JP2014165064A - Dye-sensitized solar cell, manufacturing method of the same and electronic apparatus - Google Patents

Dye-sensitized solar cell, manufacturing method of the same and electronic apparatus Download PDF

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俊博 木村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dye-sensitized solar cell which is suitable when a complicated and minute seal pattern having crossing parts is formed; and provide a manufacturing method of the dye-sensitized solar cell and an electronic apparatus.SOLUTION: A dye-sensitized solar cell comprises: a first substrate 20; a first electrode 10 arranged on the first substrate 20; a porous semiconductor layer 12 which is arranged on the first electrode 10 and includes semiconductor fine particles and dye molecules; an electrolysis solution which contacts the porous semiconductor layer 12 and in which an oxidation-reduction electrolyte is soluble in a solvent; a catalysis layer 19 which contacts the electrolysis solution; 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. By burning the seal material 16, the first substrate 20 and the second substrate 22 are bonded.

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、交差部を有する微細かつ複雑な封止パターンを形成する場合に適した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 producing the same, and an electronic apparatus, and particularly, a dye suitable for forming a fine and complicated sealing pattern having an intersection. The present invention relates to a sensitized solar cell, a manufacturing method thereof, 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、増感色素を表面に担持した多孔質の酸化チタン層を備えた作用極と、作用極の酸化チタン層に対向して配置された対極と、作用極と対極との間に充填された電解質溶液とを備える(例えば、特許文献1参照。)。   DSC is packed between a working electrode having a porous titanium oxide layer carrying a sensitizing dye on its surface, a counter electrode disposed opposite the titanium oxide layer of the working electrode, and the working electrode and the counter electrode. An electrolyte solution (see, for example, Patent Document 1).

また、作用極と対極との間にあって、電解質溶液を封止する封止材としては、紫外線照射によって硬化される紫外線硬化樹脂が広く用いられる。   Further, as a sealing material that is between the working electrode and the counter electrode and seals the electrolyte solution, an ultraviolet curable resin that is cured by ultraviolet irradiation is widely used.

例えば、特許文献2には、封止材として紫外線硬化型エポキシ樹脂を用いたDSCが記載されている。   For example, Patent Document 2 describes DSC using an ultraviolet curable epoxy resin as a sealing material.

特開平11−135817号JP-A-11-135817 特開2000−30767号JP 2000-30767

ところで、DSCセルの形状が複雑になると、封止材のパターン(封止パターン)も複雑になる。すなわち、一筆書き状の封止パターンではなく、封止材同士が十字路型に交わった封止パターンや、T字路型に重なった封止パターンも求められる。   By the way, when the shape of the DSC cell becomes complicated, the pattern of the sealing material (sealing pattern) also becomes complicated. That is, instead of a one-stroke-shaped sealing pattern, a sealing pattern in which the sealing materials intersect with each other in a cross road shape or a sealing pattern overlapping with a T-shaped road shape is also required.

さらにアプリケーション用途によっては、上記のような複雑なパターンの他に、封止線幅はかなり微細になるケースもある。このような場合、従来の紫外線硬化樹脂による封止材を選択すると、硬化不良や基板との密着性が著しく弱くなることがあり、DSCにおける長期安定性を得ることが非常に難しくなってしまう。   Furthermore, in addition to the complicated pattern as described above, the sealing line width may be considerably fine depending on the application application. In such a case, when a sealing material made of a conventional ultraviolet curable resin is selected, the curing failure and the adhesion to the substrate may be significantly weakened, and it becomes very difficult to obtain long-term stability in DSC.

本発明の目的は、交差部を有する微細かつ複雑な封止パターンを形成する場合に適した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 suitable for forming a fine and complicated sealing pattern having an intersecting portion, a manufacturing method thereof, 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多孔質半導体層と、前記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、前記電解液に接する触媒層と、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、前記封止材を焼成することで前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせた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 porous semiconductor layer comprising: an electrolyte solution in contact with the porous semiconductor layer and having a redox electrolyte dissolved in a solvent; a catalyst layer in contact with the electrolyte solution; a second electrode disposed on the catalyst layer; A second substrate disposed on the second electrode; and a sealing material that is disposed between the first substrate and the second substrate and seals the electrolytic solution, and firing the sealing material. Thus, a dye-sensitized solar cell in which the first substrate and the second substrate are bonded together is provided.

本発明の他の態様によれば、第1基板上に第1電極をパターン形成する工程と、前記第1電極上に多孔質半導体層を形成する工程と、第2基板上に第2電極をパターン形成する工程と、前記第2電極上に触媒層を形成する工程と、前記第1基板および前記第2基板のうちの少なくとも一方の基板上に封止材を形成する工程と、前記封止材を焼成することで前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせる工程と、前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせた後、前記多孔質半導体層に色素を吸着させる工程と、前記色素を吸着させた後、DSCセル内部に電解液を封入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 patterning a first electrode on a first substrate, a step of forming a porous semiconductor layer on the first electrode, and a second electrode on a second substrate A step of forming a pattern, a step of forming a catalyst layer on the second electrode, a step of forming a sealing material on at least one of the first substrate and the second substrate, and the sealing A step of bonding the first substrate and the second substrate by firing a material, and a step of adsorbing a dye to the porous semiconductor layer after bonding the first substrate and the second substrate; There is provided a method for producing a dye-sensitized solar cell, which comprises a step of adsorbing the dye and then encapsulating an electrolyte in the DSC cell.

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、交差部を有する微細かつ複雑な封止パターンを形成する場合に適した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 suitable for the case where the fine and complicated sealing pattern which has an intersection part is formed, its manufacturing method, and an electronic device can be provided.

実施の形態に係るDSCの模式的鳥瞰図。The typical bird's-eye view of DSC which concerns on embodiment. 図1に示されるDSCの製造工程の一工程であって、DSCを真空チャンバに収容した状態を示す模式的鳥瞰図。FIG. 2 is a schematic bird's-eye view showing a state in which the DSC is housed in a vacuum chamber, which is a process of the DSC shown in FIG. 1. 図1のII−II線に沿う模式的断面構造図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional structure diagram taken along line II-II in FIG. 1. 比較例に係るDSCの模式的鳥瞰図。The typical bird's-eye view of DSC which concerns on a comparative example. 比較例に係る別のDSCの模式的鳥瞰図。The typical bird's-eye view of another DSC which concerns on a comparative example. 図4のI−I線に沿う模式的断面構造図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional structure diagram taken along line II in FIG. 4. 比較例に係る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)図7(a)の工程後の第1電極上に多孔質半導体層を形成する工程図、(c)第2基板上に第2電極を形成する工程図、(d)図7(c)の工程後の第2電極上に触媒層を形成する工程図。In the DSC manufacturing method according to the comparative example, (a) a process diagram for forming a first electrode on a first substrate, (b) a porous semiconductor layer on the first electrode after the process of FIG. (C) Process diagram for forming the second electrode on the second substrate, (d) Process chart for forming the catalyst layer on the second electrode after the process of FIG. 7 (c). 比較例に係るDSCの製造方法であって、(a)図7(b)の工程後の第1基板上に封止材を形成する工程図、(b)図7(d)の工程後の第2基板上に封止材を形成する工程図。It is a manufacturing method of DSC which concerns on a comparative example, Comprising: (a) Process drawing which forms a sealing material on the 1st board | substrate after the process of FIG.7 (b), (b) After the process of FIG.7 (d) Process drawing which forms a sealing material on a 2nd board | substrate. 比較例に係るDSCの製造方法であって、(a)図8(a)の工程後の多孔質半導体層に色素を吸着させる工程図、(b)図9(a)の工程後の第1基板と図8(b)の工程後の第2基板とを互いに対向させ、レーザー照射により貼り合わせる工程図、(c)図9(b)の工程後のDSCセル内部に電解液を封入する工程図。It is a DSC manufacturing method according to a comparative example, (a) a process diagram for adsorbing a dye to the porous semiconductor layer after the process of FIG. 8 (a), (b) a first process after the process of FIG. 9 (a). FIG. 8B is a process diagram in which the substrate and the second substrate after the process of FIG. 8B are opposed to each other and bonded together by laser irradiation. FIG. 9C is a process of encapsulating an electrolyte in the DSC cell after the process of FIG. Figure. 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)図10(a)の工程後の第1電極上に多孔質半導体層を形成する工程図、(c)第2基板上に第2電極を形成する工程図、(d)図10(c)の工程後の第2電極上に触媒層を形成する工程図。It is a manufacturing method of DSC which concerns on embodiment, Comprising: (a) Process drawing which forms 1st electrode on 1st board | substrate, (b) Porous semiconductor on 1st electrode after process of Fig.10 (a) FIG. 11 is a process chart for forming a layer, (c) a process chart for forming a second electrode on the second substrate, and (d) a process chart for forming a catalyst layer on the second electrode after the process of FIG. 実施の形態に係るDSCの製造方法であって、(a)図10(b)の工程後の第1基板上に封止材を形成する工程図、(b)図10(d)の工程後の第2基板上に封止材を形成する工程図。It is a manufacturing method of DSC which concerns on embodiment, Comprising: (a) Process drawing which forms a sealing material on the 1st board | substrate after the process of FIG.10 (b), (b) After the process of FIG.10 (d) Process drawing which forms a sealing material on the second substrate. 実施の形態に係るDSCの製造方法であって、(a)図10(b)の工程後の多孔質半導体層に色素を吸着させる工程図、(b)図11(a)の工程後の第1基板と図11(b)の工程後の第2基板とを互いに対向させる工程図。It is a manufacturing method of DSC which concerns on embodiment, Comprising: (a) Process drawing to adsorb | suck pigment | dye to the porous semiconductor layer after the process of FIG.10 (b), (b) The process after the process of FIG.11 (a) FIG. 12 is a process diagram in which one substrate and a second substrate after the process of FIG. 実施の形態に係るDSCの製造方法であって、(a)図12(b)の工程後の封止材を焼成することで第1基板と第2基板とを貼り合わせる工程図、(b)図13(a)の工程後の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 bonds a 1st board | substrate and a 2nd board | substrate by baking the sealing material after the process of FIG.12 (b), (b). FIG. 14 is a process diagram for adsorbing a dye to the porous semiconductor layer after the process of FIG. 実施の形態に係るDSCの製造方法であって、(a)図13(b)の工程後のDSCセル内部に電解液を封入する工程図、(b)図12(b)の工程の変形例を示す工程図。It is a DSC manufacturing method according to the embodiment, (a) a process diagram in which an electrolytic solution is sealed in the DSC cell after the process of FIG. 13 (b), and (b) a modification of the process of FIG. 12 (b). FIG. 実施の形態に係るDSCに形成された封止パターンの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、(b)花形の封止パターン、(c)円形の封止パターン、(d)蝶形の封止パターン。It is a typical plane pattern block diagram of the sealing pattern formed in DSC which concerns on embodiment, Comprising: (a) Rectangular sealing pattern, (b) Flower-shaped sealing pattern, (c) Circular sealing pattern (D) A butterfly-shaped sealing pattern. 実施の形態に係るDSCに形成された別の封止パターンの模式的平面パターン構成図。The typical plane pattern block diagram of another sealing pattern formed 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17のIII−III線に沿う模式的断面構造図。FIG. 18 is a schematic cross-sectional structure diagram taken along line III-III in FIG. 17. 図17のIV−IV線に沿う模式的断面構造図。FIG. 18 is a schematic cross-sectional structure diagram taken along line IV-IV in FIG. 17. 図17のV−V線に沿う模式的断面構造図。FIG. 18 is a schematic sectional view taken along line VV in FIG. 17. 図17のA部分の拡大された模式的平面パターン構成図。FIG. 18 is an enlarged schematic plane pattern configuration diagram of an A part in FIG. 17. 実施の形態に係るDSCの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 porous semiconductor layer of DSC which concerns on embodiment. 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、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 porous semiconductor layer (13) / pigment 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25のJ部分の拡大図。In DSC which concerns on embodiment, it is an energy potential diagram between dye molecule (32) / electrolyte (14), Comprising: The enlarged view of the J section 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. 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)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。The chemical structural formula which shows the pigment | dye used for DSC which concerns on embodiment, Comprising: (a) Chemical structural formula which shows D149, (b) Chemical structural formula which shows N719, (c) Chemical structural formula which shows D131. 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)フタロシアニン系色素を示す化学構造式、(b)ポルフィリン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 which shows a phthalocyanine type pigment | dye, (b) Chemical structural formula which shows a porphyrin pigment | dye. (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30(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 schematic circuit representation of Fig.30 (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31(a)の模式的回路表現。(A) In DSC which concerns on embodiment, the typical cross-section figure which has arrange | positioned four basic cells in parallel structure, (b) The typical circuit expression of Fig.31 (a). 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VI−VI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 VI-VI in FIG. 34, which is one step 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). 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.

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:実施の形態)
実施の形態に係るDSC200の模式的鳥瞰構成は、図1に示すように表される。また、図1に示されるDSC200の製造工程の一工程であって、DSC200を真空チャンバ500に収容した状態を示す模式的鳥瞰構成は、図2に示すように表される。また、図1のII−II線に沿う模式的断面構造は、図3に示すように表される。
[Embodiment]
(DSC: embodiment)
A schematic bird's-eye view configuration of the DSC 200 according to the embodiment is expressed as shown in FIG. A schematic bird's-eye view configuration, which is a process of manufacturing the DSC 200 shown in FIG. 1 and shows the state in which the DSC 200 is housed in the vacuum chamber 500, is expressed as shown in FIG. Moreover, the schematic cross-sectional structure along the II-II line of FIG. 1 is represented as shown in FIG.

実施の形態に係るDSC200は、図1〜図3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上に配置された多孔質半導体層12と、多孔質半導体層12と接し、酸化還元電解質を溶媒に溶解した電解液14(図示せず)と、電解液14に接する触媒層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。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。具体的には、図3に示すように、封止材16A・16Bの接触部分16Hを熱溶着させて硬化させる。その後、多孔質半導体層12に色素Dyeを吸着させる。具体的には、図2に示すように、色素Dyeを混合した高沸点型の有機溶媒600を真空チャンバ500に収容し、その有機溶媒600にDSCセルを浸漬させる(後述する)。このようにして色素Dyeを吸着させた後、DSCセル内部に電解液14を封入する。以下、色素Dyeを吸着させた後の多孔質半導体層12を「多孔質半導体層13」という場合がある。   As shown in FIGS. 1 to 3, the DSC 200 according to the embodiment includes a first substrate 20, a first electrode 10 disposed on the first substrate 20, and a porous disposed on the first electrode 10. An electrolyte solution 14 (not shown) in contact with the semiconductor layer 12, the porous semiconductor layer 12, and a redox electrolyte dissolved in a solvent, a catalyst layer 19 in contact with the electrolyte solution 14, and a first electrode disposed on the catalyst layer 19. Two electrodes 18, a second substrate 22 disposed on the second electrode 18, and a sealing material 16 disposed between the first substrate 20 and the second substrate 22 and sealing the electrolytic solution 14. . The first substrate 20 and the second substrate 22 are bonded together by baking the sealing material 16. Specifically, as shown in FIG. 3, the contact portions 16H of the sealing materials 16A and 16B are thermally welded and cured. Thereafter, the dye Dye is adsorbed on the porous semiconductor layer 12. Specifically, as shown in FIG. 2, a high-boiling organic solvent 600 mixed with the dye Dye is housed in a vacuum chamber 500, and a DSC cell is immersed in the organic solvent 600 (described later). After the dye Dye is adsorbed in this way, the electrolytic solution 14 is sealed inside the DSC cell. Hereinafter, the porous semiconductor layer 12 after the dye Dye is adsorbed may be referred to as “porous semiconductor layer 13”.

封止材16・16A・16Bは、ガラスフリット、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。以下、封止材16・16A・16Bとしてガラスフリットを用いた場合を例示し、ガラスフリットにも同じ符号16・16A・16Bを用いる。   The sealing materials 16, 16 A, and 16 B can be configured by glass frit, thermosetting resin, or a structural combination thereof. Hereinafter, the case where a glass frit is used as the sealing material 16, 16A, 16B will be exemplified, and the same reference numerals 16, 16A, 16B are also used for the glass frit.

また、第1基板20または第2基板22は、例えば、ガラス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。   Moreover, the 1st board | substrate 20 or the 2nd board | substrate 22 can be formed with a glass substrate etc., for example. 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、多孔質半導体層12は、TiO2、ZnO、WO3、InO3、Nb23、SnO2などの材料を用いて形成されていても良い。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。多孔質半導体層12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。 The porous semiconductor layer 12 may be formed using a material such as TiO 2 , ZnO, WO 3 , InO 3 , Nb 2 O 3 , SnO 2 . In particular, TiO 2 (anatase type, rutile type) which is inexpensive from the viewpoint of efficiency is mainly used. The porous semiconductor layer 12 can be formed using, for example, screen printing technology, spin coating technology, dipping, spray coating technology, or the like.

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.

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

(DSC:比較例)
比較例に係るDSC200Aの模式的鳥瞰構成は、図4に示すように表される。また、比較例に係る別のDSC200Bの模式的鳥瞰構成は、図5に示すように表される。また、図4のI−I線に沿う模式的断面構造は、図6に示すように表される。
(DSC: comparative example)
A schematic bird's-eye view configuration of the DSC 200A according to the comparative example is expressed as shown in FIG. A schematic bird's-eye view configuration of another DSC 200B according to the comparative example is expressed as shown in FIG. Further, a schematic cross-sectional structure taken along line II in FIG. 4 is expressed as shown in FIG.

比較例に係るDSC200A・200Bは、図4〜図6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多孔質半導体層13と、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(図示せず)と、電解液14に接する触媒層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。図4および図6に示すように、ガラスフリット16A・16Bを互いに対向させ、レーザー光hνを照射する。これにより、ガラスフリット16A・16Bを熱溶着させて硬化させ、第1基板20と第2基板22とを貼り合わせることができる。   As shown in FIGS. 4 to 6, the DSCs 200 </ b> A and 200 </ b> B according to the comparative example are disposed on the first substrate 20, the first electrode 10 disposed on the first substrate 20, and the first electrode 10. A porous semiconductor layer 13 comprising fine particles and dye molecules; an electrolyte solution 14 (not shown) in contact with the porous semiconductor layer 13 and having a redox electrolyte dissolved in a solvent; a catalyst layer 19 in contact with the electrolyte solution 14; The second electrode 18 disposed on the layer 19, the second substrate 22 disposed on the second electrode 18, and disposed between the first substrate 20 and the second substrate 22 to seal the electrolytic solution 14. Sealing material 16 to be provided. As shown in FIGS. 4 and 6, the glass frits 16A and 16B are opposed to each other and irradiated with a laser beam hν. Thereby, the glass frit 16A * 16B can be thermally welded and cured, and the first substrate 20 and the second substrate 22 can be bonded together.

図4では、一筆書き状の封止パターンを例示したが、実際のアプリケーションでは、図5に示すように、封止パターンが重複(交差)するなど、複雑な封止パターンとなるのが通常である。このような場合、ガラスフリット16にレーザー光hνを照射すると、ガラスフリット16が重複する部分で熱が集中して“熱だまり”が発生し、ガラスフリット16の下に配置される第1基板20・第2基板22にダメージを与える。また、ガラスフリットそのものに対しても“熱だまり”によるマイクロクラック等のひび割れが生じてしまう恐れがある。   In FIG. 4, a one-stroke writing sealing pattern is illustrated, but in an actual application, as shown in FIG. 5, the sealing pattern usually overlaps (intersects) and becomes a complicated sealing pattern. is there. In such a case, when the glass frit 16 is irradiated with the laser beam hν, heat concentrates at a portion where the glass frit 16 overlaps to generate a “heat pool”, and the first substrate 20 disposed under the glass frit 16. -Damage to the second substrate 22. In addition, there is a possibility that cracks such as microcracks due to “heat accumulation” may occur on the glass frit itself.

また、このようにレーザー光hνを照射する場合は、照射の際の誤差を踏まえて封止パターンの間隔が決まるため、微細化にも限界がある。 In addition, when the laser beam hν is irradiated in this way, there is a limit to miniaturization because the interval between the sealing patterns is determined based on an error in irradiation.

(製造方法:比較例)
比較例に係るDSC200A・200Bの製造方法は、図7(a)〜図9(c)に示すように表される。
(Manufacturing method: Comparative example)
The manufacturing method of DSC 200A / 200B according to the comparative example is expressed as shown in FIGS. 7 (a) to 9 (c).

まず、図7(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. 7A, the first electrode 10 is pattern-formed on the first substrate 20. The 1st board | substrate 20 can be comprised with a glass substrate, and can also use the glass substrate with a transparent electrode in which the transparent electrode was formed in the whole surface. The first electrode 10 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. If the glass substrate has a transparent electrode, it can be formed by various etching methods. A pattern can also be formed.

次に、図7(b)に示すように、図7(a)の工程後の第1電極10上に多孔質半導体層12を形成する。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. 7B, the porous semiconductor layer 12 is formed on the first electrode 10 after the step of FIG. The porous semiconductor layer 12 can be formed by applying screen printing or the like.

一方、図7(c)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. 7C, 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 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7(d)に示すように、図7(c)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. 7D, 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8(a)に示すように、図7(b)の工程後の第1基板20にガラスフリット16Aを形成する。同様に、図8(b)に示すように、図7(d)の工程後の第2基板22にガラスフリット16Bを形成する。   Next, as shown in FIG. 8A, a glass frit 16A is formed on the first substrate 20 after the step of FIG. 7B. Similarly, as shown in FIG. 8B, a glass frit 16B is formed on the second substrate 22 after the step of FIG.

次に、図9(a)に示すように、図8(a)の工程後の第1基板20上に形成された多孔質半導体層12に色素Dyeを吸着させる。   Next, as shown in FIG. 9A, the dye Dye is adsorbed to the porous semiconductor layer 12 formed on the first substrate 20 after the step of FIG. 8A.

次に、図9(b)に示すように、図9(a)の工程後の第1基板20と図8(b)の工程後の第2基板22とを互いに対向させ、ガラスフリット16A・16Bにレーザー光hνを照射する。これにより、ガラスフリット16A・16Bを熱溶着させて硬化させ、第1基板20と第2基板22とを貼り合わせることができる。   Next, as shown in FIG. 9B, the first substrate 20 after the step of FIG. 9A and the second substrate 22 after the step of FIG. 16B is irradiated with a laser beam hν. Thereby, the glass frit 16A * 16B can be thermally welded and cured, and the first substrate 20 and the second substrate 22 can be bonded together.

最後に、図9(c)に示すように、開口部(後述する)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。   Finally, as shown in FIG. 9C, the electrolytic solution 14 is sealed inside the opening (described later), the opening is sealed, and a DSC cell is formed.

(製造方法:実施の形態)
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をパターン形成する工程と、第1電極10上に多孔質半導体層12を形成する工程と、第2基板22上に第2電極18をパターン形成する工程と、第2電極18上に触媒層19を形成する工程と、第1基板20および第2基板22のうちの少なくとも一方の基板上に封止材16を形成する工程と、封止材16を焼成することで第1基板20と第2基板22とを貼り合わせる工程と、第1基板20と第2基板22とを貼り合わせた後、多孔質半導体層12に色素Dyeを吸着させる工程と、色素Dyeを吸着させた後、DSCセル内部に電解液14を封入する工程とを有する。
(Manufacturing method: embodiment)
The DSC 200 manufacturing method according to the embodiment includes a step of patterning the first electrode 10 on the first substrate 20, a step of forming the porous semiconductor layer 12 on the first electrode 10, and the second substrate 22. The step of patterning the second electrode 18, the step of forming the catalyst layer 19 on the second electrode 18, and the sealing material 16 on at least one of the first substrate 20 and the second substrate 22 A step of forming, a step of bonding the first substrate 20 and the second substrate 22 by baking the sealing material 16, a step of bonding the first substrate 20 and the second substrate 22, and a porous semiconductor layer 12 has a step of adsorbing the dye Dye and a step of encapsulating the electrolyte solution 14 inside the DSC cell after adsorbing the dye Dye.

例えば、色素Dyeを吸着させる工程は、色素Dyeを混合した高沸点型の有機溶媒600にDSCセルを浸漬させることによって実施される。   For example, the step of adsorbing the dye Dye is performed by immersing the DSC cell in the high boiling point organic solvent 600 mixed with the dye Dye.

また、有機溶媒600は、沸点が60℃より高い有機溶媒であることが望ましい。具体的には、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。   The organic solvent 600 is preferably an organic solvent having a boiling point higher than 60 ° C. Specifically, 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.

また、有機溶媒600は、40℃〜50℃に加熱されても良い。   The organic solvent 600 may be heated to 40 ° C to 50 ° C.

また、有機溶媒600は、電解液14を製造するときに使用される有機溶媒に色素Dyeを溶解させることによって形成されても良い。   The organic solvent 600 may be formed by dissolving the dye Dye in the organic solvent used when the electrolytic solution 14 is manufactured.

また、有機溶媒600は、電解液14を注入する開口部から真空注入されても良い。   Further, the organic solvent 600 may be vacuum-injected through an opening for injecting the electrolytic solution 14.

また、第1基板20と第2基板22とを貼り合わせる工程は、封止材16を封止材16が溶解する温度(例えば、約200℃〜約600℃)に加熱することによって実施されても良い。   In addition, the step of bonding the first substrate 20 and the second substrate 22 is performed by heating the sealing material 16 to a temperature (for example, about 200 ° C. to about 600 ° C.) at which the sealing material 16 is dissolved. Also good.

以下、実施の形態に係るDSC200の製造方法を図面に従って詳細に説明する。実施の形態に係るDSC200の製造方法は、図10〜図14に示すように表される。   Hereinafter, a method for manufacturing the DSC 200 according to the embodiment will be described in detail with reference to the drawings. The manufacturing method of DSC 200 according to the embodiment is expressed as shown in FIGS.

まず、図10(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. 10A, the first electrode 10 is pattern-formed on the first substrate 20. The 1st board | substrate 20 can be comprised with a glass substrate etc., and can also use the glass substrate with a transparent electrode in which the transparent electrode was formed in the whole surface. The first electrode 10 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. If the glass substrate has a transparent electrode, it can be formed by various etching methods. A pattern can also be formed.

次に、図10(b)に示すように、図10(a)の工程後の第1電極10上に多孔質半導体層12を形成する。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. 10B, the porous semiconductor layer 12 is formed on the first electrode 10 after the step of FIG. The porous semiconductor layer 12 can be formed by applying screen printing or the like.

一方、図10(c)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. 10C, 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 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10(d)に示すように、図10(c)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. 10D, 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11(a)に示すように、図10(b)の工程後の第1基板20にガラスフリット16Aを形成する。同様に、図11(b)に示すように、図10(d)の工程後の第2基板22にガラスフリット16Bを形成する。   Next, as shown in FIG. 11A, a glass frit 16A is formed on the first substrate 20 after the step of FIG. Similarly, as shown in FIG. 11B, a glass frit 16B is formed on the second substrate 22 after the step of FIG.

なお、図12(a)に示すように、図10(b)の工程後の第1基板20に形成された多孔質半導体層12に色素Dyeを吸着させてもよい。その後、図11(a)と同様、図12(a)の工程後の第1基板20にガラスフリット16Aを形成する。ただし、この場合は、後の工程における加熱時の熱で色素Dyeが変質する可能性がある(後述する)。   In addition, as shown to Fig.12 (a), you may make the pigment | dye Dye adsorb | suck to the porous semiconductor layer 12 formed in the 1st board | substrate 20 after the process of FIG.10 (b). Thereafter, similarly to FIG. 11A, a glass frit 16A is formed on the first substrate 20 after the step of FIG. However, in this case, there is a possibility that the dye Dye is denatured by heat during heating in a later step (described later).

次に、図12(b)に示すように、図11(a)の工程後の第1基板20と図11(b)の工程後の第2基板22とを互いに対向させ、第1基板20または第2基板22の片側からホットプレート21などの加熱装置を用いて封止材16Aと封止材16Bが溶解する温度(例えば、約200℃〜約600℃)に加熱する。オーブンなどの加熱装置内にDSC200を収容し、オーブン内部の雰囲気が封止材16Aと封止材16Bが溶解する温度(例えば、約200℃〜約600℃)になるように加熱してもよい。これにより、図13(a)に示すように、ガラスフリット16A・16Bを熱溶着させて硬化させ、第1基板20と第2基板22とを貼り合わせることができる。   Next, as shown in FIG. 12B, the first substrate 20 after the step of FIG. 11A and the second substrate 22 after the step of FIG. Or it heats from the one side of the 2nd board | substrate 22 to the temperature (for example, about 200 degreeC-about 600 degreeC) which the sealing material 16A and the sealing material 16B melt | dissolve using heating apparatuses, such as the hotplate 21. FIG. The DSC 200 may be housed in a heating device such as an oven and heated so that the atmosphere inside the oven reaches a temperature (for example, about 200 ° C. to about 600 ° C.) at which the sealing material 16A and the sealing material 16B are dissolved. . Accordingly, as shown in FIG. 13A, the glass frit 16A / 16B is thermally welded and cured, and the first substrate 20 and the second substrate 22 can be bonded together.

次に、図13(b)に示すように、図13(a)の工程後の多孔質半導体層12に色素Dyeを吸着させる。多孔質半導体層12に色素Dyeを吸着させる方法については後に詳しく説明する。   Next, as shown in FIG. 13B, the dye Dye is adsorbed to the porous semiconductor layer 12 after the step of FIG. A method for adsorbing the dye Dye to the porous semiconductor layer 12 will be described in detail later.

最後に、図14(a)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。   Finally, as shown in FIG. 14A, the electrolytic solution 14 is sealed inside the opening, the opening is sealed, and a DSC cell is formed.

なお、図12(b)では、第1基板20にガラスフリット16Aが形成され、第2基板22にガラスフリット16Bが形成された構成を例示しているが、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2基板22がガラス基板である場合は、図14(b)に示すように、ガラスフリット16Bがなくてもよい。ガラスフリット16Bがなくても、第1基板20側のガラスフリット16Aと第2基板22とは同種材料であるため、ホットプレート21などの加熱装置を用いて容易に熱溶着させることができる。逆に、第1基板20がガラス基板である場合は、ガラスフリット16Aがなくてもよいのはもちろんである。その後の工程は上記と同様、図13(a)、図13(b)、図14(a)の順に進む。   FIG. 12B illustrates a configuration in which the glass frit 16A is formed on the first substrate 20 and the glass frit 16B is formed on the second substrate 22, but this embodiment is not limited thereto. It is not something. That is, when the second substrate 22 is a glass substrate, the glass frit 16B may not be provided as shown in FIG. Even without the glass frit 16B, the glass frit 16A on the first substrate 20 side and the second substrate 22 are made of the same material, and therefore can be easily heat-welded using a heating device such as the hot plate 21. Conversely, when the first substrate 20 is a glass substrate, it is needless to say that the glass frit 16A is not necessary. Subsequent steps proceed in the order of FIG. 13A, FIG. 13B, and FIG.

(色素吸着)
以下、多孔質半導体層12に色素Dyeを吸着させる方法を更に詳しく説明する。
(Dye adsorption)
Hereinafter, a method for adsorbing the dye Dye to the porous semiconductor layer 12 will be described in more detail.

まず、図2に示すように、色素Dyeを混合した有機溶媒600を真空チャンバ500に収容し、その中にDSC200を収容する。真空チャンバ500の筐体には、図示しない真空ポンプに接続される真空バルブ500aが形成されている。真空バルブ500aを開けて真空ポンプを稼働させ、真空チャンバ500内を大気圧よりも低い圧力に減圧し、有機溶媒600を循環させる。続いて、真空チャンバ500内を大気圧に戻すと、DSC200の第1基板20と第2基板22との間の減圧状態が保持された状態で、有機溶媒600が大気圧に暴露される。この圧力差により、有機溶媒600が大気圧に押され、DSC200の開口部から有機溶媒600が注入されて、多孔質半導体層12に色素Dyeが吸着する。このとき、有機溶媒600を50℃〜60℃程度に加熱すると、色素Dyeの吸着速度を上げることができる。その後、真空チャンバ500内の有機溶媒600を電解液14と交換し、同様の方法でDSC200の開口部からDSCセル内部に電解液14を注入する。   First, as shown in FIG. 2, the organic solvent 600 mixed with the dye Dye is accommodated in the vacuum chamber 500, and the DSC 200 is accommodated therein. A vacuum valve 500 a connected to a vacuum pump (not shown) is formed in the housing of the vacuum chamber 500. The vacuum valve 500a is opened to operate the vacuum pump, the inside of the vacuum chamber 500 is reduced to a pressure lower than the atmospheric pressure, and the organic solvent 600 is circulated. Subsequently, when the inside of the vacuum chamber 500 is returned to the atmospheric pressure, the organic solvent 600 is exposed to the atmospheric pressure while the reduced pressure state between the first substrate 20 and the second substrate 22 of the DSC 200 is maintained. Due to this pressure difference, the organic solvent 600 is pushed to atmospheric pressure, the organic solvent 600 is injected from the opening of the DSC 200, and the dye Dye is adsorbed on the porous semiconductor layer 12. At this time, when the organic solvent 600 is heated to about 50 ° C. to 60 ° C., the adsorption rate of the dye Dye can be increased. Thereafter, the organic solvent 600 in the vacuum chamber 500 is replaced with the electrolytic solution 14, and the electrolytic solution 14 is injected into the DSC cell from the opening of the DSC 200 in the same manner.

有機溶媒600は、色素Dyeを混合した高沸点型の有機溶媒である。ここでいう高沸点型の有機溶媒とは、沸点が60℃より高い有機溶媒とする。具体的には、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で構成されていても良い。   The organic solvent 600 is a high boiling point organic solvent in which the dye Dye is mixed. The high boiling point type organic solvent here is an organic solvent having a boiling point higher than 60 ° C. Specifically, γ-butyrolactone, propylene carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, or the like can be used. In some cases, it may be composed of acetonitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, or the like.

高沸点型の有機溶媒600を用いれば、有機溶媒600を50℃〜60℃程度に加熱し、色素Dyeの吸着速度を上げることができる。このような有機溶媒600は、電解液14を製造するときに使用される有機溶媒に色素Dyeを溶解することによって形成されてもよい。   If the high boiling point type organic solvent 600 is used, the organic solvent 600 can be heated to about 50 ° C. to 60 ° C. to increase the adsorption rate of the dye Dye. Such an organic solvent 600 may be formed by dissolving the dye Dye in an organic solvent used when the electrolytic solution 14 is manufactured.

なお、ここでは、真空チャンバ500から有機溶媒600を完全に抜いてから電解液14を注入することを前提に説明したが、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、真空チャンバ500から有機溶媒600を抜きながら電解液14を注入してもよい。あるいは、電解液14を兼ねた有機溶媒600を使用すれば、真空チャンバ500から有機溶媒600を抜くことなく、継続して使用することが可能である。   Here, the description is made on the assumption that the organic solvent 600 is completely removed from the vacuum chamber 500 and then the electrolytic solution 14 is injected, but the present embodiment is not limited to this. That is, the electrolytic solution 14 may be injected while removing the organic solvent 600 from the vacuum chamber 500. Alternatively, if the organic solvent 600 that also serves as the electrolytic solution 14 is used, the organic solvent 600 can be continuously used without removing the organic solvent 600 from the vacuum chamber 500.

(封止パターン)
実施の形態に係るDSC200に形成された封止パターンの模式的平面パターン構成は、図15に示すように表される。例えば、図15(a)は、矩形の封止パターンの模式的平面パターン構成図である。図15(a)に示すように、矩形の一部分Bにおいて、2本の線状の封止材16がT字路型に重なって重複部16Cを形成している。また、図15(b)は、花形の封止パターンの模式的平面パターン構成図である。図15(b)に示すように、5枚の花びらを形成する封止材16の下端と、茎を形成する封止材16の上端とが重複している。また、図15(c)は、円形の封止パターンの模式的平面パターン構成図である。図15(c)に示すように、大きさの異なる4つの円を形成する封止材16がそれぞれの下端で重なっている。また、図15(d)は、蝶形の封止パターンの模式的平面パターン構成図である。図15(d)に示すように、一方の羽を形成する封止材16が他方の羽を形成する封止材16と十字路型に重なっている。
(Sealing pattern)
A schematic planar pattern configuration of the sealing pattern formed in the DSC 200 according to the embodiment is expressed as shown in FIG. For example, FIG. 15A is a schematic plane pattern configuration diagram of a rectangular sealing pattern. As shown in FIG. 15A, in a rectangular part B, two linear sealing materials 16 overlap the T-junction shape to form an overlapping portion 16C. FIG. 15B is a schematic plane pattern configuration diagram of a flower-shaped sealing pattern. As shown in FIG.15 (b), the lower end of the sealing material 16 which forms five petals, and the upper end of the sealing material 16 which forms a stem overlap. FIG. 15C is a schematic plane pattern configuration diagram of a circular sealing pattern. As shown in FIG. 15C, the sealing materials 16 forming four circles having different sizes are overlapped at the respective lower ends. FIG. 15D is a schematic plane pattern configuration diagram of a butterfly-shaped sealing pattern. As shown in FIG. 15 (d), the sealing material 16 forming one wing overlaps with the sealing material 16 forming the other wing in a cross-road shape.

実施の形態に係るDSC200は、複数のDSCセルを備えていても良い。ここで、複数のDSCセルは、第1基板20および第2基板22と、第1基板20および第2基板22と接し、平面視において封止材16によって区画され、かつ互いに交差した交差部を備える封止材16によって密封されていても良い。また、交差部は、三叉路、十字路、若しくは複数重合部のいずれかを備えていても良い。例えば、図15(a)および図15(d)に示された封止材16のパターンの交差部は、三叉路を有する。また、図15(b)および図15(c)に示された封止材16のパターンの交差部は、複数のパターンが重なり合った複数重合部を有する。   DSC 200 according to the embodiment may include a plurality of DSC cells. Here, the plurality of DSC cells are in contact with the first substrate 20 and the second substrate 22, and the first substrate 20 and the second substrate 22, and are partitioned by the sealing material 16 in a plan view and intersecting each other. It may be sealed with the sealing material 16 provided. Moreover, the intersection may include any of a three-way intersection, a crossroad, or a plurality of overlapping portions. For example, the intersection of the pattern of the sealing material 16 shown in FIGS. 15A and 15D has a three-way. Moreover, the intersection part of the pattern of the sealing material 16 shown in FIG. 15B and FIG. 15C has a plurality of overlapping portions in which a plurality of patterns overlap.

このような交差部を有する複雑な封止パターンを形成する場合でも、封止材16を焼成する方法によれば、レーザー照射した場合のように封止材16の重複部16Cなど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。   Even when a complicated sealing pattern having such an intersection is formed, according to the method of firing the sealing material 16, heat accumulation is caused by the overlapping portion 16C of the sealing material 16 as in the case of laser irradiation. It does not occur and can cope with sealing patterns with a narrow pitch.

実施の形態に係るDSC200に形成された別の封止パターンの模式的平面パターン構成は、図16に示すように表される。図16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、色素Dyeが吸着した多孔質半導体層13が配置される。これら色素Dyeは、全てのセル領域で同じものであってもよいし、セル領域ごとに異なるものであってもよい。図16に示された封止材16のパターンの交差部は、十字路を有する。   A schematic planar pattern configuration of another sealing pattern formed in the DSC 200 according to the embodiment is expressed as shown in FIG. As shown in FIG. 16, 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. In each cell region partitioned by the five rings 30A to 30E, the porous semiconductor layer 13 to which the dye Dye is adsorbed is disposed. These dyes Dye may be the same in all cell regions, or may be different for each cell region. The intersection of the pattern of the sealing material 16 shown in FIG. 16 has a cross.

以上のように、実施の形態によれば、交差部を有する複雑な封止パターンを形成する場合に適した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。すなわち、封止材16を焼成することで第1基板20と第2基板22とを貼り合わせるので、封止材16の重複部16C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。しかも、封止材16を焼成した後に多孔質半導体層12に色素Dyeを吸着させるので、加熱時の熱で色素Dyeが変質することもない。加えて、このように封止材16を焼成する方法は、レーザー照射による方法に比べてプロセス時間を短縮することができ、DSC200の量産に適しているという効果もある。   As described above, according to the embodiment, it is possible to provide a dye-sensitized solar cell suitable for forming a complicated sealing pattern having an intersection and a method for manufacturing the same. That is, since the first substrate 20 and the second substrate 22 are bonded together by firing the sealing material 16, heat accumulation does not occur in the overlapping portion 16 </ b> C of the sealing material 16, and sealing with a narrow pitch is performed. It is also possible to handle stop patterns. In addition, since the dye Dye is adsorbed to the porous semiconductor layer 12 after the sealing material 16 is baked, the dye Dye is not altered by heat during heating. In addition, the method of firing the sealing material 16 as described above can shorten the process time as compared with the laser irradiation method, and has an effect that it is suitable for mass production of the DSC 200.

〔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、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 illustrated below, the first substrate 20 and the second substrate 22 can be bonded together by baking the sealing material 16.

(DSC:実施の形態)
実施の形態に係るDSC200の模式的平面パターン構成は、図17に示すように表され、図17のIII−III線に沿う模式的断面構造は、図18に示すように表され、図17のIV−IV線に沿う模式的断面構造は、図19に示すように表され、図17のV−V線に沿う模式的断面構造は、図20に示すように表され、図17のA部分の拡大された模式的平面パターン構成は、図21に示すように表される。
(DSC: embodiment)
A schematic planar pattern configuration of the DSC 200 according to the embodiment is expressed as shown in FIG. 17, and a schematic cross-sectional structure taken along line III-III in FIG. 17 is expressed as shown in FIG. A schematic cross-sectional structure along line IV-IV is represented as shown in FIG. 19, and a schematic cross-sectional structure along line VV in FIG. 17 is represented as shown in FIG. An enlarged schematic plane pattern configuration is expressed as shown in FIG.

実施の形態に係るDSC200は、図17〜図21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上に配置された多孔質半導体層13と、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18上に配置された第2基板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。   As shown in FIGS. 17 to 21, 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. On the porous semiconductor layer 13, an electrolytic solution 14 in contact with the porous semiconductor layer 13, a redox electrolyte dissolved in a solvent, an internal second electrode (counter electrode) 18 A in contact with the electrolytic solution 14, and the internal second electrode 18 The second substrate 22 is disposed, and the sealing material 16 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17〜図21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. 17 to 21, 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17〜図21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。   Moreover, as shown in FIGS. 17 to 21, 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17〜図21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17、図19〜図21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17、図19〜図21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. 17 and 19 to 21, 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17〜図21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17〜図21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。   Moreover, the sealing material 16 is not in contact with the internal first electrode 10A and the internal second electrode 18A, as shown in FIGS. On the other hand, as shown in FIGS. 17 to 21, 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17、図19〜図21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、第1電極10A・第2電極18Aと接触しても良い。   Further, as shown in FIGS. 17 and 19 to 21, 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 electrolytic solution 14. It may be in contact with the first electrode 10A and the second electrode 18A.

また、実施の形態に係るDSC200においては、図17〜図21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。   Further, in the DSC 200 according to the embodiment, as shown in FIGS. 17 to 21, 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.

実施の形態に係るDSC200の多孔質半導体層12の半導体微粒子2の模式的構造は、図22に示すように表される。図22に示すように、多孔質半導体層12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。多孔質半導体層12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 porous semiconductor layer 12 of the DSC 200 according to the embodiment is expressed as shown in FIG. As shown in FIG. 22, in the porous semiconductor layer 12, 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. A large number of pores having a size of about 100 nm or less exist in the porous semiconductor layer 12.

(動作原理)
実施の形態に係るDSC200の動作原理は、図23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。   When the following reactions (a) to (d) occur continuously, an electromotive force is generated, and a current is conducted to the load 24.

(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 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、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 molecule 32 while diffusing in the complicated space in the 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24に示すように表される。   The operation principle 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からなる多孔質半導体層13の伝導帯へ注入される。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 porous semiconductor layer 13 made of TiO 2 . The electrons (e ) conducted through the 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DSC200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 DSC200 etc., Comprising material differs when using normal temperature molten salt (ionic liquid) and a solid electrolyte.

実施の形態に係るDSC200において、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25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25のJ部分の拡大図は、図26に示すように表される。   In DSC 200 according to the embodiment, an energy potential diagram between the 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 a dye molecule (32) / electrolyte solution (14), Comprising: The enlarged view of J part of FIG. 25 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からなる多孔質半導体層13の伝導帯へ注入される。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 porous semiconductor layer 13 made of TiO 2 . The electrons (e ) conducted through the 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26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 oxidation-reduction level E RO of the electrolytic solution 14 and the Fermi level E f of the 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. 26, 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27に示すように表される。図27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、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。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. 27, when irradiated with light from the outside, the electrons existing in the full band S 0 / S + of the dye (Dye) are excited by the conduction band S * by photons (hν), and the porous semiconductor layer 13 Electrons are injected into the conduction band 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 through the 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 porous semiconductor layer 13 is the maximum electromotive force V MAX .

実施の形態に係るDSC200に用いられる色素を示す化学構造式であって、D149を示す化学構造式は、図28(a)に示すように表され、N719を示す化学構造式は、図28(b)に示すように表され、D131を示す化学構造式は、図28(c)に示すように表される。   A chemical structural formula showing a dye used in the DSC 200 according to the embodiment, the chemical structural formula showing D149 is expressed as shown in FIG. 28A, and the chemical structural formula showing N719 is shown in FIG. The chemical structural formula represented as shown in b) and D131 is represented as shown in FIG.

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、紫色色素を示す化学構造式は、図29(a)に示すように表され、緑色色素(ポルフィリン色素)を示す化学構造式は、図29(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Dyeはこれらに限定されるものではなく、種々の色素Dyeを適宜選択することが可能である。   29 is a chemical structural formula showing another dye used in the DSC 200 according to the embodiment, and the chemical structural formula showing the purple dye is expressed as shown in FIG. 29A and shows a green dye (porphyrin dye). The chemical structural formula is represented as shown in FIG. Further, phthalocyanine dyes are known as general blue dyes. Of course, the dye Dye used in the DSC 200 according to the embodiment is not limited to these, and various dyes Dye can be appropriately selected.

―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30(a)に示すように表される。また、図30(a)の模式的回路表現は、図30(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. 30A is expressed as shown in FIG.

基本セルは、図30(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上に配置された多孔質半導体層131・132・133・134と、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、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. 30 (a), the basic cell includes a first substrate 20, internal first electrodes 10 1 A, 10 2 A, 10 3 A, and 10 4 A arranged on the first substrate 20, Porous semiconductor layers 13 1 , 13 2 , 13 3, and 13 4 disposed on internal first electrodes 10 1 A, 10 2 A, 10 3 A, 10 4 A, and porous semiconductor layers 13 1 , 13 2 · 13 3 · 13 4 and in contact, with the electrolyte 14 1, 14 2, 14 3, 14 4 dissolved redox electrolyte in a solvent, the electrolyte solution 14 1, 14 2, 14 3, 14 inner contact with the 4 second The electrode (counter electrode) 18 1 A, 18 2 A, 18 3 A, 18 4 A, and the second substrate 22 disposed on the internal second electrode 18 1 A, 18 2 A, 18 3 A, 18 4 A, And a sealing material 16 which is disposed between the first substrate 20 and the second substrate 22 and seals the electrolytes 14 1 , 14 2 , 14 3 and 14 4 .

また、基本セルは、図30(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. 30A, the basic cell has external first electrodes 10 1 B · 10 2 B · 10 3 B · 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30(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3A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3Aを介して接続される。 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 via a connection electrode 3A. 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 3A.

結果として、図30(b)に示すように、基本セル4個は、直列構成に配置される。 As a result, as shown in FIG. 30 (b), the four basic cells are arranged in a series configuration.

また、図30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。 Also in each basic cell shown in FIG. 30, the electrolytes 14 1 , 14 2 , 14 3 , 14 are 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30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17〜図21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. 30, the electrolytic solution 14 1 , 14 2 , 14 3 , 14 4 is formed on the surface of the internal second electrode 18 1 A, 18 2 A, 18 3 A, 18 4 A. The catalyst layers 19 1 , 19 2 , 19 3, and 19 4 may be provided in contact therewith. 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31(a)に示すように表される。また、図31(a)の模式的回路表現は、図31(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 expressed as shown in FIG. The schematic circuit representation of FIG. 31A is expressed as shown in FIG.

外部第1電極102Bと外部第2電極181Bは、図31(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3B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3Bを介して絶縁される。結果として、図31(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17〜図21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 arranged 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 3B 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 via the insulating layer 3B. As a result, as shown in FIG. 31 (b), 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.

(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1011・1012・…・101n・…・10m1・10m2・…・10mn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1011・1012・…・101n・…・10m1・10m2・…・10mnについては、簡単化のため、図示を省略する。 A step in the method of manufacturing the DSC according to the embodiment, the internal plurality of the first substrate 20 on the first electrode 10 11 · 10 12 · ... · 10 1n · ... · 10 m1 · 10 m2 · ... · 10 A plan view showing a state where mn is formed is expressed as shown in FIG. Here, the external first electrodes 10 11 , 10 12 ,..., 10 1n ,..., 10 m1 , 10 m2 ,.

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1811・1812・…・181n・…・18m1・18m2・…・18mn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1811・1812・…・181n・…・18m1・18m2・…・18mn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 , 18 12 ,..., 18 1n ,..., 18 m1 , 18 m2 ,. A plan view showing a state in which is formed is expressed as shown in FIG. Here, the external second electrodes 18 11 , 18 12 ,..., 18 1n ,..., 18 m1 , 18 m2 ,.

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VI−VI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 VI-VI 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.

―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の適用可能である。
-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, etc. can be applied.

図42〜図44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. 42 to 44, a configuration example of remote control device 330 equipped with DSC 200 according to the embodiment will be described.

図42および図43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. 42 and 43, 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43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. 43, a 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、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 incident light from the two substrates 22 side reaches the 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44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. 44, 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44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. 44, the DSC 200 exhibits a power generation function by 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45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. 45, 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45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. 45, 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45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. 45, the DSC 200 included in the tabletop digital timepiece 50 has a power generation function by using either a light beam (hνf) incident from the front side or a light beam (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46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. 46, 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46(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。   The DSC 200 included 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 80a is opened as shown in FIG. 46 (a), and stable power is supplied to the main body 80b. Can be supplied.

一方、図46(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, as shown in FIG. 46B, even when the lid 80a is closed, 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 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47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. 47, a configuration example of electronic dictionary 90 equipped with DSC 200 according to the embodiment will be described.

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47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. 47, when the lid 90a is opened, the DSC 200 on the lid 90a side exhibits a power generation function by any light 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、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 embodiment does not increase in size as compared with the case where conventional solar cells are arranged on both sides of the lid and the main body, and a single DSC 200 is sufficient. 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.

以上説明したように、本発明によれば、交差部を有する微細かつ複雑な封止パターンを形成する場合に適した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, a manufacturing method thereof, and an electronic apparatus suitable for forming a fine and complicated sealing pattern having an intersection.

[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、様々な電子機器などに適用可能である。   The dye-sensitized solar cell of the present invention can be applied to various electronic devices by being applied as a small, light and highly efficient power source.

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…多孔質半導体層
14・141・142・143・144…電解液
16・16A・16B…封止材(ガラスフリット)
18…第2電極
19・191・192・193・194…触媒層
20…第1基板
22…第2基板
200、200A、200B…色素増感太陽電池(DSC)
600…有機溶媒
2 ... Semiconductor fine particles 4, 30, 32 ... Dye molecules 10 ... First electrodes 12, 13, 13 1 , 13 2 , 13 3 , 13 4 ... Porous semiconductor layers 14, 14 1 , 14 2 , 14 3 , 14 4 ... Electrolytic solution 16, 16A, 16B ... Sealing material (glass frit)
18 ... second electrode 19, 19 1, 19 2, 19 3, 19 4 ... catalyst layer 20 ... first substrate 22: second substrate 200, 200A, 200B ... dye-sensitized solar cell (DSC)
600 ... Organic solvent

Claims (26)

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電極上に配置された多孔質半導体層と、
前記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、
前記電解液に接する触媒層と、
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、
前記封止材を焼成することで前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせた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 porous semiconductor layer disposed on the first electrode;
An electrolyte solution in contact with the porous semiconductor layer and having a redox electrolyte dissolved in a solvent;
A catalyst layer in contact with the electrolyte;
A second electrode disposed on the catalyst layer;
A second substrate disposed on the second electrode;
A sealing material disposed between the first substrate and the second substrate and sealing the electrolytic solution;
A dye-sensitized solar cell, wherein the first substrate and the second substrate are bonded together by firing the sealing material.
前記色素増感太陽電池からなる複数のDSCセルを備え、
前記複数のDSCセルは、前記第1基板および前記第2基板と、前記第1基板および前記第2基板と接し、平面視において前記封止材によって区画され、かつ互いに交差した交差部を備える前記封止材によって密封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。
A plurality of DSC cells comprising the dye-sensitized solar cell;
The plurality of DSC cells include the first substrate and the second substrate, the first substrate and the second substrate, and the intersection of the plurality of DSC cells defined by the sealing material in a plan view and intersecting each other. The dye-sensitized solar cell according to claim 1, wherein the dye-sensitized solar cell is sealed with a sealing material.
前記交差部は、三叉路、十字路、若しくは複数重合部のいずれかを備え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。   3. The dye-sensitized solar cell according to claim 2, wherein the intersecting portion includes any of a three-way intersection, a crossroad, or a plurality of overlapping portions. 前記封止材は、ガラスフリット、熱硬化樹脂若しくはこれらの組み合わせを備え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。   The dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the sealing material includes glass frit, thermosetting resin, or a combination thereof. 前記第1基板または前記第2基板は、ガラス基板で形成されることを特徴とする請求項1〜4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 4, wherein the first substrate or the second substrate is formed of a glass substrate. 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1〜5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 5, characterized in that it is formed in one of SnO 2. 前記多孔質半導体層は、TiO2、ZnO、WO3、InO3、Nb23、SnO2のいずれかで形成されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池。 7. The porous semiconductor layer according to claim 1, wherein the porous semiconductor layer is formed of any one of TiO 2 , ZnO, WO 3 , InO 3 , Nb 2 O 3 , and SnO 2 . Dye-sensitized solar cell. 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1〜7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 7, 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1〜8のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池。   9. The electrolyte according to claim 1, wherein the electrolytic solution is formed of any one of γ-butyrolactone, propylene carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, acetonitrile, methoxyacetonitrile, and propionitrile. Dye-sensitized solar cell. 前記色素は、レッドダイ(N719)、ブラックダイ(N749)、D131、フタロシアニン系色素、ポルフィリン色素のいずれかで形成されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池。   The dye enhancement according to any one of claims 1 to 9, wherein the dye is formed of any one of a red dye (N719), a black dye (N749), D131, a phthalocyanine dye, and a porphyrin dye. Sensitive solar cell. 第1基板上に第1電極をパターン形成する工程と、
前記第1電極上に多孔質半導体層を形成する工程と、
第2基板上に第2電極をパターン形成する工程と、
前記第2電極上に触媒層を形成する工程と、
前記第1基板および前記第2基板のうちの少なくとも一方の基板上に封止材を形成する工程と、
前記封止材を焼成することで前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせる工程と、
前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせた後、前記多孔質半導体層に色素を吸着させる工程と、
前記色素を吸着させた後、DSCセル内部に電解液を封入する工程と
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。
Patterning a first electrode on a first substrate;
Forming a porous semiconductor layer on the first electrode;
Patterning the second electrode on the second substrate;
Forming a catalyst layer on the second electrode;
Forming a sealing material on at least one of the first substrate and the second substrate;
Bonding the first substrate and the second substrate by firing the sealing material;
Adhering a dye to the porous semiconductor layer after bonding the first substrate and the second substrate;
And a step of encapsulating an electrolyte in the DSC cell after adsorbing the dye. A method for producing a dye-sensitized solar cell, comprising:
前記色素を吸着させる工程は、前記色素を混合した高沸点型の有機溶媒にDSCセルを浸漬させることによって実施されることを特徴とする請求項11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 11, wherein the step of adsorbing the dye is performed by immersing the DSC cell in a high-boiling organic solvent mixed with the dye. 前記有機溶媒は、沸点が60℃より高い有機溶媒であることを特徴とする請求項12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 12, wherein the organic solvent is an organic solvent having a boiling point higher than 60 ° C. 前記有機溶媒は、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12または13に記載の色素増感太陽電池の製造方法。   The dye-sensitized solar cell according to claim 12 or 13, wherein the organic solvent is formed of any one of γ-butyrolactone, propylene carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, acetonitrile, methoxyacetonitrile, and propionitrile. Manufacturing method. 前記有機溶媒は、40℃〜50℃に加熱されることを特徴とする請求項12〜14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 said organic solvent is heated at 40 to 50 degreeC, The manufacturing method of the dye-sensitized solar cell of any one of Claims 12-14 characterized by the above-mentioned. 前記有機溶媒は、前記電解液を製造するときに使用される有機溶媒に前記色素を溶解することによって形成されることを特徴とする請求項12〜15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 sensitization according to any one of claims 12 to 15, wherein the organic solvent is formed by dissolving the dye in an organic solvent used when the electrolytic solution is produced. A method for manufacturing a solar cell. 前記有機溶媒は、前記電解液を注入する開口部から真空注入されることを特徴とする請求項12〜16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 producing a dye-sensitized solar cell according to any one of claims 12 to 16, wherein the organic solvent is vacuum-injected from an opening for injecting the electrolytic solution. 前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせる工程は、前記封止材を封止材が溶解する温度に加熱することによって実施されることを特徴とする請求項11〜17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 step of bonding the first substrate and the second substrate is performed by heating the sealing material to a temperature at which the sealing material dissolves. The manufacturing method of the dye-sensitized solar cell of description. 前記封止材が溶解する温度は、200℃〜600℃の範囲であることを特徴とする請求項18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 18, wherein the temperature at which the sealing material is dissolved is in the range of 200C to 600C. 前記封止材は、ガラスフリット、熱硬化樹脂若しくはこれらの組み合わせを備えることを特徴とする請求項11〜19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 producing a dye-sensitized solar cell according to any one of claims 11 to 19, wherein the sealing material includes glass frit, thermosetting resin, or a combination thereof. 前記第1基板または前記第2基板は、ガラス基板で形成されることを特徴とする請求項11〜20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 11 to 20, wherein the first substrate or the second substrate is formed of a glass substrate. 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11〜21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 first electrode and the second electrode, ITO, FTO, ZnO, of the dye-sensitized solar cell according to any one of claims 11 to 21, characterized in that it is formed by any one of SnO 2 Production method. 前記多孔質半導体層は、TiO2、ZnO、WO3、InO3、Nb23、SnO2のいずれかで形成されることを特徴とする請求項11〜22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 porous semiconductor layer is formed of any one of TiO 2 , ZnO, WO 3 , InO 3 , Nb 2 O 3 , and SnO 2 . A method for producing a dye-sensitized solar cell. 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11〜23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 11 to 23, wherein the catalyst layer is formed of any one of Pt, carbon, and a conductive polymer. 前記色素は、レッドダイ(N719)、ブラックダイ(N749)、D131、フタロシアニン系色素、ポルフィリン色素のいずれかで形成されることを特徴とする請求項11〜24のいずれか1項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。   The dye enhancement according to any one of claims 11 to 24, wherein the dye is formed of any one of a red dye (N719), a black dye (N749), D131, a phthalocyanine dye, and a porphyrin dye. A method for producing a solar cell. 請求項1〜10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 10.
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