JP2015142130A - 集光装置を設けた色素増感型太陽電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光電極と対極とが電解質層を介して対向配置された色素増感型太陽電池であって、(1)光電極が、チタン材料上に、色素増感剤を含有する酸化チタン層が形成されたものであり、(2)対極が、透明導電性ガラスまたは透明導電性フィルム上に、電気化学的還元触媒層がコーティングされたものであり、(3)集光装置が対極側に配置されているものであることを特徴とする色素増感型太陽電池。
【選択図】なし
Description
なっているシリコン型太陽電池と比較すると、低いという問題点があり、得られる電力が少なかった。
例えば、特許文献1には、透明導電性ガラスや透明導電性プラスチックで形成された色素増感太陽電池の電極側にマイクロレンズアレイを設置し入射する光を集光する。また対極側に鏡を設置し、透過した光を反射させ再度多孔質層に照射されることで変換効率を向上させるという技術が開示されている。
料の光受光面をパラキシリレン系樹脂膜で凸面曲状に覆うように形成することにより、集光効率を高めるという技術が開示されている。
(1)光電極が、チタン材料上に、色素増感剤を含有する酸化チタン層が形成されたものであり、
(2)対極が、透明導電性ガラスまたは透明導電性フィルム上に、電気化学的還元触媒層がコーティングされたものであり、
(3)集光装置が対極側に配置されているものであることを特徴とする色素増感型太陽電池。
素増感型太陽電池。
(1)金属チタン材料又はチタン合金材料の表面にチタン窒化物を形成する工程、及び
(2)工程(1)で得られた、表面にチタン窒化物が形成された金属チタン材料又はチタン合金材料を、チタンに対してエッチング作用を有する電解液を用いて、火花放電発生電圧以上にて陽極酸化を行い、アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成する工程。
(1)金属チタン材料又はチタン合金材料の表面にチタン窒化物を形成する工程、
(2)工程(1)で得られた、表面にチタン窒化物が形成された金属チタン材料又はチタン合金材料を、チタンに対してエッチング作用を有しない電解液中で、陽極酸化を行う工程、及び
(3)工程(2)で得られた、陽極酸化処理を施した金属チタン材料又はチタン合金材料を、酸化性雰囲気中で加熱処理を行い、アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成する工程。
(1)光電極が、チタン材料上に、色素増感剤を含有する酸化チタン層が形成されたもの
であり、
(2)対極が、透明導電性ガラスまたは透明導電性フィルム上に、電気化学的還元触媒層がコーティングされたものであり、
(3)集光装置が対極側に配置されているものであることを特徴とする色素増感型太陽電池を特徴とする。
本発明の色素増感型太陽電池は、光電極が光透過性のないチタン材料にて構成されるために、光照射を、対極から実施する。さらに対極と光源の間に集光装置を用いることにより、高い光電変換効率に相当する高電力を発現することができる。
色素増感型太陽電池は、光電極と対極とが電解質層を介して対向配置されている。光電極は、金属チタン、チタン合金、表面処理した金属チタン及び表面処理したチタン合金からなる群から選ばれる材料(以下「チタン材料」とも記す、光電極基板)上に、色素増感剤を含有する酸化チタン層が形成されたものである。
光電極基板は、チタン材料自体を用いることも可能である。チタン材料は基材となる。
は0.05〜1mm程度である。
光電極基板(光電極のチタン材料)は、以下の表面処理方法により製造される、表面にアナターゼ型酸化チタンを有する半導体層を有する光電極基板からなるものであることが好ましい。
(1)金属チタン材料又はチタン合金材料の表面にチタン窒化物を形成する工程、及び
(2)工程(1)で得られた、表面にチタン窒化物が形成された金属チタン材料又はチタン合金材料を、チタンに対してエッチング作用を有する電解液を用いて、火花放電発生電圧以上にて陽極酸化を行い、アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成する工程。
光電極基板(光電極のチタン材料)は、以下の表面処理方法により製造される、表面にアナターゼ型酸化チタンを有する半導体層を有する光電極基板からなるものであることが好ましい。
(1)金属チタン材料又はチタン合金材料の表面にチタン窒化物を形成する工程、
(2)工程(1)で得られた、表面にチタン窒化物が形成された金属チタン材料又はチタン合金材料を、チタンに対してエッチング作用を有しない電解液中で、陽極酸化を行う工程、及び
(3)工程(2)で得られた、陽極酸化処理を施した金属チタン材料又はチタン合金材料を、酸化性雰囲気中で加熱処理を行い、アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成する工程。
チタン材料(金属チタン又はチタン合金)の表面にチタン窒化物を形成する工程(工程(1))では、チタン材料の表面にチタン窒化物の層を、通常0.1〜100μm程度形成することができる。チタン窒化物の層は、好ましくは0.5〜50μm程度であり、より好ましく
は1〜10μm程度である。
ては、フレーム溶射、アーク溶射、プラズマ溶射、レーザー溶射等が挙げられる。
ましく、750〜1050℃程度がより好ましく、750℃〜950℃程度が更に好ましい。窒素ガス
雰囲気下で、通常500℃程度以上(好ましくは750℃程度以上)でチタン材料を加熱する方法が好ましい。
、ジルコニウム、ジルコニウム、ジルコニウム合金、シリコン、シリコン合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属粉末が挙げられる。酸素親和性が高いという理由から、チタン、チタン合金、クロム、クロム合金、ジルコニウム、ジルコニウム合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属粉末を使用することが好ましい。最も好ましい金属粉末は、微粒子状のチタン、チタン合金の金属粉末である。前記金属粉末を1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
間で、チタン材料を加熱処理することが好ましい。
好ましくは0.1 Pa程度以下まで減圧することで、チタン材料表面にチタン窒化物を効率よく形成できる。
表面処理方法Aでは、表面にチタン窒化物が形成されたチタン材料を、チタンに対してエッチング作用を有する電解液を用いて、火花放電発生電圧以上にて陽極酸化を行い、アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成する(工程(2))。表面にアナターゼ型酸化チタンを有する半導体層を有する光電極基板を製造できる。陽極酸化処理を行うことにより、アナターゼ型の酸化チタン皮膜を好適に形成できる。アナターゼ型の酸化チタンの皮膜を形成することにより、高い光電変換効率を好適に発揮することができる。
定電流印加し陽極酸化を行うことにより、アナターゼ型の酸化チタンの皮膜が得られる。火花放電発生電圧以上の電圧としては、通常100V以上、好ましくは150V以上が例示される。
は0.05〜0.5V/秒、更に好ましくは0.1〜0.5V/秒に設定される。また、火花放電発生
電圧以上の電圧を印加する時間としては、通常1分以上、好ましくは1〜60分間、更に好ましくは10〜30分間に設定される。
、簡便性、性能面の観点から1A/dm2から10A/dm2がこの好ましい。
ることができる。
表面処理方法Bでは、表面にチタン窒化物が形成されたチタン材料を、チタンに対してエッチング作用を有しない電解液中で、陽極酸化を行い(工程(2))、次いで陽極酸化処理を施したチタン材料を、酸化性雰囲気中で加熱処理を行い、アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成する(工程(3))。表面にアナターゼ型酸化チタンを有する半導体層を有する高い光電変換効率を好適に発揮する光電極基板を製造できる。
水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、酢酸ナトリウム、アジピン酸カリウム、乳酸ナトリウム等を用いることもできる。
含まれる電解液では、0.01〜10重量%程度の濃度範囲が好ましく、0.1〜10重量%程度の
濃度範囲がより好ましく、1〜3重量%程度の濃度範囲が更に好ましい。
に好ましくは1〜3重量%となる割合を挙げることができる。
。50〜300V程度の電圧で陽極酸化を行うことがより好ましく、50〜200V程度の電圧で陽極酸化を行うことが更に好ましい。
い。10〜50℃程度の温度で陽極酸化を行うことがより好ましく、20〜30℃程度の温度で陽極酸化を行うことが更に好ましい。
。
次に、表面にチタンの酸化皮膜が形成されたチタン材料を、酸化性雰囲気中で加熱処理を行い、アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成する(工程(3))。
処理の温度は、アナターゼ型酸化チタンからルチル型酸化チタンに相転移しないようにする理由から、800℃程度以下が好ましい。アナターゼ型酸化チタンに比べて、ルチル型酸
化チタンは、光電変換特性が良くないからである。酸化性雰囲気中で加熱処理の温度は、300〜800℃程度がより好ましく、300〜700℃程度が更に好ましく、400〜700℃程度が特に好ましい。
に好ましくは0.1〜1MPa程度である。
ることができる。
光電極は、チタン材料(金属チタン、チタン合金、表面処理した金属チタン及び表面処理したチタン合金からなる群から選ばれる材料)上に色素増感剤を含有する酸化チタン層(半導体層)を形成されたものである。
ものを使用する必要はなく、粒径の小さいものと大きなものを混合することにより、酸化チタン層中にて光が散乱することにて得られた色素増感太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。
光電極は、チタン材料上に色素増感剤を含有する酸化チタン層が形成されたものである。
色素増感型太陽電池では、対極は、透明導電性ガラスまたは透明導電性フィルム上に、電気化学的還元触媒層がコーティングされたものである。透明導電性ガラスまたは透明導電性フィルムは、透明導電膜であるITO(Indium Tin Oxide)、FTO(Fluorine Tin Oxide)等を透明ガラスや透明なプラスチック材料であるPET(polyethylene terephthalate)やPEN(polyethylene naphthalate)等にコーティングしたものである。透明導電性ガラスまたは透明導電性フィルムの電解質側の表面上に、電気化学的還元触媒層を電子ビーム蒸着やスパッタリング等のPVD処理にてコーティングするものを使用する。
オフェン)(PEDOT)層、金層、銀層、銅層、アルミニウム層、ロジウム層、インジウム層等を用いることができる。電気化学的還元触媒層は、水素過電圧が低いために電解層中の電子を失った電解質に電子注入がされ易い等という理由から、白金触媒層であることが好ましい。
い。
電解質層は、光励起され、半導体層へ電子注入を果たした色素増感剤に、電子を供給でき、色素増感剤を還元できる層であれば良い。電解質層は、更に、電子を失った電解質に、対極の白金触媒層から電子を供給される層であればよい。
の併用でもよい。またDMPII(1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide)、TBP(tert-ブチルピリジン)等を添加してもよい。
色素増感型太陽電池では、光電極と対極との接触を防ぐためにセパレータ(スペーサー
)を設置することが好ましい。
〜50μmである。セパレータとしては、電池分野で通常使われる公知のセパレータを用いることができる。セパレータとして、アイオノマー系樹脂フィルム、ポリイミド系樹脂フィルム、アクリル系UV硬化樹脂、ガラス材、シラン変性ポリマー、ポリイミド系テープ等を用いることができる。
極間を封止することができる。
本色素増感型太陽電池では、集光装置が対極側に配置されているものである。
ラスチックス製のリニアフレネルレンズ等の集光レンズを用いることが好ましい。
チックスのリニアフレネルレンズ等の集光装置を用いることにより、太陽光に含まれる波長の短い紫外線が色素増感太陽電池に入ることを防ぐことが可能である。色素増感太陽電池に使用されている色素等の有機物成分の劣化が防ぐことができ、色素増感太陽電池の耐久性を向上することができる。
(アルミニウム、銅板等)を積層させもよい。
本発明の色素増感型太陽電池は、公知の方法に従って製造できる。例えば、光電極及び対極にスペーサーを介して対向配置させ、光電極及び対極間に電解質層を封入する。電解質層の封入方法は限定的ではなく、例えば、前記光電極の前記半導体層側に前記対極を積層した後、注入口を設け、この注入口から電解質層を構成する材料を注入する方法が挙げられる。この注入口は、前記材料の注入を完了した後に、所定の部材や樹脂により塞げばよい。また、前記材料の注入の際、前記電解質層がゲル状の場合には加熱により液化すればよい。また、前記電解質層が固体状の場合には、例えば、固体電解質を溶解可能な溶媒を用いて固体電解質を溶解した液を調製し注入口に注入した後、溶媒を除去すればよい。
(1)陽極酸化処理したチタン材料の作製
金属チタン板(チタン材料、光電極基板)を、トリクロロエチレンを用いて脱脂処理した後、窒化炉(NVF-600-PC、中日本炉工業製)を使用して、脱脂処理した金属チタン板の表面にチタン窒化物を形成した。
けて950℃まで昇温した。次いで、この950℃の窒化炉において、1時間加熱処理を行い、
金属チタン板の表面にチタン窒化物を形成した。
表面にチタン窒化物を形成させた金属チタン板を、1.5M硫酸、0.05Mリン酸、0.3M過酸化水素にて電流密度4A/dm2にて30分間陽極酸化処理を実施した。アナターゼ型酸化チタン
の皮膜を形成させた。
上記表面処理した12mm×50mmの金属チタン板を光電極として用いて、色素増感型太陽電池を作製した。
間実施、さらに窒素フロー(0.2MPa,7.5min)実施した。
本処理をした上記表面処理材に、酸化チタン材料(PST-18NR、日揮触媒化成製)を、塗布面積が2cm2(5mm×40mm)になるように、スキージ法にて3回コーティングした(半導体層)後、450℃で1時間焼成した。さらにUVオゾンクリーナー UV253S(フィルジェン(株
)製)内にて酸素フロー(0.05MPa,5分間)実施後紫外線照射を30分間実施、さらに窒素
フロー(0.2MPa,7.5min)実施した。
ム系色素のN749を0.15mM(Solaronix製、色素増感剤)を、tert-ブタノール(t-BuOH)及びアセトニトリル(CH3CN)を含む混合溶液に希釈し、色素溶液を調製した。混合液は
、t-BuOH:CH3CN=1:1の混合割合である。焼成後の金属チタン板を、本色素溶液に40
℃にて14時間浸漬し、光電極材料を得た。
準備した。
対極としては、FTO(Fluorine Tin Oxide)蒸着ガラス板(旭硝子(株)製)に白金を電
子ビーム蒸着した12×50mmの材料を用いた。ドータイトD-550(藤倉化成(株)製 銀
ペースト)をコーティングすることにて集電部を設けた。白金の蒸着厚さは1nmであり、
光電極と対極との隙間に30μmのアイオノマー樹脂のスペーサ―(ハイミラン、三井・デュポン ポリケミカル(株)製)を設置した。本対極の光照射面には、反射防止フィルム
((株)ホリ製)を貼りつけた。
トリル中に溶解させて、電解液を調製した。調製した電解液を、光電極と対極との隙間に入れた(電解質層)。
、両極間を封止し、色素増感型太陽電池を作製した。
レネルレンズ(日本特殊光学樹脂(株)製)を用いて入射光を収束させた。集光レンズを用
いて入射光の収束させた際の集光率は、シリコン型標準セル(分光計器(株)製)を用いて光を収束した際の電流値から求めた。
表面処理した金属チタン、金属チタン、FTO(Fluorine Tin Oxide)蒸着ガラス板をそれ
ぞれ用いた色素増感太陽電池において、集光した際の発生電力に相当する見かけ光電変換効率について調べた結果を、表1に示した。
は、集光しても光電変換効率があまり向上しないことがわかった。
一方、本発明の金属チタンや表面処理した金属チタンを光電極基板として用いた色素増感太陽電池にて集光をすることにより、光を収束すれば光電変換効率が向上し、高い電力が発生することがわかった。
(1)陽極酸化処理したチタン材料の作製
金属チタン板(チタン材料、光電極基板)を、トリクロロエチレンを用いて脱脂処理した後、窒化炉(NVF-600-PC、中日本炉工業製)を使用して、脱脂処理した金属チタン板の表面にチタン窒化物を形成した。
けて950℃まで昇温した。次いで、この950℃の窒化炉において、1時間加熱処理を行い、
金属チタン板の表面にチタン窒化物を形成した。
ンの皮膜を形成させた。
上記表面処理した17mm×50mmの金属チタン板を光電極として用いて、色素増感型太陽電池を作製した。
間実施、さらに窒素フロー(0.2MPa,7.5min)実施した。
体層)後、450℃で1時間焼成した。さらにUVオゾンクリーナー UV253S(フィルジェン
(株)製)内にて酸素フロー(0.05MPa,5分間)実施後紫外線照射を30分間実施、さらに
窒素フロー(0.2MPa,7.5min)実施した。
ム系色素のN749を0.15mM(Solaronix製、色素増感剤)とを、tert-ブタノール(t-BuOH)及びアセトニトリル(CH3CN)を含む混合溶液に希釈し、色素溶液を調製した。混合液
は、t-BuOH:CH3CN=1:1の混合割合である。焼成後の金属チタン板を、本色素溶液に40℃にて14時間浸漬し、光電極材料を得た。同様に表面処理しない金属チタン材や従来の
色素増感太陽電池に使用されているFTO(Fluorine Tin Oxide)蒸着ガラス板(旭硝子(株
)製)においても作業を実施し、光電極を準備した。
ング処理することにて集電部を設けた。金属チタンは、集電部を設ける処理は実施しなかった。
対極としては、FTO(Fluorine Tin Oxide)蒸着ガラス板(旭硝子(株)製)に白金を電
子ビーム蒸着した17mm×50mmの材料を用いた。ドータイトD-550(藤倉化成(株)製
銀ペースト)をコーティングすることにて集電部を設けた。白金の蒸着厚さは1nmであ
り、光電極と対極との隙間に30μmのアイオノマー樹脂のスペーサ―(ハイミラン、三井・デュポン ポリケミカル(株)製)を設置した。本対極の光照射面には、反射防止フィ
ルム((株)ホリ製)を貼りつけた。
トリル中に溶解させて、電解液を調製した。調製した電解液を、光電極と対極との隙間に入れた(電解質層)。
、両極間を封止し、色素増感型太陽電池を作製した。
せた際の集光率は、シリコン型標準セル(分光計器(株)製)を用いて光を収束した際の電流値から求めた。
表面処理した金属チタン、金属チタン、FTO(Fluorine Tin Oxide)蒸着ガラス板をそれ
ぞれ用いた色素増感太陽電池において、集光した際の発生電力に相当する見かけ光電変換効率について調べた結果を、表2に示した。
は、集光しても光電変換効率があまり向上しない。一方、本発明の金属チタンや表面処理した金属チタンを光電極基板として用い、集光をすることにより、光を収束すれば光電変換効率が向上し、高い電力が発生することがわかった。
(1)陽極酸化処理したチタン材料の作製
金属チタン板(チタン材料、光電極基板)を、トリクロロエチレンを用いて脱脂処理した後、窒化炉(NVF-600-PC、中日本炉工業製)を使用して、脱脂処理した金属チタン板の表面にチタン窒化物を形成した。
けて950℃まで昇温した。次いで、この950℃の窒化炉において、1時間加熱処理を行い、
金属チタン板の表面にチタン窒化物を形成した。
ンの皮膜を形成させた。
上記表面処理した金属チタン板を光電極として用いて、色素増感型太陽電池を作製した。
間実施、さらに窒素フロー(0.2MPa,7.5min)実施した。本処理をしたそれぞれ9×50mm、10×50mm、12mm×50mm、17mm×50mmの上記表面処理材に、酸化チタン材料(PST-18NR、日揮触媒化成製)を、塗布面積が0.8cm2(2mm×40mm)、1.2 cm2(3mm×40mm)、2.0cm2(5mm×40mm)、4.0cm2(10mm×40mm)になるように、スキージ法にて3回コーティングした
(半導体層)。さらにUVオゾン処理を30分間実施した後、450℃で1時間焼成した。さ
らにUVオゾンクリーナー UV253S(フィルジェン(株)製)内にて酸素フロー(0.05MPa,5分間)実施後紫外線照射を30分間実施、さらに窒素フロー(0.2MPa,7.5min)実施した。
ム系色素のN749を0.15mM(Solaronix製、色素増感剤)を、tert-ブタノール(t-BuOH)及びアセトニトリル(CH3CN)を含む混合溶液に希釈し、色素溶液を調製した。混合液は
、t-BuOH:CH3CN=1:1の混合割合である。焼成後の金属チタン板を、本色素溶液に40
℃にて14時間浸漬し、光電極材料を得た。表面処理した金属チタンは、フッ化水素酸5%
溶液にて5分間浸漬することにて集電部を設けた。
対極としては、FTO(Fluorine Tin Oxide)蒸着ガラス板(旭硝子(株)製)に白金を電
子ビーム蒸着した光電極基板と同じ面積の材料を用いた。ドータイトD-550(藤倉化成(
株)製 銀ペースト)をコーティングすることにて集電部を設けた。白金の蒸着厚さは1nmであり、光電極と対極との隙間に30μmのアイオノマー樹脂のスペーサ―(ハイミラン
、三井・デュポン ポリケミカル(株)製)を設置した。本対極の光照射面には、反射防
止フィルム((株)ホリ製)を貼りつけた。
トリル中に溶解させて、電解液を調製した。調製した電解液を、光電極と対極との隙間に入れた(電解質層)。
、両極間を封止し、色素増感型太陽電池を作製した。
させた際の集光率は、シリコン型標準セル(分光計器(株)製)を用いて光を収束した際の電流値から求めた。
表面処理した金属チタンについて酸化チタンコーティング幅や縦と横のバランスであるアスペクト比を変更した色素増感太陽電池の光電変換効率を表3に示した。酸化チタンコーティングの面積が0.8cm2(2mm×40mm)にした色素増感太陽電池において、集光装置を
用いて集光した際の発生電力に相当する光電変換効率を表4に示した。
の幅にて酸化チタンコーティングした光電極基板を用いた色素増感太陽電池の光電変換効率はさらに向上し、高い電力が得られた。
(1)陽極酸化処理したチタン材料の作製
金属チタン板(チタン材料、光電極基板)を、トリクロロエチレンを用いて脱脂処理した後、窒化炉(NVF-600-PC、中日本炉工業製)を使用して、脱脂処理した金属チタン板の表面にチタン窒化物を形成した。
けて950℃まで昇温した。次いで、この950℃の窒化炉において、1時間加熱処理を行い、
金属チタン板の表面にチタン窒化物を形成した。
ンの皮膜を形成させた。
上記表面処理した10mm×50mmの金属チタン板を光電極として用いて、色素増感型太陽電池を作製した。
間実施、さらに窒素フロー(0.2MPa,7.5min)実施した。本処理をした上記表面処理材に
、酸化チタン材料(PST-18NR、日揮触媒化成製)を、塗布面積が1.2cm2(3mm×40mm)に
なるように、スキージ法にて3回コーティングした(半導体層)後、450℃で1時間焼成した。さらにUVオゾンクリーナー UV253S(フィルジェン(株)製)内にて酸素フロー(0.05MPa,5分間)実施後紫外線照射を30分間実施、さらに窒素フロー(0.2MPa,7.5min)実施した。
ム系色素のN749を0.15mM(Solaronix製、色素増感剤)を、tert-ブタノール(t-BuOH)及びアセトニトリル(CH3CN)を含む混合溶液に希釈し、色素溶液を調製した。混合液は
、t-BuOH:CH3CN=1:1の混合割合である。焼成後の金属チタン板を、本色素溶液に40
℃にて14時間浸漬し、光電極材料を得た。
とにてエッチング処理をすることにて集電部を設けた。
対極としては、FTO(Fluorine Tin Oxide)蒸着ガラス板(旭硝子(株)製)に白金を電
子ビーム蒸着した10mm×50mmの材料を用いた。ドータイトD-550(藤倉化成(株)製
銀ペースト)をコーティングすることにて集電部を設けた。白金の蒸着厚さは1nmであ
り、光電極と対極との隙間に30μmのアイオノマー樹脂のスペーサ―(ハイミラン、三井・デュポン ポリケミカル(株)製)を設置した。本対極の光照射面には、反射防止フィ
ルム((株)ホリ製)を貼りつけたものと貼りつけていないものを作製した。
トリル中に溶解させて、電解液を調製した。調製した電解液を、光電極と対極との隙間に入れた(電解質層)。
、両極間を封止し、色素増感型太陽電池を作製した。
せた際の集光率は、シリコン型標準セル(分光計器(株)製)を用いて光を収束した際の電流値から求めた。
反射防止フィルム有無による色素増感太陽電池の発生電力に相当するみかけ光電変換効率の違いを表5に示した。
2 色素増感剤を含有する半導体層
3 透明導電性ガラス
4 電気化学的触媒層
5 電解質
6 スペーサ―
7 封止材
8 集光装置
9 反射防止フィルム
Claims (11)
- 光電極と対極とが電解質層を介して対向配置された色素増感型太陽電池であって、
(1)光電極が、チタン材料上に、色素増感剤を含有する酸化チタン層が形成されたものであり、
(2)対極が、透明導電性ガラスまたは透明導電性フィルム上に、電気化学的還元触媒層がコーティングされたものであり、
(3)集光装置が、対極側に配置されているものであることを特徴とする色素増感型太陽電池。 - 前記チタン材料が、金属チタン、チタン合金、表面処理した金属チタン及び表面処理したチタン合金からなる群から選ばれる材料であることを特徴とする
請求項1記載の色素増感型太陽電池。 - 前記酸化チタン層の形状が、長方形であることを特徴とする請求項1または2に記載の色素増感型太陽電池。
- 前記電気化学的還元触媒層が、白金触媒層である、請求項1〜3のいずれかに記載の色素増感型太陽電池。
- 前記対極の透明導電性ガラスまたは透明導電性フィルムが、反射防止膜加工したものであることを特徴とすることを請求項1〜4のいずれかに記載の色素増感型太陽電池。
- 前記対極が、透明導電性ガラスまたは透明導電性フィルムの光照射面にさらに反射防止フィルムを設けているものである特徴とすることを請求項1〜4のいずれかに記載の色素増感型太陽電池。
- 冷却装置が配置されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれにかに記載の色素増感太陽電池。
- 前記光電極のチタン材料が、以下の表面処理方法により製造されるものである、請求項1〜7のいずれかに記載の色素増感型太陽電池:
(1)金属チタン材料又はチタン合金材料の表面にチタン窒化物を形成する工程、及び
(2)工程(1)で得られた、表面にチタン窒化物が形成された金属チタン材料又はチタン合金材料を、チタンに対してエッチング作用を有する電解液を用いて、火花放電発生電圧以上にて陽極酸化を行い、アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成する工程。 - 前記光電極のチタン材料が、以下の表面処理方法により製造されるものである、請求項1〜7のいずれかに記載の色素増感型太陽電池:
(1)金属チタン材料又はチタン合金材料の表面にチタン窒化物を形成する工程、
(2)工程(1)で得られた、表面にチタン窒化物が形成された金属チタン材料又はチタン合金材料を、チタンに対してエッチング作用を有しない電解液中で、陽極酸化を行う工程、及び
(3)工程(2)で得られた、陽極酸化処理を施した金属チタン材料又はチタン合金材料を、酸化性雰囲気中で加熱処理を行い、アナターゼ型酸化チタンの皮膜を形成する工程。 - 前記チタン窒化物を形成する工程が、PVD処理、CVD処理、溶射処理、アンモニアガス雰囲気下での加熱処理及び窒素ガス雰囲気下での加熱処理よりなる群から選択された1種の処理方法により行うものである、請求項8又は9記載の色素増感型太陽電池。
- 前記窒素ガス雰囲気下での加熱処理が、酸素トラップ剤の存在下で実施するものである、請求項10記載の色素増感太陽電池。
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