JP2014191869A - Method for manufacturing dye-sensitized solar cell and method for injecting and sealing electrolyte into dye-sensitized solar cell - Google Patents

Method for manufacturing dye-sensitized solar cell and method for injecting and sealing electrolyte into dye-sensitized solar cell Download PDF

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晴雄 冨田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a dye-sensitized solar cell, capable of effectively suppressing leakage of an electrolyte, and to provide a method for injecting and sealing an electrolyte.SOLUTION: The method for manufacturing a dye-sensitized solar cell comprises the steps of: (1) forming, on a negative electrode substrate, a titanium oxide layer which is smaller than the negative electrode substrate in a plan view; (2) forming a sealing part at a portion where the titanium oxide layer is not formed, over the entire periphery of the end on the negative electrode substrate; (3) superposing a positive electrode on the sealing part; and (4) burning the positive electrode and the sealing part by irradiation with a laser having a wavelength of 200-400 nm to join them together.

Description

本発明は、色素増感太陽電池の製造方法及び色素増感太陽電池に電解液を注入及び封止する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a dye-sensitized solar cell and a method for injecting and sealing an electrolyte into the dye-sensitized solar cell.

太陽電池は、環境にやさしい発電デバイスとして注目されており、pn接合を利用したシリコン系半導体が広く知られている。しかし、シリコン系太陽電池は製造に際して高真空・高温が必要であり、低コスト化が難しく、普及が妨げられていた。   Solar cells are attracting attention as environmentally friendly power generation devices, and silicon-based semiconductors using pn junctions are widely known. However, silicon-based solar cells require a high vacuum and a high temperature during production, and it is difficult to reduce the cost, which has hindered their spread.

より低コストの太陽電池の開発が待たれる中、色素を修飾した二酸化チタン等を活性電極に用いた色素増感太陽電池がグレッツェルらによって報告された(特許文献1参照)。色素増感太陽電池は、安価で容易に製造できる太陽電池として注目を集めている。   While development of a lower cost solar cell is awaited, a dye-sensitized solar cell using a titanium dioxide modified with a dye as an active electrode has been reported by Gretzel et al. (See Patent Document 1). Dye-sensitized solar cells are attracting attention as solar cells that can be easily manufactured at low cost.

この色素増感太陽電池の耐久性向上のため、電解液を注入及び封止するための封止材や封止方法の改良が積極的になされている。一般的に改良が進められているのは、封止材の材質の改良であり、従来の熱可塑性樹脂の課題である硬化時の加熱や電解液の漏れに対して、熱フリーの光硬化性樹脂や高耐久性の熱硬化性樹脂、ガラスフリット等が新たに開発されてきている。一方、封止方法については、機械的に耐久性を向上させたり、レーザーを使用する方法等の検討が行われている。   In order to improve the durability of the dye-sensitized solar cell, improvements in the sealing material and sealing method for injecting and sealing the electrolytic solution have been actively made. In general, improvements are being made to the sealing material, and heat-free photo-curing properties against heating and leakage of electrolytes, which are the problems of conventional thermoplastic resins. Resins, highly durable thermosetting resins, glass frits, and the like have been newly developed. On the other hand, with regard to the sealing method, studies are being made on methods such as mechanically improving durability and using a laser.

特公平8−15097号公報Japanese Patent Publication No. 8-15097

上記改良した封止方法で採用されるレーザーの波長は、ガラスに的確にレーザーを吸収させること等を目的として、800〜1000nm程度が好ましいとされている。しかしながら、この方法では、波長が長いレーザーを採用しており、この場合、電解液の漏れを十分に抑制することはできない。   The wavelength of the laser employed in the improved sealing method is preferably about 800 to 1000 nm for the purpose of causing the glass to absorb the laser accurately. However, this method employs a laser having a long wavelength, and in this case, leakage of the electrolyte cannot be sufficiently suppressed.

そこで、本発明は、電解液の漏れを効果的に抑制することができる色素増感太陽電池の製造方法、及び電解液を注入及び封止する方法を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the dye-sensitized solar cell which can suppress the leakage of electrolyte solution effectively, and the method of inject | pouring and sealing electrolyte solution.

上記目的に鑑み、鋭意検討した結果、一般に使用されるよりも短い波長のレーザーを用いることで、電解液の漏れをより効果的に抑制することができることを見出した。この効果は、封止材として特定のガラスを使用した場合により顕著である。本発明は、このような知見に基づき、さらに研究を重ね、完成されたものである。すなわち、本発明は以下の構成を包含する。
項1.色素増感太陽電池の製造方法であって、
(1)負極基板上に、平面視で前記負極基板より小さい酸化チタン層を形成する工程、
(2)前記負極基板上の端部全周にわたり、前記酸化チタン層が形成されていない箇所に、封止部を形成する工程、
(3)前記封止部の上に、正極を重ね合わせる工程、及び
(4)波長が200〜400nmのレーザーを照射して、前記正極と前記封止部とを焼成することで接合する工程
を備える、製造方法。
項2.前記正極に、電解液を注入及び封止するための注入口が設けられている、項1に記載の製造方法。
項3.前記工程(4)の後に、
(5)前記注入口から電解液を注入する工程
を備える、項2に記載の製造方法。
項4.前記封止部を構成する材料が、
Bi 60〜87重量%
3〜12重量%
ZnO 0〜20重量%
SiO、Al及びZrOよりなる群から選ばれる少なくとも1種 0.5〜10重量%
含有するガラスからなる、項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
項5.前記封止部を構成する材料の軟化点が550℃以下である、項4に記載の製造方法。
項6.色素増感太陽電池に電解液を注入及び封止する方法であって、
(1)負極基板上に、平面視で前記負極基板より小さい酸化チタン層を形成する工程、
(2)前記負極基板上の端部全周にわたり、前記酸化チタン層が形成されていない箇所に、封止部を形成する工程、
(3)前記封止部の上に、正極を重ね合わせる工程、
(4)波長が200〜400nmのレーザーを照射して、前記正極と前記封止部とを焼成することで接合する工程、及び
(5)前記注入口から電解液を注入する工程
を備える、方法。
In view of the above object, as a result of intensive studies, it has been found that leakage of the electrolyte can be more effectively suppressed by using a laser having a shorter wavelength than that generally used. This effect is more remarkable when a specific glass is used as the sealing material. The present invention has been completed by further research based on such knowledge. That is, the present invention includes the following configurations.
Item 1. A method for producing a dye-sensitized solar cell, comprising:
(1) forming a titanium oxide layer smaller than the negative electrode substrate in plan view on the negative electrode substrate;
(2) A step of forming a sealing portion at a portion where the titanium oxide layer is not formed over the entire circumference of the end portion on the negative electrode substrate;
(3) A step of superimposing a positive electrode on the sealing portion, and (4) a step of irradiating a laser having a wavelength of 200 to 400 nm to bond the positive electrode and the sealing portion by firing. A manufacturing method.
Item 2. Item 2. The manufacturing method according to Item 1, wherein the positive electrode is provided with an injection port for injecting and sealing the electrolytic solution.
Item 3. After the step (4),
(5) The manufacturing method of claim | item 2 provided with the process of inject | pouring electrolyte solution from the said inlet.
Item 4. The material constituting the sealing part is
Bi 2 O 3 60 to 87 wt%
B 2 O 3 3-12% by weight
ZnO 0-20% by weight
At least one selected from the group consisting of SiO 2 , Al 2 O 3 and ZrO 2 0.5 to 10% by weight
The manufacturing method in any one of claim | item 1 -3 which consists of glass to contain.
Item 5. The manufacturing method of claim | item 4 whose softening point of the material which comprises the said sealing part is 550 degrees C or less.
Item 6. A method of injecting and sealing an electrolyte solution in a dye-sensitized solar cell,
(1) forming a titanium oxide layer smaller than the negative electrode substrate in plan view on the negative electrode substrate;
(2) A step of forming a sealing portion at a portion where the titanium oxide layer is not formed over the entire circumference of the end portion on the negative electrode substrate;
(3) a step of superposing a positive electrode on the sealing portion;
(4) A method comprising: irradiating a laser having a wavelength of 200 to 400 nm to bond the positive electrode and the sealing portion by baking; and (5) injecting an electrolyte from the injection port. .

本発明によれば、正極と封止材とを、短い波長のレーザーを用いて焼成することにより、電解液の漏れを抑制した色素増感太陽電池を提供することができる。なお、この効果は、封止材として特定のガラスを使用した場合により顕著である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the positive electrode and the sealing material can be baked using a short wavelength laser, and the dye-sensitized solar cell which suppressed the leakage of electrolyte solution can be provided. This effect is more remarkable when a specific glass is used as the sealing material.

本発明において、正極11と封止部15とを接合した光電変換素子(色素増感太陽電池)を説明する概略図である。In this invention, it is the schematic explaining the photoelectric conversion element (dye sensitized solar cell) which joined the positive electrode 11 and the sealing part 15. FIG. 本発明において、正極11と封止部15とを接合した光電変換素子(色素増感太陽電池)を説明する概略断面図である。In this invention, it is a schematic sectional drawing explaining the photoelectric conversion element (dye sensitized solar cell) which joined the positive electrode 11 and the sealing part 15. FIG. 本発明の各工程(工程(1)〜(4))を説明する概略図である。It is the schematic explaining each process (process (1)-(4)) of this invention.

以下、本発明の色素増感太陽電池の製造方法及び電解液を注入及び封止する方法について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、図面は理解を助けるために表示したものであり、各構成要素の寸法比等は図面に記載したとおりとは限らない。また、便宜上、一部分のみを拡大していることもある。   Hereinafter, the method for producing the dye-sensitized solar cell of the present invention and the method for injecting and sealing the electrolyte will be described with reference to the drawings. In the following description, the drawings are displayed for easy understanding, and the dimensional ratios of the constituent elements are not necessarily as described in the drawings. For convenience, only a part may be enlarged.

本発明の色素増感太陽電池の製造方法は、
(1)負極基板上に、平面視で前記負極基板より小さい酸化チタン層を形成する工程、
(2)前記負極基板上の端部全周にわたり、前記酸化チタン層が形成されていない箇所に、封止部を形成する工程、
(3)前記封止部の上に、正極を重ね合わせる工程、及び
(4)波長が200〜400nmのレーザーを照射して、前記正極と前記封止部とを焼成することで接合する工程
を備える。
The method for producing the dye-sensitized solar cell of the present invention comprises:
(1) forming a titanium oxide layer smaller than the negative electrode substrate in plan view on the negative electrode substrate;
(2) A step of forming a sealing portion at a portion where the titanium oxide layer is not formed over the entire circumference of the end portion on the negative electrode substrate;
(3) A step of superimposing a positive electrode on the sealing portion, and (4) a step of irradiating a laser having a wavelength of 200 to 400 nm to bond the positive electrode and the sealing portion by firing. Prepare.

1.工程(1)
図3(a)に示すように、工程(1)では、負極基板12上に酸化チタン層13が形成された負極を得る。
1. Process (1)
As shown in FIG. 3A, in step (1), a negative electrode in which a titanium oxide layer 13 is formed on a negative electrode substrate 12 is obtained.

負極基板12としては、樹脂基板又はガラス基板が好ましく、樹脂基板又はガラス基板からなる透明基板がより好ましい。ただし、300℃以上の温度に加熱する場合は、ガラス基板を用いるのが好ましい。   As the negative electrode substrate 12, a resin substrate or a glass substrate is preferable, and a transparent substrate made of a resin substrate or a glass substrate is more preferable. However, when heating to a temperature of 300 ° C. or higher, it is preferable to use a glass substrate.

樹脂基板としては、特に制限されないが、例えば、ポリエチレンナフタレート樹脂基板(PEN樹脂基板)、ポリエチレンテレフタレート樹脂基板(PET樹脂基板)等のポリエステル;ポリアミド;ポリスルホン;ポリエーテルサルホン;ポリエーテルエーテルケトン;ポリフェニレンサルファイド;ポリカーボネート;ポリイミド;ポリメチルメタクリレート;ポリスチレン;トリ酢酸セルロース;ポリメチルペンテン等が挙げられる。   The resin substrate is not particularly limited. For example, polyester such as polyethylene naphthalate resin substrate (PEN resin substrate) and polyethylene terephthalate resin substrate (PET resin substrate); polyamide; polysulfone; polyether sulfone; polyether ether ketone; Polyphenylene sulfide; Polycarbonate; Polyimide; Polymethyl methacrylate; Polystyrene; Cellulose triacetate; Polymethylpentene.

ガラス基板としても特に制限はなく、公知又は市販のものを使用すればよく、無色又は有色ガラス、網入りガラス、ガラスブロック等のいずれでもよい。   There is no restriction | limiting in particular also as a glass substrate, What is necessary is just to use a well-known or commercially available thing, and any of colorless or colored glass, meshed glass, a glass block etc. may be sufficient.

この樹脂基板又はガラス基板としては、寸法は上記の正極と同様とすればよく、厚みは0.05〜10mm程度のものを使用することができる。   As this resin substrate or glass substrate, the dimensions may be the same as those of the positive electrode, and those having a thickness of about 0.05 to 10 mm can be used.

本発明では、酸化チタン層13は、負極基板12の表面(片面)上に直接形成されていてもよいが、透明導電膜を介して形成されていてもよい。   In the present invention, the titanium oxide layer 13 may be formed directly on the surface (one surface) of the negative electrode substrate 12, but may be formed through a transparent conductive film.

透明導電膜としては、例えば、スズドープ酸化インジウム膜(ITO膜)、フッ素ドープ酸化スズ膜(FTO膜)、アンチモンドープ酸化スズ膜(ATO膜)アルミニウムドープ酸化亜鉛膜(AZO膜)、ガリウムドープ酸化亜鉛膜(GZO膜)等が挙げられる。これらの透明導電膜を介することで基板側から集電する(フロントコンタクト)構造の場合には、発生した電流を外部にとりだすことが容易となる。これらの透明導電膜の膜厚は、0.02〜10μm程度とするのが好ましい。   Examples of the transparent conductive film include a tin-doped indium oxide film (ITO film), a fluorine-doped tin oxide film (FTO film), an antimony-doped tin oxide film (ATO film), an aluminum-doped zinc oxide film (AZO film), and a gallium-doped zinc oxide. Examples include a film (GZO film). In the case of a structure in which current is collected from the substrate side (front contact) through these transparent conductive films, the generated current can be easily taken out to the outside. The film thickness of these transparent conductive films is preferably about 0.02 to 10 μm.

酸化チタン層13を負極基板12上に形成する場合、具体的には、
(1−1)負極基板12上に、酸化チタン層形成用ペースト組成物を塗布する工程
により形成することができる。
When the titanium oxide layer 13 is formed on the negative electrode substrate 12, specifically,
(1-1) On the negative electrode substrate 12, it can form by the process of apply | coating the paste composition for titanium oxide layer formation.

負極基板12は前記したものである。   The negative electrode substrate 12 is as described above.

なお、本発明において、「酸化チタン」又は「チタニア」とは、二酸化チタン(TiO)のみを指すものではなく、三酸化二チタン(Ti);一酸化チタン(TiO);Ti、Ti等に代表される二酸化チタンから酸素欠損した組成のもの等も含む概念である。また、末端OH基に代表されるように一部酸化チタンの合成に起因するTi−O−Ti以外の基を含んでいてもよい。 In the present invention, “titanium oxide” or “titania” does not mean only titanium dioxide (TiO 2 ), but dititanium trioxide (Ti 2 O 3 ); titanium monoxide (TiO); Ti 4 It is a concept including a composition having oxygen deficiency from titanium dioxide represented by O 7 , Ti 5 O 9 and the like. Further, as represented by the terminal OH group, a group other than Ti—O—Ti resulting from the synthesis of titanium oxide may be included.

酸化チタン層形成用ペースト組成物は、酸化チタンナノ粒子を含有することが好ましい。   The paste composition for forming a titanium oxide layer preferably contains titanium oxide nanoparticles.

酸化チタンナノ粒子としては、特に制限はなく、公知又は市販のものを使用すればよい。   There is no restriction | limiting in particular as a titanium oxide nanoparticle, What is necessary is just to use a well-known or commercially available thing.

酸化チタンナノ粒子の結晶構造としては、とくに制限されるわけではないが、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン及びブルッカイト型酸化チタンよりなる群から選ばれる少なくとも1種を含むものが好ましく、光に対する活性が高い点から、アナターゼ型酸化チタンを含むものがより好ましい。また、酸化チタンナノ粒子の結晶構造は、必ずしも1種のみである必要はなく、結晶構造の異なる2種以上の酸化チタンナノ粒子を混合してもよい。結晶構造の異なる2種以上の酸化チタンナノ粒子を混合する場合には、アナターゼ型酸化チタンと、ルチル型酸化チタン及び/又はブルッカイト型酸化チタンとを混合することが好ましく、この場合には、アナターゼ型酸化チタンを70〜95重量%(特に90〜95重量%)含ませることが好ましい。なお、酸化チタンナノ粒子の結晶構造は、例えば、X線回折法、ラマン分光分析等により測定することができる。   The crystal structure of the titanium oxide nanoparticles is not particularly limited, but preferably contains at least one selected from the group consisting of anatase-type titanium oxide, rutile-type titanium oxide and brookite-type titanium oxide, and is active against light. From the point of being high, what contains anatase type titanium oxide is more preferable. Moreover, the crystal structure of the titanium oxide nanoparticles is not necessarily only one type, and two or more types of titanium oxide nanoparticles having different crystal structures may be mixed. When mixing two or more types of titanium oxide nanoparticles having different crystal structures, it is preferable to mix anatase-type titanium oxide and rutile-type titanium oxide and / or brookite-type titanium oxide. It is preferable to contain 70 to 95% by weight (particularly 90 to 95% by weight) of titanium oxide. The crystal structure of the titanium oxide nanoparticles can be measured by, for example, an X-ray diffraction method, Raman spectroscopic analysis, or the like.

酸化チタンナノ粒子の平均粒子径は、より多くの色素を吸着し、光を吸収できる点から、1〜500nmが好ましく、3〜100nmがより好ましい。また、酸化チタンナノ粒子としては、平均粒子径の異なる2種以上の金属酸化物半導体ナノ粒子を混合してもよい。特に、電池内部への光閉じ込め効果の観点から、平均粒子径が小さい(3〜100nm程度)酸化チタンナノ粒子とともに、平均粒子径が大きく(100〜600nm程度)光散乱の大きい酸化チタンナノ粒子を併用してもよい。ここで使用できる小さい酸化チタンナノ粒子の平均粒子径としては、3〜100nmが好ましいものであるが、より好ましくは3〜50nm、さらに好ましくは3〜30nmである。なお、酸化チタンナノ粒子の平均粒子径は、例えば、電子顕微鏡(SEM)観察等により測定することができる。   The average particle diameter of the titanium oxide nanoparticles is preferably 1 to 500 nm, more preferably 3 to 100 nm, from the viewpoint that more dye can be adsorbed and light can be absorbed. Moreover, as a titanium oxide nanoparticle, you may mix 2 or more types of metal oxide semiconductor nanoparticles from which an average particle diameter differs. In particular, from the viewpoint of the light confinement effect inside the battery, titanium oxide nanoparticles having a large average particle size (about 100 to 600 nm) and large light scattering are used together with titanium oxide nanoparticles having a small average particle size (about 3 to 100 nm). May be. The average particle diameter of the small titanium oxide nanoparticles that can be used here is preferably 3 to 100 nm, more preferably 3 to 50 nm, and still more preferably 3 to 30 nm. In addition, the average particle diameter of a titanium oxide nanoparticle can be measured by electron microscope (SEM) observation etc., for example.

酸化チタン層形成用ペースト組成物において、固形分である酸化チタンナノ粒子の含有量は、塗布時の流動性と塗布後の厚みのバランスをとり、該酸化チタン塗膜(酸化チタン層13)のポアサイズを制御できる点から、5〜40重量%が、特に8〜20重量%が好ましい。   In the titanium oxide layer forming paste composition, the content of titanium oxide nanoparticles as a solid content balances the fluidity during coating and the thickness after coating, and the pore size of the titanium oxide coating film (titanium oxide layer 13). 5 to 40% by weight, particularly 8 to 20% by weight is preferable.

また、酸化チタン層形成用ペースト組成物の溶媒としては、分散液を形成するために水、有機溶媒等を用いることができる。   Moreover, water, an organic solvent, etc. can be used as a solvent of the paste composition for titanium oxide layer formation, in order to form a dispersion liquid.

有機溶媒としては、酸化チタンナノ粒子を分散できるものであれば、特に限定はない。例えば、エタノール、メタノール、テルピネオール(特にα−テルピネオール)等のアルコール類;エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等のグリコール類等を用いることができる。これらの溶媒は、分散性、揮発性及び粘度を考慮し、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。好ましい具体例は、テルピネオール(特にα−テルピネオール)である。酸化チタン層形成用ペースト組成物中の溶媒の割合としては、塗布時に流動性を持たせる点と塗布後の厚みを保持する点、また多孔質の酸化チタン層13を形成する点から、30〜80重量%が、特に60〜75重量%が好ましい。   The organic solvent is not particularly limited as long as it can disperse titanium oxide nanoparticles. For example, alcohols such as ethanol, methanol and terpineol (particularly α-terpineol); glycols such as ethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol and polypropylene glycol can be used. These solvents may be used alone or in combination of two or more in consideration of dispersibility, volatility and viscosity. A preferred example is terpineol (particularly α-terpineol). As a ratio of the solvent in the paste composition for forming a titanium oxide layer, from the point of imparting fluidity at the time of coating, maintaining the thickness after coating, and forming a porous titanium oxide layer 13, 30 to 80% by weight, particularly 60 to 75% by weight, is preferred.

酸化チタン層形成用ペースト組成物の成分として、増粘剤等を含んでもよい。   A thickener or the like may be included as a component of the paste composition for forming a titanium oxide layer.

増粘剤としては、例えば、メチルセルロース、エチルセルロース等のアルキルセルロース等が挙げられる。なかでも、エチルセルロースを好適に用いることができる。   Examples of the thickener include alkyl celluloses such as methyl cellulose and ethyl cellulose. Of these, ethyl cellulose can be preferably used.

酸化チタン層形成用ペースト組成物中の増粘剤の割合としては、塗布時の流動性と塗布後の厚みのバランスの点から、5〜20重量%が、特に6〜15重量%が好ましい。   The proportion of the thickener in the paste composition for forming a titanium oxide layer is preferably 5 to 20% by weight, particularly 6 to 15% by weight, from the viewpoint of the balance between the fluidity during coating and the thickness after coating.

負極基板12上に酸化チタン層形成用ペースト組成物を塗布する方法は特に制限はなく、スクリーン印刷、ドクターブレード、ディップコート、スプレーコート、スピンコート、スキージ法等の常法を採用すればよいが、欠陥の無い良質な成膜性、膜厚制御及び高いスループットが実現可能な点から、スクリーン印刷を採用するのが好ましい。   The method for applying the titanium oxide layer forming paste composition on the negative electrode substrate 12 is not particularly limited, and conventional methods such as screen printing, doctor blade, dip coating, spray coating, spin coating, and squeegee method may be employed. It is preferable to employ screen printing from the viewpoints of realizing high-quality film formation without defects, film thickness control, and high throughput.

このようにして負極基板12上に形成される酸化チタン層13の厚みは、色素増感太陽電池用電極として用いる場合にはより多くの入射光を吸収できるよう、なるべく厚い方がよいが、電解質が電極膜深部まで浸透するため又は均質で良好な成膜性の確保の点からは、なるべく薄い方がよい点から、2〜30μmが好ましく、10〜20μmがより好ましく、10〜15μmがさらに好ましい。   The thickness of the titanium oxide layer 13 formed on the negative electrode substrate 12 in this way is preferably as thick as possible so that more incident light can be absorbed when used as an electrode for a dye-sensitized solar cell. Is preferably 2 to 30 μm, more preferably 10 to 20 μm, and even more preferably 10 to 15 μm from the viewpoint of ensuring that the film penetrates deep into the electrode film or ensuring uniform and good film formability. .

負極基板12上に酸化チタン層13を形成した後、色素を吸着させることが好ましい。   It is preferable to adsorb the dye after forming the titanium oxide layer 13 on the negative electrode substrate 12.

色素は、可視域や近赤外域に吸収特性を有し、酸化チタン層13の光吸収効率を向上(増感)させる色素であれば特に限定されないが、金属錯体色素、有機色素、天然色素、半導体等が好ましい。また、酸化チタン層13への吸着性を付与するために、色素の分子中にカルボキシル基、ヒドロキシル基、スルホニル基、ホスホニル基、カルボキシルアルキル基、ヒドロキシアルキル基、スルホニルアルキル基、ホスホニルアルキル基等の官能基を有するものが好ましい。   The dye is not particularly limited as long as the dye has absorption characteristics in the visible region and the near infrared region and improves (sensitizes) the light absorption efficiency of the titanium oxide layer 13, but is not limited to metal dyes, organic dyes, natural dyes, A semiconductor or the like is preferable. Further, in order to impart adsorptivity to the titanium oxide layer 13, a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonyl group, a phosphonyl group, a carboxylalkyl group, a hydroxyalkyl group, a sulfonylalkyl group, a phosphonylalkyl group, etc. in the dye molecule Those having a functional group of

金属錯体色素としては、例えば、ルテニウム、オスミウム、鉄、コバルト、亜鉛、水銀の錯体(例えば、メリクルクロム等)や、金属フタロシアニン、クロロフィル等を用いることができる。また、有機色素としては、例えば、シアニン系色素、ヘミシアニン系色素、メロシアニン系色素、キサンテン系色素、トリフェニルメタン系色素、金属フリーフタロシアニン系色素等が挙げられるが、これらに限定されない。色素として用いることができる半導体としては、i型の光吸収係数が大きなアモルファス半導体や直接遷移型半導体、量子サイズ効果を示し、可視光を効率よく吸収する微粒子半導体等が好ましい。通常、各種の半導体や金属錯体色素や有機色素の一種、又は光電変換の波長域をできるだけ広くし、かつ変換効率を上げるため、二種類以上の色素を混合することができる。また、目的とする光源の波長域と強度分布に合わせるように、混合する色素とその割合を選ぶことができる。   As the metal complex dye, for example, a ruthenium, osmium, iron, cobalt, zinc, mercury complex (for example, mellicle chromium), metal phthalocyanine, chlorophyll, or the like can be used. Examples of organic dyes include, but are not limited to, cyanine dyes, hemicyanine dyes, merocyanine dyes, xanthene dyes, triphenylmethane dyes, metal-free phthalocyanine dyes, and the like. As a semiconductor that can be used as a dye, an amorphous semiconductor having a large i-type light absorption coefficient, a direct transition semiconductor, a fine particle semiconductor that exhibits a quantum size effect and efficiently absorbs visible light, and the like are preferable. Usually, one of various semiconductors, metal complex dyes and organic dyes, or two or more kinds of dyes can be mixed in order to make the wavelength range of photoelectric conversion as wide as possible and increase the conversion efficiency. Moreover, the pigment | dye to mix and its ratio can be selected so that it may match with the wavelength range and intensity distribution of the target light source.

色素を酸化チタン層13に吸着させる方法としては、例えば、溶媒に色素を溶解させた溶液を、酸化チタン層13上にスプレーコートやスピンコート等により塗布した後、乾燥する方法により形成することができる。この場合、適当な温度に負極基板12を加熱してもよい。また、酸化チタン層13を溶液に浸漬して吸着させる方法を用いることもできる。浸漬する時間は色素が充分に吸着すれば特に制限されることはないが、好ましくは10分〜30時間、より好ましくは1〜20時間である。また、必要に応じて浸漬する際に溶媒や基板を加熱してもよい。溶液にする場合の色素の濃度としては、0.01〜100mmol/L程度が好ましく、0.1〜10mmol/L程度がより好ましい。   As a method for adsorbing the dye on the titanium oxide layer 13, for example, a solution in which the dye is dissolved in a solvent is applied on the titanium oxide layer 13 by spray coating, spin coating, or the like, and then dried. it can. In this case, the negative electrode substrate 12 may be heated to an appropriate temperature. Further, a method in which the titanium oxide layer 13 is immersed in a solution and adsorbed can also be used. The immersion time is not particularly limited as long as the dye is sufficiently adsorbed, but is preferably 10 minutes to 30 hours, more preferably 1 to 20 hours. Moreover, you may heat a solvent and a board | substrate when immersing as needed. The concentration of the dye in the solution is preferably about 0.01 to 100 mmol / L, and more preferably about 0.1 to 10 mmol / L.

用いる溶媒は特に制限されるものではないが、水及び有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール等のアルコール類;アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリル、グルタロニトリル等のニトリル類;ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン等の芳香族炭化水素;ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素;シクロヘキサン等の脂環式炭化水素;アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、2−ブタノン等のケトン類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ニトロメタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホアミド、ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、スルホラン、ジメトキシエタン、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、ジメチルアセトアミド、メチルピロリジノン、ジメチルスルホキシド、ジオキソラン、スルホラン、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリプロピル、リン酸エチルジメチル、リン酸トリブチル、リン酸トリペンチル、リン酸トリへキシル、リン酸トリヘプチル、リン酸トリオクチル、リン酸トリノニル、リン酸トリデシル、リン酸トリス(トリフフロロメチル)、リン酸トリス(ペンタフロロエチル)、リン酸トリフェニルポリエチレングリコール、ポリエチレングリコール等が挙げられる。   The solvent to be used is not particularly limited, but water and an organic solvent are preferably used. Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, and t-butanol; acetonitrile, propionitrile, methoxypropionitrile, glutaronitrile, and the like. Nitriles; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene; aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane; alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane; acetone, methyl ethyl ketone Ketones such as diethyl ketone and 2-butanone; ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran; ethylene carbonate, propylene carbonate, nitromethane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphoamide, dimethoxy Ethane, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, sulfolane, dimethoxyethane, adiponitrile, methoxyacetonitrile, dimethylacetamide, methylpyrrolidinone, dimethylsulfoxide, dioxolane, sulfolane, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tripropyl phosphate, ethyl phosphate Dimethyl, tributyl phosphate, tripentyl phosphate, trihexyl phosphate, triheptyl phosphate, trioctyl phosphate, trinonyl phosphate, tridecyl phosphate, tris phosphate (trifluoromethyl), tris phosphate (pentafluoroethyl), Examples thereof include triphenyl polyethylene glycol phosphate and polyethylene glycol.

色素間の凝集等の相互作用を低減するために、界面活性剤としての性質を持つ無色の化合物を色素吸着液に添加し、酸化チタン層13に共吸着させてもよい。このような無色の化合物の例としては、カルボキシル基やスルホ基を有するコール酸、デオキシコール酸、ケノデオキシコール酸、タウロデオキシコール酸等のステロイド化合物やスルホン酸塩類等が挙げられる。   In order to reduce the interaction such as aggregation between the dyes, a colorless compound having properties as a surfactant may be added to the dye adsorbing liquid and co-adsorbed on the titanium oxide layer 13. Examples of such colorless compounds include steroid compounds such as cholic acid having a carboxyl group or sulfo group, deoxycholic acid, chenodeoxycholic acid, taurodeoxycholic acid, sulfonates, and the like.

未吸着の色素は、吸着工程後、速やかに洗浄により除去するのが好ましい。洗浄は湿式洗浄槽中でアセトニトリル、アルコール系溶媒等を用いて行うのが好ましい。   It is preferable to remove the unadsorbed dye by washing immediately after the adsorption step. Washing is preferably performed using acetonitrile, an alcohol solvent or the like in a wet washing tank.

色素を吸着させた後、アミン類、4級アンモニウム塩、少なくとも1つのウレイド基を有するウレイド化合物、少なくとも1つのシリル基を有するシリル化合物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等を用いて、酸化チタン層13の表面を処理してもよい。好ましいアミン類の例としては、ピリジン、4−t−ブチルピリジン、ポリビニルピリジン等が挙げられる。好ましい4級アンモニウム塩の例としては、テトラブチルアンモニウムヨージド、テトラヘキシルアンモニウムヨージド等が挙げられる。これらは有機溶媒に溶解して用いてもよく、液体の場合はそのまま用いてもよい。   After adsorbing the dye, oxidation with amines, quaternary ammonium salts, ureido compounds having at least one ureido group, silyl compounds having at least one silyl group, alkali metal salts, alkaline earth metal salts, etc. The surface of the titanium layer 13 may be treated. Examples of preferred amines include pyridine, 4-t-butylpyridine, polyvinylpyridine and the like. Examples of preferred quaternary ammonium salts include tetrabutylammonium iodide, tetrahexylammonium iodide and the like. These may be used by dissolving in an organic solvent, or may be used as they are in the case of a liquid.

このようにして負極基板12上に形成される酸化チタン層13は、平面視で前記負極基板より小さいことが好ましい。具体的には、負極基板の外周端から0.1〜5mm、特に0.3〜2mmは酸化チタン層13を形成しないことが好ましい。   The titanium oxide layer 13 thus formed on the negative electrode substrate 12 is preferably smaller than the negative electrode substrate in plan view. Specifically, the titanium oxide layer 13 is preferably not formed 0.1 to 5 mm, particularly 0.3 to 2 mm from the outer peripheral edge of the negative electrode substrate.

2.工程(2)
図3(b)に示すように、工程(2)では、負極基板12上の端部全周にわたり、酸化チタン層13が形成されていない箇所に、封止部を形成する。
2. Step (2)
As shown in FIG. 3B, in the step (2), a sealing portion is formed in a portion where the titanium oxide layer 13 is not formed over the entire periphery of the end portion on the negative electrode substrate 12.

負極基板12、及び酸化チタン層13は前記説明したものである。   The negative electrode substrate 12 and the titanium oxide layer 13 are as described above.

後に電解液を注入する空間を確保するとともに、漏れを抑制する観点から、負極12の端部全周にわたり、枠状の封止部15を設けることが好ましい。特に、この枠状の封止部15は、負極12と平面視同じ大きさであることが好ましい。   It is preferable to provide a frame-shaped sealing portion 15 over the entire periphery of the end portion of the negative electrode 12 from the viewpoint of securing a space for injecting the electrolyte later and suppressing leakage. In particular, the frame-shaped sealing portion 15 preferably has the same size as the negative electrode 12 in plan view.

封止部15は、ガラスで構成されることが好ましく、構成するガラスとしては、特に制限はなく、公知又は市販のものを使用すればよく、無色又は有色ガラス、網入りガラス、ガラスブロック等のいずれでもよい。   The sealing part 15 is preferably made of glass, and the glass to be constituted is not particularly limited, and any known or commercially available glass may be used, such as colorless or colored glass, meshed glass, glass block, etc. Either is acceptable.

これらのなかでも、封止部としては、高温加熱による導電ガラス等部材の劣化を防ぐ観点から、軟化点が550℃以下、特に250〜500℃のガラス材料からなることが好ましい。具体的には、
Bi 60〜87重量%(特に70〜80重量%)
3〜12重量%(特に5〜10重量%)
ZnO 0〜20重量%(特に5〜16重量%)
SiO、Al及びZrOよりなる群から選ばれる少なくとも1種 0.5〜10重量%(特に0.7〜0.9重量%)
をそれぞれ含有するガラス材料からなることが好ましい。
Among these, the sealing portion is preferably made of a glass material having a softening point of 550 ° C. or lower, particularly 250 to 500 ° C., from the viewpoint of preventing deterioration of members such as conductive glass due to high-temperature heating. In particular,
Bi 2 O 3 60-87% by weight (especially 70-80% by weight)
B 2 O 3 3 to 12 wt% (particularly 5 to 10 wt%)
ZnO 0-20% by weight (especially 5-16% by weight)
At least one selected from the group consisting of SiO 2 , Al 2 O 3 and ZrO 2 0.5 to 10% by weight (particularly 0.7 to 0.9% by weight)
It is preferable that it consists of a glass material containing each.

この封止部15の平面形状(特に外縁)は、負極12と同じとすることが好ましい。また、負極12と接する部分の幅は、特に制限されないが、0.1〜5mmが好ましく、1〜3mmがより好ましい。さらに、封止部15の厚みは、酸化チタン層13よりも厚く調整することが好ましく、具体的には1〜50μmが好ましく、10〜30μmがより好ましい。   The planar shape (particularly the outer edge) of the sealing portion 15 is preferably the same as that of the negative electrode 12. The width of the portion in contact with the negative electrode 12 is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 5 mm, and more preferably 1 to 3 mm. Furthermore, it is preferable to adjust the thickness of the sealing part 15 to be thicker than that of the titanium oxide layer 13. Specifically, the thickness is preferably 1 to 50 μm, and more preferably 10 to 30 μm.

具体的には、封止部15は、負極基板12の上の、酸化チタン層13が形成されていない箇所に、上記成分を含有するガラスペースト組成物を塗布及び乾燥することにより形成することができる。   Specifically, the sealing portion 15 can be formed by applying and drying a glass paste composition containing the above components on the negative electrode substrate 12 where the titanium oxide layer 13 is not formed. it can.

負極基板12上にガラスペースト組成物を塗布する方法は特に制限はなく、スクリーン印刷、ドクターブレード、ディップコート、スプレーコート、スピンコート、スキージ法等の常法を採用すればよいが、欠陥の無い良質な成膜性、膜厚制御及び高いスループットが実現可能な点から、スクリーン印刷を採用するのが好ましい。   The method for applying the glass paste composition on the negative electrode substrate 12 is not particularly limited, and conventional methods such as screen printing, doctor blade, dip coating, spray coating, spin coating, and squeegee method may be employed, but there are no defects. Screen printing is preferably employed from the standpoint that good film formability, film thickness control, and high throughput can be realized.

3.工程(3)
図3(c)に示すように、工程(3)では、封止部15の上に、正極を重ね合わせる。
3. Step (3)
As shown in FIG. 3C, in the step (3), the positive electrode is overlaid on the sealing portion 15.

封止部15は前記説明したものである。   The sealing part 15 is as described above.

正極11は、導電性材料からなる単層構造でもよいし、導電層と基板とから構成されていてもよい。基板としては、特に限定されず、材質、厚さ、寸法、形状等は目的に応じて適宜選択することができ(例えば、正極11の寸法は5〜130mm×5〜130mm、厚さは0.1〜5mm程度とすることができ)、例えば、金属、無色又は有色ガラス、網入りガラス、ガラスブロック等が用いられる他、樹脂でもよい。かかる樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリアミド、ポリスルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、トリ酢酸セルロース、ポリメチルペンテン等が挙げられる。また、電荷輸送層上に直接導電性材料を塗布、メッキ又は蒸着(PVD、CVD)して正極11を形成してもよい。   The positive electrode 11 may have a single layer structure made of a conductive material, or may be composed of a conductive layer and a substrate. The substrate is not particularly limited, and the material, thickness, dimensions, shape, and the like can be appropriately selected according to the purpose (for example, the dimensions of the positive electrode 11 are 5 to 130 mm × 5 to 130 mm, and the thickness is 0.1 mm). For example, metal, colorless or colored glass, netted glass, glass block, etc. may be used, and resin may be used. Examples of such resins include polyesters such as polyethylene terephthalate, polyamide, polysulfone, polyether sulfone, polyether ether ketone, polyphenylene sulfide, polycarbonate, polyimide, polymethyl methacrylate, polystyrene, cellulose triacetate, and polymethylpentene. Alternatively, the positive electrode 11 may be formed by applying, plating, or vapor-depositing (PVD, CVD) a conductive material directly on the charge transport layer.

導電性材料としては、白金、金、ニッケル、チタン、アルミニウム、銅、銀、タングステン等の金属;炭素材料;導電性有機物等の比抵抗の小さな材料が用いられる。   As the conductive material, a metal having a small specific resistance, such as a metal such as platinum, gold, nickel, titanium, aluminum, copper, silver, or tungsten; a carbon material; or a conductive organic material is used.

また、正極11の抵抗を下げる目的で金属リードを用いてもよい。金属リードは白金、金、ニッケル、チタン、アルミニウム、銅、銀、タングステン等の金属からなるのが好ましく、アルミニウム又は銀からなるのが特に好ましい。   A metal lead may be used for the purpose of reducing the resistance of the positive electrode 11. The metal lead is preferably made of a metal such as platinum, gold, nickel, titanium, aluminum, copper, silver or tungsten, and particularly preferably made of aluminum or silver.

この正極11には、より簡便に電解液を注入及び封止することができる観点から、注入口を設けることが好ましい。   The positive electrode 11 is preferably provided with an injection port from the viewpoint that the electrolytic solution can be injected and sealed more easily.

注入口は、接合強度を向上させる観点からも、正極11の外面側から正極11と対向する内面側(電解液と接する部分)に向かってその直径が狭められるようにテーパーをつけることが好ましく、このテーパーの大きさとして注入口の中心軸に対して45°以下が好ましい。また、注入口は直径が1〜5mm程度の大きさに調整することが好ましい。   From the viewpoint of improving the bonding strength, the inlet is preferably tapered so that its diameter is narrowed from the outer surface side of the positive electrode 11 toward the inner surface side (a portion in contact with the electrolytic solution) facing the positive electrode 11, The taper is preferably 45 ° or less with respect to the central axis of the inlet. The inlet is preferably adjusted to a diameter of about 1 to 5 mm.

正極11に注入口を設ける方法は特に制限されず、公知の方法を採用することができる。   The method for providing the injection port in the positive electrode 11 is not particularly limited, and a known method can be adopted.

正極11を封止部15上に重ね合わせる方法は特に制限されないが、例えば、封止部15上に、必要に応じてスペーサーを介して、正極11を貼り合わせればよい。   The method for superimposing the positive electrode 11 on the sealing portion 15 is not particularly limited. For example, the positive electrode 11 may be bonded to the sealing portion 15 via a spacer as necessary.

4.工程(4)
図3(c)に示すように、工程(4)では、波長が200〜400nmのレーザーを照射して、正極11と封止部15とを焼成することで接合する。工程(3)の段階では、負極12と封止部15とを接合させることはできるものの、正極11と封止部15とを接合させることはできない。このため、レーザーを照射することにより接合させる。
4). Step (4)
As shown in FIG.3 (c), in a process (4), it joins by irradiating the laser with a wavelength of 200-400 nm, and baking the positive electrode 11 and the sealing part 15. FIG. In the step (3), the negative electrode 12 and the sealing portion 15 can be bonded, but the positive electrode 11 and the sealing portion 15 cannot be bonded. For this reason, it joins by irradiating a laser.

正極11及び封止部15は前記説明したものである。   The positive electrode 11 and the sealing portion 15 are as described above.

照射するレーザーは、波長が適切な範囲内でないと電解液の漏出を効果的に抑制することができない観点から、200〜400nm程度、好ましくは250〜350nm程度である。   The laser to irradiate is about 200 to 400 nm, preferably about 250 to 350 nm from the viewpoint that the leakage of the electrolyte cannot be effectively suppressed unless the wavelength is within an appropriate range.

5.工程(5)
工程(4)の後には、さらに、正極に注入口を設けている場合には注入口から電解液を注入することが好ましい。
5. Process (5)
After the step (4), it is preferable to inject an electrolytic solution from the injection port when an injection port is provided in the positive electrode.

イオンがかかわる電荷輸送材料としての電解液は、電解質、溶媒及び添加物から構成されることが好ましい。   The electrolyte solution as a charge transport material involving ions is preferably composed of an electrolyte, a solvent, and an additive.

電解液に用いる電解質の例としては、ヨウ素とヨウ化物(LiI、NaI、KI、CsI、CaI等の金属ヨウ化物、テトラアルキルアンモニウムヨーダイド、ピリジニウムヨーダイド、ジアルキルイミダゾリウムヨーダイド等のヨウ素塩等)の組み合わせ、臭素と臭化物(LiBr、NaBr、KBr、CsBr、CaBr、CaBr等の金属臭化物、テトラアルキルアンモニウムブロマイド、ピリジニウムブロマイド、ジアルキルイミダゾリウムブロマイド等の臭素塩等)の組み合わせ、フェロシアン酸塩−フェリシアン酸塩やフェロセン−フェリシニウムイオン等の金属錯体、ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオール−アルキルジスルフィド等のイオウ化合物、ビオロゲン色素、ヒドロキノン−キノン等が挙げられる。中でも、IとLiI、ピリジニウムヨーダイド、ジアルキルイミダゾリウムヨーダイド等のヨウ素塩とを組み合わせた電解質が好ましい。電解質は混合して用いてもよい。 Examples of the electrolyte used in the electrolytic solution, iodine and iodide (LiI, NaI, KI, CsI, metal iodide such as CaI 2, tetraalkylammonium iodide, pyridinium iodide, iodine, such as dialkyl imidazolium iodide Motoshio Etc.), combinations of bromine and bromides (metal bromides such as LiBr, NaBr, KBr, CsBr, CaBr, CaBr 2 , bromine salts such as tetraalkylammonium bromide, pyridinium bromide, dialkylimidazolium bromide, etc.), ferrocyanic acid Examples thereof include metal complexes such as salt-ferricyanate and ferrocene-ferricinium ions, sulfur compounds such as sodium polysulfide and alkylthiol-alkyldisulfides, viologen dyes, and hydroquinone-quinone. Among them, an electrolyte obtained by combining I 2 and iodine salt such as LiI, pyridinium iodide, dialkylimidazolium iodide is preferable. The electrolyte may be used as a mixture.

溶媒としては、一般に電気化学セルや電池に用いられる溶媒であればいずれも使用することができる。特に、有機溶媒等のような低粘度溶媒だけでなく、性能劣化を引き起こしやすいイオン液体等の高粘度溶媒等も同様に採用でき、いずれの場合であっても性能劣化を抑制し、実質的に最高性能に近い性能の光電変換効率を得ることができるが、有機溶媒を採用することが好ましい。   Any solvent can be used as long as it is generally used in electrochemical cells and batteries. In particular, not only low-viscosity solvents such as organic solvents, but also high-viscosity solvents such as ionic liquids that are likely to cause performance degradation can be employed in the same manner, and in any case, performance degradation is substantially suppressed. A photoelectric conversion efficiency close to the maximum performance can be obtained, but it is preferable to employ an organic solvent.

具体的には、無水酢酸、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン、プロピレンカーボネート、ニトロメタン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホアミド、エチレンカーボネート、ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、スルホラン、ジメトキシエタン、プロピオンニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、ジメチルアセトアミド、メチルピロリジノン、ジメチルスルホキシド、ジオキソラン、スルホラン、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリプロピル、リン酸エチルジメチル、リン酸トリブチル、リン酸トリペンチル、リン酸トリへキシル、リン酸トリヘプチル、リン酸トリオクチル、リン酸トリノニル、リン酸トリデシル、リン酸トリス(トリフフロロメチル)、リン酸トリス(ペンタフロロエチル)、リン酸トリフェニルポリエチレングリコール、ポリエチレングリコール等が使用可能である。特に、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルスルホキシド、ジメトキシエタン、アセトニトリル、γ−ブチロラクトン、スルホラン、ジオキソラン、ジメチルホルムアミド、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、ジメチルアセトアミド、メチルピロリジノン、ジメチルスルホキシド、ジオキソラン、スルホラン、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等が好ましい。   Specifically, acetic anhydride, methanol, ethanol, tetrahydrofuran, propylene carbonate, nitromethane, acetonitrile, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphoamide, ethylene carbonate, dimethoxyethane, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, sulfolane, dimethoxy Ethane, propiononitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, dimethylacetamide, methylpyrrolidinone, dimethyl sulfoxide, dioxolane, sulfolane, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tripropyl phosphate, ethyldimethyl phosphate, tributyl phosphate, phosphorus Tripentyl phosphate, trihexyl phosphate, triheptyl phosphate, trioctyl phosphate, trinonyl phosphate, phosphoric acid Tridecyl, tris phosphate (trifluoromethyl), tris phosphate (pentafluoroethyl), triphenyl polyethylene glycol phosphate, polyethylene glycol, and the like can be used. In particular, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl sulfoxide, dimethoxyethane, acetonitrile, γ-butyrolactone, sulfolane, dioxolane, dimethylformamide, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, adiponitrile, methoxyacetonitrile, methoxypropionitrile, dimethylacetamide, methylpyrrolidinone, dimethylsulfoxide Dioxolane, sulfolane, trimethyl phosphate, triethyl phosphate and the like are preferable.

また、イオン液体も用いることができる。イオン液体は、蒸気圧がほぼゼロである、化学的安定性が高い、熱的安定性が高い等の特性を有しているため、光電変換素子の高温での耐久性向上がより期待でき、好ましい。   An ionic liquid can also be used. Since the ionic liquid has characteristics such as a vapor pressure of almost zero, high chemical stability, high thermal stability, etc., it can be expected to improve the durability of the photoelectric conversion element at high temperatures, preferable.

使用できるイオン液体は、ヨウ化1,3−ジメチルイミダゾリウム、ヨウ化1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、ヨウ化1−メチル−3−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化1−ブチル−3−メチルイミダゾリウム、ヨウ化1−ペンチル−3−メチルイミダゾリウム、ヨウ化1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウム等が挙げられる。   Usable ionic liquids are 1,3-dimethylimidazolium iodide, 1-ethyl-3-methylimidazolium iodide, 1-methyl-3-propylimidazolium iodide, 1-butyl-3-methylimidazolium iodide. And 1-pentyl-3-methylimidazolium iodide, 1-hexyl-3-methylimidazolium iodide, and the like.

また、添加物として、4−t−ブチルピリジン、N−ブチルベンズイミダゾール、グアニジンジチオシアネート、2−ピコリン、2,6−ルチジン等を前述の電解液に添加することが好ましい。これらを電解液に添加する場合の好ましい濃度範囲は0.05〜2mol/L程度である。   As additives, 4-t-butylpyridine, N-butylbenzimidazole, guanidine dithiocyanate, 2-picoline, 2,6-lutidine and the like are preferably added to the above electrolyte. A preferable concentration range when these are added to the electrolytic solution is about 0.05 to 2 mol / L.

なお、電解液としては、上記説明したヨウ素イオン等の電解質をより多く溶解できるよう、誘電率の高いものが好ましく、また、溶解したイオンが移動し易いよう、粘度が低いものが好ましい。   In addition, as electrolyte solution, a thing with a high dielectric constant is preferable so that more electrolytes, such as the above-mentioned iodine ion, can be melt | dissolved, and a thing with a low viscosity is preferable so that the dissolved ion may move easily.

電解液を注入する方法は特に制限されず、従来から採用されている公知の方法を採用することができる。例えば、細管を通して注入する方法等が挙げられる。   The method for injecting the electrolytic solution is not particularly limited, and a conventionally known method can be employed. For example, the method etc. which inject | pour through a thin tube are mentioned.

この後、注入口を栓部材で封止することができる。   Thereafter, the inlet can be sealed with a plug member.

注入口を封止する栓部剤は、注入口が形成されている部材、即ち、正極11を形成するガラス材料に対する線膨張率の差が小さいガラス材料を主体として形成されることが好ましい。   The plug member that seals the inlet is preferably formed mainly of a member in which the inlet is formed, that is, a glass material having a small difference in linear expansion coefficient with respect to the glass material forming the positive electrode 11.

栓部材の周面と注入口の周面との隙間は、電解液の漏出、蒸発を確実に防止する観点からも、0.1mm以下に保つことが好ましい。   The gap between the peripheral surface of the stopper member and the peripheral surface of the injection port is preferably kept at 0.1 mm or less from the viewpoint of reliably preventing leakage and evaporation of the electrolyte.

このような方法により、電解液の漏れを抑制した色素増感太陽電池を提供することができる(図1〜2)。具体的には、上記工程(1)〜(4)(必要に応じて工程(5)も)により本発明の光電変換素子を得ることができる。その後、上記の光電変換素子をモジュール化するとともに、所定の電気配線を設けることによって本発明の色素増感太陽電池を製造することができる。   By such a method, the dye-sensitized solar cell which suppressed the leakage of electrolyte solution can be provided (FIGS. 1-2). Specifically, the photoelectric conversion element of the present invention can be obtained by the above steps (1) to (4) (and step (5) as necessary). Then, while making said photoelectric conversion element into a module, the dye-sensitized solar cell of this invention can be manufactured by providing predetermined | prescribed electric wiring.

実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらのみに限定されるものではない。   The present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

<実施例1>
(工程1)
FTO膜付きガラス(20mm×100mm)上に、チタニアペースト(日揮触媒化成(株)製PST30NRD)をスクリーン印刷で塗布し、その後500℃で乾燥することにより、酸化チタン層(6mm×85mm、厚み10μm)を形成した。
<Example 1>
(Process 1)
A titania paste (PST30NRD manufactured by JGC Catalysts & Chemicals Co., Ltd.) is applied on a glass (20 mm × 100 mm) with an FTO film by screen printing, and then dried at 500 ° C., whereby a titanium oxide layer (6 mm × 85 mm, thickness 10 μm). ) Was formed.

(工程2)
ガラスペースト(旭硝子(株)製、5094D1)をFTOガラス上のチタニア負極の外周端部に幅1mm、厚みが30μmとなるようにスクリーン印刷で塗布した。
(Process 2)
A glass paste (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., 5094D1) was applied to the outer peripheral end of the titania negative electrode on the FTO glass by screen printing so as to have a width of 1 mm and a thickness of 30 μm.

その後、125℃で乾燥し、500℃で1時間焼成することで、焼結後のガラス封止部を作製した。   Then, the glass sealing part after sintering was produced by drying at 125 degreeC and baking at 500 degreeC for 1 hour.

(工程3)
ITO導電ガラス(ジオマテック(株)製、抵抗:2Ω/sq、20mm×100mm)にNd−YAGレーザー(LTS(株)製、波長:355nm)を照射し、直径1〜2mmの電解液注入口を作成した。
(Process 3)
An ITO conductive glass (manufactured by Geomat Co., Ltd., resistance: 2Ω / sq, 20 mm × 100 mm) is irradiated with a Nd-YAG laser (manufactured by LTS Co., Ltd., wavelength: 355 nm), and an electrolyte injection port having a diameter of 1 to 2 mm is provided. Created.

封止部の上に、上記注入口を作成したITO導電ガラスを正極として、重ね合わせた。   On the sealing part, the ITO conductive glass in which the said injection hole was created was piled up as a positive electrode.

(工程4)
ガラス封止部にNd−YAGレーザー(LTS(株)製、波長:355nm)を照射し、封止部と正極とを接合した。
(Process 4)
The glass sealing portion was irradiated with an Nd-YAG laser (manufactured by LTS, wavelength: 355 nm), and the sealing portion and the positive electrode were joined.

(工程5)
正極の注入口から電解液(Solaronix社製のIodolyte AN-50)を封入した。この電解液の漏れは観測されなかった。
(Process 5)
An electrolyte (Iodolyte AN-50 manufactured by Solaronix) was sealed from the positive electrode inlet. This electrolyte leakage was not observed.

<比較例1>
前記工程4において、Nd−YAGレーザー(LTS(株)製、波長:355nm)ではなく、半導体レーザー((株)タマリ工業製、波長:808nm)を用いたところ、封止部と正極とを接合させることすらできず、当然ながら電解液の漏れを抑制できなかった。
<Comparative Example 1>
In Step 4, when the semiconductor laser (wavelength: 808 nm) was used instead of the Nd-YAG laser (LTS, wavelength: 355 nm), the sealing portion and the positive electrode were joined. It was not possible to suppress the leakage of the electrolyte.

<比較例2>
前記工程4において、Nd−YAGレーザー(LTS(株)製、波長:355nm)ではなく、半導体レーザー((株)タマリ工業製、波長:1100nm)を用いたところ、封止部と正極とを接合させることすらできず、当然ながら電解液の漏れを抑制できなかった。
<Comparative example 2>
In Step 4, when a semiconductor laser (wavelength: 1100 nm, manufactured by Tamari Kogyo Co., Ltd.) was used instead of the Nd-YAG laser (manufactured by LTS, wavelength: 355 nm), the sealing portion and the positive electrode were joined. It was not possible to suppress the leakage of the electrolyte.

10 色素増感太陽電池
11 正極
12 負極
13 酸化チタン層
14 電解液用空間
15 封止部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Dye-sensitized solar cell 11 Positive electrode 12 Negative electrode 13 Titanium oxide layer 14 Space for electrolyte solution 15 Sealing part

Claims (6)

色素増感太陽電池の製造方法であって、
(1)負極基板上に、平面視で前記負極基板より小さい酸化チタン層を形成する工程、
(2)前記負極基板上の端部全周にわたり、前記酸化チタン層が形成されていない箇所に、封止部を形成する工程、
(3)前記封止部の上に、正極を重ね合わせる工程、及び
(4)波長が200〜400nmのレーザーを照射して、前記正極と前記封止部とを焼成することで接合する工程
を備える、製造方法。
A method for producing a dye-sensitized solar cell, comprising:
(1) forming a titanium oxide layer smaller than the negative electrode substrate in plan view on the negative electrode substrate;
(2) A step of forming a sealing portion at a portion where the titanium oxide layer is not formed over the entire circumference of the end portion on the negative electrode substrate;
(3) A step of superimposing a positive electrode on the sealing portion, and (4) a step of irradiating a laser having a wavelength of 200 to 400 nm to bond the positive electrode and the sealing portion by firing. A manufacturing method.
前記正極に、電解液を注入及び封止するための注入口が設けられている、請求項1に記載の製造方法。 The manufacturing method of Claim 1 with which the injection hole for inject | pouring and sealing electrolyte solution is provided in the said positive electrode. 前記工程(4)の後に、
(5)前記注入口から電解液を注入する工程
を備える、請求項2に記載の製造方法。
After the step (4),
(5) The manufacturing method of Claim 2 provided with the process of inject | pouring electrolyte solution from the said inlet.
前記封止部を構成する材料が、
Bi 60〜87重量%
3〜12重量%
ZnO 0〜20重量%
SiO、Al及びZrOよりなる群から選ばれる少なくとも1種 0.5〜10重量%
含有するガラスからなる、請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
The material constituting the sealing part is
Bi 2 O 3 60 to 87 wt%
B 2 O 3 3-12% by weight
ZnO 0-20% by weight
At least one selected from the group consisting of SiO 2 , Al 2 O 3 and ZrO 2 0.5 to 10% by weight
The manufacturing method in any one of Claims 1-3 consisting of the glass to contain.
前記封止部を構成する材料の軟化点が550℃以下である、請求項4に記載の製造方法。 The manufacturing method of Claim 4 whose softening point of the material which comprises the said sealing part is 550 degrees C or less. 色素増感太陽電池に電解液を注入及び封止する方法であって、
(1)負極基板上に、平面視で前記負極基板より小さい酸化チタン層を形成する工程、
(2)前記負極基板上の端部全周にわたり、前記酸化チタン層が形成されていない箇所に、封止部を形成する工程、
(3)前記封止部の上に、正極を重ね合わせる工程、
(4)波長が200〜400nmのレーザーを照射して、前記正極と前記封止部とを焼成することで接合する工程、及び
(5)前記注入口から電解液を注入する工程
を備える、方法。
A method of injecting and sealing an electrolyte solution in a dye-sensitized solar cell,
(1) forming a titanium oxide layer smaller than the negative electrode substrate in plan view on the negative electrode substrate;
(2) A step of forming a sealing portion at a portion where the titanium oxide layer is not formed over the entire circumference of the end portion on the negative electrode substrate;
(3) a step of superposing a positive electrode on the sealing portion;
(4) A method comprising: irradiating a laser having a wavelength of 200 to 400 nm to bond the positive electrode and the sealing portion by baking; and (5) injecting an electrolyte from the injection port. .
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