KR102090978B1 - Dye-sensitized solar cell porous film and dye-sensitized solar cell - Google Patents

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Abstract

필름 기판 상에 형성된 산화티타늄을 포함하는 다공질막으로서, 임계 하중이 8mN 이상, 또는 일본 공업 규격 JIS K5600-5-4「도료 일반 시험 방법-제5부: 도막의 기계적 성질-제4절: 긁기 경도(연필법)」에 준거한 연필 경도가 H 이상인 것을 특징으로 하는 색소 증감형 태양전지용 다공질막.A porous film containing titanium oxide formed on a film substrate, having a critical load of 8 mN or more, or Japanese Industrial Standard JIS K5600-5-4 "Paint General Test Method-Part 5: Mechanical Properties of Coating Film-Section 4: Scratching Hardness (pencil method) ”A porous film for a dye-sensitized solar cell, characterized in that the pencil hardness conforms to H or higher.

Description

색소 증감형 태양전지용 다공질막 및 색소 증감형 태양전지{DYE-SENSITIZED SOLAR CELL POROUS FILM AND DYE-SENSITIZED SOLAR CELL}Porous film for dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell {DYE-SENSITIZED SOLAR CELL POROUS FILM AND DYE-SENSITIZED SOLAR CELL}

본 발명은 색소 증감형 태양전지용 다공질막 및 색소 증감형 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a porous membrane for a dye-sensitized solar cell and a dye-sensitized solar cell.

색소 증감 태양전지(DSC)의 광 전극에는, 루테늄 금속 착체 등의 광 증감 색소를 흡착시킨, 산화티타늄 등의 산화물 반도체를 포함하는 다공질막이 사용된다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 종래, 다공질막의 형성 방법으로서는, 예를 들어, 산화물 반도체의 입자를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 기판 상에 도포하고, 이것을 400℃ 이상의 고온에서 소성함으로써, 다공질막을 형성하는 방법을 들 수 있다.A porous film containing an oxide semiconductor such as titanium oxide, to which a photosensitive dye such as a ruthenium metal complex is adsorbed, is used for the photoelectrode of the dye-sensitized solar cell (DSC) (for example, see Patent Document 1). Conventionally, as a method for forming a porous film, for example, a method of forming a porous film by applying a slurry or paste containing particles of an oxide semiconductor onto a substrate and firing it at a high temperature of 400 ° C. or higher is exemplified.

이 다공질막의 형성 방법은, 고온에서 소성하기 때문에, 내열성을 갖는 기재를 필요로 할 뿐만 아니라, 제조 에너지가 높다는 문제가 있었다.Since the method for forming this porous film is fired at a high temperature, not only does it require a substrate having heat resistance, but also has a problem of high manufacturing energy.

다공질막의 형성 방법으로서는, 금속 산화물 미립자와 분산매를 포함하는 슬러리를 연료와 산소 및 공기를 혼합하여 연소하는 고속 프레임 용사 장치의 분사 노즐로부터 고속 프레임과 함께 기재에 분사하여, 기재 상에 금속 산화물을 성막하는 방법도 들 수 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조).As a method for forming a porous film, a slurry containing metal oxide fine particles and a dispersion medium is injected into a substrate together with a high-speed frame from a spray nozzle of a high-speed frame spraying device that burns by mixing fuel, oxygen and air, and deposits a metal oxide on the substrate The method of doing this can also be mentioned (for example, refer patent document 2).

이 다공질막의 형성 방법은, 산화티타늄 입자를 연소시키기 때문에, 산화티타늄 입자에 열 이력이 잔류하여, 산화티타늄 입자가 변질되어버려, 결과적으로 광전 변환 효율이 낮다는 문제가 있었다.Since the method of forming the porous film burns the titanium oxide particles, there is a problem that the thermal history remains in the titanium oxide particles, and the titanium oxide particles are deteriorated, resulting in low photoelectric conversion efficiency.

또한, 다공질막의 형성 방법으로서는, 산화물 반도체의 입자를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 기재 상에 도포하고, 이것을 플라스틱 기재를 사용할 수 있을 정도의 저온에서 소성함으로써 다공질막을 형성하는 방법도 들 수 있다(예를 들어, 특허문헌 3 참조).Further, as a method of forming the porous film, there is also a method of forming a porous film by applying a slurry or paste containing particles of an oxide semiconductor on a substrate and baking it at a low temperature such that a plastic substrate can be used. For example, see Patent Document 3).

이 다공질막의 형성 방법은, 슬러리 또는 페이스트를 비교적 저온에서 소성하기 때문에, 기재에 대한 다공질막의 밀착도가 낮아, 다공질막이 기재로부터 박리되기 쉽다고 하는 문제가 있었다.The method of forming the porous film has a problem in that the slurry or paste is fired at a relatively low temperature, and thus the adhesion of the porous film to the substrate is low, and the porous film is easily peeled from the substrate.

또한, 다공질막의 형성 방법으로서는, 내열 기재 상에 산화물 반도체의 입자를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 도포하고, 이것을 고온에서 소성함으로써 다공질막을 형성한 후, 목적으로 하는 기재에 형성한 다공질막을 전사 접착하고, 그 후, 내열 기재를 박리함으로써, 기재 상에 다공질막을 형성하는 방법도 들 수 있다(예를 들어, 특허문헌 4 참조).In addition, as a method for forming a porous film, a slurry or paste containing particles of oxide semiconductor is coated on a heat-resistant substrate, and this is fired at a high temperature to form a porous film, followed by transfer adhesion of the porous film formed on the target substrate, Then, the method of forming a porous film on a base material by peeling a heat resistant base material is also mentioned (for example, refer patent document 4).

이 다공질막의 형성 방법은 제조 프로세스가 복잡하기 때문에, 제조 비용이 높아진다는 문제가 있었다.The method of forming this porous film has a problem that the manufacturing cost is high because the manufacturing process is complicated.

또한, 다공질막의 형성 방법으로서는, 내열 온도가 높은 기재로서 금속박을 사용하고, 이 금속박 상에 산화물 반도체의 입자를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 도포하고, 이것을 고온에서 소성함으로써 다공질막을 형성하는 방법도 들 수 있다(예를 들어, 특허문헌 5 참조).As a method for forming a porous film, a metal foil is used as a substrate having a high heat resistance temperature, a slurry or paste containing particles of oxide semiconductor is coated on the metal foil, and a method of forming a porous film by firing it at high temperature is also mentioned. There is (for example, see patent document 5).

이 다공질막의 형성 방법은, 슬러리 또는 페이스트를 고온에서 소성하기 때문에, 제조 에너지가 높아질 뿐만 아니라, 내열 온도가 높은 기재의 가격이 높다는 문제가 있었다.The method of forming this porous film has a problem that, since the slurry or paste is fired at a high temperature, not only is the production energy high, but the price of the substrate having a high heat resistance temperature is high.

일본 특허 제3435459호 공보Japanese Patent No. 3435459 일본 특허 공개 제2007-265648호 공보Japanese Patent Publication No. 2007-265648 일본 특허 제4562467호 공보Japanese Patent No. 462467 일본 특허 공개 제2008-243425호 공보Japanese Patent Publication No. 2008-243425 일본 특허 공개 제2006-286534호 공보Japanese Patent Publication No. 2006-286534

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 필름 기판 상에 형성된 산화티타늄을 포함하는 다공질막을 구비하고, 그 다공질막이 유리 기판 상에 고온 소성 페이스트로 형성한 막과 동일 정도의 밀착성을 나타내는 색소 증감형 태양전지용 다공질막 및 색소 증감형 태양전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above circumstances, and is provided with a porous film containing titanium oxide formed on a film substrate, and the porous film is a dye-sensitized type that exhibits the same degree of adhesion as a film formed with a high-temperature baking paste on a glass substrate. It is an object to provide a porous membrane for solar cells and a dye-sensitized solar cell.

(1) 본 발명의 색소 증감형 태양전지용 다공질막은, 필름 기판 상에 형성된 산화티타늄을 포함하는 다공질막으로서, 임계 하중이 8mN 이상, 또는 일본 공업 규격 JIS K5600-5-4「도료 일반 시험 방법-제5부: 도막의 기계적 성질-제4절: 긁기 경도(연필법)」에 준거한 연필 경도가 H 이상인 것을 특징으로 한다.(1) The porous membrane for dye-sensitized solar cells of the present invention is a porous membrane containing titanium oxide formed on a film substrate, having a critical load of 8 mN or more, or Japanese Industrial Standard JIS K5600-5-4 "Paint General Test Method- Part 5: Mechanical properties of the coated film-Chapter 4: Scratch hardness (pencil method).

(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 다공질막은 비가열 프로세스에 의해 형성되며, 상기 비가열 프로세스는 상기 다공질막의 원료 미립자를 상기 필름 기판에 분사하여, 상기 원료 미립자를 포함하는 다공질막을 형성하는 성막 방법일 수도 있다.(2) In the above (1), the porous film is formed by a non-heating process, and the non-heating process deposits the fine particles of the porous film onto the film substrate to form a porous film containing the fine particles. It may be a method.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 비가열 프로세스를 상온에서 행할 수도 있다.(3) In the above (1) or (2), the non-heating process may be performed at room temperature.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 색소 증감형 태양전지용 다공질막의 막 두께가 8 내지 12㎛이고, 또한 막 두께의 변동이 ±1㎛일 수도 있다.(4) In any one of (1) to (3) above, the film thickness of the porous membrane for dye-sensitized solar cells is 8 to 12 μm, and the variation in film thickness may be ± 1 μm.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 상기 다공질막의 공극률이 15 내지 50%일 수도 있다.(5) In any one of (1) to (4) above, the porosity of the porous membrane may be 15 to 50%.

(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 있어서, 상기 다공질막은 비가열 프로세스에 의해 형성되며, 상기 비가열 프로세스는 상기 다공질막의 원료 미립자를 상기 필름 기판에 분사하여, 상기 원료 미립자를 포함하는 다공질막을 형성하는 성막 방법이고, 상기 원료 미립자가, 평균 입자 직경 0.2 내지 2㎛의 대직경 입자와 평균 입자 직경 1 내지 200nm 미만의 소직경 입자의 혼합 입자일 수도 있다.(6) The porous film according to any one of (1) to (5), wherein the porous film is formed by a non-heating process, and the non-heating process sprays the raw material fine particles of the porous film onto the film substrate, thereby discharging the raw material fine particles. It is a film-forming method for forming a porous film, and the raw material fine particles may be mixed particles of large-diameter particles having an average particle diameter of 0.2 to 2 µm and small-diameter particles having an average particle diameter of less than 1 to 200 nm.

(7) 상기 (6)에 있어서, 상기 대직경 입자와 상기 소직경 입자의 혼합비는, 99.9중량부:0.1중량부 내지 70중량부:30중량부일 수도 있다.(7) In the above (6), the mixing ratio of the large-diameter particles and the small-diameter particles may be 99.9 parts by weight: 0.1 parts by weight to 70 parts by weight: 30 parts by weight.

(8) 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서, 상기 필름 기판의 유리 전이 온도(Tg)는 200℃ 미만일 수도 있다.(8) In any one of (1) to (7) above, the glass transition temperature (Tg) of the film substrate may be less than 200 ° C.

(9) 본 발명의 색소 증감형 태양전지는, 대향하는 한 쌍의 기판과, 이들 기판의 사이에 대향 배치된 한 쌍의 전극막과, 이들 전극막의 사이에 형성된 광전 변환층 및 전해질층을 구비한 색소 증감형 태양전지로서, 상기 광전 변환층이 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나의 본 발명 색소 증감형 태양전지용 다공질막을 포함하는 것을 특징으로 한다.(9) The dye-sensitized solar cell of the present invention includes a pair of opposing substrates, a pair of electrode films disposed opposite to each other, and a photoelectric conversion layer and an electrolyte layer formed between the electrode films. As one dye-sensitized solar cell, the photoelectric conversion layer is characterized by comprising the porous membrane for a dye-sensitized solar cell according to any one of the above (1) to (8).

(10) 본 발명의 색소 증감형 태양전지용 다공질막의 제조 방법은, 원료 미립자를 필름 기판에 분사하는 비가열 프로세스에 의해, 그 필름 기판 상에, 임계 하중이 8mN 이상, 또는 일본 공업 규격 JIS K5600-5-4「도료 일반 시험 방법-제5부: 도막의 기계적 성질-제4절: 긁기 경도(연필법)」에 준거한 연필 경도가 H 이상인 다공질막을 형성하는 것을 특징으로 한다.(10) In the method for producing a porous membrane for a dye-sensitized solar cell of the present invention, a critical load is 8 mN or more on a film substrate by a non-heating process in which raw material fine particles are sprayed onto a film substrate, or Japanese Industrial Standard JIS K5600- It is characterized by forming a porous film having a pencil hardness of H or more in accordance with 5-4 "General Test Methods for Paints-Part 5: Mechanical Properties of Painted Films-Section 4: Scratching Hardness (Pencil Method)".

본 발명의 색소 증감형 태양전지용 다공질막은, 필름 기판 상에 형성된 산화티타늄을 포함하는 다공질막으로서, 임계 하중이 8mN 이상, 또는 일본 공업 규격 JIS K5600-5-4「도료 일반 시험 방법-제5부: 도막의 기계적 성질-제4절: 긁기 경도(연필법)」에 준거한 연필 경도가 H 이상이므로, 유리 기판 상에 고온 소성 페이스트로 형성한 막과 동일 정도의 밀착성을 나타낼 수 있다. 또한, 본 발명의 색소 증감형 태양전지용 다공질막을 사용한 색소 증감형 태양전지는, 광전 변환 효율이 우수하다.The porous membrane for dye-sensitized solar cells of the present invention is a porous membrane containing titanium oxide formed on a film substrate, having a critical load of 8 mN or more, or Japanese Industrial Standard JIS K5600-5-4 "Paint General Test Method-Part 5 : Mechanical properties of the coating film-Section 4: Scratching hardness (pencil method) Since the pencil hardness is greater than or equal to H, it can exhibit the same degree of adhesion as a film formed of a high-temperature baking paste on a glass substrate. Further, the dye-sensitized solar cell using the porous membrane for a dye-sensitized solar cell of the present invention is excellent in photoelectric conversion efficiency.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태로서 색소 증감형 태양전지용 다공질막을 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명에서 사용되는 제막 장치의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태로서 색소 증감형 태양전지를 도시하는 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태로서 나타낸 색소 증감형 태양전지의 제조 방법의 기판 형성 공정의 일부를 도시하는 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태로서 나타낸 색소 증감형 태양전지의 제조 방법의 기판 형성 공정의 일부를 도시하는 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태로서 나타낸 색소 증감형 태양전지의 제조 방법의 기판 접합 공정의 일부를 도시하는 개략 단면도이다.
1 is a schematic cross-sectional view showing a porous membrane for a dye-sensitized solar cell as a first embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of a film forming apparatus used in the present invention.
3 is a schematic cross-sectional view showing a dye-sensitized solar cell as a second embodiment of the present invention.
4 is a schematic cross-sectional view showing a part of a substrate forming process of a method for manufacturing a dye-sensitized solar cell shown as a second embodiment of the present invention.
5 is a schematic cross-sectional view showing a part of a substrate forming process of a method for manufacturing a dye-sensitized solar cell shown as a second embodiment of the present invention.
6 is a schematic cross-sectional view showing a part of a substrate bonding process of a method for manufacturing a dye-sensitized solar cell shown as a second embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 형태로서 색소 증감형 태양전지용 다공질막 및 색소 증감형 태양전지에 대하여 설명한다.As an embodiment of the present invention, a porous membrane for a dye-sensitized solar cell and a dye-sensitized solar cell will be described.

또한, 본 실시 형태는, 발명의 취지를 보다 잘 이해시키기 위하여 구체적으로 설명하는 것이며, 특별히 지정이 없는 한, 본 발명을 한정하는 것이 아니다.In addition, this embodiment is demonstrated concretely in order to understand the meaning of invention better, and unless otherwise specified, this invention is not limited.

(색소 증감형 태양전지용 다공질막)(Porous membrane for dye-sensitized solar cells)

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태로서 색소 증감형 태양전지용 다공질막을 도시하는 개략 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a porous membrane for a dye-sensitized solar cell as a first embodiment of the present invention.

본 실시 형태의 색소 증감형 태양전지용 다공질막(이하, 「다공질막」이라고 약칭하는 경우도 있다.)(10)은, 필름 기판(11)의 한쪽 면(11a)에 형성된 투명 전극막(12)에 있어서의 필름 기판(11)과 접하는 면과는 반대측의 면(이하, 「한쪽 면」라고 한다.)(12a)에 형성된 산화티타늄(TiO2)을 포함하는 다공질막이다.The porous film for dye-sensitized solar cell of the present embodiment (hereinafter, sometimes referred to as "porous film" in some cases) 10 is a transparent electrode film 12 formed on one side 11a of the film substrate 11 It is a porous film containing titanium oxide (TiO 2 ) formed on a surface (hereinafter referred to as “one surface”) on the opposite side to the surface in contact with the film substrate 11 in (a).

다공질막(10)은 후술하는 증감 색소로부터 전자를 수취하여 수송하는 기능을 갖고, 산화티타늄을 포함하는 다공질의 반도체를 포함하고, 투명 전극막(12)의 한쪽 면(12a)에 대략 직사각형으로 형성되어 있다.The porous film 10 has a function of receiving and transporting electrons from a sensitizing dye to be described later, and includes a porous semiconductor containing titanium oxide, and is formed in a substantially rectangular shape on one side 12a of the transparent electrode film 12 It is done.

다공질막(10)은 예를 들어, 성막 시에 열을 일절 사용하지 않는 비가열 프로세스에 의해 형성된 것이다.The porous film 10 is formed by, for example, a non-heating process that does not use any heat at the time of film formation.

비가열 프로세스로서는, 공지된 방법이 사용되는데, 예를 들어 용사법, 콜드 스프레이법, 에어로졸 디포지션법(이하, 「AD법」이라고 약기한다.) 등을 들 수 있다.As the non-heating process, a known method is used, and examples thereof include a spraying method, a cold spraying method, and an aerosol deposition method (hereinafter abbreviated as "AD method").

용사법이란, 용사재(본 실시 형태에서는, 산화티타늄 미립자)를 가열하여 기판에 분사하여, 기판 상에 박막(본 실시 형태에서는, 다공질막(10))을 형성하는 기술이다. 용사재를 가열하기 위한 열원으로서는, 연소염이나 플라즈마가 사용되고, 이 열에 의해 액적상 또는 미립자상으로 된 용사재가, 고속의 가스류 등에 의해 기판에 분사된다. 액적상 또는 미립자상으로 된 용사재가 기판 상에서 응고되어 밀착함으로써 박막이 형성된다.The spraying method is a technique of heating a sprayed material (in this embodiment, titanium oxide fine particles) and spraying it onto a substrate to form a thin film (porous film 10 in this embodiment) on the substrate. As a heat source for heating the sprayed material, combustion salt or plasma is used, and the sprayed material in the form of droplets or particulates is sprayed onto the substrate by a high-speed gas stream or the like. A thin film is formed when the spray material in the form of droplets or particulates solidifies and adheres on the substrate.

콜드 스프레이법이란, 분말 재료(본 실시 형태에서는, 산화티타늄 미립자)를 용융 온도 이하의 고상 상태에서 기판에 충돌시켜서, 기판 상에 박막(본 실시 형태에서는, 다공질막(10))을 형성하는 기술이다.The cold spray method is a technique of colliding a powder material (in this embodiment, titanium oxide fine particles) with a substrate at a solid state below the melting temperature to form a thin film (porous film 10 in this embodiment) on the substrate. to be.

AD법이란, 헬륨, 아르곤, 질소 등의 불활성 가스를 포함하는 반송 가스에 의해, 원료 입자(본 실시 형태에서는, 산화티타늄 미립자)를 아음속 내지 초음속 정도까지 가속시켜, 기판에 원료 입자를 고속으로 분사하여, 원료 입자와 기판, 또는 원료 입자끼리를 접합시켜서, 기판 상에 박막을 형성하는 기술이다.With the AD method, raw material particles (in this embodiment, titanium oxide fine particles) are accelerated to subsonic to supersonic speed by a carrier gas containing an inert gas such as helium, argon or nitrogen, and the raw material particles are injected at a high speed to the substrate. It is a technique of forming a thin film on a substrate by bonding the raw material particles to the substrate or the raw material particles.

기판 표면에 충돌한 원료 입자는, 적어도 그 일부가 기판 표면에 파고 들어가서, 용이하게는 박리되지 않는 상태가 된다. 또한, 분사를 계속함으로써, 기판 표면에 파고 들어간 원료 입자에 대하여 별도의 미립자가 충돌하고, 원료 입자끼리의 충돌에 의해, 서로의 원료 입자 표면에 신생면이 형성되고, 주로 이 신생면에 있어서 원료 입자끼리가 접합된다. 이 원료 입자끼리의 충돌에 있어서는, 원료 입자가 용융되는 온도 상승은 발생되기 어렵기 때문에, 원료 입자끼리가 접합된 계면에는, 유리질로 이루어지는 입계층은 실질적으로 존재하지 않는다. 그리고, 원료 입자의 분사를 계속함으로써, 점차, 기판 표면에 다수의 원료 입자가 접합되어, 치밀한 박막이 형성된다. 형성된 박막은, 색소 증감형 태양전지(DSSC)의 광전 변환 층을 이루는 다공질막으로서 충분한 강도를 가지므로, 소성에 의한 소성 경화가 불필요하다.At least a part of the raw material particles that have collided with the substrate surface enters the substrate surface, so that the material is not easily peeled off. In addition, by continuing spraying, separate fine particles collide with the raw material particles that have dug into the substrate surface, and by the collision of the raw material particles, a new surface is formed on the surface of each of the raw material particles, and mainly the raw material in this new surface. The particles are joined together. In the collision of the raw material particles, the temperature rise at which the raw material particles are melted is unlikely to occur, so that the interface layer where the raw material particles are joined is substantially free of a glassy grain boundary layer. Then, by continuing spraying of the raw material particles, a number of raw material particles are gradually joined to the substrate surface to form a dense thin film. The formed thin film has a sufficient strength as a porous film constituting the photoelectric conversion layer of the dye-sensitized solar cell (DSSC), and thus plastic curing by firing is unnecessary.

AD법으로서는, 예를 들어, 「국제 공개 제WO01/27348A1호 팸플릿」에 개시되어 있는 초미립자 빔 퇴적법, 「일본 특허 제3265481호 공보」에 개시되어 있는 취성 재료 초미립자 저온 성형법이 사용된다.As the AD method, for example, the ultrafine particle beam deposition method disclosed in the "International Publication No. WO01 / 27348A1 pamphlet" and the brittle material ultrafine particle low temperature molding method disclosed in "Japanese Patent Publication No. 32,5481" are used.

이들 공지된 AD법에서는, 분사하는 원료 입자를 볼밀 등으로 전처리함으로써, 균열이 생길까 말까 할 정도의 내부 변형을 원료 입자에 미리 가해 두는 것이 중요한 것으로 하고 있다. 이 내부 변형을 가해 두는 것에 의해, 분사된 미립자가, 기판 또는 이미 퇴적된 원료 입자에 충돌할 때에 파쇄나 변형을 일으키기 쉽게 할 수 있고, 이 결과 보다 치밀한 막을 형성할 수 있다고 하고 있다.In these known AD methods, it is important to pre-treat the raw material particles to be sprayed with a ball mill or the like so that internal deformations such as cracks or not are preliminarily applied to the raw material particles. It is said that by applying this internal deformation, it is easy to cause crushing or deformation when the injected fine particles collide with a substrate or already deposited raw material particles, and as a result, a denser film can be formed.

또한, 본 실시 형태에서는, 전처리에 의해, 내부 변형을 원료 입자에 미리 가하여 둘 필요는 없다.In addition, in the present embodiment, it is not necessary to preliminarily apply internal deformation to the raw material particles by pretreatment.

본 실시 형태에서는, 비가열 프로세스를 상온에서 행하는 것이 바람직하다.In this embodiment, it is preferable to perform a non-heating process at room temperature.

여기서, 상온이란, 다공질막(10)의 원료 미립자의 융점보다 충분히 낮은 온도를 가리키고, 실질적으로는 200℃ 이하의 온도이다.Here, the normal temperature refers to a temperature sufficiently lower than the melting point of the raw material fine particles of the porous membrane 10, and is substantially a temperature of 200 ° C or lower.

상온 환경의 온도는, 필름 기판(11)의 융점 이하인 것이 바람직하다. 상온 환경의 온도는 필름 기판(11)의 유리 전이 온도 미만인 것이 바람직하다.It is preferable that the temperature of a normal temperature environment is below the melting point of the film substrate 11. It is preferable that the temperature of the normal temperature environment is less than the glass transition temperature of the film substrate 11.

상기와 같은 비가열 프로세스에 의해 형성된 다공질막(10)은 임계 하중이 8mN 이상이며, 10mN 이상인 것이 바람직하고, 15mN 이상인 것이 보다 바람직하다.The porous film 10 formed by the non-heating process as described above has a critical load of 8 mN or more, preferably 10 mN or more, and more preferably 15 mN or more.

다공질막(10)은 임계 하중이 8mN 이상이므로, 투명 전극막(12)에 대한 밀착 강도가 높고, 다공질막(10)을 사용한 색소 증감형 태양전지를 휘게 한 경우, 다공질막(10)이 투명 전극막(12)으로부터 박리되는 경우가 없다. 따라서, 다공질막(10)을 사용한 색소 증감형 태양전지를 가요성의 것으로 할 수 있다.Since the porous membrane 10 has a critical load of 8 mN or more, the adhesion strength to the transparent electrode membrane 12 is high, and when the dye-sensitized solar cell using the porous membrane 10 is bent, the porous membrane 10 is transparent There is no case of peeling from the electrode film 12. Therefore, the dye-sensitized solar cell using the porous membrane 10 can be made flexible.

본 발명의 색소 증감형 태양전지용 다공질막은, 막 두께가 8 내지 12㎛이고, 또한 막 두께의 변동이 ±1㎛인 것이 바람직하며, 막 두께가 8 내지 12㎛이고, 또한 막 두께의 변동이 ±0.5㎛인 것이 보다 바람직하다.The porous membrane for a dye-sensitized solar cell of the present invention has a film thickness of 8 to 12 μm, a variation in film thickness of preferably ± 1 μm, a film thickness of 8 to 12 μm, and a film thickness variation of ± It is more preferably 0.5 µm.

막 두께가 너무 두꺼우면, 막응력에 의한 깨짐이나 박리가 발생할 우려가 있다. 그로 인해, 막 두께는 12㎛ 이하가 바람직하다. 한편, 막 두께가 너무 얇으면, 밀착성은 좋지만, 색소 흡착량이 모자라게 되어, 발생시키는 전류가 줄어들게 되어, 변환 효율이 낮아져버릴 우려가 있다. 그로 인해, 막 두께는 8㎛ 이상이 바람직하다.If the film thickness is too thick, there is a risk of cracking or peeling due to film stress. Therefore, the film thickness is preferably 12 µm or less. On the other hand, if the film thickness is too thin, the adhesion is good, but the amount of dye adsorption becomes insufficient, the generated current is reduced, and there is a fear that the conversion efficiency is lowered. Therefore, the film thickness is preferably 8 µm or more.

또한, 막 두께의 변동이 작을수록, 응력의 치우침이나 집중되는 개소가 없게 되기 때문에, 밀착성의 관점에서 바람직하다.In addition, the smaller the variation in the film thickness, the more the bias of the stress and the location of concentration are eliminated, which is preferable from the viewpoint of adhesion.

또한, 상기와 같은 비가열 프로세스에 의해 형성된 다공질막(10)은 일본 공업 규격 JIS K5600-5-4「도료 일반 시험 방법-제5부: 도막의 기계적 성질-제4절: 긁기 경도(연필법)」에 준거한 연필 경도가 H 이상이며, 4H 이상인 것이 바람직하다.In addition, the porous film 10 formed by the non-heating process as described above is Japanese Industrial Standard JIS K5600-5-4 "Paint General Test Method-Part 5: Mechanical Properties of the Coating Film-Section 4: Scratching Hardness (Pencil Method ) ”, The pencil hardness is H or more, and preferably 4H or more.

다공질막(10)은 상기한 연필 경도가 H 이상이므로, 투명 전극막(12)에 대한 밀착 강도가 높고, 다공질막(10)을 사용한 색소 증감형 태양전지를 휘게 한 경우, 다공질막(10)이 투명 전극막(12)으로부터 박리되는 경우가 없다. 따라서, 다공질막(10)을 사용한 색소 증감형 태양전지를 가요성의 것으로 할 수 있다.Since the porous film 10 has a pencil hardness of H or more, the adhesion strength to the transparent electrode film 12 is high, and when the dye-sensitized solar cell using the porous film 10 is bent, the porous film 10 The transparent electrode film 12 is not peeled off. Therefore, the dye-sensitized solar cell using the porous membrane 10 can be made flexible.

또한, 다공질막(10)은 공극률이 15 내지 50%인 것이 바람직하고, 15 내지 40%인 것이 보다 바람직하고, 20 내지 35%인 것이 더욱 바람직하다.The porous membrane 10 preferably has a porosity of 15 to 50%, more preferably 15 to 40%, and even more preferably 20 to 35%.

다공질막(10)의 공극률이 15% 미만인 경우, 막이 너무 치밀해서, 색소가 충분히 흡착되기 어려워지기 때문에 변환 효율이 낮아질 우려가 있다. 한편, 다공질막(10)의 공극률이 50% 초과인 경우, 공극이 너무 많기 때문에 막이 취성이 되어, 필름을 구부리면 깨질 우려가 있다.When the porosity of the porous membrane 10 is less than 15%, the membrane is too dense, and it is difficult to sufficiently adsorb the dye, so that the conversion efficiency may be lowered. On the other hand, when the porosity of the porous membrane 10 is more than 50%, the membrane becomes brittle because there are too many pores, and there is a fear of breaking when the film is bent.

또한, 본 발명에 있어서 「공극률」은, 다공질막(10)의 단면 SEM 화상으로부터 화상 해석으로 산출한 값이다.In addition, in this invention, "porosity" is the value computed by image analysis from the SEM image of the cross section of the porous membrane 10.

또한, 다공질막(10)은 상기와 같은 비가열 프로세스에 의해 형성되어 있으므로, 열에 의해 원료 미립자(산화티타늄 미립자)의 결정 구조가 변화(변질)되지 않고, 또한 결정 구조의 변형이나 결정 결함이 적은 다공질막이다. 특히, 비가열 프로세스로서는, 상기 AD법을 사용한 경우, 필름 기판(11) 상의 투명 전극막(12)에 대하여 에어로졸을 분사함으로써, 에어로졸(원료 미립자)이 필름 기판(11) 상의 투명 전극막(12)에 충돌했을 때의 충격에 의해, 필름 기판(11) 상의 투명 전극막(12)과 원료 미립자 및 원료 미립자끼리가 결합하여, 다공질막(10)의 투명 전극막(12)에 대한 밀착성이 높아진다. 따라서, 상기에 의해 얻어지는 다공질막(10)을 사용한 색소 증감형 태양전지는, 광전 변환 효율이 우수하다. 또한, 투명 전극막(12)에 속도를 갖고서 원료 미립자가 충돌함으로써, 원료 미립자의 투명 전극막(12)에 대한 밀착 강도가 높아지므로, 다공질막(10)을 가요성 디바이스에 적용했을 때에, 다공질막(10)이 박리되는 경우가 없다. In addition, since the porous film 10 is formed by the non-heating process as described above, the crystal structure of the raw material fine particles (titanium oxide fine particles) is not changed (deformed) by heat, and the crystal structure is not deformed or crystal defects are small. It is a porous membrane. In particular, as the non-heating process, when the above-described AD method is used, aerosol (raw fine particles) is transparent electrode film 12 on film substrate 11 by spraying aerosol onto transparent electrode film 12 on film substrate 11. ), The contact between the transparent electrode film 12 on the film substrate 11 and the raw material fine particles and the raw material fine particles is increased by the impact upon impact to the transparent electrode film 12 of the porous film 10. . Therefore, the dye-sensitized solar cell using the porous film 10 obtained by the above is excellent in photoelectric conversion efficiency. In addition, since the raw material fine particles collide with the transparent electrode film 12 at a speed, the adhesion strength of the raw material fine particles to the transparent electrode film 12 increases, and therefore, when the porous film 10 is applied to a flexible device, the porous material The film 10 is not peeled off.

또한, 본 발명에 있어서는, 다공질막(10)의 성막 시에, 용제나 결합제를 사용할 필요가 없다. 그로 인해, 다공질막(10)은 용제나 결합제의 제거 공정에서의 수축이나 특이적인 공극이 없고, 밀착성을 저해하는 요인이 없기 때문에, 안정적으로 밀착성이 높은 막을 성막할 수 있다.In addition, in the present invention, it is not necessary to use a solvent or a binder when forming the porous film 10. Therefore, since the porous membrane 10 has no shrinkage or specific voids in the removal step of the solvent or binder, and there are no factors that inhibit adhesion, it is possible to stably form a film having high adhesion.

필름 기판(11)으로서는, 광의 투과율이 높은 것이 사용되고, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아크릴, 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리이미드 등이 투명한 수지 재료를 포함하고, 가요성이 있는 필름상의 것을 들 수 있다.As the film substrate 11, a material having high light transmittance is used, and for example, polyethylene terephthalate (PET), acrylic, polycarbonate, polyethylene naphthalate (PEN), polyimide, or the like includes a transparent resin material, Flexible film.

필름 기판(11)의 유리 전이 온도(Tg)는 200℃ 미만인 것이 바람직하다. 또한, 필름 기판(11)의 유리 전이 온도(Tg)는 실용상, 80℃ 이상인 것이 바람직하다.It is preferable that the glass transition temperature (Tg) of the film substrate 11 is less than 200 degreeC. Moreover, it is preferable that the glass transition temperature (Tg) of the film substrate 11 is 80 degreeC or more practically.

투명 전극막(12)으로서는, 주석 도핑 산화인듐(ITO), 불소 도핑 산화주석(FTO), 산화아연(ZnO) 등의 도전재를 포함하고, 스퍼터링이나 인쇄법에 의해, 필름 기판(11)의 한쪽 면(11a)에 성막된 것을 들 수 있다.As the transparent electrode film 12, a conductive material such as tin-doped indium oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), zinc oxide (ZnO), or the like is used for sputtering or printing to form the film substrate 11. What was formed into one surface 11a is mentioned.

(색소 증감형 태양전지용 다공질막의 제조 방법)(Method for manufacturing porous membrane for dye-sensitized solar cell)

이어서, 본 실시 형태의 색소 증감형 태양전지용 다공질막의 제조 방법을 설명한다.Next, the manufacturing method of the porous membrane for dye-sensitized solar cells of this embodiment is demonstrated.

색소 증감형 태양전지용 다공질막의 제조 방법에서는, 필름 기판(11)의 한쪽 면(11a)(투명 전극막(12)의 한쪽 면(12a))에 비가열 프로세스에 의해, 산화티타늄을 포함하는 다공질막(10)을 형성한다.In the method of manufacturing a porous film for dye-sensitized solar cells, a porous film containing titanium oxide is produced by a non-heating process on one surface 11a (one surface 12a of the transparent electrode film 12) of the film substrate 11. (10) is formed.

본 실시 형태에서는, 다공질막의 제조 방법에 있어서, 비가열 프로세스를, 다공질막(10)의 원료 미립자를 반송 가스 중에 분산시켜서 에어로졸로 하고, 그 에어로졸을 투명 전극막(12)의 한쪽 면(12a)에 분사하여, 원료 미립자를 포함하는 다공질막(10)을 형성하는 성막 방법, 즉 AD법으로 행하는 경우에 대하여 설명한다.In the present embodiment, in the method of manufacturing a porous membrane, the non-heating process is performed by dispersing the raw material fine particles of the porous membrane 10 in a carrier gas to form an aerosol, and the aerosol is one side 12a of the transparent electrode film 12 It will be described with reference to a film forming method of forming a porous film 10 containing raw material fine particles by spraying on, i.e., the AD method.

본 실시 형태에서는, 예를 들어, 도 2에 도시하는 제막 장치(20)가 사용된다.In this embodiment, the film forming apparatus 20 shown in FIG. 2 is used, for example.

제막 장치(20)는 투명 전극막(12)이 설치된 필름 기판(11)을 수용하고, 투명 전극막(12)의 한쪽 면(12a)에 다공질막(10)을 형성하기 위한 제막실(21)을 구비하고 있다.The film forming apparatus 20 accommodates the film substrate 11 on which the transparent electrode film 12 is installed, and the film forming chamber 21 for forming the porous film 10 on one side 12a of the transparent electrode film 12 It is equipped with.

제막실(21) 내에는, 필름 기판(11)을 배치하기 위한 배치면(22a)을 갖는 스테이지(22)가 설치되어 있다. 스테이지(22)는 필름 기판(11)을 배치한 상태에서 수평 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.In the film production room 21, a stage 22 having an arrangement surface 22a for placing the film substrate 11 is provided. The stage 22 is movable in the horizontal direction with the film substrate 11 disposed.

제막실(21)에는 진공 펌프(23)가 접속되어 있다. 이 진공 펌프(23)에 의해, 제막실(21) 내가 음압(陰壓)으로 된다.A vacuum pump 23 is connected to the production chamber 21. By the vacuum pump 23, the inside of the film production room 21 becomes negative pressure.

또한, 제막실(21) 내에는, 직사각형의 개구부(24a)를 갖는 노즐(24)이 배치되어 있다.In addition, a nozzle 24 having a rectangular opening portion 24a is disposed in the production chamber 21.

노즐(24)은 그 개구부(24a)가 스테이지(22)의 배치면(22a), 즉, 스테이지(22)의 면(22a) 상에 배치된 필름 기판(11)에 설치된 투명 전극막(12)의 한쪽 면(12a)에 대향하도록 배치되어 있다.The nozzle 24 has a transparent electrode film 12 in which the opening 24a is provided on the film surface 11 disposed on the surface 22a of the stage 22, that is, on the surface 22a of the stage 22. It is arranged so as to face one surface 12a of.

노즐(24)은 반송관(25)을 통하여 가스 봄베(26)와 접속되어 있다.The nozzle 24 is connected to the gas cylinder 26 through the conveying pipe 25.

반송관(25)의 도중에는, 가스 봄베(26)측부터 순서대로 매스 플로우 제어기(27), 에어로졸 발생기(28), 해쇄기(29) 및 분급기(30)가 설치되어 있다.In the middle of the conveying pipe 25, a mass flow controller 27, an aerosol generator 28, a disintegrator 29, and a classifier 30 are provided in order from the gas cylinder 26 side.

제막 장치(20)에서는, 반송 가스인 질소 가스를, 가스 봄베(26)로부터 반송관(25)에 공급하고, 그 질소 가스의 유속을 매스 플로우 제어기(27)로 조정한다.In the film forming apparatus 20, nitrogen gas, which is a conveying gas, is supplied from the gas cylinder 26 to the conveying pipe 25, and the flow rate of the nitrogen gas is adjusted by the mass flow controller 27.

에어로졸 발생기(28)에 분사용의 원료 미립자를 장전하고, 반송관(25) 내에 흐르는 질소 가스에 원료 미립자를 분산시키고, 원료 미립자를 해쇄기(29) 및 분급기(30)에 반송한다. The aerosol generator 28 is loaded with the raw material fine particles for injection, and the raw material fine particles are dispersed in nitrogen gas flowing in the conveying pipe 25, and the raw material fine particles are conveyed to the disintegrator 29 and the classifier 30.

그리고, 노즐(24)로부터, 원료 미립자(41)가 아음속 내지 초음속의 분사 속도로 투명 전극막(12)의 한쪽 면(12a)에 분사된다.Then, from the nozzle 24, the raw material fine particles 41 are jetted to one surface 12a of the transparent electrode film 12 at a subsonic to supersonic speed.

여기서, 다공질막의 제조 방법의 상세를 설명한다.Here, the detail of the manufacturing method of a porous membrane is demonstrated.

먼저, 제막실(21) 내의 스테이지(22)의 배치면(22a)에 투명 전극막(12)이 설치된 필름 기판(11)을 배치한다.First, the film substrate 11 on which the transparent electrode film 12 is provided is disposed on the arrangement surface 22a of the stage 22 in the film production room 21.

계속해서, 진공 펌프(23)에 의해, 제막실(21) 내를 음압으로 한다.Subsequently, the inside of the film production chamber 21 is set to a negative pressure by the vacuum pump 23.

계속해서, 반송관(25)을 통하여 가스 봄베(26)로부터 제막실(21) 내에 질소 가스를 공급하고, 제막실(21) 내를 질소 가스 분위기로 한다.Subsequently, nitrogen gas is supplied into the film forming chamber 21 from the gas cylinder 26 through the conveying pipe 25, and the inside of the film forming chamber 21 is set to a nitrogen gas atmosphere.

계속해서, AD법에 의해, 필름 기판(11)에 설치된 투명 전극막(12)의 한쪽 면(12a)에 산화티타늄을 포함하는 다공질막(10)을 형성한다.Subsequently, a porous film 10 containing titanium oxide is formed on one surface 12a of the transparent electrode film 12 provided on the film substrate 11 by the AD method.

다공질막(10)을 형성하기 위해서는, 에어로졸 발생기(28)에 산화티타늄을 포함하는 원료 미립자를 장전하고, 그 원료 미립자를 반송관(25) 내에 흐르는 질소 가스에 분산시키고, 해쇄기(29) 및 분급기(30)에 반송한다. 그리고, 노즐(24)의 개구부(24a)로부터, 필름 기판(11)에 설치된 투명 전극막(12)의 한쪽 면(12a)에, 산화티타늄을 포함하는 원료 미립자(41)를 분사한다.In order to form the porous membrane 10, the aerosol generator 28 is loaded with raw material fine particles containing titanium oxide, the raw material fine particles are dispersed in nitrogen gas flowing in the conveying tube 25, and the disintegrator 29 and It conveys to the classifier 30. Then, the raw material fine particles 41 containing titanium oxide are injected from the opening 24a of the nozzle 24 to one surface 12a of the transparent electrode film 12 provided on the film substrate 11.

본 실시 형태에서는, 원료 미립자로서 TiO2 입자를 사용하는 경우를 예로 들어 설명한다. TiO2의 평균 입자 직경으로서는, 1.0nm 내지 5.0㎛가 바람직하고, 1.0nm 내지 2.0㎛가 더욱 바람직하다.In this embodiment, the case where TiO 2 particles are used as raw material fine particles will be described as an example. The average particle diameter of TiO 2 is preferably 1.0 nm to 5.0 μm, and more preferably 1.0 nm to 2.0 μm.

본 실시 형태에서는, 다른 TiO2 입자를 사용하거나, 또는 병용할 수도 있는데, 그 경우에는, 다른 TiO2 입자의 바람직한 평균 입자 직경은, TiO2 입자의 바람직한 평균 입자 직경과 동일할 수도 있고, TiO2 입자보다도 작거나 클 수도 있다.In this embodiment, other TiO 2 particles may be used or used in combination, in which case the preferred average particle diameter of the other TiO 2 particles may be the same as the preferred average particle diameter of the TiO 2 particles, and TiO 2 It may be smaller or larger than the particles.

상기 범위의 하한값 이상인 것에 의해, DSSC의 색소(증감 색소)를 보다 충분히 담지할 수 있는 공공(세공)을 갖는 다공질막(10)을 제막할 수 있다.The porous film 10 having pores (pores) capable of sufficiently supporting the DSSC dye (sensitizer dye) can be formed by being at least the lower limit of the above range.

상기 범위의 상한값 이하인 것에 의해, DSSC의 광 전극에, 보다 적합한 강도를 갖는 다공질막(10)을 제막할 수 있다.By being less than or equal to the upper limit of the above range, a porous film 10 having a more suitable strength can be formed on the DSSC optical electrode.

또한, TiO2의 평균 입자 직경은, SEM 관찰에 의해 복수의 입자 직경을 측정하여 평균하는 방법이나 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치의 측정에 의해 얻어진 입자 직경(체적 평균 직경) 분포의 피크값으로서 결정하는 방법이 있다.In addition, the average particle diameter of TiO 2 is determined as a peak value of a particle diameter (volume average diameter) distribution obtained by a method of measuring and averaging a plurality of particle diameters by SEM observation or a measurement by a laser diffraction particle size distribution measuring device. There is a way to do it.

본 실시 형태에서는, 원료 미립자로서, 입경이 상이한 복수의 입자, 예를 들어 소직경 입자와 대직경 입자를 병용할 수도 있다.In the present embodiment, as the raw material fine particles, a plurality of particles having different particle sizes, for example, small-diameter particles and large-diameter particles may be used in combination.

소직경 입자의 평균 입자 직경 r은, 예를 들어, 1nm 이상 1000nm(1㎛) 미만이 바람직하고, 1nm 이상 500nm 미만이 보다 바람직하고, 1nm 이상 200nm 미만이 더욱 바람직하고, 1nm 이상 100nm 이하가 특히 바람직하다.The average particle diameter r of the small-diameter particles is, for example, preferably 1 nm or more and less than 1000 nm (1 μm), more preferably 1 nm or more and less than 500 nm, even more preferably 1 nm or less and less than 200 nm, and particularly 1 nm or more and 100 nm or less. desirable.

대직경 입자의 평균 입자 직경 R은, 예를 들어, 0.2㎛ 이상 100㎛ 이하가 바람직하고, 0.2㎛ 이상 50㎛ 이하가 보다 바람직하고, 0.2㎛ 이상 5㎛ 이하가 더욱 바람직하고, 0.2㎛ 이상 2㎛ 이하가 특히 바람직하다.The average particle diameter R of the large-diameter particles is, for example, preferably 0.2 μm or more and 100 μm or less, more preferably 0.2 μm or more and 50 μm or less, still more preferably 0.2 μm or more and 5 μm or less, and more preferably 0.2 μm or more and 2 Particularly preferred is µm or less.

소직경 입자와 대직경 입자를 병용하는 경우, 소직경 입자의 평균 입자 직경 r과 대직경 입자의 평균 입자 직경 R의 상대비(r/R)는 (1/1000)≤(r/R)≤(1/5)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 상대비(r/R)는 (1/750)≤(r/R)≤(1/10)의 관계를 만족하는 것이 보다 바람직하고, (1/500)≤(r/R)≤(1/20)의 관계를 만족하는 것이 더욱 바람직하고, (1/250)≤(r/R)≤(1/30)의 관계를 만족하는 것이 특히 바람직하다.When a small-diameter particle and a large-diameter particle are used together, the relative ratio (r / R) of the average particle diameter r of the small-diameter particles and the average particle diameter R of the large-diameter particles is (1/1000) ≤ (r / R) ≤ It is preferable to satisfy the relationship (1/5). It is more preferable that the relative ratio (r / R) satisfies the relationship of (1/750) ≤ (r / R) ≤ (1/10), and (1/500) ≤ (r / R) ≤ (1 / It is more preferable to satisfy the relationship of 20), and it is particularly preferable to satisfy the relationship of (1/250) ≤ (r / R) ≤ (1/30).

상대비(r/R)가 상기 관계를 만족함으로써, 소직경 입자의 평균 입자 직경 r과 대직경 입자의 평균 입자 직경 R의 차가 보다 명확해진다. 소직경 입자와 대직경 입자가 동일한 무기 물질(예를 들어, 산화티타늄)을 포함하는 경우, 평균 입자 직경의 차가 보다 명확해지는 것은, 소직경 입자의 개개 입자와 대직경 입자의 개개 입자의 중량의 차가 보다 명확해지는 것을 의미한다.When the relative ratio (r / R) satisfies the above relationship, the difference between the average particle diameter r of the small-diameter particles and the average particle diameter R of the large-diameter particles becomes clearer. When the small-diameter particles and the large-diameter particles contain the same inorganic material (for example, titanium oxide), the difference in the average particle diameter becomes more apparent by the weight of the individual particles of the small-diameter particles and the individual particles of the large-diameter particles. It means that the car becomes clearer.

원료 미립자로서, 소직경 입자와 대직경 입자를 병용하는 경우, 평균 입자 직경 1 내지 200nm 미만의 소직경 입자와 평균 입자 직경 0.2 내지 2㎛의 대직경 입자의 혼합 입자가 바람직하고, 평균 입자 직경 1 내지 100nm의 소직경 입자와 평균 입자 직경 0.5 내지 2㎛의 대직경 입자의 혼합 입자가 보다 바람직하고, 평균 입자 직경 1 내지 50nm의 소직경 입자와 평균 입자 직경 1 내지 2㎛의 대직경 입자의 혼합 입자가 더욱 바람직하다.As the raw material fine particles, when a small-diameter particle and a large-diameter particle are used together, mixed particles of a small-diameter particle having an average particle diameter of 1 to less than 200 nm and a large-diameter particle having an average particle diameter of 0.2 to 2 µm are preferable, and an average particle diameter of 1 Mixed particles of small-diameter particles having an average particle diameter of 0.5 to 2 μm and smaller particles having an average particle diameter of 1 to 50 nm are more preferable, and mixing of small-diameter particles having an average particle diameter of 1 to 50 nm and large-diameter particles having an average particle diameter of 1 to 2 µm Particles are more preferred.

본 발명에 있어서, 상기 중량의 차를 보다 명확하게 함으로써, 상기 중량의 차를 고려한 분사 조건의 설정을 보다 용이하게 행할 수 있으므로 바람직하다. 예를 들어, 상기 중량의 차가 비교적 큰 경우이면, 소직경 입자와 대직경 입자의 혼합 입자를 기재에 분사하여 제막할 때, 소직경 입자끼리의 충돌 에너지보다도, 대직경 입자가 소직경 입자에 부여하는 충돌 에너지를 현저하게 크게 할 수 있다. 즉, 제막 과정에 있어서, 상기 기판 또는 인접하는 별도의 입자 상에 도달한 소직경 입자에 대하여 분사된 대직경 입자가 충돌함으로써, 충돌된 소직경 입자가 상기 기판 또는 인접하는 별도의 입자에 가압되거나, 또는 문질러져서, 소직경 입자와 상기 기판, 또는 소직경 입자와 인접하는 별도의 입자에 보다 확실하게 접합할 수 있다.In the present invention, by making the difference in weight more clear, it is preferable because the setting of the injection conditions in consideration of the difference in weight can be performed more easily. For example, when the difference in the above weight is relatively large, when a mixed particle of small-diameter particles and large-diameter particles is sprayed onto a substrate to form a film, large-diameter particles are given to the small-diameter particles rather than the collision energy between the small-diameter particles. The collision energy can be significantly increased. That is, in the film forming process, the collided small diameter particles collide against the small diameter particles that have reached on the substrate or adjacent separate particles, so that the collided small diameter particles are pressed against the substrate or adjacent adjacent particles. , Or rubbed, it is possible to more reliably bond the small-diameter particles to the substrate or to separate particles adjacent to the small-diameter particles.

그러나, 상기 중량의 차가 극단적으로 크면, 충돌된 소직경 입자가 산산 조각이 나도록 부서져버려, 다공질막을 형성하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 또한, 상기 중량의 차가 극단적으로 작으면, 소직경 입자가 상기 기판 또는 인접하는 별도의 입자에 접합할 때의, 대직경 입자가 소직경 입자에 충돌하여 부여하는 에너지가 기여하는 정도는 상대적으로 작아져버린다.However, when the difference in weight is extremely large, the collided small-diameter particles may break up to shatter, and it may be difficult to form a porous film. In addition, if the difference in weight is extremely small, the degree to which the energy contributed by the large diameter particles colliding with the small diameter particles when the small diameter particles are bonded to the substrate or adjacent separate particles is relatively small. Loses.

상대비(r/R)가 상기 관계를 만족하는 것으로 함으로써, 상기 중량의 차를 적절한 범위로 할 수 있어, 강도 및 전자 전도성이 한층 우수한 다공질막을 상기 기판 상에 제막할 수 있다.When the relative ratio (r / R) satisfies the above relationship, the difference in weight can be set to an appropriate range, and a porous film excellent in strength and electronic conductivity can be formed on the substrate.

상기 혼합 입자에 있어서, 대직경 입자:소직경 입자의 혼합비가, 99.9중량부:0.1중량부 내지 0.1중량부:99.9중량부인 것이 바람직하고, 99.9중량부:0.1중량부 내지 50중량부:50중량부인 것이 보다 바람직하고, 99.9중량부:0.1중량부 내지 70중량부:30중량부인 것이 더욱 바람직하고, 99.5중량부:0.5중량부 내지 70중량부:30중량부인 것이 더욱 바람직하고, 99중량부:1중량부 내지 80중량부:20중량부인 것이 더욱 바람직하다.In the mixed particles, the mixing ratio of the large-diameter particles: small-diameter particles is preferably 99.9 parts by weight: 0.1 parts by weight to 0.1 parts by weight: 99.9 parts by weight, and 99.9 parts by weight: 0.1 parts by weight to 50 parts by weight: 50 parts by weight More preferably, the denier is 99.9 parts by weight: 0.1 parts by weight to 70 parts by weight: 30 parts by weight, more preferably 99.5 parts by weight: 0.5 parts by weight to 70 parts by weight: 30 parts by weight, more preferably 99 parts by weight: It is more preferably 1 part by weight to 80 parts by weight: 20 parts by weight.

대직경 입자:소직경 입자의 혼합비가 상기 범위이면, 기판 상에 있어서, 소직경 입자에 대하여 대직경 입자를 보다 확실하게 충돌시킬 수 있다. 이 결과, 기판 상에 제막되는 다공질막의 강도 및 전자 전도성을 한층 높일 수 있다.When the mixing ratio of the large-diameter particles to the small-diameter particles is within the above range, the large-diameter particles can be more reliably collided with the small-diameter particles on the substrate. As a result, the strength and electronic conductivity of the porous film formed on the substrate can be further enhanced.

특히, 대직경 입자:소직경 입자의 혼합비가, 99.9중량부:0.1중량부 내지 70중량부:30중량부의 범위 내인 것에 의해, 상기 효과 외에, 밀착성이 높은 다공질막을 상기 기판 상에 제막할 수 있다.Particularly, in addition to the above effects, a porous film having high adhesion can be formed on the substrate by mixing the large-diameter particles: small-diameter particles in a range of 99.9 parts by weight: 0.1 parts by weight to 70 parts by weight: 30 parts by weight. .

대직경 입자와 소직경 입자의 분사는, 동일 노즐로부터 혼합물을 분사할 수도 있고, 별도의 노즐로부터 대직경 입자와 소직경 입자를 분사할 수도 있다. 또한, 별도의 노즐로부터 대직경 입자와 소직경 입자를 교대로 분사할 수도 있다.For the injection of the large-diameter particles and the small-diameter particles, the mixture may be injected from the same nozzle, or the large-diameter particles and the small-diameter particles may be injected from separate nozzles. Further, it is also possible to alternately spray large-diameter particles and small-diameter particles from separate nozzles.

본 실시 형태에 있어서, 반송 가스(질소 가스)에 의해 가속하는 TiO2 입자의 속도로서는, 10 내지 1000m/s가 바람직하고, 10 내지 250m/s가 보다 바람직하다.In the present embodiment, the speed of TiO 2 particles accelerated by the carrier gas (nitrogen gas) is preferably 10 to 1000 m / s, more preferably 10 to 250 m / s.

상기 범위의 상한값 이하인 것에 의해, TiO2 입자가, 필름 기판(11) 또는 이미 퇴적되어 있는 TiO2 입자에 충돌한 때에, 과도하게 부서질 일 없이, 분사 시의 입자 직경을 거의 유지한 채, 박막을 형성할 수 있다.By being below the upper limit of the above range, when the TiO 2 particles collide with the film substrate 11 or the already deposited TiO 2 particles, the film is thin while maintaining the particle diameter at the time of spraying without excessively crushing. Can form.

상기 범위의 하한값 이상인 것에 의해, TiO2 입자가 필름 기판(11) 또는 이미 퇴적되어 있는 TiO2 입자에 확실하게 접합되어, 충분한 강도의 다공질막(10)을 형성할 수 있다.By being more than the lower limit of the above range, the TiO 2 particles can be reliably bonded to the film substrate 11 or the TiO 2 particles already deposited, thereby forming a porous film 10 of sufficient strength.

반송 가스에 의해 가속하는 TiO2 입자의 속도는, 상기 범위 내에 있어서, 투명 전극막(12)의 종류에 따라 적절히 조정하면 된다.The speed of the TiO 2 particles accelerated by the carrier gas may be appropriately adjusted within the above range depending on the type of the transparent electrode film 12.

본 실시 형태에 있어서, TiO2 입자의 분사는 상온 환경에서 행하여지는 것이 바람직하다.In this embodiment, it is preferable that the injection of TiO 2 particles is performed in a normal temperature environment.

여기서 상온이란, TiO2 입자의 융점보다 충분히 낮은 온도를 가리키고, 실질적으로는 200℃ 이하이다.Here, the normal temperature refers to a temperature sufficiently lower than the melting point of the TiO 2 particles, and is substantially 200 ° C. or less.

상온 환경의 온도는, 필름 기판(11)의 융점 이하인 것이 바람직하고, 필름 기판(11)의 유리 전이 온도 미만인 것이 바람직하다.The temperature in the normal temperature environment is preferably equal to or less than the melting point of the film substrate 11 and preferably less than the glass transition temperature of the film substrate 11.

본 실시 형태에 있어서, 다공질막(10)을 제막할 경우에는, 분사하는 TiO2 입자에 미리 내부 변형을 가하여 둘 필요는 없다. TiO2 입자가 적당한 강도를 갖고 있음으로써, 제막 시에 TiO2 입자가 파쇄되지 않고 구조를 유지하기 쉬워, 접합한 TiO2 입자끼리의 사이에 공공(세공)을 형성할 수 있다. 이에 의해, 큰 비표면적을 갖는 다공질막(10)을 제막할 수 있다.In the present embodiment, when forming the porous film 10, it is not necessary to apply internal deformation to the injected TiO 2 particles in advance. When the TiO 2 particles have an appropriate strength, the TiO 2 particles are not crushed during film formation, and the structure is easy to maintain, and voids (pore) can be formed between the bonded TiO 2 particles. Thereby, the porous film 10 having a large specific surface area can be formed.

한편, 치밀한 다공질막(10)을 제막할 경우에는, 미리 내부 변형을 가한 TiO2 입자를 사용할 수도 있다.On the other hand, when forming a dense porous film 10, TiO 2 particles to which internal deformation has been previously applied may be used.

본 실시 형태에 있어서, 다공질막(10)을 제막할 경우, 그 공공률은 분사 속도나 분사 각도에 의해서도 영향을 받지만, 주로 영향을 미치는 요인은, 분사하는 TiO2 입자의 입자 직경이다. 전술한 바람직한 입자 직경의 범위 내에서, 입자 직경을 크게 할수록 공공률은 높아지고, 입자 직경을 작게 할수록 공공률은 낮아진다.In the present embodiment, when the porous membrane 10 is formed, its porosity is also affected by the injection speed and the injection angle, but the factor mainly affecting is the particle diameter of the injected TiO 2 particles. Within the above-mentioned preferred particle diameter range, the larger the particle diameter, the higher the porosity, and the smaller the particle diameter, the lower the porosity.

또한, AD법을 사용함으로써, 필름 기판(11)으로서 내열성이 낮은(융점이 낮은) 재료를 사용한 경우에도, 필름 기판(11)에 열에 의한 뒤틀림이나 변형이 발생하지 않고, 다공질막(10)을 형성할 수 있다. 따라서, AD법을 사용함으로써, 이용 가능한 필름 기판(11)의 재질 종류가 많아진다.In addition, by using the AD method, even when a material having low heat resistance (low melting point) is used as the film substrate 11, the film substrate 11 is not warped or deformed by heat, and the porous film 10 is formed. Can form. Therefore, by using the AD method, the types of materials of the film substrate 11 that can be used are increased.

또한, 다공질막(10)을 형성할 때, 필름 기판(11)에 열에 의한 뒤틀림이나 변형이 발생하지 않으므로, 다공질막(10)이 형성된 필름 기판(11)을 사용하여 색소 증감형 태양전지를 제조할 때, 이 필름 기판(11)과 다른 부재의 접합 공정에 있어서, 양자의 밀착성이 나빠진다는 문제가 발생하기 어렵다. 특히, AD법을 사용함으로써, 다공질막(10)이 형성된 필름 기판(11)을 롤·투·롤(Roll to Roll) 공법에 적용한 경우에, 다공질막(10)이 투명 전극막(12)으로부터 박리된다고 하는 문제가 발생하기 어려워진다라고 하는 이점이 있다.In addition, when forming the porous film 10, since the film substrate 11 does not cause distortion or deformation due to heat, the dye-sensitized solar cell is manufactured using the film substrate 11 on which the porous film 10 is formed. When it does, in the bonding process of this film substrate 11 and another member, the problem that the adhesiveness of both is worsened is less likely to occur. In particular, by using the AD method, when the film substrate 11 on which the porous film 10 is formed is applied to the roll-to-roll method, the porous film 10 is removed from the transparent electrode film 12. There is an advantage that the problem of peeling becomes difficult to occur.

또한, 종래법에서는, 산화티타늄에 열을 가하여 다공질막을 형성하기 때문에, 산화티타늄 미립자의 결정 구조의 변형이나 결정 결함을 유기하기 쉽고, 결과적으로 다공질막의 전자 전도성을 저하시킨다. 따라서, 그 다공질막을 색소 증감형 태양전지의 광전 변환층으로서 사용한 경우, 광전 변환층의 광전 변환 효율이 저하된다.In addition, in the conventional method, since a porous film is formed by applying heat to titanium oxide, it is easy to induce crystal defects and crystal defects in the titanium oxide fine particles, and as a result, the electronic conductivity of the porous film is lowered. Therefore, when the porous film is used as a photoelectric conversion layer of a dye-sensitized solar cell, the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion layer decreases.

AD법은 고온을 필요로 하지 않는 프로세스이므로, 원료 입자의 결정 구조를 유지한 채 다공질막(광전 변환층)을 형성할 수 있다. 따라서, 광전 변환층의 전자 전도성이 향상되고, 색소 증감형 태양전지의 광 전극으로서, 그 광전 변환층을 사용하면, 광전 변환 효율이 향상된다.Since the AD method is a process that does not require high temperature, a porous film (photoelectric conversion layer) can be formed while maintaining the crystal structure of the raw material particles. Therefore, the electron conductivity of the photoelectric conversion layer is improved, and when the photoelectric conversion layer is used as a photo electrode of a dye-sensitized solar cell, the photoelectric conversion efficiency is improved.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 다공질막(10)을 1회의 성막에 의해 형성할 수 있지만, 복수회의 성막을 행하는 것도 바람직하다. 복수회의 성막을 행하여 밀착성이 좋은 박막을 겹쳐서 성막함으로써, 다공질막(10)의 필름 기판(11)에 대한 밀착성을 확보할 수 있음과 함께, 다공질막(10)의 막 두께 균일성(변동 억제)도 확보하는 것이 가능하게 된다.In addition, in this embodiment, although the porous film 10 can be formed by one film formation, it is also preferable to perform multiple film formations. By forming a plurality of films with good adhesion to form a plurality of films, the adhesion of the porous film 10 to the film substrate 11 can be ensured, and the uniformity of the film thickness of the porous film 10 (variation suppression) It is also possible to secure.

「색소 증감형 태양전지」도 3은, 본 발명의 제2 실시 형태로서 색소 증감형 태양전지를 도시하는 개략 단면도이다."Dye-sensitized solar cell" Fig. 3 is a schematic cross-sectional view showing a dye-sensitized solar cell as a second embodiment of the present invention.

본 실시 형태의 색소 증감형 태양전지(50)는 대향하는 한 쌍의 제1 기판(51) 및 제2 기판(52)과, 이 기 판 사이에 소정의 간격을 두고 대향 배치된 한 쌍의 투명 전극막(53) 및 대향 전극막(54)과, 이 전극막의 사이에 형성된 광전 변환층(55) 및 전해질층(56)과, 광전 변환층(55) 및 전해질층(56)을 둘러싸는 밀봉 수지(57)로 개략 구성되어 있다.In the dye-sensitized solar cell 50 of the present embodiment, a pair of first and second opposing substrates 51 and 52 and a pair of transparent opposingly arranged at predetermined intervals between the substrates The electrode film 53 and the counter electrode film 54, the photoelectric conversion layer 55 and the electrolyte layer 56 formed between the electrode films, and the sealing surrounding the photoelectric conversion layer 55 and the electrolyte layer 56 It is schematically composed of resin 57.

투명 전극막(53)은 제1 기판(51)의 제2 기판(52)과 대향하는 면(이하, 「한쪽 면」라고 한다.)(51a)에 형성되어 있다.The transparent electrode film 53 is formed on the surface of the first substrate 51 that faces the second substrate 52 (hereinafter referred to as "one surface") 51a.

대향 전극막(54)은 제2 기판(52)의 제1 기판(51)과 대향하는 면(이하, 「한쪽 면」라고 한다.)(52a)에 형성되어 있다.The counter electrode film 54 is formed on a surface (hereinafter referred to as "one surface") 52a of the second substrate 52 that faces the first substrate 51.

광전 변환층(55)은 투명 전극막(53)의 대향 전극막(54)과 대향하는 면(이하, 「한쪽 면」라고 한다.)(53a)에 형성되어 있다.The photoelectric conversion layer 55 is formed on a surface (hereinafter referred to as "one surface") 53a of the transparent electrode film 53 that faces the opposite electrode film 54.

밀봉 수지(57)는 투명 전극막(53)이 설치된 제1 기판(51)과, 대향 전극막(54)이 설치된 제2 기판(52) 사이에 설치되고, 이 기판을 소정의 간격을 두고 접착함과 함께, 이 기판에 의해 형성되는 간극을 밀폐(밀봉)하고 있다.The sealing resin 57 is provided between the first substrate 51 on which the transparent electrode film 53 is provided and the second substrate 52 on which the counter electrode film 54 is provided, and adheres the substrate at a predetermined interval. In addition, the gap formed by the substrate is sealed (sealed).

전해질층(56)은 투명 전극막(53)이 설치된 제1 기판(51), 대향 전극막(54)이 설치된 제2 기판(52) 및 밀봉 수지(57)에 의해 형성되는 간극 내에 충전된 전해질에 의해 형성되어 있다. 또한, 전해질층(56)은 투명 전극막(53), 대향 전극막(54) 및 광전 변환층(55)에 접하고 있다.The electrolyte layer 56 is an electrolyte filled in a gap formed by the first substrate 51 on which the transparent electrode film 53 is installed, the second substrate 52 on which the counter electrode film 54 is installed, and the sealing resin 57 It is formed by. Further, the electrolyte layer 56 is in contact with the transparent electrode film 53, the counter electrode film 54, and the photoelectric conversion layer 55.

제1 기판(51), 투명 전극막(53) 및 광전 변환층(55)은 광 전극 기판(58)을 형성하고 있다.The first substrate 51, the transparent electrode film 53 and the photoelectric conversion layer 55 form the photoelectrode substrate 58.

제2 기판(52) 및 대향 전극막(54)은 대향 전극 기판(59)을 형성하고 있다.The second substrate 52 and the counter electrode film 54 form a counter electrode substrate 59.

제1 기판(51), 제2 기판(52)으로서는, 상기 필름 기판(11)과 동일한 것이 사용된다.As the first substrate 51 and the second substrate 52, the same ones as the film substrate 11 are used.

투명 전극막(53)으로서는, 주석 도핑 산화인듐(ITO), 불소 도핑 산화주석(FTO), 산화아연(ZnO) 등의 도전재를 포함하고, 스퍼터링이나 인쇄법에 의해, 제1 기판(51)의 한쪽 면(51a)에 성막된 것을 들 수 있다.The transparent electrode film 53 includes a conductive material such as tin-doped indium oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), zinc oxide (ZnO), and the first substrate 51 by sputtering or printing. What was formed into one surface 51a of the is mentioned.

대향 전극막(54)으로서는, 예를 들어, 백금, 폴리아닐린, 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT), 카본 등의 도전재를 포함하고, 스퍼터링이나 인쇄법에 의해, 제2 기판(52)의 한쪽 면(52a)에 성막된 것을 들 수 있다.The counter electrode film 54 includes, for example, a conductive material such as platinum, polyaniline, polyethylenedioxythiophene (PEDOT), or carbon, and one surface of the second substrate 52 by sputtering or printing ( 52a).

광전 변환층(55)으로서는 상술한 다공질막(10)이 사용된다.As the photoelectric conversion layer 55, the above-mentioned porous film 10 is used.

광전 변환층(55)에는 증감 색소가 담지되어 있다.A sensitizing dye is supported on the photoelectric conversion layer 55.

증감 색소는, 유기 색소 또는 금속 착체 색소로 구성되어 있다.The sensitizing dye is composed of an organic dye or a metal complex dye.

유기 색소로서, 예를 들어, 쿠마린계, 폴리엔계, 시아닌계, 헤미시아닌계, 티오펜계 등의 각종 유기 색소가 사용된다.As the organic dye, various organic dyes such as coumarin-based, polyene-based, cyanine-based, hemicyanine-based, and thiophene-based are used, for example.

금속 착체 색소로서는, 예를 들어, 루테늄 착체 등이 적절하게 사용된다.As a metal complex pigment, a ruthenium complex etc. are used suitably, for example.

전해질층(56)을 형성하는 전해질로서는, 아세토니트릴 또는 프로피오니트릴 등의 비수계 전해질 용제, 요오드화디메틸프로필이미다졸륨 또는 요오드화부틸메틸이미다졸륨 등의 이온 액체 등의 액체 성분에, 요오드화리튬 등의 지지 전해질과, 요오드가 혼합된 용액 등을 들 수 있다. 또한, 이들 전해질 용액은, t-부틸피리딘을 포함하고 있을 수도 있다. 또한, 태양 전지의 내구성을 향상시키기 위해서, 전해질로서는, 이온 액체 전해질 또는 고체 전해질이 사용되는 경우도 있다.As the electrolyte for forming the electrolyte layer 56, non-aqueous electrolyte solvents such as acetonitrile or propionitrile, liquid components such as ionic liquids such as dimethylpropyl imidazolium iodide or butyl methyl imidazolium iodide, lithium iodide, etc. And a solution in which the supporting electrolyte and iodine are mixed. Moreover, these electrolyte solutions may contain t-butylpyridine. In addition, in order to improve the durability of the solar cell, an ionic liquid electrolyte or a solid electrolyte may be used as the electrolyte.

또한, 요오드화디메틸프로필이미다졸륨, 요오드화부틸메틸이미다졸륨 등의 요오드계 화합물은 금속을 부식시키는 성질을 갖는 재료(금속 부식성의 재료)이다.In addition, iodine-based compounds such as dimethylpropyl imidazolium iodide and butyl methyl imidazolium iodide are materials having a property of corroding metal (metal corrosive materials).

밀봉 수지(57)를 형성하는 수지로서는, 예를 들어, 자외선 경화성 수지, 열경화성 수지, 열가소성 수지 등이 사용된다.As the resin forming the sealing resin 57, for example, an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, a thermoplastic resin and the like are used.

밀봉 수지(57)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 투명 전극막(53)과 대향 전극막(54)이 소정의 간격을 두고 이격하고, 또한 전해질층(56)이 필요하게 되는 두께가 되도록 적절히 조정된다.Although the thickness of the sealing resin 57 is not particularly limited, it is appropriate that the transparent electrode film 53 and the counter electrode film 54 are spaced apart at a predetermined interval, and that the electrolyte layer 56 is required. Is adjusted.

색소 증감형 태양전지(50)에 의하면, 광전 변환층(55)으로서는, 상술한 바와 같이, 비가열 프로세스에 의해 형성된 다공질막(10)이 사용되고 있으므로, 광전 변환층(55)의 투명 전극막(53)에 대한 밀착 강도가 높아, 색소 증감형 태양전지(50)를 휘게 한 경우, 광전 변환층(55)이 투명 전극막(53)으로부터 박리되는 경우가 없다. 따라서, 색소 증감형 태양전지(50)를 가요성의 것으로 할 수 있다. 또한, 광전 변환층(55)은 열에 의해 산화티타늄의 결정 구조가 변화(변질)되지 않고, 또한 결정 구조의 변형이나 결정 결함이 적으므로, 색소 증감형 태양전지(50)는 광전 변환 효율이 우수하다.According to the dye-sensitized solar cell 50, since the porous film 10 formed by the non-heating process is used as the photoelectric conversion layer 55, as described above, the transparent electrode film of the photoelectric conversion layer 55 ( When the adhesion strength to 53) is high and the dye-sensitized solar cell 50 is bent, the photoelectric conversion layer 55 is not peeled off from the transparent electrode film 53. Therefore, the dye-sensitized solar cell 50 can be made flexible. In addition, since the photoelectric conversion layer 55 does not change (deteriorate) the crystal structure of titanium oxide by heat, and there is little deformation or crystal defect of the crystal structure, the dye-sensitized solar cell 50 has excellent photoelectric conversion efficiency. Do.

「색소 증감형 태양전지의 제조 방법」이어서, 도 4 내지 6을 참조하여, 본 실시 형태의 색소 증감형 태양전지 제조 방법을 설명한다.Next, "the manufacturing method of a dye-sensitized solar cell", and the dye-sensitized solar cell manufacturing method of this embodiment is demonstrated with reference to FIGS. 4-6.

본 실시 형태의 색소 증감형 태양전지 제조 방법은, (I) 광 전극 기판과 대향 전극 기판을 형성하는 기판 형성 공정과, (II) 기판 형성 공정에 의해 형성된 광 전극 기판과 대향 전극 기판을 접합하는 기판 접합 공정을 구비하고 있다.The dye-sensitized solar cell manufacturing method of the present embodiment comprises: (I) a substrate forming step of forming a photoelectrode substrate and a counter electrode substrate, and (II) bonding a photoelectrode substrate and a counter electrode substrate formed by a substrate forming step. A substrate bonding process is provided.

(I) 기판 형성 공정(I) substrate formation process

먼저, 스퍼터링법이나 인쇄법 등에 의해, 제1 기판(51)의 한쪽 면(51a)에, 주석 도핑 산화인듐, 불소 도핑 산화주석, 산화아연 등을 포함하는 투명 전극막(53)을 성막한다(도 4 참조).First, a transparent electrode film 53 made of tin-doped indium oxide, fluorine-doped tin oxide, zinc oxide, or the like is formed on one surface 51a of the first substrate 51 by sputtering, printing, or the like ( See Figure 4).

계속해서, 상술한 바와 같이, 투명 전극막(53)의 한쪽 면(53a)에 비가열 프로세스에 의해, 산화티타늄을 포함하는 광전 변환층(55)(다공질막(10))을 형성한다.Subsequently, as described above, the photoelectric conversion layer 55 (porous film 10) containing titanium oxide is formed on one surface 53a of the transparent electrode film 53 by a non-heating process.

계속해서, 용제에 증감 색소를 용해하여 이루어지는 증감 색소 용액에 광전 변환층(55)을 침지하고, 광전 변환층(55)에 증감 색소를 담지시켜, 광 전극 기판(58)을 얻는다.Subsequently, the photoelectric conversion layer 55 is immersed in a sensitizing dye solution formed by dissolving a sensitizing dye in a solvent, and the sensitizing dye is supported on the photoelectric conversion layer 55 to obtain a photoelectrode substrate 58.

또한, 광전 변환층(55)에 증감 색소를 담지시키는 방법으로서는, 증감 색소 용액에 광전 변환층(55)을 침지하는 방법에 한정되지 않고, 광전 변환층(55)을 이동시키면서, 연속적으로 증감 색소 용액 중에 광전 변환층(55)을 투입·침지·인상을 행하는 방법 등도 채용된다.In addition, the method for supporting the sensitizing dye on the photoelectric conversion layer 55 is not limited to a method of immersing the photosensitive conversion layer 55 in the sensitizing dye solution, and the sensitizing dye is continuously moved while the photoelectric conversion layer 55 is moved. A method of injecting, immersing or increasing the photoelectric conversion layer 55 in the solution is also employed.

또한, 광전 변환층(55)에 증감 색소를 담지시킨 후, 광전 변환층(55)의 표면을 무수 알코올 등으로 세정할 수도 있다.Further, after the sensitizing dye is supported on the photoelectric conversion layer 55, the surface of the photoelectric conversion layer 55 can also be washed with anhydrous alcohol or the like.

계속해서, 광전 변환층(55)과 소정의 간격을 두고, 또한 광전 변환층(55)을 둘러싸도록, 잉크젯법 등에 의해 투명 전극막(53)의 한쪽 면(53a)에 밀봉 수지(57)를 형성한다.Subsequently, a sealing resin 57 is applied to one side 53a of the transparent electrode film 53 by an inkjet method or the like so as to surround the photoelectric conversion layer 55 at a predetermined distance from the photoelectric conversion layer 55. To form.

상기 밀봉 수지(57)의 광전 변환층(55)에 대해 둘러쌀 때, 상기 밀봉 수지(57)가 상기 광전 변환층(55)과 소정의 간격을 두지 않을 수도 있다.When surrounding the photoelectric conversion layer 55 of the sealing resin 57, the sealing resin 57 may not have a predetermined distance from the photoelectric conversion layer 55.

여기에서는, 광 전극 기판(58)과 대향 전극 기판(59)을 접합했을 때, 투명 전극막(53)과 대향 전극막(54)이 소정의 간격을 두고 이격하고, 또한 전해질층(56)이 필요하게 되는 두께가 되도록 밀봉 수지(57)의 두께를 조정한다.Here, when the photoelectrode substrate 58 and the opposing electrode substrate 59 are joined, the transparent electrode film 53 and the opposing electrode film 54 are spaced apart at predetermined intervals, and the electrolyte layer 56 is also provided. The thickness of the sealing resin 57 is adjusted so as to be the required thickness.

스퍼터링법이나 인쇄법 등에 의해, 제2 기판(52)의 한쪽 면(52a)에, 백금, 폴리아닐린, 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT), 카본 등을 포함하는 대향 전극막(54)을 성막하여 대향 전극 기판(59)을 얻는다(도 5 참조).A counter electrode film 54 made of platinum, polyaniline, polyethylenedioxythiophene (PEDOT), carbon, or the like is formed on one surface 52a of the second substrate 52 by sputtering, printing, or the like, to form a counter electrode. A substrate 59 is obtained (see FIG. 5).

(II) 기판 접합 공정(II) Substrate bonding process

광 전극 기판(58)에 형성된 밀봉 수지(57)를 통하여 광 전극 기판(58)과 대향 전극 기판(59)을 접합하고, 밀봉 수지(57)에 가열 처리나 광조사 처리를 실시함으로써, 밀봉 수지(57)에 의해, 광 전극 기판(58)과 대향 전극 기판(59)을 접착, 고정한다(도 6 참조).The sealing resin is formed by bonding the optical electrode substrate 58 and the counter electrode substrate 59 through the sealing resin 57 formed on the optical electrode substrate 58, and subjecting the sealing resin 57 to heat treatment or light irradiation treatment. By (57), the photoelectrode substrate 58 and the counter electrode substrate 59 are adhered and fixed (see Fig. 6).

이 기판 접합 공정에 의해, 광 전극 기판(58)과 대향 전극 기판(59) 사이에 간극이 형성된다.A gap is formed between the photoelectrode substrate 58 and the counter electrode substrate 59 by this substrate bonding process.

계속해서, 미리 광 전극 기판(58) 또는 대향 전극 기판(59)에 형성해 둔 주입구(도시 생략)로부터, 광 전극 기판(58)과 대향 전극 기판(59) 사이의 간극에 전해질을 주입하여, 광 전극 기판(58)과 대향 전극 기판(59) 사이에 전해질층(56)을 형성한다.Subsequently, an electrolyte is injected into the gap between the photoelectrode substrate 58 and the opposing electrode substrate 59 from an injection port (not shown) formed in advance on the photoelectrode substrate 58 or the opposing electrode substrate 59, and the photo The electrolyte layer 56 is formed between the electrode substrate 58 and the counter electrode substrate 59.

계속해서, 주입구를 밀봉하여, 도 3에 도시한 바와 같은 색소 증감형 태양전지(50)를 얻는다.Subsequently, the injection port is sealed to obtain a dye-sensitized solar cell 50 as shown in FIG. 3.

실시예 Example

이하, 구체적 실시예에 의해, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하에 나타내는 실시예에 전혀 한정되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the examples shown below.

[실시예 1][Example 1]

(색소 증감형 태양전지용 다공질막의 제작)(Production of porous membrane for dye-sensitized solar cells)

필름 기판으로서, 그 한쪽 면에, 주석 도핑 산화인듐(ITO)을 포함하는 투명 전극막이 성막된 PEN 필름(두께 125㎛)을 준비하였다.As a film substrate, a PEN film (125 µm thick) in which a transparent electrode film containing tin-doped indium oxide (ITO) was formed on one side was prepared.

이어서, AD법에 의해, 필름 기판에 설치된 투명 전극막 상에, 산화티타늄을 포함하는 다공질막을 형성하였다. 얻어진 다공질막의 두께는 약 10㎛였다.Next, a porous film containing titanium oxide was formed on the transparent electrode film provided on the film substrate by the AD method. The obtained porous film had a thickness of about 10 μm.

산화티타늄으로서는, 입자 직경 2㎛의 루틸형의 대직경 입자와, 입자 직경 25nm의 아나타제형의 소직경 입자를 중량비 90:10의 비율로 혼합하여 사용하였다.As titanium oxide, rutile-type large-diameter particles having a particle diameter of 2 µm and anatase-type small-diameter particles having a particle diameter of 25 nm were mixed and used at a ratio of 90:10 by weight.

또한, AD법에 의한 다공질막의 형성을, 다음의 조건으로 행하였다.In addition, formation of the porous film by the AD method was performed under the following conditions.

가스: 질소Gas: nitrogen

가스량: 2SLMGas volume: 2SLM

온도: 실온(약 25℃)Temperature: room temperature (about 25 ℃)

성막실 압력: 100PaFilm chamber pressure: 100Pa

기재 반송 속도: 5mm/sec.Substrate conveying speed: 5 mm / sec.

성막 횟수(스캔 횟수): 10 내지 40회(막 두께가 10㎛가 되도록 조정)Number of film formation (number of scans): 10 to 40 times (adjusted so that the film thickness becomes 10 µm)

(다공질막의 밀착성 평가)(Evaluation of adhesion of porous membrane)

얻어진 다공질막의 필름 기판에 대한 밀착성을, 다공질막의 임계 하중과 연필 경도를 측정함으로써 평가하였다.The adhesion of the obtained porous film to the film substrate was evaluated by measuring the critical load and pencil hardness of the porous film.

다공질막의 임계 하중(단위: mN)의 측정을, 일본 공업 규격 JIS-R3255 「유리를 기판으로 한 박막의 부착성 시험 방법」에 준거하여, 초박막 스크래치 시험기(상품명: Model CSR-2000, RHESCA사 제조)를 사용하여 행하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.The ultra-thin scratch tester (trade name: Model CSR-2000, manufactured by RHESCA, Inc.) measured the critical load (unit: mN) of the porous membrane in accordance with Japanese Industrial Standard JIS-R3255 `` Test Method for Adhesion of Thin Films Using Glass as a Substrate '' ). Table 1 shows the results.

다공질막의 연필 경도의 측정은, 일본 공업 규격 JIS K5600-5-4「도료 일반 시험 방법-제5부: 도막의 기계적 성질-제4절: 긁기 경도(연필법)」에 준거한 방법에 의해 행하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.The pencil hardness of the porous film was measured by a method conforming to Japanese Industrial Standard JIS K5600-5-4 "General Test Methods for Paints-Part 5: Mechanical Properties of Painted Films-Section 4: Scratch Hardness (Pencil Method)". Did. Table 1 shows the results.

또한, 다공질막이 설치된 필름 기판(성막체)을 직경 80mm의 원통 및 직경 25mm의 원통에 10회 감고, 성막체가 박리되는지 여부를 육안으로 확인하여 굽힘 내성을 평가하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.Further, the film substrate (film-forming body) on which the porous film was installed was wound 10 times in a cylinder having a diameter of 80 mm and a cylinder having a diameter of 25 mm, and visually checking whether the film-forming body was peeled off was evaluated for bending resistance. Table 1 shows the results.

(색소 증감형 태양전지의 제작)(Production of dye-sensitized solar cells)

또한, 다공질막이 설치된 필름 기판을 사용하여, 색소 증감형 태양전지를 제작하였다.Further, a dye-sensitized solar cell was produced using a film substrate provided with a porous membrane.

먼저, 아세토니트릴/tert-부탄올(1/1, 체적비)의 혼합 용매에 농도가 0.3mM이 되도록 색소 N719를 용해시킨 N719 색소 용액을 제조하였다.First, an N719 dye solution was prepared in which the dye N719 was dissolved in a mixed solvent of acetonitrile / tert-butanol (1/1, volume ratio) so that the concentration was 0.3 mM.

계속해서, 질소 가스 분위기 하, 실온에서, 다공질막이 설치된 필름 기판을 100℃의 건조 분위기 하에서 건조한 후, N719 색소 용액에 18시간 침지시켜, 실시예 1의 광 전극 기판을 제작하였다.Subsequently, the film substrate provided with the porous film was dried under a nitrogen gas atmosphere at room temperature under a dry atmosphere at 100 ° C., and then immersed in a N719 dye solution for 18 hours to prepare the photoelectrode substrate of Example 1.

대향 전극 기판으로서, PEN 필름(두께 125㎛)을 포함하는 필름 기판 상에, ITO, 크롬, 백금을 이 순서로 적층하여 성막된 것을 사용하였다.As a counter electrode substrate, ITO, chromium, and platinum were deposited in this order on a film substrate containing a PEN film (125 µm thick) to form a film.

이 대향 전극 기판과 광 전극 기판을 두께 30㎛의 수지제 가스킷(세퍼레이터)을 통해 중첩하여 클립 고정하고, 양쪽 전극 사이에 전해액(AN50, 솔라로닉스사 제조)을 주입하여, 실시예 1의 색소 증감 태양전지를 얻었다.The counter electrode substrate and the photoelectrode substrate were clipped by overlapping with a resin gasket (separator) having a thickness of 30 µm, and the electrolyte solution (AN50, manufactured by Solaronics) was injected between both electrodes to increase or decrease the dye of Example 1. A solar cell was obtained.

(색소 증감형 태양전지의 광전 변환 효율의 평가)(Evaluation of photoelectric conversion efficiency of dye-sensitized solar cells)

실시예 1의 색소 증감형 태양전지 광전 변환 효율의 측정을 다음과 같이 행하였다.The photosensitive conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell of Example 1 was measured as follows.

입사광 100mW/㎠의 AM1.5 의사 태양광의 조건에서, 전류전압 측정 장치를 사용하여, DC 전압을 50mV/sec로 주사하면서 출력 전류값을 계측하여, 전류-전압 특성을 얻었다.Under the conditions of AM1.5 pseudo-sunlight of 100 mW / cm 2 of incident light, an output current value was measured while scanning a DC voltage at 50 mV / sec using a current voltage measuring device to obtain a current-voltage characteristic.

이 전류-전압 특성에 기초하여 광전 변환 효율을 산출하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.The photoelectric conversion efficiency was calculated based on this current-voltage characteristic. Table 1 shows the results.

[실시예 2 내지 4][Examples 2 to 4]

(색소 증감형 태양전지용 다공질막의 제작)(Production of porous membrane for dye-sensitized solar cells)

산화티타늄으로서, 입자 직경 2㎛의 루틸형의 대직경 입자와, 입자 직경 25nm의 아나타제형의 소직경 입자를 표 1에 나타내는 중량비로 혼합하여 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 색소 증감형 태양전지용 다공질막을 제작하였다.Dye-sensitized type was added in the same manner as in Example 1, except that, as titanium oxide, rutile-type large-diameter particles having a particle diameter of 2 µm and anatase-type small-diameter particles having a particle diameter of 25 nm were mixed and used in a weight ratio shown in Table 1. A porous membrane for solar cells was produced.

실시예 1과 동일하게 하여, 얻어진 다공질막의 필름 기판에 대한 밀착성을 평가하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.In the same manner as in Example 1, the adhesion of the obtained porous film to the film substrate was evaluated. Table 1 shows the results.

또한, 실시예 1과 동일하게 하여, 다공질막이 설치된 필름 기판을 사용하여, 색소 증감 태양전지를 제작하였다.Further, in the same manner as in Example 1, a dye-sensitized solar cell was produced using a film substrate provided with a porous membrane.

실시예 1과 동일하게 하여, 비교예 1의 색소 증감 태양전지 광전 변환 효율을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.In the same manner as in Example 1, the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell of Comparative Example 1 was measured. Table 1 shows the results.

[비교예 1][Comparative Example 1]

실시예 1과 동일한 필름 기판을 준비하고, 그 필름 기판에 설치된 투명 전극막 상에, 저온 소성 페이스트(펙셀사 제조)를 스크린 인쇄로 도포하고, 그것을 120℃에서 30분 소성하여, 산화티타늄을 포함하는 다공질막을 형성하였다. 얻어진 다공질막의 두께는 약 10㎛였다.The same film substrate as in Example 1 was prepared, and on a transparent electrode film provided on the film substrate, a low-temperature baking paste (manufactured by Pexel) was applied by screen printing, and fired at 120 ° C for 30 minutes to include titanium oxide. A porous film to be formed was formed. The obtained porous film had a thickness of about 10 μm.

실시예 1과 동일하게 하여, 얻어진 다공질막의 필름 기판에 대한 밀착성을 평가하였다.In the same manner as in Example 1, the adhesion of the obtained porous film to the film substrate was evaluated.

결과를 표 1에 나타내었다.Table 1 shows the results.

또한, 실시예 1과 동일하게 하여, 다공질막이 설치된 필름 기판을 사용하여, 색소 증감 태양전지를 제작하였다.Further, in the same manner as in Example 1, a dye-sensitized solar cell was produced using a film substrate provided with a porous membrane.

실시예 1과 동일하게 하여, 비교예 1의 색소 증감 태양전지 광전 변환 효율을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.In the same manner as in Example 1, the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell of Comparative Example 1 was measured. Table 1 shows the results.

[비교예 2][Comparative Example 2]

두께 1.1mm의 유리 기판을 준비하고, 그 유리 기판에 설치된 투명 전극막 상에, 고온 소성 페이스트(솔라로닉스사 제조)를 스크린 인쇄로 도포하고, 그것을 500℃에서 소성하여, 산화티타늄을 포함하는 다공질막을 형성하였다. 그러나, 비교예 2에서는, 고온 소성 후, 막응력에 의해 다공질막이 깨져버렸다. 그로 인해, 각 평가 측정을 할 수 없었다.A glass substrate having a thickness of 1.1 mm was prepared, and on a transparent electrode film provided on the glass substrate, a high temperature firing paste (manufactured by Solaronics) was applied by screen printing, and fired at 500 ° C. to form a porous oxide containing titanium oxide. A film was formed. However, in Comparative Example 2, after the high-temperature firing, the porous membrane was broken by the membrane stress. Therefore, each evaluation measurement could not be performed.

[비교예 3][Comparative Example 3]

다공질막의 두께는 약 5㎛로 한 것 이외에는 비교예 2와 동일하게 하여 색소 증감형 태양전지용 다공질막을 제작하였다.A porous membrane for a dye-sensitized solar cell was produced in the same manner as in Comparative Example 2, except that the thickness of the porous membrane was about 5 μm.

실시예 1과 동일하게 하여, 얻어진 다공질막의 필름 기판에 대한 밀착성을 평가하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.In the same manner as in Example 1, the adhesion of the obtained porous film to the film substrate was evaluated. Table 1 shows the results.

또한, 실시예 1과 동일하게 하여, 다공질막이 설치된 필름 기판을 사용하여, 색소 증감 태양전지를 제작하였다.Further, in the same manner as in Example 1, a dye-sensitized solar cell was produced using a film substrate provided with a porous membrane.

실시예 1과 동일하게 하여, 비교예 1의 색소 증감 태양전지의 광전 변환 효율을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.In the same manner as in Example 1, the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell of Comparative Example 1 was measured. Table 1 shows the results.

Figure 112015089675814-pct00001
Figure 112015089675814-pct00001

표 1의 결과로부터, 실시예 1 내지 4에서는, 비가열 프로세스의 AD법에 의해 다공질막을 형성하고 있음에도 불구하고, 다공질막의 필름 기판에 대한 밀착성이 높고, 또한 광전 변환 효율이 높은 것을 알았다.From the results of Table 1, it was found that in Examples 1 to 4, although the porous film was formed by the AD method of the non-heating process, the adhesion of the porous film to the film substrate was high and the photoelectric conversion efficiency was high.

한편, 비교예 1에서는, 저온 소성에서 성막을 행했지만, 실시예 1 내지 4보다도 다공질막의 필름 기판에 대한 밀착성이 매우 떨어질 뿐만 아니라, 광전 변환 효율이 낮은 것을 알았다.On the other hand, in Comparative Example 1, although film formation was performed at low temperature firing, it was found that the adhesion of the porous film to the film substrate was not only very low, but also the photoelectric conversion efficiency was lower than Examples 1 to 4.

또한, 비교예 2에서는, 유리 기판을 사용하여, 고온 소성으로 성막을 행했지만, 소성 후, 막응력에 의해 막이 깨져버렸다. 그로 인해, 임계 하중, 연필 경도, 굽힘 시험, 변환 효율을 측정할 수 없었다.Further, in Comparative Example 2, a film was formed by firing at a high temperature using a glass substrate, but after firing, the film was broken by film stress. Therefore, the critical load, pencil hardness, bending test, and conversion efficiency could not be measured.

또한, 비교예 3에서는, 다공질막의 막 두께를 약 5㎛로 변경한 것 이외에는 비교예 2와 동일한 조작을 행하였다. 그 결과, 임계 하중, 연필 경도 및 변환 효율은 실시예 1과 동등 이상이었다. 그러나, 비교예 3에서는, 고온 소성에서 성막을 행하고 있기 때문에, 필름 기판 상에 다공질막을 형성할 수 없다.In addition, in Comparative Example 3, the same operation as in Comparative Example 2 was performed except that the film thickness of the porous membrane was changed to about 5 μm. As a result, the critical load, pencil hardness, and conversion efficiency were equal to or higher than in Example 1. However, in Comparative Example 3, since film formation was performed at high temperature firing, a porous film cannot be formed on the film substrate.

또한, 실시예 1 내지 4에서는, 입자 혼합비를 대직경:소직경=70:30 내지 96:4의 범위에서 조정했지만, 대직경:소직경=70중량부 이상:30중량부 이하의 범위라면, 다공질막의 필름 기판에 대한 밀착성이 높고, 또한 광전 변환 효율이 높은 것이 확인되었다.Further, in Examples 1 to 4, the particle mixing ratio was adjusted in the range of large diameter: small diameter = 70:30 to 96: 4, but if large diameter: small diameter = 70 parts by weight or more and 30 parts by weight or less, It was confirmed that the adhesion of the porous film to the film substrate was high and the photoelectric conversion efficiency was high.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명했지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정될 일은 없다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 부가, 생략, 치환 및 기타의 변경이 가능하다. 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되지 않고, 첨부된 클레임의 범위에 의해서만 한정된다.The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments. It is possible to add, omit, substitute, and change other components without departing from the spirit of the present invention. The invention is not limited by the foregoing description, but only by the scope of the appended claims.

10: 색소 증감형 태양전지용 다공질막(다공질막)
11: 필름 기판
12: 투명 전극막
50: 색소 증감형 태양전지
51: 제1 기판
52: 제2 기판
53: 투명 전극막
54: 대향 전극막
55: 광전 변환층
56: 전해질층
57: 밀봉 수지
58: 광 전극 기판
59: 대향 전극 기판
10: porous membrane for dye-sensitized solar cell (porous membrane)
11: film substrate
12: transparent electrode film
50: dye-sensitized solar cell
51: first substrate
52: second substrate
53: transparent electrode film
54: counter electrode film
55: photoelectric conversion layer
56: electrolyte layer
57: sealing resin
58: photoelectrode substrate
59: counter electrode substrate

Claims (13)

필름 기판 상에 형성된 산화티타늄을 포함하는 다공질막으로서, 임계 하중이 8mN 이상이고, 상기 다공질막은 비가열 프로세스에 의해 형성되며, 상기 비가열 프로세스는 상기 다공질막의 원료 미립자를 그 융점 이하의 온도로 상기 필름 기판에 분사하여, 상기 원료 미립자를 포함하는 다공질막을 형성하는 성막 방법인 것을 특징으로 하는 색소 증감형 태양전지용 다공질막.A porous film comprising titanium oxide formed on a film substrate, wherein the critical load is 8 mN or more, the porous film is formed by a non-heating process, and the non-heating process converts the raw material fine particles of the porous film to a temperature below its melting point. A porous film for a dye-sensitized solar cell, characterized in that it is a film-forming method of spraying a film substrate to form a porous film containing the raw material fine particles. 제1항에 있어서, 상기 비가열 프로세스를 200℃ 이하에서 행하는 것을 특징으로 하는 색소 증감형 태양전지용 다공질막.The porous membrane for a dye-sensitized solar cell according to claim 1, wherein the non-heating process is performed at 200 ° C or lower. 제1항 또는 제2항에 있어서, 막 두께가 8 내지 12㎛이고, 또한 막 두께의 변동이 ±1㎛인 것을 특징으로 하는 색소 증감형 태양전지용 다공질막.The porous membrane for a dye-sensitized solar cell according to claim 1 or 2, wherein the film thickness is 8 to 12 μm, and the variation in film thickness is ± 1 μm. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다공질막의 공극률이 15 내지 50%인 것을 특징으로 하는 색소 증감형 태양전지용 다공질막.The porous membrane for a dye-sensitized solar cell according to claim 1 or 2, wherein the porosity of the porous membrane is 15 to 50%. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 원료 미립자가, 평균 입자 직경 0.2 내지 2㎛의 대직경 입자와 평균 입자 직경 1 내지 200nm 미만의 소직경 입자의 혼합 입자인 것을 특징으로 하는 색소 증감형 태양전지용 다공질막.The dye-sensitized type according to claim 1 or 2, wherein the raw material fine particles are mixed particles of large-diameter particles having an average particle diameter of 0.2 to 2 µm and small-diameter particles having an average particle diameter of less than 1 to 200 nm. Porous membrane for batteries. 제5항에 있어서, 상기 대직경 입자와 상기 소직경 입자의 혼합비가, 99.9중량부:0.1중량부 내지 70중량부:30중량부인 것을 특징으로 하는 색소 증감형 태양전지용 다공질막.The porous membrane for a dye-sensitized solar cell according to claim 5, wherein a mixing ratio of the large-diameter particles and the small-diameter particles is 99.9 parts by weight: 0.1 parts by weight to 70 parts by weight: 30 parts by weight. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필름 기판의 유리 전이 온도(Tg)가 200℃ 미만인 것을 특징으로 하는 색소 증감형 태양전지용 다공질막.The porous membrane for a dye-sensitized solar cell according to claim 1 or 2, wherein a glass transition temperature (Tg) of the film substrate is less than 200 ° C. 대향하는 한 쌍의 기판과, 이들 기판의 사이에 대향 배치된 한 쌍의 전극막과, 이들 전극막의 사이에 형성된 광전 변환층 및 전해질층을 구비한 색소 증감형 태양전지로서, 상기 광전 변환층이 제1항 또는 제2항에 기재된 색소 증감형 태양전지용 다공질막을 포함하는 것을 특징으로 하는 색소 증감형 태양전지.A dye-sensitized solar cell comprising a pair of opposing substrates, a pair of electrode films facing each other between these substrates, and a photoelectric conversion layer and an electrolyte layer formed between these electrode films, wherein the photoelectric conversion layer is A dye-sensitized solar cell comprising the porous membrane for the dye-sensitized solar cell according to claim 1 or 2. 색소 증감형 태양전지용 다공질막의 제조 방법으로서,
원료 미립자를 그 융점 이하의 온도로 필름 기판에 분사하는 비가열 프로세스에 의해, 그 필름 기판 상에, 임계 하중이 8mN 이상인 다공질막을 형성하는 것을 특징으로 하는 색소 증감형 태양전지용 다공질막의 제조 방법.
A method of manufacturing a porous membrane for dye-sensitized solar cells,
A method for producing a porous membrane for a dye-sensitized solar cell, wherein a porous membrane having a critical load of 8 mN or more is formed on the film substrate by a non-heating process in which the raw material fine particles are sprayed onto the film substrate at a temperature equal to or lower than the melting point.
제1항에 있어서, 상기 비가열 프로세스가 에어로졸 디포지션법인 것을 특징으로 하는 색소 증감형 태양전지용 다공질막.The porous membrane for a dye-sensitized solar cell according to claim 1, wherein the non-heating process is an aerosol deposition method. 제6항에 있어서, 상기 대직경 입자와 상기 소직경 입자의 혼합비가, 70중량부:30중량부 내지 96중량부:4중량부인 것을 특징으로 하는 색소 증감형 태양전지용 다공질막.The porous membrane for a dye-sensitized solar cell according to claim 6, wherein a mixing ratio of the large-diameter particles and the small-diameter particles is 70 parts by weight: 30 parts by weight to 96 parts by weight: 4 parts by weight. 제9항에 있어서, 상기 비가열 프로세스가 에어로졸 디포지션법인 것을 특징으로 하는 색소 증감형 태양전지용 다공질막의 제조 방법.The method of manufacturing a porous membrane for a dye-sensitized solar cell according to claim 9, wherein the non-heating process is an aerosol deposition method. 제9항에 있어서, 상기 원료 미립자가, 평균 입자 직경 0.2㎛ 내지 2㎛의 대직경 입자와 평균 입자 직경 1nm 내지 200nm 미만의 소직경 입자의 혼합 입자이고, 상기 대직경 입자와 상기 소직경 입자의 혼합비가, 70중량부:30중량부 내지 96중량부:4중량부인 것을 특징으로 하는 색소 증감형 태양전지용 다공질막의 제조 방법.The method of claim 9, wherein the raw material fine particles are mixed particles of large-diameter particles having an average particle diameter of 0.2 μm to 2 μm and small-diameter particles having an average particle diameter of less than 1 nm to 200 nm. The mixing ratio, 70 parts by weight: 30 parts by weight to 96 parts by weight: a method for producing a porous membrane for dye-sensitized solar cell, characterized in that 4 parts by weight.
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