JP5439907B2 - 光電変換素子並びに色素増感型太陽電池の製造方法、及び色素増感型太陽電池 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の製造方法によって製造された光電変換素子を用いて製造される色素増感型太陽電池の一実施の形態の構成を示す模式部分断面図である。
本発明の色素増感型太陽電池100の光電極を構成する光電変換素子7の製造において、特に透明導電性基板6aに積層配置された酸化物半導体微粒子層3に光増感色素(色素増感剤)を担持する方法を評価するために、図1に示した構成の光電変換素子7を含む、色素増感型太陽電池100の実施例を以下のように構成した。
<光電極(色素増感太陽電池用光電変換素子)の作製>
導電性支持体を構成する透明導電性基板6aとして、透明基板1aとしてのガラス基板上にフッ素をドープした酸化錫膜( FTO膜)からなる透明導電層2aが形成された透明導電ガラスを用意した。
対電極8を構成する透明導電性基板6bとして、光電極の透明導電性基板6aと同じ、透明導電ガラスを用意した。
電解質層4に用いる電解質としては、メトキシアセトニトリルを溶媒として、0.1mol/lのヨウ化リチウム、0.05mol/lのヨウ素,0.3mol/lのジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイド,0.5mol/lのtert−ブチルピリジンを入れ、調整した。
光電変換素子7-1上のルテニウム錯体が吸収されて担持された酸化物半導体微粒子層3を4mm×4mm平方にトリミングし、対電極8の白金膜蒸着層5をこの酸化物半導体微粒子層3に対向させて、ヒートシール性、透明性、強靭性、耐摩耗性、耐低温性等に優れたアイオノマー樹脂によって、光電変換素子7-1と対電極8とを貼り合わせた。
浸漬時間を30分にした以外は、実施例1の場合と同様な製造方法で光電変換素子7-2を得、実施例1の場合と同様な製造方法で、この光電変換素子7-2を含む色素増感型太陽電池100-2を得た。
浸漬時間を5分にした以外は、実施例1の場合と同様な製造方法で光電変換素子7-3を得、実施例1の場合と同様な製造方法で、この光電変換素子7-3を含む色素増感型太陽電池100-3を得た。
<光電極(色素増感太陽電池用光電変換素子)の作製>
導電性支持体を構成する透明導電性基板6aとして、片面にITO膜が形成されたPET(Polyethylene Terephthalate:ポリエチレンテレフタラート)フィルムを用意した。
[実施例1]の場合と同様に、対電極8を構成する透明導電性基板6bとして、光電極の透明導電性基板6aと同じ、透明導電ガラスを用意した。
[実施例1]の場合と同様に、電解質層4に用いる電解質としては、メトキシアセトニトリルを溶媒として、0.1mol/lのヨウ化リチウム、0.05mol/lのヨウ素,0.3mol/lのジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイド,0.5mol/lのtert−ブチルピリジンを入れ、調整した。
[実施例1]の場合と同様に、光電変換素子7-4上のルテニウム錯体が吸収されて担持された酸化物半導体微粒子層3を4mm×4mm平方にトリミングし、対電極8の白金膜蒸着層5をこの酸化物半導体微粒子層3に対向させて、ヒートシール性、透明性、強靭性、耐摩耗性、耐低温性等に優れたアイオノマー樹脂によって、光電変換素子7-4と対電極8とを貼り合わせた。
色素溶液を超音波振動せずに、透明導電性基板6aに積層された酸化物半導体微粒子層3を静置で20時間浸漬させた以外は、実施例1の場合と同様な製造方法で光電変換素子7-5を得、実施例1の場合と同様な製造方法で、この光電変換素子7-5を含む色素増感型太陽電池100-5を得た。
色素溶液を超音波振動せずに、透明導電性基板6aに積層された酸化物半導体微粒子層3を静置で30分浸漬させた以外は、実施例1の場合と同様な製造方法で光電変換素子7-6を得、実施例1の場合と同様な製造方法で、この光電変換素子7-6を含む色素増感型太陽電池100-6を得た。
色素溶液を超音波振動せずに、透明導電性基板6aに積層された酸化物半導体微粒子層3を静置で1時間浸漬させた以外は、実施例1の場合と同様な製造方法で光電変換素子7-7を得、実施例1の場合と同様な製造方法で、この光電変換素子7-7を含む色素増感型太陽電池100-7を得た。
色素溶液を超音波振動せずに、透明導電性基板6aに積層された酸化物半導体微粒子層3を静置で5分浸漬させた以外は、実施例1の場合と同様な製造方法で光電変換素子7-8を得、実施例1の場合と同様な製造方法で、この光電変換素子7-8を含む色素増感型太陽電池100-8を得た。
色素溶液を超音波振動せずに、透明導電性基板6aに積層された酸化物半導体微粒子層3を静置で20時間浸漬させた以外は、実施例4の場合と同様な製造方法で光電変換素子7-9を得、実施例4の場合と同様な製造方法で、この光電変換素子7-9を含む色素増感型太陽電池100-9を得た。
酸化物半導体微粒子層3のインキとしてシランカップリング剤SZ−6070を添加せずに、酸化チタンペーストとしてのSolaronix社製Ti−Nanoxide D−Lのみを用いた以外は、実施例4と同様な製造方法で光電変換素子7-10を得、実施例4の場合と同様な製造方法で、この光電変換素子7-10を含む色素増感型太陽電池100-10を得た。
その上で、上述した実施例1〜4,比較例1〜6で作製した光電変換素子7-1〜7-10、及びこれら光電変換素子7-1〜7-10を光電極として含む色素増感型太陽電池100-1〜100-10それぞれを、次に述べる観点から、評価した。
上述した実施例1〜3,比較例1〜4で作製した光電変換素子7-1〜7-7それぞれの、酸化物半導体微粒子層3における色素の吸着レベルを、下記の基準で評価した。
○: 20時間静置で浸漬させた[比較例1]の光電変換素子7-5の場合と同じ視覚による色彩的濃さで、光増感色素が酸化物半導体微粒子層3に吸着している。
△: 20時間静置で浸漬させた[比較例1]の光電変換素子7-5の場合よりも、光増感色素を吸着させた酸化物半導体微粒子層3の視覚による色彩的濃さが薄い。しかし、光増感色素は、酸化物半導体微粒子層3の平面視上の大きさ全体に吸着している。
×:20時間静置で浸漬させた[比較例1]の光電変換素子7-5の場合よりも、光増感色素を吸着させた酸化物半導体微粒子層3の視覚による色彩的濃さが薄く、かつ、酸化物半導体微粒子層3の平面視上で光増感色素が吸着していない箇所がある。
実施例1,2,4、比較例1〜3で作製した光電変換素子を7-1,7-2,7-4〜7-7を用いて、上述の方法で色素増感型太陽電池100-1,100-2,100-4〜100-7を作製し、それぞれの電池性能を、短絡電流密度,開放電圧,曲線因子,変換効率といった各観点で試験評価した。
4 電解質層、 5 白金膜蒸着層、 6a,6b 透明導電性基板、
7 光線変換素子、 8 対電極、 20 回路部、 21 負荷、
100 色素増感型太陽電池
Claims (3)
- 導電性支持体の上に半導体微粒子層を積層した後、該半導体微粒子層に光増感色素を塗布して担持させる光電変換素子の製造方法であって、
前記半導体微粒子層のインキとしてシランカップリング剤が添加された半導体微粒子のペーストを前記導電性支持体の上に塗布して、前記導電性支持体の上に前記半導体微粒子層を積層し、
光増感色素の溶液を超音波振動させながら、前記導電性支持体の上に積層された前記半導体微粒子層に塗布して、前記半導体微粒子層に光増感色素を担持させる
ことを特徴とする光電変換素子の製造方法。 - 電解質層を介して互いに対向する一対の電極の一方に光電変換素子を用いた色素増感型太陽電池の製造方法であって、
前記一対の電極の一方を構成する前記光電変換素子を、
半導体微粒子層のインキとしてシランカップリング剤が添加された半導体微粒子のペーストを導電性支持体の上に塗布して、前記導電性支持体の上に前記半導体微粒子層を積層し、
光増感色素の溶液を超音波振動させながら、前記導電性支持体の上に積層された前記半導体微粒子層に塗布して、前記半導体微粒子層に光増感色素を担持させて形成した
ことを特徴とする色素増感型太陽電池の製造方法。 - 半導体微粒子層のインキとしてシランカップリング剤が添加された半導体微粒子のペーストを導電性支持体の上に塗布して、前記導電性支持体上に積層して形成された半導体微粒子層に、光増感色素の溶液を超音波振動させながら塗布して、光増感色素を担持させてなる光電変換素子と、
該光電変換素子と対向して配置された対向電極と、
前記光電変換素子と対向電極との間に介在させた電解質層と
を有することを特徴とする色素増感型太陽電池。
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