在对电极上设置有集电极的色素敏化型太阳能电池制造技术

本发明专利技术提供能够表现出高电力的大面积的色素敏化型太阳能电池。一种色素敏化太阳能电池，其特征在于，其是光电极与对电极隔着电解质层而相对配置的色素敏化型太阳能电池，其中，(1)光电极为在钛材料上形成有含有色素敏化剂的氧化钛层的光电极，(2)对电极为在透明导电性玻璃或透明导电性膜上涂敷有电化学还原催化剂层的对电极，在该对电极上设置有集电极。

A pigment sensitized solar cell with a collector on the electrode

The present invention provides a large area of pigment sensitized solar cells capable of showing high power. A dye-sensitized solar cell, which is characterized in that the photoelectric pole and the electrode through the electrolyte layer and the dye sensitized solar cell, the relative configuration of the (1) is formed with photoelectric photoelectric titanium oxide layer containing pigment sensitizer in titanium material, (2) of the electrode as a coating in the transparent conductive glass or transparent conductive film on the electrochemical reduction of the catalyst layer on the electrode, the electrode is arranged on the collector.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在对电极上设置有集电极的色素敏化型太阳能电池
本专利技术涉及色素敏化型太阳能电池。
技术介绍
作为太阳能电池，有单晶、多晶或无定形的硅型太阳能电池、CIGS、CdTe、GaAs等化合物半导体太阳能电池、有机薄膜太阳能电池、色素敏化型太阳能电池等多种太阳能电池。目前，硅型太阳能电池成为主流。然而，硅型太阳能电池需要高纯度的硅材料。此外，硅型太阳能电池必须在高温及高真空下制造，关于制造成本高这点有改善的余地。其中，近年来，色素敏化型太阳能电池备受注目。色素敏化型太阳能电池由于其结构简单，所以能够容易地制作，此外构成材料丰富。此外，色素敏化型太阳能电池能够廉价地制作，具有高的光电转换效率。因此，色素敏化型太阳能电池作为下一代太阳能电池受到注目。色素敏化型太阳能电池可以通过在光电极与对电极之间注入具有可逆的电化学氧化还原特性的电解液后，将光电极与对电极密封及接线这样的简便的方法来构筑。光电极以往是通过以下的方法而制作的光电极。首先，在形成有ITO(IndiumTinOxide，氧化铟锡)、FTO(FluorineTinOxide，氟氧化锡)等透明导电膜的玻璃基板即透明导电性玻璃的表面涂敷包含氧化钛微粒的糊剂。接着，通过将所得到的涂敷物在400～500℃的温度下进行热处理，制作具有多孔状的氧化钛层的电极。接着，通过在包含钌系色素、吲哚啉系色素等色素敏化剂的有机溶液中浸渍所得到的电极，制作在多孔状的氧化钛的表面吸附有色素敏化剂的光电极。接着，对电极通常利用溅射等方法，在形成有透明导电膜的玻璃基板或膜上形成发挥电化学还原作用的铂层，由此来制作。然而，在以往的色素敏化型太阳能电池中，构成光电极及对电极的透明导电膜的电阻较大。因此，关于若增大氧化钛的涂敷面积(透明导电膜的面积)，则所得到的色素敏化型太阳能电池的光电转换效率显著下降这点有改善的余地。此外，通过制作多孔状的氧化钛层(氧化钛烧结体)时的加热处理，透明导电膜的电阻变大。因此，关于导致色素敏化型太阳能电池的光电转换效率的下降这点也有改善的余地。其中，研究了使用金属钛作为光电极的基板的技术。该技术与以往的形成有透明导电膜的玻璃基板相比电阻值低，若与以往的使用了透明导电膜的色素敏化太阳能电池相比，则特别是在氧化钛的涂敷面积大时，光电转换效率变高，对于色素敏化型太阳能电池中使用的电解液中包含的碘等具有耐腐蚀性。然而，在使用金属钛作为光电极基板的技术中，由于金属钛不具有透光性，所以需要从对电极侧进行光照射。例如，专利文献1公开了为了将金属钛、钛合金、或不锈钢等金属制的基板作为光电极，使用以格子状使用铂而具有开口部的对电极的技术。然而，在专利文献1的技术中，使用没有使用透明导电膜的基板，存在光电转换效率低的问题。由经光吸收的色素产生的激发电子通过吸附有色素的多孔的氧化钛层而迁移至光电极基板。迁移至该光电极中的激发电子经由外部电路迁移至对电极中。迁移至对电极中的激发电子将电解液还原。另一方面，放出电子而变成氧化状态的色素将电解液氧化。通过重复这一连串的流程，色素敏化太阳能电池进行发电。由上述色素产生的激发电子在通过吸附有色素的多孔的氧化钛层而迁移至光电极基板中的过程中，与激发电子为氧化状态的色素再结合，或者从与电解液接触的光电极基板的表面向电解液侧引起逆电子迁移。其结果是，存在转换效率减少的问题。为了解决该问题，提出了在光电极基板上构成阻挡层的技术。该阻挡层防止从与电解液接触的光电极基板的表面向电解液侧进行逆电子迁移。例如，专利文献2公开了通过使用在作为光电极基板的涂敷有透明导电膜的玻璃基板上涂敷氧化铌、氧化镁、氧化铝等氧化物的技术来谋求所得到的色素敏化太阳能电池的构成的转换效率的提高的技术。然而，即使进行这样的处理，也存在转换效率仅从3.47％提高至4.48％左右这样的问题。其理由是由于，在以往的色素敏化型太阳能电池中，构成光电极的透明导电膜的电阻较大。其结果是，存在即使在透明导电膜上形成被称为阻挡层的氧化物层，转换效率也仅提高一点点这样的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-55935号公报专利文献2：日本特开2008-77924号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术的目的是提供能够表现出高电力的大面积的色素敏化型太阳能电池。用于解决课题的方案本专利技术人为了解决以往技术的问题而进行了深入研究，结果发现具备特定的结构的色素敏化型太阳能电池能够达成上述目的。即，本专利技术为下述的色素敏化型太阳能电池。项1：一种色素敏化太阳能电池，其特征在于，其是光电极与对电极隔着电解质层而相对配置的色素敏化型太阳能电池，(1)光电极为在钛材料上形成有含有色素敏化剂的氧化钛层的光电极，(2)对电极为在透明导电性玻璃或透明导电性膜上涂敷有电化学还原催化剂层的对电极，在该对电极上设置有集电极。项2：根据上述项1所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，上述对电极为在透明导电性玻璃或透明导电性膜上设置集电极后涂敷有电化学还原催化剂层的对电极。项3：根据上述项1或2所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，上述钛材料为选自由金属钛、钛合金、经表面处理的金属钛及经表面处理的钛合金组成的组中的材料。项4：根据上述项1～3中任一项所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，设置于上述对电极上的集电极为选自耐腐蚀性高的材料组中的材料。项5：根据上述项1～4中任一项所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，设置于上述对电极上的集电极为选自以下材料中的至少1种材料：选自由金、银、铜、铂、铑、钯、铱、铝、镍、钛、铌、钽、锆、钨、镍、铬及钼组成的组中的金属；以上述金属作为主要成分的合金；以及选自由碳、石墨、碳纳米管及富勒烯组成的组中的碳材料；选自由聚噻吩组成的组中的导电性高分子材料。项6：根据上述项1～5中任一项所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，在设置于上述对电极上的集电极上设置的耐腐蚀性高的材料为选自由金属钛及钛合金组成的组中的材料。项7：根据上述项1～6中任一项所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，上述集电极中的开口面积部为对电极的整体面积的50～99％。项8：根据上述项1～7中任一项所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，上述集电极的厚度为0.01～100μm。项9：根据上述项1～8中任一项所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，上述氧化钛层的形状为长方形。项10：根据上述项1～9中任一项所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，上述电化学还原催化剂层为铂催化剂层。项11：根据上述项1～10中任一项所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，上述对电极的透明导电性玻璃或透明导电性膜为经防反射膜加工的膜。项12：根据上述项1～11中任一项所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，上述对电极为在透明导电性玻璃或透明导电性膜的光照射面上进一步设置有防反射膜的对电极。项13：根据上述项1～12中任一项所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，聚光装置被配置在对电极侧。项14：根据上述项1～12中任一项所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，上述光电极为在钛材料上设置阻挡层、进一步在该阻挡层上形成有含有色素敏化剂的氧化钛层的光电极。项15：根据上述项14所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，上述阻挡层为选自由氧化钛的层、氧化铝的层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种色素敏化太阳能电池，其特征在于，其是光电极与对电极隔着电解质层而相对配置的色素敏化型太阳能电池，(1)光电极为在钛材料上形成有含有色素敏化剂的氧化钛层的光电极，(2)对电极为在透明导电性玻璃或透明导电性膜上涂敷有电化学还原催化剂层的对电极，在该对电极上设置有集电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.14 JP 2015-0992881.一种色素敏化太阳能电池，其特征在于，其是光电极与对电极隔着电解质层而相对配置的色素敏化型太阳能电池，(1)光电极为在钛材料上形成有含有色素敏化剂的氧化钛层的光电极，(2)对电极为在透明导电性玻璃或透明导电性膜上涂敷有电化学还原催化剂层的对电极，在该对电极上设置有集电极。2.根据权利要求1所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，所述对电极为在透明导电性玻璃或透明导电性膜上设置集电极后涂敷有电化学还原催化剂层的对电极。3.根据权利要求1或2所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，所述钛材料为选自由金属钛、钛合金、经表面处理的金属钛及经表面处理的钛合金组成的组中的材料。4.根据权利要求1～3中任一项所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，设置于所述对电极上的集电极为选自耐腐蚀性高的材料组中的材料。5.根据权利要求1～4中任一项所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，设置于所述对电极上的集电极为选自以下材料中的至少1种材料：选自由金、银、铜、铂、铑、钯、铱、铝、镍、钛、铌、钽、锆、钨、镍、铬及钼组成的组中的金属；以所述金属作为主要成分的合金；以及选自由碳、石墨、碳纳米管及富勒烯组成的组中的碳材料；选自由聚噻吩组成的组中的导电性高分子材料。6.根据权利要求1～5中任一项所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，在设置于所述对电极上的集电极上设置的耐腐蚀性高的材料为选自由金属钛及钛合金组成的组中的材料。7.根据权利要求1～6中任一项所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，所述集电极的开口面积部为对电极的整体面积的50～99％。8.根据权利要求1～7中任一项所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，所述集电极的厚度为0.01～100μm。9.根据权利要求1～8中任一项所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，所述氧化钛层的形状为长方形。10.根据权利要求1～9中任一项所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，所述电化学还原催化剂层为铂催化剂层。11.根据权利要求1～10中任一项所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，所述对电极的透明导电性玻璃或透明导电性膜为经防反射膜加工的膜。12.根据权利要求1～11中任一项所述的色素敏化太阳能电池，其特征在于，所述对电极为在透明导电性...

【专利技术属性】
技术研发人员：高安辉树，
申请(专利权)人：株式会社昭和，
类型：发明
国别省市：日本,JP