WO2013100128A1 - 色素増感太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

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WO2013100128A1
WO2013100128A1 PCT/JP2012/084077 JP2012084077W WO2013100128A1 WO 2013100128 A1 WO2013100128 A1 WO 2013100128A1 JP 2012084077 W JP2012084077 W JP 2012084077W WO 2013100128 A1 WO2013100128 A1 WO 2013100128A1
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resin
dye
solar cell
sensitized solar
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臼井 弘紀
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株式会社フジクラ
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Definitions

  • the present invention relates to a dye-sensitized solar cell and a method for producing the same.
  • a dye-sensitized solar cell As a photoelectric conversion element, a dye-sensitized solar cell is attracting attention because it is inexpensive and high photoelectric conversion efficiency can be obtained, and various developments have been made on the dye-sensitized solar cell.
  • a dye-sensitized solar cell generally includes a working electrode, a counter electrode, and an electrolyte disposed between the working electrode and the counter electrode.
  • the working electrode it is common for the working electrode to have current collection wiring on the transparent conductive film in order to efficiently extract the electricity obtained from the porous oxide semiconductor layer to the outside. Furthermore, at the working electrode, in order to prevent corrosion of the current collector wiring due to the electrolyte, the current collector wiring is generally covered with a wiring protective layer.
  • the dye-sensitized solar cell described in Patent Document 1 described above has the following problems. That is, in the dye-sensitized solar cell, the current collector wiring may be corroded by the electrolyte. For this reason, the dye-sensitized solar cell has room for improvement in terms of durability.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a dye-sensitized solar cell having excellent durability and a method for producing the same.
  • the inventor has intensively studied the cause of the above problem.
  • the protective layer made of a resin or the like is provided on an insulating layer made of a glass component or the like
  • the present inventor believes that the protective layer is very thin. Thought. That is, since the protective layer is very thin, the protective layer does not sufficiently perform the protective function, the electrolyte easily penetrates and corrodes the current collector wiring, and as a result, excellent durability can be obtained.
  • the present inventor thought it might be difficult.
  • the present inventor considered the cause of the very thin protective layer. As a result, the following was considered to be the cause of the very thin protective layer.
  • the fluidity of the resin in the protective layer made of resin or the like increases.
  • the surface of the insulating layer provided with the protective layer is not necessarily flat, and may be convex toward the direction away from the current collector wiring.
  • the present inventor has found that the above problem can be solved by introducing a flow suppressing material that suppresses the flow of the resin into the protective layer, leading to the solution of the present invention. It was.
  • the present invention includes a working electrode, a counter electrode facing the working electrode, and an electrolyte disposed between the working electrode and the counter electrode, and the working electrode includes a conductive substrate and the conductive substrate.
  • a wiring containing portion that includes a current collecting wiring; and a resin wiring protective layer that is provided on the wiring containing portion and includes a resin and a flow suppressing material that suppresses the flow of the resin. It is a dye-sensitized solar cell.
  • the resin flow is not reduced. It is sufficiently suppressed by the flow suppressing material contained therein. For this reason, it is sufficiently suppressed that the thickness of the resin wiring protective layer is reduced on the wiring containing portion, and in the dye-sensitized solar cell, the resin wiring protective layer sufficiently suppresses the deterioration of the protective function against the electrolyte. It becomes possible. Therefore, the electrolyte is sufficiently suppressed from permeating the resin wiring protective layer and corroding the current collecting wiring, and as a result, a dye-sensitized solar cell having excellent durability can be realized.
  • the flow suppressing material is an inorganic drying material and the electrolyte contains a redox couple.
  • the dye-sensitized solar cell of the present invention can have more excellent durability.
  • the flow suppressing material is an inorganic drying material, the flow suppressing material is spherical, and the average particle size of the flow suppressing material is 200 nm or less.
  • water in the electrolyte can be effectively absorbed as compared with the case where the average particle size of the flow suppressing material exceeds 200 nm. Therefore, moisture in the electrolyte is effectively removed from the electrolyte, and undesirable side reactions between redox couples due to moisture in the electrolyte can be effectively suppressed, resulting in better durability. It becomes.
  • the content of the flow suppressing material in the resin wiring protective layer is preferably 1 to 50% by volume.
  • the current collecting wiring is sufficiently covered with the resin, so that it is possible to realize a dye-sensitized solar cell having superior durability. Become.
  • the minimum thickness of the resin wiring protective layer is 3 to 50 ⁇ m.
  • the conductive substrate includes a substrate and a conductive film provided on the substrate and containing tin, the current collector wiring contains silver particles, and the current collector wiring Has a contact portion in contact with the conductive film, the contact portion has a silver-tin alloy portion made of an alloy of silver and tin, and the contact portion between the current collector wiring and the conductive film. It is preferable that an air gap is formed adjacent to.
  • the contact part has a silver-tin alloy part made of a silver-tin alloy.
  • the silver tin alloy part contains tin common to the conductive film containing tin, and contains silver common to the current collector wiring containing silver particles.
  • a silver tin alloy part has high adhesiveness with respect to both a current collection wiring and a electrically conductive film. For this reason, peeling of the current collector wiring from the conductive film is sufficiently suppressed, and an increase in contact resistance between the current collector wiring and the conductive film is sufficiently suppressed. Therefore, according to the said dye-sensitized solar cell, the fall of a photoelectric conversion efficiency can fully be suppressed and it becomes possible to have more outstanding durability.
  • the conductive substrate includes a substrate and a conductive film provided on the substrate and containing tin, the current collector wiring contains silver particles, and the current collector wiring
  • the current collector wiring has a silver-tin mixed portion in contact with the conductive film.
  • the silver tin mixing part consists of a mixture of silver and tin. That is, the silver-tin mixed part has conductivity and contains tin common to the conductive film. Moreover, the silver tin mixing part contains silver common to the current collector wiring. For this reason, the silver tin mixing part can reduce the contact resistance of a current collection wiring and a electrically conductive film compared with a glass frit part. For this reason, according to the said dye-sensitized solar cell, the contact resistance of current collection wiring and a electrically conductive film can be reduced.
  • the silver tin mixing part contains tin common to the conductive film and contains silver common to the current collector wiring. For this reason, a silver tin mixing part can ensure sufficient adhesiveness with respect to a conductive film and silver particle. For this reason, according to the said dye-sensitized solar cell, it becomes possible to have the more outstanding photoelectric conversion characteristic and durability.
  • the wiring containing portion further includes a glass protective layer that covers the current collecting wiring and contains a glass component.
  • the current collector wiring is protected from the electrolyte by the glass protective layer. For this reason, in the dye-sensitized solar cell, corrosion of the current collector wiring due to the electrolyte is suppressed, so that a dye-sensitized solar cell having higher durability can be realized.
  • the present invention also provides a method for producing a dye-sensitized solar cell comprising a working electrode, a counter electrode facing the working electrode, and an electrolyte disposed between the working electrode and the counter electrode.
  • a working electrode manufacturing process wherein the working electrode manufacturing process includes a wiring containing part forming process for forming a wiring containing part including a current collector wiring on a conductive substrate, and a first part so as to cover the wiring containing part.
  • the manufacturing method of a dye-sensitized solar cell including the process of arrange
  • the second resin is composed of the same resin as the first resin or a precursor of the first resin.
  • the resin composition when forming the resin wiring protective layer by arranging the resin composition on the wiring containing part in the resin wiring protective layer forming step, the resin composition is on the wiring containing part. Even if it tries to flow, the flow of the second resin is sufficiently suppressed by the flow suppressing material in the resin composition. Accordingly, it is possible to sufficiently secure the thickness of the resin wiring protective layer on the wiring containing portion. Therefore, in the obtained dye-sensitized solar cell, it is possible to sufficiently suppress the deterioration of the protective function of the resin wiring protective layer against the electrolyte, and the electrolyte penetrates into the resin wiring protective layer and corrodes the current collector wiring. It can be sufficiently suppressed. As a result, a dye-sensitized solar cell having excellent durability can be manufactured.
  • the flow suppressing material is an inorganic drying material and the electrolyte contains a redox couple.
  • the method for producing a dye-sensitized solar cell of the present invention can produce a dye-sensitized solar cell having superior durability.
  • the flow suppressing material is spherical, and the average particle size of the flow suppressing material is 200 nm or less.
  • the wiring containing portion can be uniformly covered with the resin composition while effectively suppressing the flow of the resin. For this reason, it becomes possible to ensure more fully the thickness of a resin composition on a wiring containing part with a flow suppression material, and it can manufacture the dye-sensitized solar cell which has more outstanding durability.
  • the minimum film thickness of the resin wiring protective layer is 3 to 50 ⁇ m.
  • the wiring containing portion further includes a glass protective layer that covers the current collecting wiring and contains a glass component.
  • the current collector wiring is protected from the electrolyte by the glass protective layer. For this reason, in the dye-sensitized solar cell to be manufactured, corrosion of the current collector wiring due to the electrolyte is suppressed, so that a dye-sensitized solar cell having higher durability can be manufactured.
  • the resin composition is heat-treated after being disposed on the wiring containing portion, and the current collecting wiring is the conductive substrate.
  • the resin wiring protective layer forming step after the resin composition is disposed on the wiring containing portion, when the heat treatment is performed to form the resin wiring protective layer, the air in the gap of the first metal wiring portion is heated. Even if it expands, the second metal wiring part sufficiently suppresses the expanded air from penetrating the resin wiring protective layer. For this reason, in the wiring protective layer of the obtained dye-sensitized solar cell, the production
  • the above manufacturing method is particularly useful when the resin composition when disposed on the wiring-containing portion is in a paste form.
  • the thickness of the resin wiring protective layer tends to be thin.
  • the flow suppressing material is included in the resin composition, the flow of the second resin is sufficiently suppressed and formed even if the resin composition is in a paste form. A decrease in the thickness of the protective layer can be sufficiently suppressed.
  • a dye-sensitized solar cell having excellent durability and a method for producing the same are provided.
  • FIG. 1 is a partial sectional view showing an embodiment of a dye-sensitized solar cell according to the present invention
  • FIG. 2 is a partial sectional view showing a working electrode of FIG. 1
  • FIG. 3 is a sectional view showing a wiring portion of FIG. It is.
  • the dye-sensitized solar cell 100 includes a working electrode 10 and a counter electrode 20 disposed so as to face the working electrode 10.
  • the working electrode 10 and the counter electrode 20 are connected by a sealing portion 40.
  • An electrolyte 30 is disposed between the working electrode 10 and the counter electrode 20. Specifically, an electrolyte 30 is filled in a cell space surrounded by the working electrode 10, the counter electrode 20, and the sealing portion 40.
  • the working electrode 10 is provided so as to surround the conductive substrate 11, the porous oxide semiconductor layer 12 provided on the conductive substrate 11, and the porous oxide semiconductor layer 12. And a wiring portion 13.
  • the conductive substrate 11 includes a transparent substrate 14 and a transparent conductive film 15 provided on the counter electrode 20 side of the transparent substrate 14 so as to be in contact with the porous oxide semiconductor layer 12.
  • the wiring part 13 includes a wiring containing part 16 provided so as to surround the porous oxide semiconductor layer 12 on the transparent conductive film 15 or around the porous oxide semiconductor layer 12, and a resin that covers the wiring containing part 16 And a wiring protective layer 17.
  • the wiring containing portion 16 includes a current collecting wiring 18 provided on the transparent conductive film 15 and a glass wiring protective layer 19 that covers the current collecting wiring 18.
  • the resin wiring protective layer 17 includes a resin 17a and a flow suppressing material 17b that suppresses the flow of the resin 17a.
  • the porous oxide semiconductor layer 12 carries a photosensitizing dye.
  • the counter electrode 20 includes a counter electrode substrate 21, and a conductive catalyst layer 22 provided on the working electrode 10 side of the counter electrode substrate 21 to promote a reduction reaction on the surface of the counter electrode 20. Yes.
  • the sealing unit 40 connects the working electrode 10 and the counter electrode 20.
  • the sealing portion 40 is fixed on the surface of the working electrode 10 on the porous oxide semiconductor layer 12 side, that is, on the surface of the transparent conductive film 15 and is fixed to the counter electrode 20.
  • the sealing portion 40 is normally fixed on the counter electrode substrate 21, but may be fixed on the catalyst layer 22.
  • the dye-sensitized solar cell 100 even when the dye-sensitized solar cell 100 is placed in a high temperature environment and the resin 17a in the resin wiring protective layer 17 of the working electrode 10 flows, the resin 17a flows. It is sufficiently suppressed by the flow suppressing material 17 b included in the wiring protective layer 17. For this reason, a decrease in the thickness of the resin wiring protective layer 17 on the wiring containing portion 16 is sufficiently suppressed, and in the dye-sensitized solar cell 100, the protective function of the resin wiring protective layer 17 against the electrolyte 30 is reduced. It can be sufficiently suppressed. Therefore, it is possible to sufficiently suppress the electrolyte 30 from penetrating the resin wiring protective layer 17 and corroding the current collecting wiring 18. As a result, the dye-sensitized solar cell 100 having excellent durability is realized.
  • the working electrode 10 the photosensitizing dye, the counter electrode 20, the electrolyte 30, and the sealing portion 40 will be described in detail.
  • the material which comprises the transparent substrate 14 should just be a transparent material, for example.
  • transparent materials include borosilicate glass, soda lime glass, white plate glass, and quartz glass, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), and polyethersulfone (PES). ) And the like.
  • the thickness of the transparent substrate 14 is appropriately determined according to the size of the dye-sensitized solar cell 100 and is not particularly limited, but may be in the range of 50 to 10,000 ⁇ m, for example.
  • Transparent conductive film examples of the material constituting the transparent conductive film 15 include conductive metal oxides such as indium tin oxide (ITO), tin oxide (SnO 2 ), and fluorine-added tin oxide (FTO).
  • the transparent conductive film 15 may be a single layer or a laminate of a plurality of layers made of different conductive metal oxides. When the transparent conductive film 15 is composed of a single layer, the transparent conductive film 15 is preferably composed of FTO because it has high heat resistance and chemical resistance.
  • the thickness of the transparent conductive film 15 may be in the range of 0.01 to 2 ⁇ m, for example.
  • the porous oxide semiconductor layer 12 is composed of oxide semiconductor particles.
  • the oxide semiconductor particles include titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tungsten oxide (WO 3 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), and tin oxide (SnO).
  • the thickness of the porous oxide semiconductor layer 12 may be, for example, 0.5 to 50 ⁇ m.
  • the current collector wiring 18 has particles made of a conductive material having a lower resistance than the transparent conductive film 15. Examples of such a conductive material include silver and copper.
  • the contact portion B has a silver-tin alloy portion 50 made of an alloy of silver and tin, and is adjacent to the contact portion B between the current collector wiring 18 and the transparent conductive film 15.
  • A1 is preferably formed.
  • the contact part B has the silver tin alloy part 50 which consists of a silver tin alloy.
  • the silver tin alloy part 50 contains tin common to the transparent conductive film 15 containing tin, and contains silver common to the current collector wiring 18 containing silver particles. For this reason, the silver-tin alloy part 50 has high adhesion to both the current collector wiring 18 and the transparent conductive film 15. For this reason, peeling of the current collecting wiring 18 from the transparent conductive film 15 is sufficiently suppressed, and an increase in contact resistance between the current collecting wiring 18 and the transparent conductive film 15 is sufficiently suppressed. Accordingly, it is possible to sufficiently suppress the deterioration of the photoelectric conversion characteristics and to have excellent durability.
  • the contact part B has a silver-tin alloy part 50 made of an alloy of silver and tin and a glass frit part 53 made of glass frit. Further, the current collecting wiring 18 may have a gap A ⁇ b> 2 and a glass frit part 63 in the main body part C separated from the transparent conductive film 15.
  • the current collector wiring 18 contains silver particles 51 made of silver and the transparent conductive film 15 contains tin
  • the current collector wiring 18 comes into contact with the transparent conductive film 15 and silver It is preferable to have a silver tin mixing part 52 made of a mixture of tin and tin.
  • the current collector wiring 18 has a silver-tin mixed portion 52 that contacts the transparent conductive film 15.
  • the silver tin mixing part 52 consists of a mixture of silver and tin. That is, the silver tin mixing part 52 has conductivity, and contains tin common to the transparent conductive film 15. Moreover, the silver tin mixing part 52 contains the same silver as the current collection wiring 18. For this reason, the silver tin mixing part 52 can reduce the contact resistance of the current collection wiring 18 and the transparent conductive film 15 compared with the glass frit part 53. For this reason, according to the said dye-sensitized solar cell 100, the contact resistance of the current collection wiring 18 and the transparent conductive film 15 can be reduced.
  • the silver-tin mixing portion 52 contains tin common to the transparent conductive film 15, and contains silver common to the current collector wiring 18. For this reason, the silver tin mixing part 52 can ensure sufficient adhesiveness with respect to the transparent conductive film 15 and the silver particles 51. For this reason, the dye-sensitized solar cell 100 can have more excellent photoelectric conversion characteristics and durability.
  • the current collector wiring 18 shown in FIG. 5 has a joined body 55 formed by joining a glass frit portion 53 made of glass frit and a silver-tin mixed portion 52.
  • the glass frit portion 53 is transparent. It is preferable that a concave portion 53a is formed together with the conductive film 15, and the silver tin mixed portion 52 is inserted into the concave portion 53a.
  • the current collector wiring 18 includes a bonded body 55 formed by combining a glass frit portion 53 that contacts the transparent conductive film 15 and a silver-tin mixed portion 52 that contacts the transparent conductive film 15.
  • the silver tin mixed part 52 enters the concave part 53 a formed together with the transparent conductive film 15. Therefore, in the combined body 55, the glass frit part 53 occupies the area of the contact surface between the current collector wiring 18 and the transparent conductive film 15 by the amount of the silver-tin mixing part 52 entering the concave part 53 a of the glass frit part 53. The percentage of the area is reduced.
  • the silver tin mixing part 52 consists of a mixture of silver and tin, compared with the glass frit part 53, the contact resistance of the current collection wiring 18 and the transparent conductive film 15 can be reduced. Further, since the glass frit part 53 is in contact with the transparent conductive film 15, the adhesiveness of the current collector wiring 18 to the transparent conductive film 15 is more improved than when the glass frit part 53 is not in contact with the transparent conductive film 15. It can be secured sufficiently. Therefore, it is possible to reduce the contact resistance between the current collector wiring 18 and the transparent conductive film 15 while ensuring sufficient adhesion of the current collector wiring 18 to the transparent conductive film 15. For this reason, the dye-sensitized solar cell 100 can have more excellent photoelectric conversion characteristics and durability.
  • a gap A ⁇ b> 1 may be formed between the current collecting wiring 18 and the transparent conductive film 15. Further, the current collector wiring 18 has a gap A2, a silver-tin mixing portion 62 made of a mixture of silver and tin, and a glass frit portion 63 made of glass frit at a position away from the transparent conductive film 15. May be.
  • the glass wiring protective layer 19 has a glass component as a main component.
  • the glass component include lead borate glass, bismuth borosilicate salt glass, aluminophosphate glass, and zinc phosphate glass. You may use these individually or in combination of 2 or more types.
  • the resin wiring protective layer 17 includes a resin 17a and a flow suppressing material 17b that suppresses the flow of the resin 17a.
  • the resin 17a acid-modified polyolefin resin, polyimide resin, or the like can be used. Among these, a polyimide resin is preferable. In this case, the resin wiring protective layer 17 is hardly corroded by the electrolyte 30.
  • ⁇ Flow control material 17b should just be what suppresses the flow of resin 17a.
  • a flow suppressing material 17b an inorganic substance is used.
  • the inorganic material is used because the inorganic material is harder than the resin 17a and does not flow like the resin 17a. Further, it is considered that the inorganic substance is pressed against the surface of the glass wiring protective layer 19 due to the surface of the resin 17a approaching the surface of the glass wiring protective layer 19, thereby making it difficult for the inorganic substance to flow down together with the resin 17a.
  • the inorganic substance may be a conductive inorganic substance or an insulating inorganic substance.
  • the inorganic material is preferably an inorganic drying material.
  • the moisture is sufficiently absorbed by the inorganic desiccant contained in the resin wiring protective layer 17. For this reason, the undesirable side reaction between the redox couple due to moisture in the electrolyte 30 is sufficiently suppressed. As a result, the dye-sensitized solar cell 100 can have more excellent durability.
  • the inorganic drying material only needs to have a function of absorbing moisture in the electrolyte 30.
  • the inorganic desiccant there are a physical desiccant that physically adsorbs moisture, and a chemical desiccant that chemically reacts with moisture, and any of them can be used.
  • the physical desiccant is usually porous, and examples of such porous physical desiccant include desiccants containing inorganic oxides and carbonaceous materials. These can be used alone or in combination of two or more.
  • the inorganic oxide includes a composite oxide containing two or more inorganic oxides.
  • Examples of the desiccant containing an inorganic oxide include synthetic silica, alumina, calcium silicate, titanium oxide, magnesium oxide, synthetic zeolite, sericite, kaolin and talc. These can be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of the carbonaceous material include activated carbon, carbon nanotube, and carbon black. These can be used alone or in combination of two or more.
  • an insulating inorganic substance that does not function as a desiccant such as silica or titania can be used. These can be used alone or in admixture of two or more.
  • the shape of the inorganic substance is not particularly limited, and examples thereof include a spherical shape, a star shape, a rod shape, a tube shape, a cubic shape, a rectangular parallelepiped shape, and a polygonal shape.
  • the inorganic material is preferably spherical or rod-shaped.
  • the inorganic material has a spherical shape, there are advantages that the paste can be easily produced, the particle size is easily uniformed, and the addition amount is small.
  • the shape of an inorganic substance is rod shape, there exists an advantage that a shape has anisotropy and it is easy to absorb a water
  • the average particle size of the inorganic material is preferably 200 nm or less.
  • the inorganic material is composed of an inorganic desiccant, it is possible to effectively absorb moisture in the electrolyte 30 as compared with a case where the average particle size of the inorganic desiccant exceeds 200 nm. For this reason, the water
  • “spherical” is a line segment corresponding to the shortest line segment connecting two arbitrary points on the outer periphery of the inorganic substance in a two-dimensional image when a plurality of granular inorganic substances are observed with an SEM. A shape in which the ratio of lengths of orthogonal line segments is 1 or more and 1.5 or less is assumed.
  • the average particle diameter of the inorganic substance is more preferably 100 nm or less.
  • the average particle size of the inorganic substance is preferably 1 nm or more, and more preferably 10 nm or more.
  • the fluidity of the resin 17a can be more sufficiently suppressed as compared with the case where the average particle size of the inorganic substance is less than 1 nm.
  • the inorganic material is composed of an inorganic desiccant, it is possible to absorb more moisture than when the average particle size of the inorganic material is less than 1 nm.
  • the average length of the inorganic material is preferably 200 nm or less, and particularly preferably 100 nm or less.
  • the average length of the inorganic substance is preferably 1 nm or more, and more preferably 10 nm or more.
  • the fluidity of the resin 17a can be more sufficiently suppressed.
  • the inorganic material is composed of an inorganic desiccant, it is possible to absorb more moisture than when the average length of the inorganic material is less than 1 nm.
  • the average diameter of the inorganic substance is preferably 200 nm or less, and particularly preferably 100 nm or less.
  • the average diameter of the inorganic substance is preferably 1 nm or more, and more preferably 10 nm or more.
  • the fluidity of the resin 17a can be more sufficiently suppressed as compared with the case where the average particle size of the inorganic substance is less than 1 nm.
  • the inorganic material is composed of an inorganic desiccant, it is possible to absorb more moisture than when the average particle size of the inorganic material is less than 1 nm.
  • the diameter means the length of the line segment having the maximum length among the line segments connecting the two intersections between the outer periphery of the surface orthogonal to the longitudinal direction of the rod and the straight line crossing the outer periphery.
  • the “average length” refers to an average value of the length of the longest portion when a surface other than the end faces of the plurality of rod-shaped inorganic substances is observed with an SEM.
  • the average diameter of the inorganic substance is preferably 200 nm or less, and particularly preferably 100 nm or less.
  • the average diameter of the inorganic substance is preferably 1 nm or more, and more preferably 10 nm or more.
  • the fluidity of the resin 17a can be more sufficiently suppressed as compared with the case where the average particle size of the inorganic substance is less than 1 nm.
  • the inorganic material is composed of an inorganic desiccant, it is possible to absorb more moisture than when the average particle size of the inorganic material is less than 1 nm.
  • the diameter means the length of the line having the maximum length among the lines connecting any two vertices of the star-shaped inorganic substance in the two-dimensional image observed with the SEM. "Means the average value of the diameters measured for a plurality of star-shaped inorganic substances.
  • the content of the flow suppressing material 17b in the resin wiring protective layer 17 is preferably 1 to 50% by volume, and more preferably 5 to 30% by volume. In this case, since the current collecting wiring 18 is sufficiently covered with the resin 17a, the dye-sensitized solar cell 100 having more excellent durability can be realized.
  • the counter electrode substrate 21 is, for example, a corrosion-resistant metal material such as titanium, nickel, platinum, molybdenum, tungsten, stainless steel, or aluminum, or a film formed of a conductive oxide such as ITO or FTO on the transparent substrate 14 described above. It is composed of carbon and conductive polymer.
  • the thickness of the counter electrode substrate 21 is appropriately determined according to the size of the dye-sensitized solar cell 100 and is not particularly limited, but may be, for example, 0.005 to 10.0 mm.
  • the catalyst layer 22 is composed of platinum, a carbon-based material, a conductive polymer, or the like.
  • Photosensitizing dye examples include a ruthenium complex having a ligand containing a bipyridine structure, a terpyridine structure, and the like, and organic dyes such as porphyrin, eosin, rhodamine, and merocyanine.
  • the electrolyte 30 contains an oxidation-reduction pair, and is usually composed of an electrolytic solution.
  • This electrolytic solution contains an oxidation-reduction pair such as I ⁇ / I 3 — and an organic solvent.
  • Organic solvents include acetonitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropionitrile, propionitrile, ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, ⁇ -butyrolactone, valeronitrile, pivalonitrile, glutaronitrile, methacrylonitrile, isobutyro Nitrile, phenylacetonitrile, acrylonitrile, succinonitrile, oxalonitrile, pentanitrile, adiponitrile, and the like can be used.
  • the electrolyte 30 may include an ionic liquid electrolyte made of a mixture of the ionic liquid and the organic solvent as a volatile component, instead of the organic solvent.
  • the electrolyte 30 may contain an ionic liquid instead of the organic solvent.
  • a known iodine salt such as a pyridinium salt, an imidazolium salt, or a triazolium salt, and a room temperature molten salt that is in a molten state near room temperature is used.
  • room temperature molten salts examples include 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide, 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, and 1-hexyl-3-methylimidazole.
  • a die or the like is preferably used.
  • An additive may be added to the electrolyte. Examples of the additive include lithium iodide, I 2 , 4-tertiary butyl pyridine, guanidinium thiocyanate, 1-butyl benzimidazole and N-methyl benzimidazole.
  • a nanocomposite gel electrolyte which is a pseudo solid electrolyte obtained by kneading nanoparticles such as SiO 2 , TiO 2 , and carbon nanotubes with the above electrolyte may be used, or polyvinylidene fluoride.
  • an electrolyte gelled with an organic gelling agent such as a polyethylene oxide derivative or an amino acid derivative may be used.
  • an acid-modified polyolefin-based thermoplastic resin is preferably used.
  • the acid-modified polyolefin-based thermoplastic resin include acid-modified polyethylene-based thermoplastic resins and acid-modified propylene-based thermoplastic resins. These can be used alone or in combination of two or more.
  • the acid-modified polyethylene thermoplastic resin examples include ionomer, ethylene-methacrylic acid copolymer, maleic anhydride-modified polyethylene, and ethylene-acrylic acid copolymer.
  • ionomer, ethylene-methacrylic acid copolymer or maleic anhydride-modified polyethylene is preferable from the viewpoint of high adhesiveness with the working electrode 10.
  • the acid-modified polyolefin means a polyolefin obtained by random copolymerization, alternating copolymerization, block copolymerization, or graft copolymerization of an acid, or neutralized with a metal ion.
  • the acid-modified polyethylene means one obtained by random copolymerization, alternating copolymerization, block copolymerization, or graft copolymerization of acid with polyethylene, or one obtained by neutralizing these with metal ions.
  • an ethylene methacrylic acid copolymer is obtained by copolymerizing ethylene and methacrylic acid, so that it becomes acid-modified polyethylene, and an ionomer obtained by neutralizing the ethylene methacrylic acid copolymer with a metal ion is acid-modified. It becomes polyethylene.
  • FIGS. 6 to 10 are diagrams showing a series of steps for manufacturing the working electrode.
  • the working electrode 10 can be prepared as follows.
  • the transparent conductive film 15 is formed on the transparent substrate 14.
  • the transparent conductive film 15 can be formed by sputtering, vapor deposition, spray pyrolysis (Spray A Pyrolysis Deposition (SPD) method, a Chemical Vapor Deposition (CVD) method, etc. are used.
  • the porous oxide semiconductor layer forming paste includes a resin such as polyethylene glycol and a solvent such as terpineol in addition to the oxide semiconductor particles described above.
  • a printing method of the paste for forming the porous oxide semiconductor layer for example, a screen printing method, a doctor blade method, a bar coating method, or the like can be used.
  • the porous oxide semiconductor layer forming paste is fired to form the porous oxide semiconductor layer 12 on the transparent conductive film 15 (see FIG. 2).
  • the firing temperature varies depending on the oxide semiconductor particles, but is usually 140 to 600 ° C., and the firing time also varies depending on the oxide semiconductor particles, but is usually 30 minutes to 5 hours.
  • current collection wiring 18 is formed so as to surround the porous oxide semiconductor layer 12 or around the porous oxide semiconductor layer 12.
  • the current collector wiring 18 can be obtained by applying a conductive paste containing a conductive material on the transparent conductive film 15, drying it, and baking it.
  • the current collector wiring 18 as shown in FIG. 4 is made of a conductive paste containing, for example, silver particles, an organic binder resin, an inorganic binder made of glass frit, and a solvent using a screen printing method or the like. It can be obtained by coating on the film 15 and heating and baking.
  • the conductive paste may be heated to a temperature at which both the silver particles in the conductive paste and the transparent conductive film 15 are melted. Specifically, the conductive paste may be heated to 400 to 600 ° C.
  • the amount of the solvent in the conductive paste and the amount of the inorganic binder may be adjusted.
  • an inorganic binder having a melting point lower than that of silver particles is used.
  • the inorganic binder since the inorganic binder is melted before the silver particles 51, the inorganic binder can be directed to the transparent conductive film 15 by the action of gravity. As a result, a gap A1 is formed in the current collecting wiring 18.
  • the current collector wiring 18 as shown in FIG. 5 includes, for example, silver particles, silver-tin mixed particles made of a mixture of silver and tin, glass frit that melts at a higher temperature than the silver-tin mixed particles, and an organic binder resin.
  • a silver paste containing a solvent can be obtained by applying a film on the transparent conductive film 15 using a screen printing method or the like, heating and baking.
  • the silver-tin mixed particles can be produced, for example, by mixing and firing silver particles and tin particles.
  • the silver-tin mixed particles When this silver paste is applied onto the transparent conductive film 15 and baked, the silver-tin mixed particles first melt before the glass frit, and at least a part of the silver-tin mixed particles sinks to reach the transparent conductive film 15.
  • the silver tin mixing part 52 which contacts the transparent conductive film 15 is formed.
  • the glass frit melts, the glass frit sinks, reaches the transparent conductive film 15, and a glass frit portion 53 that contacts the transparent conductive film 15 is formed.
  • the glass frit sinks and covers a part of the silver-tin mixing portion 52 the glass-frit portion 53 having the recess 53a is formed, and at the same time, the silver-tin mixing portion 52 enters the recess 53a.
  • a body 55 is formed. If the glass frit sinks and does not cover the silver-tin mixing portion 52, a glass frit portion 53 is formed.
  • the silver paste is heated at a temperature at which the silver-tin mixed particles and the transparent conductive film 15 do not melt together. This is because when the silver paste is heated at a temperature at which the silver-tin mixed particles and the transparent conductive film 15 are melted together, an alloy of silver and tin is formed in the silver-tin mixed portion 52.
  • an inorganic binder having a melting point lower than that of silver particles is used.
  • the inorganic binder since the inorganic binder is melted before the silver particles 51, the inorganic binder can be directed to the transparent conductive film 15 by the action of gravity. As a result, a gap A1 is formed in the current collecting wiring 18.
  • organic binder resin examples include dihydroterpineol.
  • solvent examples include ethyl cellulose.
  • a glass wiring protective layer 19 is formed on the current collecting wiring 18 as follows.
  • the glass paste 19 ⁇ / b> A is applied so as to cover the current collector wiring 18 by a technique such as screen printing or dispensing. Thereafter, the glass paste 19A is fired. Thus, the current collector wiring 18 is covered with the glass wiring protective layer 19 to obtain the wiring containing portion 16 (FIG. 8).
  • a resin wiring protective layer 17 is formed so as to cover the wiring containing portion 16.
  • a paste-like resin composition including a resin 17a as a second resin, a flow suppressing material 17b that suppresses the flow of the resin 17a, and a solvent that dissolves the resin 17a is prepared.
  • the paste-like resin composition 17 ⁇ / b> A is disposed on the wiring containing portion 16 by a method such as a screen printing method or a dispensing method.
  • the surface of the glass wiring protective layer 19 has an inclined surface 19b inclined with respect to the surface of the transparent conductive film 15 (see FIG.
  • the paste-like resin composition 17A has an inclined surface 19b. Flows down along.
  • the inclined surface 19 b is a surface that connects the top portion 19 a located farthest from the transparent conductive film 15 on the surface of the glass wiring protective layer 19 and the conductive substrate 11.
  • the resin composition 17A is heat-treated to remove the solvent from the resin composition 17A. In this way, the resin wiring protective layer 17 is formed on the glass wiring protective layer 19 of the wiring containing part 16, and the wiring part 13 is obtained (FIG. 10).
  • the resin wiring protective layer 17 is preferably formed so that its minimum film thickness is 3 to 50 ⁇ m.
  • the dye-sensitized solar cell 100 having more excellent durability can be manufactured as compared with the case where the minimum film thickness of the resin wiring protective layer 17 is less than 3 ⁇ m.
  • the area of the surface in contact with the conductive substrate 11 is further reduced, so that the region contributing to power generation can be relatively increased.
  • the photoelectric conversion characteristics can be further improved.
  • the average particle diameter of the inorganic substance is preferably 200 nm or less.
  • the wiring containing portion 16 can be uniformly covered with the resin composition while effectively suppressing the flow of the resin 17a. 16, the thickness of the resin composition 17A can be more sufficiently secured, and the dye-sensitized solar cell 100 having more excellent durability can be manufactured.
  • the resin wiring protective layer 17 is formed of the glass wiring protective layer 19 of the wiring containing portion 16 as compared with the case where the average particle size of the flow suppressing material 17b exceeds 200 nm. It is possible to prevent the electrolyte 30 from entering the flow suppressing material 17b without being completely covered and corroding the current collecting wiring 18 more sufficiently.
  • the average particle size of the inorganic substance contained in the flow suppressing material 17b is more preferably 100 nm or less. However, the average particle size of the inorganic substance is preferably 1 nm or more, and more preferably 10 nm or more. In this case, the fluidity of the resin 17a can be more sufficiently suppressed as compared with the case where the average particle size of the inorganic substance is less than 1 nm.
  • the average length of the inorganic substance is preferably 200 nm or less, and particularly preferably 100 nm or less.
  • the average length of the inorganic substance is preferably 1 nm or more, and more preferably 10 nm or more. In this case, compared to the case where the average length of the inorganic substance is less than 1 nm, the fluidity of the resin 17a can be more sufficiently suppressed.
  • the average diameter of the inorganic substance is preferably 200 nm or less, and particularly preferably 100 nm or less.
  • the average diameter of the inorganic substance is preferably 1 nm or more, and more preferably 10 nm or more.
  • the fluidity of the resin 17a can be more sufficiently suppressed as compared with the case where the average particle size of the inorganic substance is less than 1 nm.
  • the average diameter of the inorganic substance is preferably 200 nm or less, and particularly preferably 100 nm or less.
  • the average diameter of the inorganic substance is preferably 1 nm or more, and more preferably 10 nm or more.
  • the fluidity of the resin 17a can be more sufficiently suppressed as compared with the case where the average particle size of the inorganic substance is less than 1 nm.
  • the counter electrode 20 can be obtained as follows.
  • the counter substrate 21 is prepared.
  • the catalyst layer 22 is formed on the counter electrode substrate 21.
  • a sputtering method, a vapor deposition method, or the like is used as a method for forming the catalyst layer 22. Of these, sputtering is preferred from the viewpoint of film uniformity.
  • a photosensitizing dye is supported on the porous oxide semiconductor layer 12 of the working electrode 10.
  • the working electrode 10 is immersed in a solution containing a photosensitizing dye, the dye is adsorbed on the porous oxide semiconductor layer 12, and then the excess dye is washed away with the solvent component of the solution.
  • the photosensitizing dye may be adsorbed to the porous oxide semiconductor layer 12 by drying. However, even if the photosensitizing dye is adsorbed to the porous oxide semiconductor layer 12 by applying a solution containing the photosensitizing dye to the porous oxide semiconductor layer 12 and then drying the photosensitizing dye, It can be carried on the porous oxide semiconductor layer 12.
  • the electrolyte 30 is disposed on the working electrode 10 and inside the sealing portion 40.
  • the electrolyte 30 can be obtained by being injected or printed on the working electrode 10 inside the sealing portion 40.
  • the dye-sensitized solar cell 100 is obtained.
  • the resinous resin composition 17A when the resinous resin composition 17A is disposed on the wiring containing portion 16 by a method such as screen printing or dispensing in the resin wiring protective layer forming step, the resin composition The object 17A flows down along the surface of the wiring containing part 16, and the thickness of the resin composition 17A on the wiring containing part 16 tends to decrease. Even in this case, the flow of the resin 17a is sufficiently suppressed by the flow suppressing material 17b in the resin composition. That is, the resin composition 17A is sufficiently suppressed from flowing down. Therefore, it is possible to ensure a sufficient thickness of the resin wiring protective layer 17 on the wiring containing portion 16.
  • the resin wiring protective layer 17 can sufficiently suppress a decrease in the protective function with respect to the electrolyte 30, and the electrolyte 30 penetrates into the resin wiring protective layer 17 and collects current. Corrosion of the wiring 18 can be sufficiently suppressed. As a result, the dye-sensitized solar cell 100 having excellent durability can be manufactured.
  • the surface of the glass wiring protective layer 19 has an inclined surface 19b inclined with respect to the surface of the transparent conductive film 15 (see FIG. 3), and a paste-like resin composition
  • the object 17A is applied on the glass wiring protective layer 19, it flows down along the inclined surface 19b.
  • the resin composition 17A becomes the interface between the transparent conductive film 15 and the wiring containing portion 16.
  • the resin composition 17A is less likely to flow down on the inclined surface 19b of the glass wiring protective layer 19 as compared with a case where the resin composition 17A is disposed on a surface (hereinafter referred to as “vertical surface”) that forms an angle of 90 degrees with respect to the glass wiring protective layer 19. .
  • the flow suppressing material 17b is included in the resin composition 17A. For this reason, it becomes more fully suppressed that resin composition 17A becomes thin. In other words, the resin wiring protective layer 17 can be sufficiently thick on the inclined surface 19b.
  • the obtained dye-sensitized solar cell 100 it is possible to more sufficiently suppress the deterioration of the protective function of the resin wiring protective layer 17 with respect to the electrolyte 30, and the electrolyte 30 penetrates into the resin wiring protective layer 17 and collects. Corrosion of the electric wiring 18 can be more sufficiently suppressed. As a result, the dye-sensitized solar cell 100 having more excellent durability can be manufactured.
  • the surface of the glass wiring protective layer 19 has an inclined surface 19b inclined with respect to the surface of the transparent conductive film 15 (see FIG. 3)
  • the following effects are obtained in the dye-sensitized solar cell 100 obtained.
  • the inclined surface 19 b of the glass wiring protective layer 19 is inclined at an angle of less than 90 degrees with respect to the interface between the transparent conductive film 15 and the wiring containing portion 16. For this reason, even if the dye-sensitized solar cell 100 is placed in a high temperature environment and the fluidity of the resin wiring protective layer 17 is increased, compared to the case where the resin wiring protective layer 17 is disposed on the vertical surface, It becomes difficult for the resin wiring protective layer 17 to flow down.
  • the resin composition 17A is placed on the surface of the glass wiring protective layer 19.
  • the inclined surface 19 b forms an obtuse angle with respect to a surface adjacent to the interface between the wiring containing portion 16 and the conductive substrate 11 (hereinafter referred to as “adjacent surface”) among the surfaces of the conductive substrate 11.
  • adjacent surface a surface adjacent to the interface between the wiring containing portion 16 and the conductive substrate 11
  • the resin composition 17A can be sufficiently applied to the boundary portion. .
  • the inclined surface 19 b of the glass wiring protective layer 19 forms an obtuse angle with respect to the adjacent surface of the surface of the conductive substrate 11. For this reason, compared with the case where the resin wiring protective layer 17 covers the boundary portion between the adjacent surface and the vertical surface, the resin wiring protective layer 17 is less likely to be subjected to excessive stress, and the resin wiring protective layer 17 is connected to the inclined surface 19b. Hard to peel off from the boundary with the adjacent surface. For this reason, it is difficult to form a gap between the resin wiring protective layer 17 and the boundary portion between the inclined surface 19b and the adjacent surface.
  • the resin wiring protective layer 17 can be sufficiently prevented from being peeled off due to the expansion of air in the gap, and the dye-sensitized solar cell The durability of 100 can be improved.
  • the flow suppressing material 17b includes an inorganic desiccant
  • moisture in the electrolyte 30 is absorbed by the inorganic desiccant in the resin wiring protective layer 17, and thus the electrolyte 30
  • the occurrence of undesirable side reactions between redox couples due to moisture is sufficiently suppressed.
  • the obtained dye-sensitized solar cell 100 can have excellent durability.
  • the resin wiring protective layer 17 disposes the resin composition after the paste-like resin composition is disposed on the wiring containing portion 16 and the resin composition flows down along the inclined surface of the wiring containing portion 16.
  • the resin wiring protective layer 17 is formed by, for example, placing a sheet-shaped resin composition on the wiring containing portion 16 and cooling the resin composition after the resin composition has flowed down by melting. It is also possible to form it.
  • the resin 17a is used as the second resin contained in the resin composition, but it is also possible to use an ultraviolet curable resin that is a precursor of the ultraviolet curable resin as the second resin.
  • the resin composition in paste form is disposed on the wiring containing portion 16, and after the resin composition flows down along the inclined surface on the surface of the wiring containing portion 16, the resin composition is cured by ultraviolet rays.
  • the wiring protective layer 17 can be obtained.
  • the second resin it is also possible to use a polyamide resin that is a precursor of a polyimide resin and imidizes by heating.
  • the current collector wiring 18 is preferably configured as follows (current collector wiring forming step).
  • the current collector wiring 18 has a first metal wiring portion 18a provided on the conductive substrate 11, and a second metal wiring portion 18b provided on the first metal wiring portion 18a.
  • the first metal wiring part 18a and the second metal wiring part 18b have a gap A2, and the porosity of the second metal wiring part 18b is smaller than the porosity of the first metal wiring part 18a.
  • the resin composition is placed on the wiring containing portion 16 and heat-treated to form the resin wiring protective layer 17. Even if the air in the gap of the wiring part 18a expands due to heat, the second metal wiring part 18b sufficiently suppresses the expanded air from penetrating the resin wiring protective layer 17. For this reason, in the resin wiring protective layer 17 of the dye-sensitized solar cell 100 to be manufactured, the generation of a path through which the electrolyte 30 can enter is sufficiently suppressed. As a result, the corrosion of the current collector wiring 18 by the electrolyte 30 is sufficiently suppressed, and the dye-sensitized solar cell 100 having more excellent durability can be manufactured. In addition, as heat processing, the process of imidating a resin composition other than the drying of a resin composition is mentioned, for example.
  • the wiring containing portion 16 is constituted by the current collecting wiring 18 and the glass wiring protective layer 19, but the wiring containing layer 16 may be constituted by only the current collecting wiring 18.
  • the conductive substrate of the working electrode 10 is comprised by the transparent conductive substrate 11
  • the counter electrode 20 is comprised by the see-through electrode
  • the conductive substrate of the working electrode 10 needs to be transparent. There is no.
  • Example 1 First, a working electrode was produced as follows. First, a glass substrate with an FTO film of 10 cm ⁇ 10 cm ⁇ 4 mm was prepared. Then, the slurry-like dispersion liquid containing the titanium oxide with an average particle diameter of 20 nm was apply
  • a current collector wiring formed by blending 70% by mass, 3% by mass, 3% by mass, and 24% by mass of silver particles having an average particle diameter of 0.8 ⁇ m, ethyl cellulose, glass frit, and dihydroterpineol, respectively.
  • Silver paste was applied by screen printing so as to surround the porous oxide semiconductor layer and dried. Then, current collection wiring was formed by heat-processing silver paste for 1 hour at 500 ° C.
  • a glass frit paste containing glass frit was prepared, and this glass frit paste was applied so as to cover the current collector wiring by a screen printing method.
  • this glass frit paste was heat-treated at 500 ° C. for 1 hour to form a glass wiring protective layer. In this way, the wiring containing part was obtained.
  • a paste-like resin composition containing a polyimide varnish (a precursor that becomes a polyimide resin by heating) and a flow suppressing material made of silica particles having an average particle diameter of 20 nm was prepared.
  • a paste-like resin composition was prepared by dissolving a polyimide varnish in a solvent composed of N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a polyimide varnish solution, and then adding the flow suppressing material to the polyimide varnish solution. At this time, the blending ratio of the flow suppressing material in the total of the polyimide varnish and the flow suppressing material was set to 10% by mass.
  • the paste-like resin composition thus obtained was applied by a screen printing method so as to cover the glass wiring protective layer.
  • the resin wiring protective layer was formed by heat-processing the paste-form resin composition at 350 degreeC for 2 hours. At this time, the minimum film thickness of the resin wiring protective layer was 5 ⁇ m. Moreover, the content rate of the flow suppression material in a resin wiring protective layer was 5 volume%. Thus, a working electrode was produced.
  • the working electrode was immersed in a dye solution for a whole day and night, then taken out and dried, and a photosensitizing dye composed of a ruthenium pyridine complex (N719) was supported on the porous oxide semiconductor layer.
  • the dye solution is prepared by dissolving the photosensitizing dye in a mixed solvent obtained by mixing acetonitrile and tert-butyl alcohol at a volume ratio of 1: 1 so that the concentration becomes 0.3 mol / L. Produced.
  • an electrolyte composed of ionic liquid (hexylmethylimidazolium iodide) containing iodine and iodine ions and methoxypropionitrile was applied and disposed on the porous oxide semiconductor layer.
  • a sealing part forming body for forming a sealing part was prepared.
  • a single sealing resin film made of a 10 cm ⁇ 10 cm ⁇ 100 ⁇ m ethylene-methacrylic acid copolymer (trade name: Nucrel, Mitsui, DuPont Polychemical Co., Ltd.) was prepared. It was obtained by forming a square-shaped opening in the stopping resin film. At this time, the opening was made to have a size of 5 cm ⁇ 5 cm.
  • a counter electrode was prepared.
  • the counter electrode was prepared by forming a catalyst layer of platinum having a thickness of 10 nm on a 55 cm ⁇ 55 cm ⁇ 40 ⁇ m titanium foil by sputtering. Further, another sealing part forming body was prepared, and this sealing part forming body was bonded to the surface of the counter electrode that was to face the working electrode in the same manner as described above.
  • the sealing portion forming body bonded to the working electrode and the sealing portion forming body bonded to the counter electrode were opposed to each other, and the sealing portion forming bodies were overlapped with each other. And the sealing part formation body was heat-melted, pressing the sealing part formation body in this state. Thus, a sealing portion was formed between the working electrode and the counter electrode, and a dye-sensitized solar cell was obtained.
  • Example 2 The flow suppressing material is changed from silica particles having an average particle diameter of 20 nm to titania rods made of titania having an average length of 100 nm and an average diameter of 30 nm, and the content of the flow suppressing material in the resin wiring protective layer is changed from 5% by volume to 10%.
  • a dye-sensitized solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the volume of the resin wiring protective layer was changed from 5 ⁇ m to 10 ⁇ m. About the obtained dye-sensitized solar cell, when the cross section of current collection wiring was observed by SEM, it was confirmed that the glass frit part and the space
  • Example 3 The flow suppressing material is changed from silica particles having an average particle diameter of 20 nm to carbon nanotubes having an average length of 100 nm, an average outer diameter of 20 nm, and an average inner diameter of 2 nm, and the content of the flow suppressing material in the resin wiring protective layer is 5% by volume.
  • a dye-sensitized solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the volume was changed from 8% to 8% by volume. About the obtained dye-sensitized solar cell, when the cross section of current collection wiring was observed by SEM, it was confirmed that the glass frit part and the space
  • the contact portion has a silver-tin alloy portion made of an alloy of silver and tin.
  • Example 4 The flow suppressing material is changed from silica particles having an average particle diameter of 20 nm to star-shaped titania having an average diameter of 100 nm, and the content of the flow suppressing material in the resin wiring protective layer is changed from 5% by volume to 15% by volume.
  • a dye-sensitized solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the minimum film thickness of the resin wiring protective layer was changed from 5 ⁇ m to 10 ⁇ m. About the obtained dye-sensitized solar cell, when the cross section of current collection wiring was observed by SEM, it was confirmed that the glass frit part and the space
  • the contact portion has a silver-tin alloy portion made of an alloy of silver and tin.
  • a paste-like resin composition is made of an ethylene-methacrylic acid copolymer (trade name: Nucrel, manufactured by Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd.) having a size of 55 cm ⁇ 55 cm ⁇ 100 ⁇ m, and one piece having an opening of 50 cm ⁇ 50 cm formed. After changing to a sheet-like resin composition and placing the sheet-like resin composition on the wiring-containing part, the resin composition is melted and fluidized at 120 ° C.
  • the contact portion has a silver-tin alloy portion made of an alloy of silver and tin.
  • Example 6 The resin in the paste-like resin composition is changed from polyimide resin to 31X101 (manufactured by Three Bond Co., Ltd.), which is an ultraviolet (UV) curable resin, and the resin composition is placed on the wiring containing part, and then the ultraviolet ray is applied for 30 seconds.
  • a dye-sensitized solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the resin wiring protective layer was formed by irradiation and the minimum film thickness of the resin wiring protective layer was changed from 5 ⁇ m to 6 ⁇ m. About the obtained dye-sensitized solar cell, when the cross section of current collection wiring was observed by SEM, it was confirmed that the glass frit part and the space
  • Example 7 Dye sensitization in the same manner as in Example 1 except that the minimum film thickness of the resin wiring protective layer was changed from 5 ⁇ m to 30 ⁇ m as shown in Table 1 by repeatedly applying the paste-like resin composition multiple times. A solar cell was produced. About the obtained dye-sensitized solar cell, when the cross section of current collection wiring was observed by SEM, it was confirmed that the glass frit part and the space
  • the contact portion has a silver-tin alloy portion made of an alloy of silver and tin.
  • Example 8 Dye-sensitized in the same manner as in Example 1 except that the minimum film thickness of the resin wiring protective layer was changed from 5 ⁇ m to 50 ⁇ m as shown in Table 1 by repeatedly applying the paste-like resin composition multiple times. A solar cell was produced. About the obtained dye-sensitized solar cell, when the cross section of current collection wiring was observed by SEM, it was confirmed that the glass frit part and the space
  • the contact portion has a silver-tin alloy portion made of an alloy of silver and tin.
  • Example 9 Dye-sensitized in the same manner as in Example 1 except that the minimum film thickness of the resin wiring protective layer was changed from 5 ⁇ m to 100 ⁇ m as shown in Table 1 by applying the paste-like resin composition a plurality of times. A solar cell was produced. About the obtained dye-sensitized solar cell, when the cross section of current collection wiring was observed by SEM, it was confirmed that the glass frit part and the space
  • the contact portion has a silver-tin alloy portion made of an alloy of silver and tin.
  • Example 10 Example except that the flow suppressing material was changed from silica particles having an average particle diameter of 20 nm to inorganic drying materials made of synthetic zeolite having an average particle diameter of 200 nm (trade name: Molecular Sieve 3A, manufactured by Union Showa Co., Ltd.).
  • a dye-sensitized solar cell was produced.
  • the cross section of current collection wiring was observed by SEM, it was confirmed that the glass frit part and the space
  • the contact portion has a silver-tin alloy portion made of an alloy of silver and tin.
  • Example 11 Inorganic desiccant was changed from synthetic zeolite with an average particle size of 200 nm to synthetic silica with an average particle size of 200 nm (trade name: Microid, manufactured by Tokai Chemical Industry Co., Ltd.) to suppress flow in the resin wiring protective layer.
  • a dye-sensitized solar cell was produced in the same manner as in Example 10 except that the content of the material was changed from 5% by volume to 8% by volume.
  • the cross section of current collection wiring was observed by SEM, it was confirmed that the glass frit part and the space
  • the contact portion has a silver-tin alloy portion made of an alloy of silver and tin.
  • Example 12 Other than having changed the inorganic drying material from synthetic zeolite having an average particle size of 200 nm to activated carbon having an average particle size of 200 nm and changing the content of the flow suppressing material in the resin wiring protective layer from 5% by volume to 10% by volume.
  • the cross section of current collection wiring was observed by SEM, it was confirmed that the glass frit part and the space
  • the contact portion has a silver-tin alloy portion made of an alloy of silver and tin.
  • Example 13 The inorganic desiccant was changed from a spherical synthetic zeolite having an average particle diameter of 200 nm to a rod-shaped synthetic zeolite having an average length of 200 nm and an average diameter of 20 nm, and the content of the flow suppressing material in the resin wiring protective layer was 5 volumes.
  • a dye-sensitized solar cell was produced in the same manner as in Example 10 except that the percentage was changed from 10% to 10% by volume.
  • the cross section of current collection wiring was observed by SEM, it was confirmed that the glass frit part and the space
  • the contact portion has a silver-tin alloy portion made of an alloy of silver and tin.
  • Example 14 The inorganic desiccant was changed from synthetic zeolite with an average particle diameter of 200 nm to star-shaped synthetic zeolite with an average diameter of 100 nm, and the content of the flow control material in the resin wiring protective layer was changed from 5% by volume to 10% by volume. Except that, a dye-sensitized solar cell was produced in the same manner as in Example 10. About the obtained dye-sensitized solar cell, when the cross section of current collection wiring was observed by SEM, it was confirmed that the glass frit part and the space
  • the contact portion has a silver-tin alloy portion made of an alloy of silver and tin.
  • Example 15 The flow suppressing material is changed from silica particles having an average particle diameter of 20 nm to carbon black having an average particle diameter of 39.5 nm (trade name “Ketjen Black EC300J”, manufactured by Lion Corporation) to suppress flow in the resin wiring protective layer.
  • a dye-sensitized solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the content of the material was changed from 5% by volume to 12% by volume and the minimum film thickness of the resin wiring protective layer was changed from 5 ⁇ m to 6 ⁇ m.
  • the cross section of current collection wiring was observed by SEM, it was confirmed that the glass frit part and the space
  • Example 16 The resin in the paste-like resin composition is changed from polyimide resin to 31X101 (manufactured by ThreeBond), which is an ultraviolet (UV) curable resin, and the content of the flow suppressing material in the resin wiring protective layer is changed from 5% by volume. After changing the volume to 6% by volume and placing the resin composition on the wiring containing part, the resin wiring protective layer was formed by irradiation with ultraviolet rays for 30 seconds, and the minimum film thickness of the resin wiring protective layer was changed from 5 ⁇ m to 6 ⁇ m. Except for this, a dye-sensitized solar cell was produced in the same manner as in Example 10.
  • 31X101 manufactured by ThreeBond
  • UV ultraviolet
  • Example 17 Dye-sensitized in the same manner as in Example 10 except that the minimum film thickness of the resin wiring protective layer was changed from 5 ⁇ m to 30 ⁇ m as shown in Table 2 by repeatedly applying the paste-like resin composition multiple times. A solar cell was produced. About the obtained dye-sensitized solar cell, when the cross section of current collection wiring was observed by SEM, it was confirmed that the glass frit part and the space
  • the contact portion has a silver-tin alloy portion made of an alloy of silver and tin.
  • Example 18 Dye sensitization in the same manner as in Example 10 except that the minimum film thickness of the resin wiring protective layer was changed from 5 ⁇ m to 50 ⁇ m as shown in Table 2 by repeatedly applying the paste-like resin composition multiple times. A solar cell was produced. About the obtained dye-sensitized solar cell, when the cross section of current collection wiring was observed by SEM, it was confirmed that the glass frit part and the space
  • the contact portion has a silver-tin alloy portion made of an alloy of silver and tin.
  • Example 19 Dye-sensitized in the same manner as in Example 10 except that the minimum film thickness of the resin wiring protective layer was changed from 5 ⁇ m to 100 ⁇ m as shown in Table 2 by repeatedly applying the paste-like resin composition multiple times. A solar cell was produced. About the obtained dye-sensitized solar cell, when the cross section of current collection wiring was observed by SEM, it was confirmed that the glass frit part and the space
  • the contact portion has a silver-tin alloy portion made of an alloy of silver and tin.
  • Example 20 Example 10 except that the inorganic desiccant was changed from synthetic zeolite having an average particle size of 200 nm to synthetic silica having an average particle size of 20 nm (trade name “MICRODO”, manufactured by Tokai Chemical Industry Co., Ltd.). A dye-sensitized solar cell was produced. About the obtained dye-sensitized solar cell, when the cross section of current collection wiring was observed by SEM, it was confirmed that the glass frit part and the space
  • Example 21 A dye-sensitized solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the current collector wiring was produced as follows. That is, first, a silver paste containing silver particles having a particle size of 200 nm or less (trade name: XA-9053, manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) has a glass frit content of 1% in the inorganic material in the first metal wiring portion after firing. Glass frit was blended so as to be the mass%, and a silver paste for forming a first metal wiring part was prepared. And this 1st metal wiring part formation silver paste was printed on the FTO film
  • a silver paste (trade name XA-9053, manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) is printed on the first precursor portion as a second metal wiring portion forming silver paste by a screen printing method at 150 ° C. And dried to form a second precursor part. And the 1st precursor part and the 2nd precursor part were baked at 500 degreeC for 1 hour, and the 1st metal wiring part and the 2nd metal wiring part were formed, respectively.
  • the second metal wiring portion covered the entire surface in contact with the FTO film in the first metal wiring portion.
  • the thicknesses of the first metal wiring part and the second metal wiring part were 15 ⁇ m and 5 ⁇ m, respectively.
  • the porosity in each of the first metal wiring portion and the second metal wiring portion was measured, it was 10% and 5%, respectively.
  • the dye-sensitized solar cell of the present invention has excellent durability.

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Abstract

 本発明は、作用極と、作用極に対向する対極と、作用極と対極との間に配置される電解質とを備え、作用極が、導電性基板と、導電性基板上に設けられ、集電配線を含有する配線含有部と、配線含有部の上に設けられ、樹脂と、樹脂の流動を抑制する流動抑制材とを含有する樹脂配線保護層とを備える、色素増感太陽電池である。

Description

色素増感太陽電池及びその製造方法
 本発明は、色素増感太陽電池及びその製造方法に関する。
 光電変換素子として、安価で、高い光電変換効率が得られることから色素増感太陽電池が注目されており、色素増感太陽電池に関して種々の開発が行われている。
 色素増感太陽電池は一般に、作用極と、対極と、作用極及び対極の間に配置される電解質とを備えている。
 ここで、作用極は、多孔質酸化物半導体層で得られた電気を効率よく外部に引き出すため、透明導電膜上に集電配線を有することが一般的である。さらに作用極においては、電解質による集電配線の腐食を防止するため、集電配線が配線保護層で被覆されることが一般的である。
 このような作用極を有する色素増感太陽電池として、集電配線上に、ガラス成分などからなる絶縁層、および、ポリイミドなどの樹脂からなる保護層を順次配置した色素増感太陽電池が知られている(下記特許文献1)。
特許第4528082号公報
 しかし、上述した特許文献1に記載の色素増感太陽電池は以下に示す課題を有していた。すなわち、上記色素増感太陽電池では、集電配線が電解質により腐食される場合があった。このため、上記色素増感太陽電池は、耐久性の点で改善の余地を有していた。
 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた耐久性を有する色素増感太陽電池及びその製造方法を提供することを目的とする。
 本発明者は、上記課題が生じる原因について鋭意検討した。その結果、色素増感太陽電池において、ガラス成分などからなる絶縁層の上に、樹脂などからなる保護層が設けられている場合、保護層が非常に薄くなることが原因ではないかと本発明者は考えた。すなわち、保護層が非常に薄くなっているために、保護層が保護機能を十分に果たさず、電解質が浸透しやすくなって集電配線を腐食し、その結果、優れた耐久性を得ることが困難なのではないかと本発明者は考えた。さらに本発明者は、保護層が非常に薄くなる原因について考えた。その結果、以下のことが、保護層が非常に薄くなる原因ではないかと考えた。すなわち、色素増感太陽電池が高温環境下に置かれると、樹脂などからなる保護層中の樹脂の流動性が増す。一方、保護層が設けられる絶縁層の表面は必ずしも平坦ではなく、集電配線から離れる方向に向かって凸状となることもある。この場合、保護層中の樹脂の流動性が増すことで、保護層中の樹脂は流れ落ちてしまい、絶縁層の上に残る樹脂の量が少なくなる。そこで、本発明者はさらに鋭意研究を重ねた結果、保護層中に、樹脂の流動を抑制する流動抑制材を導入することで上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を解決するに至った。
 即ち本発明は、作用極と、前記作用極に対向する対極と、前記作用極と前記対極との間に配置される電解質とを備え、前記作用極が、導電性基板と、前記導電性基板上に設けられ、集電配線を含有する配線含有部と、前記配線含有部の上に設けられ、樹脂と、前記樹脂の流動を抑制する流動抑制材とを含有する樹脂配線保護層とを備える色素増感太陽電池である。
 この色素増感太陽電池によれば、当該色素増感太陽電池が高温環境下に置かれ、作用極の樹脂配線保護層中の樹脂が流動しても、その樹脂の流動が、樹脂配線保護層中に含まれる流動抑制材によって十分に抑制される。このため、配線含有部の上で樹脂配線保護層の厚さが低下することが十分に抑制され、色素増感太陽電池において、樹脂配線保護層が、電解質に対する保護機能の低下を十分に抑制することが可能となる。従って、電解質が樹脂配線保護層を浸透して集電配線を腐食することが十分に抑制され、その結果、優れた耐久性を有する色素増感太陽電池を実現することが可能となる。
 上記色素増感太陽電池においては、前記流動抑制材が無機系乾燥材であり、前記電解質が酸化還元対を含有することが好ましい。
 この色素増感太陽電池によれば、電解質中に水分が混入しても、その水分が、樹脂配線保護層中に含まれる無機系乾燥材によって十分に吸収される。このため、電解質中において水分による酸化還元対間の望ましくない副反応が起こることが十分に抑制される。その結果、本発明の色素増感太陽電池は、より優れた耐久性を有することが可能となる。
 また上記色素増感太陽電池においては、前記流動抑制材が無機系乾燥材であり、前記流動抑制材が球状であり、前記流動抑制材の平均粒径が200nm以下であることが好ましい。
 この場合、流動抑制材の平均粒径が200nmを超える場合と比較して、電解質中の水分を効果的に吸収できる。このため、電解質中の水分が電解質から効果的に除去され、電解質中において水分による酸化還元対間の望ましくない副反応が起こることが効果的に抑制され、より優れた耐久性を有することが可能となる。
 上記色素増感太陽電池において、前記樹脂配線保護層中の前記流動抑制材の含有率が1~50体積%であることが好ましい。
 この場合、流動抑制材の含有率が上記範囲を外れる場合に比べて、集電配線が十分に樹脂で覆われるため、より優れた耐久性を有する色素増感太陽電池を実現することが可能となる。
 また上記色素増感太陽電池においては、前記樹脂配線保護層の最低膜厚が3~50μmであることが好ましい。
 この場合、樹脂配線保護層の最低膜厚が3μm未満である場合に比べて、より優れた耐久性を有する色素増感太陽電池を実現することができる。また樹脂配線保護層の最低膜厚が50μmを超える場合に比べて、導電性基板と接触する面の面積がより減少する結果、発電に寄与する領域を相対的に増加させることが可能となり、光電変換特性をより向上させることができる。
 上記色素増感太陽電池において、前記導電性基板が、基板と、前記基板上に設けられ、錫を含有する導電膜とを有し、前記集電配線が銀粒子を含有し、前記集電配線が、前記導電膜と接触する接触部を有し、前記接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有し、前記集電配線と前記導電膜との間で前記接触部に隣接して空隙が形成されていることが好ましい。
 この場合、導電膜が熱収縮又は熱膨張すると、配線含有部に含まれる集電配線は、導電膜との界面付近において熱収縮や熱膨張による過大な応力を受ける。このとき、集電配線と導電膜との接触部に応力が加えられても、集電配線と導電膜との間で接触部に隣接して空隙が形成されているため、空隙により、接触部に加わる応力が十分に緩和される。また接触部が銀錫合金からなる銀錫合金部を有している。ここで、銀錫合金部は、錫を含有する導電膜と共通の錫を含有し、銀粒子を含有する集電配線と共通の銀を含有する。このため、銀錫合金部は、集電配線及び導電膜のいずれに対しても高い密着性を有する。このため、導電膜からの集電配線の剥離が十分に抑制され、集電配線と導電膜との接触抵抗の増加が十分に抑制される。従って、上記色素増感太陽電池によれば、光電変換効率の低下を十分に抑制でき、より優れた耐久性を有することが可能となる。
 上記色素増感太陽電池において、前記導電性基板が、基板と、前記基板上に設けられ、錫を含有する導電膜とを有し、前記集電配線が銀粒子を含有し、前記集電配線が、前記導電膜に接触し、銀と錫との混合物からなる銀錫混合部を有することが好ましい。
 この場合、集電配線が、導電膜に接触する銀錫混合部を有している。ここで、銀錫混合部は、銀と錫との混合物からなる。すなわち銀錫混合部は、導電性を有し、しかも、導電膜と共通の錫を含有している。また銀錫混合部は、集電配線と共通の銀を含有している。このため、銀錫混合部は、ガラスフリット部に比べて、集電配線と導電膜との接触抵抗を低下させることができる。このため、上記色素増感太陽電池によれば、集電配線と導電膜との接触抵抗を低下させることができる。また、銀錫混合部は、導電膜と共通の錫を含有し、かつ、集電配線と共通の銀を含有している。このため、銀錫混合部は、導電膜に対しても銀粒子に対しても十分な密着性を確保することができる。このため、上記色素増感太陽電池によれば、より優れた光電変換特性及び耐久性を有することが可能となる。
 また上記色素増感太陽電池においては、前記配線含有部が、前記集電配線を覆い、ガラス成分を含有するガラス保護層を更に含むことが好ましい。
 この場合、ガラス保護層によって集電配線が電解質から保護される。このため、色素増感太陽電池において、電解質による集電配線の腐食が抑制されるため、より優れた耐久性を有する色素増感太陽電池を実現することができる。
 また本発明は、作用極と、前記作用極に対向する対極と、前記作用極と前記対極との間に配置される電解質とを備える色素増感太陽電池の製造方法において、前記作用極を製造する作用極製造工程を含み、前記作用極製造工程が、導電性基板上に集電配線を含む配線含有部を形成する配線含有部形成工程と、前記配線含有部を覆うように、第1の樹脂を含む樹脂配線保護層を形成する樹脂配線保護層形成工程とを含み、前記樹脂配線保護層形成工程が、第2の樹脂と、前記第2の樹脂の流動を抑制する流動抑制材とを含有する樹脂組成物を前記配線含有部上に配置させ、前記樹脂配線保護層を形成する工程を含む、色素増感太陽電池の製造方法である。ここで、第2の樹脂は、第1の樹脂と同一の樹脂又は第1の樹脂の前駆体で構成される。
 この色素増感太陽電池の製造方法によれば、樹脂配線保護層形成工程において、樹脂組成物を配線含有部上に配置して樹脂配線保護層を形成する際、樹脂組成物が配線含有部上で流動しようとしても、樹脂組成物中の流動抑制材により第2の樹脂の流動が十分に抑制される。従って、配線含有部の上で樹脂配線保護層の厚さを十分に確保することが可能となる。従って、得られる色素増感太陽電池において、電解質に対する樹脂配線保護層の保護機能の低下を十分に抑制することが可能となり、電解質が樹脂配線保護層に浸透して集電配線を腐食することを十分に抑制することができる。その結果、優れた耐久性を有する色素増感太陽電池を製造することができる。
 また上記製造方法においては、前記流動抑制材が無機系乾燥材であり、前記電解質が酸化還元対を含有することが好ましい。
 この場合、得られる色素増感太陽電池において、電解質中に水分が混入しても、その水分が、樹脂配線保護層中に含まれる無機系乾燥材によって十分に吸収される。このため、電解質中において水分による酸化還元対間の望ましくない副反応が起こることが十分に抑制される。その結果、本発明の色素増感太陽電池の製造方法は、より優れた耐久性を有する色素増感太陽電池を製造することが可能となる。
 また上記製造方法においては、前記流動抑制材が球状であり、前記流動抑制材の平均粒径が200nm以下であることが好ましい。
 この場合、流動抑制材の平均粒径が200nmを超える場合と比較して、樹脂の流動を効果的に抑制しつつ配線含有部を樹脂組成物で満遍なく覆うことができる。このため、流動抑制材により配線含有部上で樹脂組成物の厚さをより十分に確保することが可能となり、より優れた耐久性を有する色素増感太陽電池を製造することができる。
 また上記製造方法においては、前記樹脂配線保護層の最低膜厚が3~50μmであることが好ましい。
 この場合、樹脂配線保護層の最低膜厚が3μm未満である場合に比べて、より優れた耐久性を有する色素増感太陽電池を製造することができる。また樹脂配線保護層の最低膜厚が50μmを超える場合に比べて、導電性基板と接触する面の面積がより減少する結果、発電に寄与する領域を相対的に増加させることが可能となり、光電変換特性をより向上させることができる。
 また上記製造方法においては、前記配線含有部が、前記集電配線を覆い、ガラス成分を含有するガラス保護層を更に含むことが好ましい。
 この場合、ガラス保護層によって集電配線が電解質から保護される。このため、製造される色素増感太陽電池において、電解質による集電配線の腐食が抑制されるため、より優れた耐久性を有する色素増感太陽電池を製造することができる。
 上記色素増感太陽電池の製造方法においては、前記樹脂配線保護層形成工程において、前記樹脂組成物が前記配線含有部上に配置された後に加熱処理され、前記集電配線が、前記導電性基板上に設けられる第1金属配線部と、前記第1金属配線部上に設けられる第2金属配線部とを有し、前記第1金属配線部及び前記第2金属配線部が空隙を有し、前記第2金属配線部の空隙率が前記第1金属配線部の空隙率よりも小さいことが好ましい。
 この場合、樹脂配線保護層形成工程において、樹脂組成物を配線含有部上に配置した後、加熱処理させて樹脂配線保護層を形成する際、第1金属配線部の空隙中の空気が熱により膨張しても、第2金属配線部によって、その膨張した空気が樹脂配線保護層を突き抜けることが十分に抑制される。このため、得られる色素増感太陽電池の配線保護層において、電解質が侵入し得る経路の生成が十分に抑制される。その結果、電解質による集電配線の腐食が十分に抑制され、より優れた耐久性を有する色素増感太陽電池を得ることができる。
 また上記製造方法は、前記配線含有部上に配置されるときの前記樹脂組成物がペースト状である場合に特に有用である。
 配線含有部上に配置されるときの樹脂組成物がペースト状である場合に、樹脂配線保護層の厚さが薄くなりやすい。その点、本発明の製造方法では、樹脂組成物中に流動抑制材が含まれているため、樹脂組成物がペースト状でも、第2の樹脂の流動が十分に抑制され、形成される樹脂配線保護層の厚さの低下を十分に抑制できる。
 本発明によれば、優れた耐久性を有する色素増感太陽電池及びその製造方法が提供される。
本発明に係る色素増感太陽電池の一実施形態を示す部分断面図である。 図1の作用極を示す部分断面図である。 図2の配線部を示す断面図である。 図1の集電配線の一例を示す断面図である。 図1の集電配線の他の例を示す断面図である。 図1の作用極の製造方法の一工程を示す図である。 図1の作用極の製造方法の一工程を示す図である。 図1の作用極の製造方法の一工程を示す図である。 図1の作用極の製造方法の一工程を示す図である。 図1の作用極の製造方法の一工程を示す図である。 図3の配線部の変形例を示す断面図である。
 以下、本発明に係る色素増感太陽電池の実施形態について図面を用いて説明する。なお、全図中、同一又は同等の構成要素については、同一符号を付し、重複する説明を省略する。図1は本発明に係る色素増感太陽電池の一実施形態を示す部分断面図、図2は、図1の作用極を示す部分断面図、図3は、図2の配線部を示す断面図である。
 図1に示すように、色素増感太陽電池100は、作用極10と、作用極10に対向するように配置される対極20とを備えている。作用極10と対極20とは封止部40によって連結されている。そして、作用極10と対極20との間には電解質30が配置されている。具体的には、作用極10と対極20と封止部40とによって包囲されるセル空間内には電解質30が充填されている。
 図2に示すように、作用極10は、導電性基板11と、導電性基板11の上に設けられる多孔質酸化物半導体層12と、多孔質酸化物半導体層12を包囲するように設けられる配線部13とを備えている。導電性基板11は、透明基板14と、透明基板14の対極20側に多孔質酸化物半導体層12と接触するように設けられる透明導電膜15とを備えている。配線部13は、透明導電膜15上で多孔質酸化物半導体層12を包囲するように又は多孔質酸化物半導体層12の周囲に設けられる配線含有部16と、配線含有部16を被覆する樹脂配線保護層17とを備えている。ここで、配線含有部16は、透明導電膜15上に設けられる集電配線18と、集電配線18を被覆するガラス配線保護層19とを有している。図3に示すように、樹脂配線保護層17は、樹脂17aと、樹脂17aの流動を抑制する流動抑制材17bとを有している。
 多孔質酸化物半導体層12には光増感色素が担持されている。また図1に示すように、対極20は、対極基板21と、対極基板21のうち作用極10側に設けられて対極20の表面における還元反応を促進する導電性の触媒層22とを備えている。
 封止部40は、作用極10と対極20とを連結している。封止部40は作用極10の多孔質酸化物半導体層12側の表面上、即ち透明導電膜15の表面上に固定されると共に、対極20に固定されている。ここで、封止部40は通常、対極基板21上に固定されるが、触媒層22上に固定されてもよい。
 色素増感太陽電池100によれば、色素増感太陽電池100が高温環境下に置かれ、作用極10の樹脂配線保護層17中の樹脂17aが流動しても、その樹脂17aの流動が樹脂配線保護層17中に含まれる流動抑制材17bによって十分に抑制される。このため、配線含有部16の上で樹脂配線保護層17の厚さが低下することが十分に抑制され、色素増感太陽電池100において、電解質30に対する樹脂配線保護層17の保護機能の低下を十分に抑制することが可能となる。従って、電解質30が樹脂配線保護層17を浸透して集電配線18を腐食することを十分に抑制することができる。その結果、優れた耐久性を有する色素増感太陽電池100が実現される。
 次に、作用極10、光増感色素、対極20、電解質30及び封止部40について詳細に説明する。
 <作用極>
 (透明基板)
 透明基板14を構成する材料は、例えば透明な材料であればよい。このような透明な材料としては、例えばホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、白板ガラス、石英ガラスなどのガラス、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)及びポリエーテルスルフォン(PES)などが挙げられる。透明基板14の厚さは、色素増感太陽電池100のサイズに応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、例えば50~10000μmの範囲にすればよい。
 (透明導電膜)
 透明導電膜15を構成する材料としては、例えば酸化インジウムスズ(ITO)、酸化スズ(SnO)、フッ素添加酸化スズ(FTO)などの導電性金属酸化物が挙げられる。透明導電膜15は、単層でも、異なる導電性金属酸化物で構成される複数の層の積層体で構成されてもよい。透明導電膜15が単層で構成される場合、透明導電膜15は、高い耐熱性及び耐薬品性を有することから、FTOで構成されることが好ましい。透明導電膜15の厚さは例えば0.01~2μmの範囲にすればよい。
 (多孔質酸化物半導体層)
 多孔質酸化物半導体層12は酸化物半導体粒子で構成されている。上記酸化物半導体粒子としては、例えば酸化チタン(TiO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化タングステン(WO)、酸化ニオブ(Nb)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、酸化スズ(SnO)、酸化インジウム(In)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化タリウム(Ta)、酸化ランタン(La)、酸化イットリウム(Y)、酸化ホルミウム(Ho)、酸化ビスマス(Bi)、酸化セリウム(CeO)、酸化アルミニウム(Al)又はこれらの2種以上で構成される酸化物半導体粒子が挙げられる。これら酸化物半導体粒子の平均粒径は1~1000nmであることが好ましい。この場合、色素で覆われた酸化物半導体の表面積が大きくなる。即ち光電変換を行う場が広くなる。その結果、より多くの電子を生成することができる。多孔質酸化物半導体層12の厚さは、例えば0.5~50μmとすればよい。
 (集電配線)
 集電配線18は、透明導電膜15よりも低い抵抗を有する導電性材料からなる粒子を有する。このような導電性材料として、例えば銀及び銅が挙げられる。
 ここで、図4に示すように、集電配線18が、銀からなる銀粒子51を含有し、透明導電膜15が錫を含有する場合、集電配線18は、透明導電膜15と接触する接触部Bを有し、接触部Bが、銀と錫との合金からなる銀錫合金部50を有し、集電配線18と透明導電膜15との間で接触部Bに隣接して空隙A1が形成されていることが好ましい。
 この場合、透明導電膜15が熱収縮又は熱膨張すると、配線含有部16に含まれる集電配線18は、透明導電膜15との界面付近において熱収縮や熱膨張による過大な応力を受ける。このとき、集電配線18と透明導電膜15との接触部Bに応力が加えられても、集電配線18と透明導電膜15との間で接触部Bに隣接して空隙A1が形成されているため、空隙A1により、接触部Bに加わる応力が十分に緩和される。また接触部Bが銀錫合金からなる銀錫合金部50を有している。ここで、銀錫合金部50は、錫を含有する透明導電膜15と共通の錫を含有し、銀粒子を含有する集電配線18と共通の銀を含有する。このため、銀錫合金部50は、集電配線18及び透明導電膜15のいずれに対しても高い密着性を有する。このため、透明導電膜15からの集電配線18の剥離が十分に抑制され、集電配線18と透明導電膜15との接触抵抗の増加が十分に抑制される。従って、光電変換特性の低下を十分に抑制でき、優れた耐久性を有することが可能となる。
 図4に示す集電配線18においては、接触部Bは、銀と錫との合金からなる銀錫合金部50と、ガラスフリットからなるガラスフリット部53とを有している。また集電配線18は、透明導電膜15から離間した本体部Cに、空隙A2とガラスフリット部63とを有していてもよい。
 また図5に示すように、集電配線18が、銀からなる銀粒子51を含有し、透明導電膜15が錫を含有する場合、集電配線18は、透明導電膜15に接触し、銀と錫との混合物からなる銀錫混合部52を有することが好ましい。
 この場合、集電配線18が、透明導電膜15に接触する銀錫混合部52を有している。ここで、銀錫混合部52は、銀と錫との混合物からなる。すなわち銀錫混合部52は、導電性を有し、しかも、透明導電膜15と共通の錫を含有している。また銀錫混合部52は、集電配線18と共通の銀を含有している。このため、銀錫混合部52は、ガラスフリット部53に比べて、集電配線18と透明導電膜15との接触抵抗を低下させることができる。このため、上記色素増感太陽電池100によれば、集電配線18と透明導電膜15との接触抵抗を低下させることができる。また、銀錫混合部52は、透明導電膜15と共通の錫を含有し、かつ、集電配線18と共通の銀を含有している。このため、銀錫混合部52は、透明導電膜15に対しても銀粒子51に対しても十分な密着性を確保することができる。このため、色素増感太陽電池100は、より優れた光電変換特性及び耐久性を有することが可能となる。
 図5に示す集電配線18においては、ガラスフリットからなるガラスフリット部53と銀錫混合部52とを結合してなる結合体55を有し、結合体55において、ガラスフリット部53が、透明導電膜15と共に形成される凹部53aを有し、この凹部53aに銀錫混合部52が入り込んでいることが好ましい。
 この場合、集電配線18が、透明導電膜15に接触するガラスフリット部53と、透明導電膜15に接触する銀錫混合部52とを結合してなる結合体55を有しており、ガラスフリット部53において透明導電膜15と共に形成される凹部53aに銀錫混合部52が入り込んでいる。このため、結合体55においては、ガラスフリット部53の凹部53aに入り込んでいる銀錫混合部52の分だけ、集電配線18と透明導電膜15との接触面の面積に占めるガラスフリット部53の面積の割合が減少される。ここで、銀錫混合部52は、銀と錫との混合物からなるため、ガラスフリット部53に比べて、集電配線18と透明導電膜15との接触抵抗を低下させることができる。またガラスフリット部53は透明導電膜15に接触しているため、ガラスフリット部53が透明導電膜15に接触していない場合に比べて、透明導電膜15に対する集電配線18の密着性をより十分に確保することができる。従って、透明導電膜15に対する集電配線18の密着性をより十分に確保しながら、集電配線18と透明導電膜15との間の接触抵抗を低下させることができる。このため、色素増感太陽電池100は、より優れた光電変換特性及び耐久性を有することが可能となる。
 なお、集電配線18と透明導電膜15との間には空隙A1が形成されていてもよい。さらに集電配線18には、透明導電膜15から離れた位置に、空隙A2と、銀と錫との混合物からなる銀錫混合部62と、ガラスフリットからなるガラスフリット部63とを有していてもよい。
 (ガラス配線保護層)
 ガラス配線保護層19は、ガラス成分を主成分として有する。ガラス成分としては、例えばホウ酸鉛系ガラス、ホウケイ酸ビスマス塩系ガラス、アルミノリン酸塩系ガラス及びリン酸亜鉛系ガラスが挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合せて用いてもよい。
 (樹脂配線保護層)
 樹脂配線保護層17は、樹脂17aと、樹脂17aの流動を抑制する流動抑制材17bとを含む。
 樹脂17aとしては、酸変性ポリオレフィン系樹脂や、ポリイミド樹脂などを用いることができる。中でも、ポリイミド樹脂が好ましい。この場合、樹脂配線保護層17が電解質30により腐食されにくくなる。
 流動抑制材17bは、樹脂17aの流動を抑制するものであればよい。このような流動抑制材17bとしては、無機物が用いられる。無機物が用いられるのは、無機物が樹脂17aよりも硬く、樹脂17aのように流動することはないためである。また樹脂17aの表面がガラス配線保護層19の表面に近づくことで、無機物がガラス配線保護層19の表面に押し付けられ、それによって無機物が樹脂17aとともに流れ落ちにくくなるとも考えられる。無機物は、導電性の無機物であっても、絶縁性の無機物であってもよい。
 上記無機物は、無機系乾燥材であることが好ましい。この場合、電解質30中に水分が混入しても、その水分は樹脂配線保護層17中に含まれる無機系乾燥材によって十分に吸収される。このため、電解質30中において水分による酸化還元対間の望ましくない副反応が起こることが十分に抑制される。その結果、色素増感太陽電池100は、より優れた耐久性を有することが可能となる。
 無機系乾燥材は、電解質30中の水分を吸収する機能を有するものであればよい。無機系乾燥材としては、物理的に水分を吸着する物理的乾燥材、及び、化学的に水分と反応する化学的乾燥材があるが、いずれを用いることも可能である。物理的乾燥材は通常、多孔質であり、このような多孔質の物理的乾燥材としては、例えば無機系酸化物を含有する乾燥材、及び炭素質材料が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。ここで、無機系酸化物には、2種以上の無機系酸化物を含む複合酸化物も含まれる。無機系酸化物を含有する乾燥材としては、例えば合成シリカ、アルミナ、珪酸カルシウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、合成ゼオライト、セリサイト、カオリン及びタルクなどが挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。炭素質材料としては、例えば活性炭、カーボンナノチューブ及びカーボンブラックなどが挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 上記無機物としては、無機系乾燥材のほか、例えばシリカ、チタニアなどの乾燥材として機能しない絶縁性の無機物などを用いることもできる。これらは単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
 無機物の形状は特に制限されないが、例えば球状、星型、ロッド状、チューブ状、立方体状、直方体状、及び多角形体状が挙げられる。無機物の形状は球状又はロッド状であることが好ましい。無機物の形状が球状である場合、ペーストの作製が容易である、粒径が揃いやすい、添加量が少量で済むという利点が得られる。また無機物の形状がロッド状である場合、形状に異方性があり、長手方向に水分を吸収しやすいという利点が得られる。
 無機物が無機系乾燥材で構成され、無機物の形状が球状である場合、無機物の平均粒径は、200nm以下であることが好ましい。この場合、無機物が無機系乾燥材で構成される場合、無機系乾燥材の平均粒径が200nmを超える場合と比較して、電解質30中の水分を効果的に吸収できる。このため、電解質30中の水分が電解質30から効果的に除去され、電解質30中において水分による酸化還元対間の望ましくない副反応が起こることが効果的に抑制され、より優れた耐久性を有することが可能となる。ここで、「平均粒径」とは、複数個の粒状の無機物を走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope、 SEM)で観察したときの2次元画像の面積S1をそれぞれ求め、これらの面積S1をそれぞれ円の面積に等しいと考え、これらの面積から下記式:
R1=2×(S1/π)1/2
に基づいてそれぞれ算出したR1の平均値を言うものとする。また「球状」とは、複数個の粒状の無機物をSEMで観察したときの2次元画像において、その無機物の外周上の任意の2点を結ぶ線分のうち最も短い線分に対するその線分に直交する線分の長さの比が1以上1.5以下である形状を言うものとする。
 無機物の平均粒径はより好ましくは100nm以下である。但し、無機物の平均粒径は、1nm以上であることが好ましく、10nm以上であることがより好ましい。この場合、無機物の平均粒径が1nm未満である場合に比べて、樹脂17aの流動性をより十分に抑制できる。特に、無機物が無機系乾燥材で構成される場合、無機物の平均粒径が1nm未満である場合に比べて、水分をより吸収させることができる。
 無機物の形状がロッド状である場合、無機物の平均長さは、好ましくは200nm以下であり、特に好ましくは100nm以下である。但し、無機物の平均長さは、1nm以上であることが好ましく、10nm以上であることがより好ましい。この場合、無機物の平均長さが1nm未満である場合に比べて、樹脂17aの流動性をより十分に抑制できる。特に、無機物が無機系乾燥材で構成される場合、無機物の平均長さが1nm未満である場合に比べて、水分をより吸収させることができる。また無機物の平均径は、好ましくは200nm以下であり、特に好ましくは100nm以下である。但し、無機物の平均径は、1nm以上であることが好ましく、10nm以上であることがより好ましい。この場合、無機物の平均粒径が1nm未満である場合に比べて、樹脂17aの流動性をより十分に抑制できる。特に、無機物が無機系乾燥材で構成される場合、無機物の平均粒径が1nm未満である場合に比べて、水分をより吸収させることができる。ここで、径とは、ロッドの長手方向に直交する面の外周とその外周を横切る直線との2つの交点間を結ぶ線分のうち長さが最大となる線分の長さを言うものとする。ここで、「平均径」とは、複数本のロッド状の無機物の端面をSEMで観察したときの2次元画像の面積S2をそれぞれ求め、これらの面積S2をそれぞれ円の面積に等しいと考え、これらの面積から下記式:
R2=2×(S2/π)1/2
に基づいてそれぞれ算出したR2の平均値を言うものとする。また「平均長さ」とは、複数本のロッド状の無機物の端面以外の面をSEMで観察したときの最も長い部分の長さの平均値を言うものとする。
 無機物の形状が星型である場合、無機物の平均径は好ましくは200nm以下であり、特に好ましくは100nm以下である。但し、無機物の平均径は、1nm以上であることが好ましく、10nm以上であることがより好ましい。この場合、無機物の平均粒径が1nm未満である場合に比べて、樹脂17aの流動性をより十分に抑制できる。特に、無機物が無機系乾燥材で構成される場合、無機物の平均粒径が1nm未満である場合に比べて、水分をより吸収させることができる。ここで、径とは、SEMで観察したときの2次元画像において、星型の無機物の任意の2つの頂点間を結ぶ線のうち長さが最大となる線の長さを言い、「平均径」とは、複数個の星型の無機物について測定した径の平均値を言うものとする。
 樹脂配線保護層17中の流動抑制材17bの含有率は、1~50体積%であることが好ましく、5~30体積%であることがより好ましい。この場合、集電配線18が十分に樹脂17aで覆われるため、より優れた耐久性を有する色素増感太陽電池100を実現することが可能となる。
 <対極>
 対極基板21は、例えばチタン、ニッケル、白金、モリブデン、タングステン、ステンレス、アルミニウム等の耐食性の金属材料や、上述した透明基板14にITO、FTO等の導電性酸化物からなる膜を形成したものや、炭素、導電性高分子で構成される。対極基板21の厚さは、色素増感太陽電池100のサイズに応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、例えば0.005~10.0mmとすればよい。
 触媒層22は、白金、炭素系材料又は導電性高分子などから構成される。
 <光増感色素>
 光増感色素としては、例えばビピリジン構造、ターピリジン構造などを含む配位子を有するルテニウム錯体や、ポルフィリン、エオシン、ローダミン、メロシアニンなどの有機色素が挙げられる。
 <電解質>
 電解質30は酸化還元対を含有するものであり、通常、電解液で構成され、この電解液は例えばI/I などの酸化還元対と有機溶媒とを含んでいる。有機溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、3-メトキシプロピオニトリル、プロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、γ-ブチロラクトン、バレロニトリル、ピバロニトリル、グルタロニトリル、メタクリロニトリル、イソブチロニトリル、フェニルアセトニトリル、アクリロニトリル、スクシノニトリル、オキサロニトリル、ペンタニトリル、アジポニトリルなどを用いることができる。酸化還元対としては、例えばI/I のほか、臭素/臭化物イオン、亜鉛錯体、鉄錯体、コバルト錯体などのレドックス対などの対が挙げられる。電解質30は、上記有機溶媒に代えて、イオン液体と揮発性成分としての上記有機溶媒との混合物からなるイオン液体電解質を含んでいてもよい。また、電解質30は、有機溶媒に代えて、イオン液体を含んでいてもよい。イオン液体としては、例えばピリジニウム塩、イミダゾリウム塩、トリアゾリウム塩等の既知のヨウ素塩であって、室温付近で溶融状態にある常温溶融塩が用いられる。このような常温溶融塩としては、例えば1,2-ジメチル-3-プロピルイミダゾリウムヨーダイド、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1-ヘキシル-3-メチルイミダゾリウムヨーダイド、1-エチル-3-プロピルイミダゾリウムヨーダイド、ジメチルイミダゾリウムアイオダイド、エチルメチルイミダゾリウムアイオダイド、ジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイド、ブチルメチルイミダゾリウムアイオダイド、又は、メチルプロピルイミダゾリウムアイオダイド等が好適に用いられる。上記電解質には添加剤を加えてもよい。添加剤としては、ヨウ化リチウム、I、4-ターシャリーブチルピリジン、グアニジウムチオシアネート、1-ブチルベンゾイミダゾール及びN-メチルベンゾイミダゾールなどが挙げられる。さらに電解質30としては、上記電解質にSiO、TiO、カーボンナノチューブなどのナノ粒子を混練してゲル状となった擬固体電解質であるナノコンポジットゲル電解質を用いてもよく、また、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド誘導体、アミノ酸誘導体などの有機系ゲル化剤を用いてゲル化した電解質を用いてもよい。
 <封止部>
 封止部40としては、酸変性ポリオレフィン系熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。酸変性ポリオレフィン系熱可塑性樹脂としては、例えば酸変性ポリエチレン系熱可塑性樹脂及び、酸変性プロピレン系熱可塑性樹脂などが挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合せて用いることができる。
 酸変性ポリエチレン系熱可塑性樹脂としては、例えばアイオノマー、エチレン-メタクリル酸共重合体、無水マレイン酸変性ポリエチレン及びエチレン-アクリル酸共重合体が挙げられる。中でも、アイオノマー、エチレン-メタクリル酸共重合体又は無水マレイン酸変性ポリエチレンが作用極10との接着性が高い点から好ましい。なお、酸変性ポリオレフィンとは、ポリオレフィンに酸をランダム共重合、交互共重合、ブロック共重合、グラフト共重合させたもの、またはこれらを金属イオンで中和したものを意味する。また、酸変性ポリエチレンとは、ポリエチレンに酸をランダム共重合、交互共重合、ブロック共重合、グラフト共重合させたもの、またはこれらを金属イオンで中和したものを意味する。一例を挙げると、エチレンメタクリル酸共重合体は、エチレンとメタクリル酸とを共重合させたものであるため、酸変性ポリエチレンとなり、エチレンメタクリル酸共重合体を金属イオンで中和したアイオノマーは酸変性ポリエチレンとなる。
 次に、上述した色素増感太陽電池100の製造方法について図6~図10を参照しながら説明する。図6~図10は、作用極を製造する一連の工程を示す図である。
 [準備工程]
 まず作用極10及び対極20を準備する。
 <作用極製造工程>
 作用極10は、以下のようにして準備することができる。
 はじめに透明基板14の上に透明導電膜15を形成する。透明導電膜15の形成方法としては、スパッタ法、蒸着法、スプレー熱分解(Spray
Pyrolysis Deposition:SPD)法及び化学気相蒸着(Chemical Vapor Deposition:CVD)法などが用いられる。
 次に、透明導電膜15上に、多孔質酸化物半導体層形成用ペーストを印刷する。多孔質酸化物半導体層形成用ペーストは、上述した酸化物半導体粒子のほか、ポリエチレングリコールなどの樹脂及び、テレピネオールなどの溶媒を含む。多孔質酸化物半導体層形成用ペーストの印刷方法としては、例えばスクリーン印刷法、ドクターブレード法、バーコート法などを用いることができる。
 次に、多孔質酸化物半導体層形成用ペーストを焼成して透明導電膜15上に多孔質酸化物半導体層12を形成する(図2参照)。焼成温度は酸化物半導体粒子により異なるが、通常は140~600℃であり、焼成時間も、酸化物半導体粒子により異なるが、通常は30分~5時間である。
 (配線含有部形成工程)
 次に、図6に示すように、多孔質酸化物半導体層12を包囲するように又は多孔質酸化物半導体層12の周囲に集電配線18を形成する。集電配線18は、導電材を含む導電ペーストを透明導電膜15上に塗布し、乾燥させた後、焼成することによって得ることができる。
 特に、図4に示すような集電配線18は、例えば、銀粒子と、有機バインダ樹脂と、ガラスフリットからなる無機バインダと、溶媒とを含む導電ペーストを、スクリーン印刷法などを用いて透明導電膜15上に塗膜し、加熱して焼成することによって得ることができる。
 接触部Bにおいて、銀錫合金部50を得るためには、導電ペースト中の銀粒子と透明導電膜15とがいずれも融解する温度まで導電ペーストを加熱すればよい。具体的には、導電ペーストを400~600℃まで加熱すればよい。
 また集電配線18と透明導電膜15との間に空隙A1を形成するためには、導電ペースト中の溶媒の量や、無機バインダの量を調整すればよい。
 さらに、集電配線18に空隙A1を形成するためには、無機バインダとして銀粒子よりも低い融点を有するものを用いる。この場合、銀粒子51よりも先に無機バインダが融解するため、無機バインダが重力の作用により透明導電膜15に向かうことが可能となる。その結果、集電配線18に空隙A1が形成される。
 図5に示すような集電配線18は、例えば、銀粒子と、銀と錫との混合物からなる銀錫混合粒子と、銀錫混合粒子よりも高い温度で融解するガラスフリットと、有機バインダ樹脂と、溶媒とを含む銀ペーストを、スクリーン印刷法などを用いて透明導電膜15上に塗膜し、加熱して焼成することによって得ることができる。ここで、銀錫混合粒子は、例えば銀粒子と錫粒子を混合し焼成することで製造することができる。
 この銀ペーストを、透明導電膜15上に塗布し、焼成すると、まず銀錫混合粒子がガラスフリットよりも先に融解し、銀錫混合粒子の少なくとも一部が沈み、透明導電膜15に達して、透明導電膜15に接触する銀錫混合部52が形成される。そして、銀ペーストの温度をさらに上昇させると、ガラスフリットが融解し、ガラスフリットが沈み、透明導電膜15に達して、透明導電膜15に接触するガラスフリット部53が形成される。このとき、ガラスフリットが沈んで銀錫混合部52の一部を覆えば、凹部53aを有するガラスフリット部53が形成されると同時に、凹部53aに銀錫混合部52が入り込んだ構造となり、結合体55が形成される。またガラスフリットが沈んで銀錫混合部52を覆わなければ、ガラスフリット部53が形成される。
 このとき、銀錫混合部52を得るためには、銀錫混合粒子と透明導電膜15とがともに融解しない温度で銀ペーストを加熱するようにする。これは、銀錫混合粒子と透明導電膜15とがともに融解する温度で銀ペーストを加熱すると、銀錫混合部52に銀と錫との合金が形成されてしまうためである。
 また集電配線18と透明導電膜15との間に空隙A1を形成するためには、無機バインダとして銀粒子よりも低い融点を有するものを用いる。この場合、銀粒子51よりも先に無機バインダが融解するため、無機バインダが重力の作用により透明導電膜15に向かうことが可能となる。その結果、集電配線18に空隙A1が形成される。
 上記有機バインダ樹脂としては、例えばジヒドロターピネオールなどが挙げられる。また溶媒としては、例えばエチルセルロースが挙げられる。
 次に、集電配線18上に以下のようにしてガラス配線保護層19を形成する。
 まずガラス成分を主成分とするガラスペーストを準備する。続いて、図7に示すように、このガラスペースト19Aを、例えばスクリーン印刷法やディスペンスなどの手法により集電配線18を被覆するように塗布する。その後、上記ガラスペースト19Aを焼成する。こうして、集電配線18をガラス配線保護層19で被覆して配線含有部16を得る(図8)。
 (樹脂配線保護層形成工程)
 次に、配線含有部16を覆うように樹脂配線保護層17を形成する。このためにはまず、第2の樹脂としての樹脂17aと、樹脂17aの流動を抑制する流動抑制材17bと、樹脂17aを溶解する溶媒とを含むペースト状の樹脂組成物を準備する。そして、図9に示すように、このペースト状の樹脂組成物17Aを、例えばスクリーン印刷法やディスペンスなどの手法により配線含有部16上に配置する。このとき、ペースト状の樹脂組成物17Aは、ガラス配線保護層19の表面が透明導電膜15の表面に対して傾斜する傾斜面19bを有している場合(図3参照)、その傾斜面19bに沿って流れ落ちる。ここで、図3に示すように、傾斜面19bは、ガラス配線保護層19の表面において透明導電膜15から最も離れた位置にある頂部19aと導電性基板11とを結ぶ面である。その後、樹脂組成物17Aを加熱処理させて樹脂組成物17Aから溶媒を除去する。こうして、配線含有部16のガラス配線保護層19上に樹脂配線保護層17が形成され、配線部13が得られる(図10)。
 このとき、樹脂配線保護層17は、その最低膜厚が3~50μmとなるように形成することが好ましい。この場合、樹脂配線保護層17の最低膜厚が3μm未満である場合に比べて、より優れた耐久性を有する色素増感太陽電池100を製造することができる。また樹脂配線保護層17の最低膜厚が50μmを超える場合に比べて、導電性基板11と接触する面の面積がより減少する結果、発電に寄与する領域を相対的に増加させることが可能となり、光電変換特性をより向上させることができる。
 また流動抑制材17bに含まれる無機物の形状が球状である場合、無機物の平均粒径は、200nm以下であることが好ましい。この場合、流動抑制材17bの平均粒径が200nmを超える場合と比較して、樹脂17aの流動を効果的に抑制しつつ配線含有部16を樹脂組成物で満遍なく覆うことができ、配線含有部16上で樹脂組成物17Aの厚さをより十分に確保することが可能となり、より優れた耐久性を有する色素増感太陽電池100を製造することができる。言い換えると、無機物の平均粒径は、200nm以下である場合、流動抑制材17bの平均粒径が200nmを超える場合に比べて、樹脂配線保護層17が配線含有部16のガラス配線保護層19を完全に覆うことができずに流動抑制材17bをつたって電解質30が浸入し、集電配線18を腐食することがより十分に抑制される。
 流動抑制材17bに含まれる無機物の平均粒径はより好ましくは100nm以下である。但し、無機物の平均粒径は、1nm以上であることが好ましく、10nm以上であることがより好ましい。この場合、無機物の平均粒径が1nm未満である場合に比べて、樹脂17aの流動性をより十分に抑制できる。
 流動抑制材17bに含まれる無機物の形状がロッド状である場合、無機物の平均長さは、好ましくは200nm以下であり、特に好ましくは100nm以下である。但し、無機物の平均長さは、1nm以上であることが好ましく、10nm以上であることがより好ましい。この場合、無機物の平均長さが1nm未満である場合に比べて、樹脂17aの流動性をより十分に抑制できる。また無機物の平均径は、好ましくは200nm以下であり、特に好ましくは100nm以下である。但し、無機物の平均径は、1nm以上であることが好ましく、10nm以上であることがより好ましい。この場合、無機物の平均粒径が1nm未満である場合に比べて、樹脂17aの流動性をより十分に抑制できる。
 流動抑制材17bに含まれる無機物の形状が星型である場合、無機物の平均径は好ましくは200nm以下であり、特に好ましくは100nm以下である。但し、無機物の平均径は、1nm以上であることが好ましく、10nm以上であることがより好ましい。この場合、無機物の平均粒径が1nm未満である場合に比べて、樹脂17aの流動性をより十分に抑制できる。
 <対極製造工程>
 一方、対極20は、以下のようにして得ることができる。
 即ちまず対極基板21を準備する。そして、対極基板21の上に触媒層22を形成する。触媒層22の形成方法としては、スパッタ法、蒸着法などが用いられる。これらのうちスパッタ法が膜の均一性の点から好ましい。
 [封止部形成工程]
 次に、作用極10上に封止部40を形成する。
 [色素担持工程]
 次に、作用極10の多孔質酸化物半導体層12に光増感色素を担持させる。このためには、作用極10を、光増感色素を含有する溶液の中に浸漬させ、その色素を多孔質酸化物半導体層12に吸着させた後に上記溶液の溶媒成分で余分な色素を洗い流し、乾燥させることで、光増感色素を多孔質酸化物半導体層12に吸着させればよい。但し、光増感色素を含有する溶液を多孔質酸化物半導体層12に塗布した後、乾燥させることによって光増感色素を多孔質酸化物半導体層12に吸着させても、光増感色素を多孔質酸化物半導体層12に担持させることが可能である。
 [電解質配置工程]
 次に、作用極10上であって封止部40の内側に電解質30を配置する。電解質30は、作用極10上であって封止部40の内側に注入したり、印刷したりすることによって得ることができる。
 [封止工程]
 次に、作用極10と対極20とを対向させる。そして、封止部40を加圧しながら溶融させることによって封止部40と対極20とを接着させる。即ち、作用極10と対極20と封止部40とによって電解質30を封止する。こうして、封止部40によって作用極10と対極20とを連結させる。
 こうして色素増感太陽電池100が得られる。上記色素増感太陽電池100の製造方法によれば、樹脂配線保護層形成工程において、ペースト状の樹脂組成物17Aをスクリーン印刷法やディスペンスなどの手法により配線含有部16上に配置すると、樹脂組成物17Aは配線含有部16の表面に沿って流れ落ち、配線含有部16の上における樹脂組成物17Aの厚さが減少しようとする。この場合でも、樹脂組成物中の流動抑制材17bにより樹脂17aの流動が十分に抑制される。すなわち、樹脂組成物17Aが流れ落ちることが十分に抑制される。従って、配線含有部16の上で樹脂配線保護層17の厚さを十分に確保することが可能となる。従って、得られる色素増感太陽電池100において、樹脂配線保護層17が、電解質30に対する保護機能の低下を十分に抑制することが可能となり、電解質30が樹脂配線保護層17に浸透して集電配線18を腐食することを十分に抑制することができる。その結果、優れた耐久性を有する色素増感太陽電池100を製造することができる。
 また色素増感太陽電池100の製造に際しては、ガラス配線保護層19の表面が透明導電膜15の表面に対して傾斜する傾斜面19bを有しており(図3参照)、ペースト状の樹脂組成物17Aをガラス配線保護層19の上に塗布すると、その傾斜面19bに沿って流れ落ちる。このとき、透明導電膜15と配線含有部16との界面と、傾斜面19bとのなす角が90度未満であるため、樹脂組成物17Aが、透明導電膜15と配線含有部16との界面に対して90度の角度をなす面(以下、「垂直面」と呼ぶ)上に配置される場合に比べると、樹脂組成物17Aは、ガラス配線保護層19の傾斜面19b上で流れ落ちにくくなる。加えて、樹脂組成物17A中には流動抑制材17bが含まれている。このため、樹脂組成物17Aが薄くなることがより十分に抑制される。別言すると、傾斜面19b上で樹脂配線保護層17の厚さを十分に確保することができる。このため、得られる色素増感太陽電池100において、電解質30に対する樹脂配線保護層17の保護機能の低下をより十分に抑制することが可能となり、電解質30が樹脂配線保護層17に浸透して集電配線18を腐食することをより十分に抑制することができる。その結果、より優れた耐久性を有する色素増感太陽電池100を製造することができる。
 さらにガラス配線保護層19の表面が透明導電膜15の表面に対して傾斜する傾斜面19bを有していると(図3参照)、得られる色素増感太陽電池100において以下の効果が得られる。すなわち、ガラス配線保護層19の傾斜面19bは、透明導電膜15と配線含有部16との界面に対して90度未満の角度で傾斜していることになる。このため、色素増感太陽電池100が高温環境下に置かれ、樹脂配線保護層17の流動性が高まったとしても、樹脂配線保護層17が上記垂直面上に配置される場合に比べて、樹脂配線保護層17が流れ落ちにくくなる。その結果、樹脂配線保護層17の厚さの低下が十分に抑制され、電解質30に対する樹脂配線保護層17の保護機能の低下が十分に抑制される。このため、色素増感太陽電池100の耐久性がより向上する。
 さらに、ガラス配線保護層19の表面が透明導電膜15の表面に対して傾斜する傾斜面19bを有していると(図3参照)、樹脂組成物17Aをガラス配線保護層19の表面上に塗布する際、以下の効果を得ることもできる。すなわち、上記傾斜面19bは、導電性基板11の表面のうち配線含有部16と導電性基板11との界面に隣接する表面(以下、「隣接面」と呼ぶ)に対して鈍角をなす。このため、樹脂組成物17Aをガラス配線保護層19の傾斜面19bと上記隣接面との境界部分を覆うように塗布する際、その境界部分にまで樹脂組成物17Aを十分に塗布することができる。このため、得られる配線部13において、樹脂配線保護層17と境界部分との間に、電解質30が溜まり込みやすい空隙が形成されることが十分に抑制される。このため、色素増感太陽電池100の耐久性を向上させることができる。
 また、こうして得られる色素増感太陽電池100においては、上記ガラス配線保護層19の傾斜面19bは、導電性基板11の表面のうちの隣接面に対して鈍角をなす。このため、樹脂配線保護層17が、隣接面と垂直面との境界部分を覆う場合に比べて、樹脂配線保護層17に無理な応力がかかりにくく、樹脂配線保護層17が、傾斜面19bと隣接面との境界部分から剥離しにくい。このため、樹脂配線保護層17と、傾斜面19bと隣接面との境界部分との間に空隙が形成されにくくなる。このため、色素増感太陽電池100が高温環境下に置かれても、空隙中の空気の膨張により、樹脂配線保護層17が剥離することを十分に抑制することができ、色素増感太陽電池100の耐久性を向上させることができる。
 さらに、流動抑制材17bが無機系乾燥材を含む場合、得られる色素増感太陽電池100において、電解質30中の水分が樹脂配線保護層17中の無機系乾燥材によって吸収されるため、電解質30中において水分による酸化還元対間の望ましくない副反応が起こることが十分に抑制される。その結果、得られる色素増感太陽電池100は、優れた耐久性を有することが可能となる。
 本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、樹脂配線保護層17が、ペースト状の樹脂組成物を配線含有部16上に配置させ、樹脂組成物が配線含有部16の傾斜面に沿って流れ落ちた後、樹脂組成物を加熱処理させることによって形成されているが、樹脂配線保護層17は、例えばシート状の樹脂組成物を配線含有部16上に配置させ、樹脂組成物が溶融によって流れ落ちた後に樹脂組成物を冷却することによっても形成することが可能である。
 また樹脂組成物に含まれる第2の樹脂として樹脂17aが用いられているが、第2の樹脂としては、紫外線硬化樹脂の前駆体である紫外線硬化性樹脂を用いることも可能である。この場合、ペースト状の樹脂組成物を配線含有部16上に配置させ、樹脂組成物が配線含有部16の表面に傾斜面に沿って流れ落ちた後、樹脂組成物を紫外線によって硬化させることによって樹脂配線保護層17を得ることができる。また第2の樹脂としては、ポリイミド樹脂の前駆体であり且つ加熱によりイミド化するポリアミド樹脂を用いることも可能である。
 さらに上記色素増感太陽電池100の製造方法においては、集電配線18が以下のように構成されることが好ましい(集電配線形成工程)。
 すなわち図11に示すように、集電配線18は、導電性基板11上に設けられる第1金属配線部18aと、第1金属配線部18a上に設けられる第2金属配線部18bとを有する。ここで、第1金属配線部18aおよび第2金属配線部18bが空隙A2を有し、第2金属配線部18bの空隙率が第1金属配線部18aの空隙率よりも小さいことが好ましい。
 この場合、集電配線18の上にガラス配線保護層19を形成した後、樹脂組成物を配線含有部16上に配置して加熱処理し、樹脂配線保護層17を形成する際、第1金属配線部18aの空隙中の空気が熱により膨張しても、第2金属配線部18bによって、その膨張した空気が樹脂配線保護層17を突き抜けることが十分に抑制される。このため、製造される色素増感太陽電池100の樹脂配線保護層17において、電解質30が侵入し得る経路の生成が十分に抑制される。その結果、電解質30による集電配線18の腐食が十分に抑制され、より優れた耐久性を有する色素増感太陽電池100を製造することができる。なお、加熱処理としては、例えば樹脂組成物の乾燥のほか、樹脂組成物をイミド化する処理などが挙げられる。
 上記実施形態においては、配線含有部16が集電配線18とガラス配線保護層19とで構成されているが、配線含有層16は集電配線18のみで構成されてもよい。
 さらに上記実施形態では、作用極10の導電性基板が透明導電性基板11で構成されているが、対極20がシースルー電極で構成されていれば、作用極10の導電性基板は透明である必要はない。
 以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
 (実施例1)
 はじめに、以下のようにして作用極を作製した。まず10cm×10cm×4mmのFTO膜付きガラス基板を準備した。続いて、FTO膜付きガラス基板のうちFTO膜側の表面上に、スクリーン印刷法によって平均粒径20nmの酸化チタンを含むスラリー状分散液を塗布し、乾燥した。その後、500℃で1時間加熱処理することにより、FTO膜付きガラス基板上に、厚さ25μmの多孔質酸化物半導体層を形成した。
 次に、0.8μmの平均粒径を有する銀粒子とエチルセルロースとガラスフリットとジヒドロテルピネオールとをそれぞれ70質量%、3質量%、3質量%、24質量%配合してなる集電配線形成用の銀ペーストを、スクリーン印刷法によって多孔質酸化物半導体層を包囲するように塗布し、乾燥させた。その後、銀ペーストを、500℃で1時間加熱処理することにより集電配線を形成した。
 次に、ガラスフリットを含むガラスフリットペーストを準備し、このガラスフリットペーストを、スクリーン印刷法によって集電配線を被覆するように塗布した。次いで、このガラスフリットペーストを500℃で1時間加熱処理することにより、ガラス配線保護層を形成した。こうして配線含有部を得た。
 次に、ポリイミドワニス(加熱することによりポリイミド樹脂となる前駆体)と、平均粒径20nmのシリカ粒子からなる流動抑制材とを含むペースト状の樹脂組成物を用意した。ペースト状の樹脂組成物は、ポリイミドワニスをN-メチル-2-ピロリドンからなる溶媒に溶解させてポリイミドワニス溶液を調製した後、このポリイミドワニス溶液に上記流動抑制材を添加することにより用意した。このとき、ポリイミドワニスと流動抑制材との合計中の流動抑制材の配合割合が10質量%となるようにした。こうして得られたペースト状の樹脂組成物をスクリーン印刷法によってガラス配線保護層を被覆するように塗布した。その後、ペースト状の樹脂組成物を、350℃で2時間加熱処理することにより樹脂配線保護層を形成した。このとき、樹脂配線保護層の最低膜厚は5μmであった。また樹脂配線保護層中の流動抑制材の含有率は5体積%であった。こうして作用極を作製した。
 次に、作用極を、色素溶液中に一昼夜浸漬させた後、取り出して乾燥させ、多孔質酸化物半導体層に、ルテニウムピリジン錯体(N719)からなる光増感色素を担持させた。色素溶液は、アセトニトリルとtert-ブチルアルコールとを1:1の体積比で混合してなる混合溶媒中に、上記光増感色素をその濃度が0.3mol/Lとなるように溶解させることで作製した。
 次に、多孔質酸化物半導体層の上に、ヨウ素、ヨウ素イオンを含むイオン液体(ヘキシルメチルイミダゾリウムアイオダイド)と、メトキシプロピオニトリルとからなる電解質を塗布して配置した。
 次に、封止部を形成するための封止部形成体を準備した。封止部形成体は、10cm×10cm×100μmのエチレン-メタクリル酸共重合体(商品名:ニュクレル、三井・デュポンポリケミカル社製)からなる1枚の封止用樹脂フィルムを用意し、その封止用樹脂フィルムに、四角形状の開口を形成することによって得た。このとき、開口は、5cm×5cmの大きさとなるようにした。
 そして、この封止部形成体を、作用極の上に載せた後、封止部形成体を加熱溶融させることによって作用極に接着させた。
 次に、対極を用意した。対極は、55cm×55cm×40μmのチタン箔の上にスパッタリング法によって厚さ10nmの白金からなる触媒層を形成することによって用意した。また、上記封止部形成体をもう1つ準備し、この封止部形成体を、対極のうち作用極と対向する予定の面に、上記と同様にして接着させた。
 そして、作用極に接着させた封止部形成体と、対極に接着させた封止部形成体とを対向させ、封止部形成体同士を重ね合わせた。そして、この状態で封止部形成体を加圧しながら封止部形成体を加熱溶融させた。こうして作用極と対極との間に封止部を形成し、色素増感太陽電池を得た。
 得られた色素増感太陽電池について、SEMによって、集電配線の断面を観察したところ、集電配線には、ガラスフリット部、及び、空隙が形成されていることが確認された。また集電配線とFTO膜との間に空隙が形成されていることが確認された。さらに、集電配線のうちFTO膜との接触部について、SEM(ZEISS社製、ULTRA 55)及びエネルギー分散型X線分析装置(EDAX製、APOLLO XV)を用いて元素マッピング分析を行ったところ、接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有することが確認された。
 (実施例2)
 流動抑制材を、平均粒径20nmのシリカ粒子から、平均長さ100nm、平均径30nmのチタニアからなるチタニアロッドに変更し、樹脂配線保護層中の流動抑制材の含有率を5体積%から10体積%に変更し、樹脂配線保護層の最低膜厚を5μmから10μmに変更したこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 得られた色素増感太陽電池について、SEMによって、集電配線の断面を観察したところ、集電配線には、ガラスフリット部、及び、空隙が形成されていることが確認された。また集電配線とFTO膜との間に空隙が形成されていることが確認された。さらに、集電配線のうちFTO膜との接触部について、SEM(ZEISS社製、ULTRA 55)及びエネルギー分散型X線分析装置(EDAX製、APOLLO XV)を用いて元素マッピング分析を行ったところ、接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有することが確認された。
 (実施例3)
 流動抑制材を、平均粒径20nmのシリカ粒子から、平均長さ100nm、平均外径20nm、平均内径2nmのカーボンナノチューブに変更し、樹脂配線保護層中の流動抑制材の含有率を5体積%から8体積%に変更したこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 得られた色素増感太陽電池について、SEMによって、集電配線の断面を観察したところ、集電配線には、ガラスフリット部、及び、空隙が形成されていることが確認された。また集電配線とFTO膜との間に空隙が形成されていることが確認された。さらに、集電配線のうちFTO膜との接触部について、SEM(ZEISS社製、ULTRA 55)及びエネルギー分散型X線分析装置(EDAX製、APOLLO XV)を用いて元素マッピング分析を行ったところ、接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有することが確認された。
 (実施例4)
 流動抑制材を、平均粒径20nmのシリカ粒子から、平均径100nmの星型のチタニアに変更し、樹脂配線保護層中の流動抑制材の含有率を5体積%から15体積%に変更し、樹脂配線保護層の最低膜厚を5μmから10μmに変更したこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 得られた色素増感太陽電池について、SEMによって、集電配線の断面を観察したところ、集電配線には、ガラスフリット部、及び、空隙が形成されていることが確認された。また集電配線とFTO膜との間に空隙が形成されていることが確認された。さらに、集電配線のうちFTO膜との接触部について、SEM(ZEISS社製、ULTRA 55)及びエネルギー分散型X線分析装置(EDAX製、APOLLO XV)を用いて元素マッピング分析を行ったところ、接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有することが確認された。
 (実施例5)
 ペースト状の樹脂組成物を、55cm×55cm×100μmのエチレン-メタクリル酸共重合体(商品名:ニュクレル、三井・デュポンポリケミカル社製)からなり50cm×50cmの開口部が形成された1枚のシート状樹脂組成物に変更し、シート状の樹脂組成物を配線含有部上に配置した後、120℃、30分で樹脂組成物を溶融させて流動化させるとともに、樹脂配線保護層中の流動抑制材の含有率を5体積%から10体積%に変更し、樹脂配線保護層の最低膜厚を5μmから50μmに変更したこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 得られた色素増感太陽電池について、SEMによって、集電配線の断面を観察したところ、集電配線には、ガラスフリット部、及び、空隙が形成されていることが確認された。また集電配線とFTO膜との間に空隙が形成されていることが確認された。さらに、集電配線のうちFTO膜との接触部について、SEM(ZEISS社製、ULTRA 55)及びエネルギー分散型X線分析装置(EDAX製、APOLLO XV)を用いて元素マッピング分析を行ったところ、接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有することが確認された。
 (実施例6)
 ペースト状の樹脂組成物中の樹脂を、ポリイミド樹脂から紫外線(UV)硬化性樹脂である31X101(スリーボンド社製)に変更し、樹脂組成物を配線含有部上に配置した後、紫外線を30秒間照射して樹脂配線保護層を形成し、樹脂配線保護層の最低膜厚を5μmから6μmに変更したこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 得られた色素増感太陽電池について、SEMによって、集電配線の断面を観察したところ、集電配線には、ガラスフリット部、及び、空隙が形成されていることが確認された。また集電配線とFTO膜との間に空隙が形成されていることが確認された。さらに、集電配線のうちFTO膜との接触部について、SEM(ZEISS社製、ULTRA 55)及びエネルギー分散型X線分析装置(EDAX製、APOLLO XV)を用いて元素マッピング分析を行ったところ、接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有することが確認された。
 (実施例7)
 ペースト状の樹脂組成物を複数回重ね塗りすることで、樹脂配線保護層の最低膜厚を、表1に示すように5μmから30μmに変更したこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 得られた色素増感太陽電池について、SEMによって、集電配線の断面を観察したところ、集電配線には、ガラスフリット部、及び、空隙が形成されていることが確認された。また集電配線とFTO膜との間に空隙が形成されていることが確認された。さらに、集電配線のうちFTO膜との接触部について、SEM(ZEISS社製、ULTRA 55)及びエネルギー分散型X線分析装置(EDAX製、APOLLO XV)を用いて元素マッピング分析を行ったところ、接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有することが確認された。
 (実施例8)
 ペースト状の樹脂組成物を複数回重ね塗りすることで、樹脂配線保護層の最低膜厚を、表1に示すように5μmから50μmに変更したこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 得られた色素増感太陽電池について、SEMによって、集電配線の断面を観察したところ、集電配線には、ガラスフリット部、及び、空隙が形成されていることが確認された。また集電配線とFTO膜との間に空隙が形成されていることが確認された。さらに、集電配線のうちFTO膜との接触部について、SEM(ZEISS社製、ULTRA 55)及びエネルギー分散型X線分析装置(EDAX製、APOLLO XV)を用いて元素マッピング分析を行ったところ、接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有することが確認された。
 (実施例9)
 ペースト状の樹脂組成物を複数回重ね塗りすることで、樹脂配線保護層の最低膜厚を、表1に示すように5μmから100μmに変更したこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 得られた色素増感太陽電池について、SEMによって、集電配線の断面を観察したところ、集電配線には、ガラスフリット部、及び、空隙が形成されていることが確認された。また集電配線とFTO膜との間に空隙が形成されていることが確認された。さらに、集電配線のうちFTO膜との接触部について、SEM(ZEISS社製、ULTRA 55)及びエネルギー分散型X線分析装置(EDAX製、APOLLO XV)を用いて元素マッピング分析を行ったところ、接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有することが確認された。
 (実施例10)
 流動抑制材を、平均粒径20nmのシリカ粒子から、平均粒径200nmの合成ゼオライト(商品名:モレキュラーシーブ3A、ユニオン昭和(株)製)からなる無機系乾燥材に変更したこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 得られた色素増感太陽電池について、SEMによって、集電配線の断面を観察したところ、集電配線には、ガラスフリット部、及び、空隙が形成されていることが確認された。また集電配線とFTO膜との間に空隙が形成されていることが確認された。さらに、集電配線のうちFTO膜との接触部について、SEM(ZEISS社製、ULTRA 55)及びエネルギー分散型X線分析装置(EDAX製、APOLLO XV)を用いて元素マッピング分析を行ったところ、接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有することが確認された。
 (実施例11)
 無機系乾燥材を、平均粒径200nmの合成ゼオライトから、平均粒径200nmの合成シリカ(商品名:マイクロイド、(株)東海化学工業所製)に変更し、樹脂配線保護層中の流動抑制材の含有率を5体積%から8体積%に変更したこと以外は実施例10と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 得られた色素増感太陽電池について、SEMによって、集電配線の断面を観察したところ、集電配線には、ガラスフリット部、及び、空隙が形成されていることが確認された。また集電配線とFTO膜との間に空隙が形成されていることが確認された。さらに、集電配線のうちFTO膜との接触部について、SEM(ZEISS社製、ULTRA 55)及びエネルギー分散型X線分析装置(EDAX製、APOLLO XV)を用いて元素マッピング分析を行ったところ、接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有することが確認された。
 (実施例12)
 無機系乾燥材を、平均粒径200nmの合成ゼオライトから、平均粒径200nmの活性炭に変更し、樹脂配線保護層中の流動抑制材の含有率を5体積%から10体積%に変更したこと以外は実施例10と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 得られた色素増感太陽電池について、SEMによって、集電配線の断面を観察したところ、集電配線には、ガラスフリット部、及び、空隙が形成されていることが確認された。また集電配線とFTO膜との間に空隙が形成されていることが確認された。さらに、集電配線のうちFTO膜との接触部について、SEM(ZEISS社製、ULTRA 55)及びエネルギー分散型X線分析装置(EDAX製、APOLLO XV)を用いて元素マッピング分析を行ったところ、接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有することが確認された。
 (実施例13)
 無機系乾燥材を、平均粒径200nmの球状の合成ゼオライトから、平均長さ200nm、平均径20nmのロッド状の合成ゼオライトに変更し、樹脂配線保護層中の流動抑制材の含有率を5体積%から10体積%に変更したこと以外は実施例10と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 得られた色素増感太陽電池について、SEMによって、集電配線の断面を観察したところ、集電配線には、ガラスフリット部、及び、空隙が形成されていることが確認された。また集電配線とFTO膜との間に空隙が形成されていることが確認された。さらに、集電配線のうちFTO膜との接触部について、SEM(ZEISS社製、ULTRA 55)及びエネルギー分散型X線分析装置(EDAX製、APOLLO XV)を用いて元素マッピング分析を行ったところ、接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有することが確認された。
 (実施例14)
 無機系乾燥材を、平均粒径200nmの合成ゼオライトから、平均径100nmの星型の合成ゼオライトに変更し、樹脂配線保護層中の流動抑制材の含有率を5体積%から10体積%に変更したこと以外は実施例10と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 得られた色素増感太陽電池について、SEMによって、集電配線の断面を観察したところ、集電配線には、ガラスフリット部、及び、空隙が形成されていることが確認された。また集電配線とFTO膜との間に空隙が形成されていることが確認された。さらに、集電配線のうちFTO膜との接触部について、SEM(ZEISS社製、ULTRA 55)及びエネルギー分散型X線分析装置(EDAX製、APOLLO XV)を用いて元素マッピング分析を行ったところ、接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有することが確認された。
 (実施例15)
 流動抑制材を、平均粒径20nmのシリカ粒子から、平均粒径39.5nmのカーボンブラック(商品名「ケッチェンブラックEC300J」、ライオン株式会社製)に変更し、樹脂配線保護層中の流動抑制材の含有率を5体積%から12体積%に変更し、樹脂配線保護層の最低膜厚を5μmから6μmに変更したこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 得られた色素増感太陽電池について、SEMによって、集電配線の断面を観察したところ、集電配線には、ガラスフリット部、及び、空隙が形成されていることが確認された。また集電配線とFTO膜との間に空隙が形成されていることが確認された。さらに、集電配線のうちFTO膜との接触部について、SEM(ZEISS社製、ULTRA 55)及びエネルギー分散型X線分析装置(EDAX製、APOLLO XV)を用いて元素マッピング分析を行ったところ、接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有することが確認された。
 (実施例16)
 ペースト状の樹脂組成物中の樹脂を、ポリイミド樹脂から紫外線(UV)硬化性樹脂である31X101(スリーボンド社製)に変更し、樹脂配線保護層中の流動抑制材の含有率を5体積%から6体積%に変更し、樹脂組成物を配線含有部上に配置した後、紫外線を30秒照射して樹脂配線保護層を形成し、樹脂配線保護層の最低膜厚を5μmから6μmに変更したこと以外は実施例10と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 得られた色素増感太陽電池について、SEMによって、集電配線の断面を観察したところ、集電配線には、ガラスフリット部、及び、空隙が形成されていることが確認された。また集電配線とFTO膜との間に空隙が形成されていることが確認された。さらに、集電配線のうちFTO膜との接触部について、SEM(ZEISS社製、ULTRA 55)及びエネルギー分散型X線分析装置(EDAX製、APOLLO XV)を用いて元素マッピング分析を行ったところ、接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有することが確認された。
 (実施例17)
 ペースト状の樹脂組成物を複数回重ね塗りすることで、樹脂配線保護層の最低膜厚を、表2に示すように5μmから30μmに変更したこと以外は実施例10と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 得られた色素増感太陽電池について、SEMによって、集電配線の断面を観察したところ、集電配線には、ガラスフリット部、及び、空隙が形成されていることが確認された。また集電配線とFTO膜との間に空隙が形成されていることが確認された。さらに、集電配線のうちFTO膜との接触部について、SEM(ZEISS社製、ULTRA 55)及びエネルギー分散型X線分析装置(EDAX製、APOLLO XV)を用いて元素マッピング分析を行ったところ、接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有することが確認された。
 (実施例18)
 ペースト状の樹脂組成物を複数回重ね塗りすることで、樹脂配線保護層の最低膜厚を、表2に示すように5μmから50μmに変更したこと以外は実施例10と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 得られた色素増感太陽電池について、SEMによって、集電配線の断面を観察したところ、集電配線には、ガラスフリット部、及び、空隙が形成されていることが確認された。また集電配線とFTO膜との間に空隙が形成されていることが確認された。さらに、集電配線のうちFTO膜との接触部について、SEM(ZEISS社製、ULTRA 55)及びエネルギー分散型X線分析装置(EDAX製、APOLLO XV)を用いて元素マッピング分析を行ったところ、接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有することが確認された。
 (実施例19)
 ペースト状の樹脂組成物を複数回重ね塗りすることで、樹脂配線保護層の最低膜厚を、表2に示すように5μmから100μmに変更したこと以外は実施例10と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 得られた色素増感太陽電池について、SEMによって、集電配線の断面を観察したところ、集電配線には、ガラスフリット部、及び、空隙が形成されていることが確認された。また集電配線とFTO膜との間に空隙が形成されていることが確認された。さらに、集電配線のうちFTO膜との接触部について、SEM(ZEISS社製、ULTRA 55)及びエネルギー分散型X線分析装置(EDAX製、APOLLO XV)を用いて元素マッピング分析を行ったところ、接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有することが確認された。
 (実施例20)
 無機系乾燥材を、平均粒径200nmの合成ゼオライトから、平均粒径20nmの合成シリカ(商品名「マイクロド」、東海化学工業所社製)に変更したこと以外は実施例10と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 得られた色素増感太陽電池について、SEMによって、集電配線の断面を観察したところ、集電配線には、ガラスフリット部、及び、空隙が形成されていることが確認された。また集電配線のうちFTO膜との接触部について、SEM(ZEISS社製、ULTRA 55)及びエネルギー分散型X線分析装置(EDAX製、APOLLO XV)を用いて元素マッピング分析を行ったところ、接触部が、銀と錫との混合物からなる銀錫混合部を有することが確認された。
 (実施例21)
 集電配線を以下のようにして作製したこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 すなわち、まず粒径200nm以下の銀粒子を含む銀ペースト(商品名XA-9053、藤倉化成(株)製)に、焼成後の第1金属配線部中の無機物に占めるガラスフリットの含有率が1質量%となるようにガラスフリットを配合し、第1金属配線部形成用銀ペーストを準備した。そして、この第1金属配線部形成用銀ペーストをFTO膜上にスクリーン印刷法にて印刷し、150℃で乾燥させて第1前駆体部を形成した。
 次に、上記第1前駆体部の上に、銀ペースト(商品名XA-9053、藤倉化成(株)製)を第2金属配線部形成用銀ペーストとしてスクリーン印刷法にて印刷し、150℃で乾燥させて第2前駆体部を形成した。
 そして、第1前駆体部および第2前駆体部を500℃で1時間焼成し、第1金属配線部および第2金属配線部をそれぞれ形成した。このとき、第2金属配線部は、第1金属配線部のうちFTO膜に接する面の全体を覆っていた。また第1金属配線部および第2金属配線部の厚さはそれぞれ15μm、5μmであった。ここで、第1金属配線部および第2金属配線部の各々における空隙率を測定したところ、それぞれ10%、5%であった。
 (比較例1)
 流動抑制材を用いなかったこと以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池を作製した。
 [特性評価]
 実施例1~20及び比較例1の色素増感太陽電池について、常温(25℃)の環境下で1000時間放置し、光電変換効率の経時変化を調べることにより色素増感太陽電池の耐久性を調べた。結果を表1及び表2に示す。なお、表1及び表2において、ηは色素増感太陽電池を製造した直後の光電変換効率を表し、ηは、色素増感太陽電池を製造した後1000時間経過してから測定された光電変換効率を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1及び表2に示すように、実施例1~20の色素増感太陽電池は、樹脂配線保護層の最低膜厚が十分に大きくなっていることが分かった。一方、実施例1~20の色素増感太陽電池は、光電変換効率の低下も十分に抑制されており、優れた耐久性を有することが分かった。これに対し、比較例1の色素増感太陽電池は、樹脂配線保護層の最低膜厚がかなり小さくなっていることが分かった。一方、比較例1の色素増感太陽電池は、耐久性が不十分であることが分かった。
 以上のことから、本発明の色素増感太陽電池によれば、優れた耐久性を有することが確認された。
 10…作用極
 11…導電性基板
 12…多孔質酸化物半導体層
 14…透明基板
 15…透明導電膜
 16…配線含有部
 17…樹脂配線保護層
 17a…樹脂
 17b…流動抑制材
 18…集電配線
 18a…第1金属配線部
 18b…第2金属配線部
 20…対極
 30…電解質
 50…銀錫合金部
 52…銀錫混合部
 100…色素増感太陽電池
 A1…空隙
 A2…空隙
 B…接触部 

Claims (15)

  1.  作用極と、
     前記作用極に対向する対極と、
     前記作用極と前記対極との間に配置される電解質とを備え、
     前記作用極が、
     導電性基板と、
     前記導電性基板上に設けられ、集電配線を含有する配線含有部と、
     前記配線含有部の上に設けられ、樹脂と、前記樹脂の流動を抑制する流動抑制材とを含有する樹脂配線保護層とを備える、色素増感太陽電池。
  2.  前記流動抑制材が無機系乾燥材であり、前記電解質が酸化還元対を含有する、請求項1に記載の色素増感太陽電池。
  3.  前記流動抑制材が球状であり、前記流動抑制材の平均粒径が200nm以下である、請求項2に記載の色素増感太陽電池。
  4.  前記樹脂配線保護層中の前記流動抑制材の含有率が1~50体積%である、請求項1~3のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。
  5.  前記樹脂配線保護層の最低膜厚が3~50μmである、請求項1~4のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。
  6.  前記導電性基板が、基板と、前記基板上に設けられ、錫を含有する導電膜とを有し、
     前記集電配線が銀粒子を含有し、
     前記集電配線が、前記導電膜と接触する接触部を有し、
     前記接触部が、銀と錫との合金からなる銀錫合金部を有し、
     前記集電配線と前記導電膜との間で前記接触部に隣接して空隙が形成されている、請求項1~5のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。
  7.  前記導電性基板が、基板と、前記基板上に設けられ、錫を含有する導電膜とを有し、
     前記集電配線が銀粒子を含有し、
     前記集電配線が、前記導電膜に接触し、銀と錫との混合物からなる銀錫混合部を有する、請求項1~5のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。
  8.  前記配線含有部が、前記集電配線を覆い、ガラス成分を含有するガラス保護層を更に含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。
  9.  作用極と、前記作用極に対向する対極と、前記作用極と前記対極との間に配置される電解質とを備える色素増感太陽電池の製造方法において、
     前記作用極を製造する作用極製造工程を含み、
     前記作用極製造工程が、
     導電性基板上に、集電配線を含む配線含有部を形成する配線含有部形成工程と、
     前記配線含有部を覆うように、第1の樹脂を含む樹脂配線保護層を形成する樹脂配線保護層形成工程とを含み、
     前記樹脂配線保護層形成工程が、
     第2の樹脂と、前記第2の樹脂の流動を抑制する流動抑制材とを含有する樹脂組成物を前記配線含有部上に配置させ、前記樹脂配線保護層を形成する工程を含む、色素増感太陽電池の製造方法。
  10.  前記流動抑制材が無機系乾燥材である、請求項9に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
  11.  前記流動抑制材が球状であり、前記流動抑制材の平均粒径が200nm以下である、請求項10に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
  12.  前記樹脂配線保護層の最低膜厚が3~50μmである、請求項10又は11に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
  13.  前記配線含有部が、前記集電配線を覆い、ガラス成分を含有するガラス保護層を更に含む、請求項10~12のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
  14.  前記樹脂配線保護層形成工程において、前記樹脂組成物が前記配線含有部上に配置された後に加熱処理され、
     前記集電配線が、
     前記導電性基板上に設けられる第1金属配線部と、
     前記第1金属配線部上に設けられる第2金属配線部とを有し、
     前記第1金属配線部及び前記第2金属配線部が空隙を有し、
     前記第2金属配線部の空隙率が前記第1金属配線部の空隙率よりも小さい、請求項10~13のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
  15.  前記配線含有部上に配置されるときの前記樹脂組成物がペースト状である、請求項10~14のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
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