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JP4885511B2 - Method for producing dye-sensitized solar cell element - Google Patents
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JP4885511B2 - Method for producing dye-sensitized solar cell element - Google Patents

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Description

本発明は色素増感型太陽電池素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a dye-sensitized solar cell element.

1991年にグレッツェルらが発表した色素増感型太陽電池素子は、ルテニウム錯体によって分光増感された酸化チタン多孔質薄膜を作用電極とする湿式太陽電池であり、シリコン太陽電池並みの性能が得られることが報告されている(非特許文献1)。この方法は、酸化チタン等の安価な酸化物半導体を高純度に精製することなく用いることができるため、安価な光電変換素子を提供でき、しかも色素の吸収がブロードであるため、可視光線のほぼ全波長領域の光を電気に変換できるという利点がある。しかし一方で、対極との電気的接続を電解質溶液によって行う湿式太陽電池であるため、長期にわたって使用すると電解質の枯渇により光電変換効率が著しく低下し、素子として機能しなくなることが懸念されている。   The dye-sensitized solar cell element announced by Gretzell et al. In 1991 is a wet solar cell using a titanium oxide porous thin film spectrally sensitized with a ruthenium complex as a working electrode, and can obtain performance equivalent to a silicon solar cell. (Non-Patent Document 1). Since this method can use an inexpensive oxide semiconductor such as titanium oxide without purifying it with high purity, it can provide an inexpensive photoelectric conversion element, and since the absorption of the dye is broad, it is possible to provide almost no visible light. There is an advantage that light in the entire wavelength region can be converted into electricity. However, on the other hand, since it is a wet solar cell in which electrical connection with the counter electrode is performed by an electrolyte solution, there is a concern that when used for a long period of time, the photoelectric conversion efficiency is remarkably lowered due to depletion of the electrolyte and the device does not function.

こうした中で、色素増感型太陽電池素子における経時での電解液の枯渇を防ぐため各種シール材および設置方法の検討がなされている。
例えば、シール用樹脂としてエポキシ樹脂、シリコン樹脂等を用い、さらにシール部をガラス、金属又はプラスチックの封止用固形物で固定する方法が報告されている(特許文献1)。しかしながら、図1に示すようにこの方法ではシール用樹脂設置位置はセル基板断面を利用しており、またこれらのシール用樹脂は電解液中の溶媒により侵食又は膨潤を起こし、封止用固形物を用いて固定したとしても電解液との接触部は長期的シール性能に問題がある。
Under such circumstances, various sealing materials and installation methods are being studied in order to prevent electrolyte depletion over time in dye-sensitized solar cell elements.
For example, a method has been reported in which an epoxy resin, a silicon resin, or the like is used as a sealing resin, and the sealing portion is fixed with a solid material for sealing such as glass, metal, or plastic (Patent Document 1). However, as shown in FIG. 1, in this method, the sealing resin is installed at the cell substrate cross section, and these sealing resins are eroded or swollen by the solvent in the electrolyte solution, and the sealing solids Even if it is fixed by using, the contact portion with the electrolytic solution has a problem in long-term sealing performance.

また、シール用樹脂としてポリイソブチレン系樹脂を基材として用い、セル周縁シール部は熱硬化型ポリイソブチレン系樹脂、電解液注入口部は紫外線硬化型ポリイソブチレン系樹脂を用いる方法が報告されている(特許文献2)。しかしながら、ポリイソブチレン系樹脂は、電解液中の溶媒およびヨウ素に対する侵食又は膨潤は抑制できるものの、基本的には硬化型シール材であり、セル周縁部のシールは熱硬化によりシール性能が発揮されるため、使用する増感色素によっては熱安定性に対する問題があり、さらに注入口部のシールは紫外線硬化までに電解液と接触するため、硬化不足又は基板との密着性に問題を起こす可能性がある。
特開2000−173680号公報 特開2002−313443号公報 オレガン(B. O’Regan)、グレツェル(M.Gratzel),「ネイチャー(Nature)」,(英国),1991年,353巻,p.737
In addition, a method has been reported in which a polyisobutylene resin is used as a base material for the sealing resin, a thermosetting polyisobutylene resin is used for the cell peripheral seal portion, and an ultraviolet curable polyisobutylene resin is used for the electrolyte inlet. (Patent Document 2). However, although the polyisobutylene-based resin can suppress the erosion or swelling of the solvent and iodine in the electrolyte solution, it is basically a curable sealing material, and the sealing at the periphery of the cell exhibits its sealing performance by thermosetting. Therefore, depending on the sensitizing dye used, there is a problem with respect to thermal stability, and the seal at the injection port is in contact with the electrolyte before UV curing, which may cause problems with insufficient curing or adhesion to the substrate. is there.
JP 2000-173680 A JP 2002-313443 A B. O'Regan, M. Gratzel, “Nature” (UK), 1991, 353, p. 737

本発明はこのような実状に鑑み成されたものであり、素子を高温下にさらすことなく作製でき、さらに太陽電池性能を損ねることなく長期安定性のある色素増感型太陽電池素子を製造する方法を提供するものである。   The present invention has been made in view of such a situation, and can produce a dye-sensitized solar cell element that can be produced without exposing the element to high temperatures and has long-term stability without impairing solar cell performance. A method is provided.

すなわち、本発明は、光透過性を有する導電性基板上に色素で修飾された半導体層を有する電極基板と、導電性基板上に触媒層を有する対向基板とを所定の間隔を隔てて対向させた基板間に電解質を含み、該基板間の周縁部をシール材によりシールして成る色素増感型太陽電池素子の製造方法であって、前記シール材として外圧により変形可能な柔軟性を有するゴム系材料を使用し、かつシール部の一部に貫通口を設けてセルを形成した後、当該セル内部を真空脱気することにより前記貫通口を封止し、その後、セルに外圧を加えることにより基板間の間隔を所定の間隔に調整することを特徴とする色素増感型太陽電池素子の製造方法に関する。   That is, in the present invention, an electrode substrate having a semiconductor layer modified with a dye on a light-transmitting conductive substrate and a counter substrate having a catalyst layer on the conductive substrate are opposed to each other at a predetermined interval. A method of manufacturing a dye-sensitized solar cell element comprising an electrolyte between substrates and sealing a peripheral portion between the substrates with a sealing material, wherein the rubber has flexibility that can be deformed by external pressure as the sealing material After forming a cell by using a system material and providing a through-hole in a part of the seal, the inside of the cell is sealed by vacuum degassing, and then external pressure is applied to the cell It is related with the manufacturing method of the dye-sensitized solar cell element characterized by adjusting the space | interval between board | substrates to a predetermined space | interval.

以下、本発明を詳述する。
図1および図2には、従来の技術により作製された色素増感型太陽電池素子の概略断面図を示す。
図1は触媒層4を有する導電性基板2と色素で修飾された半導体層3を有する透明導電性基板1を重ね合わせた後、電解質を基板間にしみこませた後、セル周辺をエポキシ樹脂等のシール材に加えて、プラスチック等の封止用固形物を用いて封止してセルを作製する方法である。
図2は電解質注入口9と触媒層4を有する導電性基板2と色素で修飾された半導体層3を有する透明導電性基板1を、重ね合わせるときにセル周辺部にシール材を塗布してセルを作製した後、前記注入口より電解質を注入し、その後注入口を封止してセルを作製する方法である。
The present invention is described in detail below.
1 and 2 are schematic cross-sectional views of a dye-sensitized solar cell element produced by a conventional technique.
FIG. 1 shows a state in which a conductive substrate 2 having a catalyst layer 4 and a transparent conductive substrate 1 having a semiconductor layer 3 modified with a dye are overlapped, and an electrolyte is soaked between the substrates, and then the periphery of the cell is epoxy resin or the like In addition to the sealing material, a cell is produced by sealing using a sealing solid such as plastic.
FIG. 2 shows a cell in which a sealing material is applied to the periphery of the cell when the conductive substrate 2 having the electrolyte inlet 9 and the catalyst layer 4 and the transparent conductive substrate 1 having the semiconductor layer 3 modified with the dye are overlapped. Then, an electrolyte is injected from the injection port, and then the injection port is sealed to manufacture a cell.

図3は、本発明の方法で作製された色素増感型太陽電池素子の概略断面図の例である。図4は、本発明におけるシール材の設置に関する概略図の例であり、セル内部の真空脱気のための貫通口が設けられている。図5は、図4のようなシールを設置したセルを真空脱気する方法を示す例である。貫通口はこの真空脱気工程において、シール材同士が結合することにより封止される。   FIG. 3 is an example of a schematic cross-sectional view of a dye-sensitized solar cell element produced by the method of the present invention. FIG. 4 is an example of a schematic diagram regarding installation of the sealing material in the present invention, and a through-hole for vacuum degassing inside the cell is provided. FIG. 5 is an example showing a method of vacuum degassing a cell provided with a seal as shown in FIG. In this vacuum degassing step, the through-hole is sealed by bonding the sealing materials.

本発明にかかる色素増感型太陽電池素子は、図3に示したように、光透過性を有する導電性基板1上に色素で修飾された半導体層3を有する電極基板と、導電性基板2上に触媒層4を有する対向基板とを、所定の間隔を隔てて対向させ、これらの基板間に電解質5を配置し、基板間の周縁部にシール材6を設置した構成である。   As shown in FIG. 3, the dye-sensitized solar cell element according to the present invention includes an electrode substrate having a semiconductor layer 3 modified with a dye on a light-transmitting conductive substrate 1, and a conductive substrate 2. This is a configuration in which a counter substrate having a catalyst layer 4 thereon is opposed to each other at a predetermined interval, an electrolyte 5 is disposed between these substrates, and a sealing material 6 is disposed at a peripheral portion between the substrates.

本発明において、シール材としてはゴム系材料が用いられる。本発明において用いられるゴム系材料は、所定の間隔を隔てて対向する両基板に対して密着性を有し、かつ所定の間隙を制御するために、外圧により変形可能な柔軟性を有していることが必要である。
このような外圧により変形可能で柔軟性のあるゴム系シール材料としては、セル内部を密封し、これを外部と隔絶して、素子の性能に影響を与える成分、例えば、水分、酸素、一酸化炭素の如き活性ガスの素子内部への浸透を阻止できるものであれば、その種類に特別な限定はない。これらの例としては、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、ニトリルゴム、ウレタンゴム、多硫化ゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、水素化ニトリルゴム等の合成ゴムが好ましく使用できる。なおこれらのゴム成分の中にはガラス等のフィラーが充填されていても良い。
In the present invention, a rubber material is used as the sealing material. The rubber-based material used in the present invention has adhesiveness to both substrates facing each other at a predetermined interval, and has a flexibility that can be deformed by an external pressure in order to control a predetermined gap. It is necessary to be.
As a rubber-based sealing material that can be deformed by such external pressure and has flexibility, the inside of the cell is sealed and isolated from the outside, and components that affect the performance of the element, such as moisture, oxygen, monoxide, etc. There is no particular limitation on the type of the active gas such as carbon as long as it can prevent penetration of the active gas into the device. Examples of these are natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, butyl rubber, ethylene propylene rubber, chloroprene rubber, chlorosulfonated polyethylene, nitrile rubber, urethane rubber, polysulfide rubber, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, silicone. Synthetic rubbers such as rubber, fluororubber and hydrogenated nitrile rubber can be preferably used. These rubber components may be filled with a filler such as glass.

対向する両基板の周縁部へシール材を設置する方法は特に限定されるものではなく、任意の方法を採用することができる。例えば、以下の(1)〜(3)の方法を挙げることができる。
(1)予めシールする形状に加工、成形した材料を作製した後、基板間に挟み込む方法
(2)基板表面に随時シール材を塗布していく方法
(3)シール材をノズルから吐出させながら掃引し、基板上に任意のパターンを形成する
方法
また、シール材は電極基板と対向基板の両方に塗布しても良いし、どちらか一方のみに塗布しても良い。
The method for installing the sealing material on the peripheral portions of the opposing substrates is not particularly limited, and any method can be adopted. For example, the following methods (1) to (3) can be mentioned.
(1) A method in which a material that has been processed and molded into a shape to be sealed in advance is produced and then sandwiched between substrates.
(2) A method of applying a sealing material to the substrate surface as needed (3) A method of forming an arbitrary pattern on the substrate by sweeping the sealing material while discharging it from the nozzle. It may be applied to both or only one of them.

本発明においては、シール部の一部に貫通口を設置する。貫通口は、セル内部に設置される電解質に含まれる酸素等のガスを除去するための脱気口として作用する。本発明においては、シール材として外圧により変形可能な柔軟性を有しているゴム系材料を用いることにより、セル内が脱気されて真空になるとともに、シール材が変形して貫通口が閉塞することにより、封止が進行する。したがって素子作製上の封止作業が不要となり、作業の簡易化も達成できる。
シール部の貫通口のサイズは特に限定されないが、真空下で貫通口部が外圧により変形し、閉塞し封止できればよく、好ましくは0.1mm〜5mm幅、さらに好ましくは0.5mm〜2mm幅に設定するのが好ましい。
またシール部に設置する貫通口の数は、セル内部が真空脱気できれば良く、特に限定されないが、設置の手間を考慮すると、20個以内が好ましく、さらに好ましくは10個以内である。
In the present invention, a through-hole is provided in a part of the seal portion. The through-hole acts as a deaeration port for removing gas such as oxygen contained in the electrolyte installed inside the cell. In the present invention, by using a rubber-based material having flexibility that can be deformed by an external pressure as the sealing material, the inside of the cell is evacuated to become a vacuum, and the sealing material is deformed to close the through hole. By doing so, sealing advances. Therefore, the sealing work for manufacturing the element is not required, and the work can be simplified.
The size of the through-hole of the seal part is not particularly limited, as long as the through-hole part is deformed by external pressure under vacuum and can be closed and sealed, preferably 0.1 mm to 5 mm wide, more preferably 0.5 mm to 2 mm wide It is preferable to set to.
Further, the number of through-holes installed in the seal portion is not particularly limited as long as the inside of the cell can be vacuum degassed. However, considering the installation effort, it is preferably 20 or less, and more preferably 10 or less.

セル内部の真空処理を施す方法としては、例えば図5で示すような、真空引き可能な治具を装填したプラスチック等でできた袋状パック内にセルを挿入し、真空下で脱気する方法が挙げられるが、セルの真空処理が可能な方法であれば、如何なる方法でも使用可能である。   As a method for performing vacuum treatment inside the cell, for example, as shown in FIG. 5, the cell is inserted into a bag-like pack made of plastic or the like loaded with a jig that can be evacuated, and degassed under vacuum. Any method can be used as long as the cell can be vacuum-processed.

基板間の間隔を調整する方法としては、セル内部が真空のため、セルに外圧を加えることにより所定の間隔を得ることが可能である。例えば、セルを加圧プレス内等に設置し、シール材が所定の厚みに到達するまで加圧することにより達成できるが、セルに均一に外圧を与えられる方法であればどんな方法でも使用できる。
また、シール材中にスペーサー材料を予め混ぜておくことにより、基板間の間隙幅を調整することができる。そのスペーサー材料は非導電性であることが必要であるが、その形状はシート状、球状、繊維状、棒状等の任意の形状であって差し支えない。例えば、ガラスビーズ、プラスチックビーズ、ガラス繊維、プラスチック繊維等を挙げることができる。
スペーサー材料の径は特に限定はされないが、好ましくは300μm以下、さらに好ましくは100μm以下である。
As a method for adjusting the distance between the substrates, since the inside of the cell is vacuum, it is possible to obtain a predetermined distance by applying external pressure to the cell. For example, it can be achieved by placing the cell in a pressure press or the like and pressurizing until the sealing material reaches a predetermined thickness, but any method can be used as long as the method can uniformly apply an external pressure to the cell.
Further, the gap width between the substrates can be adjusted by previously mixing the spacer material in the sealing material. The spacer material needs to be non-conductive, but the shape may be any shape such as a sheet shape, a spherical shape, a fiber shape, or a rod shape. Examples thereof include glass beads, plastic beads, glass fibers, and plastic fibers.
The diameter of the spacer material is not particularly limited, but is preferably 300 μm or less, more preferably 100 μm or less.

本発明における色素増感型太陽電池素子の電極基板(光極)は、光透過性を有する導電性基板と、光増感型色素を含有する半導体層から構成される。
光透過性を有する導電性基板は、通常、透明基板上に透明電極層を有するものである。
透明基板としては、特に限定されず、材質、厚さ、寸法、形状等は目的に応じて適宜選択することができ、例えば無色あるいは有色ガラス、網入りガラス、ガラスブロック等が用いられる他、無色あるいは有色の透明性を有する樹脂でも良い。かかる樹脂としては、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリアミド、ポリスルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、トリ酢酸セルロース、ポリメチルペンテンなどが挙げられる。なお、本発明における透明とは、10〜100%の透過率、好ましくは50%以上の透過率を有することであり、また、本発明における基板とは、常温において平滑な面を有するものであり、その面は平面あるいは曲面であってもよく、また応力によって変形するものであってもよい。
The electrode substrate (photoelectrode) of the dye-sensitized solar cell element in the present invention is composed of a conductive substrate having optical transparency and a semiconductor layer containing a photosensitized dye.
A light-transmitting conductive substrate usually has a transparent electrode layer on a transparent substrate.
The transparent substrate is not particularly limited, and the material, thickness, dimensions, shape, and the like can be appropriately selected according to the purpose. For example, colorless or colored glass, meshed glass, glass block, etc. are used, and colorless. Alternatively, a colored transparent resin may be used. Examples of such resins include polyesters such as polyethylene terephthalate, polyamide, polysulfone, polyether sulfone, polyether ether ketone, polyphenylene sulfide, polycarbonate, polyimide, polymethyl methacrylate, polystyrene, cellulose triacetate, and polymethylpentene. The term “transparent” in the present invention means a transmittance of 10 to 100%, preferably a transmittance of 50% or more, and the substrate in the present invention has a smooth surface at room temperature. The surface may be a flat surface or a curved surface, or may be deformed by stress.

また、電極として作用する透明電極層としては特に限定されないが、例えば金、銀、クロム、銅、タングステンなどの金属薄膜、金属酸化物からなる導電膜などが挙げられる。金属酸化物としては、例えば、錫や亜鉛などの金属酸化物に、他の金属元素を微量ドープしたIndium Tin Oxide(ITO(In:Sn))、Fluorine doped Tin Oxide(FTO(SnO:F))、Aluminum doped Zinc Oxide(AZO(ZnO:Al))などが好適なものとして用いられる。
導電膜の膜厚は、通常10〜5000nm、好ましくは100〜3000nmである。また、表面抵抗(抵抗率)は適宜選択されるところであるが、通常0.5〜500Ω/sq、好ましくは1〜50Ω/sqである。
Moreover, it does not specifically limit as a transparent electrode layer which acts as an electrode, For example, the electrically conductive film etc. which consist of metal thin films, such as gold | metal | money, silver, chromium, copper, tungsten, a metal oxide, etc. are mentioned. Examples of the metal oxide include Indium Tin Oxide (ITO (In 2 O 3 : Sn)) obtained by doping a metal oxide such as tin and zinc with a small amount of other metal elements, Fluorine doped Tin Oxide (FTO (SnO 2 )). : F)), Aluminum doped Zinc Oxide (AZO (ZnO: Al)) and the like are preferably used.
The film thickness of the conductive film is usually 10 to 5000 nm, preferably 100 to 3000 nm. The surface resistance (resistivity) is appropriately selected, but is usually 0.5 to 500 Ω / sq, preferably 1 to 50 Ω / sq.

透明電極層の形成法は特に限定されるものではなく、電極層として用いる前述の金属や金属酸化物の種類により適宜公知の方法が選択使用されるが、通常、真空蒸着法、イオンプレーティング法、CVD法、あるいはスパッタリング法などが用いられる。いずれの場合も基板温度20〜700℃の範囲内で形成されるのが望ましい。
また表面抵抗をさらに低下させる必要がある場合には、前記導電基板上に銀、金等の金属細線を設置しても良い。
The method for forming the transparent electrode layer is not particularly limited, and a known method is appropriately selected and used depending on the type of the metal or metal oxide used as the electrode layer. Usually, the vacuum deposition method, the ion plating method are used. CVD method, sputtering method, or the like is used. In any case, it is desirable that the substrate is formed within a range of 20 to 700 ° C.
When the surface resistance needs to be further reduced, a thin metal wire such as silver or gold may be provided on the conductive substrate.

本発明において用いられる半導体としては、特に限定されないが、例えば、Bi、CdS、CdSe、CdTe、CuInS、CuInSe、Fe、GaP、GaAs、InP、Nb、PbS、Si、SnO、TiO、WO、ZnO、ZnS 等が挙げられ、好ましくはCdS、CdSe、CuInS、CuInSe、Fe、GaAs、InP、 Nb、PbS、SnO、TiO、WO、ZnOであり、複数の組み合わせであってもよい。特に好ましくはTiO、ZnO、SnO、Nbであり、最も好ましくはTiO、ZnOである。 The semiconductor used in the present invention is not particularly limited, for example, Bi 2 S 3, CdS, CdSe, CdTe, CuInS 2, CuInSe 2, Fe 2 O 3, GaP, GaAs, InP, Nb 2 O 5, PbS , Si, SnO 2 , TiO 2 , WO 3 , ZnO, ZnS and the like, preferably CdS, CdSe, CuInS 2 , CuInSe 2 , Fe 2 O 3 , GaAs, InP, Nb 2 O 5 , PbS, SnO 2. , TiO 2 , WO 3 , ZnO, and a plurality of combinations may be used. Particularly preferred are TiO 2 , ZnO, SnO 2 and Nb 2 O 5 , and most preferred are TiO 2 and ZnO.

本発明に用いる半導体は単結晶でも多結晶でも良い。結晶系としては、アナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型などが主に用いられるが、好ましくはアナターゼ型である。半導体層の形成には公知の方法を用いることができる。
半導体層の形成方法としては、上記半導体のナノ粒子分散液、ゾル溶液等を、公知の方法により基板上に塗布することで得ることが出来る。この場合の塗布方法としては特に限定されるものではなく、キャスト法による薄膜状態で得る方法、スピンコート法、ディップコート法、バーコート法のほか、スクリーン印刷法を初めとした各種の印刷方法を挙げることができる。
半導体層の厚みは任意であるが、通常、0.1μm〜300μmであり、好ましくは1μm〜50μmである。
The semiconductor used in the present invention may be single crystal or polycrystalline. As the crystal system, anatase type, rutile type, brookite type and the like are mainly used, and anatase type is preferable. A known method can be used for forming the semiconductor layer.
As a method for forming the semiconductor layer, the semiconductor nanoparticle dispersion, the sol solution, or the like can be obtained by coating on a substrate by a known method. The coating method in this case is not particularly limited, and various printing methods including a screen printing method, in addition to a method obtained in a thin film state by a casting method, a spin coating method, a dip coating method, and a bar coating method. Can be mentioned.
Although the thickness of a semiconductor layer is arbitrary, it is 0.1 micrometer-300 micrometers normally, Preferably it is 1 micrometer-50 micrometers.

本発明における色素増感型太陽電池素子においては、半導体層の光吸収効率を向上すること等を目的として、半導体層を色素で修飾(吸着、含有など)させたものが用いられる。
本発明において用いることができる色素としては、半導体層の光吸収効率を向上させる色素であれば、特に制限されるものではなく、通常、各種の金属錯体色素や有機色素の一種または二種以上を用いることができる。また、半導体層への吸着性を付与するために、色素の分子中にカルボキシル基、ヒドロキシル基、スルホニル基、ホスホニル基、カルボキシルアルキル基、ヒドロキシアルキル基、スルホニルアルキル基、ホスホニルアルキル基などの官能基を有するものが好適に用いられる。
金属錯体色素としては、ルテニウム、オスミウム、鉄、コバルト、亜鉛の錯体や、金属フタロシアニン、クロロフィル等を用いることができる。
In the dye-sensitized solar cell element of the present invention, a semiconductor layer modified with a dye (adsorption, inclusion, etc.) is used for the purpose of improving the light absorption efficiency of the semiconductor layer.
The dye that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it is a dye that improves the light absorption efficiency of the semiconductor layer. Usually, one or more of various metal complex dyes and organic dyes are used. Can be used. In addition, in order to impart adsorptivity to the semiconductor layer, a functional group such as a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonyl group, a phosphonyl group, a carboxylalkyl group, a hydroxyalkyl group, a sulfonylalkyl group, or a phosphonylalkyl group is included in the dye molecule. Those having a group are preferably used.
As the metal complex dye, a complex of ruthenium, osmium, iron, cobalt, zinc, metal phthalocyanine, chlorophyll, or the like can be used.

また、有機色素としては、シアニン系色素、ヘミシアニン系色素、メロシアニン系色素、キサンテン系色素、トリフェニルメタン系色素、金属フリーフタロシアニン系色素を用いることができる。   As the organic dye, a cyanine dye, a hemicyanine dye, a merocyanine dye, a xanthene dye, a triphenylmethane dye, or a metal-free phthalocyanine dye can be used.

色素を半導体層に吸着させる方法としては、溶媒に色素を溶解させた溶液を、半導体層上にスプレーコートやスピンコートなどにより塗布した後、乾燥する方法により形成することができる。この場合、適当な温度に基板を加熱しても良い。または半導体層を溶液に浸漬して吸着させる方法を用いることも出来る。浸漬する時間は色素が十分に吸着すれば特に制限されることはないが、好ましくは1〜30時間、特に好ましくは5〜20時間である。また、必要に応じて浸漬する際に溶媒や基板を加熱しても良い。好ましくは溶液にする場合の色素の濃度としては、1〜1000mM/L、好ましくは10〜500mM/L程度である。   As a method for adsorbing the dye to the semiconductor layer, a solution in which the dye is dissolved in a solvent is applied on the semiconductor layer by spray coating or spin coating and then dried. In this case, the substrate may be heated to an appropriate temperature. Alternatively, a method in which a semiconductor layer is immersed in a solution and adsorbed can be used. The immersion time is not particularly limited as long as the dye is sufficiently adsorbed, but is preferably 1 to 30 hours, particularly preferably 5 to 20 hours. Moreover, you may heat a solvent and a board | substrate when immersing as needed. Preferably, the concentration of the dye in the case of a solution is about 1 to 1000 mM / L, preferably about 10 to 500 mM / L.

用いる溶媒としては、色素を溶解しかつ半導体層を溶解しなければ特に制限されることはなく、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノールなどのアルコール、アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリル、グルタロニトリルなどのニトリル系溶媒、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、ペンタン、ヘプタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、2−ブタノン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ニトロメタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホアミド、ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、スルホラン、ジメトキシエタン、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、ジメチルアセトアミド、メチルピロリジノン、ジメチルスルホキシド、ジオキソラン、スルホラン、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリプロピル、リン酸エチルジメチル、リン酸トリブチル、リン酸トリペンチル、リン酸トリへキシル、リン酸トリヘプチル、リン酸トリオクチル、リン酸トリノニル、リン酸トリデシル、リン酸トリス(トリフフロロメチル)、リン酸トリス(ペンタフロロエチル)、リン酸トリフェニルポリエチレングリコール、ポリエチレングリコール等が使用可能である。   The solvent to be used is not particularly limited as long as it does not dissolve the dye and does not dissolve the semiconductor layer, such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, and t-butanol. Nitrile solvents such as alcohol, acetonitrile, propionitrile, methoxypropionitrile, glutaronitrile, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, pentane, heptane, hexane, cyclohexane, heptane, acetone, Methyl ethyl ketone, diethyl ketone, 2-butanone, diethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene carbonate, propylene carbonate, nitromethane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphoamide, dimethoxy ester , Γ-butyrolactone, γ-valerolactone, sulfolane, dimethoxyethane, adiponitrile, methoxyacetonitrile, dimethylacetamide, methylpyrrolidinone, dimethylsulfoxide, dioxolane, sulfolane, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tripropyl phosphate, ethyl phosphate Dimethyl, tributyl phosphate, tripentyl phosphate, trihexyl phosphate, triheptyl phosphate, trioctyl phosphate, trinonyl phosphate, tridecyl phosphate, tris phosphate (trifluoromethyl), tris phosphate (pentafluoroethyl), Triphenyl polyethylene glycol phosphate, polyethylene glycol and the like can be used.

本発明における色素増感型太陽電池素子の対極は、導電性基板上に触媒層を有する対向基板から構成される。
導電性基板は、基板自身が導電性あるいは少なくとも一方の面が導電性であればよく、透明な透明導電性基板でも、また不透明な導電性基板でも良い。不透明な導電性基板としては、種々の金属製電極のほか、例えばガラス基板上に成膜されたAu、Pt、Crなどを挙げることができる。
触媒層は電解質のレドックス対の還元反応を進行させるためのものであり、触媒機能を有する材料であれば使用可能である。このような触媒層を形成するための材料としては、例えば、白金などの貴金属、ポリジオキシチオフェン、ポリピロールのような導電性有機化合物、若しくはカーボンなどを挙げることができる。
触媒層の形成方法は特に制限されるものではなく、公知の方法を採用することができる。例えば、白金などの場合には,通常公知の真空蒸着法、イオンプレーティング法、CVD法、あるいはスパッタリング法などにより製造することができる。また、前記の触媒形成材料とバインダーを混合してペースト状とし、導電性基板表面にスクリーン印刷、平板印刷、グラビア印刷、凹版印刷、フレキソ印刷、凸版印刷、特殊印刷する方法、ドクターブレード法等によっても製造することができる。
The counter electrode of the dye-sensitized solar cell element in the present invention is composed of a counter substrate having a catalyst layer on a conductive substrate.
The conductive substrate only needs to be conductive or have at least one surface conductive, and may be a transparent transparent conductive substrate or an opaque conductive substrate. As an opaque conductive substrate, in addition to various metal electrodes, for example, Au, Pt, Cr formed on a glass substrate can be exemplified.
The catalyst layer is for advancing the reduction reaction of the redox couple of the electrolyte, and any material having a catalytic function can be used. Examples of the material for forming such a catalyst layer include noble metals such as platinum, conductive organic compounds such as polydioxythiophene and polypyrrole, and carbon.
The formation method in particular of a catalyst layer is not restrict | limited, A well-known method is employable. For example, in the case of platinum or the like, it can be produced by a generally known vacuum deposition method, ion plating method, CVD method or sputtering method. In addition, the catalyst-forming material and the binder are mixed to form a paste, and screen printing, flat printing, gravure printing, intaglio printing, flexographic printing, letterpress printing, special printing on a conductive substrate surface, doctor blade method, etc. Can also be manufactured.

本発明において用いられる電解質としては特に限定されるものではなく、液体系でも固体系でもいずれでもよく、可逆な電気化学的酸化還元特性を示すものが望ましい。
液体系の電解質としては特に限定されるものではなく、通常、溶媒、可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質(溶媒に可溶なもの)およびさらに必要に応じて支持電解質を基本的成分として構成される。
The electrolyte used in the present invention is not particularly limited, and may be either a liquid system or a solid system, and desirably exhibits reversible electrochemical redox characteristics.
The liquid electrolyte is not particularly limited. Usually, a solvent, a substance exhibiting reversible electrochemical redox characteristics (soluble in a solvent), and, if necessary, a supporting electrolyte as a basic component Composed.

溶媒としては、一般に電気化学セルや電池に用いられる溶媒であればいずれも使用することができる。具体的には、無水酢酸、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン、プロピレンカーボネート、ニトロメタン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホアミド、エチレンカーボネート、ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、スルホラン、ジメトキシエタン、プロピオンニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、ジメチルアセトアミド、メチルピロリジノン、ジメチルスルホキシド、ジオキソラン、スルホラン、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリプロピル、リン酸エチルジメチル、リン酸トリブチル、リン酸トリペンチル、リン酸トリへキシル、リン酸トリヘプチル、リン酸トリオクチル、リン酸トリノニル、リン酸トリデシル、リン酸トリス(トリフフロロメチル)、リン酸トリス(ペンタフロロエチル)、リン酸トリフェニルポリエチレングリコール、及びポリエチレングリコール等が使用可能である。特に、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルスルホキシド、ジメトキシエタン、アセトニトリル、γ−ブチロラクトン、スルホラン、ジオキソラン、ジメチルホルムアミド、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、ジメチルアセトアミド、メチルピロリジノン、ジメチルスルホキシド、ジオキソラン、スルホラン、リン酸トリメチル、リン酸トリエチルが好ましい。   Any solvent can be used as long as it is generally used in electrochemical cells and batteries. Specifically, acetic anhydride, methanol, ethanol, tetrahydrofuran, propylene carbonate, nitromethane, acetonitrile, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphoamide, ethylene carbonate, dimethoxyethane, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, sulfolane, dimethoxy Ethane, propiononitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, dimethylacetamide, methylpyrrolidinone, dimethyl sulfoxide, dioxolane, sulfolane, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tripropyl phosphate, ethyldimethyl phosphate, tributyl phosphate, phosphorus Tripentyl phosphate, trihexyl phosphate, triheptyl phosphate, trioctyl phosphate, trinonyl phosphate, phosphoric acid Tridecyl, tris phosphate (trifluoromethyl), tris phosphate (pentafluoroethyl), triphenyl polyethylene glycol phosphate, polyethylene glycol, and the like can be used. In particular, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl sulfoxide, dimethoxyethane, acetonitrile, γ-butyrolactone, sulfolane, dioxolane, dimethylformamide, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, adiponitrile, methoxyacetonitrile, methoxypropionitrile, dimethylacetamide, methylpyrrolidinone, dimethylsulfoxide , Dioxolane, sulfolane, trimethyl phosphate and triethyl phosphate are preferred.

また、溶媒として常温溶融塩類も用いることができる。ここで、常温溶融塩とは、常温において溶融している(即ち液状の)イオン対からなる塩であり、通常、融点が20℃以下であり、20℃を越える温度で液状であるイオン対からなる塩を示すものである。   Moreover, room temperature molten salts can also be used as a solvent. Here, the room temperature molten salt is a salt composed of an ion pair that is melted at room temperature (that is, in a liquid state) and usually has a melting point of 20 ° C. or lower and is a liquid at a temperature exceeding 20 ° C. Is a salt.

また、可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質は、通常、いわゆるレドックス材と称されるものが挙げられるが、特にその種類を制限するものではない。かかる物質としては、例えば、フェロセン、p−ベンゾキノン、7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン、N,N,N’,N’−テトラメチル−p−フェニレンジアミン、テトラチアフルバレン、チアントラセン、p−トルイルアミン等を挙げることができる。また、LiI、NaI、KI、CsI、CaI、4級イミダゾリウムのヨウ素塩、テトラアルキルアンモニウムのヨウ素塩、BrとLiBr、NaBr、KBr、CsBr、CaBrなどの金属臭化物などが挙げられ、また、Brとテトラアルキルアンモニウムブロマイド、ビピリジニウムブロマイド、臭素塩、フェロシアン酸―フェリシアン酸塩などの錯塩、ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオール−アルキルジスルフィド、ヒドロキノン−キノン、ビオロゲン色素などを挙げることができる。 In addition, examples of substances that exhibit reversible electrochemical oxidation-reduction characteristics include what are commonly referred to as so-called redox materials, but the type is not particularly limited. Examples of such substances include ferrocene, p-benzoquinone, 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane, N, N, N ′, N′-tetramethyl-p-phenylenediamine, tetrathiafulvalene, thi Anthracene, p-toluylamine, etc. can be mentioned. Further, LiI, NaI, KI, CsI , CaI 2, 4 quaternary imidazolium iodide salt, iodine tetraalkylammonium Motoshio, Br 2 and LiBr, NaBr, KBr, CsBr, and metal bromides, such as CaBr 2 and the like, In addition, Br 2 and tetraalkylammonium bromide, bipyridinium bromide, bromine salts, complex salts such as ferrocyanic acid-ferricyanate, sodium polysulfide, alkylthiol-alkyldisulfides, hydroquinone-quinones, viologen dyes and the like can be mentioned. .

レドックス材は、酸化体、還元体のどちらか一方のみを用いてもよいし、酸化体と還元体を適当なモル比で混合し、添加することもできる。また、電気化学的応答性を示すように、これら酸化還元対を添加するなどしても良い。そのような性質を示す材料としては、ハロゲンイオン、SCN、ClO 、BF 、CFSO 、(CFSO、(CSO、PF 、AsF 、CHCOO、CH(C)SO 、および(CSOから選ばれる対アニオンを有するフェロセニウムなどのメタロセニウム塩などのほか、ヨウ素、臭素、塩素などのハロゲン類を用いることもできる。 As the redox material, only one of an oxidant and a reductant may be used, or the oxidant and the reductant may be mixed and added at an appropriate molar ratio. Further, these redox pairs may be added so as to show electrochemical responsiveness. Materials exhibiting such properties include halogen ions, SCN , ClO 4 , BF 4 , CF 3 SO 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 N , (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N -, PF 6 -, AsF 6 -, CH 3 COO -, CH 3 (C 6 H 4) SO 3 -, and (C 2 F 5 SO 2) 3 C - , such as ferrocenium having a counter anion selected from metallocenium of In addition to salts, halogens such as iodine, bromine and chlorine can also be used.

また、可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質として、レドックス性常温溶融塩類も用いることができる。ここで、レドックス性常温溶融塩とは、常温において溶融している(即ち液状の)イオン対からなる塩であり、通常、融点が20℃以下であり、20℃を越える温度で液状であるイオン対からなる塩を示すものであって、かつ可逆的な電気化学的酸化還元反応を行うことができるものである。
レドックス性常温溶融塩はその1種を単独で使用することができ、また2種以上を混合しても使用することもできる。
In addition, redox room temperature molten salts can also be used as substances exhibiting reversible electrochemical redox properties. Here, the redox room temperature molten salt is a salt composed of an ion pair melted at room temperature (that is, in a liquid state), and usually has a melting point of 20 ° C. or lower and is a liquid at a temperature exceeding 20 ° C. A salt consisting of a pair is shown, and a reversible electrochemical redox reaction can be performed.
The redox room temperature molten salt can be used alone or in combination of two or more.

可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質の使用量は、溶媒に溶解する限りにおいては、特に限定されるものではないが、通常溶媒に対して、1質量%〜50質量%、好ましくは3質量%〜30質量%であることが望ましい。   The amount of the substance exhibiting reversible electrochemical redox characteristics is not particularly limited as long as it dissolves in the solvent, but is usually 1% by mass to 50% by mass, preferably 3% with respect to the solvent. It is desirable that it is mass%-30 mass%.

また、必要に応じて加えられる支持電解質としては、電気化学の分野又は電池の分野で通常使用される塩類、酸類、アルカリ類、常温溶融塩類が使用できる。
塩類としては、特に制限はなく、例えば、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等の無機イオン塩、4級アンモニウム塩、環状4級アンモニウム塩、4級ホスホニウム塩などが使用でき、特にLi塩が好ましい。
Further, as the supporting electrolyte added as necessary, salts, acids, alkalis, and room temperature molten salts that are usually used in the field of electrochemistry or the field of batteries can be used.
The salt is not particularly limited, and examples thereof include inorganic ion salts such as alkali metal salts and alkaline earth metal salts, quaternary ammonium salts, cyclic quaternary ammonium salts, and quaternary phosphonium salts. preferable.

また、電解質としては、前記のような液体系でもよいが、高分子固体電解質(イオン伝導性フィルム)を使用してもよい。高分子固体電解質としては、特に好ましいものとして、高分子マトリックスに、少なくとも可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質を含有し、所望により可塑剤をさらに含有するものが挙げられる。また、これらに加え、所望によりさらに前記した支持電解質や常温溶融塩などの他の任意成分を含有させてもよい。   The electrolyte may be a liquid as described above, but a polymer solid electrolyte (ion conductive film) may be used. Particularly preferable examples of the polymer solid electrolyte include a polymer matrix containing a substance exhibiting at least reversible electrochemical redox characteristics in a polymer matrix, and further containing a plasticizer if desired. In addition to these, other optional components such as the above-mentioned supporting electrolyte and room temperature molten salt may be further contained as desired.

高分子マトリックスとして使用できる材料としては、高分子マトリックス単体で、あるいは可塑剤の添加や、支持電解質の添加、または可塑剤と支持電解質の添加によって固体状態またはゲル状態が形成されれば特に制限は無く、一般的に用いられるいわゆる高分子化合物を用いることができる。   The material that can be used as the polymer matrix is not particularly limited as long as a solid state or gel state is formed by the polymer matrix alone, or by the addition of a plasticizer, the addition of a supporting electrolyte, or the addition of a plasticizer and a supporting electrolyte. In general, so-called polymer compounds that are generally used can be used.

上記高分子マトリックスとしての特性を示す高分子化合物としては、ヘキサフロロプロピレン、テトラフロロエチレン、トリフロロエチレン、エチレン、プロピレン、アクリロニトリル、塩化ビニリデン、アクリル酸、メタクリル酸、メチルアクリレート、エチルアクリレート、メチルメタクリレート、スチレン、フッ化ビニリデンなどのモノマーを重合または共重合して得られる高分子化合物を挙げることができる。またこれらの高分子化合物は単独で用いても良く、また混合して用いても良い。これらの中でも、特にポリフッ化ビニリデン系高分子化合物が好ましい。   Examples of the polymer compound exhibiting characteristics as the polymer matrix include hexafluoropropylene, tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, ethylene, propylene, acrylonitrile, vinylidene chloride, acrylic acid, methacrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, and methyl methacrylate. And polymer compounds obtained by polymerizing or copolymerizing monomers such as styrene and vinylidene fluoride. These polymer compounds may be used alone or in combination. Among these, a polyvinylidene fluoride polymer compound is particularly preferable.

電解質層の厚さは、特に限定されないが、1μm以上であることが好ましく、より好ましくは10μm以上であり、また3mm以下が好ましく、より好ましくは1mm以下、さらに好ましくは0.5mm以下である。   The thickness of the electrolyte layer is not particularly limited, but is preferably 1 μm or more, more preferably 10 μm or more, and preferably 3 mm or less, more preferably 1 mm or less, and still more preferably 0.5 mm or less.

以上説明した通り、本発明によれば、太陽電池素子を高温下にさらすことなく作製できるため、素子の性能を損ねることなく、耐久性の良好な太陽電池素子を製造することが可能である。   As described above, according to the present invention, a solar cell element can be manufactured without being exposed to a high temperature. Therefore, a solar cell element with good durability can be manufactured without impairing the performance of the element.

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

[実施例1]
表面抵抗値2Ω/sqの10cm角ITOFガラス上に、SOLARONIXS社製のチタニアペーストTi−Nanoxide T/SPをスクリーン印刷法により塗布し100℃で乾燥させた。次いで、塗布した基板を450℃で30分焼成した。焼成後のチタニア半導体層の膜厚を触針式膜厚計で計測したところ12μmであることが分かった。
この基板を下記式(1)で示されるルテニウム色素/エタノール溶液(3.0×10−4mol/L)に15時間浸し、色素を吸着させた。この基板の4辺周縁部にブチルゴムに50μmのガラスビーズを混ぜて厚み500μm、幅0.5mmのシート状に加工したものを貼り付けた。また基板4隅に貫通口を1mm幅で設けた。得られた基板上に0.5mol/Lのヨウ化リチウムと0.05mol/Lのヨウ素と0.5mol/Lの4−t−ブチルピリジンを含むメトキシプロピオニトリル溶液の所定量を挿入後、チタン板上に膜厚30nmでPtを成膜した対向電極を合わせた後、図5に示したようにナイロン製袋に挿入して、真空引きし貫通口を閉塞させた。さらにこのセルを、加圧プレス機を用いて室温下でプレスして基板間の間隔50μmの素子を作製した。
なお、透明導電基板の導電層部分と対向電極にはリード線を接続した。
このようにして得た素子にAM1.5Gの疑似太陽光を照射し、電流電圧特性を測定したところ、良好な光電変換特性(変換効率5.1%)が得られた。
また、この素子を室温下1000時間放置後に評価した結果、光電変換特性(変換効率5.0%)はほとんど変化せず、液漏れ等は認められなかった。
[Example 1]
On a 10 cm square ITOF glass having a surface resistance of 2Ω / sq, a titania paste Ti-Nanoxide T / SP manufactured by SOLARONIXS was applied by a screen printing method and dried at 100 ° C. Next, the coated substrate was baked at 450 ° C. for 30 minutes. When the film thickness of the titania semiconductor layer after firing was measured with a stylus type film thickness meter, it was found to be 12 μm.
This substrate was immersed in a ruthenium dye / ethanol solution (3.0 × 10 −4 mol / L) represented by the following formula (1) for 15 hours to adsorb the dye. On the periphery of the four sides of this substrate, 50 μm glass beads mixed with butyl rubber and processed into a sheet having a thickness of 500 μm and a width of 0.5 mm was attached. In addition, through holes were provided with a width of 1 mm at the corners of the substrate. After inserting a predetermined amount of a methoxypropionitrile solution containing 0.5 mol / L lithium iodide, 0.05 mol / L iodine and 0.5 mol / L 4-t-butylpyridine on the obtained substrate, The counter electrode having a Pt film with a film thickness of 30 nm on the titanium plate was combined, and then inserted into a nylon bag as shown in FIG. Further, this cell was pressed at room temperature using a pressure press machine to produce an element having a substrate spacing of 50 μm.
A lead wire was connected to the conductive layer portion of the transparent conductive substrate and the counter electrode.
When the device thus obtained was irradiated with AM1.5G pseudo-sunlight and the current-voltage characteristics were measured, good photoelectric conversion characteristics (conversion efficiency 5.1%) were obtained.
Further, as a result of evaluating this device after being left at room temperature for 1000 hours, the photoelectric conversion characteristics (conversion efficiency 5.0%) hardly changed, and no liquid leakage was observed.

Figure 0004885511
Figure 0004885511

[実施例2]
実施例1と同様にして製作した素子を80℃の環境下200時間放置後に評価した。その結果、光電変換特性(変換効率4.1%)は低下したものの液漏れ等は認められなかった。
[Example 2]
An element manufactured in the same manner as in Example 1 was evaluated after being left for 200 hours in an environment at 80 ° C. As a result, although the photoelectric conversion characteristics (conversion efficiency 4.1%) were lowered, no liquid leakage or the like was observed.

[実施例3]
ゲル電解質フィルムを以下のようにして作製した。
ポリ(フッ化ビニリデン−ヘキサフロロプロピレン)ブロック共重合体(ヘキサフロオプロピレン含有量:5重量%)6gを、γ−ブチロラクトン14gおよびアセトン15gの混合溶媒に溶解した。
この溶液に、ヨウ素230mgとヨウ化リチウム1.2gと6.0gの4−t−ブチルピリジンを加えて加熱溶解を行った後、室温まで冷却し、ガラス基板上に塗布し、アセトンを気化、除去した。
実施例1で使用した電解質の代わりに上記方法で得られた電解質フィルムを使用した以外は、実施例1に示した方法で素子を作製した。
このようにして得た素子にAM1.5Gの疑似太陽光を照射し、電流電圧特性を測定したところ、良好な光電変換特性(変換効率4.8%)が得られた。
また、この素子を室温下1000時間放置後に評価した結果、光電変換特性(変換効率4.7%)はほとんど変化せず、液漏れ等は認められなかった。
[Example 3]
A gel electrolyte film was prepared as follows.
6 g of a poly (vinylidene fluoride-hexafluoropropylene) block copolymer (hexafluoropropylene content: 5% by weight) was dissolved in a mixed solvent of 14 g of γ-butyrolactone and 15 g of acetone.
To this solution, 230 mg of iodine, 1.2 g of lithium iodide and 6.0 g of 4-t-butylpyridine were added and dissolved by heating, then cooled to room temperature, coated on a glass substrate, and acetone was vaporized. Removed.
A device was produced by the method shown in Example 1 except that the electrolyte film obtained by the above method was used instead of the electrolyte used in Example 1.
When the device thus obtained was irradiated with AM1.5G pseudo-sunlight and the current-voltage characteristics were measured, good photoelectric conversion characteristics (conversion efficiency 4.8%) were obtained.
Further, as a result of evaluating this device after being left at room temperature for 1000 hours, the photoelectric conversion characteristics (conversion efficiency 4.7%) hardly changed, and no liquid leakage or the like was observed.

[実施例4]
実施例3と同様にして製作した素子を80℃の環境下200時間放置後に評価した。その結果、光電変換特性(変換効率3.9%)は低下したものの液漏れ等は認められなかった。
[Example 4]
An element manufactured in the same manner as in Example 3 was evaluated after being left for 200 hours in an environment of 80 ° C. As a result, although the photoelectric conversion characteristics (conversion efficiency 3.9%) were reduced, no liquid leakage was observed.

[実施例5]
ゲル電解質の前駆体を以下のようにして調製した。
Kynar2501(ポリ(フッ化ビニリデン−ヘキサフロロプロピレン)、アトフィナ社製)3gを、γ−ブチロラクトン17gに溶解し、ジエチルアミン50mgを加え、100℃にて2時間反応を行った。
次に、この反応液に、ヨウ素230mgとヨウ化リチウム1.2gを加え、加熱溶解を行った後、室温まで冷却し、これに1,4−シクロヘキサンジアミン50mgを添加した。
得られたゲル電解質の前駆体を用いた以外は実施例1と同様の方法でセルを作製し、このセルを1晩放置し、ゲル電解質の硬化を完了した。
このようにして得られた素子にAM1.5Gの疑似太陽光を照射し、電流電圧特性を測定したところ、良好な光電変換特性(変換効率4.8%)が得られた。
[Example 5]
A gel electrolyte precursor was prepared as follows.
3 g of Kynar 2501 (poly (vinylidene fluoride-hexafluoropropylene), manufactured by Atofina) was dissolved in 17 g of γ-butyrolactone, 50 mg of diethylamine was added, and the reaction was performed at 100 ° C. for 2 hours.
Next, 230 mg of iodine and 1.2 g of lithium iodide were added to this reaction solution, and after heating and dissolving, the solution was cooled to room temperature, and 50 mg of 1,4-cyclohexanediamine was added thereto.
A cell was prepared in the same manner as in Example 1 except that the obtained gel electrolyte precursor was used, and this cell was left overnight to complete the curing of the gel electrolyte.
When the device thus obtained was irradiated with AM1.5G pseudo-sunlight and the current-voltage characteristics were measured, good photoelectric conversion characteristics (conversion efficiency 4.8%) were obtained.

[比較例1]
実施例1で作製した電極基板の周縁部に、シール材として50μmのガラスビーズを混ぜた熱硬化型樹脂をディスペンサー法を用いて塗布した。なおシール部の一部に2mm幅の電解質の注入口部を設けた。この上に実施例1で作製した対向電極を合わせた後、100℃、30分でシール材を硬化させた。
得られたセルの基板間の間隔は50μmであった。このセルに実施例1と同様の電解液を真空注入法により充填し、注入口を光硬化型エポキシ接着剤で封止した。
なお、透明導電基板の導電層部分と対向電極にはリード線を接続した。
このようにして得た素子にAM1.5Gの疑似太陽光を照射し、電流電圧特性を測定したところ、光電変換特性(変換効率3.7%)が得られた。
上記のようにシール材の硬化温度にセルが晒されたため、光電変換効率が実施例1に比べて大幅に低下した。
また、この素子を室温下1000時間放置後に評価した結果、注入口封止部からの液漏れが認められた。
[Comparative Example 1]
A thermosetting resin in which 50 μm glass beads were mixed as a sealing material was applied to the periphery of the electrode substrate manufactured in Example 1 using a dispenser method. An electrolyte injection port portion having a width of 2 mm was provided in a part of the seal portion. On top of this, the counter electrode produced in Example 1 was combined, and then the sealing material was cured at 100 ° C. for 30 minutes.
The distance between the substrates of the obtained cells was 50 μm. The cell was filled with the same electrolytic solution as in Example 1 by vacuum injection, and the injection port was sealed with a photocurable epoxy adhesive.
A lead wire was connected to the conductive layer portion of the transparent conductive substrate and the counter electrode.
When the device thus obtained was irradiated with AM1.5G pseudo-sunlight and the current-voltage characteristics were measured, photoelectric conversion characteristics (conversion efficiency 3.7%) were obtained.
Since the cell was exposed to the curing temperature of the sealing material as described above, the photoelectric conversion efficiency was significantly reduced as compared with Example 1.
Moreover, as a result of evaluating this element after being left at room temperature for 1000 hours, liquid leakage from the inlet sealing portion was observed.

従来例の色素増感型太陽電池素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the dye-sensitized solar cell element of a prior art example. 従来例の色素増感型太陽電池素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the dye-sensitized solar cell element of a prior art example. 本発明の色素増感型太陽電池素子を示す断面概略図の例である。It is an example of the cross-sectional schematic which shows the dye-sensitized solar cell element of this invention. シール材設置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of sealing material installation. 真空脱気方法の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the vacuum deaeration method.

符号の説明Explanation of symbols

1 透明導電性基板
2 導電性基板
3 色素で修飾された半導体層
4 触媒層
5 電解質
6 シール材
8 貫通口
9 注入口
10 シール材
11 封止用固形物
12 電解質
13 封止前太陽電池セル
14 真空引き袋
15 真空引き治具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent conductive substrate 2 Conductive substrate 3 Semiconductor layer modified with dye 4 Catalyst layer 5 Electrolyte 6 Sealing material 8 Through-hole 9 Inlet 10 Sealing material 11 Solid material for sealing 12 Electrolyte 13 Pre-sealing solar cell 14 Vacuum bag 15 Vacuum drawing jig

Claims (2)

光透過性を有する導電性基板上に色素で修飾された半導体層を有する電極基板と、導電性基板上に触媒層を有する対向基板とを所定の間隔を隔てて対向させた基板間に電解質を含み、該基板間の周縁部をシール材によりシールして成る色素増感型太陽電池素子の製造方法であって、前記シール材として外圧により変形可能な柔軟性を有するゴム系材料を使用し、かつシール部の一部に貫通口を設けてセルを形成した後、当該セル内部を真空脱気することにより前記貫通口を封止し、その後、セルに外圧を加えることにより基板間の間隔を所定の間隔に調整することを特徴とする色素増感型太陽電池素子の製造方法。   An electrolyte is interposed between a substrate in which an electrode substrate having a semiconductor layer modified with a dye on a conductive substrate having light transmittance and a counter substrate having a catalyst layer on the conductive substrate are opposed to each other with a predetermined interval. And a method for producing a dye-sensitized solar cell element in which a peripheral portion between the substrates is sealed with a sealing material, using a rubber-based material having flexibility that can be deformed by external pressure as the sealing material, In addition, after forming a cell by providing a through hole in a part of the seal portion, the inside of the cell is vacuum degassed to seal the through hole, and then an external pressure is applied to the cell to increase the spacing between the substrates. A method for producing a dye-sensitized solar cell element, characterized by adjusting to a predetermined interval. 請求項1記載の方法により製造された色素増感型太陽電池素子。

























A dye-sensitized solar cell element produced by the method according to claim 1.

























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