染料敏化型太阳能电池的制作方法
【专利摘要】提供一种染料敏化型太阳能电池，具备形成在管状容器的内表面的由透明导电膜构成的集电极、形成在该集电极的内表面的光电极、以及与所述集电极和所述光电极对置的对置电极，在所述管状容器的内部填充有电解液，在该染料敏化型太阳能电池中，补偿因由透明导电膜构成的集电极的电阻的大小引起的发电效率的降低，将集中于集电极的电子高效地取出至外部，以谋求发电效率的提高。其特征在于，在所述集电极中的某一方的面侧，沿着所述环状容器的管轴方向延伸形成有由导电率大于该集电极的材料构成的带状通电部。
【专利说明】染料敏化型太阳能电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种将光能转换为电能的染料敏化型太阳能电池，特别是涉及一种在透光性的管状容器内设置集电极、光电极以及对置电极并封入电解液的染料敏化型太阳能电池。
【背景技术】
[0002]以往，将太阳光能转换为电能的太阳能电池作为对环境无污染而干净的能源而开展着积极的研究开发。其中，尤其是作为光电转换效率高且低成本的太阳能电池，染料敏化型太阳能电池备受关注，提出了各种方案。
[0003]其一例是日本专利第4840540号公报(专利文献I)，在该染料敏化型太阳能电池中，在透光性的管状容器内封入电解液，设置形成在该容器的内表面的由透明导电膜构成的集电极、在其上层叠形成的由吸附染料的多孔质半导体构成的光电极以及与它们对置的对置电极，使太阳光入射到所述光电极来对其激励以使其放出电子，由此作为电能取出。
[0004]图8示出了所述染料敏化型太阳能电池的概要结构。
[0005]在图中，染料敏化型太阳能电池如下构成:在由透明的玻璃构成的管状容器20的主体部21的内表面，层叠形成由透明导电膜构成的集电极24以及由吸附了敏化染料的半导体层构成的光电极25，在所述管状容器20内以与光电极25分离地设置规定的间隙的方式配置线圈状的对置电极26，并且在所述管状容器20内密封具备电解质物质的电解液27。
[0006]所述管状容器20的主体部21的两端是通过对构成管状容器20的玻璃加热并熔融并对其压溃来形成扁平的密封部22、23来密封的。而且，在其一端侧的密封部22内埋设有金属箔33，来自对置电极26的内部引线31和从密封部22向外方突出的外部引线35连接至该金属箔33而形成导电状态。
[0007]另外，同样地，在另一端侧的密封部23内也埋设有金属箔34，在该金属箔34上连接有经由绝缘构件28而与所述对置电极26连接的内部引线32和从密封部23突出的外部引线36。而且，在所述管状容器20的主体部21的内表面形成的集电极24延伸至该密封部23内，以覆盖所述内部引线32、金属箔34以及外部引线36的方式压紧密封，与它们电连接。
[0008]太阳光透过太阳能电池的管状容器20，并透过作为透明导电膜的集电极24而到达光电极25。当该光电极25进行受光时，此处承载的染料被激励而产生向半导体移动的电子，由此进行发电。
[0009]此时，光电极25中产生的电子集中于集电极24，经由该集电极24被取出至外部。因此，在集电极24的电阻高的情况下，存在如在问题:向外部取出的取出效率变差，导致发电效率降低。
[0010]作为该集电极，多用由ITO(氧化铟锡)构成的透明导电膜，但是该ITO导电膜的电阻也大，而且，在除此以外使用的如FTO (掺氟氧化锡)、ZnO (氧化锌)或AZO (掺铝氧化锌)那样的耐热性高的透明导电膜中，电阻更大，存在发电效率差的不良状况。
[0011]专利文献1:日本专利第4840540号公报
【发明内容】
[0012]本发明要解决的课题在于，鉴于上述以往技术的问题，提供一种染料敏化型太阳能电池，具备形成在透光性的管状容器的内表面的由透明导电膜构成的集电极、形成在该集电极的内表面的由承载敏化染料的半导体层构成的光电极、以及与所述集电极和所述光电极对置的对置电极，在所述管状容器的内部填充有电解液，在该染料敏化型太阳能电池中，补偿因由透明导电膜构成的集电极的电阻的大小引起的发电效率的降低，将集中于集电极的电子高效地取出至外部，以谋求发电效率的提高。
[0013]本发明所涉及的染料敏化型太阳能电池的特征在于，在所述集电极的某一面侧，沿着所述环状容器的管轴方向延伸形成有由导电率大于该集电极的材料构成的带状通电部。
[0014]另外，特征在于，在所述带状通电部上，以在所述管状容器的圆周方向上延伸的方式，隔着间隔地连接有由导电率大于所述集电极的材料构成的多个线状通电部。
[0015]另外，特征在于，所述带状通电部在所述管状容器中设置于与管轴方向正交的截面上的与太阳光的受光面相反的一侧。
[0016]另外，特征在于，所述带状通电部的宽度小于所述对置电极的宽度。
[0017]发明效果
[0018]根据本发明的染料敏化型太阳能电池，由于在集电极的表面上设置了导电率比其大的带状通电部，因此能够使集电极中产生的电子迅速地集中于带状通电部，将其高效地取出至外部，带来发电效率的提高。
[0019]另外，由于在带状通电部上设置了圆周方向的多个线状通电部，因此能够更精确地收集电子。
[0020]另外，由于将带状通电部形成在与太阳光的受光面相反的一侧，因此不会遮挡管状容器所接受的太阳光，受光效率不会降低。
[0021]并且，通过使所述带状通电部的宽度小于所述对置电极的宽度，不会产生对置电极引起的太阳光的遮挡影响之外的额外的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明的染料敏化型太阳能电池的侧剖视图。
[0023]图2是图1的A-A放大剖视图。
[0024]图3是仅示出本发明中的集电极和带状通电部的图。
[0025]图4是表示图3的其它实施例的图。
[0026]图5是表不图3的又一实施例的图。
[0027]图6是表示与图3不同的方式的其它实施例的剖视图。
[0028]图7是仅示出图6中的集电极和带状通电部的图。
[0029]图8是以往例的侧剖视图。
[0030]附图标记说明
[0031]1:染料敏化型太阳能电池
[0032]2:管状容器
[0033]3:主体部
[0034]4、5:密封部
[0035]6:光电极
[0036]7:集电极
[0037]8:对置电极
[0038]15:带状通电部
[0039]16:线状通电部
【具体实施方式】
[0040]图1?图3中示出本发明的染料敏化型太阳能电池的整体结构。
[0041]在染料敏化型太阳能电池I中，由透明的石英玻璃、苏打玻璃等构成的管状容器2包括主体部3及其两端的密封部4、5。
[0042]在管状容器2的主体部3的内表面，烧制由IT0、FT0、Zn0 (包含ΑΖ0)等金属氧化物构成的透明导电膜来形成有集电极6。
[0043]而且，在该集电极6的内表面，层叠形成有用于对太阳光进行光电转换的、由吸附了敏化染料的半导体层构成的光电极7。该半导体层例如是沉积作为金属氧化物或金属硫化物的半导体微粒而形成的多孔质的薄膜。
[0044]在所述管状容器2内，与所述集电极6和光电极7对置的对置电极8在与这些集电极6、光电极7之间保持绝缘状态地配置。该对置电极8能够采用各种形态，也可以是圆筒状体、圆柱状体或图8所示的线圈状体。
[0045]而且，管状容器2的两端的密封部4、5是使构成管状容器2的玻璃的两端熔融后变形并进行密封而得到的。例如，通过燃烧器等适度地加热管状容器2的两端部，在其一部分熔融并软化之后，将该两端从上下压溃来形成。该被压溃的密封部3、4成型为平坦的形状。
[0046]在图1中，在管状容器2的一方的密封部4中，经由金属箔11而与对置电极8连接的外部引线12被引出至外部，在另一方的密封部5中，经由金属箔13而与集电极6连接的外部引线14被引出至外部。
[0047]此外，两端密封部的形状也不限于此，也可以设为如下结构:从密封部引出棒状或圆柱状的外部引线，在管状容器2内部将该外部引线分别与集电极6和对置电极8电连接。
[0048]而且，如图2和表示图2中的集电极6的图3所示，在所述集电极6的外表面，在管状容器2的管轴方向上延伸地设置有带状的通电部15。也就是说，在管状容器2的内表面与集电极6的外表面之间设置有带状通电部15。该带状通电部15由导电率比构成集电极6的材料大的材料构成。
[0049]具体地说，能够通过如下方式形成:使用包含导电成分、玻璃粉以及树脂粘合剂的膏材料，通过使用喷墨方式、丝网印刷方式来将其涂布到管状容器2的内表面，并对其进行烧制。另外，也可以施以掩膜并通过蒸镀、溅射、镀处理、喷射涂布等来形成。
[0050]作为导电成分，以银为主成分，为了调整导电率，作为金属而适当选择并添加钯(Pd)、铱(Ir)、钼(Pt)、钌(Ru)、钛(Ti)、铜(Cu)、钴(Co)。
[0051]该带状通电部15设置于与管状容器2接受太阳光的位置相反侧的位置，在图2的情况下设置于与上方位置相反侧的下方位置。通过这样，避免带状通电部15遮挡太阳光。
[0052]另外，该带状通电部15的宽度X小于对置电极8的宽度(直径)Y。太阳光根据对置电极8的形态而有时被遮挡，通过使带状电极15的宽度X小于对置电极8的宽度Y，避免超过对置电极8的宽度地遮挡太阳光。
[0053]在上述带状通电部15上，以适当的间隔连接有在圆周方向上延伸的多个线状通电部16、16,该线状通电部16的宽度形成为比所述带状通电部15的宽度小,关于该宽度、条数等，以避免将太阳光的透过妨碍所需程度以上的方式考虑来决定。
[0054]该线状通电部16除了图3所示的在圆周方向上延伸的形态以外，也可以如图4所示那样形成为螺旋状，或者也可以如图5所示那样由在圆周方向上延伸的圆周方向部分16a以及在与其正交的方向(环状容器2的管轴方向)上延伸的管轴方向部分16b构成。并且，也可以不形成在圆周方向的整周上，而是形成在圆周方向的一部分。
[0055]而且，该线状通电部16也与所述带状通电部15同样地由导电率大于所述集电极6的材料构成，具体地说，从与带状通电部15相同的材料中进行选择。
[0056]在这样形成在管状容器2的内表面的带状通电部15和线状通电部16(内表面)上，前述的由金属氧化物构成的透明导电膜被涂布并烧制而层叠形成有集电极6。也就是说，通过该结构，在集电极6的外表面侧设置有带状通电部15和线状通电部16。
[0057]说明了像这样带状通电部15和线状通电部16形成在集电极6的外表面侧、即集电极6的外表面与管状容器2的内表面之间的方式，但是也可以形成在集电极6的内表面侧。
[0058]图6、图7中示出该方式。在该实施例中，在形成在管状容器2的内表面的集电极6的内表面，通过涂布并烧制而形成带状通电部15和线状通电部16，进一步在其内表面上形成光电极7。
[0059]通过这样在集电极6的某一方的面侧设置有带状通电部15和线状通电部16，集中于集电极6的电子瞬时经过其附近的线状通电部16而集中在带状通电部15，并经由该带状通电部15被取出至外部。
[0060]此外，线状通电部16未必是必须的，在仅通过带状通电部15起到足够的效果的情况下，也可以省略。
[0061 ] 示出本发明的染料敏化型太阳能电池的一个数值例则如下。
[0062]管状容器的尺寸:夕卜径1mmX内径8mmX壁厚Imm
[0063]集电极的厚度:1μπι
[0064]光电极的厚度:10 μ m
[0065]带状通电部:厚度I μ m、宽度2?3mm
[0066]线状通电部:厚度I μ m、宽度0.1?Imm
[0067]如以上说明的那样，在本发明所涉及的染料敏化型太阳能电池中，在形成在管状容器的内表面的集电极中的某一方的面侧，由导电率大于该集电极的材料构成的带状通电部沿着所述环状容器的管轴方向延伸地形成，因此能够将从光电极集中到集电极的电子迅速高效地引导至带状通电部，并经由它取出至外部，因此能够提高发电效率。
[0068]并且，通过在带状通电部上连接圆周方向的线状通电部，能够将集电极的电子精确且无遗漏地迅速弓I导至带状通电部。
【权利要求】
1.一种染料敏化型太阳能电池，具备形成在透光性的管状容器的内表面上的由透明导电膜构成的集电极、形成在该集电极的内表面上的由承载敏化染料的半导体层构成的光电极、以及与所述集电极和所述光电极对置的对置电极，在所述管状容器的内部填充有电解液，该染料敏化型太阳能电池的特征在于， 在所述集电极的某一面侧，沿着所述环状容器的管轴方向延伸形成有由导电率大于该集电极的材料构成的带状通电部。
2.根据权利要求1所述的染料敏化型太阳能电池，其特征在于， 在所述带状通电部上，以在所述管状容器的圆周方向上延伸的方式，隔着间隔地连接有由导电率大于所述集电极的材料构成的多个线状通电部。
3.根据权利要求1或2所述的染料敏化型太阳能电池，其特征在于， 所述带状通电部在所述管状容器中设置于与管轴方向正交的截面上的与太阳光的受光面相反的一侧。
4.根据权利要求3所述的染料敏化型太阳能电池，其特征在于， 所述带状通电部的宽度小于所述对置电极的宽度。
【文档编号】H01G9/20GK104425133SQ201410428199
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】山田浩辅, 中村雅规 申请人:优志旺电机株式会社