JPH10255863A - 色素増感太陽電池 - Google Patents
色素増感太陽電池Info
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- JPH10255863A JPH10255863A JP9072809A JP7280997A JPH10255863A JP H10255863 A JPH10255863 A JP H10255863A JP 9072809 A JP9072809 A JP 9072809A JP 7280997 A JP7280997 A JP 7280997A JP H10255863 A JPH10255863 A JP H10255863A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】入射光量に対する電池出力の比で表される変換
効率の向上を図った色素増感太陽電池に関するものであ
る。 【解決手段】硝子基板１の裏面に電極６が設けられ、電
極６の下面に色素を吸着した半導体微粒子３１を堆積さ
せた光吸収粒子層３が形成され、光吸収粒子層３を含み
前記電極６の下面に電解液部４が設けられ、この電解液
部４の下面に対向電極５が設けられた色素増感太陽電池
において、前記電極６と光吸収粒子層３との間に高屈折
材料薄膜７が設けられると共に、前記光吸収粒子層３の
下面に粒径を制御した高屈折材料粒子８１を堆積させた
光反射粒子層８が設けられたことを特徴とするものであ
る。
効率の向上を図った色素増感太陽電池に関するものであ
る。 【解決手段】硝子基板１の裏面に電極６が設けられ、電
極６の下面に色素を吸着した半導体微粒子３１を堆積さ
せた光吸収粒子層３が形成され、光吸収粒子層３を含み
前記電極６の下面に電解液部４が設けられ、この電解液
部４の下面に対向電極５が設けられた色素増感太陽電池
において、前記電極６と光吸収粒子層３との間に高屈折
材料薄膜７が設けられると共に、前記光吸収粒子層３の
下面に粒径を制御した高屈折材料粒子８１を堆積させた
光反射粒子層８が設けられたことを特徴とするものであ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、色素増感太陽電池
に関し、特に入射光量に対する電池出力の比で表される
変換効率の向上を図った色素増感太陽電池に関するもの
である。
に関し、特に入射光量に対する電池出力の比で表される
変換効率の向上を図った色素増感太陽電池に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】わが国においては太陽光発電システムは
導入・普及の段階に達しており、シリコンのｐｎ接合を
用いた太陽電池は一部市場に出回っているものの、配電
線から購入する電力料金と比較して大幅にコストが高
く、太陽光発電システムの普及のためには太陽電池の低
コスト化が必要とされている。図４は、従来の色素増感
太陽電池のセルの断面構造を示す模式図で、１は硝子基
板、２は硝子基板の下面に設けられた透明な材料による
電極で、例えばフッ素（Ｆ）をドープした酸化スズ（Ｓ
ｎＯ2 ）が用いられる。３は光吸収粒子層で、表面に色
素を吸着した粒径がほぼ５０ｎｍ以下の酸化チタンなど
よりなる半導体微粒子３１が電極２に堆積されているも
のである。この光吸収粒子層３は１０μｍ以下の薄い膜
状に形成されるが、ここでは光吸収粒子層として説明す
る。４は電解液で、光吸収粒子層３を含み、或いは電解
液４が光吸収粒子層３に浸潤するように設けられている
ものである。５は対向電極である。
導入・普及の段階に達しており、シリコンのｐｎ接合を
用いた太陽電池は一部市場に出回っているものの、配電
線から購入する電力料金と比較して大幅にコストが高
く、太陽光発電システムの普及のためには太陽電池の低
コスト化が必要とされている。図４は、従来の色素増感
太陽電池のセルの断面構造を示す模式図で、１は硝子基
板、２は硝子基板の下面に設けられた透明な材料による
電極で、例えばフッ素（Ｆ）をドープした酸化スズ（Ｓ
ｎＯ2 ）が用いられる。３は光吸収粒子層で、表面に色
素を吸着した粒径がほぼ５０ｎｍ以下の酸化チタンなど
よりなる半導体微粒子３１が電極２に堆積されているも
のである。この光吸収粒子層３は１０μｍ以下の薄い膜
状に形成されるが、ここでは光吸収粒子層として説明す
る。４は電解液で、光吸収粒子層３を含み、或いは電解
液４が光吸収粒子層３に浸潤するように設けられている
ものである。５は対向電極である。
【０００３】色素増感太陽電池は、古くから非常に低コ
ストで製作できることが知られていたが、変換効率が低
いために実用化は困難とされていた。ところが、色素増
感太陽電池は近年外国で研究が進められ、図４に示すよ
うに半導体膜を微粒子化しその表面に光を吸収する色素
を吸着させることにより、シリコンを中心としたｐｎ接
合を用いた太陽電池に接近した変換効率が得られるよう
な報告もされ、外国を中心に実用化も視野に入れた研究
開発がされるようになった。
ストで製作できることが知られていたが、変換効率が低
いために実用化は困難とされていた。ところが、色素増
感太陽電池は近年外国で研究が進められ、図４に示すよ
うに半導体膜を微粒子化しその表面に光を吸収する色素
を吸着させることにより、シリコンを中心としたｐｎ接
合を用いた太陽電池に接近した変換効率が得られるよう
な報告もされ、外国を中心に実用化も視野に入れた研究
開発がされるようになった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示す色素増感太陽電池の研究開発におけるほとんどの追
試においては、高日射時に変換効率が、非常に低下する
ことが報告されている。また、低日射時においても変換
効率はシリコンを中心としたｐｎ接合を用いた太陽電池
より低いのが現状である。即ち、この高日射時及び低日
射時の変換効率の低いことが色素増感太陽電池の実用化
の大きな障害となっている。この変換効率の低さは、色
素自身の吸収が非常に小さいことによる長波長領域の光
の透過に原因があり、これを改善するためには、色素を
吸着させた半導体微粒子３１による光吸収粒子層３を厚
くする手法もあるが、光吸収粒子層３は、その構造上の
理由から直列抵抗が高く、厚膜化することにより高日射
時の変換効率の低下をさらに大きくするという問題があ
る。また逆に、直列抵抗を改善するために、光吸収粒子
層３を薄膜化した場合は、長波長領域の光の透過をさら
に増加させることになり、いずれの場合も変換効率を高
めることが困難であった。本発明は、上記に指摘した二
律背反の変換効率の低さと、高日射時における効率の低
下を、同時に改善できる新たな色素増感太陽電池を提供
するものである。
示す色素増感太陽電池の研究開発におけるほとんどの追
試においては、高日射時に変換効率が、非常に低下する
ことが報告されている。また、低日射時においても変換
効率はシリコンを中心としたｐｎ接合を用いた太陽電池
より低いのが現状である。即ち、この高日射時及び低日
射時の変換効率の低いことが色素増感太陽電池の実用化
の大きな障害となっている。この変換効率の低さは、色
素自身の吸収が非常に小さいことによる長波長領域の光
の透過に原因があり、これを改善するためには、色素を
吸着させた半導体微粒子３１による光吸収粒子層３を厚
くする手法もあるが、光吸収粒子層３は、その構造上の
理由から直列抵抗が高く、厚膜化することにより高日射
時の変換効率の低下をさらに大きくするという問題があ
る。また逆に、直列抵抗を改善するために、光吸収粒子
層３を薄膜化した場合は、長波長領域の光の透過をさら
に増加させることになり、いずれの場合も変換効率を高
めることが困難であった。本発明は、上記に指摘した二
律背反の変換効率の低さと、高日射時における効率の低
下を、同時に改善できる新たな色素増感太陽電池を提供
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の色素増感太陽電
池は、硝子基板の裏面に電極が設けられ、該電極の下面
に色素を吸着した半導体微粒子を堆積させた光吸収粒子
層が形成され、該光吸収粒子層を含み前記電極の下面に
電解液部が設けられ、該電解液部の下面に対向電極が設
けられた色素増感太陽電池において、前記電極と光吸収
粒子層との間に高屈折材料薄膜が設けられると共に、前
記光吸収粒子層の下面に粒径を制御した高屈折材料粒子
を堆積させた光反射粒子層が設けられたことを特徴とす
るものである。
池は、硝子基板の裏面に電極が設けられ、該電極の下面
に色素を吸着した半導体微粒子を堆積させた光吸収粒子
層が形成され、該光吸収粒子層を含み前記電極の下面に
電解液部が設けられ、該電解液部の下面に対向電極が設
けられた色素増感太陽電池において、前記電極と光吸収
粒子層との間に高屈折材料薄膜が設けられると共に、前
記光吸収粒子層の下面に粒径を制御した高屈折材料粒子
を堆積させた光反射粒子層が設けられたことを特徴とす
るものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による色素増感太
陽電池のセルの断面構造を示す模式図で、１は硝子基
板、６は電極で、格子状或いは複数の帯状に形成された
金属からなる。７は高屈折材料薄膜で、例えば酸化チタ
ン（ルチル）が用いられる。そして、その膜厚は約５０
〜１００ｎｍ程度が好ましい。３は光吸収粒子層で、色
素を吸着した粒径が約８０ｎｍ以下の例えば酸化チタン
（アナターゼ）などの半導体微粒子３１が、高屈折材料
薄膜７をつけた硝子基板１に堆積されているものであ
る。この光吸収粒子層３の膜厚は、約１０μｍ以下が好
ましい。８は光反射粒子層で、粒径が約２００〜５００
ｎｍの例えば酸化チタン（ルチル）からなる高屈折材料
粒子８１により構成され、光吸収粒子層３に堆積されて
いる。そして、この光反射粒子層８の厚さは、約５〜１
０μｍ程度が好ましい。４は電解液で、光吸収粒子層３
及び光反射粒子層８を含み、或いは電解液４が光吸収粒
子層３及び光反射粒子層８に浸潤するように設けられて
いるものである。５は対向電極である。
陽電池のセルの断面構造を示す模式図で、１は硝子基
板、６は電極で、格子状或いは複数の帯状に形成された
金属からなる。７は高屈折材料薄膜で、例えば酸化チタ
ン（ルチル）が用いられる。そして、その膜厚は約５０
〜１００ｎｍ程度が好ましい。３は光吸収粒子層で、色
素を吸着した粒径が約８０ｎｍ以下の例えば酸化チタン
（アナターゼ）などの半導体微粒子３１が、高屈折材料
薄膜７をつけた硝子基板１に堆積されているものであ
る。この光吸収粒子層３の膜厚は、約１０μｍ以下が好
ましい。８は光反射粒子層で、粒径が約２００〜５００
ｎｍの例えば酸化チタン（ルチル）からなる高屈折材料
粒子８１により構成され、光吸収粒子層３に堆積されて
いる。そして、この光反射粒子層８の厚さは、約５〜１
０μｍ程度が好ましい。４は電解液で、光吸収粒子層３
及び光反射粒子層８を含み、或いは電解液４が光吸収粒
子層３及び光反射粒子層８に浸潤するように設けられて
いるものである。５は対向電極である。
【０００７】この図１に示した本発明による色素増感太
陽電池の構造の特徴の一つは、高屈折材料粒子８１を光
吸収粒子層３に堆積させて光反射粒子層８を形成させる
と共に、この光反射粒子層８の高屈折材料粒子８１の粒
径を、光の散乱が最大になるように、約２００〜５００
ｎｍの範囲で制御するものである。このことにより、表
面積の増大による光吸収粒子層３における光の吸収の増
加をそのまま生かし、光吸収粒子層３を一旦透過した光
を、その裏面の堆積させた高屈折材料粒子８１からなる
光反射粒子層８で反射させ、再度半導体微粒子３１によ
り形成されている光吸収粒子層３内に入射させることが
可能になる。光反射粒子層８による散乱は、散乱による
１次回折波の散乱角が、電解液４と高屈折材料粒子８１
の全反射に相当するような散乱をおこす角度の粒径に粒
子を制御した場合に最大になる。
陽電池の構造の特徴の一つは、高屈折材料粒子８１を光
吸収粒子層３に堆積させて光反射粒子層８を形成させる
と共に、この光反射粒子層８の高屈折材料粒子８１の粒
径を、光の散乱が最大になるように、約２００〜５００
ｎｍの範囲で制御するものである。このことにより、表
面積の増大による光吸収粒子層３における光の吸収の増
加をそのまま生かし、光吸収粒子層３を一旦透過した光
を、その裏面の堆積させた高屈折材料粒子８１からなる
光反射粒子層８で反射させ、再度半導体微粒子３１によ
り形成されている光吸収粒子層３内に入射させることが
可能になる。光反射粒子層８による散乱は、散乱による
１次回折波の散乱角が、電解液４と高屈折材料粒子８１
の全反射に相当するような散乱をおこす角度の粒径に粒
子を制御した場合に最大になる。
【０００８】電解液４と硝子基板１の屈折率は、電解液
４をエチレンカーボナートとした場合それぞれ約１．４
２と１．４４とで近いために、光反射粒子層８により反
射された光の散乱波が再度半導体微粒子３１よりなる光
吸収粒子層３を透過しても、この透過した光の散乱波の
殆どは、この光反射粒子層８と同程度以上の屈折率をも
つ高屈折材料薄膜７の表面（硝子基板１との接合面）で
全反射され、光吸収粒子層３内に再び入射される。ま
た、この高屈折材料薄膜７は、硝子基板１側からの光の
入射に対しては反射防止膜と同等の作用を示すため、硝
子基板１側からの光の透過性を低下させることはない。
４をエチレンカーボナートとした場合それぞれ約１．４
２と１．４４とで近いために、光反射粒子層８により反
射された光の散乱波が再度半導体微粒子３１よりなる光
吸収粒子層３を透過しても、この透過した光の散乱波の
殆どは、この光反射粒子層８と同程度以上の屈折率をも
つ高屈折材料薄膜７の表面（硝子基板１との接合面）で
全反射され、光吸収粒子層３内に再び入射される。ま
た、この高屈折材料薄膜７は、硝子基板１側からの光の
入射に対しては反射防止膜と同等の作用を示すため、硝
子基板１側からの光の透過性を低下させることはない。
【０００９】また、色素増感太陽電池は、光吸収粒子層
３による電子輸送系と、電解液４によるホール輸送系と
は、その輸送系の物質は異なり、ホール輸送系には溶質
（例えばヨウ素）を多量に溶かしこんだ電解液４が用い
られる。そのためキャリア輸送を妨げることなく、光吸
収粒子層３を形成する多層の半導体微粒子３１の裏面へ
の分散が可能となる。このように、一旦色素増感太陽電
池のセルに入射した光は、光吸収粒子層３の裏面での粒
径を制御した高屈折材料粒子８１による散乱と、表面で
の高屈折率薄膜７による全反射を繰り返すことにより、
光を吸収する色素が吸着した半導体微粒子３１により形
成された光吸収粒子層３内に閉じ込められる。そのた
め、光吸収粒子層３を薄膜化しても、入射される太陽光
は有効に吸収されることになり、変換効率を大幅に高め
ることができる。また、光反射粒子層８の高屈折材料粒
子８１においても、光吸収粒子層３の半導体微粒子３１
と同様にその表面に色素を吸着させ、光反射粒子層８に
おいても光を吸収させて変換効率を高めることも可能で
ある。
３による電子輸送系と、電解液４によるホール輸送系と
は、その輸送系の物質は異なり、ホール輸送系には溶質
（例えばヨウ素）を多量に溶かしこんだ電解液４が用い
られる。そのためキャリア輸送を妨げることなく、光吸
収粒子層３を形成する多層の半導体微粒子３１の裏面へ
の分散が可能となる。このように、一旦色素増感太陽電
池のセルに入射した光は、光吸収粒子層３の裏面での粒
径を制御した高屈折材料粒子８１による散乱と、表面で
の高屈折率薄膜７による全反射を繰り返すことにより、
光を吸収する色素が吸着した半導体微粒子３１により形
成された光吸収粒子層３内に閉じ込められる。そのた
め、光吸収粒子層３を薄膜化しても、入射される太陽光
は有効に吸収されることになり、変換効率を大幅に高め
ることができる。また、光反射粒子層８の高屈折材料粒
子８１においても、光吸収粒子層３の半導体微粒子３１
と同様にその表面に色素を吸着させ、光反射粒子層８に
おいても光を吸収させて変換効率を高めることも可能で
ある。
【００１０】なお、図１に示した実施例では、高屈折材
料粒子８１を光吸収粒子層３の下面に堆積させて光反射
粒子層８を形成しているが、高屈折材料粒子８１を電解
液４内に分散させるようにして設けてもよい。また、前
述した高屈折材料粒子８１は、光の波数Ｋに対して１．
３×π／Ｋの粒径をもつ酸化チタンの粒子を用いるもの
で、その粒径は約２００〜５００ｎｍの範囲に包含され
る。また、半導体微粒子３１及び高屈折材料粒子８１の
酸化チタンの粒子の粒径制御や、高屈折材料薄膜７とし
て酸化チタンの薄膜の塗布は、従来からの塗料をはじめ
とする各種既存技術で可能である。
料粒子８１を光吸収粒子層３の下面に堆積させて光反射
粒子層８を形成しているが、高屈折材料粒子８１を電解
液４内に分散させるようにして設けてもよい。また、前
述した高屈折材料粒子８１は、光の波数Ｋに対して１．
３×π／Ｋの粒径をもつ酸化チタンの粒子を用いるもの
で、その粒径は約２００〜５００ｎｍの範囲に包含され
る。また、半導体微粒子３１及び高屈折材料粒子８１の
酸化チタンの粒子の粒径制御や、高屈折材料薄膜７とし
て酸化チタンの薄膜の塗布は、従来からの塗料をはじめ
とする各種既存技術で可能である。
【００１１】また、電解液４としては、アセトニトリル
やエチレンカーボナートなどが用いられる。また、高屈
折材料薄膜７，半導体微粒子３１及び高屈折材料粒子８
１の材料は、酸化チタンのほか酸化ニオブなどを用いる
ことができる。また、半導体微粒子３１に吸着させる色
素は、ルテニウム錯体が適しているが、ポルフィリン分
子を用いることもできる。前述した本発明の実施例にお
いて、高屈折材料薄膜７，光吸収粒子層３，光反射粒子
層８の膜厚や層厚の具体的寸法を例示したが、これらの
寸法は各セルの太陽光入射部の面積やその他の条件によ
り適宜選定することができる。
やエチレンカーボナートなどが用いられる。また、高屈
折材料薄膜７，半導体微粒子３１及び高屈折材料粒子８
１の材料は、酸化チタンのほか酸化ニオブなどを用いる
ことができる。また、半導体微粒子３１に吸着させる色
素は、ルテニウム錯体が適しているが、ポルフィリン分
子を用いることもできる。前述した本発明の実施例にお
いて、高屈折材料薄膜７，光吸収粒子層３，光反射粒子
層８の膜厚や層厚の具体的寸法を例示したが、これらの
寸法は各セルの太陽光入射部の面積やその他の条件によ
り適宜選定することができる。
【００１２】図２に、本発明の図１に示した実施例と図
４に示した従来例とについて、２次元の境界要素法とビ
リヤードモデルによるルテニウム錯体を色素として用い
た光多重散乱の計算例に基づく、光吸収粒子層の膜厚に
対する光吸収率の特性図を示す。図２において、横軸は
酸化チタン用いた半導体微粒子３１の光吸収粒子層３の
膜厚を示し、縦軸は前記光吸収粒子層３の光の吸収率を
示すもので、太陽光の入射エネルギがすべて吸収される
場合を“１”として示してある。また、本発明における
光吸収粒子層３と光反射粒子層８との両者を足した厚さ
は１０μｍで一定としてある。また、入射する光の波長
は５３０ｎｍ、色素はＲｕＬ2 （ＳＣＮ）2 （Ｌ＝2,2'
-bipyridyl-4,4'dicarboxylate）を用い、吸収係数はエ
タノール溶液中の適当な濃度の値を用いてある。この図
２から明らかなように、色素を吸着させた酸化チタンの
半導体微粒子３１からなる光吸収粒子層３の光の吸収率
は、従来例のセルに比較し本発明のセルは、微粒子膜が
薄い場合（１μｍ程度）で約３倍に増加させることがで
きる。また本発明の微粒子膜を従来例の約１／３に薄膜
化しても、従来例と同程度の変換効率を保つことができ
る。
４に示した従来例とについて、２次元の境界要素法とビ
リヤードモデルによるルテニウム錯体を色素として用い
た光多重散乱の計算例に基づく、光吸収粒子層の膜厚に
対する光吸収率の特性図を示す。図２において、横軸は
酸化チタン用いた半導体微粒子３１の光吸収粒子層３の
膜厚を示し、縦軸は前記光吸収粒子層３の光の吸収率を
示すもので、太陽光の入射エネルギがすべて吸収される
場合を“１”として示してある。また、本発明における
光吸収粒子層３と光反射粒子層８との両者を足した厚さ
は１０μｍで一定としてある。また、入射する光の波長
は５３０ｎｍ、色素はＲｕＬ2 （ＳＣＮ）2 （Ｌ＝2,2'
-bipyridyl-4,4'dicarboxylate）を用い、吸収係数はエ
タノール溶液中の適当な濃度の値を用いてある。この図
２から明らかなように、色素を吸着させた酸化チタンの
半導体微粒子３１からなる光吸収粒子層３の光の吸収率
は、従来例のセルに比較し本発明のセルは、微粒子膜が
薄い場合（１μｍ程度）で約３倍に増加させることがで
きる。また本発明の微粒子膜を従来例の約１／３に薄膜
化しても、従来例と同程度の変換効率を保つことができ
る。
【００１３】
【実施例】図２は、本発明による色素増感太陽電池の他
の実施例のセルの断面構造を模式的に示したもので、図
１に示した実施例と相違するところは、電極を図４に示
した従来例と同様に透明な電極２としたもので、硝子基
板１の下面に高屈折材料薄膜７を設け、その下面に光の
屈折率を調整する例えば酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5）の
屈折率調整層９を設け、そしてその下面に透明な電極２
を設け、その次に実施例１と同様に光吸収粒子層３、光
反射粒子層８、電解液４、対向電極５を順次に設けたも
のである。
の実施例のセルの断面構造を模式的に示したもので、図
１に示した実施例と相違するところは、電極を図４に示
した従来例と同様に透明な電極２としたもので、硝子基
板１の下面に高屈折材料薄膜７を設け、その下面に光の
屈折率を調整する例えば酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5）の
屈折率調整層９を設け、そしてその下面に透明な電極２
を設け、その次に実施例１と同様に光吸収粒子層３、光
反射粒子層８、電解液４、対向電極５を順次に設けたも
のである。
【００１４】この第２の実施例の場合も、図１に示した
実施例と同様に、光吸収粒子層３に入射される太陽光
は、光吸収粒子層３の下面に設けられた光反射粒子層８
の高屈折材料粒子８１による散乱と、硝子基板１の下面
に設けられた高屈折材料薄膜７の表面による全反射との
繰り返しにより、光を吸収する色素が吸着された半導体
微粒子３１による光吸収粒子層３内に封じ込められる。
この実施例の場合も、光反射粒子層８の高屈折材料粒子
８１を電解液４内に分散させるようにして設けてもよ
い。
実施例と同様に、光吸収粒子層３に入射される太陽光
は、光吸収粒子層３の下面に設けられた光反射粒子層８
の高屈折材料粒子８１による散乱と、硝子基板１の下面
に設けられた高屈折材料薄膜７の表面による全反射との
繰り返しにより、光を吸収する色素が吸着された半導体
微粒子３１による光吸収粒子層３内に封じ込められる。
この実施例の場合も、光反射粒子層８の高屈折材料粒子
８１を電解液４内に分散させるようにして設けてもよ
い。
【００１５】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
り、従来の構造では半導体微粒子による光吸収粒子層を
透過していた光のエネルギの多くを、この光吸収粒子層
に吸収して閉じ込めることができるため、色素増感太陽
電池のセルの出力電流を増やすことが可能になる。これ
により色素増感太陽電池の変換効率の向上が図られ、低
コストの太陽電光発電の実用化に寄与することができ
る。
り、従来の構造では半導体微粒子による光吸収粒子層を
透過していた光のエネルギの多くを、この光吸収粒子層
に吸収して閉じ込めることができるため、色素増感太陽
電池のセルの出力電流を増やすことが可能になる。これ
により色素増感太陽電池の変換効率の向上が図られ、低
コストの太陽電光発電の実用化に寄与することができ
る。
【図１】本発明による色素増感太陽電池のセルの一実施
例の断面構造を示す模式図である。
例の断面構造を示す模式図である。
【図２】本発明による色素増感太陽電池と従来例の色素
増感太陽電池との、光吸収粒子層の膜厚に対する光吸収
率の特性図である。
増感太陽電池との、光吸収粒子層の膜厚に対する光吸収
率の特性図である。
【図３】本発明による色素増感太陽電池のセルの他の実
施例の断面構造を示す模式図である。
施例の断面構造を示す模式図である。
【図４】従来の色素増感太陽電池のセルの一例の断面構
造を示す模式図である。
造を示す模式図である。
１ 硝子基板 ２，６ 電極 ３ 光吸収粒子層 ３１ 半導体微粒子 ４ 電解液 ５ 対向電極 ７ 高屈折材料薄膜 ８ 光反射粒子層 ８１ 高屈折材料粒子 ９ 屈折率調整層
Claims (11)
- 【請求項１】 硝子基板の裏面に電極が設けられ、該電
極の下面に色素を吸着した半導体微粒子を堆積させた光
吸収粒子層が形成され、該光吸収粒子層を含み前記電極
の下面に電解液部が設けられ、該電解液部の下面に対向
電極が設けられた色素増感太陽電池において、 前記電極と光吸収粒子層との間に高屈折材料薄膜が設け
られると共に、前記光吸収粒子層の下面に粒径を制御し
た高屈折材料粒子を堆積させた光反射粒子層が設けられ
たことを特徴とする色素増感太陽電池。 - 【請求項２】 硝子基板の裏面に電極が設けられ、該電
極の下面に色素を吸着した半導体微粒子を堆積させた光
吸収粒子層が形成され、該光吸収粒子層を含み前記電極
の下面に電解液部が設けられ、該電解液部の下面に対向
電極が設けられた色素増感太陽電池において、 前記電極と光吸収粒子層との間に高屈折材料薄膜が設け
られると共に、前記光吸収粒子層の下面に、粒径を制御
すると共に色素を吸着させた高屈折材料粒子を堆積させ
た光反射粒子層が設けられたことを特徴とする色素増感
太陽電池。 - 【請求項３】前記電極が格子状又は複数の帯状に形成さ
れている請求項１又は２記載の色素増感太陽電池。 - 【請求項４】 硝子基板の裏面に電極が設けられ、該電
極の下面に色素を吸着した半導体微粒子を堆積させた光
吸収粒子層が形成され、該光吸収粒子層を含み前記電極
の下面に電解液部が設けられ、該電解液部の下面に対向
電極が設けられた色素増感太陽電池において、 前記硝子基板と前記電極との間に、該硝子基板側から高
屈折材料薄膜及び屈折率を調整する屈折調整層が設けら
れると共に、前記光吸収粒子層の下面に粒径を制御した
高屈折材料粒子を堆積させた光反射粒子層が設けられた
ことを特徴とする色素増感太陽電池。 - 【請求項５】 硝子基板の裏面に電極が設けられ、該電
極の下面に色素を吸着した半導体微粒子を堆積させた光
吸収粒子層が形成され、該光吸収粒子層を含み前記電極
の下面に電解液部が設けられ、該電解液部の下面に対向
電極が設けられた色素増感太陽電池において、 前記硝子基板と前記電極との間に、該硝子基板側から高
屈折材料薄膜及び屈折率を調整する屈折調整層が設けら
れると共に、前記光吸収粒子層の下面に、粒径を制御す
ると共に色素を吸着させた高屈折材料粒子を堆積させた
光反射粒子層が設けられたことを特徴とする色素増感太
陽電池。 - 【請求項６】 前記電極が透明な膜状に形成されている
請求項４又は５記載の色素増感太陽電池。 - 【請求項７】 前記屈折調整層が酸化タンタルにより構
成された請求項４又は５記載の色素増感太陽電池。 - 【請求項８】 前記光吸収粒子層の半導体微粒子の粒径
が８０ｎｍ以下であると共に、前記光反射粒子層の高屈
折材料粒子の粒径が２００〜５００ｎｍである請求項
１，２，４又は５記載の色素増感太陽電池。 - 【請求項９】 前記高屈折材料薄膜、前記光吸収粒子層
の半導体微粒子及び前記光反射粒子層の粒径を制御した
高屈折材料粒子が酸化チタンにより構成された請求項
１，２，４又は５記載の色素増感太陽電池。 - 【請求項１０】 前記光吸収粒子層の半導体微粒子及び
／又は前記光反射粒子層の高屈折材料粒子の表面に吸着
される色素がルテニウム錯体である請求項１，２，４又
は５記載の色素増感太陽電池。 - 【請求項１１】 前記光反射粒子層の粒径を制御した高
屈折材料粒子が前記電解液部内に分散して設けられた請
求項１又は４記載の色素増感太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9072809A JPH10255863A (ja) | 1997-03-11 | 1997-03-11 | 色素増感太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9072809A JPH10255863A (ja) | 1997-03-11 | 1997-03-11 | 色素増感太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10255863A true JPH10255863A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=13500113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9072809A Pending JPH10255863A (ja) | 1997-03-11 | 1997-03-11 | 色素増感太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10255863A (ja) |
Cited By (36)
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