JP2007115513A - 色素増感太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 増感色素を表面に担持した多孔質酸化物半導体層の焼結性を向上させることができ、したがって、色素増感太陽電池の光電変換効率を向上させることができる色素増感太陽電池の製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の色素増感太陽電池の製造方法は、透明基材１１の一方の面１１ａの透明導電膜１２上に金属酸化物ペースト３１を塗布し、金属酸化物ペースト３１の上方にステンレス板３２を、透明基材１１の下方にステンレス板３３を、それぞれ配置し、ステンレス板３２、３３により金属酸化物ペースト３１を加圧するとともに焼成し、透明導電膜１２上に多孔質酸化物半導体層１３を形成することを特徴とする。
【選択図】 図２
【解決手段】 本発明の色素増感太陽電池の製造方法は、透明基材１１の一方の面１１ａの透明導電膜１２上に金属酸化物ペースト３１を塗布し、金属酸化物ペースト３１の上方にステンレス板３２を、透明基材１１の下方にステンレス板３３を、それぞれ配置し、ステンレス板３２、３３により金属酸化物ペースト３１を加圧するとともに焼成し、透明導電膜１２上に多孔質酸化物半導体層１３を形成することを特徴とする。
【選択図】 図２
Description
本発明は、色素増感太陽電池の製造方法に関し、特に増感色素を表面に担持した多孔質酸化物半導体層の焼結性を向上させることで、光電変換効率を向上させることが可能な色素増感太陽電池の製造方法に関するものである。
現在、化石燃料の代替エネルギー源の一つとしてシリコン単結晶、シリコン多結晶、アモルファスシリコン等を用いた太陽電池が実用化されている。しかし、この種の太陽電池は、製造コストが高い等の問題がある。
一方、色素増感太陽電池は、スイスのグレツェルが開発したもので、増感色素を表面に担持した酸化チタンを用いることで、光電変換効率が高く、製造コストが安い等の利点を有することから、次世代の太陽電池として注目を浴びている。
一方、色素増感太陽電池は、スイスのグレツェルが開発したもので、増感色素を表面に担持した酸化チタンを用いることで、光電変換効率が高く、製造コストが安い等の利点を有することから、次世代の太陽電池として注目を浴びている。
この色素増感太陽電池は、増感色素を表面に担持してなる多孔質の酸化チタン層を備えた作用極と、この作用極の酸化チタン層側に対向して配置された対極と、これら作用極と対極との間に充填された電解質溶液とを備えたものである（特許文献１、２参照）。上記の作用極は、表面が平滑な基板の上にスパッタ法等により透明導電膜を成膜し、この透明導電膜上に増感色素を表面に担持した多孔質の酸化チタンを含むペーストを塗布し、このペーストを焼成することにより作製される。
特開平０６−５１１１１３号公報
特開２００４−１７１８１５号公報
ところで、従来の色素増感太陽電池では、作用極用の基板として、液晶表示装置（ＬＣＤ）で用いられている表面が平滑な透明導電性ガラス基板を援用しているが、この基板を色素増感太陽電池に用いた場合、次の様な問題点があった。
（１）高い光電変換効率を得るためには、基板の表面を粗くする必要があるが、液晶表示装置（ＬＣＤ）で用いられている透明導電性ガラス基板では、表面の粗さが不十分であり、透明導電性ガラス基板と酸化チタン層との密着性に問題があった。
（２）基板に透明樹脂フィルムを用いた場合、ペーストを焼成する際に高い温度で加熱することができず、安定した焼結状態の多孔質の酸化チタン層を得ることが難しいという問題点があった。多孔質の酸化チタン層の焼結性が低下すると、所望の光電変換効率が得られなくなり、色素増感太陽電池としての性能が低下することとなる。
（１）高い光電変換効率を得るためには、基板の表面を粗くする必要があるが、液晶表示装置（ＬＣＤ）で用いられている透明導電性ガラス基板では、表面の粗さが不十分であり、透明導電性ガラス基板と酸化チタン層との密着性に問題があった。
（２）基板に透明樹脂フィルムを用いた場合、ペーストを焼成する際に高い温度で加熱することができず、安定した焼結状態の多孔質の酸化チタン層を得ることが難しいという問題点があった。多孔質の酸化チタン層の焼結性が低下すると、所望の光電変換効率が得られなくなり、色素増感太陽電池としての性能が低下することとなる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、増感色素を表面に担持した多孔質酸化物半導体層の密着性及び焼結性を向上させることができ、したがって、色素増感太陽電池の光電変換効率を向上させることができる色素増感太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は次の様な色素増感太陽電池の製造方法を提供した。
すなわち、本発明の請求項１に係る色素増感太陽電池の製造方法は、増感色素を表面に担持してなる多孔質酸化物半導体層を備えた作用極と、この作用極の前記多孔質酸化物半導体層側に対向して配置された対極と、前記作用極と前記対極との間に封入された電解質とを備えてなる色素増感太陽電池の製造方法であって、透明基材上に前記作用極の電極を形成する工程と、前記電極上に多孔質酸化物半導体を含むペーストを塗布する工程と、このペーストを加圧下にて焼成し、前記電極上に前記多孔質酸化物半導体層を形成する工程と、を備えてなることを特徴とする。
すなわち、本発明の請求項１に係る色素増感太陽電池の製造方法は、増感色素を表面に担持してなる多孔質酸化物半導体層を備えた作用極と、この作用極の前記多孔質酸化物半導体層側に対向して配置された対極と、前記作用極と前記対極との間に封入された電解質とを備えてなる色素増感太陽電池の製造方法であって、透明基材上に前記作用極の電極を形成する工程と、前記電極上に多孔質酸化物半導体を含むペーストを塗布する工程と、このペーストを加圧下にて焼成し、前記電極上に前記多孔質酸化物半導体層を形成する工程と、を備えてなることを特徴とする。
本発明の請求項２に係る色素増感太陽電池の製造方法は、請求項１において、前記加圧は、前記ペーストが塗布された透明基材の厚み方向の両側に配置された一対の板状体を近接する方向に可動することにより行うことを特徴とする。
本発明の請求項３に係る色素増感太陽電池の製造方法は、請求項２において、前記焼成は、前記ペースト側の板状体の温度を前記透明基材側の板状体の温度より高くした状態で行うことを特徴とする。
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、請求項３において、前記透明基材を透明樹脂基板、透明樹脂フィルム、透明樹脂シートのいずれか１種とし、前記透明基材側の板状体の温度を前記透明樹脂の軟化温度以下としたことを特徴とする。
本発明の色素増感太陽電池の製造方法によれば、透明基材上に前記作用極の電極を形成する工程と、前記電極上に多孔質酸化物半導体を含むペーストを塗布する工程と、このペーストを加圧下にて焼成し、前記電極上に前記多孔質酸化物半導体層を形成する工程と、を備えたことにより、多孔質酸化物半導体を含むペーストは、焼成される際に加圧により膜厚方向に圧縮され、緻密な状態で焼成される。これにより、このペーストを焼成することで得られる多孔質酸化物半導体層は緻密なものとなり、密着性及び焼結性が向上する。
以上により、増感色素を表面に担持した多孔質酸化物半導体層の密着性及び焼結性を向上させることができ、したがって、色素増感太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。
以上により、増感色素を表面に担持した多孔質酸化物半導体層の密着性及び焼結性を向上させることができ、したがって、色素増感太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。
本発明の色素増感太陽電池の製造方法の最良の形態について説明する。なお、この実施の形態は、本発明の趣旨をより理解し易いように具体的に説明したものであり、本発明は、この実施の形態に限定されない。
図１は本発明の一実施の形態に係る色素増感太陽電池の製造方法により作製された色素増感太陽電池を示す断面図である。
図において、１は色素増感型太陽電池であり、作用極２と、この作用極２に対向して配置された対極３と、作用極２と対極３との間の外周部に形成された封止部材４と、これら作用極２、対極３及び封止部材４、４により形成された領域内に封入された電解質５とにより概略構成されている。
図において、１は色素増感型太陽電池であり、作用極２と、この作用極２に対向して配置された対極３と、作用極２と対極３との間の外周部に形成された封止部材４と、これら作用極２、対極３及び封止部材４、４により形成された領域内に封入された電解質５とにより概略構成されている。
作用極２は、透明基材１１と、この透明基材１１の一方の面１１ａに形成された透明導電膜（電極）１２と、この透明導電膜１２の一方の面１２ａに形成された多孔質酸化物半導体層１３とから概略構成されている。
透明基材１１としては、可視光に対して透過性を有する樹脂（透明樹脂）、例えば、透明樹脂基板、透明樹脂フィルム、透明樹脂シート等、通常、太陽電池の透明基材として用いられるものであればいかなるものでも用いることができる。
透明基材１１としては、可視光に対して透過性を有する樹脂（透明樹脂）、例えば、透明樹脂基板、透明樹脂フィルム、透明樹脂シート等、通常、太陽電池の透明基材として用いられるものであればいかなるものでも用いることができる。
この透明基材１１は、透明樹脂の中から電解質５への耐性等を考慮して適宜選択される。透明樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）等が好適に用いられる。
また、透明基材１１としては、用途上、できる限り光透過性に優れた基材が好ましく、光透過率が９０％以上の透明基材がより好ましい。
また、透明基材１１としては、用途上、できる限り光透過性に優れた基材が好ましく、光透過率が９０％以上の透明基材がより好ましい。
透明導電膜１２は、透明基材１１に導電性を付与するために、その一方の面１２ａに形成された膜である。この透明導電膜１２は、透明基材１１の可視光に対する透過性を著しく損なわない構造とするために、導電性金属酸化物を含む導電膜であることが好ましい。
この導電性金属酸化物としては、例えば、スズ添加酸化インジウム［Indium Tin Oxide（ＩＴＯ）］、フッ素添加酸化スズ［Fluorine doped Tin Oxide（ＦＴＯ）］、酸化スズ［ＳｎＯ２］等が好適に用いられる。
これらの導電性金属酸化物の中でも、成膜が容易であり、かつ安価であるという観点から、ＩＴＯ、ＦＴＯが好ましい。また、透明導電膜１２は、ＩＴＯのみからなる単層のＩＴＯ膜、あるいは、このＩＴＯ膜上にＦＴＯからなる膜を積層してなる積層膜が好ましい。
これにより、可視光領域における光の吸収量が少なく、導電率が高い透明導電膜１２とすることができる。
これらの導電性金属酸化物の中でも、成膜が容易であり、かつ安価であるという観点から、ＩＴＯ、ＦＴＯが好ましい。また、透明導電膜１２は、ＩＴＯのみからなる単層のＩＴＯ膜、あるいは、このＩＴＯ膜上にＦＴＯからなる膜を積層してなる積層膜が好ましい。
これにより、可視光領域における光の吸収量が少なく、導電率が高い透明導電膜１２とすることができる。
多孔質酸化物半導体層１３は、多孔質の表面に増感色素が担持された金属酸化物粒子を主成分とする半導体層であり、金属酸化物としては特に限定されず、通常、太陽電池用の多孔質酸化物半導体層を形成するのに用いられるものであればいかなるものでも用いることができる。このような金属酸化物としては、例えば、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）等が好適に用いられる。
また、増感色素としては、ビピリジン構造、ターピリジン構造等を配位子として含むルテニウム錯体、ポリフィリン、フタロシアニン等の含金属錯体、エオシン、ローダミン、モロシアニン等の有機色素等を用いることができ、これらの中から、用途、使用する金属酸化物に適したものを適宜選択することができる。
対極３は、基材２１と、この基材２１の一方の面２１ａに形成された導電膜（電極）２２とから概略構成されている。
基材２１としては、通常、太陽電池の基材として用いられるものであればいかなるものでも用いることができ、特に、光透過性を有する必要がないことから、金属板、合成樹脂板、合成樹脂フィルム、合成樹脂シート等が用いられる。なお、透明基材１１と同様のものであってもよい。
基材２１としては、通常、太陽電池の基材として用いられるものであればいかなるものでも用いることができ、特に、光透過性を有する必要がないことから、金属板、合成樹脂板、合成樹脂フィルム、合成樹脂シート等が用いられる。なお、透明基材１１と同様のものであってもよい。
導電膜２２は、基材２１に導電性を付与するために、その一方の面２１ａに形成された金属、炭素等からなる薄膜である。この導電膜２２としては、電極として機能するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、白金等の金属や炭素を、蒸着法、スパッタ法等により成膜したもの、あるいは、塩化白金酸水溶液等を基材２１上に塗布した後に熱処理を行って得られたもの等が好適に用いられる。
電解質５としては、多孔質酸化物半導体層１３内に電解質溶液を含浸させたもの、多孔質酸化物半導体層１３内に電解質溶液を含浸させた後、該電解質溶液を適当なゲル化剤を用いてゲル化（擬固体化）し、多孔質酸化物半導体層１３と一体としたもの、イオン性液体、金属酸化物粒子および導電性粒子を含むゲル状の電解質、のいずれかが好適に用いられる。
上記の電解質溶液としては、ヨウ素、ヨウ化物イオン、ターシャリーブチルピリジン等の電解質成分を、エチレンカーボネートやメトキシアセトニトリル等の有機溶媒に溶解させた溶液が好適に用いられる。
この電解質溶液をゲル化する際に用いられるゲル化剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキシド誘導体、アミノ酸誘導体等が挙げられる。
この電解質溶液をゲル化する際に用いられるゲル化剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキシド誘導体、アミノ酸誘導体等が挙げられる。
また、上記のイオン性液体としては、特に限定されるものではないが、室温（２５℃）では液体であり、四級化された窒素原子を含む化合物をカチオンまたはアニオンとした常温溶融性塩が挙げられる。
この常温溶融性塩のカチオンとしては、四級化イミダゾリウム誘導体、四級化ピリジニウム誘導体、四級化アンモニウム誘導体等が挙げられる。
この常温溶融性塩のカチオンとしては、四級化イミダゾリウム誘導体、四級化ピリジニウム誘導体、四級化アンモニウム誘導体等が挙げられる。
また、常温溶融性塩のアニオンとしては、ＢＦ４−、ＰＦ６−、Ｆ（ＨＦ）ｎ−、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド［Ｎ（ＣＦ３ＳＯ２）２−］、ヨウ化物イオン等が挙げられる。
このイオン性液体の具体例としては、四級化イミダゾリウム系カチオンと、ヨウ化物イオンまたはビストリフルオロメチルスルホニルイミドイオン等からなる塩類を挙げることができる。
このイオン性液体の具体例としては、四級化イミダゾリウム系カチオンと、ヨウ化物イオンまたはビストリフルオロメチルスルホニルイミドイオン等からなる塩類を挙げることができる。
上記の金属酸化物粒子としては、物質の種類や粒子サイズ等は特に限定されないが、イオン性液体を主体とする電解質溶液との混和性に優れ、この電解質溶液をゲル化するようなものが好適に用いられる。また、この金属酸化物粒子は、電解質の半導電性を低下させることがなく、電解質に含まれる他の共存成分に対する化学的安定性に優れることが必要である。この金属酸化物粒子は、電解質がヨウ素／ヨウ化物イオンや臭素／臭化物イオン等の酸化還元対を含む場合であっても、酸化反応による劣化を生じないものが好ましい。
このような金属酸化物粒子としては、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＷＯ３、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、ＳｒＴｉＯ３、Ｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３からなる群から選択される１種または２種以上を含むものが好ましく、特に、二酸化チタン（ＴｉＯ２）微粒子（ナノ粒子）が好ましい。この二酸化チタンの平均粒径は２ｎｍ〜１０００ｎｍ程度が好ましい。
上記の導電性粒子としては、導電体や半導体からなる粒子が用いられ、この導電性粒子の比抵抗の範囲は、１．０×１０−２Ω・ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは１．０×１０−３Ω・ｃｍ以下である。また、導電性粒子の種類や粒子サイズ等は特に限定されないが、イオン性液体を主体とする電解質溶液との混和性に優れ、かつ、この電解質溶液をゲル化することが可能なものが用いられる。
この導電性粒子は、さらに、電解質中で酸化皮膜（絶縁皮膜）等を形成して導電性を低下させることがなく、電解質に含まれる他の共存成分に対する化学的安定性に優れることが必要である。特に、電解質がヨウ素／ヨウ化物イオンや、臭素／臭化物イオンなどの酸化還元対を含む場合でも、酸化反応による劣化を生じないものが好ましい。
このような導電性粒子としては、炭素を主成分とする物質が挙げられ、具体例としては、カーボンナノチューブ、カーボンファイバ、カーボンブラック等を例示することができる。これらの物質の製造方法はいずれも公知であり、また、市販品を用いることもできる。
封止部材４としては、基材２１及び透明基材１１に対する接着性に優れるものであれば特に限定されないが、例えば、分子鎖中にカルボン酸基を有する熱可塑性樹脂からなる接着剤等が望ましく、具体的には、ハイミラン（三井デュポンポリケミカル社製）、バイネル（三井デュポンポリケミカル社製）、アロンアルファ（東亞合成社製）等が挙げられる。
次に、本実施形態の色素増感太陽電池の製造方法について、図２を参照して説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、透明樹脂からなる透明基材１１の一方の面１１ａ全域を覆うように透明導電膜１２を形成する。この透明導電膜１２を形成する方法としては、ＩＴＯ、ＦＴＯ等のターゲットを用いて成膜するスパッタリング法、ＩＴＯ、ＦＴＯ等の原料を含む塗布液を吹き付けて加熱しＩＴＯ化、あるいはＦＴＯ化するスプレー熱分解法、ＩＴＯ、ＦＴＯ等の原料ガスを化学反応させて得られたＩＴＯあるいはＦＴＯを堆積するＣＶＤ法等が好適に用いられる。
まず、図２（ａ）に示すように、透明樹脂からなる透明基材１１の一方の面１１ａ全域を覆うように透明導電膜１２を形成する。この透明導電膜１２を形成する方法としては、ＩＴＯ、ＦＴＯ等のターゲットを用いて成膜するスパッタリング法、ＩＴＯ、ＦＴＯ等の原料を含む塗布液を吹き付けて加熱しＩＴＯ化、あるいはＦＴＯ化するスプレー熱分解法、ＩＴＯ、ＦＴＯ等の原料ガスを化学反応させて得られたＩＴＯあるいはＦＴＯを堆積するＣＶＤ法等が好適に用いられる。
次いで、透明導電膜１２の一方の面１２ａの所定位置、すなわち色素増感太陽電池のセルを構成する位置に、多孔質酸化物半導体層となる金属酸化物ペースト（多孔質酸化物半導体を含むペースト）３１を塗布する。
この金属酸化物ペースト３１は、表面に増感色素が担持された金属酸化物微粒子と、有機溶媒と、バインダー成分等を混練して得られるペーストであり、金属酸化物微粒子としては、例えば、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＷＯ３、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５等が好適に用いられる。また、上記の増感色素としては、ビピリジン構造、ターピリジン構造等を配位子として含むルテニウム錯体、ポリフィリン、フタロシアニン等の含金属錯体、エオシン、ローダミン、モロシアニン等の有機色素等が好適に用いられる。
この金属酸化物ペースト３１は、表面に増感色素が担持された金属酸化物微粒子と、有機溶媒と、バインダー成分等を混練して得られるペーストであり、金属酸化物微粒子としては、例えば、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＷＯ３、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５等が好適に用いられる。また、上記の増感色素としては、ビピリジン構造、ターピリジン構造等を配位子として含むルテニウム錯体、ポリフィリン、フタロシアニン等の含金属錯体、エオシン、ローダミン、モロシアニン等の有機色素等が好適に用いられる。
次いで、図２（ｂ）に示すように、金属酸化物ペースト３１の上方にステンレス板（板状体）３２を、透明基材１１の下方にステンレス板（板状体）３３を、それぞれ配置し、上方のステンレス板３２を加熱装置（図示略）を用いて加熱し、その温度を、例えば、１００〜４００℃の温度範囲に保持するとともに、下方のステンレス板３３を加熱もしくは冷却し、上方のステンレス板３２より低い温度、例えば、５〜１００℃の温度範囲に保持する。
ここでは、下方のステンレス板３３の温度は、透明基材１１を構成する透明樹脂の軟化温度以下とする必要がある。例えば、透明樹脂がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）では８０℃以下、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）では１４５℃以下、ポリカーボネート（ＰＣ）では１３５℃以下、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）では２２０℃以下である。
次いで、可動装置（図示略）を用いて、上方のステンレス板３２を降下させると同時に、下方のステンレス板３３を上昇させ、上方のステンレス板３２の下面を金属酸化物ペースト３１に接触させ、下方のステンレス板３３の上面を透明基材１１の下面に接触させる。これにより、金属酸化物ペースト３１は上方のステンレス板３２により加熱され、１００〜３５０℃の温度範囲に保持される。一方、透明基材１１は下方のステンレス板３３により加熱もしくは冷却され、０〜２２０℃の温度範囲に保持される。
次いで、上方のステンレス板３２をさらに降下させると同時に下方のステンレス板３３をさらに上昇させ、１００〜３５０℃に保持されている金属酸化物ペースト３１に所定の圧力、例えば、０．３〜５０ｋｇ／ｃｍ２の圧力を加え、この加圧・加熱の状態を所定時間保持することにより、金属酸化物ペースト３１を焼成する。
この焼成条件は、例えば、大気雰囲気中、温度：１５０〜２００℃、圧力：０．５〜３ｋｇ／ｃｍ２、最高保持温度における保持時間：０．５〜１２０分である。
この焼成条件は、例えば、大気雰囲気中、温度：１５０〜２００℃、圧力：０．５〜３ｋｇ／ｃｍ２、最高保持温度における保持時間：０．５〜１２０分である。
この焼成過程により、金属酸化物ペースト３１に含まれる有機溶媒が散逸するとともに、バインダー成分が化学変化して金属酸化物微粒子同士を接合し、多孔質金属酸化物層３５を生成する。
次いで、図２（ｃ）に示すように、この多孔質金属酸化物層３５に色素を担持させ、多孔質酸化物半導体層１３とする。
次いで、図２（ｃ）に示すように、この多孔質金属酸化物層３５に色素を担持させ、多孔質酸化物半導体層１３とする。
この色素担持は、例えば、次のようにして行うことができる。
例えば、アセトニトリルとｔ−ブタノールを容積比で１：１とした溶媒に対して極微量のＮ７１９色素粉末を加えて色素担持用の色素溶液３６とし、この色素溶液３６をシャーレ状の容器内に貯留する。次いで、この色素溶液３６に別途電気炉にて１２０〜１５０℃程度に加熱処理した多孔質金属酸化物層３５を浸漬し、暗所にて一昼夜（およそ２０時間）放置する。その後、多孔質金属酸化物層３５を色素溶液３６から取り出し、アセトニトリルとｔ−ブタノールからなる混合溶液を用いて洗浄し、乾燥する。
例えば、アセトニトリルとｔ−ブタノールを容積比で１：１とした溶媒に対して極微量のＮ７１９色素粉末を加えて色素担持用の色素溶液３６とし、この色素溶液３６をシャーレ状の容器内に貯留する。次いで、この色素溶液３６に別途電気炉にて１２０〜１５０℃程度に加熱処理した多孔質金属酸化物層３５を浸漬し、暗所にて一昼夜（およそ２０時間）放置する。その後、多孔質金属酸化物層３５を色素溶液３６から取り出し、アセトニトリルとｔ−ブタノールからなる混合溶液を用いて洗浄し、乾燥する。
この様にして、この多孔質金属酸化物層３５の表面に色素が担持された多孔質酸化物半導体層１３を生成することができる。
したがって、透明基材１１の一方の面１１ａに透明導電膜１２、多孔質酸化物半導体層１３が順次形成された作用極２を容易に作製することができる。
したがって、透明基材１１の一方の面１１ａに透明導電膜１２、多孔質酸化物半導体層１３が順次形成された作用極２を容易に作製することができる。
一方、基材２１の一方の面２１ａに、蒸着法、スパッタリング法等により、白金等からなる導電膜２２を成膜し、対極３を作製した。この対極３には、その厚み方向に貫通する穴が少なくとも２つ形成されている（図示略）。この穴は、後述する電解質溶液を注入する際の注入口となる。
次いで、この対極３の導電膜２２上に、作用極２を、その透明導電膜１２及び多孔質酸化物半導体層１３が導電膜２２と対向するように重ね合わせ、これら対極３及び作用極２の外周部に、例えば、エポキシ樹脂等の封止剤を注入し、その後硬化させ、対極３及び作用極２により形成されるセル領域の周囲を封止部材４にて封止する。
その後、これら作用極２、対極３及び封止部材４、４により形成された領域内に、対極３に形成された注入口から電解質溶液を注入する。これにより、作用極２、対極３及び封止部材４、４により形成された領域内に電解質５が形成される。
以上により、色素増感型太陽電池１を作製することができる。
その後、これら作用極２、対極３及び封止部材４、４により形成された領域内に、対極３に形成された注入口から電解質溶液を注入する。これにより、作用極２、対極３及び封止部材４、４により形成された領域内に電解質５が形成される。
以上により、色素増感型太陽電池１を作製することができる。
本実施形態の色素増感太陽電池の製造方法によれば、透明基材１１の一方の面１１ａに透明導電膜１２、金属酸化物ペースト３１を順次形成し、次いで、これら透明基材１１〜金属酸化物ペースト３１を挟む様に、ステンレス板３２、３３を配置し、ステンレス板３２、３３を互いに近接する方向に移動させて金属酸化物ペースト３１を加圧・焼成するので、多孔質酸化物半導体層１３と透明基材１１上の透明導電膜１２との間の密着性を向上させることができ、多孔質酸化物半導体層１３の焼結性を促進させることができ、その結果、緻密かつ膜強度の高い作用極２を低コストにて作製することができる。
したがって、増感色素を表面に担持した多孔質酸化物半導体層１３の特性を向上させることができ、その結果、色素増感太陽電池１の光電変換効率を向上させることができる。
したがって、増感色素を表面に担持した多孔質酸化物半導体層１３の特性を向上させることができ、その結果、色素増感太陽電池１の光電変換効率を向上させることができる。
また、金属酸化物ペースト３１を加圧・焼成するのに、温度管理が成されたステンレス板３２、３３を互いに近接する方向に移動させるだけでよいので、金属酸化物ペースト３１を安定した熱源にて加熱することができ、金属酸化物ペースト３１の焼結性を向上させることができる。
また、下方のステンレス板３３の温度を上方のステンレス板３２より低い温度とし、さらに、下方のステンレス板３３の温度を透明基材１１を構成する透明樹脂の軟化温度以下としたので、透明基材１１に熱的ダメージを与える虞がなくなり、したがって、金属酸化物ペースト３１に対して長時間に亘って加圧・加熱することができ、金属酸化物ペースト３１の焼結性をさらに向上させることができる。
また、下方のステンレス板３３の温度を上方のステンレス板３２より低い温度とし、さらに、下方のステンレス板３３の温度を透明基材１１を構成する透明樹脂の軟化温度以下としたので、透明基材１１に熱的ダメージを与える虞がなくなり、したがって、金属酸化物ペースト３１に対して長時間に亘って加圧・加熱することができ、金属酸化物ペースト３１の焼結性をさらに向上させることができる。
本発明の色素増感太陽電池の製造方法について、実施例１、２及び比較例によりさらに詳しく説明する。
（実施例１）
透明基材１１としてポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムを用い、この透明基材１１にＩＴＯからなる透明導電膜１２を形成し、ＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムを作製した。次いで、金属酸化物ペースト３１として酸化チタン微粒子ペーストを用い、このＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルム上に酸化チタン微粒子ペーストを塗布した。
（実施例１）
透明基材１１としてポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムを用い、この透明基材１１にＩＴＯからなる透明導電膜１２を形成し、ＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムを作製した。次いで、金属酸化物ペースト３１として酸化チタン微粒子ペーストを用い、このＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルム上に酸化チタン微粒子ペーストを塗布した。
次いで、ＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムの下に冷却装置によって約２０℃に保たれているステンレス板を配置し、酸化チタン微粒子ペーストに約２５０℃に加熱したステンレス板を押圧し、圧力２ｋｇ／ｃｍ２にて１時間焼結を行った。
このとき、ＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムと酸化チタン微粒子ペーストとの間の温度を測定したところ、約１８０℃に保たれていた。
これにより、酸化チタン微粒子ペーストは、膜厚約１５μｍの酸化チタン微粒子多孔膜になった。
このとき、ＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムと酸化チタン微粒子ペーストとの間の温度を測定したところ、約１８０℃に保たれていた。
これにより、酸化チタン微粒子ペーストは、膜厚約１５μｍの酸化チタン微粒子多孔膜になった。
その後、この酸化チタン微粒子多孔膜にＮ３色素（Ｒｕ(2,2'-bipyridine-4,4'-dicarboxylic acid)２(ＮＣＳ)２）を担持させ、作用極とした。
一方、ガラス基板上にＦＴＯ（フッ素添加酸化スズ）を成膜し、さらに、このＦＴＯ膜上にスパッタリング法により白金を成膜し、対極とした。
その後、これら作用極及び対極を封止部材により封止し、さらに、メトキシアセトニトリルを溶媒とした揮発性の電解質溶液を注入し、実施例１の色素増感型太陽電池を作製した。
一方、ガラス基板上にＦＴＯ（フッ素添加酸化スズ）を成膜し、さらに、このＦＴＯ膜上にスパッタリング法により白金を成膜し、対極とした。
その後、これら作用極及び対極を封止部材により封止し、さらに、メトキシアセトニトリルを溶媒とした揮発性の電解質溶液を注入し、実施例１の色素増感型太陽電池を作製した。
（実施例２）
実施例１と同様にしてＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムを作製し、このＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルム上に酸化チタン微粒子ペーストを塗布した。
次いで、ＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムの下にステンレス板を配置し、酸化チタン微粒子ペーストに約１８０℃に加熱したステンレス板を押圧し、圧力２ｋｇ／ｃｍ２にて１時間焼結を行った。
このとき、ＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムと酸化チタン微粒子ペーストとの間の温度を測定したところ、約１８０℃に保たれていた。
これにより、酸化チタン微粒子ペーストは、膜厚約１５μｍの酸化チタン微粒子多孔膜になった。
実施例１と同様にしてＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムを作製し、このＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルム上に酸化チタン微粒子ペーストを塗布した。
次いで、ＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムの下にステンレス板を配置し、酸化チタン微粒子ペーストに約１８０℃に加熱したステンレス板を押圧し、圧力２ｋｇ／ｃｍ２にて１時間焼結を行った。
このとき、ＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムと酸化チタン微粒子ペーストとの間の温度を測定したところ、約１８０℃に保たれていた。
これにより、酸化チタン微粒子ペーストは、膜厚約１５μｍの酸化チタン微粒子多孔膜になった。
次いで、この酸化チタン微粒子多孔膜にＮ３色素（Ｒｕ(2,2'-bipyridine-4,4'-dicarboxylic acid)２(ＮＣＳ)２）を担持させ、作用極とした。
また、実施例１と同様にして、対極及び電解質溶液を作製し、これらを用いて実施例２の色素増感型太陽電池を作製した。
また、実施例１と同様にして、対極及び電解質溶液を作製し、これらを用いて実施例２の色素増感型太陽電池を作製した。
（比較例）
実施例１と同様にしてＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムを作製し、このＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルム上に酸化チタン微粒子ペーストを塗布した。
次いで、このＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムを炉内温度が約１８０℃のオーブンにて１時間加熱し、酸化チタン微粒子ペーストを焼成した。これにより、酸化チタン微粒子多孔膜が得られた。
実施例１と同様にしてＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムを作製し、このＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルム上に酸化チタン微粒子ペーストを塗布した。
次いで、このＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムを炉内温度が約１８０℃のオーブンにて１時間加熱し、酸化チタン微粒子ペーストを焼成した。これにより、酸化チタン微粒子多孔膜が得られた。
次いで、この酸化チタン微粒子多孔膜にＮ３色素（Ｒｕ(2,2'-bipyridine-4,4'-dicarboxylic acid)２(ＮＣＳ)２）を担持させ、作用極とした。
また、実施例１と同様にして、対極及び電解質溶液を作製し、これらを用いて比較例の色素増感型太陽電池を作製した。
表１に実施例１、２及び比較例の色素増感型太陽電池の発電特性を示す。表１中の数値は、３個の試料の平均値である。
また、実施例１と同様にして、対極及び電解質溶液を作製し、これらを用いて比較例の色素増感型太陽電池を作製した。
表１に実施例１、２及び比較例の色素増感型太陽電池の発電特性を示す。表１中の数値は、３個の試料の平均値である。
表１によれば、酸化チタン微粒子ペーストに、従来より高い温度で加熱すると同時に加圧することにより、酸化チタン微粒子の焼結性が向上し、密着性も向上し、したがって、光電変換効率が向上していることが分かった。
さらに、酸化チタン微粒子ペーストを加熱・加圧する際に、ＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムを冷却すれば、ＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムには熱による変形や劣化が生じないことが確認された。しかも、このＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムと酸化チタン微粒子多孔膜との密着性が向上しており、酸化チタン微粒子の焼結性がさらに向上していることが分かった。したがって、光電変換効率が格段に向上していることが分かった。
さらに、酸化チタン微粒子ペーストを加熱・加圧する際に、ＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムを冷却すれば、ＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムには熱による変形や劣化が生じないことが確認された。しかも、このＩＴＯ−ＰＥＮ透明導電性フィルムと酸化チタン微粒子多孔膜との密着性が向上しており、酸化チタン微粒子の焼結性がさらに向上していることが分かった。したがって、光電変換効率が格段に向上していることが分かった。
１…色素増感型太陽電池、２…作用極、３…対極、４…封止部材、５…電解質、１１…透明基材、１２…透明導電膜、１３…多孔質酸化物半導体層、２１…基材、２２…導電膜、３１…金属酸化物ペースト、３２、３３…ステンレス板、３５…多孔質金属酸化物層、３６…色素溶液。
Claims (4)
- 増感色素を表面に担持してなる多孔質酸化物半導体層を備えた作用極と、この作用極の前記多孔質酸化物半導体層側に対向して配置された対極と、前記作用極と前記対極との間に封入された電解質とを備えてなる色素増感太陽電池の製造方法であって、
透明基材上に前記作用極の電極を形成する工程と、
前記電極上に多孔質酸化物半導体を含むペーストを塗布する工程と、
このペーストを加圧下にて焼成し、前記電極上に前記多孔質酸化物半導体層を形成する工程と、
を備えてなることを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。 - 前記加圧は、前記ペーストが塗布された透明基材の厚み方向の両側に配置された一対の板状体を近接する方向に可動することにより行うことを特徴とする請求項１記載の色素増感太陽電池の製造方法。
- 前記焼成は、前記ペースト側の板状体の温度を前記透明基材側の板状体の温度より高くした状態で行うことを特徴とする請求項２記載の色素増感太陽電池の製造方法。
- 前記透明基材を透明樹脂基板、透明樹脂フィルム、透明樹脂シートのいずれか１種とし、前記透明基材側の板状体の温度を前記透明樹脂の軟化温度以下としたことを特徴とする請求項３記載の色素増感太陽電池の製造方法。
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Cited By (7)
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|---|---|---|---|---|
| JP2009253142A (ja) * | 2008-04-09 | 2009-10-29 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 半導体素子及びその製造方法と、該半導体素子を備えた電子デバイス |
| JP2010177182A (ja) * | 2009-02-02 | 2010-08-12 | Hitachi Zosen Corp | 透明電極上における光触媒膜の形成方法 |
| JP2010172881A (ja) * | 2009-02-02 | 2010-08-12 | Hitachi Zosen Corp | 透明電極上における光触媒膜の形成方法 |
| WO2011132286A1 (ja) * | 2010-04-22 | 2011-10-27 | 日立造船株式会社 | 透明電極上における光触媒膜の形成方法 |
| WO2011132287A1 (ja) * | 2010-04-22 | 2011-10-27 | 日立造船株式会社 | 透明電極上における光触媒膜の形成方法 |
| WO2012101939A1 (ja) * | 2011-01-24 | 2012-08-02 | ソニー株式会社 | 色素増感太陽電池およびその製造方法 |
| JP2013127923A (ja) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Dainippon Printing Co Ltd | 色素増感型太陽電池素子、色素増感型太陽電池モジュール、色素増感型太陽電池素子の製造方法および酸化物半導体電極基板 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0384866A (ja) * | 1989-08-29 | 1991-04-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電解質膜と電極との接合方法及び装置 |
| JPH05174845A (ja) * | 1991-12-21 | 1993-07-13 | Agency Of Ind Science & Technol | 高分子電解質型燃料電池及びその製造法 |
| JP2005285428A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Toshiba Corp | 光増感型太陽電池 |
-
2005
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0384866A (ja) * | 1989-08-29 | 1991-04-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電解質膜と電極との接合方法及び装置 |
| JPH05174845A (ja) * | 1991-12-21 | 1993-07-13 | Agency Of Ind Science & Technol | 高分子電解質型燃料電池及びその製造法 |
| JP2005285428A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Toshiba Corp | 光増感型太陽電池 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009253142A (ja) * | 2008-04-09 | 2009-10-29 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 半導体素子及びその製造方法と、該半導体素子を備えた電子デバイス |
| JP2010177182A (ja) * | 2009-02-02 | 2010-08-12 | Hitachi Zosen Corp | 透明電極上における光触媒膜の形成方法 |
| JP2010172881A (ja) * | 2009-02-02 | 2010-08-12 | Hitachi Zosen Corp | 透明電極上における光触媒膜の形成方法 |
| WO2011132286A1 (ja) * | 2010-04-22 | 2011-10-27 | 日立造船株式会社 | 透明電極上における光触媒膜の形成方法 |
| WO2011132287A1 (ja) * | 2010-04-22 | 2011-10-27 | 日立造船株式会社 | 透明電極上における光触媒膜の形成方法 |
| CN102859036A (zh) * | 2010-04-22 | 2013-01-02 | 日立造船株式会社 | 在透明电极上形成光催化膜的方法 |
| CN102859037A (zh) * | 2010-04-22 | 2013-01-02 | 日立造船株式会社 | 在透明电极上形成光催化膜的方法 |
| WO2012101939A1 (ja) * | 2011-01-24 | 2012-08-02 | ソニー株式会社 | 色素増感太陽電池およびその製造方法 |
| JP2013127923A (ja) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Dainippon Printing Co Ltd | 色素増感型太陽電池素子、色素増感型太陽電池モジュール、色素増感型太陽電池素子の製造方法および酸化物半導体電極基板 |
| WO2013094653A1 (ja) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | 大日本印刷株式会社 | 色素増感型太陽電池素子、色素増感型太陽電池モジュール、色素増感型太陽電池素子の製造方法および酸化物半導体電極基板 |
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