TW201421714A - 色素增感太陽電池之製造方法及色素增感太陽電池 - Google Patents

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Abstract

具備有：第1色素吸附工序，係將第1光增感色素吸附在金屬氧化物半導體多孔質層；脫離工序，係將使得光增感色素脫離之脫離液作用於該金屬氧化物半導體多孔質層，使得吸附於該金屬氧化物半導體多孔質層之該第1光增感色素的一部分脫離；以及第2色素吸附工序，係將與該第1光增感色素不同之第2光增感色素吸附於該金屬氧化物半導體多孔質層之脫離該第1光增感色素的一部分之部位。

Description

色素增感太陽電池之製造方法及色素增感太陽電池
本發明係關於一種色素增感太陽電池之製造方法及色素增感太陽電池。
一般構造的色素增感太陽電池係由於透明基板之一側表面具有透明導電性之薄膜、在具有其透明導電性之薄膜表面具有由吸附色素之微粒子所構成之金屬氧化物多孔質半導體層的作用極、對向於其而由具有觸媒，例如鉑或碳的導電性基板所構成之對向極、以及該作用極及對向極之間的電解質所構成。
色素增感太陽電池已知會因吸附於金屬氧化物多孔質半導體層之色素種類，使得吸收光線之波長區域有所差異。正因如此，為了吸收廣範圍波長之光線來提升光電轉換效率，便提案有使用不同之2種以上色素的色素增感太陽電池(例如參看專利文獻1或專利文獻2)。
專利文獻1中記載有層積2個由透光性電極層、色素增感半導體層、電解質層及對向極層所構成之單元(cell)的串聯型(tandem)色素增感太陽電池。又，專利文獻2中記載有在1個二氧化鈦多孔質膜的厚度方向吸附短波長用之增感色素及長波長用之增感色素的色素增感太陽電池。
【先前技術文獻】
專利文獻1：日本特開2008-257895號公報
專利文獻2：日本特開2008-71535號公報
然而，專利文獻1所記載之色素增感太陽電池係層積2個吸附了不同色素之單元者，故有生產性低、成本高的問題點。又，專利文獻2所記載之色素增感太陽電池雖係在1個單元內之色素增感半導體層吸附至少2種的色素者，但色素的吸附係使用包含超臨界二氧化碳流體的加壓流體所進行。為了獲得該加壓流體，需要有10~25MPa左右之壓力，故需要大型之耐 壓容器。因此，專利文獻2所記載之色素增感太陽電池中，仍有生產性低、成本高之問題點。
本發明有鑑於上述習知之情事，目的在於提供一種可達成色素增感太陽電池之生產工序低成本化，及提升所製造之色素增感太陽電池的光電轉換效率之色素增感太陽電池之製造方法及色素增感太陽電池。
本發明的色素增感太陽電池之製造方法的一樣態，係具備有：第1色素吸附工序，係將第1光增感色素吸附在金屬氧化物半導體多孔質層；脫離工序，係將使得光增感色素脫離之脫離液作用於該金屬氧化物半導體多孔質層，使得吸附於該金屬氧化物半導體多孔質層之該第1光增感色素的一部分脫離；以及第2色素吸附工序，係將與該第1光增感色素不同之第2光增感色素吸附於該金屬氧化物半導體多孔質層之脫離該第1光增感色素的一部分之部位。
依本發明，便能提供一種可達成色素增感太陽電池之生產工序低成本化，及提升所製造之色素增感太陽電池的光電轉換效率之色素增感太陽電池之製造方法及色素增感太陽電池。
1‧‧‧透明基板
2‧‧‧透明導電膜
3‧‧‧金屬氧化物半導體多孔質層
4‧‧‧分隔件
5‧‧‧基板
6‧‧‧透明導電膜
7‧‧‧觸媒層
8‧‧‧電解液
10‧‧‧作用極基板
20‧‧‧對向極基板
31‧‧‧第1多孔質層
32‧‧‧第2多孔質層
41‧‧‧容器
42‧‧‧加熱器
44‧‧‧攪拌器
45‧‧‧溶液
圖1係概略顯示本發明一實施形態之色素增感太陽電池之構造的圖式。
圖2係顯示本發明一實施形態之工序的圖式。
圖3係顯示本發明一實施形態所使用之色素吸附裝置之構成例的圖式。
圖4係顯示本發明一實施形態所使用之色素吸附裝置之其他構成例的圖式。
以下，便參照圖式就實施形態來詳細說明本發明。另外，以下說明不過是可簡單地實現的一範例，在本發明的範圍內可有滿足相同物理性、化學性條件之各種形態的實施。
圖1係顯示本實施形態之色素增感太陽電池之基本構成一範例。如圖1所示，色素增感太陽電池係由作用極基板10、對向極基板20、電解液8及分隔件4所構成。
作用極基板10係由透明基板1、透明導電膜2及金屬氧化物半導體多 孔質層3所構成。透明基板1係形成有透明導電膜2。透明基板1可使用PET等之塑化基板，或玻璃基板。透明導電膜2可使用例如摻雜氟之氧化錫模(FTO膜)，或摻雜錫之氧化銦膜(ITO膜)。
透明導電膜2表面係形成有金屬氧化物半導體多孔質層3。金屬氧化物半導體多孔質層3係吸附有吸收光之色素的層。構成金屬氧化物半導體多孔質層3的材料係使用例如氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、氧化鎢等之微粒子。金屬氧化物半導體多孔質層3係具有吸附色素A之第1多孔質層31及吸附與色素A不同之色素B的第2多孔質層32。色素A及色素B希望是吸收波長相異，受光側(透明基板1側)之色素A係具有短波長側的最大吸收波長，相反側之色素B係具有長波長側之最大吸收波長。例如，色素A可使用N719，色素B可使用黑染(BLACK DYE)。
另外，雖未圖示，但在透明導電膜2與金屬氧化物半導體多孔質層3之間亦可設有緻密的金屬氧化物層。該層係非多孔質之金屬氧化物的層，可為非晶，亦可為結晶性微粒子。藉由設置該層，可抑制從透明導電膜2朝電解液8之電子逆流。
對向極基板20係由基板5、透明導電膜6及觸媒層7所構成。基板5可使用玻璃基板或塑化基板。基板5表面係形成有透明導電膜6。透明導電膜6表面係形成有觸媒層7。觸媒層可使用粗鉑或碳。亦可取代基板5及透明導電膜6，而使用金屬電極板，並於金屬電極板表面形成觸媒層7。
作用極基板10與對向極基板20之間係配設有介設於該等之間，而用以維持該等之間於既定間隔之分隔件4。該分隔件4最好是對碘具有耐受性，且有熱可塑性之樹脂並在低溫可與玻璃接合之無機系接著劑。此時之電極間的間隔雖然越窄越能使得電解液之串聯電阻成分或氧化還原反應順暢低進行，但由於金屬氧化物半導體多孔質層3之表面凹凸，會使得作用極與對向極間之短路發生機率增加。因此，該電極間的間隔最好是10μm至30μm。
透明基板1與對向極之基板5之間係注入有電解液8。用於該電解液8之電解質舉例有碘與碘化物(LiI、NaI、KI、CsI、CaI2等之金屬碘化物、四烷基銨碘化物、吡啶碘化物、咪唑碘化物等之4級銨化合物碘鹽等)之組合、溴及溴化物(LiBr、NaBr、KBr、CsBr、CaBr2等之金屬溴化物、四烷基銨溴 化物、吡啶溴化物等之4級銨化合物溴鹽等)之組合、聚硫化鈉、烷基硫醇、烷基二硫化物等之硫化合物、氧化還原色素、對苯二酚、醌(quinone)等。電解質亦可混合使用。
將溶劑使用於電解液的情況，較佳係顯示粘度低且高離子移動度，而可發現優異離子傳導性之化合物。此般溶劑舉例有例如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等之碳酸鹽化合物、3-甲基-2-噁唑烷酮等之複環化合物、二噁烷、二乙醚、四氫呋喃等之醚化合物、乙二醇二烷醚、丙二醇二烷醚、聚乙二醇二烷醚、聚丙二醇二烷醚等之鏈狀醚類、甲醇、乙醇、乙二醇單烷醚、丙二醇單烷醚、聚乙二醇單烷醚、聚丙二醇單烷醚等之醇類、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、丙三醇等之多價醇類、乙腈、戊二腈、甲氧乙腈、丙腈、苯甲腈等之腈化合物、二甲基亞碸、環丁碸等之非質子極性物質、水等。上述溶劑亦可混合使用。
以下，便參照圖2就上述色素增感太陽電池之製造工序加以說明。首先，進行將分散有粒徑為5nm~400nm左右之金屬氧化物微粒子的膏體塗布於透明基板1之透明導電膜2表面的塗布工序101。接著，進行將所塗布之膏體燒結之燒結工序102。藉此，便可獲得形成有所欲膜厚之金屬氧化物半導體多孔質層3之作用極基板10。
接著，進行將第1色素A吸附於金屬氧化物半導體多孔質層3之第1色素吸附工序103。第1色素吸附工序可藉由將作用極基板10浸漬在含色素A之溶液來加以進行。
接著，進行將未貢獻於光電轉換之多餘光增感色素洗去之潤洗處理工序104。該潤洗處理工序104可藉由將色素A已吸附在金屬氧化物半導體多孔質層3之作用極基板10浸漬在潤洗液來加以進行。潤洗液可使用水、醇、乙腈、甲苯、二甲基甲醯胺、四氫呋喃等之一般有機溶劑。製作色素增感太陽電池時，雖不一定要有潤洗處理工序104，但為了提升光電轉換效率最好是加以進行。
接著，進行將金屬氧化物半導體多孔質層3所吸附之第1色素A的一部分加以脫離之脫離工序105。此脫離工序105中，係將色素A已吸附在金屬氧化物半導體多孔質層3之作用極基板10浸漬在脫離液。藉此，藉由加水分解來切斷金屬氧化物半導體多孔質層3與色素A之醚鍵結，色素A便 會從金屬氧化物半導體多孔質層3脫離。然後，在金屬氧化物半導體多孔質層3所吸附之色素A尚未完全多離之中，將作用極基板10從脫離液抽出。藉此，便會形成有吸附色素A之第1多孔質層31及脫離色素A之第2多孔質層32。脫離液只要是能對醚鍵結產生加水分解者則可為任意者，但從反應速度的觀點，最好是使用醋酸、鹽酸、硝酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、胺等之水溶液。
接著，進行將脫離液洗去之洗淨工序106。該洗淨工序106係將從脫離液或中和液所抽起之作用極基板10浸漬於水或乙醇等之中性液體來加以進行。
如此一來，便進行將第2色素B吸附在色素A的一部分已從金屬氧化物半導體多孔質膜3脫離之作用極基板10的第2色素吸附工序107。第2色素吸附工序107可以和第1色素吸附工序103同樣之方法進行。之後，藉由與潤洗工序104同樣之方法，進行將未貢獻於光電轉換之多餘光增感色素洗去之潤洗工序108。
藉由以上，便可製作出具有所謂透明基板1/透明導電膜2/吸附有色素A之第1多孔質層31/吸附有色素B之第2多孔質層32的構造之作用極基板10。在如此般製作之作用極基板10使用分隔件4來張貼對向極基板20，藉由注入電解液8，便可獲得圖1所示之色素增感太陽電池。藉此，便可簡單地獲得較以通常單一色素所製作之色素增感太陽電池要具有高轉換效率之色素增感太陽電池。
另外，在脫離工序105與洗淨工序106之間亦可追加有用以停止脫離反應之中和工序。該中和工序可藉由將從脫離液抽起之作用極基板10浸漬在中和液來加以進行。或者，亦可在作用極基板10浸漬在脫離液時添加中和液。中和液只要能和脫離液產生中和反應則可為任意者，例如若脫離液為鹼性之氫氧化鈉水溶液的話，中和液便可使用為酸性之硝酸。
又，將作用極基板10浸漬在溶液之各工序中，亦可讓溶液產生對流。藉由讓溶液產生對流，與未讓溶液產生對流狀態而僅靠擴散移動的情況相比，溶液內之分子會以較快的速度移動。因此，便可以縮短各工序的處理時間。
圖3係顯示讓溶液產生對流來吸附色素之色素吸附裝置之構成例。該色 素吸附裝置係具備有用以收納含色素之溶液45的圓筒狀密封容器41，及用以讓溶液產生流動之攪拌器44，以及具有攪拌器44之驅動機構的加熱器42。
上述構成之色素吸附裝置中，係針對圓筒狀密封容器41之側面沿其圓周方向，藉由攪拌器44來讓溶液45產生流動。作用極基板10係連接密封容器41之圓筒面來加以配置。藉此，溶液45會形成相對於金屬氧化物半導體多孔質層3表面之平行流動。又，藉由加熱器42可在比較溫和的狀態下提升密閉容器41之內壓，該內壓最好是常壓至1.5大氣壓左右。
圖4係顯示讓溶液產生對流來吸附色素之色素吸附裝置之其他構成例。該色素吸附裝置係具備有用以收納含色素之溶液45的圓筒狀密封容器41，及用以讓溶液45產生流動之圓筒狀旋轉體44a，以及加熱器42。
上述構成之色素吸附裝置中，係將溶液45置入密封容器41(或燒杯般開口之圓筒狀容器)，在將作用極基板10浸漬在溶液45的狀態下將作用極基板10配置在圓筒狀旋轉體44a的前端。藉由將具有作用極基板10之旋轉體44a旋轉，來對作用極基板10上之金屬氧化物半導體多孔質層3產生來自垂直方向的溶液45之對流。藉由該對流，在氧化物半導體多孔質層3附近中，便會針對金屬氧化物半導體多孔質層3產生垂直方向及平行方向之溶液45的移動速度。此情況亦係藉由將旋轉體44a密封，藉由加熱器42而可在比較溫和的狀態下提升容器41之內壓，該內壓最好是常壓至1.5大氣壓左右。
又，金屬氧化物半導體多孔質層3最好是上層側(第2多孔質層32側)之空隙率較下層側(第1多孔質層31側)之空隙率要高。這是因為要成為上層側(第2多孔質層32側)中脫離液會容易侵入，而下層側(第1多孔質層31側)中脫離液會難以侵入的構造之故。藉此，脫離工序105中，便可良好地形成有吸附色素A之第1多孔質層31與脫離色素A之第2多孔質層32。此般金屬氧化物半導體多孔質層3可藉由層積使用金屬氧化物微粒子之粒徑較小的膏體所形成之膜及金屬氧化物微粒子之粒徑較大的膏體所形成之膜來加以獲得。藉由使得金屬氧化物微粒子之粒徑較大，膜中之空隙亦會變大。又，亦可取代粒徑較大的膏體，而使用混入有聚苯乙烯珠體般的空隙形成劑之膏體。以燒結工序讓聚苯乙烯珠體燃燒，來形成空隙。
以上所說明之本發明相關的色素增感太陽電池之製造方法係藉由在色 素吸附於金屬氧化物半導體多孔質層後，將一部分脫離，將其他色素吸附在脫離部分，便可容易地製造出串聯型色素增感太陽電池。該色素增感太陽電池並非層積複數單元(cell)，色素吸附可在常壓下藉由浸漬來加以進行。因此，可以低成本來生產高光電轉換效率之串聯型色素增感太陽電池。又，藉由改變對脫離液之浸漬時間及/或脫離液之濃度，便能容易地控制吸附色素A之第1多孔質層與吸附色素B之第2多孔質層的膜厚比。另外，藉由增加脫離工序及色素吸附工序，亦可製作出使用3種以上色素之色素增感太陽電池。
(實施例1)
使用具摻雜氟之氧化錫的玻璃(日本板硝子，10.2Ω/□)來作為10mm×25mm×3.1mm之具透明導電膜玻璃基板。接著，在具透明導電膜基板之透明導電膜上，形成3層氧化鈦多孔質層來作為金屬氧化物半導體多孔質層，即粒徑為10nm~20nm左右之氧化鈦多孔質膜(20μm)、粒徑為200nm左右之氧化鈦多孔質膜(5μm)、粒徑為400nm左右之氧化鈦多孔質膜(5μm)，總共為具有約30μm厚度之層。
各氧化鈦多孔質膜係使用事後之氧化鈦膏、PST-18NR(日揮觸媒化成)、PST-200C(日揮觸媒化成)、PST-400C(日揮觸媒化成)，將該等以刮刀法塗布5mm×5mm範圍於具透明導電膜基板之導電膜上，以500℃之電氣爐燒結後，各氧化鈦多孔質層厚度各為20μm、5μm、5μm。
用於對作用極之氧化鈦多孔質薄膜之短波長增感色素的吸附之溶液係使用將色素，SOLARONIX公司製 釕(Ru)有機配位化合物N719 cis-bis(isothiocyanato)bis(2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylato)-ruthenium(II)bis-tetrabutylammonium)以乙醇調製為0.3mM者。由於色素吸附後，為了洗去附著於基板之多餘色素，故以乙醇進行30分鐘之潤洗。
之後將基板乾燥，在燒杯中加入10ml之0.01M的氫氧化鈉水溶液，將吸附有色素之氧化鈦多孔質膜浸漬120秒。之後，浸漬於攪拌後的0.01M之HNO3溶液10秒，再分別浸漬於同樣攪拌後之蒸餾水及乙醇10秒。
之後，在色素脫離之部分進行長波長增感色素之吸附。用於此之溶液係使用將黑染(三(異硫氰酸酯-釕(Ⅱ)-2,2’：6’,2”--三吡啶-4,4,4”-三羧酸，三-四丁基胺鹽))以乙醇調製為0.3mM者。色素吸附後，為了洗去附著 於基板之多餘色素，係以乙醇進行30分鐘潤洗。
以上述工序將短波長增感色素及長波長增感色素之2種類色素吸附於3層之氧化鈦多孔質膜。色素之分塗狀態係以雷射顯微鏡來確認其狀態。該結果可確認到短波長增感色素及長波長增感色素之2種類色素係以從厚度30μm的氧化鈦多孔質膜表面至略20μm深度部分有良好的分塗。
電解液係加入I2(碘)0.05M、LiI(碘化鋰)0.5M、tBP(叔丁基吡啶)0.58M、DMPII(離子液體)0.6M，以MeCN(乙腈)作溶劑來調整。
對向極之Pt觸媒係以濺鍍法在ITO玻璃上成膜出厚度10nm左右。作用極與對向極之貼合係設置由離子鍵聚合物樹脂所構成之熱可塑性片狀接著劑，在100℃下藉由熱壓接來組合。將上述電解液注入至組合後之單元，藉由封裝便可獲得串聯型色素增感太陽電池。將測量以此所獲得之串聯型色素增感太陽電池之結果表示於表1。又，僅吸附N719或黑染所製作之色素增感太陽電池之特性亦作為比較例1及2來加以表示。比較例1及2除了未進行脫離工序等之為了串聯型所進行之工序外，係以和實施例1為相同條件來加以製作。
如表1所示，串聯型之實施例1的光電轉換效率η為10.3%，確認到較僅以單一色素所製作之比較例1及比較例2而獲得高的光電轉換效率。
(實施例2)
於具透明導電膜基板的透明導電膜上形成粒徑10nm~20nm左右之氧化鈦多孔質膜(20μm)及添加聚苯乙烯珠體之粒徑10nm~20nm左右之氧化鈦多孔質膜(10μm)。以上金屬氧化物半導體多孔質層係形成具有約30μm厚度之層。
氧化鈦膏係使用PST-18NR(日揮觸媒化成)。聚苯乙烯珠體係使用平均粒徑0.5μm(Thermo Fisher公司製)。將該等以刮刀法塗布5mm×5mm範圍於 具透明導電膜基板之導電膜上，並在500℃之電氣爐燒結。藉此，氧化鈦多孔質層之厚度便分別為20μm、10μm。
用於對作用極之氧化鈦多孔質薄膜之短波長增感色素的吸附之溶液係使用將色素，SOLARONIX公司製 釕(Ru)有機配位化合物N719 cis-bis(isothiocyanato)bis(2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylato)-ruthenium(II)bis-tetrabutylammonium)以乙醇調製為0.9mM者。由於色素吸附後，為了洗去附著於基板之多餘色素，故以乙醇進行30分鐘之潤洗。
之後將基板乾燥，在燒杯中加入10ml之0.01M的氫氧化鈉水溶液，將吸附有色素之氧化鈦多孔質膜浸漬30秒至420秒。之後，浸漬於攪拌後之蒸餾水及乙醇10秒來洗淨。
之後，在色素脫離之部分進行長波長增感色素之吸附。用於此之溶液係使用將黑染(三(異硫氰酸酯-釕(Ⅱ)-2,2’：6’,2”--三吡啶-4,4,4”-三羧酸，三-四丁基胺鹽))以乙醇調製為0.3mM者。色素吸附後，為了洗去附著於基板之多餘色素，係以乙醇進行30分鐘潤洗。
電解液係加入I2(碘)0.05M、LiI(碘化鋰)0.5M、tBP(叔丁基吡啶)0.58M、DMPII(離子液體)0.6M，以MeCN(乙腈)作溶劑來調整。
對向極之Pt觸媒係以濺鍍法在ITO玻璃上成膜出厚度10nm左右。作用極與對向極之貼合係設置由離子鍵聚合物樹脂所構成之熱可塑性片狀接著劑，在100℃下藉由熱壓接來組合。將上述電解液注入至組合後之單元，藉由封裝便可獲得串聯型色素增感太陽電池。
以上述脫離工序製作出複數浸漬時間不同的試料。該結果製作出複數吸附n719之氧化鈦多孔質膜的膜厚為0μm~約30μm，吸附黑染之氧化鈦多孔質膜的膜厚為約30μm~0μm之色素增感太陽電池。另外，吸附N719之氧化鈦多孔質膜的膜厚為0μm及約30μm之試料為僅吸附N719或僅吸附黑染之比較例。測量該等光電轉換效率η及短路電流密度Jsc之結果顯示於表2。
如表2所示，確認到吸附n719之第1多孔層的膜厚為1.65~3.68μm的試料，尤其是3.68μm時的光電轉換效率及短路電流密度有顯著提升。因此，吸附N719之第1多孔質層與吸附黑染之第2多孔質層的膜厚比最好為1：7.3~17.4。
如以上說明，依本發明實施形態可提供一種達成色素增感太陽電池之生產工序低成本化，及在包含該色素吸附過程之系統中提升所製造之色素增感太陽電池的光電轉換效率之色素增感太陽電池之製造方法及色素增感太陽電池。另外，本發明不限於上述實施形態及實施例，當然可有各種變形。
本發明可利用於色素增感太陽電池之製造領域等。從而，具有產業上的利用性。
1‧‧‧透明基板
2‧‧‧透明導電膜
3‧‧‧金屬氧化物半導體多孔質層
4‧‧‧分隔件
5‧‧‧基板
6‧‧‧透明導電膜
7‧‧‧觸媒層
8‧‧‧電解液
10‧‧‧作用極基板
20‧‧‧對向極基板
31‧‧‧第1多孔質層
32‧‧‧第2多孔質層

Claims (9)

  1. 一種色素增感太陽電池之製造方法，係具備有：第1色素吸附工序，係將第1光增感色素吸附在金屬氧化物半導體多孔質層；脫離工序，係將使得光增感色素脫離之脫離液作用於該金屬氧化物半導體多孔質層，使得吸附於該金屬氧化物半導體多孔質層之該第1光增感色素的一部分脫離；以及第2色素吸附工序，係將與該第1光增感色素不同之第2光增感色素吸附於該金屬氧化物半導體多孔質層之脫離該第1光增感色素的一部分之部位。
  2. 如申請專利範圍第1項之色素增感太陽電池之製造方法，其中該第1光增感色素係較該第2光增感色素在短波長側具有最大吸收波長。
  3. 如申請專利範圍第1項之色素增感太陽電池之製造方法，其中該第1光增感色素係N719，該第2光增感色素係黑染(BLACK DYE)。
  4. 如申請專利範圍第2項之色素增感太陽電池之製造方法，其中該第1光增感色素係N719，該第2光增感色素係黑染(BLACK DYE)。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之色素增感太陽電池之製造方法，其中該金屬氧化物半導體多孔質層係由空隙率不同之至少2層的金屬氧化物半導體多孔質膜所構成，上層側的空隙率隙較下層側的空隙率要高。
  6. 如申請專利範圍第5項之色素增感太陽電池之製造方法，其中上層側之該金屬氧化物半導體多孔質層係使用添加有空隙形成劑之膏體所加以形成。
  7. 如申請專利範圍第5項之色素增感太陽電池之製造方法，其中 上層側之該金屬氧化物半導體多孔質層係使用包含有粒徑較形成下層側之該金屬氧化物半導體多孔質層的膏體所包含之金屬氧化物半導體微粒子要大的金屬氧化物半導體微粒子之膏體所加以形成。
  8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之色素增感太陽電池之製造方法，其中該脫離工序中，未脫離與脫離該第1光增感色素之部位的膜厚比為1：7.3~17.4。
  9. 一種色素增感太陽電池，係藉由如申請專利範圍第1至8項中任一項之色素增感太陽電池之製造方法所加以製造。
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JP2012038437A (ja) * 2010-08-03 2012-02-23 Fujifilm Corp 光電変換素子及びこれを用いた光電気化学電池、光電変換素子用組成物
JP5585779B2 (ja) * 2010-09-01 2014-09-10 新日鉄住金化学株式会社 色素増感太陽電池
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