[发明专利]染料敏化太阳能电池以及用于该电池的电极和层压薄膜

说明书

技术领域

本发明涉及染料敏化太阳能电池以及用于该太阳能电池的电极和层压薄膜。更具体地说，涉及使用塑料基材、同时可以制备光发电性能高的染料敏化太阳能电池的染料敏化太阳能电池用电极；用于该电极的层压薄膜和该染料敏化太阳能电池。

背景技术

自提出了使用染料敏化半导体微粒的光电转换元件以来(“Nature”，第353卷，第737-740页、(1991年))，染料敏化太阳能电池作为替代硅系太阳能电池的新型太阳能电池受到人们的关注。

使用塑料基材的染料敏化太阳能电池可实现柔软化或轻量化，因此受到人们的关注。通常的使用玻璃基板的染料敏化太阳能电池中，为了提高氧化物半导体颗粒间的粘着性、以及为了形成可提高光电转换效率的多孔结构，需实施高温热处理。但是，该温度通常为400℃以上，在塑料基板上难以直接进行高温热处理。因此，日本特开平11-288745号公报中，通过使金属箔氧化、进一步在表面上形成凹凸，制作了使用塑料基材的染料敏化太阳能电池。但是，仍然存在比表面积不充分，光电转换效率无法充分得到提高的问题。另外，日本特开2001-160426号公报中提出了先在金属箔上实施金属氧化物的高温热处理、然后剥离该金属氧化物层、再通过粘合剂固定在塑料基材上的方法。但是，工序繁杂，不适合量产。日本特开2002-50413号公报中提出了通过在塑料基材上涂布金属氧化物颗粒，由此形成半导体金属氧化物层的方法。但是，固定在透明导电层上的金属氧化物颗粒在应用时是粉末状，存在发生脱离或在电解液中剥离的问题。

日本特开2001-93590号公报和日本特开2001-358348号公报中记载：通过将金属氧化物的针状晶体用于太阳能电池用电极，可以使电荷传输效率提高。但是，为了获得良好的多孔结构、实现高的电荷传输效率，必须适当控制金属氧化物的结晶状态。例如，金属氧化物为氧化钛时，优选为锐钛矿相。但是，具有针状锐钛矿相的氧化钛难以制备，通常是优先形成更为稳定的金红石相。结果，其光电转换效率不足。

制备金属氧化物的方法有静电纺丝法。该方法中，将含有聚合物等烧失成分的氧化物前体以高长宽比喷到基材上，然后在高温下热处理，得到金属氧化物。利用该静电纺丝法在玻璃基材上设置了金属氧化物层的染料敏化太阳能电池用电极是已知的。如上所述，染料敏化太阳能电池记载于US2005/0109385和Nanotechnology，2004年，1861-1865页Mi Yeon Song等人所著的文章中。

上述染料敏化太阳能电池用电极中，将金属氧化物前体以高长宽比的状态喷到玻璃基板上的透明导电层上并堆积，然后通过高温烧结获得金属氧化物层。进行该烧结时，由于金属氧化物的自身收缩，金属氧化物存在从透明导电层上剥离的倾向，即使只通过静电纺丝法设置金属氧化物的层，也无法实现足够高的比表面积和高的电荷传输效率。并且，玻璃基材上的金属氧化物的烧结步骤本身是在400℃以上进行的，因此难以将该技术应用于使用塑料基材的染料敏化太阳能电池用电极。

发明内容

本发明的目的在于提供染料敏化太阳能电池用电极，该电极使用塑料基材，同时吸附足量的染料，可获得高的电荷传输效率，并且多孔氧化物膜不会剥离，以良好的贴合性层压在基材上，可制备光发电性能高的染料敏化太阳能电池。

本发明的另一目的在于提供用于上述电极的使用塑料基材的层压薄膜。

本发明的又一目的在于提供使用上述电极的染料敏化太阳能电池。

本发明的其它目的和优点由以下说明可知。

根据本发明，本发明的上述目的和优点通过第一方面的层压薄膜得以实现，该层压薄膜的特征在于：该层压薄膜含有多孔半导体层、透明导电层和透明塑料薄膜，上述多孔半导体层含有结晶性氧化钛纤维和结晶性氧化钛微粒，该结晶性氧化钛纤维和结晶性氧化钛微粒实质上由锐钛矿相和金红石相构成，由X射线衍射的积分强度比计算的锐钛矿相含量比在1.00-0.32之间，并且用于染料敏化太阳能电池的电极。

根据本发明，本发明的上述目的和优点通过第二方面的染料敏化太阳能电池用电极得以实现，该电极含有本发明的上述层压薄膜、以及吸附在该层压薄膜的多孔半导体层上的染料。

根据本发明，本发明的上述目的和优点通过第三方面的染料敏化太阳能电池得以实现，该电池具备本发明的上述电极。

附图简述

图1示意说明了实施例中使用的静电纺丝法中使用的喷出装置。

符号说明

1溶液喷嘴

2溶液

3溶液保持槽

4电极

5高电压发生器

实施发明的最佳方式