JP2007134328A - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明による太陽電池は、太陽電池の光電変換効率を向上させる。
【解決手段】本発明は高効率を実現できる構造を有する太陽電池及びその製造方法に関する。本発明の一実施形態による太陽電池は、基板と、前記基板に形成される電極、及び前記電極に形成される光吸収層を含む。前記電極と前記光吸収層間に接触面積増大部が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は太陽電池及びその製造方法に関し、より詳しくは高効率を実現できる構造を有する太陽電池及びその製造方法に関する。

太陽電池は、太陽エネルギーを利用して、電気エネルギーを生成する電池であって、環境に優しく、エネルギー源が無限で、寿命が長い長所がある。このような太陽電池の種類としてシリコン太陽電池、染料感応太陽電池などがある。

この中で、染料感応太陽電池は、通常、染料を吸着した多孔性膜で形成される第１電極と、このような第１電極から所定の間隔をおいて対向配置される第２電極で構成される。このような染料感応太陽電池は、シリコン太陽電池に比べて製造工程が単純で低価格という長所がある。また、第１電極及び第２電極として透明な電極を使って、建物外壁やガラス温室などに使用できる長所がある。

しかし、染料感応太陽電池の光電変換効率が低いため、商品化が難しいのが実情である。光電変換効率を向上させるために第２電極の反射率を向上させたり光散乱子などを使用する方法などが提示されたが、このような方法では染料感応太陽電池の光電変換効率を向上することに限界がある。そのため、染料感応太陽電池の光電変換効率を向上させるための新たな技術が切実に必要である。このような光電変換効率向上の要求は他の種類の太陽電池においても同一である。

本発明の目的は、光電変換効率を向上できる太陽電池及びその製造方法を提供することである。

前記目的を達成するための本発明の一実施形態による太陽電池は、第１基板と、前記第１基板に形成される第１電極、及び前記第１電極に形成される光吸収層を含み、前記第１電極と前記光吸収層の間に両者に対する接触面積を平坦面に比して増大させる形状の接触面積増大部が形成される。

前記接触面積増大部を凹凸状に形成することができる。この時、前記第１基板に凹凸が形成され、前記第１基板に形成された凹凸によって、前記第１電極に凹凸を形成できる。
前記第１電極の表面粗度自乗平均値を１０ｎｍ乃至３０００ｎｍにすることが可能で、これによって、前記第１基板に前記第１電極が形成された面の表面粗度自乗平均値を１０ｎｍ乃至３０００ｎｍにできる。

前記凹凸は階段形状、メッシュ形状、スクラッチ形状、針状のうち、少なくともいずれか一つを含むことができる。
前記第１基板に対向配置される第２基板に第２電極が形成されるが、前記第１電極の表面粗度が前記第２電極の表面粗度より大きく形成されてもよい。この時、前記第１電極の表面粗度自乗平均値が前記第２電極の表面粗度自乗平均値より大きく形成できる。

本発明による太陽電池の製造方法は、接触面積増大部を備えた電極を形成する段階、及び前記電極に光吸収層を形成する段階を含む。
前記接触面積増大部を備えた電極を形成する段階では、凹凸が形成された基板面に電極を形成できる。

前記基板の凹凸は機械的エッチング法または化学的エッチング法によって、形成されることができる。前記機械的エッチング法は、サンドブラスト法、スクラッチ法及びプラズマエッチング法からなる群より選択でき、前記化学的エッチング法は硝酸、塩酸、フッ酸及びこれらの混合液からなる群より選択された溶液を使用することができる。

本発明による太陽電池は、光吸収層が形成される第１電極に接触面積増大部を形成して、光吸収層と第１電極の接触特性を向上させて接触面積を増加させることができる。そのため励起状態の電子の移動度及び移動速度を向上できて短絡電流密度を増加させることができ、結果的に太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。

以下、添付図を参照して本発明の実施形態による太陽電池及びその製造方法を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態による太陽電池を示した断面図である。

図１を参照すると、本実施形態による太陽電池は、第１電極１１及び染料４０が吸着した多孔性膜３０が形成される第１基板１０と、この第１基板１０と所定の間隔をおいて対向配置されながら、第２電極２１が形成される第２基板２０と、第１基板１０と第２基板２０の間の空間に位置する電解質５０を含んで構成される。ここで染料４０が吸着された多孔性膜３０は、入射光によって電子を生成して第１電極１１に移動させる役割を果たす部分であり、光吸収層と称することができる。このような第１基板１０と第２基板２０の外側に別途のケース（図示せず）が備えられる。

本実施形態において、第１電極１１を支持する支持体役割を果たす第１基板１０は、光が入射できるように透明に形成される。例えば、第１基板１０は、ガラスまたはプラスチックで構成できる。プラスチックの具体的な例としては、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）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）などがある。

第１基板１０に形成される第１電極１１は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、フッ素含有錫酸化物（ＦＴＯ）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、亜鉛酸化物（ＺＯ）、錫酸化物（ＴＯ）、ＺｎＯ-Ｇａ_２Ｏ_３、ＺｎＯ-Ａｌ_２Ｏ_３等の透明物質で構成される。第１電極１１は前記透明物質の単一膜または積層膜で構成されることができる。

本実施形態では第１電極１１と多孔性膜３０の間に接触面積増大部１６が形成される。本実施形態で接触面積増大部１６は第１電極１１に形成された凹凸によって構成される。具体的には、第１電極１１が形成される第１基板１０の一面に凹凸が形成されて前記第１電極１１にも凹凸が形成される。

前記凹凸が形成された第１基板１０の一面での表面粗度自乗平均値（ｒｏｏｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ、Ｒｍｓ）は１０ｎｍ乃至３０００ｎｍであり、このような第１基板１０の凹凸によって、多孔性膜３０が形成される第１電極１１の一面での表面粗度自乗平均値も、１０ｎｍ乃至３０００ｎｍでありうる。

ここで、表面粗度自乗平均値が１０ｎｍ以上であることは表面粗度自乗の平均値が１０ｎｍ未満になるように凹凸を形成するのは実際に難しいためである。そして、表面粗度自乗平均値が３０００ｎｍを超える場合には、透過率が低下して接触面積の向上による効率向上効果より透過率低下による効率低下がより大きいこともある。そして、表面粗度自乗平均値が３０００ｎｍ以下である場合に、電子の伝達がさらに効果的に起きることができる。

第１基板１０及び第１電極１１に形成されて接触面積増大部１６の役割を果たす凹凸は、多孔性膜３０が形成された第１電極１１と多孔性膜３０の接触面積を増大させられる形状であればよい。従って、凹凸は階段形状、メッシュ形状、スクラッチ形状、針状などの多様な形状を有する。

前記のように凹凸が形成された第１電極１１にナノメートル水準の平均粒径を有する金属酸化物粒子３１を含む多孔性膜３０が形成される。このような金属酸化物粒子３１は、チタン酸化物、亜鉛酸化物、錫酸化物、ストロンチウム酸化物、インジウム酸化物、イリジウム酸化物、ランタン酸化物、バナジウム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、ニオビウム酸化物、マグネシウム酸化物、アルミニウム酸化物、イトリュム酸化物、スカンジウム酸化物、サマリウム酸化物、ガリウム酸化物、ストロンチウムチタン酸化物などで構成されることができる。金属酸化物粒子３１の一例としてチタン酸化物のＴｉＯ_２がある。

多孔性膜３０は、ナノメートル水準の平均粒径を有する金属酸化物粒子ら３１が均一に分布され、多孔性を維持しながら適当な表面粗度を有するのが好ましい。
そして、多孔性膜３０の特性を向上させるために、高分子（図示せず）、導電性微粒子（図示せず）、光散乱子（図示せず）等が多孔性膜３０にさらに添加されることができる。

多孔性膜３０に添加される高分子は、多孔性膜３０の多孔性、分散性及び粘度を増加させて、多孔性膜３０の成膜性及び接着特性を向上させる役割を果たす。適切な高分子としてはポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピリドン（ＰＶＰ）等がある。このような高分子は、多孔性膜３０の形成方法及び形成条件を考慮して、適切な分子量で選択される。

多孔性膜３０に添加される導電性微粒子は、励起電子の移動性を向上させることができる。このような導電性微粒子の一例としてインジウム錫酸化物がある。
多孔性膜３０に添加される光散乱子は、太陽電池内で移動する光の経路を延長させて、太陽電池の光電変換効率を向上させる役割を果たす。このような光散乱子は多孔性膜３０を構成する金属酸化物粒子３１と同一物質で構成されながら、光散乱効果を考慮する時、１００ｎｍ以上の平均粒径を有するのが好ましい。

そして、多孔性膜３０を構成する金属酸化物粒子３１の表面には、外部光を吸収して、電子を励起させる染料４０が吸着する。染料４０は、一例としてアルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、鉛（Ｐｂ）、イリジウム（Ｉｒ）等を含む金属複合体、ルテニウム（Ｒｕ）複合体などで構成されることができる。ここで、ルテニウムは白金族に属する元素として多くの有機金属複合化合物にルテニウムを含む染料が一般に多く使用される。

この他にも可視光の長波長吸収を改善して、光電変換効率を向上させることができる染料、電子放出が容易な染料、有機染料などが適用される。前記有機染料は、単独で使用したり、ルテニウム複合体と混合して用いることができるが、このような有機染料としては、クマリン（ｃｏｕｍａｒｉｎ）、ポルフィリン（ｐｏｒｐｈｙｒｉｎ）、キサンチン（ｘａｎｔｈｅｎｅ）、リボフラビン（ｒｉｂｏｆｌａｖｉｎ）、トリフェニルメタン（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈａｎ）等がある。

第１基板１０に対向配置される第２基板２０は、第２電極２１を支持する支持体の役割を果たし、透明に形成されることができる。第２基板２０は、ガラスまたはプラスチックで構成されるが、プラスチックの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリイミド及びトリアセチルセルロースなどがある。

第２基板２０に形成される第２電極２１は、第１電極１１と対向配置されるように形成され、透明電極２１ａと触媒電極２１ｂを含むことができる。
透明電極２１ａは、インジウム錫酸化物、フッ素錫酸化物、アンチモン錫酸化物、亜鉛酸化物、錫酸化物、ＺｎＯ-Ｇａ_２Ｏ_３、ＺｎＯ-Ａｌ_２Ｏ_３等の透明物質で構成される。透明電極２１ａは、前記透明物質の単一膜または積層膜で構成されることができる。触媒電極２１ｂは、酸化-還元対（ｒｅｄｏｘｃｏｕｐｌｅ）を活性化させる役割を果し、白金、ルテニウム、パラジウム。イリジウム、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、炭素（Ｃ）、ＷＯ_３、ＴｉＯ_２等で構成されることができる。

本実施形態において、第２電極２１には接触面積増大部に機能する凹凸が形成されないため、第１電極１１の表面粗度値が第２電極２１の表面粗度値より大きく形成される。ここで、第２電極２１の表面粗度自乗平均値が第１電極１１の表面粗度自乗平均値より大きく形成される。つまり、第２電極２１の表面粗度自乗平均値は、１０ｎｍ未満値を有するようになる。

前記第１基板１０と第２基板２０は、接着剤６１によって接合され、第２基板２０及び第２電極２１に形成されたホール２５ａを通して電解質５０が注入されて、第１電極１１と第２電極２１の間に電解質５０が含浸される。このような電解質５０は多孔性膜３０の内部に均一に分散する。電解質５０はヨウ化物（ｉｏｄｉｄｅ）/三ヨウ化物（ｔｒｉｉｏｄｉｄｅ）組で、酸化、還元によって、第２電極２１から電子を受けて染料４０に伝達する役割を果たす。前記第２基板２０及び第２電極２１に形成されたホール２５ａは、接着剤６２及びカバーグラス６３によって密封される。

本実施形態では電解質５０が液体であると説明したが、本発明がこれに限定されることなく、多様な形態の電解質が第１電極１１と第２電極２１の間に位置するとよい。
このような太陽電池は、太陽電池の内部に太陽光などの外部光が入射されると、光量子が染料に吸収されて、染料が基底状態から励起状態で転移されて、電子ホールの対を生成する。励起状態の電子は、多孔性膜３０を構成する金属酸化物粒子３１の導電帯に注入された後、第１電極１１を通して外部回路（図示せず）に流れた後、第２電極２１に移動する。一方、電解質５０内のヨウ化物が三ヨウ化物に酸化されることによって、酸化された染料が還元され、三ヨウ化物は第２電極２１に到達した電子と還元反応を通して、ヨウ化物に還元される。このような電子の移動によって、太陽電池が作動するようになる。

太陽電池は、他の太陽電池、一例としてシリコン太陽電池とは異なって界面反応を通して、作動するため、界面特性の改善が大変重要である。本実施形態では、前記第１基板１０及び第１電極１１に凹凸で構成される接触面積増大部１６を形成して、第１基板１０と第１電極１１の接触特性を向上させることができ、第１電極１１と多孔性膜３０の接触特性を向上させると同時に接触面積を増加させて電子の移動性と速度を向上させることができる。

本実施形態において接触面積増大部１６に凹凸を形成するが、この時第１基板１０に形成された凹凸によって、第１電極１１にも凹凸で構成される接触面積増大部１６が形成される。第１基板１０に凹凸を形成することによって工程が容易になり、第１電極１１に直接凹凸を形成することより第１電極１１の保護面で長所を有する。これは第１電極１１にエッチングなどの方法で直接凹凸を形成する場合には、第１電極１１に損傷などが発生することがありうるためである。

前記で説明した太陽電池の製造方法は次の通りである。
まず、ガラスまたはプラスチックで構成される透明な第１基板１０を準備する。ここで、プラスチックの具体的な例としてはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリイミド及びトリアセチルセルロースなどがある。

次に、第１基板１０に機械的エッチング法または化学的エッチング法で階段形状、メッシュ形状、スクラッチ形状、針状などを含む形状の凹凸を形成する。機械的エッチング法にはサンドブラスト法、スクラッチ法、プラズマエッチング法などがあり、化学的エッチング法にはフッ酸、硝酸、塩酸及びこれらの混合溶液に基板を浸漬させる方法などがある。これによって、第１基板１０の表面粗度自乗平均値が１０ｎｍ乃至３０００ｎｍの値を有する。

次に、凹凸が形成された第１基板１０の一面にスパッタリング法、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）、スプレー熱分解蒸着法（ＳＰＤ）等で伝導性膜を形成して、第１電極１１を形成する。第１基板１０に形成された凹凸によって、伝導性フィルム１１にも凹凸が形成され、このように形成された凹凸は接触面積増大部１６の役割を果たす。このような凹凸によって、第１電極１１の表面粗度自乗平均値は１０ｎｍ乃至３０００ｎｍになりうる。このように形成された第１電極１１は、インジウム錫酸化物、フッ素錫酸化物、アンチモン錫酸化物、亜鉛酸化物、錫酸化物、ＺｎＯ-Ｇａ_２Ｏ_３、ＺｎＯ-Ａｌ_２Ｏ_３等の物質で構成される。ここで第１電極１１は、前記透明物質の単一膜または積層膜で構成されることができる。

次に、第１電極１１の上に金属酸化物粒子３１を含むペーストをコーティングした後、熱処理して、多孔性膜３０を形成する。前記ペーストは、金属酸化物以外に高分子、光散乱子及び導電性微粒子をさらに含むことができる。

前記ペーストをコーティングする方法としては、ドクターブレード法、スクリーン印刷法、スピンコーティング法、スプレー法、湿式コーティング法など多様な方法が適用される。ここで、コーティング法により適切なペーストを選択するのが望ましい。

そして、前記ペーストの熱処理は、バインダーが添加された場合には４５０乃至６００℃で３０分間遂行することができ、バインダーが添加されない場合には２００℃以下の温度で遂行することができる。しかし、これはペーストの組成などによって変わることがあるため、本発明はこれに限定されるものではない。

次に、染料を溶解したアルコール溶液に第１電極１１及び多孔性膜３０が形成された第１基板１０を所定時間浸漬させて、多孔性膜３０に染料４０を吸着させる。
そして、ガラスまたはプラスチックで構成される第２基板２０に透明電極２１ａと触媒電極２１ｂを順次に形成して、第２電極２１を形成する。第２基板２０の構成物質は、第１基板１０に対応するためこれに対する説明は省略する。同様に透明電極２１ａの構成物質は第１電極１１に対応するのでこれに対する説明は省略する。

触媒電極２１ｂは、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ＷＯ_３、ＴｉＯ_２及びＣ等で構成されることができる。このような触媒電極２１ｂは、物理気相蒸着（電解メッキ、スパッタリング、電子ビーム蒸着など）または湿式コーティング（一例として、スピンコーティング、浸漬コーティング、フローコーティング）等の方法で形成されることができる。一例として、触媒電極２１ｂが白金で構成される場合には、透明電極２１ａの上にメタノール、エタノール、イスプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の有機溶剤にＨ_２ＰｔＣｌ_６が溶解された溶液を湿式コーティングした後、空気または酸素雰囲気で４００℃の温度で熱処理する方法が適用される。

次に、第１電極１１及び多孔性膜３０と第２電極２１が互いに対向するように第１基板１０と第２基板２０を配置した後、接着剤６１を利用して、第１基板１０と第２基板２０を接合させる。接着剤６１では熱可塑性高分子フィルム（一例として、商品名ｓｕｒｌｙｎ）、エポキシ樹脂、紫外線硬化剤を使用することができる。接着剤６１に熱可塑性高分子フィルムを使用する場合には、第１基板１０と第２基板２０の間に熱可塑性高分子フィルムを位置させた後に加熱プレスして、第１基板１０と第２基板２０を接合させる。

第２基板２０及び第２電極２１に形成されたホール２５ａを通して電解質５０を注入した後、接着剤６２及びカバーグラス６３を使って、ホール２５ａを密封する。これで太陽電池の製造が完了し、第１基板１０と第２基板２０の外側に別途のケース（図示せず）が備わることもできる。

以下、本実施形態による太陽電池を、実施例を通して詳細に説明する。このような実施例は単に本発明を例示するものであり、本発明がこれらに限定されるものではない。
［実施例１］
横２．２ｃｍ、縦２．２ｃｍ、厚さ１．１ｍｍのソーダライムガラスで構成される第１基板に蒸溜水を利用して超音波洗浄をした後、４９重量％のフッ酸が含まれているフッ酸水溶液に第１基板を２０分間浸漬させて、エッチングした。次に第１基板に蒸溜水を利用した超音波洗浄をした後、スプレー熱分解蒸着法でインジウム錫酸化物を５００ｎｍ厚さに蒸着して第１電極を形成した。

第１電極の一面上に７ｎｍ乃至５０ｎｍ粒径のＴｉＯ_２粒子を含むペーストをスクリーン印刷法で、１ｃｍ^２の面積に塗布し、４５０℃で３０分間熱処理してＴｉＯ_２を含む多孔性膜を約１５μｍ厚さに形成した。
前記多孔性膜及び第１電極が形成された第１基板を０．３ｍＭのルテニウム（４、４-ジカルボキシ-２、２'-ビピリジン）_２（ＮＣＳ）_２溶液に２４時間浸漬させて、多孔性膜に染料を吸着させた。染料が吸着した多孔性膜をエタノールで洗浄した。

横２．２ｃｍ、縦２．２ｃｍ、厚さ１．１ｍｍのソーダライムガラスで構成される第２基板に蒸溜水を利用して、超音波洗浄をした。次に、第２基板を貫く二つのホールを形成した。その後、スプレー熱分解蒸着法でインジウム錫酸化物を５００ｎｍ厚さに蒸着して透明電極を形成し、スパッタリング法を利用して、白金で構成されて３Ω/□ の表面抵抗を有する触媒電極を製造した。

第１電極に形成された多孔性膜が第２電極に対向するように、第１基板と第２基板を配置させた後、これらの間に熱可塑性高分子フィルムを位置させて、加熱プレスして、第１基板と第２基板を接合した。第２基板及び第２電極に形成された二つのホールを通して、電解質を注入し、熱可塑性高分子フィルムとカバーグラスを利用して、ホールを防ぐことによって太陽電池を製造した。この時、電解質は８０体積％のエチレンカーボネートと２０体積％のアセト二トリルで構成される混合溶液１００ｍｌに２１．９２８ｇのテトラプロピルアンモニウムアイオダイド（ｔｅｔｒａｐｒｏｐｙｌａｍｍｏｎｉｕｍｉｏｄｉｄｅ）と１．９３１ｇのヨード（Ｉ_２）を溶解した溶液である。

［実施例２］
第１基板を４０分間のエッチングしたことを除いて、実施例１と同様な方法で太陽電池を製造した。

［実施例３］
第１基板を９０分間のエッチングしたことを除いて、実施例１と同様な方法で太陽電池を製造した。

［実施例４］
第１基板を１５０分間のエッチングしたことを除いて、実施例１と同様な方法で太陽電池を製造した。

［実施例５］
第１基板を３００分間のエッチングしたことを除いて、実施例１と同様な方法で太陽電池を製造した。

［実施例６］
第１基板を６００分間のエッチングしたことを除いて、実施例１と同様な方法で太陽電池を製造した。

［比較例１］
第１基板をエッチングしない点を除いては、実施例１と同様な方法で太陽電池を製造した。

［比較例２］
第１基板を１２００分間のエッチングしたことを除いて、実施例１と同様な方法で太陽電池を製造した。

実施例２の太陽電池においての凹凸が形成された第１電極表面の原子顕微鏡写真を図２に示した。図２を参照すると、エッチングによって、凹凸が形成された第１基板に第１電極を形成して、第１電極にも凹凸が形成されたことが分かる。このような凹凸によって、第１電極と多孔性膜の接触面積が増加する可能性があることを予測することができる。図では実施例２の太陽電池の第１電極表面写真だけを示したが、これは他の実施例でも同じである。

実施例１乃至６、そして比較例１及び２の太陽電池において、第１電極の表面粗度自乗平均値、開放電圧、短絡電流、充填度、透過率及び効率を表１に示した。ここで、開放電圧などは１００ｍＷ／ｃｍ^２の光源をＳｉ標準セルで補正した後測定した電圧-電流曲線から評価された。明確な理解のため、表１には表面粗度自乗平均値が大きい順に記載した。

実施例１乃至６による太陽電池は、比較例１及び２による太陽電池に比べて、短絡電流が非常に高い値を有し、充填度は類似していることが分かる。つまり、実施例１乃至６による太陽電池は、比較例１及び２による太陽電池より短絡電流値が向上するが、これは多孔性膜と第１電極の接触面積増加によるものであると予測される。つまり、実施例１乃至６による太陽電池は優れた短絡電流によって、比較例１及び２による太陽電池より非常に優れた効率を有することが分かる。

この時、表面粗度自乗平均値が増加するほど透過率が低下するが、比較例２では透過率の低下による効率減少程度が接触面積増大により向上された短絡電流向上による効率増加程度より大きくなって、効率が低下されることが分かる。

以下、図３を参照して本発明の他の実施形態による太陽電池を詳細に説明する。図３は本発明の他の実施形態による太陽電池を示した断面図である。
本実施形態に関しては、前記で説明した実施形態と互いに異なる部分のみに関して詳細に説明し、同一または極めて類似する構成要素は同一な参照符号を使用する。そして、本実施形態の製造方法に関しては、第１電極の製造段階についてだけ詳細に説明し、その他の部分は前記説明した実施形態の製造方法と実質的に同一であるため具体的な説明を省略する。

本実施形態では、第１基板１１０には凹凸が形成されていない滑らかな基板であり、第１電極１１１に接触面積増大部１１６、一例として凹凸が形成される。第１電極１１１はスパッタリング法、化学気相蒸着法、スプレー熱分解蒸着法などの方法で形成されるが、この時、工程条件を制御して、第１電極１１１が１０ｎｍ乃至３０００ｎｍの表面粗度自乗平均値を有するようにすることができる。

前記の実施形態では、接触面積増大部の一例として凹凸が形成されたことを説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。従って、第１電極と多孔性膜間で接触面積を増大させられる多様な構成が適用されながら、これらも本発明の範囲に属する。

また、前記では太陽電池の一例として、染料感応太陽電池を図示及び説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の種類の太陽電池にも適用されながら、これらも本発明の範囲に属する。

つまり、前記では本発明の実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらに限定されるのではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付図の範囲内で多様に変形して、実施することが可能であり、これらも本発明の範囲に属するのは当然である。

本発明の一実施形態による太陽電池を示した断面図である。 本発明の実施例２による太陽電池において凹凸が形成された第１電極の一面を撮影した原子顕微鏡写真である。 本発明の他の実施形態による太陽電池を示した断面図である。

符号の説明

１０ 第１基板
１１ 第１電極
１６ 接触面積増大部
２０ 第２基板
２１ 第２電極
２５ａ ホール
２１ｂ 触媒電極
３０ 多孔性膜
３１ 金属酸化物粒子
４０ 染料
５０ 電解質
６１，６２ 接着剤
６３ カバーグラス

Claims (14)

1. 基板；
   前記基板に形成される電極；及び
   前記電極に形成される光吸収層；
   を含み、
   前記電極と前記光吸収層の間に両者に対する接触面積を平坦面に比して増大させる形状の接触面積増大部が形成されることを特徴とする太陽電池。
2. 前記接触面積増大部が凹凸状に構成されることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
3. 前記基板に凹凸が形成され、前記基板に形成された凹凸に対応して前記電極の上面及び下面にそれぞれ凹凸が形成されることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池。
4. 前記凹凸が階段形状、メッシュ形状、スクラッチ形状、針状のうち、少なくともいずれか一つを含む形状であることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池。
5. 前記電極の表面粗度自乗平均値が１０ｎｍ乃至３０００ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち、いずれか一つに記載の太陽電池。
6. 前記基板で前記電極が形成された一面の表面粗度自乗平均値が１０ｎｍ乃至３０００ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち、いずれか一つに記載の太陽電池。
7. 互いに対向配置される第１基板及び第２基板；
   前記第１基板に形成される第１電極；
   前記第１電極に形成される光吸収層；及び
   前記第２基板に形成される第２電極
   を含み、
   前記第１電極の表面粗度が前記第２電極の表面粗度より大きいことを特徴とする太陽電池。
8. 前記第１電極の表面粗度自乗平均値が前記第２電極の表面粗度自乗平均値より大きいことを特徴とする請求項７に記載の太陽電池。
9. 前記第１電極の表面粗度自乗平均値が１０ｎｍ乃至３０００ｎｍであることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池。
10. 前記第１基板で前記第１電極が形成された一面の表面粗度自乗平均値が１０ｎｍ乃至３０００ｎｍであることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池。
11. 接触面積増大部を備えた電極を形成する段階；及び
    前記電極に光吸収層を形成する段階
    を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
12. 前記接触面積増大部を備えた電極を形成する段階では、凹凸が形成された基板に前記電極を形成することを特徴とする請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。
13. 前記基板の凹凸は、機械的エッチング方法または化学的エッチング法によって形成されることを特徴とする請求項１２に記載の太陽電池の製造方法。
14. 前記機械的エッチング法は、サンドブラスト法、スクラッチ法及びプラズマエッチング法で構成された群より選択され、前記化学的エッチング法は硝酸、塩酸、フッ酸及びこれらの混合液で構成された群より選択された溶液を使用することを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池の製造方法。