JP2005317453A - Dye-sensitized solar cell and its manufacturing method - Google Patents

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JP2005317453A JP2004136432A JP2004136432A JP2005317453A JP 2005317453 A JP2005317453 A JP 2005317453A JP 2004136432 A JP2004136432 A JP 2004136432A JP 2004136432 A JP2004136432 A JP 2004136432A JP 2005317453 A JP2005317453 A JP 2005317453A
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Ichiro Gonda
一郎 権田
Yasuo Okuyama
康生 奥山
Keizo Furusaki
圭三 古崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dye-sensitized solar cell which can use light incident from a side of a translucent substrate effectively, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: The dye-sensitized solar cell comprises: a substrate 1 (such as a ceramic substrate); a translucent substrate 2 (such as a glass substrate) facing the substrate 1; a catalyst electrode 3 (made of platinum or the like) placed on a surface of the translucent substrate 1; a first semiconductor electrode 41 (made of a titania or the like) placed on a surface of the translucent substrate 2 and having a sensitizing dye; a first current collection electrode 51 (made of tungsten or the like) placed away from the catalyst electrode 3 for the first semiconductor electrode 41 on a side facing the catalyst electrode 3; and an electrolyte which at least a portion of the first semiconductor electrode 41 contains and with which a space between the first semiconductor electrode 41 and the catalyst electrode 3 is filled; where the first current collection electrode 51 contains light scattering particles (titania particles or the like). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

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、透光性基板の側から入射した光を効率よく利用することができる色素増感型太陽電池及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a dye-sensitized solar cell that directly converts light energy into electric energy. More specifically, the present invention relates to a dye-sensitized solar cell that can efficiently use light incident from the side of a translucent substrate and a method for manufacturing the same.

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 Document 1 and Patent Document 1). This solar cell has a structure in which an electrolyte is interposed between a titania porous electrode supporting a sensitizing dye and a counter electrode, and although the photoelectric conversion efficiency is lower than that of the current silicon-based solar cell, the material, Significant cost reduction is possible in terms of manufacturing method.

しかし、この色素増感型太陽電池では、チタニア多孔質電極に入射された光がこの電極を透過し、入射光が十分有効に利用されないという問題がある。そこで、チタニア多孔質電極において光を散乱させ、入射光の利用効率を向上させる方法が検討されている。この方法として、光散乱性の異なる複数の層から成り、光の入射側に光散乱性の最も低い層が配される半導体微粒子膜を有する光電変換素子が知られている(例えば、特許文献2参照。)。また、入射光を散乱させる棒状等の金属酸化物粒子を含む光散乱層を有する半導体電極を備える色素増感型太陽電池が知られている(例えば、特許文献3参照。)。更に、色素を担持した光吸収粒子からなる光吸収層を備え、この光吸収層に光散乱粒子を含有させた色素増感型太陽電池が知られている(例えば、特許文献4参照。)。   However, this dye-sensitized solar cell has a problem in that light incident on the titania porous electrode is transmitted through the electrode and the incident light is not used sufficiently effectively. In view of this, a method for scattering the light in the titania porous electrode and improving the utilization efficiency of the incident light has been studied. As this method, there is known a photoelectric conversion element having a semiconductor fine particle film which is composed of a plurality of layers having different light scattering properties and in which a layer having the lowest light scattering property is arranged on the light incident side (for example, Patent Document 2). reference.). In addition, a dye-sensitized solar cell including a semiconductor electrode having a light scattering layer containing metal oxide particles such as rods that scatter incident light is known (see, for example, Patent Document 3). Furthermore, there is known a dye-sensitized solar cell that includes a light-absorbing layer made of light-absorbing particles carrying a dye and contains light-scattering particles in the light-absorbing layer (see, for example, Patent Document 4).

Nature誌(第353巻、pp.737−740、1991年)Nature (Vol. 353, pp. 737-740, 1991) 特開平1−220380号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-220380 特開2002−222968号公報JP 2002-222968 A 特開2002−289274号公報JP 2002-289274 A 特開2003−303629号公報JP 2003-303629 A

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、半導体電極に配設された負極側集電電極に光散乱粒子を含有させて半導体電極を透過した光を散乱させ、この散乱光の一部を再び半導体電極に入射させ、光電変換させることで、透光性基板の側から入射した光を効率よく利用することができる色素増感型太陽電池及びこの色素増感型太陽電池を容易に製造することができる色素増感型太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described situation. Light scattering particles are contained in a negative electrode-side current collecting electrode disposed on a semiconductor electrode to scatter light transmitted through the semiconductor electrode. Dye-sensitized solar cell that can efficiently use light incident from the side of the light-transmitting substrate by making part of the light incident again on the semiconductor electrode and photoelectrically converting it, and this dye-sensitized solar cell are easy It aims at providing the manufacturing method of the dye-sensitized solar cell which can be manufactured in the next.

本発明は以下のとおりである。
1.基板1と、該基板1に対向して配置された透光性基板2と、該基板1の一面側に配設された触媒電極3と、該透光性基板2の一面側に配設された増感色素を有する第1半導体電極41と、該第1半導体電極41の該触媒電極3に対向する側に該触媒電極3と離間して配設された第1負極側集電電極51と、該第1半導体電極41の少なくとも一部に含有され、且つ該第1半導体電極41と該触媒電極4との間に充填された電解質6とを備える色素増感型太陽電池において、該第1負極側集電電極51が光散乱粒子7を含有することを特徴とする色素増感型太陽電池。
2.上記触媒電極3と上記第1負極側集電電極51との間に絶縁層8が介装されており、該絶縁層8に上記電解質6が含有されている上記1.に記載の色素増感型太陽電池。
3.上記第1負極側集電電極51の上記触媒電極3に対向する側に、該第1負極側集電電極51より導電性が高い第2負極側集電電極52が配設されている上記1.又は2.に記載の色素増感型太陽電池。
4.上記第1負極側集電電極51の上記触媒電極3に対向する側に、増感色素を有する第2半導体電極42が配設されている上記1.又は2.に記載の色素増感型太陽電池。
5.上記光散乱粒子7の平均粒径が、上記第1半導体電極41の光吸収率が50%となる光波長の25〜75%の値である上記1.乃至4.のうちのいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池。
6.上記第1半導体電極41及び上記光散乱粒子7の各々の少なくとも一部が同じ材質からなる上記1.乃至5.のうちのいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池。
7.上記第1半導体電極41及び上記光散乱粒子7の各々がチタニアからなる、又はチタニアを含有する上記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。
8.上記基板1がセラミックからなる上記1.乃至7.のうちのいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池。
9.上記1.乃至8.のうちのいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池の製造方法であって、未焼成セラミック基板1’の一面側に未焼成触媒電極3’を形成し、その後、該未焼成触媒電極3’の一面側に未焼成絶縁層8’を形成し、次いで、該未焼成絶縁層8’の一面側に未焼成光散乱粒子7’を含有する未焼成第1負極側集電電極51’を形成し、その後、該未焼成触媒電極3’、該未焼成絶縁層8’及び該未焼成第1負極側集電電極51’を備える未焼成積層体を同時焼成し、次いで、該同時焼成により作製された第1負極側集電電極51の一面側に未焼成半導体電極基体sを形成し、その後、該未焼成半導体電極基体sを焼成して半導体電極基体を作製し、次いで、該半導体電極基体に増感色素を含浸させて第1半導体電極41を作製し、その後、該第1半導体電極41の一面側に透光性基板2を載置し、次いで、該同時焼成により作製されたセラミック基板1と該透光性基板2との間に、該同時焼成により作製された触媒電極3、該同時焼成により作製された絶縁層8、該第1負極側集電電極51及び該第1半導体電極41を取り囲む未硬化接合層9’を形成し、その後、該未硬化接合層9’を加熱して接合層9を作製し、次いで、該第1半導体電極41の少なくとも一部、該第1負極側集電電極51及び該絶縁層8に電解質6を含有させることを特徴とする色素増感型太陽電池の製造方法。
The present invention is as follows.
1. A substrate 1, a translucent substrate 2 disposed opposite the substrate 1, a catalyst electrode 3 disposed on one surface side of the substrate 1, and a translucent substrate 2 disposed on one surface side; A first semiconductor electrode 41 having a sensitizing dye, and a first negative electrode side collector electrode 51 disposed on the side of the first semiconductor electrode 41 facing the catalyst electrode 3 and spaced apart from the catalyst electrode 3; In the dye-sensitized solar cell including the electrolyte 6 contained in at least a part of the first semiconductor electrode 41 and filled between the first semiconductor electrode 41 and the catalyst electrode 4, The dye-sensitized solar cell, wherein the negative electrode side collecting electrode 51 contains light scattering particles 7.
2. An insulating layer 8 is interposed between the catalyst electrode 3 and the first negative electrode side collecting electrode 51, and the electrolyte 6 is contained in the insulating layer 8. 2. A dye-sensitized solar cell according to 1.
3. On the side of the first negative electrode side collector electrode 51 facing the catalyst electrode 3, the second negative electrode side collector electrode 52 having higher conductivity than the first negative electrode side collector electrode 51 is disposed. . Or 2. 2. A dye-sensitized solar cell according to 1.
4). The second semiconductor electrode 42 having a sensitizing dye is disposed on the side of the first negative electrode side collecting electrode 51 facing the catalyst electrode 3. Or 2. 2. A dye-sensitized solar cell according to 1.
5). The average particle diameter of the light scattering particles 7 is a value of 25 to 75% of a light wavelength at which the light absorption rate of the first semiconductor electrode 41 is 50%. To 4. The dye-sensitized solar cell of any one of these.
6). At least a part of each of the first semiconductor electrode 41 and the light scattering particles 7 is made of the same material. To 5. The dye-sensitized solar cell of any one of these.
7). Each of the first semiconductor electrode 41 and the light scattering particles 7 is made of titania or contains titania. To 6. The dye-sensitized solar cell of any one of these.
8). 1. The substrate 1 is made of ceramic. To 7. The dye-sensitized solar cell of any one of these.
9. Above 1. To 8. A method for producing a dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 3, wherein an unfired catalyst electrode 3 'is formed on one side of an unfired ceramic substrate 1', and then the unfired catalyst electrode An unfired insulating layer 8 ′ is formed on one surface side of 3 ′, and then an unfired first negative electrode side collector electrode 51 ′ containing unfired light scattering particles 7 ′ on the one surface side of the unfired insulating layer 8 ′. After that, an unfired laminate including the unfired catalyst electrode 3 ′, the unfired insulating layer 8 ′, and the unfired first negative electrode side collector electrode 51 ′ is cofired, and then the cofired An unsintered semiconductor electrode base body s is formed on one surface side of the first negative electrode side collector electrode 51 manufactured by the above, and then the unsintered semiconductor electrode base body s is fired to produce a semiconductor electrode base body, and then the semiconductor A first semiconductor electrode 41 is produced by impregnating an electrode substrate with a sensitizing dye, and then the first semiconductor electrode 4 1, a translucent substrate 2 is placed on one surface side, and then between the ceramic substrate 1 produced by the co-firing and the translucent substrate 2, the catalyst electrode 3 produced by the co-firing, An uncured bonding layer 9 ′ surrounding the insulating layer 8, the first negative electrode side collector electrode 51, and the first semiconductor electrode 41 produced by the co-firing is formed, and then the uncured bonding layer 9 ′ is heated. In this way, the bonding layer 9 is prepared, and then the dye 6 is made to contain the electrolyte 6 in at least a part of the first semiconductor electrode 41, the first negative electrode side collecting electrode 51, and the insulating layer 8. Type solar cell manufacturing method.

本発明の色素増感型太陽電池では、半導体電極を透過した光が負極側集電電極において散乱され、この散乱光の一部が半導体電極に再び入射され、光電変換がなされるため、光の利用効率を向上させることができる。
また、触媒電極3と第1負極側集電電極51との間に絶縁層8が介装されており、絶縁層8に電解質6が含有されている場合は、負極側と正極側とを確実に絶縁することができ、優れた変換効率を有する色素増感型太陽電池とすることができる。
更に、第1負極側集電電極51の基板1に対向する側に、第1負極側集電電極51より導電性が高い第2負極側集電電極52が配設されている場合は、この第2負極側集電電極52により集電効率の高い色素増感型太陽電池とすることができる。
また、第1負極側集電電極51の基板1に対向する側に、増感色素を有する第2半導体電極42が配設されている場合は、より光の利用効率が高い色素増感型太陽電池とすることができる。
更に、光散乱粒子7の平均粒径が、第1半導体電極41の光吸収率が50%となる光波長の25〜75%の値である場合は、散乱光を更に効率よく利用することができ、入射光の利用効率が特に高い色素増感型太陽電池とすることができる。
また、第1半導体電極41及び光散乱粒子7の各々の少なくとも一部が同じ材質、例えば、チタニアからなる、又はチタニアを含有する場合は、第1半導体電極41と第1負極側集電電極51との密着性を向上させることができ、変換効率の高い色素増感型太陽電池とすることができる。
更に、基板1がセラミックからなる場合は、この色素増感型太陽電池をより容易に製造することができ、且つ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。
本発明の色素増感型太陽電池の製造方法によれば、本発明の色素増感型太陽電池を簡易な工程で、容易に製造することができる。
In the dye-sensitized solar cell of the present invention, the light transmitted through the semiconductor electrode is scattered at the negative electrode side collector electrode, and a part of the scattered light is incident again on the semiconductor electrode to perform photoelectric conversion. Utilization efficiency can be improved.
Further, when the insulating layer 8 is interposed between the catalyst electrode 3 and the first negative electrode side collecting electrode 51 and the electrolyte 6 is contained in the insulating layer 8, the negative electrode side and the positive electrode side are surely provided. And a dye-sensitized solar cell having excellent conversion efficiency.
Further, when the second negative electrode side collector electrode 52 having higher conductivity than the first negative electrode side collector electrode 51 is disposed on the side of the first negative electrode side collector electrode 51 facing the substrate 1, The second negative electrode side collecting electrode 52 can provide a dye-sensitized solar cell with high current collecting efficiency.
In addition, when the second semiconductor electrode 42 having a sensitizing dye is disposed on the side of the first negative electrode side collecting electrode 51 facing the substrate 1, the dye-sensitized solar with higher light utilization efficiency. It can be a battery.
Furthermore, when the average particle diameter of the light scattering particles 7 is 25 to 75% of the light wavelength at which the light absorption rate of the first semiconductor electrode 41 is 50%, the scattered light can be used more efficiently. And a dye-sensitized solar cell with particularly high utilization efficiency of incident light.
When at least a part of each of the first semiconductor electrode 41 and the light scattering particles 7 is made of the same material, for example, titania, or contains titania, the first semiconductor electrode 41 and the first negative electrode side collector electrode 51 are used. The dye-sensitized solar cell with high conversion efficiency can be obtained.
Furthermore, when the substrate 1 is made of ceramic, the dye-sensitized solar cell can be more easily manufactured and can be a dye-sensitized solar cell excellent in durability.
According to the method for producing a dye-sensitized solar cell of the present invention, the dye-sensitized solar cell of the present invention can be easily produced by a simple process.

以下、図1〜12を参照して本発明の色素増感型太陽電池及びその製造方法を詳細に説明する。
上記「基板1」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。透光性を有していない基板1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。
Hereinafter, with reference to FIGS. 1-12, the dye-sensitized solar cell of this invention and its manufacturing method are demonstrated in detail.
The “substrate 1” may have translucency or may not have translucency. The substrate 1 that does not have translucency can be formed of ceramic. The ceramic substrate has high strength, and this substrate can be used as a support substrate to provide a dye-sensitized solar cell having excellent durability. The ceramic used for forming the ceramic substrate is not particularly limited, and 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.

基板1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。   When the board | substrate 1 consists of ceramics, the thickness is not specifically limited, However, It can be referred to as 100 micrometers-5 mm, 300 micrometers-4 mm, Especially 500 micrometers-2 mm, Furthermore, it can be set as 700 micrometers-1.5 mm. When the thickness of the ceramic substrate is 100 μm to 5 mm, particularly 500 μm or more, the substrate having this high strength becomes a support substrate, and a dye-sensitized solar cell having excellent durability can be obtained.

透光性を有する基板1は、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1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、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の各種の熱可塑性樹脂が挙げられる。基板1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、透光性の指標である下記の透過率が60〜99%、特に85〜99%となる厚さであることが好ましい。
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
The light-transmitting substrate 1 can be formed using glass, a resin sheet, or the like. When the substrate 1 is made of a resin sheet, the resins used for forming the resin sheet include various thermoplastic resins such as polyesters such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyphenylene sulfide, polycarbonate, polysulfone, and polyethyleneidene norbornene. Can be mentioned. When the substrate 1 is a light-transmitting substrate, its thickness varies depending on the material and is not particularly limited, but the following transmittance, which is a light-transmitting index, is 60 to 99%, particularly 85 to 99%. It is preferable that it is the thickness which becomes.
Translucency means that the transmittance of visible light having a wavelength of 400 to 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

基板1に対向して配置される上記「透光性基板2」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、上記の各種の樹脂からなるシートが挙げられる。基板1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、透光性基板2は、ガラス及び樹脂等により形成することができるが、基板1はセラミック基板であり、透光性基板2はガラス基板であることが好ましい。また、基板1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り、透光性基板2はガラス基板であることがより好ましく、基板1はアルミナ基板であり、透光性基板2はガラス基板であることが特に好ましい(図1及び図7〜11参照)。
透光性基板2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。
Examples of the “translucent substrate 2” disposed to face the substrate 1 include a substrate made of glass, a resin sheet, or the like. A resin sheet is not specifically limited, The sheet | seat which consists of said various resin is mentioned. The substrate 1 can be formed of glass, resin, ceramic, and the like, and the translucent substrate 2 can be formed of glass, resin, and the like, but the substrate 1 is a ceramic substrate, and the translucent substrate 2 is A glass substrate is preferred. The substrate 1 is a ceramic substrate made of alumina, silicon nitride, zirconia, or the like, and the translucent substrate 2 is more preferably a glass substrate. The substrate 1 is an alumina substrate, and the translucent substrate 2 is a glass substrate. It is particularly preferable (see FIG. 1 and FIGS. 7 to 11).
The thickness of the translucent substrate 2 varies depending on the material and is not particularly limited. However, it is preferable that the transmissivity is 60 to 99%, particularly 85 to 99%.

上記「触媒電極3」は、基板1の一面側に配設される(図1及び図7〜11参照)。この触媒電極3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p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 “catalyst electrode 3” is disposed on one surface side of the substrate 1 (see FIGS. 1 and 7 to 11). The catalyst electrode 3 is composed of a material having catalytic activity, or a material containing a catalytic activity, of a metal, a conductive oxide and a conductive polymer used to form a translucent conductive layer p described later. It can be formed by at least one kind. As a substance having catalytic activity, noble metals such as platinum, gold and rhodium (however, silver is not preferred because of its low corrosion resistance to electrolytes, etc., hereinafter, silver is also not preferred in the part where the electrolyte etc. can contact) .), Carbon black and the like, and these have conductivity together. The catalyst electrode is preferably formed of a noble metal having catalytic activity and electrochemically stable, and it is particularly preferable to use platinum having high catalytic activity and high corrosion resistance to the electrolyte.

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。更に、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。また、導電性物質も特に限定されず、カーボンブラック、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(以下、「部」という。)とした場合に、1〜99部、特に50〜99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. Further, examples of the conductive polymer include those prepared by blending various conductive substances with a resin having no conductivity. 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. Further, the conductive substance is not particularly limited, and examples thereof include metals such as carbon black, aluminum, nickel, chromium and tungsten, and conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole and polyacetylene. As the conductive material, 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.
In the case of using a metal, conductive oxide, conductive polymer, or the like that does not have catalytic activity, the content of the substance having the catalytic activity is 100 masses of metal, conductive oxide, conductive polymer, etc. Parts (hereinafter referred to as “parts”), it is preferably 1 to 99 parts, particularly 50 to 99 parts.

このように、触媒電極3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3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3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 catalyst electrode 3 can be formed of a substance having conductivity and catalytic activity. Further, it can be formed of at least one of a metal, a conductive oxide and a conductive polymer containing a substance having catalytic activity. Furthermore, the catalyst electrode 3 may be a layer made of only one kind of material or a mixed layer made of two or more kinds of materials. Further, the catalyst electrode 3 may be a single layer, a metal layer, a conductive oxide layer, a conductive polymer layer, and a mixed layer composed of two or more of metal, conductive oxide and conductive polymer. A multilayer catalyst electrode composed of two or more of them may be used. The thickness of the catalyst electrode is not particularly limited, but can be 3 nm to 10 μm, particularly 3 nm to 2 μm in both cases of a single layer and a multilayer. When the thickness of the catalyst electrode is 3 nm to 10 μm, the catalyst electrode can have a sufficiently low resistance.

触媒活性を有する物質からなる触媒電極3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1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3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3は、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法等により、基板1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 catalyst electrode 3 made of a substance having catalytic activity can be formed by applying a paste containing fine particles of a substance having catalytic activity on the surface of the substrate 1 or the like. Further, the catalyst electrode 3 made of a metal containing a substance having catalytic activity or a conductive oxide can also be formed by the same method as that for the substance having catalytic activity. Examples of the coating method include various methods such as a screen printing method, a doctor blade method, a squeegee method, and a spin coating method. Furthermore, these catalyst electrodes 3 can also be formed by depositing metal or the like on the surface of the substrate 1 or the like by sputtering, vapor deposition, ion plating or the like.

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3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1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1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3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 catalyst electrode 3 made of a conductive polymer containing a substance having a catalytic activity is composed of a conductive polymer and a substance having a catalytic activity such as a powder or a fiber, a Banbury mixer, an internal mixer, an open The resin composition prepared by kneading with a roll or the like can be formed into a film, and the film can be formed by bonding to the surface of the substrate 1 or the like. Further, a solution or dispersion prepared by dissolving or dispersing the resin composition in a solvent can be applied to the surface of the substrate 1 and the like, dried, the solvent removed, and heated as necessary. . In addition, when the catalyst electrode 3 is a mixed layer, it can be formed by an appropriate method among the above-described various methods according to the type of material contained.

上記「第1半導体電極41」は、透光性基板2の一面側に配設される(図1及び図7〜11参照)。この第1半導体電極41の半導体電極基体は、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 “first semiconductor electrode 41” is disposed on one surface side of the translucent substrate 2 (see FIGS. 1 and 7 to 11). The semiconductor electrode substrate of the first semiconductor electrode 41 can be formed of metal oxide, metal sulfide, or the like. Examples of the metal oxide include titania, tin oxide, zinc oxide, niobium oxide such as niobium pentoxide, tantalum oxide, and zirconia. Also, double oxides such as strontium titanate, calcium titanate, and barium titanate can be used. Furthermore, examples of the metal sulfide include zinc sulfide, lead sulfide, and bismuth sulfide.

半導体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2等の表面に塗布して未焼成半導体電極基体sを形成し、その後、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半導体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 semiconductor electrode substrate is not particularly limited. For example, a paste containing fine particles such as metal oxide and metal sulfide is applied to the surface of the translucent substrate 2 and the like to form the unfired semiconductor electrode substrate s. And it can produce by baking after that. The method for applying the paste is not particularly limited, and examples thereof include a screen printing method, a doctor blade method, a squeegee method, and a spin coating method. The semiconductor electrode substrate produced in this way is formed in the form of an aggregate made up of fine particles.

半導体電極基体は、透光性基板2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て未焼成半導体電極基体sを形成し、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半導体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 semiconductor electrode substrate is formed by applying 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 translucent substrate 2 or the like to form an unfired semiconductor electrode substrate s. Then, it can be produced by a process such as drying and then heating to decompose and remove the organic polymer. This colloidal solution can also be applied by various methods such as a screen printing method, a doctor blade method, a squeegee method, and a spin coating method. The semiconductor electrode substrate produced by this method is also formed in the form of an aggregate made up of fine particles.

第1半導体電極41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。この第1半導体電極41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、第1半導体電極41は、その強度並びに透光性基板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2として樹脂シートを用いるときは、樹脂が熱劣化しないように適温で熱処理することが好ましい。   The thickness of the first semiconductor electrode 41 is not particularly limited, but may be 0.1 to 100 μm, preferably 1 to 50 μm, particularly 2 to 40 μm, and more preferably 5 to 30 μm. When the thickness of the first semiconductor electrode 41 is 0.1 to 100 μm, photoelectric conversion is sufficiently performed and power generation efficiency is improved. Further, the first semiconductor electrode 41 is preferably subjected to heat treatment in order to improve its strength and adhesion with the translucent substrate 2 or the like. The temperature and time of the heat treatment are not particularly limited, but the heat treatment temperature is preferably 40 to 700 ° C., particularly 100 to 500 ° C., and the heat treatment time is preferably 10 minutes to 10 hours, particularly preferably 20 minutes to 5 hours. In addition, when using a resin sheet as the translucent board | substrate 2, it is preferable to heat-process at appropriate temperature so that resin may not thermally deteriorate.

第1半導体電極41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 the “sensitizing dye” of the first semiconductor electrode 41, a complex dye and an organic dye that improve the photoelectric conversion effect can be used. Examples of complex dyes include metal complex dyes, and examples of organic dyes include polymethine dyes and merocyanine dyes. Examples of the metal complex dye include a ruthenium complex dye and an osmium complex dye, and a ruthenium complex dye is particularly preferable. Furthermore, in order to expand the wavelength range in which photoelectric conversion is performed and improve the photoelectric conversion efficiency, two or more sensitizing dyes having different wavelength ranges in which a sensitizing action is exhibited can be used in combination. In this case, it is preferable to set the type of sensitizing dye to be used in combination and the amount ratio thereof depending on the wavelength range and intensity distribution of the irradiated light. The sensitizing dye preferably has a functional group for bonding to the semiconductor electrode. Examples of this functional group include a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a cyano group.

半導体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半導体電極基体を浸漬し、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、半導体電極基体に塗布し、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 semiconductor electrode substrate is not particularly limited. For example, the semiconductor 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. It can be made to adhere. Alternatively, this solution can be applied to a semiconductor 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.

第1半導体電極41の触媒電極3に対向する側に触媒電極3とは離間して配設される上記「第1負極側集電電極51」は、第1半導体電極41等から集電する作用を有するとともに、後記の光散乱粒子により第1半導体電極41を透過し、第1負極側集電電極51に入射した光を散乱させる作用を併せて有する(図1及び図7〜11参照)。この散乱光の一部は再び第1半導体電極41に入射されて光電変換がなされる。このようにして、透光性基板2の側から入射した光をより効率よく利用することができる。この第1負極側集電電極51の材質は特に限定されず、タングステン、チタン及びモリブデン等の金属を用いることができる。   The “first negative electrode side collector electrode 51” disposed on the side of the first semiconductor electrode 41 facing the catalyst electrode 3 and spaced apart from the catalyst electrode 3 is a function of collecting current from the first semiconductor electrode 41 and the like. And also has a function of scattering light incident on the first negative electrode current collecting electrode 51 through the first semiconductor electrode 41 by light scattering particles described later (see FIGS. 1 and 7 to 11). A part of the scattered light is incident again on the first semiconductor electrode 41 and undergoes photoelectric conversion. In this way, light incident from the side of the translucent substrate 2 can be used more efficiently. The material of the first negative electrode side collecting electrode 51 is not particularly limited, and metals such as tungsten, titanium, and molybdenum can be used.

この第1負極側集電電極51の平面形状は特に限定されず、平面状の電極及び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等とすることができる。この第1負極側集電電極51は透光性を有する必要はなく、また、より多くの透過光を散乱させて第1半導体電極41に再び入射させるという観点からも平面状であることが好ましい。第1負極側集電電極51が平面状である場合、抵抗の低い負極側集電電極とするためには、第1半導体電極41と類似の平面形状であり、且つ第1半導体電極41に対して50%以上、特に65%以上、更に80%以上(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、第1半導体電極41と相似形に配設されることがより好ましい。   The planar shape of the first negative electrode side collecting electrode 51 is not particularly limited, and may be an electrode made of a planar electrode and a linear electrode and formed by a specific electrode pattern. The first negative electrode side collecting electrode 51 does not need to have translucency, and is preferably planar from the viewpoint of scattering more transmitted light and making it incident on the first semiconductor electrode 41 again. . When the first negative electrode side collector electrode 51 has a planar shape, the first negative electrode side collector electrode 51 has a planar shape similar to that of the first semiconductor electrode 41 in order to obtain a negative electrode side collector electrode with low resistance. It is preferable that the electrode is a planar electrode having an area of 50% or more, particularly 65% or more, and further 80% or more (may be substantially the same area). More preferably, the first semiconductor electrode 41 is disposed in a similar shape.

第1負極側集電電極51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場合、例えば、格子状、櫛歯状、放射状等の平面形状の電極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第1負極側集電電極51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。第1負極側集電電極51の全面積は、第1半導体電極41の全面積に対して50%以上、特に80%以上、更に90%以上(100%でもよい。)であることが好ましい。第1負極側集電電極51の面積が第1半導体電極41の全面積に対して50%以上、特に100%であれば、第1半導体電極41を透過した光のうちのより多くを第1負極側集電電極51において散乱させることができる。その結果、より多くの光を第1半導体電極41に再び入射させることができ、光を効率よく利用することができるとともに集電効率を高めることができる。   When the 1st negative electrode side current collection electrode 51 consists of a linear electrode and is formed by the specific electrode pattern, it can be set as planar electrodes, such as a grid | lattice shape, a comb-tooth shape, and radial shape, for example. In the case of the first negative electrode side collecting electrode 51 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 its electric resistance, cost, etc. It is preferable to set in consideration. The total area of the first negative electrode side collecting electrode 51 is preferably 50% or more, particularly 80% or more, and more preferably 90% or more (or 100%) with respect to the total area of the first semiconductor electrode 41. If the area of the first negative electrode side collecting electrode 51 is 50% or more, particularly 100%, with respect to the total area of the first semiconductor electrode 41, more of the light transmitted through the first semiconductor electrode 41 is the first. It can be scattered at the negative electrode side collector electrode 51. As a result, more light can be made incident again on the first semiconductor electrode 41, so that the light can be used efficiently and the current collection efficiency can be increased.

第1負極側集電電極51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もできる。   The method of providing the first negative electrode side collecting electrode 51 is not particularly limited. For example, titanium is formed by physical vapor deposition such as magnetron sputtering and electron beam vapor deposition using a mask on which a predetermined pattern is formed. There may be mentioned a method of depositing a metal such as molybdenum and then patterning by photolithography or the like. Moreover, it can also form by the method of patterning by the screen printing method etc. using the metallized ink containing each metal component, and baking it after that.

尚、第1半導体電極41と触媒電極3との間には電解質6が充填され(図11参照)、含有されている。従って、第1負極側集電電極51が第1半導体電解質1等と同じ大きさの平面状であるときは、この第1負極側集電電極51は多孔質体である必要がある(図1及び図7〜11参照)。この多孔質体からなる第1負極側集電電極51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、この第1負極側集電電極51が、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ときは多孔質体である必要はない。   The electrolyte 6 is filled between the first semiconductor electrode 41 and the catalyst electrode 3 (see FIG. 11) and contained. Therefore, when the first negative electrode side collecting electrode 51 is planar with the same size as the first semiconductor electrolyte 1 and the like, the first negative electrode side collecting electrode 51 needs to be a porous body (FIG. 1). And see FIGS. The porosity of the first negative electrode side collecting electrode 51 made of this porous body is not particularly limited, but may be 2 to 40%, particularly 10 to 30%, and further 15 to 25%. If the porosity is 10 to 30%, the electrolyte can be easily contained without lowering the current collection efficiency. When the first negative electrode side collecting electrode 51 is made of the above-mentioned linear electrode and formed by a specific electrode pattern, it is not necessary to be a porous body.

第1負極側集電電極51は、触媒電極3とは離間して配設され、負極側と正極側とが電気的に絶縁されるが、この電気的な絶縁をより確実にするため、第1負極側集電電極51と触媒電極3との間に絶縁層8を介装させることができる(図1及び図7〜10参照)。この絶縁層8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 first negative electrode side collecting electrode 51 is disposed away from the catalyst electrode 3, and the negative electrode side and the positive electrode side are electrically insulated. In order to make this electrical insulation more reliable, The insulating layer 8 can be interposed between the 1 negative electrode side current collection electrode 51 and the catalyst electrode 3 (refer FIG.1 and FIG.7-10). The material of the insulating layer 8 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.

絶縁層8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が、第1半導体電極41等と同じ大きさの平面状である場合は多孔質体である必要がある。絶縁層8が多孔質体であるとき、そ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6が容易に含有され、色素増感型太陽電池としての作用が損なわれることがない。また、絶縁層8の厚さも特に限定されないが、0.5〜20μm、特に1〜10μm、更に2〜5μmとすることができる。この絶縁層8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 insulating layer 8 is not particularly limited as long as the negative electrode side and the positive electrode side can be electrically insulated. For example, the insulating layer 8 may have a planar shape, or a specific shape such as a lattice shape, a comb shape, or a radial shape. However, in the case of a planar shape having the same size as the first semiconductor electrode 41 and the like, it needs to be a porous body. When the insulating layer 8 is a porous body, the porosity 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 6 is easily contained, and the function as a dye-sensitized solar cell is not impaired. The thickness of the insulating layer 8 is not particularly limited, but can be 0.5 to 20 μm, particularly 1 to 10 μm, and further 2 to 5 μm. When the thickness of the insulating layer 8 is 0.5 to 20 μm, the negative electrode side and the positive electrode side can be sufficiently electrically insulated.

絶縁層8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3の表面に塗膜を形成し、その後、所定温度で焼成する等の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3の表面に堆積させて設けることもできる。   The insulating layer 8 may be formed by using a paste containing each ceramic component or the like by forming a coating film on the surface of the catalyst electrode 3 by a screen printing method or the like and then firing at a predetermined temperature. it can. Further, a ceramic such as alumina, silicon nitride, zirconia, or the like may be deposited on the surface of the catalyst electrode 3 by a physical vapor deposition method such as a magnetron sputtering method or an electron beam vapor deposition method.

上記「電解質6」は、第1半導体電極41の少なくとも一部に含有され、且つ半導体電極41と基板1との間に充填される。電解質6は、通常、第1半導体電極41の全体に含有され、また、第1半導体電極41と基板1との間の全体に充填される。   The “electrolyte 6” is contained in at least a part of the first semiconductor electrode 41 and is filled between the semiconductor electrode 41 and the substrate 1. The electrolyte 6 is usually contained in the entire first semiconductor electrode 41 and filled in the entire area between the first semiconductor electrode 41 and the substrate 1.

電解質としては、(1)Iとヨウ化物、(2)Br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、CaI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、CaBr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、I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, CaBr 2 , etc. of the metal bromide, and tetra-alkyl ammonium bromide, bromine salts of quaternary ammonium compounds such as pyridinium bromide and the like. Among these electrolytes, an electrolyte obtained by combining I 2 and an iodine salt of a quaternary ammonium compound such as LiI, pyridinium iodide, and imidazolium iodide is particularly preferable. These electrolytes may use only 1 type and may use 2 or more types.

電解質6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 electrolyte 6 can be blended in a solvent together with various additives and used as an electrolyte solution. This solvent preferably has a low viscosity, a high ion mobility, and sufficient ion conductivity. Examples of such solvents include (1) carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate, (2) heterocyclic compounds such as 3-methyl-2-oxazolidinone, (3) ethers such as dioxane and diethyl ether, (4 ) Chain ethers such as ethylene glycol dialkyl ether, propylene glycol dialkyl ether, polyethylene glycol dialkyl ether, polypropylene glycol dialkyl ether, (5) methanol, ethanol, ethylene glycol monoalkyl ether, propylene glycol monoalkyl ether, polyethylene glycol monoalkyl Monoalcohols such as ether and polypropylene glycol monoalkyl ether, (6) ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene Polyhydric alcohols such as ethylene glycol, polypropylene glycol, glycerin, (7) nitriles such as acetonitrile, glutarodinitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, benzonitrile, (8) aprotic such as dimethyl sulfoxide, sulfolane, etc. Examples include polar substances. These solvent may use only 1 type and may use 2 or more types.

電解質溶液を用いる場合、この溶液は、基板1と透光性基板2との間を、第1半導体電極41等の周囲において樹脂又はガラスにより封着し、形成される空間に電解質溶液を注入し、含有させ、充填させることができる。この空間への電解質溶液の注入は、基板1の側からでも、透光性基板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。   In the case of using an electrolyte solution, this solution is sealed between the substrate 1 and the translucent substrate 2 with resin or glass around the first semiconductor electrode 41 and the like, and the electrolyte solution is injected into the space to be formed. , Can be included and filled. The electrolyte solution may be injected into this space from the substrate 1 side or from the translucent substrate 2 side, and it is preferable to provide an injection port on the side where it is easy to perforate and to inject from this injection port. In addition, although one injection port is sufficient, another hole can also be provided for air venting. Thus, by providing the hole for air venting, the electrolyte solution can be injected more easily.

第1負極側集電電極51が触媒電極3と離間している距離、即ち、絶縁層8が介装されているとき、この絶縁層8の厚さ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。この距離、又は絶縁層8の厚さ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。   When the first negative electrode side collecting electrode 51 is separated from the catalyst electrode 3, that is, when the insulating layer 8 is interposed, the thickness of the insulating layer 8 is not particularly limited, but is 200 μm or less, particularly 100 μm. Hereinafter, it can be further set to 50 μm or less (usually 1 μm or more). If this distance or the thickness of the insulating layer 8 is not more than a predetermined value, the conversion efficiency can be sufficiently increased.

第1半導体電極41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色素増感型太陽電池では、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 first semiconductor electrode 41 and the like include polyamide resins, thermoplastic polyester resins, modified polyolefin resins such as maleic acid-modified polyethylene, and polyolefins having adhesive properties such as ethylene-ethyl acrylate copolymer resins. Examples thereof include thermoplastic resins such as resins. Moreover, thermosetting resins, such as an epoxy resin, a urethane resin, a polyimide resin, and a thermosetting polyester resin, are mentioned. Furthermore, this sealing can also be performed with glass. In particular, in a dye-sensitized solar cell that requires long-term durability, sealing with glass is preferable.

上記「光散乱粒子7」としては、第1負極側集電電極51に含有させることができ、この第1負極側集電電極51に入射する光を散乱させることができる粒子を用いることができる(図2参照)。この粒子としては、金属酸化物及び金属硫化物等からなるものが挙げられる。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。   As the “light scattering particles 7”, particles that can be contained in the first negative electrode side collector electrode 51 and can scatter light incident on the first negative electrode side collector electrode 51 can be used. (See FIG. 2). As this particle | grain, what consists of a metal oxide, a metal sulfide, etc. is mentioned. Examples of the metal oxide include titania, tin oxide, zinc oxide, niobium oxide such as niobium pentoxide, tantalum oxide, and zirconia. Also, double oxides such as strontium titanate, calcium titanate, and barium titanate can be used. Furthermore, examples of the metal sulfide include zinc sulfide, lead sulfide, and bismuth sulfide.

第1負極側集電電極51に、上記の金属酸化物及び金属硫化物等からなる異質の粒子である光散乱粒子7が含有されることで、この光散乱粒子7の表面において光が散乱される。光散乱粒子7の粒径は特に限定されないが、その平均粒径は、第1半導体電極41の光吸収率が50%となる光波長(例えば、図3におけるA及びBの波長)の25〜75%の値であることが好ましい。光散乱粒子7の平均粒径は、第1半導体電極41の光吸収率が50%となる光波長の30〜70%、特に35〜65%、更に40〜60%の値であることがより好ましく、45〜55%、特に50%前後(例えば、48〜52%)であることが更に好ましい。第1半導体電極41の光吸収率が50%となる波長の光は透過光も多いが、この透過光の多くを散乱させて再び第1半導体電極41に入射させれば、この入射された光の50%程度が吸収され、全体としての光の利用効率を向上させることができる。   When the first negative electrode side collecting electrode 51 contains the light scattering particles 7 which are foreign particles made of the above metal oxide and metal sulfide, light is scattered on the surface of the light scattering particles 7. The The particle diameter of the light-scattering particles 7 is not particularly limited, but the average particle diameter is 25 to 25 of the light wavelength (for example, wavelengths A and B in FIG. 3) at which the light absorption rate of the first semiconductor electrode 41 is 50%. A value of 75% is preferred. The average particle diameter of the light scattering particles 7 is more preferably 30 to 70%, particularly 35 to 65%, and more preferably 40 to 60% of the light wavelength at which the light absorption rate of the first semiconductor electrode 41 is 50%. It is preferably 45 to 55%, more preferably around 50% (for example, 48 to 52%). The light having a wavelength at which the light absorption rate of the first semiconductor electrode 41 is 50% is also a lot of transmitted light. However, if much of the transmitted light is scattered and incident on the first semiconductor electrode 41 again, the incident light About 50% of the light is absorbed, and the light utilization efficiency as a whole can be improved.

更に、第1負極側集電電極51を構成する金属粒子の粒径は、0.1〜50μmとすることができ、0.5〜20μm、特に1〜10μmとすることが好ましい。一方、光散乱粒子7の粒径は、光吸収率50%となる光の波長をλ(nm)としたとき、λの25〜75%の粒径とすることができ、λの40〜60%、特に45〜55%、更に50%程度(48〜52%)とすることが好ましい。   Furthermore, the particle diameter of the metal particles constituting the first negative electrode side collecting electrode 51 can be 0.1 to 50 μm, preferably 0.5 to 20 μm, particularly preferably 1 to 10 μm. On the other hand, the particle diameter of the light scattering particles 7 can be 25 to 75% of the particle diameter of λ, where λ (nm) is the wavelength of light having a light absorption rate of 50%, and 40 to 60 of λ. %, Particularly 45 to 55%, more preferably about 50% (48 to 52%).

第1半導体電極41と光散乱粒子7とは、各々の少なくとも一部が同じ材質であることが好ましい。このように少なくとも一部が同じ材質であれば、第1半導体電極41と第1負極側集電電極51との密着性を高くすることができ、光電変換効率を向上させることもできる。また、半導体電極はチタニアからなることが多いが、第1半導体電極41をチタニアにより形成し、光散乱粒子7をチタニアにより形成することが好ましい。この場合、第1半導体電極41及び光散乱粒子7の各々が50質量%以上、特に80質量%以上のチタニアを含有しておればよいが、第1半導体電極41及び光散乱粒子7の各々の全体がチタニアからなることがより好ましい。このようにすれば、第1半導体電極41と第1負極側集電電極51との密着性を十分に高くすることができ、光電変換効率をより向上させることができる。   It is preferable that at least a part of each of the first semiconductor electrode 41 and the light scattering particles 7 is made of the same material. Thus, if at least a part is the same material, the adhesiveness between the first semiconductor electrode 41 and the first negative electrode side collecting electrode 51 can be increased, and the photoelectric conversion efficiency can also be improved. The semiconductor electrode is often made of titania, but it is preferable that the first semiconductor electrode 41 is made of titania and the light scattering particles 7 are made of titania. In this case, each of the first semiconductor electrode 41 and the light scattering particles 7 may contain 50% by mass or more, particularly 80% by mass or more of titania. More preferably, the whole consists of titania. In this way, the adhesion between the first semiconductor electrode 41 and the first negative electrode side collecting electrode 51 can be sufficiently increased, and the photoelectric conversion efficiency can be further improved.

この色素増感型太陽電池では、第1負極側集電電極51の触媒電極3に対向する側に、第1負極側集電電極51より導電性が高い第2負極側集電電極52を設けることもできる(図7参照)。この第1負極側集電電極51より導電性が高いとは、光散乱粒子7を含有することで導電性が低下している第1負極側集電電極51に比べて、光散乱粒子7が含有されていないか、含有されている場合は光散乱粒子7の含有量が第1負極側と51に比べて少ないという意味である。第2負極側集電電極52には光散乱粒子7が含有されていないか、含有されている場合は含有量が第1負極側集電電極51の50%以下、特に20%以下であることが好ましい。これにより、第1負極側集電電極51の集電効率の低下を補完することができ、集電電極全体としての集電効率を向上させることができる。
この第2負極側集電電極52の材質、平面形状、厚さ及び形成方法等は、前記の第1負極側集電電極51の場合と同様である。更に、同様の理由で、第2負極側集電電極52を第1半導体電極41と同じ大きさの平面状に形成したときは、第2負極側集電電極52は多孔質体である必要がある。
In this dye-sensitized solar cell, the second negative electrode side collecting electrode 52 having higher conductivity than the first negative electrode side collecting electrode 51 is provided on the side of the first negative electrode side collecting electrode 51 facing the catalyst electrode 3. (See FIG. 7). The conductivity higher than that of the first negative electrode side collecting electrode 51 means that the light scattering particles 7 are contained in the light scattering particles 7 as compared with the first negative electrode side collecting electrode 51 whose conductivity is lowered by containing the light scattering particles 7. If it is not contained or contained, it means that the content of the light scattering particles 7 is less than that of the first negative electrode side and 51. The second negative electrode side collecting electrode 52 does not contain the light scattering particles 7 or, if it is contained, the content thereof is 50% or less of the first negative electrode side collecting electrode 51, particularly 20% or less. Is preferred. Thereby, the fall of the current collection efficiency of the 1st negative electrode side current collection electrode 51 can be supplemented, and the current collection efficiency as the whole current collection electrode can be improved.
The material, planar shape, thickness, formation method, and the like of the second negative electrode side collecting electrode 52 are the same as those of the first negative electrode side collecting electrode 51. Furthermore, for the same reason, when the second negative electrode side collecting electrode 52 is formed in a planar shape having the same size as the first semiconductor electrode 41, the second negative electrode side collecting electrode 52 needs to be a porous body. is there.

また、この色素増感型太陽電池では、第1負極側集電電極51の触媒電極3に対向する側に、第2半導体電極42を設けることもできる(図8参照)。第1負極側集電電極51は透光性はそれほど高くはないが、この第1負極側集電電極51を透過する光もある。この透過光を利用して第2半導体電極42においても光電変換することができ、光電変換効率を向上させることができる。
この第2半導体電極42の材質、平面形状、厚さ及び形成方法等は、前記の第1半導体電極41の場合と同様である。更に、この第2半導体電極42が有する増感色素の種類、増感色素を付着させる方法及び付着量等も前記の第1半導体電極41の場合と同様である。
尚、第2半導体電極42の強度及び第1負極側集電電極51との密着性を向上させるため熱処理する場合、熱処理の温度及び時間は第1半導体電極41のときと同様とすることができる。
In the dye-sensitized solar cell, the second semiconductor electrode 42 can be provided on the side of the first negative electrode side collecting electrode 51 facing the catalyst electrode 3 (see FIG. 8). The first negative electrode side collector electrode 51 is not so light transmissive, but there is also light that passes through the first negative electrode side collector electrode 51. Using this transmitted light, the second semiconductor electrode 42 can also perform photoelectric conversion, and the photoelectric conversion efficiency can be improved.
The material, planar shape, thickness, formation method, and the like of the second semiconductor electrode 42 are the same as those of the first semiconductor electrode 41. Further, the kind of sensitizing dye, the method of attaching the sensitizing dye, the amount of attachment, and the like of the second semiconductor electrode 42 are the same as those of the first semiconductor electrode 41.
When the heat treatment is performed to improve the strength of the second semiconductor electrode 42 and the adhesion with the first negative electrode side collector electrode 51, the temperature and time of the heat treatment can be the same as those of the first semiconductor electrode 41. .

更に、この色素増感型太陽電池では、基板1と触媒電極3との間に触媒電極3から集電するための正極側集電電極aを設けることもできる(図9参照)。この正極側集電電極aは、触媒電極3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3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。また、触媒電極3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3の抵抗はより高くなるため、正極側集電電極aを設け、集電効率を高めることがより好ましい。   Furthermore, in this dye-sensitized solar cell, a positive-side collector electrode a for collecting current from the catalyst electrode 3 can be provided between the substrate 1 and the catalyst electrode 3 (see FIG. 9). This positive electrode side collecting electrode a is formed from a noble metal having excellent conductivity, such as platinum, with the catalyst electrode 3 being 20 nm or more, and more preferably 1 μm or more (usually 10 μm or less) from the viewpoint of conductivity. Although it is not necessary to provide it, it is preferable in terms of cost. That is, since platinum etc. are expensive, it is preferable to make the catalyst electrode 3 as thin as possible. However, if it is thin, the resistance becomes high. Therefore, by providing the positive collector electrode, it is possible to improve the current collection efficiency and reduce the cost. Further, when the catalyst electrode 3 is formed of a composition in which the conductive oxide is mixed with a substance having catalytic activity, the resistance of the catalyst electrode 3 becomes higher. It is more preferable to increase the current collection efficiency.

正極側集電電極aの平面形状は特に限定されないが、基板1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aが平面状である場合、抵抗の低い正極側集電電極aとするためには、触媒電極3と類似の平面形状であり、且つ触媒電極3に対して50%以上、特に65%以上、更に80%以上(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3と相似形に配設されることがより好ましい。   Although the planar shape of the positive electrode side collector electrode a is not particularly limited, since the light transmitting property is not essential on the substrate 1 side, it can be a planar shape. When the positive electrode side collecting electrode a is planar, it has a planar shape similar to that of the catalyst electrode 3 and 50% or more with respect to the catalyst electrode 3 in order to obtain a positive electrode side collecting electrode a having low resistance. In particular, a flat electrode having an area of 65% or more, more preferably 80% or more (may be substantially the same area) is preferable. More preferably, the catalyst electrode 3 is arranged in a similar shape.

正極側集電電極a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a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a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aの全面積は特に限定されないが、触媒電極3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 electrode side collecting electrode a may be an electrode made of a linear electrode and formed by a specific electrode pattern. This specific pattern is not particularly limited, and may be, for example, a lattice shape, a comb shape, a radial shape, or the like. In the case of the positive electrode side current collecting electrode a made of this linear electrode and formed by a specific electrode pattern, the width and thickness of the linear electrode are not particularly limited, taking into account its electrical resistance, cost, etc. It is preferable to set. When the positive electrode side collecting electrode a is an electrode made of a linear electrode and formed by a specific electrode pattern, the total area of the positive electrode side collecting electrode a is not particularly limited, but the total area of the catalyst electrode 3 is On the other hand, it can be 0.1% or more, particularly 5% or more, and further 10% or more. In addition, the total area can be 90% or more, and the current collecting efficiency can be further improved if the positive electrode side current collecting electrode having such a large area is used.

正極側集電電極a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。   The method of providing the positive electrode side collecting electrode a is not particularly limited. For example, titanium, molybdenum by physical vapor deposition such as magnetron sputtering and electron beam vapor deposition using a mask on which a predetermined pattern is formed. For example, a method of depositing a metal such as photolithography and then patterning by photolithography or the like may be used. Moreover, it can form by the method of patterning by the screen-printing method etc. using the metallized ink containing each metal component, and baking it after that.

また、この色素増感型太陽電池では、透光性基板2と第1半導体電極41との間に透光性導電層pを設けることもできる(図10参照)。この透光性導電層p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p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p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/cm以下、特に1〜10Ω/cmとなる厚さであることが好ましい。 Moreover, in this dye-sensitized solar cell, the translucent conductive layer p can be provided between the translucent substrate 2 and the first semiconductor electrode 41 (see FIG. 10). The translucent conductive layer p only needs to have translucency and conductivity. The material of the translucent conductive layer p is not particularly limited, and examples thereof include a thin film made of a conductive oxide, a metal thin film, and a carbon thin film. Examples of the conductive oxide include tin oxide, fluorine-doped tin oxide, indium oxide, tin-doped indium oxide, and zinc oxide. Examples of the metal include platinum, gold, copper, aluminum, rhodium and indium. The transparent conductive layer thickness of the p varies also depending on the material, but are not limited to, surface resistance 100 [Omega / cm 2 or less, particularly preferably 1~10Ω / cm 2 become thick.

透光性導電層pの形成方法は特に限定されず、金属、導電性酸化物等の微粒子を含有するペーストを、透光性基板1の表面に塗布して形成することができる。この塗布方法としては、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。また、透光性導電層pは、金属、導電性酸化物等を用いたスパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等により形成することもできる。   The method for forming the light-transmitting conductive layer p is not particularly limited, and the light-transmitting conductive layer p can be formed by applying a paste containing fine particles such as metal and conductive oxide on the surface of the light-transmitting substrate 1. Examples of the coating method include various methods such as a doctor blade method, a squeegee method, and a spin coating method. The translucent conductive layer p can also be formed by a sputtering method, a vacuum deposition method, an ion plating method, or the like using a metal, a conductive oxide, or the like.

本発明の色素増感型太陽電池の製造方法は特に限定されず、(1)基板1の一面側に、触媒電極3、絶縁層8、第1負極側集電電極51及び第1半導体電極41が積層された状態に形成し、その後、触媒電極3等を取り囲む接合層9を形成し、次いで、第1半導体電極41の少なくとも一部等に電解質6を含有させる方法が挙げられる。また、(2)基板1の一面側に触媒電極3を形成し、透光性基板2の一面側に第1半導体電極41及び第1負極側集電電極51が積層された状態に形成し、その後、触媒電極3と第1負極側集電電極51とを対向させ、且つ触媒電極3と第1負極側集電電極51との間を、樹脂等からなる絶縁枠i(図11参照)を介在させること等により離間させた状態で、触媒電極3等を取り囲む接合層9を形成し、次いで、第1半導体電極41の少なくとも一部等に電解質6を含有させる方法が挙げられる。これらの方法のうちでは、第1負極側集電電極51と触媒電極3とを離間させて形成することが容易な(1)の方法が好ましい。   The method for producing the dye-sensitized solar cell of the present invention is not particularly limited. (1) On one side of the substrate 1, the catalyst electrode 3, the insulating layer 8, the first negative electrode side collector electrode 51, and the first semiconductor electrode 41. Is formed in a laminated state, and then a bonding layer 9 surrounding the catalyst electrode 3 and the like is formed, and then the electrolyte 6 is contained in at least a part of the first semiconductor electrode 41 and the like. (2) The catalyst electrode 3 is formed on one surface side of the substrate 1, and the first semiconductor electrode 41 and the first negative electrode side collecting electrode 51 are stacked on the one surface side of the translucent substrate 2, Thereafter, an insulating frame i (see FIG. 11) made of resin or the like is provided between the catalyst electrode 3 and the first negative electrode side collector electrode 51 so as to face each other and between the catalyst electrode 3 and the first negative electrode side collector electrode 51. There is a method in which the bonding layer 9 surrounding the catalyst electrode 3 or the like is formed in a state of being separated by interposing it or the like, and then the electrolyte 6 is contained in at least a part of the first semiconductor electrode 41 or the like. Among these methods, the method (1) is preferable because it is easy to form the first negative electrode side collecting electrode 51 and the catalyst electrode 3 apart from each other.

上記(1)の製造方法は、未焼成セラミック基板1’の一面側に、触媒電極3となる導電塗膜である未焼成触媒電極3’、絶縁層8となる導電塗膜である未焼成絶縁8’及び第1負極側集電電極51となる導電塗膜である未焼成光散乱粒子7’を含有する未焼成第1負極側集電電極51’をこの順に形成して未焼成積層体とし、その後、この未焼成積層体を同時焼成し、次いで、同時焼成により作製された負極側集電電極51の一面側に、第1半導体電極41となる導電塗膜である未焼成半導体電極基体sを形成し、その後、焼成して半導体電極基体を作製し、次いで、この半導体電極基体に増感色素を含浸させて第1半導体電極41を作製し、その後、第1半導体電極41の一面側に透光性基板2を載置し、次いで、セラミック基板1と透光性基板2との間に、触媒電極3等を取り囲む接合層9を形成し、その後、第1半導体電極41の少なくとも一部、第1負極側集電電極51及び絶縁層8に電解質6を含有させるものである。   In the production method of (1), the unfired ceramic substrate 1 ′ has a non-fired catalyst electrode 3 ′ that is a conductive coating film that becomes the catalyst electrode 3, and a non-fired insulation that is a conductive coating film that becomes the insulating layer 8. An unfired first negative electrode side collector electrode 51 ′ containing unfired light scattering particles 7 ′, which is a conductive coating film that becomes 8 ′ and the first negative electrode side collector electrode 51, is formed in this order to form an unfired laminate. Thereafter, the unfired laminate is simultaneously fired, and then the unfired semiconductor electrode substrate s, which is a conductive coating film to be the first semiconductor electrode 41, on one surface side of the negative electrode side collecting electrode 51 produced by simultaneous firing. And then firing to produce a semiconductor electrode substrate, and then impregnating the semiconductor electrode substrate with a sensitizing dye to produce a first semiconductor electrode 41, and then to one side of the first semiconductor electrode 41 The translucent substrate 2 is placed, and then the ceramic substrate 1 and the translucent substrate. The joining layer 9 surrounding the catalyst electrode 3 and the like is formed between the conductive substrate 2 and the electrolyte 6 is then contained in at least a part of the first semiconductor electrode 41, the first negative electrode side collecting electrode 51 and the insulating layer 8. It is something to be made.

各々の導電塗膜の形成方法は特に限定されず、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。これらの方法のうちでは特にスクリーン印刷法が好ましい。また、焼成温度も特に限定されないが、未焼成積層体の場合は未焼成セラミック基板1’に含有されるセラミックの種類、未焼成半導体電極基体sの場合は、この基体sに含有される金属酸化物及び金属硫化物等の種類により設定することが好ましい。更に、半導体電極基体に増感色素を付着させる方法、及び第1半導体電極41等に電解質6を含有させる方法については前記の記載をそのまま適用することができる。   The method for forming each conductive coating film is not particularly limited, and examples thereof include a screen printing method, a doctor blade method, a squeegee method, and a spin coating method. Of these methods, the screen printing method is particularly preferable. Also, the firing temperature is not particularly limited, but in the case of an unfired laminate, the type of ceramic contained in the unfired ceramic substrate 1 ', and in the case of an unfired semiconductor electrode substrate s, the metal oxide contained in this substrate s. It is preferable to set according to the type of the product and the metal sulfide. Furthermore, the above description can be applied as it is to the method of attaching the sensitizing dye to the semiconductor electrode substrate and the method of containing the electrolyte 6 in the first semiconductor electrode 41 or the like.

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1の色素増感型太陽電池201を作製した。
[1]未焼成セラミック基板1’から未焼成第1負極側集電電極51’までを積層した未焼成積層体の作製
純度99.9質量%のアルミナ粉末100部に、焼結助剤として5部のマグネシア、カルシア及びシリカの混合粉末及び2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3となる導電塗膜(未焼成触媒電極3’)を形成した。次いで、この未焼成触媒電極3’の表面に、タングステン成分と、このタングステン成分と同体積の炭素粉末(各々の体積は粒径の測定値から算出した体積である。)と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絶縁層8となる導電塗膜(未焼成絶縁層8’)を形成した。その後、この未焼成絶縁層8’の表面に、タングステン成分と、このタングステン成分と同体積のチタニア粉末(光散乱粒子7)(各々の体積は上記と同様にして測定した見掛け体積である。)と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第1負極側集電電極51となる導電塗膜(未焼成第1負極側集電電極51’)を形成した。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1の一面側に、縦96mm、横96mm、厚さ500nmの触媒電極3、厚さ5μm、空孔率約30%の多孔質の絶縁層8及び厚さ500nmの第1負極側集電電極51が形成された積層体を作製した。
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.
Example 1
The dye-sensitized solar cell 201 of FIG. 1 was produced as follows.
[1] Production of unsintered laminate in which unsintered ceramic substrate 1 'to unsintered first negative electrode side collector electrode 51' are laminated 5 parts as a sintering aid on 100 parts of alumina powder with a purity of 99.9% by mass Part of magnesia, calcia and silica mixed powder, 2 parts of binder and solvent were blended to prepare a slurry, and an alumina green sheet was prepared by the doctor blade method using this slurry. Thereafter, a conductive coating film (unfired catalyst electrode 3 ′) to be the catalyst electrode 3 was formed on one surface side of the alumina green sheet by screen printing using a metallized ink containing a platinum component. Next, a metallized ink containing a tungsten component and a carbon powder having the same volume as the tungsten component (each volume is a volume calculated from a measured particle size) on the surface of the unfired catalyst electrode 3 ′. Was used to form a conductive coating film (unfired insulating layer 8 ′) to be the insulating layer 8 by screen printing. Thereafter, a tungsten component and titania powder (light scattering particles 7) having the same volume as the tungsten component (each volume is an apparent volume measured in the same manner as described above) on the surface of the unfired insulating layer 8 ′. The electroconductive coating film (unbaked 1st negative electrode side current collection electrode 51 ') used as the 1st negative electrode side current collection electrode 51 was formed by screen printing using the metallized ink containing these. Next, it is integrally fired at 1500 ° C. in a reducing atmosphere, and the catalyst electrode 3 having a length of 96 mm, a width of 96 mm, a thickness of 500 nm, a thickness of 5 μm, A laminate in which the porous insulating layer 8 having a porosity of about 30% and the first negative electrode side collector electrode 51 having a thickness of 500 nm was formed was produced.

[2]第1半導体電極41の作製
[1]において作製した積層体の第1負極側集電電極51の一面側に、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、未焼成半導体電極基体sを形成した。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(半導体電極基体)を形成した。次いで、この半導体電極基体を、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第1半導体電極41を作製した。
[2] Fabrication of first semiconductor electrode 41 A slurry containing titania particles having a particle diameter of 10 to 20 nm (manufactured by Solaronix, manufactured on one surface side of the first negative electrode side collecting electrode 51 of the laminate fabricated in [1]. The product name “Ti-Nonoxide D / SP”) was applied by screen printing and dried at 120 ° C. for 1 hour to form an unfired semiconductor electrode substrate s. Then, it baked at 480 degreeC for 30 minutes, and formed the titania sintered layer (semiconductor electrode base | substrate) of length 96mm, width 96mm, and thickness 20 micrometers. Next, the semiconductor electrode substrate is immersed in an ethanol solution of a ruthenium complex (manufactured by Solaronix, trade name “535bis-TBA”) for 10 hours, and the titania sintered particles absorb light in a wavelength region of 400 to 600 nm. A first semiconductor electrode 41 was prepared by attaching a ruthenium complex, which is a dye-sensitive dye.

[3]色素増感型太陽電池の作製
[2]において作製した第1半導体電極41を備える積層体の、アルミナ基板1の一面側の触媒電極3が形成されていない部分に、熱硬化性樹脂からなる接着剤を用いて、幅1mm、厚さ60μmの未硬化接合層9’をスクリーン印刷により形成し、その後、第1半導体電極41の表面に縦100mm、横100mm、厚さが1mmのガラス基板2を載置し、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、5分加熱してアルミナ基板1とガラス基板2とを接合し、幅2mm、厚さ30μmの接合層9を作成した。その後、ガラス基板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6を第1半導体電極41、第1負極側集電電極51及び絶縁層8に含有させた。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] Production of dye-sensitized solar cell A thermosetting resin is formed on a portion of the laminate including the first semiconductor electrode 41 produced in [2] where the catalyst electrode 3 on one surface side of the alumina substrate 1 is not formed. An uncured bonding layer 9 ′ having a width of 1 mm and a thickness of 60 μm is formed by screen printing using an adhesive made of The substrate 2 is placed, then placed on a hot plate adjusted to 100 ° C. with the glass substrate 2 side down, and heated for 5 minutes to join the alumina substrate 1 and the glass substrate 2 to a width of 2 mm, A bonding layer 9 having a thickness of 30 μm was prepared. Thereafter, an iodine electrolyte solution (trade name “Iodolyte PN-50” manufactured by Solaronix Co., Ltd.) is injected from an electrolyte solution injection port provided at a predetermined position of the glass substrate 2, and the electrolyte 6 is connected to the first semiconductor electrode 41, the first electrode. 1 The negative electrode side collector electrode 51 and the insulating layer 8 were included. After injection of the iodine electrolyte, the inlet was sealed using the above adhesive.

[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/cmの擬似太陽光を照射したところ、変換効率7.5%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 solar cell 201 produced by the above [1] to [3] using a solar simulator whose spectrum is adjusted to AM1.5. When the artificial sunlight was irradiated, the conversion efficiency was 7.5%.

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、基板1の側に第1負極側集電電極51と第1半導体電極41とを配設し、透光性基板2の側に触媒電極3を配設した態様とすることもできる。より詳しくは、基板1と、この基板1に対向して配置された透光性基板2と、基板1の一面側に配設された光散乱粒子7を含有する第1負極側集電電極51と、この第1負極側集電電極51の触媒電極3に対向する側に触媒電極3と離間して配設された増感色素を有する第1半導体電極41と、透光性基板2の一面側に配設された触媒電極3と、第1半導体電極41の少なくとも一部に含有され、且つ第1半導体電極41と触媒電極3との間に充填された電解質6とを備える色素増感型太陽電池207とすることができる。また、この色素増感型太陽電池207においても、触媒電極3と第1負極側集電電極51との間には絶縁層8が介装されていてもよいし(図12参照)、電解質6が充填されていてもよい。更に、この態様の場合、透光性基板2と触媒電極3との間に、通常、前記と同様の透光性導電層pが設けられる。   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, the first negative electrode side collecting electrode 51 and the first semiconductor electrode 41 may be disposed on the substrate 1 side, and the catalyst electrode 3 may be disposed on the translucent substrate 2 side. More specifically, the first negative electrode side collecting electrode 51 containing the substrate 1, the translucent substrate 2 disposed opposite to the substrate 1, and the light scattering particles 7 disposed on one surface side of the substrate 1. A first semiconductor electrode 41 having a sensitizing dye disposed away from the catalyst electrode 3 on the side of the first negative electrode side collecting electrode 51 facing the catalyst electrode 3, and one surface of the translucent substrate 2 Dye-sensitized type comprising a catalyst electrode 3 disposed on the side and an electrolyte 6 contained in at least a part of the first semiconductor electrode 41 and filled between the first semiconductor electrode 41 and the catalyst electrode 3 The solar battery 207 can be used. In the dye-sensitized solar cell 207, the insulating layer 8 may be interposed between the catalyst electrode 3 and the first negative electrode side collecting electrode 51 (see FIG. 12), or the electrolyte 6 May be filled. Further, in the case of this embodiment, a translucent conductive layer p similar to the above is usually provided between the translucent substrate 2 and the catalyst electrode 3.

更に、電解質6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。   Furthermore, as the electrolyte 6, it is also possible to use an ionic liquid such as a non-volatile imidazolium salt, a gel obtained by gelling this ionic liquid, and a solid such as copper iodide or copper thiocyanide.

実施例1の色素増感型太陽電池201の断面を示す模式図である。3 is a schematic diagram showing a cross section of a dye-sensitized solar cell 201 of Example 1. FIG. 図1の色素増感型太陽電池201における第1負極側集電電極51の一部を拡大して示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a part of a first negative electrode side collecting electrode 51 in the dye-sensitized solar cell 201 in FIG. 増感色素を有する半導体電極41の光吸収曲線の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the light absorption curve of the semiconductor electrode 41 which has a sensitizing dye. 実施例1の色素増感型太陽電池201の製造において、未焼成セラミック基板の一面側に、未焼成触媒電極3’、未焼成絶縁層8’及び未焼成第1負極側集電電極51’が積層された様子を示す模式図である。In the production of the dye-sensitized solar cell 201 of Example 1, the unfired catalyst electrode 3 ′, the unfired insulating layer 8 ′, and the unfired first negative electrode side collector electrode 51 ′ are formed on one side of the unfired ceramic substrate. It is a schematic diagram which shows a mode that it laminated | stacked. 実施例1の色素増感型太陽電池201の製造において、未焼成セラミック基板の一面側に積層された未焼成触媒電極、未焼成絶縁層及び未焼成第1負極側集電電極を同時焼成し、更に未焼成半導体電極基体sが積層された様子を示す模式図である。In the production of the dye-sensitized solar cell 201 of Example 1, the unfired catalyst electrode, the unfired insulating layer, and the unfired first negative electrode side collector electrode laminated on one side of the unfired ceramic substrate were co-fired, Furthermore, it is a schematic diagram which shows a mode that the unbaked semiconductor electrode base | substrate s was laminated | stacked. 実施例1の色素増感型太陽電池201の製造において、半導体電極基体に増感色素が含浸されて第1半導体電極41が作製され、且つ触媒電極3等の周囲を取り囲む未硬化接合層9’が形成された様子を示す模式図である。In the production of the dye-sensitized solar cell 201 of Example 1, the semiconductor electrode substrate is impregnated with the sensitizing dye to produce the first semiconductor electrode 41, and the uncured bonding layer 9 ′ surrounding the catalyst electrode 3 and the like is surrounded by the uncured bonding layer 9 ′. It is a schematic diagram which shows a mode that was formed. 図1の色素増感型太陽電池において、第1半導体電極41の触媒電極3と対向する側に更に第2負極側集電電極52が設けられた色素増感型太陽電池202の断面を示す模式図である。In the dye-sensitized solar cell of FIG. 1, a schematic view showing a cross section of a dye-sensitized solar cell 202 in which a second negative electrode side collecting electrode 52 is further provided on the side of the first semiconductor electrode 41 facing the catalyst electrode 3. FIG. 図1の色素増感型太陽電池において、第1半導体電極41の触媒電極3と対向する側に更に第2半導体電極42が設けられた色素増感型太陽電池203の断面を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross section of a dye-sensitized solar cell 203 in which a second semiconductor electrode 42 is further provided on the side of the first semiconductor electrode 41 facing the catalyst electrode 3 in the dye-sensitized solar cell of FIG. 1. . 図1の色素増感型太陽電池において、基板1と触媒電極3との間に更に正極側集電電極aが設けられた色素増感型太陽電池204の断面を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross section of a dye-sensitized solar cell 204 in which a positive current collecting electrode a is further provided between a substrate 1 and a catalyst electrode 3 in the dye-sensitized solar cell of FIG. 1. 図1の色素増感型太陽電池において、透光性基板2と第1半導体電極41との間に更に透光性導電層pが設けられた色素増感型太陽電池205の断面を示す模式図である。In the dye-sensitized solar cell of FIG. 1, a schematic view showing a cross section of a dye-sensitized solar cell 205 in which a light-transmitting conductive layer p is further provided between the light-transmitting substrate 2 and the first semiconductor electrode 41. It is. 図1の色素増感型太陽電池において、第1半導体電極41と触媒電極3との間が空隙になっている色素増感型太陽電池206の断面を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross section of a dye-sensitized solar cell 206 in which a gap is formed between a first semiconductor electrode 41 and a catalyst electrode 3 in the dye-sensitized solar cell of FIG. 1. 図10の色素増感型太陽電池において、基板1の側に第1負極側集電電極51と第1半導体電極41とが配設され、透光性基板2の側に触媒電極3が配設された色素増感型太陽電池207の断面を示す模式図である。In the dye-sensitized solar cell of FIG. 10, the first negative electrode side collecting electrode 51 and the first semiconductor electrode 41 are disposed on the substrate 1 side, and the catalyst electrode 3 is disposed on the translucent substrate 2 side. It is a schematic diagram which shows the cross section of the dye-sensitized solar cell 207 made.

符号の説明Explanation of symbols

1;基板、2;透光性基板、3;触媒電極、41;第1半導体電極、42;第2半導体電極、51;第1負極側集電電極、52;第2負極側集電電極、6;電解質、7;光散乱粒子、8;絶縁層、9;接合層、a;正極側集電電極、p;透光性導電層、i;樹脂製絶縁枠、1’;未焼成セラミック基板、3’;未焼成触媒電極、s;未焼成半導体電極基体、51’;未焼成第1負極側集電電極、7’;未焼成光散乱粒子、8’;未焼成絶縁層、9’;未硬化接合層、201、202、203、204、205、206、207;色素増感型太陽電池。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Substrate, 2; Translucent substrate, 3; Catalyst electrode, 41; First semiconductor electrode, 42; Second semiconductor electrode, 51; First negative electrode side collector electrode, 52; 6; electrolyte, 7; light scattering particles, 8; insulating layer, 9; bonding layer, a; positive electrode side collecting electrode, p; translucent conductive layer, i; resin insulating frame, 1 ′; 3 ′; unsintered catalyst electrode, s; unsintered semiconductor electrode substrate, 51 ′; unsintered first negative electrode side collector electrode, 7 ′; unsintered light scattering particles, 8 ′; unsintered insulating layer, 9 ′; Uncured bonding layer, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207; a dye-sensitized solar cell.

Claims (9)

基板1と、該基板1に対向して配置された透光性基板2と、該基板1の一面側に配設された触媒電極3と、該透光性基板2の一面側に配設された増感色素を有する第1半導体電極41と、該第1半導体電極41の該触媒電極3に対向する側に該触媒電極3と離間して配設された第1負極側集電電極51と、該第1半導体電極41の少なくとも一部に含有され、且つ該第1半導体電極41と該触媒電極3との間に充填された電解質6とを備える色素増感型太陽電池において、
該第1負極側集電電極51が光散乱粒子7を含有することを特徴とする色素増感型太陽電池。
A substrate 1, a translucent substrate 2 disposed opposite the substrate 1, a catalyst electrode 3 disposed on one surface side of the substrate 1, and a translucent substrate 2 disposed on one surface side; A first semiconductor electrode 41 having a sensitizing dye, and a first negative electrode side collector electrode 51 disposed on the side of the first semiconductor electrode 41 facing the catalyst electrode 3 and spaced apart from the catalyst electrode 3; In the dye-sensitized solar cell including the electrolyte 6 contained in at least a part of the first semiconductor electrode 41 and filled between the first semiconductor electrode 41 and the catalyst electrode 3,
The dye-sensitized solar cell, wherein the first negative electrode side collecting electrode 51 contains light scattering particles 7.
上記触媒電極3と上記第1負極側集電電極51との間に絶縁層8が介装されており、該絶縁層8に上記電解質6が含有されている請求項1に記載の色素増感型太陽電池。   The dye sensitization according to claim 1, wherein an insulating layer 8 is interposed between the catalyst electrode 3 and the first negative electrode side collecting electrode 51, and the electrolyte 6 is contained in the insulating layer 8. Type solar cell. 上記第1負極側集電電極51の上記触媒電極3に対向する側に、該第1負極側集電電極51より導電性が高い第2負極側集電電極52が配設されている請求項1又は2に記載の色素増感型太陽電池。   The second negative electrode side collecting electrode 52 having higher conductivity than the first negative electrode side collecting electrode 51 is disposed on the side of the first negative electrode side collecting electrode 51 facing the catalyst electrode 3. 3. The dye-sensitized solar cell according to 1 or 2. 上記第1負極側集電電極51の上記触媒電極3に対向する側に、増感色素を有する第2半導体電極42が配設されている請求項1又は2に記載の色素増感型太陽電池。   3. The dye-sensitized solar cell according to claim 1, wherein a second semiconductor electrode having a sensitizing dye is disposed on a side of the first negative electrode side collecting electrode 51 facing the catalyst electrode 3. . 上記光散乱粒子7の平均粒径が、上記第1半導体電極41の光吸収率が50%となる光波長の25〜75%の値である請求項1乃至4のうちのいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池。   The average particle diameter of the light scattering particles 7 is a value of 25 to 75% of a light wavelength at which the light absorption rate of the first semiconductor electrode 41 is 50%. The dye-sensitized solar cell described. 上記第1半導体電極41及び上記光散乱粒子7の各々の少なくとも一部が同じ材質からなる請求項1乃至5のうちのいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池。   The dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 5, wherein at least a part of each of the first semiconductor electrode 41 and the light scattering particles 7 is made of the same material. 上記第1半導体電極41及び上記光散乱粒子7の各々がチタニアからなる、又はチタニアを含有する請求項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 dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 6, wherein each of the first semiconductor electrode 41 and the light scattering particle 7 is made of titania or contains titania. 上記基板1がセラミックからなる請求項1乃至7のうちのいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池。   The dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 7, wherein the substrate 1 is made of ceramic. 請求項1乃至8のうちのいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池の製造方法であって、未焼成セラミック基板1’の一面側に未焼成触媒電極3’を形成し、その後、該未焼成触媒電極3’の一面側に未焼成絶縁層8’を形成し、次いで、該未焼成絶縁層8’の一面側に未焼成光散乱粒子7’を含有する未焼成第1負極側集電電極51’を形成し、その後、該未焼成触媒電極3’、該未焼成絶縁層8’及び該未焼成第1負極側集電電極51’を備える未焼成積層体を同時焼成し、次いで、該同時焼成により作製された第1負極側集電電極51の一面側に未焼成半導体電極基体sを形成し、その後、該未焼成半導体電極基体sを焼成して半導体電極基体を作製し、次いで、該半導体電極基体に増感色素を含浸させて第1半導体電極41を作製し、その後、該第1半導体電極41の一面側に透光性基板2を載置し、次いで、該同時焼成により作製されたセラミック基板1と該透光性基板2との間に、該同時焼成により作製された触媒電極3、該同時焼成により作製された絶縁層8、該第1負極側集電電極51及び該第1半導体電極41を取り囲む未硬化接合層9’を形成し、その後、該未硬化接合層9’を加熱して接合層9を作製し、次いで、該第1半導体電極41の少なくとも一部、該第1負極側集電電極51及び該絶縁層8に電解質6を含有させることを特徴とする色素増感型太陽電池の製造方法。   It is a manufacturing method of the dye-sensitized solar cell of any one of Claims 1 thru | or 8, Comprising: Forming unfired catalyst electrode 3 'on the one surface side of unfired ceramic substrate 1', Then, An unfired first negative electrode side comprising unfired insulating layer 8 ′ formed on one surface side of unfired catalyst electrode 3 ′ and then containing unfired light scattering particles 7 ′ on one surface side of unfired insulating layer 8 ′ Forming the current collecting electrode 51 ′, and then simultaneously firing the unfired laminated body including the unfired catalyst electrode 3 ′, the unfired insulating layer 8 ′, and the unfired first negative electrode side current collecting electrode 51 ′; Next, an unsintered semiconductor electrode substrate s is formed on one surface side of the first negative electrode side collecting electrode 51 manufactured by the simultaneous firing, and then the unsintered semiconductor electrode substrate s is fired to produce a semiconductor electrode substrate. Then, the first semiconductor electrode 41 is produced by impregnating the semiconductor electrode substrate with a sensitizing dye. Thereafter, the translucent substrate 2 is placed on one surface side of the first semiconductor electrode 41, and then between the ceramic substrate 1 and the translucent substrate 2 produced by the co-firing, by the co-firing. An uncured bonding layer 9 ′ surrounding the produced catalyst electrode 3, the insulating layer 8 produced by the co-firing, the first negative electrode current collecting electrode 51, and the first semiconductor electrode 41 is formed. The cured bonding layer 9 ′ is heated to produce the bonding layer 9, and then the electrolyte 6 is contained in at least a part of the first semiconductor electrode 41, the first negative electrode side collecting electrode 51 and the insulating layer 8. A method for producing a dye-sensitized solar cell characterized by
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