JP6539081B2 - Photoelectric conversion element - Google Patents

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Description

本発明は、光電変換素子に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element.

色素増感太陽電池は、スイスのグレッツェルらによって開発されたものであり、光電変換効率が高く、製造コストが低いなどの利点を持つため注目されている次世代光電変換素子である。   The dye-sensitized solar cell is a next-generation photoelectric conversion element that has been attracting attention because it has been developed by Gretzel et al., Switzerland, and has advantages such as high photoelectric conversion efficiency and low manufacturing cost.

このような色素増感太陽電池などの色素を用いた光電変換素子は一般に、少なくとも1つの光電変換セルを有し、光電変換セルは、電極基板と、電極基板に対向する対向基板と、電極基板又は対向基板に設けられる酸化物半導体層と、酸化物半導体層を包囲するように設けられ、電極基板及び対向基板を連結する封止部と、電極基板及び対向基板の間に設けられる電解質とを備えている。   A photoelectric conversion element using a dye such as such a dye-sensitized solar cell generally has at least one photoelectric conversion cell, and the photoelectric conversion cell comprises an electrode substrate, an opposing substrate facing the electrode substrate, and an electrode substrate Alternatively, an oxide semiconductor layer provided over the counter substrate, a sealing portion provided so as to surround the oxide semiconductor layer, and connecting the electrode substrate and the counter substrate, and an electrolyte provided between the electrode substrate and the counter substrate Have.

このような光電変換素子としては、軽量化を志向したものも開発されており(例えば下記特許文献1参照)、下記特許文献1に記載の光電変換素子においては、電極基板が、透明樹脂フィルムと、その上に設けられる導電層の積層体とで構成されている。   As such photoelectric conversion elements, those aiming at weight reduction have also been developed (see, for example, Patent Document 1 below), and in the photoelectric conversion elements described in Patent Document 1 below, the electrode substrate is a transparent resin film and And the laminated body of the conductive layer provided on it.

特開2006−159886号公報JP, 2006-159886, A

しかしながら、上記特許文献1に記載の光電変換素子は以下に示す課題を有していた。   However, the photoelectric conversion element described in Patent Document 1 has the following problems.

すなわち、上記特許文献1に記載の光電変換素子では、長期耐久性の点で改善の余地があった。   That is, the photoelectric conversion element described in Patent Document 1 has room for improvement in terms of long-term durability.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、長期耐久性を向上させることができる光電変換素子を提供することを目的とする。   This invention is made in view of the said situation, and it aims at providing the photoelectric conversion element which can improve long-term durability.

本発明者は上記特許文献1記載の光電変換素子において、上記課題が生じる原因について検討したところ、透明樹脂フィルムは軽量化を実現する上では重要であるものの、ガラスなどの無機材料に比べて外部からの空気や水分が侵入しやすく、この空気や水分がやがては電解質にまで侵入して光電変換素子の長期耐久性を低下させているのではないかと本発明者は考えた。そこで、本発明者はさらに鋭意検討した結果、透明樹脂フィルムのうち導電層と反対側にガラス層を設けることで上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。   The inventors of the present invention examined the cause of the above problems in the photoelectric conversion element described in Patent Document 1. As a transparent resin film is important for achieving weight reduction, it is more desirable than an inorganic material such as glass. The inventors of the present invention thought that air and moisture from the air easily penetrated, and this air and moisture eventually penetrated into the electrolyte to reduce the long-term durability of the photoelectric conversion element. Therefore, as a result of further intensive studies, the present inventor has found that the above-mentioned problems can be solved by providing a glass layer on the opposite side of the transparent resin film to the conductive layer, and the present invention has been completed.

すなわち本発明は、少なくとも1つの光電変換セルを備え、前記光電変換セルが、電極基板と、前記電極基板に対向する対向基板と、前記電極基板又は前記対向基板に設けられる酸化物半導体層と、前記酸化物半導体層を包囲するように設けられ、前記電極基板及び前記対向基板を連結する封止部と、前記電極基板及び前記対向基板の間に設けられる電解質とを備え、前記電極基板が、樹脂フィルムと、前記樹脂フィルムのうち前記電解質側に設けられる導電層と、前記樹脂フィルムのうち前記導電層と反対側に設けられるガラス層と、前記樹脂フィルムと前記ガラス層との間に、前記樹脂フィルム及び前記ガラス層を接着する接着層とを有する光電変換素子であって、前記電極基板において少なくとも前記樹脂フィルムの周縁部及び前記接着層の周縁部を覆う被覆部をさらに備え、前記被覆部が、前記光電変換セルに対して前記電極基板との間に前記対向基板が配置されるように設けられるバックシートの一部によって構成され、前記バックシートが金属層を含む、光電変換素子である。
That is, the present invention includes at least one photoelectric conversion cell, and the photoelectric conversion cell includes an electrode substrate, an opposing substrate facing the electrode substrate, and an oxide semiconductor layer provided on the electrode substrate or the opposing substrate. The electrode substrate is provided so as to surround the oxide semiconductor layer, and includes a sealing portion connecting the electrode substrate and the opposite substrate, and an electrolyte provided between the electrode substrate and the opposite substrate. A resin film, a conductive layer provided on the electrolyte side of the resin film, a glass layer provided on the opposite side of the resin layer of the resin film, and the resin film and the glass layer the photoelectric conversion element having an adhesive layer for bonding the resin film and the glass layer, the peripheral portion and the contact of at least the resin film in the electrode substrate It further comprises a covering part which covers the peripheral part of a layer, and the covering part is constituted by a part of back sheet provided so that the counter substrate may be arranged between the photoelectric conversion cell and the electrode substrate. The photoelectric conversion element, wherein the back sheet includes a metal layer .

本発明の光電変換素子によれば、電極基板において、樹脂フィルムのうち導電層と反対側にガラス層が設けられているため、樹脂フィルムにおいて空気や水分が入り込む面の面積を十分に減らすことができ、電極基板のガスバリア性を向上させることができる。このため、外部からの空気や水分が電極基板の樹脂フィルムに侵入しにくくなり、やがて光電変換セルの電解質内に空気や水分が入ることを十分に抑制することができる。従って、本発明の光電変換素子によれば、長期耐久性を向上させることができる。   According to the photoelectric conversion element of the present invention, in the electrode substrate, the glass layer is provided on the side opposite to the conductive layer in the resin film, so the area of the surface on which air and moisture enter in the resin film is sufficiently reduced. Thus, the gas barrier properties of the electrode substrate can be improved. For this reason, it becomes difficult for air and moisture from the outside to penetrate into the resin film of the electrode substrate, and it can be sufficiently suppressed that air and moisture will eventually enter the electrolyte of the photoelectric conversion cell. Therefore, according to the photoelectric conversion element of the present invention, long-term durability can be improved.

また、この光電変換素子によれば、樹脂フィルムとガラス層とが接着層によって固定されるため、光電変換素子が温度変化の大きい環境下に置かれた場合に樹脂フィルムとガラス層との間の間隙が変化することが十分に抑制される。このため、光電変換素子の出力特性がより安定する。
また、樹脂フィルムの周縁部、及び、接着層の周縁部がいずれも被覆部で覆われることで、樹脂フィルム及び接着層において空気や水分が入り込む面の面積をより十分に減らすことができ、電極基板のガスバリア性をより向上させることができる。このため、外部からの空気や水分が、樹脂フィルムの周縁部、及び、接着層の周縁部から樹脂フィルム及び接着層に侵入しにくくなり、光電変換セルの電解質内に空気や水分が入ることをより十分に抑制することができる。従って、本発明の光電変換素子によれば、長期耐久性をより向上させることができる。
また、封止部やバックシートは特に水分や空気を通過させにくい。このため、被覆部が、封止部の一部、又は、バックシートの一部によって構成されていると、外部からの空気や水分が被覆部に侵入しにくくなる。このため、外部からの空気や水分が樹脂フィルム及び接着層に侵入しにくくなり、光電変換セルの電解質内に空気や水分が入ることをより十分に抑制することができる。従って、本発明の光電変換素子によれば、長期耐久性をより一層向上させることができる。
Further, according to the photoelectric conversion element of this, since the resin film and the glass layer are fixed by the adhesive layer, between the resin film and the glass layer when the photoelectric conversion element is placed in a large environment of temperature change It is sufficiently suppressed that the gap between For this reason, the output characteristics of the photoelectric conversion element are more stable.
In addition, by covering the peripheral portion of the resin film and the peripheral portion of the adhesive layer with the covering portion, the area of the surface on which air and moisture enter in the resin film and the adhesive layer can be sufficiently reduced. The gas barrier properties of the substrate can be further improved. For this reason, it is difficult for air and moisture from the outside to penetrate the resin film and the adhesive layer from the peripheral edge of the resin film and the peripheral edge of the adhesive layer, and air and moisture enter the electrolyte of the photoelectric conversion cell. It can be more sufficiently suppressed. Therefore, according to the photoelectric conversion element of the present invention, long-term durability can be further improved.
In addition, the sealing portion and the back sheet are particularly hard to pass moisture and air. For this reason, when the covering portion is configured of a part of the sealing portion or a part of the back sheet, air or moisture from the outside hardly penetrates the covering portion. For this reason, it becomes difficult for air and moisture from the outside to penetrate into the resin film and the adhesive layer, and the air and moisture can be more sufficiently suppressed from entering the electrolyte of the photoelectric conversion cell. Therefore, according to the photoelectric conversion element of the present invention, long-term durability can be further improved.

上記光電変換素子においては、前記樹脂フィルム、前記接着層及び前記ガラス層のうちの少なくとも1つが紫外線吸収剤を含むことが好ましい。   In the photoelectric conversion element, it is preferable that at least one of the resin film, the adhesive layer, and the glass layer contains an ultraviolet absorber.

この光電変換素子によれば、電極基板に入射した光のうち、樹脂フィルム、接着層及びガラス層のうちの少なくとも1つに含まれる紫外線吸収剤によって紫外線が吸収される。このため、紫外線による光電変換セルの劣化が十分に抑制される。   According to this photoelectric conversion element, ultraviolet light is absorbed by the ultraviolet light absorber contained in at least one of the resin film, the adhesive layer, and the glass layer among the light incident on the electrode substrate. For this reason, deterioration of the photoelectric conversion cell due to ultraviolet light is sufficiently suppressed.

本発明によれば、長期耐久性を向上させることができる光電変換素子が提供される。   According to the present invention, a photoelectric conversion element capable of improving long-term durability is provided.

本発明の光電変換素子の第1実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 1st Embodiment of the photoelectric conversion element of this invention. 本発明の光電変換素子の第2実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 2nd Embodiment of the photoelectric conversion element of this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、全図中、同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings, the same or equivalent constituent elements are given the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted.

[第1実施形態]
まず本発明の光電変換素子の第1実施形態について図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の光電変換素子の第1実施形態を示す断面図である。
First Embodiment
First, a first embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention.

図1に示すように、光電変換素子100は1つの光電変換セル60で構成されており、光電変換セル60は、光を透過させることが可能な電極基板10と、電極基板10に対向する対向基板20と、対向基板20上に設けられる酸化物半導体層30と、酸化物半導体層30を包囲するように設けられ、電極基板10及び対向基板20を連結する環状の封止部40と、酸化物半導体層30に吸着される色素と、電極基板10及び対向基板20の間に設けられる電解質50とを備えている。   As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion element 100 is configured of one photoelectric conversion cell 60, and the photoelectric conversion cell 60 is opposed to the electrode substrate 10 capable of transmitting light and the electrode substrate 10. An annular sealing portion 40 provided so as to surround the substrate 20, the oxide semiconductor layer 30 provided over the counter substrate 20, and the oxide semiconductor layer 30, and connecting the electrode substrate 10 and the counter substrate 20, oxidation A dye to be adsorbed to the object semiconductor layer 30 and an electrolyte 50 provided between the electrode substrate 10 and the counter substrate 20 are provided.

電極基板10は、樹脂フィルム11と、樹脂フィルム11のうち電解質50側に設けられる導電層12と、樹脂フィルム11のうち導電層12と反対側(光入射側)に設けられるガラス層14と、導電層12の対向基板20側に設けられて電解質50の還元に寄与する触媒層15とを備える。さらに本実施形態では、電極基板10は、樹脂フィルム11とガラス層14との間に、樹脂フィルム11とガラス層14とを接着する接着層13をさらに有している。   The electrode substrate 10 includes a resin film 11, a conductive layer 12 provided on the electrolyte 50 side of the resin film 11, and a glass layer 14 provided on the opposite side (light incident side) of the resin film 11 to the conductive layer 12. A catalyst layer 15 is provided which is provided on the opposite substrate 20 side of the conductive layer 12 and contributes to the reduction of the electrolyte 50. Furthermore, in the present embodiment, the electrode substrate 10 further includes an adhesive layer 13 for bonding the resin film 11 and the glass layer 14 between the resin film 11 and the glass layer 14.

対向基板20は導電性基板21からなる。   The opposing substrate 20 is made of a conductive substrate 21.

光電変換素子100によれば、樹脂フィルム11のうち導電層12と反対側にガラス層14が設けられているため、樹脂フィルム11において空気や水分が入り込む面の面積を十分に減らすことができ、電極基板10のガスバリア性を向上させることができる。このため、外部からの空気や水分が電極基板10の樹脂フィルム11に侵入しにくくなり、やがて光電変換セル60の電解質50内に空気や水分が入ることを十分に抑制することができる。従って、光電変換素子100によれば、長期耐久性を向上させることができる。   According to the photoelectric conversion element 100, since the glass layer 14 is provided on the opposite side of the resin film 11 to the conductive layer 12, the area of the surface of the resin film 11 where air and moisture enter can be sufficiently reduced. The gas barrier properties of the electrode substrate 10 can be improved. For this reason, it becomes difficult for air and moisture from the outside to penetrate into the resin film 11 of the electrode substrate 10, and it can be sufficiently suppressed that air and moisture will eventually enter the electrolyte 50 of the photoelectric conversion cell 60. Therefore, according to the photoelectric conversion element 100, long-term durability can be improved.

また光電変換素子100は、樹脂フィルム11とガラス層14との間に、樹脂フィルム11及びガラス層14を接着する接着層13をさらに有している。この場合、樹脂フィルム11とガラス層14とが接着層13によって固定されるため、光電変換素子100が温度変化の大きい環境下に置かれた場合に樹脂フィルム11とガラス層14との間の間隙が変化することが十分に抑制される。このため、光電変換素子100の出力特性がより安定する。   The photoelectric conversion element 100 further includes an adhesive layer 13 between the resin film 11 and the glass layer 14 for bonding the resin film 11 and the glass layer 14. In this case, since the resin film 11 and the glass layer 14 are fixed by the adhesive layer 13, the gap between the resin film 11 and the glass layer 14 when the photoelectric conversion element 100 is placed under a large temperature change environment. Changes are sufficiently suppressed. For this reason, the output characteristics of the photoelectric conversion element 100 are more stable.

次に、電極基板10、対向基板20、酸化物半導体層30、封止部40、電解質50及び色素について詳細に説明する。   Next, the electrode substrate 10, the counter substrate 20, the oxide semiconductor layer 30, the sealing portion 40, the electrolyte 50, and the dye are described in detail.

<電極基板>
電極基板10は、上述したように、樹脂フィルム11と、樹脂フィルム11のうち電解質50側に設けられる電極としての導電層12と、樹脂フィルム11のうち導電層12と反対側(光入射側)に設けられるガラス層14と、導電層12の対向基板20側に設けられて電解質50の還元に寄与する触媒層15とを備える。
<Electrode substrate>
As described above, the electrode substrate 10 has the resin film 11, the conductive layer 12 as an electrode provided on the electrolyte 50 side of the resin film 11, and the side opposite to the conductive layer 12 of the resin film 11 (light incident side) And a catalyst layer 15 which is provided on the side of the opposite substrate 20 of the conductive layer 12 and which contributes to the reduction of the electrolyte 50.

(樹脂フィルム)
樹脂フィルム11を構成する材料は、透明な樹脂材料であればよく、このような透明な樹脂材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)及びポリエーテルスルフォン(PES)などが挙げられる。樹脂フィルム11の厚さは、光電変換素子100のサイズに応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、例えば50〜500μmの範囲にすればよい。
(Resin film)
The material constituting the resin film 11 may be a transparent resin material, and as such a transparent resin material, for example, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polyimide (PI) And polyether sulfone (PES). Although the thickness of the resin film 11 is suitably determined according to the size of the photoelectric conversion element 100 and is not specifically limited, For example, what is necessary is just to make it the range of 50-500 micrometers.

(導電層)
導電層12を構成する材料としては、例えばスズ添加酸化インジウム(ITO)、酸化スズ(SnO)、及び、フッ素添加酸化スズ(FTO)などの導電性金属酸化物が挙げられる。導電層12は、単層でも、異なる導電性金属酸化物で構成される複数の層の積層体で構成されてもよい。導電層12が単層で構成される場合、導電層12は、高い耐熱性及び耐薬品性を有することから、FTOで構成されることが好ましい。導電層12の厚さは例えば0.01〜2μmの範囲にすればよい。
(Conductive layer)
Examples of the material constituting the conductive layer 12 include conductive metal oxides such as tin-doped indium oxide (ITO), tin oxide (SnO 2 ), and fluorine-doped tin oxide (FTO). The conductive layer 12 may be a single layer or a laminate of a plurality of layers composed of different conductive metal oxides. When the conductive layer 12 is formed of a single layer, the conductive layer 12 is preferably formed of FTO because it has high heat resistance and chemical resistance. The thickness of the conductive layer 12 may be, for example, in the range of 0.01 to 2 μm.

(接着層)
接着層13は、樹脂フィルム11とガラス層14とを接着させることが可能な接着剤で構成されていればよい。このような接着剤としては、例えばアクリル系接着剤、エポキシ系接着剤などの接着剤などを用いることができる。これらの接着剤は、光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤又は二液混合型接着剤などのいずれであってもよい。
(Adhesive layer)
The adhesive layer 13 may be made of an adhesive capable of adhering the resin film 11 and the glass layer 14. As such an adhesive, for example, an adhesive such as an acrylic adhesive or an epoxy adhesive can be used. These adhesives may be any of a photocurable adhesive, a thermosetting adhesive or a two-component adhesive.

但し、接着層13は、樹脂フィルム11の屈折率とガラス層14の屈折率の間の屈折率を有することが好ましい。この場合、樹脂フィルム11と接着層13との界面、及び、接着層13とガラス層14との界面における光の反射を低減できるので、光を酸化物半導体層30により十分に導くことができる。   However, it is preferable that the adhesive layer 13 have a refractive index between the refractive index of the resin film 11 and the refractive index of the glass layer 14. In this case, reflection of light at the interface between the resin film 11 and the adhesive layer 13 and at the interface between the adhesive layer 13 and the glass layer 14 can be reduced, so that light can be sufficiently guided to the oxide semiconductor layer 30.

(ガラス層)
ガラス層14は、ガラス材料で構成されればよく、ガラス層14としては、例えばホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、無アルカリガラス及び石英ガラスなどが挙げられる。
(Glass layer)
The glass layer 14 may be made of a glass material, and examples of the glass layer 14 include borosilicate glass, soda lime glass, alkali-free glass and quartz glass.

ガラス層14は、可撓性を有していても有していなくてもよいが、可撓性を有していることが好ましい。この場合、樹脂フィルム11だけでなく、ガラス層14も可撓性を有することとなり、光電変換素子100の設置対象物の設置面が曲面であっても、光電変換素子100をその曲面に固定する際、ガラス層14を破損させることなくその曲面形状に追従させることができるため、その曲面に光電変換素子100を設置することが可能となる。   The glass layer 14 may or may not have flexibility, but preferably has flexibility. In this case, not only the resin film 11 but also the glass layer 14 has flexibility, and the photoelectric conversion element 100 is fixed to the curved surface even if the installation surface of the installation object of the photoelectric conversion element 100 is a curved surface. In that case, since the curved surface shape can be made to follow without damaging the glass layer 14, the photoelectric conversion element 100 can be installed on the curved surface.

なお、ガラス層が「可撓性を有する」とは、20℃の環境下で50mm×200mmのガラス層の長辺側の両縁部(それぞれ幅5mm)を水平に固定し、ガラス層の中央に荷重をかけた際のガラス層の撓みの最大変形率が20%を超えるものを言うものとする。ここで、最大変形率とは、下記式に基づいて算出される値を言う。
最大変形率(%)=100×(最大変位量/ガラス層の厚さ)
従って、例えば厚さ0.04mmのガラス層が上記のようにして荷重をかけることにより撓み、最大変形量が0.01mmとなった場合、最大変形率は25%となり、このガラス層は可撓性を有することとなる。
The term “flexible” means that the long edges of the 50 mm × 200 mm glass layer (each 5 mm wide) are horizontally fixed in an environment of 20 ° C., and the center of the glass layer is The maximum deformation rate of the deflection of the glass layer when the load is applied is over 20%. Here, the maximum deformation rate refers to a value calculated based on the following equation.
Maximum deformation rate (%) = 100 × (maximum displacement / thickness of glass layer)
Therefore, for example, when the glass layer having a thickness of 0.04 mm is bent by applying a load as described above and the maximum deformation amount is 0.01 mm, the maximum deformation rate is 25%, and this glass layer is flexible. It will have sex.

ガラス層14の厚さは、樹脂フィルム11の厚さよりも小さければよいが、通常は0.2mm以下であり、好ましくは0.1mm以下である。   The thickness of the glass layer 14 may be smaller than the thickness of the resin film 11, but is usually 0.2 mm or less, preferably 0.1 mm or less.

(触媒層)
触媒層15は、白金、炭素系材料又は導電性高分子などから構成される。
(Catalyst layer)
The catalyst layer 15 is made of platinum, a carbon-based material, a conductive polymer, or the like.

(紫外線吸収剤)
上述した樹脂フィルム11、接着層13及びガラス層14のうちの少なくとも1つが紫外線吸収剤を含むことが好ましい。この場合、電極基板10に入射した光のうち、樹脂フィルム11、接着層13及びガラス層14のうちの少なくとも1つに含まれる紫外線吸収剤によって紫外線が吸収される。このため、紫外線による光電変換セル60の劣化が十分に抑制される。
(UV absorber)
It is preferable that at least one of the resin film 11, the adhesive layer 13 and the glass layer 14 described above contains an ultraviolet absorber. In this case, of the light incident on the electrode substrate 10, the ultraviolet light is absorbed by the ultraviolet light absorber contained in at least one of the resin film 11, the adhesive layer 13 and the glass layer 14. For this reason, deterioration of the photoelectric conversion cell 60 due to ultraviolet light is sufficiently suppressed.

ここで、樹脂フィルム11、接着層13及びガラス層14のうちの接着層13が紫外線吸収剤を含むことが好ましい。この場合、紫外線吸収剤が樹脂フィルム11又はガラス層14に含まれる場合に比べて、接着層13に傷や剥離が生じ難くなり、紫外線吸収性能の低下をより十分に抑制することができる。   Here, it is preferable that the adhesive layer 13 of the resin film 11, the adhesive layer 13, and the glass layer 14 contain an ultraviolet absorber. In this case, as compared with the case where the ultraviolet light absorber is contained in the resin film 11 or the glass layer 14, scratches and peeling are less likely to occur in the adhesive layer 13, and the deterioration of the ultraviolet light absorbing performance can be sufficiently suppressed.

紫外線吸収剤は、紫外線を吸収する材料であればよい。このような紫外線吸収剤としては、例えば酸化セリウム、酸化亜鉛、トリアジン誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体及びベンゾフェノン誘導体が挙げられる。これらは1種類単独で又は2種以上を組み合せて用いることができる。   An ultraviolet absorber should just be a material which absorbs an ultraviolet-ray. Such UV absorbers include, for example, cerium oxide, zinc oxide, triazine derivatives, benzotriazole derivatives and benzophenone derivatives. These can be used singly or in combination of two or more.

なお、電極基板10における紫外線吸収剤の添加割合は特に制限されるものではないが、好ましくは0.01〜50質量部(phr)である。   In addition, although the addition ratio in particular of the ultraviolet absorber in the electrode substrate 10 is not restrict | limited, Preferably it is 0.01-50 mass parts (phr).

<対向基板>
対向基板20は、上述したように、基板と電極を兼ねる導電性基板21を備えるものである。
<Opposite substrate>
As described above, the counter substrate 20 includes the conductive substrate 21 which doubles as a substrate and an electrode.

(導電性基板)
導電性基板21は、例えばチタン、ニッケル、白金、モリブデン、タングステン、アルミニウム、ステンレス等の耐食性の金属材料で構成される。また、導電性基板21は、基板と電極を分けて、上述した樹脂フィルム11上にITO、FTO等の導電性酸化物からなる導電層を電極として形成した積層体で構成されてもよく、ガラス上にITO、FTO等の導電性酸化物からなる導電層を形成した積層体でもよい。ここで、導電性基板21が、樹脂フィルム11上に導電層を形成してなる積層体で構成される場合、導電性基板21は、電極基板10と同様の構成を有していてもよい。すなわち、導電性基板21は、樹脂フィルム11のうち導電層と反対側に設けられるガラス層14を有していてもよい。この場合、樹脂フィルム11のうち導電層と反対側にガラス層14が設けられるため、樹脂フィルム11において空気や水分が入り込む面の面積を十分に減らすことができ、導電性基板21のガスバリア性を向上させることができる。このため、外部からの空気や水分が導電性基板21の樹脂フィルム11に侵入しにくくなり、やがて光電変換セル60の電解質50内に空気や水分が入ることを十分に抑制することができる。従って、光電変換素子100の長期耐久性を向上させることができる。導電性基板21の厚さは、光電変換素子100のサイズに応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、例えば0.01〜4mmとすればよい。
(Conductive substrate)
The conductive substrate 21 is made of, for example, a corrosion-resistant metal material such as titanium, nickel, platinum, molybdenum, tungsten, aluminum, stainless steel or the like. In addition, the conductive substrate 21 may be formed of a laminate in which a conductive layer made of a conductive oxide such as ITO or FTO is formed as an electrode on the above-described resin film 11 by dividing the substrate and the electrode. It may be a laminate in which a conductive layer made of a conductive oxide such as ITO or FTO is formed thereon. Here, in the case where the conductive substrate 21 is formed of a laminate in which a conductive layer is formed on the resin film 11, the conductive substrate 21 may have the same configuration as the electrode substrate 10. That is, the conductive substrate 21 may have the glass layer 14 provided on the side opposite to the conductive layer in the resin film 11. In this case, since the glass layer 14 is provided on the opposite side of the resin film 11 to the conductive layer, the area of the surface of the resin film 11 where air and moisture enter can be sufficiently reduced, and the gas barrier properties of the conductive substrate 21 can be improved. It can be improved. For this reason, air and moisture from the outside are less likely to penetrate into the resin film 11 of the conductive substrate 21, and it can be sufficiently suppressed that air and moisture will eventually enter the electrolyte 50 of the photoelectric conversion cell 60. Therefore, the long-term durability of the photoelectric conversion element 100 can be improved. The thickness of the conductive substrate 21 is appropriately determined in accordance with the size of the photoelectric conversion element 100 and is not particularly limited, but may be, for example, 0.01 to 4 mm.

<酸化物半導体層>
酸化物半導体層30は、酸化物半導体粒子で構成されている。酸化物半導体粒子は、例えば酸化チタン(TiO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化タングステン(WO)、酸化ニオブ(Nb)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、酸化スズ(SnO)、酸化インジウム(In)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化タリウム(Ta)、酸化ランタン(La)、酸化イットリウム(Y)、酸化ホルミウム(Ho)、酸化ビスマス(Bi)、酸化セリウム(CeO)、酸化アルミニウム(Al)又はこれらの2種以上で構成される。酸化物半導体層30の厚さは、例えば0.1〜100μmとすればよい。
<Oxide semiconductor layer>
The oxide semiconductor layer 30 is composed of oxide semiconductor particles. The oxide semiconductor particles are, for example, titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tungsten oxide (WO 3 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), tin oxide (SnO 2 ) , Indium oxide (In 3 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), thallium oxide (Ta 2 O 5 ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), holmium oxide (Ho 2 O 3 ) 3 ) Bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or two or more of these. The thickness of the oxide semiconductor layer 30 may be, for example, 0.1 to 100 μm.

<封止部>
封止部40としては、例えば変性ポリオレフィン樹脂、ビニルアルコール重合体などの熱可塑性樹脂、及び、紫外線硬化樹脂などの樹脂が挙げられる。変性ポリオレフィン樹脂としては、例えばアイオノマー、エチレン−ビニル酢酸無水物共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体およびエチレン−ビニルアルコール共重合体が挙げられる。これらの樹脂は単独で又は2種以上を組み合せて用いることができる。
<Sealing part>
Examples of the sealing portion 40 include thermoplastic resins such as modified polyolefin resin and vinyl alcohol polymer, and resins such as ultraviolet curing resin. Examples of the modified polyolefin resin include ionomers, ethylene-vinyl acetate anhydride copolymers, ethylene-methacrylic acid copolymers and ethylene-vinyl alcohol copolymers. These resins can be used alone or in combination of two or more.

<電解質>
電解質50は、例えばヨウ素とヨウ化物塩を混合することで形成される酸化還元対(I/I など)などと有機溶媒とを含んでいる。有機溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、プロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、バレロニトリル、ピバロニトリル、グルタロニトリル、メタクリロニトリル、イソブチロニトリル、フェニルアセトニトリル、アクリロニトリル、スクシノニトリル、オキサロニトリル、ペンタニトリル、アジポニトリルなどを用いることができる。酸化還元対としては、例えばI/I のほか、臭素/臭化物イオン、亜鉛錯体、鉄錯体、コバルト錯体などのレドックス対が挙げられる。また電解質50は、有機溶媒に代えて、イオン液体を用いてもよい。イオン液体としては、例えばピリジニウム塩、イミダゾリウム塩、トリアゾリウム塩等の既知のヨウ素塩などが用いられる。このようなヨウ素塩としては、例えば、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムアイオダイド、1−エチル−3−プロピルイミダゾリウムアイオダイド、ジメチルイミダゾリウムアイオダイド、エチルメチルイミダゾリウムアイオダイド、ジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイド、ブチルメチルイミダゾリウムアイオダイド、又は、メチルプロピルイミダゾリウムアイオダイドが好適に用いられる。
<Electrolyte>
The electrolyte 50 contains, for example, a redox couple (such as I / I 3 ) formed by mixing iodine and an iodide salt, and an organic solvent. As the organic solvent, acetonitrile, methoxyacetonitrile, methoxypropionitrile, propionitrile, ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, valeronitrile, pivalonitrile, glutaronitrile, methacrylonitrile, isobutyronitrile, Phenyl acetonitrile, acrylonitrile, succinonitrile, oxalonitrile, pentanitrile, adiponitrile and the like can be used. Examples of the redox couple include, in addition to I / I 3 , redox pairs such as bromine / bromide ion, zinc complex, iron complex, cobalt complex and the like. The electrolyte 50 may be replaced with an organic solvent and an ionic liquid may be used. As the ionic liquid, for example, known iodine salts such as pyridinium salts, imidazolium salts and triazolium salts are used. As such an iodine salt, for example, 1-hexyl-3-methylimidazolium iodide, 1-ethyl-3-propylimidazolium iodide, dimethylimidazolium iodide, ethylmethylimidazolium iodide, dimethylpropylimidazo Preferably, lithium iodide, butylmethylimidazolium iodide or methylpropylimidazolium iodide is used.

また、電解質50は、上記有機溶媒に代えて、上記イオン液体と上記有機溶媒との混合物を用いてもよい。   Further, as the electrolyte 50, a mixture of the ionic liquid and the organic solvent may be used instead of the organic solvent.

また電解質50には添加剤を加えることができる。添加剤としては、1−メチルベンゾイミダゾール(NMB)、1−ブチルベンゾイミダゾール(NBB)などのベンゾイミダゾール、LiI、I、4−t−ブチルピリジン、グアニジウムチオシアネートなどが挙げられる。中でも、ベンゾイミダゾールが添加剤として好ましい。 Also, additives can be added to the electrolyte 50. Examples of the additive include benzimidazole such as 1-methylbenzimidazole (NMB) and 1-butylbenzimidazole (NBB), LiI, I 2 , 4-t-butylpyridine, guanidinium thiocyanate and the like. Among them, benzimidazole is preferred as the additive.

さらに電解質50としては、上記電解質にSiO、TiO、カーボンナノチューブなどのナノ粒子を混練してゲル様となった擬固体電解質であるナノコンポジットゲル電解質を用いてもよく、また、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド誘導体、アミノ酸誘導体などの有機系ゲル化剤を用いてゲル化した電解質を用いてもよい。 Furthermore, as the electrolyte 50, a nanocomposite gel electrolyte which is a quasi-solid electrolyte formed by kneading nanoparticles such as SiO 2 , TiO 2 and carbon nanotubes into the above-mentioned electrolyte may be used, and polyvinylidene fluoride may be used. An electrolyte gelled with an organic gelling agent such as polyethylene oxide derivative or amino acid derivative may be used.

<色素>
色素としては、例えばビピリジン構造、ターピリジン構造などを含む配位子を有するルテニウム錯体や、ポルフィリン、エオシン、ローダミン、メロシアニンなどの有機色素などの光増感色素や、ハロゲン化鉛系ペロブスカイト結晶などの有機−無機複合色素などが挙げられる。ハロゲン化鉛系ペロブスカイトとしては、例えばCHNHPbX(X=Cl、Br、I)が用いられる。上記色素の中でも、ビピリジン構造又はターピリジン構造を含む配位子を有するルテニウム錯体が好ましい。この場合、光電変換素子100の光電変換特性をより向上させることができる。なお、色素として、光増感色素を用いる場合には、光電変換素子100は色素増感光電変換素子となる。
<Pigment>
As the dye, for example, a ruthenium complex having a ligand containing a bipyridine structure, a terpyridine structure or the like, a photosensitizing dye such as an organic dye such as porphyrin, eosin, rhodamine or merocyanine, or an organic matter such as a lead halide perovskite crystal -Inorganic composite dyes and the like can be mentioned. For example, CH 3 NH 3 PbX 3 (X = Cl, Br, I) is used as the lead halide-based perovskite. Among the above dyes, a ruthenium complex having a ligand containing a bipyridine structure or a terpyridine structure is preferable. In this case, the photoelectric conversion characteristics of the photoelectric conversion element 100 can be further improved. When a photosensitizing dye is used as the dye, the photoelectric conversion element 100 is a dye-sensitized photoelectric conversion element.

次に、上述した光電変換素子100の製造方法について説明する。   Next, a method of manufacturing the above-described photoelectric conversion element 100 will be described.

まず電極基板10からなる対極を用意する。電極基板10は、樹脂フィルム11の一方の面上に導電層12を形成し、その上に触媒層15を形成し、他方の面上に接着層13を介してガラス層14を接着させることで得ることができる。   First, the counter electrode consisting of the electrode substrate 10 is prepared. In the electrode substrate 10, the conductive layer 12 is formed on one surface of the resin film 11, the catalyst layer 15 is formed thereon, and the glass layer 14 is adhered on the other surface via the adhesive layer 13. You can get it.

導電層12は、スパッタリング法、蒸着法及びCVD法などによって樹脂フィルム11の一方の表面上に形成することができる。   The conductive layer 12 can be formed on one surface of the resin film 11 by a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method, or the like.

触媒層15は、スパッタリング法等で導電層上に形成することができる。   The catalyst layer 15 can be formed on the conductive layer by a sputtering method or the like.

次に、導電性基板21からなる対向基板20を用意し、対向基板20の上に酸化物半導体層30を形成して作用極を形成する。酸化物半導体層30は、酸化物半導体粒子を含む多孔質酸化物半導体層形成用ペーストを印刷した後、焼成することにより形成することができる。   Next, the opposing substrate 20 made of the conductive substrate 21 is prepared, and the oxide semiconductor layer 30 is formed on the opposing substrate 20 to form a working electrode. The oxide semiconductor layer 30 can be formed by printing and then baking a porous oxide semiconductor layer-forming paste containing oxide semiconductor particles.

酸化物半導体層形成用ペーストは、上述した酸化物半導体粒子のほか、ポリエチレングリコールなどの樹脂及び、テレピネオールなどの溶媒を含む。   The oxide semiconductor layer-forming paste contains, in addition to the above-described oxide semiconductor particles, a resin such as polyethylene glycol and a solvent such as terpineol.

酸化物半導体層形成用ペーストの印刷方法としては、例えばスクリーン印刷法、ドクターブレード法、又は、バーコート法などを用いることができる。   As a printing method of the oxide semiconductor layer forming paste, for example, a screen printing method, a doctor blade method, or a bar coating method can be used.

焼成温度は酸化物半導体粒子の材質により異なるが、通常は350〜600℃である。焼成時間も、酸化物半導体粒子の材質により異なるが、通常は1〜5時間である。   Although a calcination temperature changes with materials of oxide semiconductor particles, it is usually 350-600 ° C. The firing time also varies depending on the material of the oxide semiconductor particles, but is usually 1 to 5 hours.

次に、作用極の酸化物半導体層30の表面に色素を吸着させる。このためには、作用極を、色素を含有する溶液の中に浸漬させ、その色素を酸化物半導体層30に吸着させた後に上記溶液の溶媒成分で余分な色素を洗い流し、乾燥させることで、色素を酸化物半導体層30に吸着させればよい。但し、色素を含有する溶液を酸化物半導体層30に塗布した後、乾燥させることによって色素を酸化物半導体層30に吸着させてもよい。   Next, a dye is adsorbed on the surface of the oxide semiconductor layer 30 of the working electrode. For this purpose, the working electrode is immersed in a solution containing a dye, and after the dye is adsorbed to the oxide semiconductor layer 30, excess dye is washed away with the solvent component of the solution and dried. The dye may be adsorbed to the oxide semiconductor layer 30. However, after the solution containing a dye is applied to the oxide semiconductor layer 30, the dye may be adsorbed to the oxide semiconductor layer 30 by drying.

次に、電解質50を準備する。電解質50は、酸化還元対を含む溶液などで構成すればよい。   Next, the electrolyte 50 is prepared. The electrolyte 50 may be composed of a solution including a redox couple.

次に、酸化物半導体層30の上に電解質50を配置する。電解質50は、例えば滴下法などによって配置することが可能である。   Next, the electrolyte 50 is disposed on the oxide semiconductor layer 30. The electrolyte 50 can be disposed, for example, by a dropping method or the like.

次に、環状の封止部形成体を準備する。封止部形成体は、例えば封止用樹脂フィルムを用意し、その封止用樹脂フィルムに1つの四角形状の開口を形成することによって得ることができる。   Next, an annular sealing portion forming body is prepared. The sealing portion forming body can be obtained, for example, by preparing a sealing resin film and forming one rectangular opening in the sealing resin film.

そして、この封止部形成体を、対向基板20の上に接着させる。このとき、封止部形成体の対向基板20への接着は、例えば封止部形成体を加熱溶融させることによって行うことができる。   Then, the sealing portion forming body is adhered on the counter substrate 20. At this time, adhesion of the sealing portion forming body to the opposite substrate 20 can be performed, for example, by heating and melting the sealing portion forming body.

次に、電極基板10を、封止部形成体の開口を塞ぐように配置した後、封止部形成体と貼り合わせる。このとき、電極基板10にも予め封止部形成体を接着させておき、この封止部形成体を対向基板20側の封止部形成体と貼り合せてもよい。電極基板10の封止部形成体への貼合せは、大気圧下で行っても減圧下で行ってもよいが、減圧下で行うことが好ましい。   Next, after arranging the electrode substrate 10 so as to close the opening of the sealing portion forming body, the electrode substrate 10 is bonded to the sealing portion forming body. At this time, the sealing portion forming body may be adhered to the electrode substrate 10 in advance, and the sealing portion forming body may be bonded to the sealing portion forming body on the counter substrate 20 side. The bonding of the electrode substrate 10 to the sealing portion forming body may be performed under atmospheric pressure or under reduced pressure, but is preferably performed under reduced pressure.

以上のようにして光電変換素子100が得られる。   The photoelectric conversion element 100 is obtained as described above.

[第2実施形態]
次に本発明の光電変換素子の第2実施形態について図2を参照しながら説明する。図2は、本発明の光電変換素子の第2実施形態を示す断面図である。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention.

図2に示すように、本実施形態の光電変換素子200は、光電変換セル60に対して電極基板10との間に対向基板20が配置されるように設けられるバックシート210をさらに備える点で第1実施形態の光電変換素子100と相違する。   As shown in FIG. 2, the photoelectric conversion element 200 of the present embodiment further includes a back sheet 210 provided so that the counter substrate 20 is disposed between the photoelectric conversion cell 60 and the electrode substrate 10. This differs from the photoelectric conversion element 100 of the first embodiment.

ここで、バックシート210の周縁部210aが被覆部として電極基板10の接着層13の周縁部及び樹脂フィルム11の周縁部を覆っている。   Here, the peripheral portion 210 a of the back sheet 210 covers the peripheral portion of the adhesive layer 13 of the electrode substrate 10 and the peripheral portion of the resin film 11 as a covering portion.

第1実施形態の光電変換素子100では、樹脂フィルム11の周縁部、及び、接着層13の周縁部にはいずれもガラス層14が設けられていない。このため、本実施形態の光電変換素子200のように、樹脂フィルム11の周縁部、及び、接着層13の周縁部がバックシート210の周縁部210aで覆われることで、樹脂フィルム11及び接着層13において空気や水分が入り込む面の面積をより十分に減らすことができ、電極基板10のガスバリア性をより向上させることができる。このため、外部からの空気や水分が、樹脂フィルム11の周縁部、及び、接着層13の周縁部から樹脂フィルム11及び接着層13に侵入しにくくなり、やがて光電変換セル60の電解質50内に空気や水分が入ることをより十分に抑制することができる。従って、光電変換素子200によれば、長期耐久性をより向上させることができる。   In the photoelectric conversion element 100 of the first embodiment, the glass layer 14 is not provided on the peripheral portion of the resin film 11 and the peripheral portion of the adhesive layer 13. Therefore, as in the photoelectric conversion element 200 of the present embodiment, the resin film 11 and the adhesive layer are covered by covering the peripheral portion of the resin film 11 and the peripheral portion of the adhesive layer 13 with the peripheral portion 210a of the back sheet 210. 13, the area of the surface on which air and moisture enter can be sufficiently reduced, and the gas barrier properties of the electrode substrate 10 can be further improved. Therefore, air and moisture from the outside hardly enter the resin film 11 and the adhesive layer 13 from the peripheral portion of the resin film 11 and the peripheral portion of the adhesive layer 13, and eventually become within the electrolyte 50 of the photoelectric conversion cell 60. Air and moisture can be more fully suppressed. Therefore, according to the photoelectric conversion element 200, long-term durability can be further improved.

バックシート210は、耐候性層と、金属層とを少なくとも含む。   The back sheet 210 at least includes a weather resistant layer and a metal layer.

耐候性層は、例えばポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートで構成されていればよい。   The weather resistant layer may be made of, for example, polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate.

耐候性層の厚さは、例えば50〜300μmであればよい。   The thickness of the weathering layer may be, for example, 50 to 300 μm.

金属層は、例えばアルミニウムを含む金属材料で構成されていればよい。金属材料は通常、アルミニウム単体で構成されるが、アルミニウムと他の金属との合金であってもよい。他の金属としては、例えば銅、マンガン、亜鉛、マグネシウム、鉛、及び、ビスマスが挙げられる。具体的には、98%以上の純アルミニウムにその他の金属が微量添加された1000系アルミニウムが望ましい。これは、この1000系アルミニウムが、他のアルミニウム合金と比較して、安価で、加工性に優れているためである。   The metal layer may be made of, for example, a metal material containing aluminum. The metal material is usually composed of aluminum alone, but may be an alloy of aluminum and another metal. Other metals include, for example, copper, manganese, zinc, magnesium, lead and bismuth. Specifically, 1000 series aluminum in which a trace amount of other metals is added to 98% or more of pure aluminum is desirable. This is because the 1000 series aluminum is inexpensive and excellent in processability as compared with other aluminum alloys.

金属層の厚さは特に制限されるものではないが、例えば12〜30μmであればよい。   The thickness of the metal layer is not particularly limited, and may be, for example, 12 to 30 μm.

なお、バックシート210は、樹脂で電極基板10に接着することができる。このような樹脂としては、例えばブチルゴム、ニトリルゴム、熱可塑性樹脂などが挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合せて用いることができる。   The back sheet 210 can be bonded to the electrode substrate 10 with a resin. Examples of such resin include butyl rubber, nitrile rubber, thermoplastic resin and the like. These can be used alone or in combination of two or more.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記第1及び第2実施形態では、電極基板10が、樹脂フィルム11とガラス層14との間に接着層13を有しているが、例えば第2実施形態の光電変換素子200のように、樹脂フィルム11とガラス層14とがバックシート210によって固定されるならば、接着層13は必ずしも必要なものではなく、省略が可能である。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, although the electrode substrate 10 has the adhesive layer 13 between the resin film 11 and the glass layer 14 in the first and second embodiments, for example, as in the photoelectric conversion element 200 of the second embodiment. If the resin film 11 and the glass layer 14 are fixed by the back sheet 210, the adhesive layer 13 is not necessarily required and can be omitted.

また上記第2実施形態では、樹脂フィルム11の周縁部及び接着層13の周縁部がバックシート210の周縁部210aによって覆われているが、第1実施形態の光電変換素子100において、封止部40の一部が被覆部として樹脂フィルム11の周縁部及び接着層13の周縁部を覆ってもよい。また封止部40でもなく、バックシート210でもない被覆部が樹脂フィルム11の周縁部及び接着層13の周縁部を覆っていてもよい。この場合、被覆部は例えば封止部40と同様の材料で構成されることが好ましい。   Moreover, in the said 2nd Embodiment, although the peripheral part of the resin film 11 and the peripheral part of the contact bonding layer 13 are covered by the peripheral part 210a of the back sheet 210, in the photoelectric conversion element 100 of 1st Embodiment, a sealing part A portion of 40 may cover the peripheral portion of the resin film 11 and the peripheral portion of the adhesive layer 13 as a covering portion. Further, a covering portion which is neither the sealing portion 40 nor the back sheet 210 may cover the peripheral portion of the resin film 11 and the peripheral portion of the adhesive layer 13. In this case, the covering portion is preferably made of, for example, the same material as the sealing portion 40.

さらに上記第1実施形態の光電変換素子100では、対向基板20上に酸化物半導体層30が設けられているが、電極基板10の導電層12上に酸化物半導体層30を設けてもよい。この場合、触媒層15は、対向基板20の導電性基板21上に設けられる。   Furthermore, in the photoelectric conversion element 100 according to the first embodiment, the oxide semiconductor layer 30 is provided on the counter substrate 20, but the oxide semiconductor layer 30 may be provided on the conductive layer 12 of the electrode substrate 10. In this case, the catalyst layer 15 is provided on the conductive substrate 21 of the counter substrate 20.

さらにまた上記第1及び第2実施形態では、電極基板10と対向基板20とが封止部40によって連結されているが、電極基板10と対向基板20との間に、電解質50を含浸した多孔性の絶縁層が含まれる場合には、電極基板10と対向基板20とは封止部40によって連結されていなくてもよい。この場合は、対向基板20のうち電極基板10と反対側に絶縁性の基材を設け、この絶縁性の基材と電極基板10とを封止部で接合させることが好ましい。   Furthermore, in the first and second embodiments, although the electrode substrate 10 and the counter substrate 20 are connected by the sealing portion 40, a porous member impregnated with the electrolyte 50 between the electrode substrate 10 and the counter substrate 20. In the case where a conductive insulating layer is included, the electrode substrate 10 and the counter substrate 20 may not be connected by the sealing portion 40. In this case, it is preferable to provide an insulating base on the opposite side of the counter substrate 20 to the electrode substrate 10, and join the insulating base and the electrode substrate 10 at the sealing portion.

また上記実施形態では、光電変換素子100,200が1つの光電変換セル60を有しているが、光電変換素子100,200は、光電変換セル60を複数備えていてもよい。ここで、複数の光電変換セル60は直列に接続されてもよいし、並列に接続されてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the photoelectric conversion element 100,200 has one photoelectric conversion cell 60, the photoelectric conversion element 100,200 may be equipped with two or more photoelectric conversion cells 60. FIG. Here, the plurality of photoelectric conversion cells 60 may be connected in series or in parallel.

以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the contents of the present invention will be more specifically described by way of examples, but the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
はじめに、ポリエチレンナフタレートフィルム(PENフィルム)上にITO膜が形成されたITO/PENフィルム(ペクセルテクノロジーズ社製)を準備した。そして、このITO/PENフィルムにおいてPENフィルムのうちITO膜と反対側の表面上に接着層となるアクリル系接着剤を用いて厚さ0.2mmのガラス層(日本電気硝子社製)を貼り付けた。ここで、ガラス層としては、可撓性を有するものを用いた。さらに、ITO膜の表面上にスパッタリング法によってPtを、光透過率を大きく損なわない程度に堆積させた。こうして対極となる電極基板を用意した。
Example 1
First, an ITO / PEN film (manufactured by Pexcel Technologies, Inc.) in which an ITO film was formed on a polyethylene naphthalate film (PEN film) was prepared. Then, a 0.2 mm-thick glass layer (manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) is pasted using an acrylic adhesive that becomes an adhesive layer on the surface opposite to the ITO film of the PEN film in the ITO / PEN film. The Here, as the glass layer, one having flexibility is used. Furthermore, Pt was deposited on the surface of the ITO film by a sputtering method to such an extent that the light transmittance was not significantly impaired. Thus, an electrode substrate serving as a counter electrode was prepared.

次に、厚さ50μmのTi箔を用意し、このTi箔の上に酸化チタンを含有する酸化チタンペーストをスクリーン印刷により塗布し、乾燥させて酸化物半導体層の前駆体を形成した。こうして未焼成基板を得た。そして、最後に、この未焼成基板をオーブンに入れて450℃で1時間焼成して、50mm×50mm×10μmの寸法を有する多孔質酸化チタン層を得た。こうして作用極を得た。   Next, a 50 μm-thick Ti foil was prepared, and a titanium oxide paste containing titanium oxide was applied by screen printing on the Ti foil and dried to form a precursor of the oxide semiconductor layer. Thus, an unfired substrate was obtained. Finally, the unbaked substrate was placed in an oven and fired at 450 ° C. for 1 hour to obtain a porous titanium oxide layer having dimensions of 50 mm × 50 mm × 10 μm. Thus, the working electrode was obtained.

次に、光増感色素であるZ907色素を、アセトニトリルとt−ブチルアルコールとを1:1(体積比)で混合した混合溶媒中に0.2mMの濃度となるように溶かして色素溶液を作製した。そして、この色素溶液中に上記作用極を常温にて24時間浸漬させ、多孔質酸化チタン層に光増感色素を吸着させた。   Next, a dye solution is prepared by dissolving Z907 dye, which is a photosensitizing dye, in a mixed solvent of acetonitrile and t-butyl alcohol at a ratio of 1: 1 (volume ratio) to a concentration of 0.2 mM. did. Then, the working electrode was immersed in this dye solution at normal temperature for 24 hours to adsorb the photosensitizing dye to the porous titanium oxide layer.

次に、作用極の上に、商品名「ハイミラン」(三井デュポンポリケミカル社製)からなる環状の熱可塑性樹脂シートを配置した。このとき、環状の熱可塑性樹脂シートの内側に、多孔質酸化チタン層が配置されるようにした。そして、熱可塑性樹脂シートを180℃で5分間加熱し溶融させて作用極に接着させた。   Next, on the working electrode, a cyclic thermoplastic resin sheet made of a trade name "HIMIRAN" (manufactured by Du Pont-Mitsui Polychemicals Co., Ltd.) was disposed. At this time, the porous titanium oxide layer was disposed on the inner side of the annular thermoplastic resin sheet. Then, the thermoplastic resin sheet was heated and melted at 180 ° C. for 5 minutes to be adhered to the working electrode.

他方、電解質を、多孔質酸化チタン層を覆うように塗布した。このとき、電解質の組成は以下の通りとした。

ヨウ素(I)0.002M
ジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイド(DMPImI)0.6M
n−ブチルベンゾイミダゾール(NBB)0.1M
3−メトキシプロピオニトリル(MPN)からなる溶媒
On the other hand, an electrolyte was applied to cover the porous titanium oxide layer. At this time, the composition of the electrolyte was as follows.

Iodine (I 2 ) 0.002 M
Dimethylpropyl imidazolium iodide (DMPImI) 0.6 M
n-Butyl benzimidazole (NBB) 0.1 M
Solvent consisting of 3-methoxypropionitrile (MPN)

そして作用極に対し、電極基板を、作用極との間に電解質を挟むように重ね合わせ、封止部を減圧下(1000Pa)で加熱溶融することによって電極基板と封止部とを接着させた。こうして1つの光電変換セルを得た。そして、この光電変換セルに対し、その光入射面(電極基板におけるガラス層の表面)と反対側の面をバックシートとしての遮水パッケージで覆った。こうして光電変換素子を得た。   Then, the electrode substrate was placed on the working electrode so as to sandwich the electrolyte with the working electrode, and the sealing portion was heated and melted under reduced pressure (1000 Pa) to bond the electrode substrate and the sealing portion . Thus, one photoelectric conversion cell was obtained. And with respect to this photoelectric conversion cell, the surface on the opposite side to the light-incidence surface (surface of the glass layer in an electrode substrate) was covered with the water blocking package as a back sheet. Thus, a photoelectric conversion element was obtained.

(実施例2)
ガラス層の厚さを、0.2mmから2mmとすることにより、ガラス層が可撓性を有しないようにしたこと以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製した。
(Example 2)
By setting the thickness of the glass layer to 0.2 mm to 2 mm, a photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the glass layer did not have flexibility.

(実施例3)
接着層として、実施例1で用いたアクリル系接着剤にベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤をさらに添加したものを用いたこと以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製した。
(Example 3)
The photoelectric conversion element was produced like Example 1 except having used what added the benzotriazole type ultraviolet absorber further to the acrylic adhesive used in Example 1 as an adhesion layer.

(比較例1)
電極基板を用意する際、ITO/PENフィルムにおけるPENフィルムのITOと反対側の表面上にガラス層を貼り付けなかったこと以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製した。
(Comparative example 1)
When preparing an electrode substrate, the photoelectric conversion element was produced like Example 1 except not having stuck a glass layer on the surface on the opposite side to ITO of a PEN film in an ITO / PEN film.

<特性の評価>
(長期耐久性)
上記のようにして得られた上記実施例1〜3及び比較例1の光電変換素子に対し、大気中、60℃、85%RHで200時間放置する加熱試験を行った。そして、加熱試験前に測定した出力Pm、及び、加熱試験後に測定した出力Pmの結果に基づいて、下記式により、出力低下率を算出した。結果を表1に示す。
出力低下率=100×(Pm―Pm)/Pm
なお、出力測定に用いた光源、照度計、電源及び照度は以下の通りである。

光源:白色LED(製品名「LEL−SL5N−F」、東芝ライテック社製)
照度計:製品名「AS ONE LM−331」、アズワン株式会社製
電源:電圧/電流 発生器(製品名「ADVANTEST R6246」、株式会社アドバンテスト製)
照度:1000lux
<Evaluation of characteristics>
(Long-term durability)
With respect to the photoelectric conversion elements of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 obtained as described above, a heating test was conducted in which they were left at 60 ° C. and 85% RH for 200 hours in the atmosphere. Then, based on the results of the output Pm 0 measured before the heating test and the output Pm measured after the heating test, the output reduction rate was calculated by the following equation. The results are shown in Table 1.
Power reduction rate = 100 × (Pm 0- Pm) / Pm 0
The light source, illuminance meter, power source and illuminance used for the output measurement are as follows.

Light source: White LED (Product name "LEL-SL5N-F" manufactured by Toshiba Lighttech Co., Ltd.)
Light meter: Product name "AS ONE LM-331", manufactured by As One Corporation Power supply: Voltage / current generator (product name "ADVANTEST R6246", manufactured by ADVANTEST CORPORATION)
Illumination: 1000 lux

Figure 0006539081
Figure 0006539081

表1に示す結果より、実施例1〜3の光電変換素子は、比較例1の光電変換素子よりも出力低下率が小さいことが分かった。   From the results shown in Table 1, it was found that the photoelectric conversion elements of Examples 1 to 3 have a smaller reduction rate of output than the photoelectric conversion element of Comparative Example 1.

以上より、本発明の光電変換素子によれば、長期耐久性を向上させることができることが確認された。   As mentioned above, according to the photoelectric conversion element of this invention, it was confirmed that long-term durability can be improved.

10…電極基板
11…樹脂フィルム
12…導電層
13…接着層
14…ガラス層
15…触媒層
20…対向基板
30…酸化物半導体層
40…封止部
50…電解質
60…光電変換セル
100,200…光電変換素子
210…バックシート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electrode substrate 11 ... Resin film 12 ... Conductive layer 13 ... Adhesion layer 14 ... Glass layer 15 ... Catalyst layer 20 ... Counter substrate 30 ... Oxide semiconductor layer 40 ... Sealing part 50 ... Electrolyte 60 ... Photoelectric conversion cell 100, 200 ... photoelectric conversion element 210 ... back sheet

Claims (2)

少なくとも1つの光電変換セルを備え、
前記光電変換セルが、
電極基板と、
前記電極基板に対向する対向基板と、
前記電極基板又は前記対向基板に設けられる酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層を包囲するように設けられ、前記電極基板及び前記対向基板を連結する封止部と、
前記電極基板及び前記対向基板の間に設けられる電解質とを備え、
前記電極基板が、
樹脂フィルムと、
前記樹脂フィルムのうち前記電解質側に設けられる導電層と、
前記樹脂フィルムのうち前記導電層と反対側に設けられるガラス層と、
前記樹脂フィルムと前記ガラス層との間に、前記樹脂フィルム及び前記ガラス層を接着する接着層とを有する光電変換素子であって、
前記電極基板において少なくとも前記樹脂フィルムの周縁部及び前記接着層の周縁部を覆う被覆部をさらに備え、
前記被覆部が、前記光電変換セルに対して前記電極基板との間に前記対向基板が配置されるように設けられるバックシートの一部によって構成され、
前記バックシートが金属層を含む、光電変換素子。
At least one photoelectric conversion cell,
The photoelectric conversion cell is
An electrode substrate,
An opposing substrate facing the electrode substrate;
An oxide semiconductor layer provided on the electrode substrate or the counter substrate;
A sealing portion provided so as to surround the oxide semiconductor layer and connecting the electrode substrate and the counter substrate;
An electrolyte provided between the electrode substrate and the counter substrate;
The electrode substrate is
Resin film,
A conductive layer provided on the electrolyte side of the resin film;
A glass layer provided on the side of the resin film opposite to the conductive layer;
Wherein between the resin film and the glass layer, a photoelectric conversion element having an adhesive layer for bonding the resin film and the glass layer,
The electrode substrate further includes a covering portion that covers at least a peripheral portion of the resin film and a peripheral portion of the adhesive layer,
The covering portion is constituted by a part of a back sheet provided so that the counter substrate is disposed between the photoelectric conversion cell and the electrode substrate,
The photoelectric conversion element in which the said back sheet contains a metal layer.
前記樹脂フィルム、前記接着層及び前記ガラス層のうちの少なくとも1つが紫外線吸収剤を含む、請求項1に記載の光電変換素子。
The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein at least one of the resin film, the adhesive layer, and the glass layer contains an ultraviolet absorber.
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