JP2009037883A - Dye-sensitized solar battery and body hermetically-including dye-sensitized solar battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導光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 guide 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と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の間に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 between a photoelectrode composed of a semiconductive layer having a transparent conductive layer and a dye supported on a transparent substrate, and a positive electrode having a conductive layer formed on the substrate. It has a sandwiched 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.
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(SnO2)、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.
請求項1の発明は、第1の導電性基材上に、色素を担持させた半導電層、導光層および第2の導電性基材が順次積層されてなることを特徴とする色素増感太陽電池であり、
請求項2の発明は、前記半導電層上に、前記導光層とともに電解質層が積層されてな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であり、
請求項3の発明は、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であり、
請求項4の発明は、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であり、
請求項5の発明は、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であり、
請求項6の発明は、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であり、
請求項7の発明は、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であり、
請求項8の発明は、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であり、
請求項9の発明は、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であり、
請求項10の発明は、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7乃至9に記載の色素増感太陽電池封入体であり、
請求項11の発明は、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7乃至10に記載の色素増感太陽電池封入体である。
The invention according to
The invention according to claim 2 is the dye-sensitized solar cell according to
The invention of claim 3 is the dye-sensitized solar cell according to
The invention according to claim 4 is the dye-sensitized solar cell according to any one of
The invention according to claim 5 is a dye-sensitized solar cell in which a plurality of the dye-sensitized solar cells according to
The invention of claim 6 is characterized in that a non-conductive base material is laminated on the first conductive base material and / or the second conductive base material. A dye-sensitized solar cell of
The invention according to claim 7 is the dye-sensitized solar cell according to any one of
The invention of claim 8 is a dye-sensitized solar cell encapsulant characterized in that the dye-sensitized solar cell according to
The invention of claim 9 is the dye-sensitized solar cell enclosure according to claim 8, wherein the electrolyte is filled in the transparent case.
The invention of
The invention according to
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、導光層および第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。前記導光層または前記導光層によって生じる前記半導電層−前記第2の導電性基材間の空間から、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 guide layer, and a second conductive substrate are sequentially laminated on a first conductive substrate. The resistance of the first conductive base material can be reduced. Therefore, the generated power can be taken out without deteriorating. Electricity is generated by light being guided from the space between the light guide layer or the semiconductive layer generated by the light guide layer to the second conductive base material to the semiconductive layer carrying a dye. Can do.
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、導光層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。
導光層30は、半導電層20に担持された色素に光を導くことができるものであればよく、図1に示すように前記半導電層20上に部分的に積層されてなるものであれば足り、前記半導電層20の全ての面を覆うように積層する必要はない。また、半導電層20上に積層する導光層30の数、位置、長さなどは制限されず、例えば、半導電層20上に複数の導光層30を形成させてもよいし、導光層30が前記半導電層20の端面から端面までを覆わないものであってもよい。
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
The
本発明においては、少なくとも1つの導光層が、前記半導電層20の一方の端面から当該端面と異なる端面まで連続して存在することが好ましい。具体的には、例えば、図1に示すような導光層30の位置および長さで形成させることが好ましい。これによって、導光層30が存在する色素増感太陽電池の端面から光が透過しやすくなるとともに、導光層30が存在しない色素増感太陽電池の端面からも光が透過しやすくなるため、色素増感太陽電池としての発電効率が向上する。
In the present invention, it is preferable that at least one light guide layer is continuously present from one end face of the
図1に示した色素増感太陽電池40を、図中のA−A´線で切断した断面図が図2である。導光層30は半導電層20の全ての面を覆うように存在する必要がないため、導光層30が半導電層20上に部分的に積層する場合、半導電層20上には導光層30とともに空間31が存在する。
空間31には、電解質を満たしてもよいし満たさなくてもよい。後述する透明ケースに電解液が満たされない場合は、空間31に電解質層を設けることが好ましい。電解質層の少なくとも一部分が半導電層20に接触していれば電気エネルギーを生じさせることができるから、当該電解質層は空間31を全て満たすものであってもよいし、全て満たさないものであってもよい。電解質層としては、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。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the dye-sensitized
The
本発明の別の色素増感太陽電池41は、図3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4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43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。
In another dye-sensitized
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5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44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。この際、導光層30は巻き取られた色素増感太陽電池44の端面側(XもしくはX’側)に存在することが好ましい。これによって、周回毎に導光層30が存在するため、光が半導電層20上に担持させた色素に到達しやすくなり、色素増感太陽電池44としての発電量が向上する。
また、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
Further, by winding the dye-sensitized solar cell in a spiral shape, the area of the portion to generate power is increased, 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5に示すBから見た図が図6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6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緩めに巻回して空隙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。その場合、巻き取りの形状を維持するために空隙60には樹脂を充填してもよい。
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. 6 is a diagram of the dye-sensitized
In addition, when the
Further, an insulating base material may be provided in the
さらにまた、図7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5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
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できる。図8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
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8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
Further, the
In addition, the
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9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9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. 9, on the first
The method for connecting the
また、図3および図4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9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。
Further, in the case where the
In the dye-sensitized
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8に示す蓋部71に設けてもよいし、図8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
The site where the
図10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。ここで、導光層30により生じる半導電層20−第2の導電性基材11間の空間60を、透明ケース70の底部72上に設置することが好ましい。透明ケース70内に電解液を満たすことにより、毛細管現象により電解液が空間60内に浸透するため、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。なお、空間60には電解質層が満たされていてもよいし、電解質層が満たされていなくてもよい。
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導光層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70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. 10 shows a diagram in which the dye-sensitized
Moreover, by storing the dye-sensitized
After the
以下、本発明を構成する材料について説明する。
<導光層>
導光層は半導電層に担持された色素に光を導くことができるものであればよく、例えば、紙、織布、不織布、延伸多孔質膜、高分子多孔質膜、有機フィルム、プラスチック、セラミックス、金属板、ガラス繊維等を使用することができる。
導光層に光透過性を有する材料を使用する場合、該導光層または該導光層により生じる半導電層−第2の導電性基材間の空間より、光を半導電層に担持された色素に導くことができる。
一方、導光層に光不透過性を有する材料を使用する場合、該導光層により生じる半導電層−第2の導電性基材間の空間より、光を半導電層に担持された色素に導くことができる。
Hereinafter, materials constituting the present invention will be described.
<Light guide layer>
The light guide layer only needs to be capable of guiding light to the dye supported on the semiconductive layer. For example, paper, woven fabric, nonwoven fabric, stretched porous membrane, polymer porous membrane, organic film, plastic, Ceramics, metal plates, glass fibers and the like can be used.
When a light-transmitting material is used for the light guide layer, light is supported on the semiconductive layer from the space between the light guide layer or the semiconductive layer generated by the light guide layer and the second conductive substrate. Can lead to a different dye.
On the other hand, in the case where a light-opaque material is used for the light guide layer, a dye that carries light on the semiconductive layer from the space between the semiconductive layer and the second conductive substrate generated by the light guide layer. Can lead to.
本発明においては、導光層として光透過性を有する材料を使用することが好ましい。本発明の色素増感太陽電池を透明ケースに収納し、前記透明ケースに電解液を満たす場合、前記導光層により生じる半導電層−第2の導電性基材間の空間を前記透明ケースの底部に設けることにより、電解液を空間内に浸透させることができるとともに、前記導光層を光が透過するため発電を生じさせることができる。 In the present invention, it is preferable to use a light transmissive material as the light guide layer. When the dye-sensitized solar cell of the present invention is housed in a transparent case and the transparent case is filled with an electrolytic solution, the space between the semiconductive layer and the second conductive substrate generated by the light guide layer is formed in the transparent case. By providing at the bottom, the electrolytic solution can penetrate into the space, and power can be generated because light passes through the light guide layer.
光透過性を有する材料としては、織布、不織布、延伸多孔質膜、高分子多孔質膜、有機フィルムおよびプラスチックを使用することが好ましい。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。
As the light-transmitting material, it is preferable to use a woven fabric, a nonwoven fabric, a stretched porous membrane, a polymer porous membrane, an organic film, and a plastic. Specifically, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polyvinylidene fluoride, polyamide, polyamideimide, polyimide, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polyethylene oxide, polysulfone, polyethersulfone, Resins such as polyphenylsulfone 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.
織布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 non-woven 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導光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 of forming ceramics as the light guide layer on the first conductive substrate may be either a wet process or a dry process, and is not particularly limited, but a wet process is preferred from the viewpoint of productivity and cost. 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.
本発明を構成する導光層は光透過性を有し、且つ、当該導光層内に電解質が浸透しないものであることが好ましく、例えば、有機フィルム、プラスチック、金属板、ガラス繊維等が挙げられる。当該導光層内に電解質を浸透させないことにより、導光層内の光透過性が向上するとともに、色素増感太陽電池としての発電量が向上する。
また、本発明を構成する導光層は電解質によって、侵食されない部材を用いることが好ましく、例えば、有機フィルム、プラスチック、ガラス繊維を使用することが好ましい。これによって、長期にわたって色素増感太陽電池の発電量を好適に維持することができる。
The light guide layer constituting the present invention is preferably light transmissive and does not allow electrolyte to penetrate into the light guide layer, and examples thereof include organic films, plastics, metal plates, and glass fibers. It is done. By not allowing the electrolyte to penetrate into the light guide layer, the light transmittance in the light guide layer is improved, and the power generation amount as the dye-sensitized solar cell is improved.
Moreover, it is preferable to use the member which is not corroded by the electrolyte for the light guide layer which comprises this invention, for example, it is preferable to use an organic film, a plastics, and glass fiber. Thereby, the power generation amount of the dye-sensitized solar cell can be suitably maintained over a long period of time.
上記の材料および方法からなる導光層は、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、導光層の厚さは、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。
半導電層−第2の導電性基材間に設ける導光層は、当該導光層が接触する半導電層および第2の導電性基材において、部分的に存在するものであればよい。
The light guide layer made of the above materials and methods is in the form of a sheet or plate. In the case of a film or sheet, the thickness of the light guide 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.
The light guide layer provided between the semiconductive layer and the second conductive base material only needs to be partially present in the semiconductive layer and the second conductive base material in contact with the light guide layer.
また、導光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。 When the light guide layer is made of an aggregate (aggregate) of fine particles mainly containing at least one selected from the group consisting of oxide ceramics, non-oxide ceramics, and metals, the average particle diameter of the fine particles is 10 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
Having transparency is not particularly limited as long as the dye-sensitized
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(Nb2O5)、酸化インジウム(In2O3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化タンタル(Ta2O5)、酸化ランタン(La2O3)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、酸化イットリウム(Y2O3)、酸化ホルミウム(Ho2O3)、酸化ビスマス(Bi2O3)、酸化セリウム(CeO2)、アルミナ(Al2O3)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 ) Mainly composed of 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 ), etc. 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 applied on the transparent conductive layer by a screen printing method, an inkjet 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 base material 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. In the case of using a material, the temperature for firing the dispersion 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、Cu2O、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、導光層によって生じる半導電層−第2の導電性基材間の空間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が好ましい。これによって、当該電解質の漏れ・揮発を防ぐことができる。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導光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、導光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が、本発明はなんらこれに限定されるものではない。
<Others>
In the dye-sensitized solar cell of the present invention, the entire dye-sensitized solar cell is sealed with a resin component after the electrolyte is filled in the space between the semiconductive layer and the second conductive substrate generated by the light guide layer. Is preferred. Thereby, leakage and volatilization of the electrolyte can be prevented. 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 enclosure of the present invention can contain an electrolyte solution in a transparent case. It is preferable to partially seal the resin component in the solar cell. Further, after the dye-sensitized solar cell is wound up in a spiral shape, partial sealing with a resin component may be performed.
“Partial” means that the electrolyte solution only needs to penetrate into the light guide 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.
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to this at all.
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.
第1の導電性基材に積層した半導電層の端面に、アクリル樹脂を積層した。続いて、アクリル樹脂上に第2の導電性基材(導線をはんだ付けしてない面)を積層した後、該アクリル樹脂に紫外線を照射することにより硬化させ、半導電層−第2の導電性基材間に部分的に導光層を形成させた。 An acrylic resin was laminated on the end face of the semiconductive layer laminated on the first conductive substrate. Subsequently, after laminating a second conductive base material (surface on which the conductive wire is not soldered) on the acrylic resin, the acrylic resin is cured by irradiating with ultraviolet rays, and a semiconductive layer-second conductive layer is formed. The light guide layer was partially formed between the conductive substrates.
半導電層−第2の導電性基材間の空間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
The space between the semiconductive layer and the second conductive base material was impregnated with an electrolyte solution having the following composition, to prepare a dye-sensitized solar cell of Example 1.
・ 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導光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 本発明の色素増感太陽電池を構成する導光層に、電解質が浸透しないような部材、例えば、有機フィルム、プラスチック等を使用することにより、色素増感太陽電池としての発電量を向上させることができる。
The dye-sensitized solar cell of the present invention can use the first conductive substrate and the second conductive substrate by using the light guide layer. As a result, it is possible to provide a dye-sensitized solar cell having high conductivity and light transmittance.
Further, by using the dye-sensitized solar cell inclusion body of the present invention, electrolyte leakage and volatilization are prevented. A member that does not allow the electrolyte to penetrate into the light guide layer constituting the dye-sensitized solar cell of the present invention, for example By using an organic film, plastic or the like, the amount of power generation as a dye-sensitized solar cell can be improved.
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 導光層
31 空間
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
Claims (11)
The dye-sensitized solar cell enclosure according to claim 7, wherein a wiring hole is provided in the transparent case.
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2007
- 2007-08-02 JP JP2007201466A patent/JP2009037883A/en not_active Withdrawn
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