JP2009009722A - Dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell sealed body - Google Patents

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Keiichiro Wada
恵一郎 和田
Takayuki Sano
隆之 佐野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dye-sensitized solar cell having a high conductivity and light transmission, and a dye-sensitized solar cell sealed body which has no volatilization and leakage or the like of an electrolytic liquid and can be used for a long period. <P>SOLUTION: The dye-sensitized solar cell has a semiconductive layer carrying a dye, a light transmitting porous layer, and a second conductive substrate laminated in the order on a first conductive substrate. It is preferable that an electrolyte is filled in the light transmitting porous layer. Furthermore, it is preferable that the dye-sensitized solar cell is made a dye-sensitized solar cell sealed body that is housed in a transparent case. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、光透過性多孔質層を有する色素増感太陽電池、および前記色素増感太陽電池を透明ケースに収納した色素増感太陽電池封入体に関する。 The present invention relates to a dye-sensitized solar cell having a light-transmitting porous layer, and a dye-sensitized solar cell enclosure in which the dye-sensitized solar cell is housed in a transparent case.

近年、資源を有効に利用する観点から太陽光エネルギーが注目され、そのエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池の開発が進められている。
現在、太陽電池として上市されている製品の大半はシリコンを具備したものであり、例えば単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン等を挙げることができる。これらのシリコン系太陽電池は、シリコンを具備しない太陽電池に比べ光電変換効率に優れている。しかしながら、シリコン系太陽電池を構成するシリコンの製造には熱源等に多大なエネルギーが必要であることから、コスト高になる問題を有するものであり、またシリコンの供給自体にも制限を有するものであった。
In recent years, solar energy has attracted attention from the viewpoint of effectively using resources, and development of solar cells that convert the energy into electric energy has been promoted.
At present, most products on the market as solar cells are provided with silicon, and examples thereof include single crystal silicon, polycrystalline silicon, and amorphous silicon. These silicon-based solar cells are superior in photoelectric conversion efficiency as compared with solar cells not including silicon. However, the production of silicon that constitutes a silicon-based solar cell requires a large amount of energy for a heat source and the like, and thus has a problem of high costs, and also has a limitation on the supply of silicon itself. there were.

近年、上記のシリコンを使用しない太陽電池として色素増感太陽電池が注目されている(例えば、特許文献1参照)。色素増感太陽電池はシリコンを使用しないことから、コストダウンを達成することが可能である。 In recent years, dye-sensitized solar cells have attracted attention as solar cells that do not use silicon (see, for example, Patent Document 1). Since dye-sensitized solar cells do not use silicon, it is possible to achieve cost reduction.

従来の色素増感太陽電池は、透明基材上に透明導電層および色素を担持させた半導電層からなる光電極と、基材上に導電層を形成した正電極とを電解質層を挟み込んだ構成となっている。
色素増感太陽電池に光が照射されると、半導電層に担持された色素が光を吸収し、色素分子内の電子が励起されて電子が生じる。生じた電子は半導電層を介して透明導電層へ渡され、電気回路を通じて正電極に移動した後、電解質層を通じて光電極に戻る。このような過程が繰り返されることによって、電気エネルギーが生じる。
A conventional dye-sensitized solar cell has an electrolyte layer sandwiched between a photoelectrode comprising a transparent conductive layer and a semiconductive layer supporting a dye on a transparent substrate, and a positive electrode having a conductive layer formed on the substrate. It has a configuration.
When the dye-sensitized solar cell is irradiated with light, the dye supported on the semiconductive layer absorbs light, and electrons in the dye molecule are excited to generate electrons. The generated electrons are transferred to the transparent conductive layer through the semiconductive layer, move to the positive electrode through the electric circuit, and then return to the photoelectrode through the electrolyte layer. By repeating such a process, electric energy is generated.

特開2007−115513号公報JP 2007-115513 A

従来技術による色素増感太陽電池の構成は、ガラス等の透明基材上に、透明導電層、色素を担持させた半導電層、電解質層、導電層、基材が順次積層されてなるものである。色素増感太陽電池は色素を担持させた半導電層に光が照射されないと電気エネルギーが生じないため、従来の色素増感太陽電池においては透明基材や透明導電層が透明性を有することが必要であった。 The structure of a dye-sensitized solar cell according to the prior art is formed by sequentially laminating a transparent conductive layer, a semiconductive layer carrying a dye, an electrolyte layer, a conductive layer, and a substrate on a transparent substrate such as glass. is there. In a dye-sensitized solar cell, since no electrical energy is generated unless light is applied to a semiconductive layer carrying a dye, a transparent substrate or a transparent conductive layer may have transparency in a conventional dye-sensitized solar cell. It was necessary.

透明基材上に積層する透明導電層としては、例えば、スズドープ酸化インジウム(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)等の透明な酸化物半導体が使用される。従来の色素増感太陽電池における透明導電層の厚さは、光透過性および導電性を満足させるために、0.05〜2.0μm程度に設計されている。透明導電層の厚さを0.05μm未満とすると、光透過性は向上するものの導電性が不足するため、電気エネルギーの回収が困難となる。一方、透明導電層の厚さを2.0μm超とすると、導電性は向上するものの光透過性が不足するため、電気エネルギーを発生させることが困難となってしまう問題を有していた。
また、導電層と半導電層との間に介在させる電解質層に電解液を使用する場合、色素増感電池の使用に際し、電解液の揮発や漏れ等が生じるものであった。これによって太陽電池としての発電量が減少するため、長期にわたって使用することに課題を有していた。
Examples of the transparent conductive layer laminated on the transparent substrate include transparent oxide semiconductors such as tin-doped indium oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), tin oxide (SnO 2 ), and zinc oxide (ZnO). used. The thickness of the transparent conductive layer in the conventional dye-sensitized solar cell is designed to be about 0.05 to 2.0 μm in order to satisfy light transmittance and conductivity. If the thickness of the transparent conductive layer is less than 0.05 μm, the light transmission is improved, but the electrical conductivity is insufficient, so that it is difficult to recover electrical energy. On the other hand, when the thickness of the transparent conductive layer is more than 2.0 μm, the conductivity is improved, but the light transmittance is insufficient, so that it is difficult to generate electric energy.
Further, when an electrolytic solution is used for the electrolyte layer interposed between the conductive layer and the semiconductive layer, the electrolytic solution volatilizes or leaks when the dye-sensitized battery is used. As a result, the amount of power generation as a solar cell is reduced, and thus there is a problem in using it for a long time.

従来の色素増感太陽電池の構成においては、上記のような問題を解決するのは困難であった。そこで、本発明は、高い導電性を有するとともに光透過性をも有する色素増感太陽電池を提供することを目的とする。
また、本発明は、電解液の揮発や漏れ等を生じることがなく長期にわたって使用することができる色素増感太陽電池封入体を提供することを目的とする。
In the structure of a conventional dye-sensitized solar cell, it has been difficult to solve the above problems. Then, an object of this invention is to provide the dye-sensitized solar cell which has a high electroconductivity and also has a light transmittance.
Another object of the present invention is to provide a dye-sensitized solar cell encapsulant that can be used over a long period of time without causing volatilization or leakage of the electrolyte.

本発明は、第1の導電性基材上に、色素を担持させた半導電層、光透過性多孔質層および第2の導電性基材が順次積層されてなる色素増感太陽電池である。
前記光透過性多孔質層に電解質が満たされていることが好ましい。
前記色素増感太陽電池がシート化されていることが好ましい。
前記色素増感太陽電池が渦巻き状に形成されてなることが好ましい。
前記色素増感太陽電池を複数重ね合わせた色素増感太陽電池であって、前記第1の導電性基材同士または前記第2の導電性基材同士が重ね合わされてなることが好ましい。
前記第1の導電性基材および/または前記第2の導電性基材上に非導電性基材が積層されてなることが好ましい。
前記第1の導電性基材および前記第2の導電性基材に、配線が施されてなることが好ましい。
前記色素増感太陽電池が透明ケースに収納されてなる色素増感太陽電池封入体とすることが好ましい。
電解質が前記透明ケースに満たされていることが好ましい。
前記透明ケースの少なくとも一部の部位が、取外し可能であることが好ましい。
前記透明ケースに、配線孔を設けることが好ましい。
The present invention is a dye-sensitized solar cell in which a semiconductive layer carrying a dye, a light-transmitting porous layer, and a second conductive substrate are sequentially laminated on a first conductive substrate. .
The light transmissive porous layer is preferably filled with an electrolyte.
The dye-sensitized solar cell is preferably formed into a sheet.
The dye-sensitized solar cell is preferably formed in a spiral shape.
It is a dye-sensitized solar cell in which a plurality of the dye-sensitized solar cells are overlapped, and the first conductive substrates or the second conductive substrates are preferably overlapped.
It is preferable that a non-conductive substrate is laminated on the first conductive substrate and / or the second conductive substrate.
It is preferable that wiring is applied to the first conductive substrate and the second conductive substrate.
It is preferable to use a dye-sensitized solar cell enclosure in which the dye-sensitized solar cell is housed in a transparent case.
The electrolyte is preferably filled in the transparent case.
It is preferable that at least a part of the transparent case is removable.
It is preferable to provide a wiring hole in the transparent case.

本発明の色素増感太陽電池は、第1の導電性基材上に、色素を担持させた半導電層、光透過性多孔質層および第2の導電性基材が順次積層されてなるため、電極となる第1の導電性基材の低抵抗化が可能である。したがって、発電した電力を減損させることなく取り出すことができる。前記光透過性多孔質層から、色素を担持させた半導電層に光が導かれることによって、発電を生じさせることができる。
本発明の色素増感太陽電池は、渦巻き状に構成させることができるため、発電量を向上させることができる。
本発明の色素増感太陽電池封入体によれば、透明ケース内に電解質を満たすことができるため、電解液の揮発や漏れが生じにくく、長期にわたって太陽電池としての発電効率を維持することができる。
In the dye-sensitized solar cell of the present invention, a semiconductive layer carrying a dye, a light-transmitting porous layer, and a second conductive substrate are sequentially laminated on a first conductive substrate. The resistance of the first conductive base material that becomes the electrode can be reduced. Therefore, the generated power can be taken out without deteriorating. Electric power can be generated by guiding light from the light-transmitting porous layer to a semiconductive layer carrying a dye.
Since the dye-sensitized solar cell of the present invention can be formed in a spiral shape, the power generation amount can be improved.
According to the inclusion body of the dye-sensitized solar cell of the present invention, since the electrolyte can be filled in the transparent case, it is difficult for the electrolyte to volatilize or leak, and the power generation efficiency as a solar cell can be maintained over a long period of time. .

以下、本発明を図を用いて説明する。
本発明の色素増感太陽電池は、図1に示すように、第1の導電性基材10上に色素を担持させた半導電層20、光透過性多孔質層30および第2の導電性基材11が順次積層されてなる色素増感太陽電池40である。
本発明の別の色素増感太陽電池41は、図2に示すように、第1の導電性基材10のもう一方の面上に非導電性基材50を積層してもよく、図3に示すように、第2の導電性基材11のもう一方の面上に非導電性基材50を積層して色素増感太陽電池42としてもよい。また第1の導電性基材10および第2の導電性基材11上の両方に非導電性基材50を積層してもよい。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the dye-sensitized solar cell of the present invention has a semiconductive layer 20, a light-transmitting porous layer 30, and a second conductive material in which a dye is supported on a first conductive substrate 10. This is a dye-sensitized solar cell 40 in which the base material 11 is sequentially laminated.
In another dye-sensitized solar cell 41 of the present invention, as shown in FIG. 2, a nonconductive substrate 50 may be laminated on the other surface of the first conductive substrate 10, and FIG. As shown in FIG. 4, the non-conductive substrate 50 may be laminated on the other surface of the second conductive substrate 11 to form the dye-sensitized solar cell 42. Further, the nonconductive substrate 50 may be laminated on both the first conductive substrate 10 and the second conductive substrate 11.

光透過性多孔質層30には、電解質を満たしてもよいし満たさなくてもよい。透明ケースに電解液が満たされない場合は、光透過性多孔質層30に電解質を満たすことが必要である。電解質としては、固体あるいはゲル状の電解質を用いてもよいし、液体状の電解液を用いてもよい。 The light transmissive porous layer 30 may or may not be filled with an electrolyte. When the transparent case is not filled with the electrolyte solution, it is necessary to fill the electrolyte in the light transmissive porous layer 30. As the electrolyte, a solid or gel electrolyte may be used, or a liquid electrolyte may be used.

色素増感太陽電池40、41、42は可撓性を有するシート状物であって、巻き取ることができる。渦巻き状に巻き取った色素増感太陽電池44を図4に示す。巻き取る際には、第1の導電性基材10側を中心に巻き取ってもよいし、第2の導電性基材11側を中心に巻き取ってもよい。したがって、巻き取られた色素増感太陽電池41の表面部12は、第1の導電性基材10または第2の導電性基材11あるいは非導電性基材50となる。したがって、光透過性多孔質層30は色素増感太陽電池44の厚さ方向に多重の積層状態にて存在する。
色素増感太陽電池を渦巻き状に巻き取ることによって、発電する部位の面積が増大するため発電量を向上させることができる。換言すれば、省スペースにて発電量を向上させることができる。
The dye-sensitized solar cells 40, 41, and 42 are flexible sheet-like materials that can be wound up. A dye-sensitized solar cell 44 wound up in a spiral shape is shown in FIG. When winding, it may be wound around the first conductive substrate 10 side or may be wound around the second conductive substrate 11 side. Accordingly, the wound surface portion 12 of the dye-sensitized solar cell 41 becomes the first conductive substrate 10, the second conductive substrate 11, or the nonconductive substrate 50. Therefore, the light transmissive porous layer 30 exists in a multi-layered state in the thickness direction of the dye-sensitized solar cell 44.
By winding the dye-sensitized solar cell in a spiral shape, the area of the portion that generates power increases, so that the amount of power generation can be improved. In other words, the amount of power generation can be improved in a space-saving manner.

渦巻き状に巻き取られた色素増感太陽電池44を図4に示すAから見た図が図5である。色素増感太陽電池44は、第1の導電性基材10および/または第2の導電性基材11上に非導電性基材50が存在する場合、第1の導電性基材10側と第2の導電性基材11側が密着してもよいし、図5に示すように空隙60を設けてもよい。
なお、第1の導電性基材10または第2の導電性基材11のどちらかに非導電性基材50を積層しない場合、第1の導電性基材10と第2の導電性基材11が接触すると放電してしまうため、互いに密接しないように空隙60を設けることが好ましい。空隙60の間隔は適宜決定することができる。
また、空隙60に絶縁性基材を設けてもよい。絶縁性基材としては第1の導電性基材10と第2の導電性基材11との絶縁性を保てるものであればよく、透明性を有するものであってもよいし、透明性を有しないものであってもよい。絶縁性基材としては、例えば、絶縁紙や樹脂成分を挙げることができる。
FIG. 5 is a view of the dye-sensitized solar cell 44 wound up in a spiral shape as viewed from A shown in FIG. When the non-conductive substrate 50 is present on the first conductive substrate 10 and / or the second conductive substrate 11, the dye-sensitized solar cell 44 has the first conductive substrate 10 side and The second conductive substrate 11 side may be in close contact, or a gap 60 may be provided as shown in FIG.
In addition, when the nonconductive base material 50 is not laminated | stacked on either the 1st conductive base material 10 or the 2nd conductive base material 11, the 1st conductive base material 10 and the 2nd conductive base material Since 11 discharges when 11 contacts, it is preferable to provide the space | gap 60 so that it may not contact mutually. The space | interval of the space | gap 60 can be determined suitably.
Further, an insulating base material may be provided in the gap 60. As the insulating base material, any insulating base material can be used as long as it can maintain the insulation between the first conductive base material 10 and the second conductive base material 11, and it may be transparent. You may not have. As an insulating base material, insulating paper and a resin component can be mentioned, for example.

さらにまた、図6に示す色素増感太陽電池43のように、第1の導電性基材10と第2の導電性基材11が接触しないように、図1に示す色素増感太陽電池40を複数用意し、一方の色素増感太陽電池40上にもう一方の色素増感太陽電池40を180°回転させて積層してもよい。すなわち、第2の導電性基材11同士を積層させて色素増感太陽電池43とするものである。同様に、複数の色素増感太陽電池40において、第1の導電性基材10同士を積層させてもよい。なお、これらの導電性基材同士を積層させた色素増感太陽電池も、可撓性を有するため渦巻き状に巻き取ることが可能であり、図4に示す色素増感太陽電池43とすることができる。 Furthermore, like the dye-sensitized solar cell 43 shown in FIG. 6, the dye-sensitized solar cell 40 shown in FIG. 1 is prevented so that the first conductive substrate 10 and the second conductive substrate 11 do not contact each other. May be prepared, and the other dye-sensitized solar cell 40 may be laminated on the one dye-sensitized solar cell 40 by rotating 180 °. That is, the dye-sensitized solar cell 43 is formed by laminating the second conductive base materials 11. Similarly, in the plurality of dye-sensitized solar cells 40, the first conductive base materials 10 may be stacked. In addition, since the dye-sensitized solar cell which laminated | stacked these electroconductive base materials also has flexibility, it can be wound up in the shape of a spiral, and it is set as the dye-sensitized solar cell 43 shown in FIG. Can do.

渦巻き状に巻き取った色素増感太陽電池44は、透明ケース内に収納することが必要である。図7に本発明における透明ケースの一例を示した。透明ケース70は密閉することができればよいのであって、その形状は特に限定されるものではなく、図7に示した円柱でもよいし、四角柱であっても三角柱でも球体でもよい。 The dye-sensitized solar cell 44 wound up in a spiral shape needs to be stored in a transparent case. FIG. 7 shows an example of the transparent case in the present invention. The transparent case 70 only needs to be hermetically sealed, and the shape thereof is not particularly limited, and may be the cylinder shown in FIG. 7, or may be a quadrangular prism, a triangular prism, or a sphere.

本発明を構成する透明ケースは、少なくとも一つの部位が取外し可能であることが好ましい。
例えば、図7に示す透明ケース70の場合、蓋部71または底部72の少なくとも一方が取外し可能であることが好ましい。これによって、透明ケース70内に色素増感太陽電池44を収納した後、蓋部71または底部72によって密閉することができる。
また、透明ケース70の密閉は樹脂成分で行ってもよい。樹脂成分としては透明性を有するものが好ましく、例えば、紫外線硬化性アクリル、イソシアネート等を使用することができる。
加えて、蓋部71または底部72を上記樹脂成分で密閉してもよい。
It is preferable that at least one part of the transparent case constituting the present invention is removable.
For example, in the case of the transparent case 70 shown in FIG. 7, it is preferable that at least one of the lid portion 71 or the bottom portion 72 is removable. Thus, after the dye-sensitized solar cell 44 is accommodated in the transparent case 70, it can be sealed with the lid portion 71 or the bottom portion 72.
Further, the transparent case 70 may be sealed with a resin component. As the resin component, those having transparency are preferable, and for example, ultraviolet curable acrylic, isocyanate and the like can be used.
In addition, the lid 71 or the bottom 72 may be sealed with the resin component.

光照射により生じた電気エネルギーを取り出すために、図8に示すとおり本発明の色素増感太陽電池の第1の導電性基材10および第2の導電性基材11上には、それぞれ配線80および81が設けられていることが好ましい。図8に、色素増感太陽電池40に配線80および81を設けた色素増感太陽電池の一例を示したが、本発明における配線80および81は、それぞれ第1の導電性基材10と第2の導電性基材11に接触していればよいのであって、その形成位置や個数は適宜決定することができる。
第1の導電性基材10と第2の導電性基材11上に配線80および81を接続する方法は特に制限されるものではないが、例えば、はんだや導電性ペーストを採用することができる。
In order to take out the electric energy generated by the light irradiation, as shown in FIG. 8, the wiring 80 is provided on the first conductive substrate 10 and the second conductive substrate 11 of the dye-sensitized solar cell of the present invention. And 81 are preferably provided. FIG. 8 shows an example of the dye-sensitized solar cell in which the wirings 80 and 81 are provided on the dye-sensitized solar cell 40. The wirings 80 and 81 in the present invention are the first conductive substrate 10 and the first conductive substrate 10 respectively. It is only necessary to be in contact with the two conductive base materials 11, and the formation position and number thereof can be determined as appropriate.
The method for connecting the wirings 80 and 81 on the first conductive base material 10 and the second conductive base material 11 is not particularly limited. For example, solder or conductive paste can be employed. .

また、図2および図3に示す色素増感太陽電池41および42のように、非導電性基材50が設けられている場合は、非導電性基材50の一部を取り除いた後、配線を設けることができる。部分的に取り除く方法は特に限定されるものではないが、物理的な処理あるいは化学的な処理等を行うことができる。例えば、非導電性基材50を部分的に直接剥離してもよいし、非導電性基材50が有機フィルムである場合、部分的に加熱することにより前記有機フィルムを収縮させて第1の導電性基材10および第2の導電性基材11を露出させてもよい。
図8に示す色素増感太陽電池40において、配線80および81を設けた後、非導電性基材50を設けてもよい。例えば、非導電性基材50が有機フィルムである場合、第1の導電性基材10および/または第2の導電性基材11に設けた配線80および/または81上に、ワニスを塗布することによって非導電性基材50を形成させることができる。
In addition, in the case where the non-conductive substrate 50 is provided as in the dye-sensitized solar cells 41 and 42 shown in FIGS. 2 and 3, after removing a part of the non-conductive substrate 50, the wiring Can be provided. A method for partially removing is not particularly limited, but physical treatment or chemical treatment can be performed. For example, the non-conductive substrate 50 may be partially peeled directly, or when the non-conductive substrate 50 is an organic film, the organic film is contracted by partially heating the first film. The conductive substrate 10 and the second conductive substrate 11 may be exposed.
In the dye-sensitized solar cell 40 shown in FIG. 8, after providing the wirings 80 and 81, the nonconductive substrate 50 may be provided. For example, when the non-conductive substrate 50 is an organic film, a varnish is applied on the wiring 80 and / or 81 provided on the first conductive substrate 10 and / or the second conductive substrate 11. Thus, the non-conductive substrate 50 can be formed.

本発明における透明ケースには配線孔73を設けることが好ましい。これによって、透明ケース内に収納した色素増感太陽電池44から電気エネルギーを取り出す配線80および81を、前記配線孔73を通じて透明ケース外に誘導することができる。
配線孔73の形成部位は適宜決定することができ、図7に示す蓋部71に設けてもよいし、図7に示す底部72に設けてもよい。また、配線孔73の形成個数も適宜決定することができる。
The transparent case in the present invention is preferably provided with a wiring hole 73. As a result, the wirings 80 and 81 for extracting electric energy from the dye-sensitized solar cell 44 housed in the transparent case can be guided out of the transparent case through the wiring hole 73.
The site where the wiring hole 73 is formed can be determined as appropriate, and may be provided on the lid 71 shown in FIG. 7 or on the bottom 72 shown in FIG. In addition, the number of wiring holes 73 formed can be determined as appropriate.

図9に、渦巻き状に巻き取った色素増感太陽電池44を透明ケース70内に収納した図を示す。透明ケース70内には電解液を満たすことが好ましい。透明ケース70内に色素増感太陽電池44を収納した後、電解液を満たすことによって、毛細管現象により電解液が光透過性多孔質層30に浸透するため、半導電層20に担持された色素に光が照射されると、電子が放出され発電が生じる。
また、透明ケース70内に色素増感太陽電池44を収納することによって、電解液の揮発を防ぐことができる。さらに、色素増感太陽電池の光透過性多孔質層30において電解質を包含させた場合、電解質の漏れが生じても透明ケース70外に漏れることがないため、太陽電池として長期にわたって使用することが可能である。
色素増感太陽電池44に設けられた配線80および81は、配線孔73から透明ケース外に導いた後、前記配線孔73は樹脂成分等で封止することができる。樹脂成分としては、例えば、紫外線硬化性アクリルやイソシアネート等の透明性を有するものを使用することが好ましい。これによって、透明ケース内に満たした電解液の揮発を防ぐことができる。
FIG. 9 shows a diagram in which the dye-sensitized solar cell 44 wound up in a spiral shape is housed in a transparent case 70. The transparent case 70 is preferably filled with an electrolytic solution. After the dye-sensitized solar cell 44 is accommodated in the transparent case 70, the electrolyte solution is filled, so that the electrolyte solution penetrates the light-transmitting porous layer 30 by capillary action. When light is irradiated to the light, electrons are emitted and power generation occurs.
Moreover, by storing the dye-sensitized solar cell 44 in the transparent case 70, it is possible to prevent volatilization of the electrolytic solution. Further, when the electrolyte is included in the light-transmitting porous layer 30 of the dye-sensitized solar cell, it does not leak out of the transparent case 70 even if the electrolyte leaks. Is possible.
After the wirings 80 and 81 provided in the dye-sensitized solar cell 44 are guided from the wiring hole 73 to the outside of the transparent case, the wiring hole 73 can be sealed with a resin component or the like. As a resin component, it is preferable to use what has transparency, such as ultraviolet curable acryl and isocyanate, for example. Thereby, volatilization of the electrolyte filled in the transparent case can be prevented.

以下、本発明を構成する材料について説明する。
<光透過性多孔質層>
光透過性多孔質層は、光透過性を有するとともに電解液が浸透するものであればよいのであって、例えば、紙、織布、不織布、延伸多孔質膜、高分子多孔質膜、セラミックス等を使用することができる。これらの材料からなる光透過性多孔質層は、層を構成する繊維間あるいは粒子間に細孔を有している。
本発明ではこのような光透過性多孔質層を有しているため、光透過性多孔質層内に電解液を満たすことによって、前記光透過性多孔質層内に電解液が浸透するものである。また、色素増感太陽電池封入体の場合、透明ケース内に電解液を満たすことによって、前記光透過性多孔質層内に電解液が毛細管現象により浸透するものである。
本発明を構成する光透過性多孔質層の材料としては、織布、不織布、高分子多孔質膜を使用することが好ましい。
光透過性多孔質層は、本発明を構成する色素増感太陽電池に光が照射されたとき、光透過性多孔質層から光が透過され、半導電層に担持させた色素から電子が放出されるとともに、電気エネルギーが発生するものであればよく、その光透過性は特に制限されない。具体的には、光透過性多孔質層の少なくとも一部分において、該光透過性多孔質層の孔を介して一方の面から他方の面が連通しているものであればよい。
Hereinafter, materials constituting the present invention will be described.
<Light transmissive porous layer>
The light transmissive porous layer may be any material as long as it has light permeability and allows the electrolyte solution to permeate. For example, paper, woven fabric, nonwoven fabric, stretched porous membrane, polymer porous membrane, ceramics, etc. Can be used. The light transmissive porous layer made of these materials has pores between fibers or particles constituting the layer.
Since the present invention has such a light-transmitting porous layer, the electrolyte solution penetrates into the light-transmitting porous layer by filling the light-transmitting porous layer with the electrolyte solution. is there. In the case of a dye-sensitized solar cell enclosure, the electrolyte solution penetrates into the light-transmitting porous layer by capillary action by filling the transparent case with the electrolyte solution.
As a material for the light-transmitting porous layer constituting the present invention, it is preferable to use a woven fabric, a non-woven fabric, or a polymer porous membrane.
The light-transmitting porous layer transmits light from the light-transmitting porous layer and emits electrons from the dye supported on the semiconductive layer when the dye-sensitized solar cell constituting the present invention is irradiated with light. In addition, any material may be used as long as it generates electric energy, and the light transmittance is not particularly limited. Specifically, it suffices that at least a part of the light transmissive porous layer communicates from one surface to the other surface through the pores of the light transmissive porous layer.

織布、不織布、延伸多孔質膜および高分子多孔質膜を構成する材料としては、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキサイド、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリフェニルスルフォン、ポリフェニレンサルファイド等の樹脂を使用することができる。その他、上記樹脂成分としてセルロース系材料であるニトロセルロース、アセチルセルロース、酢酸セルロース等を使用してもよい。これら単一ポリマーを構成する単量体と、他の単量体との共重合体から選択されたものを使用することもできる。
また、上記樹脂材料に、セルロース系材料、ガラス材料、セラミック材料のうちいずれか2つ以上を組み合わせたものを使用してもよい。
Specifically, the materials constituting the woven fabric, the nonwoven fabric, the stretched porous membrane, and the polymer porous membrane include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polyvinylidene fluoride, polyamide, Resins such as polyamide imide, polyimide, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polyethylene oxide, polysulfone, polyether sulfone, polyether sulfone, polyphenyl sulfone, and polyphenylene sulfide can be used. In addition, nitrocellulose, acetylcellulose, cellulose acetate and the like, which are cellulose materials, may be used as the resin component. Those selected from a copolymer of the monomer constituting the single polymer and another monomer can also be used.
Moreover, you may use what combined any 2 or more out of the cellulosic material, the glass material, and the ceramic material for the said resin material.

織物および不織布としては、上記樹脂からなる繊維によって、従来公知の方法で得られたものを使用することができる。 As the woven fabric and the nonwoven fabric, those obtained by a conventionally known method can be used with the fibers made of the resin.

延伸多孔質膜としては、例えば、溶媒に溶解する添加剤を含有する前記樹脂からなるフィルムを、溶媒中で延伸することによって得たものを使用することができる。
また、高分子多孔質膜としては、例えば、沸点の異なる良溶媒と貧溶媒の混合溶媒に前記樹脂を溶解した溶液を、塗布乾燥することによって得たものを用いることができる。
As the stretched porous film, for example, a film obtained by stretching a film made of the resin containing an additive that dissolves in a solvent in a solvent can be used.
Moreover, as a polymeric porous membrane, what was obtained by apply | coating and drying the solution which melt | dissolved the said resin in the mixed solvent of the good solvent and poor solvent from which boiling points differ, for example can be used.

高分子多孔質膜の製造方法としては、例えば、樹脂溶液を基材に塗布し、乾燥して多孔質層を形成する多孔質層形成工程と、多孔質層から基材を剥離する剥離工程を経る方法等を挙げることができる。 As a method for producing a polymer porous membrane, for example, a porous layer forming step of applying a resin solution to a substrate and drying to form a porous layer, and a peeling step of peeling the substrate from the porous layer are performed. And the like.

樹脂溶液を塗布する基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミドイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミドなどの樹脂からなるシートまたはフィルムが挙げられる。 Examples of the substrate on which the resin solution is applied include a sheet or film made of a resin such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyamideimide, polyethylene naphthalate, polytetrafluoroethylene, and polyimide.

樹脂溶液の塗布装置としては、例えば、ディップコーター、スプレーコーター、ロールコーター、ドクターブレード、グラビアコーター、アプリケータ、スクリーン印刷機等が挙げられる。 Examples of the resin solution coating apparatus include a dip coater, a spray coater, a roll coater, a doctor blade, a gravure coater, an applicator, and a screen printing machine.

基材上に形成させた樹脂を剥離する際には、剥離手段を用いてもよいし、手作業で剥離してもよい。 When peeling the resin formed on the substrate, a peeling means may be used, or it may be peeled manually.

セラミックスとしては、酸化物セラミックス、非酸化物セラミックスを使用することができる他、金属を混合させてもよい。
酸化物セラミックスとしては、チタニア、アルミナ、マグネシア、ベリリア、ジルコニア、シリカ等の単純酸化物、シリカ、ホルステライト、ステアタイト、ワラステナイト、ジルコン、ムライト、コージライト、スポジェメン等のケイ酸塩、チタン酸アルミニウム、スピネル、アパタイト、チタン酸バリウム、PZT、PLZT、フェライト、ニオブ酸リチウム等の複酸化物を使用することができる。
非酸化物セラミックスとしては、窒化ケイ素、サイアロン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステン等の炭化物、アモルファス炭素、黒鉛、ダイヤモンド、単結晶サファイヤ等の炭素を使用することができる。その他、ホウ化物・硫化物・ケイ化物を使用することができる。
金属としては、金、銀、鉄、銅、ニッケル等を使用することができる。
これらのうち少なくとも1つを原料として用いればよく、より好ましいのはシリカ、チタニア、アルミナであり、その他成分や配合は特に制限はない。
As ceramics, oxide ceramics and non-oxide ceramics can be used, and metals may be mixed.
Examples of oxide ceramics include simple oxides such as titania, alumina, magnesia, beryllia, zirconia, and silica, silicates such as silica, forsterite, steatite, wollastonite, zircon, mullite, cordierite, and spojemen, and titanic acid. Double oxides such as aluminum, spinel, apatite, barium titanate, PZT, PLZT, ferrite and lithium niobate can be used.
Non-oxide ceramics include nitrides such as silicon nitride, sialon, aluminum nitride, boron nitride, titanium nitride, carbides such as silicon carbide, boron carbide, titanium carbide, tungsten carbide, amorphous carbon, graphite, diamond, single crystal sapphire. Carbon such as can be used. In addition, borides, sulfides, and silicides can be used.
Gold, silver, iron, copper, nickel or the like can be used as the metal.
At least one of these may be used as a raw material, and silica, titania, and alumina are more preferable, and other components and blends are not particularly limited.

第1の導電性基材上にセラミックスを光透過性多孔質層として形成させる方法は、ウェットプロセス、ドライプロセスのいずれでもよく、特に制限はないが、生産性やコストの面からはウェットプロセスが好ましい。ウェットプロセスでは公知の手法によって基材上にコーティング(塗布)すればよい。コーティング方法としては、例えばグラビアコーティング、オフセットコーティング、コンマコーティング、ダイコーティング、スリットコーティング、スプレーコーティング、メッキ法、ゾル−ゲル法、LB膜法等を使用することができ、特にゾル−ゲル法が好ましい。 The method for forming the ceramic as a light transmissive porous layer on the first conductive substrate may be either a wet process or a dry process, and is not particularly limited. preferable. In the wet process, the substrate may be coated (applied) by a known method. As the coating method, for example, gravure coating, offset coating, comma coating, die coating, slit coating, spray coating, plating method, sol-gel method, LB film method and the like can be used, and sol-gel method is particularly preferable. .

ゾル−ゲル法での出発原料としては、シリカでは、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン等のテトラアルコキシシラン;メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン等のオルガノアルコキシシラン;テトラクロロシラン、テトラブロモシラン等のテトラハロシラン等が例示される。また、アルミナでは、例えば、アルミニウムトリ−sec−ブトキシド等のトリアルコキシアルミニウム;アルミニウム(III)2,4−ペンタンジオネート等が挙げられる。上記出発原料は、触媒、水の存在下でゾル−ゲル反応を進行させるが、すでにゾル−ゲル反応が進んだこれらの加水分解物(反応中間体)を出発原料として用いても良い。また、必要に応じ、樹脂、界面活性剤等の他の成分を適宜添加してもよい。 As a starting material in the sol-gel method, for silica, for example, tetraalkoxysilane such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, and tetraisopropoxysilane; organoalkoxysilane such as methyltriethoxysilane and ethyltriethoxysilane; tetra Examples include tetrahalosilanes such as chlorosilane and tetrabromosilane. Examples of alumina include trialkoxyaluminum such as aluminum tri-sec-butoxide; aluminum (III) 2,4-pentanedionate. The above starting materials cause the sol-gel reaction to proceed in the presence of a catalyst and water, but these hydrolysates (reaction intermediates) in which the sol-gel reaction has already progressed may be used as the starting materials. Moreover, you may add suitably other components, such as resin and surfactant, as needed.

また、上記出発原料を含むゾルに対して、酸化物セラミックスのフィラーを加えてゾル−ゲル反応させてもよい。この場合、該フィラーの含有量は、出発原料100重量部に対して、5〜100重量部程度であればよい。該フィラーの平均粒子径は、通常、10〜100nm程度であればよい。 Alternatively, a sol-gel reaction may be performed by adding an oxide ceramic filler to the sol containing the starting material. In this case, the content of the filler may be about 5 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the starting material. The average particle diameter of the filler is usually about 10 to 100 nm.

なお、ドライプロセスとしては、例えばCVD、蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等を使用することができる。 In addition, as a dry process, CVD, vapor deposition, sputtering, ion plating etc. can be used, for example.

上記の材料および方法からなる光透過性多孔質層は、シート状または板状である。フィルム状またはシート状の場合、光透過性多孔質層の厚さは、5〜1000μm程度、好ましくは20〜500μm程度であればよい。板状の場合、その厚さは0.5〜5mm程度、好ましくは1〜3mm程度であればよい。 The light-transmitting porous layer made of the above materials and methods is in the form of a sheet or plate. In the case of a film shape or a sheet shape, the thickness of the light transmissive porous layer may be about 5 to 1000 μm, preferably about 20 to 500 μm. In the case of a plate shape, the thickness may be about 0.5 to 5 mm, preferably about 1 to 3 mm.

また、光透過性多孔質層が酸化物セラミックス、非酸化物セラミックス及び金属からなる群から選ばれる少なくとも1種を主成分とする微粒子の集合体(凝集体)からなる場合、該微粒子の平均粒子径は10〜100nm程度であり、該細孔径は10〜100nm程度である。 Further, when the light-transmitting porous layer is made of an aggregate (aggregate) of fine particles mainly composed of at least one selected from the group consisting of oxide ceramics, non-oxide ceramics and metals, the average particle size of the fine particles The diameter is about 10 to 100 nm, and the pore diameter is about 10 to 100 nm.

<導電性基材>
第1の導電性基材および第2の導電性基材は、導電性を有するものであればよいのであって、透明性を有する必要はなく、例えば、金属基材を使用することができる。金属基材を使用することにより、電極の低抵抗化を達成することができるため、半導電層に担持させた色素から生じた電子を損失することなく電力として取り出すことができる。
金属基材としては、具体的には、銅、アルミニウム、金、銀、白金、クロム、ニッケル、タングステン等やこれらの金属から選択される2種以上の金属からなる基材を挙げることができる。
<Conductive substrate>
The first conductive substrate and the second conductive substrate need only have conductivity, and need not have transparency. For example, a metal substrate can be used. By using a metal substrate, it is possible to reduce the resistance of the electrode, so that electrons generated from the dye supported on the semiconductive layer can be taken out as power without loss.
Specific examples of the metal substrate include copper, aluminum, gold, silver, platinum, chromium, nickel, tungsten, and the like and a substrate made of two or more metals selected from these metals.

第1の導電性基材および第2の導電性基材は、可撓性を有することが好ましい。これによって渦巻き状に巻き取ることができる。上記第1の導電性基材および第2の導電性基材の厚さは5μm〜3mmであることが好ましく、10μm〜300μmであることがさらに好ましい。5μm〜3mmの範囲内にすることで、適度な強度と柔軟性を備えさせることができる。 The first conductive substrate and the second conductive substrate preferably have flexibility. Thereby, it can wind up in a spiral. The thickness of the first conductive substrate and the second conductive substrate is preferably 5 μm to 3 mm, and more preferably 10 μm to 300 μm. By setting the thickness within the range of 5 μm to 3 mm, appropriate strength and flexibility can be provided.

<透明ケース>
透明ケースの形状は、透明ケース内に満たされる電解液、または色素増感太陽電池を構成する電解質層の電解液等が透明ケース外に漏れる事がなければよいのであって、円柱であっても三角錐であってもよく特に限定されない。また、透明ケースの大きさは色素増感太陽電池を収納することができればよいのであって、適宜決定することができる。
加えて、透明ケース内に満たされる電解液の量は適宜決定することができる。
<Transparent case>
The shape of the transparent case is not limited so long as the electrolyte filled in the transparent case or the electrolyte solution of the electrolyte layer constituting the dye-sensitized solar cell does not leak out of the transparent case. It may be a triangular pyramid and is not particularly limited. Further, the size of the transparent case is only required to accommodate the dye-sensitized solar cell, and can be determined as appropriate.
In addition, the amount of electrolyte filled in the transparent case can be determined as appropriate.

透明ケースは、その一部が透明性を有するものであればよい。一部とは、透明ケースの全ての部位において透明性を有する必要がないことを意味する。図9に示す透明ケースの場合、例えば、蓋部71が透明性を有すればよくその他の部位は透明性を有する必要はない。また、底部72が透明性を有するものであってもよく、透明性を有する部位は特に制限されるものではない。加えて、蓋部71が局部的に透明性を有するものであってもよく、透明性を有する部分は適宜決定することができる。
透明性を有するとは、透明ケース70内に収納した色素増感太陽電池44に光が照射されるものであれば特に制限されるものではないが、JIS−K7105によって測定した全光線透過率が70%以上であれば好ましい。全光線透過率は80%以上であることがさらに好ましく、90%以上であることが特に好ましい。
The transparent case should just have a part in transparency. A part means that it is not necessary to have transparency in all the parts of a transparent case. In the case of the transparent case shown in FIG. 9, for example, it is sufficient that the lid 71 has transparency, and other portions do not need to have transparency. Moreover, the bottom part 72 may have transparency, and the site | part which has transparency is not restrict | limited in particular. In addition, the lid portion 71 may be locally transparent, and the transparent portion can be determined as appropriate.
Having transparency is not particularly limited as long as the dye-sensitized solar cell 44 housed in the transparent case 70 is irradiated with light, but the total light transmittance measured by JIS-K7105 is not limited. 70% or more is preferable. The total light transmittance is more preferably 80% or more, and particularly preferably 90% or more.

透明性を有する材料としては、例えば、ガラス、有機フィルム、プラスチック等を使用することができる。透明ケースは、透明性を有する材料のみを単独で使用してもよいし、透明性を有する材料および/または透明性を有しない材料を複数組合わせて使用してもよい。 As the material having transparency, for example, glass, organic film, plastic, or the like can be used. In the transparent case, only a material having transparency may be used alone, or a material having transparency and / or a material having no transparency may be used in combination.

<半導電層>
半導電層は、酸化チタン(TiO2)、酸化スズ(SnO2)、酸化タングステン(WO3)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ニオブ(Nb25)、酸化インジウム(In)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化タンタル(Ta)、酸化ランタン(La)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、酸化イットリウム(Y)、酸化ホルミウム(Ho)、酸化ビスマス(Bi)、酸化セリウム(CeO)、アルミナ(Al)などの1種または2種以上を複合させた平均粒径1〜1000nmの酸化物半導体微粒子を主成分とし、厚さは0.5〜50μm程度の多孔質の薄膜であることが好ましい。
<Semiconductive layer>
The semiconductive layer includes titanium oxide (TiO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), tungsten oxide (WO 3 ), zinc oxide (ZnO), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), indium oxide (In 2 O 3 ), Zirconium oxide (ZrO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), holmium oxide (Ho 2 O 3 ) Main components are oxide semiconductor fine particles having an average particle diameter of 1 to 1000 nm obtained by combining one or more of bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), and the like. The thickness is preferably a porous thin film having a thickness of about 0.5 to 50 μm.

半導電層を透明導電層上に形成させる方法としては、例えば、酸化物半導体微粒子を所望の分散媒に分散させた分散液、あるいは、ゾル−ゲル法により調整できるコロイド溶液を、必要に応じて所望の添加剤を添加した後、スクリーン印刷法、インクジェットプリント法、ロールコート法、ドクターブレード法、スピンコート法、スプレー塗布法などにより透明導電層上に塗布することができる。また、コロイド溶液中に透明基材および透明導電層を浸漬し、電気泳動により酸化物半導体微粒子を透明導電層上に付着させる泳動電着法を用いてもよい。また、コロイド溶液や分散液にポリマーマイクロビーズを混合して透明導電層に塗布した後、このポリマーマイクロビーズを加熱処理や化学処理により除去して空隙を形成させ多孔質化する方法を適用してもよい。
コロイド溶液や分散液に発泡剤を混合して第1の導電性基材に塗布した後、焼結して多孔質化する方法を用いることができるが、第1の導電性基材として金属基材を用いる場合、上記分散液を焼成させる温度は400〜500℃程度が好ましい。焼成温度を400〜500℃程度にすることで、酸化物半導体微粒子間の結合力が密になるため、光照射により増感色素から生じた電子が、半導電層を通じて透明導電層に伝達されやすくなるため好ましい。
As a method for forming the semiconductive layer on the transparent conductive layer, for example, a dispersion in which oxide semiconductor fine particles are dispersed in a desired dispersion medium or a colloidal solution that can be adjusted by a sol-gel method is used as necessary. After adding a desired additive, it can be coated on the transparent conductive layer by a screen printing method, an ink jet printing method, a roll coating method, a doctor blade method, a spin coating method, a spray coating method or the like. Alternatively, an electrophoretic electrodeposition method may be used in which a transparent substrate and a transparent conductive layer are immersed in a colloidal solution, and oxide semiconductor fine particles are deposited on the transparent conductive layer by electrophoresis. In addition, after applying polymer microbeads to a colloidal solution or dispersion and applying it to the transparent conductive layer, the polymer microbeads are removed by heat treatment or chemical treatment to form voids to make it porous. Also good.
A method in which a foaming agent is mixed with a colloidal solution or dispersion and applied to the first conductive substrate, and then sintered to make it porous can be used. When using a material, the temperature at which the dispersion is fired is preferably about 400 to 500 ° C. By setting the firing temperature to about 400 to 500 ° C., the bonding force between the oxide semiconductor fine particles becomes dense, so that electrons generated from the sensitizing dye by light irradiation are easily transmitted to the transparent conductive layer through the semiconductive layer. Therefore, it is preferable.

半導電層に担持させる色素は、可視光を吸収するものであれば特に制限されるものではないが、例えば、ビピリジン構造、ターピリジン構造などを含む配位子を有するルテニウム錯体や鉄錯体、ポルフィリン系やフタロシアニン系の金属錯体、エオシン、ローダミン、メロシアニン、クマリンなどの有機色素等から、用途や半導電層の材料に応じて適宜選択して用いることができる。
色素を半導電層に吸着させる方法としては、透明導電層上の半導電層を色素の溶液に含浸させる方法が挙げられる。
The dye to be carried on the semiconductive layer is not particularly limited as long as it absorbs visible light. For example, a ruthenium complex having a ligand containing a bipyridine structure, a terpyridine structure, an iron complex, or a porphyrin type. And organic dyes such as phthalocyanine-based metal complexes, eosin, rhodamine, merocyanine, and coumarin, and the like, which can be appropriately selected according to the use and the material of the semiconductive layer.
Examples of the method for adsorbing the dye to the semiconductive layer include a method of impregnating the semiconductive layer on the transparent conductive layer with the dye solution.

<電解質層>
電解質層は、電解質溶液からなるものであってもよく、電解質溶液をゲル化剤によって半固体化したものであってもよい。また、上記電解質層としては、電子、ホール、イオン等を輸送できる物質であれば特に限定されず、例えば、CuI、CuSCN、NiO、CuO、KI等のp型半導体固体ホール輸送材料、ヨウ素/ヨウ化物、臭素/臭化物等の酸化還元電解質を有機溶媒に溶解した溶液を用いることができる。
上記有機溶媒としては、例えば、ニトリル系のアセトニトリル、メトキシプロピオニトリルや炭化水素系のプロピレンカルボナート、ジエチルカルボナート、γ―ブチロラクタンやポリエチレングリコール等の多価アルコールが挙げられる。
これらの中では、嵩高く、金属酸化物半導体多孔質層に吸着させた色素が脱離しにくいことから、酸化還元電解質を有機溶媒に溶解した溶液が好ましい。
<Electrolyte layer>
The electrolyte layer may be made of an electrolyte solution, or may be a semi-solidified electrolyte solution with a gelling agent. The electrolyte layer is not particularly limited as long as it is a substance that can transport electrons, holes, ions, and the like. For example, a p-type semiconductor solid hole transport material such as CuI, CuSCN, NiO, Cu 2 O, and KI, iodine A solution in which a redox electrolyte such as / iodide and bromine / bromide is dissolved in an organic solvent can be used.
Examples of the organic solvent include polyhydric alcohols such as nitrile acetonitrile, methoxypropionitrile, hydrocarbon propylene carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactan, and polyethylene glycol.
In these, since the pigment | dye adsorb | sucked to the metal oxide semiconductor porous layer is bulky and it is hard to remove | eliminate, the solution which melt | dissolved the oxidation reduction electrolyte in the organic solvent is preferable.

<配線>
色素増感太陽電池に配線を接続した後、透明ケース外に前記配線を導くことによって電気エネルギーを取り出すことができる。配線を構成する材料は、電気エネルギーを色素増感太陽電池から透明ケース外に誘導できる導電性物質であればよいのであって、特に制限されるものではないが、例えば、金、銀、銅、ニッケル等を使用することができる。
前記配線は、絶縁性材料で被覆することが好ましい。
<Wiring>
After connecting the wiring to the dye-sensitized solar cell, electrical energy can be taken out by guiding the wiring out of the transparent case. The material constituting the wiring is not particularly limited as long as it is a conductive substance capable of inducing electric energy from the dye-sensitized solar cell to the outside of the transparent case. For example, gold, silver, copper, Nickel or the like can be used.
The wiring is preferably covered with an insulating material.

<非導電性基材>
非導電性基材は、本発明を構成する色素増感太陽電池の第1の導電性基材と第2の導電性基材が接触しても放電を抑えることができればよいのであって、その材料は特に制限されるものではないが、例えば、絶縁紙、有機フィルムを挙げることができる。本発明においては有機フィルムを使用することが好ましい。第1の導電性基材および/または第2の導電性基材上に、ワニスを塗布することによって有機フィルムを作製することができる。
<Non-conductive substrate>
The non-conductive substrate is only required to suppress discharge even when the first conductive substrate and the second conductive substrate of the dye-sensitized solar cell constituting the present invention are in contact with each other. The material is not particularly limited, and examples thereof include insulating paper and organic film. In the present invention, it is preferable to use an organic film. An organic film can be produced by applying a varnish on the first conductive substrate and / or the second conductive substrate.

有機フィルムとしては、透明性を有するものであってもよいし透明性を有しないものであってもよく、特に制限されるものではないが、具体的には、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル類、ポリエチレン等のポリオレフィン類、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、トリアセチルセルロース、シリコーンゴム、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。これらの中でも、絶縁性に優れることから、ポリエステル類、ポリオレフィン類、ポリイミド、シリコーンゴム、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリテトラフルオロエチレン等を使用することが好ましい。 The organic film may be transparent or non-transparent, and is not particularly limited. Specifically, polyesters such as polyethylene terephthalate, polyethylene Polyolefins such as polyimide, polyamide, polyamideimide, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyetherketone, polyetherimide, triacetylcellulose, silicone rubber, polytetrafluoroethylene, and the like. Among these, it is preferable to use polyesters, polyolefins, polyimides, silicone rubbers, polyetherimides, polyethersulfones, polytetrafluoroethylenes and the like because of their excellent insulating properties.

<その他>
本発明の色素増感太陽電池は、光透過性多孔質層に電解質を満たした後、色素増感太陽電池全体を樹脂成分で封止することによって、電解質の漏れ・揮発を防ぐことができるため好ましい。また、色素増感太陽電池を渦巻き状に巻き取った後に、樹脂成分により封止を行ってもよい。
本発明の色素増感太陽電池封入体は、透明ケース内に電解液を存在させることができるため、色素増感太陽電池を構成する光透過性多孔質層に電解液を浸透させるために、収納する色素増感太陽電池には部分的な樹脂成分の封止をすることが好ましい。また、色素増感太陽電池を渦巻き状に巻き取った後に、樹脂成分により部分的な封止を行ってもよい。
部分的とは、光透過性多孔質層に電解液が浸透すればよいのであって、その封止部分や封止方法は特に制限されない。
また、ここでいう樹脂成分としては、紫外線硬化性アクリルやイソシアネート等の透明性を有するものを使用することが好ましい。
以下、本発明を実施例によって説明する。
<Others>
The dye-sensitized solar cell of the present invention can prevent leakage and volatilization of the electrolyte by sealing the entire dye-sensitized solar cell with a resin component after filling the light-transmitting porous layer with the electrolyte. preferable. Alternatively, the dye-sensitized solar cell may be wound with a resin component and then sealed with a resin component.
The dye-sensitized solar cell encapsulant of the present invention can be accommodated in order to allow the electrolyte solution to penetrate into the light-transmitting porous layer constituting the dye-sensitized solar cell because the electrolyte solution can be present in the transparent case. The dye-sensitized solar cell is preferably partially sealed with a resin component. Further, after the dye-sensitized solar cell is wound up in a spiral shape, partial sealing with a resin component may be performed.
The term “partial” means that the electrolyte solution only needs to permeate the light-transmitting porous layer, and the sealing portion and the sealing method are not particularly limited.
Moreover, as a resin component here, it is preferable to use what has transparency, such as ultraviolet curable acryl and isocyanate.
Hereinafter, the present invention will be described by way of examples.

図1に示す色素増感太陽電池を次のように作製した。
第1の導電性基材として、厚さ12μmの電解銅箔(三井金属鉱業社製 商品名:TQ−LP)を使用し、この上に半導電層として酸素ガスを導入した反応性真空蒸着法により、厚さ9μmの酸化チタンを形成させた。この時の製膜圧力は2.5×10−1Paであった。得られた積層体を、450℃で30分間焼成した。
次に、乾燥させた積層体をビス(4,4−ジカルボキシ−2,2−ピピリジル)ジチオシアネートルテニウム(色素4)の2.5×10−4Mエタノール溶液に浸漬することにより、前記色素を半導電層に担持させた後、エタノール洗浄および乾燥を行った。
第1の導電性基材として使用した電解銅箔において、半導電層を積層していない面に、銅線のはんだ付けを行った。
The dye-sensitized solar cell shown in FIG. 1 was produced as follows.
A reactive vacuum deposition method using an electrolytic copper foil having a thickness of 12 μm (trade name: TQ-LP, manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.) as the first conductive substrate, and oxygen gas is introduced as a semiconductive layer thereon. Thus, titanium oxide having a thickness of 9 μm was formed. The film forming pressure at this time was 2.5 × 10 −1 Pa. The obtained laminate was fired at 450 ° C. for 30 minutes.
Next, the dried laminate is immersed in a 2.5 × 10 −4 M ethanol solution of bis (4,4-dicarboxy-2,2-pipyridyl) dithiocyanate ruthenium (dye 4), thereby obtaining the dye. Was supported on the semiconductive layer, and then washed with ethanol and dried.
In the electrolytic copper foil used as the first conductive substrate, copper wire was soldered to the surface where the semiconductive layer was not laminated.

続いて、第2の導電性基材として厚さ12μmの電解銅箔(三井金属鉱業社製 商品名:TQ−LP)を使用し、その一方の面に銅線のはんだ付けを行った。 Subsequently, an electrolytic copper foil having a thickness of 12 μm (trade name: TQ-LP, manufactured by Mitsui Kinzoku Mining Co., Ltd.) was used as the second conductive substrate, and a copper wire was soldered on one surface thereof.

光透過性多孔質層を以下の方法で作製した。
ポリアミドイミドを、N,N−ジメチルアセトアミド(良溶媒)に溶解し、フタル酸ジブチル(貧溶媒)を添加して固形分濃度10重量%の塗布液を作製した。得られた塗布液をポリエチレンテレフタレートフィルムからなる支持体上に、乾燥後の膜厚が20μmとなるように塗布し、120℃の送風乾燥機中で乾燥させた。その後、支持体を剥離することによってポリアミドイミド多孔質膜(高分子多孔質膜、空隙率65%)を作製した。
A light transmissive porous layer was prepared by the following method.
Polyamideimide was dissolved in N, N-dimethylacetamide (good solvent), and dibutyl phthalate (poor solvent) was added to prepare a coating solution having a solid content concentration of 10% by weight. The obtained coating solution was coated on a support made of a polyethylene terephthalate film so that the film thickness after drying was 20 μm, and dried in a blow dryer at 120 ° C. Then, the polyamideimide porous membrane (polymer porous membrane, porosity 65%) was produced by peeling the support.

第1の導電性基材に積層した半導電層上に、光透過性多孔質層として上記の方法によって作製したポリアミドイミド多孔質膜を積層した。続いて、ポリアミドイミド多孔質膜上に第2の導電性基材(銅線をはんだ付けしていない面)を積層した後、光透過性多孔質層内に下記組成からなる電解液を含浸させて、実施例1の色素増感太陽電池を作製した。
・0.05M ヨウ素
・0.1M ヨウ化リチウム
・0.1M Dimethylpropylimidazolium iodide
・0.5M 4−tert−butylpyridine
・溶媒 ブチロニトリル
On the semiconductive layer laminated | stacked on the 1st electroconductive base material, the polyamide imide porous film produced by said method was laminated | stacked as a light transmissive porous layer. Subsequently, after laminating the second conductive base material (the surface on which the copper wire is not soldered) on the polyamideimide porous film, the light transmissive porous layer is impregnated with an electrolytic solution having the following composition. Thus, a dye-sensitized solar cell of Example 1 was produced.
・ 0.05M iodine ・ 0.1M lithium iodide ・ 0.1M Dimethylpropylimidazolium iodide
・ 0.5M 4-tert-butylpyridine
・ Solvent Butyronitrile

実施例1の色素増感太陽電池を2つ作製し、第1の導電性基材同士を重ねあわせた後、第2の導電性基材を中心に渦巻き状に巻き取ることにより、色素増感太陽電池を作製した。 Two dye-sensitized solar cells of Example 1 were prepared, the first conductive substrates were overlapped with each other, and then wound in a spiral shape around the second conductive substrate, thereby dye sensitization. A solar cell was produced.

実施例2の色素増感太陽電池全体を紫外線硬化性アクリルによって封止することにより、色素増感太陽電池を作製した。 The entire dye-sensitized solar cell of Example 2 was sealed with ultraviolet curable acrylic to prepare a dye-sensitized solar cell.

実施例2の色素増感太陽電池を図8に示した形状の透明ケース内に収納し、下記組成からなる電解液を前記透明ケース内に満たした。
・0.05M ヨウ素
・0.1M ヨウ化リチウム
・0.1M Dimethylpropylimidazolium iodide
・0.5M 4−tert−butylpyridine
・溶媒 ブチロニトリル
The dye-sensitized solar cell of Example 2 was housed in a transparent case having the shape shown in FIG. 8, and an electrolytic solution having the following composition was filled in the transparent case.
・ 0.05M iodine ・ 0.1M lithium iodide ・ 0.1M Dimethylpropylimidazolium iodide
・ 0.5M 4-tert-butylpyridine
・ Solvent Butyronitrile

配線を透明ケース外に導いた後、前記透明ケースを紫外線硬化アクリル樹脂により密閉することにより、図9に示す色素増感太陽電池封入体を作製した。 After the wiring was led out of the transparent case, the transparent case was sealed with an ultraviolet curable acrylic resin to produce a dye-sensitized solar cell enclosure shown in FIG.

<評価>
実施例1〜3の色素増感太陽電池および実施例4の色素増感太陽電池封入体において、JIS C8913に準じて、電流電圧特性を調べたところ、エネルギー変換が行われていることを確認した。
<Evaluation>
In the dye-sensitized solar cell of Examples 1 to 3 and the dye-sensitized solar cell enclosure of Example 4, the current-voltage characteristics were examined according to JIS C8913, and it was confirmed that energy conversion was performed. .

本発明の色素増感太陽電池は光透過性多孔質層を使用することにより、第1の導電性基材および第2の導電性基材を使用することが可能になる。これによって、高い導電性を有するとともに光透過性をも有する色素増感太陽電池を提供することが可能になる。
また、本発明の色素増感太陽電池封入体を使用することにより、電解質の漏れや揮発を防ぐことができる。
The dye-sensitized solar cell of the present invention can use the first conductive substrate and the second conductive substrate by using the light-transmitting porous layer. As a result, it is possible to provide a dye-sensitized solar cell having high conductivity and light transmittance.
Moreover, leakage and volatilization of the electrolyte can be prevented by using the dye-sensitized solar cell enclosure of the present invention.

色素増感太陽電池の断面図であるIt is sectional drawing of a dye-sensitized solar cell. 色素増感太陽電池の断面図であるIt is sectional drawing of a dye-sensitized solar cell. 色素増感太陽電池の断面図であるIt is sectional drawing of a dye-sensitized solar cell. 色素増感太陽電池を渦巻き状に巻き取った図であるIt is the figure which wound up the dye-sensitized solar cell spirally 図4に示した色素増感太陽電池をA方向から見た図であるIt is the figure which looked at the dye-sensitized solar cell shown in FIG. 4 from the A direction. 色素増感太陽電池の断面図であるIt is sectional drawing of a dye-sensitized solar cell. 透明ケースの一例を示す図であるIt is a figure which shows an example of a transparent case. 色素増感太陽電池の断面図であるIt is sectional drawing of a dye-sensitized solar cell. 透渦巻き状に巻き取った色素増感太陽電池を透明ケース内に収納した色素増感太陽電池封入体であるIt is a dye-sensitized solar cell enclosure in which a dye-sensitized solar cell wound up in a transparent spiral is housed in a transparent case.

符号の説明Explanation of symbols

10 第1の導電性基材
11 第2の導電性基材
12 表面部
20 半導電層
30 光透過性多孔質層
40、41、42、43、44 色素増感太陽電池
50 非導電性基材
60 空隙
70 透明ケース
71 蓋部
72 底部
73 配線孔
80、81 配線
90 色素増感太陽電池封入体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 1st electroconductive base material 11 2nd electroconductive base material 12 Surface part 20 Semiconductive layer 30 Light transmissive porous layer 40, 41, 42, 43, 44 Dye-sensitized solar cell 50 Nonelectroconductive base material 60 Gap 70 Transparent case 71 Lid 72 Bottom 73 Wiring holes 80, 81 Wiring 90 Dye-sensitized solar cell enclosure

Claims (11)

第1の導電性基材上に、色素を担持させた半導電層、光透過性多孔質層および第2の導電性基材が順次積層されてなる色素増感太陽電池。 A dye-sensitized solar cell in which a semiconductive layer carrying a dye, a light-transmitting porous layer, and a second conductive substrate are sequentially laminated on a first conductive substrate. 前記光透過性多孔質層に電解質が満たされてい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。 The dye-sensitized solar cell according to claim 1, wherein the light-transmitting porous layer is filled with an electrolyte. 前記色素増感太陽電池がシート化されていることを特徴とする請求項1乃至2に記載の色素増感太陽電池。 The dye-sensitized solar cell according to claim 1 or 2, wherein the dye-sensitized solar cell is formed into a sheet. 前記色素増感太陽電池が渦巻き状に形成されてなることを特徴とする請求項1乃至3に記載の色素増感太陽電池。 The dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the dye-sensitized solar cell is formed in a spiral shape. 請求項1に記載の色素増感太陽電池を複数重ね合わせた色素増感太陽電池であって、前記第1の導電性基材同士または前記第2の導電性基材同士が重ね合わされてなることを特徴とする請求項1乃至4に記載の色素増感太陽電池。 A dye-sensitized solar cell in which a plurality of the dye-sensitized solar cells according to claim 1 are overlapped, wherein the first conductive substrates or the second conductive substrates are overlapped. The dye-sensitized solar cell according to claim 1, wherein: 前記第1の導電性基材および/または前記第2の導電性基材上に非導電性基材が積層されてなることを特徴とする請求項1乃至4に記載の色素増感太陽電池。 The dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 4, wherein a non-conductive substrate is laminated on the first conductive substrate and / or the second conductive substrate. 前記第1の導電性基材および前記第2の導電性基材に、配線が施されてなることを特徴とする請求項1乃至6に記載の色素増感太陽電池。 The dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 6, wherein wiring is applied to the first conductive substrate and the second conductive substrate. 請求項1乃至7に記載の色素増感太陽電池が透明ケースに収納されてなることを特徴とする色素増感太陽電池封入体。 A dye-sensitized solar cell encapsulated body, wherein the dye-sensitized solar cell according to claim 1 is housed in a transparent case. 電解質が前記透明ケースに満たされていることを特徴とする請求項8に記載の色素増感太陽電池封入体。 9. The dye-sensitized solar cell enclosure according to claim 8, wherein an electrolyte is filled in the transparent case. 前記透明ケースの少なくとも一部の部位が、取外し可能であることを特徴とする請求項8乃至9に記載の色素増感太陽電池封入体。 The dye-sensitized solar cell enclosure according to claim 8, wherein at least a part of the transparent case is removable. 前記透明ケースに、配線孔を設けたことを特徴とする請求項8乃至10に記載の色素増感太陽電池封入体。 The dye-sensitized solar cell enclosure according to claim 8, wherein a wiring hole is provided in the transparent case.
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