[发明专利]太阳能电池用敏化剂及利用该敏化剂的太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池用敏化剂，其在太阳能电池的发电层内部或发电层的界面成膜，由此能够期待实现基于金属纳米颗粒的表面等离子体效应的较高转换效率。

背景技术

目前，从环保的立场，正在推进绿色能源的研究开发。其中，从作为其资源的太阳光取之不尽且为无公害等方面，太阳能电池备受瞩目。以往，基于太阳能电池的太阳光发电时一直利用单晶硅或多晶硅的情况较多。

另一方面，利用非晶硅等的半导体的所谓薄膜半导体太阳能电池(以下称为薄膜太阳能电池)在玻璃或不锈钢等廉价的基板上仅形成需要量的作为光电转换层的半导体层即可。因此，从薄型且轻量、制造成本低廉及容易大面积化等方面，可以认为该薄膜太阳能电池将成为今后太阳能电池的主流。

为了提高这些太阳能电池的发电效率，即光电转换效率，不损失入射的光而引导于发电层内来利用很重要。作为为此革新的方法进行了利用基于由金属纳米颗粒引起的表面等离子体的近场光的尝试，并报告有如下：形成于n-掺杂的电荷传输层与p-掺杂的电荷传输层的各电荷传输层之间的、包含通过表面等离子体或极化子机理吸收近红外线等的纳米颗粒的感光层(专利文献1)；或者形成有基于产生表面等离子体共振的金属纳米颗粒的金属电极的、具备P型薄膜半导体层和N型薄膜半导体层的接合体的太阳能电池(专利文献2)。

专利文献1：日本专利公表2009-533857号公报

专利文献2：日本专利公开2009-246025号公报

然而，形成于n-掺杂的电荷传输层与p-掺杂的电荷传输层的各层之间的感光层存在如下问题：若金属纳米颗粒直接接触于发电层，则金属扩散在各电荷传输层中，并得不到长期可靠性。

在具备通过金属纳米颗粒形成的金属电极的太阳能电池中，存在如下问题：由于薄膜半导体层与金属电极相接触，因此金属扩散在薄膜半导体层中，并得不到长期可靠性。

另一方面，在以发电层与金属纳米颗粒互不接触的方式在基板表面形成包含金属纳米颗粒的膜的方法中，因根据金属纳米颗粒的表面等离子体共振产生的近场光与发电层的距离较远而得不到充分的增强效果。

发明内容

本发明的课题在于提供一种抑制金属向发电层的扩散且能够期待实现基于根据金属纳米颗粒的表面等离子体共振产生的近场光(以下称为表面等离子体效应)的较高发电效率的太阳能电池用敏化剂。

本发明涉及通过示于以下的结构解决上述课题的太阳能电池用敏化剂、敏化层用组合物、敏化层及使用该太阳能电池用敏化剂的太阳能电池。

(1)一种太阳能电池用敏化剂，其为在表面形成有透明层并产生表面等离子体共振的金属纳米颗粒。

(2)如上述(1)所述的太阳能电池用敏化剂，其中，金属纳米颗粒的金属为金、银、铜或钯，或者为选自金、银、铜及钯中的至少2种构成的混合金属或合金。

(3)如上述(1)或(2)所述的太阳能电池用敏化剂，其中，金属纳米颗粒的平均粒径为5～300nm。

(4)如上述(1)～(3)中任一项所述的太阳能电池用敏化剂，其中，透明层为SiO₂、TiO₂或ZrO₂，或者为选自SiO₂、TiO₂及ZrO₂中的至少2种构成的混合物。

(5)如上述(1)～(3)中任一项所述的太阳能电池用敏化剂，其中，透明层为选自丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚酯、醇酸树脂、聚氨酯、丙烯酸聚氨酯、聚苯乙烯、聚缩醛、聚酰胺、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、纤维素及硅氧烷聚合物中的至少1种。

(6)如上述(1)～(5)中任一项所述的太阳能电池用敏化剂，其中，透明层的厚度为1～20nm。

(7)一种太阳能电池用敏化层用组合物，其包含如上述(1)～(6)中任一项所述的太阳能电池用敏化剂和分散介质。

(8)一种太阳能电池用敏化层，其包含如上述(1)～(6)中任一项所述的太阳能电池用敏化剂。

(9)一种太阳能电池，其具备如上述(8)所述的太阳能电池用敏化层。

并且，本发明涉及制造太阳能电池用敏化层的方法。

(10)一种制造太阳能电池用敏化层的方法，通过湿式涂布法在太阳能电池的发电层上、透明导电膜上或电极表面上涂布如上述(7)所述的太阳能电池用敏化层用组合物。