[发明专利]染料敏化太阳能电池及其制造方法

说明书

染料敏化太阳能电池(100)包括：第一电极，包含承载有染料的多孔半导体层(16A)；第二电极，成为第一电极的对电极；以及电解液(42)，填充在第一电极与第二电极之间，第二电极包含承载有与多孔半导体层所承载的染料相同的染料的对电极导电层(28A)，对电极导电层(28A)所承载的染料的摩尔数是多孔半导体层所承载的染料的摩尔数的25％以上170％以下。

技术领域

本发明涉及一种染料敏化太阳能电池及其制造方法。

背景技术

太阳能电池根据材料而大致分为硅系、化合物系及有机系这三类。硅系的转换效率高，使用有多晶硅的太阳能电池已最广泛地用于使用太阳光的发电。有机系之一有染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solar cell，以下有时简称为“DSC”)。DSC的转换效率不如硅系，但具有如下优点，即，与使用硅系或化合物系等无机半导体的情况相比，制造成本低，近年来已受到关注。另外，DSC具有在低照度环境下也可获得高发电效率的优点，在此方面也已受到关注。

但是，染料敏化太阳能电池的问题在于耐久性。因此，已研究了提高敏化染料(以下，仅称为“染料”)的耐久性(例如专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2015-135922号公报

发明内容

本发明所要解决的技术问题

通过提高染料的耐久性，能够获得使染料敏化太阳能电池的耐久性提高的效果。根据本发明人的研究，染料敏化太阳能电池的性能随着时间下降的原因不仅在于染料的劣化，而且也在于染料从多孔半导体层脱落。

因此，本发明的目的在于提供因染料从多孔半导体层脱落引起的短路电流的下降受到抑制的染料敏化太阳能电池及其制造方法。

解决问题的方案

本发明的某实施方式的染料敏化太阳能电池包括：第一电极，包含承载有染料的多孔半导体层；第二电极，成为所述第一电极的对电极；以及电解液，填充在所述第一电极与所述第二电极之间，所述第二电极包含承载有与所述多孔半导体层所承载的所述染料相同的染料的对电极导电层，所述对电极导电层所承载的所述染料的摩尔数是所述多孔半导体层所承载的所述染料的摩尔数的25％以上170％以下。

在某实施方式中，所述对电极导电层包含碳的微粒，所述碳的微粒包含14质量％以上的比表面积为800g/m²以上的碳黑。所述碳黑的平均粒径例如为10nm以上100nm以下，优选为20nm以上50nm以下。此处，平均粒径是根据透射型电子显微镜(TEM)图像求出的算术平均粒径。

在某实施方式中，所述碳的微粒包含石墨的微粒。所述石墨的微粒的平均粒径例如为1μm以上10μm以下，优选为2μm以上8μm以下。

在某实施方式中，所述碳的微粒中所含的所述碳黑与所述石墨的微粒之间的质量比约为4：6以上且约为6：4以下。

在某实施方式中，所述碳的微粒的平均粒径超过2μm且为5μm以下。

在某实施方式中，所述对电极导电层的厚度优选为24μm以上80μm以下。

在某实施方式中，所述染料敏化太阳能电池还包括具有透光性的基板，所述第一电极及所述第二电极形成在所述基板上，并以隔着多孔性绝缘层彼此相向的方式配置。即，某实施方式的所述染料敏化太阳能电池为单基板型。

在某实施方式中，所述染料敏化太阳能电池包括具有透光性的第一基板、及与所述第一基板相向地配置的第二基板，所述第一电极形成在所述第一基板上，所述第二电极形成在所述第二基板上，所述第一电极与所述第二电极彼此相向地配置。所述第二基板优选也具有透光性，但也可不具有透光性。