JP4606764B2 - 光電変換素子 - Google Patents
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Description
また、Cu−In−Se系(CIS系とも呼ぶ)などの化合物系太陽電池も開発されており、この化合物系太陽電池は極めて高い光電変換効率を示すなど優れた特徴を有している。しかしながら、この化合物系太陽電池も、コストや環境負荷などの問題から普及していない。
この色素増感型太陽電池100は、増感色素を担持させた多孔質半導体電極(以下、「色素増感半導体電極」と言うこともある。)103が一方の面に形成された第一基板101と、導電膜104が形成された第二基板105と、これらの間に封入されたゲル状電解質などからなる電解質層106とから概略構成されている。
まず、熱可塑性樹脂からなる封止材107を介して作用極108と対極109を積層した後、作用極108および対極109、または、作用極108あるいは対極109のいずれか一方を介して封止材107を加熱して、溶融することにより、作用極108と対極109を接着して、一対の電極(作用極108と対極109)からなる積層体を組み立てる。
次いで、対極109を貫通するように設けられた注入口110を通して、作用極108と対極109の間にヨウ素・ヨウ化物イオンなどの酸化・還元種を含む電解液を充填した後、注入口110を蓋111で塞ぎ、電荷移送用の電解質層106を形成し、一対の電極(作用極108と対極109)と、これらの間に挟まれた電解質層106からなる色素増感型太陽電池100を得る(例えば、特許文献1、非特許文献1参照。)。
さらに、作用極108と対極109の間に電解液を充填するためには、これらの電極間には所定の距離が必要である。その結果、最終的に得られる色素増感型太陽電池100の発電効率が低下するという問題があった。
図1中、符号10は色素増感型太陽電池、11は第一の基板、12は透明導電膜、13は多孔質酸化物半導体層、14は作用極、15は電解質層、16は第二の基板、17は導電膜、18は対極、19は弾性部材、20は積層体、30は筐体、31は本体、32は蓋体、41は封止部材、42は螺子をそれぞれ示している。
また、蓋体32は、封止部材41を介して本体31に接している。さらに、蓋体32は、螺子42によって本体31に固定されている。
透明導電膜12として金属薄膜や炭素薄膜を形成する場合、第一の基板11の透明性を著しく損なわない構造とする。透明導電膜12を形成する導電性金属酸化物としては、例えば、インジウム−スズ酸化物(Indium−Tin Oxide、ITO)、酸化スズ(SnO2)、フッ素ドープの酸化スズなどが用いられる。
多孔質酸化物半導体層13を形成する方法としては、例えば、ゾルゲル法からの膜形成、微粒子の泳動電着、発泡剤による多孔質化、ポリマービーズなどとの混合物塗布後における余剰成分の除去などの方法が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
色素増感型太陽電池10では、積層体20を筐体30によって封止することにより、積層体20にはその積層方向に外力が加えられる。弾性部材19を対極18と本体31との間に介在させることにより、この外力によって、作用極14と対極18との間で横ズレが発生するのを抑制することができる。また、弾性部材19によって、積層体20を、その積層方向に柔軟性を保ちながら強固に筐体30に固定することができる。
また、色素増感型太陽電池10では、蓋体32が封止部材41を介して本体31に取り外し可能に固定されて、積層体20が筐体30によって封止されているから、積層体20に不具合が生じた場合、これを筐体30から取り外して修理したり、良品に交換したりすることができる。また、筐体30を繰り返し使用することができるので、製造コストを削減することもできる。
この実施形態では、まず、第一の基板11における一方の面11a上に透明導電膜12および多孔質酸化物半導体層13が所定の方法により順に形成されてなる作用極14を用意する。
図2中、符号50は色素増感型太陽電池、51は第一の基板、52は透明導電膜、53は多孔質酸化物半導体層、54は作用極、55は電解質層、56は第二の基板、57は導電膜、58は対極、59は弾性部材、60は積層体、70は筐体(「本体」と言うこともある。)、81は封止部材、82は螺子をそれぞれ示している。
なお、本体70による積層体60の封止を十分なものとするためには、封止部材81を嵌合するための溝などからなる嵌合部(図示略)を、本体70の周縁部54cと接する面70aおよび周縁部54cの本体70と接する面54dに設けることが好ましい。
透明導電膜52としては、上記透明導電膜12と同様のものが設けられる。
多孔質酸化物半導体層53を形成する半導体としては、上記多孔質酸化物半導体層13を形成する半導体と同様のものが用いられる。
電解質層55としては、上記電解質層15と同様のものが設けられる。
電解液としては、上述の第一の実施形態と同様のものが用いられる。
ゲル化剤としては、上述の第一の実施形態と同様のものが用いられる。
導電膜57としては、上記導電膜17と同様のものが設けられる。
弾性部材59としては、上記弾性部材19と同様のものが用いられる。
封止部材81としては、上記封止部材41と同様のものが用いられる。
螺子82としては、上記螺子42と同様のものが用いられる。
また、作用極54が筐体70の蓋を兼ねており、作用極54における発電に関与する部分が蓋に覆われていないから、作用極54における発電に関与する部分に入射する光量が減少することを抑制できるため、色素増感型太陽電池50はより発電効率に優れたものとなる。
また、色素増感型太陽電池50では、作用極54が封止部材81を介して筐体70に取り外し可能に固定され、作用極54が筐体70に直接、接して、積層体60が筐体70によって封止されているから、積層体60に不具合が生じた場合、これを筐体70から取り外して修理したり、良品に交換したりすることができる。また、筐体70を繰り返し使用することができるので、製造コストを削減することもできる。
Claims (2)
- 作用極、対極およびこれらの間に形成された電解質層とからなる積層体と、これらを収容する筐体とを備えた光電変換素子であって、
前記筐体は、前記積層体を覆う本体と、前記積層体を前記本体に固定する蓋体とからなり、前記蓋体は前記本体に取り外し可能に固定され、前記対極と前記筐体との間に弾性部材が介在していることを特徴とする光電変換素子。 - 作用極、対極およびこれらの間に形成された電解質層とからなる積層体と、これらを収容する筐体とを備えた光電変換素子であって、
前記筐体は、前記積層体を覆う本体からなり、前記作用極が前記本体に取り外し可能に固定され、前記対極と前記筐体との間に弾性部材が介在していることを特徴とする光電変換素子。
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