[发明专利]色素敏化型太阳能电池及其模块和电解质层形成用涂布液

说明书

技术领域

本发明涉及色素敏化型太阳能电池及太阳能电池模块以及为形成太阳能电池的电解质层而使用的涂布液。

背景技术

近年，二氧化碳造成的地球变暖已成为世界性问题，利用太阳光能量的太阳能电池作为环保的清洁能源，正在积极的研究和开发之中。其中，作为低成本、光电转换效率更高的太阳能电池，色素敏化型太阳能电池受到瞩目。

色素敏化型太阳能电池，例如，是从光的入射侧，按透明基板、形成在该透明基板上的透明电极、承载了色素的氧化物半导体层、有电解质的电解质层以及形成了对置电极的基板的顺序层积而成。特别是色素敏化太阳能电池Gratzel cell(也称为DSSC)，其特征在于，使用烧结纳米微粒氧化钛而成的多孔的氧化物半导体层，通过把氧化物半导体层作为多孔，使敏化色素的吸附量增加，从而提高光吸收能力。

上述色素敏化型太阳能电池的制作方法是，例如，首先，在形成于透明基板表面的透明电极上，形成由氧化钛粒子构成的多孔性半导体层，使该多孔性半导体层承载色素。然后，对对置电极涂覆白金膜等催化剂，使半导体层和白金膜以互相面与面重合，而后，在二者间注入电解质，形成电解质层，用环氧树脂等将侧面密封。这样就制成了色素敏化型太阳能电池。

在现有技术中，在电解质层中使用液体电解质，因此，液体可能会从电解质层泄露，带来光电转换效率降低的问题。对此，提出了为了防止液体泄露而将电解质层固化的色素敏化型太阳能电池的技术。

(专利文献1)中，公开了一种具有包含了被色素覆盖的半导体膜的工作电极、与工作电极对置地设置的对置电极以及由夹持在工作电极与对置电极之间的高分子多孔膜构成的固体层，并使固体层的空隙保持电解液的色素敏化型太阳能电池。

(专利文献2)中，公布了一种色素敏化型太阳能电池，其特征在于：具有在形成于透明基板表面的透明导电膜与导电性基板之间吸附了色素的多孔性半导体层和氧化还原性电解质，在该色素敏化型太阳能电池中，氧化还原性电解质被三维交联而成的高分子化合物保持。

(专利文献3)中，公布了一种色素敏化型太阳能电池，其特征在于：在一对支持体间具有电极层、吸附了色素的多孔性半导体层、电解质层及电极层，且由电解质层含有熔融盐(离子性液体)的固体电解质构成。通过使其含有离子性液体，可降低电解质的粘性，改善离子传导性，并提高光电转换效率。而且，作为用于固体电解质的高分子化合物，可例举聚(甲基)丙烯酸酯类及环氧树脂等。

(专利文献4)中，公布了一种色素敏化太阳能电池，上述色素敏化型太阳能电池具有的结构是，使形成在基板上的氧化物半导体的多孔膜吸附色素，形成色素敏化半导体电极，使其与溶解了电解质的有机溶剂接触，有机溶剂通过角叉菜胶、琼脂等天然高分子或其衍生物被固化。

根据上述现有技术的太阳能电池，由于液体被已固化的膜状的层保持，因此，可在某种程度上防止电解液的挥发、泄露。然而，如果特别地保持在100℃以上的高温下，则随着时间的推移，电解液会从高分子基质中渗出，存在长时间、高温下难以维持固体形状的问题。而且，在通过热层压制造太阳能电池时，是在130～150℃的高温下进行，而在这种温度下，存在电解液更容易渗出，且无法得到充分的光电转换效率的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开平11-339866号公报

专利文献2：特开2001-210390号公报

专利文献3：特开2006-302531号公报

专利文献4：特开2005-71688号公报

因此，鉴于上述现有技术的情况，本发明的目的是，提供一种液体保持性良好、特别在高温下或加压时没有电解液渗出、具有良好热稳定性的固体电解质的色素敏化型太阳能电池以及使用了该色素敏化型太阳能电池的色素敏化型太阳能电池模块。此外，另一个目的是，提供用于形成这种电解质层的涂布液。

发明内容

本发明人发现，通过使用阳离子化羟烷基纤维素等阳离子性纤维素或其衍生物作为电解质层的树脂，可以解决上述课题，至此完成了本发明。也就是说，本发明的要点如下。

(1)是一种由电极基材、使电极基材上形成的敏化色素承载在细孔表面的多孔半导体层、与多孔半导体层对置地配置的对置电极、形成于电极基材及对置电极间且含有氧化还原电对、以及阳离子性纤维素或阳离子性纤维素的衍生物的电解质层构成的色素敏化型太阳能电池。

(2)上述(1)记载的色素敏化型太阳能电池，其中，阳离子性纤维素或其衍生物是阳离子化羟烷基纤维素。