[發明專利]染料敏化太陽能電池

有效

• 申請號: 201080023413.1
• 申請日: 2010-05-25
• 公開（公告）號: CN102449844A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 河野充;山口能弘
• 申請（專利權）人: 新日鐵化學株式會社
• 主分類號: H01M14/00
• 分類號: H01M14/00;H01L31/04
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 陳萬青;王珍仙

技術領域

本發明涉及染料敏化太陽能電池。

背景技術

染料敏化太陽能電池系被稱為濕式太陽能電池或格雷茨爾電池(Gratzel?cell)等，具有在由透明的導電性玻璃板(層壓了透明導電膜的透明電極)上燒結二氧化鈦粉末等、讓其吸附染料而形成的二氧化鈦層等的多孔半導體層和導電性玻璃板(導電性基板)構成的對向電極之間配置碘溶液作為電解液的簡易構造。

染料敏化太陽能電池的發電機制如下。

由多孔半導體層所吸附的染料吸收從作為受光面的透明導電性玻璃板面所入射的光，而引發電子激發，該經激發的電子將朝半導體移動，并被引導到導電性玻璃中。接著，返回于對向電極中的電子將經由碘等電解液而被引導到失去電子的染料中，使染料再生。

染料敏化太陽能電池由于材料廉價，在制作時并不需要龐大的設備，因而屬于備受矚目的低成本太陽能電池，為求更進一步低成本化，研究例如省略高價透明導電膜。

作為省略透明導電膜的方法之一，有如取代玻璃表面上的透明導電膜，改為進行由導電性金屬構成的布線。但是，在此情況下，入射光的其中一部分會遭金屬布線部分所遮蔽，導致效率降低。

為改善此情況，例如公開有在未設有透明導電膜(其成為光照射側)的透明基板上，形成擔載染料半導體層，并在擔載染料半導體層上配置有孔集電極的光電轉換組件(參照專利文獻1)。有孔集電極為網狀或格子狀構造，在多孔半導體對基板的涂布膜上載置該集電極，并以500℃進行30分鐘燒成而成。

另外，例如公開有將集電極形成線狀、篩網狀或多孔狀的光電轉換裝置(參照專利文獻2)。另外，在專利文獻2中，對于集電極形成為多孔狀，沒有記載具體的多孔構造及該多孔構造的制作方法等。

[專利文獻1]日本專利特開2001-283941號公報

[專利文獻2]日本專利特開2007-200559號公報

然而，上述各現有技術均在實現更進一步的發電效率提升方面，還有進一步改善的空間。

發明內容

本發明為有鑒于上述課題而完成，其目的在于提供可實現發電效率更進一步提升的染料敏化太陽能電池。

本發明的染料敏化太陽能電池，為包括：透明基板、導電性基板、多孔半導體層及導電性金屬層，且密封電解質而成的染料敏化太陽能電池，該導電性基板成為陰極，該多孔半導體層在該透明基板與該導電性基板之間，靠近或接觸該透明基板而配置且吸附染料，該導電性金屬層接觸在該多孔半導體層的與該透明基板相反的一側而配置并成為陽極，其特征在于：

該導電性金屬層由具有貫通孔的金屬多孔體形成，且該金屬多孔體的多個孔以各向同性的方式連通。

另外，本發明的染料敏化太陽能電池，較佳地，所述金屬多孔體為金屬微粒的燒結體。

另外，本發明的染料敏化太陽能電池，較佳地，所述金屬微粒的尺寸為直徑100μm以下。

另外，本發明的染料敏化太陽能電池，較佳地，所述金屬多孔體的比表面積為0.1m²/g以上。

另外，本發明的染料敏化太陽能電池，較佳地，所述金屬多孔體的孔隙率為30～60體積％，且孔隙直徑為1μm～40μm。

另外，本發明的染料敏化太陽能電池，較佳地，所述金屬多孔體由從Ti、W、Ni、Pt及Au所構成的組中選擇的1種或2種以上的金屬材料形成。

另外，本發明的染料敏化太陽能電池，較佳地，在所述導電性金屬層的與所述多孔半導體層相反一側的面上設置了有孔金屬層。

本發明的染料敏化太陽能電池，因為將成為陽極的導電性金屬層接觸在多孔半導體層的與透明基板相反的一側而配置，且導電性金屬層由具有貫通孔的金屬多孔體形成，且金屬多孔體的多個孔以各向同性的方式連通，因而可實現更進一步的發電效率提升。

附圖說明

圖1為本實施方式的染料敏化太陽能電池的簡要構造圖。

圖2為本實施方式變化例的染料敏化太陽能電池的簡要構造圖。

圖3A為制作實施例的染料敏化太陽能電池時，所使用多孔Ti片材(商品名Tiporous，OSAKA?Titanium?technologies公司制)的SEM照片，從正面(表面)側觀察片材的圖。

圖3B為制作實施例的染料敏化太陽能電池時，所使用多孔Ti片材(商品名Tiporous，OSAKA?Titanium?technologies公司制)的SEM照片，從截面側觀察片材的圖。

具體實施方式

針對本發明的實施方式(以下稱本實施方式例)，參照附圖進行以下的說明。