JP5699335B2 - メッシュ電極基板、有機系太陽電池素子、および有機系太陽電池素子モジュール - Google Patents
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Description
このような色素増感型太陽電池としては、上記多孔質層を多孔質二酸化チタンから構成し、色素増感剤の含有量を増加させたグレッチェルセルが代表的であり、発電効率の高い色素増感型太陽電池として広く研究の対象となっている。
しかしながら、このような金属酸化物は電気抵抗が十分に低いものではないことから、大きな集電ロスを生じるという問題点が指摘されており、大面積化するにつれ、色素増感型太陽電池の光電変換効率がより低下しやすくなってしまうという課題を有していた。
また、例えば、透明な金属酸化物や導電性高分子等の化合物を用いた場合であっても、メッシュ電極基板に意匠性を付与する観点から、さらなる研究開発が望まれている。
また一方、上記着色層または着色メッシュ導電層が呈する色彩と、上記他の構成層が呈する色彩とが異色である場合、または上記他の構成層が色彩を呈さない場合、色彩や模様等のデザイン性を付与することが可能となることから、意匠性に優れた有機系太陽電池素子とすることができる。
上述したような13以上の色差を有することにより、着色層または着色メッシュ導電層が呈する色彩と、他の構成層が呈する色彩とが異色となり、色彩や模様等のデザイン性を付与することが可能となり、意匠性に優れた有機系太陽電池素子とすることができる。
以下、これらの発明について順に説明する。
まず、本発明のメッシュ電極基板について説明する。本発明のメッシュ電極基板は、着色層を有する第1形態と、着色された導電材料がメッシュ状に形成されてなる着色メッシュ導電層を有する第2形態とに大別することができる。
以下、各形態についてそれぞれ説明する。
本発明のメッシュ電極基板の第1形態について説明する。
本発明の第1形態のメッシュ電極基板は、透明基材と、上記透明基材上に導電材料がメッシュ状に形成されてなるメッシュ導電層と、上記透明基材の上記メッシュ導電層が形成された面と反対面(観察方向)から観察する際に、上記メッシュ導電層の形成位置を平面視上隠蔽するように形成される着色層と、を有することを特徴とするものである。
また、図2(b)に例示するように、メッシュ電極基板10は、透明基板1aのみからなる透明基材1上に、メッシュ導電層2が形成され、メッシュ導電層2の透明基材1と対向する面に着色層3が、観察方向Aから観察する際に、メッシュ導電層2の形成位置を平面視上隠蔽するように形成されるものであっても良い。なお、この例において、メッシュ導電層2上に透明電極層4が形成されていても良い。
また、透明基材1は、図3(b)に例示するように、透明基板1aのみからなるものであっても良く、図3(a)に例示するように、透明基板1aと透明電極層4とからなるものであっても良い。
なお、図3において説明されていない符号については、図2と同様のものであるとする。
また一方、図4(b)に例示するように、メッシュ電極基板10は、透明基板1aと光散乱層5とからなる透明基材1上にメッシュ導電層2が形成されており、上記メッシュ導電層2上に透明電極層4が形成され、また、着色層3が、透明基材1の構成層である透明基板1aと光散乱層5との間に、メッシュ導電層2の形成位置を平面視上隠蔽するように形成されるものであっても良い。
そのため、従来メッシュ導電層が有する色彩の視認によって生じる視覚的な不具合等によって限定される恐れのあるメッシュ電極基板の使用用途の拡充を図ることが可能となる。また、色彩または模様等のデザイン性を付与することができることから、意匠性に優れたメッシュ電極基板とすることができる。
以下、各実施態様について説明する。
まず、本発明の第1形態のメッシュ電極基板の第1実施態様について説明する。
本実施態様のメッシュ電極基板は、透明基材と、上記透明基材上に導電材料がメッシュ状に形成されてなるメッシュ導電層と、上記透明基材の上記メッシュ導電層が形成された面と反対面(観察方向)から観察する際に、上記メッシュ導電層の形成位置を平面視上隠蔽するように形成される着色層と、を有することを特徴とするメッシュ電極基板であって、上記着色層が上記メッシュ導電層の上記透明基材と対向する面に形成されるメッシュ電極基板である。
以下、本実施態様のメッシュ電極基板の各構成について説明する。
まず、本実施態様に用いられる着色層について説明する。本実施態様における着色層は、観察方向から観察する際に、上記メッシュ導電層の形成位置を平面視上隠蔽するように形成されるものである。
また、例えば、本実施態様のメッシュ電極基板を色素増感型太陽電池素子等に使用する場合、着色層が呈する色彩と、他の構成層が呈する色彩とが同色であることによって、着色層の形成位置を識別しにくくすることができる。そのため、着色層が平面視上隠蔽するメッシュ導電層の形成位置を特定することを困難とすることができる。また一方、着色層が呈する色彩と、他の構成層が呈する色彩とが異色であることによって、色彩や模様等のデザイン性を付与することができ、意匠性に優れたメッシュ電極基板とすることが可能となる。
なお、本明細書における「同色」については、後述する「B.有機系太陽電池」の項に記載するため、ここでの説明は省略する。
ここで、透明基材は、透明基板のみからなるものであっても良く(図2(b)参照)、上記透明基板と光散乱層等の他の構成層とからなるものであっても良い(図2(a)参照)。本実施態様に用いられるメッシュ導電層は、透明基材上に形成されるものであるため、メッシュ導電層の透明基材と対向する面に形成される着色層が接する層は、透明基材の構成に応じて異なる層となる。
このような本実施態様における着色層の形成方法としては、メッシュ導電層上に着色層を形成できる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、透明基材上にパターン状に着色層を形成した後に、パターン状の着色層上にメッシュ導電層を形成する方法(第1形成方法)と、メッシュ導電層に用いられる導電材料を用いて連続して形成される層(以下、導電材料層と称する場合がある。)の表面上全面に着色層が積層された着色層付導電材料層を調製し、これをパターニングすることにより、メッシュ導電層と着色層とを同時にパターン状に形成する方法(第2形成方法)とを挙げることができる。なお、第2形成方法における導電材料層については、後述する「2.メッシュ導電層」の項にて詳述する。
本実施態様における着色層の形成方法としては、本実施態様のメッシュ電極基板の用途、透明基材の構成等に応じて適宜選択できるものであるが、なかでも第2形成方法を用いることが好ましい。所望の形状を有する着色層を精度良く、また容易に形成することが可能となるからである。
以下、各形成方法について説明する。
本実施態様における着色層の第1形成方法としては、透明基材上にパターン状の着色層を形成した後に、パターン状の着色層上にメッシュ導電層を形成する方法である。
また、透明基材上全面に着色層を形成した後、パターニングする方法としては、着色層を所望の形状と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く、公知のパターニング方法を用いることができ、具体的な例としては、着色層が感光性樹脂の場合、パターン状に露光して現像する方法等が挙げられる。
なお、パターン状の着色層上にメッシュ導電層を形成する方法は、後述する「2.メッシュ導電層」の項に記載するため、ここでの説明は省略する。
本実施態様における着色層の第2形成方法としては、上記着色層付導電材料層を調製し、これをパターニングすることにより、メッシュ導電層と着色層とを同時にパターン状に形成する方法である。
また、透明基材上全面に形成した着色層上全面に、導電材料層を形成する方法としては、後述する「2.メッシュ導電層」の項に記載するため、ここでの説明は省略する。
さらに、メッシュ導電層と着色層とを同時にパターン状に形成する方法としては、例えば、レジストを用いたフォトリソグラフィー法等の公知のパターニング方法を用いることができる。
また、上記2b−i方法および2b−ii方法における、着色層付導電材料層またはパターン状の着色層付導電材料層を透明基材上に貼り合わせる方法としては、着色層上または透明基材上に接着層を形成して貼り合わせる方法等が挙げられる。
なお、導電材料層を形成する方法としては、後述する「2.メッシュ導電層」の項に記載するため、ここでの説明は省略する。また、上述した導電材料層上全面に着色層を形成する方法としては、例えば、着色層の形成材料を蒸着法等で成膜する方法や、予め所望の色を呈するように着色層形成用塗工液を調製し塗布する方法等を挙げることができる。
本実施態様における着色層の形状としては、観察方向から観察する際に、メッシュ導電層の形成位置を平面視上隠蔽できるものであれば特に限定されるものではなく、着色層の形成方法に応じて適宜設定されるものであり、メッシュ導電層と同様の形状を有していても良く、メッシュ導電層の形状と異なる形状を有していても良い。
また、本実施態様における着色層がメッシュ導電層の形状と異なる形状を有する場合、少なくともメッシュ導電層の有する色彩および形成位置を平面視上隠蔽可能であり、且つ、所望の開口部の割合を維持することが可能であれば特に限定されるものではなく、任意の模様、文字、図柄等に形成することで意匠性を付与することが可能となる。
さらに、本実施態様における着色層がメッシュ導電層の形状と異なる形状を有する場合、メッシュ導電層の幅に対して着色層の幅を大きくとることが好ましい。観察方向がメッシュ電極基板の板面に対して任意の角度を有している際、または、本実施態様における着色層が上述した第1形成方法により形成される場合において位置合わせにより着色層およびメッシュ導電層の形成位置に誤差が生じる際等に、メッシュ導電層の形成位置を平面視上隠蔽できるからである。
上述したように、着色層の幅がメッシュ導電層の幅と異なる場合としては、太陽光受光面積を減少させることがないものであれば特に限定されるものではないが、なかでもメッシュ導電層の幅に対して大きくすることが好ましい。メッシュ電極基板の板面に対して任意の角度を有する方向から観察する際、または、着色層およびメッシュ導電層の形成位置にずれが生じる際等に、メッシュ導電層の形成位置を平面視上隠蔽可能となるからである。
具体的には、メッシュ導電層の幅が、着色層の幅の50%〜100%の範囲内であることが好ましく、80%〜100%の範囲内であることがより好ましく、90%〜100%の範囲内であることが特に好ましい。
上述した割合が、上記範囲より大きい場合は、メッシュ導電層の開口部上に着色層が形成されることとなり、太陽光受光面積が低下し、充分な太陽光受光量を確保することが困難となる可能性を有しており、また一方、上記範囲より小さい場合は、観察方向から観察する際に、メッシュ導電層形成位置を平面視上隠蔽することが困難となる可能性を有するからである。
また、本実施態様における着色層の形成材料としては、メッシュ導電層の有する色彩を平面視上隠蔽できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、任意の有色材料を含有可能な形成材料や、自身が有色である形成材料等が挙げられる。
このような樹脂材料としては、任意の有色材料を含有可能であり、メッシュ導電層の色彩を平面視上隠蔽可能となるように成膜できるものであれば特に限定されるものではなく、上述した着色層の形成方法等に応じて適宜選択することができ、例えば、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を挙げることができる。なかでも、光硬化性樹脂が好ましい。形状等の加工容易性に優れているからである。
このような有色材料としては、例えば、有機系有色材料、無機系有色材料等を挙げることができ、具体的には、顔料、染料等の天然色素、および合成色素等を挙げることができる。
着色層の膜厚としては、所望の機能を発揮するものであれば特に限定されるものではなく、着色層の形成位置や形成方法等に応じて適宜選択されるものであるが、通常、30nm〜100μmの範囲内であることが好ましい。なかでも50nm〜50μmの範囲内であることが好ましく、特に100nm〜20μmの範囲内であることがより好ましい。
着色層の膜厚が上記範囲に満たない場合、メッシュ導電層を隠蔽することが困難となる可能性を有する。また一方、上記範囲を超える場合、メッシュ電極基板の薄型化および軽量化が困難となる可能性がある。
続いて、本実施態様におけるメッシュ導電層について説明する。本実施態様に用いられるメッシュ導電層は、透明基材上に導電材料がメッシュ状に形成されてなるものである。
ここで、透明基材は、透明基板のみからなる単層であっても良く、上記透明基板と他の構成層とからなる複数層であっても良い。そのため、メッシュ導電層としては、透明基材が単層である場合、透明基材である透明基板上に形成され(図2(b)参照)、透明基材が複数層から形成されるものである場合、透明基材の最表面構成層上に形成されるものである(図2(a)参照)。
金属材料としては、例えば、金、白金、銀、チタン、アルミニウム、鉄、ニッケル、鉄−ニッケル合金、銅、または銅−ニッケル合金、ニオブ、タングステン、タンタル、クロム、ステンレス系合金等を挙げることができる。
なお、メッシュ導電層が、ヨウ素を含有する酸化還元対に対して耐性を有するか否かについては、ヨウ素を含む電解質溶液に500時間浸漬させ、重量変化を測定することにより評価することができる。この場合、メッシュ導電層が腐食した場合には、メッシュ導電層が溶解(イオン化)し、重量が減少することを示す。
メッシュ導電層の厚みが上記範囲より薄い場合、メッシュ導電層の電気抵抗が大きくなりすぎてしまい、実質的にメッシュ導電層が電極として機能しなくなる可能性を有するからである。また一方、上記範囲より厚い場合、メッシュ導電層を形成する導電材料の種類によっては、製造効率が低下し、製造コストが高くなる可能性を有するからである。
開口部の比率が上記範囲に満たない場合、例えば、本実施態様のメッシュ電極基板を用いて作製された色素増感型太陽電池素子において、メッシュ電極基板側から太陽光を充分に受光することが困難となる場合があり、発電効率が低下する可能性があるからである。また一方、上記範囲を超える場合は、メッシュ導電層が電極としての機能を発揮することが困難となる可能性を有するからである。
ここで、上記開口幅とは、メッシュ電極基板上に形成された個々の開口部において、最も幅が広い場所の距離を示すものである。
また、形成したメッシュ状の導電層を透明基材に貼り合わせる方法としては、メッシュ状の導電層上または透明基材上に接着層を形成し貼り合わせる方法等を挙げることができる。
また、より厚みの大きいメッシュ導電層を形成することが必要な場合には、予め別途調製した導電材料層を、接着層等を介して貼合する方法等を用いることができる。
さらに、上述した導電材料層に開口部を形成して所望の形状を有するメッシュ導電層とする方法としては、例えば、ドライエッチングやウエットエッチング等を挙げることができる。
次に、本実施態様に用いられる透明基材について説明する。本実施態様に用いられる透明基材は、透明性を有しており、本実施態様のメッシュ電極基板の各構成層を支持することができる程度の自己支持性を有するものである。
以下、透明基材の各構成について説明する。
本実施態様に用いられる透明基板について説明する。本実施態様に用いられる透明基板は、透明性を有するものであれば特に限定されるものではない。
また、上記透明性としては、例えば、本実施態様のメッシュ電極基板が有機系太陽電池等に用いられる際に、太陽光を透過し太陽電池内の有機層において充分に光電変換を行うことが可能となる程度の透明性を有しているものであれば特に限定されるものではないが、全光線透過率80%以上であることが好ましい。
なお、上記全光線透過率は、JIS K7361−1:1997に準拠した測定方法により測定した値を用いることができる。
このような樹脂材料としては、例えば、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート(PEN)等)、ポリアミド(ナイロン−6、ナイロン−66等)、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリカーボネート等、あるいはこれらの高分子の共重合体からなる材料を用いることができる。
本実施態様における透明基材に用いられる他の構成層としては、透明基材全体の透明性を著しく低下させないものであれば特に限定されるものではなく、本実施態様のメッシュ電極基板の用途等に応じて適宜選択されるものである。例えば、透明電極層、接着層、光散乱層等が挙げられる。
以下、各構成層について説明する。
本実施態様に用いられる透明電極層について説明する。本実施態様における透明基材は、透明電極層を有するものであっても良い。導電性に優れたメッシュ電極基板とすることが可能となる。
また、透明電極層は、導電性向上の観点から、メッシュ導電層と接触する位置、具体的には透明基材の最表面に形成されることが好ましい。
また、上記金属酸化物としては、例えば、SnO2、ZnO、酸化インジウムにスズを添加した化合物(ITO)、フッ素ドープしたSnO2(以下、FTOと称する。)、酸化インジウムに酸化亜鉛を添加した化合物(IZO)等を挙げることができる。
これらの材料は、単独で使用しても良いし、2種類以上を混合して用いても良い。
なお、上記厚みは、透明電極層が複数の層から構成される場合には、構成するすべての層の厚みを合計した総厚みを示すものである。
本実施態様に用いられる接着層としては、所望の密着性を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、樹脂材料等が挙げられ、具体的には、アイオノマー樹脂(ハイミラン、三井デュポンポリケミカル社製)等が挙げられる。
このような接着層は、例えば、最表面に形成され、着色層が形成されたメッシュ電極層を接着するために用いられる。
本実施態様に用いられる光散乱層としては、透明基材側から受光する太陽光を散乱させ、入射光の進路方向を変更させることによって、本実施態様のメッシュ電極基板の透過光量を増加させる機能を有するものである。
光散乱層に用いられる光散乱材料としては、入射光の進路方向を変化させ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く、一般に用いられるものであれば使用することが可能である。
本実施態様に用いられる透明基材としては、本実施態様のメッシュ電極基板の用途等に応じて、上述した透明電極層、接着層、光散乱層以外の構成層を有していても良く、例えば、水蒸気バリア層等が挙げられる。
本実施態様のメッシュ電極基板は、上述した着色層、メッシュ導電層、および透明基材を有するものであれば特に限定されるものではなく、本実施態様のメッシュ電極基板の用途等に応じて他の構成を有していても良い。例えば、透明電極層、バリア層、接着層、光散乱層等が挙げられる。
続いて、本発明の第1形態のメッシュ電極基板の第2実施態様について説明する。
本実施態様のメッシュ電極基板は、透明基材と、上記透明基材上に導電材料がメッシュ状に形成されてなるメッシュ導電層と、観察方向から観察する際に、上記メッシュ導電層の形成位置を平面視上隠蔽するように形成される着色層と、を有することを特徴とするメッシュ電極基板であって、上記着色層が透明基材のメッシュ導電層が形成された面と反対面上に形成されるメッシュ電極基板である。
以下、本実施態様のメッシュ電極基板の各構成について説明する。
本実施態様に用いられる着色層について説明する。本実施態様における着色層は、観察方向から観察する際に、上記メッシュ導電層の形成位置を平面視上隠蔽するように形成されるものであり、且つ、上記着色層が、透明基材のメッシュ導電層が形成された面と反対面上に形成されるものである。
本実施態様における着色層の形成方法としては、透明基材のメッシュ導電層が形成された面と反対面上に形成出来る方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、上述した第1実施態様の第1形成方法を好適に用いることができる。
本実施態様における着色層の形状、幅、着色層およびメッシュ導電層の有する幅の差としては、上述した第1実施態様に記載したものと同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
また、本実施態様における着色層の形成材料としては、着色層の形成方法等に応じて適宜選択されるものであり、本実施態様においては、上述した第1形成方法を用いることができることから、例えば、任意の色素を含有可能な形成材料、自身が有色である形成材料等が挙げられる。
なお、任意の色素を含有可能な形成材料および自身が有色である形成材料については、上記第1実施態様の項に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
本実施態様における着色層の有する膜厚および呈する色彩としては、上述した第1実施態様と同様のものとすることができるため、ここでの説明は省略する。
続いて、本実施態様におけるメッシュ導電層について説明する。本実施態様に用いられるメッシュ導電層は、第1実施態様と同様に、透明基材上に導電材料がメッシュ状に形成されてなるものである。
ここで、透明基材は、上述した第1実施態様と同様に、透明基板のみからなる単層であっても良く、上記透明基板と他の構成層とからなる複数層であっても良いため、メッシュ導電層の形成位置としては、透明基材が単層である場合、透明基材である透明基板上に形成され(図3(b)参照)、透明基材が複数層から形成されるものである場合、透明基材の最表面構成層上に形成されるものである(図3(a)参照)。
次に、本実施態様に用いられる透明基材について説明する。本実施態様に用いられる透明基材は、透明性を有しており、本実施態様のメッシュ電極基板の各構成層を支持することができる程度の自己支持性を有するものである。
以下、透明基材の各構成について説明する。
本実施態様に用いられる透明基板について説明する。本実施態様に用いられる透明基板は、透明性を有するものであれば特に限定されるものではなく、上記透明性としては第1実施態様の全光線透過率と同様とすることができる。ここで、全光線透過率およびその測定方法としては、上述した第1実施態様と同様であるため、ここでの説明は省略する。
本実施態様における透明基材に用いられる他の構成層としては、透明基材全体の透明性を著しく低下させないものであれば特に限定されるものではなく、本実施態様のメッシュ電極基板の用途等に応じて適宜選択されるものである。例えば、透明電極層、接着層、光散乱層等が挙げられるが、各構成層としては、上記「I.第1実施態様のメッシュ電極基板」の項に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
本実施態様のメッシュ電極基板は、第1実施態様と同様に、上述した着色層、メッシュ導電層、および透明基材を有するものであれば特に限定されるものではなく、メッシュ電極基板の用途に応じて他の構成を有していても良い。例えば、透明電極層、バリア層、接着層、光散乱層等が挙げられる。
続いて、本発明の第1形態のメッシュ電極基板の第3実施態様について説明する。
本実施態様のメッシュ電極基板は、透明基材と、上記透明基材上に導電材料がメッシュ状に形成されてなるメッシュ導電層と、観察方向から観察する際に、上記メッシュ導電層の形成位置を平面視上隠蔽するように形成される着色層と、を有することを特徴とするメッシュ電極基板であって、透明基材が透明基板と他の構成層とからなる複数層である場合に、透明基材の透明基板および任意の構成層間に形成されるメッシュ電極基板である。
以下、本実施態様のメッシュ電極基板の各構成について説明する。
本実施態様に用いられる着色層について説明する。本実施態様における着色層は、観察方向から観察する際に、上記メッシュ導電層の形成位置を平面視上隠蔽するように形成されるものであり、且つ、透明基材が透明基板と他の構成層とからなる複数層である場合に、透明基材の透明基板および任意の構成層間に形成されるものである。
本実施態様における着色層の形成方法としては、透明基材が透明基板と他の構成層とからなる複数層である場合に、透明基材の透明基板および任意の構成層間に形成出来る方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、上記第1実施態様における第1形成方法を好適に用いることができる。
本実施態様における着色層の形状、幅、着色層およびメッシュ導電層の有する幅の差としては、上述した第1実施態様と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
また、本実施態様における着色層の形成材料としては、着色層の形成方法等に応じて適宜選択されるものであり、本実施態様においては、上述した第1実施態様における第1形成方法を用いることができることから、例えば、任意の色素を含有可能な形成材料、自身が有色である形成材料等が挙げられる。
本実施態様における着色層の有する膜厚および着色層の呈する色彩としては、上記「I.第1実施態様のメッシュ電極基板」の項に記載したものと同様のものとすることができるため、ここでの説明は省略する。
続いて、本実施態様におけるメッシュ導電層について説明する。本実施態様に用いられるメッシュ導電層は、透明基材上に導電材料がメッシュ状に形成されてなるものである。
ここで、本実施態様における透明基材は、上記透明基板と他の構成層とからなる複数層であるため、メッシュ導電層の形成位置としては、透明基材の最表面構成層上に形成されるものである(図4(a)、(b)参照)。
次に、本実施態様に用いられる透明基材について説明する。本実施態様に用いられる透明基材は、透明性を有しており、本実施態様のメッシュ電極基板の各構成層を支持することができる程度の自己支持性を有するものである。
また、本実施態様における透明基材としては、透明基板と他の構成層とからなるものである(図4(a)、(b)参照)。
以下、透明基材の各構成について説明する。
本実施態様に用いられる透明基板について説明する。本実施態様に用いられる透明基板は、透明性を有するものであれば特に限定されるものではなく、上記透明性としては第1実施態様の全光線透過率と同様とすることができる。ここで、全光線透過率およびその測定方法としては、上述した第1実施態様と同様であるため、ここでの説明は省略する。
本実施態様における透明基材に用いられる他の構成層としては、透明基材全体の透明性を著しく低下させないものであれば特に限定されるものではなく、本実施態様のメッシュ電極基板の用途等に応じて適宜選択されるものである。例えば、透明電極層、接着層、光散乱層等が挙げられるが、各構成層としては、上記「I.第1実施態様のメッシュ電極基板」の項に記載したものと同様のものを用いることができるため、ここでの説明は省略する。
本実施態様のメッシュ電極基板は、第1実施態様と同様に、上述した着色層、メッシュ導電層、および透明基材を有するものであれば特に限定されるものではなく、メッシュ電極基板の用途に応じて他の構成を有していても良い。例えば、透明電極層、バリア層、接着層、光散乱層等が挙げられる。
次に、本発明の第2形態のメッシュ電極基板について説明する。本発明の第2形態のメッシュ電極基板は、透明基材と、上記透明基材上に着色された導電材料がメッシュ状に形成されてなる着色メッシュ導電層と、を有することを特徴とするものである。
以下、第2形態のメッシュ電極基板の各構成について説明する。
本形態のメッシュ電極基板に用いられる着色メッシュ導電層は、着色された導電材料がメッシュ状に形成されてなるものである。
次に、第2形態のメッシュ電極基板に用いられる透明基材について説明する。本形態のメッシュ電極基板に用いられる透明基材は、透明性を有しており、本形態のメッシュ電極基板の各構成層を支持することができる程度の自己支持性を有するものである。
なお、透明基材の各構成層については、上述した第1形態のメッシュ電極基板と同様のものを用いることができるため、ここでの説明は省略する。
本形態のメッシュ電極基板は、上述した着色メッシュ導電層および透明基材を有するものであれば特に限定されるものではなく、メッシュ電極基板の用途等に応じて他の構成を有しても良い。例えば、透明電極層、バリア層、接着層、光散乱層等を挙げることができる。
本発明の有機系太陽電池素子について説明する。本発明の有機系太陽電池素子は、上記本発明に係るメッシュ電極基板を有することを特徴とするものである。
ここで、本発明の有機系太陽電池素子としては、光電変換機能を有する部位に有機物が用いられているものであれば特に限定されるものではないが、例えば、色素増感型太陽電池素子と有機薄膜型太陽電池素子とを挙げることができる。
以下、各有機系太陽電池素子について説明する。
まず、本発明の色素増感型太陽電池素子について説明する。本発明の色素増感型太陽電池素子は、上述したメッシュ電極基板を有することを特徴とするものである。
具体的には、本発明の色素増感型太陽電池素子は、上述したメッシュ電極基板と、上記メッシュ電極基板の上記メッシュ導電層と対向する位置に配置され、対極としての機能を有する色素増感型太陽電池用電極基板と、上記メッシュ電極基板上、または上記色素増感型太陽電池用電極基板上に形成され、色素増感剤が担持された金属酸化物半導体微粒子を含有する多孔質層と、上記メッシュ電極基板および上記色素増感型太陽電池用電極基板の間に形成され、酸化還元対を含有する電解質層とを有するものとすることができる。
ここで、本発明の色素増感型太陽電池素子に用いられる上記メッシュ電極基板以外の構成としては、通常、色素増感型太陽電池素子に用いられる構成部材を用いることができる。
このような本発明の色素増感型太陽電池素子としては、上記多孔質層の形成位置が上記メッシュ電極基板上、または上記色素増感型太陽電池用電極基板上のいずれであるかによって、2態様に分けることができる。
なお、メッシュ電極基板10の各構成および観察方向Aについては、上記「A.メッシュ電極基板」の項に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
なお、メッシュ電極基板10の各構成および観察方向Aについては、上記「A.メッシュ電極基板」の項に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
なお、本発明の色素増感型太陽電池素子が上述した第1形態のメッシュ電極基板を有する場合、上記第1形態のメッシュ電極基板においては、着色層は必須の構成となっており、また着色層はメッシュ導電層の色彩を隠蔽可能な色を呈するものであるが、説明の便宜上、図8(a)において着色層を有していない例についても例示し、対比説明するものである。
これに対し、図8(b)に例示する色素増感型太陽電池素子20は、着色層3が形成されており、着色層3が呈する色彩と多孔質層11が呈する色彩とが同色であるので、着色層3を視認することが困難となり、着色層3およびメッシュ導電層2の形成位置を特定できないようにすることができる。
また、図8(c)に例示する色素増感型太陽電池素子20は、着色層3または着色メッシュ導電層6が呈する色彩と多孔質層11が呈する色彩とが異色であるものである。この例においては、着色層3または着色メッシュ導電層6をより効果的に認識させることができることから、模様や色彩等のデザイン性を付与することができ、色素増感型太陽電池素子20の意匠性を向上させることができる。
また、上記メッシュ電極基板における着色層が呈する色彩と、他の構成層が呈する色彩とを同色とすることによって、着色層の形成位置を特定しにくくすることができる。そのため、着色層が隠蔽するメッシュ導電層の形成位置を特定することが困難な色素増感型太陽電池素子とすることができる。
また一方、上記着色層が呈する色彩と上記他の構成層が呈する色彩とを異色とすることによって、色彩や模様等のデザイン性を付与することが可能となることから、意匠性に優れた色素増感型太陽電池素子とすることができる。
さらに、本発明によれば、上述した第2形態のメッシュ電極基板が用いられる場合、優れた意匠性を付与することができる。
これにより、上述した第1形態と同様に、上記着色メッシュ導電層が呈する色彩と、上記他の構成層が呈する色彩とが異色である場合、または上記他の構成層が色彩を呈さない場合、色彩や模様等のデザイン性を付与することが可能となり、意匠性に優れた色素増感型太陽電池素子とすることができる。
以下、本発明の色素増感型太陽電池素子の各構成について説明する。
本発明に用いられるメッシュ電極基板について説明する。本発明におけるメッシュ電極基板は、上記本発明に係るものである。したがって、本発明に用いられるメッシュ電極基板の構成等については、上記「A.メッシュ電極基板」の項に記載のしたものと同様であるため、ここでの記載は省略する。
また一方、上述した着色層が呈する色彩と他の構成層が呈する色彩とが異色である、すなわち同色でない場合、本発明の色素増感型太陽電池素子を観察方向から観察する際に、着色層をより効果的に認識させることが可能となるため、色彩や模様等のデザイン性を付与することができ、意匠性に優れた色素増感型太陽電池素子とすることができる。
なお、上述した「他の構成層」としては、本発明の色素増感型太陽電池素子の構成層であれば特に限定されるものではなく、例えば、多孔質層等を挙げることができる。
色差が上記範囲より大きい場合、着色層の呈する色彩と他の構成層の呈する色彩とが異色であると判別される恐れがあり、着色層が視認されやすくなる可能性を有するからである。
なお、異色とは、上記着色層または上記着色メッシュ導電層の呈する色彩と他の構成層の呈する色彩との色差が、上述した同色の色差範囲外となるものであれば特に限定されるものではないが、着色層または上記着色メッシュ導電層と他の構成層との判別容易性向上の観点から、通常、13以上となることが好ましく、20以上となることがより好ましく、25以上となることが特に好ましい。
ここで、L*、a*、およびb*は1976年に国際照明委員会(略称CIE)により勧告され、JIS Z8729でも規定されたL*a*b*表色系の値である。
本発明に用いられる色素増感型太陽電池用電極基板は、上述したメッシュ電極基板のメッシュ導電層と対向するように配置されるものであり、本発明の色素増感型太陽電池素子において、上記メッシュ電極基板に対向する対極として機能するものである。このような色素増感型太陽電池用電極基板としては、上述したメッシュ電極基板が太陽光を透過することが可能であることから、透明性を有するものであっても良く、有していないものであっても良い。
このような金属電極基材としては、金属材料からなる金属層のみから構成されるものであっても良く、あるいは任意の基材上に電極層が形成された構成を有するものであっても良いが、特に金属層のみから構成されるもの(例えば、金属箔等)であることが好ましい。金属層は金属材料からなるため耐熱性に優れており、多孔質層形成時に焼成することができるからである。
また、金属層の厚みとしては、特に限定されるものではなく、通常、5μm〜1000μmの範囲内であることが好ましい。なかでも、10μm〜500μmの範囲内であることが好ましく、特に20μm〜200μmの範囲内であることがより好ましい。
本発明に用いられる多孔質層は、色素増感剤が担持された金属酸化物半導体微粒子を含むものである。また、上述したように、上記多孔質層は上記メッシュ電極基板上、または上記色素増感型太陽電池用電極基板上のいずれか一方に形成されるものである。
以下、多孔質層の構成について説明する。
本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子としては、半導体特性を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、TiO2,ZnO,SnO2、ITO、ZrO2、SiO2、MgO、Al2O3、CeO2、Bi2O3、Mn3O4、Y2O3、WO3、Ta2O5、Nb2O5、La2O3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、多孔性の多孔質層形成に適しており、エネルギー変換効率の向上、製造コストの削減を図ることができる。なかでも、本発明においては、上記金属酸化物半導体微粒子としてTiO2からなるものを用いることが好ましい。特に半導体特性に優れるからである。
粒径が上記範囲より小さい場合、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恐れがある。また粒径が上記範囲より大きい場合、多孔質層が厚膜化してしまう恐れがあり、さらに多孔度、すなわち比表面積が減少してしまうため、多孔質層形成時に充分な色素増感剤を担持することができず、光電変換を充分に行うことができない可能性があるからである。
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されるものではない。このような色素増感剤としては、例えば、有機色素または金属錯体色素を用いることができる。
ここで、有機色素としては、例えば、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、インドリン系、スクアリウム系、カルバゾール系等の色素が挙げられる。本発明においては、特にインドリン系の色素およびカルバゾール系の色素が好適に用いられる。
また、金属錯体色素としては、例えばルテニウム系色素が好適に用いられ、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適に用いられる。このような色素増感剤は、吸収できる光の波長範囲が広いため、金属酸化物半導体微粒子に担持させることにより、光電変換可能な光の波長領域を大幅に拡げることが可能であるからである。
上記多孔質層としては、上述した金属酸化物半導体微粒子および色素増感剤以外に任意の成分が含有されていても良い。このような任意の成分としては、例えば、樹脂材料を挙げることができる。上記多孔質層に樹脂材料が含有されることにより、多孔質層の脆性を改善することができるからである。
このような樹脂材料としては、ポリビニルピロリドン、エチルセルロース、カプロラクタン等を挙げることができる。
上記多孔質層の厚みとしては、通常、1μm〜100μmの範囲内であることが好ましく、なかでも3μm〜30μmの範囲内であることが好ましい。
このような方法としては、例えば、上述した金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層形成用塗工液を塗布し、焼成することで多孔質層形成用層を形成した後、色素増感剤を含有する色素増感剤溶液内に浸漬し、乾燥させることにより形成する方法等が挙げられる。
なお、多孔質層形成用層を焼成することにより、多孔質層形成用塗工液内に含有される金属酸化物半導体微粒子間の結合性が高まり、強度に優れた多孔質層とすることができる等の利点を有する。
本発明に用いられる電解質層は、酸化還元対を含有するものである。
上記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として用いられるものであれば特に限定されるものではない。なかでも、ヨウ素の酸化還元対、または臭素の酸化還元対が好適に用いられる。
具体的に、ヨウ素の酸化還元対としては、ヨウ素とヨウ化物との組み合わせを挙げることができ、具体的なヨウ化物としては、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化カルシウム、TPAI(テトラプロピルアンモニウムヨージド)、および後述するヨウ化物系イオン性液体等が挙げられる。
また、臭素の酸化還元対としては、臭素と臭化物との組み合わせを挙げることができ、具体的な臭化物としては、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化カルシウム等が挙げられる。
このような電解質層の膜厚として、例えば、固体電解質層の場合、0.5μm〜100μmの範囲内であることが好ましく、特に2μm〜50μmの範囲内であることが好ましい。
このような形成方法としては、例えば、酸化還元対を含有する電解質液と固化剤となる樹脂溶液とからなる樹脂電解質溶液を調製し、塗布、乾燥して固体電解質層を形成する方法等が挙げられる。
本発明の色素増感型太陽電池素子としては、本発明の色素増感型太陽電池素子の用途等に応じて、上述したメッシュ電極基板、色素増感型太陽電池用電極基板、多孔質層、電解質層以外の構成を有していても良い。
このような色素増感型太陽電池素子モジュールとしては、後述する「C.有機系太陽電池素子モジュール」の項に記載するため、ここでの説明は省略する。
次に、本発明の有機薄膜型太陽電池素子について説明する。本発明の有機薄膜型太陽電池素子は、上述したメッシュ電極基板を有するものである。
具体的には、本発明の有機薄膜型太陽電池素子は、上述したメッシュ電極基板と、上記メッシュ電極基板の上記メッシュ導電層が形成された側に配置され、対極としての機能を有する有機薄膜型太陽電池用電極基板と、上記メッシュ電極基板および上記有機薄膜型太陽電池用電極基板に挟持される光電変換層と、を有するものである。
ここで、本発明に係るメッシュ電極基板以外の構成については、一般的な有機薄膜型太陽電池素子に使用されるものを用いることができる。
ここで、メッシュ電極基板10の各構成および観察方向Aについては、上記「A.メッシュ電極基板」の項に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
また、本発明の有機薄膜型太陽電池素子のうち、メッシュ電極基板以外の任意の構成層(他の構成層)が色彩を呈しており、上記メッシュ電極基板における着色層が呈する色彩と、上記他の構成層が呈する色彩とが同色である場合、観察方向から観察する際に、着色層が視認されにくい有機薄膜型太陽電池素子とすることができる。そのため、観察方向から観察する際に、着色層が平面視上隠蔽するメッシュ導電層の形成位置を特定することが困難な有機薄膜型太陽電池素子とすることができる。
また一方、上記着色層が呈する色彩と、上記他の構成層が呈する色彩とが異色である場合、または、上記他の構成層が呈色しない場合、観察方向から観察する際に、着色層をより効果的に認識することができる有機薄膜型太陽電池素子とすることができる。そのため、色彩や模様等のデザイン性を付与することが可能となることから、意匠性に優れた有機薄膜型太陽電池素子とすることができる。
以下、各構成層について説明する。
本発明に用いられるメッシュ電極基板について説明する。本発明におけるメッシュ電極基板は、上記本発明に係るものである。したがって、本発明に用いられるメッシュ電極基板の構成等については、上記「A.メッシュ電極基板」の項に記載のしたものと同様であるため、ここでの記載は省略する。
なお、上記メッシュ電極基板における着色層または着色メッシュ導電層が呈する色彩および他の構成層が呈する色彩が同色または異色となる態様については、上述した色素増感型太陽電池素子と同様となるため、ここでの説明は省略する。
次に、本発明に用いられる有機薄膜型太陽電池用電極基板について説明する。本発明における有機薄膜型太陽電池用電極基板は、上述したように、上記メッシュ電極基板の上記メッシュ導電層と対向する位置に配置され、対極としての機能を有するものである。
このような有機薄膜型太陽電池用電極基板としては、一般的に対向電極層と基板とから構成されるものであるが、本発明の有機薄膜型太陽電池素子の用途等に応じて、上述した対向電極層および基板以外の構成を有するものであっても良い。
以下、有機薄膜型太陽電池用電極基板の各構成について説明する。
本発明における有機薄膜型太陽電池用電極基板に用いられる対向電極層としては、電極としての機能を有するものであれば特に限定されるものではなく、上述したメッシュ電極基板に用いられる電極層に対する仕事関数の大小に応じて適宜選択することができる。
上記対向電極層が透明性を有するものである場合、上記「A.メッシュ電極基板」の項に記載した透明電極層に用いられる材料と同様のものを用いることができることから、ここでの説明は省略する。
また、上記対向電極層が透明性を有していないものである場合、所望の機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、金属層からなる金属電極層等を好適に用いることができる。
本発明における対向電極層の膜厚が上記範囲より薄い場合、対向電極層のシート抵抗が大きくなりすぎるため、発生した電荷を充分に外部回路へ伝達できない可能性があり、また一方、上記範囲より厚い場合、全光線透過率が低下し、光電変換効率を低下させる可能性を有するからである。
続いて、本発明における有機薄膜型太陽電池用電極基板に用いられる基板について説明する。本発明に用いられる基板は、上述した対向電極層を支持するものである。
このような基板としては、上述した対向電極層を表面上に形成できるものであれば特に限定されるものではなく、また対向電極層と同様に、透明性を有するものであっても良く、有していないものであっても良い。
また、本発明に用いられる基板が透明性を有していないものである場合、上述した対向電極層を支持できるものであれば特に限定されるものではなく、一般的な基板として用いられるものを用いることができる。
本発明に用いられる有機薄膜型太陽電池用電極基板としては、上述した本発明のメッシュ電極基板を用いても良い。
次に、本発明における光電変換層について説明する。本発明に用いられる光電変換層は、上述したメッシュ電極基板および有機薄膜型太陽電池用電極基板に挟持されるものである。
なお、光電変換層とは、一般的に有機薄膜型太陽電池素子の電荷分離に寄与し、生じた電子および正孔を各々反対方向の電極に向かって輸送する機能を有する部材をいう。
以下、各態様について説明する。
本発明における光電変換層の第1態様は、電子受容性および電子供与性の両機能を有する単一の層であり、電子受容性材料および電子供与性材料を含有するものである。本態様の光電変換層では、光電変換層内で形成されるpn接合を利用して電荷分離が生じるため、単独で光電変換層として機能する。
ここで、導電性高分子材料とは、いわゆるπ共役高分子材料であり、炭素−炭素またはヘテロ原子を含む二重結合または三重結合が、単結合と交互に連なったπ共役系から構成されており、半導体的性質を示すものである。上記導電性高分子材料は、高分子主鎖内にπ共役が発達しているため主鎖方向への電荷輸送が基本的に有利である。
なお、例えばフェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体(Poly[1,4−phenyleneethynylene−1,4−(2,5−dioctadodecyloxyphenylene)−1,4−phenyleneethene−1,2−diyl−1,4−(2,5−dioctadodecyloxyphenylene)ethene−1,2−diyl])の合成方法については、Macromolecules, 35, 3825 (2002) や、Mcromol. Chem. Phys., 202, 2712 (2001) に詳しい。
また、上記電子受容性化合物がドープされる電子供与性の導電性高分子材料としては、上述した電子供与性の導電性高分子材料を挙げることができる。ドープされる電子受容性化合物としては、例えば、FeCl3(III)、AlCl3、AlBr3、AsF6やハロゲン化合物のようなルイス酸を用いることができる。なお、ルイス酸は電子受容体として作用する。
上記膜厚が上記範囲より厚い場合、光電変換層における体積抵抗が高くなる可能性があるからである。一方、上記膜厚が上記範囲より薄い場合、光を充分に吸収できない可能性があるからである。
中でも、光電変換層形成用塗工液の塗布方法は、主に塗布量に応じて厚みを調整することが可能である方法であることが好ましい。主に塗布量に応じて厚みを調整することが可能な方法としては、例えば、ダイコート法、ビードコート法、バーコート法、グラビアコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法等の印刷法を挙げることができる。印刷法は有機薄膜太陽電池素子の大面積化を図るために好適である。
乾燥処理の方法としては、例えば、加熱乾燥、送風乾燥、真空乾燥、赤外線加熱乾燥等、一般的な乾燥方法を用いることができる。
次に、本発明における光電変換層の第2態様について説明する。本態様の光電変換層は、電子受容性の機能を有する電子受容性層尾電子供与性の機能を有する電子供与性層とが積層されたものである。
以下、電子受容性層および電子供与性層について説明する。
本態様に用いられる電子受容性層は、電子受容性の機能を有するものであり、電子受容性材料を含有するものである。
本態様に用いられる電子供与性層は、電子供与性の機能を有するものであり、電子供与性材料を含有するものである。
本発明の有機薄膜型太陽電池素子としては、上述したメッシュ電極基板、有機薄膜型太陽電池用電極基板、および光電変換層を有するものであれば、本発明の有機薄膜型太陽電池素子の機能に応じて、任意の構成層を有していても良い。例えば、正孔取出層、電子取出層等が挙げられる。
以下、各構成層について説明する。
本発明においては、正孔取出層が、上述した光電変換層と、メッシュ電極基板または有機薄膜型太陽電池用電極基板のうち仕事関数がより高い電極、すなわち正孔取出電極、を有する電極基板との間に形成されていても良い。光電変換層から正孔取出電極への正孔取出効率が高められることから、光電変換効率を向上させることができるからである。
本発明においては、電子取出層が、上述した光電変換層と、メッシュ電極基板または有機薄膜型太陽電池用電極基板のうち仕事関数がより低い電極層、すなわち電子取出電極を有する電極基板との間に形成されていても良い。光電変換層から電子取出電極への電子取出効率が高められることから、光電変換効率を向上させることができるからである。
本発明の有機薄膜型太陽電池素子は、上述した構成層以外にも必要に応じて、保護シート、充填材層、バリア層、保護ハードコート層、強度支持層、防汚層、高光反射層、光封じ込め層、封止材層等の機能層を有していても良い。また、層構成に応じて、各機能層間に接着層が形成されていてもよい。
なお、これらの各層については、特開2007−73717号公報等に記載のものと同様とすることができる。
本発明の有機薄膜型太陽電池素子は、上述した色素増感型太陽電池素子と同様に、モジュール化されているものであっても良い。
このような有機薄膜型太陽電池モジュールとしては、後述する「C.有機系太陽電池モジュール」の項に記載するため、ここでの説明は省略する。
続いて、本発明の有機系太陽電池素子モジュールについて説明する。本発明の有機系太陽電池素子モジュールは、上記本発明に係る有機系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。
図10(a)に例示するように、本発明の有機系太陽電池素子モジュール40は、色素増感型太陽電池素子20が並列に複数個連結されたものである。図10(a)に示すように、通常、色素増感太陽電池モジュール40の、端部はシール材14等により封止されており、各色素増感型太陽電池素子20の間には隔壁15が形成される。
なお、メッシュ電極基板10および色素増感型太陽電池素子20の各構成については、上述したものと同様であり、図番号も同様のものを示しているため、ここでの説明は省略する。
また一方、図10(b)に例示するように、本発明の有機系太陽電池素子モジュール40は、有機薄膜型太陽電池素子30が並列に複数個連結されたものである。図10(a)と同様に、有機薄膜型太陽電池モジュール40の、端部はシール材14等により封止されており、各有機薄膜型太陽電池素子30の間には隔壁15が形成される。
なお、有機系太陽電池素子については、上記「B.有機系太陽電池素子」の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
また一方、上記着色層または着色メッシュ導電層が呈する色彩と、上記他の構成層が呈する色彩とを異色とすることによって、色彩や模様等のデザイン性を付与することが可能となる。
そのため、本発明の有型系太陽電池素子モジュールの用途に応じて、異なる意匠性を発揮できる意匠性に優れた有機系太陽電池素子モジュールとすることができる。
(メッシュ電極基板作製)
導電材料層SUS板(50mm×50mm×20μm、SUS304、竹内金属箔粉工業社製)上に、油性赤色インキ(KR−20アカ、シヤチハタ株式会社製)を膜厚200nmとなるよう塗布、乾燥し、着色層付導電材料層を形成した。
次に、透明基材としてPEN板(50mm×50mm×125μm、Q−65FA、帝人デュポン社製)を用意し、透明基材上に、接着層として樹脂層(50mm×50mm×30μm、ハイミラン、三井デュポンケミカル社製)を形成した。
その後、着色層付導電材料層の着色面と透明基材上に形成された接着層面とを対向するように配置し、0.1MPaに加重し、100℃、10min条件下で真空ラミネートを行った。
電極基材として厚み50μmのTi箔(竹内金属箔粉工業社製)上に、エタノール中で酸化チタン粒子(P25、日本エアロジル社製)に0.5%エチルセルロース(STD−100、日新化成工業社製)を混合させたペーストを塗布、乾燥させ、焼成(500℃、30min)することで、膜厚5μmの多孔質層形成用層を形成し、Ti箔基板を得た。
その後、アセトニトリル/t−ブタノール=1/1溶液中に赤色のN719色素(Dyesol社製)を0.3mM溶解させた色素増感剤溶液を調製し、この色素増感剤溶液中に上記Ti箔基板を20時間浸漬させた後、乾燥させることにより、酸化物半導体電極基板を得た。
続いて、エチルセルロース(STD−100、日新化成工業社製)をエタノール中に10質量%溶解させた樹脂溶液を調製し、上述した電解質溶液:樹脂溶液=1:6(重量比)で混合した樹脂電解質溶液を調製した。これをミヤバーで多孔質層上に塗布し、加熱(120℃、10min)することで固体電解質層を形成した。
(メッシュ電極基板作製)
メッシュ電極基板における着色層付導電材料層を形成する際に、油性黄色インキ(K−041T、シヤチハタ株式会社製)を用いること以外、実施例1と同様にメッシュ電極基板を作製した。
色素増感剤溶液調製時に、黄色のD131色素(三菱製紙株式会社製)を用いること以外は、実施例1と同様にして色素増感型太陽電池素子を作製した。
(メッシュ電極基板作製)
メッシュ電極基板における着色層付導電材料層を形成する際に、油性黄色インキ(K−041T、シヤチハタ株式会社製)を用いた以外は、実施例1と同様にしてメッシュ電極基板を作製した。
上述したメッシュ電極基板を用いて、実施例1と同様に色素増感型太陽電池素子を作製した。
(メッシュ電極基板作製)
実施例1と同様にして、メッシュ電極基板を作製した。
上述したメッシュ電極基板を用いて、色素増感剤溶液調製時に、黄色のD131色素(三菱製紙株式会社製)を用いること以外は、実施例1と同様にして色素増感型太陽電池素子を作製した。
(メッシュ電極基板作製)
透明基材としてPEN板(50mm×50mm×125μm、Q−65FA、帝人デュポン社製)を用意し、透明基材上に、接着層として樹脂層(50mm×50mm×30μm、ハイミラン、三井デュポンケミカル社製)を形成した。
その後、導電材料層SUS板(50mm×50mm×20μm、SUS304、竹内金属箔粉工業社製)と透明基材上に形成された接着層面とを対向するように配置し、0.1MPaに加重し、100℃、10min条件下で真空ラミネートを行った。
上述したメッシュ電極基板を用いて、実施例1と同様に色素増感型太陽電池素子を作製した。
(電池特性)
実施例1、実施例2、および比較例で作製した上記色素増感型太陽電池素子をAM1.5、擬似太陽光(入射光強度100mW/cm2)を光源とし、分光感度測定装置CEP−2000(分光計器社製)を用いて、各々電池特性を測定した。その結果を表1に示す。
[評価]
実施例1〜4および比較例で作製した色素増感型太陽電池素子の色相を目視で観察した。
また、実施例1〜4で作製した色素増感型太陽電池素子の着色層および多孔質層の色相を色彩色差計CR−5(コニカミノルタ社製)を用いて、各々色相を測定し、色差ΔEを算出した。その結果を表2に示す。
なお、着色層の色相の値をそれぞれ、L1 *、a1 *、b1 *とし、多孔質層の色相の値をそれぞれL2 *、a2 *、b2 *とする。
さらに、実施例3および実施例4の色素増感型太陽電池素子をそれぞれ目視で観察した結果、実施例3で作製した色素増感型太陽電池素子は、赤色の地に黄色のメッシュ状模様の意匠が観察でき、実施例4で作製した色素増感型太陽電池素子は、黄色の地に赤色のメッシュ状模様の意匠が観察できた。これにより、実施例3および実施例4におけるメッシュ電極基板によって、メッシュ導電層の金属色以外の色彩による意匠性を付与することができた。
また、比較例で作製した色素増感型太陽電池素子を目視で観察した結果、赤色の地に金属色のメッシュ状模様の意匠が観察できた。しかし、比較例におけるメッシュ電極基板によれば、メッシュ導電層が有する金属色を常に視認することとなった。
また、表2の結果から、実施例3および実施例4における着色層および多孔質層の色差ΔEは各々90.20、89.60と算出され、着色層および多孔質層は異色であることが確認できた。
1a … 透明基板
2 … メッシュ導電層
3 … 着色層
4 … 透明電極層
5 … 光散乱層
6 … 着色メッシュ導電層
10 … メッシュ電極基板
11 … 多孔質層
12 … 電解質層
13 … 色素増感型太陽電池用電極基板
14 … シール材
15 … 隔壁
20 … 色素増感型態様電池素子
30 … 有機薄膜型太陽電池素子
31 … 有機薄膜型太陽電池用電極基板
32 … 電子取出層
33 … 光電変換層
34 … 正孔取出層
40 … 有機系太陽電池素子モジュール
Claims (5)
- 透明基材と、
前記透明基材上に導電材料がメッシュ状に形成されてなるメッシュ導電層と、
前記透明基材の前記メッシュ導電層が形成された面と反対面から観察する際に、前記メッシュ導電層の形成位置を平面視上隠蔽するように形成される着色層と、
を有するメッシュ電極基板を有することを特徴とする有機系太陽電池素子。 - 透明基材と、
上記透明基材上に着色された導電材料がメッシュ状に形成されてなる着色メッシュ導電層と、
を有するメッシュ電極基板を有することを特徴とする有機系太陽電池素子。 - 上記着色層または上記着色メッシュ導電層が呈する色彩と、他の構成層が呈する色彩との色差が12以下となることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の有機系太陽電池素子。
- 上記着色層または上記着色メッシュ導電層が呈する色彩と、他の構成層が呈する色彩との色差が13以上となることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の有機系太陽電池素子。
- 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有機系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有機系太陽電池素子モジュール。
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