光电转换元件及其制造方法技术

一种光电转换元件，具有筐体、收纳于前述筐体内的层叠体，前述层叠体具有：具有使增感色素载持于表面的多孔氧化物半导体层的作用极、在该作用极的多孔氧化物半导体层侧与前述作用极对向配置的对极、配置于前述作用极与前述对极之间的至少一部分的电解质层，其中，前述层叠体的上面及下面与前述筐体的内面直接或间接接触，前述筐体中至少与作用极接触的部分由具有透过太阳光的光学特性的材料构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电转换元件及其制造方法本申请对于2003年8月6日申请的特愿2003-288076号及2003年12月18日申请的特愿2003-421084号；2003年12月25日申请的特愿2003-430606号；2004年3月5日申请的特愿2004-63032号；2004年3月31日申请的特愿2004-106616号；以及2004年3月31日申请的特愿2004-106617号主张优先权，在此引用其内容。
本专利技术涉及色素增感型太阳能电池等光电转换元件及其制造方法。详细而言，涉及能够对具有以作用极与对极夹着电解质层而形成的层叠体的电池本体，不施加加热等负荷，而将电池构成部件与配置于其外侧的封装材一次整体密封的光电转换元件及其制造方法，以及将多个以作用极与对极夹着电解质的状态重叠而成的层叠体排列在筐体内并予以密封的光电转换元件。
技术介绍
在环境问题、资源问题等背景下，作为清洁能源的太阳能电池为人们所注目。作为太阳能电池，有使用单结晶、多结晶或非结晶的硅的类型。但是，以往的硅系太阳能电池存在有制造成本高、且原料供给不足等课题，因此未能普及。而且，现在正在开发Cu-In-Se系(也称为CIS系)等化合物系太阳能电池，该化合物系太阳能电池具有显示出极高的转换效率等优异的特征。然而，该化合物系太阳能电池也因成本及环境负担等问题而未能普及。对于上述太阳能电池，瑞士的グレッツエル等人的小组等所提案的色素增感型太阳能电池，作为廉价且可获得高光电转换效率的光电转换-->元件而受到关注。图1表示现有技术的色素增感型太阳能电池的一例的模式剖视图。该色素增感型太阳能电池100主要由以下部分构成：在一个面上形成有载持着增感色素的多孔半导体电极(以下也称为色素增感半导体电极)103的第1基板101、形成有导电膜104的第2基板105、封入上述基板之间的例如由凝胶状电解质所构成的电解质层106。在第1基板101中使用透光性的板材，为了对第1基板101的与色素增感半导体电极103相接的面赋予导电性，设置有透明导电层102。由第1基板101、透明导电层102及色素增感半导体电极103而构成窗极108。另一方面，在第2基板105上，为了对与电解质层106相接侧的面赋予导电性，设置有例如由碳或铂所构成的导电层104。通过第2基板105及导电层104而构成对极109。在色素增感型太阳能电池100中，按照使色素增感半导体电极103与导电层104相对向的方式，将第1基板101与第2基板105隔着预定间隔配置，并在两基板之间的周边部设有由热塑性树脂所构成的密封剂107。可举出如下的结构，即借助该密封剂107而贴合二个基板101、105并组成电池，透过电解液的注入口110而向两极108、109之间填充包含碘、碘化物离子等的氧化/还原种的有机电解液，而形成电荷移送用的电解质层106。即，密封剂107起到防止包含在电解质层106中的电解液的漏出或挥发性成分挥发的效果。其次说明色素增感型太阳能电池100的制造方法的概略情况。首先，借助由热塑性树脂所构成的密封材107而层叠窗极108与对极109之后，借助窗极108及对极109、或者窗极108或对极109中的任何一方而加热密封材107，并使其熔融，从而粘结窗极108与对极109，组成由一对电极(窗极108与对极109)构成的层叠体。接着，透过贯穿对极109地设置的注入口110而将包含碘、碘化物离子等氧化/还原种的电解液填充在窗极108与对极109之间后，用盖111塞住注入口110，形成电荷移送用的电解质层106，而获得由一对电极(窗极-->108与对极109)、和夹在上述电极之间的电解质层106所构成的色素增感型太阳能电池100(例如参照日本特开2002-184478号公报，及N.Papageorgiou et al.，J.Electrochem.Soc.，143(10)，3099，1996)。作为该电解液的注入方式，可在组装好太阳能电池的电池单元后，利用毛细管现象、压力差等而以间歇方式从设于背面等的注液口注入。也有如下的报告，即通过将半导体极设成具有粗糙系数大于1000的大表面积比的多孔膜构造，提高光吸收率而获得10％以上的光电转换效率。在成本方面预想为现有硅系太阳能电池的1/2～1/6左右，不一定需要复杂、大规模的制造设备，且不含有害物质，因此作为可适应于大量普及的廉价、大量生产型太阳能电池，具有较高的可能性。但是，上述色素增感型太阳能电池中，将乙腈等挥发性溶剂作为电解液使用并将其封入电池，该系列存在有因挥发而产生电池特性降低的问题。因此作为其对策而尝试使用离子性液体作为电解液(例如参照N.Papageorgiou et al.，J.Electrochem.Soc.，143(10)，3099，1996)。该离子性液体也称为常温熔融性盐，是在包含室温附近的较宽的温度范围内呈稳定的液体而存在的、仅由带正与负电荷的离子构成的盐。该离子性液体实际上不具有蒸气压，不必担心象一般的有机溶剂那样挥发、起火等，因此被期待着可作为解决因挥发所造成电池特性降低的手段。而且，使用电解液的情形下，有可能在制造时或电池破损时漏出电解液，因此作为防止漏液的对策，各研究机构正盛行着使用适当的凝胶化剂而将电解液予以凝胶化(拟固体化)。(例如日本特开2002-184478号公报)。也有进行凝胶化后，比液体状态的状况更能抑制挥发的报告。对于离子性液体也进行同样的试验，而经凝胶化的离子性液体(离子胶)具有安全性、耐久性均优良的优点。然而，上述以往的色素增感型太阳能电池的制造中，使用热塑性树脂来密封而形成密封剂107。如图1所示，具体而言，加热并熔融树脂而粘结二片电极(窗极108、对极109)。此时热量经由第1基板101传递至色素增感半导体电极103，因此有可能会对吸附于色素增感半导体电极103-->上的色素产生不良影响。而且，密封剂107由树脂形成，故在长期使用时，会有耐气候性的问题。而且，注入电解液时，必须首先热粘接二片电极板而形成电池的形状，然后透过预先开口的注入口110而将电解液注入划定极其狭小的空间的二片电极之间，最后在注入口110上加上盖111，因此有制造工序复杂的问题。而且，如果电解液粘度高，则为了注入电解液而必须花费许多时间与工夫，因此会导致增大制造成本。而且，密封材107由热塑性树脂构成，因此耐气候性差，故有不适于长期使用的问题。
技术实现思路
本专利技术的第1方式是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种光电转换元件及其制造方法，该光电转换元件及其制造方法可抑制在粘结电极时所施加的热对吸附于色素增感半导体电极的色素所造成的影响，同时长期使用时的耐气候性优异，而且可容易进行液状或凝胶状的电解质的填充。本专利技术的第1方式提供一种光电转换元件，该光电转换元件具有筐体；及收纳于前述筐体内的层叠体，前述层叠体具有：作用极，其具有使增感色素载持于表面的多孔氧化物半导体层；对极，其在该作用极的前述多孔氧化物半导体层侧与前述作用极对向配置；及电解质层，其配置于前述作用极及前述对极之间的至少一部分，其中，前述层叠体的上面及下面与前述筐体的内面直接或间接接触，前述筐体中至少与作用极接触的部分由具有透过太阳光的光学特性的材料构成。上述光电转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电转换元件，其具有：筐体；及收纳于前述筐体内的层叠体，前述层叠体具有：作用极，其具有使增感色素载持于表面的多孔氧化物半导体层；对极，其在该作用极的多孔氧化物半导体层侧与前述作用极对向配置；及电解 质层，其配置于前述作用极及前述对极之间的至少一部分，其中，前述层叠体的上面及下面与前述筐体的内面直接或间接接触，前述筐体中至少与作用极接触的部分由具有透过太阳光的光学特性的材料构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-8-6 288076/2003;JP 2003-12-18 421084/2003;1.一种光电转换元件，其具有：筐体；及收纳于前述筐体内的层叠体，前述层叠体具有：作用极，其具有使增感色素载持于表面的多孔氧化物半导体层；对极，其在该作用极的多孔氧化物半导体层侧与前述作用极对向配置；及电解质层，其配置于前述作用极及前述对极之间的至少一部分，其中，前述层叠体的上面及下面与前述筐体的内面直接或间接接触，前述筐体中至少与作用极接触的部分由具有透过太阳光的光学特性的材料构成。2.如权利要求1所述的光电转换元件，其中还具有设于前述对极与前述筐体之间的弹性部件。3.如权利要求1所述的光电转换元件，其中还具有第1及第2导电体，该第1及第2导电体分别具有一端和另一端，前述第1导电体的前述一端连接于前述对极，前述第1导电体的前述另一端延伸至前述筐体外，并且前述第1导电体通过前述筐体内部且不接触前述层叠体的侧面，前述第2导电体的前述一端连接于前述作用极，前述第2导电体的前述另一端延伸至前述筐体外，并且前述第2导电体通过前述筐体内部且不接触前述层叠体的侧面。4.如权利要求3所述的光电转换元件，其中前述第1及第2导电体的前述另一端从前述筐体的侧部延伸至筐体外。5.如权利要求3所述的光电转换元件，其中前述第1及第2导电体的前述另一端从前述筐体的底部延伸至筐体外。6.一种光电转换元件的制造方法，其包含以下工序：提供具备箱体及盖体的筐体的工序，其中箱体具有内底面；提供具有使增感色素载持于表面的多孔氧化物半导体层的作用极的-->工序；将液状或凝胶状的电解质填充于前述作用极的前述多孔氧化物半导体层上而形成电解质层的工序；将前述对极配置于前述筐体的箱体的前述内底面的工序；将前述作用极重叠于前述对极并使前述电解质层接触前述对极而形成层叠体的工序；配置前述筐体的前述盖体以覆盖前述作用极的工序；及从前述筐体的外侧朝向与前述层叠体表面垂直的方向施加载荷而密封筐体的工序。7.一种光电转换元件，其具有：具有内底面的箱体；及层叠体，前述层叠体具有：作用极，其具有使增感色素载持于表面的多孔氧化物半导体层；对极，其在该作用极的前述多孔氧化物半导体层侧与前述作用极对向配置；及电解质层，其配置于前述作用极及前述对极之间的至少一部分，其中，前述层叠体收纳于前述箱体内且前述对极与前述箱体的内底面直接或间接接触，而该箱体使用前述作用极来密封。8.如权利要求7所述的光电转换元件，其中前述作用极具有第1基板，前述第1基板由兼具透过太阳光的光学特性与耐热性的材料构成。9.一种光电转换元件的制造方法，其包含以下工序：提供具备箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：江连哲也，田边信夫，松井浩志，冈田显一，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，
类型：发明
国别省市：JP[日本]