專利名稱：染料敏化太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及染料敏化太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù)：
染料敏化太陽(yáng)能電池系被稱為濕式太陽(yáng)能電池或格雷茨爾電池(Gratzel cell) 等，具有在由透明的導(dǎo)電性玻璃板(層壓了透明導(dǎo)電膜的透明電極)上燒結(jié)二氧化鈦粉末等、讓其吸附染料而形成的二氧化鈦層等的多孔半導(dǎo)體層和導(dǎo)電性玻璃板(導(dǎo)電性基板) 構(gòu)成的對(duì)向電極之間配置碘溶液作為電解液的簡(jiǎn)易構(gòu)造。染料敏化太陽(yáng)能電池的發(fā)電機(jī)制如下。由多孔半導(dǎo)體層所吸附的染料吸收從作為受光面的透明導(dǎo)電性玻璃板面所入射的光，而引發(fā)電子激發(fā)，該經(jīng)激發(fā)的電子將朝半導(dǎo)體移動(dòng)，并被引導(dǎo)到導(dǎo)電性玻璃中。接著， 返回于對(duì)向電極中的電子將經(jīng)由碘等電解液而被引導(dǎo)到失去電子的染料中，使染料再生。染料敏化太陽(yáng)能電池由于材料廉價(jià)，在制作時(shí)并不需要龐大的設(shè)備，因而屬于備受矚目的低成本太陽(yáng)能電池，為求更進(jìn)一步低成本化，研究例如省略高價(jià)透明導(dǎo)電膜。作為省略透明導(dǎo)電膜的方法之一，有如取代玻璃表面上的透明導(dǎo)電膜，改為進(jìn)行由導(dǎo)電性金屬構(gòu)成的布線。但是，在此情況下，入射光的其中一部分會(huì)遭金屬布線部分所遮蔽，導(dǎo)致效率降低。為改善此情況，例如公開有在未設(shè)有透明導(dǎo)電膜(其成為光照射側(cè))的透明基板上，形成擔(dān)載染料半導(dǎo)體層，并在擔(dān)載染料半導(dǎo)體層上配置有孔集電極的光電轉(zhuǎn)換組件 (參照專利文獻(xiàn)1)。有孔集電極為網(wǎng)狀或格子狀構(gòu)造，在多孔半導(dǎo)體對(duì)基板的涂布膜上載置該集電極，并以500°C進(jìn)行30分鐘燒成而成。另外，例如公開有將集電極形成線狀、篩網(wǎng)狀或多孔狀的光電轉(zhuǎn)換裝置(參照專利文獻(xiàn)幻。另外，在專利文獻(xiàn)2中，對(duì)于集電極形成為多孔狀，沒有記載具體的多孔構(gòu)造及該多孔構(gòu)造的制作方法等。[專利文獻(xiàn)1]日本專利特開200H83941號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]日本專利特開2007-200559號(hào)公報(bào)然而，上述各現(xiàn)有技術(shù)均在實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步的發(fā)電效率提升方面，還有進(jìn)一步改善的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為有鑒于上述課題而完成，其目的在于提供可實(shí)現(xiàn)發(fā)電效率更進(jìn)一步提升的染料敏化太陽(yáng)能電池。本發(fā)明的染料敏化太陽(yáng)能電池，為包括透明基板、導(dǎo)電性基板、多孔半導(dǎo)體層及導(dǎo)電性金屬層，且密封電解質(zhì)而成的染料敏化太陽(yáng)能電池，該導(dǎo)電性基板成為陰極，該多孔半導(dǎo)體層在該透明基板與該導(dǎo)電性基板之間，靠近或接觸該透明基板而配置且吸附染料， 該導(dǎo)電性金屬層接觸在該多孔半導(dǎo)體層的與該透明基板相反的一側(cè)而配置并成為陽(yáng)極，其
3特征在于該導(dǎo)電性金屬層由具有貫通孔的金屬多孔體形成，且該金屬多孔體的多個(gè)孔以各向同性的方式連通。另外，本發(fā)明的染料敏化太陽(yáng)能電池，較佳地，所述金屬多孔體為金屬微粒的燒結(jié)體。另外，本發(fā)明的染料敏化太陽(yáng)能電池，較佳地，所述金屬微粒的尺寸為直徑100 μ m 以下。另外，本發(fā)明的染料敏化太陽(yáng)能電池，較佳地，所述金屬多孔體的比表面積為 0. lm2/g 以上。另外，本發(fā)明的染料敏化太陽(yáng)能電池，較佳地，所述金屬多孔體的孔隙率為30 60體積％，且孔隙直徑為1 μ m 40 μ m。另外，本發(fā)明的染料敏化太陽(yáng)能電池，較佳地，所述金屬多孔體由從Ti、W、Ni、Pt 及Au所構(gòu)成的組中選擇的1種或2種以上的金屬材料形成。另外，本發(fā)明的染料敏化太陽(yáng)能電池，較佳地，在所述導(dǎo)電性金屬層的與所述多孔半導(dǎo)體層相反一側(cè)的面上設(shè)置了有孔金屬層。本發(fā)明的染料敏化太陽(yáng)能電池，因?yàn)閷⒊蔀殛?yáng)極的導(dǎo)電性金屬層接觸在多孔半導(dǎo)體層的與透明基板相反的一側(cè)而配置，且導(dǎo)電性金屬層由具有貫通孔的金屬多孔體形成， 且金屬多孔體的多個(gè)孔以各向同性的方式連通，因而可實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步的發(fā)電效率提升。


圖1為本實(shí)施方式的染料敏化太陽(yáng)能電池的簡(jiǎn)要構(gòu)造圖。圖2為本實(shí)施方式變化例的染料敏化太陽(yáng)能電池的簡(jiǎn)要構(gòu)造圖。圖3A為制作實(shí)施例的染料敏化太陽(yáng)能電池時(shí)，所使用多孔Ti片材(商品名 Tiporous,OSAKA Titanium technologies公司制)的SEM照片，從正面(表面)側(cè)觀察片材的圖。圖:3B為制作實(shí)施例的染料敏化太陽(yáng)能電池時(shí)，所使用多孔Ti片材(商品名 Tiporous, OSAKA Titanium technologies公司制)的SEM照片，從截面?zhèn)扔^察片材的圖。
具體實(shí)施例方式針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式(以下稱本實(shí)施方式例)，參照附圖進(jìn)行以下的說明。本實(shí)施方式的染料敏化太陽(yáng)能電池作為集電極使用接觸在多孔半導(dǎo)體層的與透明基板的相反的一側(cè)而配置且成為陽(yáng)極的導(dǎo)電性金屬層來取代使用透明導(dǎo)電膜。如圖1的示意所示，本實(shí)施方式的染料敏化太陽(yáng)能電池10包括透明基板12、成為陰極的導(dǎo)電性基板14、多孔半導(dǎo)體層16和導(dǎo)電性金屬層18，且密封電解質(zhì)(電解液)20 而成。該多孔半導(dǎo)體層16在透明基板12與導(dǎo)電性基板14之間，靠近或接觸透明基板12 配置，且吸附有染料。該導(dǎo)電性金屬層18接觸在多孔半導(dǎo)體層16的與透明基板12相反的一側(cè)而配置，且成為陽(yáng)極。另外，圖1中，組件符號(hào)22指對(duì)染料敏化太陽(yáng)能電池10進(jìn)行密閉的間隔物。導(dǎo)電性金屬層18由具有貫通孔的金屬多孔體形成，金屬多孔體的多個(gè)孔以各向同性的方式連通(未圖示。參照?qǐng)D3)。此處所謂“各向同性的方式連通”是指多個(gè)孔不僅如現(xiàn)有技術(shù)般僅在導(dǎo)電性金屬層厚度方向、即以具有各向異性的方式連通而形成貫通孔，而且還沿導(dǎo)電性金屬層平面的方向，即在三維上在所有方向均具有各向同性的方式相連通。導(dǎo)電性金屬層18由具有貫通孔的金屬多孔體形成，金屬多孔體的多個(gè)孔以各向同性的方式相連通，從而通過導(dǎo)電性金屬層18的電解質(zhì)便會(huì)均勻地浸透到多孔半導(dǎo)體層 16的各部分。相對(duì)于此，現(xiàn)有的以具有各向異性相連通形成貫通孔的導(dǎo)電性金屬層的情況下，電解質(zhì)20的浸透有可能僅限制于貫通孔開口附近的多孔半導(dǎo)體層其中一部分。另外，導(dǎo)電性金屬層18因?yàn)檫B與多孔半導(dǎo)體層16相接觸的表面部分，也是多個(gè)孔在平面上具有各向同性且相連通而分布，因而與作為粒子凝聚體的多孔半導(dǎo)體層16間的接觸面積較大，且在導(dǎo)電性金屬層18表面的孔中，多孔半導(dǎo)體層16表面的粒子呈所謂嚙合狀態(tài)配合于其中。因此，導(dǎo)電性金屬層18與多孔半導(dǎo)體層16間的接合力較大。相對(duì)于此，現(xiàn)有的導(dǎo)電性金屬層，因?yàn)樨炌椎拈_口在沿導(dǎo)電性金屬層平面的方向上呈離散式配置，且對(duì)開口數(shù)量也大多有限制，或者因?yàn)閷?dǎo)電性金屬層形成為平滑的片狀，因而較難使導(dǎo)電性金屬層與多孔半導(dǎo)體層間的接合力變大。此種不良情況，在作為導(dǎo)電性金屬層使用金網(wǎng)的情況時(shí)、或通過加工形成貫通孔的情況時(shí)將更為明顯。因此，現(xiàn)有導(dǎo)電性金屬層的情況下，因接合力較小，例如在以500°C左右的加熱進(jìn)行電接合步驟中，會(huì)有發(fā)生龜裂，在導(dǎo)電性金屬層與多孔半導(dǎo)體層出現(xiàn)剝離的可能性。相對(duì)于此，本實(shí)施方式的導(dǎo)電性金屬層18發(fā)生龜裂的可能性較低。導(dǎo)電性金屬層18的材料并無特別的限定，較佳為從Ti、W、Ni、Pt及Au所構(gòu)成的組中選擇的1種或2種以上的金屬材料、或它們的化合物。由此，可獲得對(duì)作為電解質(zhì)20中的電荷輸送離子的碘，具有良好耐蝕性的導(dǎo)電性金屬層。導(dǎo)電性金屬層18的厚度并無特別的限定，較佳地設(shè)為Ιμπι 600μπι左右。當(dāng)導(dǎo)電性金屬層18的厚度未滿1 μ m時(shí)，會(huì)有導(dǎo)電性金屬層18的電阻上升的可能性。反之，當(dāng)導(dǎo)電性金屬層18的厚度超過600 μ m時(shí)，通過導(dǎo)電性金屬層18內(nèi)部的電解質(zhì)20的流動(dòng)阻力過大，會(huì)有阻礙電解質(zhì)20的移動(dòng)的可能性。另外，導(dǎo)電性金屬層18的電阻較佳為1Ω/ □ 以下。構(gòu)成導(dǎo)電性金屬層18的金屬多孔體的比表面積，較佳為達(dá)0. lm2/g以上。由此， 可更增加導(dǎo)電性金屬層18與多孔半導(dǎo)體層16間之接合力。金屬多孔體的比表面積上限值并無特別的限定，但例如10m2/g左右就足夠。另外，比表面積可利用壓汞法進(jìn)行測(cè)定。利用壓汞法進(jìn)行的比表面積測(cè)定，使用壓汞式細(xì)孔分布測(cè)定裝置(CARLO ERBA INSTRUMENTS公司制Pascal 140、及Pascal 440可測(cè)定范圍比表面積0. lm2/g 細(xì)孔分布0. 0034 400 μ m)，以壓力范圍0. 3kPa 400kPa、及 0. IMPa 400MPa的范圍，將壓入體積依照?qǐng)A筒細(xì)孔模型，以側(cè)面積進(jìn)行計(jì)算并積分而進(jìn)行測(cè)定。另外，后述孔隙率與孔隙直徑在該測(cè)定中可同時(shí)獲得。構(gòu)成導(dǎo)電性金屬層18的金屬多孔體較佳為孔隙率30 60體積％，且孔隙直徑 1 μ m 40 μ m。若孔隙率未滿30體積％，則在金屬多孔體內(nèi)部的電解質(zhì)擴(kuò)散會(huì)不足，因此，多孔半導(dǎo)體層18的均勻浸透有可能受損。反之，若孔隙率超過60體積％，則導(dǎo)電性金屬層18 與多孔半導(dǎo)體層16間的接合力有可能受損。
另外，若孔隙直徑未滿1 μ m，在金屬多孔體內(nèi)部的電解質(zhì)擴(kuò)散會(huì)不足，且電性金屬層18的孔與多孔半導(dǎo)體層16的粒子間之嚙合會(huì)不足，因而導(dǎo)電性金屬層18與多孔半導(dǎo)體層16間的接合力有可能受損。反之，若孔隙直徑超過40 μ m，則會(huì)因?qū)щ娦越饘賹?8與多孔半導(dǎo)體層16間的接觸面積變小，而導(dǎo)電性金屬層18與多孔半導(dǎo)體層16間的接合力有可能受損?？紫堵始翱紫吨睆娇梢勒諌汗ㄟM(jìn)行測(cè)定。相關(guān)除導(dǎo)電性金屬層18以外的染料敏化太陽(yáng)能電池10的構(gòu)成要件，可使用通常所采用的適當(dāng)材料，并根據(jù)適當(dāng)方法進(jìn)行制作。以下便系例示。透明基板12例如可為玻璃板、或也可為塑料板。當(dāng)使用塑料板的情況下，便可舉例如PET、PEN、聚酰亞胺、硬化丙烯酸樹脂、硬化環(huán)氧樹脂、硬化聚硅氧樹脂、各種步驟塑料、由易位聚合所獲得的環(huán)狀聚合物等。導(dǎo)電性基板14使用與透明基板12同樣的基板，并在基板朝向電解質(zhì)20的面上， 層壓著例如ITO (經(jīng)摻雜錫的銦膜)、FT0(經(jīng)摻雜氟的氧化錫膜)、或SnA膜等導(dǎo)電膜，進(jìn)一步在導(dǎo)電膜上設(shè)置例如鉬膜等催化劑膜。多孔半導(dǎo)體層16為材料可使用諸如&ι0、SnO2等適當(dāng)材料，較佳為Ti02。TW2等微粒形狀并無特別的限定，較佳為Inm IOOnm左右。多孔半導(dǎo)體層16的厚度并無特別的限定，較佳設(shè)為達(dá)10 μ m以上的厚度。多孔半導(dǎo)體層16較佳地在形成TiO2糊劑的薄膜之后，在例如300 550°C溫度進(jìn)行燒成，通過重復(fù)此操作而形成所需厚膜。在構(gòu)成多孔半導(dǎo)體的微粒表面會(huì)吸附染料。染料為對(duì)400nm IOOOnm波長(zhǎng)具有吸收的，例如釕染料、酞菁染料等金屬絡(luò)合物、或菁染料等有機(jī)染料。吸附的方法并無特別的限定，也可例如將已形成多孔半導(dǎo)體層的多孔導(dǎo)電性金屬層，浸漬于染料溶液中，而使染料化學(xué)吸附于微粒表面的所謂含浸法。透明基板12與多孔半導(dǎo)體層16可為相接觸、或不相接觸中的任意一種，但二者的間隔越短越佳。為能將導(dǎo)電性金屬層18與導(dǎo)電性基板(對(duì)向電極)14以不接觸狀態(tài)配置， 也有例如利用對(duì)電解質(zhì)20具有耐腐蝕性，且具有充分孔隙而不妨礙電解質(zhì)離子擴(kuò)散而的玻璃纖維紙等間隔物，進(jìn)行絕緣的方法。多孔導(dǎo)電性金屬層18與導(dǎo)電性基板14的間隔，較佳為100 μ m以下。電解質(zhì)20并無特別的限定，包括有諸如碘、鋰離子、離子液體、叔丁基吡啶等，例如碘可使用由碘化物離子與碘的組合所構(gòu)成的氧化還原體。氧化還原體含有可將其溶解的適當(dāng)溶劑。電解質(zhì)20的注入方法并無特別的限定，可將密封材其中一部分不進(jìn)行密封而形成開口部，再?gòu)脑撻_口部中注入電解質(zhì)20，然后再將開口部進(jìn)行密封。另外，也可在導(dǎo)電性基板14其中一部分預(yù)先設(shè)置開口部，經(jīng)從此處注入電解質(zhì)20之后，再將開口部進(jìn)行密封。對(duì)于在層壓后的透明基板12與導(dǎo)電性基板14之間注入電解質(zhì)20并進(jìn)行密封的間隔物22，也可使用經(jīng)硬化后的厚度在100 μ m以下的半硬化樹脂片材等。導(dǎo)電性金屬層18也可依照適當(dāng)制造方法獲得，可采用例如在適當(dāng)?shù)幕迳?，將金屬?xì)微粉與適當(dāng)溶劑進(jìn)行混合而調(diào)制金屬糊劑，并在實(shí)質(zhì)上不存在氧的環(huán)境條件下，加熱至燒成溫度后，將金屬糊劑燒成體轉(zhuǎn)印于多孔半導(dǎo)體層16上的方法。此時(shí)，在未燒成的多孔半導(dǎo)體層16的材料上，轉(zhuǎn)印金屬糊劑燒成體的狀態(tài)下，將整體以多孔半導(dǎo)體層16的材料的燒成溫度進(jìn)行燒成。另外，在經(jīng)燒成的多孔半導(dǎo)體層16上，進(jìn)行金屬糊劑燒成體轉(zhuǎn)印時(shí)，也較佳為將整體以適當(dāng)溫度進(jìn)行再次加熱。此外，導(dǎo)電性金屬層18也可在將厚度較厚的金屬糊劑進(jìn)行燒成后，經(jīng)切片為所需厚度，再層壓于多孔半導(dǎo)體層16上。另外，此時(shí)，如后述，也可將市售金屬細(xì)微粉燒結(jié)體片材，例如商品名 Tiporous (OSAKA Titanium technologies 制)，使用為導(dǎo)電性金屬層 18。本實(shí)施方式的染料敏化太陽(yáng)能電池10，為通過導(dǎo)電性金屬層18的電解質(zhì)(電解液)，均勻地浸透于多孔半導(dǎo)體層16的各部分，因而電解質(zhì)離子呈良好擴(kuò)散，可獲得高效率 (光電轉(zhuǎn)換效率)。另外，染料敏化太陽(yáng)能電池10由于導(dǎo)電性金屬層18與多孔半導(dǎo)體層16間之接合力較大，因而電接觸良好，且因?qū)щ娦越饘賹?8與多孔半導(dǎo)體層16間的剝離等因素，而發(fā)生電接觸不良的可能性較低，因而可獲得高效率(光電轉(zhuǎn)換效率)。另外，染料敏化太陽(yáng)能電池10可降低每單位發(fā)電效率(或單位發(fā)電量)的成本。在此，若導(dǎo)電性金屬層18的金屬多孔體使用金屬微粒的燒結(jié)體，可獲得較佳的本實(shí)施方式染料敏化太陽(yáng)能電池10的上述作用效果。此時(shí)，若燒結(jié)體的金屬微粒尺寸為直徑 100 μ m以下，使通過導(dǎo)電性金屬層18的電解質(zhì)(電解液)，能均勻地浸透于多孔半導(dǎo)體層 16的各部分，因而較佳。金屬微粒的直徑下限值并無特別的限定，就從確保導(dǎo)電性金屬層 18與多孔半導(dǎo)體層16間的接合力的觀點(diǎn)，較佳地設(shè)為直徑Iym以上。另外，金屬微粒的直徑可利用SEM(掃描式電子顯微鏡)進(jìn)行測(cè)定。從使用SEM所獲得的觀察影像中，測(cè)定100個(gè)粒子(一次粒子)的粒徑(長(zhǎng)軸與短軸的平均值)，并將該等平均值所獲得的數(shù)值視為直徑。在此，導(dǎo)電性金屬層18的金屬多孔體，也可取代金屬微粒的燒結(jié)體，改為使用金屬微粒的海綿狀凝聚體。接著，針對(duì)本實(shí)施方式染料敏化太陽(yáng)能電池10的變化例，參照?qǐng)D2進(jìn)行說明。圖2示意表示變化例的染料敏化太陽(yáng)能電池10a，不同點(diǎn)在于相當(dāng)于染料敏化太陽(yáng)能電池10的導(dǎo)電性金屬層18部分的構(gòu)造，而其它構(gòu)造均如同染料敏化太陽(yáng)能電池10。 因而，省略其它構(gòu)造的與染料敏化太陽(yáng)能電池10重復(fù)的說明。染料敏化太陽(yáng)能電池IOa中，在導(dǎo)電性金屬層18a的與多孔半導(dǎo)體層16相反一側(cè)的面上，接合著有孔金屬箔(有孔金屬層)24。導(dǎo)電性金屬層18a的材料及其它的條件如同導(dǎo)電性金屬層18。導(dǎo)電性金屬層18a的厚度并無特別的限定，例如數(shù)十Pm程度便可。有孔金屬箔M由適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電性金屬(較佳鉬等高導(dǎo)電性金屬)形成。有孔金屬箔M的孔利用例如機(jī)械加工或化學(xué)處理等而形成。所獲得有孔金屬箔M的孔構(gòu)造為上述具有各向異性的貫通孔。有孔金屬箔M的厚度并無特別的限定，例如就從確保一定剛性的觀點(diǎn)，可將導(dǎo)電性金屬層18a與有孔金屬箔M的合計(jì)厚度，設(shè)為與導(dǎo)電性金屬層18的厚度同等。另外，有孔金屬箔M為有孔金屬層的例示。有孔金屬層也可取代有孔金屬層24， 改為使用金屬網(wǎng)等其它物。變化例的染料敏化太陽(yáng)能電池IOa的導(dǎo)電性金屬層18a接觸到多孔半導(dǎo)體層16， 且流入于有孔金屬箔M內(nèi)部中的電解質(zhì)20的流動(dòng)通過導(dǎo)電性金屬層18a進(jìn)行所謂的整流，而均勻地浸透于多孔半導(dǎo)體層16的各部分，因而可獲得與本實(shí)施方式染料敏化太陽(yáng)能電池10同樣的作用效果。另外，因?yàn)閷?dǎo)電性金屬層18a的厚度較薄便可，因而可依簡(jiǎn)易構(gòu)造且廉價(jià)地獲得染料敏化太陽(yáng)能電池10a。另外，因?yàn)閷?dǎo)電性金屬層18a形成于有孔金屬箔M上，因而可輕易地制作導(dǎo)電性金屬層18a。并且，通過將導(dǎo)電性金屬層18a的厚度變薄，可更加提升電解質(zhì)20對(duì)多孔半導(dǎo)體層16各部分的浸透性。而且，因?yàn)橛锌捉饘俨璏與導(dǎo)電性金屬層 18a均屬金屬材料，因而熱膨脹率差較小，在熱處理時(shí)較難發(fā)生龜裂情形。特別是當(dāng)有孔金屬箔M與導(dǎo)電性金屬層18a為相同金屬種類的情況下，此效果較為明顯，因此較佳。[實(shí)施例]以下，針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。本發(fā)明并不僅局限于該實(shí)施例。(實(shí)施例1)在厚度ΙΟΟμπι 的多孔 Ti 片材 103(商品名 Tiporous，OSAKA Titanium technologies公司制)之5mmX20mm范圍內(nèi)，進(jìn)行二氧化鈦糊劑(商品名NanoxideD、 Solaronix公司制)的印刷，經(jīng)干燥后，以400°C，在空氣中進(jìn)行30分鐘燒成。在經(jīng)燒成后的二氧化鈦上，更進(jìn)一步進(jìn)行二氧化鈦糊劑的印刷，并進(jìn)行燒成，重復(fù)此種操作合計(jì)重復(fù)6 次，在多孔Ti片材的單面上形成17 μ m厚度的二氧化鈦層102。多孔Ti片材103的細(xì)孔徑分布等依照壓汞法進(jìn)行測(cè)定的結(jié)果，細(xì)孔容積=0. 159cc/g(孔隙率=40. )、比表面積 =5. 6m2/g、平均細(xì)孔直徑=8 μ m(細(xì)孔容積的60%為4 10 μ m)。另夕卜，圖3所示多孔Ti片材的SEM照片。圖3A為從正面(表面)側(cè)觀察片材，圖 :3B為從截面?zhèn)扔^察片材。在N719染料(Solaronix公司制)的乙腈與叔丁醇的混合溶劑溶液中，將所制得的具有二氧化鈦層的多孔Ti片材基板含浸70小時(shí)，而使二氧化鈦表面吸附染料。經(jīng)吸附后的基板利用乙腈與叔丁醇的混合溶劑進(jìn)行洗凈。以厚度2mm石英玻璃板與經(jīng)染料吸附的基板的染料吸附二氧化鈦層側(cè)呈相對(duì)向的狀態(tài)夾著厚度60 μ m半硬化樹脂片材(SX1170-60、Solaronix公司制)，在115°C進(jìn)行粘接而層壓。此時(shí)，半硬化樹脂片材以不接觸到二氧化鈦層包圍二氧化鈦層的方式配置，更為能在爾后可注入電解液，并在兩處設(shè)置約Imm左右的間隙以便后期能夠注入電解液。以層壓板的多孔Ti片材側(cè)與厚度1. Imm的具有Pt膜的玻璃板105的Pt側(cè)呈相對(duì)向狀態(tài)的方式夾著上述半硬化樹脂片材并層壓，再以115°C進(jìn)行粘接。從約Imm間隙中，注入由碘、LiI所構(gòu)成的乙腈溶劑的電解液，便制得染料敏化太陽(yáng)能電池。針對(duì)所獲得染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換性能，依照從石英玻璃板側(cè)照射 lOOmW/cm2強(qiáng)度模擬太陽(yáng)光(使用山下電裝公司制擬似太陽(yáng)光裝置)時(shí)，測(cè)定IV曲線而進(jìn)行調(diào)查。光電轉(zhuǎn)換效率為7. 1%。(實(shí)施例2)將Ti 粒子(粒徑 20 μ m 以下，OSAKA Titanium technologies 公司制)、松油醇 [萜品醇(Terpineol) : α-萜品醇、β-萜品醇及Y _萜品醇的混合物]、及以乙基纖維素為主成分的載體(將熱可塑性纖維素醚溶解于溶劑中者，商品名EC_載體，日新化成股份有限公司制，型號(hào)EC-200FTD)進(jìn)行混合，制成Ti粒子的糊劑。在厚度20μπι的Ti箔單面的5mmX 20mm范圍內(nèi)，將上述所制成Ti粒子糊劑進(jìn)行涂布，經(jīng)干燥后，再以400°C，于氬環(huán)境
8下進(jìn)行1小時(shí)燒成，便在Ti箔上形成約20 μ m厚度的多孔Ti層。在已形成多孔Ti層的Ti箔雙面，利用輥貼面壓機(jī)(roll laminator)使干膜光阻密接，更在Ti箔未形成多孔Ti層側(cè)之面的干膜光阻上，于5mmX 20mm范圍，配置著掩模(其形成有將直徑50 μ m圓形以100 μ m間距排列的圖案)，再?gòu)碾p面進(jìn)行紫外線曝光。對(duì)干膜光阻進(jìn)行顯影后，使用對(duì)Ti箔具溶解性的蝕刻液，僅在Ti箔中設(shè)置貫通孔。然后，將干膜光阻剝離。這樣，獲得在具有直徑50 μ m圓形貫通孔的Ti箔單面上，設(shè)有多孔Ti層的金屬電極。在金屬電極的多孔Ti層上的5mmX20mm范圍內(nèi)，印刷二氧化鈦糊劑(商品名 NanoxideD, Solaronix公司制)，經(jīng)干燥后，以400°C在空氣中進(jìn)行30分鐘燒成。在經(jīng)燒成后的二氧化鈦上，更進(jìn)一步進(jìn)行二氧化鈦糊劑的印刷，并進(jìn)行燒成，重復(fù)此項(xiàng)操作合計(jì)重復(fù) 4次，便在多孔Ti層上形成12 μ m厚度的二氧化鈦層。染料的吸附之后，如同實(shí)施例1制作染料敏化太陽(yáng)能電池。光電轉(zhuǎn)換效率為 7. 6%。(比較例1)除使用厚度600 μ m多孔Ti片材之外，其余均依照與實(shí)施例同樣的方法制作染料敏化太陽(yáng)能電池。所獲得染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為3.8%。(比較例2)在厚度20 μ m的Ti箔的5mmX20mm范圍內(nèi)，依照蝕刻的方法設(shè)置多個(gè) 50 μ mX 170 μ m貫通孔，制得開口率58%的有孔Ti箔。經(jīng)顯微鏡觀察確認(rèn)到孔為大致平行于Ti箔膜厚方向的直孔。在設(shè)有貫通孔的5mmX20mm范圍的單面，進(jìn)行二氧化鈦糊劑(商品名NanoxideD， Solaronix公司制)印刷的步驟以后，與實(shí)施例同樣地實(shí)施，制得染料敏化太陽(yáng)能電池。所獲得染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為3. %。符號(hào)說明10、10a 染料敏化太陽(yáng)能電池；12 透明基板；14 導(dǎo)電性基板；16 多孔半導(dǎo)體層；18、18a 導(dǎo)電性金屬層；20 電解質(zhì)；22 間隔物；24 有孔金屬箔。
權(quán)利要求
1.一種染料敏化太陽(yáng)能電池，為包括 透明基板；導(dǎo)電性基板，該導(dǎo)電性基板成為陰極；多孔半導(dǎo)體層，在該透明基板與該導(dǎo)電性基板之間，靠近或接觸該透明基板而配置且吸附染料；以及導(dǎo)電性金屬層，接觸在該多孔半導(dǎo)體層的與該透明基板相反的一側(cè)而配置并成為陽(yáng)極，且密封電解質(zhì)而成的染料敏化太陽(yáng)能電池， 其特征在于該導(dǎo)電性金屬層由具有貫通孔的金屬多孔體形成，且該金屬多孔體的多個(gè)孔以各向同性的方式連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述金屬多孔體為金屬微粒的燒結(jié)體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述金屬微粒的尺寸為直徑100 μ m以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的染料敏化太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述金屬多孔體的比表面積為0. lm2/g以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的染料敏化太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述金屬多孔體的孔隙率為30 60體積％，且孔隙直徑為1 μ m 40 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的染料敏化太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述金屬多孔體由從 Ti、W、Ni、Pt及Au所構(gòu)成的組中選擇的1種或2種以上的金屬材料形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的染料敏化太陽(yáng)能電池，其特征在于，在所述導(dǎo)電性金屬層的與所述多孔半導(dǎo)體層相反一側(cè)的面上設(shè)置了有孔金屬層。
全文摘要
本發(fā)明提供了發(fā)電效率較高的染料敏化太陽(yáng)能電池。染料敏化太陽(yáng)能電池(10)包括透明基板(12)、導(dǎo)電性基板(14)、吸附染料的多孔半導(dǎo)體層(16)、以及接觸在多孔半導(dǎo)體層(16)的與透明基板12相反的一側(cè)而配置且成為陽(yáng)極的導(dǎo)電性金屬層(18)。導(dǎo)電性金屬層(18)由具有貫通孔的金屬多孔體形成，且金屬多孔體的多個(gè)孔以各向同性的方式連通。金屬多孔體的比表面積為0.1m2/g以上、孔隙率為30～60體積％、孔隙直徑為1μm～40μm，且由Ti、W、Ni、Pt及Au等金屬材料形成。
文檔編號(hào)H01M14/00GK102449844SQ20108002341
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者山口能弘, 河野充 申請(qǐng)人:新日鐵化學(xué)株式會(huì)社