JP2010198758A - Dye-sensitized solar cell and electrode substrate with wiring used for it - Google Patents

Dye-sensitized solar cell and electrode substrate with wiring used for it Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent corrosion of current collector wiring in non-electric conduction state and conduction state to increase durability and to enable to perform stable power generation for a long period. <P>SOLUTION: The dye-sensitized solar cell 1 has a transparent electrode substrate 2 in which a transparent conductive film 2b is formed on one face of a transparent substrate 2a and a counter electrode substrate 3 which faces the transparent electrode substrate 2, and has an electrolyte layer 4 formed between the transparent electrode substrate 2 and the counter electrode substrate 3. The dye-sensitized solar cell 1 has a current collector wiring 5 formed on the transparent conductive film 2b, a wiring protection film 6 formed on the surface of the current collector wiring 5, and a shield film 7 which covers the surface of the wiring protection film 6 and shields chemically and electrically the current collector wiring 5 and the wiring protection film 6. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、色素増感型太陽電池およびそれに用いられる配線付電極基板に関する。   The present invention relates to a dye-sensitized solar cell and an electrode substrate with wiring used therein.

従来、太陽光等の光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子として太陽電池が知られている。太陽電池は、単結晶シリコンや多結晶シリコン、アモルファスシリコンを用いたシリコン型太陽電池が知られている。シリコン型太陽電池は光電変換効率が高いものの、製造過程で多大なエネルギーが消費される、製造コストが高い、形状や色の自由度が低いといった課題を有していることから、近年、このようなシリコン型太陽電池の課題を解決し得る太陽電池として、色素増感型太陽電池が注目されている。   Conventionally, a solar cell is known as an element that converts light energy such as sunlight into electric energy. As the solar cell, a silicon solar cell using single crystal silicon, polycrystalline silicon, or amorphous silicon is known. Although silicon type solar cells have high photoelectric conversion efficiency, they have problems such as high energy consumption in the manufacturing process, high manufacturing cost, and low freedom of shape and color. Dye-sensitized solar cells are attracting attention as solar cells that can solve the problems of simple silicon solar cells.

色素増感型太陽電池は、スイスのミカエル・グレッツェル等によって考案されたもので、色素を吸着させた酸化物半導体微粒子でできた薄膜電極と、白金等からなる対向電極とを有し、双方の電極の間にヨウ素イオンを含む電解質層を形成した構造を有している。色素増感型太陽電池は、半導体製造装置のような大掛りの設備を必要としない、安価に製造できる、量産しやすい、色や形状の自由度が高いといった特徴を有している。   The dye-sensitized solar cell was devised by Michael Gretzzel of Switzerland, and has a thin-film electrode made of oxide semiconductor fine particles adsorbed with a dye and a counter electrode made of platinum or the like. It has a structure in which an electrolyte layer containing iodine ions is formed between the electrodes. Dye-sensitized solar cells do not require large-scale equipment like a semiconductor manufacturing apparatus, can be manufactured at low cost, are easily mass-produced, and have a high degree of freedom in color and shape.

ところで、色素増感型太陽電池を構成する薄膜電極はガラス板等の透明板の上にITO(スズ添加酸化インジウム)等からなる透明導電膜を積層して形成されているが、透明導電膜は金属からなる膜に比べて抵抗値が高い。そのため色素増感型太陽電池の光電変換効率を高めることが困難であったため、従来、透明導電膜上に金、銀、銅といった金属からなる集電用の配線(集電配線)を形成して抵抗値を下げようとする考えがあった。   By the way, the thin film electrode constituting the dye-sensitized solar cell is formed by laminating a transparent conductive film made of ITO (tin-added indium oxide) on a transparent plate such as a glass plate. The resistance value is higher than that of a film made of metal. For this reason, it has been difficult to increase the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell. Conventionally, a current collecting wiring (collecting wiring) made of a metal such as gold, silver, or copper is formed on a transparent conductive film. There was an idea to lower the resistance value.

ところが、集電配線を透明導電膜上に形成すると、その集電配線が電解質層に常時さらされる格好になるため、集電配線が電解質層中のヨウ素と化学反応を起こして腐食し、集電機能が低下してしまうという課題があった。   However, when the current collector wiring is formed on the transparent conductive film, the current collector wiring is exposed to the electrolyte layer at all times. Therefore, the current collector wiring corrodes due to a chemical reaction with iodine in the electrolyte layer. There was a problem that the function deteriorated.

そこで、従来、集電配線の表面にガラス膜や酸化被膜といった物理的な膜を形成することによって集電配線と電解質層との直接的な接触を無くし、そうすることによって集電配線の腐食を防止するという技術が知られていた(例えば、特許文献1,2,3参照)。   Therefore, conventionally, by forming a physical film such as a glass film or an oxide film on the surface of the current collector wiring, direct contact between the current collector wiring and the electrolyte layer is eliminated, thereby preventing the current collector wiring from corroding. The technique of preventing was known (for example, refer patent document 1, 2, 3).

特開2008−192427号公報JP 2008-192427 A 特開2003−297158号公報JP 2003-297158 A 特開2006−286434号公報JP 2006-286434 A

集電配線を例えばガラス膜で被覆した場合において、そのような構造を備えた色素増感型太陽電池を暗室に置くなどして発電が行われない非通電状態にしておけば長期間にわたって集電配線の腐食を防止することができる。   If the current collector wiring is covered with, for example, a glass film, a dye-sensitized solar cell having such a structure is placed in a dark room so that power generation is not performed. Corrosion of the wiring can be prevented.

しかし、太陽光等を照射して発電している通電状態にしておくと、ある程度の期間が経過した段階で集電配線に腐食による断線部分が現われてしまうという課題があった。これは、次のようなことによるものと考えられる。   However, when the energized state in which power is generated by irradiating sunlight or the like is left, there is a problem that a disconnection portion due to corrosion appears in the current collecting wiring after a certain period of time has passed. This is thought to be due to the following.

集電配線を例えばガラス膜で被覆した場合、そのガラス膜の成分と電解質層中のヨウ素イオンとによる化学反応が起きているが、非通電状態では反応のスピードは極めて遅い。そのため、非通電状態にしておけば長期間にわたって集電配線の腐食を防止することができる。   When the current collector wiring is covered with, for example, a glass film, a chemical reaction occurs due to the components of the glass film and iodine ions in the electrolyte layer, but the reaction speed is extremely slow in a non-energized state. Therefore, if the non-energized state is set, corrosion of the current collector wiring can be prevented for a long period.

ところが、発電している通電状態になると、電解質層中におけるヨウ素イオンの酸化還元反応が繰り返されるため、ガラス膜の成分と電解質層中のヨウ素イオンとによる化学反応のスピードが加速されてしまい、化学反応が非通電状態よりも格段に速い速度で進行する。そのため、通電状態にしておくと、ある程度の期間が経過した段階でガラス膜にピンホールやクラックが発生してしまい、その結果、集電配線が腐食してしまう、と考えられる。   However, when the energized state is generating electricity, the oxidation / reduction reaction of iodine ions in the electrolyte layer is repeated, so that the speed of the chemical reaction between the components of the glass film and the iodine ions in the electrolyte layer is accelerated. The reaction proceeds at a much faster rate than in the non-energized state. For this reason, it is considered that when the energized state is maintained, pinholes and cracks are generated in the glass film after a certain period of time has elapsed, and as a result, the current collecting wiring is corroded.

そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたもので、色素増感型太陽電池およびそれに用いられる配線付電極基板において、非通電状態および通電状態における集電配線の腐食を防止して耐久性を高め、長期間に渡って安定した発電を行えるようにすることを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and in a dye-sensitized solar cell and an electrode substrate with wiring used therein, the current collector wiring is prevented from corroding in a non-energized state and a conductive state, and is durable. The purpose is to improve the performance and enable stable power generation over a long period of time.

上記課題を解決するため、本発明は、透明基板の片面に透明導電膜が形成されている透明電極基板と、その透明電極基板と対向している対向電極基板とを有し、透明電極基板と対向電極基板との間に電解質層が形成されている色素増感型太陽電池であって、透明導電膜上に形成された集電配線と、その集電配線の表面上に形成されている配線保護膜と、その配線保護膜の表面を覆い集電配線および配線保護膜を化学的かつ電気的にシールドするシールド膜とを有する色素増感型太陽電池を特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention includes a transparent electrode substrate having a transparent conductive film formed on one side of a transparent substrate, and a counter electrode substrate facing the transparent electrode substrate, A dye-sensitized solar cell in which an electrolyte layer is formed between a counter electrode substrate, a current collector wiring formed on a transparent conductive film, and a wire formed on the surface of the current collector wiring It is characterized by a dye-sensitized solar cell having a protective film and a shield film that covers the surface of the wiring protective film and shields the current collecting wiring and the wiring protective film chemically and electrically.

この色素増感型太陽電池では、集電配線および配線保護膜が電解質層との化学反応を起こさないように、シールド膜によって集電配線および配線保護膜を化学的かつ電気的にシールドしている。   In this dye-sensitized solar cell, the current collector wiring and the wiring protective film are chemically and electrically shielded by the shield film so that the current collector wiring and the wiring protective film do not cause a chemical reaction with the electrolyte layer. .

また、上記色素増感型太陽電池の場合、色素が吸着された酸化物半導体微粒子からなる酸化物半導体多孔膜を更に有することが好ましい。この色素増感型太陽電池では、このような酸化物半導体多孔膜によって発電を行える。   Moreover, in the said dye-sensitized solar cell, it is preferable to further have the oxide semiconductor porous film which consists of oxide semiconductor fine particles by which the pigment | dye was adsorbed. In this dye-sensitized solar cell, power can be generated by such an oxide semiconductor porous film.

さらに、上記色素増感型太陽電池の場合、シールド膜は、色素が吸着された酸化物半導体によって構成され、その色素が酸化物半導体の対向電極基板側の表層部に緻密にかつ酸化物半導体多孔膜の対向電極基板側の表層部よりも多く吸着された色素吸着構造を有することが好ましい。   Further, in the case of the dye-sensitized solar cell, the shield film is composed of an oxide semiconductor to which a dye is adsorbed, and the dye is densely formed on the surface layer portion of the oxide semiconductor on the counter electrode substrate side and porous to the oxide semiconductor. It is preferable to have a dye adsorbing structure that is adsorbed more than the surface layer portion on the counter electrode substrate side of the film.

シールド膜がこのような色素吸着構造を有する場合、シールド膜によって集電配線および配線保護膜を化学的かつ電気的にシールドできるようになる。   When the shield film has such a dye adsorption structure, the current collector wiring and the wiring protective film can be shielded chemically and electrically by the shield film.

さらに、上記色素増感型太陽電池の場合、シールド膜は、透明導電膜の全体を覆うように形成されていることが好ましい。
このような構造にすることによって、色素増感型太陽電池を簡易に製造できるようになる。
Furthermore, in the case of the dye-sensitized solar cell, the shield film is preferably formed so as to cover the entire transparent conductive film.
With such a structure, a dye-sensitized solar cell can be easily manufactured.

そして、上記色素増感型太陽電池の場合、シールド膜を構成する酸化物半導体は、内部に空隙を略有しない非晶質構造を有するようにすることができる。   And in the case of the said dye-sensitized solar cell, the oxide semiconductor which comprises a shield film can have an amorphous structure which does not have a space | gap substantially inside.

さらに、シールド膜は、色素が吸着され、かつ酸化物半導体多孔膜よりも平均粒径の小さい酸化物半導体微粒子からなる緻密構造を有するようにすることができる。   Furthermore, the shield film can have a dense structure composed of oxide semiconductor fine particles to which a dye is adsorbed and having an average particle diameter smaller than that of the oxide semiconductor porous film.

上記いずれの色素増感型太陽電池についても、シールド膜は、集電配線および配線保護膜よりも厚さが薄く形成されていることが好ましい。   In any of the above dye-sensitized solar cells, the shield film is preferably formed thinner than the current collecting wiring and the wiring protective film.

このようにすることで、配線保護膜とシールド膜との密着性が低下する事態を回避することができる。   By doing in this way, the situation where the adhesiveness of a wiring protective film and a shield film falls can be avoided.

さらに、上記いずれの色素増感型太陽電池についても、配線保護膜は、アルカリ金属を含まない無アルカリのガラスを用いて形成されていることが好ましい。このようにすることで、配線保護膜について、電解質層との化学反応を起こり難くすることができる。   Furthermore, in any of the above dye-sensitized solar cells, the wiring protective film is preferably formed using alkali-free glass containing no alkali metal. By doing in this way, about a wiring protective film, a chemical reaction with an electrolyte layer can be made hard to occur.

そして、本発明は、透明基板の片面に透明導電膜が形成されている透明電極基板と、その透明電極基板と対向している対向電極基板とを有し、透明電極基板と対向電極基板との間に電解質層が形成されている色素増感型太陽電池に用いられる配線付電極基板であって、透明電極基板と、透明導電膜上に形成された集電配線と、その集電配線の表面上に形成されている配線保護膜と、その配線保護膜の表面を覆い集電配線および配線保護膜を化学的かつ電気的にシールドするシールド膜とを有する配線付電極基板を提供する。   And this invention has a transparent electrode board | substrate with which the transparent conductive film is formed in the single side | surface of a transparent substrate, and a counter electrode board | substrate facing the transparent electrode board | substrate, A transparent electrode board | substrate and a counter electrode board | substrate An electrode substrate with wiring used for a dye-sensitized solar cell in which an electrolyte layer is formed between the transparent electrode substrate, a current collector wiring formed on the transparent conductive film, and a surface of the current collector wiring Provided is an electrode substrate with wiring having a wiring protective film formed thereon, and a shield film that covers the surface of the wiring protective film and shields the wiring protective film and the wiring protective film chemically and electrically.

上記配線付電極基板の場合、色素が吸着された酸化物半導体微粒子からなる酸化物半導体多孔膜を更に有することが好ましい。   In the case of the above-mentioned electrode substrate with wiring, it is preferable to further have an oxide semiconductor porous film made of oxide semiconductor fine particles adsorbed with a dye.

また、シールド膜は、色素が吸着された酸化物半導体によって構成され、その色素が酸化物半導体の対向電極基板側の表層部に緻密にかつ酸化物半導体多孔膜の対向電極基板側の表層部よりも多く吸着された色素吸着構造を有することが好ましい。   The shield film is composed of an oxide semiconductor to which a dye is adsorbed, and the dye is densely formed on the surface layer portion of the oxide semiconductor on the counter electrode substrate side and from the surface layer portion of the oxide semiconductor porous film on the counter electrode substrate side. It is preferable to have a dye adsorbing structure that is adsorbed in a large amount.

以上詳述したように、本発明によれば、色素増感型太陽電池およびそれに用いられる配線付電極基板において、非通電状態および通電状態における集電配線の腐食を防止して耐久性を高め、長期間に渡って安定した発電を行えるようにすることができる。   As described above in detail, according to the present invention, in the dye-sensitized solar cell and the electrode substrate with wiring used therein, the corrosion of the current collecting wiring in the non-energized state and the energized state is prevented and the durability is improved. This makes it possible to generate power stably over a long period of time.

本発明の実施の形態に係る色素増感型太陽電池の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the dye-sensitized solar cell which concerns on embodiment of this invention. 同じく、配線保護膜およびシールド膜を示す断面図である。Similarly, it is sectional drawing which shows a wiring protective film and a shield film. 同じく、酸化物半導体多孔膜を示す断面図である。Similarly, it is sectional drawing which shows an oxide semiconductor porous film. 同じく、電解質層における化学反応を電子やホールの挙動とともに模式的に示す断面図である。Similarly, it is sectional drawing which shows typically the chemical reaction in an electrolyte layer with the behavior of an electron or a hole. シールド膜が形成されていない集電配線および配線保護膜を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the current collection wiring and wiring protective film in which the shield film is not formed. (a)は縞状パターンで形成された集電配線を示す平面図、(b)は格子状パターンで形成された集電配線を示す平面図である。(A) is a top view which shows the current collection wiring formed with the striped pattern, (b) is a top view which shows the current collection wiring formed with the grid | lattice pattern. 図1とは膜厚の異なるシールド膜を形成したときの集電配線、配線保護膜およびシールド膜を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a current collection wiring, wiring protective film, and shield film when the shield film in which film thickness differs from FIG. 1 is formed. 比較例で用いた光照射装置の概略構成を示した図である。It is the figure which showed schematic structure of the light irradiation apparatus used by the comparative example. シールド膜付き太陽電池の結果を示し、初期状態を示す図である。It is a figure which shows the result of a solar cell with a shield film, and shows an initial state. シールド膜付き太陽電池の結果を示し、31日目を示す図である。It is a figure which shows the result of the solar cell with a shield film, and shows the 31st day. シールド膜無し太陽電池の結果を示し、初期状態を示す図である。It is a figure which shows the result of a solar cell without a shield film, and shows an initial state. シールド膜無し太陽電池の結果を示し、31日目を示す図である。It is a figure which shows the result of a solar cell without a shield film, and shows the 31st day. 変形例に係る色素増感型太陽電池の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the dye-sensitized solar cell which concerns on a modification. 別の変形例に係る色素増感型太陽電池の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the dye-sensitized solar cell which concerns on another modification.

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is used for the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1は、本発明の実施の形態に係る色素増感型太陽電池1の構成を示す断面図である。図1に示すとおり、色素増感型太陽電池1は、透明電極基板2と、透明電極基板2と対向している対向電極基板3とを有し、透明電極基板2と対向電極基板3との間に電解質層4が形成されている。また、色素増感型太陽電池1は、集電配線5と、配線保護膜6と、シールド膜7と、酸化物半導体多孔膜8を有している。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a dye-sensitized solar cell 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the dye-sensitized solar cell 1 includes a transparent electrode substrate 2 and a counter electrode substrate 3 facing the transparent electrode substrate 2, and includes a transparent electrode substrate 2 and a counter electrode substrate 3. An electrolyte layer 4 is formed therebetween. In addition, the dye-sensitized solar cell 1 includes a current collector wiring 5, a wiring protective film 6, a shield film 7, and an oxide semiconductor porous film 8.

このうち、透明電極基板2と、集電配線5、配線保護膜6およびシールド膜7とによって配線付電極基板9が構成されている。配線付電極基板9は色素増感型太陽電池1に用いられ、色素増感型太陽電池1を製造することができる。   Among these, the electrode substrate 9 with wiring is comprised by the transparent electrode substrate 2, the current collection wiring 5, the wiring protective film 6, and the shield film 7. FIG. The electrode substrate with wiring 9 is used for the dye-sensitized solar cell 1, and the dye-sensitized solar cell 1 can be manufactured.

透明電極基板2は、透明基板2aと、透明基板2aの対向電極基板3側の表面に形成されている透明導電膜2bとを有している。   The transparent electrode substrate 2 includes a transparent substrate 2a and a transparent conductive film 2b formed on the surface of the transparent substrate 2a on the counter electrode substrate 3 side.

透明基板2aはガラスやPETフィルム等プラスチックといった透明な材料を用いた板材であって、0.7mm〜3.0mm程度の厚さを有している。透明導電膜2bはITO(スズ添加酸化インジウム),FTO(フッ素添加酸化スズ)、ITOとATO(酸化アンチモン)の混合物等からなり、0.1μm〜1μm程度の厚さを有している。   The transparent substrate 2a is a plate material using a transparent material such as glass or PET film, and has a thickness of about 0.7 mm to 3.0 mm. The transparent conductive film 2b is made of ITO (tin-added indium oxide), FTO (fluorine-added tin oxide), a mixture of ITO and ATO (antimony oxide), etc., and has a thickness of about 0.1 μm to 1 μm.

対向電極基板3は、電極基板3aと、電極基板3aの透明電極基板2側の表面に形成されている触媒膜3bとを有している。電極基板3aは、チタンやニッケルといった導電性材料を用いた板材であって、0.3mm〜1.5mm程度の厚さを有している。触媒膜3bは白金(Pt)、カーボン、ロジウム、ルテニウム等を蒸着させて得られる薄膜であり、0.1μm〜10μm程度の厚さを有している。なお、対向電極基板3は上記のほか、透明導電膜を形成したガラス基板を用いることもできる。   The counter electrode substrate 3 includes an electrode substrate 3a and a catalyst film 3b formed on the surface of the electrode substrate 3a on the transparent electrode substrate 2 side. The electrode substrate 3a is a plate material using a conductive material such as titanium or nickel, and has a thickness of about 0.3 mm to 1.5 mm. The catalyst film 3b is a thin film obtained by evaporating platinum (Pt), carbon, rhodium, ruthenium or the like, and has a thickness of about 0.1 μm to 10 μm. In addition to the above, the counter electrode substrate 3 may be a glass substrate on which a transparent conductive film is formed.

電解質層4は、透明電極基板2と対向電極基板3との間に確保されている空間に電解質溶液を封入することによって形成されている。電解質溶液は、溶媒、酸化還元対および添加剤からなっている。溶媒は、ニトリル系溶媒(例えばアセトニトリル、プロピオニトリル等)、カーボネート系溶媒(例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等)、イオン性液体(例えば、ジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイド等)を用いることができる。また、酸化還元対はヨウ素/ヨウ化金属化合物、ヨウ素/メチルプロピルイミダゾリウムアイオダイド等のカチオン性化合物、ヨウ素/4級アンモニウム塩化合物を用いることができる。さらに、添加剤はN(窒素)原子を含む複素環化合物(例えば、ピリジン、ターシャルブチルピリジン、キノリン、アクリジン等)を用いることができる。   The electrolyte layer 4 is formed by sealing an electrolyte solution in a space secured between the transparent electrode substrate 2 and the counter electrode substrate 3. The electrolyte solution consists of a solvent, a redox couple and an additive. As the solvent, nitrile solvents (for example, acetonitrile, propionitrile, etc.), carbonate solvents (for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, etc.), and ionic liquids (for example, dimethylpropylimidazolium iodide, etc.) can be used. As the redox couple, a cationic compound such as iodine / metal iodide compound, iodine / methylpropylimidazolium iodide, or an iodine / quaternary ammonium salt compound can be used. Furthermore, as the additive, a heterocyclic compound containing an N (nitrogen) atom (for example, pyridine, tertiary butyl pyridine, quinoline, acridine, etc.) can be used.

集電配線5は金、銀、銅、プラチナといった導電性の良好な金属からなり、透明導電膜2b上に形成されている。集電配線5は図6(a)に示すように、直線上に形成された集電ライン5aがほぼ等間隔で規則的に並んだ縞状パターンを有している。図1には、集電配線5を構成する集電ライン5aのうちの隣接する2本が示されている。なお、集電配線5は図6(b)に示すように、集電ライン5aと直行状に交差する集電ライン5bを形成して格子状パターンで形成することもできる。   The current collector wiring 5 is made of a metal having good conductivity such as gold, silver, copper, or platinum, and is formed on the transparent conductive film 2b. As shown in FIG. 6A, the current collecting wiring 5 has a striped pattern in which current collecting lines 5a formed on a straight line are regularly arranged at almost equal intervals. FIG. 1 shows two adjacent current collection lines 5 a constituting the current collection wiring 5. As shown in FIG. 6B, the current collecting wiring 5 can also be formed in a grid pattern by forming current collecting lines 5b that intersect the current collecting lines 5a in a perpendicular manner.

集電ライン5aは、断面が概ね矩形状に形成されていて、厚さが10μm〜20μm程度、幅が0.1mm〜2mm程度であり、隣接するもの同士の間隔(配線ピッチ)は3mm〜10mm程度となっている。   The current collecting line 5a has a substantially rectangular cross section, has a thickness of about 10 μm to 20 μm, a width of about 0.1 mm to 2 mm, and an interval (wiring pitch) between adjacent ones of 3 mm to 10 mm. It is about.

配線保護膜6は、アルカリ金属を一切含まない無アルカリのガラスからなっていて、5μm〜30μm程度の厚さを有している。配線保護膜6は、集電配線5を構成する各集電ライン5aの表面(上面5bおよび側面5c)の全体を覆って集電配線5の表面が露出しないように集電ライン5aの表面上に形成されている。こうして、配線保護膜6は集電配線5と電解質層4との物理的な接触を無くして保護している。   The wiring protective film 6 is made of non-alkali glass containing no alkali metal and has a thickness of about 5 μm to 30 μm. The wiring protective film 6 covers the entire surface (the upper surface 5b and the side surface 5c) of each current collecting line 5a constituting the current collecting wiring 5 so that the surface of the current collecting wiring 5 is not exposed. Is formed. Thus, the wiring protective film 6 protects the current collecting wiring 5 and the electrolyte layer 4 by eliminating physical contact.

シールド膜7は透明導電膜2bの表面全体を覆うように形成され、配線保護膜6の存在する部分だけでなく、配線保護膜6の存在しない部分にも形成されて一つにつながった1枚の膜状になっている。シールド膜7は配線保護膜6の表面が露出しないように配線保護膜6の表面全体を覆うように形成され、配線保護膜6の表面全体に密着している。このシールド膜7は配線保護膜6の表面全体を覆うことによって、集電配線5および配線保護膜6を物理的にシールド(密閉)しており、また、集電配線5および配線保護膜6と電解質層4とが化学反応を起こさないよう、後述する色素12の作用によって集電配線5および配線保護膜6を化学的かつ電気的にシールドしている。   The shield film 7 is formed so as to cover the entire surface of the transparent conductive film 2b, and is formed not only on the part where the wiring protective film 6 exists but also on the part where the wiring protective film 6 does not exist, and is connected to one sheet. It is in the form of a film. The shield film 7 is formed so as to cover the entire surface of the wiring protective film 6 so that the surface of the wiring protective film 6 is not exposed, and is in close contact with the entire surface of the wiring protective film 6. The shield film 7 covers the entire surface of the wiring protective film 6 to physically shield (seal) the current collecting wiring 5 and the wiring protective film 6. The current collector wiring 5 and the wiring protective film 6 are chemically and electrically shielded by the action of the dye 12 described later so as not to cause a chemical reaction with the electrolyte layer 4.

そして、シールド膜7は、図2に詳しく示すように酸化物半導体層11と色素12とを有し、集電配線5および配線保護膜6よりも厚さが薄く、厚さは1μm〜5μm程度となっている(図1では、シールド膜7の太線部分が色素12を示している)。   As shown in detail in FIG. 2, the shield film 7 includes the oxide semiconductor layer 11 and the dye 12, and is thinner than the current collecting wiring 5 and the wiring protective film 6, and has a thickness of about 1 μm to 5 μm. (In FIG. 1, the thick line portion of the shield film 7 indicates the dye 12).

酸化物半導体層11は非晶質の酸化チタン等酸化物半導体からなり、層の内部に空隙がほとんどなく、色素12が吸着された酸化物半導体によって内部がほぼ占められている緻密な構造を有している。色素12は、ルテニウム錯体(N3等)を用いることができ、酸化物半導体層11における電解質層4(対向電極基板3)側の表面全体に緻密に吸着されている。   The oxide semiconductor layer 11 is made of an oxide semiconductor such as amorphous titanium oxide, and has a dense structure in which there is almost no void inside the layer and the inside is almost occupied by the oxide semiconductor to which the dye 12 is adsorbed. is doing. The dye 12 can be a ruthenium complex (N3 or the like) and is densely adsorbed on the entire surface of the oxide semiconductor layer 11 on the electrolyte layer 4 (counter electrode substrate 3) side.

そして、酸化物半導体層11は酸化物半導体からなる緻密な構造を有しているので、色素12が内部に進入し難くなっている。そのため、色素12は酸化物半導体層11の電解質層4(対向電極基板3)側の表層部11cには満遍なくしかも緻密に吸着されているものの、酸化物半導体層11の内部では、酸化物半導体の一部にだけ吸着されている。表層部11cは、酸化物半導体層11における表面7a付近の表面7aに沿った薄い層状部分を意味している。   Since the oxide semiconductor layer 11 has a dense structure made of an oxide semiconductor, it is difficult for the dye 12 to enter the inside. Therefore, although the dye 12 is uniformly and densely adsorbed to the surface layer portion 11c of the oxide semiconductor layer 11 on the electrolyte layer 4 (counter electrode substrate 3) side, within the oxide semiconductor layer 11, the oxide semiconductor layer 11 It is adsorbed only partially. The surface layer portion 11 c means a thin layer portion along the surface 7 a in the vicinity of the surface 7 a in the oxide semiconductor layer 11.

このようなシールド膜7について、色素12が酸化物半導体の単位体積あたりに吸着されている割合(吸着率)をみると、電解質層4(対向電極基板3)側の表層部11cでは、酸化物半導体多孔膜8の電解質層4(対向電極基板3)側の表層部8c(酸化物半導体多孔膜8における表面8a付近の表面8aに沿った薄い層状部分をいう。図3参照)よりも高くなっている。このように、シールド膜7は、電解質層4(対向電極基板3)側の表層部11cにおいて、色素12が酸化物半導体多孔膜8の電解質層4(対向電極基板3)側の表層部8cよりも多く吸着された色素吸着構造を有している。これは、酸化物半導体層11は酸化物半導体からなる緻密な構造を有しているので、色素12の吸着し得る領域が表層部11cの全体に渡って満遍なく確保されるが、酸化物半導体多孔膜8は、後述するようにその内部に多数の空隙14が存在しているので、色素15の吸着し得る領域が表層部8cの部分部分になっていることに起因している。   When the ratio (adsorption rate) in which the dye 12 is adsorbed per unit volume of the oxide semiconductor with respect to such a shield film 7 is observed, in the surface layer portion 11c on the electrolyte layer 4 (counter electrode substrate 3) side, the oxide is present. It becomes higher than the surface layer portion 8c on the electrolyte layer 4 (counter electrode substrate 3) side of the semiconductor porous film 8 (a thin layered portion along the surface 8a in the vicinity of the surface 8a in the oxide semiconductor porous film 8; see FIG. 3). ing. In this way, the shield film 7 has the dye 12 in the surface layer portion 11 c on the electrolyte layer 4 (counter electrode substrate 3) side from the surface layer portion 8 c on the electrolyte layer 4 (counter electrode substrate 3) side of the oxide semiconductor porous film 8. It has a dye adsorbing structure that is adsorbed in a large amount. This is because, since the oxide semiconductor layer 11 has a dense structure made of an oxide semiconductor, a region where the dye 12 can be adsorbed is ensured uniformly over the entire surface layer portion 11c. As will be described later, since the film 8 has a large number of voids 14 in the inside thereof, the region where the dye 15 can be adsorbed is a partial portion of the surface layer portion 8c.

次に、図3に示すように酸化物半導体多孔膜8は色素15が吸着されている酸化チタン(TiO)、酸化スズ(SnO)等の酸化物半導体の微粒子13からなり、シールド膜7上における隣接する集電ライン5aの間の部分に形成されて断続的に配置されている。酸化物半導体多孔膜8の厚さは5μm〜50μm程度となっている。 Next, as shown in FIG. 3, the oxide semiconductor porous film 8 includes fine particles 13 of an oxide semiconductor such as titanium oxide (TiO 2 ) and tin oxide (SnO 2 ) on which the dye 15 is adsorbed, and the shield film 7. It is formed in a portion between the adjacent current collecting lines 5a and is intermittently arranged. The thickness of the oxide semiconductor porous film 8 is about 5 μm to 50 μm.

また、酸化物半導体多孔膜8はシールド膜7のように緻密な構造を有していないので、その内部に多数の空隙14が存在している。さらに、酸化物半導体多孔膜8を構成する各微粒子13の表面に色素15が吸着されているが、色素15の吸着率は、内部であるか表面付近であるかを問わず概ね一様になっている。   In addition, since the oxide semiconductor porous film 8 does not have a dense structure like the shield film 7, a large number of voids 14 exist therein. Furthermore, although the dye 15 is adsorbed on the surface of each fine particle 13 constituting the oxide semiconductor porous film 8, the adsorption rate of the dye 15 is substantially uniform regardless of whether it is inside or near the surface. ing.

以上のような構成を有する色素増感型太陽電池1は、発電するときは図1に示すように、透明電極基板2の外側から太陽光等の光Lを照射する。そうすると、図4(図示の都合上、ハッチングを省略している)に示すように、酸化物半導体多孔膜8に含まれている色素15が光Lを吸収することによって励起され、電子15aを放出する。電子15aは透明電極基板2側に移動して透明導電膜2b内に進み、集電配線5を通って外部に取り出され、図示しない配線を通って対向電極基板3に移動する。   The dye-sensitized solar cell 1 having the above configuration irradiates light L such as sunlight from the outside of the transparent electrode substrate 2 as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 4 (hatching is omitted for the sake of illustration), the dye 15 contained in the oxide semiconductor porous film 8 is excited by absorbing the light L and emits electrons 15a. To do. The electrons 15a move to the transparent electrode substrate 2 side, proceed into the transparent conductive film 2b, are taken out to the outside through the current collecting wiring 5, and move to the counter electrode substrate 3 through wiring not shown.

一方、電子15aを放出した色素15はホール(h)15bとなるが、電解質層4中に存在しているヨウ素イオン(I)から電子を奪う酸化反応によって再生される。このとき、ヨウ素イオン(I)は電子を奪われたことによってヨウ化物イオン(I )となるが、対向電極基板3から電子16を受け取る還元反応によって再生される。 On the other hand, the dye 15 that has emitted the electrons 15 a becomes holes (h + ) 15 b, but is regenerated by an oxidation reaction that takes electrons from iodine ions (I ) present in the electrolyte layer 4. At this time, iodine ions (I ) become iodide ions (I 3 ) by depriving the electrons, but are regenerated by a reduction reaction that receives electrons 16 from the counter electrode substrate 3.

このように、色素増感型太陽電池1は、透明電極基板2の外側から太陽光等の光Lを照射することによって酸化還元反応が繰り返し行われ、それによって発電が行われる。   Thus, in the dye-sensitized solar cell 1, the redox reaction is repeatedly performed by irradiating light L such as sunlight from the outside of the transparent electrode substrate 2, thereby generating electric power.

そして、色素増感型太陽電池1では、色素吸着構造を有するシールド膜7が形成されており、その表面7aに色素12が緻密に吸着されている。色素12も光Lを吸収することによって励起され、電子12aを放出するため、シールド膜7の表面7aは電子12aが多数存在することになり、負に帯電している。したがって、シールド膜7の表面7aと、ヨウ素イオン(I)とは、双方の極性がともにマイナスとなることによって双方の間に互いに反発し合うクーロン力が働き、シールド膜7が集電配線5および配線保護膜6からヨウ素イオン(I)を遠ざけるように作用する。 In the dye-sensitized solar cell 1, the shield film 7 having the dye adsorption structure is formed, and the dye 12 is densely adsorbed on the surface 7a. Since the dye 12 is also excited by absorbing the light L and emits electrons 12a, the surface 7a of the shield film 7 has a large number of electrons 12a and is negatively charged. Therefore, the surface 7a of the shield film 7 and the iodine ion (I ) have both negative polarities, so that a Coulomb force repels each other between them, and the shield film 7 is connected to the current collector wiring 5. And it acts to keep iodine ions (I ) away from the wiring protective film 6.

ここで、図5に示すように、配線保護膜6がシールド膜7で覆われていない場合を考える(図示の都合上、ハッチングを省略している)。発電している通電状態のままにしておくことによって前述の酸化還元反応が繰り返される。そのため、配線保護膜6の成分とヨウ素イオン(I)とによる化学反応が加速され、ある程度の期間が経過した段階で配線保護膜6にピンホールやクラックが発生してしまう。 Here, as shown in FIG. 5, a case is considered in which the wiring protective film 6 is not covered with the shield film 7 (hatching is omitted for convenience of illustration). The above-described oxidation-reduction reaction is repeated by leaving the energized state in which power is generated. Therefore, the chemical reaction between the components of the wiring protective film 6 and iodine ions (I ) is accelerated, and pinholes and cracks are generated in the wiring protective film 6 after a certain period of time has passed.

そうすると、集電配線5が例えば銀(Ag)で形成されていたとすると、集電配線5を構成する銀(Ag)が銀イオン(Ag)となって電解質層4の中に溶け出し、銀イオン(Ag)とヨウ素イオン(I)とからヨウ化銀(AgI)が生成されるようになる。しかも、通電状態にしておくと、前述の酸化還元反応によってヨウ素イオン(I)が繰り返し生成されるため、ヨウ化銀(AgI)も繰り返し生成されることとなり、したがって、集電配線5の腐食を進行させてしまう。 Then, if the current collector wiring 5 is made of, for example, silver (Ag), silver (Ag) constituting the current collector wiring 5 becomes silver ions (Ag + ) and dissolves in the electrolyte layer 4, Silver iodide (AgI) is produced from the ions (Ag + ) and iodine ions (I ). In addition, when energized, iodine ions (I ) are repeatedly generated by the above-described oxidation-reduction reaction, so that silver iodide (AgI) is also repeatedly generated. Will make it progress.

ところが、配線保護膜6をシールド膜7で覆った場合、そのシールド膜7の表面7aには色素12が緻密に吸着されている。そのため、ホール(h)12bが多数生成され、そのそれぞれのホール(h)12bがヨウ素イオン(I)から電子を奪うため、ヨウ化物イオン(I )が多数生成されることとなる。ヨウ化物イオン(I )とヨウ化銀(AgI)とが反応すると、銀(Ag)とヨウ素(I)とを生成するため、集電配線5の腐食を抑制することができる。 However, when the wiring protective film 6 is covered with the shield film 7, the dye 12 is densely adsorbed on the surface 7 a of the shield film 7. Therefore, a large number of holes (h + ) 12b are generated, and each of the holes (h + ) 12b takes electrons from iodine ions (I ), so that a large number of iodide ions (I 3 ) are generated. Become. When iodide ion (I 3 ) reacts with silver iodide (AgI), silver (Ag) and iodine (I) are generated, so that corrosion of the current collector wiring 5 can be suppressed.

このように、シールド膜7は、緻密に吸着されている色素12がホール(h)12bを多数生成することにより、前述した酸化還元反応と共通する化学反応を積極的に引き起こし、それにより、集電配線5の腐食を進行させるヨウ素イオン(I)をヨウ化物イオン(I )に変化させている。このようにして、シールド膜7は、集電配線5および配線保護膜6を化学反応を起こさないように化学的にシールドしている。 Thus, the shielding film 7 positively causes a chemical reaction common to the above-described oxidation-reduction reaction by the dye 12 adsorbed densely generating a large number of holes (h + ) 12b. The iodine ions (I ) that cause corrosion of the current collector wiring 5 are changed to iodide ions (I 3 ). In this way, the shield film 7 chemically shields the current collecting wiring 5 and the wiring protective film 6 so as not to cause a chemical reaction.

また、シールド膜7は、ヨウ素イオン(I)をヨウ化物イオン(I )に変化させるだけでなく、負に帯電することでヨウ素イオン(I)を集電配線5および配線保護膜6から遠ざけており、このようにして、集電配線5および配線保護膜6を電気的にシールドしている。 The shield film 7 not only changes iodine ions (I ) to iodide ions (I 3 ), but also negatively charges the iodine ions (I ) to the current collector wiring 5 and the wiring protective film. In this way, the current collecting wiring 5 and the wiring protective film 6 are electrically shielded.

以上のように、本実施の形態に係る色素増感型太陽電池1は、シールド膜7によって集電配線5と配線保護膜6とを化学的かつ電気的にシールドしているため、非通電状態はもとより通電状態においても集電配線5が腐食することを防止することができる。したがって、色素増感型太陽電池1は耐久性が高く長期間に渡って安定した発電を行えるようになっている。   As described above, since the dye-sensitized solar cell 1 according to the present embodiment chemically and electrically shields the current collecting wiring 5 and the wiring protective film 6 with the shield film 7, it is in a non-energized state. It is possible to prevent the current collecting wiring 5 from being corroded even in an energized state. Therefore, the dye-sensitized solar cell 1 has high durability and can generate power stably over a long period of time.

また、色素増感型太陽電池1は、配線保護膜6が無アルカリのガラスで構成されているので、電解質層4との化学反応が起こり難く、したがって、集電配線5の腐食が起こり難くなっている。   Further, in the dye-sensitized solar cell 1, the wiring protective film 6 is made of non-alkali glass, so that a chemical reaction with the electrolyte layer 4 hardly occurs, and therefore the current collector wiring 5 is hardly corroded. ing.

さらに、色素増感型太陽電池1では、シールド膜7が集電配線5および配線保護膜6よりも厚さが薄く形成されている。シールド膜7の厚さを配線保護膜6よりも厚くした場合は、例えば図7に示すように、配線保護膜6における透明導電膜2bとの接続部分20に空隙21が形成されやすく、したがって配線保護膜6の表面にシールド膜7が直に接触しない個所が現れる。このようなシールド膜7でも、集電配線5および配線保護膜6を化学的かつ電気的にシールドできるので、通電状態における集電配線5の腐食を防止することができるが、空隙21が存在することによって配線保護膜6とシールド膜7との密着性が低下する。そのため、シールド膜7は集電配線5および配線保護膜6よりも厚さが薄く形成されていることが好ましい。   Further, in the dye-sensitized solar cell 1, the shield film 7 is formed to be thinner than the current collecting wiring 5 and the wiring protective film 6. When the thickness of the shield film 7 is larger than that of the wiring protective film 6, for example, as shown in FIG. 7, a gap 21 is likely to be formed in the connection portion 20 of the wiring protective film 6 with the transparent conductive film 2b. A portion where the shield film 7 does not contact directly appears on the surface of the protective film 6. Even with such a shield film 7, the current collector wiring 5 and the wiring protective film 6 can be shielded chemically and electrically, so that corrosion of the current collector wiring 5 in the energized state can be prevented, but the air gap 21 exists. As a result, the adhesion between the wiring protective film 6 and the shield film 7 decreases. Therefore, the shield film 7 is preferably formed to be thinner than the current collecting wiring 5 and the wiring protective film 6.

なお、シールド膜7は後述するシールド膜37のように断続的に形成するよりも簡易に製造することができる。   The shield film 7 can be manufactured more easily than intermittently forming like the shield film 37 described later.

(比較例についての説明)
次に、以上の構成を有する色素増感型太陽電池1について行った比較例について説明する。図8は、比較例で用いた光照射装置50の概略構成を示した図である。
(Description of comparative example)
Next, the comparative example performed about the dye-sensitized solar cell 1 which has the above structure is demonstrated. FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of the light irradiation device 50 used in the comparative example.

光照射装置50は、ランプボックス51と、ランプボックス51内に配置された試料台52および蛍光灯53とを有している。試料台52と蛍光灯53の距離はhに設定されている。   The light irradiation device 50 includes a lamp box 51, a sample stage 52 and a fluorescent lamp 53 arranged in the lamp box 51. The distance between the sample stage 52 and the fluorescent lamp 53 is set to h.

この光照射装置50では、ランプボックス51上に色素増感型太陽電池1を載置し、その上側から蛍光灯53により光Lを照射して、色素増感型太陽電池1による発電を行うようになっている。   In this light irradiation device 50, the dye-sensitized solar cell 1 is placed on the lamp box 51, and the light L is irradiated from the upper side thereof with the fluorescent lamp 53 so that the dye-sensitized solar cell 1 generates power. It has become.

下記の比較例では、前述した色素増感型太陽電池1(シールド膜付き太陽電池)と、シールド膜7を有しない点が異なり、他は色素増感型太陽電池1と同じ構成を備えた色素増感型太陽電池(シールド膜無太陽電池)とについて、この光照射装置50を用いた発電を行い、双方における集電配線5の腐食の程度を比較している。   The following comparative example differs from the dye-sensitized solar cell 1 (solar cell with a shield film) described above in that it does not have the shield film 7, and the other dyes have the same configuration as the dye-sensitized solar cell 1. With respect to the sensitized solar cell (shield film-less solar cell), power generation using this light irradiation device 50 is performed, and the degree of corrosion of the current collecting wiring 5 in both is compared.

そして、光照射装置50は内部を温度を30℃、湿度を45%に設定しており、このような環境下で蛍光灯53によって光Lを24時間照射し続けた。この場合において、光Lの照射前と照射開始から数日を経過したときとで腐食箇所の個数を計測し、照射開始から31日目になったときに腐食部分の面積を概算で求めた。   The light irradiation device 50 was set at a temperature of 30 ° C. and a humidity of 45% inside, and continued to irradiate the light L with the fluorescent lamp 53 for 24 hours in such an environment. In this case, the number of corroded portions was measured before irradiation with the light L and when several days had elapsed from the start of irradiation, and the area of the corroded portion was roughly calculated when the 31st day from the start of irradiation.

すると、シールド膜付き太陽電池では、照射前は腐食箇所の個数が0個であった。30日目になると腐食箇所が3個になったが、31日目になっても腐食箇所の個数は変化しなかった。   Then, in the solar cell with a shield film, the number of corrosion spots was 0 before irradiation. On the 30th day, there were 3 corrosion spots, but even on the 31st day, the number of corrosion spots did not change.

これに対し、シールド膜無し太陽電池では、腐食箇所の個数が照射前は0個であったものの、照射開始から3日目で9個も現れた。また、5日目には腐食箇所の個数が19個になり、31日目になると腐食箇所が32個にまで増加した。また、腐食部分の面積は、シールド膜付き太陽電池では0.0035cmであるのに対し、シールド膜無し太陽電池では0.0968cmにまで拡大した。 On the other hand, in the solar cell without a shield film, although the number of corroded portions was 0 before irradiation, 9 appeared on the third day from the start of irradiation. On the fifth day, the number of corrosion spots was 19, and on the 31st day, the number of corrosion spots was increased to 32. In addition, the area of the corroded portion was 0.0035 cm 2 in the solar cell with the shield film, but increased to 0.0968 cm 2 in the solar cell without the shield film.

図9、図10はシールド膜付き太陽電池を上側から撮影した写真であって、図9が初期状態、図10が31日目を示している。また、図11、図12はシールド膜無し太陽電池を上側から撮影した写真であって、図11が初期状態、図12が31日目を示している。各図において丸印を付したところに集電配線5の腐食が現れている。   FIGS. 9 and 10 are photographs taken from above of the solar cell with a shield film. FIG. 9 shows an initial state and FIG. 10 shows the 31st day. 11 and 12 are photographs taken from above of a solar cell without a shield film. FIG. 11 shows an initial state, and FIG. 12 shows the 31st day. In each figure, corrosion of the current collector wiring 5 appears at a circle.

以上のとおり、シールド膜無し太陽電池では、31日目に腐食箇所が32個にまで増加して腐食部分の面積が0.0968cmにまで拡大してしまうのに対し、シールド膜付き太陽電池では、31日目になっても腐食箇所は3個に留まり、腐食部分の面積も0.0035cmに抑えられる。この比較例からも、シールド膜付き太陽電池とすることによって、通電状態における集電配線5の腐食を防止して耐久性を高めることができる、ということが明らかである。 As described above, in the solar cell without a shield film, the number of corrosion sites increases to 32 on the 31st day, and the area of the corrosion portion expands to 0.0968 cm 2 , whereas in the solar cell with a shield film Even on the 31st day, the number of corroded portions is limited to three, and the area of the corroded portion is also suppressed to 0.0035 cm 2 . Also from this comparative example, it is clear that by using a solar cell with a shield film, corrosion of the current collecting wiring 5 in an energized state can be prevented and durability can be enhanced.

(変形例1)
図13は、変形例にかかる色素増感型太陽電池31の構成を示す断面図である。色素増感型太陽電池31は、前述した色素増感型太陽電池1と比較して配線付電極基板39を有する点で相違し、他は共通した構成を有している。配線付電極基板39は、配線付電極基板9と比較してシールド膜37を有する点で相違し、他は共通した構成を有している。
(Modification 1)
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a configuration of a dye-sensitized solar cell 31 according to a modification. The dye-sensitized solar cell 31 is different from the above-described dye-sensitized solar cell 1 in that it has an electrode substrate with wiring 39, and the others have a common configuration. The electrode substrate with wiring 39 is different from the electrode substrate with wiring 9 in that it has a shield film 37, and the others have a common configuration.

そして、シールド膜37はシールド膜7と比較して、材質が同じ組成を有する点で共通するが、配線保護膜6の存在する部分にだけ形成され、配線保護膜6の存在しない部分には形成されてなく、したがって断続的に形成されている点で相違している。   The shield film 37 is common to the shield film 7 in that the material has the same composition, but is formed only in a portion where the wiring protective film 6 exists and is formed in a portion where the wiring protective film 6 does not exist. It is not, and therefore differs in that it is formed intermittently.

このようなシールド膜37も、シールド膜7と同様に配線保護膜6の表面全体を覆って配線保護膜6の表面が露出しないようにしているので、集電配線5および配線保護膜6を化学的かつ電気的にシールドしている。そのため、色素増感型太陽電池31も色素増感型太陽電池1と同様に通電状態における集電配線5の腐食を防止して耐久性を高めることができるようになっている。   Since the shield film 37 also covers the entire surface of the wiring protective film 6 so that the surface of the wiring protective film 6 is not exposed like the shield film 7, the current collecting wiring 5 and the wiring protective film 6 are chemically treated. Shielded electrically and electrically. Therefore, the dye-sensitized solar cell 31 can also prevent the corrosion of the current collecting wiring 5 in the energized state and enhance the durability, like the dye-sensitized solar cell 1.

(変形例2)
図14は、別の変形例にかかる色素増感型太陽電池41の構成を示す断面図である。色素増感型太陽電池41は、前述した色素増感型太陽電池1と比較して配線付電極基板49を有する点で相違し、他は共通した構成を有している。配線付電極基板49は、配線付電極基板9と比較して、シールド膜47と酸化物半導体多孔膜48を有する点で相違し、他は共通した構成を有している。
(Modification 2)
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a configuration of a dye-sensitized solar cell 41 according to another modification. The dye-sensitized solar cell 41 is different from the above-described dye-sensitized solar cell 1 in that it has an electrode substrate 49 with wiring, and the others have a common configuration. The electrode substrate with wiring 49 is different from the electrode substrate with wiring 9 in that it has a shield film 47 and an oxide semiconductor porous film 48, and others have a common configuration.

シールド膜47は酸化チタン(TiO)、酸化スズ(SnO)等の酸化物半導体からなり、かつ微細な構造の微粒子が多数寄り集まり蓄積して構成されている。各微粒子は、平均粒径が大きくても40nm以下、好ましくは15nm以下に形成されることによって緻密に寄り集まって蓄積されており、こうすることで酸化物半導体多孔膜8とは異なった緻密な構造を有している。また、各微粒子はその表面に色素が吸着されているが、緻密に寄り集まっている。そのため、シールド膜47は、シールド膜7と同様、電解質層4(対向電極基板3)側の表層部に酸化物半導体多孔膜48の電解質層4(対向電極基板3)側の表層部よりも多く色素が吸着された色素吸着構造を有している。 The shield film 47 is made of an oxide semiconductor such as titanium oxide (TiO 2 ) and tin oxide (SnO 2 ), and is configured by accumulating and accumulating many fine particles having a fine structure. Each fine particle has a large average particle diameter of 40 nm or less, preferably 15 nm or less, so that the fine particles are closely gathered and accumulated. Thus, the fine particles different from the oxide semiconductor porous film 8 are accumulated. It has a structure. Moreover, although each pigment | dye has adsorb | sucked the pigment | dye to the surface, it has gathered closely. Therefore, like the shield film 7, the shield film 47 is larger in the surface layer part on the electrolyte layer 4 (counter electrode substrate 3) side than the surface layer part on the electrolyte layer 4 (counter electrode substrate 3) side of the oxide semiconductor porous film 48. It has a dye adsorption structure in which a dye is adsorbed.

そして、酸化物半導体多孔膜48は酸化物半導体多孔膜8と比較して、透明導電膜2bの全体を覆うように形成されている点で相違している。   The oxide semiconductor porous film 48 is different from the oxide semiconductor porous film 8 in that it is formed so as to cover the entire transparent conductive film 2b.

このようなシールド膜47を有する色素増感型太陽電池41も、配線保護膜6の表面全体を覆って配線保護膜6の表面が露出しないようにしているので、集電配線5および配線保護膜6を化学的かつ電気的にシールドしている。そのため、色素増感型太陽電池41も色素増感型太陽電池1と同様に通電状態における集電配線5の腐食を防止して耐久性を高めることができるようになっている。また、酸化物半導体多孔膜48は透明導電膜2bの全体を覆うように形成されているので、色素増感型太陽電池1よりも簡易に製造することができる。   Since the dye-sensitized solar cell 41 having such a shield film 47 also covers the entire surface of the wiring protective film 6 so that the surface of the wiring protective film 6 is not exposed, the current collecting wiring 5 and the wiring protective film 6 is chemically and electrically shielded. Therefore, the dye-sensitized solar cell 41 can also prevent the corrosion of the current collecting wiring 5 in the energized state and enhance the durability, like the dye-sensitized solar cell 1. Moreover, since the oxide semiconductor porous film 48 is formed so as to cover the entire transparent conductive film 2 b, it can be manufactured more easily than the dye-sensitized solar cell 1.

上記の実施の形態では、色素吸着構造を備えたシールド膜7,37,47を有する色素増感型太陽電池1,31,41を例にとって説明しているが、集電配線5および配線保護膜6を化学的かつ電気的にシールドする構造であれば、他の構造を備えたシールド膜を有していてもよい。   In the above embodiment, the dye-sensitized solar cells 1, 31, 41 having the shield films 7, 37, 47 having the dye adsorption structure are described as an example. However, the current collector wiring 5 and the wiring protective film are described. If it is a structure which shields 6 chemically and electrically, you may have a shield film provided with other structures.

以上の説明は、本発明の実施の形態についての説明であって、この発明の装置及び方法を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができる。又、各実施形態における構成要素、機能、特徴あるいは方法ステップを適宜組み合わせて構成される装置又は方法も本発明に含まれるものである。   The above description is the description of the embodiment of the present invention, and does not limit the apparatus and method of the present invention, and various modifications can be easily implemented. In addition, an apparatus or method configured by appropriately combining components, functions, features, or method steps in each embodiment is also included in the present invention.

本発明を適用することにより、色素増感型太陽電池およびそれに用いられる配線付電極基板について集電配線の腐食を防止して耐久性を高めることができ、そのような色素増感型太陽電池によって、長期間に渡って安定した発電を行えるようになる。   By applying the present invention, the dye-sensitized solar cell and the electrode substrate with wiring used therein can be prevented from corroding the current collecting wiring to enhance the durability. By such a dye-sensitized solar cell, It will be possible to generate power stably over a long period of time.

1,31,41…色素増感型太陽電池、2…透明電極基板、3…対向電極基板、4…電解質層、5…集電配線、6…配線保護膜、7,37,47…シールド膜、8、48…酸化物半導体多孔膜、9,39,49…配線付電極基板、11…酸化物半導体層、12、15…色素、13…微粒子、2a…透明基板、2b…透明導電膜。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,31,41 ... Dye-sensitized solar cell, 2 ... Transparent electrode substrate, 3 ... Counter electrode substrate, 4 ... Electrolyte layer, 5 ... Current collection wiring, 6 ... Wiring protective film, 7, 37, 47 ... Shield film 8, 48 ... oxide semiconductor porous film, 9, 39, 49 ... electrode substrate with wiring, 11 ... oxide semiconductor layer, 12, 15 ... dye, 13 ... fine particles, 2a ... transparent substrate, 2b ... transparent conductive film.

Claims (11)

透明基板の片面に透明導電膜が形成されている透明電極基板と、該透明電極基板と対向している対向電極基板とを有し、前記透明電極基板と前記対向電極基板との間に電解質層が形成されている色素増感型太陽電池であって、
前記透明導電膜上に形成された集電配線と、
該集電配線の表面上に形成されている配線保護膜と、
該配線保護膜の表面を覆い前記集電配線および前記配線保護膜を化学的かつ電気的にシールドするシールド膜とを有することを特徴とする色素増感型太陽電池。
A transparent electrode substrate having a transparent conductive film formed on one side of the transparent substrate, and a counter electrode substrate facing the transparent electrode substrate, and an electrolyte layer between the transparent electrode substrate and the counter electrode substrate A dye-sensitized solar cell in which is formed,
Current collector wiring formed on the transparent conductive film;
A wiring protective film formed on the surface of the current collector wiring;
A dye-sensitized solar cell, characterized in that it has a surface of the wiring protective film and a shield film that chemically and electrically shields the current collecting wiring and the wiring protective film.
色素が吸着された酸化物半導体微粒子からなる酸化物半導体多孔膜を更に有することを特徴とする請求項1記載の色素増感型太陽電池。   2. The dye-sensitized solar cell according to claim 1, further comprising an oxide semiconductor porous film comprising oxide semiconductor fine particles adsorbed with the dye. 前記シールド膜は、色素が吸着された酸化物半導体によって構成され、該色素が前記酸化物半導体の前記対向電極基板側の表層部に緻密にかつ前記酸化物半導体多孔膜の前記対向電極基板側の表層部よりも多く吸着された色素吸着構造を有することを特徴とする請求項2記載の色素増感型太陽電池。   The shield film is composed of an oxide semiconductor to which a dye is adsorbed, and the dye is densely formed on a surface layer portion of the oxide semiconductor on the counter electrode substrate side and on the counter electrode substrate side of the oxide semiconductor porous film. 3. The dye-sensitized solar cell according to claim 2, wherein the dye-sensitized solar cell has a dye adsorbing structure adsorbed more than the surface layer portion. 前記シールド膜は、前記透明導電膜の全体を覆うように形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の色素増感型太陽電池。   The dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the shield film is formed so as to cover the entire transparent conductive film. 前記シールド膜を構成する前記酸化物半導体は、内部に空隙を略有しない非晶質構造を有することを特徴とする請求項3または4記載の色素増感型太陽電池。   5. The dye-sensitized solar cell according to claim 3, wherein the oxide semiconductor constituting the shield film has an amorphous structure having substantially no voids therein. 前記シールド膜は、色素が吸着され、かつ前記酸化物半導体多孔膜よりも平均粒径の小さい酸化物半導体微粒子からなる緻密構造を有することを特徴とする請求項3または4記載の色素増感型太陽電池。   5. The dye-sensitized type according to claim 3, wherein the shield film has a dense structure composed of oxide semiconductor fine particles to which a dye is adsorbed and having an average particle diameter smaller than that of the oxide semiconductor porous film. Solar cell. 前記シールド膜は、前記集電配線および前記配線保護膜よりも厚さが薄く形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項記載の色素増感型太陽電池。   The dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the shield film is formed to be thinner than the current collecting wiring and the wiring protective film. 前記配線保護膜は、アルカリ金属を含まない無アルカリのガラスを用いて形成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項記載の色素増感型太陽電池。   The dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 7, wherein the wiring protective film is formed using non-alkali glass containing no alkali metal. 透明基板の片面に透明導電膜が形成されている透明電極基板と、該透明電極基板と対向している対向電極基板とを有し、前記透明電極基板と前記対向電極基板との間に電解質層が形成されている色素増感型太陽電池に用いられる配線付電極基板であって、
前記透明電極基板と、
前記透明導電膜上に形成された集電配線と、
該集電配線の表面上に形成されている配線保護膜と、
該配線保護膜の表面を覆い前記集電配線および前記配線保護膜を化学的かつ電気的にシールドするシールド膜とを有することを特徴とする配線付電極基板。
A transparent electrode substrate having a transparent conductive film formed on one side of the transparent substrate, and a counter electrode substrate facing the transparent electrode substrate, and an electrolyte layer between the transparent electrode substrate and the counter electrode substrate An electrode substrate with wiring used for a dye-sensitized solar cell in which is formed,
The transparent electrode substrate;
Current collector wiring formed on the transparent conductive film;
A wiring protective film formed on the surface of the current collector wiring;
An electrode substrate with wiring, characterized by having a shield film that covers the surface of the wiring protective film and shields the current collector wiring and the wiring protective film chemically and electrically.
色素が吸着された酸化物半導体微粒子からなる酸化物半導体多孔膜を更に有することを特徴とする請求項9記載の配線付電極基板。   The electrode substrate with wiring according to claim 9, further comprising an oxide semiconductor porous film made of oxide semiconductor fine particles adsorbed with a dye. 前記シールド膜は、色素が吸着された酸化物半導体によって構成され、該色素が前記酸化物半導体の前記対向電極基板側の表層部に緻密にかつ前記酸化物半導体多孔膜の前記対向電極基板側の表層部よりも多く吸着された色素吸着構造を有することを特徴とする請求項10記載の配線付電極基板。   The shield film is composed of an oxide semiconductor to which a dye is adsorbed, and the dye is densely formed on a surface layer portion of the oxide semiconductor on the counter electrode substrate side and on the counter electrode substrate side of the oxide semiconductor porous film. The electrode substrate with wiring according to claim 10, wherein the electrode substrate has a dye adsorbing structure adsorbed more than the surface layer portion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012111781A1 (en) * 2011-02-18 2012-08-23 ソニー株式会社 Photoelectric conversion apparatus and method of manufacturing thereof
JP2014071951A (en) * 2012-09-27 2014-04-21 Fujikura Ltd Electrode for photoelectric conversion element and photoelectric conversion element using the same

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