JP4759984B2 - Electrode substrate for dye-sensitized solar cell, method for producing the same, and dye-sensitized solar cell - Google Patents

Electrode substrate for dye-sensitized solar cell, method for producing the same, and dye-sensitized solar cell Download PDF

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Description

本発明は、色素増感型太陽電池用電極基板及びその製造方法並びに色素増感型太陽電池に関する。   The present invention relates to an electrode substrate for a dye-sensitized solar cell, a method for producing the same, and a dye-sensitized solar cell.

太陽光発電システムは、化石燃料や核燃料を用いた発電システムに比べて周囲の環境に及ぼす負荷が小さく、また、省資源化を図り易いことから、今日ではその利用が拡大している。   The use of solar power generation systems is increasing today because the load on the surrounding environment is small compared to power generation systems using fossil fuels and nuclear fuel, and it is easy to save resources.

太陽光発電システムに使用される太陽電池は、光エネルギーを電気エネルギーに直接変換することができる光電変換素子である。このような太陽電池には、シリコン太陽電池、化合物半導体太陽電池(ガリウムヒ素太陽電池、インジウムリン太陽電池、CIS(銅インジウムセレン)型太陽電池等)、色素増感型太陽電池等があり、これらの太陽電池のうち、シリコン太陽電池は民生用の太陽電池として既に広く利用されている。また、近年では、シリコン太陽電池に比べても低コスト化が容易な色素増感型太陽電池に対する注目が高まっている。   A solar cell used in a photovoltaic power generation system is a photoelectric conversion element that can directly convert light energy into electrical energy. Such solar cells include silicon solar cells, compound semiconductor solar cells (gallium arsenide solar cells, indium phosphide solar cells, CIS (copper indium selenium) solar cells, etc.), dye-sensitized solar cells, etc. Of these solar cells, silicon solar cells are already widely used as consumer solar cells. In recent years, attention has been focused on dye-sensitized solar cells that can be easily reduced in cost compared to silicon solar cells.

図5は、代表的な色素増感型太陽電池(グレッツェル・セル)の断面構造を示す概略図である。図示の色素増感型太陽電池150は、I /I レドックス対を含有した電解質溶液からなる電解質層105を1対の電極基板120、130で挟持した構造を有する湿式太陽電池である。 FIG. 5 is a schematic view showing a cross-sectional structure of a typical dye-sensitized solar cell (Gretzel cell). Dye-sensitized solar cell 150 shown, I - / I 3 - is a wet solar cell having a structure which sandwiches an electrolyte layer 105 made of an electrolyte solution containing a redox couple at a pair of electrode substrates 120 and 130.

電極基板120は、透明基板111と、その片面に形成された透明導電膜(フッ素ドープ酸化スズ膜)113と、その上に形成された多孔質半導体層(多孔質酸化チタン薄膜)115とを有している。多孔質半導体層115はゾルゲル法によって形成されたものであり、多数のアナターゼ型酸化チタン微粒子の焼結体である。この多孔質半導体層115の表面には、ルテニウム(Ru)錯体の1種からなる色素117が吸着されている。色素117の吸収波長域は、酸化チタンの吸収波長域よりも長波長側にまで及んでおり、色素117を光励起したときの電子のエネルギー準位は、酸化チタンの伝導帯端の位置よりも高い。図5においては、便宜上、色素117を1つの層として描いている。一方、電極基板130は、透明基板121と、その片面に形成された透明導電膜(フッ素ドープ酸化スズ膜)123と、その上に形成された白金薄膜125とを有している。電極基板120中の透明導電膜113と電極基板130中の透明導電膜123とは、リード線135a、135bによって負荷140に接続されている。   The electrode substrate 120 includes a transparent substrate 111, a transparent conductive film (fluorine-doped tin oxide film) 113 formed on one surface thereof, and a porous semiconductor layer (porous titanium oxide thin film) 115 formed thereon. is doing. The porous semiconductor layer 115 is formed by a sol-gel method, and is a sintered body of a large number of anatase-type titanium oxide fine particles. On the surface of the porous semiconductor layer 115, a dye 117 made of one kind of ruthenium (Ru) complex is adsorbed. The absorption wavelength region of the dye 117 extends to a longer wavelength side than the absorption wavelength region of titanium oxide, and the energy level of electrons when the dye 117 is photoexcited is higher than the position of the conduction band edge of titanium oxide. . In FIG. 5, the dye 117 is drawn as one layer for convenience. On the other hand, the electrode substrate 130 includes a transparent substrate 121, a transparent conductive film (fluorine-doped tin oxide film) 123 formed on one surface thereof, and a platinum thin film 125 formed thereon. The transparent conductive film 113 in the electrode substrate 120 and the transparent conductive film 123 in the electrode substrate 130 are connected to the load 140 by lead wires 135a and 135b.

色素増感型太陽電池150に色素117の吸収波長域内の光を照射すると、色素117が励起状態となり、光励起された電子(e)が多孔質半導体層115に注入される。電子(e)を失った色素117は、電解質層105中のI /I レドックス対から電子を奪って(Iと反応してI を生じて)、元の状態に戻る。一方、多孔質半導体層115に注入された電子(e)は透明導電膜113に移動し、更に、リード線135a、負荷140、及びリード線135bを介して電極基板130に達してI と反応し、Iを生じさせる。したがって、上記の光照射によって色素増感型太陽電池150には閉回路が形成される。この閉回路が形成されると、色素増感型太陽電池150は定常的に発電する。このように色素117を利用することにより、多孔質半導体層115の吸収波長域の光よりも更に長波長の光を利用して発電することが可能になるので、光電変換効率を高めることができる。なお、白金薄膜125は、電極基板130の導電性を上げる役割を果たす他に、I/I レドックス対のI がIに還元される際の触媒としての役割も果たす。 When the dye-sensitized solar cell 150 is irradiated with light within the absorption wavelength range of the dye 117, the dye 117 is excited, and photoexcited electrons (e ) are injected into the porous semiconductor layer 115. Electronic (e -) dye 117 lost in, I in the electrolyte layer 105 - / I 3 - from redox pairs deprive electrons (I - reacts with I 3 - to occur), return to the original state . On the other hand, the electrons (e ) injected into the porous semiconductor layer 115 move to the transparent conductive film 113 and further reach the electrode substrate 130 via the lead wire 135a, the load 140, and the lead wire 135b to reach I 3 −. To give I . Therefore, a closed circuit is formed in the dye-sensitized solar cell 150 by the light irradiation. When this closed circuit is formed, the dye-sensitized solar cell 150 generates power constantly. By using the dye 117 in this manner, it is possible to generate power using light having a longer wavelength than the light in the absorption wavelength region of the porous semiconductor layer 115, so that the photoelectric conversion efficiency can be increased. . Incidentally, the platinum thin film 125, the serving other to increase the conductivity of the electrode substrate 130, I - / I 3 - I 3 of the redox pair - is I - also serves as a catalyst as it is reduced to.

色素増感型太陽電池の研究開発は、主に光電変換効率の向上に主眼をおいてなされてきている。ゾルゲル法により多孔質半導体層を形成し、この多孔質半導体層に特定の色素を担持させると共に特定の電解質を用いることによって、比較的高い光電変換効率を有するものが得られている。   Research and development of dye-sensitized solar cells has mainly been focused on improving photoelectric conversion efficiency. By forming a porous semiconductor layer by a sol-gel method, supporting a specific dye on the porous semiconductor layer, and using a specific electrolyte, one having a relatively high photoelectric conversion efficiency is obtained.

また、例えば特許文献1には、半導体電極の下地となっている透明電極を、多数の孔部を有する金属膜と、この金属膜上に直接又は窒化ケイ素、窒化アルミニウム、ニッケル−クロムメタル等の層を介して形成されて前記の金属膜を覆う透明導電層とによって形成することで導電性を高め、これにより光電変換効率を向上させた色素増感型太陽電池が記載されている。また、特許文献1には、この多数の孔部を有する金属膜は、基板上に接着剤を介して銅箔等の薄い金属箔を貼付し、これをエッチングすることにより形成されることが記載されている。図6は、このような色素増感型太陽電池の断面構造の一例を示した概略図である。図6に示す色素増感型太陽電池160には、透明基板111の表面に、金属箔からなり孔部を有する金属膜114が接着剤116を介して設けられ、この金属膜114を覆うように透明導電膜113等が形成された電極基板122が設けられている。
特開2003−123858号公報(請求項21、第0021〜0045段及び第0047段)
Further, for example, in Patent Document 1, a transparent electrode serving as a base for a semiconductor electrode is formed by a metal film having a large number of holes, and directly or directly on the metal film, such as silicon nitride, aluminum nitride, nickel-chromium metal, etc. There is described a dye-sensitized solar cell in which conductivity is increased by forming a transparent conductive layer that is formed through a layer and covers the metal film, thereby improving photoelectric conversion efficiency. Patent Document 1 describes that the metal film having a large number of holes is formed by attaching a thin metal foil such as a copper foil to the substrate via an adhesive and etching it. Has been. FIG. 6 is a schematic view showing an example of a cross-sectional structure of such a dye-sensitized solar cell. In the dye-sensitized solar cell 160 shown in FIG. 6, a metal film 114 made of metal foil and having a hole is provided on the surface of the transparent substrate 111 with an adhesive 116, and covers the metal film 114. An electrode substrate 122 on which a transparent conductive film 113 and the like are formed is provided.
JP-A-2003-123858 (Claim 21, Stages 0021 to 0045 and Stage 0047)

しかしながら、上記のような金属膜114に使用される金属箔は数μmという比較的厚い膜厚を有するので、このような金属膜114を覆うように透明導電膜113を形成した場合には、金属膜114の孔部を反映して凹凸形状の透明導電膜113が形成される。したがって、この上に更に多孔質半導体層115と色素117を設けてなる電極基板122は、凹凸面を有するものとなってしまう。   However, since the metal foil used for the metal film 114 as described above has a relatively thick film thickness of several μm, when the transparent conductive film 113 is formed so as to cover the metal film 114, the metal foil A concave-convex transparent conductive film 113 is formed reflecting the hole portion of the film 114. Therefore, the electrode substrate 122 in which the porous semiconductor layer 115 and the dye 117 are further provided thereon has an uneven surface.

色素増感型太陽電池において、電解質層の厚さは、内部抵抗を低くする観点から、短絡を生じない限りできるだけ薄いことが好ましい。しかし、上記のような凹凸面を有する電極基板122を用いて色素増感型太陽電池160を形成した場合には、電極基板122、130の間に形成される電解質層105の層厚を均一にすることができず、電解質層105に層厚の厚い部位が形成されてしまっていた。したがって、このような層厚の厚い部位では内部抵抗が高くなり、その結果、この色素増感型太陽電池160の光電変換効率が低くなってしまうという問題があった。   In the dye-sensitized solar cell, the thickness of the electrolyte layer is preferably as thin as possible unless a short circuit occurs from the viewpoint of reducing the internal resistance. However, when the dye-sensitized solar cell 160 is formed using the electrode substrate 122 having the uneven surface as described above, the thickness of the electrolyte layer 105 formed between the electrode substrates 122 and 130 is made uniform. Therefore, a thick portion of the electrolyte layer 105 has been formed. Accordingly, there is a problem that the internal resistance becomes high in such a thick part, and as a result, the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell 160 is lowered.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、内部抵抗が低く光電変換効率が高い色素増感型太陽電池を提供できる色素増感型太陽電池用電極基板、その製造方法及び色素増感型太陽電池を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a dye-sensitized solar cell electrode substrate capable of providing a dye-sensitized solar cell with low internal resistance and high photoelectric conversion efficiency, The manufacturing method and a dye-sensitized solar cell are provided.

上述の課題を解決するための本発明の色素増感型太陽電池用電極基板は、透明基材と、該透明基材の片面に形成された透明電極と、多数の半導体微粒子を用いて前記透明電極上に形成された多孔質半導体電極と、該多孔質半導体電極を形成している半導体微粒子の表面に担持された色素とを有する色素増感型太陽電池用電極基板であって、前記透明電極は、多数の細線を組み合わせた形状を呈して多数の開口部を有する金属製の第1導電層と、該第1導電層の開口部に埋設されて該第1導電層を平坦又はほぼ平坦にする平坦化透明層と、前記第1導電層と前記平坦化透明層との上に形成された金属酸化物製の第2導電層とを含むことを特徴とする。   The electrode substrate for a dye-sensitized solar cell of the present invention for solving the above-mentioned problems is a transparent base material, a transparent electrode formed on one side of the transparent base material, and a plurality of semiconductor fine particles. An electrode substrate for a dye-sensitized solar cell, comprising: a porous semiconductor electrode formed on an electrode; and a dye supported on the surface of semiconductor fine particles forming the porous semiconductor electrode, wherein the transparent electrode The first conductive layer made of metal having a number of openings with a combination of a number of fine wires, and the first conductive layer is flattened or substantially flat by being embedded in the openings of the first conductive layer. And a second conductive layer made of a metal oxide formed on the first conductive layer and the flattened transparent layer.

ここで、本明細書でいう「第1導電層を平坦又はほぼ平坦にする」とは、第1導電層の開口部に上記の平坦化透明層を埋設して、当該平坦化透明層の上面と第1導電層(ただし、開口部を除く。)の上面とを同じレベル又はほぼ同じレベルにすることを意味する。   Here, “flattening or substantially flattening the first conductive layer” as used in this specification means that the above-described flattened transparent layer is embedded in the opening of the first conductive layer, and the upper surface of the flattened transparent layer. And the upper surface of the first conductive layer (excluding the opening) are at the same level or substantially the same level.

この発明によれば、平坦化透明層により第1導電層が平坦化されているので、その上に設けられる第2導電層や多孔質半導体電極等は平坦な層になり、表面に凹凸のない色素増感型太陽電池用電極基板を得ることができる。その結果、この電極基板を用いた色素増感型太陽電池を作製する場合に、電極基板間に設ける電解質層の層厚を一様に薄くすることができるので、色素増感型太陽電池の内部抵抗が低くなり、光電変換効率が向上する。   According to this invention, since the first conductive layer is flattened by the flattening transparent layer, the second conductive layer, the porous semiconductor electrode, and the like provided on the first conductive layer are flat and have no irregularities on the surface. A dye-sensitized solar cell electrode substrate can be obtained. As a result, when producing a dye-sensitized solar cell using this electrode substrate, the thickness of the electrolyte layer provided between the electrode substrates can be reduced uniformly. Resistance becomes low and photoelectric conversion efficiency improves.

本発明の色素増感型太陽電池用電極基板においては、(1)前記透明電極が前記透明基材の片面に形成された接着剤層を更に含み、前記第1導電層が金属箔であり、前記接着剤層によって前記第1導電層が前記透明基材に貼付されていること、(2)前記平坦化透明層が、前記第1導電層の開口部に隙間なく埋設されていることが好ましい。   In the dye-sensitized solar cell electrode substrate of the present invention, (1) the transparent electrode further includes an adhesive layer formed on one side of the transparent substrate, and the first conductive layer is a metal foil, Preferably, the first conductive layer is affixed to the transparent substrate by the adhesive layer, and (2) the flattened transparent layer is embedded in the opening of the first conductive layer without a gap. .

本発明の色素増感型太陽電池用電極基板においては、前記透明基材が透明樹脂フィルムであり、前記第1導電層の外表面が、電気めっき、無電解めっき又は化成処理によって形成された腐食防止層で覆われており、前記平坦化透明層が、外表面を前記腐食防止層で覆われた前記第1導電層を平坦又はほぼ平坦にしていることが好ましい。この色素増感型太陽電池用電極基板においては、前記腐食防止層の外表面が、クロメート処理されて表面処理層となっていることによって形成された表面処理層を含むことが好ましい。   In the dye-sensitized solar cell electrode substrate of the present invention, the transparent base material is a transparent resin film, and the outer surface of the first conductive layer is formed by electroplating, electroless plating, or chemical conversion treatment. It is preferable that the flattened transparent layer is covered with a prevention layer, and the first conductive layer whose outer surface is covered with the corrosion prevention layer is made flat or substantially flat. In this dye-sensitized solar cell electrode substrate, it is preferable that the outer surface of the corrosion-preventing layer includes a surface treatment layer formed by a chromate treatment to form a surface treatment layer.

本発明の色素増感型太陽電池用電極基板においては、前記第1導電層が銅、ニッケル、又はステンレスで形成されていること、とすることができる。   In the dye-sensitized solar cell electrode substrate of the present invention, the first conductive layer may be made of copper, nickel, or stainless steel.

上記課題を達成する本発明の色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法は、透明基材と、該透明基材の片面に形成された透明電極と、多数の半導体微粒子を用いて前記透明電極上に形成された多孔質半導体電極と、該多孔質半導体電極を形成している半導体微粒子の表面に担持された色素とを有する色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法であって、多数の開口部が形成されて多数の細線を組み合わせた形状を呈する金属製の第1導電層が片面に形成された透明基材を用意する準備工程と、前記第1導電層の開口部に樹脂を埋設することにより、前記第1導電層を平坦又はほぼ平坦にする平坦化透明層を形成する平坦化透明層形成工程と、前記第1導電層と前記平坦化透明層との上に金属酸化物製の第2導電層を形成する第2導電層形成工程と、前記第2導電層上に多数の半導体微粒子を用いて多孔質半導体電極を形成する多孔質半導体電極形成工程と、前記多孔質半導体電極を形成している半導体微粒子の表面に色素を担持させる色素担持工程とを含むことを特徴する。   The method for producing an electrode substrate for a dye-sensitized solar cell according to the present invention that achieves the above-described object includes the transparent substrate, the transparent electrode formed on one side of the transparent substrate, and a large number of semiconductor fine particles. A method for producing a dye-sensitized solar cell electrode substrate, comprising: a porous semiconductor electrode formed on an electrode; and a dye supported on the surface of a semiconductor fine particle forming the porous semiconductor electrode, A preparation step of preparing a transparent base material having a metal first conductive layer formed on one side and having a shape in which a large number of openings are formed and a combination of a number of fine wires, and a resin in the openings of the first conductive layer A flattening transparent layer forming step of forming a flattening transparent layer to flatten or substantially flatten the first conductive layer, and metal oxide is formed on the first conductive layer and the flattening transparent layer. Second conductive layer forming process for forming a second conductive layer made of a product A porous semiconductor electrode forming step of forming a porous semiconductor electrode using a large number of semiconductor fine particles on the second conductive layer, and a dye is carried on the surface of the semiconductor fine particles forming the porous semiconductor electrode And a dye carrying step.

この発明によれば、前述した技術的効果を奏する本発明の色素増感型太陽電池用電極基板を製造することができる。   According to this invention, the electrode substrate for dye-sensitized solar cells of the present invention that exhibits the technical effects described above can be manufactured.

本発明の色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法においては、(A)前記準備工程が、片面に接着剤によって金属箔が貼付された透明基材を用意する第1サブ工程と、前記金属箔をパターニングして前記第1導電層を得る第2サブ工程とを含むこと、(B)前記平坦化透明層形成工程が、前記透明基材の前記第1導電層が形成された側の面に平坦化透明層形成用材料を塗布する第1サブ工程と、前記第1導電層の上面に前記平坦化透明層形成用材料が残存しないように、該平坦化透明層形成用材料が塗布された面を加圧し摺動する第2サブ工程とを含むこと、(C)前記平坦化透明層形成工程が、前記透明基材の前記第1導電層が形成された側の面に平坦化透明層形成用材料を塗布するのと同時に又はほぼ同時に、前記第1導電層の上面に前記平坦化透明層形成用材料が残存しないように、該平坦化透明層形成用材料が塗布された面を加圧し摺動する工程を含むこと、(D)前記透明基材として透明樹脂フィルムを用い、前記準備工程と前記平坦化透明層形成工程との間に、前記透明樹脂フィルム上に、前記第1導電層の外表面を覆うようにして、色素増感型太陽電池用の電解質に対して耐食性を有する腐食防止層を電気めっき、無電解めっき、又は化成処理により形成する腐食防止層形成工程が含まれること、が好ましい。   In the method for producing an electrode substrate for a dye-sensitized solar cell according to the present invention, (A) the preparation step includes a first sub-step of preparing a transparent base material having a metal foil attached to one side with an adhesive; A second sub-step of patterning a metal foil to obtain the first conductive layer, and (B) the flattening transparent layer forming step on the side of the transparent substrate on which the first conductive layer is formed. A first sub-step of applying a flattening transparent layer forming material on the surface; and applying the flattening transparent layer forming material so that the flattening transparent layer forming material does not remain on the upper surface of the first conductive layer. A second sub-step of pressing and sliding the formed surface, and (C) the flattening transparent layer forming step is flattened on the surface of the transparent substrate on which the first conductive layer is formed. Simultaneously or substantially simultaneously with the application of the transparent layer forming material, the upper surface of the first conductive layer is applied. Including a step of pressing and sliding the surface coated with the flattening transparent layer forming material so that the flattening transparent layer forming material does not remain, (D) a transparent resin film as the transparent base material Use the electrolyte for a dye-sensitized solar cell so as to cover the outer surface of the first conductive layer on the transparent resin film between the preparation step and the flattening transparent layer forming step. It is preferable that a corrosion prevention layer forming step of forming a corrosion prevention layer having corrosion resistance by electroplating, electroless plating, or chemical conversion treatment is included.

また、(B)に記載の発明においては、前記平坦化透明層形成工程が、前記第2サブ工程の後に、前記平坦化透明層形成用材料が塗布された面をプレスする第3サブ工程を含むことが好ましい。(C)に記載の発明においては、前記平坦化透明層形成工程が、前記加圧し摺動する工程の後に、前記平坦化透明層形成用材料が塗布された面をプレスする工程を含むことが好ましい。(D)に記載の発明においては、前記腐食防止層形成工程が、前記腐食防止層にクロメート処理を施す表面処理工程を含むことが好ましい。   In the invention described in (B), the flattening transparent layer forming step may include a third substep of pressing the surface on which the flattening transparent layer forming material is applied after the second substep. It is preferable to include. In the invention described in (C), the flattening transparent layer forming step may include a step of pressing the surface coated with the flattening transparent layer forming material after the pressurizing and sliding step. preferable. In the invention described in (D), it is preferable that the corrosion prevention layer forming step includes a surface treatment step of performing chromate treatment on the corrosion prevention layer.

そして、本発明の色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法においては、(E)前記第1導電層を銅、ニッケル、又はステンレスで形成すること、とすることができる。   And in the manufacturing method of the electrode substrate for dye-sensitized solar cells of this invention, it can be set as (E) a said 1st conductive layer being formed with copper, nickel, or stainless steel.

上記課題を解決するための本発明の色素増感型太陽電池は、多孔質半導体電極を形成している半導体微粒子の表面に色素が担持された多孔質半導体電極を有する第1の電極基板と、該第1の電極基板に対向して配置された第2の電極基板と、前記第1の電極基板と前記第2の電極基板との間に介在する電解質層とを備えた色素増感型太陽電池であって、前記第1の電極基板が上記の色素増感型太陽電池用電極基板であることを特徴とする。   The dye-sensitized solar cell of the present invention for solving the above-mentioned problems is a first electrode substrate having a porous semiconductor electrode in which a dye is supported on the surface of semiconductor fine particles forming a porous semiconductor electrode; A dye-sensitized solar comprising a second electrode substrate disposed opposite to the first electrode substrate, and an electrolyte layer interposed between the first electrode substrate and the second electrode substrate A battery is characterized in that the first electrode substrate is the electrode substrate for a dye-sensitized solar cell described above.

この発明によれば、第1の電極基板として上述のような表面に凹凸のない本発明の色素増感型太陽電池用電極基板を用いているので、電極基板間に設けられる電解質層の層厚を一様に薄くすることができる。その結果、内部抵抗が低く光電変換効率が高い色素増感型太陽電池を得ることができる。   According to this invention, since the electrode substrate for a dye-sensitized solar cell of the present invention having no unevenness on the surface as described above is used as the first electrode substrate, the layer thickness of the electrolyte layer provided between the electrode substrates Can be thinned uniformly. As a result, a dye-sensitized solar cell with low internal resistance and high photoelectric conversion efficiency can be obtained.

本発明の色素増感型太陽電池用電極基板によれば、光電変換効率が高く、実用的な色素増感型太陽電池を容易に得ることができる色素増感型太陽電池用電極基板となる。   According to the dye-sensitized solar cell electrode substrate of the present invention, a dye-sensitized solar cell electrode substrate having high photoelectric conversion efficiency and capable of easily obtaining a practical dye-sensitized solar cell.

本発明の色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法によれば、上述した本発明の色素増感型太陽電池用電極基板を容易に得ることができる。   According to the method for producing a dye-sensitized solar cell electrode substrate of the present invention, the above-described dye-sensitized solar cell electrode substrate of the present invention can be easily obtained.

本発明の色素増感型太陽電池によれば、多孔質半導体電極を有する第1の電極基板として、上述した本発明の色素増感型太陽電池用電極基板を用いているので、光電変換効率が高くなる。   According to the dye-sensitized solar cell of the present invention, since the above-described electrode substrate for a dye-sensitized solar cell of the present invention is used as the first electrode substrate having a porous semiconductor electrode, the photoelectric conversion efficiency is high. Get higher.

以下、本発明の色素増感型太陽電池用電極基板及びその製造方法、並びに色素増感型太陽電池の形態について、図面を参照しつつ順次説明する。   Hereinafter, the dye-sensitized solar cell electrode substrate of the present invention, the method for producing the same, and the form of the dye-sensitized solar cell will be sequentially described with reference to the drawings.

<色素増感型太陽電池用電極基板及びその製造方法>
図1は、本発明の色素増感型太陽電池用電極基板の基本的な断面構造の一例を示す概略図である。図示の色素増感型太陽電池用電極基板20(以下、「電極基板20」と称する。)では、透明基材1の片面に、接着剤層5と第1導電層6と平坦化透明層7と第2導電層8とを含む透明電極10が形成され、この透明電極10上に多孔質半導体電極15が形成されている。また、多孔質半導体電極15を形成する半導体微粒子15aの表面には色素17が担持されている。なお、図1においては、便宜上、色素17を1つの層として描いている。以下、電極基板20及びその製造方法について詳述する。
<Electrode substrate for dye-sensitized solar cell and method for producing the same>
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a basic cross-sectional structure of an electrode substrate for a dye-sensitized solar cell of the present invention. In the illustrated dye-sensitized solar cell electrode substrate 20 (hereinafter referred to as “electrode substrate 20”), the adhesive layer 5, the first conductive layer 6, and the planarized transparent layer 7 are formed on one surface of the transparent substrate 1. And the second conductive layer 8 are formed, and a porous semiconductor electrode 15 is formed on the transparent electrode 10. A dye 17 is supported on the surface of the semiconductor fine particles 15 a forming the porous semiconductor electrode 15. In FIG. 1, the dye 17 is drawn as one layer for convenience. Hereinafter, the electrode substrate 20 and the manufacturing method thereof will be described in detail.

(1)透明基材:
透明基材1は、紫外域から赤外域に亘る波長域中の所望の波長域の光を平均値で概ね85%以上透過させ、かつ、所望の耐光性及び耐候性を有するものであることが好ましく、無機材料又は有機材料を用いて、また必要に応じて各種の添加剤を併用して、種々の方法により形成することができる。上記の「所望の波長域」は、多孔質半導体電極15及び色素17それぞれの吸収波長域を勘案して、適宜選定可能である。
(1) Transparent substrate:
The transparent substrate 1 transmits light in a desired wavelength region in the wavelength region ranging from the ultraviolet region to the infrared region in an average value of approximately 85% or more, and has desired light resistance and weather resistance. Preferably, it can be formed by various methods using an inorganic material or an organic material, and optionally using various additives. The above-mentioned “desired wavelength range” can be appropriately selected in consideration of the absorption wavelength ranges of the porous semiconductor electrode 15 and the dye 17.

透明基材1としては、石英ガラス、パイレックス(登録商標)、合成石英板等の透明で可撓性のないリジット材(硬質材)を用いることもできるが、可撓性の高い色素増感型太陽電池を得るという観点からは、透明ガラスシート又は透明樹脂フィルムを用いることが好ましく、特に透明樹脂フィルムを用いることが好ましい。   As the transparent substrate 1, a transparent and inflexible rigid material (hard material) such as quartz glass, Pyrex (registered trademark), synthetic quartz plate, or the like can be used. From the viewpoint of obtaining a solar cell, it is preferable to use a transparent glass sheet or a transparent resin film, and it is particularly preferable to use a transparent resin film.

上記の透明樹脂フィルムとしては、例えば、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体フィルム、ポリエーテルサルフォン(PES)フィルム、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)フィルム、ポリエーテルイミド(PEI)フィルム、ポリイミド(PI)フィルム、ポリエステルナフタレート(PEN)フィルム、ポリカーボネート(PC)フィルム、環状ポリオレフィンフィルム等を用いることができる。電極基板20の製造コストを抑えるという観点からは、エンジニアリングプラスチックのような比較的高価な樹脂材料で形成されたものよりも、比較的安価な樹脂材料で形成されたものが好ましい。   Examples of the transparent resin film include biaxially stretched polyethylene terephthalate (PET) film, ethylene / tetrafluoroethylene copolymer film, polyethersulfone (PES) film, polyetheretherketone (PEEK) film, and polyether. An imide (PEI) film, a polyimide (PI) film, a polyester naphthalate (PEN) film, a polycarbonate (PC) film, a cyclic polyolefin film, or the like can be used. From the viewpoint of reducing the manufacturing cost of the electrode substrate 20, those formed of a relatively inexpensive resin material are preferable to those formed of a relatively expensive resin material such as engineering plastic.

透明基材1として透明樹脂フィルムを用いる場合、その厚さは、電極基板20を用いて作製される色素増感型太陽電池の用途等に応じて、概ね15〜500μmの範囲内で適宜選定可能である。   When a transparent resin film is used as the transparent substrate 1, the thickness can be appropriately selected within a range of approximately 15 to 500 μm depending on the use of a dye-sensitized solar cell produced using the electrode substrate 20. It is.

なお、多孔質半導体電極15を形成する際には透明基材1も加熱されるので、透明基材1の材料及び厚さを選定するにあたっては、あわせてその耐熱性を考慮することが好ましい。   In addition, since the transparent base material 1 is also heated when forming the porous semiconductor electrode 15, when selecting the material and thickness of the transparent base material 1, it is preferable to consider the heat resistance together.

(2)透明電極:
透明電極10は、電極基板20を用いて作製された色素増感型太陽電池に所望の波長域の光が照射されたときに、多孔質半導体電極15からキャリア(電子)を受け取るもの、又は、多孔質半導体電極15にキャリア(正孔)を伝えるものであり、この透明電極10は、上記の「所望波長域」の光を概ね80%以上透過させるものであることが好ましい。
(2) Transparent electrode:
The transparent electrode 10 receives a carrier (electron) from the porous semiconductor electrode 15 when a dye-sensitized solar cell manufactured using the electrode substrate 20 is irradiated with light in a desired wavelength range, or Carriers (holes) are transmitted to the porous semiconductor electrode 15, and the transparent electrode 10 preferably transmits 80% or more of the light in the “desired wavelength region”.

図示の透明電極10は、透明基材1の片面に形成された接着剤層5と、接着剤層5によって透明基材1に貼付され開口部を有する第1導電層6と、第1導電層6の開口部に埋設された平面化透明層7と、第1導電層6と平面化透明層7とを覆う第2導電層8とを含んでいる。   The illustrated transparent electrode 10 includes an adhesive layer 5 formed on one side of the transparent substrate 1, a first conductive layer 6 having an opening attached to the transparent substrate 1 by the adhesive layer 5, and a first conductive layer. 6 includes a planarized transparent layer 7 embedded in the opening 6 and a second conductive layer 8 covering the first conductive layer 6 and the planarized transparent layer 7.

接着剤層5は、主に金属箔(圧延金属箔や電解金属箔等)をパターニングして第1導電層6を形成する際に使用されるものである。例えば第1導電層の形成に金属蒸着膜を用いる場合には、接着剤層5を省略することができる。   The adhesive layer 5 is mainly used when the first conductive layer 6 is formed by patterning a metal foil (rolled metal foil, electrolytic metal foil or the like). For example, when a metal vapor deposition film is used for forming the first conductive layer, the adhesive layer 5 can be omitted.

この接着剤層5は、(i)透明電極10の光透過率が所望の値となる光透過性を有していること、(ii)金属箔と透明基材を貼り合せた後に前記の金属箔をエッチングにより所望形状にパターニングして第1導電層6を形成する場合には、耐エッチング性を有していること、(iii)色素増感型太陽電池の製造過程で多孔質半導体電極15を形成する半導体微粒子表面に色素を担持させる際に使用される色素溶液に対して耐溶剤性を有していること、(iv)色素増感型太陽電池に使用される電解質に対する耐性(耐電解質性)を有していること、が好ましい。   The adhesive layer 5 has (i) a light transmittance that allows the light transmittance of the transparent electrode 10 to be a desired value, and (ii) the above metal after the metal foil and the transparent substrate are bonded together. When the first conductive layer 6 is formed by patterning the foil into a desired shape by etching, it has etching resistance, and (iii) the porous semiconductor electrode 15 in the process of manufacturing the dye-sensitized solar cell. (Iv) Resistance to electrolytes used in dye-sensitized solar cells (electrolyte resistance) Preferably).

このような要件を満たす接着剤層5の材料の具体例としては、アクリル系、エステル系、ウレタン系、フッ素系、ポリイミド系、エポキシ系、ポリウレタンエステル系、アクリルウレタン系等の接着剤が挙げられる。これらの接着剤は、紫外線硬化型であってもよいし、熱硬化型であってもよい。   Specific examples of the material of the adhesive layer 5 that satisfies such requirements include acrylic, ester, urethane, fluorine, polyimide, epoxy, polyurethane ester, and acrylic urethane adhesives. . These adhesives may be an ultraviolet curable type or a thermosetting type.

第1導電層6は、透明電極10の導電性を高めるためのものであり、多数の細線を組み合わせた形状を呈し、多数の開口部を有する金属製の導電層である。ここで、本発明でいう「金属製の導電層」とは、単体金属によって形成された導電層を含む他に、合金によって形成された導電層をも含むものとする。   The 1st conductive layer 6 is for improving the electroconductivity of the transparent electrode 10, and is a metal conductive layer which has the shape which combined many thin wires and has many opening parts. Here, the “metal conductive layer” in the present invention includes a conductive layer formed of an alloy in addition to a conductive layer formed of a single metal.

第1導電層6の平面視上の形状は、透明電極10の光透過率が所望の値となる範囲内で、例えば図2に示すような格子状の他、網目状、平行ストライプ状等、適宜選定可能である。また、第1導電層6の層厚は、電極基板20の光透過率及びシート抵抗が所望の値となる範囲内で適宜選定でき、概ね5〜50μmである。   The shape of the first conductive layer 6 in plan view is within a range in which the light transmittance of the transparent electrode 10 takes a desired value, for example, a lattice shape as shown in FIG. It can be selected as appropriate. Moreover, the layer thickness of the 1st conductive layer 6 can be suitably selected within the range from which the light transmittance of the electrode substrate 20 and sheet resistance become a desired value, and is about 5-50 micrometers in general.

第1導電層6の材料としては、導電性の高い透明電極10を得るという観点から、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、金(Au)、銀(Ag)、ステンレス、チタン(Ti)等の金属又は合金を用いることが好ましく、これらの中でも、導電性の高い材料である銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレス、チタン等を用いることが好ましい。また、電極基板20の製造コストを抑えるという観点からは、安価な金属である銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレスを用いることが好ましい。   As a material of the first conductive layer 6, from the viewpoint of obtaining a transparent electrode 10 having high conductivity, copper (Cu), iron (Fe), nickel (Ni), chromium (Cr), aluminum (Al), gold ( It is preferable to use a metal or alloy such as Au), silver (Ag), stainless steel, titanium (Ti), etc. Among them, copper, nickel, aluminum, stainless steel, titanium, etc., which are highly conductive materials, are used. preferable. Further, from the viewpoint of suppressing the manufacturing cost of the electrode substrate 20, it is preferable to use copper, nickel, aluminum, and stainless steel, which are inexpensive metals.

透明基材1に透明樹脂フィルムを使用した場合には、第1導電層6の材料として、純度が99.3%より高いアルミニウムを用いることが好ましい。純度が99.3%より高いアルミニウムは酸化され難いので、第1導電層6がこのような高純度のアルミニウムで形成されている場合には、透明基材1に透明樹脂フィルムを使用した電極基板を用いて色素像感型太陽電池を作製した際に、第1導電層6が電解質により腐食され難くなる。   When a transparent resin film is used for the transparent substrate 1, it is preferable to use aluminum having a purity higher than 99.3% as the material of the first conductive layer 6. Since aluminum having a purity of more than 99.3% is difficult to be oxidized, when the first conductive layer 6 is formed of such high-purity aluminum, an electrode substrate using a transparent resin film as the transparent substrate 1 When the dye image-sensitive solar cell is manufactured using, the first conductive layer 6 is hardly corroded by the electrolyte.

一般に、透明基材に耐熱性の低い透明樹脂フィルムを用いた場合には、第2導電層の形成温度をその耐熱温度以下にしなければならないことから、緻密な第2導電層を形成し難い。このような電極基板を用いた色素増感型太陽電池においては、電解質が第2導電層に浸透することにより第1導電層にまで達して第1導電層の金属を腐食させ、その性能が経時的に低下してしまうおそれがある。このとき、第1導電層6が腐食され難い高純度のアルミニウムで形成されていることにより、そのような問題が生じ難くなる。   In general, when a transparent resin film having low heat resistance is used for the transparent substrate, it is difficult to form a dense second conductive layer because the formation temperature of the second conductive layer must be lower than the heat resistant temperature. In the dye-sensitized solar cell using such an electrode substrate, the electrolyte penetrates into the second conductive layer, reaches the first conductive layer, corrodes the metal of the first conductive layer, and the performance is deteriorated over time. May be reduced. At this time, since the first conductive layer 6 is formed of high-purity aluminum that is not easily corroded, such a problem is less likely to occur.

また、第1導電層が99.3%より高い純度のアルミニウムで形成されている場合には、第1導電層の外表面(上面及び各側面)がクロメート処理されてクロメート処理層になっていることが好ましい。クロメート処理層が外表面に形成された第1導電層は、電極基板20を用いて色素増感型太陽電池を作製したときに、電解質に対する耐食性が更に向上する。また、第1導電層がアルミニウムで形成されていることにより、第1導電層とクロメート処理層との密着性を高めることができる。クロメート処理を行う際の条件は、透明基材(透明樹脂フィルム)1の耐熱性等に応じて、適宜選定される。第1導電層6をクロメート処理した場合には、クロメート処理によって形成されたクロメート処理層(図示しない。)が、第1導電層6と平坦化透明層7との間に介在することになる。   When the first conductive layer is made of aluminum having a purity higher than 99.3%, the outer surface (upper surface and each side surface) of the first conductive layer is chromated to form a chromated layer. It is preferable. The first conductive layer having the chromate treatment layer formed on the outer surface further improves the corrosion resistance to the electrolyte when a dye-sensitized solar cell is produced using the electrode substrate 20. Moreover, the adhesiveness of a 1st conductive layer and a chromate treatment layer can be improved because the 1st conductive layer is formed with aluminum. The conditions for the chromate treatment are appropriately selected according to the heat resistance of the transparent substrate (transparent resin film) 1 and the like. When the first conductive layer 6 is chromated, a chromate layer (not shown) formed by the chromate treatment is interposed between the first conductive layer 6 and the planarized transparent layer 7.

平坦化透明層7は、第1導電層6の開口部に埋設されている。すなわち、平坦化透明層7は第1導電層6の開口部に埋め込まれるように形成されており、第1導電層6を平坦化させて、凹凸面のない電極基板の作製に寄与する役割を有する。   The planarized transparent layer 7 is embedded in the opening of the first conductive layer 6. That is, the flattened transparent layer 7 is formed so as to be embedded in the opening of the first conductive layer 6 and plays a role of flattening the first conductive layer 6 and contributing to the production of an electrode substrate without an uneven surface. Have.

平坦化透明層7の材料としては、可視光に対して透明である樹脂であれば特に限定されず、例えば、アクリル系樹脂、エステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ウレタン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、フッ素系樹脂、又は、ポリイミド系樹脂樹脂を挙げることができる。フッ素系樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体からなるペルフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー(FEP)、テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエ−テルとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー(EPE)、テトラフルオロエチレンとエチレン又はプロピレンとのコポリマー(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂(PCTFE)、エチレンとクロロトリフルオロエチレンとのコポリマー(ECTFE)、フッ化ビニリデン系樹脂(PVDF)、又は、フッ化ビニル系樹脂(PVF)等を用いることができる。また、ポリイミド系樹脂としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、又は、ポリエーテルイミド等を挙げることができる。平坦化透明層7を形成する樹脂は、これらの樹脂の中でもアクリル系樹脂、エステル系樹脂、又は、ポリカーボネート系樹脂であることが好ましい。   The material of the flattened transparent layer 7 is not particularly limited as long as it is a resin that is transparent to visible light. For example, an acrylic resin, an ester resin, a polycarbonate resin, a urethane resin, a cyclic polyolefin resin, Examples thereof include polystyrene resin, fluorine resin, and polyimide resin resin. Examples of the fluororesin include polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy resin (PFA) made of a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether, copolymer of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene (FEP), tetra Copolymers of fluoroethylene, perfluoroalkyl vinyl ether and hexafluoropropylene (EPE), copolymers of tetrafluoroethylene and ethylene or propylene (ETFE), polychlorotrifluoroethylene resin (PCTFE), ethylene and chlorotrifluoroethylene (ECTFE), vinylidene fluoride resin (PVDF), vinyl fluoride resin (PVF), and the like can be used. In addition, examples of the polyimide resin include polyimide, polyamideimide, and polyetherimide. Among these resins, the resin that forms the flattened transparent layer 7 is preferably an acrylic resin, an ester resin, or a polycarbonate resin.

平坦化透明層7を形成する樹脂のガラス転移温度は、この電極基板20を用いた色素増感型太陽電池を実際に使用する際に必要とされる耐熱性を確保する観点からは、高いことが好ましい。また、後述するように、第1導電層6の開口部に平坦化透明層7を隙間なく形成させる観点からは、樹脂の柔軟性を確保するために、そのガラス転移温度は低いことが好ましい。具体的には、この樹脂のガラス転移温度は、40℃以上150℃以下であることが好ましく、50℃以上130℃以下であることがより好ましい。なお、ここでいうガラス転移温度は、示差走査熱量測定法(DSC測定法)で測定される値である。また、上記平坦化透明層7を形成する樹脂の重量平均分子量は、ガラス転移温度の場合と同様の観点から、500〜60万の範囲内であることが好ましく、1万〜40万であることがより好ましい。   The glass transition temperature of the resin forming the flattened transparent layer 7 is high from the viewpoint of ensuring the heat resistance required when the dye-sensitized solar cell using the electrode substrate 20 is actually used. Is preferred. As will be described later, from the viewpoint of forming the flattened transparent layer 7 in the opening of the first conductive layer 6 without any gap, the glass transition temperature is preferably low in order to ensure the flexibility of the resin. Specifically, the glass transition temperature of this resin is preferably 40 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, and more preferably 50 ° C. or higher and 130 ° C. or lower. In addition, the glass transition temperature here is a value measured by the differential scanning calorimetry (DSC measurement method). The weight average molecular weight of the resin forming the flattened transparent layer 7 is preferably in the range of 500 to 600,000, preferably 10,000 to 400,000, from the same viewpoint as in the case of the glass transition temperature. Is more preferable.

また、平坦化透明層7は、接着剤層5と同様に、(i)透明電極10の光透過率が所望の値となる光透過性を有していること、(ii)色素増感型太陽電池の製造過程で多孔質半導体電極15を形成する半導体微粒子表面に色素を担持させる際に使用される色素溶液に対して耐溶剤性を有していること、(iii)色素増感型太陽電池に使用される電解質に対して耐性(耐電解質性)を有していることが好ましい。   Further, like the adhesive layer 5, the flattened transparent layer 7 has (i) light transmittance with which the light transmittance of the transparent electrode 10 becomes a desired value, and (ii) a dye-sensitized type. (Iii) a dye-sensitized solar, having a solvent resistance to the dye solution used when the dye is supported on the surface of the semiconductor fine particles forming the porous semiconductor electrode 15 in the manufacturing process of the solar cell; It is preferable to have resistance (electrolyte resistance) to the electrolyte used in the battery.

平坦化透明層7の層厚は、第1導電層の層厚と同一又はほぼ同一である。平坦化透明層7がこのような層厚を有することにより、第1導電層を平坦化させることができる。また、平坦化透明層7は、第1導電層の開口部に隙間なく形成されていることが好ましい。   The layer thickness of the planarizing transparent layer 7 is the same as or substantially the same as the thickness of the first conductive layer. Since the planarizing transparent layer 7 has such a layer thickness, the first conductive layer can be planarized. Moreover, it is preferable that the planarizing transparent layer 7 is formed without a gap in the opening of the first conductive layer.

第2導電層8は、色素増感型太陽電池に所定の波長域の光が照射されたときに、多孔質半導体電極15からキャリア(電子)を受け取るもの、又は、多孔質半導体電極15にキャリア(正孔)を供給するものであり、種々の導電性金属酸化物を用いて形成することが可能である。第2導電層8は、第1導電層6と平坦化透明層7とを平面視上覆うように形成されている。   The second conductive layer 8 receives carriers (electrons) from the porous semiconductor electrode 15 when the dye-sensitized solar cell is irradiated with light in a predetermined wavelength range, or the porous semiconductor electrode 15 receives carriers. (Hole) is supplied and can be formed using various conductive metal oxides. The second conductive layer 8 is formed so as to cover the first conductive layer 6 and the planarized transparent layer 7 in plan view.

この第2導電層8は、光透過性及び導電性を考慮すると、酸化インジウムスズ(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ、酸化スズ、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化亜鉛(ZnO)等によって形成することが好ましく、これらの中でも、導電性及び光透過性の両方に優れた材料であるフッ素ドープ酸化スズ又はITOによって形成することが好ましい。第2導電層8の層厚は概ね0.1nm〜500nmの範囲内で適宜選定可能であり、そのシート抵抗は概ね15Ω/□以下のできるだけ低い値であることが好ましい。   The second conductive layer 8 is made of indium tin oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide, tin oxide, indium zinc oxide (IZO), zinc oxide (ZnO) or the like in consideration of light transmittance and conductivity. Among these, it is preferable to form by fluorine dope tin oxide or ITO which is a material excellent in both conductivity and light transmittance. The layer thickness of the second conductive layer 8 can be appropriately selected within a range of approximately 0.1 nm to 500 nm, and the sheet resistance is preferably as low as possible, approximately 15Ω / □ or less.

透明電極10は、多数の開口部を有する第1導電層6が片面に形成された透明基材1を用意する準備工程と、その開口部に平坦化透明層7を形成する平坦化透明層形成工程と、第1導電層6と平坦化透明層7との上に第2導電層8を形成する第2導電層形成工程とにより形成される。   The transparent electrode 10 includes a preparation step of preparing the transparent base material 1 having the first conductive layer 6 having a large number of openings formed on one side, and a flattened transparent layer formation for forming the flattened transparent layer 7 in the openings. And a second conductive layer forming step of forming the second conductive layer 8 on the first conductive layer 6 and the flattened transparent layer 7.

準備工程で用意する第1導電層6が設けられた透明基材1は、自ら製造してもよいし、他で製造されたものを購入してもよい。   The transparent substrate 1 provided with the first conductive layer 6 prepared in the preparation step may be manufactured by itself or may be purchased by others.

第1導電層6を自ら形成する場合は、第1導電層の元となる金属薄膜として金属箔を用いる場合と、金属蒸着膜を用いる場合とがある。   When the first conductive layer 6 is formed by itself, there are a case where a metal foil is used as a metal thin film which is a source of the first conductive layer and a case where a metal vapor deposition film is used.

第1導電層6の形成に金属箔を用いる場合は、透明基材1の片面に接着剤層5を形成し、その接着剤層5に金属箔を貼付し、その金属箔をパターニングすることにより第1導電層6を形成することができる。金属箔としては、圧延金属箔や電解金属箔等を用いることができ、特に安価な圧延金属箔を用いると製造コストを抑え易い。金属箔の貼付は、上述した接着剤を用いて、ドライラミネーション法、ウェットラミネーション法等の方法により行うことができる。   When a metal foil is used for forming the first conductive layer 6, the adhesive layer 5 is formed on one side of the transparent substrate 1, the metal foil is applied to the adhesive layer 5, and the metal foil is patterned. The first conductive layer 6 can be formed. As the metal foil, a rolled metal foil, an electrolytic metal foil, or the like can be used. In particular, when an inexpensive rolled metal foil is used, the manufacturing cost can be easily suppressed. The metal foil can be stuck by a method such as a dry lamination method or a wet lamination method using the above-described adhesive.

金属箔のパターニングとしては、例えばフォトリソグラフィーを利用して所望のパターン形状にエッチングする方法が挙げられる。フォトリソグラフィーを利用して第1導電層6を形成するにあたっては、例えば、レジスト塗布、プリベーク、露光(密着露光)処理、現像処理、及びポストベークを順次行ってレジストパターン(エッチングマスク)を形成し、このレジストパターン(エッチングマスク)を用いて酸化鉄や塩化第二鉄溶液等のエッチング液によるエッチングを行った後に、レジストパターン(マスク)の剥離、及びリンス処理をこの順番で行う。   Examples of the patterning of the metal foil include a method of etching into a desired pattern shape using photolithography, for example. In forming the first conductive layer 6 using photolithography, for example, resist coating, pre-baking, exposure (contact exposure) processing, development processing, and post-baking are sequentially performed to form a resist pattern (etching mask). After this resist pattern (etching mask) is used for etching with an etchant such as iron oxide or ferric chloride solution, the resist pattern (mask) is stripped and rinsed in this order.

第1導電層6の形成に金属蒸着膜を用いる場合は、所望の金属を、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理気相成長法(PVD法)や、プラズマ化学気相成長法(CVD法)等によって成膜し、これを金属箔の場合と同様の方法でパターニングすることにより、第1導電層6を形成できる。また、金属蒸着膜を成膜するにあたって、形成したい第1導電層6の形状に対応したパターンの開口部を有するマスクを利用すると、金属蒸着膜の成膜だけで直接第1導電層6を形成することができる。   When a metal vapor deposition film is used to form the first conductive layer 6, a desired metal may be a physical vapor deposition method (PVD method) such as a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, or an ion plating method, or a plasma chemical vapor deposition method. The first conductive layer 6 can be formed by forming a film by a method (CVD method) or the like and patterning the film by the same method as in the case of a metal foil. Further, when forming a metal vapor deposition film, if a mask having an opening having a pattern corresponding to the shape of the first conductive layer 6 to be formed is used, the first conductive layer 6 is directly formed only by forming the metal vapor deposition film. can do.

また、第1導電層6の材料として銅を用いる場合には、第1導電層6が形成された透明基材1として、電磁波シールドフィルムの材料に使用される導電性フィルム、すなわち、片面に接着剤によって多数の開口部を有する銅箔が接合されている透明樹脂フィルムを転用することができる。このような導電性フィルムの転用は、電極基板20の製造コストを抑えるうえで有利である。この導電性フィルムを転用した場合には、その基材である透明樹脂フィルムをそのまま電極基板20の透明基材1として利用することができる。   Moreover, when using copper as a material of the 1st conductive layer 6, as the transparent base material 1 in which the 1st conductive layer 6 was formed, the electroconductive film used for the material of an electromagnetic wave shielding film, ie, adhere | attaches on one side A transparent resin film to which a copper foil having a large number of openings is bonded by an agent can be diverted. Such diversion of the conductive film is advantageous in reducing the manufacturing cost of the electrode substrate 20. When this conductive film is diverted, the transparent resin film as the base material can be used as the transparent base material 1 of the electrode substrate 20 as it is.

平坦化透明層7は、透明基材1の第1導電層6が形成された側の面に平坦化透明層形成用材料を塗布する塗布工程と、その塗布面を加圧し摺動する加圧摺動工程とにより形成される。   The flattening transparent layer 7 is an application step of applying a flattening transparent layer forming material to the surface of the transparent substrate 1 on which the first conductive layer 6 is formed, and pressurizing and sliding the application surface. Formed by a sliding process.

平坦化透明層形成用材料としては、上記の平坦化透明層7を形成する樹脂を溶剤又は分散剤に溶解又は分散させて平坦化透明層形成用塗工液としたものを用いることができる。溶剤又は分散剤としては、例えば酢酸エチル、トルエン、メチルエチルケトン(MEK)、キシレン、イソプロピルアルコール(IPA)、クロロホルム、テトラヒドロフラン(THF)、ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトニトリル、トリフルオロプロピルアルコール等が挙げられる。また、平坦化透明層形成用材料には、必要に応じて、光重合剤、増粘剤、可塑剤又は分散剤等の各種添加剤を含有させることができる。   As the material for forming the flattening transparent layer, a material for forming the flattening transparent layer 7 by dissolving or dispersing the resin for forming the flattening transparent layer 7 in a solvent or a dispersant can be used. Examples of the solvent or dispersant include ethyl acetate, toluene, methyl ethyl ketone (MEK), xylene, isopropyl alcohol (IPA), chloroform, tetrahydrofuran (THF), dimethylformamide (DMF), acetonitrile, trifluoropropyl alcohol, and the like. In addition, the flattening transparent layer forming material can contain various additives such as a photopolymerizer, a thickener, a plasticizer, or a dispersant as necessary.

平坦化透明層形成用材料の粘度は、その塗布方法や材料となる樹脂の種類等により適宜選択されるものであるが、通常、0.01Pa・s〜100Pa・sの範囲内である。この粘度は、第1導電層6の開口部に平坦化透明層7を隙間なく形成する観点からは、0.1Pa・s〜10Pa・sの範囲内であることが好ましい。   The viscosity of the flattening transparent layer forming material is appropriately selected depending on the application method, the type of resin used as the material, and the like, but is usually in the range of 0.01 Pa · s to 100 Pa · s. This viscosity is preferably within a range of 0.1 Pa · s to 10 Pa · s from the viewpoint of forming the flattened transparent layer 7 in the opening of the first conductive layer 6 without a gap.

塗布工程には、従来公知の方法を用いることができ、例えば、ドクターブレード法(ブレードコート法)、ダイコート法、グラビアコート法、グラビアリバースコート法、ロールコート法、リバースロールコート法、バーコート法、ナイフコート法、エアナイフコート法、スロットダイコート法、スライドダイコート法、マイクロバーコート法、マイクロバーリバースコート法等の塗布方法を用いることができ、この中でもドクターブレード法(ブレードコート法)を用いることが最も好ましい。   For the coating process, a conventionally known method can be used. For example, doctor blade method (blade coating method), die coating method, gravure coating method, gravure reverse coating method, roll coating method, reverse roll coating method, bar coating method , Knife coating method, air knife coating method, slot die coating method, slide die coating method, micro bar coating method, micro bar reverse coating method and the like can be used, among which the doctor blade method (blade coating method) should be used Is most preferred.

加圧摺動工程は、余分な平坦化透明層形成用材料を除去することにより、平坦化透明層形成用の樹脂が第1導電層の上面に形成されて第1導電層6と第2導電層8との間の導通を妨げるのを防止するために行われる。この工程は、塗布した平坦化透明層形成用材料の硬化又は溶剤が蒸発することによる固化が始まる前に、例えばスキージー(柔軟なゴム製のプレード又はロール)等を用いてその塗布面を加圧しながら摺り、余分な平坦化透明層形成用材料を拭い取ることにより行う。この工程により、平坦化透明層形成用材料が第1導電層6の上面に残存せず、かつ、第1導電層6の開口部が平坦化透明層形成用材料により隙間なく覆われる。   In the pressure sliding step, the resin for forming the flattening transparent layer is formed on the upper surface of the first conductive layer by removing excess flattening transparent layer forming material, and the first conductive layer 6 and the second conductive layer are formed. This is done to prevent interfering with the conduction between the layers 8. In this step, the applied surface is pressurized using, for example, a squeegee (soft rubber blade or roll) before the applied flattening transparent layer forming material is hardened or solidified by evaporation of the solvent. While rubbed, the excess flattening transparent layer forming material is wiped off. By this step, the planarizing transparent layer forming material does not remain on the upper surface of the first conductive layer 6, and the opening of the first conductive layer 6 is covered with the planarizing transparent layer forming material without a gap.

また、平坦化透明層7は、透明基材1の第1導電層6が形成された側の面に平坦化透明層形成用材料を塗布すると同時に又はほぼ同時に、その塗布面を加圧し摺動することにより形成される。具体的には、例えば第1導電層6が形成された透明基材1の表面の一部分に適当な量の平坦化透明層形成用材料を載せ、スキージーを用いてその平坦化透明層形成用材料を透明基材1の面全体に加圧摺動しながら塗布する。このように平坦化透明層7を形成すると、硬化等が始まる前に余分な平坦化透明層形成用材料を拭い取ることができ、第1導電層6の上面に平坦化透明層形成用材料が残存するのを効果的に防ぐことができる。   The flattened transparent layer 7 is slid by applying pressure to the flattened transparent layer forming material on the surface of the transparent substrate 1 on which the first conductive layer 6 is formed, or almost simultaneously with the applied surface. It is formed by doing. Specifically, for example, an appropriate amount of the flattening transparent layer forming material is placed on a part of the surface of the transparent substrate 1 on which the first conductive layer 6 is formed, and the flattening transparent layer forming material is used using a squeegee. Is applied to the entire surface of the transparent substrate 1 while being slid under pressure. When the planarized transparent layer 7 is formed in this way, excess planarized transparent layer forming material can be wiped off before curing or the like starts, and the planarized transparent layer forming material is formed on the upper surface of the first conductive layer 6. It can prevent effectively remaining.

平坦化透明層形成工程において、加圧摺動工程の後に、必要に応じて平坦化透明層形成用材料の塗布面の全体を加圧するプレス工程を行うことが好ましい。プレス工程には、ロールプレス方式、平板プレス方式等の方法を用いることができる。平坦化透明層7の上面が凹凸形状を有する場合には、この工程によりその上面を平坦化できるので、第1導電層を更に平坦化させることができる。また、この工程により平坦化透明層7を第1導電層6の開口部に更に隙間なく埋設することもできる。更に、平坦化透明層7の上面が微細な凹凸形状を有することにより電極基板20のヘイズの上昇が問題になる場合には、鏡面仕上げされたロールや平板を用いてプレスすることにより、平坦化透明層7の上面の微細な凹凸形状を平坦化させることができる。プレス時の圧力は平坦化透明層形成用材料の粘度に応じて適宜選択可能である。   In the flattening transparent layer forming step, it is preferable to perform a pressing step of pressurizing the entire application surface of the flattening transparent layer forming material as necessary after the pressure sliding step. In the pressing step, a roll pressing method, a flat plate pressing method, or the like can be used. When the upper surface of the flattened transparent layer 7 has an uneven shape, the upper surface can be flattened by this step, so that the first conductive layer can be further flattened. In addition, the planarized transparent layer 7 can be embedded in the opening of the first conductive layer 6 without any gap by this process. Furthermore, when the haze increase of the electrode substrate 20 becomes a problem because the upper surface of the flattened transparent layer 7 has a fine uneven shape, the surface is flattened by pressing using a mirror-finished roll or flat plate. The fine uneven shape on the upper surface of the transparent layer 7 can be flattened. The pressure at the time of pressing can be suitably selected according to the viscosity of the flattening transparent layer forming material.

プレスした後又はプレス工程を行わない場合は加圧摺動した後、上記の塗布された平坦化透明層を形成する樹脂を硬化させ又は固化させることにより平坦化透明層7を形成する。   After pressing or when the pressing process is not performed, the flattened transparent layer 7 is formed by curing or solidifying the resin that forms the applied flattened transparent layer after sliding under pressure.

第2導電層8の形成は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理気相成長法等により行うことができ、製造コストを抑えるという観点からはイオンプレーティング法、スパッタリング法により行うことが好ましい。   The formation of the second conductive layer 8 can be performed by a physical vapor deposition method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or an ion plating method. From the viewpoint of reducing the manufacturing cost, the ion plating method or the sputtering method is used. Preferably it is done.

(3)多孔質半導体電極:
多孔質半導体電極15は、多孔質の半導体電極であり、光励起された色素17からキャリア(電子)を受け取ることができるもの、又は、光励起された色素17にキャリア(正孔)を伝える役割を有する。
(3) Porous semiconductor electrode:
The porous semiconductor electrode 15 is a porous semiconductor electrode that can receive carriers (electrons) from the photoexcited dye 17 or has a role of transmitting carriers (holes) to the photoexcited dye 17. .

多孔質半導体電極15の材料としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウムスズ、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化セシウム、酸化ビスマス、酸化マンガン、酸化イットリウム、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化ランタン等の金属酸化物半導体微粒子を用いることができる。これらの金属酸化物半導体微粒子は多孔質の半導体層を形成するのに適しており、色素増感型太陽電池のエネルギー変換効率の向上、コストの削減を図ることができるため好ましい。電極基板20を用いた色素増感型太陽電池の耐久性や、電極基板20を製造する際の安全性及び経済性等を考慮すると、多孔質半導体電極15の材料としては酸化チタンが好ましく、特に、アナターゼ型の酸化チタンが好ましい。なお、本発明でいう「半導体微粒子」は、微粒子形状の半導体を含む他に、不定形の微小半導体や微粉末状の半導体をも含むものとする。   Examples of the material of the porous semiconductor electrode 15 include titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, indium tin oxide, zirconium oxide, silicon oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, cesium oxide, bismuth oxide, manganese oxide, yttrium oxide, and oxide. Metal oxide semiconductor fine particles such as tungsten, tantalum oxide, niobium oxide, and lanthanum oxide can be used. These metal oxide semiconductor fine particles are suitable for forming a porous semiconductor layer, and are preferable because they can improve the energy conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell and reduce the cost. Considering the durability of the dye-sensitized solar cell using the electrode substrate 20 and the safety and economy when manufacturing the electrode substrate 20, titanium oxide is preferable as the material of the porous semiconductor electrode 15, and in particular. Anatase type titanium oxide is preferable. The “semiconductor fine particles” referred to in the present invention include not only fine-particle-shaped semiconductors but also amorphous micro-semiconductors and fine-powder semiconductors.

上記の金属酸化物半導体微粒子の平均粒子径は概ね10〜250nmの範囲内であることが好ましく、特に、量子サイズ効果が発現する大きさであることが好ましい。また、多孔質半導体電極15の膜厚は、概ね5〜30μmの範囲内で適宜選定可能である。   The average particle diameter of the metal oxide semiconductor fine particles is preferably within a range of about 10 to 250 nm, and particularly preferably has a size that exhibits a quantum size effect. The film thickness of the porous semiconductor electrode 15 can be appropriately selected within a range of approximately 5 to 30 μm.

この多孔質半導体電極15は、単一成分の層でもよく、混合物の層でもよい。更には、複数の半導体膜の積層物であってもよい。多孔質半導体電極15の導電型は、通常、N型である。   The porous semiconductor electrode 15 may be a single component layer or a mixture layer. Further, it may be a stack of a plurality of semiconductor films. The conductivity type of the porous semiconductor electrode 15 is usually N-type.

電極基板20を製造するにあたっては、前述した第2導電層形成工程に引き続き、第2導電層8上に多孔質半導体電極15を形成する多孔質半導体電極形成工程を行う。この工程で形成する多孔質半導体電極15は、電極基板20を用いた色素増感型太陽電池の光電変換効率を高めるという観点からは、多孔質半導体電極15を形成する半導体微粒子の表面に色素17を単分子膜状に、かつ、できるだけ多くの半導体微粒子表面に担持させることが好ましく、そのためには、多孔質半導体電極15の比表面積をできるだけ大きくすることが好ましい。また、同様の観点から、多孔質半導体電極15を量子サイズ効果が発現するメソスコピックな多孔質にすることが特に好ましい。図1では、多孔質半導体電極15を多数の半導体微粒子15aによって形成された多孔質体として描いている。   In manufacturing the electrode substrate 20, a porous semiconductor electrode forming step for forming the porous semiconductor electrode 15 on the second conductive layer 8 is performed following the second conductive layer forming step described above. From the viewpoint of increasing the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell using the electrode substrate 20, the porous semiconductor electrode 15 formed in this step has the dye 17 on the surface of the semiconductor fine particles forming the porous semiconductor electrode 15. Is preferably supported on the surface of as many semiconductor fine particles as possible, and for that purpose, it is preferable to increase the specific surface area of the porous semiconductor electrode 15 as much as possible. From the same viewpoint, it is particularly preferable that the porous semiconductor electrode 15 is a mesoscopic porous material that exhibits a quantum size effect. In FIG. 1, the porous semiconductor electrode 15 is depicted as a porous body formed by a large number of semiconductor fine particles 15a.

多孔質半導体電極15は、所望の金属酸化物半導体微粒子の分散液(以下、「多孔質半導体電極用塗工液」という。)を調製し、この多孔質半導体電極用塗工液を第2導電層8上に塗布した後に焼成して、金属酸化物半導体微粒子を焼結させることにより形成される。このような形成方法としては、ゾル−ゲル法を用いることができる。ただし、透明基材1に透明樹脂フィルムのような耐熱性の低い基材を用いる場合には、多孔質半導体電極15を比較的低温で形成する必要がある。したがって、その場合には、多孔質半導体電極用塗工液を第2導電層8上に塗布した後に、焼成せず乾燥させることにより形成することが好ましい。   The porous semiconductor electrode 15 is prepared by preparing a desired dispersion of metal oxide semiconductor fine particles (hereinafter referred to as a “porous semiconductor electrode coating solution”), and using this porous semiconductor electrode coating solution as a second conductive material. The metal oxide semiconductor fine particles are formed by being applied on the layer 8 and then fired to sinter the metal oxide semiconductor fine particles. As such a forming method, a sol-gel method can be used. However, when using a base material with low heat resistance such as a transparent resin film for the transparent base material 1, it is necessary to form the porous semiconductor electrode 15 at a relatively low temperature. Therefore, in that case, it is preferable to form the porous semiconductor electrode coating liquid by applying it on the second conductive layer 8 and drying it without firing.

多孔質半導体電極用塗工液には、必要に応じて、多孔質半導体電極15において光散乱中心(図示せず。)として機能する微粒子を含有させることができる。多孔質半導体電極15にこの微粒子を組み込むことにより、色素17の光励起に寄与する光量を増大させることができ、結果として、色素増感型太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。光散乱中心として機能する微粒子の具体例としては、例えば粒子径が概ね50〜200nmの酸化チタン微粒子を挙げることができる。   If necessary, the coating liquid for a porous semiconductor electrode can contain fine particles that function as light scattering centers (not shown) in the porous semiconductor electrode 15. By incorporating these fine particles into the porous semiconductor electrode 15, the amount of light contributing to the photoexcitation of the dye 17 can be increased, and as a result, the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell can be improved. Specific examples of the fine particles functioning as the light scattering center include titanium oxide fine particles having a particle diameter of approximately 50 to 200 nm.

多孔質半導体電極用塗工液は、例えば、(i)所定の溶媒中で半導体微粒子を結晶化微粒子として析出させてゾル液とする方法、又は(ii)半導体微粒子をボールミル、サンドミル又はロールミル等で適当な分散媒と混合し、混練機、ホモジナイザー又はプラネタリーミキサー等の公知の分散機を用いて分散媒中に分散させる方法、によって調製される。上記(ii)の方法によって塗工液を調製するにあたって、使用する半導体微粒子が凝集していた場合には、これらをほぐしてから上記の分散媒と混合することが好ましい。上記(i)のゾル液と上記(ii)の分散液とを混合して塗工液を調製することもできる。   The coating liquid for a porous semiconductor electrode is, for example, (i) a method in which semiconductor fine particles are precipitated as crystallized fine particles in a predetermined solvent to form a sol liquid, or (ii) the semiconductor fine particles are ball milled, sand milled or roll milled. It is prepared by a method of mixing with an appropriate dispersion medium and dispersing in the dispersion medium using a known dispersing machine such as a kneader, a homogenizer or a planetary mixer. When preparing the coating liquid by the method (ii) above, if the semiconductor fine particles to be used are aggregated, it is preferable to loosen them before mixing with the above dispersion medium. The coating liquid can also be prepared by mixing the sol liquid (i) and the dispersion liquid (ii).

多孔質半導体電極用塗工液の分散媒としては、多孔質半導体電極15が形成される部材の耐熱性が比較的低い場合に、例えば、(a)クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系分散媒、(b)テトラヒドロフラン等のエーテル系分散媒、(c)トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系分散媒、(d)アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系分散媒、(e)酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系分散媒、(f)イソプロピルアルコール(IPA)、エタノール、メタノール、ブチルアルコール等のアルコール系分散媒、(g)その他(N−メチル−2−ピロリドン、純水等)、を用いることができる。多孔質半導体電極用塗工液に後述の結着剤を含有させる場合には、この結着剤を溶解させることが可能な分散媒を用いる。   As a dispersion medium for the coating liquid for the porous semiconductor electrode, for example, when the member on which the porous semiconductor electrode 15 is formed has relatively low heat resistance, (a) chlorine-based dispersion such as chloroform, methylene chloride, dichloroethane, etc. Medium, (b) ether dispersion medium such as tetrahydrofuran, (c) aromatic hydrocarbon dispersion medium such as toluene and xylene, (d) ketone dispersion medium such as acetone and methyl ethyl ketone, (e) ethyl acetate, butyl acetate Ester dispersion medium such as ethyl cellosolve acetate, (f) alcohol dispersion medium such as isopropyl alcohol (IPA), ethanol, methanol, butyl alcohol, etc. (g) other (N-methyl-2-pyrrolidone, pure water, etc. ), Can be used. When the binder described later is contained in the coating liquid for a porous semiconductor electrode, a dispersion medium capable of dissolving the binder is used.

多孔質半導体電極用塗工液には、高分子材料からなる結着剤を溶解させることができる。結着剤を含有した多孔質半導体電極用塗工液を用いると、多孔質半導体電極15と透明電極10との密着性や多孔質半導体電極15自身の機械的強度を向上させることができる。特に、透明基材1に透明樹脂フィルムのような耐熱性の低い基材を用い、多孔質半導体電極15を焼成により形成できない場合に有効である。また、透明基材1にガラス基板のような耐熱性の高い基材を用い、多孔質半導体電極15を焼成により形成する場合でも、更に容易に多孔質の膜を形成できる。このような結着剤としては、例えば、セルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアクリル酸エステル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂や、ポリエチレングリコールのような多価アルコール類を使用することができる。多孔質半導体電極用塗工液中への結着剤の添加量は極力少ない方が好ましい。具体的には、分散液中の全固形分に対する結着剤の割合を0.5質量%以下とすることが好ましく、0.2質量%以下とすることが更に好ましい。   A binder made of a polymer material can be dissolved in the coating liquid for a porous semiconductor electrode. When a coating liquid for a porous semiconductor electrode containing a binder is used, the adhesion between the porous semiconductor electrode 15 and the transparent electrode 10 and the mechanical strength of the porous semiconductor electrode 15 itself can be improved. In particular, it is effective when a substrate having low heat resistance such as a transparent resin film is used as the transparent substrate 1 and the porous semiconductor electrode 15 cannot be formed by firing. Further, even when the transparent substrate 1 is made of a highly heat-resistant substrate such as a glass substrate and the porous semiconductor electrode 15 is formed by firing, a porous film can be formed more easily. Examples of such binders include cellulose resins, polyester resins, polyamide resins, polyacrylate resins, polycarbonate resins, polyurethane resins, polyolefin resins, polyvinyl acetal resins, fluorine resins, and polyimides. Resins such as resins and polyhydric alcohols such as polyethylene glycol can be used. The amount of the binder added to the coating solution for the porous semiconductor electrode is preferably as small as possible. Specifically, the ratio of the binder to the total solid content in the dispersion is preferably 0.5% by mass or less, and more preferably 0.2% by mass or less.

多孔質半導体電極用塗工液には、上述の結着剤の他に、その塗工適性を向上させるために各種の添加剤を含有させることができる。この添加剤としては、例えば、界面活性剤、粘度調整剤、分散助剤、pH調整剤等が挙げられる。例えば、pH調整剤としては、硝酸、塩酸、酢酸、ジメチルホルムアミド、アンモニア等を用いることができる。   In addition to the above-mentioned binder, the porous semiconductor electrode coating liquid may contain various additives in order to improve the coating suitability. Examples of the additive include a surfactant, a viscosity modifier, a dispersion aid, a pH adjuster, and the like. For example, nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, dimethylformamide, ammonia or the like can be used as a pH adjuster.

多孔質半導体電極用塗工液の塗工方法としては、ダイコート、グラビアコート、グラビアリバースコート、ロールコート、リバースロールコート、バーコート、ブレードコート、ナイフコート、エアナイフコート、スロットダイコート、スライドダイコート、ディップコート、マイクロバーコート、マイクロバーリバースコート、スクリーン印刷(ロータリー方式)等、種々の方法を適用することができる。このような塗工方法により単数回又は複数回、多孔質半導体電極用塗工液の塗布及び乾燥を繰り返して、所望の膜厚の多孔質半導体電極15を形成する。塗膜の乾燥は、透明基材1の耐熱温度以下で行う必要がある。具体的には、概ね100℃以上、透明基材1に透明樹脂フィルムのような耐熱性の低い基材を用いる場合は、耐熱温度以下の温度範囲内で加熱乾燥することが好ましい。   The coating methods for the coating solution for porous semiconductor electrodes include die coating, gravure coating, gravure reverse coating, roll coating, reverse roll coating, bar coating, blade coating, knife coating, air knife coating, slot die coating, slide die coating, and dip. Various methods such as coating, microbar coating, microbar reverse coating, and screen printing (rotary method) can be applied. The porous semiconductor electrode 15 having a desired film thickness is formed by repeating application and drying of the coating liquid for porous semiconductor electrode one or more times by such a coating method. It is necessary to dry the coating film at a temperature lower than the heat resistant temperature of the transparent substrate 1. Specifically, when a substrate having low heat resistance such as a transparent resin film is used for the transparent substrate 1 at about 100 ° C. or higher, it is preferably heat-dried within a temperature range of the heat resistant temperature or less.

(4)色素:
色素17は、多孔質半導体電極15を形成する半導体微粒子の表面に担持されており、多孔質半導体電極15を増感させるためのものである。
(4) Dye:
The dye 17 is carried on the surface of the semiconductor fine particles forming the porous semiconductor electrode 15, and is for sensitizing the porous semiconductor electrode 15.

色素17としては、(A)その吸収波長域が、多孔質半導体電極15の吸収波長域よりも長波長側にまで及んでいるもの、(B)多孔質半導体電極15がN型半導体である場合には、光励起されたときの電子のエネルギー準位が多孔質半導体電極15の伝導帯端の位置よりも高いもの、(C)多孔質半導体電極15がN型半導体である場合には、多孔質半導体電極15へキャリアを注入するのに要する時間が、多孔質半導体電極15からキャリアを再捕獲するのに要する時間に比べて短いもの、が好ましい。   As the dye 17, (A) the absorption wavelength region extends to a longer wavelength side than the absorption wavelength region of the porous semiconductor electrode 15, and (B) the porous semiconductor electrode 15 is an N-type semiconductor. In the case where the energy level of electrons when photoexcited is higher than the position of the conduction band edge of the porous semiconductor electrode 15, (C) when the porous semiconductor electrode 15 is an N-type semiconductor, It is preferable that the time required to inject carriers into the semiconductor electrode 15 is shorter than the time required to recapture carriers from the porous semiconductor electrode 15.

例えば多孔質半導体電極15がアナターゼ型の酸化チタンによって形成されている場合、色素17としては、下式(I)によって表されるルテニウム錯体を用いることが好ましい。   For example, when the porous semiconductor electrode 15 is formed of anatase-type titanium oxide, it is preferable to use a ruthenium complex represented by the following formula (I) as the dye 17.

Figure 0004759984
Figure 0004759984

電極基板20を用いて光電変換効率の高い色素増感型太陽電池を得るうえからは、上記の式(I)で示されるルテニウム錯体の中でも、XがNCS(チオシアネート)である(シス−ジ(チオシアネート)−N、N’−ビス(2,2’−ビピリジル−4,4’−ジカルボン酸)ルテニウム(II)を用いることが特に好ましい。   In order to obtain a dye-sensitized solar cell with high photoelectric conversion efficiency using the electrode substrate 20, among the ruthenium complexes represented by the formula (I), X is NCS (thiocyanate) (cis-di ( It is particularly preferred to use thiocyanate) -N, N′-bis (2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylic acid) ruthenium (II).

勿論、上述したルテニウム錯体以外の金属錯体色素や、有機色素を使用することもできる。有機色素の具体例としては、例えば、アクリジン系、アゾ系、インジゴ系、キノン系、クマリン系、メロシアニン系、フェニルキサンテン系の色素が挙げられる。これらの有機色素の中でも、クマリン系の色素が好ましい。   Of course, metal complex dyes other than the ruthenium complex described above and organic dyes can also be used. Specific examples of the organic dye include acridine dyes, azo dyes, indigo dyes, quinone dyes, coumarin dyes, merocyanine dyes, and phenylxanthene dyes. Of these organic dyes, coumarin dyes are preferable.

電極基板20を製造するにあたっては、前述した多孔質半導体電極形成工程に引き続き、多孔質半導体電極15を形成している半導体微粒子15aの表面に色素を担持させる色素担持工程を行う。   In manufacturing the electrode substrate 20, a dye carrying step for carrying a dye on the surface of the semiconductor fine particles 15 a forming the porous semiconductor electrode 15 is performed following the porous semiconductor electrode forming step described above.

多孔質半導体電極15を形成している半導体微粒子15aの表面に色素17を担持させるにあたっては、光電変換率の高い色素像感型太陽電池を得るという観点から、できるだけ多くの半導体微粒子15aに色素17を担持させることが好ましく、特に多孔質半導体電極15を形成している半導体微粒子15aそれぞれの表面に色素17を担持させることが好ましい。   In supporting the dye 17 on the surface of the semiconductor fine particles 15a forming the porous semiconductor electrode 15, from the viewpoint of obtaining a dye image-sensitive solar cell with a high photoelectric conversion rate, the dye 17 is applied to as many semiconductor fine particles 15a as possible. In particular, it is preferable to support the dye 17 on the surface of each of the semiconductor fine particles 15 a forming the porous semiconductor electrode 15.

そのためには、多孔質半導体電極15の細孔内表面にまで色素17を吸着させることが可能な方法によって、多孔質半導体電極15に色素17を担持させることが好ましい。例えば、色素の溶液(以下、「色素担持用塗工液」という。)を調製し、この色素担持用塗工液に多孔質半導体電極15まで形成した電極基板を浸漬し、その後に乾燥するという方法、又は、色素担持用塗工液を多孔質半導体電極15に塗布し、浸透させた後に乾燥するという方法等によると、多孔質半導体電極15の細孔内表面にまで色素17を吸着させることができ、半導体微粒子15aそれぞれの表面に色素17を担持させることも可能である。色素担持用塗工液は、用いる色素の種類に応じて水系溶媒及び有機系溶媒のいずれかを適宜選択して、調製する。   For this purpose, it is preferable to support the dye 17 on the porous semiconductor electrode 15 by a method capable of adsorbing the dye 17 to the inner surface of the pores of the porous semiconductor electrode 15. For example, a dye solution (hereinafter referred to as “dye-supporting coating liquid”) is prepared, and the electrode substrate formed up to the porous semiconductor electrode 15 is immersed in the dye-supporting coating liquid, and then dried. According to the method, or a method of applying a dye-supporting coating liquid to the porous semiconductor electrode 15, infiltrating it and then drying it, the dye 17 is adsorbed to the pore inner surface of the porous semiconductor electrode 15. It is also possible to support the dye 17 on the surface of each semiconductor fine particle 15a. The dye-supporting coating liquid is prepared by appropriately selecting either an aqueous solvent or an organic solvent according to the type of the dye used.

光電変換効率の高い色素増感型太陽電池を得るという観点からは、色素17を単分子膜の状態で多孔質半導体電極15に担持させることが好ましく、そのためには、多孔質半導体電極15に担持された余分な色素を、色素担持用塗工液の調製に使用し得る溶媒等によって洗浄、除去することが好ましい。   From the viewpoint of obtaining a dye-sensitized solar cell with high photoelectric conversion efficiency, it is preferable to support the dye 17 on the porous semiconductor electrode 15 in the state of a monomolecular film. For this purpose, the dye 17 is supported on the porous semiconductor electrode 15. It is preferable that the excess dye is washed and removed with a solvent or the like that can be used for preparing the dye-supporting coating solution.

多孔質半導体電極15に予め表面処理を施しておくことにより、多孔質半導体電極15がN型半導体のときには色素17から多孔質半導体電極15へのキャリアの移動速度を高めることが可能である。多孔質半導体電極15を形成する半導体微粒子表面に色素17を担持させた後にこれら多孔質半導体電極15及び色素17に所定の処理、例えば、多孔質半導体電極15が酸化チタンによって形成され、色素17が上述したルテニウム錯体である場合には、t−ブチルピリジン等の塩基による処理を施すことにより、電極基板20を用いた色素増感型太陽電池の光電変換効率を向上させることが可能である。   By subjecting the porous semiconductor electrode 15 to surface treatment in advance, when the porous semiconductor electrode 15 is an N-type semiconductor, the moving speed of carriers from the dye 17 to the porous semiconductor electrode 15 can be increased. After the dye 17 is supported on the surface of the semiconductor fine particles forming the porous semiconductor electrode 15, the porous semiconductor electrode 15 and the dye 17 are subjected to a predetermined treatment, for example, the porous semiconductor electrode 15 is formed of titanium oxide, and the dye 17 is formed. In the case of the ruthenium complex described above, it is possible to improve the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell using the electrode substrate 20 by performing a treatment with a base such as t-butylpyridine.

(5)任意部材:
電極基板20には、必要に応じて、腐食防止層、ガスバリア層又はパターニング層等を形成することができる。以下、これらの任意部材について説明する。
(5) Optional member:
A corrosion prevention layer, a gas barrier layer, a patterning layer, or the like can be formed on the electrode substrate 20 as necessary. Hereinafter, these optional members will be described.

(a)腐食防止層:
図3は、上述した本発明の電極基板に、更に腐食防止層を設けた電極基板の一例を示す断面図である。
(A) Corrosion prevention layer:
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of an electrode substrate in which a corrosion prevention layer is further provided on the electrode substrate of the present invention described above.

腐食防止層9は、透明基材1に透明樹脂フィルムを使用した電極基板を用いて色素増感型太陽電池を作製したときに、電解質が第1導電層6にまで浸透するのを防止するための層である。   The corrosion prevention layer 9 prevents the electrolyte from penetrating into the first conductive layer 6 when a dye-sensitized solar cell is produced using an electrode substrate using a transparent resin film as the transparent base material 1. Of layers.

一般に、透明基材に耐熱性の低い透明樹脂フィルムを用いた場合には、透明電極の欄で説明したように、第2導電層の形成温度をその耐熱温度以下にしなければならないことから、緻密な第2導電層を形成し難い。このような電極基板を用いた色素増感型太陽電池においては、電解質が第2導電層に浸透することにより第1導電層にまで達して第1導電層の金属を腐食させ、その性能が経時的に低下してしまうおそれがある。このとき、第1導電層6の外表面に腐食防止層9が設けられていることにより、そのような問題が生じ難くなる。   In general, when a transparent resin film having low heat resistance is used for the transparent substrate, as described in the section of the transparent electrode, the formation temperature of the second conductive layer must be lower than the heat resistance temperature. It is difficult to form a second conductive layer. In the dye-sensitized solar cell using such an electrode substrate, the electrolyte penetrates into the second conductive layer, reaches the first conductive layer, corrodes the metal of the first conductive layer, and the performance is deteriorated over time. May be reduced. At this time, since the corrosion prevention layer 9 is provided on the outer surface of the first conductive layer 6, such a problem is less likely to occur.

腐食防止層9は、図3(A)に示すように、少なくとも第1導電層6の外表面(上面及び各側面)を覆っていればよい。また、腐食防止層9は、図3(B)に示すように、第1導電層6の外表面と平坦化透明層7の下面(開口部における第1導電層6の下地層表面。図示の例では接着剤層5の表面)とを連続して覆っていることが好ましい。このような腐食防止層9を形成することにより、電極基板20を用いて色素増感型太陽電池を作製したときに、第1導電層6とその下地層との界面に電解質が浸透することに起因する第1導電層6の腐食や、下地層が腐食もしくは溶解することに起因する第1導電層6の腐食を抑制することが可能になる。なお、腐食防止層9が形成された電極基板20において、平坦化透明層7は、図3に示すように、外表面が腐食防止層で覆われた第1導電層を平坦化させるように設けられている。   As shown in FIG. 3A, the corrosion prevention layer 9 only needs to cover at least the outer surface (upper surface and each side surface) of the first conductive layer 6. Further, as shown in FIG. 3B, the corrosion prevention layer 9 includes an outer surface of the first conductive layer 6 and a lower surface of the planarized transparent layer 7 (the surface of the underlying layer of the first conductive layer 6 in the opening. In the example, it is preferable that the surface of the adhesive layer 5 is continuously covered. By forming such a corrosion prevention layer 9, when a dye-sensitized solar cell is manufactured using the electrode substrate 20, the electrolyte penetrates into the interface between the first conductive layer 6 and its underlayer. It is possible to suppress the corrosion of the first conductive layer 6 and the corrosion of the first conductive layer 6 caused by the corrosion or dissolution of the underlayer. In the electrode substrate 20 on which the corrosion prevention layer 9 is formed, the planarizing transparent layer 7 is provided so as to planarize the first conductive layer whose outer surface is covered with the corrosion prevention layer, as shown in FIG. It has been.

腐食防止層9は、色素増感型太陽電池用の電解質に対して耐食性を有している材料によって形成され、その材料は、後述するように腐食防止層の形成方法に応じて適宜選択される。   The corrosion prevention layer 9 is formed of a material having corrosion resistance with respect to the electrolyte for the dye-sensitized solar cell, and the material is appropriately selected according to the formation method of the corrosion prevention layer as described later. .

腐食防止層9の形成は、開口部を有する第1導電層6が形成された透明基材(透明樹脂フィルム)1を用意した後、平坦化透明層7を形成する前に、電気めっき、無電解めっき又は化成処理により行われる。電気めっき、無電解めっき、又は化成処理によれば、透明基材(透明樹脂フィルム)1の耐熱性が低くても、比較的緻密な腐食防止層9を容易に形成することができる。このときのめっき条件、化成処理条件は、透明基材(透明樹脂フィルム)1の耐熱性や形成しようとする腐食防止層9の組成等に応じて、適宜選定される。   The formation of the corrosion prevention layer 9 is performed by electroplating or non-plating after preparing the transparent base material (transparent resin film) 1 on which the first conductive layer 6 having an opening is formed and before forming the flattened transparent layer 7. It is performed by electrolytic plating or chemical conversion treatment. According to electroplating, electroless plating, or chemical conversion treatment, the relatively dense corrosion prevention layer 9 can be easily formed even if the heat resistance of the transparent substrate (transparent resin film) 1 is low. The plating conditions and chemical conversion treatment conditions at this time are appropriately selected according to the heat resistance of the transparent substrate (transparent resin film) 1 and the composition of the corrosion prevention layer 9 to be formed.

例えば電気めっきによれば、ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)、金(Au)、白金(Pt)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、カドミウム(Cd)、タングステン(W)、スズ(Sn)、コバルト(Co)、及び鉄(Fe)等の金属、又は前記の金属同士の合金を含み、色素増感型太陽電池用の電解質に対して耐食性を有する腐食防止層9を形成することができる。電気めっきの際のめっき浴としては、例えば上述の金属のイオンを含有した通常のめっき浴(シアン浴、硼弗化浴、ピロリン酸浴、及びジンケート浴や、次亜リン酸又は水素化硼素塩を添加しためっき浴等)を用いることができる。   For example, according to electroplating, nickel (Ni), zinc (Zn), gold (Au), platinum (Pt), chromium (Cr), aluminum (Al), cadmium (Cd), tungsten (W), tin (Sn ), Cobalt (Co), iron (Fe), or other metals, or alloys of the above metals, and forming a corrosion prevention layer 9 having corrosion resistance to the electrolyte for dye-sensitized solar cells. it can. Examples of plating baths used for electroplating include ordinary plating baths containing the above-described metal ions (cyanogen bath, borofluoride bath, pyrophosphate bath, zincate bath, hypophosphorous acid or boron hydride salt). A plating bath to which is added) can be used.

無電解めっき処理によれば、ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)、金(Au)、白金(Pt)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、カドミウム(Cd)、タングステン(W)、スズ(Sn)、コバルト(Co)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、マンガン(Mn)、及びジルコニウム(Zr)等の金属、又は前記の金属同士の合金を含み、色素増感型太陽電池用の電解質に対して耐食性を有する腐食防止層9を形成することができる。無電解めっきの際のめっき浴としては、例えば上述の金属のイオンを含有した通常のめっき浴(アルカリ浴等)を用いることができる。無電解めっきによれば、対象物全体をめっき溶液中に浸漬させることにより、対象物全体に腐食防止層を形成することができる。   According to the electroless plating treatment, nickel (Ni), zinc (Zn), gold (Au), platinum (Pt), chromium (Cr), aluminum (Al), cadmium (Cd), tungsten (W), tin ( Sn, Cobalt (Co), Iron (Fe), Titanium (Ti), Manganese (Mn), Zirconium (Zr) and other metals, or alloys of the above metals, for dye-sensitized solar cells The corrosion prevention layer 9 having corrosion resistance against the electrolyte can be formed. As a plating bath at the time of electroless plating, for example, a normal plating bath (alkali bath or the like) containing the above metal ions can be used. According to electroless plating, a corrosion prevention layer can be formed on the entire object by immersing the entire object in the plating solution.

化成処理方法による腐食防止層9の形成は、例えばリン酸金属塩を含有した化成処理剤(以下、「リン酸金属塩化成処理剤」という。)を、第1導電層6まで形成した透明基材(透明樹脂フィルム)1に第1導電層6側から塗布することによって、又は、第1導電層6まで形成した透明基材(透明樹脂フィルム)1をリン酸金属塩化成処理剤に浸漬することによって、行うことができる。リン酸金属塩化成処理剤を塗布する場合、塗布方法としては公知の手法を用いることができる。   The formation of the corrosion prevention layer 9 by the chemical conversion treatment method is, for example, a transparent group in which a chemical conversion treatment agent containing a phosphate metal salt (hereinafter referred to as “phosphate metal chlorination treatment agent”) is formed up to the first conductive layer 6. The transparent base material (transparent resin film) 1 formed up to the first conductive layer 6 is immersed in the metal phosphate chlorination treatment agent by applying to the material (transparent resin film) 1 from the first conductive layer 6 side. Can be done. When applying the metal phosphate chlorination treatment agent, a known method can be used as the application method.

上記のリン酸金属塩の具体例としては、例えばリン酸クロム(III)塩、リン酸クロム(VI)塩、リン酸ジルコニウム塩、リン酸チタン塩、リン酸リチウム塩、リン酸マンガン塩、リン酸亜鉛塩、リン酸コバルト塩、リン酸スズ塩、リン酸ニッケル塩、リン酸タングステン塩、リン酸モリブデン塩等が挙げられる。これらのリン酸金属塩は、1種単独で、又は2種以上を混合して使用される。化成処理剤は、例えばフェノール樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等の水溶性合成樹脂を1種又は2種以上含有していてもよい。化成処理剤に水溶性合成樹脂を含有させた場合には、化成処理後に80〜200℃程度の熱処理を施して、共有結合や配位結合等の架橋反応を促進させることが好ましい。この熱処理によって、より緻密な腐食防止層9を形成することができる。   Specific examples of the metal phosphate include, for example, chromium (III) phosphate, chromium (VI) phosphate, zirconium phosphate, titanium phosphate, lithium phosphate, manganese phosphate, phosphorus Examples include zinc oxide salts, cobalt phosphate salts, tin phosphate salts, nickel phosphate salts, tungsten phosphate salts, and molybdenum phosphate salts. These metal phosphates are used singly or in combination of two or more. The chemical conversion treatment agent may contain one or more water-soluble synthetic resins such as phenol resin, acrylic resin, and urethane resin. When the chemical conversion treatment agent contains a water-soluble synthetic resin, it is preferable to perform a heat treatment at about 80 to 200 ° C. after the chemical conversion treatment to promote a crosslinking reaction such as a covalent bond or a coordinate bond. By this heat treatment, a denser corrosion prevention layer 9 can be formed.

なお、腐食防止層9を形成するにあたっては、前処理として予め脱脂処理をしておくことが好ましい。脱脂処理の方法としては、例えばアルカリ浸漬法、電解洗浄法、酸洗浄法、電解酸洗浄法、酸活性化法等の公知の方法を用いることができる。予め脱脂処理を行うことにより、より緻密な腐食防止層9を形成することができる。   In forming the corrosion prevention layer 9, it is preferable to perform a degreasing treatment in advance as a pretreatment. As a method of degreasing, known methods such as an alkali dipping method, an electrolytic cleaning method, an acid cleaning method, an electrolytic acid cleaning method, and an acid activation method can be used. By performing a degreasing process in advance, a denser corrosion prevention layer 9 can be formed.

必要に応じて、腐食防止層9の表面をクロメート処理することもできる。このクロメート処理は、腐食防止層9の主成分が亜鉛であるときに特に好適である。クロメート処理を施すことにより、電極基板20を用いて色素増感型太陽電池を作製したときに電解質が第1導電層6に浸透するのを更に抑制することが可能になる。クロメート処理を行う際の条件は、透明基材(透明樹脂フィルム)1の耐熱性や腐食防止層9の組成等に応じて、適宜選定される。腐食防止層9をクロメート処理した場合には、クロメート処理によって形成された表面処理層(図示しない。)が、腐食防止層9と第2導電層8との間に介在することになる。   If necessary, the surface of the corrosion prevention layer 9 can be chromated. This chromate treatment is particularly suitable when the main component of the corrosion prevention layer 9 is zinc. By performing the chromate treatment, it is possible to further suppress the penetration of the electrolyte into the first conductive layer 6 when a dye-sensitized solar cell is manufactured using the electrode substrate 20. The conditions for the chromate treatment are appropriately selected according to the heat resistance of the transparent substrate (transparent resin film) 1 and the composition of the corrosion prevention layer 9. When the corrosion prevention layer 9 is chromated, a surface treatment layer (not shown) formed by the chromate treatment is interposed between the corrosion prevention layer 9 and the second conductive layer 8.

上記の表面処理層は、例えば、クロムを含む金属、銅クロム合金等からなるクロム合金、又は酸化クロム層からなる被膜である。クロメート処理は、亜鉛めっき又は亜鉛合金めっきによって形成した腐食防止層9に施すことが特に好ましい。クロメート処理の対象物が亜鉛めっき又は亜鉛合金めっきである場合には、表面処理層(クロメート処理層)とめっき層(腐食防止層9)との密着性をより高めることができる。   The surface treatment layer is, for example, a coating made of a chromium-containing metal, a chromium alloy made of a copper chromium alloy, or a chromium oxide layer. The chromate treatment is particularly preferably performed on the corrosion prevention layer 9 formed by galvanization or zinc alloy plating. When the object of chromate treatment is zinc plating or zinc alloy plating, the adhesion between the surface treatment layer (chromate treatment layer) and the plating layer (corrosion prevention layer 9) can be further enhanced.

上述のようにして腐食防止層を形成する腐食防止層形成工程を行った後、腐食防止層9を覆う金属酸化物製の第2導電層8を形成する第2導電層形成工程を行うことにより、透明電極10を得ることができる。   After performing the corrosion prevention layer forming step for forming the corrosion prevention layer as described above, the second conductive layer forming step for forming the metal oxide second conductive layer 8 covering the corrosion prevention layer 9 is performed. The transparent electrode 10 can be obtained.

(b)ガスバリア層:
ガスバリア層は、透明基材1に透明樹脂フィルムを使用した電極基板20を用いて色素増感型太陽電池を作製したときに、電極基板20を通して酸素や水分が色素増感型太陽電池内に侵入すること、及び、色素増感型太陽電池で使用される電解質が電極基板20を通して外部に揮散すること、を防止するためのものであり、透明基材(透明樹脂フィルム)1と透明電極10との間又は透明基材(透明樹脂フィルム)1の背面(透明電極10が形成されている面とは反対側の面を意味する。)に設けることができる。
(B) Gas barrier layer:
When a dye-sensitized solar cell is produced using the electrode substrate 20 using a transparent resin film as the transparent base material 1, the gas barrier layer allows oxygen and moisture to enter the dye-sensitized solar cell through the electrode substrate 20. In order to prevent the electrolyte used in the dye-sensitized solar cell from evaporating to the outside through the electrode substrate 20, the transparent base material (transparent resin film) 1, the transparent electrode 10, Or on the back surface of the transparent substrate (transparent resin film) 1 (meaning the surface opposite to the surface on which the transparent electrode 10 is formed).

このガスバリア層の酸素透過率は概ね1cc/m /day・atm(約10ml/m /day/MPa)以下であることが好ましく、その水蒸気透過率は概ね1g/m /day以下であることが好ましい。このようなガスバリア層は、所望の有機材料の蒸着膜(物理気相成長法又は化学気相成長法によって形成された膜を意味する。以下同じ。)又はフィルムによって、又は、所望の無機材料の蒸着膜によって、形成することができる。 The oxygen permeability of the gas barrier layer is preferably about 1 cc / m 2 / day · atm (about 10 ml / m 2 / day / MPa) or less, and the water vapor permeability is about 1 g / m 2 / day or less. It is preferable. Such a gas barrier layer is a vapor-deposited film of a desired organic material (meaning a film formed by physical vapor deposition or chemical vapor deposition, hereinafter the same shall apply) or film, or of a desired inorganic material. It can be formed by a deposited film.

色素増感型太陽電池内への酸素の侵入を防止することにより、色素17や電解質の劣化が抑制されるので、色素増感型太陽電池の性能の経時的低下を抑制することができる。また、水分の侵入を抑制することにより、例えば第2導電層8をITOのように比較的水分によって劣化し易い材料によって形成した場合でもその性能の経時的低下が抑制されるので、色素増感型太陽電池の性能の経時的低下を抑制することができる。   By preventing oxygen from entering the dye-sensitized solar cell, deterioration of the dye 17 and the electrolyte is suppressed, so that a decrease in the performance of the dye-sensitized solar cell with time can be suppressed. In addition, by suppressing the intrusion of moisture, for example, even when the second conductive layer 8 is formed of a material that is relatively easily deteriorated by moisture, such as ITO, the deterioration of its performance over time is suppressed. A decrease in the performance of the solar cell over time can be suppressed.

(c)パターニング層:
本明細書でいう「パターニング層」とは、光照射によって表面の濡れ性を変化させることができる層を意味する。このパターニング層の具体例としては、(i)疎水性バインダー中に光触媒(光半導体の微粒子)が分散した構造を有する光触媒含有層、(ii)クロロシランやアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して得られるオルガノポリシロキサンの層、(iii) 撥水牲や撥油性に優れた反応性シリコーンが架橋したオルガノポリシロキサンの層、(iv)フルオロアルキルシラン等を用いた撥水性を示す自己組織化膜、等を挙げることができる。
(C) Patterning layer:
The “patterning layer” in the present specification means a layer capable of changing the wettability of the surface by light irradiation. Specific examples of this patterning layer include: (i) a photocatalyst-containing layer having a structure in which a photocatalyst (fine particles of photo semiconductor) is dispersed in a hydrophobic binder, and (ii) hydrolysis and polycondensation of chlorosilane, alkoxysilane, or the like. The resulting organopolysiloxane layer, (iii) a reactive silicone-crosslinked organopolysiloxane layer with excellent water repellency and oil repellency, and (iv) a self-assembled film exhibiting water repellency using fluoroalkylsilane, etc. , Etc.

上記(i)の光触媒含有層は、この光触媒含有層に含まれている光触媒の吸収波長を含む波長域の光でその表面を選択的に露光することにより、露光された領域の濡れ性を変化させてここを親水化することができる。このような光触媒含有層は、例えば、疎水性バインダー中に光触媒が分散した塗工液を調製し、この塗工液を所望箇所に塗布して塗膜を形成した後、この塗膜を乾燥することにより形成することができる。   The photocatalyst-containing layer (i) above changes the wettability of the exposed region by selectively exposing the surface with light in a wavelength region including the absorption wavelength of the photocatalyst contained in the photocatalyst-containing layer. This can be made hydrophilic. Such a photocatalyst-containing layer is prepared by, for example, preparing a coating liquid in which a photocatalyst is dispersed in a hydrophobic binder, applying the coating liquid to a desired location to form a coating film, and then drying the coating film. Can be formed.

また、上記(ii)〜(iv)の各層は、例えば紫外光によってその表面を選択的に露光することにより、露光された領域の濡れ性を変化させてここを親水化することができる。上記(ii)〜(iv)の各層の表面を選択的に露光するにあたっては、必要に応じて、フォトマスク(紫外線マスク)における被露光物側の表面に光触媒含有層を設けることができる。この光触媒含有層をフォトマスクに設けることにより、より長波長の紫外光によっても所望の親水化処理を施すことが可能になる。   Moreover, each layer of said (ii)-(iv) can change the wettability of the exposed area | region by selectively exposing the surface, for example by ultraviolet light, and can hydrophilize here. In selectively exposing the surface of each layer of (ii) to (iv) above, a photocatalyst-containing layer can be provided on the surface of the photomask (ultraviolet mask) on the exposed object side, if necessary. By providing this photocatalyst-containing layer on the photomask, it is possible to perform a desired hydrophilization treatment with longer wavelength ultraviolet light.

パターニング層は透明電極10上に設けられて、多孔質半導体電極15の下地層として使用される。パターニング層の表面のうちで多孔質半導体電極15を形成しようとする領域が上述のようにして親水化される。この状態のパターニング層上に多孔質半導体電極15の材料となる前述の塗工液を塗工すると、実質的に上記の親水化された領域上にのみ塗膜、ひいては多孔質半導体電極15を形成することができる。   The patterning layer is provided on the transparent electrode 10 and is used as an underlayer for the porous semiconductor electrode 15. Of the surface of the patterning layer, the region where the porous semiconductor electrode 15 is to be formed is hydrophilized as described above. When the above-mentioned coating liquid that is the material of the porous semiconductor electrode 15 is applied on the patterning layer in this state, a coating film, and thus the porous semiconductor electrode 15 is formed substantially only on the hydrophilic region. can do.

例えば動作電圧又は動作電流の大きい色素増感型太陽電池を得るうえからは、この色素増感型太陽電池の構造を、比較的小型のセルが複数個、電気的に直列又は並列に接続された構造にすることが好ましい。この場合、1つの電極基板20には、1つの透明電極10が形成されてその上に複数の多孔質半導体電極15が形成されるか、又は、複数の透明電極10が形成されて個々の透明電極10上に多孔質半導体電極15が1つずつ形成されることになる。パターニング層は、複数の多孔質半導体電極15を所望箇所に形成するうえで有用である。   For example, in order to obtain a dye-sensitized solar cell having a large operating voltage or current, a plurality of relatively small cells are electrically connected in series or in parallel to the structure of this dye-sensitized solar cell. A structure is preferred. In this case, one transparent electrode 10 is formed on one electrode substrate 20 and a plurality of porous semiconductor electrodes 15 are formed thereon, or a plurality of transparent electrodes 10 are formed to form individual transparent electrodes 10. One porous semiconductor electrode 15 is formed on each electrode 10. The patterning layer is useful for forming a plurality of porous semiconductor electrodes 15 at desired locations.

<色素増感型太陽電池>
図4は、本発明の色素増感型太陽電池の基本的な断面構造の一例を示す概略図である。図示の色素増感型太陽電池50では、上述した電極基板20が光電極として用いられており、透明基材22の片面に第1導電膜24と第2導電膜26とがこの順番で積層された色素増感型太陽電池用電極基板30(以下、「電極基板30」と称する。)が対極として用いられている。ここで用いられる本発明の電極基板20は、対極となる電極基板30との対向面に凹凸がなく平坦である。なお、電極基板30に代えて、透明基材の片面に上述の透明電極10が形成され、この透明電極10上に上記の第2導電膜26に相当する導電膜が形成されている電極基板を用いてもよい。
<Dye-sensitized solar cell>
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a basic cross-sectional structure of the dye-sensitized solar cell of the present invention. In the illustrated dye-sensitized solar cell 50, the electrode substrate 20 described above is used as a photoelectrode, and the first conductive film 24 and the second conductive film 26 are laminated in this order on one side of the transparent base material 22. A dye-sensitized solar cell electrode substrate 30 (hereinafter referred to as “electrode substrate 30”) is used as a counter electrode. The electrode substrate 20 of the present invention used here is flat with no unevenness on the surface facing the electrode substrate 30 serving as a counter electrode. In place of the electrode substrate 30, an electrode substrate in which the transparent electrode 10 described above is formed on one surface of a transparent base material and a conductive film corresponding to the second conductive film 26 is formed on the transparent electrode 10. It may be used.

電極基板20の構成については既に説明したので、ここでは省略する。また、対極として用いられている電極基板30における透明基材22及び第1導電膜24としては、それぞれ、上述した電極基板20での透明基材1又は第2導電層8と同様のものを用いることができるので、これら透明基材22及び第1導電膜24についても、ここではその説明を省略する。   Since the configuration of the electrode substrate 20 has already been described, the description thereof is omitted here. Moreover, as the transparent base material 22 and the 1st electrically conductive film 24 in the electrode substrate 30 used as a counter electrode, the thing similar to the transparent base material 1 or the 2nd conductive layer 8 in the electrode substrate 20 mentioned above, respectively is used. Therefore, the description of the transparent base material 22 and the first conductive film 24 is also omitted here.

第2導電膜26は、電極基板20の導電性を向上させるためのものである。第2導電膜26は、電極基板30を用いた色素増感型太陽電池で使用される電解質の種類に応じて、この電解質に対して耐食性を有する導電性材料を適宜選択して形成することが好ましい。第2導電膜26の材料としては白金(Pt)が最も好ましいが、カーボン、導電性高分子等によって第2導電膜26を形成することもできる。電極基板30を用いて光電変換効率の高い色素増感型太陽電池を得るという観点からは、レドックス対を構成する一方のイオン種が光照射時にキャリアと反応して他方のイオン種を生成する際に触媒として機能し得る金属(例えば白金(Pt))によって、第2導電膜26を形成することが好ましい。   The second conductive film 26 is for improving the conductivity of the electrode substrate 20. The second conductive film 26 may be formed by appropriately selecting a conductive material having corrosion resistance to the electrolyte according to the type of electrolyte used in the dye-sensitized solar cell using the electrode substrate 30. preferable. The material of the second conductive film 26 is most preferably platinum (Pt), but the second conductive film 26 can also be formed of carbon, a conductive polymer, or the like. From the viewpoint of obtaining a dye-sensitized solar cell with high photoelectric conversion efficiency using the electrode substrate 30, when one ionic species constituting the redox pair reacts with a carrier during light irradiation to generate the other ionic species. The second conductive film 26 is preferably formed of a metal that can function as a catalyst (for example, platinum (Pt)).

この第2導電膜26は、例えば蒸着法、スパッタリング法、CVD法等の方法により形成することができ、その膜厚は概ね1〜500nmの範囲内で適宜選定可能である。電極基板30の製造コストを抑えるという観点からは、スパッタリング法によって第2導電膜26を形成することが好ましい。   The second conductive film 26 can be formed by, for example, a vapor deposition method, a sputtering method, a CVD method, or the like, and the film thickness can be appropriately selected within a range of approximately 1 to 500 nm. From the viewpoint of reducing the manufacturing cost of the electrode substrate 30, it is preferable to form the second conductive film 26 by sputtering.

光電極である電極基板20と対極である電極基板30とは、電極基板20中の多孔質半導体電極15と電極基板30中の第2導電膜26とが互いに対向するようにして配置されており、これらの電極基板20、30の間には電解質層35が介在している。電極基板20中の透明電極10はリード線40aによって負荷45に接続されており、この負荷45はリード線40bによって電極基板30中の第1導電膜24に接続されている。なお、図示を省略しているが、色素増感型太陽電池50では、電解質層35を形成している電解質が漏出するのを防止するために、電極基板20、30及び電解質層35の周囲を封止剤により封止している。   The electrode substrate 20 that is a photoelectrode and the electrode substrate 30 that is a counter electrode are arranged such that the porous semiconductor electrode 15 in the electrode substrate 20 and the second conductive film 26 in the electrode substrate 30 face each other. The electrolyte layer 35 is interposed between the electrode substrates 20 and 30. The transparent electrode 10 in the electrode substrate 20 is connected to a load 45 by a lead wire 40a, and this load 45 is connected to the first conductive film 24 in the electrode substrate 30 by a lead wire 40b. Although not shown in the drawing, in the dye-sensitized solar cell 50, in order to prevent the electrolyte forming the electrolyte layer 35 from leaking, the periphery of the electrode substrates 20, 30 and the electrolyte layer 35 is disposed. Sealed with a sealant.

電極基板20、30の間隔を精度よく所望の間隔に保って短絡を防止するために、電極基板20と電極基板30との間にガラススペーサ、樹脂スペーサ、オレフィン系多孔質膜等のスペーサを配置してもよい。スぺーサーは、電極基板20、30の一方に予め形成しておくこともできるし、色素増感型太陽電池を組み立てる際に電極基板20、30の少なくとも一方に固着させて使用することもできる。また、前記スペーサが封止剤を兼ねることもできる。   Spacers such as glass spacers, resin spacers, and olefinic porous membranes are disposed between the electrode substrate 20 and the electrode substrate 30 in order to keep the distance between the electrode substrates 20 and 30 accurately at a desired interval and prevent short circuit. May be. The spacer can be formed in advance on one of the electrode substrates 20 and 30, or can be used by being fixed to at least one of the electrode substrates 20 and 30 when assembling the dye-sensitized solar cell. . The spacer can also serve as a sealant.

電解質層35は、電極基板20と電極基板30との間に位置し、光励起された色素17によって還元される一方で、電極基板30を介して供給されるキャリア(電子)によって酸化されて、電極基板20、リード線40a、負荷45、リード線40b、及び電極基板30を含む閉回路の形成を可能にする。   The electrolyte layer 35 is located between the electrode substrate 20 and the electrode substrate 30 and is reduced by the photoexcited dye 17, while being oxidized by carriers (electrons) supplied through the electrode substrate 30. A closed circuit including the substrate 20, the lead wire 40a, the load 45, the lead wire 40b, and the electrode substrate 30 can be formed.

この電解質層35の材料としては、キャリアの輸送に寄与するレドックス対を少なくとも含有した、色素増感型太陽電池に用いられる種々の電解質を用いることができ、その形態は液体状、固体状、及びゲル状のいずれでもよい。色素増感型太陽電池50の耐久性及び安定性の向上を図るという観点からは、常温溶融塩電解液又はゲル状の電解質を用いることが好ましい。   As the material of the electrolyte layer 35, various electrolytes used for dye-sensitized solar cells containing at least a redox pair contributing to carrier transport can be used, and the form thereof is liquid, solid, and It may be any gel. From the viewpoint of improving the durability and stability of the dye-sensitized solar cell 50, it is preferable to use a room temperature molten salt electrolyte or a gel electrolyte.

上記のレドックス対は、電解質に用いられるものであれば特に限定はされるものではない。このようなレドックス対の原料の組合せとしては、ヨウ素とヨウ化物との組合せ、又は、臭素と臭化物との組合せが好ましく挙げられる。例えば、ヨウ素とヨウ化物との組合せの具体例としては、ヨウ化リチウム(LiI)、ヨウ化ナトリウム(NaI)、ヨウ化カリウム(KI)、ヨウ化カルシウム(CaI)等の金属ヨウ化物とヨウ素(I)との組合せを挙げることができる。また、臭素と臭化物との組合せの具体例としては、臭化リチウム(LiBr)、臭化ナトリウム(NaBr)、臭化カリウム(KBr)、臭化カルシウム(CaBr)等の金属臭化物と臭素(Br )との組合せを挙げることができる。 The redox couple is not particularly limited as long as it is used for an electrolyte. As a combination of raw materials of such a redox pair, a combination of iodine and iodide, or a combination of bromine and bromide is preferably exemplified. For example, specific examples of combinations of iodine and iodide include metal iodides such as lithium iodide (LiI), sodium iodide (NaI), potassium iodide (KI), calcium iodide (CaI 2 ), and iodine. A combination with (I 2 ) can be mentioned. Specific examples of the combination of bromine and bromide include lithium bromide (LiBr), sodium bromide (NaBr), potassium bromide (KBr), calcium bromide (CaBr 2 ), and the like, and bromide (Br). 2 ) and a combination thereof.

電解質層35の材料としてゲル状の電解質を用いる場合、この電解質は物理ゲル及び化学ゲルのいずれであってもよい。物理ゲルは物理的な相互作用で室温付近でゲル化しているものであり、化学ゲルは架橋反応等の化学結合でゲルを形成しているものである。物理ゲルは、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリレート等のゲル化剤を用いて作製することができ、化学ゲルとしては、アクリル酸エステル系、メタクリル酸エステル系のもの等を用いることができる。   When a gel electrolyte is used as the material of the electrolyte layer 35, the electrolyte may be a physical gel or a chemical gel. A physical gel is gelled near room temperature due to physical interaction, and a chemical gel is a gel formed by a chemical bond such as a crosslinking reaction. The physical gel can be prepared by using a gelling agent such as polyacrylonitrile or polymethacrylate, and as the chemical gel, an acrylic ester-based or methacrylic ester-based one can be used.

また、電解質層35の材料として固体状の電解質を用いる場合、この電解質としてはヨウ化銅(CuI)や、ポリピロール、ポリチオフェン等の正孔輸送性の高い導電性の高分子を用いることが好ましい。   When a solid electrolyte is used as the material of the electrolyte layer 35, it is preferable to use a conductive polymer having a high hole transporting property such as copper iodide (CuI), polypyrrole, or polythiophene as the electrolyte.

電解質層35の厚さは適宜選定可能であるが、多孔質半導体電極15の膜厚との合計が2μm〜100μmの範囲内、その中でも、2μm〜50μmの範囲内になるように電解質層の厚さを選定することが好ましい。上記の範囲よりも電解質層35の厚さが薄いと、多孔質半導体電極15と第2導電膜26とが接触し易くなるため、短絡の原因となる。また、電解質層35の厚さが上記の範囲よりも厚いと、色素増感型太陽電池50の内部抵抗が大きくなり、光電変換効率が低下する。   The thickness of the electrolyte layer 35 can be selected as appropriate, but the thickness of the electrolyte layer is such that the total of the thickness of the porous semiconductor electrode 15 is in the range of 2 μm to 100 μm, and in particular, in the range of 2 μm to 50 μm. It is preferable to select the thickness. If the thickness of the electrolyte layer 35 is thinner than the above range, the porous semiconductor electrode 15 and the second conductive film 26 are likely to come into contact with each other, causing a short circuit. Moreover, when the thickness of the electrolyte layer 35 is thicker than the above range, the internal resistance of the dye-sensitized solar cell 50 is increased, and the photoelectric conversion efficiency is lowered.

本発明の色素増感型太陽電池50では、上記した凹凸面のない電極基板20を用いるので、電解質層35の厚さが局部的に厚くなることはない。したがって、この色素増感型太陽電池50においては、電解質層35を短絡が生じない範囲で一様に薄くすることができ、その光電変換効率を向上させることができる。   In the dye-sensitized solar cell 50 of the present invention, since the electrode substrate 20 having no uneven surface is used, the thickness of the electrolyte layer 35 does not increase locally. Therefore, in this dye-sensitized solar cell 50, the electrolyte layer 35 can be uniformly thin as long as no short circuit occurs, and the photoelectric conversion efficiency can be improved.

上述した電解質層35は、その材料に応じて、種々の方法により形成することができる。例えば、電解質層35の形成に用いる電解質層形成用塗工液を多孔質半導体電極15上に塗布し、乾燥させることにより形成する方法(以下、「塗布法」と記載する場合がある。)、又は、多孔質半導体電極15と第2導電層26とが所定の間隔を有するように電極基板20、30を配置し、電極基板20と電極基板30との間隙に電解質層形成用塗工液を注入することにより電解質層35を形成する方法(以下、「注入法」と記載する場合がある。)等を挙げることができる。以下、これらの「塗布法」及び「注入法」について説明する。   The electrolyte layer 35 described above can be formed by various methods depending on the material. For example, a method of forming an electrolyte layer forming coating solution used for forming the electrolyte layer 35 by applying it on the porous semiconductor electrode 15 and drying it (hereinafter sometimes referred to as “coating method”), Alternatively, the electrode substrates 20 and 30 are arranged so that the porous semiconductor electrode 15 and the second conductive layer 26 have a predetermined interval, and an electrolyte layer forming coating solution is placed in the gap between the electrode substrate 20 and the electrode substrate 30. Examples thereof include a method of forming the electrolyte layer 35 by injection (hereinafter sometimes referred to as “injection method”). Hereinafter, these “coating method” and “injection method” will be described.

(I)塗布法:
塗布法は、主に固体状の電解質層を形成するために用いられる方法であり、この塗布法で用いる電解質層形成用塗工液としては、少なくともレドックス対とこのレドックス対を保持する高分子とを含有したものを用いる。他に、架橋剤や光重合開始剤等が添加されていることが好ましい。
(I) Application method:
The coating method is a method mainly used for forming a solid electrolyte layer. As the coating solution for forming an electrolyte layer used in this coating method, at least a redox pair and a polymer holding the redox pair are used. The one containing is used. In addition, it is preferable to add a crosslinking agent, a photopolymerization initiator, and the like.

電解質層形成用塗工液の塗布は、ダイコート、グラビアコート、グラビアリバースコート、ロールコート、リバースロールコート、バーコート、ブレードコート、ナイフコート、エアナイフコート、スロットダイコート、スライドダイコート、ディップコート、マイクロバーコート、マイクロバーリバースコートや、スクリーン印刷(ロータリー方式)等、種々の方法によって行うことができる。   The coating solution for forming the electrolyte layer can be applied by die coating, gravure coating, gravure reverse coating, roll coating, reverse roll coating, bar coating, blade coating, knife coating, air knife coating, slot die coating, slide die coating, dip coating, and micro bar. It can be performed by various methods such as coating, microbar reverse coating, and screen printing (rotary method).

電解質層形成用塗工液に上述の光重合開始剤が含有されている場合には、この電解質層形成用工液を塗布した後に光重合開始剤を感光させることにより、電解質層35を形成することができる。   When the above-mentioned photopolymerization initiator is contained in the electrolyte layer forming coating solution, the electrolyte layer 35 is formed by applying the electrolyte layer forming coating solution and then exposing the photopolymerization initiator to light. Can do.

(II)注入法:
注入法は、液体状、ゲル状又は固体状の電解質層を形成するために用いられる方法であり、この方法で電解質層35を形成する際には、前述したスペーサを利用して、電極基板20と電極基板30とが所望の間隔に保持されたセルを予め形成しておくことが好ましい。電解質層形成用塗工液の注入は、例えば毛細管現象を利用して行うことができる。ゲル状又は固体状の電解質層35を形成する場合には、電解質層形成用塗工液を注入した後に例えば温度調整、紫外線照射、電子線照射等を行って、二次元又は三次元の架橋反応を生じさせる。
(II) Injection method:
The injection method is a method used to form a liquid, gel, or solid electrolyte layer. When the electrolyte layer 35 is formed by this method, the above-described spacer is used to form the electrode substrate 20. It is preferable to previously form a cell in which the electrode substrate 30 is held at a desired interval. Injection | pouring of the coating liquid for electrolyte layer formation can be performed using a capillary phenomenon, for example. In the case of forming the gel-like or solid electrolyte layer 35, the two-dimensional or three-dimensional crosslinking reaction is performed by, for example, performing temperature adjustment, ultraviolet irradiation, electron beam irradiation, etc. after injecting the electrolyte layer forming coating solution. Give rise to

<実施例1>
(準備工程)
まず、透明基材としてA4判サイズ(JIS規格)の厚さ100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡績株式会社製、品番:E5100)を用い、第1導電層の材料として厚さ9μmの銅箔を用いて、この透明基材と銅箔とを、ウレタン系接着剤(ガラス転移温度(Tg):20℃、重量平均分子量:3万)を用いたドライラミネーション加工により貼り合わせた。
<Example 1>
(Preparation process)
First, an A4 size (JIS standard) 100 μm thick polyethylene terephthalate (PET) film (manufactured by Toyobo Co., Ltd., product number: E5100) is used as a transparent substrate, and a 9 μm thick copper is used as a material for the first conductive layer. Using the foil, the transparent substrate and the copper foil were bonded together by dry lamination using a urethane-based adhesive (glass transition temperature (Tg): 20 ° C., weight average molecular weight: 30,000).

次に、上記の銅箔上にレジストを塗布してレジスト層を形成し、このレジスト層に所定形状のマスクを用いての露光処理、及び現像処理を順次施して所定形状のエッチングマスクを形成してから、前記の銅箔をエッチングし、その後にレジスト除去(エッチングマスクの剥離)を行った。これにより、前記の銅箔が格子状にパターニングされて、第1導電層が得られた。この第1導電層における開口部(格子の目に相当する部分)の大きさは300μm□であり、各部の線幅は10μmである。また、第1導電層の開口率は90%であり、第1導電層まで形成された透明基材の光透過率は83.1%である。第1導電層の各開口部からは、上記の透明基材と銅箔とを貼り合わせるために用いた接着剤層が露出している。   Next, a resist is applied on the copper foil to form a resist layer, and the resist layer is subjected to an exposure process using a mask having a predetermined shape and a development process in order to form an etching mask having a predetermined shape. After that, the copper foil was etched, and then the resist was removed (peeling of the etching mask). Thereby, the said copper foil was patterned in the grid | lattice form, and the 1st conductive layer was obtained. The size of the opening in the first conductive layer (the part corresponding to the grid eyes) is 300 μm □, and the line width of each part is 10 μm. The aperture ratio of the first conductive layer is 90%, and the light transmittance of the transparent base material formed up to the first conductive layer is 83.1%. From each opening part of the 1st conductive layer, the adhesive bond layer used in order to bond said transparent base material and copper foil is exposed.

(腐食防止層形成工程)
まず、水に塩化ニッケルを300g/l、塩化スズを15g/l、酸性フッ化アンモニウムを56g/l、ホウ酸を30g/lの割合でそれぞれ溶解させて、Ni−Sn合金めっき浴を調製した。
(Corrosion prevention layer forming process)
First, Ni-Sn alloy plating bath was prepared by dissolving nickel chloride in water at a rate of 300 g / l, tin chloride at 15 g / l, acidic ammonium fluoride at 56 g / l, and boric acid at a rate of 30 g / l. .

次に、第1導電層が形成された上記の透明基材を上述のめっき浴に浸漬し、3分間電気めっきを行った。これにより、第1導電層の外表面にはNi−Sn合金からなる腐食防止層が形成された。第1導電層の開口部では、接着剤層が露出したままであった。なお、腐食防止層の組成は、X線回折により同定した。   Next, the transparent substrate on which the first conductive layer was formed was immersed in the plating bath described above and electroplated for 3 minutes. Thereby, the corrosion prevention layer which consists of a Ni-Sn alloy was formed in the outer surface of the 1st conductive layer. In the opening of the first conductive layer, the adhesive layer remained exposed. The composition of the corrosion prevention layer was identified by X-ray diffraction.

(平坦化透明層形成工程)
まず、アクリル系樹脂(Tg:100℃、重量平均分子量:24万)をメチルエチルケトンにより40wt%に希釈した平坦化透明層形成用塗工液(粘度:480mPa・s)を準備した。
(Planarization transparent layer formation process)
First, a flattening transparent layer forming coating solution (viscosity: 480 mPa · s) in which an acrylic resin (Tg: 100 ° C., weight average molecular weight: 240,000) was diluted to 40 wt% with methyl ethyl ketone was prepared.

次に、透明基材の第1導電層及び腐食防止層が形成された面の一部分に10gの平坦化透明層形成用塗工液を載せ、スキージー(美濃商事株式会社製、商品名:ミノファインスキージ、硬度:60)を用いて余分な塗工液を掻き出しながら上記平坦化透明層形成用塗工液を透明基材の面全体に塗布した。その後、この透明基材を加熱して、塗布された平坦化透明層形成用塗工液を乾燥させることにより平坦化透明層を形成した。平坦化透明層まで形成した透明基材を走査型電子顕微鏡により、断面観察を行ったところ第1導電層の開口部には層厚9μmの平坦化透明層が形成され、また第1導電層の上面には樹脂の被覆がないことを確認した。なお、ここでいうガラス転移温度は、示差走査熱量測定法(DSC測定法)で測定された値である。   Next, 10 g of a flattening transparent layer-forming coating solution is placed on a part of the surface of the transparent substrate on which the first conductive layer and the corrosion prevention layer are formed, and squeegee (manufactured by Mino Corporation, trade name: Mino Fine). The above flattening transparent layer forming coating solution was applied to the entire surface of the transparent substrate while scraping off the excess coating solution using a squeegee, hardness: 60). Then, this transparent base material was heated, and the planarizing transparent layer was formed by drying the apply | coated coating liquid for planarization transparent layer formation. When the cross section of the transparent substrate formed up to the flattened transparent layer was observed with a scanning electron microscope, a flattened transparent layer having a thickness of 9 μm was formed in the opening of the first conductive layer. It was confirmed that there was no resin coating on the top surface. The glass transition temperature here is a value measured by a differential scanning calorimetry (DSC measurement method).

(第2導電層形成工程)
平坦化透明層まで形成した上記の透明基材をイオンプレーティング装置のチャンバー内に配置し、この透明基材の第1導電層が形成された側の表面に成膜圧力1.5×10−1Pa、アルゴンガス流量18sccm、酸素ガス流量28sccm、成膜電流値60Aの条件の下に昇華材料としての酸化インジウムスズ(ITO)を蒸着させて、ITOからなる膜厚150nmの第2導電層を形成した。この第2導電層は、腐食防止層を覆うと共に、平坦化透明層も覆っている。
(Second conductive layer forming step)
The transparent substrate formed up to the flattened transparent layer is placed in the chamber of the ion plating apparatus, and the film forming pressure is 1.5 × 10 on the surface of the transparent substrate on which the first conductive layer is formed. Indium tin oxide (ITO) as a sublimation material is deposited under the conditions of 1 Pa, argon gas flow rate 18 sccm, oxygen gas flow rate 28 sccm, and film formation current value 60 A, and a second conductive layer made of ITO having a thickness of 150 nm is deposited. Formed. The second conductive layer covers the corrosion prevention layer and the flattening transparent layer.

第2導電層まで形成することにより、透明基材の片面に、接着剤層、第1導電層、平坦化透明層、腐食防止層及び第2導電層が形成された透明電極を得た。この透明電極の表面抵抗値は、0.08Ω/□であった。   By forming up to the second conductive layer, a transparent electrode was obtained in which the adhesive layer, the first conductive layer, the planarizing transparent layer, the corrosion prevention layer, and the second conductive layer were formed on one side of the transparent substrate. The surface resistance value of this transparent electrode was 0.08Ω / □.

(多孔質半導体電極形成工程)
まず、一次粒子径が15nmの酸化チタン(TiO )微粒子(昭和電工社製のF−5)と結着剤としてのポリエステル樹脂とを、水とポリプロピレングリコールモノメチルエーテルとの混液中にホモジナーザーにて溶解、分散後、自公転式撹拌機を用いて攪拌させて、前記のTiO 微粒子を20.5質量%含有し、前記の結着剤を0.3質量%含有するスラリー(粘度:86mPa・s)を調製した。このスラリーは、多孔質半導体電極用塗工液に相当する。
(Porous semiconductor electrode formation process)
First, titanium oxide (TiO 2 ) fine particles having a primary particle diameter of 15 nm (F-5 manufactured by Showa Denko KK) and a polyester resin as a binder were mixed with water and polypropylene glycol monomethyl ether in a homogenizer. After dissolution and dispersion, the slurry is stirred using a self-revolving stirrer and contains 20.5% by mass of the TiO 2 fine particles and 0.3% by mass of the binder (viscosity: 86 mPa · s) was prepared. This slurry corresponds to a coating solution for a porous semiconductor electrode.

次いで、上記のスラリーをドクターブレード法により前述の透明電極上に塗布し、その後に150℃で30分間乾燥して、膜厚12μmの多孔質半導体電極を形成した。   Next, the slurry was applied onto the transparent electrode by the doctor blade method, and then dried at 150 ° C. for 30 minutes to form a porous semiconductor electrode having a thickness of 12 μm.

(色素担持工程)
増感色素としてのルテニウム錯体(小島化学株式会社製)をその濃度が3×10−4mol/lとなるようにエタノールに溶解させた色素担持用塗工液を用意し、上述の多孔質半導体電極が形成された透明電極をこの色素担持用塗工液中に浸漬して、液温40℃の条件下で1時間放置し、その後、これを色素担持用塗工液から引き上げ、各多孔質半導体電極に付着した色素担持用塗工液を風乾させた。これにより、各多孔質多孔質半導体電極に上記の色素が坦持された。
(Dye support process)
A dye-supporting coating solution prepared by dissolving a ruthenium complex (manufactured by Kojima Chemical Co., Ltd.) as a sensitizing dye in ethanol so that its concentration is 3 × 10 −4 mol / l is prepared. The transparent electrode on which the electrode is formed is immersed in this dye-supporting coating solution and left for 1 hour under the condition of a liquid temperature of 40 ° C. Then, this is pulled up from the dye-supporting coating solution, and each porous The dye-supporting coating solution adhering to the semiconductor electrode was air-dried. Thereby, said pigment | dye was carry | supported by each porous porous semiconductor electrode.

この後、平面視したときに前述した多孔質半導体電極が1cm×1cmの正方形となるようにトリミングして、図1に示した電極基板20と同様の構成を有する色素増感型太陽電池用電極基板(以下、「電極基板A」という。)を得た。   Thereafter, the above-described porous semiconductor electrode is trimmed so as to be a 1 cm × 1 cm square when viewed in plan, and has the same configuration as that of the electrode substrate 20 shown in FIG. A substrate (hereinafter referred to as “electrode substrate A”) was obtained.

次に、上記の第2導電層の形成と同じ条件の下に、膜厚100μmのPETフィルム(東洋紡績株式会社製、品番:A4300)の片面に第1導電膜としてのITO膜(膜厚150nm)を形成し、その上に、第2導電膜としての白金薄膜(膜厚50nm)をスパッタリング法によって形成して、図4に示した電極基板30と同様の構成を有する色素増感型太陽電池用電極基板(以下、「電極基板P」という。)を得た。   Next, under the same conditions as the formation of the second conductive layer, an ITO film (thickness 150 nm) as a first conductive film is formed on one side of a 100 μm-thick PET film (manufactured by Toyobo Co., Ltd., product number: A4300). And a platinum thin film (film thickness: 50 nm) as a second conductive film is formed thereon by a sputtering method, and the dye-sensitized solar cell having the same configuration as that of the electrode substrate 30 shown in FIG. Electrode substrate (hereinafter referred to as “electrode substrate P”).

この電極基板Pと電極基板Aとを厚さ20μmの熱融着フィルム(デュポン株式会社製、商品名:サーリン)を用いて貼り合せ、電極基板Pと電極基板Aとの間隙に電解質層形成用塗工液を充填して、図4に示した色素増感型太陽電池50と同様の構成を有する実施例1の色素増感型太陽電池を得た。   The electrode substrate P and the electrode substrate A are bonded together using a 20 μm thick heat-sealing film (DuPont Co., Ltd., trade name: Surlyn), and an electrolyte layer is formed in the gap between the electrode substrate P and the electrode substrate A. The coating liquid was filled to obtain a dye-sensitized solar cell of Example 1 having the same configuration as that of the dye-sensitized solar cell 50 shown in FIG.

このとき、上記の熱融着フィルムは、電極基板P、電極基板Aそれぞれの内縁部にのみ融着するように、その形状を予め矩形枠状に成形して用いた。また、電解質層形成用塗工液としては、メトキシアセトニトリルを溶媒とし、この溶媒にヨウ化リチウムを0.1mol/l、ヨウ素を0.05mol/l、ジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイドを0.3mol/l、ターシャリーブチルピリジンを0.5mol/lの割合でそれぞれ溶解させたものを用いた。   At this time, the above-mentioned heat-sealing film was used by previously shaping the shape into a rectangular frame so as to be fused only to the inner edge portions of the electrode substrate P and the electrode substrate A, respectively. As the electrolyte layer forming coating solution, methoxyacetonitrile is used as a solvent, and in this solvent, lithium iodide is 0.1 mol / l, iodine is 0.05 mol / l, and dimethylpropylimidazolium iodide is 0.3 mol / l. 1 and tertiary butylpyridine dissolved in a ratio of 0.5 mol / l were used.

こうして得られた実施例1の色素増感型太陽電池の電池特性を評価した。具体的には、実施例1の色素増感型太陽電池の電流電圧特性を、測定装置としてソースメジャーユニット(ケースレー2400型)を用い、光源として擬似太陽光(AM1.5、照射強度100mW/cm )を用いて測定した。その結果、実施例1の色素増感型太陽電池の電池特性は、短絡電流が12.1mA/cm、開放電圧が0.71V、曲線因子が0.65、光電変換効率が5.8%であった。 The battery characteristics of the dye-sensitized solar cell of Example 1 thus obtained were evaluated. Specifically, the current-voltage characteristics of the dye-sensitized solar cell of Example 1 were measured using a source measure unit (Caseley 2400 type) as a measuring device and pseudo-sunlight (AM1.5, irradiation intensity 100 mW / cm) as a light source. 2 ). As a result, the battery characteristics of the dye-sensitized solar cell of Example 1 were as follows: the short-circuit current was 12.1 mA / cm 2 , the open-circuit voltage was 0.71 V, the fill factor was 0.65, and the photoelectric conversion efficiency was 5.8%. Met.

<実施例2>
実施例1の色素増感型太陽電池の製造において、電極基板Aの作製の際の平坦化透明層形成工程に代えて下記に示した平坦化透明層形成工程により平坦化透明層を形成した以外は実施例1と同様にして、図4に示した色素増感型太陽電池50と同様の構成を有する実施例2の色素増感型太陽電池を得た。
<Example 2>
In the production of the dye-sensitized solar cell of Example 1, except that the flattened transparent layer was formed by the flattened transparent layer forming step shown below instead of the flattened transparent layer forming step in the production of the electrode substrate A. In the same manner as in Example 1, a dye-sensitized solar cell of Example 2 having the same configuration as that of the dye-sensitized solar cell 50 shown in FIG. 4 was obtained.

こうして得られた実施例2の色素増感型太陽電池の電池特性を、実施例1と同様にして評価した。その結果、実施例2の色素増感型太陽電池の電池特性は、短絡電流が11.8mA/cm、開放電圧が0.71V、曲線因子が0.67、光電変換効率が5.6%であった。 The battery characteristics of the dye-sensitized solar cell of Example 2 obtained in this way were evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, the battery characteristics of the dye-sensitized solar cell of Example 2 were as follows: the short-circuit current was 11.8 mA / cm 2 , the open-circuit voltage was 0.71 V, the fill factor was 0.67, and the photoelectric conversion efficiency was 5.6%. Met.

(平坦化透明層形成工程)
第1導電層と腐食防止層が形成された透明基材に、UV硬化性エポキシ樹脂(Tg:50℃、重量平均分子量:3万)と、光重合開始剤等の各種添加剤とを含有する平坦化透明層形成用材料(粘度:620mPa・s)を準備した。
(Planarization transparent layer formation process)
The transparent base material on which the first conductive layer and the corrosion prevention layer are formed contains a UV curable epoxy resin (Tg: 50 ° C., weight average molecular weight: 30,000) and various additives such as a photopolymerization initiator. A material for forming a flattened transparent layer (viscosity: 620 mPa · s) was prepared.

次に、透明基材の第1導電層及び腐食防止層が形成された面の一部分に10gの平坦化透明層形成材料を載せ、スキージー(美濃商事株式会社製、商品名:ミノファインスキージ、硬度:60)を用いて余分な塗布材料を掻き出しながら上記平坦化透明層形成用材料を透明基材の面全体に塗布した。その後、この透明基材にUV照射することにより、塗布された平坦化透明層形成用材料を硬化させて平坦化透明層を形成した。平坦化透明層まで形成した透明基材を走査型電子顕微鏡により、断面観察を行ったところ第1導電層の開口部には層厚9μmの平坦化透明層が形成され、また第1導電層の上面には樹脂の被覆がないことを確認した。なお、上述のガラス転移温度(Tg)は、実施例1の場合と同様に、示差走査熱量測定法(DSC測定法)で測定された値である。   Next, 10 g of a flattened transparent layer forming material is placed on a part of the surface of the transparent substrate on which the first conductive layer and the corrosion prevention layer are formed, and squeegee (manufactured by Mino Corporation, trade name: Mino Fine Squeegee, hardness) : 60) was applied to the entire surface of the transparent substrate while scraping off the excess coating material. Thereafter, the transparent base material was irradiated with UV to cure the applied flattening transparent layer forming material to form a flattening transparent layer. When the cross section of the transparent substrate formed up to the flattened transparent layer was observed with a scanning electron microscope, a flattened transparent layer having a thickness of 9 μm was formed in the opening of the first conductive layer. It was confirmed that there was no resin coating on the top surface. The glass transition temperature (Tg) described above is a value measured by the differential scanning calorimetry (DSC measurement method) as in the case of Example 1.

<実施例3>
第1導電層の材料として厚さ12μmのアルミニウム箔(東洋アルミニウム社製、純度99.7%)を用い、腐食防止層を形成しない以外は実施例1と同様にして、PETフィルムの片面に接着剤層、第1導電層、平坦化透明層及び第2導電層からなる透明電極を形成した。この透明電極の表面抵抗値は、0.006Ω/□であった。
<Example 3>
Adhering to one side of a PET film in the same manner as in Example 1 except that an aluminum foil having a thickness of 12 μm (Toyo Aluminum Co., Ltd., purity: 99.7%) was used as the material for the first conductive layer, and no corrosion prevention layer was formed. A transparent electrode composed of an agent layer, a first conductive layer, a planarized transparent layer, and a second conductive layer was formed. The surface resistance value of this transparent electrode was 0.006Ω / □.

(耐久性の確認)
こうして得られた透明電極が形成されたPETフィルムのヨウ素電解質に対する耐性を確認するために、まず、メトキシアセトニトリルを溶媒とするヨウ素電解質溶液を調製した。このヨウ素電解質溶液は、ヨウ化リチウムを0.1mol/l、ヨウ素を0.05mol/l、ジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイドを0.3mol/l、ターシャリーブチルピリジンを0.5mol/lの割合でそれぞれ含有している。
(Durability check)
In order to confirm the resistance to the iodine electrolyte of the PET film on which the transparent electrode thus obtained was formed, first, an iodine electrolyte solution using methoxyacetonitrile as a solvent was prepared. This iodine electrolyte solution was lithium iodide at a rate of 0.1 mol / l, iodine at 0.05 mol / l, dimethylpropylimidazolium iodide at 0.3 mol / l, and tertiary butylpyridine at a rate of 0.5 mol / l. Contains each.

次に、透明電極が形成されたPETフィルムを上記のヨウ素電解質溶液に一昼夜浸漬してから、その表面抵抗値を測定した。その結果、ヨウ素電解質溶液に浸漬した後での表面抵抗値は0.006Ω/□であり、浸漬前の表面抵抗値を維持していた。   Next, the PET film on which the transparent electrode was formed was immersed in the iodine electrolyte solution for a whole day and night, and then the surface resistance value was measured. As a result, the surface resistance value after immersion in the iodine electrolyte solution was 0.006Ω / □, and the surface resistance value before immersion was maintained.

<比較例1>
実施例1の色素増感型太陽電池の製造において、平坦化透明層を形成しない以外は実施例1と同様にして、比較例1の色素増感型太陽電池を得た。
<Comparative Example 1>
In the production of the dye-sensitized solar cell of Example 1, a dye-sensitized solar cell of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that no flattened transparent layer was formed.

得られた比較例1の色素増感型太陽電池の電池特性を、実施例1と同様にして評価した。その結果、比較例1の色素増感型太陽電池の電池特性は、短絡電流が7.4mA/cm、開放電圧が0.68V、曲線因子が0.61、光電変換効率が3.1%であり、実施例1又は2の色素増感型太陽電池と比較して劣るものであった。その理由は、比較例1の色素増感型太陽電池は、電極基板の間隔が第1導電層の開口部付近で広くなっていて、その部位において電解質層の層厚が厚いことによるものと推察される。 The battery characteristics of the obtained dye-sensitized solar cell of Comparative Example 1 were evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, the battery characteristics of the dye-sensitized solar cell of Comparative Example 1 are as follows: the short-circuit current is 7.4 mA / cm 2 , the open-circuit voltage is 0.68 V, the fill factor is 0.61, and the photoelectric conversion efficiency is 3.1%. It was inferior to the dye-sensitized solar cell of Example 1 or 2. The reason is that in the dye-sensitized solar cell of Comparative Example 1, the distance between the electrode substrates is wide in the vicinity of the opening of the first conductive layer, and the thickness of the electrolyte layer is thick at that portion. Is done.

<比較例2>
実施例1の色素増感型太陽電池の製造において、腐食防止層を形成しない以外は実施例1と同様にして、比較例2の色素増感型太陽電池を得た。
<Comparative example 2>
In the production of the dye-sensitized solar cell of Example 1, a dye-sensitized solar cell of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as Example 1 except that no corrosion prevention layer was formed.

得られた比較例1の色素増感型太陽電池の電池特性を、実施例1と同様にして評価したところ、特性評価時に特性の経時的な低下が認められた。その理由は、電解質が第2導電層に浸透し第1導電層に到達してしまい、第1導電層が腐食したことによるものと推察される。   When the battery characteristics of the obtained dye-sensitized solar cell of Comparative Example 1 were evaluated in the same manner as in Example 1, a decrease in characteristics over time was observed during the characteristic evaluation. The reason is presumed to be that the electrolyte penetrated into the second conductive layer and reached the first conductive layer, and the first conductive layer was corroded.

<比較例3>
実施例1の色素増感型太陽電池の製造において、電極基板Aの作製の際の平坦化透明層形成工程に代えて下記に示した平坦化透明層形成工程により平坦化透明層を形成した以外は実施例1と同様にして、平坦化透明層まで形成された透明基材を作製した。
<Comparative Example 3>
In the production of the dye-sensitized solar cell of Example 1, except that the flattened transparent layer was formed by the flattened transparent layer forming step shown below instead of the flattened transparent layer forming step in the production of the electrode substrate A. Produced the transparent base material formed to the planarization transparent layer like Example 1. FIG.

得られた上記透明基材の表面抵抗値を、測定装置としてダイアインスツルメンツ社製のロレスタEPを用いて、四端針法により測定したところ、測定限界値(10Ω/□)以上であった。したがって、このような透明基材を用いて作製される比較例3の色素増感型太陽電池は、色素増感型太陽電池として機能しないものである。また、この透明基材の断面を、走査型電子顕微鏡により観察したところ、第1導電層上に平坦化透明層形成用材料が硬化したものが積層されていた。 When the surface resistance value of the obtained transparent substrate was measured by a four-end needle method using Loresta EP manufactured by Dia Instruments Co., Ltd. as a measuring device, it was a measurement limit value (10 6 Ω / □) or more. . Therefore, the dye-sensitized solar cell of Comparative Example 3 produced using such a transparent substrate does not function as a dye-sensitized solar cell. Moreover, when the cross section of this transparent base material was observed with the scanning electron microscope, what hardened | cured the flattening transparent layer forming material was laminated | stacked on the 1st conductive layer.

(平坦化透明層形成工程)
第1導電層と腐食防止層が形成された透明基材に、平坦化透明層形成用材料としてアクリル系樹脂をドクターブレード法により塗布した。次に、この透明基材を100℃のオーブンで5分間加熱し、乾燥させることにより、塗布された平坦化透明層形成用材料を固化させて平坦化透明層を形成した。
(Planarization transparent layer formation process)
An acrylic resin was applied as a planarizing transparent layer forming material to the transparent base material on which the first conductive layer and the corrosion prevention layer were formed by a doctor blade method. Next, this transparent base material was heated in an oven at 100 ° C. for 5 minutes and dried to solidify the applied flattening transparent layer forming material to form a flattening transparent layer.

本発明の色素増感型太陽電池用電極基板の基本的な断面構造の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the basic cross-section of the electrode substrate for dye-sensitized solar cells of this invention. 本発明の色素増感型太陽電池用電極基板を構成する第1導電層の一例を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows roughly an example of the 1st conductive layer which comprises the electrode substrate for dye-sensitized solar cells of this invention. 本発明の色素増感型太陽電池用電極基板の基本的な断面構造の他の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of the basic cross-section of the electrode substrate for dye-sensitized solar cells of this invention. 本発明の色素増感型太陽電池の基本的な断面構造の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the basic cross-section of the dye-sensitized solar cell of this invention. 従来の色素増感型太陽電池の断面構造の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the cross-sectional structure of the conventional dye-sensitized solar cell. 従来の色素増感型太陽電池の断面構造の他の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of the cross-section of the conventional dye-sensitized solar cell.

符号の説明Explanation of symbols

1 透明基材
5 接着剤層
6 第1導電層
7 平坦化透明層
8 第2導電層
9 腐食防止層
10 透明電極
15 多孔質半導体電極
17 色素
20 色素増感型太陽電池用電極基板
22 透明基材
24 第1導電膜
26 第2導電膜
30 色素増感型太陽電池用電極基板
35 電解質層
50 色素増感型太陽電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent base material 5 Adhesive layer 6 1st conductive layer 7 Flattening transparent layer 8 2nd conductive layer 9 Corrosion prevention layer 10 Transparent electrode 15 Porous semiconductor electrode 17 Dye 20 Dye-sensitized solar cell electrode substrate 22 Transparent group Material 24 First conductive film 26 Second conductive film 30 Electrode substrate for dye-sensitized solar cell 35 Electrolyte layer 50 Dye-sensitized solar cell

Claims (16)

透明基材と、該透明基材の片面に形成された透明電極と、多数の半導体微粒子を用いて前記透明電極上に形成された多孔質半導体電極と、該多孔質半導体電極を形成している半導体微粒子の表面に担持された色素とを有する色素増感型太陽電池用電極基板であって、
前記透明電極は、多数の細線を組み合わせた形状を呈して多数の開口部を有する金属製の第1導電層と、該第1導電層の開口部に埋設されて該第1導電層を平坦にする樹脂製の平坦化透明層と、前記第1導電層と前記平坦化透明層との上に形成された金属酸化物製の第2導電層とを含むことを特徴とする色素増感型太陽電池用電極基板。
A transparent base material, a transparent electrode formed on one side of the transparent base material, a porous semiconductor electrode formed on the transparent electrode using a large number of semiconductor fine particles, and the porous semiconductor electrode are formed A dye-sensitized solar cell electrode substrate having a dye supported on the surface of semiconductor fine particles,
The transparent electrode includes a first conductive layer made of a metal having a large number of openings a shape that combines a large number of fine lines, a is embedded in the opening portion of the first conductive layer first conductive layer Tan Taira and planarizing transparent layer made of a resin that the dye-sensitized, characterized in that it comprises a metal oxide of the second conductive layer formed over said flattening transparent layer and the first conductive layer Solar cell electrode substrate.
前記透明電極が、前記透明基材の片面に形成された接着剤層を更に含み、前記第1導電層が金属箔であり、前記接着剤層によって前記第1導電層が前記透明基材に貼付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用電極基板。   The transparent electrode further includes an adhesive layer formed on one side of the transparent substrate, the first conductive layer is a metal foil, and the first conductive layer is attached to the transparent substrate by the adhesive layer. The electrode substrate for a dye-sensitized solar cell according to claim 1, wherein the electrode substrate is a dye-sensitized solar cell. 前記平坦化透明層が、前記第1導電層の開口部に隙間なく埋設されてい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用電極基板。   3. The dye-sensitized solar cell electrode substrate according to claim 1, wherein the flattened transparent layer is embedded in the opening of the first conductive layer without any gap. 前記透明基材が透明樹脂フィルムであり、前記第1導電層の外表面が、電気めっき、無電解めっき又は化成処理によって形成された腐食防止層で覆われており、前記平坦化透明層が、外表面を前記腐食防止層で覆われた前記第1導電層を平坦にしていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用電極基板。 The transparent substrate is a transparent resin film, and the outer surface of the first conductive layer is covered with a corrosion prevention layer formed by electroplating, electroless plating or chemical conversion treatment, and the planarized transparent layer is dye-sensitized solar cell electrode substrate according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is the first conductive layer of the outer surface is covered with the corrosion preventing layer on the Tan Taira . 前記腐食防止層の外表面が、クロメート処理されて表面処理層となっていることを特徴とする請求項4に記載の色素増感型太陽電池用電極基板。   The electrode substrate for a dye-sensitized solar cell according to claim 4, wherein an outer surface of the corrosion prevention layer is a chromate treatment to form a surface treatment layer. 前記第1導電層が銅、ニッケル、又はステンレスで形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用電極基板。   The dye-sensitized solar cell electrode substrate according to any one of claims 1 to 5, wherein the first conductive layer is formed of copper, nickel, or stainless steel. 透明基材と、該透明基材の片面に形成された透明電極と、多数の半導体微粒子を用いて前記透明電極上に形成された多孔質半導体電極と、該多孔質半導体電極を形成している半導体微粒子の表面に担持された色素とを有する色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法であって、
多数の開口部が形成されて多数の細線を組み合わせた形状を呈する金属製の第1導電層が片面に形成された透明基材を用意する準備工程と、
前記第1導電層の開口部に樹脂を埋設することにより、前記第1導電層を平坦にする平坦化透明層を形成する平坦化透明層形成工程と、
前記第1導電層と前記平坦化透明層との上に金属酸化物製の第2導電層を形成する第2導電層形成工程と、
前記第2導電層上に多数の半導体微粒子を用いて多孔質半導体電極を形成する多孔質半導体電極形成工程と、
前記多孔質半導体電極を形成している半導体微粒子の表面に色素を担持させる色素担持工程とを含むことを特徴する色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法。
A transparent base material, a transparent electrode formed on one side of the transparent base material, a porous semiconductor electrode formed on the transparent electrode using a large number of semiconductor fine particles, and the porous semiconductor electrode are formed A method for producing a dye-sensitized solar cell electrode substrate having a dye supported on the surface of semiconductor fine particles,
A preparation step of preparing a transparent base material in which a first conductive layer made of metal that has a shape in which a large number of openings are formed and a combination of a large number of fine wires is formed on one side;
By burying the resin in the opening of the first conductive layer, and planarizing transparent layer forming step of forming a planarizing transparent layer to said first conductive layer on a Tan Taira,
A second conductive layer forming step of forming a second conductive layer made of metal oxide on the first conductive layer and the planarized transparent layer;
Forming a porous semiconductor electrode using a plurality of semiconductor fine particles on the second conductive layer; and
A method for producing a dye-sensitized solar cell electrode substrate, comprising: a dye carrying step of carrying a dye on the surface of semiconductor fine particles forming the porous semiconductor electrode.
前記準備工程が、片面に接着剤によって金属箔が貼付された透明基材を用意する第1サブ工程と、前記金属箔をパターニングして前記第1導電層を得る第2サブ工程とを含むことを特徴とする請求項7に記載の色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法。   The preparatory step includes a first sub-step of preparing a transparent substrate having a metal foil attached to one side by an adhesive, and a second sub-step of patterning the metal foil to obtain the first conductive layer. The manufacturing method of the electrode substrate for dye-sensitized solar cells of Claim 7 characterized by these. 前記平坦化透明層形成工程が、前記透明基材の前記第1導電層が形成された側の面に平坦化透明層形成用材料を塗布する第1サブ工程と、前記第1導電層の上面に前記平坦化透明層形成用材料が残存しないように、該平坦化透明層形成用材料が塗布された面を加圧し摺動する第2サブ工程とを含むことを特徴とする請求項7又は8に記載の色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法。   The flattening transparent layer forming step includes a first sub-step of applying a flattening transparent layer forming material to a surface of the transparent substrate on which the first conductive layer is formed, and an upper surface of the first conductive layer. Or a second sub-step of pressing and sliding the surface coated with the flattening transparent layer forming material so that the flattening transparent layer forming material does not remain. The manufacturing method of the electrode substrate for dye-sensitized solar cells of Claim 8. 前記平坦化透明層形成工程が、前記第2サブ工程の後に、前記平坦化透明層形成用材料が塗布された面をプレスする第3サブ工程を含むことを特徴とする請求項9に記載の色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法。   The said flattening transparent layer formation process includes the 3rd sub process of pressing the surface where the said flattening transparent layer formation material was apply | coated after the said 2nd sub process. A method for producing an electrode substrate for a dye-sensitized solar cell. 前記平坦化透明層形成工程が、前記透明基材の前記第1導電層が形成された側の面に平坦化透明層形成用材料を塗布するのと同時に又はほぼ同時に、前記第1導電層の上面に前記平坦化透明層形成用材料が残存しないように、該平坦化透明層形成用材料が塗布された面を加圧し摺動する工程を含むことを特徴とする請求項7又は8に記載の色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法。   At the same time or substantially simultaneously with the step of forming the flattening transparent layer forming step, the flattening transparent layer forming material is applied to the surface of the transparent base on which the first conductive layer is formed. 9. The method according to claim 7, comprising a step of pressing and sliding the surface coated with the flattening transparent layer forming material so that the flattening transparent layer forming material does not remain on the upper surface. Of producing a dye-sensitized solar cell electrode substrate. 前記平坦化透明層形成工程が、前記加圧し摺動する工程の後に、前記平坦化透明層形成用材料が塗布された面をプレスする工程を含む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用電極基板の製造方法。   The dye according to claim 11, wherein the flattening transparent layer forming step includes a step of pressing the surface coated with the flattening transparent layer forming material after the pressurizing and sliding step. A method for producing an electrode substrate for a sensitized solar cell. 前記透明基材として透明樹脂フィルムを用い、前記準備工程と前記平坦化透明層形成工程との間に、前記第1導電層の外表面を覆うようにして、色素増感型太陽電池用の電解質に対して耐食性を有する腐食防止層を電気めっき、無電解めっき、又は化成処理により形成する腐食防止層形成工程が含まれることを特徴とする請求項7〜12のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法。   An electrolyte for a dye-sensitized solar cell, using a transparent resin film as the transparent substrate and covering the outer surface of the first conductive layer between the preparation step and the flattening transparent layer forming step The dye according to any one of claims 7 to 12, further comprising a corrosion prevention layer forming step of forming a corrosion prevention layer having corrosion resistance against electrolysis by electroplating, electroless plating, or chemical conversion treatment. A method for producing an electrode substrate for a sensitized solar cell. 前記腐食防止層形成工程が、前記腐食防止層にクロメート処理を施す表面処理工程を含むことを特徴とする請求項13に記載の色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法。   The method for producing an electrode substrate for a dye-sensitized solar cell according to claim 13, wherein the corrosion prevention layer forming step includes a surface treatment step of performing chromate treatment on the corrosion prevention layer. 前記第1導電層を銅、ニッケル、又はステンレスで形成することを特徴とする請求項7〜14のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用電極基板の製造方法。   The method for producing a dye-sensitized solar cell electrode substrate according to any one of claims 7 to 14, wherein the first conductive layer is formed of copper, nickel, or stainless steel. 多孔質半導体電極を形成している半導体微粒子の表面に色素が担持された多孔質半導体電極を有する第1の電極基板と、該第1の電極基板に対向して配置された第2の電極基板と、前記第1の電極基板と前記第2の電極基板との間に介在する電解質層とを備えた色素増感型太陽電池であって、
前記第1の電極基板が前記請求項1〜6のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用電極基板であることを特徴とする色素増感型太陽電池。
A first electrode substrate having a porous semiconductor electrode in which a dye is supported on the surface of semiconductor fine particles forming a porous semiconductor electrode, and a second electrode substrate disposed opposite to the first electrode substrate And a dye-sensitized solar cell comprising an electrolyte layer interposed between the first electrode substrate and the second electrode substrate,
The dye-sensitized solar cell, wherein the first electrode substrate is the electrode substrate for a dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 6.
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