JP6748167B2 - Electrode for solar cell, dye-sensitized solar cell, and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、太陽電池用電極、色素増感型太陽電池及びこれらの製造方法に関する。 The present invention relates to a solar cell electrode, a dye-sensitized solar cell, and a method for producing these.

色素増感型太陽電池(DSC)としては、いわゆるグレッツェル型の太陽電池がある(非特許文献1参照)。グレッツェル型のDSCは、光電極と、光電極に対向する対向電極と、両電極間に位置する電荷移動体とを有する。DSCにおいては、光電極の表面に吸着した増感色素に光を照射すると、電子が発生する。
発生した電子は、増感色素から、光電極、導電膜、外部回路へと移動し、電流となる。
電子を放出した増感色素は、電荷移動体中の酸化還元対によって還元する。酸化した酸化還元対は、対向電極上に形成された触媒層によって還元体に再生する。
As a dye-sensitized solar cell (DSC), there is a so-called Gretzel solar cell (see Non-Patent Document 1). The Gretzel-type DSC has a photoelectrode, a counter electrode facing the photoelectrode, and a charge transfer body located between the two electrodes. In DSC, when a sensitizing dye adsorbed on the surface of a photoelectrode is irradiated with light, electrons are generated.
The generated electrons move from the sensitizing dye to the photoelectrode, the conductive film, and the external circuit, and become an electric current.
The electron-releasing sensitizing dye is reduced by the redox couple in the charge transfer material. The oxidized redox couple is regenerated into a reductant by the catalyst layer formed on the counter electrode.

従来技術では、白金層を触媒層として用いている。これは、白金が酸化還元反応に対して高い触媒能を示し、かつ、白金が安定性及び導電性に優れるためである。 In the prior art, a platinum layer is used as a catalyst layer. This is because platinum shows a high catalytic ability for the redox reaction, and platinum is excellent in stability and conductivity.

「ネイチャー(Nature)」,353巻,p.737−740,1991"Nature", Volume 353, p. 737-740, 1991

しかしながら、従来のDSCの光電変換効率は、未だ満足できるものではない。
そこで、本発明は、DSCの光電変換効率をさらに高められる太陽電池用電極を目的とする。
However, the photoelectric conversion efficiency of the conventional DSC is not yet satisfactory.
Then, this invention aims at the electrode for solar cells which can further improve the photoelectric conversion efficiency of DSC.

本発明は、以下の態様を有する。
[1]導電層と、前記導電層上に位置し表面を形成する触媒層とを有し、
前記触媒層は、抵抗率が1.0×10−4Ωcm以下の導電性物質を含み、
前記触媒層のシート抵抗値は、120Ω/□以上である、太陽電池用電極。
[2]前記触媒層は、下記測定条件により求められる触媒活性値が、−0.31V(Ag/Ag)以上である、[1]に記載の太陽電池用電極。
<触媒活性値の測定方法>
三電極法で、対向電極を作用極とし、白金ワイヤーを対極とし、Ag/Agを参照電極とし、ヨウ素1mmol/L、ヨウ化リチウム10mmol/L及びリチウムパークロレート100mmol/Lを含むアセトニトリル溶液を測定溶媒とし、掃引速度50mV/秒以下、掃引電圧幅−1〜1Vの条件で、サイクリックボルタンメトリー測定で還元電流値を測定し、還元電流値がピークとなる電圧を触媒活性値とする。
[3]記触媒層は、白金族の金属を含み、前記触媒層の総質量に対する前記白金族の金属の含有量は、70〜100質量%である、[1]又は[2]に記載の太陽電池用電極。
[4]前記導電層は、酸化物半導体からなる、[1]〜[3]のいずれかに記載の太陽電池用電極。
[5][1]〜[4]のいずれかに記載の太陽電池用電極を対向電極とし、前記対向電極の前記触媒層に対向する光電極と、前記対向電極と前記光電極との間に位置する電荷移動体とを有する、色素増感型太陽電池。
The present invention has the following aspects.
[1] A conductive layer and a catalyst layer that is located on the conductive layer and forms a surface,
The catalyst layer contains a conductive material having a resistivity of 1.0×10 −4 Ωcm or less,
A sheet resistance value of the catalyst layer is 120 Ω/□ or more, an electrode for a solar cell.
[2] The solar cell electrode according to [1], wherein the catalyst layer has a catalyst activity value of −0.31 V (Ag/Ag + ) or more, which is obtained under the following measurement conditions.
<Method of measuring catalytic activity value>
In the three-electrode method, an opposite electrode was used as a working electrode, a platinum wire was used as a counter electrode, Ag/Ag + was used as a reference electrode, and an acetonitrile solution containing 1 mmol/L of iodine, 10 mmol/L of lithium iodide and 100 mmol/L of lithium perchlorate was prepared. The reduction current value is measured by cyclic voltammetry measurement under the conditions of a measurement solvent, a sweep speed of 50 mV/sec or less, and a sweep voltage width of −1 to 1 V, and the voltage at which the reduction current value reaches a peak is defined as the catalyst activity value.
[3] The catalyst layer according to [1] or [2], which contains a platinum group metal, and the platinum group metal content is 70 to 100 mass% with respect to the total mass of the catalyst layer. Electrode for solar cell.
[4] The solar cell electrode according to any one of [1] to [3], wherein the conductive layer is made of an oxide semiconductor.
[5] The solar cell electrode according to any one of [1] to [4] is used as a counter electrode, and is provided between the photoelectrode facing the catalyst layer of the counter electrode, and between the counter electrode and the photoelectrode. A dye-sensitized solar cell having a charge carrier located therein.

[6][1]〜[4]のいずれかに記載の太陽電池用電極の製造方法であって、前記導電層上に、スパッタリング又は蒸着で前記触媒層を形成する、太陽電池用電極の製造方法。
[7][6]に記載の太陽電池用電極の製造方法により前記太陽電池用電極を得、得られた前記太陽電池用電極を対向電極とし、前記対向電極の前記触媒層に対向する光電極を設け、前記光電極と前記対向電極との間に電荷移動体を設ける、色素増感型太陽電池の製造方法。
[6] The method for manufacturing the solar cell electrode according to any one of [1] to [4], wherein the catalyst layer is formed on the conductive layer by sputtering or vapor deposition. Method.
[7] The solar cell electrode is obtained by the method for manufacturing a solar cell electrode according to [6], and the obtained solar cell electrode is used as a counter electrode, and a photoelectrode facing the catalyst layer of the counter electrode. And a charge transfer body is provided between the photoelectrode and the counter electrode.

本発明のDSCによれば、光電変換効率をさらに高められる。 According to the DSC of the present invention, the photoelectric conversion efficiency can be further increased.

本発明の一実施形態に係る色素増感型太陽電池の断面図である。1 is a cross-sectional view of a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.

(色素増感型太陽電池)
本発明の色素増感型太陽電池(DSC)は、光電極と対向電極と電荷移動体とを有する。
以下、本発明の太陽電池用電極及びこれを用いた色素増感型太陽電池(DSC)について、一例を挙げて説明する。
(Dye-sensitized solar cell)
The dye-sensitized solar cell (DSC) of the present invention has a photoelectrode, a counter electrode, and a charge transfer body.
Hereinafter, the solar cell electrode of the present invention and the dye-sensitized solar cell (DSC) using the same will be described with reference to an example.

図1のDSC1は、光電極10と、対向電極20と、電荷移動体30と、封止材40とを有する。光電極10と対向電極20とは対向している。電荷移動体30は、光電極10と対向電極20との間に位置している。封止材40は、電荷移動体30を封止している。電荷移動体30は、光電極10及び対向電極20の双方に接している。 The DSC 1 in FIG. 1 includes a photoelectrode 10, a counter electrode 20, a charge transfer body 30, and a sealing material 40. The photoelectrode 10 and the counter electrode 20 face each other. The charge transfer body 30 is located between the photoelectrode 10 and the counter electrode 20. The sealing material 40 seals the charge transfer body 30. The charge transfer body 30 is in contact with both the photoelectrode 10 and the counter electrode 20.

光電極10及び対向電極20の少なくとも一方は、光透過性を有する。光透過性を有する光電極10又は対向電極20が、光入射面を形成する。本稿において、光電極10又は対向電極20における光透過性は、DSC1が発電できる程度に光を透過することである。 At least one of the photoelectrode 10 and the counter electrode 20 is light transmissive. The light-transmitting photoelectrode 10 or the counter electrode 20 forms a light incident surface. In this paper, the light transmittance of the photoelectrode 10 or the counter electrode 20 means that light is transmitted to the extent that the DSC 1 can generate electricity.

本実施形態の対向電極20は、本発明の太陽電池用電極である。
対向電極20は、対向電極支持体22と、対向電極導電層24と、触媒層26とを有する。対向電極導電層24は、対向電極支持体22上に位置している。触媒層26は、対向電極導電層24上に位置している。即ち、対向電極支持体22と対向電極導電層24と触媒層26とは、この順で位置している。
対向電極導電層24は、封止材40の外方に露出部28を有する。露出部28は、DSC1の外部に露出している。
The counter electrode 20 of the present embodiment is the solar cell electrode of the present invention.
The counter electrode 20 includes a counter electrode support 22, a counter electrode conductive layer 24, and a catalyst layer 26. The counter electrode conductive layer 24 is located on the counter electrode support 22. The catalyst layer 26 is located on the counter electrode conductive layer 24. That is, the counter electrode support 22, the counter electrode conductive layer 24, and the catalyst layer 26 are located in this order.
The counter electrode conductive layer 24 has an exposed portion 28 outside the sealing material 40. The exposed portion 28 is exposed to the outside of the DSC 1.

対向電極支持体22は、ガラス板、樹脂製の板、フィルム又はシート(樹脂製の板、フィルム、シートを総じて、樹脂製の板等ということがある)、金属箔等である。対向電極20が光入射面を形成する場合、対向電極支持体22は光透過性を有する。この場合、対向電極支持体22としては、いわゆる透明基材が好ましい。 The counter electrode support 22 is a glass plate, a resin plate, a film or a sheet (the resin plate, the film and the sheet may be collectively referred to as a resin plate or the like), a metal foil or the like. When the counter electrode 20 forms the light incident surface, the counter electrode support 22 has a light transmissive property. In this case, a so-called transparent base material is preferable as the counter electrode support 22.

対向電極支持体22がガラス板の場合、素材は、ソーダライムガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、バイコールガラス、無アルカリガラス、青板ガラス、白板ガラス等である。 When the counter electrode support 22 is a glass plate, the material is soda lime glass, quartz glass, borosilicate glass, Vycor glass, alkali-free glass, blue plate glass, white plate glass, or the like.

対向電極支持体22が樹脂製の板等の場合、素材は、ポリアクリル、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリイミド、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド等である。
対向電極支持体22の素材は、樹脂が好ましく、ポリエチレンテレフタレート(PET)又はポリエチレンナフタレート(PEN)がより好ましい。対向電極支持体22が樹脂製であれば、DSC1の薄型化、軽量化が図れる。加えて、対向電極支持体22が樹脂製であれば、DSC1に可撓性を付与しやすい。
When the counter electrode support 22 is a resin plate or the like, the material is polyacrylic, polycarbonate, polyester, polyimide, polystyrene, polyvinyl chloride, polyamide or the like.
The material of the counter electrode support 22 is preferably a resin, more preferably polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN). If the counter electrode support 22 is made of resin, the DSC 1 can be made thin and lightweight. In addition, if the counter electrode support 22 is made of resin, it is easy to give flexibility to the DSC 1.

対向電極20の厚みT20は、例えば、100μm〜6mmが好ましい。厚みT20が上記下限値以上であれば、対向電極20の強度を高められる。厚みT20が上記上限値以下であれば、DSC1のさらなる軽量化を図れる。 The thickness T20 of the counter electrode 20 is preferably 100 μm to 6 mm, for example. If the thickness T20 is not less than the above lower limit, the strength of the counter electrode 20 can be increased. If the thickness T20 is equal to or less than the upper limit value, the DSC 1 can be further reduced in weight.

対向電極支持体22は、剛直な支持体でもよいし、可撓性を有する柔軟な支持体でもよい。
対向電極支持体22の厚みT22は、特に限定されず、例えば10μm〜5mmが好ましい。対向電極支持体22の厚みT22は、接触式のマイクロメータで測定した任意の10点の平均である。
The counter electrode support 22 may be a rigid support or a flexible support having flexibility.
The thickness T22 of the counter electrode support 22 is not particularly limited, and is preferably 10 μm to 5 mm, for example. The thickness T22 of the counter electrode support 22 is an average of 10 arbitrary points measured by a contact-type micrometer.

対向電極導電層24は、導電性を有すれば、特に制限されない。対向電極導電層24は、従来公知のDSC用の導電層である。 The counter electrode conductive layer 24 is not particularly limited as long as it has conductivity. The counter electrode conductive layer 24 is a conventionally known conductive layer for DSC.

対向電極導電層24の素材は、金、白金、銀、銅、クロム、タングステン、アルミニウム、マグネシウム、チタン、ニッケル、マンガン、亜鉛、鉄及びこれらの合金等の金属;フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、Al/Al混合物、Al/LiF混合物、CuI、インジウムスズ酸化物(ITO)、SnO、アルミニウム亜鉛酸化物(AZO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、ガリウム亜鉛酸化物(GZO)等の導電性透明無機材料、導電性透明ポリマー、カーボン等である。これらの素材は、1種単独でもよいし、2種以上の組み合わせでもよい。
対向電極導電層24の素材が金属の場合、対向電極導電層24と触媒層26との間に酸化被膜が形成する。酸化被膜が形成すると、対向電極導電層24と触媒層26との界面の電気抵抗(界面抵抗)が増加する。このため、対向電極導電層24の素材としては、導電性酸化物半導体が好ましい。
対向電極導電層24に導電性酸化物半導体を用いた場合、対向電極導電層24と触媒層26との接触面積が少なくても、界面抵抗を下げられる。
導電性酸化物半導体としては、FTO、ITO、AZO、IZO、GZOが好ましい。
The material of the counter electrode conductive layer 24 is a metal such as gold, platinum, silver, copper, chromium, tungsten, aluminum, magnesium, titanium, nickel, manganese, zinc, iron and alloys thereof; fluorine-doped tin oxide (FTO), Sodium, sodium-potassium alloy, lithium, magnesium, aluminum, magnesium-silver mixture, magnesium-indium mixture, aluminum-lithium alloy, Al/Al 2 O 3 mixture, Al/LiF mixture, CuI, indium tin oxide (ITO). , SnO 2 , aluminum zinc oxide (AZO), indium zinc oxide (IZO), gallium zinc oxide (GZO) and other conductive transparent inorganic materials, conductive transparent polymers, carbon and the like. These materials may be used alone or in combination of two or more.
When the material of the counter electrode conductive layer 24 is a metal, an oxide film is formed between the counter electrode conductive layer 24 and the catalyst layer 26. When the oxide film is formed, the electrical resistance (interface resistance) at the interface between the counter electrode conductive layer 24 and the catalyst layer 26 increases. Therefore, as a material of the counter electrode conductive layer 24, a conductive oxide semiconductor is preferable.
When a conductive oxide semiconductor is used for the counter electrode conductive layer 24, the interface resistance can be reduced even if the contact area between the counter electrode conductive layer 24 and the catalyst layer 26 is small.
As the conductive oxide semiconductor, FTO, ITO, AZO, IZO and GZO are preferable.

対向電極導電層24の厚みT24は、対向電極導電層24の素材を勘案して、適宜決定する。
対向電極導電層24が導電性酸化物半導体又は金属の場合、対向電極導電層24の厚みT24は、10〜50nmが好ましい。対向電極導電層24の厚みT24が上記下限値以上であれば、欠損を防止しやすい。対向電極導電層24の厚みT24が上記上限値以下であれば、光透過性を高めやすい。
対向電極導電層24がカーボン又は導電性透明ポリマーの場合、対向電極導電層24の厚みT24は、100〜500μmが好ましい。対向電極導電層24の厚みT24が下限値以上であれば、欠損を防止しやすい。対向電極導電層24の厚みT24が上記上限値以下であれば、光透過性をより高められる。
対向電極導電層24の厚みT24の測定方法は、例えば、以下の方法である。対向電極導電層24と対向電極支持体22との合計の厚みT23をマイクロメータで測定する。任意の10点の厚みT23を測定し、その平均値をave(T23)とする。対向電極支持体22の厚みT22をマイクロメータで測定する。任意の10点の厚みT22を測定し、その平均値をave(T22)とする。ave(T23)−ave(T22)を対向電極導電層24の厚みT24とする。
The thickness T24 of the counter electrode conductive layer 24 is appropriately determined in consideration of the material of the counter electrode conductive layer 24.
When the counter electrode conductive layer 24 is a conductive oxide semiconductor or metal, the thickness T24 of the counter electrode conductive layer 24 is preferably 10 to 50 nm. When the thickness T24 of the counter electrode conductive layer 24 is equal to or more than the above lower limit, it is easy to prevent the loss. If the thickness T24 of the counter electrode conductive layer 24 is equal to or less than the above upper limit, it is easy to increase the light transmittance.
When the counter electrode conductive layer 24 is carbon or a conductive transparent polymer, the thickness T24 of the counter electrode conductive layer 24 is preferably 100 to 500 μm. When the thickness T24 of the counter electrode conductive layer 24 is not less than the lower limit value, it is easy to prevent the loss. When the thickness T24 of the counter electrode conductive layer 24 is not more than the above upper limit value, the light transmittance can be further enhanced.
The method of measuring the thickness T24 of the counter electrode conductive layer 24 is, for example, the following method. The total thickness T23 of the counter electrode conductive layer 24 and the counter electrode support 22 is measured with a micrometer. The thickness T23 is measured at 10 arbitrary points, and the average value is defined as ave(T23). The thickness T22 of the counter electrode support 22 is measured with a micrometer. The thickness T22 at any 10 points is measured, and the average value is defined as ave(T22). The thickness T24 of the counter electrode conductive layer 24 is defined as ave(T23)−ave(T22).

対向電極導電層24のシート抵抗値は、120Ω/□以下が好ましく、100Ω/□以下がより好ましく、50Ω/□以下がさらに好ましい。シート抵抗値が上記上限値以下であれば、対向電極導電層24の導電性を高められる。また、シート抵抗値が上記上限値超であると、電気抵抗によって光電変換効率が低下する。 The sheet resistance value of the counter electrode conductive layer 24 is preferably 120Ω/□ or less, more preferably 100Ω/□ or less, and further preferably 50Ω/□ or less. When the sheet resistance value is equal to or less than the upper limit value, the conductivity of the counter electrode conductive layer 24 can be increased. Further, if the sheet resistance value exceeds the upper limit value, the photoelectric conversion efficiency decreases due to the electric resistance.

触媒層26は、抵抗率が1.0×10−4Ωcm以下の導電性物質を含む層である。
触媒層26は、触媒層26の面方向においては、導電性物質に由来する導電性を充分に発揮していない。このため、触媒層26のシート抵抗値は、120Ω/□以上となる。触媒層26がこのような面方向の導電性を示す理由は定かでないが、以下のように推測する。
例えば、従来の触媒層よりも少ない量の導電性物質で触媒層26を形成すると上記の導電性を示すことから、触媒層26が斑であると推測できる。即ち、任意の大きさの導電性物質の膜(導電膜)が2つ以上形成され、これらの導電膜が互いに離間し、導電膜同士の間には対向電極導電層24が露出している。このため、互いに離間した導電膜の集合体である触媒層26は、表面21の面方向において導電性物質に由来する導電性を充分に発揮しない。
また、あるいは、触媒層26の導電性物質が、互いに導電しない程度に散在しているため、触媒層26は、面方向において導電性物質に由来する導電性を充分に発揮しない。
The catalyst layer 26 is a layer containing a conductive substance having a resistivity of 1.0×10 −4 Ωcm or less.
The catalyst layer 26 does not sufficiently exhibit conductivity derived from a conductive substance in the plane direction of the catalyst layer 26. Therefore, the sheet resistance value of the catalyst layer 26 is 120Ω/□ or more. The reason why the catalyst layer 26 exhibits such in-plane conductivity is not clear, but it is presumed as follows.
For example, when the catalyst layer 26 is formed with a conductive material in an amount smaller than that of the conventional catalyst layer, the catalyst layer 26 exhibits the above-mentioned conductivity, and thus it can be inferred that the catalyst layer 26 is uneven. That is, two or more films (conductive films) of a conductive substance having an arbitrary size are formed, these conductive films are separated from each other, and the counter electrode conductive layer 24 is exposed between the conductive films. Therefore, the catalyst layer 26, which is an assembly of conductive films that are separated from each other, does not sufficiently exhibit conductivity derived from the conductive substance in the surface direction of the surface 21.
Further, alternatively, since the conductive substances of the catalyst layer 26 are scattered to the extent that they do not conduct each other, the catalyst layer 26 does not sufficiently exhibit the conductivity derived from the conductive substance in the plane direction.

導電性物質は、例えば、金属、金属化合物、炭素材料等である。
導電性の金属は、例えば、白金、チタン、金、銀、銅、アルミ、コバルト、鉄、マグネシウム、ニッケル、亜鉛等である。
導電性の金属化合物は、例えば、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化コバルト、酸化銅、酸化鉄、炭化チタン、炭化バナジウム、炭化タングステン、窒化チタン、窒化バナジウム、窒化クロム、窒化ニオブ、窒化ジルコニウム、窒化タンタル、窒化ハフニウム、窒化ケイ素、窒化ガリウム、窒化リチウム等である。
炭素材料は、例えば、カーボンブラックやカーボンナノチューブ、カーボンファイバー、活性炭、グラファイト等である。
導電性物質としては、導電性の金属が好ましく、白金族の金属(白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム)、チタン、金、銀がより好ましく、白金族の金属がさらに好ましく、白金が特に好ましい。
これらの導電性物質は、1種単独でもよいし、2種以上の組み合わせでもよい。
The conductive substance is, for example, a metal, a metal compound, a carbon material, or the like.
The conductive metal is, for example, platinum, titanium, gold, silver, copper, aluminum, cobalt, iron, magnesium, nickel, zinc or the like.
Examples of the conductive metal compound include titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, gallium oxide, indium oxide, aluminum oxide, chromium oxide, cobalt oxide, copper oxide, iron oxide, titanium carbide, vanadium carbide, tungsten carbide, and titanium nitride. , Vanadium nitride, chromium nitride, niobium nitride, zirconium nitride, tantalum nitride, hafnium nitride, silicon nitride, gallium nitride, lithium nitride and the like.
The carbon material is, for example, carbon black, carbon nanotube, carbon fiber, activated carbon, graphite or the like.
The conductive substance is preferably a conductive metal, more preferably a platinum group metal (platinum, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium), titanium, gold or silver, more preferably a platinum group metal, and platinum is Particularly preferred.
These conductive substances may be used alone or in combination of two or more.

触媒層26の総質量に対する導電性物質の含有量は、例えば、70〜100質量%が好ましく、80〜100質量%がより好ましく、90〜100質量%がさらに好ましい。導電性物質の含有量が上記下限値以上であれば、触媒層26に求める触媒活性を得やすい。 The content of the conductive material with respect to the total mass of the catalyst layer 26 is, for example, preferably 70 to 100% by mass, more preferably 80 to 100% by mass, and further preferably 90 to 100% by mass. When the content of the conductive substance is at least the above lower limit, the catalyst activity required for the catalyst layer 26 can be easily obtained.

触媒層26の厚みT26は、例えば0.01〜10nmが好ましく、0.1〜10nmがより好ましく、0.1〜5nmがさらに好ましい。触媒層26の厚みT26が上記範囲内であれば、触媒活性がより高まる。
触媒層26の厚みT26は、原子間力顕微鏡、電子顕微鏡、接触式膜厚計等で測定できる。
The thickness T26 of the catalyst layer 26 is, for example, preferably 0.01 to 10 nm, more preferably 0.1 to 10 nm, and further preferably 0.1 to 5 nm. When the thickness T26 of the catalyst layer 26 is within the above range, the catalytic activity is further enhanced.
The thickness T26 of the catalyst layer 26 can be measured with an atomic force microscope, an electron microscope, a contact type film thickness meter, or the like.

触媒層26のシート抵抗値は、120〜1000Ω/□が好ましく、120〜400Ω/□がより好ましい。触媒層26のシート抵抗値が上記範囲内であれば、触媒層26の触媒活性を高めて、DSC1の光電変換効率をさらに高められる。即ち、表面21の面方向において、触媒層26の導電性物質に由来する導電性を発揮しにくい状態であると、触媒層26の触媒活性を高めて、DSC1の光電変換効率をさらに高められる。
触媒層26のシート抵抗値が上記範囲内であると触媒活性を高められる理由は、定かではないが、以下のように推測する。
従来の触媒層は、充分に厚いため、表面が平滑である。上述の通り、本実施形態の触媒層26は、導電膜同士が離間し、又は、導電性物質が導電しない程度に分散している。このため、従来の触媒層に比べて、触媒層26の表面21は、比表面積が高まり、触媒活性を高めると考えられる。
The sheet resistance value of the catalyst layer 26 is preferably 120 to 1000 Ω/□, and more preferably 120 to 400 Ω/□. When the sheet resistance value of the catalyst layer 26 is within the above range, the catalytic activity of the catalyst layer 26 can be increased and the photoelectric conversion efficiency of the DSC 1 can be further increased. That is, in the plane direction of the surface 21, when the conductivity derived from the conductive material of the catalyst layer 26 is difficult to be exerted, the catalytic activity of the catalyst layer 26 is enhanced, and the photoelectric conversion efficiency of the DSC 1 can be further enhanced.
The reason why the catalyst activity can be enhanced when the sheet resistance value of the catalyst layer 26 is within the above range is not clear, but is presumed as follows.
Since the conventional catalyst layer is sufficiently thick, the surface is smooth. As described above, in the catalyst layer 26 of the present embodiment, the conductive films are separated from each other or the conductive substance is dispersed to the extent that the conductive material is not conductive. Therefore, it is considered that the surface 21 of the catalyst layer 26 has a higher specific surface area and higher catalytic activity than the conventional catalyst layer.

触媒層26のシート抵抗値の測定方法として、以下の方法を例示できる。
導電性を有しない基材(ガラス基材等の絶縁性基材)を用意する。触媒層26を形成する際に、前記絶縁性基材に触媒層を形成したものを試料とする。この試料について、抵抗測定器を用いて、シート抵抗値を測定する。
また、他の測定方法としては、対向電極支持体22上に対向電極導電層24が位置する電極基板(触媒層26を有しない)のシート抵抗値と、対向電極20のシート抵抗値とから触媒層26のシート抵抗値を算出する方法を例示できる。
あるいは、対向電極20のシート抵抗値を測定後、触媒層26のみを溶出し又は剥離した後に、対向電極導電層24のシート抵抗値を測定し、触媒層26のシート抵抗値を算出する方法を例示できる。
The following method can be exemplified as a method for measuring the sheet resistance value of the catalyst layer 26.
A base material having no conductivity (an insulating base material such as a glass base material) is prepared. When the catalyst layer 26 is formed, a sample is prepared by forming the catalyst layer on the insulating base material. The sheet resistance value of this sample is measured using a resistance measuring device.
Further, as another measuring method, the sheet resistance value of the electrode substrate (without the catalyst layer 26) on which the counter electrode conductive layer 24 is located on the counter electrode support 22 and the sheet resistance value of the counter electrode 20 are used as a catalyst. A method of calculating the sheet resistance value of the layer 26 can be exemplified.
Alternatively, after the sheet resistance value of the counter electrode 20 is measured, only the catalyst layer 26 is eluted or peeled off, and then the sheet resistance value of the counter electrode conductive layer 24 is measured to calculate the sheet resistance value of the catalyst layer 26. It can be illustrated.

対向電極20は、触媒層26によって触媒活性を有する。
例えば、対向電極20の触媒活性は、−0.31V以上が好ましく、−0.3V以上がより好ましく、−0.29V以上がさらに好ましい。触媒活性が上記下限値以上であれば、DSC1の光電変換効率のさらなる向上を図れる。
触媒活性は、三電極法で測定する。対向電極を作用極とし、白金ワイヤーを対極とし、Ag/Agを参照電極とし、掃引速度50mV/秒以下、掃引電圧幅−1〜1Vの条件で、サイクリックボルタンメトリー(CV)測定で還元電流値を求める。求めた還元電流値がピークとなる電圧を触媒活性値とする。CV測定に用いる測定溶媒は、ヨウ素1mmol/L、ヨウ化リチウム10mmol/L、リチウムパークロレート100mmol/Lを含むアセトニトリル溶液である。
なお、触媒活性は、触媒層26の厚さ、導電性物質の種類、触媒層26に含まれる導電性物質の含有量等の組み合わせにより調節できる。
The counter electrode 20 has catalytic activity due to the catalyst layer 26.
For example, the catalytic activity of the counter electrode 20 is preferably −0.31V or higher, more preferably −0.3V or higher, and even more preferably −0.29V or higher. When the catalytic activity is at least the above lower limit value, the photoelectric conversion efficiency of DSC1 can be further improved.
The catalytic activity is measured by the three-electrode method. The counter electrode is the working electrode, the platinum wire is the counter electrode, Ag/Ag + is the reference electrode, and the reduction current is measured by cyclic voltammetry (CV) under the conditions of a sweep speed of 50 mV/sec or less and a sweep voltage width of -1 to 1 V Find the value. The voltage at which the obtained reduction current value has a peak is taken as the catalyst activity value. The measurement solvent used for CV measurement is an acetonitrile solution containing iodine 1 mmol/L, lithium iodide 10 mmol/L, and lithium perchlorate 100 mmol/L.
The catalytic activity can be adjusted by a combination of the thickness of the catalyst layer 26, the type of conductive substance, the content of the conductive substance contained in the catalyst layer 26, and the like.

光電極10は、光電極支持体12と光電極導電層14と無機半導体層16とを有する。光電極導電層14は、光電極支持体12上に位置している。無機半導体層16は、光電極導電層14上に位置している。即ち、光電極支持体12と光電極導電層14と無機半導体層16とは、この順で位置している。
光電極10と対向電極20とは、無機半導体層16と対向電極導電層24とを向き合わせて、対向している。
無機半導体層16は、電荷移動体30に接している。無機半導体層16は、光電極導電層14の一部を覆っている。無機半導体層16の外方で、光電極導電層14の一部は、電荷移動体30と接している。
光電極導電層14は、封止材40の外方に露出部18を有する。露出部18は、DSC1の外部に露出している。
The photoelectrode 10 has a photoelectrode support 12, a photoelectrode conductive layer 14, and an inorganic semiconductor layer 16. The photoelectrode conductive layer 14 is located on the photoelectrode support 12. The inorganic semiconductor layer 16 is located on the photoelectrode conductive layer 14. That is, the photoelectrode support 12, the photoelectrode conductive layer 14, and the inorganic semiconductor layer 16 are located in this order.
The photoelectrode 10 and the counter electrode 20 face each other with the inorganic semiconductor layer 16 and the counter electrode conductive layer 24 facing each other.
The inorganic semiconductor layer 16 is in contact with the charge transfer body 30. The inorganic semiconductor layer 16 covers a part of the photoelectrode conductive layer 14. A part of the photoelectrode conductive layer 14 is in contact with the charge transfer body 30 outside the inorganic semiconductor layer 16.
The photoelectrode conductive layer 14 has an exposed portion 18 outside the sealing material 40. The exposed portion 18 is exposed to the outside of the DSC 1.

光電極10の厚みT10は、対向電極20の厚みT20と同様に、100μm〜6mmが好ましい。厚みT10と厚みT20とは、同じでもよいし、異なっていてもよい。 As with the thickness T20 of the counter electrode 20, the thickness T10 of the photoelectrode 10 is preferably 100 μm to 6 mm. The thickness T10 and the thickness T20 may be the same or different.

光電極支持体12の素材は、対向電極支持体22の素材と同様に、ガラス板、樹脂製の板、フィルム又はシート、金属箔等である。光電極10が光入射面を形成する場合、光電極支持体12は光透過性を有する。この場合、光電極支持体12としては、いわゆる透明支持体が好ましい。光電極支持体12の素材は、対向電極支持体22の素材と同じでもよいし、異なってもよい。
光電極支持体12の厚みT12は、対向電極支持体22の厚みT12と同様に、10μm〜5mmが好ましい。光電極支持体12の厚みT12は、対向電極支持体22と同じでもよいし、異なってもよい。
The material of the photoelectrode support 12 is, like the material of the counter electrode support 22, a glass plate, a resin plate, a film or sheet, a metal foil, or the like. When the photoelectrode 10 forms a light incident surface, the photoelectrode support 12 is light transmissive. In this case, a so-called transparent support is preferable as the photoelectrode support 12. The material of the photoelectrode support 12 may be the same as or different from the material of the counter electrode support 22.
Like the thickness T12 of the counter electrode support 22, the thickness T12 of the photoelectrode support 12 is preferably 10 μm to 5 mm. The thickness T12 of the photoelectrode support 12 may be the same as or different from that of the counter electrode support 22.

光電極導電層14の素材は、対向電極導電層24の素材と同様に、金属、導電性透明無機材料、導電性透明ポリマー等である。光電極導電層14と対向電極導電層24とは、同じでもよいし、異なってもよい。光電極10が光入射面を形成する場合、光電極導電層14は、光透過性を有する。この場合、光電極導電層14としては、いわゆる透明導電層が好ましい。
光電極導電層14の厚みT14は、対向電極導電層24の厚みT24と同様である。光電極導電層14の厚みT14は、対向電極導電層24の厚みT24と同じでもよいし、異なってもよい。
光電極導電層14の厚みT14は、対向電極導電層24の厚みT24と同様にして測定できる。
Like the material of the counter electrode conductive layer 24, the material of the photoelectrode conductive layer 14 is a metal, a conductive transparent inorganic material, a conductive transparent polymer, or the like. The photoelectrode conductive layer 14 and the counter electrode conductive layer 24 may be the same or different. When the photoelectrode 10 forms a light incident surface, the photoelectrode conductive layer 14 is light transmissive. In this case, the photoelectrode conductive layer 14 is preferably a so-called transparent conductive layer.
The thickness T14 of the photoelectrode conductive layer 14 is the same as the thickness T24 of the counter electrode conductive layer 24. The thickness T14 of the photoelectrode conductive layer 14 may be the same as or different from the thickness T24 of the counter electrode conductive layer 24.
The thickness T14 of the photoelectrode conductive layer 14 can be measured in the same manner as the thickness T24 of the counter electrode conductive layer 24.

無機半導体層16は、増感色素を吸着可能な半導体材料であればよい。半導体材料は、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化ガリウム等の酸化物、硫化スズ、硫化インジウム、硫化亜鉛、酸化第一銅、三酸化モリブデン、五酸価バナジウム、酸化タングステン等の酸化物、チオシアン酸銅(I)、ヨウ化銅、二硫化モリブデン、二セレン化モリブデン、硫化銅(I)等が挙げられる。 The inorganic semiconductor layer 16 may be a semiconductor material capable of adsorbing a sensitizing dye. Examples of the semiconductor material include oxides of titanium oxide, zinc oxide, indium oxide, tin oxide, gallium oxide, tin sulfide, indium sulfide, zinc sulfide, cuprous oxide, molybdenum trioxide, vanadium pentoxide, and tungsten oxide. And the like, copper (I) thiocyanate, copper iodide, molybdenum disulfide, molybdenum diselenide, copper (I) sulfide, and the like.

無機半導体層16は、稠密層でもよく多孔質層でもよい。DSC1の光電変換効率のさらなる向上を図る点から、無機半導体層16は、多孔質層が好ましい。さらに、無機半導体層16は、微粒子同士が焼結又は粉体吹付け法による物理的衝突で接合された多孔質層がより好ましい。 The inorganic semiconductor layer 16 may be a dense layer or a porous layer. The inorganic semiconductor layer 16 is preferably a porous layer from the viewpoint of further improving the photoelectric conversion efficiency of the DSC 1. Furthermore, the inorganic semiconductor layer 16 is more preferably a porous layer in which fine particles are joined by sintering or physical collision by a powder spraying method.

無機半導体層16を形成する微粒子の平均粒子径は、特に限定されず、例えば、10〜500nmである。微粒子の平均粒子径が上記範囲内であれば、無機半導体層16の比表面積を高め、かつ入射光の利用率を適度に高めやすい。
微粒子の平均粒子径は、例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置の測定により得られる体積平均径の分布のピーク値である。また、例えば、微粒子の平均粒子径は、任意の10個の微粒子の長径の平均値である。微粒子の長径は、SEM観察で求められる値である。
The average particle size of the fine particles forming the inorganic semiconductor layer 16 is not particularly limited and is, for example, 10 to 500 nm. When the average particle diameter of the fine particles is within the above range, it is easy to increase the specific surface area of the inorganic semiconductor layer 16 and appropriately increase the utilization rate of incident light.
The average particle diameter of the fine particles is, for example, the peak value of the volume average diameter distribution obtained by measurement with a laser diffraction type particle size distribution measuring device. Further, for example, the average particle size of the fine particles is the average value of the major axis of any 10 fine particles. The major axis of the fine particles is a value obtained by SEM observation.

無機半導体層16の比表面積は、10〜200m/gが好ましく、50〜100m/gが好ましい。比表面積が上記下限値以上であれば、増感色素の担持量をより高められる。比表面積が上記上限値以下であれば、無機半導体層16の強度を高められる。無機半導体層16の比表面積は、ガス吸着法で求められる値である。 The specific surface area of the inorganic semiconductor layer 16 is preferably 10~200m 2 / g, 50~100m 2 / g are preferred. When the specific surface area is at least the above lower limit, the amount of the sensitizing dye supported can be increased. When the specific surface area is not more than the above upper limit value, the strength of the inorganic semiconductor layer 16 can be increased. The specific surface area of the inorganic semiconductor layer 16 is a value obtained by the gas adsorption method.

無機半導体層16の厚みT16は、例えば、1〜40μmが好ましく、3〜30μmがより好ましく、5〜25μmがさらに好ましい。無機半導体層16の厚みT16が上記下限値以上であれば、取り込める光が多くなり、発電量を高められる。無機半導体層16の厚みT16が上記上限値以下であれば、増感色素を無機半導体層16に担持するのが容易である。加えて、無機半導体層16の厚みT16が上記上限値以下であれば、無機半導体層16の可撓性が高まりやすい。このため、DSC1が可撓性を有する場合、DSC1を屈曲した際に無機半導体層16が損傷しにくい。
無機半導体層16の厚みT16の測定方法は、例えば、以下の方法である。光電極10の厚みT10をマイクロメータで測定する。任意の10点の厚みT10を測定し、その平均値をave(T10)とする。光電極支持体12と光電極導電層14との合計の厚みT13をマイクロメータで測定する。任意の10点の厚みT13を測定し、その平均値をave(T13)とする。ave(T10)−ave(T13)を無機半導体層16の厚みT16とする。
The thickness T16 of the inorganic semiconductor layer 16 is, for example, preferably 1 to 40 μm, more preferably 3 to 30 μm, and further preferably 5 to 25 μm. When the thickness T16 of the inorganic semiconductor layer 16 is equal to or more than the above lower limit value, more light can be captured and power generation amount can be increased. If the thickness T16 of the inorganic semiconductor layer 16 is not more than the above upper limit value, it is easy to support the sensitizing dye on the inorganic semiconductor layer 16. In addition, if the thickness T16 of the inorganic semiconductor layer 16 is equal to or less than the above upper limit, the flexibility of the inorganic semiconductor layer 16 is likely to increase. Therefore, when the DSC 1 has flexibility, the inorganic semiconductor layer 16 is less likely to be damaged when the DSC 1 is bent.
The method of measuring the thickness T16 of the inorganic semiconductor layer 16 is, for example, the following method. The thickness T10 of the photoelectrode 10 is measured with a micrometer. The thickness T10 at any 10 points is measured, and the average value is defined as ave(T10). The total thickness T13 of the photoelectrode support 12 and the photoelectrode conductive layer 14 is measured with a micrometer. The thickness T13 at arbitrary 10 points is measured, and the average value thereof is defined as ave(T13). The thickness T16 of the inorganic semiconductor layer 16 is ave(T10)-ave(T13).

増感色素は、シス−ジ(チオシアナト)−ビス(2,2’−ビピリジル−4,4’−ジカルボン酸)ルテニウム(II)(以下、N3ということがある)、シス−ジ(チオシアナト)−ビス(2,2’−ビピリジル−4,4’−ジカルボン酸)ルテニウム(II)のビス−TBA塩(以下、N719ということがある)、シス−ジ(チオシアナト)−ビス(2,2’−ビピリジル−4,4’−ジカルボン酸)ルテニウム(II)のテトラ−TBA塩(以下、N712ということがある)、トリ(チオシアナト)−(4,4’,4’’−トリカルボキシ−2,2’:6’,2’’−ターピリジン)ルテニウムのトリス−テトラブチルアンモニウム塩(以下、N749ということがある)、シス−ジ(チオシアナト)−(2,2’−ビピリジル−4,4’−ジカルボン酸)(4,4’−ビス(5’−ヘクチルチオ−5−(2,2’−ビチエニル))ビピリジル)ルテニウム(II)のモノ−テトラブチルアンモニウム塩(以下、ブラックダイということがある)等のルテニウム系色素;クマリン系、ポリエン系、シアニン系、ヘミシアニン系、チオフェン系、インドリン系、キサンテン系、カルバゾール系、ペリレン系、ポルフィリン系、フタロシアニン系、メロシアニン系、カテコール系及びスクアリリウム系等の各種有機色素;これらの色素を組み合わせたドナー−アクセプター複合色素等である。中でも、増感色素は、N3、N719、N712の少なくとも1種を含むことが好ましく、N3、N719及びN712の少なくとも1種がより好ましい。
これらの増感色素は、1種単独でもよいし、2種以上の組み合わせでもよい。
Sensitizing dyes include cis-di(thiocyanato)-bis(2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylic acid)ruthenium(II) (hereinafter sometimes referred to as N3), cis-di(thiocyanato)-. Bis-TBA salt of bis(2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylic acid)ruthenium(II) (hereinafter sometimes referred to as N719), cis-di(thiocyanato)-bis(2,2'- Bipyridyl-4,4'-dicarboxylic acid) ruthenium(II) tetra-TBA salt (hereinafter sometimes referred to as N712), tri(thiocyanato)-(4,4',4''-tricarboxy-2,2 ':6',2''-terpyridine)ruthenium tris-tetrabutylammonium salt (hereinafter sometimes referred to as N749), cis-di(thiocyanato)-(2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylic acid) Acid) (4,4′-bis(5′-hexylthio-5-(2,2′-bithienyl))bipyridyl)ruthenium(II) mono-tetrabutylammonium salt (hereinafter sometimes referred to as black dye), etc. Ruthenium dyes; various organics such as coumarin, polyene, cyanine, hemicyanine, thiophene, indoline, xanthene, carbazole, perylene, porphyrin, phthalocyanine, merocyanine, catechol and squarylium Dye: A donor-acceptor composite dye or the like in which these dyes are combined. Among them, the sensitizing dye preferably contains at least one of N3, N719 and N712, and more preferably at least one of N3, N719 and N712.
These sensitizing dyes may be used alone or in combination of two or more.

無機半導体層16に対する増感色素の担持量は、増感色素の種類、DSC1に求める発電能力等を勘案して、決定できる。無機半導体層16に対する増感色素の担持量は、0.4×10−2〜2.0×10−2mmol/cmが好ましく、0.6×10−2〜1.2×10−2mmol/cmがより好ましい。増感色素の担持量が上記下限値以上であれば、DSC1の光電変換効率のさらなる向上を図れる。増感色素の担持量が上記範囲内であれば、色素を担持した無機半導体層16が適切な量のキャリアを輸送し、光電変換効率をより高められる。増感色素の担持量が上記下限値以上であれば、入射した光量に対するキャリアの発生量が増加し、光電変換効率がより高まる。増感色素の担持量が上記上限値以下であれば、半導体表面に吸着する増感色素が適正な量となり、キャリアの輸送を良好にして、光電変換効率をより高められる。
無機半導体層16の体積は、長さ及び幅をノギス又は定規で測定し算出した面積と、上記方法で測定された厚みT16とを掛け合わせて求められる値である。
The amount of the sensitizing dye supported on the inorganic semiconductor layer 16 can be determined in consideration of the type of the sensitizing dye, the power generation capacity required for the DSC 1, and the like. The amount of the sensitizing dye carried on the inorganic semiconductor layer 16 is preferably 0.4×10 −2 to 2.0×10 −2 mmol/cm 3 , and 0.6×10 −2 to 1.2×10 −2. More preferred is mmol/cm 3 . When the amount of the sensitizing dye carried is at least the above lower limit, the photoelectric conversion efficiency of DSC1 can be further improved. When the amount of the sensitizing dye carried is within the above range, the inorganic semiconductor layer 16 carrying the dye transports an appropriate amount of carriers, and the photoelectric conversion efficiency can be further enhanced. When the amount of the sensitizing dye carried is equal to or more than the above lower limit, the amount of carriers generated with respect to the amount of incident light increases, and the photoelectric conversion efficiency further increases. When the amount of the sensitizing dye carried is equal to or less than the above upper limit, the amount of the sensitizing dye adsorbed on the semiconductor surface becomes a proper amount, carrier transportation becomes good, and photoelectric conversion efficiency can be further enhanced.
The volume of the inorganic semiconductor layer 16 is a value obtained by multiplying the area calculated by measuring the length and width with a caliper or a ruler and the thickness T16 measured by the above method.

電荷移動体30は、電解液、ゲル電解液又はホール輸送体である。本実施形態の電荷移動体30は、無機半導体層16、光電極導電層14及び対向電極導電層24に接している。電荷移動体30は、増感色素に電子を供給可能な酸化還元対を有する。 The charge transfer body 30 is an electrolytic solution, a gel electrolytic solution, or a hole transporter. The charge transfer body 30 of this embodiment is in contact with the inorganic semiconductor layer 16, the photoelectrode conductive layer 14, and the counter electrode conductive layer 24. The charge transfer body 30 has a redox pair capable of supplying electrons to the sensitizing dye.

電解液は、増感色素を還元し得る酸化還元電対と、溶媒(特に「電解液溶媒」ということがある)とを有する。ゲル電解液は、電解液をゲル状にしたものである。ゲル電解液の製造方法は、例えば、電解液にゲル化剤又は増粘剤を加え、ゲル状又は固体状にする。必要に応じて、ゲル状の電荷移動体の溶媒を除去する。ゲル電解液の電荷移動体30は、DSC1の耐久性を高められる。
固体ホール輸送体は、増感色素を還元し得るP型半導体である。固体ホール輸送体の電荷移動体30は、DSC1の耐久性を高められる。
The electrolytic solution has a redox couple capable of reducing the sensitizing dye and a solvent (particularly sometimes referred to as “electrolytic solution solvent”). The gel electrolyte is a gel electrolyte. In the method for producing the gel electrolyte solution, for example, a gelling agent or a thickening agent is added to the electrolyte solution to form a gel or solid state. If necessary, the solvent of the gel charge carrier is removed. The gel electrolyte charge transfer body 30 can enhance the durability of the DSC 1.
The solid hole transporter is a P-type semiconductor capable of reducing the sensitizing dye. The charge carrier 30 of the solid hole transporter can enhance the durability of the DSC 1.

電解液溶媒は、非水系溶剤、イオン液体等である。非水系溶剤は、アセトニトリル、プロピオニトリル、ガンマブチロラクトン等である。イオン液体は、ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム、ヨウ化ブチルメチルイミダゾリウム等である。 The electrolytic solution solvent is a non-aqueous solvent, an ionic liquid, or the like. The non-aqueous solvent is acetonitrile, propionitrile, gamma butyrolactone or the like. The ionic liquid is dimethylpropylimidazolium iodide, butylmethylimidazolium iodide, or the like.

酸化還元対は、支持電解質とハロゲン分子との組み合わせである。
支持電解質は、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム等の金属ヨウ化物、テトラアルキルアンモニウムヨーダイド、ピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイド等のヨウ素塩等のヨウ化物;臭化ナトリウム、臭化カリウム等の金属臭化物、テトラアルキルアンモニウムブロマイド、ピリジニウムブロマイド、イミダゾリウムブロマイド等の臭素塩等の臭素化合物である。
ハロゲン分子は、ヨウ素分子、臭素分子等である。
支持電解質とハロゲン分子との組み合わせとしては、ヨウ化物とヨウ素分子との組み合わせ、臭素化合物と臭素分子との組み合わせが好ましい。
A redox couple is a combination of a supporting electrolyte and halogen molecules.
The supporting electrolytes include metal iodides such as lithium iodide, sodium iodide and potassium iodide, iodides such as tetraalkylammonium iodide, pyridinium iodide, iodide salts such as imidazolium iodide; sodium bromide, bromide. Examples thereof include metal bromides such as potassium, bromine compounds such as bromine salts such as tetraalkylammonium bromide, pyridinium bromide and imidazolium bromide.
Halogen molecules are iodine molecules, bromine molecules and the like.
As the combination of the supporting electrolyte and the halogen molecule, the combination of iodide and iodine molecule and the combination of bromine compound and bromine molecule are preferable.

電荷移動体30の総体積に対する支持電解質の含有量は、支持電解質の種類等を勘案して決定できる。電荷移動体30の総体積に対する支持電解質の含有量は、例えば、0.01〜10mmol/Lが好ましく、0.05〜5mmol/Lがより好ましい。
電荷移動体30の総体積に対するハロゲン分子の含有量は、支持電解質の含有量等を勘案して決定できる。電荷移動体30の総体積に対するハロゲン分子の含有量は、0.001〜0.2mmol/Lが好ましい。
The content of the supporting electrolyte with respect to the total volume of the charge transfer body 30 can be determined in consideration of the type of the supporting electrolyte and the like. The content of the supporting electrolyte with respect to the total volume of the charge transfer body 30 is, for example, preferably 0.01 to 10 mmol/L, more preferably 0.05 to 5 mmol/L.
The content of halogen molecules with respect to the total volume of the charge transfer body 30 can be determined in consideration of the content of the supporting electrolyte and the like. The content of halogen molecules with respect to the total volume of the charge transfer body 30 is preferably 0.001 to 0.2 mmol/L.

電荷移動体30は、酸性添加剤、塩基性添加剤を含んでもよい。塩基性添加剤としては、ピリジン、t−ブチルピリジン、ピラゾール、3,5−ジメチルピラゾールを例示できる。酸性添加剤としては、ヨウ化カリウム、トリブチルボレート等を例示できる。電荷移動体30は、上記添加剤を含むことで、逆電子移動反応を防止しやすい。 The charge transfer body 30 may include an acidic additive and a basic additive. Examples of the basic additive include pyridine, t-butylpyridine, pyrazole, and 3,5-dimethylpyrazole. Examples of the acidic additive include potassium iodide, tributyl borate and the like. Since the charge transfer body 30 contains the above-mentioned additive, it is easy to prevent a reverse electron transfer reaction.

封止材40は、光電極10と対向電極20との間に位置する。封止材40は、平面視で任意の領域を囲み、電荷移動体30を封止している。
封止材40は、電荷移動体30を封止できればよく、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等、従来公知の封止材である。
封止材40の厚みT40は、無機半導体層16の厚みT16を勘案して決定できる。厚みT40は、例えば、5〜200μmが好ましく、10〜150μmがより好ましく、15〜100μmがさらに好ましい。
The sealing material 40 is located between the photoelectrode 10 and the counter electrode 20. The sealing material 40 surrounds an arbitrary region in plan view and seals the charge transfer body 30.
The encapsulant 40 may be a conventionally known encapsulant such as a photocurable resin or a thermosetting resin as long as it can seal the charge transfer body 30.
The thickness T40 of the sealing material 40 can be determined in consideration of the thickness T16 of the inorganic semiconductor layer 16. The thickness T40 is, for example, preferably 5 to 200 μm, more preferably 10 to 150 μm, still more preferably 15 to 100 μm.

(製造方法)
本発明の太陽電池用電極の製造方法は、導電層上に触媒層を形成する工程を有する。
本発明のDSCの製造方法は、対向電極の触媒層に対向する光電極を設け、光電極と対向電極との間に電荷移動体を設ける工程を有する。
以下、図1のDSC1を例にして、太陽電池用電極及びDSCの製造方法の一例を説明する。
本例のDSC1の製造方法は、電極製造工程と、組立工程とを有する。
(Production method)
The method for manufacturing an electrode for a solar cell of the present invention has a step of forming a catalyst layer on the conductive layer.
The method for producing a DSC of the present invention includes a step of providing a photoelectrode facing the catalyst layer of the counter electrode and providing a charge transfer body between the photoelectrode and the counter electrode.
Hereinafter, an example of a method for manufacturing a solar cell electrode and a DSC will be described by taking the DSC 1 of FIG. 1 as an example.
The manufacturing method of DSC1 of this example has an electrode manufacturing process and an assembly process.

<電極製造工程>
本実施形態の電極製造工程は、対向電極20の製造方法である。
以下、電極製造工程について、説明する。
本例の電極製造工程は、電極基板に対して触媒層を設ける工程である。電極基板は、支持体の一方の面に導電層を有する。
電極基板は、市販の電極でもよいし、以下の方法で製造した電極基板でもよい。
対向電極支持体22の一方の面に対向電極導電層24を形成する。対向電極導電層24を形成する方法は、スパッタリング法、印刷法等、公知の方法である。
<Electrode manufacturing process>
The electrode manufacturing process of this embodiment is a method of manufacturing the counter electrode 20.
Hereinafter, the electrode manufacturing process will be described.
The electrode manufacturing process of this example is a process of providing a catalyst layer on the electrode substrate. The electrode substrate has a conductive layer on one surface of the support.
The electrode substrate may be a commercially available electrode or an electrode substrate manufactured by the following method.
The counter electrode conductive layer 24 is formed on one surface of the counter electrode support 22. The method of forming the counter electrode conductive layer 24 is a known method such as a sputtering method or a printing method.

次いで、対向電極導電層24上に触媒層26を形成する。触媒層26の形成方法としては、従来公知の触媒層の形成方法を例示できる、触媒層26の形成方法としては、例えば、スパッタリング法、蒸着法等を例示でき、スパッタリング法が好ましい。スパッタリング法であれば、触媒層26の厚みを調節しやすい。加えて、スパッタリング法であれば、触媒層26を斑に形成しやすい。
触媒層26の形成方法において、電極基板に対する導電性物質の量は、0.1〜50g/mが好ましく、0.1〜10g/mがより好ましい。
以上の電極製造工程を経ることで、対向電極20を得る。
Next, the catalyst layer 26 is formed on the counter electrode conductive layer 24. As a method for forming the catalyst layer 26, a conventionally known method for forming a catalyst layer can be exemplified. As a method for forming the catalyst layer 26, for example, a sputtering method, a vapor deposition method, etc. can be exemplified, and a sputtering method is preferable. With the sputtering method, the thickness of the catalyst layer 26 can be easily adjusted. In addition, if the sputtering method is used, it is easy to form the catalyst layer 26 in spots.
In the method for forming a catalyst layer 26, the amount of conductive material to the electrode substrate is preferably 0.1~50g / m 2, 0.1~10g / m 2 is more preferable.
The counter electrode 20 is obtained through the above electrode manufacturing steps.

<組立工程>
組立工程は、対向電極20を組み込んで、DSC1を得る工程である。
組立工程は、例えば、対向電極20に対向する光電極10を設ける操作(電極配置操作)と、光電極10と対向電極20との間に電荷移動体30を設ける操作(封止操作)とを有する。
<Assembly process>
The assembly step is a step of incorporating the counter electrode 20 to obtain the DSC 1.
The assembly process includes, for example, an operation of providing the photoelectrode 10 facing the counter electrode 20 (electrode arrangement operation) and an operation of providing the charge transfer body 30 between the photoelectrode 10 and the counter electrode 20 (sealing operation). Have.

電極配置操作は、無機半導体層16と対向電極導電層24とを向かい合わせ、光電極10と対向電極20とを離間して対向させる操作である。
光電極10は、例えば、電極基板に無機半導体層16を設ける方法で製造できる。
電極基板は、市販の電極でもよいし、以下の方法で製造した電極基板でもよい。
The electrode arrangement operation is an operation in which the inorganic semiconductor layer 16 and the counter electrode conductive layer 24 are opposed to each other and the photoelectrode 10 and the counter electrode 20 are opposed to each other with a space therebetween.
The photoelectrode 10 can be manufactured by, for example, a method of providing the inorganic semiconductor layer 16 on the electrode substrate.
The electrode substrate may be a commercially available electrode or an electrode substrate manufactured by the following method.

光電極支持体12の一方の面に光電極導電層14を形成して電極基板とする。光電極導電層14を形成する方法は、スパッタリング法、印刷法等、公知の方法である。 The photoelectrode conductive layer 14 is formed on one surface of the photoelectrode support 12 to form an electrode substrate. The method for forming the photoelectrode conductive layer 14 is a known method such as a sputtering method or a printing method.

電極基板の光電極導電層14上に無機半導体層16を形成する。無機半導体層16を形成する方法は、半導体材料の粒子を光電極導電層14に吹き付ける方法等である。半導体材料の粒子を吹き付け、無機半導体層16を形成する方法は、エアロゾルデポジション法等である。また、例えば、無機半導体層16を形成する方法は、半導体材料を含むペーストを光電極導電層14上に塗布し、塗布したペーストを焼成して無機半導体層16を形成する方法等である。 The inorganic semiconductor layer 16 is formed on the photoelectrode conductive layer 14 of the electrode substrate. The method of forming the inorganic semiconductor layer 16 includes a method of spraying particles of a semiconductor material onto the photoelectrode conductive layer 14. A method of spraying particles of a semiconductor material to form the inorganic semiconductor layer 16 is an aerosol deposition method or the like. Further, for example, a method of forming the inorganic semiconductor layer 16 is a method of applying a paste containing a semiconductor material on the photoelectrode conductive layer 14, and firing the applied paste to form the inorganic semiconductor layer 16.

増感色素を含む溶液(以下、「色素溶液」ということがある)を調製する。
増感色素を分散する溶媒は、例えば、アルコール、ニトリル、エーテル、エステル、ケトン、炭化水素、ハロゲン化炭化水素等である。
アルコールは、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、t−ブチルアルコール、エチレングリコール等である。
ニトリルは、アセトニトリル、プロピオニトリル等である。
エーテルは、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン等である。
エステルは、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等である。
ケトンは、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン等である。
炭化水素は、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン等である。
ハロゲン化炭化水素は、塩化メチレン、クロロホルム等である。
これらの分散媒は、1種単独でもよいし、2種以上の組み合わせでもよい。
A solution containing a sensitizing dye (hereinafter sometimes referred to as "dye solution") is prepared.
The solvent in which the sensitizing dye is dispersed is, for example, alcohol, nitrile, ether, ester, ketone, hydrocarbon, halogenated hydrocarbon or the like.
The alcohol is methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, butyl alcohol, isobutyl alcohol, t-butyl alcohol, ethylene glycol or the like.
Nitriles include acetonitrile, propionitrile and the like.
The ether is dimethyl ether, diethyl ether, ethyl methyl ether, tetrahydrofuran or the like.
Esters are ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate and the like.
The ketone is acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, methyl isobutyl ketone, or the like.
Hydrocarbons are pentane, hexane, heptane, octane, cyclohexane, toluene, xylene and the like.
The halogenated hydrocarbon is methylene chloride, chloroform and the like.
These dispersion media may be used alone or in combination of two or more.

色素溶液を無機半導体層16に接触させる。無機半導体層16に接触した色素溶液は、無機半導体層16の表面又は内部に浸透する。所望の量の色素溶液を無機半導体層16に浸透した後、色素溶液分散媒を除去して、増感色素を無機半導体層16に担持する。こうして、光電極10を得る。 The dye solution is brought into contact with the inorganic semiconductor layer 16. The dye solution in contact with the inorganic semiconductor layer 16 penetrates into the surface or inside of the inorganic semiconductor layer 16. After the desired amount of the dye solution has penetrated into the inorganic semiconductor layer 16, the dye solution dispersion medium is removed and the sensitizing dye is carried on the inorganic semiconductor layer 16. In this way, the photoelectrode 10 is obtained.

色素溶液を無機半導体層16に接触する方法は、色素溶液を無機半導体層16に塗布する方法(塗布法)、色素溶液を無機半導体層16に噴霧する方法(噴霧法)、無機半導体層16を有する電極基板を色素溶液に浸漬する方法(浸漬法)等である。 The method of bringing the dye solution into contact with the inorganic semiconductor layer 16 includes a method of applying the dye solution to the inorganic semiconductor layer 16 (coating method), a method of spraying the dye solution onto the inorganic semiconductor layer 16 (spraying method), and an inorganic semiconductor layer 16 A method of immersing the electrode substrate having it in a dye solution (immersion method) and the like.

封止操作は、光電極10と対向電極20との間に、電荷移動体30を設ける操作である。封止操作は、例えば、光電極10における無機半導体層16の位置する面に、封止材40を設ける。次いで、封止材40で囲まれた領域に電荷移動体30を配置する。封止材40で囲まれた領域に対向電極20を被せ、封止材40を硬化して、電荷移動体30を封止する。この際、封止材40の厚みを変えることで、光電極10と対向電極20との距離を調節できる。
必要に応じ、露出部18、露出部28に取り出し配線を接続する。
The sealing operation is an operation of providing the charge transfer body 30 between the photoelectrode 10 and the counter electrode 20. For the sealing operation, for example, the sealing material 40 is provided on the surface of the photoelectrode 10 on which the inorganic semiconductor layer 16 is located. Next, the charge transfer body 30 is arranged in the region surrounded by the sealing material 40. The region surrounded by the sealing material 40 is covered with the counter electrode 20, and the sealing material 40 is cured to seal the charge transfer body 30. At this time, the distance between the photoelectrode 10 and the counter electrode 20 can be adjusted by changing the thickness of the sealing material 40.
If necessary, take-out wiring is connected to the exposed portion 18 and the exposed portion 28.

上述の通り、本実施形態のDSCは、特定の対向電極を有するため、光電変換効率をさらに高められる。 As described above, since the DSC of this embodiment has the specific counter electrode, the photoelectric conversion efficiency can be further increased.

本発明は、上述の実施形態に限定されない。
上述の実施形態では、封止材で囲まれた領域(セル)を1つ有する。本発明はこれに限定されず、2つ以上のDSC1が並列又は直列に連結されたDSCユニットを形成してもよい。
例えば、2つ以上のDSC1を直列に連結する場合、一方のDSC1の露出部18と、他方のDSC1の露出部28とを電気的に接続する。露出部18と露出部28とを接続する方法としては、例えば、導電粒子と接着剤とを含む導通材で両露出部を接続する方法、導電線で両露出部を接続する方法等、公知の方法を例示できる。
The invention is not limited to the embodiments described above.
The above-described embodiment has one region (cell) surrounded by the sealing material. The present invention is not limited to this, and may form a DSC unit in which two or more DSCs 1 are connected in parallel or in series.
For example, when two or more DSCs 1 are connected in series, the exposed portion 18 of one DSC 1 and the exposed portion 28 of the other DSC 1 are electrically connected. As a method of connecting the exposed portion 18 and the exposed portion 28, for example, a method of connecting both exposed portions with a conductive material containing conductive particles and an adhesive, a method of connecting both exposed portions with a conductive wire, and the like are known. A method can be illustrated.

上述の実施形態では、光電極10が光電極支持体12を有する。本発明はこれに限定されず、光電極10は、光電極支持体12を有しなくてもよい。
上述の実施形態では、対向電極20が対向電極支持体22を有する。本発明はこれに限定されず、対向電極20は、対向電極支持体22を有しなくてもよい。
In the embodiment described above, the photoelectrode 10 has a photoelectrode support 12. The present invention is not limited to this, and the photoelectrode 10 may not have the photoelectrode support 12.
In the above-described embodiment, the counter electrode 20 has the counter electrode support 22. The present invention is not limited to this, and the counter electrode 20 may not have the counter electrode support 22.

上述の実施形態では、無機半導体層16の外方で、光電極導電層14の一部が電荷移動体30と接している。本発明はこれに限定されず、電荷移動体30の存在する領域において、無機半導体層16が光電極導電層14の全面を覆っていてもよい。 In the above-described embodiment, a part of the photoelectrode conductive layer 14 is in contact with the charge transfer body 30 outside the inorganic semiconductor layer 16. The present invention is not limited to this, and the inorganic semiconductor layer 16 may cover the entire surface of the photoelectrode conductive layer 14 in the region where the charge transfer body 30 is present.

以下に、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

(実施例1〜4、比較例1〜2)
光電極導電層(FTO膜)を配した表面抵抗40Ωのガラス基板に対して、多孔質ペーストをスクリーン印刷法でFTO膜上に塗布して、ペースト塗布体を得た。多孔質ペーストは、酸化チタン粒子(平均粒径14nm)19質量%と、エチルセルロース9質量%と、テルピネオール72質量%とからなるペーストである。多孔質ペーストを塗布した領域は、4mm×4mmの面積とした。空気雰囲気下、500℃で30分間、ペースト塗布体を焼成して、光電極導電膜上に多孔質層(膜厚10μm)を有する光電極前駆体を得た。
アセトニトリルとtert−ブタノールとの1:1(体積基準)の混合液に、増感色素N719を溶解し、0.3mmol/L濃度の色素溶液を得た。光電極前駆体を色素溶液中に20時間浸漬した。その後、光電極前駆体をアセトニトリルで洗浄した。以上の操作により、光電極を作製した。
(Examples 1-4, Comparative Examples 1-2)
A porous paste was applied onto the FTO film by a screen printing method on a glass substrate having a surface resistance of 40 Ω provided with a photoelectrode conductive layer (FTO film) to obtain a paste applied body. The porous paste is a paste composed of 19% by mass of titanium oxide particles (average particle size 14 nm), 9% by mass of ethyl cellulose, and 72% by mass of terpineol. The area coated with the porous paste had an area of 4 mm×4 mm. The paste application body was baked at 500° C. for 30 minutes in an air atmosphere to obtain a photoelectrode precursor having a porous layer (film thickness 10 μm) on the photoelectrode conductive film.
The sensitizing dye N719 was dissolved in a 1:1 (volume basis) mixed solution of acetonitrile and tert-butanol to obtain a dye solution having a concentration of 0.3 mmol/L. The photoelectrode precursor was immersed in the dye solution for 20 hours. Then, the photoelectrode precursor was washed with acetonitrile. The photoelectrode was produced by the above operation.

対向電極支持体上に対向電極導電層(FTO膜)が形成された電極基板に、電解液を注入するための注入孔を形成した。この電極基板のFTO膜上に、スパッタリング法で、表1に記載の導電性物質で表1に記載の厚みの触媒層を形成して、各例の対向電極を得た。また、別途電極基板に対して、対向電極の作製と同時に成膜して、シート抵抗値測定用の試料を作製した。
各例のシート抵抗値測定用の試料について、シート抵抗値と触媒活性値を測定し、その結果を表1に示す。
An injection hole for injecting an electrolytic solution was formed in an electrode substrate having a counter electrode conductive layer (FTO film) formed on a counter electrode support. On the FTO film of this electrode substrate, a catalyst layer having a thickness shown in Table 1 was formed with a conductive substance shown in Table 1 by a sputtering method to obtain a counter electrode of each example. Further, a film was simultaneously formed on the electrode substrate at the same time as the formation of the counter electrode to prepare a sample for sheet resistance measurement.
The sheet resistance value and the catalyst activity value of the sample for measuring the sheet resistance value of each example were measured, and the results are shown in Table 1.

γ−ブチロラクトンに、ヨウ素と1,3−ジメチル−2−プロピルイミダゾリウムヨージドとを溶解し、電解液を調製した。電解液中のヨウ素の濃度は0.05mol/Lとした。電解液中の1,3−ジメチル−2−プロピルイミダゾリウムヨージドの濃度を1.0mol/Lとした。 Iodine and 1,3-dimethyl-2-propylimidazolium iodide were dissolved in γ-butyrolactone to prepare an electrolytic solution. The concentration of iodine in the electrolytic solution was 0.05 mol/L. The concentration of 1,3-dimethyl-2-propylimidazolium iodide in the electrolytic solution was 1.0 mol/L.

光電極における無機半導体層の周縁に熱硬化性の封止材組成物を配し、封止材組成物で無機半導体層を囲んだ。触媒層を無機半導体層に対向させ、封止材組成物の上に対向電極を重ねた。次いで、封止材組成物を加熱して硬化して、厚み50μmの封止材とした。対向電極に形成した注入孔から内部に電解液を注入した。注入孔を封止して、各例のDSCを得た(組立工程)。
各例のDSCについて、光電変換効率を測定し、その結果を表1に示す。
A thermosetting encapsulant composition was arranged on the periphery of the inorganic semiconductor layer in the photoelectrode, and the inorganic semiconductor layer was surrounded by the encapsulant composition. The catalyst layer was opposed to the inorganic semiconductor layer, and the counter electrode was placed on the encapsulant composition. Then, the encapsulant composition was heated and cured to obtain an encapsulant having a thickness of 50 μm. The electrolytic solution was injected into the inside through an injection hole formed in the counter electrode. The injection hole was sealed to obtain the DSC of each example (assembly process).
The photoelectric conversion efficiency of each DSC was measured, and the results are shown in Table 1.

(測定方法)
<シート抵抗値>
4端子測定器(型番:ロレスタGP MCP−T610、三菱ケミカルアナリテック株式会社製)で、各例のシート抵抗測定用の試料のシート抵抗値を測定した。対向電極導電層のシート抵抗値は、触媒層を形成する前に測定した値である。対向電極のシート抵抗値は、触媒層形成後に測定した値である。下記(1)式によって、触媒層のシート抵抗値を算出した。
(Measuring method)
<Sheet resistance value>
The sheet resistance value of the sample for sheet resistance measurement of each example was measured with a 4-terminal measuring device (model number: Loresta GP MCP-T610, manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.). The sheet resistance value of the counter electrode conductive layer is a value measured before forming the catalyst layer. The sheet resistance value of the counter electrode is a value measured after forming the catalyst layer. The sheet resistance value of the catalyst layer was calculated by the following equation (1).

触媒層のシート抵抗値(Ω/□)=(対向電極導電層のシート抵抗値)÷{(対向電極導電層のシート抵抗値÷対向電極のシート抵抗値)−1}・・・(1) Sheet resistance value of catalyst layer (Ω/□)=(sheet resistance value of counter electrode conductive layer)/{(sheet resistance value of counter electrode conductive layer/sheet resistance value of counter electrode)-1} (1)

<触媒活性>
各例のシート抵抗値測定の試料について、触媒活性値を測定した。この電圧値が高いほど、触媒活性が高いと評価できる。
<Catalytic activity>
The catalyst activity value was measured for the sheet resistance measurement sample of each example. It can be evaluated that the higher the voltage value, the higher the catalytic activity.

<光電変換効率>
各例のDSCについて、ソーラーシミュレーター(型番:XES−301S、株式会社三永電機製作所製)を用いて、光強度100mW/cmの疑似太陽光照射下の光電変換効率を測定した。
<Photoelectric conversion efficiency>
With respect to the DSC of each example, a solar simulator (model number: XES-301S, manufactured by Sanei Denki Seisakusho Co., Ltd.) was used to measure the photoelectric conversion efficiency under irradiation with pseudo sunlight having a light intensity of 100 mW/cm 2 .

Figure 0006748167
Figure 0006748167

表1に示すように、本発明を適用した実施例1〜3は、比較例1〜2に比べて、光電変換効率が高まっていた。
これらの結果から、本発明を適用することで、光電変換効率をさらに高められることを確認できた。
As shown in Table 1, in Examples 1 to 3 to which the present invention was applied, the photoelectric conversion efficiency was higher than in Comparative Examples 1 and 2.
From these results, it was confirmed that the photoelectric conversion efficiency can be further increased by applying the present invention.

1 色素増感型太陽電池、10 光電極、12 光電極支持体、14光電極導電層、16 無機半導体層、20 対向電極、22 対向電極支持体、24 対向電極導電層、26 触媒層、30 電荷移動体、40 封止材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dye-sensitized solar cell, 10 photoelectrodes, 12 photoelectrode supports, 14 photoelectrode conductive layers, 16 inorganic semiconductor layers, 20 counter electrodes, 22 counter electrode supports, 24 counter electrode conductive layers, 26 catalyst layers, 30 Charge transfer body, 40 sealing material

Claims (7)

導電層と、前記導電層上に位置し表面を形成する触媒層とを有し、
前記触媒層は、抵抗率が1.0×10−4Ωcm以下の導電性物質を含み、
前記触媒層のシート抵抗値は、120Ω/□以上である、太陽電池用電極。
A conductive layer and a catalyst layer which is located on the conductive layer and forms a surface,
The catalyst layer contains a conductive material having a resistivity of 1.0×10 −4 Ωcm or less,
A sheet resistance value of the catalyst layer is 120 Ω/□ or more, an electrode for a solar cell.
前記触媒層は、下記測定条件により求められる触媒活性値が、−0.31V(Ag/Ag)以上である、請求項1に記載の太陽電池用電極。
<触媒活性値の測定方法>
三電極法で、対向電極を作用極とし、白金ワイヤーを対極とし、Ag/Agを参照電極とし、ヨウ素1mmol/L、ヨウ化リチウム10mmol/L及びリチウムパークロレート100mmol/Lを含むアセトニトリル溶液を測定溶媒とし、掃引速度50mV/秒以下、掃引電圧幅−1〜1Vの条件で、サイクリックボルタンメトリー測定で還元電流値を測定し、還元電流値がピークとなる電圧を触媒活性値とする。
The solar cell electrode according to claim 1, wherein the catalyst layer has a catalytic activity value of −0.31 V (Ag/Ag + ) or more, which is determined by the following measurement conditions.
<Method of measuring catalytic activity value>
In the three-electrode method, an opposite electrode was used as a working electrode, a platinum wire was used as a counter electrode, Ag/Ag + was used as a reference electrode, and an acetonitrile solution containing 1 mmol/L of iodine, 10 mmol/L of lithium iodide and 100 mmol/L of lithium perchlorate was prepared. The reduction current value is measured by cyclic voltammetry measurement under the conditions of a measurement solvent, a sweep speed of 50 mV/sec or less, and a sweep voltage width of −1 to 1 V, and the voltage at which the reduction current value reaches a peak is defined as the catalyst activity value.
前記触媒層は、斑に形成され、又は前記導電性物質が互いに導通しない程度に散在している、請求項1又は2に記載の太陽電池用電極。 The solar cell electrode according to claim 1 or 2, wherein the catalyst layer is formed in spots or is scattered to such an extent that the conductive substances are not electrically connected to each other . 前記導電層は、酸化物半導体からなる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の太陽電池用電極。 The solar cell electrode according to claim 1, wherein the conductive layer is made of an oxide semiconductor. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の太陽電池用電極を対向電極とし、前記対向電極の前記触媒層に対向する光電極と、前記対向電極と前記光電極との間に位置する電荷移動体とを有する、色素増感型太陽電池。 The solar cell electrode according to any one of claims 1 to 4 is used as a counter electrode, a photoelectrode facing the catalyst layer of the counter electrode, and a charge located between the counter electrode and the photoelectrode. A dye-sensitized solar cell having a moving body. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の太陽電池用電極の製造方法であって、前記導電層上に、スパッタリング又は蒸着で前記触媒層を形成する、太陽電池用電極の製造方法。 It is a manufacturing method of the electrode for solar cells as described in any one of Claims 1-4, Comprising: The manufacturing method of the electrode for solar cells which forms the said catalyst layer on the said conductive layer by sputtering or vapor deposition. 請求項6に記載の太陽電池用電極の製造方法により前記太陽電池用電極を得、得られた前記太陽電池用電極を対向電極とし、前記対向電極の前記触媒層に対向する光電極を設け、前記光電極と前記対向電極との間に電荷移動体を設ける、色素増感型太陽電池の製造方法。 The solar cell electrode is obtained by the method for manufacturing a solar cell electrode according to claim 6, the obtained solar cell electrode is used as a counter electrode, and a photoelectrode facing the catalyst layer of the counter electrode is provided. A method of manufacturing a dye-sensitized solar cell, wherein a charge transfer body is provided between the photoelectrode and the counter electrode.
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