染料敏化型太陽(yáng)能電池的制作方法
【專利摘要】提供一種染料敏化型太陽(yáng)能電池，具備形成在管狀容器的內(nèi)表面的由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的集電極、形成在該集電極的內(nèi)表面的光電極、以及與所述集電極和所述光電極對(duì)置的對(duì)置電極，在所述管狀容器的內(nèi)部填充有電解液，在該染料敏化型太陽(yáng)能電池中，補(bǔ)償因由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的集電極的電阻的大小引起的發(fā)電效率的降低，將集中于集電極的電子高效地取出至外部，以謀求發(fā)電效率的提高。其特征在于，在所述集電極中的某一方的面?zhèn)龋刂霏h(huán)狀容器的管軸方向延伸形成有由導(dǎo)電率大于該集電極的材料構(gòu)成的帶狀通電部。
【專利說(shuō)明】染料敏化型太陽(yáng)能電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將光能轉(zhuǎn)換為電能的染料敏化型太陽(yáng)能電池，特別是涉及一種在透光性的管狀容器內(nèi)設(shè)置集電極、光電極以及對(duì)置電極并封入電解液的染料敏化型太陽(yáng)能電池。

【背景技術(shù)】
[0002]以往，將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為電能的太陽(yáng)能電池作為對(duì)環(huán)境無(wú)污染而干凈的能源而開(kāi)展著積極的研究開(kāi)發(fā)。其中，尤其是作為光電轉(zhuǎn)換效率高且低成本的太陽(yáng)能電池，染料敏化型太陽(yáng)能電池備受關(guān)注，提出了各種方案。
[0003]其一例是日本專利第4840540號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)，在該染料敏化型太陽(yáng)能電池中，在透光性的管狀容器內(nèi)封入電解液，設(shè)置形成在該容器的內(nèi)表面的由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的集電極、在其上層疊形成的由吸附染料的多孔質(zhì)半導(dǎo)體構(gòu)成的光電極以及與它們對(duì)置的對(duì)置電極，使太陽(yáng)光入射到所述光電極來(lái)對(duì)其激勵(lì)以使其放出電子，由此作為電能取出。
[0004]圖8示出了所述染料敏化型太陽(yáng)能電池的概要結(jié)構(gòu)。
[0005]在圖中，染料敏化型太陽(yáng)能電池如下構(gòu)成:在由透明的玻璃構(gòu)成的管狀容器20的主體部21的內(nèi)表面，層疊形成由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的集電極24以及由吸附了敏化染料的半導(dǎo)體層構(gòu)成的光電極25，在所述管狀容器20內(nèi)以與光電極25分離地設(shè)置規(guī)定的間隙的方式配置線圈狀的對(duì)置電極26，并且在所述管狀容器20內(nèi)密封具備電解質(zhì)物質(zhì)的電解液27。
[0006]所述管狀容器20的主體部21的兩端是通過(guò)對(duì)構(gòu)成管狀容器20的玻璃加熱并熔融并對(duì)其壓潰來(lái)形成扁平的密封部22、23來(lái)密封的。而且，在其一端側(cè)的密封部22內(nèi)埋設(shè)有金屬箔33，來(lái)自對(duì)置電極26的內(nèi)部引線31和從密封部22向外方突出的外部引線35連接至該金屬箔33而形成導(dǎo)電狀態(tài)。
[0007]另外，同樣地，在另一端側(cè)的密封部23內(nèi)也埋設(shè)有金屬箔34，在該金屬箔34上連接有經(jīng)由絕緣構(gòu)件28而與所述對(duì)置電極26連接的內(nèi)部引線32和從密封部23突出的外部引線36。而且，在所述管狀容器20的主體部21的內(nèi)表面形成的集電極24延伸至該密封部23內(nèi)，以覆蓋所述內(nèi)部引線32、金屬箔34以及外部引線36的方式壓緊密封，與它們電連接。
[0008]太陽(yáng)光透過(guò)太陽(yáng)能電池的管狀容器20，并透過(guò)作為透明導(dǎo)電膜的集電極24而到達(dá)光電極25。當(dāng)該光電極25進(jìn)行受光時(shí)，此處承載的染料被激勵(lì)而產(chǎn)生向半導(dǎo)體移動(dòng)的電子，由此進(jìn)行發(fā)電。
[0009]此時(shí)，光電極25中產(chǎn)生的電子集中于集電極24，經(jīng)由該集電極24被取出至外部。因此，在集電極24的電阻高的情況下，存在如在問(wèn)題:向外部取出的取出效率變差，導(dǎo)致發(fā)電效率降低。
[0010]作為該集電極，多用由ITO(氧化銦錫)構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜，但是該ITO導(dǎo)電膜的電阻也大，而且，在除此以外使用的如FTO (摻氟氧化錫)、ZnO (氧化鋅)或AZO (摻鋁氧化鋅)那樣的耐熱性高的透明導(dǎo)電膜中，電阻更大，存在發(fā)電效率差的不良狀況。
[0011]專利文獻(xiàn)1:日本專利第4840540號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明要解決的課題在于，鑒于上述以往技術(shù)的問(wèn)題，提供一種染料敏化型太陽(yáng)能電池，具備形成在透光性的管狀容器的內(nèi)表面的由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的集電極、形成在該集電極的內(nèi)表面的由承載敏化染料的半導(dǎo)體層構(gòu)成的光電極、以及與所述集電極和所述光電極對(duì)置的對(duì)置電極，在所述管狀容器的內(nèi)部填充有電解液，在該染料敏化型太陽(yáng)能電池中，補(bǔ)償因由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的集電極的電阻的大小引起的發(fā)電效率的降低，將集中于集電極的電子高效地取出至外部，以謀求發(fā)電效率的提高。
[0013]本發(fā)明所涉及的染料敏化型太陽(yáng)能電池的特征在于，在所述集電極的某一面?zhèn)龋刂霏h(huán)狀容器的管軸方向延伸形成有由導(dǎo)電率大于該集電極的材料構(gòu)成的帶狀通電部。
[0014]另外，特征在于，在所述帶狀通電部上，以在所述管狀容器的圓周方向上延伸的方式，隔著間隔地連接有由導(dǎo)電率大于所述集電極的材料構(gòu)成的多個(gè)線狀通電部。
[0015]另外，特征在于，所述帶狀通電部在所述管狀容器中設(shè)置于與管軸方向正交的截面上的與太陽(yáng)光的受光面相反的一側(cè)。
[0016]另外，特征在于，所述帶狀通電部的寬度小于所述對(duì)置電極的寬度。
[0017]發(fā)明效果
[0018]根據(jù)本發(fā)明的染料敏化型太陽(yáng)能電池，由于在集電極的表面上設(shè)置了導(dǎo)電率比其大的帶狀通電部，因此能夠使集電極中產(chǎn)生的電子迅速地集中于帶狀通電部，將其高效地取出至外部，帶來(lái)發(fā)電效率的提高。
[0019]另外，由于在帶狀通電部上設(shè)置了圓周方向的多個(gè)線狀通電部，因此能夠更精確地收集電子。
[0020]另外，由于將帶狀通電部形成在與太陽(yáng)光的受光面相反的一側(cè)，因此不會(huì)遮擋管狀容器所接受的太陽(yáng)光，受光效率不會(huì)降低。
[0021]并且，通過(guò)使所述帶狀通電部的寬度小于所述對(duì)置電極的寬度，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)置電極引起的太陽(yáng)光的遮擋影響之外的額外的影響。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明的染料敏化型太陽(yáng)能電池的側(cè)剖視圖。
[0023]圖2是圖1的A-A放大剖視圖。
[0024]圖3是僅示出本發(fā)明中的集電極和帶狀通電部的圖。
[0025]圖4是表示圖3的其它實(shí)施例的圖。
[0026]圖5是表不圖3的又一實(shí)施例的圖。
[0027]圖6是表示與圖3不同的方式的其它實(shí)施例的剖視圖。
[0028]圖7是僅示出圖6中的集電極和帶狀通電部的圖。
[0029]圖8是以往例的側(cè)剖視圖。
[0030]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0031]1:染料敏化型太陽(yáng)能電池
[0032]2:管狀容器
[0033]3:主體部
[0034]4、5:密封部
[0035]6:光電極
[0036]7:集電極
[0037]8:對(duì)置電極
[0038]15:帶狀通電部
[0039]16:線狀通電部

【具體實(shí)施方式】
[0040]圖1?圖3中示出本發(fā)明的染料敏化型太陽(yáng)能電池的整體結(jié)構(gòu)。
[0041]在染料敏化型太陽(yáng)能電池I中，由透明的石英玻璃、蘇打玻璃等構(gòu)成的管狀容器2包括主體部3及其兩端的密封部4、5。
[0042]在管狀容器2的主體部3的內(nèi)表面，燒制由IT0、FT0、Zn0 (包含ΑΖ0)等金屬氧化物構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜來(lái)形成有集電極6。
[0043]而且，在該集電極6的內(nèi)表面，層疊形成有用于對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的、由吸附了敏化染料的半導(dǎo)體層構(gòu)成的光電極7。該半導(dǎo)體層例如是沉積作為金屬氧化物或金屬硫化物的半導(dǎo)體微粒而形成的多孔質(zhì)的薄膜。
[0044]在所述管狀容器2內(nèi)，與所述集電極6和光電極7對(duì)置的對(duì)置電極8在與這些集電極6、光電極7之間保持絕緣狀態(tài)地配置。該對(duì)置電極8能夠采用各種形態(tài)，也可以是圓筒狀體、圓柱狀體或圖8所示的線圈狀體。
[0045]而且，管狀容器2的兩端的密封部4、5是使構(gòu)成管狀容器2的玻璃的兩端熔融后變形并進(jìn)行密封而得到的。例如，通過(guò)燃燒器等適度地加熱管狀容器2的兩端部，在其一部分熔融并軟化之后，將該兩端從上下壓潰來(lái)形成。該被壓潰的密封部3、4成型為平坦的形狀。
[0046]在圖1中，在管狀容器2的一方的密封部4中，經(jīng)由金屬箔11而與對(duì)置電極8連接的外部引線12被引出至外部，在另一方的密封部5中，經(jīng)由金屬箔13而與集電極6連接的外部引線14被引出至外部。
[0047]此外，兩端密封部的形狀也不限于此，也可以設(shè)為如下結(jié)構(gòu):從密封部引出棒狀或圓柱狀的外部引線，在管狀容器2內(nèi)部將該外部引線分別與集電極6和對(duì)置電極8電連接。
[0048]而且，如圖2和表示圖2中的集電極6的圖3所示，在所述集電極6的外表面，在管狀容器2的管軸方向上延伸地設(shè)置有帶狀的通電部15。也就是說(shuō)，在管狀容器2的內(nèi)表面與集電極6的外表面之間設(shè)置有帶狀通電部15。該帶狀通電部15由導(dǎo)電率比構(gòu)成集電極6的材料大的材料構(gòu)成。
[0049]具體地說(shuō)，能夠通過(guò)如下方式形成:使用包含導(dǎo)電成分、玻璃粉以及樹(shù)脂粘合劑的膏材料，通過(guò)使用噴墨方式、絲網(wǎng)印刷方式來(lái)將其涂布到管狀容器2的內(nèi)表面，并對(duì)其進(jìn)行燒制。另外，也可以施以掩膜并通過(guò)蒸鍍、濺射、鍍處理、噴射涂布等來(lái)形成。
[0050]作為導(dǎo)電成分，以銀為主成分，為了調(diào)整導(dǎo)電率，作為金屬而適當(dāng)選擇并添加鈀(Pd)、銥(Ir)、鉬(Pt)、釕(Ru)、鈦(Ti)、銅(Cu)、鈷(Co)。
[0051]該帶狀通電部15設(shè)置于與管狀容器2接受太陽(yáng)光的位置相反側(cè)的位置，在圖2的情況下設(shè)置于與上方位置相反側(cè)的下方位置。通過(guò)這樣，避免帶狀通電部15遮擋太陽(yáng)光。
[0052]另外，該帶狀通電部15的寬度X小于對(duì)置電極8的寬度(直徑)Y。太陽(yáng)光根據(jù)對(duì)置電極8的形態(tài)而有時(shí)被遮擋，通過(guò)使帶狀電極15的寬度X小于對(duì)置電極8的寬度Y，避免超過(guò)對(duì)置電極8的寬度地遮擋太陽(yáng)光。
[0053]在上述帶狀通電部15上，以適當(dāng)?shù)拈g隔連接有在圓周方向上延伸的多個(gè)線狀通電部16、16,該線狀通電部16的寬度形成為比所述帶狀通電部15的寬度小,關(guān)于該寬度、條數(shù)等，以避免將太陽(yáng)光的透過(guò)妨礙所需程度以上的方式考慮來(lái)決定。
[0054]該線狀通電部16除了圖3所示的在圓周方向上延伸的形態(tài)以外，也可以如圖4所示那樣形成為螺旋狀，或者也可以如圖5所示那樣由在圓周方向上延伸的圓周方向部分16a以及在與其正交的方向(環(huán)狀容器2的管軸方向)上延伸的管軸方向部分16b構(gòu)成。并且，也可以不形成在圓周方向的整周上，而是形成在圓周方向的一部分。
[0055]而且，該線狀通電部16也與所述帶狀通電部15同樣地由導(dǎo)電率大于所述集電極6的材料構(gòu)成，具體地說(shuō)，從與帶狀通電部15相同的材料中進(jìn)行選擇。
[0056]在這樣形成在管狀容器2的內(nèi)表面的帶狀通電部15和線狀通電部16(內(nèi)表面)上，前述的由金屬氧化物構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜被涂布并燒制而層疊形成有集電極6。也就是說(shuō)，通過(guò)該結(jié)構(gòu)，在集電極6的外表面?zhèn)仍O(shè)置有帶狀通電部15和線狀通電部16。
[0057]說(shuō)明了像這樣帶狀通電部15和線狀通電部16形成在集電極6的外表面?zhèn)取⒓醇姌O6的外表面與管狀容器2的內(nèi)表面之間的方式，但是也可以形成在集電極6的內(nèi)表面?zhèn)取?br> [0058]圖6、圖7中示出該方式。在該實(shí)施例中，在形成在管狀容器2的內(nèi)表面的集電極6的內(nèi)表面，通過(guò)涂布并燒制而形成帶狀通電部15和線狀通電部16，進(jìn)一步在其內(nèi)表面上形成光電極7。
[0059]通過(guò)這樣在集電極6的某一方的面?zhèn)仍O(shè)置有帶狀通電部15和線狀通電部16，集中于集電極6的電子瞬時(shí)經(jīng)過(guò)其附近的線狀通電部16而集中在帶狀通電部15，并經(jīng)由該帶狀通電部15被取出至外部。
[0060]此外，線狀通電部16未必是必須的，在僅通過(guò)帶狀通電部15起到足夠的效果的情況下，也可以省略。
[0061 ] 示出本發(fā)明的染料敏化型太陽(yáng)能電池的一個(gè)數(shù)值例則如下。
[0062]管狀容器的尺寸:夕卜徑1mmX內(nèi)徑8mmX壁厚Imm
[0063]集電極的厚度:1μπι
[0064]光電極的厚度:10 μ m
[0065]帶狀通電部:厚度I μ m、寬度2?3mm
[0066]線狀通電部:厚度I μ m、寬度0.1?Imm
[0067]如以上說(shuō)明的那樣，在本發(fā)明所涉及的染料敏化型太陽(yáng)能電池中，在形成在管狀容器的內(nèi)表面的集電極中的某一方的面?zhèn)?，由?dǎo)電率大于該集電極的材料構(gòu)成的帶狀通電部沿著所述環(huán)狀容器的管軸方向延伸地形成，因此能夠?qū)墓怆姌O集中到集電極的電子迅速高效地引導(dǎo)至帶狀通電部，并經(jīng)由它取出至外部，因此能夠提高發(fā)電效率。
[0068]并且，通過(guò)在帶狀通電部上連接圓周方向的線狀通電部，能夠?qū)⒓姌O的電子精確且無(wú)遺漏地迅速弓I導(dǎo)至帶狀通電部。
【權(quán)利要求】
1.一種染料敏化型太陽(yáng)能電池，具備形成在透光性的管狀容器的內(nèi)表面上的由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的集電極、形成在該集電極的內(nèi)表面上的由承載敏化染料的半導(dǎo)體層構(gòu)成的光電極、以及與所述集電極和所述光電極對(duì)置的對(duì)置電極，在所述管狀容器的內(nèi)部填充有電解液，該染料敏化型太陽(yáng)能電池的特征在于， 在所述集電極的某一面?zhèn)?，沿著所述環(huán)狀容器的管軸方向延伸形成有由導(dǎo)電率大于該集電極的材料構(gòu)成的帶狀通電部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化型太陽(yáng)能電池，其特征在于， 在所述帶狀通電部上，以在所述管狀容器的圓周方向上延伸的方式，隔著間隔地連接有由導(dǎo)電率大于所述集電極的材料構(gòu)成的多個(gè)線狀通電部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的染料敏化型太陽(yáng)能電池，其特征在于， 所述帶狀通電部在所述管狀容器中設(shè)置于與管軸方向正交的截面上的與太陽(yáng)光的受光面相反的一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的染料敏化型太陽(yáng)能電池，其特征在于， 所述帶狀通電部的寬度小于所述對(duì)置電極的寬度。
【文檔編號(hào)】H01G9/20GK104425133SQ201410428199
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】山田浩輔, 中村雅規(guī) 申請(qǐng)人:優(yōu)志旺電機(jī)株式會(huì)社