JP5025938B2 - Dye-sensitized solar cell, counter electrode thereof, and method of manufacturing the counter electrode - Google Patents
Dye-sensitized solar cell, counter electrode thereof, and method of manufacturing the counter electrode Download PDFInfo
- Publication number
- JP5025938B2 JP5025938B2 JP2005293137A JP2005293137A JP5025938B2 JP 5025938 B2 JP5025938 B2 JP 5025938B2 JP 2005293137 A JP2005293137 A JP 2005293137A JP 2005293137 A JP2005293137 A JP 2005293137A JP 5025938 B2 JP5025938 B2 JP 5025938B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- material film
- dye
- counter electrode
- sensitized solar
- solar cell
- 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
-
- 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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Description
本発明は、色素増感型太陽電池、その対向電極およびその対向電極の製造方法に関し、特に、光電極と対向電極との間に電解質が封入された色素増感型太陽電池、その対向電極およびその対向電極の製造方法に関する。 The present invention relates to a dye-sensitized solar cell, a counter electrode thereof, and a method of manufacturing the counter electrode, and more particularly, a dye-sensitized solar cell in which an electrolyte is sealed between a photoelectrode and a counter electrode, the counter electrode, and The present invention relates to a method for manufacturing the counter electrode.
近年、環境問題の観点から、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池が注目を集めており、特に、製造コストを低減することができることから、色素増感型太陽電池が注目を集めている。従来の色素増感型太陽電池は、光電変換効率が低いために実用性に乏しかったが、最近、半導体電極を多孔質化して表面積を大きくすることにより、多量の色素を吸着させて、飛躍的に光電変換効率を向上させる技術が開発されている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, from the viewpoint of environmental problems, solar cells that convert light energy into electrical energy have attracted attention. In particular, dye-sensitized solar cells have attracted attention because they can reduce manufacturing costs. Conventional dye-sensitized solar cells were poor in practicality due to low photoelectric conversion efficiency, but recently, a large amount of dye is adsorbed by making the semiconductor electrode porous to increase the surface area. In addition, a technique for improving photoelectric conversion efficiency has been developed (for example, see Patent Document 1).
このような技術を用いた色素増感型太陽電池として、図7に模式的に示すように、光電極102と、対向電極103と、これらの間に封入された電解液104とから構成された色素増感型太陽電池101が知られている。
As schematically shown in FIG. 7, the dye-sensitized solar cell using such a technique is composed of a
この色素増感型太陽電池101の光電極102は、基板部材105と、この基板部材105の表面に形成された透明電極膜106と、この透明電極膜106上に形成された酸化チタンなどからなる多孔性半導体電極膜107とから構成され、この多孔性半導体電極膜107に色素が吸着している。なお、多孔性半導体電極膜107は、透明電極膜106上に半導体粒子を含有する懸濁液を塗布し、乾燥した後に焼成することによって形成されている。
The
一方、色素増感型太陽電池101の対向電極103は、対向基板部材108と、この対向基板部材108上に形成された導電性材料膜110と、この導電性材料膜110上にコーティングされた白金などの触媒からなる導電性触媒材料膜112とから構成されている(例えば、特許文献2参照)。
On the other hand, the
この導電性触媒材料膜112と多孔性半導体電極膜107が所定の間隔で離間して対向するように基板部材105と対向基板部材108が配置され、導電性触媒材料膜112と多孔性半導体電極膜107の間に電解液104が封入されて、色素増感型太陽電池101が構成されている。
The
この色素増感型太陽電池101では、光電極102側から光が入射すると、多孔性半導体電極膜107の表面に吸着されている増感色素が可視領域の光を吸収して励起され、この増感色素の励起によって発生する電子が多孔性半導体電極膜107内を移動して透明電極膜106まで到達する。透明電極膜106まで移動した電子は、透明電極膜106と導電性材料膜110を導通する(図示しない)外部回路を経由して導電性材料膜110に移動する。導電性材料膜110まで移動した電子は、導電性触媒材料膜112を介して電解液104に移動し、電解液104中のイオンによって対向電極103側から光電極102側に運ばれて、多孔性半導体電極膜107の増感色素に戻る。このような作用を繰り返して電気エネルギーが取り出される。
In this dye-sensitized
このような従来の色素増感型太陽電池101では、対向電極103の導電性触媒材料膜112の高価な白金などの触媒の使用量を少なくしてコストを削減するために、対向基板部材108上に耐食性の導電性材料(例えば、導電性酸化物として知られている酸化錫や酸化インジウム錫(以下、「ITO」という)などの金属酸化物)からなる導電性材料膜110を形成し、この導電性材料膜110上に白金などの触媒からなる導電性触媒材料膜112を薄くコーティングしている。
In such a conventional dye-sensitized
また、光電極102側だけでなく対向電極103側からも光を入射させることができるようにし、全体として略透明の所謂シースルータイプの太陽電池を作製することが望まれている。このような所謂シースルータイプの太陽電池を作製するために、対向電極103の対向基板部材108を透明な材料により形成するとともに導電性材料膜110を透明なITOにより形成しても、導電性材料膜110上にコーティングされる導電性触媒材料膜112が光をほとんど透過しない白金などの金属からなるので、導電性触媒材料膜112を薄くするなどの方法によって光を透過させる必要がある。
In addition, it is desired that light can be incident not only from the
しかし、導電性触媒材料膜112を薄くし過ぎると、対向電極103の触媒能力が低下して、光電変換効率が低下するという問題がある。すなわち、対向電極103の透過率を向上させるために導電性触媒材料膜112を薄くするほど、光電変換効率が低下するという問題がある。
However, if the conductive
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、色素増感型太陽電池の対向電極の透過率を向上させることができ且つ色素増感型太陽電池の光電変換効率の低下を防止することができる、色素増感型太陽電池、その対向電極およびその対向電極の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of such conventional problems, the present invention can improve the transmittance of the counter electrode of the dye-sensitized solar cell and prevent a decrease in photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell. An object of the present invention is to provide a dye-sensitized solar cell, a counter electrode thereof, and a method of manufacturing the counter electrode.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、光電極と対向電極との間に電解質が封入された色素増感型太陽電池において、基板部材上に形成された透明導電性材料膜の表面の一部に導電性触媒材料膜を形成することにより、色素増感型太陽電池の対向電極の透過率を向上させることができ且つ色素増感型太陽電池の光電変換効率の低下を防止することができることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found that a transparent conductive material formed on a substrate member in a dye-sensitized solar cell in which an electrolyte is sealed between a photoelectrode and a counter electrode. By forming a conductive catalyst material film on a part of the surface of the film, the transmittance of the counter electrode of the dye-sensitized solar cell can be improved and the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell can be reduced. The inventors have found that this can be prevented, and have completed the present invention.
すなわち、本発明による色素増感型太陽電池の対向電極は、対向基板部材と、この対向基板部材上に形成された透明導電性材料膜と、この透明導電性材料膜の表面の一部に形成された導電性触媒材料膜とを備え、透明導電性材料の表面の一部を除いた部分が導電性触媒材料膜で覆われていないことを特徴とする。この色素増感型太陽電池の対向電極において、導電性触媒材料膜が形成された透明導電性材料膜の表面の一部の面積が、透明導電性材料膜の表面の全体の面積の95%以下であるのが好ましい。また、導電性触媒材料膜を、所定の間隔で互いに離間した複数の島状部により形成してもよい。また、導電性触媒材料膜を、耐食性金属材料膜を介して透明導電性材料膜の表面の一部に形成してもよく、導電性触媒材料膜が、耐食性金属材料膜と略同一の平面形状を有するのが好ましい。さらに、耐食性金属材料膜がチタンからなる膜であるのが好ましく、導電性触媒材料膜が白金からなる膜であるのが好ましい。 That is, the counter electrode of the dye-sensitized solar cell according to the present invention is formed on the counter substrate member, the transparent conductive material film formed on the counter substrate member, and a part of the surface of the transparent conductive material film. And a portion of the surface of the transparent conductive material excluding a part thereof is not covered with the conductive catalyst material film. In the counter electrode of the dye-sensitized solar cell, the partial area of the surface of the transparent conductive material film on which the conductive catalyst material film is formed is 95% or less of the entire area of the surface of the transparent conductive material film. Is preferred. Further, the conductive catalyst material film may be formed by a plurality of island-like portions separated from each other at a predetermined interval. Further, the conductive catalyst material film may be formed on a part of the surface of the transparent conductive material film via the corrosion-resistant metal material film, and the conductive catalyst material film is substantially the same planar shape as the corrosion-resistant metal material film. It is preferable to have. Further, the corrosion-resistant metal material film is preferably a film made of titanium, and the conductive catalyst material film is preferably a film made of platinum.
また、本発明による色素増感型太陽電池は、上記の対向電極と、この対向電極に対向して配置され、増感色素を吸着または担持した多孔性半導体電極膜を備えた光電極と、これらの対向電極と光電極の間に封入された電解質とからなることを特徴とする。 Further, a dye-sensitized solar cell according to the present invention includes the above-described counter electrode, a photoelectrode provided with a porous semiconductor electrode film that is disposed opposite to the counter electrode and adsorbs or carries the sensitizing dye, and these And an electrolyte sealed between the counter electrode and the photoelectrode.
さらに、本発明による色素増感型太陽電池の対向電極の製造方法は、対向基板部材上に透明導電性材料膜を形成する工程と、この透明導電性材料膜の表面の一部に導電性触媒材料膜を形成する工程とを備えたことを特徴とする。この色素増感型太陽電池の対向電極の製造方法において、導電性触媒材料膜が形成された透明導電性材料膜の表面の一部の面積が、透明導電性材料膜の表面の全体の面積の95%以下であるのが好ましい。また、導電性触媒材料膜を形成する工程が、透明導電性材料膜上に所定の形状のマスクを配置して導電性触媒材料膜を形成する工程であるのが好ましい。また、導電性触媒材料膜を形成する工程が、透明導電性材料膜の表面の一部に耐食性金属材料膜を形成し、この耐食性金属材料膜上に導電性触媒材料膜を形成する工程でもよい。この場合、導電性触媒材料膜を形成する工程が、透明導電性材料膜上に所定の形状のマスクを配置して耐食性金属材料膜を形成した後、マスクを配置した状態で導電性触媒材料膜を形成する工程であるのが好ましい。また、マスクとして、所定の間隔で互いに離間した複数の開口部を有する板状体からなるマスクを使用してもよい。さらに、耐食性金属材料膜がチタンからなる膜であるのが好ましく、導電性触媒材料膜が白金からなる膜であるのが好ましい。 Furthermore, the manufacturing method of the counter electrode of the dye-sensitized solar cell according to the present invention includes a step of forming a transparent conductive material film on a counter substrate member, and a conductive catalyst on a part of the surface of the transparent conductive material film. And a step of forming a material film. In the method of manufacturing the counter electrode of the dye-sensitized solar cell, the partial area of the surface of the transparent conductive material film on which the conductive catalyst material film is formed is equal to the total area of the surface of the transparent conductive material film. It is preferably 95% or less. The step of forming the conductive catalyst material film is preferably a step of forming a conductive catalyst material film by disposing a mask having a predetermined shape on the transparent conductive material film. The step of forming the conductive catalyst material film may be a step of forming a corrosion-resistant metal material film on a part of the surface of the transparent conductive material film and forming the conductive catalyst material film on the corrosion-resistant metal material film. . In this case, after the step of forming the conductive catalyst material film forms a corrosion-resistant metal material film by disposing a mask having a predetermined shape on the transparent conductive material film, the conductive catalyst material film with the mask disposed It is preferable that it is a process of forming. Further, as a mask, a mask made of a plate-like body having a plurality of openings spaced from each other at a predetermined interval may be used. Further, the corrosion-resistant metal material film is preferably a film made of titanium, and the conductive catalyst material film is preferably a film made of platinum.
本発明によれば、色素増感型太陽電池の対向電極の透過率を向上させることができるとともに、色素増感型太陽電池の光電変換効率の低下を防止することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while the transmittance | permeability of the counter electrode of a dye-sensitized solar cell can be improved, the fall of the photoelectric conversion efficiency of a dye-sensitized solar cell can be prevented.
以下、添付図面を参照して、本発明による色素増感型太陽電池、その対向電極およびその対向電極の製造方法の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a dye-sensitized solar cell, a counter electrode thereof, and a method of manufacturing the counter electrode according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明による色素増感型太陽電池の実施の形態を模式的に示している。図1に示すように、本実施の形態の色素増感型太陽電池1は、光電極2と、対向電極3と、これらの間に封入された電解質4とから構成されている。
FIG. 1 schematically shows an embodiment of a dye-sensitized solar cell according to the present invention. As shown in FIG. 1, the dye-sensitized solar cell 1 of the present embodiment includes a
光電極2は、透明(光透過性)の基板部材5と、この基板部材5の表面に形成された透明電極膜6と、この透明電極膜6上に形成され、増感色素を吸着・担持する多孔性半導体電極膜7とから構成されている。なお、基板部材5は、アクリル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタリン(PEN)、ポリオレフィン、ポリカーボネート(PC)などの透明樹脂材料、あるいは透明なガラス材料により形成されている。この基板部材5を透明樹脂材料により形成する場合には、射出成形、熱圧縮成形、押出し成形などによって形成することができる。
The
一方、対向電極3は、透明の対向基板部材8と、この対向基板部材8上に形成された透明導電性材料膜10と、この透明導電性材料膜10の表面の一部に形成された耐食性金属材料膜11と、この耐食性金属材料膜11上に形成された導電性触媒材料膜12とから構成されている。なお、対向基板部材8は、アクリル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタリン(PEN)、ポリオレフィン、ポリカーボネート(PC)などの透明樹脂材料、あるいは透明なガラス材料により形成されている。この対向基板部材8を透明樹脂材料により形成する場合には、射出成形、熱圧縮成形、押出し成形などによって形成することができる。
On the other hand, the
透明導電性材料膜10は、導電性酸化物として知られている酸化錫や酸化亜鉛などの金属酸化物などからなり、酸化インジウム錫(ITO)からなるのが好ましい。耐食性金属材料膜11は、チタン、タンタル、チタン合金またはタンタル合金からなり、チタンからなるのが好ましい。導電性触媒材料膜12は、白金、カーボンまたはパラジウムからなり、白金からなるのが好ましい。
The transparent
図2および図3に示すように、本実施の形態では、透明導電性材料膜10の表面に、所定の間隔(1〜5000μm程度、好ましくは300μm以下)で互いに離間した(厚さが0〜20nm程度、好ましくは10nm程度の)略正六角形の多数の耐食性金属材料膜11が形成され、これらの耐食性金属材料膜11上には、それぞれの耐食性金属材料膜11と同一形状の(厚さが1〜100nm程度、好ましくは50nm程度の)導電性触媒材料膜12が形成されている。なお、隣接する耐食性金属材料膜11および導電性触媒材料膜12の間の間隔(離間距離)は、光電変換効率を考慮して適宜設定することができ、耐食性金属材料膜11および導電性触媒材料膜12のそれぞれの互いに対向する平行な側面間の間隔(幅)は、上記の離間距離と、必要な透過率とから適宜設定することができる。例えば、離間距離を20μm、耐食性金属材料膜11の厚さを10nm、導電性触媒材料膜12の厚さを50nmとし、耐食性金属材料膜11および導電性触媒材料膜12が形成されている部分がほとんど光を透過せず、耐食性金属材料膜11および導電性触媒材料膜12が形成されていない部分の透過率が90%程度とすると、50%の透過率を得るためには、耐食性金属材料膜11および導電性触媒材料膜12の幅を約40μmにすればよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, in this embodiment, the surface of the transparent
なお、耐食性金属材料膜11および導電性触媒材料膜12の平面形状は、六角形に限らず、他の多角形でもよく、円形などの他の形状でもよい。また、耐食性金属材料膜11および導電性触媒材料膜12は、透明導電性材料膜10の表面の一部に形成されていればよく、互いに離間した多数の部分からなる必要はなく、例えば、格子状やハニカム状のように連続した形状を有してもよい。
Note that the planar shapes of the corrosion-resistant
上述した構造の色素増感型太陽電池1は、以下のように製造することができる。 The dye-sensitized solar cell 1 having the above-described structure can be manufactured as follows.
まず、アルゴンガスと微量の酸素ガスを導入した(図示しない)真空装置内において、ITOをターゲット材とし、高周波放電により生成したプラズマを使用してスパッタリング処理を施すことにより、光電極2の透明の基板部材5の表面にITOからなる透明電極膜6を成膜する。
First, in a vacuum apparatus in which argon gas and a small amount of oxygen gas are introduced (not shown), ITO is used as a target material, and sputtering treatment is performed using plasma generated by high frequency discharge. A
次に、このようにして形成された透明電極膜6上に、二酸化チタン(TiO2)などからなる多孔性半導体電極膜7を形成する。この多孔性半導体電極膜7は、半導体粒子を含有する懸濁液を透明電極膜6上に塗布し、その塗布した懸濁液を乾燥した後に焼成することによって形成することができる。このようにして形成された多孔性半導体電極膜7に、光電変換機能を有する増感色素(例えば、ルテニウム錯体)を吸着・担持させる。なお、多孔性半導体電極膜7は、二酸化チタンの代わりに酸化亜鉛などによって形成してもよく、焼成法の代わりに電析法や水熱処理法などによって形成してもよい。
Next, a porous
また、アルゴンガスと微量の酸素ガスを導入した(図示しない)真空装置内において、ITOをターゲット材とし、高周波放電により生成したプラズマを使用してスパッタリング処理を施すことにより、対向電極3の透明の対向基板部材8の表面にITOからなる透明導電性材料膜10を成膜する。
In addition, in a vacuum apparatus (not shown) in which argon gas and a small amount of oxygen gas are introduced (not shown), ITO is used as a target material, and sputtering treatment is performed using plasma generated by high-frequency discharge. A transparent
次に、図4に示すように所定の間隔で互いに離間した略同一の大きさの略正六角形の開口部が形成された板状体からなるマスク20を透明導電性材料膜10上に配置し、透明導電性材料膜10上に所定の間隔で互いに離間した略同一の大きさの略正六角形の多数の耐食性金属材料膜11を成膜する。チタンからなる耐食性金属材料膜11を成膜する場合には、ターゲット材としてチタンを使用し、高周波放電により生成したプラズマによりスパッタリング処理を施す。なお、マスク20の開口部の形状は、六角形である必要はなく、他の多角形または円形などの他の形状でもよい。また、耐食性金属材料膜11は、スパッタリング法の代わりに蒸着法やイオンプレーティング法などにより形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 4, a
次に、マスク20を透明導電性材料膜10上に配置したまま、それぞれの耐食性金属材料膜11上に導電性触媒材料膜12を成膜する。白金からなる導電性触媒材料膜12を成膜する場合には、ターゲット材として白金を使用し、直流放電により生成したプラズマによりスパッタリング処理を施す。
Next, the conductive
このようにして形成された光電極2の多孔性半導体電極膜7と対向電極3の導電性触媒材料膜12が対向するように配置し、多孔性半導体電極膜7と導電性触媒材料膜12との間に電解質4を封入して、本実施の形態の色素増感型太陽電池1が完成する(図1参照)。なお、電解質4としては、通常、ヨウ素−ヨウ素化合物、臭素−臭素化合物などの酸化還元対を含有するレドックス電解液を使用することができる。また、電解質4として、液体状の電解質の他、ゲル化剤やP型半導体(CuI)などにより固体化した電解質を使用してもよい。
The porous
このようにして形成された色素増感型太陽電池1では、外部から太陽光が光電極2に入射すると、多孔性半導体膜7に吸着・担持された増感色素が励起され、増感色素の電子が基底状態から励起状態へ遷移する。励起された増感色素の電子は、多孔性半導体電極膜7を構成するTiO2の伝導帯に注入され、透明電極膜6に移動し、この透明電極膜6から(図示しない)外部回路を経由して対向電極3の耐食性金属材料膜11に移動する。この耐食性金属材料膜11に移動した電子は、導電性触媒材料膜12を介して電解質4側に移動し、電解質4中のイオンに運ばれて増感色素に戻る。このような作用を繰り返して電気エネルギーが取り出される。
In the dye-sensitized solar cell 1 formed in this manner, when sunlight enters the
以下、本発明による色素増感型太陽電池、その対向電極およびその対向電極の製造方法の実施例について詳細に説明する。 Hereinafter, examples of the dye-sensitized solar cell, the counter electrode thereof, and the method of manufacturing the counter electrode according to the present invention will be described in detail.
[実施例1]
まず、ポリエチレンナフタレート(PEN)からなる基板部材5上にITOからなる透明電極膜(ITO膜)6が形成されたITO付き基板部材(一辺の長さが5cmの矩形の平面形状を有し、厚さが125μm、電気抵抗値が10Ω/□の板状部材)を用意した。このITO付き基板部材のITO膜6上に、低温成膜用チタニア塗布ペーストを厚さ50μmになるように塗布した後、150℃で5分間加熱してITO膜6上に膜厚5μmの多孔性半導体電極膜7を形成し、その後、多孔性半導体電極膜7にルテニウム錯体色素を吸着させた。このようにして、増感色素が吸着・担持された多孔性半導体電極膜7がITO膜6上に形成された光電極2を作製した。
[Example 1]
First, a substrate member with ITO in which a transparent electrode film (ITO film) 6 made of ITO is formed on a substrate member 5 made of polyethylene naphthalate (PEN) (having a rectangular planar shape with a side length of 5 cm, A plate member having a thickness of 125 μm and an electric resistance value of 10Ω / □ was prepared. After applying a titania coating paste for low-temperature film formation to a thickness of 50 μm on the
また、ポリエチレンテレフタレート(PET)からなる対向基板部材8上にITOからなる透明導電性材料膜10が形成されたITO付き対向基板部材(一辺の長さが5cmの矩形の平面形状を有し、厚さが125μmの板状部材)を用意した。このITO付き対向基板部材の透明導電性材料膜10上に、互いに対向する平行な側面間の間隔が約50μmの略正六角形の多数の開口部が互いに一定の間隔(約20μm)で離間して形成された板状のステンレス製のマスク20を配置してスパッタリング処理を施すことにより、互いに対向する平行な側面間の間隔が約50μmの略正六角形の平面形状で厚さが約10nmのチタンからなる多数の耐食性金属材料膜11を成膜した。次に、マスク20を配置したまま、スパッタリング処理を施すことにより、それぞれの耐食性金属材料膜11上に厚さが約50nmの白金からなる導電性触媒材料膜12を成膜した。このようにして形成された対向電極3としての導電性フィルムのシート抵抗は10Ω/□であり、透過率は47%であった。
Further, the counter substrate member with ITO in which the transparent
このようにして形成された光電極2の多孔性半導体電極膜7と対向電極3の導電性触媒材料膜12が対向するように配置し、多孔性半導体電極膜7と導電性触媒材料膜12との間に電解質4としてレドックス電解液を封入して、本実施例の色素増感型太陽電池1を作製した。
The porous
このようにして作製した色素増感型太陽電池1に、ソーラーシミュレータを用いて光照射エネルギー10mW/cm2の疑似太陽光を照射し、電池特性試験を行った。また、比較例として、対向電極3の代わりに対向電極103を使用した以外、すなわち、導電性触媒材料膜112を対向電極103の全面に形成した以外は同一の構成を有するように図7に示す従来の色素増感型太陽電池101を作製し、同様の電池特性試験を行った。その結果を図5、図6および表1に示す。なお、図5は、本実施例の色素増感型太陽電池1と比較例の色素増感型太陽電池101に表面側(光電極側)から光を照射した場合の電流−電圧特性についての実験結果を比較して示し、図5は、本実施例の色素増感型太陽電池1と比較例の色素増感型太陽電池101に裏面側(対向電極側)から光を照射した場合の電流−電圧特性についての実験結果を比較して示している。また、表1において、Iscは色素増感型太陽電池の出力端子を短絡させたときに両端子間に流れる電流(短絡電流)、Vocは色素増感型太陽電池の出力端子を開放したときの両端子間の電圧(開放電圧)、f.f.は最大出力Pmax(=Imax・Vmax)を開放電圧Vocと電流密度Jsc(1cm2当たりの短絡電流Isc)の積で除した値(曲線因子(Fill Factor)f.f.=Pmax/Voc・Jsc)、ηは最大出力Pmaxを(1cm2当たりの)照射光量(W)で除した値に100を乗じてパーセントで表示した値(変換効率)を示している。
The dye-sensitized solar cell 1 thus produced was irradiated with pseudo-sunlight having a light irradiation energy of 10 mW / cm 2 using a solar simulator, and a battery characteristic test was performed. Further, as a comparative example, FIG. 7 shows the same configuration except that the
図5および表1に示すように、本実施例の色素増感型太陽電池1と比較例の色素増感型太陽電池101の表面側(光電極側)から光を照射した場合には、本実施例の色素増感型太陽電池1では、比較例の色素増感型太陽電池101と比べて、短絡電流がそれ程減少しておらず(比較例では0.640mAであるのに対して、本実施例では0.622mA)、曲線因子も変化していないため(いずれも0.589)、変換効率がそれ程低下していない(比較例では2.43%であるのに対して、本実施例では2.34%)。一方、図6および表1に示すように、本実施例の色素増感型太陽電池1と比較例の色素増感型太陽電池101の裏面側(対向電極側)から光を照射した場合には、比較例の色素増感型太陽電池101では、光をほとんど透過しないので発電しないが、本実施例の色素増感型太陽電池1では、透過率が47%であり、短絡電流も比較的高く(0.228mA)、曲線因子も非常に高いため(0.584)、変換効率も比較例(変換効率がほぼ0%)と比べて非常に高くなっている(0.77%)。
As shown in FIG. 5 and Table 1, when light was irradiated from the surface side (photoelectrode side) of the dye-sensitized solar cell 1 of this example and the dye-sensitized
[実施例2および3]
マスク20の開口部の互いに対向する平行な側面間の間隔を約30μm(実施例2)と約10μm(実施例3)にした以外は実施例1と同様の方法により、透過率68%(実施例2)と透過率89%(実施例3)の対向電極3を作製し、実施例1と同様の電池特性試験を行った。その結果を図5、図6および表1に示す。
[Examples 2 and 3]
The transmittance is 68% (implemented) in the same manner as in Example 1 except that the interval between the parallel side surfaces of the opening of the
図5、図6および表1に示すように、実施例2および3では、実施例1と同様に、色素増感型太陽電池1の表面側(光電極側)から光を照射した場合には、変換効率が比較例と比べてそれ程低下していないにもかかわらず、色素増感型太陽電池1の裏面側(対向電極側)から光を照射した場合には、変換効率が比較例(変換効率がほぼ0%)と比べて非常に高くなっているのがわかる。 As shown in FIGS. 5 and 6 and Table 1, in Examples 2 and 3, as in Example 1, when light was irradiated from the surface side (photoelectrode side) of the dye-sensitized solar cell 1 When the light is irradiated from the back side (opposite electrode side) of the dye-sensitized solar cell 1 even though the conversion efficiency is not so much lower than that of the comparative example, the conversion efficiency is comparative example (conversion It can be seen that the efficiency is very high as compared to (approximately 0%).
本発明による対向電極を備えた色素増感型太陽電池を複数直列に接続し、あるいは、このように複数直列に接続した太陽電池列を並列に接続して、色素増感型太陽電池組立体を構成すれば、所望の電気エネルギーを得ることができる。また、所謂シースルーの色素増感型太陽電池を作製することもできる。 A plurality of dye-sensitized solar cells each having a counter electrode according to the present invention are connected in series, or a plurality of solar cell arrays connected in series are connected in parallel to form a dye-sensitized solar cell assembly. If constituted, desired electrical energy can be obtained. In addition, so-called see-through dye-sensitized solar cells can also be produced.
1…色素増感型太陽電池、2…光電極、3…対向電極、4…電解質、5…基板部材、6…透明電極膜(ITO膜)、7…多孔性半導体電極膜、8…対向基板部材、10…透明導電性材料膜、11…耐食性金属材料膜、12…導電性触媒材料膜、20…マスク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Dye-sensitized solar cell, 2 ... Photoelectrode, 3 ... Counter electrode, 4 ... Electrolyte, 5 ... Substrate member, 6 ... Transparent electrode film (ITO film), 7 ... Porous semiconductor electrode film, 8 ... Counter substrate Member: 10 ... Transparent conductive material film, 11 ... Corrosion-resistant metal material film, 12 ... Conductive catalyst material film, 20 ... Mask
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005293137A JP5025938B2 (en) | 2005-10-06 | 2005-10-06 | Dye-sensitized solar cell, counter electrode thereof, and method of manufacturing the counter electrode |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005293137A JP5025938B2 (en) | 2005-10-06 | 2005-10-06 | Dye-sensitized solar cell, counter electrode thereof, and method of manufacturing the counter electrode |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007103215A JP2007103215A (en) | 2007-04-19 |
JP5025938B2 true JP5025938B2 (en) | 2012-09-12 |
Family
ID=38029952
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005293137A Expired - Fee Related JP5025938B2 (en) | 2005-10-06 | 2005-10-06 | Dye-sensitized solar cell, counter electrode thereof, and method of manufacturing the counter electrode |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5025938B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101137378B1 (en) * | 2010-07-16 | 2012-04-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | Dye-sensitized solar cell |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100548030B1 (en) * | 2003-12-26 | 2006-02-02 | 한국전자통신연구원 | Transparent solar module and method for manufacturing the same |
JP4892186B2 (en) * | 2004-12-06 | 2012-03-07 | シャープ株式会社 | Dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell module |
JP2006210102A (en) * | 2005-01-27 | 2006-08-10 | Kyocera Corp | Photoelectric conversion device and photovoltaic generator using it |
JP4789480B2 (en) * | 2005-02-14 | 2011-10-12 | 住友大阪セメント株式会社 | Method for producing dye-sensitized photoelectric conversion element and paint for dye-sensitized photoelectric conversion element |
-
2005
- 2005-10-06 JP JP2005293137A patent/JP5025938B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007103215A (en) | 2007-04-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Fu et al. | Electrodeposition of platinum on plastic substrates as counter electrodes for flexible dye-sensitized solar cells | |
JP5150818B2 (en) | Dye-sensitized solar cell and method for producing the same | |
JP5388209B2 (en) | Method for producing dye-sensitized solar cell | |
EP1659599A2 (en) | Counter electrode for dye sensitizing solar cell, and dye sensitzing solar cell having same | |
KR101729888B1 (en) | Photoelectrochemical Water Splitting System Using Porous Transition Metal Oxide Semiconductor | |
JP2009245750A (en) | Dye-sensitized solar battery and method of manufacturing the same | |
KR20110124239A (en) | Dye-sensitized solar cell | |
JP4966525B2 (en) | Dye-sensitized solar cell, its photoelectrode substrate, and method for producing the photoelectrode substrate | |
Punnoose et al. | Highly catalytic nickel sulfide counter electrode for dye-sensitized solar cells | |
Keothongkham et al. | Electrochemically deposited polypyrrole for dye‐sensitized solar cell counter electrodes | |
TWI622178B (en) | Pigment-sensitized solar cell with light collecting device | |
Peng et al. | Platinum/polyaniline transparent counter electrodes for quasi-solid dye-sensitized solar cells with electrospun PVDF-HFP/TiO2 membrane electrolyte | |
JP5489621B2 (en) | Photoelectric conversion element and photovoltaic device using the photoelectric conversion element | |
KR101140784B1 (en) | Preparation method of dye-sensitized solar cell module including scattering layers | |
Hongsith et al. | Efficiency enhancement of ZnO dye-sensitized solar cells by modifying photoelectrode and counterelectrode | |
JP5699828B2 (en) | Method for producing anode for dye-sensitized solar cell | |
TWI426617B (en) | Dye-sensitized solar cell and method for manufacturing the same | |
JP5148835B2 (en) | Dye-sensitized solar cell and its photoelectrode substrate | |
JP5025938B2 (en) | Dye-sensitized solar cell, counter electrode thereof, and method of manufacturing the counter electrode | |
JP2005340167A (en) | Manufacturing method of optical electrode substrate of dye-sensitized solar cell, optical electrode substrate of dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar cell | |
RU2552597C1 (en) | Flexible solar element | |
Nursam et al. | Low-cost monolithic dye-sensitized solar cells fabricated on single conductive substrate | |
Orebiyi et al. | Dye-sensitized solar cells | |
KR20100071764A (en) | Dye-sensitized solar cell molule and manufacturing method thereof | |
JP4841574B2 (en) | Dye-sensitized solar cell module and manufacturing method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080904 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120207 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120228 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120417 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120509 |
|
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: 20120619 |
|
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: 20120620 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150629 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |