CN102396101B - 染料敏化太阳能电池和染料敏化太阳能电池模块 - Google Patents

染料敏化太阳能电池和染料敏化太阳能电池模块 Download PDF

Info

Publication number
CN102396101B
CN102396101B CN201080016690.XA CN201080016690A CN102396101B CN 102396101 B CN102396101 B CN 102396101B CN 201080016690 A CN201080016690 A CN 201080016690A CN 102396101 B CN102396101 B CN 102396101B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
conductive layer
porous dielectric
dielectric layer
porous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201080016690.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102396101A (zh
Inventor
山中良亮
古宫良一
福井笃
福家信洋
片山博之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Publication of CN102396101A publication Critical patent/CN102396101A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102396101B publication Critical patent/CN102396101B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2027—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode
    • H01G9/2031—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode comprising titanium oxide, e.g. TiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2022—Light-sensitive devices characterized by he counter electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2068—Panels or arrays of photoelectrochemical cells, e.g. photovoltaic modules based on photoelectrochemical cells
    • H01G9/2081—Serial interconnection of cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2059—Light-sensitive devices comprising an organic dye as the active light absorbing material, e.g. adsorbed on an electrode or dissolved in solution
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542—Dye sensitized solar cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

提供了一种染料敏化太阳能电池，其中至少催化剂层、其内包含电解质的多孔绝缘层、吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层和第二导电层层叠在第一导电层上。相邻层叠的多孔绝缘层或多孔半导体层与催化剂层或第二导电层的接触面为不平整的形状，其表面粗糙系数Ra为0.05至0.3μm。

Description

染料敏化太阳能电池和染料敏化太阳能电池模块
技术领域
本发明涉及通过抑制多孔绝缘层或多孔半导体层与催化剂层或导电层分离而可以高产率制造并提供高转化效率的染料敏化太阳能电池和染料敏化太阳能电池模块。
背景技术
作为代替化石燃料的能源，能够将太阳光转化成电力的太阳能电池引人注目。目前，使用结晶硅基板的太阳能电池和薄膜硅太阳能电池已经在实际使用。然而，前者存在硅基板制造成本高的问题，后者存在因为需要多种用于半导体制造的气体和复杂的制造设施而使制造成本增加的问题。因此，在这两种太阳能电池中，已经尝试通过增加光电转化效率来降低每单位电力输出的成本；然而，上述问题仍然存在，仍未解决。
作为新型太阳能电池，已经提出一种基于金属络合物的光生电子传递的湿式太阳能电池(例如，参见日本专利No.2664194(专利文献1))。
这种湿式太阳能电池具有通过将光电转化层和电解质层夹在两个玻璃基板的电极之间形成的结构，所述光电转化层吸附光敏染料以在可见光区域具有吸收光谱，所述两个玻璃基板各自具有形成在其表面上的电极。当从透明电极侧用光照射湿式太阳能电池时，在光电转化层中产生电子，所产生的电子通过外部电路从一个电极传递到另一相对的电极，并且所传递的电子通过电解质中的离子传送并返回光电转化层。由于系列的电子重复传递，从而输出电能。
然而，由于在专利文献1中描述的染料敏化太阳能电池的基本结构是其中电解质溶液注入两个玻璃基板的电极之间的结构，所以可以制造具有小表面积的试验太阳能电池，但是难以实际制造具有大的表面积如1平方米的太阳能电池。也就是说，如果增大一个太阳能电池的表面积，则所产生的电流与面积成比例增加。然而，由于在透明电极平面方向上的电阻减小增加，所以太阳能电池系列中的内电阻增加。结果，在电流-电压特性中，光电转化时的占空因子(fill factor，FF)和短路电流降低，导致光电转化效率降低的问题。
因此，为了解决上述问题，已经提出一种染料敏化太阳能电池模块，其中多个染料敏化太阳能电池串联，即一个太阳能电池的电极(导电层)和另一相邻太阳能电池的电极(对电极)电连接(例如参见日本待审专利公开特开平11(1999)-514787(专利文献2)；日本待审专利公开No.2001-357897(专利文献3)；和日本待审专利公开No.2002-367686(专利文献4))。
此外，在专利文献1至4中，专利文献4的染料敏化太阳能电池通过将导电玻璃板的数目(常规需要2个)减少至1个而实现减重。在这种染料敏化太阳能电池中，在导电玻璃上形成多孔半导体层、多孔隔离层(多孔绝缘层)、催化剂层和导电层，并且通过控制多孔半导体层和多孔隔离层的粒径来抑制电短路。
此外，日本待审专利公开No.2003-92417(专利文献5)提出了一种光电转化元件，其包括第一电极和第二电极、设置在这些电极之间的电子传输层、染料层和空穴传输层以及用于防止或抑制第一电极和空穴传输层之间短路的阻挡层，其中为了使阻挡层保持绝缘，与电子传输层相对的第一电极表面制成光滑的，并且表面粗糙度(最大高度/JIS B0601中定义的最大表面粗糙度的Rmax)设定为0.05至1μm。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利No.2664194
专利文献2：日本待审专利公开特开平11(1999)-514787
专利文献3：日本待审专利公开No.2001-357897
专利文献4：日本待审专利公开No.2002-367686
专利文献5：日本待审专利公开No.2003-92417
发明内容
本发明所要解决的技术问题
然而，在多孔半导体层、多孔绝缘层、催化剂层和导电层如在专利文献4中公开的染料敏化太阳能电池中那样全都层叠在单个基板上的情况下，存在如下问题：各个层的界面(接触面)导致分离，并且难以高产率地制造这种染料敏化太阳能电池。
考虑到上述问题，本发明的一个目的是通过抑制多孔绝缘层或多孔半导体层与催化剂层或导电层分离来提供可以高产率制造并提供高转化效率的染料敏化太阳能电池和染料敏化太阳能电池模块。
解决问题的手段
本发明的发明人进行了深入研究以解决上述问题，结果发现完成本发明的如下事实。也就是说，在其中至少催化剂层、其内包含电解质的多孔绝缘层、吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层和第二导电层层叠在第一导电层上的染料敏化太阳能电池中，使彼此相邻层叠的所述多孔绝缘层或所述多孔半导体层与所述催化剂层或所述第二导电层之间的界面(接触面)为具有规定的表面粗糙系数的不平整形式，使得能够抑制接触面中的分离从而以提高产率制造太阳能电池，由此可以获得具有高转化效率的染料敏化太阳能电池。
由此，本发明提供一种染料敏化太阳能电池，包括层叠在第一导电层上的至少催化剂层、其内包含电解质的多孔绝缘层、吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层和第二导电层，其中彼此相邻层叠的所述多孔绝缘层或所述多孔半导体层与所述催化剂层或所述第二导电层之间的接触面具有不平整的形式，其表面粗糙系数Ra为0.05至0.3μm。
此外，本发明提供一种染料敏化太阳能电池模块，包括两个或更多个电串联的上述染料敏化太阳能电池。
在下文中，染料敏化太阳能电池和染料敏化太阳能电池模块也可以分别称为太阳能电池和太阳能电池模块。
发明效果
根据本发明，可以通过抑制多孔绝缘层或多孔半导体层与催化剂层或导电层分离来提供可以高产率制造并提供高转化效率的染料敏化太阳能电池和染料敏化太阳能电池模块。
附图说明
图1是表示本发明太阳能电池(实施方案1-1)的主要部件的层结构的截面示意图。
图2是表示通过电串联多个本发明太阳能电池(实施方案1-1)获得的太阳能电池模块(实施方案1-2)的主要部件的层结构的截面示意图。
图3是表示本发明太阳能电池(实施方案2-1)的主要部件的层结构的截面示意图。
图4是表示通过电串联多个本发明太阳能电池(实施方案2-1)获得的太阳能电池模块(实施方案2-2)的主要部件的层结构的截面示意图。
图5是表示在实施例1至10和对比例1至6的太阳能电池模块的每一个中的表面粗糙系数和FF的关系的图。
图6是表示本发明太阳能电池(实施方案3-1)的主要部件的层结构的截面示意图。
图7是表示通过电串联多个本发明太阳能电池(实施方案3-1)获得的太阳能电池模块(实施方案3-2)的主要部件的层结构的截面示意图。
图8是表示本发明太阳能电池(实施方案4-1)的主要部件的层结构的截面示意图。
图9是表示通过电串联多个本发明太阳能电池(实施方案4-1)获得的太阳能电池模块(实施方案4-2)的主要部件的层结构的截面示意图。
具体实施方式
本发明的太阳能电池的特征在于，至少催化剂层、其内包含电解质的多孔绝缘层、吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层和第二导电层层叠在第一导电层上，并且彼此相邻层叠的所述多孔绝缘层或所述多孔半导体层与所述催化剂层或所述第二导电层之间的接触面具有不平整的形式，其表面粗糙系数Ra为0.05至0.3μm。
如下文所述，本发明的太阳能电池可以宽泛分为两个实施方案，其分别进一步分为两个实施方案；也就是说，本发明的太阳能电池可以总计分为四个优选的实施方案。
本发明的太阳能电池的特征在于，至少催化剂层、其内包含电解质的多孔绝缘层、吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层和第二导电层层叠在第一导电层上，并且所述多孔半导体层和所述第二导电层彼此相邻层叠，所述多孔半导体层和所述第二导电层之间的接触面具有不平整的形式，其表面粗糙系数Ra为0.05至0.3μm。
也就是说，本发明的太阳能电池的主要特征是彼此相邻层叠的多孔半导体层和第二导电层之间的界面(接触面)的状态，并且只要太阳能电池具有这种特征，结构就不用特别限定；然而，例如优选以下结构：
通过将至少催化剂层、其内包含电解质的多孔绝缘层和吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层按此顺序层叠在第一导电层上，并且将第二导电层层叠在所述多孔绝缘层和所述多孔半导体层之间形成的结构(将在下文描述的实施方案1-1)；和
通过将至少催化剂层、其内包含电解质的多孔绝缘层和吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层按此顺序层叠在第一导电层上，并且进一步将第二导电层层叠在所述多孔半导体层上形成的结构(将在下文描述的实施方案2-1)。
此外，本发明的太阳能电池的特征在于，至少吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层、其内包含电解质的多孔绝缘层、第二导电层和催化剂层层叠在第一导电层上，并且所述多孔绝缘层和所述第二导电层或所述催化剂层彼此相邻层叠，所述多孔绝缘层和所述第二导电层或所述催化剂层之间的接触面具有不平整的形式，其表面粗糙系数Ra为0.05至0.3μm。
也就是说，本发明的太阳能电池的主要特征是彼此相邻层叠的多孔绝缘层和第二导电层或催化剂层之间的界面(接触面)的状态，并且只要太阳能电池具有这种特征，结构就不用特别限定；然而，例如优选以下结构：
通过将至少吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层、其内包含电解质的多孔绝缘层、第二导电层和催化剂层层叠在第一导电层上，并且将所述多孔绝缘层、所述第二导电层和所述催化剂层按此顺序层叠形成的结构(将在下文描述的实施方案3-1)；和
通过将至少吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层、其内包含电解质的多孔绝缘层、第二导电层和催化剂层层叠在第一导电层上，并且将所述多孔绝缘层、所述催化剂层和所述第二导电层按此顺序层叠形成的结构(将在下文描述的实施方案4-1)。
在下文，参考图1-4和6-9，通过分别举例实施方案1-1、2-1、3-1和4-1的太阳能电池和电串联两个或更多个前述实施方案的太阳能电池获得的实施方案1-2、2-2、3-2和4-2的太阳能电池模块来描述本发明的太阳能电池和太阳能电池模块；然而，本发明不应受限于这些说明。
此外，在图1-4和6-9中，附图标记1指基板；附图标记2指第一导电层；附图标记3指催化剂层；附图标记4指多孔绝缘层；附图标记5指第二导电层；附图标记6指多孔半导体层；附图标记7指电解质；附图标记8指盖构件(半透明盖构件，强化玻璃)；附图标记9指密封部件(电池间绝缘层)；和附图标记10指划线(scribe line)。敏化染料(未示出)吸附在多孔半导体层6中，并且电解质7包含在多孔绝缘层4中和多孔半导体层6中。
图1-4和6-9中所示的各个部件不必按照绝对或相对缩小比示出。
(实施方案1-1)
图1是表示本发明太阳能电池(实施方案1-1)的主要部件的层结构的截面示意图。
该太阳能电池是具有形成在多孔绝缘层4上的第二导电层5的类型，具体地，所述太阳能电池设置有通过在基板1上形成第一导电层2获得的导电基板A；顺序形成在第一导电层2上的催化剂层3、多孔绝缘层4、第二导电层5、吸附有敏化染料的多孔半导体层6和半透明的盖构件8，并且多孔绝缘层4和多孔半导体层6各自包含电解质7。此外，密封部件9形成在导电基板A和半透明盖构件8之间的外周部分。
第一导电层2具有通过移除该层在密封部件9附近的内部区域中的部分而形成的划线10，并且相对于划线10分成要作为太阳能电池形成区域的具有较大宽度的部分和具有较小宽度的部分。第一导电层中具有较大宽度的暴露于外侧的部分和第一导电层中具有较小宽度的暴露于外侧的部分分别与外部电路电连接。
此外，多孔绝缘层4形成在催化剂层3上以跨过划线10，并且第二导电层5形成在多孔绝缘层4上以跨过具有较小宽度的第一导电层。与第二导电层5电连接且具有较小宽度的第一导电层用作第二导电层5的提取电极。
在实施方案1-1的太阳能电池中，半透明盖构件8的表面用作光接收面，第二导电层5用作负电极，第一导电层2用作正电极。当用光照射半透明盖构件8的光接收面时，在多孔半导体层6中产生电子，并且所产生的电子从多孔半导体层6传递到第二导电层5。电子通过外部电路从提取电极传递到第一导电层2，通过多孔绝缘层4中的电解质中的离子传送通过催化剂层3，并且传递到第二导电层5。
导电基板A可以用作光接收面，并且在该情况下，半透明材料用于基板1和第一导电层2。
在本发明中，“半透明”是指材料基本上允许具有这种波长的光透过：至少所用的敏化染料对所述波长的光具有有效感光度，因此不必需要整个波长区域中的光透过。
(基板1)
用于基板的材料没有特别限定，只要其可支撑太阳能电池即可，并且这种材料的实例可以包括由玻璃如碱石灰浮法玻璃和石英玻璃、陶瓷、和透明塑料膜如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜制成的耐热基材，并且在导电基板A用作光接收面的情况下，使用半透明材料。
基板的厚度没有特别限定；然而，其通常为约0.5至8mm。
(第一导电层2)
第一导电层没有特别限定，只要其具有导电性即可，并且在至少导电基板A用作光接收面的情况下，使用半透明材料。
用于第一导电层的这种材料的实例可以包括金属材料和金属氧化物材料，并且优选使用它们。
金属材料可以包括钛、镍和钽，其对下文描述的电解质没有腐蚀性，并且优选使用这些金属材料。
金属氧化物材料可以包括氧化锡(SnO2)、掺氟锡氧化物(FTO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)和铟-锡复合氧化物(ITO)，优选使用它们。
第一导电层2可以在使用金属材料的情况下通过常规已知的方法如溅射法、喷雾法等和在使用金属氧化物材料的情况下通过常规已知的方法如溅射法、气相沉积法等形成在基板1上。
此外，可以使用市售产品如通过将作为透明导电层的FTO层叠在碱石灰浮法玻璃上获得的导电基板作为基板1。
第一导电层的厚度通常为约0.02至5μm，较佳的是膜电阻较低，并且尤其优选的是膜电阻为40Ω/sq或更低。
(催化剂层3)
催化剂层没有特别限定，只要其一般可以在本技术领域中用作光电转变材料即可。
用于催化剂层的材料的实例可以包括铂和碳例如炭黑、科琴炭黑(Ketjen black)、碳纳米管和富勒烯。
在使用例如铂的情况下，催化剂层3可以通过常规已知的方法如溅射法、氯铂酸的热分解和电沉积形成在第一导电层2上。
或者，在使用碳的情况下，催化剂层3可以使用通过将碳分散到溶剂等中的糊状碳通过常规已知的施涂方法如丝网印刷法形成在第一导电层2上。
催化剂层的厚度通常为例如约0.5至1000nm。
催化剂层3的状态没有特别限定，可以为致密膜状态、多孔膜状态或簇状态。
(多孔绝缘层4)
多孔绝缘层4在实施方案1-1和2-1中具有将催化剂层3与多孔半导体层6电绝缘的功能，并且形成在与多孔半导体层6的非光接收面相对的催化剂层3上。
或者，多孔绝缘层4在实施方案3-1和4-1中具有将多孔半导体层6与第二导电层5或催化剂层3电绝缘的功能，并且形成在多孔半导体层6的非光接收面上。
用于多孔绝缘层的材料的实例可包括铌氧化物、锆氧化物、硅氧化物(硅石玻璃、钠玻璃)、氧化铝和钛酸钡，并且可以选择性使用这些材料中的一种或更多种。
其中优选使用锆氧化物。形状优选为颗粒状，平均颗粒直径为100至500nm，优选5至500nm，更优选10至300nm。
多孔绝缘层4用作下文描述的第二导电层5的基底(形成面)，并且多孔半导体层6进一步形成于其上。
如上所述，由于吸附在多孔半导体层6中的敏化染料中产生的电子传递到第二导电层5，所以多孔半导体层和第二导电层的接触表面积与电子传递时的电阻显著相关。
此外，如下文所述，第二导电层5优选具有用于转移电解质的小孔，由此多孔半导体层和第二导电层的接触表面积减少，因此为了确保足够的接触表面积，第二导电层形成在其上的多孔绝缘层的膜表面形式是重要的。
由此本发明的发明人已经发现，可以提供如下染料敏化太阳能电池：能够提取足够的电流值，可安装在户外，改善太阳能电池性能，并且重量减轻，但是具有如下结构：通过限定多孔半导体层和第二导电层之间的接触面为具有表面粗糙系数Ra为0.05至0.3μm的平整形式，消除了因光接收面的导电玻璃基板的光折射和吸收引起的入射光量损失。
本发明的构思与在专利文献5中描述的发明构思完全不同，在专利文献5中认为表面平整度重要。
本发明中的“表面粗糙系数Ra”是指在JIS B0601-1994中定义的算术平均粗糙度，具体指在基板纵向(在正方形的情况下，其中一侧)上70％以上的长度中测量的表面粗糙度值的平均值。
(多孔绝缘层的形成)
多孔绝缘层4可以以与下文将要描述的多孔半导体层6相同的方式形成。更具体而言，多孔绝缘层可以如下获得：将用于形成多孔绝缘层4的细颗粒分散到合适溶剂中，进一步混合聚合物化合物如乙基纤维素、聚乙二醇(PEG)等以获得糊料，将所得糊料施涂到多孔半导体层上，干燥并焙烧所述糊料。
如上所述，在实施方案1-1的太阳能电池中，由于第二导电层5和多孔半导体层6按此顺序层叠在多孔绝缘层4上，所以第二导电层5的表面粗糙系数Ra取决于多孔绝缘层4的表面粗糙系数Ra。
因此，有必要在形成多孔绝缘层时控制表面粗糙系数Ra。
多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra可以通过形成方法、干燥条件、平整时间、环境和糊料组成来控制。
例如，可以通过改变成膜之后的平整条件来使表面的不平整处变得光滑，也可以通过在约40℃的相对高温条件下实施平整10至50分钟来使表面的不平整处变得光滑，并且根据条件，表面粗糙系数Ra可以控制为0.02μm以下。另外，可以通过使用具有低粘度的糊状组合物来使表面的不平整处变得光滑。
如果表面粗糙系数Ra在上述范围内，则当第二导电层形成在多孔绝缘层上时，可以在形成第二导电层的同时形成可供电解质转移的小孔。然而，如果第二导电层中的小孔如下文所述单独形成，也没有问题。
如果表面粗糙系数Ra小于上述下限，则使表面变得光滑，并且多孔半导体层和要形成在其上的第二导电层的接触减少，此外不能形成用于电解质溶液的小孔，在一些情况下导致性能变差。此外，如果表面粗糙系数Ra超过上述上限，则表面如此粗糙以致其上只形成不连续的第二导电层，在一些情况下导致电阻增加和性能降低。
(第二导电层5)
第二导电层没有特别限定，只要其具有导电性即可，并且在至少与导电基板A相对的面用作光接收面的情况下，使用半透明材料。
用于第二导电层的材料的实例可包括金属材料和金属氧化物材料，并且优选使用它们。
金属材料可包括对下文所述的电解质没有腐蚀性的钛、镍、钽等，并且优选使用这些金属。
金属氧化物材料可包括氧化锡(SnO2)、掺氟锡氧化物(FTO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)和铟-锡复合氧化物(ITO)等，并且优选使用这些氧化物。
第二导电层5可以在使用金属材料的情况下通过常规已知的方法如溅射法或喷雾法和在使用金属氧化物材料的情况下通过常规已知的方法如溅射法或气相沉积法形成在多孔绝缘层4上。
第二导电层的厚度通常为约0.02至5μm，并且较佳的是膜电阻较低。尤其优选的是膜电阻为40Ω/sq或更低。
在第二导电层具有致密结构的情况下，优选第二导电层具有用于电解质通过的多个小孔；也就是说，第二导电层具有允许电解质在多孔绝缘层4和多孔半导体层6之间传递的多个小孔(用于电解质的路径)。
这类小孔可通过物理接触或激光加工来形成。
小孔的尺寸为约0.1至100μm，优选约1至50μm，并且相邻小孔间距为约1至200μm，并且优选约10至300μm。
在多孔半导体层形成在第二导电层上的情况下，第二导电层的表面粗糙系数Ra可以通过控制用作第二导电层基底的多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra来控制，使得可以控制多孔半导体层与第二导电层的接触面的不平整形式。
另一方面，在第二导电层形成在下文所述的实施方案2-1的多孔半导体层上的情况下，可以通过控制多孔半导体层的表面粗糙系数Ra来控制多孔半导体层与第二导电层的接触面的不平整形式。
(多孔半导体层6)
多孔半导体层6没有特别限定，只要其一般可用作本技术领域中的光电转化材料即可。
用于多孔半导体层的材料的实例可包括半导体化合物如钛氧化物、氧化锌、锡氧化物、铁氧化物、铌氧化物、铈氧化物、钨氧化物、钛酸钡、钛酸锶、硫化镉、硫化铅、硫化锌、磷化铟、硫化铜-铟(CuInS2)CuAlO2和SrCu2O2以及这些化合物的组合。其中，就稳定性和安全性而言，特别优选钛氧化物。
钛氧化物包括多种狭义的氧化钛如锐钛矿型氧化钛、金红石型氧化钛、无定形氧化钛、偏钛酸和正钛酸，以及氢氧化钛和含水氧化钛，并且它们在本发明中可以单独使用或以混合物的形式使用。
根据制造方法或受热历程，这两种结晶氧化钛，即锐钛矿型和金红石型可以具有任一状态；然而，锐钛矿型是常用的。在本发明中，就染料敏化而言，特别优选高锐钛矿型含量如80％以上的结晶氧化钛。
多孔半导体层的状态可以为单晶或多晶；然而，就稳定性、晶体生长的难度、制造成本等而言，优选多晶，并且特别优选细粉(纳米级至微米级)的多晶细颗粒状态。
此外，可以混合和使用为单一或不同半导体化合物的两种或更多种粒径的颗粒。据认为，具有较大粒径的颗粒有助于入射光的散射和光截留比的提高，具有较小粒径的颗粒因大的比表面积(更多的吸附点)而有助于提高染料的吸附量。
不同粒径的平均颗粒直径之比优选为10倍以上，并且具有较大粒径的平均颗粒直径适合为约100至500nm，而具有较小粒径的平均颗粒直径适合为约5至50nm。在不同半导体化合物的混合颗粒的情况下，使用具有强吸附的半导体化合物作为粒径较小的颗粒是有效的。
最优选的氧化钛半导体细颗粒可以通过多种文献中描述的任一种常规方法来制造，例如气相法和液相法(水热合成法和硫酸法)。或者，半导体细颗粒可以通过Degussa开发的高温水解获得氯化物的方法来制造。
(多孔半导体层的形成)
用于将多孔半导体层6形成在第二导电层5上(在下述实施方案3-1和4-1中，在第一导电层2上)的方法没有特别限定，其实例可以是常规已知的方法。实例可包括将包含半导体颗粒的悬浮体施涂到第二导电层5上并且实施干燥和焙烧中的至少其一的方法。
在该方法中，首先，将半导体细颗粒悬浮在合适溶剂中以获得悬浮体。待用作该溶剂的实例可以包括甘醇二甲醚型(glyme)溶剂如乙二醇单***；醇例如异丙醇；醇型混合溶剂如异丙醇/甲苯；和水。此外，可以使用市售氧化钛糊料(例如，Solaronix制造的Ti-nanoxide D、T/SP、D/SP)替代这种悬浮体。
随后，通过常规已知的方法如刮刀法、压榨法、旋涂法和丝网印刷法将所得悬浮体施涂到第二导电层5上，并且使其经受干燥或焙烧中的至少其一以形成多孔半导体层6。
干燥和焙烧所需的温度、时间、气氛等可以根据用于形成第二导电层5的材料和用于形成多孔半导体层6的半导体颗粒类型来适当设定，一种示例性条件可以为温度约50至800℃、约10秒至12小时和空气或惰性气体气氛。干燥和焙烧可以在恒定温度下实施一次或者在改变温度的同时实施两次或更多次。
多孔半导体层6可由多个层构成，并且在该情况下，制备不同半导体颗粒的悬浮体，并且施涂悬浮体及实施干燥和焙烧中的至少其一的过程可以重复两次或更多次。
多孔半导体层的厚度没有特别限定；然而，优选约0.1至100μm。多孔半导体层优选具有大的表面积，并且表面积优选为例如约10至200m2/g。
在形成多孔半导体层6之后，为了改善半导体细颗粒间的电连接、增加多孔半导体层6的表面积和降低半导体细颗粒中的缺陷水平，在多孔半导体层为例如氧化钛膜的情况下，可以利用四氯化钛水溶液处理多孔半导体层。
(敏化染料)
具有光敏剂功能且吸附在多孔半导体层6中的敏化染料的实例可包括在可见光区域中有吸收的多种有机染料和金属络合物染料，并且可以选择性使用这些染料中的一种或更多种。
有机染料的实例可包括偶氮型染料、醌型染料、醌亚胺型染料、喹吖酮型染料、方酸型染料、菁型染料、部花菁型染料、三苯基甲烷型染料、呫吨型染料、卟啉型染料、二萘嵌苯型染料、靛青型染料和萘酞菁型染料。与和过渡金属成分子配位键状态的金属络合物染料相比，有机染料的吸光系数通常高。
金属络合物染料的实例可包括与金属如Cu、Ni、Fe、Co、V、Sn、Si、Ti、Ge、Cr、Zn、Ru、Mg、Al、Pb、Mn、In、Mo、Y、Zr、Nb、Sb、La、W、Pt、Ta、Ir、Pd、Os、Ga、Tb、Eu、Rb、Bi、Se、As、Sc、Ag、Cd、Hf、Re、Au、Ac、Tc、Te和Rh成配位键状态的那些，并且其中优选酞菁型染料和钌型染料，特别优选钌型金属络合物染料。
具体而言，特别优选下式(1)至(3)所代表的钌型金属络合物染料，市售钌型金属络合物染料的实例可包括商品名：Ruthenium 535染料、Ruthenium 535-bis TBA染料和Ruthenium 620-1H3TBA染料；它们均由Solaronix制造。
[化学式1]
Figure BPA00001446731500131
此外，为了将染料牢固吸附在多孔半导体中，染料优选在其分子中具有互锁(interlocking)基团如羧基、烷氧基、羟基、磺酸基、酯基、巯基或膦酰基。通常，当染料固定至多孔半导体时，互锁基团介入，并且提供电连结，以使电子在激发态的染料和半导体的导带之间传递变得容易。
(染料吸附)
作为用于将染料吸附在多孔半导体层6中的方法，一种代表性方法为例如通过将催化剂层3、多孔绝缘层4、第二导电层5和多孔半导体层6形成在导电基板A上获得的层叠体浸入包含所溶解染料的溶液(用于染料吸附的溶液)中。
在吸附之后，可以加热用于染料吸附的溶液以使其渗入多孔半导体层中的细孔内深处。
将染料溶解于其中的溶剂没有特别限定，只要其溶解染料即可，并且具体而言，其实例可包括醇、甲苯、乙腈、四氢呋喃(THF)、氯仿和二甲基甲酰胺。通常优选使用其纯化溶剂，并且可以混合使用两种或更多种溶剂。用于染料吸附的溶液中的染料浓度可以根据包括待使用的染料、溶剂种类、染料吸附步骤等在内的条件适当确定，并且其优选为1×10-5mol/L以上。在制备用于染料吸附的溶液中，可以进行加热以提高染料的溶解度。
(电解质7)
电解质7是包含氧化还原物质的液体，没有特别限定，只要其是通常可用于电池和太阳能电池的电解质即可。
氧化还原物质的实例可包括I-/I3-型、Br2-/Br3-型、Fe2+/Fe3+型、醌/氢醌型。其特定优选实例可包括碘(I2)与金属碘如碘化锂(LiI)、碘化钠(NaI)、碘化钾(KI)和碘化钙(CaI2)的组合；碘与四烷基铵盐例如四乙基碘化铵(TEAI)、四丙基碘化铵(TPAI)、四丁基碘化铵(TBAI)和四己基碘化铵(THAI)的组合；和溴与金属溴化物例如溴化锂(LiBr)、溴化钠(NaBr)、溴化钾(KBr)和溴化钙(CaBr2)的组合，并且其中特别优选LiI和I2的组合。
用于电解质的溶剂的实例可包括碳酸酯化合物如碳酸亚丙酯；腈类化合物如乙腈；醇例如乙醇；水；和非质子极性物质。其中，特别优选碳酸酯化合物和腈化合物。这些溶剂中的两种或更多种可以以混合物的形式使用。
必要时，可以向上述电解质中加入添加剂。
这类添加剂的实例可包括含氮芳族化合物如叔丁基吡啶(TBP)；和咪唑盐如二甲基丙基咪唑碘化物(DMPII)、甲基丙基咪唑碘化物(MPII)、乙基甲基咪唑碘化物(EMII)、乙基咪唑碘化物(EII)和己基甲基咪唑碘化物(HMII)。
电解质中的电解质(氧化还原物质)浓度优选为0.001至1.5mol/L，并且特别优选为0.01至0.7mol/L。
(盖构件8)
在盖构件8形成在光接收面上的情况下，只要求盖构件8具有半透明性，并且还要求与密封部件组合以防止电解质溶液泄露。
用于盖构件的材料的实例可包括强化玻璃、除强化玻璃之外的玻璃板、透明或不透明的塑料片(膜、层叠膜)和陶瓷，并且在太阳能电池安装在户外的情况下，特别优选强化玻璃。
在使用透明塑料片的情况下，可以通过下述方式密封整个太阳能电池：将两个塑料片布置在基板1的非光接收面上和多孔半导体层6的光接收面上，并且热密封其外周缘，从而不需要下文所述的密封部件。
(密封部件9)
密封部件9具有防止太阳能电池中的电解质溶液泄露的功能、吸收支撑物如基板1或强化玻璃上的坠落物或应力(冲击)的功能和在长时间使用时吸收支撑物上的下垂(sagging)的功能。如上所述，在使用强化玻璃或其它玻璃板作为盖构件8的情况下，优选形成密封部件8。
此外，在通过串联本发明的至少两个或更多个太阳能电池来制造太阳能电池模块的情况下，用于防止电解质溶液在太阳能电池之间转移的密封部件是重要的，因为其起到电池间的绝缘层的作用。
用于密封部件9的材料没有特别限定，只要其一般可用于太阳能电池并且可以发挥上述功能即可。这种材料的实例可包括UV可固化树脂和热固性树脂，特定实例包括硅树脂、环氧树脂、聚异丁烯型树脂、热熔体树脂和玻璃粉。在两层或更多层层叠时，可以使用这些材料中的两种或更多种。
UV可固化树脂的实例可包括由Three Bond Co.，Ltd.制造的No.31X-101型；热固性树脂的实例可包括由Three Bond Co.，Ltd.制造的No.31X-088型和通常市售的环氧树脂。
密封部件9的图案可以在使用硅酮树脂、环氧树脂或玻璃粉情况下通过使用分配器和在使用热熔体树脂的情况下通过在热熔体树脂片中形成图案化小孔形成。
(实施方案1-2)
图2是表示通过电串联多个本发明太阳能电池(实施方案1-1)获得的太阳能电池模块(实施方案1-2)的主要部件的层结构的截面示意图。
该太阳能电池模块可以按如下方式制造。
首先，通过激光划线法以规定间隔图案化形成在基板1上的第一导电层，以形成其中导电层被除去的多条划线。因此，形成多个相互电隔离的第一导电层2，并且在各个第一导电层2上提供太阳能电池形成区域。
在所述多个第一导电层2中，在与划线10垂直的方向上一端的第一导电层2形成为具有较小的宽度，并且没有太阳能电池形成在具有较小宽度的第一导电层2上。该第一导电层2用作相邻太阳能电池的第二电极层5的提取电极。
接下来，在每个第一导电层2上靠近划线10的位置处形成催化剂层3，在催化剂层3上形成多孔绝缘层4以跨过划线，并且在多孔绝缘层4上形成第二导电层5以跨过相邻的第一导电层2。在第二导电层5为致密膜的情况下，在第二导电层5中形成多个小孔，并且在第二导电层5上形成多孔半导体层6。
随后，以与实施方案1-1中相同的方式将敏化染料吸附在多孔半导体层6中。
此后，将密封材料施加到第一导电层2的外周部分和第一导电层2上相邻太阳能电池形成区域之间，将半透明盖构件7(例如强化玻璃)置于密封材料和多孔半导体6上，并且使密封材料固化以形成密封部件(也即电池间绝缘层)9。
此后，将电解质溶液通过基板1中预先形成的注射孔注入内部以渗透到具有电解质7的多孔绝缘层4和多孔半导体6的内部，并且用树脂密封注射孔以完成其中多个太阳能电池电串联的太阳能电池模块。
构成该太阳能电池模块的各个层的形成方法、材料的选择等依照实施方案1-1。
在实施方案1-2的太阳能电池模块中，半透明盖构件8的表面用作光接收面，第二导电层5用作负电极，第一导电层2用作正电极。当用光照射半透明盖构件8的光接收面时，在每个多孔半导体层6中产生电子，并且所产生的电子从每个多孔半导体层6传递到每个第二导电层5，并且从每个第二导电层5传递到相邻太阳能电池的每个第一导电层2，所传递的电子由每个多孔绝缘层4中的电解质中的离子传送通过每个催化剂层3，并且传递到每个第二导电层5。在图2中，在串联方向上左侧的太阳能电池的第一导电层2和右侧太阳能电池的提取电极与外部电路电连接，使得电可以被提取到外部。
(实施方案2-1)
图3是表示本发明太阳能电池(实施方案2-1)的主要部件的层结构的截面示意图。
该太阳能电池是其中多孔半导体层6形成在实施方案1-1中的多孔绝缘层4上并且第二导电层5形成在多孔半导体层6上的类型，其与实施方案1-1中的大致相同，只是多孔半导体层6形成在多孔绝缘层4上以跨过提取电极，并且第二导电层5形成在多孔半导体层6上以跨过较窄的第一导电层2。在该太阳能电池中，由于第二导电层5形成在多孔半导体层6上，所以多孔半导体层6的表面粗糙系数Ra等于多孔半导体层和第二导电层的界面的表面粗糙系数Ra。
在该太阳能电池中，即使在第二导电层中因为其结构没有小孔，也基本上没有电解质(离子)转移，因此性能不会受影响。然而，在形成第二导电层之后用电解质渗透来制造太阳能电池时，如果在第二导电层中没有小孔，则利用电解质溶液的渗透变差，并且利用电解质溶液渗透多孔半导体层及其下方的多孔绝缘层经常不充分，从而导致太阳能电池性能变差的问题。因此，即使在该太阳能电池中，第二导电层优选具有小孔。
用于制造实施方案2-1的太阳能电池的方法基本上依照实施方案1-1的制造方法。
(实施方案2-2)
图4是表示通过电串联多个本发明太阳能电池(实施方案2-1)获得的太阳能电池模块(实施方案2-2)的主要部件的层结构的截面示意图。
用于制造该太阳能电池模块的方法与实施方案1-2中的制造方法相同，只是交换了在实施方案1-2的太阳能电池模块中多孔半导体层6和第二导电层5的制造顺序。
(实施方案3-1)
图6是表示本发明太阳能电池(实施方案3-1)的主要部件的层结构的截面示意图。
该太阳能电池是其中多孔绝缘层、第二导电层和催化剂层按此顺序层叠的类型，并且具体具有通过在基板1上形成第一导电层2获得的导电基板A、顺序形成在第一导电层2上的吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层、其内包含电解质的多孔绝缘层、第二导电层和催化剂层。此外，密封部件9形成在导电基板A和盖构件8之间的外周部分。
第一导电层2具有通过除去其内部区域中在密封部件9附近的一部分形成的划线10，并且被划线10分成具有较大宽度的部分(用作太阳能电池形成区域)和具有较小宽度的部分。第一导电层中具有较大宽度的暴露于外侧的部分和第一导电层中具有较小宽度的暴露于外侧的部分分别与外部电路电连接。
此外，多孔绝缘层4形成为跨过划线10，第二导电层5形成在多孔绝缘层4上以跨过具有较小宽度的第一导电层。与第二导电层5电连接的具有较小宽度的第一导电层用作第二导电层5的提取电极。
在实施方案3-1的太阳能电池中，基板1的表面用作光接收面，第一导电层2用作负电极，第二导电层5用作正电极。当用光照射基板1的光接收面时，在多孔半导体层6中产生电子，所产生的电子从多孔半导体层6传递到第一导电层2，通过外部电路从提取电极传递到第二导电层5，通过多孔绝缘层4中的电解质中的离子传送以传递到第一导电层2。
用于制造太阳能电池的部件和方法基本上依照实施方案1-1；然而，特定特性在下文描述。
多孔绝缘层4用作第二导电层5的基底(形成面)，并且催化剂层3进一步形成于其上。
如上所述，需要第二导电层5牢固结合(与其接触)至多孔绝缘层4，并且在多孔半导体层6和催化剂层3之间平稳传递离子通过多孔绝缘层4和第二导电层5。为了这些目的，需要确保足够的接触表面积以及具有用于平稳传递离子的小孔。为了形成满足这些需要的第二导电层5，用作其基底的多孔绝缘层的膜表面形式是重要的。
由此本发明的发明人已经发现，可以通过将多孔绝缘层和第二导电层或催化剂层之间的接触面限定为表面粗糙系数为0.05至0.3μm的平整形式来提供可以高产率制造的催化剂层和导电层之间的分离得到抑制且提供高转化效率的染料敏化太阳能电池。
本发明的构思与专利文献5中的构思完全不同，在专利文献5中认为表面平整度是重要的。
如上所述，在实施方案3-1的太阳能电池中，由于多孔绝缘层4、第二导电层5和催化剂层3按此顺序形成在多孔半导体层6上，所以第二导电层5的表面粗糙系数Ra取决于多孔绝缘层4的表面粗糙系数Ra。
因此，在形成多孔绝缘层时必须控制其表面粗糙系数Ra，并且控制方法依照实施方案1-1。
由于只需要第二导电层5传递电子至催化剂3并从其接收电子，所以小孔在第二导电层5中的存在不会影响太阳能电池结构方面的性能。然而，由于在制造太阳能电池的过程中在形成第二导电层之后进行染料溶液中的浸渍或电解质溶液的渗透，所以如果在第二导电层中存在这些小孔，则染料溶液和电解质溶液的渗透得到促进，并且多孔半导体层中的染料吸附以及多孔半导体层和多孔绝缘层的电解质溶液渗透得到改善。
因此，在第二导电层具有致密结构的情况下，第二导电层优选具有供染料和电解质通过的多个小孔，并且其形成方法依照实施方案1-1。
在第二导电层形成在多孔绝缘层上的情况下，多孔绝缘层和第二导电层的接触面的不平整形式可以通过控制用作基底的多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra来控制。
另一方面，在催化剂层形成在多孔绝缘层上(如在下述实施方案4-1中那样)的情况下，多孔绝缘层和催化剂层的接触面的不平整形式可以通过控制多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra来控制。
(实施方案3-2)
图7是表示通过电串联多个本发明太阳能电池(实施方案3-1)获得的太阳能电池模块(实施方案3-2)的主要部件的层结构的截面示意图。
太阳能电池模块可以按如下方式制造。
首先，通过激光划线法以规定间隔图案化形成在基板1上的第一导电层，以形成其中导电层被除去的多条划线。因此，形成多个相互电隔离的第一导电层2，并且在各个第一导电层2上提供太阳能电池形成区域。
在所述多个第一导电层2中，在与划线10垂直的方向上一端的第一导电层2形成为具有较小的宽度，并且没有太阳能电池形成在具有较小宽度的第一导电层2上，使得该第一导电层2用作相邻太阳能电池的第二电极层5的提取电极。
接下来，在每个第一导电层2上靠近划线10的位置形成多孔半导体层6，并且在多孔半导体层6上形成多孔绝缘层4以跨过划线，并且在多孔绝缘层4上形成第二导电层5以跨过相邻的第一导电层2。在第二导电层5为致密膜的情况下，在第二导电层5中形成多个小孔，并且在第二导电层上形成催化剂层3。
随后，以与实施方案3-1中相同的方式将敏化染料吸附在多孔半导体层6上。
此后，将密封材料施加到第一导电层2的外周部分和第一导电层2上相邻太阳能电池形成区域之间，将透明盖构件8置于密封材料和多孔半导体6上，并且使密封材料固化以形成密封部件(也即电池间绝缘层)9。
此后，将电解质溶液通过基板1中预先形成的注射孔注入内部以渗透到具有电解质7的多孔绝缘层4和多孔半导体6的内部，并且用树脂密封注射孔以完成其中多个太阳能电池电串联的太阳能电池模块。
构成该太阳能电池模块的各个层的形成方法、材料选择等依照实施方案3-1。
(实施方案4-1)
图8是表示本发明太阳能电池(实施方案4-1)的主要部件的层结构的截面示意图。
该太阳能电池为其中催化剂层和第二导电层按此顺序层叠在实施方案3-1的多孔绝缘层4上的类型，并且大致与实施方案1-1的相同，只是第二导电层5形成在催化剂层3上。在该太阳能电池中，由于催化剂层3形成在多孔绝缘层4上，所以多孔绝缘层4的表面粗糙系数Ra等于多孔绝缘层和催化剂层的接触面的表面粗糙系数Ra。
在该太阳能电池中，即使在第二导电层中因为其结构没有小孔，也基本上没有电解质(离子)转移，因此性能不会受影响。然而，在形成第二导电层之后通过电解质渗透来制造太阳能电池时，如果在第二导电层中没有小孔，则电解质溶液的渗透变差，并且利用电解质溶液的多孔半导体层及其下方的多孔绝缘层的渗透经常不充分，从而导致太阳能电池性能变差的问题。因此，即使在该太阳能电池中，第二导电层优选具有小孔。
用于制造实施方案4-1的太阳能电池的方法基本上按照实施方案3-1的制造方法。
(实施方案4-2)
图9是表示通过电串联多个本发明太阳能电池(实施方案4-1)获得的太阳能电池模块(实施方案4-2)的主要部件的层结构的截面示意图。
用于制造太阳能电池模块的方法与实施方案3-2的制造方法相同，只是交换了实施方案3-2的太阳能电池模块中第二导电层5和催化剂层3的制造顺序。
实施例
下面将参考实施例和对比例进一步具体描述本发明；然而，本发明不应限于这些实施例。
在实施例和对比例中每个层的厚度和表面粗糙系数Ra通过表面粗糙度测量设备(型号：Surfcom 1400A，由TOKYO SEIMITSU CO.，LTD.制造)测量，除非另有说明。
(实施例1-1)
制造图2中所示的太阳能电池模块。
制备70mm×70mm×4mm(厚度)的导电玻璃基板，其通过将SnO2膜的第一导电层2形成在由玻璃制成的基板1(具有SnO2膜的玻璃，由Nippon Sheet Glass Co.，Ltd.制造)上来获得。
<第一导电层的切割>
利用YAG激光仪(基准波长：1.06μm，由Seishin Trading Co.，Ltd.制造)，用激光光束照射第一导电层2来蒸发SnO2膜以形成间隔6mm、宽度0.1mm的6条划线10。
<催化剂层的形成>
利用丝网印刷设备(型号：LS-34TVA，由Newlong Seimitsu Kogyo Co.，Ltd.制造)和丝网印刷板(5mm×50mm的七孔部件)，将催化剂形成材料(商品名：Pt-Catalyst T/SP，由Solaronix制造)施涂到导电玻璃基板上，并且将所得涂层在450℃焙烧1小时以形成簇状催化剂层3。
<多孔绝缘层的形成>
通过将65重量份的氧化锆细粒(颗粒直径：100nm，由C.I.Kasei Co.，Ltd.制造)分散到30重量份萜品醇中，并且再与5重量份乙基纤维素混合来制备糊料。
利用丝网印刷设备(型号：LS-34TVA，由Newlong Seimitsu Kogyo Co.，Ltd.制造)和丝网印刷板(6mm×54mm的七孔部件)，将所得糊料施涂到催化剂层3上并且在25℃下平整30分钟。
接下来，将所得涂层在80℃预先干燥20分钟，并且在450℃焙烧1小时以获得多孔绝缘层(氧化锆膜)4，其膜厚为5μm，表面粗糙系数Ra为0.050μm。
<第二导电层的形成>
通过使用电子束蒸发-沉积设备(型号：ei-5，由ULVAC，Inc.制造)和金属掩模(6.2mm×52mm的七孔部件)以
Figure BPA00001446731500221
的沉积速率在多孔绝缘层4上形成钛膜来形成第二导电层5，其膜厚为约500nm，表面粗糙系数Ra为0.051μm。
<多孔半导体层的形成>
利用丝网印刷设备(型号：LS-34TVA，由Newlong Seimitsu Kogyo Co.，Ltd.制造)和丝网印刷板(5mm×50mm的七孔部件)，将市售氧化钛糊料(商品名：Ti-Nanoxide D/SP，平均颗粒直径：13nm，由Solaronix制造)施涂到第二导电层5上并且在25℃平整15分钟。
接下来，将所得涂层在80℃预先干燥20分钟，然后在450℃焙烧1小时，并且重复该过程5次以形成多孔半导体层(氧化钛膜)6，其总膜厚为30μm，最外层的表面粗糙系数Ra为0.051μm。
<敏化染料的吸附>
通过将敏化染料(商品名：Ruthenium 620-1H3TBA，由Solaronix制造)溶解在体积比为1∶1的乙腈(由Aldrich Chemical Company制造)和叔丁醇(由Aldrich Chemical Company制造)混合溶剂中以具有4×10-4mol/L的浓度来获得用于染料吸附的溶液。
将在上述过程中获得的层叠体在40℃的温度下浸入用于染料吸附的溶液中20小时以将敏化染料吸附在多孔半导体层6中。此后，用乙醇(由Aldrich Chemical Company制造)洗涤层叠体并且在约80℃下干燥约10分钟。
<电解质的制备>
作为氧化还原物质，将LiI(由Aldrich Chemical Company制造)和I2(由Tokyo Kasei Kogyo Co.，Ltd.制造)加入用作溶剂的乙腈中以分别具有0.1mol/L和0.01mol/L的浓度，并且还将叔丁基吡啶(TBP，由Aldrich Chemical Company制造)和二甲基丙基咪唑碘化物(DMPII，由Shikoku Chemicals Corporation制造)作为添加剂加入以分别具有0.5mol/L和0.6mol/L的浓度，使其溶解以获得电解质。
<密封部件的形成和电解质的注入>
将UV可固化材料(型号No.31X-101，由Three Bond Co.，Ltd.制造)施涂到周边部分和第一导电层2上太阳能电池形成区域之间，并且将单独制造的50mm×70mm×4.0mm的强化玻璃基板8(由Asahi Glass Co.，Ltd.制造)结合至基板1。在基板1中预先形成用于电解质注入的孔。接下来，使用UV照射灯(型号：Novacure，由EFD Corporation制造)，用紫外线照射涂覆的部件使UV固化材料固化，从而形成密封部件9并固定两个基板1和8。
接下来，通过用于电解质注入的孔将电解质注入基板1中，并且用树脂密封用于电解质注入的孔以完成与图2中所示对应的太阳能电池模块。
通过用强度为1kW/m2(AM 1.5太阳能模拟器)光照射所得太阳能电池模块来测量多种太阳能电池特性。
此外，以相同方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察多孔半导体层和第二导电层分离的发生情况。
所得结果与第二导电层和多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra一起示于表1中。
(实施例1-2至1-5)
以与实施例1-1中相同的方式制造图2中所示的太阳能电池模块，只是在形成多孔绝缘层4中将施涂用于多孔绝缘层的糊料之后的平整时间变化为0秒、20秒、2分钟和5分钟，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra变为0.190μm、0.147μm、0.099μm和0.055μm，并且第二导电层的表面粗糙系数Ra相应分别变为0.198μm、0.150μm、0.101μm、0.053μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察多孔半导体层和第二导电层分离的发生情况。
所得结果与第二导电层和多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra一起示于表1中。
(对比例1-1)
以与实施例1-1相同的方式制造图2中所示的太阳能电池模块，只是在形成多孔绝缘层4中施涂用于多孔绝缘层的糊料之后在35℃实施平整10分钟，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra变为0.043μm，并且第二导电层的表面粗糙系数相应变为0.043μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察多孔半导体层和第二导电层分离的发生情况。
所得结果与第二导电层和多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra一起示于表1中。
(对比例1-2)
以与实施例1-1相同的方式制造图2中所示的太阳能电池模块，只是在形成多孔绝缘层4中将60重量份的氧化锆细粒(颗粒直径：100nm，由C.I.Kasei Co.，Ltd.制造)分散到35重量份萜品醇中并且进一步与5重量份乙基纤维素混合来制备糊料，以及在施涂用于多孔绝缘层的糊料之后的平整时间变化为10分钟，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra变为0.036μm，并且第二导电层的表面粗糙系数相应变为0.033μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察多孔半导体层和第二导电层分离的发生情况。
所得结果与第二导电层和多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra一起示于表1中。
(对比例1-3)
以与实施例1-1相同的方式制造图2中所示的太阳能电池模块，只是在形成多孔绝缘层4中将60重量份的氧化锆细粒(颗粒直径：100nm，由C.I.Kasei Co.，Ltd.制造)分散到35重量份萜品醇中并且进一步与5重量份乙基纤维素混合来制备糊料(与对比例1-2相同)，以及在施涂用于多孔绝缘层的糊料之后在35℃实施平整10分钟(与对比例1-1相同)，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra变为0.026μm，并且第二导电层的表面粗糙系数相应变为0.020μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察多孔半导体层和第二导电层分离的发生情况。
所得结果与第二导电层和多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra一起示于表1中。
(对比例1-4)
以与实施例1-1相同的方式制造图2中所示的太阳能电池模块，只是使用具有相同尺寸的导电玻璃基板(具有SnO2膜的玻璃基板，由NipponSheet Glass Co.，Ltd.)代替强化玻璃基板8(与专利文献5相同)，并且在形成多孔绝缘层4中在施涂用于多孔绝缘层的糊料之后在35℃实施平整10分钟(与对比例1-1相同)，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra变为0.043μm，并且第二导电层的表面粗糙系数相应变为0.043μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察多孔半导体层和第二导电层分离的发生情况。
所得结果与第二导电层和多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra一起示于表1中。
表1
Figure BPA00001446731500251
(实施例1-6)
以与实施例1-1相同的方式制造图4中所示的太阳能电池模块，只是交换第二导电层5和多孔半导体层6的形成顺序，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔半导体层的表面粗糙系数Ra为0.051μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察多孔半导体层和第二导电层分离的发生情况。
所得结果与多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra一起示于表2中。
(实施例1-7至1-10)
以与实施例1-6相同的方式制造图4中所示的太阳能电池模块，只是在形成多孔半导体层6中将在施涂用于多孔半导体层的糊料之后的平整时间变为0秒、30秒、2分钟和5分钟，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔半导体层的表面粗糙系数Ra变为0.240μm、0.170μm、0.104μm和0.086μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察多孔半导体层和第二导电层分离的发生情况。
所得结果与多孔半导体层的表面粗糙系数Ra一起示于表2中。
(对比例1-5)
以与实施例1-6相同的方式制造图4中所示的太阳能电池模块，只是在形成多孔半导体层6中在施涂用于多孔半导体层的糊料之后在30℃实施平整10分钟，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔半导体层的表面粗糙系数Ra为0.040μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察多孔半导体层和第二导电层分离的发生情况。
所得结果与多孔半导体层的表面粗糙系数Ra一起示于表2中。
(对比例1-6)
以与实施例1-6相同的方式制造图4中所示的太阳能电池模块，只是在形成多孔半导体层6中在施涂用于多孔半导体层的糊料之后在35℃实施平整10分钟，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔半导体层的表面粗糙系数Ra为0.030μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察多孔半导体层和第二导电层分离的发生情况。
所得结果与多孔半导体层的表面粗糙系数Ra一起示于表2中。
(对比例1-7)
以与实施例1-6相同的方式制造图4中所示的太阳能电池模块，只是在形成多孔半导体层6中在施涂用于多孔半导体层的糊料之后在40℃实施平整10分钟，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔半导体层的表面粗糙系数Ra为0.031μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察多孔半导体层和第二导电层分离的发生情况。
所得结果与多孔半导体层的表面粗糙系数Ra一起示于表2中。
[表2]
Figure BPA00001446731500271
图5示出了实施例1-1至1-5和对比例1-1至1-4的太阳能电池模块，以及实施例1-5至1-10和对比例1-5至1-7的太阳能电池模块的表面粗糙系数和FF的关系。
在图中，“○”表示前者的结果；即，第二导电层的表面粗糙系数和FF的点，而“□”表示后者的结果；即，多孔半导体层的表面粗糙系数和FF的点。
根据图5，在0.05μm的表面粗糙系数附近存在FF的弯曲点，暗示随着多孔半导体层和第二导电层之间的接触面的表面粗糙系数增加，电子传递界面的接触表面积增加，并且电阻降低。
一般地，在形成层叠体的情况下，为了使各层的接触状态保持恒定并且稳定地形成所述层，使待层叠的层的表面平坦。相反，在本发明中，已经发现通过使待层叠的层表面在一定程度上粗糙化，可以稳定地制造具有提高性能的太阳能电池。
(实施例2-1)
制造图7中所示的太阳能电池模块。
制备70mm×70mm×4mm(厚度)的导电玻璃基板，其通过将由SnO2膜制成的第一导电层2形成在由玻璃制成的基板1(具有SnO2膜的玻璃基板，由Nippon Sheet Glass Co.，Ltd.制造)上来获得。
<第一导电层的切割>
利用YAG激光仪(基准波长：1.06μm，由Seishin Trading Co.，Ltd.制造)，用激光光束照射第一导电层2来蒸发SnO2膜以形成间隔6mm、宽度0.1mm的6条划线10。
<多孔半导体层的形成>
利用丝网印刷设备(型号：LS-34TVA，由Newlong Seimitsu Kogyo Co.，Ltd.制造)和丝网印刷板(5mm×50mm的七孔部件)，将市售氧化钛糊料(商品名：Ti-Nanoxide D/SP，平均颗粒直径：13nm，由Solaronix制造)施涂到第一导电层2上并且在25℃平整15分钟。
接下来，将所得涂层在80℃预先干燥20分钟，然后在450℃焙烧1小时，并且重复该过程5次以形成多孔半导体层(氧化钛膜)6，其总膜厚为30μm，最外层的表面粗糙系数Ra为0.051μm。
<多孔绝缘层的形成>
通过将65重量份的氧化锆细粒(颗粒直径：100nm，由C.I.Kasei Co.，Ltd.制造)分散到30重量份萜品醇中并且进一步与5重量份乙基纤维素混合来制备糊料。
利用丝网印刷设备(型号：LS-34TVA，由Newlong Seimitsu Kogyo Co.，Ltd.制造)和丝网印刷板(6mm×54mm的七孔部件)，将所得糊料施涂到多孔半导体层6上并且在25℃下平整30分钟。
接下来，将所得涂层在80℃预先干燥20分钟，并且在450℃焙烧1小时以获得多孔绝缘层(氧化锆膜)4，其膜厚为5μm，表面粗糙系数Ra为0.050μm。
<第二导电层的形成>
通过使用电子束蒸发-沉积设备(型号：ei-5，由ULVAC，Inc.制造)和金属掩模(5.8mm×52mm的七孔部件)以
Figure BPA00001446731500291
的沉积速率在多孔绝缘层4上形成钛膜来形成第二导电层5，其膜厚为约500nm。
<催化剂层的形成>
利用丝网印刷设备(型号：LS-34TVA，由Newlong Seimitsu Kogyo Co.，Ltd.制造)和丝网印刷板(5mm×50mm的七孔部件)，将催化剂形成材料(商品名：Pt-Catalyst T/SP，由Solaronix制造)施涂到第二导电层5上，并且将所得涂层在450℃焙烧1小时以形成催化剂层3。
<敏化染料的吸附>
通过将敏化染料(商品名：Ruthenium 620-1H3TBA，由Solaronix制造)溶解在体积比为1∶1的乙腈(由Aldrich Chemical Company制造)和叔丁醇(由Aldrich Chemical Company制造)混合溶剂中以具有4×10-4mol/L的浓度来获得用于染料吸附的溶液。
将在上述过程中获得的层叠体在40℃的温度下浸入用于染料吸附的溶液中20小时以将敏化染料吸附在多孔半导体层6中。此后，用乙醇(由Aldrich Chemical Company制造)洗涤层叠体并且在约80℃下干燥约10分钟。
<电解质的制备>
作为氧化还原物质，将LiI(由Aldrich Chemical Company制造)和I2(由Tokyo Kasei Kogyo Co.，Ltd.制造)加入用作溶剂的乙腈中以分别具有0.1mol/L和0.01mol/L的浓度，并且还加入叔丁基吡啶(TBP，由Aldrich Chemical Company制造)和二甲基丙基咪唑碘化物(DMPII，由Shikoku Chemicals Corporation制造)作为添加剂以分别具有0.5mol/L和0.6mol/L的浓度，使其溶解来获得电解质。
<密封部件的形成和电解质的注入>
将UV可固化材料(型号No.31X-101，由Three Bond Co.，Ltd.制造)施涂到周边部分和第一导电层2上太阳能电池形成区域之间，并且将单独制造的50mm×70mm×1mm(厚度)的由碱石灰玻璃制成的盖构件8结合至基板1。在盖构件8中预先形成用于电解质注入的孔。接下来，使用UV照射灯(型号：Novacure，由EFD Corporation制造)，用紫外线照射涂覆的部件使UV固化材料固化，从而形成密封部件9并固定两个基板1和8。
接下来，通过用于电解质注入的孔将电解质注入盖构件8中，并且用树脂密封用于电解质注入的孔以完成与图7中所示对应的太阳能电池模块。
通过用强度为1kW/m2(AM 1.5太阳能模拟器)光照射所得太阳能电池模块来测量多种太阳能电池特性。
此外，以相同方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察第二导电层和催化剂层分离的发生情况。
所得结果与多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra一起示于表3中。
(实施例2-2至2-5)
以与实施例2-1中相同的方式制造图7所示的太阳能电池模块，只是在形成多孔绝缘层4中将施涂用于多孔绝缘层的糊料之后的平整时间变化为0秒、20秒、2分钟和5分钟，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra变为0.190μm、0.147μm、0.099μm和0.055μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察第二导电层和催化剂层分离的发生情况。
所得结果与多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra一起示于表3中。
(实施例2-6)
以与实施例2-1相同的方式制造图7中所示的太阳能电池模块，只是在形成多孔绝缘层4中使用通过将65重量份的氧化锆细粒分散到28重量份萜品醇中并且进一步与7重量份乙基纤维素混合得到的糊料，并且在丝网印刷之后在30℃实施平整3分钟，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra变为0.300μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察第二导电层和催化剂层分离的发生情况。
所得结果与多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra一起示于表3中。
(对比例2-1)
以与实施例2-1相同的方式制造图7中所示的太阳能电池模块，只是在形成多孔绝缘层4中施涂用于多孔绝缘层的糊料之后在30℃实施平整10分钟，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra变为0.043μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察第二导电层和催化剂层分离的发生情况。
所得结果与多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra一起示于表3中。
(对比例2-2)
以与实施例2-1相同的方式制造图7中所示的太阳能电池模块，只是在形成多孔绝缘层4中在施涂用于多孔绝缘层的糊料之后在35℃实施平整10分钟，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra变为0.036μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察第二导电层和催化剂层分离的发生情况。
所得结果与多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra一起示于表3中。
(对比例2-3)
以与实施例2-1相同的方式制造图7中所示的太阳能电池模块，只是在形成多孔绝缘层4中在施涂用于多孔绝缘层的糊料之后在25℃实施平整10分钟，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra变为0.320μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察第二导电层和催化剂层分离的发生情况。
所得结果与多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra一起示于表3中。
[表3]
Figure BPA00001446731500321
(实施例2-7)
以与实施例2-1相同的方式制造图9中所示的太阳能电池模块，只是交换第二导电层5和催化剂层3的形成顺序，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔半导体层的表面粗糙系数Ra为0.050μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察第二导电层和催化剂层分离的发生情况。
所得结果与多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra一起示于表4中。
(实施例2-8至2-11)
以与实施例2-7相同的方式制造图9中所示的太阳能电池模块，只是在形成多孔绝缘层4中将在施涂用于多孔半导体层的糊料之后的平整时间变为0秒、20秒、2分钟和5分钟，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔半导体层的表面粗糙系数Ra变为0.190μm、0.147μm、0.099μm和0.055μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察第二导电层和催化剂层分离的发生情况。
所得结果与多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra一起示于表4中。
(实施例2-12)
以与实施例2-7相同的方式制造图9中所示结构的太阳能电池模块，只是在形成多孔绝缘层4中使用通过将65重量份的氧化锆细粒分散到28重量份萜品醇中并且进一步与7重量份乙基纤维素混合得到的糊料，并且在丝网印刷之后在30℃实施平整3分钟，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra变为0.300μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察第二导电层和催化剂层分离的发生情况。
所得结果与多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra一起示于表4中。
(对比例2-4)
以与实施例2-7相同的方式制造图9中所示的太阳能电池模块，只是在形成多孔绝缘层4中在施涂用于多孔绝缘层的糊料之后在30℃实施平整10分钟，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra变为0.043μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察第二导电层和催化剂层分离的发生情况。
所得结果与多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra一起示于表4中。
(对比例2-5)
以与实施例2-7相同的方式制造图9中所示的太阳能电池模块，只是在形成多孔绝缘层4中在施涂用于多孔绝缘层的糊料之后在35℃实施平整10分钟，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra变为0.036μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察第二导电层和催化剂层分离的发生情况。
所得结果与多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra一起示于表4中。
(对比例2-6)
以与实施例2-7相同的方式制造图9中所示的太阳能电池模块，只是在形成多孔绝缘层4中在施涂用于多孔绝缘层的糊料之后在25℃实施平整10分钟，并且测量其多种太阳能电池特性。
多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra变为0.320μm。
此外，以相同的方式制造10个太阳能电池模块，并且在制造时用肉眼观察第二导电层和催化剂层分离的发生情况。
所得结果与多孔绝缘层的表面粗糙系数Ra一起示于表4中。
[表4]
Figure BPA00001446731500341
根据表3和表4的结果，可以理解具有在多孔绝缘层和第二导电层或催化剂层之间不平整形式的接触面且其表面粗糙系数Ra为0.05至0.3μm的太阳能电池模块提供高转化效率，没有催化剂层和导电层的分离，并且可以以高产率制造。
附图标记说明
1.基板
2.第一导电层
3.催化剂层
4.多孔绝缘层
5.第二导电层
6.多孔半导体层
7.电解质
8.盖构件(半透明盖构件，强化玻璃)
9.密封部件(电池间绝缘层)
10.划线
A.导电基板

Claims (12)

1.一种染料敏化太阳能电池，包括层叠在第一导电层上的至少催化剂层、其内包含电解质的多孔绝缘层、吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层和第二导电层，其中彼此相邻层叠的所述多孔绝缘层或所述多孔半导体层与所述催化剂层或所述第二导电层之间的接触面具有不平整的形式，其表面粗糙系数Ra为0.05至0.3μm，
其中所述染料敏化太阳能电池具有： 
通过将至少催化剂层、其内包含电解质的多孔绝缘层和吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层按此顺序层叠在第一导电层上，并且将第二导电层层叠在所述多孔绝缘层和所述多孔半导体层之间形成的结构； 
通过将至少催化剂层、其内包含电解质的多孔绝缘层和吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层按此顺序层叠在第一导电层上，并且进一步将第二导电层层叠在所述多孔半导体层上形成的结构； 
通过将至少吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层、其内包含电解质的多孔绝缘层、第二导电层和催化剂层层叠在第一导电层上，并且将所述多孔绝缘层、所述第二导电层和所述催化剂层按此顺序层叠形成的结构；或 
通过将至少吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层、其内包含电解质的多孔绝缘层、第二导电层和催化剂层层叠在第一导电层上，并且将所述多孔绝缘层、所述催化剂层和所述第二导电层按此顺序层叠形成的结构。 
2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池，其中至少催化剂层、其内包含电解质的多孔绝缘层、吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层和第二导电层层叠在第一导电层上，并且所述多孔半导体层和所述第二导电层彼此相邻层叠，所述多孔半导体层与所述第二导电层之间的接触面具有不平整的形式，其表面粗糙系数Ra为0.05至0.3μm。 
3.根据权利要求2所述的染料敏化太阳能电池，其中至少催化剂层、其内包含电解质的多孔绝缘层和吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层按此顺序层叠在第一导电层上，并且所述第二导电层层叠在所述多孔绝缘层和所述多孔半导体层之间。 
4.根据权利要求2所述的染料敏化太阳能电池，其中至少催化剂层、其内包含电解质的多孔绝缘层和吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层按此顺序层叠在第一导电层上，并且进一步第二导电层层叠在所述多孔半导体层上。 
5.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池，其中至少吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层、其内包含电解质的多孔绝缘层、第二导电层和催化剂层层叠在第一导电层上，并且所述多孔绝缘层和选自所述第二导电层或所述催化剂层之一的层彼此相邻层叠，所述多孔绝缘层与所述第二导电层或所述催化剂层之间的接触面具有不平整的形式，其表面粗糙系数Ra为0.05至0.3μm。 
6.根据权利要求5所述的染料敏化太阳能电池，其中至少吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层、其内包含电解质的多孔绝缘层、第二导电层和催化剂层层叠在第一导电层上，并且所述多孔绝缘层、所述第二导电层和所述催化剂层按此顺序层叠。 
7.根据权利要求5所述的染料敏化太阳能电池，其中至少吸附有敏化染料且其内包含电解质的多孔半导体层、其内包含电解质的多孔绝缘层、第二导电层和催化剂层层叠在第一导电层上，并且所述多孔绝缘层、所述催化剂层和所述第二导电层按此顺序层叠。 
8.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池，其中所述第一导电层和所述第二导电层由金属材料或金属氧化物材料制成。 
9.根据权利要求8所述的染料敏化太阳能电池，其中所述金属材料是钛、镍或钽。 
10.根据权利要求8所述的染料敏化太阳能电池，其中所述金属氧化物材料是锡氧化物、掺氟锡氧化物、氧化锌、铟氧化物或铟-锡复合氧化物。 
11.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池，其中所述第二导电层具有多个用于使电解质通过或者使染料和电解质通过的小孔。 
12.一种染料敏化太阳能电池模块，包括两个或更多个电串联的根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池。 
CN201080016690.XA 2009-04-15 2010-03-31 染料敏化太阳能电池和染料敏化太阳能电池模块 Active CN102396101B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009099239 2009-04-15
JP2009-099239 2009-04-15
JP2009099238 2009-04-15
JP2009-099238 2009-04-15
PCT/JP2010/055894 WO2010119775A1 (ja) 2009-04-15 2010-03-31 色素増感太陽電池および色素増感太陽電池モジュール

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102396101A CN102396101A (zh) 2012-03-28
CN102396101B true CN102396101B (zh) 2014-06-25

Family

ID=42982437

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080016690.XA Active CN102396101B (zh) 2009-04-15 2010-03-31 染料敏化太阳能电池和染料敏化太阳能电池模块

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20120042930A1 (zh)
EP (1) EP2421084B1 (zh)
JP (1) JP5422645B2 (zh)
CN (1) CN102396101B (zh)
ES (1) ES2467924T3 (zh)
WO (1) WO2010119775A1 (zh)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5581468B2 (ja) * 2009-07-22 2014-09-03 島根県 色素増感太陽電池
EP2498330A4 (en) * 2009-11-02 2014-08-20 Sharp Kk HUMIDITY SOLAR CELL AND WET SOLAR CELL MODULE
JP2012174383A (ja) * 2011-02-18 2012-09-10 Sony Corp 光電変換装置及びその製造方法
JP2012212539A (ja) * 2011-03-31 2012-11-01 Hitachi Zosen Corp 色素増感太陽電池における対向電極の製造方法および色素増感太陽電池
JP5118233B2 (ja) * 2011-06-08 2013-01-16 シャープ株式会社 光電変換素子および光電変換素子モジュール
US10916382B2 (en) 2011-06-08 2021-02-09 Sharp Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion element and photoelectric conversion element module
SE537669C2 (sv) * 2012-04-04 2015-09-29 Exeger Sweden Ab Färgämnessensiterad solcellsmodul med seriekopplad struktursamt sätt för framställning av solcellen
US20150228414A1 (en) * 2012-08-22 2015-08-13 Sumitomo Osak Cement Co., Ltd. Dye-sensitive solar cell paste, porous light-reflective insulation layer, and dye-sensitive solar cell
CN104380408B (zh) * 2012-09-01 2017-02-22 株式会社藤仓 色素增感太阳电池元件
JP6176697B2 (ja) * 2012-12-10 2017-08-09 ｉｎＱｓ株式会社 ２酸化ケイ素ソーラーセル
JP6176699B2 (ja) * 2012-12-28 2017-08-09 ｉｎＱｓ株式会社 色素増感タンデム２酸化ケイ素ソーラーセル
JP2014203539A (ja) * 2013-04-01 2014-10-27 ローム株式会社 色素増感太陽電池およびその製造方法、および電子機器
CN103441217B (zh) * 2013-07-16 2015-11-04 华中科技大学 基于钙钛矿类吸光材料的介观太阳能电池及其制备方法
DE102013216848A1 (de) * 2013-08-23 2015-02-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Langzeitstabile, aus Lösungen abscheidbare photovoltaische Elemente und in-situ-Verfahren zu deren Herstellung
JP6351451B2 (ja) * 2013-12-27 2018-07-04 シャープ株式会社 光電変換装置作製キット、光電変換装置および光電変換装置付き携帯機器用カバー
SE537836C2 (sv) * 2014-02-06 2015-11-03 Exeger Sweden Ab En transparent färgämnessensibiliserad solcell samt ett sättför framställning av densamma
JP6820651B2 (ja) * 2014-04-25 2021-01-27 シャープ株式会社 光電変換素子
JP6773944B2 (ja) * 2016-01-06 2020-10-21 ｉｎＱｓ株式会社 光発電素子
CN106090804A (zh) * 2016-07-27 2016-11-09 杨炳 一种具备自发电功能的户外照明装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH674596A5 (zh) 1988-02-12 1990-06-15 Sulzer Ag
AU728725B2 (en) 1995-10-31 2001-01-18 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne A battery of photovoltaic cells and process for manufacturing the same
JP2001357897A (ja) 2000-06-14 2001-12-26 Fuji Xerox Co Ltd 光電変換モジュール
US6677516B2 (en) * 2001-01-29 2004-01-13 Sharp Kabushiki Kaisha Photovoltaic cell and process for producing the same
JP5050301B2 (ja) 2001-06-12 2012-10-17 アイシン精機株式会社 色素増感型太陽電池及びその製造方法
JP2003092417A (ja) 2001-09-18 2003-03-28 Seiko Epson Corp 光電変換素子
KR100589322B1 (ko) * 2004-02-03 2006-06-14 삼성에스디아이 주식회사 고효율 염료감응 태양전지 및 그 제조 방법
JP2006147261A (ja) * 2004-11-17 2006-06-08 Enplas Corp 色素増感太陽電池の対向電極及び色素増感太陽電池
WO2007026927A1 (ja) * 2005-09-02 2007-03-08 Kyocera Corporation 光電変換装置及びその製造方法並びに光発電装置
WO2007043533A1 (ja) * 2005-10-11 2007-04-19 Kyocera Corporation 光電変換装置及びその製造方法並びに光発電装置
KR100728194B1 (ko) * 2005-11-11 2007-06-13 삼성에스디아이 주식회사 염료 감응형 태양 전지 및 이의 제조 방법
JP5002595B2 (ja) * 2006-07-06 2012-08-15 シャープ株式会社 色素増感太陽電池モジュールおよびその製造方法
JP5046630B2 (ja) * 2006-12-07 2012-10-10 シャープ株式会社 光電変換素子および色素増感太陽電池
JP5225577B2 (ja) * 2006-12-20 2013-07-03 株式会社フジクラ 光電変換素子および光電変換素子用の対極の製造方法
JP5151280B2 (ja) * 2007-07-09 2013-02-27 住友大阪セメント株式会社 色素増感型太陽電池用バインダー、ペースト、色素増感型太陽電池用白色性絶縁膜、及び色素増感型太陽電池

Also Published As

Publication number Publication date
ES2467924T3 (es) 2014-06-13
EP2421084A4 (en) 2013-04-24
WO2010119775A1 (ja) 2010-10-21
JPWO2010119775A1 (ja) 2012-10-22
EP2421084B1 (en) 2014-03-19
US20120042930A1 (en) 2012-02-23
EP2421084A1 (en) 2012-02-22
JP5422645B2 (ja) 2014-02-19
CN102396101A (zh) 2012-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102396101B (zh) 染料敏化太阳能电池和染料敏化太阳能电池模块
EP2043190B1 (en) Dye-sensitized solar cell module and method for fabricating same
JP5377327B2 (ja) 光増感太陽電池モジュールおよびその製造方法
EP2432069B1 (en) Porous electrode, dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar cell module
JP3717506B2 (ja) 色素増感型太陽電池モジュール
EP2043191A1 (en) Dye-sensitized solar cell module and method for fabricating same
JP5171810B2 (ja) 色素増感太陽電池モジュールおよびその製造方法
US10014122B2 (en) Photoelectric conversion element and photoelectric conversion element module
JP4448478B2 (ja) 色素増感型太陽電池モジュール
JP5144986B2 (ja) 色素増感太陽電池および色素増感太陽電池モジュール
WO2012086377A1 (ja) 色素増感太陽電池および色素増感太陽電池モジュールならびにその製造方法
JP2009043482A (ja) 色素増感太陽電池および色素増感太陽電池モジュール
JP5758400B2 (ja) 色素増感太陽電池モジュールおよびその製造方法
WO2013114733A1 (ja) 光電変換素子モジュール
US10916382B2 (en) Photoelectric conversion element and photoelectric conversion element module
WO2012117995A1 (ja) 光電変換素子および光電変換素子モジュール
JP6173560B2 (ja) 光電変換モジュールおよびそれを用いた電子機器
WO2015049983A1 (ja) 光電変換装置および光電変換装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant