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色素増感型太陽電池 UPDATE コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P130009418
整理番号 S2013-0202-N0
掲載日 2013年6月20日
出願番号 特願2013-099720
公開番号 特開2014-220164
出願日 平成25年5月9日(2013.5.9)
公開日 平成26年11月20日(2014.11.20)
発明者
  • 永岡 昭二
  • 城崎 智洋
  • 堀川 真希
  • 伊原 博隆
  • 高藤 誠
出願人
  • 熊本県
  • 国立大学法人 熊本大学
発明の名称 色素増感型太陽電池 UPDATE コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】色素増感型太陽電池の光電変換効率を向上する。
【解決手段】色素増感型太陽電池は、透明電極18と、この透明電極18に積層された酸化物半導体層20と、この酸化物半導体層20の対向電極側に積層され、透明電極18側から入射する光を散乱する光散乱層22とからなる光電極12を備えている。光散乱層22は、例えばポリマーからなる母粒子26と該母粒子26の表面に担持された光散乱性を有する無機微粒子28とからなるコアシェル型の複合粒子24で構成されている。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



色素増感型太陽電池は、光電極の酸化物半導体層に入射する光を外部に逃がさないように閉じ込めることで、光電変換効率を向上することが検討されている。例えば、薄膜太陽電池に用いられる光閉じ込め技術としては、透明絶縁性基板上に形成した透明導電膜表面に、ナノサイズの凹凸構造を形成することで、薄膜太陽電池の光変換効率の向上が図られている(例えば特許文献1参照)。凹凸構造による光閉じ込め技術は、透明絶縁性基板側から入射してきた光が、凹凸構造を有する透明導電膜と酸化物半導体層との界面で散乱された後に酸化物半導体層に入射するので、酸化物半導体層に概ね斜めに入射する。このように、酸化物半導体層に斜めに光が入射することにより、光の実質的な光路が延びて光の吸収量が増大するため、光起電力素子の光電変換特性が向上して出力電流が増加するのである。





また別の光閉じ込め技術としては、酸化物半導体層中に、色素を担持した光吸収粒子と異なる粒径の光散乱粒子を混ぜて、酸化物半導体層に入射した光を散乱させることにより、酸化物半導体層における光の実質的な光路の延長を図る構成が提案されている(例えば特許文献2参照)。このような光散乱粒子としては、粒径が20nm~1000nm程度の酸化チタンなどの光を屈折させる無機微粒子が用いられる。また、酸化物半導体層を、酸化チタン等の通常の半導体粒子と、光散乱粒子としての特異な形状(星型)の酸化チタン粒子とから構成することも提案されている(特許文献3参照)。





更に別の光閉じ込め技術としては、酸化物半導体層の対向電極側の面に光反射層を設け、酸化物半導体層を通過する光を、光反射層で反射して酸化物半導体層に再入射させる構成が提案されている(例えば特許文献4参照)。特許文献3に開示の光反射層は、形状異方性を有する酸化チタンなどの無機微粒子から構成されている。

産業上の利用分野



この発明は、色素増感型太陽電池に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
透明電極(18)と、この透明電極(18)に積層された酸化物半導体層(20)と、この酸化物半導体層(20)の対向電極側に積層され、前記透明電極(18)側から入射する光を散乱する光散乱層(22)とを備えた色素増感型太陽電池において、
前記光散乱層(22)を、母粒子(26)と該母粒子(26)の表面に担持された光散乱性を有する無機微粒子(28)とからなるコアシェル型の複合粒子(24)で構成した
ことを特徴とする色素増感型太陽電池。

【請求項2】
前記母粒子(26)は、球状である請求項1記載の色素増感型太陽電池。

【請求項3】
前記母粒子(26)は、表面にアニオン性基またはカチオン性基を有する請求項1または2記載の色素増感型太陽電池。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013099720thum.jpg
出願権利状態 公開
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