KR101903213B1 - 투명 도전막 부착 기판 및 색소 증감 태양전지 - Google Patents
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- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
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- C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
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Abstract
도전층의 내열성, 내산화성을 향상시킴으로써 열처리공정을 거친 후에도 높은 도전성 및 투명성을 구비한 투명 도전막 부착 기판을 제공한다.
투명한 기판(11) 상에 투명 도전막(15)이 형성된 투명 도전막 부착 기판(10)의 투명 도전막(15)은 기판(11)측으로부터 순서대로 적층된 하지층(base layer)(12), 도전층(13), 내산화 보호층(14)을 가지고 있다. 그리고 내산화 보호층(14)은 산화주석을 함유하는 도전성 재료로 이루어지고, 도전층(13)은 금속 산화물로 되며, 하지층(12)은 도전층(13)을 구성하는 재료보다도 산화물 생성 에너지가 작고 또한 화학당량보다도 산소가 부족한 산화물로 구성되어 있다.
투명한 기판(11) 상에 투명 도전막(15)이 형성된 투명 도전막 부착 기판(10)의 투명 도전막(15)은 기판(11)측으로부터 순서대로 적층된 하지층(base layer)(12), 도전층(13), 내산화 보호층(14)을 가지고 있다. 그리고 내산화 보호층(14)은 산화주석을 함유하는 도전성 재료로 이루어지고, 도전층(13)은 금속 산화물로 되며, 하지층(12)은 도전층(13)을 구성하는 재료보다도 산화물 생성 에너지가 작고 또한 화학당량보다도 산소가 부족한 산화물로 구성되어 있다.
Description
본 발명은 투명 도전막 부착 기판 및 색소 증감 태양전지에 관한 것으로, 특히 도전성 및 투명성이 높은 투명 도전막 부착 기판 및 색소 증감 태양전지에 관한 것이다.
종래 표시장치, 센서나 태양전지의 전극으로서 투명 기판 상에 인듐(In), 아연(Zn), 주석(Sn) 등에 다른 원소를 첨가한 산화물에 의해 형성되는 투명 도전막이 구비된 것(이하, 「투명 도전막 부착 기판」이라 칭한다)이 사용되고 있다. 투명 도전막 중에서도 인듐(In)-주석(Sn)의 산화물(ITO, Indium Tin Oxide)에 의한 투명 도전막은 저항값이 비교적 낮고 가시영역에서의 빛의 투과율이 높으며, 또한 에칭이 용이한 것으로부터 많은 전자 표시기기에 사용되고 있다.
상기 각종 디바이스 중에서도 특히 태양전지 분야에 있어서는 에너지 변환효율을 향상시키기 위해 투명 도전막의 전기 저항값이 작고(즉 도전성이 우수하고) 광학 투과율이 높은(즉 투명성이 우수한) 것이 요구된다.
그리고 태양전지의 제조시 투명 도전막 부착 기판을 가열하는(소성하는) 공정을 거치는 것으로부터, 투명 도전막의 도전성 및 투명성에 영향을 미치는 인자로서 투명 도전막의 내열성 및 내산화성을 향상시키는 기술이 요구되고 있다.
가열온도의 일례를 들자면, Si계 태양전지의 제조공정에 있어서는 기판 상에 투명 도전막을 형성한 후 높은 광전 변환효율을 갖는 화합물 반도체층을 형성하는 소자 제조공정을 거치는데 이때 성막온도를 약 400℃ 정도로 할 필요가 있고, 색소 증감 태양전지의 제조공정에 있어서는 Si계 태양전지보다도 더욱 높은 500℃ 정도로 할 필요가 있다.
그러나 ITO 등에 의해 구성되는 투명 도전막이 고온에 노출되면 산소 결손 구조[공공(空孔)]의 일부에 대기중의 산소가 결합하여 캐리어로서 작용하는 산소 결손 구조가 감소하기 때문에 캐리어 농도가 줄어들게 되는 결과 투명 도전막의 도전성이 저하된다.
특허문헌 1은 투명 도전막을 가열하는 것에 기인하는 산소 결손 구조의 감소를 고려하여, 투명 도전막을 성막할 때 투명 도전막의 표면측(즉 대기에 노출되는 쪽)에 있어서 산소 결핍의 산화인듐을 기판 상에 형성하는 기술이 개시되어 있다. 이와 같이 투명 도전막에 있어서 기판측과 비교하여 표면측을 산소 결핍의 조성으로 함으로써 열처리했을 때에 표면측이 주로 산화되기 때문에 높은 도전성을 구비한 투명 도전막을 제공할 수 있다.
또한 특허문헌 2는 ITO막 상에 산소(가스) 배리어성을 갖는 산화주석계 막(특히 안티몬을 포함하는 산화주석막：ATO막)을 성막하여 투명 도전막을 형성하는 기술이 개시되어 있다. 이와 같이 산소 배리어성이 높은 막을 ITO막 상에 성막함으로써 내산화성 및 내약품성이 높은 투명 도전막으로 할 수 있다.
특허문헌 1에서 개시된 기술에서는, 사전에 투명 도전막의 표면 근방을 산소 결핍의 조성으로 해둠으로써 열처리(소성)되는 공정시에 투명 도전막의 표면 근방이 우선하여 산화되기 때문에 기판 근방의 산소 결손 구조가 감소하는 경우가 없다. 한편 표면 근방에서는 산소 결손 구조의 수가 증가하여 최적의 범위에 들어가 도전성 및 투명성의 저하를 억제할 수 있다.
그러나 특허문헌 1에 있어서 개시된 기술은 투명 도전막 표면 근방에서 열처리 후에 산소 결손 구조가 바람직한 수가 되는 산소 결핍의 조성으로 하기 때문에, 투명 도전막의 성막시 산소 함유량의 제어가 곤란하여 일정 품질로 투명 도전막에 있어서 높은 도전성 및 투명성을 확보하는 것이 곤란하다.
또한 특허문헌 2에서 개시된 기술에서는, ITO막 상에 산소 배리어성을 갖는 산화주석계 막(주로 ATO막)을 성막함으로써 내산화성이 높은 투명 도전막, 즉 도전성이 높은 투명 도전막을 성막할 수 있다. 그러나 ITO막과 비교하여 ATO막의 도전성 및 투명성이 높지 않고, 그 결과 투명 도전막 전체로서의 도전성 및 투명성이 저하되어 버린다. 또한 산소 배리어성을 확보하기 위해서는 ATO막의 두께를 크게 해야만 하고, 또한 투명 도전막의 투명성이 손상되어 버린다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 도전층의 내열성, 내산화성을 향상시킴으로써 열처리공정을 거친 후에도 높은 도전성 및 투명성을 구비한 투명 도전막 부착 기판을 제공하는 것에 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 투명 도전막의 도전성 및 투명성을 향상시킴으로써 높은 에너지 변환효율을 구비한 색소 증감 태양전지를 제공하는 것에 있다.
상기 과제는 본 발명의 투명 도전막 부착 기판에 의하면 투명한 기판 상에 투명 도전막이 형성된 투명 도전막 부착 기판으로서, 상기 투명 도전막은 상기 기판측으로부터 순서대로 적층된 하지층(base layer), 도전층, 내산화 보호층을 가지며, 그 내산화 보호층은 산화주석을 함유하는 도전성 재료로 이루어지고, 상기 도전층은 금속 산화물로 이루어지며, 상기 하지층은 상기 도전층을 구성하는 재료보다도 산화물 생성 에너지가 작고 또한 화학당량보다도 산소가 부족한 산화물로 이루어짐으로써 해결된다.
이와 같이 본 발명의 투명 도전막 부착 기판은 도전층 상에 주된 재료를 산화주석으로 하는 내산화 보호층을 구비하고 있을 뿐 아니라 하지층을 구비하고 있다. 그리고 하지층이 도전층을 구성하는 재료보다도 산화물 생성 에너지가 작고 화학당량보다도 산소가 부족한 산화물에 의해 구성됨으로써, 투명 도전막 부착 기판이 가열되어도 하지층에 의해 산소가 흡수되기 때문에 도전층의 산화가 방지되고 내열성이 향상된다. 즉 하지층의 구성재료가 도전층의 구성재료보다도 산화물 생성 에너지가 작고 또한 산소 결손 구조를 구비하고 있기 때문에, 하지층 쪽이 우선적으로 산화됨으로써 열처리(소성)에 의한 도전층의 산화가 방지되어 내열성을 향상시킬 수 있다.
그리고 도전층보다도 하지층이 우선하여 산화되는 결과, 본 발명의 도전막 부착 기판은 열처리되었을 때 도전층이 산화되기 어렵기 때문에 도전층의 산소 결손이 유지된다. 따라서 투명 도전막 부착 기판이 가열되더라도 도전층의 산소 결손이 유지되기 때문에 도전성 및 투명성의 손상 없이 높은 도전성 및 투명성을 구비할 수 있다.
이때 상기 하지층은 화학식 SiOx(다만 X는 화학양론비를 나타내는 것으로서 1.2＜X＜1.8의 범위)로 나타내어지는 물질로 이루어지면 적합하다.
SiOx는 산화물 생성 에너지가 비교적 작은 재료이기 때문에, 도전층을 구성하는 일반적인 금속 산화물보다도 산화물 생성 에너지가 작다. 따라서 하지층을 구성하는 재료를 상기 물질로 함으로써 투명 도전막 부착 기판을 열처리했을 때 하지층이 보다 산화되기 쉬워진다.
또한 산화규소는 다른 재료와 비교하여 광학 투과율이 높기 때문에(즉 투명성이 높기 때문에) 투명 도전막 부착 기판의 투명성을 저하시키는 경우가 없다.
또한 화학양론비를 나타내는 X의 값을 상기 범위로 함으로써 하지층은 보다 투명성이 높고 또한 산화되기 쉬운 상태가 된다. 따라서 상기 재료로 이루어지는 하지층을 형성함으로써 도전층에 대해 높은 산화 방지효과를 부여할 수 있으며 또한 높은 투명성을 구비한 투명 도전막으로 할 수 있다.
또한 이때 상기 도전층은 주석을 포함하는 산화인듐(ITO)으로 이루어지고, 상기 내산화 보호층은 니오브, 탄탈, 안티몬 중 하나 이상이 첨가된 산화주석으로 이루어지면 적합하다.
이와 같이 도전층을 ITO에 의해 구성함으로써 도전층은 높은 도전성 및 투명성을 구비한다. 따라서 ITO로 이루어지는 도전층을 구비한 투명 도전막 부착 기판은 높은 도전성 및 투명성을 구비할 수 있다. 그러나 ITO는 열처리에 의해 산화되어 도전성이 저하되기 쉬운 성질이 있는 것으로부터, 하지층을 구비할 뿐 아니라 가스 배리어성을 갖는 상기 재료에 의해 내산화 보호층을 구성함으로써 ITO막이 산화되기 어려워진다. 그 결과, 도전층(ITO막)의 도전성 및 투명성이 높게 유지되어 투명 도전막 전체로서의 도전성 및 투명성이 양호한 투명 도전막 부착 기판으로 할 수 있다.
또한 이때 상기 내산화 보호층은 안티몬이 첨가된 산화주석(ATO)으로 이루어지면 적합하다.
이와 같이 내산화 보호층을 가스 배리어성이 높은 ATO에 의해 구성함으로써 내산화 보호층의 아래쪽에 구비된 도전층이 더욱 산화되기 어려워진다. 또한 ATO는 가스 배리어성이 높은 재료 중에서도 특히 도전성이 높아 400℃~500℃에서의 열처리에 의해 도전성이 향상되기 때문에 투명 도전막의 도전성을 향상시킬 수 있다.
또한 안티몬은 약간의 독성을 갖기 때문에 환경상의 배려로부터 내산화 보호층을 니오브, 탄탈 중 하나 이상이 첨가된 산화주석으로 하는 선택도 가능하다. 내산화 보호층을 니오브, 탄탈 중 하나 이상이 첨가된 산화주석으로 이루어지도록 구성한 경우, 도전성, 투명성에서 ATO보다 다소 떨어지지만 내산화성에 관하여 ATO를 사용한 경우와 거의 동등한 효과를 나타낸다.
또한 이때 상기 내산화 보호층의 상기 도전층 반대측 면에 산화티탄(TiO2)막을 추가로 구비하여 이루어지면 바람직하다.
이와 같이 산화티탄막을 내산화 보호층의 상기 도전층 반대측 면에 구비함으로써 투명 도전막의 내열성을 추가로 향상시킬 수 있다.
또한 상기 내산화 보호층의 두께는 200~1000Å의 범위이고, 상기 하지층의 두께는 100~500Å의 범위이면 적합하다.
이와 같이 SiOx로 이루어지는 하지층의 두께를 100~500Å으로 함으로써 하지층에 의해 도전층의 산화 억제효과가 얻어지기 때문에 내산화 보호층을 두껍게 할 필요가 없다. 그리고 ATO막으로 이루어지는 산화 보호층의 두께를 200~1000Å으로 함으로써 도전층의 산화를 억제할 수 있다. 이와 같이 내산화 보호층을 두껍게 할 필요가 없기 때문에 내산화 보호층을 두껍게 형성하는 것에 의한 투명성의 저하를 수반하지 않고, 투명 도전막의 내산화성을 확보하여, 투명 도전막의 도전성 및 투명성을 실용상 적당한 값으로 할 수 있다.
또한 상기 과제는 본 발명의 색소 증감 태양전지에 의하면 제1 도전성 기판, 이 제1 도전성 기판과 대향하여 배설(配設)되는 제2 도전성 기판, 상기 제1 도전성 기판의 상기 제2 도전성 기판측 면에 형성되어 색소를 흡착하여 이루어지는 다공질 반도체층 및 이 다공질 반도체층과 상기 제2 도전성 기판 사이에 형성되는 전해질을 구비하고, 상기 제1 도전성 기판은 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 투명 도전막 부착 기판인 것에 의해 해결된다.
이와 같이 내산화 보호층뿐 아니라 추가로 하지층을 구비하고, 도전층과 비교하여 하지층 쪽이 우선적으로 산화되는 구성의 투명 도전막 부착 기판을 색소 증감 태양전지의 전극으로서 사용함으로써, 색소 증감 태양전지의 전극에 있어서 도전성 및 투명성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 전극이 작은 전기 저항값 및 높은 광학 투과율을 갖기 때문에 색소 증감 태양전지의 에너지 변환효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 투명 도전막 부착 기판은 투명 도전막에 있어서 도전층보다도 산화되기 쉬운 하지층을 구비함으로써, 도전층의 산화가 방지되고 내열성이 향상된다. 그리고 도전층의 내산화성, 내열성을 향상시킴으로써, 도전층에 있어서의 산소 결손의 감소에 기인하는 도전성 및 투명성의 저하를 방지하여, 열처리공정을 거친 후에도 높은 도전성 및 투명성을 구비한 투명 도전막 부착 기판을 제공할 수 있다.
또한 전극에 구비되는 투명 도전막의 도전성 및 투명성이 향상되기 때문에 에너지 변환효율이 높은 색소 증감 태양전지를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 투명 도전막 부착 기판의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 투명 도전막 부착 기판의 하지층의 성막시 산소량과 투명 도전막의 저항값 변화율의 관계를 나타내는 그래프 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시형태에 따른 투명 도전막 부착 기판의 하지층의 성막시 산소량과 투명 도전막의 광학 투과율의 관계를 나타내는 그래프 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시형태에 따른 투명 도전막 부착 기판의 하지층의 성막시 산소량과 하지층을 구성하는 SiOx의 O/Si비의 관계를 나타내는 그래프 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시형태에 따른 투명 도전막 부착 기판의 하지층의 막두께와 투명 도전막의 저항값의 관계를 나타내는 그래프 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시형태에 따른 투명 도전막 부착 기판의 하지층의 막두께와 투명 도전막의 저항값 변화율의 관계를 나타내는 그래프 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시형태에 따른 투명 도전막 부착 기판의 하지층의 막두께와 투명 도전막의 광학 투과율의 관계를 나타내는 그래프 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 투명 도전막 부착 기판의 개략 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시형태에 따른 색소 증감 태양전지의 개략 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일실시형태에 따른 색소 증감 태양전지의 전류밀도와 출력전압의 관계(J-V 특성)를 나타내는 그래프 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 투명 도전막 부착 기판의 하지층의 성막시 산소량과 투명 도전막의 저항값 변화율의 관계를 나타내는 그래프 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시형태에 따른 투명 도전막 부착 기판의 하지층의 성막시 산소량과 투명 도전막의 광학 투과율의 관계를 나타내는 그래프 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시형태에 따른 투명 도전막 부착 기판의 하지층의 성막시 산소량과 하지층을 구성하는 SiOx의 O/Si비의 관계를 나타내는 그래프 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시형태에 따른 투명 도전막 부착 기판의 하지층의 막두께와 투명 도전막의 저항값의 관계를 나타내는 그래프 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시형태에 따른 투명 도전막 부착 기판의 하지층의 막두께와 투명 도전막의 저항값 변화율의 관계를 나타내는 그래프 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시형태에 따른 투명 도전막 부착 기판의 하지층의 막두께와 투명 도전막의 광학 투과율의 관계를 나타내는 그래프 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 투명 도전막 부착 기판의 개략 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시형태에 따른 색소 증감 태양전지의 개략 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일실시형태에 따른 색소 증감 태양전지의 전류밀도와 출력전압의 관계(J-V 특성)를 나타내는 그래프 도면이다.
아래에 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한 아래에 설명하는 부재, 재료, 구성 등은 본 발명을 한정하는 것은 아니고, 본 발명의 취지에 따라 각종 개변할 수 있는 것은 물론이다. 또한 이하 광학 투과율을 「투과율」로만 기재한다.
도 1~도 7은 본 발명의 일실시형태에 따른 투명 도전막 부착 기판에 관한 것으로, 도 1은 투명 도전막 부착 기판의 개략 단면도, 도 2는 하지층의 성막시 산소량과 투명 도전막의 저항값 변화율의 관계를 나타내는 그래프 도면, 도 3은 하지층의 성막시 산소량과 투명 도전막의 광학 투과율의 관계를 나타내는 그래프 도면, 도 4는 하지층의 성막시 산소량과 하지층을 구성하는 SiOx의 O/Si비의 관계를 나타내는 그래프 도면, 도 5는 하지층의 막두께와 투명 도전막의 저항값의 관계를 나타내는 그래프 도면, 도 6은 하지층의 막두께와 투명 도전막의 저항 변화율의 관계를 나타내는 그래프 도면, 도 7은 하지층의 막두께와 투명 도전막의 광학 투과율의 관계를 나타내는 그래프 도면이다.
또한 도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 투명 도전막 부착 기판에 관한 것으로, 투명 도전막 부착 기판의 개략 단면도이다.
또한 도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시형태에 따른 색소 증감 태양전지에 관한 것으로, 도 9는 개략 단면도이고, 도 10은 전류밀도와 출력전압의 관계(J-V 특성)를 나타내는 그래프 도면이다.
＜＜도전막 부착 기판(10)의 구성＞＞
도 1~도 7을 토대로 본 실시형태의 투명 도전막 부착 기판(10)에 대해서 설명한다.
본 실시형태의 투명 도전막 부착 기판(10)은 도 1에 나타내는 바와 같이 투명한 기판(11) 상에 투명 도전막(15)이 형성된 것으로, 투명 도전막(15)은 기판(11)측으로부터 순서대로 하지층(12), 도전층(13), 내산화 보호층(14)을 가지고 있다. 즉 기판(11) 상에 하지층(12), 도전층(13) 및 내산화 보호층(14)이 순서대로 적층되어 형성된 투명 도전막(15)을 구비하고 있다.
(기판(11))
기판(11)은 판상의 부재이고, 기판(11)의 재료로서는 표면에 투명 도전막(15)을 형성할 수 있으며, 또한 투명 도전막(15)에서 빛을 수광시킬 정도로 투명성을 갖는 적당한 재료로부터 선택된다. 이러한 재료로서는 예를 들면 유리기판, 석영기판, 광학결정 기판 등의 빛을 소정량 투과시키는 것이 가능한 것이 사용된다. 특히 바람직하게는 Na 등의 알칼리원소를 포함하지 않는 비알칼리 유리나 내열성이 높은 석영기판 등이다.
또한 투명성을 증대시키거나 Na 등의 알칼리원소의 확산을 방지하거나 내열성을 향상시키는 등의 부가 특성을 부여하기 위해 표면에 SiO2, TiO2 등의 박막이 스퍼터링법에 의해 형성된 기판이어도 된다. 또한 이들 기판(11)은 판상이어도 되며 필름상이어도 된다.
기판(11)의 투과율로서는 투명 도전막(15)에 대해 빛을 투과할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 통상은 파장 350~800 nm의 범위에서의 평균 투과율이 10% 이상 99% 이하의 범위 내이고, 특히 60% 이상 99% 이하의 범위이면 적합하며, 80% 이상 99% 이하의 범위이면 최적이다.
기판(11)의 두께로서는 특별히 한정되지 않으나, 통상 100 ㎛ 이상 5 ㎜ 이하의 범위 내이고, 특히 500 ㎛ 이상 2 ㎜ 이하의 범위 내가 바람직하다.
(투명 도전막(15))
투명 도전막(15)은 빛의 투과성이 있고 또한 도전성을 갖는 막이다. 또한 투명 도전막(15)은 후술하는 색소 증감 태양전지(100)의 음극을 구성하는 것이다. 아래에서 설명하는 바와 같이, 도 9에 나타내는 색소 증감 태양전지(100)를 제조할 때 투명 도전막(15) 상에 다공질의 티타니아층을 형성하는 공정에서는, 투명 도전막(15) 상에 산화 티탄 페이스트를 도포하고 바람직한 온도로서 400~500℃에서 소성한다. 따라서 투명 도전막(15)은 이 소성공정에 의해 투과율이 감소하지 않고 또한 저항도 증가하지 않는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 즉 투명 도전막(15)은 고온에서 소성되는 공정을 거친 후의 도전성 및 투명성이 높은 것이 요구된다. 아래에서 본 실시형태의 투명 도전막(15)의 구성에 대해서 상세하게 기술한다.
본 실시형태의 투명 도전막(15)은 기판(11) 상에 하지층(12), 도전층(13) 및 내산화 보호층(14)이 순서대로 적층되어 이루어진다.
또한 투명 도전막(15)은 전체로서 파장 350 nm~800 nm의 범위에서의 평균 투과율이 10% 이상 99% 이하의 범위 내이고, 특히 60% 이상 99% 이하의 범위가 바람직하며, 보다 적합하게는 80% 이상 99% 이하의 범위 내이면 최적이다.
(투명 도전막(15)：도전층(13))
도전층(13)은 높은 도전성을 갖는 동시에 높은 투명성을 구비하는 금속 산화물에 의해 구성된다.
도전층(13)의 투과율은 파장 350 nm~800 nm의 범위에서의 평균 투과율이 10% 이상 99% 이하의 범위 내이고, 특히 60% 이상 99% 이하의 범위가 바람직하며, 보다 적합하게는 80% 이상 99% 이하의 범위 내이면 최적이다.
도전층(13)을 구성하는 금속 산화물로서는 산화인듐(In2O3), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2)이나 이들 재료에 불순물을 첨가한 것을 사용할 수 있다.
상기 재료의 예로서 예를 들면 주석, 게르마늄, 아연, 갈륨 중 1종류 이상을 포함하는 산화인듐이나 알루미늄, 갈륨, 붕소, 마그네슘 중 1종류 이상을 포함하는 산화아연, 안티몬, 불소 중 어느 하나를 첨가한 산화주석을 이용할 수 있다.
산화인듐에 첨가되는 주석, 게르마늄, 아연, 갈륨의 함유량은 이들 중 1종류를 첨가하는 경우는 인듐에 대한 이들 재료의 원자비(Sn/In, Ge/In, Zn/In, Ga/In)를 모두 0.5~20.0%로 하면 된다.
또한 여기에서의 원자비는 각 재료의 산화물의 비로서 Sn/In은 엄밀하게는 Sn 산화물/In 산화물로 표기해야 하는 것이나, 일반적으로 사용되고 있는 약기법에 의해 Sn/In으로 하고 있다. 다른 재료에 대해서도 마찬가지이다.
이러한 비율로 첨가하면 도전층(13)을 구성하는 막의 도전성 및 투명성을 양호하게 유지할 수 있다. 또한 이들 재료의 복수 종류를 첨가하는 경우는 첨가하는 재료의 전체 첨가량을 인듐에 대해 20.0% 이하로 하면 된다.
또한 산화아연에 첨가되는 알루미늄, 갈륨, 붕소, 마그네슘의 함유량은 이들 중 1종류를 첨가하는 경우는 아연에 대한 이들 재료의 원자비(Al/Zn, Ga/Zn, B/Zn, Mg/Zn)를 모두 0.5~20.0%로 하면 된다. 이러한 비율로 첨가하면 이들 재료의 도전성 및 투명성을 양호하게 유지할 수 있다. 또한 이들 재료의 복수 종류를 첨가하는 경우는 첨가하는 재료의 전체 첨가량을 아연에 대해 20.0% 이하로 하면 된다.
상기 재료 중에서도 산화인듐에 주석을 첨가한 ITO, 산화주석에 안티몬을 첨가한 ATO, 산화주석에 불소를 도핑한 FTO, 산화아연에 알루미늄을 첨가한 AZO, 산화아연에 갈륨을 첨가한 GZO 등은 도전성 및 투명성이 우수하기 때문에 도전층(13)을 구성하는 재료로서 적합하다.
그리고 특히 ITO는 전자의 유로가 되는 산소 결손을 적당히 구비하고 있기 때문에 높은 도전성 및 투과율을 가지고 있어 도전층(13)을 구성하는 재료로서 적합하다.
도전층(13)의 두께는 200Å~10000Å의 범위이면 된다. 이러한 범위로 하면 투명 도전막(15)의 저항값을 작게 또한 투과율을 높게 유지할 수 있다.
(투명 도전막(15)：하지층(12))
기판(11)과 도전층(13) 사이에는 하지층(12)이 형성되어 있다. 하지층(12)은 내산화 보호층(14)과 함께 도전층(13)의 산화를 방지하기 위해 구비된다. 따라서 예를 들면 투명 도전막 부착 기판(10)이 약 400~500℃의 소성공정을 거친 경우라도 하지층(12)이 도전층(13)보다도 우선적으로 산화되기 때문에 도전층(13)의 산소 결손 구조를 유지할 수 있다. 그 결과, 도전층(13)이 높은 도전성 및 투명성을 유지할 수 있다.
하지층(12)의 투과율은 파장 350 nm~800 nm의 범위에서의 평균 투과율이 10% 이상 99% 이하의 범위 내이고, 특히 60% 이상 99% 이하의 범위가 바람직하며, 보다 적합하게는 80% 이상 99% 이하의 범위 내이면 최적이다.
하지층(12)은 도전층(13)을 구성하는 재료보다도 산화물 생성 에너지가 작고 또한 화학당량보다도 산소가 부족한 산화물에 의해 형성된다. 즉 하지층(12)을 구성하는 재료는 엘링감 도표(Ellingham diagram)에 나타내어지는 생성 에너지 라인이 도전층(13)을 구성하는 재료의 그것과 비교하여 낮은 산화물이며 또한 산소 결손 구조를 갖는 것이다. 여기서 산화물 생성 에너지란 산화물이 생성될 때의 표준 깁스 에너지(Gibbs energy)를 말하고 산화물 생성 자유 에너지라고도 불리는 것이다.
이러한 재료의 예로서 예를 들면 규소 산화물(SiOx), 알루미늄 산화물(AlxOy) 등을 사용할 수 있다. 이러한 재료는 기본적으로 상기 도전층(13)을 구성하는 금속 산화물보다도 엘링감 도표에 있어서 생성 에너지 라인이 아래쪽에 있어 산화물 생성 에너지가 작기 때문에, 예를 들면 투명 도전막 부착 기판(10)이 약 400~500℃의 소성공정을 거친 경우에는 도전층(13)보다도 우선하여 하지층(12)이 산화된다.
화학식 SiOx로 나타내어지는 물질에 의해 하지층(12)을 형성하면 된다. 규소는 산화물 생성 에너지가 작은 재료로서 산화물이 되기 쉽다. 따라서 산소 결손 구조를 구비한 SiOx에 의해 하지층(12)을 형성함으로써 하지층(12)에 산소를 흡수시킬 수 있어 도전층(13)이 산화되는 것을 억제할 수 있다.
상기 X는 화학양론비를 나타내는 것으로서 1.2＜X＜1.8의 범위이면 적합하다. X의 값을 1.2 이하로 하면 그 조성이 SiO에 가까워지기 때문에 하지층(12)이 황색으로 착색되어 보이게 되어 투명성이 저하된다. 또한 X가 1.8 이상인 것은 스퍼터링법이나 증착법으로 성막하는 것이 곤란하고, 따라서 일정 품질로 하지층(12)을 제작하는 것이 곤란하기 때문에 부적당하다.
하지층(12)의 두께는 100~500Å의 범위이면 된다. 100Å보다도 작으면 투과율은 높으나 충분히 하지층(12)이 산소를 흡수할 수 없어 투명 도전막(15)에 충분한 내산화성을 부여할 수 없다. 또한 500Å보다도 크면 하지층(12)이 충분히 산소를 흡수하여 투명 도전막(15)에 충분한 내산화성을 부여할 수 있지만 투과율이 저하된다.
따라서 하지층(12)의 두께를 상기 범위로 하면 내산화 보호층(14)과 조합하여 구비됨으로써 도전층(13)의 산화를 억제하는 효과를 충분히 얻을 수 있다.
(투명 도전막(15)：내산화 보호층(14))
한편 도전층(13)의 하지층(12) 반대측 면에는 내산화 보호층(14)이 적층되어 있다. 내산화 보호층(14)은 빛의 투과성, 도전성을 가지며 또한 산소(가스) 배리어성을 갖는 막이다.
내산화 보호층(14)의 투과율은 파장 350 nm~800 nm의 범위에서의 평균 투과율이 10% 이상 99% 이하의 범위 내이고, 특히 60% 이상 99% 이하의 범위가 바람직하며, 보다 적합하게는 80% 이상 99% 이하의 범위 내이면 최적이다.
내산화 보호층(14)은 산화주석을 주성분으로 하고 니오브, 탄탈, 안티몬 중 하나 이상이 첨가된 산화주석에 의해 구성되면 바람직하다. 또한 상기 첨가물을 포함하지 않는 산화주석에 의해 내산화 보호층(14)이 구성되어도 된다. 산화주석에 첨가되는 니오브, 탄탈, 안티몬의 함유량은 이들 중 1종류를 첨가하는 경우는 주석에 대한 이들 재료의 원자비(Nb/Sn, Ta/Sn, Sb/Sn)를 모두 0.5~20.0%로 하면 된다. 이러한 비율로 첨가하면 내산화 보호층(14)을 구성하는 막의 도전성 및 투명성을 양호하게 유지할 수 있다. 또한 이들 재료의 복수 종류를 첨가하는 경우는 첨가하는 재료의 전체 첨가량을 주석에 대해 20.0% 이하로 하면 된다.
상기 재료 중에서도 안티몬이 첨가된 산화주석(ATO)은 특히 가스 배리어성이 양호하고 또한 도전성 및 투명성이 높기 때문에 내산화 보호층(14)을 구성하는 재료로서 적합하다.
다만 안티몬은 약간의 독성을 갖기 때문에 환경에 대한 배려 등으로부터 그 사용이 바람직하지 않은 경우가 있다. 니오브 또는 탄탈 또는 그 양쪽을 첨가한 산화주석(SnOx로 기재)은 ATO와 비교하여 저항값, 투과율 모두 다소 떨어지나, 후술하는 바와 같이 본 실시형태의 내산화 보호층(14)에 사용한 경우 내산화성에 대해서는 ATO와 거의 동등한 성능을 나타내고 있어, 이 점도 특허청구 범위에 기재된 구성에 유래하는 효과라 할 수 있다.
그리고 내산화 보호층(14)의 두께는 200~1000Å의 범위로 하면 된다. 200Å보다도 작으면 투과율은 높으나 충분한 내산화성을 얻을 수 없고, 또한 1000Å보다도 크면 내산화성은 향상되지만 투과율이 저하된다.
따라서 내산화 보호층(14)의 두께를 상기 범위로 하면 상기 하지층(12)과 조합하여 구비됨으로써 도전층(13)의 산화를 억제하는 효과를 충분히 얻을 수 있다. 또한 하지층(12)에 의해서도 도전층(13)의 산화가 억제되기 때문에 내산화 보호층(14)의 두께를 크게 할 필요가 없다. 따라서 내산화 보호층(14)의 투명성도 확보할 수 있기 때문에 결과적으로 투명 도전막(15)으로서의 투명성을 향상시킬 수 있다.
(산화티탄막(16))
내산화 보호층(14)의 도전층(13) 반대측 면에는 도 8과 같이 산화티탄막(16)이 추가로 구비되어 있어도 된다. 이 산화티탄막(16)은 스퍼터링법, 진공증착법, 이온 플레이팅법 등의 수법으로 형성되어 다공질의 산화티탄보다도 더욱 치밀한 구조를 구비한 산화티탄 박막이다.
산화티탄막(16)을 내산화 보호층(14)의 도전층(13) 반대측 면에 적층함으로써 하지층(12)과의 상승효과에 의해 투명 도전막(15)의 내열성을 추가로 향상시킬 수 있다. 즉 하지층(12), 내산화 보호층(14), 산화티탄막(16)을 구비함으로써 투명 도전막 부착 기판(10)이 소성공정을 거치는 경우라도 도전층(13)이 산화되는 것이 방지되어 투명 도전막(15)이 높은 도전성 및 투명성을 유지할 수 있다.
또한 일반적인 색소 증감 전지의 경우는 투명 도전막 부착 기판의 투명 도전막 상에 다공질의 산화티탄층이 형성되는데, 본 실시형태에서는 다공질 산화티탄보다도 치밀한 구조를 구비한 산화티탄막(16)을 투명 도전막(15) 상에 구비함으로써 투명 도전막(15)측으로부터 산화티탄막(16)측으로 흐르는 암전류를 억제할 수 있다. 따라서 본 실시형태의 산화티탄막(16)을 구비한 투명 도전막 부착 기판(10)에 의하면 색소 증감 태양전지(100)의 전기 특성을 향상시킬 수 있다.
투명 도전막(15)을 구성하는 각 막(하지층(12), 도전층(13), 내산화 보호층(14))은 색소 증감 태양전지(100)에 있어서 대략 직사각형상의 음극 전극 패턴이 되도록 대략 직사각형상의 개구가 복수 형성된 마스크 등을 사용하여 형성된다. 또한 투명 도전막(15)을 기판(11)의 표면에 형성하는 방법으로서는 스퍼터링법, 진공증착법, 이온 플레이팅법 등 공지의 성막기술을 사용할 수 있다.
＜＜색소 증감 태양전지(100)의 구성＞＞
다음으로 투명 도전막 부착 기판(10)을 구비한 색소 증감 태양전지(100)의 구성에 대해서 설명한다. 또한 아래에는 단일 셀을 예로 들어 설명하지만 복수의 셀이 직렬 또는 병렬로 접속되어 있어도 되는 것은 물론이다.
색소 증감 태양전지(100)는 도 9에 나타내는 바와 같이 투명 도전막 부착 기판(10)을 제1 도전성 기판(110)으로서 구비하고 있고, 또한 제1 도전성 기판(110)에 대향하는 위치에 제2 도전성 기판(120)이 구비된다. 또한 도 9는 설명을 위해 투명 도전막 부착 기판(10) 각 층의 두께를 크게 하여 도시하고 있다.
그리고 제1 도전성 기판(110)과 제2 도전성 기판(120) 사이에는 제1 도전성 기판(110)측에 형성된 다공질 반도체층(17a)과, 다공질 반도체층(17a)과 제2 도전성 기판(120) 사이에 형성된 전해질(17b)을 구비하고 있다. 또한 도 9의 부호 17c는 실링재, 17d는 촉매층이다.
(색소 증감 태양전지(100)：제1 도전성 기판(110) 및 제2 도전성 기판(120))
투명 도전막 부착 기판(10)은 제1 도전성 기판(110)으로서 구비되어, 투명 도전막(15)이 형성된 면을 제2 도전성 기판(120)측을 향하게 하여 배치된다. 또한 제1 도전성 기판(110)을 구성하는 도전층(13)에는 인출선으로서의 도선(30)이 접속되어 있다.
제2 도전성 기판(120)은 표면에 전극층(22)이 형성된 판상의 부재이다. 제2 도전성 기판(120)을 구성하는 기판(21)의 재료로서는 기판(11)과 동일한 투명재료로부터 선택하는 것이 가능하다.
다만 기판(11)과는 달리 기판(21)은 빛을 흡수하는 쪽이 아니기 때문에 반드시 투명재료로 형성될 필요는 없고 광투과성이 부족한 재료로 형성해도 된다. 이러한 재료로서는 예를 들면 산화물계 세라믹스나 질화물계 세라믹스 등의 각종 세라믹스를 들 수 있다.
기판(21)의 두께도 특별히 한정되지 않으나, 통상 100 ㎛ 이상 5 ㎜ 이하의 범위 내이고, 특히 500 ㎛ 이상 2 ㎜ 이하의 범위 내가 바람직하다. 또한 기판(21)은 판상이어도 되며 필름상이어도 된다.
기판(21) 상에 형성된 전극층(22)은 도전성을 갖는 재료로 막형상으로 형성된 전극이다. 전극층(22)에는 도전성을 갖는 금속이나 카본, 투명 도전막(15)의 도전층(13)에서 설명한 재료와 동일한 재료 등이 사용된다. 전극층(22)이 빛을 투과시킬 필요가 있는 부위에 사용되는 경우에는 투명 도전막이 사용된다. 한편 전극층(22)에 있어서 빛을 투과시킬 필요가 없는 경우는 전극층(22)으로서 Al, Pt, Pd, Au 등의 금속막이나 카본막이 사용된다.
도 9에는 촉매층(17d)을 구비한 색소 증감 태양전지(100)의 구성을 나타내었는데, 광전 변환효율을 올리기 위해 전극층(22)에는 촉매작용이 있고 또한 전해질(17b)에 대한 내성이 우수한 Pt, Pd, Au 등을 사용하는 것이 바람직하다. 전극층(22)에는 외부 부하에 접속하기 위해 인출선으로서의 도선(40)이 접속되어 있다. 이와 같이 전극층(22)이 촉매 기능과 집전 전극으로서의 기능을 겸비하고 있기 때문에 집전 전극을 별도로 설치할 필요가 없어 전지의 구성을 간략화할 수 있다.
전극층(22)은 적당한 크기의 개구가 형성된 마스크 등을 사용하여 형성된다. 또한 전극층(22)을 기판(21)의 표면에 형성하는 방법으로서는 스퍼터링법, 진공증착법, 이온 플레이팅법 등 공지의 성막기술을 사용할 수 있다.
(색소 증감 태양전지(100)：다공질 반도체층(17a))
다공질 반도체층(17a)은 금속 산화물 반도체 미립자에 색소(색소 증감제)를 흡착시킨 것이다. 다공질 반도체층(17a)에 사용되는 금속 산화물 반도체 미립자로서는 반도체 특성을 구비하는 금속 산화물로 이루어지는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 다공질 반도체층(17a)에 사용되는 금속 산화물로서 TiO2, ZnO, SnO2, ZrO2, Al2O3, Ta2O, Nb2O5 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 특히 반도체 특성이 우수하기 때문에 TiO2를 사용하는 것이 바람직하다.
TiO2로 이루어지는 다공질 반도체층(17a)은 바인더에 산화티탄 분말을 혼합하여 페이스트상으로 하고, 이 소성 페이스트를 투명 도전막(15) 상에 형성된 산화티탄막(16) 상에 도포하여 소성함으로써 형성된다. 소성온도는 100℃ 이상이면 되나 산화티탄 입자간 소결성을 좋게 하여 광전 변환효율을 높이기 위해서는 400℃ 이상에서 소성하는 것이 바람직하다.
소성 페이스트의 바인더로서는 유기계의 용매, 산성용액 등을 사용할 수 있다. 또한 다공질 반도체층(17a)을 구성하는 산화티탄의 결정구조는 아나타제형인 것이 바람직하다. 또한 양호한 태양전지 특성을 갖기 위해서는 다공질 반도체층(17a)은 작은 구멍을 많이 포함하는 세공구조를 취하고 있는 것이 바람직하다.
다공질 반도체층(17a)의 일부에는 색소가 흡착되어 있다. 색소에는 태양광을 효율적으로 흡수할 수 있는 색소, 즉 가시역을 중심으로 근자외역에서 근적외역에 걸쳐서 흡수대를 갖는 것이 사용된다. 색소는 알코올 등의 용매에 녹이고 이 속에 다공질 반도체층(17a)까지 형성된 제1 도전성 기판(110)을 담금으로써 다공질 반도체층(17a)의 세공부에 흡착된다.
이러한 색소로서 유기 색소 또는 금속착체 색소를 들 수 있다. 유기 색소로서는 아크리딘계, 아조계, 인디고계, 퀴논계, 쿠마린계, 멜로시아닌계, 페닐크산텐계의 색소를 들 수 있다. 또한 금속착체 색소로서는 루테늄 착체인 루테늄 비피리딘 색소 및 루테늄 터피리딘 색소를 들 수 있다. 이들 중에서도 빛으로 여기되었을 때 효율적으로 다공질 반도체층(17a)에 전자를 이동시킬 수 있는 Ru 착체［RuL2(NSC)2］(여기서 L=4,4'-dicarboxy-2,2'-bipyridine) 등을 사용하는 것이 바람직하다.
(색소 증감 태양전지(100)：전해질(17b))
다공질 반도체층(17a)의 표면측에는 전해질(17b)이 구비되어 있다.
전해질(17b)의 재료에는 다공질 반도체층(17a)에 함유되는 색소에 전자를 공급하고 또한 전극층(22)에서 전자를 수취할 수 있는 것이 사용된다. 또한 전해질(17b)은 고체여도 되고 액체여도 되며 일반적인 색소 증감 태양전지의 전해질로서 사용되는 재료라면 특별히 한정되지 않는다. 이러한 재료의 구체예로서는 예를 들면 폴리에틸렌글리콜에 요오드화리튬과 금속 요오드를 용해한 전해액, 아세토니트릴과 에틸렌카보네이트를 혼합한 전해액 등을 사용할 수 있다.
(색소 증감 태양전지(100)：실링재(17c))
제1 도전성 기판(110)과 제2 도전성 기판(120) 사이에는 각각의 색소 증감 태양전지(100)의 셀을 칸막이하기 위한 실링재(17c)가 형성되어 있다. 실링재(17c)는 복수의 셀의 외주부 전체를 구획하기 위한 부재로서 각각의 셀 사이를 구획 짓는 부재이기도 하다. 이 실링재(17c)에 의해 칸막이된 공간 내에 색소를 흡착시킨 다공질 반도체층(17a), 전해질(17b)이 봉입된 상태로 유지되어 있다.
실링재(17c)의 재료로서는 수지나 유리 등을 사용할 수 있다. 수지의 구체예로서는 예를 들면 에폭시 수지, 우레탄 수지 등을 들 수 있다.
(색소 증감 태양전지(100)：촉매층(17d))
제2 도전성 기판(120)측의 전극층(22) 상층에는 촉매층(17d)이 구비된다. 촉매층(17d)은 산화환원반응을 촉진시키기 위해 구비되는 것으로, 촉매층(17d)을 구성하는 재료로서는 Pt, Pd, Au, C 등이 사용된다.
또한 제2 도전성 기판(120)으로서 투명 도전막 부착 기판(10)을 사용하는 것도 가능하다. 이 경우 촉매층(17d)이 제2 도전성 기판(120) 상에 형성된다. 촉매층(17d)으로서 예를 들면 Pt막을 성막할 때 염화백금을 사용하는데, 염화백금의 부식성에 의해 투명 도전막(15) 위에 직접 Pt막을 성막하는 것이 곤란하며 또한 품질도 저하된다. 이에 산화티탄막(16)을 투명 도전막 부착 기판(10)의 투명 도전막(15) 상에 성막함으로써 염화백금의 부식성으로부터 투명 도전막(15)을 보호할 수 있어, Pt막 및 투명 도전막(15)의 막질을 양호하게 유지할 수 있다.
＜＜실시예＞＞
아래에 본 발명의 투명 도전막 부착 기판(10) 및 색소 증감 태양전지(100)에 대해서 실시예를 토대로 설명한다.
［실시예 1：투명 도전막(15)의 구성］
실시예 1의 투명 도전막 부착 기판(10)은 도 1에 나타내는 바와 같이 기판(11) 상에 투명 도전막(15)만을 구비한 것이다.
(실시예 1-i：하지층(12)의 효과)
투명 도전막 부착 기판(10)에 있어서 하지층(12)을 구비한 실시예 1-1~1-3과 하지층(12)을 구비하지 않는 비교예 1~5를 비교하여 하지층(12)의 효과에 대해서 검토하였다. 또한 실시예 1-3-1 및 실시예 1-3-2는 하지층(12)(SiOx막)의 성막시 산소량이 상이한 것으로 실시예 1-3-1의 산소유량은 30cc이고, 실시예 1-3-2의 산소유량은 35cc이다.
실시예 1-1~1-3의 투명 도전막 부착 기판(10)은 아래와 같이 제작하였다.
먼저 기판(11)으로서의 유리기판 위에 하지층(12)으로서의 SiOx막을 스퍼터링법에 의해 성막온도를 300℃로 하여 성막하였다. 이때 특별히 기재가 없는 경우는 X는 1.62 정도가 되도록 산소량을 조정하였다. 구체적으로는 45cc로 하여 산소가스와 불활성 가스의 유량비가 O2/Ar＋O2=0.07이 되도록 조정하였다.
다음으로 SiOx막 상에 도전층(13)으로서의 ITO(Sn/In=10/90)막을 스퍼터링법에 의해 성막온도를 300℃로 하여 성막하였다.
또한 ITO막 상에 내산화 보호층(14)으로서의 ATO(Sb/Sn=2.5/97.5)막을 스퍼터링법에 의해 성막온도 300℃에서 성막하였다. 상기 각 막의 두께는 표 1에 나타내는 바와 같다.
그리고 상기와 같이 제작된 투명 도전막 부착 기판(10)을 전기로 속에 넣고 대기중에서 500℃ 또는 600℃로 1시간 열처리를 행하였다. 열처리 전후에 있어서의 투명 도전막의 면적저항(이하 「저항값」으로 기재한다), 가시역(350~800 nm)에서의 평균 투과율(이하 「투과율」로 기재한다), 저항값 및 투과율의 열처리 전후의 변화율을 표 1에 나타낸다.
면적저항은 미츠비시 화학 애널리테크 제조 로레스타 GP를 사용해서 측정하였다. 투과율은 히타치 전자 제조 자기 분광 측정기(U-4100)로 계측하고 레퍼런스를 공기로 하여 측정하였다. 특별히 기재가 없는 경우는 아래의 실시예에 따른 측정도 동일한 장치로 측정하였다.
비교예 1~5는 상기 실시예 1-1~1-3과 비교하여 하지층(12), 내산화 보호층(14) 중 어느 하나 또는 양쪽을 구비하지 않는 투명 도전막을 유리기판(11) 상에 형성한 것이다. 내산화 보호층(14)은 ATO(Sb/Sn=2.5/97.5)막을 기본으로 하고, 1예(비교예 2-2)만 탄탈과 니오브를 포함하는 산화주석(SnOx, Ta/Nb/Sn=2.0/0.5/97.5)막을 사용하였다.
표 1의 결과로부터 실시예 1-1, 1-2와 비교예 2-1, 2-2를 참조하여 비교한다. 실시예 1-1, 1-2는 투명 도전막(15)에 있어서 하지층(12)으로서의 SiOx막을 구비하고 있다. 비교예 2-1은 도전층(13)으로서의 ITO막, 내산화 보호층(14)으로서의 ATO막만이, 비교예 2-2는 도전층(13)으로서의 ITO막, 내산화 보호층(14)으로서의 SnOx막만이 실시예 1-1, 1-2와 동일한 두께로 형성되어 있다.
실시예 1-1, 1-2는 비교예 2-1, 2-2와 비교하여 투과율에 관하여 특별히 커다란 차이는 보이지 않지만, 저항값에 관하여 SiOx막의 두께가 증가함에 따라 소성 후의 저항값이 매우 작아지며 또한 소성 전후의 변화율이 1에 가까워져, 소성 전후에서 저항값이 거의 변화되지 않는 것이 나타내어졌다. 실시예 1-3-1, 1-3-2, 비교예 4를 참조하여 비교해도 동일한 결과가 얻어졌다.
또한 비교예 1, 2-1, 2-2, 3을 비교하면 내산화 보호층(14)으로서의 ATO막 또는 SnOx막을 두껍게 할수록 저항값은 낮아지는 것을 알 수 있다. 그러나 예를 들면 비교예 2-1과 같이 ATO막만을 구비한 경우에서는 실시예 1-2와 같이 하지층(12)을 구비한 경우와 비교하여 투명 도전막(15)의 저항값, 변화율이 커지는 것이 나타내어져 있다. SnOx막만을 구비한 비교예 2-2에서도 동일하다. 그리고 하지층(12)으로서의 SiOx막만을 구비하고, 내산화 보호층(14)이 구비되어 있지 않은 비교예 5에 있어서도 저항값 및 변화율이 큰 것으로부터, 투명 도전막(15)의 내산화성을 크게 향상시키기 위해서는 하지층(12) 및 내산화 보호층(14) 양쪽을 구비할 필요가 있는 것이 나타내어졌다.
이와 같이 하지층(12) 및 내산화 보호층(14)을 구비한 투명 도전막(15)은 소성처리를 거친 후에도 저항값은 낮고, 투과율은 거의 일정하게 유지되어 있었다. 일반적으로 소성처리를 거침으로써 도전층(13)이 산화되어 도전성이 저하되나, 본 예는 하지층(12) 및 내산화 보호층(14)을 구비함으로써 도전층(13)의 산화가 억제되기 때문에, 결과적으로 소성공정을 거친 후에도 투명 도전막(15)의 저항값이 저하되는 경우가 없다. 이는 도전층(13)보다도 산화물 생성 에너지가 작고 또한 화학당량보다도 산소 부족의 산화물에 의해 하지층(12)이 구성되어 있기 때문이다. 즉 소성공정시 하지층(12)이 도전층(13)보다도 우선적으로 산화되기 쉬운 것에 기인한다.
또한 실시예 1-1~1-3에 의해 SiOx막 및 ATO막이 두꺼워질수록 투명 도전막(15)의 저항값은 작아지며 또한 소성 전후의 변화율이 1에 가까워지는 것을 알 수 있었다. 다만 각 막의 두께가 커질수록 투명 도전막(15)의 투과율(투명성)은 저하되었다.
(실시예 1-ii：내산화 보호층(14)의 두께 및 조성)
실시예 1-4~1-7은 하지층(12) 및 도전층(13)의 두께를 일정하게 하고, 내산화 보호층(14)의 두께만을 변화시켜서 투명 도전막(15)을 제작한 것이다. 내산화 보호층(14)으로서 ATO막을 채용한 것은 각 실시예 번호 말미의 -1로 나타내고, SnOx막을 채용한 것은 말미의 -2로 나타내었다. 또한 각 층의 두께 이외는 실시예 1-1~1-3과 동일한 조건으로 투명 도전막(15)을 제작하였다. 각 실시예에 대해서 소성 전후에 있어서의 저항값, 투과율 및 소성 전후의 변화율을 표 2에 나타낸다.
표 2에 나타내는 바와 같이, 내산화 보호층(14)으로서의 ATO막 또는 SnOx막의 두께를 200~500Å 사이에서 변화시켜 각 투명 도전막(15)의 저항값 및 투과율에 대해서 측정한 바, 어느 경우에도 막두께가 커질수록 소성처리 후의 투명 도전막(15)의 저항값은 작아지는 것이 나타내어졌다. 또한 막이 두꺼워질수록 소성 전후의 저항값의 변화율은 작아지고, 투명 도전막(15)의 내산화성이 향상된다는 결과가 얻어졌다. 또한 ATO막 또는 SnOx막의 두께가 일정값을 초과하면(실시예 1-6-1 및 2, 1-7-1 및 2를 참조), 소성 전보다도 소성 후의 저항값 쪽이 낮아져 변화율이 1보다도 작아진다는 결과가 얻어졌다.
한편, 내산화 보호층(14)의 막두께가 커질수록 소성 전후의 변화율은 거의 일정하나 투과율은 저하되었다. 따라서 저항값과 투과율은 트레이드오프의 관계에 있기 때문에, 아래에서 설명하는 하지층(12)의 구성 및 두꼐와의 관계도 고려하여 내산화 보호층(14)의 막두께를 적당한 크기로 설정할 필요가 있는 것을 알 수 있었다.
또한 내산화 보호층(14)의 재료로서 ATO뿐 아니라 SnOx를 사용한 경우라도, 투명 도전막(15)에 대해 충분한 내산화성을 부여할 수 있는 것을 알 수 있었다. 각 실시예 번호의 -1과 -2의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 내산화 보호층(14)으로서 SnOx막을 성막한 경우 ATO막을 성막한 경우보다도 투과율은 약간 저하되지만, SnOx막이라도 충분한 내산화성이 얻어지는 것이 나타내어졌다.
(실시예 1-iii：하지층(12)의 조성)
다음으로 하지층(12)으로서의 SiOx막에 있어서 적당한 X의 값에 대해서 검토하였다. 실시예 1-8~1-15는 각각 SiOx막의 성막시 산소량을 변화시켜서 투명 도전막(15)을 제작한 것이다. 또한 실시예 1-8, 1-9와 실시예 1-10~1-15는 서로 도전층(13), 내산화 보호층(14)의 두께 및 소성 조건을 변화시킨 것이다. 이들 각 실시예에 대해서 소성 전후에 있어서의 저항값, 투과율 및 소성 전후의 변화율을 표 3에 나타낸다.
또한 SiOx막의 성막시 산소량과 투명 도전막(15)의 저항값 변화율의 관계를 도 2에, SiOx막의 성막시 산소량과 투과율의 관계를 도 3에 나타낸다.
도 2로부터 성막시 산소량이 적을수록, 즉 SiOx막 중의 산소 함유량이 적고 X의 값이 작을수록 투명 도전막(15)의 저항값의 변화율이 작고, 투명 도전막(15)의 내산화성이 높은 것이 나타내어져 있으나, 산소량이 30cc 근방에서 그 효과가 포화되어 있었다. 또한 산소량을 60cc 정도보다도 많게 하여도 저항값의 변화율은 크게 변화되지 않고 증대되지 않는 것이 나타내어졌다.
한편 도 3에 의해 성막시 산소량이 적을수록, 즉 SiOx막 중의 산소 함유량이 적고 X의 값이 작을수록 투명 도전막(15)의 투과율이 저하되고 투명성이 저하되는 것이 나타내어져 있다. 투명 도전막 부착 기판(10)을 색소 증감 태양전지(100) 등의 각종 디바이스에 사용하기 위해서는 투명 도전막(15)은 소성 후에 있어서 약 80% 정도의 투과율을 구비하는 것이 바람직하기 때문에, 도 3으로부터 SiOx막의 성막시 산소량은 30cc보다도 많게 하면 적당하다. 이것 보다도 산소량이 적으면 SiOx막에 있어서 조성비가 SiO에 가까워지기 때문에 SiOx막이 황색으로 착색되어 육안으로 확인되게 되어 투명성이 저하된다.
따라서 이상으로부터 저항값 및 투과율을 감안할 때 SiOx막의 성막시 산소량은 30cc보다도 많게 하면 좋은 것이 나타내어졌다.
다음으로 SiOx막의 성막시 산소량과 SiOx막의 조성비의 관계에 대해서 도 4에 나타낸다. 도 4로부터 SiOx막의 성막시 산소량을 많게 하면 SiOx막 중의 산소량도 증가하여 X도 커지고, SiOx막의 성막시 산소량을 적게 하면 SiOx막 중의 산소량도 감소하여 X도 작아지는 것이 나타내어져 있다. 그러나 산소량이 50~60cc보다도 많아지면 SiOx막 중의 산소량이 포화되고 X의 값은 약 1.8 정도가 되어 있었다. 따라서 상기 도 2 및 도 3에 있어서도 산소량 약 60cc 정도 이상은 저항값 변화율 및 투과율이 거의 일정해졌다고 예상된다.
그리고 도 4를 토대로 SiOx막의 X의 하한값 및 상한값에 대해서 고찰한다.
도 2 및 도 3으로부터 성막시 산소량은 30cc보다도 많게 하면 좋은 것이 나타내어져 있기 때문에, 도 4도 함께 고찰하면 SiOx막의 X의 값은 X=1.2보다도 크면 적합하다.
한편 도 4로부터 SiOx막의 성막 산소량이 60cc 정도 이상이 되면 SiOx막 중의 산소량이 포화되기 때문에 X=1.8 이상의 SiOx막은 제작하는 것이 곤란할 것으로 판단된다. 따라서 X의 값은 1.8보다도 작으면 바람직하다.
이상으로부터 SiOx막의 성막시 산소량과 투명 도전막(15)의 저항값 및 투과율의 관계에 의해 X의 값은 1.2＜X＜1.8로 하면 바람직하다.
또한 X의 값은 XPS 분석(X-ray Photoelectron Spectroscopy)에 의한 값이다. XPS 측정에는 일본전자 제조 JPS-9000MC를 사용하고, X선원으로서는 MgKα, X선 출력 10 KV×10 mA, 조사시간 및 횟수는 100 ms×4회, 측정 스텝 0.1 eV, 측정영역 φ=6.0 ㎜에서 행하였다.
(실시예 1-iv：하지층(12)의 두께)
다음으로 하지층(12)으로서의 SiOx막에 대해서 적당한 막두께에 대해서 검토하였다. 실시예 1-16~1-18은 각각 SiOx막의 막두께를 변화시켜서 투명 도전막(15)을 제작한 것이다. 또한 SiOx막을 구비하지 않는 예로서 비교예 3의 결과와 비교하였다. 각 실시예 및 비교예에 대해서 소성 전후에 있어서의 저항값, 저항값의 변화율, 투과율, 반사율, 흡수율을 표 4에 나타낸다. 또한 실시예 1-16~1-18 및 비교예 3은 SiOx막의 두께의 효과를 비교하기 위해, 내산화 보호층(14)으로서의 ATO막을 충분히 두껍게 하여 가스 배리어성이 확보된 조건으로 하였다.
또한 SiOx막의 막두께와 투명 도전막(15)의 저항값의 관계를 도 5에, SiOx막의 막두께와 저항값 변화율의 관계를 도 6에, SiOx막의 막두께와 투과율의 관계를 도 7에 나타낸다. 또한 도 5~도 7 중의 점선은 SiOx막의 막두께가 100Å인 것을 나타내는 것이다.
도 5로부터 성막 후, 소성 전의 투명 도전막(15)의 저항값은 거의 일정하여 SiOx막의 막두께에 의존하지 않지만, 소성 후의 저항값은 SiOx막의 막두께가 커짐에 따라 크게 저하되어 있었다. SiOx막의 막두께가 100Å일 때 급격하게 저항값이 감소되어 있었던 것으로부터 SiOx막의 막두께는 100Å 이상으로 하면 바람직하다. 그리고 도 6으로부터 투명 도전막(15)의 저항값 변화율은 SiOx막의 막두께가 100Å 이상일 때 1에 가까워져 있었기 때문에, 이 점으로부터도 SiOx막의 막두께는 100Å 이상으로 하면 바람직하다. 또한 도 7로부터 SiOx막의 막두께를 100Å보다 얇게 하더라도 투과율의 향상이 보이지 않았던 것으로부터, 투과율의 향상을 목적으로 SiOx막의 막두께 100Å보다도 작게 하더라도 효과적이지 않은 것이 명확해졌다.
이상으로부터 SiOx막의 막두께는 저항값 및 투과율 양쪽을 고려할 때 100Å 이상으로 하면 적합한 것이 나타내어졌다. 또한 상기 실시예 1-i의 항목에 있어서의 표 1의 실시예 1-3-1 및 1-3-2에 나타내어져 있는 바와 같이, ATO막의 막두께가 실시예 1-16~1-18과 동일한 1000Å일 때 SiOx막의 막두께를 500Å으로 해도 약 80% 정도라는 충분한 투과율이 얻어졌다. 또한 실시예 1-3-1 및 1-3-2의 투명 도전막(15)은 저항값이 약 5Ω/Sq라는 낮은 값으로 충분한 도전성이 얻어지고 있었기 때문에 도전성 및 투명성 양쪽을 만족시킬 수 있다.
이상으로부터 SiOx막의 막두께는 100~500Å의 범위로 하면 적합한 것이 나타내어졌다.
한편 하지층(12)으로서의 SiOx막을 두께 범위 100~500Å으로 할 때 실시예 1-i~1-iv의 항목에서 나타낸 표 1~4로부터 내산화 보호층(14)으로서의 ATO막의 막두께는 200~1000Å으로 하면 된다.
SiOx막과 ATO막의 두께 범위를 각각 100~500Å으로 함으로써 충분한 내산화성을 얻을 수 있다. SiOx막의 막두께를 500Å, ATO막의 막두께를 1000Å보다 크게 하면 투명 도전막(15)의 내산화성은 향상되지만 투과율이 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 따라서 하지층(12)으로서의 SiOx막의 막두께를 100~500Å으로 하고 ATO막의 막두께를 200~1000Å으로 함으로써, 투명 도전막(15)의 도전성 및 투명성 양쪽이 양호하며 실용적인 저항값 및 투과율을 구비할 수 있다.
［실시예 2：산화티탄막(16)의 효과］
실시예 2의 투명 도전막 부착 기판(10)은 도 8에 나타내는 바와 같이, 기판(11) 상에 투명 도전막(15) 및 산화티탄막(16)을 구비한 것이다.
실시예 2-1~2-4의 투명 도전막 부착 기판(10)은 상기 실시예 1-1~1-3과 동일하게 유리기판(11) 상에 SiOx막, ITO막, ATO막을 성막한 후, 추가로 ATO막 상에 산화티탄막(16)을 스퍼터링법에 의해 성막온도 300℃에서 성막하였다. 또한 산화티탄막(16)의 막두께는 실시예 2-1~2-4에 있어서 모두 80Å으로 하였다.
그 후 투명 도전막 부착 기판(10)을 전기로 속에 넣고 대기중에서 500℃로 1시간 열처리를 행하였다.
또한 비교예 2-2는 상기 실시예 1-i의 항목에서 나타낸 표 1의 비교예 2-1 상에 산화티탄막(16)을 성막한 것이다. 비교예 2-2는 ITO막 및 ATO막의 막두께가 비교예 2-1과 동일한 크기이다.
상기 실시예 2-1~2-4, 비교예 2-2에 대해서 소성 전후에 있어서의 저항값, 투과율 및 소성 전후의 변화율을 표 5에 나타낸다.
실시예 2-4와 비교예 2-2는 ITO 막두께와 ATO 막두께가 서로 동일하게 형성되어 있다. 실시예 2-4와 비교예 2-2를 비교하면 하지층(12)으로서 SiOx막을 구비한 실시예 2-4는 SiOx막을 구비하지 않은 비교예 2-2와 비교하여 소성 후의 저항값이 매우 작고 또한 소성 전후의 저항값의 변화율도 1에 가까운 것으로부터, 산화티탄막(16)을 설치함으로써 내산화성이 추가로 향상되어 있는 것이 나타내어졌다. 또한 투과율은 비교예 2-2와 비교하여 실시예 2-4는 약간 저하되지만 실용적인 투과율을 유지하고 있었다.
일반적인 경향으로서 산화티탄막(16)의 막두께를 지나치게 크게 하면 투명 도전막(15)의 투과율이 저하된다. 내산화성과 투과율은 서로 트레이드오프의 관계에 있기 때문에 양자가 양호한 값이 되는 두께로 산화티탄막(16)을 성막하는 것이 필요하다.
또한 실시예 2-1~2-4로부터 소성 전후의 저항값의 변화율이 1보다도 작은 값이고 소성 전과 비교하여 소성 후의 쪽이 저항값이 작아지는 것으로부터, 산화티탄막(16)을 구비함으로써 투명 도전막(15)의 도전성을 더욱 양호하게 할 수 있는 것을 알 수 있었다.
［실시예 3：색소 증감 태양전지(100)의 전지 특성］
실시예 3에서는 실시예 2에서 설명한 도 8의 투명 도전막 부착 기판(10)으로서, 산화티탄막(16)을 구비한 것을 제1 도전성 기판(110)으로서 사용한 색소 증감 태양전지(100)에 대해서 설명한다.
실시예 3-1~3-4는 아래의 공정에 의해 색소 증감 태양전지(100)로 한 것이다.
투명 도전막 부착 기판(10)의 산화티탄막(16)(막두께：80Å) 상에 추가로 산화티탄 페이스트를 도포한 후, 500℃에서 소성하여 다공질 반도체층(17a)(두께：50000Å)을 형성하였다. 추가로 증감 색소의 용해능을 갖는 유기용매에 증감 색소를 0.3 mmol/l의 농도로 용해시킨 색소 용액을 조합(調合)하고 다공질 반도체층(17a)을 구비한 기판(10)을 3시간 침지함으로써, 다공질 반도체층(17a) 표면에 증감 색소의 단분자막을 화학흡착시켰다. 추가로 요오드화이미다졸륨과 요오드를 주성분으로 한 전해질(17b), 백금 1000Å을 촉매층(17d)으로 하고 제2 도전성 기판(120)으로서의 ITO를 추가로 적층시켜서 색소 증감 태양전지(100)로 하였다.
또한 비교예 2-3은 상기 실시예 2의 항목에서 나타낸 표 5의 비교예 2-2 상에 산화티탄으로 이루어지는 다공질 반도체층(17a)을 형성한 것이다. 비교예 2-3은 ITO막, ATO막, 산화티탄막(16)의 막두께 및 다공질 반도체층(17a)의 두께가 비교예 2-2와 동일한 크기이다.
도 9는 위쪽에 제1 도전성 기판(110)으로서 투명 도전막 부착 기판(10)을 배설하고, 위쪽으로부터 빛을 투과시키는 구성의 색소 증감 태양전지(100)를 나타내고 있다. 또한 표 6 중에는 색소 증감 태양전지(100)의 전지성능과, 투명 도전막 부착 기판(10)의 투명 도전막(15) 상에 산화티탄으로 이루어지는 다공질 반도체층(17a)을 구비하였을 때의 투과율, 즉 하지층(12), 도전층(13), 내산화 보호층(14), 산화티탄막(16), 다공질 반도체층(17a)에 있어서의 투과율을 나타낸다.
또한 표 6 중의 「Pmax」란 최대 출력점으로, 도 10에 나타내는 J-V 특성 그래프 상에서 최대 출력이 되는 점에서의 발전량을 나타내는 것이다.
또한 표 6에 나타내는 전지성능 및 도 10에 나타내는 J-V 특성은 JIS에서 규정하는 AM1.5, 방사농도 Xe 램프 100 mW/㎠, 모듈온도 25℃에서 측정한 것이다.
또한 표 6에는 FF(Fill Factor, 곡선인자)도 나타낸다. FF는 FF=(Vmax·Imax)/(Voc·Isc)로 정의되는 것으로, 이때 Vmax, Imax는 각각 전류-전압 곡선에 있어서 전류값이 최대가 되는 점의 전압값 및 전류값이고, Voc는 개방전압, Isc는 단락전류이다. 그리고 FF가 클수록 색소 증감 태양전지(100)의 내부 손실이 작고 성능이 우수한 것을 나타낸다.
표 6으로부터 하지층(12)으로서의 SiOx막을 구비한 실시예 3-4와 하지층(12)을 구비하지 않는 비교예 2-3을 비교하면 투명 도전막 부착 기판(10)으로서의 투과율은 다소 저하되지만, 색소 증감 태양전지(100)의 전지성능(특히 Pmax, FF, 변환효율)이 향상되는 것이 나타내어져 있다.
또한 도 10의 J-V 특성 그래프로부터도 하지층(12)을 구비하지 않는 비교예 2-3보다도 하지층(12)으로서의 SiOx막을 구비한 실시예 3-1~3-4 쪽이 전지 특성이 매우 양호해지는 것이 나타내어져 있다.
이와 같이 투명 도전막 부착 기판(10)의 투명 도전막(15)에 있어서 기판(11)측으로부터 하지층(12), 도전층(13), 내산화 보호층(14)을 구비함으로써, 도전층(13)의 산화가 방지되어 투명 도전막(15)의 내산화성이 향상되는 것을 알 수 있었다. 그 결과, 소성공정을 거친 경우라도 도전층(13)의 도전성이 손상되지 않고 또한 투명성도 확보되는 것을 알 수 있었다.
또한 산화티탄막(16)을 적층함으로써 투명 도전막(15)의 내산화성을 추가로 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다. 이상과 같이 본예의 투명 도전막 부착 기판(10)은 양호한 도전성 및 투명성을 구비하기 때문에 특히 색소 증감 태양전지(100)의 전극으로서 사용되었을 때 전지 특성을 비약적으로 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
10 투명 도전막 부착 기판
11, 21 기판
12 하지층(base layer)
13 도전층
14 내산화 보호층
15 투명 도전막
16 산화티탄막
17a 다공질 반도체층
17b 전해질
17c 실링재
17d 촉매층
22 전극층
30, 40 도선
100 색소 증감 태양전지
110 제1 도전성 기판
120 제2 도전성 기판
11, 21 기판
12 하지층(base layer)
13 도전층
14 내산화 보호층
15 투명 도전막
16 산화티탄막
17a 다공질 반도체층
17b 전해질
17c 실링재
17d 촉매층
22 전극층
30, 40 도선
100 색소 증감 태양전지
110 제1 도전성 기판
120 제2 도전성 기판
Claims (8)
- 투명한 기판 상에 투명 도전막이 형성된 투명 도전막 부착 기판으로서,
상기 투명 도전막은 상기 기판측으로부터 순서대로 적층된 하지층(base layer), 도전층, 내산화 보호층을 가지며,
그 내산화 보호층은 산화주석을 함유하는 도전성 재료로 이루어지고,
상기 도전층은 금속 산화물로 이루어지며,
상기 하지층은 상기 도전층을 구성하는 재료보다도 산화물 생성 에너지가 작고 또한 화학당량보다도 산소가 부족한 산화물로서, 화학식 SiOx(다만 X는 화학양론비를 나타내는 것으로서 1.2＜X＜1.8의 범위)로 나타내어지는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 도전막 부착 기판. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 도전층은 주석을 포함하는 산화인듐(ITO)으로 이루어지고,
상기 내산화 보호층은 니오브, 탄탈, 안티몬 중 하나 이상이 첨가된 산화주석으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 도전막 부착 기판. - 제3항에 있어서,
상기 내산화 보호층은 안티몬이 첨가된 산화주석(ATO)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 도전막 부착 기판. - 제3항에 있어서,
상기 내산화 보호층은 니오브, 탄탈 중 하나 이상이 첨가된 산화주석으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 도전막 부착 기판. - 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 내산화 보호층의 상기 도전층 반대측 면에 산화티탄(TiO2)막을 추가로 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 도전막 부착 기판. - 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 내산화 보호층의 두께는 200~1000Å의 범위이고,
상기 하지층의 두께는 100~500Å의 범위인 것을 특징으로 하는 투명 도전막 부착 기판. - 제1 도전성 기판과,
그 제1 도전성 기판과 대향하여 배설(配設)되는 제2 도전성 기판과,
상기 제1 도전성 기판의 상기 제2 도전성 기판측 면에 형성되어 색소를 흡착하여 이루어지는 다공질 반도체층과,
그 다공질 반도체층과 상기 제2 도전성 기판 사이에 형성되는 전해질을 구비하고,
상기 제1 도전성 기판은 제1항, 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 투명 도전막 부착 기판인 것을 특징으로 하는 색소 증감 태양전지.
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