本发明专利技术提供一种染料敏化型太阳能电池，其具有使用了不锈钢板的光电极及使用了透光性导电材料的对置电极，其中，光电极以不锈钢板作为基材，将担载有敏化染料的半导体层设置于所述基材的粗糙化表面上，所述不锈钢板具有含Cr：16质量％以上、Mo：0.3质量％以上的化学组成，且具有形成点腐蚀状凹部并将算术平均粗糙度Ra调整到0.2μm以上的粗糙化表面；对置电极在透充性导电材料的表面形成有催化剂薄膜层且具有可见光透过性，光电极的半导体层和对置电极的催化剂薄膜层隔着电解液而相面对，由此得到光电转换效率得到了改善的廉价染料敏化型太阳能电池。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用不锈钢作为光电极(负极)的构成材料的。
技术介绍
目前，将硅用于光电转换元件成为太阳能电池的主流，而作为替代这种太阳能电池的更经济的下一代太阳能电池，正在研究“染料敏化型太阳能电池”的实用化。染料敏化型太阳能电池由于必须使来自外部的光到达担载于“光电极”内侧(电池内部侧)的敏化染料，因此，需要用透光性导电材料构成成为光的入射侧的电极的通电部件。另一方面，由于构成与光入射侧相反一侧的电极的材料即使不具有透光性也可以，因而最好是应用导电性良好的金属材料。最近确认，作为这样的金属材料可使用比较廉价的作为耐腐蚀材料的不锈钢，由此期待染料敏化型太阳能电池的成本下降。在专利文献1中公示了一种将不锈钢板用于与光入射侧相反一侧的电极的染料敏化型太阳能电池。图1、图2示意性表示将不锈钢板用于电极的现有染料敏化型太阳能电池的构成。 图1是使入射光侧的电极成为用于将电子送给溶液中的离子的“对置电极”的类型，图2是使入射光侧的电极成为具有半导体层(光电转换层)的“光电极”的类型。在图1的类型中，形成于透光基板2表面的透光性导电材料3和不锈钢板4相面对而构成染料敏化型太阳能电池1。在不锈钢板4的表面形成有半导体层6。半导体层6为例如对由比表面积大的TW2 粒子等构成的氧化物半导体粒子进行烧结而成的多孔质层，该氧化物半导体7的表面担载有钌络合物染料等敏化染料8。在该例中，由不锈钢板4和其表面存在的半导体层6构成光电极40。此外，图中的半导体层6为了便于说明概念性地描绘了氧化物半导体7及敏化染料8的构成，没有原样反映实际的半导体层6的构造(图2、图3中也同样如此)。另一方面，作为透光基板2可使用玻璃板及PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)薄膜等。透光性导电材料 3通常由ITO(铟锡氧化物)、FT0(掺氟氧化锡)、Τ0(氧化锡)等透光性导电膜构成。透光性导电材料3的表面形成有钼等催化剂薄膜层5。在该例中，由透光性导电材料3和存在于其表面的催化剂薄膜层5构成对置电极30。对置电极30的催化剂薄膜层5和光电极40 的半导体层6之间充满例如含有碘化物离子的电解液9。在染料敏化型太阳能电池1的外部，在对置电极30和光电极40之间通过导线连接负载11而形成回路。以氧化物半导体7为TiO2、敏化染料8为钌络合物染料、电解液9为含有碘化物离子的溶液的情况为例，简单地说明电池的工作原理。若入射光20到达敏化染料(钌络合物染料)8，则敏化染料8吸收光而被激发，其电子被注入到氧化物半导体(Ti02)7。成为激发状态的敏化染料(钌络合物染料)8从电解液9的碘化物离子Γ获得电子，而返回到基底状态。Γ被氧化而成为13_，并向对置电极30的催化剂薄膜层5扩散，从对置电极30侧获得电子恢复为Γ。由此，电子经由敏化染料(钌络合物染料)8—氧化物半导体(Ti02)7 — 不锈钢板4 —负载11 —透光性导电材料3 —催化剂薄膜层5 —电解液9 —敏化染料(钌络合物染料)8这一路径移动。其结果是，产生使负载11工作的电流。在图2的类型中，对置电极30使用不锈钢板4，光电极40使用ΙΤ0、FTO, TO等透光性导电材料3。电流产生的原理基本上与图1的类型相同。该情况下，电子经由敏化染料(钌络合物染料)8 —氧化物半导体(TiO2) 7 —透光性导电材料3 —负载11 —不锈钢板 4 —催化剂薄膜层5 —电解液9 —敏化染料(钌络合物染料)8这一路径移动。其结果是， 产生使负载11工作的电流。现有技术文献专利文献专利文献1 特开2008-34110号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在图1、图2所示类型的染料敏化型太阳能电池中，通过使单侧电极使用不锈钢板而实现了低成本化及导电性的提高。但是，为了实现染料敏化型太阳能电池的普及还希望进一步提高光电转换效率。本专利技术为了适应这种要求，提供一种在单侧电极使用不锈钢板的染料敏化型太阳能电池中，实现了光电转换效率提高的技术。用于解决课题的手段如上所述，染料敏化型太阳能电池的光电极具有半导体层。该半导体层通常形成于导电性基材上，通过该基材获取电流。图1的类型中的不锈钢板4、图2类型中的透光性导电材料3分别相当于上述的导电性基材。本专利技术人等进行了各种研究，其结果是，发现半导体层和导电性基材的密合性对光电转换效率有很大影响。认为当提高半导体层和导电性基材的密合性时，两者的接合部的电阻降低，这有助于光电转换效率的改善。本专利技术人等仔细研究了电池的构成，其结果发现，在图1的类型中，通过将具有特定的表面形态的表面粗糙化的不锈钢板用于构成光电极40的不锈钢板4，能够增加半导体层6和不锈钢板4的密合性，使光电转换效率较之现有技术能够得到提高。另外，专利文献1教导了作为用于染料敏化型太阳能电池的电极材料的不锈钢应选择Cr含量为17质量％以上且Mo含量为0. 8质量％以上类型的钢。但是，之后，本专利技术人等考虑到实用性反复进行了研究，结果得知，可将Cr含量为16质量％以上且Mo含量为 0. 3质量％以上的不锈钢用于染料敏化型太阳能电池的电极材料。本专利技术基于这些发现而得以完成。S卩，本专利技术提供一种染料敏化型太阳能电池，其具有使用了不锈钢板的光电极及使用了透光性导电材料的对置电极，其中，光电极以由具有下述(A)-(D)中任一项化学组成的类型的不锈钢制成，且具有形成有点腐蚀状凹部并将算术平均粗糙度Ra调整到0. 2 μ m以上的粗糙化表面的不锈钢板作为基材，将担载有敏化染料的半导体层设置于所述基材的粗糙化表面上；对置电极在透光性导电材料的表面形成有催化剂薄膜层，且具有可见光透过性；光电极的半导体层和对置电极的催化剂薄膜层隔着电解液而相面对。〔不锈钢类型〕(A)含有Cr 16质量％以上、Mo :0. 3质量％以上，且与JIS G4305 :2005中所规定的铁素体类不锈钢相当。(B)含有Cr 16质量％以上、Mo :0. 3质量％以上，且与JIS G4305 :2005中所规定的奥氏体类不锈钢相当。(C)按质量％计包含 C 0. 15% 以下、Si 1. 2% 以下、Mn :1. 2% 以下、P :0. 04% 以下、S 0. 03% 以下、Ni :0. 6% 以下、Cr 16 32%、Mo :0. 3 3%、Cu 0 1%、Nb 0 l%>Ti :0 1%、A1 :0 0. 2%、N:0. 025%以下、B :0 0. 01 %、剩余部分为！^及不可避免的杂质的类型的铁素体类不锈钢。(D)按质量％计包含 C 0. 15% 以下、Si 以下、Mn :2. 5% 以下、P :0. 045% 以下、S 0. 03% 以下、Ni 6 28%、Cr 16 32%、Mo :0. 3 7%、Cu :0 3. 5%, Nb 0 l%>Ti :0 1%、A1 :0 0. 1%、N :0. 3%以下、B :0 0.01%、剩余部分为！^e及不可避免的杂质的类型的奥氏体类不锈钢。在上述的染料敏化型太阳能电池中，特别优选对置电极具有波长500nm的光的透过率达到55%以上的可见光透过性。作为构成对置电极的催化剂薄膜层的催化剂可举出钼、镍或者导电性高分子。在此，在催化剂为钼或者镍的情况下，优选使催化剂薄膜层的膜厚为0. 5 5n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：西田义胜，藤井孝浩，
申请(专利权)人：日新制钢株式会社，
类型：发明
国别省市：
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