JP5128118B2 - Wet solar cell and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、色素増感型太陽電池[以下、DSC(Dye-Sensitized Solar Cell) と略記する。]を代表とする湿式太陽電池に係り、より詳細には、内部に集電用の金属配線を施した湿式太陽電池の特性を向上せしめる構造に関する。 The present invention is abbreviated as a dye-sensitized solar cell [hereinafter DSC (Dye-Sensitized Solar Cell). In particular, the present invention relates to a structure that improves the characteristics of a wet solar cell in which metal wiring for current collection is provided.
環境問題、資源問題などを背景に、クリーンエネルギーとしての太陽電池が注目を集めている。代表的な太陽電池としては、単結晶、多結晶あるいはアモルファスのシリコンを用いたものが挙げられる。しかし、従来のシリコン系太陽電池は製造コストが高く、原料供給が不十分などの課題が残されており、安価な提供は難しいことから、広く普及には至ってない。 Against the backdrop of environmental problems and resource problems, solar cells as clean energy are attracting attention. Typical solar cells include those using single crystal, polycrystalline or amorphous silicon. However, conventional silicon-based solar cells are not widely used because they are expensive to manufacture and have problems such as insufficient supply of raw materials and are difficult to provide at low cost.
これに対して、DSCは、スイスのグレッツェルらのグループなどから提案されたもので、安価で高い光電変換効率を得られる光電変換素子として着目されている。
一般に、DSC を始めとする湿式太陽電池は、光が入射する透明な窓極と導電ガラス基板からなる対極の間に電解液を挟んだ構造を有している。
図11は、従来の湿式太陽電池の構造の一例を示す概略断面図である。
このDSC100は、増感色素を担持させた多孔質半導体電極(以下、色素増感半導体電極とも呼ぶ)103が一方の面に形成された第一基材101と、触媒膜105が形成された導電性の第二基材104と、これらの間に封入された例えばゲル状電解質からなる電解質層106を主な構成要素としている。
On the other hand, DSC has been proposed by a group such as Gretzel of Switzerland, and has attracted attention as a photoelectric conversion element that can be obtained at low cost and high photoelectric conversion efficiency.
In general, wet solar cells such as DSC have a structure in which an electrolyte is sandwiched between a transparent window electrode into which light enters and a counter electrode made of a conductive glass substrate.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing an example of the structure of a conventional wet solar cell.
The DSC 100 includes a
第一基材101としては、例えば、光透過性の板材が用いられ、第一基材101の色素増感半導体電極103と接する面には、導電性を持たせるために透明導電膜102が配置されており、第一基材101、透明導電層102及び色素増感半導体電極103により窓極108を構成している。
一方、第二基材104としては、電解質層106と接する側の面には電解質層との間で電荷をやり取りするため、例えば、炭素や白金からなる触媒層105が設けられ、第二基材104及び触媒層105により対極109を構成している。
これら第一基材101と第二基材104は、色素増感半導体電極103と触媒層105が対向するように所定の間隔をおいて配置し、両基板間の周辺部に熱可塑性樹脂からなる封止材107を設ける。そして、この封止材107を介して2つの基板101、104を貼り合わせてセルを積み上げ、電解液の注入口110を通して、両極108、109間にヨウ素・ヨウ化物イオンなどの酸化・還元対を含む有機電解液を充填し、電荷移送用の電解質106を形成している。
As the
On the other hand, as the
The
しかしながら、実験室レベルの小型の湿式太陽電池セルでは、セル寿命を考慮しないで良いため、セルサイズを小さくして窓極と対極をネジなどで締め上げて挟み、両極を密着させることで高い光電変換効率を得ているが、実用の湿式太陽電池セルでは、両極を封止して電解液の漏洩を防ぐ必要があることから、封止材の分だけ極間距離が大きくなってしまう。 However, in the laboratory-type small wet solar cells, it is not necessary to consider the cell life. Therefore, the cell size is reduced, the window electrode and the counter electrode are tightened with screws, etc. Although conversion efficiency is obtained, in a practical wet solar cell, since it is necessary to seal both electrodes to prevent leakage of the electrolyte, the distance between the electrodes is increased by the amount of the sealing material.
また、大型セルでは集電配線が必要である。この集電配線は、金属配線と配線保護膜とから構成され、導電性と開口率を両立するために、金属配線は細く、厚く形成されることが望ましく、また、耐久性や信頼性を確保するために、配線保護膜は厚く成膜する必要がある。そのため集電配線の高さが多孔質酸化物半導体層を構成する酸化チタン多孔膜の適性高さよりも高くなることが多く、電極間距離が広がる要因となってしまう。電極間距離は光電変換効率に大きく影響するためできるだけ狭くする必要があり、酸化チタン多孔膜と対極との距離はゼロであることが望ましい。 In addition, current collector wiring is required for large cells. This current collector wiring consists of a metal wiring and a wiring protective film. In order to achieve both conductivity and aperture ratio, it is desirable that the metal wiring be thin and thick, and ensure durability and reliability. Therefore, it is necessary to form the wiring protective film thickly. For this reason, the height of the current collecting wiring is often higher than the suitable height of the titanium oxide porous film constituting the porous oxide semiconductor layer, which causes the distance between the electrodes to increase. Since the distance between the electrodes greatly affects the photoelectric conversion efficiency, it is necessary to make it as small as possible. It is desirable that the distance between the titanium oxide porous film and the counter electrode is zero.
そこで、電極間距離をできるだけ小さくし、光電変換効率の高い色素増感型太陽電池を得るため、以下に示すような手段が提案されている(特許文献1を参照)。
(1)対極に集電配線部と食い違う凹凸加工を施し、多孔質酸化物半導体層の存在する部分のみ電極間距離を低減する。
(2)対極に、多孔質酸化物半導体層が形成された部分で内側に盛り上がっている可撓性の基板を用い、裏面より加圧して、対極を撓ませた状態で使用することで電極間距離を低減する。
Thus, in order to obtain a dye-sensitized solar cell with as short an interelectrode distance as possible and a high photoelectric conversion efficiency, the following means has been proposed (see Patent Document 1).
(1) The counter electrode is subjected to uneven processing that conflicts with the current collector wiring portion, and the distance between the electrodes is reduced only in the portion where the porous oxide semiconductor layer exists.
(2) Using a flexible substrate bulging inward at the portion where the porous oxide semiconductor layer is formed on the counter electrode, pressurizing from the back surface, and using the counter electrode in a bent state between the electrodes Reduce distance.
また、作用極(窓極)と対極との距離が一定に保たれた色素増感型太陽電池を得ることを目的として、作用極と対極を積層して積層体を形成し、作用極と対極との間に、対極に設けた貫通孔を介して電解質層を形成する電解液を充填した後、一方の貫通孔を封止して、他方の貫通孔から電解液の一部を吸い出した後、他方の貫通孔を封止して、作用極と対極との間に電解液を封入する手段も提案されている(特許文献2を参照)。 In addition, for the purpose of obtaining a dye-sensitized solar cell in which the distance between the working electrode (window electrode) and the counter electrode is kept constant, the working electrode and the counter electrode are stacked to form a laminate, and the working electrode and the counter electrode are formed. After filling the electrolyte solution for forming the electrolyte layer through the through hole provided in the counter electrode, after sealing one through hole and sucking out a part of the electrolyte solution from the other through hole A means for sealing the other through-hole and enclosing an electrolyte between the working electrode and the counter electrode has also been proposed (see Patent Document 2).
さらに、金属配線層表面の遮蔽不良を抑え、これに起因する回路腐食や逆電子移動を抑制することによって、光電変換効率に優れた色素増感型太陽電池を得ることを目的として、金属配線層が、透明基板に溝加工された配線パターンに沿って形成され、該金属配線層の少なくとも一部が、透明基板表面以下の高さに達しているものとする手段も提案されている(特許文献3を参照)。 Furthermore, the metal wiring layer is used for the purpose of obtaining a dye-sensitized solar cell excellent in photoelectric conversion efficiency by suppressing the shielding failure on the surface of the metal wiring layer and suppressing the circuit corrosion and reverse electron transfer caused by this. However, there is also proposed a means that is formed along a wiring pattern grooved in a transparent substrate, and at least a part of the metal wiring layer reaches a height below the surface of the transparent substrate (Patent Document). 3).
しかしながら、上記特許文献1に記載の手段は、対極側に集電配線部と食い違う凹凸加工等を施さなければならず、構造上複雑となって、製造するのに煩わしい手間を要するものとなってしまう。
また、上記特許文献2に記載の手段では、集電配線を要する構成の場合の対策が講じられておらず、集電配線を要する構成の太陽電池において、電極間距離を小さくすることを目的として上記技術を容易に適用することができない。
さらに、上記特許文献3に記載の手段でも、基板に金属配線層を形成するための溝加工を施さなければならず、構造上複雑となって、製造するのに煩わしい手間を要するものとなってしまう。
Further, in the means described in
Furthermore, the means described in Patent Document 3 also requires a groove processing for forming a metal wiring layer on the substrate, which is complicated in structure and requires troublesome manufacturing. End up.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、集電配線を備えて構成された湿式太陽電池であって、両極の対向面側に凹凸等の特別な構造を設けること無く、窓極と対極との電極間距離を小さくすることができ、光電変換効率を向上させた湿式太陽電池を提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、両極の対向面側に凹凸等の特別な構造を設けるために、煩わしい手間を要すること無く、簡易な構造で窓極と対極との電極間距離を小さくできる、湿式太陽電池の製造方法を提供することを第二の目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a wet solar cell configured to include a current collector wiring, and without providing a special structure such as irregularities on the opposite surface side of both electrodes, the window electrode and the counter electrode It is a first object to provide a wet solar cell that can reduce the distance between the electrodes and the photoelectric conversion efficiency.
In addition, the present invention provides a wet solar cell in which the distance between the electrode between the window electrode and the counter electrode can be reduced with a simple structure without requiring a troublesome labor to provide a special structure such as irregularities on the opposite surface side of both electrodes. It is a second object to provide a manufacturing method.
本発明の請求項1に係る湿式太陽電池は、増感色素を担持させた多孔質酸化物半導体層を有して構成され、窓極として機能する第一電極と、前記第一電極と対向して配される第二電極と、前記第一電極と前記第二電極間の少なくとも一部に配される電解質層を備えた湿式太陽電池において、前記多孔質酸化物半導体層は、前記第一電極を構成する第一基材上において、金属配線との間に隙間が設けられるように、または、隙間が設けられないように形成されており、前記第一電極は、前記金属配線の配された領域αが、前記多孔質酸化物半導体層が配された領域βに比べて、当該第一電極の外面側に突出していることを特徴とする。
本発明の請求項2に係る湿式太陽電池は、増感色素を担持させた多孔質酸化物半導体層を有して構成され、窓極として機能する第一電極と、前記第一電極と対向して配される第二電極と、前記第一電極と前記第二電極間の少なくとも一部に配される電解質層を備えた湿式太陽電池において、前記多孔質酸化物半導体層は、前記第一電極を構成する第一基材上に形成された金属配線を除く位置に設けられており、前記第一電極は、前記金属配線の配された領域αが、前記多孔質酸化物半導体層が配された領域βに比べて、当該第一電極の外面側に突出していることを特徴とする。
A wet solar cell according to claim 1 of the present invention includes a porous oxide semiconductor layer carrying a sensitizing dye and is opposed to the first electrode that functions as a window electrode and the first electrode. A wet solar cell comprising: a second electrode disposed; and an electrolyte layer disposed in at least a portion between the first electrode and the second electrode, wherein the porous oxide semiconductor layer includes the first electrode Oite on a first substrate constituting a so clearance is provided between the metal wires, or are formed so as not provided gap, the first electrode, the metal wiring arranged region α is, the porous oxide semiconductor layer as compared to the region β, which is high, and wherein the protruding on the outer surface side of the first electrode.
A wet solar cell according to
本発明の請求項3に係る湿式太陽電池は、請求項1又は2に記載の湿式太陽電池において、前記多孔質酸化物半導体層を載置して前記第一電極を構成する基板は、可撓性であることを特徴とする。
The wet solar cell according to claim 3 of the present invention is the wet solar cell according to
本発明の請求項4に係る湿式太陽電池は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の湿式太陽電池において、前記第一電極及び前記第二電極の外面には、封止樹脂材を介してシート材が配されていることを特徴とする。 The wet solar cell according to claim 4 of the present invention is the wet solar cell according to any one of claims 1 to 3 , wherein a sealing resin material is provided on outer surfaces of the first electrode and the second electrode. The sheet material is arranged through.
本発明の請求項5に係る湿式太陽電池の製造方法は、増感色素を担持させた多孔質酸化物半導体層を有して構成され、窓極として機能する第一電極と、前記第一電極と対向して配される第二電極と、前記第一電極と前記第二電極間の少なくとも一部に配される電解質層を備え、前記多孔質酸化物半導体層は前記第一電極上に形成された金属配線を除く位置に設けられており、前記第一電極は、前記金属配線の配された領域αが、前記多孔質酸化物半導体層の配された領域βに比べて、当該第一電極の外面側に突出している湿式太陽電池の製造方法であって、前記第一電極に前記第二電極を積層した後、前記積層方向に、外部から加圧又は内部を減圧することにより、前記第一電極を撓ませることを特徴とする。 A method for producing a wet solar cell according to claim 5 of the present invention comprises a porous oxide semiconductor layer carrying a sensitizing dye and a first electrode functioning as a window electrode, and the first electrode A second electrode disposed opposite to the first electrode, and an electrolyte layer disposed on at least a portion between the first electrode and the second electrode, and the porous oxide semiconductor layer is formed on the first electrode The first electrode has a region α in which the metal wiring is disposed, and the first electrode has a region β in which the porous oxide semiconductor layer is disposed in the region α. A method of manufacturing a wet solar cell protruding to the outer surface side of an electrode, wherein the second electrode is laminated on the first electrode, and then the pressure is applied from the outside or the inside is reduced in the lamination direction, The first electrode is bent.
本発明に係る湿式太陽電池は、窓極として機能する第一電極を構成する多孔質酸化物半導体層が、前記第一電極上に形成された金属配線を除く位置に設けられており、前記第一電極は、前記金属配線の配された領域αが、前記多孔質酸化物半導体層の配された領域βに比べて、当該第一電極の外面側に突出している構成をしている。ゆえに、前記第一電極の多孔質酸化物半導体層の配され領域βは、前記第一電極の金属配線の配された領域αより、対極として機能する第二電極側に近づいた構造となる。
したがって、集電配線を備えて構成された湿式太陽電池であっても、両極の対向面側に凹凸等の特別な構造を設けること無く、窓極と対極との電極間距離を小さくすることができ、光電変換効率を向上させた湿式太陽電池を提供することができる。
In the wet solar cell according to the present invention, the porous oxide semiconductor layer constituting the first electrode functioning as the window electrode is provided at a position excluding the metal wiring formed on the first electrode. One electrode has a configuration in which the region α where the metal wiring is arranged protrudes to the outer surface side of the first electrode as compared with the region β where the porous oxide semiconductor layer is arranged. Therefore, the region β where the porous oxide semiconductor layer of the first electrode is disposed has a structure closer to the second electrode side which functions as a counter electrode than the region α where the metal wiring of the first electrode is disposed.
Therefore, even in a wet solar cell configured with current collecting wiring, it is possible to reduce the distance between the electrode between the window electrode and the counter electrode without providing a special structure such as unevenness on the opposite surface side of both electrodes. And a wet solar cell with improved photoelectric conversion efficiency can be provided.
本発明に係る湿式太陽電池の製造方法は、窓極として機能する第一電極に対極として機能する第二電極を積層した後、前記積層方向に、外部から加圧又は内部を減圧することにより、前記第一電極を撓ませる。ゆえに、前記第一電極の多孔質酸化物半導体層の配された領域βは、対極として機能する第二電極側に近づかせることができる。
したがって、両極の対向面側に凹凸等の特別な構造を設けるために、煩わしい手間を要すること無く、簡易な構造で窓極と対極との電極間距離を小さくできる、湿式太陽電池の製造方法を提供することができる。
In the method for manufacturing a wet solar cell according to the present invention, after laminating the second electrode functioning as the counter electrode on the first electrode functioning as the window electrode, by pressing from the outside or depressurizing the inside in the stacking direction, The first electrode is bent. Therefore, the region β where the porous oxide semiconductor layer of the first electrode is disposed can be brought closer to the second electrode side functioning as a counter electrode.
Therefore, in order to provide a special structure such as unevenness on the opposite surface side of both electrodes, a wet solar cell manufacturing method that can reduce the distance between the electrode between the window electrode and the counter electrode with a simple structure without requiring troublesome work. Can be provided.
以下に、本発明に係る湿式太陽電池の一実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は上述した作用と効果を満たす構成であればよく、これらの実施形態に限定されるものではない。
なお、以下に示す図面は、本発明を理解しやすく説明するため必ずしも縮尺は正確には描かれていない。
図1は、本発明に係る湿式太陽電池の構造を示す概略断面図である。
図1に示すように、本実施形態に係る湿式太陽電池(光電変換素子)1は、増感色素を表面に担持させた多孔質酸化物半導体層(酸化物電極とも呼ぶ)13を有して構成され、窓極(作用極とも呼ぶ)として機能する第一電極10と、前記第一電極10と対向して配される第二電極20、及びこれら両極の間の少なくとも一部に電解質層30とを配置している。さらに、湿式太陽電池1は、前記多孔質酸化物半導体層13が前記第一電極10上に形成された金属配線14を除く位置に設けられており、前記第一電極10は、前記金属配線14の配された領域αが、前記多孔質酸化物半導体層13の配された領域βに比べて、当該第一電極10の外面側に突出した構成をしている。
Hereinafter, an embodiment of a wet solar cell according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments as long as the above-described operation and effects are satisfied. .
The drawings shown below are not necessarily drawn to scale in order to facilitate understanding of the present invention.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a wet solar cell according to the present invention.
As shown in FIG. 1, a wet solar cell (photoelectric conversion element) 1 according to this embodiment has a porous oxide semiconductor layer (also referred to as an oxide electrode) 13 having a sensitizing dye supported on its surface. A
第一電極10は、例えば第一基材11と、その上に順に配される透明導電膜12、および多孔質酸化物半導体層13からなる。第一電極10は、光透過性の材料からなる第一基材11の表面に、導電材料からなる透明導電膜(層)12を形成することにより電気を通す導電性を有し、この透明導電膜12を介して多孔質酸化物半導体層13が形成されている。さらに、透明導電膜12の表面には、この多孔質酸化物半導体層13を両側から挟むように、隙間を設けて金属配線14を有する集電配線16が配されている。ただし、この隙間は必須ではなく、隙間や金属配線14とした領域に多孔質酸化物半導体層13の一部が存在する(被覆する)形態であっても構わない。
したがって、第一電極10は、金属配線14の配された領域αと、多孔質酸化物半導体層13が主に配された領域βと、前記領域αと前記領域βとの間に位置する隙間からなる領域γとを有して構成されている。
The
Accordingly, the
第一電極10の一部である第一基材11は、電解質を収容するセルをなす一方の電極として働くとともに、筐体を構成する蓋体としての役割も果たす。
第一電極10を構成する第一基材11は、太陽光を透過する光学特性を備えた部材が好適に用いられる。この第一基材11としては、導電性樹脂フィルム、薄い導電性ガラス、金属メッシュなど透明な材質からなる基板が挙げられる。
また、この第一基材11としては、可撓性の材料からなる基板を用いることが好ましい。可撓性の材料からなる基板としては通常、合成樹脂からなる基板が用いられ、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム、ポリカーボネート(PC)フィルム、ポリエーテルスルホン(PES)フィルム等の樹脂フィルムや金属薄板、もしくは金属箔などからなる基板が挙げられる。
The
As the
As the
第一基材11の表面には、やはり光を透過し、電気も通す透明導電膜12が形成されている。導電性を備えた透明な薄膜(透明導電膜という)としては、例えば酸化インジウムに数%のスズを添加してなる薄膜、インジウム・スズ・酸化物(Indium-Tin-Oxide:ITO)膜、酸化スズに数%のフッ素を添加してなる薄膜、フッ素ドープ酸化スズ(Fluorine-doped-Tin-Oxide:FTO)膜などが挙げられる。このような透明導電膜12を、例えば50〜2000nm程度の厚さに形成して用いる。
上記ITO膜では、3価のインジウム(In3+)席に置換した4価のスズ(Sn4+)がキャリア電子を発生するため、ITO膜は電気をよく通す性質を備えている。また、ITO膜は、エネルギー・ギャップが紫外線領域に対応するため可視光をほとんど吸収しないので、太陽光を構成する可視光スペクトルの大部分を透過させる能力も備えている。
A transparent
In the ITO film, tetravalent tin (Sn 4+ ) substituted for trivalent indium (In 3+ ) sites generates carrier electrons, and thus the ITO film has a property of conducting electricity well. In addition, since the ITO film absorbs almost no visible light because the energy gap corresponds to the ultraviolet region, it also has the ability to transmit most of the visible light spectrum that constitutes sunlight.
この透明導電膜12は、減圧雰囲気を使用する真空成膜法、例えばスパッタ法や蒸着法等に代表される公知の方法によって形成されている。このような方法から、透明導電膜12を形成する材料などに応じて適切な方法を用いることにより、透明性に優れ、かつ高い導電性を備えた膜が得られる。
The transparent
透明導電膜12の上には、さらに集電配線16が設けられる。集電配線16は、多孔質酸化物半導体層13や電解質層30からの集電効率を向上させるために、光透過率を著しく損なわない範囲で、例えば多孔質酸化物半導体層13の両側に設けられる。
この集電配線16は、金属配線14と、当該金属配線14の表面を覆う、例えば低融点ガラスなどからなる配線保護材15から構成され、電解液による腐食から金属配線14を保護している。集電配線16に利用する金属配線14の材料としては、特に制限はなく、例えば金、銀、白金、アルミニウム、ニッケル、チタン等が利用できる。また、金属配線14を形成する方法としては、例えば、スクリーン印刷、メタルマスク、インクジェットといった印刷法をはじめ、めっき法、スパッタ法、蒸着法など特に制限されることは無く、種々の手法を用いることができる。特に好適には、めっき法、印刷法の少なくとも何れかを含む手法が選ばれる。なお、金属配線14は、縞状や櫛状、格子状等のパターン形状に形成し、光がなるべく均等に第一電極を透過できるようにする。
A
The
そして、この金属配線14を前記配線保護材15で覆うことで、集電配線16を構成する。この配線保護材15としては、ガラス成分、金属酸化物成分、または電気化学的に不活性な樹脂成分のうち少なくとも1種を含有することが好ましい。ガラス成分としては、酸化鉛系やホウ酸鉛系をはじめとする低融点の非結晶、又は結晶性ガラス成分を挙げることができる。また、金属酸化物成分としては、TiO2 、ZnO、FTO、ITOなどを挙げることができる。さらに、電気化学的に不活性な樹脂成分としては、ポリオレフィン系樹脂、ポリイミド系樹脂、などを挙げることができる。そして、これらを単独で又は2種以上を組み合わせて用いることが可能である。
この配線保護材15を形成する方法としては特に制限は無く、例えば、目的の化合物、或いはその前駆体を、スクリーン印刷法やディスペンサ塗布法などの湿式法により成膜する方法が挙げられる。必要に応じて、スパッタ法や蒸着法、CVD法などの乾式法(気相法)を用いてもよい。
Then, the
The method for forming the wiring
透明導電膜12の上にはさらに、集電配線16を配していない部分に、多孔質酸化物半導体層13が設けられる。多孔質酸化物半導体層13は、多孔質半導体に色素を担持させたものである。多孔質酸化物半導体層13の素材、形成方法などについて特に限定はされず、通常、太陽電池用の多孔質半導体を形成するのに用いられるものであればどのようなものも用いることができる。このような半導体としては、例えば、TiO2、SnO2、WO3、ZnO、Nb2O5、In2O3、ZrO2、Y2O3、Al2O3などを用いることができる。
多孔質膜を形成する方法としては、例えばゾルゲル法からの膜形成、微粒子の泳動電着、ペーストを塗布して焼結する方法などを例示できるが、これらに限定されるものではない。この多孔質酸化物半導体層13の粒子表面には、増感色素が吸着している。
A porous
Examples of the method for forming the porous film include, but are not limited to, a film formation from a sol-gel method, electrophoretic electrodeposition of fine particles, a method of applying a paste and sintering, and the like. A sensitizing dye is adsorbed on the particle surface of the porous
湿式太陽電池においては、変換効率を向上させるために、吸収波長の広い色素を用いて波長400nm〜900nmの紫外領域より長波長領域をなす可視領域の光を、紫外領域の光と同程度あるいはそれ以上に吸収するようにする。
このような増感色素としては、ビピリジン構造、ターピリジン構造などを配位子に含むルテニウム錯体、ポルフィリン、フタロシアニン等の含金属錯体をはじめ、エオシン、ローダミン、メロシアニンなどの有機色素などを適用することができ、これらの中から用途、使用半導体に適した励起挙動をとるものを適宜選択すれば良い。
上記の増感色素は、前記多孔質酸化物半導体層13の微粒子半導体表面に吸着させて担持させる。
In wet solar cells, in order to improve conversion efficiency, light in the visible region having a longer wavelength region than the ultraviolet region having a wavelength of 400 nm to 900 nm using a dye having a wide absorption wavelength is equal to or more than light in the ultraviolet region. Absorb more.
As such a sensitizing dye, it is possible to apply a metal complex such as ruthenium complex, porphyrin, phthalocyanine or the like containing bipyridine structure or terpyridine structure as a ligand, or organic dye such as eosin, rhodamine, merocyanine, etc. Of these, those having an excitation behavior suitable for the intended use and the semiconductor used may be appropriately selected.
The sensitizing dye is adsorbed and supported on the surface of the fine particle semiconductor of the porous
一方、第二電極20は、例えば第二基材21と、その表面を覆う触媒層22からなる。
第二電極20を構成する第二基材21は、特に光透過性をもつ必要はないことから金属板を用いることもできるし、第一基材11と同様に可撓性のものを用いても構わない。この第二基材21としては、ガラス板を使用するのが一般的であるが、ガラス板以外にも、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)などのプラスチックフィルムシート、酸化チタン、アルミナなどセラミックスの研磨板などを用いることが出来る。そして、第二基材21上に、上述した導電膜22を形成する。
On the other hand, the
As the
触媒層22は、電解質層との間で電荷をやり取りするため、第二基材21の一方の面に形成されており、例えば、白金や化学的に安定な炭素などからなる薄膜が好ましい。
触媒層22の形成方法に関しては、例えば、白金や炭素などの層を、蒸着、スパッタ、塩化白金酸塗布後に熱処理を行なったものが好適に用いられるが、触媒として機能するものであれば特に限定されるものではない。
The
Regarding the method of forming the
第一電極10と第二電極20との間には電解質層30をなす電解液を挿入する。電解質層30を構成する材料としては、例えば、電解質成分として、ヨウ素・ヨウ化物イオン、ターシャリーブチルピリジン等がエチレンカーボネートやメトキシアセトニトリル等の有機溶媒に溶解されてなる液状の電解質や前記液状の電解質にゲル化剤としてポリフッ化ビニリデン,ポリエチレンオキシド誘導体、アミノ酸誘導体等が添加されてゲル化したゲル状の電解質等が挙げられる。
An electrolytic solution forming the
そして、以上ように構成した湿式太陽電池1は、前記第一電極10の前記金属配線14の配された領域αの部分が、当該第一電極10の外面側に突出し、前記第一電極10の前記多孔質酸化物半導体層13の配された領域βの部分が、前記第二電極20側に近づいた構成となる。
したがって、集電配線を備えて構成された湿式太陽電池であっても、両極の対向面側に凹凸等の特別な構造を設けること無く、第一電極10の多孔質酸化物半導体層13と第二電極20の距離を小さくして、発電効率を向上させたものとすることができる。
しかも、多孔質酸化物半導体層13を載置して前記第一電極10を構成する基板として、可撓性を有するものを用いることにより、前記第一電極10に前記第二電極20を積層した後、前記第一電極10の前記多孔質酸化物半導体層13の配された領域βの部分を前記積層方向に、外部から加圧又は内部を減圧することにより、第一電極10を構成する基板が簡易に金属配線形状に追従し、前記第一電極10の前記多孔質酸化物半導体層13の配された領域βの部分を前記第二電極側20に向かって撓ませるせることができる。
And the wet solar cell 1 comprised as mentioned above WHEREIN: The part of the area | region (alpha) by which the said
Therefore, even in a wet solar cell configured with a current collector wiring, the porous
Moreover, the
また、図2は、本発明に係る湿式太陽電池の他の構造を示す概略断面図である。
図2に示すように、第一電極10の多孔質酸化物半導体層13が設けられた部分を外部より加圧する場合、本実施形態に係る湿式太陽電池(光電変換素子)51は、第一電極10及び第二電極20の外面に、封止樹脂材40を介してシート材41,42が配された構成とすることができる。
なお、図2において、図1に示した構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing another structure of the wet solar cell according to the present invention.
As shown in FIG. 2, when a portion of the
2, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
封止樹脂材40は、窓極として機能する第一電極10を加圧する必要から、透明でなければならない。封止樹脂材40としては、例えば接着剤、ゲル、液体などが考えられるが、接着剤であれば硬化後に除圧して使用できるため、好適である。それ以外の場合は、使用時に加圧できるパッケージを併用する。
The sealing
シート材41,42は、第一電極10と第二電極20とを積層して形成した積層体を、その外面から挟み込んで両者が対向する面の方向に均一に加圧する一対の平板部材である。このシート材41,42としては、例えば平板なガラス板などが挙げられる。
このような平板なシート材が、少なくとも第一電極側に設けられることで、突出した部分を有する第一電極の外面を平坦なものとし、太陽光が反射しないでセル内に効率良く入射するようにすることもできる。
The
By providing such a flat sheet material at least on the first electrode side, the outer surface of the first electrode having a protruding portion is made flat so that sunlight is efficiently incident into the cell without reflection. It can also be.
このような構成によれば、第一の湿式太陽電池1を全体的に封止することができると共に、封止樹脂材40により第一電極10の外面に面圧がかけられるので、第一電極10の多孔質酸化物半導体層13の配された領域βの部分は、封止樹脂材40によって外部より押し込まれて第二電極20側に向かって撓み、第一電極10の金属配線14が配された領域αの部分は、封止樹脂材40によっても押し込まれず、当該第一電極10の外面側に突出した構造となる。
したがって、第一電極10の二電極20側に向かっての撓みが作製し易く、電極間距離を小さくすることができ、光電変換効率を向上させることが可能となる。
According to such a configuration, the first wet solar cell 1 can be sealed as a whole, and a surface pressure is applied to the outer surface of the
Therefore, it is easy to produce the deflection of the
次に、本発明に係る湿式太陽電池1の製造方法の一例について説明する。
図3から図5は、湿式太陽電池において窓極として機能する第一電極10を作製する工程を順次示す図であり、図6は、湿式太陽電池において対極として機能する第二電極20を作製する工程を示す図である。そして、図7から図10は、前記第一電極10と前記第二電極20とを積層して接合することで、本発明に係る湿式太陽電池1を製造する工程を順次示す概略断面図である。
Next, an example of a method for manufacturing the wet solar cell 1 according to the present invention will be described.
FIG. 3 to FIG. 5 are diagrams sequentially showing steps for producing the
まず、第一電極10の作製方法について説明する。
図3に示すように、第1の基材11を準備し、この第1の基材11の一方の面の上に透明導電膜12を設ける。
第1の基材11は、板厚が1.5mm以下で可撓性を有するガラス板でも差し支えないが、経済的で、軽量なモジュールを得ることが出来、かつ、可撓性を有するプラスチックを用いると望ましい。なお、プラスチック基板を窓側電極として用いる場合には、それぞれ後述する多孔質酸化物半導体層13形成のための焼成工程、金属配線14形成のための焼成工程、配線保護材15形成のための焼成工程を、150℃以下で行なわなければならないので、それぞれ低温焼成型の材料を使用する。
また、透明導電膜12の形成方法としては、透明導電膜12の材料に応じて公知の方法を用いて行えば良く、例えば、スパッタ法やCVD法(気相成長法)、蒸着法などにより、フッ素添加スズ(FTO)などの酸化物半導体からなる薄膜を形成する。この薄膜は、厚過ぎると光透過性が劣り、一方、薄過ぎると導電性が劣ってしまうため、光透過性と導電性の両方を考慮して、0.01μm〜1μm程度の膜厚が好ましい。
引き続き、この成膜された薄膜の上に、レジストをスクリーン印刷法などにより形成した後、レジストをエッチングして第一基材11の表面上に、所定のパターンの透明導電膜12を作成する。これにより、窓側電極用の導電性基板が構成される
First, a method for producing the
As shown in FIG. 3, a
The
Moreover, as a formation method of the transparent
Subsequently, after forming a resist on the formed thin film by a screen printing method or the like, the resist is etched to form a transparent
次いで、図4に示すように、窓側電極用の導電性基板における透明導電膜12上に、集電配線16を配する。集電配線16の形成方法は、例えば、焼結型銀ペーストをスクリーン印刷法などにより透明導電膜12上に塗布し、焼成して金属配線14を形成する。この金属配線14は、例えば、開口率90%で、厚さ0.1μm〜20μm程度の縞状に形成するとよい。
そして、この金属配線14を、例えば低融点ガラスからなる配線保護材15で覆うことで、集電配線16を構成する。
Next, as shown in FIG. 4,
And the
次いで、図5に示すように、窓側電極用の導電性基板における透明導電膜12上の集電配線16を配していない部分に、多孔質酸化物半導体層13を形成する。多孔質酸化物半導体層13の形成方法としては、例えば、二酸化チタン(TiO2 )の粉末を分散媒と混ぜてペーストを調整し、これをスクリーン印刷法やインクジェットプリント法、ロールコート法、ドクターブレード法、スピンコート法などにより透明導電膜12上に塗布し、焼成する。
そして、多孔質酸化物半導体層13の粒子間に、増感色素を担持させることで、第一電極10を構成する。増感色素の担持は、例えば、多孔質酸化物半導体層13が形成された導電性基板を色素液に浸漬することで成し得ることができる。
Next, as shown in FIG. 5, the porous
And the
次に、第二電極20の作製方法について説明する。
まず、導電性ガラスよりなる第二基材21を準備し、この第二基材21の一面に触媒膜22を設ける。この触媒膜22としては、白金やカーボンを用いることができ、触媒膜22の形成方法としては、第一基材11の場合と同様に、触媒膜の材料に応じて公知の方法を用いて行えば良く、例えば、スパッタ法や蒸着法といった真空製膜法によって形成できるほか、基板表面に塩化白金酸溶液などの含白金溶液を塗布後に熱処理を加える湿式製膜法などによっても行なうことができる。この触媒膜22は、薄過ぎると触媒特性が劣ってしまうこととなるため、触媒特性を考慮して、0.001μm〜0.1μm程度の膜厚が好ましい。
引き続き、この成膜された導電膜22の上に、レジストをスクリーン印刷法などにより形成した後、レジストをエッチングして所望の形状をしたユニットセルパターンを作成する。これにより、第二電極用の導電性基板が構成される。
Next, a method for producing the
First, a
Subsequently, after a resist is formed on the formed
次いで、図7に示すように、図5に示した第一電極10用の導電性基板と図6に示した第二電極20用の導電性基板とを、第一電極10に設けた多孔質酸化物半導体層13と第二電極20に設けた導電膜22とが向かい合うように配置し、第一電極10に第二電極20を積層してセルを構成する積層体1aを作製する。
Next, as shown in FIG. 7, a porous substrate in which the conductive substrate for the
そして、図8に示すように、前記第一電極10用の導電性基板における前記多孔質酸化物半導体層13の配された領域βの部分を積層方向に外部より加圧することで、この部分を前記第二電極20側に向かって撓ませる。
Then, as shown in FIG. 8, the portion of the region β in which the porous
次に、図9に示すように、第二電極20用の導電性基板の裏面から、ドリル等でセル部分に達する電解液注入孔23を設け、当該電解液注入孔23から、第一電極10と第二電極20との間に電解液30を注入する。
Next, as shown in FIG. 9, an electrolytic
その後、図10に示すように、電解液注入孔23を、例えばUV硬化接着剤からなる封止剤24を用いて封止し、図1に示すような湿式太陽電池1とする。
Thereafter, as shown in FIG. 10, the electrolyte
以上のような構成により、両極の対向面側に凹凸等の特別な構造を設けるといった煩わしい手間を要すること無く、簡易な構造で窓極と対極との電極間距離を小さくできる、集電配線を要する構成の湿式太陽電池を製造することができる。
したがって、集電配線を要していても、電極間距離を小さくすることで光電変換効率を向上させた湿式太陽電池とすることができる。
With the configuration as described above, the current collecting wiring can reduce the distance between the electrode between the window electrode and the counter electrode with a simple structure without requiring a troublesome work such as providing a special structure such as unevenness on the opposite surface side of both electrodes. A wet solar cell having the required configuration can be manufactured.
Therefore, even if current collection wiring is required, a wet solar cell with improved photoelectric conversion efficiency can be obtained by reducing the distance between the electrodes.
なお、本発明では、窓側電極(第一電極)に可撓性の基板を用い、多孔質酸化物半導体層の配された領域βの部分を、第一電極に第二電極を積層した方向に、外部から物理的に加圧し、窓極と対極との電極間距離を小さくする他、窓側電極(第一電極)に可撓性の基板を用い、第一電極と第二電極との間の空間に電解液を注入した後、真空ポンプなどを用いて注入した電解液の一部を吸い出すことによって前記空間内を減圧し、第一電極の多孔質酸化物半導体層の配された領域βの部分を、第一電極に第二電極を積層した方向に、大気圧によって加圧し、窓極と対極との電極間距離を小さくすることもできる。さらに、本発明では、第一電極と第二電極との間に電解液を注入した時とその後の電解液の温度変化によって、第一電極と第二電極との間に圧力変化を生じさせ、窓極と対極との電極間距離を低減するものとしても良い。 In the present invention, a flexible substrate is used for the window-side electrode (first electrode), and the portion of the region β where the porous oxide semiconductor layer is arranged is arranged in the direction in which the second electrode is stacked on the first electrode. In addition to physically pressurizing from the outside to reduce the distance between the electrode between the window electrode and the counter electrode, a flexible substrate is used for the window side electrode (first electrode), and between the first electrode and the second electrode After injecting the electrolytic solution into the space, the inside of the space is decompressed by sucking out a part of the injected electrolytic solution using a vacuum pump or the like, and in the region β where the porous oxide semiconductor layer of the first electrode is disposed. The portion can be pressurized by atmospheric pressure in the direction in which the second electrode is laminated on the first electrode, and the distance between the window electrode and the counter electrode can be reduced. Furthermore, in the present invention, when the electrolytic solution is injected between the first electrode and the second electrode and the subsequent temperature change of the electrolytic solution, a pressure change is caused between the first electrode and the second electrode, The distance between the electrode between the window electrode and the counter electrode may be reduced.
(実施例)
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
まず、第一電極用の透明基板(以下、窓側基板という)として、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(第一基材)の一方の面に透明導電膜が設けられた、導電性PETフィルム(商品名;OTEC、王子トービ社製、導電性10Ω/□、大きさ:100mm角、厚さ:0.1mm)を用意する。
次いで、成膜された透明導電膜12の上に、スクリーン印刷で低温焼成型の銀ペースト(商品名;FA353、藤倉化成社製)を10μmの厚さに塗布し、150℃で焼結して金属配線を形成した。
引き続き、金属配線の上に、予めカットした配線保護シート(商品名;ハイミランシートHM−52、タマポリ社製)を150℃の熱ラミネート法で貼り合わせ、配線保護材で覆うことで、集電配線を形成した。
(Example)
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to a following example.
First, as a transparent substrate for a first electrode (hereinafter referred to as a window side substrate), a conductive PET film (trade name) in which a transparent conductive film is provided on one surface of a polyethylene terephthalate (PET) film (first base material). OTEC, manufactured by Oji Tobi Co., Ltd., conductive 10Ω / □, size: 100 mm square, thickness: 0.1 mm) are prepared.
Next, a low-temperature firing type silver paste (trade name; FA353, manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) is applied to the formed transparent
Subsequently, a pre-cut wiring protection sheet (trade name: Himiran sheet HM-52, manufactured by Tamapoly Co., Ltd.) is bonded to the metal wiring by a heat laminating method at 150 ° C. and covered with a wiring protective material. Wiring was formed.
次に、成膜された透明導電膜の上であって、金属配線を除く位置に、スクリーン印刷で低温焼成型の酸化チタンペースト(商品名;PECC01、ペクセルテクノロジーズ社製)を5μmの厚さに塗布し、150℃で焼結して酸化チタニア膜からなる多孔質酸化物半導体層を形成した。
そして、多孔質酸化物半導体層を形成した窓側基板は、色素溶液に浸漬し、チタニア多孔膜表面に色素を担持して、第一電極とした。
Next, on the formed transparent conductive film, at a position excluding the metal wiring, a low-temperature baking type titanium oxide paste (trade name: PECC01, manufactured by Pexel Technologies) is screen-printed to a thickness of 5 μm. And a porous oxide semiconductor layer made of an oxide titania film was formed by sintering at 150 ° C.
The window-side substrate on which the porous oxide semiconductor layer was formed was immersed in a dye solution, and the dye was supported on the surface of the titania porous film to form a first electrode.
一方、第二電極用の透明基板(以下、対極基板という)として、FTO透明導電ガラス板(大きさ:100mm角、厚さ:1mm)を用意する。
次いで、対極基板の一方の面に、白金からなる導電膜をスパッタ法にて形成して第二電極とした。
On the other hand, an FTO transparent conductive glass plate (size: 100 mm square, thickness: 1 mm) is prepared as a transparent substrate for the second electrode (hereinafter referred to as a counter electrode substrate).
Next, a conductive film made of platinum was formed on one surface of the counter electrode substrate by a sputtering method to form a second electrode.
そして、前記第一電極に設けた多孔質酸化物半導体層と、前記第二電極に設けた導電膜とが向かい合うように配置し、直接重ね合わせて上下から加圧して積層体を作製した。
さらに、両極からリード線(不図示)をそれぞれ取り出した後、その上から一回り大きいホットメルト接着シートで前記積層体を挟み、さらにガラス基板で挟んだ後、真空熱プレスを行い、冷却し、除圧することで、封止接着材であるホットメルト接着シートによる積層体の封止兼窓側基板の加圧変形を行なった。
And it arrange | positioned so that the porous oxide semiconductor layer provided in said 1st electrode and the electrically conductive film provided in said 2nd electrode might face each other, and it laminated | stacked directly and pressurized from the upper and lower sides, and produced the laminated body.
Furthermore, after taking out each lead wire (not shown) from both poles, sandwich the laminate with a hot melt adhesive sheet that is one size larger from above, further sandwich between glass substrates, perform a vacuum hot press, cool, By depressurizing, pressure-deformation of the laminated and window-side substrate of the laminated body by the hot melt adhesive sheet as a sealing adhesive was performed.
その後、積層体の裏面(対極基板)からドリルでセル部分に達する電解液注入孔を形成し、当該電解液注入孔から、第一電極と第二電極との間の空間内に電解液を注入すると共に、前記電解液注入孔を、UV硬化接着剤からなる封止剤を用いて封止し、本発明の実施例による湿式太陽電池を作製した。
なお、電解液としては、ヨウ素/ヨウ化物イオンレドックス対を含有するイオン性液体(1−エチル−3−メチルイミダゾリウム−ビス(トリフルオロメチルスルフォニル)イミド)を使用した。
After that, an electrolyte injection hole that reaches the cell part with a drill is formed from the back surface (counter electrode substrate) of the laminate, and the electrolyte is injected into the space between the first electrode and the second electrode from the electrolyte injection hole At the same time, the electrolyte injection hole was sealed with a sealant made of a UV curable adhesive, and a wet solar cell according to an example of the present invention was fabricated.
As the electrolytic solution, an ionic liquid (1-ethyl-3-methylimidazolium-bis (trifluoromethylsulfonyl) imide) containing an iodine / iodide ion redox pair was used.
(比較例)
また、比較例として、第一電極用の透明基板(以下、窓側基板という)として、高歪み点ガラス板(大きさ:140mm角、厚さ:2.8mm)の一方の面に、2Ω/□のFTO/ITOの2層からなる透明導電膜、スプレー熱分解(Spray Pyrolysis Deposition:SPD)法にて成膜し、その上にスクリーン印刷で低温焼成型の銀ペースト(商品名;FA353、藤倉化成社製)を8μmの厚さの縞状に塗布し、150℃で焼結して金属配線を形成した。
次いで、金属配線の上に、予めカットした配線保護シート(商品名;ハイミランシートHM−52、タマポリ社製)を150℃の熱ラミネート法で貼り合わせ、配線保護材で覆うことで、集電配線を形成した。
(Comparative example)
Further, as a comparative example, as a transparent substrate for the first electrode (hereinafter referred to as a window side substrate), 2Ω / □ is provided on one surface of a high strain point glass plate (size: 140 mm square, thickness: 2.8 mm). A transparent conductive film consisting of two layers of FTO / ITO, formed by spray pyrolysis (SPD), and screen-printed with a low-temperature firing type silver paste (trade name; FA353, Fujikura Kasei) Co., Ltd.) was applied in stripes with a thickness of 8 μm and sintered at 150 ° C. to form metal wiring.
Next, a pre-cut wiring protection sheet (trade name; Himiran sheet HM-52, manufactured by Tamapoly Co., Ltd.) is bonded onto the metal wiring by a heat laminating method at 150 ° C. and covered with a wiring protective material. Wiring was formed.
次に、成膜された透明導電膜の上であって、金属配線を除く位置に、スクリーン印刷で低温焼成型の酸化チタンペースト(商品名;PECC01、ペクセルテクノロジーズ社製)を5μmの厚さに塗布し、150℃で焼結して酸化チタニア膜からなる多孔質酸化物半導体層を形成した。
そして、多孔質酸化物半導体層を形成した窓側基板は、色素溶液に浸漬し、チタニア多孔膜表面に色素を担持して、第一電極とした。
Next, on the formed transparent conductive film, at a position excluding the metal wiring, a low-temperature baking type titanium oxide paste (trade name: PECC01, manufactured by Pexel Technologies) is screen-printed to a thickness of 5 μm. And a porous oxide semiconductor layer made of an oxide titania film was formed by sintering at 150 ° C.
The window-side substrate on which the porous oxide semiconductor layer was formed was immersed in a dye solution, and the dye was supported on the surface of the titania porous film to form a first electrode.
一方、第二電極用の基板(以下、対極基板という)として、Ti板(大きさ:130mm角、厚さ:2.0mm)を用意する。
次いで、対極基板の一方の面に、0.1μmの厚さの白金からなる導電膜をスパッタ法にて形成して第二電極とした。
On the other hand, a Ti plate (size: 130 mm square, thickness: 2.0 mm) is prepared as a substrate for the second electrode (hereinafter referred to as a counter electrode substrate).
Next, a conductive film made of platinum having a thickness of 0.1 μm was formed on one surface of the counter electrode substrate by a sputtering method to form a second electrode.
そして、第一電極に設けた多孔質酸化物半導体層と第二電極に設けた導電膜とが向かい合うように配置し、直接重ね合わせ、両者の間の空間内に電解液を挟み込んで上下から加圧して、比較例による湿式太陽電池を作製した。
なお、電解液としては、ヨウ素/ヨウ化物イオンレドックス対を含有するイオン性液体(1−エチル−3−メチルイミダゾリウム−ビス(トリフルオロメチルスルフォニル)イミド)を使用した。
Then, the porous oxide semiconductor layer provided on the first electrode and the conductive film provided on the second electrode are arranged so as to face each other, directly overlap, and the electrolyte is sandwiched in the space between the two and added from above and below. To produce a wet solar cell according to a comparative example.
As the electrolytic solution, an ionic liquid (1-ethyl-3-methylimidazolium-bis (trifluoromethylsulfonyl) imide) containing an iodine / iodide ion redox pair was used.
そして、上記のようにそれぞれ作製した実施例の湿式太陽電池、及び比較例の湿式太陽電池での電極間距離と短絡電流を測定した。測定した値を表1に示す。 And the distance between electrodes and the short circuit current in the wet solar cell of the Example produced as mentioned above and the wet solar cell of a comparative example were measured. The measured values are shown in Table 1.
その結果、表1からわかるように、本発明の実施例における湿式太陽電池では、比較例における湿式太陽電池と比べて窓極と対極との電極間距離が著しく小さくなり、両極が接触した状態となった。また、電極間距離が著しく小さくなることにより、本発明の実施例における湿式太陽電池の短絡電流も、比較例における湿式太陽電池と比べて2倍の高い電流値を得ることができた。
したがって、本発明では、集電配線を要する構成の湿式太陽電池であっても、両極の対向面側に凹凸等の特別な構造を設けることなく電極間距離を小さくすることができ、エネルギー変換効率が向上した良好なものとすることが出来た。
As a result, as can be seen from Table 1, in the wet solar cell in the example of the present invention, the distance between the electrode between the window electrode and the counter electrode is remarkably smaller than in the wet solar cell in the comparative example, and both the electrodes are in contact with each other. became. Further, since the distance between the electrodes was remarkably reduced, the short-circuit current of the wet solar cell in the example of the present invention was able to obtain a current value twice as high as that of the wet solar cell in the comparative example.
Therefore, in the present invention, even in a wet solar cell having a configuration requiring current collecting wiring, the distance between the electrodes can be reduced without providing a special structure such as unevenness on the opposite surface side of both electrodes, and energy conversion efficiency can be reduced. Can be improved and improved.
本発明によれば、大型化しても電極間距離を極力小さくできるので、光変換効率の向上した湿式太陽電池を低価格で提供することが可能となる。 According to the present invention, since the distance between the electrodes can be reduced as much as possible even when the size is increased, a wet solar cell with improved light conversion efficiency can be provided at a low price.
1,51 湿式太陽電池、1a 積層体、10 第一電極、11 第一基材、12 透明導電膜、13 多孔質酸化物半導体層、14 金属配線、15 配線保護膜、16 集電配線、20 第二電極、21 第二基材、22 触媒膜、23 電解液注入孔、24 封止材、30 電解質層、40 封止樹脂材、41,42 シート材。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記多孔質酸化物半導体層は、前記第一電極を構成する第一基材上において、金属配線との間に隙間が設けられるように、または、隙間が設けられないように形成されており、前記第一電極は、前記金属配線の配された領域αが、前記多孔質酸化物半導体層が配された領域βに比べて、当該第一電極の外面側に突出していることを特徴とする湿式太陽電池。 A first electrode configured to have a porous oxide semiconductor layer carrying a sensitizing dye and functioning as a window electrode; a second electrode disposed opposite to the first electrode; and the first electrode In a wet solar cell comprising an electrolyte layer disposed at least in part between the second electrode,
The porous oxide semiconductor layer, Oite on a first substrate constituting the first electrode, so that a gap is provided between the metal wires, or are formed so as not provided clearance and, the first electrode, distribution area of the metal wiring α is, the porous oxide semiconductor layer as compared to the region β distribution, that protrudes on the outer surface side of the first electrode A wet solar cell characterized.
前記多孔質酸化物半導体層は、前記第一電極を構成する第一基材上に形成された金属配線を除く位置に設けられており、前記第一電極は、前記金属配線の配された領域αが、前記多孔質酸化物半導体層が配された領域βに比べて、当該第一電極の外面側に突出していることを特徴とする湿式太陽電池。The porous oxide semiconductor layer is provided at a position excluding the metal wiring formed on the first substrate constituting the first electrode, and the first electrode is a region where the metal wiring is arranged. The wet solar cell is characterized in that α protrudes to the outer surface side of the first electrode as compared with the region β in which the porous oxide semiconductor layer is disposed.
前記第一電極に前記第二電極を積層した後、前記積層方向に、外部から加圧又は内部を減圧することにより、前記第一電極を撓ませることを特徴とする湿式太陽電池の製造方法。 A first electrode configured to have a porous oxide semiconductor layer carrying a sensitizing dye and functioning as a window electrode; a second electrode disposed opposite to the first electrode; and the first electrode And an electrolyte layer disposed at least in part between the second electrode, and the porous oxide semiconductor layer is provided at a position excluding the metal wiring formed on the first electrode, The electrode is a method for manufacturing a wet solar cell in which the region α in which the metal wiring is disposed protrudes to the outer surface side of the first electrode compared to the region β in which the porous oxide semiconductor layer is disposed. And
A method of manufacturing a wet solar cell, comprising: laminating the second electrode on the first electrode; and then bending the first electrode in the laminating direction by applying pressure from the outside or depressurizing the inside.
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