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METHOD FOR MANUFACTURING OXIDE SEMICONDUCTOR ELECTRODE IN DYE SENSITIZATION SOLAR BATTERY AND OXIDE SEMICONDUCTOR ELECTRODE meetings

Patent code P07P005187
Posted date Dec 21, 2007
Application number P2006-112788
Publication number P2007-287455A
Patent number P5167531
Date of filing Apr 14, 2006
Date of publication of application Nov 1, 2007
Date of registration Jan 11, 2013
Inventor
  • (In Japanese)播磨 裕
  • (In Japanese)大山 陽介
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人広島大学
Title METHOD FOR MANUFACTURING OXIDE SEMICONDUCTOR ELECTRODE IN DYE SENSITIZATION SOLAR BATTERY AND OXIDE SEMICONDUCTOR ELECTRODE meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing an oxide semiconductor electrode for use by an economical dye sensitization solar battery which allows a color to be changed to various ones, and ensures a high open voltage or high open voltage improvement rate and high photoelectric conversion efficiency in a simple structure and to provide an oxide semiconductor electrode fabricated thereby.
SOLUTION: This method relates to how to manufacture an oxide semiconductor electrode in a dye sensitization solar battery. The method comprises a step for forming a TiO2 porous layer on a transparent electrode conductive surface, a step for intercalating an alkali metal ion on the TiO2, and a step for discharging the intercalated alkali metal ion for removal and then absorbing its dye on the porous layer.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


色素増感太陽電池は、シリコン系太陽電池に比較して安価に、かつ、低い環境負荷で製造することができ、多彩な色調の太陽電池を製造することができることから注目されている。しかし、色素増感太陽電池はシリコン系太陽電池に比較してエネルギー変換効率が低いためにその向上が求められており、種々の方法が開示されているが、開放光起電圧を向上することはエネルギー変換効率を向上させる有効な方法の一つである。



例えば、特許文献1に、色素により増感した半導体微粒子層および電荷移動層を有する光電変換素子において、該半導体微粒子層が、これを構成する主たる第一の金属元素と共に少なくとも一種の第二の金属元素を、主たる金属元素の0.01mol%以上50mol%未満含有する光電変換素子が開示されている。ここで、第一の金属元素はシリコン、ゲルマニウム等の単体あるいは化合物の金属元素であり、第二の金属元素はアルカリ金属、アルカリ土類金属等であるとしている。そして、このような第二の金属元素の添加により半導体微粒子層の伝導体エネルギーレベルをコントロールすることができ、取り出し電圧に優れた変換効率の高い色素増感太陽電池を得ることができることが開示されている。



非特許文献1と2には、逆電流を防ぎ開放光起電圧を高める4-tert-butyl pyridine(TBP)のようなピリジン誘導体やケノデオキシコール酸などを電解質溶液に添加する方法が開示されている。



また、特許文献2にはタンデム型色素増感太陽電池により開放光起電圧を向上させようとする、粒子径が0.1nm~1000nmであって、Cu、Al、Ag、Ni、Co、In、Fe、Zn、Rh、Ga、Sr、Li、Nのいずれかを含むp型無機酸化物半導体からなる酸化物半導体電極が開示されている。



【特許文献1】
特開2002-8741号公報
【特許文献2】
特開2006-66215号公報
【非特許文献1】
Electrochimica Acta、47(2002)p4213-4225
【非特許文献2】
J. Phys. Chem.、97(1993)p6272-6277

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、色素増感太陽電池の酸化物半導体電極の製造方法及び酸化物半導体電極に係り、特にTiO2酸化物を用いた酸化物半導体電極の製造方法及び酸化物半導体電極に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
透明電極の導電面上にTiO2の多孔質層を形成する工程と、前記TiO2にアルカリ金属イオンをインターカレートさせる工程と、そのインターカレートされたアルカリ金属イオンを排出除去後前記多孔質層に色素を吸着させる工程と、からなる色素増感太陽電池の酸化物半導体電極の製造方法。

【請求項2】
 
TiO2にアルカリ金属イオンをインターカレートさせる工程は、非水溶媒にアルカリ金属塩を溶解した電解液中でTiO2の多孔質層を電解還元する電解処理であることを特徴とする請求項1に記載の色素増感太陽電池の酸化物半導体電極の製造方法。

【請求項3】
 
アルカリ金属塩は、LiX、NaX、KXのいずれかであることを特徴とする請求項2に記載の色素増感太陽電池の酸化物半導体電極の製造方法。
ここで、XはF、Cl、Br、I、PF6、BF4、ClO4のいずれかである。

【請求項4】
 
TiO2にアルカリ金属イオンをインターカレートさせる工程は、有機アルカリ金属化合物を含む溶液にTiO2の多孔質層を浸漬する化学処理であることを特徴とする請求項1に記載の色素増感太陽電池の酸化物半導体電極の製造方法。

【請求項5】
 
有機アルカリ金属化合物は、MeLi(メチルリチウム)、BuLi(ブチルリチウム)、PhLi(フェニルリチウム)、thienyllithium(チエニルリチウム)、t-BuOLi(ターシャルブトキシリチウム)、MeONa(ナトリウムメトキシド)、EtONa(ナトリウムエトキシド)、t-BuOK(カリウムブトキシド)のいずれかであることを特徴とする請求項4に記載の色素増感太陽電池の酸化物半導体電極の製造方法。

【請求項6】
 
TiO2にインターカレートされたアルカリ金属イオンは、アルカリ金属塩又は有機アルカリ金属化合物でTiO21mol当たり0.001~0.5mol含有されることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の色素増感太陽電池の酸化物半導体電極の製造方法。

【請求項7】
 
色素は、Eosin Y(エオシンY)、Rhodamine B(ローダミンB)、Chicago Sky Blue(シカゴスカイブルー)、Alizarin(アリザリン)、Coumarin 343(クマリン343)のいずれかの有機色素であることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の色素増感太陽電池の酸化物半導体電極の製造方法。

【請求項8】
 
導電性の透明電極と、該透明電極の導電面上に形成されたTiO2の多孔質層と、該多孔質層に吸着させた有機色素と、を有する色素増感太陽電池の酸化物半導体電極であって、TiO2の仕事関数が5eV以下であることを特徴とする色素増感太陽電池の酸化物半導体電極。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2006112788thum.jpg
State of application right Registered


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