[发明专利]色素增感型太阳能电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是关于色素增感型太阳能电池及其制造方法。

背景技术

色素增感型太阳能电池被称为湿式太阳能电池或Graetzel电池等，其特征在于未使用硅半导体而是具有以碘溶液为代表的电化学性质的电池构造。一般而言，色素增感型太阳能电池具有下列的简易构造：在多孔质半导体层与由导电性玻璃板（导电性基板）构成的相反的一极之间配置碘溶液等作为电解液，其中多孔质半导体层是在透明的导电性玻璃板（已层积透明导电膜的透明基板）上以例如450℃以上的温度烧结二氧化钛粉末等，并使此二氧化钛粉末吸附色素而形成的二氧化钛层等。

色素增感型太阳能电池的发电原理是如下所述。

由吸附于多孔质半导体层的色素吸收从作为受光面的透明导电性玻璃板面入射的光线，而引起电子激发，激发的电子移动至半导体，而被传导至导电性玻璃。接下来，回到相反的一极的电子则经由碘等电解液而被传导至失去电子的色素，而使色素再生。

色素增感型太阳能电池由于材料的价格低廉、制作上不需要大规模的设备，因此作为低成本的太阳能电池而受到瞩目。为了使色素增感型太阳能电池的成本进一步降低，正在研究例如省略高价的透明导电膜的议题。

作为省略透明导电膜的方法之一，正在研究在成为光照射侧的透明基板上配置由导电性金属构成的布线。但是在此情况下，入射光的一部分会受到金属布线部分的遮蔽，而伴随着光电转换效率的降低。

作为上述的改善方案，例如已公开了下列技术（请参考专利文献1）：使用线径1μm～10mm的金属网作为有孔的集电极，在此金属网上涂布作为多孔质半导体层材料的糊状物，烧结糊状物而形成多孔质半导体层之后，在不具有透明导电膜的玻璃制透明基板上将多孔质半导体层那一侧朝向该玻璃制透明基板而配置金属网。通过此技术，即使在使用树脂制的挠性透明基板来取代玻璃制透明基板的情况下，也不需要将糊状物的烧结温度限制在树脂的耐热温度例如150℃以下的温度，而可以以适当的温度将糊状物烧结而得到较佳的多孔质半导体层。

然而，若使用预先加工形成的金属网或其它有孔板材来作为集电极，则配置金属网等而制作色素增感型太阳能电池的作业公认会变得繁杂。另外，将金属网等的厚度弄薄有其极限，因而公认有可能因为金属网等的厚度较厚，而使电解质经过金属网等移动至多孔质半导体层时的扩散阻力变大，由此导致光电转换效率的降低。

相对于此，也研究了在形成于玻璃等透明基板上的半导体层（多孔质半导体层）上使用掩膜等进行图案化并形成厚度1～100μm左右的集电体层（集电极）的方法（例如请参考专利文献2）。通过此方法，可以容易地形成所希望的薄膜来作为集电体层。

然而，通过此技术，在使用树脂制的挠性透明基板来取代玻璃制透明基板的情况下，糊状物的烧结温度有可能受限在树脂的耐热温度例如150℃以下的温度；另外，若透明基板与相反的一极均为挠性基板，则在色素增感型太阳能电池的使用过程中弯曲的集电体层与相反的一极有可能短路。

【先行技术文献】

专利文献

专利文献1：特开2007-73505号公报

专利文献2：特开2007-200559号公报

所欲解决的问题是，在如上述专利文献1使用金属网等作为集电极来取代透明导电膜的技术中，色素增感型太阳能电池的制作作业变得繁杂的问题、以及使集电极的厚度成为所希望的那样薄有其极限的问题。

发明内容

本发明相关的色素增感型太阳能电池包含：

透明基板；导电性基板，作为阴极；多孔质半导体层，在该透明基板与该导电性基板之间配置为接近或接触该透明基板，且吸附色素；多孔质导电性金属层，配置为接触该多孔质半导体层的相对于该透明基板的相反侧，并作为阳极；以及多孔质绝缘层，配置在该多孔质导电性金属层的相对于该多孔质半导体层的相反侧，

并封入电解质而成，其特征在于：

该多孔质导电性金属层成膜于该多孔质绝缘层，并具有0.3μm～100μm的厚度。

另外，较佳地，本发明相关的色素增感型太阳能电池的特征在于：所述多孔质导电性金属层由选自由Ti、W、Ni、Pt及Au所组成的组中的一种或两种以上的金属材料形成。

另外，较佳地，本发明相关的色素增感型太阳能电池的特征在于：所述多孔质绝缘层由玻璃纤维成形体构成。

另外，较佳地，本发明相关的色素增感型太阳能电池的特征在于：所述透明基板及导电性基板均为挠性基板，所述多孔质导电性金属层及所述多孔质绝缘层均由具有所述多孔质半导体层的烧结温度以上的耐热性的材料构成。