色素増感太陽電池
ここでは一般的なグレッツェル・セルについて説明する。電池に光照射をすると、まず負極の酸化チタンに化学吸着している色素(増感色素)が光励起し、つづいて色素から酸化チタンへの電子注入が起こり、色素が酸化される。電子を失った色素は、やがて電解液中のヨウ素から電子を奪って還元され、ヨウ素は正極から電子を受け取り元に戻る。
導電性ガラス、酸化物半導体、増感色素から構成される。
酸化チタンなどのn型酸化物半導体の表面に色素を吸着させた色素増感電極。負極の役割は励起された色素電子と外部回路を結ぶ通り道として半導体の伝導帯を提供することである。そのため、変換効率向上には基板との接合、ペースト粒子間の結合の強度が重要である。半導体自体は紫外線領域に光吸収を持つため可視光には反応しないが、色素が可視光を吸収するので太陽光を効率よく捕集できる。負極は多孔質化することで色素吸着面積を増やし、変換効率を高めることができる。塗布材料の主流は酸化チタンであり、導電性ガラス極板上に塗布、焼結される。現在は実用化に向けて基板のフィルム化、プラスチック化が検討されており、セルの製作方法に応じて様々な材料が使用されている。
色素の項で後述する。
耐熱ガラスにインジウムドープ酸化スズ (ITO) や、フッソドープ酸化スズ (FTO) 膜をコーティングした電極ガラス。本来は液晶テレビなどに用いられているものであるが、色素増感太陽電池にも応用が可能である。導電膜は高温下で抵抗が大きく上昇してしまうことが多いが、近年では耐熱加工をした高耐熱ITOも開発・販売されている。