[发明专利]染料增感型光电转换器件及其制造方法以及电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及染料增感型光电转换器件及其制造方法以及电子设备。更具体地，本发明涉及适用于染料增感型太阳能电池等被要求具有耐久性的染料增感型光电转换器件及其制造方法、以及使用该染料增感型光电转换器件的电子设备。

背景技术

作为一种用于将太阳光转换成电能的光电转换装置，太阳能电池利用太阳光作为能源，因此它对全球环境产生极小的影响，并且预期将得到进一步普及。

作为太阳能电池，主要使用单晶硅或多晶硅的晶体硅型太阳能电池以及非晶硅型太阳能电池。

另外，由Gratzel等人在1991年提出的染料增感型太阳能电池因为可以实现高效光电转换、不像现有的硅系太阳能电池一样需要大型制造装置、并且可以低成本制造所以引起了关注(例如参见非专利文献1)。

这种染料增感型太阳能电池的一般结构通过如下形成：使包含氧化钛多孔半导体层的染料增感型多孔半导体层与通过在基板上形成铂层而提供的对电极(counter electrode)相对，所述多孔半导体层形成在透明的导电基板上并担载光敏染料(也称为“光增感染料”)；采用密封材料密封边缘；然后用含有氧化还原物质(诸如碘和碘离子)的电解质填充两个电极之间的空间。

近年来，已经提出了这样的染料增感型光电转换器件，该器件中，通过在半导体层上承载多种类型的光敏染料来改善光电转换效率(例如参见专利文献1)。要担载在半导体层上的多种类型的光敏染料的实例包括N719和染料A的组合、黑色染料(N749)和染料A的组合、以及染料B和染料A的组合。N719是一种联吡啶络合物，顺式-双(异硫氰酸酯)双(2，2’-联吡啶基-4，4’-二羧酸)钌(II)二四丁基铵络合物。黑色染料是一种四联吡啶络合物，三(异硫氰酸酯)(2，2’：6’，2”-四联吡啶基-4，4’，4”-三羧酸)钌(II)三四丁基铵络合物。染料B是5-[[4-(4-(2，2-二苯基乙烯基)苯基)-1，2，3，3a，4，8b-六氢环戊[b]吲哚-7-基]亚甲基]-2-(3-乙基-4-氧代-2-硫氧代-5-噻唑烷亚基)-4-氧代-3-噻唑烷乙酸。染料A是2-氰基-3-[4-(2，2-二苯基乙烯基)苯基]-1，2，3，3a，4，8b-六氢环戊[b]吲哚-7-基]-2-丙烯酸。根据专利文献1，当N719和染料A都担载在半导体层上时，与仅N719担载在半导体层上的情况相比实现了高效率的光电转换。此外，当黑色染料和染料A都担载在半导体层上时，与仅黑色染料担载在半导体层上的情况相比实现了高效率的光电转换。进一步地，当染料B和染料A都担载在半导体层上时，与仅染料B担载在半导体层上的情况相比实现了高效率的光电转换。

引用文献

非专利文献

非专利文献1：Nature，353，P737-740，1991

专利文献

专利文献1：日本未审专利申请：特开2007-234580

发明内容

所要解决的技术问题

然而，根据本发明的发明人所进行的研究，采用组合的N179和染料A、组合的黑色染料和染料A、或组合的染料B和染料A作为担载在半导体层上的多种类型的光敏染料制成的染料增感光电转换器件具有不足的耐久性。更具体地，在染料增感光电转换器件中，初期的光电转换效率与仅N719、黑色染料或染料B担载在半导体层上的情况相比较高，但是光电转换的效率随时间下降。

因此，本发明所要解决的问题是：提供一种能够解决光电转换的效率随时间下降并且能够显著改善耐久性的染料增感型光电转换器件及其制造方法。

本发明所要解决的另一个问题是：提供一种利用上述染料增感的光电转换器件制造的优异电子设备。

解决上述技术问题的技术方案

本发明人为了利用担载多种类型的染料的半导体层来改善染料增感型光电转换器件而进行了认真研究。结果，发明人相当偶然地发现了一种组合的光敏染料，这种组合的光敏染料能够形成具有优异耐久性并且基本上不会导致光电转换效率随时间下降的染料增感型光电转换器件，以及用于这种组合光敏染料的最合适的电解质层用溶剂。

也就是说，为了解决上述问题，本发明涉及一种染料增感型光电转换器件，其具有如下结构，

所述结构中，

电解质层填充在半导体层和对电极之间，其中Z907和染料A被结合到所述半导体层上作为光敏染料；并且

所述电解质层包含3-甲氧基丙腈作为溶剂。

本发明还涉及用于制造染料增感型光电转换器件的方法，所述方法包括：

将Z907和染料A结合到半导体层上作为光敏染料的步骤；和