JP2005005023A - Dye sensitizing solar cell and its manufacturing method - Google Patents
Dye sensitizing solar cell and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005005023A JP2005005023A JP2003164887A JP2003164887A JP2005005023A JP 2005005023 A JP2005005023 A JP 2005005023A JP 2003164887 A JP2003164887 A JP 2003164887A JP 2003164887 A JP2003164887 A JP 2003164887A JP 2005005023 A JP2005005023 A JP 2005005023A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide semiconductor
- electrode layer
- layer
- semiconductor layer
- dye
- 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.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- 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
Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、色素増感型太陽電池およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
二酸化炭素が原因とされる地球温暖化が世界的に問題となっている近年、環境にやさしく、クリーンなエネルギー源として、太陽光エネルギーを利用した太陽電池が注目され、積極的な研究開発が進められている。このような太陽電池として、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池などが既に実用化されているが、より光電変換効率が高く、かつ、低コスト化の可能性のある太陽電池として、色素増感型太陽電池が注目され研究開発が進められている。
【０００３】
色素増感型太陽電池は、例えば、光の入射する側から、透明基板、この透明基板上に形成された透明電極、色素増感剤が担持された酸化物半導体層、電解質を有する電解質層、および対電極基板が順に積層されてセルが形成される。
【０００４】
色素増感型太陽電池、とりわけグレッチェルセルの特徴は、ナノ微粒子である酸化チタンを焼成させた多孔質の酸化物半導体層を用いることである。酸化物半導体層を多孔質とすることで増感色素の吸着量が増加し光吸収能を向上させることができる。
【０００５】
また、酸化チタンの焼成の目的としては、金属酸化物半導体微粒子間の結合力を向上させ、増感色素から酸化物半導体層への電子伝達効率を向上させることである。さらに、焼成することで透明基板と酸化物半導体層との密着性も高めることができるため、酸化物半導体層から透明電極へ効率的に電子移動を行うことができる。
【０００６】
このような色素増感型太陽電池において、例えば、透明基板としてガラス基板を用いた場合は、多孔質膜を形成するために４００〜６００℃での焼成を行うことが可能であるが、ガラス基板よりも耐熱性が劣るフィルム基板を用いた場合は、フィルムの耐熱温度以下で焼成しなければならず、酸化物半導体微粒子間の結合力が不充分となるため、光励起により生じた電子における増感色素から酸化物半導体層、および透明電極への伝達経路が十分に確保できないことがあった。また、フィルム基板と酸化物半導体層との密着性も充分でなくフィルムの可撓性に追従できずに膜の剥離や亀裂が生じるといった不都合があった。
【０００７】
例えば、特許文献１には、少なくとも、増感色素を担持した半導体層が被着された第１の電極と、前記第１の電極の前記半導体層と対峙する第２の電極と、前記第１の電極の前記半導体層と前記第２の電極との間に配置された電解質層とを有する光電変換素子であって、前記半導体層が、半導体粒子と半導体ゲルから構成されている光電変換素子とする技術が開示されている。
【０００８】
上記特許文献１は、半導体層を半導体粒子と半導体ゲルとを用いて形成することにより、上記問題点を解決するものである。しかしながら、半導体層は、上述した半導体粒子および半導体ゲルの他にバインダーを含有しており、このバインダーが絶縁性であることから、光励起によって生成された電子が増感色素から酸化物半導体層、および透明電極へと伝達する際、その伝達が妨げられ、電子の伝達経路が十分に確保されずに電子伝達の損失が生じるという問題があった。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−３１３４４４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、フィルム基板を用いた場合であっても、金属酸化物半導体微粒子同士の結着性、および、基板と酸化物半導体層との密着性の低下を防止することができ、色素増感剤から生じた電荷の伝達効率に優れた色素増感型太陽電池およびその製造方法を提供することを主目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、基板と、上記基板上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により上記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層と、上記基板と対向する対向基板と、上記対向基板上に形成され、上記第１電極層と対向する電極である第２電極層と、上記酸化物半導体層および上記第２電極層間に位置し、上記酸化物半導体層により伝導された電荷が上記第１電極層および上記第２電極層を介して、上記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層とを有する色素増感型太陽電池であって、上記酸化物半導体層は、導電性高分子を含有することを特徴とする色素増感型太陽電池を提供する。
【００１２】
本発明においては、導電性高分子を含有する酸化物半導体層とすることにより、色素増感剤から生じた電荷が色素増感剤から酸化物半導体層、および第１電極層へと伝達する際、その伝達経路を十分に確保することができるため、伝達における電荷の損失を少なくすることができる。また、例えば、基板としてフィルム基板を用いた場合であっても、金属酸化物半導体微粒子同士の結着性、および、基板と酸化物半導体層との密着性が低下することを抑制することができるので、電荷の伝達効率の低下、膜の剥離や亀裂といった不都合の発生を防止することができる。
【００１３】
上記記載の本発明においては、上記第１電極層上に、導電性高分子材料を含有する導電性高分子下地層が形成されていることが好ましい。導電性高分子下地層を第１電極層および酸化物半導体層の間に形成することにより、酸化物半導体層から第１電極層への電荷の伝達を、より電荷の損失を少なく行うことができるからである。
【００１４】
本発明においてはまた、基板と、上記基板上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成され、導電性高分子材料を含有する導電性高分子下地層と、上記導電性高分子下地層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により上記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層と、上記基板と対向する対向基板と、上記対向基板上に形成され、上記第１電極層と対向する電極である第２電極層と、上記酸化物半導体層および上記第２電極層間に位置し、上記酸化物半導体層により伝導された電荷が上記第１電極層および上記第２電極層を介して、上記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層とを有することを特徴とする色素増感型太陽電池を提供する。
【００１５】
本発明においては、導電性高分子下地層を第１電極層および酸化物半導体層の間に設けることにより、色素増感剤から生じた電荷が酸化物半導体層から第１電極層へと伝達する際の、電荷の損失を少なくすることができる。
【００１６】
上記記載の本発明においては、上記導電性高分子または導電性高分子材料が、π電子共役系ポリマーであることが好ましい。導電性に優れた材料だからである。
【００１７】
さらに本発明においては、上記酸化物半導体には、結着剤が含有されていることが好ましい。結着剤を含有させることにより、酸化物半導体層と基板との密着性の向上および酸化物半導体層に担持されている金属酸化物半導体微粒子同士の結着性の向上に効果を有するからである。
【００１８】
また、本発明においては、上記金属酸化物半導体微粒子が酸化チタンであることが好ましい。入手が容易であり、取り扱い性に優れているからである。
【００１９】
さらに本発明においては、上記基板はフィルム基板であることが好ましい。加工性に優れているため、他のデバイスとの組合せが容易であり、用途の幅を広げることができるからである。また、軽量化、生産性の向上および製造コストの削減にも効果がある。
【００２０】
本発明においてはまた、基板上に第１電極層を形成する第１電極層形成工程と、
上記第１電極層上に、金属酸化物半導体微粒子および導電性高分子を含有し、色素増感剤が担持され、光照射により上記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層を形成する酸化物半導体層形成工程と、
上記酸化物半導体により伝導された電荷が、上記第１電極層および、上記第１電極層と対向する電極である第２電極層を介して、上記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層を上記酸化物半導体層上に形成する電解質層形成工程と、
上記第２電極層および対向基板を形成する対電極基板形成工程とを有する色素増感型太陽電池の製造方法であって、
上記酸化物半導体層形成工程は、上記色素増感剤を担持する処理を施す前、または施した後に、加圧する処理を行うことを特徴とする色素増感型太陽電池の製造方法を提供する。
【００２１】
酸化物半導体を形成する際に加圧する処理を行うことにより、例えば、基板としてフィルム基板を用いた場合であっても、金属酸化物半導体微粒子同士の結着性および基板と酸化物半導体層との密着性において、十分に高温な温度条件で焼成して形成された酸化物半導体層と比較し、同程度の効果を得ることができる。さらに、導電性高分子を含有する酸化物半導体層とすることにより、色素増感剤から生じた電荷が、色素増感剤から酸化物半導体層、および第１電極層へと伝達する際、その伝達経路を十分に確保することができるため、伝達における電荷の損失が少ない色素増感型太陽電池を製造することができる。
【００２２】
上記記載の本発明においては、上記第１電極層形成工程により、基板上に第１電極層を形成した後、上記第１電極層上に、導電性高分子材料を含有する導電性高分子下地層を形成する導電性高分子下地層形成工程を有することが好ましい。
【００２３】
導電性高分子下地層を第１電極層および酸化物半導体層の間に形成することにより、酸化物半導体層から第１電極層への電荷の伝達を、より電荷の損失を少なく行うことができるからである。
【００２４】
さらに本発明においては、基板上に第１電極層を形成する第１電極層形成工程と、
上記第１電極層上に、導電性高分子材料を含有する導電性高分子下地層を形成する導電性高分子下地層形成工程と、
上記導電性高分子下地層上に、金属酸化物半導体微粒子を含有し、色素増感剤が担持され、光照射により上記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層を形成する酸化物半導体層形成工程と、
上記酸化物半導体により伝導された電荷が、上記第１電極層および、上記第１電極層と対向する電極である第２電極層を介して、上記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層を上記酸化物半導体層上に形成する電解質層形成工程と、
上記第１電極層と対向する電極である第２電極層および対向基板を形成する対電極基板形成工程とを有する色素増感型太陽電池の製造方法であって、
上記酸化物半導体層形成工程では、色素増感剤を担持する処理を施す前、または施した後に、加圧する処理を行うことを特徴とする色素増感型太陽電池の製造方法を提供する。
【００２５】
本発明においては、導電性高分子下地層を設け、その上に酸化物半導体層を形成しているので、酸化物半導体層から第１電極層への電荷の伝達を効率良く行うことができ、さらに、酸化物半導体層を形成する際に加圧処理を施すことにより、基板として例えばフィルム基板を用いた場合であっても、酸化物半導体層に含有されている金属酸化物半導体微粒子同士の結着性および導電性高分子下地層と酸化物半導体層との密着性を低下させることなく色素増感型太陽電池を製造することができる。
【００２６】
また本発明においては、上記酸化物半導体層形成工程は、金属酸化物半導体微粒子および導電性高分子を含有する、または金属酸化物半導体微粒子を含有する酸化物半導体層形成用塗工液を塗布することにより酸化物半導体層を形成することが好ましい。
【００２７】
さらに本発明においては、上記基板はフィルム基板であることが好ましい。フィルム基板は、加工性に優れているため加圧する処理を容易に行うことができるからである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の色素増感型太陽電池およびその製造方法について説明する。
【００２９】
Ａ．色素増感型太陽電池
本発明の色素増感型太陽電池は、酸化物半導体層および導電性高分子下地層の態様の違いにより、２つの実施態様に分けることができる。以下、各々の実施態様に分けて本発明の色素増感型太陽電池について説明する。
【００３０】
１．第１実施態様
本実施態様の色素増感型太陽電池は、基板と、前記基板上に形成された第１電極層と、前記第１電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により前記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層と、前記基板と対向する対向基板と、前記対向基板上に形成され、前記第１電極層と対向する電極である第２電極層と、前記酸化物半導体層および前記第２電極層間に位置し、前記酸化物半導体層により伝導された電荷が前記第１電極層および前記第２電極層を介して、前記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層とを有する色素増感型太陽電池であって、前記酸化物半導体層は、導電性高分子を含有することを特徴とするものである。
【００３１】
本実施態様においては、導電性高分子を含有する酸化物半導体層とすることにより、色素増感剤から生じた電荷が、色素増感剤から酸化物半導体層、および第１電極層へと伝達する際、その伝達経路を十分に確保することができるため、伝達における電荷の損失を少なくすることができる。また、例えば、基板としてフィルム基板を用いた場合であっても、金属酸化物半導体微粒子同士の結着性、および、基板と酸化物半導体層との密着性が低下することを抑制することができるので、電荷の伝達効率の低下、膜の剥離や亀裂といった不都合の発生を防止することができる。
【００３２】
このような利点を有する本実施態様の色素増感型太陽電池について図面を用いて具体的に説明する。
【００３３】
図１は本実施態様の色素増感型太陽電池の一例を示した概略断面図である。図１に示すように、矢印で示す光が入射する側から、透明基板１と、前記透明基板１表面に透明電極２とが形成されている。さらに、透明電極２の光が入射する方向と反対側の表面には、酸化物半導体層３が形成されている。この酸化物半導体層３は多孔質であることから、その細孔には色素増感剤が担持され、さらに本実施態様においては、導電性高分子を含有するものとしている。この酸化物半導体層３の光が入射する方向と反対側の表面には、電解質層４が形成されている。
【００３４】
また、電解質層４の光の入射方向と反対側の表面には、上記透明電極２と対向する電極である対向電極５および対向基板６が形成されている。
【００３５】
このような色素増感型太陽電池においては、色素増感剤から生じた電荷を利用して光電流を得ているが、一般的に、色素増感剤から生じる電荷としては電子を挙げることができる。以下、色素増感剤から生じた電荷を電子として、色素増感型太陽電池の原理について説明する。まず、図１に示す矢印の方向から光が入射すると、酸化物半導体層３に担持されている色素増感剤が光を吸収し励起状態へと移行する。励起状態にある色素増感剤は電子を発生させ、生じた電子は、酸化物半導体層３へ渡される。本実施態様における酸化物半導体層３は、導電性高分子を含有していることから、色素増感剤によって励起された電子が酸化物半導体層３内を伝導し、その後、透明電極２へ電子移動する際に、充分な伝達経路を確保することができ、電子の損失が少なく透明電極２へ電子を注入することができる。その後、透明電極２に注入された電子は、接続されたリード線７を通じて、対向電極５に運ばれる。これにより光電流を得ることができる。色素増感剤は、生じた電子を酸化物半導体層３に渡すことにより酸化される。また、生じた電子は、対向電極５に移動した後、電解質層４内に存在する酸化還元対であるＩ−／Ｉ３ −のうちＩ３ −を還元しＩ−とする。さらに、Ｉ−は酸化した色素増感剤を還元させることにより基底状態に戻すことができる。
【００３６】
以下、本実施態様の色素増感型太陽電池について、各部材ごとに詳細に説明する。
【００３７】
（１）基板および対向基板
本実施態様に用いる基板および対向基板は、透明なものであっても不透明なものであっても特に限定されるものではないが、光の受光面側に位置する場合には、光の透過性に優れた透明基板であることが好ましい。さらに、耐熱性、耐候性、水蒸気、その他のガスバリア性に優れたものであることが好ましい。具体的には、石英ガラス、パイレックス（登録商標）、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）フィルム、ポリイミド（ＰＩ）フィルム、ポリエステルナフタレート（ＰＥＮ）等のプラスチックフィルムを挙げることができる。本実施態様においては、これらの中でも、プラスチックフィルムを用いたフィルム基板とすることが好ましい。加工性に優れているため、他のデバイスとの組合せが容易であり、用途の幅を広げることができるからである。また、軽量化、生産性の向上および製造コストの削減にも効果がある。さらに、本実施態様においては、酸化物半導体層に導電性高分子が含有されていることから、例えば、このような酸化物半導体層を加圧処理を施して形成した場合には、金属酸化物半導体微粒同士の結着性および基板と酸化物半導体層との密着性において、十分に高温な温度条件で焼成して形成された酸化物半導体層と比較し、同程度の効果を得ることができる。したがって、ガラス基板よりも多少耐熱性に劣るフィルム基板を用いた場合であっても、膜の剥離や亀裂が生じるといった不都合が生じる心配が少ない。
【００３８】
また、上記フィルムは単独で使用しても良く、また、２種以上のフィルムを積層した複合フィルムとする場合であってもよい。
【００３９】
また、基板および対向基板の膜厚としては、１５〜５００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００４０】
（２）第１電極層および第２電極層
次に、本実施態様に用いられる第１電極層および第２電極層について説明する。なお、以下、両者をまとめて電極層と表現する場合がある。
【００４１】
第１電極層および第２電極層を形成する材料としては、導電性に優れたものであれば特に限定はされないが、光の受光面側に位置する電極層においては、光の透過性に優れているものであることが好ましい。例えば、光の透過性に優れた材料としては、ＳｎＯ２、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ等を挙げることができる。中でも、フッ素ドープしたＳｎＯ２、ＩＴＯであることが好ましい。導電性および透過性の両方に優れているからである。
【００４２】
また、第１電極層および第２電極層は、各々の仕事関数等を考慮して材料を選択することが好ましい。例えば、仕事関数が高い材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、フッ素をドープしたＳｎＯ２、ＺｎＯ等を挙げることができる。一方、仕事関数が低い材料としては、Ｌｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｚｒ等を挙げることができる。
【００４３】
また、各々の電極層は、単層からなる場合であってもよく、また、異なる仕事関数の材料を用い、積層されてなる場合であってもよい。例えば、図３に示すように、矢印の方向から光が入射する場合、第１電極層３０として透明電極を用い、さらに、この第１電極層３０と対向する電極である第２電極層３３として、Ｐｔを蒸着した層３１およびＩＴＯからなる層３２を積層したものを用いる場合を例として挙げることができる。
【００４４】
さらに、電極層の膜厚としては、単層からなる電極層の場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内、中でも、１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００４５】
このような電極層を形成する方法としては、特に限定はされないが、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等を挙げることができる。中でも、スパッタ法であることが好ましい。
【００４６】
（３）酸化物半導体層
次に、酸化物半導体層について説明する。本実施態様における酸化物半導体層は、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により前記色素増感剤から生じた電荷を伝導する機能を有する部材である。
【００４７】
このような酸化物半導体層において、特に本実施態様では、導電性高分子を含有するものとしたことを特徴とする。導電性高分子が有する導電性を利用することにより、色素増感剤から生じた電荷が酸化物半導体層内を伝導し、その後、第１電極層へ移動する際に、充分な伝達経路を確保することができるので、電荷の損失が少なく第１電極層へ電荷を注入することができるのである。したがって、エネルギー変換効率の向上に効果を有する。
【００４８】
また、酸化物半導体層は、その表面に色素増感剤が担持されることから、連通孔を有する多孔質であることが好ましい。このような多孔質とすることにより、酸化物半導体層の表面積を大きくすることができるため、充分な量の色素増感剤を担持させることができるからである。また、後述する電解質層との接触面積も大きくすることができ、エネルギー変換効率の向上に効果がある。
【００４９】
このような酸化物半導体層の膜厚としては、１μｍ〜１００μｍの範囲内、その中でも、５μｍ〜３０μｍの範囲内であることが好ましい。上記範囲内であれば、酸化物半導体層自体の膜抵抗を小さくすることができ、また、酸化物半導体層によって十分に光吸収が行われるからである。
【００５０】
以下、本実施態様における酸化物半導体層を構成する材料について、各々の材料ごとに詳細に説明する。
【００５１】
▲１▼ 導電性高分子
本実施態様における導電性高分子としては、導電性を有するものであれば特に限定はされないが、具体的に、その導電性としては、電気伝導度が、１０−５Ｓ／ｃｍ〜１０３Ｓ／ｃｍの範囲内、その中でも、１０−５Ｓ／ｃｍ〜１０Ｓ／ｃｍの範囲内であることが好ましい。
【００５２】
また、本実施態様における導電性高分子として用いることが可能な材料としては、電荷を輸送する機能を有する電荷輸送性の材料であれば特に限定はされないが、中でも、π電子共役系ポリマーであることが好ましい。導電性に優れているからである。具体的には、ポリパラフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリパラフェニレンおよびその誘導体、ポリチェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリアセチレンおよびその誘導体、ポリピロールおよびその誘導体、ポリフルオレンおよびその誘導体、ポリアニリンおよびその誘導体等を挙げることができる。また、一般的に、色素増感型太陽電池では、色素増感剤から生じる電荷は電子であることから、上記電荷輸送性の材料の中でも、電子輸送に優れた材料であることが特に好ましい。
【００５３】
このような導電性高分子の含有量は、電荷の伝達効率の向上に効果を有するのであれば特に限定はされないが、酸化物半導体層に対して導電性高分子が占める割合が、０．０５重量％〜５０重量％の範囲内、中でも、０．２重量％〜２０重量％の範囲内であることが好ましい。
【００５４】
▲２▼ 金属酸化物半導体微粒子
金属酸化物半導体微粒子は、色素増感剤から発生した電荷を第１電極層へ伝導させることができるものであれば特に限定はされない。具体的には、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＩＴＯ，ＺｒＯ２、ＳｉＯＸ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３，ＣｅＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４、Ｙ２Ｏ３、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３等を挙げることができる。これらの金属酸化物微粒子は、多孔性の酸化物半導体層を形成するのに適しており、エネルギー変換効率の向上、コストの削減を図ることができるため好ましい。また、上記微粒子のうち、いずれか一種を使用しても良く、また、２種以上を混合して使用してもよい。中でも、ＴｉＯ２を好ましく用いることができる。さらに、これらのうち一種をコア微粒子とし、他の金属酸化物微粒子により、コア微粒子を包含してシェルを形成するコアシェル構造としてもよい。
【００５５】
また、本実施態様において、金属酸化物半導体微粒子の酸化物半導体層に対する含有量としては、４０〜９９．９重量％の範囲内、中でも、８５〜９９．５重量％の範囲内であることが好ましい。
【００５６】
また、金属酸化物半導体微粒子の粒径としては、１ｎｍ〜１０μｍの範囲内、その中でも、１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記範囲よりも粒子径が小さい場合は、そのような微粒子を製造すること自体が困難であり、各々の粒子が凝集し、二次粒子を形成する場合があるため好ましくない。一方、上記範囲よりも粒子径が大きい場合は、酸化物半導体層を厚膜化させる場合があり、抵抗が高くなるため好ましくない。
【００５７】
また、上記範囲内の粒子径を有し、粒径の異なる同種または異種の金属酸化物半導体微粒子を混合して用いてもよい。これにより、光散乱効果を高めることができ、酸化物半導体層内でより多くの光を閉じ込めることができるため、色素増感剤における光吸収を効率的に行うことができる。例えば、１０〜５０ｎｍの範囲内にある金属酸化物半導体微粒子と、５０〜２００ｎｍの範囲内にある金属酸化物半導体微粒子とを混合して用いる場合を挙げることができる。
【００５８】
▲３▼ 色素増感剤
本実施態様における色素増感剤は、光を吸収し起電力を生じさせることが可能なものであれば特に限定はされない。具体的には、有機色素または金属錯体色素を使用することができる。例えば有機色素としては、アクリジン系、アゾ系、インジゴ系、キノン系、クマリン系、メロシアニン系、フェニルキサンテン系の色素が挙げられる。中でも、クマリン系であることが好ましい。
【００５９】
また、金属錯体色素では、ルテニウム系色素が好ましく、特にルテニウム錯体であるルテニウムビピリジン色素およびルテニウムターピリジン色素が好ましい。酸化物半導体層では、可視光（４００〜８００ｎｍ程度の波長の光）を殆ど吸収することはできないが、例えば、ルテニウム錯体を酸化物半導体層に担持させることにより、大幅に可視光まで取り込んで光電変換を生じさせることができ、光電変換できる光の波長領域を大幅に広げることができる。
【００６０】
▲４▼ 結着剤
本実施態様における酸化物半導体層おいては、上述した導電性高分子、金属酸化物半導体微粒子および色素増感剤の他に、結着剤が含有されていることが好ましい。上記導電性高分子は、この結着剤と同様の作用を及ぼすことから、基板としてフィルム基板を用いた場合であっても、金属酸化物半導体微粒子同士の結着性、および、基板と酸化物半導体層との密着性の低下を抑制することができるが、さらに、導電性高分子以外に結着剤を含有させることにより、このような効果をより高めることができるからである。
【００６１】
このような結着剤としては、公知のものを用いることが可能であるが、後述する電解質層の形成に溶媒を用いる場合には、そのような溶媒に対して不溶性であるものが好ましい。具体的には、セルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアクリル酸エステル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂、さらには、ポリエチレングリコールのような多価アルコール類を挙げることができる。これらを単独で使用してもよく、複数を混合して使用してもよい。これらの中でも、特に、ポリエチレングリコール、エチルセルロース、ポリフッ化ビニリデン等を好ましく用いることができる。
【００６２】
このような結着剤の添加量は、酸化物半導体層に対して、結着剤の占める割合が、０〜３０重量％の範囲内、その中でも、０．１重量％〜１０重量％の範囲内であることが好ましい。上記範囲よりも割合が低いと、第１電極層等との密着性および金属酸化物半導体微粒子間の結着性を向上させる効果が不充分となる場合があり好ましくない。一方、上記範囲よりも割合を高くすると、絶縁性である結着剤が多量に存在することから、色素増感剤から生じた電荷を伝導する機能が阻害されるおそれがあるため好ましくない。
【００６３】
▲５▼ その他
本実施態様における酸化物半導体層は、金属酸化物半導体微粒子、導電性高分子等を適切な溶媒に溶解または分散させ、塗工液としたものを塗布することにより形成することが可能である。
【００６４】
この際使用する溶媒としては、上述した導電性高分子を溶解させることが可能なものであれば特に限定はされない。具体的には、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒、ＩＰＡ、エタノール、メタノール、ブチルアルコール等のアルコール系溶媒、その他、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、および純水等を挙げることができる。
【００６５】
その他、酸化物半導体層の形成に使用する塗工液の塗工適性を向上させるために、各種添加剤を用いてもよい。例えば、添加剤としては、界面活性剤、粘度調整剤、分散助剤、ｐＨ調節剤等を用いることができる。例えば、ｐＨ調製剤としては、硝酸、塩酸、酢酸、ジメチルホルムアミド、アンモニア等を挙げることができる。
【００６６】
（４）電解質層
次に、電解質層について説明する。
【００６７】
本実施態様における電解質層は、酸化物半導体層および第２電極層間に位置し、酸化物半導体層により伝導された電荷が第１電極層および第２電極層を介して、酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行うものである。
【００６８】
このような電解質層は、一般的に色素増感型太陽電池において用いられているものであれば特に限定はされない。具体的には、液体状、固体状、ゲル状の電解質層を挙げることができる。中でも、固体状、ゲル状の電解質層であることが好ましい。色素増感型太陽電池の耐久性および安定性の向上に効果を有するからである。
【００６９】
本実施態様における電解質層は、電荷の輸送に寄与する酸化還元対電解質を少なくとも有するものであるが、この酸化還元対電解質としては、一般的に電解質層において用いられているものであれば特に限定はされない。具体的には、ヨウ素およびヨウ化物の組合せ、臭素および臭化物の組合せであることが好ましい。例えば、ヨウ素およびヨウ化物の組合せとしては、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣａＩ２等の金属ヨウ化物と、Ｉ２との組合せを挙げることができる。さらに、臭素および臭化物の組み合わせとしては、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＣａＢｒ２等の金属臭化物と、Ｂｒ２との組合せを挙げることができる。
【００７０】
このような電解質層において、例えば、ゲル状とした場合には、物理ゲルと化学ゲルのいずれであっても特に限定はされない。物理ゲルは物理的な相互作用で室温付近でゲル化しているものであり、化学ゲルは架橋反応などにより化学結合でゲルを形成しているものである。例えば、物理ゲルの場合は、ゲル化剤としてポリアクリロニトリル、ポリメタクリレート等を挙げることができる。また、化学ゲルの場合は、アクリル酸エステル系、メタクリル酸エステル系等を挙げることができる。
【００７１】
また、本実施態様における電解質層を固体状とした場合には、ＣｕＩ、ポリピロール、ポリチオフェン等の正孔輸送性の高い導電性の高分子を用いることが好ましい。
【００７２】
このような電解質層の膜厚としては、特に限定はされないが、上記酸化物半導体層が連通孔を有する多孔質であることが好ましいことから、このような酸化物半導体層内に充填されて電解質層が形成されている場合には、酸化物半導体層の膜厚も含めて２μｍ〜１００μｍの範囲内、その中でも、２μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。上記範囲よりも膜厚が薄ければ酸化物半導体層と対向電極と接触しやすくなるため短絡の原因となり、上記範囲よりも膜厚が厚ければ内部抵抗が大きくなり性能低下につながるからである。
【００７３】
（５）導電性高分子下地層
次に、導電性高分子下地層について説明する。
【００７４】
本実施態様における導電性高分子下地層は、導電性高分子材料を含有するものである。本実施態様においては、このような導電性高分子下地層を上記第１電極層上に設けることが好ましい。第１電極層および酸化物半導体層の間に導電性高分子下地層を設けることにより、色素増感剤から生じた電荷を、効率良く第１電極層へ注入することができるからである。
【００７５】
このような導電性高分子下地層は、導電性高分子材料を含有するものであれば特に限定はされない。なお、ここでいう導電性高分子材料とは、導電性を有する高分子のことを意味する。
【００７６】
具体的にこのような導電性高分子材料としては、上記酸化物半導体層に含有されている導電性高分子と同様のものを用いることができる。したがって、ここでの説明は省略する。
【００７７】
このような導電性高分子下地層の膜厚としては、特に限定はされないが、具体的には、１０ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲内、その中でも、３０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００７８】
２．第２実施態様
次に、第２実施態様の色素増感型太陽電池について説明する。
【００７９】
本実施態様の色素増感型太陽電池は、基板と、前記基板上に形成された第１電極層と、前記第１電極層上に形成され、導電性高分子材料を含有する導電性高分子下地層と、前記導電性高分子下地層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により前記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層と、前記基板と対向する対向基板と、前記対向基板上に形成され、前記第１電極層と対向する電極である第２電極層と、前記酸化物半導体層および前記第２電極層間に位置し、前記酸化物半導体層により伝導された電荷が前記第１電極層および前記第２電極層を介して、前記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層とを有することを特徴とするものである。
【００８０】
本実施態様においては、導電性高分子下地層を第１電極層および酸化物半導体層の間に設けることにより、色素増感剤から生じた電荷が酸化物半導体層から第１電極層へと伝達する際の、電荷の損失を少なくすることができる。
【００８１】
このような本実施態様の色素増感型太陽電池について具体的に図面を用いて説明する。
【００８２】
図２は、本実施態様の色素増感型太陽電池の一例を示した概略断面図である。図２に示すように、矢印で示す光が入射する側から、透明基板１と、前記透明基板１表面に透明電極２とが形成されている。さらに、透明電極２の光が入射する方向と反対側の表面には、導電性高分子材料を含有する導電性高分子下地層８が形成されており、さらに、導電性高分子下地層８上には酸化物半導体層３が形成されている。導電性高分子下地層８は、内部に導電性高分子材料を含有することから、このような導電性高分子下地層８を第１電極層２および酸化物半導体層３の間に形成することにより、酸化物半導体層３に担持された色素増感剤から生じた電子を効率良く透明電極２へ注入させることができる。したがって、エネルギー変換効率の向上に効果を有する。
【００８３】
さらに、酸化物半導体層３の光が入射する方向と反対側の表面には、電解質層４が形成されており、電解質層４の光の入射方向と反対側の表面には、上記透明電極２と対向する電極である対向電極５および対向基板６が形成されている。
【００８４】
本実施態様の色素増感型太陽電池においては、上述した第１実施態様の色素増感型太陽電池と異なり、酸化物半導体層には導電性高分子が含有されていない。また、このような酸化物半導体層と第１電極層との間に、導電性高分子材料を含有する導電性高分子下地層を形成したことを特徴とするものである。
【００８５】
本実施態様における酸化物半導体層は、上記第１実施態様における酸化物半導体層と異なり、導電性高分子を含有しないものであるが、上記第１実施態様の場合と同様に、金属酸化物半導体微粒子を含有し、その表面には色素増感剤が担持されており、この色素増感剤から生じた電荷を伝導する機能を有するものである。
【００８６】
また、本実施態様の色素増感型太陽電池は、第１電極層上に導電性高分子材料を含有する導電性高分子下地層が形成されているが、このような導電性高分子下地層を第１電極層上に設けることにより、酸化物半導体層内を伝導した電荷が、第１電極層へ伝達される際の電荷の損失を少なくすることができ、効率良く第１電極層内へ電荷を注入することができる。
【００８７】
このような本実施態様における導電性高分子下地層は、導電性高分子材料を含有するものであれば特に限定はされない。
【００８８】
なお、ここでいう導電性高分子材料とは、導電性を有する高分子を意味する。具体的に導電性高分子材料としては、上述した、第１実施態様における酸化物半導体層に含有された導電性高分子と同様のものを用いることができる。
【００８９】
このような本実施態様における導電性高分子下地層は、上述した第１実施態様における導電性高分子下地層と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００９０】
また、本実施態様における基板、電極層および対向基板等に関することは、上記第１実施態様に記載したものと同様なのでここでの説明は省略する。
【００９１】
Ｂ．色素増感型太陽電池の製造方法
次に、本発明の色素増感型太陽電池の製造方法について説明する。
【００９２】
本発明の色素増感型太陽電池の製造方法は、酸化物半導体層および導電性高分子下地層の態様の違いにより２つの実施態様に分けることができる。以下、本発明の色素増感型太陽電池の製造方法について各実施態様ごとに分けて説明する。
【００９３】
１．第３実施態様
本実施態様の色素増感型太陽電池の製造方法は、基板上に第１電極層を形成する第１電極層形成工程と、
前記第１電極層上に、金属酸化物半導体微粒子および導電性高分子を含有し、色素増感剤が担持され、光照射により前記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層を形成する酸化物半導体層形成工程と、
前記酸化物半導体により伝導された電荷が、前記第１電極層および、前記第１電極層と対向する電極である第２電極層を介して、前記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層を前記酸化物半導体層上に形成する電解質層形成工程と、
前記第２電極層および対向基板を形成する対電極基板形成工程とを有する色素増感型太陽電池の製造方法であって、
前記酸化物半導体層形成工程は、前記色素増感剤を担持する処理を施す前、または施した後に、加圧する処理を行うことを特徴とするものである。
【００９４】
本実施態様においては、導電性高分子を有する酸化物半導体層であって、このような酸化物半導体層を形成する際に加圧する処理を行うことにより、例えば、基板としてフィルム基板を用いた場合であっても、金属酸化物半導体微粒子同士の結着性および基板と酸化物半導体層との密着性において、十分に高温な温度条件で焼成して形成された酸化物半導体層と比較し、同程度の効果を得ることができる。さらに、導電性高分子を含有する酸化物半導体層とすることにより、色素増感剤から生じた電荷が、色素増感剤から酸化物半導体層、および第１電極層へと伝達する際、その伝達経路を十分に確保することができるため、伝達における電荷の損失が少ない色素増感型太陽電池を製造することができる。
【００９５】
このような利点を有する本実施態様の色素増感型太陽電池の製造方法について図面を用いて説明する。図４は、本実施態様の色素増感型太陽電池の製造方法の一例を示した工程図である。
【００９６】
まず、図４（ａ）に示すように、透明電極４１を透明基板４０上に形成し、さらに、透明電極４１上に、酸化物半導体層を形成する酸化物半導体層形成用塗工液を塗布し、酸化物半導体膜４２を形成する。次に、図４（ｂ）に示すように、この酸化物半導体膜４２上からプレス処理を行う。プレス処理を酸化物半導体膜４２に施すことにより、酸化物半導体膜４２と、透明電極４１を有する透明基板４０との密着性を高めることができる。さらに、酸化物半導体膜４２における均質化、高密度化を図ることができ、さらに金属酸化物半導体微粒子間の結着性を高めることができる。したがって、酸化物半導体層における機械的強度および電子の伝導性の向上に効果を有する。
【００９７】
次に、プレス処理された酸化物半導体膜４２を色素増感剤が溶解している溶液に浸漬し、酸化物半導体膜４２の表面に色素増感剤を吸着させる。その後、表面に色素増感剤が吸着した酸化物半導体膜４２を乾燥させることにより、色素増感剤が担持された酸化物半導体層４２´を形成することができる。
【００９８】
次に、酸化物半導体層４２´上に、図４（ｃ）に示すように、電解質層４３を形成する。さらに、電解質層４３を形成した後、図４（ｄ）に示すように、第２電極層４４が形成された対向基板４５を、電解質層４３上に配置することにより、色素増感型太陽電池を作製することができる。
【００９９】
以下、本実施態様の色素増感型太陽電池の製造方法について、各工程に分けて詳細に説明する。
【０１００】
（１）第１電極層形成工程
第１電極層形成工程は、基板上に第１電極層を形成する工程である。
【０１０１】
このような本工程において、用いる基板としては、一般的に用いられているものを用いることができるが、本実施態様においては、フィルム基板であることが好ましい。導電性高分子が含有されている酸化物半導体層を、加圧処理を施して形成する際、その処理を容易に行うことができるからである。また、フィルム基板は、ガラス基板よりも多少耐熱性に劣るが、その耐熱性の範囲内の焼成であっても、金属酸化物半導体微粒同士の結着性および基板と酸化物半導体層との密着性において、十分な効果を得ることができるため、膜の剥離および亀裂といった不都合の発生を抑制することができるからである。
【０１０２】
基板上に第１電極層を形成する方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等を挙げることができる。中でも、スパッタ法であることが好ましい。
【０１０３】
なお、その他、基板および第１電極層に関することは、上述した「Ａ．色素増感型太陽電池」の項目の中に記載したものと同様であるためここでの説明は省略する。
【０１０４】
（２）酸化物半導体層形成工程
本実施態様における酸化物半導体層形成工程は、第１電極層上に、金属酸化物半導体微粒子および導電性高分子を含有し、色素増感剤が担持され、光照射により前記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層を形成する工程である。さらに、本実施態様においては、このような酸化物半導体層形成工程において、色素増感剤を担持する処理を施す前、または施した後に、加圧する処理を行うことを特徴とする。
【０１０５】
これにより、酸化物半導体層の均質化、高密度化を図ることができ、さらに、酸化物半導体層内に含有されている金属酸化物半導体微粒子間の結着性を高めることができることから、電荷の伝導性を向上させることができる。また、基板と酸化物半導体層との密着性も向上させることができる。したがって、充分に高温の温度で焼成して形成された酸化物半導体層の場合と比較して、金属酸化物半導体微粒子同士の結着性、基板との密着性等の面において同程度の効果を得ることができることから、ガラス基板よりも多少耐熱性が劣るフィルム基板を用い、フィルム基板の耐熱温度以下で焼成した場合であっても、膜の剥離および亀裂といった不都合が生じる心配が少ない。
【０１０６】
このような本工程において酸化物半導体層を形成する方法としては、特に限定はされないが、塗布法により形成することが好ましい。すなわち、ホモジナイザー、ボールミル、サンドミル、ロールミル、プラネタリーミキサー等の公知の分散機を用いて金属酸化物半導体微粒子および導電性高分子等が溶媒に分散または溶解している酸化物半導体層形成用塗工液を調整し、この酸化物半導体層形成用塗工液を第１電極層上に塗布し、乾燥させることにより酸化物半導体膜を形成する方法である。その後、酸化物半導体膜表面に色素増感剤を吸着させることにより、色素増感剤が担持された酸化物半導体層を形成することができる。
【０１０７】
このような形成方法において、酸化物半導体層形成用塗工液を塗布する方法としては、公知の塗布方法であれば特に限定はされないが、具体的には、ダイコート、グラビアコート、グラビアリバースコート、ロールコート、リバースロールコート、バーコート、ブレードコート、ナイフコート、エアナイフコート、スロットダイコート、スライドダイコート、ディップコート、マイクロバーコート、マイクロバーリバースコートや、スクリーン印刷（ロータリー方式）等を挙げることができる。このような塗布法を用い、単数回または複数回、塗布および乾燥を繰り返すことにより酸化物半導体膜を所望の膜厚に調整して形成する。
【０１０８】
また、上記塗布方法により酸化物半導体層形成用塗工液を塗布し、乾燥させることにより酸化物半導体膜を形成した後、色素増感剤を担持させる方法としては、特に限定はされないが、上述したように酸化物半導体層は、連通孔を有する多孔質であることが好ましいことから、酸化物半導体層の細孔に色素増感剤を吸着させることが可能な方法であることが好ましい。例えば、色素増感剤の溶液に酸化物半導体膜を浸漬させ、その後、乾燥させる方法や、色素増感剤の溶液を酸化物半導体膜上に塗布し、浸透させた後、乾燥させる方法等を挙げることができる。このような方法において、色素増感剤の溶液に使用する溶媒は、用いる色素増感剤に応じて、水系溶媒、有機系溶媒を選択する。
【０１０９】
さらに、本実施態様における酸化物半導体層形成工程は、酸化物半導体膜に色素増感剤を担持する処理を施す前、または施した後に、加圧する処理を行うものである。すなわち、本工程において、酸化物半導体層形成用塗工液を、第１電極層上に塗布し、乾燥させることにより酸化物半導体膜を形成した後、この酸化物半導体膜上から加圧する処理を施す場合、または、酸化物半導体膜を形成し、その表面に色素増感剤を吸着させ、色素増感剤が担持した酸化物半導体層を形成した後に酸化物半導体層上から加圧する処理を施す場合である。
【０１１０】
具体的に加圧処理の方法としては、均一に圧力をかけることができる方法であれば特に限定はされない。例えば、プレス処理を挙げることができる。プレス処理としては、具体的に、ロールプレスまたは平板プレス方式等を挙げることができる。
【０１１１】
また、加圧する際の圧力としては、５０〜２０００ＭＰａの範囲内、その中でも、２００〜１５００ＭＰａの範囲内であることが好ましい。さらに、プレス処理を行う際には、常温でおこなってもよく、また加熱しながら行ってもよい。
【０１１２】
例えば、加熱しながら加圧処理を施す場合、その温度としては、酸化物半導体層を劣化させることがないのであれば特に限定はされないが、６０℃〜３００℃の範囲内、その中でも、８０℃〜２００℃の範囲内であることが好ましい。
【０１１３】
また、加圧処理を施す前または施した後に、酸化物半導体層内から水分および残留溶剤等の不要物を取り除くために、所定の温度で乾燥処理を行ってもよい。このような乾燥処理を施すことにより、多孔質性の酸化物半導体層であれば、多孔質化を促進させることができる。具体的に、このような乾燥処理における温度としては、１００℃以上であることが好ましく、さらには、１５０℃〜１８０℃の範囲内であることが好ましい。上記範囲内であれば、例えば、基板をフィルム基板とした場合に、フィルム基板における耐熱性の範囲内で、酸化物半導体層内に残存する不要物の除去および多孔質化の促進を十分に図ることができるからである。
【０１１４】
（３）電解質層形成工程
次に、電解質層形成工程について説明する。本実施態様における電解質層形成工程は、酸化物半導体により伝導された電荷が、第１電極層および第２電極層を介して、酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層を酸化物半導体層上に形成する工程である。
【０１１５】
このような本工程で形成される電解質層は、一般的に色素増感型太陽電池において用いられているものであれば特に限定はされず、固体状、ゲル状、液体状のいずれの形態からなる電解質層であってもよい。このような電解質層を形成する方法は、形成される電解質層の形態に応じて、適宜選択するものとする。
【０１１６】
例えば、電解質層の形成方法としては、電解質層の形成に用いる電解質形成用塗工液を、上記酸化物半導体層上に塗布し、乾燥させることにより形成する方法（以下、塗布法と記載する場合がある。）、または、本工程の前に、酸化物半導体層と第２電極層とを所定の間隙を有するように配置させ、その間隙に、電解質層形成用塗工液を注入することにより、電解質層を形成する方法（以下、注入法と記載する場合がある。）等を挙げることができる。以下、電解質層の形成方法について、両方の場合に分けて説明する。
【０１１７】
▲１▼ 塗布法
まず、酸化物半導体層上に、電解質層を形成する電解質層形成用塗工液を塗布し、乾燥等させることにより電解質層を形成する塗布法について説明する。このような形成方法により、主に固体状の電解質層を形成することができる。
【０１１８】
このような塗布法において、酸化物半導体層形成用塗工液の塗布方法としては、公知の塗布法を用いることができ、具体的には、ダイコート、グラビアコート、グラビアリバースコート、ロールコート、リバースロールコート、バーコート、ブレードコート、ナイフコート、エアナイフコート、スロットダイコート、スライドダイコート、ディップコート、マイクロバーコート、マイクロバーリバースコートや、スクリーン印刷（ロータリー方式）等を挙げることができる。
【０１１９】
また、塗布法により電解質層を形成する場合、電解質層を形成する電解質層形成用塗工液としては、少なくとも酸化還元対電解質および酸化還元対電解質を保持する高分子を有するものであれば特に限定はされないが、その他に、添加剤として架橋剤、光重合開始剤等が含有しているものであってもよい。このような添加剤が含有した電解質層形成用塗工液の場合には、酸化物半導体層形成用塗工液を塗布した後、活性光線を照射し硬化させることにより、酸化物半導体層を形成することができる。
【０１２０】
さらに、このような塗布法により電解質層を形成した後、加圧する処理を施してもよい。上述したように本実施態様における色素増感型太陽電池の製造方法においては、酸化物半導体層を加圧する処理を施して形成しているが、本工程より電解質層を形成した後、電解質層にも同様に加圧する処理を施すことにより、酸化物半導体層および電解質層の密着性を高めることができるため、エネルギー変換効率の向上に効果を有する。この加圧処理の方法については、上述した「（２）酸化物半導体層形成工程」の項目の中に記載したものと同様なのでここでの説明は省略する。
【０１２１】
▲２▼ 注入法
次に、電解質層を形成する際に用いる電解質層形成用塗工液を、酸化物半導体層および第２電極層間に注入して、電解質層を形成する注入法について説明する。
【０１２２】
このような注入法を用いることにより、液体状、ゲル状および固体状の電解質層を形成することができる。
【０１２３】
注入法により電解質層を形成する場合の本実施態様の色素増感型太陽電池の製造方法の一例について図６を用いて説明する。まず、上述した酸化物半導体層形成工程により第１電極層６１上に酸化物半導体層６２を形成した後、第２電極層６４が形成された対向基板６３を準備し、図６（ａ）に示すように、酸化物半導体層６２および第２電極層６４が所定の間隙を有して対向するように、透明基板６０および対向基板６３を配置する。
【０１２４】
次に、電解質層の形成に用いる電解質層形成用塗工液を、図６（ｂ）に示すように、酸化物半導体層６２および第２電極層６４間に形成された間隙に注入する。これにより、図６（ｃ）に示すように、酸化物半導体層６２および第２電極層６４間に、電解質層６５を形成することができる。また、このような注入法により形成された電解質層が特に液体状またはゲル状である場合には、溶媒の揮発、電解質層の流失等を防止するため、さらに、図６（ｄ）に示すように、有機ポリマー６６等で封止することにより色素増感型太陽電池を作製することができる。
【０１２５】
このような注入法により電解質層を形成する場合に、酸化物半導体層および第２電極層間に形成された間隙に、電解質形成用塗工液を注入する方法としては、容易に、塗工液を注入させることができる方法であれば特に限定はされないが、例えば、毛細管現象を利用して注入させる方法を用いることができる。
【０１２６】
また、注入法により、電解質層形成用塗工液を注入した後、例えば、温度調整、紫外線照射または電子線照射等を行い、二次元または三次元の架橋反応を生じさせることによりゲル状さらには固体状の電解質層を形成することができる。
【０１２７】
その他、電解質層に関することは、上述した「Ａ．色素増感型太陽電池」の項目の中に記載したものと同様なのでここでの説明は省略する。
【０１２８】
（４）対電極基板形成工程
次に、対電極基板形成工程について説明する。本実施態様における対電極基板形成工程は、前記第１電極層と対向する電極である第２電極層および対向基板を形成する工程である。
【０１２９】
本工程は、上述した電解質層形成工程における電解質層の形成の方法に応じて、電解質層形成工程の前または後のいずれかに行われる。すなわち、上述したように、酸化物半導体層を塗布法により形成した場合には、電解質層形成工程の後に、本工程を行うことにより、第２電極層および対向基板が電解質層上に形成され、色素増感型太陽電池を作製することができる。または、酸化物半導体層を注入法により形成した場合には、酸化物半導体層形成工程の後に、本工程を行うことにより、酸化物半導体層と第２電極層とを所定の間隙を有して対向させて配置し、その後、上述した電解質層形成工程により電解質層を形成することにより色素増感型太陽電池を作製することができる。
【０１３０】
例えば、上述した電解質層形成工程において塗布法により形成した場合、本工程において、第２電極層および対向基板を形成する方法としては、特に限定はされないが、具体的には、第２電極層が形成された対向基板を準備し、電解質層上にこのような対向基板を貼り合わせることにより形成することができる。
【０１３１】
また、上述した電解質層形成工程において注入法により形成した場合、本工程において第２電極層および対向基板を形成する方法としては、具体的に、上述した酸化物半導体層形成工程の後、酸化物半導体層と第２電極層とが、所定の間隙を有して対向するように、酸化物半導体層を有する透明基板および第２電極層を有する対向基板を配置することにより形成することができる。
【０１３２】
この場合、酸化物半導体層および第２電極層間の間隙としては、この間隙に電解質層を形成することができるのであれば特に限定はされないが、一般的に０．０１μｍ〜１００μｍの範囲内、その中でも、０．１μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。上記範囲よりも間隙を狭くすると、電解質層形成用塗工液を注入するのに長時間を要する場合があるため好ましくなく、上記範囲よりも間隙を広くすると、そのような間隙に形成された電解質層の膜厚が厚膜化する場合があるので好ましくない。
【０１３３】
また、酸化物半導体層と第２電極層とを所定の間隙を有して配置する場合には、精度良く所望の間隙に調整するために、基板または対向基板のいずれか一方にスペーサーを形成しても良い。このようなスペーサとしては、公知のガラススペーサ、樹脂スペーサ、またはオレフィン系多孔質膜等を挙げることができる。
【０１３４】
その他、第２電極層および対向基板に関することは、上述した「Ａ．色素増感型太陽電池」の項目の中に記載したものと同様であるためここでの説明は省略する。
【０１３５】
（５）その他
（導電性高分子下地層形成工程）
本実施態様においては、上述した第１電極層形成工程により、基板上に第１電極層を形成した後、この第１電極層上に、導電性高分子材料を含有する導電性高分子下地層を形成する導電性高分子下地層形成工程を行うことが好ましい。
【０１３６】
このような導電性高分子下地層形成工程を行った場合は、上述した酸化物半導体層形成工程は、この導電性高分子下地層上に酸化物半導体層を形成することとなる。このように第１電極層および酸化物半導体層間に導電性高分子下地層を設けることにより、酸化物半導体層から第１電極層への電荷の伝達を効率良く行うことができる。
【０１３７】
このような導電性高分子下地層の形成方法としては特に限定はされないが、導電性高分子下地層を形成する塗工液を、第１電極層上に塗布することにより形成する方法を挙げることができる。具体的に、塗工液を塗布する方法としては、公知の方法を用いることができる。
【０１３８】
その他、導電性高分子下地層に関することは上述した「Ａ．色素増感型太陽電池」の項目の中に記載したものと同様であるのでここでの説明は省略する。
【０１３９】
２．第４実施態様
次に第４実施態様の色素増感型太陽電池の製造方法について説明する。
【０１４０】
本実施態様における色素増感型太陽電池の製造方法は、基板上に第１電極層を形成する第１電極層形成工程と、
前記第１電極層上に、導電性高分子材料を含有する導電性高分子下地層を形成する導電性高分子下地層形成工程と、
前記導電性高分子下地層上に、金属酸化物半導体微粒子を含有し、色素増感剤が担持され、光照射により前記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層を形成する酸化物半導体層形成工程と、
前記酸化物半導体により伝導された電荷が、前記第１電極層および、前記第１電極層と対向する電極である第２電極層を介して、前記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層を前記酸化物半導体層上に形成する電解質層形成工程と、
前記第１電極層と対向する電極である第２電極層および対向基板を形成する対電極基板形成工程とを有する色素増感型太陽電池の製造方法であって、
前記酸化物半導体層形成工程では、色素増感剤を担持する処理を施す前、または施した後に、加圧する処理を行うことを特徴とするものである。
【０１４１】
本実施態様においては、導電性高分子下地層を設け、その上に酸化物半導体層を形成しているので、酸化物半導体層から第１電極層への電荷の伝達を効率良く行うことができ、さらに、酸化物半導体層を形成する際に加圧処理を施すことにより、基板として例えばフィルム基板を用いた場合であっても、酸化物半導体層に含有されている金属酸化物半導体微粒子同士の結着性および導電性高分子下地層と酸化物半導体層との密着性を低下させることなく色素増感型太陽電池を製造することができる。
【０１４２】
このような本実施態様の色素増感型太陽電池の製造方法について図面を用いて説明する。図５は本実施態様の色素増感型太陽電池の製造方法の一例を示した工程図である。
【０１４３】
まず、図５（ａ）に示すように、透明電極５１を透明基板５０上に形成し、さらに、透明電極５１上に、導電性高分子材料を含有する導電性高分子下地層５２を形成する。さらに、図５（ｂ）に示すように、導電性高分子下地層５２上に、酸化物半導体層を形成する酸化物半導体層形成用塗工液を塗布し、酸化物半導体膜５３を形成する。次に、図５（ｃ）に示すように、この酸化物半導体膜５３上からプレス処理を行う。プレス処理を酸化物半導体膜５３に施すことにより、酸化物半導体膜５３と、導電性高分子下地層５２との密着性を高めることができる。さらに、酸化物半導体膜５３における均質化、高密度化、さらに金属酸化物半導体微粒子間の結着性を高めることができ、電子の伝導性の向上に効果を有する。
【０１４４】
次に、加圧処理が施された酸化物半導体膜５３を色素増感剤が溶解している溶液に浸漬し、酸化物半導体膜５３に色素増感剤を吸着させる。その後、表面に色素増感剤が吸着した酸化物半導体膜５３を乾燥させることにより、色素増感剤が担持された酸化物半導体層５３´を形成することができる。
【０１４５】
次に、酸化物半導体層５３´上に、図５（ｄ）に示すように、電解質層５４を形成する。さらに、電解質層５４を形成した後、図５（ｅ）に示すように、第２電極層５５が形成された対向基板５６を、上記電解質層５４上に配置することにより、色素増感型太陽電池を作製することができる。
【０１４６】
このような本実施態様の色素増感型太陽電池の製造方法は、最終的に得られる色素増感型太陽電池において、上述した第３実施態様における色素増感型太陽電池の製造方法により得られた色素増感型太陽電池と異なり、酸化物半導体層には導電性高分子が含有されていない。また、このような酸化物半導体層と第１電極層との間に、導電性高分子材料を含有する導電性高分子下地層を形成している。
【０１４７】
このような本実施態様において、導電性高分子下地層形成工程に関することは上述した第３実施態様における導電性高分子下地層形成工程と同様であるのでここでの説明は省略する。
【０１４８】
また、本実施態様における酸化物半導体層形成工程において、酸化物半導体層を形成する方法としては、特に限定はされないが、塗布法により形成することが好ましい。すなわち、金属酸化物半導体微粒子等が溶媒に分散または溶解している酸化物半導体層形成用塗工液を、第１電極層上に塗布し、乾燥させることにより酸化物半導体膜を形成する方法である。その後、酸化物半導体膜表面に色素増感剤を吸着させることにより、色素増感剤が担持された酸化物半導体層を形成することができる。すなわち、本実施態様における酸化物半導体層形成工程においては、上述した第３実施態様における酸化物半導体層形成工程において、酸化物半導体層形成用塗工液を導電性高分子が含有されていないものとすることにより、本実施態様における酸化物半導体層を形成することができる。
【０１４９】
なお、本実施態様において、第１電極層形成工程、電解質層形成工程および対電極基板形成工程は、上述した第３実施態様と同様であるためここでの説明は省略する。
【０１５０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【０１５１】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明をさらに説明する。
【０１５２】
（実施例１）
フィルム基板として二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚み１２５μｍ）を用い、このフィルム基板上に第１電極層として表面抵抗１０Ω／□のＩＴＯスパッタ層を形成した。さらに、このＩＴＯスパッタ層上に酸化物半導体層を以下のように形成した。
【０１５３】
酸化物半導体層形成塗工液として、粒子径２０ｎｍのＴｉＯ２ 微粒子（Ｐ２５日本アエロジル社製）３７．５重量％、結着剤としてポリエステル樹脂０．５重量％、導電性高分子としてポリ（２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシロキシ）−１−シアノビニレンフェニレン）（ＣＮ−ＰＰＶ）を５重量％とし、ホモジナイザーを用いて溶解、分散させてスラリーを作製した。
【０１５４】
作成したスラリーをワイヤーバーにて塗布後、１５０℃、３０分間乾燥させた。その後、４８０ＭＰａにて加圧することにより膜厚１２μｍの酸化物半導体層を形成した。
【０１５５】
次に、色素増感剤としてルテニウム錯体（小島化学株式会社）をエタノール溶液に濃度３×１０−４ｍｏｌ／ｌとなるように溶解させ、色素増感剤が溶解した吸着用色素溶液を得た。この溶液中に酸化物半導体層を形成したフィルム基板を浸漬し、４０℃、１時間の条件下で放置した。
【０１５６】
次に電解質層を形成する電解質層形成用塗工液を以下のように調整した。メトキシアセトニトリルを溶媒とし、濃度０．１ｍｏｌ／ｌのヨウ化リチウム、濃度０．０５ｍｏｌ／ｌのヨウ素、濃度０．３ｍｏｌ／ｌのジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイド、濃度０．５ｍｏｌ／ｌのターシャリーブチルピリジンを溶解させたものを電解質層形成用塗工液とした。
【０１５７】
対向基板としては、上述したＩＴＯスパッタ層を有するフィルム基板と同様のものを用い、さらに、ＩＴＯスパッタ層上に膜厚５０ｎｍの白金膜をスパッタリングにて付与したものとした。
【０１５８】
以上のようにして酸化物半導体層を形成したフィルム基板と、対向基板を厚さ２０μｍの熱融着フィルムによって貼り合せ、その間に電解質層形成用塗工液を含浸させたものを素子とした。
【０１５９】
作成した素子の評価は、ＡＭ１．５、擬似太陽光（１００ｍＷ／ｃｍ２）を光源とし、ソースメジャーユニット（ケースレー２４００型）にて電圧印加により電流電圧特性の評価を行った。評価結果を下記表１に示す。評価結果には短絡電流Ｉｓｃ（ｍＡ／ｃｍ２）、変換効率％を示した。
【０１６０】
（実施例２）
実施例２では、以下に示したとおり導電性高分子下地層を形成したこと以外は、上記実施例１に準じて素子作成を行った。また、評価についても同様に行った。
【０１６１】
導電性高分子下地層としては、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリ（３，４）−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォネイト水分散液）（Ｂａｙｅｒ社製、品名ＢａｙｔｒｏｎＰ）を８０ｎｍとなるように塗布した後、１２０℃で１０分間乾燥させることにより形成した。
【０１６２】
評価結果を下記表１に示す。
【０１６３】
（実施例３）
実施例３では、酸化物半導体層用の塗工液として、粒子径２０ｎｍのＴｉＯ２微粒子（Ｐ２５ 日本アエロジル社製）３９．５重量％、結着剤としてポリエステル樹脂０．５重量％をホモジナイザーを用いて溶解、分散させてスラリーを作製したこと以外は、上記実施例２に準じて素子作成を行った。また、評価についても同様に行った。
【０１６４】
評価結果を下記表１に示す。
【０１６５】
（比較例１）
比較例１では、実施例１のうち酸化物半導体層用の塗工液として、粒子径２０ｎｍのＴｉＯ２微粒子（Ｐ２５ 日本アエロジル社製）３９．５重量％、結着剤としてポリエステル樹脂０．５重量％をホモジナイザーを用いて溶解、分散させてスラリーを作製したこと以外は、実施例１に準じて素子作成を行った。また、評価についても同様に行った。評価結果を下記表１に示す。
【０１６６】
【表１】
【発明の効果】
本発明によれば、導電性高分子を含有する酸化物半導体層とすることにより、色素増感剤から生じた電荷が色素増感剤から酸化物半導体層、および第１電極層へと伝達する際、その伝達経路を十分に確保することができるため、伝達における電荷の損失を少なくすることができる。また、例えば、基板としてフィルム基板を用いた場合であっても、金属酸化物半導体微粒子同士の結着性、および、基板と酸化物半導体層との密着性が低下することを抑制することができるので、電荷の伝達効率の低下、膜の剥離や亀裂といった不都合の発生を防止することができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の色素増感型太陽電池の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の色素増感型太陽電池の他の例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の色素増感型太陽電池の他の例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の色素増感型太陽電池の製造方法の一例を示す工程図である。
【図５】本発明の色素増感型太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
【図６】本発明の色素増感型太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
【符号の説明】
１ … 透明基板
２ … 透明電極
３ … 酸化物半導体層
４ … 電解質層
５ … 対向電極
６ … 対向基板
７ … リード線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dye-sensitized solar cell and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, global warming caused by carbon dioxide has become a global problem. In recent years, solar cells that use solar energy have attracted attention as environmentally friendly and clean energy sources, and active research and development has been promoted. It has been. As such solar cells, single crystal silicon solar cells, polycrystalline silicon solar cells, amorphous silicon solar cells and the like have already been put into practical use, but there is a possibility that the photoelectric conversion efficiency is higher and the cost is reduced. As a solar cell, a dye-sensitized solar cell has attracted attention and research and development has been promoted.
[0003]
The dye-sensitized solar cell is, for example, from the light incident side, a transparent substrate, a transparent electrode formed on the transparent substrate, an oxide semiconductor layer carrying a dye sensitizer, an electrolyte layer having an electrolyte, And a counter electrode board | substrate is laminated | stacked in order, and a cell is formed.
[0004]
A feature of a dye-sensitized solar cell, in particular, a Gretcher cell, is that a porous oxide semiconductor layer obtained by firing titanium oxide that is a nanoparticle is used. By making the oxide semiconductor layer porous, the adsorption amount of the sensitizing dye can be increased and the light absorption ability can be improved.
[0005]
In addition, the purpose of firing titanium oxide is to improve the bonding force between the metal oxide semiconductor fine particles and improve the electron transfer efficiency from the sensitizing dye to the oxide semiconductor layer. Furthermore, since the adhesion between the transparent substrate and the oxide semiconductor layer can be improved by firing, electrons can be efficiently transferred from the oxide semiconductor layer to the transparent electrode.
[0006]
In such a dye-sensitized solar cell, for example, when a glass substrate is used as the transparent substrate, the glass substrate can be baked at 400 to 600 ° C. in order to form a porous film. When a film substrate with lower heat resistance is used, the film must be baked at a temperature lower than the heat resistant temperature of the film, and the bonding force between the oxide semiconductor particles becomes insufficient. In some cases, a sufficient transmission path from the dye to the oxide semiconductor layer and the transparent electrode cannot be secured. Further, the adhesion between the film substrate and the oxide semiconductor layer is not sufficient, and there is a problem that the film cannot follow the flexibility of the film and the film is peeled off or cracked.
[0007]
For example,
[0008]
The above-mentioned
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2002-31444 A
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and even when a film substrate is used, the binding property between metal oxide semiconductor fine particles and the adhesion between the substrate and the oxide semiconductor layer. The main object is to provide a dye-sensitized solar cell that is capable of preventing the decrease in the charge, and excellent in the transfer efficiency of the charges generated from the dye-sensitizer, and a method for producing the same.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the substrate, the first electrode layer formed on the substrate, the metal oxide semiconductor fine particles formed on the first electrode layer, the dye sensitizer is supported, An oxide semiconductor layer that conducts charges generated from the dye sensitizer by light irradiation, a counter substrate facing the substrate, and an electrode formed on the counter substrate and facing the first electrode layer. The oxide semiconductor is located between the two electrode layers, the oxide semiconductor layer, and the second electrode layer, and the electric charge conducted by the oxide semiconductor layer passes through the first electrode layer and the second electrode layer. A dye-sensitized solar cell having an electrolyte layer that transports when transported to a layer, wherein the oxide semiconductor layer contains a conductive polymer I will provide a.
[0012]
In the present invention, when an oxide semiconductor layer containing a conductive polymer is used, the charge generated from the dye sensitizer is transferred from the dye sensitizer to the oxide semiconductor layer and the first electrode layer. Since the transmission path can be secured sufficiently, loss of charge in transmission can be reduced. Further, for example, even when a film substrate is used as the substrate, it is possible to suppress a decrease in the binding property between the metal oxide semiconductor fine particles and the adhesion between the substrate and the oxide semiconductor layer. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of inconveniences such as a decrease in charge transfer efficiency and film peeling and cracking.
[0013]
In the present invention described above, a conductive polymer underlayer containing a conductive polymer material is preferably formed on the first electrode layer. By forming the conductive polymer underlayer between the first electrode layer and the oxide semiconductor layer, charge transfer from the oxide semiconductor layer to the first electrode layer can be performed with less loss of charge. Because.
[0014]
In the present invention, a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, a conductive polymer underlayer formed on the first electrode layer and containing a conductive polymer material, and the conductive An oxide semiconductor layer that is formed on the conductive polymer underlayer, has metal oxide semiconductor fine particles, carries a dye sensitizer, and conducts charges generated from the dye sensitizer by light irradiation; A counter substrate facing the substrate; a second electrode layer formed on the counter substrate and facing the first electrode layer; and positioned between the oxide semiconductor layer and the second electrode layer, And an electrolyte layer that transports charges conducted by the oxide semiconductor layer when transported to the oxide semiconductor layer through the first electrode layer and the second electrode layer. A sensitized solar cell is provided.
[0015]
In the present invention, by providing the conductive polymer underlayer between the first electrode layer and the oxide semiconductor layer, the charge generated from the dye sensitizer is transmitted from the oxide semiconductor layer to the first electrode layer. In this case, the loss of charge can be reduced.
[0016]
In the present invention described above, the conductive polymer or the conductive polymer material is preferably a π-electron conjugated polymer. This is because the material has excellent conductivity.
[0017]
Further, in the present invention, the oxide semiconductor preferably contains a binder. This is because the inclusion of the binder has an effect of improving the adhesion between the oxide semiconductor layer and the substrate and improving the binding property between the metal oxide semiconductor fine particles supported on the oxide semiconductor layer. .
[0018]
In the present invention, the metal oxide semiconductor fine particles are preferably titanium oxide. It is because it is easy to obtain and has excellent handleability.
[0019]
Furthermore, in the present invention, the substrate is preferably a film substrate. This is because the processability is excellent, so it is easy to combine with other devices, and the range of applications can be expanded. It is also effective in reducing weight, improving productivity, and reducing manufacturing costs.
[0020]
In the present invention, a first electrode layer forming step of forming a first electrode layer on the substrate;
An oxide semiconductor layer containing metal oxide semiconductor fine particles and a conductive polymer on the first electrode layer, carrying a dye sensitizer, and conducting charges generated from the dye sensitizer by light irradiation. An oxide semiconductor layer forming step to be formed;
Transport when the electric charge conducted by the oxide semiconductor is transported to the oxide semiconductor layer through the first electrode layer and the second electrode layer that is an electrode facing the first electrode layer. An electrolyte layer forming step of forming an electrolyte layer to be formed on the oxide semiconductor layer;
A method for producing a dye-sensitized solar cell, comprising: a counter electrode substrate forming step of forming the second electrode layer and the counter substrate;
The oxide semiconductor layer forming step provides a method for producing a dye-sensitized solar cell, wherein a pressurizing process is performed before or after the process of supporting the dye sensitizer.
[0021]
By performing a pressure treatment when forming the oxide semiconductor, for example, even when a film substrate is used as the substrate, the binding property between the metal oxide semiconductor particles and the substrate and the oxide semiconductor layer In adhesiveness, the same effect can be obtained as compared with an oxide semiconductor layer formed by firing under sufficiently high temperature conditions. Furthermore, when an oxide semiconductor layer containing a conductive polymer is used, the charge generated from the dye sensitizer is transferred from the dye sensitizer to the oxide semiconductor layer and the first electrode layer. Since a sufficient transmission path can be secured, a dye-sensitized solar cell with little loss of charge during transmission can be manufactured.
[0022]
In the present invention described above, after the first electrode layer is formed on the substrate by the first electrode layer forming step, the conductive polymer material containing the conductive polymer material is formed on the first electrode layer. It is preferable to have a conductive polymer underlayer forming step for forming a base layer.
[0023]
By forming the conductive polymer underlayer between the first electrode layer and the oxide semiconductor layer, charge transfer from the oxide semiconductor layer to the first electrode layer can be performed with less loss of charge. Because.
[0024]
Furthermore, in the present invention, a first electrode layer forming step of forming a first electrode layer on the substrate,
A conductive polymer underlayer forming step of forming a conductive polymer underlayer containing a conductive polymer material on the first electrode layer;
Oxidation that contains metal oxide semiconductor fine particles on the conductive polymer underlayer, carries a dye sensitizer, and forms an oxide semiconductor layer that conducts charges generated from the dye sensitizer by light irradiation. A semiconductor layer forming step,
Transport when the electric charge conducted by the oxide semiconductor is transported to the oxide semiconductor layer through the first electrode layer and the second electrode layer that is an electrode facing the first electrode layer. An electrolyte layer forming step of forming an electrolyte layer to be formed on the oxide semiconductor layer;
A method for producing a dye-sensitized solar cell, comprising: a second electrode layer that is an electrode facing the first electrode layer; and a counter electrode substrate forming step for forming a counter substrate,
In the oxide semiconductor layer forming step, there is provided a method for producing a dye-sensitized solar cell, wherein a pressurizing process is performed before or after performing a process of supporting a dye sensitizer.
[0025]
In the present invention, since the conductive polymer underlayer is provided and the oxide semiconductor layer is formed thereon, charge transfer from the oxide semiconductor layer to the first electrode layer can be efficiently performed. Further, by applying a pressure treatment when forming the oxide semiconductor layer, the metal oxide semiconductor fine particles contained in the oxide semiconductor layer are bonded to each other even when, for example, a film substrate is used as the substrate. A dye-sensitized solar cell can be manufactured without lowering adhesion and adhesion between the conductive polymer underlayer and the oxide semiconductor layer.
[0026]
In the present invention, in the oxide semiconductor layer forming step, a coating liquid for forming an oxide semiconductor layer containing metal oxide semiconductor fine particles and a conductive polymer, or containing metal oxide semiconductor fine particles is applied. Thus, an oxide semiconductor layer is preferably formed.
[0027]
Furthermore, in the present invention, the substrate is preferably a film substrate. This is because a film substrate is excellent in workability and can be easily subjected to a pressurizing process.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the dye-sensitized solar cell of the present invention and the manufacturing method thereof will be described.
[0029]
A. Dye-sensitized solar cell
The dye-sensitized solar cell of the present invention can be divided into two embodiments depending on the difference between the oxide semiconductor layer and the conductive polymer underlayer. Hereinafter, the dye-sensitized solar cell of the present invention will be described in each embodiment.
[0030]
1. First embodiment
The dye-sensitized solar cell according to the present embodiment includes a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, a metal oxide semiconductor fine particle formed on the first electrode layer, and dye-sensitized. An oxide semiconductor layer that carries a charge generated from the dye sensitizer by light irradiation, a counter substrate facing the substrate, and the first electrode layer formed on the counter substrate. A second electrode layer that is an electrode opposite to the first electrode layer, and the oxide semiconductor layer and the second electrode layer, and the electric charges conducted by the oxide semiconductor layer pass through the first electrode layer and the second electrode layer. A dye-sensitized solar cell having an electrolyte layer that transports the oxide semiconductor layer when transported to the oxide semiconductor layer, wherein the oxide semiconductor layer contains a conductive polymer To do.
[0031]
In this embodiment, by using an oxide semiconductor layer containing a conductive polymer, charges generated from the dye sensitizer are transferred from the dye sensitizer to the oxide semiconductor layer and the first electrode layer. In this case, since the transmission path can be sufficiently secured, the loss of charge in transmission can be reduced. Further, for example, even when a film substrate is used as the substrate, it is possible to suppress a decrease in the binding property between the metal oxide semiconductor fine particles and the adhesion between the substrate and the oxide semiconductor layer. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of inconveniences such as a decrease in charge transfer efficiency and film peeling and cracking.
[0032]
The dye-sensitized solar cell of this embodiment having such advantages will be specifically described with reference to the drawings.
[0033]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a dye-sensitized solar cell of this embodiment. As shown in FIG. 1, a
[0034]
A
[0035]
In such a dye-sensitized solar cell, the photocurrent is obtained by utilizing the charge generated from the dye sensitizer. Generally, the charge generated from the dye sensitizer includes electrons. it can. Hereinafter, the principle of the dye-sensitized solar cell will be described using the charges generated from the dye-sensitizer as electrons. First, when light is incident from the direction of the arrow shown in FIG. 1, the dye sensitizer carried on the
[0036]
Hereinafter, the dye-sensitized solar cell of this embodiment will be described in detail for each member.
[0037]
(1) Substrate and counter substrate
The substrate and the counter substrate used in this embodiment are not particularly limited, even if they are transparent or opaque. However, when the substrate and the counter substrate are located on the light receiving surface side, the light transmission property is not limited. It is preferable that the transparent substrate is excellent. Furthermore, it is preferable that it is excellent in heat resistance, weather resistance, water vapor, and other gas barrier properties. Specific examples include non-flexible transparent rigid materials such as quartz glass, Pyrex (registered trademark), and synthetic quartz plates, ethylene / tetrafluoroethylene copolymer film, biaxially stretched polyethylene terephthalate film, and polyethersulfone. (PES) film, polyetheretherketone (PEEK) film, polyetherimide (PEI) film, polyimide (PI) film, polyester naphthalate (PEN) and other plastic films. In this embodiment, among these, it is preferable to use a film substrate using a plastic film. This is because the processability is excellent, so it is easy to combine with other devices, and the range of applications can be expanded. It is also effective in reducing weight, improving productivity, and reducing manufacturing costs. Furthermore, in this embodiment, since the conductive semiconductor is contained in the oxide semiconductor layer, for example, when such an oxide semiconductor layer is formed by performing pressure treatment, a metal oxide Compared with an oxide semiconductor layer formed by firing at a sufficiently high temperature, the same effect can be obtained in the binding property between semiconductor particles and the adhesion between the substrate and the oxide semiconductor layer. . Therefore, even when a film substrate that is slightly inferior in heat resistance to that of the glass substrate is used, there is little fear of inconveniences such as film peeling or cracking.
[0038]
Moreover, the said film may be used independently and the case where it is set as the composite film which laminated | stacked 2 or more types of films may be sufficient.
[0039]
Moreover, it is preferable that it is in the range of 15-500 micrometers as a film thickness of a board | substrate and a counter substrate.
[0040]
(2) First electrode layer and second electrode layer
Next, the first electrode layer and the second electrode layer used in this embodiment will be described. Hereinafter, both may be collectively referred to as an electrode layer.
[0041]
The material for forming the first electrode layer and the second electrode layer is not particularly limited as long as it has excellent conductivity, but the electrode layer located on the light receiving surface side has excellent light transmittance. It is preferable that For example, as a material excellent in light transmittance, SnO2, ITO, IZO, ZnO and the like. Among them, fluorine doped SnO2It is preferable that it is ITO. It is because it is excellent in both electroconductivity and permeability.
[0042]
In addition, it is preferable to select materials for the first electrode layer and the second electrode layer in consideration of each work function and the like. For example, materials having a high work function include Au, Ag, Co, Ni, Pt, C, ITO, SnO.2, Fluorine doped SnO2, ZnO and the like. On the other hand, examples of the material having a low work function include Li, In, Al, Ca, Mg, Sm, Tb, Yb, and Zr.
[0043]
In addition, each electrode layer may be formed of a single layer, or may be stacked using materials having different work functions. For example, as shown in FIG. 3, when light enters from the direction of the arrow, a transparent electrode is used as the
[0044]
Further, as the film thickness of the electrode layer, in the case of an electrode layer composed of a single layer, the film thickness is in the range of 0.1 nm to 500 nm, particularly in the range of 1 nm to 300 nm. It is preferable to be within the range.
[0045]
A method for forming such an electrode layer is not particularly limited, and examples thereof include a vapor deposition method, a sputtering method, and a CVD method. Among these, the sputtering method is preferable.
[0046]
(3) Oxide semiconductor layer
Next, the oxide semiconductor layer is described. The oxide semiconductor layer in this embodiment is a member having metal oxide semiconductor fine particles, carrying a dye sensitizer, and having a function of conducting charges generated from the dye sensitizer by light irradiation. .
[0047]
Such an oxide semiconductor layer is characterized in that it contains a conductive polymer, particularly in this embodiment. By utilizing the conductivity of the conductive polymer, a sufficient transmission path is secured when the charge generated from the dye sensitizer conducts in the oxide semiconductor layer and then moves to the first electrode layer. Therefore, the charge can be injected into the first electrode layer with little loss of charge. Therefore, it has an effect on improvement of energy conversion efficiency.
[0048]
The oxide semiconductor layer is preferably porous having communication holes because the surface thereof carries a dye sensitizer. This is because such a porous structure can increase the surface area of the oxide semiconductor layer, and can support a sufficient amount of the dye sensitizer. Moreover, the contact area with the electrolyte layer to be described later can be increased, which is effective in improving energy conversion efficiency.
[0049]
The thickness of such an oxide semiconductor layer is preferably in the range of 1 μm to 100 μm, and more preferably in the range of 5 μm to 30 μm. This is because the film resistance of the oxide semiconductor layer itself can be reduced within the above range, and light absorption is sufficiently performed by the oxide semiconductor layer.
[0050]
Hereinafter, the material which comprises the oxide semiconductor layer in this embodiment is demonstrated in detail for every material.
[0051]
(1) Conductive polymer
The conductive polymer in this embodiment is not particularly limited as long as it has conductivity, but specifically, the conductivity is 10 electrical conductivity.-5S / cm-103Within the range of S / cm, of which 10-5It is preferable to be within the range of S / cm to 10 S / cm.
[0052]
In addition, the material that can be used as the conductive polymer in the present embodiment is not particularly limited as long as it is a charge transporting material having a function of transporting charges, and among them, a π electron conjugated polymer. It is preferable. It is because it is excellent in electroconductivity. Specifically, polyparaphenylene vinylene and derivatives thereof, polyparaphenylene and derivatives thereof, polychenylene vinylene and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, polyacetylene and derivatives thereof, polypyrrole and derivatives thereof, polyfluorene and derivatives thereof, polyaniline And derivatives thereof. In general, in the dye-sensitized solar cell, the charge generated from the dye sensitizer is an electron, and therefore, among the charge transport materials, a material excellent in electron transport is particularly preferable.
[0053]
The content of such a conductive polymer is not particularly limited as long as it has an effect on improving the charge transfer efficiency, but the ratio of the conductive polymer to the oxide semiconductor layer is 0.05. It is preferably in the range of wt% to 50 wt%, and more preferably in the range of 0.2 wt% to 20 wt%.
[0054]
(2) Metal oxide semiconductor fine particles
The metal oxide semiconductor fine particles are not particularly limited as long as they can conduct charges generated from the dye sensitizer to the first electrode layer. Specifically, TiO2ZnO, SnO2, ITO, ZrO2, SiOX, MgO, Al2O3, CeO2, Bi2O3, Mn3O4, Y2O3, WO3, Ta2O5, Nb2O5, La2O3Etc. These metal oxide fine particles are suitable for forming a porous oxide semiconductor layer, and are preferable because energy conversion efficiency can be improved and costs can be reduced. In addition, any one of the above fine particles may be used, or two or more kinds may be mixed and used. Above all, TiO2Can be preferably used. Furthermore, it is good also as a core-shell structure which makes one type | mold core microparticles | fine-particles, and includes a core microparticle and forms a shell with another metal oxide microparticle.
[0055]
In the present embodiment, the content of the metal oxide semiconductor fine particles in the oxide semiconductor layer is in the range of 40 to 99.9% by weight, and in particular, in the range of 85 to 99.5% by weight. preferable.
[0056]
The particle size of the metal oxide semiconductor fine particles is preferably in the range of 1 nm to 10 μm, and more preferably in the range of 10 nm to 500 nm. When the particle diameter is smaller than the above range, it is difficult to produce such fine particles per se, and each particle aggregates to form secondary particles, which is not preferable. On the other hand, a particle diameter larger than the above range is not preferable because the oxide semiconductor layer may be thickened and resistance becomes high.
[0057]
In addition, the same or different kinds of metal oxide semiconductor fine particles having a particle diameter within the above range and different particle diameters may be mixed and used. Accordingly, the light scattering effect can be enhanced and more light can be confined in the oxide semiconductor layer, so that light absorption in the dye sensitizer can be efficiently performed. For example, the metal oxide semiconductor fine particles in the range of 10 to 50 nm and the metal oxide semiconductor fine particles in the range of 50 to 200 nm can be mixed and used.
[0058]
(3) Dye sensitizer
The dye sensitizer in the present embodiment is not particularly limited as long as it can absorb light and generate an electromotive force. Specifically, an organic dye or a metal complex dye can be used. Examples of organic dyes include acridine, azo, indigo, quinone, coumarin, merocyanine, and phenylxanthene dyes. Among these, a coumarin type is preferable.
[0059]
Further, as the metal complex dye, a ruthenium dye is preferable, and a ruthenium bipyridine dye and a ruthenium terpyridine dye, which are ruthenium complexes, are particularly preferable. The oxide semiconductor layer can hardly absorb visible light (light having a wavelength of about 400 to 800 nm). For example, by supporting a ruthenium complex on the oxide semiconductor layer, the visible light can be greatly absorbed. Conversion can be caused, and the wavelength region of light that can be photoelectrically converted can be greatly expanded.
[0060]
(4) Binder
The oxide semiconductor layer in this embodiment preferably contains a binder in addition to the above-described conductive polymer, metal oxide semiconductor fine particles, and dye sensitizer. Since the conductive polymer has the same effect as this binder, even when a film substrate is used as the substrate, the binding property between the metal oxide semiconductor fine particles and the substrate and oxide This is because a decrease in adhesiveness with the semiconductor layer can be suppressed, but further, such an effect can be further enhanced by including a binder in addition to the conductive polymer.
[0061]
As such a binder, a known one can be used, but when a solvent is used for forming an electrolyte layer described later, a binder that is insoluble in such a solvent is preferable. Specifically, cellulose resin, polyester resin, polyamide resin, polyacrylate resin, polycarbonate resin, polyurethane resin, polyolefin resin, polyvinyl acetal resin, fluorine resin, polyimide resin, and polyethylene Mention may be made of polyhydric alcohols such as glycols. These may be used alone or in combination. Among these, polyethylene glycol, ethyl cellulose, polyvinylidene fluoride, and the like can be preferably used.
[0062]
The amount of the binder added is such that the ratio of the binder to the oxide semiconductor layer is in the range of 0 to 30% by weight, of which the range is 0.1% to 10% by weight. It is preferable to be within. When the ratio is lower than the above range, the effect of improving the adhesion between the first electrode layer and the like and the binding property between the metal oxide semiconductor fine particles may be insufficient, which is not preferable. On the other hand, when the ratio is higher than the above range, since a large amount of insulating binder is present, the function of conducting charges generated from the dye sensitizer may be inhibited, which is not preferable.
[0063]
▲ 5 ▼ Other
The oxide semiconductor layer in this embodiment can be formed by dissolving or dispersing metal oxide semiconductor fine particles, a conductive polymer, or the like in an appropriate solvent and applying a coating solution.
[0064]
The solvent used in this case is not particularly limited as long as it can dissolve the above-described conductive polymer. Specifically, chlorine solvents such as chloroform, methylene chloride and dichloroethane, ether solvents such as tetrahydrofuran, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, ethyl acetate and butyl acetate And ester solvents such as ethyl cellosolve acetate, alcohol solvents such as IPA, ethanol, methanol, and butyl alcohol, N-methyl-2-pyrrolidone, and pure water.
[0065]
In addition, various additives may be used in order to improve the coating suitability of the coating liquid used for forming the oxide semiconductor layer. For example, as the additive, a surfactant, a viscosity modifier, a dispersion aid, a pH adjuster, or the like can be used. For example, examples of the pH adjuster include nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, dimethylformamide, ammonia and the like.
[0066]
(4) Electrolyte layer
Next, the electrolyte layer will be described.
[0067]
The electrolyte layer in this embodiment is located between the oxide semiconductor layer and the second electrode layer, and the charge conducted by the oxide semiconductor layer is transported to the oxide semiconductor layer through the first electrode layer and the second electrode layer. It will be transported when it is done.
[0068]
Such an electrolyte layer is not particularly limited as long as it is generally used in a dye-sensitized solar cell. Specifically, liquid, solid, and gel electrolyte layers can be exemplified. Among them, a solid or gel electrolyte layer is preferable. This is because it is effective for improving the durability and stability of the dye-sensitized solar cell.
[0069]
The electrolyte layer in the present embodiment has at least a redox counter electrolyte that contributes to charge transport, and the redox counter electrolyte is not particularly limited as long as it is generally used in the electrolyte layer. Not done. Specifically, a combination of iodine and iodide and a combination of bromine and bromide are preferable. For example, combinations of iodine and iodide include LiI, NaI, KI, and CaI.2And metal iodides such as I2And combinations thereof. Further, bromine and bromide combinations include LiBr, NaBr, KBr, CaBr.2A metal bromide such as2And combinations thereof.
[0070]
In such an electrolyte layer, for example, when it is in a gel form, there is no particular limitation whether it is a physical gel or a chemical gel. A physical gel is gelled near room temperature due to physical interaction, and a chemical gel is a gel formed by chemical bonding by a crosslinking reaction or the like. For example, in the case of a physical gel, examples of the gelling agent include polyacrylonitrile and polymethacrylate. Moreover, in the case of a chemical gel, an acrylic ester type, a methacrylic ester type, etc. can be mentioned.
[0071]
In addition, when the electrolyte layer in this embodiment is in a solid state, it is preferable to use a conductive polymer having a high hole transporting property such as CuI, polypyrrole, or polythiophene.
[0072]
The thickness of such an electrolyte layer is not particularly limited, but it is preferable that the oxide semiconductor layer is porous having communication holes. In the case where a layer is formed, it is preferably in the range of 2 μm to 100 μm including the thickness of the oxide semiconductor layer, and more preferably in the range of 2 μm to 50 μm. If the film thickness is smaller than the above range, the oxide semiconductor layer and the counter electrode are likely to come into contact with each other, causing a short circuit. .
[0073]
(5) Conductive polymer underlayer
Next, the conductive polymer underlayer will be described.
[0074]
The conductive polymer underlayer in this embodiment contains a conductive polymer material. In this embodiment, it is preferable to provide such a conductive polymer underlayer on the first electrode layer. This is because by providing a conductive polymer underlayer between the first electrode layer and the oxide semiconductor layer, charges generated from the dye sensitizer can be efficiently injected into the first electrode layer.
[0075]
Such a conductive polymer underlayer is not particularly limited as long as it contains a conductive polymer material. Note that the conductive polymer material here means a polymer having conductivity.
[0076]
Specifically, as such a conductive polymer material, the same conductive polymer as that contained in the oxide semiconductor layer can be used. Therefore, the description here is omitted.
[0077]
The film thickness of such a conductive polymer underlayer is not particularly limited, but specifically, it is preferably in the range of 10 nm to 5000 nm, and more preferably in the range of 30 nm to 1000 nm.
[0078]
2. Second embodiment
Next, the dye-sensitized solar cell according to the second embodiment will be described.
[0079]
The dye-sensitized solar cell of this embodiment includes a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, and a conductive polymer formed on the first electrode layer and containing a conductive polymer material. Formed on the underlayer and the conductive polymer underlayer, have metal oxide semiconductor fine particles, carry a dye sensitizer, and conduct charges generated from the dye sensitizer by light irradiation. An oxide semiconductor layer; a counter substrate facing the substrate; a second electrode layer formed on the counter substrate and facing the first electrode layer; the oxide semiconductor layer; and the second electrode An electrolyte layer located between the layers and transporting when the charge conducted by the oxide semiconductor layer is transported to the oxide semiconductor layer via the first electrode layer and the second electrode layer It is characterized by this.
[0080]
In this embodiment, by providing a conductive polymer underlayer between the first electrode layer and the oxide semiconductor layer, charges generated from the dye sensitizer are transferred from the oxide semiconductor layer to the first electrode layer. In doing so, the loss of charge can be reduced.
[0081]
Such a dye-sensitized solar cell of this embodiment will be specifically described with reference to the drawings.
[0082]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the dye-sensitized solar cell of this embodiment. As shown in FIG. 2, a
[0083]
Further, an
[0084]
In the dye-sensitized solar cell of this embodiment, unlike the dye-sensitized solar cell of the first embodiment described above, the oxide semiconductor layer does not contain a conductive polymer. In addition, a conductive polymer underlayer containing a conductive polymer material is formed between the oxide semiconductor layer and the first electrode layer.
[0085]
Unlike the oxide semiconductor layer in the first embodiment, the oxide semiconductor layer in the present embodiment does not contain a conductive polymer. However, as in the case of the first embodiment, the metal oxide semiconductor layer It contains fine particles, and a dye sensitizer is supported on the surface thereof, and has a function of conducting charges generated from the dye sensitizer.
[0086]
In the dye-sensitized solar cell of this embodiment, the conductive polymer underlayer containing the conductive polymer material is formed on the first electrode layer. Is provided on the first electrode layer, it is possible to reduce the loss of charge when the charge conducted in the oxide semiconductor layer is transferred to the first electrode layer, and efficiently into the first electrode layer. Charge can be injected.
[0087]
Such a conductive polymer underlayer in this embodiment is not particularly limited as long as it contains a conductive polymer material.
[0088]
The conductive polymer material here means a polymer having conductivity. Specifically, as the conductive polymer material, the same materials as the conductive polymer contained in the oxide semiconductor layer in the first embodiment described above can be used.
[0089]
Such a conductive polymer underlayer in the present embodiment is the same as the conductive polymer underlayer in the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted here.
[0090]
Further, since the substrate, the electrode layer, the counter substrate, and the like in this embodiment are the same as those described in the first embodiment, description thereof is omitted here.
[0091]
B. Method for producing dye-sensitized solar cell
Next, the manufacturing method of the dye-sensitized solar cell of this invention is demonstrated.
[0092]
The method for producing a dye-sensitized solar cell of the present invention can be divided into two embodiments depending on the difference in the embodiments of the oxide semiconductor layer and the conductive polymer underlayer. Hereinafter, the method for producing the dye-sensitized solar cell of the present invention will be described separately for each embodiment.
[0093]
1. Third embodiment
The method for producing a dye-sensitized solar cell according to this embodiment includes a first electrode layer forming step of forming a first electrode layer on a substrate,
An oxide semiconductor layer that contains metal oxide semiconductor fine particles and a conductive polymer on the first electrode layer, carries a dye sensitizer, and conducts charges generated from the dye sensitizer by light irradiation. An oxide semiconductor layer forming step to be formed;
Transport when the charge conducted by the oxide semiconductor is transported to the oxide semiconductor layer through the first electrode layer and the second electrode layer that is an electrode facing the first electrode layer. An electrolyte layer forming step of forming an electrolyte layer to be formed on the oxide semiconductor layer;
A method for producing a dye-sensitized solar cell comprising a counter electrode substrate forming step of forming the second electrode layer and a counter substrate,
The oxide semiconductor layer forming step is characterized in that a pressure treatment is performed before or after the treatment for supporting the dye sensitizer.
[0094]
In this embodiment, an oxide semiconductor layer having a conductive polymer, and by performing a pressure treatment when forming such an oxide semiconductor layer, for example, when a film substrate is used as the substrate Even in the binding property between the metal oxide semiconductor fine particles and the adhesion between the substrate and the oxide semiconductor layer, compared with the oxide semiconductor layer formed by firing at a sufficiently high temperature condition, A degree of effect can be obtained. Furthermore, when an oxide semiconductor layer containing a conductive polymer is used, the charge generated from the dye sensitizer is transferred from the dye sensitizer to the oxide semiconductor layer and the first electrode layer. Since a sufficient transmission path can be secured, a dye-sensitized solar cell with little loss of charge during transmission can be manufactured.
[0095]
A method for producing the dye-sensitized solar cell of this embodiment having such advantages will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a process diagram showing an example of a method for producing a dye-sensitized solar cell according to this embodiment.
[0096]
First, as shown in FIG. 4A, a
[0097]
Next, the pressed
[0098]
Next, as illustrated in FIG. 4C, the
[0099]
Hereafter, the manufacturing method of the dye-sensitized solar cell of this embodiment is demonstrated in detail divided into each process.
[0100]
(1) First electrode layer forming step
The first electrode layer forming step is a step of forming the first electrode layer on the substrate.
[0101]
In such a process, as a substrate to be used, a generally used substrate can be used, but in the present embodiment, a film substrate is preferable. This is because when an oxide semiconductor layer containing a conductive polymer is formed by performing pressure treatment, the treatment can be easily performed. In addition, the film substrate is slightly inferior in heat resistance to the glass substrate, but even when firing within the range of the heat resistance, the adhesion between the metal oxide semiconductor particles and the adhesion between the substrate and the oxide semiconductor layer This is because a sufficient effect can be obtained, and the occurrence of inconveniences such as film peeling and cracking can be suppressed.
[0102]
As a method of forming the first electrode layer on the substrate, a known method can be used, and examples thereof include a vapor deposition method, a sputtering method, and a CVD method. Among these, the sputtering method is preferable.
[0103]
In addition, since it is the same as that of what was described in the item of "A. dye-sensitized solar cell" mentioned above about a board | substrate and a 1st electrode layer, description here is abbreviate | omitted.
[0104]
(2) Oxide semiconductor layer formation process
The oxide semiconductor layer forming step in the present embodiment includes metal oxide semiconductor fine particles and a conductive polymer on the first electrode layer, a dye sensitizer is supported, and from the dye sensitizer by light irradiation. This is a step of forming an oxide semiconductor layer that conducts the generated charges. Furthermore, in this embodiment, in such an oxide semiconductor layer forming step, a pressurizing process is performed before or after performing the process of supporting the dye sensitizer.
[0105]
As a result, the oxide semiconductor layer can be homogenized and densified, and the binding property between the metal oxide semiconductor fine particles contained in the oxide semiconductor layer can be increased. Conductivity can be improved. In addition, adhesion between the substrate and the oxide semiconductor layer can be improved. Therefore, compared with the case of the oxide semiconductor layer formed by firing at a sufficiently high temperature, the same degree of effect is achieved in terms of the binding property between the metal oxide semiconductor fine particles and the adhesion to the substrate. Therefore, even when a film substrate having a slightly lower heat resistance than a glass substrate is used and the film substrate is baked at a temperature lower than the heat resistant temperature of the film substrate, there is little fear of inconveniences such as film peeling and cracking.
[0106]
A method for forming the oxide semiconductor layer in this step is not particularly limited, but is preferably formed by a coating method. That is, a coating for forming an oxide semiconductor layer in which metal oxide semiconductor fine particles and conductive polymer are dispersed or dissolved in a solvent using a known disperser such as a homogenizer, a ball mill, a sand mill, a roll mill, or a planetary mixer. In this method, an oxide semiconductor film is formed by adjusting the liquid, applying the coating liquid for forming an oxide semiconductor layer onto the first electrode layer, and drying the applied liquid. Then, the oxide semiconductor layer carrying the dye sensitizer can be formed by adsorbing the dye sensitizer on the surface of the oxide semiconductor film.
[0107]
In such a forming method, the method for applying the oxide semiconductor layer forming coating solution is not particularly limited as long as it is a known application method, but specifically, die coating, gravure coating, gravure reverse coating, Examples include roll coat, reverse roll coat, bar coat, blade coat, knife coat, air knife coat, slot die coat, slide die coat, dip coat, micro bar coat, micro bar reverse coat, and screen printing (rotary method). . Using such a coating method, the oxide semiconductor film is formed to have a desired film thickness by repeating coating and drying one or more times.
[0108]
In addition, the method for supporting the dye sensitizer after forming the oxide semiconductor film by applying the coating liquid for forming the oxide semiconductor layer by the above coating method and drying is not particularly limited. As described above, since the oxide semiconductor layer is preferably porous having communication holes, it is preferable that the method be capable of adsorbing the dye sensitizer to the pores of the oxide semiconductor layer. For example, a method of immersing an oxide semiconductor film in a dye sensitizer solution and then drying, a method of applying a dye sensitizer solution on the oxide semiconductor film, infiltrating it, and drying, etc. Can be mentioned. In such a method, the solvent used in the dye sensitizer solution is selected from an aqueous solvent and an organic solvent according to the dye sensitizer used.
[0109]
Further, in the oxide semiconductor layer forming step in this embodiment, a pressure treatment is performed before or after the treatment for supporting the dye sensitizer on the oxide semiconductor film. That is, in this step, the oxide semiconductor layer forming coating solution is applied on the first electrode layer and dried to form an oxide semiconductor film, and then the oxide semiconductor film is pressurized from above. Or when an oxide semiconductor film is formed, a dye sensitizer is adsorbed on the surface, an oxide semiconductor layer supported by the dye sensitizer is formed, and then a pressure treatment is performed on the oxide semiconductor layer Is the case.
[0110]
Specifically, the pressure treatment method is not particularly limited as long as it is a method capable of uniformly applying pressure. For example, a press process can be mentioned. Specific examples of the press treatment include a roll press or a flat plate press method.
[0111]
Moreover, as a pressure at the time of pressurizing, it is preferable to exist in the range of 50-2000 MPa, and within the range of 200-1500 MPa among them. Furthermore, when performing a press process, you may carry out at normal temperature and may carry out, heating.
[0112]
For example, when the pressure treatment is performed while heating, the temperature is not particularly limited as long as the oxide semiconductor layer is not deteriorated, but the temperature is in the range of 60 ° C to 300 ° C, and in particular, 80 ° C. It is preferable to be within a range of ˜200 ° C.
[0113]
Further, before or after the pressure treatment, a drying treatment may be performed at a predetermined temperature in order to remove unnecessary substances such as moisture and residual solvent from the oxide semiconductor layer. By performing such a drying treatment, the porous oxide semiconductor layer can be made porous. Specifically, the temperature in such a drying treatment is preferably 100 ° C. or higher, and more preferably in the range of 150 ° C. to 180 ° C. If it is within the above range, for example, when the substrate is a film substrate, removal of unnecessary substances remaining in the oxide semiconductor layer and promotion of porosity are sufficiently achieved within the heat resistance range of the film substrate. Because it can.
[0114]
(3) Electrolyte layer formation process
Next, the electrolyte layer forming step will be described. The electrolyte layer forming step in the present embodiment oxidizes the electrolyte layer that performs transport when charges conducted by the oxide semiconductor are transported to the oxide semiconductor layer via the first electrode layer and the second electrode layer. It is a step of forming on the physical semiconductor layer.
[0115]
The electrolyte layer formed in this step is not particularly limited as long as it is generally used in a dye-sensitized solar cell, and it can be in any form of solid, gel or liquid. It may be an electrolyte layer. The method for forming such an electrolyte layer is appropriately selected according to the form of the electrolyte layer to be formed.
[0116]
For example, as a method for forming the electrolyte layer, a method of forming the electrolyte layer by applying a coating liquid for forming an electrolyte layer on the oxide semiconductor layer and drying it (hereinafter referred to as a coating method). Or, before this step, the oxide semiconductor layer and the second electrode layer are arranged so as to have a predetermined gap, and an electrolyte layer forming coating solution is injected into the gap. And a method of forming an electrolyte layer (hereinafter sometimes referred to as an injection method). Hereinafter, the method for forming the electrolyte layer will be described separately in both cases.
[0117]
(1) Application method
First, an application method for forming an electrolyte layer by applying an electrolyte layer-forming coating solution for forming an electrolyte layer on an oxide semiconductor layer and drying it will be described. By such a forming method, a solid electrolyte layer can be mainly formed.
[0118]
In such a coating method, a known coating method can be used as a coating method of the oxide semiconductor layer forming coating solution, specifically, die coating, gravure coating, gravure reverse coating, roll coating, reverse coating. Examples thereof include roll coating, bar coating, blade coating, knife coating, air knife coating, slot die coating, slide die coating, dip coating, micro bar coating, micro bar reverse coating, and screen printing (rotary method).
[0119]
Further, when the electrolyte layer is formed by a coating method, the electrolyte layer forming coating liquid for forming the electrolyte layer is particularly limited as long as it has at least a redox counter electrolyte and a polymer that holds the redox counter electrolyte. In addition, a crosslinking agent, a photopolymerization initiator and the like may be contained as additives. In the case of an electrolyte layer forming coating solution containing such an additive, an oxide semiconductor layer is formed by applying an actinic ray and curing after applying the oxide semiconductor layer forming coating solution. can do.
[0120]
Furthermore, after forming the electrolyte layer by such a coating method, a treatment for applying pressure may be performed. As described above, in the method for producing a dye-sensitized solar cell according to this embodiment, the oxide semiconductor layer is formed by applying a pressure treatment. After forming the electrolyte layer from this step, the electrolyte layer is formed on the electrolyte layer. In the same manner, by applying the pressurizing treatment, the adhesion between the oxide semiconductor layer and the electrolyte layer can be improved, which is effective in improving the energy conversion efficiency. The pressure treatment method is the same as that described in the item “(2) Oxide semiconductor layer forming step” described above, and therefore the description thereof is omitted here.
[0121]
(2) Injection method
Next, an injection method for forming an electrolyte layer by injecting a coating solution for forming an electrolyte layer used for forming an electrolyte layer between the oxide semiconductor layer and the second electrode layer will be described.
[0122]
By using such an injection method, liquid, gel and solid electrolyte layers can be formed.
[0123]
An example of the manufacturing method of the dye-sensitized solar cell of this embodiment when forming an electrolyte layer by an injection method will be described with reference to FIG. First, after forming the
[0124]
Next, an electrolyte layer forming coating solution used for forming the electrolyte layer is injected into a gap formed between the
[0125]
When an electrolyte layer is formed by such an injection method, as a method for injecting an electrolyte forming coating solution into the gap formed between the oxide semiconductor layer and the second electrode layer, the coating solution can be easily used. Although it will not specifically limit if it is a method which can be inject | poured, For example, the method of inject | pouring using a capillary phenomenon can be used.
[0126]
In addition, after injecting the electrolyte layer forming coating solution by an injection method, for example, temperature adjustment, ultraviolet irradiation, electron beam irradiation, etc. are performed to generate a two-dimensional or three-dimensional cross-linking reaction. A solid electrolyte layer can be formed.
[0127]
In addition, since it is the same as that of what was described in the item of the above-mentioned "A. dye-sensitized solar cell" regarding an electrolyte layer, description here is abbreviate | omitted.
[0128]
(4) Counter electrode substrate formation process
Next, the counter electrode substrate forming step will be described. The counter electrode substrate forming step in this embodiment is a step of forming a second electrode layer and a counter substrate which are electrodes facing the first electrode layer.
[0129]
This step is performed either before or after the electrolyte layer forming step, depending on the method for forming the electrolyte layer in the electrolyte layer forming step described above. That is, as described above, when the oxide semiconductor layer is formed by a coating method, the second electrode layer and the counter substrate are formed on the electrolyte layer by performing this step after the electrolyte layer forming step. A dye-sensitized solar cell can be produced. Alternatively, when the oxide semiconductor layer is formed by an implantation method, this step is performed after the oxide semiconductor layer formation step so that the oxide semiconductor layer and the second electrode layer have a predetermined gap. A dye-sensitized solar cell can be produced by arranging the electrodes facing each other and then forming the electrolyte layer by the above-described electrolyte layer forming step.
[0130]
For example, when it is formed by a coating method in the above-described electrolyte layer forming step, the method of forming the second electrode layer and the counter substrate in this step is not particularly limited, but specifically, the second electrode layer is The counter substrate thus formed is prepared, and such a counter substrate can be bonded to the electrolyte layer.
[0131]
In addition, when the second electrode layer and the counter substrate are formed in this step when formed by the implantation method in the above electrolyte layer forming step, specifically, the oxide semiconductor layer forming step is followed by an oxide. It can be formed by arranging a transparent substrate having an oxide semiconductor layer and a counter substrate having a second electrode layer so that the semiconductor layer and the second electrode layer face each other with a predetermined gap.
[0132]
In this case, the gap between the oxide semiconductor layer and the second electrode layer is not particularly limited as long as an electrolyte layer can be formed in the gap, but generally within a range of 0.01 μm to 100 μm, Especially, it is preferable that it exists in the range of 0.1 micrometer-50 micrometers. If the gap is narrower than the above range, it is not preferable because it may take a long time to inject the electrolyte layer forming coating solution. If the gap is wider than the above range, the electrolyte formed in such a gap is not preferable. This is not preferable because the thickness of the layer may increase.
[0133]
In addition, in the case where the oxide semiconductor layer and the second electrode layer are arranged with a predetermined gap, a spacer is formed on either the substrate or the counter substrate in order to accurately adjust the desired gap. May be. Examples of such a spacer include known glass spacers, resin spacers, and olefinic porous membranes.
[0134]
In addition, since the second electrode layer and the counter substrate are the same as those described in the item “A. Dye-sensitized solar cell” described above, description thereof is omitted here.
[0135]
(5) Other
(Conductive polymer underlayer forming process)
In this embodiment, after the first electrode layer is formed on the substrate by the first electrode layer forming step described above, a conductive polymer underlayer containing a conductive polymer material is formed on the first electrode layer. It is preferable to carry out a conductive polymer underlayer forming step for forming.
[0136]
When such a conductive polymer underlayer forming step is performed, the above-described oxide semiconductor layer forming step forms an oxide semiconductor layer on the conductive polymer underlayer. As described above, by providing the conductive polymer underlayer between the first electrode layer and the oxide semiconductor layer, charge can be efficiently transferred from the oxide semiconductor layer to the first electrode layer.
[0137]
The method for forming such a conductive polymer underlayer is not particularly limited, and examples thereof include a method of forming a conductive polymer underlayer by applying a coating liquid on the first electrode layer. Can do. Specifically, a known method can be used as a method of applying the coating liquid.
[0138]
In addition, since it is the same as that of what was described in the item of "A. dye-sensitized solar cell" mentioned above regarding the conductive polymer base layer, description here is abbreviate | omitted.
[0139]
2. Fourth embodiment
Next, the manufacturing method of the dye-sensitized solar cell of 4th embodiment is demonstrated.
[0140]
The method for producing a dye-sensitized solar cell according to this embodiment includes a first electrode layer forming step of forming a first electrode layer on a substrate,
A conductive polymer underlayer forming step of forming a conductive polymer underlayer containing a conductive polymer material on the first electrode layer;
Oxidation that contains metal oxide semiconductor fine particles, supports a dye sensitizer, and forms an oxide semiconductor layer that conducts charges generated from the dye sensitizer by light irradiation on the conductive polymer underlayer. A semiconductor layer forming step,
Transport when the charge conducted by the oxide semiconductor is transported to the oxide semiconductor layer through the first electrode layer and the second electrode layer that is an electrode facing the first electrode layer. An electrolyte layer forming step of forming an electrolyte layer to be formed on the oxide semiconductor layer;
A method for producing a dye-sensitized solar cell, comprising: a second electrode layer that is an electrode facing the first electrode layer; and a counter electrode substrate forming step for forming a counter substrate.
In the oxide semiconductor layer forming step, a pressure treatment is performed before or after the treatment for supporting the dye sensitizer.
[0141]
In this embodiment, since the conductive polymer underlayer is provided and the oxide semiconductor layer is formed thereon, charge transfer from the oxide semiconductor layer to the first electrode layer can be performed efficiently. Further, by applying a pressure treatment when forming the oxide semiconductor layer, even when, for example, a film substrate is used as the substrate, the metal oxide semiconductor fine particles contained in the oxide semiconductor layer A dye-sensitized solar cell can be manufactured without lowering the adhesion and adhesion between the conductive polymer underlayer and the oxide semiconductor layer.
[0142]
A method for producing such a dye-sensitized solar cell of this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a process diagram showing an example of a method for producing a dye-sensitized solar cell according to this embodiment.
[0143]
First, as shown in FIG. 5A, the transparent electrode 51 is formed on the
[0144]
Next, the oxide semiconductor film 53 that has been subjected to the pressure treatment is immersed in a solution in which the dye sensitizer is dissolved, and the dye sensitizer is adsorbed to the oxide semiconductor film 53. Thereafter, by drying the oxide semiconductor film 53 having the dye sensitizer adsorbed on the surface, the oxide semiconductor layer 53 ′ carrying the dye sensitizer can be formed.
[0145]
Next, as shown in FIG. 5D, the electrolyte layer 54 is formed on the oxide semiconductor layer 53 ′. Furthermore, after the electrolyte layer 54 is formed, as shown in FIG. 5E, the counter substrate 56 on which the second electrode layer 55 is formed is disposed on the electrolyte layer 54, so that the dye-sensitized solar cell is formed. A battery can be fabricated.
[0146]
Such a method for producing a dye-sensitized solar cell according to this embodiment is obtained by the method for producing a dye-sensitized solar cell according to the third embodiment described above in a finally obtained dye-sensitized solar cell. Unlike the dye-sensitized solar cell, the oxide semiconductor layer does not contain a conductive polymer. In addition, a conductive polymer underlayer containing a conductive polymer material is formed between the oxide semiconductor layer and the first electrode layer.
[0147]
In this embodiment, since the conductive polymer underlayer forming step is the same as the conductive polymer underlayer forming step in the third embodiment described above, description thereof is omitted here.
[0148]
In the oxide semiconductor layer forming step in this embodiment, the method for forming the oxide semiconductor layer is not particularly limited, but is preferably formed by a coating method. That is, a method of forming an oxide semiconductor film by applying a coating liquid for forming an oxide semiconductor layer, in which metal oxide semiconductor fine particles or the like are dispersed or dissolved in a solvent, onto a first electrode layer and drying it. is there. Then, the oxide semiconductor layer carrying the dye sensitizer can be formed by adsorbing the dye sensitizer on the surface of the oxide semiconductor film. That is, in the oxide semiconductor layer forming step in this embodiment, the conductive liquid is not contained in the oxide semiconductor layer forming coating liquid in the oxide semiconductor layer forming step in the third embodiment described above. Thus, the oxide semiconductor layer in this embodiment can be formed.
[0149]
In the present embodiment, the first electrode layer forming step, the electrolyte layer forming step, and the counter electrode substrate forming step are the same as those in the third embodiment described above, and thus the description thereof is omitted here.
[0150]
The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
[0151]
【Example】
The following examples further illustrate the invention.
[0152]
(Example 1)
A biaxially stretched polyethylene terephthalate film (thickness: 125 μm) was used as the film substrate, and an ITO sputtered layer having a surface resistance of 10Ω / □ was formed on the film substrate as the first electrode layer. Furthermore, an oxide semiconductor layer was formed on the ITO sputtered layer as follows.
[0153]
As an oxide semiconductor layer forming coating solution, TiO with a particle diameter of 20 nm2 Fine particles (P25 made by Nippon Aerosil Co., Ltd.) 37.5% by weight, polyester resin 0.5% by weight as binder, poly (2-methoxy-5- (2′-ethylhexyloxy) -1- Cyanovinylene phenylene) (CN-PPV) was 5% by weight and dissolved and dispersed using a homogenizer to prepare a slurry.
[0154]
The prepared slurry was applied with a wire bar and then dried at 150 ° C. for 30 minutes. Thereafter, an oxide semiconductor layer having a thickness of 12 μm was formed by applying pressure at 480 MPa.
[0155]
Next, ruthenium complex (Kojima Chemical Co., Ltd.) as a dye sensitizer is added to an ethanol solution at a concentration of 3 × 10.-4The dye solution for adsorption in which the dye sensitizer was dissolved was obtained by dissolving in mol / l. The film substrate on which the oxide semiconductor layer was formed was immersed in this solution and left under conditions of 40 ° C. and 1 hour.
[0156]
Next, an electrolyte layer forming coating solution for forming the electrolyte layer was prepared as follows. Methoxyacetonitrile as solvent, 0.1 mol / l lithium iodide, 0.05 mol / l iodine, 0.3 mol / l dimethylpropylimidazolium iodide, 0.5 mol / l tertiary butyl A solution in which pyridine was dissolved was used as an electrolyte layer forming coating solution.
[0157]
As the counter substrate, the same substrate as the film substrate having the ITO sputter layer described above was used, and a platinum film having a thickness of 50 nm was further provided on the ITO sputter layer by sputtering.
[0158]
A device in which the film substrate on which the oxide semiconductor layer was formed as described above and the counter substrate were bonded together with a heat-sealing film having a thickness of 20 μm and impregnated with a coating solution for forming an electrolyte layer therebetween was used as an element.
[0159]
The evaluation of the created element is AM1.5, simulated sunlight (100 mW / cm2) Was used as a light source, and current-voltage characteristics were evaluated by applying voltage with a source measure unit (Caseley 2400 type). The evaluation results are shown in Table 1 below. The evaluation result includes a short-circuit current Isc (mA / cm2), Conversion efficiency%.
[0160]
(Example 2)
In Example 2, a device was prepared according to Example 1 except that a conductive polymer underlayer was formed as shown below. Moreover, it evaluated similarly about evaluation.
[0161]
After applying PEDOT: PSS (poly (3,4) -ethylenedioxythiophene / polystyrene sulfonate aqueous dispersion) (manufactured by Bayer, product name BaytronP) as the conductive polymer underlayer to 80 nm. It was formed by drying at 120 ° C. for 10 minutes.
[0162]
The evaluation results are shown in Table 1 below.
[0163]
(Example 3)
In Example 3, as the coating liquid for the oxide semiconductor layer, TiO having a particle diameter of 20 nm.2Except that 39.5% by weight of fine particles (P25 made by Nippon Aerosil Co., Ltd.) and 0.5% by weight of a polyester resin as a binder were dissolved and dispersed using a homogenizer, a slurry was prepared in accordance with Example 2 above. An element was created. Moreover, it evaluated similarly about evaluation.
[0164]
The evaluation results are shown in Table 1 below.
[0165]
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1,
[0166]
[Table 1]
【The invention's effect】
According to the present invention, by using an oxide semiconductor layer containing a conductive polymer, charges generated from the dye sensitizer are transferred from the dye sensitizer to the oxide semiconductor layer and the first electrode layer. At this time, since the transmission path can be sufficiently secured, loss of charge in transmission can be reduced. Further, for example, even when a film substrate is used as the substrate, it is possible to suppress a decrease in the binding property between the metal oxide semiconductor fine particles and the adhesion between the substrate and the oxide semiconductor layer. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of inconveniences such as a decrease in charge transfer efficiency and film peeling or cracking.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a dye-sensitized solar cell of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the dye-sensitized solar cell of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another example of the dye-sensitized solar cell of the present invention.
FIG. 4 is a process chart showing an example of a method for producing a dye-sensitized solar cell of the present invention.
FIG. 5 is a process diagram showing another example of a method for producing a dye-sensitized solar cell of the present invention.
FIG. 6 is a process diagram showing another example of a method for producing a dye-sensitized solar cell of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Transparent substrate
2… Transparent electrode
3 ... Oxide semiconductor layer
4 ... Electrolyte layer
5 ... Counter electrode
6 ... Counter substrate
7 ... Lead wire
Claims (12)
前記酸化物半導体層は、導電性高分子を含有することを特徴とする色素増感型太陽電池。A substrate; a first electrode layer formed on the substrate; and a metal oxide semiconductor fine particle formed on the first electrode layer and carrying a dye sensitizer; An oxide semiconductor layer that conducts charges generated from a sensitizer, a counter substrate facing the substrate, a second electrode layer formed on the counter substrate and facing the first electrode layer, Charges located between the oxide semiconductor layer and the second electrode layer and conducted by the oxide semiconductor layer are transported to the oxide semiconductor layer through the first electrode layer and the second electrode layer. A dye-sensitized solar cell having an electrolyte layer for carrying out the transport,
The dye-sensitized solar cell, wherein the oxide semiconductor layer contains a conductive polymer.
前記第１電極層上に、金属酸化物半導体微粒子および導電性高分子を含有し、色素増感剤が担持され、光照射により前記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層を形成する酸化物半導体層形成工程と、
前記酸化物半導体により伝導された電荷が、前記第１電極層および、前記第１電極層と対向する電極である第２電極層を介して、前記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層を前記酸化物半導体層上に形成する電解質層形成工程と、
前記第２電極層および対向基板を形成する対電極基板形成工程とを有する色素増感型太陽電池の製造方法であって、
前記酸化物半導体層形成工程は、前記色素増感剤を担持する処理を施す前、または施した後に、加圧する処理を行うことを特徴とする色素増感型太陽電池の製造方法。A first electrode layer forming step of forming a first electrode layer on the substrate;
An oxide semiconductor layer containing metal oxide semiconductor fine particles and a conductive polymer on the first electrode layer, carrying a dye sensitizer, and conducting charges generated from the dye sensitizer by light irradiation. An oxide semiconductor layer forming step to be formed;
Transport when the charge conducted by the oxide semiconductor is transported to the oxide semiconductor layer through the first electrode layer and the second electrode layer that is an electrode facing the first electrode layer. An electrolyte layer forming step of forming an electrolyte layer to be formed on the oxide semiconductor layer;
A method for producing a dye-sensitized solar cell comprising a counter electrode substrate forming step of forming the second electrode layer and a counter substrate,
In the method for producing a dye-sensitized solar cell, the oxide semiconductor layer forming step is performed before or after the treatment for supporting the dye sensitizer is performed.
前記第１電極層上に、導電性高分子材料を含有する導電性高分子下地層を形成する導電性高分子下地層形成工程と、
前記導電性高分子下地層上に、金属酸化物半導体微粒子を含有し、色素増感剤が担持され、光照射により前記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層を形成する酸化物半導体層形成工程と、
前記酸化物半導体により伝導された電荷が、前記第１電極層および、前記第１電極層と対向する電極である第２電極層を介して、前記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層を前記酸化物半導体層上に形成する電解質層形成工程と、
前記第１電極層と対向する電極である第２電極層および対向基板を形成する対電極基板形成工程とを有する色素増感型太陽電池の製造方法であって、
前記酸化物半導体層形成工程では、色素増感剤を担持する処理を施す前、または施した後に、加圧する処理を行うことを特徴とする色素増感型太陽電池の製造方法。A first electrode layer forming step of forming a first electrode layer on the substrate;
A conductive polymer underlayer forming step of forming a conductive polymer underlayer containing a conductive polymer material on the first electrode layer;
Oxidation that contains metal oxide semiconductor fine particles on the conductive polymer underlayer, carries a dye sensitizer, and forms an oxide semiconductor layer that conducts charges generated from the dye sensitizer by light irradiation. A semiconductor layer forming step,
Transport when the charge conducted by the oxide semiconductor is transported to the oxide semiconductor layer through the first electrode layer and the second electrode layer that is an electrode facing the first electrode layer. An electrolyte layer forming step of forming an electrolyte layer to be formed on the oxide semiconductor layer;
A method for producing a dye-sensitized solar cell, comprising: a second electrode layer that is an electrode facing the first electrode layer; and a counter electrode substrate forming step for forming a counter substrate.
In the oxide semiconductor layer forming step, a method for producing a dye-sensitized solar cell is characterized by performing a pressure treatment before or after the treatment for supporting the dye sensitizer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003164887A JP4632192B2 (en) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | Dye-sensitized solar cell and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003164887A JP4632192B2 (en) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | Dye-sensitized solar cell and method for producing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005005023A true JP2005005023A (en) | 2005-01-06 |
| JP4632192B2 JP4632192B2 (en) | 2011-02-16 |
Family
ID=34091536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003164887A Expired - Fee Related JP4632192B2 (en) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | Dye-sensitized solar cell and method for producing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4632192B2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10183029A (en) * | 1996-12-27 | 1998-07-07 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Photoelectrode-type conductive coating material |
| JP2002175843A (en) * | 2000-12-07 | 2002-06-21 | Japan Gore Tex Inc | Optical electrode and photochemical cell using the same |
| WO2002067357A1 (en) * | 2001-02-21 | 2002-08-29 | Showa Denko K.K. | Metal oxide dispersion and photoactive electrode for dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar cell |
-
2003
- 2003-06-10 JP JP2003164887A patent/JP4632192B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10183029A (en) * | 1996-12-27 | 1998-07-07 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Photoelectrode-type conductive coating material |
| JP2002175843A (en) * | 2000-12-07 | 2002-06-21 | Japan Gore Tex Inc | Optical electrode and photochemical cell using the same |
| WO2002067357A1 (en) * | 2001-02-21 | 2002-08-29 | Showa Denko K.K. | Metal oxide dispersion and photoactive electrode for dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4632192B2 (en) | 2011-02-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100728194B1 (en) | Dye-sensitized solar cell and method for producing same | |
| JP5577586B2 (en) | Electrolyte forming coating solution and dye-sensitized solar cell using the same | |
| JP2001093591A (en) | Photoelectric conversion device | |
| JP5380851B2 (en) | Method for producing dye-sensitized solar cell and method for producing dye-sensitized solar cell module | |
| JP2005142088A (en) | Electrode board for dye-sensitized solar cell, and the dye-sensitized solar cell | |
| JP5332378B2 (en) | Counter electrode substrate and dye-sensitized solar cell using the same | |
| JP2006278298A (en) | Manufacturing method of substrate for dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell substrate | |
| JP5309589B2 (en) | Dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell module | |
| JP2009238571A (en) | Electrolyte for dye-sensitized solar cell | |
| JP5303952B2 (en) | Dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell module | |
| JP5754071B2 (en) | Manufacturing method of oxide semiconductor electrode substrate and dye-sensitized solar cell | |
| JP4495414B2 (en) | Dye-sensitized solar cell and method for producing the same | |
| JP2009217970A (en) | Laminate for oxide semiconductor electrode, oxide semiconductor electrode, dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar cell module | |
| JP2005142086A (en) | Electrode board for dye-sensitized solar cell, its manufacturing method and the dye-sensitized solar cell | |
| JP5364999B2 (en) | Laminate for oxide semiconductor electrode, oxide semiconductor electrode, dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar cell module | |
| JP5493518B2 (en) | Flexible oxide semiconductor electrode and dye-sensitized solar cell using the same | |
| JP4632192B2 (en) | Dye-sensitized solar cell and method for producing the same | |
| JP5521419B2 (en) | Electrolyte forming coating solution and dye-sensitized solar cell using the same | |
| JP5119624B2 (en) | Transfer body for metal oxide electrode production | |
| JP5964780B2 (en) | Dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell module | |
| JP2011076935A (en) | Dye-sensitized solar cell, liquid for electrolyte layer formation, and solar cell module | |
| JP5256763B2 (en) | Dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell module | |
| JP5200398B2 (en) | Laminate for oxide semiconductor electrode, oxide semiconductor electrode with heat-resistant substrate, oxide semiconductor electrode, dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar cell module | |
| JP2011096642A (en) | Oxide semiconductor electrode and method of manufacturing the same, transparent conductive base material and method of manufacturing the same, dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar cell module | |
| JP5251149B2 (en) | Laminated body for oxide semiconductor electrode, oxide semiconductor electrode, and dye-sensitized solar cell module |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060511 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100105 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100304 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100518 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100729 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20101001 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101102 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101109 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4632192 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131126 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |