TWI229457B - Dye sensitization electrooptic converter and fabrication method thereof - Google Patents

Description

1229457 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 〔產業上之利用區域〕 本發明係關於一種色素增感型光電轉換裝置及其製造 方法；特別是適合適用在色素增感型太陽電池。 【先前技術】

向來’作爲取代石化燃料之能量源係開發利用太陽能 之各種太陽電池。直到目前爲止之最被廣泛使用之太陽電 池係使用矽’許多販賣於市面上。這些係大致劃分成爲： 使用單結晶或多結晶之矽之結晶矽系太陽電池和非結晶質 (非結晶）矽系太陽電池。 向來’在太陽電池，大多使用單結晶或多結晶之矽、 也就是結晶i夕。 k

但疋，在該結晶砂系太陽電池，表示將光（太陽）能 轉換成爲電能之性能之光電轉換效率係比較高於非結晶矽 系太陽電池，在結晶成長，需要許多之能量和時間，因此 ’生產效率變低，不利於成本方面。 此外，非結晶矽系太陽電池係比起結晶矽系太陽電池 ，還具有：光吸收性變高、基板之選擇範圍變得寬廣、大 面積化變得容易等之㈣，但是，光電轉換效率係更加低 於結晶矽系太陽電池。此外，非結晶矽系太陽電池係生產 效率高於結晶矽系太陽電池，但是，在製造上，需要真空 製程’能量負擔還是很大。 -5- (2) 1229457 此外，這些太陽電池係使用鎵、砷、矽烷氣體等之高 毒性材料，因此，即使是在環境污染方面，也有問題存在 〇 另一方面，作爲解決前述問題之方法係也長期地檢討 使用有機材料之太陽電池’但是，大多是光電轉換效率降 低至1 %左右，以致於無法達到實用化。 在其中，在 Nature (自然）Vol.3 5 3 ( 3 5 3 集）， ρ·73 7,1 99 1所發表之色素增感型太陽電池係顯示能夠實現 直到目前爲止之所謂1 〇 %之高光電轉換效率，並且，認 爲能夠便宜地進行製造，因此，受到注目。該色素增感型 太陽電池係使得在增感色素使用釕錯合物而進行分光增感 之多孔質二氧化鈦（氧化鈦、Ti〇2)膜來成爲光電極（也 稱爲半導體電極）的濕式太陽電池、也就是電化學光電池 〇 此外，在近年來，特殊之奈米尺寸之管狀二氧化鈦係 藉由春日等人而進行開發（日本特開平10 — 152323號公 報、日本特開2002 - 24 1 1 29號公報）。此外，還知道： 碳奈米管所代表之奈米尺寸之空孔內係具有特殊之位差場 ，具有強吸附能（Journal of the Society of Inorganic

Materials (無機材料學會雜誌），：Tapn (日本）8，4 1 8 -427 ( 2100) ) 〇 但是，使用在前述習知之色素增感型太陽電池之增感 色素係吸附及使用在多孔質二氧化鈦，因此，必須具有羧 酸等之酸性取代基，限制能夠使用這個之增感色素之種類 冬 (3) 1229457 。在此，爲了使得增感色素載持於多孔質二氧化鈦而需要 酸性取代基之理由，係多孔質二氧化鈦表面之吸附能弱化 於吸附增感色素，因此，必須在增感色素，賦予靜電相互 作用。 此外，將酸性取代基來導入至增感色素，因此，增感 色素之製造成本變高，進而不得不使得色素增感型太陽電 池之製造成本變高。 此外，在將酸性取代基來導入至增感色素時，容易引 起透過該酸性取代基之增感色素間之締合而發生光激發電 子之分子間消光現象，這個係造成激發電子對於半導體層 之植入效率之降低，無法充分地得到藉由增感色素之導入 所造成之光電轉換效率之提升效果。 像這樣，在習知之色素增感型太陽電池，增感色素係 具有酸性取代基，因此’不僅是限制能夠使用之增感色素 之種類，並且，由於增感色素之製造變得煩雜而使得製造 成本變高，也限制光電轉換效率之提升，結果，會有所謂 實用化變得困難之課題產生。 因此’本發明所企圖解決之課題係提供一種能夠使用 任意之增感色素、製造成本便宜並且光電轉換效率高之色 素增感型光電轉換裝置及其製造方法。 【發明內容】 本發明人們係全心地進行應該解決先前技術所具有之 前述課題之檢討，結果，發現到：爲了能夠使用不具有酸 -7 - (4) 1229457 性取代基來作爲增感色素，因此，在半導體層使用二氧化 鈦奈米管係最爲有效，以致於導引出本發明。 也就是說，爲了解決前述課題，因此，本發明係一種 色素增感型光電轉換裝置，其特徵爲：具有：包含二氧化 鈦奈米管之半導體層；以及，載持於該二氧化鈦奈米管之 增感色素。 此外，本發明係一種色素增感型光電轉換裝置之製造 方法，其特徵爲：使用包含二氧化鈦奈米管之半導體層， 而在該二氧化鈦奈米管，載持增感色素。 在本發明，作爲載持於二氧化鈦奈米管之增感色素係 可以顯示增感作用而並無特別限制，不論有無酸性取代基 。具體地說，作爲增感色素之種類係列舉例如若丹明B、 玫瑰紅、曙紅、紅黴素等之咕噸系色素、喹啉藍、隱菁等 之花青苷系色素、酚藏花紅、覆蓋藍、二甲基噻吩、亞甲 藍等之鹽基性染料、葉綠酸、鋅仆啉、鎂仆啉等之仆啉系 化合物、其他之偶氮基色素、酞青化合物、香豆素系化合 物、Ru聯二吡啶錯合物、蒽醌系色素、多環醌系色素等 。即使是在其中，特別最好是釕（Ru )聯二吡啶錯合物係 量子回收率高，但是，並非限定於此，可以單獨使用或者 是混合2種以上。此外，可以使用在這些增感色素來附加 酸性基者。 增感色素對於二氧化鈦奈米管之載持方法係並無特別 限制，一般係例如將前述增感色素溶解在醇類、腈類、硝 基甲烷、鹵化烴、醚類、二甲基亞碼、醯胺類、N —甲基 -8- (5) 1229457 吡咯烷酮、1，3 -二甲基咪唑烷基、3 -甲基噁唑烷 類、碳酸酯類、酮類、烴、水等之溶媒’在這個來浸 氧化鈦奈米管，或者是將色素溶液塗敷在包含二氧化 米管之半導體層之方法。此外，在增感色素分子對於 化鈦奈米管而大幅度地過剩載持之狀態下，藉由光能 發之電子並無注入至二氧化鈦奈米管，成爲用以還原 質之能量損失之原因。因此，增感色素分子係對於二 鈦奈米管，使得單分子吸附成爲理想之狀態，能夠配 要而改變載持之溫度或壓力。由於減低增感色素間之 之目的，因此，可以添加脫氧膽酸等之羧酸類。此外 可以倂用紫外線吸收劑。 由於促進所過剩載持之增感色素除去之目的，因 可以對於載持增感色素之二氧化鈦奈米管，來使用胺 處理表面。作爲胺類之例子係列舉吡啶、4 -第三-吡啶、聚乙烯基吡啶等；這些係可以在液體之狀態下 接地使用，或者是也可以溶解在有機溶媒而進行使用 二氧化鈦奈米管之直徑係只要能夠載持增感色素 無特別限制，但是，典型係5 n m以上、8 0 n m以下。 化鈦奈米管之結晶型係適合爲銳鈦礦型。 在色素增感型光電轉換裝置，一般係在相互呈對 1對電極間，設置將載持增感色素之二氧化鈦奈米管 包含之半導體層和電解質層。更加具體地說，在透明 性基板和成爲該透明導電性基板對極之導電性基板間 置半導體層和電解質層，藉由光電轉換而在透明導電 、酯 漬二 鈦奈 二氧 所激 電解 氧化 合需 締合 ，也 此， 類而 丁基 ，直 〇 而並 二氧 向之 予以 導電 ，設 性基 (6) 1229457 板和導電性基板間，產生電能。 透明導電性基板係可以在導電性或非導電性之透明支 持基板上，形成透明導電膜，也可以整體是導電性透明基 板。該透明支持基板之材質係並無特別限制，如果是透明 的話，則可以使用各種基材。該透明支持基板係最好是對 於由光電轉換裝置外部所侵入之水分或氣體而具有良好之 遮斷性、耐溶劑性、耐候性等，具體地說，列舉石英、玻 璃等之透明無機基板、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚乙烯萘二 甲酸酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚亞苯 基硫化物、聚氟化亞乙烯基、四乙醯基纖維素、溴化苯氧 基、聚醯胺類、聚醯亞胺類、聚苯乙烯類、聚烯丙基類、 聚颯類、聚烯烴類等之透明塑膠基板，但是，並非限定於 這些。在作爲該透明支持基板而考慮加工性、輕量性等之 時，最好是使用透明塑膠基板。此外，該透明支持基板之 厚度係並無特別限制，可以藉由光透過率、光電轉換裝置 內部和外部間之遮斷性等而自由地進行選擇。 透明導電性基板之表面電阻係越低越好。具體地說， 透明導電性基板之表面電阻係最好是5 00 Ω / □以下、更 加理想是1 〇〇〇 Ω / □以下。在透明支持基板上而形成透 明導電膜之狀態下，作爲該材料係能夠使用習知者，具體 地說，列舉銦一錫複合氧化物（ITO )、摻雜氟之ITO ( FTO) 、Sn02等，但是，並非限定於這些，也可以組合這 些2種以上而使用。此外，由於減低透明導電性基板之表 面電阻而提高集電效率之目的，因此，也可以在透明導電 -10- (7) 1229457 性基板上，來對於高導電性之金屬配線，進行圖 色素增感型光電轉換裝置係在典型上，構成 增感型太陽電池。 如果藉由正如前面敘述所構成之本發明的言舌 使用包含二氧化鈦奈米管之半導體層，因此，在 溶媒來溶解增感色素而接觸到該半導體層之狀態 感色素係由於毛細管現象而迅速地侵入至二氧化 之內部。然後，在除去溶媒時，於二氧化鈦奈米 留增感色素，可以藉由管內部特有之位差場而使 素，穩定地滯留在二氧化鈦奈米管內。因此，並 增感色素，來導入特殊之酸性取代基。 此外，在二氧化鈦奈米管之比表面積成爲 時，比起一般在色素增感型太陽電池所使用之多 化鈦之銳鈦礦結晶之比表面積（50m2 / g )，還 地變大，因此，所吸附之增感色素量係也可以增 大幅度地提高光電轉換效率。 此外，並無需要在增感色素，來導入酸性取 此，能夠抑制增感色素間之締合，可以抑制光激 分子間消光現象而效率良好地植入激發電子至二 米管，因此，也能夠提高光電轉換效率。 此外，並無需要在增感色素，來導入酸性取 此，不僅是能夠使得增感色素之製造製程變得簡 度地降低其製造成本，並且，還藉由消除酸性取 之限制而使得未知之新的增感色素之導入，也變 案化。 成爲色素 ，貝(J爲了 乙醇等之 下，該增 鈦奈米管 管內，殘 得增感色 無需要在 270m2/ g 孔質二氧 更加顯著 大，能夠 代基，因 發電子之 氧化鈦奈 代基，因 單而大幅 代基導入 得容易， -11 - (8) 1229457 大幅度地拓寬增感色素之選擇幅寬。 【實施方式】 以下，就本發明之某一實施形態，參照圖式，同時， 進行說明。 在藉由該某一實施形態所造成之色素增感型光電轉換 裝置，使用由載持增感色素之二氧化鈦奈米管所構成之半 導體層。該二氧化鈦奈米管之直徑係大約5〜80nm，長度 係通常50〜150n m。該二氧化鈦奈米管之壁厚係通常2〜 1 Onm。此外，該二氧化鈦奈米管之結晶型係銳鈦礦型。 二氧化鈦奈米管係能夠藉由以例如習知之方法（日本 特開平10 — 152323號公報、日本特開2002— 241129號公 報）作爲參考，對於二氧化鈦粉末來進行鹼處理而得到。 鹼處理係通常在氫氧化鈉濃度13〜65 wt%、溫度18 〜1 8 0 °C之條件下，浸漬1〜5 0小時之二氧化鈦粉末而進 行。在此，在氫氧化鈉濃度未滿1 3 wt %，於管形成上， 花費過多時間，在超過65 wt%時，不容易產生管狀者。 此外，在更加低於1 8 °C之溫度，生成用反應時間係變長 ，在超過1 60 °C時，不容易產生管狀者。該鹼處理係最好 是在氫氧化鈉濃度1 8〜5 5 wt %、溫度5 0〜1 2 0 °C之條件、 更加理想是在氫氧化鈉濃度30〜50wt%、溫度50〜120 t 之條件下，進行2〜2 0小時。 此外，由二氧化鈦奈米管所構成之半導體層係可以藉 著例如以習知之方法（荒川裕則「色素增感太陽電池之最 -12- (9) 1229457 新技術」（CMC ) ρ·45〜47 ( 200 1 ))作爲參考，將分散 於乙醇溶液之二氧化鈦奈米管，混合於成爲黏結劑之聚乙 烯氧化物（PEO )，在藉由游星式球磨機而進行均勻化後 ，將該混合物，以網版印刷在例如摻雜氟之導電性玻璃基 板（薄片電阻30Ω / □)，於45 0 1：，進行燒結，而進行 製作。 爲了使得任意之增感色素，來載持於由二氧化鈦奈米 管所構成之半導體層，因此，例如在將增感色素，溶解在 二甲基甲醯胺等之適當溶媒中，在該溶液中，浸漬由二氧 化鈦奈米管所構成之半導體層，在該半導體層之二氧化鈦 管內充分地含浸色素而放置至充分地進行吸附爲止後，在 取出這個而配合需要來進行洗淨後，施加乾燥。 載持於由二氧化鈦奈米管所構成之半導體層之增感色 素係可以是1種，也可以是複數種。 在藉由該某一實施形態所造成之色素增感型光電轉換 裝置，在透明導電性基板和成爲該透明導電性基板對極之 導電性基板間，設置由前述二氧化鈦奈米管所構成之半導 體層和電解質層。接著，在光透過透明導電性基板而進行 入射時，可以藉由光電轉換而在前述透明導電性基板和對 極之導電性基板間，產生電能。 藉由該某一實施形態所造成之色素增感型光電轉換裝 置係在典型上，構成成爲色素增感型太陽電池。第1圖係 顯示該色素增感型太陽電池。 正如第1圖所示，在該色素增感型濕式太陽電池，於 -13- (10) 1229457 透明導電性基板1和具有成爲該透明導電性基板1對極之 導電膜2之基板3間，設置由載持增感色素之二氧化欽奈 米管所構成之半導體層4和電解質層5 ’這些係藉由箱盒 6而進行保護。透明導電性基板1和導電膜2係藉由導線 而相互地進行連接，形成附有安培計7之電流電路8 ° 由載持增感色素之二氧化鈦奈米管所構成之半導體層 4係具有例如載持增感色素之二氧化鈦奈米管結合在其外 壁面之束構造。此外，增感色素係除了二氧化鈦奈米管之 內部以外，還可以載持於其外壁面或束構造之管間空隙內 部。在第2圖，呈示意地顯示載持增感色素之二氧化鈦奈 米管。 由載持增感色素之二氧化鈦奈米管所構成之半導體層 4之形狀係並無特別限制，可以是膜狀、板狀、柱狀、圓 筒狀等之各種形狀。 透明導電性基板1係可以是具備透明導電膜之透明基 板，也可以全部是具備透明性及導電性之基板。作爲具備 透明導電膜之透明基板係使用例如在玻璃或聚乙烯對苯二 甲酸酯（PET )等之塑膠基板等之耐熱基板上而形成氧化 銦、氧化錫、氧化銦錫等之薄膜者；作爲全部具備透明性 及導電性之基板係使用例如摻雜氟之導電性玻璃基板等。 該透明導電性基板1之厚度係並無特別限定，但是，通常 係0.3〜5 mm左右。 作爲成爲對極之導電膜2係可以任意地使用習知者而 作爲鋁、銀、錫、銦等之習知太陽電池之對極，但是，更 -14- (11) 1229457 加理想是具有促進h -離子等之氧化型氧化還原離子之還 原反應之觸媒能之白金、铑、釕、氧化釕、碳等。這些金 屬膜係最好是在導電材料表面，藉由進行物理蒸鍍或化學 蒸鍍而形成。 作爲介插於半導體層4和導電膜2間之電解質層5係 可以由向來使用作爲太陽電池之電解質層中而任意地使用 。作爲此種者係列舉例如將碘和碘化鉀溶解於聚丙烯碳酸 酯25重量％及碳酸乙烯7 5重量％之混合溶媒者。 該色素增感型太陽電池之動作機構係正如以下。 在太陽光入射至透明導電性基板1側時，藉由該光能 而激發載持於半導體層4中之二氧化鈦奈米管之增感色素 ，產生電子。正如前面敘述，透明導電性基板1和導電膜 2係藉由電流電路8而進行連接，因此，所產生之電子係 通過半導體層4中之二氧化鈦奈米管而流動至導電膜2。 可以藉此而由透明導電性基板1和導電膜2間，來取出電 能。 具有前述構造之色素增感型太陽電池係能夠在由透明 導電性基板1側而照射近似太陽光（AM ( Air Mass (空 氣質量））1.5、lOOmW/cm2)時，以例如10.0%以上之 高光電轉換效率而進行發電。該光電轉換效率係被半導體 層4之厚度、半導體層4之狀態、增感色素之吸附狀態、 電解質層5之種類等而受到左右，因此，能夠藉由選擇這 些之最適當條件而更加地提高。 如果藉由該色素增感型太陽電池的話，則使用由二氧 -15- (12) 1229457 化鈦奈米管所構成之半導體層4，因此，在乙醇等之溶媒 來溶解任意之增感色素之溶液而浸漬該半導體層4時，增 感色素係由於毛細管現象而迅速地侵入至二氧化鈦奈米管 之內部。然後，在除去溶媒時，於二氧化鈦奈米管內，殘 留增感色素，可以藉由管內部特有之位差場而使得增感色 素，穩定地滯留在二氧化鈦奈米管內，並不需要在增感色 素，來導入特殊之酸性取代基。 此外，二氧化鈦奈米管之比表面積係在成爲270m2/ g時，更加大幅度地大於一般在色素增感型太陽電池所使 用之多孔質二氧化鈦之銳鈦礦結晶之比表面積（5 Om2 / g )，因此，可以也增大所依附之增感色素量，大幅度地提 高光電轉換效率。 此外，並不需要在增感色素，來導入酸性取代基，因 此，能夠抑制增感色素間之締合，可以抑制光激發電子之 分子間消光現象而效率良好地植入激發電子至二氧化鈦奈 米管，結果，也能夠提高光電轉換效率。也就是說，正如 第2圖所示，載持於二氧化鈦奈米管之增感色素係並無進 行締合，吸附於相互離開之位置上，因此，抑制由於光入 射至增感色素所產生之光激發電子之分子間消光現象。爲 了進行比較，因此，在第3圖，呈示意地顯示：在半導體 層使用多孔質二氧化鈦薄膜之習知之色素增感型太陽電池 ，於該多孔質二氧化鈦薄膜來載持增感色素之狀態。正如 第3圖所示而得知：增感色素間係進行締合而形成集合體 -16- (13) 1229457 此外，並無需要在增感色素’來導入酸性取代基，因 此’不僅是能夠使得增感色素之製造製程變得簡單而大幅 度地降低增感色素之製造成本，並且，還藉由消除酸性取 代基導入之限制而使得未知之新的增感色素之導入，也變 得容易。 以下，就本發明之具體實施例而進行說明，但是，本 發明係並非限定於以下之實施例。 實施例 以曰本特開平1 0 — 1 5 23 23號公報作爲參考而正如以 下，來進行二氧化鈦奈米管之製作。將市面販賣之結晶二 氧化鈦（平均粒徑：20nm、比表面積：50m2/g)，浸漬 在40wt%之氫氧化鈉水溶液，在密閉容器，於1 10□，進 行2 0小時之反應。 接著，以荒川裕則「色素增感太陽電池之最新技術」 (CMC) ρ·45〜47 ( 2 001)作爲參考而正如以下，來進行 二氧化鈦奈米管糊膏之製作。爲了使得二氧化鈦奈米管之 含有量成爲11 wt %，因此，分散於乙醇溶液，在該溶液 ’添加分子量50萬之PEO，藉由游星式球磨機而均勻地 進行混合，得到增黏之二氧化鈦奈米管糊膏。 在藉由網版印刷法而將所得到之二氧化鈦奈米管糊膏 以1 cm X 1 cm之大小來塗敷於摻雜氟之導電性玻璃基板（ 薄片電阻3 0 Ω / □)後，於4 5 (TC，保持3 0分鐘，在導 電性玻璃基板上，燒結二氧化鈦奈米管糊膏，形成二氧化 -17- (14) 1229457 鈦奈米管膜。 接著’在將作爲不具有酸性取代基之色素之 5，10，15,20—四苯基扑啉鋅錯合物（ΖηΤΡΡ)以5χΐ〇·4Μ 來溶解於二甲基甲醯胺所調製之溶液中，浸漬前述二氧化 鈦奈米管膜’在8 0 □放置1 2小時後，於氬氣氛下，進行 甲醇洗淨及乾燥。同樣地，在將作爲不具有酸性取代基之 色素之ci s (順）一雙（2，2 / —聯二吡啶）一二氰酸鹽 釕（N )分別以5 X 1 〇·4Μ來溶解於二甲基甲醯胺所調製之 溶液中，浸漬前述二氧化鈦奈米管膜，在8 0 □放置〗2小 時後’於氬氣氛下，進行甲醇洗淨及乾燥。 此外，在將作爲具有酸性取代基之色素之5，1〇515,2〇 一四一 （4 一羧基苯基）扑啉（ZnTCPP)以5χ1(Γ4μ來 溶解於乙醇所調製之溶液中，浸漬前述二氧化鈦奈米管膜 ，在80 °C放置12小時後，於氬氣氛下，進行甲醇洗淨及 乾燥。同樣地，在將作爲具有酸性取代基之色素之ci s ( 順）—雙（（4，4 / —二羧酸）2，2 / —聯二吡啶）—二 氰酸鹽釕（N3)分別以5 X 1(Γ4Μ來溶解於乙醇所調製之 溶液中，浸漬前述二氧化鈦奈米管膜，在8 (TC放置1 2小 時後，於氬氣氛下，進行甲醇洗淨及乾燥。 作爲對極係使用在附有ΙΤΟ之基板上藉由濺鍍法而附 加厚度1 〇 // m之白金膜者，此外，作爲電解質係使用將 碘0.3 8g和碘化鉀2.4 9g之混合物來溶解於丙烯碳酸酯25 重量％及碳酸乙烯75重量％之混合物30g者，製作第1 圖所示構造之色素增感型太陽電池。 -18- (15) 1229457 比較例 作爲半導體層係使用通常之多孔質二氧化鈦膜。二_ 化鈦糊膏之製作係以荒川裕則「色素增感太陽電池之最新 技術」（CM C ) p · 4 5〜4 7 ( 2 0 0 1 )作爲參考而正如以下來 進行。使得125ml之鈦異丙氧基，在室溫，於750ml之 〇 · 1 Μ硝酸水溶液，進行攪拌同時緩慢地進行滴下。如果 滴下結束的話，則移送至8 0 °C之恆溫槽，攪拌8小時° 藉此而得到白濁之半透明之溶膠溶液。在使得該溶膠溶 '液 放冷至室溫爲止而藉由玻璃過濾器來進行過濾後，混合成 爲7 00ml。在將所得到之溶膠溶液移送至高壓鍋而在220 °C來進行1 2小時之水熱處理後，藉由1小時之超音波處 理而進行分散處理。接著，藉由蒸發器而在40 °C ’來濃 縮該溶液，調製二氧化鈦之含有量，來成爲1 1重量％ ° 在該濃縮溶膠溶液，添加分子量50萬之PEO，藉由游星 式球磨機而均勻地進行混合，得到增黏之二氧化鈦糊膏。 在藉由網版印刷法而將所得到之二氧化鈦糊膏以km X 1 c m之大小來塗敷於摻雜氟之導電性玻璃基板（薄片電 阻3 0 Ω / □)後，於4 5 0 °C，保持3 0分鐘，在導電性玻 璃基板上，燒結二氧化鈦糊膏，形成多孔質二氧化鈦膜。 接著，在將作爲不具有酸性取代基之色素之 5，10，15,20-四苯基讣啉鋅錯合物（ΖηΤΡΡ)以 5x10_4M 來溶解於二甲基甲醯胺所調製之溶液中，浸漬前述多孔質 二氧化鈦膜，在8 0 °C放置1 2小時後’於氬氣氛下’進行 -19- (16) 1229457 甲醇洗淨及乾燥。同樣地，在將作爲不具有酸性 色素之ci s (順）一雙（2，2 / -聯二吡啶）一 釕（N )以5 X 1 (Γ4Μ來溶解於二甲基甲醯胺所調 中，浸漬前述多孔質二氧化鈦膜，在80°C放置] ，於氬氣氛下，進行甲醇洗淨及乾燥。 此外，在將作爲具有酸性取代基之色素之5 —四一 （4 —羧基苯基）扑啉（ZnTCPP )以 5 X 溶解於乙醇所調製之溶液中，浸漬前述多孔質二 ，在8 0 °C放置1 2小時後，於氬氣氛下，進行甲 乾燥。同樣地，在將作爲具有酸性取代基之色素 順）一雙（（4，4 / 一二羧酸）2，2 / -聯二吡 氰酸鹽釕（N3)以5 X 1 (Γ4Μ來溶解於乙醇所調 中，浸漬前述多孔質二氧化鈦膜，在8 (TC放置1 ，於氬氣氛下，進行甲醇洗淨及乾燥。 作爲對極係使用在附有ΙΤΟ之基板上藉由濺 .力口厚度1 〇 // m之白金膜者，此外，作爲電解質 碘0.3 8g和碘化鉀2.49g之混合物來溶解於丙烯： 重量％及碳酸乙烯75重量％之混合物30g者， 於第1圖所示之同樣構造之色素增感型太陽電池 將近似太陽光（AM1.5、100mW/cm2)使 而啓動正如前面敘述所製作之實施例及比較例之 型太陽電池。將該結果顯示在表1。此外，在表 短路電流係表示使得對向電極間成爲短路而測定 所謂開放電壓係表示使得對向電極間成爲導通而 取代基之 二氰酸鹽 製之溶液 ί 2小時後 ，10,15,20 1(Γ4Μ 來 氧化鈦膜 醇洗淨及 之 cis ( 啶）一二 製之溶液 2小時後 鍍法而附 係使用將 炭酸酯25 製作相同 〇 用在光源 色素增感 1，所謂 之電流， 產生之電 -20- (17) 1229457 壓，此外，光電轉換效率係藉由下列公式而表示。 光電轉換效率（％) =(輸出電能/入射之太陽光能）xl〇〇 表1 二氧化鈦 膜類 增趕色素種類 短路電流 (mA) 開放電壓 (V) 光電轉換 效率 (%) 奈米管 ΖηΤΡΡ 5.0 0.6 1 .8 奈米管 Ν 17.2 0.75 10.2 奈米管 ZnTCPP 4.8 0.5 1 .44 奈米管 N3 15.5 0.7 7.6 多孔質 ΖηΤΡΡ 0.1 0.3 0.0 18 多孔質 Ν 0.12 0.28 0.016 多孔質 ZnTCPP 4.7 0.6 1 .7 多孔質 Ν3 14.5 0.69 0.7 以上，就本發明之某一實施形態而具體地進行說明， 但是’本發明係並非限定在前述施形態，也可以進行根據 本發明之技術思想所造成之各種變化。 例如在前述實施形態所列舉之數値、構造、形狀、材 料、原料，製程等係究竟只是例子，可以配合需要而使用 不同於這些之數値、構造、形狀、材料、原料，製程等。 正如以上所說明的，如果藉由本發明的話，則可以藉 由使用包含二氧化鈦奈米管之半導體層，在該二氧化鈦奈 -21 - (18) 1229457 米管，載持增感色素，而使用任意者，來作爲增感色素。 接著’可以藉由不需要進行酸性取代基之導入而達到增感 色素之製造成本之降低，可以藉此而達到色素增感型光電 轉換裝置之製造成本之降低。此外，二氧化鈦奈米管係比 表面積非常大，並且，可以藉由不具有酸性取代基之增感 色素之使用而抑制增感色素間之締合，因此，能夠達到色 素增感型光電轉換裝置之光電轉換效率之提升。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示藉由本發明之某一實施形態所造成之色 素增感型太陽電池之剖面圖。 第2圖係呈示意地顯示構成藉由本發明之某一實施形 態所造成之色素增感型太陽電池之半導體層之增感色素載 持二氧化鈦奈米管之槪略線圖。 第3圖係呈示意地顯示構成習知之色素增感型太陽電 池之半導體層之增感色素載持多孔質二氧化鈦之槪略線圖 〔圖號說明〕 1 透明導電性基板 2 導電膜 3 基板 4 由二氧化鈦奈米管所構成之半導體層 5 電解質層 -22- (19)1229457 6 相盒 7 安培計 8 電流電路

-23-

Claims (1)

1. (1) 1229457 拾、申請專利範圍 1. 一種色素增感型光電轉換裝置，其特徵爲：具有 包含二氧化鈦奈米管之半導體層；以及， 載持於前述二氧化鈦奈米管之增感色素。 2 ·如申請專利範圍第1項所記載之色素增感型光電 轉換裝置，其中，作爲前述增感色素係使用不具有酸性取 代基之增感色素。 3 .如申請專利範圍第1項所記載之色素增感型光電 轉換裝置’其中，在前述二氧化鈦奈米管，載持至少2種 之增感色素。 4 ·如申請專利範圍第1或2項所記載之色素增感型 光電轉換裝鹰，其中，前述增感色素間係不進行締合。 5* 申請專利範圍第1項所記載之色素增感型光電 轉換’其中，前述二氧化鈦奈米管之直徑係5nm以 上、8 0 n m以卞。 6* %申_專利範圍第1項所記載之色素增感型光電 轉換θ Η 其中，前述二氧化鈦奈米管之結晶型係銳鈦礦 型。 1 · 申_專利範圍第1項所記載之色素增感型光電 轉換裝置’其中，在互相呈對向之1對電極間，設置前述 半導體層和讀解質層。 8* 申_專利範圍第1項所記載之色素增感型光電 蚩軎換裝置，h ^ 其中，在透明導電性基板和成爲該透明導電性 -24- 1229457 (2) 基板之對極之導電性基板間，設置前述半導體層和前述電 解質層’藉由光電轉換而在前述透明導電性基板和前述導 電性基板間，產生電能。 9 ·如申請專利範圍第8項所記載之色素增感型光電 轉換裝置，其中，前述透明導電性基板係具備透明導電膜 之透明基板。 10·如申請專利範圍第8或9項所記載之色素增感型 光電轉換裝置，其中，構成成爲色素增感型太陽電池。 11· 一種色素增感型光電轉換裝置之製造方法，其特 徵爲：使用包含二氧化鈦奈米管之半導體層，而在前述二 氧化鈦奈米管，載持增感色素。 -25-