JP2009187715A - 酸化物半導体電極用積層体、酸化物半導体電極、および色素増感型太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、耐熱性を有する耐熱基板と、上記耐熱基板上にパターン状に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含有する剥離層と、上記剥離層を覆うように形成され、金属酸化物半導体微粒子を含有し、上記剥離層よりも空孔率が低い酸化物半導体層と、上記酸化物半導体層上に形成され、金属酸化物からなる第1電極層と、上記第1電極層上であり、かつ上記剥離層が形成されていない領域上にパターン状に形成された導電層とを有することを特徴とする、酸化物半導体電極用積層体を提供することにより、上記課題を解決するものである。
【選択図】図1
Description
このような色素増感型太陽電池には、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層を有する酸化物半導体電極が用いられている。
また、本発明の酸化物半導体電極用積層体は、上記導電層が上記第1電極層上であり、かつ上記剥離層が形成されていない領域上に形成されていることにより、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて作製した色素増感型太陽電池モジュールにおいて、上記導電層が酸化還元対の作用によって腐食されることを防止できる。このため、本発明によれば耐久性の高い色素増感型太陽電池モジュールを得ることができる。
さらに、本発明の酸化物半導体電極用積層体は、上記導電層が形成された第1電極側の表面を任意の基材に接着させ、上記耐熱基板を剥離することより、転写法を用いて酸化物半導体電極を作製することができるものである。ここで、本発明においては上記剥離層がパターン状に形成されていることから、上記耐熱基板を剥離する際に上記剥離層が形成されている部位のみを選択的に任意の基材上に転写することができる。このため、本発明によれば、上記酸化物半導体層がパターニングされた酸化物半導体電極を簡易な工程で作製することができる結果、高生産性で色素増感型太陽電池モジュールを作製することができる。
このようなことから、本発明によれば従来よりも厚みが大きい導電層を備えることにより、光電変換効率が高く、かつ耐久性に優れた色素増感型太陽電池モジュールを転写法によって作製することが可能な、酸化物半導体電極用積層体を提供することができる。
また、本発明の酸化物半導体電極は、上記導電層が上記第1電極層の上記接着層側の表面上であり、かつ上記封止層が形成された領域と対向する位置に、上記接着層に収納されるように形成されていることにより、本発明の酸化物半導体電極を用いて作製した色素増感型太陽電池モジュールにおいて、上記導電層が酸化還元対の作用によって腐食されることを防止できる。このため、本発明によれば耐久性の高い色素増感型太陽電池モジュールを得ることができる。
以下、これらについて順に説明する。
まず、本発明の酸化物半導体電極用積層体について説明する。上述したように本発明の酸化物半導体電極用積層体は、耐熱性を有する耐熱基板と、上記耐熱基板上にパターン状に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含有する剥離層と、上記剥離層を覆うように形成され、金属酸化物半導体微粒子を含有し、上記剥離層よりも空孔率が低い酸化物半導体層と、上記酸化物半導体層上に形成され、金属酸化物からなる第1電極層と、上記第1電極層上であり、かつ上記剥離層が形成されていない領域上にパターン状に形成された導電層とを有することを特徴とするものである。
また、本発明の酸化物半導体電極用積層体は、上記導電層が上記第1電極層上であり、かつ上記剥離層が形成されていない領域上に形成されていることにより、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて作製した色素増感型太陽電池モジュールにおいて、上記導電層が酸化還元対の作用によって腐食されることを防止できる。このため、本発明によれば耐久性の高い色素増感型太陽電池モジュールを得ることができる。
さらに、本発明の酸化物半導体電極用積層体は、上記導電層が形成された第1電極側の表面を任意の基材に接着させ、上記耐熱基板を剥離することより、転写法を用いて酸化物半導体電極を作製することができるものであるが、本発明においては上記剥離層がパターン状に形成されていることから、上記耐熱基板を剥離する際に上記剥離層が形成されている部位のみを選択的に任意の基材上に転写することができる。このため、本発明によれば、上記酸化物半導体層がパターニングされた酸化物半導体電極を簡易な工程で作製することができる結果、高生産性で色素増感型太陽電池モジュールを作製することができる。
このようなことから、本発明によれば従来よりも厚みが大きい導電層を備えることにより、光電変換効率の高く、かつ耐久性に優れた色素増感型太陽電池モジュールを転写法によって作製することが可能な、酸化物半導体電極用積層体を提供することができる。
以下、本発明の酸化物半導体電極に用いられる各構成について順に説明する。
まず、本発明に用いられる導電層について説明する。本発明に用いられる導電層は、後述する第1電極層上であり、かつ上記剥離層が形成されていない領域上にパターン状に形成されたものであり、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて作製される酸化物半導体電極において、酸化物半導体層等での光電変換によって生じる電流を集電する機能を有するものである。
以下、このような導電層について説明する。
なお、本発明においては導電層が、第1電極層の耐熱基板とは反対側の表面上に形成されていることから、例えば、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて作製した酸化物半導体電極を、色素増感型太陽電池モジュールに用いた場合であっても、上記導電層が酸化還元対等によって腐食されることが少ない。したがって、本発明においては上記導電性材料を選択する際に、特に耐腐食性等を考慮することなく、任意の導電性材料を選択することができるという利点もある。
また、上記パターンの形状としては特に限定されるものではなく、上記導電層のパターンを形成する細線の線幅や、開口率等に合わせて適宜設定することができる。本発明においては、なかでも格子状のものが好ましい。これにより上記導電層を均一に配置することが容易になるからである。
次に、本発明に用いられる多孔質層について説明する。本発明に用いられる多孔質層は、後述する耐熱基板上であり、かつ、後述する剥離層を覆うように形成されるものである。また本発明に用いられる多孔質層は、金属酸化物半導体微粒子を含有するものであり、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて作製される酸化物半導体電極に半導体特性を付与する性質を有するものである。
以下、このような多孔質層について詳細に説明する。
本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子としては、半導体特性を備える金属酸化物からなるものであれば特に限定されるものではなく、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて作製される酸化物半導体電極の用途等に応じて適宜選択して用いることができる。本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子を構成する金属酸化物としては、例えば、TiO2、ZnO、SnO2、ITO、ZrO2、MgO、Al2O3、CeO2、Bi2O3、Mn3O4、Y2O3、WO3、Ta2O5、Nb2O5、La2O3等を挙げることができる。これらの金属酸化物半導体微粒子は、多孔性の酸化物半導体層を形成するのに適しており、エネルギー変換効率の向上、コストの削減を図ることができるため本発明に好適に用いられる。
なかでも本発明においては、上記半導体酸化物微粒子としてTiO2からなるものを用いることが最も好ましい。TiO2は特に半導体特性に優れるからである。
なお、粒径の異なる金属酸化物半導体微粒子を併用することにより、酸化物半導体層における光散乱効果を高めることができるため、例えば、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて色素増感型太陽電池モジュールを作製した場合に、色素増感剤による光吸収を効率的に行うことが可能となるという利点がある。
本発明に用いられる酸化物半導体層には、上記金属酸化物半導体微粒子の他に任意の成分が含まれていてもよい。本発明に用いられる任意の成分としては、本発明の酸化物半導体電極用積層体に所望の機能を付与できるものであれば特に限定されるものではない。なかでも本発明に用いられる酸化物半導体層には、任意成分として色素増感剤が含まれることが好ましい。すなわち、本発明における酸化物半導体層に含まれる金属酸化物半導体微粒子の表面に色素増感剤が付着していることが好ましい。上記酸化物半導体層に色素増感剤が含まれることにより、本発明の酸化物半導体電極用積層体を色素増感型太陽電池モジュールを作製するために用いる場合に、色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を簡易化できるからである。
本発明に用いられる酸化物半導体層の厚みは、本発明の酸化物半導体電極用積層体の用途に応じて、適宜決定できるものであり特に限定されるものではい。なかでも本発明における酸化物半導体層の厚みは、通常、1μm〜100μmの範囲内であることが好ましく、特に5μm〜30μmの範囲内であることが好ましい。酸化物半導体層の厚みが上記範囲よりも厚いと、酸化物半導体層自体の凝集破壊が起りやすく、膜抵抗となりやすくなってしまう場合があるからである。また、上記範囲よりも薄いと厚みが均一な酸化物半導体層を形成するのが困難となったり、例えば、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて色素増感型太陽電池を作製した場合に、色素増感剤を含んだ酸化物半導体層が太陽光などを十分に吸収できないために、性能不良になる可能性があるからである。
次に、本発明に用いられる剥離層について説明する。本発明に用いられる剥離層は、金属酸化物半導体微粒子を含有し、上記耐熱基板上にパターン状に形成されるものである。また、本発明に用いられる剥離層は、上述した酸化物半導体層と後述する耐熱基板との密着力を低減し、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて、転写用により酸化物半導体電極を作製する際に、剥離層に重なるように形成された酸化物半導体層のみを選択的に耐熱基板から剥離させ、酸化物半導体層(多孔質層)がパターン状に形成された酸化物半導体電極を作製することを可能にするものである。
以下、このような剥離層について説明する。
次に、本発明に用いられる第1電極層について説明する。本発明に用いられる第1電極層は金属酸化物からなるものであり、上記酸化物半導体層上に形成されるものである。
以下、このような第1電極層について説明する。
なお、上記厚みは、第1電極層が複数の層が積層された構成される場合には、すべての層の厚みを合計した総厚みを指すものとする。
次に、本発明に用いられる耐熱基板について説明する。本発明に用いられる耐熱基板としては、所望の耐熱性を有するものであれば特に限定されない。なかでも、本発明の電極用積層体は、耐熱基板上に酸化物半導体層および上記剥離層が形成される過程において高温の焼成処理がなされることが一般的であることから、本発明に用いられる耐熱基板としては、上記酸化物半導体層および上記剥離層を形成する際に行われる焼成処理時の加熱温度に耐え得る耐熱性を有することが好ましい。このような十分な耐熱性を備える耐熱基板を用いることにより、本発明の酸化物半導体電極用積層体を製造する過程において、上記酸化物半導体層および上記剥離層を形成する際に焼成処理を充分に高温で行うことができるため、上記酸化物半導体層および上記剥離層を構成する金属酸化物半導体微粒子間の結着性を高くすることができるという利点がある。
また、上記耐熱基板は、可撓性を有することが好ましい。Roll to Roll方式により酸化物半導体電極用積層体を製造することが可能となるからである。
本発明の酸化物半導体電極用積層体の用途は特に限定されるものではないが、特に色素増感型太陽電池モジュールの作製に用いられる酸化物半導体電極を作製するために用いられる。すなわち、色素増感型太陽電池モジュールに用いられる酸化物半導体電極は、酸化物半導体層(多孔質層)がパターン状に形成された構成を有するものであるが、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いれば、剥離層が形成された部位に形成された酸化物半導体層を選択的に任意の基材上に転写することによって容易に酸化物半導体層がパターン状に形成された酸化物半導体電極を作製できるため、このような用途に好適に用いられる。また、本発明の酸化物半導体電極用積層体には、上述したような態様で導電層が形成されていることから、光電変換効率に優れ、かつ耐久性が良好な酸化物半導体電極を作製することができる。
本発明の酸化物半導体電極用積層体は、一般的に公知の手法を用いて製造することができる。このような方法としては、例えば、耐熱基板を用い、上記耐熱基板上に金属酸化物半導体微粒子を含有する剥離層形成塗工液をパターン状に塗工することにより、パターン状の剥離層形成用層を形成する剥離層形成用層形成工程と、上記剥離層形成用層を覆うように上記耐熱基板上に金属酸化物半導体微粒子を含有する酸化物半導体層形成用塗工液を塗工することにより、酸化物半導体層形成用層を形成する酸化物半導体層形成用層形成工程と、上記剥離層形成用層および酸化物半導体層形成用層を焼成することにより剥離層および酸化物半導体層を形成する焼成工程と、上記酸化物半導体層上に金属酸化物からなる第1電極層を形成する第1電極層形成工程と、上記第1電極層上であり、かつ上記剥離層が形成されていない領域に導電層を形成する導電層形成工程と、を有する方法を挙げることができる。
以下、本発明の酸化物半導体電極用積層体の製造方法の一例として、このような方法について詳細に説明する。
まず、上記剥離層形成工程について説明する。上述したように本工程は、耐熱基板を用い、上記耐熱基板上に金属酸化物半導体微粒子を含有する剥離層形成塗工液をパターン状に塗工することにより、パターン状の剥離層形成用層を形成する工程である。
本工程に用いられる剥離層形成用塗工液としては、通常、金属酸化物半導体微粒子と、有機物と、溶媒とからなり、必要に応じて他の化合物を含むものが用いられる。ここで、上記剥離層形成用塗工液に用いられる金属酸化物半導体微粒子については、上記「2.酸化物半導体層」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
次に、上記剥離層形成用塗工液を耐熱基板上にパターン状に塗布する方法について説明する。本工程において上記剥離層形成用塗工液を塗布する方法としては、所望のパターン状に塗布できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、スクリーン印刷法、ダイコート法、グラビアコート法、およびオフセットコート法等を挙げることができる。
まず、上記酸化物半導体層形成用層形成工程について説明する。本工程は、上記剥離層形成用層を覆うように上記耐熱基板上に金属酸化物半導体微粒子を含有する酸化物半導体層形成用塗工液を塗工することにより、酸化物半導体層形成用層を形成する工程である。
本工程に用いられる酸化物半導体層形成用塗工液としては、通常、上記金属酸化物半導体微粒子以外に、樹脂を含有するものが用いられる。ここで、上記金属酸化物半導体微粒子については、上記「2.酸化物半導体層」の項において説明したものと同様であるため、ここで説明は省略する。
次に、上記焼成工程について説明する。本工程は上記剥離層形成用層形成工程によって形成された剥離層形成用層、および上記酸化物半導体層形成用層によって形成された酸化物半導体層形成用層を焼成することにより多孔質体である剥離層および酸化物半導体層を形成する工程である。
次に、上記第1電極層形成工程について説明する。本工程は、上記酸化物半導体層上に金属酸化物からなる第1電極層を形成する工程である。
次に、上記導電層形成工程について説明する。本工程は、上記第1電極層上であり、かつ上記剥離層が形成されていない領域に導電層を形成する工程である。
次に、本発明の酸化物半導体電極について説明する。上述したように、本発明の酸化物半導体電極は、基材と、上記基材上に形成され、熱可塑性樹脂からなる接着層と、上記接着層上に形成され、金属酸化物からなる第1電極層と、上記第1電極層上にパターン状に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層と、上記第1電極層上であり、かつ、上記多孔質層が形成されていない領域に形成された封止層と、上記第1電極層の上記接着層側の表面上であり、かつ上記封止層が形成された領域と対向する位置に、上記接着層に収納されるように形成された導電層と、を有することを特徴とするものである。
また、本発明の酸化物半導体電極は、上記導電層が上記第1電極層の上記接着層側の表面上であり、かつ上記封止層が形成された領域と対向する位置に、上記接着層に収納されるように形成されていることにより、本発明の酸化物半導体電極を用いて作製した色素増感型太陽電池モジュールにおいて、上記導電層が酸化還元対の作用によって腐食されることを防止できる。このため、本発明によれば耐久性の高い色素増感型太陽電池モジュールを得ることができる。
以下、本発明の酸化物半導体電極に用いられる各構成について順に説明する。
まず、本発明に用いられる基材について説明する。本発明に用いられる基材としては、本発明に用いられる第1電極層、接着層、導電層、封止層および多孔質層を支持することが可能な程度の自己支持性を有するものであれば特に限定されるものではない。したがって、本発明に用いられる基材は可撓性を有するフレキシブル材であってもよく、または、石英ガラス、パイレックス(登録商標)、合成石英板等の可撓性を有さないリジッド材であってもよい。なかでも本発明に用いられる基材はフレキシブル材であることが好ましく、上記フレキシブル材のなかでもフィルム基材であることが好ましい。フィルム基材は加工性に優れ、製造コストの低減ができるからである。
次に、本発明に用いられる接着層について説明する。本発明に用いられる接着層は、上述した基材上に形成され、熱可塑性樹脂からなるものである。本発明に用いられる接着層は、主として本発明の酸化物半導体電極を転写法によって作製する場合に、第1電極層と基材とを接着させ、転写を容易にさせる機能を果たすものである。
次に、本発明に用いられる多孔質層について説明する。本発明に用いられる多孔質層は、上記第1電極層上にパターン状に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含むものであり、本発明の酸化物半導体電極に半導体としての特性を付与する機能を有するものである。
次に、本発明に用いられる封止層について説明する。本発明に用いられる封止層は、上記第1電極層上であり、かつ、上記多孔質層が形成されていない領域に形成されるものである。また、本発明に用いられる封止層は、例えば、本発明の酸化物半導体電極を用いて色素増感型太陽電池モジュールを作製した場合に、各多孔質層を密封し、ここの色素増感型太陽電池セル間を絶縁する機能を有するものである。
次に、本発明に用いられる導電層について説明する。本発明に用いられる封止層は、上記第1電極層の上記接着層側の表面上であり、かつ上記封止層が形成された領域と対向する位置に、上記接着層に収納されるように形成されるものである。また、本発明に用いられる導電層は、本発明の酸化物半導体電極の電気抵抗を低減し、光電変換効率を向上させる機能を有するものである。
本発明の酸化物半導体電極は、少なくとも上記基材、接着層、第1電極層、導電層および多孔質層を有するものであるが、必要に応じて他の任意の構成を有するものであってもよい。本発明に用いられる任意の構成は特に限定されるものではなく、本発明の酸化物半導体電極の用途や、本発明の酸化物半導体電極の製造方法に応じて任意の機能を有するものを用いることができる。
本発明の酸化物半導体電極は、色素増感型光充電キャパシタに用いられる色素増感型光充電キャパシタ用基材、エレクトロクロミックディスプレイに用いられるエレクトロクロミックディスプレイ用基材、光触媒反応を用いて大気中の汚染物質を分解できる汚染物質分解基板、および色素増感型太陽電池に用いられる色素増感型太陽電池用基材等として用いることができるが、なかでも色素増感型太陽電池モジュールに好適に用いられる。
本発明の酸化物半導体電極は、一般的に公知の手法を用いて製造することができる。本発明の酸化物半導体電極の製造方法としては、例えば、上述した本発明に係る酸化物半導体電極用積層体を用い、上記酸化物半導体電極用積層体の上記第1電極層上に、接着層を介して基材を接着する基材接着工程と、上記耐熱基板を上記多孔質層から剥離する耐熱基板剥離工程と、上記第1電極層の上記導電層が形成された領域と対向する表面上に封止層を形成する封止層形成工程と、を有するものを挙げることができる。このような方法によれば、剥離層に積層されるように形成された酸化物半導体層のみを、上記基材上に転写させることができるため、パターン状に形成された多孔質層を有する酸化物半導体電極を容易に作製することができる。
以下、本発明の酸化物半導体電極の製造方法の一例として、このような方法について詳細に説明する。
まず、上記基材接着工程について説明する。本工程は、上記本発明に係る酸化物半導体電極用積層体を用い、当該酸化物半導体電極用積層体の第1電極層上に接着層を介して基材を接着する工程である。
次に、上記耐熱基板剥離工程について説明する。本工程は上記基材接着工程の後、多孔質層上に接着された耐熱基板を、上記多孔質層から剥離する工程である。
上記封止層形成工程において、封止層を形成する方法としては、上記第1電極層の上記導電層が形成された領域と対向する表面上に封止層を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、上記多孔質層のパターンに合わせて、パターン状に形成した封止層を上記第1電極層上に貼合する方法を例示することができる。
次に、本発明の色素増感型太陽電池モジュールについて説明する。上述したように、本発明の色素増感型太陽電池モジュールは、上記本発明に係る酸化物半導体電極、および、対向基材と、上記対向基材上に形成され、金属酸化物からなる第2電極層とを有する対電極基材が、上記多孔質層と上記第2電極層とが対向するように上記封止層を介して接着されており、さらに上記酸化物半導体電極、上記対電極基材との間に酸化還元対を含む電解質層が形成された構成を有することを特徴とするものである。
以下、本発明の色素増感型太陽電池モジュールに用いられる各構成について順に説明する。
まず、本発明に用いられる酸化物半導体電極について説明する。本発明に用いられる酸化物半導体電極は、上記本発明に係る酸化物半導体電極であり、多孔質層に色素増感剤が含まれるものである。
このような酸化物半導体電極については、上記「B.酸化物半導体電極」の項において説明したものと同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。
次に、本発明に用いられる電解質層について説明する。本発明における電解質層は、酸化還元対を含むものである。
さらに、上記臭素および臭化物の組合せとしては、例えば、LiBr、NaBr、KBr、CaBr2等の金属臭化物と、Br2との組合せを挙げることができる。
また、電解質層を液体状とした場合には、例えば、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、炭酸プロピレンなどを溶媒とし、酸化還元対を含んだものや、同じくイミダゾリウム塩をカチオンとするイオン性液体を溶媒とすることができる。
さらに、電解質層を固体状とした場合には、酸化還元対を含まずにそれ自身が正孔輸送剤として機能するものであればよく、例えばCuI、ポリピロール、ポリチオフェンなどを含む正孔輸送剤であってもよい。
次に本発明に用いられる対電極基材について説明する。本発明における対電極基材は、第2電極層および対向基材からなるものである。
本発明に用いられる第2電極層としては、所望の導電性を有する金属酸化物からなるものであれば特に限定されるものではない。なお、上述したように本発明に用いられる酸化物半導体電極が有する第1電極層は、同じく金属酸化物からなるものであり、スプレー熱分解法によって上記多孔質層上に形成されたものであるが、本発明に用いられる第2電極層は、スプレー熱分解法によって形成されたものに限定されるものではない点において、上記第1電極層と異なるものである。
本発明における対向基材は、上記「B.酸化物半導体電極」の、基材の項において説明したものと同様のものを用いることができるため、ここでの説明は省略する。
本発明に用いられる対電極基材には必要に応じて、上記第2電極層および対向基材以外のその他の構成を有するものであってもよい。本発明に用いられるその他の構成としては、触媒層を挙げることができる。本発明においては、上記第2電極層上に触媒層が形成されていることにより、本発明の色素増感型太陽電池をより発電効率に優れたものにできる。このような触媒層の例としては、上記第2電極層上にPtを蒸着した態様を挙げることができるが、この限りではない。
次に本発明の色素増感型太陽電池モジュールの作製方法の一例について説明する。本発明の色素増感型太陽電池モジュールは、上記本発明の酸化物半導体電極が有する多孔質層と、上記対電極基材が有する第2電極基材との間に電解質層を形成することにより製造することができる。
(1)剥離層形成工程
剥離層形成用塗工液として、一次粒径20nmのTiO2微粒子(日本アエロジル)9.1質量%およびエチルセルロース(日新化成社製)9.1質量%、およびターピネオール81.8質量%を含む塗工液を準備した。この剥離層形成用塗工液をガラス基板(厚み1mm)上にスクリーン印刷法により、1cm×1cmの領域を5mm間隔に正方形に4箇所塗工し120℃10分で乾燥させ、剥離層形成用層を形成した。
次に、酸化物半導体層形成用塗工液としてSolaronix SA社製Ti Nanoxide T/SPを準備し、剥離層形成用層が形成されたガラス基板上にスクリーン印刷法にて剥離層形成用層を覆うように5cm×5cmの領域に酸化物半導体層形成用層を積層した。
次に、電気マッフル炉(デンケン社製P90)を用い500℃、30分間、大気圧雰囲気下にて焼成した。これにより、多孔質体として形成された剥離層および酸化物半導体層を得た。
その後、エタノールに塩化インジウム0.1mol/L、塩化スズ0.005mol/Lを溶解した第1電極層形成用塗工液を用意し、上記焼成を行ったガラス基板を、酸化物半導体層を上向きにし、ホットプレート(400℃)上へ設置し、この加熱された酸化物半導体層上に、上述の塗工液を超音波噴霧器により噴霧し、透明電極層であるITO膜を500nm形成した。
次に、ITO膜上であり、かつ剥離層が形成されていない領域5mm間隔幅の中に1mmの線幅で銀ペーストにより導電層を形成した。これにより、本発明の酸化物半導体電極用積層体を得た。
なお、形成された導電層の膜厚を、触針式膜厚計(Dektak)にて測定したところ、50μmであった。
基材としてPETフィルム(東洋紡社製 E5100 厚み125μm)上に接着層としてヒートシール剤(バイネル:デュポン)を配置し、実施例1で作製した酸化物半導体電極用積層体のITO膜面と135℃で貼り合せた。
色素増感剤としてルテニウム錯体(小島化学株式会社RuL2(NCS)2)を無水エタノール溶液に濃度3×10−4mol/Lとなるように溶解させ、吸着用色素溶液を作製し、実施例2で作製した酸化物半導体電極を浸漬することにより多孔質層に増感色素を担持させた。
導電層を形成しなかったこと以外は実施例と同様にして色素増感太陽電池モジュールを作製した。作製した色素増感型太陽電池モジュールの評価は、AM1.5、擬似太陽光(入射光強度100mW/cm2)を光源として、色素吸着させた酸化物半導体層を有する基材側から入射させ、ソースメジャーユニット(ケースレー2400型)にて電圧印加により電流電圧特性を測定した。その結果、短絡電流15、0mA/cm2、開放電圧712mV、曲線因子0.36、変換効率3.7%であった。
2 … 剥離層
3 … 酸化物半導体層
4 … 第1電極層
5 … 導電層
10 … 酸化物半導体電極用積層体
20、20’ … 酸化物半導体電極
21 … 基材
22 … 接着層
23 … 多孔質層
24 … 封止層
30 … 色素増感型太陽電池モジュール
31 … 電解質層
40 … 対電極基材
41 … 対向基材
42 … 第2電極層
Claims (5)
- 耐熱性を有する耐熱基板と、
前記耐熱基板上にパターン状に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含有する剥離層と、
前記剥離層を覆うように形成され、金属酸化物半導体微粒子を含有し、前記剥離層よりも空孔率が低い酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層上に形成され、金属酸化物からなる第1電極層と、
前記第1電極層上であり、かつ前記剥離層が形成されていない領域上にパターン状に形成された導電層とを有することを特徴とする、酸化物半導体電極用積層体。 - 前記導電層の厚みが1μm〜500μmの範囲内であることを特徴とする、請求項1に記載の酸化物半導体電極用積層体。
- 基材と、
前記基材上に形成され、熱可塑性樹脂からなる接着層と、
前記接着層上に形成され、金属酸化物からなる第1電極層と、
前記第1電極層上にパターン状に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層と、
前記第1電極層上であり、かつ、前記多孔質層が形成されていない領域に形成された封止層と、
前記第1電極層の前記接着層側の表面上であり、かつ前記封止層が形成された領域と対向する位置に、前記接着層に収納されるように形成された導電層と、を有することを特徴とする酸化物半導体電極。 - 前記導電層の厚みが1μm〜500μmの範囲内であることを特徴とする、請求項3に記載の酸化物半導体電極。
- 請求項3または請求項4に記載の酸化物半導体電極、および、対向基材と、前記対向基材上に形成され、金属酸化物からなる第2電極層とを有する対電極基材が、前記多孔質層と前記第2電極層とが対向するように前記封止層を介して接着されており、さらに前記酸化物半導体電極と、前記対電極基材との間に酸化還元対を含む電解質層が形成された構成を有することを特徴とする、色素増感型太陽電池モジュール。
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