JPH1093121A - 太陽電池 - Google Patents
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- JPH1093121A JPH1093121A JP8265548A JP26554896A JPH1093121A JP H1093121 A JPH1093121 A JP H1093121A JP 8265548 A JP8265548 A JP 8265548A JP 26554896 A JP26554896 A JP 26554896A JP H1093121 A JPH1093121 A JP H1093121A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光電変換効率が良く、耐久性に優れ、安価に
製造できる太陽電池を提供する。 【構成】 本発明の太陽電池は、光増感剤として少なく
とも一種のポリハロゲン化物錯体を用いる。ポリハロゲ
ン化物錯体のうち、ポリヨウ化物錯体が特に好ましい。
製造できる太陽電池を提供する。 【構成】 本発明の太陽電池は、光増感剤として少なく
とも一種のポリハロゲン化物錯体を用いる。ポリハロゲ
ン化物錯体のうち、ポリヨウ化物錯体が特に好ましい。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光増感剤としてポリ
ハロゲン化物錯体ことにポリヨウ化物錯体を用い、光電
変換効率が高く、耐久性に優れ、安価に製造し得る太陽
電池に関する。
ハロゲン化物錯体ことにポリヨウ化物錯体を用い、光電
変換効率が高く、耐久性に優れ、安価に製造し得る太陽
電池に関する。
【0002】
【従来の技術】現在太陽電池に使われている材料は大き
くシリコン系と化合物半導体系に分けられる。前者はさ
らに単結晶系、多結晶系、アモルフォス系に分けられ、
後者もGaAsの単結晶系とCdS,CuInSe2 な
どの多結晶系に分けられる。このように材料的には多く
の系が開発されているが、光電変換効率、製造エネルギ
ー、コスト、資源、信頼性、環境適合(無公害)性の観
点から全てを満足する系は未だ無い。
くシリコン系と化合物半導体系に分けられる。前者はさ
らに単結晶系、多結晶系、アモルフォス系に分けられ、
後者もGaAsの単結晶系とCdS,CuInSe2 な
どの多結晶系に分けられる。このように材料的には多く
の系が開発されているが、光電変換効率、製造エネルギ
ー、コスト、資源、信頼性、環境適合(無公害)性の観
点から全てを満足する系は未だ無い。
【0003】この中では、プラズマCVDを用いて低温
プロセスで作製されるアモルフォスシリコン系太陽電池
は、製造エネルギーが少なくて済む他、製造工程数が少
ない、光吸収係数が大きいため厚さが1ミクロン以下で
よい、大面積化が容易という長所を有している。しかし
微弱光下での使用に問題はないが、太陽光曝光時の低耐
久性が課題となっている。
プロセスで作製されるアモルフォスシリコン系太陽電池
は、製造エネルギーが少なくて済む他、製造工程数が少
ない、光吸収係数が大きいため厚さが1ミクロン以下で
よい、大面積化が容易という長所を有している。しかし
微弱光下での使用に問題はないが、太陽光曝光時の低耐
久性が課題となっている。
【0004】一方、有機材料を用いた太陽電池として
は、従来よりフタロシアニン、クロロフィル、メロシア
ニン色素、ポリビニルカルパゾール−トリニトロフルオ
レノン錯体などの有機半導体材料で構成された有機半導
体層を二種類の金属電極などで挟み、ショットキー障壁
による電位勾配によって電荷分離する構造のものが提案
されている。しかし、一般的に色素や顔料は吸収帯が狭
く、入射光強度や分光分布によって光電変換効率が著し
く変化することは基本的な問題である。
は、従来よりフタロシアニン、クロロフィル、メロシア
ニン色素、ポリビニルカルパゾール−トリニトロフルオ
レノン錯体などの有機半導体材料で構成された有機半導
体層を二種類の金属電極などで挟み、ショットキー障壁
による電位勾配によって電荷分離する構造のものが提案
されている。しかし、一般的に色素や顔料は吸収帯が狭
く、入射光強度や分光分布によって光電変換効率が著し
く変化することは基本的な問題である。
【0005】また、ポリアセチレン、ポリチオフェン等
の導電性ポリマーの可能性も検討されているが、上記顔
料系を含めこれら有機半導体材料の光電荷生成の効率と
キャリア移動度が小さく、光電変換率が著しく低い状況
にある。また、耐久性が極度に低いことも実用化に対す
る大きな問題になっている。
の導電性ポリマーの可能性も検討されているが、上記顔
料系を含めこれら有機半導体材料の光電荷生成の効率と
キャリア移動度が小さく、光電変換率が著しく低い状況
にある。また、耐久性が極度に低いことも実用化に対す
る大きな問題になっている。
【0006】二酸化チタンなどの無機半導体の微粒子に
増感色素を吸着させ、分光増感した太陽電池は、温式だ
が格段に優れた性能を有することがグレッツェルらによ
り1990年、GB9008512.7において報告さ
れた。その光電変換効率はアモルフォスシリコンとほぼ
同等であるが、その系で使用されている色素は極大吸収
波長が550nmであり、まだまだ短く、耐久性も10
ケ月以上と報告されておりかなり改善されてきている
が、シリコン系に対しては明らかに劣っており、さらな
る改善が必要である。
増感色素を吸着させ、分光増感した太陽電池は、温式だ
が格段に優れた性能を有することがグレッツェルらによ
り1990年、GB9008512.7において報告さ
れた。その光電変換効率はアモルフォスシリコンとほぼ
同等であるが、その系で使用されている色素は極大吸収
波長が550nmであり、まだまだ短く、耐久性も10
ケ月以上と報告されておりかなり改善されてきている
が、シリコン系に対しては明らかに劣っており、さらな
る改善が必要である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、光電変換効率が良く、耐久性に優れ、安価に製造で
きる太陽電池を提供することにある。
は、光電変換効率が良く、耐久性に優れ、安価に製造で
きる太陽電池を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(9)の本発明により達成される。 (1)光増感剤として、少なくとも一種のポリハロゲン
化物錯体を用いることを特徴とする太陽電池。 (2)前記ポリハロゲン化物錯体が、可視または近赤外
領域に光の吸収極大を有するポリヨウ化物錯体である上
記(1)の太陽電池。 (3)前記ポリハロゲン化物錯体が、下記一般式Iで示
されるポリヨウ化物イオンである上記(1)の太陽電
池。 I2n+1 1- (一般式I) ただし、nは2以上の整数である。 (4)螺旋構造を有する有機化合物の少なくとも一種を
用いる上記(1)ないし(3)のいずれかの太陽電池。 (5)前記ポリヨウ化物錯体が、少なくとも1種の螺旋
構造を有する有機化合物と、ヨウ素およびヨウ素イオン
とから生成されたものである上記(2)の太陽電池。 (6)ガラスプレートまたは透明ポリマーシート上に形
成された光透過性導電層と、この光透過性導電層上に形
成され、多孔質で高表面積の少なくとも一層の二酸化チ
タン層と、この二酸化チタン層上に形成され、上記
(1)ないし(3)および6のいずれかのポリハロゲン
化物錯体を含む光増感層とを備えた太陽電池。 (7)前記光増感剤のポリハロゲン化物錯体がポリヨウ
化物錯体であり、このポリヨウ化物錯体が、螺旋構造を
有する有機化合物の少なくとも1種を含む薄膜を、ヨウ
素イオンおよびヨウ素を含有する溶液で処理することに
より形成されたものである上記(6)の太陽電池。 (8)前記光増感剤のポリハロゲン化物錯体がポリヨウ
化物錯体であり、このポリヨウ化物錯体が、二酸化チタ
ン微粒子が分散したポリビニルアルコールの薄膜を、ヨ
ウ素イオンおよびヨウ素を含有する溶液で処理すること
により形成されたものである上記(6)の太陽電池。 (9)前記光増感剤のポリハロゲン化物錯体がポリヨウ
化物錯体であり、このポリヨウ化物錯体が、分散した二
酸化チタン微粒子と、ポリペプチドおよびデンプンのう
ち少なくとも一種とを含む薄膜を、ヨウ素イオンおよび
ヨウ素を含有する溶液で処理することにより形成された
ものである上記(6)の太陽電池。
(1)〜(9)の本発明により達成される。 (1)光増感剤として、少なくとも一種のポリハロゲン
化物錯体を用いることを特徴とする太陽電池。 (2)前記ポリハロゲン化物錯体が、可視または近赤外
領域に光の吸収極大を有するポリヨウ化物錯体である上
記(1)の太陽電池。 (3)前記ポリハロゲン化物錯体が、下記一般式Iで示
されるポリヨウ化物イオンである上記(1)の太陽電
池。 I2n+1 1- (一般式I) ただし、nは2以上の整数である。 (4)螺旋構造を有する有機化合物の少なくとも一種を
用いる上記(1)ないし(3)のいずれかの太陽電池。 (5)前記ポリヨウ化物錯体が、少なくとも1種の螺旋
構造を有する有機化合物と、ヨウ素およびヨウ素イオン
とから生成されたものである上記(2)の太陽電池。 (6)ガラスプレートまたは透明ポリマーシート上に形
成された光透過性導電層と、この光透過性導電層上に形
成され、多孔質で高表面積の少なくとも一層の二酸化チ
タン層と、この二酸化チタン層上に形成され、上記
(1)ないし(3)および6のいずれかのポリハロゲン
化物錯体を含む光増感層とを備えた太陽電池。 (7)前記光増感剤のポリハロゲン化物錯体がポリヨウ
化物錯体であり、このポリヨウ化物錯体が、螺旋構造を
有する有機化合物の少なくとも1種を含む薄膜を、ヨウ
素イオンおよびヨウ素を含有する溶液で処理することに
より形成されたものである上記(6)の太陽電池。 (8)前記光増感剤のポリハロゲン化物錯体がポリヨウ
化物錯体であり、このポリヨウ化物錯体が、二酸化チタ
ン微粒子が分散したポリビニルアルコールの薄膜を、ヨ
ウ素イオンおよびヨウ素を含有する溶液で処理すること
により形成されたものである上記(6)の太陽電池。 (9)前記光増感剤のポリハロゲン化物錯体がポリヨウ
化物錯体であり、このポリヨウ化物錯体が、分散した二
酸化チタン微粒子と、ポリペプチドおよびデンプンのう
ち少なくとも一種とを含む薄膜を、ヨウ素イオンおよび
ヨウ素を含有する溶液で処理することにより形成された
ものである上記(6)の太陽電池。
【0009】
【具体的構成】本発明の太陽電池においては、光増感剤
として少なくとも一種のポリハロゲン化物錯体を用い
る。
として少なくとも一種のポリハロゲン化物錯体を用い
る。
【0010】本発明に用いられるポリハロゲン化物錯体
としては、コットン・ウィルキソン共著「無機化学」培
風館出版(1972年)の上巻535頁、第22章18
節のポリハロゲン化物イオンの項に記載されている化合
物群、すなわち、MBr3 、MI3 、MI5 、MI7 、
MI9 、MClF2 、MIBr2 、MICl2 、MBr
Cl2 、MClBr2 、MICl4 、MClF4 、MB
rF4 、MBrF6 、MIF4 、MIF6 、MIBr
F、MIFCl3 、MIClBr(ここで、Mは、Cs
+ ,(CH3 )4 N+ 等のような大きな1価陽イオン)
等を用いることが好ましい。しかし、必ずしもその単体
に限定されるものではなく、同害の前節のハロゲンの荷
電移動化合物の項に記載されるような種々の周りの媒体
との電荷移動錯体まで含むものである。
としては、コットン・ウィルキソン共著「無機化学」培
風館出版(1972年)の上巻535頁、第22章18
節のポリハロゲン化物イオンの項に記載されている化合
物群、すなわち、MBr3 、MI3 、MI5 、MI7 、
MI9 、MClF2 、MIBr2 、MICl2 、MBr
Cl2 、MClBr2 、MICl4 、MClF4 、MB
rF4 、MBrF6 、MIF4 、MIF6 、MIBr
F、MIFCl3 、MIClBr(ここで、Mは、Cs
+ ,(CH3 )4 N+ 等のような大きな1価陽イオン)
等を用いることが好ましい。しかし、必ずしもその単体
に限定されるものではなく、同害の前節のハロゲンの荷
電移動化合物の項に記載されるような種々の周りの媒体
との電荷移動錯体まで含むものである。
【0011】本発明のポリハロゲン化物錯体としては、
特にポリヨウ化物錯体、あるいはポリヨウ化物イオンで
あることが好ましい。これらのうち、特に、可視または
近赤外領域に光の吸収極大を有するものであることが好
ましい。
特にポリヨウ化物錯体、あるいはポリヨウ化物イオンで
あることが好ましい。これらのうち、特に、可視または
近赤外領域に光の吸収極大を有するものであることが好
ましい。
【0012】上記ポリヨウ化物イオンとしては、下記一
般式Iで示されるものであることが好ましい。 I2n+1 1- (一般式I) ただし、nは2以上の整数であり、通常5程度以下であ
る。
般式Iで示されるものであることが好ましい。 I2n+1 1- (一般式I) ただし、nは2以上の整数であり、通常5程度以下であ
る。
【0013】グレッツェルらのヨウ素イオン/ヨウ素分
子系では、グレッツェル自身がChem.Rev.95
巻、49頁(1995年)の図16に示しているよう
に、ヨウ素イオンは、I3 1- での存在が可能である。
しかし、このトリヨ−ドイオンはJ.Am.Chem.
Soc.82巻4144頁(1960年)に記載されて
いるように無色であって、本発明に用いられる化学種で
はない。
子系では、グレッツェル自身がChem.Rev.95
巻、49頁(1995年)の図16に示しているよう
に、ヨウ素イオンは、I3 1- での存在が可能である。
しかし、このトリヨ−ドイオンはJ.Am.Chem.
Soc.82巻4144頁(1960年)に記載されて
いるように無色であって、本発明に用いられる化学種で
はない。
【0014】本発明の太陽電池は、螺旋構造を有する有
機化合物の少なくとも一種を用いていることが好まし
く、上記ポリヨウ化物錯体が、少なくとも1種の螺旋構
造を有する有機化合物と、ヨウ素およびヨウ素イオンと
から生成されたものであることが好ましい。
機化合物の少なくとも一種を用いていることが好まし
く、上記ポリヨウ化物錯体が、少なくとも1種の螺旋構
造を有する有機化合物と、ヨウ素およびヨウ素イオンと
から生成されたものであることが好ましい。
【0015】上記螺旋構造を有する有機化合物として
は、ポリビニルアルコールやペプチド等を含む大部分の
ポリマーや、デンプン等を好ましく用いることができ
る。これらは、セシウムやテトラアルキルアンモニウム
イオンとの塩としても存在しうるので、そのような塩と
して用いることもできる。上記ポリマーの分子量は、3
00〜100万程度であることが好ましい。
は、ポリビニルアルコールやペプチド等を含む大部分の
ポリマーや、デンプン等を好ましく用いることができ
る。これらは、セシウムやテトラアルキルアンモニウム
イオンとの塩としても存在しうるので、そのような塩と
して用いることもできる。上記ポリマーの分子量は、3
00〜100万程度であることが好ましい。
【0016】上記のようなポリヨウ化物錯体、あるいは
ポリヨウ化物イオンとしては、ヨウ素デンプン反応で呈
色する化学種、あるいはポラロイドのLandが偏光板
の光吸収体に用いたポリビニルアルコール中で生成する
ヨウ化物の化学種(ポリビニルアルコール−ポリヨウ化
物錯体)等を用いることが特に好ましい。このようなポ
リヨウ化物錯体がポリビニルアルコール中に生成するこ
とは1927年にH.Standingerらにより、
Berichte,60巻、1782頁に報告されてい
る。
ポリヨウ化物イオンとしては、ヨウ素デンプン反応で呈
色する化学種、あるいはポラロイドのLandが偏光板
の光吸収体に用いたポリビニルアルコール中で生成する
ヨウ化物の化学種(ポリビニルアルコール−ポリヨウ化
物錯体)等を用いることが特に好ましい。このようなポ
リヨウ化物錯体がポリビニルアルコール中に生成するこ
とは1927年にH.Standingerらにより、
Berichte,60巻、1782頁に報告されてい
る。
【0017】これらのうち、ポリビニルアルコール−ポ
リヨウ化物錯体は、その吸収波長が、ポリビニルアルコ
ールの物性により著しく変化し、吸収極大波長は360
nmから700nmまで長波化すること、またポリヨウ
素種に応じていくつかの吸収極大波長が存在し可視全域
および近赤外領域にわたるので、特に好ましい(C.
D.WestらによりJ.Chem.Phys.,17
巻、219頁(1949年)に、林らにより工業化学雑
誌、73巻、412頁(1970年)に、小島らにより
Polymer J.,18巻、307頁(1985
年)に報告されている)。
リヨウ化物錯体は、その吸収波長が、ポリビニルアルコ
ールの物性により著しく変化し、吸収極大波長は360
nmから700nmまで長波化すること、またポリヨウ
素種に応じていくつかの吸収極大波長が存在し可視全域
および近赤外領域にわたるので、特に好ましい(C.
D.WestらによりJ.Chem.Phys.,17
巻、219頁(1949年)に、林らにより工業化学雑
誌、73巻、412頁(1970年)に、小島らにより
Polymer J.,18巻、307頁(1985
年)に報告されている)。
【0018】ここで、上記ポリビニルアルコールの分子
量は、300〜100万程度のものが好ましい。また、
上記ポリヨウ化物錯体の好ましいものとしては、例え
ば、シクロデキストリンで包接されたKI3 ・I2 ・1
2H2 O,シクロデキストリンで包接されたLiI3 ・
I2 ・8H2 O,シクロデキストリンで包接されたCd
0.5 ・I5 ・27H2 O等を挙げることができる。
量は、300〜100万程度のものが好ましい。また、
上記ポリヨウ化物錯体の好ましいものとしては、例え
ば、シクロデキストリンで包接されたKI3 ・I2 ・1
2H2 O,シクロデキストリンで包接されたLiI3 ・
I2 ・8H2 O,シクロデキストリンで包接されたCd
0.5 ・I5 ・27H2 O等を挙げることができる。
【0019】本発明の太陽電池は、ガラスプレートまた
は透明ポリマーシート上に形成された光透過性導電層
と、この光透過性導電層上に形成され、高粗度表面を有
する少なくとも一層の二酸化チタン層と、この二酸化チ
タン層上に形成された光増感層とを備えていることが好
ましい。上記光増感層は、光増感剤として上述した本発
明のポリハロゲン化物錯体を用いる。
は透明ポリマーシート上に形成された光透過性導電層
と、この光透過性導電層上に形成され、高粗度表面を有
する少なくとも一層の二酸化チタン層と、この二酸化チ
タン層上に形成された光増感層とを備えていることが好
ましい。上記光増感層は、光増感剤として上述した本発
明のポリハロゲン化物錯体を用いる。
【0020】本発明の太陽電池は、上記グレッツェルの
提案した分光増感型太陽電池の電極液のレドックス系と
して好ましく用いられるヨウ素イオン/ヨウ素分子系を
用いることが好ましい。この意味で、本発明において
は、光増感剤として、ヨウ素の同素体として生成するポ
リヨウ化物錯体を用いることが好ましい。
提案した分光増感型太陽電池の電極液のレドックス系と
して好ましく用いられるヨウ素イオン/ヨウ素分子系を
用いることが好ましい。この意味で、本発明において
は、光増感剤として、ヨウ素の同素体として生成するポ
リヨウ化物錯体を用いることが好ましい。
【0021】この系においては、ヨウ素イオン/ヨウ素
分子系がレドック反応により電子の伝達を行っている
が、その機能の他にポリヨウ化物錯体に分解反応と同時
に生成反応も起こすため、光増感剤の劣化による太陽光
エネルギー変換効率の実質的な低下が起こらない。した
がって、この系は光電変換率が高く、耐久性が良い。
分子系がレドック反応により電子の伝達を行っている
が、その機能の他にポリヨウ化物錯体に分解反応と同時
に生成反応も起こすため、光増感剤の劣化による太陽光
エネルギー変換効率の実質的な低下が起こらない。した
がって、この系は光電変換率が高く、耐久性が良い。
【0022】すなわち、従来の系は全て、光吸収部ある
いは光増感部に用いられる材料の寿命がそのまま短い耐
久性の主要因となっていたのに対し、本発明の系はその
光増感部の材料自己修復機能を有することが最大の特徴
である。
いは光増感部に用いられる材料の寿命がそのまま短い耐
久性の主要因となっていたのに対し、本発明の系はその
光増感部の材料自己修復機能を有することが最大の特徴
である。
【0023】本発明の太陽電池に用いる電解液に好まし
い溶剤としては、限定的ではないが、水、アルコール及
びその混合物、炭酸プロピレン、炭酸エチレン及びメチ
ルピロリドンのような非揮発性溶剤、またはその不揮発
性溶剤とアセトニトリル、エチルアセテートまたはテト
ラヒドロフランのような粘性低下剤との混合物を挙げる
ことができる。
い溶剤としては、限定的ではないが、水、アルコール及
びその混合物、炭酸プロピレン、炭酸エチレン及びメチ
ルピロリドンのような非揮発性溶剤、またはその不揮発
性溶剤とアセトニトリル、エチルアセテートまたはテト
ラヒドロフランのような粘性低下剤との混合物を挙げる
ことができる。
【0024】別の溶剤としてはジメチルスルホキシドま
たはジクロロエタンをあげることができる。混和性であ
れば、上記溶剤の任意の混合比で使用することができ
る。
たはジクロロエタンをあげることができる。混和性であ
れば、上記溶剤の任意の混合比で使用することができ
る。
【0025】本発明のガラスプレートまたはポリマ−シ
ートとしては、通常用いられている太陽電池の透明プレ
ートを用いることができる。この透明プレートは、その
可視光透過率が60〜99%、特に85〜99%である
ことが好ましい。例えば、低コストのソーダ石灰フロー
トガラスプレートを用いることができる。
ートとしては、通常用いられている太陽電池の透明プレ
ートを用いることができる。この透明プレートは、その
可視光透過率が60〜99%、特に85〜99%である
ことが好ましい。例えば、低コストのソーダ石灰フロー
トガラスプレートを用いることができる。
【0026】上記光透過性導電層は、太陽電池に通常用
いられているITO等の透明電極を用いればよい。この
光透過性導電層は、10オーム/cm2 以下、好ましく
は1〜10オーム/cm2 の表面抵抗を有するのが好ま
しい。本発明の太陽電池にに使用する透明導電層として
は、約0.8原子%のフッ素をドーピングした二酸化ス
ズ層を用いることができる。この層を、上記低コストの
ソーダ石灰フロートガラスでできた透明基板上に積層し
たタイプの導電性ガラスは旭ガラス(株)からTCOガ
ラスの商品名で販売されている。
いられているITO等の透明電極を用いればよい。この
光透過性導電層は、10オーム/cm2 以下、好ましく
は1〜10オーム/cm2 の表面抵抗を有するのが好ま
しい。本発明の太陽電池にに使用する透明導電層として
は、約0.8原子%のフッ素をドーピングした二酸化ス
ズ層を用いることができる。この層を、上記低コストの
ソーダ石灰フロートガラスでできた透明基板上に積層し
たタイプの導電性ガラスは旭ガラス(株)からTCOガ
ラスの商品名で販売されている。
【0027】上記二酸化チタン層は、多孔質で高表面積
の層であることが好ましい。
の層であることが好ましい。
【0028】二酸化チタン層は、下記の2つの方法の一
方を使用して導電層の表面上に形成するのが好ましい。
1つは、"Stalder and Augustynski, J.Electrochem,So
c.1979,126:2007"および実施例35に記載の“ゾールゲ
ル法”であり、もう1つは、実施例35および37に記
載の“コロイド法”である。
方を使用して導電層の表面上に形成するのが好ましい。
1つは、"Stalder and Augustynski, J.Electrochem,So
c.1979,126:2007"および実施例35に記載の“ゾールゲ
ル法”であり、もう1つは、実施例35および37に記
載の“コロイド法”である。
【0029】用いる二酸化チタン微粒子は、1より大き
い粗度を有するのが好ましい。但し粗度とは、真の表面
積対見かけの表面積の比と定義される。粗度は10〜1
000であるのがより好ましく、50〜200であるの
が最も好ましい。
い粗度を有するのが好ましい。但し粗度とは、真の表面
積対見かけの表面積の比と定義される。粗度は10〜1
000であるのがより好ましく、50〜200であるの
が最も好ましい。
【0030】ポリヨウ化物イオン等を含む光増感層も、
多孔質で高表面積の二酸化チタン微粒子が分散媒体中に
分散した状態の層であることが好ましい。この分散媒体
としては、種々の有機バインダー等を用いることができ
るが、上記螺旋構造を有する有機化合物を用いることが
好ましい。螺旋構造を有する有機化合物としては、ポリ
ビニルアルコールを用いることが特に好ましい。二酸化
チタンとポリビニルアルコールの混合比は好ましくは
1:9から9:1の範囲であり、より好ましくは1:4
から3:1の範囲である。
多孔質で高表面積の二酸化チタン微粒子が分散媒体中に
分散した状態の層であることが好ましい。この分散媒体
としては、種々の有機バインダー等を用いることができ
るが、上記螺旋構造を有する有機化合物を用いることが
好ましい。螺旋構造を有する有機化合物としては、ポリ
ビニルアルコールを用いることが特に好ましい。二酸化
チタンとポリビニルアルコールの混合比は好ましくは
1:9から9:1の範囲であり、より好ましくは1:4
から3:1の範囲である。
【0031】本発明において、光増感剤として特に好ま
しいポリヨウ化物錯体を含む上記光増感層の形成方法の
例を下記する。 上記光増感層は、上記二酸化チタン層上に、螺旋構造
を有する有機化合物の少なくとも1種を含む薄膜を形成
し、この薄膜をヨウ素イオンおよびヨウ素を含有する溶
液で処理することにより形成することができる。 また、上記光増感層は、上記二酸化チタン層上に、二
酸化チタン微粒子が分散したポリビニルアルコールの薄
膜を形成し、この薄膜をヨウ素イオンおよびヨウ素を含
有する溶液で処理することにより形成することができ
る。 さらに、上記光増感層は、上記二酸化チタン層上に、
分散した二酸化チタン微粒子と、ポリペプチドおよびデ
ンプンのうち少なくとも一種とを含む薄膜を、ヨウ素イ
オンおよびヨウ素を含有する溶液で処理することにより
形成することができる。
しいポリヨウ化物錯体を含む上記光増感層の形成方法の
例を下記する。 上記光増感層は、上記二酸化チタン層上に、螺旋構造
を有する有機化合物の少なくとも1種を含む薄膜を形成
し、この薄膜をヨウ素イオンおよびヨウ素を含有する溶
液で処理することにより形成することができる。 また、上記光増感層は、上記二酸化チタン層上に、二
酸化チタン微粒子が分散したポリビニルアルコールの薄
膜を形成し、この薄膜をヨウ素イオンおよびヨウ素を含
有する溶液で処理することにより形成することができ
る。 さらに、上記光増感層は、上記二酸化チタン層上に、
分散した二酸化チタン微粒子と、ポリペプチドおよびデ
ンプンのうち少なくとも一種とを含む薄膜を、ヨウ素イ
オンおよびヨウ素を含有する溶液で処理することにより
形成することができる。
【0032】
【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに説明す
る。チタンイソプロポキシド125mLを、0.1M硝
酸を含む750mLの水に攪拌しながら加え、非晶質二
酸化チタンの沈殿物を得た。これを激しく攪拌しながら
約8時間で80℃まで加熱すると、沈殿物のペプチゼー
ションが起こり、鋭錐石の透明コロイド溶液が形成され
た。
る。チタンイソプロポキシド125mLを、0.1M硝
酸を含む750mLの水に攪拌しながら加え、非晶質二
酸化チタンの沈殿物を得た。これを激しく攪拌しながら
約8時間で80℃まで加熱すると、沈殿物のペプチゼー
ションが起こり、鋭錐石の透明コロイド溶液が形成され
た。
【0033】これに、基板上に塗布した時の膜のひび割
れを少なくするため、40重量%の非イオン性界面活性
剤TRITONX−100を加え、室温下、減圧で濃縮
し濃縮ゾル(A)を得た。
れを少なくするため、40重量%の非イオン性界面活性
剤TRITONX−100を加え、室温下、減圧で濃縮
し濃縮ゾル(A)を得た。
【0034】また別途、30重量%のポリビニルアルコ
ールを加え、室温下5時間攪拌し、完全に溶解させたゾ
ル(B)を得た。
ールを加え、室温下5時間攪拌し、完全に溶解させたゾ
ル(B)を得た。
【0035】次に、作用電極となる導電性ガラス支持体
上に上記濃縮ゾル(A)すなわち約10nm径の二酸化
チタンコロイド粒子をスピンコーディングしてマッフル
炉中で500℃、30分間焼結すると高度に多孔質かつ
透明な薄膜が得られた。この塗布・焼結の操作を7度繰
り返した。
上に上記濃縮ゾル(A)すなわち約10nm径の二酸化
チタンコロイド粒子をスピンコーディングしてマッフル
炉中で500℃、30分間焼結すると高度に多孔質かつ
透明な薄膜が得られた。この塗布・焼結の操作を7度繰
り返した。
【0036】その基板上に、ゾル(B)50gにヨウ素
5gとヨウ化リチウム17gを溶解した液をスピンコー
トし、作用電極と同じ導電性ガラス基板にさらにプラチ
ナを電気化学的に堆積した対極を、サンドイッチ様構造
を与えるように重ね、エポキシ樹脂で封止することによ
り太陽電池モジュールを作製した。
5gとヨウ化リチウム17gを溶解した液をスピンコー
トし、作用電極と同じ導電性ガラス基板にさらにプラチ
ナを電気化学的に堆積した対極を、サンドイッチ様構造
を与えるように重ね、エポキシ樹脂で封止することによ
り太陽電池モジュールを作製した。
【0037】そのモジュールは、100mW/cm2 の
光源のもとで、最高10mAの短絡電流及び最高680
mVの開回路電圧を生成し、エネルギー変換効率は2.
9%であった。また、10日間の連続照射においてもそ
の性能はほとんど変わらなかった。
光源のもとで、最高10mAの短絡電流及び最高680
mVの開回路電圧を生成し、エネルギー変換効率は2.
9%であった。また、10日間の連続照射においてもそ
の性能はほとんど変わらなかった。
【0038】
【発明の効果】以上の実施例より、本発明のポリハロゲ
ン化物錯体、特にポリヨウ化物錯体を光増感剤として用
いる太陽電池においては、高い光電変換効率と耐久性及
び簡便な製造工程が達成されており、新規な太陽電池シ
ステムとして有用なことは明かである。
ン化物錯体、特にポリヨウ化物錯体を光増感剤として用
いる太陽電池においては、高い光電変換効率と耐久性及
び簡便な製造工程が達成されており、新規な太陽電池シ
ステムとして有用なことは明かである。
Claims (9)
- 【請求項1】 光増感剤として、少なくとも一種のポリ
ハロゲン化物錯体を用いることを特徴とする太陽電池。 - 【請求項2】 前記ポリハロゲン化物錯体が、可視また
は近赤外領域に光の吸収極大を有するポリヨウ化物錯体
である請求項1の太陽電池。 - 【請求項3】 前記ポリハロゲン化物錯体が、下記一般
式Iで示されるポリヨウ化物イオンである請求項1の太
陽電池。 I2n+1 1- (一般式I) ただし、nは2以上の整数である。 - 【請求項4】 螺旋構造を有する有機化合物の少なくと
も一種を用いる請求項1ないし3のいずれかの太陽電
池。 - 【請求項5】 前記ポリヨウ化物錯体が、少なくとも1
種の螺旋構造を有する有機化合物と、ヨウ素およびヨウ
素イオンとから生成されたものである請求項2の太陽電
池。 - 【請求項6】 ガラスプレートまたは透明ポリマーシー
ト上に形成された光透過性導電層と、 この光透過性導電層上に形成され、多孔質で高表面積の
少なくとも一層の二酸化チタン層と、 この二酸化チタン層上に形成され、請求項1ないし3お
よび6のいずれかのポリハロゲン化物錯体を含む光増感
層とを備えた太陽電池。 - 【請求項7】 前記光増感剤のポリハロゲン化物錯体が
ポリヨウ化物錯体であり、このポリヨウ化物錯体が、螺
旋構造を有する有機化合物の少なくとも1種を含む薄膜
を、ヨウ素イオンおよびヨウ素を含有する溶液で処理す
ることにより形成されたものである請求項6の太陽電
池。 - 【請求項8】 前記光増感剤のポリハロゲン化物錯体が
ポリヨウ化物錯体であり、このポリヨウ化物錯体が、二
酸化チタン微粒子が分散したポリビニルアルコールの薄
膜を、ヨウ素イオンおよびヨウ素を含有する溶液で処理
することにより形成されたものである請求項6の太陽電
池。 - 【請求項9】 前記光増感剤のポリハロゲン化物錯体が
ポリヨウ化物錯体であり、このポリヨウ化物錯体が、分
散した二酸化チタン微粒子と、ポリペプチドおよびデン
プンのうち少なくとも一種とを含む薄膜を、ヨウ素イオ
ンおよびヨウ素を含有する溶液で処理することにより形
成されたものである請求項6の太陽電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8265548A JPH1093121A (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8265548A JPH1093121A (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 太陽電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1093121A true JPH1093121A (ja) | 1998-04-10 |
Family
ID=17418653
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8265548A Pending JPH1093121A (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 太陽電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1093121A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001261436A (ja) * | 2000-03-24 | 2001-09-26 | Seiko Epson Corp | 半導体、半導体の製造方法および太陽電池 |
JP2006032227A (ja) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | Kyushu Institute Of Technology | 色素増感太陽電池 |
WO2008004580A1 (fr) | 2006-07-05 | 2008-01-10 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | Cellule solaire sensible à la coloration |
-
1996
- 1996-09-13 JP JP8265548A patent/JPH1093121A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001261436A (ja) * | 2000-03-24 | 2001-09-26 | Seiko Epson Corp | 半導体、半導体の製造方法および太陽電池 |
JP2006032227A (ja) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | Kyushu Institute Of Technology | 色素増感太陽電池 |
WO2008004580A1 (fr) | 2006-07-05 | 2008-01-10 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | Cellule solaire sensible à la coloration |
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