JP2003151355A - 透明導電性基板およびそれを用いた色素増感型太陽電池 - Google Patents
透明導電性基板およびそれを用いた色素増感型太陽電池Info
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Abstract
れる色素増感型太陽電池およびそれに用いられる透明導
電性基板の提供。 【解決手段】透光性基板と、該透光性基板上の透明導電
膜と、該透明導電膜上の厚さ5〜50nmのチタン酸化
物膜とを具備する透明導電性基板、および、該透明導電
性基板と、該透明導電性基板の該チタン酸化物膜上のチ
タン酸化物微粒子層と、該チタン酸化物微粒子層に担持
された色素と、該色素に接する電荷輸送層と、該電荷輸
送層に接する対向電極を有する基板とを具備する色素増
感型太陽電池。
Description
よびそれを用いた色素増感型太陽電池に関する。
価な材料であるチタン酸化物の微粒子を用い、この表面
に可視域の波長の光を吸収することを可能とするために
色素を担持させることにより、変換効率が高く、しかも
安価に製造することができる色素増感型太陽電池の開発
が行われている。
図を図2に示す。図2に示すように、従来の色素増感型
太陽電池20は、透明導電膜12を有する透光性基板
(第1の基板)11と、透明導電膜12上に設けられた
チタン酸化物微粒子13と、チタン酸化物微粒子13の
表面に担持された色素14と、色素14に接する電荷輸
送層15と、透光性基板上に電荷輸送層15に接するよ
うに、スペーサ16によって支持されて設けられた対向
電極17aを有する基板(第2の基板)17とを具備す
る。
る。色素増感型太陽電池20の透光性基板11の側から
太陽光が入射すると、光は透光性基板11および透明導
電膜12を通過し、チタン酸化物微粒子13に当たって
散乱する。また、太陽光が透光性基板11の側および対
向電極17aの側の両方から入射する構造となっている
場合もあり、その場合も同様に、光はチタン酸化物微粒
子13に当たって散乱する。散乱した光のうち可視光
は、チタン酸化物微粒子13によってはほとんど吸収さ
れず、色素14に吸収される。そして、色素14の存在
するチタン酸化物微粒子13の表面において、正孔と電
子との対が生成する。生成した正孔は電荷輸送層15を
通じて対向電極17aに移動し、一方で、生成した電子
はチタン酸化物微粒子13の層を通じて透光性基板11
に移動する。このようにして、起電力が生じる。例え
ば、電荷輸送層15にI- /I3 - の酸化還元対が含ま
れている場合、生成した電子がチタン酸化物微粒子13
に注入され、外部回路を通じて対向電極17aに移動
し、電荷輸送層15中のI3 - と反応してI- を生じる
(1/2I3 - +e- →3/2I- )。この反応で生じ
たI- と電子を失った色素とが反応してI3 - を生じて
元の状態に戻る。このようにして回路が形成され、持続
的な発電が行われる。
増感型太陽電池よりも変換効率の優れる色素増感型太陽
電池およびそれに用いられる透明導電性基板を提供する
ことを目的とする。
増感型太陽電池20においては、電荷輸送層15と透明
導電膜12とが直接接触する部分があり、その部分でリ
ーク電流が流れ、これにより変換効率が低くなるという
ことを見出した。即ち、従来の色素増感型太陽電池20
においては、n型酸化物半導体として、入射する太陽光
を効率よく散乱させ、かつ、多くの色素を担持するため
に、多孔質のチタン酸化物微粒子13が用いられるの
で、電荷輸送層15がチタン酸化物微粒子13の層の微
粒子間に浸透し、透明導電膜12と直接接触してしまう
部分が生じることを見出したのである。
の上等で実際に使用した場合に、その温度が100℃以
上になって、製造する際に封止材として用いられる樹脂
が溶解し、電荷輸送層15として用いられる液体が漏洩
するという問題がある。したがって、この問題を解決す
るために、電荷輸送層15として用いられる液体の粘性
を高くしたり、電荷輸送層15として擬似固体または固
体を用いたりすることにより、樹脂による封止を必要と
しない方法が盛んに研究されている。本発明者は、電荷
輸送層15として粘性の高い液体や、擬似固体または固
体を用いると、電子伝導による電荷移動が起こりやすく
なり、荷電粒子のリークが起こりやすくなって、特に変
換効率に重大な影響を与えるという問題があることも見
出した。
た結果、透明導電膜上にチタン酸化物の薄膜を設けるこ
とにより、電荷輸送層と透明導電膜とが直接接触するこ
とを防止し、色素増感型太陽電池、特に電荷輸送層とし
て粘性の高い液体や、擬似固体または固体を用いる色素
増感型太陽電池の変換効率を向上させることができるこ
とを見出し、本発明を完成した。
提供する。
明導電膜と、該透明導電膜上の厚さ5〜50nmのチタ
ン酸化物膜とを具備する透明導電性基板。
上記(1)に記載の透明導電性基板。
ズに対し0.01〜4mol%含有し、電導電子密度が
5×1019〜4×1020cm-3である上記(2)に記載
の透明導電性基板。
載の透明導電性基板と、該透明導電性基板の前記チタン
酸化物膜上のチタン酸化物微粒子層と、該チタン酸化物
微粒子層に担持された色素と、該色素に接する電荷輸送
層と、該電荷輸送層に接する対向電極を有する基板とを
具備する色素増感型太陽電池。
よびそれを用いた色素増感型太陽電池を添付図面に示す
好適実施形態に基づいて詳細に説明する。図1は、本発
明の透明導電性基板およびそれを用いた色素増感型太陽
電池の実施形態の構成の断面模式図である。
説明する。本発明の透明導電性基板9は、図1に示すよ
うに、透光性基板(第1の基板)1と、該透光性基板1
上の透明導電膜2と、透明導電膜2上の厚さ5〜50n
mのチタン酸化物膜8とを具備する。透光性基板1は、
特に限定されないが、透明性、光学的特性、耐久性、電
気的特性等の点で、ソーダライムシリケートガラス板、
アルミノシリケートガラス板、ホウケイ酸塩ガラス板、
リチウムアルミノシリケートガラス板等のアルカリ含有
ガラス板;低アルカリ含有ガラス板;無アルカリガラス
板;石英ガラス板が好ましい。場合によっては、フッ素
系樹脂、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン等のプ
ラスチックを用いた、透明性プラスチック板や透明性プ
ラスチックフィルムを使用することもできる。
用いられている、酸化スズ膜(特に、フッ素ドープ酸化
スズ膜)、ITO膜、酸化亜鉛膜を用いることができ
る。中でも、化学的耐性に優れ、後述する電荷輸送層に
用いられる液体等により腐食しない点で、酸化スズ膜が
好ましい。特に、フッ素を酸化スズに対し0.01〜4
mol%含有し、電導電子密度が5×1019〜4×10
20cm-3である酸化スズ膜が好ましい。酸化スズ膜が、
フッ素を上記範囲で含有し、電導電子密度が上記範囲で
あると、高透明かつ低抵抗となり、太陽電池用として優
れた透明導電膜となる。
厚さであれば特に限定されないが、500nm以上であ
るのが好ましく、700nm以上であるのがより好まし
く、また、1200nm以下であるのが好ましく、10
00nm以下であるのがより好ましい。
されず、例えば、CVD法、スプレー法、塗布法等の化
学的方法;スパッタ法、真空蒸着法等の物理的方法が挙
げられる。中でも、CVD法が好ましい。CVD法とし
ては、常圧(大気圧)で行われる、常圧CVD法が好ま
しい。
酸化物であり、チタン酸化物としては、例えば、TiO
2 (チタニア)、チタニアより還元されているTiOx
(xは0より大きく2未満の数、好ましくは1.8〜
1.95);これらに不純物を添加したものが挙げられ
る。
かつ、50nm以下である。厚さが5nm以上である
と、透明導電膜2と電荷輸送層5の液体等とが接するこ
とがないので好ましい。また、厚さが50nm以下であ
ると、生成した電子を効率よく透明導電膜2へ移動させ
ることができる。厚さが10nm以上であるのが好まし
く、また、30nm以下であるのが好ましい。
されず、例えば、常圧CVD法、スパッタ法、真空蒸着
法、湿式法、印刷法が挙げられる。中でも、常圧CVD
法、スパッタ法、真空蒸着法が好ましい。これらは、従
来公知の方法で用いることができる。常圧CVD法とし
ては、例えば、原料に四塩化チタン、エトキシチタン等
を用い、水または酸素を混合する方法が挙げられる。ス
パッタ法としては、例えば、TiターゲットまたはTi
O2 を主成分とするターゲットを有するチャンバー中に
アルゴンと酸素の混合ガスまたは酸素ガスを導入し、D
CまたはRF電力を印加する方法が挙げられる。真空蒸
着法としては、例えば、TiO2 を原料としてEB蒸着
する方法が挙げられる。
に透明導電膜2の表面を被覆しているので、電荷輸送層
5の液体等が浸透せず、リーク電流が生じるのを防止す
る。なお、チタン酸化物膜8に細かい空間等の不連続部
分が残っていても、リーク電流が生じるのを実質的に防
止することができる範囲であれば、許容される。
基板9が後述する本発明の色素増感型太陽電池10に用
いられた場合に、透明導電膜2と電荷輸送層5とが接触
することを防止する役割を果たす。そのような役割を果
たす膜の材料としてチタン酸化物を用いる理由として
は、可視光に吸収が少なく、後述する色素4の太陽光吸
収の妨げにならないこと、化学的耐性に優れること、後
述するチタン酸化物微粒子3との親和性がよいこと、比
較的安価であること、取扱いが容易であること等が挙げ
られる。
いて説明する。本発明の色素増感型太陽電池10は、図
1に示すように、上述した透明導電性基板9と、透明導
電性基板9のチタン酸化物膜8上のチタン酸化物微粒子
3の層と、チタン酸化物微粒子3の層に担持された色素
4と、色素4に接する電荷輸送層5と、電荷輸送層5に
接する対向電極7aを有する基板(第2の基板)7とを
具備する。
タン酸化物であり、チタン酸化物としては、例えば、T
iO2 (チタニア)、チタニアより還元されているTi
Ox(xは0より大きく2未満の数、好ましくは1.8
〜1.95);これらに不純物を添加したものが挙げら
れる。チタン酸化物膜8を構成するチタン酸化物と、チ
タン酸化物微粒子3を構成するチタン酸化物とは、同じ
であってもよく、異なっていてもよい。
上であるのが好ましく、また、30nm以下であるのが
好ましい。
限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例
えば、ブレイクダウン法、ゾルゲル法が挙げられる。ゾ
ルゲル法は、色素の吸着に好適なヒドロキシ基を表面に
多く存在させることができる点で好ましい。
m以上であるのが好ましく、また、12μm以下である
のが好ましい。
特に限定されず、従来公知の方法を用いることができ
る。チタン酸化物微粒子3をブレイクダウン法で合成し
て粉末として得た場合には、例えば、チタン酸化物微粒
子3の粉末の等電位点を考慮して、酸等でpHを調製し
ながら純水とともに混練し、更に界面活性剤を添加して
安定化したペーストを調製し、このペーストを透明導電
性基板9のチタン酸化物膜8上に塗布し乾燥させること
により、チタン酸化物微粒子3の層を形成させることが
できる。塗布方法としては、スキージ印刷法、スクリー
ン印刷法等を用いることができる。乾燥方法としては、
400℃以上で熱処理するのが好ましい。ただし、熱処
理の温度が高すぎると、チタン酸化物微粒子3の焼結が
進みすぎて多孔質とならなくなり、表面積が少なくなる
ので、担持されうる色素の量が減少し、太陽電池の変換
効率が低くなる。熱処理の温度は、チタン酸化物微粒子
3の色素が担持されうる部分の表面積が、投影面積の2
0倍以上となる温度であるのが好ましく、100倍以上
となる温度であるのがより好ましい。
で合成してゾルとして得た場合には、例えば、チタン酸
化物微粒子3のゾルの粘度を溶媒の量等により調整し、
これを透明導電性基板9のチタン酸化物膜8上に塗布し
乾燥させることにより、チタン酸化物微粒子3の層を形
成させることができる。塗布方法および乾燥方法は、上
記と同様である。
り内部に正孔と電子との対を生じさせるものであれば特
に限定されないが、太陽光の波長域の吸収特性が良好な
ものが好ましい。また、チタン酸化物微粒子3に電子を
効率よく伝達するためには、色素4の最低空準位(LU
MO準位)がチタン酸化物微粒子3の伝導帯準位以上で
あるのが好ましい。具体的には、ルテニウム−トリス
型、ルテニウム−ビス型、オスミウム−トリス型、オス
ミニウム−ビス型の遷移金属錯体(例えば、ルテニウム
−シス−ビピリジル錯体);フタロシアニン;ポルフィ
リン;多環芳香族が挙げられる。中でも、チタン酸化物
微粒子3への吸着特性に優れる点で、色素4の配位子の
末端にカルボキシル基を有するものが好ましい。
る方法は、特に限定されないが、例えば、色素4をアル
コール等の有機溶剤に溶解させて得られる溶液に、チタ
ン酸化物微粒子3の層を有する本発明の透明導電性基板
9を浸せきさせ、所定時間保持し、その後、乾燥させる
方法が挙げられる。また、浸せき後、還流装置に入れて
還流処理を施す方法も挙げられる。還流処理を施すこと
により、単に溶液に浸せきさせて保持するのに比べて、
短時間で十分な量の色素4をチタン酸化物微粒子3に吸
着させることができる。なお、色素4の一部がチタン酸
化物膜8の上に担持されても問題はない。
導性物質またはそれを含有する材料であれば、液体、擬
似固体および固体のいずれであってもよい。ここで、
「擬似固体」とは、見かけ上流動性が少なく固体状に見
えるが、その電荷輸送特性は比較的液体に近い材料であ
り、例えば、ゲル化材料、溶融塩が挙げられる。イオン
伝導性物質としては、例えば、ヨウ化物、臭化物、キノ
ン錯体、TCNQ錯体等を含有する電解液;架橋ポリア
クリル樹脂誘導体、架橋ポリアクリロニトリル誘導体等
をマトリックスとして電解液を含浸させた高分子ゲル電
解質;ポリアルキレンオキサイド、シリコーン樹脂類等
に電解液を溶解させた高分子電解質;イミダゾリウム
塩、ピリジニウム塩等の高分子アンモニウム塩である溶
融塩電解質が挙げられる。また、固体ホール、電子伝導
材料等を用いることもできる。更に、各種金属フタロシ
アニン、ペリレンテトラカルボン酸、ペリレン、コロネ
ン等の多環芳香族、テトラチアフルバレン、テトラシア
ノキノジメタン等の電荷移動錯体等の結晶性材料、ジア
ミン系導電性高分子、オキサジアゾール系導電性高分
子、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフェニレンビニ
レン等のアモルファス導電性高分子を用いることができ
る。
リカ、アルミナ、チタニア等の絶縁性で多孔質のセラミ
ックス;ポリフッ化ビニリデン等の有機物質の多孔質体
に含浸させた状態で用いることもできる。
体または固体である場合には、チタン酸化物膜8による
リーク電流の発生の防止の効果が大きくなる。電荷輸送
層5が電解液である場合、電解液中の電荷移動はイオン
伝導であるため、荷電粒子のリークが起こりにくい。一
方、電荷輸送層5が粘性が高い液体や、擬似固体または
固体である場合は、電子伝導による電荷移動が起こりや
すくなり、荷電粒子のリークが起こりやすくなる。した
がって、電荷輸送層5としてもともとリークが起こりや
すい、粘性が高い液体や、擬似固体または固体を用いる
際には、チタン酸化物膜微粒子3の層による透明導電膜
2の被覆が、リーク電流の防止の観点から、有用性がよ
り高くなるのである。
その導電性等の観点から、白金、金、銀等の貴金属材
料;銅、アルミニウム等の金属材料を用いることができ
る。透過性を考慮すると、透明導電性材料を用いること
もできる。長期にわたる信頼性確保の観点から見れば、
白金、金、銀等の貴金属材料が好ましい。また、ITO
膜、フッ素ドープ酸化スズ膜等の透明導電膜を用いるこ
ともできる。また、この対向電極7aが形成される基板
7は、製造工程上要求される耐熱性、耐薬品性等を満足
するものであれば特に限定されないが、入射光をより多
く取り入れるためには、ガラス製、プラスチック製等の
透光性基板が好ましい。
法を以下に例示する。まず、透明導電性基板9のチタン
酸化物膜8上に、上述した方法によりチタン酸化物微粒
子3の層を形成させ、その後、上述した方法により色素
4をチタン酸化物微粒子3に担持させる。この後、電荷
輸送層5として液体を用いる場合には、対向電極7aを
有する基板7を配置した後に電荷輸送層5を注入し、電
荷輸送層5として擬似固体または固体を用いる場合に
は、電荷輸送層5を配置した後、対向電極7aを有する
基板7を配置する。
は、スペーサ6を透明導電性基板9の周囲に配置しエポ
キシ系樹脂等で接着させた後、対向電極7aを有する基
板7を対向させて配置し、周囲を一部を除いてエポキシ
系樹脂等で封止する。更に、透明導電性基板9と対向電
極7aを有する基板7との間に、液体の電荷輸送層5を
注入する。この場合、あらかじめ調製した液体の電荷輸
送層5を入れた容器と、周囲を一部を除いて封止した透
明導電性基板9および対向電極7aを有する基板7と
を、ともに脱気容器内で、十分に脱気を行い、つぎに容
器内の透明導電性基板9および対向電極7aを有する基
板7の未封止の部分を液体の電荷輸送層5に接触させ
る。その後、脱気容器の真空を破って電解液を未封止の
部分から中に注入させる。十分に電解液の注入が完了し
た後、未封止の部分をエポキシ樹脂等で封止して、本発
明の色素増感型太陽電池10が得られる。
固体を用いる場合には、スペーサ6を透明導電性基板9
の周囲に配置しエポキシ系樹脂等で接着させた後、色素
4を担持したチタン酸化物微粒子3の層の上に擬似固体
または粉末状、粒状もしくは板状の固体の電荷輸送層5
を常圧下または減圧下で適量配置する。その上に対向電
極7aを有する基板7を配置した後、その時点で常圧で
ある場合には脱気を行い、減圧下でガラス転移温度また
は融点以上の温度まで加熱しながら擬似固体または固体
の電荷輸送層5を溶融させ、チタン酸化物微粒子3の層
の内部に電解質を含浸させた後、大気圧に戻し冷却す
る。これにより、電荷輸送層5とチタン酸化物微粒子3
の層との良好な接合を実現することができる。なお、脱
気容器中で加熱し電解質を溶融している間、適当な荷重
をかけてもよい。最後に、周囲をエポキシ系樹脂等で封
止して、本発明の色素増感型太陽電池10が得られる。
合にも、擬似固体または固体を用いる場合と同様の方法
を用いて、本発明の色素増感型太陽電池10を得てもよ
い。
の色素増感型太陽電池10においては、チタン酸化物膜
8により透明導電膜2の表面を被覆しているので、透明
導電膜2と電荷輸送層5とが接触することなく、従来の
色素増感型太陽電池で生じていたリーク電流を抑制する
ことができる。したがって、本発明の色素増感型太陽電
池10においては、Jsc(短絡電流密度)、Voc
(開放端子電圧)およびFF(フィルファクター)がい
ずれも増大し、その結果、変換効率が向上する。
送層5が無機系またはポリマー系の完全固体電解質であ
る場合に、特に重要性が大きい。透明導電膜2からヨウ
素系電解液等への荷電粒子リークは、p型半導体である
完全固体電解質のような正孔輸送層では容易に起こり得
るからである。
の色素増感型太陽電池10は、上述したように、従来の
色素増感型太陽電池よりも変換効率が高いうえ、従来の
色素増感型太陽電池と同様に、簡易に安価で製造するこ
とができる。
導電性基板および色素増感型太陽電池について説明した
が、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨
を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行って
もよい。
防止する層)として厚さ約50nmのシリカ膜が形成さ
れたソーダライムガラス基板(30cm×40cm×
1.1mm)を用意し、十分に洗浄を行った後、常圧C
VD法により四塩化スズと水との加水分解反応を行っ
て、酸化スズ透明導電膜(フッ素ドープ酸化スズ膜)を
形成させた。具体的には、以下の手順で行った。四塩化
スズを55℃に保持したバブラータンクに入れ、ボンベ
から窒素を導入して気化させた。水は100℃以上に保
持したボイラーから供給した。両者をそれぞれ150℃
に加熱した後、150℃に保温した導管を経由して、イ
ンジェクター本体に輸送し、混合させた。混合比(mo
l比)は、四塩化スズ/水=1/10とした。インジェ
クター本体の温度は熱媒体(油)により約150℃に保
持した。混合したガスをインジェクター吐出部から約5
00℃のガラス基板に吐出させ、ガラス基板表面に酸化
スズ透明導電膜を形成させた。
有量が酸化スズに対し1.0mol%であり、電導電子
濃度が1.8×1020cm-3であり、比抵抗が5.8×
10 -4Ω・cmであった。なお、フッ素含有量は、酸化
スズ透明導電膜を亜鉛を含有する塩酸に溶解させ、ガス
クロマトグラフィーにより定量分析を行うことによって
得た。また、電導電子密度および比抵抗は、ホール効果
(van der Pauw法)の測定により求めた。
パッタ法により、チタン酸化物膜であるチタニア膜(T
iO2 膜)を形成させ、透明導電性基板を得た。具体的
には以下の手順で行った。真空装置をあらかじめ排気し
て内部圧力を10-5Torr(1.33×10-3Pa)
以下にした後、Ar/O2 ガス(mol比50/50)
を導入して内部圧力を0.01Torr(1.33P
a)にした。その後、チタンターゲットに1W/cm2
の電力を印加して、スパッタリングを行い、チタニア膜
を形成させた。電源としては直流電源を用いた。チタニ
ア膜の膜厚は、スパッタ時間を調整して10nmとし
た。なお、チタニア膜の膜厚の測定は、触針式膜厚計を
用いて行った。また、得られた膜の表面分析を光電子分
光法により行い、Tiのピーク位置からチタニアの存在
を確認した。
溶液に、平均粒径24nmのチタニア微粒子と平均粒径
11nmのチタニア微粒子とを、質量比が8:2となる
ように添加してチタニアペーストを得た。チタン酸化物
微粒子としてチタニア微粒子を含有する上記チタニアペ
ーストを、上記で得られた透明導電性基板のチタニア膜
上に、塗布厚が約100μmとなるように塗布した。そ
の後、室温で乾燥させ、更に、450℃で30分間焼結
処理を行い、チタニア微粒子層を形成させた。焼結後の
チタニア微粒子層の厚さは約10μmであった。その
後、チタニア結晶粒子の点接触部分を補強し、かつ、短
絡点を被覆する目的でチタニア微粒子層をターシャリー
ブチルピリジンにて処理した。その後、ルテニウム−ビ
ス型錯体〔Ru(4,4′−ジカルボキシル−2,2′
−ビピリジン)2 (NCS)2 〕の乾燥エタノール溶液
(3×10-4mol/L)に12時間浸せきさせた後、
アルゴン気流中で引き上げることにより、チタニア微粒
子層の表面にルテニウム−ビス型錯体を担持させた。
イミラン、Dupont社製)をチタニア膜上のチタニ
ア微粒子層のない部分に配置し、その上から対向電極を
有する基板を対向させて配置し、周囲を一部を除いてエ
ポキシ系樹脂で封止した。なお、対向電極を有する基板
としては、ガラス基板上に厚さ1μmのITO膜を形成
させ、その上に厚さ100nmの白金をスパッタ法によ
り形成させた、シート抵抗が10Ω/□以下の導電膜付
き基板を用いた。更に、透明導電性基板と対向電極を有
する基板との間に、下記電解液Aを注入した。この際、
あらかじめ調製した電解液Aを入れた容器と、周囲を一
部を除いて封止した透明導電性基板および対向電極を有
する基板とを、ともに脱気容器内で、十分に脱気を行
い、つぎに容器内の透明導電性基板および対向電極を有
する基板の未封止の部分を電解液Aに接触させた。その
後、脱気容器の真空を破って電解液Aを未封止の部分か
ら中に注入させた。十分に電解液Aの注入が完了した
後、未封止の部分をエポキシ樹脂で封止して、色素増感
型太陽電池を得た。
ダイド(DMHImI):330mmol/L
置を用いてAM1.5の擬似太陽光を82mW/cm2
の強度で照射して、Jsc、VocおよびFFを求め、
変換効率を算出した。
液Bを用いた以外は、実施例1と同様の方法により、色
素増感型太陽電池を得た。その後、実施例1と同様の方
法により、性能評価を行った。 <電解液B> 溶媒:アセトニトリルと炭酸プロピレンの混合溶媒(ア
セトニトリル/炭酸プロピレン=2/8) ヨウ素:60mmol/L テトラプロピルアンモニウムヨーダイド:460mmo
l/L
30nmとした以外は、実施例1と同様の方法により、
透明導電性基板を得た。ついで、実施例1と同様の方法
により、チタニア微粒子層を形成させ、更に、チタニア
微粒子層の表面にルテニウム−ビス型錯体を担持させ
た。更に、直径50μmのガラススペーサ(ハイミラ
ン、Dupont社製)をチタニア膜上のチタニア微粒
子層のない部分に配置し、エポキシ系樹脂で接着させ
た。その後、ルテニウム−ビス型錯体を担持するチタン
酸化物微粒子の層の上に電解液Cを減圧下で配置した。
その上に、実施例1と同様の対向電極を有する基板を配
置した後、エポキシ樹脂で封止して、色素増感型太陽電
池を得た。その後、実施例1と同様の方法により、性能
評価を行った。なお、電解液Cは固体電解質に近く、熱
的安定性に優れる。 <電解液C> EMI−I(エチルメチルイミダゾリウムアイオダイ
ド):I2 =4:1(2mol/L)の室温溶融塩電解
質(イオン性液体)
なかった以外は、実施例1〜3と同様の方法により、色
素増感型太陽電池を得た。その後、実施例1と同様の方
法により、性能評価を行った。
第1表に示す。本発明の透明導電性基板を用いた本発明
の色素増感型太陽電池(実施例1〜3)は、それぞれ同
じ電解液を用いた、チタン酸化物膜を有しない従来の色
素増感型太陽電池(比較例1〜3)と比べて、変換効率
が高いことが分かる。チタン酸化物膜を設けることによ
りJsc、VocおよびFFが増大したことから、チタ
ン酸化物膜には透明導電膜から電荷輸送層へのリーク電
流を抑制する効果があることが分かる。特に、電解液と
して粘性が高いイオン性液体を用いた場合(実施例3お
よび比較例3)において、チタン酸化物膜の効果がより
顕著に見られた。これは電解液の濃度が高く粘性が高い
ために、電子伝導による電荷移動が起こりやすくなり、
荷電粒子のリークが起こりやすくなるからであると考え
られる。
色素増感型太陽電池よりも変換効率が高く、極めて有用
である。また、本発明の色素増感型太陽電池は、容易に
安価で製造することができる。本発明の透明導電性基板
は、本発明の色素増感型太陽電池に好適に用いられる。
素増感型太陽電池の一態様の断面模式図である。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】透光性基板と、該透光性基板上の透明導電
膜と、該透明導電膜上の厚さ5〜50nmのチタン酸化
物膜とを具備する透明導電性基板。 - 【請求項2】前記透明導電膜が酸化スズ膜である請求項
1に記載の透明導電性基板。 - 【請求項3】前記酸化スズ膜が、フッ素を酸化スズに対
し0.1〜4mol%含有し、電導電子密度が5×10
19〜4×1020cm-3である請求項2に記載の透明導電
性基板。 - 【請求項4】請求項1〜3のいずれかに記載の透明導電
性基板と、該透明導電性基板の前記チタン酸化物膜上の
チタン酸化物微粒子層と、該チタン酸化物微粒子層に担
持された色素と、該色素に接する電荷輸送層と、該電荷
輸送層に接する対向電極を有する基板とを具備する色素
増感型太陽電池。
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