对电极和具有该对电极的光电转换元件制造技术

本发明专利技术提供对电极和具有该对电极的光电转换元件，该对电极能够实现光电转换效率优异，同时难以产生工作电极和对电极的短路的光电转换元件。本发明专利技术涉及对电极，其具有由多孔碳形成的中间层和在中间层的一面配置的绝缘性的隔板，多孔碳包含多个碳纳米管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于光电转换元件的对电极和具有该对电极的光电转换元件。
技术介绍
色素增感太阳能电池由瑞士的Graetzel等开发，具有光电转换效率高、制造成本 低的优点，作为新型的太阳能电池受到关注。色素增感太阳能电池的概要构成为在透明的导电性的电极基板上具有工作电极 和与该工作电极相对设置的对电极，该工作电极具有由二氧化钛等氧化物半导体微粒(纳 米粒子)形成且担载了光增感元件的多孔膜，在这些工作电极和对电极之间填充了含有氧 化还原对的电解质。这种色素增感太阳能电池作为如下的光电转换元件发挥作用通过吸收了太阳光 等入射光的光增感色素将电子注入氧化物半导体微粒，在工作电极和对电极之间产生电动 势，从而将光能转换为电力。作为电解质，一般使用将i_/I3_等氧化还原对溶解于乙腈等有机溶剂中的电解液， 此外，已知使用了不挥发性的离子液体的构成、用适当的凝胶化剂使液状的电解质凝胶化 而准固体化的构成、和使用了 p型半导体等固体半导体的构成等。作为对电极，使用主要担 载了钼的导电性的玻璃电极基板、或金属基板、或多孔碳。碳电极为了提高导电性而具有多孔结构。例如，专利文献1中，为了制作多孔碳电 极，使用了包含炭黑、柱状导电性碳材料和氧化钛或导电性氧化物的电极。但是，由于该碳电极中含有氧化钛或导电性氧化物，有时导电性降低。此外，为了防止短路，在工作电极和对电极之间具有由氧化钛形成的多孔层，因此 为了得到多孔层，在高温下的烘烤工序是必需的。这样在高温下的烘烤工序中，有时在得到 的光电转换元件中产生损伤，光电转换效率降低。专利文献1 特开2004-152747号公报专利技术内容本专利技术的目的在于提供对电极和具有该对电极的光电转换元件，该对电极能够实 现光电转换效率优异、同时难以产生工作电极和对电极的短路的光电转换元件。本专利技术涉及对电极，其具有由多孔碳形成的中间层和在中间层的一面配置的绝缘 性的隔板，多孔碳包含多个碳纳米管。根据本专利技术的对电极，通过使用由包含碳纳米管的多孔碳形成的中间层，能够低 价得到导电性优异的对电极。此外，通过在中间层的表层以被膜的方式配置的绝缘性的隔 板，能够抑制对电极与其他电极，即工作电极直接接触而短路。因此，根据本专利技术的对电极， 除了增设隔板以外，可如以往那样通过对电极和工作电极来夹持电解质进行光电转换元件 的组装，因此在导电性提高的同时，既能实现低成本化，还能实现连接可靠性的改善。上述对电极能够用作例如如下光电转换元件的对电极，该光电转换元件至少具有对电极、与对电极相对配置且具有担载了增感色素的氧化物半导体多孔层的工作电极、和 在对电极和工作电极之间的至少一部分配置的电解质。上述对电极中，优选中间层通过隔板而部分地露出。在这种情况下，能够实现具有 更优异的光电转换效率的光电转换元件。上述对电极可进一步具有基板，在基板的一面配置上述中间层。上述对电极中，优选多个碳纳米管各个的纵向相对于基板的一面大致平行。在这 种情况下，与多个碳纳米管各个的纵向相对于基板中中间层侧的面垂直的情况等相比，能 够更充分地抑制与光电转换元件中所含的工作电极的短路。上述对电极中，优选隔板由聚四氟乙烯共聚物形成。聚四氟乙烯共聚物在化学上 稳定，耐化学品性、耐热性和电绝缘性高，因此如果用作与电解液接触的隔板，能够有效地 抑制与光电转换元件的工作电极的短路。上述对电极中，碳纳米管具体地可以是单层碳纳 米管和/或多层碳纳米管。此外，本专利技术涉及光电转换元件，其至少具有上述对电极、与对电极相对配置且 具有担载了增感色素的氧化物半导体多孔层的工作电极、和在对电极和工作电极之间的至 少一部分配置的电解质，隔板配置在对电极的中间层和电解质之间。根据本专利技术的光电转换元件，通过在包含碳纳米管的中间层的表层以被膜的方式 配置绝缘性的隔板，能够抑制具有多孔碳层的对电极和工作电极发生短路。此外，由于具有 导电性优异的对电极，因此能够提供光电转换效率优异的光电转换元件。根据本专利技术的对电极，通过使用由包含碳纳米管的多孔碳构成的中间层，能够低 价地获得导电性优异的对电极。此外，通过在中间层的表层以被膜的方式配置的绝缘性的 隔板，能够抑制对电极与其他电极即工作电极直接接触而短路。因此，除了增设隔板以外， 如以往所述，可用对电极和工作电极夹持电解质来进行组装，因此得到在导电性提高的同 时，还实现低成本化，进而还实现连接可靠性提高的光电转换元件用的对电极。其结果，能 够实现光电转换效率优异，而且工作电极与对电极的短路难以发生的光电转换元件。根据本专利技术的光电转换元件，通过在包含碳纳米管的中间层的表层以被膜的方式 配置绝缘性的隔板，能够抑制具有多孔碳层的对电极和工作电极发生短路。此外，由于具有 导电性优异的对电极，因此能够提供光电转换效率优异的光电转换元件。附图说明图1为表示本专利技术的对电极的实施方式的截面图。图2为表示图1的对电极的平面图。图3为图2中a的放大图。图4为沿图3的M-M线的截面图。图5为示意地表示具有本专利技术的对电极的光电转换元件的截面图。附图标记的说明10 对电极，11 基板，11a 基板的一面，12 中间层，12a 中间层的一面，13 碳纳 米管，20 工作电极，21 基材，22 透明导电膜，23 多孔氧化物半导体层，30 电解质，40 密封部件，50 光电转换元件具体实施例方式以下参照附图详细说明本专利技术，但本专利技术并不限于此，在不脱离本专利技术的主旨的 范围内，可以进行各种变更。图1为表示本专利技术的对电极的实施方式的截面图，图2为表示图1的对电极的平 面示意图，图3为图2中α的放大图，图4为图3的沿M-M线的截面图。如图1 图4所 示，对电极10由基板11、在基板11的一面Ila配置的由多孔碳形成的中间层12，和在中间 层12的表层、即一面12a配置的绝缘性的隔板14大致构成。中间层12包含多个碳纳米管 13，各个碳纳米管13，其纵向相对于基板11的一面Ila大致平行地混合存在而配置。此外， 通过隔板14，中间层12部分地或局部地露出。在此，优选隔板14与中间层12的一面12a 直接接触，其原因在于异物难以进入，不妨碍中间层12的导电性，在隔板14和中间层12之 间可配置粘合材料(例如粘合用树脂)等的层。这样，对电极10由于具有包含碳纳米管的中间层12，因而价格低且导电性优异。 此外，通过在中间层12的表层以被膜的方式配置的绝缘性的隔板14，能够抑制对电极10与 其他电极即工作电极20直接接触而短路。因此，除了增设隔板14以外，如以往那样用对电 极10和工作电极20夹持电解质来进行光电转换元件50的组装时，根据对电极10，在导电 性提高的同时也实现低成本化，进而还实现连接可靠性的提高。其结果，能够实现在光电转 换效率优异的同时，工作电极20和对电极10的短路难以产生的光电转换元件50。基板11，例如如钛基板那样，基板自身可以是由导电体构成，例如如FTO玻璃基板 那样，可以在绝缘基板的表面形成导电膜。中间层12由多孔碳构成。在此，多孔碳的BET法测定的比表面积通常为10 2000m2/g，优选为50 1000m2/g。中间层12的厚度可考虑需要的导电性而适当调节，例如， 为5μπι以上、IOOym以下。该多孔碳由多个碳纳米管13构成。该碳纳米管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对电极，其特征在于，具有由多孔碳形成的中间层和在所述中间层的一面配置的绝缘性的隔板，所述多孔碳包含多个碳纳米管。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：臼井弘纪，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，
类型：发明
国别省市：JP[日本]