[发明专利]染料敏化太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及染料敏化太阳能电池。

背景技术

近年来，作为光电转换元件，染料敏化太阳能电池由于廉价、能获得高的光电转换效率而受到关注。

染料敏化太阳能电池一般包括工作电极、对电极、担载于工作电极上的光敏化染料和配置在工作电极与对电极之间的电解质。

对于这种染料敏化太阳能电池，人们要求其光电转换特性有进一步的改善，为此，已有各种研究在进行中。

例如，专利文献1中公开了这样一种染料敏化太阳能电池，其具有：玻璃基板；设置在玻璃基板背面的电极；形成在电极下面、沉积有吸附了染料的具有80nm以下粒径的半导体微粒的光吸收粒子层；包括光吸收粒子层、设置在电极下面的电解液部；设置在电解液部下面的相向电极；设置在电极与光吸收粒子层之间的高折射率材料薄膜；设置在光吸收粒子层下面、沉积有具有200～500nm粒径的高折射率材料粒子的光反射粒子层。在该染料敏化太阳能电池中，当太阳光透过玻璃基板、电极及高折射率材料薄膜，入射到光吸收粒子层时，透过光吸收粒子层的光会在光反射粒子层被反射，被该光反射粒子层反射的光中，透过光吸收粒子层、返回到高折射率材料薄膜上的光在高折射率材料薄膜被全反射。其结果，光被封闭在光吸收粒子层，从而能提高光电转换特性。

专利文献：

专利文献1：日本特开平10-255863号公报

发明内容

但是，上述专利文献1中记载的染料敏化太阳能电池仍存在以下问题。

即，在上述专利文献1记载的染料敏化太阳能电池中，在光吸收粒子层的面向相向电极一侧设置有光反射粒子层。该光反射粒子层会将透过光吸收粒子层的光反射、使其返回到光吸收粒子层。因此，光反射粒子层被认为有助于提高光电转换特性。但是，这种情况下，由于在光吸收层的相向电极一侧设置有光反射粒子层，因此，需要相应地增加电极和相向电极之间的距离，这样就会降低光电转换特性。所以，在专利文献1记载的染料敏化太阳能电池中，提高光电转换特性的效果和降低光电转换特性的效果相抵，难以有效地提高光电转化特性。

因此，人们一直在寻求具有优异的光电转换特性的染料敏化太阳能电池。

为了解决上述课题，本发明者进行了深入研究，结果发现，可以通过以下发明解决上述课题。

即，本发明是一种染料敏化太阳能电池，其包括具有可透过光的导电性基板及设置在上述导电性基板上的多孔氧化物半导体层的工作电极、与上述工作电极的上述多孔氧化物半导体层相向设置的对电极、担载在上述工作电极的上述多孔氧化物半导体层上的光敏化染料、配置在上述工作电极与上述对电极之间的电解质，其特征在于，构成上述多孔氧化物半导体层的半导体粒子整体的平均粒径在100nm以下，上述电解质含有无机粒子且被上述无机粒子凝胶化，上述电解质的反射率比上述多孔氧化物半导体层的反射率大。

根据该染料敏化太阳能电池，例如，太阳光透过工作电极的导电性基板，入射到多孔氧化物半导体层。此时，构成多孔氧化物半导体层的半导体粒子整体的平均粒径在100nm以下，多孔氧化物半导体层的表面积极大。因此，能增加担载在多孔氧化物半导体层上的光敏化染料的量。由此，光被担载在多孔氧化物半导体层上的光敏化染料充分吸收。而且，未被多孔氧化物半导体层完全吸收而从多孔氧化物半导体层漏出的光入射到电解质中。此时，由于电解质的反射率比多孔氧化物半导体层的反射率大，因此，入射到电解质中的光被电解质充分反射而返回到多孔氧化物半导体层。此外，电解质使透过多孔氧化物半导体层的光发生散射而返回到多孔氧化物半导体层。因此，无需在多孔氧化物半导体层的对电极侧设置通过沉积高折射率材料粒子而形成且使通过多孔氧化物半导体层的光反射、使其返回多孔氧化物半导体层的光反射粒子层。因此，可缩短工作电极与对电极之间的距离。所以，本发明的染料敏化太阳能电池能具有优异的光电转换特性。此外，由于电解质被无机粒子凝胶化，因此，电解质的流动性充分降低。这样，即使在将染料敏化太阳能电池设置成导电性基板相对于水平面而倾斜的情况下，也与电解质为液态的情况不同，可充分抑制无机粒子在电解质中偏集的现象，能均匀反射透过多孔氧化物半导体层的光。

上述染料敏化太阳能电池在上述对电极的反射率比上述电解质的反射率低的情况下有用。