Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPS5836469B2 - Chemically modified wet photovoltaic cell - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPS5836469B2 - Chemically modified wet photovoltaic cell - Google Patents

Chemically modified wet photovoltaic cell

Info

Publication number
JPS5836469B2
JPS5836469B2 JP54031912A JP3191279A JPS5836469B2 JP S5836469 B2 JPS5836469 B2 JP S5836469B2 JP 54031912 A JP54031912 A JP 54031912A JP 3191279 A JP3191279 A JP 3191279A JP S5836469 B2 JPS5836469 B2 JP S5836469B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chemically modified
light
electrode
photovoltaic cell
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP54031912A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS55124964A (en
Inventor
哲郎 長
正道 藤平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TOHOKUDAIGAKU GAKUCHO
Original Assignee
TOHOKUDAIGAKU GAKUCHO
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TOHOKUDAIGAKU GAKUCHO filed Critical TOHOKUDAIGAKU GAKUCHO
Priority to JP54031912A priority Critical patent/JPS5836469B2/en
Publication of JPS55124964A publication Critical patent/JPS55124964A/en
Publication of JPS5836469B2 publication Critical patent/JPS5836469B2/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M14/00Electrochemical current or voltage generators not provided for in groups H01M6/00 - H01M12/00; Manufacture thereof
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、湿式光電池に関し、特に光透過性半導体の表
面に共有結合により増感色素を固定された電極を有する
化学修飾湿式光電池に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a wet photovoltaic cell, and more particularly to a chemically modified wet photovoltaic cell having an electrode having a sensitizing dye fixed to the surface of a light-transmitting semiconductor by covalent bonding.

光電池は、それが光エネルギーを電気エネルギーに変換
する機能のものであることから、その利用可能性は非常
に多岐にわたっていて、例えば一面では各種光学側定装
置における光感応素子として有用であり、発展的面では
太陽エネルキーを電気エネルギーに変換する手段となり
得るものである。
Since photovoltaic cells have the function of converting light energy into electrical energy, their potential uses are extremely wide-ranging.For example, they are useful as light-sensitive elements in various optical monitoring devices, and are expected to continue to develop. In terms of objective, it can be a means of converting solar energy into electrical energy.

従来公知の光電池についてみるに、乾式のものとして、
主としてシリコン半導体からなる結晶表面の近くにp−
n結合を作ることにより得られるいわゆる太陽電池とし
て知られるものがあるが、その材料として純度の高い半
導体結晶が要求される故、その製造コストは必然的に高
いものとなり、したがって、その利用は特殊な用途に限
定されてしまって、一般的なエネルキー変換素子として
は不向きである。
Looking at conventionally known photovoltaic cells, as dry type ones,
There is a p-
There are so-called solar cells that can be obtained by creating n-bonds, but since they require highly pure semiconductor crystals as their material, their manufacturing costs are inevitably high, and therefore their use is limited to special requirements. This makes it unsuitable as a general energy key conversion element.

こうした太陽電池の欠点を補うため、最近、焼結体等の
安価な半導体を用いても充分作動する湿式光電池が検討
されて来ている。
In order to compensate for these drawbacks of solar cells, wet-type photovoltaic cells, which can operate satisfactorily even when using inexpensive semiconductors such as sintered bodies, have recently been studied.

しかし検討の対象となっている湿式光電池は、使用され
る半導体材料がいずれのものも陰極では光電極反応の結
果溶解してしまい、このため電極材料の寿命が短くなる
という問題点を有している。
However, the wet-type photovoltaic cells under consideration have the problem that any semiconductor material used dissolves at the cathode as a result of a photoelectrode reaction, which shortens the life of the electrode material. There is.

もつとも例外的には、そうした溶解性の問題のほとんど
ない半導体電極もあり、酸化スズ、酸化チタン、酸化チ
タンストロンチウム等が知られているが、これらの半導
体はいずれも紫外領域の光にしか感応せず、したがって
、可視および近赤外領域に広く分布している太陽エネル
ギーを含めての変換素子用には不充分であって、採用す
るに価しないものである。
However, there are exceptional semiconductor electrodes that have almost no solubility problem, such as tin oxide, titanium oxide, and titanium strontium oxide, but all of these semiconductors are sensitive only to light in the ultraviolet region. Therefore, it is insufficient for use as a conversion element for solar energy that is widely distributed in the visible and near-infrared regions, and is therefore not worth employing.

こうしたことから、紫外光にしか感応しないが光電極反
応による溶解の問題を生じない安定な半導体の感光波長
領域を長波長側に拡大する試みがなされていて、それら
の試みはいずれのものも色素増感効果を利用したもの、
すなわち半導体電極の特性吸収波長よりも長波長側の光
を吸収する色素を電解質溶液内に添加することにより半
導体自身が吸収しないような長波長の光エネルギーをも
電気エネルギーに変換せしめるというものである。
For this reason, attempts have been made to expand the photosensitive wavelength range of stable semiconductors, which are only sensitive to ultraviolet light but do not cause the problem of dissolution due to photoelectrode reactions, to longer wavelengths. Those that utilize the sensitizing effect,
In other words, by adding a dye to the electrolyte solution that absorbs light at wavelengths longer than the characteristic absorption wavelength of the semiconductor electrode, it is possible to convert light energy at long wavelengths that are not absorbed by the semiconductor itself into electrical energy. .

そして、これまでに、電解質溶液内に増感色素に添加し
た湿式電池において色素増感により半導体自身の特性吸
収波長よりも長波長の光エネルギーが一部電気エネルギ
ーへ変換されることは、分光した光を用いて光起電力の
測定を行うなどして明らかにされて来てはいるが、その
エネルギー変換効率は極めて低いものであることから、
結局はそうした湿式光電池は実用に全く価しないという
結論に達している。
Until now, spectroscopy has shown that in wet batteries in which a sensitizing dye is added to an electrolyte solution, some of the light energy with a wavelength longer than the characteristic absorption wavelength of the semiconductor itself is converted into electrical energy due to dye sensitization. Although it has been clarified by measuring photovoltaic force using light, the energy conversion efficiency is extremely low.
In the end, they came to the conclusion that such wet photovoltaic cells were of no practical use.

ところで、前記低効率の原因として、溶液中に溶解して
いる色素は色素増感に関与せず、ただ電極一溶解面に吸
着した色素のみが色素増感に寄与することが解明されて
いるが、前述の主たる問題を解決する手段は未だ何ら提
案されていない。
By the way, it has been clarified that the cause of the low efficiency is that the dye dissolved in the solution does not participate in dye sensitization, and only the dye adsorbed on the dissolution surface of the electrode contributes to dye sensitization. However, no means to solve the above-mentioned main problem has been proposed yet.

上述の諸点に鑑みて、本発明は、色素増感による長波長
の光エネルギーの電気エネルギーへの変換を高効率で行
われるようにして、十分に実用性をもたせた化学修飾湿
式光電池を提供することを目的とする。
In view of the above-mentioned points, the present invention provides a chemically modified wet photovoltaic cell which is capable of converting long wavelength light energy into electrical energy by dye sensitization with high efficiency and has sufficient practicality. The purpose is to

このため本発明の化学修飾湿式光電池は、陽極および陰
極の一方または双方に半導体を使用した湿式光電池にお
いて、少くとも陰極が、光透過性のn型半導体平板また
はn型半導体薄膜で被覆された平板の表面に、増感色素
を共有結合的に固定された多数の色素化学修飾半導体と
しての電極板で構成されていて、これらの電極板が互い
に平行に且つ層状に陽極と共に電解質溶液中に配設され
たことを特徴としており、光を前記電極板群に照射して
、この光を電気エネルギーに変換できるよう(こしたも
のであるっ 従来、単一色素で化学修飾された1枚の光透過性電極か
らなる色素増感湿式電池については、本発明者等により
発表(1976年11月号Nature第264巻、5
584号、第34.9−350頁参照〕されているが、
この湿式電池は、光エネルギーの電気エネルギーへの変
換効率が多くてo.1%程度と極度に低く、実用には程
遠いものであることから、本発明では、この湿式光電池
が前述の構成をもつように改善されて、実用性の向上が
もたらされたのである。
Therefore, in the chemically modified wet photovoltaic cell of the present invention, in a wet photovoltaic cell using a semiconductor for one or both of the anode and the cathode, at least the cathode is a flat plate of a light-transparent n-type semiconductor or a flat plate covered with an n-type semiconductor thin film. It consists of electrode plates as chemically modified semiconductors with sensitizing dyes covalently fixed on the surface of the electrode plate, and these electrode plates are arranged parallel to each other in a layered manner together with an anode in an electrolyte solution. It is characterized by the fact that the electrode plate group is irradiated with light and the light is converted into electrical energy. Regarding the dye-sensitized wet cell consisting of polar electrodes, the present inventors published a paper (November 1976 issue of Nature, Vol. 264, 5).
No. 584, pp. 34.9-350], but
This wet type battery has a high conversion efficiency of light energy into electrical energy and has an o. Since it is extremely low at about 1% and is far from practical, in the present invention, this wet type photovoltaic cell has been improved to have the above-mentioned configuration, resulting in improved practicality.

本発明の化学修飾電池は、電解質溶液中で色素が光を吸
収するという機会のないものであるので、使用過程で色
素を加えるという必要は全くなく、光は電極表面に共有
結合された色素のみに吸収され、したがって効率よく光
エネルキーを電気エネルギーに変換するというものであ
る。
In the chemically modified battery of the present invention, there is no chance for the dye to absorb light in the electrolyte solution, so there is no need to add dye during the use process, and light only comes from the dye covalently bonded to the electrode surface. , and thus efficiently converts light energy into electrical energy.

本発明の化学修飾電池は、その陰極について第1図Cこ
示すよう(〔、次の3つのタイプに大別することができ
る。
The chemically modified battery of the present invention can be roughly divided into the following three types with respect to its cathode, as shown in FIG.

(1) Iaのクイブー各平板のそれぞれを異った単
一種の色素のみで化学修飾し、その複数枚を組合せたも
の。
(1) Each plate of Ia Kuiboo is chemically modified with only a single different type of pigment, and multiple plates are combined.

(2)Ibのクイプー各平板のそれぞれを複数種の色素
で化学修飾し、その複数枚を組合せたもの。
(2) A combination of Ib Quipuu plates each chemically modified with multiple types of dyes.

(3) Icのタイプー単一種の色素で化学修飾した
平板と、複数種の色素で化学修飾した平板とを複数枚適
宜組合せたもの。
(3) Ic type - A combination of a plurality of plates chemically modified with a single type of dye and a plurality of plates chemically modified with multiple types of dyes.

本発明において使用される半導体としては、陰極にはn
型のものが用いられ、また陽極にはp型のものが用いら
れるが、いずれのものについても前述にような光照射時
の光電極反応による溶解等の問題のない安定は化合物が
好ましく、n型半導体としては例えば酸化スズ、酸化チ
タン、酸化チタンストロンチウム等の酸化物を挙げるこ
とができる。
As the semiconductor used in the present invention, the cathode has n
A p-type compound is used for the anode, and a p-type compound is used for the anode, but in any case, a compound is preferable because it is stable without problems such as dissolution due to the photoelectrode reaction during light irradiation, and an n-type compound is used. Examples of type semiconductors include oxides such as tin oxide, titanium oxide, and titanium strontium oxide.

またp型半導体としては、例えはガリウムヒ素、ガリウ
ムリン、シリコンーカーバイト、酸化銅等が採用できる
Further, as the p-type semiconductor, for example, gallium arsenide, gallium phosphide, silicon carbide, copper oxide, etc. can be used.

電極は、前記半導体のみで構威されたものであることは
勿論可能であるが、そうしたものは電気抵抗が低いとい
う利点を有する半面、散乱等による光損失があること、
機械的強度が低いこと、また経済的に高価である等の点
からみて必ずしも適当ではない。
It is of course possible for the electrode to be made of only the above-mentioned semiconductor, but while such an electrode has the advantage of low electrical resistance, it also suffers from optical loss due to scattering, etc.
It is not necessarily suitable because it has low mechanical strength and is economically expensive.

こうした欠点のない有利なものとして、利用する光の波
長範囲で透明である例えばガラス、石英等の材料からな
る板の表面を前記半導体の薄膜で被覆したいわゆる被覆
電極例えばネサガラス(商標名)を挙げることができる
As an advantageous product that does not have these disadvantages, there is a so-called coated electrode, such as Nesa Glass (trade name), which is made by coating the surface of a plate made of a material such as glass or quartz that is transparent in the wavelength range of the light used, with a thin film of the semiconductor. be able to.

そうした被覆電極は、全体としての厚みが1mrn程度
のものであることが望ましく、その半導体薄膜の厚みは
500〜数1oooXであることができるが、好適には
IOOOA程度である。
Such a covered electrode preferably has a total thickness of about 1 mrn, and the thickness of the semiconductor thin film can range from 500 to several 1000X, but is preferably about IOOOA.

増感色素としては、増感作用を示すものであれば如何な
る色素でも使用可能である。
As the sensitizing dye, any dye can be used as long as it exhibits a sensitizing effect.

それ等の例として、ロータミンB,ローズベンガル、エ
オシン、エリスロシン等のキサンテン系色素、キノシア
ニン、クリブトシアニン等のシアニン系色素、フエノサ
フラニン、カブリブルー、チオシン、メチレンブルー等
の塩基性染料、クロロフィル、亜鉛ボルフイリン、マグ
ネシウムポルフイリン等のポリフイリン化合物、その池
アゾ系色素、アントラキノン系色素等を挙げることがで
きる。
Examples include xanthene pigments such as rotamine B, rose bengal, eosin, and erythrosin, cyanine pigments such as quinocyanine and cributocyanin, basic dyes such as phenosafranin, cabri blue, thiocine, and methylene blue, chlorophyll, and zinc. Examples include polyphyrin compounds such as volphyrin and magnesium porphyrin, azo dyes, and anthraquinone dyes.

こうした増感色素は、本発明においては、前述の電極板
表面に共有給合的に固定(化学修飾)しなくてはならな
い。
In the present invention, such a sensitizing dye must be covalently fixed (chemically modified) on the surface of the electrode plate.

前記増感色素の中にはそのままては、前記化学修飾をな
し得ないものがあり、それ等は例えば、キシノシアニン
、クリプトシアニン、金属ポルフイリン等であるが、こ
れ等の増感色素は任意の公知手段で例えばアミン基、カ
ルボキシル基、水酸基を有する化合物に誘導することに
より目的に適うものとすることができる。
Some of the sensitizing dyes cannot be chemically modified as they are, such as xynocyanine, cryptocyanine, and metal porphyrin. For example, by deriving the compound to a compound having an amine group, a carboxyl group, or a hydroxyl group, it can be made to suit the purpose.

本発明の化学修飾湿式光電池の電解質溶液は、イオン伝
導性を付与するための電解質物質、例えばNa2So4
,NACt等と電子運搬に寄与する可逆な酸化一還元系
、例えばキノンーヒドロキノン対を含むことが要求され
る。
The electrolyte solution of the chemically modified wet photovoltaic cell of the present invention includes an electrolyte material for imparting ionic conductivity, such as Na2So4.
, NACt, etc., and a reversible oxidation-reduction system that contributes to electron transport, such as a quinone-hydroquinone pair.

電解質溶液の溶媒としては、例えば、水、DMF、アセ
トニトリル等を挙げることができるが、水が好ましいも
のである。
Examples of the solvent for the electrolyte solution include water, DMF, and acetonitrile, with water being preferred.

また電解質物質の濃度は、1〜0. 1 m o t/
d m”の範囲にすることが好ましく、また、前記酸化
一還元系の濃度は、1 0 −’ 〜1 0 −’ m
o4/dm”の範囲にするのが好ましい。
Further, the concentration of the electrolyte substance is 1 to 0. 1 m ot/
The concentration of the oxidation-reduction system is preferably in the range of 1 0 -' to 1 0 -' m
o4/dm'' range.

しかし前記酸化一還元系は、電解質溶液の溶媒が水であ
って、それが還元剤として作用し、陰極で酸素を発生し
、陽極でプロトンが電子を受けて水素を発生するような
場合には、必ずしも必要とされないが、この場合、光エ
ネルギーの電気エネルギーへの変換と併せて水素と酸素
の発生という化学エネルギー変換が生じてしまう。
However, in the oxidation-reduction system, the solvent of the electrolyte solution is water, which acts as a reducing agent and generates oxygen at the cathode, and protons receive electrons at the anode to generate hydrogen. Although not necessarily required, in this case, a chemical energy conversion occurs in which hydrogen and oxygen are generated together with the conversion of light energy into electrical energy.

増感色素を電極板表面に共有結合的に固定化(化学修飾
)するに際しては、いくつかの手段が採用できるが、そ
れ等の手段を下記に例示する。
Several means can be employed to covalently immobilize (chemically modify) the sensitizing dye on the surface of the electrode plate, and examples of these means are given below.

本発明において電極材料に採用する前記の半導体は、通
常金属酸化物であることから、電極板表面は水酸基を有
しており、その水酸基への増感剤としての前記増感色素
の化学修飾は、増感色素( 11 D 11で表現する
Since the semiconductor used as the electrode material in the present invention is usually a metal oxide, the surface of the electrode plate has hydroxyl groups, and the chemical modification of the sensitizing dye as a sensitizer to the hydroxyl groups is , a sensitizing dye (expressed as 11 D 11).

)と結合し得る官能基を持った化合物、例えばγ−アミ
ノプ口ピルトリエトキシシラン等のケイ素化剤や塩化シ
アヌール等を介して行うことができる。
), such as a siliconizing agent such as γ-aminopyrtriethoxysilane, cyanuric chloride, or the like.

その例を反応式を用いて表現すると下記のようになる。An example of this can be expressed using a reaction formula as shown below.

前記(イ)の手段は、官能基を持った化合物(中間化合
物)としてγ−アミノブ口ピルトリエトキシシランをあ
らかじめ電極板表面の半導体の水酸基と反応させて中間
.物を作り、これに増感邑素Dで続カルボン酸または酸
塩化物誘導体を縮合させてアミド結合を形成せしめるこ
とにより化学修飾を行うものである。
In the method (a) above, γ-aminobutyltriethoxysilane as a compound having a functional group (intermediate compound) is reacted in advance with the hydroxyl group of the semiconductor on the surface of the electrode plate to form the intermediate compound. Chemical modification is carried out by making a compound and then condensing it with a carboxylic acid or an acid chloride derivative using a sensitizing compound D to form an amide bond.

また、前記6つ)の手段は、中間化合物として塩化シア
ヌールを採用し、増感色素Dとしてそのアルコール誘導
もしくはアミン誘導体を用い、化学修飾を行うというも
のである。
In addition, the above-mentioned method 6) employs cyanuric chloride as an intermediate compound, uses its alcohol derivative or amine derivative as the sensitizing dye D, and performs chemical modification.

前記(1′)およびυ)の手段は、いずれも、中間化合
物を介して増感色素を電極板表面に化学修飾するもので
あるが、そうした中間化合物を用いることなく、増感色
素を電極板表面の半導体に直接化学修飾することもでき
る。
In both of the above methods (1') and υ), the sensitizing dye is chemically modified on the surface of the electrode plate via an intermediate compound, but the sensitizing dye is attached to the electrode plate without using such an intermediate compound. It is also possible to directly chemically modify the surface semiconductor.

その例を化学式を用いて表現すると次のようになる。An example of this can be expressed using a chemical formula as follows.

これらe)、(ニ)の手段は、増感色素Dのカルボン酸
あるいはアルコール誘導体を、電極板表面の半導体に、
その水酸基と脱水縮合を介してエステル結合またはエー
テル結合を形成せしめることにより化学修飾するという
ものである。
These means e) and (d) apply the carboxylic acid or alcohol derivative of the sensitizing dye D to the semiconductor on the surface of the electrode plate.
Chemical modification is carried out by forming an ester bond or an ether bond through dehydration condensation with the hydroxyl group.

前記ぐ→および(ニ)の手段により製造される増感色素
修飾電極は、増感色素Dの位置が半導体表面に極近とな
るばかりでなく単位面積当りの増感色素濃度の高いもの
であることから、色素増感の量子効果が大きく、したが
ってエネルギー変換を極めて効果的に行い得るものであ
り、また前記(→および(ニ)の手段は、中間化合物を
用いない単に表面化学結合反応を介するものであること
から、電極への増感色素修飾を経済的に行いうる。
The sensitizing dye-modified electrode produced by the above methods (3) and (d) not only has the sensitizing dye D located very close to the semiconductor surface, but also has a high sensitizing dye concentration per unit area. Therefore, the quantum effect of dye sensitization is large, and therefore energy conversion can be performed extremely effectively, and the means (→ and (d) above) simply involve a surface chemical bonding reaction without using an intermediate compound. Therefore, it is possible to economically modify electrodes with sensitizing dyes.

したがって前記ぐ→および(ニ)の手段は、本発明にお
いて、前出の半導体電極表面に増感色素を化学修飾する
について最適なものという事ができる。
Therefore, the above-mentioned means (3) and (d) can be said to be optimal for chemically modifying the surface of the semiconductor electrode with the sensitizing dye in the present invention.

前記0)、(TO)、そ→および(ニ)以外の手段とし
て、電極板表面の半導体の水酸基を塩化チオニルで処理
して塩化物とし、次いで増感色素Dのグリニャール試薬
あるいはリチウム化合物を反応させ増感色素Dを置換さ
せて、増感色素を電極板表向に化学修飾させる手段(ホ
)がある。
As a method other than 0), (TO), so → and (d) above, the hydroxyl group of the semiconductor on the surface of the electrode plate is treated with thionyl chloride to form a chloride, and then a Grignard reagent or a lithium compound of sensitizing dye D is reacted. There is a method (e) for chemically modifying the surface of the electrode plate with the sensitizing dye by substituting the sensitizing dye D.

この手段は次の化学式で表現することができる。This means can be expressed by the following chemical formula.

前述の各手段(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)あるいは
(Oにより製造される増感色素の化学修飾された電極は
、採用する増感色素の種類により第1図に示された前述
のIa ,IbあるいはIcのタイプのものとなる。
Electrodes chemically modified with sensitizing dyes produced by the above-mentioned methods (a), (b), (c), (d) or (O) are shown in Figure 1 depending on the type of sensitizing dye employed. It is of the type Ia, Ib or Ic mentioned above.

第2図は、本発明の化学修飾湿式光電池において、前記
増感色素を化学修飾してなる電極板の配列例を示すもの
である。
FIG. 2 shows an example of the arrangement of electrode plates formed by chemically modifying the sensitizing dye in the chemically modified wet photovoltaic cell of the present invention.

第2図中、Ilaは、陰、陽極板2,2・・・・・・を
並列するタンプのものであり、nbは、前記電極板2’
.2’・・・・・・を陰極にし、3,3・・・・・・即
ち金属または炭素材料からなる光の透過をスムーズにし
た網目状の板を陽極にしたタイプのものであり、Ilc
は、前記電極板2″,2“・・・・・・を陰極として配
夕1ル、4,4を陽極(半導体からなるもの、金属ある
いは炭素材料からなるもの等)としたタイプのものであ
る。
In FIG. 2, Ila is a tamp in which the negative and anode plates 2, 2, . . . are arranged in parallel, and nb is the electrode plate 2'
.. 2'... is a cathode, and 3,3... is a type in which a mesh plate made of metal or carbon material that allows smooth transmission of light is used as an anode.
is a type in which the electrode plates 2", 2", . be.

第2図中、符号i,1’,i“は、光の進行を示す。In FIG. 2, symbols i, 1', i'' indicate the progress of light.

各電極の相互間隔は、特に限定されるものではないが、
内部抵抗を考慮して決められる。
The mutual spacing between each electrode is not particularly limited, but
Determined by considering internal resistance.

また、電極板の配列枚数は、電池の規模により異なるが
、通常のものでは10〜50枚とすることができ、30
枚程度が好適である。
In addition, the number of electrode plates arranged varies depending on the scale of the battery, but it can be 10 to 50 for normal ones, and 30 to 50 for normal ones.
Approximately one sheet is suitable.

第3図は、本発明の色整増感湿式光電池の構造例を示す
FIG. 3 shows an example of the structure of the color-sensitized wet photovoltaic cell of the present invention.

第3図中、符号5は容器体(通常はプラチツク製)を示
し、6は増感色素化学修飾半導体としての電極板を示し
、7は陽極を示す。
In FIG. 3, reference numeral 5 indicates a container body (usually made of plastic), 6 indicates an electrode plate as a sensitizing dye chemically modified semiconductor, and 7 indicates an anode.

また符号8は、反射鏡(例えば金属薄膜製)を示し、9
は電解質溶液を示し、10は集光レンズを示す。
Further, numeral 8 indicates a reflecting mirror (for example, made of metal thin film), and 9
indicates an electrolyte solution, and 10 indicates a condensing lens.

この電池においては、光11は、集光レンズ10を介し
て電池内部に入り、電極板6,6,6・・・・・・を透
過し、その際電極板(陰極)上の増感色素に吸収され電
気エネルギーに変換される。
In this battery, light 11 enters the interior of the battery via a condensing lens 10 and passes through electrode plates 6, 6, 6, . . . is absorbed and converted into electrical energy.

光は、他端壁すなわち反射鏡8に達し、反射して元の方
向に進み再び電極板6,6・・・・・・を透過し、前記
増感色素に吸収されて電気エネルギーに変換されるが、
通常はその途中で、その光はエネルギーを消滅する。
The light reaches the other end wall, that is, the reflecting mirror 8, is reflected, goes back to its original direction, passes through the electrode plates 6, 6, and so on again, is absorbed by the sensitizing dye, and is converted into electrical energy. However,
Usually, along the way, the light loses its energy.

該電池からの電気エネルギーの取り出しは陰極6,6・
・・・・・と陽極7,γとから任意の手段を介して行う
Electrical energy is taken out from the battery through cathodes 6, 6 and 6.
. . . and the anode 7, γ via any means.

以下、本発明による色素増感湿式電池の製造例について
述べる。
An example of manufacturing a dye-sensitized wet cell according to the present invention will be described below.

酸化スズにて表面を被覆したパイレツクス(商標名)の
基板を、ローダミンB5gとジシクロヘキシ力ルポジイ
ミド5gとを含む塩化メチレン溶液1tに浸漬し、室温
にて24時間放置し、ローダミンBを酸化スズ電極表面
上にエステル結合により固定化(化学修飾)する。
A Pyrex (trade name) substrate whose surface was coated with tin oxide was immersed in 1 t of methylene chloride solution containing 5 g of Rhodamine B and 5 g of dicyclohexylupodiimide, and left at room temperature for 24 hours to coat the surface of the tin oxide electrode with Rhodamine B. It is immobilized (chemically modified) by an ester bond.

しかる後、該パイレツクス板を取り出し、塩化メチレン
にて未反応物を洗浄除去する。
Thereafter, the Pyrex plate is taken out and unreacted substances are washed and removed with methylene chloride.

かくして得られた酸化スズ化学修飾電極板10枚(電極
面は20面)を平行にして層状に、IXIO−”Mのヒ
ドロキノン+キノン(1:1)を含む0.2MのNa2
SO,水溶液(電解質溶液)中に第3図に示すように配
置し、光を電極板に垂直な方向より集光レンズを介して
照射する。
Ten chemically modified tin oxide electrode plates (20 electrode surfaces) thus obtained were layered in parallel with 0.2M Na2 containing IXIO-''M hydroquinone + quinone (1:1).
The electrode plate is placed in an aqueous solution (electrolyte solution) as shown in FIG. 3, and light is irradiated from a direction perpendicular to the electrode plate through a condenser lens.

光は、反射鏡8により反射され、合計40の電極一溶液
界面を通過することが確認されている。
It has been confirmed that the light is reflected by the reflecting mirror 8 and passes through a total of 40 electrode-solution interfaces.

陽極7には白金製の極板が使用される。分光された光に
よる分光増感のみかけの量子効率は570mmのローダ
ミンBの吸収ピークにおいて約15係となる。
For the anode 7, a platinum plate is used. The apparent quantum efficiency of spectral sensitization by the separated light is about a factor of 15 at the absorption peak of rhodamine B at 570 mm.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の化学修飾湿式光電池において陰極と
なる化学修飾電極板上の増感色素の分布タイプ( Ia
,Ib,Ic)を示し、第2図は、該電極板の配列例(
Ila,Ilb,Ilr)を示し、第3図は、前記電池
の構造例を示す。 1.1’,1″・・・・・・光、2.2’,2“・・・
・・・7−Σ極板、3・・・・・・網目状陽極板、4・
・・・・・陽極、5・・・・・容器体、6・・・・・・
陰極板、7・・・・・・陽戊、8・・・・・・反91鏡
、9・・・・−・電解質溶液、10・・・・・・集−7
とレンズ、11・・・・・・光。
Figure 1 shows the distribution type of sensitizing dye (Ia
, Ib, Ic), and FIG. 2 shows an example of the arrangement of the electrode plates (
FIG. 3 shows an example of the structure of the battery. 1.1', 1"... light, 2.2', 2"...
...7-Σ electrode plate, 3...Mesh anode plate, 4.
... Anode, 5 ... Container body, 6 ...
Cathode plate, 7... Positive, 8... Anti-91 mirror, 9... Electrolyte solution, 10... Collection-7
and lens, 11... light.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 陽極および陰極の一方または双方を半導体で構成さ
れた湿式光電池において、少なくとも陰極が、光透過性
のn型半導体平板またはn型半導体薄膜で被覆された平
板の表面に、増感色素を共有結合的に固定された多数の
電極板で構成され、これらの電極板が互いに平行に且つ
層状に陽極と共に電解質溶液中に配設されたことを特徴
とする化学修飾湿式光電池。
1. In a wet photovoltaic cell in which one or both of the anode and cathode are made of a semiconductor, at least the cathode has a sensitizing dye covalently bonded to the surface of a light-transparent n-type semiconductor flat plate or a flat plate coated with an n-type semiconductor thin film. 1. A chemically modified wet photovoltaic cell comprising a number of fixed electrode plates, which are arranged parallel to each other in a layered manner together with an anode in an electrolyte solution.
JP54031912A 1979-03-19 1979-03-19 Chemically modified wet photovoltaic cell Expired JPS5836469B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP54031912A JPS5836469B2 (en) 1979-03-19 1979-03-19 Chemically modified wet photovoltaic cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP54031912A JPS5836469B2 (en) 1979-03-19 1979-03-19 Chemically modified wet photovoltaic cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS55124964A JPS55124964A (en) 1980-09-26
JPS5836469B2 true JPS5836469B2 (en) 1983-08-09

Family

ID=12344184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP54031912A Expired JPS5836469B2 (en) 1979-03-19 1979-03-19 Chemically modified wet photovoltaic cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5836469B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4403022A (en) * 1981-01-02 1983-09-06 The President Of Tohoku University Chemically modified photoelectrochemical cell
CH674596A5 (en) * 1988-02-12 1990-06-15 Sulzer Ag
AUPO129496A0 (en) * 1996-07-26 1996-08-22 Broken Hill Proprietary Company Limited, The Photoelectrochemical cell
JP4174842B2 (en) * 1996-12-16 2008-11-05 富士ゼロックス株式会社 Photo-semiconductor electrode, photoelectric conversion device, and photoelectric conversion method
JP2000036331A (en) * 1998-07-16 2000-02-02 Konica Corp Metal oxide, semiconductor, electrode for photoelectric conversion material, and solar battery

Also Published As

Publication number Publication date
JPS55124964A (en) 1980-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
O'Regan et al. Large enhancement in photocurrent efficiency caused by UV illumination of the dye-sensitized heterojunction TiO2/RuLL ‘NCS/CuSCN: initiation and potential mechanisms
Archer Electrochemical aspects of solar energy conversion
Palomares et al. Slow charge recombination in dye-sensitised solar cells (DSSC) using Al 2 O 3 coated nanoporous TiO 2 films
Heimer et al. Molecular level photovoltaics: the electrooptical properties of metal cyanide complexes anchored to titanium dioxide
Liu et al. Dye capped semiconductor nanoclusters. Role of back electron transfer in the photosensitization of SnO2 nanocrystallites with cresyl violet aggregates
Miyasaka et al. Light energy conversion with chlorophyll monolayer electrodes. In vitro electrochemical simulation of photosynthetic primary processes
Tachibana et al. Subpicosecond interfacial charge separation in dye-sensitized nanocrystalline titanium dioxide films
Hara et al. Long-term stability of organic–dye-sensitized solar cells based on an alkyl-functionalized carbazole dye
JP4354665B2 (en) Tandem battery for water cleavage by visible light
US7943848B2 (en) Photoelectric conversion element, method of manufacturing the same and solar cell
Tang et al. Unravelling the Interfacial Dynamics of Bandgap Funneling in Bismuth‐Based Halide Perovskites
US3989542A (en) Photogalvanic device
Ambapuram et al. Effective upconverter and light scattering dual function LiYF4: Er3+/Yb3+ assisted photoelectrode for high performance cosensitized dye sensitized solar cells
JP2000100483A (en) Photoelectric conversion element, method of manufacturing the same, and solar cell using the same
Akhtaruzzaman et al. A novel metal-free panchromatic tio 2 sensitizer based on a phenylenevinylene-conjugated unit and an indoline derivative for highly efficient dye-sensitized solar cells
JP2003109676A (en) Semiconductor for photoelectric conversion material, photoelectric conversion element and solar battery
US4152490A (en) Radiant energy converter having storage
JP4211120B2 (en) Photo-semiconductor electrode, photoelectric conversion device, and photoelectric conversion method
US4255501A (en) Internally reflective, dye sensitized, wet-type photocell
JP3462115B2 (en) Non-aqueous electrolyte for dye-sensitized solar cell and solar cell using the same
US4212932A (en) Device for the direct conversion of radiant energy to electrical energy
JPS5836469B2 (en) Chemically modified wet photovoltaic cell
Wu et al. Plasmonic Photovoltaic Cells with Dual-Functional Gold, Silver, and Copper Half-Shell Arrays
Nakazato et al. Effect of Li ions doping into p-type semiconductor NiO as a hole injection/transfer medium in the CO2 reduction sensitized/catalyzed by Zn-porphyrin/Re-complex upon visible light irradiation
JPH03114150A (en) Photoelectrochemical cell using metal oxide ceramic membrane