[發明專利]色素敏化太陽能電池

有效

• 申請號: 201380021133.0
• 申請日: 2013-02-27
• 公開（公告）號: CN104246939B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 松本大介
• 申請（專利權）人: 株式會社藤倉
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 金世煜,苗堃

技術領域

本發明涉及一種色素敏化太陽能電池。

背景技術

色素敏化太陽能電池由瑞士的格萊才爾等開發，由于具有光電轉換效率高、制造成本低等優點，所以是備受關注的新時代太陽能電池。

色素敏化太陽能電池通常具備工作電極、對電極、在工作電極的氧化物半導體層擔載的光敏化色素以及配置于工作電極與對電極之間的電解質。

對這樣的色素敏化太陽能電池要求光電轉換特性的進一步改善，因此進行有各種研究。

例如專利文獻1中，作為色素敏化太陽能電池的氧化鈦膜，公開了三極結構的氧化鈦膜電極膜結構。該三極結構的氧化鈦膜電極膜結構中，與透明基板上的透明導電膜相接的基底層由氧化膜構成，該氧化膜由直徑5～10nm的微粒的銳鈦礦型結晶粒狀氧化鈦構成，設置在基底層上的中間層由多孔膜構成，該多孔膜含有直徑30～200nm、長度0.5～20μm的金紅石型結晶針狀氧化鈦和直徑5～400nm的銳鈦礦型結晶粒狀氧化鈦，設置在中間層上的最上層由氧化鈦膜構成，該氧化鈦膜由直徑20～400nm的銳鈦礦型結晶粒狀氧化鈦構成。試圖通過使用這樣的結構的氧化鈦膜，在色素敏化太陽能電池中實現高的光電轉換效率。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2008-115055號公報

發明內容

但是，上述專利文獻1中記載的色素敏化太陽能電池具有以下課題。

即，上述專利文獻1記載的色素敏化太陽能電池在提高光電轉換特性方面存在改善的余地。

本發明是鑒于上述情況而進行的，其目的是提供能夠提高光電轉換特性的色素敏化太陽能電池。

本發明人為了解決上述課題，對專利文獻1中記載的三極結構的氧化鈦膜電極膜結構進行了研究。其結果，在三極結構的氧化鈦膜電極膜結構中，中間層由含有金紅石型結晶針狀氧化鈦和銳鈦礦型結晶粒狀氧化鈦的多孔膜構成，最上層由銳鈦礦型結晶粒狀氧化鈦構成。這里，由銳鈦礦型結晶粒狀氧化鈦構成最上層，是為了得到反射、封閉來自中間層的透過光等的效果(第0012段)。但是，金紅石結晶的氧化鈦具有比銳鈦礦結晶的氧化鈦高的折射率，因此與銳鈦礦結晶的氧化鈦相比，使光散射的效果大。因此，如果像專利文獻1中記載的三極結構的氧化鈦膜電極膜結構這樣，最上層中的金紅石結晶的氧化鈦的含有率小于中間層中的金紅石結晶的氧化鈦的含有率，則即使透過中間層的光到達最上層，在最上層光也難以進一步散射，因此光難以返回中間層。因此，即使使用專利文獻1記載的三極結構的氧化鈦膜電極膜結構，該三極結構的氧化鈦膜電極膜結構的光封閉效果也不充分。因此，本發明人認為，在實現色素敏化太陽能電池高光電轉換效率方面存在極限。因此，本發明人經過進一步反復深入研究，結果發現通過以下發明可解決上述課題。

即，本發明是一種色素敏化太陽能電池，其具備：在可使光透過的導電性基板上具有多孔氧化鈦層的工作電極；以與上述工作電極對置的方式配置的對電極；在上述工作電極的上述多孔氧化鈦層擔載的光敏化色素；以及配置在上述工作電極與上述對電極之間的電解質；其中，上述多孔氧化鈦層含有由銳鈦礦結晶構成的銳鈦礦結晶型氧化鈦和由金紅石結晶構成的金紅石結晶型氧化鈦，上述多孔氧化鈦層由多層的層疊體構成，上述層疊體中配置在與上述導電性基板最遠位置的最外層含有上述金紅石結晶型氧化鈦，上述層疊體中，設置于上述最外層與上述導電性基板之間的至少一個中間層含有上述銳鈦礦結晶型氧化鈦，上述至少一個中間層中配置在與上述最外層最近位置的第1中間層含有上述銳鈦礦結晶型氧化鈦和上述金紅石結晶型氧化鈦，上述最外層中的上述金紅石結晶型氧化鈦的含有率大于上述中間層中的上述金紅石結晶型氧化鈦的含有率。