[发明专利]色素增感型太阳能电池及其制法、用于其的作用电极的制法

说明书

技术领域

本发明涉及色素增感型太阳能电池及其制造方法和色素增感型太阳能电池用的作用电极的制造方法。 

背景技术

近年来，色素增感型太阳能电池由于能够低价格地制造，并且在有机系太阳能电池中具有高光电转换效率而受到注目。作为色素增感型太阳能电池的主要构成要素，可以列举三点：作用电极、电解质、对极。作为作用电极，一般采用在形成于基板上的透明导电膜上形成有多孔质的色素担载金属氧化物层的电极。作为色素担载金属氧化物层，一般是使金属氧化物半导体(金属氧化物层)担载(吸着)增感色素的层。此外，作为对极，在形成于基板上的透明导电膜上形成铂薄膜的电极已为人熟知。而且，对于制造该种色素增感型太阳能电池(cell)，通常，将作用电极和对极相隔离且相对地配置，在这两个电极的相对面的外侧端的边缘上配置有密封部件以密封接合两电极间的周围，由此电解质被封入所形成的密封空间内。 

另一方面，作为用于色素增感型太阳能电池中的电解质，含有有机溶剂的液体类电解质(电解液)被广泛熟知。但是，这些电解液的使用会引起漏液、伴随其而产生的着火或爆炸、由溶剂的挥发导致的环境污染等问题。因此，近年来，电解质的准固态化(固态化·凝胶化等)成为重要的课题。 

作为准固态化的电解质，例如，将碳黑等的高导电性碳素材料和微量的溶剂混炼而呈膏体状的准固态电解质被熟知。这样的准固态电解质由于不在对极使用铂催化剂也能够得到高光电转换效率，因而被认为是色素增感型太阳能电池的光电转换特性的提高以及低成本化的推进的一个重要要素。 

但是，上述准固态电解质由于碳素材料的导电性非常高，因而金属氧化物半导体下的透明导电膜和准固态电解质只要极其稍微接触一点，就会发生作用电极的透明导电膜和对极之间的短路，其结果，会产生所制作的色素增感型太阳能电池的光电转换特性降低的问题。即高导电性的电解质与液体类电解质相比，存在密封太阳能电池(cell)较为困难的问题，因此，希望开发一种即使使用这样的高导电性的电解质、在电池制作时也可以不发生短路而进行密封、且可靠性高的电池形状。 

作为色素增感型太阳能电池中的短路防止技术，例如日本特开2005-108807号公报中记载了，在ITO等的透明导电膜上形成由N型导电性聚合物或富勒烯(fullerene)等构成的短路防止层，在该短路防止层上形成TiO₂等的多孔质的金属氧化层的固体型色素增感元件(参照专利文献1)。 

此外，日本特开2008-059851号公报以及日本特开2004-087622号公报中记载了，在FTO或SnO₂等的透明导电膜上形成TiO₂等的多孔质的金属氧化层之后，在透明导电膜上和/或金属氧化层上形成碳氟化合物膜等的短路防止层或氧化镁等的短路防止层的色素增感太阳能电池(参照专利文献2以及3)。 

专利文献1：日本特开2005-108807号公报 

专利文献2：日本特开2008-059851号公报 

专利文献3：日本特开2004-087622号公报 

然而，专利文献1所记载的技术中，由于使用电阻率小且膜质细密的N型导电性聚合物或富勒烯等的材料而形成薄的、细密的且电阻率小的短路防止层，因而原本绝缘性就不充分，而且在使用高导电性的电解质，例如上述的准固态电解质的情况下，会发生透明导电膜和电解质之间的短路。另一方面，虽说电阻率很小，由于将短路防止层形成在色素担载金属氧化物层和透明导电膜之间，因而短路防止层起到作为内部电阻的作用而使电池电阻上升，其结果，可以使光电转换特性降低。而且，N型导电性聚合物或富勒烯等的物质在可视光区域具有吸收，使入射至作用电极的光量降低，因此，可以使光电转换特性降低。 

另一方面，专利文献2以及3的技术由于从金属氧化物层上形成短路防止层，因而仅在未形成有金属氧化物层的透明导电膜上，用短路防止层完全覆盖实质上是不可能的，而且对于防止透明导电膜和电解质之间的短路，在可靠性方面会恶化。为了回避这样的问题，必须在金属氧化物层上也形成短路防止层，这样做会使金属氧化物层的表面积降低，并引起光电转换特性的降低。