專利名稱：色素增感型太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及色素增感型太陽能電池。
背景技術(shù)：
近年來，與環(huán)境相協(xié)調(diào)地利用了廉價且清潔的自然能源的太陽光發(fā)電備受關(guān)注。 作為太陽能電池，使用了硅晶體的電池逐漸被實用化，但是制造所花費的能量消耗大。另一方面，例如日本特開2008-41258號公報中公開的各種色素增感型太陽能電池與使用了硅晶體的太陽能電池相比，具有能廉價地制造大面積的元件、且能獲得柔性電池的優(yōu)點。色素增感型太陽能電池被光照射時，吸收了該照射光的色素分子被激發(fā)，該色素分子的電子被注入到半導(dǎo)體即氧化鈦中。另一方面，由電解質(zhì)向色素分子供給所失去的部分的量的電子。因此，在氧化鈦與電解質(zhì)之間產(chǎn)生電位差。將該電位差用作電池。但是，在色素增感型太陽能電池中，作為接受色素的通過激發(fā)而放出的電子的物質(zhì)，使用粒徑小至20nm左右的氧化鈦粒子的集合體。作為所述氧化鈦的粒徑小的理由，為了應(yīng)用色素分子的光激發(fā)電子，該粒子必須與許多色素分子接觸。由所述粒子構(gòu)成的氧化鈦膜的粗糙度系數(shù)(R. F =實際的表面積/投影面積)必須為1000以上。此外，為了得到充分的輸出功率，必須將由所述粒子與色素形成的膜的厚度設(shè)定為10 μ m以上。這樣，在色素增感型太陽能電池中，為了用非常小的粒子形成較厚的膜，由氧化鈦形成的粒子彼此之間的接合狀態(tài)容易變差，并且聚集的色素容易滲入到粒子間。因此，為了傳遞通過光激發(fā)而從色素分子放出的電子的、由上述粒子形成的連接電路的電阻、即內(nèi)阻升高。其結(jié)果是，存在該色素增感太陽能電池的發(fā)電效率降低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供發(fā)電效率高的色素增感型太陽能電池。作為本發(fā)明的色素增感型太陽能電池的一個方式，其具備第1電極；第2電極，其與所述第1電極對置；電子捕集-色素層，其是包含電子捕集劑和色素、且被配設(shè)在所述第1電極上的電子捕集-色素層，所述電子捕集劑包含具有第1粒徑范圍內(nèi)的粒徑的第1電子捕集粒子和具有第2粒徑范圍內(nèi)的粒徑的第2電子捕集粒子，所述第2粒徑范圍的最小值大于所述第 1粒徑范圍的最大值；和電子供給劑，其被配設(shè)在所述電子捕集-色素層與所述第2電極之間。
作為本發(fā)明的色素增感型太陽能電池的另一方式，其具備第1基板；第2基板，其與所述第1基板對置地配置；第1電極，其是形成在所述第1基板的第1面上的第1電極，所述第1面與所述第 2基板的第2面對置；電子捕集-色素層，其被配設(shè)在所述第1電極上；催化劑層，其被配設(shè)在所述第2面上，且與所述第1基板對置的面被形成為擴散反射面；和電子供給劑，其被配設(shè)在所述電子捕集-色素層與所述催化劑層之間。作為本發(fā)明的色素增感型太陽能電池的另一方式，其具備第1電極；第2電極，其與所述第1電極對置；電子捕集-色素層，其是被配設(shè)在所述第1電極的第1面上的電子捕集-色素層， 所述第1面與所述第2電極的第2面對置，所述電子捕集-色素層包含電子捕集劑和色素；催化劑層，其被配設(shè)在所述第2面上，且與所述第1電極對置的表面被形成為擴散反射面；和電子供給劑，其被配設(shè)在所述電子捕集-色素層與所述催化劑層之間。根據(jù)本發(fā)明，能提高發(fā)電效率。本發(fā)明的優(yōu)點將在后續(xù)說明中闡述，并且部分地可從該說明中顯而易見，或者可以通過實施本發(fā)明來獲悉。本發(fā)明的優(yōu)點可以通過下面特別指出的手段和組合來實現(xiàn)和獲得。


包含于說明書中并構(gòu)成說明書的一部分的附圖闡釋本發(fā)明的實施例，并與上述總體說明和下述實施例的詳細說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式涉及的色素增感型太陽能電池的構(gòu)成例的截面圖。圖2是表示本發(fā)明的第1實施方式涉及的色素增感型太陽能電池的電極、電子捕集劑及色素的部分的構(gòu)成例的示意圖。圖3是用于說明本發(fā)明的第1實施方式涉及的色素增感型太陽能電池的發(fā)電原理的能量圖表。圖4A是用于說明本發(fā)明的第1實施方式涉及的色素增感型太陽能電池的電子傳遞效率的圖，是比較例的情況。圖4B是用于說明本發(fā)明的第1實施方式涉及的色素增感型太陽能電池的電子傳遞效率的圖，是本實施例的情況。圖5是表示本發(fā)明的第2實施方式涉及的色素增感型太陽能電池的構(gòu)成例的截面圖。圖6A是表示本發(fā)明的第2實施方式涉及的色素增感型太陽能電池的第2基板的表面形狀的例子的圖，是俯視圖。
圖6B是表示本發(fā)明的第2實施方式涉及的色素增感型太陽能電池的第2基板的表面形狀的例子的圖，是立體圖。圖7是表示本發(fā)明的第2實施方式涉及的色素增感型太陽能電池在第2基板上形成的結(jié)構(gòu)的概略的例子的圖。圖8是表示本發(fā)明的第2實施方式涉及的色素增感型太陽能電池的實施例及比較例中的電流-電壓曲線的一例的圖。
具體實施例方式[第1實施方式]首先，參照附圖對本發(fā)明的第1實施方式進行說明。在第1實施方式涉及的色素增感型太陽能電池101中，如圖1所示，例如在由玻璃或膜等形成的透明的第1基板110上形成有由氧化銦錫(ITO)或氟摻雜氧化錫(FTO)等形成的作為第1電極的透明導(dǎo)電膜120。 透明導(dǎo)電膜120可以被圖案化。此外，可以在透明導(dǎo)電膜120的上層或下層設(shè)置銀等的集電圖案。在透明導(dǎo)電膜120上形成有電子捕集-色素層130。對于電子捕集-色素層130 在后面進行詳述。另一方面，在與第1基板110對置的由例如玻璃或膜等形成的透明的第2基板140 上形成有作為第2電極的導(dǎo)電膜150。進而，在導(dǎo)電膜150上形成有由鉬或碳等形成的催化劑層160。第1基板110按照形成有電子捕集-色素層130的面與第2基板140的形成有催化劑層160的面相對置的方式與第2基板140對置配置。并且，第1基板110按照與第2 基板140之間具有例如為10 50 μ m左右的間隙的方式在對置的面的周緣部通過密封材料170貼合到第2基板140上。在上述間隙中封入有作為電解質(zhì)的電子供給劑180。作為電子供給劑180的溶劑，例如可以使用乙腈、甲氧基乙腈、碳酸亞乙酯等。作為電子供給劑180的溶質(zhì)，例如可以使用1，2-二甲基-3-正丙基碘化咪唑鐺(DMPImI)Ji 化鋰(LiI)M (I2)、4_叔丁基吡啶(TBP)等。這里，對電子捕集-色素層130進行詳述。電子捕集-色素層130如圖2所示包含由銳鈦礦型氧化鈦等形成的電子捕集劑132、和由釕色素(N719色素等)等形成的色素 138。并且，電子捕集劑132包含電子傳遞粒子(第2電子捕集粒子)134和色素吸附粒子 (第1電子捕集粒子)136。電子傳遞粒子134形成為粒徑較大的電子捕集劑132。色素吸附粒子136形成為粒徑較小的電子捕集劑132。另外，電子捕集劑132不限于氧化鈦，例如可以使用氧化鋅、氧化錫、氧化鎢、氧化鈮、氧化銦及其復(fù)合體等。在第1實施方式中，使用氧化鈦(TiO2)來進行說明。此外，色素138不限于N719色素，例如可以使用N3色素、BlackDye作為釕系色素， 或者可以使用D149、咕噸、PVK、部花青、噁嗪等作為純有機色素。如圖2所示，電子傳遞粒子134與鄰接的電子傳遞粒子134互相接觸，一部分電子傳遞粒子134與透明導(dǎo)電膜120接觸。此外，色素吸附粒子136與電子傳遞粒子134接觸。 并且，色素138吸附在電子傳遞粒子134及色素吸附粒子136上。利用這樣的結(jié)構(gòu)，電子傳遞粒子134主要擔(dān)負將從色素138釋放的電子傳遞到透明導(dǎo)電膜120的作用。此外，色素吸附粒子136為了吸附更多的色素138，擔(dān)負著增大作為電子捕集劑132的表面積的作用。
這里，色素吸附粒子136的直徑優(yōu)選為5nm以上且25nm以下，電子傳遞粒子134的直徑優(yōu)選為IOOnm以上且400nm以下。電子傳遞粒子134的直徑范圍的最小值大于色素吸附粒子136的直徑范圍的最大值。色素吸附粒子136與電子傳遞粒子134的比例優(yōu)選以重量比例計為色素吸附粒子136為例如20 25%等，電子傳遞粒子134為例如75 80% 等。由電子傳遞粒子134、色素吸附粒子136及色素138形成的電子捕集-色素層130的厚度例如約為IOym等。電子捕集-色素層130例如可以按照如下所述來制成。即，將作為電子傳遞粒子 134及色素吸附粒子136的銳鈦礦型的具有兩種粒徑的氧化鈦粒子混合，制成糊狀。將該糊劑印刷或涂布在第1基板110上。然后，對第1基板110上的糊劑燒成來進行氧化鈦膜的形成。然后，在形成上述氧化鈦膜后，將該氧化鈦膜浸漬在溶解于有機溶劑中的色素138的溶液中，通過使色素138吸附在氧化鈦上，能夠制成電子捕集-色素層130。接著，參照圖3對第1實施方式涉及的色素增感型太陽能電池101的發(fā)電原理進行說明。首先，若光從第1基板110側(cè)向色素增感型太陽能電池101入射，則該光被色素 138吸收。被色素138吸收的光將色素138激發(fā)(圖3中的虛線箭頭)。這里，被激發(fā)的色素138的電子被例如由作為寬禁帶半導(dǎo)體的氧化鈦等構(gòu)成的電子捕集劑132傳遞。S卩，色素138氧化。電子捕集劑132接受的電子向透明導(dǎo)電膜120移動。另一方面，從與具有催化劑層160的導(dǎo)電膜150相接觸的電子供給劑180的例如Γ向失去了電子的色素138供給電子。即，色素138被電子供給劑180還原。若3Γ將電子供給給色素138，則成為13_。 因此，電子供給劑180的例如I3-從導(dǎo)電膜150接受電子。此時，在透明導(dǎo)電膜120與導(dǎo)電膜150之間產(chǎn)生電位差。若在透明導(dǎo)電膜120與導(dǎo)電膜150之間連接外部電路，則向透明導(dǎo)電膜120移動的電子經(jīng)由外部電路向?qū)щ娔?50移動。然后，該電子移動到電子供給劑 180的例如I” I3-成為3Γ。從電子供給劑180的例如Γ將電子供給到失去了電子的色素 138。這樣，在透明導(dǎo)電膜120與導(dǎo)電膜150間連接外部電路，從而外部電路能從吸收了光的本實施方式的色素增感型太陽能電池中取出電流。另外，激發(fā)態(tài)的色素138的能級比電子捕集劑132的能級高，基態(tài)的色素138的能級比電子供給劑180的能級低。[實施例]接著，對第1實施方式的色素增感型太陽能電池101的實施例進行說明。這里，作為電子傳遞粒子134及色素吸附粒子136，對使用了直徑不同的2種作為電子捕集劑132的氧化鈦的本實施例的色素增感型太陽能電池101(圖4B)與作為比較例的使用了直徑為1 種的作為電子捕集劑132的氧化鈦的色素增感型太陽能電池190(圖4A)的特性進行了比較。比較的是作為實際功率相對于表觀最大功率的比值的填充因子(FF)的值。在本實施例中，將作為電子傳遞粒子134的氧化鈦的平均直徑設(shè)為lOOnm，將作為色素吸附粒子136的氧化鈦的平均直徑設(shè)為lOnm。S卩，電子傳遞粒子134與色素吸附粒子 136雖然材質(zhì)相同，但直徑相差一位數(shù)(10倍)以上。并且，將電子傳遞粒子134及色素吸附粒子136的混合比以重量比例計設(shè)定成電子傳遞粒子134為75%、色素吸附粒子136為 25%。將包含電子傳遞粒子134、色素吸附粒子136及色素138的電子捕集-色素層130的平均厚度設(shè)定為5 μ m。另一方面，在作為參照用的比較例的色素增感型太陽能電池190中，僅由平均直徑為IOnm的氧化鈦構(gòu)成電子捕集劑132，其他條件與上述本實施例的情況相同。另外，在使構(gòu)成電子捕集劑132的氧化鈦的直徑單純地增大的情況下，粗糙度系數(shù)單純地減小，需要使電子捕集-色素層130的平均厚度增加粗糙度系數(shù)減小的部分。此時，可見光的吸收增多，因而不實用。根據(jù)JIS標準的JIS C 8914 “晶體系太陽能電池組件輸出功率測定方法”(在此引用其全部內(nèi)容作為參考)測量上述本實施例的色素增感太陽能電池101與比較例的色素增感型太陽能電池190的FF值。簡而言之，在測量中照射波長為400 llOOnm、照度為 1000ff/m2的光，獲得電流I-電壓V曲線。并且，從獲得的I-V曲線求出將最大輸出功率除以開放電壓與短路電流的積而得到的值即FF。該值越大，該色素增感型太陽能電池的內(nèi)部損失越小，越顯示出發(fā)電效率高。分別對本實施例和比較例測量3次。其結(jié)果是，F(xiàn)F值在本實施例的色素增感型太陽能電池101中為44. 4士 1. 3(平均士標準偏差)，在比較例的色素增感型太陽能電池190 中為25. 6 士 0. 3 (平均士標準偏差)。即，本實施例的FF值與比較例相比，上升74%。作為出現(xiàn)這樣的不同的理由，可以考慮如下。如圖4A所示，在比較例中，從色素138釋放的電子e_大多經(jīng)過構(gòu)成電子捕集劑32的直徑小的粒子而傳遞到透明導(dǎo)電膜 120(圖4A中的中空箭頭A所指)。因此，電子e_需要越過許多的電子捕集劑132內(nèi)的粒子的接合部分。因而，在電子捕集劑132中形成的連接電路的電阻增高，電子難以傳達。進而，在比較例中，色素138彼此之間凝集，其進入到構(gòu)成電子捕集劑132的粒子之間，有時形成使構(gòu)成電子捕集劑132的粒子彼此無法接觸的部分(圖4A中的中空箭頭B所指)。并且，在這樣構(gòu)成電子捕集劑132的粒子彼此不能接觸的部分中，電子e_變得無法傳遞。相對于此，如圖4B所示，在本實施例中，從色素138釋放的電子e_經(jīng)過少數(shù)的直徑大的電子傳遞粒子134而傳遞到透明導(dǎo)電膜120。因此，電子e_需要越過的電子傳遞粒子 134的接合部分少。此外，電子傳遞粒子134的直徑大，每1個的表面積大，因此，電子傳遞粒子134間的接合可以良好地形成。因此，在電子捕集劑132中形成的連接電路的電阻比圖4A的情況低，電子容易傳遞。此外，由于存在許多色素吸附粒子136，因此表面積大，粗糙度系數(shù)(RF =實際的表面積/投影面積)為1000以上，成為在色素增感型太陽能電池中被稱為所必要的值以上。因此，充分的數(shù)量的色素138吸附在電子捕集劑132上。從以上內(nèi)容來看，在本實施例中，充分數(shù)量的色素138所釋放的電子e_順利地傳遞到透明導(dǎo)電膜120。其結(jié)果是，在本實施例中，與比較例相比，能夠使FF值上升。如上所述，在第1實施方式的色素增感型太陽能電池101中，使用粒徑不同的電子傳遞粒子134及色素吸附粒子136作為電子捕集劑132。由此，從色素138向透明導(dǎo)電膜 120的電子傳遞中的障礙減小，電子傳遞順利地進行，并且由于具有充分的表面積，從而能夠使充分數(shù)量的色素138吸附到電子捕集劑132上。其結(jié)果是，能夠增大FF值。S卩，能夠使該色素增感型太陽能電池的內(nèi)部損失減小，使發(fā)電效率提高。[第2實施方式]參照附圖對本發(fā)明的第2實施方式進行說明。在第2實施方式涉及的色素增感型太陽能電池201中，如圖5所示，在例如由玻璃或膜等形成的透明的第1基板210的表面 (第1表面)上形成有由氧化銦錫(ITO)或氟摻雜氧化錫(FTO)等形成的作為第1電極的透明導(dǎo)電膜220。透明導(dǎo)電膜220可以被圖案化，此外，在透明導(dǎo)電膜220的上層或下層可以設(shè)置銀等的集電圖案。在透明導(dǎo)電膜220上形成有電子捕集-色素層230。電子捕集-色素層230具有例如由銳鈦礦型氧化鈦的粒子等形成的電子捕集劑、 和由釕色素(N719色素等)等形成的色素。電子捕集劑的直徑例如為20nm左右。電子捕集劑不限于氧化鈦，例如可以使用氧化鋅、氧化錫、氧化鎢、氧化鈮、氧化銦及其復(fù)合體等。在第2實施方式中，使用氧化鈦(TiO2)來進行說明。此外，色素不限于N719色素，例如可以使用N3色素、BlackDye作為釕系色素，或者可以使用D149、咕噸、PVK、部花青、噁嗪等作為純有機色素。色素起到吸收光而釋放電子的作用。另一方面，在與第1基板210對置的例如由玻璃或膜等形成的透明的第2基板MO 上形成有作為第2電極的導(dǎo)電膜250。進而，在導(dǎo)電膜250上形成有由鉬或碳等形成的催化劑層沈0。另外，即使不形成導(dǎo)電膜250，在第2基板240上形成的由鉬形成的催化劑層 260也可以起到導(dǎo)電膜250的功能。此外，在圖5的例子中，在導(dǎo)電膜250與催化劑層260 之間設(shè)置有基底層255。這里，在第2實施方式中，為了通過使從第1基板210側(cè)向色素增感型太陽能電池 201入射并透過電子捕集-色素層230的光擴散反射來進行再利用從而提高發(fā)電效率，催化劑層沈0的表面形成為擴散反射面。因此，在第2基板MO的表面(第2表面)上形成有微細的凹凸。該凹凸例如可以通過利用溶液的蝕刻等化學(xué)方法來形成，例如也可以通過噴砂等物理方法來形成。在形成有微細的凹凸的第2基板240上形成導(dǎo)電膜250、及由鉬等形成的催化劑層260，由此來形成擴散反射面。另外，即使不對第2基板240進行磨削來形成凹凸，可以通過在平坦的玻璃表面形成有機散射膜等來形成凹凸，也能同樣地形成擴散反射面。第1基板210按照形成有電子捕集-色素層230的面與第2基板240的形成有催化劑層沈0的面相對置的方式與第2基板240對置配置。并且，第1基板210按照與第2 基板240之間具有例如10 50 μ m左右的間隙的方式在對置的面的周緣部通過密封材料 270貼合到第2基板240上。在上述間隙中封入有作為電解質(zhì)的電子供給劑觀0。作為電子供給劑觀0的溶劑，例如可以使用乙腈、甲氧基乙腈、碳酸亞乙酯等。作為電子供給劑觀0的溶質(zhì)，例如可以使用1，2_ 二甲基-3-正丙基碘化咪唑鐺(DMPImI)、碘化鋰(LiI)M (I2)、4_叔丁基吡啶(TBP)等。另外，第2實施方式的色素增感型太陽能電池201的發(fā)電原理與使用圖3說明過的第1實施方式的色素增感型太陽能電池101的情況相同，因此省略該說明。[實施例]接著，對第2實施方式的色素增感型太陽能電池201的實施例進行說明。這里，對在第2基板240上形成微細的凹凸并將催化劑層260的表面作為擴散反射面的本實施例的色素增感型太陽能電池201、與作為比較例的將第2基板240形成為平面并將催化劑層260 的表面形成為鏡面的色素增感型太陽能電池四0的特性進行了比較。比較中使用的指標為產(chǎn)生的功率的能量相對于入射光的能量之比即轉(zhuǎn)換效率η。在本實施例的色素增感型太陽能電池201的第2基板240上通過化學(xué)研磨形成凹凸。形成有凹凸的第2基板MO的表面形狀如圖6Α及圖6Β所示。另外，圖6Α為俯視圖， 圖6Β為立體圖。該凹凸面的粗糙度算術(shù)平均偏差值Ra為0. 137 μ m、十點平均高度Rz為0. 692 μ m。這里，粗糙度算術(shù)平均偏差值Ra表示通過抽取特征長度(reference length)， 并將粗糙度曲線從中心線折返，將由該粗糙度曲線與中心線圍成的部分的面積除以上述特征長度而得到的值。此外，十點平均高度Rz表示在截面曲線的基準長度中從高的一方開始的5個峰頂?shù)母叨鹊钠骄蹬c從低的一方開始的5個谷底的深度的平均值之差的值。另外， Ra 優(yōu)選為 0. 14 μ m士 0. 1 μ m, Rz 優(yōu)選為 0. 7 μ m士 0. 3 μ m。并且，在第2基板MO的具有凹凸的面上，如圖7所示，形成有由ITO形成的導(dǎo)電膜250。在導(dǎo)電膜250上通過將鈦成膜而形成基底層255。然后，在基底層255上通過將鉬成膜而形成催化劑層260。形成催化劑層沈0的鉬膜隔著導(dǎo)電膜250及基底層255而追隨形成在第2基板240上的凹凸，其表面被成膜為凹凸，從而形成擴散反射面。這里，基底層 255具有使作為催化劑層沈0的鉬的表面積增加的效果。另一方面，在由玻璃形成的第1基板210上形成由ITO形成的透明導(dǎo)電膜220。在透明導(dǎo)電膜220上按照其形狀為30mm見方且膜厚約為2μπι的方式絲網(wǎng)印刷粒徑為20nm 的銳鈦礦型氧化鈦糊劑，并進行熱處理，形成電子捕集劑。使構(gòu)成色素的D149色素吸附在電子捕集劑上。這樣形成電子捕集-色素層230。接著，將形成有催化劑層沈0的第2基板240與形成有電子捕集-色素層230的第1基板210按照設(shè)置10 μ m的間隙的方式進行貼合并密封。然后，將構(gòu)成電子供給劑280 的碘電解液真空注入并密封，制成色素增感型太陽能電池201。在比較例的色素增感型太陽能電池四0中，在第2基板240上未形成凹凸。其他的結(jié)構(gòu)與本實施例的色素增感型太陽能電池201相同。根據(jù)JIS標準的JIS C 8914 “晶體系太陽能電池組件輸出功率測定方法”測量上述本實施例的色素增感型太陽能電池201與比較例的色素增感型太陽能電池290的轉(zhuǎn)換效率η的值。簡而言之，在測量中，照射波長為400 llOOnm、照度為1000W/m2的光，獲得電流I-電壓V曲線。然后，從獲得的I-V曲線求出轉(zhuǎn)換效率η的值。轉(zhuǎn)換效率η的值越大， 則光能轉(zhuǎn)換成電能的效率越好，越顯示出發(fā)電效率高。獲得的I-V曲線如圖8所示。在該圖中，實線表示本實施例的色素增感型太陽能電池201的I-V曲線，虛線表示比較例的色素增感型太陽能電池四0的I-V曲線。如該圖所示，本實施例的色素增感型太陽能電池201的I-V曲線與比較例的I-V曲線相比，在圖表中位于右上方。這表示光能轉(zhuǎn)換成電能的轉(zhuǎn)換效率好。本實施例的色素增感型太陽能電池201的轉(zhuǎn)換效率η為0. 117%,比較例的色素增感型太陽能電池四0的轉(zhuǎn)換效率η為 0.096%。即，本實施例的轉(zhuǎn)換效率η為比較例的轉(zhuǎn)換效率η的1. 23倍。作為與比較例相比本實施例的轉(zhuǎn)換效率η高的理由，可以考慮如下。從第1基板 210側(cè)入射、未被電子捕集-色素層230中的色素吸收而到達催化劑層沈0的光在催化劑層260表面被反射，再次入射到電子捕集-色素層230。此時，在比較例的情況下，催化劑層260表面為鏡面，因此，反射光直線傳播，通過電子捕集-色素層230內(nèi)的光路短。因此， 雖然一部分光被色素吸收，但是其他很多的光未被吸收而透過。與此相比，本實施例的情況下，催化劑層沈0的表面為擴散反射面，因此被擴散反射而通過電子捕集-色素層230內(nèi)的光路增長。因此，與比較例的情況相比，能夠使被色素吸收的光的比例增加。由此能夠提高轉(zhuǎn)換效率η。如上所述，在第2實施方式的色素增感型太陽能電池201中，催化劑層260的表面形成為擴散反射面，因此反射光中被色素吸收的比例比催化劑層沈0的表面為鏡面的情況更高。因此，轉(zhuǎn)換效率η增高。即，根據(jù)第2實施方式，能夠提高色素增感型太陽能電池 201的發(fā)電效率。另外，與第1實施方式同樣，在第2實施方式的色素增感型太陽能電池201中也可以設(shè)定成下述構(gòu)成使用粒徑不同的2種粒子作為適用于電子捕集-色素層的電子捕集劑。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易想到其他優(yōu)點和變更。因此，從更寬的角度來看，本發(fā)明并不限定于本文所述的具體細節(jié)和代表性實施例。因而，在不脫離所附的權(quán)利要求書及其等同描述所定義的精神或總的發(fā)明構(gòu)思的范圍的情況下，可以進行各種變更。
權(quán)利要求
1.一種色素增感型太陽能電池，其具備 第1電極；第2電極，其與所述第1電極對置；電子捕集-色素層，其是包含電子捕集劑和色素、且被配設(shè)在所述第1電極上的電子捕集-色素層，所述電子捕集劑包含具有第1粒徑范圍內(nèi)的粒徑的第1電子捕集粒子和具有第2粒徑范圍內(nèi)的粒徑的第2電子捕集粒子，所述第2粒徑范圍的最小值大于所述第1粒徑范圍的最大值；和電子供給劑，其被配設(shè)在所述電子捕集-色素層與所述第2電極之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的色素增感型太陽能電池，其中， 所述第1電子捕集粒子以吸附所述色素的方式構(gòu)成，所述第2電子捕集粒子以將從所述色素釋放的電子傳遞到所述第1電極的方式構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的色素增感型太陽能電池，其中，所述第2電子捕集粒子具有所述第1電子捕集粒子的平均直徑的10倍以上的平均直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的色素增感型太陽能電池，其中， 所述第1粒徑范圍為5nm以上且25nm以下，所述第2粒徑范圍為IOOnm以上且400nm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的色素增感型太陽能電池，其中， 所述電子捕集劑包含20 25重量％的所述第1電子捕集粒子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的色素增感型太陽能電池，其中， 所述第1電子捕集粒子和所述第2電子捕集粒子包含氧化鈦。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的色素增感型太陽能電池，其中，所述電子捕集劑是通過將下述糊劑涂布在所述第1電極上、并在所述涂布后將所述糊劑燒成而形成的，所述糊劑包含由氧化鈦形成的具有所述第1粒徑范圍內(nèi)的粒徑的第1前體粒子和具有所述第2粒徑范圍內(nèi)的粒徑的第2前體粒子。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的色素增感型太陽能電池，其中， 所述色素具有激發(fā)態(tài)和基態(tài)，所述激發(fā)態(tài)的所述色素具有比所述電子捕集劑高的能級， 所述基態(tài)的所述色素具有比所述電子供給劑低的能級。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的色素增感型太陽能電池，其進一步具備設(shè)置在所述第2電極上的催化劑層。
10.一種色素增感型太陽能電池，其具備 第1基板；第2基板，其與所述第1基板對置地配置；第1電極，其是形成在所述第1基板的第1面上的第1電極，所述第1面與所述第2基板的第2面對置；電子捕集-色素層，其被配設(shè)在所述第1電極上；催化劑層，其被配設(shè)在所述第2面上，且與所述第1基板對置的面被形成為擴散反射面；和電子供給劑，其被配設(shè)在所述電子捕集-色素層與所述催化劑層之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的色素增感型太陽能電池，其中， 所述第2面包含粗糙面，所述擴散反射面按照所述擴散反射面的形狀追隨所述粗糙面的形狀的方式形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的色素增感型太陽能電池，其中， 所述粗糙面為磨砂加工面、化學(xué)侵蝕面和/或噴砂面。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的色素增感型太陽能電池，其進一步具備配置在所述第2基板與所述催化劑層之間且與所述催化劑層接觸的基底層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的色素增感型太陽能電池，其中， 所述催化劑層包含鉬，所述基底層包含鈦。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的色素增感型太陽能電池，其中， 所述電子捕集-色素層包含含有氧化鈦的電子捕集劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的色素增感型太陽能電池，其中， 所述色素具有激發(fā)態(tài)和基態(tài)，所述激發(fā)態(tài)的所述色素具有比所述電子捕集劑高的能級， 所述基態(tài)的所述色素具有比所述電子供給劑低的能級。
17.一種色素增感型太陽能電池，其具備 第1電極；第2電極，其與所述第1電極對置；電子捕集-色素層，其是被配設(shè)在所述第1電極的第1面上的電子捕集-色素層，所述第1面與所述第2電極的第2面對置，所述電子捕集-色素層包含電子捕集劑和色素；催化劑層，其被配設(shè)在所述第2面上，且與所述第1電極對置的表面被形成為擴散反射面；和電子供給劑，其被配設(shè)在所述電子捕集-色素層與所述催化劑層之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的色素增感型太陽能電池，其中，所述電子捕集劑包含具有第1粒徑范圍內(nèi)的粒徑的第1電子捕集粒子和具有第2粒徑范圍內(nèi)的粒徑的第2電子捕集粒子，所述第2粒徑范圍的最小值比所述第1粒徑范圍的最大值大。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的色素增感型太陽能電池，其中， 所述第1電子捕集粒子以吸附所述色素的方式構(gòu)成，所述第2電子捕集粒子以將從所述色素釋放的電子傳遞到所述第1電極的方式構(gòu)成。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的色素增感型太陽能電池，其中，所述第2電子捕集粒子具有所述第1電子捕集粒子的平均直徑的10倍以上的平均直
全文摘要
本發(fā)明提供一種色素增感型太陽能電池，其包含第1電極、第2電極、電子捕集-色素層及電子供給劑。第2電極與所述第1電極對置。所述電子捕集-色素層包含電子捕集劑和色素，且被配設(shè)在所述第1電極上。所述電子捕集劑包含具有第1粒徑范圍內(nèi)的粒徑的第1電子捕集粒子和具有第2粒徑范圍內(nèi)的粒徑的第2電子捕集粒子。所述第2粒徑范圍的最小值比所述第1粒徑范圍的最大值大。所述電子供給劑被配置在所述電子捕集-色素層與所述第2電極之間。
文檔編號H01G9/042GK102194573SQ20111005225
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月4日
發(fā)明者小林君平, 荒井則博, 馬場干男 申請人:卡西歐計算機株式會社