TW201133877A - Dye-sensitized solar cell electrode and dye-sensitized solar cell - Google Patents

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Hiroyuki Hanazono
Shinichi Inoue
Kumie Shiihara
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Nitto Denko Corp
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Description

201133877 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種色素增感型太陽能電池用電極及色素 增感型太陽能電池，詳細而言係關於一種適合用於色素增 感型太陽能電池之作用電極及/或相對電極之色素增感型 太陽能電池用電極、及使用其之色素增感型太陽能電池。 【先前技術】 近年來，自壹產化及低成本化之觀點出發，提出有使用 色素增感半導體之色素增感型太陽能電池，作為代替石夕型 太陽能電池之新型太陽能電池。 色素增感型太陽能電池通常包括：具有光增感作用之作 用電極（陽極），·與作用電極隔開間隔而對向配置之對 極(相對電極、陰極)；配置於兩個電極間之密封材料；及 2㈣材料密封之電解液。色素增感型太陽能f池中 太陽光之照射而於作用電極中 對電極移動，並且於兩個電極丄:電子經由配線向相 网1回電極間之電解液中授 二此種色切感型场能電財，作用電極 透 基板㈤極側基板)’積層於其表面之透明導電層，及二 於該透明導雷屉矣尾層及積層 極包含膜狀3 =持色素之半導體電極層，對向電 層及積層於該側基板)’積層於其表面之基礎 太陽能電池中1=觸媒層。又，於_增感型 置成平面視框狀，藉此密封電解广體電極層之方式設 又，於色素增感型太陽能電池中，提出配置成如下：於 148768.doc 201133877 透明基板之表面’集電用配線之一端與透明導電層連接， 另一端設置為電之導出部分，且其等之中途貫通橫穿密封 層（例如’參照曰本專利特開2〇〇7_28〇9〇6號公報）。 【發明内容】 然而，日本專利特開2007-280906號公報所記載之色素 增感型太陽能電池中，由於集電用配線貫通密封材料，故 而密封材料之貫通部分之密封性下降。因此，電解液容易 自貫通。P刀Λ漏’其結果存在色素增感型太陽能電池之發 電效率下降，進而對色素增感型太陽能電池之周邊造成污 染之問題。 本發明之目的在於提供一種可防止發電效率下降及對周 邊之3染的色素增感型太陽能電池用電極及色素增感型太 陽能電池》 本發明之色素增感型太陽能電池用電極之特徵在於包 含：基板；導電層，其係形成於上述基板之表面，由用以 密封電解質之密㈣所包圍；集電層，其係形成於上述基 板之背面；及導通部’其係使上述導電層與上述集電層於 上述基板之厚度方向上電性導通。 又，於本發明之色素增感型太陽能電池用電極中，合適 的是上述集電層配置成於上述基板之厚度方向上投影時橫 穿上述密封層。 又’於本發明之色素增感型太陽能電池用電極中，合適 的是於上述基板令形成有於厚度方向上貫通之開口部，且 上述導通部填充於上述開口部中。 148768.doc 201133877 又’於本發明之色素增感型太陽能電池用電極中，合適 的是上述導電層係相對於一個上述集電層而設置複數個。 又，於本發明之色素增感型太陽能電池用電極中，合適 的是上述導通部係相對於一個上述導電層而設置複數個。 又’於本發明之色素增感型太陽能電池用電極中，合適 的是上述集電層包含連續地形成於上述導通部之集電配 線，以及連續地形成於上述集電配線之集電端子，且上述 集電端子設置於上述基板之表面。 又’於本發明之色素增感型太陽能電池用電極中，合適 的是上述集電層包含連續地形成於上述導通部之集電配 線，以及連續地形成於上述集電配線之集電端子，且上述 集電端子設置於上述基板之背面。 又，本發明之色素增感型太陽能電池之特徵在於包括： 作用電極；相對電極，其係與上述作用電極隔開間隔而對 向配置；密封層，其係、配置於上述作用電極與上述相對電 極間；及電解質’其係填充於上述作用電極與上述相對電 極間，由上述密封層密封；並且，上述作用電極及/或上 述相對電極為上述之色素增感型太陽能電池用電極。 於本發明之色素增感型太陽能電池用電極中，利用導通 口p而使導電層於基板之厚度方向上與集電層電性連接。 因此，使用本發明之色素增感型太陽能f池用電極作為 作用電極及/或相對電極的本發明之色素增感型太陽能電 池令，無需使集電層貫通密封層，從而可確保密封層 解質之優異的密封性，並且可將所發出之電自導電層經由 I48768.doc 201133877 導通部’並自集電層高效率地導出。 其結果，本發明之色素增感型太陽能電池可防止發電效 率下降及對周邊之污染。 【實施方式】 圖1表示本發明之色素增感型太陽能電池之-實施形態 的平面圖，圖2表示沿著圖i之色素增感型太陽能電池之η· 11線的剖面圖’圖3表示沿著圖1之色素增感型太陽能電池 之！Π-嗎的剖面圖，圖4表㈣為本發明之色素增感型太 陽能電池用電極之一實施形態的相對電極之剖面圖，圖5 及圖6表示用以說明圖4所#之相對電極之製造方法的製造 步驟圖。 再者，於圖1中，為清楚地表示相對電極3之陰極側導電 層9與陰極側集電層14之相對位置而省略作用電極2。又， 於圖1中，以紙面左側為「前側」，紙面右側為「後側」， 紙面上側為「左側」紙面下側為「右側」，圖2以後之各圖 式之各方向係依據圖1的上述各方向。 於圖1〜圖3中，該色素增感型太陽能電池1係包括：作用 電極陽極於作用電極2之下方隔開間隔而與作用電極2 對向配置之相對電極（陰極、對向電極）3;配置於作用電極 2與相對電極3間之密封層11;及填充於作用電極2與相對 電極3間之電解質4。 作用電極2具備光增感作用，形成為大致平板形狀。作 用電極2包含：陽極側基板5 ’於其下積層之陽極側導電層 6，及於陽極側導電層6下積層之色素增感半導體層7。 148768.doc 201133877 陽極側基板5為透明，形成為平板形狀，例如由玻璃基 板等剛]·生板或塑夥膜等繞性膜等之絕緣板或絕緣膜形 成。 作為形成塑膠膜之塑膠材料，可料：例如聚對苯二甲 :酸乙二酯（PET，poIyethylene t _ 酸丁二醋、聚-2,6_蔡二甲酸乙二醋卿，p〇i=二 以-—碰❿⑷等聚酯系樹脂(下述液嫩物除外）；例 • #熱向型液晶聚酯、熱向型液晶聚醋醯胺等液晶聚合物； 例如聚丙稀酸醋、聚甲基丙稀酸醋等丙稀酸系樹脂例如 聚乙烯、聚丙烯等烯烴系樹脂；例如聚氣乙烯、乙烯·乙 酸乙烯醋共聚物、乙烯.乙稀醇共聚物等乙稀系樹脂；例 聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺等醯亞胺系樹脂;例如聚醚 3聚越颯等鍵系樹脂等。該等塑膠材料可單獨使用或併 用2種以上。 B °側基板5之厚度例如為5〜5〇()，較好的是 _ μιη。 陽極側導電層6例如包含透明導電膜，其係形成於陽極 側基^5之下表面（對向於電解質4之對向面、表面）。更具 =a ’陽極側導電層6係以陽極側基板5之下表面之周端 I露出的方式1成於陽極側基板5之下表面之前後方向 中央及左右方向中央。 乍為形成透明導電勝之導電材料，可列舉：例如金、 銀、铜、46 λα 、錫、銘或該等之合金（例如，銅合金）等 金屬材料；例如摻錫氧化銦（IT0, indiumtin〇xide)、換敦 148768.doc 201133877 氧化錫_，仙〇rine tin oxide)、摻鋅氧化姻⑽， indium zinc 〇xide)等金屬氧化物（複合氧化物）材料，·例如 碳等碳材料等。該等導電材料可單獨使用或併用2種以 上。 陽極側導電層6之厚度例如為〇〇1〜1〇〇叩，較好的是 0· I ~1 Ο μιη 〇 色素增感半導體層7係形成於陽極側導電層石之下表面 (對向於電解質4之對向面、表面)之整個面。 色素牦感半導體層7係藉由使色素增感半導體粒子積層 成薄片狀而形成’此種色素增感半導體粒子例如係將色素 吸附於包含金屬氧化物之多孔質半導體粒子中。 作為金屬氧化物，例如可列舉：氧化鈦、氧化鋅、氧化 錫、氧化鶴、氧化鍅、氧化給、氧化銷、氧化銦、氧化 纪、氧化鑭、氧化鈒、氧化銳、氧化組、氧化鉻、氧化 氧化鐵I化錦、氧化銀等。較佳者可列舉氧化欽。 為色素可列舉.例如釕錯合物、姑錯合物等金屬錯合 物，例如花青、部花青 „ 一 月享酞青香丑素、核黃素、ρ山 口 •、二本甲貌、偶氮、酉昆等有機系色素等。較佳者可列 舉.釕錯合物、部花青素。 5 2増感半導體粒子之平均粒經以1次粒徑計例如為 00 nm ’較好的是8〜100 nm。 色素増感半導體層7之厚度例如為〇.4〜1〇〇 _，較好的 疋50 _ ’更好的是0.5〜15 μιη。 相對电極3將於下文中詳細敍述，其係形成為大致平板 148768.doc 201133877 形狀。 饮封層11係於作用電極2與相對電極3間，配置於色素增 感型太陽能電池1之周端部（前後方向兩端部及左右方向兩 端部），於厚度方向上投影時，其係形成為大致矩形之框 形狀。更具體而言，密封層丨丨係由2根前後板條（前板條及 後板條11A)及2根左右板條（左板條及右板條）所形成，上述 前後板條係於左右方向上延伸，於前後方向上隔開間隔平 行地形成，上述左右板條係將該等前後板條連結，於前後 方向上平行延伸。 又，进封層11鄰接於陽極側導電層6及色素增感半導體 層7之左右方向兩端部及前後方向兩端部。 作為形成密封層11之密封材料，例如可列舉：聚矽氧樹 脂、裱氧樹脂、聚異丁烯系樹脂、熱熔樹脂 '玻璃料等。 該等密封材料可單獨使用或併用2種以上。 又，密封層11例如係以包含上述密封材料作為主成分之 樹脂組合物之形式而製備。 在、封層11之厚度（上下方向長度）例如為5〜5〇〇 pm，較好 的是5〜100 μιη，進而好的是1〇〜5〇 μιη。 又，密封層11之寬度（前後板條之前後方向長度及左右 板條之左右方向長度）例如為0.1〜20 mm，較好的是 mm ° 又，電解質4係於作用電極2與相對電極3間由密封層u 密封。又，電解質4例如製備成將其溶解於溶劑中所成之 溶液（電解液）、或者使該溶液凝膠化所成之凝膠電解質等 148768.doc 201133877 流體（流動）狀。 電解質4係包含破、及/或蛾與換化合物之組合（氧 系）作為主成分。 # 作為峨化合物，可列舉：例如蛾化經（LU)、峨化納 (圓）、碟化卸（KI)、峨化絶（csi)、破化祕叫等金屬碘 化物’例如四烷基碘化銨、碘化咪唑鏽、碘化吡啶鏽等 機四級錄蛾化物鹽等。 又’電解質4可包含例如漠等函素（填除外），例如漠與 、化合物之組合等函素與齒素化合物之組合(碘與碘化： 物之組合除外）作為副成分。 σ 作為溶劑’可列舉：碳酸二甲醋、碳酸二乙醋、碳酸甲 土乙酉曰、碳酸乙稀酿、碳酸丙稀醋等碳酸醋化合物，例如 乙酸…丙…丁内…化合物，例如乙 :?二甲氧基乙院、I，3-二氧戍環、四氯咳喃、：甲 ㈣合物’例如3·甲基-一定 ^ 了定酮等雜環化合物，例如乙猜、甲氧 二 腈、3_甲氧基丙腈等腈化合物，例如環丁硬、二甲義： 甲基曱醢胺等非質子性極性化合物等有： 者水專水性溶劑”交佳者可列舉 或 腈化合物。 d足佳者可列舉 。二解質之含有比例相對於電解液_重量份例如為 之電解質之濃度亦取決於電解質之分子量，以二質:中 例如可設定成0.00一’較好的是〇〇HM…-計 148768.doc 201133877 凝膠電解質係藉由於電解液中以適當之比例調配眾所周 知之凝膠化劑等而製備。 作為凝膠化劑可列舉：例如天然高級脂肪酸、胺基酸化 合物等多糖類等之低分子凝膠化劑；例如聚偏二氟乙烯、 偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物等氟系高分子或者聚乙酸 乙烯Sa聚乙烯醇等乙烯系高分子等之高分子凝膠化劑 等。 • 3外’於該色素增感型太陽能電池1中，係使用如圖4所 示的作為本發明之色素增感型太陽能電池用電極之-實施 形態的相對電極3。 該相對電極3包含：作為基板之陰極側基板8，形成於陰 極側基板8之上表面（對向於電解質4之對向面、表面）的作 為導電層之陰極側導電層9，形成於陰極側基板8之下表面 ⑽向於電解質4之對向面的相反面、背面）的作為集電層之 陰f側集電層14 ’以及作為導通部之陰極側導通部（第蹲 • 又相對電極3包含··觸媒層10、陰極侧覆蓋層 20及第1保護層丨3。 :自極側基板8係形成為平板形狀❶更具體而言，陰極側 基板8係形成為於厚度方向上投影時包含密封層【I、以下 °兒月之陰極側導電層9及陰極側集電層14。 又陰極側基板8於厚度方向上投影样έ 上述 ^万门上技影時’係劃分成藉由 封層11而密封電解質4之密封區域3〇， 對電極3中導出電之導出區域心 自下述相 如圖1所不，密封區域3〇於平面視下係劃分成由密封層 148768.doc 201133877 11包圍之區域。 導出區域31於平面視下係劃分成密封層n之外側之區 域，主要為較密封層11之後板條11A靠後側之區域。 又，於陰極側基板8中，形成有作為貫通其厚度方向（上 下方向）之開口部之陰極側開口部（第丨開口部）18。 陰極側開口部〗8係設置於陰極側基板8之密封區域3 〇之 後端部，對應下述陰極側導通部17而於左右方向上隔開間 隔升v成複數個（四個）。各陰極側開口部i 8開口成平面視大 致圓形狀。 作為形成陰極側基板8之材料，可列舉與形成陽極側基 板5(參照圖2及圖3)之材料相同的材料。就操作性之觀點而 言’較佳者可列舉塑膠材料。 陰極側基板8之厚度例如為5〜50 μηι，較好的是12.5〜25 ^爪。又，陰極側開口部〗8之最大長度（内徑）例如為5〜5〇 Pm ’較好的是12 5〜3〇 μιη。 陰極側導電層9係設置於陰極側基板8之密封區域30之上 表面。亦即，陰極側導電層9係於陰極側基板8之上表面由 密封層11包圍。又，陰極側導電層9係形成為於前後方向 上呈長條狀延伸，於左右方向上隔開間隔而形成有複數個 (個）之導電®案。又，各陰極側導電層9之後端部係配置 成於厚度方向上投影時包含各陰極側開口部18。 作為形成陰極側導電層9之導電材料，可列舉與上述陽 極侧導電層6之導電材料相同之導電材料。 又’陰極側導電層9之厚度例如為2〜70 μιη，較好的是 I48768.doc •】2- 201133877 5〜35 μιη 〇 如圖1(虛線）及圖4所示，险搞彳日丨隹& α ^ U極側集電層14係連續設置於 陰極側基板8之密封區域3〇及導 ， 等出區域31之兩者的下表 面’形成為於厚度方向上投影時朝氏义* „ , 以才朝向刖方開口之大致梳形 •形狀。又，陰極側集電層丨4俜w - $成為包含陰極側集電配線 15及陰極側集電端子16之集電圖案。 陰極側集電配線15係對應各陰極側導電層9而形成。更 • ㈣而言，陰極側集電配線15係、於密封區域30及導出區域 31中，於前後方向上延伸，於+丄， 夂1甲於左右方向上隔開間隔而形成 複數個（四個）。 詳細而言，陰極侧集電配線15係形成為前端部配置於密 封區域30中之陰極側開口部18之下側，後端部配置於導出 區域31之下側。再者，陰極側集電配線此前端部於厚度 方向上投影時係包含陰極側開口部18。 又，陰極側集電配線15係配置為於厚度方向上投影時， • 其前後方向中途以與密封層11之後板條11A正交（交又）之 方式橫穿後板條11A。 另一方面，陰極側集電配線15於左右方向上投影時係 於上下方向上與後板條11A隔開間隔而配置。亦即，形成 為陰極側集電配線15之前後方向中途於厚度方向上夾持後 板條11A與陰極側基板8。 陰極側集電端子16係設置於陰極側基板8之導出區域3工 之下表面。又，陰極側集電端子16形成為於左右方向上延 伸之直線狀，且與陰極側集電配線丨5連續地形成。亦即， 148768.doc -13- 201133877 陰極側集電配線15之前端，以底面視呈大致T字狀而連接 於陰極側集電端子1 6之後端。 作為形成陰極側集電層14之導電材料，可列舉與上述陽 極側導電層6之導電材料相同之導電材料。 陰極側集電層14之厚度例如為〇·ι〜100 μηι，較好的是 1 〜50 μηι。 陰極側導通部17係填充於陰極側開口部丨8中。更具體而 言，各陰極側導通部17係與各陰極側導電層9及各陰極側 集電配線15連續地形成。 藉此，陰極側導通部17使陰極側導電層9與陰極側集電 層14於陰極側基板8之厚度方向上電性導通。 作為形成陰極側導通部17之導電材料，可列舉與上述陽 極側導電層6(參照圖2)之導電材料相同之導電材料。 如圖2〜圖4所示，觸媒層1〇係形成於陰極側導電層9之表 面(對向於電解質4之對向面)。具體而言，觸媒㈣係於陰 極側基板8上，與陰極側導電層9之前後兩側面、左右兩側 面及上表面連續地形成。 j為形成觸媒層10之觸媒材料可列舉：例如翻、釕、錢 等貴金屬材料；例如聚二氧基嗟吩、聚鱗等導電性有機 材料例如ITO、FTO、IZO等金屬氧化物材料；例如碳等 碳材料等。較佳者可列舉麵、碳。該等材料可單獨使用或 併用2種以上。 較好的是100 觸媒層10之厚度例如為50 nm〜1〇〇 μηι nm〜5 0 μηι 〇 148768.doc 201133877 陰極側覆蓋層20係於陰極側基板8之下，形成為被覆陰 極側集電配線15之背面（對向於電解質4之對向面的相反 面），且使陰極侧集電端子16之背面（下表面及側面）露出。 更具體而言，陰極側覆蓋層2〇係與陰極側集電配線15之前 側面、左右兩側面及下表面連續地形成。 作為形成陰極側覆蓋層20之材料，例如可列舉上述醯亞 胺系樹脂、阻焊劑等絕緣材料。 陰極側覆蓋層20之厚度例如為0.2〜50 μιη，較好的是 5〜30 μηι。 如圖2及圖4所示，第〗保護屢13係於陰極側基板8之下， 被覆陰極側集電端子16之表面（對向於電解以之對向面的 相反面）。更具體而言，第1保護層13係與陰極側集電端子 16之後側面、左右兩側面及下表面連續地形成。 作為形成第！保護層13之材料可列舉··例如锦、金、絡 及該等之合金等耐敍性材料，例如唾化合物、苯并味嗤化 合物等水溶性助焊劑材料（溶融劑）等。該等 用或併用。 领便 第 1保護層13之厚度例如為〇 〇1 μιη。 10 μηι，較好的是〇 〇5〜5 另外，製造該色素增感型太陽能電池㈣，首先 備（或製作）作料極2、相對電極3、密封層U及電解質/ 作用電極2係藉由將陽極側基板5、陽 素增感半導體層7朝向下方依序積層而製作，及, 密封層11例如以上述樹脂組合物之形式而製備。 148768.doc 201133877 電解質4係以上述之電解液或凝膠狀電解質之形式而製 備0 相對電極3係依據圖5及圖6所示之下述方法而製作。 亦即，首先如圖5⑷所示，準備包含陰極側基板8及積層 於其上之導體箔（第】導體箔）32之雙層基材19。 於雙層基材19中，導體猪32係形成於陰極側基板8之上 表面之整個面。 繼而，如圖5(b)所示，於陰極側基板8中形成陰極側開 口部 1 8 〇 陰極側開口部1 8例如係藉由蝕刻、穿孔加工等眾所周知 之方法而形成。 藉此，於雙層基材19中獲得形成有陰極側開口部18之陰 極側基板8。 繼而，如圖5(c)所示，於導體箔32之上表面形成蝕刻阻 劑22。 蝕刻阻劑22係藉由將乾膜阻劑（未圖示）積層於導體箔32 之上表面之整個面後，進行曝光及顯影，而以與上述陰極 側導電層9相同之圖案形成。 繼而，如圖5(d)所示，例如使用氯化鐵水溶液等蝕刻 液’對自蝕刻阻劑22露出之導體箔32進行化學蝕刻。 其後’如圖5(e)所示，藉由触刻或剝離等將触刻阻劑22 除去。 藉此，以上述之導電圖案而形成陰極側導電層9(減成 法）。 148768.doc -16 - 201133877 繼而，雖未圖示，於陰極側基板8之下表面（包含陰極側 開口 °卩18之内周面及自陰極側開口部18露出的陰極側導電 層9之下表面）形成導體膜（種膜卜導體膜例如包含銅、 -鎳、鉻等導體材料，藉由例如濺鍍而形成。 ，繼而，如圖5(f)所示，於未圖示之導體膜之下表面，以 與陰極側集電層14之集電圖案相反之圖案形成鑛敷阻劑 23鍍敷阻劑23係藉由將乾膜阻劑積層於陰極側基板8之 嫌下表面之整個面後進行曝光及顯影，而以上述圖案形成。 繼而，如圖6(g)所示，於自鍍敷阻劑23露出之導體獏（未 圖不）之下表面，藉由例如電解鍍敷、非電解鍍敷等鍍 敷，同時形成陰極側導通部17及陰極側集電層14。 其後，如圖6(h)所示，將鍍敷阻劑23及積層有該鍍敷阻 劑23之部分之導體膜（未圖示）除去。 精此，以上述圖案同時形成陰極側導通部17及陰極側集 電層14(加成法）。 • 繼而，如圖6(i)所示，以被覆陰極側導電層9之方式而形 成觸媒層10。 帛媒層10例如係藉由印刷法、喷霧法、物理蒸鍍法等而 形成為上述圖案。 力印刷法中’例如將包含上述觸媒材料之微粒子之糊 膏，以上述圖案而於陰極·側導電層9之表面進行網版印 席丨卜 於喷霧法中，例如首先製備將上述觸媒材料之微粒子分 散於眾所周知之分散介質中所成的分散液。又，利用開口 148768.doc 17 201133877 成特定圖案之遮罩被覆陰極側基板8之上表面。其後，自 陰極側基板8及遮罩之上方，喷附(喷霧)所製備之分散液。 其後，將遮罩除去，使分散介質蒸發。 作為物理蒸錢法，較好的是採用濺鐘。具體而言，利用 開口成特疋圖案之遮罩被覆陰極側基板8之上表面後，例 ^以觸料料料Μ自上方進行㈣，其後將遮罩除 ;由貴金屬材料形成觸媒層1G之情料，較好的是使用 ::蒸鑛法(例如真空蒸錄、_等)，於由碳材料形成觸 媒層10之情形時，使用印刷法或噴霧法。 繼而如圖6〇)所不，以被覆陰極侧集電配線^之圖案 而形成陰極側覆蓋層2〇。 例如將感光性絕緣材料及阻 集電層14之陰極側基板8的 ，經由光罩進行曝光，顯影 於形成陰極側覆蓋層2〇時， 焊劑之清漆塗布於包含陰極側 下表面之整個面，加以乾燥後 後視需要使其硬化。 八後如圖6(k)所示，以被覆降炻相，丨隹φ山 復U極側集電端子16之圖奪 形成第1保護層13。 ” =層U例如係藉由賤鍍或電鍍上述卿材料' 或f於上述水雜助㈣材料之水溶液中而形成。 错此’製作出相對電極3。. 繼而’以色素增感半導體層7與觸媒層iq互相對向之方 式，隔開間隔而將作用電極2與彳 ，、相對電極3對向配置。並 藉由將樹脂組合物配置於作 、作用電極2與相對電極3間而 148768.doc 201133877 設置密封層11。繼而，藉由將電解質4填充於密封區域30 中，而於作用電極2與相對電極3間利用密封層丨丨密封電解 質4 〇 ， 藉此’可製造色素增感型太陽能電池1。 . 而且，以此方式獲得之色素增感型太陽能電池1之相對 電極3中，係利用陰極側導通部17，而使陰極側導電層9於 陰極側基板8之厚度方向上與陰極側集電層14電性連接。 • 因此，使用該相對電極3之色素增感型太陽能電池}中， 無需使陰極側導電層9貫通密封層11尤其是後板條11A，從 而可確保密封層u對電解質4之❹密封性。並且，可將 斤發出之電自陰極側導電層9，經由陰極側導通部1 7及险 極側集電配線15’自陰極側集電端子16高效率地導出。= ”、’σ果，5亥色素增感型太陽能電池1可防止發電效率下 降及對周邊之污染。 再者’於上述說明中係利用減成法而形纽極側導電層 ❿9 ’但例如亦可利用加成法等眾所周知之圖案化方法而： 成0 加成法中’未圖示，首先準備陰極側基板8，繼而於苴 上表面之整個面藉由錢鍍而形成導體膜。其後，以與上述 去和側導電層9之導電圖案相反之圖案由乾膜阻劑形成銀 敷阻」、繼而藉由鑛敷而形成陰極側導電層9。其後，將 鍍敷阻h丨及積層有該鍍敷阻劑之部分之導體膜除去。 相二：上述說明中’係'同時形成陰極側導通部17及陰極 側集電層14,但例如亦可採用未圖示之依序形成該等之方 148768.doc •19- 201133877 法。 亦即’代替圖5(a)之雙層基材19，準備包含雙層基材 1 9、積層於雙層基材1 9之陰極側基板8之下的第2導體窄的 三層基材。 繼而，形成圖5(b)之陰極側開口部18，並且於第2導體 箔的對應陰極側開口部18之部分形成導體開口部。 繼而，依據圖5(c)〜圖5(e)之減成法，形成陰極側導電層 9 〇 繼而，代替圖5(f)〜圖6(h)之加成法，例如藉由印刷法或 鍍敷等將陰極側導通部17填充於陰極側開口部18中，並且 利用與上述相同之方法，將導體材料填充於導體開口部 中。繼而，利用減成法形成陰極側導電層9。 較好的是同時形成陰極側導通部17及陰極側集電層14。 藉此，係一併形成陰極侧導通部17與陰極側集電層14，因 此"T使其專更確實地連接，可進一步防止發電效率下降。 又，由於陰極側導通部17與陰極側集電層14之密接性提 高，因此可進一步確實地防止電解質4自其等之分界處洩 漏，可進一步防止色素增感型太陽能電池1對周邊造成污 染。 進而’由於係同時形成陰極側導通部17及陰極側集電層 I4，因此可使製造步驟簡略化’可進一步實現量產化及低 成本化。 圖7表不本發明之色素增感型太陽能電池之其他實施形 態（相對於一個陰極側集電層’設置一個陰極側導電層之 148768.doc •20· 201133877 態樣）的平面圖，圖8表示沿著圖7所示之色素增感型太陽 能電池之VIII-VIII線的剖面圖，圖9表示本發明之色素增 感型太陽能電池之其他實施形態（相對於一個陰極側導電 層，設置複數個陰極側導通部之態樣）的平面圖，圖1〇表 示沿著圖9所示之色素增感型太陽能電池之χ _ χ線的剖面 圖，圖11表示本發明之色素增感型太陽能電池之其他實施 形態（陰極側集電端子設置於陰極側基板之表面之態樣）的 平面圖’圖12表示沿著圖⑴斤示之色素增感型太陽能電池 之ΧΙΙ-ΧΙΙ線的剖面圖，圖13表示本發明之色素增感型太陽 能電池之其他實施形態（陰極側導電層包含集電部之態樣） 的平面圖，圖14表示沿著圖13之色素增感型太陽能電池 (陽極側導通部及陰極側導通部分別設置於作用電極及相 對電極中之態樣）之XIV_XIV線的剖面圖，圖15表示沿著圖 13之色素增感型太陽能電池（陽極側導通部及陰極側導通 部分別设置於作用電極及相對電極中之態樣）之又^又乂線 的剖面圖。 再者，於圖13中，為清楚地表示相對電極3之陰極側導 電層9與陰極側集電層14之相對位置而省略作用電極2。 於上述說明中，相對於一個陰極側集電層14設置有複數 個（四個）陰極側導電層9，但例如亦可如圖7及圖8所示，相 對於個陰極側集電層14而設置一個陰極側導電層9。 於圖7及圖8中，陰極側導電層9於平面視下形成為〗片大 致矩形之平板形狀’配置於密封區域3〇之前後方向中央及 左右方向中央。 148768.doc 21 201133877 陰極側開口。卩1 8係於陰極側基板§的對應陰極側導電層9 之後端部之左側部的位置形成一個。 陰極側導通部17係對應陰極側開口部18而形成一個， 如圖7所示，藉由相對於一個陰極側集電層“設置一個 陰極側導電層9，可使陰極側導電層9之構成簡$，且與圖 1之陰極側導電層9相比，可形成較大面積的陰極侧導電層 9’從而可導出大電容之電。 另方面，如圖1所示，藉由相對於一個陰極側集電層 14 π置複數個陰極側導電層9，與圖7之陰極側導電層9相 比，可確保集電部位較多，可高效率地集電。 再者，圖1中係相對於一個陰極側集電層14而設置四個 陰極側導f層9 旦其數量只要為複數個則無特別限定， 可設置例如2個或3個，例如5個以上，較好的是1〇〇個以 上。 又於上述說明中，相對於一個陰極侧導電層9設置有 一個陰極側導通部17，但例如亦可如圖9及圖1〇所示，相 對於一個陰極側導電層9而設置複數個（五個）陰極側導通部 17 ° 於圖9及圖10中’對應於一個陰極側導電層9之複數個陰 極側導通部丨7係於前後方向上互相隔開間隔而配置。 又’於陰極側基板8令，於各陰極側導電層9下形成對應 陰極側導通部1 7之複數個陰極側開口部丨8。 如圖9及圖10所示，藉由相對於各（一個）陰極側導電層9 而設置複數個陰極側導通部17，與圖丨之陰極側導通部” 148768.doc •22- 201133877 相比彳/α著刖後方向均句地集電。因此可高效率地集 電。 又，於上述說明中，陰極側集電端子16係設置於陰極側 基板8之下表面’但例如亦可如圖"及圖所示，將陰極 側集電端子16設置於陰極侧基板8之上表面。 於圖11及圖12中，陰極側集電端子16設置於陰極側基板 ❿ 8之上表面(對向於電解質4之對向面 '表面)之導出區域31 中。 又，於陰極側基板8之導出區域3 i中，在對應各陰極侧 集電配線15之後端部的位置形成有於厚度方向上貫通之第 2開口部3 3。 第2開口部33開口成於平面視下為大致圓形狀，且於寬 度方向上開間隔而形成複數個(四個），於各第2開口部Μ 中填充有第2導通部34。 第導通。P 34使陰極側集電端子16與陰極側集電配線1 $ 之後端部於厚度方向上電性導通。作為形成第2導通部34 之材料’可列舉與上述陰極側導通部（第i導通部相同之 導電材料。 圖11及圖12之相對電極3中，除將第2開口部33與陰極側 =口部（第ui 口部则時形成，將第2導通部34與陰極側 導通部（第1導通部）17„形成，將陰極側集電端子触陰 極側導電層9同時形成之外，係以與上述相同之方式而製 如圖11及圆12所示 ，藉由將陰極側集電端子16設置於陰 14S768.doc •23· 201133877 極側基板8之上表面，可利用陰極側基板8，保護陰極側集 電端子16不受來自外部、更具體而言來自陰極側基板8下 方之接觸。因此，可確保良好之連接可靠性。 另-方面，如圖2及圖4所示，藉由將陰極側集電端子Μ 設置於陰極側基板8之下表面，可將電容易地導出至外 部、更具體而言陰極側基板8之下方。因&，可確保良好 之操作性。 又，於上述圖2及圖4所示之相對電極3中，係將陰極側 集電端子16設置於陰極側基板8之下表面之導出區域η 中，但未圖示，例如亦可設置於密封區域3〇中。 藉由將陰極側集電端子16設置於密封區域3〇中，可益需 於陰極側基板8上劃料出區域31。心匕，可使陰極側基 板8小型化，從而可使相對電極3小型化。或者可以無需導 出區域31之程度之面積，而確保密封區域3〇為較大面積， 因此，可確保陰極側集電層14及觸媒層1〇為較大面積，從 而可提而發電效率。 又，於上述說明中，係利用觸媒層1〇被覆陰極側導電層 9之表面之整個面，但例如亦可如圖13〜圖15所示，利用觸 媒層10被覆陰極側導電層9之表面之一部分，使除此以外 之部分露出作為集電部36。 於圖13〜圖15之相對電極3中’各陰極側導電層9形成為 於平面視下朝向後側開口之大致U字形狀，更具體而士， 其連續地包含於前後方向上延伸，於左右方向上隔開間隔 而配置之導電部35與集電部36 ’及將其等之前端部連結之 148768.doc •24· 201133877 連結部37。 導電部35係配置於各陰極側導電層9中之左側，| 由觸媒層10被覆。 、 集電部36係隔開間隔而配置於導電部35之右側^集電部 • 3 6之後端部與陰極側導通部17連續。 集電部36及連結部37之表面自觸媒層1〇中露出，另一方 面，於其等之表面形成有第2保護層21。 • 4乍為形成第2保護層21之材料，可列舉與形成上述第！保 護層13之材料相同之材料。又，第2保護層21之厚度與第; 保護層13之厚度相同。 圖14及圖15所示之相對電極3除將第2保護層21盥第丨保 護層13同時形成之外，係以與上述相同之方式製造、。” 而且，於該相對電極3中，可將導電部35中所產生之 電，經由連結部37、集電部36及陰極側導通部17，自陰極 側集電層14向效率地導出。 • 又，於上述說明中，將導通部僅設置於相對電極3中， 並將其例示為本發明之色素增感型太陽能電池用電極之一 w ’但例如亦可將導通部僅設置於作用電極2中，例示作 用電極2來作為本發明之色素增感型太陽能電池用電極之 一例’另外亦可如圖14及圖15所示，將導通部設置於作用 電極2及相對電極3兩者中，例示作用電極2及相對電極3兩 者作為本發明之色素增感型太陽能電池用電極的一例。 於圖14及圖15中’作用電極2包含：作為基板之陽極側 基板5 ;形纟於陽極側基板5之下表面（對向於電解質4之對 148768.doc -25- 201133877 向面、表面）之作為導電層的陽極側導電層6 ;形成於陽極 側基板5之上表面（對向於電解質之對向面的相反面、背面） 之作為集電層的陽極側集電層24 ;及作為導通部之陽極側 導通部27。又，作用電極2包含：色素增感半導體層7、陽 極側覆蓋層29、第3保護層38以及第4保護層39。 作用電極2之陽極側基板5 '陽極側導電層6、陽極側集 電層24、陽極側導通部27、色素增感半導體層7、陽極側 覆蓋層29、第3保護層38及第4保護層39，係分別形成為相 對於相對電極3之上述陰極側基板8、陰極側導電層9、陰 極側集電層14、陰極侧導通部17、觸媒層1〇、陰極側覆蓋 層20、第1保護層π及第2保護層21於以電解質4為中心之 厚度方向上呈大致對稱的形狀。 亦即’陽極側基板5係劃分成密封區域3〇與導出區域 3 1。又，於陽極側基板5中，形成有作為填充有陽極側導 通部2 7之開口部之陽極侧開口部2 §。 陽極側導電層6包含導電部35(圖15)、集電部％及連結 部37(圖14及圖15中未圖示），該等分別形成為相對於陰極 側導電層9之導電部35、集電部36及連結部37，於以電解 質4為中心之厚度方向上呈大致對稱的形狀。 又，陽極側集電層24包含陽極側集電配線25及陽極側集 電端子26，該等分別形成為相對於陰極侧集電層14之陰極 側集電配線1 5及陰極側集電端子丨6，於以電解質4為中心 之厚度方向上呈大致對稱的形狀。 又，陽極側覆蓋層29被覆陽極側集電配線25之表面。 M8768.doc -26 - 201133877 第3保護層38被覆陽極側集電端子26之表面。 第4保護層39被覆陽極側導電層6之集電部36之背面。 於該作用電極2中’利用陽極側導通部27而使陽極側導 電層6於陽極側基板5之厚度方向上與陽極側集電層24電性 連接。 因此，於使用該作用電極2之色素增感型太陽能電池1 中，無需使陽極側導電層6貫通密封層11尤其是後板條 11A，從而可確保密封層i丨對電解質4之優異之密封性。並 且’可將所發出之電’經由陽極側導通部27及陽極側集電 配線25自陽極側集電端子26高效率地導出。 其結果，該色素增感型太陽能電池1可防止發電效率下 降及對周邊之污染。 並且，於圖14及圖15之色素增感型太陽能電池丨中，由 於在相對電極3及作用電極2兩者中分別設置有上述陰極側 導通《卩1 7及陽極側導通部2 7，因此可進一步防止發電效率 下降及對周邊之污染。 再者，上述說明係作為本發明例示之實施形態而提供， 其只不過僅為例示，不可限定性地解釋1技術領域之業 者可明顯看出之本發明的變形例係包含於下述申請專利範 圍中8 【圖式簡單說明】 圖1表示本發明之色素增感型太陽能電池之一實施形態 的平面圖； 圖2表示沿著圖1之色素增感型太陽能電池之ΙΙ-ΙΙ線的剖 148768.doc •27· 201133877 面圖； 太陽能電池之III-III線的 圖3表示沿著圖1之色素增感型 剖面圖； 圖4表示作為本發明之& | 月之色素增感型太陽能電池用電極之 一實施形態的相對電極之剖面圖； 圖5係用以說明圖4所示之相料 之相對電極之製造方法的製造步 驟圖； 衣&少 (a)表示準備雙層基材之步驟， (b)表示形成陰極側開口部之步驟， 0)表示形成钮刻阻劑之步驟， (d) 表示蝕刻導體箔之步驟， (e) 表示除去蝕刻阻劑之步驟， (0表示形成鍍敷阻劑之步驟。 圖4所示之相對電極之製造方法 圖6係用以接著圖5說明 的製造步驟圖； (g) 表示形成陰極側導通部及陰極側集電層之步驟， (h) 表示除去鍍敷阻劑之步驟， (i) 表示形成觸媒層之步驟， (·〇表示形成陰極側覆蓋層之步驟， (k)表示形成第丨保護層之步驟。 a圖7表示本發明t色素增感型太陽能電池之其他實施形 態(相對於一個陰極側集電層，設置一個陰極側導電層)的 平面圖； 太陽能電池之VIII- 圖8表示沿著圖7所示之色素增感型 148768.doc 201133877 νπι線的剖面圖； 圖9表示本發明之色素增感型太陽能電池之其他實施形 態（相對於一個陰極側導電層，設置複數個陰極側導通部 之態樣）的平面圖； 圖10表示沿著圖9所示之色素增感型太陽能電池之χ_χ 線的剖面圖； 圖11表示本發明之色素增感型太陽能電池之其他實施形 悲（陰極側集電端子設置於陰極側基板之表面之態樣）的平 面圖； 圖12表示沿著圖1 i所示之色素增感型太陽能電池之 XII線的剖面圖； 圖13表示本發明之色素增感型太陽能電池之其他實掩形 態（陰極側導電層包含集電部之態樣）的剖面圖； 圖14表不沿著圖13之色素增感型太陽能電池（陽極側導 通部及陰極側導通部分別設置於作用電極及相對電極中之 態樣）之XIV-XIV線的剖面圖；及 圖15表不沿著圖13之色素增感型太陽能電池（陽極側導 通部及陰極側導通部分別設置於作用電極及相對電極中之 態樣）之XV-XV線的剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 色素增感型太陽能電池 2 作用電極 3 相對電極 4 電解質 148768.doc -29- 201133877 5 陽極側基板 6 陽極側導電層 7 色素增感半導體層 8 陰極側基板 9 陰極側導電層 10 觸媒層 11 密封層 11A 後板條 13 第1保護層 14 陰極側集電層 15 陰極側集電配線 16 陰極側集電端子 17 陰極側導通部（第1導通部） 18 陰極側開口部（第1開口部） 19 雙層基材 20 陰極側覆蓋層 21 第2保護層 22 蝕刻阻劑 23 鍍敷阻劑 24 陽極側集電層 25 陽極側集電配線 26 陽極側集電端子 27 陽極側導通部 28 陽極側開口部 148768.doc -30- 陽極側覆蓋層 密封區域 導出區域 導體箔（第1導體箔） 第2開口部 第2導通部 導電部 集電部 連結部 第3保護層 第4保護層 -31 -

Claims (1)

  1. 201133877 七、申請專利範圍： 種色素增感型太陽能電池用電極，其特徵在於包含： 基板； • 導電層，其係形成於上述基板之表面，由用以密封電 解質之密封層所包圍； 集電層，其係形成於上述基板之背面丨及 導通部，其係使上述導電層與上述集電層於上述基板 π 之厚度方向上電性導通。 2·如凊求項1之色素增感型太陽能電池用電極，其中上述 集電層係配置成於上述基板之厚度方向上投影時橫穿上 述密封層。 女明求項1之色素增感型太陽能電池用電極，其中於上 过·基板中形成有於厚度方向上貫通之開口部，且上述導 通部填充於上述開口部中。 4. 如請求項丨之色素增感型太陽能電池用電極，其中上述 φ 導電層係相對於一個上述集電層而設置複數個。 5. 如請求項1之色素增感型太陽能電池用電極，其中上述 導通部係相對於一個上述導電層而設置複數個。 6·如請求項1之色素增感型太陽能電池用電極，其中上述 : 集電層包含： 連續地形成於上述導通部之集電配線；及 連續地形成於上述集電配線之集電端子；且 上述集電端子係設置於上述基板之表面。 7'如請求項1之色素增感型太陽能電池用電極，其中上述 148768.doc 201133877 集電層包含： 8. 連續地形成於上述導通部之集電配線·及 連續地形成於上述集電配線之集電端子·且 上述集電端子係設置於上述基板之背面： 一種色素增感型太陽能電池 作用電極； 其特徵在於包括 相對電極 置； 其係與上述作用電極 隔開間隔而對向 配 密封層 間；及 其係配置於上述作用 電極與上述相對電極 其係填充於上述作用電極與上述相對電極 間，由上述密封層密封；且 電池電極及’或上述相對電極為色素增感型太陽能 電極，該色素增感型太陽能電池包含： 基板； 導電層，其係形成於上述基板之表面，φ用以 電解質之密封層所包圍； 集電層’其係形成於上述基板之背面；及 V通部，其係使上述導電層與上述集電層於上述基 板之厚度方向上電性導通。 " 148768.doc
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