[发明专利]染料增感型光电转换器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及染料增感(sensitize)型光电转换器件及其制造方法，并且本发明例如适合应用于使用染料增感型半导体层的染料增感型太阳能电池，该半导体层包括担载(support)了染料的半导体颗粒。

背景技术

据称当使用诸如煤或石油之类的化石燃料作为能量源时，因为所产生的二氧化碳而导致全球变暖。此外，使用原子能则存在辐射污染的风险。目前，当环境问题被大量谈及时，对于这些能量的依赖性充满了问题。

另一方面，作为用于将太阳光转换为电能的光电转换器件的太阳能电池使用太阳光作为能量源。因此，太阳能电池对全球环境的影响非常小，由此被期望进一步广泛使用。

目前存在多种材料可用于制造太阳能电池，并且许多使用硅的太阳能电池已经被商业化。使用硅的太阳能电池大致被分类成使用单晶硅或多晶硅的晶体硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。到目前为止，在很多情况下单晶硅或多晶硅(即，晶体硅)被用于太阳能电池。

然而，虽然晶体硅太阳能电池中的表示将光(太阳)能转换成电能的性能的光电转换效率高于非晶硅太阳能电池，但是晶体硅太阳能电池的生产率低并且在成本方面是不利的，这是因为晶体生长需要大量能量和时间。

此外，虽然非晶硅太阳能电池与晶体硅太阳能电池相比具有光吸收性能高、基板选择范围宽并且易于增大面积的特点，然而非晶硅太阳能电池的光电转换效率却低于晶体硅太阳能电池。而且，尽管非晶硅太阳能电池与晶体硅太阳能电池相比具有更高的生产率，但非晶硅太阳能电池的生产需要与晶体硅太阳能电池制造相似的真空工艺，从而设备成本仍然高。

另一方面，为了进一步降低太阳能电池的成本，已对多种使用有机材料来代替硅材料的太阳能电池进行了研究。然而，这样的太阳能电池具有小于或等于约1％的非常低的光电转换效率，而且耐久性不令人满意。

在这样的情况下，报导了一种较便宜的太阳能电池，其使用由染料(染色物质)增感的半导体颗粒(参考Nature，353，第737-740页，1991)。该太阳能电池为太阳能湿电池或电化学光伏电池，其中，氧化钛多孔薄膜被用作光电极，所述氧化钛多孔薄膜通过使用钌络合物作为增感染料而被进行光谱增感。该染料增感型太阳能电池的优点在于可以使用较便宜的氧化钛，增感染料的光吸收遍及最高到800nm的宽的可见光波长范围，光电转换中的量子效率高，可以实现高的能量转换效率。此外，该太阳能电池的制造不需要真空工艺，因此不需要大型设备等。

过去的染料增感型太阳能电池具有在两个基板之间的空间填充液体电解质的结构。此外，染料增感型太阳能电池通常通过如下方法来制造：基板之一具有用于注入电解质的进料口，在减压下将电解质溶液通过该进料口注入，最后将进料口密封(终端密封)。该方法是也用于液晶单元的组装的方法。

然而，上述的过去的染料增感型太阳能电池具有终端密封部分强度和耐久性方面的问题，此外，具有由于终端密封而产生的凸起的形状缺点。

因此，本发明要解决的一个问题在于提供一种制造染料增感型光电转换器件的方法，通过该方法，可以由简单的制造步骤制造由于不需要终端密封而具有优异的强度和耐久性并且没有任何凸起的染料增感型光电转换器件，并且提供由该方法制造的染料增感型光电转换器件。

发明内容

为了解决上述问题，第一发明提供了一种制造染料增感型光电转换器件的方法，所述染料增感型光电转换器件具有处于染料增感半导体层与反电极之间的电解质、设置在所述染料增感半导体层外侧的第一外装(armor)构件和设置在所述反电极外侧的第二外装构件，所述方法包括如下步骤：

在所述第一外装构件和所述第二外装构件中的一者或两者的预定位置处形成密封材料和所述电解质；以及

在所述密封材料和所述电解质被夹在所述第一外装构件和所述第二外装构件之间、并且在不高于大气压且不低于所述电解质的蒸气压的气压的条件下，将所述第一外装构件和所述第二外装构件用所述密封材料彼此粘附。

第二发明提供一种染料增感型光电转换器件，所述染料增感型光电转换器件包括处于染料增感半导体层与反电极之间的电解质、设置在所述染料增感半导体层外侧的第一外装构件和设置在所述反电极外侧的第二外装构件，所述器件通过顺序地进行如下步骤来制造：

在所述第一外装构件和所述第二外装构件中的一者或两者的预定位置处形成密封材料和所述电解质；以及

在所述密封材料和所述电解质被夹在所述第一外装构件与所述第二外装构件之间、并且在不高于大气压且不低于所述电解质的蒸气压的气压的条件下，将所述第一外装构件和所述第二外装构件用所述密封材料彼此粘附。