JP2008204881A - Photoelectric conversion module - Google Patents

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優美子 北野
Kenji Tomita
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dye-sensitized photoelectric conversion module enhancing conversion efficiency and securing reliability. <P>SOLUTION: A photoelectric conversion element is equipped with a first conductive layer 3 which is a porous semiconductor layer 5 carried with sensitized-dye 4 and working as one electrode, a second conductive layer 7 countered to the porous semiconductor layer 5 as a counter electrode, and an electrolyte 6 arranged between the first and second conductors 3, 7. The photoelectric conversion module 1 is formed by arranging a plurality of photoelectric conversion elements, and the electrolyte 6 is continuously arranged over the whole of the plurality of photoelectric conversion elements. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、光電変換効率及び信頼性に優れた太陽電池や受光素子等の光電変換素子を複数個形成した光電変換モジュールに関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion module in which a plurality of photoelectric conversion elements such as solar cells and light receiving elements excellent in photoelectric conversion efficiency and reliability are formed.

従来、光電変換装置の一種である色素増感型太陽電池は、その製造に際して真空装置を必要としないことから、低コストで低環境負荷型の太陽電池であると考えられ、活発に研究開発が行われている。   Conventionally, a dye-sensitized solar cell, which is a type of photoelectric conversion device, does not require a vacuum device for its production, so it is considered to be a low-cost, low-environmental load-type solar cell, and is actively researched and developed. Has been done.

特許文献1では、導電性ガラス基板上に塗布された二酸化チタンに、光増感剤としてルテニウム錯体色素等が付着された光増感剤複合体が形成された光作用極基板と、導電性ガラス基板上に白金やカーボンの対極層を形成した対極側基板とを、多孔質酸化チタン層と対極層とを互いに対向させ、両基板を貼り合わせ、これら基板間にヨウ素/ヨウ化物レドックス対を含む電解質溶液を対極側基板に開けた貫通孔から注入して満たし、対極側基板の貫通孔を塞いで成る構成の色素増感型太陽電池が記載されている。   In Patent Document 1, a photoactive electrode substrate in which a photosensitizer complex in which a ruthenium complex dye or the like is attached as a photosensitizer to titanium dioxide coated on a conductive glass substrate, and conductive glass A counter electrode side substrate in which a counter electrode layer of platinum or carbon is formed on a substrate, a porous titanium oxide layer and a counter electrode layer are opposed to each other, both substrates are bonded together, and an iodine / iodide redox pair is included between these substrates There is described a dye-sensitized solar cell having a structure in which an electrolyte solution is filled and filled from a through-hole formed in a counter electrode side substrate, and the through hole of the counter electrode side substrate is closed.

特許文献2では、色素増感型太陽電池において、半導体を設けた第1の基板と導電膜が形成された第2の基板の周縁部をガラスフリットで封止したものが記載されている。これにより、封止性が向上することによって電解液が洩れ出したり揮発したりすることが減少し、電解液を十分保持することができ、長期間安定した光電変換効率(以下、変換効率ともいう)を示す色素増感型太陽電池を得ることが可能となる。   Patent Document 2 describes a dye-sensitized solar cell in which the periphery of a first substrate provided with a semiconductor and a second substrate provided with a conductive film are sealed with glass frit. As a result, the leakage of the electrolytic solution or volatilization is reduced by improving the sealing performance, the electrolytic solution can be sufficiently retained, and the photoelectric conversion efficiency (hereinafter also referred to as conversion efficiency) stable for a long period of time. ) Can be obtained.

特許文献3に記載された大面積色素増感型太陽電池は、チタン,白金,金などからなり、無数の開口部が形成された金属製グリッドを用い、この金属製グリッドに、酸化チタンなどの酸化物半導体焼結物を一体的に結合したものを光電極とする構成である。この構成により、比抵抗が大きいITO,FTOなどの導電薄膜に比べて、金属製グリッドの比抵抗が格段に低くなり、低抵抗が実現できる。
特開2002−512729号公報 特開2001−185244号公報 特開2003−123855号公報
The large-area dye-sensitized solar cell described in Patent Document 3 is made of titanium, platinum, gold, etc., and uses a metal grid in which an infinite number of openings are formed. The metal grid is made of titanium oxide or the like. This is a structure in which an oxide semiconductor sintered product is integrally bonded to form a photoelectrode. With this configuration, the specific resistance of the metal grid is significantly lower than that of a conductive thin film such as ITO or FTO having a large specific resistance, and a low resistance can be realized.
JP 2002-512729 A JP 2001-185244 A JP 2003-123855 A

しかしながら、特許文献1,2の構成のように、光作用極基板と対極側基板との2つの基板を貼り合せたセル構造では、増感色素を吸着した多孔質酸化チタン層の表面と対極表面との間の電解質を満たしたギャップを狭くかつ一定に保って製造することは困難であり、変換効率が高くかつ安定であり、信頼性が高いものを製造することは困難であった。   However, as in the configurations of Patent Documents 1 and 2, in the cell structure in which two substrates of the photoactive electrode substrate and the counter electrode side substrate are bonded, the surface of the porous titanium oxide layer adsorbing the sensitizing dye and the surface of the counter electrode It was difficult to manufacture the gap filled with the electrolyte with a narrow and constant gap, and it was difficult to manufacture a product having high conversion efficiency and stability and high reliability.

また、特許文献3の大面積色素増感型太陽電池のように基板サイズが大きくなると、比抵抗が大きいITO,FTOなどの導電薄膜に比べて、低抵抗の金属製グリッドを導入しても直列抵抗が問題となってくる。   Further, when the substrate size is increased as in the large-area dye-sensitized solar cell of Patent Document 3, it is in series even if a low-resistance metal grid is introduced as compared with a conductive thin film such as ITO or FTO having a large specific resistance. Resistance becomes a problem.

さらに、屋外での使用にあたっては、直列接続することによって電圧を高めるモジュール構成にする必要があり、従来技術では変換効率の向上と信頼性の確保とを両立させることはできなかった。   Furthermore, when used outdoors, it is necessary to have a module configuration in which the voltage is increased by connecting them in series, and the conventional technology cannot achieve both improvement in conversion efficiency and ensuring reliability.

従って、本発明は上記従来の技術における問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、変換効率の向上と高い信頼性の確保とを両立させることのできる色素増感型の光電変換モジュールを提供することである。   Therefore, the present invention has been completed in view of the above problems in the prior art, and its purpose is to achieve dye-sensitized photoelectric conversion capable of achieving both improvement in conversion efficiency and ensuring high reliability. Is to provide modules.

本発明の光電変換モジュールは、増感色素を担持した多孔質の半導体層が形成された一方の極としての第1の導電層と、前記多孔質の半導体層に対向して配置された対極としての第2の導電層と、前記第1及び第2の導電層の間に配置された電解質とを具備した光電変換素子が複数個配列された光電変換モジュールであって、前記複数個の光電変換素子の全体にわたって前記電解質が連続するように配置されていることを特徴とする。   The photoelectric conversion module of the present invention includes a first conductive layer as one electrode on which a porous semiconductor layer carrying a sensitizing dye is formed, and a counter electrode disposed to face the porous semiconductor layer. A photoelectric conversion module in which a plurality of photoelectric conversion elements each including a second conductive layer and an electrolyte disposed between the first and second conductive layers are arranged, the plurality of photoelectric conversions The electrolyte is arranged to be continuous over the entire element.

また、本発明の光電変換モジュールは好ましくは、前記光電変換素子の前記第1の導電層と隣接する前記光電変換素子の前記第2の導電層とが、互いに離隔した複数個の導電体によって接続されていることを特徴とする。   In the photoelectric conversion module of the present invention, preferably, the first conductive layer of the photoelectric conversion element and the second conductive layer of the adjacent photoelectric conversion element are connected by a plurality of conductors separated from each other. It is characterized by being.

また、本発明の光電変換モジュールは好ましくは、前記導電体はガラス層で覆われていることを特徴とする。   The photoelectric conversion module of the present invention is preferably characterized in that the conductor is covered with a glass layer.

また、本発明の光電変換モジュールは好ましくは、前記導電体は、アルミニウム,クロム,ニッケル,コバルト及びチタンの少なくとも1種の導電性粒子を含むことを特徴とする。   In the photoelectric conversion module of the present invention, it is preferable that the conductor includes at least one kind of conductive particles of aluminum, chromium, nickel, cobalt, and titanium.

また、本発明の光電変換モジュールは好ましくは、前記複数個の光電変換素子の全体の周囲が封止部材で封止されており、前記第1の導電層及び前記第2の導電層は前記封止部材と金属薄膜を介して接していることを特徴とする。   In the photoelectric conversion module of the present invention, preferably, the entire periphery of the plurality of photoelectric conversion elements is sealed with a sealing member, and the first conductive layer and the second conductive layer are sealed. It is in contact with the stop member through a metal thin film.

本発明の光電変換モジュールによれば、増感色素を担持した多孔質の半導体層が形成された一方の極としての第1の導電層と、多孔質の半導体層に対向して配置された対極としての第2の導電層と、第1及び第2の導電層の間に配置された電解質とを具備した光電変換素子が複数個配列された光電変換モジュールであって、複数個の光電変換素子の全体にわたって電解質が連続するように配置されていることにより、光電変換素子ごとに電解質を注入するための貫通孔を設けることが不要となり、電解質の注入が容易となるため、電解質が光電変換素子の内部に容易にゆきわたり、安定して高い変換効率を達成することができる。   According to the photoelectric conversion module of the present invention, the first conductive layer as one electrode on which the porous semiconductor layer carrying the sensitizing dye is formed, and the counter electrode disposed so as to face the porous semiconductor layer A photoelectric conversion module in which a plurality of photoelectric conversion elements each including a second conductive layer and an electrolyte disposed between the first and second conductive layers are arranged, the plurality of photoelectric conversion elements By arranging the electrolyte so as to be continuous over the entire surface, it becomes unnecessary to provide a through hole for injecting the electrolyte for each photoelectric conversion element, and the injection of the electrolyte becomes easy. It is possible to easily move to the inside of the chamber and achieve high conversion efficiency stably.

また、1枚の導電性基板等の基板上に、光電変換素子を複数個並べて形成し、直列接続や並列接続を自由に選択でき、所望の電圧と電流を出力できるため、光電変換素子の集積化等が容易である。   In addition, since a plurality of photoelectric conversion elements are formed side by side on a single conductive substrate or the like, series connection or parallel connection can be freely selected, and a desired voltage and current can be output. Is easy.

また、本発明の光電変換モジュールは好ましくは、光電変換素子の第1の導電層と隣接する光電変換素子の第2の導電層とが、互いに離隔した複数個の導電体によって接続されていることから、複数個の導電体の間の間隔を通して複数個の光電変換素子の全体にわたって電解質が連続するように、電解質を容易にいきわたらせることができる。また、複数個の導電体によって第1及び第2の導電層を安定に接続することができ、光電変換モジュールの信頼性が高まる。また、第1及び第2の導電層の接続に要する導電体の面積(平面視における占有面積)が小さくなるため、光電変換モジュールへの入射光を有効利用することができ、光電変換特性を向上させることができる。   In the photoelectric conversion module of the present invention, preferably, the first conductive layer of the photoelectric conversion element and the second conductive layer of the adjacent photoelectric conversion element are connected by a plurality of conductors separated from each other. Therefore, the electrolyte can be easily spread so that the electrolyte continues throughout the plurality of photoelectric conversion elements through the interval between the plurality of conductors. Further, the first and second conductive layers can be stably connected by the plurality of conductors, and the reliability of the photoelectric conversion module is increased. In addition, since the area of the conductor required for connecting the first and second conductive layers (occupied area in plan view) is reduced, incident light to the photoelectric conversion module can be used effectively, and photoelectric conversion characteristics are improved. Can be made.

また、本発明の光電変換モジュールは好ましくは、導電体はガラス層で覆われていることから、導電体が腐食性のある電解質と接触しないので、信頼性を向上させることができる。また、複数個の光電変換素子を封止する封止部材が樹脂から成る場合、封止部材を通過した酸素や水分などが導電体に接して導電体が劣化するのを抑制することができ、信頼性を高めることができる。   In the photoelectric conversion module of the present invention, preferably, since the conductor is covered with the glass layer, the conductor does not come into contact with the corrosive electrolyte, so that the reliability can be improved. Moreover, when the sealing member that seals the plurality of photoelectric conversion elements is made of a resin, it is possible to suppress deterioration of the conductor due to oxygen or moisture that has passed through the sealing member contacting the conductor, Reliability can be increased.

また、本発明の光電変換モジュールは好ましくは、導電体は、アルミニウム,クロム,ニッケル,コバルト及びチタンの少なくとも1種の導電性粒子を含むことから、これらの導電性粒子はヨウ素を含む電解質に対して耐腐食性の高いものであるため、導電体の電解質による腐食を抑制することができる。   In the photoelectric conversion module of the present invention, preferably, the conductor includes at least one kind of conductive particles of aluminum, chromium, nickel, cobalt, and titanium. Therefore, these conductive particles are used for an electrolyte containing iodine. Therefore, the corrosion of the conductor due to the electrolyte can be suppressed.

また、本発明の光電変換モジュールは好ましくは、複数個の光電変換素子の全体の周囲が封止部材で封止されており、第1の導電層及び第2の導電層は封止部材と金属薄膜を介して接していることから、封止部材をレーザ光の照射によって溶着させて形成するときの加熱により、第1及び第2の導電層が劣化することを防ぐことができる。   In the photoelectric conversion module of the present invention, preferably, the entire periphery of the plurality of photoelectric conversion elements is sealed with a sealing member, and the first conductive layer and the second conductive layer are formed of a sealing member and a metal. Since they are in contact with each other through the thin film, it is possible to prevent the first and second conductive layers from being deteriorated by heating when the sealing member is formed by welding by irradiation with laser light.

本発明の光電変換モジュール及びその製造方法についての実施の形態を、図1,図2に基き以下に詳細に説明する。なお、各図において、同一部材には同一符号を付している。また、図2の第1の導電層3は、光電変換モジュールの内部の様子がわかりすいように半分の長さで描いている。   Embodiments of the photoelectric conversion module and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same member. Further, the first conductive layer 3 in FIG. 2 is drawn with a half length so that the inside of the photoelectric conversion module can be easily understood.

本発明の光電変換モジュールの断面図を図1に示す。図1の光電変換モジュール1は、基板2上に透明導電層等から成る第1の導電層3、増感色素(以下、色素ともいう)4を吸着(担持)した多孔質の半導体層5が積層され、対極側基板9上に対極層である第2の導電層7が形成されており、多孔質の半導体層5と第2の導電層7が対向するように基板2と対極側基板9とを対向させてそれらの間に電解質6が配置されるとともに、基板2及び対極側基板9の外周部がガラス封止層10で封止されている。   A cross-sectional view of the photoelectric conversion module of the present invention is shown in FIG. The photoelectric conversion module 1 of FIG. 1 includes a first conductive layer 3 made of a transparent conductive layer or the like on a substrate 2 and a porous semiconductor layer 5 that adsorbs (supports) a sensitizing dye (hereinafter also referred to as a dye) 4. A second conductive layer 7 as a counter electrode layer is formed on the counter electrode side substrate 9, and the substrate 2 and the counter electrode side substrate 9 are disposed so that the porous semiconductor layer 5 and the second conductive layer 7 face each other. The electrolyte 6 is disposed between them, and the outer peripheral portions of the substrate 2 and the counter electrode side substrate 9 are sealed with a glass sealing layer 10.

また、基板2及び対極側基板9の内側において、面方向に、第1の導電層3、多孔質の半導体層5、電解質6及び第2の導電層7の組(光電変換素子のユニット)が複数組形成されており、複数個の光電変換素子の全体にわたって電解質6が連続するように配置されている。   Further, inside the substrate 2 and the counter electrode side substrate 9, a set (photoelectric conversion element unit) of the first conductive layer 3, the porous semiconductor layer 5, the electrolyte 6, and the second conductive layer 7 is provided in the plane direction. A plurality of sets are formed, and the electrolyte 6 is disposed so as to be continuous over the whole of the plurality of photoelectric conversion elements.

図1の光電変換モジュール1は、基板2上に第1の導電層3、多孔質の半導体層5がこの順で一体的に積層された積層体を形成し、次に色素4溶液に浸漬して多孔質の半導体層5に色素4を吸着させ、第1の導電層3と対極側基板9上に第2の導電層7とを導電体8を介して電気的に接続するとともに、積層体上に電解質6の領域を介して対極側基板9を配置し、次に基板2と対極側基板9の周縁部を樹脂やガラス等から成る封止部材10で接合して封止し、同時に導電体8の周囲にも封止部材10を形成し、封止部材10等に形成された貫通孔から電解質6の溶液を注入して多孔質の半導体層5に浸透させることによって製造される。   The photoelectric conversion module 1 of FIG. 1 forms a laminate in which a first conductive layer 3 and a porous semiconductor layer 5 are integrally laminated in this order on a substrate 2, and then immersed in a dye 4 solution. In addition, the dye 4 is adsorbed on the porous semiconductor layer 5 and the first conductive layer 3 and the second conductive layer 7 are electrically connected to the counter electrode side substrate 9 via the conductor 8. The counter electrode side substrate 9 is arranged on the upper side of the electrolyte 6 region, and the peripheral portions of the substrate 2 and the counter electrode side substrate 9 are then sealed by bonding with a sealing member 10 made of resin, glass or the like, and simultaneously conductive. The sealing member 10 is also formed around the body 8, and the solution of the electrolyte 6 is injected from the through hole formed in the sealing member 10 and the like to infiltrate the porous semiconductor layer 5.

次に、上述した光電変換モジュール1を構成する各要素について詳細に説明する。   Next, each element which comprises the photoelectric conversion module 1 mentioned above is demonstrated in detail.

<第1の導電層>
基板2及び第1の導電層3としては、絶縁基板上に金属層あるいは透明導電層を形成したものでよい。基板2が透光性を有する場合、多孔質の半導体層5を光作用側極基板である基板2に形成して、光入射側に多孔質の半導体層5を配置でき、変換効率が高いものとなる。また、基板2及び対極側基板9が透光性を有する場合、光電変換モジュール1の主面のどちらの面からでも光を入射させることができるので、両主面側から光を入射させて変換効率を高めることができる。
<First conductive layer>
The substrate 2 and the first conductive layer 3 may be formed by forming a metal layer or a transparent conductive layer on an insulating substrate. When the substrate 2 has translucency, the porous semiconductor layer 5 can be formed on the substrate 2 which is a light working side electrode substrate, and the porous semiconductor layer 5 can be arranged on the light incident side, so that the conversion efficiency is high. It becomes. Moreover, when the board | substrate 2 and the counter electrode side board | substrate 9 have translucency, since light can enter from any surface of the main surface of the photoelectric conversion module 1, it makes light incident from both main surface sides, and converts Efficiency can be increased.

基板2の材料としては、白板ガラス,ソーダガラス,硼珪酸ガラス等のガラス、セラミックス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート(PET),ポリカーボネート(PC),アクリル,ポリエチレンナフタレート(PEN),ポリイミド等の樹脂材料、有機無機ハイブリッド材料等がよい。   The material of the substrate 2 is glass such as white plate glass, soda glass, borosilicate glass, inorganic materials such as ceramics, resin such as polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), acrylic, polyethylene naphthalate (PEN), polyimide, etc. Materials, organic-inorganic hybrid materials, etc. are preferable.

透光性の基板2としては、少なくとも可視光の波長範囲において高い光透過性、例えば厚み0.7mmの白板ガラスの基板の場合、400〜1100nmの波長範囲で92%以上の光透過率であり、ポリエチレンテレフタレート(PET),ポリカーボネート(PC)の基板の場合、可視光で約90%程度の光透過率であり、好適な光透過率としては少なくとも可視光の波長範囲で90%以上の光透過率を有する基板であれば利用できる。この透光性の基板2の材料としては、白板ガラス,ソーダガラス,硼珪酸ガラス等のガラス、セラミックス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート(PET),ポリカーボネート(PC),アクリル,ポリエチレンナフタレート(PEN),ポリイミド等の樹脂材料、有機無機ハイブリッド材料等がよい。   As the translucent substrate 2, at least in the wavelength range of visible light, for example, in the case of a white glass substrate having a thickness of 0.7 mm, it has a light transmittance of 92% or more in the wavelength range of 400 to 1100 nm. In the case of a polyethylene terephthalate (PET) or polycarbonate (PC) substrate, the light transmittance is about 90% for visible light, and the preferred light transmittance is at least 90% light transmission in the visible light wavelength range. Any substrate having a rate can be used. As the material of the light-transmitting substrate 2, glass such as white plate glass, soda glass, borosilicate glass, inorganic materials such as ceramics, polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), acrylic, polyethylene naphthalate (PEN) , Resin materials such as polyimide, and organic-inorganic hybrid materials are preferable.

第1の導電層3としては、弗素や金属をドープした金属酸化物の透明導電層が利用できる。この中で熱CVD法により形成したフッ素ドープの二酸化スズ膜(SnO:F膜)等が耐熱性を有しており、特によい。また、低温成長のスパッタリング法や低温スプレー熱分解法で形成したスズドープ酸化インジウム膜(ITO膜)や不純物ドープの酸化インジウム膜(In膜)等がよい。他に、溶液成長法で形成した不純物ドープの酸化亜鉛膜(ZnO膜)等がよい。また、これらの透明導電層を種々の組合せで積層して用いてもよい。また透明導電層は、Ti層,ITO層,Ti層を順次積層したものでもよく、密着性と耐食性を高めた積層膜となる
透明導電層の厚みは高い導電性と高い光透過性の点で0.001〜10μm、好ましくは0.05〜2.0μmがよい。0.001μm未満では、透明導電層の抵抗が増大し、10μmを超えると、透明導電層の光透過性が低下する。
As the first conductive layer 3, a transparent conductive layer of metal oxide doped with fluorine or metal can be used. Among them, a fluorine-doped tin dioxide film (SnO 2 : F film) formed by a thermal CVD method has heat resistance and is particularly good. Further, it is sputtering or low tin-doped was formed by a spray pyrolysis method indium oxide film (ITO film) of indium oxide film or impurities doped (In 2 O 3 film) or the like of low temperature growth. In addition, an impurity-doped zinc oxide film (ZnO film) formed by a solution growth method is preferable. Further, these transparent conductive layers may be laminated and used in various combinations. In addition, the transparent conductive layer may be a laminated layer of Ti layer, ITO layer and Ti layer in order, and it becomes a laminated film with improved adhesion and corrosion resistance. The thickness of the transparent conductive layer is high in terms of conductivity and high light transmittance. 0.001-10 micrometers, Preferably 0.05-2.0 micrometers is good. When the thickness is less than 0.001 μm, the resistance of the transparent conductive layer increases. When the thickness exceeds 10 μm, the light transmittance of the transparent conductive layer decreases.

透明導電層の他の成膜法として、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ディップコート法、ゾルゲル法等がある。これらの膜成長によって、透明導電層の表面に入射光の波長オーダーの凹凸を形成するとよく、光閉じ込め効果を付与できる。   Other film forming methods for the transparent conductive layer include a vacuum deposition method, an ion plating method, a dip coating method, a sol-gel method, and the like. By these film growths, it is preferable to form irregularities in the wavelength order of incident light on the surface of the transparent conductive layer, and a light confinement effect can be imparted.

また、第1の導電層3として、真空蒸着法やスパッタリング法等で形成した金,パラジウム,チタン,アルミニウム,ステンレススチール,銀,銅,ニッケル等から成る薄膜を、真空蒸着法やスパッタリング法で形成したものがよい。または電解質6による腐食防止のためにSnO:F層等の透明導電層(不純物ドープの金属酸化物層)等を金属から成る基板2上に形成したものがよい。 Further, as the first conductive layer 3, a thin film made of gold, palladium, titanium, aluminum, stainless steel, silver, copper, nickel or the like formed by vacuum deposition or sputtering is formed by vacuum deposition or sputtering. What you did is good. Alternatively, a transparent conductive layer (impurity-doped metal oxide layer) such as a SnO 2 : F layer or the like may be formed on the substrate 2 made of metal to prevent corrosion by the electrolyte 6.

<多孔質の半導体層>
図1に示すように、基板2及び第1の導電層3上に多孔質の半導体層5を形成する。この多孔質の半導体層5の材料や組成としては、酸化チタン(TiO)が最適であり、他の材料としては、チタン(Ti),亜鉛(Zn),スズ(Sn),ニオブ(Nb),インジウム(In),イットリウム(Y),ランタン(La),ジルコニウム(Zr),タンタル(Ta),ハフニウム(Hf),ストロンチウム(Sr),バリウム(Ba),カルシウム(Ca),バナジウム(V),タングステン(W)等の金属元素の少なくとも1種以上の金属酸化物半導体がよく、また窒素(N),炭素(C),弗素(F),硫黄(S),塩素(Cl),リン(P)等の非金属元素の1種以上を含有していてもよい。酸化チタン等はいずれも電子エネルギーバンドギャップが可視光のエネルギーより大きい2〜5eVの範囲にあり、好ましい。また、多孔質の半導体層5は、電子エネルギー準位においてその伝導帯が色素4の伝導帯よりも低いn型半導体がよい。
<Porous semiconductor layer>
As shown in FIG. 1, a porous semiconductor layer 5 is formed on the substrate 2 and the first conductive layer 3. The material and composition of the porous semiconductor layer 5 is optimally titanium oxide (TiO 2 ), and other materials include titanium (Ti), zinc (Zn), tin (Sn), and niobium (Nb). , Indium (In), yttrium (Y), lanthanum (La), zirconium (Zr), tantalum (Ta), hafnium (Hf), strontium (Sr), barium (Ba), calcium (Ca), vanadium (V) Metal oxide semiconductors of at least one metal element such as tungsten (W) are preferable, and nitrogen (N), carbon (C), fluorine (F), sulfur (S), chlorine (Cl), phosphorus ( One or more non-metallic elements such as P) may be contained. Titanium oxide or the like is preferable because it has an electron energy band gap in the range of 2 to 5 eV, which is larger than the energy of visible light. The porous semiconductor layer 5 is preferably an n-type semiconductor whose conduction band is lower than that of the dye 4 in the electron energy level.

多孔質の半導体層5としては、二酸化チタン等からなるとともに内部に微細な空孔(空孔径が好ましくは10〜40nm程度のものであり、22nmのときに変換効率がピークを示す)を多数有する多孔質のn型酸化物半導体層等であるのがよい。多孔質の半導体層5の空孔径が10nm未満の場合、色素4の浸透及び吸着が阻害され、十分な色素4の吸着量が得られず、また、電解質6の拡散が妨げられるために拡散抵抗が増大することから、変換効率が低下することとなる。40nmを超えると、多孔質の半導体層5の比表面積が減少するため、色素4の吸着量を確保するためには厚みを厚くしなければならなくなり、厚みを厚くしすぎると光が透過しにくくなり、色素4が光を吸収できないこと、また、多孔質の半導体層5に注入された電荷の移動距離が長くなるため電荷の再結合によるロスがおおきくなること、さらに、電解質6の拡散距離も増大するため拡散抵抗が増大することから、やはり変換効率が低下することとなる。   The porous semiconductor layer 5 is made of titanium dioxide or the like, and has a large number of fine pores (having a pore diameter of preferably about 10 to 40 nm, with a peak conversion efficiency at 22 nm). It may be a porous n-type oxide semiconductor layer or the like. When the pore size of the porous semiconductor layer 5 is less than 10 nm, the penetration and adsorption of the dye 4 are hindered, a sufficient amount of the dye 4 is not absorbed, and the diffusion of the electrolyte 6 is hindered. Increases the conversion efficiency. If the thickness exceeds 40 nm, the specific surface area of the porous semiconductor layer 5 decreases, so that it is necessary to increase the thickness in order to secure the amount of adsorption of the dye 4, and if the thickness is excessively large, light is not easily transmitted. Therefore, the dye 4 cannot absorb light, the movement distance of the charge injected into the porous semiconductor layer 5 becomes long, so that the loss due to the recombination of charges becomes large, and the diffusion distance of the electrolyte 6 also increases. Since the diffusion resistance increases due to the increase, the conversion efficiency also decreases.

多孔質の半導体層5は、粒状体、または針状体,チューブ状体,柱状体等の線状体、またはこれら種々の線状体が集合してなるものであって、多孔質体であることにより、色素4を吸着する表面積が増え、変換効率を高めることができる。多孔質の半導体層5は、空孔率が20〜80%、より好適には40〜60%である多孔質体であるのがよい。多孔質化により光作用極層としての表面積を1000倍以上に高めることができ、光吸収と光電変換と電子伝導を効率よく行うことができる。   The porous semiconductor layer 5 is a porous body that is a granular body, or a linear body such as a needle-like body, a tubular body, or a columnar body, or a collection of these various linear bodies. By this, the surface area which adsorb | sucks the pigment | dye 4 increases and conversion efficiency can be improved. The porous semiconductor layer 5 is preferably a porous body having a porosity of 20 to 80%, more preferably 40 to 60%. The surface area as the light working electrode layer can be increased 1000 times or more by making it porous, and light absorption, photoelectric conversion, and electronic conduction can be performed efficiently.

なお、多孔質の半導体層5の空孔率は、ガス吸着測定装置を用いて窒素ガス吸着法によって試料の等温吸着曲線を求め、BJH(Barrett-Joyner-Halenda)法,CI(Chemical Ionization)法,DH(Dollimore-Heal)法等によって空孔容積を求め、これと試料の粒子密度から得ることができる。   The porosity of the porous semiconductor layer 5 is obtained by obtaining an isothermal adsorption curve of the sample by a nitrogen gas adsorption method using a gas adsorption measuring device, and using a BJH (Barrett-Joyner-Halenda) method or a CI (Chemical Ionization) method. , DH (Dollimore-Heal) method or the like can be used to determine the pore volume and obtain it from the particle density of the sample.

多孔質の半導体層5の形状は、その表面積が大きくなりかつ電気抵抗が小さい形状がよく、例えば微細粒子もしくは微細線状体からなるのがよい。その平均粒径もしくは平均線径は5〜500nmであるのがよく、より好適には10〜200nmがよい。ここで、平均粒径もしくは平均線径の5〜500nmにおける下限値は、これ未満になると材料の微細化ができず、上限値は、これを超えると接合面積が小さくなり光電流が著しく小さくなることによる。   The shape of the porous semiconductor layer 5 is preferably a shape having a large surface area and a small electric resistance, and is preferably composed of fine particles or fine linear bodies, for example. The average particle diameter or average wire diameter is preferably 5 to 500 nm, and more preferably 10 to 200 nm. Here, if the lower limit of the average particle diameter or the average wire diameter of 5 to 500 nm is less than this, the material cannot be miniaturized, and if the upper limit exceeds this, the junction area is reduced and the photocurrent is significantly reduced. It depends.

また、多孔質の半導体層5を多孔質体とすることにより、これに色素4を吸着させて成る色素増感型光電変換体としての表面が凹凸状となり、光閉じ込め効果をもたらして、変換効率をより高めることができる。   Further, by forming the porous semiconductor layer 5 as a porous body, the surface as a dye-sensitized photoelectric conversion body formed by adsorbing the dye 4 to the porous body becomes uneven, resulting in a light confinement effect, and conversion efficiency. Can be further enhanced.

また、多孔質の半導体層5の厚みは0.1〜50μmがよく、より好適には1〜20μmがよい。ここで、0.1〜50μmにおける下限値は、これより厚みが小さくなると光電変換作用が著しく小さくなって実用に適さず、上限値は、これを超えて厚みが厚くなると光が透過しなくなって光が入射しなくなることによる。   The thickness of the porous semiconductor layer 5 is preferably 0.1 to 50 μm, more preferably 1 to 20 μm. Here, the lower limit value at 0.1 to 50 μm is not suitable for practical use when the thickness is smaller than this, and the upper limit value is not suitable for practical use. This is because light is not incident.

多孔質の半導体層5が酸化チタンからなる場合、以下のようにして形成される。まず、TiOのアナターゼ粉末にアセチルアセトンを添加した後、脱イオン水とともに混練し、界面活性剤で安定化させた酸化チタンのペーストを作製する。作製したペーストをドクターブレード法やバーコート法等で基板2上の第1の導電層3上に一定速度で塗布し、大気中で300〜600℃、好適には400〜500℃で、10〜60分、好適には20〜40分加熱処理することにより、多孔質の半導体層5を形成する。この手法は簡便であり、好ましい。 When the porous semiconductor layer 5 is made of titanium oxide, it is formed as follows. First, acetylacetone is added to TiO 2 anatase powder, and then kneaded with deionized water to prepare a titanium oxide paste stabilized with a surfactant. The prepared paste is applied at a constant speed onto the first conductive layer 3 on the substrate 2 by a doctor blade method, a bar coating method, or the like, and is 300 to 600 ° C. in air, preferably 400 to 500 ° C. The porous semiconductor layer 5 is formed by heat treatment for 60 minutes, preferably 20 to 40 minutes. This method is simple and preferable.

多孔質の半導体層5の低温成長法としては、電析法、泳動電着法、水熱合成法等がよく、電子輸送特性を良くするための後処理としては、マイクロ波処理、CVD法によるプラズマ処理や熱触媒処理等、UV照射処理等がよい。低温成長法による多孔質の半導体層5としては、電析法による多孔質ZnO層、泳動電着法による多孔質TiO層等からなるものがよい。 As a low temperature growth method of the porous semiconductor layer 5, an electrodeposition method, an electrophoretic electrodeposition method, a hydrothermal synthesis method or the like is preferable. As a post-treatment for improving electron transport properties, a microwave treatment or a CVD method is used. A UV treatment such as plasma treatment or thermal catalyst treatment is preferable. The porous semiconductor layer 5 formed by the low temperature growth method is preferably composed of a porous ZnO layer formed by the electrodeposition method, a porous TiO 2 layer formed by the electrophoretic electrodeposition method, and the like.

また、多孔質の半導体層5の多孔質体の表面に、TiCl処理、即ちTiCl溶液に10時間浸漬し、水洗し、450℃で30分間焼成する処理を施すとよく、電子電導性がよくなって変換効率が高まる。 Further, the surface of the porous body of the porous semiconductor layer 5 may be treated with TiCl 4 treatment, that is, immersed in a TiCl 4 solution for 10 hours, washed with water, and fired at 450 ° C. for 30 minutes. The conversion efficiency is improved.

また、多孔質の半導体層5と基板2との間に、n型酸化物半導体の極薄の緻密層を挿入するとよく、逆電流が抑制できるので変換効率が高まる。   In addition, an ultrathin dense layer of an n-type oxide semiconductor may be inserted between the porous semiconductor layer 5 and the substrate 2, and the reverse current can be suppressed, so that the conversion efficiency is increased.

また、多孔質の半導体層5は、酸化物半導体微粒子の焼結体から成るとともに、酸化物半導体微粒子の平均粒径が基板2側より厚み方向に漸次大きくなっていることが好ましく、例えば多孔質の半導体層5が酸化物半導体微粒子の平均粒径が異なる2層の積層体からなるものとするのがよい。具体的には、基板2側に平均粒径が小さい酸化物半導体微粒子を用い、第2の導電層7側に平均粒径が大きい酸化物半導体微粒子(散乱粒子)を用いることで、平均粒径が大きい第2の導電層7側の多孔質の半導体層5によって光散乱と光反射による光閉じ込め効果が生じ、変換効率を高めることができる。   The porous semiconductor layer 5 is preferably composed of a sintered body of oxide semiconductor fine particles, and the average particle diameter of the oxide semiconductor fine particles is preferably gradually increased in the thickness direction from the substrate 2 side. The semiconductor layer 5 is preferably composed of a two-layer laminate in which the average particle diameter of the oxide semiconductor fine particles is different. Specifically, the oxide semiconductor fine particles having a small average particle diameter are used on the substrate 2 side, and the oxide semiconductor fine particles (scattering particles) having a large average particle diameter are used on the second conductive layer 7 side. The porous semiconductor layer 5 on the side of the second conductive layer 7 having a large thickness produces a light confinement effect due to light scattering and light reflection, so that the conversion efficiency can be increased.

より具体的には、平均粒径が小さい酸化物半導体微粒子として、平均粒径が約20nmのものを100wt%(重量%)使用し、平均粒径が大きい酸化物半導体微粒子として、平均粒径が約20nmのものを70wt%及び平均粒径が約180nmのものを30wt%混合して使用すればよい。これらの重量比、平均粒径、それぞれの膜厚を変えることで、最適な光閉じ込め効果が得られる。また、積層数を2層から複数層に増やしたり、これらの境界が生じないように塗布形成したりすることにより、平均粒径を基板2側から厚み方向に漸次大きくなるように形成することができる。   More specifically, as oxide semiconductor fine particles having a small average particle diameter, 100 wt% (wt%) having an average particle diameter of about 20 nm is used, and as the oxide semiconductor fine particles having a large average particle diameter, the average particle diameter is What is necessary is just to use 70 wt% of about 20 nm and 30 wt% of those having an average particle diameter of about 180 nm. By changing these weight ratios, average particle diameters, and respective film thicknesses, an optimum light confinement effect can be obtained. Further, by increasing the number of stacked layers from two layers to a plurality of layers, or by applying and forming so that these boundaries do not occur, the average particle diameter can be gradually increased from the substrate 2 side in the thickness direction. it can.

<第2の導電層>
対極側基板9上には対極層としての第2の導電層7が形成されている。対極側基板9としては、非透光性でも透光性でも構わない。対極側基板9は絶縁体であるのがよく、その場合電解質6による腐食に対する耐久性や封止部材10との接合性に優れた材料を自由に選ぶことができるため、光電変換モジュール1の信頼性が高まる。
<Second conductive layer>
A second conductive layer 7 as a counter electrode layer is formed on the counter electrode side substrate 9. The counter electrode side substrate 9 may be non-translucent or translucent. The counter electrode side substrate 9 is preferably an insulator, and in this case, a material excellent in durability against corrosion by the electrolyte 6 and bonding property with the sealing member 10 can be freely selected. Increases nature.

対極側基板9の材料としては、白板ガラス,ソーダガラス,硼珪酸ガラス等のガラス、セラミックス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート(PET),ポリカーボネート(PC),アクリル樹脂,ポリエチレンナフタレート(PEN),ポリイミド等の樹脂材料、有機無機ハイブリッド材料等がよい。また、対極側基板9の表裏で電気的接続を確保するために、対極側基板9の周囲にチタン,ステンレススチール,アルミニウム,銀,銅,ニッケル等からなる導電層を被覆するとよい。   As a material of the counter electrode side substrate 9, glass such as white plate glass, soda glass, borosilicate glass, inorganic materials such as ceramics, polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), acrylic resin, polyethylene naphthalate (PEN), polyimide For example, a resin material such as an organic-inorganic hybrid material is preferable. In order to secure electrical connection between the front and back surfaces of the counter electrode side substrate 9, a conductive layer made of titanium, stainless steel, aluminum, silver, copper, nickel, or the like may be coated around the counter electrode side substrate 9.

また、透光性の対極側基板9としては、少なくとも可視光の波長範囲において高い光透過性、例えば厚み0.7mmの白板ガラスの基板の場合、400〜1100nmの波長範囲で92%以上の光透過率であり、ポリエチレンテレフタレート(PET),ポリカーボネート(PC)の基板の場合、可視光で約90%程度の光透過率であり、好適な光透過率としては少なくとも可視光の波長範囲で90%以上の光透過率を有する基板であれば利用できる。   Further, as the translucent counter electrode side substrate 9, at least in the wavelength range of visible light, for example, in the case of a white glass substrate having a thickness of 0.7 mm, light of 92% or more in a wavelength range of 400 to 1100 nm. In the case of a substrate of polyethylene terephthalate (PET) or polycarbonate (PC), the transmittance is about 90% for visible light, and the preferred light transmittance is 90% at least in the wavelength range of visible light. Any substrate having the above light transmittance can be used.

対極側基板9は光電変換モジュール1内に充分な量の電解質6を保持する目的で設置するため、その厚みは機械的強度及びコストの点で0.5〜50mm、好ましくは1〜20mmがよい。基板9の厚みが0.5mm未満では機械的強度が確保できず、50mmを超えるとコストが増大する。また、対極側基板9が絶縁基板の周囲に導電層を形成したものである場合、その導電層の厚みは0.001〜10μm、好ましくは0.05〜2.0μmがよい。   Since the counter electrode side substrate 9 is installed for the purpose of holding a sufficient amount of the electrolyte 6 in the photoelectric conversion module 1, the thickness thereof is 0.5 to 50 mm, preferably 1 to 20 mm in terms of mechanical strength and cost. . If the thickness of the substrate 9 is less than 0.5 mm, the mechanical strength cannot be secured, and if it exceeds 50 mm, the cost increases. Moreover, when the counter electrode side board | substrate 9 forms the conductive layer around the insulated substrate, the thickness of the conductive layer is 0.001-10 micrometers, Preferably 0.05-2.0 micrometers is good.

第2の導電層7としては、触媒機能を有する白金,カーボン等の極薄膜がよい。他に、金(Au),パラジウム(Pd),アルミニウム(Al)等の極薄膜を電析したものが挙げられる。また、これらの材料の微粒子等から成る多孔質膜、例えばカーボン微粒子の多孔質膜等が、第2の導電層7の表面積が増え、気孔部に電解質6の溶液を含有させることができ、変換効率を高めることができる。触媒層は薄くて済むので、透光性とすることもできる。   The second conductive layer 7 is preferably a very thin film such as platinum or carbon having a catalytic function. In addition, an electrodeposited ultrathin film such as gold (Au), palladium (Pd), and aluminum (Al) can be used. In addition, a porous film made of fine particles of these materials, for example, a porous film of carbon fine particles can increase the surface area of the second conductive layer 7 and can contain the electrolyte 6 solution in the pores. Efficiency can be increased. Since the catalyst layer can be thin, it can also be made translucent.

導電膜は、触媒層の導電性を補完するものである。この導電膜としては、非透光性、透光性のいずれの層も用途に応じて利用できる。非透光性の導電膜の材料としては、チタン,ステンレススチール,アルミニウム,銀,銅,金,ニッケル,モリブデン等がよい。また、カーボンや金属の微粒子や微細線を含浸させた樹脂、導電性樹脂等でもよい。光反射性の非透光性の導電膜の材料としては、アルミニウム,銀,銅,ニッケル,チタン,ステンレススチール等の光沢のある金属薄膜を単独で形成したもの、あるいは電解質6による腐食防止のために不純物ドープの金属酸化物から成る膜を光沢のある金属薄膜上に被覆したものがよい。また他の導電膜として、Ti層,Al層,Ti層を順次積層し、密着性や耐食性や光反射性を高めた多層積層体等からなるのがよい。これらの導電膜は、真空蒸着法,イオンプレーティング法,スパッタリング法,電解析出法等で形成できる。   The conductive film complements the conductivity of the catalyst layer. As the conductive film, either a non-light-transmitting layer or a light-transmitting layer can be used depending on the application. As a material for the non-light-transmitting conductive film, titanium, stainless steel, aluminum, silver, copper, gold, nickel, molybdenum, or the like is preferable. Further, a resin or conductive resin impregnated with fine particles or fine wires of carbon or metal may be used. As a material for the light-reflective and non-light-transmitting conductive film, a thin metallic thin film such as aluminum, silver, copper, nickel, titanium, stainless steel or the like, or for preventing corrosion by the electrolyte 6 Further, a film made of a metal oxide doped with impurities is preferably coated on a glossy metal thin film. In addition, as another conductive film, a Ti layer, an Al layer, and a Ti layer are sequentially laminated, and it is preferable that the conductive film is formed of a multilayer laminated body having improved adhesion, corrosion resistance, and light reflectivity. These conductive films can be formed by vacuum deposition, ion plating, sputtering, electrolytic deposition, or the like.

透光性の導電膜としては、低温膜成長法のスパッタリング法や低温スプレー熱分解法で形成した、スズドープ酸化インジウム膜(ITO膜),不純物ドープの酸化インジウム膜(In膜),不純物ドープの酸化スズ膜(SnO膜),不純物ドープの酸化亜鉛膜(ZnO膜)等がよい。また、熱CVD法で形成したフッ素ドープの二酸化スズ膜(SnO:F膜)等は低コストでよい。また、Ti層,ITO層,Ti層を順次積層した密着性を高めた積層体でもよい。他には、簡便な溶液成長法で形成した不純物ドープの酸化亜鉛膜(ZnO膜)等でもよい。 As the translucent conductive film, a tin-doped indium oxide film (ITO film), an impurity-doped indium oxide film (In 2 O 3 film), an impurity formed by a sputtering method of a low-temperature film growth method or a low-temperature spray pyrolysis method A doped tin oxide film (SnO 2 film), an impurity-doped zinc oxide film (ZnO film), or the like is preferable. Further, a fluorine-doped tin dioxide film (SnO 2 : F film) or the like formed by a thermal CVD method may be inexpensive. Moreover, the laminated body which improved the adhesiveness which laminated | stacked Ti layer, ITO layer, and Ti layer one by one may be sufficient. In addition, an impurity-doped zinc oxide film (ZnO film) formed by a simple solution growth method may be used.

これらの膜の他の成膜法として、真空蒸着法,イオンプレーティング法,ディップコート法,ゾルゲル法等がある。これらの成膜法によって入射光の波長オーダーの表面凹凸を導電膜に形成すると光閉じ込め効果を付与できる。また、真空蒸着法やスパッタリング法等で形成した透光性を有するAu,Pd,Al等の薄い金属膜でもよい。透光性の導電膜の厚みは、高い導電性と高い光透過性の点で0.001〜10μmがよく、より好ましくは0.05〜2.0μmがよい。0.001μm未満では、導電膜の抵抗が増大し、10μmを超えると、導電膜の光透過性が低下する。   As other film forming methods of these films, there are a vacuum deposition method, an ion plating method, a dip coating method, a sol-gel method and the like. By forming surface irregularities in the wavelength order of incident light on the conductive film by these film forming methods, a light confinement effect can be imparted. Further, a thin metal film such as light-transmitting Au, Pd, or Al formed by vacuum vapor deposition or sputtering may be used. The thickness of the light-transmitting conductive film is preferably 0.001 to 10 μm, more preferably 0.05 to 2.0 μm in terms of high conductivity and high light transmittance. When the thickness is less than 0.001 μm, the resistance of the conductive film increases. When the thickness exceeds 10 μm, the light transmittance of the conductive film decreases.

ここで、第2の導電層7及び基板9が透光性を有する場合、光電変換モジュール1の主面のどちらの面からでも光を入射させることができるので、両主面側から光を入射させて変換効率を高めることができる。   Here, when the second conductive layer 7 and the substrate 9 have translucency, light can be incident from either of the main surfaces of the photoelectric conversion module 1, and therefore light is incident from both main surfaces. Conversion efficiency can be increased.

<封止部材>
図1において、封止部材10は、電解質6の溶液が外部に漏れるのを防ぐ、機械的強度を補強する、積層体を保護するとともに外部環境と直接接して光電変換機能が劣化するのを防ぐ、という目的で設ける。
<Sealing member>
In FIG. 1, the sealing member 10 prevents the electrolyte 6 solution from leaking to the outside, reinforces the mechanical strength, protects the laminate, and prevents the photoelectric conversion function from deteriorating directly in contact with the external environment. It is provided for the purpose of.

封止部材10の材料としては、ガラス、カーボンを主成分とするガラスフリット等が封止性及び耐候性に優れ特によい。   As a material of the sealing member 10, glass, a glass frit containing carbon as a main component, and the like are particularly excellent in sealing properties and weather resistance.

具体的には、封止部材10の材料としては、ガラス(Bi,ZnO,B,SiO,MgO等を含む)、あるいはカーボンを混入したガラスフリット等が封止性及び耐候性に優れ特によい。カーボンは、カーボン粒子として封止部材10に混入させればよく、その含有量は0.1〜20重量%がよい。0.1重量%未満では、レーザ光の吸収が少なくなる。20重量%を超えると、形成された封止部材10が導電性を呈するものとなる。カーボン粒子の平均粒径は0.01〜20μmがよい。0.01μm未満では、高温時にカーボン粒子の表面が酸化され易くなる。20μmを超えると、封止部材10となるカーボン粒子を含んだペーストのチキソ性が高くなり、スクリーン印刷が困難となる。 Specifically, as the material of the sealing member 10, glass (including Bi 2 O 3 , ZnO, B 2 O 3 , SiO 2 , MgO, etc.), glass frit mixed with carbon, or the like is used for sealing and Excellent weather resistance, especially good. Carbon may be mixed in the sealing member 10 as carbon particles, and the content thereof is preferably 0.1 to 20% by weight. If it is less than 0.1% by weight, the absorption of the laser beam is reduced. When it exceeds 20% by weight, the formed sealing member 10 exhibits conductivity. The average particle size of the carbon particles is preferably 0.01 to 20 μm. If it is less than 0.01 μm, the surface of the carbon particles is easily oxidized at a high temperature. If it exceeds 20 μm, the thixotropy of the paste containing carbon particles to be the sealing member 10 becomes high, and screen printing becomes difficult.

封止部材10の厚みは0.1μm〜6mm、好ましくは1μm〜4mmがよい。また、遮熱性、耐熱性、低汚染性、抗菌性、防かび性、意匠性、耐疵付き・耐摩耗性、帯電防止性、遠赤外線放射性、耐酸性、耐食性、環境対応性等を封止部材10に付与することにより、信頼性や商品性をより高めることができる。   The thickness of the sealing member 10 is 0.1 μm to 6 mm, preferably 1 μm to 4 mm. Also seals heat shielding, heat resistance, low contamination, antibacterial, antifungal, design, rust and abrasion resistance, antistatic, far infrared radiation, acid resistance, corrosion resistance, environmental compatibility, etc. By imparting to the member 10, reliability and merchantability can be further improved.

<導電体>
図1において、導電体8は、第2の導電層7と第1の導電層3とを電気的に接続するために設置する。
<Conductor>
In FIG. 1, the conductor 8 is installed to electrically connect the second conductive layer 7 and the first conductive layer 3.

導電体8の形状は、図1,図2に示すように円柱状等の柱状体であり、スクリーン印刷法やディスペーンサ法等によって形成される。   The shape of the conductor 8 is a columnar body such as a columnar shape as shown in FIGS. 1 and 2, and is formed by a screen printing method, a dispenser method, or the like.

導電層8としては、チタン,ステンレススチール,アルミニウム,銀,銅,金,ニッケル,モリブデン等の電解質6に対する耐腐食性を有する金属からなるもの、カーボン等の有機導電体からなるもの、またはプラスチックや二酸化珪素等の絶縁体の表面に電解質6に対する耐腐食性を有するチタン層,ステンレススチール層,金属酸化物層(導電性を有するもの)等を被覆したものがよい。   Examples of the conductive layer 8 include those made of a metal having corrosion resistance to the electrolyte 6 such as titanium, stainless steel, aluminum, silver, copper, gold, nickel, and molybdenum, those made of an organic conductor such as carbon, plastic, It is preferable that the surface of an insulator such as silicon dioxide is coated with a titanium layer, a stainless steel layer, a metal oxide layer (having conductivity), etc. having corrosion resistance to the electrolyte 6.

また、導電体8としては、ガラス層で覆われた、ガラスフリット(低融点ガラス)を含むものであってもよく、より好ましくは、導電体8は、アルミニウム,クロム,ニッケル,コバルト及びチタンの少なくとも1種の導電性粒子を含んでいるものがよい。これらの導電性粒子は、ヨウ素を含む電解質6による導電体8の腐食を低減する効果を有する。   The conductor 8 may include glass frit (low melting point glass) covered with a glass layer, and more preferably, the conductor 8 is made of aluminum, chromium, nickel, cobalt, or titanium. The thing containing at least 1 sort (s) of electroconductive particle is good. These conductive particles have an effect of reducing corrosion of the conductor 8 by the electrolyte 6 containing iodine.

例えば、導電体8は、低融点ガラスから成る柱状体中に、アルミニウムやニッケル等の導電性粒子を70〜95重量%程度含有させたものである。この場合、導電性粒子の含有量が70重量%未満では、有機物の残渣が生じ易くなる。95重量%を超えると、導電体8となる導電性粒子を含むペーストの印刷パターンの形成が困難となる。また、導電性粒子の平均粒径は0.5〜15μmが好ましく、0.5μm未満では、導電性付与への寄与が小さくなる。15μmを超えると、導電体8となる導電性粒子を含むペーストの望ましいパターン精度が不足する。   For example, the conductor 8 is a columnar body made of low-melting glass and containing about 70 to 95% by weight of conductive particles such as aluminum and nickel. In this case, when the content of the conductive particles is less than 70% by weight, an organic residue tends to be generated. When it exceeds 95% by weight, it becomes difficult to form a print pattern of a paste containing conductive particles to be the conductor 8. Moreover, the average particle diameter of the conductive particles is preferably 0.5 to 15 μm, and if it is less than 0.5 μm, the contribution to imparting conductivity is small. If it exceeds 15 μm, the desired pattern accuracy of the paste containing conductive particles to be the conductor 8 is insufficient.

導電体8の幅(円柱状の場合直径)は100μm〜2mmがよく、100μm未満では、スクリーン印刷等の一般的な印刷手段では印刷精度(形状精度)が不足してしまい、2mmを超えると、光電変換に有効な面積が小さくなってしまう。   The width of the conductor 8 (diameter in the case of a columnar shape) is preferably 100 μm to 2 mm. If the width is less than 100 μm, printing accuracy (shape accuracy) is insufficient with general printing means such as screen printing. The effective area for photoelectric conversion is reduced.

導電体8に含まれるガラスフリットは、ガラス成分として、ホウケイ酸鉛系ガラス、酸化チタン等を含んで成る。   The glass frit contained in the conductor 8 includes lead borosilicate glass, titanium oxide, or the like as a glass component.

導電体8を覆うガラス層は、Bi,ZnO,B,SiO,MgO等を含むガラスから成り、封止部材10がガラスから成る場合にそれと同じガラス成分から成るものであってよい。その場合、ガラス層は、封止部材10と同時にレーザ光の照射によって焼成することができる。 The glass layer covering the conductor 8 is made of glass containing Bi 2 O 3 , ZnO, B 2 O 3 , SiO 2 , MgO, etc., and when the sealing member 10 is made of glass, it is made of the same glass component. It may be. In that case, the glass layer can be fired by laser beam irradiation simultaneously with the sealing member 10.

導電体8を覆うガラス層の厚みは100〜300μmがよく、100μm未満では、導電体8がその形成パターンの精度の点で電解質6に露出することがあり、300μmを超えると、受光面積が低減し易くなる。   The thickness of the glass layer covering the conductor 8 is preferably 100 to 300 μm. If the thickness is less than 100 μm, the conductor 8 may be exposed to the electrolyte 6 in terms of the accuracy of the formation pattern, and if it exceeds 300 μm, the light receiving area is reduced. It becomes easy to do.

本発明において、光電変換素子の第1の導電層3と隣接する光電変換素子の第2の導電層7とが、互いに離隔した複数個の導電体8によって接続されていることから、複数個の導電体8の間の間隔を通して複数個の光電変換素子の全体にわたって電解質6が連続するように、電解質6を容易にいきわたらせることができる。また、色素4を光電変換モジュール1内に容易にいきわたらせることができる。このような観点からは、導電体8間の隙間は200μm程度以上であることがよい。また、導電層3や導電層7を電流が流れることによる抵抗損を低減する点では、導電体8間の隙間は5mm程度以下であることがよい。   In the present invention, since the first conductive layer 3 of the photoelectric conversion element and the second conductive layer 7 of the adjacent photoelectric conversion element are connected by a plurality of conductors 8 spaced apart from each other, The electrolyte 6 can be easily distributed so that the electrolyte 6 continues throughout the plurality of photoelectric conversion elements through the interval between the conductors 8. Further, the dye 4 can be easily distributed in the photoelectric conversion module 1. From such a viewpoint, the gap between the conductors 8 is preferably about 200 μm or more. In addition, the gap between the conductors 8 is preferably about 5 mm or less in terms of reducing resistance loss due to current flowing through the conductive layer 3 and the conductive layer 7.

また、複数個の導電体8によって第1及び第2の導電層3,7を安定に接続することができ、光電変換モジュールの信頼性が高まる。接続点が複数個となることにより、一個の導電体8が劣化しても特性的には影響を受けない。   Moreover, the 1st and 2nd conductive layers 3 and 7 can be stably connected by the some conductor 8, and the reliability of a photoelectric conversion module increases. By having a plurality of connection points, even if one conductor 8 is deteriorated, it is not affected in terms of characteristics.

また、第1及び第2の導電層3,7の接続に要する導電体8の面積(平面視における占有面積)が小さくなるため、光電変換モジュールへの入射光を有効利用することができ、光電変換特性を向上させることができる。このような観点からは、導電体8の横断面における断面積(平面視における占有面積に相当する)は1個あたり1mm程度(上限値)以下がよい。また、強度的に安定な柱状を形成する点で、導電体8の横断面における断面積は1個あたり0.01mm程度(下限値)以上がよい。 Moreover, since the area (occupied area in plan view) of the conductor 8 required for connecting the first and second conductive layers 3 and 7 is reduced, incident light to the photoelectric conversion module can be used effectively, and the photoelectric Conversion characteristics can be improved. From such a viewpoint, the cross-sectional area (corresponding to the occupied area in a plan view) in the cross section of the conductor 8 is preferably about 1 mm 2 (upper limit) or less per piece. Moreover, the cross-sectional area in the cross section of the conductor 8 is good about 0.01 mm < 2 > (lower limit) or more per piece at the point which forms the column shape stable in strength.

<金属薄膜>
金属薄膜12の材料としては、ヨウ素等の電解質6によって腐食しない白金等から成る金属であれば良い。金属薄膜12の成膜方法は、スパッタリング法、蒸着法、CVD法である。金属薄膜12のパターニングは、メタルマスクを用いて成膜することによって行うか、または成膜後にエッチングして行ってもよい。また、金属ペーストを塗布し焼成して形成してもよい。
<Metal thin film>
The metal thin film 12 may be made of a metal made of platinum or the like that does not corrode by the electrolyte 6 such as iodine. The metal thin film 12 is formed by sputtering, vapor deposition, or CVD. The patterning of the metal thin film 12 may be performed by forming a film using a metal mask, or may be performed by etching after the film formation. Alternatively, a metal paste may be applied and fired.

金属薄膜12の厚みは0.01〜1μm程度がよく、0.01μm未満では金属薄膜12が島状になりシート抵抗が増大し、1μmを超えると高コストとなる。   The thickness of the metal thin film 12 is preferably about 0.01 to 1 [mu] m. If the thickness is less than 0.01 [mu] m, the metal thin film 12 has an island shape and the sheet resistance increases, and if it exceeds 1 [mu] m, the cost becomes high.

封止部材10をレーザ光の照射によって溶着させて形成するときの加熱により、第1及び第2の導電層3,7が劣化することを防ぐことができる。また、例え第1及び第2の導電層3,7が劣化して高抵抗となっても、金属薄膜12によって外部接続用の端子部に低抵抗の接続を確保することができる。   It is possible to prevent the first and second conductive layers 3 and 7 from being deteriorated by heating when the sealing member 10 is formed by welding by irradiation with laser light. Further, even if the first and second conductive layers 3 and 7 deteriorate and become high resistance, the metal thin film 12 can ensure low resistance connection to the terminal portion for external connection.

<色素>
色素4としては、例えば、ルテニウム−トリス,ルテニウム−ビス,オスミウム−トリス,オスミウム−ビス型の遷移金属錯体、多核錯体、またはルテニウム−シス−ジアクア−ビピリジル錯体、またはフタロシアニンやポルフィリン、多環芳香族化合物、ローダミンB等のキサンテン系色素であることが好ましい。
<Dye>
Examples of the dye 4 include ruthenium-tris, ruthenium-bis, osmium-tris, osmium-bis transition metal complexes, polynuclear complexes, ruthenium-cis-diaqua-bipyridyl complexes, phthalocyanines, porphyrins, and polycyclic aromatics. A xanthene dye such as a compound or rhodamine B is preferable.

多孔質の半導体層5に色素4を吸着させるためには、色素4に少なくとも1個以上のカルボキシル基,スルホニル基,ヒドロキサム酸基,アルコキシ基,アリール基,ホスホリル基を置換基として有することが有効である。ここで、置換基は色素4自体を多孔質の半導体層5に強固に化学吸着させることができ、励起状態の色素4から多孔質の半導体層5へ容易に電荷移動できるものであればよい。   In order to adsorb the dye 4 to the porous semiconductor layer 5, it is effective that the dye 4 has at least one carboxyl group, sulfonyl group, hydroxamic acid group, alkoxy group, aryl group, phosphoryl group as a substituent. It is. Here, the substituent may be any as long as it can strongly chemisorb the dye 4 itself to the porous semiconductor layer 5 and can easily transfer charges from the excited dye 4 to the porous semiconductor layer 5.

多孔質の半導体層5に色素4を吸着させる方法としては、例えば基板2上に形成された多孔質の半導体層5を、色素4を溶解した溶液に浸漬する方法が挙げられる。   Examples of the method for adsorbing the dye 4 to the porous semiconductor layer 5 include a method of immersing the porous semiconductor layer 5 formed on the substrate 2 in a solution in which the dye 4 is dissolved.

本発明の光電変換モジュール1を製造する工程中において、多孔質の半導体層5に色素4を吸着させる。色素4を溶解させる溶液の溶媒は、エタノール等のアルコール類、アセトン等のケトン類、ジエチルエーテル等のエーテル類、アセトニトリル等の窒素化合物等を1種または2種以上混合したものが挙げられる。溶液中の色素4の濃度は5×10−5〜2×10−3mol/l(l(リットル):1000cm)程度が好ましい。 In the process of manufacturing the photoelectric conversion module 1 of the present invention, the dye 4 is adsorbed to the porous semiconductor layer 5. Examples of the solvent of the solution for dissolving the dye 4 include a mixture of one or more alcohols such as ethanol, ketones such as acetone, ethers such as diethyl ether, nitrogen compounds such as acetonitrile, and the like. The concentration of the dye 4 in the solution is preferably about 5 × 10 −5 to 2 × 10 −3 mol / l (l (liter): 1000 cm 3 ).

多孔質の半導体層5に色素4を吸着させる際、溶液及び雰囲気の温度の条件は特に限定するものではなく、例えば、大気圧下もしくは真空中、室温もしくは基板2加熱の条件が挙げられる。色素4の吸着にかける時間は色素4及び溶液の種類、溶液の濃度、色素溶液の循環量等により適宜調整することができる。これにより、色素4を多孔質の半導体層5に吸着させることができる。   When adsorbing the dye 4 to the porous semiconductor layer 5, the conditions of the temperature of the solution and the atmosphere are not particularly limited, and examples thereof include conditions of atmospheric pressure or in vacuum, room temperature, or heating of the substrate 2. The time required for adsorption of the dye 4 can be appropriately adjusted depending on the kind of the dye 4 and the solution, the concentration of the solution, the circulation amount of the dye solution, and the like. Thereby, the dye 4 can be adsorbed to the porous semiconductor layer 5.

<電解質>
電解質6としては、第4級アンモニウム塩やLi塩等を用いる。電解質6溶液の組成としては、例えば炭酸エチレン,アセトニトリルまたはメトキシプロピオニトリル等に、ヨウ化テトラプロピルアンモニウム,ヨウ化リチウム,ヨウ素等を混合し調製したものを用いることができる。
<Electrolyte>
As the electrolyte 6, a quaternary ammonium salt, a Li salt, or the like is used. As the composition of the electrolyte 6 solution, for example, a solution prepared by mixing tetrapropylammonium iodide, lithium iodide, iodine or the like with ethylene carbonate, acetonitrile, methoxypropionitrile, or the like can be used.

本発明において、電解質6は、液状のものでよいが、ゲル体に相変化する化学ゲルからなるものであってもよい。化学ゲルの液相体からゲル体への相変化は、加熱によって行うことができる。   In the present invention, the electrolyte 6 may be in a liquid form, but may be composed of a chemical gel that changes phase to a gel body. The phase change from the liquid phase body of the chemical gel to the gel body can be performed by heating.

また、本発明の光電変換モジュール1は、第1の導電層3、色素4を吸着した多孔質の半導体層5、電解質6及び第2の導電層7から構成される光電変換素子を厚み方向に1素子分設けたものに限らず、厚み方向に複数素子分積層した構成としてもよい。   In the photoelectric conversion module 1 of the present invention, the photoelectric conversion element composed of the first conductive layer 3, the porous semiconductor layer 5 that adsorbs the dye 4, the electrolyte 6, and the second conductive layer 7 is arranged in the thickness direction. The configuration is not limited to that provided for one element, and may be configured by stacking a plurality of elements in the thickness direction.

また、本発明の光電変換モジュール1の用途は太陽電池に限定されるものではなく、光電変換機能を有するものであれば適用でき、各種受光素子や光センサ等にも適用可能である。   Moreover, the use of the photoelectric conversion module 1 of the present invention is not limited to the solar battery, but can be applied as long as it has a photoelectric conversion function, and can be applied to various light receiving elements, optical sensors, and the like.

本発明の光電変換モジュールの実施例について、以下に説明する。   Examples of the photoelectric conversion module of the present invention will be described below.

まず、基板2として、その一主面に第1の導電層3としてのシート抵抗が5Ω/□(スクエア)のフッ素ドープ酸化スズから成る厚み1μmの第1の導電層3が形成されたガラス基板(縦5cm×横5cm×厚み2mm)を用いた。   First, as a substrate 2, a glass substrate in which a first conductive layer 3 having a thickness of 1 μm made of fluorine-doped tin oxide having a sheet resistance of 5Ω / □ (square) as a first conductive layer 3 is formed on one main surface. (Length 5 cm × width 5 cm × thickness 2 mm) was used.

次に、第1の導電層3上にレジストを塗布してエッチングすることにより、短冊状の第1の導電層3の領域が4個並ぶようにパターニングした。4個の短冊状の領域は、外部電極を兼ねる一端のものが縦4cm×横1.5cmの大きさであり、他の3個が縦4cm×横1cmの大きさである。また、領域間の間隔は3mmとした。これにより、直列接続された4個の光電変換素子が平面内において配列されるようにした。   Next, by applying a resist on the first conductive layer 3 and etching, patterning was performed so that four regions of the strip-shaped first conductive layer 3 were arranged. Of the four strip-shaped regions, one end also serving as an external electrode has a size of 4 cm in length × 1.5 cm in width, and the other three have a size of 4 cm in length × 1 cm in width. The interval between the regions was 3 mm. Thereby, four photoelectric conversion elements connected in series were arranged in a plane.

次に、第1の導電層3の各領域上に二酸化チタンから成る多孔質の半導体層5を形成した。この多孔質の半導体層5は以下のようにして形成した。まず、TiOのアナターゼ粉末(平均粒径20nm)にアセチルアセトンを添加した後、脱イオン水とともに混練し、界面活性剤で安定化させた酸化チタンのペーストを作製した。作製したペーストをドクターブレード法で第1の導電層3の各領域上に一定速度で塗布し、大気中450℃で30分間焼成した。 Next, a porous semiconductor layer 5 made of titanium dioxide was formed on each region of the first conductive layer 3. This porous semiconductor layer 5 was formed as follows. First, acetylacetone was added to a TiO 2 anatase powder (average particle size 20 nm), and then kneaded with deionized water to prepare a titanium oxide paste stabilized with a surfactant. The prepared paste was applied onto each region of the first conductive layer 3 at a constant speed by a doctor blade method, and baked at 450 ° C. for 30 minutes in the atmosphere.

次に、対極側基板9としてガラス基板(縦5cm×横5cm×厚み2mm)を用い、その一主面に、スパッタリング装置及びPtターゲットを用いて、対極層である第2の導電層7としての白金層を、シート抵抗が0.6Ω/□となるように厚み約200nmで形成した。このとき、メタルマスクを用いて第2の導電層7を形成することにより、第1の導電層3と同様にして、4個の短冊状の領域を形成した。   Next, a glass substrate (length 5 cm × width 5 cm × thickness 2 mm) is used as the counter electrode-side substrate 9, and a sputtering apparatus and a Pt target are used on one main surface thereof as the second conductive layer 7 as a counter electrode layer. The platinum layer was formed with a thickness of about 200 nm so that the sheet resistance was 0.6 Ω / □. At this time, by forming the second conductive layer 7 using a metal mask, four strip-shaped regions were formed in the same manner as the first conductive layer 3.

次に、導体体8を形成するためのペーストとして、モリブデン粒子を主成分とし、ガラスフリット(ガラス成分:ホウケイ酸鉛系ガラス、酸化チタン等)、エポキシ樹脂バインダー及び酢酸ブチル溶媒を混合した導電性ペーストを用い、第1の導電層3と第2の導電層7を接続するために、対極側基板9の一主面上における第2の導電層7の端部であって、第1の導電層3と第2の導電層7が平面視で重なる部位に、導電性ペーストを平面視で円形状に複数個並べて形成した。   Next, as a paste for forming the conductor body 8, the conductive material is mainly composed of molybdenum particles, mixed with glass frit (glass components: lead borosilicate glass, titanium oxide, etc.), epoxy resin binder and butyl acetate solvent. In order to connect the first conductive layer 3 and the second conductive layer 7 by using a paste, the end portion of the second conductive layer 7 on one main surface of the counter electrode side substrate 9, A plurality of conductive pastes were formed side by side in a circular shape in plan view in a region where the layer 3 and the second conductive layer 7 overlap in plan view.

なお、導電性ペーストにおいて、モリブデン粒子の含有量は90重量%、ガラスフリットの含有量は3重量%、エポキシ樹脂バインダーの含有量は3重量%、酢酸ブチル溶媒の含有量は4重量%であった。また、モリブデン粒子の平均粒径は2μmとした。   In the conductive paste, the molybdenum particle content was 90% by weight, the glass frit content was 3% by weight, the epoxy resin binder content was 3% by weight, and the butyl acetate solvent content was 4% by weight. It was. The average particle diameter of the molybdenum particles was 2 μm.

次に、ガラス成分としてBi,ZnO,B,SiO及びMgOを含み、さらにカーボン粒子、エポキシ樹脂バインダー、酢酸ブチル溶媒から成る封止部材10となるガラスペーストを、ディスペンサーにより対極側基板9の周縁部に塗布するとともに導体体8を覆うように塗布した。ガラスペーストにおいて、ガラス成分の含有量は86重量%、カーボン粒子の含有量は7重量%、エポキシ樹脂バインダーの含有量は3重量%、酢酸ブチル溶媒の含有量は4重量%であった。また、カーボン粒子の平均粒径は4μmとした。 Next, a glass paste that contains Bi 2 O 3 , ZnO, B 2 O 3 , SiO 2 and MgO as glass components and further becomes a sealing member 10 made of carbon particles, an epoxy resin binder, and a butyl acetate solvent is dispensed by a dispenser. It apply | coated to the peripheral part of the counter electrode side board | substrate 9, and it coat | covered so that the conductor body 8 might be covered. In the glass paste, the glass component content was 86% by weight, the carbon particle content was 7% by weight, the epoxy resin binder content was 3% by weight, and the butyl acetate solvent content was 4% by weight. The average particle size of the carbon particles was 4 μm.

また、このとき、封止部材10の一部に貫通孔11を形成するために、塗布したガラスペースト層の2か所にディスペンサー法によって、四角形の開口の大きさが約50×500μmの貫通孔を形成した。   At this time, in order to form the through-hole 11 in a part of the sealing member 10, a through-hole having a square opening size of about 50 × 500 μm is applied to two places of the applied glass paste layer by a dispenser method. Formed.

多孔質の半導体層5と第2の導電層7とが対向するように基板2と対極側基板9を対向させて配置し、炭酸ガスレーザ光を導電性ペースト層及びガラスペースト層に照射して、導体体8の焼成とともに封止部材10による封止を行った。   Arrange the substrate 2 and the counter electrode side substrate 9 so that the porous semiconductor layer 5 and the second conductive layer 7 face each other, and irradiate the conductive paste layer and the glass paste layer with a carbon dioxide laser beam, The conductor body 8 was fired and sealed with the sealing member 10.

次に、チュービングポンプを用いて貫通孔11を通して色素4溶液を光電変換モジュール1内に注入し、室温で毎分5mlの流量で色素4溶液を光電変換モジュール1内を5時間循環させ、多孔質の半導体層5に色素4を吸着させた。色素4溶液(色素4含有量が0.3mモル/l)は、色素4(ソラロニクス・エスエー社製「N719」)を溶媒のアセトニトリルとt−ブタノール(容積比で1:1)に溶解したものを用いた。   Next, the dye 4 solution is injected into the photoelectric conversion module 1 through the through hole 11 using a tubing pump, and the dye 4 solution is circulated in the photoelectric conversion module 1 for 5 hours at a flow rate of 5 ml per minute at room temperature. The dye 4 was adsorbed on the semiconductor layer 5. Dye 4 solution (Dye 4 content is 0.3 mmol / l) is prepared by dissolving Dye 4 (Solaronics SA “N719”) in solvent acetonitrile and t-butanol (1: 1 by volume). Was used.

次に、貫通孔11を通して電解質6の溶液を多孔質の半導体層5に浸透させた。本実施例では、電解質6として、液体電解質である沃素(I)と沃化リチウム(LiI)とアセトニトリル溶液とを調製して用いた。 Next, the solution of the electrolyte 6 was permeated into the porous semiconductor layer 5 through the through hole 11. In this example, iodine (I 2 ), lithium iodide (LiI), and an acetonitrile solution, which are liquid electrolytes, were prepared and used as the electrolyte 6.

次に、オレフィン系樹脂から成るシートを貫通孔11を外部から塞ぐように被せ、加熱して貫通孔封止部を形成した。   Next, the sheet | seat which consists of olefin resin was covered so that the through-hole 11 might be plugged from the outside, and it heated and formed the through-hole sealing part.

こうして得られた光電変換モジュール1の光電変換特性を評価したところ、AM1.5、100mW/cmで変換効率5.6%を示した。この光電変換モジュール1を暗中85℃の環境下で高温放置試験を行ったところ、100時間経過後も試験前の7割を超える光電変換効率を維持した。 When the photoelectric conversion characteristics of the photoelectric conversion module 1 obtained in this way were evaluated, the conversion efficiency was 5.6% at AM 1.5 and 100 mW / cm 2 . When this photoelectric conversion module 1 was subjected to a high temperature standing test in the dark at 85 ° C., the photoelectric conversion efficiency exceeding 70% before the test was maintained even after 100 hours had elapsed.

以上のように、本実施例の光電変換モジュール1は、高い変換効率が得られ、さらに高い耐久性を示すことを確認できた。   As described above, it was confirmed that the photoelectric conversion module 1 of the present example has high conversion efficiency and exhibits higher durability.

本発明の光電変換モジュールについて実施の形態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of embodiment about the photoelectric conversion module of this invention. 本発明の光電変換モジュールについて実施の形態の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of embodiment about the photoelectric conversion module of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:光電変換モジュール
2:基板
3:第1の導電層
4:増感色素
5:多孔質の半導体層
6:電解質
7:第2の導電層
8:導電体
9:対極側基板
10:封止部材
11:貫通孔
12:金属薄膜
1: Photoelectric conversion module 2: Substrate 3: First conductive layer 4: Sensitizing dye 5: Porous semiconductor layer
6: Electrolyte 7: Second conductive layer 8: Conductor 9: Counter electrode substrate 10: Sealing member 11: Through hole 12: Metal thin film

Claims (5)

増感色素を担持した多孔質の半導体層が形成された一方の極としての第1の導電層と、前記多孔質の半導体層に対向して配置された対極としての第2の導電層と、前記第1及び第2の導電層の間に配置された電解質とを具備した光電変換素子が複数個配列された光電変換モジュールであって、前記複数個の光電変換素子の全体にわたって前記電解質が連続するように配置されていることを特徴とする光電変換モジュール。   A first conductive layer as one electrode on which a porous semiconductor layer carrying a sensitizing dye is formed, and a second conductive layer as a counter electrode arranged to face the porous semiconductor layer; A photoelectric conversion module in which a plurality of photoelectric conversion elements each having an electrolyte disposed between the first and second conductive layers are arranged, wherein the electrolyte is continuous over the plurality of photoelectric conversion elements. The photoelectric conversion module is arranged so as to perform. 前記光電変換素子の前記第1の導電層と隣接する前記光電変換素子の前記第2の導電層とが、互いに離隔した複数個の導電体によって接続されていることを特徴とする請求項1記載の光電変換モジュール。   2. The first conductive layer of the photoelectric conversion element and the second conductive layer of the photoelectric conversion element adjacent to each other are connected by a plurality of conductors spaced apart from each other. Photoelectric conversion module. 前記導電体はガラス層で覆われていることを特徴とする請求項2記載の光電変換モジュール。   The photoelectric conversion module according to claim 2, wherein the conductor is covered with a glass layer. 前記導電体は、アルミニウム,クロム,ニッケル,コバルト及びチタンの少なくとも1種の導電性粒子を含むことを特徴とする請求項2または3記載の光電変換モジュール。   4. The photoelectric conversion module according to claim 2, wherein the conductor includes at least one kind of conductive particles of aluminum, chromium, nickel, cobalt, and titanium. 前記複数個の光電変換素子の全体の周囲が封止部材で封止されており、前記第1の導電層及び前記第2の導電層は前記封止部材と金属薄膜を介して接していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の光電変換モジュール。   The entire periphery of the plurality of photoelectric conversion elements is sealed with a sealing member, and the first conductive layer and the second conductive layer are in contact with the sealing member through a metal thin film. The photoelectric conversion module according to claim 1, wherein:
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