[发明专利]对电极和具有该对电极的光电转换元件

说明书

技术领域

本发明涉及用于光电转换元件的对电极和具有该对电极的光电转换元件。

背景技术

色素增感太阳能电池由瑞士的Graetzel等开发，具有光电转换效率高、制造成本低的优点，作为新型的太阳能电池受到关注。

色素增感太阳能电池的概要构成为在透明的导电性的电极基板上具有工作电极和与该工作电极相对设置的对电极，该工作电极具有由二氧化钛等氧化物半导体微粒(纳米粒子)形成且担载了光增感元件的多孔膜，在这些工作电极和对电极之间填充了含有氧化还原对的电解质。

这种色素增感太阳能电池作为如下的光电转换元件发挥作用：通过吸收了太阳光等入射光的光增感色素将电子注入氧化物半导体微粒，在工作电极和对电极之间产生电动势，从而将光能转换为电力。

作为电解质，一般使用将I^-/I^3-等氧化还原对溶解于乙腈等有机溶剂中的电解液，此外，已知使用了不挥发性的离子液体的构成、用适当的凝胶化剂使液状的电解质凝胶化而准固体化的构成、和使用了p型半导体等固体半导体的构成等。作为对电极，使用主要担载了铂的导电性的玻璃电极基板、或金属基板、或多孔碳。

碳电极为了提高导电性而具有多孔结构。例如，专利文献1中，为了制作多孔碳电极，使用了包含炭黑、柱状导电性碳材料和氧化钛或导电性氧化物的电极。

但是，由于该碳电极中含有氧化钛或导电性氧化物，有时导电性降低。

此外，为了防止短路，在工作电极和对电极之间具有由氧化钛形成的多孔层，因此为了得到多孔层，在高温下的烘烤工序是必需的。这样在高温下的烘烤工序中，有时在得到的光电转换元件中产生损伤，光电转换效率降低。

专利文献1：特开2004-152747号公报

发明内容

本发明的目的在于提供对电极和具有该对电极的光电转换元件，该对电极能够实现光电转换效率优异、同时难以产生工作电极和对电极的短路的光电转换元件。

本发明涉及对电极，其具有由多孔碳形成的中间层和在中间层的一面配置的绝缘性的隔板，多孔碳包含多个碳纳米管。

根据本发明的对电极，通过使用由包含碳纳米管的多孔碳形成的中间层，能够低价得到导电性优异的对电极。此外，通过在中间层的表层以被膜的方式配置的绝缘性的隔板，能够抑制对电极与其他电极，即工作电极直接接触而短路。因此，根据本发明的对电极，除了增设隔板以外，可如以往那样通过对电极和工作电极来夹持电解质进行光电转换元件的组装，因此在导电性提高的同时，既能实现低成本化，还能实现连接可靠性的改善。

上述对电极能够用作例如如下光电转换元件的对电极，该光电转换元件至少具有对电极、与对电极相对配置且具有担载了增感色素的氧化物半导体多孔层的工作电极、和在对电极和工作电极之间的至少一部分配置的电解质。

上述对电极中，优选中间层通过隔板而部分地露出。在这种情况下，能够实现具有更优异的光电转换效率的光电转换元件。

上述对电极可进一步具有基板，在基板的一面配置上述中间层。

上述对电极中，优选多个碳纳米管各个的纵向相对于基板的一面大致平行。在这种情况下，与多个碳纳米管各个的纵向相对于基板中中间层侧的面垂直的情况等相比，能够更充分地抑制与光电转换元件中所含的工作电极的短路。

上述对电极中，优选隔板由聚四氟乙烯共聚物形成。聚四氟乙烯共聚物在化学上稳定，耐化学品性、耐热性和电绝缘性高，因此如果用作与电解液接触的隔板，能够有效地抑制与光电转换元件的工作电极的短路。上述对电极中，碳纳米管具体地可以是单层碳纳米管和/或多层碳纳米管。

此外，本发明涉及光电转换元件，其至少具有：上述对电极、与对电极相对配置且具有担载了增感色素的氧化物半导体多孔层的工作电极、和在对电极和工作电极之间的至少一部分配置的电解质，隔板配置在对电极的中间层和电解质之间。

根据本发明的光电转换元件，通过在包含碳纳米管的中间层的表层以被膜的方式配置绝缘性的隔板，能够抑制具有多孔碳层的对电极和工作电极发生短路。此外，由于具有导电性优异的对电极，因此能够提供光电转换效率优异的光电转换元件。