JP2008251420A - Seal material for dye-sensitized solar cell, and dye- sensitized solar cell using it - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a seal member having excellent resistance against electrolyte components used for a dye-sensitized solar cell, especially, iodide ion that is a redox pair, and as a result, having a highly reliable sealing performance, as well as a dye-sensitized solar cell using the same with degradation with time of solar battery characteristics restrained and with high durability. <P>SOLUTION: The seal material for a dye-sensitized solar cell contains conductive polymers in resin components, and is capable of absorbing iodide anion or the like as electrolyte ion of the dye-sensitized solar cell, endowed with excellent resistance to the above compound and highly reliable sealing performance. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池、特に色素増感太陽電池用のシール材、及びそれを用いた色素増感太陽電池に関する。   The present invention relates to a solar cell that converts light energy into electric energy, and more particularly to a sealing material for a dye-sensitized solar cell, and a dye-sensitized solar cell using the same.

近年、半導体層に可視光域を吸収させる増感色素を担持させた色素増感太陽電池が検討されている。この色素増感太陽電池は、使用する材料が安価であること、比較的シンプルなプロセスで製造できること等の利点からその実用化が期待されている。
上記色素増感太陽電池は、可視光を吸収して励起した増感色素から半導体電極に電子が注入され、集電体を通して外部に電流が取り出される。一方、増感色素の酸化体は電解質中の酸化還元対により還元されて再生する。酸化された酸化還元対は、半導体電極に対向して設置された対極表面で還元されてサイクルが一周する。
In recent years, dye-sensitized solar cells in which a semiconductor layer is loaded with a sensitizing dye that absorbs a visible light region have been studied. This dye-sensitized solar cell is expected to be put to practical use because of the advantages that the material used is inexpensive and that it can be manufactured by a relatively simple process.
In the dye-sensitized solar cell, electrons are injected into a semiconductor electrode from a sensitizing dye excited by absorbing visible light, and a current is taken out through a current collector. On the other hand, the oxidized form of the sensitizing dye is reduced and regenerated by a redox pair in the electrolyte. The oxidized redox pair is reduced on the counter electrode surface facing the semiconductor electrode, and the cycle goes around.

現在、上記電解質は、溶液すなわち電解液や、溶液をゲル中に保持したゲル電解質を使用しているのが一般的であり、酸化還元対には、通常ヨウ化物(例えば、I /I等)が用いられている。この、発電機構に不可欠な酸化還元対は、上記電解液、もしくはゲル中の溶媒に溶解させて使用することが一般的である。したがって、電解液や溶媒の揮発や漏洩を防止するための封止技術は、長期信頼性・耐久性・安全性の確保するための重要な要素である。 At present, the electrolyte generally uses a solution, that is, an electrolytic solution or a gel electrolyte in which the solution is held in a gel, and an iodide (for example, I 3 / I) is usually used as a redox couple. - etc.) have been used. The redox couple indispensable for the power generation mechanism is generally used after being dissolved in the electrolyte solution or the solvent in the gel. Therefore, sealing technology for preventing volatilization and leakage of the electrolyte and solvent is an important element for ensuring long-term reliability, durability, and safety.

色素増感太陽電池用の封止材としては、シート状の熱可塑性樹脂を使用する方法や、液状の樹脂を使用する方法など、それぞれの樹脂の性状に合わせた方法で種々の封止材料を用いることが検討されている(特許文献1〜9)。   As a sealing material for a dye-sensitized solar cell, various sealing materials can be used according to the properties of each resin, such as a method using a sheet-like thermoplastic resin or a method using a liquid resin. Use is under consideration (Patent Documents 1 to 9).

しかしながら、種々の技術・素材が提案されているが、直射日光下から氷点下に至るまでの幅広い温度域、そして、乾燥条件から多湿条件まで、太陽電池の使用される条件に対して、十分な耐久性が確保されていないのが実情である。この理由として、厳しい使用条件に加え、電解質成分、中でもアニオン性電解質成分、特に酸化還元対として使用されるヨウ素およびヨウ化物アニオンが、封止材の劣化を促進することが挙げられる。
したがって、依然としてより安価な製造コストとプロセスで作製でき、かつ色素増感太陽電池に使用される電解質成分、特に酸化還元対であるヨウ素に対して優れた耐性を有するとともに、信頼性の高いシール性能を有するシール材、ならびにそれを用い、太陽電池特性の経時的低下が抑制され高い耐久性を有する色素増感太陽電池が求められている。
However, various technologies and materials have been proposed, but they are sufficiently durable against the wide range of temperatures from direct sunlight to below freezing, and from the dry conditions to the humid conditions. The reality is that sex is not secured. This is because, in addition to severe use conditions, electrolyte components, especially anionic electrolyte components, particularly iodine and iodide anions used as redox couples, promote the deterioration of the sealing material.
Therefore, it can still be manufactured with lower manufacturing costs and processes, and it has excellent resistance to electrolyte components used in dye-sensitized solar cells, especially iodine, which is a redox couple, and has a reliable sealing performance. There is a need for a sealing material having a dye-sensitized solar cell using the same, as well as a high-durability dye-sensitized solar cell in which a decrease in solar cell characteristics over time is suppressed.

特開2006−286413号公報JP 2006-286413 A 特開2005−302564号公報JP 2005-302564 A 特開2006−324201号公報JP 2006-324201 A 特開2006−260899号公報JP 2006-260899 A 特開2004−95248号公報JP 2004-95248 A 特開2003−223939号公報JP 2003-223939 A 特開2000−173680号公報JP 2000-173680 A 特開2002−368236号公報JP 2002-368236 A 特開2002−313443号公報JP 2002-313443 A

本発明は、より安価な製造コストとプロセスで作製でき、かつ色素増感太陽電池に使用される電解質成分、特に酸化還元対であるヨウ素に対して優れた耐性を有し、その結果、信頼性の高いシール性能を有するシール材、ならびにそれを用いた太陽電池特性の経時的低下が抑制され高い耐久性を有する色素増感太陽電池を提供することを目的とする。   The present invention can be produced with a lower manufacturing cost and process, and has excellent resistance to an electrolyte component used in a dye-sensitized solar cell, particularly iodine which is a redox couple, and as a result, reliability. It is an object of the present invention to provide a sealing material having a high sealing performance, and a dye-sensitized solar cell having high durability in which deterioration of solar cell characteristics over time using the sealing material is suppressed.

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、色素増感太陽電池用のシール材において、該シール材が、シール用樹脂成分と導電性高分子を含んでなることにより、色素増感太陽電池に使用される電解質成分、特に酸化還元対であるヨウ素に対して優れた耐久性を有し、その結果、信頼性の高いシール性能を有するシール材となることを見出した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors of the present invention provide a sealing material for a dye-sensitized solar cell, wherein the sealing material comprises a sealing resin component and a conductive polymer. It has been found that it has excellent durability against electrolyte components used in dye-sensitized solar cells, particularly iodine which is a redox couple, and as a result, a sealing material having highly reliable sealing performance.

従って、本発明は、
[1]光増感作用を有する色素を含む多孔質金属酸化物半導体電極と、
該半導体電極に対向配置された対極との間に封入された酸化還元対となる化学種を含む電解質を有する色素増感太陽電池に用いられる樹脂シール材において、
樹脂成分中に導電性高分子を含有することを特徴とする色素増感太陽電池用シール材であり、
Therefore, the present invention
[1] A porous metal oxide semiconductor electrode containing a dye having a photosensitizing action;
In a resin sealing material used for a dye-sensitized solar cell having an electrolyte containing a chemical species that becomes a redox pair enclosed between a counter electrode disposed opposite to the semiconductor electrode,
It is a dye-sensitized solar cell sealing material characterized by containing a conductive polymer in the resin component,

[2]前記導電性高分子がアニオンを吸蔵可能であることを特徴とする[1]に記載の色素増感太陽電池用シール材であり、 [2] The dye-sensitized solar cell sealing material according to [1], wherein the conductive polymer can occlude anions.

[3]前記導電性高分子のドーパントが脱離されていることを特徴とする[1]又は[2]に記載の色素増感太陽電池用シール材であり、 [3] The dye-sensitized solar cell sealing material according to [1] or [2], wherein the conductive polymer dopant is desorbed,

[4]前記導電性高分子が、前記樹脂成分と化学的に架橋していることを特徴とする前記[1]〜[3]のいずれかに記載の色素増感太陽電池用シール材であり、 [4] The dye-sensitized solar cell sealing material according to any one of [1] to [3], wherein the conductive polymer is chemically crosslinked with the resin component. ,

[5]前記導電性高分子が、樹脂成分中にモノマーを含有させ重合した導電性高分子であることを特徴とする前記[1]〜[4]のいずれかに記載の色素増感太陽電池用シール材であり、 [5] The dye-sensitized solar cell according to any one of [1] to [4], wherein the conductive polymer is a polymerized conductive polymer containing a monomer in a resin component. Sealing material for

[6]前記導電性高分子を構成するモノマーが、アニリン及びその誘導体、ピロール及びその誘導体、チオフェン及びその誘導体からなる群から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする前記[1]〜[5]のいずれかに記載の色素増感太陽電池用シール材であり、 [6] The above-mentioned [1] to [1], wherein the monomer constituting the conductive polymer is at least one selected from the group consisting of aniline and derivatives thereof, pyrrole and derivatives thereof, thiophene and derivatives thereof. 5] is a sealing material for a dye-sensitized solar cell according to any one of

[7]シール材内部において、電解質に近いほど、導電性高分子の分布割合が増加していることを特徴とする前記[1]〜[6]のいずれかに記載の色素増感太陽電池用シール材であり、 [7] The dye-sensitized solar cell according to any one of [1] to [6], wherein the distribution ratio of the conductive polymer increases as the electrolyte is closer to the inside of the sealing material. Sealing material,

[8]シール材内部において、電解質から遠い導電性高分子ほど、より緻密に重合されていることを特徴とする前記[1]〜[7]のいずれかに記載の色素増感太陽電池用シール材であり、 [8] The dye-sensitized solar cell seal according to any one of [1] to [7], wherein a conductive polymer farther from the electrolyte is polymerized more densely in the seal material. Material,

[9]対向して配置された半導体電極と対極との間に電解質が封入されてなる色素増感太陽電池において、
該色素増感太陽電池の周縁部が前記[1]〜[8]のいずれかに記載の色素増感太陽電池用シール材により封止されてなることを特徴とする色素増感太陽電池であり、
[9] In a dye-sensitized solar cell in which an electrolyte is sealed between a semiconductor electrode and a counter electrode disposed to face each other,
A dye-sensitized solar cell, wherein a peripheral portion of the dye-sensitized solar cell is sealed with the sealing material for a dye-sensitized solar cell according to any one of [1] to [8]. ,

[10]対向して配置された半導体電極と対極との間に電解質が封入され、該色素増感太陽電池の周縁部が封止されてなる色素増感太陽電池セルを複数有する色素増感太陽電池用モジュールにおいて、
該色素増感太陽電池の電極面の少なくとも一部が前記[1]〜[8]のいずれかに記載の色素増感太陽電池用シール材によって区画されており、一対の半導体電極と対極とを有する色素増感太陽電池セルが複数併設されてなることを特徴とする色素増感太陽電池モジュールである。
[10] A dye-sensitized solar cell having a plurality of dye-sensitized solar cells in which an electrolyte is sealed between a semiconductor electrode and a counter electrode disposed to face each other and a peripheral edge portion of the dye-sensitized solar cell is sealed. In battery modules,
At least a part of the electrode surface of the dye-sensitized solar cell is partitioned by the dye-sensitized solar cell sealing material according to any one of [1] to [8], and a pair of semiconductor electrodes and a counter electrode are provided. A dye-sensitized solar cell module comprising a plurality of dye-sensitized solar cells.

本発明は、色素増感太陽電池用のシール材であって、該シール材が、シール用樹脂成分と導電性高分子を含んでなることにより、色素増感太陽電池に使用される電解質成分、特に酸化還元対であるヨウ化物イオンに対して優れた耐性を有し、その結果、信頼性の高いシール性能を有するシール材ならびにそれを用いた太陽電池特性の経時的低下が抑制され高い耐久性を有する色素増感太陽電池を提供することができる。   The present invention is a sealing material for a dye-sensitized solar cell, wherein the sealing material comprises a sealing resin component and a conductive polymer, whereby an electrolyte component used for a dye-sensitized solar cell, In particular, it has excellent resistance to iodide ion, which is a redox pair, and as a result, it has a highly reliable sealing performance, and the solar cell characteristics using the sealing material are suppressed from deterioration over time and have high durability. The dye-sensitized solar cell which has can be provided.

以下、本発明を実施するための最良の形態について適宜、図面を参照しながら、詳細に説明する。図1の色素増感太陽電池の一例を表す断面模式図を用いて簡単にその構造を説明すると、透明基体2とその上に形成された透明導電膜3からなる電極基体1の表面に、多孔質金属酸化物半導体層4が形成され、さらに該多孔質金属酸化物半導体層4の表面には増感色素層5が吸着されることで半導体電極6が形成されている。そして、電解質層7を介して、電極基体9および触媒活性層10からなる対極8が対向して配置され、必要に応じて該対極と前記半導体電極間の一部には両電極間の間隔を規定するスペーサー11が設けられている。さらに、両電極の周縁部は、本発明のシール材を用いた周縁シール部12により封止されてセルを構成している。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. The structure will be briefly described with reference to a schematic cross-sectional view showing an example of the dye-sensitized solar cell in FIG. 1. The surface of the electrode substrate 1 including the transparent substrate 2 and the transparent conductive film 3 formed thereon is porous. A porous metal oxide semiconductor layer 4 is formed, and a sensitizing dye layer 5 is adsorbed on the surface of the porous metal oxide semiconductor layer 4 to form a semiconductor electrode 6. A counter electrode 8 composed of an electrode substrate 9 and a catalytically active layer 10 is disposed so as to face the electrolyte layer 7, and a gap between the electrodes is provided in part between the counter electrode and the semiconductor electrode as necessary. A regulating spacer 11 is provided. Furthermore, the peripheral part of both electrodes is sealed with the peripheral seal part 12 using the sealing material of this invention, and comprises the cell.

一方、図2は、中間シール部13を隔てて前記セルを複数並設してなる色素増感太陽電池モジュールの一例を示す断面模式図である。   On the other hand, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a dye-sensitized solar cell module in which a plurality of the cells are arranged in parallel with the intermediate seal portion 13 interposed therebetween.

図3は、本発明のシール材の一例を表す断面の拡大模式図であって、シール用樹脂成分14と導電性高分子15からなる周縁シール部12の様子を示した模式図である。さらに、図4、図5は、本発明のシール材の一例を表す断面の拡大模式図であって、シール用樹脂成分14と導電性高分子15からなる周縁シール部12において、電解質に近づくほど、導電性高分子の分布割合が増加している様子を示した模式図である。   FIG. 3 is an enlarged schematic view of a cross section showing an example of the sealing material of the present invention, and is a schematic view showing a state of the peripheral seal portion 12 composed of the sealing resin component 14 and the conductive polymer 15. 4 and 5 are enlarged schematic views of a cross section showing an example of the sealing material of the present invention. In the peripheral seal portion 12 composed of the sealing resin component 14 and the conductive polymer 15, the closer to the electrolyte, the closer the electrolyte is. It is the schematic diagram which showed a mode that the distribution ratio of the conductive polymer was increasing.

以下、本発明の色素増感太陽電池の各構成材料について、好適な形態を説明する。
[透明基体]
電極基体1を構成する透明基体2は、可視光を透過するものが使用でき、透明なガラスが好適に利用できる。また、ガラス表面を加工して入射光を散乱させるようにしたもの、半透明なすりガラス状のものも使用できる。また、ガラスに限らず、光を透過するものであればプラスチック板やプラスチックフィルム等も使用できる。
透明基体2の厚さは、太陽電池の形状や使用条件により異なるため特に限定はされないが、例えばガラスやプラスチックなどを用いた場合では、実使用時の耐久性を考慮して1mm〜1cm程度であり、フレキシブル性が必要とされ、プラスチックフィルムなどを使用した場合は、1μm〜1mm程度である。
Hereinafter, a suitable form is demonstrated about each structural material of the dye-sensitized solar cell of this invention.
[Transparent substrate]
As the transparent substrate 2 constituting the electrode substrate 1, one that transmits visible light can be used, and transparent glass can be suitably used. Moreover, the thing which processed the glass surface and scattered incident light, and a translucent ground glass-like thing can also be used. Moreover, not only glass but a plastic plate, a plastic film, etc. can be used if it transmits light.
The thickness of the transparent substrate 2 is not particularly limited because it varies depending on the shape and use conditions of the solar cell. For example, when glass or plastic is used, the thickness is about 1 mm to 1 cm in consideration of durability during actual use. Yes, flexibility is required, and when a plastic film or the like is used, it is about 1 μm to 1 mm.

[透明導電膜]
透明導電膜3としては、可視光を透過して、かつ導電性を有するものが使用でき、このような材料としては、例えば金属酸化物が挙げられる。特に限定はされないが、例えばフッ素をドープした酸化スズ(以下、「FTO」と略記する。)や、酸化インジウム、酸化スズと酸化インジウムの混合体(以下、「ITO」と略記する。)、酸化亜鉛などが好適に用いることができる。また、分散させるなどの処理により可視光が透過すれば、不透明な導電性材料を用いることもできる。このような材料としては炭素材料や金属が挙げられる。炭素材料としては、特に限定はされないが、例えば黒鉛(グラファイト)、カーボンブラック、グラッシーカーボン、カーボンナノチューブやフラーレンなどが挙げられる。また、金属としては、特に限定はされないが、例えば白金、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルト、クロム、鉄、モリブデン、チタン、およびそれらの合金などが挙げられる。したがって、透明導電膜3としては、上記の導電性材料のうち少なくとも1種類以上からなるものを、透明基体2の表面に設けて形成することができる。あるいは透明基体2を構成する材料の中へ上記導電性材料を組み込んで、透明基体と透明導電膜を一体化して電極基体1とすることも可能である。
[Transparent conductive film]
As the transparent conductive film 3, a material that transmits visible light and has conductivity can be used, and examples of such a material include metal oxide. Although not particularly limited, for example, tin oxide doped with fluorine (hereinafter abbreviated as “FTO”), indium oxide, a mixture of tin oxide and indium oxide (hereinafter abbreviated as “ITO”), and oxidation. Zinc or the like can be suitably used. In addition, an opaque conductive material can be used as long as visible light is transmitted through a treatment such as dispersion. Such materials include carbon materials and metals. Although it does not specifically limit as a carbon material, For example, graphite (graphite), carbon black, glassy carbon, a carbon nanotube, fullerene, etc. are mentioned. Further, the metal is not particularly limited, and examples thereof include platinum, gold, silver, copper, aluminum, nickel, cobalt, chromium, iron, molybdenum, titanium, and alloys thereof. Therefore, the transparent conductive film 3 can be formed by providing on the surface of the transparent substrate 2 at least one of the above conductive materials. Alternatively, it is also possible to incorporate the conductive material into the material constituting the transparent substrate 2 and integrate the transparent substrate and the transparent conductive film into the electrode substrate 1.

透明基体2上に透明導電膜3を形成する方法として、金属酸化物を形成する場合は、ゾルゲル法や、スパッタやCVDなどの気相法、分散ペーストのコーティングなどがある。また、不透明な導電性材料を使用する場合は、粉体などを、透明なバインダーなどとともに固着させる方法が挙げられる。
透明基体と透明導電膜を一体化させるには、透明基体の成型時に導電性のフィラーとして上記導電膜材料を混合させるなどがある。
透明導電膜3の厚さは、用いる材料により導電性が異なるため特には限定されないが、一般的に使用されるFTO被膜付ガラスでは、0.01μm〜5μmであり、好ましくは0.1μm〜1μmである。また、必要とされる導電性は、使用する電極の面積により異なり、大面積電極ほど低抵抗であることが求められるが、一般的に100Ω/□以下、好ましくは10Ω/□以下、より好ましくは5Ω/□以下である。100Ω/□を超えると太陽電池の内部抵抗が上がり、好ましくない。
透明基体及び透明導電膜から構成される電極基体1、又は透明基体と透明導電膜とを一体化した電極基体1の厚さは、上記のように太陽電池の形状や使用条件により異なるため特に限定はされないが、一般的に1μm〜1cm程度である。
As a method for forming the transparent conductive film 3 on the transparent substrate 2, in the case of forming a metal oxide, there are a sol-gel method, a vapor phase method such as sputtering and CVD, and a coating of a dispersion paste. Moreover, when using an opaque electroconductive material, the method of fixing powder etc. with a transparent binder etc. is mentioned.
In order to integrate the transparent substrate and the transparent conductive film, the conductive film material may be mixed as a conductive filler when the transparent substrate is molded.
The thickness of the transparent conductive film 3 is not particularly limited because the conductivity varies depending on the material to be used, but is generally 0.01 μm to 5 μm, preferably 0.1 μm to 1 μm in the FTO-coated glass. It is. Further, the required conductivity varies depending on the area of the electrode to be used, and a larger area electrode is required to have a lower resistance, but is generally 100Ω / □ or less, preferably 10Ω / □ or less, more preferably 5Ω / □ or less. If it exceeds 100Ω / □, the internal resistance of the solar cell increases, which is not preferable.
The thickness of the electrode substrate 1 composed of a transparent substrate and a transparent conductive film, or the electrode substrate 1 in which the transparent substrate and the transparent conductive film are integrated varies depending on the shape and use conditions of the solar cell as described above, and thus is particularly limited. Generally, it is about 1 μm to 1 cm.

[多孔質金属酸化物半導体]
多孔質金属酸化物半導体4としては、特に限定はされないが、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズなどが挙げられ、特に二酸化チタン、さらにはアナターゼ型二酸化チタンが好適である。また、電気抵抗値を下げるため、金属酸化物の粒界は少ないことが望ましい。また、増感色素をより多く吸着させるために、当該半導体層は多孔質になっていることが望ましく、具体的には比表面積が10〜200m/gであることが望ましい。また、増感色素の吸光量を増加させるため、使用する酸化物の粒径に幅を持たせて光を散乱させることが望ましい。
このような多孔質金属酸化物半導体は、特に限定されず既知の方法で透明導電膜3上に設けることができる。例えば、ゾルゲル法や、分散体ペーストの塗布、また、電析や電着させる方法がある。さらに、多孔質金属酸化物半導体に対し、半導体粒子同士の電子的接触の強化及び支持体との密着性の向上のために、さらに高温処理をしてもよい。
このような半導体層の厚さは、用いる酸化物およびその性状により最適値が異なるため特には限定されないが、0.1μm〜50μm、好ましくは5〜30μmである。
[Porous metal oxide semiconductor]
Examples of the porous metal oxide semiconductor 4 include, but are not limited to, titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, and the like. Particularly, titanium dioxide and further anatase type titanium dioxide are preferable. Further, it is desirable that the metal oxide has few grain boundaries in order to reduce the electric resistance value. Further, in order to adsorb more sensitizing dye, the semiconductor layer is desirably porous, and specifically has a specific surface area of 10 to 200 m 2 / g. Further, in order to increase the light absorption amount of the sensitizing dye, it is desirable to scatter the light by making the particle diameter of the oxide to be used wide.
Such a porous metal oxide semiconductor is not particularly limited and can be provided on the transparent conductive film 3 by a known method. For example, there are a sol-gel method, dispersion paste application, electrodeposition and electrodeposition. Further, the porous metal oxide semiconductor may be further subjected to a high temperature treatment in order to enhance the electronic contact between the semiconductor particles and improve the adhesion to the support.
The thickness of such a semiconductor layer is not particularly limited because the optimum value varies depending on the oxide used and its properties, but is 0.1 μm to 50 μm, preferably 5 to 30 μm.

[増感色素]
増感色素層5としては、太陽光により励起されて前記金属酸化物半導体層4に電子注入できるものであればよく、一般的に色素増感太陽電池に用いられている色素を用いることができるが、変換効率を向上させるためには、その吸収スペクトルが太陽光スペクトルと広波長域で重なっていて、耐光性が高いことが望ましい。特に限定はされないが、ルテニウム錯体、特にルテニウムポリピリジン系錯体が望ましく、さらに望ましいのは、Ru(L)2(X)2で表されるルテニウム錯体が望ましい。ここでLは4,4’−ジカルボキシ−2,2’−ビピリジン、もしくはその4級アンモニウム塩、およびカルボキシル基が導入されたポリピリジン系配位子であり、また、XはSCN、Cl、CNである。例えばビス(4,4’−ジカルボキシ−2,2’−ビピリジン)ジイソチオシアネートルテニウム錯体などが挙げられる。
他の色素としては、ルテニウム以外の金属錯体色素、例えば鉄錯体、銅錯体などが挙げられる。さらに、シアン系色素、ポルフィリン系色素、ポリエン系色素、クマリン系色素、シアニン系色素、スクアリン酸系色素、スチリル系色素、エオシン系色素などの有機色素が挙げられる。これらの色素には、該金属酸化物半導体層への電子注入効率を向上させるため、該金属酸化物半導体層との結合基を有していることが望ましい。該結合基としては、特に限定はされないが、カルボキシル基、スルホン酸基などが望ましい。
[Sensitizing dye]
The sensitizing dye layer 5 is not particularly limited as long as it can be excited by sunlight and can inject electrons into the metal oxide semiconductor layer 4, and dyes generally used in dye-sensitized solar cells can be used. However, in order to improve the conversion efficiency, it is desirable that the absorption spectrum overlaps with the sunlight spectrum in a wide wavelength region and the light resistance is high. Although not particularly limited, a ruthenium complex, particularly a ruthenium polypyridine complex is desirable, and a ruthenium complex represented by Ru (L) 2 (X) 2 is more desirable. Here, L is 4,4′-dicarboxy-2,2′-bipyridine, or a quaternary ammonium salt thereof, and a polypyridine ligand into which a carboxyl group is introduced, and X is SCN, Cl, CN It is. Examples thereof include bis (4,4′-dicarboxy-2,2′-bipyridine) diisothiocyanate ruthenium complex.
Examples of other dyes include metal complex dyes other than ruthenium, such as iron complexes and copper complexes. Further examples include organic dyes such as cyan dyes, porphyrin dyes, polyene dyes, coumarin dyes, cyanine dyes, squaric acid dyes, styryl dyes, and eosin dyes. These dyes preferably have a bonding group with the metal oxide semiconductor layer in order to improve the efficiency of electron injection into the metal oxide semiconductor layer. The linking group is not particularly limited, but a carboxyl group, a sulfonic acid group and the like are desirable.

多孔質金属酸化物半導体4へ増感色素を吸着させる方法は、特には限定されるものではなく、例としては、室温条件、大気圧下において、色素を溶解させた溶液中に多孔質金属酸化物半導体4を形成させた電極基体1を浸漬する方法が挙げられる。浸漬時間は、使用する半導体、色素、溶媒の種類、色素の濃度により、半導体層に均一に色素の単分子膜が形成されるよう、適宜調整することが望ましい。なお、吸着を効果的に行なうには加熱下での浸漬を行なえばよい。
増感色素を溶解するために用いる溶媒の例としては、エタノールなどのアルコール類、アセトニトリルなどの窒素化合物、アセトンなどのケトン類、ジエチルエーテルなどのエーテル類、クロロホルムなどのハロゲン化脂肪族炭化水素、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼンなどの芳香族炭化水素、酢酸エチルなどのエステル類などが挙げられる。溶液中の色素濃度は、使用する色素及び溶媒の種類により適宜調整することが望ましい。例えば、5×10-5mol/L以上の濃度が望ましい。
The method for adsorbing the sensitizing dye to the porous metal oxide semiconductor 4 is not particularly limited. For example, the porous metal oxide is dissolved in a solution in which the dye is dissolved at room temperature and atmospheric pressure. A method of immersing the electrode substrate 1 on which the physical semiconductor 4 is formed may be mentioned. It is desirable that the immersion time is appropriately adjusted so that a monomolecular film of the dye is uniformly formed on the semiconductor layer depending on the type of the semiconductor, the dye, the solvent, and the concentration of the dye used. In addition, what is necessary is just to perform the immersion under a heating in order to perform adsorption | suction effectively.
Examples of the solvent used to dissolve the sensitizing dye include alcohols such as ethanol, nitrogen compounds such as acetonitrile, ketones such as acetone, ethers such as diethyl ether, halogenated aliphatic hydrocarbons such as chloroform, Examples thereof include aliphatic hydrocarbons such as hexane, aromatic hydrocarbons such as benzene, and esters such as ethyl acetate. It is desirable that the dye concentration in the solution is appropriately adjusted according to the type of dye and solvent used. For example, a concentration of 5 × 10 −5 mol / L or more is desirable.

[電解質層]
電解質層7は、支持電解質、酸化された増感色素を還元することのできる酸化還元対、およびそれらを溶解させる溶媒からなる。この溶媒としては、特に限定はされないが、非水性有機溶媒、常温溶融塩、水やプロトン性有機溶媒などから任意に選択でき、例えばアセトニトリルやジメチルホルムアミド、エチルメチルイミダゾリウムビストリフルオロメチルイミド、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、炭酸プロピレン、γ-ブチルラクトンなどが挙げられ、中でもメトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、炭酸プロピレン、γ-ブチルラクトンなどを好適に用いることができる。また、溶媒をゲル化して用いることもできる。
支持電解質として、リチウム塩やイミダゾリウム塩、4級アンモニウム塩などが挙げられる。
[Electrolyte layer]
The electrolyte layer 7 includes a supporting electrolyte, a redox couple capable of reducing the oxidized sensitizing dye, and a solvent for dissolving them. The solvent is not particularly limited, and can be arbitrarily selected from a non-aqueous organic solvent, a room temperature molten salt, water, a protic organic solvent, etc., for example, acetonitrile, dimethylformamide, ethylmethylimidazolium bistrifluoromethylimide, methoxyacetonitrile. , Methoxypropionitrile, propylene carbonate, γ-butyllactone, and the like. Among them, methoxyacetonitrile, methoxypropionitrile, propylene carbonate, γ-butyllactone, and the like can be preferably used. Further, the solvent can be used after gelation.
Examples of the supporting electrolyte include lithium salts, imidazolium salts, and quaternary ammonium salts.

酸化還元対としては、一般的に電池や太陽電池などにおいて使用することのできるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ハロゲン二原子分子とハロゲン化物塩との組み合わせ、チオシアン酸アニオンとチオシアン酸二分子の組み合わせ、ポリピリジルコバルト錯体や、ハイドロキノンなどの有機レドックスなどが挙げられる。この中では、特にヨウ素分子とヨウ化物との組み合わせが好適である。
支持電解質、酸化還元対などは、其々用いる溶媒、半導体電極および色素などにより最適な濃度が異なるため、特には限定されないが、1mmol/L〜5mol/L程度である。
電解質層にはさらに添加剤として、t−ブチルピリジン、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウムアイオダイド、水などを添加することができる。
The oxidation-reduction pair is not particularly limited as long as it can be generally used in a battery or a solar battery. For example, a combination of a halogen diatomic molecule and a halide salt, a thiocyanate anion and Examples include a combination of two thiocyanate molecules, a polypyridyl cobalt complex, and organic redox such as hydroquinone. Among these, a combination of iodine molecules and iodide is particularly preferable.
The supporting electrolyte, the redox couple, and the like are not particularly limited because the optimum concentration differs depending on the solvent, the semiconductor electrode, the dye, and the like used, but is about 1 mmol / L to 5 mol / L.
Further, t-butylpyridine, 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide, water, and the like can be added to the electrolyte layer as additives.

[対極−電極基体]
対極8は、電極基体9上に、酸化還元対を還元するための触媒活性層10が備えられている。該電極基体9は、対極の支持体兼集電体として用いられるため、少なくとも触媒活性層10を形成させる表面部分は導電性を有している。
このような電極基体の材質としては、例えば導電性を有する金属や金属酸化物、炭素材料などが用いられる。金属としては、電解質に対して耐久性が高いものが好ましく、また、安価であるものが望ましい。酸化還元対としてヨウ素を用いる場合は、例えばニッケル、チタン、ステンレスや耐食性合金などが挙げられる。炭素材料としては、特に限定はされないが、例えば黒鉛(グラファイト)、カーボンブラック、グラッシーカーボン、カーボンナノチューブ、フラーレンなどが挙げられる。また、FTO、ITO、酸化インジウム、酸化亜鉛などの金属酸化物は、透明または半透明であるため増感色素層への入射光量を増加させることができ、好適に用いることができる。
[Counter electrode-electrode substrate]
The counter electrode 8 is provided with a catalytically active layer 10 on the electrode substrate 9 for reducing the redox couple. Since the electrode substrate 9 is used as a counter electrode support and current collector, at least the surface portion on which the catalytically active layer 10 is formed has conductivity.
As a material of such an electrode substrate, for example, conductive metal, metal oxide, carbon material, or the like is used. As the metal, a metal having high durability with respect to the electrolyte is preferable, and a metal that is inexpensive is desirable. When iodine is used as the redox pair, for example, nickel, titanium, stainless steel, a corrosion-resistant alloy, and the like can be given. Although it does not specifically limit as a carbon material, For example, graphite (graphite), carbon black, glassy carbon, a carbon nanotube, fullerene etc. are mentioned. In addition, metal oxides such as FTO, ITO, indium oxide, and zinc oxide are transparent or translucent, so that the amount of light incident on the sensitizing dye layer can be increased and can be preferably used.

また、少なくとも該電極基体の表面が導電性を有するように処理すれば、例えばガラスやプラスチックなどの絶縁体を用いても構わない。このような絶縁体に導電性を保持させる処理方法としては、上記の導電性材料にて、該絶縁性材料表面の一部もしくは全面を被覆する方法、例えば金属を用いる場合、メッキや電析などの溶液法、また、スパッタ法や真空蒸着等の気相法が挙げられ、金属酸化物を用いる場合はゾルゲル法などを用いることができる。また、上記導電性材料の粉末などを一種もしくは複数用いて、絶縁性材料と混和させるなどの方法が挙げられる。特に、FTOもしくはITO被膜付ガラス電極や、上記金属板などが好適に使用できる。   In addition, an insulator such as glass or plastic may be used as long as at least the surface of the electrode substrate is treated. As a treatment method for maintaining conductivity in such an insulator, a method of covering a part or the whole surface of the insulating material with the above-described conductive material, for example, when using a metal, plating, electrodeposition, etc. And a gas phase method such as sputtering or vacuum deposition. When a metal oxide is used, a sol-gel method or the like can be used. In addition, one or more of the above conductive material powders may be used and mixed with an insulating material. In particular, a glass electrode with FTO or ITO coating, the above metal plate, or the like can be suitably used.

また、該電極基体の形状は、対極として用いる色素増感太陽電池の形状に応じて変更することができるため特には限定されず、板状としてもフィルム状で湾曲できるものでも構わない。さらに、該電極基体は透明でも不透明でも構わないが、増感色素層への入射光量を増加させることができるため、また、場合によっては意匠性が向上できるため透明または半透明であることが望ましい。電極基体として一般的には、FTO被膜付ガラスやITO膜付PENフィルムが用いられているが、用いる材料により導電性が異なるため、電極基体の厚さについて特には限定されない。例えば、FTO被膜付ガラスでは、0.01μm〜5μmであり、好ましくは0.1μm〜1μmである。また、必要とされる導電性は、使用する電極の面積により異なり、広い電極ほど低抵抗であることが求められるが、一般的に100Ω/□以下、好ましくは10Ω/□以下、より好ましくは5Ω/□以下である。100Ω/□を超えると太陽電池の内部抵抗が上がり、十分に電流が流れないため好ましくない。
電極基体9の厚さは、上記のように太陽電池の形状や使用条件により異なるため特に限定はされないが、一般的に1μm〜1cm程度である。
The shape of the electrode substrate is not particularly limited because it can be changed according to the shape of the dye-sensitized solar cell used as the counter electrode, and may be a plate shape or a film shape that can be curved. Further, the electrode substrate may be transparent or opaque. However, it is desirable that the electrode substrate be transparent or translucent because the amount of light incident on the sensitizing dye layer can be increased and, in some cases, the design can be improved. . Generally, glass with an FTO film or a PEN film with an ITO film is used as the electrode substrate, but the conductivity is different depending on the material used, and therefore the thickness of the electrode substrate is not particularly limited. For example, in the FTO-coated glass, the thickness is 0.01 μm to 5 μm, preferably 0.1 μm to 1 μm. Further, the required conductivity varies depending on the area of the electrode to be used, and a wider electrode is required to have a lower resistance, but is generally 100Ω / □ or less, preferably 10Ω / □ or less, more preferably 5Ω. / □ or less. Exceeding 100Ω / □ is not preferable because the internal resistance of the solar cell increases and current does not sufficiently flow.
The thickness of the electrode substrate 9 is not particularly limited because it varies depending on the shape and use conditions of the solar cell as described above, but is generally about 1 μm to 1 cm.

[対極−触媒活性層]
本発明における触媒活性層10は、電解質中の酸化還元対の酸化体を還元体に還元する還元反応の触媒として機能するものであり、特には限定されず公知の材料が使用できる。具体的には、白金、およびその合金、また、導電性高分子が挙げられる。導電性高分子としては、1種以上のホモポリマー、1種以上のコポリマー、又はそれらの混合体であってよい。前記導電性高分子を形成するモノマーとして、アニリン、チオフェン、ピロール、およびそれらの誘導体を用いることができ、特にポリアニリン、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)が好適に利用することができる。
[Counter electrode-catalytically active layer]
The catalytically active layer 10 in the present invention functions as a catalyst for a reduction reaction for reducing the oxidized form of the redox couple in the electrolyte to a reduced form, and is not particularly limited, and a known material can be used. Specifically, platinum, its alloy, and a conductive polymer are mentioned. The conductive polymer may be one or more homopolymers, one or more copolymers, or a mixture thereof. As the monomer for forming the conductive polymer, aniline, thiophene, pyrrole, and derivatives thereof can be used. Particularly, polyaniline and poly (3,4-ethylenedioxythiophene) can be preferably used.

触媒活性層10の形成方法としては、構成する材料により最適な方法が異なるため特には限定されず、公知の方法で形成することができる。例えば、白金、およびその合金を用いて触媒活性層を形成する場合は、スパッタリングやイオンプレーティング、真空蒸着、化学蒸着などの気相法や、塩化白金酸などの白金原料を溶解させた溶液中で電解めっきする方法、また、白金原料を含む溶液を電極基体に塗布後、電極基体ごと加熱還元することで形成する方法などが挙げられる。
また、導電性高分子を用いて触媒活性層を形成する場合は、導電性高分子を溶解させた溶液もしくは導電性高分子粒子の分散溶液から成膜する方法や、導電性高分子を構成するモノマーを含む溶液中で、電極基体9を作用電極として電解することで、該電極基体9の表面に酸化重合させて成膜する方法などが挙げられる。
The method for forming the catalytically active layer 10 is not particularly limited because the optimum method differs depending on the constituent materials, and can be formed by a known method. For example, when a catalytically active layer is formed using platinum or an alloy thereof, a gas phase method such as sputtering, ion plating, vacuum deposition, chemical vapor deposition, or a solution in which a platinum raw material such as chloroplatinic acid is dissolved is used. And a method in which a solution containing a platinum raw material is applied to an electrode substrate and then heated and reduced together with the electrode substrate.
Further, when forming a catalytically active layer using a conductive polymer, a method of forming a film from a solution in which the conductive polymer is dissolved or a dispersion solution of conductive polymer particles, or a conductive polymer is formed. For example, a method of forming a film by oxidative polymerization on the surface of the electrode substrate 9 by electrolyzing the electrode substrate 9 as a working electrode in a solution containing a monomer may be used.

[スペーサー]
また、本発明における色素増感太陽電池には、必要に応じて前記対極と前記半導体電極間の一部には両電極間の間隔を規定するスペーサー11を設けることができる。このようなスペーサー11の材料としては、少なくとも非導電性の材料であって、ガラスや、プラスチック等を挙げることができる。前記両電極間はスペーサーにより任意に調整が可能であるため、その形状・大きさは特には限定されず、シート状、球状、繊維状、棒状など任意の形状のものが使用可能である。このとき、両電極の間隔は好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下であるため、前記スペーサー11の厚みもしくは径は、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下である。
[spacer]
In addition, in the dye-sensitized solar cell according to the present invention, a spacer 11 that defines a distance between both electrodes can be provided in a part between the counter electrode and the semiconductor electrode as necessary. Such a material of the spacer 11 is at least a non-conductive material, and examples thereof include glass and plastic. Since the space between the electrodes can be arbitrarily adjusted with a spacer, the shape and size thereof are not particularly limited, and any shape such as a sheet shape, a spherical shape, a fiber shape, or a rod shape can be used. At this time, since the distance between both electrodes is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, the thickness or diameter of the spacer 11 is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less.

[シール部-シール用樹脂成分]
本発明におけるシール材は、色素増感太陽電池セルの周縁シール部12および、前記セルを複数並設してなる太陽電池モジュールの各セル間を隔てる中間シール部13において、半導体電極と対極の両電極間を、規定された間隔を隔てて接着および封止するために使用される。なお、以降前記両シール部を、シール部と呼ぶ。前記シール材は、シール用樹脂成分14と導電性高分子15を含んでおり、前記の接着および封止する機能自体は、主としてシール用樹脂成分が担うものである。
[Seal part-Resin component for seal]
The sealing material in the present invention includes both a semiconductor electrode and a counter electrode in the peripheral seal portion 12 of the dye-sensitized solar cell and the intermediate seal portion 13 that separates the cells of the solar cell module formed by arranging a plurality of the cells. Used to bond and seal between electrodes with a defined spacing. Hereinafter, both the seal portions will be referred to as seal portions. The sealing material includes a sealing resin component 14 and a conductive polymer 15, and the bonding and sealing function itself is mainly performed by the sealing resin component.

シール用樹脂成分としては、セル内部を密封し外部とを隔絶して、素子の性能に影響を与えるおそれがある成分、例えば、水分、酸素、一酸化炭素などの活性ガスなどの透過を阻止することが可能な材料であれば特に制限されるものではなく、接着・封止する電極材料およびスペーサー材料、電解質材料に応じて適宜その組成を公知の材料から選択することができる。さらに、接着強度と耐湿性や、耐熱・耐寒性、熱衝撃耐性が高く、さらには、電解質成分に対する耐久性が高いことが望ましい。また、日射時の加熱による電極の熱膨張収縮に対応するために、またフレキシブル性が求められる場合には、十分な可塑性も有することが望ましい。   The sealing resin component seals the inside of the cell and isolates it from the outside to prevent the passage of components that may affect the performance of the device, for example, active gas such as moisture, oxygen, carbon monoxide, etc. The material is not particularly limited as long as it can be used, and the composition can be appropriately selected from known materials according to the electrode material, the spacer material, and the electrolyte material to be bonded and sealed. Furthermore, it is desirable that the adhesive strength and moisture resistance, heat / cold resistance, and thermal shock resistance are high, and that the durability against the electrolyte component is high. In addition, in order to cope with the thermal expansion and contraction of the electrode due to heating during solar radiation, and when flexibility is required, it is desirable to have sufficient plasticity.

上記の材料としては、具体的には、ポリイソブチレン系樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタンアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミド等の硬化性樹脂や、ポリスチレン系などの熱可塑性樹脂が挙げられる。これらは単体で用いても、2種あるいはそれ以上の混合物として用いてもよい。あるいは、単独では硬化しない材料であっても、各種硬化剤や架橋剤などを添加することで硬化させても構わない。さらに、これらを変成させたり、フィラーを加えるなどして、種々の改良を加えたものであっても良い。上記の樹脂の中でもポリイソブチレン系樹脂、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート系樹脂、シリコーン系樹脂等が望ましい。
これらの硬化性樹脂の硬化方法についても、熱硬化型、光硬化型、電子線硬化型などの種々の硬化法の適用が可能である。
また、周縁シール部12および中間シール部13で、同一の樹脂を用いても、別々の樹脂を用いても構わない。
Specific examples of the materials include polyisobutylene resins, phenol resins, urea resins, epoxy resins, urethane acrylate resins, epoxy acrylate resins, silicone resins, curable resins such as polyamide, polystyrene resins, and the like. These thermoplastic resins can be mentioned. These may be used alone or as a mixture of two or more. Or even if it is the material which does not harden | cure alone, you may make it harden | cure by adding various hardening | curing agents, a crosslinking agent, etc. Further, various improvements may be made by modifying these or adding a filler. Among the above resins, polyisobutylene resins, epoxy resins, epoxy acrylate resins, silicone resins and the like are desirable.
Various curing methods such as a thermosetting type, a photocurable type, and an electron beam curable type can also be applied to the curing methods of these curable resins.
Further, the peripheral seal portion 12 and the intermediate seal portion 13 may use the same resin or different resins.

[シール部-導電性高分子]
本発明のシール材に含まれる導電性高分子15は、色素増感太陽電池セルの周縁シール部12および、前記セルを複数並設してなる太陽電池モジュールの各セル間を隔てる中間シール部13において、シール用樹脂成分14の劣化を抑制し、電解液の漏洩・揮発を低減させることにより、セルの長期的な耐久性を高めるために使用されるものである。特に、シール用樹脂成分の劣化を促進させるアニオン、その中でも、IやI などのヨウ化物アニオンからシール用樹脂成分を保護するものである。
[Seal part-conductive polymer]
The conductive polymer 15 contained in the sealing material of the present invention includes a peripheral seal portion 12 of the dye-sensitized solar cell and an intermediate seal portion 13 that separates the cells of the solar cell module formed by arranging a plurality of the cells. In the above, the deterioration of the sealing resin component 14 is suppressed, and leakage and volatilization of the electrolytic solution are reduced, thereby increasing the long-term durability of the cell. In particular, it protects the sealing resin component from anions that promote the deterioration of the sealing resin component, and among them, iodide anions such as I and I 3 .

本発明の導電性高分子15は、シール用樹脂成分14の劣化を促進するアニオン性電解質成分と相互作用することで、前記シール用樹脂成分の劣化を抑制できるよう、導電性高分子を構成するモノマーを、酸化重合することにより形成された高分子であることが望ましい。より望ましくは、酸化重合された導電性高分子であって、かつアニオン性ドーパントが脱離した状態であることが望ましい。
また、シール部における導電性高分子15は、電解液成分からシール用樹脂成分をより効果的に保護できるよう、シール材内部において、電解質に近づくほど、導電性高分子の分布割合が増加するように分布させることが望ましい。さらに、電解質成分がシール材内部を浸透して漏洩することがないよう、シール材内部において、電解質から遠い導電性高分子ほどより緻密に重合されていることが望ましい。
The conductive polymer 15 of the present invention constitutes the conductive polymer so as to suppress the deterioration of the sealing resin component by interacting with the anionic electrolyte component that promotes the deterioration of the sealing resin component 14. A polymer formed by oxidative polymerization of the monomer is desirable. More desirably, it is a conductive polymer that has been oxidatively polymerized and is in a state in which the anionic dopant is eliminated.
In addition, the conductive polymer 15 in the seal portion increases the distribution ratio of the conductive polymer closer to the electrolyte in the sealing material so that the sealing resin component can be more effectively protected from the electrolyte component. It is desirable to distribute it. Furthermore, it is desirable that the conductive polymer farther away from the electrolyte is more densely polymerized in the sealing material so that the electrolyte component does not penetrate and leak inside the sealing material.

本発明における導電性高分子としては、特には限定されず、公知の導電性高分子を使用することができる。また、その組成は1種以上のホモポリマー、1種以上のコポリマー、又はそれらの混合体であってよい。
このような導電性高分子を形成するモノマーとして、例えば下記一般式(1)又は(2)で表される芳香族アミン化合物、下記一般式(3)で表されるチオフェン化合物、及び下記一般式(4)で表されるピロール化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種のモノマーが挙げられる。
The conductive polymer in the present invention is not particularly limited, and a known conductive polymer can be used. The composition may also be one or more homopolymers, one or more copolymers, or a mixture thereof.
As a monomer that forms such a conductive polymer, for example, an aromatic amine compound represented by the following general formula (1) or (2), a thiophene compound represented by the following general formula (3), and the following general formula: And at least one monomer selected from the group consisting of pyrrole compounds represented by (4).

Figure 2008251420
Figure 2008251420

Figure 2008251420
(式(1)又は(2)中、R1及びR6はそれぞれ独立に水素原子、メチル基又はエチル基を示し、R2〜R5及びR7〜R10はそれぞれ独立に水素原子、炭素原子数1〜8のアルキル基又はアルコキシ基、炭素原子数6〜12のアリール基、炭素原子数6〜12のアラルキル基(例えばベンジル基)、シアノ基、チオシアノ基、ハロゲン基、またはニトロ基を示し、式(1)中、R2とR3、又はR4とR5はそれぞれ連結して環を形成していてもよく、式(2)中、R8とR9、又はR9とR10はそれぞれ連結して環を形成していてもよい。)
Figure 2008251420
(In the formula (1) or (2), R 1 and R 6 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, and R 2 to R 5 and R 7 to R 10 each independently represent a hydrogen atom or carbon. An alkyl group or alkoxy group having 1 to 8 atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, an aralkyl group having 6 to 12 carbon atoms (for example, benzyl group), a cyano group, a thiocyano group, a halogen group, or a nitro group; In formula (1), R 2 and R 3 , or R 4 and R 5 may be linked to form a ring, respectively, and in formula (2), R 8 and R 9 , or R 9 and R 10 may be linked to each other to form a ring.)

Figure 2008251420
(式(3)中、R11、R12はそれぞれ独立に水素原子、炭素原子数1〜8のアルキル基又はアルコキシ基、炭素原子数6〜12のアリール基、シアノ基、チオシアノ基、ハロゲン基、又はニトロ基を示し、R11とR12は連結して環を形成していてもよい。)
Figure 2008251420
(In Formula (3), R 11 and R 12 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkoxy group, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a cyano group, a thiocyano group, and a halogen group. Or a nitro group, and R 11 and R 12 may be linked to form a ring.)

Figure 2008251420
(式(4)中、R13、R14はそれぞれ独立に水素原子、炭素原子数1〜8のアルキル基又はアルコキシ基、炭素原子数6〜12のアリール基、シアノ基、チオシアノ基、ハロゲン基、ニトロ基、又はアミノ基を示し、R13とR14は連結して環を形成していてもよい。)
Figure 2008251420
(In Formula (4), R <13> , R <14> is respectively independently a hydrogen atom, a C1-C8 alkyl group or an alkoxy group, a C6-C12 aryl group, a cyano group, a thiocyano group, and a halogen group. Nitro group or amino group, R 13 and R 14 may be linked to form a ring.)

上記芳香族アミン化合物の例として、アニリン及びアニリン誘導体がある。さらに具体的にアニリン、アニシジン、フェネチジン、トルイジン、フェニレンジアミン、ヒドロキシアニリン、N−メチルアニリン、トリフルオロメタンアニリン、ニトロアニリン、シアノアニリン、及びハロゲン化アニリンなどが挙げられる。中でもアニシジン、トルイジン、フェニレンジアミン、アニリンが好ましく使用される。中でもアニリンが特に好ましく使用され、モノマーとして少なくともアニリンが重合して形成されたポリマーが挙げられ、とりわけモノマーとしてアニリンを単独で用いたポリアニリンがコストも安く好適に利用できる。   Examples of the aromatic amine compound include aniline and aniline derivatives. More specifically, examples include aniline, anisidine, phenetidine, toluidine, phenylenediamine, hydroxyaniline, N-methylaniline, trifluoromethaneaniline, nitroaniline, cyanoaniline, and halogenated aniline. Of these, anisidine, toluidine, phenylenediamine and aniline are preferably used. Among them, aniline is particularly preferably used, and examples thereof include a polymer formed by polymerizing at least aniline as a monomer. In particular, polyaniline using aniline alone as a monomer can be suitably used at low cost.

上記チオフェン化合物の例として、チオフェン及びチオフェン誘導体が挙げられ、さらに具体的にチオフェン、3−メチルチオフェン、3−ブチルチオフェン、3−オクチルチオフェン、テトラデシルチオフェン、などのアルキルチオフェン類、イソチアナフテン、3−フェニルチオフェン、及び3,4−エチレンジオキシチオフェンなどがある。ホモポリマーとして用いる場合、3,4−エチレンジオキシチオフェンを好ましく使用することができる。
チオフェン化合物を1種又は2種以上用いて導電性高分子を形成してもよい。
Examples of the thiophene compound include thiophene and thiophene derivatives, and more specifically, alkylthiophenes such as thiophene, 3-methylthiophene, 3-butylthiophene, 3-octylthiophene, tetradecylthiophene, isothianaphthene, Examples include 3-phenylthiophene and 3,4-ethylenedioxythiophene. When used as a homopolymer, 3,4-ethylenedioxythiophene can be preferably used.
A conductive polymer may be formed using one or more thiophene compounds.

上記ピロール化合物として、ピロール及びピロール誘導体が挙げられ、ピロール誘導体としては特に3位に炭素原子数1〜8のアルキル基を有するものが挙げられる。ピロール化合物の具体例として、ピロール、3−メチルピロール、3−ブチルピロール及び3−オクチルピロールなどがある。ピロール化合物を1種又は2種以上用いて導電性高分子を形成してもよい。   Examples of the pyrrole compound include pyrrole and pyrrole derivatives, and examples of the pyrrole derivative include those having an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms at the 3-position. Specific examples of the pyrrole compound include pyrrole, 3-methylpyrrole, 3-butylpyrrole and 3-octylpyrrole. The conductive polymer may be formed using one or more pyrrole compounds.

上記、芳香族アミン化合物、チオフェン化合物、ピロール化合物を1種又は2種以上用いて、1種以上のコポリマー、又はそれらの混合体であってよい。   The above aromatic amine compound, thiophene compound, and pyrrole compound may be used as one or more kinds, and may be one or more kinds of copolymers or a mixture thereof.

導電性高分子15を形成する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができる。例えば、導電性高分子のモノマーを含有する溶液中に酸化剤を添加することで重合を進行させる方法(以降「化学重合法」と呼ぶ)により、粒子状の導電性高分子を簡便に得ることができる。このような化学重合法を用いた製造方法は、簡便で生産性が高いため好適に利用できる。この際、溶液洗浄もしくは、浸漬させるなどの方法により、上記のようにドーパントを脱離させることが望ましい。その後、前記導電性高分子をシール用樹脂成分と混合させてシール材を得る。   A method for forming the conductive polymer 15 is not particularly limited, and a known method can be used. For example, a particulate conductive polymer can be easily obtained by a method of proceeding polymerization by adding an oxidizing agent to a solution containing a monomer of a conductive polymer (hereinafter referred to as “chemical polymerization method”). Can do. A production method using such a chemical polymerization method can be suitably used because it is simple and has high productivity. At this time, it is desirable to desorb the dopant as described above by a method such as solution washing or dipping. Thereafter, the conductive polymer is mixed with a sealing resin component to obtain a sealing material.

また、導電性高分子の他の望ましい形成方法として、一旦前記化学重合により得られた粒子状導電性高分子粉末を分取後、改めて溶媒に溶解させることにより、導電性高分子の可溶液を作製することができる。前記可溶液を用いて本発明のシール材を形成する方法として、例えば、前記可溶液をシール用樹脂成分と混合してから溶媒を乾燥させる方法や、予めシール用樹脂成分をシール部に設けたのち、硬化接着させる前に、前記導電性高分子可溶液を注入や塗布、含浸などにより該シール用樹脂成分と混合させてから、硬化接着させる方法を採ることができる。   In addition, as another desirable method for forming a conductive polymer, once the particulate conductive polymer powder obtained by the chemical polymerization is fractionated, it is dissolved again in a solvent to obtain a solution of the conductive polymer. Can be produced. Examples of a method for forming the sealing material of the present invention using the solution capable include, for example, a method in which the solution is mixed with a resin component for sealing and then the solvent is dried, or a resin component for sealing is previously provided in the seal portion. After that, before curing and adhering, the conductive polymer solution can be mixed with the sealing resin component by injection, application, impregnation or the like and then cured and adhered.

また、別途用意した導電性基板を電極として、該導電性基板表面に電気化学的な重合(以下、「電解重合法」という。)により導電性高分子層を形成させることができる。このような電解重合法は、室温大気雰囲気下において導電性高分子の重合を電気的に制御することが可能であるため、該導電性高分子層の厚みや緻密性を最適に調整できることから、好ましく使用できる。電解重合の方法は特には限定されず公知の方法で行なうことができる。
このような電解重合により得られた導電性高分子を用いて、本発明のシール材を形成する方法として、前記導電性基板から、生成した導電性高分子膜を剥離させ、物理的に粉砕して粉体としたのち、もしくはそのままの形状でシール部に配置してから、シール用樹脂成分を注入設置するなどの方法を採ることができる。
Alternatively, a conductive polymer layer can be formed on the surface of the conductive substrate by electrochemical polymerization (hereinafter referred to as “electrolytic polymerization method”) using a separately prepared conductive substrate as an electrode. Since such an electropolymerization method can electrically control the polymerization of the conductive polymer in a room temperature air atmosphere, the thickness and denseness of the conductive polymer layer can be optimally adjusted. It can be preferably used. The method of electrolytic polymerization is not particularly limited and can be carried out by a known method.
As a method of forming the sealing material of the present invention using the conductive polymer obtained by such electrolytic polymerization, the generated conductive polymer film is peeled from the conductive substrate and physically pulverized. It is possible to adopt a method such as injecting and installing a sealing resin component after the powder is formed into a powder or after being placed in the seal portion in the same shape.

さらに、本発明では、導電性高分子の重合をシール材内部にて行なう方法を採ることもできる。このような方法としては、電解重合法を利用することができる。例えば、導電性高分子を構成するモノマーを含む溶液を、シール用樹脂成分に塗布もしくは含浸などの方法により混合させた後、外部から電圧を印加することにより、シール材樹脂成分と混合した前記モノマーをその場で酸化重合させ、最終的に溶媒を除去する方法などが挙げられる。このような場合、導電性高分子を形成させてからシール部に設けて封止接着しても構わないし、あるいは、予め前記モノマー成分を含有させたシール用樹脂成分をシール部に設けてから電解重合させても構わない。シール用樹脂成分が熱硬化樹脂の場合には、加熱工程が、電解重合の溶媒の除去とシール用樹脂成分の硬化を兼ねても構わない。   Furthermore, in the present invention, a method of conducting polymerization of the conductive polymer inside the sealing material can be adopted. As such a method, an electrolytic polymerization method can be used. For example, the monomer containing the monomer constituting the conductive polymer is mixed with the sealing resin component by a method such as coating or impregnation, and then mixed with the sealing resin component by applying a voltage from the outside. And the like, and a method of finally removing the solvent. In such a case, the conductive polymer may be formed and then provided on the seal portion to be sealed and bonded, or the sealing resin component containing the monomer component in advance may be provided on the seal portion before electrolysis. It may be polymerized. In the case where the sealing resin component is a thermosetting resin, the heating step may serve both as the removal of the solvent for electrolytic polymerization and the curing of the sealing resin component.

また、シール材内部にて導電性高分子を重合させる別の方法としては、化学重合法を利用することができる。導電性高分子のモノマーおよび重合触媒を含む溶液をシール用樹脂成分に塗布もしくは含浸などの方法により混合させた後、加熱処理することで、前記シール用樹脂成分と混合している前記モノマーを化学重合により重合を進行させ、最終的に溶媒を除去する方法が挙げられる。このとき、シール用樹脂成分が熱硬化可能であれば、前記導電性高分子を重合させる際の加熱処理や溶媒の除去と同時にシール用樹脂成分14を硬化させても構わない。   Further, as another method for polymerizing the conductive polymer inside the sealing material, a chemical polymerization method can be used. A solution containing a monomer of a conductive polymer and a polymerization catalyst is mixed with a sealing resin component by a method such as coating or impregnation, and then heat-treated, thereby chemically treating the monomer mixed with the sealing resin component. There is a method in which polymerization is advanced by polymerization and finally the solvent is removed. At this time, as long as the sealing resin component can be thermoset, the sealing resin component 14 may be cured simultaneously with the heat treatment and the solvent removal when the conductive polymer is polymerized.

上記のようなシール材内部にて導電性高分子を重合させる方法は、導電性高分子とシール用樹脂成分が架橋反応する可能性があり、その結果導電性高分子に接する部分のシール樹脂成分の化学的安定性を向上できるため好適に利用できる。また、予め重合した導電性高分子をシール用樹脂成分と混合させる方法にてシール材を形成させる方法においても、導電性高分子とシール用樹脂成分を架橋させることが望ましい。このような方法としては、例えば、シール用樹脂成分中に導電性高分子と反応可能な架橋剤を添加するなどの方法が挙げられる。   The method of polymerizing the conductive polymer inside the sealing material as described above may cause a crosslinking reaction between the conductive polymer and the sealing resin component, and as a result, the portion of the sealing resin component in contact with the conductive polymer. Since the chemical stability of can be improved, it can utilize suitably. Also in the method of forming a sealing material by mixing a prepolymerized conductive polymer with a sealing resin component, it is desirable to crosslink the conductive polymer and the sealing resin component. Examples of such a method include a method of adding a crosslinking agent capable of reacting with the conductive polymer into the sealing resin component.

上記のシール材を用いてセルを封止する方法は特に限定されるものではなく、各種の公知の方法を適用することができる。例えば、シール材を電極基板に、印刷や吹きつけ、ディスペンサーなどの公知の塗布、担持、注入方法を用いて所望の形状に形成する方法が挙げられる。このとき、電極へのシール材の塗布は1対の基板のうちのどちらか片方のみでも、また両方に行っても良い。その後、任意の方法で半導体電極-対極間隔を調整して張り合わせ、しかる後にシール材を固化させて封止を行なう。なお、シール材に、スペーサー材料を添加しても構わない。また、シール用樹脂成分と被接着体との接着力を向上させるため、被接着面に対してプライマー処理を行なうことが望ましい。このようなプライマーとしては、シランカップリング剤などの公知の材料を使用することができる。
このとき、シール材の形成、両電極の張り合わせや電解質の注入などの工程上の順序は、作製するセルの形状や各種材料により適宜変更するため、特には限定されない。
シール材の幅は、封止する電解質成分や電極材料によりその最適値が異なるため、特に制限はされないが、1mm以上であることが望ましく、さらには3mm以上であることが望ましい。
The method of sealing a cell using said sealing material is not specifically limited, Various well-known methods are applicable. For example, the sealing material is formed on the electrode substrate in a desired shape using printing, spraying, a known application such as dispenser, carrying, or injection. At this time, the sealing material may be applied to the electrodes only on one or both of the pair of substrates. Thereafter, the gap between the semiconductor electrode and the counter electrode is adjusted and bonded together by an arbitrary method, and then the sealing material is solidified and sealed. Note that a spacer material may be added to the sealing material. Further, in order to improve the adhesive force between the sealing resin component and the adherend, it is desirable to perform a primer treatment on the adherend surface. As such a primer, a known material such as a silane coupling agent can be used.
At this time, the order of steps such as formation of the sealing material, bonding of both electrodes and injection of the electrolyte is appropriately changed depending on the shape of the cell to be manufactured and various materials, and thus is not particularly limited.
Since the optimum value of the width of the sealing material varies depending on the electrolyte component and electrode material to be sealed, it is not particularly limited, but is preferably 1 mm or more, and more preferably 3 mm or more.

本発明のシール材が、性能の経時的低下を抑制して高い耐久性を有する理由としては、以下のように考察している。すなわち、1)シール材に含有される導電性高分子自体が、電解質成分、特にシール用樹脂成分の劣化を促進させるアニオン成分、とりわけヨウ化物アニオンに対して高い耐久性を有すること、2)さらに、前記導電性高分子が、前記アニオン、とりわけヨウ化物アニオンをドーパントとしてその内部に吸蔵保持することが可能であるため、アニオンの拡散を抑制するとともにシール用樹脂成分との化学反応を抑制して、シール用樹脂成分14の劣化を低減できること、3)その結果、電解液の漏洩・揮発を低減できること、4)昇華性を有するヨウ素をドーパントとして安定的に保持することで、必須構成材料である酸化還元対の損逸を低減できることなどが挙げられる。   The reason why the sealing material of the present invention has high durability by suppressing the deterioration of the performance over time is considered as follows. That is, 1) the conductive polymer itself contained in the sealing material has high durability against an anionic component that promotes the deterioration of the electrolyte component, particularly the resin component for sealing, particularly iodide anion. The conductive polymer can occlude and hold the anion, particularly the iodide anion, as a dopant, thereby suppressing the diffusion of the anion and the chemical reaction with the sealing resin component. It is possible to reduce deterioration of the sealing resin component 14, 3) As a result, it is possible to reduce leakage and volatilization of the electrolyte, and 4) to stably hold iodine having sublimation as a dopant, which is an essential constituent material. For example, the loss of the redox couple can be reduced.

こうして、シール用樹脂成分と導電性材料からなるシール材が得られる。
以上に説明したような色素増感太陽電池の各構成要素材料を準備した後、従来公知の方法で金属酸化物半導体電極と対極とを電解質を介して対向させるように組み上げ、本発明のシール材を用いて封止することにより。色素増感太陽電池を完成させる。
Thus, a sealing material composed of the sealing resin component and the conductive material is obtained.
After preparing each component material of the dye-sensitized solar cell as described above, the metal oxide semiconductor electrode and the counter electrode are assembled to face each other through an electrolyte by a conventionally known method, and the sealing material of the present invention By sealing with. A dye-sensitized solar cell is completed.

以下、本発明を実施例に基づいて、より詳細に説明するが、本発明はこれらによりなんら限定されるものではない。
〔実施例〕
[多孔質金属酸化物半導体]
透明導電膜付きの透明基体としてFTOガラス(日本板ガラス製25mm×30mm)を用い、その表面に50nmの厚さの酸化チタン薄膜層をスパッタリングにより形成させた。さらに、前記酸化チタン薄膜層表面に、酸化チタンペースト(触媒化成工業株式会社製チタニアペースト PST-18NR)をバーコーターで塗布し、100℃で1時間乾燥後、大気雰囲気下550℃で120分間焼成してそのまま室温となるまで放置し、10μmの厚さの多孔質酸化チタン半導体層を形成させた。さらに、前記多孔質酸化チタン半導体層の上に、酸化チタンペースト(触媒化成工業株式会社製チタニアペースト PST-400C)をバーコーターで重ねて塗布したのち同様に焼成を行なって、15μm厚とした多孔質酸化チタン半導体電極を完成させた。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited at all by these.
〔Example〕
[Porous metal oxide semiconductor]
As a transparent substrate with a transparent conductive film, FTO glass (Nippon Sheet Glass 25 mm × 30 mm) was used, and a 50 nm thick titanium oxide thin film layer was formed on the surface by sputtering. Further, a titanium oxide paste (Titania Paste PST-18NR manufactured by Catalytic Chemical Industry Co., Ltd.) was applied to the surface of the titanium oxide thin film layer with a bar coater, dried at 100 ° C. for 1 hour, and then fired at 550 ° C. for 120 minutes in an air atmosphere. Then, it was left as it was until it reached room temperature to form a porous titanium oxide semiconductor layer having a thickness of 10 μm. Furthermore, a titanium oxide paste (Titania Paste PST-400C manufactured by Catalytic Chemical Industry Co., Ltd.) was applied on the porous titanium oxide semiconductor layer by a bar coater and then fired in the same manner to obtain a porous material having a thickness of 15 μm. A quality titanium oxide semiconductor electrode was completed.

[増感色素の吸着]
増感色素として、一般にN3dyeと呼ばれるビス(4,4’−ジカルボキシ−2,2’−ビピリジン)ジイソチオシアネートルテニウム錯体を使用した。一旦150℃まで加熱した前記多孔質酸化チタン半導体電極を色素濃度0.5mmol/Lのエタノール溶液中に浸漬し、遮光下1晩静置した。その後エタノールにて余分な色素を洗浄してから風乾してから、色素を吸着させた半導体電極が6mm角となるように研削して太陽電池の半導体電極を完成させた。
[対極]
対極として、ソーダライムガラスを基板とし、チタンを30nm、該チタン層上に白金を270nmスパッタしたPtスパッタ膜付ガラス(ジオマテック社製)を、25mm×30mmにカットして使用した。
[Adsorption of sensitizing dye]
As a sensitizing dye, a bis (4,4′-dicarboxy-2,2′-bipyridine) diisothiocyanate ruthenium complex generally called N3dye was used. The porous titanium oxide semiconductor electrode once heated to 150 ° C. was immersed in an ethanol solution having a pigment concentration of 0.5 mmol / L, and left standing under light shielding overnight. Thereafter, excess dye was washed with ethanol and then air-dried, and then the semiconductor electrode to which the dye was adsorbed was ground so as to be 6 mm square, thereby completing a semiconductor electrode of a solar cell.
[Counter electrode]
As a counter electrode, a glass with a Pt sputtered film (manufactured by Geomat Co., Ltd.) obtained by sputtering soda lime glass as a substrate, titanium at 30 nm, and platinum at 270 nm on the titanium layer was cut into 25 mm × 30 mm and used.

[シール材の調製]
5℃以下に氷冷した1wt%ピロール水溶液に、2.5倍等量の過硫酸アンモニウムを撹拌しながら滴下し、氷冷したまま20時間撹拌を続けることで、ピロールを重合させた。得られたポリピロールの黒色粉末を純水、メタノール、アセトンを順に用いて、ピロールおよび酸化剤残渣、ピロールオリゴマーを洗浄した。次いで、得られたポリピロール粉末を、5%アンモニア水溶液中で1時間撹拌することでドーパントの脱離処理を行なったのち、純水を用いて十分に洗浄を行なった。
一方、シール材を構成するシール用樹脂成分として、シリコーン系樹脂シール剤(信越ポリマー株式会社製LHR−120S)を使用した。このシール用樹脂成分に対して、調製したポリピロール粉末を100℃で20時間真空乾燥させたのち、30wt%の配合比で添加・混合させてシール材を調製した。
[Preparation of sealing material]
To a 1 wt% pyrrole aqueous solution cooled with ice at 5 ° C. or less, 2.5 times equivalent amount of ammonium persulfate was dropped while stirring, and pyrrole was polymerized by continuing stirring for 20 hours while cooling with ice. The resulting black powder of polypyrrole was washed with pure water, methanol, and acetone in this order to wash pyrrole, oxidant residue, and pyrrole oligomer. Next, the resulting polypyrrole powder was desorbed by stirring in a 5% aqueous ammonia solution for 1 hour, and then sufficiently washed with pure water.
On the other hand, a silicone-based resin sealing agent (LHR-120S manufactured by Shin-Etsu Polymer Co., Ltd.) was used as a sealing resin component constituting the sealing material. The prepared polypyrrole powder was vacuum dried at 100 ° C. for 20 hours with respect to this sealing resin component, and then added and mixed at a blending ratio of 30 wt% to prepare a sealing material.

[太陽電池セルの組み立て]
前記のように作製した半導体電極上に、予め前記シール材を両面に塗布した、25μm厚のフッ素樹脂製フィルムをセパレータとして載せたのち、プレ乾燥工程として60℃で10分間加熱してから、前記半導体電極と対向するように対極を貼り合わせた。続いて張り合わせた電極の外縁部に、環状に前記シール材を塗布してから、120℃30分加熱処理してシール材を硬化させた。ただし、シール材塗布後硬化前に、電解液を封入させるための封入口としてシール材の一部を2箇所除去させてある。シール材硬化後、前記封入口の一方から、電解質を毛管現象にて両電極間に含浸させるとともに、他方から減圧することで両電極間の気泡を除去しながら電解質を入れ、封入口を常温硬化性樹脂にて封入することで、太陽電池セルを組み上げた。電解質としては、溶媒をメトキシプロピオニトリル、還元剤としてヨウ化リチウム、酸化剤としてヨウ素、添加剤としてn−メチルベンズイミダゾール、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウムアイオダイドを含む溶液を用いた。
[Assembly of solar cells]
After placing the 25 μm-thick fluororesin film with the sealing material applied on both sides in advance on the semiconductor electrode produced as described above as a separator, the pre-drying step was heated at 60 ° C. for 10 minutes, A counter electrode was bonded so as to face the semiconductor electrode. Subsequently, the sealing material was applied to the outer edge portion of the bonded electrodes in an annular shape, and then heat-treated at 120 ° C. for 30 minutes to cure the sealing material. However, two portions of the sealing material are removed as sealing ports for sealing the electrolytic solution before applying the sealing material and before curing. After the sealing material is cured, the electrolyte is impregnated between the two electrodes by capillary action from one of the sealing ports, and the electrolyte is inserted while removing the bubbles between the two electrodes by reducing the pressure from the other, and the sealing port is cured at room temperature. A solar battery cell was assembled by encapsulating with a conductive resin. As an electrolyte, a solution containing methoxypropionitrile as a solvent, lithium iodide as a reducing agent, iodine as an oxidizing agent, n-methylbenzimidazole and 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide as additives is used. It was.

[太陽電池セルの光電変換特性の測定]
上記の太陽電池セルについて、5mm角の窓をつけた光照射面積規定用黒色遮蔽マスクを装着させた上で、光量100mW/cm2の擬似太陽光を照射して開放電圧(以下、「Voc」と略記する。)、短絡電流密度(以下、「Jsc」と略記する。)、形状因子(以下、「FF」と略記する。)、および光電変換効率を評価したところ、以下の結果を得た。
「Voc」、「Jsc」、「FF」及び光電変換効率の各測定値については、より大きい値が太陽電池セルの性能として好ましいことを表す。
[Measurement of photoelectric conversion characteristics of solar cells]
About the above-mentioned solar battery cell, after mounting a black shielding mask for defining the light irradiation area with a 5 mm square window, pseudo-sunlight with a light amount of 100 mW / cm 2 was irradiated to open voltage (hereinafter referred to as “Voc”). ), Short-circuit current density (hereinafter abbreviated as “Jsc”), shape factor (hereinafter abbreviated as “FF”), and photoelectric conversion efficiency, the following results were obtained. .
About each measured value of "Voc", "Jsc", "FF", and a photoelectric conversion efficiency, it represents that a larger value is preferable as a performance of a photovoltaic cell.

[実施例の測定結果]
開放電圧(Voc):0.65V
短絡電流密度(Jsc):11.5mA/cm2
形状因子(FF):0.64
光電変換効率:4.8%
[Measurement results of Examples]
Open-circuit voltage (Voc): 0.65V
Short circuit current density (Jsc): 11.5 mA / cm 2
Form factor (FF): 0.64
Photoelectric conversion efficiency: 4.8%

[太陽電池セルの耐久性試験]
上記太陽電池セルを、85℃の恒温保持試験を行ない、500時間経過後の光電変換特性を測定したところ、下記のように、96%の保持率が得られた。
[実施例の耐久性試験結果]
開放電圧(Voc):0.67V
短絡電流密度(Jsc):11.1mA/cm2
形状因子(FF):0.62
光電変換効率:4.6%
[Durability test of solar cells]
The solar battery cell was subjected to a constant temperature holding test at 85 ° C., and the photoelectric conversion characteristics after 500 hours were measured. As a result, a 96% holding ratio was obtained.
[Durability Test Results of Examples]
Open circuit voltage (Voc): 0.67V
Short circuit current density (Jsc): 11.1 mA / cm 2
Form factor (FF): 0.62
Photoelectric conversion efficiency: 4.6%

[比較例]
シール材の作製において、導電性高分子であるポリピロール微粒子を添加すること以外は、実施例と同様に太陽電池セルを作製し、実施例と同様の耐久性試験を実施したところ、封止を維持できずに電解液が漏洩してしまい、光電変換を行なうことはできなかった。
[耐久性試験前の測定結果]
開放電圧(Voc):0.66V
短絡電流密度(Jsc):11.3mA/cm2
形状因子(FF):0.64
光電変換効率:4.8%
[Comparative example]
In the production of the sealing material, except that polypyrrole fine particles, which are conductive polymers, were added, solar cells were produced in the same manner as in the examples, and the durability test similar to the examples was performed. The electrolyte solution leaked without being able to perform photoelectric conversion.
[Measurement results before durability test]
Open-circuit voltage (Voc): 0.66V
Short circuit current density (Jsc): 11.3 mA / cm 2
Form factor (FF): 0.64
Photoelectric conversion efficiency: 4.8%

以上の結果から、本発明のシール材を備えた色素増感太陽電池セルが高い耐久性を有していることが判る。   From the above results, it can be seen that the dye-sensitized solar cell provided with the sealing material of the present invention has high durability.

本発明は上記した実情に鑑み、色素増感太陽電池用シール材であって、該シール材が、シール用樹脂成分と導電性高分子を含んでなることにより、色素増感太陽電池に使用される電解質成分、特に酸化還元対であるヨウ素に対して優れた耐性を有し、その結果、信頼性の高いシール性能を有するシール材、ならびに該シール材を用いた色素増感太陽電池セル、もしくは色素増感太陽電池モジュールを提供することができる。   In view of the above circumstances, the present invention is a dye-sensitized solar cell sealing material, which is used for a dye-sensitized solar cell by including a sealing resin component and a conductive polymer. A sealing material having excellent resistance to iodine as an electrolyte component, particularly an oxidation-reduction pair, and, as a result, a highly reliable sealing performance, and a dye-sensitized solar cell using the sealing material, or A dye-sensitized solar cell module can be provided.

本発明の色素増感太陽電池の構成の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of a structure of the dye-sensitized solar cell of this invention. 本発明のシール材を用いた色素増感太陽電池モジュールの一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of the dye-sensitized solar cell module using the sealing material of this invention. 本発明のシール材を用いた色素増感太陽電池の一例を表す断面の拡大模式図である。It is an expanded schematic diagram of the cross section showing an example of the dye-sensitized solar cell using the sealing material of this invention. 本発明のシール材を用いた色素増感太陽電池の一例を表す断面の拡大模式図である。It is an expanded schematic diagram of the cross section showing an example of the dye-sensitized solar cell using the sealing material of this invention. 本発明のシール材を用いた色素増感太陽電池の一例を表す断面の拡大模式図である。It is an expanded schematic diagram of the cross section showing an example of the dye-sensitized solar cell using the sealing material of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 電極基体
2 透明基体
3 透明導電膜
4 多孔質金属酸化物半導体層
5 増感色素層
6 半導体電極
7 電解質層
8 対極
9 電極基体
10 触媒活性層
11 スペーサー
12 周縁シール部
13 中間シール部
14 シール用樹脂成分
15 導電性高分子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrode base body 2 Transparent base body 3 Transparent electrically conductive film 4 Porous metal oxide semiconductor layer 5 Sensitizing dye layer 6 Semiconductor electrode 7 Electrolyte layer 8 Counter electrode 9 Electrode base body 10 Catalytic active layer 11 Spacer 12 Peripheral seal part 13 Intermediate seal part 14 Seal Resin component 15 Conductive polymer

Claims (10)

光増感作用を有する色素を含む多孔質金属酸化物半導体電極と、
該半導体電極に対向配置された対極との間に封入された酸化還元対となる化学種を含む電解質を有する色素増感太陽電池に用いられる樹脂シール材において、
樹脂成分中に導電性高分子を含有することを特徴とする色素増感太陽電池用シール材。
A porous metal oxide semiconductor electrode containing a dye having a photosensitizing action;
In a resin sealing material used for a dye-sensitized solar cell having an electrolyte containing a chemical species that becomes a redox pair enclosed between a counter electrode disposed opposite to the semiconductor electrode,
The sealing material for dye-sensitized solar cells characterized by including a conductive polymer in a resin component.
前記導電性高分子がアニオンを吸蔵可能であることを特徴とする請求項1に記載の色素増感太陽電池用シール材。   The dye-sensitized solar cell sealing material according to claim 1, wherein the conductive polymer can occlude anions. 前記導電性高分子のドーパントが脱離されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の色素増感太陽電池用シール材。   3. The dye-sensitized solar cell sealing material according to claim 1, wherein the conductive polymer dopant is desorbed. 前記導電性高分子が、前記樹脂成分と化学的に架橋していることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の色素増感太陽電池用シール材。   The dye-sensitized solar cell sealing material according to any one of claims 1 to 3, wherein the conductive polymer is chemically crosslinked with the resin component. 前記導電性高分子が、樹脂成分中にモノマーを含有させ重合した導電性高分子であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の色素増感太陽電池用シール材。   5. The dye-sensitized solar cell sealing material according to claim 1, wherein the conductive polymer is a conductive polymer obtained by polymerizing a monomer component in a resin component. 前記導電性高分子を構成するモノマーが、アニリン及びその誘導体、ピロール及びその誘導体、チオフェン及びその誘導体からなる群から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の色素増感太陽電池用シール材。   6. The monomer constituting the conductive polymer is at least one selected from the group consisting of aniline and derivatives thereof, pyrrole and derivatives thereof, thiophene and derivatives thereof. The sealing material for dye-sensitized solar cells as described. シール材内部において、電解質に近いほど、導電性高分子の分布割合が増加していることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の色素増感太陽電池用シール材。   The sealing material for a dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the distribution ratio of the conductive polymer increases as the electrolyte is closer to the inside of the sealing material. シール材内部において、電解質から遠い導電性高分子ほど、より緻密に重合されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の色素増感太陽電池用シール材。   8. The dye-sensitized solar cell sealing material according to claim 1, wherein a conductive polymer farther from the electrolyte is more densely polymerized inside the sealing material. 9. 対向して配置された半導体電極と対極との間に電解質が封入されてなる色素増感太陽電池において、
該色素増感太陽電池の周縁部が請求項1〜8のいずれかに記載の色素増感太陽電池用シール材により封止されてなることを特徴とする色素増感太陽電池。
In a dye-sensitized solar cell in which an electrolyte is sealed between a semiconductor electrode and a counter electrode arranged to face each other,
The peripheral part of this dye-sensitized solar cell is sealed with the sealing material for dye-sensitized solar cells in any one of Claims 1-8, The dye-sensitized solar cell characterized by the above-mentioned.
対向して配置された半導体電極と対極との間に電解質が封入され、該色素増感太陽電池の周縁部が封止されてなる色素増感太陽電池セルを複数有する色素増感太陽電池用モジュールにおいて、
該色素増感太陽電池の電極面の少なくとも一部が請求項1〜8のいずれかに記載の色素増感太陽電池用シール材によって区画されており、一対の半導体電極と対極とを有する色素増感太陽電池セルが複数併設されてなることを特徴とする色素増感太陽電池モジュール。
A module for a dye-sensitized solar cell having a plurality of dye-sensitized solar cells in which an electrolyte is sealed between a semiconductor electrode and a counter electrode disposed so as to face each other and a peripheral portion of the dye-sensitized solar cell is sealed In
At least a part of the electrode surface of the dye-sensitized solar cell is partitioned by the sealing material for a dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 8, and has a pair of semiconductor electrodes and a counter electrode. A dye-sensitized solar cell module comprising a plurality of solar cells.
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