[發明專利]對電極和具有該對電極的光電轉換元件

無效

• 申請號: 200980104519.1
• 申請日: 2009-02-23
• 公開（公告）號: CN101939875A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 臼井弘紀
• 申請（專利權）人: 株式會社藤倉
• 主分類號: H01M14/00
• 分類號: H01M14/00;H01L31/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 苗堃;金世煜

技術領域

本發明涉及用于光電轉換元件的對電極和具有該對電極的光電轉換元件。

背景技術

色素增感太陽能電池由瑞士的Graetzel等開發，具有光電轉換效率高、制造成本低的優點，作為新型的太陽能電池受到關注。

色素增感太陽能電池的概要構成為在透明的導電性的電極基板上具有工作電極和與該工作電極相對設置的對電極，該工作電極具有由二氧化鈦等氧化物半導體微粒(納米粒子)形成且擔載了光增感元件的多孔膜，在這些工作電極和對電極之間填充了含有氧化還原對的電解質。

這種色素增感太陽能電池作為如下的光電轉換元件發揮作用：通過吸收了太陽光等入射光的光增感色素將電子注入氧化物半導體微粒，在工作電極和對電極之間產生電動勢，從而將光能轉換為電力。

作為電解質，一般使用將I^-/I^3-等氧化還原對溶解于乙腈等有機溶劑中的電解液，此外，已知使用了不揮發性的離子液體的構成、用適當的凝膠化劑使液狀的電解質凝膠化而準固體化的構成、和使用了p型半導體等固體半導體的構成等。作為對電極，使用主要擔載了鉑的導電性的玻璃電極基板、或金屬基板、或多孔碳。

碳電極為了提高導電性而具有多孔結構。例如，專利文獻1中，為了制作多孔碳電極，使用了包含炭黑、柱狀導電性碳材料和氧化鈦或導電性氧化物的電極。

但是，由于該碳電極中含有氧化鈦或導電性氧化物，有時導電性降低。

此外，為了防止短路，在工作電極和對電極之間具有由氧化鈦形成的多孔層，因此為了得到多孔層，在高溫下的烘烤工序是必需的。這樣在高溫下的烘烤工序中，有時在得到的光電轉換元件中產生損傷，光電轉換效率降低。

專利文獻1：特開2004-152747號公報

發明內容

本發明的目的在于提供對電極和具有該對電極的光電轉換元件，該對電極能夠實現光電轉換效率優異、同時難以產生工作電極和對電極的短路的光電轉換元件。

本發明涉及對電極，其具有由多孔碳形成的中間層和在中間層的一面配置的絕緣性的隔板，多孔碳包含多個碳納米管。

根據本發明的對電極，通過使用由包含碳納米管的多孔碳形成的中間層，能夠低價得到導電性優異的對電極。此外，通過在中間層的表層以被膜的方式配置的絕緣性的隔板，能夠抑制對電極與其他電極，即工作電極直接接觸而短路。因此，根據本發明的對電極，除了增設隔板以外，可如以往那樣通過對電極和工作電極來夾持電解質進行光電轉換元件的組裝，因此在導電性提高的同時，既能實現低成本化，還能實現連接可靠性的改善。

上述對電極能夠用作例如如下光電轉換元件的對電極，該光電轉換元件至少具有對電極、與對電極相對配置且具有擔載了增感色素的氧化物半導體多孔層的工作電極、和在對電極和工作電極之間的至少一部分配置的電解質。

上述對電極中，優選中間層通過隔板而部分地露出。在這種情況下，能夠實現具有更優異的光電轉換效率的光電轉換元件。

上述對電極可進一步具有基板，在基板的一面配置上述中間層。

上述對電極中，優選多個碳納米管各個的縱向相對于基板的一面大致平行。在這種情況下，與多個碳納米管各個的縱向相對于基板中中間層側的面垂直的情況等相比，能夠更充分地抑制與光電轉換元件中所含的工作電極的短路。

上述對電極中，優選隔板由聚四氟乙烯共聚物形成。聚四氟乙烯共聚物在化學上穩定，耐化學品性、耐熱性和電絕緣性高，因此如果用作與電解液接觸的隔板，能夠有效地抑制與光電轉換元件的工作電極的短路。上述對電極中，碳納米管具體地可以是單層碳納米管和/或多層碳納米管。

此外，本發明涉及光電轉換元件，其至少具有：上述對電極、與對電極相對配置且具有擔載了增感色素的氧化物半導體多孔層的工作電極、和在對電極和工作電極之間的至少一部分配置的電解質，隔板配置在對電極的中間層和電解質之間。

根據本發明的光電轉換元件，通過在包含碳納米管的中間層的表層以被膜的方式配置絕緣性的隔板，能夠抑制具有多孔碳層的對電極和工作電極發生短路。此外，由于具有導電性優異的對電極，因此能夠提供光電轉換效率優異的光電轉換元件。