JP2014165049A - Dye-sensitized solar cell, manufacturing method of the same and electronic apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a colorful dye-sensitized solar cell; and provide a manufacturing method of the same and an electronic apparatus.SOLUTION: A DSC 200 comprises: a first substrate 20; a first electrode 10 arranged on the first substrate 20; a first porous semiconductor layer 13 which is arranged on the first electrode 10 and includes semiconductor fine particles and dye molecules; an electrolysis solution 14 which contacts the first porous semiconductor layer 13 and in which an oxidation-reduction electrolyte is soluble in a solvent; a second porous semiconductor layer 27 which contacts the electrolysis solution 14 and includes semiconductor particles and dye molecules; a catalyst layer 19 arranged on the second porous semiconductor layer 27; a second electrode 18 arranged on the catalyst layer 19; a second substrate 22 arranged on the second electrode 18; and a seal material 16 arranged between the first substrate 20 and the second substrate 22, for sealing the electrolysis solution 14.

Description

本発明は、色素増感太陽電池(DSC:Dye-sensitized Solar Cells)およびその製造方法、および電子機器に係り、特に、色彩に富んだ色素増感太陽電池およびその製造方法、および電子機器に関する。   The present invention relates to a dye-sensitized solar cell (DSC), a method for manufacturing the same, and an electronic device, and more particularly, to a dye-sensitized solar cell rich in color, a method for manufacturing the same, and an electronic device.

近年、安価で高性能の太陽電池としてDSCが注目されている。DSCは、スイス・ローザンヌ工科大学のグレツェルが開発したもので、増感色素を表面に担持した酸化チタンを用いることで、光電変換効率が高く、製造コストが安いなどの利点を有することから、次世代の太陽電池として期待されている。この太陽電池は、内部に電解液を封入してあることから、湿式太陽電池とも呼ばれる。   In recent years, DSC has attracted attention as an inexpensive and high-performance solar cell. DSC was developed by Grezell of Lausanne University of Technology in Switzerland, and has the advantages of high photoelectric conversion efficiency and low manufacturing cost by using titanium oxide carrying a sensitizing dye on the surface. It is expected as a solar cell of the next generation. This solar cell is also called a wet solar cell because an electrolyte is sealed inside.

DSCは、ITOやFTOなどの透明電極を形成したガラス基板上に、レッドダイ(N719)やブラックダイ(N749)などの色素を吸着させた厚さ数十μmの酸化チタンと、アセトニトリルなどの有機溶剤にヨウ素などの電解質を添加した電解液を、ITOやFTOなどの透明電極を形成したガラス基板上にPtを積層した基板で挟み込んだ構造を有する。   DSC is a glass substrate on which transparent electrodes such as ITO and FTO are formed. A titanium oxide having a thickness of several tens of μm on which a dye such as a red die (N719) or a black die (N749) is adsorbed, and an organic solvent such as acetonitrile. In addition, an electrolyte solution in which an electrolyte such as iodine is added to a glass substrate on which a transparent electrode such as ITO or FTO is formed is sandwiched between substrates obtained by stacking Pt.

そして、色素を吸着させた酸化チタンおよび電解液を保持し、保護するために、対向する2枚の基板の縁部は樹脂によって覆われて封止されている(例えば、特許文献1参照。)。   And in order to hold | maintain and protect the titanium oxide and electrolyte solution which adsorb | sucked the pigment | dye, the edge part of two board | substrates which opposes is covered and sealed with resin (for example, refer patent document 1). .

特開2010−277722号公報JP 2010-277722 A

ところで、色素増感太陽電池は、携帯電話などの様々な電子機器の電源だけでなく、建物の壁や雨よけなどの建材に使用する発電素子に適用することも可能である。このような電子機器は、ユーザの目に触れる機会が多いため、色彩に富んだ色素増感太陽電池の開発が望まれている。   By the way, the dye-sensitized solar cell can be applied not only to a power source of various electronic devices such as a mobile phone, but also to a power generation element used for a building material such as a wall of a building or rain protection. Since such an electronic device has many opportunities for the user to see, development of a dye-sensitized solar cell rich in color is desired.

本発明の目的は、色彩に富んだ色素増感太陽電池およびその製造方法、および電子機器を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a dye-sensitized solar cell rich in color, a method for producing the same, and an electronic apparatus.

上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、第1基板と、前記第1基板上に配置された第1電極と、前記第1電極上に配置され、半導体微粒子と色素分子を備える第1多孔質半導体層と、前記第1多孔質半導体層と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液と、前記電解液と接し、半導体微粒子と色素分子を備える第2多孔質半導体層と、前記第2多孔質半導体層上に配置された触媒層と、前記触媒層上に配置された第2電極と、前記第2電極上に配置された第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に配置され、前記電解液を封止する封止材とを備える色素増感太陽電池が提供される。   According to one aspect of the present invention for achieving the above object, a first substrate, a first electrode disposed on the first substrate, a semiconductor fine particle and a dye molecule disposed on the first electrode, A first porous semiconductor layer comprising: an electrolyte solution in contact with the first porous semiconductor layer; a redox electrolyte dissolved in a solvent; and a second porous semiconductor layer comprising the semiconductor fine particles and dye molecules in contact with the electrolyte solution. A catalyst layer disposed on the second porous semiconductor layer, a second electrode disposed on the catalyst layer, a second substrate disposed on the second electrode, and the first substrate, Provided is a dye-sensitized solar cell that is disposed between the second substrate and a sealing material that seals the electrolytic solution.

本発明の他の態様によれば、第1基板上に第1電極を形成する工程と、前記第1電極上に半導体微粒子を有する第1多孔質半導体層を形成する工程と、前記第1多孔質半導体層を色素溶液に浸漬させて色素分子を吸着させる工程と、第2基板上に第2電極を形成する工程と、前記第2電極上に触媒層を形成する工程と、前記触媒層上に半導体微粒子を有する第2多孔質半導体層を形成する工程と、前記第2多孔質半導体層を色素溶液に浸漬させて色素分子を吸着させる工程と、前記第1基板と前記第2基板とを互いに対向させ、封止材を用いて貼り合わせる工程と、開口部よりDSCセル内部に電解液を封入し、開口部を封止する工程とを有する色素増感太陽電池の製造方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, a step of forming a first electrode on a first substrate, a step of forming a first porous semiconductor layer having semiconductor fine particles on the first electrode, and the first porous A step of immersing the porous semiconductor layer in a dye solution to adsorb the dye molecules, a step of forming a second electrode on the second substrate, a step of forming a catalyst layer on the second electrode, and the catalyst layer Forming a second porous semiconductor layer having semiconductor fine particles on the substrate, immersing the second porous semiconductor layer in a dye solution to adsorb dye molecules, and the first substrate and the second substrate. Provided is a method for producing a dye-sensitized solar cell, which includes a step of facing each other and bonding using a sealing material, and a step of encapsulating an electrolyte in the DSC cell from the opening and sealing the opening. .

本発明の他の態様によれば、上記の色素増感太陽電池を搭載した電子機器が提供される。   According to another aspect of the present invention, an electronic apparatus equipped with the dye-sensitized solar cell is provided.

本発明によれば、色彩に富んだ色素増感太陽電池およびその製造方法、および電子機器を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the dye-sensitized solar cell rich in color, its manufacturing method, and an electronic device can be provided.

比較例に係るDSCの製造方法の一工程を示す図であって、(a)色素DyeA、(b)色素DyeB、(c)色素溶液15A、(d)色素溶液15B、(e)混合色素溶液15A+15B。It is a figure which shows 1 process of the manufacturing method of DSC which concerns on a comparative example, Comprising: (a) Dye DyeA, (b) Dye DyeB, (c) Dye solution 15A, (d) Dye solution 15B, (e) Mixed dye solution 15A + 15B. 実施の形態に係るDSCの模式的断面構造図。The typical cross-section figure of DSC which concerns on embodiment. 実施の形態に係るDSCの製造方法であって、(a)第1基板上に第1電極を形成する工程図、(b)第1電極上に第1多孔質半導体層を形成する工程図、(c)第1多孔質半導体層に色素を吸着させる工程図。It is a manufacturing method of DSC concerning an embodiment, and (a) process drawing which forms the 1st electrode on the 1st substrate, (b) process drawing which forms the 1st porous semiconductor layer on the 1st electrode, (C) Process drawing which makes a pigment | dye adsorb | suck to a 1st porous semiconductor layer. 実施の形態に係るDSCの製造方法であって、(a)第2基板上に第2電極を形成する工程図、(b)第2電極上に触媒層を形成する工程図、(c)触媒層上に第2多孔質半導体層を形成する工程図、(d)第2多孔質半導体層に色素を吸着させる工程図。It is a manufacturing method of DSC which concerns on embodiment, Comprising: (a) Process drawing which forms a 2nd electrode on a 2nd board | substrate, (b) Process drawing which forms a catalyst layer on a 2nd electrode, (c) Catalyst The process figure which forms a 2nd porous semiconductor layer on a layer, (d) The process figure which makes a 2nd porous semiconductor layer adsorb | suck a pigment | dye. 実施の形態に係るDSCの製造方法であって、開口部よりDSCセル内部に電解液を封入した後の工程図。It is a manufacturing method of DSC which concerns on embodiment, Comprising: Process drawing after enclosing electrolyte solution inside DSC cell from an opening part. 実施の形態に係るDSCに用いられる色素を示す化学構造式であって、(a)Indoline系色素(D149)を示す化学構造式、(b)N719を示す化学構造式、(c)D131を示す化学構造式。2 is a chemical structural formula showing a dye used in the DSC according to the embodiment, (a) a chemical structural formula showing an indoleine dye (D149), (b) a chemical structural formula showing N719, and (c) showing a D131. Chemical structural formula. 実施の形態に係るDSCに用いられる別の色素を示す化学構造式であって、(a)赤色を呈するD205の化学構造式、(b)緑色を呈するポルフィリン系色素を示す化学構造式。The chemical structural formula which shows another pigment | dye used for DSC which concerns on embodiment, Comprising: (a) Chemical structural formula of D205 which exhibits red, (b) Chemical structural formula which shows the porphyrin pigment which exhibits green. 実施の形態に係るDSCにおける色の配置例を示す模式的平面パターン構成図であって、(a)第2基板上のL字型領域に第2多孔質半導体層を形成した状態を示す図、(b)第1基板上の逆L字型領域に第1多孔質半導体層を形成した状態を示す図、(c)第1基板と第2基板とを貼り合わせた状態を示す図。It is a schematic plane pattern block diagram which shows the example of arrangement | positioning of the color in DSC which concerns on embodiment, (a) The figure which shows the state which formed the 2nd porous semiconductor layer in the L-shaped area | region on the 2nd board | substrate, (B) The figure which shows the state which formed the 1st porous semiconductor layer in the reverse L-shaped area | region on the 1st board | substrate, (c) The figure which shows the state which bonded the 1st board | substrate and the 2nd board | substrate. 実施の形態に係るDSCにおける別の色の配置例を示す模式的平面パターン構成図であって、(a)矩形の封止パターンにおける色の配置例、(b)花形の封止パターンにおける色の配置例、(c)円形の封止パターンにおける色の配置例、(d)蝶形の封止パターンにおける色の配置例。It is a typical plane pattern block diagram which shows the example of another color arrangement | positioning in DSC which concerns on embodiment, (a) The example of color arrangement | positioning in a rectangular sealing pattern, (b) The color in a flower-shaped sealing pattern An arrangement example, (c) an arrangement example of colors in a circular sealing pattern, and (d) an arrangement example of colors in a butterfly-shaped sealing pattern. 実施の形態に係るDSCにおける更に別の色の配置例を示す模式的平面パターン構成図。The typical plane pattern block diagram which shows the example of arrangement | positioning of another color in DSC which concerns on embodiment. 実施の形態に係るDSCの模式的平面パターン構成図。The typical plane pattern block diagram of DSC which concerns on embodiment. 図11のI−I線に沿う模式的断面構造図。FIG. 12 is a schematic cross-sectional structure diagram taken along line II in FIG. 11. 図11のII−II線に沿う模式的断面構造図。FIG. 12 is a schematic cross-sectional structure diagram taken along line II-II in FIG. 11. 図11のIII−III線に沿う模式的断面構造図。FIG. 13 is a schematic cross-sectional structure diagram taken along line III-III in FIG. 11. 実施の形態に係るDSCの模式的平面パターン構成図。The typical plane pattern block diagram of DSC which concerns on embodiment. 図15のIV−IV線に沿う模式的断面構造図。FIG. 16 is a schematic sectional view taken along line IV-IV in FIG. 15. 図15のV−V線に沿う模式的断面構造図。The typical cross-section figure which follows the VV line of FIG. 図15のVI−VI線に沿う模式的断面構造図。FIG. 16 is a schematic sectional view taken along line VI-VI in FIG. 15. 図15のA部分の拡大された模式的平面パターン構成図。FIG. 16 is an enlarged schematic plane pattern configuration diagram of a portion A in FIG. 15. 実施の形態に係るDSCの第1多孔質半導体層・第2多孔質半導体層の半導体微粒子の模式的構造図。The typical structure figure of the semiconductor fine particle of the 1st porous semiconductor layer of DSC which concerns on embodiment, and a 2nd porous semiconductor layer. 実施の形態に係るDSCの動作原理説明図。Explanatory drawing of the principle of operation of the DSC according to the embodiment. 実施の形態に係るDSCの電解液における電荷交換反応に基づく動作原理説明図。The operation principle explanatory drawing based on the charge exchange reaction in the electrolyte solution of DSC which concerns on embodiment. 実施の形態に係るDSCにおいて、第1多孔質半導体層(13)/色素分子(32)/電解液(14)間のエネルギーポテンシャルダイヤグラム。In DSC which concerns on embodiment, the energy potential diagram between a 1st porous semiconductor layer (13) / dye molecule | numerator (32) / electrolyte solution (14). 実施の形態に係るDSCにおいて、色素分子(32)/電解液(14)間のエネルギーポテンシャルダイヤグラムであって、図23のJ部分の拡大図。In DSC which concerns on embodiment, it is an energy potential diagram between a dye molecule (32) / electrolyte solution (14), Comprising: The enlarged view of J part of FIG. 実施の形態に係るDSCの各構成材料のエネルギーレベルと発電サイクルを示す説明図。Explanatory drawing which shows the energy level and electric power generation cycle of each component material of DSC which concern on embodiment. (a)実施の形態に係るDSCにおいて、基本セルを4個直列構成に配置した模式的断面構造図、(b)図26(a)の模式的回路表現。(A) In DSC which concerns on embodiment, the schematic cross-section figure which has arrange | positioned four basic cells in series structure, (b) The typical circuit expression of Fig.26 (a). (a)実施の形態に係るDSCにおいて、基本セルを4個並列構成に配置した模式的断面構造図、(b)図27(a)の模式的回路表現。(A) In DSC which concerns on embodiment, the schematic cross-section figure which has arrange | positioned four basic cells in parallel structure, (b) The schematic circuit representation of Fig.27 (a). 実施の形態に係るDSCの製造方法であって、(a)第2基板を前処理する工程図、(b)第2基板上に第2電極を形成する工程図、(c)第2電極上に触媒層を形成する工程図、(d)触媒層上に第2多孔質半導体層を形成後、第2多孔質半導体層に色素を浸漬する工程図、(e)第1基板を前処理後、第1基板上に第1電極を形成する工程図、(f)第1電極上に第1多孔質半導体層を形成後、第1多孔質半導体層に色素を浸漬する工程図、(g)図28(d)の工程後の第2基板と図28(f)の工程後の第1基板とを互いに対向させ、封止材を用いて貼り合わせる工程図、(h)開口部より内部に電解液を封入し、開口部を封止し、DSCセルを形成する工程図。It is a DSC manufacturing method according to the embodiment, (a) a process diagram for pre-processing the second substrate, (b) a process diagram for forming the second electrode on the second substrate, (c) on the second electrode (D) Step diagram of forming a second porous semiconductor layer on the catalyst layer and then immersing a dye in the second porous semiconductor layer, (e) After pretreatment of the first substrate (A) A process diagram for forming a first electrode on a first substrate, (f) a process diagram for immersing a dye in the first porous semiconductor layer after forming a first porous semiconductor layer on the first electrode, (g) FIG. 28D shows a step where the second substrate after the step of FIG. 28D and the first substrate after the step of FIG. 28F are opposed to each other, and are bonded using a sealing material. Process drawing which encloses electrolyte solution, seals an opening, and forms a DSC cell. 実施の形態に係るDSCのサンプル(テストセル)の基板内配置例とカットラインを示す模式的平面パターン構成図。The typical plane pattern block diagram which shows the example of arrangement | positioning in the board | substrate of the sample (test cell) of DSC which concerns on embodiment, and a cut line. 実施の形態に係るDSCのサンプル(テストセル)の別の基板内配置例とカットラインを示す模式的平面パターン構成図。The typical plane pattern block diagram which shows another example of arrangement | positioning in the board | substrate of the sample (test cell) of DSC which concerns on embodiment, and a cut line. 実施の形態に係るDSCのサンプル(テストセル)の更に別の基板内配置例とカットラインを示す模式的平面パターン構成図。The typical plane pattern block diagram which shows another example of arrangement | positioning in the board | substrate of the sample (test cell) of DSC which concerns on embodiment, and a cut line. 実施の形態に係るDSCの製造方法の一工程であって、第1基板上に複数の内部第1電極が形成された状態を示す平面図。The top view which is 1 process of the manufacturing method of DSC which concerns on embodiment, Comprising: The state in which the some internal 1st electrode was formed on the 1st board | substrate. 実施の形態に係るDSCの製造方法の一工程であって、第2基板上に複数の内部第2電極が形成された状態を示す平面図。The top view which is 1 process of the manufacturing method of DSC which concerns on embodiment, Comprising: The several internal 2nd electrode was formed on the 2nd board | substrate. 実施の形態に係るDSCの製造方法の一工程であって、第1基板と第2基板を封止材を介して貼り合わせた状態を示す平面図。The top view which is 1 process of the manufacturing method of DSC which concerns on embodiment, and shows the state which bonded together the 1st board | substrate and the 2nd board | substrate through the sealing material. 実施の形態に係るDSCの製造方法の一工程であって、図34のVII−VII線に沿う模式的断面構造図。FIG. 35 is a schematic cross-sectional structure diagram taken along the line VII-VII in FIG. 34, which is a process of the DSC manufacturing method according to the embodiment. 実施の形態に係るDSCの製造方法の一工程であって、横方向のスクライブラインを形成した状態を示す平面図。The top view which shows 1 step of the manufacturing method of DSC which concerns on embodiment, Comprising: The state which formed the scribe line of the horizontal direction. 実施の形態に係るDSCの製造方法の一工程であって、縦方向のスクライブラインをさらに形成した状態を示す平面図。The top view which is 1 process of the manufacturing method of DSC which concerns on embodiment, and shows the state which formed the scribe line of the vertical direction further. (a)実施の形態に係るDSCのセルを3個形成した構成を示す平面図、(b)3個のセルを直列接続した状態を示す説明図。(A) The top view which shows the structure which formed three cells of DSC which concern on embodiment, (b) The explanatory view which shows the state which connected the three cells in series. (a)実施の形態に係るDSCのセルを5個、直列接続した状態を示す模式図、(b)図39(a)の説明図、(c)図39(a)の構成例を示す平面図。(A) Schematic diagram showing a state in which five DSC cells according to the embodiment are connected in series, (b) an explanatory diagram of FIG. 39 (a), (c) a plane showing an example of the configuration of FIG. 39 (a) Figure. (a)実施の形態に係るDSCのセルをn個、タンデム構成に積層させた状態を示す模式図、(b)図40(a)の説明図。(A) The schematic diagram which shows the state which laminated | stacked the cell of n of DSC which concerns on embodiment, and the tandem structure, (b) Explanatory drawing of Fig.40 (a). (a)実施の形態に係るDSCのセルをn個、タンデム構成に積層させたものを並列接続した状態を示す模式図、(b)図41(a)の説明図。(A) The schematic diagram which shows the state which connected the thing which laminated | stacked the cell of n DSC which concerns on embodiment, and the tandem structure in parallel, (b) Explanatory drawing of Fig.41 (a). 光線L1、L2、L3の波長を示すグラフ。The graph which shows the wavelength of the light rays L1, L2, and L3. 実施の形態に係るDSCを搭載したリモコン装置の構成例を示す平面図。The top view which shows the structural example of the remote control device carrying DSC which concerns on embodiment. 実施の形態に係るDSCを搭載したリモコン装置の側面図。The side view of the remote control device carrying DSC which concerns on embodiment. 実施の形態に係るDSCを搭載したリモコン装置の他の構成例を示す側面図。The side view which shows the other structural example of the remote control device carrying DSC which concerns on embodiment. 実施の形態に係るDSCを搭載した卓上デジタル時計の構成例を示す鳥瞰図。The bird's-eye view which shows the structural example of the desktop digital timepiece carrying DSC which concerns on embodiment. (a)実施の形態に係るDSCを搭載した電子手帳を開いた状態を示す鳥瞰図、(b)閉じた状態を示す鳥瞰図。(A) Bird's-eye view which shows the state which opened the electronic notebook which mounts DSC which concerns on embodiment, (b) The bird's-eye view which shows the closed state. 実施の形態に係るDSCを搭載した電子辞書を開いた状態を示す鳥瞰図。The bird's-eye view which shows the state which opened the electronic dictionary carrying DSC which concerns on embodiment. 実施の形態に係るDSCを搭載したDSC駆動センサモジュールの模式的ブロック構成図。The typical block block diagram of the DSC drive sensor module carrying DSC which concerns on embodiment. 実施の形態に係るDSCを搭載した別のDSC駆動センサモジュールの模式的ブロック構成図。The typical block block diagram of another DSC drive sensor module carrying DSC which concerns on embodiment. 実施の形態に係るDSCを搭載したDSC駆動センサモジュールを適用したホームエネルギーマネージメントシステム(HEMS:Home Energy Management System)の構成例。The structural example of the home energy management system (HEMS: Home Energy Management System) to which the DSC drive sensor module carrying the DSC according to the embodiment is applied.

次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。   Next, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。   Further, the embodiments described below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the embodiments of the present invention include the material, shape, structure, The layout is not specified as follows. Various modifications can be made to the embodiment of the present invention within the scope of the claims.

以下の実施の形態に係るDSCにおいて、「透明」とは、透過率が約50%以上であるものと定義する。また「透明」とは、実施の形態に係るDSCにおいて、可視光線に対して、無色透明という意味でも使用する。可視光線は波長約360nm〜830nm程度、エネルギー約3.45eV〜1.49eV程度に相当し、この領域で透過率が50%以上あれば透明である。   In the DSC according to the following embodiment, “transparent” is defined as a transmittance of about 50% or more. In addition, “transparent” is also used to mean colorless and transparent to visible light in the DSC according to the embodiment. Visible light corresponds to a wavelength of about 360 nm to 830 nm and an energy of about 3.45 eV to 1.49 eV, and is transparent if the transmittance is 50% or more in this region.

[実施の形態]
DSCの色は、使用する色素固有のものである。そのため、新たな色味をもつDSCを製造する方法としては、(1)新たな色素を開発・合成する方法と、(2)2種類の既存色素を半導体電極に吸着させる方法の2つが考えられる。
[Embodiment]
The color of DSC is specific to the dye used. Therefore, there are two possible methods for producing a DSC having a new color: (1) a method for developing and synthesizing a new dye, and (2) a method for adsorbing two types of existing dyes to a semiconductor electrode. .

このうち、(1)の製造方法によると、太陽電池としての能力を発揮する色素の分子設計が容易ではない。しかしながら、有機分子設計の自由度の高さから所望の色味を得ることができる可能性がある。   Among these, according to the production method (1), it is not easy to design a molecule of a dye that exhibits the ability as a solar cell. However, there is a possibility that a desired color can be obtained due to the high degree of freedom in organic molecule design.

一方、(2)の製造方法は、色の自由度こそ(1)の製造方法に劣るものの、複雑な分子設計が不要である。また、使用した既存色素と同等の発電能力が得られる可能性がある点で優れている。   On the other hand, the production method (2) is inferior to the production method (1) in the degree of color freedom, but does not require complicated molecular design. Moreover, it is excellent in that a power generation capacity equivalent to that of the existing dye used may be obtained.

(比較例)
比較例に係るDSCの製造方法の一工程は、図1に示すように表される。この比較例に係るDSCの製造方法は、上記した(2)の製造方法に相当し、2種類の既存色素を半導体電極に吸着させる方法である。このような製造方法によると、以下に説明するように、2種類の色素溶液で順次色素吸着させるか、2種類の色素を混合した色素溶液で色素吸着させることとなる。
(Comparative example)
One step of the DSC manufacturing method according to the comparative example is expressed as shown in FIG. The DSC manufacturing method according to this comparative example corresponds to the manufacturing method of (2) described above, and is a method of adsorbing two types of existing dyes to a semiconductor electrode. According to such a manufacturing method, as will be described below, the dye is sequentially adsorbed by two kinds of dye solutions, or the dye is adsorbed by a dye solution in which two kinds of dyes are mixed.

すなわち、2種類の色素溶液で順次色素吸着させる場合は、図1(a)に示される青色の色素DyeAを有機溶媒に混合して、図1(c)に示される青色の色素溶液15Aを用意する。また、図1(b)に示される黄色の色素DyeBを有機溶媒に混合して、図1(d)に示される黄色の色素溶液15Bを用意する。次に、図1(c)に示される青色の色素溶液15Aに多孔質半導体層を有する基板(以下、単に「基板」という。)を浸漬し、青色の色素DyeAを吸着させる。その後、青色の色素溶液15Aから基板を引き上げ、図1(d)に示される黄色の色素溶液15Bに基板を浸漬し、黄色の色素DyeBを吸着させる。このような製造方法によると、後に基板を浸漬する黄色の色素DyeBが先に基板を浸漬した青色の色素DyeAに汚染される恐れがあり、また、色素吸着工程に要する時間が長くなる。   That is, when two types of dye solutions are sequentially adsorbed, the blue dye DyeA shown in FIG. 1 (a) is mixed with an organic solvent to prepare a blue dye solution 15A shown in FIG. 1 (c). To do. Also, a yellow dye solution 15B shown in FIG. 1 (d) is prepared by mixing the yellow dye DyeB shown in FIG. 1 (b) with an organic solvent. Next, a substrate having a porous semiconductor layer (hereinafter simply referred to as “substrate”) is immersed in the blue dye solution 15A shown in FIG. 1C to adsorb the blue dye DyeA. Thereafter, the substrate is pulled up from the blue dye solution 15A, and the substrate is immersed in the yellow dye solution 15B shown in FIG. 1 (d) to adsorb the yellow dye DyeB. According to such a manufacturing method, the yellow dye DyeB that immerses the substrate later may be contaminated by the blue dye DyeA that previously immerses the substrate, and the time required for the dye adsorption step increases.

一方、2種類の色素を混合した色素溶液で色素吸着させる場合は、図1(a)に示される青色の色素DyeAと、図1(b)に示される黄色の色素DyeBとを有機溶媒に混合して、図1(e)に示される緑色の混合色素溶液15A+15Bを用意する。次に、この混合色素溶液15A+15Bに基板を浸漬し、青色の色素DyeAと黄色の色素DyeBを吸着させる。このような製造方法によると、両色素の吸着量を個別に制御することが困難となり、製造のたびに色味が変化する恐れがある。   On the other hand, when adsorbing with a dye solution in which two kinds of dyes are mixed, the blue dye DyeA shown in FIG. 1 (a) and the yellow dye DyeB shown in FIG. 1 (b) are mixed in an organic solvent. Then, a green mixed dye solution 15A + 15B shown in FIG. 1 (e) is prepared. Next, the substrate is immersed in the mixed dye solution 15A + 15B to adsorb the blue dye DyeA and the yellow dye DyeB. According to such a production method, it is difficult to individually control the adsorption amounts of both dyes, and there is a possibility that the color may change every time the production is performed.

(DSC)
実施の形態に係るDSC200の模式的断面構造は、図2に示すように、第1基板(作用極側)20と、第1基板20上に配置された第1電極10と、第1電極10上に配置され、半導体微粒子と色素分子を備える第1多孔質半導体層13と、第1多孔質半導体層13と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液14と、電解液14と接し、半導体微粒子と色素分子を備える第2多孔質半導体層27と、第2多孔質半導体層27上に配置された触媒層19と、触媒層19上に配置された第2電極18と、第2電極18上に配置された第2基板(対極側)22と、第1基板20と第2基板22との間に配置され、電解液14を封止する封止材16とを備える。以下の説明では、色素Dye1が吸着する前の第1多孔質半導体層には符号12を使用し、色素Dye1が吸着した後の第1多孔質半導体層には符号13を使用する。また、色素Dye2が吸着する前の第2多孔質半導体層には符号26を使用し、色素Dye2が吸着した後の第2多孔質半導体層には符号27を使用する。
(DSC)
As shown in FIG. 2, the schematic cross-sectional structure of the DSC 200 according to the embodiment includes a first substrate (working electrode side) 20, a first electrode 10 disposed on the first substrate 20, and a first electrode 10. A first porous semiconductor layer 13 comprising semiconductor fine particles and pigment molecules, an electrolyte solution 14 in which a redox electrolyte is dissolved in a solvent, and an electrolyte solution 14. A second porous semiconductor layer 27 comprising semiconductor fine particles and dye molecules; a catalyst layer 19 disposed on the second porous semiconductor layer 27; a second electrode 18 disposed on the catalyst layer 19; and a second electrode. 18 includes a second substrate (counter electrode side) 22 disposed on 18, and a sealing material 16 disposed between the first substrate 20 and the second substrate 22 and sealing the electrolytic solution 14. In the following description, reference numeral 12 is used for the first porous semiconductor layer before the dye Dye1 is adsorbed, and reference numeral 13 is used for the first porous semiconductor layer after the dye Dye1 is adsorbed. Further, reference numeral 26 is used for the second porous semiconductor layer before the dye Dye2 is adsorbed, and reference numeral 27 is used for the second porous semiconductor layer after the dye Dye2 is adsorbed.

ここで、第1多孔質半導体層12および第2多孔質半導体層26は、例えば、TiO2、ZnO、WO3、InO3、ZrO2、TaO2、NbO5、Nb23、SnO2などの酸化物半導体を用いて形成することができる。特に、効率面から安価なTiO2(アナターゼ型、ルチル型)が主に用いられる。第1多孔質半導体層12および第2多孔質半導体層26は、例えば、スクリーン印刷技術、スピンコート技術、ディッピング、スプレーコート技術などを用いて形成することができる。 Here, the first porous semiconductor layer 12 and the second porous semiconductor layer 26 is, for example, TiO 2, ZnO, WO 3 , InO 3, ZrO 2, TaO 2, NbO 5, Nb 2 O 3, SnO 2 , etc. The oxide semiconductor can be used. In particular, TiO 2 (anatase type, rutile type) which is inexpensive from the viewpoint of efficiency is mainly used. The first porous semiconductor layer 12 and the second porous semiconductor layer 26 can be formed using, for example, screen printing technology, spin coating technology, dipping, spray coating technology, or the like.

また、第1多孔質半導体層12と第2多孔質半導体層26のそれぞれに異なる種類の色素Dye1・Dye2を吸着させることができる。例えば、第1多孔質半導体層12および第2多孔質半導体層26のうちの一方に吸着させる色素はD131(黄)であり、他方に吸着させる色素はSQ2(青)であっても良い。あるいは、第1多孔質半導体層12および第2多孔質半導体層26のうちの一方に吸着させる色素はD205(赤)であり、他方に吸着させる色素はSQ2(青)であっても良い。   Also, different types of dyes Dye1 and Dye2 can be adsorbed to the first porous semiconductor layer 12 and the second porous semiconductor layer 26, respectively. For example, the dye adsorbed on one of the first porous semiconductor layer 12 and the second porous semiconductor layer 26 may be D131 (yellow), and the dye adsorbed on the other may be SQ2 (blue). Alternatively, the dye adsorbed on one of the first porous semiconductor layer 12 and the second porous semiconductor layer 26 may be D205 (red), and the dye adsorbed on the other may be SQ2 (blue).

もちろん、第1多孔質半導体層12と第2多孔質半導体層26とで吸着させる色素を入れ替えても良い。ただし、第1多孔質半導体層12に吸着させる色素Dye1は、第2多孔質半導体層26に吸着させる色素Dye2よりも発電特性の高い色素であるのが望ましい。   Of course, the dyes adsorbed by the first porous semiconductor layer 12 and the second porous semiconductor layer 26 may be interchanged. However, the dye Dye1 adsorbed on the first porous semiconductor layer 12 is desirably a dye having higher power generation characteristics than the dye Dye2 adsorbed on the second porous semiconductor layer 26.

また、1つのDSCセル内の第1多孔質半導体層12または第2多孔質半導体層26において、特定の領域と他の特定の領域とに異なる種類の色素を吸着させても良い。あるいは、1つのDSCセル内の第1多孔質半導体層12または第2多孔質半導体層26において、特定の領域と他の特定の領域とで膜厚が異なっても良い。   Further, in the first porous semiconductor layer 12 or the second porous semiconductor layer 26 in one DSC cell, different types of dyes may be adsorbed in a specific region and another specific region. Alternatively, in the first porous semiconductor layer 12 or the second porous semiconductor layer 26 in one DSC cell, the film thickness may be different between a specific region and another specific region.

また、色素Dye1・Dye2は、レッドダイ(N719)、ブラックダイ(N749)、D131、D205、SQ2、フタロシアニン系色素、ポルフィリン系色素などを適用することができる。   As the dyes Dye1 and Dye2, red dye (N719), black dye (N749), D131, D205, SQ2, phthalocyanine dye, porphyrin dye, and the like can be applied.

また、第1基板20または第2基板22は、例えば、ガラス基板、プラスチック基板、透明電極が全面に形成された透明電極付きのガラス基板またはプラスチック基板などで形成することができる。光を照射するため、第1基板20・第2基板22は、照射光(白色光)に対して、透明であることが望ましい。なお、第1基板20・第2基板22の光が入射する側に反射防止膜などをコーティングしても良い。   The first substrate 20 or the second substrate 22 can be formed of, for example, a glass substrate, a plastic substrate, a glass substrate with a transparent electrode having a transparent electrode formed on the entire surface, a plastic substrate, or the like. In order to irradiate light, it is desirable that the first substrate 20 and the second substrate 22 are transparent to the irradiation light (white light). An antireflection film or the like may be coated on the light incident side of the first substrate 20 and the second substrate 22.

また、第1電極10および第2電極18は、例えば、ITO、FTO、ZnO、SnOなどの透明電極で形成される。第1基板10・第2電極18上に電極加工し、FTO付き基板、金属などのグリッド付き基板、或いは上記の複合基板としても良い。 The first electrode 10 and second electrode 18, for example, ITO, FTO, ZnO, is formed of a transparent electrode such as SnO 2. Electrodes may be processed on the first substrate 10 and the second electrode 18 to form a substrate with FTO, a substrate with a grid such as metal, or the composite substrate described above.

また、触媒層19は、例えば、Pt、炭素、若しくは、導電性高分子などで構成されていても良い。導電性高分子は、例えば、PEDOT:PSSなどで構成されていても良い。   Further, the catalyst layer 19 may be made of, for example, Pt, carbon, or a conductive polymer. The conductive polymer may be made of, for example, PEDOT: PSS.

また、電解液14としては、γブチロラクトン、炭酸プロピレン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどを用いることができる。また、場合によっては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリルなどを用いても良い。   Further, as the electrolytic solution 14, γ-butyrolactone, propylene carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, or the like can be used. In some cases, acetonitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, or the like may be used.

(製造方法)
実施の形態に係るDSC200の製造方法は、図3〜図5に示すように表される。図3〜図5に示すように、実施の形態に係るDSC200の製造方法は、第1基板20上に第1電極10を形成する工程と、第1電極10上に半導体微粒子を有する第1多孔質半導体層12を形成する工程と、第1多孔質半導体層12を色素溶液15Aに浸漬させて色素分子(色素Dye1)を吸着させる工程と、第2基板22上に第2電極18を形成する工程と、第2電極18上に触媒層19を形成する工程と、触媒層19上に半導体微粒子を有する第2多孔質半導体層26を形成する工程と、第2多孔質半導体層26を色素溶液15Bに浸漬させて色素分子(色素Dye2)を吸着させる工程と、第1基板20と第2基板22とを互いに対向させ、封止材16を用いて貼り合わせる工程と、開口部よりDSCセル内部に電解液14を封入し、開口部を封止する工程とを有する。第1多孔質半導体層12に色素Dye1を吸着させる工程と、第2多孔質半導体層26に色素Dye2を吸着させる工程とは同時に行われても良い。以下、このような製造方法を図面に従って更に詳しく説明する。
(Production method)
The manufacturing method of DSC 200 according to the embodiment is expressed as shown in FIGS. As shown in FIGS. 3 to 5, the manufacturing method of the DSC 200 according to the embodiment includes a step of forming the first electrode 10 on the first substrate 20 and a first porous body having semiconductor fine particles on the first electrode 10. Forming the porous semiconductor layer 12, immersing the first porous semiconductor layer 12 in the dye solution 15A to adsorb the dye molecules (dye Dye1), and forming the second electrode 18 on the second substrate 22. A step of forming a catalyst layer 19 on the second electrode 18, a step of forming a second porous semiconductor layer 26 having semiconductor fine particles on the catalyst layer 19, and a step of forming the second porous semiconductor layer 26 into a dye solution. The step of adsorbing the dye molecules (dye Dye2) by immersing in 15B, the step of adhering the first substrate 20 and the second substrate 22 together using the sealing material 16, and the inside of the DSC cell from the opening Enclose electrolyte 14 in And a step of sealing the opening. The step of adsorbing the dye Dye1 on the first porous semiconductor layer 12 and the step of adsorbing the dye Dye2 on the second porous semiconductor layer 26 may be performed simultaneously. Hereinafter, such a manufacturing method will be described in more detail with reference to the drawings.

まず、図3(a)に示すように、第1基板20上に第1電極10をパターン形成する。第1基板20は、ガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板等で構成可能であり、また、透明電極が全面に形成された透明電極付きのガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板を用いることもできる。第1電極10は、スクリーン印刷で塗布されるITO微粒子含有膜を大気焼結およびN雰囲気下の熱処理を行なって形成可能であり、また、透明電極付きのガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板であれば各種エッチング法によりパターン形成することもできる。 First, as shown in FIG. 3A, the first electrode 10 is pattern-formed on the first substrate 20. The first substrate 20 can be composed of a glass substrate, a flexible plastic substrate, or the like, and a glass substrate with a transparent electrode with a transparent electrode formed on the entire surface or a flexible plastic substrate can also be used. The first electrode 10 can be formed by subjecting an ITO fine particle-containing film applied by screen printing to air sintering and heat treatment in an N 2 atmosphere, and can be a glass substrate with a transparent electrode or a flexible plastic substrate. For example, the pattern can be formed by various etching methods.

次に、図3(b)に示すように、図3(a)の工程後の第1電極10上に第1多孔質半導体層12を形成する。第1多孔質半導体層12は、スクリーン印刷等を応用して形成することができる。   Next, as shown in FIG. 3B, a first porous semiconductor layer 12 is formed on the first electrode 10 after the step of FIG. The first porous semiconductor layer 12 can be formed by applying screen printing or the like.

次に、図3(c)に示すように、色素Dye1を有機溶媒に混合した色素溶液15Aを容器23Aに収容する。例えば、色素Dye1としてはD131(黄)を用いることができる。このような色素溶液15Aに図3(b)の工程後の第1多孔質半導体層12を浸漬し、第1多孔質半導体層12に色素Dye1を吸着させる。   Next, as shown in FIG. 3C, a dye solution 15A in which the dye Dye1 is mixed with an organic solvent is accommodated in a container 23A. For example, D131 (yellow) can be used as the dye Dye1. The first porous semiconductor layer 12 after the step of FIG. 3B is immersed in such a dye solution 15A, and the dye Dye1 is adsorbed to the first porous semiconductor layer 12.

一方、図4(a)に示すように、第2基板22上に第2電極18をパターン形成する。第2基板22は、第1基板20と同様、ガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板等で構成可能である。第2電極18は、第1電極10と同様、スクリーン印刷で塗布されるITO微粒子含有膜を大気焼結およびN雰囲気下の熱処理を行なって形成可能である。 On the other hand, as shown in FIG. 4A, the second electrode 18 is patterned on the second substrate 22. Similar to the first substrate 20, the second substrate 22 can be composed of a glass substrate, a flexible plastic substrate, or the like. Similar to the first electrode 10, the second electrode 18 can be formed by subjecting an ITO fine particle-containing film applied by screen printing to air sintering and heat treatment in an N 2 atmosphere.

次に、図4(b)に示すように、図4(a)の工程後の第2電極18上に触媒層19を形成する。触媒層19は、スクリーン印刷等によって形成することができる。   Next, as shown in FIG. 4B, a catalyst layer 19 is formed on the second electrode 18 after the step of FIG. The catalyst layer 19 can be formed by screen printing or the like.

次に、図4(c)に示すように、図4(b)の工程後の触媒層19上に第2多孔質半導体層26を形成する。第2多孔質半導体層26は、スクリーン印刷等を応用して形成することができる。   Next, as shown in FIG. 4C, the second porous semiconductor layer 26 is formed on the catalyst layer 19 after the step of FIG. The second porous semiconductor layer 26 can be formed by applying screen printing or the like.

次に、図4(d)に示すように、色素Dye2を有機溶媒に混合した色素溶液15Bを容器23Bに収容する。例えば、色素Dye2としてはSQ2(青)を用いることができる。このような色素溶液15Bに図4(c)の工程後の第2多孔質半導体層26を浸漬し、第2多孔質半導体層26に色素Dye2を吸着させる。   Next, as shown in FIG. 4D, a dye solution 15B in which the dye Dye2 is mixed with an organic solvent is accommodated in a container 23B. For example, SQ2 (blue) can be used as the dye Dye2. The second porous semiconductor layer 26 after the step of FIG. 4C is immersed in such a dye solution 15B, and the dye Dye2 is adsorbed to the second porous semiconductor layer 26.

その後、第1基板20と第2基板22とを色素溶液15A・15Bから引き上げて互いに対向させ、封止材16を用いて貼り合わせる。そして、開口部よりDSCセル内部に電解液14を封入し、開口部を封止する。これにより、図5に示すように、外部から光子(hν)が光照射されると、2種類の色素Dye1・Dye2の組み合わせにより、新たな色を表現することができる。ここでは、色素Dye1はD131(黄)であり、色素Dye2はSQ2(青)である場合を想定しているため、この2色素による緑色のDSC200を製造することが可能である。   Thereafter, the first substrate 20 and the second substrate 22 are pulled up from the dye solutions 15 </ b> A and 15 </ b> B so as to face each other and are bonded together using the sealing material 16. Then, the electrolytic solution 14 is sealed inside the DSC cell from the opening, and the opening is sealed. Thereby, as shown in FIG. 5, when photons (hν) are irradiated from the outside, a new color can be expressed by a combination of two kinds of dyes Dye1 and Dye2. Here, since it is assumed that the dye Dye1 is D131 (yellow) and the dye Dye2 is SQ2 (blue), it is possible to manufacture the green DSC 200 using these two dyes.

ここでは、第1多孔質半導体層12にD131(黄)を吸着させ、第2多孔質半導体層26にSQ2(青)させることとしているが、色素Dye1・Dye2の組み合わせは様々あり、適宜変更することができる。例えば、第1多孔質半導体層12にD205(赤)を吸着させ、第2多孔質半導体層26にSQ2(青)を吸着させても良い。この場合は、D205(赤)とSQ2(青)の組み合わせにより、紫色のDSC200を製造することが可能である。   Here, D131 (yellow) is adsorbed on the first porous semiconductor layer 12 and SQ2 (blue) is adsorbed on the second porous semiconductor layer 26. However, there are various combinations of the dyes Dye1 and Dye2, and they are changed as appropriate. be able to. For example, D205 (red) may be adsorbed on the first porous semiconductor layer 12, and SQ2 (blue) may be adsorbed on the second porous semiconductor layer 26. In this case, the purple DSC 200 can be manufactured by a combination of D205 (red) and SQ2 (blue).

また、第1多孔質半導体層12に吸着させる色素Dye1は、第2多孔質半導体層26に吸着させる色素Dye2よりも発電特性の高い色素であるのが望ましい。すなわち、第1多孔質半導体層12と第2多孔質半導体層26とで吸着させる色素を入れ替えても、その組み合わせとして表現される色は変化しない。しかしながら、発電に寄与する色素は、作用極である第1電極10に吸着させた色素であるため、より発電特性の高い色素を第1多孔質半導体層12に吸着させれば、より発電効率の良いDSC200を製造することが可能である。   The dye Dye1 adsorbed on the first porous semiconductor layer 12 is preferably a dye having higher power generation characteristics than the dye Dye2 adsorbed on the second porous semiconductor layer 26. That is, even if the dyes adsorbed by the first porous semiconductor layer 12 and the second porous semiconductor layer 26 are exchanged, the color expressed as the combination does not change. However, since the dye that contributes to power generation is the dye adsorbed on the first electrode 10 that is the working electrode, if a dye having higher power generation characteristics is adsorbed to the first porous semiconductor layer 12, the power generation efficiency is further improved. A good DSC 200 can be manufactured.

(色素)
実施の形態に係るDSCに用いられる色素を示す化学構造式であって、Indoline系色素(D149)を示す化学構造式は、図6(a)に示すように表され、N719を示す化学構造式は、図6(b)に示すように表され、D131を示す化学構造式は、図6(c)に示すように表される。
(Dye)
6 is a chemical structural formula showing the dye used in the DSC according to the embodiment, and the chemical structural formula showing the Indoline dye (D149) is expressed as shown in FIG. Is represented as shown in FIG. 6 (b), and the chemical structural formula showing D131 is represented as shown in FIG. 6 (c).

実施の形態に係るDSC200に用いられる別の色素を示す化学構造式であって、赤色を呈するD205の化学構造式は、図7(a)に示すように表され、緑色を呈するポルフィリン系色素を示す化学構造式は、図7(b)に示すように表される。また、一般的な青色色素としてフタロシアニン系色素が知られている。もちろん、実施の形態に係るDSC200に用いられる色素Dye1・Dye2はこれらに限定されるものではなく、種々の色素Dye1・Dye2を適宜選択することが可能である。   7 is a chemical structural formula showing another dye used in the DSC 200 according to the embodiment, and the chemical structural formula of D205 showing a red color is expressed as shown in FIG. The chemical structural formula shown is represented as shown in FIG. Further, phthalocyanine dyes are known as general blue dyes. Of course, the dyes Dye1 and Dye2 used in the DSC 200 according to the embodiment are not limited to these, and various dyes Dye1 and Dye2 can be appropriately selected.

(色の配置例)
実施の形態に係るDSC200における色の配置例を示す模式的平面パターン構成は、図8に示すように表される。図8(a)に示すように、第2基板22上のL字型領域において、B(青)の色素Dye2を吸着させた第2多孔質半導体層27を形成しても良い。また、図8(b)に示すように、第1基板20上の逆L字型領域において、Y(黄)の色素Dye1を吸着させた第1多孔質半導体層13を形成しても良い。このような第1基板20と第2基板22とを貼り合わせると、図8(c)に示すように、L字型領域と逆L字型領域とが重なった重複領域にG(緑)、重複領域を除くL字型領域にB(青)、重複領域を除く逆L字型領域にY(黄)を配置することができる。
(Color arrangement example)
A schematic planar pattern configuration showing an example of color arrangement in the DSC 200 according to the embodiment is expressed as shown in FIG. As shown in FIG. 8A, in the L-shaped region on the second substrate 22, the second porous semiconductor layer 27 that adsorbs the B (blue) dye Dye2 may be formed. Further, as shown in FIG. 8B, in the inverted L-shaped region on the first substrate 20, the first porous semiconductor layer 13 in which the Y (yellow) dye Dye1 is adsorbed may be formed. When the first substrate 20 and the second substrate 22 are bonded to each other, as shown in FIG. 8C, G (green), and an overlapping region where the L-shaped region and the inverted L-shaped region overlap each other, B (blue) can be arranged in the L-shaped region excluding the overlapping region, and Y (yellow) can be arranged in the inverted L-shaped region excluding the overlapping region.

更に、図8(a)に示すように、第2基板22上のL字型領域以外の領域に赤色(R)の色素Dye2を吸着させるとともに、図8(b)に示すように、第1基板20上の逆L字型領域以外の領域にもR(赤)の色素Dye1を吸着させても良い。この場合は、図8(c)に示すように、第1基板20と第2基板22とを貼り合わせると、L字型領域と逆L字型領域とで囲われた中央領域にR(赤)を配置することができる。   Further, as shown in FIG. 8A, the red (R) dye Dye2 is adsorbed to a region other than the L-shaped region on the second substrate 22, and as shown in FIG. The R (red) dye Dye1 may also be adsorbed to regions other than the inverted L-shaped region on the substrate 20. In this case, as shown in FIG. 8C, when the first substrate 20 and the second substrate 22 are bonded together, R (red) is formed in the central region surrounded by the L-shaped region and the inverted L-shaped region. ) Can be arranged.

このように、1つのDSCセル内の第1多孔質半導体層12または第2多孔質半導体層26において、特定の領域と他の特定の領域とに異なる種類の色素を吸着させると、1つのDSCセル内で複数の色を表現することが可能となる。   In this way, when different types of dyes are adsorbed in a specific region and another specific region in the first porous semiconductor layer 12 or the second porous semiconductor layer 26 in one DSC cell, one DSC A plurality of colors can be expressed in the cell.

あるいは、1つのDSCセル内の第1多孔質半導体層12または第2多孔質半導体層26において、特定の領域と他の特定の領域とで膜厚が異なっても良い。すなわち、第1多孔質半導体層12や第2多孔質半導体層26は、酸化チタン(TiO2)などをスクリーン印刷することにより形成することができる。そのため、スクリーン印刷する回数を特定の領域と他の特定の領域とで異ならせれば、特定の領域と他の特定の領域とで酸化チタンの膜厚を異ならせることができる。例えば、Y(黄)の色素Dye1を第1多孔質半導体層12に吸着させた場合は、その膜厚が厚いほどオレンジ色に近い黄色になる。このように、膜厚を異ならせて色素を吸着させれば、特定の領域と他の特定の領域とで色の度合いを変化させることが可能である。 Alternatively, in the first porous semiconductor layer 12 or the second porous semiconductor layer 26 in one DSC cell, the film thickness may be different between a specific region and another specific region. That is, the first porous semiconductor layer 12 and the second porous semiconductor layer 26 can be formed by screen printing titanium oxide (TiO 2 ) or the like. Therefore, if the number of screen printings is made different between a specific region and another specific region, the film thickness of titanium oxide can be made different between the specific region and the other specific region. For example, when the dye Dye1 of Y (yellow) is adsorbed to the first porous semiconductor layer 12, the yellow color becomes closer to orange as the film thickness increases. As described above, if the pigment is adsorbed by changing the film thickness, the degree of color can be changed between a specific region and another specific region.

実施の形態に係るDSC200における別の色の配置例を示す模式的平面パターン構成は、図9に示すように表される。すなわち、実際のアプリケーションでは、封止材16が交差するなど、複雑な封止パターンとなる場合がある。このような場合、封止材16で仕切られたセル領域ごとに異なる色素Dyeを吸着させれば、セル領域ごとに異なる色を配置することが可能である。   A schematic planar pattern configuration showing another color arrangement example in the DSC 200 according to the embodiment is expressed as shown in FIG. That is, in an actual application, there may be a complicated sealing pattern in which the sealing material 16 intersects. In such a case, if a different dye Dye is adsorbed for each cell region partitioned by the sealing material 16, a different color can be arranged for each cell region.

例えば、図9(a)は、矩形の封止パターンにおける色の配置例を示す。図9(a)に示すように、矩形の封止パターンの内部を更に封止材16により5つのセル領域に仕切り、それぞれのセル領域に異なる色を配置しても良い。   For example, FIG. 9A shows a color arrangement example in a rectangular sealing pattern. As shown in FIG. 9A, the interior of the rectangular sealing pattern may be further divided into five cell regions by the sealing material 16, and different colors may be arranged in the respective cell regions.

また、図9(b)は、花形の封止パターンにおける色の配置例を示す。図9(b)に示すように、5枚の花びらと茎の形を封止材16により形成し、それぞれのセル領域に異なる色を配置しても良い。   FIG. 9B shows an example of color arrangement in the flower-shaped sealing pattern. As shown in FIG. 9B, the shape of five petals and stems may be formed by the sealing material 16, and different colors may be arranged in the respective cell regions.

また、図9(c)は、円形の封止パターンにおける色の配置例を示す。図9(c)に示すように、大きさの異なる4つの円を封止材16により形成し、それぞれのセル領域に異なる色を配置しても良い。   FIG. 9C shows an example of color arrangement in a circular sealing pattern. As shown in FIG. 9C, four circles having different sizes may be formed by the sealing material 16, and different colors may be arranged in the respective cell regions.

また、図9(d)は、蝶形の封止パターンにおける色の配置例を示す。図9(d)に示すように、2枚の羽と胴体からなる蝶の形を封止材16により形成し、それぞれのセル領域に異なる色を配置しても良い。   FIG. 9D shows an example of color arrangement in a butterfly-shaped sealing pattern. As shown in FIG. 9D, a butterfly shape composed of two wings and a body may be formed by the sealing material 16, and different colors may be arranged in the respective cell regions.

実施の形態に係るDSC200における更に別の色の配置例を示す模式的平面パターン構成は、図10に示すように表される。図10に示すように、円形の封止材16を別の円形の封止材16と連結することで、5つの輪30A〜30Eが連結された封止パターンを形成している。5つの輪30A〜30Eで仕切られた各セル領域には第1多孔質半導体層13(第2多孔質半導体層27)が配置されている。セル領域ごとに異なる色素Dye1(Dye2)を吸着させれば、セル領域ごとに異なる色を配置することが可能である。   A schematic planar pattern configuration showing still another color arrangement example in the DSC 200 according to the embodiment is expressed as shown in FIG. As shown in FIG. 10, a sealing pattern in which five rings 30 </ b> A to 30 </ b> E are connected is formed by connecting a circular sealing material 16 to another circular sealing material 16. The first porous semiconductor layer 13 (second porous semiconductor layer 27) is disposed in each cell region partitioned by the five rings 30A to 30E. If different dyes Dye1 (Dye2) are adsorbed for each cell region, different colors can be arranged for each cell region.

このような交差部を有する複雑な封止パターンの形成方法は特に限定されるものではない。例えば、封止材16を焼成することで第1基板20と第2基板22とを貼り合わせるようにしても良い。このようにすれば、封止材16の交差部で熱だまりが発生することがなく、また、ピッチの狭い封止パターンにも対応が可能である。   The formation method of the complicated sealing pattern which has such an intersection part is not specifically limited. For example, the first substrate 20 and the second substrate 22 may be bonded together by baking the sealing material 16. In this way, heat accumulation does not occur at the intersection of the sealing material 16, and it is possible to cope with a sealing pattern with a narrow pitch.

以上のように、実施の形態では、第1多孔質半導体層12と第2多孔質半導体層26のそれぞれに異なる種類の色素Dye1・Dye2を吸着させるようにしているため、色彩に富んだDSC200を製造することができる。具体的には、作用極と対極の両方に酸化物半導体電極を備え、その2つの酸化物半導体電極のそれぞれに異なる種類の色素Dye1・Dye2を吸着させるようにしているため、2種類の色素Dye1・Dye2の組み合わせにより、新たな色を表現することが可能である。   As described above, in the embodiment, since the different types of dyes Dye1 and Dye2 are adsorbed to the first porous semiconductor layer 12 and the second porous semiconductor layer 26, the color-rich DSC 200 is obtained. Can be manufactured. Specifically, the oxide semiconductor electrodes are provided on both the working electrode and the counter electrode, and different types of dyes Dye1 and Dye2 are adsorbed to each of the two oxide semiconductor electrodes. A new color can be expressed by combining Dye2.

比較例では、2種類の色素溶液15A・15Bで順次色素吸着させるようにしているが、この方法では、色素溶液15A・15Bが互いに汚染される恐れがあり、また、色素吸着工程に要する時間が長くなる。それに対して、本実施の形態によれば、作用極と対極とを別々の色素溶液15A・15Bに浸漬するため、色素溶液15A・15Bが互いに汚染される問題が生じない。また、作用極に色素Dye1を吸着させる工程と対極に色素Dye2を吸着させる工程とを同時に行うことができるため、色素吸着工程に要する時間を短縮することが可能である。   In the comparative example, two types of dye solutions 15A and 15B are sequentially adsorbed with the dye. However, in this method, the dye solutions 15A and 15B may be contaminated with each other, and the time required for the dye adsorption process is increased. become longer. On the other hand, according to this embodiment, since the working electrode and the counter electrode are immersed in the separate dye solutions 15A and 15B, there is no problem that the dye solutions 15A and 15B are contaminated with each other. In addition, since the step of adsorbing the dye Dye1 to the working electrode and the step of adsorbing the dye Dye2 to the counter electrode can be performed simultaneously, the time required for the dye adsorption step can be shortened.

また、本実施の形態では、2種類の色素溶液15A・15Bが独立しているため、互いの色素溶液15A・15Bの添加剤濃度(共吸着剤など)や色素濃度の管理を行うことが容易である。そのため、製造のたびに色味が変化する問題が生じにくい。   In the present embodiment, since the two types of dye solutions 15A and 15B are independent, it is easy to manage the additive concentration (co-adsorbent etc.) and the dye concentration of the dye solutions 15A and 15B. It is. Therefore, the problem that the color changes every time the product is manufactured is less likely to occur.

更に、本実施の形態では、1つのDSCセル内で複数の色を表現することができるため、意匠性に富んだDSC200を製造することができる。このようなDSC200は、ユーザの目に触れる機会が多い電子機器(例えば、建物の壁や雨よけなどの建材に使用する発電素子)に適用すると、特に効果的である。   Furthermore, in this embodiment, since a plurality of colors can be expressed in one DSC cell, it is possible to manufacture a DSC 200 that is rich in design. Such a DSC 200 is particularly effective when applied to an electronic device (for example, a power generation element used for a building material such as a building wall or a rain cover) that is frequently exposed to the user's eyes.

なお、ここでは、第1多孔質半導体層12と第2多孔質半導体層26のそれぞれに異なる種類の色素Dye1・Dye2を吸着させることとしているが、本実施の形態はこれに限定されるものではない。すなわち、第1多孔質半導体層12と第2多孔質半導体層26のそれぞれに同一の色素Dye1・Dye2を吸着させても良いのはもちろんである。   Here, different types of dyes Dye1 and Dye2 are adsorbed to the first porous semiconductor layer 12 and the second porous semiconductor layer 26, respectively, but the present embodiment is not limited to this. Absent. That is, it goes without saying that the same dyes Dye1 and Dye2 may be adsorbed to the first porous semiconductor layer 12 and the second porous semiconductor layer 26, respectively.

〔具体例〕
以下、実施の形態に係るDSC200の具体例を詳細に説明する。もちろん、以下に例示するDSC200においても、第1多孔質半導体層12と第2多孔質半導体層26のそれぞれに色素Dye1・Dye2を吸着させることができる。
〔Concrete example〕
Hereinafter, a specific example of the DSC 200 according to the embodiment will be described in detail. Of course, also in the DSC 200 exemplified below, the dyes Dye1 and Dye2 can be adsorbed to the first porous semiconductor layer 12 and the second porous semiconductor layer 26, respectively.

(DSCの具体例1)
実施の形態に係るDSC200の模式的平面パターン構成は、図11に示すように表され、図11のI−I線に沿う模式的断面構造は、図12に示すように表され、図11のII−II線に沿う模式的断面構造は、図13に示すように表され、図11のIII−III線に沿う模式的断面構造は、図14に示すように表される。
(Specific example 1 of DSC)
A schematic planar pattern configuration of the DSC 200 according to the embodiment is expressed as shown in FIG. 11, and a schematic cross-sectional structure taken along line II in FIG. 11 is expressed as shown in FIG. A schematic cross-sectional structure taken along line II-II is represented as shown in FIG. 13, and a schematic cross-sectional structure taken along line III-III in FIG. 11 is represented as shown in FIG.

実施の形態に係るDSC200は、図11〜図14に示すように、第1基板20と、第1基板20上に配置された第1電極10と、第1電極10上に配置され、半導体微粒子と色素分子を備える第1多孔質半導体層13と、第1多孔質半導体層13と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液14と、電解液14に接する第2電極(対極)18と、第2電極18上に配置された第2基板22と、電解液14に接して第2電極18の表面上に配置される触媒層19と、電解液14に接して触媒層19の表面上に配置される第2多孔質半導体層27と、第1電極10・第2電極18間に配置され、電解液14を封止する封止材16とを備える。   As shown in FIGS. 11 to 14, the DSC 200 according to the embodiment includes a first substrate 20, a first electrode 10 disposed on the first substrate 20, a semiconductor fine particle disposed on the first electrode 10. And a first porous semiconductor layer 13 having a dye molecule, an electrolyte solution 14 in contact with the first porous semiconductor layer 13 and having a redox electrolyte dissolved in a solvent, and a second electrode (counter electrode) 18 in contact with the electrolyte solution 14 The second substrate 22 disposed on the second electrode 18, the catalyst layer 19 disposed on the surface of the second electrode 18 in contact with the electrolytic solution 14, and the surface of the catalyst layer 19 in contact with the electrolytic solution 14 A second porous semiconductor layer 27 disposed between the first electrode 10 and the second electrode 18, and a sealing material 16 that seals the electrolytic solution 14.

実施の形態に係るDSC200において、封止材16は、図11〜図14に示すように、第1電極10・第2電極18に接触している。符号3a・3bは、電解液14の注入用の開口部の封止材3a・3bである。   In the DSC 200 according to the embodiment, the sealing material 16 is in contact with the first electrode 10 and the second electrode 18 as shown in FIGS. Reference numerals 3 a and 3 b denote sealing materials 3 a and 3 b for the opening for injecting the electrolytic solution 14.

(DSCの具体例2)
実施の形態に係るDSC200の模式的平面パターン構成は、図15に示すように表され、図15のIV−IV線に沿う模式的断面構造は、図16に示すように表され、図15のV−V線に沿う模式的断面構造は、図17に示すように表され、図15のVI−VI線に沿う模式的断面構造は、図18に示すように表され、図15のA部分の拡大された模式的平面パターン構成は、図19に示すように表される。
(Specific example 2 of DSC)
A schematic plane pattern configuration of the DSC 200 according to the embodiment is expressed as shown in FIG. 15, and a schematic cross-sectional structure taken along line IV-IV in FIG. 15 is expressed as shown in FIG. A schematic cross-sectional structure along the line VV is represented as shown in FIG. 17, and a schematic cross-sectional structure along the line VI-VI in FIG. 15 is represented as shown in FIG. An enlarged schematic planar pattern configuration is expressed as shown in FIG.

実施の形態に係るDSC200は、図15〜図19に示すように、第1基板20と、第1基板20上に配置された内部第1電極10Aと、内部第1電極10A上に配置された第1多孔質半導体層13と、第1多孔質半導体層13と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液14と、電解液14に接する内部第2電極(対極)18Aと、内部第2電極18A上に配置された第2基板22と、電解液14に接して内部第2電極18Aの表面上に配置される触媒層19と、電解液14に接して触媒層19の表面上に配置される第2多孔質半導体層27と、第1基板20と第2基板22との間に配置され、電解液14を封止する封止材16とを備える。   As shown in FIGS. 15 to 19, the DSC 200 according to the embodiment is disposed on the first substrate 20, the internal first electrode 10 </ b> A disposed on the first substrate 20, and the internal first electrode 10 </ b> A. The first porous semiconductor layer 13, the electrolytic solution 14 in contact with the first porous semiconductor layer 13, the redox electrolyte dissolved in the solvent, the internal second electrode (counter electrode) 18 A in contact with the electrolytic solution 14, and the internal second The second substrate 22 disposed on the electrode 18A, the catalyst layer 19 disposed on the surface of the internal second electrode 18A in contact with the electrolytic solution 14, and the surface of the catalyst layer 19 disposed in contact with the electrolytic solution 14 A second porous semiconductor layer 27 and a sealing material 16 that is disposed between the first substrate 20 and the second substrate 22 and seals the electrolytic solution 14.

また、実施の形態に係るDSC200は、図15〜図19に示すように、封止材16の外部の第1基板20上に配置された外部第1電極10Bと、封止材16の外部の第2基板22上に配置された外部第2電極18Bとを備えていても良い。   In addition, as shown in FIGS. 15 to 19, the DSC 200 according to the embodiment includes an external first electrode 10 </ b> B disposed on the first substrate 20 outside the sealing material 16, and an outside of the sealing material 16. An external second electrode 18B disposed on the second substrate 22 may be provided.

また、実施の形態に係るDSC200は、図15〜図19に示すように、第1基板20と第2基板22に挟まれ、かつ封止材16に囲まれたセル領域に電解液14を注入する開口部を備え、内部第1電極10Aと外部第1電極10Bは、第1基板20上においてパターン形成されると共に、開口部において互いに接続されていても良い。   15 to 19, the DSC 200 according to the embodiment injects the electrolytic solution 14 into the cell region sandwiched between the first substrate 20 and the second substrate 22 and surrounded by the sealing material 16. The internal first electrode 10A and the external first electrode 10B may be patterned on the first substrate 20 and connected to each other at the opening.

また、内部第2電極18Aと外部第2電極18Bは、第2基板22上においてパターン形成されると共に、開口部において互いに接続されていても良い。   The internal second electrode 18A and the external second electrode 18B may be patterned on the second substrate 22 and connected to each other at the opening.

また、開口部を封止する開口部封止材3bと、開口部に配置され、封止材16と開口部封止材3bとを結合するキャップ封止材3aとを備えていても良い。   Moreover, you may provide the opening part sealing material 3b which seals an opening part, and the cap sealing material 3a which is arrange | positioned at an opening part and couple | bonds the sealing material 16 and the opening part sealing material 3b.

実施の形態に係るDSC200において、封止材16は、図15〜図19に示すように、第1基板20・第2基板22に接触している。   In the DSC 200 according to the embodiment, the sealing material 16 is in contact with the first substrate 20 and the second substrate 22 as shown in FIGS.

内部第1電極10A・外部第1電極10Bは、図15、図17〜図19に示すように、電解液14の注入用の開口部近傍において、電気的に接続されている。   The inner first electrode 10A and the outer first electrode 10B are electrically connected in the vicinity of the opening for injecting the electrolyte solution 14, as shown in FIGS.

内部第2電極18A・外部第2電極18Bは、図15、図17〜図19に示すように、電解液14の注入用の開口部近傍において、電解液14の注入用の開口部近傍において、電気的に接続されている。   As shown in FIGS. 15 and 17 to 19, the internal second electrode 18 </ b> A and the external second electrode 18 </ b> B are in the vicinity of the opening for injecting the electrolytic solution 14 and in the vicinity of the opening for injecting the electrolytic solution 14. Electrically connected.

また、封止材16は、図15〜図19に示すように、内部第1電極10A・内部第2電極18Aとは接触していない。一方、封止材16は、図15〜図19に示すように、外部第1電極10B・外部第2電極18Bとは電解液14の注入用の開口部近傍において接触している。   Further, as shown in FIGS. 15 to 19, the sealing material 16 is not in contact with the internal first electrode 10 </ b> A and the internal second electrode 18 </ b> A. On the other hand, as shown in FIGS. 15 to 19, the sealing material 16 is in contact with the external first electrode 10 </ b> B and the external second electrode 18 </ b> B in the vicinity of the opening for injecting the electrolytic solution 14.

また、キャップ封止材3a・開口部封止材3bは、図15、図17〜図19に示すように、電解液14の注入用の開口部において、第1電極10B・第2電極18Bと接触している。   Further, as shown in FIGS. 15 and 17 to 19, the cap sealing material 3 a and the opening sealing material 3 b are connected to the first electrode 10 </ b> B and the second electrode 18 </ b> B in the opening for injecting the electrolyte solution 14. In contact.

また、実施の形態に係るDSC200においては、図15〜図19に示すように、内部第2電極18Aの表面には、電解液14に接して、触媒層19を備えていても良い。   In the DSC 200 according to the embodiment, as shown in FIGS. 15 to 19, the surface of the internal second electrode 18 </ b> A may be provided with a catalyst layer 19 in contact with the electrolytic solution 14.

封止材16・キャップ封止材3a・開口部封止材3bは、ガラスフリット、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂若しくはこれらを構造的に組み合わせて構成可能である。   The sealing material 16, the cap sealing material 3 a, and the opening sealing material 3 b can be configured by glass frit, ultraviolet curable resin, thermosetting resin, or a structural combination thereof.

紫外線硬化樹脂を硬化するための紫外線(UV)は波長10〜400nmの範囲の波長の短い電磁波である。また、紫外線(UV)は波長によってUV−A(長波長紫外線:波長315〜400nm)、UV−B(中波長紫外線:波長280〜315nm)、UV−C(短波長紫外線:波長10nm前後〜280nm)の3つに区分される。紫外線(UV)の照射源としては、UVランプ(水銀ランプ、メタルハライドランプ)等が用いられる。ここで、紫外線硬化樹脂としては、例えばエポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、不飽和ポリエステル、ポリエーテルアクリレート、ビニルアクリレート、ポリブタジエンアクリレート、ポリスチリルエチルメタクリレート等が挙げられる。なお、耐電解液性、封止性の点ではアクリル系紫外線硬化樹脂がより好ましい。   Ultraviolet light (UV) for curing the ultraviolet curable resin is an electromagnetic wave having a short wavelength in the range of 10 to 400 nm. Moreover, ultraviolet rays (UV) are UV-A (long wavelength ultraviolet rays: wavelength 315 to 400 nm), UV-B (medium wavelength ultraviolet rays: wavelength 280 to 315 nm), UV-C (short wavelength ultraviolet rays: wavelength around 10 nm to 280 nm) depending on the wavelength. ). As an ultraviolet (UV) irradiation source, a UV lamp (mercury lamp, metal halide lamp) or the like is used. Here, examples of the ultraviolet curable resin include epoxy acrylate, urethane acrylate, polyester acrylate, unsaturated polyester, polyether acrylate, vinyl acrylate, polybutadiene acrylate, and polystyrylethyl methacrylate. In addition, acrylic ultraviolet curable resin is more preferable in terms of electrolytic solution resistance and sealing properties.

実施の形態に係るDSC200の第1多孔質半導体層12・第2多孔質半導体層26の半導体微粒子2の模式的構造は、図20に示すように表される。図20に示すように、第1多孔質半導体層12・第2多孔質半導体層26は、TiO2などからなる半導体微粒子2が互いに結合して複雑なネットワークを形成している。色素分子4は、半導体微粒子2の表面に吸着される。第1多孔質半導体層12・第2多孔質半導体層26内には、大きさ約100nm以下の細孔が多数存在する。 A schematic structure of the semiconductor fine particles 2 of the first porous semiconductor layer 12 and the second porous semiconductor layer 26 of the DSC 200 according to the embodiment is expressed as shown in FIG. As shown in FIG. 20, in the first porous semiconductor layer 12 and the second porous semiconductor layer 26, semiconductor fine particles 2 made of TiO 2 or the like are bonded to each other to form a complex network. The dye molecules 4 are adsorbed on the surface of the semiconductor fine particles 2. In the first porous semiconductor layer 12 and the second porous semiconductor layer 26, there are many pores having a size of about 100 nm or less.

(動作原理)
実施の形態に係るDSC200の動作原理は、図21に示すように表される。
(Operating principle)
The operation principle of the DSC 200 according to the embodiment is expressed as shown in FIG.

下記の(a)〜(d)の反応が継続して起こることで、起電力が発生し、負荷24に電流が導通する。なお、発電に寄与する色素は、第1多孔質半導体層13に吸着させた色素であるため、第2多孔質半導体層27については簡単のため図示を省略する。   When the following reactions (a) to (d) occur continuously, an electromotive force is generated, and a current is conducted to the load 24. In addition, since the pigment | dye which contributes to an electric power generation is the pigment | dye adsorb | sucked to the 1st porous semiconductor layer 13, it abbreviate | omits illustration about the 2nd porous semiconductor layer 27 for simplicity.

(a)色素分子32が光子(hν)を吸収し、電子(e)を放出し、色素分子32は酸化体DOになる。 (A) The dye molecule 32 absorbs a photon (hν), emits an electron (e ), and the dye molecule 32 becomes an oxidized DO.

(b)Reで表される還元体の酸化還元電解質26が第1多孔質半導体層13中を拡散して、DOで表される酸化体の色素分子32に接近する。 (B) The reduced redox electrolyte 26 represented by Re diffuses in the first porous semiconductor layer 13 and approaches the oxidized dye molecule 32 represented by DO.

(c)酸化還元電解質26から色素分子32に電子(e)が供給される。酸化還元電解質26は、Oxで表される酸化体の酸化還元電解質28になり、色素分子32はDRで表される還元された色素分子30になる。 (C) Electrons (e ) are supplied from the redox electrolyte 26 to the dye molecules 32. The redox electrolyte 26 becomes an oxidized redox electrolyte 28 represented by Ox, and the dye molecule 32 becomes a reduced dye molecule 30 represented by DR.

(d)酸化還元電解質28は、触媒層19方向に拡散し、触媒層19より電子を供給されて、Reで表される還元体の酸化還元電解質26になる。 (D) The redox electrolyte 28 diffuses in the direction of the catalyst layer 19 and is supplied with electrons from the catalyst layer 19 to become a redox electrolyte 26 of a reductant represented by Re.

酸化還元電解質26は、第1多孔質半導体層13中の入り組んだ空間を拡散しながら色素分子32の近傍に接近する必要がある。   The redox electrolyte 26 needs to approach the vicinity of the dye molecules 32 while diffusing in the complicated space in the first porous semiconductor layer 13.

また、実施の形態に係るDSC200の電解液14における電荷交換反応に基づく動作原理は、図22に示すように表される。   Further, the principle of operation based on the charge exchange reaction in the electrolyte solution 14 of the DSC 200 according to the embodiment is expressed as shown in FIG.

まず、外部から光照射されると光子(hν)が色素分子32と反応して、色素分子32は基底状態から励起状態へと遷移する。このとき発生した励起電子(e)がTiO2からなる第1多孔質半導体層13の伝導帯へ注入される。第1多孔質半導体層13中を導通した電子(e)は、第1電極10Aから外部回路の負荷24を導通し、第2電極18Aへ移動する。第2電極18Aから電解液14中に注入された電子(e)は、電解液14中のヨウ素酸化還元電解質(I/I3 )と電荷交換される。ヨウ素酸化還元電解質(I/I3 )が電解液14内を拡散し、色素分子32と再反応する。ここで、電荷交換反応は、色素分子表面において、3I→I3 +2eに従って進行し、第2電極18Aにおいて、I3 +2e→3Iに従って進行する。 First, when light is irradiated from the outside, photons (hν) react with the dye molecules 32, and the dye molecules 32 transition from the ground state to the excited state. The excited electrons (e ) generated at this time are injected into the conduction band of the first porous semiconductor layer 13 made of TiO 2 . The electrons (e ) conducted in the first porous semiconductor layer 13 conduct the load 24 of the external circuit from the first electrode 10A and move to the second electrode 18A. Electrons (e ) injected from the second electrode 18 </ b> A into the electrolytic solution 14 are charge-exchanged with the iodine redox electrolyte (I / I 3 ) in the electrolytic solution 14. The iodine redox electrolyte (I / I 3 ) diffuses in the electrolytic solution 14 and reacts with the dye molecules 32 again. Here, the charge exchange reaction proceeds according to 3I → I 3 + 2e − on the surface of the dye molecule, and proceeds according to I 3 + 2e → 3I − on the second electrode 18A.

電解液14は、溶媒として、例えば、アセトニトリルを使用し、この場合の電解質として、例えば、ヨウ素は、電解液14中のヨウ素酸化還元電解質I3 として存在する。また、電解質として、例えば、ヨウ化物塩(ヨウ化リチウム、ヨウ化カリウムなど)は、電解液14中のヨウ素酸化還元電解質Iとして存在する。また、電解液14中には、逆電子移動抑制溶液として添加剤(例えば、TBP:ターシャルブチルピリジン)を適用しても良い。 The electrolytic solution 14 uses, for example, acetonitrile as a solvent, and as an electrolyte in this case, for example, iodine exists as an iodine redox electrolyte I 3 in the electrolytic solution 14. Further, as an electrolyte, for example, an iodide salt (lithium iodide, potassium iodide, etc.) exists as an iodine redox electrolyte I in the electrolytic solution 14. Further, an additive (for example, TBP: tertiary butyl pyridine) may be applied to the electrolytic solution 14 as a reverse electron transfer inhibiting solution.

上記の溶質、添加剤を溶媒(アセトニトリル)に溶解させることによって、電解液14を構成することができる。なお、上記の材料は湿式DSCなどに適用可能なものであって、常温溶融塩(イオン性液体)や固体電解質を用いる場合には、構成材料が異なる。   The electrolytic solution 14 can be constituted by dissolving the above solute and additive in a solvent (acetonitrile). In addition, said material is applicable to wet DSC etc., Comprising material differs, when normal temperature molten salt (ionic liquid) and a solid electrolyte are used.

実施の形態に係るDSC200において、第1多孔質半導体層(13)/色素分子(32)/電解液(14)間のエネルギーポテンシャルダイヤグラムは、図23に示すように表される。また、色素分子(32)/電解液(14)間のエネルギーポテンシャルダイヤグラムであって、図23のJ部分の拡大図は、図24に示すように表される。   In the DSC 200 according to the embodiment, an energy potential diagram between the first porous semiconductor layer (13) / the dye molecule (32) / the electrolyte solution (14) is expressed as shown in FIG. Moreover, it is an energy potential diagram between dye molecule (32) / electrolyte solution (14), Comprising: The enlarged view of J part of FIG. 23 is represented as shown in FIG.

外部から光照射されると光子(hν)により、色素分子32は基底状態HOMOから励起状態LUMOへと遷移する。このとき発生した励起電子(e)がTiO2からなる第1多孔質半導体層13の伝導帯へ注入される。第1多孔質半導体層13中を導通した電子(e)は、第1電極10Aから外部回路の負荷24を導通し、第2電極18Aへ移動する。触媒層19から電解液14中に注入された電子(e)は、電解液14中の酸化還元電解質と電荷交換される。酸化還元電解質が電解液14内を拡散し、色素分子32を還元する。 When irradiated with light from the outside, the dye molecule 32 changes from the ground state HOMO to the excited state LUMO by photons (hν). The excited electrons (e ) generated at this time are injected into the conduction band of the first porous semiconductor layer 13 made of TiO 2 . The electrons (e ) conducted in the first porous semiconductor layer 13 conduct the load 24 of the external circuit from the first electrode 10A and move to the second electrode 18A. Electrons (e ) injected from the catalyst layer 19 into the electrolytic solution 14 are exchanged with the redox electrolyte in the electrolytic solution 14. The redox electrolyte diffuses in the electrolytic solution 14 and reduces the dye molecules 32.

電解液14の酸化還元準位EROと第1多孔質半導体層13のフェルミ準位Ef間の電位差が最大起電力VMAXである。最大起電力VMAXの値は、電解液14の酸化還元電解質により変化する。酸化還元電解質単独系(ヨウ素酸化還元電解質)の場合には、例えば、0.9V(I,N719)である。電解液14がヨウ素・臭素の混合系酸化還元電解質を含む場合には、図24に示すように、混合比率を調整することで混合系酸化還元電解質の酸化還元電位を、ヨウ素酸化還元電解質の酸化還元電位と臭素酸化還元電解質の酸化還元電位の間の任意の値に調整することができる。 The potential difference between the redox level E RO of the electrolytic solution 14 and the Fermi level E f of the first porous semiconductor layer 13 is the maximum electromotive force V MAX . The value of the maximum electromotive force V MAX varies depending on the redox electrolyte of the electrolytic solution 14. In the case of a single redox electrolyte system (iodine redox electrolyte), for example, 0.9 V (I, N719). When the electrolytic solution 14 contains a mixed redox electrolyte of iodine and bromine, as shown in FIG. 24, the redox potential of the mixed redox electrolyte is adjusted by adjusting the mixing ratio to oxidize the iodine redox electrolyte. It can be adjusted to any value between the reduction potential and the redox potential of the bromine redox electrolyte.

実施の形態に係るDSC200の各構成材料のエネルギーレベルと発電サイクルは図25に示すように表される。図25においては、外部から光照射されると光子(hν)により、色素(Dye)の充満帯S0/S+に存在する電子は、導電帯S*に励起され、第1多孔質半導体層13の伝導帯ECへ電子注入(electron injection)される。伝導帯ECへ電子注入された電子の一部は、再結合(recombination)されて、Dyeの充満帯S0/S+に遷移する。第1多孔質半導体層13中を導通した電子(e)は、第1電極10Aから外部回路の負荷24を導通し、第2電極18Aへ移動する。触媒層19から電解液14中に注入された電子(e)は、電解液14中の酸化還元電解質と電荷交換される。酸化還元電解質が電解液14内を拡散し、電子注入により、Dyeの充満帯S0/S+において、色素分子32を還元する。電解液14の酸化還元準位EROと第1多孔質半導体層13のフェルミ準位Ef間の電位差VOCが最大起電力VMAXである。 The energy level and power generation cycle of each constituent material of the DSC 200 according to the embodiment are expressed as shown in FIG. In FIG. 25, when irradiated with light from the outside, electrons existing in the full band S 0 / S + of the dye (Dye) are excited by the conduction band S * by the photons (hν), and the first porous semiconductor layer Electrons are injected into 13 conduction bands E C. Some of the electrons injected into the conduction band E C are recombined and transition to the Dye full band S 0 / S + . The electrons (e ) conducted in the first porous semiconductor layer 13 conduct the load 24 of the external circuit from the first electrode 10A and move to the second electrode 18A. Electrons (e ) injected from the catalyst layer 19 into the electrolytic solution 14 are exchanged with the redox electrolyte in the electrolytic solution 14. The redox electrolyte diffuses in the electrolyte solution 14 and reduces the dye molecules 32 in the Dye full zone S 0 / S + by electron injection. The potential difference V OC between the oxidation-reduction level E RO of the electrolytic solution 14 and the Fermi level E f of the first porous semiconductor layer 13 is the maximum electromotive force V MAX .

―直列構成―
実施の形態に係るDSC200において、基本セルを4個直列構成に配置した模式的断面構造は、図26(a)に示すように表される。また、図26(a)の模式的回路表現は、図26(b)に示すように表される。
-Series configuration-
In DSC 200 according to the embodiment, a schematic cross-sectional structure in which four basic cells are arranged in series is represented as shown in FIG. The schematic circuit representation of FIG. 26A is expressed as shown in FIG.

基本セルは、図26(a)に示すように、第1基板20と、第1基板20上に配置された内部第1電極101A・102A・103A・104Aと、内部第1電極101A・102A・103A・104A上に配置された第1多孔質半導体層131・132・133・134と、第1多孔質半導体層131・132・133・134と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液141・142・143・144と、電解液141・142・143・144に接する内部第2電極(対極)181A・182A・183A・184Aと、内部第2電極181A・182A・183A・184A上に配置された第2基板22と、電解液141・142・143・144に接して内部第2電極181A・182A・183A・184Aの表面上に配置される触媒層191・192・193・194と、電解液141・142・143・144に接して触媒層191・192・193・194の表面上に配置される第2多孔質半導体層271・272・273・274と、第1基板20・第2基板22間に配置され、電解液141・142・143・144を封止する封止材16とを備える。 As shown in FIG. 26A, the basic cell includes a first substrate 20 and internal first electrodes 10 1 A, 10 2 A, 10 3 A, and 10 4 A arranged on the first substrate 20; First porous semiconductor layers 13 1 , 13 2 , 13 3, and 13 4 disposed on the internal first electrodes 10 1 A, 10 2 A, 10 3 A, and 10 4 A, and the first porous semiconductor layer 13 Electrolytic solutions 14 1 , 14 2 , 14 3 , 14 4 in contact with 1 , 13 2 , 13 3 , 13 4 and redox electrolyte dissolved in a solvent, and electrolytic solutions 14 1 , 14 2 , 14 3 , 14 4 The inner second electrodes (counter electrodes) 18 1 A, 18 2 A, 18 3 A, 18 4 A in contact with the inner second electrodes 18 1 A, 18 2 A, 18 3 A, 18 4 A The catalyst disposed on the surface of the internal second electrodes 18 1 A, 18 2 A, 18 3 A, and 18 4 A in contact with the two substrates 22 and the electrolytic solutions 14 1 , 14 2 , 14 3, and 14 4 The layers 19 1 , 19 2 , 19 3, and 19 4 and the electrolyte solutions 14 1 , 14 2 , 14 3, and 14 4 are disposed on the surfaces of the catalyst layers 19 1 , 19 2 , 19 3, and 19 4. The second porous semiconductor layers 27 1 , 27 2 , 27 3, and 27 4 and the first substrate 20 and the second substrate 22 are arranged to seal the electrolytic solutions 14 1 , 14 2 , 14 3, and 14 4 . And a sealing material 16.

また、基本セルは、図26(a)に示すように、封止材16の外部の第1基板20上に配置された外部第1電極101B・102B・103B・104Bと、封止材16の外部の第2基板22上に配置された外部第2電極181B・182B・183B・184Bとを備えていても良い。 In addition, as shown in FIG. 26A, the basic cell has external first electrodes 10 1 B, 10 2 B, 10 3 B, and 10 4 arranged on the first substrate 20 outside the sealing material 16. B and external second electrodes 18 1 B, 18 2 B, 18 3 B, and 18 4 B disposed on the second substrate 22 outside the sealing material 16 may be provided.

さらに、外部第1電極102Bと外部第2電極181Bは、図26(a)に示すように、封止材16の外部の側壁に沿って第1基板20・第2基板22間に配置された接続電極13Aを介して接続される。同様に、外部第1電極103B・外部第2電極182B、外部第1電極104B・外部第2電極183Bも接続電極13Aを介して接続される。結果として、図26(b)に示すように、基本セル4個は、直列構成に配置される。 Furthermore, the external first electrode 10 2 B and the external second electrode 18 1 B are formed between the first substrate 20 and the second substrate 22 along the external side wall of the sealing material 16 as shown in FIG. Are connected through a connection electrode 13A. Similarly, the external first electrode 10 3 B / external second electrode 18 2 B and the external first electrode 10 4 B / external second electrode 18 3 B are also connected via the connection electrode 13A. As a result, as shown in FIG. 26 (b), the four basic cells are arranged in a series configuration.

また、図26に示される各基本セルにおいても、第1基板20と第2基板22に挟まれ、かつ封止材16に囲まれたセル領域に電解液141・142・143・144を注入する開口部を備え、内部第1電極101A・102A・103A・104Aと外部第1電極101B・102B・103B・104Bは、第1基板20上においてパターン形成されると共に、開口部において互いに接続されている。 In each basic cell shown in FIG. 26, electrolytes 14 1 , 14 2 , 14 3 , 14 are also placed in a cell region sandwiched between the first substrate 20 and the second substrate 22 and surrounded by the sealing material 16. 4 with an opening for injecting 4 and the internal first electrodes 10 1 A, 10 2 A, 10 3 A, 10 4 A and the external first electrodes 10 1 B, 10 2 B, 10 3 B, 10 4 B A pattern is formed on the first substrate 20 and connected to each other at the opening.

また、内部第2電極181A・182A・183A・184Aと外部第2電極181B・182B・183B・184Bは、第2基板22上においてパターン形成されると共に、開口部において互いに接続されている。 The internal second electrodes 18 1 A, 18 2 A, 18 3 A, 18 4 A and the external second electrodes 18 1 B, 18 2 B, 18 3 B, 18 4 B are patterned on the second substrate 22. And are connected to each other at the opening.

また、図26に示される各基本セルにおいても、内部第2電極181A・182A・183A・184Aの表面には、電解液141・142・143・144に接して、触媒層191・192・193・194を備えていても良い。その他の構成は、図15〜図19に示す実施の形態に係るDSC200と同様である。 In each basic cell shown in FIG. 26, the electrolytes 14 1 , 14 2 , 14 3 , 14 4 are formed on the surfaces of the internal second electrodes 18 1 A, 18 2 A, 18 3 A, 18 4 A. in contact with the catalyst layer 19 1, 19 2, 19 3, 19 4 may be provided with a. Other configurations are the same as those of the DSC 200 according to the embodiment shown in FIGS.

―並列構成―
実施の形態に係るDSC200において、基本セルを4個並列構成に配置した模式的断面構造は、図27(a)に示すように表される。また、図27(a)の模式的回路表現は、図27(b)に示すように表される。
―Parallel configuration―
In DSC 200 according to the embodiment, a schematic cross-sectional structure in which four basic cells are arranged in a parallel configuration is represented as shown in FIG. The schematic circuit representation of FIG. 27A is expressed as shown in FIG.

外部第1電極102Bと外部第2電極181Bは、図27(a)に示すように、封止材16の外部の側壁に沿って第1基板20・第2基板22間に配置された絶縁層13Bを介して絶縁される。同様に、外部第1電極103B・外部第2電極182B、外部第1電極104B・外部第2電極183Bも絶縁層13Bを介して絶縁される。結果として、図27(b)に示すように、基本セル4個は、並列構成に配置される。その他の構成は、図15〜図19に示す実施の形態に係るDSC200と同様である。 The external first electrode 10 2 B and the external second electrode 18 1 B are disposed between the first substrate 20 and the second substrate 22 along the outer side wall of the sealing material 16 as shown in FIG. The insulating layer 13B is insulated. Similarly, the external first electrode 10 3 B / external second electrode 18 2 B and the external first electrode 10 4 B / external second electrode 18 3 B are also insulated through the insulating layer 13B. As a result, as shown in FIG. 27B, the four basic cells are arranged in a parallel configuration. Other configurations are the same as those of the DSC 200 according to the embodiment shown in FIGS.

(製造方法)
実施の形態に係るDSCの製造方法は、図28(a)〜図28(h)に示すように表される。
(Production method)
The DSC manufacturing method according to the embodiment is expressed as shown in FIGS.

(a)まず、図28(a)に示すように、第2基板22を、洗浄工程によって前処理する。ここで、第2基板22は、ガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板等で構成可能であり、また透明電極が全面に形成された透明電極付きのガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板を用いることもできる。 (A) First, as shown in FIG. 28A, the second substrate 22 is pretreated by a cleaning process. Here, the second substrate 22 can be composed of a glass substrate, a flexible plastic substrate, or the like, and a glass substrate with a transparent electrode having a transparent electrode formed on the entire surface or a flexible plastic substrate can also be used.

(b)次に、図28(b)に示すように、第2基板22上に内部第2電極18Aをパターン形成する。外部第2電極18Bも、第2基板22上に同時に形成される。ここで、内部第2電極18A・外部第2電極18Bは、スクリーン印刷で塗布されるITO微粒子含有膜を大気焼結およびN雰囲気下の熱処理を行なって形成可能であり、透明電極付きのガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板であれば各種エッチング法によりパターン形成することが可能である。 (B) Next, as shown in FIG. 28 (b), the internal second electrode 18 </ b> A is patterned on the second substrate 22. The external second electrode 18B is also formed on the second substrate 22 at the same time. Here, the internal second electrode 18A and the external second electrode 18B can be formed by subjecting an ITO fine particle-containing film to be applied by screen printing to air sintering and heat treatment in an N 2 atmosphere, and glass with a transparent electrode. A substrate or a flexible plastic substrate can be patterned by various etching methods.

(c)次に、図28(c)に示すように、内部第2電極18A上に触媒層19を形成する。触媒層19は、スクリーン印刷等によって形成することができる。 (C) Next, as shown in FIG. 28C, the catalyst layer 19 is formed on the internal second electrode 18A. The catalyst layer 19 can be formed by screen printing or the like.

(d)次に、図28(d)に示すように、触媒層19上に第2多孔質半導体層26を形成後、第2多孔質半導体層26に色素Dye2を浸漬する。第2多孔質半導体層26は、スクリーン印刷等を応用して形成することができる。なお、ここまでの工程においては、第2基板22に対する処理工程を第1基板20に対する処理工程に対して先に実施しているが、第1基板20に対する処理工程を第2基板22に対する処理工程に対して先に実施しても良い。 (D) Next, as shown in FIG. 28 (d), after forming the second porous semiconductor layer 26 on the catalyst layer 19, the dye Dye2 is immersed in the second porous semiconductor layer 26. The second porous semiconductor layer 26 can be formed by applying screen printing or the like. In the steps so far, the processing step for the second substrate 22 is performed first with respect to the processing step for the first substrate 20, but the processing step for the first substrate 20 is performed for the second substrate 22. May be performed first.

(e)次に、図28(e)に示すように、第2基板22と同様に、第1基板20を前処理後、第1基板20上に内部第1電極10Aをパターン形成する。外部第1電極10Bも、第1基板20上に同時に形成される。ここで、第1基板20は、ガラス基板またはフレキシブルなプラスチック基板等で構成可能である。ここで、内部第1電極10A・外部第1電極10Bは、スクリーン印刷で塗布されるITO微粒子含有膜を大気焼結およびN雰囲気下の熱処理を行なって形成可能である。 (E) Next, as shown in FIG. 28E, after the pretreatment of the first substrate 20, the internal first electrode 10 </ b> A is patterned on the first substrate 20, as with the second substrate 22. The external first electrode 10B is also formed on the first substrate 20 at the same time. Here, the 1st board | substrate 20 can be comprised with a glass substrate or a flexible plastic substrate. Here, the internal first electrode 10A and the external first electrode 10B can be formed by subjecting an ITO fine particle-containing film applied by screen printing to air sintering and heat treatment in an N 2 atmosphere.

(f)次に、図28(f)に示すように、内部第1電極10A上に第1多孔質半導体層12を形成後、第1多孔質半導体層12に色素Dye1を浸漬する。第1多孔質半導体層12は、スクリーン印刷等を応用して形成することができる。なお、ここまでの工程においては、第2基板22に対する処理工程を第1基板20に対する処理工程に対して先に実施しているが、第1基板20に対する処理工程を第2基板22に対する処理工程に対して先に実施しても良い。 (F) Next, as shown in FIG. 28 (f), after forming the first porous semiconductor layer 12 on the internal first electrode 10 </ b> A, the dye Dye <b> 1 is immersed in the first porous semiconductor layer 12. The first porous semiconductor layer 12 can be formed by applying screen printing or the like. In the steps so far, the processing step for the second substrate 22 is performed first with respect to the processing step for the first substrate 20, but the processing step for the first substrate 20 is performed for the second substrate 22. May be performed first.

(g)次に、図28(g)に示すように、図28(d)の工程後の第2基板22と図28(f)の工程後の第1基板20とを互いに対向させ、封止材16を用いて貼り合わせる。 (G) Next, as shown in FIG. 28 (g), the second substrate 22 after the step of FIG. 28 (d) and the first substrate 20 after the step of FIG. Bonding is performed using a stopper 16.

(h)次に、図28(h)に示すように、開口部より内部に電解液14を封入し、開口部を封止し、DSCセルを形成する。 (H) Next, as shown in FIG. 28 (h), the electrolytic solution 14 is sealed inside the opening, the opening is sealed, and a DSC cell is formed.

(DSCテストセルの基板内配置例とカットライン)
実施の形態に係るDSCのサンプル(テストセル)20011・20012・…・2001n・…・200m1・200m2・…・200mnの第1基板20内の配置例とカットラインSL1・SL2の模式的平面パターン構成は、図29に示すように表される。また、別の基板内配置例とカットラインの模式的平面パターン構成は、図30に示すように表される。更に別の基板内配置例とカットラインを示す模式的平面パターン構成は、図31に示すように表される。
(DSC test cell placement example and cut line)
DSC samples (test cells) 200 11 , 200 12 ,..., 200 1n ,..., 200 m1 , 200 m2 ,..., 200 mn in the first substrate 20 and cut lines SL1 and SL2 The schematic plane pattern configuration is expressed as shown in FIG. Further, another arrangement example in the substrate and a schematic plane pattern configuration of the cut line are expressed as shown in FIG. Further, another exemplary arrangement in the substrate and a schematic plane pattern configuration showing a cut line are expressed as shown in FIG.

第1基板20上には、内部第1電極10A上に配置された第1多孔質半導体層13および外部第1電極10Bがマトリックス状に配置されている。第1基板20と対向する第2基板22上においても内部第2電極18A上に配置された触媒層19および外部第2電極18Bがマトリックス状に配置される(図示省略)。図29に示される外部第1電極10Bのパターン形状は、図15に示された例に対応している。   On the first substrate 20, the first porous semiconductor layer 13 and the external first electrode 10B disposed on the internal first electrode 10A are disposed in a matrix. Also on the second substrate 22 facing the first substrate 20, the catalyst layer 19 and the external second electrode 18B disposed on the internal second electrode 18A are disposed in a matrix (not shown). The pattern shape of the external first electrode 10B shown in FIG. 29 corresponds to the example shown in FIG.

図30・図31に示された外部第1電極10Bのパターン形状は、図29に示された外部第1電極10Bのパターン形状の変形例である。図28に示された製造工程を経た後、カットラインSL1・SL2において、カットすることによって、個別のDSCセルを複数同時形成可能である。また、図26に示された直列構成若しくは図27に示された並列構成も複数同時形成可能である。   The pattern shape of the external first electrode 10B shown in FIGS. 30 and 31 is a modification of the pattern shape of the external first electrode 10B shown in FIG. After the manufacturing process shown in FIG. 28, a plurality of individual DSC cells can be simultaneously formed by cutting along the cut lines SL1 and SL2. Also, a plurality of serial configurations shown in FIG. 26 or a parallel configuration shown in FIG. 27 can be simultaneously formed.

図30・図31に示された外部第1電極10Bのパターン形状を適用する場合においても、図28に示された製造工程を経た後、カットラインSL1・SL2において、カットすることによって、個別のDSCセルを複数同時形成可能である。また、図26に示された直列構成若しくは図27に示された並列構成も複数同時形成可能である。   Even in the case of applying the pattern shape of the external first electrode 10B shown in FIGS. 30 and 31, after passing through the manufacturing process shown in FIG. A plurality of DSC cells can be formed simultaneously. Also, a plurality of serial configurations shown in FIG. 26 or a parallel configuration shown in FIG. 27 can be simultaneously formed.

(複数のDSCの製造方法)
実施の形態に係るDSCにおいて、複数のDSCセルの製造方法は、複数個(m×n:但し、mおよびnは整数)のセルを作り込み、分離して複数個のDSC200を得る製造方法である。
(Manufacturing method of a plurality of DSCs)
In the DSC according to the embodiment, a method for manufacturing a plurality of DSC cells is a manufacturing method in which a plurality of (m × n: where m and n are integers) cells are formed and separated to obtain a plurality of DSCs 200. is there.

実施の形態に係るDSCの製造方法の一工程であって、第1基板20上に複数の内部第1電極1011A・1012A・…・101nA・…・10m1A・10m2A・…・10mnAが形成された状態を示す平面図は、図32に示すように表される。ここで、外部第1電極1011B・1012B・…・101nB・…・10m1B・10m2B・…・10mnBについては、簡単化のため、図示を省略する。 A process of manufacturing a DSC according to the embodiment, which includes a plurality of internal first electrodes 10 11 A, 10 12 A,..., 10 1n A, ..., 10 m1 A, 10 m2 on the first substrate 20. A plan view showing a state in which A ···· 10 mn A is formed is expressed as shown in FIG. Here, the external first electrodes 10 11 B, 10 12 B,..., 10 1n B,..., 10 m1 B, 10 m2 B ,.

実施の形態に係るDSCの製造方法の一工程であって、第2基板22上に複数の第2電極1811A・1812A・…・181nA・…・18m1A・18m2A・…・18mnAが形成された状態を示す平面図は、図33に示すように表される。ここで、外部第2電極1811B・1812B・…・181nB・…・18m1B・18m2B・…・18mnBについては、簡単化のため、図示を省略する。 In the DSC manufacturing method according to the embodiment, a plurality of second electrodes 18 11 A, 18 12 A,..., 18 1n A, ..., 18 m1 A, 18 m2 A are formed on the second substrate 22. ... 18 A plan view showing a state in which mn A is formed is expressed as shown in FIG. Here, the external second electrodes 18 11 B, 18 12 B,..., 18 1n B,..., 18 m1 B, 18 m2 B ,.

実施の形態に係るDSCの製造方法の一工程であって、第1基板(作用極側)20と第2基板(対極側)22を封止材16を介して貼り合わせた状態を示す平面図は、図34に示すように表され、図34のVII−VII線に沿う模式的断面構造は、図35に示すように表される。図34および図35では、第1基板(作用極側)20を上方向、第2基板(対極側)を下方向に配置している。   The top view which is 1 process of the manufacturing method of DSC which concerns on embodiment, Comprising: The 1st board | substrate (working electrode side) 20 and the 2nd board | substrate (counter electrode side) 22 bonded together through the sealing material 16 Is represented as shown in FIG. 34, and a schematic cross-sectional structure taken along line VII-VII in FIG. 34 is represented as shown in FIG. 34 and 35, the first substrate (working electrode side) 20 is arranged in the upward direction, and the second substrate (counter electrode side) is arranged in the downward direction.

実施の形態に係るDSCの製造方法の一工程であって、横方向のスクライブラインSL1を形成した状態を示す平面図は、図36に示すように表され、さらに縦方向のスクライブラインSL2を形成した状態を示す平面図は、図37に示すように表される。   FIG. 36 is a plan view showing a state where the horizontal scribe line SL1 is formed, which is one step of the DSC manufacturing method according to the embodiment, and further forms the vertical scribe line SL2. A plan view showing this state is represented as shown in FIG.

なお、図35に示すように、封止材16の間に基板のみ残る箇所があるが、そこがスクライブラインSL2となり、打撃等のブレークにより各素子に分離される。   As shown in FIG. 35, there is a portion where only the substrate remains between the sealing materials 16, but this becomes a scribe line SL2, which is separated into each element by a break such as hitting.

次いで、図35のように計m×n個のDSCが貼り合わされた状態で、図36に示すように横方向のスクライブラインSL1を形成する。   Next, in a state where a total of m × n DSCs are bonded as shown in FIG. 35, a horizontal scribe line SL1 is formed as shown in FIG.

具体的には、封止材16が設けられた位置に、スクライビング装置のスクライビングホイールを高精度に位置合わせして各スクライブラインSL1を形成する。   Specifically, each scribing line SL1 is formed by accurately aligning the scribing wheel of the scribing device at the position where the sealing material 16 is provided.

続いて、図37に示すように縦方向のスクライブラインSL2を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 37, a vertical scribe line SL2 is formed.

そして、スクライブラインSL1およびスクライブラインSL2に沿って打撃を与えるなどすると、ガラス材が有する壁開性によりスクライブラインSL1およびスクライブラインSL2に沿って割れて各素子に分離される。   Then, when an impact is given along the scribe line SL1 and the scribe line SL2, etc., the glass material breaks along the scribe line SL1 and the scribe line SL2 and is separated into each element due to the wall opening property of the glass material.

なお、図示は省略するが、各素子に分離された後、電解液が注入され、ガラス板の接着や、樹脂の充填等によって封止し、電解液が漏れ出さないよう処置することでDSCが作り込まれる。   Although not shown in the figure, after being separated into each element, the electrolyte solution is injected, sealed by bonding of a glass plate, filling with resin, etc., and the DSC is treated by preventing the electrolyte solution from leaking out. Built.

実施の形態によれば、シール密着力を改善し、封止性能の良好な色素増感太陽電池およびその製造方法を提供することができる。   According to the embodiment, it is possible to provide a dye-sensitized solar cell with improved sealing adhesion and good sealing performance and a method for manufacturing the same.

(適用例)
―バッテリーセル―
次に、図38〜図41を参照して、実施の形態に係るDSC200で構成されるバッテリーセル(以下、単に「セル」と呼ぶ)の適用例について説明する。
(Application example)
-Battery cell-
Next, with reference to FIGS. 38 to 41, application examples of a battery cell (hereinafter simply referred to as “cell”) configured by the DSC 200 according to the embodiment will be described.

図38の(a)は、3個のセルB1〜B3を形成した状態を示す。図38の(a)の例では、面積の等しい3つのセルB1、B2、B3が同一基板内に設けられている。   FIG. 38A shows a state in which three cells B1 to B3 are formed. In the example of FIG. 38A, three cells B1, B2, and B3 having the same area are provided in the same substrate.

この3個のセルB1〜B3は図示しない配線によって、図38の(b)に示すように直列接続される。セルB1〜B3の総電圧Vは、V=V1+V2+V3となり、総電流量Iは、I=I1=I2=I3となる。   The three cells B1 to B3 are connected in series by wiring (not shown) as shown in FIG. The total voltage V of the cells B1 to B3 is V = V1 + V2 + V3, and the total current amount I is I = I1 = I2 = I3.

図39は、5個のセルB1〜B5を並設した状態を示す。   FIG. 39 shows a state in which five cells B1 to B5 are arranged in parallel.

この5個のセルB1〜B5は配線によって、図39の(b)に示すように直列接続される。セルB1〜B5の総電圧Vは、各セルB1〜B5の電圧の総和5Eとなる。   The five cells B1 to B5 are connected in series by wiring as shown in FIG. The total voltage V of the cells B1 to B5 is the sum 5E of the voltages of the cells B1 to B5.

図40は、n個のセルをタンデム構成に積層させた状態を模式的に示す。このn個のセルは、図40の(b)に示すように直列接続される。セルの総電圧Vは、各セルの電圧の総和nEとなる。   FIG. 40 schematically shows a state in which n cells are stacked in a tandem configuration. The n cells are connected in series as shown in FIG. The total cell voltage V is the total voltage nE of the cells.

図41は、n個のセルをタンデム構成に積層させたものを並列接続した状態を模式的に示す。セルの総電圧Vは、直列接続されたセルの電圧の総和nEとなる。   FIG. 41 schematically shows a state in which n cells stacked in a tandem configuration are connected in parallel. The total cell voltage V is the sum nE of the voltages of the cells connected in series.

図42には、紫外線L1の波長領域(波長10〜400nm)、白色光L2の波長領域(波長400〜800nm)、赤外線L3の波長領域(波長600〜1000nm)を示す。実施の形態に係るDSC200は、L1〜L3の少なくとも1つの領域の光線によって発電機能を発揮させることができる。   FIG. 42 shows the wavelength region of the ultraviolet light L1 (wavelength of 10 to 400 nm), the wavelength region of the white light L2 (wavelength of 400 to 800 nm), and the wavelength region of the infrared light L3 (wavelength of 600 to 1000 nm). The DSC 200 according to the embodiment can exhibit a power generation function by light rays in at least one region of L1 to L3.

―電子機器―
実施の形態に係るDSCは、様々な電子機器に搭載可能である。例えば、リモコン装置、卓上デジタル時計、電子手帳、電子辞書、DSC駆動センサモジュールなどを適用可能である。
-Electronics-
The DSC according to the embodiment can be mounted on various electronic devices. For example, a remote control device, a desktop digital clock, an electronic notebook, an electronic dictionary, a DSC drive sensor module, and the like can be applied.

図43〜図45を参照して、実施の形態に係るDSC200を搭載したリモコン装置330の構成例について説明する。   With reference to FIGS. 43 to 45, a configuration example of a remote control device 330 on which the DSC 200 according to the embodiment is mounted will be described.

図43および図44に示すように、リモコン装置330は、プラスチック等で構成される筐体38において表裏に貫通する開口部41が形成され、この開口部41からDSC200が臨むように設けられて、太陽電池部39が構成されている。   As shown in FIGS. 43 and 44, the remote control device 330 has an opening 41 penetrating the front and back in a casing 38 made of plastic or the like, and is provided so that the DSC 200 faces the opening 41. A solar cell unit 39 is configured.

また、リモコン装置330には、太陽電池部39を電源として駆動され、例えば日付や時刻、テレビのチャンネル番号等を表示する液晶部34と、テレビのチャンネルの選択等の操作を行う操作ボタン36が設けられている。   In addition, the remote control device 330 is driven by the solar cell unit 39 as a power source, and includes a liquid crystal unit 34 that displays, for example, date and time, a TV channel number, and an operation button 36 that performs operations such as selecting a TV channel. Is provided.

DSC200は、リモコン装置330の厚み方向の略中央部に水平状態で設けられている。なお、DSC200の第1基板20側、第2基板22側の何れをリモコン装置330の表側または裏側とするかは任意でよい。   The DSC 200 is provided in a horizontal state at a substantially central portion in the thickness direction of the remote control device 330. It should be noted that which of the first substrate 20 side and the second substrate 22 side of the DSC 200 is the front side or the back side of the remote control device 330 may be arbitrary.

図44に示す構成例では、開口部41に、筐体38の表面および裏面と面一となるように、DSC200を保護する透明部材40が嵌め込まれている。これにより、DSC200の表面や裏面にホコリが付着したり、傷つくことが防止される。   In the configuration example shown in FIG. 44, the transparent member 40 that protects the DSC 200 is fitted into the opening 41 so as to be flush with the front and back surfaces of the housing 38. This prevents dust from being attached to or damaged from the front and back surfaces of the DSC 200.

また、開口部41の側面にも透明部材を設けると良い。   A transparent member may be provided on the side surface of the opening 41.

これにより、透明部材40を介して、リモコン装置330の表面側、裏面側および側面側から太陽光や室内光等の外部光が入射するので、DSC200の第1基板20側からの入射光および第2基板22側からの入射光の何れもが、第1多孔質半導体層13に到達することとなる。したがって、DSC200により、外部光を効率的に利用した発電を行ってリモコン装置330に電力を安定的に供給することができる。   As a result, external light such as sunlight and room light enters from the front surface side, back surface side, and side surface side of the remote control device 330 via the transparent member 40, so that incident light from the first substrate 20 side of the DSC 200 and Any of the incident light from the two substrates 22 side reaches the first porous semiconductor layer 13. Therefore, the DSC 200 can stably supply power to the remote control device 330 by generating power efficiently using external light.

特に、テレビやビデオ装置等のリモコン装置330は、置き方によっては、操作ボタン36等が設けられた表側が例えばテーブルの天板等に面するような状態(裏返しの状態)となることがある。   In particular, the remote control device 330 such as a television or a video device may be in a state in which the front side provided with the operation buttons 36 or the like faces, for example, a table top plate or the like (inverted state). .

実施の形態に係るDSC200を搭載したリモコン装置330では、透明部材40を介して、リモコン装置330の表面側、裏面側および側面側から太陽光や室内光等の外部光が入射するので、装置の表面または裏面から光線が入射すればDSC200は発電機能を発揮する。したがって、裏返しの状態でリモコン装置330が置かれた場合であっても、安定して電力を供給することができ、使用者の利便性を向上させることができる。   In remote control device 330 equipped with DSC 200 according to the embodiment, external light such as sunlight or room light is incident from the front surface side, back surface side, and side surface side of remote control device 330 via transparent member 40. If a light beam enters from the front surface or the back surface, the DSC 200 exhibits a power generation function. Therefore, even when the remote control device 330 is placed in an upside down state, power can be stably supplied, and convenience for the user can be improved.

なお、DSC200で発電された電力は、液晶部34に直接供給されるのではなく、バッテリーなどに蓄電された後、このバッテリーなどから供給可能である。   The electric power generated by the DSC 200 is not directly supplied to the liquid crystal unit 34, but can be supplied from the battery after being stored in the battery.

図45に示すリモコン装置330の変形例では、透明部材40を省き、支持部38a、38bによってDSC200を支持する構成としている。なお、太陽電池部39の側部は筐体38の一部によって覆われている。   In the modification of the remote control device 330 shown in FIG. 45, the transparent member 40 is omitted, and the DSC 200 is supported by the support portions 38a and 38b. In addition, the side part of the solar cell part 39 is covered with a part of the housing 38.

図45に示すリモコン装置330では、太陽電池部39の表裏から入射する光線(hνf)、(hνr)によってDSC200は発電機能を発揮する。なお、2枚以上のDSC200を重ね合わせ、配線によって直列接続等するようにしてもよい。   In the remote control device 330 shown in FIG. 45, the DSC 200 exhibits a power generation function by light rays (hνf) and (hνr) incident from the front and back of the solar cell unit 39. Two or more DSCs 200 may be overlapped and connected in series by wiring.

図46を参照して、実施の形態に係るDSC200を搭載した卓上デジタル時計50の構成例について説明する。   With reference to FIG. 46, a configuration example of a desktop digital timepiece 50 equipped with the DSC 200 according to the embodiment will be described.

卓上デジタル時計50は、透明なアクリル板等で構成される側面形状が三角形の筐体54の一平面に、デジタル式の時計表示を行う時計部52と、DSC200が設けられている。   The desktop digital timepiece 50 is provided with a timepiece unit 52 for performing digital timepiece display and a DSC 200 on one plane of a case 54 having a triangular side surface formed of a transparent acrylic plate or the like.

DSC200は、筐体54に2ヶ所の開口部43が形成され、この各開口部43からDSC200が臨むように設けられている。   The DSC 200 is provided with two openings 43 formed in the housing 54 so that the DSC 200 faces the openings 43.

図46に示す構成例では、各開口部43に取付けられるDSC200は、フレーム56を介して2つのセルが並設されている。特には限定されないが、DSC200の各セルは配線によって直列接続として、電圧および電流を稼ぐようにできる。   In the configuration example shown in FIG. 46, the DSC 200 attached to each opening 43 has two cells arranged in parallel via a frame 56. Although not particularly limited, each cell of the DSC 200 can be connected in series by wiring to gain voltage and current.

卓上デジタル時計50が備えるDSC200は、図46に示すように、正面側から入射する光線(hνf)および透明な筐体54を介して裏面側から入射する光線(hνr)の何れによっても発電機能を発揮することができる。   As shown in FIG. 46, the DSC 200 included in the tabletop digital timepiece 50 has a power generation function by using either a light ray (hνf) incident from the front side or a light ray (hνr) incident from the back side through the transparent casing 54. It can be demonstrated.

したがって、卓上デジタル時計50を置く場所の自由度が高まると共に、外部光を有効に利用して時計部52に安定して電力を供給することができる。   Accordingly, the degree of freedom of the place where the desktop digital timepiece 50 is placed is increased, and power can be stably supplied to the timepiece unit 52 by effectively using the external light.

図47を参照して、実施の形態に係るDSC200を搭載した電子手帳80の構成例について説明する。   With reference to FIG. 47, a configuration example of an electronic notebook 80 equipped with the DSC 200 according to the embodiment will be described.

電子手帳80は、各種入力を行う操作ボタン36や各種情報を表示する液晶部34を備える本体部80bと、本体部80bと蝶番部80cを介して開閉自在に取付けられるDSC200を備えた蓋部80aとから構成されている。   The electronic notebook 80 includes an operation button 36 for performing various inputs and a main body 80b having a liquid crystal unit 34 for displaying various information, and a lid 80a having a DSC 200 that can be freely opened and closed via the main body 80b and the hinge 80c. It consists of and.

蓋部80aには、蓋部80a自体を表裏に貫通する開口部45が形成され、この開口部45からDSC200が臨むように設けられている。DSC200は、複数のセルを接続した構成とすることもできる。   The lid portion 80a is formed with an opening 45 penetrating the lid portion 80a itself on the front and back sides so that the DSC 200 faces the opening portion 45. The DSC 200 may be configured by connecting a plurality of cells.

電子手帳80が備えるDSC200は、図47(a)に示すように蓋部80aを開いた状態においては、表裏両面から入射する光線の何れによっても発電機能を発揮し、本体部80bに安定した電力を供給することができる。   As shown in FIG. 47 (a), the DSC 200 provided in the electronic notebook 80 exhibits a power generation function by any of the light rays incident from both the front and back surfaces when the lid portion 80a is opened, and stable power is supplied to the main body portion 80b. Can be supplied.

一方、図47(b)に示すように蓋部80aを閉じた状態においても、DSC200は、表面側からの入射光によって発電機能を発揮し、例えば本体部80b側が備えるリチウムイオン電池等の二次電池を充電することができる。   On the other hand, even when the lid 80a is closed as shown in FIG. 47 (b), the DSC 200 exhibits a power generation function by incident light from the surface side. For example, a secondary battery such as a lithium ion battery provided on the main body 80b side is provided. The battery can be charged.

このように、実施の形態に係るDSC200を搭載した電子手帳80によれば、外部光を効率的に利用することができ、使用者の利便性を向上させることができる。   Thus, according to the electronic notebook 80 equipped with the DSC 200 according to the embodiment, the external light can be used efficiently, and the convenience for the user can be improved.

また、例えば、蓋部の両面に従来の太陽電池を配置する場合に比して、実施の形態に係るDSC200を搭載した電子手帳80は大型化することがなく、また一つのDSC200で足りるため製造コストを低減することができる。   In addition, for example, the electronic notebook 80 equipped with the DSC 200 according to the embodiment does not increase in size as compared with the case where conventional solar cells are arranged on both sides of the lid, and is manufactured because only one DSC 200 is sufficient. Cost can be reduced.

図48を参照して、実施の形態に係るDSC200を搭載した電子辞書90の構成例について説明する。   With reference to FIG. 48, the structural example of the electronic dictionary 90 carrying DSC200 which concerns on embodiment is demonstrated.

電子辞書90は、各種入力を行う操作ボタン36aおよびDSC200を備える本体部90bと、本体部90bと蝶番部90cを介して開閉自在に取付けられる各種情報を表示する液晶部34およびDSC200を備えた蓋部90aとから構成されている。   The electronic dictionary 90 includes an operation button 36a for performing various inputs and a main body 90b including the DSC 200, a liquid crystal unit 34 for displaying various information that can be freely opened and closed via the main body 90b and the hinge 90c, and a lid including the DSC 200. Part 90a.

蓋部90aおよび本体部90bには、表裏に貫通する開口部46が形成され、この各開口部46からDSC200が臨むように設けられている。DSC200は、複数のセルを接続した構成とすることもできる。   The lid portion 90a and the main body portion 90b are formed with openings 46 penetrating the front and back surfaces so that the DSC 200 faces each opening portion 46. The DSC 200 may be configured by connecting a plurality of cells.

図48に示すように蓋部90aを開いた状態においては、蓋部90a側のDSC200は表裏両面から入射する光線の何れによっても発電機能を発揮し、また本体部90b側のDSC200は表面側から入射する光線によって発電機能を発揮する。したがって、液晶部34や本体部90bが備える演算装置等に安定した電力を供給することができる。   As shown in FIG. 48, when the lid 90a is opened, the DSC 200 on the lid 90a side exhibits a power generation function by any of the light rays incident from both the front and back surfaces, and the DSC 200 on the main body 90b side The power generation function is demonstrated by the incident light. Therefore, stable power can be supplied to the arithmetic unit and the like included in the liquid crystal unit 34 and the main body 90b.

一方、蓋部90aを閉じた状態においても、蓋部90a側のDSC200は、表面側からの入射光によって発電機能を発揮し、例えば本体部90b側が備える二次電池を充電することができる。   On the other hand, even when the lid 90a is closed, the DSC 200 on the lid 90a side exhibits a power generation function by incident light from the front side, and can charge, for example, a secondary battery provided on the main body 90b side.

また、例えば、蓋部90a側が下となるように電子辞書90が置かれた場合であっても、本体部90bのDSC200は、表面側からの入射光によって発電機能を発揮するので、例えば本体部90b側が備える二次電池を充電することができる。   For example, even when the electronic dictionary 90 is placed with the lid 90a side down, the DSC 200 of the main body 90b exhibits a power generation function by incident light from the front side. The secondary battery provided on the 90b side can be charged.

このように、実施の形態に係るDSC200を搭載した電子辞書90によれば、外部光を効率的に利用することができ、使用者の利便性を向上させることができる。   As described above, according to the electronic dictionary 90 equipped with the DSC 200 according to the embodiment, external light can be used efficiently, and user convenience can be improved.

また、例えば、蓋部や本体の両面に従来の太陽電池を配置する場合に比して、第6の実施の形態に係る電子辞書90は大型化することがなく、また一つのDSC200で足りるため製造コストを低減することができる。   In addition, for example, the electronic dictionary 90 according to the sixth embodiment does not increase in size as compared with the case where conventional solar cells are arranged on both the lid and the main body, and a single DSC 200 is sufficient. Manufacturing cost can be reduced.

なお、実施の形態に係るDSC200を搭載した電子辞書90のDSC200の配置の仕方は、同様の構造を備えるゲーム機器やノート型パソコン等の各種電子機器に適用することが可能である。   Note that the arrangement of the DSC 200 in the electronic dictionary 90 on which the DSC 200 according to the embodiment is mounted can be applied to various electronic devices such as game machines and notebook personal computers having the same structure.

(センサネットワークへの応用)
無線通信モジュールやDSC、センサなどを組み合わせたセンサネットワークを構築することができる。30m程度の範囲の通信距離であれば、波長帯域としては、例えば、315MHzや868MHzを適用可能である。さらに、100m程度の範囲の通信距離であれば、波長帯域としては、例えば、920MHzを適用可能である。
(Application to sensor network)
A sensor network combining a wireless communication module, DSC, sensor, and the like can be constructed. If the communication distance is in the range of about 30 m, for example, 315 MHz or 868 MHz can be applied as the wavelength band. Furthermore, if the communication distance is in the range of about 100 m, for example, 920 MHz can be applied as the wavelength band.

実施の形態に係るDSCを搭載したDSC駆動センサモジュール800は、図49に示すように、DSCモジュール801と、無線通信モジュール805とを備える。DSCモジュール801は、室内光で発電可能なDSC直列若しくは並列セルDSC1・DSC2を備え、センサ駆動電源として機能する。無線通信モジュール805は、無線センサノード804を搭載し、センシングと無線通信を行うことができる。   As shown in FIG. 49, the DSC drive sensor module 800 equipped with the DSC according to the embodiment includes a DSC module 801 and a wireless communication module 805. The DSC module 801 includes DSC series or parallel cells DSC1 and DSC2 that can generate electric power with room light, and functions as a sensor driving power source. The wireless communication module 805 is equipped with a wireless sensor node 804 and can perform sensing and wireless communication.

実施の形態に係るDSCを搭載した別のDSC駆動センサモジュール807の模式的ブロック構成は、図50に示すように、DSCモジュール801と、無線通信モジュール805と、蓄電部806とを備える。DSCモジュール801は、室内光で発電可能なDSC直列若しくは並列セルDSC1・DSC2・DSC3・DSC4を備え、センサ駆動電源として機能する。蓄電部806には、電気二重層キャパシタ(EDLC:Electrical Double Layer Capacitor)808および制御IC809が搭載される。DSCモジュール801において発電された電力を蓄電部806に蓄積することで、安定的に無線通信モジュール805に電力を供給可能である。   As shown in FIG. 50, a schematic block configuration of another DSC drive sensor module 807 equipped with the DSC according to the embodiment includes a DSC module 801, a wireless communication module 805, and a power storage unit 806. The DSC module 801 includes DSC series or parallel cells DSC1, DSC2, DSC3, and DSC4 that can generate electric power with room light, and functions as a sensor driving power source. The power storage unit 806 is equipped with an electric double layer capacitor (EDLC) 808 and a control IC 809. By accumulating the electric power generated in the DSC module 801 in the power storage unit 806, the electric power can be stably supplied to the wireless communication module 805.

実施の形態に係るDSCを搭載したDSC駆動センサモジュール800を適用したホームエネルギーマネージメントシステム(HEMS:Home Energy Management System)900の構成例は、図51に示すように表される。   A configuration example of a home energy management system (HEMS) 900 to which the DSC drive sensor module 800 equipped with the DSC according to the embodiment is applied is expressed as shown in FIG.

各DSC駆動センサモジュール800では、温度/湿度センサ、照度センサなどのセンシング情報、PC930・TV901・エアコン940(エアコンコントローラ903)・太陽電池902などの利用状況が収集され、無線通信によって、センサ情報受信器920にデータ送信される。センサ情報受信器920においては、データ受信、エネルギーの利用状況の把握などのための信号処理が実施される。   Each DSC drive sensor module 800 collects sensing information such as a temperature / humidity sensor and an illuminance sensor, and usage statuses of the PC 930, the TV 901, the air conditioner 940 (air conditioner controller 903), the solar battery 902, etc., and receives sensor information by wireless communication. Data is transmitted to the device 920. In the sensor information receiver 920, signal processing for data reception, grasping of energy usage status, and the like is performed.

実施の形態に係るDSCを搭載したDSC駆動センサモジュール800を適用したホームエネルギーマネージメントシステム900によれば、建物910全体の屋内環境に合わせて電力供給をコントロールすることができる。   According to the home energy management system 900 to which the DSC drive sensor module 800 equipped with the DSC according to the embodiment is applied, the power supply can be controlled according to the indoor environment of the entire building 910.

以上説明したように、本発明によれば、色彩に富んだ色素増感太陽電池およびその製造方法、および電子機器を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a dye-sensitized solar cell rich in color, a method for manufacturing the same, and an electronic device.

[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
[Other embodiments]
As described above, the embodiments have been described. However, it should be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure are illustrative and do not limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。   As described above, the present invention includes various embodiments not described herein.

本発明の色素増感太陽電池は、小型軽量高効率の電源として適用することによって、リモコン、時計、携帯電話、センサネットワークのセンサノードなどの様々な電子機器の電源または補助電源に適用することが可能である。また、建物の壁や雨よけなどの建材に使用する発電素子に応用することも可能である。   The dye-sensitized solar cell of the present invention can be applied to a power source or an auxiliary power source of various electronic devices such as a remote controller, a watch, a mobile phone, and a sensor node of a sensor network by being applied as a small, light and highly efficient power source. Is possible. It can also be applied to power generation elements used for building materials such as building walls and rain protection.

2…半導体微粒子
4・30・32…色素分子
10…第1電極
12・13・131・132・133・134…第1多孔質半導体層
14・141・142・143・144…電解液
16…封止材
18…第2電極
19・191・192・193・194…触媒層
20…第1基板
22…第2基板
26・27・271・272・273・274…第2多孔質半導体層
200…色素増感太陽電池(DSC)
Dye・Dye1・Dye2・DyeA・DyeB…色素
2 ... semiconductor fine particles 4, 30, 32 ... dye molecules 10 ... first electrode 12, 13, 13 1, 13 2, 13 3, 13 4 ... first porous semiconductor layer 14, 14 1, 14 2, 14 3, 14 4 ... Electrolytic solution 16 ... Sealing material 18 ... Second electrode 19 · 19 1 · 19 2 · 19 3 · 19 4 · · · Catalyst layer 20 · · · First substrate 22 · · · Second substrate 26 · 27 · 27 1 · 27 2 27 3 27 4 Second porous semiconductor layer 200 Dye-sensitized solar cell (DSC)
Dye, Dye1, Dye2, DyeA, DyeB ... Dye

Claims (31)

第1基板と、
前記第1基板上に配置された第1電極と、
前記第1電極上に配置され、半導体微粒子と色素分子を備える第1多孔質半導体層と、
前記第1多孔質半導体層と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液と、
前記電解液と接し、半導体微粒子と色素分子を備える第2多孔質半導体層と、
前記第2多孔質半導体層上に配置された触媒層と、
前記触媒層上に配置された第2電極と、
前記第2電極上に配置された第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に配置され、前記電解液を封止する封止材と
を備えることを特徴とする色素増感太陽電池。
A first substrate;
A first electrode disposed on the first substrate;
A first porous semiconductor layer disposed on the first electrode and comprising semiconductor fine particles and dye molecules;
An electrolytic solution in contact with the first porous semiconductor layer and having a redox electrolyte dissolved in a solvent;
A second porous semiconductor layer in contact with the electrolytic solution and comprising semiconductor fine particles and dye molecules;
A catalyst layer disposed on the second porous semiconductor layer;
A second electrode disposed on the catalyst layer;
A second substrate disposed on the second electrode;
A dye-sensitized solar cell, comprising: a sealing material disposed between the first substrate and the second substrate and sealing the electrolytic solution.
前記第1多孔質半導体層および前記第2多孔質半導体層は、酸化物半導体で形成されることを特徴とする請求項1に記載の色素増感太陽電池。   The dye-sensitized solar cell according to claim 1, wherein the first porous semiconductor layer and the second porous semiconductor layer are formed of an oxide semiconductor. 前記第1多孔質半導体層および前記第2多孔質半導体層は、TiO2、ZnO、WO3、InO3、ZrO2、TaO2、NbO5、Nb23、SnO2のいずれかで形成されることを特徴とする請求項2に記載の色素増感太陽電池。 The first porous semiconductor layer and the second porous semiconductor layer are formed of any one of TiO 2 , ZnO, WO 3 , InO 3 , ZrO 2 , TaO 2 , NbO 5 , Nb 2 O 3 , and SnO 2. The dye-sensitized solar cell according to claim 2. 前記第1多孔質半導体層と前記第2多孔質半導体層のそれぞれに異なる種類の色素を吸着させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池。   4. The dye-sensitized solar cell according to claim 1, wherein different types of dyes are adsorbed to each of the first porous semiconductor layer and the second porous semiconductor layer. 5. 前記第1多孔質半導体層および前記第2多孔質半導体層のうちの一方に吸着させる色素はD131であり、他方に吸着させる色素はSQ2であることを特徴とする請求項4に記載の色素増感太陽電池。   5. The dye enhancement according to claim 4, wherein the dye adsorbed on one of the first porous semiconductor layer and the second porous semiconductor layer is D131, and the dye adsorbed on the other is SQ2. Sensitive solar cell. 前記第1多孔質半導体層および前記第2多孔質半導体層のうちの一方に吸着させる色素はD205であり、他方に吸着させる色素はSQ2であることを特徴とする請求項4に記載の色素増感太陽電池。   5. The dye enhancement according to claim 4, wherein the dye adsorbed on one of the first porous semiconductor layer and the second porous semiconductor layer is D205, and the dye adsorbed on the other is SQ2. Sensitive solar cell. 前記第1多孔質半導体層に吸着させる色素は、前記第2多孔質半導体層に吸着させる色素よりも発電特性の高い色素であることを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池。   7. The dye according to claim 4, wherein the dye adsorbed on the first porous semiconductor layer is a dye having higher power generation characteristics than the dye adsorbed on the second porous semiconductor layer. Dye-sensitized solar cell. 1つのDSCセル内の前記第1多孔質半導体層または前記第2多孔質半導体層において、特定の領域と他の特定の領域とに異なる種類の色素を吸着させることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池。   The first porous semiconductor layer or the second porous semiconductor layer in one DSC cell adsorbs different types of dyes in a specific region and another specific region. 8. The dye-sensitized solar cell according to any one of 7 above. 1つのDSCセル内の前記第1多孔質半導体層または前記第2多孔質半導体層において、特定の領域と他の特定の領域とで膜厚が異なることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池。   The film thickness of the first porous semiconductor layer or the second porous semiconductor layer in one DSC cell is different between a specific region and another specific region. 2. The dye-sensitized solar cell according to item 1. 前記第1多孔質半導体層に色素を吸着させる工程と、前記第2多孔質半導体層に色素を吸着させる工程とが同時に行われることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池。   10. The method according to claim 1, wherein the step of adsorbing the dye to the first porous semiconductor layer and the step of adsorbing the dye to the second porous semiconductor layer are performed simultaneously. Dye-sensitized solar cell. 前記色素は、レッドダイ(N719)、ブラックダイ(N749)、D131、D205、SQ2、フタロシアニン系色素、ポルフィリン系色素のいずれかで形成されることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池。   11. The dye according to claim 1, wherein the dye is formed of any one of a red dye (N719), a black dye (N749), D131, D205, SQ2, a phthalocyanine dye, and a porphyrin dye. 2. A dye-sensitized solar cell according to 1. 前記第1基板および前記第2基板は、ガラス基板、プラスチック基板、透明電極が全面に形成された透明電極付きのガラス基板またはプラスチック基板で形成されることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池。   The first substrate and the second substrate are formed of a glass substrate, a plastic substrate, a glass substrate with a transparent electrode having a transparent electrode formed on the entire surface, or a plastic substrate. 2. The dye-sensitized solar cell according to item 1. 前記第1電極および前記第2電極は、ITO、FTO、ZnO、SnO2のいずれかで形成されることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池。 The first electrode and the second electrode, ITO, FTO, ZnO, dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 12, characterized in that it is formed in one of SnO 2. 前記触媒層は、Pt、炭素、若しくは、導電性高分子のいずれかで形成されることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池。   The dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 13, wherein the catalyst layer is formed of any one of Pt, carbon, and a conductive polymer. 前記電解液は、γブチロラクトン、炭酸プロピレン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリルのいずれかで形成されることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池。   15. The electrolyte according to claim 1, wherein the electrolyte is formed of any one of γ-butyrolactone, propylene carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, acetonitrile, methoxyacetonitrile, and propionitrile. Dye-sensitized solar cell. 第1基板上に第1電極を形成する工程と、
前記第1電極上に半導体微粒子を有する第1多孔質半導体層を形成する工程と、
前記第1多孔質半導体層を色素溶液に浸漬させて色素分子を吸着させる工程と、
第2基板上に第2電極を形成する工程と、
前記第2電極上に触媒層を形成する工程と、
前記触媒層上に半導体微粒子を有する第2多孔質半導体層を形成する工程と、
前記第2多孔質半導体層を色素溶液に浸漬させて色素分子を吸着させる工程と、
前記第1基板と前記第2基板とを互いに対向させ、封止材を用いて貼り合わせる工程と、
開口部よりDSCセル内部に電解液を封入し、開口部を封止する工程と
を有することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。
Forming a first electrode on a first substrate;
Forming a first porous semiconductor layer having semiconductor fine particles on the first electrode;
Immersing the first porous semiconductor layer in a dye solution to adsorb dye molecules;
Forming a second electrode on the second substrate;
Forming a catalyst layer on the second electrode;
Forming a second porous semiconductor layer having semiconductor fine particles on the catalyst layer;
Immersing the second porous semiconductor layer in a dye solution to adsorb dye molecules;
A step of causing the first substrate and the second substrate to face each other and bonding using a sealing material;
A method of manufacturing a dye-sensitized solar cell, comprising: encapsulating an electrolyte in the DSC cell from the opening, and sealing the opening.
前記第1多孔質半導体層および前記第2多孔質半導体層は、酸化物半導体で形成されることを特徴とする請求項16に記載の色素増感太陽電池の製造方法。   The method for producing a dye-sensitized solar cell according to claim 16, wherein the first porous semiconductor layer and the second porous semiconductor layer are formed of an oxide semiconductor. 前記第1多孔質半導体層および前記第2多孔質半導体層は、TiO2、ZnO、WO3、InO3、ZrO2、TaO2、NbO5、Nb23、SnO2のいずれかで形成されることを特徴とする請求項17に記載の色素増感太陽電池の製造方法。 The first porous semiconductor layer and the second porous semiconductor layer are formed of any one of TiO 2 , ZnO, WO 3 , InO 3 , ZrO 2 , TaO 2 , NbO 5 , Nb 2 O 3 , and SnO 2. The method for producing a dye-sensitized solar cell according to claim 17. 前記第1多孔質半導体層と前記第2多孔質半導体層のそれぞれに異なる種類の色素を吸着させることを特徴とする請求項16〜18のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。   19. The dye-sensitized solar cell according to claim 16, wherein different types of dye are adsorbed to each of the first porous semiconductor layer and the second porous semiconductor layer. Method. 前記第1多孔質半導体層および前記第2多孔質半導体層のうちの一方に吸着させる色素はD131であり、他方に吸着させる色素はSQ2であることを特徴とする請求項19に記載の色素増感太陽電池の製造方法。   21. The dye enhancement according to claim 19, wherein the dye adsorbed on one of the first porous semiconductor layer and the second porous semiconductor layer is D131, and the dye adsorbed on the other is SQ2. A method for producing a solar cell. 前記第1多孔質半導体層および前記第2多孔質半導体層のうちの一方に吸着させる色素はD205であり、他方に吸着させる色素はSQ2であることを特徴とする請求項19に記載の色素増感太陽電池の製造方法。   20. The dye enhancement according to claim 19, wherein the dye adsorbed on one of the first porous semiconductor layer and the second porous semiconductor layer is D205, and the dye adsorbed on the other is SQ2. A method for producing a solar cell. 前記第1多孔質半導体層に吸着させる色素は、前記第2多孔質半導体層に吸着させる色素よりも発電特性の高い色素であることを特徴とする請求項19〜21のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。   The dye adsorbed on the first porous semiconductor layer is a dye having higher power generation characteristics than the dye adsorbed on the second porous semiconductor layer. A method for producing a dye-sensitized solar cell. 1つのDSCセル内の前記第1多孔質半導体層または前記第2多孔質半導体層において、特定の領域と他の特定の領域とに異なる種類の色素を吸着させることを特徴とする請求項16〜22のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。   The first porous semiconductor layer or the second porous semiconductor layer in one DSC cell has different types of dyes adsorbed in a specific region and another specific region. 22. The method for producing a dye-sensitized solar cell according to any one of 22 above. 1つのDSCセル内の前記第1多孔質半導体層または前記第2多孔質半導体層において、特定の領域と他の特定の領域とで膜厚が異なることを特徴とする請求項16〜22のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。   23. The film thickness of a specific region and another specific region in the first porous semiconductor layer or the second porous semiconductor layer in one DSC cell is different. A method for producing the dye-sensitized solar cell according to claim 1. 前記第1多孔質半導体層に色素を吸着させる工程と、前記第2多孔質半導体層に色素を吸着させる工程とが同時に行われることを特徴とする請求項16〜24のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。   25. The step of adsorbing a dye on the first porous semiconductor layer and the step of adsorbing a dye on the second porous semiconductor layer are performed simultaneously. A method for producing a dye-sensitized solar cell. 前記色素は、レッドダイ(N719)、ブラックダイ(N749)、D131、D205、SQ2、フタロシアニン系色素、ポルフィリン系色素のいずれかで形成されることを特徴とする請求項16〜25のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。   The dye is formed of any one of a red dye (N719), a black dye (N749), D131, D205, SQ2, a phthalocyanine dye, and a porphyrin dye. The manufacturing method of the dye-sensitized solar cell as described in 1 above. 前記第1基板および前記第2基板は、ガラス基板、プラスチック基板、透明電極が全面に形成された透明電極付きのガラス基板またはプラスチック基板で形成されることを特徴とする請求項16〜26のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。   27. The first substrate and the second substrate are each formed of a glass substrate, a plastic substrate, a glass substrate with a transparent electrode having a transparent electrode formed on the entire surface, or a plastic substrate. A method for producing the dye-sensitized solar cell according to claim 1. 前記第1電極および前記第2電極は、ITO、FTO、ZnO、SnO2のいずれかで形成されることを特徴とする請求項16〜27のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。 The first electrode and the second electrode, ITO, FTO, ZnO, of the dye-sensitized solar cell according to any one of claims 16 to 27, characterized in that it is formed by any one of SnO 2 Production method. 前記触媒層は、Pt、炭素、若しくは、導電性高分子のいずれかで形成されることを特徴とする請求項16〜28のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。   The method for manufacturing a dye-sensitized solar cell according to any one of claims 16 to 28, wherein the catalyst layer is formed of any one of Pt, carbon, and a conductive polymer. 前記電解液は、γブチロラクトン、炭酸プロピレン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリルのいずれかで形成されることを特徴とする請求項16〜29のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。   30. The electrolyte according to any one of claims 16 to 29, wherein the electrolytic solution is formed of any one of γ-butyrolactone, propylene carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, acetonitrile, methoxyacetonitrile, and propionitrile. A method for producing a dye-sensitized solar cell. 請求項1〜15のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池を搭載したことを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 15.
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