JP2011070876A - Dye-sensitized photoelectric conversion element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池などに用いられる色素増感型光電変換素子に関する。より詳しくは、光電変換効率の向上した色素増感型光電変換素子に関する。 The present invention relates to a dye-sensitized photoelectric conversion element used for solar cells and the like. More specifically, the present invention relates to a dye-sensitized photoelectric conversion element with improved photoelectric conversion efficiency.
色素増感型太陽電池は、スイスのグレッツェルらのグループなどから提案されたもので、高い変換効率を得られる光電変換素子として着目されている(例えば、非特許文献1を参照)。
色素増感型太陽電池は、シリコン系の従来型の太陽電池と比較して大幅な低価格化が可能とされているが、発電部に使用される導電性基板の価格が低価格化の障害となっている。従来構造の色素増感型太陽電池においては、特に光が入射する側の電極(窓電極)には、可視光の透過性と高い伝導性が要求されるため、ガラス基板やプラスチック基板上にスズドープ酸化インジウムやフッ素ドープ酸化スズといった透明導電性金属酸化物を塗布した基板が用いられてきた。したがって、このような透明導電性基板を用いていない、全く新しい構造の色素増感型太陽電池が実現するならば、太陽電池の大幅な低価格化が可能であるとして研究開発が進められている。
The dye-sensitized solar cell has been proposed by a group such as Gretzel et al. In Switzerland, and has attracted attention as a photoelectric conversion element that can obtain high conversion efficiency (see, for example, Non-Patent Document 1).
Dye-sensitized solar cells can be significantly reduced in price compared to silicon-based conventional solar cells, but the price of conductive substrates used in power generation units is an obstacle to lower prices It has become. In a dye-sensitized solar cell having a conventional structure, the electrode (window electrode) on which light enters is particularly required to have visible light transmission and high conductivity. A substrate coated with a transparent conductive metal oxide such as indium oxide or fluorine-doped tin oxide has been used. Therefore, if a dye-sensitized solar cell having a completely new structure that does not use such a transparent conductive substrate is realized, research and development are being carried out on the assumption that the cost of solar cells can be greatly reduced. .
これらの解決手段として、金属線を発電部の作用極に用いる新規な素子構造(特許文献1、2、3、4参照)が提案されている。しかし、これらの構造においては、作用極に金属線を採用したがゆえに、大面積の太陽電池モジュールの構成が困難となり、本来、色素増感型光電変換素子が有する、大面積化が容易であるという利点を損なう結果となった。そのため、上記の利点を損なうことのない素子構造の開発が必要とされている。
さらに、大面積素子を可能とする構造として、特許文献5、特許文献6に記載されたように、金属線をメッシュ状に編みこむ構造も提案されている。
As a solution to these problems, a novel element structure (see
Furthermore, as described in
ところで、図6に示したような従来の金属細線を用いた色素増感型太陽電池100の場合、該金属細線からなる網目状電極及び色素が担持される多孔質酸化物半導体層113から構成される作用極105と導電性基板からなる対極106とは、通常絶縁性材料からなるセパレータ110によって電気的に絶縁されている。従来のセパレータ110は樹脂製の多孔質平膜(多孔質シート)が作用極105と対極106との間に挿入され、酸化還元対等を含む電解質118がその多孔質平膜を拡散透過することによって、対極106から多孔質酸化物半導体層113に担持された色素へ電子が供給されている。しかしながら、該酸化還元対が多孔質平膜を透過する効率が低いため、色素への電子の供給効率が悪く、当該色素増感型太陽電池100の光電変換効率が低く留まるという問題があった。また、該多孔質平膜と対極とが密着する箇所では該酸化還元対の酸化型成分への対極からの電子供給の効率が悪く、対極の実効面積が小さくなるため、当該色素増感型太陽電池100の光電変換効率が低く留まるという問題があった。
By the way, in the case of the dye-sensitized
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、導電性を有する作用極と対極とが、電解質を介して配されてなる色素増感型光電変換素子であって、光電変換効率が向上した色素増感型光電変換素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a dye-sensitized photoelectric conversion element in which a conductive working electrode and a counter electrode are arranged via an electrolyte, and the photoelectric conversion efficiency is improved. It is an object to provide a dye-sensitized photoelectric conversion element.
本発明の請求項1に記載の色素増感型光電変換素子は、導電性を有する作用極と対極とが、電解質を介して配されてなる色素増感型光電変換素子であって、前記作用極と前記対極とは、前記電解質に含まれる絶縁体からなる粒子により絶縁されており、該絶縁体からなる粒子は、最大外径が40μm以上120μm以下の球形状であることを特徴とする。
本発明の請求項2に記載の色素増感型光電変換素子は、請求項1において、前記作用極は、導電性を有するとともに線状をなす複数の第1基材および第2基材が網目状に編まれてなる領域から構成されてなることを特徴とする。
本発明の請求項3に記載の色素増感型光電変換素子は、請求項1又は2において、前記絶縁体からなる粒子は、球形状のガラス製粒子であり、前記電解質中に1.0質量%以上5.0質量%以下の割合で含まれることを特徴とする。
The dye-sensitized photoelectric conversion element according to
A dye-sensitized photoelectric conversion element according to a second aspect of the present invention is the dye-sensitized photoelectric conversion element according to the first aspect, wherein the working electrode has a plurality of first and second base materials that are conductive and linear. It is characterized by comprising a region knitted into a shape.
The dye-sensitized photoelectric conversion element according to claim 3 of the present invention is the dye-sensitized photoelectric conversion element according to
本発明の色素増感型光電変換素子によれば、前記作用極と前記対極とを電気的に絶縁するために前記電解質に含まれる絶縁体からなる粒子を用いることにより、前記電解質を介した前記電子移動効率を高めることができるので、光電変換効率を向上させることができる。
すなわち、前記絶縁体からなる粒子をセパレータとして用いることにより、従来の多孔質平膜からなるセパレータの場合よりも前記電解質の拡散透過が速やかに起こるため、該電解質によって行われる前記対極から前記作用極への電子移動効率を高めることができるので、本発明の色素増感型光電変換素子は従来のものよりも光電変換効率に優れる。
また、前記絶縁体からなる粒子は、最大外径が40μm以上120μm以下である球形状の絶縁体からなる粒子であることにより、前記作用極と前記対極との間に介在する複数の該絶縁体からなる粒子によって、前記作用極と前記対極との間に充分な距離を保った間隙を形成することができ、前記作用極と前記対極とを充分に絶縁することができる。
さらに、該絶縁体からなる粒子が球形状であることにより、前記作用極及び前記対極と該絶縁体からなる粒子との密着する面積が小さく、前記作用極及び前記対極のそれぞれの実効面積を小さくせずに、それらを絶縁することができる。また、該絶縁体からなる粒子が球形状であることにより、前記電解質に該絶縁体からなる粒子を分散させることが容易であり、該絶縁体からなる粒子どうしの接触による破損が起こりにくく、取り扱いも容易となる。
According to the dye-sensitized photoelectric conversion element of the present invention, by using particles made of an insulator contained in the electrolyte in order to electrically insulate the working electrode and the counter electrode, Since the electron transfer efficiency can be increased, the photoelectric conversion efficiency can be improved.
That is, by using the particles made of the insulator as a separator, the diffusion and permeation of the electrolyte occurs more quickly than in the case of a separator made of a conventional porous flat membrane, so that the working electrode is changed from the counter electrode performed by the electrolyte. Therefore, the dye-sensitized photoelectric conversion element of the present invention is more excellent in photoelectric conversion efficiency than the conventional one.
Further, the particles made of the insulator are particles made of a spherical insulator having a maximum outer diameter of 40 μm or more and 120 μm or less, whereby a plurality of the insulators interposed between the working electrode and the counter electrode A gap having a sufficient distance can be formed between the working electrode and the counter electrode, and the working electrode and the counter electrode can be sufficiently insulated.
Further, since the particles made of the insulator are spherical, the area where the working electrode and the counter electrode are in close contact with the particles made of the insulator is small, and the effective area of each of the working electrode and the counter electrode is small. You can insulate them without. In addition, since the particles made of the insulator are spherical, it is easy to disperse the particles made of the insulator in the electrolyte, and damage due to contact between the particles made of the insulator hardly occurs. Is also easier.
本発明の色素増感型光電変換素子において、前記作用極は、導電性を有するとともに線状をなす複数の第1基材および第2基材が網目状に編まれてなる領域から構成されてなるものであると、本発明の色素増感型光電変換素子がフレキシブル性に優れ、光電変換効率が向上するので好ましい。
また、本発明の色素増感型光電変換素子において、前記絶縁体からなる粒子は、球形状のガラス製粒子であり、前記電解質中に1.0質量%以上5.0質量%以下の割合で含まれた場合、前記作用極と前記対極との間に介在する該絶縁体からなる粒子が前記間隙を充分に形成しつつ効率的な光電変換をおこなうことができるので好ましい。
In the dye-sensitized photoelectric conversion element of the present invention, the working electrode is composed of a region in which a plurality of first and second base materials that are conductive and have a linear shape are knitted in a mesh shape. It is preferable that the dye-sensitized photoelectric conversion element of the present invention is excellent in flexibility and photoelectric conversion efficiency is improved.
In the dye-sensitized photoelectric conversion device of the present invention, the particles made of the insulator are spherical glass particles, and the electrolyte has a ratio of 1.0% by mass to 5.0% by mass. When it is included, it is preferable because the particles made of the insulator interposed between the working electrode and the counter electrode can perform efficient photoelectric conversion while sufficiently forming the gap.
<第一実施形態>
以下、図面を参照しながら、本発明に係る色素増感型光電変換素子の一例について詳細に説明する。
<First embodiment>
Hereinafter, an example of the dye-sensitized photoelectric conversion element according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1、図2に示すように、本発明の第一実施形態の色素増感型光電変換素子1A(1)は、平面視矩形の発電部2と該発電部2の外部に設けられた集電部3とから構成されており、発電部2において発生した電子が、発電部2の一辺より延在する集電用配線4を介して集電部3において集電される構成である。
発電部2は、平面視矩形の網目状に編まれてなる網目状構造の作用極5と、平面視矩形の板状の対極6とが、電解質18に含まれる絶縁体からなる粒子28を介して重ね合わされるように構成されている。前記網目状構造の作用極5は、導電性を有する複数の第1基材8と複数の第2基材9と、該第1基材8と該第2基材9の周囲に配され増感色素を担持した多孔質酸化物半導体層13とから構成されており、該多孔質酸化物半導体層13は、増感色素とともに電解質18をも含浸している。
第1基材8と第2基材9とはともに線状をなし、これら第1基材8と第2基材9とが網目状に編まれることによって矩形の網目状構造からなる領域をなしている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the dye-sensitized
The
The
対極6は、板状の導電性基材であり、電解質18に含まれる絶縁体からなる粒子28を介して作用極5と重ね合わされている。また対極6は、集電部3と対となる引出電極6aを有しており、この引出電極6aは、発電部2の外側に延出している。
作用極5、対極6、及びその間に介在する絶縁体からなる粒子28を含む電解質18は収納袋14内に収納されており、該収納袋14内は電解質18で満たされている。
The
The
絶縁体からなる粒子28は、作用極5と対極6との間に電解質18とともに介在して、該作用極5と該対極6とを電気的に絶縁するセパレータとして機能する。このとき、該絶縁体からなる粒子28は、電解質18に含まれた状態にある。電解質18に含まれる酸化還元対のうち、酸化型成分が対極6から電子を得て還元型成分となり、対極6から作用極5へ拡散移動して、その電子を作用極へ渡して酸化型成分となり、再び拡散移動によって対極6へ移動する。このようにして、該酸化還元対は対極6から作用極5へ電子を移動する役割を担う。
The
多孔質平膜をセパレータ110として用いている従来の色素増感型光電変換素子100(図6)では、前記酸化還元対が対極6と作用極5との間を拡散移動する際に、該多孔質平膜を透過する必要があるが、その拡散移動の効率は必ずしも良くない。
一方、本発明では絶縁体からなる粒子28をセパレータとして用いているので、該酸化還元対は絶縁体からなる粒子28の脇をすり抜けるだけでよく、拡散移動の効率が優れて高いものとなり、本発明の色素増感型光電変換素子1の光電変換効率が向上する。
In the conventional dye-sensitized photoelectric conversion element 100 (FIG. 6) using a porous flat membrane as the
On the other hand, since the
作用極5を構成する複数の第1基材8の全ては、作用極5より延長されることで外方へ引き出され集電用配線4となり、外部において集電領域19を構成している。
集電領域19は、集電用配線4を構成する第1基材8と、導電性を有する複数の外周基材20とから構成されている。外周基材20は線状をなしており、集電用配線4と網目状に編まれてなる部位を構成する。
All of the plurality of
The
集電領域19にはCu箔21が重ねられ、さらに集電領域19とCu箔21とは、2枚のTi箔22a、22bにより挟み込まれている。集電領域19とCu箔21とTi箔22a、22bとは、抵抗溶接法により圧着され、複数のスポット溶接部24において一体化されている。Cu箔21は、その一部が外部へ引き出されており、この部分より集電が可能となっている。
A
以下、各構成要素について、詳細に説明する。
図1、図2で例示した第一実施例の色素増感型光電変換素子1A(1)では、第1基材8、第2基材9、および外周基材20は直径0.05mmの銅(Cu)線をチタン(Ti)で被覆した金属線(以下、Ti被覆Cu線という)である。
前記Ti被覆Cu線の製造方法としては、公知の方法で行うことができる。例えば、Tiを押出成型等によってパイプ状に形成すると共に、Cuを押出成型等によって線状に形成し、これらTiパイプとCu線を同時に走行させつつTi製パイプの内部にCu線を挿入し、これらを絞って、両者間を密着させて、Ti被覆Cu線を得ることができる。
このような線引き加工法により作製されたTi被覆Cu線は、スパッタ法やめっき加工法等によって製造されたものよりも被覆層の密着性に優れ、その製造コストを低く抑えることができる。
Hereinafter, each component will be described in detail.
In the dye-sensitized
The Ti-coated Cu wire can be produced by a known method. For example, Ti is formed into a pipe shape by extrusion molding or the like, and Cu is formed into a linear shape by extrusion molding or the like, and the Cu wire is inserted into the Ti pipe while running these Ti pipe and Cu wire simultaneously, By squeezing them and bringing them into close contact, a Ti-coated Cu wire can be obtained.
A Ti-coated Cu wire produced by such a wire drawing method has better adhesion of the coating layer than that produced by a sputtering method, a plating method or the like, and the production cost can be kept low.
作用極5は、所定本数の第1基材8および第2基材9が互いに網目状に編まれてなる構造を有している。第1基材8と第2基材9とは、重複部において互いが十分接触するように編まれ、矩形をなす網目状構造を有している。
前記網目状構造の単位面積あたりの隙間面積(開口率)としては特に制限されず、例えば0%以上20%以下でよい。ただし、前記作用極5と前記対極6との間に充分な間隙を形成するために、前記開口部の大きさは、前記絶縁体からなる粒子28が通過できない大きさであることが好ましい。
The working
The gap area (aperture ratio) per unit area of the network structure is not particularly limited, and may be, for example, 0% or more and 20% or less. However, in order to form a sufficient gap between the working
第1基材8、第2基材9、および外周基材20はTi被覆Cu線に限ることはなく、タングステン(W)被覆Cu線など、電解液に対し腐食性を有する線材も使用可能である。Ti被覆アルミニウム(Al)線など、導電率の高い線材も使用可能である。
このような基材の太さ(直径)は、例えば、10μm〜10mmとするのが好ましい。
ただし、柔軟性を十分に発揮させるためには、基材の太さは細いほどよい。
The
The thickness (diameter) of such a substrate is preferably 10 μm to 10 mm, for example.
However, in order to fully exhibit flexibility, the thinner the substrate, the better.
図1に示した発電部2において、周囲の4辺のうち側方に位置する辺をそれぞれ第1辺30、第2辺31とし、上下に位置する辺をそれぞれ第3辺32、第4辺33とすると、各第2基材9は、第3辺32から第4辺33まで延在しているとともに、複数の第2基材9が第1辺30から第2辺31まで、所定本数列設されている。
複数の第1基材8は、第3辺32から第4辺33まで所定本数列設されているとともに、第1辺30から集電部3まで延在している。つまり、作用極5を構成する基材のうち第1基材8の全ては、矩形をなす発電部2の一辺より発電部2から延長されるように、外部に引き出されている。
In the
The plurality of
延長された第1基材8は、所定位置で外周基材20と互いに交差するように網目状に編まれることで、網目状構造を形成する。外周基材20は、網目状構造の形成が可能となるように、3本以上からなることが好ましい。
第1基材8のうち、第2辺31と集電部3との間の部分は、集電用配線4となり、作用極5にて発生した電子は、この集電用配線4を介して集電部3に集められる。
The extended
Of the
前記網目状に編まれてなる領域の製織方法としては、図1に例示した平織りに限定されず、綾織り、朱子織り等の一般的な布の製織方法と同様の方法を適用できる。その平織りは、織り機上で、第2基材9からなる複数の縦線が一本ずつ交互に上下に分けられ、その上下に分かれた複数の縦線の間に第1基材8からなる横糸が通され、筬で打ち込まれる工程が1サイクルとなる。次のサイクルでは、複数の縦線の上下を前回のサイクルと入れ換えて再び一本ずつ交互に上下に分けられて、その間に横線が通され、筬で打ち込まれる。
このようにして、第1基材8および第2基材9が網目状に編まれてなる網目状構造の領域からなる作用極5を得ることができる。
The weaving method of the region knitted in a mesh shape is not limited to the plain weave illustrated in FIG. 1, and a method similar to a general cloth weaving method such as twill weave or satin weave can be applied. In the plain weaving, a plurality of vertical lines made of the
Thus, the working
第1基材8および第2基材9のうち、作用極5の網目状構造をなす部分には、その表面に多孔質酸化物半導体層13が配されており、その表面には少なくとも一部に増感色素が担持されている。第1基材8のうち、集電用配線4には多孔質酸化物半導体層13は配されなくてよい。
多孔質酸化物半導体層13を形成する半導体は、酸化チタン(TiO2)が用いられている。この酸化チタンの膜厚は特に限定されず、例えば1μm〜50μmで行うことができる。
多孔質酸化物半導体層13を形成する半導体としては、酸化チタンに限ることはなく、一般に色素増感型太陽電池に用いられるものであれば、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ニオブ(Nb2O5)、酸化タングステン(WO3)など様々な半導体電極が制限なく使用可能である。
Of the
Titanium oxide (TiO 2 ) is used as the semiconductor that forms the porous
The semiconductor that forms the porous
増感色素としては、例えば、N719、N3、ブラックダイなどのルテニウム錯体、ポルフィリン、フタロシアニン等の含金属錯体をはじめ、エオシン、ローダミン、メロシアニン等の有機色素などを適用することができ、これらの中から用途、使用半導体に適した励起挙動をとるものを適宜選択すれば良い。 Examples of the sensitizing dye include ruthenium complexes such as N719, N3, and black dye, metal-containing complexes such as porphyrin and phthalocyanine, and organic dyes such as eosin, rhodamine, and merocyanine. From the above, it is only necessary to appropriately select one having an excitation behavior suitable for the application and the semiconductor used.
多孔質酸化物半導体層13内には、電解液が含浸されており、この電解液も前記電解質18の一部を構成している。この場合、多孔質酸化物半導体層13内の電解質18は、多孔質酸化物半導体層13内に電解液を含浸させてなるものか、または、多孔質酸化物半導体層13内に電解液を含浸させた後に、この電解液を適当なゲル化剤を用いてゲル化(擬固体化)して、多孔質酸化物半導体層13と一体に形成されてなるもの、あるいは、イオン液体をベースとしたもの、さらには、酸化物半導体粒子又は導電性粒子を含むゲル状の電解質などが用いられる。ただし、該酸化物半導体粒子又は該導電性粒子を用いた場合、前記作用極5と前記対極6との間を充分に絶縁するために、これらの粒子の最大外径は、前記絶縁体からなる粒子28の最大外径よりも小さいことが好ましい。
The porous
電解質18に含まれる絶縁体からなる粒子28は、その一部が前記多孔質酸化物半導体層13内に入っていても良いが、通常は多孔質の孔の大きさが絶縁体からなる粒子28よりも小さいので入らない。絶縁体からなる粒子28が作用極5と対極6との間に間隙を形成して充分に絶縁するためには、絶縁体からなる粒子28は前記多孔質酸化物半導体層13内に入っていない方が好ましい。
Part of the
前記絶縁体からなる粒子28の形状は、最大外径が40μm以上120μm以下の球形状である。この形状であると、作用極5と対極6との間に介在する複数の絶縁体からなる粒子28によって形成される作用極5と対極6との間隙をほぼ均一とすることができる。一方、不定形の形状をもつ絶縁体からなる粒子を用いることもできるが、作用極5と対極6との間隙の距離を制御することが困難になり、絶縁性に劣る。
The shape of the
ここで、本発明の特許請求の範囲及び明細書において、前記球形状とは、長径と短径の比が1.5以下である略球形を意味する。該長径と短径の比は、好ましくは1.2以下であり、最も好ましくは1.0である。該長径と短径の比が1.0のとき、該略球形は真球である。なお、該長径とは、該絶縁体からなる粒子の外径における最も長い径を意味し、該短径とは、該絶縁体からなる粒子の外径における最も短い径を意味する。該径とは、該絶縁体からなる粒子内の重心を通り、且つ該粒子の表面の2点を結ぶ直線の距離を意味する。 Here, in the claims and specification of the present invention, the spherical shape means a substantially spherical shape in which the ratio of the major axis to the minor axis is 1.5 or less. The ratio of the major axis to the minor axis is preferably 1.2 or less, and most preferably 1.0. When the ratio of the major axis to the minor axis is 1.0, the substantially spherical shape is a true sphere. The major axis means the longest diameter in the outer diameter of the particles made of the insulator, and the minor diameter means the shortest diameter in the outer diameter of the particles made of the insulator. The diameter means a distance of a straight line passing through the center of gravity in the particle made of the insulator and connecting two points on the surface of the particle.
このように、該絶縁体からなる粒子28が球形状であるため、前記作用極5及び前記対極6と該絶縁体からなる粒子28との密着する面積が小さく、前記作用極5及び前記対極6のそれぞれの実効面積を小さくせずに、それらを絶縁することができる。さらに、前記電解質18に分散させることが容易であり、該絶縁体からなる粒子28どうしの接触による破損が起こりにくく、取り扱いも容易となる。
Thus, since the
前記絶縁体からなる粒子28の最大外径は、40μm以上120μm以下であり、40μm以上80μm以下が好ましく、40μm以上60μm以下が最も好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、作用極5と対極6との間に介在する複数の絶縁体からなる粒子28によって形成される作用極5と対極6との間隙の距離を充分にとることができ、該作用極5と該対極6とを充分に絶縁することができる。
上記範囲の上限値以下であると、作用極5と対極6との間に介在する複数の絶縁体からなる粒子28によって形成される作用極5と対極6との間隙の距離が、前述の電子移動をより効率的に行うことができる距離となり、光電変換効率を向上させることができる。
一方、上記範囲の下限値以下であると、作用極5と対極6との距離が近くなり過ぎて、作用極5と対極6との絶縁性を保つことが困難になる。この場合、電解質18中に含まれる絶縁体からなる粒子28の割合を増やすことによって、作用極5と対極6とを絶縁することができることもある。しかしながら、該絶縁体からなる粒子28の最大外径が極端に小さい場合(例えば1μmよりも小さい場合)には、その電解質18中に含まれる割合を増やしたとしても、作用極5と対極6とを充分に絶縁することは極めて困難であり、そのような極端に小さい粒子を用いることは現実的でない。
The maximum outer diameter of the
When the value is equal to or greater than the lower limit of the above range, the distance between the working
When the distance is not more than the upper limit of the above range, the distance between the working
On the other hand, if it is below the lower limit of the above range, the distance between the working
前記絶縁体からなる粒子28の材質としては、電解質18に対して耐食性を有する化学的に安定な絶縁物質であれば特に制限されず、例えば、ジルコニア、アルミナ、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、有機ガラス等が挙げられる。これらの中でも、粒状とすることが容易であることから、ソーダ石灰ガラスが好ましい。
前記絶縁体からなる粒子28がソーダ石灰ガラスを材料として用いた、最大外径が40μm以上120μm以下の球形状のガラス製粒子である場合、該絶縁体からなる粒子28は、電解質18中に1.5質量%以上5.5質量%以下の割合で含まれることが好ましく、電解質18中に2.0質量%以上5.0質量%以下の割合で含まれることがより好ましく、電解質18中に2.5質量%以上3.5質量%以下の割合で含まれることが好ましい。
また、前記絶縁体からなる粒子28がソーダ石灰ガラスを材料として用いた、最大外径が60μm以上120μm以下の球形状のガラス製粒子である場合、該絶縁体からなる粒子28は、電解質18中に0.8質量%以上5.5質量%以下の割合で含まれることが好ましく、電解質18中に0.9質量%以上5.0質量%以下の割合で含まれることがより好ましく、電解質18中に1.0質量%以上3.5質量%以下の割合で含まれることが好ましい。
上記割合の範囲の下限値以上であると、作用極5と対極6との間に介在する該絶縁体からなる粒子28が、該作用極5と該対極6との間隙を保って電気的に絶縁することをより確実に行うことができる。
上記割合の範囲の上限値以下であると、作用極5と対極6との間隙を保って電気的に絶縁しつつ、効率的な光電変換を行うことができる。
The material of the
When the
Further, when the
When the ratio is not less than the lower limit of the above range, the
When the ratio is not more than the upper limit of the above range, efficient photoelectric conversion can be performed while electrically insulating while maintaining a gap between the working
上述した絶縁体からなる粒子28の製造方法は公知の方法を用いることができ、前記ソーダ石灰ガラスを材料としたものは市販品を用いることができる。
The manufacturing method of the particle |
上記電解液としては、ヨウ素、ヨウ化物イオン、ターシャリーブチルピリジンなどの電解質成分が、エチレンカーボネートやメトキシアセトニトリルなどの有機溶媒やイオン液体に溶解されてなるものが用いられる。
この電解液をゲル化する際に用いられるゲル化剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド誘導体、アミノ酸誘導体などが挙げられる。
また、揮発性電解質溶液に代えて、一般に色素増感型太陽電池に用いられるものであれば、溶媒がイオン液体であるものやゲル化したものだけではなく、p型無機半導体や有機ホール輸送層といった固体であっても制限なく使用可能である。
As said electrolyte solution, what melt | dissolved electrolyte components, such as an iodine, iodide ion, and tertiary butyl pyridine, in organic solvents and ionic liquids, such as ethylene carbonate and methoxyacetonitrile, is used.
Examples of the gelling agent used for gelling the electrolytic solution include polyvinylidene fluoride, a polyethylene oxide derivative, and an amino acid derivative.
Moreover, if it replaces with a volatile electrolyte solution and is generally used for a dye-sensitized solar cell, not only what a solvent is an ionic liquid or the gelatinized thing but a p-type inorganic semiconductor and an organic hole transport layer Even solids such as these can be used without limitation.
上記イオン液体としては、特に限定されるものではないが、室温で液体であり、例えば、四級化された窒素原子を有する化合物をカチオンとした常温溶融塩が挙げられる。
常温溶融塩のカチオンとしては、四級化イミダゾリウム誘導体、四級化ピリジニウム誘導体、四級化アンモニウム誘導体などが挙げられる。
常温溶融塩のアニオンとしては、BF4 −,PF6 −,(HF)n −、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド[N(CF3SO2)2 −]、ヨウ化物イオンなどが挙げられる。
イオン液体の具体例としては、四級化イミダゾリウム系カチオンとヨウ化物イオンまたはビストリフルオロメチルスルホニルイミドイオンなどからなる塩類を挙げることができる。
Although it does not specifically limit as said ionic liquid, It is a liquid at room temperature, For example, the normal temperature molten salt which used the compound which has the quaternized nitrogen atom as a cation is mentioned.
Examples of the cation of the room temperature molten salt include quaternized imidazolium derivatives, quaternized pyridinium derivatives, and quaternized ammonium derivatives.
Examples of the anion of the room temperature molten salt include BF 4 − , PF 6 − , (HF) n − , bistrifluoromethylsulfonylimide [N (CF 3 SO 2 ) 2 − ], and iodide ions.
Specific examples of the ionic liquid include salts composed of quaternized imidazolium-based cations and iodide ions or bistrifluoromethylsulfonylimide ions.
上記酸化物半導体粒子としては、物質の種類や粒子サイズなどは特に限定されるものではないが、イオン液体を主体とする電解液との混和性に優れ、この電解液をゲル化させるようなものが用いられる。ただし、該酸化物半導体粒子の最大外径は、前記絶縁体からなる粒子28の最大外径よりも小さいことが好ましい。また、酸化物半導体粒子は、電解質18の半導電性を低下させることがなく、電解質18に含まれる他の共存成分に対する化学的安定性に優れることが必要である。特に、電解質18がヨウ素/ヨウ化物イオンや、臭素/臭化物イオンなどの酸化還元対を含む場合であっても、酸化物半導体粒子は、酸化反応による劣化を生じないものが好ましい。
The oxide semiconductor particles are not particularly limited in terms of the type and particle size of the substance, but are excellent in miscibility with an electrolyte mainly composed of an ionic liquid and gel the electrolyte. Is used. However, the maximum outer diameter of the oxide semiconductor particles is preferably smaller than the maximum outer diameter of the
このような酸化物半導体粒子としては、TiO2、SnO2、SiO2、ZnO、Nb2O5、In2O3、ZrO2、Al2O3、WO3、SrTiO3、Ta2O5、La2O3、Y2O3、Ho2O3、Bi2O3、CeO2からなる群から選択される1種または2種以上の混合物が好ましく、その平均粒径は2nm〜1000nm程度が好ましい。 Examples of such oxide semiconductor particles include TiO 2 , SnO 2 , SiO 2 , ZnO, Nb 2 O 5 , In 2 O 3 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , WO 3 , SrTiO 3 , Ta 2 O 5 , One or a mixture of two or more selected from the group consisting of La 2 O 3 , Y 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Bi 2 O 3 , CeO 2 is preferable, and the average particle size is about 2 nm to 1000 nm. preferable.
上記導電性粒子としては、導電体や半導体など、導電性を有する粒子が用いられる。
また、導電性粒子の種類や粒子サイズなどは特に限定されるものではないが、イオン液体を主体とする電解液との混和性に優れ、この電解液をゲル化するようなものが用いられる。ただし、該導電性粒子の最大外径は、前記絶縁体からなる粒子28の最大外径よりも小さいことが好ましい。さらに、電解質18に含まれる他の共存成分に対する化学的安定性に優れることが必要である。
特に、電解質18がヨウ素/ヨウ化物イオンや、臭素/臭化物イオンなどの酸化還元対を含む場合であっても、酸化反応による劣化を生じないものが好ましい。
As the conductive particles, conductive particles such as conductors and semiconductors are used.
Further, the type and particle size of the conductive particles are not particularly limited, and those that are excellent in miscibility with an electrolytic solution mainly composed of an ionic liquid and that gel the electrolytic solution are used. However, the maximum outer diameter of the conductive particles is preferably smaller than the maximum outer diameter of the
In particular, even when the
このような導電性微粒子としては、カーボンを主体とする物質からなるものが挙げられ、具体例としては、カーボンナノチューブ、カーボンファイバ、カーボンブラックなどの粒子を例示できる。これらの物質の製造方法はいずれも公知であり、また、市販品を用いることもできる。 Examples of such conductive fine particles include those composed mainly of carbon, and specific examples include particles such as carbon nanotubes, carbon fibers, and carbon black. All methods for producing these substances are known, and commercially available products can also be used.
対極6は、導電性を有する板状をなし、その表面が不導態となる厚み0.1mmのTi板が用いられている。また、対極6は、表面にPtからなる触媒膜(不図示)を有している。なお、集電のため、端部に引出電極6aが設けられている。
The
作用極5、対極6、および絶縁体からなる粒子28を含む電解質18は、PET、またはPEN(ポリエチレンナフタレート)からなる収納袋14内に収納されている。該収納袋14に用いられる材料としては、PET、PENに限ることはなく、透光性を有し、電解液に耐えられる材料であれば、適宜変更可能である。
収納袋14内には、電解質18が封入されており、作用極5の集電用配線4および対極6の引出電極6aを外部に出すようにして、接着剤で封止されている。接着剤の材料としては、電解質に耐え、収納袋14およびTiと良好な接着力が得られるものが好ましい。
The
An
次に、本発明の第一実施形態の色素増感型光電変換素子1A(1)の集電部3の構造及びその製造方法について、図3を用いて説明する。
前記集電部3は、発電部2と同様に網目状電極を有している。集電を実施するために、Cu箔21が用いられており、Cu箔21と網目状電極をなす集電領域19とが重ね合わされた上で、抵抗溶接法を用いて一体化されている。
Next, the structure of the current collector 3 of the dye-sensitized
Similar to the
ただし、Cu箔21と網目状電極である集電領域19との間で直接、抵抗溶接法を用いて圧着を行うと、CuはTiと比較して融点が低いため、抵抗溶接時にTiより先に溶融してしまう。この場合、溶融したCuが抵抗溶接法で使用される抵抗溶接用電極25に溶着してしまうため、集電領域19とCuとは接合しない。また、網目状電極の集電領域19と抵抗溶接用電極25とを直接接触させて抵抗溶接を行うと、接触状態によって接合状態に差が生じるため、溶接が安定しない。
However, when pressure bonding is performed directly between the
そこで、本発明の第一実施形態においては、図3(a)に示すように、集電領域19とCu箔21とを重ね合わせた上に、さらにこの集電領域19とCu箔21とを一対のTi箔22a、22bで挟み込んだ状態で抵抗溶接を行った。図3(b)は、集電領域19とCu箔21と一対のTi箔22a、22bとを、一対の抵抗溶接用電極25で加圧した上で電流を流し、抵抗溶接を実施している様子を示す図である。
Therefore, in the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3A, the
その結果、図3(c)に示すように、抵抗溶接時に、内側の集電領域19とCu箔21が溶融することで溶融部23を形成し、Cu箔21と集電領域19とを十分に接合することができた。その一方で、抵抗溶接用電極25はTi箔22a、22bのみと接触するので、抵抗溶接用電極25にCuが溶着することはなかった。
溶接後は、接触抵抗の低いCu箔21の部分から集電するため、集電が容易となる。
As a result, as shown in FIG. 3C, the melted
After welding, current is collected from the portion of the
上述のように、スポット溶接を多点で行う方法のほかに、シーム溶接による方法やレーザー溶接による方法でも集電領域19とCu箔21、Ti箔22a及びTi箔22bとを溶接することができる。該集電領域19とCu箔21、Ti箔22a及びTi箔22bとはなるべく連続的に溶接されていることが好ましい。
As described above, the
前記集電部3を保護するために、溶接された集電部3には樹脂を含浸させることが好ましい。該樹脂としては、電解液に対して化学的に安定であり、Ti箔22a及びTi箔22bに対して接着性の良いものであれば特に制限されず、例えばポリイミド、フッ素含有樹脂、PET樹脂等が挙げられる。また、該樹脂に代えて、低粘度の接着剤を前記集電部3に塗布してもよい。
In order to protect the current collector 3, the welded current collector 3 is preferably impregnated with resin. The resin is not particularly limited as long as it is chemically stable to the electrolytic solution and has good adhesion to the
上述した第一実施形態の色素増感型光電変換素子1A(1)では、集電部3を構成する網目状の集電領域19とCu箔21とが抵抗溶接法を用いて圧着され、集電領域19とCu箔21とが溶融されることによって、集電領域19とCu箔21の間の接触抵抗が大幅に低減され、光電変換効率の向上が可能となる。
また、Cu箔21に電気機器などを接続導体を介して接続した場合、太陽光などの光線を入射させると、発電部2において発生した電子のうち、第1基材8に発生した電子の全てを取り出すことができるので、光電変換効率の向上が可能となる。
また、発電部2は、網目状構造の作用極5、板状の対極6、電解質18に含まれる絶縁体からなる粒子28、およびPETからなる収納袋14の組合せであるため、フレキシブル性に優れ、薄型化も可能となる。
また、第1基材8と第2基材9とからなる作用極5を互いに交差するように網目状に編む際、同時に集電領域19を網目状に編むことによって、より短時間で作用極5と集電領域19を形成することが可能となる。
In the dye-sensitized
In addition, when an electrical device or the like is connected to the
Further, the
Further, when the working
<第二実施形態>
図4、図5に示すように、本発明の第二実施形態の色素増感型光電変換素子1B(1)は、平面視矩形の発電部2、引出電極6a、及び引出電極35aから構成されており、発電部2において発生した電子が、発電部2の一辺より引き出された引出電極6aを介して集電される構成である。
発電部2は、平面視矩形の板状の作用極5及び対極6が、電解質18に含まれる絶縁体からなる粒子28を介して重ね合わされるように構成されている。
<Second embodiment>
As shown in FIGS. 4 and 5, the dye-sensitized
The
前記作用極5は、透明導電性基板35と該透明導電性基板35の導電性を有する面に配され増感色素を担持した多孔質半導体層13とから構成されており、該多孔質酸化物半導体層13は、増感色素とともに電解質18をも含浸している。該多孔質酸化物半導体層13は、例えばスクリーン印刷法によって、該透明導電性基板35上に成膜することができる。また、該透明導電性基板35には引出電極35aが備えられ、発電部2の外側に延出されている。
The working
対極6は、板状の導電性基材であり、電解質18に含まれる絶縁体からなる粒子28を介して作用極5と重ね合わされている。また対極6は、前記引出電極35aと対となる引出電極6aを有しており、この引出電極6aは、発電部2の外側に延出している。
作用極5、対極6、及びその間に介在する絶縁体からなる粒子28を含む電解質18は収納袋14内に収納されており、該収納袋14内は電解質18で満たされている。
The
The
前記透明導電性基板35は、透明基板の少なくとも一方の面に透明導電層が形成されたものである。
本実施形態に用いられる透明基板としては、光透過性の素材からなる板が用いられ、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホンなど、通常太陽電池の透明基板として用いられるものであればどのようなものも用いることができ、電解質への耐性などを考慮して適宜選択すればよいが、用途上、できるだけ光透過性の高い基板が好ましい。
The transparent
As the transparent substrate used in this embodiment, a plate made of a light-transmitting material is used, and glass, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polyethersulfone, etc. are usually used as transparent substrates for solar cells. Any substrate can be used as long as it is selected, and an appropriate substrate may be selected in consideration of resistance to an electrolyte. However, a substrate having as high a light transmission as possible is preferable for use.
透明基板の少なくとも一方の面には金属、炭素、導電性金属酸化物層などからなる透明導電層が形成されている。金属層や炭素層を形成する場合には透明性を著しく損ねない構造とすることが好ましく、導電性と透明性を損なわない薄膜を形成できるものという観点から金属の種類も適宜選択される。
導電性金属酸化物としては、例えばITO、SnO2 、フッ素ドープのSnO2 などを用いることができる。
好ましい透明導電性基板として、例えば、フッ素ドープのSnO2 、ITOなどを蒸着した導電性ガラスを例示できる。
A transparent conductive layer made of metal, carbon, a conductive metal oxide layer or the like is formed on at least one surface of the transparent substrate. When forming a metal layer or a carbon layer, it is preferable to have a structure that does not significantly impair transparency, and the type of metal is also appropriately selected from the viewpoint that a thin film that does not impair conductivity and transparency can be formed.
As the conductive metal oxide, for example, ITO, SnO 2 , fluorine-doped SnO 2 or the like can be used.
As a preferable transparent conductive substrate, for example, conductive glass on which fluorine-doped SnO 2 , ITO or the like is deposited can be exemplified.
前記増感色素、前記多孔質酸化物半導体層13、前記対極6、電解質18、絶縁体からなる粒子28、及び該収納袋14の説明は、前述の第一実施形態における説明と同様である。
The description of the sensitizing dye, the porous
本発明の第二実施形態の色素増感型光電変換素子1B(1)においても、前述の第一実施形態の色素増感型光電変換素子1A(1)と同様に、絶縁体からなる粒子28が、作用極5と対極6との間に電解質18とともに介在して、該作用極5と該対極6とを電気的に絶縁するセパレータとして機能する。そして、多孔質平膜をセパレータとして用いている従来の色素増感型光電変換素子と比べて、優れた効率で光電変換を行うことができる。
In the dye-sensitized
本発明に係る色素増感型光電変換素子1としては、フレキシブル性及び光電変換効率に優れることから、前述の第一実施形態が好ましい。
すなわち、本発明に係る色素増感型光電変換素子1としては、前記作用極5が、導電性を有するとともに線状をなす複数の第1基材8および第2基材9が網目状に編まれてなる領域から構成されてなるものが好ましい。
As the dye-sensitized
That is, in the dye-sensitized
(実施例)
図1に示す構造の色素増感型光電変換素子を作製した。
まず、直径0.05mmまで伸線したTi被覆Cu線を、図1のように織機により密な平織り構造の網目状電極に製織した。縦横のTi被覆Cu線が織り重ねられる矩形の網目状構造からなる領域のサイズは10cm×10cmとし、Ti被覆Cu線の本数は縦横それぞれ1500〜2000本とした。
集電部を構成するTi被覆Cu線の本数は1500〜2000本とし、集電部の幅は1cmとした。
(Example)
A dye-sensitized photoelectric conversion element having the structure shown in FIG. 1 was produced.
First, Ti coated Cu wire drawn to a diameter of 0.05 mm was woven into a mesh electrode having a dense plain weave structure by a loom as shown in FIG. The size of the area of the rectangular network structure in which the vertical and horizontal Ti-coated Cu wires are woven is 10 cm × 10 cm, and the number of Ti-coated Cu wires is 1500 to 2000 in the vertical and horizontal directions.
The number of Ti-coated Cu wires constituting the current collector was 1500 to 2000, and the width of the current collector was 1 cm.
<作用極の作製>
この発電部にTiO2ペースト(日揮触媒化成株式会社製;PNT−21NR)をスキージ法により塗布し、電気炉にて500℃、1時間で焼結した。前記網目状電極には、膜厚が約15μmの多孔質TiO2膜が形成された。
なお、作用極を構成する発電部(10cm×10cm)以外の部分は、テープなどによりマスキングを行うことによって、TiO2がペーストが塗布されないようにした。
<Production of working electrode>
A TiO 2 paste (manufactured by JGC Catalysts & Chemicals Co., Ltd .; PNT-21NR) was applied to this power generation unit by a squeegee method, and sintered in an electric furnace at 500 ° C. for 1 hour. A porous TiO 2 film having a thickness of about 15 μm was formed on the mesh electrode.
Note that portions other than the power generation unit (10 cm × 10 cm) constituting the working electrode were masked with a tape or the like so that the paste of TiO 2 was not applied.
つぎに、集電部の長手方向の長さより所定寸法長く形成されたCu箔を集電部に重ね合わせ、さらにこれらをTi箔で挟んだ上で、所定のスポット溶接機を使用して抵抗溶接法を用いて圧着を行った。スポット溶接の間隔は、集電部の長手方向に沿って約2mm間隔とした。その後、該集電部をポリイミド樹脂に浸漬させて被覆した。なお、浸漬時には真空によって脱泡した。 Next, the Cu foil formed longer than the length in the longitudinal direction of the current collector is overlapped on the current collector, and further sandwiched between Ti foils, and then resistance welding is performed using a predetermined spot welder. Crimping was performed using this method. The spot welding interval was about 2 mm along the longitudinal direction of the current collector. Thereafter, the current collector was coated by being immersed in a polyimide resin. In addition, it deaerated by the vacuum at the time of immersion.
つづいて、発電部を120℃のオーブン中に10分保持して、吸着していた水分を蒸発させた後、ルテニウム色素{Solaronix社製;RutheAlum535−bisTBA(一般にはN719と呼ばれる)}の0.3mM、アセトニトリル/tert−ブタノール=1:1溶液に浸漬し、室温で24時間放置してTiO2表面に色素を担持した。色素溶液から引き上げた後、上記混合溶媒で洗浄し、これを作用極とした。 Subsequently, the power generation unit was kept in an oven at 120 ° C. for 10 minutes to evaporate the adsorbed water, and then the ruthenium dye {manufactured by Solaronix; RutheAlum 535-bisTBA (generally called N719)}. It was immersed in a 3 mM acetonitrile / tert-butanol = 1: 1 solution and allowed to stand at room temperature for 24 hours to carry the dye on the TiO 2 surface. After pulling up from the dye solution, it was washed with the above mixed solvent and used as a working electrode.
<対極の作製>
一方、三元RFスパッタ装置を用いて、厚さ約0.1mmの矩形Ti板(10cm×10cm)上に、厚さ約200nmのPt層を形成したものを対極とした。また、その端部には引出電極を設けた。
<Production of counter electrode>
On the other hand, a counter electrode was formed by forming a Pt layer having a thickness of about 200 nm on a rectangular Ti plate (10 cm × 10 cm) having a thickness of about 0.1 mm using a ternary RF sputtering apparatus. In addition, an extraction electrode was provided at the end.
<電解質の作製>
メトキシプロピオニトリル(MPN)10mL中に、I2を0.3777g(0.15M)、DMPImIを2.128g(0.8M)、GuSCNを0.1182g(0.1M)、NMBIを0.6609g(0.5M)溶解して、電解液とした。
<Production of electrolyte>
In 10 mL of methoxypropionitrile (MPN), 0.377 g (0.15 M) of I2, 2.128 g (0.8 M) of DMPImI, 0.1182 g (0.1 M) of GuSCN, and 0.6609 g of NMBI ( 0.5M) was dissolved to obtain an electrolytic solution.
表1に示す直径を有する球状のソーダ石灰ガラス製粒子を、前記電解液に対して表1に示す割合で混入して、それぞれを電解質1〜17とした。 Spherical soda-lime glass particles having the diameters shown in Table 1 were mixed in the ratio shown in Table 1 with respect to the electrolytic solution, and the respective electrolytes were designated as electrolytes 1-17.
<セルの作製>
PETからなる収納袋内に、前記作用極と前記対極とを対向させて挿入し、前記電解質1〜17を注入した後、接着剤によって封止して、実施例1〜8、比較例1〜9の色素増感型光電変換素子(セル)とした。
一方、比較例10の色素増感型光電変換素子(セル)は、次のように作製した。
前記作用極と前記対極とを対向させて、さらにその間に厚さ20μmのポリオレフィンからなる多孔質平膜を挟んで介して重ね合わせ、PETからなる収納袋に挿入し、前記電解液を注入した後、接着剤によって封止した。
<Production of cell>
In the storage bag made of PET, the working electrode and the counter electrode are inserted to face each other, and after the
On the other hand, the dye-sensitized photoelectric conversion element (cell) of Comparative Example 10 was produced as follows.
After the working electrode and the counter electrode are made to face each other and a porous flat membrane made of polyolefin having a thickness of 20 μm is sandwiched therebetween, inserted into a storage bag made of PET, and the electrolytic solution is injected And sealed with an adhesive.
<光電変換効率の評価>
以上のようにして作製された実施例1〜8、比較例1〜9の各色素増感型光電変換素子に対して、ソーラーシミュレータ(AM1.5、100mW/cm2)を用いて光を照射し、電流電位曲線を測定し、その光電変換効率を求めた。その結果を表1に併記した。
また、同様の条件で、比較例10の色素増感型光電変換素子の光電変換効率を求めたところ、3.2%であった。なお、作用極と対極とを絶縁できなかった比較例1〜6については、光電変換素子として機能しなかったため、その光電変換効率は測定されなかった。
<Evaluation of photoelectric conversion efficiency>
Irradiating light to each of the dye-sensitized photoelectric conversion elements of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 9 manufactured as described above using a solar simulator (AM1.5, 100 mW / cm 2 ). Then, the current potential curve was measured, and the photoelectric conversion efficiency was obtained. The results are also shown in Table 1.
Moreover, when the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized photoelectric conversion element of Comparative Example 10 was determined under the same conditions, it was 3.2%. In addition, about Comparative Examples 1-6 which could not insulate a working electrode and a counter electrode, since it did not function as a photoelectric conversion element, the photoelectric conversion efficiency was not measured.
以上の結果から、本発明に係る実施例1〜8の色素増感型光電変換素子は、比較例1〜10の色素増感型光電変換素子に比べて、いずれも同等以上の優れた光電変換効率を有することが明らかである。 From the above results, the dye-sensitized photoelectric conversion elements of Examples 1 to 8 according to the present invention are all superior to or equivalent to the dye-sensitized photoelectric conversion elements of Comparative Examples 1 to 10. It is clear that it has efficiency.
本発明は、色素増感型光電変換素子に広く適用可能である。 The present invention is widely applicable to dye-sensitized photoelectric conversion elements.
1…色素増感型光電変換素子、2…発電部、3…集電部、4…集電用配線、5…作用極、6…対極、8…第1基材、9…第2基材、13…多孔質酸化物半導体層、14…収納袋、18…電解質、19…集電領域、20…外周基材、21…Cu箔、22…Ti箔、23…溶融部、24…スポット溶接部、25…抵抗溶接用電極、28…絶縁体からなる粒子、30…第一辺、31…第二辺、32…第三辺、33…第四辺、35…透明導電性基板、100…従来の色素増感型変換素子、102…発電部、103…集電部、104…集電用配線、105…作用極、106…対極、108…第1基材、109…第2基材、110…セパレーター、113…多孔質酸化物半導体層、114…収納袋、118…電解質、120…外周基材、121…Cu箔、122…Ti箔、123…溶融部。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記作用極と前記対極とは、前記電解質に含まれる絶縁体からなる粒子により絶縁されており、該絶縁体からなる粒子は、最大外径が40μm以上120μm以下の球形状であることを特徴とする色素増感型光電変換素子。 A dye-sensitized photoelectric conversion element in which a working electrode and a counter electrode having conductivity are arranged via an electrolyte,
The working electrode and the counter electrode are insulated by particles made of an insulator contained in the electrolyte, and the particles made of the insulator have a spherical shape with a maximum outer diameter of 40 μm or more and 120 μm or less. A dye-sensitized photoelectric conversion element.
前記電解質中に1.0質量%以上5.0質量%以下の割合で含まれる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の色素増感型光電変換素子。 The particles made of the insulator are spherical glass particles,
3. The dye-sensitized photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the dye-sensitized photoelectric conversion element is contained in the electrolyte at a ratio of 1.0% by mass or more and 5.0% by mass or less.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|---|
JP2013030331A (en) * | 2011-07-28 | 2013-02-07 | Fujikura Ltd | Working electrode for dye-sensitized solar cell and method for manufacturing the same |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000299138A (en) * | 1999-04-13 | 2000-10-24 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Pigment sensitized solar battery |
JP2001185245A (en) * | 1999-12-28 | 2001-07-06 | Catalysts & Chem Ind Co Ltd | Photoelectric cell and application liquid for forming semiconductor film of photoelectric cell |
JP2003308891A (en) * | 2002-04-17 | 2003-10-31 | Catalysts & Chem Ind Co Ltd | Photoelectric cell |
JP2007073505A (en) * | 2005-08-09 | 2007-03-22 | Sumitomo Chemical Co Ltd | Photoelectric conversion element |
JP2009245750A (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Nippon Steel Chem Co Ltd | Dye-sensitized solar battery and method of manufacturing the same |
WO2010023860A1 (en) * | 2008-08-29 | 2010-03-04 | 新日鐵化学株式会社 | Dye-sensitized solar cell and method for manufacturing same |
-
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000299138A (en) * | 1999-04-13 | 2000-10-24 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Pigment sensitized solar battery |
JP2001185245A (en) * | 1999-12-28 | 2001-07-06 | Catalysts & Chem Ind Co Ltd | Photoelectric cell and application liquid for forming semiconductor film of photoelectric cell |
JP2003308891A (en) * | 2002-04-17 | 2003-10-31 | Catalysts & Chem Ind Co Ltd | Photoelectric cell |
JP2007073505A (en) * | 2005-08-09 | 2007-03-22 | Sumitomo Chemical Co Ltd | Photoelectric conversion element |
JP2009245750A (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Nippon Steel Chem Co Ltd | Dye-sensitized solar battery and method of manufacturing the same |
WO2010023860A1 (en) * | 2008-08-29 | 2010-03-04 | 新日鐵化学株式会社 | Dye-sensitized solar cell and method for manufacturing same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013030331A (en) * | 2011-07-28 | 2013-02-07 | Fujikura Ltd | Working electrode for dye-sensitized solar cell and method for manufacturing the same |
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