[发明专利]染料敏化太阳能电池、其电极、屏蔽膜形成用树脂组合物、屏蔽膜及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种染料敏化太阳能电池用电极、染料敏化太阳能电池用电极的屏蔽膜形成用树脂组合物、屏蔽膜及其形成方法，以及具有屏蔽膜的染料敏化太阳能电池。

背景技术

染料敏化太阳能电池，是由瑞士的格拉特兹勒等人所开发的材料，由于其具有光电转换效率高，制造成本便宜等优点，因此，作为新型的太阳能电池而受到瞩目(例如，参见日本特开平1-220380号公报；迈克尔·格拉特兹勒(M.Graetzel)等，Nature杂志(英国)，1991年，第353号，p.737)。染料敏化太阳能电池，包括在透明电极基板上具有由氧化物半导体微粒所形成的、负载了光敏化染料的氧化物半导体多孔膜的工作电极、与该工作电极对向设置的对电极，以及在工作电极和对电极之间填充电解液而形成的电解质层(电荷移动层)。在这种染料敏化太阳能电池中，通过吸收太阳光等入射光的光敏化染料，使氧化物半导体微粒敏化，并用作将光能转变为电力的光电转换元件。

作为染料敏化太阳能电池中可以使用的透明电极基板，通常是将掺锡氧化铟(ITO)或掺氟氧化锡(FTO)等透明导电膜，在高应变点玻璃等基材的表面上进行成膜所得的基板。掺锡氧化铟(ITO)或掺氟氧化锡(FTO)，从透明性、对于因电解液所导致的腐蚀的耐性、以及成膜难易性等观点考虑，优选使用。然而，由于ITO或FTO的比电阻为10^-4[Ω·cm]级左右，并且显示出了为银或金等金属的比电阻约100倍的值，因此，特别是在作为大面积的工作电极时，成为了导致光电转换效率下降的原因之一。

作为降低透明电极基板电阻的方法，可以考虑增大透明导电膜(ITO、FTO等)的厚度，然而，在达到能充分降低电阻值程度的膜厚时，由透明导电膜所进行的光吸收变大了。这时，在透明导电膜中入射光的透过效率显著降低，容易产生光电转换效率的降低。作为该问题的解决方案，正在研究在透明电极基板的表面上，以不会显著损害开口率的程度设置金属配线，由此尝试降低透明电极基板的电阻(参见日本特开2003-203681号公报)。

然而，这时因电解液而产生了金属配线的腐蚀，并且随着时间的推移，透明电极基板的电阻变大，从而导致光电转换效率降低。因此，如上所述，在透明电极基板的表面上设置金属配线时，至少金属配线的表面部分，需要通过某种遮蔽层进行保护。并且，要求该遮蔽层可以致密地覆盖金属配线，且对于构成电解质层的电解液的耐腐蚀性优异。

鉴于上述状况，在日本特开2005-197176号公报中公开了，为了保护染料敏化太阳能电池用电极中所设置的金属配线不受电解液所导致的腐蚀，而在该电极的最上层上形成由含有导电性颗粒(ITO、ATO、ZnO等)的丙烯酸系树脂、聚酯系树脂、聚氨酯系树脂等的透明树脂所形成的有机膜的技术。然而，由于导电性颗粒在透明树脂溶液中分散不均匀，因此在具有金属配线差异的基板上难以形成均匀厚度的涂膜。结果产生了有机膜的缺损，或者在不存在金属配线的部分上也形成了有机膜，因此存在有光电转换效率下降的缺陷。

此外，在日本特开2005-197176号公报中公开了，形成由丙烯酸系树脂、聚酯系树脂、聚氨酯系树脂等透明树脂所形成的有机膜，并使其覆盖染料敏化太阳能电池用电极中所设置的金属配线的表面部分的技术。然而，对于具有金属配线差异的基板，通过丝网印刷或照相凹版印刷的方法，非常难以准确地仅在存在金属配线的部分上涂布树脂组合物。在采用这种涂布方法时，在金属配线的一部分上产生了有机膜的缺损，或者在不存在金属配线的不必要的部分上也形成了有机膜，因此仍然存在有导致光电转换效率下降的缺陷。

因此，强烈希望开发一种在染料敏化太阳能电池中，能够准确地对具有金属配线高差的基板进行涂布，同时可以形成维持高光电转换效率，并且具有优异耐腐蚀性的屏蔽膜的屏蔽膜形成用组合物。另外，对于染料敏化太阳能电池中具有金属配线高差的基板，能够通过棒涂法、旋涂法、狭缝模涂布法等进行涂布，并接着通过光掩模进行曝光、显影而形成屏蔽膜的树脂组合物尚未可知。

现有技术

[专利文献1]日本特开平1-220380号公报

[专利文献2]日本特开2003-203681号公报

[专利文献3]日本特开2005-197176号公报

[非专利文献1]迈克尔·格拉特兹勒(M.Graetzel)等，Nature杂志(英国)，1991年，第353号，p.737

发明内容