光電轉換元件模塊及其制造方法技術

本發明專利技術提供能夠發揮充分的發電性能的光電轉換元件模塊和該光電轉換元件模塊的制造方法。上述光電轉換元件模塊的特征在于，是2個以上光電轉換元件電連接而成的光電轉換元件模塊，上述光電轉換元件是按基板、第一電極、含有半導體和敏化色素的光電轉換層、具有導電性高分子的空穴輸送層以及第二電極的順序層疊而成的，上述空穴輸送層是在氧化劑存在下將上述光電轉換層與導電性高分子前體接觸后對上述敏化色素照射光從而將上述導電性高分子前體聚合而形成的。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術設及。
技術介紹
近年來，作為解決地球溫暖化問題的手段，不使用化石燃料而使用作為可再生能 源之一的太陽能的太陽光發電技術受到關注。該太陽光發電技術中，色素敏化型太陽能電 池W與葉綠素色素進行的光誘導電子轉移相同的機理發電，因此作為擔負廉價且高性能的 屋頂式的下一代的太陽能電池之一而備受矚目。 運樣的色素敏化型太陽能電池的一般的構成是基板、第一電極、擔載有敏化色素 的半導體層（光電轉換層）、空穴輸送層、W及第二電極依次層疊的構成。例如，作為色素敏 化型太陽能電池的技術，可舉出國際公開第2005/078853號。該國際公開第2005/078853 號中，公開了將在被覆滲氣氧化錫的透明導電性玻璃板上擔載有銷的第二電極作為電解用 對置電極，在該電極面的中屯、部分留出規定大小的銷部，將其余部分用酷亞胺系樹脂膠帶 掩蔽后，浸潰于含有苯胺、氣棚酸的酸性水溶液中，W規定的電流密度通電，由此在對置電 極上形成苯胺電解聚合膜的光電轉換元件及其制造方法，W及該苯胺電解聚合膜含浸液態 電解質的光電轉換元件及其制造方法。 另外，像上述國際公開第2005/078853號那樣使用電解液時，可能發生電解液的 泄漏、枯竭，因此有使用固體電解質作為空穴輸送層的技術。作為該技術的一個例子的日本 特開2003 - 142168號公報中，公開了將作為光電轉換層的介孔二氧化鐵多孔層浸潰在溶 解有化咯和LiCl〇4的乙臘溶液中，使保持電壓為250mV、對電極為銷、參比電極為Ag/Ag%進 行光照射，保持電壓直到聚合電荷量達到規定值的技術；W及在上述光電轉換層表面形成 有作為空穴輸送層的聚化咯層的光電轉換元件及其制造方法。 另一方面，實際使用色素敏化型太陽能電池的情況下，一般為組合多個上述構成 的太陽能電池而成的模塊單位（例如，參照日本特開2013 - 12366號公報）。
技術實現思路
上述色素敏化型太陽能電池中的空穴輸送層在國際公開第2005/078853號中通 過電解聚合而形成，在日本特開2003 - 142168號公報中W光電解聚合（光電化學的氧化 聚合）形成。通常電解聚合法是作為合成導電性高分子的方法之一而被廣泛采用的方法， 是在溶解單體和支持電解質而成的溶液中浸泡電極對并施加電壓，單體在電極表面被氧化 或者還原，從而形成聚合物的方法。運時，通過電化學滲雜能夠在電極上獲取溶液中的抗衡 離子（対向^才シ），因此可進行pn控制，從該觀點考慮，在色素敏化型太陽能電池的領域， 空穴輸送層的形成方法采用電解聚合。 然而，利用光電解聚合等電解聚合形成空穴輸送層，不但聚合花費時間，聚合量也 少。像上述專利文獻1那樣，在作為對置電極的第二電極上將成為空穴輸送層的基材的苯 胺膜電解聚合后，粘貼含有色素的半導體膜和帶透明導電膜的基板的方法，存在無法充分 用苯胺膜被覆色素的問題。另外，像上述日本特開2003 - 142168號公報那樣，在光電轉換 層直接形成聚化咯層的方法中，存在單體溶液很難完全滲透到作為光電轉換層的介孔內， 無法形成覆蓋色素的足夠量的聚化咯層的問題。[000引另外，利用光電解聚合等電解聚合形成空穴輸送層時，需要像上述那樣施加電壓， 但像日本特開2003 - 142168號公報那樣，在光電轉換層直接形成聚化咯層的方法中，為了 不使色素氧化（劣化）需要在低的電壓下進行聚合。然而，如果在低的電位下進行構成空 穴輸送層的高分子的聚合，則在該高分子的析出的同時引起電壓下降，因此存在無法對電 極表面施加足夠使單體氧化?還原的電位，難W在色素周圍生成足夠量的高分子的問題。 另外，光電解聚合中，需要像運樣在更低的電位下進行聚合，因此也存在聚合耗費 時間，生產率低的問題。而且，考慮光電轉換元件的大面積化時，因為FTO等電極本身的電 阻高，所W在光電解聚合中難W均勻施加電位，難W在光電轉換元件整體均勻形成空穴輸 送層，因此還存在光電轉換元件的光耐久性低的問題。 另外，上述日本特開2013 - 12366號公報所記載的實際使用中的模塊形態的太陽 能電池為了得到高的光電轉換效率，要求減少各光電轉換元件的連接部分、即對發電沒有 貢獻的部分的面積。因此，需要各光電轉換元件的大面積化，但通過光電解聚合形成空穴輸 送層時，因為上述理由而難W實現光電轉換元件的大面積化，因此存在無法制作具有高的 光電轉換效率的模塊的問題。 因此，為了改善上述問題，本專利技術人等的目的在于提供即便是色素敏化型太陽能 電池的模塊形態也能夠發揮充分的發電性能的光電轉換元件模塊W及該光電轉換元件模 塊的制造方法。 本申請專利技術人等W前為了提高光電轉換元件的耐久性，進行了深入研究，結果發 現通過在氧化劑存在下將光電轉換層與導電性高分子前體接觸后，對敏化色素照射光來進 行空穴輸送層形成時的導電性高分子前體的聚合，從而形成均勻的空穴輸送層，由此能夠 提高光電轉換元件的耐久性。并且，本申請專利技術人等進行了提高發電性能的深入研究，結果 發現將2個W上上述光電轉換元件電連接而成的模塊能夠發揮優異的發電性能，從而完成 了本專利技術。目P，本專利技術通過光電轉換元件模塊能夠實現上述目的，該光電轉換元件模塊的特 征在于，是2個W上光電轉換元件電連接而成的光電轉換模塊，該光電轉換元件是按基板、 第一電極、含有半導體和敏化色素的光電轉換層、具有導電性高分子的空穴輸送層、W及第 二電極的順序層疊而成的， 上述空穴輸送層是通過在氧化劑存在下將上述光電轉換層與導電性高分子前體 接觸后，對上述敏化色素照射光從而將上述導電性高分子前體聚合而形成的。【附圖說明】 圖1是表示本申請專利技術的光電轉換元件模塊的一個例子的截面示意圖。圖1中， 10表示光電轉換元件；20表示基板；30表示第一電極；31表示端部（與第二電極的連接部 分）；40表示緩沖層；50表示光電轉換層；60表示空穴輸送層；70表示第二電極；71表示端 部（與第一電極的連接部分）；8表不光；100表不光電轉換元件模塊；X表不第一電極間的 距離。【具體實施方式】 W下，對本專利技術的優選方式進行說明。 本專利技術第一設及光電轉換元件，其特征在于，是2個W上光電轉換元件電連接而 成的光電轉換模塊，該光電轉換元件是按基板、第一電極、含有半導體和敏化色素的光電轉 換層、具有導電性高分子的空穴輸送層、W及第二電極的順序層疊而成的，上述空穴輸送層 是通過在氧化劑存在下將上述光電轉換層與導電性高分子前體接觸后，對上述敏化色素照 射光從而將上述導電性高分子前體聚合而形成的。通過采用上述構成，本專利技術的光電轉換 元件模塊是通過使含有導電性高分子前體和氧化劑的溶液與光電轉換層接觸后利用光化 學聚合而形成空穴輸送層的，因此與W往的利用（光）電解聚合形成的空穴輸送層相比具 備均勻的空穴輸送層，能夠制作發電性能高的元件。 如上所述，W往，雖然利用光電解聚合等電解聚合形成空穴輸送層，但難W得到均 勻的聚合膜，光電轉換元件的光耐久性存在問題。另外，W往還已知使用氧化劑和光敏劑的 氧化聚合性單體的光化學聚合（例如，日本特開平1 - 123228號公報、日本特開2009 -16582號公報）。然而，在其聚合法中，因為氧化劑相對于單體的摩爾比小，反應性差，所W 很難形成光電轉換元件、特別是色素敏化太陽能本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光電轉換元件模塊，其特征在于，是2個以上光電轉換元件電連接而成的光電轉換元件模塊，所述光電轉換元件是按基板、第一電極、含有半導體和敏化色素的光電轉換層、具有導電性高分子的空穴輸送層以及第二電極的順序層疊而成的，所述空穴輸送層是在氧化劑存在下將所述光電轉換層與導電性高分子前體接觸后，對所述敏化色素照射光，由此將所述導電性高分子前體聚合而形成的。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：石川貴之，磯部和也，
申請(專利權)人：柯尼卡美能達株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP