JP2006236960A - Dye-sensitized solar cell and its manufacturing method - Google Patents
Dye-sensitized solar cell and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006236960A JP2006236960A JP2005159306A JP2005159306A JP2006236960A JP 2006236960 A JP2006236960 A JP 2006236960A JP 2005159306 A JP2005159306 A JP 2005159306A JP 2005159306 A JP2005159306 A JP 2005159306A JP 2006236960 A JP2006236960 A JP 2006236960A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dye
- porous
- conductive layer
- layer
- solar cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 58
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 27
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 9
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 27
- 239000010408 film Substances 0.000 description 23
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 22
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 18
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 16
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 12
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 7
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 5
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 4
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 4
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N coumarin Chemical compound C1=CC=C2OC(=O)C=CC2=C1 ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 2
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 230000002165 photosensitisation Effects 0.000 description 2
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 1H-imidazole Chemical group C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LTNAYKNIZNSHQA-UHFFFAOYSA-L 2-(4-carboxypyridin-2-yl)pyridine-4-carboxylic acid;ruthenium(2+);dithiocyanate Chemical compound N#CS[Ru]SC#N.OC(=O)C1=CC=NC(C=2N=CC=C(C=2)C(O)=O)=C1.OC(=O)C1=CC=NC(C=2N=CC=C(C=2)C(O)=O)=C1 LTNAYKNIZNSHQA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- QKPVEISEHYYHRH-UHFFFAOYSA-N 2-methoxyacetonitrile Chemical compound COCC#N QKPVEISEHYYHRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N Bipyridyl Chemical compound N1=CC=CC=C1C1=CC=CC=N1 ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical class C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012327 Ruthenium complex Substances 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- SDTAXUVLXYGRNE-UHFFFAOYSA-O bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide;3-methyl-1h-imidazol-3-ium Chemical compound C[N+]=1C=CNC=1.FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F SDTAXUVLXYGRNE-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 1
- 229960000956 coumarin Drugs 0.000 description 1
- 235000001671 coumarin Nutrition 0.000 description 1
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N eosin Chemical compound [Na+].OC(=O)C1=CC=CC=C1C1=C2C=C(Br)C(=O)C(Br)=C2OC2=C(Br)C(O)=C(Br)C=C21 YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 150000004698 iron complex Chemical class 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- DZVCFNFOPIZQKX-LTHRDKTGSA-M merocyanine Chemical compound [Na+].O=C1N(CCCC)C(=O)N(CCCC)C(=O)C1=C\C=C\C=C/1N(CCCS([O-])(=O)=O)C2=CC=CC=C2O\1 DZVCFNFOPIZQKX-LTHRDKTGSA-M 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000000016 photochemical curing Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N propionitrile Chemical compound CCC#N FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 description 1
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000001235 sensitizing effect Effects 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000000935 solvent evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005118 spray pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten trioxide Chemical compound O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2068—Panels or arrays of photoelectrochemical cells, e.g. photovoltaic modules based on photoelectrochemical cells
- H01G9/2081—Serial interconnection of cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2027—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode
- H01G9/2031—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode comprising titanium oxide, e.g. TiO2
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2059—Light-sensitive devices comprising an organic dye as the active light absorbing material, e.g. adsorbed on an electrode or dissolved in solution
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
Description
本発明は、色素増感太陽電池とその製造方法に係り、より詳細には、対極基板を持たない構成であるモノリシック型の色素増感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 and a method for manufacturing the same, and more particularly to a monolithic type dye-sensitized solar cell having a configuration without a counter electrode substrate and a method for manufacturing the same.
色素増感太陽電池(DSC:Dye-Sensitized Solar Cell)は、スイスのグレッツェルらにより開発されたものであり、変換効率が高く、製造コストが安いなどの利点をもち、新しいタイプの太陽電池として注目を集めている(例えば、特許文献1、特許文献2、非特許文献1を参照)。
Dye-Sensitized Solar Cell (DSC) was developed by Gretzell et al. In Switzerland and has advantages such as high conversion efficiency and low manufacturing cost. (See, for example, Patent Document 1,
色素増感太陽電池の概略構成は、図7や図8に示すように、通常、透明な第一基材102とその一面に透明導電膜104を設けてなる電極基板の上に、透明導電膜104と接するように、二酸化チタンなどの酸化物半導体微粒子(ナノ粒子)からなり、光増感色素が担持された多孔質膜106を有する作用極108と、この作用極108に対向して設けられた対極109とを備え、これら作用極108と対極109との間に、酸化還元対を含有する電解液(あるいは電解質ゲル)105が充填されたものであり、これが1つのセルを構成している。この種の色素増感太陽電池は、太陽光などの入射光を吸収した光増感色素により、多孔質膜106を構成する酸化物半導体微粒子が増感され、作用極108と対極109との間に起電力が生じることにより、光エネルギーを電力に変換する光電変換素子として機能する。
As shown in FIG. 7 and FIG. 8, the schematic structure of the dye-sensitized solar cell is usually a transparent conductive film on an electrode substrate in which a transparent
このような太陽電池において高電圧化を図るためには、小さなセル構造体を直列に多数並べる「直列接続型」が有効であり、図7に示す構造(以下、W型と称する。)と図8に示す構造(以下、Z型と称する。)の2つのタイプが広く採用されている。
図7に示すように、W型の色素増感太陽電池100Aは、繋ぎ合わせるセル101(a,b,c・・・)間にセル同士を仕切る隔壁103を設け、作用極108と対極109とが交互になるように配置すると共に、隣り合う位置にあるセル(例えば101a、101b)の対極109と作用極108が共通の透明導電膜104(106)を同一基材102上に設けて電気的に接続した構造からなる。
In order to increase the voltage in such a solar cell, a “series connection type” in which a large number of small cell structures are arranged in series is effective, and the structure shown in FIG. 7 (hereinafter referred to as W type) and FIG. Two types of structures shown in FIG. 8 (hereinafter referred to as Z-type) are widely adopted.
As shown in FIG. 7, the W-type dye-sensitized
一方、図8に示すように、Z型の色素増感太陽電池100Bは、繋ぎ合わせるセル101(a,b,c・・・)間にセル同士を仕切る隔壁103を設け、作用極108は何れか一方側、対極109は他方側となるようにそれぞれ分けて配置すると共に、隣り合う位置にあるセル(例えば101a、101b)の隣接する作用極108と対極109とは、隔壁103の内部に設けた導電部材107を用いて電気的に接続した構造からなる。
On the other hand, as shown in FIG. 8, the Z-type dye-sensitized solar cell 100B is provided with a
ところが、このような作用極と対極を用いて電解液を挟み込む構造とした場合、電解質の溶媒として適している有機系溶媒の蒸気圧が比較的高いため、長期的に厳重な封止を施すことが難しいため、封止剤の劣化から電解液の液漏れや溶媒の蒸発が生じる虞があり、ひいては太陽電池の信頼性、長期安定性が損なわれるという課題がある。 However, when the electrolyte solution is sandwiched between the working electrode and the counter electrode, the vapor pressure of the organic solvent suitable as the solvent for the electrolyte is relatively high. Therefore, there is a risk that electrolyte solution leakage or solvent evaporation may occur due to deterioration of the sealant, and as a result, the reliability and long-term stability of the solar cell are impaired.
そこで、このような課題を解消し、長期安定性が期待できる電解質を固体化した色素増感太陽電池が注目されている。例えば、図9に示すように、作用極をなす基材112上に透明導電膜114、半導体層116、固体電解質層115、そして導電層からなる対極119を順に重ねて設けた構造(以下、モノリシック型と称する。)の色素増感太陽電池110が挙げられる(非特許文献1参照)。
Accordingly, attention has been paid to a dye-sensitized solar cell obtained by solidifying an electrolyte that can solve such problems and can be expected to have long-term stability. For example, as shown in FIG. 9, a transparent
このモノリシック型は、W型とZ型が、作用極と対極を別々に作製し、これらを貼り合わせた後、この間に電解液を注入することにより作製するのに対し、対極基板を持つ必要がないことから、その分の低コスト化が可能であり、また作用極をなす基板(単板)上に順次、各層を重ねて形成することで作製できるので、製造工程が比較的簡単であり、量産に適するという長所も備えている。 In this monolithic type, the W type and the Z type are manufactured by separately preparing the working electrode and the counter electrode, and bonding them together, and then injecting an electrolyte between them. Therefore, the cost can be reduced by that amount, and since it can be produced by sequentially layering each layer on the substrate (single plate) forming the working electrode, the production process is relatively simple, It also has the advantage of being suitable for mass production.
しかしながら、上述したモノリシック型の場合、電解質層が固体でないとその上に対極を成膜することができないため固体電解質を用いているが、固体電解質は液体電解質(電解液)に比べて抵抗が高いため、発電効率が低くならざるを得なかった。 However, in the case of the above-described monolithic type, the counter electrode cannot be formed on the electrolyte layer unless the electrolyte layer is solid, so a solid electrolyte is used. However, the solid electrolyte has higher resistance than the liquid electrolyte (electrolyte). Therefore, the power generation efficiency was inevitably low.
また、固体電解質を用いるモノリシック型においても、工程の関係から半導体層(例えば、酸化チタン多孔質層)に色素を担持させ、電解質を硬化した後に、対極を作製する必要があるため、これらの有機物層が耐えられる方法で対極を作製することが求められる。ゆえに、対極を成膜する際に使用する真空プロセスや高温プロセスの諸条件は厳しく制限されることから、材料選択の自由度が少なく、特性改善の余地が狭いものであった。 In addition, even in a monolithic type using a solid electrolyte, it is necessary to prepare a counter electrode after a dye is supported on a semiconductor layer (for example, a titanium oxide porous layer) and the electrolyte is cured because of the process. It is required to produce the counter electrode by a method that the layer can withstand. Therefore, various conditions of the vacuum process and high temperature process used when forming the counter electrode are severely limited, so that the degree of freedom of material selection is small and the room for improving the characteristics is narrow.
つまり、従来は、発電効率の向上が期待される電解液を用いたモノリシック型の色素増感太陽電池は作製することができず、また、固体電解質を用いたモノリシック型の色素増感太陽電池の場合でも製造工程が煩雑で、その製法も制限されるものであった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高い発電効率が期待される電解液の利用が可能であり、かつ、固体電解質と同様にその上に対極を容易に作製できる構成を備えた、モノリシック型の色素増感太陽電池及びそ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 circumstances, and it is possible to use an electrolyte solution that is expected to have high power generation efficiency, and has a configuration in which a counter electrode can be easily produced on the same as a solid electrolyte. An object is to provide a monolithic dye-sensitized solar cell and a method for producing the same.
本発明の請求項1に係る色素増感太陽電池は、基材及び前記基材の一面に配された第一導電層からなる電極用基板、前記第一導電層上に順に重ねて配される多孔質半導体層、多孔質絶縁体層、並びに第二導電層から構成されるセル構造体を備え、前記多孔質半導体層及び前記多孔質絶縁体層はその内部に電解液を含むことを特徴とする。 The dye-sensitized solar cell according to claim 1 of the present invention is arranged in such a manner that a base material and an electrode substrate composed of a first conductive layer disposed on one surface of the base material are sequentially stacked on the first conductive layer. A cell structure comprising a porous semiconductor layer, a porous insulator layer, and a second conductive layer is provided, wherein the porous semiconductor layer and the porous insulator layer contain an electrolytic solution therein. To do.
本発明の請求項2に係る色素増感太陽電池は、請求項1において、前記第一導電層、多孔質半導体層、多孔質絶縁体、及び第二導電層を全て覆うとともに、隣接するセル構造体間を仕切るように配置された保護部材を備えたことを特徴とする。
The dye-sensitized solar cell according to
本発明の請求項3に係る色素増感型太陽電池は、請求項1において、前記セル構造体を複数個、直列に繋ぎ合わせてなり、セル構造体の数に応じた段数が、電流−電圧曲線状上に観測されることを特徴とする。 A dye-sensitized solar cell according to a third aspect of the present invention is the dye-sensitized solar cell according to the first aspect, wherein a plurality of the cell structures are connected in series, and the number of stages according to the number of the cell structures is a current-voltage. It is characterized by being observed on a curved line.
本発明の請求項4に係る色素増感太陽電池の製造方法は、基材及び前記基材の一面に配された第一導電層からなる電極用基板、前記第一導電層上に順に重ねて配される多孔質半導体層、多孔質絶縁体層、並びに第二導電層から構成されるセル構造体を備えてなる色素増感太陽電池の製造方法であって、前記多孔質半導体層を構成する多孔質半導体上に前記多孔質絶縁体層を構成する多孔質絶縁体を設け、次いで該多孔質絶縁体上に前記第二導電層を形成した後、前記多孔質半導体と前記多孔質絶縁体の内部に電解液を含ませる工程を少なくとも具備したことを特徴とする。
In the method for producing a dye-sensitized solar cell according to
本発明に係る色素増感太陽電池は、多孔質半導体層及び多孔質絶縁体層がその内部に電解液を含むことにより、多孔質体の粒子間に存在する孔部内に発電効率の高い電解液がしみこんだ構成となる。また、多孔質絶縁体層は固体からなるので、その上に対極として機能する第二導電層を容易に作製できる。この構成によれば、対極をなす第二導電層から作用極をなす第一導電層に向けて移動する電子は、多孔質絶縁体層では孔部内に含まれる電解液中を進み、多孔質半導体層に至ることになる。 In the dye-sensitized solar cell according to the present invention, the porous semiconductor layer and the porous insulator layer contain the electrolytic solution therein, so that the electrolytic solution having high power generation efficiency in the pores existing between the particles of the porous body. It becomes a structure that has been soaked. Further, since the porous insulator layer is made of a solid, a second conductive layer functioning as a counter electrode can be easily formed thereon. According to this configuration, electrons moving from the second conductive layer forming the counter electrode toward the first conductive layer forming the working electrode travel in the electrolyte contained in the pores in the porous insulator layer, and the porous semiconductor Will lead to a layer.
ゆえに、本発明によれば、従来の固体電解質に比べて優れた導電性能をもつ電解液を利用できるので、発電効率の極めて高い、モノリシック型の色素増感太陽電池の提供が可能となる。また、孔部内にしみこんだ電解液は、不揮発性のイオン性液体をゲル化した構成の電解質と同様に流動性に乏しいことから、本発明は、液状の電解質だけをそのまま用いた場合に比して、安定性、耐久性、取り扱い性に優れ、セル構造体の特性を損なうことのない色素増感太陽電池をもたらす。 Therefore, according to the present invention, it is possible to use an electrolytic solution having superior conductive performance as compared with a conventional solid electrolyte, and therefore it is possible to provide a monolithic dye-sensitized solar cell with extremely high power generation efficiency. In addition, since the electrolyte solution soaked in the pores is poor in fluidity like the electrolyte in which the nonvolatile ionic liquid is gelled, the present invention is compared with the case where only the liquid electrolyte is used as it is. Thus, a dye-sensitized solar cell that is excellent in stability, durability, and handleability and does not impair the characteristics of the cell structure is provided.
また、本発明に係る色素増感太陽電池の製造方法は、予め、多孔質半導体層を構成する多孔質半導体上に多孔質絶縁体層を構成する多孔質絶縁体を設け、次いで該多孔質絶縁体上に対極として機能する第二導電層を形成した後に、多孔質半導体及び多孔質絶縁体の内部、すなわち各多孔質体の粒子間に存在する孔部内に、電解液を含ませる工程を備えているので、多孔質半導体層へ色素を担持させるとともに、多孔質半導体層及び多孔質絶縁体層へ電解液を含ませることができる。 Further, the method for producing a dye-sensitized solar cell according to the present invention is provided by previously providing a porous insulator constituting the porous insulator layer on the porous semiconductor constituting the porous semiconductor layer, and then the porous insulation. After the second conductive layer functioning as a counter electrode is formed on the body, the method includes a step of including an electrolytic solution in the porous semiconductor and the porous insulator, that is, in the pores existing between the particles of each porous body. Therefore, the dye can be supported on the porous semiconductor layer, and the electrolytic solution can be contained in the porous semiconductor layer and the porous insulator layer.
つまり、本発明によれば、先に対極を形成した後、その下層に位置する多孔質絶縁体と及び多孔質絶縁体に色素や電解液を導入する手順がとれるので、対極の形成に、従来公知の高温プロセスや真空プロセスを採用し、対極として好ましい材料や組成からなる薄膜を適宜自由に設けることできる。そして、このように対極をなす第二導電層まで積層してなるセル構造体をまず用意し、このセル構造体自体の温度を使用する色素や電解液に影響のない温度範囲にした後、色素を含む電解液に浸漬することにより、2つの多孔質体内にこれらを含浸させることが可能となる。ゆえに、対極形成条件に煩わされることなく、色素や電解液の材料やその作製条件を選択できるので、ひいては本製法は更なる特性の改善にも貢献する。 That is, according to the present invention, after the counter electrode is formed first, the porous insulator located in the lower layer and the procedure of introducing the dye or the electrolyte into the porous insulator can be taken. A known high-temperature process or vacuum process is employed, and a thin film made of a preferable material or composition as a counter electrode can be provided as appropriate. Then, a cell structure formed by laminating up to the second conductive layer as a counter electrode is first prepared, and after the temperature of the cell structure itself is set to a temperature range that does not affect the dye or electrolyte, the dye It is possible to impregnate these into the two porous bodies by immersing them in an electrolytic solution containing. Therefore, the material of the dye and the electrolytic solution and the production conditions thereof can be selected without being troubled by the counter electrode formation conditions, so that this production method contributes to further improvement of characteristics.
以下では、本発明に係る色素増感太陽電池の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る色素増感太陽電池の構造例を示す概略断面図である。図2は、図1に示す色素増感型太陽電池の部分拡大断面図であり、多孔質絶縁体層における電子の流れを模式的に説明する図である。
Hereinafter, an embodiment of a dye-sensitized solar cell according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a structural example of a dye-sensitized solar cell according to the present invention. FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of the dye-sensitized solar cell shown in FIG. 1, schematically illustrating the flow of electrons in the porous insulator layer.
本発明に係る色素増感太陽電池1は、図1及び図2に示すように、基材2と、前記基材2の一面に配された第一導電層4とからなる電極用基板と、前記第一導電層4上に順に重ねて配される多孔質半導体層6、多孔質絶縁体層5、及び第二導電層9とから構成されるセル構造体10を備え、前記多孔質半導体層7及び前記多孔質絶縁体層6はその内部に電解液15を含む構成からなる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the dye-sensitized solar cell 1 according to the present invention includes an electrode substrate including a
基材2は、一面に導電材料からなる膜(層)を形成することにより電気を通す導電性を有し、光透過性の高い透明な部材であれば何でも良く、特に制限されない。この基材2としては、ガラス板を使用するのが一般的であるが、ガラス板以外にも、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)などのプラスチックシート、酸化チタン、アルミナなどセラミックスの研磨板などを用いることができる。ここで、一面とは、部材面のうち第一導電層4等を形成し、対極として作用する第二導電層9と対向して配置される面をいう。
また、基材2は、後に導電膜を形成した基板上に色素担持用の多孔質半導体として二酸化チタン(TiO2)を焼き付ける場合は、500℃程度の高熱に耐える導電性耐熱ガラスが望ましい。
The
Further, the
第一導電層4は、基材2上に形成された導電材料からなる光透過率の高い導電性の膜である。第一導電層4としては、例えば、スズ添加酸化インジウム(ITO)や酸化スズ(SnO2)、フッ素添加スズ(FTO)などの透明な酸化物半導体を単独で、もしくは複数種類を複合化して用いるようにしても良い。
そして、基材2上に第一導電層4を形成することで電極用基板とする。
The first
Then, an electrode substrate is formed by forming the first
多孔質半導体層6は、多孔質半導体8に色素16を担持させたものである。多孔質半導体8としては、例えば、二酸化チタン(TiO2)、酸化スズ(SnO2)、酸化タングステン(WO3)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ニオブ(Nb2O5)などの1種または2種以上を複合させた多孔質の薄膜であり、例えば、平均粒径が6nm〜50nmの酸化物半導体粒子を主成分とするものが好ましい。この多孔質半導体8の粒子間には、色素16だけでなく電解液15も含まれている。
また、色素16としては、例えば、ルテニウム錯体や鉄錯体、ポルフィリン系あるいはフタロシアニン系の金属錯体の他、エオシン、ローダミン、メロシアニン、クマリンなどの有機色素が挙げられ、これらを用途や多孔質半導体層の材料に応じて適宜選択して用いる。
The
Examples of the
多孔質絶縁体7は、後に電解液15を粒子間にしみこませることで多孔質絶縁体層5とするものであり、例えば、酸化珪素やアルミナといった絶縁体の多孔質焼結が好適に用いられる。中でも多孔質絶縁体層として酸化珪素を用いることで、多孔質絶縁体層には色素が殆ど吸着せず、たとえ色素が吸着したとしても電解液の特性に殆ど影響を与えないので、さらに発電効率が向上したものとすることができる。また、多孔質絶縁体層の孔径は、粒子を充填したときの空隙径に相当し、この粒子の粒径が5〜100nmであると、不揮発性のイオン性液体をゲル化した構成の電解質と同様の効果が効率的に得られるので望ましい。
図10は、多孔質絶縁体層として粒径の異なる酸化珪素を用いて作製した色素増感太陽電池の変換効率を示すグラフである。図10より、粒子の粒径が5〜100nmの範囲としたとき、比較的高い発電効率が得られることが分かった。粒径が5nmを下回ると細孔が小さくなりすぎ、電解液中のヨウ素イオンの拡散を阻害して電荷輸送がスムーズに行われにくくなり、粒径が100nmを越えると多孔質の表面積が減少するため十分な数のヨウ素イオンが高速電荷輸送に寄与しにくくなるものと思われる。
The
FIG. 10 is a graph showing the conversion efficiency of a dye-sensitized solar cell produced using silicon oxides having different particle diameters as the porous insulator layer. From FIG. 10, it was found that relatively high power generation efficiency can be obtained when the particle diameter is in the range of 5 to 100 nm. When the particle size is less than 5 nm, the pores become too small, and the diffusion of iodine ions in the electrolyte is inhibited, making it difficult to transport charges smoothly. When the particle size exceeds 100 nm, the porous surface area is reduced. Therefore, it is considered that a sufficient number of iodine ions hardly contributes to high-speed charge transport.
ここで、電解液15とは、電解質が液中で解離して陽イオンと陰イオンを生じる電導性を有する水溶液をいう。この電解液15としては、例えば、メトキシアセトニトリルやアセトニトリル、プロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンなどを用いた揮発性電解液の他、イオン性液体なども用いることができる。このイオン性液体としては、例えば、四級化イミダゾリウム誘導体や四級化ピリジニウム誘導体、四級化アンモニウム誘導体といった四級化された窒素原子を有する化合物をカチオンとした室温で液体の常温溶融性塩がある。電解液としてイオン性液体を用いることで、一層発電効率が向上したものとすることができる。
また、電解液中には、酸化還元対を存在させることもできる。酸化還元対としては、例えば、ヨウ素/ヨウ化物イオン、臭素/臭化物イオンなどが挙げられる。
Here, the
In addition, a redox pair can be present in the electrolytic solution. Examples of the redox pair include iodine / iodide ions and bromine / bromide ions.
第二導電層9は、導電材料からなる導電性の膜であり、対極として機能すると共に、セル構造体を複数個、直列に繋ぎ合わせる場合にはセル構造体間接続部材としての役割も担う。この第二導電層9は、例えば、スズ添加酸化インジウム(ITO)、フッ素添加スズ(FTO)などの導電性酸化物半導体や、金、白金、炭素系材料などの導電性材料を蒸着、塗布等することにより形成される。また、スズ添加酸化インジウム(ITO)、フッ素添加スズ(FTO)などの導電性酸化物半導体からなる薄膜上に、白金やカーボンなどの層を形成したものとすることもできる。
The second
次に、本発明に係る色素増感太陽電池1の製造方法について説明する。
まず、ガラス板などの基材2上に第一導電層4を形成することで電極用基板を構成する。第一導電層4は、色素増感太陽電池1において作用極(窓極)として機能する。この第一導電層4の形成方法としては、第一導電層4の材料に応じて公知の方法を用いて行えば良く、例えば、スパッタ法やCVD法(気相成長法)、SPD法(スプレー熱分解堆積法)、蒸着法などにより、スズ添加酸化インジウム(ITO)などの酸化物半導体からなる薄膜を形成する。これにより、一面のみ導電性を有する基板(電極用基板)が構成される。そして、この電極用基板を通して太陽光(図2にhνと表示)を太陽電池内部に入射させる場合、第一導電層4は、厚過ぎると光透過性が劣り、一方、薄過ぎると導電性が劣ってしまうことになるため、光透過性と導電性の機能を両立させることを考慮すると、0.1μm〜1μm程度の膜厚範囲が好ましい。
Next, the manufacturing method of the dye-sensitized solar cell 1 which concerns on this invention is demonstrated.
First, the electrode substrate is formed by forming the first
次いで、第一導電層4上に多孔質半導体層8を形成することで作用極を構成する。多孔質半導体層8を形成する方法としては、例えば、二酸化チタン(TiO2)の粉末を分散媒と混ぜてペーストを調整し、これをスクリーンプリント法やインクジェットプリント法、ロールコート法、ドクターブレード法、スピンコート法などを用い、導電性基板上に塗布する方法が挙げられる。そして、この多孔質半導体層8は、増感色素が適量担持(表面吸着)されるように膜厚範囲を設定すればよく、その膜厚が5μmより薄い場合には利用されない光が多くなり、20μmより厚い場合には利用されない色素が多くなるという理由から、5μm〜20μm程度の膜厚範囲が好ましい。
Next, the working electrode is formed by forming the
また、多孔質半導体層8上に多孔質絶縁体層7を形成する。多孔質絶縁体層7を形成する方法としては、例えば、酸化珪素の粉末を分散媒と混ぜてペーストを調整し、これを多孔質半導体層8と同様に、スクリーンプリント法やインクジェットプリント法、ロールコート法、ドクターブレード法、スピンコート法などを用い、多孔質半導体層8上に塗布する方法が挙げられる。そして、この多孔質絶縁体層7は、その膜厚が2μmより薄い場合にはピンホールなどが発生しやすいため、次に塗る(その上に設ける)対極層9と多孔質半導体層8とが接触する虞があり、20μmより厚い場合には電極間距離(第一導電層4と対極層9との離間距離)が長すぎて内部抵抗が大きくなるという理由から、2μm〜20μm程度の膜厚範囲が好適である。
In addition, the
さらに、多孔質絶縁体層7上に対極としての第二導電層9を形成する。第二導電層9を形成する方法としては、例えば、スクリーン印刷法などを用い、多孔質絶縁体層7上に塗布する方法が挙げられる。この第二導電層9は、その膜厚が4μmより薄い場合には抵抗が大きくなり、20μmより厚い場合には内部応力に起因して、膜内部あるいは膜表面において割れが生じたり、その下に設けた多孔質絶縁体層7との間で膜ハガレが発生しやすいという理由から、4μm〜20μm程度の膜厚範囲が好適である。
Further, a second
そして最後に、全体を色素液に浸漬することにより多孔質半導体8に色素16を担持させるとともに、多孔質半導体8及び多孔質絶縁体7に液状の電解質15を垂らして電解液15を含浸させることにより、多孔質半導体層6、及び多孔質絶縁体層5とする。
これにより、本発明に係る色素増感太陽電池1が製造される。
And finally, the
Thereby, the dye-sensitized solar cell 1 which concerns on this invention is manufactured.
上述のように構成した色素増感太陽電池1においては、図2に示すように、対極としての第二導電層9から多孔質絶縁体層5へ侵入した電子(図2にe− と表示)は、多孔質絶縁体層5を構成する多孔質絶縁体7の粒子間に存在する孔部内にしみこんだ電解液15の中を流れることでイオン伝導により効率良く多孔質半導体層6へ到達し、さらに多孔質半導体8では粒子内を流れて電子伝導により作用極である基材に到達し、発電するものとなる。
In the dye-sensitized solar cell 1 configured as described above, as shown in FIG. 2, electrons have entered the
また、この色素増感太陽電池1は、固体電解質を用いた従来のモノリシック型色素増感太陽電池の発電効率に比して格段と向上し、図3に示すように、発電電流の著しい(例えば1桁以上異なる)増大をもたらす。 Further, the dye-sensitized solar cell 1 is remarkably improved as compared with the power generation efficiency of a conventional monolithic dye-sensitized solar cell using a solid electrolyte. As shown in FIG. Resulting in an increase).
上述した構成の色素増感太陽電池1を大型化する場合は、図4に示すように、複数のセル構造体10a,10b,10c・・・を直列的に配置し、隣接するセル構造体10a,10b(10b,10c、10c,・・・)の素子間において、一方の素子を構成する対極としての第二導電層9と、他方の素子を構成する基材2上に設けられた第一導電層4とを、第二導電層9をセル構造体間接続部材として用いて順次繋ぎ合わせる。そして、基材2上に設けられた第一導電層4、多孔質半導体層6、多孔質絶縁体層5、及び第二導電層9を全て覆う保護部材12aとともに、隣接するセル構造体10,10間を仕切るように保護部材12bを形成する。この保護部材12としては、光硬化性樹脂とすると熱を使用することがないので、色素へのダメージがなく望ましい。
When the dye-sensitized solar cell 1 having the above-described configuration is enlarged, as shown in FIG. 4, a plurality of
これにより、対極9に対して外部より負荷が加わり、電池回路が崩れたり、正常な稼動状態が阻害されたりするのを保護部材12aによって防ぐことができるとともに、隣接するセル構造体10,10間において、一方のセル構造体10(例えば10a)を構成する対極9と、他方のセル構造体10(例えば10b)を構成する第一導電層4上に形成された多孔質半導体層6とが接触することを保護部材12bによって妨げ、この部分での漏電を防止し、図2に示すように、対極9→多孔質絶縁体層5→多孔質半導体層6という方向への電子の流れを促進することができる。
As a result, a load is applied to the
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
まず、基材2として100mm×100mm×1.1tの耐熱ガラスを用い、その上面にエッチング法により溝を格子回路パターン状に形成した。エッチングは、フォトリソにてパターン形成した後、フッ酸を用いて行った。これに、メッキ形成を可能とするためにスパッタ法により金属導電層(シード層)を形成し、さらにアディティブメッキにより金属配線層を形成した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to a following example.
First, 100 mm × 100 mm × 1.1 t heat-resistant glass was used as the
そして、この上からスプレー熱分解堆積法にて、シート抵抗10Ω/□のスズ添加酸化インジウム(ITO)膜を第一導電層として300nmの厚さに形成して、電極用基板とした。その後、図5に示すように、巾9.5mmの導電部と、巾0.5mmの絶縁部が交互に得られるように、スズ添加酸化インジウム(ITO)膜を部分的にエッチング除去した。 Then, a tin-added indium oxide (ITO) film having a sheet resistance of 10Ω / □ was formed as a first conductive layer to a thickness of 300 nm by a spray pyrolysis deposition method to form an electrode substrate. Thereafter, as shown in FIG. 5, the tin-added indium oxide (ITO) film was partially removed by etching so that a conductive portion having a width of 9.5 mm and an insulating portion having a width of 0.5 mm were alternately obtained.
次いで、上記電極用基板における導電部上に、多孔質半導体として平均粒径15nmの酸化チタンペースト(Ti-nanoxide T : Solaronix s.a.社製)を塗布し、オーブンで乾燥させ、厚さ8μmの多孔質半導体層を形成した。 Next, a titanium oxide paste (Ti-nanoxide T: manufactured by Solaronix sa) having an average particle diameter of 15 nm is applied as a porous semiconductor on the conductive portion of the electrode substrate, dried in an oven, and porous having a thickness of 8 μm. A semiconductor layer was formed.
また、その上に多孔質絶縁体として粒経25nmの酸化珪素ナノ粒子を含むペーストを塗布し、乾燥させて厚さ12μmの多孔質絶縁体層を形成した。 Further, a paste containing silicon oxide nanoparticles having a particle size of 25 nm was applied thereon as a porous insulator and dried to form a porous insulator layer having a thickness of 12 μm.
さらに、カーボン印刷ペーストを隣接するセル構造体の第一導電層に触れるようにスクリーン印刷法にて印刷し、乾燥して、隣接セル構造体との接合を兼ねる対極としての第二導電層を形成した。 Furthermore, the carbon printing paste is printed by screen printing so as to touch the first conductive layer of the adjacent cell structure and dried to form a second conductive layer as a counter electrode that also serves as a joint with the adjacent cell structure. did.
そして、対極としての第二導電層まで形成した後、これを450℃のオーブンにて1時間焼成し、全層を焼結して、セル構造体10(10a,10b,10c・・・)が9列繋ぎ合わさった構造とした。 And after forming to the 2nd conductive layer as a counter electrode, this is baked in 450 degreeC oven for 1 hour, all the layers are sintered, and the cell structure 10 (10a, 10b, 10c ...) becomes. Nine rows were connected.
次いで、ルテニウムビピリジン錯体(N3色素)を色素としたエタノール溶液中にこれを一晩浸漬して、酸化チタン多孔膜からなる多孔質半導体層に色素を担持するとともに、EMIm-TFSI(1-Ethyl-3-methylimidazolium-Bis(trifluoromethylsulfonyl)imide)イオン性溶液を用いた電解液を各セル構造体10a,10b,10c・・・上に垂らして、多孔質絶縁体層及び多孔質絶縁体層の内部に電解液を含ませた後、余分な電解液を除去した。
Next, this was immersed overnight in an ethanol solution containing a ruthenium bipyridine complex (N3 dye) as a dye, and the dye was supported on the porous semiconductor layer made of the titanium oxide porous film, and EMIm-TFSI (1-Ethyl- An electrolytic solution using a 3-methylimidazolium-Bis (trifluoromethylsulfonyl) imide) ionic solution is hung on each
最後に、基材上に設けられた第一導電層、多孔質半導体層、多孔質絶縁体層、及び第二導電層を全て被覆するとともに、隣接セル構造体間を仕切るように、光硬化性樹脂からなる保護部材12a,12bをそれぞれ配置し、硬化させることで封止を行った。
Finally, the first conductive layer, the porous semiconductor layer, the porous insulator layer, and the second conductive layer provided on the base material are all covered and photocurable so as to partition adjacent cell structures. Sealing was performed by arranging
そして、上述のように大型化した色素増感太陽電池における光電変特性を評価したところ、従来のモノリシック型色素増感太陽電池の発電効率がおよそ0.1%に留まるのに対し、本発明に係るモノリシック型色素増感太陽電池では4%を越える程度まで著しく増大することから、本発明の太陽電池は電子を効率良く伝達可能であることが分かった。 And when the photoelectric conversion characteristic in the dye-sensitized solar cell enlarged as described above was evaluated, the power generation efficiency of the conventional monolithic dye-sensitized solar cell is only about 0.1%, whereas In such a monolithic dye-sensitized solar cell, it is remarkably increased to a level exceeding 4%. Therefore, it was found that the solar cell of the present invention can efficiently transmit electrons.
また、この本発明に係る太陽電池の発電電流−電圧特性は、図6に示すようなI−V曲線を有する。このI−V曲線から明らかなように、本発明の太陽電池は発電電流が増大したことによって、複数のセル構造体を直列に配置し繋ぎ合わせることで電圧も増大し、かつ、特性の増大効果が繋ぎ合わせたセル構造体の数と等しい段差となって観測されるという特長をもつ。 Further, the generated current-voltage characteristic of the solar cell according to the present invention has an IV curve as shown in FIG. As is apparent from this IV curve, the solar cell of the present invention has an increased power generation current, so that a plurality of cell structures are arranged in series and connected to increase the voltage, and the characteristics can be increased. Is observed as a step equal to the number of cell structures joined together.
1 色素増感太陽電池、2 基材、4 第一導電層、5 多孔質絶縁体層、6 多孔質半導体層、7 多孔質絶縁体、8 多孔質半導体、9 第二導電層(対極兼セル構造体間接続部材)、10 セル構造体、12a、12b 保護部材、15 液状電解質(電解液)、16 色素。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dye-sensitized solar cell, 2 base material, 1st conductive layer, 5 porous insulator layer, 6 porous semiconductor layer, 7 porous insulator, 8 porous semiconductor, 9 2nd conductive layer (counter electrode and cell) Connecting member between structures), 10 cell structure, 12a, 12b protective member, 15 liquid electrolyte (electrolyte), 16 dye.
Claims (4)
前記多孔質半導体層及び前記多孔質絶縁体層はその内部に電解液を含むことを特徴とする色素増感太陽電池。 A substrate for an electrode comprising a base material and a first conductive layer disposed on one surface of the base material, a porous semiconductor layer, a porous insulator layer, and a second conductive layer, which are sequentially stacked on the first conductive layer Comprising a cell structure composed of layers,
The dye-sensitized solar cell, wherein the porous semiconductor layer and the porous insulator layer contain an electrolytic solution therein.
前記多孔質半導体層を構成する多孔質半導体上に前記多孔質絶縁体層を構成する多孔質絶縁体を設け、次いで該多孔質絶縁体上に前記第二導電層を形成した後、
前記多孔質半導体と前記多孔質絶縁体の内部に電解液を含ませる工程を少なくとも具備したことを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。
A substrate for an electrode comprising a base material and a first conductive layer disposed on one surface of the base material, a porous semiconductor layer, a porous insulator layer, and a second conductive layer, which are sequentially stacked on the first conductive layer A method for producing a dye-sensitized solar cell comprising a cell structure composed of layers,
After providing a porous insulator constituting the porous insulator layer on the porous semiconductor constituting the porous semiconductor layer, and then forming the second conductive layer on the porous insulator,
A method for producing a dye-sensitized solar cell, comprising at least a step of including an electrolytic solution in the porous semiconductor and the porous insulator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005159306A JP2006236960A (en) | 2005-01-28 | 2005-05-31 | Dye-sensitized solar cell and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005021216 | 2005-01-28 | ||
JP2005159306A JP2006236960A (en) | 2005-01-28 | 2005-05-31 | Dye-sensitized solar cell and its manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006236960A true JP2006236960A (en) | 2006-09-07 |
Family
ID=37044351
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005159306A Pending JP2006236960A (en) | 2005-01-28 | 2005-05-31 | Dye-sensitized solar cell and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006236960A (en) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007012377A (en) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Tokyo Univ Of Science | Solar cell module |
WO2007046499A1 (en) | 2005-10-21 | 2007-04-26 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | Dye-sensitized photoelectric conversion device and method for manufacturing same |
WO2009057445A1 (en) * | 2007-10-30 | 2009-05-07 | Sony Corporation | Dye-sensitized photoelectric conversion device module, method for manufacturing the same, and electronic device |
JP2010003557A (en) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Sharp Corp | Dye-sensitized solar cell, its manufacturing method, and dye-sensitized solar cell module |
WO2010125929A1 (en) * | 2009-04-30 | 2010-11-04 | シャープ株式会社 | Porous electrode, dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar cell module |
JP2011165580A (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-25 | Hyogo Prefecture | Photoelectric conversion element, and photovoltaic generator device using the photoelectric conversion element |
CN102214517A (en) * | 2010-04-07 | 2011-10-12 | 德元太阳能科技股份有限公司 | Method for manufacturing large-area solar cell and mold structure |
EP2402967A2 (en) | 2010-06-29 | 2012-01-04 | Sony Corporation | Photoelectric conversion element, method of manufacturing the same, photoelectric conversion element module, and method of manufacturing the same |
US20120043989A1 (en) * | 2010-08-17 | 2012-02-23 | Sony Corporation | Inspection method and inspection apparatus |
JP2012104505A (en) * | 2006-12-11 | 2012-05-31 | Fujikura Ltd | Photoelectric conversion element |
WO2014038570A1 (en) * | 2012-09-07 | 2014-03-13 | シャープ株式会社 | Photoelectric conversion element, method for producing same, photoelectric conversion element module, and method for manufacturing photoelectric conversion element module |
JP2014053150A (en) * | 2012-09-06 | 2014-03-20 | Sharp Corp | Photoelectric conversion element and photoelectric conversion module |
JP2016522993A (en) * | 2013-05-17 | 2016-08-04 | エクセジャー スウェーデン エービーExeger Sweden Ab | Dye-sensitized solar cell and method for manufacturing the solar cell |
CN108963311A (en) * | 2018-07-13 | 2018-12-07 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Secondary battery and pole piece thereof |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003223939A (en) * | 2002-01-29 | 2003-08-08 | Nippon Shokubai Co Ltd | Interlaminar material for solar cell and dye sensitizing solar cell using it |
JP2003297446A (en) * | 2002-01-29 | 2003-10-17 | Nippon Shokubai Co Ltd | Dye-sensitized solar cell |
JP2004055536A (en) * | 2002-05-29 | 2004-02-19 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Dye-sensitized solar cell |
JP2004111277A (en) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Dye sensitizing solar cell |
JP2004111276A (en) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Dye sensitizing solar cell |
JP2004127849A (en) * | 2002-10-07 | 2004-04-22 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Carbon electrode and dye-sensitized solar cell with the same |
JP2004152613A (en) * | 2002-10-30 | 2004-05-27 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Dye-sensitized solar cell |
JP2004247158A (en) * | 2003-02-13 | 2004-09-02 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Dye-sensitized solar cell |
-
2005
- 2005-05-31 JP JP2005159306A patent/JP2006236960A/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003223939A (en) * | 2002-01-29 | 2003-08-08 | Nippon Shokubai Co Ltd | Interlaminar material for solar cell and dye sensitizing solar cell using it |
JP2003297446A (en) * | 2002-01-29 | 2003-10-17 | Nippon Shokubai Co Ltd | Dye-sensitized solar cell |
JP2004055536A (en) * | 2002-05-29 | 2004-02-19 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Dye-sensitized solar cell |
JP2004111277A (en) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Dye sensitizing solar cell |
JP2004111276A (en) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Dye sensitizing solar cell |
JP2004127849A (en) * | 2002-10-07 | 2004-04-22 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Carbon electrode and dye-sensitized solar cell with the same |
JP2004152613A (en) * | 2002-10-30 | 2004-05-27 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Dye-sensitized solar cell |
JP2004247158A (en) * | 2003-02-13 | 2004-09-02 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Dye-sensitized solar cell |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007012377A (en) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Tokyo Univ Of Science | Solar cell module |
WO2007046499A1 (en) | 2005-10-21 | 2007-04-26 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | Dye-sensitized photoelectric conversion device and method for manufacturing same |
JP2012104505A (en) * | 2006-12-11 | 2012-05-31 | Fujikura Ltd | Photoelectric conversion element |
WO2009057445A1 (en) * | 2007-10-30 | 2009-05-07 | Sony Corporation | Dye-sensitized photoelectric conversion device module, method for manufacturing the same, and electronic device |
JP2009110796A (en) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Sony Corp | Dye-sensitized photoelectric conversion element module, its manufacturing method, and electronic device |
JP2010003557A (en) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Sharp Corp | Dye-sensitized solar cell, its manufacturing method, and dye-sensitized solar cell module |
JP2010262760A (en) * | 2009-04-30 | 2010-11-18 | Sharp Corp | Porous electrode, dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar-cell module |
JP4683396B2 (en) * | 2009-04-30 | 2011-05-18 | シャープ株式会社 | Porous electrode, dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar cell module |
WO2010125929A1 (en) * | 2009-04-30 | 2010-11-04 | シャープ株式会社 | Porous electrode, dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar cell module |
US9607772B2 (en) | 2009-04-30 | 2017-03-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Porous electrode, dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar cell module |
JP2011165580A (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-25 | Hyogo Prefecture | Photoelectric conversion element, and photovoltaic generator device using the photoelectric conversion element |
CN102214517A (en) * | 2010-04-07 | 2011-10-12 | 德元太阳能科技股份有限公司 | Method for manufacturing large-area solar cell and mold structure |
CN102214517B (en) * | 2010-04-07 | 2012-12-19 | 财团法人交大思源基金会 | Method for manufacturing large-area solar cell |
EP2402967A2 (en) | 2010-06-29 | 2012-01-04 | Sony Corporation | Photoelectric conversion element, method of manufacturing the same, photoelectric conversion element module, and method of manufacturing the same |
CN102401882A (en) * | 2010-08-17 | 2012-04-04 | 索尼公司 | Inspection method and inspection apparatus |
US20120043989A1 (en) * | 2010-08-17 | 2012-02-23 | Sony Corporation | Inspection method and inspection apparatus |
JP2014053150A (en) * | 2012-09-06 | 2014-03-20 | Sharp Corp | Photoelectric conversion element and photoelectric conversion module |
WO2014038570A1 (en) * | 2012-09-07 | 2014-03-13 | シャープ株式会社 | Photoelectric conversion element, method for producing same, photoelectric conversion element module, and method for manufacturing photoelectric conversion element module |
JP5922242B2 (en) * | 2012-09-07 | 2016-05-24 | シャープ株式会社 | Photoelectric conversion element, method for manufacturing the same, photoelectric conversion element module, and method for manufacturing the same |
JP2016522993A (en) * | 2013-05-17 | 2016-08-04 | エクセジャー スウェーデン エービーExeger Sweden Ab | Dye-sensitized solar cell and method for manufacturing the solar cell |
CN108963311A (en) * | 2018-07-13 | 2018-12-07 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Secondary battery and pole piece thereof |
CN108963311B (en) * | 2018-07-13 | 2020-04-07 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Secondary battery and pole piece thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2006236960A (en) | Dye-sensitized solar cell and its manufacturing method | |
JP5002595B2 (en) | Dye-sensitized solar cell module and manufacturing method thereof | |
KR100658263B1 (en) | Tandem structured photovoltaic cell and preparation method thereof | |
US7939748B2 (en) | Photoelectric conversion element | |
KR100854711B1 (en) | Photo electrodes equipped blocking layer for dye-sensitized photovoltaic cell and method for preparing the same | |
US20100132785A1 (en) | Dye-sensitized photoelectric conversion element module and a method of manufacturing the same, and photoelectric conversion element module and a method of manufacturing the same, and electronic apparatus | |
JP2011216190A (en) | Photoelectric conversion device and its manufacturing method | |
JP4914660B2 (en) | Dye-sensitized solar cell module and manufacturing method thereof | |
JP4515061B2 (en) | Method for producing dye-sensitized solar cell | |
JPWO2010119775A1 (en) | Dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell module | |
JP2005235725A (en) | Dye-sensitized solar cell module | |
JP2007012377A (en) | Solar cell module | |
JP5144986B2 (en) | Dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell module | |
JP5095226B2 (en) | Dye-sensitized solar cell and method for producing the same | |
JP5085078B2 (en) | Solar cell module and manufacturing method thereof | |
JP2009009936A (en) | Photoelectric conversion device | |
JP5197965B2 (en) | Photoelectric conversion element | |
JP5095148B2 (en) | Working electrode substrate and photoelectric conversion element | |
JP2013122874A (en) | Photoelectric conversion element, method for manufacturing the same, electronic device, counter electrode for photoelectric conversion element, and building | |
JP2013122875A (en) | Photoelectric conversion element, method for manufacturing the same, counter electrode for photoelectric conversion element, electronic device, and building | |
JP4932196B2 (en) | Electrode and photoelectric conversion element | |
JP2007157490A (en) | Photoelectric conversion element and photoelectric conversion element module | |
JP2003123855A (en) | Electrode for photoelectric conversion element | |
JP5128076B2 (en) | Dye-sensitized solar cell and method for producing the same | |
JP4799853B2 (en) | Electrode for photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and dye-sensitized solar cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071126 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110621 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110822 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120529 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120829 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20121017 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20121207 |