の表面に第１の金属酸化物の粒子３を分散した
ゾルをコートして、図２（ｂ）に示す粒子３が積み重な
った第１の金属酸化物の粒子膜２を形成する。
【００２８】上記ゾルは、溶液中に固体成分である第１
の金属酸化物の粒子３が分散されたものを用いることが
できる。溶媒としては、有機溶媒あるいは水をそれぞれ
単独で用いてもよいし、有機溶媒と水の混合物を用いて
もよい。
の金属酸化物の粒子３が分散されたものを用いることが
できる。溶媒としては、有機溶媒あるいは水をそれぞれ
単独で用いてもよいし、有機溶媒と水の混合物を用いて
もよい。
【００２９】上記粒子３を構成する第１の金属酸化物と
しては、例えば、酸化スズ、酸化チタン、シリカ、アル
ミナ、アンチモン／スズ複合酸化物（ＡＴＯ）、酸化亜
鉛等が挙げられ、これらを単独、または二種類以上を複
合したり混合したりして用いることができる。なかで
も、上記粒子３としては、酸化スズまたは酸化チタン
が、電池に高い光電変換効率を発現する点で特に好まし
い。上記粒子３の粒径は、任意に設定されるが、表面積
を大きくして色素の吸着量を増加させるという理由か
ら、粒子３の粒径は、小さいほど好ましい。しかし粒子
３の粒径が小さ過ぎると、ゾルをコートすることが難し
くなって粒子膜２を形成するのが困難となる傾向があ
る。そこで粒子３の粒径は、５〜１００ｎｍに設定する
のが好ましい。
しては、例えば、酸化スズ、酸化チタン、シリカ、アル
ミナ、アンチモン／スズ複合酸化物（ＡＴＯ）、酸化亜
鉛等が挙げられ、これらを単独、または二種類以上を複
合したり混合したりして用いることができる。なかで
も、上記粒子３としては、酸化スズまたは酸化チタン
が、電池に高い光電変換効率を発現する点で特に好まし
い。上記粒子３の粒径は、任意に設定されるが、表面積
を大きくして色素の吸着量を増加させるという理由か
ら、粒子３の粒径は、小さいほど好ましい。しかし粒子
３の粒径が小さ過ぎると、ゾルをコートすることが難し
くなって粒子膜２を形成するのが困難となる傾向があ
る。そこで粒子３の粒径は、５〜１００ｎｍに設定する
のが好ましい。
【００３０】上記ゾルを調製する方法としては、溶液中
に第１の金属酸化物の粒子３をほぼ均一に分散させるこ
とができる方法を用いるが、例えば、粒子３を空気中や
不活性ガス中で焼成することにより結晶化させ、この結
晶化した粒子３を溶媒に配合してペイントシェイカーな
どの攪拌機で攪拌することによって、溶液中に粒子３が
分散したゾルを調製することができる。また、ゾルの調
製方法としては、結晶化する前の第１の金属酸化物の粒
子３を溶媒に配合してペイントシェイカーなどの攪拌機
で攪拌して溶液中に粒子３を分散させ、この後、溶液中
の粒子３をオートクレーブ中で結晶化させるようにして
ゾルを調製するようにしてもよい。ゾルをコートして形
成される第１の金属酸化物の粒子膜２の透光性をより高
くしたり、表面積をより大きくしたりする場合は、溶液
中の上記粒子３をオートクレーブ処理して結晶化させる
方法を採用することが好ましく、ゾルをコートして形成
される上記粒子膜２を安価に作製する場合は、空気中や
不活性ガス中で焼成して結晶化させた粒子３を溶媒に分
散させる方法を採用することもできる。
に第１の金属酸化物の粒子３をほぼ均一に分散させるこ
とができる方法を用いるが、例えば、粒子３を空気中や
不活性ガス中で焼成することにより結晶化させ、この結
晶化した粒子３を溶媒に配合してペイントシェイカーな
どの攪拌機で攪拌することによって、溶液中に粒子３が
分散したゾルを調製することができる。また、ゾルの調
製方法としては、結晶化する前の第１の金属酸化物の粒
子３を溶媒に配合してペイントシェイカーなどの攪拌機
で攪拌して溶液中に粒子３を分散させ、この後、溶液中
の粒子３をオートクレーブ中で結晶化させるようにして
ゾルを調製するようにしてもよい。ゾルをコートして形
成される第１の金属酸化物の粒子膜２の透光性をより高
くしたり、表面積をより大きくしたりする場合は、溶液
中の上記粒子３をオートクレーブ処理して結晶化させる
方法を採用することが好ましく、ゾルをコートして形成
される上記粒子膜２を安価に作製する場合は、空気中や
不活性ガス中で焼成して結晶化させた粒子３を溶媒に分
散させる方法を採用することもできる。
【００３１】基板１の表面にゾルをコートする方法は、
例えば、グラビアコート法、スピンコート法、ドクタブ
レード法、ディップコーティング法等の従来から行なわ
れている方法を適宜採用することができる。上記粒子膜
２の膜厚は、２μｍ以上に設定するのが好ましく、これ
を考慮してゾルの塗布量を調整する。上記粒子膜２の膜
厚が２μｍ未満であると光電変換効率が低下する傾向が
ある。また、粒子膜２の膜厚の上限は、粒子膜２と後工
程で形成する被膜６との密着性が低下しない程度であれ
ばよく、例えば２０μｍに設定することができる。上記
粒子膜２を形成した後、粒子膜２と後工程で形成する被
膜６の密着性を高めるために、必要に応じて、焼成工程
を行なってもよい。
例えば、グラビアコート法、スピンコート法、ドクタブ
レード法、ディップコーティング法等の従来から行なわ
れている方法を適宜採用することができる。上記粒子膜
２の膜厚は、２μｍ以上に設定するのが好ましく、これ
を考慮してゾルの塗布量を調整する。上記粒子膜２の膜
厚が２μｍ未満であると光電変換効率が低下する傾向が
ある。また、粒子膜２の膜厚の上限は、粒子膜２と後工
程で形成する被膜６との密着性が低下しない程度であれ
ばよく、例えば２０μｍに設定することができる。上記
粒子膜２を形成した後、粒子膜２と後工程で形成する被
膜６の密着性を高めるために、必要に応じて、焼成工程
を行なってもよい。
【００３２】次に、上記粒子膜２を形成した後に、その
溶液温度が８０〜１５０℃の第２の金属酸化物を構成す
る金属のフッ化物溶液又はフッ化錯体溶液と粒子膜２を
接触させて、図２（ｃ）に示す、粒子膜２の粒子３の表
面に、第２の金属酸化物の配向している被膜６を形成す
る。
溶液温度が８０〜１５０℃の第２の金属酸化物を構成す
る金属のフッ化物溶液又はフッ化錯体溶液と粒子膜２を
接触させて、図２（ｃ）に示す、粒子膜２の粒子３の表
面に、第２の金属酸化物の配向している被膜６を形成す
る。
【００３３】粒子膜２に接触させる第２の金属酸化物を
構成する金属のフッ化物溶液又はフッ化錯体溶液の溶液
温度は、８０〜１５０℃とする。この溶液温度が、８０
℃より低いと、粒子膜２の粒子３の表面に析出させた、
第２の金属酸化物の被膜６の配向率が低くなる傾向にあ
る。また、この溶液温度は、高ければ高い程、配向率が
高くなるが、１５０℃を超えると、第２の金属酸化物の
析出速度等の作製条件の制御が困難になる傾向にある。
構成する金属のフッ化物溶液又はフッ化錯体溶液の溶液
温度は、８０〜１５０℃とする。この溶液温度が、８０
℃より低いと、粒子膜２の粒子３の表面に析出させた、
第２の金属酸化物の被膜６の配向率が低くなる傾向にあ
る。また、この溶液温度は、高ければ高い程、配向率が
高くなるが、１５０℃を超えると、第２の金属酸化物の
析出速度等の作製条件の制御が困難になる傾向にある。
【００３４】上記第２の金属酸化物としては、酸化チタ
ン、酸化亜鉛、酸化スズ、ニオビア等があげられるが、
特に、酸化チタンが色素からの電子注入速度が大きいの
で好ましい。また、第２の金属酸化物としては、粒子膜
２を構成する第１の金属酸化物に比べ導電性が同等以下
のもの用いるのが、この構成により、第２の金属酸化物
の被膜４から第１の金属酸化物の粒子膜２への電子の移
動速度が速くなるので好ましい。
ン、酸化亜鉛、酸化スズ、ニオビア等があげられるが、
特に、酸化チタンが色素からの電子注入速度が大きいの
で好ましい。また、第２の金属酸化物としては、粒子膜
２を構成する第１の金属酸化物に比べ導電性が同等以下
のもの用いるのが、この構成により、第２の金属酸化物
の被膜４から第１の金属酸化物の粒子膜２への電子の移
動速度が速くなるので好ましい。
【００３５】上記第２の金属酸化物の被膜６を形成する
成膜方法は、いわゆる液相析出法であり、第２の金属酸
化物を構成する金属のフッ化物溶液又はフッ化物錯体溶
液の加水分解平衡反応を利用して、その溶液と粒子膜３
を接触させることで粒子３の表面に第２の金属酸化物の
配向している被膜６を形成させる方法である。この方法
は、上記溶液と粒子膜２の粒子３の略全面とが接触し
て、第２の金属酸化物の被膜６を形成するため、スパッ
タ法を用いた場合に比べ、より均一な第２の金属酸化物
の被膜６を粒子膜２の粒子３の表面に形成することがで
きるものである。
成膜方法は、いわゆる液相析出法であり、第２の金属酸
化物を構成する金属のフッ化物溶液又はフッ化物錯体溶
液の加水分解平衡反応を利用して、その溶液と粒子膜３
を接触させることで粒子３の表面に第２の金属酸化物の
配向している被膜６を形成させる方法である。この方法
は、上記溶液と粒子膜２の粒子３の略全面とが接触し
て、第２の金属酸化物の被膜６を形成するため、スパッ
タ法を用いた場合に比べ、より均一な第２の金属酸化物
の被膜６を粒子膜２の粒子３の表面に形成することがで
きるものである。
【００３６】上記加水分解平衡反応を移動させる手段
は、例えば、ほう酸等の平衡を移動させる添加剤を添加
して平衡移動させたりする方法を採用することができ
る。例えば、反応液としてチタンフッ化アンモニウム水
溶液を用いる場合、下記式（２）で表される加水分解平
衡反応を右に進める添加剤を添加して反応液を酸化チタ
ンの過飽和溶液にし、この溶液と基材１上に形成した粒
子膜２を接触させることによって、粒子膜２の粒子３の
表面に酸化チタンの被膜６を形成する。（ＮＨ4)2Ｔｉ
Ｆ6＋２Ｈ2Ｏ ⇔ ＴｉＯ2＋４ＨＦ＋２ＮＨ4Ｆ ……
（２）この際、上記反応液の液温を８０〜１５０℃にす
ることで、粒子膜２の粒子３の表面に、酸化チタンの配
向している被膜６を形成することができる。
は、例えば、ほう酸等の平衡を移動させる添加剤を添加
して平衡移動させたりする方法を採用することができ
る。例えば、反応液としてチタンフッ化アンモニウム水
溶液を用いる場合、下記式（２）で表される加水分解平
衡反応を右に進める添加剤を添加して反応液を酸化チタ
ンの過飽和溶液にし、この溶液と基材１上に形成した粒
子膜２を接触させることによって、粒子膜２の粒子３の
表面に酸化チタンの被膜６を形成する。（ＮＨ4)2Ｔｉ
Ｆ6＋２Ｈ2Ｏ ⇔ ＴｉＯ2＋４ＨＦ＋２ＮＨ4Ｆ ……
（２）この際、上記反応液の液温を８０〜１５０℃にす
ることで、粒子膜２の粒子３の表面に、酸化チタンの配
向している被膜６を形成することができる。
【００３７】上述のようにして、第１の金属酸化物の粒
子膜２の粒子３の表面に、第２の金属酸化物の配向して
いる被膜６を析出させる。この被膜６の膜厚は、１〜２
００ｎｍに設定することができる。被膜６の膜厚は、１
ｎｍ未満であれば、十分な光電変換効率の向上効果を得
られない傾向があり、膜厚が２００ｎｍを超えると、被
膜６の形成後の乾燥や焼成により、被膜６が体積収縮す
る傾向がある。このようにして、図２（ｃ）に示すよう
に、導電性及び透光性を有する基材１の表面に第１の金
属酸化物の粒子膜２とその粒子３の表面に、第２の金属
酸化物の配向している被膜６を有する電極４を形成する
ことができる。
子膜２の粒子３の表面に、第２の金属酸化物の配向して
いる被膜６を析出させる。この被膜６の膜厚は、１〜２
００ｎｍに設定することができる。被膜６の膜厚は、１
ｎｍ未満であれば、十分な光電変換効率の向上効果を得
られない傾向があり、膜厚が２００ｎｍを超えると、被
膜６の形成後の乾燥や焼成により、被膜６が体積収縮す
る傾向がある。このようにして、図２（ｃ）に示すよう
に、導電性及び透光性を有する基材１の表面に第１の金
属酸化物の粒子膜２とその粒子３の表面に、第２の金属
酸化物の配向している被膜６を有する電極４を形成する
ことができる。
【００３８】次いで、図１に示すように、この電極４の
被膜６の表面に色素５を吸着する。上記色素５として
は、公知のものを用いることができ、例えば、シス−ビ
ス（イソチオシアナート）ビス（２，２’−ビピリジル
ー４，４’−ジカルボキシレート）ルテニウムなどのＲ
ｕ錯体（ルテニウム色素）が挙げられる。色素５を吸着
させる方法は、例えば、上記色素５をエタノール等の溶
媒に溶解させて色素吸着液を作製し、この色素吸着液に
電極４を浸漬する方法が挙げられる。
被膜６の表面に色素５を吸着する。上記色素５として
は、公知のものを用いることができ、例えば、シス−ビ
ス（イソチオシアナート）ビス（２，２’−ビピリジル
ー４，４’−ジカルボキシレート）ルテニウムなどのＲ
ｕ錯体（ルテニウム色素）が挙げられる。色素５を吸着
させる方法は、例えば、上記色素５をエタノール等の溶
媒に溶解させて色素吸着液を作製し、この色素吸着液に
電極４を浸漬する方法が挙げられる。
【００３９】次いで、上記色素５に接する電解質層７を
形成する。この電解質層７としては、例えば、エチレン
カーボネートとアセトニトリルの混合溶液にヨウ化テト
ラプロピルアンモニウムとヨウ素を混合した電解液を用
いることができるが、上記電解液をポリアクリロニトリ
ルなどの高分子に保持したゲル電解質を用いたものが、
液漏れを防止できる傾向にある点で、好ましい。さら
に、液漏れのない、ヨウ化銅等の固体化した固体電解質
を用いることもできる。
形成する。この電解質層７としては、例えば、エチレン
カーボネートとアセトニトリルの混合溶液にヨウ化テト
ラプロピルアンモニウムとヨウ素を混合した電解液を用
いることができるが、上記電解液をポリアクリロニトリ
ルなどの高分子に保持したゲル電解質を用いたものが、
液漏れを防止できる傾向にある点で、好ましい。さら
に、液漏れのない、ヨウ化銅等の固体化した固体電解質
を用いることもできる。
【００４０】次いで、上記電解質層７に接する対極８を
形成する。この対極８としては、透明導電ガラス８ａに
白金を蒸着したものが挙げられる。また、実験等の簡易
的に作製する場合、上記対極８としては、例えば、透明
導電ガラスの表面を鉛筆で黒く塗ることでカーボンを付
着させたものを用いることができる。
形成する。この対極８としては、透明導電ガラス８ａに
白金を蒸着したものが挙げられる。また、実験等の簡易
的に作製する場合、上記対極８としては、例えば、透明
導電ガラスの表面を鉛筆で黒く塗ることでカーボンを付
着させたものを用いることができる。
【００４１】上記のようにして製造した色素増感型太陽
電池は、第２の金属酸化物の被膜６として、基材１の表
面に形成した第１の金属酸化物の粒子膜２を、その溶液
温度が８０〜１５０℃の第２の金属酸化物を構成する金
属のフッ化物溶液又はフッ化錯体溶液と接触させて、第
２の金属酸化物を析出させて形成した配向している被膜
６を備えるので、光電変換効率の向上した色素増感型太
陽電池となる。その場合、被膜６の配向率が、７０％以
上となるように溶液温度を設定すると、より光電変換効
率を向上できるので、好ましい。
電池は、第２の金属酸化物の被膜６として、基材１の表
面に形成した第１の金属酸化物の粒子膜２を、その溶液
温度が８０〜１５０℃の第２の金属酸化物を構成する金
属のフッ化物溶液又はフッ化錯体溶液と接触させて、第
２の金属酸化物を析出させて形成した配向している被膜
６を備えるので、光電変換効率の向上した色素増感型太
陽電池となる。その場合、被膜６の配向率が、７０％以
上となるように溶液温度を設定すると、より光電変換効
率を向上できるので、好ましい。
【００４２】
【実施例】本発明の効果を確認するために、評価用の色
素増感型太陽電池を組み立て、評価試験を行った。
素増感型太陽電池を組み立て、評価試験を行った。
【００４３】（実施例１）導電性及び透光性を有する基
材１として、縦、横の長さがそれぞれ３５ｍｍ、２０ｍ
ｍ、厚さが１．１ｍｍのＩＴＯ膜１ｂ付のガラス１ａを
十分に洗浄、乾燥したものを用いた［図２（ａ）］。
材１として、縦、横の長さがそれぞれ３５ｍｍ、２０ｍ
ｍ、厚さが１．１ｍｍのＩＴＯ膜１ｂ付のガラス１ａを
十分に洗浄、乾燥したものを用いた［図２（ａ）］。
【００４４】次に、上記基材１に第１の金属酸化物であ
るフッ素ドープ酸化スズの粒子を分散させたゾル［多木
化学（株）製、品番「セラメースＳ−８」］を用い、こ
のゾルを１０００ｒｐｍ、１０秒の条件でスピンコート
し、空気中５００℃の温度で、１０分間焼成した。そし
て、このスピンコートー焼成の工程を５回繰り返し、上
記基板１の表面に、膜厚が２．５μｍの酸化スズの粒子
３からなる第１の金属酸化物の粒子膜２を形成した［図
２（ｂ）］。
るフッ素ドープ酸化スズの粒子を分散させたゾル［多木
化学（株）製、品番「セラメースＳ−８」］を用い、こ
のゾルを１０００ｒｐｍ、１０秒の条件でスピンコート
し、空気中５００℃の温度で、１０分間焼成した。そし
て、このスピンコートー焼成の工程を５回繰り返し、上
記基板１の表面に、膜厚が２．５μｍの酸化スズの粒子
３からなる第１の金属酸化物の粒子膜２を形成した［図
２（ｂ）］。
【００４５】次に、上記粒子膜２を形成した基材１に、
液相析出法で第２の金属酸化物である酸化チタンの配向
している被膜６を以下のようにして形成した。先ず、濃
度が０．４モル／リットルのチタンフッ化アンモニウム
の水溶液を２５ミリリットル用意し、これに濃度が０．
５モル／リットルのほう酸水溶液を４０ミリリットル加
え、これを水で希釈して１００ミリリットルの反応液を
調製した。この反応液中のチタンフッ化アンモニウムの
濃度は０．１モル／リットル、また、ほう酸の濃度は
０．２モル／リットルである。この反応液の温度を８０
℃に設定し、粒子膜２を形成した基材１を１分間浸漬
し、粒子膜２の粒子３の表面に、第２の金属酸化物であ
る酸化チタンの配向している被膜６を析出させた。この
後、これを空気中で３００℃の温度で焼成して、粒子膜
２の粒子３の表面に膜厚が約１０ｎｍの第２の金属酸化
物である酸化チタンの配向している被膜６を有する電極
４を形成した。
液相析出法で第２の金属酸化物である酸化チタンの配向
している被膜６を以下のようにして形成した。先ず、濃
度が０．４モル／リットルのチタンフッ化アンモニウム
の水溶液を２５ミリリットル用意し、これに濃度が０．
５モル／リットルのほう酸水溶液を４０ミリリットル加
え、これを水で希釈して１００ミリリットルの反応液を
調製した。この反応液中のチタンフッ化アンモニウムの
濃度は０．１モル／リットル、また、ほう酸の濃度は
０．２モル／リットルである。この反応液の温度を８０
℃に設定し、粒子膜２を形成した基材１を１分間浸漬
し、粒子膜２の粒子３の表面に、第２の金属酸化物であ
る酸化チタンの配向している被膜６を析出させた。この
後、これを空気中で３００℃の温度で焼成して、粒子膜
２の粒子３の表面に膜厚が約１０ｎｍの第２の金属酸化
物である酸化チタンの配向している被膜６を有する電極
４を形成した。
【００４６】また、上記第２の金属酸化物である酸化チ
タンの配向している被膜を形成するのと同様の条件で、
ガラス基板上に酸化チタンの被膜を形成し、Ｘ線回折法
［理学電機（株）製：ＲＡＤ−ｒＸ］を用いて配向率を
評価した結果、この酸化チタンの被膜の配向率は７０％
であった。なお、式（１）における注目する方向の結晶
面とは、この酸化チタンの場合、（１００）方向の結晶
面である。
タンの配向している被膜を形成するのと同様の条件で、
ガラス基板上に酸化チタンの被膜を形成し、Ｘ線回折法
［理学電機（株）製：ＲＡＤ−ｒＸ］を用いて配向率を
評価した結果、この酸化チタンの被膜の配向率は７０％
であった。なお、式（１）における注目する方向の結晶
面とは、この酸化チタンの場合、（１００）方向の結晶
面である。
【００４７】次に、色素の吸着を行った。ルテニウム色
素［小島薬品化学（株）製、品名「ＴＢＡルテニウム有
機錯体」］０．０３５７ｇを１リットルのエタノールに
溶解させて色素吸着液とした。作製した電極４を、この
色素吸着液に１昼夜浸漬することで、電極４の表面に色
素５を吸着させた。その後、この色素５が吸着した電極
４をエタノールで洗浄し、室温で乾燥した。
素［小島薬品化学（株）製、品名「ＴＢＡルテニウム有
機錯体」］０．０３５７ｇを１リットルのエタノールに
溶解させて色素吸着液とした。作製した電極４を、この
色素吸着液に１昼夜浸漬することで、電極４の表面に色
素５を吸着させた。その後、この色素５が吸着した電極
４をエタノールで洗浄し、室温で乾燥した。
【００４８】次に、電解質層７を形成するために、電解
液を調製した。アセトニトリル溶液にｔ−ブチルピリジ
ンを１モル／リットル、ヨウ化リチウムを０．５モル／
リットル、及びヨウ素を０．０５モル／リットルとなる
ように溶解して電解液とした。
液を調製した。アセトニトリル溶液にｔ−ブチルピリジ
ンを１モル／リットル、ヨウ化リチウムを０．５モル／
リットル、及びヨウ素を０．０５モル／リットルとなる
ように溶解して電解液とした。
【００４９】対極８は、以下のものを準備した。縦、横
の長さがそれぞれ３５ｍｍ、２０ｍｍ、厚さが１．１ｍ
ｍのフッ素ドープ酸化スズ膜付のガラスを十分に洗浄、
乾燥した。このガラスの表面にスパッタ法を用いてＰｔ
膜を形成し対極８とした。
の長さがそれぞれ３５ｍｍ、２０ｍｍ、厚さが１．１ｍ
ｍのフッ素ドープ酸化スズ膜付のガラスを十分に洗浄、
乾燥した。このガラスの表面にスパッタ法を用いてＰｔ
膜を形成し対極８とした。
【００５０】スペーサーは、以下のものを準備した。
縦、横の長さがそれぞれ２０ｍｍ、２０ｍｍ、厚さが
０．５ｍｍのシリコーンゴムの中心部に、１０ｍｍ×１
０ｍｍで切り抜いてスペーサーとした。このスペーサー
は、１０ｍｍ×１０ｍｍの窓とその周囲に５ｍｍの枠が
ある構造のものである。
縦、横の長さがそれぞれ２０ｍｍ、２０ｍｍ、厚さが
０．５ｍｍのシリコーンゴムの中心部に、１０ｍｍ×１
０ｍｍで切り抜いてスペーサーとした。このスペーサー
は、１０ｍｍ×１０ｍｍの窓とその周囲に５ｍｍの枠が
ある構造のものである。
【００５１】色素増感型太陽電池は、以下のようにして
組み立てた。上記色素５が吸着した電極４の上に、上記
スペーサーを被膜６が見えるようにして置き、スペーサ
ーの空洞部分に電解液を入れた。その上に対極８を空気
が入らないようにして置き、クリップで電極４と対極８
を挟んで固定し、色素増感型太陽電池とした。
組み立てた。上記色素５が吸着した電極４の上に、上記
スペーサーを被膜６が見えるようにして置き、スペーサ
ーの空洞部分に電解液を入れた。その上に対極８を空気
が入らないようにして置き、クリップで電極４と対極８
を挟んで固定し、色素増感型太陽電池とした。
【００５２】得られた色素増感型太陽電池の光電変換効
率は、ＪＩＳ−Ｃ８９３４に準拠して評価した。具体的
には、ソーラシュミレータ［山下電装（株）製］を用い
て、作成した色素増感型太陽電池のＩ−Ｖ特性を測定
し、光電変換効率を求めた。その結果は、光電変換効率
が６．８％であった。
率は、ＪＩＳ−Ｃ８９３４に準拠して評価した。具体的
には、ソーラシュミレータ［山下電装（株）製］を用い
て、作成した色素増感型太陽電池のＩ−Ｖ特性を測定
し、光電変換効率を求めた。その結果は、光電変換効率
が６．８％であった。
【００５３】（比較例１）実施例１において、粒子膜２
の粒子３の表面に液相析出法で、第２の金属酸化物であ
る酸化チタンの被膜６を形成する工程において、反応液
の温度を３０℃に設定し、粒子３の表面に配向していな
い酸化チタンの被膜６を形成して電極４とし、次いで、
この電極４に色素６を吸着したこと以外は、実施例１と
同様の方法で色素増感型太陽電池を作製した。この色素
増感型太陽電池を実施例１と同様にして、Ｉ−Ｖ特性を
測定し、光電変換効率を求めた。その結果は、光電変換
効率が６．１％であった。
の粒子３の表面に液相析出法で、第２の金属酸化物であ
る酸化チタンの被膜６を形成する工程において、反応液
の温度を３０℃に設定し、粒子３の表面に配向していな
い酸化チタンの被膜６を形成して電極４とし、次いで、
この電極４に色素６を吸着したこと以外は、実施例１と
同様の方法で色素増感型太陽電池を作製した。この色素
増感型太陽電池を実施例１と同様にして、Ｉ−Ｖ特性を
測定し、光電変換効率を求めた。その結果は、光電変換
効率が６．１％であった。
【００５４】なお、Ｘ線回折法を用いて、実施例１と同
様の方法で、被膜の配向率を評価した結果、この第２の
金属酸化物である酸化チタンの被膜の配向率は０％あっ
た。
様の方法で、被膜の配向率を評価した結果、この第２の
金属酸化物である酸化チタンの被膜の配向率は０％あっ
た。
【００５５】（実施例２）実施例１において、導電性及
び透光性を有する基材の表面に第１の金属酸化物の粒子
膜２を形成する工程において、第１の金属酸化物とし
て、アンチモンドープドープ酸化スズの粒子を分散させ
たゾル［石原テクノ（株）製、品番「ＳＮ−１００
Ｄ」］を用いた以外は、実施例１と同様の方法で色素増
感型太陽電池を作製した。この色素増感型太陽電池を実
施例１と同様にして、Ｉ−Ｖ特性を測定し、光電変換効
率を求めた。その結果は、光電変換効率が３．２％であ
った。
び透光性を有する基材の表面に第１の金属酸化物の粒子
膜２を形成する工程において、第１の金属酸化物とし
て、アンチモンドープドープ酸化スズの粒子を分散させ
たゾル［石原テクノ（株）製、品番「ＳＮ−１００
Ｄ」］を用いた以外は、実施例１と同様の方法で色素増
感型太陽電池を作製した。この色素増感型太陽電池を実
施例１と同様にして、Ｉ−Ｖ特性を測定し、光電変換効
率を求めた。その結果は、光電変換効率が３．２％であ
った。
【００５６】なお、Ｘ線回折法を用いて、実施例１と同
様の方法で、被膜の配向率を評価した結果、第２の金属
酸化物である酸化チタンの被膜の配向率は７０％であっ
た。
様の方法で、被膜の配向率を評価した結果、第２の金属
酸化物である酸化チタンの被膜の配向率は７０％であっ
た。
【００５７】（比較例２）実施例２において、粒子膜２
の粒子３の表面に液相析出法で、第２の金属酸化物であ
る酸化チタンの被膜６を形成する工程において、反応液
の温度を３０℃に設定し、粒子３の表面に配向していな
い酸化チタンの被膜６を形成して電極４とし、次いで、
この電極４に色素６を吸着した以外は、実施例２と同様
の方法で色素増感型太陽電池を作製した。この色素増感
型太陽電池を実施例２と同様にして、Ｉ−Ｖ特性を測定
し、光電変換効率を求めた。その結果は、光電変換効率
が５．１％であった。
の粒子３の表面に液相析出法で、第２の金属酸化物であ
る酸化チタンの被膜６を形成する工程において、反応液
の温度を３０℃に設定し、粒子３の表面に配向していな
い酸化チタンの被膜６を形成して電極４とし、次いで、
この電極４に色素６を吸着した以外は、実施例２と同様
の方法で色素増感型太陽電池を作製した。この色素増感
型太陽電池を実施例２と同様にして、Ｉ−Ｖ特性を測定
し、光電変換効率を求めた。その結果は、光電変換効率
が５．１％であった。
【００５８】なお、Ｘ線回折法を用いて、実施例１と同
様の方法で、被膜の配向率を評価した結果、この第２の
金属酸化物である酸化チタンの被膜の配向率は０％であ
った。
様の方法で、被膜の配向率を評価した結果、この第２の
金属酸化物である酸化チタンの被膜の配向率は０％であ
った。
【００５９】（実施例３）実施例１において、導電性及
び透光性を有する基材の表面に第１の金属酸化物の粒子
膜２を形成する工程において、第１の金属酸化物とし
て、酸化チタンの粒子を分散させたゾル［テイカ（株）
製、品番「ＴＫ−２９８」］を用いた以外は、実施例１
と同様の方法で色素増感型太陽電池を作製した。この色
素増感型太陽電池を実施例１と同様にして、Ｉ−Ｖ特性
を測定し、光電変換効率を求めた。その結果は、光電変
換効率が５．８％であった。
び透光性を有する基材の表面に第１の金属酸化物の粒子
膜２を形成する工程において、第１の金属酸化物とし
て、酸化チタンの粒子を分散させたゾル［テイカ（株）
製、品番「ＴＫ−２９８」］を用いた以外は、実施例１
と同様の方法で色素増感型太陽電池を作製した。この色
素増感型太陽電池を実施例１と同様にして、Ｉ−Ｖ特性
を測定し、光電変換効率を求めた。その結果は、光電変
換効率が５．８％であった。
【００６０】なお、Ｘ線回折法を用いて、実施例１と同
様の方法で、被膜の配向率を評価した結果、この第２の
金属酸化物である酸化チタンの被膜の配向率は７０％で
あった。
様の方法で、被膜の配向率を評価した結果、この第２の
金属酸化物である酸化チタンの被膜の配向率は７０％で
あった。
【００６１】（比較例３）実施例３において、粒子膜２
の粒子３の表面に液相析出法で、第２の金属酸化物であ
る酸化チタンの被膜６を形成する工程において、反応液
の温度を３０℃に設定し、粒子３の表面に配向していな
い酸化チタンの被膜６を形成して電極４とし、次いで、
この電極４に色素６を吸着した以外は、実施例３と同様
の方法で色素増感型太陽電池を作製した。この色素増感
型太陽電池を実施例３と同様にして、Ｉ−Ｖ特性を測定
し、光電変換効率を求めた。その結果は、光電変換効率
が５．１％であった。
の粒子３の表面に液相析出法で、第２の金属酸化物であ
る酸化チタンの被膜６を形成する工程において、反応液
の温度を３０℃に設定し、粒子３の表面に配向していな
い酸化チタンの被膜６を形成して電極４とし、次いで、
この電極４に色素６を吸着した以外は、実施例３と同様
の方法で色素増感型太陽電池を作製した。この色素増感
型太陽電池を実施例３と同様にして、Ｉ−Ｖ特性を測定
し、光電変換効率を求めた。その結果は、光電変換効率
が５．１％であった。
【００６２】なお、Ｘ線回折法を用いて、実施例１と同
様の方法で、被膜の配向率を評価した結果、この第２の
金属酸化物である酸化チタンの被膜の配向率は０％であ
った。
様の方法で、被膜の配向率を評価した結果、この第２の
金属酸化物である酸化チタンの被膜の配向率は０％であ
った。
【００６３】（結果）色素増感型太陽電池の作成条件お
よび評価結果を表１に示す。実施例１〜３は、対応する
比較例１〜３に比べ、いずれも光電変換効率を向上させ
ることが可能なことが確認された。
よび評価結果を表１に示す。実施例１〜３は、対応する
比較例１〜３に比べ、いずれも光電変換効率を向上させ
ることが可能なことが確認された。
【００６４】
【表１】
【００６５】
【発明の効果】請求項１〜請求項４に係る発明の色素増
感型太陽電池は、導電性及び透光性を有する基材の表面
に形成した第１の金属酸化物の粒子膜と、その粒子膜の
粒子の表面に第２の金属酸化物の被膜を有した電極と、
上記第２の金属酸化物の被膜の表面に吸着した色素と、
この色素と接する電解質層と、この電解質層に接する対
極とを備えた色素増感型太陽電池において、第２の金属
酸化物の被膜が、上記基材の表面に形成した第１の金属
酸化物の粒子膜を、その溶液温度が８０〜１５０℃の第
２の金属酸化物を構成する金属のフッ化物溶液又はフッ
化錯体溶液と接触させて、第２の金属酸化物を析出させ
て形成した配向している被膜であるので、光電変換効率
を向上させた色素増感型太陽電池となる。
感型太陽電池は、導電性及び透光性を有する基材の表面
に形成した第１の金属酸化物の粒子膜と、その粒子膜の
粒子の表面に第２の金属酸化物の被膜を有した電極と、
上記第２の金属酸化物の被膜の表面に吸着した色素と、
この色素と接する電解質層と、この電解質層に接する対
極とを備えた色素増感型太陽電池において、第２の金属
酸化物の被膜が、上記基材の表面に形成した第１の金属
酸化物の粒子膜を、その溶液温度が８０〜１５０℃の第
２の金属酸化物を構成する金属のフッ化物溶液又はフッ
化錯体溶液と接触させて、第２の金属酸化物を析出させ
て形成した配向している被膜であるので、光電変換効率
を向上させた色素増感型太陽電池となる。
【００６６】請求項５に係る発明の色素増感型太陽電池
の製造方法は、第２の金属酸化物の被膜を形成する方法
が、導電性及び透光性を有する基材の表面に形成した第
１の金属酸化物の粒子膜を、その溶液温度が８０〜１５
０℃の第２の金属酸化物を構成する金属のフッ化物溶液
又はフッ化錯体溶液と接触させて、第２の金属酸化物を
析出させて配向している被膜を形成する方法であるの
で、光電変換効率を向上させた色素増感型太陽電池を得
ることができる。
の製造方法は、第２の金属酸化物の被膜を形成する方法
が、導電性及び透光性を有する基材の表面に形成した第
１の金属酸化物の粒子膜を、その溶液温度が８０〜１５
０℃の第２の金属酸化物を構成する金属のフッ化物溶液
又はフッ化錯体溶液と接触させて、第２の金属酸化物を
析出させて配向している被膜を形成する方法であるの
で、光電変換効率を向上させた色素増感型太陽電池を得
ることができる。
【図１】本発明の実施形態を摸式的に示した概略断面図
である。
である。
【図２】本発明の実施形態の作製工程をステップ毎に示
した概略断面図である。
した概略断面図である。
【図３】本発明の従来例を摸式的に示した概略断面図で
ある。
ある。
【図４】本発明の他の従来例を摸式的に示した概略断面
図である。
図である。
１ 基材
２ 粒子膜
３ 粒子
４ 電極
５ 色素
６ 被膜
７ 電解質層
８ 対極
フロントページの続き
(72)発明者 高濱 孝一
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株
式会社内
Ｆターム(参考） 5F051 AA07 AA14 CB11 FA04 FA06
GA03
5H032 AA06 AS06 AS16 BB05 CC16
EE02 EE07 EE16 HH01 HH06
Claims (5)
- 【請求項１】 導電性及び透光性を有する基材の表面に
形成した第１の金属酸化物の粒子膜と、その粒子膜の粒
子の表面に第２の金属酸化物の被膜を有した電極と、上
記第２の金属酸化物の被膜の表面に吸着した色素と、こ
の色素と接する電解質層と、この電解質層に接する対極
とを備えた色素増感型太陽電池において、第２の金属酸
化物の被膜が、上記基材の表面に形成した第１の金属酸
化物の粒子膜を、その溶液温度が８０〜１５０℃の第２
の金属酸化物を構成する金属のフッ化物溶液又はフッ化
錯体溶液と接触させて、第２の金属酸化物を析出させて
形成した配向している被膜であることを特徴とする色素
増感型太陽電池。 - 【請求項２】 上記第２の金属酸化物の被膜のＸ線回折
法により求めた配向率が、７０％以上であることを特徴
とする請求項１記載の色素増感型太陽電池。 - 【請求項３】 上記第２の金属酸化物が、粒子膜を構成
する第１の金属酸化物より、導電性が同等以下の金属酸
化物であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載
の色素増感型太陽電池。 - 【請求項４】 上記第２の金属酸化物が、酸化チタンで
あることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか
に記載の色素増感型太陽電池。 - 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
の色素増感型太陽電池の製造方法であって、第２の金属
酸化物の被膜を形成する方法が、導電性及び透光性を有
する基材の表面に形成した第１の金属酸化物の粒子膜
を、その溶液温度が８０〜１５０℃の第２の金属酸化物
を構成する金属のフッ化物溶液又はフッ化錯体溶液と接
触させて、第２の金属酸化物を析出させて配向している
被膜を形成する方法であることを特徴とする色素増感型
太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002126115A JP2003317815A (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | 色素増感型太陽電池及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002126115A JP2003317815A (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | 色素増感型太陽電池及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003317815A true JP2003317815A (ja) | 2003-11-07 |
Family
ID=29540639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002126115A Pending JP2003317815A (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | 色素増感型太陽電池及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003317815A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100927660B1 (ko) | 2007-10-16 | 2009-11-20 | 한국전자통신연구원 | 염료 감응 태양 전지 및 그 제조 방법 |
| WO2010050575A1 (ja) | 2008-10-29 | 2010-05-06 | 富士フイルム株式会社 | 色素、これを用いた光電変換素子、光電気化学電池、および色素の製造方法 |
| EP2302650A2 (en) | 2009-09-28 | 2011-03-30 | Fujifilm Corporation | Method of producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell |
| EP2306479A2 (en) | 2009-09-28 | 2011-04-06 | Fujifilm Corporation | Method of producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell |
| KR101458448B1 (ko) | 2012-02-27 | 2014-11-10 | 서강대학교산학협력단 | 화학용액성장법을 이용한 광전극의 제조 방법, 이에 의한 광전극 및 염료감응형 태양전지 |
-
2002
- 2002-04-26 JP JP2002126115A patent/JP2003317815A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100927660B1 (ko) | 2007-10-16 | 2009-11-20 | 한국전자통신연구원 | 염료 감응 태양 전지 및 그 제조 방법 |
| US8809104B2 (en) | 2007-10-16 | 2014-08-19 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Dye-sensitized solar cell and method of fabricating the same |
| WO2010050575A1 (ja) | 2008-10-29 | 2010-05-06 | 富士フイルム株式会社 | 色素、これを用いた光電変換素子、光電気化学電池、および色素の製造方法 |
| EP2845882A2 (en) | 2008-10-29 | 2015-03-11 | Fujifilm Corporation | Dye, Photoelectric Conversion Element and Photoelectrochemical Cell |
| EP2302650A2 (en) | 2009-09-28 | 2011-03-30 | Fujifilm Corporation | Method of producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell |
| EP2306479A2 (en) | 2009-09-28 | 2011-04-06 | Fujifilm Corporation | Method of producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell |
| KR101458448B1 (ko) | 2012-02-27 | 2014-11-10 | 서강대학교산학협력단 | 화학용액성장법을 이용한 광전극의 제조 방법, 이에 의한 광전극 및 염료감응형 태양전지 |
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