[發明專利]太陽能電池用敏化劑及利用該敏化劑的太陽能電池

無效

• 申請號: 201210023733.8
• 申請日: 2012-02-03
• 公開（公告）號: CN102637748A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 山崎和彥;米澤岳洋;日向野憐子;泉禮子
• 申請（專利權）人: 三菱綜合材料株式會社
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/18
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 康泉;王珍仙

技術領域

本發明涉及一種太陽能電池用敏化劑，其在太陽能電池的發電層內部或發電層的界面成膜，由此能夠期待實現基于金屬納米顆粒的表面等離子體效應的較高轉換效率。

背景技術

目前，從環保的立場，正在推進綠色能源的研究開發。其中，從作為其資源的太陽光取之不盡且為無公害等方面，太陽能電池備受矚目。以往，基于太陽能電池的太陽光發電時一直利用單晶硅或多晶硅的情況較多。

另一方面，利用非晶硅等的半導體的所謂薄膜半導體太陽能電池(以下稱為薄膜太陽能電池)在玻璃或不銹鋼等廉價的基板上僅形成需要量的作為光電轉換層的半導體層即可。因此，從薄型且輕量、制造成本低廉及容易大面積化等方面，可以認為該薄膜太陽能電池將成為今后太陽能電池的主流。

為了提高這些太陽能電池的發電效率，即光電轉換效率，不損失入射的光而引導于發電層內來利用很重要。作為為此革新的方法進行了利用基于由金屬納米顆粒引起的表面等離子體的近場光的嘗試，并報告有如下：形成于n-摻雜的電荷傳輸層與p-摻雜的電荷傳輸層的各電荷傳輸層之間的、包含通過表面等離子體或極化子機理吸收近紅外線等的納米顆粒的感光層(專利文獻1)；或者形成有基于產生表面等離子體共振的金屬納米顆粒的金屬電極的、具備P型薄膜半導體層和N型薄膜半導體層的接合體的太陽能電池(專利文獻2)。

專利文獻1：日本專利公表2009-533857號公報

專利文獻2：日本專利公開2009-246025號公報

然而，形成于n-摻雜的電荷傳輸層與p-摻雜的電荷傳輸層的各層之間的感光層存在如下問題：若金屬納米顆粒直接接觸于發電層，則金屬擴散在各電荷傳輸層中，并得不到長期可靠性。

在具備通過金屬納米顆粒形成的金屬電極的太陽能電池中，存在如下問題：由于薄膜半導體層與金屬電極相接觸，因此金屬擴散在薄膜半導體層中，并得不到長期可靠性。

另一方面，在以發電層與金屬納米顆粒互不接觸的方式在基板表面形成包含金屬納米顆粒的膜的方法中，因根據金屬納米顆粒的表面等離子體共振產生的近場光與發電層的距離較遠而得不到充分的增強效果。

發明內容

本發明的課題在于提供一種抑制金屬向發電層的擴散且能夠期待實現基于根據金屬納米顆粒的表面等離子體共振產生的近場光(以下稱為表面等離子體效應)的較高發電效率的太陽能電池用敏化劑。

本發明涉及通過示于以下的結構解決上述課題的太陽能電池用敏化劑、敏化層用組合物、敏化層及使用該太陽能電池用敏化劑的太陽能電池。

(1)一種太陽能電池用敏化劑，其為在表面形成有透明層并產生表面等離子體共振的金屬納米顆粒。

(2)如上述(1)所述的太陽能電池用敏化劑，其中，金屬納米顆粒的金屬為金、銀、銅或鈀，或者為選自金、銀、銅及鈀中的至少2種構成的混合金屬或合金。

(3)如上述(1)或(2)所述的太陽能電池用敏化劑，其中，金屬納米顆粒的平均粒徑為5～300nm。

(4)如上述(1)～(3)中任一項所述的太陽能電池用敏化劑，其中，透明層為SiO₂、TiO₂或ZrO₂，或者為選自SiO₂、TiO₂及ZrO₂中的至少2種構成的混合物。

(5)如上述(1)～(3)中任一項所述的太陽能電池用敏化劑，其中，透明層為選自丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、聚酯、醇酸樹脂、聚氨酯、丙烯酸聚氨酯、聚苯乙烯、聚縮醛、聚酰胺、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、纖維素及硅氧烷聚合物中的至少1種。

(6)如上述(1)～(5)中任一項所述的太陽能電池用敏化劑，其中，透明層的厚度為1～20nm。

(7)一種太陽能電池用敏化層用組合物，其包含如上述(1)～(6)中任一項所述的太陽能電池用敏化劑和分散介質。

(8)一種太陽能電池用敏化層，其包含如上述(1)～(6)中任一項所述的太陽能電池用敏化劑。

(9)一種太陽能電池，其具備如上述(8)所述的太陽能電池用敏化層。

并且，本發明涉及制造太陽能電池用敏化層的方法。

(10)一種制造太陽能電池用敏化層的方法，通過濕式涂布法在太陽能電池的發電層上、透明導電膜上或電極表面上涂布如上述(7)所述的太陽能電池用敏化層用組合物。