JP2010232108A - Dye-sensitized solar cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new dye-sensitized solar cell capable of improving the power generation efficiency. <P>SOLUTION: The dye-sensitized solar cell 100 includes a first electrode 120 acting as an internal electrode, wherein a photoelectric conversion layer 126 is formed on the periphery thereof; a second electrode 140 arranged on the periphery of the first electrode 120; a tube body 160 housing the first electrode 120 and the second electrode 140; and an electrolyte 180 with which a space is filled, wherein the space is formed by the inner periphery of the tube body 160 and the outer periphery of the first electrode 120, and the second electrode 140 is arranged in the space. The solar cell, further, has a configuration where the first electrode 120 transmits the light incident from the outer peripheral surface of the tube body 160, wherein the first electrode 120 includes a transparent core member 122; a transparent conductive film 124 formed on the outer periphery of the core member 122; and the photoelectric conversion layer 126 formed of an porous oxide semiconductor which has adsorbed dye on the outer periphery of the transparent conductive film 124. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する色素増感型太陽電池に関する。   The present invention relates to a dye-sensitized solar cell that converts light energy into electrical energy.

従来から、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池について各種技術が提案されている。例えば、TiOコーティングを備えるチタンワイヤを、TEFLON(登録商標)(デュポン社から入手可能)マイクロチューブ(ゼウスインダストリアルプロダクツ社から入手可能)である保護層の中に挿入し、細い白金ワイヤもまた、保護層の中に挿入し、対向電極として機能させ、保護層を液体電解質で満たした太陽電池繊維が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, various technologies have been proposed for solar cells that convert light energy into electrical energy. For example, a titanium wire with a TiO 2 coating is inserted into a protective layer that is a TEFLON® (available from DuPont) microtube (available from Zeus Industrial Products), and a thin platinum wire is also There has been proposed a solar cell fiber that is inserted into a protective layer, functions as a counter electrode, and the protective layer is filled with a liquid electrolyte (see, for example, Patent Document 1).

また、可視光を透過する円筒型透明セルの内部に透明電極層、酸化物半導体から成る多孔質半導体電極層、この多孔質半導体電極層に吸着された色素層、電荷移動層(電解質)、対向電極層を積層した太陽電池が提案されている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, a transparent electrode layer inside the cylindrical transparent cell that transmits visible light, a porous semiconductor electrode layer made of an oxide semiconductor, a dye layer adsorbed on the porous semiconductor electrode layer, a charge transfer layer (electrolyte), a counter electrode A solar cell in which electrode layers are stacked has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

また、別体をなす第一電極と第二電極とが、少なくとも一つずつ、電解質を介して配されてなる光電変換素子であって、第一電極、第二電極および電解質は、略円筒状の筐体内に収納されるとともに、第一電極と第二電極は何れも、筐体内において、その長手方向に延びる線状をなしており、かつ、第一電極は、少なくとも導電性を有する第一線材と、該第一線材の外周に配され、色素を担持した多孔質酸化物半導体とから構成されている光電変換素子が提案されている(例えば、特許文献3参照)。   The first electrode and the second electrode forming separate bodies are at least one photoelectric conversion element disposed via an electrolyte, and the first electrode, the second electrode, and the electrolyte are substantially cylindrical. The first electrode and the second electrode both have a linear shape extending in the longitudinal direction in the housing, and the first electrode has at least a first conductivity. There has been proposed a photoelectric conversion element composed of a wire and a porous oxide semiconductor disposed on the outer periphery of the first wire and carrying a dye (see, for example, Patent Document 3).

さらに、棒状の支持棒を備え、支持棒の外周面に、反射電極、P型半導体層、I型半導体層、N型半導体層及び透明電極が順に積層され、そして、太陽電池素子の下面側の透明電極の外周面に、断面略半円状の光反射性を有する反射層が形成されている太陽電池素子が提案されている(例えば、特許文献4参照)。   In addition, a rod-like support rod is provided, and a reflective electrode, a P-type semiconductor layer, an I-type semiconductor layer, an N-type semiconductor layer, and a transparent electrode are sequentially laminated on the outer peripheral surface of the support rod, and on the lower surface side of the solar cell element A solar cell element has been proposed in which a reflective layer having a light reflecting property having a substantially semicircular cross section is formed on the outer peripheral surface of a transparent electrode (see, for example, Patent Document 4).

特表2005−516370号公報JP 2005-516370 gazette 特開2003−77550号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-77550 特開2008−181690号公報JP 2008-181690 A 特開2007−250858号公報JP 2007-250858 A

ところで、色素増感型太陽電池において、その発電効率の向上は、解決すべき重要な技術課題の一つである。   By the way, in the dye-sensitized solar cell, improvement of the power generation efficiency is one of important technical problems to be solved.

本発明は、発電効率を向上させることが可能な、新たな色素増感型太陽電池を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a new dye-sensitized solar cell capable of improving power generation efficiency.

上記課題に鑑みなされた本発明の色素増感型太陽電池は、光電変換層が外周に形成された内部電極としての第1電極と、この第1電極の外周に配置される第2電極と、第1電極および第2電極を収納するチューブ体と、チューブ体内周と第1電極外周とによって形成され、第2電極が配置される空間に充填される電解液とを含むとともに、チューブ体の外周面から入射する光が、第1電極を透過可能な構成としたものである。   The dye-sensitized solar cell of the present invention made in view of the above problems, a first electrode as an internal electrode having a photoelectric conversion layer formed on the outer periphery, a second electrode disposed on the outer periphery of the first electrode, A tube body that houses the first electrode and the second electrode; an electrolyte solution that is formed by the tube body periphery and the first electrode periphery and is filled in a space in which the second electrode is disposed; The light incident from the surface can be transmitted through the first electrode.

本発明を反映した第1の課題解決手段は、透明な棒状のコア部材と、前記コア部材の外周に形成された透明導電膜と、前記透明導電膜の外周に、色素を吸着した多孔質の酸化物半導体によって形成された光電変換層と、を含む第1電極と、前記第1電極の外周に配置された第2電極と、前記第2電極の外周に配置され、前記第1電極と前記第2電極とが収納された透明のチューブ体と、前記チューブ体内周と前記第1電極外周とによって形成され、前記第2電極が配置される空間に充填される電解液と、を含むことを特徴とする色素増感型太陽電池である。   The first problem-solving means reflecting the present invention includes a transparent rod-shaped core member, a transparent conductive film formed on the outer periphery of the core member, and a porous material in which a dye is adsorbed on the outer periphery of the transparent conductive film. A first electrode including a photoelectric conversion layer formed of an oxide semiconductor; a second electrode disposed on an outer periphery of the first electrode; an outer periphery of the second electrode; the first electrode; A transparent tube body in which the second electrode is accommodated, and an electrolyte solution formed by the tube body periphery and the first electrode periphery, and filling a space in which the second electrode is disposed. This is a characteristic dye-sensitized solar cell.

これによれば、第1電極に入射した光が、第1電極内を透過することで、第1電極の外周を形成する光電変換層への光の透過回数を増加させることができる。   According to this, the number of times of light transmission to the photoelectric conversion layer forming the outer periphery of the first electrode can be increased because the light incident on the first electrode is transmitted through the first electrode.

第2の課題解決手段は、第1の課題解決手段の色素増感型太陽電池であって、前記チューブ体は、ガラス材によって形成されていることを特徴とする。   A second problem solving means is the dye-sensitized solar cell of the first problem solving means, wherein the tube body is formed of a glass material.

これによれば、チューブ体の外周面から、その内部への光の入射を効果的に実現することができる。ここで、ガラス材によって形成されるとは、ガラス自体で形成されているものの他、ガラスが混合されている場合を含む。   According to this, it is possible to effectively realize the incidence of light from the outer peripheral surface of the tube body to the inside thereof. Here, being formed of a glass material includes a case where glass is mixed in addition to that formed of glass itself.

第3の課題解決手段は、第1または第2の課題解決手段の色素増感型太陽電池であって、前記第2電極は、透明な材料によって形成されていることを特徴とする。   A third problem solving means is the dye-sensitized solar cell of the first or second problem solving means, wherein the second electrode is formed of a transparent material.

これによれば、チューブ体の外周面から入射した光が、第2電極によって遮られることを防止できる。   According to this, it can prevent that the light which injected from the outer peripheral surface of the tube body is interrupted by the 2nd electrode.

第4の課題解決手段は、第1から第3の課題解決手段のいずれか1つの色素増感型太陽電池であって、前記色素増感型太陽電池に入射した光を、前記光電変換層側に反射する光反射膜を、前記チューブ体の内部に含むことを特徴とする。   The fourth problem solving means is the dye-sensitized solar cell according to any one of the first to third problem solving means, wherein light incident on the dye-sensitized solar cell is converted into the photoelectric conversion layer side. A light reflecting film that reflects light is included in the tube body.

これによれば、光反射膜を反射した反射光によって、第1電極の外周を形成する光電変換層への光の透過回数を、さらに増加させることができる。   According to this, the frequency | count of transmission of the light to the photoelectric converting layer which forms the outer periphery of a 1st electrode with the reflected light which reflected the light reflection film can further be increased.

第5の課題解決手段は、第4の課題解決手段の色素増感型太陽電池であって、前記第2電極を膜状に形成し、前記膜状に形成された第2電極が前記光反射膜として機能することを特徴とする。   A fifth problem-solving means is the dye-sensitized solar cell of the fourth problem-solving means, wherein the second electrode is formed in a film shape, and the second electrode formed in the film shape is the light reflection It functions as a film.

これによれば、第2電極を光反射膜として兼用することができる。すなわち、色素増感型太陽電池の構成を増加させることなく、第1電極の外周を形成する光電変換層への光の透過回数を、さらに増加させることができる。   According to this, the second electrode can also be used as a light reflecting film. That is, the number of times of light transmission to the photoelectric conversion layer forming the outer periphery of the first electrode can be further increased without increasing the configuration of the dye-sensitized solar cell.

第6の課題解決手段は、第4の課題解決手段の色素増感型太陽電池であって、前記透明導電膜は、導電性を有する透明の第1導電膜と、導電性を有し光を反射する第2導電膜と、によって形成され、前記第2導電膜が前記光反射膜として機能することを特徴とする。   A sixth problem-solving means is the dye-sensitized solar cell according to the fourth problem-solving means, wherein the transparent conductive film has a conductive first transparent conductive film, and has conductivity and light. And a second conductive film reflecting, wherein the second conductive film functions as the light reflecting film.

これによれば、第2導電膜を光反射膜として兼用することができる。   According to this, the second conductive film can also be used as a light reflecting film.

本発明によれば、発電効率を向上させることが可能な、新たな色素増感型太陽電池を得ることができる。   According to the present invention, a new dye-sensitized solar cell capable of improving the power generation efficiency can be obtained.

色素増感型太陽電池の断面図Cross section of dye-sensitized solar cell 色素増感型太陽電池内に入射した光の進路の概略を示す図The figure which shows the outline of the course of the light which entered the dye-sensitized solar cell 複数の色素増感型太陽電池を設置した状態を示す図The figure which shows the state which installed several dye-sensitized solar cells 色素増感型太陽電池の断面および色素増感型太陽電池内に入射した光の進路の概略を示す図The figure which shows the outline of the course of the light which injected into the cross section of a dye-sensitized solar cell and the dye-sensitized solar cell 色素増感型太陽電池の断面および色素増感型太陽電池内に入射した光の進路の概略を示す図The figure which shows the outline of the course of the light which injected into the cross section of a dye-sensitized solar cell and the dye-sensitized solar cell 色素増感型太陽電池の断面および色素増感型太陽電池内に入射した光の進路の概略を示す図The figure which shows the outline of the course of the light which injected into the cross section of a dye-sensitized solar cell and the dye-sensitized solar cell

本発明を反映した上記課題解決手段を実施するための実施形態について、図面を用いて以下に詳細に説明する。上記課題解決手段は以下に記載の構成に限定されるものではなく、同一の技術的思想において種々の構成を採用することができる。   Embodiments for implementing the above problem solving means reflecting the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The above-mentioned problem solving means is not limited to the configuration described below, and various configurations can be adopted in the same technical idea.

(実施形態1)
実施形態1の色素増感型太陽電池100について、図1を参照して説明する。色素増感型太陽電池100は、第1電極120と第2電極140とチューブ体160と電解液180とを含む(備える)。具体的に、第1電極120の外周に複数(図1において6本)の第2電極140が配置され、この状態で、第1電極120と第2電極140とはチューブ体160に収納されている。そして、電解液180が、チューブ体160内周と第1電極120外周とによって形成され、第2電極140が配置される空間に充填されている。なお、第2電極140の本数は、図1に示す本数(6本)に限定されるものではない。例えば、10本とすることもできる。
(Embodiment 1)
The dye-sensitized solar cell 100 of Embodiment 1 will be described with reference to FIG. The dye-sensitized solar cell 100 includes (is provided with) a first electrode 120, a second electrode 140, a tube body 160, and an electrolytic solution 180. Specifically, a plurality of (six in FIG. 1) second electrodes 140 are arranged on the outer periphery of the first electrode 120, and in this state, the first electrode 120 and the second electrode 140 are accommodated in the tube body 160. Yes. The electrolytic solution 180 is formed by the inner periphery of the tube body 160 and the outer periphery of the first electrode 120, and fills the space in which the second electrode 140 is disposed. The number of the second electrodes 140 is not limited to the number (six) shown in FIG. For example, it can be ten.

ここで、第1電極120は、コア部材122と透明導電膜124と光電変換層126とを含む(備える)。コア部材122は、透明な棒状部材であり、例えばガラスによって形成されている。コア部材122の外周には、透明導電膜124が製膜されている。透明導電膜124は、透明の導電性を備える膜である。透明導電膜124は、例えば、FTO(フッ素ドープ酸化スズ)、ITO(インジウムスズ酸化物)によって形成される。   Here, the first electrode 120 includes (is provided with) a core member 122, a transparent conductive film 124, and a photoelectric conversion layer 126. The core member 122 is a transparent rod-like member, and is formed of, for example, glass. A transparent conductive film 124 is formed on the outer periphery of the core member 122. The transparent conductive film 124 is a film having transparent conductivity. The transparent conductive film 124 is formed of, for example, FTO (fluorine-doped tin oxide) or ITO (indium tin oxide).

透明導電膜124の外周には、光電変換層126が形成されている。光電変換層126は、コア部材122の外周に透明導電膜124を製膜した後、例えば酸化チタン(TiO)を塗布し、焼成して形成された多孔質材であって、色素が吸着されている。色素としては、例えばルテニウム(Ruthenium)、錯体色素(例えばN3、N719などと称されるもの)がある。光電変換層126は、10μm程度の厚みであり、光は、光電変換層126を透過する。光が光電変換層126を透過することにより、発電される。なお、光電変換層126の厚みは、10μm程度に限定されるものではなく、適宜決定される。 A photoelectric conversion layer 126 is formed on the outer periphery of the transparent conductive film 124. The photoelectric conversion layer 126 is a porous material formed by, for example, applying titanium oxide (TiO 2 ) and baking after forming a transparent conductive film 124 on the outer periphery of the core member 122, and the dye is adsorbed thereon. ing. Examples of the dye include ruthenium and a complex dye (for example, N3, N719, etc.). The photoelectric conversion layer 126 has a thickness of about 10 μm, and light passes through the photoelectric conversion layer 126. The light is generated by passing through the photoelectric conversion layer 126. Note that the thickness of the photoelectric conversion layer 126 is not limited to about 10 μm and is appropriately determined.

第2電極140は、例えば、白金(platinum)メッキ金属ワイヤ、白金ワイヤ、導電性高分子を塗布した金属ワイヤまたはカーボンを塗布焼成した金属ワイヤによって形成される。また、PEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)などの導電性高分子を塗布したガラスワイヤ(以下、「導電性高分子ガラスワイヤ」ともいう。)を採用することもできる。導電性高分子ガラスワイヤは、光を透過する。すなわち、導電性高分子ガラスワイヤを第2電極140に採用した色素増感型太陽電池100によれば、チューブ体160の外周から入射した光が第1電極120側に進行するにあたり、第2電極140によって遮断されることを防止することができる。なお、第2電極140は、直径5〜100μm程度の細線である。   The second electrode 140 is formed of, for example, a platinum plated metal wire, a platinum wire, a metal wire coated with a conductive polymer, or a metal wire coated with carbon and fired. Alternatively, a glass wire coated with a conductive polymer such as PEDOT (polyethylenedioxythiophene) (hereinafter also referred to as “conductive polymer glass wire”) may be employed. The conductive polymer glass wire transmits light. That is, according to the dye-sensitized solar cell 100 in which the conductive polymer glass wire is used for the second electrode 140, when the light incident from the outer periphery of the tube body 160 travels to the first electrode 120 side, the second electrode Blocking by 140 can be prevented. The second electrode 140 is a thin wire having a diameter of about 5 to 100 μm.

チューブ体160は、透明で、かつガス透過性の低い材料で形成される。例えば、チューブ体160は、ガラスによって形成される。なお、チューブ体160の外径は、5mm程度の細線である。   The tube body 160 is formed of a material that is transparent and has low gas permeability. For example, the tube body 160 is formed of glass. The outer diameter of the tube body 160 is a thin wire of about 5 mm.

電解液180には、例えばヨウ素系の電解質成分を有機溶媒またはイオン性液体に溶解したものが採用される。なお、電解液180が充填される空間の幅((チューブ体160内径−第1電極120外径)/2)は、第2電極140の直径に略等しい。   As the electrolytic solution 180, for example, an iodine-based electrolyte component dissolved in an organic solvent or an ionic liquid is employed. The width of the space filled with the electrolytic solution 180 ((the inner diameter of the tube body 160−the outer diameter of the first electrode 120) / 2) is substantially equal to the diameter of the second electrode 140.

次に、色素増感型太陽電池100内に入射した光の進路について、図2を参照して説明する。なお、図2に示す矢印「1」は、色素増感型太陽電池100内を進行する光の進路の概略を示している(光の屈折は考慮せず)。   Next, the path of light incident in the dye-sensitized solar cell 100 will be described with reference to FIG. Note that the arrow “1” shown in FIG. 2 shows the outline of the path of light traveling through the dye-sensitized solar cell 100 (without considering light refraction).

透明なチューブ体160の外周面から入射した光は、チューブ体160および電解液180を透過し、光電変換層126に入射する(図2のA部参照)。上記のとおり色素増感型太陽電池100においては、光電変換層126は、光が透過可能に形成されているため、光は、これを透過する。さらに、光は、透明導電膜124を透過し、コア部材122に入射するとともに、透明なコア部材122内を進行し、コア部材122への光の入射位置に対向する側の位置から透明導電膜124を透過し、再度、光電変換層126に入射する(図2のB部参照)。   The light incident from the outer peripheral surface of the transparent tube body 160 passes through the tube body 160 and the electrolytic solution 180 and enters the photoelectric conversion layer 126 (see A part in FIG. 2). As described above, in the dye-sensitized solar cell 100, since the photoelectric conversion layer 126 is formed so that light can be transmitted, the light is transmitted therethrough. Further, the light passes through the transparent conductive film 124 and enters the core member 122, travels through the transparent core member 122, and passes through the transparent conductive film from a position opposite to the light incident position on the core member 122. Then, the light passes through 124 and is incident again on the photoelectric conversion layer 126 (see part B in FIG. 2).

したがって、色素増感型太陽電池100では、チューブ体160の外周面から入射した光が、2度(図2のA部およびB部)、光電変換層126を透過するため、発電効率を向上させることができる。なお、第2電極140が配置された位置から光が入射した場合についても、上述したように、第2電極140を、例えば導電性高分子ガラスワイヤによって形成することで、第2電極140による光の遮断を防止することが可能であり、上記同様の機能を発揮することができる。   Therefore, in the dye-sensitized solar cell 100, the light incident from the outer peripheral surface of the tube body 160 passes through the photoelectric conversion layer 126 twice (the A part and the B part in FIG. 2), thereby improving the power generation efficiency. be able to. Even when light is incident from the position where the second electrode 140 is disposed, as described above, the second electrode 140 is formed of, for example, a conductive polymer glass wire, so that the light from the second electrode 140 is formed. Can be prevented, and the same function as described above can be exhibited.

図1に断面を示す色素増感型太陽電池100は、棒状(線状)の外観を有し、複数本を所定の範囲に設置して(図3参照)、所定の場所、例えば屋外または窓際に設置される。棒状の色素増感型太陽電池100は、両端面において、電解液180が漏れ出さないように、所定の構成で封止される。封止面には、発電された電気を取り出すため、第1電極120および第2電極140各々に接続された電極102が設けられている。   A dye-sensitized solar cell 100 having a cross-section shown in FIG. 1 has a rod-like (linear) appearance, and a plurality of the dye-sensitized solar cells 100 are installed in a predetermined range (see FIG. 3), and a predetermined place, for example, outdoors or near a window. Installed. The rod-shaped dye-sensitized solar cell 100 is sealed with a predetermined configuration so that the electrolyte solution 180 does not leak at both end faces. An electrode 102 connected to each of the first electrode 120 and the second electrode 140 is provided on the sealing surface in order to take out the generated electricity.

色素増感型太陽電池100については、これを設置した後の劣化を考慮する必要がある。すなわち、色素増感型太陽電池は、電解液180を封止する部分から水蒸気や空気が侵入することで劣化する。色素増感型太陽電池には、チューブ体160を採用した構成の他、薄板を2枚合わせた構成を有するものがある。このような構成の色素増感型太陽電池では、2枚の薄板の外周全域において、電解液の封止がなされる。これに対し、チューブ体160を採用した色素増感型太陽電池100では、電解液180を封止する部分がチューブ体160の両端部である。したがって、色素増感型太陽電池100は、外周全域を封止しなければならない構成の色素増感型太陽電池と比較し、封止面積を減少させることが可能で、水蒸気等の侵入領域を少なくすることができ、この点において有利である。   About the dye-sensitized solar cell 100, it is necessary to consider deterioration after installing this. That is, the dye-sensitized solar cell deteriorates when water vapor or air enters from a portion where the electrolytic solution 180 is sealed. Some dye-sensitized solar cells have a configuration in which two thin plates are combined in addition to the configuration in which the tube body 160 is employed. In the dye-sensitized solar cell having such a configuration, the electrolyte solution is sealed in the entire outer periphery of the two thin plates. On the other hand, in the dye-sensitized solar cell 100 employing the tube body 160, the portions where the electrolytic solution 180 is sealed are both end portions of the tube body 160. Therefore, the dye-sensitized solar cell 100 can reduce the sealing area and reduce the intrusion region of water vapor or the like as compared with the dye-sensitized solar cell having a configuration in which the entire outer periphery must be sealed. This is advantageous in this respect.

また、外周全域を封止しなければならない構成の色素増感型太陽電池では、外周の一箇所からでも水蒸気等が侵入すると、色素増感型太陽電池の全体に、その影響が及んでしまう。これに対し、チューブ体160を採用した色素増感型太陽電池100を複数本所定の範囲に配置した構成(図3参照)によれば、仮に一本が劣化したとしても、他の色素増感型太陽電池100によって、その機能を維持することが可能で、この点においても有利である。さらに、チューブ体160を採用したことで、その取扱いに関し、フレキシブル性を持たせることができる。   In addition, in a dye-sensitized solar cell having a configuration in which the entire outer periphery must be sealed, if water vapor or the like enters from one place on the outer periphery, the entire dye-sensitized solar cell is affected. On the other hand, according to the configuration (see FIG. 3) in which a plurality of dye-sensitized solar cells 100 employing the tube body 160 are arranged in a predetermined range (see FIG. 3), even if one of them deteriorates, other dye-sensitized The solar cell 100 can maintain its function, which is also advantageous in this respect. Furthermore, by adopting the tube body 160, it is possible to provide flexibility with respect to its handling.

(実施形態2)
実施形態2の色素増感型太陽電池200について、図4を参照して説明する。以下の説明では、上記実施形態1の色素増感型太陽電池100と同一の構成について、その説明を省略し、相違する点を、中心に説明する。また、色素増感型太陽電池200の設置についても、図3に示す態様と同一であるため、その説明を省略する。なお、色素増感型太陽電池200に含まれる部材について、色素増感型太陽電池100と同一の部材は、図1等で用いた符号と同一の符号を用いて説明する。
(Embodiment 2)
The dye-sensitized solar cell 200 of Embodiment 2 will be described with reference to FIG. In the following description, the description of the same configuration as that of the dye-sensitized solar cell 100 of Embodiment 1 will be omitted, and differences will be mainly described. Further, the installation of the dye-sensitized solar cell 200 is also the same as that shown in FIG. In addition, about the member contained in the dye-sensitized solar cell 200, the member same as the dye-sensitized solar cell 100 is demonstrated using the code | symbol same as the code | symbol used in FIG.

実施形態2の色素増感型太陽電池200は、実施形態1と同一の第2電極140と、チューブ体160の内周面の所定の範囲に配置された膜状の第2電極(以下、「膜状第2電極」という。)240とで構成された第2電極を備える。膜状第2電極240は、その表面が光を反射可能な状態にされている。   The dye-sensitized solar cell 200 of the second embodiment includes a second electrode 140 that is the same as that of the first embodiment, and a film-shaped second electrode (hereinafter, “ A second electrode composed of 240). The film-like second electrode 240 has a surface capable of reflecting light.

色素増感型太陽電池200では、チューブ体160の外周面から入射した光(図4の矢印「1」参照)は、チューブ体160および電解液180を透過し、光電変換層126に入射する(図4のA部参照)。そして、A部を透過した光は、その後、再度、光電変換層126に入射する(図4のB部参照)。さらに、B部を透過した光は、膜状第2電極240で、所定の方向に反射し(C部参照)、反射光(図4の矢印「2」参照)が、D部およびE部(図4参照)において、光電変換層126を透過する。   In the dye-sensitized solar cell 200, light incident from the outer peripheral surface of the tube body 160 (see arrow “1” in FIG. 4) passes through the tube body 160 and the electrolytic solution 180 and enters the photoelectric conversion layer 126 ( (See part A in FIG. 4). And the light which permeate | transmitted the A part then injects into the photoelectric converting layer 126 again (refer the B part of FIG. 4). Further, the light transmitted through the B part is reflected by the film-like second electrode 240 in a predetermined direction (see the C part), and the reflected light (see the arrow “2” in FIG. 4) is reflected into the D part and the E part (see FIG. 4). In FIG. 4), the light passes through the photoelectric conversion layer 126.

したがって、色素増感型太陽電池200では、チューブ体160の外周面から入射した光が、2度以上(図4ではA部,B部,D部,E部)、光電変換層126を透過するため、さらに、発電効率を向上させることができる。   Therefore, in the dye-sensitized solar cell 200, light incident from the outer peripheral surface of the tube body 160 is transmitted through the photoelectric conversion layer 126 at least twice (A portion, B portion, D portion, E portion in FIG. 4). Therefore, the power generation efficiency can be further improved.

色素増感型太陽電池200は、図3に示す態様に配置され場合、膜状第2電極240が下側(図3を正面視した場合の下側)に配置されるように設置される。   When the dye-sensitized solar cell 200 is arranged in the mode shown in FIG. 3, the film-like second electrode 240 is installed on the lower side (lower side when FIG. 3 is viewed from the front).

なお、実施形態2の色素増感型太陽電池200は、膜状第2電極240が反射膜としての機能を備える構成とした。しかし、チューブ体160の内周に単独の反射膜260が配置された色素増感型太陽電池300とすることもできる(図5参照)。この場合も、色素増感型太陽電池200と同一の作用効果を得ることができる。   In addition, the dye-sensitized solar cell 200 of Embodiment 2 is configured such that the film-like second electrode 240 has a function as a reflective film. However, the dye-sensitized solar cell 300 in which the single reflective film 260 is disposed on the inner periphery of the tube body 160 can also be used (see FIG. 5). Also in this case, the same effect as the dye-sensitized solar cell 200 can be obtained.

なお、色素増感型太陽電池200,300についても、導電性高分子ガラスワイヤによる第2電極140を採用することができる。   The dye-sensitized solar cells 200 and 300 can also employ the second electrode 140 made of a conductive polymer glass wire.

(実施形態3)
実施形態3の色素増感型太陽電池400について、図6を参照して説明する。以下の説明では、上記実施形態1の色素増感型太陽電池100と同一の構成について、その説明を省略し、相違する点を、中心に説明する。また、色素増感型太陽電池400の設置についても、図3に示す態様と同一であるため、その説明を省略する。なお、色素増感型太陽電池400に含まれる部材について、色素増感型太陽電池100と同一の部材は、図1等で用いた符号と同一の符号を用いて説明する。
(Embodiment 3)
A dye-sensitized solar cell 400 of Embodiment 3 will be described with reference to FIG. In the following description, the description of the same configuration as that of the dye-sensitized solar cell 100 of Embodiment 1 will be omitted, and differences will be mainly described. The installation of the dye-sensitized solar cell 400 is also the same as that shown in FIG. In addition, about the member contained in the dye-sensitized solar cell 400, the member same as the dye-sensitized solar cell 100 is demonstrated using the code | symbol same as the code | symbol used in FIG.

実施形態3の色素増感型太陽電池400は、第1実施形態の透明導電膜124と同様の構成を有する(機能を奏する)、すなわち、透明で導電性を有する第1導電膜424aと、透明導電膜の所定の一部を構成する第2導電膜424bとで構成された導電膜424を備える。第2導電膜424bは、導電性を有し、かつその表面が光を反射可能な状態にされている。第2導電膜424bの抵抗は、第1導電膜424aの抵抗と比較し低い。したがって、実施形態3の第1導電膜424aおよび第2導電膜424bにより構成される導電膜424によれば、第2導電膜424bを含まない透明導電膜と比較し、低抵抗を実現することができる。   The dye-sensitized solar cell 400 of Embodiment 3 has the same configuration as the transparent conductive film 124 of the first embodiment (has a function), that is, a transparent first conductive film 424a having conductivity, and a transparent A conductive film 424 including a second conductive film 424b constituting a predetermined part of the conductive film is provided. The second conductive film 424b has conductivity and its surface is capable of reflecting light. The resistance of the second conductive film 424b is lower than the resistance of the first conductive film 424a. Therefore, according to the conductive film 424 including the first conductive film 424a and the second conductive film 424b of the third embodiment, a low resistance can be realized as compared with the transparent conductive film not including the second conductive film 424b. it can.

色素増感型太陽電池400では、チューブ体160の外周面から入射した光(図6の矢印「1」参照)は、チューブ体160および電解液180を透過し、光電変換層126に入射する(図6のA部参照)。そして、A部を透過した光は、第2導電膜424bで、所定の方向に反射し(図6のC部参照)、反射光(図6の矢印「2」参照)が、E部(図6参照)において、再度、光電変換層126を透過する。   In the dye-sensitized solar cell 400, light incident from the outer peripheral surface of the tube body 160 (see arrow “1” in FIG. 6) passes through the tube body 160 and the electrolytic solution 180 and enters the photoelectric conversion layer 126 ( (See part A in FIG. 6). And the light which permeate | transmitted A part is reflected in the predetermined direction by the 2nd electrically conductive film 424b (refer C part of FIG. 6), and reflected light (refer arrow "2" of FIG. 6) is reflected to E part (FIG. 6), the light passes through the photoelectric conversion layer 126 again.

したがって、色素増感型太陽電池100では、チューブ体160の外周面から入射した光が、2度(図6のA部およびE部)、光電変換層126を透過するため、発電効率を向上させることができる。   Therefore, in the dye-sensitized solar cell 100, the light incident from the outer peripheral surface of the tube body 160 passes through the photoelectric conversion layer 126 twice (the A part and the E part in FIG. 6), thereby improving the power generation efficiency. be able to.

色素増感型太陽電池400は、図3に示す態様に配置され場合、第2導電膜424bが下側(図3を正面視した場合の下側)に配置されるように設置される。   When the dye-sensitized solar cell 400 is disposed in the mode illustrated in FIG. 3, the second conductive film 424 b is disposed on the lower side (lower side when FIG. 3 is viewed from the front).

なお、色素増感型太陽電池400についても、導電性高分子ガラスワイヤによる第2電極140を採用することができる。   The dye-sensitized solar cell 400 can also employ the second electrode 140 made of a conductive polymer glass wire.

(変形例)
上記では、チューブ体を形成する材料として、ガラスを採用した構成を例に説明した。しかし、これ以外の構成を採用することもできる。例えば、樹脂とガラスとを混合して形成したチューブ体とすることもできる。なお、樹脂を採用する場合、チューブ体160の外周面に、スパッタリング等の手法により無機膜を形成する。
(Modification)
In the above, the structure which employ | adopted glass was demonstrated to the example as a material which forms a tube body. However, other configurations can be employed. For example, a tube body formed by mixing a resin and glass can be used. In addition, when employ | adopting resin, an inorganic film is formed in the outer peripheral surface of the tube body 160 by methods, such as sputtering.

100,200,300,400 色素増感型太陽電池
120 第1電極
122 コア部材
124 透明導電膜
126 光電変換層
140 第2電極
160 チューブ体
180 電解液
100, 200, 300, 400 Dye-sensitized solar cell 120 First electrode 122 Core member 124 Transparent conductive film 126 Photoelectric conversion layer 140 Second electrode 160 Tube body 180 Electrolytic solution

Claims (6)

透明な棒状のコア部材と、前記コア部材の外周に形成された透明導電膜と、前記透明導電膜の外周に、色素を吸着した多孔質の酸化物半導体によって形成された光電変換層と、を含む第1電極と、
前記第1電極の外周に配置された第2電極と、
前記第2電極の外周に配置され、前記第1電極と前記第2電極とが収納された透明のチューブ体と、
前記チューブ体内周と前記第1電極外周とによって形成され、前記第2電極が配置される空間に充填される電解液と、を含むことを特徴とする色素増感型太陽電池。
A transparent rod-shaped core member, a transparent conductive film formed on the outer periphery of the core member, and a photoelectric conversion layer formed of a porous oxide semiconductor adsorbing a dye on the outer periphery of the transparent conductive film, A first electrode comprising:
A second electrode disposed on an outer periphery of the first electrode;
A transparent tube body disposed on the outer periphery of the second electrode and containing the first electrode and the second electrode;
A dye-sensitized solar cell, comprising: an electrolyte formed by the tube inner periphery and the first electrode outer periphery, and filling a space in which the second electrode is disposed.
前記チューブ体は、ガラス材によって形成されていることを特徴とする請求項1に記載の色素増感型太陽電池。   The dye-sensitized solar cell according to claim 1, wherein the tube body is made of a glass material. 前記第2電極は、透明な材料によって形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の色素増感型太陽電池。   The dye-sensitized solar cell according to claim 1 or 2, wherein the second electrode is made of a transparent material. 前記色素増感型太陽電池に入射した光を、前記光電変換層側に反射する光反射膜を、前記チューブ体の内部に含むことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池。   The light reflecting film which reflects the light which injected into the said dye-sensitized solar cell to the said photoelectric converting layer side is included in the inside of the said tube body, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 2. A dye-sensitized solar cell according to 1. 前記第2電極を膜状に形成し、前記膜状に形成された第2電極が前記光反射膜として機能することを特徴とする請求項4に記載の色素増感型太陽電池。   5. The dye-sensitized solar cell according to claim 4, wherein the second electrode is formed in a film shape, and the second electrode formed in the film shape functions as the light reflecting film. 前記透明導電膜は、導電性を有する透明の第1導電膜と、導電性を有し光を反射する第2導電膜と、によって形成され、前記第2導電膜が前記光反射膜として機能することを特徴とする請求項4に記載の色素増感型太陽電池。   The transparent conductive film is formed by a transparent first conductive film having conductivity and a second conductive film that has conductivity and reflects light, and the second conductive film functions as the light reflecting film. The dye-sensitized solar cell according to claim 4.
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KR20220064549A (en) * 2020-11-12 2022-05-19 한국재료연구원 Fiber type cells comprising solid-state electrolyte and manufacture method thereof

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