TOP > 国内特許検索 > npタンデム型色素増感太陽電池

npタンデム型色素増感太陽電池 コモンズ

国内特許コード P06P003322
整理番号 NI0400062
掲載日 2006年6月23日
出願番号 特願2004-334447
公開番号 特開2006-147280
登録番号 特許第3997305号
出願日 平成16年11月18日(2004.11.18)
公開日 平成18年6月8日(2006.6.8)
登録日 平成19年8月17日(2007.8.17)
発明者
  • 鈴木 栄二
  • 仲佐 昭彦
  • 宇佐美 久尚
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 npタンデム型色素増感太陽電池 コモンズ
発明の概要 【課題】 pサイドの電気的抵抗を低減することにより、pサイドの変換効率を向上させて、太陽電池全体としての変換効率を向上可能なnpタンデム型色素増感太陽電池を提供すること。
【解決手段】 npタンデム型の色素増感太陽電池1では、アノード基板21、色素増感n型半導体層22、電解質層3、色素増感p型半導体層42、カソード基板41がこの順に配置されている。この色素増感太陽電池1では、アノード基板21の側から太陽光が入射するため、アノード基板21としては、ガラスなどの光透過性基板の表面にITO層やSnO2:F(FTO)層の光透過性導電膜が形成されたものが用いられ、カソード基板41には金属基板が使用されている。このため、カソード基板41の電気的抵抗が低いので、pサイドの電気的抵抗が低く、pサイドでの光電変換効率が高い。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


npタンデム型色素増感太陽電池は、一般的に、アノード基板、色素増感n型半導体層、電解質層、色素増感p型半導体層、カソード基板がこの順に配置されており、アノード基板およびカソード基板としては、ガラス基板の表面にITOやSnO2:F(FTO層)が形成されたものが使用されている。また、色素増感n型半導体層としては、n型の酸化物半導体層に対して色素が保持されたものが用いられ、色素増感p型半導体層としては、p型の酸化物半導体層に対して色素が保持されたものが用いられている。このようなnpタンデム型色素増感太陽電池は、色素増感n型半導体層および色素増感p型半導体層の双方での光電効果を利用できるので、高い開放電圧を得ることができるという利点がある(例えば非特許文献1、2参照)。
【非特許文献1】
Solar Energy Materials & Solar Cells,62,265(2000)
【非特許文献2】
Journal of Physical Chemistry B,103,8940(1999)

産業上の利用分野


本発明は、色素増感を利用したnpタンデム型色素増感太陽電池に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
アノード基板、色素増感n型半導体層、電解質層、色素増感p型半導体層、カソード基板がこの順に配置されたnpタンデム型色素増感太陽電池において、
前記アノード基板は、光透過性基板であり、
前記カソード基板は、少なくとも前記色素増感p型半導体層が形成された基板面が、ニッケル、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウムの単体あるいはそれらの合金からなる基板であることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項2】
請求項1において、前記カソード基板は、全体がニッケル、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウムの単体あるいはそれらの合金からなる金属製の基板であることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項3】
請求項1または2において、前記カソード基板は、前記基板面を構成する金属の仕事関数が4.0eV以上、7.0eV以下であることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項4】
請求項1または2において、前記カソード基板は、前記基板面を構成する金属の仕事関数が4.5eV以上、6.0eV以下であることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項5】
請求項1または2において、前記カソード基板は、前記基板面を構成する金属としてニッケルまたは/および白金を含んでいることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項6】
請求項1ないし5のいずれかにおいて、前記色素増感p型半導体層のp型半導体層が、Ni、Li、Ca、Cu、Co、Fe、I、N、C、S、Al、Ga、Zn、Rh、Sr、In、Be、Ga、P、As、Cr、Sn、Bi、Mo、Si、Geのいずれかを含むp型半導体であることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項7】
請求項1ないし5のいずれかにおいて、前記色素増感p型半導体層のp型半導体層が、NiO、NiO:Li、NiO:Ca、NiO:Li:Ca、CuO、CuO:Li、CuO:Ca、CuO:Li:Ca、Cu2O、Cu2O:Li、Cu2O:Ca、Cu2O:Li:Ca、CoO、CoO:Li、CoO:Ca、CoO:Li、CoO:Li:Ca、Co34、Co34:Li、Co34:Li:Ca、FeO、FeO:Li、FeO:Ca、FeO:Li:Ca、Fe23、Fe23:Li、Fe23:Li:Ca、CuI、CuSCN、CuAlO2、CuAl22、CuInSe2、CuInS2、CuGaO2、ZnRh24、SrCu22、ZnO:In:N、ZnO:Be:N、GaP、GaAs、GaP、Cr23、SnS、Bi23、MoO2、Si、Geから選ばれる少なくとも1種の半導体であることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項8】
請求項1ないし5のいずれかにおいて、前記色素増感p型半導体層は、不純物が導入された酸化物半導体層と、該酸化物半導体層に保持された色素とを備えていることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項9】
請求項1ないし5のいずれかにおいて、前記色素増感p型半導体層は、n型半導体層に対してp型半導体層が積層された複合型半導体層と、前記p型半導体層に保持された色素とを備えていることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項10】
アノード基板、色素増感n型半導体層、電解質層、色素増感p型半導体層、カソード基板がこの順に配置されたnpタンデム型色素増感太陽電池において、
前記色素増感p型半導体層は、不純物が導入された酸化物半導体層と、該酸化物半導体層に保持された色素とを備えていることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項11】
請求項8または10において、前記色素増感p型半導体層は、前記酸化物半導体層に対して、前記不純物として、リチウムまたは/およびカルシウムが導入されていることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項12】
アノード基板、色素増感n型半導体層、電解質層、色素増感p型半導体層、カソード基板がこの順に配置されたnpタンデム型色素増感太陽電池において、
前記色素増感p型半導体層は、n型の導電層に対してp型半導体層が積層された複合型半導体層と、前記p型半導体層に保持された色素とを備えていることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項13】
請求項10または12において、前記カソード基板は、光透過性基板、または少なくとも前記色素増感p型半導体層が形成された基板面が金属製の基板であることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項14】
請求項9または12において、前記複合型半導体層のn型半導体層として、ITOの微粒子、またはFTOの微粒子が用いられていることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項15】
請求項1ないし14のいずれかにおいて、前記色素増感n型半導体層に用いられたnサイドの色素は、前記色素増感p型半導体層に用いられたpサイドの色素と比較して短波長側に吸収帯域を備えていることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項16】
請求項1ないし14のいずれかにおいて、前記色素増感p型半導体層に用いられたpサイドの色素は、p型半導体層と吸着する部位として-NCS、-COOH、-COO-、-SH、-S-、-SO3-、-SO3Hのうちの少なくとも1つを備えていることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項17】
請求項1ないし16のいずれかにおいて、前記色素増感n型半導体層、および前記色素増感p型半導体層の少なくとも一方は、その一部がファイバー構造を備えていることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項18】
請求項1ないし16のいずれかにおいて、前記色素増感n型半導体層、および前記色素増感p型半導体層の少なくとも一方は、その一部がファイバー構造を備え、そのファイバー構造は、微粒子からなることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項19】
請求項1ないし16のいずれかにおいて、前記色素増感p型半導体層の支持体としてカーボンナノファイバーが用いられていることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項20】
請求項19において、前記カーボンナノファイバーには、フッ素がドープされていることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項21】
請求項1ないし16のいずれかにおいて、前記色素増感p型半導体層は、前記色素増感n型半導体層および前記電解質層を透過してきた光を散乱可能な1nm~1000nmの直径を持つ微粒子構造のp型半導体層を備えていることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項22】
請求項1ないし16のいずれかにおいて、前記色素増感p型半導体層は、前記色素増感n型半導体層および前記電解質層を透過してきた光を散乱可能な5nm~500nmの直径を持つ微粒子構造のp型半導体層を備えていることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。

【請求項23】
請求項1ないし16のいずれかにおいて、前記色素増感p型半導体層のp型半導体層は、p型半導体微粒子を含有したスラリーを用いて泳動電着法にて形成されてなることを特徴とするnpタンデム型色素増感太陽電池。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2004334447thum.jpg
出願権利状態 登録
ライセンスをご希望の方、特許の内容に興味を持たれた方は、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close