JP6222634B2 - エネルギー貯蔵型色素増感太陽電池 - Google Patents
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Description
(1)エネルギー貯蔵型色素増感太陽電池の構成
図1に示す第1実施形態に係るエネルギー貯蔵型色素増感太陽電池1は、光電極2と電荷蓄積電極3と触媒4で覆われた対向電極9とを備えている。光電極2は導電性基板5の表面上に形成されている。さらに当該導電性基板5の表面上には、電荷蓄積電極3が形成されている。対向電極9は、光電極2及び電荷蓄積電極3と対向するように配置されている。
図1との対応部分に同様の符号を付した図2を参照して、エネルギー貯蔵型色素増感太陽電池1の製造方法を説明する。まず、導電性基板5の表面上の所定の位置に、所定の形状の色素担持用半導体6を、スクリーン印刷技術により形成する(図2A)。
図1を参照して、エネルギー貯蔵型色素増感太陽電池1の充電時及び放電時の動作を説明する。まず、充電時の動作について説明する。図1に示すように、光電極2に光が照射されると、光電極2の色素7が励起する。色素7の励起準位が色素担持用半導体6の伝導帯のエネルギー準位よりも高いため、色素7から色素担持用半導体6の伝導帯へ電子が注入され、色素7が酸化される。色素担持用半導体6の伝導帯へ注入された電子は、当該伝導帯、導電性基板5を伝導し、電荷蓄積電極3に到達する。
(1)エネルギー貯蔵型色素増感太陽電池の構成
図1との対応部分に同様の符号を付した図3を参照して、第2実施形態に係るエネルギー貯蔵型色素増感太陽電池13を説明する。エネルギー貯蔵型色素増感太陽電池13は、導電性基板5の表面上に集電体14が形成されている点が上記第1実施形態と異なる。他の部分の構成は、第1実施形態と同様なので、説明を省略する。
図3との対応部分に同様の符号を付した図4を参照して、エネルギー貯蔵型色素増感太陽電池13の製造方法を説明する。まず、導電性基板5の表面上の所定の位置に、所定の形状をした集電体14を、スクリーン印刷技術により形成する(図4A)。
第2実施形態のエネルギー貯蔵型色素増感太陽電池13は、光電極2と電荷蓄積電極3とが同一の透明性を有する導電性基板5上に形成されているので、第1実施形態のエネルギー貯蔵型色素増感太陽電池1と同様に動作し、同様の効果を奏する。
(1)エネルギー貯蔵型色素増感太陽電池の構成
図1との対応部分に同様の符号を付した図5を参照して、第3実施形態に係るエネルギー貯蔵型色素増感太陽電池16を説明する。エネルギー貯蔵型色素増感太陽電池16は、光電極2と電荷蓄積電極3とが異なる基板上に形成され、対向電極17が内部空間11に形成されて三電極構造をしている点が、第1実施形態と異なる。他の部分の構成は、第1実施形態と同様なので、説明を省略する。
図5を参照して、エネルギー貯蔵型色素増感太陽電池16の充電時及び放電時の動作を説明する。まず、充電時の動作について説明する。図5に示すように、光電極2に光が照射されると、光電極2の色素7が励起する。色素7の励起準位が色素担持用半導体6の伝導帯のエネルギー準位よりも高いため、色素7から色素担持用半導体6の伝導帯へ電子が注入され、色素7が酸化される。色素担持用半導体6の伝導帯へ注入された電子は、当該伝導帯、導電性基板5、導線19、20、導電性基板22を伝導し、電荷蓄積電極3に到達する。
(1)エネルギー貯蔵型色素増感太陽電池の形状
実施例1として、第1実施形態のエネルギー貯蔵型色素増感太陽電池を作製し、実施例2として、第2実施形態のエネルギー貯蔵型色素増感太陽電池を作製した。
まず、実施例1の太陽電池及び実施例2の太陽電池の電流電圧特性を測定した。測定した電流電圧特性の結果から短絡電流密度Jscと開放電圧Vocを求め、JscとVocの値から曲線因子FF、変換効率ηを算出した。この結果を図7に示す。図7は、縦軸が電流密度、横軸が電圧である。実施例1の太陽電池の変換効率ηが2.5%であり、実施例2の太陽電池の変換効率ηが4.5%であるので、実施例1の太陽電池及び実施例2の太陽電池は発電能力を有することが確かめられた。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。
2 光電極
3 電荷蓄積電極
4 触媒
5、22 導電性基板
6 色素担持用半導体
7 色素
8 カチオン交換膜
9、17 対向電極
10 外部負荷
11 内部空間
12 スペーサー
14 集電体
15 保護膜
18、19、20、21 導線
Claims (10)
- 透明性を有する導電性基板の表面上に形成された光電極と、
前記導電性基板に対向するように設けられた対向電極と、
前記対向電極に対向するように設けられた電荷蓄積電極と
を備えるエネルギー貯蔵型色素増感太陽電池において、
前記電荷蓄積電極は、前記光電極が形成された前記導電性基板の表面上に形成されており、カチオン交換膜で覆われている
ことを特徴とするエネルギー貯蔵型色素増感太陽電池。 - 前記光電極と前記電荷蓄積電極の間の前記導電性基板の表面上に集電体が形成されていることを特徴とする請求項1記載のエネルギー貯蔵型色素増感太陽電池。
- 前記集電体の表面が保護膜で覆われていることを特徴とする請求項2記載のエネルギー貯蔵型色素増感太陽電池。
- 前記電荷蓄積電極は、エレクトロクロミック材料を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載のエネルギー貯蔵型色素増感太陽電池。
- 前記エレクトロクロミック材料は、Ti、V、Mn、Fe、Co、Cr、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Rh、In、W、Irから選ばれる元素の酸化物、複合酸化物、水酸化物および窒化物のいずれか1つ以上であることを特徴とする請求項4記載のエネルギー貯蔵型色素増感太陽電池。
- 前記光電極と前記電荷蓄積電極とが前記導電性基板の表面上で前記カチオン交換膜を介して接していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載のエネルギー貯蔵型色素増感太陽電池。
- 透明性を有する第1の導電性基板の表面上に形成された光電極と、
前記第1の導電性基板に対向するように設けられた対向電極と、
前記対向電極に対向するように設けられた電荷蓄積電極と
を備えるエネルギー貯蔵型色素増感太陽電池において、
前記電荷蓄積電極は、透明性を有する第2の導電性基板の表面上に形成され、カチオン交換膜で覆われており、エレクトロクロミック材料を含むことを特徴とするエネルギー貯蔵型色素増感太陽電池。 - 前記エレクトロクロミック材料は、Ti、V、Mn、Fe、Co、Cr、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Rh、In、W、Irから選ばれる元素の酸化物、複合酸化物、水酸化物および窒化物のいずれか1つ以上であることを特徴とする請求項7記載のエネルギー貯蔵型色素増感太陽電池。
- 前記集電体が前記導電性基板の表面上に格子状に形成されており、前記光電極と前記電荷蓄積電極とが、前記格子の内側に交互に配置されていることを特徴とする請求項2又は3記載のエネルギー貯蔵型色素増感太陽電池。
- 前記電荷蓄積電極は複数の領域に分割されており、前記複数の領域で互いに異なるエレクトロクロミック材料が用いられることを特徴とする請求項4、5、7、8のいずれか1項記載のエネルギー貯蔵型色素増感太陽電池。
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