对电极和具有该对电极的光电转换元件 【技术领域】
本发明涉及用于光电转换元件的对电极和具有该对电极的光电转换元件。背景技术 色素增感太阳能电池由瑞士的 Graetzel 等开发， 具有光电转换效率高、 制造成本 低的优点， 作为新型的太阳能电池受到关注。
色素增感太阳能电池的概要构成为在透明的导电性的电极基板上具有工作电极 和与该工作电极相对设置的对电极， 该工作电极具有由二氧化钛等氧化物半导体微粒 ( 纳 米粒子 ) 形成且担载了光增感元件的多孔膜， 在这些工作电极和对电极之间填充了含有氧 化还原对的电解质。
这种色素增感太阳能电池作为如下的光电转换元件发挥作用 ： 通过吸收了太阳光 等入射光的光增感色素将电子注入氧化物半导体微粒， 在工作电极和对电极之间产生电动 势， 从而将光能转换为电力。
作为电解质， 一般使用将 I-/I3- 等氧化还原对溶解于乙腈等有机溶剂中的电解液， 此外， 已知使用了不挥发性的离子液体的构成、 用适当的凝胶化剂使液状的电解质凝胶化 而准固体化的构成、 和使用了 p 型半导体等固体半导体的构成等。作为对电极， 使用主要担 载了铂的导电性的玻璃电极基板、 或金属基板、 或多孔碳。
碳电极为了提高导电性而具有多孔结构。例如， 专利文献 1 中， 为了制作多孔碳电 极， 使用了包含炭黑、 柱状导电性碳材料和氧化钛或导电性氧化物的电极。
但是， 由于该碳电极中含有氧化钛或导电性氧化物， 有时导电性降低。
此外， 为了防止短路， 在工作电极和对电极之间具有由氧化钛形成的多孔层， 因此 为了得到多孔层， 在高温下的烘烤工序是必需的。 这样在高温下的烘烤工序中， 有时在得到 的光电转换元件中产生损伤， 光电转换效率降低。
专利文献 1 ： 特开 2004-152747 号公报
发明内容 本发明的目的在于提供对电极和具有该对电极的光电转换元件， 该对电极能够实 现光电转换效率优异、 同时难以产生工作电极和对电极的短路的光电转换元件。
本发明涉及对电极， 其具有由多孔碳形成的中间层和在中间层的一面配置的绝缘 性的隔板， 多孔碳包含多个碳纳米管。
根据本发明的对电极， 通过使用由包含碳纳米管的多孔碳形成的中间层， 能够低 价得到导电性优异的对电极。此外， 通过在中间层的表层以被膜的方式配置的绝缘性的隔 板， 能够抑制对电极与其他电极， 即工作电极直接接触而短路。 因此， 根据本发明的对电极， 除了增设隔板以外， 可如以往那样通过对电极和工作电极来夹持电解质进行光电转换元件 的组装， 因此在导电性提高的同时， 既能实现低成本化， 还能实现连接可靠性的改善。
上述对电极能够用作例如如下光电转换元件的对电极， 该光电转换元件至少具有
对电极、 与对电极相对配置且具有担载了增感色素的氧化物半导体多孔层的工作电极、 和 在对电极和工作电极之间的至少一部分配置的电解质。
上述对电极中， 优选中间层通过隔板而部分地露出。 在这种情况下， 能够实现具有 更优异的光电转换效率的光电转换元件。
上述对电极可进一步具有基板， 在基板的一面配置上述中间层。
上述对电极中， 优选多个碳纳米管各个的纵向相对于基板的一面大致平行。在这 种情况下， 与多个碳纳米管各个的纵向相对于基板中中间层侧的面垂直的情况等相比， 能 够更充分地抑制与光电转换元件中所含的工作电极的短路。
上述对电极中， 优选隔板由聚四氟乙烯共聚物形成。聚四氟乙烯共聚物在化学上 稳定， 耐化学品性、 耐热性和电绝缘性高， 因此如果用作与电解液接触的隔板， 能够有效地 抑制与光电转换元件的工作电极的短路。上述对电极中， 碳纳米管具体地可以是单层碳纳 米管和 / 或多层碳纳米管。
此外， 本发明涉及光电转换元件， 其至少具有 ： 上述对电极、 与对电极相对配置且 具有担载了增感色素的氧化物半导体多孔层的工作电极、 和在对电极和工作电极之间的至 少一部分配置的电解质， 隔板配置在对电极的中间层和电解质之间。 根据本发明的光电转换元件， 通过在包含碳纳米管的中间层的表层以被膜的方式 配置绝缘性的隔板， 能够抑制具有多孔碳层的对电极和工作电极发生短路。 此外， 由于具有 导电性优异的对电极， 因此能够提供光电转换效率优异的光电转换元件。
根据本发明的对电极， 通过使用由包含碳纳米管的多孔碳构成的中间层， 能够低 价地获得导电性优异的对电极。此外， 通过在中间层的表层以被膜的方式配置的绝缘性的 隔板， 能够抑制对电极与其他电极即工作电极直接接触而短路。因此， 除了增设隔板以外， 如以往所述， 可用对电极和工作电极夹持电解质来进行组装， 因此得到在导电性提高的同 时， 还实现低成本化， 进而还实现连接可靠性提高的光电转换元件用的对电极。其结果， 能 够实现光电转换效率优异， 而且工作电极与对电极的短路难以发生的光电转换元件。
根据本发明的光电转换元件， 通过在包含碳纳米管的中间层的表层以被膜的方式 配置绝缘性的隔板， 能够抑制具有多孔碳层的对电极和工作电极发生短路。 此外， 由于具有 导电性优异的对电极， 因此能够提供光电转换效率优异的光电转换元件。
附图说明 图 1 为表示本发明的对电极的实施方式的截面图。
图 2 为表示图 1 的对电极的平面图。
图 3 为图 2 中 α 的放大图。
图 4 为沿图 3 的 M-M 线的截面图。
图 5 为示意地表示具有本发明的对电极的光电转换元件的截面图。
附图标记的说明
10 ： 对电极， 11 ： 基板， 11a ： 基板的一面， 12 ： 中间层， 12a ： 中间层的一面， 13 ： 碳纳 米管， 20 ： 工作电极， 21 ： 基材， 22 ： 透明导电膜， 23 ： 多孔氧化物半导体层， 30 ： 电解质， 40 ： 密封部件， 50 ： 光电转换元件
具体实施方式
以下参照附图详细说明本发明， 但本发明并不限于此， 在不脱离本发明的主旨的 范围内， 可以进行各种变更。
图 1 为表示本发明的对电极的实施方式的截面图， 图 2 为表示图 1 的对电极的平 面示意图， 图 3 为图 2 中 α 的放大图， 图 4 为图 3 的沿 M-M 线的截面图。如图 1 ～图 4 所 示， 对电极 10 由基板 11、 在基板 11 的一面 11a 配置的由多孔碳形成的中间层 12， 和在中间 层 12 的表层、 即一面 12a 配置的绝缘性的隔板 14 大致构成。中间层 12 包含多个碳纳米管 13， 各个碳纳米管 13， 其纵向相对于基板 11 的一面 11a 大致平行地混合存在而配置。 此外， 通过隔板 14， 中间层 12 部分地或局部地露出。在此， 优选隔板 14 与中间层 12 的一面 12a 直接接触， 其原因在于异物难以进入， 不妨碍中间层 12 的导电性， 在隔板 14 和中间层 12 之 间可配置粘合材料 ( 例如粘合用树脂 ) 等的层。
这样， 对电极 10 由于具有包含碳纳米管的中间层 12， 因而价格低且导电性优异。 此外， 通过在中间层 12 的表层以被膜的方式配置的绝缘性的隔板 14， 能够抑制对电极 10 与 其他电极即工作电极 20 直接接触而短路。因此， 除了增设隔板 14 以外， 如以往那样用对电 极 10 和工作电极 20 夹持电解质来进行光电转换元件 50 的组装时， 根据对电极 10， 在导电 性提高的同时也实现低成本化， 进而还实现连接可靠性的提高。 其结果， 能够实现在光电转 换效率优异的同时， 工作电极 20 和对电极 10 的短路难以产生的光电转换元件 50。
基板 11， 例如如钛基板那样， 基板自身可以是由导电体构成， 例如如 FTO 玻璃基板 那样， 可以在绝缘基板的表面形成导电膜。
中间层 12 由多孔碳构成。在此， 多孔碳的 BET 法测定的比表面积通常为 10 ～ 2 2 2000m /g， 优选为 50 ～ 1000m /g。 中间层 12 的厚度可考虑需要的导电性而适当调节， 例如， 为 5μm 以上、 100μm 以下。该多孔碳由多个碳纳米管 13 构成。该碳纳米管 13， 其纵向与 基板 11 的一面 11a 或中间层 12 的一面 12a 大致平行地配置。因此， 与多个碳纳米管 13 的 各个纵向相对于基板 11 中中间层 12 侧的一面 11a 或中间层 12 的一面 12a 垂直时等相比， 能够更充分地抑制与光电转换元件 50 中含有的工作电极 20 的短路。 此外， 碳纳米管 13， 除 了其纵向与基板 11 的一面 11a 或中间层 12 的一面 12a 大致平行地配置以外， 混合存在且 无规地配置。即， 基板 11 的一面 11a 内纵向朝向各种方向， 这样的碳纳米管 13 混合存在。
碳纳米管 13， 具有碳 6 元环相连的石墨的 1 层 ( 石墨烯片 ( グラフエンシ一ト )) 形成为圆筒形状或圆锥台形状的筒状的结构。 此外， 是直径 0.7 ～ 50hm 左右、 长度为数 μm， 具有中空结构并且长径比非常大的材料。 其中， 长径比用长度相对于直径的比表示， 优选为 10 ～ 20000， 更优选为 100 ～ 10000。如果长径比小于 10， 则存在比表面积变小的倾向， 如 果长径比超过 20000， 碳纳米管 13 容易从隔板 14 突出。
碳纳米管 13 同时具有以下特征 ： 作为电性质， 依赖于直径、 手征性而显示由金属 到半导体的性质， 此外， 作为机械性质， 具有大的杨氏模量， 并且利用垫环能够缓和应力。 此 外， 碳纳米管 13 由于不具有悬空键， 因此化学上稳定， 并且由于是由低价的烃合成， 因此能 够大量生产， 还实现低成本化。
多孔碳可以包含碳纳米管。 因此， 多孔碳可以由多个单层碳纳米管构成， 也可以由 多个多层碳纳米管构成。此外， 也可以将多个单层碳纳米管和多个多层碳纳米管混合。将 单层碳纳米管和多层碳纳米管混合使用时， 混合的比例并无特别限定， 可以考虑应用的光电转换元件、 光电转换效率等， 适当调节混合。
碳纳米管 13 为单层， 即石墨烯片为 1 层时， 该碳纳米管 13 的直径是例如 0.5nm ～ 10nm， 此外， 长度为例如 10nm ～ 1μm。
碳纳米管 13 为多层， 即石墨烯片为多层时， 该碳纳米管 13 的直径是例如 1nm ～ 100nm， 此外， 长度为例如 50nm ～ 50μm。
这样的碳纳米管 13 可以采用公知的方法制作， 作为其方法， 可以使用例如化学气 相法 (CVD 法 )、 电弧法、 激光烧蚀法等。
例如， 如特开 2001-220674 号公报中记载那样， 在基板 11 的一面 11a 上， 通过溅射 或蒸镀使镍、 钴、 铁等金属成膜后， 在惰性气氛、 氢气氛或真空中， 优选在 500 ～ 900℃的温 度下加热 1 ～ 60 分钟， 接着使用乙炔、 乙烯等烃气体或醇气体作为原料， 使用一般的化学气 相法 (CVD) 成膜。由此， 在基板 11 上使直径为 5 ～ 75nm、 长度为 0.1 ～ 500μm 的碳纳米管 生长。
碳纳米管的长度、 粗细 ( 直径 ) 在使用 CVD 法形成碳纳米管时， 可通过控制例如温 度、 时间来控制。
作为本发明中使用的碳纳米管 13， 优选其直径为 0.5 ～ 100nm、 长度为 10nm ～ 50μm 左右。 绝缘性的隔板 14， 如图 3 和图 4 所示， 在中间层 12 与电解质相接的一面 12a 侧， 以 覆盖多个碳纳米管 11 的被膜的状态配置。 此外， 通过隔板 14， 以中间层 12 具有部分地或局 部地露出的部位的方式配置。该隔板 14 抑制本发明的对电极 10 与工作电极 20 接触而引 起短路。
隔板 14 优选由化学上稳定， 耐化学品性、 耐热性和电绝缘性高的聚四氟乙烯共聚 物形成。聚四氟乙烯共聚物在化学上稳定， 耐化学品性、 耐热性和电绝缘性高， 因此作为与 电解液 30 接触的隔板使用时， 能够有效地抑制与光电转换元件 50 的工作电极 20 的短路。 作为聚四氟乙烯共聚物， 可以使用市售品， 可以列举例如以 POLYFLON、 特氟隆 ( 注册商标 )、 Fluron、 ハロン、 ホスタフロン等商品名销售的产品。
图 5 是示意地表示具有本发明的对电极 10 的光电转换元件 50 的截面图。光电转 换元件 50 由以下大致构成 ： 由在基板 11 和其一面 11a 配置的由多孔碳形成的中间层 12 构 成的对电极 10、 与中间层 12 相对配置且具有担载了增感色素的氧化物半导体多孔层 23 的 工作电极 20、 在对电极 10 和工作电极 20 之间的至少一部分配置的电解质 30。此外， 用工 作电极 20 和对电极 10 夹持电解质 30 而成的层合体， 其外周部通过密封部件 40 粘合、 一体 化， 构成光电转换元件 50。
通过在中间层 12 的与电解质 30 相接的一面 12a 侧配置隔板 14， 抑制了对电极 10 与工作电极 20 接触而发生短路。如果工作电极 20 和对电极 10 的距离远离， 单元内的溶液 的电阻成分增加， 单元的发电特性降低。 因此， 隔板 14 的厚度优选为 0.1μm ～ 50μm， 更优 选为 1μm ～ 20μm。由此， 进一步抑制工作电极 20 和对电极 10 的短路的同时， 能够得到光 电转换效率优异的光电转换元件 50。
工作电极 20 由基材 21 和在其主面上形成的透明导电膜 22 和担载了增感色素的 多孔氧化物半导体层 23 大致构成。
作为基材 21， 使用由光透过性的原材料构成的基板， 可以使用玻璃、 聚对苯二甲酸
乙二醇酯、 聚碳酸酯、 聚醚砜等通常用作光电转换元件的透明基材的任何基材。基材 21 可 考虑对电解液的耐性等而从中适当选择。此外， 作为基材 21， 在用途上， 优选尽可能光透过 性优异的基板， 更优选透射率为 90％以上的基板。
透明导电膜 22 是为了向基材 21 赋予导电性而在其一面上形成的薄膜。为了形成 不显著损害透明性的构造， 透明导电膜 22 优选为由导电性金属氧化物形成的薄膜。
作为形成透明导电膜 22 的导电性金属氧化物， 可以使用例如添加锡的氧化铟 (ITO)、 添加氟的氧化锡 (FTO)、 氧化锡 (SnO2) 等。其中， 从成膜容易并且制造成本低的观点 出发， 优选 ITO、 FTO。此外， 透明导电膜 22 优选是只由 ITO 构成的单层的膜或在由 ITO 构 成的膜上层合了由 FTO 构成的膜的层合膜。
通过使透明导电膜 22 为只由 FTO 构成的单层的膜或在由 ITO 构成的膜上层合了 由 FTO 构成的膜的层合膜， 能够构成可见区的光的吸收量少， 电导率高的透明导电性基板。
多孔氧化物半导体层 23 设置在透明导电膜 22 上， 在其表面上担载有增感色素。 作 为形成多孔氧化物半导体层 22 的半导体， 并无特别限定， 只要是通常用于形成光电转换元 件用的多孔氧化物半导体， 可以使用任何的半导体。 作为这样的半导体， 可以使用例如氧化 钛 (TiO2)、 氧化锡 (SnO2)、 氧化钨 (WO3)、 氧化锌 (ZnO)、 氧化铌 (Nb2O5) 等。 作为形成多孔氧化物半导体层 23 的方法， 可以使用例如将市售的氧化物半导体 微粒分散在所需的分散介质中的分散液或能够采用溶胶 - 凝胶法调制的胶体溶液， 根据需 要添加所需的添加剂后， 采用丝网印刷法、 喷墨印刷法、 辊涂法、 刮刀法、 喷涂法等公知的涂 布方法进行涂布后， 采用加热处理、 化学处理将该聚合物微珠除去而形成空隙从而多孔化 的方法等。
作为增感色素， 可以应用配体中包含联吡啶结构、 三联吡啶结构等的钌配合物， 卟 啉、 酞菁等含金属配合物， 曙红、 若丹明、 部花青等有机色素等， 其中可并无特别限定地选择 显示与用途、 使用半导体相适的行为的增感色素。
电解质 30 可以使用使电解液含浸在多孔氧化物半导体层 23 内而成的电解质， 或 者使电解液含浸在多孔氧化物半导体层 23 内后， 使用适当的凝胶化剂将该电解液凝胶化 ( 准固体化 )， 与多孔氧化物半导体层 23 一体地形成而成的电解质， 或者包含离子液体、 氧 化物半导体粒子和导电性粒子的凝胶状的电解质。
作为上述电解液， 可以使用碘、 碘化物离子、 叔丁基吡啶等电解质成分溶解在碳酸 乙烯酯、 甲氧基乙腈等有机溶剂而成的电解液。
作为将该电解液凝胶化时使用的凝胶化剂， 可以列举聚偏氟乙烯、 聚环氧乙烷衍 生物、 氨基酸衍生物等。
作为上述离子液体， 并无特别限定， 可以列举在室温下为液体， 以具有季氮原子的 化合物作为阳离子或阴离子的常温熔融性盐。
作为常温熔融性盐的阳离子， 可以列举季咪唑衍生物、 季吡啶衍生物、 季铵衍生物等。
作为常温熔融盐的阴离子， 可以列举 BF4-、 PF6-、 F(HF)n-、 双三氟甲基磺酰亚胺基 [N(CF3SO2)2 ]、 碘化物离子等。
作为离子液体的具体例， 可以列举季咪唑7系阳离子和碘化物离子或双三氟甲基磺酰亚胺基离子等构成的盐类。101939875 A CN 101939878
说明书6/9 页作为上述氧化物半导体粒子， 物质的种类、 粒子尺寸等并无特别限定， 但使用与以 离子液体为主体的电解液的混合性优异， 使该电解液凝胶化的物质。此外， 氧化物半导体 粒子必须不使电解质的半导电性降低， 对于电解质中含有的其他共存成分的化学稳定性优 异。特别地， 优选即使在电解质包含碘 / 碘化物离子、 溴 / 溴化物离子等氧化还原对的情况 下， 氧化物半导体粒子也不产生氧化反应引起的劣化的氧化物半导体粒子。
作为这样的氧化物半导体粒子， 优选选自 TiO2、 SnO2、 WO3、 ZnO、 Nb2O5、 In2O3、 ZrO2、 Ta2O5、 La2O3、 SrTiO3、 Y2O3、 Ho2O3、 Bi2O3、 CeO2、 Al2O3 中的 1 种或 2 种以上的混合物， 特别优选 二氧化钛微粒 ( 纳米粒子 )。该二氧化钛的平均粒径优选 2nm ～ 1000nm 左右。
作为上述导电性微粒， 使用导电体、 半导体等具有导电性的粒子。
该 导 电 性 粒 子 的 比 电 阻 的 范 围 优 选 为 1.0×10-2Ω·cm 以 下， 更优选为 -3 1.0×10 Ω·cm 以下。此外， 导电性粒子的种类、 粒子尺寸等并无特别限定， 使用与以离子 液体为主体的电解液的混合性优异， 将该电解液凝胶化的导电性粒子。此外导电性粒子必 须不会在电解质中形成氧化隔板 ( 绝缘隔板 ) 等而使导电性降低， 对于电解质中含有的其 他共存成分的化学稳定性优异。特别地， 优选即使在电解质包含碘 / 碘化物离子、 溴 / 溴化 物离子等氧化还原对的情况下， 也不产生氧化反应引起的劣化的导电性粒子。作为这样的 导电性微粒， 可以列举由以碳为主体的物质构成的导电性微粒， 作为具体例， 可以例示碳纳 米管、 碳纤维、 炭黑等的粒子。这些物质的制造方法均公知， 此外， 也可以使用市售品。 密封部件 40 只要对于构成对电极 10 的基板 11、 构成工作电极 20 的基材 21 的粘 合性优异， 并无特别限定， 作为构成密封部件 40 的材料， 可以列举例如离聚物、 乙烯 - 醋酸 酐乙烯酯共聚物、 乙烯 - 甲基丙烯酸共聚物、 乙烯 - 乙烯醇共聚物、 紫外线固化树脂和乙烯 醇聚合物等树脂。再有， 密封部件 40 可只由树脂构成， 也可以由树脂和无机填料构成。作 为上述树脂， 具体地可以列举 HIMILAN( 三井杜邦化学公司制 )、 NUCREL( 三井杜邦化学公司 制 ) 等。
本发明并不限于上述实施方式。 例如， 上述实施方式中， 对电极 10 具有基板 11， 但 可不一定包含基板 11。例如， 在基材上涂布中间层 12 后， 能够从基材以自立膜的形式分离 时， 对电极可以由中间层 12 和隔板 14 构成。
此外， 在上述实施方式中， 中间层 12 中， 各个碳纳米管 13， 其纵向对于基板 11 的一 面 11a 大致平行地混合存在而配置， 但各个碳纳米管 13 可不一定其纵向对于基板 11 的一 面 11a 大致平行地混合存在而配置。
实施例
< 实施例 1>
( 电极基板的制作 )
采用热 CVD 法制作平均直径 2nm 的单层碳纳米管。 接着， 将该单层碳纳米管和 98％ 硫酸∶ 60％硝酸为 3 ∶ 1 的溶液混合， 进行 2 小时超声波处理， 制作分散有单层碳纳米管 的溶液。其次， 使用由 PTFE 构成的厚 35μm 的滤纸过滤该溶液， 在 200℃下干燥， 从滤纸分 离， 得到由单层碳纳米管构成的膜。此外， 在由单层碳纳米管构成的膜上涂布含有 5wt％的 PTFE 共聚物 (Nafion Dupon 公司制 ) 的溶液， 在 135℃下干燥， 制作形成了由 PTFE 构成的 厚 5μm 的隔板的电极基板。使用该电极基板作为光电转换元件的对电极。
( 电解质的制作 )
调制由含有碘 / 碘化物离子氧化对的离子液体 [1- 乙基 -3- 甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺基 ] 构成的电解液。 ( 工作电极的制作 )
作为透明电极基板， 使用带有 FTO 膜的玻璃基板， 在该透明电极基板的 FTO 膜 ( 导 电层 ) 侧的表面涂布平均粒径 20nm 的氧化钛的浆状分散水溶液， 干燥后， 在 450℃下加热处 理 1 小时， 由此形成厚 7μm 氧化物半导体多孔膜。进而， 在钌联吡啶配合物 (N3 色素 ) 的 乙醇溶液中浸渍 1 晚， 担载色素， 制作工作电极。
( 单元的制作 )
在工作电极和对电极之间注入电解质进行贴合， 形成实施例 1 的太阳能电池单 元。
< 实施例 2>
制造对电极时， 除了代替单层碳纳米管而使用了平均直径 20nm 的多层碳纳米管 以外， 与实施例 1 同样地制作太阳能电池单元。再有， 多层碳纳米使管用热 CVD 法制作。
< 实施例 3>
制造对电极时， 除了代替单层碳纳米管而使用了单层碳纳米管和多层碳纳米管的 混合粉末以外， 与实施例 1 同样地制作太阳能电池单元。再有， 作为多层碳纳米管， 使用了
与实施例 2 同样的物质。此外， 多层碳纳米管对于单层碳纳米管的混合比率以质量比表示， 为 1 ∶ 1。
< 实施例 4>
制 造 对 电 极 时，除 了 代 替 单 层 碳 纳 米 管 而 使 用 了 炭 黑 (KetchenblackInternational 公司制 Ketchenblack EC) 以外， 与实施例 1 同样地制作太阳 能电池单元。
< 实施例 5>
制 造 对 电 极 时， 除了代替单层碳纳米管而使用了单层碳纳米管和炭黑 (Ketchenblack International 公司制 Ketchenblack EC) 的混合粉末以外， 与实施例 1 同 样地制作， 将其作为实施例 5 的太阳能电池单元。再有， 炭黑对于单层碳纳米管的混合比率 以质量比表示， 为 1 ∶ 1。
< 实施例 6>
制造对电极时除了使隔板的厚度为 1μm 以外， 与实施例 1 同样地制作太阳能电池 单元。
< 实施例 7>
制造对电极时除了使隔板的厚度为 3μm 以外， 与实施例 1 同样地制作太阳能电池 单元。
< 实施例 8>
制造对电极时除了使隔板的厚度为 8μm 以外， 与实施例 1 同样地制作太阳能电池 单元。
< 实施例 9>
制造对电极时除了使隔板的厚度为 11μm 以外， 与实施例 1 同样地制作太阳能电 池单元。< 实施例 10>
制造对电极时除了使隔板的厚度为 16μm 以外， 与实施例 1 同样地制作太阳能电 池单元。
< 实施例 11>
制造对电极时除了使隔板的厚度为 20μm 以外， 与实施例 1 同样地制作太阳能电 池单元。
< 比较例 1>
将单层碳纳米管和 98％硫酸∶ 60％硝酸为 3 ∶ 1 的溶液混合， 进行 2 小时超声波 处理， 制作分散有单层碳纳米管的溶液。其次， 使用由 PTFE 构成的厚 35μm 的滤纸过滤该 溶液， 在 200℃下干燥， 从滤纸分离， 得到由碳纳米管构成的膜。 除了使用该膜作为对电极以 外， 与实施例 1 同样地制作太阳能电池单元。
< 光电转换特性 >
测定如上所述制作的实施例 1 ～ 11 和比较例 1 的太阳能电池单元的光电转换特 性。将其结果示于表 1。
[ 表 1]
光电转换效率 (％ ) 实施例 1 实施例 2 实施例 3 实施例 4 实施例 5 实施例 6 实施例 7 实施例 8 实施例 9 实施例 10 实施例 11 比较例 1
没有发电的单元的比例 (％ ) 1 2 1 8 5 4 2 2 2 1 1 205.1±0.2 5.0±0.1 5.3±0.2 3.8±1.0 4.0±0.6 5.3±0.7 5.2±0.3 5.1±0.5 5.2±0.3 5.0±0.3 5.0±0.5 4.7±1.5由表 1， 在对电极的中间层使用了包含碳纳米管的物质的实施例 1 ～ 11 和比较例1 中， 观察到光电转换效率为 3.8％以上的高光电转换效率。
< 短路的单元的比例 >
其次， 分别准备各 100 个制作的上述实施例 1 ～ 11 和比较例 1 的太阳能电池单元， 考察这些太阳能电池单元中工作电极和对电极是否短路， 观察没有发电的单元的比例。将 其结果示于表 1。
由表 1 所示的结果， 对于在中间层配置了 PTTE 作为隔板的实施例 1 ～ 11， 在大部 分的单元中发现了发电。但是， 在中间层没有配置 PTTE 作为隔板的比较例 1 中， 工作电极 和对电极发生短路的单元多， 在 20％的单元中没有发生发电。
由以上确认， 根据本发明， 通过使用作为价格低、 导电性高的材料的包含碳纳米管 的多孔碳作为对电极的中间层， 并且具有隔板， 能够实现在光电转换效率优异的同时， 工作 电极和对电极难以发生短路的光电转换元件。
此外， 根据本发明， 还确认能够容易地制作太阳能电池单元。
产业上的可利用性
本发明能够提供对电极和具有该对电极的光电转换元件， 该对电极能够实现光电 转换效率优异， 同时工作电极和对电极的短路难以产生的光电转换元件。