JP2009158388A - 色素増感太陽電池 - Google Patents

Abstract

【課題】高光電変換効率、高出力の色素増感太陽電池の作製を目的とする。すなわち、太陽電池の受光面積の拡大において、太陽電池セルの分割と集積を必要とせず、また、透明導電膜上に金属配線などの設置を必要としないで、単独のセルの大面積化により、高光電変換効率および高出力を実現し、それによって面積効率の高い太陽電池を作製することを目的とする。
【解決手段】透明基板１１上に透明導電膜１２および酸化物半導体膜１３を順次形成し、酸化物半導体膜１３に色素を吸着させてなる作用極１と、基板２２上に導電膜２１を有する対向極２とを所定の間隔を隔てて対面させ、作用極１と対向極２との間に封入された電解質３からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は受光面積を拡大し、光電変換効率を高くした色素増感太陽電池に関する。ここで受光面積とは、色素増感太陽電池において、光が照射される酸化物半導体膜の面積をいう。

クリーンで無尽蔵な太陽光エネルギーを利用して発電する太陽電池の中で、シリコン太陽電池に代わる新しいタイプの太陽電池として、製造コストが低く、豊富な原料を使用する色素増感太陽電池が提案されている（特許文献１）。この色素増感太陽電池は、光電極として、透明基板上に透明導電膜および酸化物半導体膜を順次形成するとともに酸化物薄膜の表面に色素を吸着させ、この酸化物薄膜を、酸化還元電解質を介して対向極の白金薄膜電極に接合させることにより構成されている。色素増感太陽電池は、太陽光により色素内で励起された光電子が半導体である酸化チタンなどの酸化物半導体膜に注入され、この光電子が薄膜内を移動し透明導電膜に伝達され、さらに、負荷を持つ外部回路を介して対向極に到達することにより電流が流れる。この電池は実用化されているシリコン太陽電池と比べて、製造および設備に関わるコストが安く、また原料も豊富に存在するため、次世代の太陽電池として注目されている。

色素増感太陽電池の性能を示す光電変換効率は通常、５ｍｍ角程度のミニセルと呼ばれる太陽電池セルで測定評価され、現在までに１０％を超える高い光電変換効率が報告されている（非特許文献１）。

本発明者らは、先に色素増感太陽電池においてその酸化還元電解質としてＣｕＩ（沃化銅）を含む固体電解質を使用し、太陽電池としての機械的強度および電池特性を高めた全固体型の色素増感太陽電池を提案している（特許文献２）。この電池の光電変換効率は０．２５ｃｍ²のミニセルで４％程度で、出力に換算すると１ｍＷ前後であり、この電池を実用的な電源として利用するためには、受光面積を拡大して電池の出力を大きくする必要がある。しかし、受光面積を単に拡大するだけでは、電極間距離が大きくなるために、内部抵抗の増大により電力の損失が生じ、結果的に変換効率の低下や形状因子（フィルファクタ（ＦＦ））を小さくするという問題があった。

受光面積を拡大するという産業界のニーズに応えるために、大面積の太陽電池セルを短冊形状の小面積セルに分割してモジュールを構成することにより、変換効率の低下を抑制して、電池の出力を大きくする方法が提案されている（特許文献３）。この方法によると、高出力・大面積化が可能な色素増感太陽電池の作製が可能となるが、構造が複雑で作製工程が多くなり、また、セルを細分化するほど、光電変換に寄与する太陽電池セルの有効受光面積が小さくなるなどの難点があった。

別の方法として基板に形成した透明導電膜上に、格子状の金属配線層を設けることにより、透明導電膜が大面積化しても内部抵抗を低く維持できる方法が提案されている（特許文献４）。この方法によると、透明導電膜上の金属線による集電効果により、内部抵抗の増大が抑制されるため、太陽電池セルを分割しなくても、変換効率の高い太陽電池が実現できる。しかし、銀などの金属線の消費に加えて、工程が複雑になるばかりでなく、電解質による金属線の腐食や漏電が起こりやすい。したがって、長期の使用により、変換効率や出力の低下の問題が生じる。

さらに、電解質による金属配線層の腐食を防止するため、透明導電膜を形成した透明基板上にＶ字やＵ字形状の溝加工を施し、この溝の傾斜面に金属配線層を設け、さらにこの金属配線層の上に酸化物半導体層を設けることにより、太陽電池の大面積化を可能とする方法が提案されている（特許文献５）。この方法では、金属配線層と電解質の接触が防止できるため、金属線の腐食が起こりにくくなるが、金属配線層だけでなくさらにそれを設ける溝加工も施す必要があり、工程が多く、複雑になる問題がある。

さらに、色素増感太陽電池のエネルギー変換効率を向上させることを技術的課題とし、該技術的課題を解決するために、基板や、ＦＴＯ（フッ素を含む酸化すず）およびＴＯ（フッ素を含まない酸化すず）の透明導電膜や、増感色素吸着金属酸化物を順次積層してなる表面側電極と、これに対向して設けられる対向側電極の間に電解質を配した色素増感太陽電池が提案されている（特許文献６）。しかしながら、この太陽電池では、製造コストが増大するという問題がある。

また、色素増感太陽電池の透明電極板などに用いられるＩＴＯ膜が３００℃以上の高温に曝されても、その電気抵抗値の上昇を防止することを技術的課題とし、該技術的課題を解決するために、透明基材上に２層以上の異なる透明導電膜が形成され、上層の透明導電膜が下層の透明導電膜よりも耐熱性が高いことを特徴とする色素増感太陽電池が提案されている（特許文献７）。しかしながら、この太陽電池では、透明導電膜のシート抵抗値が膜厚７００ｎｍで３．３（Ω／□）と高く、受光面積を拡大した場合、高い光電変換効率５〜８％を達成できないという問題があった。

特表平５−５０４０２３号公報 特開２００３−３３１９３８号公報 特開２００７−１８８６２号公報 特開２００７−４２３６６号公報 特開２００５−１０９０３３号公報 特開２００６−２４４８７７号公報 特開２００３−３２３８１８号公報 Md.K.Nazeeruddin, and M.Graetzel, J.Photochem. and Photobiol.A,145,79(2001)

本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、高光電変換効率、高出力の色素増感太陽電池の作製を目的とするものである。すなわち、太陽電池の受光面積の拡大において、太陽電池セルの分割と集積を必要とせず、また、透明導電膜上に金属配線などの設置を必要としないで、単一のセルの大面積化により、高光電変換効率および高出力を実現し、それによって面積効率の高い太陽電池を作製することを目的としている。

請求項１の色素増感太陽電池では、透明基板上に透明導電膜および酸化物半導体膜を順次形成し、酸化物半導体膜に色素を吸着させてなる作用極と、基板上に導電膜を有する対向極とを所定の間隔を隔てて対面させ、作用極と対向極との間に封入された電解質からなる。透明導電膜は、透明基板上に形成された酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）膜と、酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）膜上に形成されたフッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）膜の２層からなり、その膜のシート抵抗が膜厚５００ｎｍ〜１μｍで１．５〜３．０Ω／□であり、可視光透過率が８０％以上である。

請求項２の色素増感太陽電池では、酸化物半導体膜は、受光面積２０〜１００ｃｍ²の単一膜であり、光電変換効率が５〜８％である。

請求項３の色素増感太陽電池では、透明導電膜は、加熱した基板の表面に原料溶液を噴霧するスプレー熱分解法により製膜される。

請求項４の色素増感太陽電池では、酸化物半導体膜は酸化チタン膜である。

請求項５の色素増感太陽電池では、酸化物半導体膜は、加熱した基板の表面に原料溶液を噴霧するスプレー熱分解法により製膜される。

本発明の色素増感太陽電池では、透明基板上に酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）膜を形成し、さらにこの膜の上にフッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）膜を形成することにより、例えば、膜厚５００ｎｍ〜１μｍで、シート抵抗が１．５〜３．０Ω／□で、可視光透過率８０％以上で、耐熱性および耐薬品性に優れ、低コストの透明導電膜が作製できる。これにより色素増感太陽電池の面積が大型化しても色素増感太陽電池の製造コストを削減でき、セルの分割によるモジュール化あるいは透明導電膜への金属配線を設けることなく、色素増感太陽電池の光電変換効率の低下を大幅に抑制することができる。

以下、本発明の色素増感太陽電池について、図を用いて説明する。本発明の色素増感太陽電池の一実施形態の断面の模式図を図１に示す。色素増感太陽電池１００は、ガラス基板１１（透明基板）の片面に透明導電膜１２が形成され、さらにその上に酸化物半導体膜１３が形成され、この酸化物半導体膜１３に色素を吸着させた作用極１と、基板２２の片面に白金膜２１（導電膜）が形成された対向極２を電解質３を介して対向させ、封止剤４で封止した構造をしている。

酸化物半導体膜１３としては酸化すず、酸化亜鉛あるいは酸化チタンなどの酸化物半導体膜を用いることができるが、本発明の色素増感太陽電池１００において高い光電変換効率（＝発電エネルギー（Ｗ）／太陽光入射エネルギー（Ｗ））を達成するためには、酸化チタンを用いるのが好ましい。

酸化チタンの粒径は小さいほど酸化物半導体膜１３の表面積が大きくなり、色素の担持量が増えるため、光電変換効率が向上するが、小さすぎると電解質のヨウ素イオンの移動が困難になり色素への電子の輸送が困難になり、また、大きすぎると色素の担持量が不十分になり光電変換効率が低下するため、好ましくは３〜３０ｎｍに調整される。

また、酸化物半導体膜１３の膜厚は、厚い方が単位面積当りの入射光の吸収量が増えるが、厚すぎると光が到達しない無駄な部分が生ずるばかりでなく、膜の抵抗が大きくなりフィルファクタが低下し、逆に薄すぎると酸化物半導体膜１３による入射光の吸収量が不十分となり光電変換効率が低下するため、適度の厚みにする必要があり、好ましくは５〜３０μｍに調整される。

酸化物半導体膜１３はドクターブレード法、スクリーン印刷法、スピンコート法およびスプレー熱分解法などで形成することができる。これらのうち、スプレー熱分解法は他の方法と比較し、製膜後の熱処理を必要としないことおよび透明導電膜１２を構成する酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）膜１２１とフッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）膜１２２を連続的に形成して多層化できる利点があり、本発明の色素増感太陽電池の最適な作製方法である。この酸化物半導体膜１３にさらに色素を担持させ、作用極１を作製する。色素としては、吸光性に優れるルテニウム系色素などを使用することができる。

作用極１とは別に基板２２の片面に白金膜２１を形成することにより、対向極２を作製する。白金膜２１の膜厚は薄すぎるとシート抵抗が高くなり、セルの光電変換効率が低下し、厚すぎると必要以上に高価になるため、適度の膜厚にする必要があり、一般には５０ｎｍ〜２μｍ、好ましくは２００〜８００ｎｍに調整される。

このようにして作製された作用極１と対向極２を、封止剤４をスペーサとして対向させ、電解質３を封入してセルを作製する。この封止剤４により、電解質の漏出や蒸発などを防止することができる。また、電解質３としては、ヨウ素系（Ｉ^-/Ｉ₃ ^-）電解質などが用いられ、これにより、酸化された色素への電子の注入と対向電極からの電子の補給が効率的に行なわれる。また、封止剤４としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、アイオノマー樹脂あるいは紫外線硬化樹脂などを使用することができる。

このように本発明による色素増感太陽電池１００では、低抵抗率の透明導電膜１２および易色素吸着酸化物半導体膜１３を使用することにより、高光電変換効率の実現を可能にするものである。

図２は本発明の色素増感太陽電池の一実施形態の平面の模式図を示したものである。色素増感太陽電池１００では、光電変換効率５〜８％を発現するために、酸化物半導体膜１３の一辺が好ましくは２〜６ｃｍで、面積が１０〜６０ｃｍ²、より好ましくは一辺が３〜５ｃｍで、面積が２０〜５０ｃｍ²の矩形状に調整される。酸化物半導体膜１３の面積が１０ｃｍ²より小さいと光電変換効率は高いが、太陽電池として実用的な出力が得られず、また、６０ｃｍ²より大きいと光電変換効率が５％より低くなり、電池の出力が低くなる問題点がある。

図３は本発明の色素増感太陽電池の別の一実施形態の平面の模式図を示したものである。色素増感太陽電池２００は、色素増感太陽電池１００（図１、２）に比べて矩形の二辺の長さの比を大きくした点を除いて、色素増感太陽電池の一実施形態（図１、２）と同じである。図１、２で説明した要素と同一の要素については詳細な説明を省略する。

この例では、平面方向での電極間距離が短くなるため色素増感太陽電池２００の内部抵抗を小さくでき、より大面積化が可能となる。この色素増感太陽電池２００では、光電変換効率５〜８％を発現するために、酸化物半導体膜１３の一辺が好ましくは０．３〜１．５ｃｍで、面積が１０〜１２０ｃｍ²、より好ましくは一辺が０．５〜１ｃｍで、面積が２０〜１００ｃｍ²の矩形状に調整される。

酸化物半導体膜１３の面積が１０ｃｍ²より小さいと太陽電池として実用的な出力が得られず、また、１２０ｃｍ²より大きいと光電変換効率が５％より低くなり、電池出力の効率が低くなる問題点がある。

図４はガラス基板１１および透明導電膜１２の断面の模式図を示している。透明導電膜１２は酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）やアルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）あるいはフッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）などを用いることができる。

しかし、色素増感太陽電池１００、２００（図１〜図３）の作製においては５００℃前後での熱処理工程が必要であること、および酸性電解液を用いることなどより、酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）と比べて耐熱性および耐薬品性に優れ、コストが低いフッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）が好ましい。

しかし、フッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）は可視光透過率が８０％以上のもので、シート抵抗が１０Ω／□程度と、酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）よりも高抵抗であり、大面積セルで高い光電変換効率を得るためにはさらにシート抵抗を低くする必要がある。

本発明者らはガラス基板上１１に酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）膜１２１を形成し、さらにこの膜の上にフッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）膜１２２を形成することにより、膜のシート抵抗が膜厚５００ｎｍ〜１μｍで１．５〜３．０Ω／□であり、可視光透過率８０％以上で、耐熱性および耐薬品性に優れ、低コストの透明導電膜１２が作製できることを見出した。

これにより色素増感太陽電池の面積が大型化しても色素増感太陽電池１００、２００の製造コストを削減でき、セルの分割によるモジュール化あるいは透明導電膜への金属配線を設けることなく、光電変換効率の低下を大幅に抑制することが可能となった。

酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）膜１２１とフッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）膜１２２の膜厚はシート抵抗、可視光透過率、耐熱性および耐薬品性のいずれも太陽電池セル用透明導電膜として好適となるように選ばれるが、好ましくは酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）膜１２１の膜厚が３００〜８００ｎｍ、フッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）膜１２２の膜厚が１００〜４００ｎｍに調整され、より好ましくは透明導電膜１２全体の膜厚合計が１μｍ以下に調整される。

透明導電膜１２は加熱した基板の上に原料溶液を間歇的に噴霧するスプレー熱分解（ＳＰＤ）法により、大気中で容易に得ることができる。まず、酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）原料をアルコールなどに溶解した０．１〜１．０ｍｏｌ／ｌの濃度の原料溶液を、５００℃前後に加熱されたガラス基板１１上に間歇的に噴霧し、酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）膜１２１を形成する。

続けてフッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）原料を同様の方法で作製し、酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）膜１２１上に噴霧し、フッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）膜１２２を形成する。これにより、シート抵抗が低く、可視光透過率が高く、耐熱性および耐薬品性に優れ、低コストの透明導電膜１２を作製することができ、太陽電池セルの大面積化を可能とする。

つぎに本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。

実施例１
酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）の製膜原料として、インジウムアセチルアセトナートおよびジブチルすずアセテートを所定量混合し、これをアセチルアセトンに溶かして溶液を調製した。また、フッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）の製膜原料として、ジブチルすずジアセテートをエタノールに溶かし、これに所定量のフッ化アンモニウム水溶液を添加した溶液を調製した。

酸化物半導体１３の製膜原料として、チタンテトライソプロポキシドをエタノールで希釈し、これを加熱煮沸することにより平均粒径５ｎｍの酸化チタンのナノ粒子分散溶液を得た。これに酸化チタン微粒子［日本アエロジル社製Ｐ２５］を加え、さらに酢酸を加えて酸化チタンの分散溶液を得た。

スプレー熱分解薄膜形成装置［ＳＰＤ研究所製ＫＭ−１５０］を用いて、４６０℃に加熱された３．５ｃｍ×９．０ｃｍのガラス製の基板１１［コーニング社製＃１７３７］上に、酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）原料溶液を１回当り０．５ｍｌずつ、基板温度が下がらないように休止間隔をおきながら１５０回噴霧して膜厚６２０ｎｍの酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）膜１２１（図４）を形成した。

さらにこの膜１２１の上に、基板温度を５２０℃に保持して、フッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）原料溶液を１回当り０．６ｍｌずつ、基板温度が下がらないように休止間隔をおきながら５０回噴霧し、膜厚１７０ｎｍのフッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）膜１２２（図４）を形成した。得られた透明導電膜１２は密着性の良い均一なＦＴＯ／ＩＴＯの２層膜であった。

次に透明導電膜１２を形成した基板１１（３．５ｃｍ×９．０ｃｍ）上に３ｃｍ×８ｃｍの矩形状のマスクを作製し、基板温度を４５０℃に保持して、酸化チタンの分散溶液を同様に１回当り２．３ｍｌずつ、基板温度が下がらないように休止間隔をおきながら５００回噴霧し、膜厚１３μｍの酸化チタン膜を酸化物半導体膜１３として形成した。この酸化チタン膜にルテニウム色素［ソーラロニクス社製Ｎ７１９］を担持して作用極１とした。

一方、対向極２として３．５ｃｍ×９．０ｃｍのガラス製の基板２２［コーニング社製＃１７３７］上に、スパッタリング装置［アネルバ社製］によって、膜厚６００ｎｍの白金膜２１を形成した。

封止剤４としてアイオノマーフィルムを用い、電解質の注入口を残して酸化物半導体膜１３を取り囲むように対向極２上に枠状に貼り付け、作用極１と対向極２を、重ねて貼り合わせ加熱して封止する。注入口よりヨウ化リチウムおよびヨウ素を含むアセトニトリル溶液の電解質３を注入し、注入口をエポキシ樹脂により封止して、受光面積２４ｃｍ²（３ｃｍ×８ｃｍ）の色素増感太陽電池を作製した。

実施例２
実施例１において、膜厚７３０ｎｍの酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）膜１２１、膜厚２７０ｎｍのフッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）膜１２２を形成し、酸化チタン膜（酸化物半導体膜１３）の受光面積を５０ｃｍ²（５ｃｍ×１０ｃｍ）としたこと以外は、実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。

実施例３
実施例１と同様の原料溶液を用い、２ｃｍ×３０ｃｍのガラス製の基板１１［コーニング社製１７３７］を４５０℃に加熱されたホットプレート上に置き、ハンドスプレー装置を用い、１回当り１．３ｍｌずつ休止間隔をおきながら６０回噴霧して膜厚３５０ｎｍの酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）膜１２１（図４）を形成した。

またこの膜１２１の上に、基板温度を５００℃に保持して、１回当り１．１ｍｌで３０回噴霧して膜厚１５０ｎｍのフッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）膜１２２（図４）を形成し、２層膜より成る透明導電膜１２を得た。

次に、この透明導電膜１２上に一辺が１ｃｍ×２８ｃｍの矩形状のマスクを作製し、基板温度４６０℃に保持して酸化チタンの分散溶液を１回当り２．０ｍｌずつ、４８０回噴霧して膜厚１２μｍの酸化チタン膜を酸化物半導体膜１３として形成した。

この酸化チタン膜にルテニウム色素［ソーラロニクス社製Ｎ７１９］を担持して作用極１とした。また、対向極２として、実施例１と同様にして、２ｃｍ×３０ｃｍ角のガラス製の基板２２上に、スパッタリング法により膜厚４００ｎｍの白金膜２１を形成した。

封止剤４としてアイオノマーフィルムを用い、電解質の注入口を残して酸化物半導体膜１３を取り囲むように対向極２上に枠状に貼り付け、作用極１と対向極２を重ねて貼り合わせ、加熱して封止する。注入口よりヨウ化リチウムおよびヨウ素を含むアセトニトリル溶液の電解質３を注入し、注入口をエポキシ樹脂により封止して、受光面積２８ｃｍ²（１ｃｍ×２８ｃｍ）の色素増感太陽電池を作製した。

実施例４
実施例３において、膜厚６１０ｎｍの酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）膜１２１、膜厚３３０ｎｍのフッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）１２２を形成し、酸化チタン膜の受光面積を１００ｃｍ²（１ｃｍ×１００ｃｍ）としたこと以外は、実施例３と同様にして色素増感太陽電池を作製した。

実施例５
実施例３において、膜厚５４０ｎｍの酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）膜１２１、膜厚２３０ｎｍのフッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）１２２膜を形成したこと以外は、実施例３と同様にして色素増感太陽電池を作製した。

比較例１
実施例１において、フッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）原料溶液を０．７ｍｌずつ１５０回噴霧して膜厚８００ｎｍのフッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）膜としたこと以外は、実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製した。

比較例２および３
実施例１において、酸化物半導体膜の原料として、平均粒径７ｎｍの酸化すずナノ粒子および平均粒径５ｎｍの酸化亜鉛ナノ粒子を用いたこと以外は、実施例１と同様にして色素増感太陽電池を作製し、それぞれ比較例２および３とした。

次に、各実施例および各比較例で得られた透明導電膜および色素増感太陽電池の物性を以下の方法に基づいて評価した。

［可視光透過率］
分光光度計〔日本分光製Ｖ−５７０〕を用いて、波長領域４００〜８００ｎｍにおける透明導電膜の拡散光透過率の積分面積を波長区間で除することにより、可視光透過率を算出した。
［シート抵抗］
四端子シート抵抗測定器〔三菱化学製Ｌｏｒｅｓｔａ−ＧＰＭＣＰ−Ｔ６００〕を用いて、透明導電膜のシート抵抗を測定した。
［光電変換効率］
太陽電池評価システム〔ＪＡＳＣＯ製ＣＥＰ−２５ＢＸ〕を用いて、ＡＭ１．５の光照射下で色素増感太陽電池の開放電圧、短絡電流および光電変換効率を評価した。

各実施例および比較例で得られた透明導電膜の可視光透過率、シート抵抗および色素増感太陽電池の受光面積および寸法、開放電圧、短絡電流、光電変換効率の値を表１に示す。

表１に示すように、各実施例で得られた色素増感太陽電池はシート抵抗の低い透明導電膜および多孔質酸化チタン半導体膜を使用することにより、受光面積が大きくても高い光電変換効率を有することがわかる。

したがって、本発明により得られた色素増感太陽電池は、従来の色素増感太陽電池のように大面積化による光電変換効率の低下を防ぐために、セルを小面積セルに分割したり、あるいは透明導電膜上に低抵抗化のための金属配線層を設けることなく、高い光電変換効率を発揮できることがわかる。

本発明の色素増感太陽電池の一実施形態を示す断面の模式図である。 本発明の色素増感太陽電池の一実施形態を示す平面の模式図である。 本発明の色素増感太陽電池の別の一実施形態を示す平面の模式図である。 ガラス基板および透明導電膜の断面の模式図である。

符号の説明

１ 作用極
２ 対向極
３ 電解質
４ 封止剤
１１ ガラス基板
１２ 透明導電膜
１３ 酸化物半導体膜
２１ 白金膜
２２ 基板
１００、２００ 色素増感太陽電池
１２１ 酸化インジウム・すず膜
１２２ フッ素ドープ酸化すず膜

Claims (5)

1. 透明基板上に透明導電膜および酸化物半導体膜を順次形成し、前記酸化物半導体膜に色素を吸着させてなる作用極と、基板上に導電膜を有する対向極とを所定の間隔を隔てて対面させ、前記作用極と前記対向極との間に封入された電解質からなる色素増感太陽電池であって、前記透明導電膜は、前記透明基板上に形成された酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）膜と、前記酸化インジウム・すず（ＩＴＯ）膜上に形成されたフッ素ドープ酸化すず（ＦＴＯ）膜の２層からなり、その膜のシート抵抗が膜厚５００ｎｍ〜１μｍで１．５〜３．０Ω／□であり、可視光透過率が８０％以上であることを特徴とする色素増感太陽電池。
2. 請求項１記載の色素増感太陽電池において、
   酸化物半導体膜は、受光面積２０〜１００ｃｍ²の単一膜であり、光電変換効率が５〜８％であることを特徴とする色素増感太陽電池。
3. 請求項１記載の色素増感太陽電池において、
   前記透明導電膜は、加熱した基板の表面に原料溶液を噴霧するスプレー熱分解法により製膜されることを特徴とする色素増感太陽電池。
4. 請求項１記載の色素増感太陽電池において、
   前記酸化物半導体膜は、酸化チタン膜であることを特徴とする色素増感太陽電池。
5. 請求項１記載の色素増感太陽電池において、
   前記酸化物半導体膜は、
   加熱した基板の表面に原料溶液を噴霧するスプレー熱分解法により製膜されることを特徴とする色素増感太陽電池。

Images