JP2009259485A - Dye-sensitized solar battery, its manufacturing method and dye-sensitized solar battery module - Google Patents

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良一 古宮
Nobuhiro Fukuya
信洋 福家
Atsushi Fukui
篤 福井
Reigen Kan
礼元 韓
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dye-sensitized solar battery having a high fill factor and high conversion efficiency by reducing charge transport resistance inside a porous semiconductor layer, and to provide its manufacturing method and a dye-sensitized solar battery module. <P>SOLUTION: The dye-sensitized solar battery includes a first counter electrode base board 104 made of a translucent conductive layer 102 and a translucent catalyst layer 103 put on a first translucent base board 101, a second counter electrode base board 108 made of a conductive layer 106 and a catalyst layer 105 put on a second base board 107, a porous semiconductor electrode sheet 111 which consists of a conductive sheet 109 and a porous semiconductor sheet 110 with dye absorbed in the conductive sheet, and an electrolyte sheet 112. The first counter electrode base board and the second counter electrode base board function as identical poles and are faced with each other, and the porous semiconductor electrode sheet is arranged between the first counter electrode base board and the second counter electrode base board functioning as hetero poles, and the porous semiconductor layer is formed at least at the translucent catalyst layer and a region facing the catalyst layer at both sides of the conductive sheet. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、太陽電池特性が向上する色素増感太陽電池、その製造方法および色素増感太陽電池モジュールに関する。   The present invention relates to a dye-sensitized solar cell with improved solar cell characteristics, a method for producing the same, and a dye-sensitized solar cell module.

色素増感太陽電池は、有機系太陽電池の中でも高い光電変換効率を示すため、広く注目されている。色素増感太陽電池は、表面に分光色素を吸着させて可視光領域に吸収スペクトルをもたせた半導体膜が光電変換材料として用いられている。
例えば、特許文献1には、表面に遷移金属錯体からなる分光色素を吸着させた金属酸化物半導体膜を光電変換材料として用いた色素増感太陽電池が記載されている。
また、特許文献2には、金属イオンをドープした酸化チタン半導体膜の表面に、遷移金属錯体などの分光色素層を有する色素増感太陽電池が記載されている。
さらに、特許文献3には、半導体膜の表面に分光増感剤のエタノール溶液を加熱還流させることにより得られた光電変換材料用半導体膜を用いた色素増感太陽電池が記載されている。
Dye-sensitized solar cells are attracting widespread attention because they exhibit high photoelectric conversion efficiency among organic solar cells. In a dye-sensitized solar cell, a semiconductor film in which a spectral dye is adsorbed on a surface and an absorption spectrum is provided in a visible light region is used as a photoelectric conversion material.
For example, Patent Document 1 describes a dye-sensitized solar cell using a metal oxide semiconductor film having a spectral dye made of a transition metal complex adsorbed on a surface as a photoelectric conversion material.
Patent Document 2 describes a dye-sensitized solar cell having a spectral dye layer such as a transition metal complex on the surface of a titanium oxide semiconductor film doped with metal ions.
Further, Patent Document 3 describes a dye-sensitized solar cell using a semiconductor film for a photoelectric conversion material obtained by heating and refluxing an ethanol solution of a spectral sensitizer on the surface of a semiconductor film.

色素増感太陽電池は、表面に電極が形成された2枚のガラス基板の電極間に、上述の光電変換半導体膜と電解質層とが配置された構造を一般に有している。電解質層として電解液を用いた色素増感太陽電池は一般に次のようにして作製される。
図13に示すように、まず、透明支持体21上に透明導電体膜22および酸化チタンのような多孔性半導体膜23を順次形成し、得られた多孔性半導体膜23に色素を吸着させる。次いで、支持体に導電膜を形成した対極25上に任意に白金膜のような触媒層26を形成(コーティング)し、多孔性半導体膜23と触媒層26または対極25とが対向するように透明支持体21と対極25とを重ね合わせる。次いで、透明支持体21と対極25との外周部をエポキシ樹脂のような封止材27で封止した後、これらの間に電解液を注入して電解液層24とすることにより色素増感太陽電池が得られる。
The dye-sensitized solar cell generally has a structure in which the above-described photoelectric conversion semiconductor film and an electrolyte layer are disposed between electrodes of two glass substrates having electrodes formed on the surface. A dye-sensitized solar cell using an electrolytic solution as an electrolyte layer is generally produced as follows.
As shown in FIG. 13, first, a transparent conductor film 22 and a porous semiconductor film 23 such as titanium oxide are sequentially formed on a transparent support 21, and a dye is adsorbed on the obtained porous semiconductor film 23. Next, a catalyst layer 26 such as a platinum film is optionally formed (coated) on the counter electrode 25 on which a conductive film is formed on the support, and transparent so that the porous semiconductor film 23 and the catalyst layer 26 or the counter electrode 25 face each other. The support 21 and the counter electrode 25 are overlapped. Next, after the outer peripheral portion of the transparent support 21 and the counter electrode 25 is sealed with a sealing material 27 such as an epoxy resin, an electrolytic solution is injected between them to form an electrolytic solution layer 24, thereby dye sensitization. A solar cell is obtained.

色素増感太陽電池の多孔性半導体膜によって短絡電流(Jsc)を向上させるには、多孔性半導体膜の膜厚を厚くする、多孔性半導体膜内にサブミクロンの粒子を光散乱材として混在させて光を閉じこめる等の方法がある。
吸光度の低い色素などを利用して変換効率を向上させるためには、多孔性半導体膜の膜厚をある程度厚くする必要があるが、膜厚を厚くすると多孔質半導体膜の内部抵抗が多くなると共に、多孔性半導体膜の細孔内の電荷輸送距離も長くなることから電荷輸送抵抗が大きくなり、逆電子反応が起こりやすくなる。
In order to improve the short circuit current (Jsc) by the porous semiconductor film of the dye-sensitized solar cell, the porous semiconductor film is made thicker, and submicron particles are mixed as a light scattering material in the porous semiconductor film. There is a method of confining the light.
In order to improve the conversion efficiency by using a dye having low absorbance, it is necessary to increase the thickness of the porous semiconductor film to some extent. However, increasing the film thickness increases the internal resistance of the porous semiconductor film. In addition, since the charge transport distance in the pores of the porous semiconductor film is increased, the charge transport resistance is increased, and the reverse electron reaction is likely to occur.

このような問題を解決するために、特許文献4には、増感色素が吸着された多孔性半導体膜内部に金属からなる金網状構造体を形成した光電変換装置が記載されている。
また特許文献5には、色素が吸着された酸化物半導体膜の透明電極と反対側に格子状、網目状またはストライプ状の導電層を形成した色素増感型太陽電池が記載されている。
また特許文献6には、金属電極基板の表裏両面に色素が吸着された多孔性酸化物半導体層が形成されると共に、金属電極基板の表裏両面側の多孔性酸化物半導体層のそれぞれに対向して対極が配置された光電変換素子が記載されている。
In order to solve such a problem, Patent Document 4 describes a photoelectric conversion device in which a metal mesh structure made of metal is formed inside a porous semiconductor film on which a sensitizing dye is adsorbed.
Patent Document 5 discloses a dye-sensitized solar cell in which a conductive layer having a lattice shape, a mesh shape, or a stripe shape is formed on the opposite side of a transparent electrode of an oxide semiconductor film on which a dye is adsorbed.
In Patent Document 6, a porous oxide semiconductor layer in which a dye is adsorbed on both front and back surfaces of a metal electrode substrate is formed, and each of the porous oxide semiconductor layers on both front and back surfaces of the metal electrode substrate is opposed to each other. A photoelectric conversion element in which a counter electrode is arranged is described.

特開平1−220380号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-220380 特公平8−15097号公報Japanese Patent Publication No. 8-15097 特開平7−249790号公報JP 7-249790 A 特開2005−285473号公報JP 2005-285473 A 特開2004−39471号公報JP 2004-39471 A 特開2007−172917号公報JP 2007-172917 A

しかしながら、特許文献4および特許文献5に記載の光電変換素子では、多孔性半導体膜内部の内部抵抗を低減することはできるが、多孔性半導体膜の細孔内部の電荷輸送抵抗を低減させることは困難であった。
また、特許文献6に記載の光電変換素子は、多孔性酸化物半導体層を金属基板の表裏両面に形成しているため、金属基板の表面側または裏面側から入射した光は金属基板までしか到達しないため、遮光された側の多孔性酸化物半導体層は発電に寄与しない。したがって、特許文献6の光電変換素子は、金属基板の表裏両面側から光を照射する必要があるため、最も多く利用される太陽光発電に使用する場合は、太陽光が一方向から入射するため光の有効利用ができず、太陽光発電用としては適していない。
However, in the photoelectric conversion elements described in Patent Document 4 and Patent Document 5, the internal resistance inside the porous semiconductor film can be reduced, but the charge transport resistance inside the pores of the porous semiconductor film can be reduced. It was difficult.
Moreover, since the photoelectric conversion element of patent document 6 has formed the porous oxide semiconductor layer in the front and back both surfaces of a metal substrate, the light which injected from the surface side or back surface side of a metal substrate reaches only a metal substrate. Therefore, the light-shielded porous oxide semiconductor layer does not contribute to power generation. Therefore, since the photoelectric conversion element of patent document 6 needs to irradiate light from the front and back both surfaces side of a metal substrate, when using it for the solar power generation utilized most, sunlight injects from one direction. Light cannot be used effectively and is not suitable for photovoltaic power generation.

本発明は、上述の課題に鑑みなされたものであり、一方向から入射した光を有効利用して太陽電池特性を向上させる色素増感太陽電池、その製造方法および色素増感太陽電池モジュールを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a dye-sensitized solar cell, a manufacturing method thereof, and a dye-sensitized solar cell module that improve the solar cell characteristics by effectively using light incident from one direction. The purpose is to do.

本発明者らは上述の課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、短絡電流(Jsc)を向上させるために多孔性半導体層の膜厚を厚くした場合でも、多孔性半導体層内部の内部抵抗を低減させるだけでなく、多孔性半導体膜の細孔内の電荷輸送距離を減少させることにより電荷輸送抵抗を低減させ、高いフィルファクター(FF)を示すことを見出し、本発明をするに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the internal resistance inside the porous semiconductor layer is increased even when the thickness of the porous semiconductor layer is increased in order to improve the short circuit current (Jsc). It was found that the charge transport resistance was reduced by reducing the charge transport distance in the pores of the porous semiconductor film, and that a high fill factor (FF) was exhibited, leading to the present invention. .

かくして、本発明によれば、透光性第1基板上に透光性導電層および透光性触媒層がこの順に形成されてなる第1対極基板と、第2基板上に導電層および触媒層がこの順に形成されてなる第2対極基板と、複数の透光用開口部を有する導電性シートおよび該導電性シートの両面それぞれに形成されかつ色素が吸着された多孔性半導体層を有してなる多孔性半導体電極シートと、前記多孔性半導体層内に含浸されかつ多孔性半導体層の周囲を覆う電解質層とを備え、前記第1対極基板と第2対極基板は同一極として機能して相互に対向して配置され、前記多孔性半導体電極シートは異極として機能して前記第1対極基板と第2対極基板との間に配置され、前記多孔性半導体層は前記導電性シートの両面における少なくとも前記透光性触媒層および触媒層に対面する領域に形成されている色素増感太陽電池が提供される。   Thus, according to the present invention, the first counter electrode substrate in which the translucent conductive layer and the translucent catalyst layer are formed in this order on the translucent first substrate, and the conductive layer and the catalyst layer on the second substrate. Has a second counter electrode substrate formed in this order, a conductive sheet having a plurality of light transmitting openings, and a porous semiconductor layer formed on each side of the conductive sheet and adsorbed with a dye. A porous semiconductor electrode sheet, and an electrolyte layer impregnated in the porous semiconductor layer and covering the periphery of the porous semiconductor layer, the first counter electrode substrate and the second counter electrode substrate function as the same electrode and interact with each other The porous semiconductor electrode sheet functions as a different electrode and is disposed between the first counter electrode substrate and the second counter electrode substrate, and the porous semiconductor layer is disposed on both sides of the conductive sheet. At least the translucent catalyst layer and Dye-sensitized solar cell is formed in a region facing the catalyst layer.

また、本発明の別の観点によれば、透光性第1基板上に透光性導電層および透光性触媒層がこの順に形成されてなる第1対極基板および第2基板上に導電層および触媒層がこの順に形成されてなる第2対極基板を形成する工程(1)と、複数の透光用開口部を有する導電性シートの両面それぞれの少なくとも一部に、色素が吸着された多孔性半導体層を形成することにより多孔性半導体電極シートを形成する工程(2)と、前記第1対極基板の前記透光性触媒層と前記第2対極基板の前記触媒層との間に前記多孔性半導体電極シートを配置すると共に、前記透光性触媒層および触媒層のそれぞれと前記多孔性半導体電極シートとの間に電解質層を形成する工程(3)とを備えた色素増感太陽電池の製造方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, a conductive layer is formed on a first counter electrode substrate and a second substrate in which a light transmissive conductive layer and a light transmissive catalyst layer are formed in this order on the light transmissive first substrate. And a step (1) of forming a second counter electrode substrate in which the catalyst layers are formed in this order, and a porous material in which a dye is adsorbed on at least a part of each of both surfaces of a conductive sheet having a plurality of light-transmitting openings. Forming the porous semiconductor electrode sheet by forming a conductive semiconductor layer, and the porous layer between the translucent catalyst layer of the first counter electrode substrate and the catalyst layer of the second counter electrode substrate. And a step (3) of forming an electrolyte layer between each of the translucent catalyst layer and the catalyst layer and the porous semiconductor electrode sheet. A manufacturing method is provided.

また、本発明のさらに別の観点によれば、前記色素増感太陽電池の少なくとも2つ以上が電気的に直列または並列に接続されてなる色素増感太陽電池モジュールが提供される。   According to still another aspect of the present invention, there is provided a dye-sensitized solar cell module in which at least two or more of the dye-sensitized solar cells are electrically connected in series or in parallel.

本発明の色素増感太陽電池は、色素が吸着された多孔性半導体層の内部に複数の透光用開口部を有する導電性シートが配置された多孔性半導体電極シートの両側に、第1対極基板および第2対極基板が電解質層を介して配置された構成であるため、導電性シートが負極側集電電極として作用し、第1および第2対極基板の透光性導電膜および導電膜が正極側集電電極として作用する。
この構成により、短絡電流(Jsc)を向上させるために多孔性半導体層の膜厚を厚くした場合でも、多孔性半導体層内で発生した電子の導電性シートまでの移動距離は短くなるため内部抵抗が低減すると共に、多孔性半導体層の細孔内の電荷輸送距離が短くなるため電荷輸送抵抗が低減する。この結果、フィルファクター(FF)が向上する。
また、本発明の色素増感太陽電池は、透光性第1基板側から入射した光は、多孔性半導体層の第1基板側の面に入射し、導電性シートにて遮られることなく開口部を通過して多孔性半導体層の第2基板側の面まで到達することができる。したがって、一方向から入射する光を発電に有効利用することができ、一方向から照射する太陽光を受光して発電する太陽電池として好適である。
The dye-sensitized solar cell of the present invention has a first counter electrode on both sides of a porous semiconductor electrode sheet in which a conductive sheet having a plurality of light-transmitting openings is arranged inside a porous semiconductor layer to which a dye is adsorbed. Since the substrate and the second counter electrode substrate are arranged via the electrolyte layer, the conductive sheet acts as a negative electrode side collecting electrode, and the light-transmitting conductive film and the conductive film of the first and second counter electrode substrates Acts as a positive collector electrode.
With this configuration, even when the thickness of the porous semiconductor layer is increased in order to improve the short-circuit current (Jsc), the movement distance of electrons generated in the porous semiconductor layer to the conductive sheet is reduced, so that the internal resistance And the charge transport distance in the pores of the porous semiconductor layer is shortened, thereby reducing the charge transport resistance. As a result, the fill factor (FF) is improved.
In the dye-sensitized solar cell of the present invention, the light incident from the translucent first substrate side enters the surface of the porous semiconductor layer on the first substrate side, and is not blocked by the conductive sheet. It can reach the surface on the second substrate side of the porous semiconductor layer through the portion. Therefore, light incident from one direction can be effectively used for power generation, and it is suitable as a solar cell that receives sunlight generated from one direction and generates power.

(色素増加太陽電池の構成)
本発明の色素増感太陽電池は、透光性第1基板上に透光性導電層および透光性触媒層がこの順に形成されてなる第1対極基板と、第2基板上に導電層および触媒層がこの順に形成されてなる第2対極基板と、複数の透光用開口部を有する導電性シートおよび該導電性シートの両面それぞれに形成されかつ色素が吸着された多孔性半導体層を有してなる多孔性半導体電極シートと、前記多孔性半導体層内に含浸されかつ多孔性半導体層の周囲を覆う電解質層とを備え、前記第1対極基板と第2対極基板は同一極として機能して相互に対向して配置され、前記多孔性半導体電極シートは異極として機能して前記第1対極基板と第2対極基板との間に配置され、前記多孔性半導体層は前記導電性シートの両面における少なくとも前記透光性触媒層および触媒層に対面する領域に形成されていることを特徴とする。
(Configuration of dye-increasing solar cell)
The dye-sensitized solar cell of the present invention includes a first counter electrode substrate in which a translucent conductive layer and a translucent catalyst layer are formed in this order on a translucent first substrate, and a conductive layer and a second substrate. A second counter electrode substrate having a catalyst layer formed in this order; a conductive sheet having a plurality of light-transmitting openings; and a porous semiconductor layer formed on each side of the conductive sheet and adsorbed with a dye. A porous semiconductor electrode sheet and an electrolyte layer impregnated in the porous semiconductor layer and covering the periphery of the porous semiconductor layer, the first counter electrode substrate and the second counter electrode substrate function as the same electrode. The porous semiconductor electrode sheet functions as a different electrode and is disposed between the first counter electrode substrate and the second counter electrode substrate, and the porous semiconductor layer is formed of the conductive sheet. At least the translucent catalyst layer on both sides Characterized in that it is formed in a region facing the fine catalyst layer.

つまり、この色素増感太陽電池は、色素が吸着された多孔性半導体層の内部に複数の開口部を有する導電性シートが配置された多孔性半導体電極シートを有する点、および多孔性半導体電極シートの両側に第1対極基板および第2対極基板が電解質層を介して配置された点が主たる特徴である。
以下、図面を参照しながら本発明の色素増感太陽電池およびそのモジュールの実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
That is, this dye-sensitized solar cell has a porous semiconductor electrode sheet in which a conductive sheet having a plurality of openings is disposed inside a porous semiconductor layer to which a dye is adsorbed, and the porous semiconductor electrode sheet The main feature is that the first counter electrode substrate and the second counter electrode substrate are arranged on both sides of the substrate with the electrolyte layer interposed therebetween.
Hereinafter, embodiments of the dye-sensitized solar cell and the module thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.

(実施形態1)
図1は本発明の色素増感太陽電池の実施形態1を示す概略断面図である。
この色素増感太陽電池(以下、太陽電池と略称する場合がある)は、透光性第1基板101上に透光性導電層102および透光性触媒層103がこの順に形成されてなる第1対極基板104と、第2基板107上に導電層106および触媒層105がこの順に形成されてなる第2対極基板108と、相互に対向する第1対極基板104の透光性触媒層103と第2対極基板108の触媒層105との間に配置された多孔性半導体電極シート111と、透光性触媒層103および触媒層105のそれぞれと多孔性半導体電極シート111との間に配置された電解質層112とを備えている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic sectional view showing Embodiment 1 of the dye-sensitized solar cell of the present invention.
This dye-sensitized solar cell (hereinafter sometimes abbreviated as “solar cell”) has a translucent conductive layer 102 and a translucent catalyst layer 103 formed in this order on a translucent first substrate 101. A first counter electrode 104, a second counter electrode 108 in which a conductive layer 106 and a catalyst layer 105 are formed in this order on a second substrate 107, and a light-transmitting catalyst layer 103 of the first counter electrode 104 facing each other; The porous semiconductor electrode sheet 111 disposed between the second counter electrode substrate 108 and the catalyst layer 105, and the light-transmitting catalyst layer 103 and the catalyst layer 105 disposed between the porous semiconductor electrode sheet 111. And an electrolyte layer 112.

また、この太陽電池は、相互に対向する第1対極基板104と第2対極基板108との間における多孔性半導体電極シート111の外周部に封止部113をさらに有し、多孔性半導体電極シート111の導電性シート109の一端が封止部113を貫通して外部に露出すると共に、透光性導電層102および導電層106の一端が封止部113よりも外側で外部に露出している。
また、第2対極基板108は、触媒層105が形成されない領域の複数箇所に、第1および第2対極基板104、108間に電解液を注入するための注入孔114が形成されると共に、その各注入孔114の開口部は樹脂からなる注入孔封止部115にて封止されている。
以下、この色素増感太陽電池の各構成要素について説明する。
The solar cell further includes a sealing portion 113 on the outer peripheral portion of the porous semiconductor electrode sheet 111 between the first counter electrode substrate 104 and the second counter electrode substrate 108 facing each other, and the porous semiconductor electrode sheet One end of the conductive sheet 109 111 is exposed to the outside through the sealing portion 113, and one end of the translucent conductive layer 102 and the conductive layer 106 is exposed to the outside outside the sealing portion 113. .
In addition, the second counter electrode substrate 108 is formed with injection holes 114 for injecting an electrolyte between the first and second counter electrode substrates 104 and 108 at a plurality of locations in a region where the catalyst layer 105 is not formed. The opening of each injection hole 114 is sealed with an injection hole sealing part 115 made of resin.
Hereinafter, each component of the dye-sensitized solar cell will be described.

(透光性第1対極基板)
透光性第1対極基板は、少なくとも後述する色素に実効的な感度を有する波長の光を実質的に透過させ、かつ表面に触媒作用を有するものであれば特に限定されない。本実施形態1では、上述のように、透光性基板101上に透光性導電層102および透光性触媒層103が順次形成されたものが用いられている。しかし、透光性基板101自体が十分な導電性や触媒作用を有していれば、透光性導電層および透光性触媒層は不要となり、透光性触媒層が十分な導電性を有していれば、透光性導電層は不要である。
(Translucent first counter electrode substrate)
The translucent first counter electrode substrate is not particularly limited as long as it transmits light having a wavelength having an effective sensitivity to at least a dye described later and has a catalytic action on the surface. In the first embodiment, as described above, a light-transmitting conductive layer 102 and a light-transmitting catalyst layer 103 are sequentially formed on a light-transmitting substrate 101 is used. However, if the translucent substrate 101 itself has sufficient conductivity and catalytic action, the translucent conductive layer and the translucent catalyst layer are not necessary, and the translucent catalyst layer has sufficient conductivity. If it does, a translucent conductive layer is unnecessary.

[透光性基板]
透光性基板101としては、少なくとも後述する色素に実効的な感度を有する波長の光を実質的に透過させ、透光性導電膜102および透光性触媒層103を支持できるものを用いることができる。例えば、ソーダ石灰フロートガラス、石英ガラスなどからなるガラス基板、テトラアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート(PA)、ポリエーテルイミド(PEI)、フェノキシ樹脂などからなる透明ポリマーシートが挙げられる。
透光性基板101の厚さは、特に限定されないが、0.5〜8mm程度が適当である。
[Translucent substrate]
As the light-transmitting substrate 101, a substrate that can substantially transmit light having a wavelength having effective sensitivity to at least a dye described below and can support the light-transmitting conductive film 102 and the light-transmitting catalyst layer 103 is used. it can. For example, a glass substrate made of soda-lime float glass, quartz glass, tetraacetyl cellulose (TAC), polyethylene terephthalate (PET), polyphenylene sulfide (PPS), polycarbonate (PC), polyarylate (PA), polyetherimide ( PEI), a transparent polymer sheet made of phenoxy resin and the like.
Although the thickness of the translucent board | substrate 101 is not specifically limited, About 0.5-8 mm is suitable.

[透光性導電層]
透光性導電層102は、導電性を有し、かつ少なくとも後述する色素に実効的な感度を有する波長の光を実質的に透過させ得る材料から形成された膜であればよく、必ずしも全ての波長領域の光に対して透過性を有する必要はない。このような材料としては、例えば、インジウム錫複合酸化物(ITO)、酸化錫(SnO2)、フッ素をドープした酸化錫(FTO)、酸化亜鉛(ZnO)、タンタルあるいはニオブをドープした酸化チタンなどが挙げられる。
透光性導電層102は、スパッタ法、スプレー法などの公知の方法により、前記透光性基板101上に形成することができる。透光性導電層102の膜厚は、0.02〜5μm程度が適当であり、その膜抵抗は低いほどよく、40Ω/sq以下が好ましい。
この透光性導電層102は、色素増感太陽電池の発電時に正極側集電電極として機能する。
[Translucent conductive layer]
The translucent conductive layer 102 may be a film formed from a material that has conductivity and can substantially transmit light having a wavelength that has at least an effective sensitivity to a dye described later. There is no need to be transparent to light in the wavelength region. Examples of such materials include indium tin complex oxide (ITO), tin oxide (SnO 2 ), tin oxide doped with fluorine (FTO), zinc oxide (ZnO), titanium oxide doped with tantalum or niobium, and the like. Is mentioned.
The translucent conductive layer 102 can be formed on the translucent substrate 101 by a known method such as sputtering or spraying. The film thickness of the translucent conductive layer 102 is suitably about 0.02 to 5 μm, the film resistance is preferably as low as possible, and is preferably 40Ω / sq or less.
The translucent conductive layer 102 functions as a positive electrode side collecting electrode during power generation of the dye-sensitized solar cell.

[透光性触媒層]
透光性触媒層103は、触媒作用を有し、かつ少なくとも後述する色素に実効的な感度を有する波長の光を実質的に透過させ得る材料であればよく、必ずしも全ての波長領域の光に対して透過性を有する必要はない。透光性触媒層103を構成する材料は、当該分野で一般に使用されるものであれば特に限定されず、例えば、白金、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレンなどが挙げられる。
透光性触媒層103の形成方法は、例えば、白金を用いる場合には、スパッタ法、塩化白金酸の熱分解、電着などの公知の方法により形成することができる。あるいは市販の白金ペーストをスクリーン印刷法といった塗布法により塗布して透光性触媒層103を形成することも可能である。また、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレンなどのカーボンを用いる場合には、溶剤に分散してペースト状にしたカーボンを前記塗布法により塗布して透光性触媒層103を形成することも可能である。
透光性触媒層103の膜厚は、触媒機能を発現できればよく、例えば1〜500nm程度が適当である。
[Translucent catalyst layer]
The translucent catalyst layer 103 may be any material that has a catalytic action and can substantially transmit light having a wavelength that has at least an effective sensitivity to a dye described later, and does not necessarily transmit light in all wavelength regions. It is not necessary to have transparency. The material constituting the translucent catalyst layer 103 is not particularly limited as long as it is generally used in the field, and examples thereof include platinum, carbon black, ketjen black, carbon nanotube, and fullerene.
For example, when platinum is used, the translucent catalyst layer 103 can be formed by a known method such as sputtering, thermal decomposition of chloroplatinic acid, or electrodeposition. Alternatively, the light-transmitting catalyst layer 103 can be formed by applying a commercially available platinum paste by a coating method such as a screen printing method. When carbon such as carbon black, ketjen black, carbon nanotube, fullerene is used, the light-transmitting catalyst layer 103 is formed by applying carbon paste dispersed in a solvent by the coating method. Is also possible.
The film thickness of the translucent catalyst layer 103 should just express a catalyst function, for example, about 1-500 nm is suitable.

[第2対極基板]
第2対極基板108は、透光性第1対極基板104と同様の導電性および触媒作用を有していればよく、透光性の有無は関係しない。本実施形態1では、基板107上に導電層106および触媒層105が順次形成されてなるものが用いられている。しかし、基板107自体が金属板のように十分な導電性を有していれば導電層106は不要となり、触媒層105が十分な導電性を有していれば導電層106は不要である。さらには、基板107自体が白金板のように導電性と触媒作用の両方を有していれば、基板107単体を第2対極基板108として用いることができる。なお、第2対極基板108は、第1対極基板104と同じものを用いても構わない。
[Second counter electrode substrate]
The second counter electrode substrate 108 only needs to have the same conductivity and catalytic action as the translucent first counter electrode substrate 104, and the presence or absence of translucency is not relevant. In the first embodiment, a structure in which a conductive layer 106 and a catalyst layer 105 are sequentially formed on a substrate 107 is used. However, the conductive layer 106 is unnecessary if the substrate 107 itself has sufficient conductivity like a metal plate, and the conductive layer 106 is unnecessary if the catalyst layer 105 has sufficient conductivity. Furthermore, if the substrate 107 itself has both conductivity and catalytic action like a platinum plate, the substrate 107 alone can be used as the second counter electrode substrate 108. The second counter electrode substrate 108 may be the same as the first counter electrode substrate 104.

[基板]
第2対極基板108の基板107としては、導電層106および触媒層105を支持できるものであれば特に限定されず、例えば、チタン、タンタル、タングステン、ニッケル、インジウム、アルミニウム、ロジウム、金、銀、銅、亜鉛、イリジウムなどの金属板、アルミナ、磁性板などのセラミックス板、ソーダ石灰フロートガラス、石英ガラスなどのガラス基板、テトラアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート(PA)、ポリエーテルイミド(PEI)、フェノキシ樹脂などの透明ポリマーシートが挙げられる。
[substrate]
The substrate 107 of the second counter electrode substrate 108 is not particularly limited as long as it can support the conductive layer 106 and the catalyst layer 105. For example, titanium, tantalum, tungsten, nickel, indium, aluminum, rhodium, gold, silver, Metal plates such as copper, zinc and iridium, ceramic plates such as alumina and magnetic plates, glass substrates such as soda lime float glass and quartz glass, tetraacetyl cellulose (TAC), polyethylene terephthalate (PET), polyphenylene sulfide (PPS) And transparent polymer sheets such as polycarbonate (PC), polyarylate (PA), polyetherimide (PEI), and phenoxy resin.

[導電層]
導電層106を構成する材料としては、例えば、チタン、タンタル、タングステン、ニッケル、インジウム、アルミニウム、ロジウム、金、銀、銅、亜鉛、イリジウムなどの金属箔膜、インジウム錫複合酸化物(ITO)、酸化錫(SnO2)、フッ素をドープした酸化錫(FTO)、酸化亜鉛(ZnO)、タンタルあるいはニオブをドープした酸化チタンなどが挙げられる。
導電層106は、スパッタ法、スプレー法などの公知の方法により、前記基板107上に形成することができる。導電層106の膜厚は0.02〜5μm程度が適当であり、その膜抵抗は低いほどよく、40Ω/sq以下が好ましい。
この導電層106も透光性導電層102と共に、色素増感太陽電池の発電時に正極側集電電極として機能する。
[Conductive layer]
Examples of the material constituting the conductive layer 106 include metal foil films such as titanium, tantalum, tungsten, nickel, indium, aluminum, rhodium, gold, silver, copper, zinc, iridium, indium tin composite oxide (ITO), Examples thereof include tin oxide (SnO 2 ), fluorine-doped tin oxide (FTO), zinc oxide (ZnO), tantalum or niobium-doped titanium oxide.
The conductive layer 106 can be formed on the substrate 107 by a known method such as sputtering or spraying. The thickness of the conductive layer 106 is suitably about 0.02 to 5 μm, and the lower the film resistance, the better, preferably 40Ω / sq or less.
The conductive layer 106 also functions as a positive electrode side collecting electrode together with the translucent conductive layer 102 during power generation of the dye-sensitized solar cell.

[触媒層]
触媒層105は、当該分野で一般に使用されるものであれば特に限定されず、例えば、白金、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレンなどの前記透光性触媒層103と同様の材料が挙げられる。また、触媒層105の形成方法も透光性触媒層103の形成方法と同様である。
触媒層105の膜厚は、触媒機能を発現できればよく、例えば1〜2000nm程度が適当である。
[Catalyst layer]
The catalyst layer 105 is not particularly limited as long as it is generally used in the field. For example, the same material as the light-transmitting catalyst layer 103 such as platinum, carbon black, ketjen black, carbon nanotube, and fullerene is used. Can be mentioned. Further, the formation method of the catalyst layer 105 is the same as the formation method of the translucent catalyst layer 103.
The film thickness of the catalyst layer 105 should just be able to express a catalyst function, for example, about 1-2000 nm is suitable.

(多孔性半導体電極シート)
多孔性半導体電極シート111は、複数の透光用開口部を有する導電性シート109と、導電性シート109の両面それぞれの少なくとも一部に形成されかつ色素が吸着された多孔性半導体層110とを有してなる。この多孔性半導体電極シート111において、色素増感太陽電池の発電時には、色素が吸着された多孔性半導体層110が発電部として機能し、導電性シート109が負極側集電電極として機能する。
なお、多孔性半導体電極シート111の形成方法について詳しくは後述する。
(Porous semiconductor electrode sheet)
The porous semiconductor electrode sheet 111 includes a conductive sheet 109 having a plurality of light-transmitting openings, and a porous semiconductor layer 110 formed on at least a part of each of both surfaces of the conductive sheet 109 and adsorbed with a dye. Have. In this porous semiconductor electrode sheet 111, at the time of power generation of the dye-sensitized solar cell, the porous semiconductor layer 110 on which the dye is adsorbed functions as a power generation unit, and the conductive sheet 109 functions as a negative electrode side collecting electrode.
The method for forming the porous semiconductor electrode sheet 111 will be described later in detail.

[導電性シート]
導電性シート109は、複数の透光用開口部を有すると共に、その表裏両面の少なくとも一部に多孔性半導体層110を担持できるシート状であり、さらには多孔性半導体層110の製造工程後でも導電性を保持でき、ヨウ素などを含む電解液により腐食されない材料にて形成されれば、その他は特に限定されるものではない。
導電性シート109の材料としては、例えば、チタン、ニッケル、タングステン、タンタルまたはこれらの金属のうち1種類以上を含む合金などが挙げられる。
[Conductive sheet]
The conductive sheet 109 has a plurality of light-transmitting openings, and has a sheet shape that can carry the porous semiconductor layer 110 on at least a part of both the front and back surfaces. Further, even after the manufacturing process of the porous semiconductor layer 110 is performed. Others are not particularly limited as long as they are formed of a material that can maintain conductivity and is not corroded by an electrolytic solution containing iodine or the like.
Examples of the material of the conductive sheet 109 include titanium, nickel, tungsten, tantalum, or an alloy containing one or more of these metals.

導電性シート109の形態としては、金網、複数の小孔がマトリックス状に形成された金属フィルム(金属箔)などが挙げられるが、複数の透光用開口部を有する、好ましくは透光用開口部が均一な大きさでかつ整然と配置されたものであれば、どのような形態でも構わない。
導電性シート109の厚さとしては、5μm〜100μm程度が好ましく、100μmmよりも厚くなると多孔性半導体層110の膜厚が厚くなり過ぎてその細孔内の電荷輸送距離が長くなるため好ましくない。なお、5μmより薄い厚さの導電性シート109であっても構わないが、作製することが困難であると共に、強度が低下するため多孔性半導体層の形成時および形成後に破損するおそれがある。
また、導電性シート109における開口部を有する部分の全面積に対する開口部の総面積である開口率は、10%以上90%以下であることが好ましく、さらには30%以上90%以下が好ましい。開口率が90%を越えると、導電性シートの強度が低下する傾向にあるため好ましくなく、10%を下回ると導電性シート109にて遮光される面積が大き過ぎるため光を有効利用することができず、太陽電池特性(特に短絡電流密度)が低下する。なお、開口部は、少なくとも導電性シート109における多孔性半導体層110が形成される部分に形成されていればよく、全面的に形成されていてもよい。
Examples of the form of the conductive sheet 109 include a metal net and a metal film (metal foil) in which a plurality of small holes are formed in a matrix shape. The conductive sheet 109 has a plurality of light-transmitting openings, preferably a light-transmitting opening. Any form may be used as long as the parts have a uniform size and orderly arrangement.
The thickness of the conductive sheet 109 is preferably about 5 μm to 100 μm. If the thickness is larger than 100 μm, the thickness of the porous semiconductor layer 110 becomes too thick, and the charge transport distance in the pores becomes long. The conductive sheet 109 having a thickness of less than 5 μm may be used, but it is difficult to produce and may be damaged during and after the formation of the porous semiconductor layer because the strength is reduced.
Further, the opening ratio, which is the total area of the openings with respect to the entire area of the portion having the openings in the conductive sheet 109, is preferably 10% or more and 90% or less, and more preferably 30% or more and 90% or less. If the aperture ratio exceeds 90%, the strength of the conductive sheet tends to decrease, which is not preferable. If the aperture ratio is less than 10%, the area shielded by the conductive sheet 109 is too large, so that light can be used effectively. This is not possible and the solar cell characteristics (particularly the short-circuit current density) are reduced. In addition, the opening part should just be formed in the part in which the porous semiconductor layer 110 in the electroconductive sheet 109 is formed at least, and may be formed in the whole surface.

[多孔性半導体層]
多孔性半導体層110は、その厚みのほぼ中間位置で導電性シート109を被覆している。この多孔性半導体層110の厚みとしては10〜200μm程度が好ましい。なお、厚みが200μmより厚くなると多孔性半導体層110内で発生した電子の導電性シート109までの移動距離が長くなるため内部抵抗が増加する傾向にあると共に、多孔性半導体層110の細孔内の電荷輸送距離が長くなるため電荷輸送抵抗が増加する傾向にある。また、厚みが10μmより薄くなると短絡電流密度(Jsc)を向上させることが困難となる。
[Porous semiconductor layer]
The porous semiconductor layer 110 covers the conductive sheet 109 at a position approximately in the middle of its thickness. The thickness of the porous semiconductor layer 110 is preferably about 10 to 200 μm. When the thickness is greater than 200 μm, the movement distance of the electrons generated in the porous semiconductor layer 110 to the conductive sheet 109 is increased, so that the internal resistance tends to increase and the pores of the porous semiconductor layer 110 are increased. The charge transport resistance tends to increase because of the longer charge transport distance. Further, when the thickness is less than 10 μm, it is difficult to improve the short circuit current density (Jsc).

多孔性半導体層110を構成する材料は、当該分野で一般に光電変換材料に使用されるものであれば特に限定されない。このような材料としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉄、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化タングステン、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、硫化カドミウム、硫化鉛、硫化亜鉛、リン化インジウム、銅−インジウム硫化物(CuInS2)、CuAlO2、SrCu22などの半導体化合物およびこれらの組み合わせが挙げられる。これらの中でも、安定性および安全性の点から、酸化チタンが特に好ましい。 The material which comprises the porous semiconductor layer 110 will not be specifically limited if it is generally used for the photoelectric conversion material in the said field | area. Examples of such materials include titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, iron oxide, niobium oxide, cerium oxide, tungsten oxide, barium titanate, strontium titanate, cadmium sulfide, lead sulfide, zinc sulfide, and indium phosphide. , Semiconductor compounds such as copper-indium sulfide (CuInS 2 ), CuAlO 2 , SrCu 2 O 2 , and combinations thereof. Among these, titanium oxide is particularly preferable from the viewpoint of stability and safety.

この酸化チタンは、アナタース型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、無定形酸化チタン、メタチタン酸、オルソチタン酸などの各種の狭義の酸化チタンおよび水酸化チタン、含水酸化チタンなどを包含し、これらは単独または混合物として用いることができる。アナターゼ型とルチル型の2種類の結晶系は、その製法や熱履歴によりいずれの形態にもなり得るが、アナターゼ型が一般的である。本発明においては、色素増感に関して、アナターゼ型の含有率の高いもの、例えば80%以上のものが特に好ましい。   This titanium oxide includes various narrowly defined titanium oxides such as anatase type titanium oxide, rutile type titanium oxide, amorphous titanium oxide, metatitanic acid, orthotitanic acid, titanium hydroxide, hydrous titanium oxide, etc. Or it can be used as a mixture. The two types of crystal systems, anatase type and rutile type, can be in any form depending on the production method and thermal history, but the anatase type is common. In the present invention, with respect to dye sensitization, those having a high anatase type content, for example, 80% or more are particularly preferred.

本発明において、半導体層の形態としては、半導体微粒子などの焼結により得られる多孔性の半導体層が好ましい。その他としては、ゾルーゲル法、スパッタ法、スプレー熱分解法などにより得られる薄膜状半導体層、繊維状半導体層、および針状晶からなる半導体層などが挙げられ、太陽電池の使用目的や導電性シートの形状などに応じて適宜選択することができる。しかしながら、色素吸着量などの観点から、多孔性半導体層、針状晶からなる半導体層などの比表面積の大きな半導体層が好ましい。半導体微粒子の粒径により入射光の利用率などを調整できる観点から、特に、半導体微粒子から形成される多孔性半導体層が好ましい。   In the present invention, the semiconductor layer is preferably a porous semiconductor layer obtained by sintering semiconductor fine particles. Others include thin-film semiconductor layers, fibrous semiconductor layers, and semiconductor layers made of acicular crystals obtained by the sol-gel method, sputtering method, spray pyrolysis method, etc. It can be appropriately selected depending on the shape of the material. However, a semiconductor layer having a large specific surface area such as a porous semiconductor layer or a needle-shaped semiconductor layer is preferable from the viewpoint of the amount of dye adsorption. In particular, a porous semiconductor layer formed from semiconductor fine particles is preferable from the viewpoint that the utilization factor of incident light and the like can be adjusted by the particle size of the semiconductor fine particles.

半導体微粒子は、水熱合成法などのゾルーゲル法、硫酸法、塩素法などの公知の方法により製造することができ、目的の半導体微粒子を製造できる方法であれば特に限定されない。これらの中でも、結晶性の観点から、水熱合成法が特に好ましい。
半導体微粒子の平均粒径は、1nm〜500nm程度が適当であり、多孔性半導体層の比表面積を大きくするという観点から1〜50nm程度が好ましい。また、太陽電池における入射光を効率的に利用するためには、平均粒径の異なる半導体微粒子を混合してもよく、例えば、前記平均粒径の半導体微粒子に平均粒径が200〜400nm程度の大きな半導体粒子を添加してもよい。
The semiconductor fine particles can be produced by a known method such as a sol-gel method such as a hydrothermal synthesis method, a sulfuric acid method, or a chlorine method, and is not particularly limited as long as the target semiconductor fine particles can be produced. Among these, the hydrothermal synthesis method is particularly preferable from the viewpoint of crystallinity.
The average particle size of the semiconductor fine particles is suitably about 1 nm to 500 nm, and preferably about 1 to 50 nm from the viewpoint of increasing the specific surface area of the porous semiconductor layer. Further, in order to efficiently use incident light in a solar cell, semiconductor fine particles having different average particle diameters may be mixed. For example, the semiconductor fine particles having the average particle diameter have an average particle diameter of about 200 to 400 nm. Large semiconductor particles may be added.

太陽電池の光電変換効率を向上させるためには、多孔性半導体層110に色素をより多く吸着させることが必要となる。このため、多孔性半導体層110は、比表面積がある程度大きなものが好ましく、10〜200m2/g程度が好ましい。
また、多孔性半導体層110の空隙率は、色素の吸着および後述する電解質層中のイオンの拡散、すなわち電荷輸送の観点から、40〜80%程度が好ましい。ここで、「空隙率」とは、多数の細孔を含む多孔性半導体層110の全体積に対する細孔の総体積の割合を%で示した値を意味する。空隙率は、膜厚と面積から体積を算出し、(材料の重量)÷{(体積)×(材料の密度)}から充填率を計算し、100%から充填率を差し引くことで算出した。
In order to improve the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, it is necessary to adsorb more dye to the porous semiconductor layer 110. For this reason, the porous semiconductor layer 110 preferably has a specific surface area that is somewhat large, and is preferably about 10 to 200 m 2 / g.
Further, the porosity of the porous semiconductor layer 110 is preferably about 40 to 80% from the viewpoints of dye adsorption and ion diffusion in the electrolyte layer described later, that is, charge transport. Here, the “porosity” means a value indicating the ratio of the total volume of the pores to the total volume of the porous semiconductor layer 110 including a large number of pores in%. The porosity was calculated by calculating the volume from the film thickness and area, calculating the filling rate from (weight of material) / {(volume) × (density of material)}, and subtracting the filling rate from 100%.

[色素]
多孔性半導体層110に吸着して光増感剤として機能する色素としては、種々の可視光領域および赤外光領域の少なくとも一方に吸収をもつ有機色素、金属錯体色素などが挙げられ、本発明ではこれらの色素の1種または2種以上を選択的に用いることができる。
有機色素としては、例えば、アゾ系色素、キノン系色素、キノンイミン系色素、キナクリドン系色素、スクアリリウム系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、トリフェニルメタン系色素、キサンテン系色素、ポリフィリン系色素、フタロシアニン系色素、ペリレン系色素、インジゴ系色素、ナフタロシアニン系色素などが挙げられる。
金属錯体色素としては、Cu、Ni、Fe、Co、V、Sn、Si、Ti、Ge、Cr、Zn、Ru、Mg、Al、Pb、Mn、In、Mo、Y、Zr、Nb、Sb、La、W、Pt、TA、Ir、Pd、Os、Ga、Tb、Eu、Rb、Bi、Se、As、Sc、Ag、Cd、Hf、Re、Au、Ac、Tc、Te、Rhなどの金属分子が配位結合した形態のものが挙げられ、具体的には、ルテニウムビピリジン系金属錯体色素、ルテニウムターピリジン系金属錯体色素、ルテニウムクォーターピリジン系金属錯体色素などのルテニウム系金属錯体色素が挙げられる。
[Dye]
Examples of the dye that is adsorbed on the porous semiconductor layer 110 and functions as a photosensitizer include organic dyes and metal complex dyes having absorption in at least one of various visible light regions and infrared light regions. Then, one or more of these dyes can be selectively used.
Examples of organic dyes include azo dyes, quinone dyes, quinone imine dyes, quinacridone dyes, squarylium dyes, cyanine dyes, merocyanine dyes, triphenylmethane dyes, xanthene dyes, porphyrin dyes, and phthalocyanines. And dyes, perylene dyes, indigo dyes, naphthalocyanine dyes and the like.
As metal complex dyes, Cu, Ni, Fe, Co, V, Sn, Si, Ti, Ge, Cr, Zn, Ru, Mg, Al, Pb, Mn, In, Mo, Y, Zr, Nb, Sb, Metals such as La, W, Pt, TA, Ir, Pd, Os, Ga, Tb, Eu, Rb, Bi, Se, As, Sc, Ag, Cd, Hf, Re, Au, Ac, Tc, Te, Rh Examples include a form in which molecules are coordinated, and specific examples include ruthenium metal complex dyes such as ruthenium bipyridine metal complex dyes, ruthenium terpyridine metal complex dyes, and ruthenium quarter pyridine metal complex dyes. .

また、多孔性半導体膜に色素を強固に吸着させるためには、色素分子中にカルボキシル基(COOH基)、アルコキシ基、ヒドロキシル基、ヒドロキシアルキル基、スルホン酸基、エステル基、メルカプト基、ホスホニル基などのインターロック基を有するものが好ましく、これらの中でもカルボキシル基が特に好ましい。一般に、インターロック基は、励起状態の色素と多孔性半導体膜の伝導帯との間の電子移動を容易にする電気的結合を供給する。
このようなインターロック基を有する色素としては、上記の有機色素および金属錯体色素が挙げられ、これらの中でも次式(1)〜(3)で表わされるルテニウム系金属錯体色素が特に好ましい。
Moreover, in order to adsorb | suck a pigment | dye firmly to a porous semiconductor film, a carboxyl group (COOH group), an alkoxy group, a hydroxyl group, a hydroxyalkyl group, a sulfonic acid group, an ester group, a mercapto group, a phosphonyl group in a pigment molecule. Those having an interlock group such as are preferable, and among these, a carboxyl group is particularly preferable. In general, the interlock group provides an electrical bond that facilitates electron transfer between the excited state dye and the conduction band of the porous semiconductor film.
Examples of the dye having such an interlock group include the above organic dyes and metal complex dyes, and among these, ruthenium-based metal complex dyes represented by the following formulas (1) to (3) are particularly preferable.

Figure 2009259485
Figure 2009259485

[色素の吸着法]
多孔性半導体層110に色素を吸着させる方法としては、例えば、導電性シート109を覆うように形成された多孔性半導体層110を、色素を溶解した溶液(色素吸着用溶液)に浸漬する方法が挙げられる。
色素を溶解させる溶剤としては、色素を溶解するものであればよく、例えば、エタノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトニトリルなどの窒素化合物類、クロロホルムなどのハロゲン化脂肪族炭化水素、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼンなどの芳香族炭化水素、酢酸エチルなどのエステル類、水などが挙げられる。本発明では、これらの溶剤の2種類以上を混合して用いることもできる。
[Dye adsorption method]
As a method for adsorbing the dye to the porous semiconductor layer 110, for example, a method of immersing the porous semiconductor layer 110 formed so as to cover the conductive sheet 109 in a solution in which the dye is dissolved (dye adsorption solution) is used. Can be mentioned.
The solvent for dissolving the dye may be any solvent that dissolves the dye. Examples thereof include alcohols such as ethanol, ketones such as acetone, ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran, nitrogen compounds such as acetonitrile, chloroform, and the like. Halogenated aliphatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons such as hexane, aromatic hydrocarbons such as benzene, esters such as ethyl acetate, and water. In the present invention, two or more of these solvents can be mixed and used.

色素溶液中の色素濃度は、使用する色素および溶剤の種類などにより適宜調整することができるが、吸着機能を向上させるためにはある程度高濃度である方が好ましく、例えば、5×10-5モル/リットル以上の濃度であればよい。
また、色素の吸着状態や多孔性半導体層110の表面などを制御するために、色素溶液に共吸着剤としてデオキシコール酸などの有機化合物を添加してもよい。
多孔性半導体層110を色素溶液に浸漬するときの温度、時間、雰囲気などの条件は、多孔性半導体層110を構成する材料や状態、色素溶液の構成材料などにより適宜設定すればよい。浸漬は、例えば大気雰囲気下、室温程度で行うことができる。加熱下で浸漬することにより、多孔性半導体層110に色素を効率よく吸着させることができる。
The dye concentration in the dye solution can be adjusted as appropriate depending on the type of dye and solvent used, but it is preferable to have a high concentration to improve the adsorption function, for example, 5 × 10 −5 mol. It is sufficient that the concentration is 1 / liter or more.
In addition, an organic compound such as deoxycholic acid may be added to the dye solution as a co-adsorbent in order to control the adsorption state of the dye, the surface of the porous semiconductor layer 110, and the like.
Conditions such as temperature, time, and atmosphere when the porous semiconductor layer 110 is immersed in the dye solution may be appropriately set depending on the material and state of the porous semiconductor layer 110, the constituent material of the dye solution, and the like. Immersion can be performed at about room temperature in an air atmosphere, for example. By immersing under heating, the dye can be efficiently adsorbed to the porous semiconductor layer 110.

(電解質層)
電解質層112は、イオンを輸送し得る導電性材料からなり、例えば、液体電解質層、固体電解質層などの形態で用いられる。
液体電解質層は、酸化還元種を含む液状物であればよく、一般に電池や太陽電池などにおいて使用することができるものであれば特に限定されない。具体的には、酸化還元種とこれを溶解可能な溶剤からなる組成物が挙げられる。
酸化還元種としては、例えば、LiI、NaI、KI、CaI2などの金属ヨウ化物とヨウ素の組み合わせ、LiBr、NaBr、KBr、CaBr2などの金属臭化物と臭素の組み合わせ、ヨウ化物イオンからなる塩とヨウ素の組み合わせ、臭化物イオンからなる塩と臭素の組み合わせが挙げられ、これらの中でも、LiIとヨウ素の組み合わせ、ヨウ化物イオンからなる塩とヨウ素の組み合わせが好ましい。これらの酸化還元種は、2種以上を組み合わせて用いることができる。
(Electrolyte layer)
The electrolyte layer 112 is made of a conductive material that can transport ions, and is used in the form of, for example, a liquid electrolyte layer or a solid electrolyte layer.
The liquid electrolyte layer is not particularly limited as long as it is a liquid substance containing a redox species, and can be generally used in a battery or a solar battery. Specifically, a composition comprising a redox species and a solvent capable of dissolving the same is mentioned.
The redox species, e.g., LiI, NaI, KI, combinations of metal iodides and iodine, such as CaI 2, LiBr, NaBr, KBr, combinations of metal bromides and bromine, such as CaBr 2, a salt consisting of iodide ion A combination of iodine, a combination of a salt made of bromide ions and a bromine can be mentioned. Among these, a combination of LiI and iodine, and a combination of a salt made of iodide ions and iodine are preferable. These redox species can be used in combination of two or more.

液体電解質層には、電極表面への吸着などによる特性改善のために、グアニジンチオシアネートなどのイオン性化合物や4-tert-ブチルピリジンなどの窒素含有複素環化合物、その他の有機化合物が添加されていてもよい。
酸化還元種を溶解可能な溶剤としては、プロピレンカーボネートなどのカーボネート化合物、γ−ブチロラクトンなどのラクトン類、アセトニトリルなどのニトリル化合物、エタノールなどのアルコール類、水、非プロトン極性物質などが挙げられ、これらの中でも、カーボネート化合物、ラクトン類、ニトリル化合物が特に好ましい。これらの溶剤は2種類以上を混合して用いることもできる。
To the liquid electrolyte layer, ionic compounds such as guanidine thiocyanate, nitrogen-containing heterocyclic compounds such as 4-tert-butylpyridine, and other organic compounds are added to improve characteristics by adsorption to the electrode surface. Also good.
Examples of the solvent capable of dissolving the redox species include carbonate compounds such as propylene carbonate, lactones such as γ-butyrolactone, nitrile compounds such as acetonitrile, alcohols such as ethanol, water, aprotic polar substances, and the like. Among these, carbonate compounds, lactones, and nitrile compounds are particularly preferable. Two or more of these solvents can be used in combination.

酸化還元種を溶解可能な溶剤として溶融塩を用いることもでき、上記の溶剤と混合して用いることもできる。
「溶融塩」とは、溶剤を含まず、イオンのみから構成される液体状態の塩である。
溶融塩は、例えばInorg. Chem., 1996年, 35, p.1168-1178およびElectrochemistry., 2002年, 2, p.130-136などの文献、ならびに特表平9−507334号公報および特開平8−259543号公報などの特許文献に記載されているような、一般に電池や太陽電池などにおいて使用することができるものであれば特に限定されない。また、溶融塩は、酸化還元種の生成に関与するものでも関与しないものでもどちらでも用いることができ、これらを混合したものも用いることができる。
溶融塩としては、室温(25℃)より低い融点を有する塩、室温より高い融点を有していても他の溶融塩や溶融塩以外の電解質層塩と溶解させることにより室温で液体状態となる塩が好ましい。
A molten salt can also be used as a solvent capable of dissolving the redox species, and a mixture with the above-described solvent can also be used.
The “molten salt” is a salt in a liquid state that does not contain a solvent and is composed only of ions.
Molten salts are described in, for example, Inorg. Chem., 1996, 35, p. 1168-1178 and Electrochemistry., 2002, 2, p. 130-136, and Japanese Patent Publication No. 9-507334 and It is not particularly limited as long as it can be generally used in a battery, a solar battery, or the like as described in patent documents such as 8-259543. In addition, the molten salt may be used regardless of whether it is involved in the production of redox species, or a mixture thereof.
As the molten salt, a salt having a melting point lower than room temperature (25 ° C.), or a liquid state at room temperature by dissolving with another molten salt or an electrolyte layer salt other than the molten salt even when having a melting point higher than room temperature. Salts are preferred.

溶融塩のカチオンとしては、アンモニウム、イミダゾリウム、オキサゾリウム、チアゾリウム、ピラゾリウム、イソオキサゾリウム、チアジアゾリウム、オキサジアゾリウム、トリアゾリウム、ピロリジニウム、ピリジニウム、ピリミジニウム、ピリダジニウム、ピラジニウム、トリアジニウム、ホスホニウム、スルホニウム、カルバゾリウム、インドリウムおよびその誘導体が好ましく、これらの中でも、アンモニウム、イミダゾリウム、ピリジニウム、スルホニウムが特に好ましい。
溶融塩のアニオンとしては、AlCl4 -、Al2Cl7 -などの金属塩化物、PF6 -,BF4 -、CF3SO3 -、N(CF3SO22 -、N(SO2F)2 -、F(HF)n -などのフッ素含有物、NO3 -、CH3COO-、C611COO-、SCN-、N(CN)2 -などの非フッ素含有物、ヨウ素、臭素などのハロゲン化物が挙げられる。
溶融塩は、上記の各種文献や特許公報に記載された公知の方法により合成することができる。4級アンモニウム塩を例に挙げると、第一段階として3級アミンにアルキル化剤としてアルキルハライドを用いてアミンの4級化を行い、第二段階としてハライドアニオンから目的のアニオンへイオン交換を行うという方法、および3級アミンを目的のアニオンを有する酸と反応させて一段階で目的の化合物を得る方法が挙げられる。
Molten salt cations include ammonium, imidazolium, oxazolium, thiazolium, pyrazolium, isoxazolium, thiadiazolium, oxadiazolium, triazolium, pyrrolidinium, pyridinium, pyrimidinium, pyridazinium, pyrazinium, triazinium, phosphonium, sulfonium, carbazolium Indolium and its derivatives are preferable, and among these, ammonium, imidazolium, pyridinium, and sulfonium are particularly preferable.
Examples of the anion of the molten salt include metal chlorides such as AlCl 4 and Al 2 Cl 7 , PF 6 , BF 4 , CF 3 SO 3 , N (CF 3 SO 2 ) 2 , and N (SO 2 Fluorine-containing materials such as F) 2 and F (HF) n , non-fluorine-containing materials such as NO 3 , CH 3 COO , C 6 H 11 COO , SCN and N (CN) 2 , iodine And halides such as bromine.
The molten salt can be synthesized by known methods described in the above-mentioned various documents and patent publications. Taking a quaternary ammonium salt as an example, a quaternization of an amine is performed using a tertiary amine as an alkylating agent as an alkylating agent as a first step, and an ion exchange from a halide anion to a target anion is performed as a second step. And a method of obtaining a target compound in one step by reacting a tertiary amine with an acid having a target anion.

酸化還元種を溶解する溶剤や溶融塩を用いる場合には、導電性シートあるいは多孔性半導体シートと、対極との短絡を防止するために、これらの間にセパレータ層を設けてもよい。
セパレータ層は、電気的に絶縁であり、太陽電池の構成材料に対して安定なものであれば特に限定されず、具体的にはSiO2やZrO2などの金属酸化物から形成される多孔質層、高分子化合物などから形成される不織布などが挙げられる。
When a solvent or molten salt that dissolves the redox species is used, a separator layer may be provided between the conductive sheet or porous semiconductor sheet and the counter electrode in order to prevent a short circuit.
The separator layer is not particularly limited as long as it is electrically insulating and stable with respect to the constituent material of the solar cell. Specifically, the separator layer is a porous layer formed from a metal oxide such as SiO 2 or ZrO 2. Nonwoven fabrics formed from layers, polymer compounds, and the like.

固体電解質層としては、溶剤を含む電解液を高分子化合物により固体化してなる高分子電解質層(ゲル電解質層)、溶融塩を含む電解液を微粒子により固体化してなる電解質層、有機P型半導体、CuIなどの無機P型半導体などが挙げられる。
前記高分子電解質層の形成に用いられる高分子化合物は、混合溶剤および電解質層を構成する電解液を保持できる高分子化合物であれば特に限定されない。このような高分子化合物としては、下式一般式(4)で表わされるモノマー単位を重合もしくは共重合して得られるポリ(メタ)アクリレート系の重合体もしくは共重合体、イソシアネート基を有する化合物Aと活性水素基を有する化合物Bを重付加したもの、エポキシ樹脂類などが挙げられ、これらの中でもポリ(メタ)アクリレート系の重合体もしくは共重合体、イソシアネート基を有する化合物Aと活性水素基を有する化合物Bを重付加したものが好ましい。
As the solid electrolyte layer, a polymer electrolyte layer (gel electrolyte layer) obtained by solidifying an electrolyte solution containing a solvent with a polymer compound, an electrolyte layer obtained by solidifying an electrolyte solution containing a molten salt with fine particles, an organic P-type semiconductor And inorganic P-type semiconductors such as CuI.
The polymer compound used for forming the polymer electrolyte layer is not particularly limited as long as it is a polymer compound that can hold the mixed solvent and the electrolyte solution constituting the electrolyte layer. Examples of such a polymer compound include a poly (meth) acrylate polymer or copolymer obtained by polymerizing or copolymerizing a monomer unit represented by the following general formula (4), and a compound A having an isocyanate group. And an epoxy resin and the like. Among these, a poly (meth) acrylate polymer or copolymer, a compound A having an isocyanate group and an active hydrogen group are included. A compound obtained by polyaddition of the compound B is preferably used.

Figure 2009259485
(式中、Rは水素原子またはメチル基であり、Xはエステル基と炭素原子で結合している残基であり、nは2〜4の整数である。)
Figure 2009259485
(In the formula, R is a hydrogen atom or a methyl group, X is a residue bonded to an ester group with a carbon atom, and n is an integer of 2 to 4.)

上述の高分子化合物の重合方法は、特に限定されず、常温常圧下での重合、熱重合および光重合など、用いるモノマー材料などにより適宜設定すればよい。但し、多孔性半導体層110に酸化チタンを使用する場合には、紫外線領域の光照射により酸化チタンが光触媒反応を起こし、多孔性半導体層110に吸着した色素が分解するなどの問題が考えられるため、高分子化合物の重合は、常温常圧下での重合または熱重合が好ましい。   The polymerization method of the above-described polymer compound is not particularly limited, and may be appropriately set depending on the monomer material used, such as polymerization under normal temperature and normal pressure, thermal polymerization, and photopolymerization. However, when titanium oxide is used for the porous semiconductor layer 110, there is a problem that titanium oxide causes a photocatalytic reaction due to light irradiation in the ultraviolet region, and the dye adsorbed on the porous semiconductor layer 110 is decomposed. Polymerization of the polymer compound is preferably polymerization at normal temperature and pressure or thermal polymerization.

固体電解質層の形成方法は、高分子化合物を重合するために使用する化合物に応じて適宜選択すればよい。
例えば、ヨウ素が重合に影響しないイソシアネートを含む化合物と活性水素基を含む化合物を使用する場合には、重合前にそれらの化合物を、電解質を含む溶液と混合し、得られた混合物を重合させてゲル電解質層を得る。
また、ヨウ素が重合禁止剤として作用するラジカル重合により(メタ)アクリレート類を重合する場合には、高分子化合物と溶剤のみで重合し、電解質と溶剤からなる電解液中に得られた重合体を浸漬することにより、ゲル電解質層を得る。
The method for forming the solid electrolyte layer may be appropriately selected according to the compound used for polymerizing the polymer compound.
For example, when using a compound containing isocyanate and an active hydrogen group that iodine does not affect polymerization, these compounds are mixed with a solution containing an electrolyte before polymerization, and the resulting mixture is polymerized. A gel electrolyte layer is obtained.
When (meth) acrylates are polymerized by radical polymerization in which iodine acts as a polymerization inhibitor, the polymer obtained is polymerized only in the polymer compound and the solvent, and the polymer obtained in the electrolyte solution consisting of the electrolyte and the solvent A gel electrolyte layer is obtained by soaking.

溶融塩を含む電解液を微粒子により固体化した固体電解質層における前記微粒子としては、電解液を固体化できる化合物微粒子であれば特に限定されない。このような化合物としては、酸化ケイ素などの金属酸化物、カーボンナノチューブなどが挙げられる。   The fine particles in the solid electrolyte layer obtained by solidifying an electrolytic solution containing a molten salt with fine particles are not particularly limited as long as they are compound fine particles capable of solidifying the electrolytic solution. Examples of such compounds include metal oxides such as silicon oxide and carbon nanotubes.

多孔性半導体層110の空孔(微細孔)に浸透する電解質の量が少ない場合、得られる太陽電池の光電変換効率が低くなる。したがって、多孔性半導体層110の空孔内部により多くの液体電解質層もしくは固体電解質層を形成する必要がある。
液体電解質層が低粘度であれば、常温常圧下でも多孔性半導体層110中に液体電解質層を注入することは可能であるが、高粘度の溶剤や溶融塩を多量に含む高粘度の液体電解質層の場合には、常温常圧下でも多孔性半導体層110中に注入することは困難になる。したがって、多孔性半導体層110への液体電解質層の注入方法は、真空注入法が好ましい。
電解質層として高分子電解質層を使用する場合には、例えば、液状のプレポリマー溶液を多孔性半導体層110中に含浸させた後に、プレポリマーを重合させればよい。多孔性半導体層110中へのプレポリマー溶液の注入方法は、真空注入法が好ましい。
また、電解質層として、イオン結合などにより形成され、熱により可逆的に固液の相変化を起こす固体電解質層を使用する場合には、例えば、加熱などにより液体状態にした固体電解質層を真空注入法により多孔性半導体層110内に注入すればよい。
When the amount of electrolyte penetrating into the pores (micropores) of the porous semiconductor layer 110 is small, the photoelectric conversion efficiency of the resulting solar cell is lowered. Therefore, it is necessary to form more liquid electrolyte layers or solid electrolyte layers in the pores of the porous semiconductor layer 110.
If the liquid electrolyte layer has a low viscosity, it is possible to inject the liquid electrolyte layer into the porous semiconductor layer 110 even under normal temperature and pressure, but a high viscosity liquid electrolyte containing a large amount of a high viscosity solvent or molten salt. In the case of a layer, it becomes difficult to inject into the porous semiconductor layer 110 even under normal temperature and pressure. Therefore, the method of injecting the liquid electrolyte layer into the porous semiconductor layer 110 is preferably a vacuum injection method.
In the case where a polymer electrolyte layer is used as the electrolyte layer, for example, after impregnating the porous semiconductor layer 110 with a liquid prepolymer solution, the prepolymer may be polymerized. A method of injecting the prepolymer solution into the porous semiconductor layer 110 is preferably a vacuum injection method.
Also, when using a solid electrolyte layer that is formed by ion bonding or the like and causes a solid-liquid phase change reversibly by heat, for example, vacuum injection of the solid electrolyte layer that has been changed to a liquid state by heating or the like. It may be injected into the porous semiconductor layer 110 by a method.

(封止部)
封止部113は、太陽電池内部の電解液の漏れを防止する機能、第1基板131および第2基板136といった支持体に作用する落下物や応力(衝撃)を吸収する機能、長期にわたる使用時において支持体に作用するたわみなどを吸収する機能を有する。
さらに、本発明の太陽電池の少なくとも2つ以上を直列または並列に接続して太陽電池モジュールを作製する場合、太陽電池間の電解液の移動を防止するために封止部113はセル間絶縁層として機能するため重要である。
(Sealing part)
The sealing portion 113 has a function of preventing leakage of the electrolyte inside the solar cell, a function of absorbing falling objects and stress (impact) acting on the support such as the first substrate 131 and the second substrate 136, and long-term use. Has a function of absorbing the deflection acting on the support.
Furthermore, when producing a solar cell module by connecting at least two or more of the solar cells of the present invention in series or in parallel, the sealing portion 113 is an inter-cell insulating layer in order to prevent the electrolyte from moving between the solar cells. It is important to function as.

封止部113を構成する材料は、一般に太陽電池に使用可能で、かつ前記機能を発揮し得る材料であれば、特に限定されない。このような材料としては、紫外線硬化性樹脂および熱硬化性樹脂などが挙げられ、具体的には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイソブチレン系樹脂、ホットメルト樹脂、ガラスフリットなどが挙げられ、これら2種類以上の材料を2層以上に積層して封止部113を形成することもできる。
紫外線硬化樹脂としては、スリーボンド社製、型番:31X−101、熱硬化性樹脂としては、スリーボンド社製、型番:31X−088や一般に市販されているエポキシ樹脂などを用いることができる。
封止部113のパターンは、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ガラスフリットを使用する場合には、ディスペンサーを用いて形成することができ、ホットメルト樹脂を使用する場合には、シート状のホットメルト樹脂にパターニングした穴を開けることにより形成することができる。
The material which comprises the sealing part 113 will not be specifically limited if it is a material which can generally be used for a solar cell and can exhibit the said function. Examples of such materials include ultraviolet curable resins and thermosetting resins. Specific examples include silicone resins, epoxy resins, polyisobutylene resins, hot melt resins, and glass frit. The sealing portion 113 can also be formed by stacking two or more kinds of materials in two or more layers.
As the ultraviolet curable resin, manufactured by ThreeBond Co., Ltd., model number: 31X-101, and as the thermosetting resin, manufactured by ThreeBond Co., Ltd., model number: 31X-088, or a commercially available epoxy resin can be used.
The pattern of the sealing portion 113 can be formed by using a dispenser when using a silicone resin, an epoxy resin, or a glass frit. When using a hot melt resin, the pattern of the sealing portion 113 is formed on a sheet-like hot melt resin. It can be formed by opening a patterned hole.

(色素増感太陽電池の製造方法)
上述の構成の色素増感太陽電池は、以下の製造方法によって製造することができる。
すなわち、この製造方法は、透光性第1基板101上に透光性導電層102および透光性触媒層103がこの順に形成されてなる第1対極基板104および第2基板107上に導電層106および触媒層105がこの順に形成されてなる第2対極基板108を形成する工程(1)と、複数の透光用開口部を有する導電性シート109の両面それぞれの少なくとも一部に、色素が吸着された多孔性半導体層110を形成することにより多孔性半導体電極シート111を形成する工程(2)と、第1対極基板104の透光性触媒層103と第2対極基板108の触媒層105との間に多孔性半導体電極シート111を配置すると共に、透光性触媒層103および触媒層105のそれぞれと多孔性半導体電極シート111との間に電解質層を形成する工程(3)とを備える。
(Method for producing dye-sensitized solar cell)
The dye-sensitized solar cell having the above-described configuration can be manufactured by the following manufacturing method.
That is, in this manufacturing method, the conductive layer is formed on the first counter electrode substrate 104 and the second substrate 107 in which the transparent conductive layer 102 and the transparent catalyst layer 103 are formed in this order on the transparent first substrate 101. 106 and the catalyst layer 105 are formed in this order, the step (1) for forming the second counter electrode substrate 108, and a dye on at least a part of each of both surfaces of the conductive sheet 109 having a plurality of light-transmitting openings. The step (2) of forming the porous semiconductor electrode sheet 111 by forming the adsorbed porous semiconductor layer 110, the translucent catalyst layer 103 of the first counter electrode substrate 104, and the catalyst layer 105 of the second counter electrode substrate 108. The porous semiconductor electrode sheet 111 is disposed between the transparent semiconductor electrode sheet 111 and an electrolyte layer is formed between each of the translucent catalyst layer 103 and the catalyst layer 105 and the porous semiconductor electrode sheet 111. And a step (3).

工程(1)において、透光性第1基板101上への透光性導電層102および透光性触媒層103の形成、および、第2基板107上への導電層106および触媒層105の形成は、上述のように行うことができる。   In step (1), formation of the light-transmitting conductive layer 102 and the light-transmitting catalyst layer 103 on the light-transmitting first substrate 101 and formation of the conductive layer 106 and the catalyst layer 105 on the second substrate 107 are performed. Can be performed as described above.

[多孔性半導体電極シートの形成方法]
多孔性半導体層の形成方法の1つとして、まず、有機溶剤または水に任意に高分子有機化合物、分散剤などが添加された溶液中に半導体微粒子を分散させて懸濁液を調製し、その懸濁液を導電性シートの一面に塗布し、得られた塗膜を乾燥、焼成して一面側に多孔性半導体層の半分を形成し、次いで、導電性シートの他面側も同様にして多孔性半導体層の残りの半分を形成することにより、導電性シートを覆うように多孔性半導体層を形成することが考えられる。しかしながら、導電性シート上にそのまま懸濁液を塗布すると開口部から懸濁液が流れ落ちるため、得られた多孔性半導体層には穴が形成されてしまう。
したがって、前記工程(2)においては、以下の第1〜第4の方法で多孔性半導体電極シート111を形成することが好ましい。
[Method of forming porous semiconductor electrode sheet]
As one method for forming a porous semiconductor layer, first, a suspension is prepared by dispersing semiconductor fine particles in a solution in which a macromolecular organic compound, a dispersant, etc. are optionally added to an organic solvent or water. Apply the suspension to one side of the conductive sheet, dry and fire the resulting coating to form half of the porous semiconductor layer on one side, and then do the same for the other side of the conductive sheet It is conceivable to form the porous semiconductor layer so as to cover the conductive sheet by forming the remaining half of the porous semiconductor layer. However, if the suspension is applied as it is onto the conductive sheet, the suspension flows down from the opening, so that a hole is formed in the obtained porous semiconductor layer.
Therefore, in the step (2), it is preferable to form the porous semiconductor electrode sheet 111 by the following first to fourth methods.

図2を参照しながら第1の形成方法を説明すると、この場合、前記工程(2)は、剥離溶液に溶解可能な薄膜2を表面に有する耐熱性基板1の前記薄膜2上に多孔性半導体層用材料を塗布し焼成して多孔性半導体層第1部分110aを形成する工程と(図2(a)参照)、該第1部分110a上に導電性シート109を設置し(図2(b)参照)、導電性シート109を覆うように第1部分110a上に多孔性半導体層用材料を塗布し焼成して多孔性半導体層第2部分110bを形成することにより、内部に導電性シート109が配置された多孔性半導体層110を形成する工程と(図2(c)参照)、耐熱性基板1を前記剥離溶液に浸漬することによって、前記薄膜2を溶解して耐熱性基板1を多孔性半導体層110から剥離する工程と(図2(d)参照)、色素を溶解した溶液に多孔性半導体層を浸漬して色素を吸着させる工程(図示省略)とを含んでいる。
この場合、耐熱性基板1としては、例えば、ガラス基板、セラミックス基板等を用いることができる。耐熱性基板1上に形成する薄膜の材料としては、例えば、金属酸化物(酸化亜鉛等)、金属膜(銅、亜鉛等)などが挙げられ、剥離溶液としてはこれらの薄膜を溶解可能な酸溶液(塩酸、硝酸、硫酸などの無機酸、酢酸、シュウ酸などの有機酸)を用いることができる。
耐熱性基板1上に薄膜を形成する方法は、塗布法、メッキ法、CVD法、スパッタ法、SPD法など、公知の方法および装置によって行うことができ、薄膜の膜厚としては200nm〜0.5mm程度が適当である。
The first forming method will be described with reference to FIG. 2. In this case, the step (2) is performed by forming a porous semiconductor on the thin film 2 of the heat resistant substrate 1 having a thin film 2 that can be dissolved in a stripping solution on the surface. A step of applying a layer material and baking to form a porous semiconductor layer first portion 110a (see FIG. 2A), and a conductive sheet 109 is placed on the first portion 110a (FIG. 2B). )), By applying a porous semiconductor layer material on the first portion 110a so as to cover the conductive sheet 109 and baking it to form the porous semiconductor layer second portion 110b, thereby forming the conductive sheet 109 therein. A step of forming a porous semiconductor layer 110 in which is disposed (see FIG. 2C), the heat-resistant substrate 1 is immersed in the peeling solution, thereby dissolving the thin film 2 to make the heat-resistant substrate 1 porous. A step of peeling from the conductive semiconductor layer 110 ( 2 (d) see), and a step (not shown) to a solution of the dye by immersing the porous semiconductor layer to adsorb the dye.
In this case, as the heat resistant substrate 1, for example, a glass substrate, a ceramic substrate, or the like can be used. Examples of the material for the thin film formed on the heat-resistant substrate 1 include metal oxides (such as zinc oxide) and metal films (such as copper and zinc), and the stripping solution is an acid capable of dissolving these thin films. A solution (an inorganic acid such as hydrochloric acid, nitric acid or sulfuric acid, or an organic acid such as acetic acid or oxalic acid) can be used.
A method for forming a thin film on the heat-resistant substrate 1 can be performed by a known method and apparatus such as a coating method, a plating method, a CVD method, a sputtering method, and an SPD method. About 5 mm is appropriate.

図3を参照しながら第2の形成方法を説明すると、この場合、前記工程(2)は、剥離溶液に溶解可能な薄膜2を表面に有する耐熱性基板1の前記薄膜2上に導電性シート109を介して多孔性半導体層用材料を塗布し焼成して多孔性半導体層第1部分110aを形成する工程(図3(a)参照)と、耐熱性基板1を前記剥離溶液に浸漬することによって、前記薄膜2を溶解して耐熱性基板1を多孔性半導体層第1部分110aから剥離する工程と(図3(b)参照)、外部に露出した導電性シート109を覆うように多孔性半導体層第1部分110a上に多孔性半導体層用材料を塗布し焼成して多孔性半導体層第2部分110bを形成することにより、内部に導電性シート109が配置された多孔性半導体層110を形成する工程と(図3(c)参照)、色素を溶解した溶液に多孔性半導体層を浸漬して色素を吸着させる工程(図示省略)とを含んでいる。
この場合、耐熱性基板、薄膜および剥離溶液は、前記第1の形成方法と同じものを使用することができる。
The second forming method will be described with reference to FIG. 3. In this case, the step (2) includes a conductive sheet on the thin film 2 of the heat-resistant substrate 1 having a thin film 2 that can be dissolved in a peeling solution on the surface. 109. A step of applying a porous semiconductor layer material via 109 and baking to form a porous semiconductor layer first portion 110a (see FIG. 3A), and dipping the heat-resistant substrate 1 in the release solution A step of dissolving the thin film 2 to peel the heat-resistant substrate 1 from the porous semiconductor layer first portion 110a (see FIG. 3B), and so as to cover the conductive sheet 109 exposed to the outside. The porous semiconductor layer 110 having the conductive sheet 109 disposed therein is formed by applying a porous semiconductor layer material onto the semiconductor layer first portion 110a and baking it to form the porous semiconductor layer second portion 110b. Forming step (FIG. 3). c)), to a solution of the dye by immersing the porous semiconductor layer and a step (not shown) for adsorbing the dye.
In this case, the same heat-resistant substrate, thin film and stripping solution as in the first forming method can be used.

図4を参照しながら第3の形成方法を説明すると、この場合、前記工程(2)は、樹脂フィルム3上に多孔性半導体層用材料を塗布し(図4(a)参照)、焼成して多孔性半導体層第1部分110aを形成し、かつ樹脂フィルム3を焼失させる工程と(図4(b)参照)、該第1部分110a上に導電性シート109を設置し、導電性シート109を覆うように第1部分110a上に多孔性半導体層用材料を塗布し焼成して多孔性半導体層第2部分110bを形成することにより、内部に導電性シート109が配置された多孔性半導体層110を形成する工程と(図4(c)参照)、色素を溶解した溶液に多孔性半導体層を浸漬して色素を吸着させる工程(図示省略)とを含んでいる。
この場合、樹脂フィルムの材料としては、ポリプロピレン、ナイロン等焼成により除去できるものが使用でき、樹脂フィルムの厚さは1〜300μm程度が適当である。
The third forming method will be described with reference to FIG. 4. In this case, in the step (2), the porous semiconductor layer material is applied onto the resin film 3 (see FIG. 4 (a)) and fired. Forming a porous semiconductor layer first portion 110a and burning out the resin film 3 (see FIG. 4B), placing a conductive sheet 109 on the first portion 110a, A porous semiconductor layer having a conductive sheet 109 disposed therein is formed by applying a porous semiconductor layer material on the first portion 110a and baking the first portion 110a so as to cover the first portion 110a. 110 (see FIG. 4C), and a step of immersing the porous semiconductor layer in a solution in which the dye is dissolved to adsorb the dye (not shown).
In this case, as a material for the resin film, a material that can be removed by baking such as polypropylene and nylon can be used, and the thickness of the resin film is suitably about 1 to 300 μm.

図5を参照しながら第4の形成方法を説明すると、この場合、前記工程(2)は、樹脂フィルム3上に導電性シート109を介して多孔性半導体層用材料を塗布し(図5(a)参照)、焼成して多孔性半導体層第1部分110aを形成し、かつ樹脂フィルム3を焼失させる工程と(図5(b)参照)、外部に露出した導電性シート109を覆うように多孔性半導体層第1部分110a上に多孔性半導体層用材料を塗布し焼成して多孔性半導体層第2部分110bを形成することにより、内部に導電性シート109が配置された多孔性半導体層110を形成する工程と(図5(c)参照)、色素を溶解した溶液に多孔性半導体層を浸漬して色素を吸着させる工程(図示省略)とを含んでいる。
この場合、樹脂フィルムは、前記第3の形成方法と同じものを使用することができる。
The fourth forming method will be described with reference to FIG. 5. In this case, the step (2) applies a porous semiconductor layer material to the resin film 3 via the conductive sheet 109 (FIG. 5 ( a)), firing to form the porous semiconductor layer first portion 110a and burning the resin film 3 (see FIG. 5B), so as to cover the conductive sheet 109 exposed to the outside. A porous semiconductor layer in which a conductive sheet 109 is disposed by forming a porous semiconductor layer second portion 110b by applying a porous semiconductor layer material onto the porous semiconductor layer first portion 110a and baking it. 110 (see FIG. 5C), and a step of immersing the porous semiconductor layer in a solution in which the dye is dissolved to adsorb the dye (not shown).
In this case, the same resin film as the third forming method can be used.

前記第1〜第4のいずれの方法においても、多孔性半導体層110を厚く形成するためには、前記第1部分110aおよび第2部分110bの形成時に懸濁液(多孔性半導体層用材料)を1回塗布し焼成するだけでは困難であるため、塗布および焼成を複数回繰り返すことが望ましい。この際、第1部分110aおよび第2部分110bの形成における塗布および焼成の回数が、概ね同じ回数であることにより、第1部分110aの膜厚と第2部分110bの膜厚をほぼ同じにすることができる。つまり、多孔性半導体層110の膜厚方向のほぼ中間位置に導電性シート109を配置することができる。
このように導電性シート109を多孔性半導体層110の膜厚方向のほぼ中間位置に配置した場合、導電性シート109を多孔性半導体層110の膜厚方向の端面に配置する場合に比べて、多孔性半導体層110内で発生した電子が集電電極となる導電性シート109まで移動する距離が短くなり、さらには細孔内の電荷輸送距離も短くなる。
なお、焼成により多孔性半導体層110が曲がってクラックが発生する場合もあるが、導電性シート109と接して担持されている限りは、導電性シート109が集電電極として機能するため問題はない。
In any of the first to fourth methods, in order to form the porous semiconductor layer 110 thickly, a suspension (a material for the porous semiconductor layer) is formed during the formation of the first portion 110a and the second portion 110b. Since it is difficult to apply and fire the coating once, it is desirable to repeat the coating and firing several times. At this time, since the number of times of application and baking in the formation of the first portion 110a and the second portion 110b is substantially the same, the thickness of the first portion 110a and the thickness of the second portion 110b are made substantially the same. be able to. That is, the conductive sheet 109 can be disposed at a substantially intermediate position in the film thickness direction of the porous semiconductor layer 110.
As described above, when the conductive sheet 109 is disposed at a substantially intermediate position in the film thickness direction of the porous semiconductor layer 110, compared to the case where the conductive sheet 109 is disposed on the end surface of the porous semiconductor layer 110 in the film thickness direction, The distance that electrons generated in the porous semiconductor layer 110 move to the conductive sheet 109 serving as a current collecting electrode is shortened, and the charge transport distance in the pores is also shortened.
Note that the porous semiconductor layer 110 may be bent and cracked by firing, but as long as the porous semiconductor layer 110 is held in contact with the conductive sheet 109, there is no problem because the conductive sheet 109 functions as a current collecting electrode. .

多孔性半導体層110を形成するための懸濁液には、半導体微粒子以外に高分子(樹脂)や有機溶剤等の有機化合物が含まれていることにより、有機化合物が焼成工程で燃焼または蒸発して多孔性半導体層110中に空隙を形成するができる。また、有機化合物の分子量や添加量を選択することにより多孔性半導体層110の空隙率を変化させることができる。
このような有機化合物としての高分子は、懸濁液中に溶解し、焼成工程で燃焼して除去できるものであれば特に限定されず、例えば、ポリエチレングリコール、エチルセルロースなどが挙げられる。
有機溶剤としては、エチレングリコールモノメチルエーテルなどのグライム系溶剤、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶剤、イソプロピルアルコール/トルエンなどの混合溶剤、水などが挙げられる。
有機化合物の種類や量は、使用する半導体微粒子の種類や懸濁液の総重量に対する割合により適宜設定すればよい。半導体微粒子の割合が小さ過ぎる場合には、太陽電池の多孔性半導体層としての所望の強度が得られない傾向にあり、半導体微粒子の割合が大き過ぎる場合には、多孔性半導体層としての所望の空隙率が得られない傾向にある。したがって、懸濁液の総重量に対する半導体微粒子の割合は、例えば、10〜40重量%程度が適当である。
The suspension for forming the porous semiconductor layer 110 contains an organic compound such as a polymer (resin) or an organic solvent in addition to the semiconductor fine particles, so that the organic compound burns or evaporates in the firing step. Thus, voids can be formed in the porous semiconductor layer 110. Further, the porosity of the porous semiconductor layer 110 can be changed by selecting the molecular weight or the addition amount of the organic compound.
Such a polymer as an organic compound is not particularly limited as long as it can be dissolved in a suspension and burned and removed in a baking step, and examples thereof include polyethylene glycol and ethyl cellulose.
Examples of the organic solvent include glyme solvents such as ethylene glycol monomethyl ether, alcohol solvents such as isopropyl alcohol, mixed solvents such as isopropyl alcohol / toluene, and water.
The type and amount of the organic compound may be appropriately set depending on the type of semiconductor fine particles used and the ratio to the total weight of the suspension. When the proportion of the semiconductor fine particles is too small, the desired strength as the porous semiconductor layer of the solar cell tends to be not obtained. When the proportion of the semiconductor fine particles is too large, the desired strength as the porous semiconductor layer is obtained. There is a tendency that porosity cannot be obtained. Therefore, the ratio of the semiconductor fine particles to the total weight of the suspension is, for example, about 10 to 40% by weight.

多孔性半導体層110は、特定の平均粒径を有する単一の半導体微粒子を用いて形成した単層膜のみならず、種類や平均粒径の異なる半導体微粒子を含む懸濁液を用いて形成した単層膜、種類や平均粒径の異なる半導体微粒子を含む個別の懸濁液を用いた多層膜であってもよい。
懸濁液の塗布方法は特に限定されず、ドクターブレード法、スキージ法、スピンコート法、スクリーン印刷法などの公知の方法が挙げられる。
The porous semiconductor layer 110 was formed using not only a single layer film formed using a single semiconductor fine particle having a specific average particle diameter but also a suspension containing semiconductor fine particles of different types and average particle diameters. A single layer film or a multilayer film using individual suspensions containing semiconductor fine particles having different types and average particle diameters may be used.
The method for applying the suspension is not particularly limited, and examples thereof include known methods such as a doctor blade method, a squeegee method, a spin coating method, and a screen printing method.

懸濁液の塗布後、焼成する前に、乾燥工程を行ってもよい。懸濁液の塗布膜の乾燥および焼成における温度、時間、雰囲気などの条件は、前記第3および第4の形成方法で使用する樹脂フィルムの材料や半導体微粒子の種類などにより適宜設定すればよい。乾燥および焼成は、例えば大気雰囲気下または不活性ガス雰囲気下、50〜800℃程度の範囲内で、10秒〜12時間程度で行うことができる。この乾燥および焼成は、単一の温度で1回または温度を変化させて2回以上行うことができる。   You may perform a drying process after baking and before baking. Conditions such as temperature, time, and atmosphere in drying and baking of the suspension coating film may be appropriately set depending on the material of the resin film used in the third and fourth forming methods, the kind of semiconductor fine particles, and the like. Drying and baking can be performed, for example, in an air atmosphere or an inert gas atmosphere within a range of about 50 to 800 ° C. for about 10 seconds to 12 hours. This drying and baking can be performed once at a single temperature or twice or more at different temperatures.

前記工程(3)において、電解質層145を形成する前に、封止部113を形成する。
封止部113を形成するに際しては、第1対極基板104の外周部および第2対極基板108の外周部に上述した封止部113の樹脂材料を塗布または設置し、多孔性半導体電極シート111の多孔性半導体層110を透光性触媒層103と触媒層105の間に挟み込むようにして第1対極基板104と第2対極基板108を重ね合わせる。そして、樹脂材料に光を照射するまたは熱を加えることにより硬化させて封止部113を形成する。これにより、導電性シート109の一端が封止部113を隙間なく貫通して外部に露出した状態に保持される。この封止部113が導電性シート109の一端部分の周囲を覆うことにより、透光性導電層102および導電層106と接触してショートすることが防止される。
In the step (3), before the electrolyte layer 145 is formed, the sealing portion 113 is formed.
When forming the sealing portion 113, the resin material of the sealing portion 113 described above is applied to or installed on the outer peripheral portion of the first counter electrode substrate 104 and the outer peripheral portion of the second counter electrode substrate 108. The first counter electrode substrate 104 and the second counter electrode substrate 108 are overlapped so that the porous semiconductor layer 110 is sandwiched between the translucent catalyst layer 103 and the catalyst layer 105. Then, the sealing portion 113 is formed by curing the resin material by irradiating light or applying heat. Thus, one end of the conductive sheet 109 is held in a state where it penetrates the sealing portion 113 without a gap and is exposed to the outside. By covering the periphery of one end portion of the conductive sheet 109 with this sealing portion 113, it is possible to prevent a short circuit due to contact with the translucent conductive layer 102 and the conductive layer 106.

次に、第2対極基板108の注入孔封止部115から第1および第2対極基板104、108間に電解液を注入して多孔性半導体層110内に電解質を含浸させ、その後、各注入孔114の開口部を注入孔封止部115(例えば感光性樹脂)にて封止することにより、実施形態1の色素増感太陽電池が完成する。なお、図1では、電解質層112を表すために透光性触媒層103および触媒層105から多孔性半導体層110が離間した状態に図示されているが、実際は多孔性半導体層110が透光性触媒層103と触媒層105とに接触した状態となる。   Next, an electrolytic solution is injected between the first and second counter electrode substrates 104 and 108 from the injection hole sealing portion 115 of the second counter electrode substrate 108 to impregnate the porous semiconductor layer 110 with an electrolyte, and then each injection is performed. The dye-sensitized solar cell of Embodiment 1 is completed by sealing the opening of the hole 114 with an injection hole sealing part 115 (for example, photosensitive resin). In FIG. 1, the porous semiconductor layer 110 is illustrated as being separated from the translucent catalyst layer 103 and the catalyst layer 105 in order to represent the electrolyte layer 112, but actually the porous semiconductor layer 110 is translucent. The catalyst layer 103 and the catalyst layer 105 are brought into contact with each other.

このように製造された実施形態1の太陽電池は、外部に露出した透光性導電層101および導電層106を正極端子とし、外部に露出した導電性シート109を負極端子として外部回路に接続され、透光性第1基板101に光が照射されることによって使用される。
透光性第1基板101側から光が入射することにより、光は透光性第1基板101、透光性導電層102、透光性触媒層103電解質層112を透過して多孔性半導体層110の受光面に達する。さらに、多孔性半導体層110の受光面に達した光は、多孔性半導体層110の内部を通過し導電性シート109の開口部を通過して多孔性半導体層110の裏面側まで達する。それによって、多孔性半導体層110の表面側部分と裏面側部分において電子が発生し、発生した電子は導電性シート109から外部回路を通って透光性導電層101および導電層106へ移動し、透光性触媒層103および触媒層105から電解質層112の電解質にて電荷輸送されて多孔性半導体層110に戻る。
The solar cell of Embodiment 1 manufactured in this way is connected to an external circuit using the transparent conductive layer 101 and the conductive layer 106 exposed to the outside as a positive electrode terminal and the conductive sheet 109 exposed to the outside as a negative electrode terminal. The light-transmitting first substrate 101 is used by being irradiated with light.
When light enters from the translucent first substrate 101 side, the light passes through the translucent first substrate 101, the translucent conductive layer 102, the translucent catalyst layer 103, and the electrolyte layer 112, so that the porous semiconductor layer 110 light receiving surface is reached. Further, the light reaching the light receiving surface of the porous semiconductor layer 110 passes through the inside of the porous semiconductor layer 110, passes through the opening of the conductive sheet 109, and reaches the back surface side of the porous semiconductor layer 110. Thereby, electrons are generated in the front side portion and the back side portion of the porous semiconductor layer 110, and the generated electrons move from the conductive sheet 109 through the external circuit to the translucent conductive layer 101 and the conductive layer 106. Charges are transported from the translucent catalyst layer 103 and the catalyst layer 105 by the electrolyte of the electrolyte layer 112 and return to the porous semiconductor layer 110.

(実施形態2)
図6は本発明の色素増感太陽電池の実施形態2を示す概略断面図である。
実施形態2の太陽電池が実施形態1の太陽電池と異なる点は、外部に露出した透明導電層102と導電層106との間にこれら電気的に接続する集電電極部146が設けられたことであり、実施形態2におけるその他の構成は実施形態1と同様である。なお、図6において、実施形態2の実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。また、図6において、図1で説明した注入孔114および注入孔封止部115は図示省略している。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a schematic sectional view showing Embodiment 2 of the dye-sensitized solar cell of the present invention.
The difference between the solar cell of the second embodiment and the solar cell of the first embodiment is that a collector electrode portion 146 that electrically connects the transparent conductive layer 102 and the conductive layer 106 exposed to the outside is provided. Other configurations in the second embodiment are the same as those in the first embodiment. In FIG. 6, the same components as those in the first embodiment of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In FIG. 6, the injection hole 114 and the injection hole sealing portion 115 described in FIG. 1 are not shown.

前記集電電極部146は外部回路と電気的に接続するための正極端子であり、材料としては、例えばカーボン、Ag、In等からなり、ペーストの塗布や、半田付けなどをすることにより形成することができる。
この集電電極部146を設けることにより、太陽電池の正極端子の外部回路との接続が1箇所で済む。
The current collecting electrode portion 146 is a positive electrode terminal for electrical connection with an external circuit, and is made of, for example, carbon, Ag, In or the like, and is formed by applying paste or soldering. be able to.
By providing the current collecting electrode portion 146, connection to the external circuit of the positive electrode terminal of the solar cell is only required at one place.

(実施形態3)
図7は本発明の色素増感太陽電池モジュールを示す概略断面図である。
この太陽電池モジュールは、実施形態1と実施形態2の太陽電池(太陽電池セル)を電気的に直列接続した構造を有している。なお、ここでは2つの太陽電池を直列接続した場合を説明するが、太陽電池セルの数は3つ以上でもよいことは言うまでもない。
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the dye-sensitized solar cell module of the present invention.
This solar cell module has a structure in which the solar cells (solar cells) of Embodiments 1 and 2 are electrically connected in series. In addition, although the case where two solar cells are connected in series is described here, it goes without saying that the number of solar cells may be three or more.

この実施形態3の太陽電池モジュールにおいて、透光性の第1対極基板135は、同一の透光性第1基板170上の2箇所に透光性導電層171と透光性触媒層172との積層膜が離間して配置されてなり、第2対極基板140は、同一の第2基板173上の2箇所に導電層174と触媒層175との積層膜が離間して配置されてなり、第1対極基板135と第2対極基板140は、外周側封止部180aと内側封止部180bとを介して貼り合わされている。なお、第1基板170上の2つの透光性導電層171および第2基板173上の2つの導電層174は、基板の表面全面に材料膜を形成した後、材料膜にレーザにて複数本のスクライブライン176を形成して電気的に分離することによって形成されている。   In the solar cell module according to Embodiment 3, the translucent first counter electrode substrate 135 includes a translucent conductive layer 171 and a translucent catalyst layer 172 at two locations on the same translucent first substrate 170. The second counter electrode substrate 140 is formed by separating the laminated films of the conductive layer 174 and the catalyst layer 175 at two locations on the same second substrate 173, and the second counter electrode substrate 140 is disposed. The 1st counter electrode substrate 135 and the 2nd counter electrode substrate 140 are bonded together via the outer peripheral side sealing part 180a and the inner side sealing part 180b. Note that the two light-transmitting conductive layers 171 on the first substrate 170 and the two conductive layers 174 on the second substrate 173 are formed by forming a material film over the entire surface of the substrate, and then using a laser on the material film. The scribe line 176 is formed and electrically separated.

各透光性導電層171および導電層174は透光性触媒層172および触媒層175の直列接続方向の長さよりも長く形成されており、一方(図7左側)の太陽電池を構成する透光性導電層171と導電層174は外部に露出している。
他方(図7右側)の太陽電池を構成する透光性導電層171と導電層174は、前記一方の透光性導電層171と導電層174に接近しており、それらの間の2箇所に前記内側封止部180bが相互に離間して配置されている。
また、2つの内側封止部180bの間には、一方の内側封止部180bを貫通した後述の導電性シート177を対向する透光性導電層171と導電層174とに電気的に接続する導電性接続部179が設けられている。この導電性接続部179の形成用材料としては、例えば、市販の銀ペースト、あるいは封止部180a、180bと同じ樹脂材料に導電性微粒子を分散混合したペースト材料を用いることができる。これらの導電性接続部形成用材料は硬化させても、硬化させなくてもよい。
Each of the translucent conductive layer 171 and the conductive layer 174 is formed longer than the length of the translucent catalyst layer 172 and the catalyst layer 175 in the series connection direction, and the translucent light constituting one solar cell (left side in FIG. 7). The conductive conductive layer 171 and the conductive layer 174 are exposed to the outside.
The light-transmitting conductive layer 171 and the conductive layer 174 constituting the other (right side of FIG. 7) are close to the one light-transmitting conductive layer 171 and the conductive layer 174, and two places between them. The inner sealing portions 180b are spaced apart from each other.
In addition, between the two inner sealing portions 180b, a conductive sheet 177, which will be described later, penetrating the one inner sealing portion 180b is electrically connected to the opposing light-transmitting conductive layer 171 and conductive layer 174. A conductive connection 179 is provided. As a material for forming the conductive connection portion 179, for example, a commercially available silver paste or a paste material in which conductive fine particles are dispersed and mixed in the same resin material as the sealing portions 180a and 180b can be used. These conductive connection portion forming materials may or may not be cured.

一方の太陽電池において、透光性触媒層172および触媒層175の間に多孔性半導体電極シート143の多孔性半導体層178が配置され、上述のように導電性シート177の一端は一方の内側封止部180bを貫通して導電性接続部179と電気的に接続されている。また、外部に露出した透光性触媒層172および触媒層175の間には、それらを電気的に接続する集電電極部182が形成されている。この集電電極部182が外部回路と電気的に接続するための正極端子となる。
他方の太陽電池において、透光性触媒層172および触媒層175の間に多孔性半導体電極シート143の多孔性半導体層178が配置され、導電性シート177の一端は外周側封止部180aを貫通して外部に露出している。この導電性シート177の外部に露出した部分が外部回路と電気的に接続するための負極端子となる。
In one solar cell, the porous semiconductor layer 178 of the porous semiconductor electrode sheet 143 is disposed between the translucent catalyst layer 172 and the catalyst layer 175, and one end of the conductive sheet 177 is sealed inside the one as described above. It penetrates the stop part 180b and is electrically connected to the conductive connection part 179. Further, a collecting electrode portion 182 that electrically connects them is formed between the transparent catalyst layer 172 and the catalyst layer 175 exposed to the outside. The current collecting electrode portion 182 serves as a positive terminal for electrical connection with an external circuit.
In the other solar cell, the porous semiconductor layer 178 of the porous semiconductor electrode sheet 143 is disposed between the translucent catalyst layer 172 and the catalyst layer 175, and one end of the conductive sheet 177 penetrates the outer peripheral sealing portion 180a. And exposed to the outside. A portion exposed to the outside of the conductive sheet 177 serves as a negative electrode terminal for electrical connection with an external circuit.

一方および他方の太陽電池の外周側封止部180aおよび内側封止部180bで囲まれた領域には電解液が注入されることにより、各多孔性半導体層178に含浸した電解質層181が形成されている。なお、電解液を注入するための図示しない注入孔は、第2基板173における例えばスクライブライン176の位置に形成され、その開口部は樹脂にて封止されている。   The electrolyte layer 181 impregnated in each porous semiconductor layer 178 is formed by injecting an electrolyte into the region surrounded by the outer peripheral sealing portion 180a and the inner sealing portion 180b of the one and the other solar cells. ing. An injection hole (not shown) for injecting the electrolytic solution is formed at the position of, for example, the scribe line 176 in the second substrate 173, and the opening is sealed with resin.

この太陽電池モジュールは、実施形態1および実施形態2の太陽電池の製造方法に準じて製造することができるが、第1対電極135と第2対電極140とを貼り合せる前に、予め導電性接続部179を形成する必要がある。
具体的には、封止部180a、180bの樹脂材料を塗布または設置する前または後に、第1対極基板170の外周側と内側および第2対極基板173の外周側と内側の所定位置にスクリーン印刷法により前記導電性接続部形成用材料を塗布する。そして、2つの多孔性半導体電極シート143を挟み込むようにして第1および第2対電極135、140を重ね合わせ、少なくとも前記樹脂材料を硬化させる。これにより、導電性接続部179が一方の多孔性半導体電極シート143の導電性シート177の端部と電気的に接触した状態で挟み込と共に、硬化した封止部180a、180bが各導電性シート177の周囲を隙間なく保持する。
Although this solar cell module can be manufactured according to the manufacturing method of the solar cell of Embodiment 1 and Embodiment 2, before bonding the 1st counter electrode 135 and the 2nd counter electrode 140, it is electroconductive previously. The connection part 179 needs to be formed.
Specifically, before or after applying or installing the resin material of the sealing portions 180a and 180b, screen printing is performed at predetermined positions on the outer peripheral side and the inner side of the first counter electrode substrate 170 and on the outer peripheral side and the inner side of the second counter electrode substrate 173. The conductive connecting portion forming material is applied by the method. Then, the first and second counter electrodes 135 and 140 are overlapped so as to sandwich the two porous semiconductor electrode sheets 143, and at least the resin material is cured. As a result, the conductive sealing portions 180a and 180b are sandwiched in a state where the conductive connection portion 179 is in electrical contact with the end portion of the conductive sheet 177 of the one porous semiconductor electrode sheet 143, and each conductive sheet The periphery of 177 is held without a gap.

このように製造された実施形態3の太陽電池モジュールは、集電電極部182を正極端子とし、外部に露出した導電性シート177を負極端子として外部回路に接続され、透光性第1基板170に光が照射されることによって使用される。
透光性第1基板170側から光が入射することにより、光は透光性第1基板170、各透光性導電層171、各透光性触媒層172、各電解質層181を透過して各多孔性半導体層178の受光面に達する。さらに、各多孔性半導体層178の受光面に達した光は、各多孔性半導体層178の内部を通過し各導電性シート177の開口部を通過して各多孔性半導体層178の裏面側まで達する。それによって、各多孔性半導体層178の表面側部分と裏面側部分において電子が発生し、各導電性シート177へ移動する。一方(図7左側)の太陽電池セルの導電性シート177へ移動した電子は、導電性接続部179、隣接する太陽電池セル(図7右側)の透光性導電層171および導電層174、透光性触媒層172および触媒層175、電解質層181を通って多孔性半導体層178に到達し、導電性シート177へ移動する。この導電性シート177に移動した電子は、外部回路を通って一方の太陽電池セルの透光性導電層171および導電層174へ移動し、透光性触媒層172および触媒層175から電解質層181の電解質にて電荷輸送されて多孔性半導体層178に戻る。
The solar cell module according to the third embodiment manufactured in this way is connected to an external circuit using the current collecting electrode portion 182 as a positive electrode terminal and the conductive sheet 177 exposed to the outside as a negative electrode terminal. It is used by being irradiated with light.
When light enters from the translucent first substrate 170 side, the light passes through the translucent first substrate 170, each translucent conductive layer 171, each translucent catalyst layer 172, and each electrolyte layer 181. The light-receiving surface of each porous semiconductor layer 178 is reached. Further, the light reaching the light receiving surface of each porous semiconductor layer 178 passes through the inside of each porous semiconductor layer 178, passes through the opening of each conductive sheet 177, and reaches the back surface side of each porous semiconductor layer 178. Reach. As a result, electrons are generated in the front surface portion and the back surface portion of each porous semiconductor layer 178 and move to each conductive sheet 177. The electrons moved to the conductive sheet 177 of one (left side in FIG. 7) are transferred to the conductive connection portion 179, the translucent conductive layer 171 and the conductive layer 174 of the adjacent solar cell (right side in FIG. 7), The porous semiconductor layer 178 is reached through the photocatalytic layer 172, the catalyst layer 175, and the electrolyte layer 181, and moves to the conductive sheet 177. The electrons that have moved to the conductive sheet 177 move to the light-transmitting conductive layer 171 and the conductive layer 174 of one solar battery cell through an external circuit, and from the light-transmitting catalyst layer 172 and the catalyst layer 175 to the electrolyte layer 181. The charge is transported by the electrolyte and returns to the porous semiconductor layer 178.

(実施形態4)
実施形態4の太陽電池モジュールは、実施形態1(図1参照)または実施形態2(図6参照)の太陽電池を複数個電気的に並列接続した構造(図示省略)を有し、実施形態1および実施形態2の製造方法に準じて製造することができる。
実施形態4は、同一の透光性第1基板と同一の第2基板の間に複数の光電変換素子部が並列接続方向に並んで配置された点が実施形態3とは異なる。
この場合、複数の多孔性半導体電極シートの外部に露出する複数の導電性シート同士を、例えば金属ワイヤにて電気的に並列接続してもよい。また、複数の光電変換素子部において、隣接する透光性導電層同士および導電層同士はスクライブラインにて電気的に分離されていても、分離されておらず一体であっても、どちらでもよい。また、複数の光電変換素子部において、透光性導電層および導電層が一体である場合、隣接する透光性触媒層同士および触媒層同士も一体であってもよく、さらには、隣接する光電変換素子部間の内側封止部を省略してもよい。また、複数の光電変換素子部において、隣接する透光性導電層同士および導電層同士がスクライブラインにて電気的に分離されている場合、隣接する集電電極部同士が一体であってもよい。
(Embodiment 4)
The solar cell module of Embodiment 4 has a structure (not shown) in which a plurality of solar cells of Embodiment 1 (see FIG. 1) or Embodiment 2 (see FIG. 6) are electrically connected in parallel. And it can manufacture according to the manufacturing method of Embodiment 2.
The fourth embodiment is different from the third embodiment in that a plurality of photoelectric conversion element portions are arranged in the parallel connection direction between the same translucent first substrate and the same second substrate.
In this case, a plurality of conductive sheets exposed to the outside of the plurality of porous semiconductor electrode sheets may be electrically connected in parallel by, for example, metal wires. Further, in the plurality of photoelectric conversion element portions, the adjacent translucent conductive layers and the conductive layers may be electrically separated by a scribe line or may be integrated without being separated. . Further, in the plurality of photoelectric conversion element portions, when the light-transmitting conductive layer and the conductive layer are integrated, the adjacent light-transmitting catalyst layers and the catalyst layers may be integrated, and further, the adjacent photoelectric conversion elements are integrated. The inner sealing portion between the conversion element portions may be omitted. Further, in the plurality of photoelectric conversion element portions, when the adjacent translucent conductive layers and the conductive layers are electrically separated by a scribe line, the adjacent collector electrode portions may be integrated. .

(実施形態5)
図示省略するが、同一の透光性第1基板と同一の第2基板の間に複数の光電変換素子部を縦横複数列で配置し、縦方向に並ぶ複数の光電変換素子部同士を電気的に直列接続し、かつ横方向に並ぶ複数の光電変換変換素子部同士を電気的に並列接続した構造の太陽電池モジュールを、実施形態1〜4の製造方法に準じて作製してもよい。
(Embodiment 5)
Although not shown, a plurality of photoelectric conversion element portions are arranged in a plurality of rows in the vertical and horizontal directions between the same light-transmitting first substrate and the same second substrate, and the plurality of photoelectric conversion element portions arranged in the vertical direction are electrically connected to each other. A solar cell module having a structure in which a plurality of photoelectric conversion element portions that are connected in series with each other and that are arranged in the horizontal direction are electrically connected in parallel may be manufactured according to the manufacturing method of Embodiments 1 to 4.

本発明を実施例および比較例によりさらに具体的に説明するが、これらの実施例および比較例により本発明が限定されるものではない。
(実施例1)
図6の構造の色素増感太陽電池を以下のようにして作製した。
まず、図8に示すように、ガラスからなる透光性第1基板101上にSnO2膜が成膜された寸法a20mm×寸法b23mm×厚さ1mmの導電性基板(日本板硝子株式会社製、SnO2膜付ガラス)を用いて、透光性第1対極基板104を作製した。
この際、YAGレーザー(基本波長:1.06μm)を搭載したレーザースクライブ装置(西進商事株式会社製)を用いて、透光性第1基板101にレーザー光を照射してSnO2膜を所定位置で切断して幅0.1mmのスクライブライン121を形成することにより、透光性導電層102を形成した。
The present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples and comparative examples.
(Example 1)
A dye-sensitized solar cell having the structure of FIG. 6 was produced as follows.
First, as shown in FIG. 8, a conductive substrate having dimensions a20 mm × dimension b23 mm × thickness 1 mm in which a SnO 2 film is formed on a transparent first substrate 101 made of glass (SnO, manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd.). A light-transmitting first counter electrode substrate 104 was manufactured using a glass with two films.
At this time, a laser scribing device (manufactured by Seishin Shoji Co., Ltd.) equipped with a YAG laser (fundamental wavelength: 1.06 μm) is used to irradiate the translucent first substrate 101 with a laser beam to place the SnO 2 film at a predetermined position The light-transmitting conductive layer 102 was formed by forming a scribe line 121 having a width of 0.1 mm by cutting.

次いで、透光性触媒層形成用パターンを有するスクリーン版およびスクリーン印刷機(ニューロング精密工業株式会社製、型番:LS−150)を用いて、透光性導電層102上に、市販の白金ペースト(Solaronix社製、商品名:Pt−Catalyst T/SP)を塗布し、室温で1時間レベリングを行った。その後、得られた塗膜を80度に設定したオーブンで20分間乾燥し、さらに450℃に設定した焼成炉(株式会社デンケン製、型番:KDF P−100)を用いて空気中で60分間焼成して、透光性触媒層103を形成し、透光性第1対極基板104を得た。
得られた透光性第1対極基板104における各寸法は、寸法cが10mm、寸法dが8mm、寸法eが10mm、寸法fが5mmであった(図8参照)。
また、第2対極基板108としては、透光性第1対極基板104と同様に作製したものに電解液注入孔114を形成したものを用いた。
Next, a commercially available platinum paste is formed on the translucent conductive layer 102 using a screen plate having a translucent catalyst layer formation pattern and a screen printing machine (manufactured by Neurong Seimitsu Kogyo Co., Ltd., model number: LS-150). (Trade name: Pt-Catalyst T / SP, manufactured by Solaronix Co., Ltd.) was applied, and leveling was performed at room temperature for 1 hour. Then, the obtained coating film was dried in an oven set at 80 degrees for 20 minutes, and further baked in air using a baking furnace set at 450 ° C. (manufactured by Denken Co., Ltd., model number: KDF P-100). Thus, a light-transmitting catalyst layer 103 was formed, and a light-transmitting first counter electrode substrate 104 was obtained.
The dimensions of the obtained translucent first counter substrate 104 were a dimension c of 10 mm, a dimension d of 8 mm, a dimension e of 10 mm, and a dimension f of 5 mm (see FIG. 8).
Further, as the second counter electrode substrate 108, a substrate manufactured in the same manner as the light-transmitting first counter electrode substrate 104 and having the electrolyte solution injection hole 114 formed thereon was used.

次に、多孔性半導体電極シート111を以下のようにして作製した。
まず、図2(a)に示すように、ガラス基板1の表面にZnO薄膜2を有するZnO膜基材上に市販の酸化チタンペースト(Solaronix社製、商品名:D/SP、)を塗布し、室温で1時間レベリングを行った。その後、得られた塗膜を80℃に設定したオーブンで20分間乾燥し、さらに450℃に設定した焼成炉(株式会社デンケン製、型番:KDF P−100)を用いて空気中で60分間焼成した。さらに、前記塗布、レベリング、乾燥および焼成の工程を同様に2回繰り返すことにより、多孔性半導体層第1部分110aを形成した。
Next, the porous semiconductor electrode sheet 111 was produced as follows.
First, as shown in FIG. 2A, a commercially available titanium oxide paste (product name: D / SP, manufactured by Solaronix) was applied on a ZnO film substrate having a ZnO thin film 2 on the surface of a glass substrate 1. Leveling was performed at room temperature for 1 hour. Then, the obtained coating film was dried in an oven set at 80 ° C. for 20 minutes, and further baked in the air for 60 minutes in an air using a baking furnace (model number: KDF P-100 manufactured by Denken Co., Ltd.) set at 450 ° C. did. Further, the steps of coating, leveling, drying and firing were repeated twice in the same manner to form the porous semiconductor layer first portion 110a.

次に、図2(b)に示すように、得られた多孔性半導体層第1部分110a上に、線径50μmのチタンワイヤーからなる250メッシュの金網を導電性シート109として設置し、その上に前記酸化チタンペーストを塗布し、前述と同様にレベリング、乾燥、焼成を行った。同様の行程をさらに2回繰り返して多孔性半導体層第2部分110bを形成することにより、図2(c)に示す多孔性半導体層110を形成した。
続いて、多孔性半導体層110を有するガラス基板1を0.1Mの塩酸溶液に30分間浸漬することによりZnO薄膜2を溶解して、多孔性半導体層110からガラス基板1を剥離することにより、図2(d)および図9に示す多孔性半導体電極シート111を得た。この多孔性半導体電極シート11は、多孔性半導体層110の全体膜厚が40μmであり、図9における各寸法は、寸法gが20mm、寸法hが10mm、寸法iが10mmであった。
Next, as shown in FIG. 2B, a 250-mesh wire mesh made of titanium wire having a wire diameter of 50 μm is installed as a conductive sheet 109 on the obtained porous semiconductor layer first portion 110a, The titanium oxide paste was applied to the plate, and leveling, drying and firing were performed in the same manner as described above. By repeating the same process twice more to form the porous semiconductor layer second portion 110b, the porous semiconductor layer 110 shown in FIG. 2C was formed.
Subsequently, by immersing the glass substrate 1 having the porous semiconductor layer 110 in a 0.1 M hydrochloric acid solution for 30 minutes to dissolve the ZnO thin film 2 and peeling the glass substrate 1 from the porous semiconductor layer 110, The porous semiconductor electrode sheet 111 shown in FIG. 2 (d) and FIG. 9 was obtained. In this porous semiconductor electrode sheet 11, the entire thickness of the porous semiconductor layer 110 was 40 μm, and the dimensions in FIG. 9 were a dimension g of 20 mm, a dimension h of 10 mm, and a dimension i of 10 mm.

次いで、予め調製しておいた色素溶液に多孔性半導体電極シート111を室温で24時間浸漬し、その後、多孔性半導体電極シート111をエタノールで洗浄し、約60℃で約5分間乾燥させて、多孔性半導体層110に色素を吸着させた。
色素溶液は、前記式(2)の色素(Solaronix社製、商品名:Ruthenium620 1H3TBA)を濃度4×10-4モル/リットルになるように、体積比1:1のアセトニトリルとt−ブタノールの混合溶剤に溶解させて調製した。
Next, the porous semiconductor electrode sheet 111 is immersed in a dye solution prepared in advance at room temperature for 24 hours, and then the porous semiconductor electrode sheet 111 is washed with ethanol and dried at about 60 ° C. for about 5 minutes, A dye was adsorbed on the porous semiconductor layer 110.
The dye solution is a mixture of acetonitrile and t-butanol at a volume ratio of 1: 1 so that the dye of the formula (2) (manufactured by Solaronix, trade name: Ruthenium 620 1H3TBA) has a concentration of 4 × 10 −4 mol / liter. It was prepared by dissolving in a solvent.

次いで、上述のように作製した透光性第1対極基板104および第2対極基板108の外周部に紫外線硬化樹脂(スリーボンド社製、型番:31X−101)を塗布し、第1および第2対極基板104、108にて色素が吸着された多孔性半導体電極シート111を挟み込むようにそれらを重ね合わせ、紫外線硬化樹脂に紫外光を照射して硬化させることにより封止部113を形成した。   Next, an ultraviolet curable resin (manufactured by Three Bond, model number: 31X-101) is applied to the outer peripheral portions of the translucent first counter electrode substrate 104 and the second counter electrode substrate 108 manufactured as described above, and the first and second counter electrodes The porous semiconductor electrode sheet 111 on which the dye was adsorbed between the substrates 104 and 108 was superposed so as to be sandwiched, and the ultraviolet curable resin was irradiated with ultraviolet light and cured to form the sealing portion 113.

その後、予め調製しておいた電解液を第2対極基板108の電解液注入孔114から内部へ注入して、色素が吸着された多孔性半導体層110の細孔内に電解液が含浸し、かつ多孔性半導体層110の周囲を電解液が包囲する電解質層112を形成した。
電解液は、溶剤としてのアセトニトリルに、酸化還元種としてLiI(アルドリッチ社製)が濃度0.1モル/リットル、I2(キシダ化学社製)が濃度0.01モル/リットルになるように、さらに添加剤としてt−ブチルピリジン(アルドリッチ社製)が濃度0.5モル/リットル、ジメチルプロピルイミダゾールアイオダイド(四国化成工業社製)が濃度0.6モル/リットルになるように添加し、溶解させて調製した。
Thereafter, the electrolyte prepared in advance is injected into the inside from the electrolyte injection hole 114 of the second counter electrode substrate 108, and the electrolyte is impregnated in the pores of the porous semiconductor layer 110 on which the dye is adsorbed, And the electrolyte layer 112 in which the electrolyte solution surrounds the porous semiconductor layer 110 is formed.
The electrolyte is acetonitrile as a solvent, LiI (manufactured by Aldrich) as a redox species at a concentration of 0.1 mol / liter, and I 2 (manufactured by Kishida Chemical) at a concentration of 0.01 mol / liter. Furthermore, t-butylpyridine (manufactured by Aldrich) is added as an additive to a concentration of 0.5 mol / liter, and dimethylpropylimidazole iodide (manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) is added to a concentration of 0.6 mol / liter and dissolved. Prepared.

その後、前記紫外線硬化樹脂を用いて電解液注入用孔114を封止し、外部に露出した対向する透光性導電層102と導電層106との間にAgペースト(藤倉化成株式会社製、商品名:ドータイト)を塗布し乾燥させて集電電極部146を形成することにより、色素増感太陽電池(単セル)を得た。
得られた太陽電池の第1対極基板104の表面である受光面に、開口部の面積が1.0cm2である黒色のマスクを設置し、受光面に1kW/m2の強度の光(AM1.5ソーラーシミュレータ)を照射して、各種太陽電池特性を測定した。その結果を表1に示す。
Thereafter, the electrolyte injection hole 114 is sealed using the ultraviolet curable resin, and an Ag paste (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd., a product) is formed between the opposing transparent conductive layer 102 and the conductive layer 106 exposed to the outside. Name: Dotite) was applied and dried to form a collecting electrode portion 146, thereby obtaining a dye-sensitized solar cell (single cell).
A black mask having an opening area of 1.0 cm 2 is placed on the light receiving surface, which is the surface of the first counter electrode substrate 104 of the obtained solar cell, and light (AM1) having an intensity of 1 kW / m 2 is placed on the light receiving surface. .5 solar simulator) and various solar cell characteristics were measured. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
実施例2では、以下の点を除いて実施例1と同様に色素増感太陽電池(単セル)を作製した。
第2対極基板として、図10に示すように、チタン板150上に実施例1と同様にして触媒層151を形成し、その後、チタン板150上に、導電性シートを設置した際に短絡しないための保護膜152を形成した。保護膜152は、紫外線硬化樹脂(スリーボンド社製、型番:31X−101)をチタン板150上に塗布し、その樹脂を紫外光により硬化させて形成した。
(Example 2)
In Example 2, a dye-sensitized solar cell (single cell) was produced in the same manner as in Example 1 except for the following points.
As the second counter electrode substrate, as shown in FIG. 10, the catalyst layer 151 is formed on the titanium plate 150 in the same manner as in Example 1, and then a short circuit does not occur when a conductive sheet is installed on the titanium plate 150. A protective film 152 was formed. The protective film 152 was formed by applying an ultraviolet curable resin (manufactured by Three Bond Co., Ltd., model number: 31X-101) on the titanium plate 150 and curing the resin with ultraviolet light.

また、多孔性半導体電極シートを以下のようにして形成した。
まず、図4(a)に示すように、樹脂フィルム3としてのポリプロピレンフィルムを用い、この樹脂フィルム3上への酸化チタンペーストの塗布、レベリングおよび乾燥および焼成の工程を、実施例1と同じ条件で3回行って、図4(b)に示すように多孔性半導体層第1部分110aを形成した。なお、1回目の焼成工程で樹脂フィルム3は焼失した。
その後、実施例1と同じ導電性シート109を多孔性半導体層第1部分110a上に設置し、その上に酸化チタンペーストの塗布、レベリング、乾燥および焼成の行程を同様に3回繰り返して多孔性半導体層第2部分110bを形成することにより、図4(c)に示す膜厚30μmの多孔性半導体電極シート111を作製した。
A porous semiconductor electrode sheet was formed as follows.
First, as shown in FIG. 4 (a), a polypropylene film as the resin film 3 is used, and the steps of applying, leveling, drying and baking the titanium oxide paste on the resin film 3 are the same as in Example 1. 3 times, and the porous semiconductor layer first portion 110a was formed as shown in FIG. In addition, the resin film 3 was burned away by the 1st baking process.
Thereafter, the same conductive sheet 109 as that of Example 1 was placed on the porous semiconductor layer first portion 110a, and the steps of applying, leveling, drying and firing the titanium oxide paste were similarly repeated three times on the porous semiconductor layer 110a. By forming the semiconductor layer second portion 110b, a porous semiconductor electrode sheet 111 having a film thickness of 30 μm shown in FIG.

得られた実施例2の太陽電池について、実施例1と同様に各種太陽電池特性を測定し、その結果を表1に示した。   For the obtained solar cell of Example 2, various solar cell characteristics were measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

(実施例3)
実施例1で使用した導電性シートの代わりに、線径が30μmのタングステンワイヤーからなる250メッシュの金網を用いたこと以外は、実施例1と同様に太陽電池を作製した。
得られた実施例3の太陽電池について、実施例1と同様に各種太陽電池特性を測定し、その結果を表1に示した。
(Example 3)
A solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that a 250-mesh wire mesh made of tungsten wire having a wire diameter of 30 μm was used instead of the conductive sheet used in Example 1.
For the obtained solar cell of Example 3, various solar cell characteristics were measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

(比較例1)
図13の構造を有する太陽電池を以下のようにして作製した。
ガラスからなる透光性基板21上にSnO2膜からなる透明電極22が成膜された、20mm×23mm×厚さ1mmの導電性基板(日本板硝子株式会社製、SnO2膜付ガラス)上に膜厚40μmの多孔性半導体層23を形成した。多孔性半導体層23は、実施例1と同様の条件で酸化チタンペーストの塗布、レベリング、乾燥および焼成を5回繰り返すことにより形成した。
次いで、導電性基板の外周部に実施例1で用いた紫外線硬化樹脂を塗布し、その上に実施例1で用いた第2対極基板を設置し、前記樹脂に紫外光を照射して硬化して封止部27を形成し、第2対極基板の電解液注入孔から内部に電解液を注入し、注入孔を封止して、比較例1の色素増感太陽電池を作製した。
(Comparative Example 1)
A solar cell having the structure of FIG. 13 was produced as follows.
On a conductive substrate (made by Nippon Sheet Glass Co., Ltd., glass with SnO 2 film) in which a transparent electrode 22 made of SnO 2 film is formed on a transparent substrate 21 made of glass. A porous semiconductor layer 23 having a thickness of 40 μm was formed. The porous semiconductor layer 23 was formed by repeating the application, leveling, drying and firing of the titanium oxide paste five times under the same conditions as in Example 1.
Next, the ultraviolet curable resin used in Example 1 was applied to the outer periphery of the conductive substrate, and the second counter electrode substrate used in Example 1 was placed thereon, and the resin was cured by irradiating the resin with ultraviolet light. Then, the sealing portion 27 was formed, the electrolytic solution was injected into the inside from the electrolytic solution injection hole of the second counter electrode substrate, the injection hole was sealed, and the dye-sensitized solar cell of Comparative Example 1 was produced.

得られた比較例1の太陽電池の透光性基板21の表面である受光面に、開口部の面積が1.0cm2である黒色のマスクを設置し、受光面に1kW/m2の強度の光(AM1.5ソーラーシミュレータ)を照射して、各種太陽電池特性を測定した。その結果を表1に示す。 A black mask having an opening area of 1.0 cm 2 is placed on the light receiving surface, which is the surface of the translucent substrate 21 of the obtained solar cell of Comparative Example 1, and the light receiving surface has an intensity of 1 kW / m 2 . Were irradiated with light (AM1.5 solar simulator), and various solar cell characteristics were measured. The results are shown in Table 1.

Figure 2009259485
Figure 2009259485

(実施例4)
図7に示す構造を有する色素増感太陽電池モジュールを以下のようにして作製した。
図11に示すように、ガラスからなる透光性第1基板170上にSnO2膜が成膜された20mm×38mm×厚さ1mmの導電性基板(日本板硝子株式会社製、SnO2膜付ガラス)を用いて透光性第1対極基板135を作製した。
この際、まず、YAGレーザー(基本波長:1.06μm)を搭載したレーザースクライブ装置(西進商事株式会社製)を用いてSnO2膜の所定位置2箇所にレーザー光を照射し、SnO2膜を切断して幅0.1mmのスクライブライン176を形成することにより、直列接続方向に2つ並んだ透光性導電層171を形成した。
Example 4
A dye-sensitized solar cell module having the structure shown in FIG. 7 was produced as follows.
As shown in FIG. 11, a conductive substrate (20 mm × 38 mm × thickness 1 mm) in which a SnO 2 film is formed on a transparent first substrate 170 made of glass (Nippon Sheet Glass Co., Ltd., glass with SnO 2 film) ) Was used to make a translucent first counter electrode substrate 135.
In this case, first, YAG laser (fundamental wavelength: 1.06 .mu.m) was irradiated with a laser beam to a predetermined position two places of SnO 2 film using a laser scribe apparatus equipped with (manufactured by Seishin Trading Co., Ltd.), a SnO 2 film By cutting to form a scribe line 176 having a width of 0.1 mm, two translucent conductive layers 171 arranged in series connection direction were formed.

次いで、透光性触媒層形成用パターンを有するスクリーン版およびスクリーン印刷機(ニューロング精密工業株式会社製、型番:LS−150)を用いて、各透光性導電層171上に市販の白金ペースト(Solaronix社製、商品名:Pt−Catalyst T/SP)を塗布し、室温で1時間レベリングを行った。その後、得られた塗膜を80度に設定したオーブンで20分間乾燥し、さらに450度に設定した焼成炉(株式会社デンケン製、型番:KDF P−100)を用いて空気中で60分間焼成して、透光性触媒層172を形成し、透光性第1対極基板135を得た。
図16に示した透光性第1対極基板135の各寸法は、寸法oが20mm、寸法pが38mm、寸法qが10mm、寸法rが8mm、寸法sが10mm、寸法tが5mm、寸法uが5mmであった。
Next, a commercially available platinum paste on each light-transmitting conductive layer 171 using a screen plate having a pattern for forming a light-transmitting catalyst layer and a screen printing machine (manufactured by Neurong Seimitsu Kogyo Co., Ltd., model number: LS-150). (Trade name: Pt-Catalyst T / SP, manufactured by Solaronix Co., Ltd.) was applied, and leveling was performed at room temperature for 1 hour. Then, the obtained coating film was dried in an oven set at 80 degrees for 20 minutes, and further baked in air for 60 minutes using a baking furnace set at 450 degrees (manufactured by Denken Co., Ltd., model number: KDF P-100). Thus, a light-transmitting catalyst layer 172 was formed, and a light-transmitting first counter electrode substrate 135 was obtained.
The dimensions of the translucent first counter substrate 135 shown in FIG. 16 are as follows: dimension o is 20 mm, dimension p is 38 mm, dimension q is 10 mm, dimension r is 8 mm, dimension s is 10 mm, dimension t is 5 mm, dimension u Was 5 mm.

また、第2対極基板140としては、透光性第1対極基板135と同様に作製したものに電解液注入孔(図示省略)を形成したものを用いた。
さらに、多孔性半導体電極シート143の導電性シート177と透明導電層171と導電膜175とを電気的に接続するための接触用電極179を、透明導電層171および導電層175上の所定の位置に市販の銀ペーストをスクリーン印刷法により塗布することにより形成した。
Further, as the second counter electrode substrate 140, a substrate prepared in the same manner as the light-transmitting first counter electrode substrate 135 and having an electrolyte solution injection hole (not shown) was used.
Further, a contact electrode 179 for electrically connecting the conductive sheet 177, the transparent conductive layer 171 and the conductive film 175 of the porous semiconductor electrode sheet 143 is provided at predetermined positions on the transparent conductive layer 171 and the conductive layer 175. A commercially available silver paste was applied by screen printing.

次に、2つの多孔性半導体電極シート143を実施例1に準じて作製した。なお、1つの多孔性半導体電極シート143(図7左側)は実施例1と同じ大きさであり、もう1つの多孔性半導体電極シート143(図7右側)は図9における寸法gが4mmのものである。   Next, two porous semiconductor electrode sheets 143 were produced according to Example 1. One porous semiconductor electrode sheet 143 (left side in FIG. 7) has the same size as in Example 1, and the other porous semiconductor electrode sheet 143 (right side in FIG. 7) has a dimension g of 4 mm in FIG. It is.

次いで、上述のように作製した透光性第1対極基板135および第2対極基板140の外周側および内側に紫外線硬化樹脂(スリーボンド社製、型番:31X−101)を塗布し、第1および第2対極基板135、140にて色素が吸着された多孔性半導体電極シート143を挟み込むようにそれらを重ね合わせ、紫外線硬化樹脂に紫外光を照射して硬化させることにより封止部180a、180bを形成した。   Next, an ultraviolet curable resin (manufactured by Three Bond, model number: 31X-101) is applied to the outer peripheral side and the inner side of the translucent first counter substrate 135 and the second counter electrode substrate 140 manufactured as described above, and the first and first The porous semiconductor electrode sheets 143 having the dye adsorbed between the two counter electrode substrates 135 and 140 are stacked so as to be sandwiched, and the ultraviolet curable resin is irradiated with ultraviolet light and cured to form the sealing portions 180a and 180b. did.

その後、予め調製しておいた電解液を第2対極基板140の電解液注入孔(図示省略)から内部へ注入して、色素が吸着された多孔性半導体層178の細孔内に電解液が含浸し、かつ多孔性半導体層178の周囲を電解液が包囲する電解質層181を形成した。なお、電解液は、実施例1と同じものを使用した。
その後、前記紫外線硬化樹脂を用いて電解液注入用孔を封止し、外部に露出した対向する透光性導電層171と導電層174との間にAgペースト(藤倉化成株式会社製、商品名:ドータイト)を塗布し乾燥させて集電電極部182を形成することにより、2つの太陽電池セルが電気的に直列接続された色素増感太陽電池モジュールを得た。
Thereafter, an electrolyte prepared in advance is injected into the inside of the second counter electrode substrate 140 from an electrolyte injection hole (not shown), and the electrolyte is placed in the pores of the porous semiconductor layer 178 on which the dye is adsorbed. An electrolyte layer 181 that was impregnated and in which the electrolyte solution surrounded the porous semiconductor layer 178 was formed. In addition, the same electrolyte solution as Example 1 was used.
Then, the hole for electrolyte injection is sealed using the ultraviolet curable resin, and an Ag paste (trade name, manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) is formed between the opposing transparent conductive layer 171 and conductive layer 174 exposed to the outside. : Dotite) was applied and dried to form a collecting electrode portion 182 to obtain a dye-sensitized solar cell module in which two solar cells were electrically connected in series.

得られた太陽電池モジュールの第1対極基板1354の表面である受光面に、開口部の面積が2.5cm2(1.0cm×2.5cm)である黒色のマスクを設置し、受光面に1kW/m2の強度の光(AM1.5ソーラーシミュレータ)を照射して、各種太陽電池特性を測定した。その結果を表2に示す。 A black mask having an opening area of 2.5 cm 2 (1.0 cm × 2.5 cm) is placed on the light receiving surface which is the surface of the first counter electrode substrate 1354 of the obtained solar cell module, Various solar cell characteristics were measured by irradiating light of 1 kW / m 2 intensity (AM1.5 solar simulator). The results are shown in Table 2.

(比較例2)
図12に示す構造を有する色素増感太陽電池モジュールを以下のようにして作製した。なお、比較例2の太陽電池モジュールは、図13に示した従来型の太陽電池セルの2つを電気的に直列接続した構造を有する。
(Comparative Example 2)
A dye-sensitized solar cell module having the structure shown in FIG. 12 was produced as follows. The solar cell module of Comparative Example 2 has a structure in which two of the conventional solar cells shown in FIG. 13 are electrically connected in series.

まず、ガラスからなる透光性基板190上にSnO2膜が成膜された20mm×38mm×厚さ1mmの導電性基板(日本板硝子株式会社製、SnO2膜付ガラス)を実施例4と同様にレーザー照射してスクライブライン192を形成して2つの透光性導電層191を形成した。続いて、各透光性導電層191上に、図11に示した実施例4における透光性触媒層と同じパターンで、比較例1と同様の方法にて、膜厚40μmの多孔性半導体層193を形成し、透光性第1対極基板194を得た。
次に、透光性第1対極基板194の一方の透光性導電層191の内側端部に、後述の第2対極基板196と電気的に接続するための導電性接触部195を実施例4と同様の方法で形成した。そして、得られた多孔性半導体層193に実施例1に準じて色素を吸着させた。
First, a 20 mm × 38 mm × 1 mm thick conductive substrate (made by Nippon Sheet Glass Co., Ltd., glass with SnO 2 film) in which a SnO 2 film was formed on a glass transparent substrate 190 was the same as in Example 4. The two transmissive conductive layers 191 were formed by forming a scribe line 192 by laser irradiation. Subsequently, a porous semiconductor layer having a film thickness of 40 μm is formed on each light-transmitting conductive layer 191 in the same pattern as the light-transmitting catalyst layer in Example 4 shown in FIG. 193 was formed, and a light-transmitting first counter electrode substrate 194 was obtained.
Next, a conductive contact portion 195 for electrically connecting to a second counter electrode substrate 196 described later is formed on the inner end portion of one of the light transmissive conductive layers 191 of the light transmissive first counter electrode substrate 194. It was formed by the same method. Then, a dye was adsorbed to the obtained porous semiconductor layer 193 according to Example 1.

第2対極基板196として、実施例4で用いた電解液注入孔を有する第2対極基板を準備し、この第2対極基板196における内側で露出した導電層174の内側端部に、導電性接触部197を実施例4と同様の方法で形成した。
次いで、透光性第1対極基板194および第2対極基板196の外周側および内側に紫外線硬化樹脂(スリーボンド社製、型番:31X−101)を塗布し、第1および第2対極基板194、196を重ね合わせ、紫外線硬化樹脂に紫外光を照射して硬化させることにより封止部198a、198bを形成した。これにより、透光性第1対極基板194の導電性接続部195と第2対極基板196の導電性接続部197とが接触する。
As the second counter electrode substrate 196, the second counter electrode substrate having the electrolyte solution injection hole used in Example 4 was prepared, and the conductive contact was made to the inner end portion of the conductive layer 174 exposed inside the second counter electrode substrate 196. The part 197 was formed in the same manner as in Example 4.
Next, an ultraviolet curable resin (manufactured by ThreeBond, model number: 31X-101) is applied to the outer peripheral side and the inner side of the translucent first counter substrate 194 and the second counter substrate 196, and the first and second counter substrates 194, 196 And the sealing portions 198a and 198b were formed by irradiating and curing the ultraviolet curable resin with ultraviolet light. Thereby, the conductive connection part 195 of the translucent first counter substrate 194 and the conductive connection part 197 of the second counter electrode substrate 196 come into contact with each other.

次に、第2対極基板196の電解液注入孔(図示省略)から内部へ実施例4と同じ電解液を注入して、電解質層199を形成し、前記紫外線硬化樹脂を用いて電解液注入用孔を封止した。そして、第1対極基板194における透光性導電層191の外部に露出した部分および第2対極基板196における導電層174の外部に露出した部分に、Agペースト(藤倉化成株式会社製、商品名:ドータイト)を塗布し乾燥させて集電電極部200を形成して、2つの太陽電池セルが電気的に直列接続された色素増感太陽電池モジュールを得た。   Next, the electrolyte solution 199 is formed by injecting the same electrolyte solution as in Example 4 from the electrolyte solution injection hole (not shown) of the second counter electrode substrate 196, and for injecting the electrolyte solution using the ultraviolet curable resin. The hole was sealed. Then, an Ag paste (product name: manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) is applied to a portion of the first counter electrode substrate 194 exposed to the outside of the translucent conductive layer 191 and a portion of the second counter electrode substrate 196 exposed to the outside of the conductive layer 174. The collector electrode part 200 was formed by applying and drying (doteite) to obtain a dye-sensitized solar cell module in which two solar cells were electrically connected in series.

得られた太陽電池モジュールの第1対極基板194の表面である受光面に、開口部の面積が2.5cm2(1.0cm×2.5cm)である黒色のマスクを設置し、受光面に1kW/m2の強度の光(AM1.5ソーラーシミュレータ)を照射して、各種太陽電池特性を測定した。その結果を表2に示す。 A black mask having an opening area of 2.5 cm 2 (1.0 cm × 2.5 cm) is placed on the light receiving surface which is the surface of the first counter electrode substrate 194 of the obtained solar cell module, Various solar cell characteristics were measured by irradiating light of 1 kW / m 2 intensity (AM1.5 solar simulator). The results are shown in Table 2.

Figure 2009259485
Figure 2009259485

以上の結果より、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モジュールは、比較例1および2に比べて、高いFFを示すことがわかる。このことから、実施例1〜4では、多孔性半導体層内部の内部抵抗が低減するだけでなく、多孔性半導体層の細孔内の電荷輸送距離が低減して電荷輸送抵抗が低減していると考えられる。また、集電電極までの多孔性半導体層の膜厚が薄くなることにより、電子の移動距離が短くなるため、逆電子反応による電圧の低下が抑制できるので、Vocも改善しているものと考えられる。   From the above results, it can be seen that the dye-sensitized solar cells of Examples 1 to 3 and the dye-sensitized solar cell module of Example 4 exhibit higher FF than Comparative Examples 1 and 2. From this, in Examples 1 to 4, not only the internal resistance inside the porous semiconductor layer is reduced, but also the charge transport distance in the pores of the porous semiconductor layer is reduced and the charge transport resistance is reduced. it is conceivable that. In addition, since the thickness of the porous semiconductor layer up to the current collecting electrode is reduced, the distance of electron movement is shortened, so that the voltage drop due to the reverse electron reaction can be suppressed, so Voc is also considered to be improved. It is done.

本発明の色素増感太陽電池の実施形態1を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows Embodiment 1 of the dye-sensitized solar cell of this invention. 実施形態1における多孔性半導体電極シートの第1の形成方法を示す概略工程図である。FIG. 3 is a schematic process diagram showing a first method for forming a porous semiconductor electrode sheet in Embodiment 1. 実施形態1における多孔性半導体電極シートの第2の形成方法を示す概略工程図である。FIG. 5 is a schematic process diagram showing a second method for forming a porous semiconductor electrode sheet in Embodiment 1. 実施形態1における多孔性半導体電極シートの第3の形成方法を示す概略工程図である。FIG. 5 is a schematic process diagram showing a third method for forming a porous semiconductor electrode sheet in Embodiment 1. 実施形態1における多孔性半導体電極シートの第4の形成方法を示す概略工程図である。FIG. 5 is a schematic process diagram showing a fourth method for forming a porous semiconductor electrode sheet in Embodiment 1. 本発明の実施形態2の色素増感太陽電池を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the dye-sensitized solar cell of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3の色素増感太陽電池モジュールを示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the dye-sensitized solar cell module of Embodiment 3 of this invention. 実施例1における透光性第1対極基板を示す平面図である。3 is a plan view showing a translucent first counter substrate in Example 1. FIG. 実施例1における多孔性半導体電極シートを示す平面図である。1 is a plan view showing a porous semiconductor electrode sheet in Example 1. FIG. 実施例2における第2対極基板を示す平面図である。6 is a plan view showing a second counter electrode substrate in Example 2. FIG. 実施例4における透光性第1対極基板を示す平面図である。6 is a plan view showing a translucent first counter substrate in Example 4. FIG. 比較例2の色素増感太陽電池モジュールを示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the dye-sensitized solar cell module of the comparative example 2. 従来の色素増感太陽電池を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the conventional dye-sensitized solar cell.

符号の説明Explanation of symbols

101、170 透光性第1基板
102、171 透光性導電層
103、172 透光性触媒層
104、135 透光性第1対極基板
105、175 触媒層
106、174 導電層
107、173 第2基板
108、140 第2対極基板
109、177 導電性シート
110、178 多孔性半導体層
111、143 多孔性半導体電極シート
112、181 電解質層
113、180a、180b 封止部
114 電解液注入孔
115 注入孔封止部
120 導電性基板
134、176 スクライブライン
146、182 集電電極部
179 導電性接続部
101, 170 Translucent first substrate 102, 171 Translucent conductive layer 103, 172 Translucent catalyst layer 104, 135 Translucent first counter substrate 105, 175 Catalyst layer 106, 174 Conductive layer 107, 173 Second Substrate 108, 140 Second counter electrode 109, 177 Conductive sheet 110, 178 Porous semiconductor layer 111, 143 Porous semiconductor electrode sheet 112, 181 Electrolyte layer 113, 180a, 180b Sealing portion 114 Electrolyte injection hole 115 Injection hole Sealing part 120 Conductive substrate 134, 176 Scribe line 146, 182 Current collecting electrode part 179 Conductive connection part

Claims (12)

透光性第1基板上に透光性導電層および透光性触媒層がこの順に形成されてなる第1対極基板と、第2基板上に導電層および触媒層がこの順に形成されてなる第2対極基板と、複数の透光用開口部を有する導電性シートおよび該導電性シートの両面それぞれに形成されかつ色素が吸着された多孔性半導体層を有してなる多孔性半導体電極シートと、前記多孔性半導体層内に含浸されかつ多孔性半導体層の周囲を覆う電解質層とを備え、
前記第1対極基板と第2対極基板は同一極として機能して相互に対向して配置され、前記多孔性半導体電極シートは異極として機能して前記第1対極基板と第2対極基板との間に配置され、前記多孔性半導体層は前記導電性シートの両面における少なくとも前記透光性触媒層および触媒層に対面する領域に形成されていることを特徴とする色素増感太陽電池。
A first counter electrode substrate in which a translucent conductive layer and a translucent catalyst layer are formed in this order on a translucent first substrate, and a first counter electrode substrate in which a conductive layer and a catalyst layer are formed in this order on a second substrate. A porous semiconductor electrode sheet comprising a two counter electrode substrate, a conductive sheet having a plurality of light-transmitting openings, and a porous semiconductor layer formed on each side of the conductive sheet and adsorbed with a dye; An electrolyte layer impregnated in the porous semiconductor layer and covering the periphery of the porous semiconductor layer,
The first counter electrode substrate and the second counter electrode substrate function as the same electrode and are arranged opposite to each other, and the porous semiconductor electrode sheet functions as a different electrode, and the first counter electrode substrate and the second counter electrode substrate The dye-sensitized solar cell, wherein the porous semiconductor layer is disposed at least in a region facing both the light-transmitting catalyst layer and the catalyst layer on both surfaces of the conductive sheet.
前記導電性シートが、金網または複数の小孔がマトリックス状に形成された金属フィルムからなる請求項1に記載の色素増感太陽電池。   The dye-sensitized solar cell according to claim 1, wherein the conductive sheet is made of a metal film or a metal film in which a plurality of small holes are formed in a matrix. 前記導電性シートが、チタン、ニッケル、タングステン、タンタルまたはこれらの金属のうちの1種類以上を含む合金から形成されている請求項1または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 conductive sheet is formed from titanium, nickel, tungsten, tantalum, or an alloy containing one or more of these metals. 相互に対向する前記第1対極基板と前記第2対極基板との間における前記多孔性半導体電極シートの外周部に封止部をさらに有し、多孔性半導体電極シートの前記導電性シートの一端が前記封止部を貫通して外部に露出すると共に、前記透光性導電層および導電層の一端が封止部よりも外側で外部に露出している請求項1〜3のいずれか1つに記載の色素増感太陽電池。   The porous semiconductor electrode sheet further includes a sealing portion on an outer peripheral portion of the porous semiconductor electrode sheet between the first counter electrode substrate and the second counter electrode substrate facing each other, and one end of the conductive sheet of the porous semiconductor electrode sheet is The one part of the said translucent conductive layer and a conductive layer is exposed to the exterior outside the sealing part while penetrating the said sealing part, and being any one of Claims 1-3 The dye-sensitized solar cell described. 透光性第1基板上に透光性導電層および透光性触媒層がこの順に形成されてなる第1対極基板および第2基板上に導電層および触媒層がこの順に形成されてなる第2対極基板を形成する工程(1)と、
複数の透光用開口部を有する導電性シートの両面それぞれの少なくとも一部に、色素が吸着された多孔性半導体層を形成することにより多孔性半導体電極シートを形成する工程(2)と、
前記第1対極基板の前記透光性触媒層と前記第2対極基板の前記触媒層との間に前記多孔性半導体電極シートを配置すると共に、前記透光性触媒層および触媒層のそれぞれと前記多孔性半導体電極シートとの間に電解質層を形成する工程(3)とを備えたことを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。
A second electrode in which a conductive layer and a catalyst layer are formed in this order on a first counter electrode substrate and a second substrate in which a light transmissive conductive layer and a light transmissive catalyst layer are formed in this order on a light transmissive first substrate. Forming a counter electrode substrate (1);
A step (2) of forming a porous semiconductor electrode sheet by forming a porous semiconductor layer having a dye adsorbed on at least a part of each of both surfaces of the conductive sheet having a plurality of light-transmitting openings;
The porous semiconductor electrode sheet is disposed between the translucent catalyst layer of the first counter electrode substrate and the catalyst layer of the second counter electrode substrate, and each of the translucent catalyst layer and the catalyst layer and the And a step (3) of forming an electrolyte layer between the porous semiconductor electrode sheet and a method for producing a dye-sensitized solar cell.
前記工程(2)が、剥離溶液に溶解可能な薄膜を表面に有する耐熱性基板の前記薄膜上に多孔性半導体層用材料を塗布し焼成して多孔性半導体層第1部分を形成する工程と、該第1部分上に前記導電性シートを設置し、該導電性シートを覆うように第1部分上に多孔性半導体層用材料を塗布し焼成して多孔性半導体層第2部分を形成することにより、内部に導電性シートが配置された多孔性半導体層を形成する工程と、前記耐熱性基板を前記剥離溶液に浸漬することによって、前記薄膜を溶解して前記耐熱性基板を多孔性半導体層から剥離する工程と、色素を溶解した溶液に多孔性半導体層を浸漬して色素を吸着させる工程とを含む請求項5に記載の色素増感太陽電池の製造方法。   The step (2) includes forming a porous semiconductor layer first portion by applying a porous semiconductor layer material onto the thin film of the heat-resistant substrate having a thin film that can be dissolved in a stripping solution on the surface and baking the material. The conductive sheet is placed on the first portion, the porous semiconductor layer material is applied on the first portion so as to cover the conductive sheet, and fired to form the second portion of the porous semiconductor layer. A step of forming a porous semiconductor layer having a conductive sheet disposed therein, and a step of immersing the heat-resistant substrate in the release solution to dissolve the thin film and thereby form the heat-resistant substrate into a porous semiconductor. The manufacturing method of the dye-sensitized solar cell of Claim 5 including the process of peeling from a layer, and the process of immersing a porous semiconductor layer in the solution which melt | dissolved the pigment | dye, and adsorb | sucking a pigment | dye. 前記工程(2)が、剥離溶液に溶解可能な薄膜を表面に有する耐熱性基板の前記薄膜上に導電性シートを介して多孔性半導体層用材料を塗布し焼成して多孔性半導体層第1部分を形成する工程と、前記耐熱性基板を前記剥離溶液に浸漬することによって、前記薄膜を溶解して前記耐熱性基板を前記多孔性半導体層第1部分から剥離する工程と、外部に露出した前記導電性シートを覆うように多孔性半導体層第1部分上に多孔性半導体層用材料を塗布し焼成して多孔性半導体層第2部分を形成することにより、内部に導電性シートが配置された多孔性半導体層を形成する工程と、色素を溶解した溶液に多孔性半導体層を浸漬して色素を吸着させる工程とを含む請求項5に記載の色素増感太陽電池の製造方法。   In the step (2), the porous semiconductor layer first is applied by baking a porous semiconductor layer material on the thin film of the heat-resistant substrate having a thin film soluble in the stripping solution on the surface via a conductive sheet. Forming a portion, immersing the heat resistant substrate in the peeling solution, dissolving the thin film to peel the heat resistant substrate from the first portion of the porous semiconductor layer, and exposing to the outside By applying a porous semiconductor layer material on the first portion of the porous semiconductor layer so as to cover the conductive sheet and baking it to form the second portion of the porous semiconductor layer, the conductive sheet is disposed inside. The method for producing a dye-sensitized solar cell according to claim 5, comprising a step of forming a porous semiconductor layer, and a step of adsorbing the dye by immersing the porous semiconductor layer in a solution in which the dye is dissolved. 前記工程(2)が、樹脂フィルム上に多孔性半導体層用材料を塗布し焼成して多孔性半導体層第1部分を形成し、かつ前記樹脂フィルムを焼失させる工程と、該第1部分上に前記導電性シートを設置し、該導電性シートを覆うように第1部分上に多孔性半導体層用材料を塗布し焼成して多孔性半導体層第2部分を形成することにより、内部に導電性シートが配置された多孔性半導体層を形成する工程と、色素を溶解した溶液に多孔性半導体層を浸漬して色素を吸着させる工程とを含む請求項5に記載の色素増感太陽電池の製造方法。   The step (2) includes applying a porous semiconductor layer material on a resin film and baking to form a porous semiconductor layer first portion, and burning the resin film; By installing the conductive sheet, coating the porous semiconductor layer material on the first portion so as to cover the conductive sheet, and baking it to form the second portion of the porous semiconductor layer, the conductive portion inside The production of a dye-sensitized solar cell according to claim 5, comprising a step of forming a porous semiconductor layer on which a sheet is disposed and a step of immersing the porous semiconductor layer in a solution in which the dye is dissolved to adsorb the dye. Method. 前記工程(2)が、樹脂フィルム上に導電性シートを介して多孔性半導体層用材料を塗布し焼成して多孔性半導体層第1部分を形成し、かつ前記樹脂フィルムを焼失させる工程と、外部に露出した前記導電性シートを覆うように多孔性半導体層第1部分上に多孔性半導体層用材料を塗布し焼成して多孔性半導体層第2部分を形成することにより、内部に導電性シートが配置された多孔性半導体層を形成する工程と、色素を溶解した溶液に多孔性半導体層を浸漬して色素を吸着させる工程とを含む請求項5に記載の色素増感太陽電池の製造方法。   The step (2) is a step of applying a porous semiconductor layer material on a resin film via a conductive sheet and baking to form a porous semiconductor layer first portion, and burning out the resin film; A porous semiconductor layer material is applied onto the first portion of the porous semiconductor layer so as to cover the conductive sheet exposed to the outside, and then fired to form the second portion of the porous semiconductor layer. The production of a dye-sensitized solar cell according to claim 5, comprising a step of forming a porous semiconductor layer on which a sheet is disposed and a step of immersing the porous semiconductor layer in a solution in which the dye is dissolved to adsorb the dye. Method. 請求項1〜4のいずれか1つに記載の色素増感太陽電池の少なくとも2つ以上が電気的に直列または並列に接続されてなる色素増感太陽電池モジュール。   A dye-sensitized solar cell module in which at least two or more of the dye-sensitized solar cells according to any one of claims 1 to 4 are electrically connected in series or in parallel. 前記透光性導電層と透光性触媒層との積層膜が同一の透光性第1基板上の複数箇所に離間して配置されている請求項10に記載の色素増感太陽電池モジュール。   11. The dye-sensitized solar cell module according to claim 10, wherein the laminated film of the translucent conductive layer and the translucent catalyst layer is disposed at a plurality of locations on the same translucent first substrate. 前記導電層と触媒層との積層膜が同一の第2基板上の複数箇所に離間して配置されている請求項10または11に記載の色素増感太陽電池モジュール。   The dye-sensitized solar cell module according to claim 10 or 11, wherein the laminated film of the conductive layer and the catalyst layer is disposed at a plurality of positions on the same second substrate.
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