JP4875837B2 - 固体型色素増感素子、及びその製造方法 - Google Patents
固体型色素増感素子、及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4875837B2 JP4875837B2 JP2004185843A JP2004185843A JP4875837B2 JP 4875837 B2 JP4875837 B2 JP 4875837B2 JP 2004185843 A JP2004185843 A JP 2004185843A JP 2004185843 A JP2004185843 A JP 2004185843A JP 4875837 B2 JP4875837 B2 JP 4875837B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type semiconductor
- semiconductor layer
- dye
- layer
- short
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Description
短絡防止層の材料として、抵抗率が小さく、膜質が緻密なN型導電性ポリマー膜を使用することにより、P型半導体層と負電極の短絡を防止でき、同時に太陽電池の内部抵抗を小さくできるので、エネルギー変換効率が向上する。
(1)固体型であるため、湿式の太陽電池に比べ、安全性、耐久性の点で優れている。
(2)薄くても緻密な抵抗率の小さい短絡防止層が形成できるので、太陽電池の短絡電流が従来の固体型色素増感太陽電池に比べ1.5〜3倍に増加し、太陽電池のエネルギー変換効率が向上する。
(3)常温あるいは100℃以下の低温で太陽電池を作製できるので、プラスティックなどの耐熱性の低い基板を使用できる。軽くて薄いフィルムタイプの太陽電池が製造できるので、住宅窓や携帯電話などへの応用が可能になる。また、ロール・ツー・ロールの製造工程が使用できるので、大幅な製造コストの低減が可能になる。
(4)プラスティック基板の材料として、ペットボトルなどに広く使用されているポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォンを使用することにより、原材料費の削減に効果がある。
(5)短絡防止層に柔軟性のある材料を使用することにより、繊維状の固体型色素増感太陽電池の作製が可能になる。
(6)あらゆる角度からの光を受け入れて、電気エネルギーに変換できるので、エネルギー変換効率が高い。
(7)繊維状の太陽電池を加工して布状の太陽電池を作成できるため、製造設備の規模によらずに大面積の太陽電池を製造することができる。
(8)繊維状、あるいは布状の太陽電池は柔軟性があるため、太陽電池の機能を持つテント、傘、衣服などの多様な用途がある。
1)Cu、Ni、又はCuとNiの合金を、無電解メッキ法により繊維上に被膜する。
2)Al、又はAgを繊維上に蒸着する。
3)硫化銅を繊維上に化学結合させる。
第7図は、従来の色素増感型太陽電池と本発明の色素増感型太陽電池の光電変換特性を測定したデータである。光電変換特性の測定に用いた太陽電池は以下に記載する方法で作成した。
(1)基板の用意、負電極の形成:厚さ0.5mmの透明な石英ガラス基板(30mm×30mm)を用意した。さらに、用意したガラス基板上に厚さ340ÅのITO膜をスパッター法により形成した。ガラス基板上のITO膜は、太陽電池の負電極として使用した。透明なガラス基板側は、太陽電池の受光部として用いた。
(2)短絡防止層の形成:Ti(OPr)4、アセチルアセトンのエタノール溶液からスプレー熱分解法により、短絡防止層となる酸化チタン膜をITO膜上に厚さ0.5mm堆積した。
(3)N型半導体層の形成:シーアイ化成製酸化チタン粉末(平均粒子径30nm)を用意し、Ti(OPr)4を含むゲル状液にチタン粉末を溶解した。次に、酸化チタン粉末を溶解したゲル状液を基板上の酸化チタン膜上に滴下し、かさぶた状の酸化チタン塊を成長させ、N型半導体層を堆積した。さらに、酸化チタンからなる短絡防止層の膜質を緻密なものとするために、加熱オーブン中で、窒素雰囲気で450℃30分の加熱処理を行った。
(4)色素の吸着:シグマ製Ru錯体をクロロフォルムに2.8×10-4mol/lの濃度で溶解し、Ru錯体溶液を用意した。N型半導体層を形成した基板を用意したRu錯体溶液に30時間浸した後、乾燥して、酸化チタン上にRu錯体を吸着させた。
(5)P型半導体層の形成:Ru錯体からなる色素(Ru系の色素)を吸着した基板上に、CuI溶液を滴下し、P型半導体層を形成した。
(6)正電極の形成:基板上に太陽電池の正電極となるITO電極(30mm×30mm)を載置して、固体型色素増感太陽電池を完成した。
(1)基板の用意、負電極の形成:厚さ125μmの王子トービ製ITO付きPETフィルム基板(30mm×30mm)を用意した。PETフィルム基板上のITO膜は、太陽電池の負電極として機能する。PETフィルム基板とITO膜は透明で、負電極側は太陽電池の受光部となる。
(2)短絡防止層の形成:抵抗加熱式蒸着装置の真空チャンバー内にPETフィルム基板を置いて、チャンバー内部を真空度2×10-6Torrに減圧した。蒸発源として、粉末状のNa内包フラーレン(Na@C60)を50mg用意した。蒸発源を約600℃に加熱し、PETフィルム基板上に太陽電池の短絡防止層として機能する内包フラーレン膜を堆積した。30秒の蒸着により、厚さ約50nmの内包フラーレン膜が堆積された。蒸着工程中、PETフィルム基板の温度は、20℃から50℃までの温度に保たれ、PETフィルム基板が変質、変形することはない。
(3)N型半導体層の形成:シーアイ化成製酸化チタン粉末(平均粒子径30nm)を用意し、Ti(OPr)4を含むゲル状液にチタン粉末を溶解した。次に、酸化チタン粉末を溶解したゲル状液を基板上の酸化チタン膜上に滴下し、かさぶた状の酸化チタン塊を成長させた。さらに、テフロンシート(登録商標)、シリコンゴム、金属板(真鋳製)を積層した加圧板を2枚用意した。2枚の加圧板により酸化チタンと短絡防止層をのせたPETフィルム基板を挟着し、ねじ締めにより圧力4.9×105Paに加圧した。加圧した状態で、基板を約90℃のオーブンで窒素雰囲気中60時間加熱し、基板上に酸化チタン粉末を密着させ、酸化チタンからなるN型半導体層を形成した。本発明の製造方法によれば、短絡防止層の緻密化の熱処理を含め、400℃以上の熱処理が不要なため、基板に耐熱性の低い基板を使用することが可能である。
(4)色素の吸着:シグマ製Ru錯体をクロロフォルムに2.8×10-4mol/lの濃度で溶解し、Ru錯体溶液を用意した。N型半導体層を形成した基板を用意したRu錯体溶液に30時間浸した後、乾燥して、酸化チタン上にRu錯体を吸着させた。
(5)P型半導体層の形成:Ru錯体からなる色素(Ru系の色素)を吸着した基板上に、CuI溶液を滴下し、P型半導体層を形成した。
(6)正電極の形成:基板上に太陽電池の正電極となるITO電極(30mm×30mm)を載置して、固体型色素増感太陽電池を完成した。
短絡防止層として、内包フラーレンの蒸着膜ではなく、N型導電性ポリマーに内包フラーレンを分散させた塗布膜を用いて、太陽電池セルを作成し測定実施例1と同様の測定方法で光電変換特性を測定した。基板の用意、負電極の形成、N型半導体層の形成、色素の吸着、P型半導体層の形成、正電極の形成については、測定実施例1に記載した本発明の太陽電池の製造方法と同じ方法により作成した。
短絡防止層の形成:N型導電性ポリマーとして、アルドリッチ製ポリピロール(商品番号53,057-3)を用意した。粉末状のNa内包フラーレン(Na@C60)を10wt%の重量比でポリピロールからなる導電性ポリマーに分散させ、塗布法によりITO膜上に厚さ100nmの短絡防止層を形成した。
2、102 負電極
3、103 短絡防止層
4、104 多孔質TiO2層
5、105 Ru系色素
6、106 CuI層
7、107 正電極
8 負電極線
9 短絡防止膜
10 多孔質TiO2膜
11 Ru系色素
12 CuI膜
13 正電極膜
Claims (6)
- 支持基板と、前記支持基板上に配置された第一電極層と、前記第一電極層上に配置された短絡防止層と、前記短絡防止層上に配置された多孔質の金属酸化層からなるN型半導体層と、前記N型半導体層の表面に吸着された色素と、前記N型半導体層の孔部を埋め込んで前記N型半導体層上に配置されたP型半導体層と、前記P型半導体層上に配置された第二電極層からなる固体型色素増感素子であって、前記短絡防止層がN型導電性ポリマー、又は、フラーレン若しくは内包フラーレンを内部に分散させたN型導電性ポリマーからなることを特徴とする固体型色素増感素子。
- 前記N型半導体層がTiO2からなり、前記P型半導体層がCuIからなることを特徴とする請求項1記載の固体型色素増感素子。
- 前記支持基板がプラスティック材料からなることを特徴とする請求項1又は2のいずれか1項記載の固体型色素増感素子。
- 前記支持基板がポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、又はポリエーテルサルフォンからなることを特徴とする請求項3項記載の固体型色素増感素子。
- 前記短絡防止層の厚さが、10nm以上、200nm以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の固体型色素増感素子。
- 第一電極層を堆積した支持基板上に、蒸着法、塗布法、ディッピング、スピンコート、又はめっきにより短絡防止層を堆積する工程と、前記短絡防止層上に、加圧プレス法、静電的電着法、又はレーザー照射法によりN型半導体層を堆積する工程と、前記N型半導体層上に前記色素を吸着させる工程と、前記N型半導体層上に前記P型半導体層を堆積させる工程と、前記P型半導体層上に第二電極膜を置くことにより、前記第一電極層、前記短絡防止層、前記N型半導体層、前記P型半導体層からなる多層構造を前記支持基板と前記第二電極膜により挟持する工程とからなり、請求項1乃至5のいずれか1項記載の固体型色素増感素子を製造する固体型色素増感素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004185843A JP4875837B2 (ja) | 2003-06-30 | 2004-06-24 | 固体型色素増感素子、及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003189084 | 2003-06-30 | ||
JP2003189084 | 2003-06-30 | ||
JP2003321025 | 2003-09-12 | ||
JP2003321025 | 2003-09-12 | ||
JP2004185843A JP4875837B2 (ja) | 2003-06-30 | 2004-06-24 | 固体型色素増感素子、及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005108807A JP2005108807A (ja) | 2005-04-21 |
JP4875837B2 true JP4875837B2 (ja) | 2012-02-15 |
Family
ID=34556977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004185843A Expired - Fee Related JP4875837B2 (ja) | 2003-06-30 | 2004-06-24 | 固体型色素増感素子、及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4875837B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5066792B2 (ja) * | 2005-07-04 | 2012-11-07 | ソニー株式会社 | 色素増感光電変換素子、色素増感光電変換素子の製造方法、光電変換素子モジュール、電子機器、移動体および発電システム |
JP4817428B2 (ja) * | 2006-03-24 | 2011-11-16 | 国立大学法人九州大学 | 光応答電極及びそれを用いた有機太陽電池 |
JP2008059851A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 色素増感太陽電池 |
KR101696939B1 (ko) | 2008-10-29 | 2017-01-16 | 후지필름 가부시키가이샤 | 색소, 이것을 사용한 광전 변환 소자, 광전기 화학 전지, 및 색소의 제조 방법 |
JP5620081B2 (ja) | 2009-09-28 | 2014-11-05 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換素子の製造方法 |
JP5524557B2 (ja) | 2009-09-28 | 2014-06-18 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換素子の製造方法、光電変換素子、および光電気化学電池 |
JP2011076869A (ja) | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Tdk Corp | 色素増感型太陽電池及びその製造方法、並びに、色素増感型太陽電池用の作用電極の製造方法 |
JP2016025170A (ja) * | 2014-07-18 | 2016-02-08 | 学校法人桐蔭学園 | 有機無機ハイブリッド構造からなる光電変換素子 |
JP7230524B2 (ja) * | 2018-03-30 | 2023-03-01 | 株式会社リコー | 光電変換素子、光電変換素子モジュール、電子機器、及び電源モジュール |
US11594381B2 (en) | 2018-12-12 | 2023-02-28 | Jfe Steel Corporation | Laminate production method, and dye-sensitized solar cell production method |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11312541A (ja) * | 1998-04-30 | 1999-11-09 | Minolta Co Ltd | 太陽電池 |
JP3544888B2 (ja) * | 1999-03-31 | 2004-07-21 | 株式会社東芝 | 光増感型太陽光発電セル |
JP4439619B2 (ja) * | 1999-07-09 | 2010-03-24 | 富士フイルム株式会社 | 半導体微粒子、光電変換材料および光電変換素子 |
JP4672832B2 (ja) * | 2000-06-16 | 2011-04-20 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
JP4291973B2 (ja) * | 2001-02-08 | 2009-07-08 | 大阪瓦斯株式会社 | 光電変換材料および光電池 |
JP2002270861A (ja) * | 2001-03-08 | 2002-09-20 | Ricoh Co Ltd | 光機能膜およびそれを用いた光機能素子 |
-
2004
- 2004-06-24 JP JP2004185843A patent/JP4875837B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005108807A (ja) | 2005-04-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10971312B2 (en) | Dye-sensitized solar cell and a method for manufacturing the solar cell | |
Ye et al. | Recent advances in quantum dot-sensitized solar cells: insights into photoanodes, sensitizers, electrolytes and counter electrodes | |
Weerasinghe et al. | Fabrication of flexible dye sensitized solar cells on plastic substrates | |
Liu et al. | Organic–inorganic halide perovskite based solar cells–revolutionary progress in photovoltaics | |
KR101061970B1 (ko) | 전도성 비금속 필름을 이용한 광전극 및 이를 포함하는 염료감응 태양전지 | |
KR100658263B1 (ko) | 적층형 광전변환소자 및 그의 제조방법 | |
KR101437046B1 (ko) | 염료감응 태양전지용 광전극과 그 제조방법 및 이를 이용한 염료감응 태양전지 | |
US20150302997A1 (en) | Flexible electrodes and preparation method thereof, and flexible dye-sensitized solar cells using the same | |
US20160027935A1 (en) | Method for producing stacked electrode and method for producing photoelectric conversion device | |
JP2013526003A (ja) | 全固体状ヘテロ接合太陽電池 | |
Al-Mamun et al. | Pt and TCO free hybrid bilayer silver nanowire–graphene counter electrode for dye-sensitized solar cells | |
KR100964182B1 (ko) | 염료감응 태양전지 및 그의 제조 방법 | |
KR20110124239A (ko) | 색소 증감 태양전지 | |
KR20070078530A (ko) | 태양전지용 전극, 그의 제조방법 및 그를 포함하는태양전지 | |
JP5585779B2 (ja) | 色素増感太陽電池 | |
KR20150049279A (ko) | 전극 및 이의 제조 방법 | |
US20150325719A1 (en) | An opto-electronic device and method for manufacturing the same | |
JP4875837B2 (ja) | 固体型色素増感素子、及びその製造方法 | |
TWI394309B (zh) | 染料敏化太陽能電池 | |
KR101140784B1 (ko) | 염료감응 태양전지 및 그 제조방법 | |
TW200915583A (en) | Photoelectric electrodes capable of absorbing solar energy, fabrication methods, and applications thereof | |
Rong et al. | Monolithic all-solid-state dye-sensitized solar cells | |
CN115349179A (zh) | 透明电极及其制造方法、以及使用透明电极的电子器件 | |
JP4314764B2 (ja) | 色素増感太陽電池の製造方法 | |
Nursam et al. | Low-cost monolithic dye-sensitized solar cells fabricated on single conductive substrate |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070622 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110209 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110331 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111116 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111128 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141202 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |