JP5407681B2 - Counter electrode substrate for dye-sensitized solar cell, dye-sensitized solar cell element, and dye-sensitized solar cell module - Google Patents

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Description

本発明は、色素増感型太陽電池に用いられる色素増感型太陽電池用対極基板、当該色素増感型太陽電池用対極基板を用いた色素増感型太陽電池素子、さらに当該色素増感型太陽電池素子を用いた色素増感型太陽電池モジュールに関するものである。   The present invention relates to a counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell used for a dye-sensitized solar cell, a dye-sensitized solar cell element using the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell, and the dye-sensitized solar cell. The present invention relates to a dye-sensitized solar cell module using a solar cell element.

近年、二酸化炭素の増加が原因とされる地球温暖化等の環境問題が深刻となり、世界的にその対策が進められている。中でも環境に対する負荷が小さく、クリーンなエネルギー源として、太陽光エネルギーを利用した太陽電池に関する積極的な研究開発が進められている。このような太陽電池としては、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、および化合物半導体太陽電池などが既に実用化されているが、これらの太陽電池は製造コストが高い等の問題がある。そこで、環境負荷が小さく、かつ製造コストを削減できる太陽電池として色素増感型太陽電池が注目され、研究開発が進められている。
このような色素増感型太陽電池には、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層を有する酸化物半導体電極が用いられている。
In recent years, environmental problems such as global warming caused by an increase in carbon dioxide have become serious, and countermeasures are being promoted worldwide. In particular, active research and development on solar cells using solar energy as a clean energy source with a low environmental impact is underway. As such solar cells, single crystal silicon solar cells, polycrystalline silicon solar cells, amorphous silicon solar cells, compound semiconductor solar cells and the like have already been put into practical use, but these solar cells have high production costs, etc. There is a problem. Therefore, a dye-sensitized solar cell has attracted attention as a solar cell that has a low environmental load and can reduce the manufacturing cost, and research and development have been promoted.
In such a dye-sensitized solar cell, an oxide semiconductor electrode having a porous layer containing metal oxide semiconductor fine particles is used.

色素増感型太陽電池セルの一般的な構成の一例を図5に示す。図5に例示するように、一般的な色素増感型太陽電池セル100は、基材111上に、第1電極層112および色素増感剤を担持した金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層113がこの順で積層された酸化物半導体電極110と、対向基材121上に第2電極層122が形成された対極基板120との間に、酸化還元対を有する電解質層101が封止材102の内側に形成された構成を有するものである。そして、金属酸化物半導体微粒子の表面に吸着した色素増感剤が、基材111側から太陽光を受光することによって励起され、励起された電子が第1電極層へ伝導し、外部回路を通じて第2電極層へ伝導される。その後、酸化還元対を介して色素増感剤の基底準位に電子が戻ることよって発電するものである。   An example of a general configuration of the dye-sensitized solar cell is shown in FIG. As illustrated in FIG. 5, a general dye-sensitized solar cell 100 includes a porous layer including metal oxide semiconductor fine particles carrying a first electrode layer 112 and a dye sensitizer on a substrate 111. An electrolyte layer 101 having a redox pair is encapsulated between the oxide semiconductor electrode 110 in which the layers 113 are stacked in this order and the counter electrode substrate 120 in which the second electrode layer 122 is formed on the counter base material 121. 102 has a configuration formed inside 102. Then, the dye sensitizer adsorbed on the surface of the metal oxide semiconductor fine particles is excited by receiving sunlight from the substrate 111 side, and the excited electrons are conducted to the first electrode layer, and are then passed through the external circuit. Conducted to two electrode layers. Thereafter, electricity is generated by returning the electrons to the ground level of the dye sensitizer through the redox pair.

このような色素増感型太陽電池は、その特有の特徴として優れた意匠性を挙げることができる。すなわち、色素増感型太陽電池は種々の色素を用い、かつ構成部材として光透過性を有するものを採用することにより、カラフルな電池を作製できるという点が従来の太陽電池にない特徴として着目されている。   Such a dye-sensitized solar cell can mention the outstanding design property as the characteristic feature. That is, the dye-sensitized solar cell has attracted attention as a feature not found in conventional solar cells in that it can produce a colorful battery by using various dyes and adopting a light-transmitting constituent member. ing.

ここで、上記対極基板としては上述したように少なくとも対向基材および第2電極層が積層された構成を有することが必要とされるが、今日においては色素増感型太陽電池の発電効率を向上させるために、上記第2電極層上に上記電解質層における酸化還元対に対して触媒作用を有する触媒層が形成されることが主流となっている(例えば、特許文献1)。このような触媒層を採用する技術は、色素増感型太陽電池素子の発電効率を向上させる上で有用な方法の1つになっている。   Here, it is necessary for the counter electrode substrate to have a configuration in which at least the counter base material and the second electrode layer are laminated as described above. Today, the power generation efficiency of the dye-sensitized solar cell is improved. Therefore, a mainstream is that a catalyst layer having a catalytic action on the redox couple in the electrolyte layer is formed on the second electrode layer (for example, Patent Document 1). The technique employing such a catalyst layer is one of the useful methods for improving the power generation efficiency of the dye-sensitized solar cell element.

もっとも、上記触媒層としては白金を使用することが知られているが、白金を使用することについては、白金は高価であると共に電解質材料にヨウ素を用いた場合には水分の存在により溶解してしまうという点等から問題視されており、代替技術が求められている。   However, it is known that platinum is used as the catalyst layer. However, regarding the use of platinum, platinum is expensive and dissolves due to the presence of moisture when iodine is used as an electrolyte material. It is regarded as a problem from the point that it ends up, and an alternative technology is required.

白金に代わる触媒材料としては、例えば、活性炭、導電性高分子などを用いる検討が報告されている(例えば、特許文献2)。しかしながら、特許文献2で使用されているような活性炭が50質量%〜95質量%の範囲内で含有される態様で触媒層を形成した場合、良好な性能は発現するが、対極の色味が黒化するため良好な発色やシースルー性が損なわれてしまうことから、上述した色素増感型太陽電池の一つの特徴である意匠性が犠牲となってしまうという問題点がある。   As a catalyst material replacing platinum, for example, studies using activated carbon, conductive polymer, and the like have been reported (for example, Patent Document 2). However, when the catalyst layer is formed in such a manner that the activated carbon used in Patent Document 2 is contained in the range of 50% by mass to 95% by mass, good performance is exhibited, but the color of the counter electrode is Since blackening causes a loss of good color development and see-through properties, there is a problem in that the design characteristics that are one of the characteristics of the dye-sensitized solar cell described above are sacrificed.

このような問題点に鑑み、シースルー性を確保できる薄膜で触媒機能を持ち合わせた導電性高分子を使用することでこの課題が解決することも検討されている(例えば、特許文献3)。しかしながら、その性能は白金に比べて低く、表面積や導電性が低いという問題点がある。   In view of such a problem, it has been studied to solve this problem by using a conductive polymer having a catalytic function with a thin film that can ensure see-through (for example, Patent Document 3). However, its performance is lower than that of platinum, and there is a problem that surface area and conductivity are low.

さらに、これら代替材料を用いる場合、触媒能力を向上させるために表面積を増大させることで白金に近い触媒能を実現する検討がいくつか報告されているが(例えば、特許文献4)、例えば、触媒層に金属粒子を添加した場合には導電性および表面積は向上するものの腐食の可能性がある。また上述したようにカーボンなどの粒子を多量に添加した場合にはシースルー性や導電性の低下につながる。透明性の高い粒子では表面積の増加により良好な触媒能を得られるが、導電性は向上しないという問題点があった。   Furthermore, when these alternative materials are used, some studies have been reported to achieve catalytic ability close to platinum by increasing the surface area in order to improve catalytic ability (for example, Patent Document 4). When metal particles are added to the layer, the conductivity and surface area are improved, but there is a possibility of corrosion. As described above, when a large amount of particles such as carbon is added, the see-through property and the conductivity are deteriorated. Highly transparent particles can obtain good catalytic ability by increasing the surface area, but there is a problem that the conductivity is not improved.

特開2001-102102号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-102102 特開2003-297446号公報JP 2003-297446 A 特開2003-317814号公報JP 2003-317814 A 特開2001-43908号公報JP 2001-43908 A

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、導電性および光透過性に優れ、発電効率が高く、さらに意匠性を備えた色素増感型太陽電池を作製することが可能な色素増感型太陽電池用対極基板を提供することを主目的とするものである。   The present invention has been made in view of such problems, and is capable of producing a dye-sensitized solar cell that is excellent in conductivity and light transmittance, has high power generation efficiency, and has a design property. An object of the present invention is to provide a counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell.

上記課題を解決するために本発明は、対向基材と、上記対向基材上に形成され、導電性材料からなる対向電極層と、針状形状を有し、かつ光透過性および導電性を有する針状透明導電粒子、並びに酸化還元対に対して触媒能を示す材料を含有し、前記対向電極層上に形成された触媒層と、を有することを特徴とする色素増感型太陽電池用対極基板を提供する。   In order to solve the above problems, the present invention provides a counter substrate, a counter electrode layer formed on the counter substrate, made of a conductive material, has a needle shape, and has light transmittance and conductivity. And a catalyst layer that is formed on the counter electrode layer and contains a material having a catalytic activity with respect to the redox pair and the needle-like transparent conductive particles. A counter electrode substrate is provided.

本発明によれば、上記対向電極層上に触媒層が形成されており、かつ上記触媒層に針状形状を有する上記針状透明導電粒子が含有されていることにより、上記触媒層の導電性を向上させることができる。また上記針状透明導電粒子は光透過性を有することから、本発明によれば触媒層の光透過性を損なうことなく、上記触媒層の導電性を向上させることができる。このため本発明によれば、例えば、上記対向基材および上記対向電極層として光透過性を有するものを用いることにより、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて色素増感型太陽電池素子を作製した場合に、両面から光照射を行うことによって発電させることができるようになる。また、全体としてシースルー性を有し、意匠性に優れた色素増感型太陽電池素子を得ることができる。
さらに、本発明によれば上記触媒層に針状透明導電粒子が含有されることにより、上記触媒層に光散乱性を付与することができる。このため、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて作製した色素増感型太陽電池素子において、素子内部に照射された光を、上記触媒層で反射させ、再度発電に寄与させることができる。
これらに加えて、さらに本発明によれば、上記針状透明導電粒子が含有されることにより、上記触媒層の表面積を増加させ、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて色素増感型太陽電池素子を作製した場合に、電解質層と上記触媒層との接触面積を向上させることができる。
このようなことから、本発明によれば、導電性および光透過性に優れ、発電効率が高く、意匠性に優れた色素増感型太陽電池素子を作製することが可能な色素増感型太陽電池用対極基板を提供することができる。
According to the present invention, the catalyst layer is formed on the counter electrode layer, and the needle-shaped transparent conductive particles having a needle-like shape are contained in the catalyst layer. Can be improved. Moreover, since the said acicular transparent electroconductive particle has a light transmittance, according to this invention, the electroconductivity of the said catalyst layer can be improved, without impairing the light transmittance of a catalyst layer. Therefore, according to the present invention, for example, by using the counter substrate and the counter electrode layer having light transmissivity, the dye-sensitized solar cell counter electrode substrate of the present invention is used. When a solar cell element is manufactured, power can be generated by irradiating light from both sides. In addition, a dye-sensitized solar cell element having see-through property as a whole and excellent in design can be obtained.
Furthermore, according to the present invention, light scattering properties can be imparted to the catalyst layer by containing the acicular transparent conductive particles in the catalyst layer. For this reason, in the dye-sensitized solar cell element manufactured using the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention, the light irradiated inside the element is reflected by the catalyst layer and contributes to power generation again. be able to.
In addition to these, according to the present invention, the needle-shaped transparent conductive particles are contained, thereby increasing the surface area of the catalyst layer, and using the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention, the dye When a sensitized solar cell element is produced, the contact area between the electrolyte layer and the catalyst layer can be improved.
Therefore, according to the present invention, a dye-sensitized solar cell capable of producing a dye-sensitized solar cell element having excellent conductivity and light transmittance, high power generation efficiency, and excellent design properties. A counter electrode substrate for a battery can be provided.

本発明においては、上記針状透明導電粒子がATO、ITO、FTO、ZnO、SnOあるいはこれらの複合材料からなることが好ましい。ATO、ITO、FTO、ZnO、SnOあるいはこれらの複合材料は、光透過性と導電性を兼ね備えることから、このような針状透明導電粒子が用いられることにより、触媒層の導電性および光透過性をさらに向上させることができるからである。 In the present invention, the acicular transparent conductive particles are preferably made of ATO, ITO, FTO, ZnO, SnO 2 or a composite material thereof. Since ATO, ITO, FTO, ZnO, SnO 2 or their composite materials have both light transmittance and conductivity, the use of such needle-like transparent conductive particles enables the conductivity and light transmission of the catalyst layer. This is because the property can be further improved.

また、本発明においては対向基材および上記対向電極層が光透過性を有することが好ましい。これにより、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて色素増感型太陽電池素子を作製した場合に、素子の両側から光を照射することによって発電させることが可能な色素増感型太陽電池素子を得ることができるからである。また、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板にシースルー性を付与することができるため、本発明の色素増感型太陽電池用電極基板を意匠性に優れた色素増感型太陽電池素子を作製可能なものにできるからである。   Moreover, in this invention, it is preferable that a counter base material and the said counter electrode layer have a light transmittance. Thus, when a dye-sensitized solar cell element is produced using the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention, the dye-sensitized light can be generated by irradiating light from both sides of the element. This is because a type solar cell element can be obtained. In addition, since the see-through property can be imparted to the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention, the dye-sensitized solar cell element excellent in design of the electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention. This is because it can be made to be able to be manufactured.

また本発明においては、上記酸化還元対に対して触媒能を示す材料がポリピロール、ポリチオフェン、ポニアニリン、またはこれらの誘導体であることが好ましい。酸化還元対に対して触媒能を示す材料としてこれらの導電性高分子を用いることにより、導電性と光透過性とがさらに優れた触媒層を得ることができるからである。   In the present invention, the material exhibiting catalytic ability for the redox couple is preferably polypyrrole, polythiophene, ponianiline, or a derivative thereof. This is because, by using these conductive polymers as materials exhibiting catalytic ability for the redox couple, a catalyst layer having further excellent conductivity and light transmittance can be obtained.

さらに、色素増感型太陽電池用対極基板は、全光線透過率が10%以上であることが好ましい。全光透過率がこのような範囲内であることにより、上記触媒層の光散乱性と光透過性との均衡を維持し、本発明の色素増感型太陽電池用電極基板をさらに発電効率の高い色素増感型太陽電池素子を作製可能なものにできるからである。   Furthermore, the counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell preferably has a total light transmittance of 10% or more. When the total light transmittance is within such a range, the balance between the light scattering property and the light transmittance of the catalyst layer is maintained, and the electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention is further improved in power generation efficiency. This is because a high dye-sensitized solar cell element can be produced.

本発明は、対向基材と、上記対向基材上に形成され、導電性材料からなる対向電極層と、針状形状を有し、かつ光透過性および導電性を有する針状透明導電粒子、並びに酸化還元対に対して触媒能を示す材料を含有し、上記対向電極層上に形成された触媒層と、を有する色素増感型太陽電池用対極基板、および基材と、上記基材上に形成され、金属酸化物からなる第1電極層と、上記第1電極層上に形成され金属酸化物半導体微粒子および色素増感剤を含む多孔質層とを有する酸化物半導体電極が、上記多孔質層と上記触媒層とが対向するように配置されており、上記酸化物半導体電極と上記色素増感型太陽電池用対極基板との間に酸化還元対を含む電解質層が形成されていることを特徴とする色素増感型太陽電池素子を提供する。
さらに本発明は上記本発明に係る色素増感型太陽電池素子が複数個連結されてなる色素増感型太陽電池モジュールを提供する。
The present invention includes a counter substrate, a counter electrode layer formed on the counter substrate and made of a conductive material, a needle-like transparent conductive particle having a needle-like shape and having light transmittance and conductivity, And a counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell, which contains a material exhibiting catalytic ability for a redox pair, and has a catalyst layer formed on the counter electrode layer, and the base material, And an oxide semiconductor electrode having a first electrode layer made of a metal oxide and a porous layer formed on the first electrode layer and containing metal oxide semiconductor fine particles and a dye sensitizer. An electrolyte layer including a redox pair is formed between the oxide semiconductor electrode and the counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell. A dye-sensitized solar cell element is provided.
Furthermore, the present invention provides a dye-sensitized solar cell module in which a plurality of dye-sensitized solar cell elements according to the present invention are connected.

本発明によれば、上記本発明に係る色素増感型太陽電池用対極基板が用いられていることにより、発電効率が高く、意匠性に優れた色素増感型太陽電池素子および色素増感型太陽電池モジュールを提供することができる。   According to the present invention, since the counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell according to the present invention is used, the dye-sensitized solar cell element and the dye-sensitized type having high power generation efficiency and excellent design properties. A solar cell module can be provided.

本発明の色素増感型太陽電池用対極基板は、導電性、光散乱性および光透過性に優れ、発電効率が高く、さらに意匠性を備えた色素増感型太陽電池素子を作製することができるという効果を奏する。   The counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell of the present invention can produce a dye-sensitized solar cell element that is excellent in conductivity, light scattering property, and light transmittance, has high power generation efficiency, and has a design property. There is an effect that can be done.

本発明の色素増感型太陽電池用対極基板の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the counter electrode board | substrate for dye-sensitized solar cells of this invention. 本発明に用いられる針状透明導電粒子の針状形状について説明する概略図である。It is the schematic explaining the acicular shape of the acicular transparent conductive particle used for this invention. 触媒層において針状透明導電粒子が含有される態様について説明する概略図である。It is the schematic explaining the aspect in which the acicular transparent electroconductive particle contains in a catalyst layer. 本発明の色素増感型太陽電池素子の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the dye-sensitized solar cell element of this invention. 一般的な色素増感型太陽電池の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of a general dye-sensitized solar cell.

本発明は、色素増感型太陽電池用対極基板、色素増感型太陽電池素子、および色素増感型太陽電池モジュールに関するものである。
以下、これらの各発明について順に説明する。
The present invention relates to a counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell, a dye-sensitized solar cell element, and a dye-sensitized solar cell module.
Hereinafter, each of these inventions will be described in order.

A.色素増感型太陽電池用対極基板
まず、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板について説明する。
上述したように本発明の色素増感型太陽電池用対極基板は、対向基材と、上記対向基材上に形成され、導電性材料からなる対向電極層と、針状形状を有し、かつ光透過性および導電性を有する針状透明導電粒子、並びに酸化還元対に対して触媒能を示す材料を含有し、上記対向電極層上に形成された触媒層と、を有することを特徴とするものである。
A. First, the counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell of the present invention will be described.
As described above, the counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell of the present invention has a counter substrate, a counter electrode layer formed on the counter substrate, made of a conductive material, a needle-like shape, and It has a needle-like transparent conductive particle having light permeability and conductivity, and a catalyst layer formed on the counter electrode layer, containing a material exhibiting catalytic ability for a redox pair. Is.

このような本発明の色素増感型太陽電池用対極基板について図を参照しながら説明する。図1は、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板の一例を示す概略断面図である。図1に例示するように、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板10は、対向基材1と、上記対向基材1上に形成され、導電性材料からなる対向電極層2と、上記対向電極層2上に形成された触媒層3とを有するものである。
このような例において本発明の色素増感型太陽電池用対極基板10は、上記触媒層3が針状形状を有し、かつ光透過性および導電性を有する針状透明導電粒子、並びに酸化還元対に対して触媒能を示す材料を含有することを特徴とするものである。
Such a counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell according to the present invention. As illustrated in FIG. 1, a counter electrode substrate 10 for a dye-sensitized solar cell according to the present invention includes a counter substrate 1, a counter electrode layer 2 formed on the counter substrate 1 and made of a conductive material, And a catalyst layer 3 formed on the counter electrode layer 2.
In such an example, the counter electrode substrate 10 for the dye-sensitized solar cell of the present invention has the acicular transparent conductive particles in which the catalyst layer 3 has an acicular shape and has light transmittance and conductivity, and redox. It is characterized by containing a material exhibiting catalytic ability for the pair.

本発明によれば、上記対向電極層上に触媒層が形成されており、かつ上記触媒層に上記針状透明導電粒子が含有されていることにより、上記触媒層の導電性を向上させることができる。また上記針状透明導電粒子は光透過性を有することから、本発明によれば触媒層の光透過性を損なうことなく、上記触媒層の導電性を向上させることができる。このため、本発明によれば、例えば、上記対向基材および上記対向電極層として光透過性を有するものを用いることにより、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて色素増感型太陽電池素子を作製した場合に、両面から光照射を行うことによって発電させることができるようになる。また、全体としてシースルー性を有し、意匠性に優れた色素増感型太陽電池素子を得ることができる。
さらに、本発明によれば上記触媒層に針状透明導電粒子が含有されることにより、上記触媒層に光散乱性を付与することができる。このため、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて作製した色素増感型太陽電池素子において、素子内部に照射された光を、上記触媒層で反射させ、再度発電に寄与させることができる。
これらに加えて、さらに本発明によれば、上記針状透明導電粒子が含有されることにより、上記触媒層の表面積を増加させることができるため、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて色素増感型太陽電池素子を作製した場合に、電解質層と上記触媒層との接触面積を向上させることができる。また、針状の透明導電粒子を用いることにより、触媒層における面内方向の通電性を向上させることができる。
このようなことから、本発明によれば、導電性および光透過性に優れ、発電効率が高く、意匠性に優れた色素増感型太陽電池素子を作製することが可能な色素増感型太陽電池用対極基板を提供することができる。
According to the present invention, the catalyst layer is formed on the counter electrode layer, and the acicular transparent conductive particles are contained in the catalyst layer, thereby improving the conductivity of the catalyst layer. it can. Moreover, since the said acicular transparent electroconductive particle has a light transmittance, according to this invention, the electroconductivity of the said catalyst layer can be improved, without impairing the light transmittance of a catalyst layer. Therefore, according to the present invention, for example, a dye-sensitized solar cell counter electrode substrate according to the present invention is used by using a light-transmitting material as the counter base material and the counter electrode layer. When a solar cell element is manufactured, power can be generated by irradiating light from both sides. In addition, a dye-sensitized solar cell element having see-through property as a whole and excellent in design can be obtained.
Furthermore, according to the present invention, light scattering properties can be imparted to the catalyst layer by containing the acicular transparent conductive particles in the catalyst layer. For this reason, in the dye-sensitized solar cell element manufactured using the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention, the light irradiated inside the element is reflected by the catalyst layer and contributes to power generation again. be able to.
In addition to these, according to the present invention, since the surface area of the catalyst layer can be increased by containing the acicular transparent conductive particles, the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention. The contact area between the electrolyte layer and the catalyst layer can be improved when a dye-sensitized solar cell element is fabricated using In addition, the use of needle-like transparent conductive particles can improve the in-plane conductivity of the catalyst layer.
Therefore, according to the present invention, a dye-sensitized solar cell capable of producing a dye-sensitized solar cell element having excellent conductivity and light transmittance, high power generation efficiency, and excellent design properties. A counter electrode substrate for a battery can be provided.

本発明の色素増感型太陽電池用対極基板は少なくとも、対向基材、対向電極層、および触媒層を有するものであり、必要に応じて他の任意の構成を有してもよいものである。
以下、本発明に用いられる各構成について順に説明する。
The counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell of the present invention has at least a counter substrate, a counter electrode layer, and a catalyst layer, and may have any other configuration as necessary. .
Hereafter, each structure used for this invention is demonstrated in order.

1.触媒層
最初に、本発明に用いられる触媒層について説明する。本発明に用いられる触媒層は、後述する対向電極層上に形成されるものであり、針状透明導電粒子と、酸化還元対に対して触媒能を示す材料とを含有するものである。
1. Catalyst Layer First, the catalyst layer used in the present invention will be described. The catalyst layer used for this invention is formed on the counter electrode layer mentioned later, and contains the acicular transparent conductive particle and the material which shows a catalytic ability with respect to a redox pair.

ここで、本発明に用いられる触媒層は、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて色素増感型太陽電池素子を作製した場合に、電解質層に含まれる酸化還元対に対して触媒作用を及ぼすものである。したがって、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板に任意の構成が用いられる場合であっても、触媒層は必ず本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて色素増感型太陽電池を作製した場合に、電解質層に接する最表面に位置するように形成されるものである。   Here, the catalyst layer used in the present invention is a redox pair contained in the electrolyte layer when a dye-sensitized solar cell element is produced using the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention. It acts as a catalyst. Therefore, even if any configuration is used for the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention, the catalyst layer is always dye-sensitized using the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention. When a solar cell is produced, it is formed so as to be positioned on the outermost surface in contact with the electrolyte layer.

(1)針状透明導電粒子
本発明における触媒層に含有される針状透明導電粒子は、針状形状を有し、かつ光透過性および導電性を有するものである。このような針状透明導電粒子が含有されることにより、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板は、光透過性と導電性とに優れたものになり、発電効率および意匠性に優れた色素増感型太陽電池素子を作製することが可能になるのである。
(1) Needle-like transparent conductive particles The needle-like transparent conductive particles contained in the catalyst layer in the present invention have a needle-like shape and have light transmittance and conductivity. By containing such needle-like transparent conductive particles, the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention is excellent in light transmittance and conductivity, and is excellent in power generation efficiency and design. Thus, a dye-sensitized solar cell element can be produced.

本発明に用いられる針状透明導電粒子は針状形状を有するものであるところ、上記「針状形状」とは、互いに直交するX、YおよびZ軸方向のうち、少なくとも2方向の長さが異なる形状を意味するものとする。   The needle-like transparent conductive particles used in the present invention have a needle-like shape, and the “needle-like shape” means that the length in at least two directions among the X, Y, and Z axis directions orthogonal to each other. It shall mean a different shape.

このような針状形状について図を参照しながら説明する。図2は、上記針状透明導電粒子の形状について説明する概略図である。図2に例示するように本発明に用いられる針状透明導電粒子Aは、互いに直交するX、YおよびZ軸方向のうち、少なくとも2方向の長さが異なる(図2では、X軸方向とY、Z軸方向の長さが異なる)形状を意味するものである。   Such a needle-like shape will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the shape of the needle-like transparent conductive particles. As illustrated in FIG. 2, the needle-like transparent conductive particles A used in the present invention have different lengths in at least two directions among the X, Y, and Z axis directions orthogonal to each other (in FIG. 2, the X axis direction is different from the X axis direction). This means a shape having different lengths in the Y and Z axis directions.

本発明に用いられる針状透明導電粒子の形状は、上述したような針状形状であれば特に限定されるものではないが、なかでもアスペクト比が3以上であることが好ましく、10以上であることがより好ましい。本発明においては上記針状透明導電粒子が針状形状を有することにより、針状透明導電粒子の長軸方向において導電性を向上させることができるという効果を奏するが、アスペクト比が上記範囲よりも小さい場合と、特定の方向において導電性を向上させるという針状透明導電粒子を含有させる効果が薄れてしまう場合があるからである。
なお、上記アスペクト比とは、上記針状形状を構成するX,Y、Z軸方向のうち、最も距離が長い方向の長さと、最も距離が短い方向の長さとの比(最も長い方向/最も短い方向)を意味するものとする。
The shape of the acicular transparent conductive particles used in the present invention is not particularly limited as long as it is an acicular shape as described above. In particular, the aspect ratio is preferably 3 or more, and is preferably 10 or more. It is more preferable. In the present invention, the needle-like transparent conductive particles have an acicular shape, so that the conductivity can be improved in the major axis direction of the needle-like transparent conductive particles, but the aspect ratio is more than the above range. This is because the effect of containing needle-shaped transparent conductive particles that improve conductivity in a specific direction may be diminished.
The aspect ratio is the ratio of the length in the direction with the longest distance to the length in the direction with the shortest distance among the X, Y, and Z axis directions constituting the needle-like shape (longest direction / longest direction). Means short direction).

上記針状透明導電粒子の具体的形状としては、円柱状、楕円円盤状等を挙げることができる。   Specific examples of the needle-like transparent conductive particles include a cylindrical shape and an elliptical disc shape.

なお、本発明に用いられる針状透明導電粒子はすべて同一形状を有するものであってもよく、あるいは異なる形状を有するものを混合して用いてもよい。   In addition, all the acicular transparent conductive particles used in the present invention may have the same shape, or may have a mixture of different shapes.

本発明に用いられる針状透明導電粒子は導電性を有するものであるため、導電性材料から構成されるものである。本発明に用いられる針状透明導電粒子を構成する導電性材料としては、所望の光透過性と、導電性とを備える材料であれば特に限定されるものではない。ここで、本発明に用いられる針状透明導電粒子は触媒層の光透過性を、5%〜99%の範囲内より好ましくは30%〜90%の範囲内、さらに好ましくは60%〜90%の範囲内にできるものであることが好ましい。また、本発明に用いられる針状透明導電粒子は、触媒層の導電性を1.0×1015Ω/□以下の範囲内、より好ましくは、10×1010Ω/□以下の範囲内、さらに好ましくは1.0×10Ω/□以下の範囲内にできるものが好ましい。したがって、上記導電性材料としては、このような導電性および光透過性を備える針状透明導電粒子を得ることができるものが好適に用いられる。なお、上記針状透明導電粒子の導電性および光透過性は、例えば、光透過性は、赤外分光法、散乱光測定法、導電性は表面抵抗測定、体積抵抗測定により測定することができる。 Since the acicular transparent conductive particles used in the present invention are conductive, they are composed of a conductive material. The conductive material constituting the needle-like transparent conductive particles used in the present invention is not particularly limited as long as it is a material having desired light transmittance and conductivity. Here, the acicular transparent conductive particles used in the present invention have a light transmittance of the catalyst layer in the range of 5% to 99%, preferably in the range of 30% to 90%, and more preferably in the range of 60% to 90%. It is preferable that it can be within the range. Further, the acicular transparent conductive particles used in the present invention have a conductivity of the catalyst layer in the range of 1.0 × 10 15 Ω / □ or less, more preferably in the range of 10 × 10 10 Ω / □ or less, More preferably, it can be within the range of 1.0 × 10 6 Ω / □ or less. Therefore, as the conductive material, those capable of obtaining needle-like transparent conductive particles having such conductivity and light transmittance are preferably used. Note that the conductivity and light transmittance of the needle-like transparent conductive particles can be measured by, for example, infrared spectroscopy, scattered light measurement, and conductivity measured by surface resistance measurement and volume resistance measurement. .

本発明に用いられる導電性材料としては、例えば、ATO、ITO、FTO、ZnO、SnOあるいはそれらの複合材料等を挙げることができる。本発明においては、これらのいずれの導電性材料であっても好適に用いることができるが、なかでもITOが用いられることが好ましい。このような導電性材料が用いられることにより、導電性および光透過性が特に優れる針状透明導電粒子を得ることができるからである。 Examples of the conductive material used in the present invention include ATO, ITO, FTO, ZnO, SnO 2 or a composite material thereof. In the present invention, any of these conductive materials can be suitably used, and among them, ITO is preferably used. This is because by using such a conductive material, needle-like transparent conductive particles having particularly excellent conductivity and light transmittance can be obtained.

なお、本発明に用いられる針状透明導電粒子は、すべて同一の導電性材料からなるものであってもよく、あるいは異なる導電性材料からなる2種類以上のものを混合して用いてもよい。   In addition, all the acicular transparent conductive particles used in the present invention may be made of the same conductive material, or a mixture of two or more kinds of different conductive materials may be used.

触媒層に含まれる針状透明導電粒子の量としては、後述する酸化還元対に対して触媒能を示す材料の種類や、針状透明導電粒子を構成する導電性材料の種類等に応じて、触媒層に所望の導電性および光透過性を付与できる範囲内であれば特に限定されるものではない。また、触媒層における針状透明導電粒子の含有量は、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板のヘイズにも寄与するため、ヘイズとの関係においても好適な範囲に決定される。このように、触媒層における針状透明導電粒子の含有量はあらゆる要因を考慮して好適な範囲内に決定されるものであり、一義的に好適な範囲が決定されるものではない。ただし、通常、触媒層における針状透明導電粒子の含有量は、固形分比で1重量%〜99重量%の範囲内であることが好ましく、30重量%〜85重量%の範囲内であることがより好ましく、50重量%〜80重量%の範囲内であることがさらに好ましい。   As the amount of acicular transparent conductive particles contained in the catalyst layer, depending on the type of material exhibiting catalytic ability for the redox pair described later, the type of conductive material constituting the acicular transparent conductive particles, and the like, The catalyst layer is not particularly limited as long as the desired conductivity and light transmittance can be imparted to the catalyst layer. Moreover, since content of the acicular transparent electroconductive particle in a catalyst layer also contributes to the haze of the counter electrode substrate for dye-sensitized solar cells of the present invention, it is determined within a suitable range in relation to haze. As described above, the content of the acicular transparent conductive particles in the catalyst layer is determined within a preferable range in consideration of all factors, and is not uniquely determined. However, usually, the content of the acicular transparent conductive particles in the catalyst layer is preferably in the range of 1% by weight to 99% by weight and in the range of 30% by weight to 85% by weight in terms of solid content ratio. Is more preferable, and it is still more preferable that it exists in the range of 50 weight%-80 weight%.

(2)酸化還元対に対して触媒能を示す材料
次に、上記触媒層に含有される酸化還元対に対して触媒能を示す材料について説明する。
本発明に用いられる酸化還元対に対して触媒能を示す材料は、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて色素増感型太陽電池素子を作製した場合に、電解質層に含まれる酸化還元対に対して触媒作用を奏するものであり、かつ導電性を有するものである。したがって、本発明に用いられる酸化還元対に対して触媒能を示す材料は、主として上記酸化還元対に対する触媒作用の有無に依拠して決定されることになる。なかでも本発明に用いられる酸化還元対に対して触媒能を示す材料は、光透過性を有する触媒層を形成できる透明材料であることが好ましい。これにより、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を全体として光透過性を有するものとすることができ、シースルー性や両面からの光照射による発電可能性を有する色素増感型太陽電池素子を作製することができるからである。
(2) Material showing catalytic ability for redox couple Next, a material showing catalytic ability for the redox couple contained in the catalyst layer will be described.
The material showing catalytic ability for the redox couple used in the present invention is included in the electrolyte layer when a dye-sensitized solar cell element is produced using the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention. It exhibits a catalytic action on the redox couple to be produced and has conductivity. Therefore, the material showing catalytic ability for the redox couple used in the present invention is determined mainly depending on the presence or absence of the catalytic action for the redox couple. In particular, the material exhibiting catalytic ability for the redox pair used in the present invention is preferably a transparent material capable of forming a catalyst layer having light permeability. As a result, the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention can have light transmittance as a whole, and the dye-sensitized solar cell has see-through property and power generation potential by light irradiation from both sides. This is because an element can be manufactured.

本発明に用いられる酸化還元対に対して触媒能を示す材料としては、例えば、導電性高分子、白金、カーボン等を挙げることができる。ここで、導電性高分子や白金のようにシースルー性を保持できる担持量で触媒能を発現することができないカーボンなどの材料を用いる場合には、触媒層の光透過性を損なわないよう、触媒層におけるこれらの材料の含有量を少なくすることが必要とされる。この場合、触媒層中におけるこれらの材料の含有量としては、触媒層の光透過性を所望の程度に維持できる範囲内であれば特に限定されるものではないが、通常、触媒層を構成する固形分中、50質量%未満であることが好ましく、0.1質量%〜49.9質量%の範囲内であることがより好ましく、0.1質量%〜30質量%の範囲内であることがさらに好ましい。含有量が上記範囲よりも多いと、触媒層の光透過性が不十分になってしまう場合があり、一方、上記範囲よりも少ないと触媒層の酸化還元対に対する触媒作用が不足してしまう場合があるからである。ここで、従来、カーボンなどの材料を触媒層に含有させる場合、含有量が少ないと十分な触媒能を実現することができないという問題点があったが、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板は、触媒層に針状透明導電粒子が含有されることにより、触媒層の表面積を増大させることができる。このため、上記含有量であっても良好な触媒能を実現することができる。なお、白金を触媒層として使用することについては従来コスト上の問題点が指摘されていたが、触媒層中における白金含有量を上記範囲に制限することによりコスト上の問題点も解消することができる。
本発明においては、酸化還元対に対して触媒能を示す材料として、上記導電性高分子、白金、カーボン等のいずれであっても好適に用いることができるが、なかでも導電性高分子を用いることが好ましい。
Examples of the material exhibiting catalytic ability for the redox pair used in the present invention include a conductive polymer, platinum, carbon and the like. Here, in the case of using a material such as a conductive polymer or carbon that cannot maintain catalytic ability with a supported amount that can maintain see-through properties, such as platinum, the catalyst should be used so as not to impair the light transmittance of the catalyst layer. It is necessary to reduce the content of these materials in the layer. In this case, the content of these materials in the catalyst layer is not particularly limited as long as the light transmittance of the catalyst layer can be maintained within a desired level, but usually the catalyst layer is constituted. The solid content is preferably less than 50% by mass, more preferably in the range of 0.1% by mass to 49.9% by mass, and in the range of 0.1% by mass to 30% by mass. Is more preferable. When the content is higher than the above range, the light transmittance of the catalyst layer may be insufficient. On the other hand, when the content is lower than the above range, the catalytic action of the catalyst layer on the redox pair may be insufficient. Because there is. Here, conventionally, when a material such as carbon is included in the catalyst layer, there is a problem that sufficient catalytic ability cannot be realized if the content is small, but for the dye-sensitized solar cell of the present invention. The counter electrode substrate can increase the surface area of the catalyst layer by containing the acicular transparent conductive particles in the catalyst layer. For this reason, even if it is the said content, favorable catalytic ability is realizable. In addition, regarding the use of platinum as a catalyst layer, a problem in terms of cost has been pointed out in the past. However, by limiting the platinum content in the catalyst layer to the above range, the problem in terms of cost may be solved. it can.
In the present invention, any of the above-mentioned conductive polymers, platinum, carbon, etc. can be suitably used as the material exhibiting catalytic ability for the redox couple, and among these, conductive polymers are used. It is preferable.

本発明に用いられる導電性高分子の具体例としては、例えば、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンおよびこれらの誘導体等を挙げることができる。本発明においては、これらのいずれの導電性高分子であっても好適に用いることができるが、なかでもポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンおよびこれらの誘導体が用いられることが好ましい。   Specific examples of the conductive polymer used in the present invention include polypyrrole, polythiophene, polyaniline, and derivatives thereof. In the present invention, any of these conductive polymers can be suitably used, and among them, polypyrrole, polythiophene, polyaniline, and derivatives thereof are preferably used.

なお、本発明に用いられる導電性高分子は1種類のみであってもよく、または2種類以上であってもよい。   In addition, the conductive polymer used for this invention may be only 1 type, or 2 or more types may be sufficient as it.

(3)触媒層
次に、上記針状透明導電粒子が上記触媒層に含有される態様について説明する。上述したように、本発明に用いられる針状透明導電粒子は針状形状を有するものであり、触媒層において針状形状の長尺方向の導電性を向上させる機能を有するものである。したがって、本発明に用いられる触媒層は、針状透明導電粒子が含有される態様を制御することにより、導電性の異方性を有するものにできる。
例えば、上記針状透明導電粒子を上記触媒層にランダムに含有させることにより、上記触媒層は全方向において導電性が向上されたものになり、導電性の異方性は示さないことになる。一方、上記針状透明粒子が上記触媒層において、長軸方向が厚み方向と垂直になるように含有させることにより、厚み方向よりも面内の方向の導電性を高くすることができ、さらにこの態様において長軸方向を一定方向に配列するように含有させることにより、面内の一定方向の導電性を選択的に高くすることができる。
また、上記針状透明導電粒子が上記触媒層において、長軸方向が厚み方向に向くように含有させることにより、面内方向よりも厚み方向の導電性を高くすることができる。
(3) Catalyst layer Next, the aspect in which the said acicular transparent conductive particle is contained in the said catalyst layer is demonstrated. As described above, the needle-like transparent conductive particles used in the present invention have a needle-like shape, and have a function of improving the conductivity in the longitudinal direction of the needle-like shape in the catalyst layer. Therefore, the catalyst layer used in the present invention can have conductivity anisotropy by controlling the mode in which the acicular transparent conductive particles are contained.
For example, when the needle-shaped transparent conductive particles are randomly contained in the catalyst layer, the catalyst layer has improved conductivity in all directions and does not exhibit conductivity anisotropy. On the other hand, the inclusion of the needle-like transparent particles in the catalyst layer so that the major axis direction is perpendicular to the thickness direction, the conductivity in the in-plane direction can be made higher than the thickness direction. In the aspect, by including the long axis direction so as to be arranged in a certain direction, the in-plane conductivity in a certain direction can be selectively increased.
Moreover, the acicular transparent electroconductive particle can be made higher in the thickness direction than in the in-plane direction by containing the acicular transparent conductive particles in the catalyst layer so that the major axis direction is in the thickness direction.

本発明において、針状透明導電粒子が触媒層に含有される態様について図を参照しながら説明する。図3は上記触媒層において針状透明導電粒子が含有される態様について例示する概略図である。
図3(a)に例示するように、上記針状透明導電粒子Aを上記触媒層3にランダムに含有させることにより、上記触媒層3は全方向において導電性が向上されたものになり、導電性の異方性は示さないことになる。
図3(b)に例示するように、上記針状透明粒子Aが上記触媒層3において、長軸方向が厚み方向と垂直になるように含有させることにより、厚み方向よりも面内の方向の導電性を高くすることができる。さらに、図3(c)に例示するように、長軸方向が厚み方向と垂直になり、かつ長軸方向を面内の一定方向に配列するように含有させることにより、面内の一定方向の導電性を選択的に高くすることができる。
また、図3(d)に例示するように、上記針状透明導電粒子Aが上記触媒層3において、長軸方向が厚み方向に向くように含有させることにより、面内方向よりも厚み方向の導電性を高くすることができる。
In the present invention, an embodiment in which the acicular transparent conductive particles are contained in the catalyst layer will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a schematic view illustrating an embodiment in which acicular transparent conductive particles are contained in the catalyst layer.
As illustrated in FIG. 3A, by adding the needle-like transparent conductive particles A to the catalyst layer 3 at random, the catalyst layer 3 has improved conductivity in all directions. Sex anisotropy will not be shown.
As illustrated in FIG. 3B, the acicular transparent particles A are contained in the catalyst layer 3 so that the major axis direction is perpendicular to the thickness direction, so that the in-plane direction is larger than the thickness direction. The conductivity can be increased. Further, as illustrated in FIG. 3C, by including the major axis direction perpendicular to the thickness direction and arranging the major axis direction in a certain direction in the plane, The conductivity can be selectively increased.
Further, as illustrated in FIG. 3D, the needle-like transparent conductive particles A are contained in the catalyst layer 3 so that the major axis direction is in the thickness direction, so that the thickness direction is greater than the in-plane direction. The conductivity can be increased.

なお、本発明においてはこれらのいずれの態様で針状透明導電粒子を触媒層に含有させてもよいが、触媒層は電解質層と接することにより、酸化還元対に対する触媒作用を発現するものであることから、電解質層との接触面積がより大きくなる態様で針状透明導電粒子を含有されることがより好ましいことになる。このような観点からすると、触媒層中に針状透明導電粒子が含有される態様としては、ランダムに含有される態様(図3(a))、または上記触媒層において、長軸方向が厚み方向に向くように含有される態様(図3(d))であることがより好ましく、触媒層を容易に形成できるという観点からランダムに含有される態様(図3(a))であることがさらに好ましいことになる。   In the present invention, acicular transparent conductive particles may be contained in the catalyst layer in any of these embodiments, but the catalyst layer exhibits a catalytic action on the redox pair by contacting the electrolyte layer. For this reason, it is more preferable that the needle-like transparent conductive particles are contained in such a manner that the contact area with the electrolyte layer becomes larger. From such a viewpoint, as an aspect in which the acicular transparent conductive particles are contained in the catalyst layer, the aspect in which the needle-like transparent conductive particles are contained at random (FIG. 3A) or the major axis direction in the catalyst layer is the thickness direction. It is more preferable that it is an aspect (FIG. 3 (d)) that is contained so as to be suitable, and it is further an aspect (FIG. 3 (a)) that is contained randomly from the viewpoint that the catalyst layer can be easily formed. Would be preferable.

本発明における触媒層の厚みとしては、上記針状透明導電粒子の大きさや上記導電性高分子の種類等に応じて、所望の導電性および光透過性を備えることができる範囲内であれば特に限定されるものではない。なかでも本発明における触媒層の厚みは10nm〜10000nmの範囲内であることが好ましく、50nm〜1000nmの範囲内であることがより好ましく、100nm〜800nmの範囲内であることがさらに好ましい。   The thickness of the catalyst layer in the present invention is not particularly limited as long as it has a desired conductivity and light transmittance depending on the size of the needle-like transparent conductive particles and the type of the conductive polymer. It is not limited. In particular, the thickness of the catalyst layer in the present invention is preferably in the range of 10 nm to 10000 nm, more preferably in the range of 50 nm to 1000 nm, and still more preferably in the range of 100 nm to 800 nm.

また、上述したように本発明における触媒層は、少なくとも上記針状透明導電粒子および酸化還元対に対して触媒能を示す材料を含有するものであるが、必要に応じて他の添加剤等を含有してもよいものである。このような他の添加剤としては、例えば、バインダー樹脂として、セルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアクリル酸エステル系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂などのほか、ポリエチレングリコールのような多価アルコール類等を挙げることができる。   In addition, as described above, the catalyst layer in the present invention contains at least a material exhibiting catalytic ability with respect to the needle-shaped transparent conductive particles and the redox couple, and other additives or the like may be added as necessary. It may be contained. As such other additives, for example, as a binder resin, a cellulose resin, a polyester resin, a polyamide resin, a polyacrylic ester resin, a polyacrylic resin, a polycarbonate resin, a polyurethane resin, a polyolefin resin, In addition to polyvinyl acetal resins, fluorine resins, polyimide resins, and the like, polyhydric alcohols such as polyethylene glycol can be used.

2.対向電極層
次に、本発明に用いられる対向電極層について説明する。本発明に用いられる対向電極層は後述する対向基材上に形成され、導電性材料からなるものである。
2. Next, the counter electrode layer used in the present invention will be described. The counter electrode layer used in the present invention is formed on a counter substrate described later and is made of a conductive material.

対向電極層に用いられる導電性材料としては、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて作製する色素増感型太陽電池素子において、電気抵抗が所望の範囲内である対向電極層を形成することができるものであれば特に限定されるものではない。このような導電性材料としては、金属および金属酸化物を挙げることができる。なかでも本発明においては、上記導電性材料として金属酸化物を用いることが好ましい。後述するように本発明に用いられる対向電極層は光透過性を有することが好ましいところ、上記導電性材料として金属酸化物を用いることにより、光透過性に優れた対向電極層を形成することができるからである。   As the conductive material used for the counter electrode layer, in the dye-sensitized solar cell element produced using the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention, the counter electrode layer having an electric resistance within a desired range If it can form, it will not be specifically limited. Examples of such conductive materials include metals and metal oxides. In particular, in the present invention, it is preferable to use a metal oxide as the conductive material. As described later, it is preferable that the counter electrode layer used in the present invention has light transmittance. By using a metal oxide as the conductive material, a counter electrode layer having excellent light transmittance can be formed. Because it can.

上記金属酸化物としては、例えば、SnO、ITO、IZO、ZnOを挙げることができる。本発明においては、これらのいずれの金属酸化物であっても好適に用いることができるが、なかでもフッ素ドープしたSnO(以下、FTOと称する。)、ITOを用いることが好ましい。FTOおよびITOは、導電性および太陽光の透過性の両方に優れているからである。 Examples of the metal oxide include SnO 2 , ITO, IZO, and ZnO. In the present invention, any of these metal oxides can be suitably used. Among these, fluorine-doped SnO 2 (hereinafter referred to as FTO) and ITO are preferably used. This is because FTO and ITO are excellent in both conductivity and sunlight permeability.

また、本発明に用いられる対向電極層は、単一の層からなる構成であってもよく、また、複数の層が積層された構成であってもよい。複数の層が積層された構成としては、例えば、仕事関数が互いに異なる導電性材料からなる層を積層する態様や、互いに異なる金属酸化物からなる層を積層する態様を挙げることができる。   Moreover, the structure which consists of a single layer may be sufficient as the counter electrode layer used for this invention, and the structure by which the several layer was laminated | stacked may be sufficient. Examples of the configuration in which a plurality of layers are laminated include an aspect in which layers made of conductive materials having different work functions are laminated, and an aspect in which layers made of different metal oxides are laminated.

本発明に用いられる対向電極層の厚みは、上記導電性材料の種類等に応じて、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて作製する色素増感型太陽電池素子において、電気抵抗が所望の範囲内である対向電極層を形成することができる範囲内であれば特に限定されるものではない。なかでも本発明においては10nm〜5000nmの範囲内であることが好ましく、30nm〜1000nmの範囲内であることがより好ましく、50nm〜800nmの範囲内であることがさらに好ましい。   The thickness of the counter electrode layer used in the present invention is such that, in the dye-sensitized solar cell element produced using the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention, depending on the type of the conductive material, etc. The resistance is not particularly limited as long as the counter electrode layer having a resistance within a desired range can be formed. In particular, in the present invention, it is preferably in the range of 10 nm to 5000 nm, more preferably in the range of 30 nm to 1000 nm, and still more preferably in the range of 50 nm to 800 nm.

さらに、本発明に用いられる対向電極層は光透過性を有することが好ましい。これにより、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を全体として光透過性を有するものとすることができ、シースルー性や両面からの光照射による発電可能性を有する色素増感型太陽電池素子を作製することが可能になるからである。   Furthermore, the counter electrode layer used in the present invention preferably has light transmittance. As a result, the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention can have light transmittance as a whole, and the dye-sensitized solar cell has see-through property and power generation potential by light irradiation from both sides. This is because an element can be manufactured.

3.対向基材
次に、本発明に用いられる対向基材について説明する。本発明に用いられる対向基材としては、上記対向電極層および触媒層を支持することが可能な程度の自己支持性を有するものであれば特に限定されるものではない。したがって、本発明に用いられる対向基材は可撓性を有するフレキシブル材であってもよく、または、石英ガラス、パイレックス(登録商標)、合成石英板等の可撓性を有さないリジッド材であってもよい。なかでも本発明に用いられる対向基材はフレキシブル材であることが好ましく、上記フレキシブル材のなかでもフィルム基材であることが好ましい。フィルム基材は加工性に優れ、製造コストの低減ができるからである。
3. Next, the counter substrate used in the present invention will be described. The counter substrate used in the present invention is not particularly limited as long as it has a self-supporting property that can support the counter electrode layer and the catalyst layer. Therefore, the opposing base material used in the present invention may be a flexible material having flexibility, or a rigid material having no flexibility, such as quartz glass, Pyrex (registered trademark), and synthetic quartz plate. There may be. Especially, it is preferable that the opposing base material used for this invention is a flexible material, and it is preferable that it is a film base material among the said flexible materials. This is because the film substrate is excellent in processability and can reduce the manufacturing cost.

また本発明に用いられる対向基材は、光透過性を有することが好ましい。これにより、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を全体として光透過性を有するものとすることができ、シースルー性や両面からの光照射による発電可能性を有する色素増感型太陽電池素子を作製することが可能になるからである。   Moreover, it is preferable that the opposing base material used for this invention has a light transmittance. As a result, the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention can have light transmittance as a whole, and the dye-sensitized solar cell has see-through property and power generation potential by light irradiation from both sides. This is because an element can be manufactured.

このような対向基材としては、例えば、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルサルフォン(PES)フィルム、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)フィルム、ポリエーテルイミド(PEI)フィルム、ポリイミド(PI)フィルム、ポリエステルナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)等の樹脂フィルム基材等を挙げることができる。なかでも本発明においては二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(PET)、ポリエステルナフタレート(PEN)、ポリカーボネートフィルム(PC)が用いられることが好ましい。   Examples of such an opposing substrate include an ethylene / tetrafluoroethylene copolymer film, a biaxially stretched polyethylene terephthalate film, a polyethersulfone (PES) film, a polyetheretherketone (PEEK) film, and a polyetherimide ( PEI) film, polyimide (PI) film, polyester naphthalate (PEN), polycarbonate (PC) and other resin film base materials. In particular, in the present invention, it is preferable to use a biaxially stretched polyethylene terephthalate film (PET), polyester naphthalate (PEN), or polycarbonate film (PC).

また、本発明に用いられる対向基材の厚みは、通常、50μm〜2000μmの範囲内であることが好ましく、特に75μm〜1800μmの範囲内であることが好ましく、さらに100μm〜1500μmの範囲内であることが好ましい。   In addition, the thickness of the counter substrate used in the present invention is usually preferably in the range of 50 μm to 2000 μm, particularly preferably in the range of 75 μm to 1800 μm, and more preferably in the range of 100 μm to 1500 μm. It is preferable.

また本発明に用いられる対向基材には、補助電極としてメッシュ形状の金属配線が形成されていてもよい   Moreover, the opposing base material used for this invention may be provided with the mesh-shaped metal wiring as an auxiliary electrode.

4.色素増感型太陽電池用対極基板
本発明の色素増感型太陽電池用対極基板は、少なくとも上記対向基材、対向電極層、および触媒層を有するものであるところ、本発明においてはこれらのすべての構成が光透過性を有するように形成されており、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板全体として光透過性を有することが好ましい。これにより、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて、シースルー性や両面からの光照射による発電可能性を有する色素増感型太陽電池素子を作製することが可能になるからである。
4). Counter electrode substrate for dye-sensitized solar cell The counter substrate for a dye-sensitized solar cell of the present invention has at least the above-mentioned counter base material, counter electrode layer, and catalyst layer. In the present invention, all of these It is preferable that the overall counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention has light transmittance. As a result, it becomes possible to produce a dye-sensitized solar cell element having see-through property and power generation potential by light irradiation from both sides, using the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention. is there.

本発明の色素増感型太陽電池用対極基板が光透過性を有する場合、その全光透過率は、10%以上であることが好ましく、40%〜90%の範囲内であることが好ましく、60%〜85%の範囲内であることがさらに好ましい。全光透過率がこのような範囲内であることにより、上記触媒層の光散乱性と光透過性との均衡を維持し、本発明の色素増感型太陽電池用電極基板を発電効率が高い色素増感型太陽電池素子を作製可能なものにできるからである。   When the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention has light transmittance, the total light transmittance is preferably 10% or more, preferably in the range of 40% to 90%, More preferably, it is in the range of 60% to 85%. When the total light transmittance is within such a range, the balance between the light scattering property and the light transmittance of the catalyst layer is maintained, and the electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention has high power generation efficiency. This is because a dye-sensitized solar cell element can be produced.

また、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板は、上記触媒層に針状透明導電粒子が含有されることによりヘイズを有するものにできる。そして、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板はヘイズを有することによって光散乱性を備えるものとなり、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて作製した色素増感型太陽電池素子において、素子内部に照射された光を、上記触媒層で反射させ、再度発電に寄与させることができるという利点がある。本発明の色素増感型太陽電池用電極基板のヘイズとしては、全光透過率との均衡を考慮して決定されるものであるが、通常は、5%以上の範囲内であることが好ましく、50%以上の範囲内であることがより好ましく、70%以上の範囲内であることがさらに好ましい。ヘイズが上記範囲よりも小さいと光散乱性が低下してしまう場合があり、本発明の色素増感型太陽電池用対極基板を用いて作製した色素増感型太陽電池素子の発電効率の向上が望めないおそれがあるからである。
なお、上記ヘイズの値は、触媒層における針状透明導電粒子の形状や含有量を変化させることによって調整することができる。
In addition, the counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell of the present invention can have haze when the catalyst layer contains needle-like transparent conductive particles. The counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention has a light scattering property by having a haze, and the dye-sensitized solar cell manufactured using the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention. In the battery element, there is an advantage that light irradiated inside the element can be reflected by the catalyst layer and contribute to power generation again. The haze of the electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention is determined in consideration of the balance with the total light transmittance, but is usually preferably in the range of 5% or more. Is more preferably in the range of 50% or more, and further preferably in the range of 70% or more. If the haze is smaller than the above range, the light scattering property may decrease, and the power generation efficiency of the dye-sensitized solar cell element produced using the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell of the present invention is improved. This is because there is a possibility that it cannot be expected.
The haze value can be adjusted by changing the shape and content of the acicular transparent conductive particles in the catalyst layer.

5.色素増感型太陽電池用対極基板の製造方法
本発明の色素増感型太陽電池用対極基板は、例えば、一般的に公知の方法によって対向基材上に対向電極層を形成した後、当該対向電極層上に針状透明導電粒子および酸化還元対に対して触媒能を示す材料を含有する触媒層形成用塗工液を塗工することによって製造することができる。
5. Method for Producing Dye-Sensitized Solar Cell Counter Electrode Substrate The counter substrate for a dye-sensitized solar cell of the present invention is formed, for example, by forming a counter electrode layer on a counter substrate by a generally known method, The electrode layer can be produced by applying a coating liquid for forming a catalyst layer containing a material that exhibits catalytic ability to the acicular transparent conductive particles and the redox couple.

B.色素増感型太陽電池素子
次に、本発明の色素増感型太陽電池素子について説明する。上述したように本発明の色素増感型太陽電池素子は、対向基材と、上記対向基材上に形成され、導電性材料からなる対向電極層と、針状形状を有し、かつ光透過性および導電性を有する針状透明導電粒子、並びに酸化還元対に対して触媒能を示す材料を含有し、上記対向電極層上に形成された触媒層と、を有する色素増感型太陽電池用対極基板、および基材と、上記基材上に形成され、金属酸化物からなる第1電極層と、上記第1電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子および色素増感剤を含む多孔質層と、を有する酸化物半導体電極が、上記多孔質層と上記触媒層とが対向するように配置されており、上記酸化物半導体電極と上記色素増感型太陽電池用対極基板との間に酸化還元対を含む電解質層が形成されていることを特徴とするものである。すなわち、本発明の色素増感型太陽電池素子は上記色素増感型太陽電池用対極基板として、上記本発明に係る色素増感型太陽電池用対極基板が用いられていることを特徴とするものである。
B. Next, the dye-sensitized solar cell element of the present invention will be described. As described above, the dye-sensitized solar cell element of the present invention has a counter substrate, a counter electrode layer formed on the counter substrate, made of a conductive material, a needle-like shape, and transmits light. For a dye-sensitized solar cell, comprising needle-shaped transparent conductive particles having conductivity and conductivity, and a catalyst layer formed on the counter electrode layer, which contains a material exhibiting catalytic ability for a redox couple A counter electrode substrate, a base material, a first electrode layer formed on the base material and made of a metal oxide, and a porous material formed on the first electrode layer and containing metal oxide semiconductor fine particles and a dye sensitizer An oxide semiconductor electrode having a porous layer is disposed so that the porous layer and the catalyst layer face each other, and between the oxide semiconductor electrode and the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell An electrolyte layer containing a redox pair is formed on Than is. That is, the dye-sensitized solar cell element of the present invention is characterized in that the counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell according to the present invention is used as the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell. It is.

このような本発明の色素増感型太陽電池素子について図を参照しながら説明する。図4は本発明の色素増感型太陽電池素子の一例を示す概略断面図である。図4に例示するように、本発明の色素増感型太陽電池素子30は、色素増感型太陽電池用対極基板10、および基材21と、上記基材21上に形成され、金属酸化物からなる第1電極層22と、上記第1電極層22上に形成され、金属酸化物半導体微粒子および色素増感剤を含む多孔質層23とを有する酸化物半導体電極20が用いられているものである。そして、上記酸化物半導体電極20と上記色素増感型太陽電池用対極基板10との間に酸化還元対を含む電解質層31が形成された構成を有するものである。
このような例において、本発明の色素増感型太陽電池素子30は、上記色素増感型太陽電池素子用対極基板10として、上記本発明に係る色素増感型太陽電池用対極基板が用いられていることを特徴とするものである。
なお、図4において32は封止材を表す。
Such a dye-sensitized solar cell element of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a schematic sectional view showing an example of the dye-sensitized solar cell element of the present invention. As illustrated in FIG. 4, the dye-sensitized solar cell element 30 of the present invention is formed on a counter electrode 10 for a dye-sensitized solar cell, a base material 21, and the base material 21, and is a metal oxide. And an oxide semiconductor electrode 20 having a porous layer 23 formed on the first electrode layer 22 and containing metal oxide semiconductor fine particles and a dye sensitizer. It is. And it has the structure by which the electrolyte layer 31 containing a redox pair was formed between the said oxide semiconductor electrode 20 and the said counter electrode substrate 10 for dye-sensitized solar cells.
In such an example, in the dye-sensitized solar cell element 30 of the present invention, the counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell according to the present invention is used as the counter electrode substrate 10 for the dye-sensitized solar cell element. It is characterized by that.
In FIG. 4, 32 represents a sealing material.

本発明によれば、上記本発明に係る色素増感型太陽電池用対極基板が用いられていることにより、発電効率が高く、意匠性に優れた色素増感型太陽電池素子を得ることができる。   According to the present invention, by using the dye-sensitized solar cell counter substrate according to the present invention, a dye-sensitized solar cell element having high power generation efficiency and excellent design can be obtained. .

本発明の色素増感型太陽電池素子は、少なくとも上記色素増感型太陽電池用対極基板と、上記酸化物半導体電極と、上記電解質層とを有するものであり、必要に応じて他の任意の構成を有してもよいものである。
以下、本発明に用いられる各構成について順に説明する。
The dye-sensitized solar cell element of the present invention includes at least the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell, the oxide semiconductor electrode, and the electrolyte layer. It may have a configuration.
Hereafter, each structure used for this invention is demonstrated in order.

なお、本発明に用いられる色素増感型太陽電池用対極基板については、上記「A.色素増感型太陽電池用対極基板」の項おいて説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。   The counter substrate for a dye-sensitized solar cell used in the present invention is the same as that described in the above section “A. Counter substrate for a dye-sensitized solar cell”, and is therefore described here. Is omitted.

1.酸化物半導体電極
まず、本発明に用いられる酸化物半導体電極について説明する。
本発明に用いられる酸化物半導体電極は、基材と、上記基材上に形成され、金属酸化物からなる第1電極層と、上記第1電極層上に形成され金属酸化物半導体微粒子および色素
増感剤を含む多孔質層とを有するものである。
1. Oxide Semiconductor Electrode First, the oxide semiconductor electrode used in the present invention will be described.
The oxide semiconductor electrode used in the present invention includes a base material, a first electrode layer formed on the base material and made of a metal oxide, a metal oxide semiconductor fine particle and a dye formed on the first electrode layer. And a porous layer containing a sensitizer.

(1)多孔質層
本発明に用いられる多孔質層は、後述する第1電極層上に形成されるものである。また本発明に用いられる多孔質層は、金属酸化物半導体微粒子および色素増感剤を含有するものであり、本発明に用いられる酸化物半導体電極に半導体特性を付与する性質を有するものである。
(1) Porous layer The porous layer used for this invention is formed on the 1st electrode layer mentioned later. The porous layer used in the present invention contains metal oxide semiconductor fine particles and a dye sensitizer, and has a property of imparting semiconductor characteristics to the oxide semiconductor electrode used in the present invention.

(金属酸化物半導体微粒子)
本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子としては、半導体特性を備える金属酸化物からなるものであれば特に限定されるものではない。本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子を構成する金属酸化物としては、例えば、TiO、ZnO、SnO、ITO、ZrO、MgO、CeO、Bi、Mn、Y、WO、Ta、Nb、La等を挙げることができる。これらの金属酸化物半導体微粒子は、多孔性の多孔質層を形成するのに適しており、エネルギー変換効率の向上、コストの削減を図ることができるため本発明に好適に用いられる。
(Metal oxide semiconductor fine particles)
The metal oxide semiconductor fine particles used in the present invention are not particularly limited as long as they are made of a metal oxide having semiconductor characteristics. Examples of the metal oxide constituting the metal oxide semiconductor fine particles used in the present invention include TiO 2 , ZnO, SnO 2 , ITO, ZrO 2 , MgO, CeO 2 , Bi 2 O 3 , Mn 3 O 4 , Y 2 O 3 , WO 3 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , La 2 O 3 and the like can be mentioned. These metal oxide semiconductor fine particles are suitable for forming a porous porous layer, and can be suitably used in the present invention because energy conversion efficiency can be improved and costs can be reduced.

本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子は、すべて同一の金属酸化物からなるものであってもよく、あるいは、異なる金属酸化物からなるものが2種類以上用いられていてもよい。また、本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子は、一種をコア微粒子とし、他の金属酸化物半導体微粒子により、コア微粒子を包含してシェルを形成するコアシェル構造としてもよい。
なかでも本発明においては、上記半導体酸化物微粒子としてTiOからなるものを用いることが最も好ましい。TiOは特に半導体特性に優れるからである。
The metal oxide semiconductor fine particles used in the present invention may be all made of the same metal oxide, or two or more kinds of those made of different metal oxides may be used. In addition, the metal oxide semiconductor fine particles used in the present invention may have a core-shell structure in which one type is a core fine particle and the other metal oxide semiconductor fine particles include the core fine particle to form a shell.
In particular, in the present invention, it is most preferable to use TiO 2 as the semiconductor oxide fine particles. This is because TiO 2 is particularly excellent in semiconductor characteristics.

本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子の粒径としては、多孔質層の表面積を所望の範囲内にできる程度であれば特に限定されるものではないが、通常、1nm〜10μmの範囲内が好ましく、特に10nm〜1000nmの範囲内であることが好ましい。粒径が上記範囲よりも小さいと各々の金属酸化物半導体微粒子が凝集し二次粒子を形成してしまう場合があり、また粒径が上記範囲より大きいと、多孔質層が厚膜化してしまうだけではなく、多孔質層の多孔度、すなわち比表面積が減少してしまう可能性があるからである。   The particle size of the metal oxide semiconductor fine particles used in the present invention is not particularly limited as long as the surface area of the porous layer can be within a desired range, but is usually within the range of 1 nm to 10 μm. It is preferable that it is in the range of 10 nm-1000 nm especially. If the particle size is smaller than the above range, the respective metal oxide semiconductor fine particles may aggregate to form secondary particles, and if the particle size is larger than the above range, the porous layer becomes thicker. This is because the porosity of the porous layer, that is, the specific surface area may decrease.

また本発明においては、上記金属酸化物半導体微粒子としてすべて同一の粒径のものを用いてもよく、あるいは粒径の異なる複数の金属酸化物半導体微粒子を2種類以上用いてもよい。ここで、粒径の異なる金属酸化物半導体微粒子を併用することにより、多孔質層における光散乱効果を高めることができるため、例えば、本発明の色素増感型太陽電池素子において色素増感剤による光吸収を効率的に行うことが可能となるという利点がある。   In the present invention, all the metal oxide semiconductor fine particles may have the same particle diameter, or two or more kinds of metal oxide semiconductor fine particles having different particle diameters may be used. Here, since the light scattering effect in the porous layer can be enhanced by using the metal oxide semiconductor fine particles having different particle diameters together, for example, in the dye-sensitized solar cell element of the present invention, There is an advantage that light absorption can be performed efficiently.

本発明において、粒径の異なる金属酸化物半導体微粒子を2種類以上用いる場合、異なる粒径の組み合わせとしては、例えば、10nm〜50nmの範囲内にある金属酸化物半導体微粒子と、50nm〜800nmの範囲内にある金属酸化物半導体微粒子との組み合わせを例示することができる。   In the present invention, when two or more kinds of metal oxide semiconductor fine particles having different particle diameters are used, as a combination of different particle diameters, for example, metal oxide semiconductor fine particles in a range of 10 nm to 50 nm and a range of 50 nm to 800 nm are used. The combination with the metal oxide semiconductor fine particle in the inside can be illustrated.

(色素増感剤)
本発明に用いられる色素増感剤としては、光を吸収し起電力を生じさせることが可能なものであれば特に限定はされない。このような色素増感剤としては、有機色素または金属錯体色素を挙げることができる。上記有機色素としては、アクリジン系、アゾ系、インジゴ系、キノン系、クマリン系、メロシアニン系、フェニルキサンテン系の色素が挙げられる。本発明においてはこれらの有機色素の中でも、クマリン系色素を用いることが好ましい。また、上記金属錯体色素としては、ルテニウム系色素が好ましく、特にルテニウム錯体であるルテニウムビピリジン色素およびルテニウムターピリジン色素が好ましい。このようなルテニウム錯体は、吸収する光の波長範囲が広いため、光電変換できる光の波長領域を大幅に広げることができるからである。
(Dye sensitizer)
The dye sensitizer used in the present invention is not particularly limited as long as it can absorb light and generate an electromotive force. Examples of such a dye sensitizer include organic dyes and metal complex dyes. Examples of the organic dye include acridine, azo, indigo, quinone, coumarin, merocyanine, and phenylxanthene dyes. In the present invention, among these organic dyes, a coumarin dye is preferably used. The metal complex dye is preferably a ruthenium dye, and particularly preferably a ruthenium bipyridine dye and a ruthenium terpyridine dye, which are ruthenium complexes. This is because such a ruthenium complex has a wide wavelength range of light to be absorbed, so that the wavelength range of light that can be photoelectrically converted can be greatly expanded.

(多孔質層)
本発明に用いられる多孔質層の厚みは、通常、1μm〜100μmの範囲内であることが好ましく、特に1μm〜20μmの範囲内であることが好ましい。多孔質層の厚みが上記範囲よりも厚いと、多孔質層自体の凝集破壊が起りやすく、膜抵抗となりやすくなってしまう場合があるからである。また、厚みが上記範囲よりも薄いと、本発明の色素増感型太陽電池素子において、色素増感剤の吸着量が減少し、多孔質層が光を十分に吸収できないために性能不良になる可能性があるからである。
(Porous layer)
The thickness of the porous layer used in the present invention is usually preferably in the range of 1 μm to 100 μm, and particularly preferably in the range of 1 μm to 20 μm. This is because if the thickness of the porous layer is larger than the above range, the porous layer itself tends to cause cohesive failure, which tends to cause membrane resistance. On the other hand, if the thickness is less than the above range, the dye-sensitized solar cell element of the present invention has a decreased performance because the amount of dye-sensitized agent adsorbed decreases and the porous layer cannot absorb light sufficiently. Because there is a possibility.

本発明における多孔質層は単一の層からなる構成でもよく、また複数の層が積層された構成でもよい。複数の層が積層された構成としては、例えば、多孔質層が上記第1電極層と接する酸化物半導体層と、上記酸化物半導体層上に形成され、かつ上記酸化物半導体層よりも空孔率が高い層とからなる2層構造を挙げることができる。   The porous layer in the present invention may be composed of a single layer or may be composed of a plurality of layers. As a structure in which a plurality of layers are stacked, for example, a porous layer is formed on the oxide semiconductor layer in contact with the first electrode layer, and is more porous than the oxide semiconductor layer. A two-layer structure including a layer having a high rate can be given.

(2)第1電極層
次に、本発明に用いられる第1電極層について説明する。本発明に用いられる第1電極層は、金属酸化物からなるものであり、上記多孔質層上に形成されるものである。
(2) First Electrode Layer Next, the first electrode layer used in the present invention will be described. The 1st electrode layer used for this invention consists of metal oxides, and is formed on the said porous layer.

本発明に用いられる第1電極層を構成する金属酸化物としては、所望の導電性を有するものであれば特に限定されるものではない。なかでも本発明に用いられる金属酸化物は太陽光に対して透過性を有するものであることが好ましい。これにより、本発明の色素増感型太陽電池素子において、発電効率が損なわれることを防止できるからである。   As a metal oxide which comprises the 1st electrode layer used for this invention, if it has desired electroconductivity, it will not specifically limit. Especially, it is preferable that the metal oxide used for this invention has a transmittance | permeability with respect to sunlight. Thereby, in the dye-sensitized solar cell element of the present invention, it is possible to prevent the power generation efficiency from being impaired.

このような太陽光の透過性を有する金属酸化物としては、例えば、SnO、ITO、IZO、ZnOを挙げることができる。本発明においては、これらのいずれの金属酸化物であっても好適に用いることができるが、なかでもフッ素ドープしたSnO(以下、FTOと称する。)、ITOを用いることが好ましい。FTOおよびITOは、導電性および太陽光の透過性の両方に優れているからである。 Examples of such a metal oxide having sunlight permeability include SnO 2 , ITO, IZO, and ZnO. In the present invention, any of these metal oxides can be suitably used. Among these, fluorine-doped SnO 2 (hereinafter referred to as FTO) and ITO are preferably used. This is because FTO and ITO are excellent in both conductivity and sunlight permeability.

本発明に用いられる第1電極層は、単一の層からなる構成であってもよく、また、複数の層が積層された構成であってもよい。複数の層が積層された構成としては、例えば、仕事関数が互いに異なる層を積層する態様や、互いに異なる金属酸化物からなる層を積層する態様を挙げることができる。   The first electrode layer used in the present invention may be composed of a single layer or may be composed of a plurality of layers laminated. Examples of the configuration in which a plurality of layers are stacked include a mode in which layers having different work functions are stacked and a mode in which layers made of different metal oxides are stacked.

本発明に用いられる第1電極層の厚みは、通常、5nm〜2000nmの範囲内が好ましく、特に10nm〜1000nmの範囲内であることが好ましい。厚みが上記範囲よりも厚いと、均質な第1電極層を形成することが困難となる場合があり、また、厚みが上記範囲よりも薄いと、第1電極層の導電性が不足する可能性があるからである。
なお、上記厚みは、第1電極層が複数の層が積層された構成される場合には、すべての層の厚みを合計した総厚みを指すものとする。
The thickness of the first electrode layer used in the present invention is usually preferably in the range of 5 nm to 2000 nm, and particularly preferably in the range of 10 nm to 1000 nm. If the thickness is greater than the above range, it may be difficult to form a homogeneous first electrode layer. If the thickness is less than the above range, the conductivity of the first electrode layer may be insufficient. Because there is.
In addition, the said thickness shall point out the total thickness which added the thickness of all the layers, when the 1st electrode layer is comprised by the laminated | stacked several layer.

(3)基材
次に、本発明に用いられる基材について説明する。本発明に用いられる基材としては、本発明に用いられる第1電極層、および多孔質層を支持することが可能な程度の自己支持性を有するものであれば特に限定されるものではない。
ここで、本発明に用いられる基材としては、上記「A.色素増感型太陽電池用対極基板」の項において説明した「対向基材」と、同様のものを用いることができる。
(3) Substrate Next, the substrate used in the present invention will be described. The base material used in the present invention is not particularly limited as long as it has a self-supporting property capable of supporting the first electrode layer and the porous layer used in the present invention.
Here, as the base material used in the present invention, the same material as the “opposite base material” described in the section “A. Counter electrode substrate for dye-sensitized solar cell” can be used.

(4)酸化物半導体電極
本発明に用いられる酸化物半導体電極は、少なくとも上記基材、第1電極層、および多孔質層を有するものであるが、必要に応じて他の任意の構成を有するものであってもよい。本発明に用いられる任意の構成としては、例えば、上記基材と第1電極層との間に形成され、接着性樹脂からなる接着層を挙げることができる。このような接着層が形成されていることにより、本発明に用いられる酸化物半導体電極を転写法によって作製する場合に、第1電極層と基材とを接着させ、転写を容易にさせることができる。
(4) Oxide Semiconductor Electrode The oxide semiconductor electrode used in the present invention has at least the base material, the first electrode layer, and the porous layer, but has any other configuration as necessary. It may be a thing. As an arbitrary structure used for this invention, the contact bonding layer formed between the said base material and a 1st electrode layer and consisting of adhesive resin can be mentioned, for example. By forming such an adhesive layer, when the oxide semiconductor electrode used in the present invention is manufactured by a transfer method, the first electrode layer and the substrate can be bonded to facilitate transfer. it can.

上記接着層に用いられる接着性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリスチレン、エチレン‐プロピレンゴム等のポリオレフィン、エチレン‐酢酸ビニル共重合体、エチレン‐アクリル酸共重合体、エチルセルロース、トリ酢酸セルロース等のセルロース誘導体、ポリ(メタ)アクリル酸とそのエステルとの共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のポリビニルアセタール、ポリアセタール、ポリアミド、ポリイミド、ナイロン、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等を挙げることができる。また、本発明に用いられる接着性樹脂としては、例えば、特開2006−310256号公報に記載されたものを挙げることができる。本発明においては、これらの接着性樹脂のいずれであっても好適に用いることができるが、なかでも接着性、電解液に対する耐性、光透過性及び転写性の点から、ポリオレフィン、エチレン‐酢酸ビニル共重合体、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シラン変性樹脂、または酸変性樹脂が好ましい。   Examples of the adhesive resin used in the adhesive layer include polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polystyrene, polyolefins such as ethylene-propylene rubber, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, ethyl cellulose, triethylene. Cellulose derivatives such as cellulose acetate, copolymers of poly (meth) acrylic acid and esters thereof, polyvinyl acetal such as polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, and polyvinyl butyral, polyacetal, polyamide, polyimide, nylon, polyester resin, urethane resin, An epoxy resin, a silicone resin, a fluororesin, etc. can be mentioned. Moreover, as adhesive resin used for this invention, what was described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-310256 can be mentioned, for example. In the present invention, any of these adhesive resins can be suitably used. Among them, polyolefin, ethylene-vinyl acetate are preferred from the viewpoints of adhesion, resistance to electrolyte, light transmission and transferability. A copolymer, urethane resin, epoxy resin, silane-modified resin, or acid-modified resin is preferred.

(5)酸化物半導体電極の製造方法
本発明に用いられる酸化物半導体電極は、例えば、ガラス基板上に金属酸化物からなる第1電極層を形成する第1電極層形成工程と、金属酸化物半導体微粒子を含有する多孔質層を形成する多孔質層形成工程と、により製造することができる。
ここで、上記各工程については一般的に色素増感型太陽電池素子を製造する際に用いられる方法として公知の方法を用いることができるため、ここでの説明は省略する。
(5) Manufacturing method of oxide semiconductor electrode The oxide semiconductor electrode used in the present invention includes, for example, a first electrode layer forming step of forming a first electrode layer made of a metal oxide on a glass substrate, and a metal oxide. And a porous layer forming step of forming a porous layer containing semiconductor fine particles.
Here, for each of the above steps, since a known method can be used as a method generally used for producing a dye-sensitized solar cell element, the description thereof is omitted here.

2.電解質層
次に、本発明に用いられる電解質層について説明する。本発明における電解質層は、酸化還元対を含むものである。
2. Electrolyte Layer Next, the electrolyte layer used in the present invention will be described. The electrolyte layer in the present invention includes a redox pair.

本発明における電解質層に用いられる酸化還元対としては、一般的に色素増感型太陽電池素子の電解質層に用いられているものであれば特に限定はされるものではない。なかでも本発明に用いられる酸化還元対は、ヨウ素およびヨウ化物の組合せ、臭素および臭化物の組合せであることが好ましい。   The redox couple used in the electrolyte layer in the present invention is not particularly limited as long as it is generally used in the electrolyte layer of a dye-sensitized solar cell element. Among them, the redox couple used in the present invention is preferably a combination of iodine and iodide and a combination of bromine and bromide.

上記酸化還元対として本発明に用いられるヨウ素およびヨウ化物の組合せとしては、例えば、LiI、NaI、KI、CaI等の金属ヨウ化物と、Iとの組合せを挙げることができる。
さらに、上記臭素および臭化物の組合せとしては、例えば、LiBr、NaBr、KBr、CaBr等の金属臭化物と、Brとの組合せを挙げることができる。
Examples of the combination of iodine and iodide used in the present invention as the redox couple, for example, can be cited LiI, NaI, KI, and metal iodide such as CaI 2, a combination of I 2.
Further, examples of the combination of bromine and bromide include a combination of a metal bromide such as LiBr, NaBr, KBr, and CaBr 2 and Br 2 .

本発明における電解質層には、上記酸化還元対以外のその他の化合物として、架橋剤、光重合開始剤、増粘剤、常温融解塩等の添加剤を含有していてもよい。   The electrolyte layer in the present invention may contain additives such as a crosslinking agent, a photopolymerization initiator, a thickener, and a room temperature molten salt as other compounds other than the redox couple.

電解質層は、ゲル状、固体状または液体状のいずれの形態からなる電解質層であってもよい。電解質層をゲル状とした場合には、物理ゲルと化学ゲルのいずれであってもよい。ここで、物理ゲルは物理的な相互作用で室温付近でゲル化しているものであり、化学ゲルは架橋反応などにより化学結合でゲルを形成しているものである。
また、電解質層を液体状とした場合には、例えば、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、炭酸プロピレンなどを溶媒とし、酸化還元対を含んだものや、同じくイミダゾリウム塩をカチオンとするイオン性液体を溶媒とすることができる。
The electrolyte layer may be an electrolyte layer having any form of gel, solid, or liquid. When the electrolyte layer is in a gel form, either a physical gel or a chemical gel may be used. Here, the physical gel is gelled near room temperature due to physical interaction, and the chemical gel is a gel formed by chemical bonding by a crosslinking reaction or the like.
When the electrolyte layer is in a liquid state, for example, acetonitrile, methoxyacetonitrile, propylene carbonate or the like is used as a solvent, and an ionic liquid containing a redox couple or an imidazolium salt as a cation is used as a solvent. can do.

3.色素増感型太陽電池素子
本発明の色素増感型太陽電池素子は、上記酸化物半導体電極の多孔質層等、および、上記色素増感型太陽電池用対電極基板の対向電極層等がパターニングされていることにより、一対の酸化物半導体電極および色素増感型太陽電池用対極基板の間に複数のセルが連結された構成を有するものであってもよい。このような構成を有することにより、本発明の色素増感型太陽電池素子を起電力の高いものにできるからである。
3. Dye-sensitized solar cell element In the dye-sensitized solar cell element of the present invention, the porous layer of the oxide semiconductor electrode and the counter electrode layer of the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell are patterned. By doing so, it may have a configuration in which a plurality of cells are connected between a pair of oxide semiconductor electrodes and a counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell. This is because by having such a configuration, the dye-sensitized solar cell element of the present invention can have a high electromotive force.

また、上記パターニングの形状としては、本発明の色素増感型太陽電池素子に求める起電力等により任意に決定することができるが、なかでも本発明においてはストライプ形状のパターニングとすることが最も好ましい。   Further, the patterning shape can be arbitrarily determined by the electromotive force required for the dye-sensitized solar cell element of the present invention. In particular, in the present invention, the stripe patterning is most preferable. .

4.色素増感型太陽電池素子の製造方法
次に、本発明の色素増感型太陽電池素子の製造方法の一例について説明する。本発明の色素増感型太陽電池素子は、上記酸化物半導体電極が有する多孔質層と、上記色素増感型太陽電池用対極基板が有する対向電極層との間に電解質層を形成することにより製造することができる。
4). Next, an example of a method for producing the dye-sensitized solar cell element of the present invention will be described. The dye-sensitized solar cell element of the present invention is formed by forming an electrolyte layer between the porous layer of the oxide semiconductor electrode and the counter electrode layer of the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell. Can be manufactured.

本発明において、上記電解質層を形成する方法としては、電解質層を厚み精度よく形成できる方法であれば特に限定されない。このような方法としては、上記酸化物半導体電極の多孔質層上に電解質層を形成した後、当該電解質層上に色素増感型太陽電池用対極基板を配置する方法(第1の方法)と、上記酸化物半導体電極および色素増感型太陽電池用対極基板を、多孔質層と対向電極層とが対向するように配置した後、多孔質層と対向電極層との間に電解質層を形成する方法(第2の方法)と、を挙げることができる。   In the present invention, the method for forming the electrolyte layer is not particularly limited as long as the electrolyte layer can be formed with high thickness accuracy. As such a method, after forming an electrolyte layer on the porous layer of the oxide semiconductor electrode, a method of arranging a counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell on the electrolyte layer (first method); After the oxide semiconductor electrode and the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell are arranged so that the porous layer and the counter electrode layer face each other, an electrolyte layer is formed between the porous layer and the counter electrode layer And a second method.

上記第1の方法としては、例えば、電解質層形成用組成物を上記多孔質層上に塗布し、乾燥させることにより電解質層を形成した後に、色素増感型太陽電池用対極基板を付与する塗布法を用いることができる。また、上記第2の方法としては、上記酸化物半導体電極の多孔質層と、色素増感型太陽電池用対極基板が有する対向電極層とが対向するように所定の間隙を有して配置させ、その間隙に、電解質層形成用組成物を注入することにより、電解質層を形成する注入法を用いることができる。   As the first method, for example, a coating for forming a counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell is formed after an electrolyte layer is formed by applying a composition for forming an electrolyte layer on the porous layer and drying it. Can be used. As the second method, the porous layer of the oxide semiconductor electrode and the counter electrode layer of the counter electrode substrate for the dye-sensitized solar cell are arranged with a predetermined gap so as to face each other. An injection method for forming an electrolyte layer by injecting a composition for forming an electrolyte layer into the gap can be used.

C.色素増感型太陽電池モジュール
次に、本発明の色素増感型太陽電池モジュールについて説明する。本発明の色素増感型太陽電池モジュールは、上記本発明に係る色素増感型太陽電池素子が複数個連結されてなることを特徴とするものである。
C. Next, the dye-sensitized solar cell module of the present invention will be described. The dye-sensitized solar cell module of the present invention is characterized in that a plurality of dye-sensitized solar cell elements according to the present invention are connected.

本発明によれば上記本発明に係る色素増感型太陽電池素子が用いられていることにより、発電効率が高く、意匠性に優れた色素増感型太陽電池モジュールを得ることができる。   According to the present invention, by using the dye-sensitized solar cell element according to the present invention, a dye-sensitized solar cell module having high power generation efficiency and excellent design can be obtained.

本発明において複数の色素増感型太陽電池素子が連結された態様としては、本発明の色素増感型太陽電池モジュールにより所望の起電力を得ることができる態様であれば特に限定されるものではない。このような態様としては、個々の色素増感型太陽電池素子が直列で連結された態様であってもよく、あるいは並列で連結された態様であってもよい。   The aspect in which a plurality of dye-sensitized solar cell elements are connected in the present invention is not particularly limited as long as a desired electromotive force can be obtained by the dye-sensitized solar cell module of the present invention. Absent. As such an aspect, the aspect which each dye-sensitized solar cell element was connected in series may be sufficient, or the aspect connected in parallel may be sufficient.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と、実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the technical idea described in the claims of the present invention has substantially the same configuration and exhibits the same function and effect regardless of the case. It is included in the technical scope of the invention.

以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

[実施例]
1.酸化物半導体電極の作製
第1電極層としてガラス板上にFTO膜が形成された透明導電ガラス(基材)(日本板硝子製)を用意し、酸化チタンペーストNanooxide D-SP(solaronix社製)をスクリーン印刷法にて4mm×90mmのパターンに塗布し、その後500℃で焼成し、多数の金属酸化物半導体微粒子(TiO2微粒子)によって形成された膜厚10μmの多孔質層を得た。その後、色素増感剤としてルテニウム錯体N719(dyesol製)を濃度が3×10−4mol/lとなるようにアセトニトリルとtert−ブチルアルコールの体積比1:1溶液に溶解させた色素担持用塗工液に、上述の多孔質層を室温にて20h浸漬した。次いで、色素担持用塗工液から引き上げ、多孔質層に付着した色素担持用塗工液をアセトニトリルにより洗浄後、風乾した。これにより、多孔質層を形成している酸化チタン微粒子表面に上記の増感色素が坦持された。基板サイズ10×100mmの酸化物半導体電極を得た。
[Example]
1. Preparation of oxide semiconductor electrode Prepare transparent conductive glass (base material) (manufactured by Nippon Sheet Glass) with FTO film formed on a glass plate as the first electrode layer, and prepare titanium oxide paste Nanooxide D-SP (manufactured by solaronix) A 4 mm × 90 mm pattern was applied by screen printing, and then fired at 500 ° C. to obtain a porous layer having a thickness of 10 μm formed of a large number of metal oxide semiconductor fine particles (TiO 2 fine particles). Thereafter, a dye-supporting coating in which ruthenium complex N719 (manufactured by dyesol) as a dye sensitizer is dissolved in a 1: 1 volume ratio solution of acetonitrile and tert-butyl alcohol so as to have a concentration of 3 × 10 −4 mol / l. The porous layer described above was immersed in the working solution at room temperature for 20 hours. Next, the pigment-carrying coating solution was pulled up from the pigment-carrying coating solution, washed with acetonitrile, and then air-dried. Thereby, said sensitizing dye was carry | supported on the titanium oxide fine particle surface which has formed the porous layer. An oxide semiconductor electrode having a substrate size of 10 × 100 mm was obtained.

2.色素増感型太陽電池用対極基板の作製
10×100mmの導電性ガラス基材(対向基材)上にSC-K(住友金属鉱山製)をミヤバーでdry膜厚5〜10μmになるように塗布し120℃5分乾燥を行なった後、その上からPEDOTPSS分散液(Clevios、スタルク社製)をスピンコートし、120℃で10分間加熱した。
2. Fabrication of counter electrode substrate for dye-sensitized solar cell
After applying SC-K (manufactured by Sumitomo Metal Mining) on a 10 × 100 mm conductive glass substrate (opposite substrate) with a Miya bar to a dry film thickness of 5 to 10 μm and drying at 120 ° C. for 5 minutes, On top of this, PEDOTPSS dispersion (Clevios, Starck) was spin coated and heated at 120 ° C. for 10 minutes.

3.電解質作製
0.6M ヘキシルメチルイミダゾリウムアイオダイド、0.03M I2,0.1M N−メチルベンゾイミダゾールにシリカ粒子を5wt%加え、混合することで作製した。
3. Electrolyte production
It was prepared by adding 5 wt% of silica particles to 0.6 M hexylmethylimidazolium iodide, 0.03 MI 2 , 0.1 M N-methylbenzimidazole and mixing them.

4.電解質の塗布
前記ゲル電解質をスクリーン印刷法によって、前記光電極基板の多孔質半導体電極上に5mm×91mmのパターンで塗布した。これにより電解質層を形成した。
4). Application of Electrolyte The gel electrolyte was applied in a 5 mm × 91 mm pattern on the porous semiconductor electrode of the photoelectrode substrate by screen printing. As a result, an electrolyte layer was formed.

5.色素増感型太陽電池素子の作製
前記多孔質半導体電極の外周に6mm×92mmのパターン状に、アイオノマー樹脂を主体とした熱硬化性樹脂フィルムを設置後、対極基板の触媒層面と光電極の色素坦持半導体膜面をArパージしたグローブBOX内で貼り合せることで色素増感型太陽電池素子を得た。
5. Preparation of dye-sensitized solar cell element After setting a thermosetting resin film mainly composed of ionomer resin in a 6mm x 92mm pattern on the outer periphery of the porous semiconductor electrode, the catalyst layer surface of the counter electrode substrate and the dye of the photoelectrode A dye-sensitized solar cell element was obtained by pasting the supported semiconductor film surface in an Ar purged glove box.

[比較例]
色素増感型太陽電池用電極基板を次のような方法で作製したこと以外は、全て実施例と同等の方法で色素増感型太陽電池素子を作製した。
(対極作製)
10×100mmの導電性ガラス基材上にPEDOTPSS分散液をスピンコートし、120℃で10分間加熱した。
[Comparative example]
Except that the dye-sensitized solar cell electrode substrate was produced by the following method, dye-sensitized solar cell elements were produced in the same manner as in Examples.
(Counter electrode production)
A PEDOTPSS dispersion was spin-coated on a 10 × 100 mm conductive glass substrate and heated at 120 ° C. for 10 minutes.

[評価]
得られた色素増感太陽電池を、擬似太陽光(100mW/cm、AM(AirMass)1.5)を光源として、分光感度測定器CEP-2000(分光計器)を用いて光電変換効率を求めた。また、素子の発電部以外は黒色遮光マスクを設置した。その性能評価の結果、実施例の素子性能は光電変換効率η=5%、比較例の素子性能は光電変換効率η=3.4%であった。
また、ヘイズメーター(スガ試験機)を用いて全光線透過率を測定した結果、実施例対極の全光線透過率=75%、ヘイズ率=76%、比較例対極の全光線透過率=79%、ヘイズ率=2.6%と粒子添加による透過率大幅低下は見られなかった。
[Evaluation]
The photoelectric conversion efficiency of the obtained dye-sensitized solar cell was determined using a spectral sensitivity measuring device CEP-2000 (spectrometer) using pseudo-sunlight (100 mW / cm 2 , AM (AirMass) 1.5) as a light source. Moreover, a black shading mask was installed except for the power generation part of the element. As a result of the performance evaluation, the device performance of the example was photoelectric conversion efficiency η = 5%, and the device performance of the comparative example was photoelectric conversion efficiency η = 3.4%.
Moreover, as a result of measuring the total light transmittance using a haze meter (Suga test machine), the total light transmittance of the example counter electrode = 75%, the haze ratio = 76%, the total light transmittance of the comparative example counter electrode = 79% The haze ratio was 2.6%, and no significant reduction in transmittance due to the addition of particles was observed.

1 … 対向基材
2 … 対向電極層
3 … 触媒層
10 … 色素増感型太陽電池用対極基板
20 … 酸化物半導体電極
21 … 基材
22 … 第1電極層
23 … 多孔質層
30 … 色素増感型太陽電池素子
31 … 電解質層
32 … 封止材
A … 針状透明導電粒子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Counter base material 2 ... Counter electrode layer 3 ... Catalyst layer 10 ... Counter electrode board | substrate for dye-sensitized solar cells 20 ... Oxide semiconductor electrode 21 ... Base material 22 ... 1st electrode layer 23 ... Porous layer 30 ... Dye increase Sensitive solar cell element 31 ... Electrolyte layer 32 ... Sealing material A ... Acicular transparent conductive particles

Claims (7)

対向基材と、
前記対向基材上に形成され、導電性材料からなる対向電極層と、
針状形状を有し、かつ光透過性および導電性を有する針状透明導電粒子、並びに酸化還元対に対して触媒能を示す材料を含有し、前記対向電極層上に形成された触媒層と、
を有することを特徴とする、色素増感型太陽電池用対極基板。
An opposing substrate;
A counter electrode layer formed on the counter substrate and made of a conductive material;
A needle-shaped transparent conductive particle having a needle-like shape and having light permeability and conductivity, and a catalyst layer formed on the counter electrode layer, the material including a material exhibiting catalytic ability for a redox pair; ,
A counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell, comprising:
前記針状透明導電粒子がATO、ITO、FTO、ZnO、SnOあるいはそれらの複合材料からなることを特徴とする、請求項1に記載の色素増感型太陽電池用対極基板。 The counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell according to claim 1, wherein the needle-like transparent conductive particles are made of ATO, ITO, FTO, ZnO, SnO 2 or a composite material thereof. 前記対向基材および前記対向電極層が光透過性を有することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の色素増感型太陽電池用対極基板。   The counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell according to claim 1 or 2, wherein the counter substrate and the counter electrode layer have light transmittance. 前記酸化還元対に対して触媒能を示す材料が、ポリピロール、ポリチオフェン、ポニアニリン、またはこれらの誘導体であることを特徴とする、請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載の色素増感型太陽電池電用対極基板。   The dye according to any one of claims 1 to 3, wherein the material exhibiting catalytic ability with respect to the redox couple is polypyrrole, polythiophene, ponianiline, or a derivative thereof. Sensitive solar cell power counter electrode substrate. 全光線透過率が10%以上であることを特徴とする、請求項1から請求項4までのいずれかの請求項に記載の色素増感型太陽電池用対極基板。   The counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the total light transmittance is 10% or more. 対向基材と、前記対向基材上に形成され、導電性材料からなる対向電極層と、針状形状を有し、かつ光透過性および導電性を有する針状透明導電粒子、並びに酸化還元対に対して触媒能を示す材料を含有し、前記対向電極層上に形成された触媒層と、を有する色素増感型太陽電池用対極基板、および
基材と、前記基材上に形成され、金属酸化物からなる第1電極層と、前記第1電極層上に形成され金属酸化物半導体微粒子および色素増感剤を含む多孔質層とを有する酸化物半導体電極が、前記多孔質層と前記触媒層とが対向するように配置されており、前記酸化物半導体電極と前記色素増感型太陽電池用対極基板との間に酸化還元対を含む電解質層が形成されていることを特徴とする、色素増感型太陽電池素子。
A counter substrate, a counter electrode layer formed on the counter substrate and made of a conductive material, needle-shaped transparent conductive particles having a needle shape and having light transmission and conductivity, and a redox pair A counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell, which has a catalyst layer formed on the counter electrode layer, and a base material, and is formed on the base material. An oxide semiconductor electrode comprising: a first electrode layer made of a metal oxide; and a porous layer formed on the first electrode layer and containing metal oxide semiconductor fine particles and a dye sensitizer. An electrolyte layer including an oxidation-reduction pair is formed between the oxide semiconductor electrode and the counter electrode substrate for a dye-sensitized solar cell. , Dye-sensitized solar cell element.
請求項6に記載の色素増感型太陽電池素子が複数個連結されてなることを特徴とする、色素増感型太陽電池モジュール。   A dye-sensitized solar cell module comprising a plurality of the dye-sensitized solar cell elements according to claim 6 connected to each other.
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