[發明專利]染料增感型光電轉換器件及其制造方法以及電子設備

無效

• 申請號: 201080002255.1
• 申請日: 2010-05-31
• 公開（公告）號: CN102113167A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 折橋正樹;米屋麗子;諸岡正浩;一色裕介;鈴木祐輔
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H01M14/00
• 分類號: H01M14/00;H01L31/04
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 肖善強

技術領域

本發明涉及染料增感型光電轉換器件及其制造方法以及電子設備。更具體地，本發明涉及適用于染料增感型太陽能電池等被要求具有耐久性的染料增感型光電轉換器件及其制造方法、以及使用該染料增感型光電轉換器件的電子設備。

背景技術

作為一種用于將太陽光轉換成電能的光電轉換裝置，太陽能電池利用太陽光作為能源，因此它對全球環境產生極小的影響，并且預期將得到進一步普及。

作為太陽能電池，主要使用單晶硅或多晶硅的晶體硅型太陽能電池以及非晶硅型太陽能電池。

另外，由Gratzel等人在1991年提出的染料增感型太陽能電池因為可以實現高效光電轉換、不像現有的硅系太陽能電池一樣需要大型制造裝置、并且可以低成本制造所以引起了關注(例如參見非專利文獻1)。

這種染料增感型太陽能電池的一般結構通過如下形成：使包含氧化鈦多孔半導體層的染料增感型多孔半導體層與通過在基板上形成鉑層而提供的對電極(counter?electrode)相對，所述多孔半導體層形成在透明的導電基板上并擔載光敏染料(也稱為“光增感染料”)；采用密封材料密封邊緣；然后用含有氧化還原物質(諸如碘和碘離子)的電解質填充兩個電極之間的空間。

近年來，已經提出了這樣的染料增感型光電轉換器件，該器件中，通過在半導體層上承載多種類型的光敏染料來改善光電轉換效率(例如參見專利文獻1)。要擔載在半導體層上的多種類型的光敏染料的實例包括N719和染料A的組合、黑色染料(N749)和染料A的組合、以及染料B和染料A的組合。N719是一種聯吡啶絡合物，順式-雙(異硫氰酸酯)雙(2，2’-聯吡啶基-4，4’-二羧酸)釕(II)二四丁基銨絡合物。黑色染料是一種四聯吡啶絡合物，三(異硫氰酸酯)(2，2’：6’，2”-四聯吡啶基-4，4’，4”-三羧酸)釕(II)三四丁基銨絡合物。染料B是5-[[4-(4-(2，2-二苯基乙烯基)苯基)-1，2，3，3a，4，8b-六氫環戊[b]吲哚-7-基]亞甲基]-2-(3-乙基-4-氧代-2-硫氧代-5-噻唑烷亞基)-4-氧代-3-噻唑烷乙酸。染料A是2-氰基-3-[4-(2，2-二苯基乙烯基)苯基]-1，2，3，3a，4，8b-六氫環戊[b]吲哚-7-基]-2-丙烯酸。根據專利文獻1，當N719和染料A都擔載在半導體層上時，與僅N719擔載在半導體層上的情況相比實現了高效率的光電轉換。此外，當黑色染料和染料A都擔載在半導體層上時，與僅黑色染料擔載在半導體層上的情況相比實現了高效率的光電轉換。進一步地，當染料B和染料A都擔載在半導體層上時，與僅染料B擔載在半導體層上的情況相比實現了高效率的光電轉換。

引用文獻

非專利文獻

非專利文獻1：Nature，353，P737-740，1991

專利文獻

專利文獻1：日本未審專利申請：特開2007-234580

發明內容

所要解決的技術問題

然而，根據本發明的發明人所進行的研究，采用組合的N179和染料A、組合的黑色染料和染料A、或組合的染料B和染料A作為擔載在半導體層上的多種類型的光敏染料制成的染料增感光電轉換器件具有不足的耐久性。更具體地，在染料增感光電轉換器件中，初期的光電轉換效率與僅N719、黑色染料或染料B擔載在半導體層上的情況相比較高，但是光電轉換的效率隨時間下降。

因此，本發明所要解決的問題是：提供一種能夠解決光電轉換的效率隨時間下降并且能夠顯著改善耐久性的染料增感型光電轉換器件及其制造方法。

本發明所要解決的另一個問題是：提供一種利用上述染料增感的光電轉換器件制造的優異電子設備。

解決上述技術問題的技術方案

本發明人為了利用擔載多種類型的染料的半導體層來改善染料增感型光電轉換器件而進行了認真研究。結果，發明人相當偶然地發現了一種組合的光敏染料，這種組合的光敏染料能夠形成具有優異耐久性并且基本上不會導致光電轉換效率隨時間下降的染料增感型光電轉換器件，以及用于這種組合光敏染料的最合適的電解質層用溶劑。

也就是說，為了解決上述問題，本發明涉及一種染料增感型光電轉換器件，其具有如下結構，

所述結構中，

電解質層填充在半導體層和對電極之間，其中Z907和染料A被結合到所述半導體層上作為光敏染料；并且

所述電解質層包含3-甲氧基丙腈作為溶劑。

本發明還涉及用于制造染料增感型光電轉換器件的方法，所述方法包括：

將Z907和染料A結合到半導體層上作為光敏染料的步驟；和