染料敏化太阳能电池制造技术

本发明专利技术提供了发电效率较高的染料敏化太阳能电池。染料敏化太阳能电池(10)包括：透明基板(12)、导电性基板(14)、吸附染料的多孔半导体层(16)、以及接触在多孔半导体层(16)的与透明基板12相反的一侧而配置且成为阳极的导电性金属层(18)。导电性金属层(18)由具有贯通孔的金属多孔体形成，且金属多孔体的多个孔以各向同性的方式连通。金属多孔体的比表面积为0.1m2/g以上、孔隙率为30～60体积％、孔隙直径为1μm～40μm，且由Ti、W、Ni、Pt及Au等金属材料形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及染料敏化太阳能电池。
技术介绍
染料敏化太阳能电池系被称为湿式太阳能电池或格雷茨尔电池(Gratzel cell) 等，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) 构成的对向电极之间配置碘溶液作为电解液的简易构造。染料敏化太阳能电池的发电机制如下。由多孔半导体层所吸附的染料吸收从作为受光面的透明导电性玻璃板面所入射的光，而引发电子激发，该经激发的电子将朝半导体移动，并被引导到导电性玻璃中。接着， 返回于对向电极中的电子将经由碘等电解液而被引导到失去电子的染料中，使染料再生。染料敏化太阳能电池由于材料廉价，在制作时并不需要庞大的设备，因而属于备受瞩目的低成本太阳能电池，为求更进一步低成本化，研究例如省略高价透明导电膜。作为省略透明导电膜的方法之一，有如取代玻璃表面上的透明导电膜，改为进行由导电性金属构成的布线。但是，在此情况下，入射光的其中一部分会遭金属布线部分所遮蔽，导致效率降低。为改善此情况，例如公开有在未设有透明导电膜(其成为光照射侧)的透明基板上，形成担载染料半导体层，并在担载染料半导体层上配置有孔集电极的光电转换组件 (参照专利文献1)。有孔集电极为网状或格子状构造，在多孔半导体对基板的涂布膜上载置该集电极，并以500°C进行30分钟烧成而成。另外，例如公开有将集电极形成线状、筛网状或多孔状的光电转换装置(参照专利文献幻。另外，在专利文献2中，对于集电极形成为多孔状，没有记载具体的多孔构造及该多孔构造的制作方法等。日本专利特开200H83941号公报日本专利特开2007-200559号公报然而，上述各现有技术均在实现更进一步的发电效率提升方面，还有进一步改善的空间。
技术实现思路
本专利技术为有鉴于上述课题而完成，其目的在于提供可实现发电效率更进一步提升的染料敏化太阳能电池。本专利技术的染料敏化太阳能电池，为包括透明基板、导电性基板、多孔半导体层及导电性金属层，且密封电解质而成的染料敏化太阳能电池，该导电性基板成为阴极，该多孔半导体层在该透明基板与该导电性基板之间，靠近或接触该透明基板而配置且吸附染料， 该导电性金属层接触在该多孔半导体层的与该透明基板相反的一侧而配置并成为阳极，其3特征在于该导电性金属层由具有贯通孔的金属多孔体形成，且该金属多孔体的多个孔以各向同性的方式连通。另外，本专利技术的染料敏化太阳能电池，较佳地，所述金属多孔体为金属微粒的烧结体。另外，本专利技术的染料敏化太阳能电池，较佳地，所述金属微粒的尺寸为直径100 μ m 以下。另外，本专利技术的染料敏化太阳能电池，较佳地，所述金属多孔体的比表面积为 0. lm2/g 以上。另外，本专利技术的染料敏化太阳能电池，较佳地，所述金属多孔体的孔隙率为30 60体积％，且孔隙直径为1 μ m 40 μ m。另外，本专利技术的染料敏化太阳能电池，较佳地，所述金属多孔体由从Ti、W、Ni、Pt 及Au所构成的组中选择的1种或2种以上的金属材料形成。另外，本专利技术的染料敏化太阳能电池，较佳地，在所述导电性金属层的与所述多孔半导体层相反一侧的面上设置了有孔金属层。本专利技术的染料敏化太阳能电池，因为将成为阳极的导电性金属层接触在多孔半导体层的与透明基板相反的一侧而配置，且导电性金属层由具有贯通孔的金属多孔体形成， 且金属多孔体的多个孔以各向同性的方式连通，因而可实现更进一步的发电效率提升。附图说明图1为本实施方式的染料敏化太阳能电池的简要构造图。图2为本实施方式变化例的染料敏化太阳能电池的简要构造图。图3A为制作实施例的染料敏化太阳能电池时，所使用多孔Ti片材(商品名 Tiporous,OSAKA Titanium technologies公司制)的SEM照片，从正面(表面)侧观察片材的图。图:3B为制作实施例的染料敏化太阳能电池时，所使用多孔Ti片材(商品名 Tiporous, OSAKA Titanium technologies公司制)的SEM照片，从截面侧观察片材的图。具体实施例方式针对本专利技术的实施方式(以下称本实施方式例)，参照附图进行以下的说明。本实施方式的染料敏化太阳能电池作为集电极使用接触在多孔半导体层的与透明基板的相反的一侧而配置且成为阳极的导电性金属层来取代使用透明导电膜。如图1的示意所示，本实施方式的染料敏化太阳能电池10包括透明基板12、成为阴极的导电性基板14、多孔半导体层16和导电性金属层18，且密封电解质(电解液)20 而成。该多孔半导体层16在透明基板12与导电性基板14之间，靠近或接触透明基板12 配置，且吸附有染料。该导电性金属层18接触在多孔半导体层16的与透明基板12相反的一侧而配置，且成为阳极。另外，图1中，组件符号22指对染料敏化太阳能电池10进行密闭的间隔物。导电性金属层18由具有贯通孔的金属多孔体形成，金属多孔体的多个孔以各向同性的方式连通(未图示。参照图3)。此处所谓“各向同性的方式连通”是指多个孔不仅如现有技术般仅在导电性金属层厚度方向、即以具有各向异性的方式连通而形成贯通孔，而且还沿导电性金属层平面的方向，即在三维上在所有方向均具有各向同性的方式相连通。导电性金属层18由具有贯通孔的金属多孔体形成，金属多孔体的多个孔以各向同性的方式相连通，从而通过导电性金属层18的电解质便会均勻地浸透到多孔半导体层 16的各部分。相对于此，现有的以具有各向异性相连通形成贯通孔的导电性金属层的情况下，电解质20的浸透有可能仅限制于贯通孔开口附近的多孔半导体层其中一部分。另外，导电性金属层18因为连与多孔半导体层16相接触的表面部分，也是多个孔在平面上具有各向同性且相连通而分布，因而与作为粒子凝聚体的多孔半导体层16间的接触面积较大，且在导电性金属层18表面的孔中，多孔半导体层16表面的粒子呈所谓啮合状态配合于其中。因此，导电性金属层18与多孔半导体层16间的接合力较大。相对于此，现有的导电性金属层，因为贯通孔的开口在沿导电性金属层平面的方向上呈离散式配置，且对开口数量也大多有限制，或者因为导电性金属层形成为平滑的片状，因而较难使导电性金属层与多孔半导体层间的接合力变大。此种不良情况，在作为导电性金属层使用金网的情况时、或通过加工形成贯通孔的情况时将更为明显。因此，现有导电性金属层的情况下，因接合力较小，例如在以500°C左右的加热进行电接合步骤中，会有发生龟裂，在导电性金属层与多孔半导体层出现剥离的可能性。相对于此，本实施方式的导电性金属层18发生龟裂的可能性较低。导电性金属层18的材料并无特别的限定，较佳为从Ti、W、Ni、Pt及Au所构成的组中选择的1种或2种以上的金属材料、或它们的化合物。由此，可获得对作为电解质20中的电荷输送离子的碘，具有良好耐蚀性的导电性金属层。导电性金属层18的厚度并无特别的限定，较佳地设为Ιμπι 600μπι左右。当导电性金属层18的厚度未满1 μ m时，会有导电性金属层18的电阻上升的可能性。反之，当导电性金属层18的厚度超过600 μ m时，通过导电性金属层18内部的电解质20的流动阻力过大，会有阻碍电解质20的移动的可能性。另外，导电性金属层18的电阻较佳为1Ω/ □本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：河野充，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：