JP2017183418A - Photovoltaic element and manufacturing method of photovoltaic element - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a manufacturing cost of a photovoltaic element and improve power generation efficiency thereof.SOLUTION: A transparent conductive film (3) is formed on an upper surface of a substrate (1). A first photovoltaic layer (6) made of an oxide semiconductor carrying a sensitizing dyestuff is formed on the upper surface of the transparent conductive film (3). The transparent conductive film (3) is also formed on the upper surface of a substrate (2). On the transparent conductive film (3), a platinum (Pt) film is formed as a charge exchange layer (4). Four side surfaces of a space between the substrates (1) and (2) are surrounded by a sealing member (7), and an electrolyte (8) is sealed into the space. A colloidal silica layer (5) is formed on the upper surface of the charge exchange layer (4) on a positive electrode side.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光発電素子に関する。   The present invention relates to a photovoltaic device.

光エネルギーを電気エネルギーに変換する光発電素子には、いわゆる太陽電池をはじめとして様々な種類の素子や装置が考案されている。これらの光発電素子は、光発電効果を有する物質として、シリコン系の材料を用いるものと、化合物系の材料を用いるものに大別される。   Various types of elements and devices have been devised for photovoltaic elements that convert light energy into electrical energy, including so-called solar cells. These photovoltaic elements are roughly classified into those using a silicon-based material and those using a compound-based material as substances having a photovoltaic effect.

シリコン系の材料を用いたものには、単結晶シリコン、多結晶シリコン、ヘテロ接合型、アモルファスシリコン、薄膜多結晶シリコンを用いたものが代表的である。一方、化合物系の材料を用いたものとしては、ＩＩＩ−Ｖ族系の化合物、ＣＩＳ（主成分に銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、セレン（Ｓｅ）を用いたもの）、ＣＩＧＳ（主成分に銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ），セレン（Ｓｅ）を用いたもの）、ＣｄＴｅ、有機薄膜、色素増感型のものなどがある。   Representative examples of silicon-based materials include single crystal silicon, polycrystalline silicon, heterojunction type, amorphous silicon, and thin film polycrystalline silicon. On the other hand, those using compound materials include III-V group compounds, CIS (using copper (Cu), indium (In), selenium (Se) as main components), CIGS (main components). Copper (Cu), indium (In), gallium (Ga), selenium (Se)), CdTe, organic thin film, dye-sensitized type, and the like.

図３は、本願発明の従来例である。基板１及び基板２のうち、少なくとも光入射側となる基板１は透明材料で構成されており、好ましくは、双方とも透明材料で構成されている。基板１、基板２上には、透明な導電膜３形成されている。導電膜３は、好ましくはＦＴＯ（フッ素ドープ酸化錫）である。   FIG. 3 shows a conventional example of the present invention. Of the substrate 1 and the substrate 2, at least the substrate 1 on the light incident side is made of a transparent material, and preferably both are made of a transparent material. A transparent conductive film 3 is formed on the substrate 1 and the substrate 2. The conductive film 3 is preferably FTO (fluorine-doped tin oxide).

基板１の導電膜３の上には、第一の光発電層６が形成されている。第一の光発電層６としては、酸化物半導体層が代表的であり、具体的には、ＴｉＯ２、ＳｎＯ、ＺｎＯ、ＷＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＳｒＯ３などの酸化物半導体が好ましい。焼結により固化された多孔質の二酸化チタン層が更に望ましい。
また、これらの第一の光発電層６には、増感色素が担持されている。 A first photovoltaic layer 6 is formed on the conductive film 3 of the substrate 1. The first photovoltaic layer 6 is typically an oxide semiconductor layer, specifically, TiO 2 , SnO, ZnO, WO 3 , Nb 2 O 5 , In 2 O 3 , ZrO 2 , Ta 2. Oxide semiconductors such as O 5 and TiSrO 3 are preferable. A porous titanium dioxide layer solidified by sintering is more desirable.
The first photovoltaic layer 6 carries a sensitizing dye.

また、基板２の導電膜３の上面には、電荷交換層４として白金（Ｐｔ）膜が形成されておいる。
そして、基板２の電荷交換層４と基板１の第一の光発電層６との間には、四方を封止材７によって囲まれた中に電解質８が封入されている。 A platinum (Pt) film is formed as the charge exchange layer 4 on the upper surface of the conductive film 3 of the substrate 2.
Between the charge exchange layer 4 of the substrate 2 and the first photovoltaic layer 6 of the substrate 1, an electrolyte 8 is enclosed in a four-sided area surrounded by a sealing material 7.

そして、以上のような構成による色素増感型光発電素子においては、1000lux程度の照度下では、ローム社の発表によれば、これまでの最大出力は、４８μＷ／ｃｍ２程度であった。 In the dye-sensitized photovoltaic device having the above configuration, under the illuminance of about 1000 lux, the maximum output so far has been about 48 μW / cm 2 according to the announcement by Rohm.

そこで、本発明では、安価に入手できる材料を用いて、より効率的に光発電を行う光発電素子を提供する。   Therefore, the present invention provides a photovoltaic device that performs photovoltaic power generation more efficiently using a material that can be obtained at low cost.

上記課題を解決するための代表的な光発電素子の一つは、正極側の電荷交換層４の上面にコロイダルシリカ層を用いるものである。   One of the typical photovoltaic elements for solving the above-described problems is the use of a colloidal silica layer on the upper surface of the charge exchange layer 4 on the positive electrode side.

また、他の代表的な光発電素子の一つは、正極側の電荷交換層４にコロイダルシリカを含有させたものである。   In addition, one of other typical photovoltaic elements is one in which colloidal silica is contained in the charge exchange layer 4 on the positive electrode side.

本発明によれば、従来の光発電素子に比較して、低廉な製造コストで、単位面積当たりの発電出力を大幅に改善することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態により明らかにされる。 According to the present invention, it is possible to significantly improve the power generation output per unit area at a low manufacturing cost as compared with a conventional photovoltaic device.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following embodiments.

図１は、電荷交換層の上面にコロイダルシリカ層を担持した、実施例１における光発電素子の断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a photovoltaic device in Example 1 in which a colloidal silica layer is supported on the upper surface of a charge exchange layer. 図２は、電荷交換層にコロイダルシリカを含有させた、実施例２における光発電素子の断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of the photovoltaic device in Example 2 in which colloidal silica is contained in the charge exchange layer. 図３は、従来例である色素増感太陽電池の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional dye-sensitized solar cell.

（実施例１及び実施例２の共通的事項）
以下、図面を用いて、本発明の実施例について説明する。まず、実施例１、実施例２、に共通の事項から説明する。
図１は、正極側の電荷交換層４の上面にコロイダルシリカ層５担持させた、実施例１における光発電素子の断面図である。また、図２は正極側の電荷交換層にコロイダルシリカを含有させた、実施例２における光発電素子の断面図である。
以下の点は、図１及び２において共通の事項であるので、代表的に図１を用いて説明する。 (Common items of Example 1 and Example 2)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, items common to the first and second embodiments will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view of the photovoltaic device of Example 1 in which a colloidal silica layer 5 is supported on the upper surface of the charge exchange layer 4 on the positive electrode side. FIG. 2 is a cross-sectional view of the photovoltaic device in Example 2 in which colloidal silica is contained in the charge exchange layer on the positive electrode side.
The following points are common to both FIGS. 1 and 2 and will be described with reference to FIG.

図１において、基板１及び基板２のうち、少なくとも光入射側となる基板１は透明材料で構成されており、好ましくは、双方とも透明材料で構成されている。透明材料としては、ガラスが一般的であるが、ガラス以外にもプラスチック等の樹脂でもよい。また、基板２は、透明材料ではなく、例えば金属板やグラフェンなどの導電性剤を施した材料で構成されても良い。
基板１、基板２上には、透明な導電膜３形成されており、互いの導電膜が向き合う様に配置されている。導電膜３は、好ましくはＦＴＯ（フッ素ドープ酸化錫）であるが、ＦＴＯ層以外にも、例えば、インジウム−スズ複合酸化物（ＩＴＯ）でもよい。 In FIG. 1, among the substrates 1 and 2, at least the substrate 1 on the light incident side is made of a transparent material, and preferably both are made of a transparent material. As the transparent material, glass is generally used, but other than glass, resin such as plastic may be used. Moreover, the board | substrate 2 may be comprised not with a transparent material but with the material which gave conductive agents, such as a metal plate and a graphene, for example.
A transparent conductive film 3 is formed on the substrate 1 and the substrate 2, and the conductive films are arranged so as to face each other. The conductive film 3 is preferably FTO (fluorine-doped tin oxide), but may be, for example, indium-tin composite oxide (ITO) other than the FTO layer.

基板１上に形成された導電膜３の上には、第一の光発電層６が形成されている。第一の光発電層６としては、酸化物半導体層が代表的であり、具体的には、ＴｉＯ２、ＳｎＯ、ＺｎＯ、ＷＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＳｒＯ３などの酸化物半導体が好ましい。焼結により固化された多孔質の二酸化チタン層が更に望ましい。 A first photovoltaic layer 6 is formed on the conductive film 3 formed on the substrate 1. The first photovoltaic layer 6 is typically an oxide semiconductor layer, specifically, TiO 2 , SnO, ZnO, WO 3 , Nb 2 O 5 , In 2 O 3 , ZrO 2 , Ta 2. Oxide semiconductors such as O 5 and TiSrO 3 are preferable. A porous titanium dioxide layer solidified by sintering is more desirable.

また、ＣｄＳ、ＺｎＳ、Ｉｎ２Ｓ、ＰｂＳ、Ｍｏ２Ｓ、ＷＳ２、Ｓｂ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｓ３、ＺｎＣｄＳ２、ＣｕＳ２などの硫化物半導体でもよい。さらに、ＣｄＳｅ、Ｉｎ２Ｓｅ２、ＷＳｅ２、ＰｂＳｅ、ＣｄＴｅなどの金属カルコゲナイドも適用可能である。
また、ＧａＡｓ、Ｓｉ、Ｓｅ、ＩｎＰなどの元素半導体などでもよい。
さらに、ＳｎＯとＺｎＯとの複合体、ＴｉＯ２とＮｂ２Ｏ５の複合体などの、上述した物質の２種以上よりなる複合体を用いることもできる。
なお、半導体の種類はこれらに限定されるものでは無く、２種類以上混合して用いることもできる。
これらの第一の光発電層６の層厚は高さ方向で３〜３０μｍであることが好ましく、より好ましくは６〜２０μｍである。 Moreover, sulfide semiconductors such as CdS, ZnS, In 2 S, PbS, Mo 2 S, WS2, Sb 2 S3, Bi 2 S 3 , ZnCdS 2 , and CuS 2 may be used. Furthermore, metal chalcogenides such as CdSe, In 2 Se 2 , WSe 2 , PbSe, and CdTe are also applicable.
Further, elemental semiconductors such as GaAs, Si, Se, and InP may be used.
Furthermore, a composite composed of two or more of the above-described substances such as a composite of SnO and ZnO and a composite of TiO 2 and Nb 2 O 5 can also be used.
In addition, the kind of semiconductor is not limited to these, It can also use in mixture of 2 or more types.
The thickness of the first photovoltaic layer 6 is preferably 3 to 30 μm in the height direction, and more preferably 6 to 20 μm.

また、第一の光発電層６には、増感色素を担持させる。第一の光発電層６に担持させる色素は増感作用を示すものであれば様々な色素が適用可能であり、Ｎ３錯体、Ｎ７１９錯体（Ｎ７１９色素）、Ｒｕターピリジン錯体（ブラックダイ）、Ｒｕジケトナート錯体などのＲｕ錯体、クマリン系色素、メロシアニン系色素、ポリエン系色素などの有機系色素、金属ポルフィリン系色素やフタロシアニン色素などが適用可能である。これらの中では、Ｒｕ錯体が好ましく、特に、可視光域に広い吸収スペクトルを有するため、Ｎ７１９色素およびブラックダイが特に好ましい。
また、これらの色素は単独で用いてもよいし、もしくは２種類以上を混合して用いることもできる。 Further, the first photovoltaic layer 6 carries a sensitizing dye. Various dyes can be used as long as the dyes carried on the first photovoltaic layer 6 exhibit a sensitizing action. N3 complexes, N719 complexes (N719 dyes), Ru terpyridine complexes (black dyes), Ru diketonates. Ru complexes such as complexes, organic dyes such as coumarin dyes, merocyanine dyes, and polyene dyes, metal porphyrin dyes, and phthalocyanine dyes are applicable. Among these, Ru complexes are preferable, and N719 dye and black dye are particularly preferable because they have a broad absorption spectrum in the visible light region.
Moreover, these pigment | dyes may be used independently or can also be used in mixture of 2 or more types.

基板２の上面には導電膜３が形成されている。この基板２の上面の導電膜は、好ましくはＦＴＯ（フッ素ドープ酸化錫）であるが、ＦＴＯ層以外にも、例えば、インジウム−スズ複合酸化物（ＩＴＯ）でもよい。   A conductive film 3 is formed on the upper surface of the substrate 2. The conductive film on the upper surface of the substrate 2 is preferably FTO (fluorine-doped tin oxide), but may be, for example, indium-tin composite oxide (ITO) other than the FTO layer.

正極側となる基板２の上面の導電膜３の上面には、電荷交換層（図１においては４。図２においては９）が形成されている。電荷交換層としては、白金（Ｐｔ）膜が好ましいが、白金（Ｐｔ）膜の代わりに、カーボン電極や導電性ポリマー等を用いることもできる。   A charge exchange layer (4 in FIG. 1 and 9 in FIG. 2) is formed on the upper surface of the conductive film 3 on the upper surface of the substrate 2 on the positive electrode side. As the charge exchange layer, a platinum (Pt) film is preferable, but a carbon electrode, a conductive polymer, or the like can be used instead of the platinum (Pt) film.

そして、コロイダルシリカ層５又はコロイダルシリカ含有電荷交換層９と、第一の光発電層６との間には、四方を封止材７によって囲まれた中に電解質８が封入されている。電解質８としては、従来の色素増感太陽電池で使用されるものであり、液体状、固体状、凝固体状、常温溶融塩状態のいずれのものであってもよい。   Between the colloidal silica layer 5 or the colloidal silica-containing charge exchange layer 9 and the first photovoltaic layer 6, an electrolyte 8 is enclosed in a four-sided area surrounded by a sealing material 7. The electrolyte 8 is used in a conventional dye-sensitized solar cell, and may be any of liquid, solid, solidified body, and room temperature molten salt.

電解質としては、例えば、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化セシウムなどの金属ヨウ化物とヨウ素の組み合わせや、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、イミダゾリウムヨーダイドなどの第４級アンモニウム化合物のヨウ素塩−ヨウ素の組み合わせ、あるいは前記ヨウ素、ヨウ素化合物のかわりに臭素化合物−臭素の組み合わせ、コバルト錯体の組み合わせ等でもよい。   Examples of the electrolyte include a combination of metal iodide such as lithium iodide, sodium iodide, potassium iodide, and cesium iodide and iodine, and a fourth one such as tetraalkylammonium iodide, pyridinium iodide, and imidazolium iodide. A combination of an iodine salt of a quaternary ammonium compound and iodine, or a combination of a bromine compound and bromine instead of the iodine or iodine compound, a combination of a cobalt complex, or the like may be used.

電解質がイオン性液体の場合は、特に溶媒を用いなくてもよい。電解質は、ゲル電解質、高分子電解質、固体電解質でもよく、また、電解質の代わりに有機電荷輸送物質を用いてもよい。   When the electrolyte is an ionic liquid, it is not necessary to use a solvent. The electrolyte may be a gel electrolyte, a polymer electrolyte, or a solid electrolyte, and an organic charge transport material may be used instead of the electrolyte.

電解質８が溶液状のものである場合の溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリルのようなニトリル系溶媒や、エチレンカーボネートのようなカーボネート系溶媒、エーテル系溶媒、などが挙げられる。   Examples of the solvent when the electrolyte 8 is in the form of a solution include nitrile solvents such as acetonitrile, methoxyacetonitrile, and propionitrile, carbonate solvents such as ethylene carbonate, and ether solvents.

実施例１及び２で用いられている電解質８は、具体的には、ＬｉＩを０．１ｍｏｌ、Ｉ２を０．０５ｍｏｌ、４−テトラ−ブチルピリジンを０．５ｍｏｌ、テトラブチルアンモニウムヨージドを０．５ｍｏｌ、アセトニトリル溶媒に添加したものである。 The electrolyte 8 used in Examples 1 and 2, specifically, 0.05 mol 0.1 mol, the I 2 and LiI, 4-tetra - butyl pyridine 0.5 mol, tetrabutylammonium iodide 0 .5 mol, added to acetonitrile solvent.

なお、本明細書における、単位面積当たりの最高出力値の評価方法は、次の通りである。
ＬＥＤライト（株式会社コスモテクノ社製）を用いて、基板１側から光を入射させ、ＣＥＭ社製照度計ＤＴ−１３０９で １０００ｌｕｘの値となる光を測定対象となる光発電素子に照射した。デジタルマルチメーターを用いて、測定対象となる光発電素子のＩ−Ｖ特性を測定し、短絡電流、開放電圧、形状因子ｆｆの値を得ると共に、単位面積当たりの最高出力値を導いた。 In addition, the evaluation method of the maximum output value per unit area in this specification is as follows.
Using an LED light (manufactured by Cosmo Techno Co., Ltd.), light was made incident from the substrate 1 side, and light having a value of 1000 lux was irradiated onto the photovoltaic device to be measured with a CEM illuminance meter DT-1309. Using a digital multimeter, the IV characteristics of the photovoltaic device to be measured were measured to obtain the values of short circuit current, open voltage, and form factor ff, and the maximum output value per unit area was derived.

以下、各実施例の特徴について図面を用いて説明する。なお、その他の部分については、上述した、実施例１及び２の共通事項に関する説明と同様である。   The features of each embodiment will be described below with reference to the drawings. In addition, about another part, it is the same as that of the description regarding the common matter of Example 1 and 2 mentioned above.

（実施例１）
図１は実施例１を説明する図である。図１においては、電荷交換層４の上には、コロイダルシリカを塗膜したコロイダルシリカ層５が形成されている。 Example 1
FIG. 1 is a diagram for explaining the first embodiment. In FIG. 1, a colloidal silica layer 5 coated with colloidal silica is formed on the charge exchange layer 4.

コロイダルシリカは、ＳｉＯ２又はその水和物のコロイドであり、粒径が数ｎｍ〜３００ｎｍの粒子である。コロイダルシリカは、表面処理や研磨剤、食品、化粧品用途等に汎用的に市販されている。 Colloidal silica is a colloid of SiO 2 or its hydrate, and is a particle having a particle size of several nm to 300 nm. Colloidal silica is commercially available for surface treatment, abrasives, foods, cosmetics and the like.

実施例１においては、市販されている透明導電膜付きガラス基板（例えば、旭硝子社製、ＴＣＯガラス基板ＶＵ膜）の上面に電荷交換層４として、白金（Ｐｔ）膜を形成し、その上面に、コロイダルシリカを塗膜して形成したコロイダルシリカ層５が設けられている。コロイダルシリカとしては、その形状や粒径について様々のものが市販されている。それらの中で、本発明に適用するには、形状は、球形度が高く、真球に近いものが好ましく、粒経は５ｎｍ〜１００ｎｍ、特に３０ｎｍ〜６０ｎｍのものが好ましいい。
一般的にコロイダルシリカは、５ｎｍ〜１０ｎｍにおいては電子の量子効果が高く、４０ｎｍ〜７０ｎｍにおいては光の量子効果が高い。
本実施例においては粒径が３０〜５０ｎｍのものであって、形状としては、真球に近いものを使用した。コロイダルシリカ層５の形成方法には、いくつかの方法があるが、本実施例においては、分散状態のコロイダルシリカを電荷交換層４上に塗布することによって、均一に分散された層を形成した。この方法によれば、シリカ自身が相互の分子間力によって、均質に白金（Ｐｔ）膜上に分散され、良質なコロイダルシリカ層５を得ることができる。また、コロイダルシリカ自体は、一般に市販されていることから、容易に入手が可能であり、簡便な方法で光発電素子を製造することができる。
他の要件等は、実施例１〜２の共通事項として説明した通りである。 In Example 1, a platinum (Pt) film is formed as the charge exchange layer 4 on the upper surface of a commercially available glass substrate with a transparent conductive film (for example, TCO glass substrate VU film manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), and the upper surface thereof is formed. A colloidal silica layer 5 formed by coating colloidal silica is provided. Various types of colloidal silica are commercially available for their shape and particle size. Among them, in order to apply to the present invention, the shape is preferably highly spherical and close to a true sphere, and the particle size is preferably 5 nm to 100 nm, particularly preferably 30 nm to 60 nm.
In general, colloidal silica has a high electron quantum effect at 5 nm to 10 nm and a high light quantum effect at 40 nm to 70 nm.
In this embodiment, the particle size is 30 to 50 nm, and the shape is close to a true sphere. There are several methods for forming the colloidal silica layer 5, but in this example, a uniformly dispersed layer was formed by applying the colloidal silica in a dispersed state on the charge exchange layer 4. . According to this method, the silica itself is uniformly dispersed on the platinum (Pt) film by the mutual intermolecular force, and a high-quality colloidal silica layer 5 can be obtained. Further, since colloidal silica itself is generally commercially available, it can be easily obtained, and a photovoltaic device can be produced by a simple method.
Other requirements and the like are as described as common items of the first and second embodiments.

この結果、表１に示すように、従来例と比較して、低廉な製造コストで、単位面積当たりの発電出力を大幅に改善することができた。

Figure 2017183418
As a result, as shown in Table 1, it was possible to significantly improve the power generation output per unit area at a low manufacturing cost as compared with the conventional example.
Figure 2017183418

実施例１においては、従来例と比較して、正極側電荷交換層上面にコロイダルシリカ層５を配置したことで、コロイダルシリカ層５において光の乱反射を誘発し、加えて光や電子の量子効果が極めて高まり、光発電効率が上昇したものと考えられる。   In Example 1, compared to the conventional example, the colloidal silica layer 5 is disposed on the upper surface of the positive electrode side charge exchange layer, thereby inducing irregular reflection of light in the colloidal silica layer 5 and, in addition, quantum effects of light and electrons. It is considered that the photovoltaic power generation efficiency has increased.

（実施例２）
図２は実施例２を説明する図である。図２においては、電荷交換層として、コロイダルシリカを含有した白金膜を用いている。 (Example 2)
FIG. 2 is a diagram for explaining the second embodiment. In FIG. 2, a platinum film containing colloidal silica is used as the charge exchange layer.

実施例２において用いられている透明導電膜付きガラス基板及びコロイダルシリカは実施例１において用いたものと同様である。
コロイダルシリカ含有電荷交換層９を形成するにあたっては、様々な手法が考えられるが、本実施例においては、塩化白金酸や白金ペーストにコロイダルシリカを混合し、焼結させる方法を採用している。つまり、電荷交換層の材料成分にコロイダルシリカを混入し、焼結することによって、電荷交換層内にコロイダルシリカを含有した電荷交換層を形成している。 The glass substrate with a transparent conductive film and colloidal silica used in Example 2 are the same as those used in Example 1.
Various methods are conceivable for forming the colloidal silica-containing charge exchange layer 9, but in this embodiment, a method of mixing and sintering colloidal silica in chloroplatinic acid or platinum paste is employed. That is, the charge exchange layer containing colloidal silica is formed in the charge exchange layer by mixing colloidal silica into the material component of the charge exchange layer and sintering it.

この結果、表２に示すように、実施例２においても、従来例に比較して、低廉な製造コストで、単位面積当たりの発電出力を大幅に改善することができた。

Figure 2017183418
As a result, as shown in Table 2, in Example 2, the power generation output per unit area could be greatly improved at a lower manufacturing cost than in the conventional example.
Figure 2017183418

実施例２においては、正極側の電荷交換層である白金（Ｐｔ）層内にも光が進入する。このため、白金層にコロイダルシリカを含有させることによって、コロイダルシリカ含有電荷交換層９内においてもコロイダルシリカによる光の乱反射を誘発し、加えて光や電子の量子効果が極めて高まり、光発電効率が上昇したものと考えられる。   In Example 2, light also enters the platinum (Pt) layer that is the charge exchange layer on the positive electrode side. For this reason, by incorporating colloidal silica in the platinum layer, irregular reflection of light by the colloidal silica is induced also in the colloidal silica-containing charge exchange layer 9, and in addition, the quantum effect of light and electrons is extremely enhanced, and the photovoltaic efficiency is increased. It is thought that it rose.

なお、本発明は、上記実施例１〜２に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、コロイダルシリカの粒子径、形状、膜厚は、適宜変更が可能である。
また、同様に、正極側電荷交換層の上面に配置したり、含有させるコロイダルシリカの量、密度、粒子径、形状等も適宜変更が可能である。
さらに、正極側に用いる透明導電膜付きガラス基板についても、実施例で用いているものに限定されるものではない。
この他、各実施例の一部について他の材料や構成の追加、削除、置換をすることも可能であることは言うまでもない。 In addition, this invention is not limited to the said Examples 1-2, A various change is possible. For example, the particle diameter, shape, and film thickness of colloidal silica can be changed as appropriate.
Similarly, the amount, density, particle size, shape, and the like of colloidal silica disposed on the upper surface of the positive electrode side charge exchange layer or contained can be appropriately changed.
Furthermore, the glass substrate with a transparent conductive film used on the positive electrode side is not limited to that used in the examples.
In addition, it goes without saying that other materials and configurations can be added, deleted, and replaced for a part of each embodiment.

１・・・基板（光入射側）
２・・・基板
３・・・導電膜
４・・・電荷交換層
５・・・コロイダルシリカ層
６・・・第一の光発電層
７・・・封止材
８・・・電解質
９・・・コロイダルシリカ含有電荷交換層 1 ... Substrate (light incident side)
2 ... substrate 3 ... conductive film 4 ... charge exchange layer 5 ... colloidal silica layer 6 ... first photovoltaic layer 7 ... sealing material 8 ... electrolyte 9 ... -Colloidal silica-containing charge exchange layer

Claims (5)

正極側の電荷交換層の上面に、コロイダルシリカ層を形成した光発電素子。   A photovoltaic device in which a colloidal silica layer is formed on the upper surface of the charge exchange layer on the positive electrode side. 正極側の電荷交換層内にコロイダルシリカを含有した光発電素子。   A photovoltaic device containing colloidal silica in the charge exchange layer on the positive electrode side. 請求項１または２に記載のコロイダルシリカは、粒径が３０ｎｍ〜６０ｎｍである光発電素子。   The colloidal silica according to claim 1 or 2, wherein the particle size is 30 nm to 60 nm. 正極側の電荷交換層の上面に、コロイダルシリカを塗布することによって、コロイダルシリカ層を形成する光発電素子の製造方法。   A method for producing a photovoltaic device, wherein a colloidal silica layer is formed by applying colloidal silica on the upper surface of the charge exchange layer on the positive electrode side. 正極側の電荷交換層を形成する際に、電荷交換層の材料成分にコロイダルシリカを混入し、焼結することによって、電荷交換層内にコロイダルシリカを含有した電荷交換層を形成する光発電素子の製造方法。   Photovoltaic element that forms a charge exchange layer containing colloidal silica in the charge exchange layer by mixing colloidal silica into the material component of the charge exchange layer and sintering it when forming the charge exchange layer on the positive electrode side Manufacturing method.
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