JP2005142089A - Forming method of porous semiconductor electrode, manufacturing method of electrode board for dye-sensitized solar cell, electrode board for dye-sensitized solar cell, and the dye-sensitized solar cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a forming method of a porous semiconductor electrode, capable of forming a porous semiconductor electrode of a required shape under comparatively high productivity. <P>SOLUTION: By an electric field jet method that is a method of discharging coating liquid by impressing voltage on an electrode fitted at a discharge outlet of the coating liquid or its vicinity, the coating liquid containing a large number of semiconductor fine particles is coated on a matter to be coated to form a coating film, and by fixing the semiconductor fine particles in the coating film on the matter to be coated, the porous semiconductor electrode is formed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、多孔質半導体電極の形成方法、この形成方法を利用した色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法、色素増感型太陽電池用電極基板、及び色素増感型太陽電池に関する。   The present invention relates to a method for forming a porous semiconductor electrode, a method for producing an electrode substrate for a dye-sensitized solar cell using this forming method, an electrode substrate for a dye-sensitized solar cell, and a dye-sensitized solar cell.

太陽光発電システムは、化石燃料や核燃料を用いた発電システムに比べて周囲の環境に及ぼす負荷が小さく、また、省資源化を図り易いことから、今日ではその利用が拡大している。   The use of solar power generation systems is increasing today because the load on the surrounding environment is small compared to power generation systems using fossil fuels and nuclear fuel, and it is easy to save resources.

太陽光発電システムに使用される太陽電池は、光エネルギーを電気エネルギーに直接変換することができる光電変換素子であり、この太陽電池には、シリコン太陽電池、化合物半導体太陽電池(ガリウムヒ素太陽電池、インジウムリン太陽電池、CIS(銅インジウムセレン)型太陽電池等)、色素増感型太陽電池等がある。これらの太陽電池のうち、シリコン太陽電池は民生用の太陽電池として既に広く利用されている。また、近年では、シリコン太陽電池に比べて低コスト化及び軽量化が容易な色素増感型太陽電池に対する注目が高まっている。   The solar cell used in the photovoltaic power generation system is a photoelectric conversion element that can directly convert light energy into electrical energy. This solar cell includes a silicon solar cell, a compound semiconductor solar cell (gallium arsenide solar cell, Indium phosphide solar cells, CIS (copper indium selenium) solar cells, etc.), dye-sensitized solar cells, and the like. Among these solar cells, silicon solar cells are already widely used as consumer solar cells. In recent years, attention has been focused on dye-sensitized solar cells that can be easily reduced in cost and weight as compared with silicon solar cells.

図8は、代表的な色素増感型太陽電池(グレッツェル・セル)の断面構造を示す概略図である。図示の色素増感型太陽電池250は、I /I レドックス対を含有した電解質溶液205を1対の電極基板220、230で挟持した構造を有する湿式太陽電池である。 FIG. 8 is a schematic view showing a cross-sectional structure of a typical dye-sensitized solar cell (Gretzel cell). Dye-sensitized solar cell 250 shown, I - / I 3 - is a wet solar cell with an electrolyte solution 205 was sandwiched between a pair of electrode substrates 220 and 230 structure containing a redox couple.

電極基板220は、透明ガラス基板211と、その片面に形成された透明電極(フッ素ドープ酸化スズ膜)213と、その上に形成された半導体電極(多孔質酸化チタン薄膜)215とを有しており、光電極として機能する。半導体電極215はゾルゲル法によって形成されたものであり、多数のアナターゼ型酸化チタン微粒子の焼結体である。この半導体電極215の表面には、ルテニウム(Ru)錯体の1種からなる色素217が吸着されており、色素217の吸収波長域は、酸化チタンの吸収波長域よりも長波長側にまで及んでいる。色素217を光励起したときの電子のエネルギー準位は、酸化チタンの伝導帯端の位置よりも高い。図8においては、便宜上、色素217を1つの層として描いている。一方、電極基板230は、透明ガラス基板221と、その片面に形成された透明導電膜(フッ素ドープ酸化スズ膜)223と、その上に形成された白金薄膜225とを有しており、対極として機能する。電極基板220中の透明電極213と電極基板230中の透明導電膜223とは、リード線235a、235bによって負荷240に接続されている。   The electrode substrate 220 includes a transparent glass substrate 211, a transparent electrode (fluorine-doped tin oxide film) 213 formed on one surface thereof, and a semiconductor electrode (porous titanium oxide thin film) 215 formed thereon. And functions as a photoelectrode. The semiconductor electrode 215 is formed by a sol-gel method, and is a sintered body of a large number of anatase-type titanium oxide fine particles. The surface of the semiconductor electrode 215 is adsorbed with a dye 217 made of one of ruthenium (Ru) complexes. The absorption wavelength range of the dye 217 extends to a longer wavelength side than the absorption wavelength range of titanium oxide. Yes. The energy level of electrons when the dye 217 is photoexcited is higher than the position of the conduction band edge of titanium oxide. In FIG. 8, the dye 217 is drawn as one layer for convenience. On the other hand, the electrode substrate 230 has a transparent glass substrate 221, a transparent conductive film (fluorine-doped tin oxide film) 223 formed on one surface thereof, and a platinum thin film 225 formed thereon, Function. The transparent electrode 213 in the electrode substrate 220 and the transparent conductive film 223 in the electrode substrate 230 are connected to the load 240 by lead wires 235a and 235b.

色素増感型太陽電池250に色素217の吸収波長域内の光を照射すると、色素217が励起状態となり、光励起された電子(e )が半導体電極215に注入される。電子(e )を失った色素217は、電解質溶液205中のI /I レドックス対から電子を奪って(I と反応してI を生じて)、元の状態に戻る。一方、半導体電極215に注入された電子(e )は透明電極213に移動し、更に、リード線235a、負荷240、及びリード線235bを介して電極基板230に達してI と反応し、I を生じさせる。したがって、上記の光照射によって色素増感型太陽電池250には閉回路が形成される。この閉回路が形成されると、色素増感型太陽電池250は定常的に発電する。色素217を利用することにより、半導体電極215の吸収波長域の光よりも更に長波長の光を利用して発電することが可能になるので、光電変換効率を高めることができる。なお、白金薄膜225は、電極基板230の導電性を上げる役割を果たす他に、I /I レドックス対のI がI に還元される際の触媒としての役割も果たす。 When the dye-sensitized solar cell 250 is irradiated with light within the absorption wavelength range of the dye 217, the dye 217 is excited, and photoexcited electrons (e ) are injected into the semiconductor electrode 215. Electronic (e -) dye 217 lost in, I in the electrolyte solution 205 - / I 3 - from redox pairs deprive electrons (I - reacts with I 3 - to occur), return to the original state . On the other hand, the electrons (e ) injected into the semiconductor electrode 215 move to the transparent electrode 213 and further reach the electrode substrate 230 via the lead wire 235a, the load 240, and the lead wire 235b and react with I 3 −. , I . Therefore, a closed circuit is formed in the dye-sensitized solar cell 250 by the light irradiation. When this closed circuit is formed, the dye-sensitized solar cell 250 generates power constantly. By using the dye 217, it is possible to generate power using light having a longer wavelength than the light in the absorption wavelength region of the semiconductor electrode 215, so that the photoelectric conversion efficiency can be increased. Incidentally, the platinum thin film 225, the serving other to increase the conductivity of the electrode substrate 230, I - / I 3 - I 3 of the redox pair - is I - also serves as a catalyst as it is reduced to.

透明電極のシート抵抗が比較的高いことから、動作電流の大きな色素増感型太陽電池を得るうえからは、その構造を、比較的小型のセルが複数個、電気的に並列に接続された構造にすることが好ましい。また、動作電圧の高い色素増感型太陽電池を得るうえからは、その構造を、比較的小型のセルが複数個、電気的に直列に接続された構造にすることが好ましい。ここでいう「セル」とは、少なくとも1つの光電極と少なくとも1つの対極とからなる1対の電極の間に電解質層が介在したものを意味し、このセル単独でも色素増感型太陽電池として機能する。   Because the sheet resistance of the transparent electrode is relatively high, in order to obtain a dye-sensitized solar cell with a large operating current, the structure is a structure in which a plurality of relatively small cells are electrically connected in parallel. It is preferable to make it. Further, in order to obtain a dye-sensitized solar cell having a high operating voltage, it is preferable that the structure is a structure in which a plurality of relatively small cells are electrically connected in series. The term “cell” as used herein means that an electrolyte layer is interposed between a pair of electrodes composed of at least one photoelectrode and at least one counter electrode, and this cell alone can be used as a dye-sensitized solar cell. Function.

複数のセルが電気的に並列又は直列に接続された構造の色素増感型太陽電池を低コストの下に得るという観点からは、光電極として機能する多孔質半導体電極を1つの透明基材の片面に複数形成することが好ましい。   From the viewpoint of obtaining a dye-sensitized solar cell having a structure in which a plurality of cells are electrically connected in parallel or in series at low cost, a porous semiconductor electrode functioning as a photoelectrode is formed on one transparent substrate. It is preferable to form a plurality on one side.

例えば特許文献1には、粒子状の無機系半導体材料を含む懸濁液をスクリーン印刷によって所望箇所に塗布し、乾燥、固化させた後に焼成することで複数の多孔質半導体電極が形成された光電変換素子(太陽電池)が記載されている。   For example, Patent Document 1 discloses a photoelectric device in which a plurality of porous semiconductor electrodes are formed by applying a suspension containing a particulate inorganic semiconductor material to a desired portion by screen printing, drying, solidifying, and firing. A conversion element (solar cell) is described.

また、特許文献2には、半導体微粒子の分散液、コロイド液等を塗布した後に塗膜に選択的に電磁波を照射して半導体微粒子を焼結し、その後、未焼結の部分を洗浄等により除去することで、所望形状にパターニングされた多孔質半導体電極を得る半導体電極の製造方法が記載されている。
特開2002−319689(第0025〜0051段、特に第0032〜0033段) 特開2002−134435(第0005〜0030段、特に第0021段及び第0029段)
Patent Document 2 discloses that after applying a dispersion of a semiconductor fine particle, a colloidal solution, etc., the coating film is selectively irradiated with electromagnetic waves to sinter the semiconductor fine particles, and then the unsintered portion is washed. A method of manufacturing a semiconductor electrode is described in which a porous semiconductor electrode patterned into a desired shape is obtained by removal.
JP 2002-319689 (No. 0025-0051, especially No. 0032-0033) JP 2002-134435 (Nos. 0005 to 0030, especially No. 0021 and No. 0029)

しかしながら、特許文献1に記載されているようなスクリーン印刷を利用しての多孔質半導体電極の形成では、材料となる懸濁液の粘度を高くすることが必要であり、粘度を高くすることに伴って懸濁液中の半導体微粒子が凝集し易くなることから、生産性が比較的低くなるという問題がある。   However, in the formation of the porous semiconductor electrode using screen printing as described in Patent Document 1, it is necessary to increase the viscosity of the suspension as a material. Along with this, the semiconductor fine particles in the suspension are easily aggregated, and there is a problem that productivity is relatively low.

また、特許文献2に記載されている方法によって多孔質半導体電極を形成する場合も、電磁波の照射による半導体微粒子の焼結を行った後に未焼結部分の除去という工程を行わなければならないので、生産性が比較的低くなるという問題がある。   In addition, when forming the porous semiconductor electrode by the method described in Patent Document 2, it is necessary to perform a process of removing the unsintered portion after performing the sintering of the semiconductor fine particles by irradiation with electromagnetic waves. There is a problem that productivity is relatively low.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、本発明の第1の目的は、所望形状の多孔質半導体電極を比較的高い生産性の下に形成することが可能な多孔質半導体電極の形成方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problems, and a first object of the present invention is to provide a porous semiconductor electrode having a desired shape and capable of forming a porous semiconductor electrode with relatively high productivity. It is to provide a method for forming a porous semiconductor electrode.

また、本発明の第2の目的は、所望形状の多孔質半導体電極を備えた色素増感型太陽電池用電極基板を比較的高い生産性の下に製造することが容易な色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法を提供することにある。   In addition, a second object of the present invention is to provide a dye-sensitized solar that can easily manufacture an electrode substrate for a dye-sensitized solar cell including a porous semiconductor electrode having a desired shape with relatively high productivity. It is providing the manufacturing method of the electrode substrate for batteries.

本発明の第3の目的は、所望形状の多孔質半導体電極を備えたものを比較的高い生産性の下に製造することが容易な色素増感型太陽電池用電極基板を提供することにある。   A third object of the present invention is to provide an electrode substrate for a dye-sensitized solar cell that can be easily manufactured with a relatively high productivity with a porous semiconductor electrode having a desired shape. .

そして、本発明の第4の目的は、所望形状の多孔質半導体電極を備えたものを比較的高い生産性の下に製造することが容易な色素増感型太陽電池を提供することにある。   A fourth object of the present invention is to provide a dye-sensitized solar cell that can be easily manufactured with a relatively high productivity and having a porous semiconductor electrode of a desired shape.

上述した第1の目的を達成する本発明の多孔質半導体電極の形成方法は、塗布液の吐出口又はその近傍に設けた電極に電圧を印加して塗布液を吐出する方法である電界ジェット法により、多数の半導体微粒子を含有した塗布液を被塗工物に塗工して塗膜を形成する第1工程と、前記塗膜中の半導体微粒子を前記被塗工物に定着させる第2工程と、を含むことを特徴とする。   The method for forming a porous semiconductor electrode of the present invention that achieves the first object described above is an electric field jet method that is a method of discharging a coating liquid by applying a voltage to an electrode provided at or near the discharge port of the coating liquid. A first step of applying a coating liquid containing a large number of semiconductor fine particles to a coated object to form a coating film; and a second step of fixing the semiconductor fine particles in the coated film to the coated object. It is characterized by including these.

電界ジェット法は、典型的には、ノズル状の吐出ヘッドやスリット状の吐出孔を有する吐出ヘッド等の吐出ヘッドでの吐出孔近傍に電極を配置し、この電極に交流又は直流の電圧を印加することによって、吐出孔から塗布液を連続的あるいは間欠的に被塗工物上に吐出して所望パターンの塗膜を形成する方法である。   In the electric field jet method, typically, an electrode is disposed in the vicinity of a discharge hole of a discharge head such as a nozzle-shaped discharge head or a discharge head having a slit-shaped discharge hole, and an AC or DC voltage is applied to the electrode. In this way, a coating liquid having a desired pattern is formed by continuously or intermittently discharging the coating liquid from the discharge holes onto the object to be coated.

この電界ジェット法によれば、塗布液の粘度が比較的高い場合でも所望パターン及び所望膜厚を有する塗膜を比較的短時間で形成することが可能である。また、被塗工物の耐熱性が比較的低い場合のように塗膜の乾燥を比較的低温で行うことが必要な場合には、塗布液の粘度をある程度低くすることが望まれるときがあるが、このようなときでも、電界ジェット法によれば、所望パターン及び所望膜厚を有する塗膜を比較的短時間で形成することが可能である。   According to this electric field jet method, a coating film having a desired pattern and a desired film thickness can be formed in a relatively short time even when the viscosity of the coating solution is relatively high. In addition, when it is necessary to dry the coating film at a relatively low temperature, such as when the heat resistance of the object to be coated is relatively low, it may be desired to lower the viscosity of the coating solution to some extent. However, even in such a case, according to the electric field jet method, a coating film having a desired pattern and a desired film thickness can be formed in a relatively short time.

したがって、本発明の多孔質半導体電極の形成方法によれば、所望形状の多孔質半導体電極を比較的高い生産性の下に形成することが可能になる。   Therefore, according to the method for forming a porous semiconductor electrode of the present invention, it is possible to form a porous semiconductor electrode having a desired shape with relatively high productivity.

前述した第2の目的を達成する本発明の色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法は、片面に透明電極が形成された透明基材を用意する準備工程と、前記透明電極上に、多数の半導体微粒子を用いて上記本発明の多孔質半導体電極の形成方法により多孔質半導体電極を形成する半導体電極形成工程と、前記多孔質半導体電極の表面に色素を担持させる色素担持工程と、を含むことを特徴とする(以下、この製造方法を「製造方法I」ということがある。)。   The method for producing the electrode substrate for a dye-sensitized solar cell of the present invention that achieves the second object described above includes a preparation step of preparing a transparent substrate having a transparent electrode formed on one side, and the transparent electrode, A semiconductor electrode forming step of forming a porous semiconductor electrode by a method for forming a porous semiconductor electrode of the present invention using a large number of semiconductor fine particles, and a dye supporting step of supporting a dye on the surface of the porous semiconductor electrode. (Hereinafter, this manufacturing method may be referred to as “manufacturing method I”).

本発明の製造方法Iによれば、上述した本発明の多孔質半導体電極の形成方法によって多孔質半導体電極を形成するので、所望形状の多孔質半導体電極を備えた色素増感型太陽電池用電極基板を比較的高い生産性の下に製造することが容易になる。   According to the production method I of the present invention, since the porous semiconductor electrode is formed by the above-described method for forming a porous semiconductor electrode of the present invention, a dye-sensitized solar cell electrode having a porous semiconductor electrode of a desired shape It becomes easy to manufacture the substrate with relatively high productivity.

本発明の製造方法Iにおいては、(1)前記準備工程で、片面に1つの透明電極が形成された透明基材を用意し、前記半導体電極形成工程で、前記1つの透明電極上に複数の多孔質半導体電極を形成する(以下、この製造方法を「製造方法II」ということがある。)こと、(2)前記準備工程で、片面に複数の透明電極が形成された透明基材を用意し、前記半導体電極形成工程で、前記複数の透明電極それぞれの上に多孔質半導体電極を1つずつ形成する(以下、この製造方法を「製造方法III」 ということがある。)こと、又は、(3)前記準備工程で、片面に透明電極が形成され、該透明電極上に、光照射によって表面濡れ性が変化するパターニング層が形成された透明基材を準備すること(以下、この製造方法を「製造方法IV」ということがある。)、が好ましい。   In the manufacturing method I of the present invention, (1) in the preparation step, a transparent substrate having one transparent electrode formed on one side is prepared, and in the semiconductor electrode formation step, a plurality of the transparent electrodes are formed on the one transparent electrode. Forming a porous semiconductor electrode (hereinafter, this manufacturing method may be referred to as “manufacturing method II”); (2) preparing a transparent substrate having a plurality of transparent electrodes formed on one side in the preparation step; In the semiconductor electrode forming step, one porous semiconductor electrode is formed on each of the plurality of transparent electrodes (hereinafter, this manufacturing method may be referred to as “manufacturing method III”), or (3) In the preparation step, preparing a transparent substrate on which a transparent electrode is formed on one side and a patterning layer whose surface wettability is changed by light irradiation is formed on the transparent electrode (hereinafter, this production method) Is called "Production Method IV" There.), It is preferable.

上記の製造方法IIによれば、複数のセルが電気的に並列に接続された構造の色素増感型太陽電池を得るうえで好適な色素増感型太陽電池用電極基板を比較的高い生産性の下に製造することが容易になる。   According to the above production method II, it is possible to obtain a dye-sensitized solar cell electrode substrate suitable for obtaining a dye-sensitized solar cell having a structure in which a plurality of cells are electrically connected in parallel. Easy to manufacture under.

上記の製造方法III によれば、複数のセルが電気的に直列に接続された構造の色素増感型太陽電池を得るうえで好適な色素増感型太陽電池用電極基板を比較的高い生産性の下に製造することが容易になる。   According to the above production method III, it is possible to obtain a dye-sensitized solar cell electrode substrate suitable for obtaining a dye-sensitized solar cell having a structure in which a plurality of cells are electrically connected in series. Easy to manufacture under.

上記の製造方法IVによれば、パターニング層の表面を選択的に露光することによって所望領域の濡れ性を相対的に高めることができるので、実質的にこの所望領域上にのみ塗膜を形成することが容易になる。   According to the above manufacturing method IV, the wettability of a desired region can be relatively increased by selectively exposing the surface of the patterning layer, and therefore, a coating film is formed substantially only on the desired region. It becomes easy.

前述した第3の目的を達成する本発明の色素増感型太陽電池用電極基板は、上述した本発明の製造方法I〜IVのいずれかによって製造されたことを特徴とする。   The electrode substrate for a dye-sensitized solar cell of the present invention that achieves the third object described above is manufactured by any one of the above-described manufacturing methods I to IV of the present invention.

本発明の色素増感型太陽電池用電極基板によれば、上述した本発明の多孔質半導体電極の形成方法によって多孔質半導体電極が形成されるので、所望形状の多孔質半導体電極を備えたものを比較的高い生産性の下に製造することが容易になる。   According to the electrode substrate for a dye-sensitized solar cell of the present invention, the porous semiconductor electrode is formed by the above-described method for forming a porous semiconductor electrode of the present invention. Can be easily manufactured under relatively high productivity.

前述した第4の目的を達成する本発明の色素増感型太陽電池は、表面に色素が担持された半導体電極を有する第1の電極基板と、該第1の電極基板に対向して配置された第2の電極基板と、前記第1の電極基板と前記第2の電極基板との間に介在する電解質層とを備えた色素増感型太陽電池であって、前記第1の電極基板が上述した本発明の色素増感型太陽電池用電極基板であることを特徴とする。   The dye-sensitized solar cell of the present invention that achieves the fourth object described above is disposed so as to face a first electrode substrate having a semiconductor electrode having a dye supported on the surface, and the first electrode substrate. A dye-sensitized solar cell comprising a second electrode substrate and an electrolyte layer interposed between the first electrode substrate and the second electrode substrate, wherein the first electrode substrate comprises: It is the electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention described above.

本発明の色素増感型太陽電池によれば、第1の電極基板として上述した本発明の色素増感型太陽電池用電極基板を用いているので、所望形状の多孔質半導体電極を備えたものを比較的高い生産性の下に製造することが容易になる。   According to the dye-sensitized solar cell of the present invention, the electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention described above is used as the first electrode substrate, so that the porous semiconductor electrode having a desired shape is provided. Can be easily manufactured under relatively high productivity.

本発明の多孔質半導体電極の形成方法によれば、所望形状の多孔質半導体電極を比較的高い生産性の下に形成することが可能になるので、例えば動作電流の大きい色素増感型太陽電池又は動作電圧の高い色素増感型太陽電池を安価に提供することが容易になる。   According to the method for forming a porous semiconductor electrode of the present invention, a porous semiconductor electrode having a desired shape can be formed with relatively high productivity. For example, a dye-sensitized solar cell with a large operating current is used. Alternatively, it becomes easy to provide a dye-sensitized solar cell with a high operating voltage at a low cost.

また、本発明の色素増感型太陽電池用電極基板の形成方法、及び本発明の色素増感型太陽電池用電極基板によれば、所望形状の多孔質半導体電極を備えた色素増感型太陽電池用電極基板を比較的高い生産性の下に製造することが可能になるので、動作電流の大きい色素増感型太陽電池又は動作電圧の高い色素増感型太陽電池を安価に提供することが容易になる。   Further, according to the method for forming the electrode substrate for dye-sensitized solar cell of the present invention and the electrode substrate for dye-sensitized solar cell of the present invention, the dye-sensitized solar cell having a porous semiconductor electrode of a desired shape Since the battery electrode substrate can be manufactured with relatively high productivity, it is possible to provide a dye-sensitized solar cell with a large operating current or a dye-sensitized solar cell with a high operating voltage at a low cost. It becomes easy.

そして、本発明の色素増感型太陽電池によれば、所望形状の多孔質半導体電極を備えたものを比較的高い生産性の下に製造することが可能になるので、動作電流の大きい色素増感型太陽電池又は動作電圧の高い色素増感型太陽電池を安価に提供することが容易になる。   According to the dye-sensitized solar cell of the present invention, it is possible to manufacture a solar cell having a desired shape of a porous semiconductor electrode with relatively high productivity. It becomes easy to provide a sensitive solar cell or a dye-sensitized solar cell having a high operating voltage at low cost.

以下、本発明の多孔質半導体電極の形成方法、色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法、色素増感型太陽電池用電極基板、及び色素増感型太陽電池それぞれの形態について、図面を適宜参照しつつ、順次説明する。   Hereinafter, a method for forming a porous semiconductor electrode of the present invention, a method for producing a dye-sensitized solar cell electrode substrate, a dye-sensitized solar cell electrode substrate, and a dye-sensitized solar cell, respectively, are illustrated in the drawings. The description will be made sequentially with appropriate reference.

<多孔質半導体電極の製造方法>
本発明の多孔質半導体電極の形成方法は、前述したように、塗布液の吐出口又はその近傍に設けた電極に電圧を印加して塗布液を吐出する方法である電界ジェット法により、多数の半導体微粒子を含有した塗布液を被塗工物に塗工して塗膜を形成する第1工程と、塗膜中の半導体微粒子を被塗工物に定着させる第2工程と、を含んでいる。以下、工程毎に詳述する。
<Method for producing porous semiconductor electrode>
As described above, the method for forming a porous semiconductor electrode according to the present invention uses a field jet method in which a coating liquid is discharged by applying a voltage to an electrode provided at or near the discharge port of the coating liquid. A first step of applying a coating liquid containing semiconductor fine particles to an object to be coated to form a coating film; and a second step of fixing the semiconductor fine particles in the coating film to the object to be coated. . Hereinafter, it explains in full detail for every process.

(第1工程)
第1工程で使用する塗布液は、多数の半導体微粒子を含有したものである。前記の半導体微粒子としては、種々の半導体微粒子を用いることが可能である。例えば色素増感型太陽電池で使用される多孔質半導体電極を形成しようとする場合には、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウムスズ、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化セシウム、酸化ビスマス、酸化マンガン、酸化イットリウム、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化ランタン等の金属酸化物半導体の微粒子を用いることができ、その導電型は、通常、N型である。これらの金属酸化物半導体微粒子の中でも、耐光性、安全性、及び経済性に優れているという観点から酸化チタン微粒子、特にアナターゼ型の酸化チタン微粒子が好ましい。なお、本発明でいう「半導体微粒子」は、微粒子形状の半導体を含む他に、不定形の微小半導体や微粉末状の半導体をも含むものとする。
(First step)
The coating solution used in the first step contains a large number of semiconductor fine particles. Various semiconductor fine particles can be used as the semiconductor fine particles. For example, when forming a porous semiconductor electrode used in a dye-sensitized solar cell, titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, indium tin oxide, zirconium oxide, silicon oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, oxidation Fine particles of a metal oxide semiconductor such as cesium, bismuth oxide, manganese oxide, yttrium oxide, tungsten oxide, tantalum oxide, niobium oxide, and lanthanum oxide can be used, and the conductivity type is usually N-type. Among these metal oxide semiconductor fine particles, titanium oxide fine particles, particularly anatase-type titanium oxide fine particles are preferable from the viewpoint of excellent light resistance, safety, and economy. The “semiconductor fine particles” referred to in the present invention include not only fine-particle-shaped semiconductors but also amorphous micro-semiconductors and fine-powder semiconductors.

上記の金属酸化物半導体微粒子の平均粒子径は概ね250nm以下であることが好ましく、特に、量子サイズ効果が発現する大きさであることが好ましい。このような金属酸化物半導体微粒子を用いることにより、量子サイズ効果が発現するメソスコピックな多孔質半導体電極を容易に形成することが可能になるので、光電変換効率の高い色素増感型太陽電池を得易くなる。   The average particle diameter of the metal oxide semiconductor fine particles is preferably about 250 nm or less, and particularly preferably has a size that allows the quantum size effect to be exhibited. By using such metal oxide semiconductor fine particles, it becomes possible to easily form a mesoscopic porous semiconductor electrode exhibiting a quantum size effect, so that a dye-sensitized solar cell with high photoelectric conversion efficiency is obtained. It becomes easy.

また、色素増感型太陽電池で使用される多孔質半導体電極を形成しようとする場合には、必要に応じて、光散乱中心として機能する平均粒子径50〜200nm程度の微粒子(例えば酸化チタン微粒子)を併用することができる。平均粒子径が比較的小さな金属酸化物半導体微粒子を用いた多孔質半導体電極に光散乱中心を組み込むことにより、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。   Moreover, when it is going to form the porous semiconductor electrode used with a dye-sensitized solar cell, as needed, the microparticles | fine-particles (for example, titanium oxide microparticles | fine-particles) with an average particle diameter of about 50-200 nm which function as a light-scattering center ) Can be used in combination. By incorporating a light scattering center into a porous semiconductor electrode using metal oxide semiconductor fine particles having a relatively small average particle size, the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell can be improved.

第1工程で使用する塗布液は、吐出温度下で液状である(流動性を持つ)必要があるため、有機液体又は無機液体を分散媒として用い、この分散媒に所望の半導体微粒子を分散させたものを用いることが好ましい。通常は、分散媒と半導体微粒子とを少なくとも含む組成で塗布液が構成されるが、必要に応じて、分散剤、消泡剤、揺変剤等の各種添加剤を適宜混合することができる。   Since the coating solution used in the first step needs to be liquid (has fluidity) at the discharge temperature, an organic liquid or an inorganic liquid is used as a dispersion medium, and desired semiconductor fine particles are dispersed in the dispersion medium. It is preferable to use the same. Usually, the coating liquid is composed of a composition containing at least a dispersion medium and semiconductor fine particles, but various additives such as a dispersant, an antifoaming agent and a thixotropic agent can be appropriately mixed as necessary.

この塗布液は、例えば、(i)所定の溶媒中で半導体微粒子を結晶化微粒子として析出させてゾル液とする方法、又は(ii)半導体微粒子をボールミル、サンドミル、ロールミル等で適当な分散媒と混合し、混練機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー等の公知の分散機により分散媒中に分散させて分散液とする方法、によって調製することができる。上記(ii)の方法によって塗布液を調製するにあたって、使用する半導体微粒子が凝集していた場合には、分散液を得るまでの工程の適当な時期、例えば分散媒と混合する前や、分散媒と混合する過程で、あるいは分散媒と混合した後に、凝集している半導体微粒子をほぐすことが好ましい。上記(i)のゾル液と上記(ii)の分散液とを混合して塗布液を調製することもできる。   For example, (i) a method in which semiconductor fine particles are precipitated as crystallized fine particles in a predetermined solvent to form a sol solution, or (ii) the semiconductor fine particles are mixed with a suitable dispersion medium using a ball mill, a sand mill, a roll mill, or the like. The mixture can be prepared by a method of mixing and dispersing in a dispersion medium using a known dispersing machine such as a kneader, a homogenizer, or a planetary mixer. When preparing the coating liquid by the method (ii) above, if the semiconductor fine particles to be used are agglomerated, an appropriate time in the process until obtaining the dispersion liquid, for example, before mixing with the dispersion medium, It is preferable to loosen the agglomerated semiconductor fine particles in the process of mixing with or after mixing with the dispersion medium. The coating solution can also be prepared by mixing the sol solution (i) and the dispersion (ii).

塗布液の分散媒として無機液体を用いる場合、その具体例としては、例えば、水、硝酸、塩酸等が挙げられる。また、分散媒として有機液体を用いる場合、その具体例としては、例えば、(a)クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系有機液体、(b)エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、テトラヒドロフラン等のエーテル系有機液体、(c)トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系有機液体、(d)アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系有機液体、(e)酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系有機液体、(f)イソプロピルアルコール(IPA)、エチルアルコール、メチルアルコール、ブチルアルコール、ターシャリーブチルアルコール、α−テルピネオール、エチレングリコール等のアルコール系有機液体、等を用いることができる。分散液に後述の結着剤を含有させる場合には、この結着剤を溶解させることが可能な分散媒を用いる。   When an inorganic liquid is used as a dispersion medium for the coating liquid, specific examples thereof include water, nitric acid, hydrochloric acid and the like. When an organic liquid is used as a dispersion medium, specific examples thereof include, for example, (a) chlorinated organic liquids such as chloroform, methylene chloride, dichloroethane, (b) ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, methyl cellosolve. , Ethyl cellosolve, butyl cellosolve, ethyl carbitol, butyl carbitol, butyl carbitol acetate, ether organic liquids such as tetrahydrofuran, (c) aromatic hydrocarbon organic liquids such as toluene and xylene, (d) acetone , Ketone organic liquids such as methyl ethyl ketone, (e) ester organic liquids such as ethyl acetate, butyl acetate, ethyl cellosolve acetate, (f) isopropyl alcohol (IPA), ethyl alcohol, methyl alcohol, butyl alcohol, Over tertiary butyl alcohol, alpha-terpineol, alcoholic organic liquid such as ethylene glycol, and the like can be used. When the dispersion liquid contains a binder described later, a dispersion medium capable of dissolving the binder is used.

塗膜を被塗工物に定着するにあたって半導体微粒子を焼成しない場合には、多孔質半導体電極と被塗工物との密着性や、多孔質半導体電極自体の機械的強度を向上させるために、上述の塗布液には、高分子材料からなる樹脂成分を結着剤として溶解させることができる。また、塗膜を被塗工物に定着するにあたって半導体微粒子を焼成する場合でも、上記の樹脂成分を使用することができる。この場合、樹脂成分は焼成により除去される。その結果として、より多孔質の半導体電極を形成することができる。   In order to improve the adhesion between the porous semiconductor electrode and the object to be coated, and the mechanical strength of the porous semiconductor electrode itself, when the semiconductor fine particles are not baked in fixing the coating film to the object to be coated, In the above coating solution, a resin component made of a polymer material can be dissolved as a binder. Further, even when the semiconductor fine particles are baked when the coating film is fixed to an object to be coated, the above resin component can be used. In this case, the resin component is removed by baking. As a result, a more porous semiconductor electrode can be formed.

このような樹脂成分としては、セルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアクリル酸エステル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂や、ポリエチレングリコールのような多価アルコール類を使用することができる。   Examples of such resin components include cellulose resins, polyester resins, polyamide resins, polyacrylate resins, polycarbonate resins, polyurethane resins, polyolefin resins, polyvinyl acetal resins, fluorine resins, polyimide resins, etc. Resins and polyhydric alcohols such as polyethylene glycol can be used.

塗膜を被塗工物に定着するにあたって半導体微粒子を焼成しない場合には、塗布液への結着剤の添加量は極力少ない方が好ましい。具体的には、塗布散液中の全固形分に対する割合を0.5質量%以下とすることが好ましく、0.2質量%以下とすることが更に好ましい。一方、塗膜を被塗工物に定着するにあたって半導体微粒子を焼成する場合には、塗布液での上記樹脂成分の含有量を概ね0.5〜20質量%の範囲内とすることが好ましい。   In the case where the semiconductor fine particles are not baked in fixing the coating film to the object to be coated, it is preferable that the amount of the binder added to the coating solution is as small as possible. Specifically, the ratio with respect to the total solid content in the coating powder is preferably 0.5% by mass or less, and more preferably 0.2% by mass or less. On the other hand, when the semiconductor fine particles are baked when fixing the coating film to the object to be coated, it is preferable that the content of the resin component in the coating solution is approximately in the range of 0.5 to 20% by mass.

結着剤の他にも、上記の塗布液には塗工適性を向上させるための各種の添加剤を含有させることができる。この添加剤としては、例えば、界面活性剤、粘度調整剤、分散助剤、pH調節剤等が挙げられる。例えばpH調整剤としては、硝酸、塩酸、酢酸、ジメチルホルムアミド、アンモニア等を用いることができる。また、電界ジェット法により塗布液を塗工するうえからは、塗布液の電気伝導率が概ね1×10−8〜1×10−2/Ωmの範囲内にあることが好ましいので、所望の電気伝導率の塗布液が得られるように1種又は2種以上の分散媒を適宜選定して用いることが好ましい。 In addition to the binder, the above coating solution may contain various additives for improving the coating suitability. Examples of the additive include a surfactant, a viscosity modifier, a dispersion aid, and a pH adjuster. For example, nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, dimethylformamide, ammonia or the like can be used as a pH adjuster. In addition, since the electric conductivity of the coating liquid is preferably in the range of about 1 × 10 −8 to 1 × 10 −2 / Ωm from the viewpoint of coating the coating liquid by the electric field jet method, It is preferable to select and use one or more types of dispersion media as appropriate so that a coating solution having conductivity can be obtained.

塗工適性の高い塗布液を得るという観点からは、特に、JISZ8803に記載の共軸二重円筒形等の粘度測定装置により測定した粘度が概ね0.001〜1000N・s/m (0.1cP〜100000cP) の範囲内となるように、更に好ましくは、概ね0.01〜500N・s/m の範囲内となるように、その粘度を調整することが好ましい。 From the viewpoint of obtaining a coating solution having high coating suitability, the viscosity measured by a viscosity measuring device such as a coaxial double cylinder described in JISZ8803 is generally 0.001 to 1000 N · s / m 2 (0. It is preferable to adjust the viscosity so as to be in the range of about 0.01 to 500 N · s / m 2 , more preferably in the range of 1 cP to 100,000 cP).

電界ジェット法による塗布液の塗工は、例えば特開2000−246887号公報や特開2001−88306号公報に記載されているように、少なくとも塗工機の吐出口近傍に電極を配し、この電極に交流又は直流の電圧を印加しながら連続的に又は間欠的に行う。このとき、上記の電極に電圧を印加することによって電界が形成され、この電界によって塗布液中の半導体微粒子が誘電分極して互いに斥力を及ぼすことから、たとえ塗布液の粘性が高くても半導体微粒子の凝集を防止することができる。   The coating of the coating liquid by the electric field jet method is arranged at least in the vicinity of the discharge port of the coating machine, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-246887 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-88306. It is performed continuously or intermittently while applying an AC or DC voltage to the electrodes. At this time, an electric field is formed by applying a voltage to the above electrode, and the semiconductor fine particles in the coating liquid are dielectrically polarized by this electric field and exert a repulsive force on each other. Therefore, even if the viscosity of the coating liquid is high, the semiconductor fine particles Aggregation can be prevented.

上記の電極は、必要に応じ、塗工機において塗布液を収容する容器部の一部又は全体に配することもできる。また、容器部に収容した塗布液を加圧しながら塗工を行うこともできる。更には、上記の電極に電圧を印加すると共にこの電極と被塗工物との間にも電圧を印加しながら塗工を行うこともできる。   The above-mentioned electrode can also be disposed on a part or the whole of the container part that stores the coating liquid in the coating machine, if necessary. Moreover, it can also apply | coat, pressurizing the coating liquid accommodated in the container part. Furthermore, it is possible to apply a voltage while applying a voltage between the electrode and the article to be coated.

塗布液を連続吐出する場合は、交流電圧及び直流電圧のいずれも印加することが可能であるが、好ましくは交流電圧を印加する。電圧強度は概ね100V〜10kVの範囲内とすることが好ましく、電圧制御や吐出の安定性という観点から、概ね1〜7kVの範囲にすることが更に好ましい。また、印加電圧は矩形波であることが好ましい。塗布液の粘度や材料組成にもよるが、塗布液の電気伝導率が異なると印加電圧の最適周波数も変動する。多くの場合、電気伝導率の上昇につれて、印加電圧の最適周波数は高くなる。周波数が低いと、電極への析出等が発生し易くなり、好ましくない。また、周波数が高いと、電源の性能上、制御が難しくなるという問題もある。好ましい周波数の範囲は概ね1Hz〜10kHzである。吐出の連続性の維持と電圧制御という観点から、周波数は概ね100Hz〜4kHzとすることが更に好ましい。直流電圧の場合、その電圧強度は概ね100V〜10kVの範囲内、又は概ね−100V〜−10kVの範囲内とすることが好ましい。連続吐出によってライン状又は面状に塗膜を形成することができる。塗膜を形成しようとする面に濡れ性の違いがある場合は、連続吐出しても、不連続(例えばドット状)に塗膜を形成することができる。   In the case of continuously discharging the coating liquid, it is possible to apply both an AC voltage and a DC voltage, but preferably an AC voltage is applied. The voltage intensity is preferably in the range of about 100 V to 10 kV, and more preferably in the range of about 1 to 7 kV from the viewpoint of voltage control and ejection stability. The applied voltage is preferably a rectangular wave. Although it depends on the viscosity of the coating solution and the material composition, the optimum frequency of the applied voltage varies when the electrical conductivity of the coating solution is different. In many cases, the optimum frequency of the applied voltage increases as the electrical conductivity increases. If the frequency is low, deposition on the electrode tends to occur, which is not preferable. Further, when the frequency is high, there is a problem that control becomes difficult due to the performance of the power source. A preferred frequency range is approximately 1 Hz to 10 kHz. From the viewpoint of maintaining continuity of discharge and voltage control, the frequency is more preferably about 100 Hz to 4 kHz. In the case of a direct current voltage, the voltage strength is preferably in the range of approximately 100 V to 10 kV, or approximately in the range of −100 V to −10 kV. The coating film can be formed in a line shape or a surface shape by continuous discharge. When there is a difference in wettability on the surface on which the coating film is to be formed, the coating film can be formed discontinuously (for example, in the form of dots) even if it is continuously discharged.

一方、塗布液を間欠吐出(ON・OFF吐出)する場合は、塗布液へ加える圧力の変化や、印加電圧の絶対値が閾値V を超えるか否かによって、吐出を制御することができる。印加電圧の強度を制御することにより、吐出量を制御することができる。閾値V の大きさは、塗布液の組成や電極配置にもよるが、概ね100V〜3kVの範囲内とすることが好ましい。塗布液を吐出させる電圧は、連続吐出する場合と同様に概ね100V〜10kVの範囲内とすることが好ましく、概ね1〜7kVの範囲内とすることが更に好ましい。間欠吐出とすることにより、例えばドット状に配置された塗膜を形成することができる。 On the other hand, when the intermittent discharge (ON · OFF discharge) the coating liquid, changes in the pressure applied to the coating liquid, depending on whether the absolute value of the applied voltage exceeds the threshold value V 1, it is possible to control the discharge. By controlling the intensity of the applied voltage, the discharge amount can be controlled. The size of the threshold value V 1 was, depending on the composition and the electrode arrangement of the coating solution, generally it is preferably in the range of 100V~3kV. The voltage for discharging the coating solution is preferably in the range of about 100 V to 10 kV, more preferably in the range of about 1 to 7 kV, as in the case of continuous discharge. By setting it as intermittent discharge, the coating film arrange | positioned at dot shape, for example can be formed.

吐出口から被塗工面までの距離は適宜設定できるが、好ましくは概ね50〜10000μmの範囲内、より好ましくは概ね100〜1000μmの範囲内に設定する。この距離があまりに短いと安定にメニスカスを形成することが困難になり、あまりに長いと吐出の直線性が損なわれ、好ましくない。   The distance from the discharge port to the surface to be coated can be appropriately set, but is preferably set in the range of about 50 to 10000 μm, more preferably in the range of about 100 to 1000 μm. If this distance is too short, it is difficult to stably form a meniscus, and if it is too long, the discharge linearity is impaired, which is not preferable.

被塗工物として何を用いるかは、多孔質半導体電極の用途に応じて適宜選定される。例えば、色素増感型太陽電池で使用される多孔質半導体電極を形成しようとする場合には、片面に酸化インジウムスズやフッ素ドープ酸化スズ等によって透明電極が形成された透明基材が被塗工物として用いられ、この透明基材における透明電極上に上述の塗布液が塗工され、塗膜が形成される。また、塗膜の膜厚及び平面視上の形状も、多孔質半導体電極の用途に応じて適宜選定される。色素増感型太陽電池で使用される多孔質半導体電極を形成しようとする場合には、塗膜の膜厚を概ね5〜30μmの範囲内で選定することが好ましい。   What is used as the object to be coated is appropriately selected according to the use of the porous semiconductor electrode. For example, when a porous semiconductor electrode used in a dye-sensitized solar cell is to be formed, a transparent substrate having a transparent electrode formed on one side with indium tin oxide or fluorine-doped tin oxide is coated. The above-mentioned coating solution is applied onto the transparent electrode in the transparent substrate to form a coating film. Moreover, the film thickness of the coating film and the shape in plan view are also appropriately selected according to the use of the porous semiconductor electrode. When the porous semiconductor electrode used in the dye-sensitized solar cell is to be formed, it is preferable to select the film thickness of the coating film within a range of about 5 to 30 μm.

(第2工程)
第2工程では、上述の塗膜中の半導体微粒子を被塗工物に定着させる。この定着は、塗布液の種類や被塗工物の耐熱性等に応じて、種々の方法により行うことができる。
(Second step)
In the second step, the semiconductor fine particles in the above-mentioned coating film are fixed to the object to be coated. This fixing can be performed by various methods depending on the type of coating liquid and the heat resistance of the object to be coated.

例えば、被塗工物の耐熱性が比較的高い場合には、塗膜を焼成又は焼結することにより、塗膜中の半導体微粒子を被塗工物に定着させることができる。一方、被塗工物の耐熱性が比較的低い場合には、雰囲気加熱、赤外線(遠赤外線を含む。)照射による加熱、半導体微粒子の吸収波長の光の照射による加熱等によって塗膜を乾燥させることにより、塗膜中の半導体微粒子を被塗工物に定着させることができる。被塗工物の耐熱性が比較的低い場合、被塗工物との密着性が高い多孔質半導体電極を得るという観点からは、半導体微粒子の吸収波長の光を含まない赤外線照射によって塗膜中の液相成分を均一に加熱して揮散させることが好ましく、その後、必要に応じて半導体微粒子の吸収波長の光を照射して半導体微粒子を活性化させ、これにより半導体微粒子に吸着している不純物や液相成分を除去することが好ましい。いずれの方法によって塗膜を乾燥する場合でも、この乾燥は、被塗工物の耐熱温度以下で行うことが好ましい。   For example, when the heat resistance of the coated object is relatively high, the semiconductor fine particles in the coated film can be fixed to the coated object by baking or sintering the coated film. On the other hand, when the heat resistance of the object to be coated is relatively low, the coating film is dried by atmosphere heating, heating by irradiation with infrared rays (including far infrared rays), heating by irradiation with light having an absorption wavelength of semiconductor fine particles, or the like. As a result, the semiconductor fine particles in the coating film can be fixed to the object to be coated. When the heat resistance of the object to be coated is relatively low, from the viewpoint of obtaining a porous semiconductor electrode having high adhesion to the object to be coated, the infrared ray irradiation does not include light of the absorption wavelength of the semiconductor fine particles. It is preferable that the liquid phase component is volatilized by heating uniformly, and then, if necessary, the semiconductor fine particles are activated by irradiating light with the absorption wavelength of the semiconductor fine particles, whereby the impurities adsorbed on the semiconductor fine particles It is preferable to remove the liquid phase component. Even when the coating film is dried by any method, this drying is preferably performed at a temperature lower than the heat resistant temperature of the article to be coated.

以上説明した第1工程及び第2工程をこの順番で行うことにより、比較的高い生産性の下に、所望形状の多孔質半導体電極を被塗工物上に形成することができる。   By performing the first step and the second step described above in this order, a porous semiconductor electrode having a desired shape can be formed on the object to be coated with relatively high productivity.

<色素増感型太陽電池用電極基板及びその製造方法(第1形態)>
図1は、本発明の色素増感型太陽電池用電極基板の基本的な断面構造を示す概略図である。図示の色素増感型太陽電池用電極基板20(以下、「電極基板20」と称する。)は、複数のセルが電気的に並列に接続された色素増感型太陽電池を得るために用いられるものである。
<Dye-sensitized solar cell electrode substrate and manufacturing method thereof (first embodiment)>
FIG. 1 is a schematic view showing the basic cross-sectional structure of the electrode substrate for a dye-sensitized solar cell of the present invention. The illustrated dye-sensitized solar cell electrode substrate 20 (hereinafter referred to as “electrode substrate 20”) is used to obtain a dye-sensitized solar cell in which a plurality of cells are electrically connected in parallel. Is.

この電極基板20では、透明基材1の片面に1つの透明電極3が形成されており、透明電極3上に複数の多孔質半導体電極5が並列に形成されている。個々の多孔質半導体電極5は、多数の半導体微粒子5aによって形成されている。また、各多孔質半導体電極5には色素7が担持されている。更に、1つの多孔質半導体電極5に1つずつ対応するようにして複数のリード線9が透明電極3上に形成されており、各リード線9の外表面には、必要に応じて、保護層11が設けられる。なお、図1においては、便宜上、多孔質半導体電極5に担持されている色素7を1つの層として描いている。以下、電極基板20及びその製造方法について詳述する。   In this electrode substrate 20, one transparent electrode 3 is formed on one side of the transparent base material 1, and a plurality of porous semiconductor electrodes 5 are formed in parallel on the transparent electrode 3. Each porous semiconductor electrode 5 is formed of a large number of semiconductor fine particles 5a. Each porous semiconductor electrode 5 carries a dye 7. Further, a plurality of lead wires 9 are formed on the transparent electrode 3 so as to correspond to one porous semiconductor electrode 5 one by one, and the outer surface of each lead wire 9 is protected as necessary. Layer 11 is provided. In FIG. 1, for convenience, the dye 7 supported on the porous semiconductor electrode 5 is drawn as one layer. Hereinafter, the electrode substrate 20 and the manufacturing method thereof will be described in detail.

(1)透明基材
透明基材1は、紫外域から赤外域に亘る波長域中の所望の波長域の光を平均値で概ね85%以上透過させ、かつ、所望の耐光性及び耐候性を有するものであることが好ましく、無機材料又は有機材料を用いて、また必要に応じて各種の添加剤を併用して、種々の方法により形成することができる。上記「所望の波長域」は、多孔質半導体電極5及び色素7それぞれの吸収波長域を考慮して、適宜選定可能である。
(1) Transparent base material The transparent base material 1 transmits light of a desired wavelength region in the wavelength region ranging from the ultraviolet region to the infrared region in an average value of approximately 85% or more, and has desired light resistance and weather resistance. It is preferable to use an inorganic material or an organic material, and if necessary, various additives can be used in combination to form the film by various methods. The “desired wavelength range” can be appropriately selected in consideration of the absorption wavelength ranges of the porous semiconductor electrode 5 and the dye 7.

透明基材1としては、例えば石英ガラス板、パイレックス(登録商標)ガラス板、合成石英等の可撓性のないリジット材を用いることもできるが、電極基板20の可撓性を高めるという観点からは、透明基材1としてリジット材を用いるよりも透明ガラスシート又は透明樹脂フィルムを用いる方が好ましく、特に透明樹脂フィルムを用いることが好ましい。   As the transparent substrate 1, for example, a rigid material such as a quartz glass plate, a Pyrex (registered trademark) glass plate, or synthetic quartz can be used, but from the viewpoint of increasing the flexibility of the electrode substrate 20. Is more preferable to use a transparent glass sheet or a transparent resin film than the rigid material as the transparent substrate 1, and it is particularly preferable to use a transparent resin film.

上記の透明樹脂フィルムとしては、例えば、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体フィルム、ポリエーテルサルフォン(PES)フィルム、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)フィルム、ポリエーテルイミド(PEI)フィルム、ポリイミド(PI)フィルム、ポリエステルナフタレート(PEN)フィルム、ポリカーボネート(PC)フィルム、環状ポリオレフィンフィルム等を用いることができる。電極基板20の製造コストを抑えるという観点からは、エンジニアリングプラスチックのような比較的高価な樹脂材料によって形成された透明樹脂フィルムを用いるよりも、比較的安価な樹脂材料によって形成された透明樹脂フィルムを用いた方が好ましい。透明基材1として透明樹脂フィルムを用いる場合、その膜厚は、電極基板20を用いて作製される色素増感型太陽電池の用途等に応じて、概ね15〜500μmの範囲内で適宜選定可能である。   Examples of the transparent resin film include biaxially stretched polyethylene terephthalate (PET) film, ethylene / tetrafluoroethylene copolymer film, polyethersulfone (PES) film, polyetheretherketone (PEEK) film, and polyether. An imide (PEI) film, a polyimide (PI) film, a polyester naphthalate (PEN) film, a polycarbonate (PC) film, a cyclic polyolefin film, or the like can be used. From the viewpoint of reducing the manufacturing cost of the electrode substrate 20, a transparent resin film formed of a relatively inexpensive resin material is used rather than a transparent resin film formed of a relatively expensive resin material such as engineering plastic. It is preferable to use it. When a transparent resin film is used as the transparent substrate 1, the film thickness can be appropriately selected within a range of about 15 to 500 μm depending on the use of the dye-sensitized solar cell produced using the electrode substrate 20. It is.

なお、多孔質半導体電極5を形成する際には透明基材1も昇温するので、透明基材1の材料及び厚さを選定するにあたっては、その耐熱性をも考慮することが好ましい。   In addition, since the temperature of the transparent substrate 1 is also increased when forming the porous semiconductor electrode 5, it is preferable to consider the heat resistance when selecting the material and thickness of the transparent substrate 1.

(2)透明電極
透明電極3は、色素増感型太陽電池に所望の波長域の光が照射されたときに、その上に形成されている各多孔質半導体電極5からキャリア(電子)受け取るもの、又は、その上に形成されている各多孔質半導体電極5にキャリア(正孔)を伝えるものであり、種々の導電性材料を用いて形成することが可能である。
(2) Transparent electrode The transparent electrode 3 receives carriers (electrons) from each porous semiconductor electrode 5 formed thereon when the dye-sensitized solar cell is irradiated with light of a desired wavelength range. Alternatively, carriers (holes) are transmitted to each porous semiconductor electrode 5 formed thereon, and can be formed using various conductive materials.

光透過性及び導電性を考慮すると、透明電極3は、酸化インジウムスズ(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化亜鉛(ZnO)等によって形成することが好ましく、特にフッ素ドープ酸化スズ又はITOによって形成することが好ましい。透明電極3の膜厚は概ね0.1nm〜500nmの範囲内で適宜選定可能であり、そのシート抵抗は概ね15Ω/□以下のできるだけ低い値であることが好ましい。   In consideration of light transmittance and conductivity, the transparent electrode 3 is preferably formed of indium tin oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide, indium zinc oxide (IZO), zinc oxide (ZnO) or the like, and particularly fluorine-doped. It is preferable to form with tin oxide or ITO. The film thickness of the transparent electrode 3 can be appropriately selected within a range of about 0.1 nm to 500 nm, and the sheet resistance is preferably as low as possible, generally about 15Ω / □ or less.

電極基板20を製造するにあたっては、まず、片面に透明電極3が形成された透明基材1を用意する準備工程を行う。このような透明基材1は、自ら作製してもよいし、他で製造されたものを購入してもよい。   In manufacturing the electrode substrate 20, first, a preparation process for preparing the transparent base material 1 on which the transparent electrode 3 is formed on one side is performed. Such a transparent base material 1 may be produced by itself, or may be purchased by others.

透明基材1の片面に自ら透明電極3を形成する場合には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理気相成長法等によって透明電極3を形成することができる。製造コストを抑えるという観点からはイオンプレーティング法又はスパッタリング法により透明電極3を形成することが好ましい。   When the transparent electrode 3 is formed on one side of the transparent substrate 1 itself, the transparent electrode 3 can be formed by a physical vapor deposition method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or an ion plating method. From the viewpoint of suppressing the manufacturing cost, it is preferable to form the transparent electrode 3 by an ion plating method or a sputtering method.

(3)多孔質半導体電極
各多孔質半導体電極5は、色素7が光励起されたときにこの色素7からキャリア(電子)を受け取るもの、又は、色素7が光励起されたときにこの色素7にキャリア(正孔)を伝えるものである。個々の多孔質半導体電極5の膜厚は、概ね5〜30μmの範囲内で適宜選定される。
(3) Porous semiconductor electrode Each porous semiconductor electrode 5 receives a carrier (electron) from the dye 7 when the dye 7 is photoexcited, or carriers to the dye 7 when the dye 7 is photoexcited. It conveys (holes). The film thickness of each porous semiconductor electrode 5 is appropriately selected within a range of approximately 5 to 30 μm.

電極基板20を製造するにあたっては、前述した準備工程に引き続いて、各多孔質半導体電極5を形成する半導体電極形成工程を行う。この工程は、既に説明した本発明の多孔質半導体電極の形成方法に従って、各々が所望形状(例えば矩形状)を呈する所定個の多孔質半導体電極5を形成することによって行われる。ここでは、重複を避けるため、多孔質半導体電極5の材料及び形成方法についての説明を省略する。   In manufacturing the electrode substrate 20, a semiconductor electrode forming process for forming each porous semiconductor electrode 5 is performed following the above-described preparation process. This step is performed by forming a predetermined number of porous semiconductor electrodes 5 each having a desired shape (for example, a rectangular shape) in accordance with the porous semiconductor electrode forming method of the present invention described above. Here, in order to avoid duplication, description about the material and formation method of the porous semiconductor electrode 5 is abbreviate | omitted.

前述した本発明の多孔質半導体電極の形成方法における第1工程と第2工程とを1回ずつ行っただけでは所望膜厚の多孔質半導体電極5を形成することができない場合には、第1工程を必要回数繰り返した後に第2工程を行うか、又は、第1工程とその後に行われる第2工程とを1セットとして、このセットを必要回数繰り返す。   If the porous semiconductor electrode 5 having a desired film thickness cannot be formed only by performing the first step and the second step in the method for forming a porous semiconductor electrode of the present invention described above once, The second process is performed after the process is repeated as many times as necessary, or the first process and the second process performed thereafter are set as one set and this set is repeated as many times as necessary.

(4)色素
色素7は、多孔質半導体電極5を増感させるためのものである。この色素7としては、(A)その吸収波長域が多孔質半導体電極5の吸収波長域よりも長波長側にまで及んでいるもの、(B)多孔質半導体電極5がN型半導体である場合には、光励起されたときの電子のエネルギー準位が多孔質半導体電極5の伝導帯端の位置よりも高いもの、(C)多孔質半導体電極5がN型半導体である場合には、多孔質半導体電極5へキャリアを注入するのに要する時間が、多孔質半導体電極5からキャリアを再捕獲するのに要する時間に比べて短いもの、が好ましい。
(4) Dye Dye 7 is for sensitizing porous semiconductor electrode 5. As the dye 7, (A) the absorption wavelength range extends to a longer wavelength side than the absorption wavelength range of the porous semiconductor electrode 5, and (B) the porous semiconductor electrode 5 is an N-type semiconductor. In the case where the energy level of electrons when photoexcited is higher than the position of the conduction band edge of the porous semiconductor electrode 5, (C) when the porous semiconductor electrode 5 is an N-type semiconductor, The time required to inject carriers into the semiconductor electrode 5 is preferably shorter than the time required to recapture carriers from the porous semiconductor electrode 5.

例えば多孔質半導体電極5がアナターゼ型の酸化チタンによって形成されている場合、色素7としては、下式(I)によって表されるルテニウム錯体を用いることが好ましい。   For example, when the porous semiconductor electrode 5 is formed of anatase-type titanium oxide, it is preferable to use a ruthenium complex represented by the following formula (I) as the dye 7.

Figure 2005142089
Figure 2005142089

電極基板20を用いて光電変換効率の高い色素増感型太陽電池を得るという観点からは、上記の式(I)で示されるルテニウム錯体の中でも、XがNCS(チオシアネート)である(シス−ジ(チオシアネート)−N、N’−ビス(2,2’−ビピリジル−4,4’−ジカルボン酸)ルテニウム(II)を用いることが特に好ましい。   From the viewpoint of obtaining a dye-sensitized solar cell with high photoelectric conversion efficiency using the electrode substrate 20, among the ruthenium complexes represented by the above formula (I), X is NCS (thiocyanate) (cis-di). It is particularly preferred to use (thiocyanate) -N, N′-bis (2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylic acid) ruthenium (II).

勿論、上述したルテニウム錯体以外の金属錯体色素や、有機色素を使用することもできる。有機色素の具体例としては、例えば、アクリジン系、アゾ系、インジゴ系、キノン系、クマリン系、メロシアニン系、フェニルキサンテン系の色素が挙げられる。これらの有機色素の中でも、クマリン系の色素が好ましい。   Of course, metal complex dyes other than the ruthenium complex described above and organic dyes can also be used. Specific examples of the organic dye include acridine dyes, azo dyes, indigo dyes, quinone dyes, coumarin dyes, merocyanine dyes, and phenylxanthene dyes. Of these organic dyes, coumarin dyes are preferable.

電極基板20を製造するにあたっては、前述した半導体電極形成工程に引き続いて、多孔質半導体電極5を形成している半導体微粒子5aに上述の色素7を担持させる色素担持工程を行う。光電変換効率の高い色素増感型太陽電池を得るという観点からは、できるだけ多くの半導体微粒子5aに色素7を担持させることが好ましく、特に、多孔質半導体電極5を形成している半導体微粒子5aそれぞれの表面に色素7を担持させることが好ましい。   In manufacturing the electrode substrate 20, subsequent to the above-described semiconductor electrode forming step, a dye carrying step for carrying the above dye 7 on the semiconductor fine particles 5 a forming the porous semiconductor electrode 5 is performed. From the viewpoint of obtaining a dye-sensitized solar cell with high photoelectric conversion efficiency, it is preferable to support the dye 7 on as many semiconductor fine particles 5a as possible, and in particular, each of the semiconductor fine particles 5a forming the porous semiconductor electrode 5. It is preferable to support the dye 7 on the surface.

そのためには、個々の多孔質半導体電極5における細孔内表面にまで色素7を吸着させることが可能な方法によって、多孔質半導体電極5に色素7を担持させることが好ましい。例えば、(A)色素の溶液(以下、「色素担持用塗工液」という。)を調製し、この色素担持用塗工液に各多孔質半導体電極5まで形成した透明基材1を浸漬し、その後に乾燥するという方法、あるいは、(B)色素担持用塗工液を塗布、噴射、又は噴霧等の方法によって各多孔質半導体電極5に接触、浸透させ、その後に乾燥するという方法等によれば、個々の多孔質半導体電極5における細孔内表面にまで色素7を吸着させることができ、半導体微粒子5aそれぞれの表面に色素7を担持させることも可能である。   For this purpose, it is preferable to support the dye 7 on the porous semiconductor electrode 5 by a method capable of adsorbing the dye 7 up to the inner surface of the pores of each porous semiconductor electrode 5. For example, (A) a dye solution (hereinafter referred to as “dye-supporting coating solution”) is prepared, and the transparent substrate 1 formed up to each porous semiconductor electrode 5 is immersed in the dye-supporting coating solution. Then, a method of drying, or (B) a method of contacting and infiltrating each porous semiconductor electrode 5 by a method such as coating, spraying or spraying of a dye-supporting coating solution, followed by drying. Therefore, the dye 7 can be adsorbed to the surface in the pores of the individual porous semiconductor electrodes 5, and the dye 7 can be supported on the surface of each of the semiconductor fine particles 5a.

色素担持用塗工液は、用いる色素の種類に応じて水系溶媒及び有機系溶媒のいずれかを適宜選択して、調製する。必要に応じて、各多孔質半導体電極5まで形成した透明基材1の色素担持用塗工液への浸漬、又は、各多孔質半導体電極5への色素担持用塗工液の塗布、噴射、もしくは噴霧等を複数回に分けて行うことができる。前記の浸漬、塗布、噴射、又は噴霧を複数回に分けて行う場合、各多孔質半導体電極5に付着、浸透した塗工液の乾燥は、必要回数の浸漬、塗布、噴射、又は噴霧が終了するまで行わずに、最後に行うことが好ましい。また、前記の浸漬、塗布、噴射、又は噴霧を複数回に分けて行う場合には、色素担持用塗工液での色素濃度や塗工液の液温等を途中で適宜変更することができる。   The dye-supporting coating liquid is prepared by appropriately selecting either an aqueous solvent or an organic solvent according to the type of the dye used. If necessary, the transparent substrate 1 formed up to each porous semiconductor electrode 5 is immersed in the dye-supporting coating liquid, or the dye-supporting coating liquid is applied to each porous semiconductor electrode 5, sprayed, Or spraying etc. can be performed in multiple times. When the above immersion, coating, spraying, or spraying is performed in a plurality of times, drying of the coating liquid that has adhered to and penetrated each porous semiconductor electrode 5 is completed by the required number of times of immersion, coating, spraying, or spraying. It is preferable to do it at the end without doing it until. Moreover, when performing the said immersion, application | coating, spraying, or spraying in multiple steps, the pigment | dye density | concentration in the pigment | dye supporting coating liquid, the liquid temperature of a coating liquid, etc. can be changed suitably in the middle. .

光電変換効率の高い色素増感型太陽電池を得るうえからは、色素7を単分子膜の状態で各多孔質半導体電極5に担持させることが好ましく、そのためには、個々の多孔質半導体電極5に担持された余分な色素7を、色素担持用塗工液の調製に使用し得る溶媒によって洗浄、除去することが好ましい。前記の浸漬、塗布、噴射、又は噴霧を複数回に分けて行う場合には、所望の時期に余分な色素7の洗浄、除去を行うことができるが、毎回行うことが好ましい。   In order to obtain a dye-sensitized solar cell having a high photoelectric conversion efficiency, it is preferable to support the dye 7 on each porous semiconductor electrode 5 in the form of a monomolecular film. It is preferable to wash and remove the excess dye 7 supported on the substrate with a solvent that can be used for the preparation of the dye-supporting coating solution. When the immersion, coating, spraying, or spraying is performed in a plurality of times, the extra dye 7 can be washed and removed at a desired time, but it is preferably performed every time.

各多孔質半導体電極5に予め表面処理を施しておくことにより、色素7から多孔質半導体電極5へのキャリア(電子)の移動速度を高めることが可能である。各多孔質半導体電極5に色素7を担持させた後にこれら多孔質半導体電極5及び色素7に所定の処理、例えば、多孔質半導体電極5が酸化チタンによって形成され、色素7が前述したルテニウム錯体である場合には、t−ブチルピリジン等の塩基による処理を施すことにより、電極基板20を用いた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可能である。   By subjecting each porous semiconductor electrode 5 to surface treatment in advance, it is possible to increase the moving speed of carriers (electrons) from the dye 7 to the porous semiconductor electrode 5. After supporting the dye 7 on each porous semiconductor electrode 5, the porous semiconductor electrode 5 and the dye 7 are subjected to a predetermined treatment, for example, the porous semiconductor electrode 5 is formed of titanium oxide, and the dye 7 is made of the ruthenium complex described above. In some cases, it is possible to improve the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell using the electrode substrate 20 by performing a treatment with a base such as t-butylpyridine.

(5)リード線及び保護層
各リード線9は、各多孔質半導体電極5から透明電極3に移動した電子を集電して電気的に並列に出力するためのものであり、1つの多孔質半導体電極5に1つずつ対応するようにして、対応する多孔質半導体電極5の近傍に配置されている。個々のリード線9は、対応する多孔質半導体電極5の延在方向とほぼ平行な方向に延在している。
(5) Lead wire and protective layer Each lead wire 9 is for collecting the electrons moved from each porous semiconductor electrode 5 to the transparent electrode 3 and outputting them in parallel electrically. The semiconductor electrodes 5 are arranged in the vicinity of the corresponding porous semiconductor electrodes 5 so as to correspond one by one. Each lead wire 9 extends in a direction substantially parallel to the extending direction of the corresponding porous semiconductor electrode 5.

これらのリード線9は、透明電極3よりも導電性の高い単体金属又は合金、例えば銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、金(Au)、銀(Ag)、ステンレス、チタン(Ti)等によって形成することができ、これらの金属又は合金の中でも、導電性が高い銅、ニッケル、ステンレス、チタン等を用いて形成することが好ましい。電極基板20の製造コストを抑えるという観点からは、安価な導電性材料である銅、ニッケル、ステンレスを用いることが好ましい。   These lead wires 9 are made of a single metal or alloy having higher conductivity than the transparent electrode 3, such as copper (Cu), iron (Fe), nickel (Ni), chromium (Cr), aluminum (Al), gold (Au ), Silver (Ag), stainless steel, titanium (Ti) or the like, and among these metals or alloys, it is preferable to use copper, nickel, stainless steel, titanium, or the like having high conductivity. From the viewpoint of reducing the manufacturing cost of the electrode substrate 20, it is preferable to use copper, nickel, and stainless steel, which are inexpensive conductive materials.

各リード線9は、例えば、大形の蒸着膜(物理気相成長法又は化学気相成長法によって形成された膜を意味する。以下同じ。)を透明電極3上に形成し、この蒸着膜を例えばフォトリソグラフィー法で形成したエッチングマスクを用いて所望形状にエッチングすることにより、あるいは、所望形状のマスクを用いた物理気相成長法もしくは化学気相成長法で蒸着膜を成膜することにより、形成することができる。各リード線9の形成は、前述した半導体電極形成工程の前及び後のいずれの時期に行うことも可能であるが、半導体電極形成工程の前に行った方が所望のリード線9を形成し易い。   Each lead wire 9 is formed, for example, by forming a large vapor-deposited film (meaning a film formed by a physical vapor deposition method or a chemical vapor deposition method; the same shall apply hereinafter) on the transparent electrode 3. For example, by etching into a desired shape using an etching mask formed by photolithography, or by depositing a deposited film by physical vapor deposition or chemical vapor deposition using a mask having the desired shape Can be formed. The formation of each lead wire 9 can be performed at any time before and after the semiconductor electrode formation step described above, but the desired lead wire 9 is formed before the semiconductor electrode formation step. easy.

一方、保護層11は、電極基板20を用いて色素増感型太陽電池を作製したときに、電解質からリード線9を保護するためのものである。このため、保護層11は、例えば(i)窒化ケイ素や窒化アルミニウム等の窒化物、(ii)ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)、金(Au)、白金(Pt)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、カドミウム(Cd)、タングステン(W)、スズ(Sn)、コバルト(Co)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、マンガン(Mn)、ジルコニウム(Zr)等の単体金属、(iii) 前記の単体金属の2種又は3種以上からなる合金、等のように、電解質に対して耐食性を有する材料によって形成される。   On the other hand, the protective layer 11 is for protecting the lead wire 9 from the electrolyte when a dye-sensitized solar cell is produced using the electrode substrate 20. For this reason, the protective layer 11 includes, for example, (i) nitrides such as silicon nitride and aluminum nitride, (ii) nickel (Ni), zinc (Zn), gold (Au), platinum (Pt), chromium (Cr), Simple metals such as aluminum (Al), cadmium (Cd), tungsten (W), tin (Sn), cobalt (Co), iron (Fe), titanium (Ti), manganese (Mn), zirconium (Zr), ( iii) It is formed of a material having corrosion resistance to the electrolyte, such as an alloy composed of two or more of the above-mentioned single metals.

保護層11の形成は、例えば、各リード線9を覆うようにして大形の蒸着膜を等方的に形成し、この蒸着膜を例えばフォトリソグラフィー法で形成したエッチングマスクを用いて所望形状にエッチングすることにより、あるいは、所定形状のマスクを用いた物理気相成長法もしくは化学気相成長法で所望材料の蒸着膜を各リード線9の外表面(上面及び各側面)に成膜することにより、形成することができる。更には、電気めっき、無電界めっき、又は化成処理によっても形成することができる。必要に応じて、保護層11にはクロメート処理等の表面処理を施すことができる。なお、無電界めっきによって保護層11を形成する場合には、リード線9の外表面以外の場所にもめっき層が形成されるので、エッチング、リフトオフ等の方法によって不要箇所に形成されためっき層を除去する。   The protective layer 11 is formed by, for example, forming a large vapor-deposited film isotropically so as to cover each lead wire 9 and forming the vapor-deposited film into a desired shape using an etching mask formed by, for example, a photolithography method. A vapor deposition film of a desired material is formed on the outer surface (upper surface and each side surface) of each lead wire 9 by etching or physical vapor deposition or chemical vapor deposition using a mask having a predetermined shape. Can be formed. Furthermore, it can be formed by electroplating, electroless plating, or chemical conversion treatment. If necessary, the protective layer 11 can be subjected to a surface treatment such as a chromate treatment. When the protective layer 11 is formed by electroless plating, the plating layer is also formed at a place other than the outer surface of the lead wire 9, so that the plating layer formed at an unnecessary place by a method such as etching or lift-off Remove.

前述した電解質からリード線9を保護するうえからは、保護層11をできるだけ緻密な層にすることが好ましい。透明基材1の耐熱性が比較的低い場合には、電気めっき、無電界めっき、又は化成処理によって保護層11を形成することにより、比較的緻密な保護層11を得ることができる。   In order to protect the lead wire 9 from the above-described electrolyte, it is preferable to make the protective layer 11 as dense as possible. When the heat resistance of the transparent substrate 1 is relatively low, a relatively dense protective layer 11 can be obtained by forming the protective layer 11 by electroplating, electroless plating, or chemical conversion treatment.

保護層11の形成は、前述した半導体電極形成工程の前及び後のいずれの時期に行うことも可能であるが、半導体電極形成工程の前に行った方が所望の保護層11を形成し易い。   The formation of the protective layer 11 can be performed before or after the semiconductor electrode forming step described above, but it is easier to form the desired protective layer 11 if performed before the semiconductor electrode forming step. .

(6)任意部材
必要に応じて、電極基板20にはガスバリア層、補助電極、腐食防止層、パターニング層等を形成することができる。以下、これらの任意部材について説明する。
(6) Arbitrary member A gas barrier layer, an auxiliary electrode, a corrosion prevention layer, a patterning layer, etc. can be formed in the electrode substrate 20 as needed. Hereinafter, these optional members will be described.

(a)ガスバリア層
ガスバリア層は、電極基板20を用いて色素増感型太陽電池を作製したときに、電極基板20を通して酸素や水分が色素増感型太陽電池内に侵入すること、及び、色素増感型太陽電池で使用される電解質が電極基板20を通して外部に揮散すること、を防止するためのものであり、透明基材1と透明電極3との間又は透明基材1の背面(透明電極3が形成されている面とは反対側の面を意味する。)に設けることができる。
(A) Gas barrier layer The gas barrier layer is formed by allowing oxygen or moisture to enter the dye-sensitized solar cell through the electrode substrate 20 when the dye-sensitized solar cell is manufactured using the electrode substrate 20, and the dye This is for preventing the electrolyte used in the sensitized solar cell from evaporating to the outside through the electrode substrate 20, and is provided between the transparent substrate 1 and the transparent electrode 3 or the back surface of the transparent substrate 1 (transparent It means a surface opposite to the surface on which the electrode 3 is formed.

このガスバリア層の酸素透過率は概ね1cc/m /day・atm(約10ml/m /day/MPa)以下であることが好ましく、その水蒸気透過率は概ね1g/m /day以下であることが好ましい。このようなガスバリア層は、所望の有機材料の蒸着膜又はフィルムによって、あるいは、所望の無機材料の蒸着膜によって、形成することができる。 The oxygen permeability of the gas barrier layer is preferably about 1 cc / m 2 / day · atm (about 10 ml / m 2 / day / MPa) or less, and the water vapor permeability is about 1 g / m 2 / day or less. It is preferable. Such a gas barrier layer can be formed by a deposited film or film of a desired organic material, or by a deposited film of a desired inorganic material.

色素増感型太陽電池内への酸素の侵入を防止することにより、色素7や電解質の劣化が抑制されるので、色素増感型太陽電池の性能の経時的低下を抑制することができる。また、水分の侵入を抑制することにより、例えば透明電極3をITOのように比較的水分によって劣化し易い材料によって形成した場合でもその性能の経時的低下が抑制されるので、色素増感型太陽電池の性能の経時的低下を抑制することができる。   By preventing oxygen from entering the dye-sensitized solar cell, deterioration of the dye 7 and the electrolyte is suppressed, so that a decrease in the performance of the dye-sensitized solar cell over time can be suppressed. In addition, by suppressing the intrusion of moisture, for example, even when the transparent electrode 3 is formed of a material that is relatively easily deteriorated by moisture, such as ITO, the deterioration of its performance over time is suppressed. A decrease in battery performance over time can be suppressed.

(b)補助電極
補助電極は、電極基板20の導電性を高めるためのものであり、透明電極3と接するようにして、透明基材1と透明電極3との間に設けられる。補助電極の材料としては、透明電極3よりも導電性の高い種々の金属又は合金を用いることができる。補助電極の平面視上の形状は、色素7への入射光量の低下をできるだけ抑制するという観点から、格子状、網目状、平行ストライプ状等、多数の細線が組み合わされた形状とすることが好ましい。
(B) Auxiliary electrode The auxiliary electrode is for increasing the conductivity of the electrode substrate 20 and is provided between the transparent substrate 1 and the transparent electrode 3 so as to be in contact with the transparent electrode 3. As a material for the auxiliary electrode, various metals or alloys having higher conductivity than the transparent electrode 3 can be used. The shape of the auxiliary electrode in plan view is preferably a shape in which a large number of fine lines are combined, such as a lattice shape, a mesh shape, or a parallel stripe shape, from the viewpoint of suppressing a decrease in the amount of light incident on the dye 7 as much as possible. .

このような補助電極は、例えば大形の蒸着膜を透明基材1上又は上記のガスバリア層上に設け、この蒸着膜を例えばフォトリソグラフィー法で形成したエッチングマスクを用いつつ所望形状にエッチングすることにより、あるいは、所望形状のマスクを用いた物理気相成長法もしくは化学気相成長法で所望材料の蒸着膜を透明基材1上又は上記のガスバリア層上に成膜することにより、形成することができる。さらには、所望の金属箔を透明基材1上又は上記のガスバリア層上に接着剤を用いて接合し、この金属箔を例えばフォトリソグラフィー法で形成したエッチングマスクを用いつつ所望形状にエッチングすることによっても、形成することができる。   Such an auxiliary electrode is formed by, for example, providing a large vapor-deposited film on the transparent substrate 1 or the gas barrier layer, and etching the vapor-deposited film into a desired shape using an etching mask formed by, for example, a photolithography method. Or by forming a vapor deposition film of a desired material on the transparent substrate 1 or the above gas barrier layer by physical vapor deposition or chemical vapor deposition using a mask having a desired shape. Can do. Furthermore, a desired metal foil is bonded onto the transparent substrate 1 or the above gas barrier layer using an adhesive, and the metal foil is etched into a desired shape using an etching mask formed by, for example, a photolithography method. Can also be formed.

(c)腐食防止層
腐食防止層は、上述の補助電極を設けたときに、この補助電極が色素増感型太陽電池の電解質によって腐食されるのを防止するためのものであり、前述した保護層11と同様にして、少なくとも補助電極の外表面を覆うように形成される。必要に応じて、補助電極の下地となっている層の表面のうちで補助電極によって覆われていない領域上にも、腐食防止層を形成することができる。
(C) Corrosion prevention layer The corrosion prevention layer is for preventing the auxiliary electrode from being corroded by the electrolyte of the dye-sensitized solar cell when the above-mentioned auxiliary electrode is provided. Similarly to the layer 11, it is formed so as to cover at least the outer surface of the auxiliary electrode. If necessary, a corrosion prevention layer can also be formed on a region of the surface of the layer serving as the base of the auxiliary electrode that is not covered by the auxiliary electrode.

(d)パターニング層
本明細書でいう「パターニング層」は、光照射によって表面の濡れ性を変化させることができる層を意味する。このパターニング層の具体例としては、(i)疎水性バインダー中に光触媒(光半導体の微粒子)が分散した構造を有する光触媒含有層、(ii)クロロシランやアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して得られるオルガノポリシロキサンの層、(iii) 撥水牲や撥油性に優れた反応性シリコーンが架橋したオルガノポリシロキサンの層、(iv)フルオロアルキルシラン等を用いた撥水性を示す自己組織化膜、等を挙げることができる。
(D) Patterning layer The “patterning layer” in the present specification means a layer capable of changing the wettability of the surface by light irradiation. Specific examples of this patterning layer include: (i) a photocatalyst-containing layer having a structure in which a photocatalyst (fine particles of photo semiconductor) is dispersed in a hydrophobic binder, and (ii) hydrolysis and polycondensation of chlorosilane, alkoxysilane, or the like. The resulting organopolysiloxane layer, (iii) a reactive silicone-crosslinked organopolysiloxane layer with excellent water repellency and oil repellency, and (iv) a self-assembled film exhibiting water repellency using fluoroalkylsilane, etc. , Etc.

上記(i)の光触媒含有層は、この光触媒含有層に含まれている光触媒の吸収波長を含む波長域の光でその表面を選択的に露光することにより、露光された領域の濡れ性を変化させてここを親水化することができる。このような光触媒含有層は、例えば、疎水性バインダー中に光触媒が分散した塗工液を調製し、この塗工液を所望箇所に塗布して塗膜を形成した後、この塗膜を乾燥することにより形成することができる。   The photocatalyst-containing layer (i) above changes the wettability of the exposed region by selectively exposing the surface with light in a wavelength region including the absorption wavelength of the photocatalyst contained in the photocatalyst-containing layer. This can be made hydrophilic. Such a photocatalyst-containing layer is prepared by, for example, preparing a coating liquid in which a photocatalyst is dispersed in a hydrophobic binder, applying the coating liquid to a desired location to form a coating film, and then drying the coating film. Can be formed.

また、上記(ii)〜(iv)の各層は、例えば紫外光によってその表面を選択的に露光することにより、露光された領域の濡れ性を変化させてここを親水化することができる。上記(ii)〜(iv)の各層の表面を選択的に露光するにあたっては、必要に応じて、フォトマスク(紫外線マスク)における被露光物側の表面に光触媒含有層を設けることができる。この光触媒含有層をフォトマスクに設けることにより、より長波長の紫外光によっても所望の親水化処理を施すことが可能になる。   Moreover, each layer of said (ii)-(iv) can change the wettability of the exposed area | region by selectively exposing the surface, for example by ultraviolet light, and can hydrophilize here. In selectively exposing the surface of each layer of (ii) to (iv) above, a photocatalyst-containing layer can be provided on the surface of the photomask (ultraviolet mask) on the exposed object side, if necessary. By providing this photocatalyst-containing layer on the photomask, it is possible to perform a desired hydrophilization treatment with longer wavelength ultraviolet light.

図2に示すように、上記のパターニング層13は透明電極3上に設けられて、多孔質半導体電極5の下地層として使用される。パターニング層13の表面のうちで多孔質半導体電極5を形成しようとする領域が上述のようにして親水化される。この状態のパターニング層13上に多孔質半導体電極5の材料となる前述の塗布液を電界ジェット法で塗工すると、実質的に上記の親水化された領域上にのみ、容易に塗膜を形成することができる。なお、図2に示した部材のうちでパターニング層13を除く各部材は、図1を参照して既に説明したものであるので、これらの部材については図1で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。   As shown in FIG. 2, the patterning layer 13 is provided on the transparent electrode 3 and used as an underlayer for the porous semiconductor electrode 5. A region where the porous semiconductor electrode 5 is to be formed in the surface of the patterning layer 13 is hydrophilized as described above. When the above-mentioned coating liquid that is the material of the porous semiconductor electrode 5 is applied on the patterning layer 13 in this state by the electric field jet method, a coating film is easily formed substantially only on the above-mentioned hydrophilic region. can do. In addition, since each member except the patterning layer 13 among the members shown in FIG. 2 has already been described with reference to FIG. 1, the same reference numerals as those used in FIG. 1 are used for these members. The description is omitted.

以上説明した電極基板20は、既に説明した本発明の色素増感型太陽電池用電極基板の1種であるので、本発明の色素増感型太陽電池用電極基板についての説明の中で述べた技術的効果を奏する。   Since the electrode substrate 20 described above is one of the electrode substrates for dye-sensitized solar cells of the present invention described above, it has been described in the description of the electrode substrate for dye-sensitized solar cells of the present invention. Has a technical effect.

<色素増感型太陽電池用電極基板及びその製造方法(第2形態)>
図3は、本発明の色素増感型太陽電池用電極基板における他の基本的な断面構造を示す概略図である。図示の色素増感型太陽電池用電極基板30(以下、「電極基板30」と称する。)は、複数のセルが電気的に直列に接続された色素増感型太陽電池を得るために用いられるものである。
<Dye-sensitized solar cell electrode substrate and manufacturing method thereof (second embodiment)>
FIG. 3 is a schematic view showing another basic cross-sectional structure of the electrode substrate for a dye-sensitized solar cell of the present invention. The illustrated dye-sensitized solar cell electrode substrate 30 (hereinafter referred to as "electrode substrate 30") is used to obtain a dye-sensitized solar cell in which a plurality of cells are electrically connected in series. Is.

この電極基板30は、(1)透明基材21の片面に複数の透明電極23が形成されている点、(2)1つの透明電極23上に1つずつ多孔質半導体電極25が形成され、かつ、各透明電極23の上面のうちの所定の縁部に、多孔質半導体電極25が形成されていない領域23aが存在する点、及び、(3)リード線9及び保護層11が形成されていない点で、上述した電極基板20と異なる。   This electrode substrate 30 has (1) a point in which a plurality of transparent electrodes 23 are formed on one side of the transparent substrate 21, and (2) a porous semiconductor electrode 25 is formed on each transparent electrode 23 one by one. In addition, a region 23a where the porous semiconductor electrode 25 is not formed is present at a predetermined edge of the upper surface of each transparent electrode 23, and (3) the lead wire 9 and the protective layer 11 are formed. This is different from the electrode substrate 20 described above in that it does not.

上記(1)〜(3)の相違点を共に除いた他の構成は電極基板20の構成と同様であるので、図3に示した各部材のうちで図1に示した部材と機能上共通するものについては、図1で用いた参照符号の数値に20を加えた参照符号を付してその説明を省略する。   Since the other configuration except for the differences (1) to (3) is the same as the configuration of the electrode substrate 20, the members shown in FIG. 3 are functionally common to the members shown in FIG. For those that do, a reference numeral obtained by adding 20 to the numerical value of the reference numeral used in FIG.

この電極基板30は、透明基材21上に複数の透明電極23を形成し、かつ、リード線9及び保護層11を形成しない以外は、電極基板10と同様にして製造することができる。   The electrode substrate 30 can be manufactured in the same manner as the electrode substrate 10 except that the plurality of transparent electrodes 23 are formed on the transparent base material 21 and the lead wires 9 and the protective layer 11 are not formed.

複数の透明電極23は、例えば、透明基材21の片面に所望材料によって大形の蒸着膜を形成し、この蒸着膜を例えばフォトリソグラフィー法で形成したエッチングマスクを用いて所望形状にエッチングすることにより、あるいは、所望形状のマスクを用いた物理気相成長法もしくは化学気相成長法によって透明基材21の片面に所望材料の蒸着膜を成膜することにより、形成することができる。   The plurality of transparent electrodes 23 are formed, for example, by forming a large vapor-deposited film with a desired material on one surface of the transparent substrate 21, and etching the vapor-deposited film into a desired shape using an etching mask formed by, for example, a photolithography method. Or by forming a vapor deposition film of a desired material on one surface of the transparent substrate 21 by physical vapor deposition or chemical vapor deposition using a mask having a desired shape.

電極基板30は、上述した電極基板20と同様に、既に説明した本発明の色素増感型太陽電池用電極基板の1種であるので、本発明の色素増感型太陽電池用電極基板についての説明の中で述べた技術的効果を奏する。   Since the electrode substrate 30 is a kind of the electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention described above, similarly to the electrode substrate 20 described above, the electrode substrate 30 for the electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention is described. There are technical effects described in the explanation.

<色素増感型太陽電池(第1形態)>
図4は、本発明の色素増感型太陽電池の基本原理を示す概略図である。図示の色素増感型太陽電池100では、前述した第1形態の電極基板20が第1の電極基板として用いられ、透明基材42の片面に1つの第1導電膜44と複数の第2導電膜46とが形成された色素増感型太陽電池用電極基板50(以下、「電極基板50」と称する。)が第2の電極基板として用いられる。
<Dye-sensitized solar cell (first embodiment)>
FIG. 4 is a schematic view showing the basic principle of the dye-sensitized solar cell of the present invention. In the illustrated dye-sensitized solar cell 100, the electrode substrate 20 of the first form described above is used as the first electrode substrate, and one first conductive film 44 and a plurality of second conductive materials are provided on one side of the transparent base material 42. A dye-sensitized solar cell electrode substrate 50 (hereinafter referred to as “electrode substrate 50”) on which the film 46 is formed is used as the second electrode substrate.

電極基板20の構成については既に説明したので、ここでは省略する。また、電極基板50における透明基材42及び第1導電膜44としては、それぞれ、前述した電極基板20での透明基材1又は透明電極3と同様のものを用いることができるので、これら透明基材42及び第1導電膜44についても、ここではその説明を省略する。   Since the configuration of the electrode substrate 20 has already been described, the description thereof is omitted here. Moreover, as the transparent base material 42 and the 1st electrically conductive film 44 in the electrode substrate 50, since the same thing as the transparent base material 1 or the transparent electrode 3 in the electrode substrate 20 mentioned above can be used, respectively, these transparent base materials are used. The description of the material 42 and the first conductive film 44 is also omitted here.

第1導電膜44上に形成される各第2導電膜46は、電極基板50の導電性を向上させるためのものであり、電極基板20における1つの多孔質半導体電極5に1つの第2導電膜46が対応するようにして、第1導電膜44上に並列に配置される。1つの多孔質半導体電極5と、この多孔質半導体電極5に対応する第2導電膜46とは、平面視上、ほぼ重なる。   Each second conductive film 46 formed on the first conductive film 44 is for improving the conductivity of the electrode substrate 50, and one second conductive material is provided for one porous semiconductor electrode 5 in the electrode substrate 20. The films 46 are arranged in parallel on the first conductive film 44 so as to correspond. One porous semiconductor electrode 5 and the second conductive film 46 corresponding to the porous semiconductor electrode 5 substantially overlap each other in plan view.

第2導電膜46は、電極基板50を用いた色素増感型太陽電池で使用される電解質の種類に応じて、この電解質に対して耐食性を有する導電性材料を適宜選択して形成される。第2導電膜46の材料としては白金(Pt)が最も好ましいが、カーボン、導電性高分子等によって第2導電膜46を形成することもできる。電極基板50を用いて光電変換効率の高い色素増感型太陽電池を得るという観点からは、色素増感型太陽電池の電解質においてレドックス対を構成する一方のイオン種が光照射時にキャリアと反応して他方のイオン種を生成する際に触媒として機能し得る金属(例えば白金(Pt))によって、各第2導電膜46を形成することが好ましい。   The second conductive film 46 is formed by appropriately selecting a conductive material having corrosion resistance to the electrolyte according to the type of electrolyte used in the dye-sensitized solar cell using the electrode substrate 50. The material of the second conductive film 46 is most preferably platinum (Pt), but the second conductive film 46 can also be formed of carbon, a conductive polymer, or the like. From the viewpoint of obtaining a dye-sensitized solar cell with high photoelectric conversion efficiency using the electrode substrate 50, one ionic species constituting a redox pair in the electrolyte of the dye-sensitized solar cell reacts with a carrier during light irradiation. The second conductive film 46 is preferably formed of a metal (for example, platinum (Pt)) that can function as a catalyst when generating the other ionic species.

個々の第2導電膜46は、例えば大形の蒸着膜を第1導電膜44上に設け、この蒸着膜を例えばフォトリソグラフィー法で形成したエッチングマスクを用いつつ所望形状にエッチングすることにより、あるいは、所望形状のマスクを用いた物理気相成長法もしくは化学気相成長法により所望材料の蒸着膜を第1導電膜44上に成膜することによって、形成することができる。第2導電膜46の膜厚は概ね1〜500nmの範囲内で適宜選定可能である。電極基板50の製造コストを抑えるという観点からは、所望形状のマスクを用いたスパッタリング法によって各第2導電膜46を形成することが好ましい。   Each of the second conductive films 46 is formed by, for example, providing a large deposited film on the first conductive film 44 and etching the deposited film into a desired shape using an etching mask formed by, for example, a photolithography method, or A vapor deposition film of a desired material can be formed on the first conductive film 44 by physical vapor deposition or chemical vapor deposition using a mask having a desired shape. The film thickness of the second conductive film 46 can be appropriately selected within a range of approximately 1 to 500 nm. From the viewpoint of suppressing the manufacturing cost of the electrode substrate 50, it is preferable to form each second conductive film 46 by a sputtering method using a mask having a desired shape.

電極基板20と電極基板50とは、電極基板20中の多孔質半導体電極5と電極基板50中の第2導電膜46とが互いに対向するようにして配置され、これらの電極基板20、50の間には、隣り合う多孔質半導体電極5同士の間及び隣り合う第2導電膜46の間に位置するようにして、複数のスペーサ48が配置される。リード線9及び保護層11は、スペーサ48によって覆われる。また、個々の多孔質半導体電極5とこの多孔質半導体電極5に対応する第2導電膜46との間には、電解質層90が介在する。なお、図示を省略しているが、色素増感型太陽電池100では、電解質層90を形成している電解質が漏出するのを防止するために、電極基板20、50の周囲が封止剤により封止される。   The electrode substrate 20 and the electrode substrate 50 are disposed so that the porous semiconductor electrode 5 in the electrode substrate 20 and the second conductive film 46 in the electrode substrate 50 face each other. A plurality of spacers 48 are arranged between the adjacent porous semiconductor electrodes 5 and between the adjacent second conductive films 46 between them. The lead wire 9 and the protective layer 11 are covered with a spacer 48. An electrolyte layer 90 is interposed between each porous semiconductor electrode 5 and the second conductive film 46 corresponding to the porous semiconductor electrode 5. Although not shown, in the dye-sensitized solar cell 100, the periphery of the electrode substrates 20 and 50 is sealed with a sealing agent in order to prevent the electrolyte forming the electrolyte layer 90 from leaking out. Sealed.

各スペーサ48は、例えばガラスや樹脂等、電解質に対して耐食性を有する材料によって形成されて電極基板20、50の間隔を所定の間隔に保ち、短絡を防止する。個々のスペーサ48は、電極基板20、50の一方に予め形成しておくこともできるし、色素増感型太陽電池100を組み立てる際に電極基板20、50の少なくとも一方に固着させて使用することもできる。また、スペーサ48が封止剤を兼ねることもできる。   Each spacer 48 is formed of a material having corrosion resistance with respect to the electrolyte, such as glass or resin, for example, and maintains a distance between the electrode substrates 20 and 50 at a predetermined distance to prevent a short circuit. The individual spacers 48 can be formed in advance on one of the electrode substrates 20 and 50, or are used by being fixed to at least one of the electrode substrates 20 and 50 when the dye-sensitized solar cell 100 is assembled. You can also. The spacer 48 can also serve as a sealant.

電解質層90は、電極基板10と電極基板20との間に位置し、光励起された色素7によって還元される一方で、電極基板20を介して供給されるキャリア(電子)によって酸化されて、電極基板10と電極基板20とを含む閉回路の形成を可能にする。   The electrolyte layer 90 is located between the electrode substrate 10 and the electrode substrate 20 and is reduced by the photoexcited dye 7, while being oxidized by carriers (electrons) supplied through the electrode substrate 20. A closed circuit including the substrate 10 and the electrode substrate 20 can be formed.

この電解質層90の材料としては、キャリアの輸送に寄与するレドックス対を少なくとも含有した、色素増感型太陽電池に用いられる種々の電解質を用いることができ、その形態は液体状、固体状、及びゲル状のいずれでもよい。色素増感型太陽電池100の耐久性及び安定性の向上を図るという観点からは、常温溶融塩電解液又はゲル状の電解質を用いることが好ましい。   As the material of the electrolyte layer 90, various electrolytes used in a dye-sensitized solar cell containing at least a redox pair contributing to carrier transport can be used, and the form thereof is liquid, solid, and It may be any gel. From the viewpoint of improving the durability and stability of the dye-sensitized solar cell 100, it is preferable to use a room temperature molten salt electrolyte or a gel electrolyte.

上記のレドックス対は、電解質に用いられるものであれば特に限定はされるものではなく、その原料の組合わせとしては、例えばヨウ素とヨウ化物との組合せ、又は、臭素と臭化物との組合せが挙げられる。例えば、ヨウ素とヨウ化物との組合せの具体例としては、ヨウ化リチウム(LiI)、ヨウ化ナトリウム(NaI)、ヨウ化カリウム(KI)、ヨウ化カルシウム(CaI )等の金属ヨウ化物とヨウ素(I )との組合せを挙げることができる。また、臭素と臭化物との組合せの具体例としては、臭化リチウム(LiBr)、臭化ナトリウム(NaBr)、臭化カリウム(KBr)、臭化カルシウム(CaBr )等の金属臭化物と臭素(Br )との組合せを挙げることができる。 The redox couple is not particularly limited as long as it is used for an electrolyte. Examples of the combination of raw materials include a combination of iodine and iodide, or a combination of bromine and bromide. It is done. For example, specific examples of combinations of iodine and iodide include metal iodides such as lithium iodide (LiI), sodium iodide (NaI), potassium iodide (KI), calcium iodide (CaI 2 ), and iodine. A combination with (I 2 ) can be mentioned. Specific examples of combinations of bromine and bromide include lithium bromide (LiBr), sodium bromide (NaBr), potassium bromide (KBr), calcium bromide (CaBr 2 ), and the like, and bromide (Br). 2 ) and a combination thereof.

電解質層90の材料としてゲル状の電解質を用いる場合、この電解質は物理ゲル及び化学ゲルのいずれであってもよい。物理ゲルは物理的な相互作用により室温付近でゲル化しているものであり、化学ゲルは架橋反応等の化学結合でゲルを形成しているものである。物理ゲルは、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリレート等のゲル化剤を用いて作製することができ、化学ゲルとしては、アクリル酸エステル系、メタクリル酸エステル系のもの等を用いることができる。   When a gel electrolyte is used as the material of the electrolyte layer 90, the electrolyte may be a physical gel or a chemical gel. A physical gel is gelled near room temperature due to physical interaction, and a chemical gel is a gel formed by a chemical bond such as a crosslinking reaction. The physical gel can be prepared by using a gelling agent such as polyacrylonitrile or polymethacrylate, and as the chemical gel, an acrylic ester-based or methacrylic ester-based one can be used.

また、電解質層90の材料として固体状の電解質を用いる場合、この電解質としては、ヨウ化銅(CuI)や、ポリピロール、ポリチオフェン等の正孔輸送性の高い導電性高分子を用いることが好ましい。   When a solid electrolyte is used as the material of the electrolyte layer 90, it is preferable to use a conductive polymer having a high hole transporting property such as copper iodide (CuI), polypyrrole, or polythiophene as the electrolyte.

電解質層90の厚さは適宜選定可能であるが、電解質層90とこの電解質層90に対応する多孔質半導体電極5との厚さの合計が概ね2μm〜100μmの範囲内、その中でも、概ね2μm〜50μmの範囲内になるように、電解質層90の厚さを選定することが好ましい。上記の範囲よりも電解質層90の厚さが薄いと、多孔質半導体電極5と第2導電膜46とが接触し易くなるため、短絡の原因となる。また、電解質層90の厚さが上記の範囲よりも厚いと、色素増感型太陽電池100の内部抵抗が大きくなり、色素増感型太陽電池100の性能が低下する。   Although the thickness of the electrolyte layer 90 can be selected as appropriate, the total thickness of the electrolyte layer 90 and the porous semiconductor electrode 5 corresponding to the electrolyte layer 90 is within a range of approximately 2 μm to 100 μm, and of these, approximately 2 μm. It is preferable to select the thickness of the electrolyte layer 90 so as to be in the range of ˜50 μm. If the thickness of the electrolyte layer 90 is thinner than the above range, the porous semiconductor electrode 5 and the second conductive film 46 are likely to come into contact with each other, causing a short circuit. Moreover, when the thickness of the electrolyte layer 90 is thicker than the above range, the internal resistance of the dye-sensitized solar cell 100 increases, and the performance of the dye-sensitized solar cell 100 decreases.

上述した電解質層90は、その材料に応じて、種々の方法により形成することができる。電解質層90の形成方法の具体例としては、多孔質半導体電極5を覆うようにして電解質層形成用塗工液を塗布し、乾燥させることで電解質層90を形成する方法(以下、「塗布法」と記載する場合がある。)、又は、多孔質半導体電極5と第2導電膜46とが所定の間隔を有するように電極基板20、50を配置し、電極基板20と電極基板50との間隙に電解質層形成用塗工液を注入することで電解質層90を形成する方法(以下、「注入法」と記載する場合がある。)等を挙げることができる。以下、これらの「塗布法」及び「注入法」について説明する。   The electrolyte layer 90 described above can be formed by various methods depending on the material. As a specific example of the method of forming the electrolyte layer 90, a method of forming the electrolyte layer 90 by applying an electrolyte layer forming coating solution so as to cover the porous semiconductor electrode 5 and drying it (hereinafter referred to as “coating method”). Or the electrode substrates 20 and 50 are arranged so that the porous semiconductor electrode 5 and the second conductive film 46 have a predetermined interval, and the electrode substrate 20 and the electrode substrate 50 are separated from each other. Examples thereof include a method of forming the electrolyte layer 90 by injecting a coating solution for forming an electrolyte layer into the gap (hereinafter sometimes referred to as “injection method”). Hereinafter, these “coating method” and “injection method” will be described.

(I)塗布法
塗布法は、主に固体状の電解質層90を形成するために用いられる方法であり、この塗布法で用いる電解質層形成用塗工液としては、少なくともレドックス対とこのレドックス対を保持する高分子とを含有したものが好ましい。また、電解質層形成用塗工液には、架橋剤、光重合開始剤等が添加されていることが好ましい。
(I) Coating Method The coating method is a method mainly used for forming the solid electrolyte layer 90, and at least a redox pair and this redox pair are used as the coating liquid for forming the electrolyte layer used in this coating method. It is preferable to contain a polymer that holds Moreover, it is preferable that a crosslinking agent, a photopolymerization initiator, and the like are added to the electrolyte layer forming coating solution.

電解質層形成用塗工液の塗布は、ダイコート、グラビアコート、グラビアリバースコート、ロールコート、リバースロールコート、バーコート、ブレードコート、ナイフコート、エアナイフコート、スロットダイコート、スライドダイコート、ディップコート、マイクロバーコート、マイクロバーリバースコートや、スクリーン印刷(ロータリー方式)等、種々の方法によって行うことができる。   The coating solution for forming the electrolyte layer can be applied by die coating, gravure coating, gravure reverse coating, roll coating, reverse roll coating, bar coating, blade coating, knife coating, air knife coating, slot die coating, slide die coating, dip coating, and micro bar. It can be performed by various methods such as coating, microbar reverse coating, and screen printing (rotary method).

電解質層形成用塗工液に上述の光重合開始剤が含有されている場合には、この電解質層形成用工液を塗布した後に光重合開始剤を感光させることにより、電解質層90を形成することができる。   When the above-mentioned photopolymerization initiator is contained in the electrolyte layer forming coating solution, the electrolyte layer 90 is formed by exposing the photopolymerization initiator to light after applying this electrolyte layer forming coating solution. Can do.

(II)注入法
注入法は、液体状、ゲル状、又は固体状の電解質層を形成するために用いられる方法であり、この方法で電解質層90を形成する際には、前述したスペーサ48を利用して、電極基板20と電極基板50とを予め所望の間隔に保持しておくことが好ましい。電解質層形成用塗工液の注入は、例えば毛細管現象を利用して行うことができる。ゲル状又は固体状の電解質層90を形成する場合には、電解質層形成用塗工液を注入した後に例えば温度調整、紫外線照射、電子線照射等を行って、二次元又は三次元の架橋反応を生じさせる。
(II) Injection Method The injection method is a method used for forming a liquid, gel, or solid electrolyte layer. When the electrolyte layer 90 is formed by this method, the spacer 48 described above is used. It is preferable to hold the electrode substrate 20 and the electrode substrate 50 at a desired interval in advance. Injection | pouring of the coating liquid for electrolyte layer formation can be performed using a capillary phenomenon, for example. In the case of forming a gel-like or solid electrolyte layer 90, a two-dimensional or three-dimensional crosslinking reaction is performed by, for example, performing temperature adjustment, ultraviolet irradiation, electron beam irradiation, etc. after injecting the electrolyte layer forming coating solution. Give rise to

上述した構成を有する色素増感型太陽電池100では、1つの多孔質半導体電極5と、この多孔質半導体電極5に対応する色素7、電解質層90、及び第2導電膜46とが、1つのセルを構成する。透明電極3及び第1導電膜44は、全てのセルに対応する。   In the dye-sensitized solar cell 100 having the above-described configuration, one porous semiconductor electrode 5, one dye 7 corresponding to the porous semiconductor electrode 5, the electrolyte layer 90, and the second conductive film 46 are provided. Configure the cell. The transparent electrode 3 and the first conductive film 44 correspond to all cells.

図4においては図示を省略しているが、各リード線9は互いに並列接続された状態で負荷(外部負荷)に直列接続され、各第2導電膜46も互いに並列接続された状態で前記の負荷に直列接続される。光電変換によって各セルに生じたキャリア(電子)は、透明電極3によって集電された後、各リード線9によって電気的に並列に透明電極3から取り出される。   Although not shown in FIG. 4, the lead wires 9 are connected in series to a load (external load) in a state of being connected in parallel to each other, and the second conductive films 46 are also connected in parallel to each other. Connected in series to the load. Carriers (electrons) generated in each cell by photoelectric conversion are collected by the transparent electrode 3 and then taken out from the transparent electrode 3 in parallel by the lead wires 9.

以上説明した色素増感型太陽電池100は、既に説明した本発明の色素増感型太陽電池の1種であるので、本発明の色素増感型太陽電池についての説明の中で述べた技術的効果を奏する。   Since the dye-sensitized solar cell 100 described above is one of the dye-sensitized solar cells of the present invention described above, the technical description described in the description of the dye-sensitized solar cell of the present invention is provided. There is an effect.

<色素増感型太陽電池(第2形態)>
図5は、本発明の色素増感型太陽電池の他の基本原理を示す概略図である。図示の色素増感型太陽電池110は、(1)第2の電極基板として色素増感型太陽電池用電極基板60(以下、「電極基板60」と称する。)が用いられる点、及び、(2)電解質層90が複数のスペーサ48によって区分されることなく、電極基板20と電極基板60との間に介在する点で、上述した第1形態の色素増感型太陽電池100と大きく異なる。他の構成は色素増感型太陽電池100の構成と同様であるので、共通する構成についての説明は、ここでは省略する。
<Dye-sensitized solar cell (second form)>
FIG. 5 is a schematic view showing another basic principle of the dye-sensitized solar cell of the present invention. In the illustrated dye-sensitized solar cell 110, (1) a dye-sensitized solar cell electrode substrate 60 (hereinafter referred to as "electrode substrate 60") is used as the second electrode substrate; 2) It is greatly different from the dye-sensitized solar cell 100 of the first embodiment described above in that the electrolyte layer 90 is not divided by the plurality of spacers 48 and is interposed between the electrode substrate 20 and the electrode substrate 60. Since the other configuration is the same as the configuration of the dye-sensitized solar cell 100, the description of the common configuration is omitted here.

第2の電極基板として用いられる電極基板60では、透明基材52の片面に1つの第1導電膜54と複数の第2導電膜56と複数のリード線58とが形成され、各リード線58は保護層59によって覆われる。   In the electrode substrate 60 used as the second electrode substrate, one first conductive film 54, a plurality of second conductive films 56, and a plurality of lead wires 58 are formed on one surface of the transparent base 52, and each lead wire 58 is formed. Is covered with a protective layer 59.

透明基材52及び第1導電膜54は、それぞれ、第1形態の色素増感型太陽電池100での透明基材42又は透明電極44と同様にして形成することができる。各第2導電膜56も、第1形態の色素増感型太陽電池100での第2導電膜46と同様の材料を用いて形成することができるが、これらの第2導電膜56は、隣り合う2つの多孔質半導体電極5に1つずつ対応するにようにして、第1導電膜54上に並列に配置される。個々の第2導電膜56は、この第2導電膜56に対応する2つの多孔質半導体電極5同士の間隙を平面視上覆い、かつ、対応する2つの多孔質半導体電極5それぞれと、平面視上、部分的に重なる。   The transparent substrate 52 and the first conductive film 54 can be formed in the same manner as the transparent substrate 42 or the transparent electrode 44 in the dye-sensitized solar cell 100 of the first embodiment, respectively. Each of the second conductive films 56 can also be formed using the same material as that of the second conductive film 46 in the dye-sensitized solar cell 100 of the first embodiment, but these second conductive films 56 are adjacent to each other. The two porous semiconductor electrodes 5 are arranged in parallel on the first conductive film 54 so as to correspond to each other. Each of the second conductive films 56 covers a gap between the two porous semiconductor electrodes 5 corresponding to the second conductive film 56 in a plan view, and each of the corresponding two porous semiconductor electrodes 5 in a plan view. Overlap partially.

各リード線58は、キャリア(電子)を第1導電膜54に供給するためのものであり、1つの第2導電膜56に1つずつ対応するようにして、対応する第2導電膜56の近傍に配置される。個々のリード線58は、対応する第2導電膜56の延在方向とほぼ平行な方向に延在する。これらのリード線58は、第1形態の色素増感型太陽電池100でのリード線9と同様にして形成することができる。   Each lead wire 58 is for supplying carriers (electrons) to the first conductive film 54, and corresponds to one second conductive film 56 one by one so that the corresponding second conductive film 56 Located in the vicinity. Each lead wire 58 extends in a direction substantially parallel to the extending direction of the corresponding second conductive film 56. These lead wires 58 can be formed in the same manner as the lead wires 9 in the dye-sensitized solar cell 100 of the first embodiment.

リード線58を覆っている保護層59は、電解質からリード線58を保護するためのものであり、第1形態の色素増感型太陽電池100での保護層11と同様にして形成することができる。   The protective layer 59 covering the lead wire 58 is for protecting the lead wire 58 from the electrolyte, and can be formed in the same manner as the protective layer 11 in the dye-sensitized solar cell 100 of the first embodiment. it can.

上述した構成を有する色素増感型太陽電池110では、1つの第2導電膜56と、この第2導電膜56に対応する2つの多孔質半導体電極5と、これら2つの多孔質半導体電極5それぞれの表面に担持された色素7とが、1つのセルを構成する。透明電極3、第1導電膜54、及び電解質層90は、全てのセルに対応する。   In the dye-sensitized solar cell 110 having the above-described configuration, one second conductive film 56, two porous semiconductor electrodes 5 corresponding to the second conductive film 56, and the two porous semiconductor electrodes 5 respectively. The dye 7 supported on the surface of each constitutes one cell. The transparent electrode 3, the first conductive film 54, and the electrolyte layer 90 correspond to all cells.

図5においては図示を省略しているが、各リード線9は互いに並列接続された状態で負荷(外部負荷)に直列接続され、各リード線58も互いに並列接続された状態で前記の負荷に直列接続される。光電変換によって各セルに生じたキャリア(電子)は、透明電極3によって集電された後、各リード線9によって電気的に並列に透明電極3から取り出される。   Although not shown in FIG. 5, each lead wire 9 is connected in series to a load (external load) in a state of being connected in parallel to each other, and each lead wire 58 is also connected to the load in a state of being connected in parallel to each other. Connected in series. Carriers (electrons) generated in each cell by photoelectric conversion are collected by the transparent electrode 3 and then taken out from the transparent electrode 3 in parallel by the lead wires 9.

以上説明した色素増感型太陽電池110は、前述した第1形態の色素増感型太陽電池100と同様に本発明の色素増感型太陽電池の1種であるので、本発明の色素増感型太陽電池についての説明の中で述べた技術的効果を奏する。   Since the dye-sensitized solar cell 110 described above is a kind of the dye-sensitized solar cell of the present invention, like the dye-sensitized solar cell 100 of the first embodiment described above, the dye-sensitized solar cell of the present invention. The technical effect described in the description of the solar cell is obtained.

<色素増感型太陽電池(第3形態)>
図6は、本発明の色素増感型太陽電池の更に他の基本原理を示す概略図である。図示の色素増感型太陽電池120では、前述した第2形態の電極基板30が第1の電極基板として用いられ、透明基材62の片面に複数の第1導電膜64と複数の第2導電各66とが形成された色素増感型太陽電池用電極基板70(以下、「電極基板70」と称する。)が第2の電極基板として用いられる。
<Dye-sensitized solar cell (third embodiment)>
FIG. 6 is a schematic view showing still another basic principle of the dye-sensitized solar cell of the present invention. In the illustrated dye-sensitized solar cell 120, the electrode substrate 30 of the second form described above is used as the first electrode substrate, and a plurality of first conductive films 64 and a plurality of second conductors are provided on one side of the transparent base material 62. A dye-sensitized solar cell electrode substrate 70 (hereinafter, referred to as “electrode substrate 70”) formed with 66 is used as the second electrode substrate.

電極基板30の構成については既に説明したので、ここでは省略する。また、電極基板70における透明基材62、第1導電膜64、及び第2導電膜66としては、それぞれ、前述した第1形態の色素増感型太陽電池100での透明基材42、第1導電膜44、又は第2導電膜46と同様のものを用いることができる。ただし、透明基材62の片面には複数の第1導電膜64が並列に形成され、個々の第1導電膜64上に1つずつ第2導電膜66が形成される。   Since the configuration of the electrode substrate 30 has already been described, the description thereof is omitted here. Moreover, as the transparent base material 62 in the electrode substrate 70, the 1st electrically conductive film 64, and the 2nd electrically conductive film 66, respectively, the transparent base material 42 in the dye-sensitized solar cell 100 of the 1st form mentioned above, and the 1st. A conductive film similar to the conductive film 44 or the second conductive film 46 can be used. However, a plurality of first conductive films 64 are formed in parallel on one side of the transparent substrate 62, and the second conductive film 66 is formed on each of the first conductive films 64 one by one.

複数の第1導電膜64は、例えば大形の蒸着膜を透明基材62に設け、この蒸着膜を例えばフォトリソグラフィー法で形成したエッチングマスクを用いつつ所望形状にエッチングすることにより、あるいは、所定形状のマスクを用いた物理気相成長法もしくは化学気相成長法によって所望材料の蒸着膜を透明基材62上に成膜することにより、形成することができる。複数の第2導電膜66も、同様にして形成することができる。   The plurality of first conductive films 64 are formed, for example, by providing a large vapor-deposited film on the transparent substrate 62 and etching the vapor-deposited film into a desired shape using, for example, an etching mask formed by photolithography. A vapor deposition film of a desired material can be formed on the transparent substrate 62 by physical vapor deposition or chemical vapor deposition using a mask having a shape. The plurality of second conductive films 66 can be formed in a similar manner.

電極基板30と電極基板70とは、電極基板30中の多孔質半導体電極25と電極基板70中の第2導電膜66とが互いに対向するようにして配置され、これらの電極基板30、70の間には、1つの透明電極23に1つずつ対応するようにして、スペーサ68と配線69とが配置される。また、個々の多孔質半導体電極25とこの多孔質半導体電極25に対応する第2導電膜66との間には、電解質層90が介在する。   The electrode substrate 30 and the electrode substrate 70 are disposed so that the porous semiconductor electrode 25 in the electrode substrate 30 and the second conductive film 66 in the electrode substrate 70 face each other. In between, the spacers 68 and the wirings 69 are arranged so as to correspond to one transparent electrode 23 one by one. An electrolyte layer 90 is interposed between each porous semiconductor electrode 25 and the second conductive film 66 corresponding to the porous semiconductor electrode 25.

個々のスペーサ68における一端(色素増感型太陽電池120の厚さ方向の一端)は、対応する透明電極23における領域23a(図2参照)に接合され、個々のスペーサ68における他端(色素増感型太陽電池120の厚さ方向の他端)は、対応する第2導電膜66とその隣の第2導電膜66との間から露出している透明基材62の表面に接合される。   One end of each spacer 68 (one end in the thickness direction of the dye-sensitized solar cell 120) is joined to the region 23a (see FIG. 2) of the corresponding transparent electrode 23, and the other end (dye sensitization) of each spacer 68. The other end in the thickness direction of the sensitive solar cell 120 is bonded to the surface of the transparent base material 62 exposed from between the corresponding second conductive film 66 and the adjacent second conductive film 66.

また、各配線69は、対応する透明電極23における領域23a(図2参照)に一端(色素増感型太陽電池120の厚さ方向の一端)が接続し、対応する第2導電膜66の隣の第2導電膜66に他端(色素増感型太陽電池120の厚さ方向の一端)が接続するようにして、対応するスペーサ68の一面(多孔質半導体電極と接している面とは反対側の面)に形成される。   Each wiring 69 has one end (one end in the thickness direction of the dye-sensitized solar cell 120) connected to the region 23a (see FIG. 2) in the corresponding transparent electrode 23, and next to the corresponding second conductive film 66. The other end (one end in the thickness direction of the dye-sensitized solar cell 120) is connected to the second conductive film 66, and one surface of the corresponding spacer 68 (opposite to the surface in contact with the porous semiconductor electrode) Side surface).

なお、図示を省略しているが、色素増感型太陽電池120では、電解質層90を形成している電解質が漏出するのを防止するために、電極基板30、70の周囲が封止剤により封止される。   Although not shown, in the dye-sensitized solar cell 120, the periphery of the electrode substrates 30 and 70 is sealed with a sealant in order to prevent the electrolyte forming the electrolyte layer 90 from leaking out. Sealed.

上述した各スペーサ68は、例えば前述した第1形態の色素増感型太陽電池100でのスペーサ48(図4参照)と同様にして形成することができる。また、各配線69は、電解質に対して耐食性を有する導電性材料によって形成される。前述したスペーサ48と同様に、スペーサ68は封止剤を兼ねることもできる。   Each spacer 68 described above can be formed, for example, in the same manner as the spacer 48 (see FIG. 4) in the dye-sensitized solar cell 100 of the first embodiment described above. Each wiring 69 is formed of a conductive material having corrosion resistance to the electrolyte. Similar to the spacer 48 described above, the spacer 68 can also serve as a sealant.

電解質層90は、前述した第1形態の色素増感型太陽電池100での電解質層90と同様の材料を用いて同様の方法により形成することができるので、ここでは図4で用いた参照符号と同じ参照符号を付して、その説明を省略する。   Since the electrolyte layer 90 can be formed by the same method using the same material as the electrolyte layer 90 in the dye-sensitized solar cell 100 of the first embodiment described above, the reference numerals used in FIG. 4 are used here. The same reference numerals as those in FIG.

上述した構成を有する色素増感型太陽電池120では、1つの透明電極23と、この透明電極23に対応する多孔質半導体電極25、色素27、電解質層90、第2導電膜66、及び第1導電膜64とが、1つのセルを構成する。隣り合うセルは、配線69によって電気的に直列に接続される。   In the dye-sensitized solar cell 120 having the above-described configuration, one transparent electrode 23, the porous semiconductor electrode 25 corresponding to the transparent electrode 23, the dye 27, the electrolyte layer 90, the second conductive film 66, and the first The conductive film 64 constitutes one cell. Adjacent cells are electrically connected in series by wiring 69.

図6においては図示を省略しているが、電気的に直列に接続された各セルのうちで直列接続の端に位置している1つのセルでの透明電極23が負荷(外部負荷)に直列に接続され、この負荷は、電気的に直列に接続された各セルのうちで直列接続の端に位置している1つのセルでの第1導電膜64に直列に接続される。光電変換によって各セルに生じたキャリア(電子)は、各セルから電気的に直列に取り出される。   Although not shown in FIG. 6, the transparent electrode 23 in one cell located at the end of the serial connection among the cells electrically connected in series is in series with the load (external load). This load is connected in series to the first conductive film 64 in one cell located at the end of the series connection among the cells electrically connected in series. Carriers (electrons) generated in each cell by photoelectric conversion are electrically extracted from each cell in series.

以上説明した色素増感型太陽電池120は、既に説明した本発明の色素増感型太陽電池の1種であるので、本発明の色素増感型太陽電池についての説明の中で述べた技術的効果を奏する。   Since the dye-sensitized solar cell 120 described above is one of the dye-sensitized solar cells of the present invention described above, the technical description described in the description of the dye-sensitized solar cell of the present invention is provided. There is an effect.

<色素増感型太陽電池(第4形態)>
図7は、本発明の色素増感型太陽電池の更に他の基本原理を示す概略図である。図示の色素増感型太陽電池130は、(1)第2の電極基板として色素増感型太陽電池用電極基板80(以下、「電極基板80」と称する。)が用いられる点、及び、(2)配線69が2つのスペーサ68a、68bによって挟持された構造を有する点で、上述した第3形態の色素増感型太陽電池120と大きく異なる。他の構成は色素増感型太陽電池120の構成と同様であるので、共通する構成についての説明は、ここでは省略する。
<Dye-sensitized solar cell (fourth embodiment)>
FIG. 7 is a schematic view showing still another basic principle of the dye-sensitized solar cell of the present invention. In the illustrated dye-sensitized solar cell 130, (1) a dye-sensitized solar cell electrode substrate 80 (hereinafter referred to as "electrode substrate 80") is used as the second electrode substrate; 2) It differs greatly from the dye-sensitized solar cell 120 of the third embodiment described above in that the wiring 69 has a structure sandwiched by two spacers 68a and 68b. Since the other configuration is the same as the configuration of the dye-sensitized solar cell 120, the description of the common configuration is omitted here.

上記の電極基板80では、図示のように、透明基材72の片面に複数の第1導電膜74が形成され、個々の第1導電膜74上に1つずつ、この第1導電膜74よりも小形の第2導電膜76が形成される。透明基材72、第1導電膜74、及び第2導電膜76としては、それぞれ、前述した第3形態の色素増感型太陽電池120での透明基材62、第1導電膜64、又は第2導電膜66と同様のものを用いることができる。   In the electrode substrate 80, as shown in the figure, a plurality of first conductive films 74 are formed on one surface of the transparent base material 72, and each one of the first conductive films 74 is separated from the first conductive film 74. A small second conductive film 76 is formed. As the transparent base material 72, the first conductive film 74, and the second conductive film 76, the transparent base material 62, the first conductive film 64, or the first conductive film in the dye-sensitized solar cell 120 of the third embodiment described above, respectively. The same material as the two conductive films 66 can be used.

各スペーサ68aは、対応する透明電極23における領域23a(図2参照)に一端(色素増感型太陽電池130の厚さ方向の一端)が接合し、隣り合う第1導電膜74同士の間から露出している透明基材72の表面に他端(色素増感型太陽電池130の厚さ方向の他端)が接合するようにして、かつ、1つの多孔質半導体電極25に1つずつ対応して、配置される。   Each spacer 68a has one end (one end in the thickness direction of the dye-sensitized solar cell 130) joined to the region 23a (see FIG. 2) in the corresponding transparent electrode 23, and from between adjacent first conductive films 74. The other end (the other end in the thickness direction of the dye-sensitized solar cell 130) is joined to the exposed surface of the transparent base material 72, and corresponds to one porous semiconductor electrode 25 one by one. And is arranged.

各配線69は、対応するスペーサ68aにおいて多孔質半導体電極25と接している面とは反対側の面に形成される。個々の配線69の一端(色素増感型太陽電池130の厚さ方向の一端)は、対応する透明電極23における領域23a(図2参照)に接続され、他端(色素増感型太陽電池130の厚さ方向の他端)は、対応する第1導電膜74の隣の第1導電膜74に接続される。   Each wiring 69 is formed on the surface opposite to the surface in contact with the porous semiconductor electrode 25 in the corresponding spacer 68a. One end of each wiring 69 (one end in the thickness direction of the dye-sensitized solar cell 130) is connected to the region 23a (see FIG. 2) in the corresponding transparent electrode 23, and the other end (the dye-sensitized solar cell 130). Is connected to the first conductive film 74 adjacent to the corresponding first conductive film 74.

各スペーサ68bは、対応する配線69においてスペーサ68aと接している面とは反対側の面に形成される。個々のスペーサ68bの一端(色素増感型太陽電池130の厚さ方向の一端)は、対応する透明電極23とその隣の透明電極23との間から露出している透明基材21の表面に接合され、他端(色素増感型太陽電池130の厚さ方向の他端)は、対応する第1導電膜74の隣の第1導電膜74に接合される。   Each spacer 68b is formed on the surface of the corresponding wiring 69 opposite to the surface in contact with the spacer 68a. One end of each spacer 68b (one end in the thickness direction of the dye-sensitized solar cell 130) is on the surface of the transparent substrate 21 exposed from between the corresponding transparent electrode 23 and the adjacent transparent electrode 23. The other end (the other end in the thickness direction of the dye-sensitized solar cell 130) is joined to the first conductive film 74 adjacent to the corresponding first conductive film 74.

上述した構成を有する色素増感型太陽電池130では、第3形態の色素増感型太陽電池120と同様に、1つの透明電極23と、この透明電極23に対応する多孔質半導体電極25、色素27、電解質層90、第2導電膜76、及び第1導電膜74とによって、1つのセルが構成される。隣り合うセルは、配線69によって電気的に直列に接続される。   In the dye-sensitized solar cell 130 having the above-described configuration, similarly to the dye-sensitized solar cell 120 of the third embodiment, one transparent electrode 23, a porous semiconductor electrode 25 corresponding to the transparent electrode 23, a dye 27, the electrolyte layer 90, the second conductive film 76, and the first conductive film 74 constitute one cell. Adjacent cells are electrically connected in series by wiring 69.

図7においては図示を省略しているが、電気的に直列に接続された各セルのうちで直列接続の端に位置している1つのセルでの透明電極23が負荷(外部負荷)に直列に接続され、この負荷は、電気的に直列に接続された各セルのうちで直列接続の端に位置している1つのセルでの第1導電膜74に直列に接続される。光電変換によって各セルに生じたキャリア(電子)は、各セルから電気的に直列に取り出される。   Although not shown in FIG. 7, the transparent electrode 23 in one cell located at the end of the series connection among the cells electrically connected in series is in series with the load (external load). This load is connected in series to the first conductive film 74 in one cell located at the end of the series connection among the respective cells electrically connected in series. Carriers (electrons) generated in each cell by photoelectric conversion are electrically extracted from each cell in series.

以上説明した色素増感型太陽電池130は、前述した第3形態の色素増感型太陽電池120と同様に本発明の色素増感型太陽電池の1種であるので、本発明の色素増感型太陽電池についての説明の中で述べた技術的効果を奏する。   The dye-sensitized solar cell 130 described above is one of the dye-sensitized solar cells of the present invention, similar to the dye-sensitized solar cell 120 of the third embodiment described above, and therefore the dye-sensitized solar cell of the present invention. The technical effect described in the description of the solar cell is obtained.

なお、図6に示したスペーサ68とこれに対応する配線69に代えて、あるいは、図7に示したスペーサ68aとこれに対応する配線69、スペーサ68bに代えて、電解質に対して耐食性を有する1つの導電材料層を用いることも可能である。   In addition, instead of the spacer 68 and the corresponding wiring 69 shown in FIG. 6, or instead of the spacer 68a and the corresponding wiring 69 and spacer 68b shown in FIG. 7, it has corrosion resistance to the electrolyte. It is also possible to use one conductive material layer.

<実施例1>
〔多孔質半導体電極の形成〕
(準備工程)
まず、透明基材として膜厚125μmのPETフィルム(東洋紡社製のA4100;全光線透過率90.9%)を用意した。次に、このPETフィルムをイオンプレーティング装置のチャンバー内に配置し、また、PETフィルムにおける蒸発源側の表面上に所定形状のマスクを配置した。
<Example 1>
[Formation of porous semiconductor electrode]
(Preparation process)
First, a PET film (A4100 manufactured by Toyobo Co., Ltd .; total light transmittance 90.9%) having a film thickness of 125 μm was prepared as a transparent substrate. Next, this PET film was placed in a chamber of an ion plating apparatus, and a mask having a predetermined shape was placed on the surface of the PET film on the evaporation source side.

この後、成膜圧力1.5×10−1Pa、アルゴンガス流量18sccm、酸素ガス流量28sccm、成膜電流値60Aの条件の下に昇華材料としての酸化インジウムスズ(ITO)をPETフィルム上に堆積させて、膜厚150nmのITO膜からなる複数の透明電極を一列に形成した。個々の透明電極の平面視上の大きさ及び形状は8cm×1cmの長方形であり、隣り合う透明電極同士の間隔は2mmである。 Thereafter, indium tin oxide (ITO) as a sublimation material is applied onto the PET film under the conditions of a film formation pressure of 1.5 × 10 −1 Pa, an argon gas flow rate of 18 sccm, an oxygen gas flow rate of 28 sccm, and a film formation current value of 60 A. A plurality of transparent electrodes made of an ITO film having a film thickness of 150 nm were formed in a row. The size and shape of each transparent electrode in plan view is a rectangle of 8 cm × 1 cm, and the interval between adjacent transparent electrodes is 2 mm.

(半導体電極形成工程)
まず、多孔質半導体電極を形成するための塗布液として、一次粒子径が15nmの酸化チタン(TiO )微粒子(昭和電工社製のF−6)を、水とポリプロピレングリコールモノメチルエーテルとイソプロピルアルコールとの混液中にホモジナイザーを用いて溶解、分散させて、前記のTiO 微粒子を20.5質量%含有する塗布液(ペースト剤)を調製した。このペースト剤の粘度を液温20℃、回転速度12rpmの条件の下にブルックフィールド粘度計(ブルックフィールド社製)にて測定したところ、120mN・s/m であった。また、塗布液の電気伝導率を測定したところ、2.6×10−6/Ω・mであった。
(Semiconductor electrode formation process)
First, as a coating liquid for forming a porous semiconductor electrode, titanium oxide (TiO 2 ) fine particles (F-6 manufactured by Showa Denko KK) having a primary particle diameter of 15 nm are mixed with water, polypropylene glycol monomethyl ether, isopropyl alcohol, The coating solution (paste agent) containing 20.5% by mass of the TiO 2 fine particles was prepared by dissolving and dispersing in the mixed solution using a homogenizer. The viscosity of the paste was measured with a Brookfield viscometer (manufactured by Brookfield) under the conditions of a liquid temperature of 20 ° C. and a rotation speed of 12 rpm, and was 120 mN · s / m 2 . Moreover, when the electrical conductivity of the coating liquid was measured, it was 2.6 × 10 −6 / Ω · m.

次に、上記のペースト剤を電界ジェット法により各透明電極上に順次塗工して、個々の透明電極に1つずつ塗膜を形成した。   Next, the above paste agent was sequentially applied onto each transparent electrode by an electric field jet method, and one coating film was formed on each transparent electrode.

このとき用いた塗工機には、各々が内径500μmの吐出口を有するテフロン(登録商標)製の吐出部が計10個設けられており、これらの吐出部は、吐出口の間隔が500μmとなるように配置されている。また、ペースト剤は、塗工機におけるペースト剤の収容部に2kg/cm の負圧をかけながら、かつ、各吐出部の周囲に設けた電極に振幅7kV、周波数600Hzの矩形波パルス状の交流電圧を印加しながら、被塗工面と吐出部先端との間隔を0.75mmに保った状態で各吐出部を35mm/秒の速度で移動させて、連続的に塗工した。各塗膜を平面視したときの設計上の大きさ及び形状は、8cm×0.8cmの長方形とした。 The coating machine used at this time was provided with a total of ten Teflon (registered trademark) discharge sections each having a discharge opening with an inner diameter of 500 μm, and these discharge sections had a discharge opening interval of 500 μm. It is arranged to be. In addition, the paste agent is in the form of a rectangular pulse with an amplitude of 7 kV and a frequency of 600 Hz on the electrodes provided around each discharge unit while applying a negative pressure of 2 kg / cm 2 to the paste agent container in the coating machine. While applying an AC voltage, each discharge part was moved at a speed of 35 mm / second in a state where the distance between the coated surface and the tip of the discharge part was kept at 0.75 mm, and coating was continuously performed. The design size and shape when each coating film was viewed in plan was a rectangle of 8 cm × 0.8 cm.

この後、各塗膜を150℃で30分間乾燥することにより塗膜中のTiO 微粒子を透明電極に定着させて、透明電極それぞれの上面に膜厚11.7μmの多孔質半導体電極を1つずつ形成した。このとき膜厚の面内分布は±5%以内と良好であった。 Thereafter, each coating film is dried at 150 ° C. for 30 minutes to fix the TiO 2 fine particles in the coating film on the transparent electrode, and one porous semiconductor electrode having a thickness of 11.7 μm is formed on the upper surface of each transparent electrode. Formed one by one. At this time, the in-plane distribution of film thickness was good within ± 5%.

前述した準備工程での条件と同じ条件の下に、片面に複数の透明電極が形成された計4つの透明基材を用意し、これらの透明基材における各透明電極上に、上述の半導体電極形成工程での条件と同じ条件の下に、多孔質半導体電極を1つずつ形成した。このとき形成された各多孔質半導体電極の塗布面積(平面視上の大きさ)をXY測長機にて測定したところ、平均塗布面積は8.08cm×0.83cmであり、ほぼ設計値通りであった。   Under the same conditions as in the preparation step described above, a total of four transparent base materials having a plurality of transparent electrodes formed on one side are prepared, and the above-mentioned semiconductor electrodes are formed on each transparent electrode in these transparent base materials. One porous semiconductor electrode was formed under the same conditions as those in the forming step. When the application area (size in plan view) of each porous semiconductor electrode formed at this time was measured with an XY length measuring machine, the average application area was 8.08 cm × 0.83 cm, which was almost as designed. Met.

<実施例2>
〔色素増感型太陽電池用電極基板の製造〕
(準備工程及び半導体電極形成工程)
実施例1と同じ条件の下に準備工程及び半導体電極形成工程を行って、片面に複数の透明電極(ITO電極)が形成され、かつ、個々の透明電極上に多孔質半導体電極が1つずつ形成された透明基材(PETフィルム)を得た。
<Example 2>
[Production of dye-sensitized solar cell electrode substrate]
(Preparation process and semiconductor electrode formation process)
A preparation step and a semiconductor electrode formation step are performed under the same conditions as in Example 1, and a plurality of transparent electrodes (ITO electrodes) are formed on one side, and one porous semiconductor electrode is formed on each transparent electrode. A formed transparent substrate (PET film) was obtained.

(色素担持工程)
まず、増感色素としてのルテニウム錯体(小島化学株式会社製)をその濃度が3×10−4mol/lとなるようにエチルアルコールに溶解させて、色素担持用塗工液を調製した。次に、多孔質半導体電極まで形成した上述のPETフィルムをこの色素担持用塗工液に浸漬して、液温40℃の条件下で1時間放置した。この後、前記のPETフィルムを色素担持用塗工液から引き上げ、各多孔質半導体電極に付着した色素担持用塗工液を窒素ガスを用いて乾燥させた。これにより、各多孔質半導体電極に上記の色素が坦持され、図1に示した構成を有する色素増感型太陽電池用電極基板が得られた。
(Dye support process)
First, a ruthenium complex (manufactured by Kojima Chemical Co., Ltd.) as a sensitizing dye was dissolved in ethyl alcohol so that its concentration was 3 × 10 −4 mol / l to prepare a dye-supporting coating solution. Next, the above-mentioned PET film formed up to the porous semiconductor electrode was immersed in this dye-supporting coating solution, and left for 1 hour under the condition of a liquid temperature of 40 ° C. Thereafter, the PET film was lifted from the dye-supporting coating solution, and the dye-supporting coating solution adhering to each porous semiconductor electrode was dried using nitrogen gas. Thereby, said pigment | dye was carry | supported by each porous semiconductor electrode, and the electrode substrate for dye-sensitized solar cells which has the structure shown in FIG. 1 was obtained.

<実施例3>
〔色素増感型太陽電池の製造〕
実施例2で得られた色素増感型太陽電池用電極基板から、色素が担持された多孔質半導体電極部分(平面視上の大きさは8.08cm×0.83cm)を含む長さ9cm、幅1.4cmの大きさの基板(以下、「電極基板A」という。)を切り出した。この電極基板Aには、幅方向の両端部それぞれに、多孔質半導体電極が形成されていない領域がある。また、透明電極の表面には、多孔質半導体電極によって覆われることなく露出した長さ9cm、幅0.17cmの領域がある。
<Example 3>
[Manufacture of dye-sensitized solar cells]
From the electrode substrate for the dye-sensitized solar cell obtained in Example 2, a length of 9 cm including a porous semiconductor electrode portion (size in plan view: 8.08 cm × 0.83 cm) carrying the dye, A substrate having a width of 1.4 cm (hereinafter referred to as “electrode substrate A”) was cut out. In the electrode substrate A, there are regions where the porous semiconductor electrodes are not formed at both ends in the width direction. The surface of the transparent electrode has a 9 cm long and 0.17 cm wide area that is exposed without being covered by the porous semiconductor electrode.

これとは別に、9cm×1.4cmの大きさのPETフィルムの片面に実施例1の準備工程での条件と同じ条件の下に透明電極(ITO電極)を形成し、この透明電極上に白金薄膜(膜厚50nm)をスパッタリング法によって形成して、色素増感型太陽電池用電極基板(以下、「電極基板B」という。)を得た。この電極基板Bにおいては、上記の透明電極が第1導電膜に相当し、上記の白金薄膜が第2導電膜に相当する。   Separately, a transparent electrode (ITO electrode) is formed on one side of a PET film having a size of 9 cm × 1.4 cm under the same conditions as in the preparation step of Example 1, and platinum is formed on the transparent electrode. A thin film (film thickness: 50 nm) was formed by a sputtering method to obtain a dye-sensitized solar cell electrode substrate (hereinafter referred to as “electrode substrate B”). In the electrode substrate B, the transparent electrode corresponds to the first conductive film, and the platinum thin film corresponds to the second conductive film.

次いで、前述した電極基板Aと上記の電極基板Bとを、厚さ20μmの熱融着フィルム(デュポン社製のサーリン(商品名)を用いて貼り合せ、140℃で10分間加圧して、電極基板Aと電極基板Bとを互いに接合させた。2枚の電極基板A、Bを貼り合わせるにあたっては、各電極基板A、Bにおける平面視上の長辺(計2つ)それぞれに沿って前記の熱融着性フィルムを配すると共に、各電極基板A、Bにおける平面視上の短辺(計2つ)の一方に沿って前記の熱融着性フィルムを配した。   Next, the electrode substrate A and the electrode substrate B described above are bonded together using a 20 μm thick heat-sealing film (Surlin (trade name) manufactured by DuPont) and pressurized at 140 ° C. for 10 minutes to form an electrode. The substrate A and the electrode substrate B were bonded to each other, and when the two electrode substrates A and B were bonded together, the long sides (two in total) in plan view of the electrode substrates A and B were respectively The heat-fusible film was arranged along one of the short sides (two in total) in plan view of the electrode substrates A and B.

この後、熱融着性フィルムを配さなかった箇所から2枚の電極基板A、B間の空隙にマイクロシリンジにより電解質層形成用塗工液を充填してから、上記の熱融着性フィルムを配さなかった箇所をエポキシ接着剤で封止して、図8に示した色素増感型太陽電池250と同様の構成を有する色素増感型太陽電池を得た。   After that, after filling the gap between the two electrode substrates A and B with the microsyringe from the place where the heat-fusible film is not disposed, the above-mentioned heat-fusible film is filled. The portion where no dye was disposed was sealed with an epoxy adhesive to obtain a dye-sensitized solar cell having the same configuration as that of the dye-sensitized solar cell 250 shown in FIG.

なお、上記の電解質層形成用塗工液としては、メトキシアセトニトリルにヨウ化リチウムを0.1mol/l、ヨウ素を0.05mol/l、ジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイドを0.3mol/l、ターシャリーブチルピリジンを0.5mol/lの割合でそれぞれ溶解させたものを用いた。   The electrolyte layer forming coating solution is methoxyacetonitrile, 0.1 mol / l lithium iodide, 0.05 mol / l iodine, 0.3 mol / l dimethylpropylimidazolium iodide, and tertiary. A solution in which butylpyridine was dissolved at a rate of 0.5 mol / l was used.

得られた色素増感型太陽電池の性能を測定するにあたり、擬似太陽光(AM1.5、照射強度100mW/cm )を光源として用いたときの電流電圧特性をソースメジャーユニット(ケースレー2400型)により求めた。その結果、電池特性として変換効率は5.28%、短絡電流密度は12.0mA/cm、開放電圧は0.71V、曲線因子は0.62であった。 In measuring the performance of the obtained dye-sensitized solar cell, the current-voltage characteristics when using artificial sunlight (AM1.5, irradiation intensity 100 mW / cm 2 ) as a light source are shown as a source measure unit (Keutley Model 2400). Determined by As a result, the conversion efficiency as battery characteristics was 5.28%, the short-circuit current density was 12.0 mA / cm 2 , the open-circuit voltage was 0.71 V, and the fill factor was 0.62.

本発明の色素増感型太陽電池用電極基板の基本的な断面構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the basic cross-section of the electrode substrate for dye-sensitized solar cells of this invention. 透明電極と多孔質半導体電極との間にパターニング層が設けられた色素増感型太陽電池の一例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly an example of the dye-sensitized solar cell in which the patterning layer was provided between the transparent electrode and the porous semiconductor electrode. 本発明の色素増感型太陽電池用電極基板の他の基本的な断面構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the other basic cross-section of the electrode substrate for dye-sensitized solar cells of this invention. 本発明の色素増感型太陽電池の基本的な断面構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the basic cross-section of the dye-sensitized solar cell of this invention. 本発明の色素増感型太陽電池の他の基本的な断面構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the other basic cross-section of the dye-sensitized solar cell of this invention. 本発明の色素増感型太陽電池の更に他の基本的な断面構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the other basic cross-section of the dye-sensitized solar cell of this invention. 本発明の色素増感型太陽電池の更に他の基本的な断面構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the other basic cross-section of the dye-sensitized solar cell of this invention. 従来の色素増感型太陽電池の断面構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the cross-section of the conventional dye-sensitized solar cell.

符号の説明Explanation of symbols

1、21 透明基材
3、23 透明電極
5、25 多孔質半導体電極
5a、25a 半導体微粒子
7、27 色素
13 パターニング層
20、30 色素増感型太陽電池用電極基板(第1の電極基板)
50、60、70、80 色素増感型太陽電池用電極基板(第2の電極基板)
90 電解質層
100、110、120、130 色素増感型太陽電池
1,21 Transparent base material 3, 23 Transparent electrode 5, 25 Porous semiconductor electrode 5a, 25a Semiconductor fine particle 7, 27 Dye 13 Patterning layer 20, 30 Dye-sensitized solar cell electrode substrate (first electrode substrate)
50, 60, 70, 80 Dye-sensitized solar cell electrode substrate (second electrode substrate)
90 Electrolyte layer 100, 110, 120, 130 Dye-sensitized solar cell

Claims (7)

塗布液の吐出口又はその近傍に設けた電極に電圧を印加して塗布液を吐出する方法である電界ジェット法により、多数の半導体微粒子を含有した塗布液を被塗工物に塗工して塗膜を形成する第1工程と、
前記塗膜中の半導体微粒子を前記被塗工物に定着させる第2工程と、
を含むことを特徴とする多孔質半導体電極の形成方法。
A coating solution containing a large number of semiconductor fine particles is applied to an object to be coated by an electric field jet method, which is a method of discharging a coating solution by applying a voltage to an electrode provided at or near the coating solution discharge port. A first step of forming a coating film;
A second step of fixing the semiconductor fine particles in the coating film to the object to be coated;
A method for forming a porous semiconductor electrode, comprising:
片面に透明電極が形成された透明基材を用意する準備工程と、
前記透明電極上に、多数の半導体微粒子を用いて前記請求項1に記載の方法により多孔質半導体電極を形成する半導体電極形成工程と、
前記多孔質半導体電極を形成している半導体微粒子の表面に色素を担持させる色素担持工程と、
を含むことを特徴とする色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法。
Preparing a transparent substrate with a transparent electrode formed on one side; and
A semiconductor electrode forming step of forming a porous semiconductor electrode by the method according to claim 1 using a large number of semiconductor fine particles on the transparent electrode;
A dye carrying step of carrying a dye on the surface of the semiconductor fine particles forming the porous semiconductor electrode;
The manufacturing method of the electrode substrate for dye-sensitized solar cells characterized by including this.
前記準備工程で、片面に1つの透明電極が形成された透明基材を用意し、前記半導体電極形成工程で、前記1つの透明電極上に複数の多孔質半導体電極を形成することを特徴とする請求項2に記載の色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法。   A transparent substrate having one transparent electrode formed on one side is prepared in the preparing step, and a plurality of porous semiconductor electrodes are formed on the one transparent electrode in the semiconductor electrode forming step. The manufacturing method of the electrode substrate for dye-sensitized solar cells of Claim 2. 前記準備工程で、片面に複数の透明電極が形成された透明基材を用意し、前記半導体電極形成工程で、前記複数の透明電極それぞれの上に多孔質半導体電極を1つずつ形成することを特徴とする請求項2に記載の色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法。   Preparing a transparent substrate having a plurality of transparent electrodes formed on one side in the preparation step, and forming one porous semiconductor electrode on each of the plurality of transparent electrodes in the semiconductor electrode formation step; The manufacturing method of the electrode substrate for dye-sensitized solar cells of Claim 2 characterized by the above-mentioned. 前記準備工程で、片面に透明電極が形成され、該透明電極上に、光照射によって表面濡れ性が変化するパターニング層が形成された透明基材を準備することを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池基板の製造方法。   5. The transparent substrate in which a transparent electrode is formed on one side and a patterning layer whose surface wettability is changed by light irradiation is formed on the transparent electrode in the preparation step. The manufacturing method of the dye-sensitized solar cell board | substrate of any one of these. 前記請求項2〜5のいずれかに記載の方法によって製造されたことを特徴とする色素増感型太陽電池用電極基板。   A dye-sensitized solar cell electrode substrate manufactured by the method according to any one of claims 2 to 5. 表面に色素が担持された半導体電極を有する第1の電極基板と、該第1の電極基板に対向して配置された第2の電極基板と、前記第1の電極基板と前記第2の電極基板との間に介在する電解質層とを備えた色素増感型太陽電池であって、
前記第1の電極基板が前記請求項6に記載の色素増感型太陽電池用電極基板であることを特徴とする色素増感型太陽電池。
A first electrode substrate having a semiconductor electrode having a dye supported on the surface; a second electrode substrate disposed opposite to the first electrode substrate; the first electrode substrate and the second electrode; A dye-sensitized solar cell comprising an electrolyte layer interposed between the substrate and
The dye-sensitized solar cell, wherein the first electrode substrate is the electrode substrate for a dye-sensitized solar cell according to claim 6.
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