JP2002175844A - Solar cell - Google Patents
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- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】安価に製造ができ、光電変換効率に優れる太陽
電池を提供すること。
【解決手段】図１に示す太陽電池１Ａは、第１の基板２
と、第１の基板２の上面に設置された第１の電極３と、
第１の電極３の上面に設置された受光層４と、受光層４
を囲むようにして設置され、その内部に収納空間８を有
する壁部（壁部材）５と、壁部５を介して受光層４と対
向して設置された第２の電極６と、第２の電極６の上面
に設置された第２の基板７と、収納空間８内に収納され
た電解質溶液８１を有している。壁部５は、第１の電極
３と第２の電極６との間隔（距離）を一定に保持する機
能を有している。壁部５を設けることにより、太陽電池
１Ａでは、その強度を保持すること、特に、少なくとも
受光層４および電解質溶液８１（電解質）の変形を防止
することができる。
(57) [Problem] To provide a solar cell which can be manufactured at low cost and has excellent photoelectric conversion efficiency. A solar cell (1A) shown in FIG.
And a first electrode 3 provided on the upper surface of the first substrate 2;
A light receiving layer 4 disposed on the upper surface of the first electrode 3;
(Wall member) 5 having a storage space 8 therein, a second electrode 6 opposed to the light receiving layer 4 with the wall 5 interposed therebetween, and a second electrode 6 has a second substrate 7 installed on the upper surface and an electrolyte solution 81 stored in a storage space 8. The wall portion 5 has a function of keeping the distance (distance) between the first electrode 3 and the second electrode 6 constant. By providing the wall portion 5, in the solar cell 1A, the strength can be maintained, and particularly, at least the deformation of the light receiving layer 4 and the electrolyte solution 81 (electrolyte) can be prevented.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池に関する
ものである。[0001] The present invention relates to a solar cell.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、環境にやさしい電源として、
シリコンを用いた太陽電池が注目を集めている。シリコ
ンを用いた太陽電池の中には、人工衛星等に用いられる
単結晶シリコン型の太陽電池もあるが、実用的なものと
しては、特に多結晶シリコンを用いた太陽電池や、アモ
ルファスシリコンを用いた太陽電池が、産業用や家庭用
として実用化が始まっている。2. Description of the Related Art Conventionally, as an environmentally friendly power source,
Solar cells using silicon are attracting attention. Among the solar cells using silicon, there are single-crystal silicon solar cells used for artificial satellites and the like, but practically, solar cells using polycrystalline silicon and amorphous silicon are particularly used. Solar cells have been put into practical use for industrial and home use.
【０００３】しかしながら、これらのシリコンを用いた
太陽電池は、いずれもＣＶＤ（化学的気相成長）法等の
真空プロセスを用いるため、製造コストが高く、また、
これらのプロセスにおいて、多大な熱量や電気を使うた
め、製造に必要なエネルギーと太陽電池が生み出すエネ
ルギーとのバランスが非常に悪く、必ずしも省エネルギ
ーな電源とは言えなかった。However, these solar cells using silicon all use a vacuum process such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, so that the manufacturing cost is high, and
In these processes, a large amount of heat and electricity are used, so that the balance between the energy required for manufacturing and the energy generated by the solar cell is extremely poor, and it is not necessarily an energy-saving power source.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、安価
に製造ができ、光電変換効率に優れる太陽電池を提供す
ることにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a solar cell which can be manufactured at low cost and has excellent photoelectric conversion efficiency.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（１７）の本発明により達成される。This and other objects are achieved by the present invention which is defined below as (1) to (17).
【０００６】（１） 陽極と陰極との間に、主として酸
化チタンで構成される多孔質な受光層と電解質とを、前
記受光層が陰極側に位置し、前記電解質が陽極側に位置
するように介挿し、前記受光層および前記電解質の周囲
に壁部材を配設してなる太陽電池であって、前記壁部材
は、前記太陽電池の強度を保持する機能を有することを
特徴とする太陽電池。(1) A porous light-receiving layer mainly composed of titanium oxide and an electrolyte are provided between an anode and a cathode such that the light-receiving layer is located on the cathode side and the electrolyte is located on the anode side. And a wall member provided around the light receiving layer and the electrolyte, wherein the wall member has a function of maintaining the strength of the solar cell. .
【０００７】（２） 陽極と陰極との間に、主として酸
化チタンで構成される多孔質な受光層と電解質とを、前
記受光層が陰極側に位置し、前記電解質が陽極側に位置
するように介挿し、前記受光層および前記電解質の周囲
に壁部材を配設してなる太陽電池であって、前記壁部材
は、少なくとも前記受光層および前記電解質の変形を防
止する機能を有することを特徴とする太陽電池。(2) A porous light-receiving layer mainly composed of titanium oxide and an electrolyte are provided between the anode and the cathode such that the light-receiving layer is located on the cathode side and the electrolyte is located on the anode side. And a wall member disposed around the light receiving layer and the electrolyte, wherein the wall member has a function of preventing deformation of at least the light receiving layer and the electrolyte. And solar cells.
【０００８】（３） 前記壁部材は、前記陽極と前記陰
極との間隔を一定に保持する機能を有する上記（１）ま
たは（２）に記載の太陽電池。(3) The solar cell according to the above (1) or (2), wherein the wall member has a function of maintaining a constant distance between the anode and the cathode.
【０００９】（４） 陽極と陰極との間に、主として酸
化チタンで構成される多孔質な受光層と電解質とを、前
記受光層が陰極側に位置し、前記電解質が陽極側に位置
するように介挿してなる太陽電池であって、前記陰極と
前記受光層との間に、前記電解質の前記陰極への接触を
防止または抑制するバリヤ層を設置したことを特徴とす
る太陽電池。(4) A porous light-receiving layer mainly composed of titanium oxide and an electrolyte are provided between the anode and the cathode such that the light-receiving layer is located on the cathode side and the electrolyte is located on the anode side. A solar cell, wherein a barrier layer that prevents or suppresses contact of the electrolyte with the cathode is provided between the cathode and the light receiving layer.
【００１０】（５） 前記バリヤ層は、前記受光層と同
等の伝導性を有する上記（４）に記載の太陽電池。(5) The solar cell according to (4), wherein the barrier layer has the same conductivity as the light receiving layer.
【００１１】（６） 前記バリヤ層は、主として酸化チ
タンで構成される上記（４）または（５）に記載の太陽
電池。(6) The solar cell according to the above (4) or (5), wherein the barrier layer is mainly composed of titanium oxide.
【００１２】（７） 前記バリヤ層の空孔率は、前記受
光層の空孔率より小さい上記（４）ないし（６）のいず
れかに記載の太陽電池。(7) The solar cell according to any one of (4) to (6), wherein the porosity of the barrier layer is smaller than the porosity of the light receiving layer.
【００１３】（８） 前記バリヤ層の空孔率は、２０％
以下である上記（７）に記載の太陽電池。(8) The porosity of the barrier layer is 20%
The following solar cell according to the above (7).
【００１４】（９） 前記バリヤ層は、平均厚さが０．
０１〜１０μｍである上記（４）ないし（８）のいずれ
かに記載の太陽電池。(9) The barrier layer has an average thickness of 0.3.
The solar cell according to any one of the above (4) to (8), which has a thickness of from 01 to 10 μm.
【００１５】（１０） 前記酸化チタンは、主として二
酸化チタンで構成される上記（１）ないし（９）のいず
れかに記載の太陽電池。(10) The solar cell according to any one of (1) to (9), wherein the titanium oxide is mainly composed of titanium dioxide.
【００１６】（１１） 前記受光層は、平均粒径が１ｎ
ｍ〜１μｍの酸化チタン粉末を用いて製造されたもので
ある上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の太陽
電池。(11) The light receiving layer has an average particle diameter of 1n.
The solar cell according to any one of the above (1) to (10), which is manufactured using a titanium oxide powder of m to 1 μm.
【００１７】（１２） 前記受光層は、空孔率が５〜９
０％である上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載
の太陽電池。(12) The light receiving layer has a porosity of 5 to 9
The solar cell according to any one of the above (1) to (11), which is 0%.
【００１８】（１３） 前記受光層は、表面粗さＲａが
５ｎｍ〜１０μｍである上記（１）ないし（１２）のい
ずれかに記載の太陽電池。(13) The solar cell according to any one of (1) to (12), wherein the light-receiving layer has a surface roughness Ra of 5 nm to 10 μm.
【００１９】（１４） 前記受光層は、平均厚さが０．
１〜３００μｍである上記（１）ないし（１３）のいず
れかに記載の太陽電池。(14) The light-receiving layer has an average thickness of 0.1 mm.
The solar cell according to any one of the above (1) to (13), which has a thickness of 1 to 300 μm.
【００２０】（１５） 前記受光層は、可視光領域の波
長の光の吸収を可能とする可視化処理が施されている上
記（１）ないし（１４）のいずれかに記載の太陽電池。(15) The solar cell according to any one of the above (1) to (14), wherein the light-receiving layer has been subjected to a visualization treatment that allows light having a wavelength in a visible light region to be absorbed.
【００２１】（１６） 前記受光層への光の入射角が９
０°での光電変換効率をＲ90とし、光の入射角が５２°
での光電変換効率をＲ52としたとき、Ｒ52／Ｒ90が０．
８以上である上記（１）ないし（１５）のいずれかに記
載の太陽電池。(16) The light incident angle on the light receiving layer is 9
The photoelectric conversion efficiency at 0 ° is R 90, and the incident angle of light is 52 °.
Assuming that the photoelectric conversion efficiency of R 52 is R 52 , R 52 / R 90 is in the range of 0.5.
The solar cell according to any one of the above (1) to (15), which has 8 or more.
【００２２】（１７） 前記陽極および前記陰極の少な
くとも一方を支持する基板を有する上記（１）ないし
（１６）のいずれかに記載の太陽電池。(17) The solar cell according to any one of (1) to (16), further including a substrate supporting at least one of the anode and the cathode.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明の太陽電池を添付図
面に示す好適な実施形態について詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the solar cell of the present invention shown in the attached drawings will be described below in detail.
【００２４】＜第１実施形態＞図１は、本発明の太陽電
池（光電池）の第１実施形態を示す断面図であり、図２
は、受光層の受光面付近の断面図である。<First Embodiment> FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a solar cell (photocell) of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view near a light receiving surface of a light receiving layer.
【００２５】図１に示す太陽電池１Ａは、第１の基板２
と、第１の基板２の上面に設置された第１の電極３と、
第１の電極３の上面に設置された受光層４と、受光層４
を囲むようにして設置され、その内部に収納空間８を有
する壁部（壁部材）５と、壁部５を介して受光層４と対
向して設置された第２の電極６と、第２の電極６の上面
に設置された第２の基板７と、収納空間８内に収納され
た電解質溶液８１を有している。以下、各構成要素につ
いて説明する。The solar cell 1A shown in FIG.
And a first electrode 3 provided on the upper surface of the first substrate 2;
A light receiving layer 4 disposed on the upper surface of the first electrode 3;
(Wall member) 5 having a storage space 8 therein, a second electrode 6 opposed to the light receiving layer 4 with the wall 5 interposed therebetween, and a second electrode 6 has a second substrate 7 installed on the upper surface and an electrolyte solution 81 stored in a storage space 8. Hereinafter, each component will be described.
【００２６】第１の基板２は、第１の電極３の支持部材
であり、平板状の部材で構成されている。The first substrate 2 is a support member for the first electrode 3 and is formed of a plate-like member.
【００２７】第１の基板２の厚さ（平均）としては、特
に限定されないが、例えば、０．１〜１．５ｍｍ程度で
あるのが好ましく、０．８〜１．２ｍｍ程度であるのが
より好ましい。なお、この第１の基板２は、必要に応じ
て省略することもできる。The thickness (average) of the first substrate 2 is not particularly limited, but is preferably, for example, about 0.1 to 1.5 mm, and is preferably about 0.8 to 1.2 mm. More preferred. The first substrate 2 can be omitted if necessary.
【００２８】第１の基板２の上面には、層状（平板状）
の第１の電極３が設置されている。この第１の電極３
は、後述する受光層４で発生した電子を捕捉し、外部回
路１００へ伝達する。すなわち、第１の電極３は、陰極
を構成する。On the upper surface of the first substrate 2, a layered (flat) plate
The first electrode 3 is provided. This first electrode 3
Captures electrons generated in the light receiving layer 4 described later and transmits the captured electrons to the external circuit 100. That is, the first electrode 3 forms a cathode.
【００２９】第１の電極３の厚さ（平均）としては、特
に限定されないが、例えば、０．００１〜０．５ｍｍ程
度であるのが好ましく、０．０５〜０．３ｍｍ程度であ
るのがより好ましい。The thickness (average) of the first electrode 3 is not particularly limited, but is preferably, for example, about 0.001 to 0.5 mm, and is preferably about 0.05 to 0.3 mm. More preferred.
【００３０】第１の電極３の上面には、主として酸化チ
タンで構成された多孔質な受光層４が設置されている。
この受光層４は、受光により電子と正孔とを発生する。
なお、受光層４の詳細については、後述する。On the upper surface of the first electrode 3, a porous light receiving layer 4 mainly composed of titanium oxide is provided.
The light receiving layer 4 generates electrons and holes by receiving light.
The details of the light receiving layer 4 will be described later.
【００３１】また、第１の電極３の上面には、受光層４
を囲むように、壁部（スペーサ）５が立設されている。
この壁部５の内部には、受光層４と後述する第２の電極
６とで収納空間８が画成され、後述する電解質溶液８１
が収納されている。The light receiving layer 4 is provided on the upper surface of the first electrode 3.
(Wall) (spacer) 5 is erected so as to surround.
A storage space 8 is defined inside the wall 5 by the light-receiving layer 4 and a second electrode 6 described later, and an electrolyte solution 81 described later.
Is stored.
【００３２】この壁部５は、第１の電極３と第２の電極
６との間隔（距離）を一定に保持する機能を有してい
る。壁部５を設けることにより、太陽電池１Ａでは、そ
の強度を保持すること、特に、少なくとも受光層４およ
び電解質溶液８１（電解質）の変形を防止することがで
きる。このため、太陽電池１Ａでは、電解質溶液８１の
イオン伝導状態を好適なものとすることができ、その結
果、優れた発電効率（光電変換効率）が得られる。The wall 5 has a function of keeping the distance (distance) between the first electrode 3 and the second electrode 6 constant. By providing the wall portion 5, in the solar cell 1A, the strength can be maintained, and particularly, at least the deformation of the light receiving layer 4 and the electrolyte solution 81 (electrolyte) can be prevented. For this reason, in the solar cell 1A, the ionic conduction state of the electrolyte solution 81 can be made favorable, and as a result, excellent power generation efficiency (photoelectric conversion efficiency) can be obtained.
【００３３】また、本実施形態では、壁部５は、太陽電
池１Ａの側面を気密的に封止する封止部材としての機能
も有している。In the present embodiment, the wall 5 also has a function as a sealing member for hermetically sealing the side surface of the solar cell 1A.
【００３４】壁部５の厚さ（平均）は、特に限定されな
いが、例えば、０．０１〜０．５ｍｍ程度であるのが好
ましく、０．０５〜０．１５ｍｍ程度であるのがより好
ましい。The thickness (average) of the wall portion 5 is not particularly limited, but is, for example, preferably about 0.01 to 0.5 mm, and more preferably about 0.05 to 0.15 mm.
【００３５】このような壁部５は、絶縁材料で構成され
ている。この絶縁材料としては、例えば、ポリカーボネ
ート、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、エポキシ樹脂、ポ
リイミド樹脂のような各種樹脂材料、各種ガラス材料、
各種快削性セラミックス材料等のうちの１種または２種
以上を組み合わせて用いることができるが、この中で
も、より強度に優れるという点において、ポリカーボネ
ート、各種ガラス材料が好ましく用いられる。The wall 5 is made of an insulating material. As the insulating material, for example, various resin materials such as polycarbonate, ultraviolet curing resin, thermosetting resin, epoxy resin, polyimide resin, various glass materials,
One or a combination of two or more of various free-cutting ceramic materials can be used. Among them, polycarbonate and various glass materials are preferably used in that they have higher strength.
【００３６】壁部５の上面には、受光層４に対向して第
２の電極６が設置されている。この第２の電極６は、外
部回路１００を介して供給された電子を、後述する電解
質溶液８１に付与する。すなわち、第２の電極６は、陽
極を構成する。The second electrode 6 is provided on the upper surface of the wall 5 so as to face the light receiving layer 4. The second electrode 6 applies electrons supplied via the external circuit 100 to an electrolyte solution 81 described later. That is, the second electrode 6 forms an anode.
【００３７】本実施形態の太陽電池１Ａでは、この第２
の電極６および後述する第２の基板７側から、光を入射
させて（照射して）使用するものである。このため、第
２の電極６および第２の基板７は、それぞれ、好ましく
は実質的に透明（無色透明、着色透明または半透明）と
される。これにより、光を受光層４の受光面に効率よく
到達させることができる。In the solar cell 1A of this embodiment, the second
This is used by irradiating (irradiating) light from the electrode 6 and the second substrate 7 described later. Therefore, each of the second electrode 6 and the second substrate 7 is preferably substantially transparent (colorless transparent, colored transparent or translucent). Thereby, light can efficiently reach the light receiving surface of the light receiving layer 4.
【００３８】この第２の電極６および前記第１の電極３
の構成材料としては、それぞれ、例えば、インジウムテ
ィンオキサイド（ＩＴＯ）、フッ素ドープした酸化錫
（ＦＴＯ）、酸化インジウム（ＩＯ）、酸化錫（ＳｎＯ
2）のような金属酸化物、アルミニウム、ニッケル、ク
ロム、白金、銀、金、銅、モリブデン、チタン、タンタ
ルのような金属またはこれらの合金等の１種または２種
以上を組み合わせて用いることができる。The second electrode 6 and the first electrode 3
Are, for example, indium tin oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), indium oxide (IO), and tin oxide (SnO), respectively.
2 ) It is possible to use metal oxides such as aluminum oxide, nickel, chromium, platinum, silver, gold, copper, molybdenum, titanium, tantalum, or one or more of these alloys in combination. it can.
【００３９】第２の電極６の厚さ（平均）としては、特
に限定されないが、例えば、０．００１〜０．５ｍｍ程
度であるのが好ましく、０．０５〜０．３ｍｍ程度であ
るのがより好ましい。The thickness (average) of the second electrode 6 is not particularly limited, but is preferably, for example, about 0.001 to 0.5 mm, and is preferably about 0.05 to 0.3 mm. More preferred.
【００４０】第２の電極６の上面には、平板状の第２の
基板７が設置されている。この第２の基板７は、第２の
電極６の支持部材である。On the upper surface of the second electrode 6, a plate-shaped second substrate 7 is provided. This second substrate 7 is a support member for the second electrode 6.
【００４１】この第２の基板７および前記第１の基板２
は、それぞれ、例えば、各種ガラス材料、各種セラミッ
クス材料、各種プラスチック材料、ポリカーボネート
（ＰＣ）のような樹脂材料、または、アルミニウムのよ
うな金属材料等の１種または２種以上を組み合わせて用
いることができる。The second substrate 7 and the first substrate 2
May be used in combination with one or more of various glass materials, various ceramic materials, various plastic materials, resin materials such as polycarbonate (PC), and metal materials such as aluminum. it can.
【００４２】第２の基板７の厚さ（平均）としては、特
に限定されないが、例えば、０．１〜１．５ｍｍ程度で
あるのが好ましく、０．８〜１．２ｍｍ程度であるのが
より好ましい。なお、この第２の基板７は、必要に応じ
て省略することもできる。The thickness (average) of the second substrate 7 is not particularly limited, but is preferably, for example, about 0.1 to 1.5 mm, and is preferably about 0.8 to 1.2 mm. More preferred. Note that the second substrate 7 can be omitted as necessary.
【００４３】収納空間８内には、電解質として、電解質
溶液８１が収納されている。この電解質溶液８１として
は、特に限定されないが、例えば、Ｉ／Ｉ3系、Ｂｒ／
Ｂｒ3系、Ｃｌ／Ｃｌ3系、Ｆ／Ｆ3系のようなハロゲン
系、キノン／ハイドロキノン系等のレドックス電解質
（酸化還元物質：電解質成分）の１種または２種以上を
組み合わせたものを、例えば各種水、アセトニトリル、
エチレンカーボネート、炭酸プロピレン、ポリエチレン
グリコール等の溶媒（または、これらの混合溶媒）に溶
解したものを用いることができる。これらの中でも、電
解質溶液８１としては、特に、ヨウ素溶液（Ｉ／Ｉ3系
溶液）が好ましく用いられる。より具体的には、電解質
溶液８１は、例えば、ヨウ素およびヨウ化カリウムをエ
チレングリコールに溶解した溶液、ジメチルヘキシルイ
ミダゾリウム、ヨウ素およびヨウ化リチウムを所定量の
Tertiary-butylpyridineが添加されたアセトニトリルに
溶解した溶液、Ｉｏｄｏｌｙｔｅ ＴＧ５０（Solaroni
cs社製）、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリ
チウムイオダイド（ＤＭＰ２）等を用いることができ
る。In the storage space 8, an electrolyte solution 81 is stored as an electrolyte. The electrolyte solution 81 is not particularly limited. For example, an I / I 3 system, Br /
A redox electrolyte (oxidation-reduction substance: electrolyte component) such as a halogen type such as Br 3 type, Cl / Cl 3 type or F / F 3 type, or a quinone / hydroquinone type; For example, various water, acetonitrile,
A solvent dissolved in a solvent such as ethylene carbonate, propylene carbonate, or polyethylene glycol (or a mixed solvent thereof) can be used. Among these, an iodine solution (I / I 3 system solution) is particularly preferably used as the electrolyte solution 81. More specifically, the electrolyte solution 81 is, for example, a solution obtained by dissolving iodine and potassium iodide in ethylene glycol, dimethylhexylimidazolium, iodine and lithium iodide in a predetermined amount.
A solution of Tertiary-butylpyridine dissolved in acetonitrile, Iodolyte TG50 (Solaroni
cs), 1,2-dimethyl-3-propylimidazolithium iodide (DMP2) and the like.
【００４４】電解質溶液８１中の電解質成分の濃度（含
有量）としては、特に限定されないが、例えば、０．１
〜２５ｗｔ％程度であるのが好ましく、０．５〜１５ｗ
ｔ％程度であるのがより好ましい。The concentration (content) of the electrolyte component in the electrolyte solution 81 is not particularly limited.
２５25 wt%, preferably 0.5-15 w
It is more preferably about t%.
【００４５】また、電解質溶液８１の液量としては、特
に限定されず、例えば、製造する太陽電池１Ａの寸法、
電解質溶液８１中の電解質成分の濃度等により適宜設定
することができる。The amount of the electrolyte solution 81 is not particularly limited. For example, the size of the solar cell 1A to be manufactured,
It can be set as appropriate depending on the concentration of the electrolyte component in the electrolyte solution 81 and the like.
【００４６】このような太陽電池１Ａでは、受光層４
に、光が入射すると、この受光層４において、電子が励
起され、電子と正孔とが発生する。また、受光層４と電
解質溶液８１との界面に発生しているバンドの曲がりに
よって、電子が前記界面と反対側の方向に押しやられ、
電解分離が起こる。In such a solar cell 1A, the light receiving layer 4
Then, when light is incident, electrons are excited in the light receiving layer 4 to generate electrons and holes. Also, due to the bending of the band generated at the interface between the light receiving layer 4 and the electrolyte solution 81, electrons are pushed in the direction opposite to the interface,
Electrolytic separation occurs.
【００４７】そして、電子は、第１の電極３および外部
回路１００を介して、対極の第２の電極６に集まる。こ
の電子は、電解質溶液８１としてヨウ素溶液を用いる場
合、電解質溶液８１中のヨウ素を還元して、Ｉ-の形に
する。Then, the electrons are collected on the counter electrode second electrode 6 via the first electrode 3 and the external circuit 100. When the iodine solution is used as the electrolyte solution 81, the electrons reduce iodine in the electrolyte solution 81 to form I − .
【００４８】このＩ-（還元体）は、電解質溶液８１中
を拡散して、受光層４の表面（受光面）に達すると、受
光層４の表面に残存している正孔に電子を奪い取られて
（酸化され）、Ｉ3 -（酸化体）の形になる。これによ
り、電流のループが完結するようになる。This I − (reduced form) diffuses in the electrolyte solution 81 and reaches the surface (light receiving surface) of the light receiving layer 4, where it is trapped by the holes remaining on the surface of the light receiving layer 4. is to (oxidized), I 3 - takes the form of (oxidant). This completes the current loop.
【００４９】なお、Ｉ3 -は、電解質溶液８１中を拡散移
動して、第２の電極６に戻り、電子をもらって還元され
るという行動を繰り返す。It should be noted, I 3 - is a middle electrolyte solution 81 diffuses moved back to the second electrode 6, and repeats the action of being reduced gotten electrons.
【００５０】なお、光の照射により、受光層４では、電
子および正孔が同時に発生するが、以下の説明では、便
宜上、「電子が発生する」と記載する。It should be noted that electrons and holes are simultaneously generated in the light receiving layer 4 by light irradiation, but in the following description, “electrons are generated” for convenience.
【００５１】さて、受光層４は、主として酸化チタンで
構成される。酸化チタンとしては、例えば、二酸化チタ
ン、一酸化チタン、三酸化二チタン等のうちの、１種ま
たは２種以上を組み合わせて用いることができるが、こ
の中でも、酸化チタンとしては、主として二酸化チタン
で構成されるものが好ましい。二酸化チタンは、光に対
する感受性が高いので、酸化チタンとして、主として二
酸化チタンを用いた受光層４では、光の利用効率がより
向上する。The light receiving layer 4 is mainly composed of titanium oxide. As the titanium oxide, for example, one or a combination of two or more of titanium dioxide, titanium monoxide, dititanium trioxide and the like can be used. Among them, titanium oxide is mainly titanium dioxide. What is constituted is preferred. Since titanium dioxide has high sensitivity to light, the light use efficiency of the light receiving layer 4 using titanium dioxide as the titanium oxide is further improved.
【００５２】さらに、二酸化チタンとしては、結晶構造
がアナターゼ型の二酸化チタンを主とするもの、あるい
は、ルチル型の二酸化チタンを主とするもののいずれで
もよい。Further, as the titanium dioxide, any of those mainly composed of titanium dioxide having an anatase type crystal structure and those mainly composed of rutile type titanium dioxide may be used.
【００５３】ルチル型の二酸化チタンは、紫外領域に近
い部分の可視光領域の波長の光を利用することが可能で
あることから、ルチル型の二酸化チタンを主とする受光
層４では、光の利用効率に優れるという利点を有する。Since rutile-type titanium dioxide can utilize light having a wavelength in the visible light region near the ultraviolet region, the light-receiving layer 4 mainly composed of rutile-type titanium dioxide has a light It has the advantage of excellent utilization efficiency.
【００５４】また、ルチル型の二酸化チタンは、その結
晶構造が安定しているので、ルチル型の二酸化チタンを
主とする受光層４では、過酷な環境下に曝された場合で
も、経年変化（劣化）が少なく、安定した性能が長期間
継続して得られるという利点を有する。Since the crystal structure of rutile-type titanium dioxide is stable, the light-receiving layer 4 mainly composed of rutile-type titanium dioxide undergoes aging (even when exposed to a severe environment). (Deterioration) is small and stable performance can be obtained continuously for a long period of time.
【００５５】一方、アナターゼ型の二酸化チタンの結晶
構造は、比較的不安定であることに起因して、アナター
ゼ型の二酸化チタンを主とする受光層４では、電子を発
生し易いという利点を有する。On the other hand, since the crystal structure of anatase-type titanium dioxide is relatively unstable, the light-receiving layer 4 mainly composed of anatase-type titanium dioxide has an advantage that electrons are easily generated. .
【００５６】さらに、ルチル型の二酸化チタンとアナタ
ーゼ型の二酸化チタンとの混合物を主とする受光層４で
は、前述した利点を併有することができる。Further, the light-receiving layer 4 mainly composed of a mixture of rutile-type titanium dioxide and anatase-type titanium dioxide can have the advantages described above.
【００５７】このように混合させた場合には、ルチル型
の二酸化チタンとアナターゼ型の二酸化チタンとは、特
に限定されないが、例えば、重量比で９５：５〜５：９
５程度であるのが好ましく、８０：２０〜２０：８０程
度であるのがより好ましい。When mixed in this way, the rutile-type titanium dioxide and the anatase-type titanium dioxide are not particularly limited. For example, the weight ratio is 95: 5 to 5: 9.
It is preferably about 5 and more preferably about 80:20 to 20:80.
【００５８】このような受光層４は、多孔質なものであ
る。図２は、受光層４の受光面付近に、光が入射してい
る状態を模式的に示している。図２に示すように、多孔
質な受光層４では、光（図２中の矢印）が受光層４の表
面（受光面）から、さらに内部まで侵入し、孔４１内で
多重反射される。このため、光は、より広い範囲で、受
光層４に接触することになる。The light receiving layer 4 is porous. FIG. 2 schematically shows a state in which light is incident near the light receiving surface of the light receiving layer 4. As shown in FIG. 2, in the porous light-receiving layer 4, light (arrows in FIG. 2) penetrates from the surface (light-receiving surface) of the light-receiving layer 4 to the inside, and is multiple-reflected in the hole 41. Therefore, light comes into contact with the light receiving layer 4 in a wider range.
【００５９】また、多孔質な受光層４では、電解質溶液
８１を内部にまで浸透させることができるので、電解質
溶液８１との接触面積を十分に確保することができる。Further, in the porous light receiving layer 4, the electrolyte solution 81 can penetrate into the inside, so that a sufficient contact area with the electrolyte solution 81 can be secured.
【００６０】このようなことから、多孔質な受光層４を
用いた太陽電池１Ａでは、効率よく発電することができ
る。Thus, the solar cell 1A using the porous light-receiving layer 4 can efficiently generate power.
【００６１】また、この場合、受光層４の表面積は、緻
密質な受光層の表面積と比較して、大幅に増大（例え
ば、５０〜１００００倍）する。これにより、このよう
な受光層４を用いた太陽電池１Ａでは、緻密質な受光層
を用いた太陽電池と比較して、大電流（例えば、５０〜
１００００倍）が生じることになる。In this case, the surface area of the light receiving layer 4 is significantly increased (for example, 50 to 10,000 times) as compared with the surface area of the dense light receiving layer. Thereby, the solar cell 1A using such a light receiving layer 4 has a large current (for example, 50 to 100) as compared with a solar cell using a dense light receiving layer.
10,000 times).
【００６２】このような多孔質の度合を表す指標として
は、例えば、受光層４の空孔率（気孔率）、受光層４の
受光面の表面粗さＲａ等があるが、受光層４は、空孔率
あるいは受光面の表面粗さＲａのいずれか一方が以下の
条件を満足するのが好ましく、空孔率および受光面の表
面粗さＲａの双方が以下の条件を満足するのがより好ま
しい。The index indicating the degree of such porosity includes, for example, the porosity (porosity) of the light receiving layer 4, the surface roughness Ra of the light receiving surface of the light receiving layer 4, and the like. It is preferable that one of the porosity and the surface roughness Ra of the light receiving surface satisfies the following condition, and that both the porosity and the surface roughness Ra of the light receiving surface satisfy the following condition. preferable.
【００６３】受光層４の空孔率としては、特に限定され
ないが、例えば、５〜９０％程度であるのが好ましく、
１５〜５０％程度であるのがより好ましく、２０〜４０
％程度であるのがさらに好ましい。The porosity of the light receiving layer 4 is not particularly limited, but is preferably, for example, about 5 to 90%.
More preferably, it is about 15 to 50%.
% Is more preferable.
【００６４】また、受光層４の受光面の表面粗さＲａと
しては、特に限定されないが、例えば、５ｎｍ〜１０μ
ｍ程度であるのが好ましく、２０ｎｍ〜１μｍ程度であ
るのがより好ましい。The surface roughness Ra of the light receiving surface of the light receiving layer 4 is not particularly limited.
m, more preferably about 20 nm to 1 μm.
【００６５】多孔質の度合が、それぞれ、前記の範囲内
の受光層４では、光の照射面積および電解質溶液８１と
の接触面積をより増大させることができる。このため、
このような受光層４を用いた太陽電池１Ａでは、より効
率よく発電することができる。In the light-receiving layer 4 whose degree of porosity is within the above range, the light irradiation area and the contact area with the electrolyte solution 81 can be further increased. For this reason,
The solar cell 1A using such a light receiving layer 4 can generate power more efficiently.
【００６６】このような観点からは、受光層４は、酸化
チタン粉末を用いて製造されるのが好ましい。これによ
り、受光層４をより容易かつ確実に多孔質とすることが
できる。From such a viewpoint, it is preferable that the light receiving layer 4 is manufactured using a titanium oxide powder. Thereby, the light receiving layer 4 can be easily and reliably made porous.
【００６７】また、酸化チタン粉末の平均粒径として
は、特に限定されないが、例えば、１ｎｍ〜１μｍ程度
であるのが好ましく、５〜５０ｎｍ程度であるのがより
好ましい。酸化チタン粉末の平均粒径を前記の範囲内と
することにより、酸化チタン粉末の受光層材料中での均
一性が向上する。また、このように酸化チタン粉末の平
均粒径を小さくすることにより、得られる受光層４の比
表面積をより大きくすることができる。The average particle size of the titanium oxide powder is not particularly limited, but is preferably, for example, about 1 nm to 1 μm, and more preferably about 5 to 50 nm. By setting the average particle diameter of the titanium oxide powder within the above range, the uniformity of the titanium oxide powder in the light-receiving layer material is improved. In addition, by reducing the average particle size of the titanium oxide powder in this way, the specific surface area of the obtained light-receiving layer 4 can be further increased.
【００６８】また、受光層４の平均厚さ（膜厚）として
は、特に限定されないが、例えば、０．１〜３００μｍ
程度であるのが好ましく、０．５〜１００μｍ程度であ
るのがより好ましく、１〜２５μｍ程度であるのがさら
に好ましい。受光層４の平均厚さが前記の下限値未満の
場合、その空孔率等によっては、受光層４に入射した光
の透過が著しく、光の利用効率が低下することがある。
一方、受光層４の厚さを前記の上限値を越えて厚くして
も、それ以上、光の利用効率の増大が見込めない。The average thickness (film thickness) of the light receiving layer 4 is not particularly limited, but may be, for example, 0.1 to 300 μm.
The thickness is preferably about 0.5 to 100 μm, more preferably about 1 to 25 μm. When the average thickness of the light receiving layer 4 is less than the above lower limit, depending on the porosity thereof, transmission of light incident on the light receiving layer 4 is remarkable, and light utilization efficiency may be reduced.
On the other hand, even if the thickness of the light-receiving layer 4 is increased beyond the above upper limit value, further increase in light use efficiency cannot be expected.
【００６９】さらに、このような受光層４には、可視化
処理が施され、可視光領域（通常、４００〜７５０ｎｍ
程度）の広い範囲の波長の光の吸収が可能とされている
のが好ましい。これにより、受光層４は、光の利用効率
がより向上し、より確実に電子を発生することができ
る。Further, such a light-receiving layer 4 is subjected to a visualization process so as to be in a visible light region (normally 400 to 750 nm).
It is preferable to be able to absorb light of a wide range of wavelengths. Thereby, the light receiving layer 4 can further improve the use efficiency of light and generate electrons more reliably.
【００７０】このような可視化処理の方法としては、例
えば、色素を吸着させる色素吸着法、酸素欠陥を形
成する酸素欠陥形成法、チタン原子の一部をチタン原
子と異なる金属原子で置換する原子置換法等が挙げら
れ、これらの１種または２種以上を併用することもでき
る。以下、これら〜の方法について、それぞれ、詳
述する。Examples of such a visualization method include a dye adsorption method for adsorbing a dye, an oxygen defect formation method for forming oxygen defects, and an atomic substitution method for substituting a part of titanium atoms with a metal atom different from titanium atoms. And the like, and one or more of these may be used in combination. Hereinafter, each of these methods will be described in detail.
【００７１】 色素吸着法 色素吸着法では、受光層材料を膜状に成形した膜状体
（以下、単に「膜状体」と言う。）と、例えば色素を溶
解または懸濁（分散）した溶媒とを、例えば、浸漬、塗
布等により接触させることにより、色素を膜状体の表面
および空孔内に吸着させる。Dye Adsorption Method In the dye adsorption method, a film (hereinafter simply referred to as a “film”) in which a light-receiving layer material is formed into a film and a solvent in which a dye is dissolved or suspended (dispersed), for example, Is brought into contact with, for example, dipping, coating, or the like, so that the dye is adsorbed on the surface of the film and in the pores.
【００７２】この色素としては、特に限定されないが、
例えば、顔料、染料等が挙げられ、これらを単独または
混合して使用することができるが、経時的変質、劣化が
より少ないという点で顔料が、吸着性がより優れるとい
う点で染料が好ましい。The dye is not particularly limited.
For example, pigments, dyes and the like can be mentioned, and these can be used alone or as a mixture. However, pigments are preferable in that they are less deteriorated and deteriorated with time, and dyes are more excellent in adsorptivity.
【００７３】また、顔料としては、特に限定されない
が、例えば、フタロシアニングリーン、フタロシアニン
ブルー等のフタロシアニン系顔料、ファストイエロー、
ジスアゾイエロー、縮合アゾイエロー、ペンゾイミダゾ
ロンイエロー、ジニトロアニリンオレンジ、ペンズイミ
ダゾロンオレンジ、トルイジンレッド、パーマネントカ
ーミン、パーマネントレッド、ナフトールレッド、縮合
アゾレッド、ベンズイミダゾロンカーミン、ベンズイミ
ダゾロンブラウン等のアゾ系顔料、アントラピリミジン
イエロー、アントラキノニルレッド等のアントラキノン
系顔料、銅アゾメチンイエロー等のアゾメチン系顔料、
キノフタロンイエロー等のキノフタロン系顔料、イソイ
ンドリンイエロー等のイソインドリン系顔料、ニッケル
ジオキシムイエロー等のニトロソ系顔料、ペリノンオレ
ンジ等のペリノン系顔料、キナクリドンマゼンタ、キナ
クリドンマルーン、キナクリドンスカーレット、キナク
リドンレッド等のキナクリドン系顔料、ペリレンレッ
ド、ペリレンマルーン等のペリレン系顔料、ジケトピロ
ロピロールレッド等のピロロピロール系顔料、ジオキサ
ジンバイオレット等のジオキサジン系顔料のような有機
顔料、カーボンブラック、ランプブラック、ファーネス
ブラック、アイボリーブラック、黒鉛、フラーレン等の
炭素系顔料、黄鉛、モリブデートオレンジ等クロム酸塩
系顔料、カドミウムイエロー、カドミウムリトポンイエ
ロー、カドミウムオレンジ、カドミウムリトポンオレン
ジ、銀朱、カドミウムレッド、カドミウムリトポンレッ
ド等の硫化物系顔料、オーカー、チタンイエロー、チタ
ンバリウムニッケルイエロー、べんがら、鉛丹、アンバ
ー、褐色酸化鉄、亜鉛鉄クロムブラウン、酸化クロム、
コバルトグリーン、コバルトクロムグリーン、チタンコ
バルトグリーン、コバルトブルー、セルリアンブルー、
コバルトアルミニウムクロムブルー、鉄黒、マンガンフ
ェライトブラック、コバルトフェライトブラック、銅ク
ロムブラック、銅クロムマンガンブラック等の酸化物系
顔料、ビリジアン等の水酸化物系顔料、紺青等のフェロ
シアン化物系顔料、群青等のケイ酸塩系顔料、コバルト
バイオレット、ミネラルバイオレット等のリン酸塩系顔
料、その他（例えば硫化カドミウム、セレン化カドミウ
ム等）のような無機顔料等の１種または２種以上を組み
合わせて用いることができる。The pigment is not particularly restricted but includes, for example, phthalocyanine pigments such as phthalocyanine green and phthalocyanine blue, fast yellow,
Azo series such as disazo yellow, condensed azo yellow, penzoimidazolone yellow, dinitroaniline orange, penzimidazolone orange, toluidine red, permanent carmine, permanent red, naphthol red, condensed azo red, benzimidazolone carmine, benzimidazolone brown, etc. Pigments, anthrapyrimidine yellow, anthraquinone pigments such as anthraquinonyl red, azomethine pigments such as copper azomethine yellow,
Quinophthalone pigments such as quinophthalone yellow, isoindoline pigments such as isoindoline yellow, nitroso pigments such as nickel dioxime yellow, perinone pigments such as perinone orange, quinacridone magenta, quinacridone maroon, quinacridone scarlet, and quinacridone red. Organic pigments such as quinacridone pigments, perylene pigments such as perylene red and perylene maroon, pyrrolopyrrole pigments such as diketopyrrolopyrrole red, dioxazine pigments such as dioxazine violet, carbon black, lamp black, furnace black, Carbon pigments such as ivory black, graphite, fullerene, etc., chromate pigments such as graphite, molybdate orange, cadmium yellow, cadmium lithopone yellow, cadmium oxide Sulfide pigments such as orange, cadmium lithopone orange, silver vermilion, cadmium red, cadmium lithopone red, ocher, titanium yellow, titanium barium nickel yellow, red iron, lead red, amber, brown iron oxide, zinc iron chrome brown, oxidation chromium,
Cobalt green, cobalt chrome green, titanium cobalt green, cobalt blue, cerulean blue,
Oxide pigments such as cobalt aluminum chrome blue, iron black, manganese ferrite black, cobalt ferrite black, copper chromium black, copper chromium manganese black, hydroxide pigments such as viridian, ferrocyanide pigments such as navy blue, ultramarine Or a combination of two or more of silicate pigments such as silicate pigments, phosphate pigments such as cobalt violet and mineral violet, and other inorganic pigments such as cadmium sulfide and cadmium selenide. Can be.
【００７４】また、染料としては、特に限定されない
が、例えば、RuL2(SCN)2、RuL2Cl2、RuL2(CN)2、Ruteni
um535-bisTBA（Solaronics社製）、[RuL2(NCS)2]2H2Oの
ような金属錯体色素、シアン系色素、キサンテン系色
素、アゾ系色素、ハイビスカス色素、ブラックベリー色
素、ラズベリー色素、ザクロ果汁色素、クロロフィル色
素等の１種または２種以上を組み合わせて用いることが
できる。The dye is not particularly limited. For example, RuL 2 (SCN) 2 , RuL 2 Cl 2 , RuL 2 (CN) 2 , and Ruteni
um535-bisTBA (manufactured by Solaronics), metal complex dyes such as [RuL 2 (NCS) 2 ] 2 H 2 O, cyan dyes, xanthene dyes, azo dyes, hibiscus dyes, blackberry dyes, raspberry dyes, One or more of pomegranate juice pigment, chlorophyll pigment and the like can be used in combination.
【００７５】 酸素欠陥形成法 酸素欠陥形成法としては、特に限定されないが、例え
ば、酸化チタン粉末あるいは膜状体を、水素雰囲気中で
熱処理する方法、真空（例えば１０-5〜１０-6Ｔｏｒ
ｒ）下で熱処理する方法、低温プラズマ処理する方法等
が挙げられる。この中でも、酸素欠陥形成法としては、
酸化チタン粉末あるいは膜状体を、水素雰囲気中で熱処
理する方法が好ましい。Oxygen Deficiency Forming Method The oxygen deficiency forming method is not particularly limited. For example, a method of heat-treating a titanium oxide powder or a film in a hydrogen atmosphere, a vacuum (for example, 10 −5 to 10 −6 Torr)
r) a method of performing a heat treatment, a method of performing a low-temperature plasma treatment, and the like. Among them, the oxygen deficiency forming method includes:
A method of heat-treating the titanium oxide powder or the film in a hydrogen atmosphere is preferable.
【００７６】 原子置換法 原子置換法としては、例えば、前記の金属原子あるいは
その酸化物からなる無機増感剤が添加された受光層材料
の膜状体を焼成（焼結）する方法、膜状体に対して前記
の金属原子をイオン化したものを注入する（打ち込む）
方法等が挙げられる。この中でも、原子置換法として
は、無機増感剤が添加された受光層材料の膜状体を焼成
する方法がより好ましい。なお、このような原子置換法
は、酸化チタン粉末に施すこともできる。Atom replacement method As the atom replacement method, for example, a method of firing (sintering) a film of a light-receiving layer material to which an inorganic sensitizer composed of the above-described metal atom or its oxide is added, Injects (drives) ionized metal atoms into the body
Method and the like. Among them, as the atom replacement method, a method of firing a film of the light-receiving layer material to which the inorganic sensitizer is added is more preferable. In addition, such an atomic substitution method can be applied to titanium oxide powder.
【００７７】このような受光層４を用いた太陽電池１Ａ
では、受光層４への光の入射角が９０°での光電変換効
率をＲ90とし、光の入射角が５２°での光電変換効率を
Ｒ52としたとき、Ｒ52／Ｒ90が０．８以上程度となるよ
うな特性を有しているのが好ましく、０．８５以上程度
であるのがより好ましい。このような条件を満たすとい
うことは、受光層４が光に対する指向性が低い、すなわ
ち、等方性を有するということである。したがって、こ
のような受光層４を有する太陽電池１Ａは、太陽の日照
時間のほぼ全域に渡って、より効率良く発電することが
できる。A solar cell 1A using such a light receiving layer 4
In this example, when the photoelectric conversion efficiency at a light incident angle of 90 ° on the light receiving layer 4 is R 90 and the photoelectric conversion efficiency at a light incident angle of 52 ° is R 52 , R 52 / R 90 is 0. It is preferable to have a characteristic of about 0.8 or more, more preferably about 0.85 or more. Satisfying such a condition means that the light receiving layer 4 has low directivity to light, that is, has light isotropy. Therefore, the solar cell 1A having such a light receiving layer 4 can generate power more efficiently over almost the entire sunshine duration.
【００７８】このような太陽電池１Ａは、例えば、次の
ようにして製造することができる。まず、それぞれ、例
えば石英ガラス等で構成された第１の基板２と第２の基
板７とを用意する。これらの第１の基板２および第２の
基板７には、厚さが均一で、たわみのないものが好適に
用いられる。The solar cell 1A can be manufactured, for example, as follows. First, a first substrate 2 and a second substrate 7 each made of, for example, quartz glass are prepared. As the first substrate 2 and the second substrate 7, those having a uniform thickness and no bending are preferably used.
【００７９】＜１＞ まず、第１の電極３を第１の基板
２の上面に、また、第２の電極６を第２の基板７の上面
に、それぞれ、形成する。<1> First, the first electrode 3 is formed on the upper surface of the first substrate 2, and the second electrode 6 is formed on the upper surface of the second substrate 7, respectively.
【００８０】第１の電極３は、例えば白金等で構成され
る第１の電極３の材料を、例えば、蒸着法、スパッタリ
ング法、印刷法等を用いることにより、形成することが
できる。The first electrode 3 can be formed by using the material of the first electrode 3 made of, for example, platinum or the like by using, for example, an evaporation method, a sputtering method, a printing method, or the like.
【００８１】また、第２の電極６は、例えばＩＴＯ等で
構成される第２の電極６の材料を、例えば、蒸着法、ス
パッタリング法、印刷法等を用いることにより、形成す
ることができる。The second electrode 6 can be formed by using the material of the second electrode 6 made of, for example, ITO or the like by using, for example, an evaporation method, a sputtering method, a printing method, or the like.
【００８２】＜２＞ 次に、受光層４を第１の電極３の
上面に形成する。受光層４は、受光層材料を、例えば、
ディッピング、ドクターブレード、スピンコート、刷毛
塗り、スプレー塗装、ロールコーター等の各種塗布法、
溶射法等の方法により膜状（厚膜および薄膜）に形成す
ることができる。この中でも、受光層４の形成方法とし
ては、各種塗布法によるものが好ましい。<2> Next, the light receiving layer 4 is formed on the upper surface of the first electrode 3. The light receiving layer 4 is made of a light receiving layer material, for example,
Various coating methods such as dipping, doctor blade, spin coating, brush coating, spray coating, roll coater, etc.
It can be formed into a film (thick film and thin film) by a method such as thermal spraying. Among these, the method of forming the light receiving layer 4 is preferably a method using various coating methods.
【００８３】このような塗布法によれば、その操作は、
極めて簡単であり、かつ、大掛かりな装置も必要としな
いので、受光層４および太陽電池１Ａの製造コストの削
減、製造時間の短縮に有利である。また、塗布法によれ
ば、例えばマスキング等を用いることにより、所望のパ
ターン形状の受光層４を容易に得ることができる。According to such a coating method, the operation is as follows:
Since it is extremely simple and does not require a large-scale device, it is advantageous for reducing the manufacturing cost and the manufacturing time of the light receiving layer 4 and the solar cell 1A. Further, according to the coating method, the light receiving layer 4 having a desired pattern shape can be easily obtained by using, for example, masking.
【００８４】以下に、受光層４の塗布法による成形方法
の一例について説明する。なお、以下の説明では、可視
化処理の方法（＜２Ａ＞色素吸着法、＜２Ｂ＞、＜２Ｃ
＞酸素欠陥形成法、＜２Ｄ＞原子置換法）の相違により
区別して説明するが、同様の事項については、後に説明
するものでは省略する。さらに、酸素欠陥形成法につい
ては、＜２Ｂ＞酸化チタン粉末に施す場合と、＜２Ｃ＞
膜状体に施す場合とに分けて説明する。Hereinafter, an example of a forming method of the light receiving layer 4 by a coating method will be described. In the following description, the method of visualization processing (<2A> dye adsorption method, <2B>, <2C
> Oxygen deficiency forming method and <2D> atom replacement method), but the same matters will not be described later. Further, regarding the oxygen defect forming method, <2B> the case where the method is applied to the titanium oxide powder and the <2C>
The description will be made separately for the case of applying to a film-like body.
【００８５】＜２Ａ＞：色素吸着法 ［酸化チタン粉末の調製］ ＜Ａ０＞ ルチル型の二酸化チタン粉末とアナターゼ型
の二酸化チタン粉末とを所定の配合比（アナターゼ型の
二酸化チタン粉末のみ、ルチル型の二酸化チタン粉末の
みの場合も含む）にて、配合し混合しておく。<2A>: Dye adsorption method [Preparation of titanium oxide powder] <A0> A predetermined mixing ratio of rutile type titanium dioxide powder and anatase type titanium dioxide powder (only anatase type titanium dioxide powder, rutile type titanium dioxide powder) (Including the case of using only titanium dioxide powder).
【００８６】これらのルチル型の二酸化チタン粉末の平
均粒径と、アナターゼ型の二酸化チタン粉末の平均粒径
とは、それぞれ異なっていてもよいし、同じであっても
よいが、異なっている方が好ましい。なお、酸化チタン
粉末全体としての平均粒径は、前述の範囲とする。The average particle size of the rutile type titanium dioxide powder and the average particle size of the anatase type titanium dioxide powder may be different or the same, respectively. Is preferred. The average particle size of the entire titanium oxide powder is in the above-mentioned range.
【００８７】［塗布液（受光層材料）の調製］ ＜Ａ１＞ まず、前記工程で調製した酸化チタン粉末を
適当量の水（例えば、蒸留水、超純水、イオン交換水、
ＲＯ水等）に懸濁する。[Preparation of Coating Solution (Light-Receiving Layer Material)] <A1> First, the titanium oxide powder prepared in the above step was treated with an appropriate amount of water (for example, distilled water, ultrapure water, ion-exchanged water,
RO water, etc.).
【００８８】＜Ａ２＞ 次に、かかる懸濁液に、例えば
硝酸等の安定化剤を添加し、メノウ製（またはアルミナ
製）の乳鉢内で十分に混練する。<A2> Next, a stabilizer such as nitric acid is added to the suspension, and the suspension is sufficiently kneaded in a mortar made of agate (or made of alumina).
【００８９】＜Ａ３＞ 次いで、かかる懸濁液に、前記
の水を加えてさらに混練する。このとき、前記安定化剤
と水との配合比は、体積比で好ましくは１０：９０〜４
０：６０程度、より好ましくは１５：８５〜３０：７０
程度とし、かかる懸濁液の粘度を、例えば０．２〜３０
ｃｐｓ程度とする。<A3> Next, the above-mentioned water is added to the suspension, followed by further kneading. At this time, the mixing ratio of the stabilizer to water is preferably 10:90 to 4 by volume.
About 0:60, more preferably 15:85 to 30:70
And the viscosity of the suspension is, for example, 0.2-30.
It is about cps.
【００９０】＜Ａ４＞ その後、かかる懸濁液に、例え
ば、最終濃度が０．０１〜５ｗｔ％程度となるように界
面活性剤を添加して混練する。これにより、塗布液（受
光層材料）を調製する。<A4> Thereafter, a surfactant is added to the suspension so as to have a final concentration of, for example, about 0.01 to 5% by weight and kneaded. Thereby, a coating liquid (light-receiving layer material) is prepared.
【００９１】なお、界面活性剤としては、カチオン性、
アニオン性、両イオン性、非イオン性のいずれであって
もよいが、好ましくは非イオン性のものが用いられる。The surfactant may be cationic,
Any of anionic, amphoteric, and nonionic may be used, but a nonionic one is preferably used.
【００９２】また、安定化剤としては、硝酸に代わり、
酢酸やアセチルアセトンのような酸化チタンの表面修飾
試薬を用いることもできる。Further, as a stabilizer, nitric acid may be used instead of nitric acid.
A titanium oxide surface modification reagent such as acetic acid or acetylacetone can also be used.
【００９３】また、塗布液（受光層材料）中には、必要
に応じて、例えばポリエチレングリコールのようなバイ
ンダー、可塑剤、酸化防止剤等の各種添加物を添加して
もよい。Further, various additives such as a binder such as polyethylene glycol, a plasticizer, and an antioxidant may be added to the coating liquid (light-receiving layer material) as necessary.
【００９４】［受光層４の形成］ ＜Ａ５＞ 第１の電極３の上面に、塗布法（例えば、デ
ィッピング等）により、塗布液を塗布・乾燥して膜状体
（塗膜）を形成する。また、塗布・乾燥の操作を複数回
行って積層するようにしてもよい。[Formation of Light-Receiving Layer 4] <A5> A coating solution is applied and dried on the upper surface of the first electrode 3 by a coating method (for example, dipping) to form a film (coating). . Alternatively, the coating and drying operations may be performed a plurality of times to laminate.
【００９５】次いで、この膜状体に、必要に応じて、例
えば、温度２５０〜５００℃程度で０．５〜３時間程
度、熱処理（例えば、焼成等）を施してもよい。これに
より、単に接触するのに止まっていた酸化チタン粉末同
士は、その接触部位に拡散が生じ、酸化チタン粉末同士
がある程度固着（固定）するようになる。なお、この状
態で、膜状体が多孔質となる。Next, if necessary, the film may be subjected to a heat treatment (for example, firing) at a temperature of about 250 to 500 ° C. for about 0.5 to 3 hours. As a result, the titanium oxide powder that has just stopped contacting is diffused at the contact portion, and the titanium oxide powders are fixed (fixed) to some extent. In this state, the film becomes porous.
【００９６】＜Ａ６＞ 前記工程＜Ａ５＞で得られた膜
状体には、必要に応じて、後処理を行うことができる。<A6> The film-like body obtained in the step <A5> may be subjected to post-treatment, if necessary.
【００９７】この後処理としては、例えば、形状を整え
るための、研削、研磨等のような機械加工（後加工）
や、その他、洗浄、化学処理のような後処理等が挙げら
れる。As the post-processing, for example, mechanical processing (post-processing) such as grinding and polishing for adjusting the shape.
And other post-treatments such as cleaning and chemical treatment.
【００９８】なお、前記の受光面の表面粗さＲａは、本
工程＜Ａ６＞での後処理によって調節するようにしても
よい。The surface roughness Ra of the light receiving surface may be adjusted by the post-processing in the step <A6>.
【００９９】＜Ａ７＞ 次いで、例えばカーボンブラッ
ク等の色素を溶解または懸濁（分散）した溶液に、第１
の基板２、第１の電極３および膜状体の積層体を浸漬等
する。これにより、前記溶液が膜状体の空孔内に浸透し
て第１の電極３側まで到達し、膜状体の表面および空孔
内に色素が吸着される。<A7> Next, a solution in which a dye such as carbon black is dissolved or suspended (dispersed) is added to the first solution.
The substrate 2, the first electrode 3, and the layered body of the film are dipped or the like. As a result, the solution permeates into the pores of the film and reaches the first electrode 3 side, and the dye is adsorbed on the surface and the pores of the film.
【０１００】色素を溶解または懸濁（分散）する溶媒と
しては、特に限定されないが、例えば、各種水、メタノ
ール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトニ
トリル、酢酸エチル、エーテル、塩化メチレン、ＮＭＰ
（Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の１種または２種以上
を組み合わせて用いることができる。The solvent for dissolving or suspending (dispersing) the dye is not particularly limited. For example, various types of water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, acetonitrile, ethyl acetate, ether, methylene chloride, NMP
(One or more of N-methyl-2-pyrrolidone and the like can be used in combination.
【０１０１】この後、前記積層体を前記溶液中から取り
出し、例えば、自然乾燥による方法や、空気、窒素ガス
等の気体を吹き付ける方法等により溶媒を除去する。Thereafter, the laminate is taken out of the solution, and the solvent is removed by, for example, a natural drying method or a method of blowing a gas such as air or nitrogen gas.
【０１０２】さらに、必要に応じて、この積層体を、例
えば６０〜１００℃程度の温度で、０．５〜２時間程
度、クリーンオーブン等で乾燥してもよい。これによ
り、色素をより強固に膜状体に吸着させることができ
る。Further, if necessary, the laminate may be dried in a clean oven or the like at a temperature of, for example, about 60 to 100 ° C. for about 0.5 to 2 hours. This allows the dye to be more firmly adsorbed on the film.
【０１０３】＜２Ｂ＞：酸素欠陥形成法（酸化チタン粉
末に施す場合） ［酸化チタン粉末の調製］ ＜Ｂ０＞ ルチル型の二酸化チタン粉末とアナターゼ型
の二酸化チタン粉末とを所定の配合比（ルチル型の二酸
化チタン粉末のみの場合も含む）にて、配合し混合して
おく。なお、後述する酸素欠陥形成法による熱処理で、
二酸化チタンの結晶構造がアナターゼ型からルチル型へ
転移（変化）することを想定している場合には、アナタ
ーゼ型の二酸化チタン粉末のみを用いてもよい。<2B>: Oxygen vacancy forming method (when applied to titanium oxide powder) [Preparation of titanium oxide powder] <B0> A predetermined mixing ratio (rutile) of rutile-type titanium dioxide powder and anatase-type titanium dioxide powder (Including the case of only the titanium dioxide powder of the type)). In addition, by the heat treatment by the oxygen defect formation method described later,
When it is assumed that the crystal structure of titanium dioxide changes (changes) from anatase type to rutile type, only anatase type titanium dioxide powder may be used.
【０１０４】次に、前記配合された酸化チタン粉末に、
酸素欠陥形成法による熱処理を施す。このときの熱処理
条件としては、水素雰囲気中で、好ましくは温度８００
〜１２００℃程度で、０．２〜３時間程度、より好まし
くは温度９００〜１２００℃程度で、０．５〜１時間程
度とされる。Next, to the compounded titanium oxide powder,
Heat treatment by an oxygen defect forming method is performed. The heat treatment at this time is performed in a hydrogen atmosphere, preferably at a temperature of 800.
The temperature is about 1200 to 1200 ° C. and about 0.2 to 3 hours, more preferably about 900 to 1200 ° C. and about 0.5 to 1 hour.
【０１０５】このとき、酸化チタン粉末がアナターゼ型
の二酸化チタン粉末を含有している場合、前記の熱処理
温度、熱処理時間によっては、アナターゼ型の二酸化チ
タンは、その結晶構造の一部または全部がルチル型へ転
移することがある。At this time, when the titanium oxide powder contains anatase-type titanium dioxide powder, the crystal structure of anatase-type titanium dioxide is partially or entirely rutile depending on the heat treatment temperature and heat treatment time. May transfer to the mold.
【０１０６】なお、酸素欠陥形成法は、本工程＜Ｂ０＞
前に、ルチル型の二酸化チタン粉末および／またはアナ
ターゼ型の二酸化チタン粉末に施し、かかる二酸化チタ
ン粉末を配合して、酸化チタン粉末を調製するようにし
てもよい。Incidentally, in the oxygen defect forming method, this step <B0>
Before this, a titanium oxide powder may be prepared by applying to rutile-type titanium dioxide powder and / or anatase-type titanium dioxide powder and blending the titanium dioxide powder.
【０１０７】［塗布液（受光層材料）の調製］ ＜Ｂ１＞〜＜Ｂ４＞ 前記工程＜Ａ１＞〜＜Ａ４＞と同
様の工程を行う。[Preparation of Coating Liquid (Light-Receiving Layer Material)] <B1> to <B4> Steps similar to the above steps <A1> to <A4> are performed.
【０１０８】［受光層４の形成］ ＜Ｂ５＞ 前記工程＜Ａ５＞と同様の工程を行う。[Formation of Light-Receiving Layer 4] <B5> The same step as the step <A5> is performed.
【０１０９】＜Ｂ６＞ 必要に応じて、前記工程＜Ａ６
＞と同様の工程を行う。なお、色素吸着を行う前記工程
＜Ａ７＞は省略される。<B6> If necessary, the step <A6
>. The step <A7> for dye adsorption is omitted.
【０１１０】＜２Ｃ＞：酸素欠陥形成法（膜状体に施す
場合） ［酸化チタン粉末の調製］ ＜Ｃ０＞ ルチル型の二酸化チタン粉末とアナターゼ型
の二酸化チタン粉末とを所定の配合比（ルチル型の二酸
化チタン粉末のみの場合も含む）にて、配合し混合して
おく。なお、後述する酸素欠陥形成法による熱処理で、
二酸化チタンの結晶構造がアナターゼ型からルチル型へ
転移（変化）することを想定している場合には、アナタ
ーゼ型の二酸化チタン粉末のみを用いてもよい。<2C>: Oxygen vacancy forming method (when applied to a film) [Preparation of Titanium Oxide Powder] <C0> A predetermined mixing ratio (rutile) of rutile-type titanium dioxide powder and anatase-type titanium dioxide powder (Including the case of only the titanium dioxide powder of the type)). In addition, by the heat treatment by the oxygen defect formation method described later,
When it is assumed that the crystal structure of titanium dioxide changes (changes) from anatase type to rutile type, only anatase type titanium dioxide powder may be used.
【０１１１】［塗布液（受光層材料）の調製］ ＜Ｃ１＞〜＜Ｃ４＞ 前記工程＜Ａ１＞〜＜Ａ４＞と同
様の工程を行う。[Preparation of Coating Liquid (Light-Receiving Layer Material)] <C1> to <C4> Steps similar to the above steps <A1> to <A4> are performed.
【０１１２】［受光層４の形成］ ＜Ｃ５＞ 前記工程＜Ａ５＞と同様の工程を行った後、
膜状体に酸素欠陥形成法による熱処理を施して受光層４
を得る。この熱処理条件としては、水素雰囲気中で、好
ましくは温度８００〜１２００℃程度で、０．２〜３時
間程度、より好ましくは温度９００〜１２００℃程度
で、０．５〜１時間程度とされる。[Formation of Light-Receiving Layer 4] <C5> After performing the same step as the step <A5>,
The light receiving layer 4 is formed by subjecting the film to a heat treatment by an oxygen defect forming method.
Get. The heat treatment is performed in a hydrogen atmosphere, preferably at a temperature of about 800 to 1200 ° C. for about 0.2 to 3 hours, more preferably at a temperature of about 900 to 1200 ° C. for about 0.5 to 1 hour. .
【０１１３】なお、この場合、前記工程＜Ａ５＞におけ
る熱処理（例えば、焼成等）は、この酸素欠陥形成法に
よる熱処理で兼用することもできる。In this case, the heat treatment (for example, sintering or the like) in the step <A5> can be also used as the heat treatment by the oxygen defect forming method.
【０１１４】＜Ｃ６＞ 必要に応じて、前記工程＜Ａ６
＞と同様の工程を行う。なお、色素吸着を行う前記工程
＜Ａ７＞は省略される。<C6> If necessary, the step <A6
>. The step <A7> for dye adsorption is omitted.
【０１１５】＜２Ｄ＞：原子置換法 ［酸化チタン粉末の調製］ ＜Ｄ０＞ ルチル型の二酸化チタン粉末とアナターゼ型
の二酸化チタン粉末とを所定の配合比（ルチル型の二酸
化チタン粉末のみの場合も含む）にて、配合し混合して
おく。なお、後述する原子置換法による焼成で、二酸化
チタンの結晶構造がアナターゼ型からルチル型へ転移
（変化）することを想定している場合には、アナターゼ
型の二酸化チタン粉末のみを用いてもよい。<2D>: Atomic substitution method [Preparation of titanium oxide powder] <D0> A predetermined mixing ratio of rutile-type titanium dioxide powder and anatase-type titanium dioxide powder (even when only rutile-type titanium dioxide powder is used) ) And mix. When it is assumed that the crystal structure of titanium dioxide changes (changes) from an anatase type to a rutile type by baking by an atomic substitution method described later, only anatase type titanium dioxide powder may be used. .
【０１１６】［塗布液（受光層材料）の調製］ ＜Ｄ１＞〜＜Ｄ３＞ 前記工程＜Ａ１＞〜＜Ａ３＞と同
様の工程を行う。[Preparation of coating liquid (light-receiving layer material)] <D1> to <D3> Steps similar to the above steps <A1> to <A3> are performed.
【０１１７】＜Ｄ４＞ 前記工程＜Ａ４＞と同様の工程
において、懸濁液中に、無機増感剤を添加して混練す
る。これにより、塗布液（受光層材料）を調製する。<D4> In the same step as step <A4>, an inorganic sensitizer is added to the suspension and kneaded. Thereby, a coating liquid (light-receiving layer material) is prepared.
【０１１８】この無機増感剤としては、特に限定されな
いが、例えば、クロム、バナジウム、ニッケル、鉄、マ
ンガン、銅、亜鉛、ニオブ、またはこれらの酸化物等が
挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合
わせて用いることができる。Examples of the inorganic sensitizer include, but are not limited to, chromium, vanadium, nickel, iron, manganese, copper, zinc, niobium, and oxides thereof. Alternatively, two or more kinds can be used in combination.
【０１１９】また、無機増感剤の含有量としては、特に
限定されないが、例えば、酸化チタン粉末１ｇに対し
て、０．１〜２．５μｍｏｌ程度であるのが好ましく、
０．５〜２．０μｍｏｌ程度であるのがより好ましい。The content of the inorganic sensitizer is not particularly limited, but is preferably, for example, about 0.1 to 2.5 μmol per 1 g of the titanium oxide powder.
More preferably, it is about 0.5 to 2.0 μmol.
【０１２０】なお、酸化チタン粉末がアナターゼ型の二
酸化チタン粉末を含有し、アナターゼ型の二酸化チタン
の結晶構造がルチル型へ転移するのを防止したい場合に
は、焼結助剤を添加するようにする。When the titanium oxide powder contains anatase-type titanium dioxide powder and it is desired to prevent the crystal structure of the anatase-type titanium dioxide from changing to the rutile type, a sintering aid is added. I do.
【０１２１】焼結助剤としては、融点が９００℃以下の
金属酸化物であるのが好ましい。この金属酸化物として
は、特に限定されないが、例えば、三酸化モリブデン、
三酸化二ビスマス、酸化鉛、酸化パラジウム、三酸化二
アンチモン、二酸化テルル、三酸化二タリウム等が挙げ
られ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせ
て用いることができる。The sintering aid is preferably a metal oxide having a melting point of 900 ° C. or less. The metal oxide is not particularly limited, for example, molybdenum trioxide,
Bismuth trioxide, lead oxide, palladium oxide, diantimony trioxide, tellurium dioxide, dithallium trioxide and the like can be mentioned, and one or more of these can be used in combination.
【０１２２】この場合、焼結助剤と酸化チタン粉末との
配合比としては、特に限定されないが、例えば、体積比
で１：９９〜４０：６０程度であるのが好ましく、５：
９５〜２０：８０程度であるのがより好ましい。In this case, the compounding ratio of the sintering aid to the titanium oxide powder is not particularly limited, but is preferably, for example, about 1:99 to 40:60 by volume, preferably 5:40.
The ratio is more preferably about 95 to 20:80.
【０１２３】これにより、膜状体を、９００℃以下の温
度で焼成（焼結）できるので、二酸化チタンの結晶構造
がアナターゼ型からルチル型へ転移するのをより確実に
防止（抑制）することができる。Thus, the film can be fired (sintered) at a temperature of 900 ° C. or less, so that the transition of the crystal structure of titanium dioxide from the anatase type to the rutile type can be more reliably prevented (suppressed). Can be.
【０１２４】［受光層４の形成］ ＜Ｄ５＞ 前記工程＜Ａ５＞と同様の工程を行った後、
膜状体を、例えば、大気、窒素ガス、または各種不活性
ガス、真空、減圧状態（例えば、１０-1〜１０ -6Ｔｏｒ
ｒ）のような非酸化性雰囲気中で焼成（焼結）する。こ
のときの焼成条件としては、例えば、次のようにするこ
とができる。[Formation of Light-Receiving Layer 4] <D5> After performing the same step as the step <A5>,
For example, air, nitrogen gas, or various inert
Gas, vacuum, reduced pressure (for example, 10-1-10 -6Tor
It is fired (sintered) in a non-oxidizing atmosphere as in r). This
The firing conditions at the time are, for example, as follows:
Can be.
【０１２５】 酸化チタン粉末がアナターゼ型の二酸
化チタン粉末を含有しない場合、もしくは、二酸化チタ
ンの結晶構造がアナターゼ型からルチル型へ転移するこ
とを想定している場合、好ましくは温度１０００〜１２
００℃程度で０．５〜１０時間程度とされる。When the titanium oxide powder does not contain anatase-type titanium dioxide powder, or when it is assumed that the crystal structure of titanium dioxide changes from anatase-type to rutile-type, the temperature is preferably 1000 to 12
The heating is performed at about 00 ° C. for about 0.5 to 10 hours.
【０１２６】 二酸化チタンの結晶構造がアナターゼ
型からルチル型へ転移することを想定していない（防止
したい）場合、好ましくは温度９００℃以下程度で１〜
２６時間程度とされる。When it is not assumed (transferred) that the crystal structure of titanium dioxide changes from an anatase type to a rutile type, it is preferable that the temperature be about 900 ° C. or lower and 1 to 1 degree.
It is about 26 hours.
【０１２７】なお、この場合、前記工程＜Ａ５＞におけ
る熱処理（例えば、焼成等）は、この原子置換法による
焼成で兼用することもできる。In this case, the heat treatment (for example, firing, etc.) in the step <A5> can also be performed by firing using the atom replacement method.
【０１２８】また、このような原子置換法は、酸化チタ
ン粉末の調製前に、ルチル型の二酸化チタン粉末および
／またはアナターゼ型の二酸化チタン粉末に施すように
してもよいし、酸化チタン粉末の調製後に、かかる酸化
チタン粉末に施すようにしてもよい。なお、これらの場
合、本工程＜Ｄ５＞における原子置換法による焼成は、
省略することができる。Further, such an atomic substitution method may be applied to rutile-type titanium dioxide powder and / or anatase-type titanium dioxide powder before preparing titanium oxide powder, or to preparing titanium oxide powder. The titanium oxide powder may be applied later. In these cases, the firing by the atom replacement method in the present step <D5>
Can be omitted.
【０１２９】＜Ｄ６＞ 必要に応じて、前記工程＜Ａ６
＞と同様の工程を行う。なお、色素吸着を行う前記工程
＜Ａ７＞は省略される。以上のような工程を経て、受光
層４が得られる。<D6> If necessary, the step <A6
>. The step <A7> for dye adsorption is omitted. Through the steps described above, the light receiving layer 4 is obtained.
【０１３０】＜３＞ 次に、受光層４と第２の電極６と
の間に電解質溶液８１を封入して、太陽電池１Ａを完成
する。<3> Next, the electrolyte solution 81 is sealed between the light receiving layer 4 and the second electrode 6, thereby completing the solar cell 1A.
【０１３１】まず、受光層４の外縁部（周囲）を、例え
ばポリカーボネート等からなる壁部５の材料で囲む。次
いで、この内部に、例えばヨウ素溶液等の電解質溶液８
１を供給する。First, the outer edge (periphery) of the light receiving layer 4 is surrounded by the material of the wall 5 made of, for example, polycarbonate. Next, an electrolyte solution 8 such as an iodine solution is
Supply 1
【０１３２】次に、受光層４と第２の電極６とが対向す
るように、第１の基板２と第２の基板７とを配置、積層
して、電解質溶液８１を封入する。この後、壁部５の材
料を固化（硬化）させる。以上のような工程を経て、太
陽電池１Ａが製造される。Next, the first substrate 2 and the second substrate 7 are arranged and laminated so that the light receiving layer 4 and the second electrode 6 face each other, and the electrolyte solution 81 is sealed. Thereafter, the material of the wall portion 5 is solidified (hardened). Through the steps described above, solar cell 1A is manufactured.
【０１３３】なお、本実施形態では、壁部５は、受光層
４および電解質溶液８１（電解質）の全周を覆うような
構成であったが、これに代わり、例えば、壁部５を、受
光層４および電解質溶液８１の周囲に所定間隔おいて配
設し、これら間隙を封止部材で封止するような構成とす
ることもできる。In the present embodiment, the wall 5 covers the entire periphery of the light-receiving layer 4 and the electrolyte solution 81 (electrolyte). It is also possible to provide a structure in which the space is provided at predetermined intervals around the layer 4 and the electrolyte solution 81 and these gaps are sealed with a sealing member.
【０１３４】また、太陽電池１Ａでは、電解質として、
電解質溶液８１に代わり、ゲル状の電解質、あるいは、
固体の電解質を用いることができる。この場合にも、壁
部５は、第１の電極３と第２の電極５との間隔を一定に
保持して、前述した効果を発揮する。Further, in the solar cell 1A, as the electrolyte,
Instead of the electrolyte solution 81, a gel electrolyte, or
A solid electrolyte can be used. Also in this case, the wall portion 5 maintains the distance between the first electrode 3 and the second electrode 5 to be constant, and exhibits the above-described effect.
【０１３５】＜第２実施形態＞次に、本発明の太陽電池
の第２実施形態について説明する。<Second Embodiment> Next, a second embodiment of the solar cell of the present invention will be described.
【０１３６】図３は、本発明の太陽電池の第２実施形態
を示す断面図、図４は、本発明の太陽電池の第２実施形
態の中央部付近の断面を示す拡大図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the solar cell of the present invention, and FIG. 4 is an enlarged view showing a cross section near the center of the second embodiment of the solar cell of the present invention.
【０１３７】以下、図３に示す太陽電池１Ｂについて、
前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事
項については、その説明を省略する。Hereinafter, the solar cell 1B shown in FIG.
The following description focuses on differences from the first embodiment, and a description of similar items will be omitted.
【０１３８】第２実施形態の太陽電池１Ｂでは、バリヤ
層９が設けられ、それ以外は、前記第１実施形態の太陽
電池１Ａと同様である。The solar cell 1B of the second embodiment is provided with a barrier layer 9, and is otherwise the same as the solar cell 1A of the first embodiment.
【０１３９】すなわち、第１の電極３と受光層４との間
に、層状（平板状）をなすバリヤ層９が設けられてい
る。このバリヤ層９は、電解質溶液８１の第１の電極３
への接触を防止または抑制するものである。That is, between the first electrode 3 and the light receiving layer 4, the barrier layer 9 having a layer shape (plate shape) is provided. This barrier layer 9 is made of the first electrode 3 of the electrolyte solution 81.
To prevent or suppress contact with
【０１４０】これにより、太陽電池１Ｂでは、漏れ電流
の発生が防止または抑制され、優れた発電効率（光電変
換効率）が得られる。As a result, in solar cell 1B, generation of leakage current is prevented or suppressed, and excellent power generation efficiency (photoelectric conversion efficiency) is obtained.
【０１４１】このバリヤ層９の構成材料としては、特に
限定されないが、例えば、受光層４の主たる構成材料で
ある酸化チタンの他、例えば、ＳｒＴｉＯ3、ＺｎＯ、
ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｎＯ2のような各種金属酸化物、
ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＴｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、Ｂ
4Ｎ、ＢＮのような各種金属化合物等の１種または２種
以上を組み合わせて用いることができるが、この中で
も、受光層４と同等の伝導性を有するものであるのが好
ましく、特に、酸化チタンを主とするものがより好まし
い。バリヤ層９をこのような材料で構成することによ
り、太陽電池１Ｂの発電効率をより向上することができ
る。The constituent material of the barrier layer 9 is not particularly limited. For example, in addition to titanium oxide which is a main constituent material of the light receiving layer 4, for example, SrTiO 3 , ZnO,
Various metal oxides such as SiO 2 , Al 2 O 3 , SnO 2 ,
CdS, CdSe, TiC, Si 3 N 4 , SiC, B
4 N, can be used singly or in combination of two or more of various metal compounds such as BN, among this, is preferably one having the same conductivity and the light-receiving layer 4, in particular, oxide Those mainly containing titanium are more preferable. By forming the barrier layer 9 from such a material, the power generation efficiency of the solar cell 1B can be further improved.
【０１４２】また、バリヤ層９は、その空孔率が受光層
４の空孔率より小さいものが好ましい。すなわち、バリ
ヤ層９は、緻密質または比較的緻密質なものであるのが
好ましい。このようなバリヤ層９では、電解質溶液８１
の第１の電極３への接触をより確実に防止または抑制す
ることができる。これにより、太陽電池１Ｂでは、漏れ
電流の発生がより確実に防止または抑制され、発電効率
（光電変換効率）がより向上する。It is preferable that the barrier layer 9 has a porosity smaller than that of the light receiving layer 4. That is, the barrier layer 9 is preferably dense or relatively dense. In such a barrier layer 9, the electrolyte solution 81
Contact with the first electrode 3 can be more reliably prevented or suppressed. Thereby, in solar cell 1B, generation of leakage current is more reliably prevented or suppressed, and power generation efficiency (photoelectric conversion efficiency) is further improved.
【０１４３】バリヤ層９の空孔率としては、例えば、２
０％以下程度であるのが好ましく、５％以下程度である
のがより好ましい。このような空孔率のバリヤ層９で
は、前述した効果がより顕著となる。The porosity of the barrier layer 9 is, for example, 2
It is preferably about 0% or less, more preferably about 5% or less. In the barrier layer 9 having such a porosity, the above-described effects are more remarkable.
【０１４４】また、バリヤ層９の平均厚さ（膜厚）とし
ては、特に限定されないが、例えば、０．０１〜１０μ
ｍ程度であるのが好ましく、０．１〜５μｍ程度である
のがより好ましく、０．５〜２μｍ程度であるのがさら
に好ましい。バリヤ層９の平均厚さが前記下限値より小
さいと、バリヤ層９の空孔率等によっては、電解質溶液
８１の浸透が著しく、第１の電極３との接触を防止また
は抑制することができない場合がある。一方、バリヤ層
９の平均厚さを前記上限値を超えて大きくすると、バリ
ヤ層９の構成材料によっては、受光層４から第１の電極
３への電子を付与する効率が低下してしまう場合があ
る。The average thickness (film thickness) of the barrier layer 9 is not particularly limited.
m, more preferably about 0.1 to 5 μm, and even more preferably about 0.5 to 2 μm. If the average thickness of the barrier layer 9 is smaller than the lower limit, depending on the porosity of the barrier layer 9 and the like, the permeation of the electrolyte solution 81 is remarkable, and the contact with the first electrode 3 cannot be prevented or suppressed. There are cases. On the other hand, if the average thickness of the barrier layer 9 is increased beyond the upper limit, the efficiency of applying electrons from the light receiving layer 4 to the first electrode 3 may be reduced depending on the constituent material of the barrier layer 9. There is.
【０１４５】このようなバリヤ層９は、受光層４の形成
に先立ち、第１の電極３の上面に、例えば、高周波スパ
ッタリング、ＤＣスパッタ、ＣＶＤ、真空蒸着、ジェッ
トモールディングのような薄膜形成方法、ディッピン
グ、ドクターブレード、スピンコート、刷毛塗り、スプ
レー塗装、ロールコーターのような各種塗布法等により
形成することができる。Prior to the formation of the light receiving layer 4, such a barrier layer 9 is formed on the upper surface of the first electrode 3 by a thin film forming method such as high frequency sputtering, DC sputtering, CVD, vacuum evaporation, or jet molding. It can be formed by various coating methods such as dipping, doctor blade, spin coating, brush coating, spray coating, and roll coater.
【０１４６】また、各種塗布法を用いる場合、塗布液
は、バリヤ層９の構成材料を、例えば、水熱合成により
コロイド懸濁液として調製して用いたり、あるいは、前
記受光層４の塗布液と同様にして調製して用いたり等す
ることができる。なお、後者の場合、バリヤ層９の構成
材料は、例えば、平均粒径が５〜６０ｎｍ程度の粉末を
用いるのが好ましく、５〜４０ｎｍ程度の粉末を用いる
のがより好ましい。When various coating methods are used, the coating liquid may be prepared by using the constituent material of the barrier layer 9 as a colloidal suspension by, for example, hydrothermal synthesis, or may be used as the coating liquid It can be prepared and used in the same manner as described above. In the latter case, as a constituent material of the barrier layer 9, for example, a powder having an average particle size of about 5 to 60 nm is preferably used, and more preferably a powder having an average particle size of about 5 to 40 nm is used.
【０１４７】これにより、バリヤ層９をより確実に緻密
質なものとすることができるので、バリヤ層９は、電解
質溶液８１の第１の電極３への接触をより確実に防止ま
たは抑制することができる。なお、このようなバリヤ層
９は、２層以上積層したものであってもよい。As a result, the barrier layer 9 can be more surely made denser, so that the barrier layer 9 can more reliably prevent or suppress the contact of the electrolyte solution 81 with the first electrode 3. Can be. Note that such a barrier layer 9 may be a laminate of two or more layers.
【０１４８】なお、太陽電池１Ｂでは、電解質として、
液体の電解質（電解質溶液８１）に代わり、固体の電解
質あるいはゲル状の電解質を用いることもできる。この
場合においても、バリヤ層９は、電解質中の成分の移行
を防止または抑制して、前述した効果を発揮する。ま
た、特に、この場合、壁部５は、省略することもでき
る。In the solar cell 1B, as the electrolyte,
Instead of the liquid electrolyte (electrolyte solution 81), a solid electrolyte or a gel electrolyte can be used. Also in this case, the barrier layer 9 prevents or suppresses migration of components in the electrolyte, and exhibits the above-described effect. Also, in this case, in particular, the wall portion 5 can be omitted.
【０１４９】以上、本発明の太陽電池を図示の各実施形
態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定され
るものではない。太陽電池を構成する各部は、同様の機
能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができ
る。Although the solar cell of the present invention has been described based on the illustrated embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. Each component constituting the solar cell can be replaced with any component having the same function.
【０１５０】また、本発明の太陽電池は、前記第１およ
び第２実施形態のうちの、任意の２以上の構成を組み合
わせたものであってもよい。The solar cell of the present invention may be a combination of any two or more of the first and second embodiments.
【０１５１】[0151]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、薄
型で、光電変換効率に優れる太陽電池が得られる。As described above, according to the present invention, a thin solar cell having excellent photoelectric conversion efficiency can be obtained.
【０１５２】壁部材を設けることにより、太陽電池の強
度、特に、少なくとも受光層および電解質の変形を防止
して、電解質のイオン伝導状態を好適なものとすること
ができ、その結果、優れた発電効率（光電変換効率）が
得られる。By providing the wall member, the strength of the solar cell, particularly, at least the deformation of the light receiving layer and the electrolyte can be prevented, and the ionic conduction state of the electrolyte can be made favorable. Efficiency (photoelectric conversion efficiency) is obtained.
【０１５３】また、バリヤ層を設けることにより、電解
質の陰極への接触を防止または抑制することができ、そ
の結果、優れた発電効率（光電変換効率）が得られる。By providing the barrier layer, contact of the electrolyte with the cathode can be prevented or suppressed, and as a result, excellent power generation efficiency (photoelectric conversion efficiency) can be obtained.
【０１５４】また、本発明の太陽電池は、指向性が低
く、発電効率に優れる。また、本発明の太陽電池は、製
造が容易であり、安価に製造することができる。The solar cell of the present invention has low directivity and is excellent in power generation efficiency. Further, the solar cell of the present invention is easy to manufacture and can be manufactured at low cost.
【図１】本発明の太陽電池（光電池）の第１実施形態を
示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a solar cell (photocell) of the present invention.
【図２】受光層の受光面付近の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view near a light receiving surface of a light receiving layer.
【図３】本発明の太陽電池の第２実施形態を示す断面図
である。FIG. 3 is a sectional view showing a second embodiment of the solar cell of the present invention.
【図４】本発明の太陽電池の第２実施形態の中央部付近
の断面を示す拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view showing a cross section near a central portion of a second embodiment of the solar cell of the present invention.
１Ａ、１Ｂ 太陽電池 ２ 第１の基板 ３ 第１の電極 ４ 受光層 ４１ 孔 ５ 壁部 ６ 第２の電極 ７ 第２の基板 ８ 収納空間 ８１ 電解質溶液 ９ バリヤ層 １００ 外部回路 Reference Signs List 1A, 1B solar cell 2 first substrate 3 first electrode 4 light-receiving layer 41 hole 5 wall 6 second electrode 7 second substrate 8 storage space 81 electrolyte solution 9 barrier layer 100 external circuit
Claims (17)
ンで構成される多孔質な受光層と電解質とを、前記受光
層が陰極側に位置し、前記電解質が陽極側に位置するよ
うに介挿し、前記受光層および前記電解質の周囲に壁部
材を配設してなる太陽電池であって、 前記壁部材は、前記太陽電池の強度を保持する機能を有
することを特徴とする太陽電池。1. A porous light-receiving layer mainly composed of titanium oxide and an electrolyte are provided between an anode and a cathode such that the light-receiving layer is located on the cathode side and the electrolyte is located on the anode side. A solar cell comprising a light-receiving layer and a wall member disposed around the electrolyte, the wall member having a function of maintaining the strength of the solar cell.
ンで構成される多孔質な受光層と電解質とを、前記受光
層が陰極側に位置し、前記電解質が陽極側に位置するよ
うに介挿し、前記受光層および前記電解質の周囲に壁部
材を配設してなる太陽電池であって、 前記壁部材は、少なくとも前記受光層および前記電解質
の変形を防止する機能を有することを特徴とする太陽電
池。2. A porous light receiving layer mainly composed of titanium oxide and an electrolyte are provided between an anode and a cathode such that the light receiving layer is located on the cathode side and the electrolyte is located on the anode side. A solar cell having a wall member disposed around the light receiving layer and the electrolyte interposed therebetween, wherein the wall member has a function of preventing deformation of at least the light receiving layer and the electrolyte. Solar cell.
間隔を一定に保持する機能を有する請求項１または２に
記載の太陽電池。3. The solar cell according to claim 1, wherein the wall member has a function of maintaining a constant distance between the anode and the cathode.
ンで構成される多孔質な受光層と電解質とを、前記受光
層が陰極側に位置し、前記電解質が陽極側に位置するよ
うに介挿してなる太陽電池であって、 前記陰極と前記受光層との間に、前記電解質の前記陰極
への接触を防止または抑制するバリヤ層を設置したこと
を特徴とする太陽電池。4. A porous light-receiving layer mainly composed of titanium oxide and an electrolyte are provided between an anode and a cathode such that the light-receiving layer is located on the cathode side and the electrolyte is located on the anode side. A solar cell interposed therebetween, wherein a barrier layer that prevents or suppresses contact of the electrolyte with the cathode is provided between the cathode and the light receiving layer.
導性を有する請求項４に記載の太陽電池。5. The solar cell according to claim 4, wherein the barrier layer has the same conductivity as the light receiving layer.
構成される請求項４または５に記載の太陽電池。6. The solar cell according to claim 4, wherein the barrier layer is mainly composed of titanium oxide.
空孔率より小さい請求項４ないし６のいずれかに記載の
太陽電池。7. The solar cell according to claim 4, wherein the porosity of the barrier layer is smaller than the porosity of the light receiving layer.
ある請求項７に記載の太陽電池。8. The solar cell according to claim 7, wherein the porosity of the barrier layer is 20% or less.
１０μｍである請求項４ないし８のいずれかに記載の太
陽電池。9. The barrier layer has an average thickness of from 0.01 to 0.01.
The solar cell according to any one of claims 4 to 8, which has a thickness of 10 µm.
タンで構成される請求項１ないし９のいずれかに記載の
太陽電池。10. The solar cell according to claim 1, wherein the titanium oxide is mainly composed of titanium dioxide.
μｍの酸化チタン粉末を用いて製造されたものである請
求項１ないし１０のいずれかに記載の太陽電池。11. The light-receiving layer has an average particle diameter of 1 nm to 1 nm.
The solar cell according to claim 1, wherein the solar cell is manufactured using a μm titanium oxide powder.
ある請求項１ないし１１のいずれかに記載の太陽電池。12. The solar cell according to claim 1, wherein the light receiving layer has a porosity of 5 to 90%.
〜１０μｍである請求項１ないし１２のいずれかに記載
の太陽電池。13. The light-receiving layer has a surface roughness Ra of 5 nm.
The solar cell according to any one of claims 1 to 12, which has a thickness of from 10 to 10 µm.
００μｍである請求項１ないし１３のいずれかに記載の
太陽電池。14. The light-receiving layer has an average thickness of 0.1 to 3
The solar cell according to any one of claims 1 to 13, which has a thickness of 00 µm.
の吸収を可能とする可視化処理が施されている請求項１
ないし１４のいずれかに記載の太陽電池。15. The light-receiving layer has been subjected to a visualization process that enables light having a wavelength in a visible light region to be absorbed.
15. The solar cell according to any one of items 14 to 14.
の光電変換効率をＲ 90とし、光の入射角が５２°での光
電変換効率をＲ52としたとき、Ｒ52／Ｒ90が０．８以上
である請求項１ないし１５のいずれかに記載の太陽電
池。16. When the incident angle of light on the light receiving layer is 90 °.
The photoelectric conversion efficiency of R 90Light at an incident angle of 52 °
The conversion efficiency is R52And R52/ R90Is 0.8 or more
The solar cell according to any one of claims 1 to 15, wherein
pond.
一方を支持する基板を有する請求項１ないし１６のいず
れかに記載の太陽電池。17. The solar cell according to claim 1, further comprising a substrate that supports at least one of said anode and said cathode.
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