JP2018073983A - 色素増感型太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
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モジュールであって、
(1)透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルム上に色素増感剤を含有する酸化チタン層が形成された光電極が2個以上配列されており、
(2)前記透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルムは、対極と対向する面において、当該透明導電膜がエッチングにより除去されて、絶縁されており、
(3)対極は、透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルム上に、電気化学的触媒層がコーティングされており、
(4)前記対極を構成する透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルムは、前記光電極に
対向する面において、電気化学的触媒層と共に当該透明導電膜がエッチングにより除去されて、絶縁されており、
(5)前記光電極と対極とは、電気的に接続されており、
(6)前記光電極及び対極には、外部に電気を取り出すための接続部が設けられている、
ことを特徴とする色素増感型太陽電池モジュール。
前記2個以上で配列された光電極と対極との間で、同じ電解質層が使用されている、
ことを特徴とする前記項1に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
光電極の幅が、0.1mm〜5mmである
ことを特徴とする前記項1又は2に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
前記光電極は、対極と対向配置される側に、ブロック層が設けられ、更に当該ブロック層上に色素増感剤を含有する多孔質酸化チタン層が形成されており、
前記ブロック層は、酸化チタンの層、酸化アルミニウムの層、酸化ケイ素の層、酸化ジルコニウムの層、チタン酸ストロンチウムの層、酸化マグネシウムの層及び酸化ニオブの層からなる群から選ばれる少なくともの2つの層で構成され、必ず該ブロック層の透明導電膜上に酸化アルミニウムの層が形成されている、
ことを特徴とする前記項1〜3のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
前記ブロック層は、酸化チタンの層、酸化アルミニウムの層及び酸化ニオブの層からなる群から選ばれる少なくともの2つの層で構成される、
ことを特徴とする前記項4記載の色素増感型太陽電池モジュール。
前記酸化チタン層の形状は、長方形である、
ことを特徴とする前記項1〜5のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
前記電気化学的還元触媒層は、白金触媒層である、
ことを特徴とする前記項1〜6のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
前記電解質層を構成する電解液の注入孔が設けられている、
ことを特徴とする前記項1〜7のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
前記光電極側の透明導電性ガラス又は透明導電性フィルムは、反射防止膜加工されている、
ことを特徴とすることを前記項1〜7のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
前記光電極側の透明導電性ガラス又は透明導電性フィルムの光照射面に、更に反射防止フィルムが設けられている、
ことを前記項1〜9のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
前記光電極側に、更に集光装置が配置されている、
ことを特徴とする前記項1〜10のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。
更に冷却装置が配置されている、
ことを特徴とする前記項11に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
(1)透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルム上に色素増感剤を含有する酸化チタン層が形成された光電極が2個以上配列されており、
(2)前記透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルムは、対極と対向する面において、当該透明導電膜がエッチングにより除去されて、絶縁されており、
(3)対極は、透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルム上に、電気化学的触媒層がコーティングされており、
(4)前記対極を構成する透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルムは、前記光電極に
対向する面において、電気化学的触媒層と共に当該透明導電膜がエッチングにより除去されて、絶縁されており、
(5)前記光電極と対極とは、電気的に接続されており、
(6)前記光電極及び対極には、外部に電気を取り出すための接続部が設けられている、
ことを特徴とする。
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おり、光電極は、透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルム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。
透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルムは、対極と対向する面において、電気化学的触媒層と共に当該透明導電膜がエッチングにより除去されて、絶縁されているものを用いる。
光電極は、ブロック層が設けられ、更に当該ブロック層上に色素増感剤を含有する多孔質酸化チタン層が形成されていることが好ましい。
光電極は、透明導電膜上に、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。
光電極基板、対極をそれぞれ形成する透明導電膜ガラスや透明導電膜フィルム上の透明導電膜をエッチング処理することにより、パターニングされた長方形であることが好ましい。
直列接続を実施した場合、光電極基板の数に比例して、電圧値は増加することになり、発電量は向上する。
光電極は、エッチング処理することにて1枚の透明導電膜ガラス若しくは透明導電膜フィルム材料に絶縁層を介在して複数の透明導電膜が形成された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モジュールでは、光電極の透明導電性ガラス又は透明導電性フィルムは、反射防止膜加工されていることが好ましい。光電極側は、透明導電性ガラス又は透明導電性フィルムの光照射面に、更に反射防止フィルムが設けられていることが好ましい。
色素増感型太陽電池モジュールでは、光電極と対極とが電解質層を介して対向配置されており、対極は、透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルム上に、電気化学的触媒層がコーティングされており、前記透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルムは、前記絶縁材に対向する面において、電気化学的触媒層と共に当該透明導電膜がエッチングにより除去されて、絶縁されている。
色素増感型太陽電池モジュールでは、2個以上で配列された光電極と対極と間で、同じ電解質層が使用されていることが好ましい。
色素増感型太陽電池モジュールでは、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。
本色素増感型太陽電池では、集光装置が光電極側に配置されているものである。
集光装置にて光が収束することにて発生する色素増感太陽電池自身が熱を持つために、色素増感太陽電池の耐久性が損なわれる恐れがあるために、冷却装置を設けることが好ましい。
本発明の色素増感型太陽電池モジュールは、光電極と対極との間にスペーサーを介して、対向配置させて、光電極及び対極間に電解質層を封入する。
(1)光電極の作製
9mm×50 mm、11mm×50 mm、13mm×50 mm、15mm×50mm、20mm×50 mmのFTO(Fluorine Tin Oxide)蒸着ガラス板(旭硝子製)を光電極として用いて、色素増感型太陽電池を作製した。
0.12cm2(0.3 mm×40 mm)
0.2cm2(0.5 mm×40 mm)
0.4cm2(1 mm×40 mm)
0.8cm2(2 mm×40 mm)
1.2cm2(3 mm×40 mm)
2.0cm2(5 mm×40 mm)
4.0cm2(10 mm×40 mm)
これら塗布面積はセルサイズである。
対極としては、FTOガラス板(旭硝子製)を溶剤にてアセトン、エタノールにて洗浄、乾燥させた後、白金を電子ビーム蒸着にて1nm蒸着した。
0.01 M I2(ヨウ素)、0.02 M LiI(ヨウ化リチウム)、0.24 M DMPII(1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide)、1.0M TBP(tert-ブチルピリジン)をアセトニトリル中(和光純薬製工業(株)製)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)。
セルサイズ(塗布面積)を変化させた色素増感太陽電池について、光電変換効率の評価を行った結果を表-1に示した。
(1)光電極の作製
20mm×50 mmのFTO(Fluorine Tin Oxide)蒸着ガラス板(旭硝子製)を光電極として用いて、色素増感型太陽電池を作製した。
対極としては、FTO(Fluorine Tin Oxide)蒸着ガラス板(旭硝子製)を溶剤にてアセトン、エタノールにて洗浄、乾燥させた後、白金を電子ビーム蒸着にて1nm蒸着した。
0.01 M I2(ヨウ素)、0.02 M LiI(ヨウ化リチウム)、0.24 M DMPII(1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide)、1.0M TBP(tert-ブチルピリジン)をアセトニトリル中(和光純薬製工業(株)製)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)。
2直列色素増感太陽電池モジュールについて、光電変換効率の評価を行った結果を表-2に示した。
2. ガラス基板
3. 透明導電膜
4. 電気化学的還元触媒層
5. 電解質
6. 電解質注入孔
7. 封止剤
8. スペーサー
9. 接続配線
10. 外部接続配線
Claims (12)
- 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モジュールであって、
(1)透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルム上に色素増感剤を含有する酸化チタン層が形成された光電極が2個以上配列されており、
(2)前記透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルムは、対極と対向する面において、当該透明導電膜がエッチングにより除去されて、絶縁されており、
(3)対極は、透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルム上に、電気化学的触媒層がコーティングされており、
(4)前記対極を構成する透明導電膜ガラス又は透明導電膜フィルムは、前記光電極に
対向する面において、電気化学的触媒層と共に当該透明導電膜がエッチングにより除去されて、絶縁されており、
(5)前記光電極と対極とは、電気的に接続されており、
(6)前記光電極及び対極には、外部に電気を取り出すための接続部が設けられている、
ことを特徴とする色素増感型太陽電池モジュール。 - 前記2個以上で配列された光電極と対極との間で、同じ電解質層が使用されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の色素増感型太陽電池モジュール。 - 光電極の幅が、0.1mm〜5mmである
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の色素増感型太陽電池モジュール。 - 前記光電極は、対極と対向配置される側に、ブロック層が設けられ、更に当該ブロック層上に色素増感剤を含有する多孔質酸化チタン層が形成されており、
前記ブロック層は、酸化チタンの層、酸化アルミニウムの層、酸化ケイ素の層、酸化ジルコニウムの層、チタン酸ストロンチウムの層、酸化マグネシウムの層及び酸化ニオブの層からなる群から選ばれる少なくともの2つの層で構成され、必ず該ブロック層の透明導電膜上に酸化アルミニウムの層が形成されている、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。 - 前記ブロック層は、酸化チタンの層、酸化アルミニウムの層及び酸化ニオブの層からなる群から選ばれる少なくともの2つの層で構成される、
ことを特徴とする請求項4記載の色素増感型太陽電池モジュール。 - 前記酸化チタン層の形状は、長方形である、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。 - 前記電気化学的還元触媒層は、白金触媒層である、
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。 - 前記電解質層を構成する電解液の注入孔が設けられている、
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。 - 前記光電極側の透明導電性ガラス又は透明導電性フィルムは、反射防止膜加工されている、
ことを特徴とすることを請求項1〜7のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。 - 前記光電極側の透明導電性ガラス又は透明導電性フィルムの光照射面に、更に反射防止フィルムが設けられている、
ことを請求項1〜9のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。 - 前記光電極側に、更に集光装置が配置されている、
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の色素増感型太陽電池モジュール。 - 更に冷却装置が配置されている、
ことを特徴とする請求項11に記載の色素増感型太陽電池モジュール。
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