JP5398498B2 - Dye-sensitized photoelectric conversion element - Google Patents

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Description

本発明は、シリコン系の従来型の太陽電池と比較して大幅な低価格化が可能とされている色素増感型太陽電池などの光電変換素子に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element such as a dye-sensitized solar cell that can be significantly reduced in price as compared with a silicon-based conventional solar cell.

シリコン系の従来型の太陽電池と比較して大幅な低価格化が可能とされ、実用化が待たれている色素増感型太陽電池において、価格低減の阻害となっているのは、導電性基板の価格である。しかし、従来構造の色素増感型太陽電池では、特に光が入射する側の電極(窓電極)には、可視光の透過性と高い伝導性が要求されるため、ガラス基板やプラスチック基板上に、スズドープ酸化インジウムやフッ素ドープ酸化スズといった透明導電性金属酸化物を塗布した基板が用いられてきた。従って、このような透明導電性基板を用いていない、全く新しい構造の色素増感型太陽電池が実現するならば、太陽電池の大幅な低価格化が可能であるとして研究開発が進められている。   Compared to silicon-based conventional solar cells, it is possible to significantly reduce the price, and in the dye-sensitized solar cells that are expected to be put to practical use, the impediment to price reduction is the conductivity The price of the board. However, in a dye-sensitized solar cell having a conventional structure, the electrode (window electrode) on which light enters is particularly required to have visible light transmission and high conductivity. Substrates coated with transparent conductive metal oxides such as tin-doped indium oxide and fluorine-doped tin oxide have been used. Therefore, if a dye-sensitized solar cell having a completely new structure that does not use such a transparent conductive substrate is realized, research and development are being carried out on the assumption that the price of the solar cell can be greatly reduced. .

これまでの一般的な色素増感型太陽電池は、平板、積層型の構造体が大半であり、その多くは、透明導電性基板上に順次各種の機能材料を積層したような構造とされている(非特許文献1、2、3参照、特許文献1参照)。また、例えば、基材の一面に透明導電膜を備えた窓極を備え、対極として色素を担持した多孔質酸化物半導体層を備え、これらの間に電解質層を備えた構造の色素増感太陽電池が知られている(特許文献2参照)。
一方、透明導電性基板以外に、金属板や箔を電極に用いる構造の色素増感型太陽電池が知られているが、これらの色素増感型太陽電池においても作用極、対極のいずれか一方のみが金属板や箔の電極であり、光入射面には必ず透明導電性基板が用いられている(特許文献2、3、4参照)。
更に、他の構造の色素増感型太陽電池として、電極の面が2面あるいはそれ以上の複数の面を持つ構造(特許文献3、4参照)が知られている。
The general dye-sensitized solar cells so far are mostly flat and stacked structures, and many of them have a structure in which various functional materials are sequentially stacked on a transparent conductive substrate. (See Non-Patent Documents 1, 2, and 3; Patent Document 1). Further, for example, a dye-sensitized solar having a structure in which a window electrode having a transparent conductive film is provided on one surface of a substrate, a porous oxide semiconductor layer supporting a dye is provided as a counter electrode, and an electrolyte layer is provided therebetween. A battery is known (see Patent Document 2).
On the other hand, in addition to the transparent conductive substrate, dye-sensitized solar cells using a metal plate or foil as an electrode are known. In these dye-sensitized solar cells, either the working electrode or the counter electrode is known. The only electrode is a metal plate or foil, and a transparent conductive substrate is always used for the light incident surface (see Patent Documents 2, 3, and 4).
Furthermore, as a dye-sensitized solar cell having another structure, a structure having two or more electrode surfaces (see Patent Documents 3 and 4) is known.

また、一部金属線や金属線の網状構造を電極線として用いた構造(特許文献5、6、7、8参照)、棒状対極に金属線電極を巻き付け、その周囲に電解質を設けた構造(特許文献9参照)などが知られている。しかし、これらの構造においては、作用極に金属線を採用したがゆえに、大面積の太陽電池モジュールの構成が困難となり、本来、色素増感太陽電池が有する、大面積化が容易であるという利点を損なう結果となった。そのため、上記の利点を損なうことのない素子構造の開発が必要とされている。   In addition, a structure using a part of a metal wire or a metal wire network structure as an electrode wire (see Patent Documents 5, 6, 7, and 8), a structure in which a metal wire electrode is wound around a rod-shaped counter electrode, and an electrolyte is provided around the electrode ( Patent Document 9) is known. However, in these structures, since a metal wire is used for the working electrode, it is difficult to configure a large-area solar cell module, and it is inherently an advantage that the dye-sensitized solar cell can easily be enlarged. As a result, Therefore, it is necessary to develop an element structure that does not impair the above advantages.

大面積素子を可能とする発電極の構造として、複数の金属線が網目状に編まれてなる布状構造(テキスタイル構造)を採用し、この発電極を1枚または複数枚使用する構造も提案されている(特許文献10、11、12、13参照)。テキスタイル構造の発電極を用いることによって、大面積素子を構成するとともに、フレキシブルな構造の色素増感型光電変換素子の提供が可能になる。   As a structure of the emitting electrode that enables large-area elements, a cloth-like structure (textile structure) in which a plurality of metal wires are knitted in a mesh shape is adopted, and a structure using one or more of these emitting electrodes is also proposed. (See Patent Documents 10, 11, 12, and 13). By using the electrode having a textile structure, a large-area element can be formed, and a dye-sensitized photoelectric conversion element having a flexible structure can be provided.

図4にテキスタイル構造の作用極103を備える色素増感型光電変換素子100の概略構成図を示す。図4(a)は、色素増感型光電変換素子100の平面図である。図4(b)は、高密度のテキスタイル構造とした作用極103aを有する色素増感型光電変換素子100の図4(a)のB−B線に沿う断面図である。図4(c)は、低密度のテキスタイル構造とした作用極103bを有する色素増感型光電変換素子100の断面図である。
この色素増感型光電変換素子100は、テキスタイル構造の作用極103と金属板からなる対極104とを重ね合わせた構造を有している。作用極103および対極104は、該作用極103および対極104と比較して、やや大なる面積を有する透明フィルム110で挟まれている。この透明フィルム110の周囲は熱可塑性樹脂からなる接着剤111で接着されており、これにより透明フィルム110は袋状に形成されている。この袋部内には電解質113が封入されている。
FIG. 4 shows a schematic configuration diagram of a dye-sensitized photoelectric conversion element 100 including a working electrode 103 having a textile structure. FIG. 4A is a plan view of the dye-sensitized photoelectric conversion element 100. FIG. 4B is a cross-sectional view of the dye-sensitized photoelectric conversion element 100 having the working electrode 103a having a high-density textile structure, taken along line BB in FIG. 4A. FIG. 4C is a cross-sectional view of the dye-sensitized photoelectric conversion element 100 having the working electrode 103b having a low-density textile structure.
The dye-sensitized photoelectric conversion element 100 has a structure in which a working electrode 103 having a textile structure and a counter electrode 104 made of a metal plate are overlapped. The working electrode 103 and the counter electrode 104 are sandwiched between transparent films 110 having a slightly larger area than the working electrode 103 and the counter electrode 104. The periphery of the transparent film 110 is bonded with an adhesive 111 made of a thermoplastic resin, whereby the transparent film 110 is formed in a bag shape. An electrolyte 113 is sealed in the bag portion.

金属板からなる対極104は、その一部が透明フィルム110によって形成された袋部より外部に延在している。作用極103の周囲には、金属板からなる集電極135が溶接により電気的に接続されており、この集電極135が袋部より外部に延在している。このような構成により、色素増感型光電変換素子100は作用極103と対極104とからなる発電極における発電、および発電された電子の外部へ取り出しを可能にしている。   A part of the counter electrode 104 made of a metal plate extends to the outside from the bag portion formed by the transparent film 110. Around the working electrode 103, a collector electrode 135 made of a metal plate is electrically connected by welding, and this collector electrode 135 extends from the bag portion to the outside. With such a configuration, the dye-sensitized photoelectric conversion element 100 can generate electric power at the emitting electrode composed of the working electrode 103 and the counter electrode 104 and extract the generated electrons to the outside.

特開2003−077550号公報JP 2003-0777550 A 特開2007−012448号公報JP 2007-012448 A 特開2007−172916号公報JP 2007-172916 A 特開2007−172917号公報JP 2007-172917 A 特開2008−181690号公報JP 2008-181690 A 特開2008−181691号公報JP 2008-181691 A 特開2005−196982号公報JP 2005-196982 A 特表2005−516370号公報JP 2005-516370 gazette 特開2008−108508号公報JP 2008-108508 A 特開2000−021460号公報JP 2000-021460 A 特開2001−283941号公報JP 2001-283941 A 特開2001−283944号公報JP 2001-283944 A 特開2001−283945号公報JP 2001-283945 A

O'Regan B., Graetzel M., Alow cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films, Nature, 1991年, 353号, 737-739ページO'Regan B., Graetzel M., Alow cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films, Nature, 1991, 353, 737-739 日本国特許庁:標準技術集、:「色素増感太陽電池」Japan Patent Office: Standard Technology Collection: “Dye-sensitized solar cell” 日本国特許庁:特許出願技術動向調査:平成17年度「色素増感太陽電池」Japan Patent Office: Patent application technology trend survey: FY 2005 “Dye-sensitized solar cell”

しかしながら、テキスタイル構造の作用極103を有する色素増感型光電変換素子においては、テキスタイルの密度によって、異なる問題が生じた。例えば、図4(b)の断面図に示すようなテキスタイルの密度が高過ぎる作用極103aを有するものの場合、発電に伴うヨウ素イオン(I 、I)の拡散を、作用極103a自身が阻害するという問題が起こる。
一方、図4(c)に示すように、作用極103bのテキスタイルの密度が低すぎる場合は発電面積の問題が生じる。例えば、作用極103bの開口率が50%の場合には、照射される太陽光の内50%は、黒矢印で示すように作用極103bに吸収されることなく対極104bに到達してしまう。つまり、発電面積が減少するため効率が低下するという問題が起こる。
However, in the dye-sensitized photoelectric conversion element having the textile-structure working electrode 103, different problems occur depending on the density of the textile. For example, in the case where the working electrode 103a has a textile density that is too high as shown in the sectional view of FIG. 4B, the working electrode 103a itself diffuses iodine ions (I 3 , I ) accompanying power generation. The problem of inhibiting occurs.
On the other hand, as shown in FIG.4 (c), when the density of the textile of the working electrode 103b is too low, the problem of an electric power generation area will arise. For example, when the aperture ratio of the working electrode 103b is 50%, 50% of the irradiated sunlight reaches the counter electrode 104b without being absorbed by the working electrode 103b as indicated by a black arrow. That is, there is a problem that efficiency is lowered because the power generation area is reduced.

そのため、テキスタイルの密度の決定に際しては、ヨウ素イオンの拡散を阻害しない程度にテキスタイルを開口する必要がある。しかしながら、テキスタイルの開口率を高くすると、テキスタイルの密度を細密にした場合と比較して発電面積が減少することになることは避けられない。よって、テキスタイル構造を有する作用極を採用した色素増感型光電変換素子においても発電能力の向上が望まれている。   Therefore, when determining the density of the textile, it is necessary to open the textile to an extent that does not inhibit the diffusion of iodine ions. However, when the opening ratio of the textile is increased, it is inevitable that the power generation area is reduced as compared with the case where the density of the textile is made fine. Therefore, improvement in power generation capability is also desired in a dye-sensitized photoelectric conversion element that employs a working electrode having a textile structure.

本発明の請求項1に係る発明は、第一作用極、対極、および第二作用極が導電性を有する複数の線材が網目状に編まれてなる構造を有し、前記第一作用極、前記対極、および前記第二作用極を、光の入射側より順に重ねてなる色素増感型光電変換素子であって、前記第一作用極の網目の開口率をa、前記対極の網目の開口率をb、前記第二作用極の網目の開口率をcとしたとき、a>c、かつ、b>cの関係式を満たすことを特徴とする色素増感型光電変換素子である。
本発明の請求項2に係る発明は、前記第一作用極の網目の開口部を通過した光が、前記対極の網目の開口部を通過し易いように、前記第一作用極と前記対極とが相互に配置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光電変換素子である。
本発明の請求項3に係る発明は、光の入射方向から見て、前記第一作用極の網目の開口部と、前記対極の網目の開口部とが同一であることを特徴とする請求項1に記載の色素増感型光電変換素子である。
The invention according to claim 1 of the present invention has a structure in which the first working electrode, the counter electrode, and the second working electrode have a structure in which a plurality of conductive wires are knitted in a mesh shape, and the first working electrode, A dye-sensitized photoelectric conversion element in which the counter electrode and the second working electrode are stacked in order from the light incident side, wherein the opening ratio of the mesh of the first working electrode is a, and the opening of the mesh of the counter electrode A dye-sensitized photoelectric conversion element satisfying a relational expression of a> c and b> c, where b is the rate and c is the aperture ratio of the mesh of the second working electrode.
According to a second aspect of the present invention, the first working electrode and the counter electrode are arranged so that light that has passed through the opening of the mesh of the first working electrode can easily pass through the opening of the mesh of the counter electrode. The dye-sensitized photoelectric conversion elements according to claim 1, wherein are arranged mutually.
The invention according to claim 3 of the present invention is characterized in that the opening of the mesh of the first working electrode and the opening of the mesh of the counter electrode are the same as viewed from the incident direction of light. 1. The dye-sensitized photoelectric conversion element according to 1.

本発明に係る色素増感型光電変換素子は、導電性を有する複数の線材が網目状に編まれてなる構造の第一作用極、対極、第二作用極を備え、光の入射側より順に、第一作用極、対極、第二作用極を重ねる構成である。さらに、第一作用極の網目の開口率をa、対極の網目の開口率をb、第二作用極の網目の開口率をcとしたとき、a>c、かつ、b>cの関係式を満たすよう構成することによって、第一作用極および/または対極がヨウ素の拡散を阻害せず、かつ、発電面積を減少させることがないという効果を奏する。   The dye-sensitized photoelectric conversion element according to the present invention includes a first working electrode, a counter electrode, and a second working electrode having a structure in which a plurality of conductive wires are knitted in a mesh shape, and sequentially from the light incident side. The first working electrode, the counter electrode, and the second working electrode are stacked. Further, when the aperture ratio of the mesh of the first working electrode is a, the aperture ratio of the mesh of the counter electrode is b, and the aperture ratio of the mesh of the second working electrode is c, a> c and b> c By configuring so as to satisfy the above, there are effects that the first working electrode and / or the counter electrode does not inhibit the diffusion of iodine and does not reduce the power generation area.

本発明に係る色素増感型光電変換素子の概略構成図を示すもので、(a)は平面図、(b)はA−A線に沿う断面図である。The schematic block diagram of the dye-sensitized photoelectric conversion element which concerns on this invention is shown, (a) is a top view, (b) is sectional drawing which follows an AA line. 第一作用極、対極、第二作用極の積層構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the laminated structure of a 1st working electrode, a counter electrode, and a 2nd working electrode. テキスタイル構造の拡大図を示すもので、(a)は第一作用極、(b)は対極、(c)は第二作用極の拡大図である。The enlarged view of a textile structure is shown, (a) is a 1st working electrode, (b) is a counter electrode, (c) is an enlarged view of a 2nd working electrode. 従来の色素増感型光電変換素子の一例を示した概略構成図を示すもので、(a)は平面図、(b)と(c)は(a)のB−B線に沿う断面図である。The schematic block diagram which showed an example of the conventional dye-sensitized photoelectric conversion element is shown, (a) is a top view, (b) And (c) is sectional drawing which follows the BB line of (a). is there.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の色素増感型光電変換素子の実施の形態を示す図面であり、図1(a)は、色素増感型光電変換素子1の平面図、図1(b)は、図1(a)のA−A線に沿う断面図である。
本発明の色素増感型光電変換素子1は、電極対として、作用極3、5、および対極4を備えている。図1(b)の断面図に示されているように、作用極として、第一作用極3と第二作用極5とが設けられており、光源側より、第一作用極3、対極4、第二作用極5が順に積層されている。また、少なくとも一方が可視光の透過性を有する一対のフィルム10が、第一作用極3と対極4と第二作用極5を挟むように配され、フィルム10の周囲が接着されることにより、作用極と対極とともに電解質13を封入している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a drawing showing an embodiment of the dye-sensitized photoelectric conversion element of the present invention, FIG. 1 (a) is a plan view of the dye-sensitized photoelectric conversion element 1, and FIG. It is sectional drawing which follows the AA line of Fig.1 (a).
The dye-sensitized photoelectric conversion element 1 of the present invention includes working electrodes 3 and 5 and a counter electrode 4 as an electrode pair. As shown in the cross-sectional view of FIG. 1B, a first working electrode 3 and a second working electrode 5 are provided as working electrodes, and the first working electrode 3 and the counter electrode 4 are provided from the light source side. The second working electrode 5 is laminated in order. In addition, a pair of films 10 having at least one of visible light permeability are arranged so as to sandwich the first working electrode 3, the counter electrode 4, and the second working electrode 5, and the periphery of the film 10 is adhered, An electrolyte 13 is enclosed together with a working electrode and a counter electrode.

本発明の色素増感型光電変換素子1を構成する第一作用極3、対極4、および第二作用極5は、図1(a)の平面図に最もよく示されているように、複数の線状をなす基材が網目状に編まれてなるテキスタイル構造を有することを特徴としている。
板状の基板を用いずに、線状の基材(線材)を用いるとともに、複数の基材が布のように編まれているので、大面積化が比較的容易で、編まれていない単一の金属線を使って作製したものと比較して、より形状安定性に優れたフレキシブルな素子が構築可能である。さらに、従来の光電変換素子のように、透明導電性基板(例えば、ガラス基材に透明導電膜を設けた基板)を用いないため、安価に素子を製造することができる。
As best shown in the plan view of FIG. 1A, the first working electrode 3, the counter electrode 4, and the second working electrode 5 constituting the dye-sensitized photoelectric conversion device 1 of the present invention are plural. It is characterized by having a textile structure in which a linear substrate is knitted in a mesh shape.
Since a linear base material (wire) is used without using a plate-like substrate, and a plurality of base materials are knitted like cloth, it is relatively easy to increase the area and is not knitted. Compared to a device manufactured using a single metal wire, a flexible device with better shape stability can be constructed. Furthermore, unlike a conventional photoelectric conversion element, since a transparent conductive substrate (for example, a substrate in which a transparent conductive film is provided on a glass substrate) is not used, the element can be manufactured at low cost.

第一作用極3および第二作用極5の周囲には、色素を担持した多孔質酸化物半導体層12が配されており、該多孔質酸化物半導体層12は、増感色素とともに電解質13をも含浸している。   Around the first working electrode 3 and the second working electrode 5, a porous oxide semiconductor layer 12 carrying a dye is disposed, and the porous oxide semiconductor layer 12 contains an electrolyte 13 together with a sensitizing dye. Is also impregnated.

図2は、第一作用極3、対極4、第二作用極5の積層構成を示す斜視図である。第一作用極3、対極4、第二作用極5は、図2に示すような順に重ねられる。
図2(a)〜(c)に示すように、テキスタイル構造の第一作用極3、対極4、および第2作用極5の外周の3辺には、金属板からなる集電極35、45、55が溶接により取り付けられている。集電極には、その一部が後述する袋部から延在するように、突出部35a、45a、55aが形成されている。
FIG. 2 is a perspective view showing a laminated configuration of the first working electrode 3, the counter electrode 4, and the second working electrode 5. The first working electrode 3, the counter electrode 4, and the second working electrode 5 are stacked in the order shown in FIG.
As shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c), collector electrodes 35, 45 made of a metal plate are provided on three sides of the outer periphery of the first working electrode 3, the counter electrode 4 and the second working electrode 5 of the textile structure. 55 is attached by welding. Projections 35a, 45a, and 55a are formed on the collector electrode so that a part thereof extends from a bag portion to be described later.

第一作用極3、対極4、第二作用極5、およびその集電極35、45、55は、突出部35a、45a、55aを除いて、2枚のフィルム10および熱可塑性樹脂からなる接着剤11によって形成された袋部内に、電解質13とともに封入されている。接着剤11は、フィルム10の周縁部に配されており、2枚のフィルム10は熱圧着することによって接着されている。
以上のように、第一作用極3、対極4、第二作用極5は、光源側から順に積層されることにより電極対をなしている。この電極対を電解質溶液に浸し、一対のフィルム10の間に挟み、発電した電気を外部に取り出すための集電極の突出部35a、45a、55aを残して封止することで、本発明の色素増感型光電変換素子1が構成される。
The first working electrode 3, the counter electrode 4, the second working electrode 5, and the collector electrodes 35, 45, 55 thereof are adhesives made of two films 10 and a thermoplastic resin, except for the protruding portions 35 a, 45 a, 55 a. 11 is sealed together with the electrolyte 13 in the bag portion formed by 11. The adhesive 11 is disposed on the peripheral edge of the film 10, and the two films 10 are bonded by thermocompression bonding.
As described above, the first working electrode 3, the counter electrode 4, and the second working electrode 5 are stacked in order from the light source side to form an electrode pair. The electrode pair is immersed in an electrolyte solution, sandwiched between a pair of films 10, and sealed by leaving the protruding portions 35a, 45a, and 55a of the collecting electrode for taking out the generated electricity to the outside. A sensitized photoelectric conversion element 1 is configured.

次に、図1、および図3を参照して、作用極および対極のテキスタイル構造の詳細について説明する。
第一作用極3は、複数の線状の第一基材31が重複部において互いに十分に接触するように布状に編まれてなる構造である。対極4は、線状の第二基材41からなり、第二基材41は図3(b)に示されるように、網目状に編まれてなる。第二作用極5は、線状の第三基材51からなり、図3(c)に示すように網目状に編まれてなる。
Next, with reference to FIG. 1 and FIG. 3, the detail of the textile structure of a working electrode and a counter electrode is demonstrated.
The first working electrode 3 has a structure in which a plurality of linear first base materials 31 are knitted in a cloth shape so as to sufficiently come into contact with each other at the overlapping portion. The counter electrode 4 is composed of a linear second base material 41, and the second base material 41 is knitted in a mesh shape as shown in FIG. The 2nd working electrode 5 consists of the linear 3rd base material 51, and is knitted by mesh shape as shown in FIG.3 (c).

第一作用極3、対極4、第二作用極5のテキスタイル部の密度(開口率)について説明する。テキスタイル部は、線材を布状に編む際、隣り合う線材同士の間隔(図3(a)に符号Cで示す)を調節することにより、密度を変更することができる。例えば、間隔Cを大きくすることによって、テキスタイル部は低密度となり、間隔Cを小さくすることによって、高密度とすることができる。
また、テキスタイル部の密度は、開口率(%)で表すことができる。開口率は、テキスタイル部を面方向から見た場合に、光が透過する部分の割合であって、単位面積当たりの可視光透光部の割合を意味する。
The density (opening ratio) of the textile parts of the first working electrode 3, the counter electrode 4, and the second working electrode 5 will be described. Textile part, the wire when weaving cloth, by adjusting the spacing of the wire adjacent (designated C 3 in FIG. 3 (a)), it is possible to change the density. For example, by increasing the interval C 3, the textile portion is a low density, by reducing the interval C 3, may be a high density.
Further, the density of the textile portion can be represented by an aperture ratio (%). The aperture ratio is a ratio of a portion through which light is transmitted when the textile portion is viewed from the surface direction, and means a ratio of a visible light transmitting portion per unit area.

本発明に係る色素増感型光電変換素子においては、第一作用極3と対極4のテキスタイル部の密度は、第二作用極5と比較して低密度とされている。具体的には、50μmの線幅Dに対して、基材と基材との間隔C、Cを50μmとした。この場合、開口率は25%となる。
以上のように、第一作用極3と対極4は、低密度に編まれているため、網目には複数の開口32a、42aが形成される。これら複数の開口32a、42aは、まとめて開口部32、42を構成している。
In the dye-sensitized photoelectric conversion element according to the present invention, the density of the textile portion of the first working electrode 3 and the counter electrode 4 is lower than that of the second working electrode 5. Specifically, for a line width D of 50 μm, the distances C 3 and C 4 between the base materials were set to 50 μm. In this case, the aperture ratio is 25%.
As described above, since the first working electrode 3 and the counter electrode 4 are knitted at a low density, a plurality of openings 32a and 42a are formed in the mesh. The plurality of openings 32a and 42a collectively constitute the openings 32 and 42.

これに対し、第二作用極5のテキスタイル部の密度は、第一作用極3および対極5の密度と比較して高密度となるようにした。具体的には、線材同士がほぼ接するような間隔で編んだ。つまり、開口率が実質的に0%となるようにテキスタイル部を形成した。   On the other hand, the density of the textile part of the second working electrode 5 was made higher than the density of the first working electrode 3 and the counter electrode 5. Specifically, the wire was knitted at an interval such that the wires were almost in contact with each other. That is, the textile part was formed so that the aperture ratio was substantially 0%.

ただし、第二作用極5の網目の開口率は必ずしも0%とする必要はなく、使用する第三基材51の太さなどに応じて変更することができる。ただし、本発明の効果を実現するためには、第二作用極5の網目の開口率は、第一作用極および第二作用極の網目の開口率よりも低くする必要がある。つまり、第一作用極の網目の開口率をa、対極の網目の開口率をb、第二作用極の網目の開口率をcとしたとき、a>c、かつ、b>cの関係式を満たすようにする必要がある。   However, the aperture ratio of the mesh of the second working electrode 5 is not necessarily 0%, and can be changed according to the thickness of the third base material 51 to be used. However, in order to realize the effect of the present invention, the aperture ratio of the mesh of the second working electrode 5 needs to be lower than the aperture ratio of the mesh of the first working electrode and the second working electrode. That is, when the aperture ratio of the mesh of the first working electrode is a, the aperture ratio of the mesh of the counter electrode is b, and the aperture ratio of the mesh of the second working electrode is c, a> c and b> c. It is necessary to satisfy.

また、第一作用極3と対極4とは、第一作用極3の網目の開口部32を通過した光が対極4の開口部42を通過し易いように、相互に配置されている必要があることは言うまでもない。第一作用極3の網目の開口部32を通過した光のうち、対極4の第二基材41によって遮断される光が多くなればなるほど、第二作用極5まで到達する光が少なくなり、結果的に発電効率が低くなってしまう。   Further, the first working electrode 3 and the counter electrode 4 need to be arranged so that the light that has passed through the mesh opening 32 of the first working electrode 3 can easily pass through the opening 42 of the counter electrode 4. Needless to say. Of the light that has passed through the openings 32 of the mesh of the first working electrode 3, the more light that is blocked by the second base material 41 of the counter electrode 4, the less the light that reaches the second working electrode 5, As a result, power generation efficiency is lowered.

上述したように、第一作用極3、対極4、第二作用極5は、光源側から順に、第一作用極3、対極4、第二作用極5の順に配置される。そして、第二作用極5のテキスタイル部を線材同士が接するような高密度の構造とする一方、第一作用極3、対極4を、第二作用極5と比較して、低密度の構造としている。   As described above, the first working electrode 3, the counter electrode 4, and the second working electrode 5 are arranged in order of the first working electrode 3, the counter electrode 4, and the second working electrode 5 from the light source side. And while making the textile part of the 2nd working electrode 5 into a high-density structure where wires contact, the 1st working electrode 3 and the counter electrode 4 are compared with the 2nd working electrode 5 as a low-density structure. Yes.

このような構成は、第一作用極3の密度が低密度であることによって、発電の際、ヨウ素の拡散が阻害されないという効果を奏する。
また、光源側から入射し、第一作用極3および対極4を透過した光は、第二作用極5によって吸収され発電する。第二作用極5は、高密度に編まれているため、色素増感型光電変換素子1全体としての発電効率は高くなる。
Such a configuration has an effect that the diffusion of iodine is not inhibited during power generation because the density of the first working electrode 3 is low.
In addition, light incident from the light source side and transmitted through the first working electrode 3 and the counter electrode 4 is absorbed by the second working electrode 5 to generate power. Since the second working electrode 5 is knitted with high density, the power generation efficiency of the dye-sensitized photoelectric conversion element 1 as a whole is increased.

以下、本発明の色素増感型光電変換素子1の構成要素について詳細を述べる。
第一作用極3および第二作用極5を構成する第一基材31、第三基材51は、Tiからなるワイヤである。もちろん、第一基材31及び第二基材51を構成する材料としてはTiに限ることはなく、WやPtなど耐食性の高い金属およびそれらの合金も使用可能である。また、導電性を有し、かつ、電解質13に対して電気化学的に不活性な材質からなる線状基材を、例えば、Tiなどによって被覆したTi被覆金属線なども第一基材31及び第二基材51として用いることができる。
また、第一基材31、第三基材51として、通常の断面円形の線材のみならず、平角線、多角形線などの異形線を使用することも可能である。
Hereinafter, the components of the dye-sensitized photoelectric conversion element 1 of the present invention will be described in detail.
The first base material 31 and the third base material 51 constituting the first working electrode 3 and the second working electrode 5 are wires made of Ti. Of course, the material constituting the first base material 31 and the second base material 51 is not limited to Ti, and metals having high corrosion resistance such as W and Pt and alloys thereof can also be used. Further, for example, a Ti-coated metal wire obtained by coating a linear base material made of a material that is electrically conductive and electrochemically inactive with respect to the electrolyte 13 with Ti or the like is also used for the first base material 31 and It can be used as the second substrate 51.
Moreover, as the 1st base material 31 and the 3rd base material 51, it is also possible to use not only a wire with a normal circular cross section but also a deformed wire such as a flat wire or a polygonal wire.

以下、Ti被覆金属線としてTi被覆Cu線の製造方法の一例を記す。
まず、Tiを押出成型等によってパイプ状に形成すると共に、Cuを押出成型等によって線状に形成し、これらTiパイプとCu線を同時に走行させつつTi製パイプの内部にCu線を挿入し、これらを絞って、両者間を密着させて、Ti被覆Cu線を得る。
このような第一基材31及び第二基材51の太さ(直径)は、例えば、10μm〜1mmとするのが好ましい。ただし、柔軟性を十分に発揮させるためには、基材の太さは細いほどよい。
Hereinafter, an example of a method for producing a Ti-coated Cu wire as a Ti-coated metal wire will be described.
First, Ti is formed into a pipe shape by extrusion molding or the like, and Cu is formed into a linear shape by extrusion molding or the like, and while the Ti pipe and the Cu wire are run simultaneously, a Cu wire is inserted inside the Ti pipe, These are squeezed to bring them into close contact to obtain a Ti-coated Cu wire.
The thickness (diameter) of the first base material 31 and the second base material 51 is preferably 10 μm to 1 mm, for example. However, in order to fully exhibit flexibility, the thinner the substrate, the better.

第一作用極3および第二作用極5の表面には多孔質酸化物半導体層12が配されており、その表面には少なくとも一部に増感色素及び電解質13が担持されている。
多孔質酸化物半導体層12を形成する半導体は、酸化チタン(TiO)である。この酸化チタンの膜厚は約5μmとしたが、特に限定されるものではなく、例えば、1μm〜50μmであってよい。
多孔質酸化物半導体層12を形成する半導体としては酸化チタンに限ることはなく、一般に色素増感型太陽電池に用いられるものであれば、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ニオブ(Nb)、酸化タングステン(WO)など様々な半導体電極が制限なく使用可能である。
A porous oxide semiconductor layer 12 is disposed on the surfaces of the first working electrode 3 and the second working electrode 5, and a sensitizing dye and an electrolyte 13 are supported at least partially on the surfaces.
The semiconductor that forms the porous oxide semiconductor layer 12 is titanium oxide (TiO 2 ). The thickness of the titanium oxide is about 5 μm, but is not particularly limited, and may be, for example, 1 μm to 50 μm.
The semiconductor that forms the porous oxide semiconductor layer 12 is not limited to titanium oxide, and is generally zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), oxidation, as long as it is used in dye-sensitized solar cells. Various semiconductor electrodes such as zinc (ZnO), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), and tungsten oxide (WO 3 ) can be used without limitation.

増感色素としては、例えば、N719、N3、ブラックダイなどのルテニウム錯体、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、メロシアニン等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。   Examples of the sensitizing dye include ruthenium complexes such as N719, N3, and black dye, metal-containing complexes such as porphyrin and phthalocyanine, and organic dyes such as eosin, rhodamine, and merocyanine. From the above, it is only necessary to appropriately select one having an excitation behavior suitable for the application and the semiconductor used.

多孔質酸化物半導体層12内には、電解液が含浸されており、この電解液も前記電解質13の一部を構成している。この場合、多孔質酸化物半導体層12内の電解質13は、多孔質酸化物半導体層12内に電解液を含浸させてなるものか、または、多孔質酸化物半導体層12内に電解液を含浸させた後に、この電解液を適当なゲル化剤を用いてゲル化(擬固体化)して、多孔質酸化物半導体層12と一体に形成されてなるもの、あるいは、イオン液体をベースとしたもの、さらには、酸化物半導体粒子及び導電性粒子を含むゲル状の電解質などが用いられる。   The porous oxide semiconductor layer 12 is impregnated with an electrolytic solution, and this electrolytic solution also constitutes a part of the electrolyte 13. In this case, the electrolyte 13 in the porous oxide semiconductor layer 12 is formed by impregnating the porous oxide semiconductor layer 12 with the electrolytic solution, or impregnating the porous oxide semiconductor layer 12 with the electrolytic solution. Then, the electrolytic solution is gelled (pseudo-solidified) using an appropriate gelling agent and formed integrally with the porous oxide semiconductor layer 12, or based on an ionic liquid. Further, a gel electrolyte containing oxide semiconductor particles and conductive particles is used.

上記電解液としては、ヨウ素、ヨウ化物イオン、ターシャリーブチルピリジンなどの電解質成分が、エチレンカーボネートやメトキシアセトニトリルなどの有機溶媒やイオン液体に溶解されてなるものが用いられる。
この電解液をゲル化する際に用いられるゲル化剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド誘導体、アミノ酸誘導体などが挙げられる。
また、揮発性電解質溶液に代えて、一般に色素増感型太陽電池に用いられるものであれば、溶媒がイオン液体であるものやゲル化したものだけではなく、p型無機半導体や有機ホール輸送層といった固体であっても制限なく使用可能である。
As said electrolyte solution, what melt | dissolved electrolyte components, such as an iodine, iodide ion, and tertiary butyl pyridine, in organic solvents and ionic liquids, such as ethylene carbonate and methoxyacetonitrile, is used.
Examples of the gelling agent used for gelling the electrolytic solution include polyvinylidene fluoride, a polyethylene oxide derivative, and an amino acid derivative.
Moreover, if it replaces with a volatile electrolyte solution and is generally used for a dye-sensitized solar cell, not only what a solvent is an ionic liquid or the gelatinized thing but a p-type inorganic semiconductor and an organic hole transport layer Even solids such as these can be used without limitation.

上記イオン液体としては、特に限定されるものではないが、室温で液体であり、例えば、四級化された窒素原子を有する化合物をカチオンとした常温溶融塩が挙げられる。
常温溶融塩のカチオンとしては、四級化イミダゾリウム誘導体、四級化ピリジニウム誘導体、四級化アンモニウム誘導体などが挙げられる。
常温溶融塩のアニオンとしては、BF ,PF ,(HF) 、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド[N(CFSO ]、ヨウ化物イオンなどが挙げられる。
イオン液体の具体例としては、四級化イミダゾリウム系カチオンとヨウ化物イオンまたはビストリフルオロメチルスルホニルイミドイオンなどからなる塩類を挙げることができる。
Although it does not specifically limit as said ionic liquid, It is a liquid at room temperature, For example, the normal temperature molten salt which used the compound which has the quaternized nitrogen atom as a cation is mentioned.
Examples of the cation of the room temperature molten salt include quaternized imidazolium derivatives, quaternized pyridinium derivatives, and quaternized ammonium derivatives.
Examples of the anion of the room temperature molten salt include BF 4 , PF 6 , (HF) n , bistrifluoromethylsulfonylimide [N (CF 3 SO 2 ) 2 ], and iodide ions.
Specific examples of the ionic liquid include salts composed of quaternized imidazolium-based cations and iodide ions or bistrifluoromethylsulfonylimide ions.

上記酸化物半導体粒子としては、物質の種類や粒子サイズなどは特に限定されるものではないが、イオン液体を主体とする電解液との混和性に優れ、この電解液をゲル化させるようなものが用いられる。また、酸化物半導体粒子は、電解質13の半導電性を低下させることがなく、電解質13に含まれる他の共存成分に対する科学的安定性に優れることが必要である。特に、電解質13がヨウ素/ヨウ化物イオンや、臭素/臭化物イオンなどの酸化還元対を含む場合であっても、酸化物半導体粒子は、酸化反応による劣化を生じないものが好ましい。   The oxide semiconductor particles are not particularly limited in terms of the type and particle size of the substance, but are excellent in miscibility with an electrolyte mainly composed of an ionic liquid and gel the electrolyte. Is used. In addition, the oxide semiconductor particles are required to have excellent scientific stability against other coexisting components contained in the electrolyte 13 without reducing the semiconductivity of the electrolyte 13. In particular, even when the electrolyte 13 includes a redox pair such as iodine / iodide ions or bromine / bromide ions, the oxide semiconductor particles are preferably those that do not deteriorate due to an oxidation reaction.

このような酸化物半導体粒子としては、TiO、SnO、SiO、ZnO、Nb、In、ZrO、Al、WO、SrTiO、Ta、La、Y、Ho、Bi、CeOからなる群から選択される1種または2種以上の混合物が好ましく、その平均粒径は2nm〜1000nm程度が好ましい。 Examples of such oxide semiconductor particles include TiO 2 , SnO 2 , SiO 2 , ZnO, Nb 2 O 5 , In 2 O 3 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , WO 3 , SrTiO 3 , Ta 2 O 5 , One or a mixture of two or more selected from the group consisting of La 2 O 3 , Y 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Bi 2 O 3 , CeO 2 is preferable, and the average particle size is about 2 nm to 1000 nm. preferable.

上記導電性微粒子としては、導電体や半導体など、導電性を有する粒子が用いられる。
また、導電性粒子の種類や粒子サイズなどは特に限定されるものではないが、イオン液体を主体とする電解液との混和性に優れ、この電解液をゲル化するようなものが用いられる。さらに、電解質13に含まれる他の共存成分に対する化学的安定性に優れることが必要である。
特に、電解質13がヨウ素/ヨウ化物イオンや、臭素/臭化物イオンなどの酸化還元対を含む場合であっても、酸化反応による劣化を生じないものが好ましい。
As the conductive fine particles, conductive particles such as a conductor and a semiconductor are used.
Further, the type and particle size of the conductive particles are not particularly limited, and those that are excellent in miscibility with an electrolytic solution mainly composed of an ionic liquid and that gel the electrolytic solution are used. Furthermore, it is necessary to be excellent in chemical stability against other coexisting components contained in the electrolyte 13.
In particular, even when the electrolyte 13 includes a redox pair such as iodine / iodide ions or bromine / bromide ions, an electrolyte that does not deteriorate due to an oxidation reaction is preferable.

このような導電性微粒子としては、カーボンを主体とする物質からなるものが挙げられ、具体例としては、カーボンナノチューブ、カーボンファイバ、カーボンブラックなどの粒子を例示できる。これらの物質の製造方法はいずれも公知であり、また、市販品を用いることもできる。   Examples of such conductive fine particles include those composed mainly of carbon, and specific examples include particles such as carbon nanotubes, carbon fibers, and carbon black. All methods for producing these substances are known, and commercially available products can also be used.

対極4を構成する第二基材41は、線状をなす金属線である。第二基材41は、例えば白金(Pt)、カーボン繊維、導電性高分子繊維から構成される。また、導電性を有し、かつ、電解質13に対して電気化学的に不活性な材質からなる線状基材をPtで被覆したものや、上記線状基材をカーボンや導電性高分子で被覆したものも対極4として用いられる。このような対極4では電解質13との電荷の授受が速やかに進行する。
このような線状基材としては、具体的には、例えば、Ti、Ni、W、Rh、Moなどの不活性金属、あるいは炭素繊維などが挙げられる。
また、第二基材41として、通常の断面円形の線材のみならず、平角線、多角形線などの異形線を使用することも可能である。
The 2nd base material 41 which comprises the counter electrode 4 is a metal wire which makes a linear shape. The second substrate 41 is made of, for example, platinum (Pt), carbon fiber, and conductive polymer fiber. Also, a linear substrate made of a material that is electrically conductive and electrochemically inactive with respect to the electrolyte 13 is coated with Pt, or the linear substrate is made of carbon or a conductive polymer. The coated one is also used as the counter electrode 4. In such a counter electrode 4, charge transfer with the electrolyte 13 proceeds promptly.
Specific examples of such a linear substrate include inert metals such as Ti, Ni, W, Rh, and Mo, or carbon fibers.
Further, as the second base material 41, not only a normal wire having a circular cross section but also a deformed wire such as a flat wire or a polygonal wire can be used.

上記カーボンとしては、具体的には、例えば、グラファイト化カーボンあるいは非晶質カーボン、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンファイバ、カーボンブラックなどの粒子をペースト化し、塗布してもよい。このようなカーボンを使用する場合には、加熱、焼成処理などにより不要吸着物を除去して用いたほうが、ヨウ素レドックス対の電極反応が円滑に進むようになるので好ましい。
また、対極4の材料を構成する導電性高分子としては、例えば、PEDOT[Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):「ポリエチレンジオキシチオフェン」]誘導体や、PANI[Polyaniline]誘導体などが挙げられる。
Specifically, as the carbon, for example, particles such as graphitized carbon or amorphous carbon, fullerene, carbon nanotube, carbon fiber, and carbon black may be pasted and applied. When such carbon is used, it is preferable to remove unnecessary adsorbate by heating, baking treatment, etc., because the electrode reaction of the iodine redox couple proceeds smoothly.
Examples of the conductive polymer constituting the material of the counter electrode 4 include PEDOT [Poly (3,4-ethylenedioxythiophene): “polyethylenedioxythiophene]] derivatives, PANI [Polyaniline] derivatives, and the like.

また、第一作用極3と対極4との間、および/または対極4と第二作用極5との間に、短絡を防止するためのセパレータを挿入してもよい。セパレータの材質は、ポリエチレンなどの非導電性の材料から形成されており、厚さは20μm以下であることが好ましいが、電解液に耐え、作用極と対極とを絶縁可能であれば、これらに限定はされない。   Further, a separator for preventing a short circuit may be inserted between the first working electrode 3 and the counter electrode 4 and / or between the counter electrode 4 and the second working electrode 5. The separator is made of a non-conductive material such as polyethylene, and preferably has a thickness of 20 μm or less. However, if the separator can withstand the electrolytic solution and insulate the working electrode and the counter electrode, There is no limitation.

可視光の透過性を有するフィルム10は、PETを基板とする高ガスバリア透明フィルムにより形成されている。なお、PET基板の他に、その他のガラス基板、樹脂基板、例えば、ポリエチレンナフタレートやフッ素樹脂など、色素増感太陽電池に用いられる樹脂ならば際限なく使用可能である。   The film 10 having visible light permeability is formed of a high gas barrier transparent film using PET as a substrate. In addition to the PET substrate, other glass substrates and resin substrates such as polyethylene naphthalate and fluororesin can be used without limitation as long as they are resins used for dye-sensitized solar cells.

フィルム5を接着するための接着剤11として機能する熱可塑性樹脂としては、極性基を有する樹脂や、極性基を導入した変性樹脂のフィルム、例えば、EMAAやアイオノマーなどの分子鎖中に極性基を有するエチレン系共重合体や、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンの酸変性物などを使用することができる。具体的には、ハイミラン、ニュクレル(三井デュポンポリケミカル社製)、バイネル(デュポン社製)、アドテックス(日本ポリエチレン社製)、プリマコール(ダウケミカル社製)などが挙げられる。   The thermoplastic resin that functions as the adhesive 11 for adhering the film 5 includes a resin having a polar group or a modified resin film having a polar group introduced therein, for example, a polar group in a molecular chain such as EMAA or ionomer. It is possible to use an ethylene copolymer, an acid-modified product of polyolefin such as polyethylene or polypropylene, and the like. Specific examples include High Milan, Nuclerel (Mitsui DuPont Polychemical), Binnel (DuPont), Adtex (Nippon Polyethylene), Primacol (Dow Chemical).

集電極35、45、55は、100μmの厚みを有するTi板が好ましいが、導電性を有するとともに電解質に耐える金属であればこれに限ることはない。   The collector electrodes 35, 45, and 55 are preferably Ti plates having a thickness of 100 μm. However, the collector electrodes 35, 45, and 55 are not limited to this as long as they are conductive and can withstand electrolytes.

(実施例)
図1に示す構造の光電変換素子を作製した。
まず、直径50μmのTi線(第一基材31、第二基材41、第三基材51)を、織機により布状(テキスタイル)に製織した。縦横のTi線が織り重ねられる矩形部分(テキスタイル部)のサイズは50mm×100mmとした。第一作用極3および対極4として使用される織物はTi線同士の間隔(隙間)が50μmとなるように製織した。第二作用極5として使用される織物は、経糸、緯糸ともに接するように密に製織した。
(Example)
A photoelectric conversion element having the structure shown in FIG. 1 was produced.
First, a Ti wire (first base material 31, second base material 41, third base material 51) having a diameter of 50 μm was woven into a cloth (textile) using a loom. The size of the rectangular portion (textile portion) where the vertical and horizontal Ti wires are woven is 50 mm × 100 mm. The fabric used as the first working electrode 3 and the counter electrode 4 was woven so that the interval (gap) between the Ti wires was 50 μm. The fabric used as the second working electrode 5 was densely woven so that both the warp and the weft were in contact.

製織した3種の織物外周の3辺に、図2に示すように厚み100μm、幅5mmのTi箔を集電極35、45、55として溶接により取り付けた。なお、集電極35、45、55の内、1辺には突出部35a、45a、55aを設けた。   Ti foils having a thickness of 100 μm and a width of 5 mm were attached to the three sides of the outer periphery of the three kinds of woven fabrics as collector electrodes 35, 45, 55 by welding as shown in FIG. In addition, protrusions 35a, 45a, and 55a are provided on one side of the collector electrodes 35, 45, and 55.

集電極35、45、55を取り付けたテキスタイル部のうち、第一作用極3と第二作用極5をTiOペースト(触媒化成製PST−21NR)中に浸漬した後に引き上げ、仮乾燥後、電気炉で500℃、1時間焼結して多孔質TiO膜付きTiテキスタイル部を得た。TiOの膜厚はおよそ15μmであった。 Of the textile part to which the collecting electrodes 35, 45, 55 are attached, the first working electrode 3 and the second working electrode 5 are dipped in TiO 2 paste (catalyst conversion PST-21NR), pulled up, temporarily dried, Sintered at 500 ° C. for 1 hour in a furnace to obtain a Ti textile portion with a porous TiO 2 film. The film thickness of TiO 2 was approximately 15 μm.

次に、第一作用極3と第二作用極5を、ルテニウム色素(N719と呼ばれる)の0.3mM、アセトニトリル/tert-ブタノール=1:1溶液に浸漬し、室温で24時間放置してTiO表面に色素を担持した。色素溶液から引き上げた後、上記混合溶媒で洗浄し、これを第一作用極3と第二作用極5とした。 Next, the first working electrode 3 and the second working electrode 5 are immersed in a 0.3 mM, acetonitrile / tert-butanol = 1: 1 solution of a ruthenium dye (referred to as N719), and left at room temperature for 24 hours to leave TiO. 2 Dye was supported on the surface. After being lifted from the dye solution, it was washed with the above mixed solvent, and this was used as the first working electrode 3 and the second working electrode 5.

一方、三元RFスパッタ装置を用いてテキスタイル部にPtを蒸着させたものを対極4とした。   On the other hand, a counter electrode 4 was obtained by depositing Pt on the textile portion using a ternary RF sputtering apparatus.

第一作用極3、対極4、第二作用極5、および電解質13を封止するフィルム10としては、厚さ50μm、70mm×100mmのPETフィルムを2枚使用した。
この2枚のフィルムの間に、第一作用極3、対極4、第二作用極5を挟んで、PETフィルム外周部を熱圧着により結合し、発電部のセルを形成した。熱圧着する際は、2枚のPETフィルムの間に、エチレン−メタクリル酸共重合体であるニュクレルを挿入した。
上記セル内に、メトキシアセトニトリルを溶媒とする揮発性電解質を注入した。最後に電解液注入部を熱圧着することによって、発電部を封止した。
As the film 10 for sealing the first working electrode 3, the counter electrode 4, the second working electrode 5, and the electrolyte 13, two PET films having a thickness of 50 μm and 70 mm × 100 mm were used.
Between the two films, the first working electrode 3, the counter electrode 4, and the second working electrode 5 were sandwiched, and the outer periphery of the PET film was bonded by thermocompression bonding to form a cell of the power generation unit. At the time of thermocompression bonding, nucleol which is an ethylene-methacrylic acid copolymer was inserted between two PET films.
A volatile electrolyte using methoxyacetonitrile as a solvent was injected into the cell. Finally, the power generation part was sealed by thermocompression bonding of the electrolyte injection part.

以上のようにして作製された光電変換素子に、ソーラーシミュレータ(AM1.5、100mW/cm)にて光を照射し、電流電位曲線を測定した。その結果、光電変換効率は、4.0%であった。 The photoelectric conversion element produced as described above was irradiated with light with a solar simulator (AM1.5, 100 mW / cm 2 ), and a current-potential curve was measured. As a result, the photoelectric conversion efficiency was 4.0%.

以上のことから、本発明により、テキスタイル構造の作用極、および対極を用いた色素増感型光電変換素子において、作用極および/または対極自身がヨウ素の拡散を阻害せず、かつ、発電面積を減少させることのない色素増感型光電変換素子を提供できることが判明した。   From the above, according to the present invention, in the dye-sensitized photoelectric conversion element using the working electrode and the counter electrode of the textile structure, the working electrode and / or the counter electrode itself does not inhibit the diffusion of iodine, and the power generation area is reduced. It has been found that a dye-sensitized photoelectric conversion element that does not decrease can be provided.

本発明は、金属線を電極に用いた光電変換素子に広く適用可能である。   The present invention is widely applicable to photoelectric conversion elements using metal wires as electrodes.

1…色素増感型光電変換素子、3…第一作用極、4…対極、5…第二作用極、10…フィルム、11…接着剤、12…多孔質酸化物半導体層、13…電解質、31…第一基材、32…開口部、35…集電極、41…第二基材、42…開口部、45…集電極、51…第三基材、55…集電極。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Dye-sensitized photoelectric conversion element, 3 ... 1st working electrode, 4 ... Counter electrode, 5 ... 2nd working electrode, 10 ... Film, 11 ... Adhesive, 12 ... Porous oxide semiconductor layer, 13 ... Electrolyte, DESCRIPTION OF SYMBOLS 31 ... 1st base material, 32 ... Opening part, 35 ... Current collection electrode, 41 ... 2nd base material, 42 ... Opening part, 45 ... Current collection electrode, 51 ... 3rd base material, 55 ... Current collection electrode.

Claims (3)

第一作用極、対極、および第二作用極が導電性を有する複数の線材が網目状に編まれてなる構造を有し、
前記第一作用極、前記対極、および前記第二作用極を、光の入射側より順に重ねてなる色素増感型光電変換素子であって、
前記第一作用極の網目の開口率をa、前記対極の網目の開口率をb、前記第二作用極の網目の開口率をcとしたとき、
a>c、かつ、b>cの関係式を満たすことを特徴とする色素増感型光電変換素子。
The first working electrode, the counter electrode, and the second working electrode have a structure in which a plurality of wires having conductivity are knitted in a mesh shape,
The dye-sensitized photoelectric conversion element in which the first working electrode, the counter electrode, and the second working electrode are sequentially stacked from the light incident side,
When the aperture ratio of the mesh of the first working electrode is a, the aperture ratio of the mesh of the counter electrode is b, and the aperture ratio of the mesh of the second working electrode is c,
A dye-sensitized photoelectric conversion element characterized by satisfying a relational expression of a> c and b> c.
前記第一作用極の網目の開口部を通過した光が、前記対極の網目の開口部を通過し易いように、前記第一作用極と前記対極とが相互に配置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光電変換素子。   The first working electrode and the counter electrode are arranged mutually so that light that has passed through the opening of the mesh of the first working electrode can easily pass through the opening of the mesh of the counter electrode. The dye-sensitized photoelectric conversion device according to claim 1. 光の入射方向から見て、
前記第一作用極の網目の開口部と、前記対極の網目の開口部とが同一であることを特徴とする請求項1に記載の色素増感型光電変換素子。
Seen from the incident direction of light,
The dye-sensitized photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the opening of the mesh of the first working electrode is the same as the opening of the mesh of the counter electrode.
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