TW558842B

TW558842B - Solar cell

Info

Publication number: TW558842B
Application number: TW090132352A
Authority: TW
Inventors: Fumio Matsui; Toshiki Koyama; Yoshio Taniguchi; Hirofumi Mitekura; Kentaro Yano
Original assignee: Hayashibara Biochem Lab
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2003-10-21
Also published as: WO2002052654A1; JPWO2002052654A1; US20040074531A1; JP4263911B2; KR20030063469A; EP1357607A1

Description

558842 A7 B7 五、發明説明（1 ) 技術領域 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係有關新穎的太陽電池及其用途，更詳細而言係有關次工業上加工合適性優越的低成本可容易製造之太陽電池及其用途背景技術近年，太陽電池之開發係以提高光能轉換效率，耐久性，動作安定性爲目標，由多種角度正努力的進行硏究。具體而言，爲將單位元件（Cell)串聯或並聯的連接，使太陽電池之電壓，電流提高的辦法或有效活用光，使於成對的一側之基板上想畫方法配置反射層等的方法。然而，此等硏究，在使太陽電池實用化上成爲問題之製造的容易度，或製造成本上即被指係其次的。因此，縱使光能轉換效率，耐久性，動作安定性之優越的太陽電池即或開發出，但由其製造容易度，製造成本之面觀之，其實用化係較困難的仍多有所在。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製在如此狀況下，欲維持光能轉換效率，耐久性，動作安定性，同時較易製造，且以低成本可工業規模製造而得的太陽電池即爲人所期待的。本發明之目的係提供維持光能轉換效率，耐久性，動作安定性，且可工業規模容易的以低成本製造而得的太陽電池。發明之掲示本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -4- 558842 A7 B7 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明人等，以解決前述課題爲目的，藉由於一對的基板上各自配置經予絕緣區分於至少一個分劃區之透明導電膜層分劃區，於位於相同基板上的至少一分劃區之透明導電膜層分劃區上部分的層合配置半導體層，已配置於另一基板上之相同的透明導電膜層分劃區上之透明導電膜層及半導體層，與位於已配置於此另一半導體層位置的基板上Z前述透明導電膜層分劃區不同的其他透明導電膜層分劃區上之透明導電膜層各自對向的配置而成之太陽電池，可解決前述課題。圖式之簡單說明 . 第1圖係表示本發明之太陽電池的一圖例。第2圖係表示本發明之太陽電池的另一圖例。第3圖係表示本發明之太陽電池的另一圖例。第4圖係表示習用的太陽電池的一圖例。第5圖係表示本發明之太陽電池的一圖例。第6圖係表示本發明之太陽電池的另一圖例。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製圖號之說明 1,1^ 基板 2 透明導電膜層 3， 3a， 3b， 3c 半導體層 4 電極層 5 電解層本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X297公釐） -5- 558842 Α7 Β7 五、發明説明（3 ) 6，6a，6b, 6 c , 6 d , 6 e , 6 f , 6 g 絕緣性隔壁：：------ •- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 7,7^ 間隔件 8 導電性材料 a, al〜al4，bl〜bl8 透明導電膜層切除部位 A(b)， A(c)， B(c)電極層 A(a)，B(d),B(e)半導體層 f 1〜f 4 電解液注入孔實施發明而採的最佳形態若說明本發明之太陽電池時，則用作本發明之太陽電池的基板，係具有於此業界通常所用的玻璃，塑膠，聚酯，聚碳酸酯等之適當強度，且若爲由可安定的保持電解層之材料而得的基板時，則不論何者均可使用。其中以由可有效的透過光之材料而成的透明性基板較合適採用。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

至於本發明所用的透明導電膜，以氧化錫，已摻雜氟的氧化錫，氧化銦，已摻雜氧化銅的氧化錮，已摻雜銻的氧化錫，已摻雜鋁的氧化鋅等全部光線透過率7 0 %以上，宜爲9 0%以上，表面電阻較低較合適使用。至於本發曰月m用的半導體層，限於採用半導體粒子可製得的半導體層，其材料及製法係未予限制，可較合適採用由T i〇2， N b 2 0 3 , Ζ η Ο , Ζ r Ο 2 , Τ a 2 Ο 5 , S η Ο 2 , w〇s， C u A 1 Ο 2 , C u G a Ο 2 , I η 2 Ο 3 , CdS 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNs ) a4規格（210X 297公釐） -6 - 558842 A7 B7 五、發明説明（4 ) ，G a A s , I η P , AlGaAs, CdTe，C u 2 S ，CuInSe2及CuInS2等選出的一種或二種以上之材料而成的半導體粒子而成之半導體層。在製造前述半導體層之際，以提高光能轉換效率之目的，使擔持有光增感色素的半導體層係較合適採用的。至於前述光增感色素，若爲吸收可見光領域，紅外線領域，及/或紫外線領域之光並激勵半導體者時，則不論何者均可使用，可例示出有機色素或金屬錯合物等。至於有機色素之具體例，可例示出NK1194， NK2071， NK2426, NK 2 5 0 1，NK3422等的菁系色素（任一者均爲 (股）材原生物化學硏究所製造），銅酞菁，鈦醯基酞菁，聚氯銅酞菁，單氯銅酞菁，聚溴銅酞菁，鈷酞菁，鎳酞靑，鐵献菁，錫歐菁，C · I .顏料藍一 1 6及與本申請人相同申請人提出的國際專利申請第 P CT/ j p 〇〇/ 〇 2 3 4 9號說明書所示的菁系色素，酞菁系色素，份菁系色素，及酞菁系色素等的聚甲川系色素及該等的衍生物。再者，可例示出螢光素鈉，曙紅，玫瑰瓊（rose bengal )，若丹明B，若丹明123，若丹明6 G，赤蘚紅鈉鹽二氯螢光素，二氫螢光素，胺基焦棺酚，螢光素鈉，4， 5, 6， 7-四氯螢光素，二氫螢光素胺，二氫螢光素胺1 1及二溴螢光素等氧雜蒽系色素，孔雀綠及結晶紫等三苯基甲烷系色素及該等的衍生物，再者可例示出嵌二萘，亞甲藍，熒氏紫，香豆素343，4 -三氟甲基- 7 -二甲基胺基香豆素等的香豆素或具有香本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ' ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 558842 A7 _B7_ 五、發明説明（5 ) 豆素骨幹之化合物及該等的衍生物，媒染藍2 9，愛麗華鉻菁R，金精三羧酸，萘鉻綠及該等的衍生物。再者加入前述有機色素內，可例示出碳黑等無機色素，C·I·分散黃一 7，C · I ·溶劑紅2 3，C . I .顏料藍2 5，經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) C · I ·顏料紅4 1，C . I .酸紅5 2，C . I .鹼式紅3，分散三偶氮黑D，永久紅4 R，二硝基苯胺橙，永久紅G Y，永久胭脂紅B S，重氮黃及重氮橙等偶氮系化合物，Perinone橙等的茈酮（Perynone)系化合物，驼胭月旨紅及茈褐紅（marron )系芘系化合物，喹吖酮紅及π奎吖酮紫等喹吖酮系化合物，異吲哚滿酮黃等異吲哚滿酮系化合物，二噚畊紫等二噚哄系化合物，喹酞酮黃等喹酞酮系化合物，再者可例示出醌系化合物，醌亞胺系化合物， squalirium系化合物，份菁系化合物，氧雜蒽，卟啉系化合物，C.I·甕染褐5及C·I·甕染料等靛藍系化合物 ,Argo胭脂紅B及陰丹士林胭脂紅R等的茈系化合物，口琴啡系化合物，一酮基吼格系化合物及蒽驅系化合物及該等的衍生物，其他，至於金屬錯合物有機化合物，可例示出葉綠酸及其衍生物，釕-參（2，2 — -雙d定基一 4 4 / 一二羧酸鹽），一釕一順一二硫代氰基一雙（2， 2 / —聯吡啶基—4，4 > —二羧酸鹽），釕一順—二阿枯—雙（2， 2 —聯咐陡基一4， 4/一二羧酸鹽）釕一氰基—參（2，2 > —聯吡啶基一 4，4 > —二殘酸鹽），順—C S C N -)—雙（2，2 / -聯吡啶基—4， 4 ' 一二羧酸鹽）釕，及釕一順一二氰基一雙（2，2 一 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）— -----~— -8 - 558842 A7 B7 五、發明説明（6 ) 一聯吡啶基—4，4 > —二羧酸鹽），及釕（1 1 ) (4 ，4/ —二羧基一 2，2/ —聯吡啶基）2(SCN)2等之釕聯吡啶基錯合物，1，2 -雙（苯并噚唑基）乙烯衍生物及4 -甲氧基- N -甲基酞酸醯亞胺等的螢光增白化合物3 -乙基一 5 —〔4 一（3 —乙基—2 -亞苯并噻口坐基）- 2 -亞己烯基〕繞丹酸等繞丹酸衍生物，4 -（二氰基亞甲基）一2-甲基一6—(對一二甲基胺基苯乙儲基）-4H-吡喃，再者可例示出鋅—四（4-羧基苯基 )卟啉，鐵-六氰（Cyanide)錯合物及氯化血紅素等的含鐵，或鋅等之錯合物。適當組合採用此等光增感色素之二種以上亦係適當可能的。本發明所用的電極層係以碳，石墨，碳奈米管，鉑，金，銀，鈦，釩，鉻，鉻，鈮，鉬，鈀，鉅，鎢及該等的合金，導電性塑膠等爲材料而形成。至於本發明所用的電解層，於該業界，通常一般使用的電解液，固體電解質材料之任一者均可使用。具體而言，至於電解液，例如可採用已溶解一種或二種以上的電氣化學活性的鹽及形成一種或二種以上的氧化還原系之化合物的混合物於可溶解該等化合物之溶劑，例如乙腈，碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，甲醇，乙醇，丁醇等的溶劑內之溶液。至於電氣化學活性的鹽，可例示出四正丙基銨碘鹽等的四級銨鹽等。又至於形成氧化還原系之化合物，可例示出醌，氫醌碘，碘化鉀，溴，及溴化鉀等。又至於固體電解質材料，可例示出氧化鉻系固體電解質，給系固體電解本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） --：---：---•衣II 峰 _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 卜|訂* 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9- 558842 A7 B7 五、發明説明（7) 質，凝膠電解質等之外，可例示出於聚環氧乙烷或聚乙烧等的高分子側鏈上具有硕醯亞胺鹽或烷基咪銼鹽，四氰基 (請先閱讀t面之注意事項再填寫本頁) 醌基二甲烷鹽，二氰基醌二亞胺鹽等的鹽之固體電解質等〇經濟部智慧財產局員工消費合作社印製又至於本發明所用的固著劑，於該等界，可採周通常常用者。具體而言可適宜使用羥丙基纖維素等纖維素系接著劑，醇酸系接著劑，丙烯酸酯，聚丙烯酸，聚醯胺，聚苯乙烯，合成橡膠，聚乙二醇，聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙烯醇脲樹脂，三聚氰胺樹脂，酚樹脂，間苯二酚樹脂，呋喃樹脂，環氧樹脂，不飽和聚酯樹脂，陰離子界面活性劑，陽離子界面活性劑，非離子性界面活性劑，及兩性界面活性劑選出之一種或二種以上的化合物。黏著劑係提高半導體粒子懸浮液（膠體液）之黏度，以乾燥後的半導體層之均質化連續化及緻密化成爲可能者。此等黏著劑之使用濃度亦係依其種類而定，惟通常對半導體粒子全部重量爲 1至99重量％，較宜爲20至40重量％之範圍。前述黏著劑之內，以聚乙二醇爲尤宜，通常可使用分子量 1〇0至1〇0，〇00者，宜爲分子量500至 50，000，較宜爲分子量1〇，〇〇〇至 30, 000者較合適使用。其次，採用前述的材料，參閱第1圖具體的說明製造本發明之太陽電池的方法，首先，於適當的基板1 , 1 / 上，藉由噴佈裂解法，濺鍍法，真空蒸鍍法，化學蒸鍍法 (C V D法）等的公知方法亦以配置透明導電膜層2。如本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -10- 558842 A7 B7 五、發明説明（8 ) 第1圖之透明導電膜層切除部位a所示般，以機械或化學的部分切除/去除已形成的透明導電膜層2，使於基板1 ，1 >上形成經予絕緣劃分成多數劃分的透明導電膜層2 。經予絕緣區分成多數的劃分之相鄰的透明導電膜層2相互間，係於相互呈電氣絕緣的狀態。又於基板1，1 >上配置經予劃分成多數劃分的透明導電膜層2之際於絕緣分劃成應予形成於基板1，1 >上的所期待的多數劃分之部分上使不形成透明導電膜層2，事先將模框附著配置於基板1 ’ 1 >上，或經掩膜處理後，藉由前述方法形成透明導電膜層2，於基板1，1 —上可較容易且低成本的配置經予絕緣劃分成多數劃分的透明導電膜層2。接著，於經予絕緣劃分於前述多數劃分上的透明導電膜層2上，如第 1圖所示般，利用下示的技2 3形成半導體層2，電極層 4 〇亦即，至於形成電極層4之方法，係於透明導電膜層 2上之指定的位置上，塗布含有金屬鹽或有機金屬化合物之溶液，乾燥，燒成等的加熱處理或活性化光線等的電磁波予以照射，又可採用噴布裂解法，濺鍍法，真空蒸鍍法，化學蒸鍍法（C V D法）等的公知方法。電極層4之厚度通常在1 β m以下，宜爲1 〇〇 n m以下，較宜爲1 〇 n m以下，更宜爲1〇〜〇 · lnm之範圍。且，電極層 4係於本發明並不必須的，但以在提高導電性，反射性，耐腐蝕性，電子之移動性的B的形成則較佳。至於形成半導體層3之方法，例如首先將含有半導體本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） --:---:---^^衣-- . m (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 卜丨訂- 經濟部智慧財產局S工消費合作社印製 -11 - 558842 A7 B7 五、發明説明（9 ) 粒子之懸浮液，以濕膜厚度0 · 1至1 , 0 0 0 // m，宜爲1至500#m,較宜爲1至300//ΓΠ，更宜爲1至 1 0 0 般塗布於已賦與透明導電膜層2之基板1， 1 /上。於塗布之際，可適當採用浸沾法，旋塗法，噴塗法，轅塗法，網印法，平板印刷，gravure印刷，刮塗，棒塗及C V D法等習用公知的方法。其後乾燥塗布層，依常法進行燒成（薄膜多孔化），冷卻至室溫而得半導體層3 。如此而得的半導體層3之厚度，通常0.01至 1 0 0 0 β m之範圍。其次，於半導體層3上，視必要時以提高光能轉換效率之目的，可使光增感色素摻雜。至於使光增感色素摻雜的方法，可適宜採用前述塗布方法。此際光增感色素，係以事先已溶解於適當溶劑內的狀態，或以過飽和的狀態使用。至於溶劑，若爲溶解光增感色素之溶劑時即可，並未予特別限定，例如可採用甲醇，乙醇， 2 —甲氧基乙醇，2 —乙氧基乙醇，1—丙醇，2 —丙醇經濟部智慧財產局員工消費合作社印製，異丙醇，2，2，2 -三氟乙醇，1 一丁醇，2 — 丁醇，異丁基醇，異戊基醇及苄基醇等醇類，2 -甲氧基乙醇，2 -乙氧基乙醇，環己醇，丙酮，乙腈，苯甲醚，吡啶，酚，苯，硝基苯，氯苯，甲苯，萘，甲醯胺，N -甲基甲醯胺，N, N —二甲基甲醯胺，六甲基磷醯胺，二甲基亞硕，環丁硕，甲酚，醚，二乙基醚，二苯基醚，1,2 一二甲氧基乙院，氯仿，二氯甲院，1，2 —二氯乙院， 1, 4 一二噚烷，N —甲基吡咯烷酮，四氫呋喃，己烷，環己烷，四氯化碳，甲酸，乙酸，醋酐，三氯醋酸，三氟本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 558842 A7 B7 五、發明説明（10) 醋酸，醋酸乙酯，醋酸丁酯，碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，甲醯胺，腈，硝基化合物，胺及硫化合物等有機化合物， (請先閱讀t面之注意事項再填寫本頁) 再者由乙二醇及丙二醇等二醇類等選出的一種或二種以上的溶劑，或此等的混合溶液。此等溶劑及混合溶液係使用前脫水處理而採用較佳。光增感色素，對每1 c m 2半導體層之比表面積藉由塗布等形成1 0 // g以上，宜爲5 0 以上，較宜爲7 0// g以上，光增感色素之使用量雖無上限，惟由經濟性之觀點係應予考慮的。又視必要時，以降低半導體層3中的半導體粒子相互間之接點接觸部分之內部阻力的目的，例如半導體層3由T i〇2粒子所構成的情形，將T i C 1 4滴入冷水或溫水中使成T i ◦ Η後，於其中浸漬半導體層3亦可進行縮成瓶頸處理。此縮成瓶頸處理，係因應使用的半導體粒子之種類可予適當實施。其次將如此而得的半導體層3予以不導體化。此處理係在電解質5爲電解液之情形，電解液係透過半導體層3並防止與使形成於基板1， 1 /上的透明導電膜層2直接接觸經濟部智慧財產局0貝工消費合作社印製而用的處理，限於可達成此目的，其處理法係未予特別限定，通常藉由滴下，噴霧，摻雜，吸附或塗布不導體化劑予以進行。至於不導體化劑，例如可例示出4 -四丁基吡啶等的吡啶化合物，具有羧基或具有鍵結於鈦原子之官能基的色素。如第1圖所示，位於一側之基板1上的半導體層3及位於另一側之基板1 >上的透明導電膜層2或電極層4之間隔，通常係予設定成約1 0至1 0 0 0 # m，宜爲約本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13- 558842 A7 B7 五、發明説明（11) (請~先閲讀t面之注意事項再填寫本頁) 50至500//m之範圍。於第1圖，半導體層3及電極層4雖係成爲3組（3組之太陽電池元件），惟於本發明，若爲2組以上時亦可爲任何組。藉由增減成對之半導體層3及電極層4之組數，欲予適宜設定本發明之太陽電池之電壓，電流一事係有可能的。又，以提高光能轉換效率，電動勢之目的，亦可將前述的各個太陽電池元件製成已並聯至串聯連接於不同的波長領域上具有吸收波峰之多數的光增感色素之任一者予於摻雜的半導體層之多數漫長劃分元件之太陽電池元件。將已形成亦具有如此而得的電極層4之透明導電膜層 2及半導體層3的基板二片，如第1圖所示般，每隔固定間隔配置至使半導體層3及具有電極層4之透明導電膜層 2呈相互對向，藉由間隔件7 , 7 /封裝基板1，1 /之經濟部智慧財產局員工消費合作社印製兩端，使形成供保持電解層5而用的間隔（空間）。間隔件7，7 /係非導電性材料，若爲可保持適度的強度及電解層之材料時，則不論何者均可。較合適的，以提高太陽電池之光能轉換效率的目的，宜爲由透明性材料而成的間隔件7，7 >。其次，於基板1或基板1 /之適當位置上穿過貫通孔（於第1圖未予圖示），藉由常法於前述間隙內，利用常法可採用電解液或固體電解質作爲電解質5。例如於本例，於採用電解液作爲電解層5之情形，形成間隔件7後，或形成間隔件7 /之前，爲形成間隔件7 >，由開□部注入電解液一事亦係任意的。此際，將供形成間隔件7 >而用的開口部浸漬於電解液利用毛細管現象使電本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） -14 - 558842 A7 B7 五、發明説明（12) 解液滲透注入間隙內，接著欲藉由間隔件7 /封閉開口部亦係可能的。又部分的切除間隔件7，7 /並使間隔件7 ，7 >開口，將其任一開口部浸漬於電解液內，由另一開口部強制的吸引以塡滿電解層5後，欲封閉前述開口部亦係可能的。此方法係在塡充於電解層5內的物質之黏性較高時係有效的。又第1圖所示的絕緣性隔壁6，6 a並非必需的，惟於設置絕緣性隔壁6，6 a時，由對向的一對透明導電膜層2及半導體層3而成的間隙係予構成，由而限制電解層中之不佳的電荷移動，可較提高太陽電池之發電效率。又以提高或使第1圖所示的本發明之太陽電池的光能轉換效率或電動勢安定化之目的，將第1圖之太陽電池的 3個太陽電池元件各個，如第2圖所示，分成於藍色波長領域，綠色波長領域或紅色波長領域上具有主要的吸收波峰之光增感色素經予摻雜的三種半導體層（3 a , 3b, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 c )之三個波長分割元件，如第2圖所示並聯連接此等三個波長分割元件，整體上亦可作成由合計9個之波長分割元件所構成的太陽電池。此第2圖之太陽電池係以第1 圖之太陽電池的製造方法爲準予以製造。於第2圖之太陽電池，藉由並聯連接一組三個波長分割元件，可消除由流動各波長分割元件之電流的分散性_引起的動作不穩定性之問題的技巧乃被提出著，於第2圖之太陽電池，至於電解層5，可採用電解液，固體電解質材料之任一者。又前述波長分割元件各個的最大電動勢（開放電壓V 〇 c )，通本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15- 558842 A7 _B7 五、發明説明（13) (請先閲讀t-面之注意事項再填寫本頁) 常以設在約±0 · IV之範圍內爲宜。於第2圖之波長分割元件，視必要時，僅採用使於藍色波長領域，綠色波長領域或紅色波長領域上有主要的吸收波峰之光增感色素摻雜的三種半導體層（3a，3b，3c)之任一者或2種之半導體層，以任意的順序組合於前述藍色波長領域，綠色波長領域或紅色波長領域，以外的波長領域上具有主要吸收波峰之其他的光增感色素已摻雜一種以上的半導體層並予使用亦係任意的。又，以使第1圖所示的本發明之太陽電池之光能轉換效率或電動勢較穩定化並予提高的目的，如第3圖所示，將於藍色波長領域，綠色波長領域或紅色波長領域上具有吸收波峰之光增感色素摻混的三種半導體層（3 a，3 b ，3 c )之三個波長分割元件（1組）予以串聯連接，可作成由多數個波長分割元件所構成的太陽電池。第3圖所示的太陽電池亦以第1圖之太陽電池之製造方法爲準可予製造。具體而言，於第1圖之太陽電池之製造方法，採用固體電解質材料作爲電解層，於基板1， 1 >上以第3圖經濟部智慧財產局員工消費合作社印製所示的順序配置透明導電膜層2，半導體層3 a，3b， 3 c，電極層4及電解層5，藉由以間隔件7，7 /封閉經予形成於基板1， 1 >間的空間可予製造。第3圖之太陽電池係以三系列串聯連接三種波長分割元件，同時以此等三種波長分割元件爲1組，串聯連接多數的組合，整體上係由9組而成的太陽電池。於第3圖之太陽電池，電解層5係亦可採用電解液予以構成，惟於以固體電解質材料本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16- 558842 A7 B7 五、發明説明（15) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製及電力爲必需的各種裝置之成本。可適用本發明之太陽電池時之裝置，器具，物品之具體例，例如可應用於屋簷瓦片，玻璃窗，百某窗，庭園用照明，及外壁等的多種建材，及需電力之電子計算器，文具，時鐘，含行動電話之電話機，傳真，影印機，收音機，C D放音機，M D放音機，DVD放映機，電視機，音響機，個人電腦周邊機器，錄影帶放映機，音響機器，遊戲機器，電子體溫計，電子萬步計，電子體重計，手電筒，洗衣機，電子微波器，吸塵機，加濕器，煮飯器，電子架，電氣架台，空調，換氣裝置類及室內外照明裝置等的電氣製品類，行動電話，通訊機器，樂器，精密機器，機械，街燈，玩具類，再者廣告塔，儀表，揭示板，道路標幟，引導燈，浮標及燈塔等的藏不，標咸類，木匠，水泥匠用品，電動車椅子，自行車，重機械，船舶，飛行器，人造衛星，太空船或太空站等的電動機器，機械類及動力機器，機械類，加上含有太陽能發電機之發電機器類，電力供給裝置類及太陽熱利用系統等極度泛領域。再者，本發明之太陽電池係與電氣雙層冷凝管，鉛蓄電池，鎳-鎘蓄電池，鎳氫蓄電池，鋰離子蓄電池，鋰蓄電池，氧化銀，鋅蓄電池，鎳鋅蓄電池，聚合物蓄電池及超導飛輪蓄電池等汎用的蓄電手段，交流 /直流轉換手段，電壓控制手段及電流控制手段等適宜組合，連續的或間斷的有效的供給已發電的電力至需電力之前述裝置，機器，機材，機械等。又爲提高本發明之太陽電池的太陽光之利用效率，亦可適宜設置可追隨日中的太本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18- 558842 Α7 ______ Β7 五、發明説明（16) 胃β動作的手段，本發明之太陽電池係太陽光之外亦可活用室內/室外照明等人工光。 Μ下舉實驗例及實施例，詳細說明本發明之太陽電池〇實驗例太陽電池方令用作基板之玻璃板上採用使透明導電膜層經予形成的基板1 ( 「T C ◦」（旭玻璃（股）製造，氟摻雜的 S η 0 2，厚度1 . 1 m m，曇霧値率1 〇 % )，採用小型鑿孔機削除於第5圖之A的基板1之a部分二氧化錫膜層，於中性淸漆劑，醇性中性淸潔劑，純之2 -丙醇中超音 &淸洗1分鐘。其次以可剝離的黏膠帶遮掩用作電極層之鉑«I鍍面以外，藉由濺鍍法於基板1上部分的成膜至鉑成 5 n m厚（於第5圖之A的A ( b )，A ( c ))。其後，剝離黏膠帶，對銳礦型T i〇2漿（粒徑2 4 // m : 1 2 "m = 4 : 1 )，將已添加金紅石型T i〇2 (平均粒徑 1 0 0 Am) 5w/w%及聚乙二醇2 〇w/w%之組成物，用刮刀法成膜於基板1上，在4 5 0 °C燒結3 0分鐘，使形成膜係約1 〇 # m之半導體層（於第5圖A之A ( d ))。將所得的燒結基板冷卻至8 0 t後，浸漬於含有光增感色素（商品名「N K - 2 0 7 1」，（股）林原生物化學硏究所製造））3 . Ο X 1 0 - 4 Μ的蒸餾乙醇溶液內1 2小時，使光增感色素擔持於半導體層上。其後，採用乾燥乙醇沖洗基板1上的過量光增增感色素，使在氮氣本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） --：---.----^衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -19- 558842 A7 B7 五、發明説明（17) 氣流中乾燥，浸漬處理於4 -第三丁基吡啶中1 5分鐘，製備已形成第5圖所示的半導體層（a (d))，電極層 (A (b)，A (c))的基板A。與前述第5圖A同法，製備已形成第5圖B之半導體層b (d)，B (e), 電極層B ( .c )之基板B，於基板A，B之間挾持爲穩定的保持基板A，B而用的間隔件7之「η i m i 1 a η」（厚度 Ο · Ο 5 # m，杜邦公司製造的聚酯薄膜）至使此等基板 A， B各自相互的對白，該等基板上之半導體層及電極層亦即A(d)及B(c), A(d)及B(d)， A(c )及B ( e )各自相互對向，以w夾暫時固定此等基板A ，B，在1 3 0 C加熱1 〇分鐘，使「Himilan」溶著於基板A，B上，使形成用作電解層之間隙。其後，於經予形成的間隙上由事先已穿設於基板A上的電解液注入孔（於第5圖A之fl， f 2 , f 3 , f4)注入電解液（含有 I23〇mM及 Li I3〇〇mM之 CH3CN/3 —甲基一 2 -鳄ti坐啉酮（=1 : 1 (體積比））溶液，以聚四氟乙烯製膠帶封閉電解液注入孔，而得來自基板之光可入射的本發明之太陽電池。且如第1圖所示，於設有絕緣性隔壁6，6 a (第5圖之斜線部）的情形，於間隔件7事先部分的設置多數的開口部，以取代設置第5圖所示的電解液注入孔（f 1〜f 4 )，浸漬該任一開口部於電解液中，由其他開口部強制的吸取，於電解層內可將電解液注入經予形成於基板A，B間之間隙（電解層）。接著，將1 5 0 W氙燈（牛尾電機股份有限公司製造本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公董） —：---,----0於— - > (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、ν" 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -20- 558842 A7 B7 五、發明説明（18) (請先閲讀t·面之注意事項再填寫本頁) )集光或約略3 0 m m 0，相當於採用Shot KG-57濾光片而得的 Air MAss (AM) 1 · 5 (100 m W/cm2)之人工太陽光照射於以本實施例製作的太陽電池內，各該太陽電池係以約2 · 1 V，8 0至1 0 0 m A之電氣輸出穩定的動作。實施例太陽電池依下述步驟製造第6圖所示的本發明之太陽電池。亦即，至於構成半導體層之半導體粒子，以膠體狀的懸浮於含有平均粒徑1 5 nm之銳鈦礦型二氧化鈦2 〇w/w% 之鹽酸水溶液（ρ Η 1 )，於此懸浮液內對半導體粒子加入事先已溶解於鹽酸水溶液（Ρ Η 1 )內的黏著劑之聚乙二醇（分子量2 0 , 0 0 0 )至成1 0 w/w %予以懸浮。將所得的懸浮液，利用網版印刷於透明導電膜層經予形成的基板1 ( 「A S Α Η 1 — T C〇」，（旭玻璃（股）製造，氟摻雜的Sn〇2，厚度1 · lmm, 率1 0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 % )之部上。風乾後，採用真空燒成爐（Denken公司製造「KDF — 75」），在常壓下，以升溫速度20 · 5 t /分鐘由室溫升溫至4 5 0 t爲止後，再者於4 5 0 °C 燒成3 0分鐘，自然置放至爐內溫度成室溫爲止並使成形膜厚約5 n m之半導體層（之部分）。其次，至於光增感色素，過量的添加釕（11) (4，4/ —二羧基一 2 ，2 / —聯吡啶基）2 ( S C N ) 2至試藥特級甲醇內並使成過飽和溶液，採用此過飽和溶液，藉由浸沾法，使光增本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X 297公釐） -21 - 558842 A7 B7 五、發明説明（19) 感色素擔持於已形成於前已燒成過的基板上之半導體層上。風乾去除殘存的甲醇後，於半導體層上滴下4 -四丁基吡啶，使半導體層表面呈不導體化，而得已配置多數的半導體層及未形成半導體層之多數的透明導電膜層（□之部分）的基板。且以賦與導電性，反射性及耐腐蝕性爲目的，於第6圖中，不形成半導體層的透明導電膜層上欲層合配置鉑，金，銀或透明傳導性塑膠等的適宜電極層亦可適宜實施。接著，以已採用鋅粉末之化學性蝕刻法去除爲部分使透明導電膜層絕緣而用的透明導電膜層切除部位a 1 〜a 1 4及b 1〜b 1 8，於與橫方向相鄰的□及□之間及及之間，再者，於縱方向上以□之順序相鄰配置的□及之間絕緣。且，第6圖中可亦不可設置透明導電膜層切除部位b 1〜b 1 4。將已形成如此而得的透明導電膜層，半導體層之基板二片予以配置至該等基板上之半導體層（)及透明導電膜層（□)相互對向，挾持用作間隔件7之「Himilan「於二片基板之間並以η夾暫時固定此等，在1 3 0 °C加熱 1 0分鐘，使「Hinulan」熔著於此等基板上。其後，由已穿設於基板上之適當位置上的多數電解液注入孔（未予圖示）注入電解液（含有l23〇mN及Li I 3 0 0 m Μ 之CH3CN/3 -甲基—2 —腭唑啉酮（=1 ·· 1 (體積比））溶液，以密封劑封閉此等電解液注入孔，而得來自基板之光可入射的本發明之太陽電池。本實施例之太陽電池之電動勢，係藉由適當增減形成本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐）： .----— (請先閱讀f-面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -22- 558842 A7 B7 五、發明説明（20) 於基板上之半導體層（)及透明導電膜層（□)之數量，可使容易增滅。又，本發明之太陽電池係動作性，穩定性良好的太陽電池，與習用的太陽電池相比，具有可工業規模的低成本且容易製造之優點。產業上之可利用性如上述般，本發明之太陽電池，與習用的太陽電池相比可以工業規模合適加工顯著的優越之低成本容易的製造的太陽電池。又本發明之太陽電池，由於光能轉換效率，耐久性，動作安定性亦優越，故可價廉的提供以如此的太陽電池設作電力發生裝置而成的裝置，需要電力之高品質的各種裝置。如此本發明對業界之影響可謂極大。 (請f閲讀t-面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -23-

Claims

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申請專利範圍 1 第901 32352號專利申請案中文申請專利範圍修正p 民i 修正 1 . 一種太陽電池，係於一對基板上各自配置經予絕緣區分於至少二個分劃區之透明導電膜層分劃區，於位於相同基板上的至少一分劃區之透明導電膜層分劃區上係部分地層合配置半導體層，配置於一基板上之相同的透明導電膜層分劃區上之透明導電膜層及半導體層，與位於配置於另一基板上之透明導電膜層分劃區之半導體層，以及位於配置於此另一半導體層的基板上之與該透明導電膜層分劃區不同的其他透明導電膜層分劃區上之透明導電膜層，係各自對向地配置而成。 2 ·如申請專利範圍第1項之太陽電池，其中基板係透明基板。 3 ·如申請專利範圍第丨項或第2項之太陽電池，其中光可由基板之兩面入射。 4 ·如申請專利範圍第1項或第2項之太陽電池，其中係於與半導體層對抗的透明導電膜層上層合電極層。 5 ·如申請專利範圍第4項之太陽電池，其中電極層係由碳’石墨’碳奈米管，鉑，金，銀，駄，釩，鉻，銷，鈮，鉬’鈀，鉅，鎢及該等的合金，導電性塑膠選出的一種或二種以上之材料而成的電極層。 6 ·如申請專利範圍第1項或第2項之太陽電池，其中半導體層係含有光增感色素及/或黏著劑而成。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 οχ297公羡） --_------------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂I ί Ρ. 558842 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 7 ·如申請專利範圍第1項或第2項之太陽電池，其中於經予形成於對向配置的一對基板之間的間隔係未予隔開。 8 .如申請專利範圍_第1項或第2項之太陽電池，其中於經予形成於對向配置的一對基板之間的間隔，係藉由經予隔開於對向且成對之透明導電膜層及半導體層之每一層，構成1個以上的太陽電池元件。 9 .如申請專利範圍第8項之太陽電池，其中二個以上的太陽電池元件係予串聯或並聯連接。 1 〇 ·如申請專利範圍第9項之太陽電池，其中太陽電池元件係由二個以上的經予串聯或並聯連接的波長分割元件所構成。 1 1 ·如申請專利範圍第1項或第2項之太陽電池，其中，電解層係由含有電解液及/或固體電解質材料而成· 〇 1 2 ·如申請專利範圍第1項或第2項之太陽電池，其係於透明導電膜層上直線性的配置已部分層合配置半導體層於透明導電膜層上而成。 1 3 ·如申請專利範圍第1項或第2項之太陽電池，其係再設有蓄電裝置及/或直流/交流轉換裝置。 1 4 .如申請專利範圍第1項或第2項之太陽電池，其係再設有追隨白日中的太陽移動的裝置。 1 5 .如申請專利範圍第1項或第2項之太陽電池，其係用於電力供給裝置中作爲電力產生裝置。本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公釐) (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

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