JP2006210229A - Dye-sensitized solar battery and manufacturing method of the same - Google Patents

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Shigenori Morita
成紀 森田
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Nitto Denko Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dye-sensitized solar battery capable of improving light utilization efficiency, and a manufacturing method of the same. <P>SOLUTION: The dye-sensitized solar battery has a transparent substrate 1, a phosphor layer 10, and a middle layer 11 arranged between them. On condition that arithmetic mean of the roughness of the phosphor layer 10 at main face side is Ra, refractive index of the phosphor layer is n<SB>1</SB>, refractive index of the middle layer 11 is n<SB>2</SB>, the dye-sensitized solar battery 14 fulfills at least either a relation (a) or a relation (b) shown below. (a) 2 nm≤Ra≤1 μm, and n<SB>1</SB>-0.2≤n<SB>2</SB>, (b) 40 nm≤Ra≤1 μm, and n<SB>1</SB>-0.5≤n<SB>2</SB>. For example, the dye-sensitized solar battery 14 can be manufactured by forming the phosphor layer 10 through the middle layer 11 while applying the above physical relations to a light receiving face side of the transparent substrate 1 of a solar battery main body 13. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は色素増感型太陽電池およびその製造方法に関し、詳しくは蛍光体層を備えた色
素増感型太陽電池およびその製造方法に関する。
The present invention relates to a dye-sensitized solar cell and a method for manufacturing the same, and more particularly to a dye-sensitized solar cell including a phosphor layer and a method for manufacturing the same.

近年、エネルギー問題や環境問題の観点から、化石燃料に替わるクリーンなエネルギー
源として、太陽光発電が注目されている。これまでにシリコン系の太陽電池が実用化され
ているが、電池製造の低コスト化を図るため、入手が容易な二酸化チタンを光電変換の基
幹部品に用いる色素増感型太陽電池の研究が盛んである。
In recent years, photovoltaic power generation has attracted attention as a clean energy source that replaces fossil fuels from the viewpoint of energy problems and environmental problems. Silicon-based solar cells have been put into practical use so far, but in order to reduce battery manufacturing costs, research on dye-sensitized solar cells using readily available titanium dioxide as a key component for photoelectric conversion is actively conducted. It is.

色素増感型太陽電池は、可視光領域に吸収をもつ光増感用色素を利用する技術であるが
、現在のところ、合成されている光増感用色素の吸収波長域、すなわち光電変換に利用で
きる光の波長域が狭く、シリコン系の太陽電池と比べると光利用効率に劣る。
Dye-sensitized solar cells are a technology that uses a photosensitizing dye that absorbs in the visible light region, but at present, it is used for the absorption wavelength region of the synthesized photosensitizing dye, that is, for photoelectric conversion. The wavelength range of light that can be used is narrow, and the light utilization efficiency is inferior to silicon solar cells.

広い吸収波長域をもつ光増感用色素の合成が期待されるものの、二酸化チタンの伝導体
や電解質の酸化還元電位とのエネルギーマッチングが難しく、未だ、シリコン系の太陽電
池に匹敵する程に広い吸収波長域を有する色素を合成するには到っていない。
Although it is expected to synthesize photosensitizing dyes with a wide absorption wavelength range, it is difficult to match energy with the redox potential of titanium dioxide conductors and electrolytes, and it is still wide enough to match silicon solar cells. It has not yet been achieved to synthesize a dye having an absorption wavelength range.

そこで、別の側面から、入射光のうち、光増感用色素の吸収波長域の外にある光も活用
する技術として、太陽電池の作用極をなす透明基板の受光面に、所定の波長変換特性を有
する蛍光体層を設ける技術がある(特許文献1参照)。
Therefore, from another aspect, as a technology that also uses light outside the absorption wavelength range of the photosensitizing dye in the incident light, a predetermined wavelength conversion is performed on the light receiving surface of the transparent substrate that forms the working electrode of the solar cell. There is a technique of providing a phosphor layer having characteristics (see Patent Document 1).

特開2004−171815号公報JP 2004-171815 A

しかしながら、蛍光体層から射出される蛍光には全体としての指向性がないため、太陽
電池本体に入射する際に全反射する蛍光の比率が高くなる。このため、特許文献1に代表
される従来の色素増感型太陽電池では、光増感用色素にまで到達する光量が少なく、その
光利用効率を十分に向上できないという問題がある。
However, since the fluorescence emitted from the phosphor layer does not have directivity as a whole, the ratio of the fluorescence that is totally reflected when entering the solar cell body is increased. For this reason, the conventional dye-sensitized solar cell typified by Patent Document 1 has a problem that the amount of light reaching the photosensitizing dye is small and the light utilization efficiency cannot be sufficiently improved.

そこで、本発明は、蛍光体による波長制御性を利用しつつ、蛍光体による波長変換に付
随する入射光の全反射を低減しうる色素増感型太陽電池を提供することを目的とする。ま
た、本発明の別の目的は、この色素増感型太陽電池の製造方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a dye-sensitized solar cell that can reduce total reflection of incident light accompanying wavelength conversion by a phosphor while utilizing wavelength controllability by the phosphor. Another object of the present invention is to provide a method for producing the dye-sensitized solar cell.

本発明者は、蛍光体層の表面の粗さに応じて、透明基板と蛍光体層との間に介在する中
間層の屈折率と、蛍光体層の屈折率との関係を制御することにより、色素増感型太陽電池
の特性が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
The present inventor controls the relationship between the refractive index of the intermediate layer interposed between the transparent substrate and the phosphor layer and the refractive index of the phosphor layer according to the roughness of the surface of the phosphor layer. The present inventors have found that the characteristics of the dye-sensitized solar cell are improved and have completed the present invention.

本発明の色素増感型太陽電池は、透明基板と、前記透明基板の受光面側に設けられた蛍
光体層と、前記透明基板と前記蛍光体層との間に設けられた中間層とを有する色素増感型
太陽電池であって、前記蛍光体層の前記中間層側の主面の算術平均粗さをRa、前記蛍光
体層の屈折率をn1、前記中間層の屈折率をn2として、下記a)およびb)の少なくとも
一方が成立する。
a)2nm≦Ra≦1μm、かつ、n1−0.2≦n2
b)40nm≦Ra≦1μm、かつ、n1−0.5≦n2
The dye-sensitized solar cell of the present invention comprises a transparent substrate, a phosphor layer provided on the light receiving surface side of the transparent substrate, and an intermediate layer provided between the transparent substrate and the phosphor layer. A dye-sensitized solar cell having an arithmetic average roughness Ra of the main surface of the phosphor layer on the intermediate layer side, a refractive index of the phosphor layer n 1 , and a refractive index of the intermediate layer n 2 , at least one of the following a) and b) is established.
a) 2 nm ≦ Ra ≦ 1 μm and n 1 −0.2 ≦ n 2
b) 40 nm ≦ Ra ≦ 1 μm and n 1 −0.5 ≦ n 2

本発明は、別の側面から、上記色素増感型太陽電池を製造するに適した方法として、透
明基板の受光面側に、中間層を介して蛍光体層を設ける工程を備えた色素増感型太陽電池
の製造方法であって、前記蛍光体層の前記中間層側の主面の算術平均粗さをRa、前記蛍
光体層の屈折率をn1、前記中間層の屈折率をn2として、下記a)およびb)の少なくと
も一方が成立する色素増感型太陽電池の製造方法を提供する。
a)2nm≦Ra≦1μm、かつ、n1−0.2≦n2
b)40nm≦Ra≦1μm、かつ、n1−0.5≦n2
From another aspect, the present invention provides a dye-sensitized method comprising a step of providing a phosphor layer via an intermediate layer on the light-receiving surface side of a transparent substrate as a method suitable for producing the dye-sensitized solar cell. In which the arithmetic mean roughness of the main surface of the phosphor layer on the intermediate layer side is Ra, the refractive index of the phosphor layer is n 1 , and the refractive index of the intermediate layer is n 2 The following provides a method for producing a dye-sensitized solar cell in which at least one of the following a) and b) is established.
a) 2 nm ≦ Ra ≦ 1 μm and n 1 −0.2 ≦ n 2
b) 40 nm ≦ Ra ≦ 1 μm and n 1 −0.5 ≦ n 2

本発明の色素増感型太陽電池では、蛍光体層の中間層側の主面の粗さに応じて、透明基
板と蛍光体層との間に介在する中間層の屈折率と、蛍光体層の屈折率との関係が制御され
ているため、蛍光体による波長制御性を利用しつつ、蛍光体による波長変換に付随する入
射光の全反射を低減することができる。これにより、色素増感型太陽電池における光利用
効率を向上できる。
In the dye-sensitized solar cell of the present invention, the refractive index of the intermediate layer interposed between the transparent substrate and the phosphor layer according to the roughness of the main surface on the intermediate layer side of the phosphor layer, and the phosphor layer Therefore, the total reflection of incident light accompanying the wavelength conversion by the phosphor can be reduced while utilizing the wavelength controllability by the phosphor. Thereby, the light utilization efficiency in a dye-sensitized solar cell can be improved.

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1の断面図で示す色素増感型太陽電池14は、対向する一対の基板1および9を有し
ており、それぞれの基板の内側の主面に接して導電膜2および8が設けられている。また
、一方の導電膜2に接してバリアー層3が、他方の導電膜8に接して触媒層7が設けられ
ている。また、この触媒層7に接して電解質層6が設けられている。そして、バリアー層
3と電解質層6との間に接して酸化物半導体多孔膜4が設けられている。さらに、基板1
の外側(受光面側)の主面に接して中間層11が設けられ、この中間層11に接して蛍光
体層10が設けられている。なお、以下では、基板1から酸化物半導体多孔膜4までの多
層構造体を光電極5と呼び、基板9から触媒層7までの多層構造体を対向電極12と呼び
、基板1から基板9までの多層構造体を色素増感型太陽電池の本体13と呼ぶ。
The dye-sensitized solar cell 14 shown in the cross-sectional view of FIG. 1 has a pair of substrates 1 and 9 facing each other, and conductive films 2 and 8 are provided in contact with the inner main surface of each substrate. Yes. A barrier layer 3 is provided in contact with one conductive film 2, and a catalyst layer 7 is provided in contact with the other conductive film 8. An electrolyte layer 6 is provided in contact with the catalyst layer 7. An oxide semiconductor porous film 4 is provided in contact with the barrier layer 3 and the electrolyte layer 6. In addition, substrate 1
An intermediate layer 11 is provided in contact with the main surface on the outer side (light-receiving surface side), and a phosphor layer 10 is provided in contact with the intermediate layer 11. Hereinafter, a multilayer structure from the substrate 1 to the oxide semiconductor porous film 4 is referred to as a photoelectrode 5, and a multilayer structure from the substrate 9 to the catalyst layer 7 is referred to as a counter electrode 12, from the substrate 1 to the substrate 9. This multilayer structure is called the main body 13 of the dye-sensitized solar cell.

上記基板1の材料は、当該基板の光透過性を高くできるものほど好ましい。例えば、ガ
ラス板や、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、ポリカーボネート
、ポリエチレンスルフィド、ポリイミドなどの樹脂シートを用いることができる。他方、
基板9は、金属板などの光透過性の低い基板としてもよいし、樹脂シートなどの光透過性
の高い基板としてもよい。
The material of the substrate 1 is preferably the one that can increase the light transmittance of the substrate. For example, a glass sheet or a resin sheet such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polyethylene sulfide, or polyimide can be used. On the other hand
The substrate 9 may be a substrate with low light transmittance such as a metal plate, or may be a substrate with high light transmittance such as a resin sheet.

上記導電膜2の材料としては、光透過性が高く、電気抵抗率が低いものが好ましい。例
えば、酸化スズ、酸化亜鉛、ITO(スズドープ酸化インジウム)、FTO(フッ素ドー
プ酸化スズ)などを用いることができる。他方、導電膜8の材料としては、導電膜2と同
様の光透過性の高い材料を用いてもよいし、例えば、銅、ニッケル、銀、金、白金、タン
タル、チタン、ルテニウム、カーボンなどの光透過性の低い導電材料を用いてもよい。
As the material of the conductive film 2, a material having high light transmittance and low electrical resistivity is preferable. For example, tin oxide, zinc oxide, ITO (tin-doped indium oxide), FTO (fluorine-doped tin oxide), or the like can be used. On the other hand, as the material of the conductive film 8, a material having a high light transmittance similar to that of the conductive film 2 may be used. For example, copper, nickel, silver, gold, platinum, tantalum, titanium, ruthenium, carbon, or the like may be used. A conductive material having low light transmittance may be used.

なお、この導電膜2および8は、蒸着法、スパッタリング法、化学気相成長法(CVD
法)、塗布法、ゾルゲル法などの公知の方法によって形成できる。また、基板1と導電膜
2との間には、透明性を損なわない程度で、銅などの導電材料からなる導電性薄膜を配し
てもよい。基板9を金属板とする場合には、導電膜8を省略してもよい。
The conductive films 2 and 8 are formed by vapor deposition, sputtering, chemical vapor deposition (CVD).
Method), a coating method, and a sol-gel method. Further, a conductive thin film made of a conductive material such as copper may be disposed between the substrate 1 and the conductive film 2 to the extent that the transparency is not impaired. When the substrate 9 is a metal plate, the conductive film 8 may be omitted.

上記酸化物半導体多孔膜4は、内部に無数の微細な空孔を有し、表面に微細な凹凸構造
を有した多孔質構造体(厚さ:約0.1〜100μm)である。この多孔膜4の材料とし
ては、例えば、酸化チタン、酸化スズ、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム
、酸化ニオブ、酸化インジウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化タンタルなどの
金属酸化物微粒子(体積平均粒径:約1〜500nm)を用いることができる。
The oxide semiconductor porous film 4 is a porous structure (thickness: about 0.1 to 100 μm) having countless fine pores inside and a fine uneven structure on the surface. Examples of the material of the porous film 4 include metal oxide fine particles (volume average particles) such as titanium oxide, tin oxide, tungsten oxide, zinc oxide, zirconium oxide, niobium oxide, indium oxide, yttrium oxide, lanthanum oxide, and tantalum oxide. Diameter: about 1 to 500 nm) can be used.

この酸化物半導体多孔膜4は、上記金属酸化物微粒子を分散させたコロイド液や分散液
等を、スクリーンプリント、インクジェットプリント、ロールコート、ドクターコート、
スピンコート、スプレーコートなどの塗布手段により、例えばバリアー層3の表面に塗布
した後、焼成して得ることができる。ただし、ここにおける焼成温度は600℃以下、好
ましくは350℃から500℃の範囲にあるため、基板を樹脂シートとする場合には、こ
れに代えて、100〜150℃の低温度帯で焼成できる金属酸化物ペーストを用いたり、
マイクロ波による焼成方法を用いたりして、基板の熱変形を防止することが好ましい。
This oxide semiconductor porous film 4 is composed of a colloid liquid or a dispersion liquid in which the metal oxide fine particles are dispersed, such as screen print, ink jet print, roll coat, doctor coat,
For example, it can be obtained by baking after applying to the surface of the barrier layer 3 by applying means such as spin coating or spray coating. However, since the firing temperature here is 600 ° C. or less, preferably in the range of 350 ° C. to 500 ° C., when the substrate is a resin sheet, it can be fired in a low temperature range of 100 to 150 ° C. instead. Using metal oxide paste,
It is preferable to prevent thermal deformation of the substrate by using a baking method using a microwave.

また、この酸化物半導体多孔膜4には、電池の光電変換効率を高めるため、可視光領域
や赤外領域の吸収波長を有する顔料や染料等の公知の光増感用色素を、単独で、または混
合したものを担持させる。
In addition, in order to increase the photoelectric conversion efficiency of the battery, a known photosensitizing dye such as a pigment or a dye having an absorption wavelength in the visible light region or the infrared region is used alone for the oxide semiconductor porous film 4, Alternatively, a mixture is supported.

導電膜2と電解質層6とが接触すると、漏れ電流が増大して光電変換効率が低下してし
まう場合がある。そのため、上記構造のようにバリアー層3を設けておくことが好ましい
。このバリアー層3の材料としては、酸化チタンや絶縁性高分子などを用いることができ
る。ただし、その厚みは、光増感用色素と酸化物半導体多孔膜との間で電荷分離した電子
が当該バリアー層を通過できる程度の薄さとしておく必要がある。具体的には10〜50
0nm、好ましくは50〜200nmの範囲とする。なお、このバリアー層3は、ゾルゲ
ル法、スパッタリング法、真空蒸着法、スピンコート法などを用いて形成できる。
When the conductive film 2 and the electrolyte layer 6 are in contact with each other, the leakage current may increase and the photoelectric conversion efficiency may decrease. Therefore, it is preferable to provide the barrier layer 3 as in the above structure. As a material of the barrier layer 3, titanium oxide, an insulating polymer, or the like can be used. However, the thickness needs to be thin enough that electrons separated by charge between the photosensitizing dye and the oxide semiconductor porous film can pass through the barrier layer. Specifically 10-50
The thickness is 0 nm, preferably 50 to 200 nm. The barrier layer 3 can be formed using a sol-gel method, a sputtering method, a vacuum deposition method, a spin coating method, or the like.

上記電解質層6の構成としては特に限定されず、公知の電解質層としての構成とするこ
とができる。例えば、電解液のみの構成としてもよいし、公知の多孔質支持体に電解液を
保持させた構成としてもよい。また、固体電解質層の構成としてもよいし、無機あるいは
有機ホール輸送層の構成としてもよい。
The configuration of the electrolyte layer 6 is not particularly limited, and can be a configuration as a known electrolyte layer. For example, it is good also as a structure only of electrolyte solution, and good also as a structure which hold | maintained electrolyte solution to the well-known porous support body. Moreover, it is good also as a structure of a solid electrolyte layer, and good also as a structure of an inorganic or organic hole transport layer.

上記電解液は、電解質を溶媒に溶解させて生成する。この電解質としては、酸化体と還
元体からなる一対の酸化還元系構成物質が溶媒中に含まれていれば、特に限定されない。
例えば、酸化体と還元体が同一電荷を持つ酸化還元系構成物質を用いることができる。こ
こで、この酸化還元系構成物質とは、酸化還元反応において、可逆的に酸化体及び還元体
の形で存在する一対の物質を意味し、例えば塩素化合物−塩素、ヨウ素化合物−ヨウ素、
臭素化合物−臭素、タリウムイオン(III)−タリウムイオン(I)、水銀イオン(II)−水銀イ
オン(I)、ルテニウムイオン(III)−ルテニウムイオン(II)、銅イオン(II)−銅イオン(I)
、鉄イオン(III)−鉄イオン(II)、バナジウムイオン(III)−バナジウムイオン(II)、マン
ガン酸イオン−過マンガン酸イオン、フェリシアン化物−フェロシアン化物、キノン−ヒ
ドロキノン、フマル酸−コハク酸などが挙げられる。
The electrolytic solution is generated by dissolving an electrolyte in a solvent. The electrolyte is not particularly limited as long as a pair of redox constituents composed of an oxidant and a reductant is contained in the solvent.
For example, a redox-based constituent material in which the oxidant and the reductant have the same charge can be used. Here, the redox-based constituent material means a pair of substances that reversibly exist in the form of an oxidant and a reductant in the redox reaction, and examples thereof include chlorine compound-chlorine, iodine compound-iodine,
Bromine compound-bromine, thallium ion (III)-thallium ion (I), mercury ion (II)-mercury ion (I), ruthenium ion (III)-ruthenium ion (II), copper ion (II)-copper ion ( I)
, Iron ion (III) -iron ion (II), vanadium ion (III) -vanadium ion (II), manganate ion-permanganate ion, ferricyanide-ferrocyanide, quinone-hydroquinone, fumarate-succin An acid etc. are mentioned.

電解質を溶解する溶媒としては、酸化還元系構成物質を溶解できるとともに、イオン伝
導性に優れた化合物が好ましい。水性溶媒および有機溶媒のいずれも使用できるが、酸化
還元系構成物質をより安定する側面からは有機溶媒が好ましい。例えば、ジメチルカーボ
ネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、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−ト化合物、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、ガン
マーブチロラクトン等のエステル化合物、ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン
、1,3−ジオキソシラン、テトラヒドロフラン、2−メチルーテトラヒドラフラン等の
エーテル化合物、3−メチル−2−オキサゾジリノン、2−メチルピロリドン等の複素環
化合物、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル化合
物、スルフォラン、ジジメチルスルフォキシド、ジメチルフォルムアミド等の非プロトン
性極性化合物などが挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いることもできるし、また、
2種類以上を混合して用いることもできる。
As the solvent that dissolves the electrolyte, a compound that can dissolve the redox constituents and has excellent ion conductivity is preferable. Either an aqueous solvent or an organic solvent can be used, but an organic solvent is preferred from the aspect of stabilizing the oxidation-reduction component. For example, carbonate compounds such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, ester compounds such as methyl acetate, methyl propionate, gamma-butyrolactone, diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, 1, Ether compounds such as 3-dioxosilane, tetrahydrofuran and 2-methyl-tetrahydrafuran, heterocyclic compounds such as 3-methyl-2-oxazodilinone and 2-methylpyrrolidone, nitrile compounds such as acetonitrile, methoxyacetonitrile and propionitrile, sulfolane And aprotic polar compounds such as didimethyl sulfoxide and dimethylformamide. Each of these can be used alone,
Two or more types can be mixed and used.

上記触媒層7の材料としては、電解質中の酸化還元系構成物質の酸化還元反応に対する
触媒作用を発揮するもの、例えば白金やカーボンなどを用いることができる。なお、この
触媒層7は、蒸着法、スパッタリング法、化学気相成長法(CVD法)、塗布法、ゾルゲ
ル法などの公知の方法によって形成できる。なお、上記導電膜8を設けずに、触媒層7の
みを設けてもよい。
As the material of the catalyst layer 7, a material that exhibits a catalytic action for the redox reaction of the redox constituents in the electrolyte, such as platinum or carbon, can be used. The catalyst layer 7 can be formed by a known method such as a vapor deposition method, a sputtering method, a chemical vapor deposition method (CVD method), a coating method, or a sol-gel method. Note that only the catalyst layer 7 may be provided without providing the conductive film 8.

上記蛍光体層10は、蛍光材料が内部に分散された基体である。蛍光材料は無機材料で
あっても、有機材料であってもよいが、その分散によって、蛍光体層が350nm以下の
波長域の光を吸収して350nmを超える波長域の光を発光できる材料を選択することが
好ましい。一般に、ガラスを材料とする透明基板では、350nm以下の波長域の光が透
過阻害を受けやすい。それゆえ、このような蛍光材料を包含した蛍光体層によって入射光
の波長を350nmよりも長い波長域にシフトさせると、太陽電池における光利用効率を
向上することができる。
The phosphor layer 10 is a substrate in which a fluorescent material is dispersed. The fluorescent material may be an inorganic material or an organic material, but by dispersing the fluorescent material, a material that can absorb light in a wavelength range of 350 nm or less and emit light in a wavelength range of more than 350 nm is used. It is preferable to select. In general, in a transparent substrate made of glass, light in a wavelength region of 350 nm or less is easily subjected to transmission inhibition. Therefore, when the wavelength of the incident light is shifted to a wavelength region longer than 350 nm by the phosphor layer including such a fluorescent material, the light use efficiency in the solar cell can be improved.

蛍光材料としては、例えば、ナフタルイミドを主材料とした、BASFジャパン社製の
Lumogen F violet570(商標)やLumogen F blue65
0(商標)などを用いることができる。
As the fluorescent material, for example, Lumogen F violet 570 (trademark) or Lumogen F blue 65 manufactured by BASF Japan, whose main material is naphthalimide.
0 (trademark) or the like can be used.

また、耐候性に優れた材料や、増感色素の量子効率が低い波長域の光を吸収してより量
子効率の高い波長域の光を発光できる材料を、蛍光材料として選択することも好ましい。
It is also preferable to select a material excellent in weather resistance or a material capable of absorbing light in a wavelength region with a low quantum efficiency of the sensitizing dye and emitting light in a wavelength region with a higher quantum efficiency as the fluorescent material.

基体には、光透過性の材料を用いることが必須である。また、その材料としては、蛍光
強度を高める側面から、基体中に分散させる蛍光材料の吸収波長域とは異なる吸収波長域
を示すものを選択することが好ましい。具体的な材料としては、ガラス板や、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、ポリカーボネート、ポリエチレンスルフ
ィド、ポリイミドなどの樹脂シートが挙げられる。また、基体の形状としては、板状のよ
うな定形性の高い形状としてもよいし、フィルム状などの柔軟性の高い形状としてもよい
It is essential to use a light-transmitting material for the substrate. Further, as the material, it is preferable to select a material exhibiting an absorption wavelength region different from the absorption wavelength region of the fluorescent material dispersed in the substrate from the aspect of increasing the fluorescence intensity. Specific examples of the material include glass plates and resin sheets such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polyethylene sulfide, and polyimide. Moreover, as a shape of a base | substrate, it is good also as a shape with high regularity like a plate shape, and it is good also as a shape with high flexibility, such as a film shape.

蛍光材料を分散させた蛍光体層は、例えば、液相にある樹脂やガラスなどの基体材料に
、公知の溶剤または分散剤とともに蛍光材料を混合した後、基体材料を硬化させることに
より作製してもよい。
The phosphor layer in which the fluorescent material is dispersed is prepared, for example, by mixing the fluorescent material with a known solvent or dispersant in a substrate material such as resin or glass in a liquid phase and then curing the substrate material. Also good.

蛍光体層の中間層側の主面には微細な凹凸構造が設けられており、当該主面の算術平均
粗さをRa(JIS B0601の規定による)、蛍光体層の屈折率をn1、中間層の屈
折率をn2として、下記a)およびb)の少なくとも一方が成立し、好ましくは下記a)
が成立し、より好ましくは下記a)およびb)がともに成立する。
a)2nm≦Ra≦1μm、かつ、n1−0.2≦n2
b)40nm≦Ra≦1μm、かつ、n1−0.5≦n2
The main surface on the intermediate layer side of the phosphor layer is provided with a fine concavo-convex structure, the arithmetic mean roughness of the main surface is Ra (as defined in JIS B0601), the refractive index of the phosphor layer is n 1 , When the refractive index of the intermediate layer is n 2 , at least one of the following a) and b) is established, and preferably the following a)
More preferably, both a) and b) below are satisfied.
a) 2 nm ≦ Ra ≦ 1 μm and n 1 −0.2 ≦ n 2
b) 40 nm ≦ Ra ≦ 1 μm and n 1 −0.5 ≦ n 2

このRaの上限値としては、600nm以下が好ましく、200nm以下がさらに好ま
しい。
The upper limit of Ra is preferably 600 nm or less, and more preferably 200 nm or less.

また、Raの範囲は、n1−0.2≦n2の関係式が成立する場合に、40nm以上60
0nm以下であることが好ましく、40nm以上200nm以下であることがさらに好ま
しい。
The range of Ra is 40 nm or more and 60 when the relational expression n 1 −0.2 ≦ n 2 is satisfied.
It is preferably 0 nm or less, and more preferably 40 nm or more and 200 nm or less.

このようにして蛍光体層の中間層側の主面の粗さに応じて、透明基板と蛍光体層との間
に介在する中間層の屈折率と、蛍光体層の屈折率との関係を制御すると、蛍光体による波
長変換に付随する入射光の全反射を低減することができる。
Thus, depending on the roughness of the main surface of the phosphor layer on the intermediate layer side, the relationship between the refractive index of the intermediate layer interposed between the transparent substrate and the phosphor layer and the refractive index of the phosphor layer is If controlled, total reflection of incident light accompanying wavelength conversion by the phosphor can be reduced.

上記凹凸構造を形成するには、例えば、蛍光体層の中間層側の主面をレーザで加工した
り、ヤスリや刃物を用いて研削したり、溶剤や反応性プラズマによってエッチングしたり
、加熱により軟化させた後、所定の凹凸形状を有した鋳型を押圧したりすればよい。また
、蛍光体層の作製ともに凹凸構造を形成してもよく、例えば、樹脂の圧延時やガラスの硬
化時などに用いる鋳型として、所定の凹凸形状を有した鋳型を用いればよい。
In order to form the concavo-convex structure, for example, the main surface of the phosphor layer on the intermediate layer side is processed with a laser, ground with a file or a knife, etched with a solvent or reactive plasma, or heated. After the softening, a mold having a predetermined uneven shape may be pressed. In addition, a concavo-convex structure may be formed together with the production of the phosphor layer. For example, a mold having a predetermined concavo-convex shape may be used as a mold used for rolling a resin or curing a glass.

上記中間層11は、固体層、液体層、気体層のいずれであってもよい。中間層の材料と
しては、光透過性の高いものほど好ましい。液体層の材料としては、例えばエタノール、
シリコーンオイル、グリセリンなどを用いることができる。気体層の材料としては、例え
ば空気や公知の不活性ガスなどを用いることができる。固体層の材料としては、例えば、
公知の接着剤や粘着剤を用いることができる。入射光の太陽電池内への透過性を高める側
面から、中間層の形態を固体層や液体層とする場合には、層内に気泡が残留しないように
して層を形成することが好ましい。
The intermediate layer 11 may be a solid layer, a liquid layer, or a gas layer. As the material for the intermediate layer, a material having higher light transmittance is preferable. Examples of the material for the liquid layer include ethanol,
Silicone oil, glycerin and the like can be used. As a material for the gas layer, for example, air or a known inert gas can be used. As a material of the solid layer, for example,
Known adhesives and pressure-sensitive adhesives can be used. When the form of the intermediate layer is a solid layer or a liquid layer from the side of increasing the transmittance of incident light into the solar cell, it is preferable to form the layer so that no bubbles remain in the layer.

中間層の形態を液体層または気体層とする場合には、公知の材料からなる封止部材を用
いて中間層の周縁を取り囲み、その気密性を高めておくことが望ましい。中間層の形態を
固体層とする場合には、同様の封止部材を用いて透明基板上に蛍光体層を貼付してもよい
が、封止部材を設けずに固体層自体の粘着性を利用して貼付してもよい。例えば、蛍光フ
ィルムの内側主面(所定の算術平均粗さRaを有する)の上に接着剤層としての中間層が
設けられた蛍光テープを、透明基板に貼付する態様などが挙げられる。
When the form of the intermediate layer is a liquid layer or a gas layer, it is desirable to surround the periphery of the intermediate layer using a sealing member made of a known material to enhance its airtightness. When the form of the intermediate layer is a solid layer, a phosphor layer may be affixed on a transparent substrate using a similar sealing member, but the adhesiveness of the solid layer itself can be increased without providing a sealing member. It may be used and pasted. For example, the aspect etc. which affix the fluorescent tape by which the intermediate | middle layer as an adhesive bond layer was provided on the inner main surface (it has predetermined arithmetic mean roughness Ra) of a fluorescent film etc. are mentioned.

また、上記中間層と透明基板とは、透明基板の屈折率をn3として、n2≦n3+0.5
の関係式を満たすことが好ましい。さらに、n2≦n3+0.2の関係式を満たすことがよ
り好ましい。このようにして中間層の屈折率と透明基板の屈折率との関係を制御すると、
中間層から透明基板への入射光の全反射を低減することができる。
The intermediate layer and the transparent substrate have n 2 ≦ n 3 +0.5, where n 3 is the refractive index of the transparent substrate.
It is preferable that the relational expression is satisfied. Furthermore, it is more preferable to satisfy the relational expression of n 2 ≦ n 3 +0.2. In this way, when controlling the relationship between the refractive index of the intermediate layer and the refractive index of the transparent substrate,
Total reflection of incident light from the intermediate layer to the transparent substrate can be reduced.

各部材の屈折率は、公知の屈折率の制御方法により調整することができる。例えば、酸
化チタン、酸化ジルコニウム、酸化シリコンなどの無機微粒子を樹脂材料中に分散させる
方法などの、異なる屈折率を有した複数の材料を混合する方法を用いることができる。
The refractive index of each member can be adjusted by a known refractive index control method. For example, a method of mixing a plurality of materials having different refractive indexes such as a method of dispersing inorganic fine particles such as titanium oxide, zirconium oxide, and silicon oxide in a resin material can be used.

以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれによって限定
されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

(実施例1)
まず、フッ素がドープされたSnO導電性ガラス(日本板硝子社製OTE(商標))の
表面に、ゾルゲル法を用いてバリアー層としての酸化チタン薄膜(膜厚:100nm)を
形成した。なお、このガラスの屈折率は1.45である。次に、市販の二酸化チタン粉末
(日本エアロジル社製P25(商標)、体積平均一次粒径21nm)に、アセチルアセト
ン、純水、および界面活性剤(和光純薬製TritonX100(商標))を加えて混練
して作製したペーストを、この酸化チタン薄膜上に塗布し、これを乾燥させた後、450
℃で30分間焼成して、膜厚6μmのメソポーラス二酸化チタン多孔質膜を形成した。続
いて、このメソポーラス二酸化チタン多孔質膜を0.3mモル/Lのルテニウム色素のエ
タノール溶液に浸漬して、多孔質膜に光増感用色素を担持させ、光電極を作製した。
Example 1
First, a titanium oxide thin film (film thickness: 100 nm) serving as a barrier layer was formed on the surface of SnO conductive glass doped with fluorine (OTE (trademark) manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd.) using a sol-gel method. The refractive index of this glass is 1.45. Next, acetylacetone, pure water, and a surfactant (Triton X100 (trademark) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are added to a commercially available titanium dioxide powder (P25 (trademark) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., volume average primary particle size 21 nm) and kneaded. The paste prepared in this manner was applied onto the titanium oxide thin film and dried, followed by 450
The film was baked at 30 ° C. for 30 minutes to form a mesoporous titanium dioxide porous film having a film thickness of 6 μm. Subsequently, this mesoporous titanium dioxide porous membrane was immersed in an ethanol solution of 0.3 mmol / L ruthenium dye, and the photosensitizing dye was supported on the porous film to produce a photoelectrode.

これと並行して、フッ素がドープされたSnO導電性ガラス(日本板硝子社製OTE(
商標))の表面に蒸着により白金膜(膜厚:14nm)を形成して、対向電極を作製した
。また、電解液注入孔としての貫通孔を形成した。
In parallel with this, SnO conductive glass doped with fluorine (OTE made by Nippon Sheet Glass Co., Ltd.)
A platinum film (film thickness: 14 nm) was formed on the surface of the trademark)) by vapor deposition to produce a counter electrode. In addition, a through hole was formed as an electrolyte solution injection hole.

上記メソポーラス二酸化チタン多孔質膜の周縁に、封止部材としてのポリオレフィン系
樹脂のホットメルト剤(三井化学社製ハイミラン(商標))を配した後、110℃に加熱
して、上記光電極と対向電極との間に熱圧着した。
A polyolefin-based resin hot melt agent (Hi-Milan (trademark) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) as a sealing member is disposed on the periphery of the mesoporous titanium dioxide porous membrane, and then heated to 110 ° C. to face the photoelectrode. Thermocompression bonding was performed between the electrodes.

電解液注入孔より電解液を注入した後、当該注入孔を上記ホットメルト剤およびカバー
ガラスを用いて封孔し、色素増感型太陽電池の本体を作製した。なお、この電解液は、0
.1M ヨウ化リチウム、0.3M ヨウ化1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリ
ウム 、0.05M ヨウ素および0.5M t−ブチルピリジンを溶質とし、溶媒とし
てのメトキシアセトニトリルに溶解させて生成した。
After injecting the electrolytic solution from the electrolytic solution injection hole, the injection hole was sealed with the hot melt agent and the cover glass, and the main body of the dye-sensitized solar cell was produced. In addition, this electrolyte solution is 0
. 1M lithium iodide, 0.3M 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide, 0.05M iodine and 0.5M t-butylpyridine were dissolved in methoxyacetonitrile as a solvent.

この本体の光電極側のSnO導電性ガラス上に、中間層としてのエタノール(屈折率:
1.36)を介して蛍光体層を貼り付けて、色素増感型太陽電池を完成させた。なお、充
填したエタノールは、その周縁部を上記ホットメルト剤で取り囲み、蛍光体層とガラス基
板との間に封入した。
On the SnO conductive glass on the photoelectrode side of the main body, ethanol (refractive index:
A phosphor layer was attached via 1.36) to complete a dye-sensitized solar cell. The filled ethanol was surrounded by the hot melt agent and enclosed between the phosphor layer and the glass substrate.

上記蛍光体層としては、市販の蛍光材料(BASFジャパン社製Lumogen F
violet570(商標))を質量濃度200ppmで、ポリメタクリル酸メチルを材
料とする基体中に分散したものを用いた。なお、この蛍光体層の内側主面の算術平均粗さ
(Ra)は5.7nmであり、屈折率は1.49である。上記Lumogen F vi
olet570は、250nm〜400nmの光で励起され、400nm〜500nmの
光を発光する蛍光材料である。
As the phosphor layer, a commercially available fluorescent material (Lumogen F manufactured by BASF Japan Ltd.) is used.
Violet 570 (trademark)) having a mass concentration of 200 ppm dispersed in a substrate made of polymethyl methacrylate was used. The arithmetic mean roughness (Ra) of the inner main surface of this phosphor layer is 5.7 nm, and the refractive index is 1.49. Lumogen F vi above
The olet 570 is a fluorescent material that is excited by light of 250 nm to 400 nm and emits light of 400 nm to 500 nm.

(実施例2)
Raが54.4nmである蛍光体層を用いたこと以外は、実施例1と同様の色素増感型
太陽電池である。
(Example 2)
This is a dye-sensitized solar cell similar to that of Example 1, except that the phosphor layer having an Ra of 54.4 nm is used.

(実施例3)
Raが553.8nmである蛍光体層を用いたこと以外は、実施例1と同様の色素増感
型太陽電池である。
(Example 3)
This is a dye-sensitized solar cell similar to that of Example 1, except that the phosphor layer having Ra of 553.8 nm was used.

(実施例4)
エタノールに代えて空気(屈折率:1)を充填したこと以外は、実施例2と同様の色素
増感型太陽電池である。
Example 4
This is a dye-sensitized solar cell similar to that of Example 2, except that air (refractive index: 1) is filled instead of ethanol.

(実施例5)
エタノールに代えて空気を充填したこと以外は、実施例3と同様の色素増感型太陽電池
である。
(Example 5)
This is a dye-sensitized solar cell similar to that of Example 3, except that air was filled instead of ethanol.

(比較例1)
中間層および蛍光体層を設けずに、色素増感型太陽電池の本体をそのまま用いたこと以
外は、実施例1と同様の色素増感型太陽電池である。
(Comparative Example 1)
The dye-sensitized solar cell is the same as that of Example 1, except that the main body of the dye-sensitized solar cell is used as it is without providing the intermediate layer and the phosphor layer.

(比較例2)
エタノールに代えて空気を充填したこと以外は、実施例1と同様の色素増感型太陽電池
である。
(Comparative Example 2)
This is a dye-sensitized solar cell similar to that of Example 1, except that air was filled instead of ethanol.

上記の各電池について、短絡電流を以下のようにして調べた。
〔短絡電流の測定〕
キセノンランプ(ウシオ電機株式会社製SX−UI1501XQ)からの射出光から、
分光器(ツリー応用化学株式会社製MC−10N)を用いて波長290nmの光を分光し
、これを試験光(1mW/cm2)とした。太陽電池の光電極側から試験光を照射しなが
ら、光電極と対向電極との間に電圧0V印加時に流れる電流を電流計(アドバンテスト株
式会社製R8340A)で測定し、短絡電流とした。
About each said battery, the short circuit current was investigated as follows.
(Measurement of short circuit current)
From light emitted from a xenon lamp (SX-UI1501XQ manufactured by USHIO INC.)
Using a spectroscope (MC-10N manufactured by Tree Applied Chemical Co., Ltd.), light having a wavelength of 290 nm was dispersed and used as test light (1 mW / cm 2 ). While irradiating the test light from the photoelectrode side of the solar cell, the current flowing when the voltage of 0 V was applied between the photoelectrode and the counter electrode was measured with an ammeter (R8340A manufactured by Advantest Corporation) to obtain a short-circuit current.

実施例1〜5および比較例1〜2の短絡電流を下記表1にまとめて示す。   The short circuit currents of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 are summarized in Table 1 below.

Figure 2006210229
Figure 2006210229

この表1で示すように、実施例1〜5では、いずれも1.77μA以上の短絡電流値が
得られた。なかでも、実施例1〜3では2.83μA以上の高い短絡電流値が得られた。
また、特に、実施例2では3.19μAもの高い短絡電流値が得られた。他方、比較例1
〜2では、いずれも1.69μA以下の短絡電流値しか得られなかった
As shown in Table 1, in each of Examples 1 to 5, a short-circuit current value of 1.77 μA or more was obtained. Especially, in Examples 1-3, the high short circuit current value of 2.83 microamperes or more was obtained.
In particular, in Example 2, a short-circuit current value as high as 3.19 μA was obtained. On the other hand, Comparative Example 1
In each case, only a short-circuit current value of 1.69 μA or less was obtained.

ここで、実施例1〜5と比較例1との比較から、中間層側の主面(以下、内側主面と呼
ぶ)が所定のRa範囲にある蛍光体層を、中間層を介するとともに、所定の屈折率の関係
を満たして太陽電池の光電極側に設けることにより、色素増感型太陽電池の短絡電流値を
向上できることが判った。
Here, from the comparison between Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, a phosphor layer having a main surface on the intermediate layer side (hereinafter referred to as an inner main surface) in a predetermined Ra range is interposed through the intermediate layer, It has been found that the short-circuit current value of the dye-sensitized solar cell can be improved by providing a predetermined refractive index relationship on the photoelectrode side of the solar cell.

他方、実施例1〜5と比較例2との比較から、中間層を介して蛍光体層が設けられてい
ても、蛍光体層の内側主面のRaが5.7nmであり、蛍光体層の屈折率(n1)に対す
る中間層の屈折率(n2)の差(n1−n2)が0.49である場合には、短絡電流値の向
上効果を得られないことが判った。
On the other hand, from comparison between Examples 1 to 5 and Comparative Example 2, even if the phosphor layer is provided via the intermediate layer, Ra on the inner main surface of the phosphor layer is 5.7 nm, and the phosphor layer When the difference (n 1 −n 2 ) of the refractive index (n 2 ) of the intermediate layer with respect to the refractive index (n 1 ) is 0.49, it was found that the effect of improving the short-circuit current value cannot be obtained. .

さらに、実施例1と比較例2との比較から、蛍光体層の内側主面のRaが5.7nmに
一致していても、n1−n2が0.13である場合には、n1−n2が0.49である場合に
比して、短絡電流値が1.37μA向上することが判った。
Further, from the comparison between Example 1 and Comparative Example 2, when n 1 −n 2 is 0.13 even though Ra of the inner main surface of the phosphor layer matches 5.7 nm, n It was found that the short circuit current value was improved by 1.37 μA compared to the case where 1− n 2 was 0.49.

また、実施例4と比較例2との比較から、n1−n2が0.49に一致していても、蛍光
体層の内側主面のRaが54.4nmである場合には、当該Raが5.7nmである場合
に比して、短絡電流値が0.2μA向上することが判った。
Further, from comparison between Example 4 and Comparative Example 2, even when n 1 −n 2 is equal to 0.49, when the Ra of the inner main surface of the phosphor layer is 54.4 nm, It was found that the short-circuit current value was improved by 0.2 μA compared to the case where Ra was 5.7 nm.

また、実施例2と実施例4との比較から、蛍光体層の内側主面のRaが54.4nmで
ある場合には、n1−n2が0.13であると、n1−n2が0.49である場合に比して、
短絡電流値が1.42μA向上することが判った。また、実施例3と実施例5との比較か
ら、蛍光体層の内側主面のRaが553.8nmである場合には、n1−n2が0.13で
あると、n1−n2が0.49である場合に比して、短絡電流値が1.42μA向上するこ
とが判った。
Further, from the comparison between Examples 2 and 4, when Ra of the inner main surface of the phosphor layer is 54.4nm, when n 1 -n 2 is a 0.13, n 1 -n Compared to the case where 2 is 0.49,
It was found that the short circuit current value was improved by 1.42 μA. Further, from the comparison between Example 3 and Example 5, when Ra of the inner main surface of the phosphor layer is 553.8nm, when n 1 -n 2 is a 0.13, n 1 -n It was found that the short-circuit current value was improved by 1.42 μA compared with the case where 2 was 0.49.

また、実施例1または3と実施例2との比較から、n1−n2が0.13である場合には
、蛍光体層の内側主面のRaが54.4nmであると、当該Raが5.7nmまたは55
3.8nmである場合に比して、短絡電流値が一層向上することが判った。
Further, from comparison between Example 1 or 3 and Example 2, when n 1 -n 2 is 0.13, when Ra of the inner main surface of the phosphor layer is 54.4 nm, the Ra Is 5.7 nm or 55
It was found that the short-circuit current value was further improved as compared with the case of 3.8 nm.

比較例1において短絡電流が1.69μAと低かった理由としては、透明基板によって
試験光の一部が吸収されてしまい、多孔膜内部の光増感用色素に到達する光の絶対量が減
少したためと考えられる。また、比較例2において短絡電流が1.53μAと低かった理
由としては、n1−n2が0.49であるため、蛍光体層と中間層との界面における全反射
角が狭く、Raが5.7nm程度で蛍光体層の内側主面を粗面化しても、入射光の全反射
率を十分に引き下げられるまでにはその入射角を制御できなかったためと考えられる。
The reason why the short-circuit current was as low as 1.69 μA in Comparative Example 1 was that part of the test light was absorbed by the transparent substrate, and the absolute amount of light reaching the photosensitizing dye inside the porous film was reduced. it is conceivable that. In addition, the reason why the short-circuit current was as low as 1.53 μA in Comparative Example 2 is that n 1 −n 2 is 0.49, so that the total reflection angle at the interface between the phosphor layer and the intermediate layer is narrow, and Ra is Even if the inner main surface of the phosphor layer is roughened at about 5.7 nm, the incident angle cannot be controlled until the total reflectance of incident light is sufficiently lowered.

なお、上記実施例では、蛍光体層の内側主面のRaが5.7nm〜553.8nmの範
囲にあり、n1−n2が0.13である場合(0.1≦n1−n2≦0.2)、または、当該
Raが54.4nm〜553.8nmの範囲にあり、n1−n2が0.49である場合(0
.4≦n1−n2≦0.5)を示したが、下記a)およびb)の少なくとも一方が成立する
限り、優れた短絡電流の向上効果が得られることを確認している。
a)2nm≦蛍光体層の内側主面のRa≦1μm、かつ、n1−0.2≦n2
b)40nm≦蛍光体層の内側主面のRa≦1μm、かつ、n1−0.5≦n2
In the above embodiment, when the Ra of the inner main surface of the phosphor layer is in the range of 5.7 nm to 553.8 nm and n 1 −n 2 is 0.13 (0.1 ≦ n 1 −n). 2 ≦ 0.2), or when the Ra is in the range of 54.4 nm to 553.8 nm and n 1 −n 2 is 0.49 (0
. 4 ≦ n 1 −n 2 ≦ 0.5), but it has been confirmed that an excellent effect of improving the short-circuit current can be obtained as long as at least one of the following a) and b) is established.
a) 2 nm ≦ Ra ≦ 1 μm of the inner main surface of the phosphor layer, and n 1 −0.2 ≦ n 2
b) 40 nm ≦ Ra of inner main surface of phosphor layer ≦ 1 μm and n 1 −0.5 ≦ n 2

さらに、蛍光体層の内側主面のRaが600nm以下、好ましくは200nm以下であ
ると、さらに優れた短絡電流の向上効果が得られることを確認している。また、n1−0
.2≦n2の関係式が成立する場合に、蛍光体層の内側主面のRaが40nm以上600
nm以下、より好ましくは40nm以上200nm以下の範囲にあると、一層優れた短絡
電流の向上効果が得られることを確認している。
Furthermore, it has been confirmed that when the Ra of the inner main surface of the phosphor layer is 600 nm or less, preferably 200 nm or less, a further excellent short-circuit current improvement effect can be obtained. N 1 −0
. When the relational expression 2 ≦ n 2 is satisfied, Ra of the inner main surface of the phosphor layer is 40 nm or more and 600
It has been confirmed that when the thickness is in the range of nm or less, more preferably in the range of 40 nm or more and 200 nm or less, a further excellent short-circuit current improvement effect can be obtained.

本発明は、蛍光体による波長制御性を利用しつつ、蛍光体による波長変換に付随する入
射光の全反射を低減することができるため、色素増感型太陽電池の光利用効率を向上する
ことにも適用できる。
The present invention can reduce the total reflection of incident light accompanying the wavelength conversion by the phosphor while utilizing the wavelength controllability by the phosphor, thereby improving the light utilization efficiency of the dye-sensitized solar cell. It can also be applied to.

本発明の色素増感型太陽電池の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the dye-sensitized solar cell of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 導電膜
3 バリアー層
4 酸化物半導体多孔膜
5 光電極
6 電解質
7 触媒層
8 導電膜
9 基板
10 蛍光体層
11 中間層
12 対向電極
13 本体
14 色素増感型太陽電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Conductive film 3 Barrier layer 4 Oxide semiconductor porous film 5 Photoelectrode 6 Electrolyte 7 Catalyst layer 8 Conductive film 9 Substrate 10 Phosphor layer 11 Intermediate layer 12 Counter electrode 13 Main body 14 Dye-sensitized solar cell

Claims (9)

透明基板と、前記透明基板の受光面側に設けられた蛍光体層と、前記透明基板と前記蛍
光体層との間に設けられた中間層とを有する色素増感型太陽電池であって、
前記蛍光体層の前記中間層側の主面の算術平均粗さをRa、前記蛍光体層の屈折率をn
1、前記中間層の屈折率をn2として、下記a)およびb)の少なくとも一方が成立する色
素増感型太陽電池。
a)2nm≦Ra≦1μm、かつ、n1−0.2≦n2
b)40nm≦Ra≦1μm、かつ、n1−0.5≦n2
A dye-sensitized solar cell having a transparent substrate, a phosphor layer provided on the light-receiving surface side of the transparent substrate, and an intermediate layer provided between the transparent substrate and the phosphor layer,
The arithmetic mean roughness of the main surface of the phosphor layer on the intermediate layer side is Ra, and the refractive index of the phosphor layer is n.
1. A dye-sensitized solar cell in which at least one of the following a) and b) is established, where n 2 is a refractive index of the intermediate layer.
a) 2 nm ≦ Ra ≦ 1 μm and n 1 −0.2 ≦ n 2
b) 40 nm ≦ Ra ≦ 1 μm and n 1 −0.5 ≦ n 2
前記蛍光体層が、350nm以下の光を吸収して350nm以上の光を発光する請求項
1に記載の色素増感型太陽電池。
The dye-sensitized solar cell according to claim 1, wherein the phosphor layer absorbs light of 350 nm or less and emits light of 350 nm or more.
前記透明基板が、350nm以下の光を吸収する材料からなる請求項2に記載の色素増
感型太陽電池。
The dye-sensitized solar cell according to claim 2, wherein the transparent substrate is made of a material that absorbs light of 350 nm or less.
前記透明基板の材料が、ガラスである請求項3に記載の色素増感型太陽電池。   The dye-sensitized solar cell according to claim 3, wherein a material of the transparent substrate is glass. 前記Raが600nm以下の範囲にある請求項1に記載の色素増感型太陽電池。   The dye-sensitized solar cell according to claim 1, wherein Ra is in a range of 600 nm or less. 前記Raが200nm以下の範囲にある請求項1に記載の色素増感型太陽電池。   The dye-sensitized solar cell according to claim 1, wherein Ra is in a range of 200 nm or less. 前記透明基板の屈折率をn3として、前記a)およびb)において、n2≦n3+0.5
の関係式が成立する請求項1に記載の色素増感型太陽電池。
In the above a) and b), n 2 ≦ n 3 +0.5, where n 3 is the refractive index of the transparent substrate.
The dye-sensitized solar cell according to claim 1, wherein:
前記a)およびb)がともに成立する請求項1に記載の色素増感型太陽電池。   The dye-sensitized solar cell according to claim 1, wherein both a) and b) are established. 透明基板の受光面側に、中間層を介して蛍光体層を設ける工程を備えた色素増感型太陽
電池の製造方法であって、
前記蛍光体層の前記中間層側の主面の算術平均粗さをRa、前記蛍光体層の屈折率をn
1、前記中間層の屈折率をn2として、下記a)およびb)の少なくとも一方が成立する色
素増感型太陽電池の製造方法。
a)2nm≦Ra≦1μm、かつ、n1−0.2≦n2
b)40nm≦Ra≦1μm、かつ、n1−0.5≦n2

A method for producing a dye-sensitized solar cell, comprising a step of providing a phosphor layer via an intermediate layer on the light-receiving surface side of a transparent substrate,
The arithmetic mean roughness of the main surface of the phosphor layer on the intermediate layer side is Ra, and the refractive index of the phosphor layer is n.
1. A method for producing a dye-sensitized solar cell in which at least one of the following a) and b) is established, where n 2 is a refractive index of the intermediate layer.
a) 2 nm ≦ Ra ≦ 1 μm and n 1 −0.2 ≦ n 2
b) 40 nm ≦ Ra ≦ 1 μm and n 1 −0.5 ≦ n 2

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