JP2017022324A - Photoelectric conversion element - Google Patents
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Abstract
【課題】光電変換特性を向上させることができ、優れた耐久性を有する光電変換素子を提供すること。【解決手段】少なくとも1つの光電変換セルを備え、光電変換セルが、導電性基板と、導電性基板上に設けられる半導体層と、導電性基板に対向するように配置される透明な対向基板と、導電性基板と対向基板とを連結するように設けられる封止部と、導電性基板と対向基板との間に配置される電解質とを有し、少なくとも1つの光電変換セルに対し、対向基板から光が入射される光電変換素子であって、導電性基板が、金属基板と、金属基板上に半導体層と接触するように設けられ、金属基板を構成する金属の酸化物で構成される第1金属酸化物層を有し、第1金属酸化物層の厚さが100〜500nmである、光電変換素子。【選択図】図1Provided is a photoelectric conversion element that can improve photoelectric conversion characteristics and has excellent durability. The photoelectric conversion cell includes at least one photoelectric conversion cell, and the photoelectric conversion cell includes a conductive substrate, a semiconductor layer provided on the conductive substrate, and a transparent counter substrate disposed so as to face the conductive substrate. And a sealing portion provided so as to connect the conductive substrate and the counter substrate, and an electrolyte disposed between the conductive substrate and the counter substrate, and the counter substrate with respect to at least one photoelectric conversion cell. A photoelectric conversion element to which light is incident from, wherein a conductive substrate is provided with a metal substrate and a metal oxide that constitutes the metal substrate and is provided on the metal substrate so as to be in contact with the semiconductor layer. The photoelectric conversion element which has 1 metal oxide layer and the thickness of a 1st metal oxide layer is 100-500 nm. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、光電変換素子に関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion element.
色素増感太陽電池は、スイスのグレッツェルらによって開発されたものであり、光電変換効率が高く、製造コストが低いなどの利点を持つため注目されている次世代光電変換素子である。 The dye-sensitized solar cell was developed by Gretzell et al. In Switzerland, and is a next-generation photoelectric conversion element that has attracted attention because it has advantages such as high photoelectric conversion efficiency and low manufacturing cost.
このような色素を用いた光電変換素子は一般に、少なくとも1つの光電変換セルを備え、光電変換セルは、導電性基板と、導電性基板上に設けられる半導体層と、導電性基板に対向するように配置される透明な対向基板とを有している。このような光電変換素子としては、半導体層が設けられた導電性基板からではなく、半導体層に対向する透明な対向基板から光を入射させる、いわゆる裏面入射型光電変換素子が知られている。このような裏面入射型光電変換素子では、対向基板から光を入射させるため、導電性基板は透明である必要はない。 A photoelectric conversion element using such a dye generally includes at least one photoelectric conversion cell, and the photoelectric conversion cell faces the conductive substrate, the semiconductor layer provided on the conductive substrate, and the conductive substrate. And a transparent counter substrate. As such a photoelectric conversion element, a so-called back-illuminated photoelectric conversion element in which light is incident not from a conductive substrate provided with a semiconductor layer but from a transparent counter substrate facing the semiconductor layer is known. In such a back-illuminated photoelectric conversion element, light is incident from the counter substrate, so that the conductive substrate does not need to be transparent.
例えば下記特許文献1には、導電性基板としてチタンを含む基板を用いることが開示されている。 For example, Patent Document 1 below discloses the use of a substrate containing titanium as the conductive substrate.
しかし、上述した特許文献1に記載の光電変換素子は、光電変換特性又は耐久性の点で改善の余地があった。 However, the photoelectric conversion element described in Patent Document 1 described above has room for improvement in terms of photoelectric conversion characteristics or durability.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光電変換特性を向上させることができ、優れた耐久性を有する光電変換素子を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the photoelectric conversion element which can improve a photoelectric conversion characteristic and has outstanding durability.
本発明者は、チタンを含む基板を導電性基板として用いても上記課題を解決できない原因について検討した。その結果、本発明者は以下のことに気付いた。すなわち、チタンを含む基板上に形成される酸化チタン層の厚さの範囲が上記課題を解決する上で極めて重要であることを見出し、本発明を完成するに至った。 This inventor examined the cause which cannot solve the said subject even if it uses the board | substrate containing titanium as a conductive substrate. As a result, the present inventor has noticed the following. That is, the present inventors have found that the range of the thickness of the titanium oxide layer formed on the substrate containing titanium is extremely important for solving the above-described problems, and have completed the present invention.
即ち本発明は、少なくとも1つの光電変換セルを備え、前記光電変換セルが、導電性基板と、前記導電性基板上に設けられる半導体層と、前記導電性基板に対向するように配置される透明な対向基板と、前記導電性基板と前記対向基板とを連結するように設けられる封止部と、前記導電性基板と前記対向基板との間に配置される電解質とを有し、前記少なくとも1つの光電変換セルに対し、前記対向基板から光が入射される光電変換素子であって、前記導電性基板が、金属基板と、前記金属基板上に前記半導体層と接触するように設けられ、前記金属基板を構成する金属の酸化物で構成される第1金属酸化物層を有し、前記第1金属酸化物層の厚さが100〜500nmである、光電変換素子である。 That is, the present invention includes at least one photoelectric conversion cell, and the photoelectric conversion cell is disposed so as to face a conductive substrate, a semiconductor layer provided on the conductive substrate, and the conductive substrate. An at least one counter substrate, a sealing portion provided to connect the conductive substrate and the counter substrate, and an electrolyte disposed between the conductive substrate and the counter substrate. A photoelectric conversion element in which light is incident on one photoelectric conversion cell from the counter substrate, wherein the conductive substrate is provided in contact with the metal layer and the semiconductor layer on the metal substrate, It is a photoelectric conversion element which has a 1st metal oxide layer comprised with the metal oxide which comprises a metal substrate, and the thickness of the said 1st metal oxide layer is 100-500 nm.
この光電変換素子によれば、第1金属酸化物層が、金属基板を構成する金属の酸化物で構成されているため、第1金属酸化物層は金属基板に強固に固定される。またこの第1金属酸化物層は、金属基板上で半導体層と接触するように設けられている。このため、金属基板と半導体層とが第1金属酸化物層を介して強固に固定される。特に、第1金属酸化物層の厚さが100nm以上であることで、100nm未満である場合に比べて、金属基板と半導体層とが第1金属酸化物層を介してより強固に固定される。このため、導電性基板からの半導体層の剥離を十分に抑制することが可能となり、光電変換素子は優れた耐久性を有することが可能となる。また、第1金属酸化物層の厚さが500nm以下であることで、第1金属酸化物層の厚さが500nmを超える場合に比べて導電性基板と半導体層との間での抵抗を低減することができるため、光電変換素子の光電変換特性を向上させることもできる。 According to this photoelectric conversion element, since the first metal oxide layer is composed of a metal oxide constituting the metal substrate, the first metal oxide layer is firmly fixed to the metal substrate. The first metal oxide layer is provided on the metal substrate so as to be in contact with the semiconductor layer. For this reason, the metal substrate and the semiconductor layer are firmly fixed via the first metal oxide layer. In particular, when the thickness of the first metal oxide layer is 100 nm or more, the metal substrate and the semiconductor layer are more firmly fixed via the first metal oxide layer than when the thickness is less than 100 nm. . For this reason, peeling of the semiconductor layer from the conductive substrate can be sufficiently suppressed, and the photoelectric conversion element can have excellent durability. In addition, since the thickness of the first metal oxide layer is 500 nm or less, the resistance between the conductive substrate and the semiconductor layer is reduced as compared with the case where the thickness of the first metal oxide layer exceeds 500 nm. Therefore, the photoelectric conversion characteristics of the photoelectric conversion element can be improved.
上記光電変換素子においては、前記封止部が樹脂を含み、前記第1金属酸化物層上に設けられていることが好ましい。 In the said photoelectric conversion element, it is preferable that the said sealing part contains resin and is provided on the said 1st metal oxide layer.
この場合、封止部が樹脂を含み、第1金属酸化物層上に設けられているため、封止部と導電性基板とを強固に固定することができる。このため、電解質が、第1金属酸化物層と封止部との間から漏洩することを十分に抑制することができる。従って、光電変換素子は、より優れた耐久性を有することが可能となる。 In this case, since the sealing portion includes a resin and is provided on the first metal oxide layer, the sealing portion and the conductive substrate can be firmly fixed. For this reason, it can fully suppress that an electrolyte leaks from between a 1st metal oxide layer and a sealing part. Therefore, the photoelectric conversion element can have more excellent durability.
上記光電変換素子においては、前記導電性基板が、前記金属基板のうち前記半導体層と反対側に設けられ、前記金属基板を構成する金属の酸化物で構成される第2金属酸化物層をさらに有し、前記光電変換素子が、前記第2金属酸化物層上に設けられる接続端子をさらに備えることが好ましい。 In the photoelectric conversion element, the conductive substrate is provided on the opposite side of the metal substrate from the semiconductor layer, and further includes a second metal oxide layer formed of a metal oxide constituting the metal substrate. It is preferable that the photoelectric conversion element further includes a connection terminal provided on the second metal oxide layer.
この場合、接続端子を第2金属酸化物層に強固に固定することができる。このため、接続端子が金属基板から剥離することを抑制することができ、光電変換素子はより優れた耐久性を有することが可能となる。 In this case, the connection terminal can be firmly fixed to the second metal oxide layer. For this reason, it can suppress that a connection terminal peels from a metal substrate, and it becomes possible for a photoelectric conversion element to have the outstanding durability.
上記光電変換素子は、前記導電性基板及び前記対向基板が可撓性を有する場合に特に有用である。 The photoelectric conversion element is particularly useful when the conductive substrate and the counter substrate are flexible.
すなわち、導電性基板及び対向基板が可撓性を有しており、導電性基板において第1金属酸化物層の厚さが100〜500nmの範囲を下回る場合には、光電変換素子全体が折り曲げられた際に、特に導電性基板の金属基板と半導体層とが剥離しやすくなる。その点、導電性基板においては第1金属酸化物層の厚さが100〜500nmの範囲内にあるので、導電性基板の金属基板と半導体層とが第1金属酸化物層を介して強固に固定され、導電性基板の金属基板と半導体層との剥離が十分に抑制される。 That is, when the conductive substrate and the counter substrate have flexibility and the thickness of the first metal oxide layer is less than 100 to 500 nm in the conductive substrate, the entire photoelectric conversion element is bent. In particular, the metal substrate and the semiconductor layer of the conductive substrate are easily peeled off. In that respect, since the thickness of the first metal oxide layer is in the range of 100 to 500 nm in the conductive substrate, the metal substrate and the semiconductor layer of the conductive substrate are firmly connected via the first metal oxide layer. It is fixed and peeling between the metal substrate of the conductive substrate and the semiconductor layer is sufficiently suppressed.
なお、本発明において、導電性基板又は対向基板(以下、本段落において「基板」と呼ぶ)が「可撓性を有する」とは、20℃の環境下で50mm×200mmの基板の長辺側の両縁部(それぞれ幅5mm)を張力1Nで水平に固定し、基板の中央に20g重の荷重をかけた際の基板の撓みの最大変形率が20%を超えるものを言うものとする。ここで、最大変形率とは、下記式に基づいて算出される値を言う。
最大変形率(%)=100×(最大変位量/基板の厚さ)
従って、例えば厚さ0.04mmの基板が上記のようにして荷重をかけることにより撓み、最大変形量が0.01mmとなった場合、最大変形率は25%となり、この基板は可撓性を有することとなる。
In the present invention, the conductive substrate or the counter substrate (hereinafter referred to as “substrate” in this paragraph) “has flexibility” means that the long side of a 50 mm × 200 mm substrate in an environment of 20 ° C. Both edges (5 mm in width) are fixed horizontally with a tension of 1 N, and the maximum deformation rate of the substrate when the load of 20 g is applied to the center of the substrate exceeds 20%. Here, the maximum deformation rate is a value calculated based on the following equation.
Maximum deformation rate (%) = 100 × (maximum displacement / substrate thickness)
Therefore, for example, when a substrate having a thickness of 0.04 mm is bent by applying a load as described above and the maximum deformation amount is 0.01 mm, the maximum deformation rate is 25%, and this substrate has flexibility. Will have.
本発明によれば、光電変換特性を向上させることができ、優れた耐久性を有する光電変換素子が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a photoelectric conversion element which can improve a photoelectric conversion characteristic and has outstanding durability is provided.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、全図中、同一又は同等の構成要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings, the same or equivalent components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明に係る光電変換素子の一実施形態を示す断面図、図2は、図1の光電変換素子において半導体層と金属基板との境界付近を示す部分切断面端面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a photoelectric conversion element according to the present invention, and FIG. 2 is a partially cut end view showing the vicinity of the boundary between a semiconductor layer and a metal substrate in the photoelectric conversion element of FIG.
図1に示すように、光電変換素子100は、1つの光電変換セル50を備えている。光電変換セル50は、導電性基板15及び導電性基板15上に設けられる半導体層13を有する作用極10と、作用極10の導電性基板15に対向するように配置される透明な対向基板21を有する透明な対極20と、作用極10の半導体層13に担持される色素と、作用極10と対極20とを連結し、導電性基板15と対向基板21とを連結するように設けられ、樹脂を含む環状の封止部30と、作用極10と対極20との間に配置される電解質40とを備えている。光電変換セル100においては、光が対極20から入射されるようになっている。すなわち、光電変換素子100は、いわゆる裏面入射型光電変換素子である。
As shown in FIG. 1, the
対極20は、導電性を有する透明な対向基板21と、対向基板21のうち作用極10側に設けられて対向基板21の表面における還元反応を促進する導電性の触媒層22とを備えている。さらに本実施形態では、対向基板21は可撓性を有している。
The
作用極10は、導電性基板15及び導電性基板15上に設けられる半導体層13を有するものである。導電性基板15は、金属基板11と、金属基板11上に半導体層13と接触するように設けられ、金属基板11を構成する金属の酸化物で構成される第1金属酸化物層16bと、金属基板11のうち半導体層13と反対側に設けられ、金属基板11を構成する金属の酸化物で構成される第2金属酸化物層16aとを有している。ここで、第1金属酸化物層16bは半導体層13に密着している(図2参照)。そして、第1金属酸化物層16b及び第2金属酸化物層16aの厚さはそれぞれ100〜500nmとなっている。また第1金属酸化物層16bの上には、樹脂を含む封止部30が設けられている。さらに本実施形態では、導電性基板15は可撓性を有している。
The working
さらに第2金属酸化物層16aの上には接続端子17が設けられている。
Further, a
上述した光電変換素子100によれば、第1金属酸化物層16bが、金属基板11を構成する金属の酸化物で構成されているため、第1金属酸化物層16bは金属基板11に強固に固定される。またこの第1金属酸化物層16bは、金属基板11上で半導体層13と接触するように設けられている。このため、金属基板11と半導体層13とが第1金属酸化物層16bを介して強固に固定される。特に、第1金属酸化物層16bの厚さが100nm以上であることで、100nm未満である場合に比べて、金属基板11と半導体層13とが第1金属酸化物層16bを介してより強固に固定される。このため、作用極10からの半導体層13の剥離を十分に抑制することが可能となり、光電変換素子100は優れた耐久性を有することが可能となる。また、第1金属酸化物層16bの厚さが500nm以下であることで、第1金属酸化物層16bの厚さが500nmを超える場合に比べて導電性基板15と半導体層13との間での抵抗を低減することができるため、光電変換素子100の光電変換特性を向上させることもできる。
According to the
また光電変換素子100においては、封止部30が樹脂を含み、第1金属酸化物層16b上に設けられているため、封止部30と導電性基板15とを強固に固定することができる。このため、電解質40が、第1金属酸化物層16bと封止部30との間から漏洩することを十分に抑制することができる。従って、光電変換素子100はより優れた耐久性を有することが可能となる。
Moreover, in the
さらに光電変換素子100においては、第2金属酸化物層16aの上には接続端子17が設けられている。このため、接続端子17と電性基板15とを強固に固定することができる。このため、接続端子17が第2金属酸化物層16aから剥離することを抑制することができ、光電変換素子100はより優れた耐久性を有することが可能となる。
Further, in the
また光電変換素子100は、導電性基板15及び対向基板21が可撓性を有しており、導電性基板15において第1金属酸化物層16bの厚さが100〜500nmの範囲を下回る場合には、光電変換素子100全体が折り曲げられた際に、特に導電性基板15の金属基板11と半導体層13とが剥離しやすくなる。その点、導電性基板15においては第1金属酸化物層16bの厚さが100〜500nmの範囲内にあるので、導電性基板15の金属基板11と半導体層13とが第1金属酸化物層16bを介して強固に固定され、導電性基板15の金属基板と半導体層との剥離が十分に抑制される。
Further, in the
次に、作用極10、色素、対極20、封止部30、電解質40及び接続端子17について詳細に説明する。
Next, the working
<作用極>
作用極10は、上述したように、導電性基板15と、導電性基板15の上に設けられる半導体層13とを備えている。導電性基板15は、例えば図1に示すように、金属基板11と、金属基板11を構成する金属の酸化物で構成される第1金属酸化物層16bと、金属基板11を構成する金属の酸化物で構成される第2金属酸化物層16aとを有している。
<Working electrode>
As described above, the working
(金属基板)
金属基板11を構成する金属としては、チタン、タングステンなどの、不動態を形成し得る金属が用いられる。
(Metal substrate)
As the metal constituting the
金属基板11の厚さは特に制限されるものではないが、通常は500μm以下であり、好ましくは20〜200μmである。
The thickness of the
金属基板11はその表面に多数の凹面を有することが好ましい。
The
(第1金属酸化物層)
第1金属酸化物層16bは、金属基板11を構成する金属の酸化物で構成される。このような金属の酸化物としては、例えばTiO2、WO3などが挙げられる。
(First metal oxide layer)
The first
第1金属酸化物層16bの厚さは100〜500nmであればよいが、100〜300nmであることが好ましい。この場合、第1金属酸化物層16bの厚さが100〜300nmの範囲を外れる場合に比べて、光電変換特性をより向上させることができ、より優れた耐久性を有することが可能となる。
Although the thickness of the 1st
第1金属酸化物層16bは、その表面に多数の凹面を有することが好ましい。この場合、封止部30と第1金属酸化物層16bとの接触面積がより大きくなるので、封止部30と導電性基板15とをより強固に固定することができる。このため、電解質40が、第1金属酸化物層16bと封止部30との間から漏洩することをより十分に抑制することができる。従って、光電変換素子100はより優れた耐久性を有することが可能となる。
It is preferable that the 1st
上記多数の凹面の各々には、さらに小さい凹面が形成されていることが好ましい。この場合、封止部30と第1金属酸化物層16bとの接触面積がより一層大きくなるので、光電変換素子100はより優れた耐久性を有することが可能となる。
It is preferable that a smaller concave surface is formed on each of the multiple concave surfaces. In this case, since the contact area between the sealing
(第2金属酸化物層)
第2金属酸化物層16aは、第1金属酸化物層16bと同様の金属の酸化物で構成される。
(Second metal oxide layer)
The second
第2金属酸化物層16aの厚さも100〜500nmであればよいが、100〜300nmであることが好ましい。この場合、第2金属酸化物層16aの厚さが100〜300nmの範囲を外れる場合に比べて、光電変換特性をより向上させることができ、より優れた耐久性を有することが可能となる。
Although the thickness of the 2nd
第2金属酸化物層16aは、その表面に多数の凹面を有することが好ましい。この場合、接続端子17と第2金属酸化物層16aとの接触面積がより大きくなるので、接続端子17と導電性基板15とをより強固に固定することができる。このため、接続端子17が導電性基板15から剥離することを十分に抑制することができる。従って、光電変換素子100はより優れた耐久性を有することが可能となる。
It is preferable that the 2nd
上記多数の凹面の各々には、さらに小さい凹面が形成されていることが好ましい。この場合、第2金属酸化物層16aと接続端子17との接触面積がより一層大きくなるので、光電変換素子100はより優れた耐久性を有することが可能となる。
It is preferable that a smaller concave surface is formed on each of the multiple concave surfaces. In this case, since the contact area between the second
導電性基板15のシート抵抗は特に制限されるものではないが、1×10−5〜1×102Ω/□であることが好ましく、1×10−5〜1×10−1Ω/□であることがより好ましい。
Is not particularly limited sheet resistance of the
導電性基板15の側面において、半導体層13が設けられている面に対応する第1長辺と反対側の第2長辺の長さに対する第2長辺の両端の点を結ぶ線分の長さの比は特に制限されるものではないが、0.5〜1であることが好ましい。この場合、光電変換素子100はより優れた耐久性を有することが可能となる。ここで、上記比について図3を用いながら説明する。
On the side surface of the
図3の(a)は、光電変換素子100の作用極10における導電性基板15の側面を示す図であって、導電性基板15が湾曲していない状態を示している。ここで、導電性基板15の側面とは、導電性基板15の全側面のうち最も面積の大きい側面であって、導電性基板15のうち半導体層13が設けられている面と、その面と反対側の面とを連結する面のことを言う。図3の(a)において、ABは、半導体層13が設けられている面に対応する第1長辺15aであり、A’B’は、第1長辺15aと反対側の第2長辺15bである。一方、第2長辺15bの両端の点A’、B’を結ぶ線分15cは、第2長辺15bと一致している。このため、導電性基板15が湾曲していない状態では、L1=Lであるから、第2長辺15bの長さLに対する線分15cの長さL1の比(L1/L)は1となる。
FIG. 3A is a diagram illustrating a side surface of the
これに対し、図3の(b)は、光電変換素子100の作用極10における導電性基板15の側面を示す図であって、導電性基板15が湾曲している状態を示している。図3の(b)においては、第2長辺15bの両端の点A’、B’を結ぶ線分15cは、第2長辺15bと一致していない。このため、導電性基板15が湾曲している状態では、L1<Lであるから、第2長辺15bの長さLに対する線分15cの長さL1の比(L1/L)は1未満の値となる。特にL1=0になると、L1/Lは0となる。
On the other hand, FIG. 3B is a diagram showing a side surface of the
(半導体層)
半導体層13は半導体粒子13aで構成される(図2参照)。半導体粒子3aとしては、例えば酸化チタン(TiO2)、酸化シリコン(SiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化タングステン(WO3)、酸化ニオブ(Nb2O5)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、酸化スズ(SnO2)、酸化インジウム(In3O3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化タリウム(Ta2O5)、酸化ランタン(La2O3)、酸化イットリウム(Y2O3)、酸化ホルミウム(Ho2O3)、酸化ビスマス(Bi2O3)、酸化セリウム(CeO2)及び酸化アルミニウム(Al2O3)などの酸化物半導体粒子が挙げられる。これらは単独で又はこれらの2種以上を組み合せて用いてもよい。
(Semiconductor layer)
The
<色素>
色素としては、例えばビピリジン構造、ターピリジン構造などを含む配位子を有するルテニウム錯体や、ポルフィリン、エオシン、ローダミン、メロシアニンなどの有機色素などの光増感色素や、ハロゲン化鉛系ペロブスカイトなどの有機−無機複合色素などが挙げられる。ハロゲン化鉛系ペロブスカイトとしては、例えばCH3NH3PbX3(X=Cl、Br、I)が用いられる。ここで、色素として、光増感色素を用いる場合には、光電変換素子100は色素増感光電変換素子となる。
<Dye>
Examples of the dye include a ruthenium complex having a ligand containing a bipyridine structure, a terpyridine structure, etc., a photosensitizing dye such as an organic dye such as porphyrin, eosin, rhodamine, merocyanine, and an organic-type such as a lead halide perovskite. Examples include inorganic composite dyes. For example, CH 3 NH 3 PbX 3 (X = Cl, Br, I) is used as the lead halide perovskite. Here, when a photosensitizing dye is used as the dye, the
上記色素の中でも、ビピリジン構造又はターピリジン構造を含む配位子を有するルテニウム錯体からなる光増感色素が好ましい。この場合、光電変換素子100の光電変換特性をより向上させることができる。
Among the above dyes, a photosensitizing dye composed of a ruthenium complex having a ligand containing a bipyridine structure or a terpyridine structure is preferable. In this case, the photoelectric conversion characteristics of the
<対極>
対極20は、上述したように、透明な対向基板21と、導電性の透明な触媒層22とを備えている。
<Counter electrode>
As described above, the
(対向基板)
対向基板21は、例えば透明基板上に透明導電層を有するもので構成される。
(Opposite substrate)
The
透明基板は、透明な材料で構成されていればよい。このような透明な材料としては、例えばホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、白板ガラス、石英ガラスなどのガラス、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルスルフォン(PES)などが挙げられる。対向基板21の厚さは、光電変換素子100のサイズに応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、例えば50〜10000μmの範囲にすればよい。
The transparent substrate should just be comprised with the transparent material. Examples of such transparent materials include borosilicate glass, soda lime glass, white plate glass, and quartz glass, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), and polyethersulfone (PES). ) And the like. The thickness of the
透明導電層を構成する材料としては、例えばスズ添加酸化インジウム(ITO)、酸化スズ(SnO2)、フッ素添加酸化スズ(FTO)などの透明導電性金属酸化物が挙げられる。中でも、透明導電層は、高い耐熱性及び耐薬品性を有することから、FTOで構成されることが好ましい。透明導電層の厚さは例えば0.01〜2μmの範囲にすればよい。 Examples of the material constituting the transparent conductive layer include transparent conductive metal oxides such as tin-added indium oxide (ITO), tin oxide (SnO 2 ), and fluorine-added tin oxide (FTO). Especially, since a transparent conductive layer has high heat resistance and chemical resistance, it is preferable to be comprised by FTO. The thickness of the transparent conductive layer may be in the range of 0.01 to 2 μm, for example.
(触媒層)
触媒層22は、白金、炭素系材料又は導電性高分子などから構成される。ここで、炭素系材料としては、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブが挙げられ、その中でも特にカーボンナノチューブが好適に用いられる。
(Catalyst layer)
The
<封止部>
封止部30を構成する材料としては、例えば非鉛系の透明な低融点ガラスフリットなどの無機絶縁材料や、アイオノマー、エチレン−ビニル酢酸無水物共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体などを含む変性ポリオレフィン樹脂、紫外線硬化樹脂、及び、ビニルアルコール重合体などの樹脂が挙げられる。
<Sealing part>
As a material constituting the sealing
<電解質>
電解質40は、例えばヨウ素とヨウ化物塩を混合することで形成される酸化還元対(I−/I3 −など)などと有機溶媒とを含んでいる。有機溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、プロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、バレロニトリル、ピバロニトリル、グルタロニトリル、メタクリロニトリル、イソブチロニトリル、フェニルアセトニトリル、アクリロニトリル、スクシノニトリル、オキサロニトリル、ペンタニトリル、アジポニトリルなどを用いることができる。酸化還元対としては、例えばI−/I3 −のほか、臭素/臭化物イオン、亜鉛錯体、鉄錯体、コバルト錯体などのレドックス対が挙げられる。また電解質40は、有機溶媒に代えて、イオン液体を用いてもよい。イオン液体としては、例えばピリジニウム塩、イミダゾリウム塩、トリアゾリウム塩等の既知のヨウ素塩などが用いられる。このようなヨウ素塩としては、例えば、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムアイオダイド、1−エチル−3−プロピルイミダゾリウムアイオダイド、ジメチルイミダゾリウムアイオダイド、エチルメチルイミダゾリウムアイオダイド、ジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイド、ブチルメチルイミダゾリウムアイオダイド、又は、メチルプロピルイミダゾリウムアイオダイドが好適に用いられる。
<Electrolyte>
The
また、電解質40は、上記有機溶媒に代えて、上記イオン液体と上記有機溶媒との混合物を用いてもよい。
In addition, the
また電解質40には添加剤を加えることができる。添加剤としては、1−メチルベンゾイミダゾール(NMB)、1−ブチルベンゾイミダゾール(NBB)などのベンゾイミダゾール、LiI、I2、4−t−ブチルピリジン、グアニジウムチオシアネートなどが挙げられる。中でも、ベンゾイミダゾールが添加剤として好ましい。
An additive can be added to the
さらに電解質40としては、上記電解質にSiO2、TiO2、カーボンナノチューブなどのナノ粒子を混練してゲル様となった擬固体電解質であるナノコンポジットゲル電解質を用いてもよく、また、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド誘導体、アミノ酸誘導体などの有機系ゲル化剤を用いてゲル化した電解質を用いてもよい。
Further, as the
なお、電解質40は、ヨウ素とヨウ化物塩を混合することで形成される酸化還元対(I−/I3 −)を含み、I3 −の濃度が0.006mol/リットル以下であることが好ましい。この場合、電子を運ぶI3 −の濃度が低いため、対向基板21から半導体層13に入射する光の量の低下を十分に抑制することができる。このため、光電変換素子100の光電変換特性をより向上させることができる。特に、I3 −の濃度は0.005mol/リットル以下であることが好ましく、0〜6×10−6mol/リットルであることがより好ましく、0〜6×10−8mol/リットルであることがさらに好ましい。この場合、光電変換素子100を対向基板21の光入射側から見た場合に、電解質40の色を目立たなくすることができる。
The
<接続端子>
接続端子17は金属を含む。金属としては、例えば銀及び金を挙げることができる。接続端子17は、導電性基板15よりも低いシート抵抗を有することが好ましい。この場合、光電変換素子100の光電変換特性をより向上させることができる。
<Connection terminal>
The
次に、光電変換素子100の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
<作用極形成工程>
まず作用極10を以下のようにして準備する。
<Working electrode formation process>
First, the working
はじめに金属基板11を準備する。
First, the
(半導体層形成工程)
次に、金属基板11上に、半導体層13を形成するための半導体層形成用ペーストを印刷などによって塗布する。半導体層形成用ペーストは、半導体粒子のほか、ポリエチレングリコール、エチルセルロースなどの樹脂及び、テレピネオールなどの溶媒を含む。
(Semiconductor layer forming process)
Next, a semiconductor layer forming paste for forming the
半導体層形成用ペーストの印刷方法としては、例えばスクリーン印刷法、ドクターブレード法、及び、バーコート法などが挙げられる。 Examples of the method for printing the semiconductor layer forming paste include a screen printing method, a doctor blade method, and a bar coating method.
次に、半導体層形成用ペーストを一括焼成して金属基板11上に半導体層13を形成する。このとき、同時に金属基板11の半導体層13側に第1金属酸化物層16bを形成し、金属基板11のうち半導体層13と反対側に第2金属酸化物層16aを形成する。このとき、第1金属酸化物層16bは、半導体層13に接触するように形成される。第1金属酸化物層16bの厚さを100〜500nmとするためには、例えば焼成温度を300〜600℃とし、焼成時間を0.5〜2時間とすることが好ましい。また第1金属酸化物層16bの厚さを100〜500nmとするためには、必要に応じて、金属基板11上に半導体層形成用ペーストを塗布する前に、金属基板11に対してプレアニーリング処理を行ってもよい。またプレアニーリング処理を行った後、酸処理を行ってもよい。ここで、プレアニーリング処理は、アニーリング温度を高くすることで第1金属酸化物層16bの厚さを増大させることができる傾向にある。一方、酸処理は、第1金属酸化物層16bの厚さを減少させることができる傾向にある。このため、金属基板11に対して予め何らの処理も行わないか、予めプレアニーリング処理のみを行うか、予めプレアニーリング処理を行った後に酸処理を行うことによって第1金属酸化物層16bの厚さを所望の値に制御することが可能となる。
Next, the semiconductor layer forming paste is collectively baked to form the
なお、プレアニーリング処理の温度は、通常は300〜600℃とすればよく、時間は30〜90分間とすればよい。また酸処理に使用する酸としては、例えばフッ化水素(HF)及び塩酸(HCl)が挙げられる。また酸処理の時間は60分以下とすればよい。 Note that the temperature of the pre-annealing process may normally be 300 to 600 ° C., and the time may be 30 to 90 minutes. Examples of the acid used for the acid treatment include hydrogen fluoride (HF) and hydrochloric acid (HCl). The acid treatment time may be 60 minutes or less.
こうして作用極10が得られる。
Thus, the working
<接続端子固定工程>
次に、作用極10の第2金属酸化物層16aの上に、接続端子17を形成するための接続端子形成用ペーストを印刷する。接続端子形成用ペーストは、金属のほか、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニル酢酸ビニル共重合樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂及びセルロース樹脂などの樹脂及び、トルエン、アセトン及び1−プロパノールなどの溶媒を含む。
<Connection terminal fixing process>
Next, a connection terminal forming paste for forming the
接続端子形成用ペーストの印刷方法としては、例えばスクリーン印刷法、ドクターブレード法、及び、バーコート法などが挙げられる。 Examples of the method for printing the connection terminal forming paste include a screen printing method, a doctor blade method, and a bar coating method.
次に、接続端子形成用ペーストを乾燥させて硬化させることにより第2金属酸化物層16a上に接続端子17を形成する。
Next, the
<色素担持工程>
次に、作用極10の半導体層13に色素を担持させる。このためには、例えば作用極10を、色素を含有する溶液の中に浸漬させ、その色素を半導体層13に吸着させた後に上記溶液の溶媒成分で余分な色素を洗い流し、乾燥させることで、色素を半導体層13に吸着させればよい。
<Dye supporting step>
Next, the pigment is supported on the
<対極準備工程>
一方、以下のようにして対極20を準備する。
<Counterelectrode preparation process>
On the other hand, the
まず透明な対向基板21を準備する。そして、対向基板21の上に触媒層22を形成する。触媒層22の形成方法としては、スパッタ法、スクリーン印刷法、及び、蒸着法などが挙げられる。
First, a
<封止部固定工程>
次に、例えば熱可塑性樹脂からなる環状のシートを準備する。そして、このシートを、色素を担持した半導体層13を有する作用極10上に載せ、加熱溶融させる。このとき、環状のシートの内側に半導体層13が配置されるようにする。こうして作用極10の表面に環状の樹脂シートを固定する。
<Sealing part fixing process>
Next, for example, an annular sheet made of a thermoplastic resin is prepared. And this sheet | seat is mounted on the working
<電解質配置工程>
次に、電解質40を用意する。そして、電解質40を、作用極10上に固定した環状の樹脂シートの内側に配置する。電解質40は、例えば滴下法によって配置することが可能である。
<Electrolyte placement process>
Next, the
<封止工程>
電解質40を作用極10の上に配置した後は、作用極10の導電性基板15に対し、導電性基板15との間に電解質40を挟むように対極20の対向基板21を重ね合わせ、環状の樹脂シートを加熱溶融させることによって作用極10の導電性基板15と対極20の対向基板21とを接着させる。こうして、作用極10と対極20との間に封止部30を有する光電変換セル50を有する光電変換素子100が得られ、光電変換素子100の製造が完了する。
<Sealing process>
After the
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、光電変換素子が1つの光電変換セル50で構成されているが、本発明の光電変換素子は、複数の光電変換セル50で構成されてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the said embodiment, although the photoelectric conversion element is comprised by the one
また上記実施形態では、第2金属酸化物層16a上に接続端子17が設けられているが、第2金属酸化物層16a上に接続端子17は設けられていなくてもよい。
In the above embodiment, the
さらに上記実施形態では、封止部30が第1金属酸化物層16b上に設けられているが、封止部30は第1金属酸化物層16b上に設けられていなくてもよい。すなわち、封止部30は金属基板11の上に直接設けられていてもよい。
Furthermore, in the said embodiment, although the sealing
さらに上記実施形態では、導電性基板15が、第1金属酸化物層16bのみならず、第2金属酸化物層16aをも有しているが、導電性基板15は必ずしも第2金属酸化物層16aを有していなくてもよい。
Furthermore, in the said embodiment, although the electroconductive board |
また上記実施形態では、封止部は、作用極10の導電性基板15と対極20の対向基板21との間に設けられる1つの封止部30のみで構成されているが、封止部は、作用極10の導電性基板15を挟むように設けられる2つの第1封止部と、対極20の対向基板21上に設けられる第2封止部とで構成し、2つの第1封止部の一方と第2封止部とを接着させるように構成することが好ましい。ここで、2つの第1封止部の一部は作用極10の導電性基板15に接着され、残部は他方の第1封止部に接着される。この場合、対極20の対向基板21としてフレキシブルな基板を用い、光電変換素子100を湾曲させた状態にしても、光電変換素子100の耐久性をより向上させることができる。ここで、フレキシブルな基板としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルスルフォン(PES)などの樹脂基板が挙げられる。
In the above embodiment, the sealing portion is configured by only one sealing
また上記実施形態では、導電性基板15及び対向基板21がいずれも可撓性を有しているが、導電性基板15及び対向基板21のうちいずれか一方又は両方は可撓性を有していなくてもよい。
In the above embodiment, both the
また上記実施形態では、対向基板21が導電性を有しているが、対向基板21よりも半導体層13側に別途対向電極が設けられるのであれば、対向基板21は導電性を有していなくてもよい。但し、この場合、対向基板21のみならず、対向電極も透明であることが必要である。
In the above embodiment, the
以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the content of the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1)
(作用極の作製)
はじめに、厚さ50μmのチタンからなる金属基板を準備し、金属基板上に、スクリーン印刷によって半導体層形成用の酸化チタンを含有する酸化チタンペーストを塗布し、150℃で10分乾燥させて、半導体層形成用ペーストの乾燥体を得た。こうして、未焼成基板を得た。
Example 1
(Production of working electrode)
First, a metal substrate made of titanium having a thickness of 50 μm is prepared, and a titanium oxide paste containing titanium oxide for forming a semiconductor layer is applied on the metal substrate by screen printing, and dried at 150 ° C. for 10 minutes to obtain a semiconductor. A dried body forming paste was obtained. Thus, an unfired substrate was obtained.
その後、この未焼成基板をオーブンに入れて半導体層形成用ペーストの乾燥体を500℃で30分間焼成し、金属基板上に、厚さ10μmの半導体層を形成し、作用極を得た。このとき、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope、SEM)で金属基板の表面を観察したところ、金属基板の両面にはそれぞれ薄い層が形成されていた。この層についてX線光電子分光(XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy))によって分析を行ったところ、この層がTiO2からなる金属酸化物層であることが分かった。またこれらの金属酸化物層の厚さを測定したところ、100〜200nmであることが分かった。 Thereafter, this unfired substrate was put in an oven, and the dried semiconductor layer forming paste was fired at 500 ° C. for 30 minutes to form a 10 μm-thick semiconductor layer on the metal substrate to obtain a working electrode. At this time, when the surface of the metal substrate was observed with a scanning electron microscope (SEM), thin layers were formed on both surfaces of the metal substrate. When this layer was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), it was found that this layer was a metal oxide layer made of TiO 2 . Moreover, when the thickness of these metal oxide layers was measured, it turned out that it is 100-200 nm.
また作用極について4端子法でシート抵抗を測定したところ、シート抵抗の値は、表1に示す通り、9.2×10−3Ω/□であった。 Further, when the sheet resistance was measured by the four-terminal method for the working electrode, the value of the sheet resistance was 9.2 × 10 −3 Ω / □ as shown in Table 1.
(光増感色素の担持)
次に、光増感色素であるZ907色素を、アセトニトリルとt−ブチルアルコールとを1:1(体積比)で混合した混合溶媒中に溶かして色素溶液を作製した。そして、この色素溶液中に上記作用極を24時間浸漬させ、半導体層に光増感色素を担持させた。
(Supporting photosensitizing dye)
Next, Z907 dye, which is a photosensitizing dye, was dissolved in a mixed solvent in which acetonitrile and t-butyl alcohol were mixed at 1: 1 (volume ratio) to prepare a dye solution. Then, the working electrode was immersed in this dye solution for 24 hours, and the photosensitizing dye was supported on the semiconductor layer.
(対極の作製)
一方、対向基板としてポリエチレンナフタレートフィルム(PENフィルム)上にITO膜が形成されたITO/PENフィルム(ペクセルテクノロジーズ社製)を用意し、この基板上にスパッタリング法によって触媒層であるPtを堆積させた。こうして対極を得た。
(Production of counter electrode)
On the other hand, an ITO / PEN film (manufactured by Pexel Technologies) with an ITO film formed on a polyethylene naphthalate film (PEN film) is prepared as a counter substrate, and Pt which is a catalyst layer is deposited on this substrate by sputtering. I let you. In this way, a counter electrode was obtained.
(封止部の作製)
次に、作用極の上に、アイオノマーであるハイミラン(商品名、三井・デュポンポリケミカル社製)からなる環状の熱可塑性樹脂シートを配置した。このとき、環状の熱可塑性樹脂シートの内側に、半導体層が配置されるようにした。そして、熱可塑性樹脂シートを180℃で5分間加熱し溶融させて作用極に接着させた。
(Preparation of sealing part)
Next, on the working electrode, an annular thermoplastic resin sheet made of high Milan (trade name, manufactured by Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd.), which is an ionomer, was placed. At this time, the semiconductor layer was arranged inside the annular thermoplastic resin sheet. The thermoplastic resin sheet was heated and melted at 180 ° C. for 5 minutes to adhere to the working electrode.
(電解質の配置)
他方、ジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイドおよび3−メトキシプロピオニトリルの混合物に、I2、n−ブチルベンゾイミダゾール(NBB)を加え電解質を用意した。そして、用意した電解質を滴下法によって、作用極の半導体層を覆うように塗布した。
(Position of electrolyte)
On the other hand, an electrolyte was prepared by adding I 2 , n-butylbenzimidazole (NBB) to a mixture of dimethylpropylimidazolium iodide and 3-methoxypropionitrile. And the prepared electrolyte was apply | coated so that the semiconductor layer of a working electrode might be covered with the dripping method.
(封止)
作用極に対し、対極を、作用極との間に電解質を挟むように重ね合わせ、封止部を減圧下(1000Pa)で加熱溶融することによって対極と封止部とを接着させた。こうして単一の光電変換セルからなる光電変換素子を得た。
(Sealing)
The counter electrode was superposed on the working electrode so that the electrolyte was sandwiched between the working electrode and the sealed portion was heated and melted under reduced pressure (1000 Pa) to bond the counter electrode and the sealed portion. Thus, a photoelectric conversion element composed of a single photoelectric conversion cell was obtained.
(実施例2)
半導体層形成用ペーストの乾燥体の焼成時間を30分間から60分間に変更することにより、表1に示す通り、金属基板上に形成された金属酸化物層の厚さを300〜400nmとし、作用極のシート抵抗値を9.3×10−3Ω/□としたこと以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製した。
(Example 2)
By changing the firing time of the dried semiconductor layer forming paste from 30 minutes to 60 minutes, as shown in Table 1, the thickness of the metal oxide layer formed on the metal substrate is set to 300 to 400 nm. A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the sheet resistance value of the electrode was 9.3 × 10 −3 Ω / □.
(実施例3)
金属基板上に半導体層形成用ペーストを塗布する前に、金属基板に対して450℃で60分間プレアニーリング処理を行うことにより、表1に示す通り、金属基板上に形成された金属酸化物層の厚さを200〜400nmとしたこと以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製した。
(Example 3)
Before applying the semiconductor layer forming paste on the metal substrate, a pre-annealing process is performed on the metal substrate at 450 ° C. for 60 minutes, thereby forming a metal oxide layer formed on the metal substrate as shown in Table 1. A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness was set to 200 to 400 nm.
(実施例4)
金属基板上に半導体層形成用ペーストを塗布する前に、金属基板に対して500℃で60分間プレアニーリング処理を行うことにより、表1に示す通り、金属基板上に形成された金属酸化物層の厚さを300〜500nmとし、作用極のシート抵抗値を9.3×10−3Ω/□としたこと以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製した。
Example 4
Before applying the semiconductor layer forming paste on the metal substrate, a pre-annealing process is performed on the metal substrate at 500 ° C. for 60 minutes, thereby forming a metal oxide layer formed on the metal substrate as shown in Table 1. A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the film was 300 to 500 nm and the sheet resistance value of the working electrode was 9.3 × 10 −3 Ω / □.
(比較例1)
金属基板上に半導体層形成用ペーストを塗布する前に、金属基板に対して600℃で60分間プレアニーリング処理を行うことにより、表1に示す通り、金属基板上に形成された金属酸化物層の厚さを、500nmより大きい厚さとし、作用極のシート抵抗値を9.7×105Ω/□としたこと以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製した。
(Comparative Example 1)
Before applying the semiconductor layer forming paste on the metal substrate, a pre-annealing process is performed on the metal substrate at 600 ° C. for 60 minutes, so that the metal oxide layer formed on the metal substrate as shown in Table 1 A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the film was set to a thickness greater than 500 nm and the sheet resistance value of the working electrode was set to 9.7 × 10 5 Ω / □.
[特性評価]
上記のようにして得られた実施例1〜4及び比較例1の光電変換素子について、光電変換特性、及び、耐久性を評価した。
[Characteristic evaluation]
For the photoelectric conversion elements of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 obtained as described above, photoelectric conversion characteristics and durability were evaluated.
(1)光電変換特性
上記のようにして得られた実施例1〜4及び比較例1の光電変換素子について、200ルクスの照度下で初期光電変換効率η0(%)を測定した。結果を表1に示す。
このとき、初期光電変換効率の測定は、Xeランプソーラーシミュレータ(山下電装社製YSS−150)とIVテスタ(英光精機社製MP−160)を使用して行った。
(1) Photoelectric conversion characteristics About the photoelectric conversion elements of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 obtained as described above, initial photoelectric conversion efficiency η0 (%) was measured under an illuminance of 200 lux. The results are shown in Table 1.
At this time, the initial photoelectric conversion efficiency was measured using a Xe lamp solar simulator (YSS-150 manufactured by Yamashita Denso Co., Ltd.) and an IV tester (MP-160 manufactured by Eiko Seiki Co., Ltd.).
(2)耐久性
上記のようにして得られた実施例1〜4及び比較例1の光電変換素子について、「JIS K 5600 塗料一般試験方法」に従って金属基板に対する半導体層の接着性を評価することにより、耐久性を評価した。結果を表1に示す。なお、表1において、「◎」、「○」及び「×」はそれぞれ以下の基準に基づいて表記した。
◎:金属基板に対して半導体層が全く剥離していなかった
○:金属基板に対して半導体層がわずかに剥離していていたが、光電変換特性に影響を与えない程度であった
×:金属基板に対して半導体層がかなり剥離していた
A: The semiconductor layer was not peeled off from the metal substrate at all. ○: The semiconductor layer was peeled off slightly from the metal substrate, but it did not affect the photoelectric conversion characteristics. The semiconductor layer was considerably peeled from the substrate
表1に示す結果より、実施例1〜4の光電変換素子は、比較例1の光電変換素子よりも、光電変換効率がかなり高く、金属基板に対する半導体層の接着性も良好であることが分かった。 From the results shown in Table 1, it can be seen that the photoelectric conversion elements of Examples 1 to 4 have considerably higher photoelectric conversion efficiency than the photoelectric conversion element of Comparative Example 1, and the adhesion of the semiconductor layer to the metal substrate is also good. It was.
よって、本発明の光電変換素子によれば、光電変換特性を向上させることができ、優れた耐久性を有することが確認された。 Therefore, according to the photoelectric conversion element of the present invention, it was confirmed that the photoelectric conversion characteristics can be improved and the durability is excellent.
10…作用極
11…金属基板
13…半導体層
15…導電性基板
15a…第1長辺
15b…第2長辺
15c…第2長辺の両端の点を結ぶ線分
16a…第2金属酸化物層
16b…第1金属酸化物層
17…接続端子
20…対極
21…対向基板
30…封止部
40…電解質
50…光電変換セル
100…光電変換素子
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記光電変換セルが、
導電性基板と、
前記導電性基板上に設けられる半導体層と、
前記導電性基板に対向するように配置される透明な対向基板と、
前記導電性基板と前記対向基板とを連結するように設けられる封止部と、
前記導電性基板と前記対向基板との間に配置される電解質とを有し、
前記少なくとも1つの光電変換セルに対し、前記対向基板から光が入射される光電変換素子であって、
前記導電性基板が、
金属基板と、
前記金属基板上に前記半導体層と接触するように設けられ、前記金属基板を構成する金属の酸化物で構成される第1金属酸化物層を有し、
前記第1金属酸化物層の厚さが100〜500nmである、光電変換素子。 Comprising at least one photoelectric conversion cell;
The photoelectric conversion cell is
A conductive substrate;
A semiconductor layer provided on the conductive substrate;
A transparent counter substrate disposed to face the conductive substrate;
A sealing portion provided to connect the conductive substrate and the counter substrate;
An electrolyte disposed between the conductive substrate and the counter substrate;
A photoelectric conversion element in which light is incident on the at least one photoelectric conversion cell from the counter substrate,
The conductive substrate is
A metal substrate;
A first metal oxide layer, which is provided on the metal substrate so as to be in contact with the semiconductor layer, and is composed of an oxide of a metal constituting the metal substrate;
The photoelectric conversion element whose thickness of the said 1st metal oxide layer is 100-500 nm.
前記光電変換素子が、前記第2金属酸化物層上に設けられる接続端子をさらに備える、請求項1又は2に記載の光電変換素子。 The conductive substrate is provided on the opposite side of the metal substrate from the semiconductor layer, and further includes a second metal oxide layer made of a metal oxide constituting the metal substrate;
The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the photoelectric conversion element further includes a connection terminal provided on the second metal oxide layer.
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2015
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