JP2005302499A - Dye-sensitized solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光エネルギーを電気エネルギーに直接変換する色素増感型太陽電池に関する。更に詳しくは、本発明は、集電電極等の導電体が電解質に対する耐腐食性に優れた金属を含有することで、及び集電電極等の導電体の表面に耐腐食性の高いタングステン皮膜を設けることで、安定した発電性能が維持される色素増感型太陽電池に関する。 The present invention relates to a dye-sensitized solar cell that directly converts light energy into electric energy. More specifically, the present invention relates to the fact that a conductor such as a collecting electrode contains a metal having excellent corrosion resistance against an electrolyte, and a tungsten film having high corrosion resistance is formed on the surface of the conductor such as a collecting electrode. The provision relates to a dye-sensitized solar cell in which stable power generation performance is maintained.
現在、太陽光発電では、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン及びこれらを組み合わせたHIT(Heterojunction with Intrinsic Thin−layer)等を用いた太陽電池が実用化され、主力技術となっている。これらの太陽電池では光電変換の効率も20%に近く優れている。しかし、シリコン系太陽電池は素材製造にかかるエネルギーコストが高く、環境負荷などの面でも課題が多く、価格及び材料供給等における制限もある。一方、Gratzel等により提案された色素増感型太陽電池が安価な太陽電池として注目されている(例えば、非特許文献1及び特許文献1参照。)。この太陽電池は、増感色素を担持させたチタニア多孔質電極と対極との間に電解質を介在させた構造を有し、現行のシリコン系太陽電池に比べて光電変換効率は低いものの、材料、製法等の面で大幅なコストダウンが可能である。
At present, in solar power generation, solar cells using single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, and HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin-layer) combined with these have been put into practical use and have become the main technology. These solar cells have an excellent photoelectric conversion efficiency of nearly 20%. However, silicon-based solar cells are expensive in terms of energy production, have many problems in terms of environmental impact, and have limitations in price and material supply. On the other hand, a dye-sensitized solar cell proposed by Gratzel et al. Has attracted attention as an inexpensive solar cell (see, for example, Non-Patent
色素増感型太陽電池では、集電電極等の各種の導電体が配設されているが、これらの導電体は、従来、耐腐食性に優れ、耐腐食性を必要とする用途に一般に用いられるニッケルにより形成されていることが多い。 In a dye-sensitized solar cell, various conductors such as a collecting electrode are disposed. Conventionally, these conductors are generally used for applications that have excellent corrosion resistance and require corrosion resistance. Often formed of nickel.
しかし、この色素増感型太陽電池で用いられることが多い電解質は、金属を腐食させる作用が激しく、ニッケルでは耐腐食性が十分ではなく、性能が安定した太陽電池とすることができないという問題がある。
本発明は、上記の従来の問題を解決するものであり、色素増感型太陽電池に配設された集電電極等の各種の導電体を、電解質に対して優れた耐腐食性を有する金属により形成することで、及び集電電極等の導電体の表面に耐腐食性の高いタングステン皮膜を設けることで、安定した発電性能が維持される色素増感型太陽電池を提供することを目的とする。
However, the electrolyte often used in this dye-sensitized solar cell has a severe effect of corroding a metal, and nickel has insufficient corrosion resistance, so that it cannot be a solar cell with stable performance. is there.
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and various conductors such as a collecting electrode disposed in a dye-sensitized solar cell are metals having excellent corrosion resistance against an electrolyte. And providing a dye-sensitized solar cell in which stable power generation performance is maintained by providing a highly corrosion-resistant tungsten film on the surface of a conductor such as a collecting electrode. To do.
本発明は以下のとおりである。
1.透光性基板1と、該透光性基板1に対向して配置された基板2と、該透光性基板1の一面側に配設された増感色素を有する半導体電極3と、該基板2の一面側に配設された触媒電極4と、該半導体電極3の少なくとも一部に含有され、且つ該半導体電極3と該触媒電極4との間に充填された電解質5と、該半導体電極3と導通する負極側導電体と、該触媒電極4と導通する正極側導電体とを備える色素増感型太陽電池において、該負極側導電体は、ヨウ素系電解質が溶解された電解質溶液中で白金を対極として該負極側導電体との間に−0.8〜+0.8Vの電位を掃引した場合の−0.8Vにおける電流値が、ニッケルのときの電流値の5〜60%である負極側金属を含有し、該正極側導電体は、該電解質溶液中で白金を対極として該正極側導電体との間に−0.8〜+0.8Vの電位を掃引した場合の+0.8Vにおける電流値が、ニッケルのときの電流値の5〜60%である正極側金属を含有することを特徴とする色素増感型太陽電池。
尚、電流値は、例えば、図1の装置により測定することができる。
下記の電解質溶液に、直径2mmの白金ワイヤからなる対極と、この対極から5mm離間して配置された直径2mmの負極側金属又は正極側金属からなるワイヤ(被検試料)とを浸漬し、サイクリックボルタンメトリ測定器(例えば、北斗電工株式会社製、型式「HSV−100」)により、対極と、負極側金属からなるワイヤ又は正極側金属からなるワイヤとの間において−0.8〜+0.8Vの電位を掃引し、負極側金属の場合は−0.8Vの電位における電流値(mA/cm2)を測定し、正極側金属の場合は+0.8Vの電位における電流値(mA/cm2)を測定する。
電解質溶液;0.1モルのヨウ化リチウム、0.05モルのヨウ素、0.5モルの4−tert−ブチルピリジン及び0.6モルの1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウムヨーダイドを、1000mlのアセトニトリルに溶解させた溶液
この電解質溶液としては、例えば、Solaronix社製、商品名「Iodolyte PN−50」又は相当品を用いることができる。
また、同様にして金属がニッケルのときの電流値を測定し、負極側金属及び正極側金属の各々の電流値を、それぞれニッケルのときの電流値により除して100倍して、ニッケルのときの電流値に対する百分率を算出する。
2.上記負極側金属はチタン及びモリブデンのうちの少なくとも一方であり、上記正極側金属はモリブデンである上記1.に記載の色素増感型太陽電池。
3.上記負極側導電体が、上記半導体電極3から集電するための負極側集電電極6111、6112、6113、6114であり、上記正極側導電体が、上記触媒電極4から集電するための正極側集電電極6121、6122、6123である上記1.又は2.に記載の色素増感型太陽電池。
4.上記負極側集電電極6111、6112、6113、6114及び上記正極側集電電極6121、6122、6123のうちの少なくとも一方の表面の少なくとも一部に、タングステン皮膜が設けられている上記3.に記載の色素増感型太陽電池。
5.透光性基板1と、該透光性基板1に対向して配置された基板2と、該透光性基板1の一面側に配設された増感色素を有する半導体電極3と、該基板2の一面側に配設された触媒電極4と、該半導体電極3の少なくとも一部に含有され、且つ該半導体電極3と該触媒電極4との間に充填された電解質5と、該半導体電極3と導通する負極側導電体と、該触媒電極4と導通する正極側導電体とを備える色素増感型太陽電池において、該負極側導電体及び該正極側導電体のうちの少なくとも一方の表面の少なくとも一部に、タングステン皮膜が設けられていることを特徴とする色素増感型太陽電池。
6.上記負極側導電体が、上記半導体電極3から集電するための負極側集電電極6111、6112、6113、6114であり、上記正極側導電体が、上記触媒電極4から集電するための正極側集電電極6121、6122、6123である上記5.に記載の色素増感型太陽電池。
7.上記基板2がセラミックからなる上記1.乃至6.のうちのいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池。
The present invention is as follows.
1.
The current value can be measured by, for example, the apparatus shown in FIG.
A counter electrode made of a platinum wire with a diameter of 2 mm and a wire made of a negative electrode side metal or a positive electrode side metal with a diameter of 2 mm (spaced 5 mm away from the counter electrode) are immersed in the following electrolyte solution. -0.8 to +0 between a counter electrode and a wire made of a metal on the negative electrode side or a wire made of a metal on the positive electrode side by a click voltammetry measuring device (for example, model “HSV-100” manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.) .8V is swept, and in the case of the negative electrode side metal, the current value (mA / cm 2 ) at a potential of −0.8V is measured, and in the case of the positive electrode side metal, the current value (mA / cm 2 ) at the potential of + 0.8V. cm 2 ).
Electrolyte solution; 0.1 mol lithium iodide, 0.05 mol iodine, 0.5 mol 4-tert-butylpyridine and 0.6
Similarly, the current value when the metal is nickel is measured, and the current value of each of the negative electrode side metal and the positive electrode side metal is divided by the current value when the metal is nickel and multiplied by 100 to obtain the current value when nickel. The percentage of the current value is calculated.
2. The negative electrode side metal is at least one of titanium and molybdenum, and the positive electrode side metal is molybdenum. 2. A dye-sensitized solar cell according to 1.
3. The negative electrode side conductor is a negative electrode
4). 2. The tungsten film is provided on at least a part of at least one of the negative electrode side current collecting
5).
6). The negative electrode side conductor is a negative electrode
7). 1. The
集電電極等の導電体が耐腐食性の高い金属を含有する本発明の色素増感型太陽電池、及び導電体の表面の少なくとも一部にタングステン皮膜が設けられている他の本発明の色素増感型太陽電池は、集電電極等の導電体が、電解質に対して十分な耐腐食性を有しており、優れた発電性能が安定して維持される。
尚、タングステンは耐腐食性に優れるものの、厚膜に焼き付けること、及びスパッタ等により厚く堆積すること等が必ずしも容易ではない。従って、焼き付け、スパッタ等が容易なチタン、モリブデン等を用いてなる導電体の表面の少なくとも一部にタングステン皮膜を設けることで、耐腐食性に優れ、且つ抵抗の低い導電体を容易に作製することができる。
また、負極側金属がチタン及びモリブデンのうちの少なくとも一方であり、正極側金属がモリブデンである場合は、負極側導電体及び正極側導電体の各々の耐腐食性を十分に向上させることができる。
更に、負極側導電体が、半導体電極3から集電するための負極側集電電極6111、6112、6113、6114であり、正極側導電体が、触媒電極4から集電するための正極側集電電極6121、6122、6123である場合は、安定した集電性能が維持される。
また、負極側集電電極6111、6112、6113、6114及び正極側集電電極6121、6122、6123のうちの少なくとも一方の表面の少なくとも一部に、タングステン皮膜が設けられている場合は、より優れた耐腐食性を有する集電電極とすることができる。
更に、基板2がセラミックからなる場合は、耐久性に優れた色素増感型太陽電池とすることができる。
The dye-sensitized solar cell of the present invention in which a conductor such as a collecting electrode contains a metal having high corrosion resistance, and another dye of the present invention in which a tungsten film is provided on at least a part of the surface of the conductor In a sensitized solar cell, a conductor such as a collecting electrode has sufficient corrosion resistance against an electrolyte, and excellent power generation performance is stably maintained.
Tungsten is excellent in corrosion resistance, but it is not always easy to bak it on a thick film or to deposit it thickly by sputtering or the like. Therefore, by providing a tungsten film on at least a part of the surface of a conductor made of titanium, molybdenum, or the like that can be easily baked or sputtered, a conductor having excellent corrosion resistance and low resistance can be easily manufactured. be able to.
Moreover, when the negative electrode side metal is at least one of titanium and molybdenum and the positive electrode side metal is molybdenum, the corrosion resistance of each of the negative electrode side conductor and the positive electrode side conductor can be sufficiently improved. .
Further, the negative electrode side conductors are negative electrode side
Further, when a tungsten film is provided on at least a part of the surface of at least one of the negative electrode
Furthermore, when the board |
以下、図1〜図14を参照して本発明の色素増感型太陽電池及び他の本発明の色素増感型太陽電池を詳細に説明する。
本発明の色素増感型太陽電池には各種の負極側導電体及び正極側導電体が配設されている。そして、負極側導電体に含有される負極側金属の前記の方法により測定した電流値は、この方法により測定したニッケルの電流値の5〜60%であり、特に5〜25%、更に5〜20%であることが好ましい。また、正極側導電体に含有される正極側金属の前記の方法により測定した電流値は、この方法により測定したニッケルの電流値の5〜60%であり、特に5〜40%、更に5〜30%であることが好ましい。
Hereinafter, the dye-sensitized solar cell of the present invention and other dye-sensitized solar cells of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
Various negative electrode side conductors and positive electrode side conductors are disposed in the dye-sensitized solar cell of the present invention. And the electric current value measured by the said method of the negative electrode side metal contained in a negative electrode side conductor is 5 to 60% of the electric current value of nickel measured by this method, and especially 5 to 25%, and also 5 to 5%. It is preferably 20%. Moreover, the current value measured by the above method of the positive electrode side metal contained in the positive electrode side conductor is 5 to 60% of the current value of nickel measured by this method, in particular 5 to 40%, and further 5 to 5%. 30% is preferred.
上記の方法により測定した電流値が、同様にして測定したニッケルの電流値の5〜60%である負極側金属としては、チタン及びモリブデンが挙げられる。負極側導電体は、これらの耐腐食性の高い金属のうちの1方のみを含有していてもよいし、両方を含有していてもよい。更に、この負極側金属としては、より耐腐食性が高いチタンが好ましい。また、上記の方法により測定した電流値が、同様にして測定したニッケルの電流値の5〜60%である正極側金属としては、モリブデンが挙げられる。負極側導電体及び正極側導電体における耐腐食性の高い金属の含有量は、各々の導電体を100質量%とした場合に、それぞれ10質量%以上、特に50質量%以上であることが好ましく、100質量%であることが特に好ましい。 Titanium and molybdenum are mentioned as a negative electrode side metal whose electric current value measured by said method is 5 to 60% of the electric current value of nickel measured similarly. The negative electrode side conductor may contain only one of these highly corrosion-resistant metals, or may contain both. Furthermore, titanium having higher corrosion resistance is preferable as the negative electrode side metal. Moreover, molybdenum is mentioned as a positive electrode side metal whose electric current value measured by said method is 5 to 60% of the electric current value of nickel measured similarly. The content of the metal having high corrosion resistance in the negative electrode side conductor and the positive electrode side conductor is preferably 10% by mass or more, particularly preferably 50% by mass or more, when each conductor is 100% by mass. 100% by mass is particularly preferable.
負極側導電体としては、半導体電極3から集電するための負極側集電電極6111、6112、6113、6114が挙げられる。また、透光性基板1又は基板2を貫通して設けられたスルーホールに充填され、半導体電極3に導通される負極側スルーホール導体6211、6212、半導体電極3に導通される負極側導電性接合層63及び半導体電極3に導通される負極側取り出し電極6411、6412等が挙げられる。これらの負極側導電体のうちで、負極側集電電極及び負極側取り出し電極は、その表面の少なくとも一部に、より耐腐食性の高いタングステン皮膜が設けられていてもよい。
Examples of the negative electrode-side conductor include negative electrode-side
正極側導電体としては、触媒電極4から集電するための正極側集電電極6121、6122、6123が挙げられる。更に、基板2を貫通して設けられたスルーホールに充填され、触媒電極4に導通される正極側スルーホール導体6221、6222、触媒電極4に導通される正極側導電性接合層及び触媒電極4に導通される正極側取り出し電極6421、6422、6423等が挙げられる。これらの正極側導電体のうちで、正極側集電電極及び正極側取り出し電極は、その表面の少なくとも一部に、より耐腐食性の高いタングステン皮膜が設けられていてもよい。
Examples of the positive electrode side conductor include positive electrode side
また、負極側及び正極側の各々の導電体の全表面にタングステン皮膜が設けられていてもよいが、導電体そのものが耐腐食性の高い金属を含有するため、電解質と直接接触する個所等のみが被覆されていてもよい。これにより、それぞれの導電体の耐腐食性をより高くすることができる。タングステン皮膜の厚さは特に限定されないが、0.1μm以上、特に0.2μm以上、更に0.5μm以上(通常、1.0μm以下)であることが好ましい。この皮膜の厚さが0.1μm以上であれば、各々の導電体の耐腐食性をより向上させることができる。 In addition, a tungsten film may be provided on the entire surface of each conductor on the negative electrode side and the positive electrode side, but since the conductor itself contains a highly corrosion-resistant metal, only the portions that are in direct contact with the electrolyte, etc. May be coated. Thereby, the corrosion resistance of each conductor can be made higher. The thickness of the tungsten film is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm or more, particularly 0.2 μm or more, and more preferably 0.5 μm or more (usually 1.0 μm or less). If the thickness of this film is 0.1 μm or more, the corrosion resistance of each conductor can be further improved.
他の本発明の色素増感型太陽電池にも各種の負極側導電体及び正極側導電体が配設される。この他の本発明の色素増感型太陽電池では、負極側導電体及び正極側導電体のうちの少なくとも一方の表面の少なくとも一部に、タングステン皮膜が設けられている。負極側導電体及び正極側導電体を形成する金属は特に限定されないが、ニッケル、金、銀及び銅等が挙げられる。また、導電体が銀及び銅等の耐腐食性の低い金属からなる、又は耐腐食性の低い金属が50質量%以上、特に80質量%と多量に含有される場合は、導電体の全表面にタングステン皮膜が設けられていることが好ましい。これにより、導電体全体の耐腐食性を確実に向上させることができる。タングステン皮膜の厚さは特に限定されないが、0.1μm以上、特に0.2μm以上、更に0.5μm以上(通常、1.0μm以下)であることが好ましい。この皮膜の厚さが0.1μm以上であれば、各々の導電体の耐腐食性をより向上させることができる。 Various negative electrode side conductors and positive electrode side conductors are also disposed in other dye-sensitized solar cells of the present invention. In another dye-sensitized solar cell of the present invention, a tungsten film is provided on at least a part of the surface of at least one of the negative electrode side conductor and the positive electrode side conductor. Although the metal which forms a negative electrode side conductor and a positive electrode side conductor is not specifically limited, Nickel, gold | metal | money, silver, copper, etc. are mentioned. If the conductor is made of a metal having low corrosion resistance such as silver and copper, or if the metal having low corrosion resistance is contained in a large amount of 50% by mass or more, particularly 80% by mass, the entire surface of the conductor It is preferable that a tungsten film is provided. Thereby, the corrosion resistance of the whole conductor can be improved reliably. The thickness of the tungsten film is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm or more, particularly 0.2 μm or more, and more preferably 0.5 μm or more (usually 1.0 μm or less). If the thickness of this film is 0.1 μm or more, the corrosion resistance of each conductor can be further improved.
この他の本発明の色素増感型太陽電池における負極側導電体としては、負極側集電電極6111、6112、6113、6114及び負極側取り出し電極6411、6412等が挙げられる。また、正極側導電体としては、正極側集電電極6121、6122、6123及び正極側取り出し電極6421、6422、6423等が挙げられる。
尚、本発明の色素増感型太陽電池及び他の本発明の色素増感型太陽電池の各々における触媒電極4は、そのほぼ全面が電解質5と直接接触しており、電解質に対して高い耐腐食性を有している必要があるが、この触媒電極4は、通常、耐腐食性の高い白金により形成される。
Other examples of the negative electrode-side conductor in the dye-sensitized solar cell of the present invention include negative electrode-side
Incidentally, the
以下、各々の負極側導電体及び正極側導電体について詳述する。
半導体電極3から集電するための負極側集電電極は、上記「負極側集電電極6111」(図3、4参照)及び上記「負極側集電電極6114」(図9、10参照)のように、透光性基板1の一面側に設けることができる。また、上記「負極側集電電極6113」(図6、7参照)のように、透光性基板1の他面側に設けることもできる。これらの負極側集電電極の平面形状は透光性が保持される限り特に限定されず、半導体電極3を取り囲むように形成することができる。更に、線状の電極からなり且つ特定の電極パターンにより形成されている電極とすることができ、例えば、格子状(図3、4、6、7、9、10参照)、櫛歯状、放射状等の平面形状の電極とすることができる。
Hereinafter, each negative electrode side conductor and positive electrode side conductor will be described in detail.
The negative electrode side collector electrode for collecting current from the
この線状の電極からなり且つ特定の電極パターンにより形成されている負極側集電電極の場合、線状の電極の幅及び厚さは特に限定されず、その電気抵抗及びコスト等を勘案し設定することが好ましい。負極側集電電極6111、6113、6114の全面積は、半導体電極3の全面積に対して0.1〜20%、特に0.1〜5%、更に0.1〜1%であることが好ましい。負極側集電電極の全面積が半導体電極の全面積に対して0.1〜20%であれば、半導体電極3に照射される光量を十分に保持することができ、且つ集電効率を高めることができる。
In the case of the negative electrode side collector electrode made of this linear electrode and formed by a specific electrode pattern, the width and thickness of the linear electrode are not particularly limited, and are set in consideration of the electrical resistance, cost, etc. It is preferable to do. The total area of the negative electrode
触媒電極4から集電するための正極側集電電極は、上記「正極側集電電極6121」(図4参照)及び上記「正極側集電電極6123」(図10参照)のように、基板2の一面側に設けることができる。また、上記「正極側集電電極6122」(図7参照)のように、基板2の他面側に設けることもできる。この正極側集電電極6121、6122、6123は、触媒電極4を白金等の導電性に優れる貴金属により形成し、特に20nm以上、更に1μm以上(通常、10μm以下)と厚くした場合は、導電性の観点からは設ける必要はないが、コストの面では設けることが好ましい。即ち、白金等は高価であるため、触媒電極4をできるだけ薄層とすることが好ましいが、薄層であると抵抗が高くなる。そこで、正極側集電電極6121、6122、6123を設けることにより、集電効率を向上させるとともに、コストを低減することもできる。更に、触媒電極4を前記の導電性酸化物に触媒活性を有する物質を配合した組成物等により形成したときは、触媒電極4の抵抗はより高くなるため、正極側集電電極6121、6122、6123を設け、集電効率を高めることがより好ましい。
The positive electrode side collector electrode for collecting current from the
正極側集電電極6121、6122、6123の平面形状は特に限定されないが、基板2の側では透光性は必須でないため平面状とすることができる。この正極側集電電極が平面状である場合、抵抗の低い正極側集電電極とするためには、触媒電極4と類似の平面形状であり、且つ触媒電極4に対して50%以上、特に65%以上、更に80%以上(図4、7、10のように略同面積でもよい。)の面積の平面状の電極であることが好ましい。また、触媒電極4と相似形に配設されることがより好ましい。
The planar shape of the positive-side
正極側集電電極6121、6122、6123は、線状の電極からなり且つ特定の電極パターンにより形成されている電極とすることもできる。この特定のパターンは特に限定されず、例えば、格子状、櫛歯状、放射状等とすることができる。この線状の電極からなり且つ特定の電極パターンにより形成されている正極側集電電極の場合、線状の電極の幅及び厚さは特に限定されず、その電気抵抗及びコスト等を勘案し設定することが好ましい。正極側集電電極が線状の電極からなり且つ特定の電極パターンにより形成されている電極である場合、正極側集電電極6121、6122、6123の全面積は特に限定されないが、触媒電極4の全面積に対して0.1%以上、特に5%以上、更に10%以上とすることができる。また、この全面積は90%以上とすることもでき、このように面積の広い正極側集電電極であれば、集電効率をより高めることができる。
The positive-side
負極側集電電極6111、6112、6113、6114及び正極側集電電極6121、6122、6123を設ける方法は特に限定されないが、例えば、所定のパターンが形成されたマスクを用いて、マグネトロンスパッタ法及び電子ビ−ム蒸着法等の物理的蒸着法などによりチタン、モリブデン等の金属を堆積させ、その後、フォトリソグラフィー等によりパターニングする方法が挙げられる。また、各々の金属成分を含有するメタライズインクを用いてスクリーン印刷法等によりパターニングし、その後、焼成する方法などにより形成することができる。
A method of providing the negative electrode side
スルーホール導体としては、負極側スルーホール導体6211(図6、7参照)のように、透光性基板1の表裏を貫通して設けられたスルーホールに充填された導体、及びスルーホールの壁面に形成された導体層等が挙げられる。また、正極側スルーホール導体6221(図7参照)及び負極側スルーホール導体6212、正極側スルーホール導体6222(図9、10参照)のように、基板2の表裏を貫通して設けられたスルーホールに充填された導体、及びスルーホールの壁面に形成された導体層等が挙げられる。スルーホールは、YAGレーザー、炭酸ガスレーザー等のレーザー光の照射、ドリル加工、孔開けパンチを用いたパンチングなど各種の方法により形成することができる。尚、基板2がセラミック基板である場合は、未焼成シートに孔開けパンチ等を用いて容易にスルーホールを形成することができる。
As the through-hole conductor, a negative electrode-side through-hole conductor 6211 (see FIGS. 6 and 7), a conductor filled in a through-hole provided through the front and back of the
透光性基板1及び基板2の表裏を貫通して形成されるスルーホールの断面形状は特に限定されず、円形、楕円形及び三角形、四角形等の多角形などとすることができる。この断面形状は円形であることが好ましい。また、スルーホールの径方向の寸法も特に限定されず、断面円形である場合は、直径が0.05〜1mm、特に0.1〜0.8mmの貫通孔とすることができる。更に、断面円形でない場合は、面積が断面円形の場合と同等となる開口寸法を有する貫通孔とすることができる。
The cross-sectional shape of the through hole formed through the front and back of the
スルーホールへの導体の充填方法は特に限定されず、例えば、導体用ペーストを穴埋め印刷法等によりスルーホールの少なくとも一方の開口から注入し、その後、焼成してスルーホールに充填された導体とすることができる。この導体用ペーストは特に限定されないが、チタン、モリブデン等の耐腐食性の高い金属の粉末、有機バインダ、有機溶剤及び水等の溶媒などを混合して調製したものを用いることができる。また、チタン、モリブデン等の金属の粉末と、金、白金、パラジウム、銅、ニッケル等の金属の粉末、及び銀−白金合金、銀−パラジウム合金等の合金の粉末とを併用することもできる。更に、導体用ペーストにはガラス成分を含有させることもできる。ガラス成分を含有する場合は、より低温で焼成することができるため好ましい。また、スルーホール壁面への導体層の形成は、無電解めっき法等により行うことができる。 The method of filling the through hole with the conductor is not particularly limited. For example, a conductor paste is injected from at least one opening of the through hole by a hole filling printing method or the like, and then fired to obtain a conductor filled in the through hole. be able to. The conductor paste is not particularly limited, and a paste prepared by mixing a metal powder having high corrosion resistance such as titanium or molybdenum, an organic binder, an organic solvent, a solvent such as water, or the like can be used. Further, a metal powder such as titanium or molybdenum, a metal powder such as gold, platinum, palladium, copper, or nickel, and an alloy powder such as a silver-platinum alloy or a silver-palladium alloy can be used in combination. Furthermore, the paste for conductors can also contain a glass component. A glass component is preferable because it can be fired at a lower temperature. The conductor layer can be formed on the wall surface of the through hole by an electroless plating method or the like.
導電性接合層63は、透光性基板1及び基板2の各々の一面側等の所要個所に設けられる。この導電性接合層63を設ける方法は特に限定されないが、導電性を有する接着剤を用いて形成することができる。この接着剤としては、樹脂に、導電性成分を配合した導電性樹脂を用いることができる。樹脂としては、ポリアミド樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、マレイン酸変性ポリエチレン等の変性ポリオレフィン樹脂及びエチレン−エチルアクリレート共重合樹脂等の接着性を有するポリオレフィン樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。また、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂及び熱硬化性ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。導電性成分としては、チタン、モリブデン等が用いられ、他の金属及びカーボンブラック等を併用することもできる。
The
導電性接合層63は、導電性接着剤を調製し、この導電性接着剤を所要個所、例えば、透光性基板1及び基板2の各々の一面側等に塗布し、必要に応じて加熱する等の工程により形成することができる。また、予め導電性接着剤からなる所定形状及び厚さの成形体を形成しておき、この成形体を透光性基板1及び基板2のそれぞれの一面側等に載置し、その後、他の基板を配置し、必要に応じて加熱する等の工程により形成することができる。
For the
負極側取り出し電極6411、6412は、半導体電極3から電力を取り出すための端子である。また、正極側取り出し電極6421、6422、6423は、触媒電極4から電力を取り出すための端子である。負極側取り出し電極6411(図3、4参照)は、透光性基板1の一面側、即ち、半導体電極3等が形成された面に設けられ、負極側取り出し電極6412(図6、7参照)は、透光性基板1の他面側に設けられる。正極側取り出し電極6421(図3、6参照)、6422(図4参照)は、基板2の一面側、即ち、触媒電極4等が形成された面に設けられ、正極側取り出し電極6423(図7参照)は基板2の他面側に設けられる。これらの取り出し電極は、所定のパターンが形成されたマスクを用いて、マグネトロンスパッタ法及び電子ビ−ム蒸着法等の物理的蒸着法などで、チタン、モリブデン等の金属等を堆積させ、その後、フォトリソグラフィー等によりパターニングする方法、及び上記の各種の金属等の粉末を含有するペーストを用いてスクリーン印刷法等によりパターニングし、その後、焼成する方法などによって形成することができる。
The negative electrode
色素増感型太陽電池において、透光性基板及び基板の各々の表裏を貫通して設けられたスルーホールに充填された負極側スルーホール導体及び正極側スルーホール導体が配設された構造として、例えば、以下のものが挙げられる。
透光性基板1の一面側に設けられた負極側集電電極6111、6112、6114及び基板の2の一面側に設けられた正極側集電電極6121、6123は、それぞれ電解質5と接触することがある。特に、負極側集電電極6111、6112、6114は、通常、透光性基板1と半導体電極3との間に配設されるが、半導体電極3は多孔質体であるため、電解質が透過し、負極側集電電極と接触することが多い。そこで、負極側集電電極を透光性基板1の他面側に設け、透光性基板1の表裏を貫通して設けられたスルーホールに充填された負極側スルーホール導体6211により、半導体電極3と負極側集電電極6113とを接続する構造とすることができる(図6、図7参照)。また、正極側集電電極を基板2の他面側に設け、基板2の表裏を貫通して設けられたスルーホールに充填された正極側スルーホール導体6221により、触媒電極4と正極側集電電極6122とを接続した構造とすることができる(図7参照)。この場合、負極側集電電極6113及び正極側集電電極6122の各々は耐腐食性の高いチタン、モリブデン等により形成してもよいが、電解質と接触することがないため、上記の金属に比べて耐腐食性の低いニッケル、銅等により形成することもできる。
In the dye-sensitized solar cell, as a structure in which a translucent substrate and a negative-side through-hole conductor and a positive-side through-hole conductor filled in a through-hole provided through each front and back of the substrate are disposed, For example, the following are mentioned.
Negative electrode side
更に、色素増感型太陽電池において、透光性基板及び基板の各々の表裏を貫通して設けられたスルーホールに充填されたスルーホール導体、及び導電性接合層が配設された構造として、例えば、以下のものが挙げられる。
色素増感型太陽電池は、多数の電池をパネル本体に配設して太陽電池ユニットパネルとして用いることができ、例えば、基板2にパネル本体101への着脱が容易な電極端子が設けられた色素増感型太陽電池とすることができる。この電極端子としては、半導体電極3と導通する負極側電極端子と、触媒電極4と導通する正極側電極端子とがあり、これらの電極端子は、通常、基板2の他面側に設けられる。この場合、基板2は、ガラス基板、樹脂基板及びセラミック基板等のいずれであってもよいが、負極側電極端子及び正極側電極端子の配設が容易であり、耐久性に優れた色素増感型太陽電池とすることができるセラミック基板が好ましい。
Furthermore, in the dye-sensitized solar cell, as a structure in which a translucent substrate and a through-hole conductor filled in a through-hole provided through each surface of the substrate and a conductive bonding layer are disposed, For example, the following are mentioned.
A dye-sensitized solar cell can be used as a solar cell unit panel by arranging a large number of batteries in a panel body. For example, a dye having a
負極側電極端子及び正極側電極端子は、色素増感型太陽電池を太陽電池ユニットパネルのパネル本体101に配置することができればよく、その形状等は特に限定されない。例えば、図9、10のように、負極側電極端子及び正極側電極端子の各々は、それぞれピンコネクタを構成するピンP1、P2とすることができる。このように負極側電極端子及び正極側電極端子がそれぞれピンである色素増感型太陽電池は、このピンに対応するソケットS1、S2を備えるパネル本体101に、ピンP1、P2をソケットS1、S2に差し込むことで配置することができる(図13、14参照)。
The negative electrode side electrode terminal and the positive electrode side electrode terminal are not particularly limited as long as the dye-sensitized solar cell can be disposed on the
ピンP1、ピンP2は、色素増感型太陽電池を太陽電池ユニットパネルのパネル本体101に配置することができればよく、その材質、形状、寸法等は特に限定されない。ピンP1、P2は銅、黄銅等により形成することができ、表面が金、スズ、ニッケル等により被覆されていてもよい。また、ピンP1、P2の各々の横断面の形状は円形、楕円形及び三角形、四角形等の多角形等のいずれであってもよい。更に、ピンP1、P2は、スルーホール導体6212、6222の各々の他端面側に、銀−パラジウムロー材等のロー材を用いて接合して固定することができる。また、ピンP1、P2は、スルーホール導体6212、6222の各々の他端面側に、レーザー光の照射により接合して固定することもできる。
The pin P1 and the pin P2 are not particularly limited as long as the dye-sensitized solar cell can be disposed on the
パネル本体101は、ピンP1、P2の各々に対応するソケットS1、S2を備え、このソケットS1、S2にピンP1、P2を差し込むことで、導通と色素増感型太陽電池のパネル本体への固定とを同時に行うことができ、太陽電池ユニットパネルを作製することができる(図13、14参照)。この太陽電池ユニットパネルでは、各々の太陽電池を直列又は並列に接続することができ、所定の電圧及び容量の太陽電池ユニットパネルとすることができる。尚、太陽電池ユニットパネルには、配置された各々の色素増感型太陽電池を塵埃、風雨等から保護するための保護材1011が配設されることが好ましい。この保護材としては、ガラス及び透明性の高いポリカーボネート、ポリスルフォン等の樹脂からなるものを用いることができる。
The
半導体電極3と負極側電極端子とは、どのようにして導通されていてもよいが、例えば、図9、10のように、透光性基板1の一面側に設けられた負極側集電電極6114及び透光性導電層7のうちの少なくとも一方と、基板2の一面側との間に、半導体電極3及び触媒電極4を取り囲むように配設された導電性接合層63と、基板2を貫通して形成されたスルーホール21に充填された負極側スルーホール導体6212とを介して導通させることができる。また、触媒電極4と正極側電極端子P2とは、どのようにして導通されていてもよいが、例えば、図9、10のように、基板2を貫通して形成されたスルーホール22に充填された正極側スルーホール導体6222を介して導通させることができる。
The
負極側スルーホール導体6212の他端面側が負極側電極端子P1に接続され、且つ負極側スルーホール導体6212の一端面側が導電性接合層63に接続されることで、半導体電極3と負極側電極端子P1とが導通される。また、電気的な接続をより確実にするため、基板2の一面側に、触媒電極4を取り囲むように接続用導電体9を設け、導電性接合層63の一面側と透光性基板1の一面側に設けられた負極側集電電極6114及び透光性導電層7のうちの少なくとも一方とを接続させ、且つ導電性接合層63の他面側と接続用導電体9とを接続させることが好ましい。特に、図9、10のように、透光性基板1の一面側に、半導体電極3を取り囲む部分と格子状の部分とからなる負極側集電電極6114を設け、導電性接合層63の一面側と負極側集電電極6114の半導体電極3を取り囲む部分の全面とを接続させ、且つ導電性接合層63の他面側と接続用導電体9の全面とを接続させることがより好ましい。接続用導電体9は、負極側集電電極6114等と同様の金属を用いて同様の方法により形成することができる。
The other end surface side of the negative electrode side through
また、図9のように、正極側スルーホール導体6222の一端面側が正極側電極端子P2に接続され、且つ正極側スルーホール導体6222の他端面側が触媒電極4に接続されることで、触媒電極4と正極側電極端子P2とが導通される。更に、図10のように、基板2の一面側に正極側集電電極6123が設けられている場合は、正極側スルーホール導体6222の他端面側は正極側集電電極6123に接続されていてもよい。尚、正極側スルーホール導体6222の他端面側が触媒電極4に直接接続され、且つ正極側集電電極6123に接触していてもよい。
Further, as shown in FIG. 9, the one end surface side of the positive electrode side through-
以下、本発明の色素増感型太陽電池及び他の本発明の色素増感型太陽電池のその他の構成について詳述する。
上記「透光性基板1」としては、ガラス、樹脂シート等からなる基板が挙げられる。樹脂シートは特に限定されず、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリエチリデンノルボルネン等からなる樹脂シートが挙げられる。複数の太陽電池がパネル本体に配置されて用いられる場合、各々の太陽電池の透光性基板1はそれぞれガラス基板でもよいし、樹脂基板でもよい。また、樹脂基板であるとき、樹脂は同じ樹脂でもよく、異なる樹脂でもよい。
尚、透光性とは、波長400〜900nmの可視光の透過率が10%以上であることを意味する。この透過率は60%以上、特に85%以上であることが好ましい。以下、透光性の意味及び好ましい透過率はすべて同様である。
透過率(%)=(透過した光量/入射した光量)×100
透光性基板1の厚さは材質によっても異なり、特に限定されないが、上記の透過率が60〜99%、特に85〜99%となる厚さであることが好ましい。
Hereinafter, other configurations of the dye-sensitized solar cell of the present invention and other dye-sensitized solar cells of the present invention will be described in detail.
Examples of the “
In addition, translucency means that the transmittance | permeability of visible light with a wavelength of 400-900 nm is 10% or more. This transmittance is preferably 60% or more, particularly 85% or more. Hereinafter, the meaning of translucency and preferable transmittance are all the same.
Transmittance (%) = (transmitted light amount / incident light amount) × 100
The thickness of the
透光性基板1に対向して配置される上記「基板2」は、透光性を有していてもよく、透光性を有していなくてもよい。透光性を有する基板2は、透光性基板1の場合と同様にガラス及び樹脂シート等を用いて形成することができる。この基板2が樹脂シートからなるとき、この樹脂シートの形成に用いる樹脂としては、上記の各種の熱可塑性樹脂が挙げられる。基板2が透光性を有する基板である場合、その厚さは材質によっても異なり、特に限定されないが、上記の透過率が60〜99%、特に85〜99%となる厚さであることが好ましい。
The “
透光性を有していない基板2はセラミックにより形成することができる。セラミック基板は強度が大きく、この基板が支持基板となって優れた耐久性を有する色素増感型太陽電池とすることができる。セラミック基板の形成に用いられるセラミックは特に限定されず、酸化物系セラミック、窒化物系セラミック及び炭化物系セラミック等の各種のセラミックを用いることができる。酸化物系セラミックとしては、アルミナ、ムライト、ジルコニア等が挙げられる。また、窒化物系セラミックとしては、窒化ケイ素、サイアロン、窒化チタン、窒化アルミニウム等が挙げられる。更に、炭化物系セラミックとしては、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化アルミニウム等が挙げられる。セラミックとしては、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア等が好ましく、アルミナが特に好ましい。
The
基板2がセラミックからなる場合、その厚さは特に限定されないが、100μm〜5mmとすることができ、300μm〜4mm、特に500μm〜2mm、更に700μm〜1.5mmとすることができる。セラミック基板の厚さが100μm〜5mm、特に500μm以上であれば、この強度の大きい基板が支持基板となり、優れた耐久性を有する色素増感型太陽電池とすることができる。
複数の太陽電池がパネル本体に配置されて用いられる場合、この基板2はガラス基板、樹脂基板及びセラミック基板のうちのいずれであってもよい。更に、樹脂基板であるとき、樹脂は同じ樹脂でもよく、異なる樹脂でもよい。また、セラミック基板であるとき、セラミックは同じセラミックでもよく、異なるセラミックでもよい。
When the board |
When a plurality of solar cells are arranged and used in the panel body, the
透光性基板1は、ガラス及び樹脂等により形成することができ、基板2は、ガラス、樹脂及びセラミック等により形成することができるが、透光性基板1はガラス基板であり、基板2はセラミック基板であることが好ましい。このセラミック基板に用いるセラミックとしては、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア等が好ましく、アルミナが特に好ましい。このように、透光性基板1はガラス基板であり、基板2はアルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア等からなるセラミック基板であることが好ましく、透光性基板1はガラス基板であり、基板2はアルミナ基板であることがより好ましい。
The light-transmitting
上記「半導体電極3」は、透光性基板1の一面側に配設される。この半導体電極3の電極基体は、金属酸化物、金属硫化物等により形成することができる。金属酸化物としては、チタニア、酸化スズ、酸化亜鉛、五酸化二ニオブ等の酸化ニオブ、酸化タンタル及びジルコニア等が挙げられる。また、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム及びチタン酸バリウム等の複酸化物を用いることもできる。更に、金属硫化物としては、硫化亜鉛、硫化鉛及び硫化ビスマス等が挙げられる。
The “
電極基体の作製方法は特に限定されず、例えば、金属酸化物、金属硫化物等の微粒子を含有するペーストを透光性基板1等の表面に塗布し、焼成することにより作製することができる。ペーストの塗布方法も特に限定されず、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、スキージ法、スピンコート法等が挙げられる。このようにして作製された電極基体は微粒子が集合してなる集合体の形態で形成される。
The method for producing the electrode substrate is not particularly limited. For example, the electrode substrate can be produced by applying a paste containing fine particles such as metal oxide and metal sulfide on the surface of the light-transmitting
電極基体は、透光性基板1等の表面に、金属酸化物、金属硫化物等の微粒子及び少量の有機高分子等が分散されたコロイド溶液を塗布し、その後、乾燥し、次いで、加熱して有機高分子を分解させて除去する等の工程により作製することもできる。このコロイド溶液も、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、スキージ法、スピンコート法等の各種の方法により塗布することができる。この方法により作製した電極基体も微粒子が集合してなる集合体の形態で形成される。
The electrode substrate is coated with a colloidal solution in which fine particles such as metal oxide and metal sulfide and a small amount of organic polymer are dispersed on the surface of the
半導体電極3の厚さは特に限定されないが、0.1〜100μmとすることができ、1〜50μm、特に2〜40μm、更に5〜30μmとすることが好ましい。半導体電極3の厚さが0.1〜100μmであれば、光電変換が十分になされ、発電効率が向上する。また、半導体電極3は、その強度並びに透光性基板1及び基板2等との密着性を向上させるため熱処理することが好ましい。熱処理の温度及び時間は特に限定されないが、熱処理温度は40〜700℃、特に100〜500℃、熱処理時間は10分〜10時間、特に20分〜5時間とすることが好ましい。尚、透光性基板1及び基板2として樹脂シートを用いる場合は、樹脂が熱劣化しないように低温で熱処理することが好ましい。
The thickness of the
半導体電極3が有する上記「増感色素」としては、光電変換の作用を向上させる錯体色素及び有機色素を用いることができる。錯体色素としては金属錯体色素が挙げられ、有機色素としてはポリメチン色素、メロシアニン色素等が挙げられる。金属錯体色素としてはルテニウム錯体色素及びオスミウム錯体色素等が挙げられ、ルテニウム錯体色素が特に好ましい。更に、光電変換がなされる波長域を拡大し、光電変換効率を向上させるため、増感作用が発現される波長域の異なる2種以上の増感色素を併用することもできる。この場合、照射される光の波長域と強度分布とによって併用する増感色素の種類及びそれらの量比を設定することが好ましい。また、増感色素は半導体電極に結合するための官能基を有することが好ましい。この官能基としては、カルボキシル基、スルホン酸基、シアノ基等が挙げられる。
As said "sensitizing dye" which the
電極基体に増感色素を付着させる方法は特に限定されず、例えば、増感色素を有機溶媒に溶解させた溶液に電極基体を浸漬し、溶液を含侵させ、その後、有機溶媒を除去することにより付着させることができる。また、この溶液を、電極基体に塗布し、その後、有機溶媒を除去することにより付着させることもできる。この塗布方法としては、ワイヤーバー法、スライドホッパー法、エクストルージョン法、カーテンコート法、スピンコート法、スプレーコート法等が挙げられる。更に、この溶液は、オフセット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷等の印刷法により塗布することもできる。 The method for attaching the sensitizing dye to the electrode substrate is not particularly limited. For example, the electrode substrate is immersed in a solution in which the sensitizing dye is dissolved in an organic solvent, the solution is impregnated, and then the organic solvent is removed. Can be attached. Alternatively, this solution can be applied to the electrode substrate and then adhered by removing the organic solvent. Examples of the coating method include a wire bar method, a slide hopper method, an extrusion method, a curtain coating method, a spin coating method, and a spray coating method. Furthermore, this solution can also be applied by a printing method such as offset printing, gravure printing or screen printing.
増感色素の付着量は半導体電極1gに対して0.01〜1ミリモル、特に0.5〜1ミリモルであることが好ましい。付着量が0.01〜1ミリモルであれば、半導体電極における光電変換が効率よくなされる。また、半導体電極に付着しなかった増感色素が電極周辺に遊離していると、変換効率が低下することがある。そのため、増感色素を付着させる処理の後、半導体電極を洗浄して余剰の増感色素を除去することが好ましい。この除去は、洗浄槽を用いてアセトニトリル等の極性溶媒及びアルコール系溶媒などの有機溶媒で洗浄することにより行うことができる。また、電極基体に多くの増感色素を付着させるためには、半導体電極を加熱して、浸漬、塗布等の処理を行うことが好ましい。この場合、半導体電極の表面に水が吸着するのを避けるため、加熱後、常温に降温させることなく40〜80℃で速やかに処理することが好ましい。 The adhesion amount of the sensitizing dye is preferably 0.01 to 1 mmol, particularly 0.5 to 1 mmol with respect to 1 g of the semiconductor electrode. When the adhesion amount is 0.01 to 1 mmol, photoelectric conversion in the semiconductor electrode is efficiently performed. Moreover, if the sensitizing dye that has not adhered to the semiconductor electrode is liberated around the electrode, the conversion efficiency may be lowered. For this reason, it is preferable to remove the excess sensitizing dye by washing the semiconductor electrode after the treatment for attaching the sensitizing dye. This removal can be performed by washing with a polar solvent such as acetonitrile and an organic solvent such as an alcohol solvent using a washing tank. In order to attach a large amount of sensitizing dye to the electrode substrate, it is preferable to heat the semiconductor electrode and perform a treatment such as dipping or coating. In this case, in order to avoid water adsorbing on the surface of the semiconductor electrode, it is preferable to perform the treatment promptly at 40 to 80 ° C. without heating to room temperature after heating.
上記「触媒電極4」は、基板2の一面側に配設される。この触媒電極4は、触媒活性を有する物質、又は触媒活性を有する物質を含有する、金属、後記の透光性導電層7等の形成に用いられる導電性酸化物及び導電性高分子のうちの少なくとも1種により形成することができる。触媒活性を有する物質としては、白金、金、ロジウム等の貴金属(但し、銀は電解質等に対する耐腐食性が低いため好ましくない。以下、電解質等が接触し得る部分には同様に銀は好ましくない。)、カーボンブラック等が挙げられ、これらは併せて導電性を有する。触媒電極は、触媒活性を有し、且つ電気化学的に安定な貴金属により形成することが好ましく、触媒活性が高く、電解質に対する耐腐食性が高い白金を用いることが特に好ましい。
The “
触媒活性を有さない、金属、導電性酸化物及び導電性高分子等を用いる場合、触媒電極に混合されて用いられる金属としては、アルミニウム、銅、クロム、ニッケル、タングステン等が挙げられる。更に、触媒電極に混合されて用いられる導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等が挙げられる。また、この導電性高分子としては、導電性を有さない樹脂に各種の導電性物質を配合して調製したものが挙げられる。この導電性を有さない樹脂は特に限定されず、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよい。熱可塑性樹脂としては、熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリアミド、ポリオレフィン及びポリ塩化ビニル等が挙げられる。更に、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂及びフェノール樹脂等が挙げられる。導電性物質も特に限定されず、カーボンブラック、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム及びタングステン等の金属、ポリアニリン、ポリピロール及びポリアセチレン等の導電性ポリマーなどが挙げられる。導電性物質としては、導電性と触媒活性とを併せて有する貴金属及びカーボンブラックが特に好ましい。導電性物質は1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
触媒活性を有さない、金属、導電性酸化物及び導電性高分子等を用いる場合、上記の触媒活性を有する物質の含有量は、金属、導電性酸化物、導電性高分子等を100質量部とした場合に、1〜99質量部、特に50〜99質量部であることが好ましい。
In the case of using a metal, a conductive oxide, a conductive polymer, or the like that does not have catalytic activity, examples of the metal used by mixing with the catalyst electrode include aluminum, copper, chromium, nickel, tungsten, and the like. Furthermore, polyaniline, polypyrrole, polyacetylene, etc. are mentioned as a conductive polymer used by mixing with a catalyst electrode. Moreover, as this conductive polymer, what was prepared by mix | blending various electroconductive substances with resin which does not have electroconductivity is mentioned. The resin not having conductivity is not particularly limited, and may be a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Examples of the thermoplastic resin include thermoplastic polyester resin, polyamide, polyolefin, and polyvinyl chloride. Furthermore, examples of the thermosetting resin include an epoxy resin, a thermosetting polyester resin, and a phenol resin. The conductive substance is not particularly limited, and examples thereof include metals such as carbon black, copper, aluminum, nickel, chromium, and tungsten, and conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, and polyacetylene. As the conductive substance, a noble metal and carbon black having both conductivity and catalytic activity are particularly preferable. Only one type of conductive material may be used, or two or more types may be used.
When metals, conductive oxides, conductive polymers, etc. that do not have catalytic activity are used, the content of the above-mentioned substances having catalytic activity is 100 masses of metals, conductive oxides, conductive polymers, etc. Parts, preferably 1 to 99 parts by mass, particularly 50 to 99 parts by mass.
このように、触媒電極4は、導電性及び触媒活性を有する物質により形成することができる。また、触媒活性を有する物質を含有する、金属、導電性酸化物及び導電性高分子のうちの少なくとも1種により形成することもできる。更に、触媒電極4は、1種の材料のみからなる層でもよく、2種以上の材料からなる混合層でもよい。また、触媒電極4は、単層でもよく、金属層、導電性酸化物層、導電性高分子層、並びに金属、導電性酸化物及び導電性高分子のうちの2種以上からなる混合層のうちの2層以上からなる多層の触媒電極でもよい。この触媒電極の厚さは特に限定されないが、単層及び多層のいずれの場合も、3nm〜10μm、特に3nm〜2μmとすることができる。触媒電極の厚さが3nm〜10μmであれば、十分に抵抗の低い触媒電極とすることができる。
Thus, the
触媒活性を有する物質からなる触媒電極4は、触媒活性を有する物質の微粒子を含有するペーストを、基板2等の表面に塗布して形成することができる。また、触媒活性を有する物質を含有する金属、導電性酸化物からなる触媒電極4も、触媒活性を有する物質の場合と同様の方法により形成することができる。この塗布方法としては、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、スキージ法、スピンコート法等の各種の方法が挙げられる。更に、これらの触媒電極4は、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法等により、基板2等の表面に金属等を堆積させて形成することもできる。
The
また、触媒活性を有する物質を含有する導電性高分子からなる触媒電極4は、導電性高分子と、粉末状又は繊維状等の触媒活性を有する物質とを、バンバリーミキサ、インターナルミキサー、オープンロール等の装置により混練して調製した樹脂組成物をフィルムに成形し、このフィルムを基板2等の表面に接合して形成することもできる。更に、樹脂組成物を溶媒に溶解又は分散させて調製した溶液又は分散液を基板2等の表面に塗布し、乾燥して、溶媒を除去し、必要に応じて加熱して形成することもできる。尚、触媒電極4が混合層であるときは、含有される材料の種類に応じて、上記の各種の方法等のうちの適宜の方法により形成することができる。
Further, the
上記「電解質5」は、半導体電極3の少なくとも一部に含有され、且つ透光性基板1と基板2との間に充填される。電解質5は、通常、半導体電極3の全体に含有され、また、透光性基板1と基板2との間の間隙の全体に充填される。
The “
電解質としては、(1)I2とヨウ化物、(2)Br2と臭化物、(3)フェロシアン酸塩−フェリシアン酸塩、フェロセン−フェリシニウムイオン等の金属錯体、(4)ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオール−アルキルジスルフィド等のイオウ化合物、(5)ビオロゲン色素、(6)ヒドロキノン−キノン、などを含有する電解質が挙げられる。(1)におけるヨウ化物としては、LiI、NaI、KI、CsI、CaI2等の金属ヨウ化物、及びテトラアルキルアンモニウムヨーダイド、ピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイド等の4級アンモニウム化合物のヨウ素塩などが挙げられる。また、(2)における臭化物としては、LiBr、NaBr、KBr、CsBr、CaBr2等の金属臭化物、及びテトラアルキルアンモニウムブロマイド、ピリジニウムブロマイド等の4級アンモニウム化合物の臭素塩などが挙げられる。これらの電解質のうちでは、I2と、LiI及びピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイド等の4級アンモニウム化合物のヨウ素塩とを組み合わせてなる電解質が特に好ましい。これらの電解質は1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
Examples of the electrolyte include (1) I 2 and iodide, (2) Br 2 and bromide, (3) metal complexes such as ferrocyanate-ferricyanate and ferrocene-ferricinium ion, and (4) sodium polysulfide. And electrolytes containing sulfur compounds such as alkylthiol-alkyldisulfides, (5) viologen dyes, (6) hydroquinone-quinones, and the like. As iodide in (1) is, LiI, NaI, KI, CsI, metal iodide such as CaI 2, and tetraalkylammonium iodide, pyridinium iodide, imidazolium iodide iodine salt of quaternary ammonium compounds such as id, etc. Is mentioned. As the bromide in (2), LiBr, NaBr, KBr, CsBr,
電解質5は、各種の添加剤等とともに溶媒に配合し、電解質溶液として用いることができる。この溶媒は、粘度が低く、イオン易動度が高く、十分なイオン伝導性を有するものであることが好ましい。このような溶媒としては、(1)エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート類、(2)3−メチル−2−オキサゾリジノン等の複素環化合物、(3)ジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル類、(4)エチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエーテル等の鎖状エーテル類、(5)メタノール、エタノール、エチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル等のモノアルコール類、(6)エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコール類、(7)アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類、(8)ジメチルスルフォキシド、スルフォラン等の非プロトン極性物質などが挙げられる。これらの溶媒は1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
The
電解質溶液を用いる場合、この溶液は、透光性基板1と基板2との間を、半導体電極3等の周囲において樹脂又はガラスにより封着し、形成される空隙に電解質溶液を注入し、充填させることができる。この空隙への電解質溶液の注入は、透光性基板1の側からでも、基板2の側からでもよく、穿孔し易い側に注入口を設け、この注入口から注入することが好ましい。尚、注入口は1個でよいが、空気抜きのため更に他の孔を設けることもできる。このように空気抜きのための孔を設けることで、電解質溶液をより容易に注入することができる。
When an electrolyte solution is used, this solution is sealed between the light-transmitting
半導体電極3と触媒電極4との間隔は特に限定されないが、200μm以下、特に100μm以下、更に50μm以下(通常、1μm以上)とすることができる。この間隔が所定値以下であれば、変換効率を十分に高くすることができる。
The distance between the
半導体電極3等の周囲の封着に用いられる樹脂としては、ポリアミド樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、マレイン酸変性ポリエチレン等の変性ポリオレフィン樹脂及びエチレン−エチルアクリレート共重合樹脂等の接着性を有するポリオレフィン樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。また、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂及び熱硬化性ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。更に、この封着はガラスにより行うこともでき、特に長期の耐久性を必要とする太陽電池では、ガラスにより封着することが好ましい。
Examples of the resin used for sealing around the
透光性導電層7は、透光性及び導電性を有しておればよい。この透光性導電層7の材質は特に限定されず、導電性酸化物からなる薄膜、金属薄膜、炭素薄膜等が挙げられる。導電性酸化物としては、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ、酸化インジウム、スズドープ酸化インジウム及び酸化亜鉛等が挙げられる。また、金属としては、白金、金、銅、アルミニウム、ロジウム及びインジウム等が挙げられる。この透光性導電層7の厚さは材質によっても異なり、特に限定されないが、表面抵抗が100Ω/cm2以下、特に1〜10Ω/cm2となる厚さであることが好ましい。
The translucent
負極側集電電極6111、6112、6113、6114が設けられる場合、透光性導電層7が併設されれば集電効率はより向上するが、透光性導電層7は必ずしも設ける必要はない。例えば、特に、図5のような構造を備える色素増感型太陽電池では、透光性導電層7を設けなくても十分に発電効率の高い太陽電池とすることができる。この色素増感型太陽電池では、基板2と透光性基板1との間に、基板2の側から順に、触媒電極4、負極側と正極側とを電気的に絶縁する多孔質絶縁層I、負極側集電電極6112及び半導体電極3が積層され、設けられている。また、触媒電極4と多孔質絶縁層Iとの界面から透光性基板1と半導体電極3との界面までの間には電解質が充填され含有されている。従って、負極側集電電極6112が平板状であるときは、この負極側集電電極6112は多孔質体である必要がある。この多孔質体からなる負極側集電電極6112の空孔率は特に限定されないが、2〜40%、特に10〜30%、更に15〜25%とすることができる。空孔率が10〜30%であれば、集電効率を低下させることなく、且つ電解質を容易に含有させることができる。尚、この負極側集電電極6112は、前記の線状の電極からなり且つ特定の電極パターンにより形成されている電極とすることもできる。
In the case where the negative electrode side
多孔質絶縁層Iの材質は特に限定されず、セラミック、樹脂及びガラス等が挙げられ、セラミックが好ましい。セラミックとしては、酸化物系セラミック、窒化物系セラミック及び炭化物系セラミック等の各種のセラミックを用いることができる。酸化物系セラミックとしては、アルミナ、ムライト、ジルコニア等が挙げられる。また、窒化物系セラミックとしては、窒化ケイ素、サイアロン、窒化チタン、窒化アルミニウム等が挙げられる。更に、炭化物系セラミックとしては、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化アルミニウム等が挙げられる。セラミックとしては、アルミナ、窒化ケイ素及びジルコニア等が好ましく、アルミナが特に好ましい。 The material of the porous insulating layer I is not particularly limited, and examples thereof include ceramic, resin, and glass, and ceramic is preferable. As the ceramic, various ceramics such as oxide ceramics, nitride ceramics, and carbide ceramics can be used. Examples of the oxide ceramic include alumina, mullite, zirconia and the like. Examples of the nitride ceramic include silicon nitride, sialon, titanium nitride, and aluminum nitride. Further, examples of the carbide-based ceramic include silicon carbide, titanium carbide, and aluminum carbide. As the ceramic, alumina, silicon nitride, zirconia and the like are preferable, and alumina is particularly preferable.
多孔質絶縁層Iの平面形状は、負極側と正極側とを電気的に絶縁することができる限り特に限定されず、例えば、平面状でもよく、格子状、櫛歯状、放射状等の特定の形状であってもよい。更に、多孔質絶縁層Iの空孔率は特に限定されないが、2〜40%、特に10〜30%、更に15〜25%であることが好ましい。この空孔率が10〜30%であれば、電解質が容易に含有され、太陽電池としての作用が損なわれることがない。また、多孔質絶縁層Iの厚さも特に限定されないが、色素増感型太陽電池の製造方法によっても異なる。例えば、この色素増感型太陽電池を、基板2、触媒電極4、多孔質絶縁層I、負極側集電電極612及び半導体電極3をこの順に配設してなる積層体と、透光性基板1とを対向させて積層して製造する場合は、多孔質絶縁層Iの厚さは0.5〜20μm、特に1〜10μm、更に2〜5μmとすることができる。この多孔質絶縁層Iの厚さが0.5〜20μmであれば、負極側と正極側とを電気的に十分に絶縁することができる。
The planar shape of the porous insulating layer I is not particularly limited as long as the negative electrode side and the positive electrode side can be electrically insulated. For example, the planar shape may be a planar shape, and may be a specific shape such as a lattice shape, a comb shape, or a radial shape. It may be a shape. Furthermore, the porosity of the porous insulating layer I is not particularly limited, but is preferably 2 to 40%, particularly 10 to 30%, and more preferably 15 to 25%. When the porosity is 10 to 30%, the electrolyte is easily contained, and the function as a solar cell is not impaired. Further, the thickness of the porous insulating layer I is not particularly limited, but also varies depending on the method of manufacturing the dye-sensitized solar cell. For example, this dye-sensitized solar cell includes a laminate in which a
多孔質絶縁層Iは、各々のセラミック成分等を含有するペーストを用いて、スクリーン印刷法等により触媒電極4の表面に塗膜を形成し、その後、所定温度で焼成する方法により形成することができる。更に、マグネトロンスパッタ法、電子ビーム蒸着法等の物理的蒸着法などにより、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア等のセラミックを触媒電極4の表面に堆積させて設けることができる。
尚、この図5の色素増感型太陽電池において、基板2と触媒電極4との間に前記の正極側集電電極6121を設けることもできる。
The porous insulating layer I may be formed by forming a coating film on the surface of the
In the dye-sensitized solar cell of FIG. 5, the positive electrode
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例1
以下のようにして図3の色素増感型太陽電池201を作製した。
[1]一方の積層体の作製
縦100mm、横100mm、厚さが1mmであり、表面にシート抵抗10Ω/□のフッ素ドープ酸化スズからなる透光性導電層7が付設されたガラス基板1の、透光性導電層7の表面に、DCスパッタによりチタン(前記の方法により測定した−0.8Vにおける電流値が、同様にして測定したニッケルの電流値の14%である。)を500nmの厚さに堆積させ、フォトリソグラフィーにより幅30μm、間隔500μmの格子状の負極側集電電極6111、及び厚さ500nmの負極側取り出し電極6411(図8参照)を形成した。その後、この負極側集電電極6111及び負極側取り出し電極6411が形成された透光性導電層7の表面に、粒径が10〜20nmのチタニア粒子を含有するスラリー(Solaronix社製、商品名「Ti−Nonoxide D/SP」)をスクリーン印刷により塗布し、120℃で1時間乾燥し、その後、480℃で30分焼成して、縦96mm、横96mm、厚さ20μmのチタニア焼結層(電極基体)を形成した。次いで、この積層体を、ルテニウム錯体(Solaronix社製、商品名「535bis−TBA」)のエタノール溶液に10時間浸漬して、チタニア焼結粒子に400〜600nmの波長域の光を吸収する増感色素であるルテニウム錯体を付着させて半導体電極3を形成し、一方の積層体を作製した。
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.
Example 1
The dye-sensitized
[1] Production of one laminate of
[2]他方の積層体の作製
純度99.9質量%のアルミナ粉末100質量部に、焼結助剤として5質量部のマグネシア、カルシア及びシリカの混合粉末及び2質量部のバインダ並びに溶媒を配合してスラリーを調製し、このスラリーを用いてドクターブレード法によりアルミナグリーンシートを作製した。その後、このアルミナグリーンシートの一面側に、白金成分を含有するメタライズインクを用いてスクリーン印刷により触媒電極4となる導電塗膜を形成した。また、モリブデン(前記の方法により測定した+0.8Vにおける電流値が、同様にして測定したニッケルの電流値の20%である。)成分を含有するメタライズインクを用いてスクリーン印刷により正極側取り出し電極6421となる導電塗膜を、負極側取り出し電極6411に対向する位置に形成した。次いで、還元雰囲気にて1500℃で一体焼成し、縦100mm、横100mm、厚さが1mmのアルミナ基板2の一面側に、縦96mm、横96mm、厚さ500nmの触媒電極4、及び厚さ500nmの正極側取り出し電極6421が形成された積層体を形成し、他方の積層体を作製した。
[2] Production of the other laminate A mixture of 5 parts by mass of magnesia, calcia, and silica, 2 parts by mass of binder and solvent as a sintering aid is added to 100 parts by mass of alumina powder with a purity of 99.9% by mass. A slurry was prepared, and an alumina green sheet was prepared by the doctor blade method using this slurry. Thereafter, a conductive coating film to be the
[3]色素増感型太陽電池の作製
他方の積層体のアルミナ基板2の表面の触媒電極4が形成されていない部分、及び正極側取り出し電極6421が形成されている部分に、熱硬化性樹脂からなる接着剤を用いて、幅1mm、厚さ60μmの塗膜をスクリーン印刷により形成し、その後、一方の積層体を、その半導体電極3が他方の積層体の触媒電極4と対向するように配置し、次いで、ガラス基板2の側を下にして100℃に調温されたホットプレートに載せ、60分加熱して一方の積層体の透光性導電層7及び負極側取り出し電極6411と、他方の積層体のガラス基板2及び正極側取り出し電極6421とを接合し、幅5mm、厚さ30μm(負極側取り出し電極6411と正極側取り出し電極6421との間では29μm)の接合層8を形成した。その後、一方の積層体の所定の位置に設けられた電解質溶液の注入口からヨウ素電解液(Solaronix社製、商品名「Iodolyte PN−50」)を注入し、電解質5を半導体電極3に含有させるとともに、半導体電極3と集電電極4との間に電解質5を充填した。ヨウ素電解液注入後、注入口は上記の接着剤を用いて封止した。
[3] Preparation of dye-sensitized solar cell The thermosetting resin is formed on the surface of the other laminate on the surface of the
[4]色素増感型太陽電池の性能評価
上記[1]〜[3]により作製した色素増感型太陽電池201に、AM1.5にスペクトル調整したソーラーシミュレータによって、照射強度100mW/cm2の擬似太陽光を照射したところ、1cm2当たりの開放電圧0.7Vの特性を有していた。
[4] Performance Evaluation of Dye-Sensitized Solar Cell An irradiation intensity of 100 mW / cm 2 is applied to the dye-sensitized
実施例2
以下のようにして図4の色素増感型太陽電池202を作製した。
実施例1における[2]他方の積層体の作製において、アルミナグリーンシートの一面側に、ニッケル成分を含有するメタライズインクを用いてスクリーン印刷により正極側集電電極6121の下層となる導電塗膜を形成した。また、モリブデン(前記の方法により測定した+0.8Vにおける電流値が、同様にして測定したニッケルの電流値の20%である。)成分を含有するメタライズインクを用いてスクリーン印刷により正極側取り出し電極6421となる導電塗膜を、負極側取り出し電極6411に対向する位置に形成した。その後、還元雰囲気にて1500℃で一体焼成し、アルミナ基板2、正極側集電電極6121の下層6121a及び正極側取り出し電極6422を作製した。次いで、正極側集電電極6121の下層6121aの表面にタングステンをスパッタすることにより正極側集電電極6121の上層6121bを作製し、その後、この正極側集電電極6121の上層6121bの表面に白金をスパッタすることにより触媒電極4を作製した。このようにして、縦100mm、横100mm、厚さが1mmのアルミナ基板2の一面側に、縦96mm、横96mm、下層6121aの厚さが250nm、上層6121bの厚さが250nmの正極側集電電極6121、縦96mm、横96mm、厚さ500nmの触媒電極4、及び厚さ500nmの正極側取り出し電極6422が形成された積層体を形成し、他方の積層体を作製した他は、実施例1と同様にして色素増感型太陽電池202を作製した。
この色素増感型太陽電池202に、AM1.5にスペクトル調整したソーラーシミュレータによって、照射強度100mW/cm2の擬似太陽光を照射したところ、1cm2当たりの開放電圧0.7Vの特性を有していた。
Example 2
The dye-sensitized
[2] In the production of the other laminate in Example 1, on one surface side of the alumina green sheet, a conductive coating film serving as a lower layer of the positive
When this dye-sensitized
実施例3
以下のようにして、図9の色素増感型太陽電池206及び図13、14の太陽電池ユニットパネルを作製した。
[1]一方の積層体の作製
縦100mm、横100mm、厚さが1mmであり、一面側にシート抵抗10Ω/□のフッ素ドープ酸化スズからなる透光性導電層7が付設されたガラス基板1の、透光性導電層7の一面側に、DCスパッタリングによりチタンを500nmの厚さに堆積させ、フォトリソグラフィーにより負極側集電電極6114を形成した。この負極側集電電極6114は、幅1mm、厚さ500nmであり、且つ後工程で作製される半導体電極3を取り囲むような形状の部分と、幅30μm、間隔500μm、厚さ500nmの格子状の部分とにより形成した。その後、粒径が10〜20nmのチタニア粒子を含有するペースト(Solaronix社製、商品名「Ti−Nonoxide D/SP」)をスクリーン印刷により塗布し、120℃で1時間乾燥し、その後、480℃で30分焼成して、縦95mm、横95mm、厚さ20μmのチタニア焼結層(電極基体)を形成した。その後、この積層体を、ルテニウム錯体(Solaronix社製、商品名「535bis−TBA」)のエタノール溶液に10時間浸漬して、チタニア焼結粒子に増感色素であるルテニウム錯体を付着させて半導体電極3を形成した。
Example 3
The dye-sensitized
[1] Production of one laminated
[2]触媒電極を備える積層体の作製
純度99.9質量%のアルミナ粉末100質量部に、焼結助剤として5質量部のマグネシア、カルシア及びシリカの混合粉末及び2質量部のバインダ並びに溶媒を配合してスラリーを調製し、このスラリーを用いてドクターブレード法によりアルミナグリーンシートを作製した。その後、このアルミナグリーンシートの所定個所に孔開パンチにより各々2個のスルーホール21、22を形成した。次いで、タングステン成分を含有するメタライズインク(タングステン成分の含有量90質量%)を用いて、アルミナグリーンシートの一面側に、スクリーン印刷により導電性接合体9となる導電塗膜を、後工程で作製される触媒電極4を取り囲むような形状に形成した。同時にスルーホール21に上記のタングステン成分を含有するメタライズインクを充填した。その後、100℃で30分乾燥し、導電塗膜の表面を0.2MPaの圧力でプレスし、平滑性を向上させた。
[2] Production of laminate comprising
次いで、白金成分を含有するメタライズインクを用いてアルミナグリーンシートの一面側にスクリーン印刷により触媒電極4となる導電塗膜を形成した。同時にスルーホール22にタングステン成分を含有するメタライズインクを充填した。次いで、還元雰囲気にて1500℃で一体焼成し、縦100mm、横100mm、厚さが1mmのアルミナ基板2の一面側に、幅1mm、厚さ500nmの導電性接合体9、及び縦90mm、横90mm、厚さ500nmの触媒電極4が形成された積層体を作製した。また、スルーホール21に負極側スルーホール導体6212を、スルーホール22に正極側スルーホール導体6222を形成した。
Next, a conductive coating film to be the
[3]ピンP1、P2の接合
アルミナ基板2の他面側の2個の負極側スルーホール導体6212の他端面側に、断面円形で一端面(負極側スルーホール導体6212の他端面側に接合される側)の直径が4mm、他端面(先端側)の直径が3.5mm、長さが10mmのピンP1を銀−パラジウムロー材を用いて接合した。また、アルミナ基板2の他面側の2個の正極側スルーホール導体6222の他端面側に、断面長方形で一端面(正極側スルーホール導体6222の他端面側に接合される側)の長辺が6mm、短辺が3mm、他端面(先端側)の長辺が5mm、短辺が2.5mm、長さが10mmのピンP2を銀−パラジウムロー材を用いて接合した。
[3] Joining of pins P1 and P2 Joined to the other end surface of the two negative electrode side through-
[4]色素増感型太陽電池の作製
熱硬化性樹脂に99質量%のタングステン粉末が配合された導電性接着剤を用いて、ガラス基板1の一面側に形成された負極側集電電極6114の半導体電極3を取り囲むような形状の部分を覆うように、幅1mm、厚さ60μmの塗膜をスクリーン印刷により形成し、その後、ガラス基板1を、負極側集電電極6114の半導体電極3を取り囲むような形状の部分がアルミナ基板2の一面側に設けられた導電性接合体9と対向するように、且つ半導体電極3が触媒電極4と対向するように配置し、次いで、アルミナ基板2の側を下にして100℃に調温された乾燥機中に1時間静置し、透光性導電層7及び負極側集電電極6114と、アルミナ基板2及び導電性接合体9とを接合した。導電性接合層63は、幅2mm、厚さ30μmであった。その後、アルミナ基板2の所定の位置に設けられた電解質溶液の注入口からヨウ素電解液(Solaronix社製、商品名「Iodolyte PN−50」)を注入し、電解質5を半導体電極3に含有させるとともに、半導体電極3と集電電極4との間に電解質5を充填した。ヨウ素電解液注入後、注入口は上記の接着剤を用いて封止した。
[4] Fabrication of dye-sensitized solar cell A negative electrode
[5]色素増感型太陽電池の性能評価
上記(1)〜(3)により作製した色素増感型太陽電池206に、AM1.5にスペクトル調整したソーラーシミュレータによって、照射強度100mW/cm2の擬似太陽光を照射したところ、1cm2当たりの開放電流約10mA、開放電圧0.55V、変換効率3.8%の特性を有していた。
[5] Performance Evaluation of Dye-Sensitized Solar Cell The irradiation intensity of 100 mW / cm 2 is applied to the dye-sensitized
[6]太陽電池ユニットパネルの作製
上記[1]〜[4]で作製した色素増感型太陽電池を、縦4個、横5個、計20個配置することができるパネル本体101に、各々の色素増感型太陽電池のピンP1、P2を、このピンP1、P2に対応するパネル本体101のそれぞれのS1、S2に差し込み、導通させると同時に固定し、配置して太陽電池ユニットパネルを作製した。尚、縦方向の各々の4個はそれぞれ並列に接続し、横方向は、並列に接続された縦方向の各々の4個をそれぞれ直列に接続した。
[6] Manufacture of solar cell unit panel Each of panel-sensitized solar cells manufactured in the above [1] to [4] can be arranged in a panel
尚、本発明では、上記の実施例の記載に限られず、目的、用途等によって、本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。例えば、電解質5としては、不揮発性のイミダゾリウム塩等のイオン性液体及びこのイオン性液体をゲル化させたもの、並びにヨウ化銅、チオシアン化銅等の固体を用いることもできる。また、半導体電極3と触媒電極4との間隔は特に限定されないが、200μm以下、特に100μm以下、更に50μm以下(通常、1μm以上)とすることができる。各々の場合の間隔が所定値以下であれば、変換効率を十分に高くすることができる。
The present invention is not limited to the description of the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention depending on the purpose, application, and the like. For example, as the
1;透光性基板、2;基板、21、22;スルーホール、3;半導体電極、4;触媒電極、5;電解質、6111、6112、6113、6114;負極側集電電極、6121、6122、6123;正極側集電電極、6121a;下層、6121b;上層、6211、6212;負極側スルーホール導体、6221、6222;正極側スルーホール導体、63;導電性接合層、6411、6412;負極側取り出し電極、6421、6422、6423;正極側取り出し電極、7;透光性導電層、8;接合層、9;導電性接合体、I;多孔質絶縁層、101;パネル本体、P1、P2;ピン、S1、S2;ソケット、1011;保護材、201、202、203、204、205、206、207;色素増感型太陽電池。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
該負極側導電体は、ヨウ素系電解質が溶解された電解質溶液中で白金を対極として該負極側導電体との間において−0.8〜+0.8Vの電位を掃引した場合の−0.8Vにおける電流値が、ニッケルのときの電流値の5〜60%である負極側金属を含有し、
該正極側導電体は、該電解質溶液中で白金を対極として該正極側導電体との間において−0.8〜+0.8Vの電位を掃引した場合の+0.8Vにおける電流値が、ニッケルのときの電流値の5〜60%である正極側金属を含有することを特徴とする色素増感型太陽電池。 Translucent substrate 1, substrate 2 disposed opposite to translucent substrate 1, semiconductor electrode 3 having a sensitizing dye disposed on one surface side of translucent substrate 1, and the substrate 2, a catalyst electrode 4 disposed on one surface side, an electrolyte 5 contained in at least a part of the semiconductor electrode 3 and filled between the semiconductor electrode 3 and the catalyst electrode 4, and the semiconductor electrode In a dye-sensitized solar cell comprising a negative electrode-side conductor that is electrically connected to 3 and a positive-electrode-side conductor that is electrically connected to the catalyst electrode 4,
The negative electrode side conductor is -0.8 V when a potential of -0.8 to +0.8 V is swept between the negative electrode side conductor and platinum as an opposite electrode in an electrolyte solution in which an iodine-based electrolyte is dissolved. Containing a negative electrode side metal whose current value is 5 to 60% of the current value when nickel,
The positive electrode side conductor has a current value at +0.8 V when a potential of −0.8 to +0.8 V is swept between the positive electrode side conductor and platinum as a counter electrode in the electrolyte solution. A dye-sensitized solar cell comprising a positive electrode side metal that is 5 to 60% of the current value at the time.
該負極側導電体及び該正極側導電体のうちの少なくとも一方の表面の少なくとも一部に、タングステン皮膜が設けられていることを特徴とする色素増感型太陽電池。 Translucent substrate 1, substrate 2 disposed opposite to translucent substrate 1, semiconductor electrode 3 having a sensitizing dye disposed on one surface side of translucent substrate 1, and the substrate 2, a catalyst electrode 4 disposed on one surface side, an electrolyte 5 contained in at least a part of the semiconductor electrode 3 and filled between the semiconductor electrode 3 and the catalyst electrode 4, and the semiconductor electrode In a dye-sensitized solar cell comprising a negative electrode-side conductor that is electrically connected to 3 and a positive-electrode-side conductor that is electrically connected to the catalyst electrode 4,
A dye-sensitized solar cell, wherein a tungsten film is provided on at least part of the surface of at least one of the negative electrode side conductor and the positive electrode side conductor.
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