JP2017117851A - Dye-sensitized solar cell sheet, and manufacturing method of dye-sensitized solar cell sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光エネルギーを電力に変換する色素増感太陽電池シートと、該色素増加太陽電池シートの製造方法に関する。 The present invention relates to a dye-sensitized solar cell sheet that converts light energy into electric power and a method for producing the dye-enhanced solar cell sheet.
色素増感太陽電池は、シリコン型の太陽電池に比して、安価に製造できるという大きな利点があると共に、比較的薄いシート状に形成することができるため、多方面への利用が期待されている。シート状の色素増感太陽電池(以下、色素増感太陽電池シートという)は、一般的に、互いに対向する一対のシート状透明材の間に、複数のセルが直列接続された発電部を備えたものである。そして、発電部は、導電性の基板上に光触媒の多孔質ナノ粒子が膜状に付着され且つ該多孔質ナノ粒子に増感色素が吸着された光電極と、白金や炭素などの対向電極と、該光電極と対向電極との間に介装された電解質層とを備えてなる。 Dye-sensitized solar cells have the great advantage that they can be manufactured at a lower cost than silicon-type solar cells, and can be formed into a relatively thin sheet. Yes. A sheet-like dye-sensitized solar cell (hereinafter referred to as a dye-sensitized solar cell sheet) generally includes a power generation unit in which a plurality of cells are connected in series between a pair of sheet-like transparent materials facing each other. It is a thing. The power generation unit includes a photoelectrode in which porous nanoparticles of a photocatalyst are attached in a film shape on a conductive substrate and a sensitizing dye is adsorbed on the porous nanoparticles, a counter electrode such as platinum or carbon, And an electrolyte layer interposed between the photoelectrode and the counter electrode.
色素増感太陽電池シートは、光電極に使用する増感色素に応じて異なる色のものを製造できる。さらには、互いに色の異なる複数の増感色素を使用して模様や絵柄を形成することも可能であり、例えば特許文献1に、光電極の多孔質ナノ粒子に複数の増感色素を付着させた構成が提案されている。かかる構成は、多彩な模様や絵柄により高い意匠性を有する。
The dye-sensitized solar cell sheet can be manufactured in different colors depending on the sensitizing dye used for the photoelectrode. Furthermore, it is also possible to form a pattern or a pattern using a plurality of sensitizing dyes having different colors. For example, in
ところで、上述した複数の増感色素を使用した従来構成にあっては、互いに異なる増感色素を光電極の多孔質ナノ粒子に吸着させたものであることから、製造工程が繁雑化し、製造にかかるコストが増大するという問題がある。例えば、上述した特許文献1の構成の製造方法としては、導電性の基板上に多孔質ナノ粒子からなる膜を形成した後に、該膜の一部分を所定パターンで除去して、該除去部位に隔壁を形成し、該隔壁で区画された各領域に異なる色の増感色素を付着する。このように、意匠性に優れる模様や絵柄等を形成するためには、複数の増感色素を吸着させる多数の工程を要していたことから、該工程数の増加により製造コストが増大していた。そして、製造コストの増大は、上述した色素増感太陽電池の有する最大の利点を、低減してしまう。こうしたことから、製造に要するコスト増加を抑制しつつ、意匠性に優れた構成が希求されていた。
By the way, in the conventional configuration using a plurality of sensitizing dyes described above, the sensitizing dyes different from each other are adsorbed on the porous nanoparticles of the photoelectrode. There is a problem that the cost increases. For example, as a manufacturing method of the configuration of
本発明は、安価に製造可能という色素増感太陽電池の最大利点を保ちつつ、意匠性を向上し得る色素増感太陽電池シート、および該色素増感太陽電池シートの製造方法を提案するものである。 The present invention proposes a dye-sensitized solar cell sheet that can improve the design while maintaining the maximum advantage of a dye-sensitized solar cell that can be manufactured at low cost, and a method for manufacturing the dye-sensitized solar cell sheet. is there.
本発明は、互いに対向する一対のシート状透明材と、該シート状透明材の間に配設され、互いに対向する光電極と対向電極とを備えた一又は複数のセルが設けられた発電層とを備え、該発電層の各セルは、その光電極に所定の増感色素が吸着されたものである色素増感太陽電池シートであって、少なくとも一方のシート状透明材の外側面および/または内側面に、前記発電層と重なるように配設された透光性の画像層を備え、前記セルの増感色素の色と互いに補色関係をなす半透明色で、所定の画像パターンにより形成された補色画像部を備えていることを特徴とするものである。 The present invention provides a power generation layer provided with a pair of sheet-shaped transparent materials facing each other, and one or a plurality of cells provided between the sheet-shaped transparent materials, each having a photoelectrode and a counter electrode facing each other. Each cell of the power generation layer is a dye-sensitized solar cell sheet in which a predetermined sensitizing dye is adsorbed to the photoelectrode, and the outer surface of at least one sheet-like transparent material and / or Alternatively, a translucent image layer is provided on the inner surface so as to overlap the power generation layer, and is formed by a predetermined image pattern with a translucent color complementary to the color of the sensitizing dye of the cell. And a complementary color image portion.
ここで、画像層は、一の補色画像部を備えた構成であっても良いし、複数の補色画像部を備えた構成であっても良い。そして、複数の補色画像部を備えた構成の場合、同一の画像パターンにより各補色画像部が形成された構成、相互に異なる画像パターンにより各補色画像部が形成された構成のいずれであっても良い。 Here, the image layer may have a configuration including one complementary color image portion or a configuration including a plurality of complementary color image portions. In the case of a configuration including a plurality of complementary color image portions, either a configuration in which each complementary color image portion is formed by the same image pattern or a configuration in which each complementary color image portion is formed by a different image pattern is used. good.
かかる構成にあっては、補色画像部の半透明色の部位で反射する色の光と、発電層の光電極に達して該光電極の増感色素で反射する色の光とによって、該補色画像部が表現される。そして、この補色画像部が、該補色画像部の周囲と明確に区別して視認され得る。そのため、本構成によれば、補色画像部により意匠性を向上でき、さらに、該補色画像部を所定の図柄(文字、数字、絵柄など)とすることで、該意匠性を一層向上できる。また、光電極の増感色素の色と補色画像部の半透明色とが互いに補色関係をなすことから、該半透明色の部位に光が入射すると、該光のなかで、該光電極の増感色素で光励起する色の光が、当該部位を透過して該光電極に達する。そのため、発電層では、こうした半透明色の部位を透過した色の光であっても、透明な部位を透過した光と同様に、光電極の増感色素で光励起できることから、所望の電力を発生できる。すなわち、本構成の発電層は、画像層の補色画像部の影響をほとんど受けずに、所望の発電能力を発揮できる。 In such a configuration, the complementary color is reflected by the light of the color reflected by the semi-transparent portion of the complementary color image portion and the light of the color that reaches the photoelectrode of the power generation layer and is reflected by the sensitizing dye of the photoelectrode. An image part is represented. Then, the complementary color image portion can be visually recognized distinctly from the periphery of the complementary color image portion. Therefore, according to this configuration, the design property can be improved by the complementary color image portion, and further, the design property can be further improved by using the complementary color image portion as a predetermined design (character, number, picture, etc.). In addition, since the color of the sensitizing dye of the photoelectrode and the semitransparent color of the complementary color image portion are complementary to each other, when light enters the semitransparent color portion, Light of a color photoexcited by the sensitizing dye passes through the site and reaches the photoelectrode. Therefore, in the power generation layer, even if it is light of the color that has passed through such a semi-transparent part, it can be photoexcited with the sensitizing dye of the photoelectrode in the same way as the light that has passed through the transparent part. it can. That is, the power generation layer having this configuration can exhibit a desired power generation capacity without being substantially affected by the complementary color image portion of the image layer.
尚ここで、本構成にあって、光電極の増感色素の色と補色画像部の半透明色との「補色関係」とは、一方の色が他方の補色であるという厳密な関係に加え、光電極の増感色素で十分に光励起できる光を補色画像部が透過し得る関係であることを含む。すなわち、光電極の増感色素が補足画像部を透過した光で光励起することによって、上記した所望の発電能力を発揮できるように、前記した補色関係が設定されていれば良い。例えば、光電極の増感色素の色と補色画像部の半透明色とにあっては、一方の色が他方の補色である関係であるか、又は一方の色が、12色相の色相環において他方の補色と隣接する色である関係であることが好適である。具体例として、一方を黄色とした場合に、他方を、青紫色(厳密な補色)、青色、または紫色に設定できる。 Here, in this configuration, the “complementary color relationship” between the color of the sensitizing dye of the photoelectrode and the translucent color of the complementary color image portion is in addition to the strict relationship that one color is the other complementary color. In other words, the complementary color image portion can transmit light that can be sufficiently photoexcited by the sensitizing dye of the photoelectrode. That is, it is only necessary to set the complementary color relationship described above so that the sensitizing dye of the photoelectrode can be photoexcited with the light transmitted through the supplemental image portion to exhibit the above-described desired power generation capability. For example, in the color of the sensitizing dye of the photoelectrode and the translucent color of the complementary color image portion, one color is in the relationship of the other complementary color, or one color is in a hue circle of 12 hues. It is preferable that the relationship is a color adjacent to the other complementary color. As a specific example, when one is yellow, the other can be set to blue-purple (strict complementary color), blue, or purple.
また、本構成は、発電層を覆うように画像層を設けたものであり、該画像層は、例えば印刷等によりシート状透明材に形成可能である。そして、発電層とシート状透明材とは、従前の色素増感太陽電池の構成を適用可能であることから、本構成は、一般的なシート状の色素増感太陽電池シートに画像層を設けるのみで比較的容易に製造できる。そのため、本構成によれば、製造工程が繁雑化することが無く、且つ製造コストの増加を可及的に抑制できる。したがって、本構成は、安価に製造できるという色素増感太陽電池の最大利点を保ちつつ、優れた意匠性を有するものである。 In this configuration, an image layer is provided so as to cover the power generation layer, and the image layer can be formed on a sheet-like transparent material by printing or the like, for example. Since the power generation layer and the sheet-like transparent material can apply the conventional dye-sensitized solar cell configuration, this configuration provides an image layer on a general sheet-like dye-sensitized solar cell sheet. Can be manufactured relatively easily. Therefore, according to this configuration, the manufacturing process is not complicated, and an increase in manufacturing cost can be suppressed as much as possible. Therefore, this structure has the outstanding design property, maintaining the maximum advantage of the dye-sensitized solar cell which can be manufactured cheaply.
上述した本発明の色素増感太陽電池シートにあって、補色画像部の画像パターンが、網点および/または万線により構成されると共に、画像層は、前記画像パターンによる濃度が互いに異なる複数の前記補色画像部を備えている構成が提案される。 In the dye-sensitized solar cell sheet of the present invention described above, the image pattern of the complementary color image portion is configured by halftone dots and / or lines, and the image layer has a plurality of different densities depending on the image pattern. A configuration including the complementary color image portion is proposed.
ここで、複数の補色画像部は、網点や万線のサイズ(面積や幅など)やピッチ間隔(線数)を変えることによって、互いに異なる濃度とした構成が好適である。 Here, it is preferable that the plurality of complementary color image portions have different densities by changing the size (area, width, etc.) and pitch interval (number of lines) of halftone dots and lines.
かかる構成にあって、各補色画像部は、半透明色の網点や万線で反射する色の光と、発電層の光電極に達して該光電極の増感色素で反射する色の光とによって、表現されると共に、夫々の濃度に応じて該表現が異なって生ずる。そのため、複数の補色画像部によって、多彩な意匠を表すことができるから、本構成によれば、意匠性を一層向上できる。 In such a configuration, each complementary color image portion includes light of a color reflected by a semitransparent color halftone dot or line, and light of a color that reaches the photoelectrode of the power generation layer and is reflected by the sensitizing dye of the photoelectrode. And are expressed differently depending on the respective concentrations. Therefore, since various designs can be represented by a plurality of complementary color image portions, according to this configuration, the design can be further improved.
さらに、本構成の各補色画像部は、網点や万線を印刷などにより比較的容易に形成できる。したがって、本構成にあっても、製造工程の繁雑化や製造コストの増大を生ずること無く製造でき、かつ優れた意匠性を有している。 Furthermore, each complementary color image portion of this configuration can be formed relatively easily by printing halftone dots and lines. Therefore, even in this configuration, it can be manufactured without causing complicated manufacturing processes and an increase in manufacturing cost, and has excellent design properties.
上述した本発明の色素増感太陽電池シートにあって、画像層が配設されたシート状透明材に、該画像層を被覆する透明層が設けられている構成が提案される。 In the dye-sensitized solar cell sheet of the present invention described above, a configuration is proposed in which a transparent layer covering the image layer is provided on the sheet-like transparent material on which the image layer is disposed.
かかる構成によれば、シート外側面に対して低角度で当たる光を、透明層で反射させることができるから、所謂色転び現象を抑制でき、補色画像部を所望の色ではっきりと表現できる。詳述すると、仮に透明層を備えない構成では、画像層の補色画像部に前記低角度で当たる光が、該補色画像部で反射してしまい、光電極にほとんど達しないことから、この低角度の光では、補色画像部の半透明色が強く表れる。そして、こうした低角度の光により表れる強い半透明色によって、シート外側面に対して高角度で当たる光で表れる色が影響を受けることから、補色画像部は、その半透明色と増感色素の色とからなる所望の色で表れ難くなる。このように所望の色で表現され難くなる現象が、前記した色転び現象であり、該色転び現象により意匠性の低減が懸念される。本構成では、画像層を覆う透明層で低角度の光を反射することから、該低角度の光による色転び現象を抑制でき、高角度の光によって補色画像部を所望の色で表現できる。したがって、本構成によれば、補色画像部による意匠性が安定して発揮される。 According to such a configuration, light hitting the sheet outer surface at a low angle can be reflected by the transparent layer, so that the so-called color shift phenomenon can be suppressed, and the complementary color image portion can be clearly expressed in a desired color. More specifically, in a configuration that does not include a transparent layer, light that hits the complementary color image portion of the image layer at the low angle is reflected by the complementary color image portion and hardly reaches the photoelectrode. With the above light, the translucent color of the complementary color image portion appears strongly. The strong translucent color that appears due to such low-angle light affects the color that appears when the light strikes the outer surface of the sheet at a high angle, so the complementary color image portion is composed of the translucent color and the sensitizing dye. It becomes difficult to appear with a desired color consisting of colors. A phenomenon that makes it difficult to be expressed in a desired color in this way is the above-described color shift phenomenon, and there is a concern that the design property may be reduced due to the color shift phenomenon. In this configuration, since the low-angle light is reflected by the transparent layer covering the image layer, the color shift phenomenon due to the low-angle light can be suppressed, and the complementary color image portion can be expressed in a desired color by the high-angle light. Therefore, according to this structure, the design property by a complementary color image part is exhibited stably.
尚、本構成にあって、透明層は、シート状透明材の外側面に配設された画像層を被覆するように設けた構成が好適である。かかる構成によれば、画像層の色転び現象を抑制する作用効果が一層明確に生じ得る。 In this configuration, it is preferable that the transparent layer is provided so as to cover the image layer disposed on the outer surface of the sheet-like transparent material. According to this configuration, the effect of suppressing the color transition phenomenon of the image layer can be more clearly generated.
また、本発明は、一方のシート状透明材の外側面に画像層を備えた上述した色素増感太陽電池シートの製造方法にあって、一方のシート状透明材の外側面に画像層を形成し、かつ当該シート状透明材の内側面に、発電層の、少なくとも光電極を形成した後に、前記一方のシート状透明材と他方のシート状透明材とを発電層を介して接合するようにしたことを特徴とする色素増感太陽電池シートの製造方法である。 The present invention also relates to the above-described method for producing a dye-sensitized solar cell sheet having an image layer on the outer surface of one sheet-like transparent material, wherein the image layer is formed on the outer surface of one sheet-like transparent material. And, after forming at least the photoelectrode of the power generation layer on the inner surface of the sheet-like transparent material, the one sheet-like transparent material and the other sheet-like transparent material are joined via the power generation layer. This is a method for producing a dye-sensitized solar cell sheet.
ここで、本方法にあっては、一方のシート状透明材に、発電層(光電極、対向電極、および電解質層など)を形成した後に、他方のシート状透明材と接合するようにしても良いし、又は、一方のシート状透明材に光電極を形成し、他方のシート状透明材に対向電極を形成した後に、これらシート状透明材を接合するようにしても良い。 Here, in this method, after forming a power generation layer (a photoelectrode, a counter electrode, an electrolyte layer, etc.) on one sheet-like transparent material, it may be joined to the other sheet-like transparent material. Alternatively, a photoelectrode may be formed on one sheet-shaped transparent material, and a counter electrode may be formed on the other sheet-shaped transparent material, and then these sheet-shaped transparent materials may be joined.
かかる製造方法にあっては、一方のシート状透明材に画像層と光電極とを形成することによって、該画像層の画像パターンと該光電極とを精度良く位置合わせすることができる。そのため、本製造方法によれば、画像パターンの半透明色と光電極の増感色素の色とにより所望の意匠性を有する色素増感太陽電池シートを、安定して製造することができる。 In this manufacturing method, the image pattern of the image layer and the photoelectrode can be accurately aligned by forming the image layer and the photoelectrode on one sheet-like transparent material. Therefore, according to this manufacturing method, the dye-sensitized solar cell sheet which has desired designability with the translucent color of an image pattern and the color of the sensitizing dye of a photoelectrode can be manufactured stably.
詳述すると、例えば、一方のシート状透明材に画像層を形成し、他方のシート状透明材に光電極を形成した後に、これらシート状透明材を接合する製造方法の場合には、該接合の際に、画像層の画像パターンと光電極との位置合わせが難しく、該位置がずれることで所望の意匠性を発揮できない虞がある。本発明の製造方法は、こうした問題を生じず、上記のように所望の意匠性を有する色素増感太陽電池シートを製造できる。 More specifically, for example, in the case of a manufacturing method in which an image layer is formed on one sheet-like transparent material and a photoelectrode is formed on the other sheet-like transparent material, the sheet-like transparent material is joined. In this case, it is difficult to align the image pattern of the image layer and the photoelectrode, and there is a possibility that desired design properties cannot be exhibited due to the shift of the position. The production method of the present invention does not cause such a problem, and can produce a dye-sensitized solar cell sheet having a desired design as described above.
本発明の色素増感太陽電池シートによれば、上述したように、安価に製造できるという色素増感太陽電池の最大利点を保ちつつ、補色画像部により優れた意匠性を発揮できると共に、所望の発電能力を発揮できる。 According to the dye-sensitized solar cell sheet of the present invention, as described above, while maintaining the maximum advantage of the dye-sensitized solar cell that can be manufactured at a low cost, it is possible to exhibit excellent design properties in the complementary color image portion, and to obtain a desired color. The power generation capacity can be demonstrated.
本発明の色素増感太陽電池シートの製造方法によれば、上述したように、画像層と光電極とを精度良く位置合わせでき、優れた意匠性を有する本発明の色素増感太陽電池シートを安定して製造できる。 According to the method for producing a dye-sensitized solar cell sheet of the present invention, as described above, the dye-sensitized solar cell sheet of the present invention can be accurately aligned with the image layer and has excellent design. Can be manufactured stably.
本発明にかかる実施形態を添付図面に従って以下説明する。
本実施例の色素増感太陽電池シート1は、図1,2のように、所定の透明フィルムやガラス板等からなる一対のシート状透明材2a,2bと、該シート状透明材2a,2b間に介装された発電層3と、一方のシート状透明材2aの外側面に設けられた画像層4とを備えてなる。さらに、シート状透明材2aには、画像層4を外側から被覆する透明層5が配設されている。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the dye-sensitized
尚、本実施例にあっては、画像層4が設けられた一方のシート状透明材2a側を、表側とし、他方のシート状透明材2b側を、裏側として規定する。また、シート厚み方向で、両シート状透明材2a,2b間を、内側とし、一方のシート状透明材2aの表側と他方のシート状透明材2bの裏側とを、外側として規定する。これにより、各シート状透明材2a,2bの夫々の外側面と内側面とが規定される。
In this embodiment, one sheet-like
上記した一対のシート状透明材2a,2bと発電層3とにより、所謂色素増感太陽電池が構成される。ここで、発電層3は、帯状のセル11が複数並設され、各セル11が直列接続されてなる。セル11は、図3のように、対向状に配された一対の導電層21,21と、一方の導電層21の内側面に設けられた負極層22と、他方の導電層21の内側面に設けられた正極層23と、該負極層22および正極層23との間に設けられた電解質層24とを備える。さらに、これら負極層22、正極層23、および電解質層24の左右両側には、封止層26,26が設けられている。こうした複数のセル11は、表裏のシート状透明材2a,2b間で、表側に負極層22が位置し且つ裏側に正極層23が位置するように、並設されている。また、隣合うセル11間には、隣合うセル11,11を直列接続する銀配線層27が夫々設けられている。
The pair of sheet-like
負極層22は、導電層21の内側面に、光触媒である多孔質ナノ粒子が層状に付着され、該多孔質ナノ粒子に所定の増感色素が吸着されてなるものである。本実施例にあっては、多孔質ナノ粒子に、酸化亜鉛の粒子を用いている。また、本実施例の正極層23は、導電性ポリマーの薄膜により形成されたものである。また、本実施例にあって、シート状透明材2a,2bは、ポリエチレンナフタレート製の透明フィルムからなり、導電層21は、酸化インジウム錫が層状に設けられてなるものである。尚、負極層22と、該負極層22が形成された一方の導電層21とにより、本発明にかかる光電極が構成されており、正極層23と、該正極層23が形成された他方の導電層21とにより、本発明にかかる対向電極が構成される。
The
さらに、負極層22の増感色素は、透光性を有する所定色の有機色素であり、発電層3の各セル11は、該増感色素によって、透光性の所定色を呈する。本実施例にあっては、黄色の増感色素を用いていることから、各セル11は、透光性の黄色(クリアイエロー)となっている。
Further, the sensitizing dye of the
こうした発電層3は、太陽光の照射により、その光を負極層22の増感色素が吸収して光励起することで、電力を生ずる。尚、本実施例の色素増感太陽電池シート1における電力発生の原理は、一般的な色素増感太陽電池と同じであることから、その詳細については省略する。
Such a
一方、表側のシート状透明材2aの外側面には、図1〜3のように、画像層4が発電層3に重なるように設けられている。本実施例にあって、画像層4は、発電層3を構成する各セル11上の所定位置に夫々形成された複数の補色画像部31a〜31cにより構成されている。補色画像部31a〜31cは、網点で構成される画像パターンにより形成されており、各補色画像部31a〜31cで相互に異なる画像パターンが設定されている。具体的には、各補色画像部31a〜31cの夫々の画像パターンが、同一線数で且つ相互にサイズ(網点の大きさ)の異なる網点により構成されており、夫々の網点サイズに応じて各補色画像部31a〜31cの濃度が異なる。本実施例では、補色画像部31a、補色画像部31b、補色画像部31cの順で、網点のサイズが段々と大きくなっていることから、補色画像部31aの濃度が最も低く、補色画像部31cの濃度が最も高い。
On the other hand, the
補色画像部31a〜31cの網点は、上記した発電層3の増感色素の色と互いに補色関係をなす半透明色で形成されている。この網点に太陽光が入射すると、該網点の半透明色と同色の光が透過し、当該色の光により発電層3の増感色素が光励起できる。このように、前記網点の半透明色と前記増感色素の色が互いに補色関係をなすことにより、該半透明色の網点は、発電層3の増感色素で光励起する色の光を透過する。一方、網点以外の透明部位では、太陽光が発電層3に入射することから、該太陽光により増感色素が光励起する。ここで、発電層3の増感色素は、該増感色素の色と補色関係をなす色の光によって光励起できることから、補色画像部31a〜31cの網点を透過した光と該発電層3に入射する太陽光とのいずれによっても、同様に光励起できる。そのため、発電層3は、その全域で略等しく光励起することができ、所望の電力を安定して発生できる。
The halftone dots of the complementary
尚、本実施例にあって、補色画像部31a〜31cの網点は、半透明の青色で形成されている。ここで、青色は、発電層3の増感色素の黄色と互いに補色関係をなす色に相当する。詳述すると、黄色の補色は、厳密には青紫色であり、青色は、RGBカラーの12色相により表される色相環において、青紫色に隣接する色である。そして、青色であっても、黄色の増感色素で十分に光励起できる光を透過することから、補色(青紫色)を透過した光や太陽光と同様に光励起でき、上述したように、発電層3で所望の電力を発生できる。このように補色画像部31a〜31cの網点の半透明色は、発電層3で所望の電力を発生するために必要となる光励起が増感色素で生ずるにように、該増感色素の色の補色、又は12色相の色相環において該補色と隣接する色に設定している。
In the present embodiment, the halftone dots of the complementary
こうした補色画像部31a〜31cは、太陽光が当たると、網点で反射した光で見える青色と、発電層3の負極層22(増感色素)で反射した光で見える黄色とが混ざった緑系の色で表われる。さらに、各補色画像部31a〜31cは、上述したように網点の濃度が異なることから、最も濃度の低い補色画像部31aでは、前記負極層22(増感色素)で反射する光が多くなるため、当該光による黄色の強い緑系の色で表れる。一方、最も濃度の高い補色画像部31cは、網点で反射する光が多くなるため、当該光による青色の強い緑系の色で表れる。そして、中間の濃度の補色画像部31bでは、補色画像部31aと補色画像部31cとの中間の緑系の色で表れる。このように各補色画像部31a〜31cは、その濃度によって、相互に異なる緑系の色で表現されるものであり、緑系の三色で夫々視認される。
These complementary
さらに、本実施例にあっては、表側のシート状透明材2aに、上記の画像層4を配していない部位(以下、非画像部という)7もあり、該非画像部7では、太陽光が該シート状透明材2aを介して発電層3に入射し、該太陽光により発電層3の増感色素が光励起する。そのため、この非画像部7では、主に、発電層3の負極層22(増感色素)で反射した光により黄色で表れる。このように本実施例では、表側のシート状透明材2aに設けられた画像層4の各補色画像部31a〜31cで視認される三色の緑系の色と、非画像部7で視認される黄色との四色によって、該画像層4による画像が表現される。本実施例の画像層4は、補色画像部31a,31cにより絵柄(花)の画像が形成され、補色画像部31bにより文字(KOB)の画像が形成され、その周囲の非画像部7と明確に区別されて表現される。
Furthermore, in this embodiment, the sheet-like
また、表側のシート状透明材2aの外側面には、発電層3の全域を被覆するように透明層5が形成されており、該透明層5により画像層4が完全に被覆されている。ここで、透明層5は、本実施例にあって、ウレタン系のクリアニスにより形成されている。
A
尚、本実施例にあって、本発明にかかる画像パターンが、各補色画像部31a〜31cの絵柄や文字の画像形態、および夫々を構成する網点のサイズにより実現されている。
In the present embodiment, the image pattern according to the present invention is realized by the design of the complementary
次に、上述した本実施例の色素増感太陽電池シート1の製造方法について説明する。
本実施例の製造方法では、シート状透明材2a,2bに、発電層3、画像層4、および透明層5を、所定の印刷装置で順次印刷することにより形成する。本製造方法は、図4のように、第一光電極形成工程、画像層形成工程、第二光電極形成工程、被覆層形成工程、対極形成工程、および接合工程により実現される。
Next, the manufacturing method of the dye-sensitized
In the manufacturing method of the present embodiment, the
第一光電極形成工程では、内側面に酸化インジウム錫が層状に担持されたポリエチレンナフタレート製の透明フィルムを用い、該透明フィルムの内側面に、表側銀配線層27aを印刷する。ここで、表側銀配線層27aは、後述する対極形成工程で形成される裏側銀配線層27bと積層されることにより、上述した銀配線層27を構成するものである。その後、エッチング処理を実行し、不要な酸化インジウム錫を除去して導電層21を形成する。この第一光電極形成工程により、内側面に導電層21と表側銀配線層27aとが形成された表側のシート状透明材2aを得る(図5(a)参照)。
次に、画像層形成工程を実行する。画像層形成工程では、前記表側のシート状透明材2aの外側面に、画像層4を印刷する。ここで、画像層4は、次の第二光電極形成工程で印刷する負極層22に合わせた所定位置に精度良く形成され得る。これは、画像層4を印刷する印刷装置と負極層22を印刷する印刷装置とで、一のシート状透明材2aにおける負極層22の印刷位置と画像層4の印刷位置とを夫々設定して印刷制御できることに因る(図5(a)参照)。
次に、第二光電極形成工程を実行する。第二光電極形成工程では、表側のシート状透明材2aの内側面に形成した導電層21上に酸化亜鉛を印刷した後に、該酸化亜鉛に増感色素を吸着させる。これにより、負極層22を形成する。この第二光電極形成工程で負極層22を形成することで、導電層21と負極層22とからなる本発明の光電極が形成される(図5(a)参照)。
次に、被覆層形成工程を実行する。被覆層形成工程では、表側のシート状透明材2aの外側面に、透明層5を印刷する。ここで、透明層5は、画像層4を被覆すると共に、該シート状透明材2aの内側面に形成した負極層22と表側銀配線層27とを覆うように形成される。すなわち、本実施例では、透明層5を、発電層3の全域を完全に被覆するように形成する。
こうした第一光電極形成工程から被覆層形成工程により、図5(a)のように、表側のシート状透明材2aの内外に、導電層21、負極層22、画像層4、および透明層5が形成される。
In the first photoelectrode forming step, a transparent film made of polyethylene naphthalate having indium tin oxide supported in a layer form on the inner surface is used, and the front side
Next, an image layer forming process is executed. In the image layer forming step, the
Next, a second photoelectrode forming step is performed. In the second photoelectrode formation step, after zinc oxide is printed on the
Next, a coating layer forming process is performed. In the coating layer forming step, the
From the first photoelectrode forming step to the covering layer forming step, as shown in FIG. 5A, the
一方、対極形成工程では、上記の第一光電極形成工程と同様に、内側面に酸化インジウム錫が層状に担持されたポリエチレンナフタレート製の透明フィルムを用い、該透明フィルムの内側面に、裏側銀配線層27bを印刷する(図5(b)参照)。その後、エッチング処理により、不要な酸化インジウム錫を除去して導電層21を形成する。これにより、内側面に導電層21と裏側銀配線層27bとが形成された裏側のシート状透明材2bを得る。次に、シート状透明材2bの内側面に形成した導電層21上に、導電性ポリマーを印刷し、正極層23を形成する。こうした対極形成工程により、図5(b)のように、裏側のシート状透明材2bの内側面に、導電層21と正極層23とが形成される。尚ここで、導電層21と正極層23とにより、本発明の対向電極が形成される。
On the other hand, in the counter electrode forming step, similarly to the first photoelectrode forming step, a transparent film made of polyethylene naphthalate in which indium tin oxide is supported in a layer form on the inner surface is used, and on the inner surface of the transparent film, the back side The
上記した接合工程では、第一光電極形成工程から被覆層形成工程で形成した表側のシート状透明材2aと、対極形成工程で形成した裏側のシート状透明材2bとを貼り合わせる。この接合工程では、先ず、表側のシート状透明材2aの内側面に、所定の封止剤を印刷して封止層26を形成する(図5(c)参照)。その後、表側のシート状透明剤2aの内側面に設けた負極層22上に、電解質層24を構成する電解液を滴下して付着させる。次に、図5(c)のように、負極層22や画像層4等を形成した表側のシート状透明材2aと、正極層23等を形成した裏側のシート状透明材2bとを、互いの内側面同士を貼り合わせるようにして接合する。ここで、表側のシート状透明材2aと裏側のシート状透明材2bとを、負極層22と正極層23とが対向するように、位置決めして接合する。これにより、表側のシート状透明材2aの負極層22と裏側のシート状透明材2bの正極層23とによって、該負極層22に付着した電解液を挟み込んで、電解質層24が形成される。さらに、表側のシート状透明材2aの表側銀配線層27aと裏側のシート状透明材2bの裏側銀配線層27bとが接合されて一体化され、銀配線層27が形成される(図3参照)。こうして一対のシート状透明材2a,2bとの間に発電層3が形成され、本実施例の色素増感太陽電池シート1が形成される。
In the joining step described above, the front-side sheet-like
本実施例の色素増感太陽電池シート1は、上述したように、画像層4の各補色画像部31a〜31cの半透明色(青色)と発電層3の増感色素の色(黄色)とが互いに補色関係をなすことから、該半透明色の網点を透過した光と太陽光とのいずれによっても、該発電層3の増感色素が同様に光励起し、該発電層3が所望の電力を安定して発生できる。すなわち、画像層4を設けたことによる、発電層3の発電能力への影響は、ほとんど無い。
また、画像層4の各補色画像部31a〜31cは、夫々を構成する網点のサイズが異なることで、互いに異なる濃度となっていることから、該網点で反射した色の光と増感色素で反射した色の光とによって、互いに異なる緑系の三色で表現される。そして、これら補色画像部31a〜31cは、その周囲の、黄色で表れる非画像部7と合わせて、本実施例の色素増感太陽電池シート1の意匠を構成している。こうした本実施例の画像層4では、補色画像部31a,31cとによる花絵柄の画像と、補色画像部31bによる文字の画像とが、前記四色により多彩に表現される。したがって、画像層4により、本実施例の色素増感太陽電池シート1は、高い意匠性を有するものである。
また、本実施例にあって、表裏のシート状透明材2a,2bと発電層3との構成は、一般的なシート状の色素増感太陽電池を適用できる。そのため、本実施異例の色素増感太陽電池シート1は、前記一般的な構成に、画像層4と透明層5とを形成することによって、比較的容易に製造できる。そのため、本実施例の構成は、上述した従来構成のように製造工程が繁雑化することが無く、製造コストの増加を可及的に抑制できる。
このように本実施例の色素増感太陽電池シート1は、安価に製造できるという色素増感太陽電池の最大利点を保ちつつ、優れた意匠性を有し且つ所望の発電能力を発揮できる。
As described above, the dye-sensitized
Further, since the complementary
Moreover, in this embodiment, a general sheet-like dye-sensitized solar cell can be applied to the configuration of the front and back sheet-like
As described above, the dye-sensitized
さらに、本実施例の構成は、透明層5が設けられている。この透明層5は、当該色素増感太陽電池シート1の板厚方向に対して低角度で当たる光を反射できることから、該低角度の光が画像層4で反射することで生ずる所謂色転び現象を防止できる。ここで、色転び現象を詳述すると、仮に透明層5を備えない構成の場合には、画像層4に前記低角度の光が当たると、当該光が該画像層4で反射して、該画像層4を透過し難くなることから、該反射した光により青色が表れる。そのため、画像層4では、高角度で当たる光で表れる所望の緑系の色よりも青色が強い色に視認されるという、前記色転び現象を生じ易くなる。具体的には、透明層5を備えない構成の場合、網点濃度の低い補色画像部31aが、前記色転び現象によって青色の強い緑系の色で視認されてしまうと、次に濃度の低い補色画像部31bでの色との差が小さくなることから、これら補色画像部31a,31bによる意匠性が低減する。すなわち、本来三色で表現される補色画像部31a〜31cによる所望の意匠性が正しく発揮されないという問題が生ずる。一方、本実施例の構成の場合には、前記のように透明層5を設けたことによって、低角度で当たる光を該透明層5で反射できることから、画像層4での反射を可及的に抑制でき、前記色転び現象の発生を防止できる。そのため、本実施例の構成によれば、色転び現象による前記意匠性の低減という問題を生じない。
Further, the configuration of this embodiment is provided with a
一方、本実施例の色素増感太陽電池シート1を製造する製造方法では、上述したように、第一光電極形成工程、画像層形成工程、および第二光電極形成工程により、表側のシート状透明材2aに発電層3の負極層22と画像層4とを印刷した後に、該シート状透明材2aと裏側のシート状透明材2bとを接合するようにしている。この方法によれば、表側のシート状透明材2aの外側面と内側面とに、負極層22と画像層4とを所望の位置に夫々精度良く位置決めして印刷できる。そのため、かかる方法で製造された本実施例の色素増感太陽電池シート1は、上述した画像層4による高い意匠性が安定して発揮される。換言すれば、本実施例の製造方法により、高い意匠性を有する色素増感太陽電池シート1を安定して製造できる。
On the other hand, in the production method for producing the dye-sensitized
本発明にあっては、上述した実施例に限定されるものではなく、上述の実施例以外の構成についても本発明の趣旨の範囲内で適宜変更して実施可能である。
例えば、発電層の増感色素の色と画像層の補色画像部を構成する網点の半透明色とは、互いに補色関係をなす色であれば、上記した実施例の黄色と青色の他にも適宜設定可能である。例えば、発電層の増感色素が黄色である場合には、青色の他に、青紫色や紫色としても良い。ここで、青紫色は、黄色の補色であり、紫色は、12色相の色相環において、該補色の青紫色に隣接する色であり、いずれの色も、黄色と互いに補色関係をなす。このように、補色画像部の網点の半透明色と発電層の増感色素の色とは、上述したように、一方が他方の補色とする構成、又は一方の色が12色相の色相環において他方の色の補色と隣接する色とする構成を適用することにより、互いに補色関係となるため、上述した本実施例と同様の作用効果を奏し得る。尚、これら以外の具体例としては、「赤色」と「青緑」、「赤色」と「緑」、「緑」と「赤紫」等の補色関係を適用できる。
In this invention, it is not limited to the Example mentioned above, About the structure other than the above-mentioned Example, it can change and implement suitably within the range of the meaning of this invention.
For example, if the color of the sensitizing dye in the power generation layer and the semitransparent color of the halftone dots constituting the complementary color image portion of the image layer are colors that are complementary to each other, in addition to yellow and blue in the above-described embodiments Can also be set as appropriate. For example, when the sensitizing dye of the power generation layer is yellow, it may be blue-purple or purple in addition to blue. Here, bluish violet is a complementary color of yellow, and violet is a color adjacent to the bluish purple of the complementary color in a hue circle of 12 hues, and each color has a complementary color relationship with yellow. As described above, the half-transparent color of the halftone dot of the complementary color image portion and the color of the sensitizing dye of the power generation layer are, as described above, a configuration in which one is the other complementary color, or a hue circle in which one color is 12 hues. By applying a configuration in which the color complementary to the other color is adjacent to each other, a complementary color relationship can be obtained, so that the same operational effects as in the above-described embodiment can be obtained. As specific examples other than these, complementary color relationships such as “red” and “blue-green”, “red” and “green”, “green” and “red purple” can be applied.
また、上述した実施例の色素増感太陽電池シート1は、画像層4が網点により構成される補色画像部31a〜31cを備えた構成であるが、他の構成として、補色画像部が万線により構成されるものであっても良いし、又は、網点と万線との両方により構成されるものであっても良い。さらに、補色画像部がベタ塗りにより構成されるものであっても良い。
Moreover, although the dye-sensitized
また、画像層4の補色画像部31a〜31cは、同一線数でサイズの異なる網点により互いの濃度が異なる構成としたが、他の構成として、同じサイズで線数の異なる網点により異なる濃度となるように形成することもできる。尚、前記した万線で構成される場合にあっても、線数や線幅を適宜設定することにより、同様に、異なる濃度で形成できる。
Further, the complementary
また、上述した実施例では、色素増感太陽電池シートの略全域に発電層を設けた構成であるが、その他の構成として、一部領域に発電層を設けていない構成とすることもできる。そして、この構成にあっては、発電層を設けていない一部領域にも、画像層を設けることができる。こうした発電層と画像層とが重ならない部位は、該画像層の網点の半透明色で表現されることから、該発電層と画像層とが重なる部位と異なる色で表れる。かかる構成によれば、さらに多彩な色表現を有する意匠となることから、意匠性が一層向上する。 Moreover, in the Example mentioned above, although it is the structure which provided the electric power generation layer in the substantially whole region of the dye-sensitized solar cell sheet, it can also be set as the structure which does not provide the electric power generation layer in one part area | region as another structure. And in this structure, an image layer can be provided also in the partial area | region which has not provided the electric power generation layer. Such a portion where the power generation layer and the image layer do not overlap is expressed by a translucent color of the halftone dot of the image layer, and thus appears in a color different from the portion where the power generation layer and the image layer overlap. According to such a configuration, the design is further improved because the design has more various color expressions.
また、上述した実施例では、画像層4を表側のシート状透明材2aの外側面に設けた構成であるが、これに限らず、該画像層を、該シート状透明材2aの内側面に設けた構成として良いし、該シート状透明材2aの外側面と内側面との両方に設けた構成としても良い。さらに、裏側のシート状透明材2bの外側面や内側面に、画像層を設けた構成としても良い。これら構成にあっても、画像層が発電層(光電極)の表裏で外側に設けられていることから、上述した本実施例と同様の作用効果を奏し得る。
In the embodiment described above, the
また、上述した実施例の色素増感太陽電池シート1の製造方法では、裏側のシート状透明材2bに形成した正極層23に電解液を付着するようにしたが、他の方法として、表側のシート状透明材2aの負極層22に電解液を付着するようにしても良い。また、表側のシート状透明材2aに、導電層21、負極層22、電解質層24、正極層23、導電層21等を順次印刷して発電層3を形成し、さらに画像層4を形成した後に、当該シート状透明材2aと裏側のシート状透明材2bとを接合するようにしても良い。
Moreover, in the manufacturing method of the dye-sensitized
1 色素増感太陽電池シート
2a,2b シート状透明材
3 発電層
4 画像層
5 透明層
11 セル
31a〜31c 補色画像部
1 Dye-sensitized
3
Claims (4)
該シート状透明材の間に配設され、互いに対向する光電極と対向電極とを備えた一又は複数のセルが設けられた発電層と
を備え、
該発電層の各セルは、その光電極に所定の増感色素が吸着されたものである色素増感太陽電池シートであって、
少なくとも一方のシート状透明材の外側面および/または内側面に、前記発電層と重なるように配設された透光性の画像層を備え、
該画像層は、前記セルの増感色素の色と互いに補色関係をなす半透明色で所定の画像パターンにより形成された補色画像部を備えていることを特徴とする色素増感太陽電池シート。 A pair of sheet-like transparent materials facing each other;
A power generation layer provided between the sheet-like transparent material and provided with one or a plurality of cells each provided with a photoelectrode and a counter electrode facing each other;
Each cell of the power generation layer is a dye-sensitized solar cell sheet in which a predetermined sensitizing dye is adsorbed to the photoelectrode,
A translucent image layer disposed on the outer surface and / or inner surface of at least one sheet-like transparent material so as to overlap the power generation layer,
The dye-sensitized solar cell sheet, wherein the image layer includes a complementary color image portion formed by a predetermined image pattern in a translucent color that is complementary to the color of the sensitizing dye in the cell.
画像層は、前記画像パターンによる濃度が互いに異なる複数の前記補色画像部を備えてい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シート。 The image pattern of the complementary color image portion is composed of halftone dots and / or lines,
The dye-sensitized solar cell sheet according to claim 1, wherein the image layer includes a plurality of the complementary color image portions having different densities according to the image pattern.
一方のシート状透明材の外側面に画像層を形成し、かつ当該シート状透明材の内側面に、発電層の、少なくとも光電極を形成した後に、
前記一方のシート状透明材と他方のシート状透明材とを発電層を介して接合するようにしたことを特徴とする色素増感太陽電池シートの製造方法。 In the manufacturing method of the dye-sensitized solar cell sheet according to any one of claims 1 to 3, comprising an image layer on an outer surface of one sheet-like transparent material,
After forming an image layer on the outer side surface of one sheet-like transparent material and forming at least a photoelectrode of the power generation layer on the inner side surface of the sheet-like transparent material,
A method for producing a dye-sensitized solar cell sheet, characterized in that the one sheet-like transparent material and the other sheet-like transparent material are bonded via a power generation layer.
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