[发明专利]染料敏化太阳能电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及染料敏化太阳能电池及其制造方法。

背景技术

染料敏化太阳能电池称作湿式太阳能电池或者格拉兹尔电池等，具有不使用硅半导体、而带有以碘溶液为代表的电化学单元构造的特点。具体地说，具有在由透明的导电性玻璃板(层压了透明导电膜的透明导电性电极)上烧结二氧化钛粉末等、让其吸附染料而形成的二氧化钛层等的多孔半导体层和导电性玻璃板(导电性基板)构成的对电极之间配置碘溶液等作为电解液的简易构造。

染料敏化太阳能电池因材料便宜，制作不需要大规模的设备，作为低成本的太阳能电池受到注目。

染料敏化太阳能电池要求太阳光的转换效率进一步提高，因而从各种观点进行了研究。

其中之一，研究了为了实现通过改善电极的导电性以提高的功率提取效率，在光入射侧设置的透明导电性基板上省略通常形成的透明导电膜等。这在将太阳能电池大型化时具有重大意义。

例如，公开了在省略透明导电膜的透明基板上直接设置吸附了染料的TiO₂多孔半导体层，对多孔半导体层表面溅射Ti而形成的开孔的Ti薄膜作为集电极的染料敏化太阳能电池(参照非专利文献1)。该电池的太阳光的转换效率报告为3.6％。

此外，例如公开了在玻璃基板上具有按以下顺序包括半导体微粒层、金属网、电荷移动层和对电极的层压部，金属网与电荷移动层直接接触结构的光电转换元件(参照专利文件1)。

然而，非专利文献1的太阳能电池虽未提及Ti薄膜的厚度、开口率等，但经溅射形成的Ti薄膜的厚度极薄时，例如为20nm左右时，尽管形成在多孔半导体层表面的TiO₂粒子的凹凸上的Ti薄膜可形成孔，但Ti薄膜的面电阻(薄膜电阻)变大而可能不会大幅度提高功率提取效率。与此相对，为了使Ti薄膜的面电阻变小，若使Ti薄膜的厚度例如为几百纳米左右，在Ti薄膜未形成孔，则可能会阻止电解液向多孔半导体层的浸透而不发挥太阳能电池的功能。

此外，专利文献1中的太阳能电池的制造方法复杂，可能会使制造成本变高。

本发明人等鉴于上述问题，公开了在多孔半导体层的内部或透明基板导入光的一侧的相反侧的表面，包括具有不规则地配置的多个贯通孔的导电性金属膜的染料敏化太阳能电池(专利文献2)。

由此，可简单制造染料敏化太阳能电池，即使在多孔半导体层的厚度很厚的情况下，也可得到高转换效率。

专利文献1：日本特开2007-73505号公报

专利文献2：WO2008/001488号公报

非专利文献1：J.M.Kroon，et al.，Nanocrystalline Dye-sensi Ti zed Solar Cells Having Maximum Performance，Prog.Photovolt，WileyInterScience，2006

发明内容

本发明是以进一步改良专利文献2的发明为目的而作出，其目的在于，提供可简单制造、功率提取效率高、适用于大型化的染料敏化太阳能电池及其制造方法。

本发明中的染料敏化太阳能电池为具备透明基板、在该透明基板上配置的吸附染料的多孔半导体层、在该多孔半导体层的内部或与该透明基板相反的一侧的表面配置的导电性金属膜、与该透明基板相对设置的导电性基板，在该导电性金属膜与该导电性基板之间具有电解质的染料敏化太阳能电池，其特征在于，

该导电性金属膜具有不规则形成的深孔状的多个贯通孔，且具有贯通该导电性金属膜且一端暴露于电解质、另一端与该多孔半导体层接合的多个多孔半导体粒子，该导电性金属膜与外部电极连接。

此外，本发明中的染料敏化太阳能电池的特征在于，优选所述导电性金属膜的厚度为100nm以上。

此外，本发明中的染料敏化太阳能电池的特征在于，优选所述多孔半导体粒子为具有10～40nm的一次粒径的粒子的凝聚物，该凝聚物至少在长度方向上的尺寸为100nm以上。

此外，本发明中的染料敏化太阳能电池的特征在于，优选所述导电性金属膜的材料为耐腐蚀性金属。

此外，本发明中的染料敏化太阳能电池的特征在于，优选所述耐腐蚀性金属为从钨、钛和镍中选择的一种或两种以上，或它们的化合物。

此外，本发明中的染料敏化太阳能电池的制造方法为上述染料敏化太阳能电池的制造方法，其特征在于，具有：

将多孔半导体粒子和经加热或经溶剂洗涤能够除去的具有形状各向异性的微粒的混合层形成在多孔半导体层上的混合层形成工序；

在该混合层的表面形成导电性金属膜的导电性金属膜形成工序；和