(57)【要約】  本発明による染料増感太陽電池の製造方法は、光電極層を形成し、前記光電極層に染料を吸着する工程を含む染料増感太陽電池の製造方法において、前記染料を吸着する工程前に前記光電極層に紫外線を照射する工程を含むことを特徴とする。  本発明の製造方法によれば、紫外線照射によって光電極層に残留する有機物および汚染物が分解、除去されるだけでなく、前記光電極層を形成する物質自体が光触媒の役割を果たし、紫外線照射によって電子が励起され、周辺のＨ2ＯまたはＯ2が該電子を取り込んで周辺の有機物を分解し、染料吸着前に光電極層の表面を洗浄することによって吸着効率が改善され、また、紫外線照射により光電極層が活性化されて吸着が促進されることによっても染料吸着効率が増大するという２つの面から染料吸着効率が大きく改善され、これによって太陽電池の光電変換効率が改善される効果を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電極層を形成し、前記光電極層に染料を吸着する工程を含む染料増感太陽電池の製造方法において、前記染料を吸着する工程前に前記光電極層に紫外線を照射する工程を含むことを特徴とする染料増感太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記紫外線を照射する工程を染料を吸着する工程の直前に行う請求項１に記載の染料増感太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記光電極層が多孔質ＴｉＯ2膜である請求項１に記載の染料増感太陽電池の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法によって製造される染料が吸着した光電極層からなる光電極と、前記光電極に対応する触媒電極と、前記光電極および触媒電極を電気的に接続する電解質と、上部板、下部板および封止材で前記光電極、触媒電極および電解質を封止する封止部とを含む染料増感太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は染料増感太陽電池の製造方法に関し、より詳しくは、紫外線照射によって光電極層に残留する有機物および汚染物が分解、除去されるだけでなく、前記光電極層を形成する物質自体が光触媒の役割を果たし、紫外線照射によって電子が励起され、周辺のＨ2ＯまたはＯ2が該電子を取り込んで周辺の有機物を分解し、染料吸着前に光電極層の表面を洗浄することによって吸着効率が改善され、また、紫外線照射により光電極層が活性化されて吸着が促進されることによっても染料吸着効率が増大するという２つの面から染料吸着効率が大きく改善され、これによって太陽電池の光電変換効率が改善される染料増感太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９９１年度スイス国立ローザンヌ高等技術院（ＥＰＦＬ）のマイケルグレッツェル（Michael Gratzel）研究チームによって染料増感ナノ粒子酸化チタン太陽電池が開発された以後、この分野で多くの研究が進められている。染料増感太陽電池は既存のシリコン系太陽電池に比べて製造単価が顕著に低いため、既存の非晶質シリコン太陽電池を代替できる可能性を有しており、シリコン太陽電池とは異なり、染料増感太陽電池は可視光線を吸収して電子ホール対を生成することができる染料分子と、生成された電子を伝達する遷移金属酸化物とを主構成材料とする光電気化学的太陽電池である。
【０００３】
一般に、染料増感太陽電池の単位セルは上部透明基板および下部透明基板と、その透明基板の表面にそれぞれ形成される、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）からなる導電性透明電極とを基本構造とし、第１電極に相当する一方の導電性透明電極上にはその表面に染料が吸着された遷移金属酸化物多孔質層が形成され、第２電極に相当する他方の導電性透明電極上には触媒薄膜電極が形成され、前記遷移金属酸化物（例えば、ＴｉＯ2）多孔質電極と触媒薄膜電極の間には電解質が充填された構造を有する。すなわち、染料増感太陽電池は光を受けて電子を発生させる染料が付着された光電極材料（ＴｉＯ2）がコーティングされた光電極基板と電子を供給する触媒電極基板の間に酸化された染料に電子を供給する電解質とを基本にして構成され、このような染料増感太陽電池の光電変換効率は前記光電極上への染料の吸着の程度および光の電気への変換の程度よって決定される。
【０００４】
また一般に、染料増感太陽電池の光電極部を構成する遷移金属酸化物多孔質層（多孔質光電極層）（ＴｉＯ2）はＴｉＯ2ペーストを成膜し熱処理してペーストを構成する有機物を除去し、ＴｉＯ2ナノ粒子を連結させて（necking）染料から注入された電子の移動を円滑にする。
【０００５】
しかし、前記過程において前記多孔質光電極層（ＴｉＯ2）の内部にペーストなどに由来した有機物が残留、あるいは汚染物質が発生することがあり、この場合には多孔質光電極層を構成するＴｉＯ2の表面に染料を効率的に化学吸着することができなくなる。
【０００６】
したがって、前述の遷移金属酸化物多孔質層を含む光電極層により多くの染料を適切に吸着することができる製造方法の開発が切望されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明は光電極層に残留する有機物および汚染物が分解、除去され、前記光電極層を形成する物質によって周辺の有機物を分解し、染料吸着前の光電極層表面の洗浄と光電極層の活性化による吸着の促進とによって染料吸着効率が改善され、これによって太陽電池の光電変換効率が改善される染料増感太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明は、光電極層を形成し、前記光電極層に染料を吸着する工程を含む染料増感太陽電池の製造方法において、前記染料を吸着する工程前に前記光電極層に紫外線を照射する工程を含むことを特徴とする染料増感太陽電池の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の染料増感太陽電池の製造方法によれば、紫外線照射によって光電極層に残留する有機物および汚染物が分解、除去されるだけでなく、前記光電極層を形成する物質自体が光触媒の役割を果たし、紫外線照射によって電子が励起され、周辺のＨ2ＯまたはＯ2が該電子を取り込んで周辺の有機物を分解し、染料吸着前に光電極層の表面を洗浄することによって吸着効率が改善され、また、紫外線照射により光電極層が活性化されて吸着が促進されることによっても染料吸着効率が増大するという２つの面から染料吸着効率が大きく改善され、これによって太陽電池の光電変換効率が改善される効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の染料増感太陽電池製造方法において光電極層で光触媒特性が発生する洗浄メカニズムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１２】
本発明の染料増感太陽電池の製造方法は、光電極層を形成し、前記光電極層に染料を吸着する工程を含む染料増感太陽電池の製造方法において、前記染料を吸着する工程前に前記光電極層に紫外線を照射する工程を含む。
【００１３】
以下図面を参考にして本発明を詳細に説明する。
【００１４】
すなわち、染料増感太陽電池は、光を受けて電子を発生する染料が付着した光電極材料（例えば、ＴｉＯ2）がコーティングされた光電極基板、電子を供給する触媒電極基板および両基板の間の酸化された染料に電子を供給する電解質で基本的に構成されている。したがって、一般に、染料増感太陽電池はこれら２つの機能を有する基板が互いに対向する形態に構成されている。
【００１５】
ここで、前記光電極材料からなる光電極部は、光を受けて電子を発生する染料が付着した光電極層およびその下部の電気的接続のための透明伝導性物質（ＴＣＯ）からなり、前記光電極層は主に染料が吸着した遷移金属酸化物ｎ型半導体材料からなり、前記光電極層を構成する遷移金属酸化物（例えば、ＴｉＯ2）は平均粒径が１０〜５０ｎｍであり、前記光電極は主に比表面積が非常に大きい厚さ１５μｍ程度の薄膜として、かつ比表面積が非常に大きい多孔性薄膜層を形成する。したがって、染料粒子は広い表面積に化学的に吸着され、光電変換効率を最大化させる。
【００１６】
したがって、光電効率の最大化のためには染料が多量に堅固に吸着する必要がある。このために本発明では、図１に示すようにＴｉＯ2の光触媒特性を利用し、ＴｉＯ2層に染料を吸着させる前に光電極層、好ましくはＴｉＯ2多孔性層を活性化させる。このために前記染料を吸着する工程前に前記光電極層に紫外線を照射して光電極層、好ましくはＴｉＯ2層を活性化し、図１に示すプロセスによって光触媒の機能を発揮させる。すなわち、紫外線照射によって電子が励起され、周辺のＨ2ＯまたはＯ2が電子を取り込んで周辺の有機物を分解し、染料吸着前に光電極層の表面を洗浄すると共に、光電極層、好ましくはＴｉＯ2粒子表面を活性化させ、染料吸着効果を最大化して染料増感太陽電池の光電変換効率を改善させる。また、紫外線自体もよく知られているように有機物の分解効果を有するので前述の洗浄効果はさらに増大する。
【００１７】
前記紫外線を照射する工程は染料を吸着する工程直前に行って、活性化を維持し、洗浄効果を最大化することが好ましい。
【００１８】
すなわち、前記背景技術で言及したように、通常の染料増感太陽電池の製造方法では、ＴｉＯ2ペーストを成膜し熱処理してペーストを構成する有機物を除去し、ＴｉＯ2ナノ粒子間を連結させて（necking）、染料から注入された電子の光電極部を構成する多孔質光電極層（ＴｉＯ2）への移動を促進させる。しかしながら、前記のプロセスでは多孔質光電極層（ＴｉＯ2）の内部に有機物が残留し、あるいは汚染物質が発生することがあるので、本発明では、染料吸着工程前にＴｉＯ2の光触媒作用とＵＶ（紫外線）の光エネルギーの供給および有機物分解作用を利用して多孔質光電極層（ＴｉＯ2）に紫外線を照射して残留有機物や汚染物を除去すると共に、多孔質光電極層を活性化させて染料吸着効率を高め、吸着強度を改善して、太陽電池の光電変換効率を改善する。
【００１９】
本発明の染料増感太陽電池の製造方法は、前述の本発明の技術的特徴以外については通常の染料増感太陽電池の製造と同一または類似の方法でこれを行うことができるので、その詳細な説明は省略する。
【００２０】
また、本発明は、前述の方法によって製造される染料が吸着された光電極層からなる光電極；前記光電極に対応する触媒電極；前記光電極と触媒電極とを電気的に接続する電解質；および、上部板、下部板および封止材で前記光電極、触媒電極および電解質を封止する封止部を含む、前記の染料増感太陽電池の製造方法によって製造される染料増感太陽電池を提供する。
【００２１】
前述の本発明の染料増感太陽電池は前述の本発明の技術的特徴以外については通常の染料増感太陽電池の構造と同一または類似の構造の構成とすることができるので、その詳細な説明は省略する。
【００２２】
以上の開示で本発明を実際的な具体例に基づいて説明したが、本発明は開示した具体例によって限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の思想および範囲から逸脱しない範囲内での多様な修正および変更も本発明の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の染料増感太陽電池の製造方法によれば、紫外線照射によって光電極層に残留する有機物および汚染物が分解、除去されるだけでなく、前記光電極層を形成する物質自体が光触媒の役割を果たし、紫外線照射によって電子が励起され、周辺のＨ2ＯまたはＯ2が該電子を取り込んで周辺の有機物を分解し、染料吸着前に光電極層の表面を洗浄することによって吸着効率が改善され、また、紫外線照射により光電極層が活性化されて吸着が促進されることによっても染料吸着効率が増大するという２つの面から染料吸着効率が大きく改善され、これによって太陽電池の光電変換効率が改善される効果を得ることができる。
【図１】
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【国際調査報告】
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