[發明專利]染料敏化太陽能電池、其電極、屏蔽膜形成用樹脂組合物、屏蔽膜及其形成方法

有效

• 申請號: 201010167248.9
• 申請日: 2010-04-27
• 公開（公告）號: CN101877277A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 高瀨英明;米田英司;一戶大吾
• 申請（專利權）人: JSR株式會社
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/20;H01M14/00;H01L51/44;H01L51/46;H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 北京三幸商標專利事務所 11216
• 代理人: 劉激揚

技術領域

本發明涉及一種染料敏化太陽能電池用電極、染料敏化太陽能電池用電極的屏蔽膜形成用樹脂組合物、屏蔽膜及其形成方法，以及具有屏蔽膜的染料敏化太陽能電池。

背景技術

染料敏化太陽能電池，是由瑞士的格拉特茲勒等人所開發的材料，由于其具有光電轉換效率高，制造成本便宜等優點，因此，作為新型的太陽能電池而受到矚目(例如，參見日本特開平1-220380號公報；邁克爾·格拉特茲勒(M.Graetzel)等，Nature雜志(英國)，1991年，第353號，p.737)。染料敏化太陽能電池，包括在透明電極基板上具有由氧化物半導體微粒所形成的、負載了光敏化染料的氧化物半導體多孔膜的工作電極、與該工作電極對向設置的對電極，以及在工作電極和對電極之間填充電解液而形成的電解質層(電荷移動層)。在這種染料敏化太陽能電池中，通過吸收太陽光等入射光的光敏化染料，使氧化物半導體微粒敏化，并用作將光能轉變為電力的光電轉換元件。

作為染料敏化太陽能電池中可以使用的透明電極基板，通常是將摻錫氧化銦(ITO)或摻氟氧化錫(FTO)等透明導電膜，在高應變點玻璃等基材的表面上進行成膜所得的基板。摻錫氧化銦(ITO)或摻氟氧化錫(FTO)，從透明性、對于因電解液所導致的腐蝕的耐性、以及成膜難易性等觀點考慮，優選使用。然而，由于ITO或FTO的比電阻為10^-4[Ω·cm]級左右，并且顯示出了為銀或金等金屬的比電阻約100倍的值，因此，特別是在作為大面積的工作電極時，成為了導致光電轉換效率下降的原因之一。

作為降低透明電極基板電阻的方法，可以考慮增大透明導電膜(ITO、FTO等)的厚度，然而，在達到能充分降低電阻值程度的膜厚時，由透明導電膜所進行的光吸收變大了。這時，在透明導電膜中入射光的透過效率顯著降低，容易產生光電轉換效率的降低。作為該問題的解決方案，正在研究在透明電極基板的表面上，以不會顯著損害開口率的程度設置金屬配線，由此嘗試降低透明電極基板的電阻(參見日本特開2003-203681號公報)。

然而，這時因電解液而產生了金屬配線的腐蝕，并且隨著時間的推移，透明電極基板的電阻變大，從而導致光電轉換效率降低。因此，如上所述，在透明電極基板的表面上設置金屬配線時，至少金屬配線的表面部分，需要通過某種遮蔽層進行保護。并且，要求該遮蔽層可以致密地覆蓋金屬配線，且對于構成電解質層的電解液的耐腐蝕性優異。

鑒于上述狀況，在日本特開2005-197176號公報中公開了，為了保護染料敏化太陽能電池用電極中所設置的金屬配線不受電解液所導致的腐蝕，而在該電極的最上層上形成由含有導電性顆粒(ITO、ATO、ZnO等)的丙烯酸系樹脂、聚酯系樹脂、聚氨酯系樹脂等的透明樹脂所形成的有機膜的技術。然而，由于導電性顆粒在透明樹脂溶液中分散不均勻，因此在具有金屬配線差異的基板上難以形成均勻厚度的涂膜。結果產生了有機膜的缺損，或者在不存在金屬配線的部分上也形成了有機膜，因此存在有光電轉換效率下降的缺陷。

此外，在日本特開2005-197176號公報中公開了，形成由丙烯酸系樹脂、聚酯系樹脂、聚氨酯系樹脂等透明樹脂所形成的有機膜，并使其覆蓋染料敏化太陽能電池用電極中所設置的金屬配線的表面部分的技術。然而，對于具有金屬配線差異的基板，通過絲網印刷或照相凹版印刷的方法，非常難以準確地僅在存在金屬配線的部分上涂布樹脂組合物。在采用這種涂布方法時，在金屬配線的一部分上產生了有機膜的缺損，或者在不存在金屬配線的不必要的部分上也形成了有機膜，因此仍然存在有導致光電轉換效率下降的缺陷。

因此，強烈希望開發一種在染料敏化太陽能電池中，能夠準確地對具有金屬配線高差的基板進行涂布，同時可以形成維持高光電轉換效率，并且具有優異耐腐蝕性的屏蔽膜的屏蔽膜形成用組合物。另外，對于染料敏化太陽能電池中具有金屬配線高差的基板，能夠通過棒涂法、旋涂法、狹縫模涂布法等進行涂布，并接著通過光掩模進行曝光、顯影而形成屏蔽膜的樹脂組合物尚未可知。

現有技術

[專利文獻1]日本特開平1-220380號公報

[專利文獻2]日本特開2003-203681號公報

[專利文獻3]日本特開2005-197176號公報

[非專利文獻1]邁克爾·格拉特茲勒(M.Graetzel)等，Nature雜志(英國)，1991年，第353號，p.737

發明內容