染料敏化太阳能电池及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种能够大幅度提高的功率提取效率的染料敏化太阳能电池及其制造方法。染料敏化太阳能电池具备基板、吸附染料的多孔半导体层、导电性金属层、导电性基板。导电性金属层１６是在与多孔半导体层的基板设置侧的相反侧配置的集电部。导电性金属层１６由网眼部件构成的导电性金属部１７、覆盖导电性金属部１７的覆盖部１９构成。覆盖部１９由内层１９ａ和外层１９ｂ构成，从导电性金属部１７侧向多孔半导体层１４侧具有氧化度变高的梯度组成构造。由此，覆盖部１９从导电性金属部１７侧向多孔半导体层１４侧具有热膨胀率降低的梯度组成构造。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
染料敏化太阳能电池称作湿式太阳能电池或者格莱才尔电池等，具有不使用硅半 导体、而带有以碘溶液为代表的电化学单元构造的特点。具体地说，具有在由透明的导电性 玻璃板(层压了透明导电膜的透明电极)上烧结二氧化钛粉末等、让其吸附染料而形成的 二氧化钛层等的多孔半导体层和导电性玻璃板(导电性基板)构成的对极之间配置碘溶液 作为电解液的简易构造。从透明的导电性玻璃板侧向染料敏化太阳能电池单元内导入的太 阳光被染料吸收，因而产生电子。染料敏化太阳能电池因材料便宜，制作不需要大规模的设备，作为低成本的太阳 能电池受到注目。染料敏化太阳能电池要求太阳光的变换效率进一步提高，因而从各种观点进行了 研究。其中之一，研究了为了实现通过改善电极的导电性以提高的功率提取效率，在光 入射侧设置的透明基板上省略通常形成的透明导电膜等。电极的导电性改善在将太阳能电 池大型化时具有特别大的意义。作为这样的技术，例如公开了具有在玻璃基板上，以此顺序包括半导体微粒子层、 金属网、电荷移动层以及对极的层压部构造的光电变换元件(参照专利文件1、2)。另外，例如公开了如下染料敏化太阳能电池在基板上通过设置透明导电膜和比 透明导电膜的电阻值低的金属或者合金构成的网眼状导电体以实现电极的低电阻化的同 时，进一步为了防止因网眼状的导电体氧化而产生电阻值增加，在网眼状的导电体的表面 形成钝化膜进而在其上形成半导体膜等的膜(参照专利文件3)。另外，例如公开了如下的染料敏化太阳能电池具有在透明基板上设置SUS作为 集电极，在SUS上溅射被普遍使用的SiOx膜作为绝缘体，以及在SiOx膜上溅射ITO的SUS 电极(参照非专利文件1)。该太阳能电池的太阳光的变换效率报告为4. 2%。还有，公开了用导电性透明基板形成对极，从对极侧向染料敏化太阳能电池单元 内导入光的多种技术(例如参照专利文件4)。专利文献1 日本特开2001183941号公报专利文献2 日本特开2007-73505号公报专利文献3 日本特开2005-197176号公报专利文献4 日本专利沈64194号公报非专禾丨J文献 1 :Kang-Jin Kim, et al.，Α4· 2 % efficient flexible dye-sensitized Ti02solar cells using stainless steel substrate, Solar Energy Materials & Solar cells 90(2006)574-581然而，为了实现功率提取效率的进一步提高，上述的现有技术都需要进一步改善。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供能够进一步提高的功率提取 效率的染料敏化太阳能电池和其制造方法。本专利技术中的染料敏化太阳能电池具备基板；作为阴极的导电性基板；在该基板 与该导电性基板之间，与该基板接近或者接触配置的吸附染料的多孔半导体层；和与该多 孔半导体层接触配置的作为阳极的导电性金属层，在该基板与该导电性基板之中的至少任 意一个为透明基板，电解质被密封，其特征在于，该导电性金属层由导电性金属部以及覆盖该导电性金属部至少与该多孔半导体 层接触的那一侧的覆盖部构成；该覆盖部从该导电性金属部侧向该多孔半导体层侧具有热膨胀率降低的梯度组 成构造。另外，本专利技术中的染料敏化太阳能电池的特征在于，优选所述覆盖部从所述导电 性金属部侧向所述多孔半导体层侧具有氧化度变高的梯度组成构造。另外，本专利技术中的染料敏化太阳能电池的特征在于，优选所述覆盖部由选自由Ti、 W、Ni、Pt和Au组成的组中的一种或者两种以上的耐腐蚀性金属材料的氧化物形成。另外，本专利技术中的染料敏化太阳能电池的特征在于，优选所述导电性金属层为在 与所述多孔半导体层的所述基板设置侧的相反侧配置的集电部，在所述导电性金属部形成 用于使所述电解质在该多孔半导体层自由流通的无数的孔，同时与外部电极电连接，所述 基板为透明基板。另外，本专利技术中的染料敏化太阳能电池的特征在于，优选所述导电性金属层的所 述导电性金属部为网眼部件。另外，本专利技术中的染料敏化太阳能电池的特征在于，优选所述导电性金属层为在 所述基板的表面设置的集电部，在与该基板接触的侧设置有所述导电性金属部以及覆盖该 导电性金属部而设置有所述覆盖部的同时，所述导电性基板为透明基板。另外，本专利技术中的染料敏化太阳能电池是上述染料敏化太阳能电池的制造方法， 其特征在于，在预先形成的导电性金属部上覆盖形成覆盖部的工序中，少量导入含有选自由0、 N、S、P、B和C组成的组中的一种或者两种以上的元素的化合物，同时用薄膜技术使覆盖导 电性金属的原料金属成膜，从而形成梯度组成构造。另外，本专利技术中的染料敏化太阳能电池是上述染料敏化太阳能电池的制造方法， 其特征在于，在预先形成的导电性金属部上覆盖形成覆盖部的工序中，通过包括用溅射法形成 溅射层的步骤和用真空蒸镀法在该溅射层的表面形成蒸镀层的步骤，来形成梯度组成构造。另外，本专利技术中的染料敏化太阳能电池的特征在于，优选所述真空蒸镀法是电弧 等离子体蒸镀法或真空电弧蒸镀法。另外，本专利技术中的染料敏化太阳能电池的特征在于，优选所述覆盖部为从所述导 电性金属部侧向所述多孔半导体层侧的热膨胀率降低的两种以上的不同种类材料的层压构造。本专利技术中的染料敏化太阳能电池由于与多孔半导体层接触配置的作为阳极的导 电性金属层由导电性金属部以及覆盖导电性金属部的至少与该多孔半导体层接触的那一 侧的覆盖部构成，覆盖部从导电性金属部侧向多孔半导体层侧具有热膨胀率降低的梯度组 成构造，所以能够得到高的功率提取效率。另外，本专利技术中的染料敏化太阳能电池的制造方法由于在预先形成的导电性金属 部上覆盖形成覆盖部的工序中，少量导入含有选自由0、N、S、P、B和C组成的组中的一种或 者两种以上的元素的化合物，用薄膜技术使覆盖导电性金属的原料金属成膜，从而形成梯 度组成构造，所以能够适于得到本专利技术中的染料敏化太阳能电池。附图说明图1是本实施方式的第一例中的染料敏化太阳能电池的截面构造示意图。图2是用于说明由网眼部件形成的导电性金属部和覆盖导电性金属部的覆盖部 构成的导电性金属层的图。图3是用于说明由预先开孔加工的片状导电性金属部和覆盖导电性金属部的覆 盖部构成的导电性金属层的图。图4是本实施方式的第二例中的染料敏化太阳能电池的截面构造示意图。图5是用于说明本实施方式的染料敏化太阳能电池的制造方法的一例图。图6是用于说明是本实施方式的染料敏化太阳能电池的制造方法的另一例的图。图7是用于说明染料敏化太阳能电池的制造方法的图。图8是表示作为覆盖部的层的SEM表面观察结果图，(a)是用现有技术的涂布法成 膜，(b)是用本实施方式的溅射法成膜，(c)是用本实施方式的电弧等离子体蒸镀法成膜。具体实施例方式以下参照附图对本专利技术中的的优选实施方式 进行说明。本专利技术者就上述现有的染料敏化太阳能电池的功率提取效率低的原因进行了各 种研究。现有技术是在覆盖了氧化腐蚀防止用的保护膜等的低电阻导电性金属上涂布二 氧化钛浆料来替代透明导电膜，之后进行烧结时，例如，使用热膨胀率(线膨胀率，线膨胀 系数)为16X10_6/°C左右的不锈钢材作为导电性金属。此时，有可本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种染料敏化太阳能电池，具备：基板；作为阴极的导电性基板；在该基板和该导电性基板之间，与该基板接近或者接触配置的吸附染料的多孔半导体层；以及与该多孔半导体层接触配置的作为阳极的导电性金属层，在该基板与该导电性基板之中的至少任意一个为透明基板，电解质被密封，其特征在于，该导电性金属层由导电性金属部和覆盖该导电性金属部至少与该多孔半导体层接触的那一侧的覆盖部构成；该覆盖部从该导电性金属部侧向该多孔半导体层侧具有热膨胀率降低的梯度组成构造。

【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：山口能弘，
申请(专利权)人：新日铁化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP