JP2005109031A - Photosensitive-type solar cell and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光増感型太陽電池及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a photosensitized solar cell and a method for manufacturing the same.
一般的な光増感型太陽電池として、金属酸化物の微粒子の表面に色素を担持させた半導体層を支持する透明電極と、この透明電極と対向する対向電極と、2つの電極間に介在される電解質層とを備えるものがある。 As a general photosensitized solar cell, a transparent electrode that supports a semiconductor layer in which a pigment is supported on the surface of metal oxide fine particles, a counter electrode that faces the transparent electrode, and an electrode interposed between the two electrodes And an electrolyte layer.
このような光増感型太陽電池は、以下の過程を経て動作する。すなわち、透明電極側より入射した光は、半導体層表面に担持された色素に到達し、この色素を励起する。励起した色素は、速やかに半導体層へ電子を渡す。一方、電子を失うことによって正に帯電した色素は、電解質層から拡散してきたイオンから電子を受け取ることによって電気的に中和される。電子を渡したイオンは対向電極に拡散して、電子を受け取る。透明電極とこれに対向する対向電極とを、それぞれ負極および正極とすることにより、光増感型太陽電池が作動する。 Such a photosensitized solar cell operates through the following process. That is, the light incident from the transparent electrode side reaches the dye carried on the surface of the semiconductor layer and excites this dye. The excited dye quickly passes electrons to the semiconductor layer. On the other hand, the positively charged dye by losing electrons is electrically neutralized by receiving electrons from ions diffused from the electrolyte layer. The ions that have passed the electrons diffuse to the counter electrode and receive the electrons. The photosensitized solar cell is operated by using a transparent electrode and a counter electrode facing the transparent electrode as a negative electrode and a positive electrode, respectively.
ところで、光増感型太陽電池において、透明電極及びこれを設けた基板としては、液晶ディスプレーなどに用いられるITO電極付きガラス、フッ素化SnO2膜付きガラスなどが知られている。しかしながら、これらの透明電極はシート抵抗が10〜30Ω/□であり、金属で形成される電極に比べ抵抗が高い。従って、面積の大きい光増感型太陽電池を作製しようとした場合にはその抵抗が無視できなくなり、効率が低下する問題が生じる。 By the way, in a photosensitized solar cell, as a transparent electrode and a substrate provided with the transparent electrode, a glass with an ITO electrode used for a liquid crystal display or the like, a glass with a fluorinated SnO 2 film, and the like are known. However, these transparent electrodes have a sheet resistance of 10 to 30Ω / □, and are higher in resistance than electrodes formed of metal. Therefore, when an attempt is made to produce a photosensitized solar cell having a large area, the resistance cannot be ignored, resulting in a problem that the efficiency is lowered.
この問題を解決するためには、透明電極の形成された側の基板にアルミなどの金属で集電するための配線を入れることが好ましい。しかし、光増感型太陽電池の2つの電極間に介在される電解質層がヨウ素を含むことから、このヨウ素が集電配線の金属と反応して電解質中に溶出してしまう。また、ガラス基板と透明電極との間に集電配線を形成しようとしても、集電配線の側面に透明電極が形成できず、やはり集電配線が電解液と接触してしまう。 In order to solve this problem, it is preferable to insert wiring for collecting current with a metal such as aluminum on the substrate on which the transparent electrode is formed. However, since the electrolyte layer interposed between the two electrodes of the photosensitized solar cell contains iodine, this iodine reacts with the metal of the current collector wiring and is eluted into the electrolyte. Moreover, even if it is going to form current collection wiring between a glass substrate and a transparent electrode, a transparent electrode cannot be formed in the side surface of current collection wiring, and current collection wiring will also contact electrolyte solution.
なお、液晶表示素子に用いられる、透明電極と導電接触する導電配線を有する電極基板が知られている(例えば、特許文献1参照)。
本発明は、この問題に鑑み、電力を効率よく取り出すことが出来、大面積化の可能な光増感型太陽電池及びその製造方法を提供するものである。 In view of this problem, the present invention provides a photosensitized solar cell that can efficiently extract electric power and can have a large area, and a method for manufacturing the same.
そこで本発明は、透明基板と、透明基板上に設けられた第1集電配線層と、透明基板上の第1集電配線層以外の領域を覆う第1透明絶縁体層と、第1集電配線層及び第1透明絶縁体層の上に設けられる透明電極層と、透明電極層上に設けられた半導体層と、半導体層上に設けられ、表面に色素が担持された半導体電極と、半導体電極に離間対向して配置された対向基板と、対向基板上に設けられた導電層と、半導体電極と導電層との間に設けられ、ヨウ素分子及びヨウ化物を含む電解質とを有する電解質層とを具備し、第1集電配線層の最大厚みが、第1透明絶縁体層の最大厚みとほぼ同じ若しくは大きいことを特徴とす
る光増感型太陽電池を提供する。
Accordingly, the present invention provides a transparent substrate, a first current collecting wiring layer provided on the transparent substrate, a first transparent insulator layer covering a region other than the first current collecting wiring layer on the transparent substrate, and a first current collecting layer. A transparent electrode layer provided on the electrical wiring layer and the first transparent insulator layer; a semiconductor layer provided on the transparent electrode layer; a semiconductor electrode provided on the semiconductor layer and having a dye supported on the surface; An electrolyte layer having a counter substrate disposed to be opposed to the semiconductor electrode, a conductive layer provided on the counter substrate, and an electrolyte containing iodine molecules and iodide provided between the semiconductor electrode and the conductive layer. The photosensitized solar cell is characterized in that the maximum thickness of the first current collecting wiring layer is substantially the same as or larger than the maximum thickness of the first transparent insulator layer.
本発明においては、第1透明絶縁体層がポリシロキサン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸から選ばれる少なくとも1種であっても良い。 In the present invention, the first transparent insulator layer may be at least one selected from polysiloxane, polyacrylic acid, and polymethacrylic acid.
また本発明においては、透明基板がプラスチック基板であっても良い。 In the present invention, the transparent substrate may be a plastic substrate.
また本発明においては、対向基板と導電層との間に、対向基板上に設けられた第2集電配線層と、対向基板上の第2集電配線層以外の領域を覆う第2透明絶縁体層とを有し、第2集電配線層の最大厚みが、第2透明絶縁体層の最大厚みとほぼ同じ若しくは大きくても良い。 In the present invention, the second current-collecting wiring layer provided on the counter substrate between the counter substrate and the conductive layer and the second transparent insulation covering the region other than the second current collector wiring layer on the counter substrate. And the maximum thickness of the second current collecting wiring layer may be substantially the same as or larger than the maximum thickness of the second transparent insulator layer.
また本発明は、透明基板上に第1透明絶縁体層を選択的に形成する工程と、透明基板上の第1透明絶縁体層が形成されていない領域に、メッキ法により第1集電配線層を形成する工程と、第1透明絶縁体層及び第1集電配線層を覆うよう透明電極層を形成する工程と、透明電極層上に半導体層を形成する工程と、半導体層上に半導体電極を形成し、半導体電極に色素を担持させる工程と、対向基板の表面に導電層を形成する工程と、半導体電極を形成した透明基板と導電層を形成した対向基板とを対向させて配置し、ヨウ素分子及びヨウ化物を含む電解質を注入してから封止して電解質層を形成する工程とを具備することを特徴とする光増感型太陽電池の製造方法を提供する。 The present invention also provides a step of selectively forming a first transparent insulator layer on a transparent substrate, and a first current collector wiring formed by plating on a region of the transparent substrate where the first transparent insulator layer is not formed. A step of forming a layer, a step of forming a transparent electrode layer so as to cover the first transparent insulator layer and the first current collecting wiring layer, a step of forming a semiconductor layer on the transparent electrode layer, and a semiconductor on the semiconductor layer A step of forming an electrode and supporting a dye on the semiconductor electrode, a step of forming a conductive layer on the surface of the counter substrate, and a transparent substrate on which the semiconductor electrode is formed and a counter substrate on which the conductive layer is formed are arranged to face each other. And a step of forming an electrolyte layer by injecting an electrolyte containing iodine molecules and iodide, and providing a method for producing a photosensitized solar cell.
本発明においては、第1透明絶縁体層がポリシロキサン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸から選ばれる少なくとも1種であっても良い。 In the present invention, the first transparent insulator layer may be at least one selected from polysiloxane, polyacrylic acid, and polymethacrylic acid.
また本発明においては、透明基板がプラスチック基板であっても良い。 In the present invention, the transparent substrate may be a plastic substrate.
また本発明においては、対向基板の表面に導電層を形成する工程が、対向基板上に第2透明絶縁体層を選択的に形成する工程と、対向基板上の第2透明絶縁体層が形成されていない領域に、メッキ法により第2集電配線層を形成する工程と、第2透明絶縁体層及び第2集電配線層を覆うよう導電層を形成する工程とからなっても良い。 In the present invention, the step of forming the conductive layer on the surface of the counter substrate includes the step of selectively forming the second transparent insulator layer on the counter substrate, and the step of forming the second transparent insulator layer on the counter substrate. A step of forming the second current collecting wiring layer by a plating method in a region not formed and a step of forming a conductive layer so as to cover the second transparent insulator layer and the second current collecting wiring layer may be included.
本発明によれば、電力を効率よく取り出すことが出来、大面積化の可能な光増感型太陽電池及びその製造方法を提供することが出来る。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, electric power can be taken out efficiently and the photosensitized solar cell which can be enlarged, and its manufacturing method can be provided.
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
本発明の実施形態における光増感型太陽電池は、透明基板上に集電配線層とそれ以外の領域を覆う透明絶縁体層が設けられ、これらの上に透明電極層、半導体層、半導体電極が積層される。そして、集電配線層の最大厚みが、透明絶縁体層の最大厚みとほぼ同じ若しくは大きい。 In the photosensitized solar cell according to the embodiment of the present invention, a transparent wiring layer and a transparent insulator layer that covers other regions are provided on a transparent substrate, and a transparent electrode layer, a semiconductor layer, and a semiconductor electrode are provided thereon. Are stacked. The maximum thickness of the current collecting wiring layer is substantially the same as or larger than the maximum thickness of the transparent insulator layer.
また、本発明の実施形態における光増感型太陽電池の製造方法は、透明基板上に透明絶縁体層を形成しパターニングして、その未着領域に、メッキ法により集電配線層を形成し、これらの上に透明電極層、半導体層、半導体電極を積層させるものである。 Further, in the method of manufacturing a photosensitized solar cell in the embodiment of the present invention, a transparent insulator layer is formed on a transparent substrate and patterned, and a current collecting wiring layer is formed by plating on the unattached region. A transparent electrode layer, a semiconductor layer, and a semiconductor electrode are laminated on these.
上述したように、光増感型太陽電池において集電配線を設ける場合、集電配線の金属が電解質層中のヨウ素と反応して溶出するのを防ぐ必要がある。 As described above, when the current collector wiring is provided in the photosensitized solar cell, it is necessary to prevent the metal of the current collector wiring from reacting with iodine in the electrolyte layer and eluting.
そこで、本実施形態は、透明基板上に透明絶縁体層を形成してパターニングし、その未着領域にメッキ法により集電配線層を形成する。これにより、集電配線層の最大厚みが、透明絶縁体層の最大厚みとほぼ同じ若しくは大きい形状とすることが出来、集電配線層と透明絶縁体層とからなる層は段差の少ない層となり、この上に形成する透明電極層が段切れするのを防止することが可能となる。また、透明電極層にはバリア性がなく、たとえ透明電極層が段切れなく集電配線層を覆っていたとしても、やはり電解質の浸入等により集電配線層の溶出は免れないが、透明電極層の上には半導体層が形成されていることから、この半導体層により電解質の浸入等は防止することが出来る。半導体層は電気抵抗を上昇させないために薄膜とすることが好ましく、小さな段差があった場合でも段切れしやすいが、本実施形態においては、集電配線を形成した層の平坦性が高いことから、ショート防止のための半導体層の段切れを防止することが出来る。集電配線層の最大厚みと透明絶縁体層の最大厚みとの差は、80nm以下であることが好ましい。80nmより大きくなると半導体層の段切れなどの生じる可能性が大きくなる。メッキの条件を制御することにより、80nm以下とすることが可能である。 Therefore, in the present embodiment, a transparent insulator layer is formed on a transparent substrate and patterned, and a current collecting wiring layer is formed on the unattached region by a plating method. As a result, the maximum thickness of the current collector wiring layer can be substantially the same as or larger than the maximum thickness of the transparent insulator layer, and the layer consisting of the current collector wiring layer and the transparent insulator layer is a layer with few steps. It is possible to prevent the transparent electrode layer formed thereon from being disconnected. In addition, the transparent electrode layer has no barrier property, and even if the transparent electrode layer covers the current collecting wiring layer without stepping, the elution of the current collecting wiring layer is still unavoidable due to the infiltration of the electrolyte. Since the semiconductor layer is formed on the layer, the infiltration of the electrolyte can be prevented by this semiconductor layer. The semiconductor layer is preferably a thin film so as not to increase the electrical resistance. Even when there is a small step, the semiconductor layer is likely to be cut off, but in this embodiment, the flatness of the layer on which the current collector wiring is formed is high. Further, it is possible to prevent the semiconductor layer from being disconnected for preventing a short circuit. The difference between the maximum thickness of the current collecting wiring layer and the maximum thickness of the transparent insulator layer is preferably 80 nm or less. If the thickness is larger than 80 nm, there is a high possibility that the semiconductor layer is disconnected. By controlling the plating conditions, the thickness can be made 80 nm or less.
本発明以外の方法として、集電配線層を形成してからこれをも覆うように透明絶縁体層を設け、集電配線層を露出させて、集電配線層と同層の透明絶縁体層を形成する方法があるが、この方法では、本実施形態のような効果を得ることが出来ない。その理由は、この方法では集電配線層の周辺での凹凸が避けられないためであり、ヨウ素を用いた電解質層に集電配線層を接触させたくないことから薄膜からなる半導体層の段切れを防ぐ必要があるという光増感型太陽電池独自の問題を解決することが不可能となるからである。 As a method other than the present invention, a transparent insulating layer is provided so as to cover the current collecting wiring layer after the current collecting wiring layer is formed, and the current collecting wiring layer is exposed so that the transparent insulating layer is the same layer as the current collecting wiring layer. However, this method cannot obtain the effect as in the present embodiment. The reason for this is that unevenness around the current collector wiring layer is unavoidable in this method, and the semiconductor layer consisting of a thin film is disconnected because the current collector wiring layer does not want to contact the electrolyte layer using iodine. This is because it is impossible to solve the problem unique to the photosensitized solar cell that it is necessary to prevent this.
本実施形態の光増感型太陽電池を、図1及び図2の断面図を用いて説明する。 The photosensitized solar cell of this embodiment will be described using the cross-sectional views of FIGS. 1 and 2.
図1に示すように、ガラス基板1上には、集電配線層、透明絶縁体層、透明電極層や半導体層(詳細は図示せず)等からなる透明導電層2および透明な半導体電極4が順次形成されている。この半導体電極4は、微粒子3の集合体から形成されるため、表面積が極めて大きい。また、半導体電極4の微粒子3の表面には色素が単分子吸着している。一方の対向基板6は、ガラス基板6と、このガラス基板6における半導体電極4側の面に形成された導電層5とから構成される。電解質組成物9は、透明な半導体電極4中の細孔に保持されるとともに、半導体電極4と導電層5との間に介在される。このような光増感型太陽電池では、ガラス基板1側から入射した光11を半導体電極4の表面に吸着されている色素が吸収した後、前記色素が半導体電極4へ電子を渡すと共に、前記色素が電解質層9にホールを渡すことによって光電変換を行う。
As shown in FIG. 1, on a
透明導電層2は、図2に示すように、透明基板1上に設けられた集電配線層22と、透明基板1上の集電配線層22以外の領域を覆う透明絶縁体層21と、透明絶縁体層21及び集電配線層22の上に設けられる透明電極層23と、透明電極層23上に設けられた半導体層24とからなる。集電配線層22は、電気抵抗を下げるために設けられ、パターンは、ストライプ状や格子状等とすれば良い。
As shown in FIG. 2, the transparent
次に、本実施形態の光増感型太陽電池に用いられる各構成について詳しく説明する。 Next, each structure used for the photosensitized solar cell of this embodiment will be described in detail.
透明基板1は400〜800nmの波長で吸収が少ない基板を用いることが望ましい。この透明基板1に用いられる基板は無機物、有機物どちらも用いることができる。例えば無機物としてはガラス、有機物としてはPETフィルム、PENフィルム、ポリカーボネート基板、アクリル基板などのプラスチック基板がある。プラスチック基板は、研磨などの平坦化が難しいことから、本実施形態がより有効であるといえる。
As the
この基板上部に集電配線層22がある。集電配線層22の材料は特に限定されない。例
えば、金、銀、銅、アルミなどが用いられる。
A current
透明基板1上の、集電配線層22以外の部分は透明性の高い透明絶縁体層21が存在する。これらの透明絶縁体層21の材料は有機物、無機物のどちらも用いることができる。例えば、ポリシロキサン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸から選ばれる少なくとも1種は、透明性が高いことから好ましい。
On the
透明絶縁体層21や集電配線層22は、以下のような方法により形成することが出来る。
The
透明絶縁体層21は、感光性をもつ樹脂を用いて作製する。透明基板1上に感光性樹脂組成物を厚みがd1となるよう塗布する。感光性樹脂は特に限定されないが例えばポリアクリル酸、メタクリル酸のカルボン酸部分を酸により脱離する置換基、例えば‐CH2COO‐t-Bu、ピラニル基、t-ブチル基で保護した部分を持つポリマーまたはポリビニルフェノールの-OH基をt-BOC、‐CH2COO‐t-Bu、ピラニル基、t-ブチル基で保護した部分を持つポリマーと光酸発生剤を混合したものを用いることができる。光酸発生剤は特に限定されない。例えばナフトキノンジアジドを用いることができる。また、Si−Si結合を持つポリシランを使うこともできる。ポリシランはフェノール基のOHをt−ブチル、ピラニル、t−BOCで保護した官能基、またはSi−H結合を持つポリシランを用いることができる。フェノール基のOHをt−ブチル、ピラニル、t−BOCで保護した官能基を持つポリシランに前述の光酸発生剤を混合した組成物、Si−H結合を持つポリシランにラジカル発生剤を混合した組成物を使用することができる。
The
これらの樹脂組成物は露光した部分がアルカリ水溶液に溶解する。マスクを使用し、露光機で選択的に露光する。その後、熱をかけて露光部の反応を進行させてもよい。その後、アルカリ水溶液に浸漬すると露光部分が溶解する。未露光部分が透明絶縁体層21となり、露光部分は後に集電配線層22となる。その後、焼成することにより、光酸発生剤、ラジカル発生剤を除去する。ポリシランの場合はこの熱処理により酸化し、ポリシロキサンとなり安定化する。また、ナフトキノンジアジドなどは前面露光することにより光分解し、消色することができる。
In these resin compositions, the exposed portion is dissolved in an alkaline aqueous solution. Using a mask, selective exposure is performed by an exposure machine. Thereafter, heat may be applied to advance the reaction of the exposed portion. Thereafter, when exposed to an alkaline aqueous solution, the exposed portion dissolves. The unexposed portion becomes the
また、市販のフォトレジストを使用することもできる。フォトレジストはポジ型、ネガ型のどちらでも使用することができる。 Commercially available photoresists can also be used. The photoresist can be either a positive type or a negative type.
次に、メッキ法により集電配線層22を形成する。メッキの方法は無電解メッキ、電解メッキのどちらを使うこともできる。
Next, the current
電解メッキの場合はあらかじめ透明基板1上にITOなどの透明電極を全面に作製しておく方法、または配線が必要な場所にあらかじめ高さ100nm程度のITOまたは金属配線を作製しておくことにより作製できる。このような準備をした透明基板1上に感光性樹脂を最大厚みがd1となるよう塗布し、露光、現像し、樹脂が残った部分が透明絶縁体層21となる。そして、ITOまたは薄膜(100nm)程度の金属配線を形成した部分の樹脂をエッチングして露出させ、通常のめっきプロセスにより最大厚みがd1 'となるよう集電配線層22を作製することができる。めっきプロセスは特に限定されないが、めっきに使用される金属は金、パラジウム、ルテニウム、白金、銀、ニッケル、銅などを用いることができる。これらの金属イオン化合物を溶液中で電気化学的に還元し、電極表面で析出させることで集電配線22を作製することができる。
In the case of electrolytic plating, a transparent electrode such as ITO is prepared on the entire surface of the
もう一つの方法として無電解めっきを使用することができる。配線パターニング方法はは特に限定されないが、たとえばあらかじめ無電解めっきの触媒を透明基板1に塗布して
おき、その後、前述の方法と同様に樹脂部分をパターニングして透明絶縁体層21を形成する。パターニングによって触媒が付加した透明基板1が露出する。この露出した部分に選択的に集電配線層22を形成することができる。
As another method, electroless plating can be used. The wiring patterning method is not particularly limited. For example, a catalyst for electroless plating is applied to the
無電解めっきのその他の方法としては、透明基板1の全面に感光性樹脂を塗布した後、例えば撥水性のフッ素樹脂、テフロンディスパージョン液(R)などで薄膜を形成する。その後、感光性樹脂を前述の方法でパターニングして透明絶縁体層21を形成した後、全体に無電解めっき用触媒を接触させる。接触の方法は限定されないが例えば、ディップコーティング、スピンコート、スプレーなどを用いることができる。接触した触媒は撥水部分には付着しないが、露出した透明基板1部分には付着して、集電配線層22が形成できる。
As another method of electroless plating, after a photosensitive resin is applied to the entire surface of the
これらの方法で選択的に無電解めっきを行なうことができる。無電解メッキの触媒は特に限定されないが例えばPdコロイド、Sn-Pdコロイドなどを用いることができる。めっきする金属は特に限定されないがニッケル、銅、コバルト、金、銀、パラジウムなどが使用できる。これら金属イオンが存在する無電解めっき液を還元することにより、電極を形成する。これらイオンを安定化させるためにキレート剤であるEDTA,2-MBTや2,2'-ビピリジンなどを用いることができる。その他の安定剤としては特に限定されないが1,10-フェナントロニウムクロライド,ネオクプロイン、2,2'-ビキノリン、バンクプロインジスルフォン酸-DNS、ベンゾキノリン、アゾ染料としてジチゾン、ジフェニカルバジド、メチルオレンジなど、複素5員環としてピロール、ピラゾール、イミダゾール、1,2,4-トリアゾール、1,2,4-ベンゾトリアゾ-ルなど、複素6員環としてピリジン、トリアジン、ニコチン酸など、チオ尿素類としてチオ尿素、ルベアン酸、テトラメチルチオ尿素など、その他チオフェン、2-メルカプトベンゾチアゾール(2−MBT)、チアゾール、チオナリッド、シアン化ナトリウム、ライネッケ塩、クプロン、クペロンなどがある。還元剤はNaH2PO2, DMAB(ジメチルアミンボラン)、KBH4, N2H4, Na2HPO3, HCHO,などを用いることができる。また、pH調整剤や酸素発生時の気泡を取り除くための界面活性剤を用いることもできる。 Electroless plating can be selectively performed by these methods. The electroless plating catalyst is not particularly limited, and for example, Pd colloid, Sn—Pd colloid, or the like can be used. Although the metal to plate is not specifically limited, Nickel, copper, cobalt, gold | metal | money, silver, palladium etc. can be used. An electrode is formed by reducing the electroless plating solution containing these metal ions. In order to stabilize these ions, chelating agents such as EDTA, 2-MBT and 2,2′-bipyridine can be used. Other stabilizers include, but are not limited to, 1,10-phenanthronium chloride, neocuproine, 2,2'-biquinoline, bankproin disulfonic acid-DNS, benzoquinoline, azo dyes dithizone, diphencarbazide, methyl As a 5-membered ring such as orange, pyrrole, pyrazole, imidazole, 1,2,4-triazole, 1,2,4-benzotriazole, etc. As a 6-membered ring, pyridine, triazine, nicotinic acid, etc. as thioureas Examples include thiourea, rubeanic acid, tetramethylthiourea, and other thiophenes, 2-mercaptobenzothiazole (2-MBT), thiazole, thionalid, sodium cyanide, Rainecke salt, cupron, and cupron. As the reducing agent, NaH2PO2, DMAB (dimethylamine borane), KBH4, N2H4, Na2HPO3, HCHO, and the like can be used. Further, a pH adjusting agent or a surfactant for removing bubbles when oxygen is generated can be used.
また、無電解めっきで薄膜を形成後、電解めっきにより、より緻密な集電配線層22を作製することもできる。
Further, after forming a thin film by electroless plating, a denser current
これらの方法により、透明絶縁体層21の最大厚みよりも、集電配線層22の最大厚みをほぼ同じか大きくすることが出来る。めっき法で集電配線層22を作製すると配線の幅方向の中央部分がもっとも高く配線の幅方向の周辺部が低い配線を得ることができる。この中央部がより上面に位置することにより、その後の透明電極層および半導体層が切れ目なく製膜でき、電解質層からのバリア性が高くなる。つまり、図2における、透明絶縁体層21の高さd1と集電配線層22の幅方向の中央部での高さd1'とを比較した場合、d1≦d1'とする。図2では、集電配線層22の幅方向の中央部分以外でも透明絶縁体層21よりも高さが大きくなっているが、図3のように、集電配線層22の中央部以外、例えば端部の高さd2''は、透明絶縁体層21の高さd2よりも低くとも良い。この場合でも、集電配線層22の中心部の高さd2'が透明絶縁体層21の高さd2と同じか少し高くなる程度であれば、d2とd2''とは段切れが生じるほどの差にはならないためである。この配線中心部の高さを決める方法はめっき時間のコントロールにより行なわれる。事前にめっきによる成長速度を測定し、時間により制御することにより集電配線層22と透明絶縁体層21の位置合わせを行うことができる。
By these methods, the maximum thickness of the current
透明電極層23はITO、SnO2、フッ素ドープSnO2などを用いることができる。透明電極層23は、CVD、スパッタなどにより、集電配線層22と透明絶縁体層21とを覆うように作製する。
For the
半導体層24は、チタン、スズ、亜鉛、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、あるいはタングステンなどの遷移金属の酸化物、SrTiO3、CaTiO3、BaTiO3、MgTiO3、SrNb2O6のようなペロプスカイトあるいはこれらの複合酸化物または酸化物混合物、およびGaNなどを用いることができる。半導体層24は膜厚を0.7〜20nm程度とすることがのぞましい。半導体層24は透明電極層23から電解質層9への逆電流を防止すると同時に電解質層9中の電解質が透明電極層23を通過し集電配線層22と接触することを防ぐ。半導体層24は、膜厚が0.7nm未満であると電解液のバリア性が低下し、20nm以上であると抵抗が上昇して太陽電池としてのエネルギー変換効率が低下する問題が生じる。
The
半導体電極4は、可視光領域の吸収が少ない透明な半導体から構成することが好ましい。半導体電極4は、5〜20nm程度の大きさの微粒子3が多数集まって出来た、微粒子の集合体若しくは多孔体となっている。かかる半導体としては、金属酸化物半導体が好ましい。具体的には、チタン、スズ、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、亜鉛、インジウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデンあるいはタングステンなどの遷移金属の酸化物、SrTiO3、CaTiO3、BaTiO3、MgTiO3、SrNb2O6のようなペロブスカイト、あるいはこれらの複合酸化物または酸化物混合物、およびGaNなどを用いることができる。半導体層24と半導体電極4とは、同じ材料からなることが好ましい。
The
半導体電極4の表面に吸着される色素としては、例えば、ルテニウム−トリス型の遷移金属錯体、ルテニウム−ビス型の遷移金属錯体、オスミウム−トリス型の遷移金属錯体、オスミウム−ビス型の遷移金属錯体、ルテニウム−シス−ジアクア−ビピリジル錯体、フタロシアニン、およびポルフィリン等を挙げることができる。
Examples of the dye adsorbed on the surface of the
色素は、例えば、半導体電極4を、エタノールなどの媒体に溶解された色素溶液に浸漬することによりエステル結合によってチタニア表面に吸着させる。
For example, the dye is adsorbed on the titania surface by an ester bond by immersing the
対向基板6は、可視光領域の吸収が少ないことが好ましい。
The
対向基板6の表面に設けられる導電層5は、例えば、酸化スズ膜、フッ素がドープされた酸化スズ膜、酸化亜鉛膜、白金、金、および銀のような金属、あるいはカーボンから形成することができる。電解質に対する耐久性を考慮すると、白金が特に好ましい。白金は、電気化学的またはスパッタリングなどにより対向基板6に付着させることができる。
The
本実施形態においては、対向基板6と導電層5との間にも、対向基板上に設けられた集電配線層とそれ以外の領域を覆う透明絶縁体層とを設けても良い。集電配線層や透明絶縁体層の材料、作製方法は、上述したものと同様とすることが出来る。この場合には、導電層5として、電解質の浸入を防ぐバリア層となる材料を用いることにより、上述したのと同様に抵抗の低い金属を用いて効率的に集電することが出来る。
In the present embodiment, a current collector wiring layer provided on the counter substrate and a transparent insulator layer covering other regions may be provided between the
電解質層9中に含まれる電解質組成物は、I-とI3 -とからなる可逆的な酸化還元対を含むことが好ましい。可逆的な酸化還元対は、ヨウ素(I2)とヨウ化物との混合物等から供給することができる。
The electrolyte composition contained in the
上述したような酸化還元対は、後述する色素の酸化電位よりも0.1〜0.6V小さい酸化還元電位を示すことが望ましい。色素の酸化電位よりも0.1〜0.6V小さい酸化還元電位を示す酸化還元対は、例えば、I-のような還元種が、酸化された色素から正孔を受け取ることができる。こうした酸化還元対が電解質層9中に含有されることによって
、半導体電極4と導電層5との間の電荷輸送の速度を速くすることができるとともに、開放端電圧を高くすることができる。
The redox couple as described above desirably exhibits a redox potential that is 0.1 to 0.6 V smaller than the oxidation potential of the dye described later. In a redox pair showing a redox potential 0.1 to 0.6 V lower than the oxidation potential of the dye, for example, a reducing species such as I − can receive holes from the oxidized dye. By containing such a redox pair in the
電解質組成物は、ヨウ化物を含有する。ヨウ化物としては、例えば、アルカリ金属のヨウ化物、有機化合物のヨウ化物、およびヨウ化物の溶融塩等が挙げられる。 The electrolyte composition contains iodide. Examples of iodides include alkali metal iodides, iodides of organic compounds, and molten salts of iodides.
ヨウ化物の溶融塩としては、イミダゾリウム塩、ピリジニウム塩、第4級アンモニウム塩、ピロリジニウム塩、ピラゾリジウム塩、イソチアゾリジニウム塩、およびイソオキサゾリジニウム塩等の複素環含窒素化合物のヨウ化物を使用することができる。 Examples of the molten salt of iodide include iodides of heterocyclic nitrogen-containing compounds such as imidazolium salts, pyridinium salts, quaternary ammonium salts, pyrrolidinium salts, pyrazolidium salts, isothiazolidinium salts, and isoxazolidinium salts. Can be used.
ヨウ化物の溶融塩としては、例えば、1,3−ジメチルイミダゾリウムアイオダイド、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアイオダイド、1−メチル3−プロピルイミダゾリウムアイオダイド、1−メチル−3−ペンチルイミダゾリウムアイオダイド、1−メチル−3−イソペンチルイミダゾリウムアイオダイド、1−メチル−3−ヘキシルイミダゾリウムアイオダイド、1−メチル−3−イソヘキシル(分岐)イミダゾリウムアイオダイド、1−メチル−3−エチルイミダゾリウムアイオダイド、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾールアイオダイド、1−エチル−3−イソプロピルイミダゾリウムアイオダイド、1−プロピル−3−プロピルイミダゾリウムアイオダイド、およびピロリジニウムアイオダイド等を挙げることができる。こうしたヨウ化物の溶融塩は、単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。また、その含有量は、電解質層9中0.005mol/l以上7mol/l以下程度であることが好ましい。0.005mol/l未満の場合には、効果を十分に得ることが困難となる。一方、7mol/lを越えると、粘度が高くイオン伝導性が著しく低下するおそれがある。
Examples of the molten salt of iodide include 1,3-dimethylimidazolium iodide, 1-ethyl-3-methylimidazolium iodide, 1-methyl-3-propylimidazolium iodide, 1-methyl-3-pentyl. Imidazolium iodide, 1-methyl-3-isopentylimidazolium iodide, 1-methyl-3-hexylimidazolium iodide, 1-methyl-3-isohexyl (branched) imidazolium iodide, 1-methyl-3 Ethyl imidazolium iodide, 1,2-dimethyl-3-propylimidazole iodide, 1-ethyl-3-isopropylimidazolium iodide, 1-propyl-3-propylimidazolium iodide, and pyrrolidinium iodide Etc. Kill. Such a molten salt of iodide can be used alone or in combination of two or more. The content thereof is preferably about 0.005 mol / l to 7 mol / l in the
また、電解質組成物はヨウ素を含有し、その含有量は0.01mol/L以上3mol/L以下とすることが好ましい。ヨウ素は、電解質層9中で、ヨウ化物と混合して可逆的な酸化還元対として作用する。したがって、ヨウ素の含有量が0.01mol/L未満の場合には、酸化還元対の酸化体が不足し電荷を輸送することが困難になる。一方、3mol/Lを越えると、溶液の光吸収が増大し、半導体電極4に効率よく光を与えることができないおそれがある。なお、ヨウ素の含有量は、0.03mol/L以上1.0mol/L以下であることがより好ましい。
Further, the electrolyte composition contains iodine, and the content is preferably 0.01 mol / L or more and 3 mol / L or less. Iodine is mixed with iodide in the
電解質組成物は、液体状およびゲル状のいずれであってもよく、有機溶媒を含有することもできる。有機溶媒を含有することによって、電解質組成物の粘度をよりいっそう低下させることができるため、半導体電極4へ浸透されやすくなる。
The electrolyte composition may be liquid or gel, and may contain an organic solvent. By containing the organic solvent, the viscosity of the electrolyte composition can be further reduced, so that the electrolyte composition can easily penetrate into the
使用し得る有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)やプロピレンカーボネート(PC)などの環状カーボネート;ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、およびジエチルカーボネートなどの鎖状カーボネート;γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、プロピオン酸メチル、およびプロピオン酸エチルなどが挙げられる。さらに、テトラヒドロフラン、および2一メチルテトラヒドロフランなどの環状エーテル;ジメトキシエタン、およびジエトキシエタンなどの鎖状エーテル;アセトニトリル、プロピオニトリル、グルタロニトリル、およびメトキシプロピオニトリルなどのニトリル系溶剤などが挙げられる。こうした有機溶媒は、単独であるいは2種以上の混合物として用いることができる。 Examples of the organic solvent that can be used include cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC); chain carbonates such as dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and diethyl carbonate; γ-butyrolactone, acetonitrile, propionic acid Examples include methyl and ethyl propionate. Furthermore, cyclic ethers such as tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran; chain ethers such as dimethoxyethane and diethoxyethane; nitrile solvents such as acetonitrile, propionitrile, glutaronitrile, and methoxypropionitrile It is done. These organic solvents can be used alone or as a mixture of two or more.
有機溶媒の含有量は、特に限定されないが電解質組成物中30重量%以下にすることが好ましい。有機溶媒の含有量が30重量%を越えると、揮発による性能劣化のおそれがある。有機溶媒の含有量は、0重量%以上30重量%以下にすることがより好ましい。 The content of the organic solvent is not particularly limited, but is preferably 30% by weight or less in the electrolyte composition. If the content of the organic solvent exceeds 30% by weight, performance may be deteriorated due to volatilization. The content of the organic solvent is more preferably 0% by weight or more and 30% by weight or less.
本発明の実施形態の光増感型太陽電池は、例えば、以下に説明する方法で製造してもよい。 You may manufacture the photosensitized solar cell of embodiment of this invention by the method demonstrated below, for example.
まず、光受光面を有する基板を用意し、その一方の面に透明導電層および半導体電極を順次形成する。そして、半導体電極の表面に色素を吸着させる。一方、表面に導電層が設けられた対向基板を準備して、この導電層と前述の半導体電極とを離間対向して配置して、電池ユニットを組み立てる。 First, a substrate having a light receiving surface is prepared, and a transparent conductive layer and a semiconductor electrode are sequentially formed on one surface thereof. Then, the dye is adsorbed on the surface of the semiconductor electrode. On the other hand, a counter substrate having a conductive layer provided on the surface is prepared, and the battery unit is assembled by disposing the conductive layer and the above-described semiconductor electrode so as to face each other.
次いで、電解質を、前述の半導体電極と導電層との間隙に注入して、電解質層とする。ゲル状電解質層とする場合には、電解質前駆体をゲル化させる。引き続き、電池ユニットを密封することにより、本発明の実施形態の光増感型太陽電池が得られる。 Next, an electrolyte is injected into the gap between the semiconductor electrode and the conductive layer to form an electrolyte layer. When the gel electrolyte layer is used, the electrolyte precursor is gelled. Subsequently, the photosensitized solar cell of the embodiment of the present invention is obtained by sealing the battery unit.
以下、図面を参照して、具体例をさらに詳細に説明する。
(実施例1)
厚さ約200μmのPETフィルム上にPdコロイドを塗布し、無電解メッキ触媒を形成した。ポリアクリル酸のカルボン酸を50%t-ブチル基で置換した樹脂100重量部に対し7重量部の光酸発生剤4NT(4)300を20wt%乳酸エチル溶液に調製した。
Hereinafter, specific examples will be described in more detail with reference to the drawings.
(Example 1)
A Pd colloid was applied on a PET film having a thickness of about 200 μm to form an electroless plating catalyst. 7 parts by weight of a photoacid generator 4NT (4) 300 was prepared in a 20 wt% ethyl lactate solution based on 100 parts by weight of a resin obtained by replacing the carboxylic acid of polyacrylic acid with 50% t-butyl group.
図4(a)に示すように、この溶液を触媒を付着させたPETフィルム1(透明基板1)上にスピンコートし、80℃で1分間焼成し、乾燥させ、透明絶縁体層21とした。この透明基板1に対して、集電配線層のパターンを書き込んだフォトマスク31を用いてキャノン社製露光機PLAで1分間露光した。
As shown in FIG. 4A, this solution was spin-coated on a PET film 1 (transparent substrate 1) to which a catalyst was attached, baked at 80 ° C. for 1 minute, and dried to form a
図4(b)に示すように、露光の後AD10(TMAH2.38%アルカリ水溶液)で1分間現像したところ露光部32がエッチングされた。
As shown in FIG. 4B, the exposed
図4(c)に示すように、市販の無電解メッキ液荏原ユージライト社製PB-503Aを用いて銅からなる集電配線層22を作製した。透明絶縁体層21と集電配線層22の最大高さを測定したところ、夫々1.8μm、1.85μmであった。
As shown in FIG.4 (c), the current
図4(d)に示すように、スパッタ法によりITO膜23(透明電極層23)を形成した。ITO膜23の膜厚は約0.1μmであった。ITO膜23上には、塗布型ペルオキソチタン酸溶液を塗布し、膜厚7nmの緻密なチタニア膜24(半導体層24)を作製した。
As shown in FIG. 4D, an ITO film 23 (transparent electrode layer 23) was formed by sputtering. The thickness of the
100gの日本アエロジル社製P25にテフロン(R)粒子1gを加え、乳鉢上で均一に分散した。ペーストをロールで50μmのシート状に形成した。 1 g of Teflon (R) particles were added to 100 g of P25 manufactured by Nippon Aerosil Co., and dispersed uniformly on a mortar. The paste was formed into a 50 μm sheet with a roll.
図5(a)に示すように、このシートを、上記透明基板1のチタニア膜24上に載せ、さらにロールに通すことにより、n型半導体電極4(半導体電極4)を作製した。一方、シス−ビス(チオシアナト)−N,N−ビス(2,2’−ジピリジル−4,4’−ジカルボン酸)−ルテニウム(II)二水和物)を乾燥エタノールに溶解して、3×10-4Mの乾燥エタノール溶液を調製した。前述のn型半導体電極4を、この溶液に12時間浸漬した後、アルゴン気流中で引き上げた。これによって、n型半導体電極4表面には、色素であるルテニウム錯体が担持された。
As shown in FIG. 5A, this sheet was placed on the
表面に白金を付着させた対向基板6上に、フッ素ドープ酸化スズ電極5(導電層5)を形成した。n型半導体電極4が作製された透明基板1上に、直径15μmのスペーサーを介してこの対向基板6を設置した。さらに、電解質組成物の注入口を残して、周囲をエポキシ樹脂7で固めて固定した。
A fluorine-doped tin oxide electrode 5 (conductive layer 5) was formed on the
電解質組成物は、次のようにして調製した。まず、アセトニトリル100ml中に、リチウムヨウダイド0.5mol/L、メチルヘキシルイミダソリウムヨウダイド0.3mol/L、t−ブチルピリジン0.5mol/L、および、ヨウ素0.05mol/Lを溶解させた。 The electrolyte composition was prepared as follows. First, in 100 ml of acetonitrile, 0.5 mol / L of lithium iodide, 0.3 mol / L of methylhexylimidazolium iodide, 0.5 mol / L of t-butylpyridine, and 0.05 mol / L of iodine were dissolved. It was.
図5(b)に示すように、光電変換ユニットの開口部に注入口8から電解質組成物9を注入した。
As shown in FIG. 5B, the
図5(c)に示されるように、電解質組成物9は、n型半導体電極4に浸透するとともにn型半導体電極4と導電層5との間にも注入され、電解質層9となった。
As shown in FIG. 5 (c), the
図1(d)に示すように、光電変換ユニットの開口部をエポキシ樹脂10で封口した後、60℃で30分間、ホットプレート上で加熱することにより、光電変換素子、すなわち光増感型太陽電池を製造した。
As shown in FIG.1 (d), after sealing the opening part of a photoelectric conversion unit with the
得られた光増感型太陽電池に対して、100mW/cm2の擬似太陽光を用いエネルギー変換効率を測定したところ、この太陽電池のエネルギー変換効率は2.0%であった。このセルを1ヶ月間放置してセルの安定性をチェックした。集電配線層22は、凹凸のない面にスパッタした透明電極層23および半導体層24によって保護されたため電解液と接触せず性能の劣化はなかった。
(実施例2)
実施例1のポリアクリル酸のカルボン酸を50%t-ブチル基で置換した樹脂100重量部に対し7重量部の光酸発生剤4NT(4)300を20wt%乳酸エチル溶液に調製した溶液を、ポリビニルトルエンのOH基をCH2COOt-Bu基で30%置換した樹脂100重量部に対し7重量部の光酸発生剤4NT(4)300を20wt%乳酸エチル溶液に調製した溶液に変更した以外は同様として、光増感型太陽電池を作製した。エネルギー変換効率を測定したところ2.1%であった。1ヶ月後の状態も劣化なく良好であった。
(実施例3)
実施例1のポリアクリル酸のカルボン酸を50%t-ブチル基で置換した樹脂100重量部に対し7重量部の光酸発生剤4NT(4)300を20wt%乳酸エチル溶液に調製した溶液を、ポリフェニルシラン95重量部と2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-メチル-s-トリアジン5重両部を20wt%トルエン溶液に調製した溶液に変更し、パターニング後150度で30分焼成し、ポリシランを酸化させた以外は同様として、光増感型太陽電池を形成した。エネルギー変換効率を測定したところ2.2%であった。同様に1ヶ月の状態も劣化なく良好であった。
(実施例4)
実施例1の感光性樹脂を市販のアクリル系フォトレジストJSR株式会社製HRCに変更した以外は同様として増感型太陽電池を作成した。エネルギー変換効率を測定したところ2.0%であった。同様に1ヶ月の状態も劣化なく良好であった。
(実施例5)
図4(a)に示すように、厚さ約200μmのITO付きPETフィルム(透明基板1)上に市販のアクリル系フォトレジストJSR株式会社製HRCを塗布し、80℃で1分間焼成し、乾燥させ、透明絶縁体層21とした。この透明基板1に対して、集電配線層のパターンを書き込んだフォトマスク31を用いてキャノン社製露光機PLAで1分間露光した。
When the energy conversion efficiency of the obtained photosensitized solar cell was measured using 100 mW / cm 2 pseudo-sunlight, the energy conversion efficiency of this solar cell was 2.0%. This cell was left for 1 month to check the stability of the cell. The current
(Example 2)
A solution prepared by preparing 7 parts by weight of a photoacid generator 4NT (4) 300 in a 20 wt% ethyl lactate solution with respect to 100 parts by weight of a resin obtained by replacing the carboxylic acid of polyacrylic acid of Example 1 with 50% t-butyl group. , Except that 100 parts by weight of the resin obtained by replacing 30% of the OH group of polyvinyltoluene with CH2COOt-Bu group was changed to a solution prepared by adding 7 parts by weight of photoacid generator 4NT (4) 300 to a 20 wt% ethyl lactate solution. Similarly, a photosensitized solar cell was produced. The energy conversion efficiency was measured and found to be 2.1%. The condition after one month was also good without deterioration.
(Example 3)
A solution prepared by preparing 7 parts by weight of a photoacid generator 4NT (4) 300 in a 20 wt% ethyl lactate solution with respect to 100 parts by weight of a resin obtained by replacing the carboxylic acid of polyacrylic acid of Example 1 with 50% t-butyl group. , 95 parts by weight of polyphenylsilane and 5 parts of 2,4-bis (trichloromethyl) -6-methyl-s-triazine were changed to a solution prepared in a 20 wt% toluene solution and baked at 150 degrees for 30 minutes after patterning Then, a photosensitized solar cell was formed in the same manner except that polysilane was oxidized. The energy conversion efficiency was measured and found to be 2.2%. Similarly, the condition at 1 month was good without deterioration.
Example 4
A sensitized solar cell was prepared in the same manner except that the photosensitive resin of Example 1 was changed to a commercially available acrylic photoresist JSR Co., Ltd. HRC. The energy conversion efficiency was measured and found to be 2.0%. Similarly, the condition at 1 month was good without deterioration.
(Example 5)
As shown in Fig. 4 (a), a commercially available acrylic photoresist JSR Co., Ltd. HRC was applied onto a PET film with ITO (transparent substrate 1) with a thickness of about 200μm, baked at 80 ° C for 1 minute, and dried. Thus, a
図4(b)に示すように、露光の後AD10(TMAH2.38%アルカリ水溶液)で1分間現像したところ露光部32がエッチングされた。
As shown in FIG. 4B, the exposed
図4(c)に示すように、パターニングされた透明基板1を電極に取り付け、硫酸銅水溶液中で2V電圧をかけて集電配線層22を作成した。透明絶縁体層21と集電配線層2
2の最大高さを測定したところ、夫々1.8μm、1.85μmであった。
As shown in FIG.4 (c), the patterned
When the maximum height of 2 was measured, they were 1.8 μm and 1.85 μm, respectively.
図4(d)に示すように、スパッタ法によりITO膜23(透明電極層23)を形成した。ITO膜23の膜厚は約0.10μmであった。ITO膜23上には、塗布型ペルオキソチタン酸溶液を塗布し、膜厚10nmの緻密なチタニア膜24(半導体層24)を作製した。
As shown in FIG. 4D, an ITO film 23 (transparent electrode layer 23) was formed by sputtering. The thickness of the
図5(a)に示すように、市販のスイスソラロニクスSA社製チタニアペーストnanoxide
D-Lを塗布して、100度で乾燥させ、10μmのチタニア膜4(半導体電極4)を作製した。
As shown in FIG. 5 (a), a commercially available titania paste nanoxide manufactured by Swiss Solaronics SA
DL was applied and dried at 100 degrees to produce a 10 μm titania film 4 (semiconductor electrode 4).
これ以降の工程を、実施例1と同様の材料、方法を用いて行い、光増感型太陽電池を作製した。エネルギー変換効率を測定したところ2.3%であった。1ヶ月後の状態も劣化なく良好であった。
(比較例1)
厚さ約200μmのPETフィルム上にPd-コロイドを配線の形に選択的に塗布し、市販の無電解メッキ液荏原ユージライト社製PB-503Aを用いて集電配線層を作製した。
Subsequent steps were performed using the same materials and methods as in Example 1 to produce a photosensitized solar cell. The energy conversion efficiency was measured and found to be 2.3%. The condition after one month was also good without deterioration.
(Comparative Example 1)
A Pd-colloid was selectively applied in the form of wiring on a PET film having a thickness of about 200 μm, and a current collecting wiring layer was prepared using PB-503A made by commercially available electroless plating solution Sugawara Eugene.
集電配線層を形成したPETフィルムの上に、スパッタ法によりITO膜(透明電極層)を形成した。ITO膜の膜厚は約0.10μmであった。ITO膜上には、塗布型ペルオキソチタン酸溶液を塗布し、膜厚10nmの緻密なチタニア膜(半導体層)を作製した。 An ITO film (transparent electrode layer) was formed by sputtering on the PET film on which the current collecting wiring layer was formed. The thickness of the ITO film was about 0.10 μm. On the ITO film, a coating type peroxotitanic acid solution was applied to form a dense titania film (semiconductor layer) having a thickness of 10 nm.
その後、市販のスイスソラロニクスSA社製チタニアペーストnanoxide D-Lを塗布して、100度で乾燥させ、10μmのチタニア膜(半導体電極)を作成した。それ以外は実施例1と同様に光増感型太陽電池を作製した。得られた太陽電池は電解質と集電配線が接触してしまい集電配線が溶出してしまった。これは、集電配線を形成し凹凸の出来た基板上に透明電極層、半導体層を積層したことから、半導体層がバリアとして機能せず、電解質が集電配線と接触してしまったものと考えられる。エネルギー変換効率を測定したところ、0.1%であった。 Thereafter, a commercially available titania paste nanoxide D-L manufactured by Swiss Solaronics SA was applied and dried at 100 degrees to form a 10 μm titania film (semiconductor electrode). Otherwise, a photosensitized solar cell was produced in the same manner as in Example 1. In the obtained solar cell, the electrolyte and the current collector wiring were in contact with each other, and the current collector wiring was eluted. This is because the transparent electrode layer and the semiconductor layer were laminated on the uneven substrate by forming the current collector wiring, so that the semiconductor layer did not function as a barrier and the electrolyte was in contact with the current collector wiring. Conceivable. The energy conversion efficiency was measured and found to be 0.1%.
1…透明基板
2…透明導電層
3…微粒子
4…半導体電極
5…導電層
6…対向基板
7,10…エポキシ系樹脂
8…注入口
9…電解質層
11…入射光
21…透明絶縁体層
22…集電配線層
23…透明電極層
24…半導体層
31…フォトマスク
32…露光部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記透明基板上に設けられた第1集電配線層と、
前記透明基板上の前記第1集電配線層以外の領域を覆う第1透明絶縁体層と、
前記第1集電配線層及び前記第1透明絶縁体層の上に設けられる透明電極層と、
前記透明電極層上に設けられた半導体層と、
前記半導体層上に設けられ、表面に色素が担持された半導体電極と、
前記半導体電極に離間対向して配置された対向基板と、
前記対向基板上に設けられた導電層と、
前記半導体電極と前記導電層との間に設けられ、ヨウ素分子及びヨウ化物を含む電解質とを有する電解質層とを具備し、
前記第1集電配線層の最大厚みが、前記第1透明絶縁体層の最大厚みとほぼ同じ若しくは大きいことを特徴とする光増感型太陽電池。 A transparent substrate;
A first current collecting wiring layer provided on the transparent substrate;
A first transparent insulator layer covering a region other than the first current collecting wiring layer on the transparent substrate;
A transparent electrode layer provided on the first current collector wiring layer and the first transparent insulator layer;
A semiconductor layer provided on the transparent electrode layer;
A semiconductor electrode provided on the semiconductor layer and having a dye supported on the surface;
A counter substrate disposed to face and separate from the semiconductor electrode;
A conductive layer provided on the counter substrate;
An electrolyte layer provided between the semiconductor electrode and the conductive layer and having an electrolyte containing iodine molecules and iodide;
The photosensitized solar cell, wherein the maximum thickness of the first current collecting wiring layer is substantially the same as or greater than the maximum thickness of the first transparent insulator layer.
前記対向基板上に設けられた第2集電配線層と、
前記対向基板上の前記第2集電配線層以外の領域を覆う第2透明絶縁体層とを有し、
前記第2集電配線層の最大厚みが、前記第2透明絶縁体層の最大厚みとほぼ同じ若しくは大きいことを特徴とする請求項1記載の光増感型太陽電池。 Between the counter substrate and the conductive layer,
A second current collecting wiring layer provided on the counter substrate;
A second transparent insulator layer covering a region other than the second current collecting wiring layer on the counter substrate;
2. The photosensitized solar cell according to claim 1, wherein a maximum thickness of the second current collecting wiring layer is substantially the same as or greater than a maximum thickness of the second transparent insulator layer.
前記透明基板上の前記第1透明絶縁体層が形成されていない領域に、メッキ法により第1集電配線層を形成する工程と、
前記第1透明絶縁体層及び前記第1集電配線層を覆うよう透明電極層を形成する工程と、
前記透明電極層上に半導体層を形成する工程と、
前記半導体層上に半導体電極を形成し、前記半導体電極に色素を担持させる工程と、
対向基板の表面に導電層を形成する工程と、
前記半導体電極を形成した前記透明基板と前記導電層を形成した前記対向基板とを対向させて配置し、ヨウ素分子及びヨウ化物を含む電解質を注入してから封止して電解質層を形成する工程と
を具備することを特徴とする光増感型太陽電池の製造方法。 Selectively forming a first transparent insulator layer on a transparent substrate;
Forming a first current collector wiring layer by a plating method in a region where the first transparent insulator layer is not formed on the transparent substrate;
Forming a transparent electrode layer to cover the first transparent insulator layer and the first current collector wiring layer;
Forming a semiconductor layer on the transparent electrode layer;
Forming a semiconductor electrode on the semiconductor layer, and supporting a dye on the semiconductor electrode;
Forming a conductive layer on the surface of the counter substrate;
Disposing the transparent substrate on which the semiconductor electrode is formed and the counter substrate on which the conductive layer is formed facing each other, injecting an electrolyte containing iodine molecules and iodide, and then sealing to form an electrolyte layer A method for producing a photosensitized solar cell, comprising:
前記対向基板上に第2透明絶縁体層を選択的に形成する工程と、
前記対向基板上の前記第2透明絶縁体層が形成されていない領域に、メッキ法により第2集電配線層を形成する工程と、
前記第2透明絶縁体層及び前記第2集電配線層を覆うよう前記導電層を形成する工程と
からなることを特徴とする請求項5記載の光増感型太陽電池の製造方法。 Forming the conductive layer on the surface of the counter substrate,
Selectively forming a second transparent insulator layer on the counter substrate;
Forming a second current collector wiring layer by a plating method in a region where the second transparent insulator layer on the counter substrate is not formed;
The method for producing a photosensitized solar cell according to claim 5, further comprising: forming the conductive layer so as to cover the second transparent insulator layer and the second current collecting wiring layer.
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