CN104813497B - 太阳能电池的制造方法和太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，提供一种即便在低温下烧成也能够制造出孔隙率高且杂质少的多孔质无机氧化物层的太阳能电池的制造方法。另外，本发明的目的在于，提供一种利用该太阳能电池的制造方法而制造出的太阳能电池。本发明为太阳能电池的制造方法，其具有下述工序：在表面形成有导电层的基材上的形成有该导电层的面，涂布含有无机氧化物微粒、粘合剂树脂和有机溶剂的无机氧化物糊剂，在该基材上形成无机氧化物层的工序；将所述无机氧化物层烧成的工序；对所述无机氧化物层实施活性能量射线照射或臭氧分解处理，得到多孔质无机氧化物层的工序；和在所述多孔质无机氧化物层上层叠半导体的工序。

Description

太阳能电池的制造方法和太阳能电池
技术领域
本发明涉及一种即便在低温下烧成也能够制造出孔隙率高且杂质少的多孔质无机氧化物层的太阳能电池的制造方法。另外，本发明涉及利用该太阳能电池的制造方法而制造的太阳能电池。
背景技术
以化石燃料的枯竭问题、地球温暖化问题为背景，作为清洁能源的太阳能电池近年来受到很大的关注，其研究开发越来越盛行。以往，已被实际应用的是以单晶Si、多晶Si、无定形Si等为代表的硅系太阳能电池，但是，随之而来的是昂贵、原料Si的不足问题等浮出表面，对于下一代太阳能电池的要求不断变高。
作为与之对应的太阳能电池，色素敏化太阳能电池、有机薄膜太阳能电池，有机无机杂化太阳能电池等有机系太阳能电池近年来受到关注。
在色素敏化太阳能电池中，作为电极材料，以往使用的是在形成了导电层(电极)的基材上使氧化钛形成为层状的电极材料。该氧化钛层具备下述作用：1)吸附敏化色素、2)接纳来自激发的敏化色素的电子注入、3)向导电层传输电子、4)提供从碘化物离子向色素的电子移动(还原)反应场、以及5)光散射及光陷阱等，其是决定太阳能电池的性能的最重要的因素之一。其中，对于“1)吸附敏化色素”来说，为了提高光电转换效率，需要吸附更多的敏化色素。因而，要求氧化钛层为多孔质状，且要求尽可能地使其表面积变大，使杂质变少。
另外，氧化钛层也可以在有机薄膜太阳能电池、有机无机杂化太阳能电池中作为电极材料来使用。在有机薄膜太阳能电池、有机无机杂化太阳能电池中，在氧化钛层上层叠半导体，在该半导体中通过光激发而生成电子和空穴。与色素敏化太阳能电池的情况同样地，为了提高光电转换效率而需要与更多的半导体接触，要求氧化钛层为多孔质状。
通常，作为形成这样的多孔质的氧化钛层的方法，使用的是下述方法，即，将含有氧化钛粒子和有机粘合剂的糊剂涂布在基材上，使溶剂挥发后，进一步利用高温烧成处理来使有机粘合剂消失的方法。由此，能够一边使氧化钛粒子彼此烧结，一边得到在层中存在大量的微细空隙的多孔膜。然而，在进行超过500℃这样的高温烧成处理的情况下，存在无法使用近年来为了进一步降低成本而需求高涨的树脂基材这样的问题。另外，在进行低温烧成处理的情况下，由于在氧化钛粒子表面残存了有机粘合剂的残渣，因此，还存在光电转换效率显著降低的问题。
与此相对，例如在专利文献1中公开了使用使有机粘合剂的含量降低了的糊剂来进行低温下的烧成处理的内容。但是，记载于专利文献1的糊剂的粘度低，涂布时难以保持形状，存在膜厚不均匀、端部形状坍塌、以及印刷为微细布线状时布线彼此发生合并这样的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4801899号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于，提供一种即便在低温下烧成也能够制造出孔隙率高且杂质少的多孔质无机氧化物层的太阳能电池的制造方法。另外，本发明的目的在于，提供一种利用该太阳能电池的制造方法而制造出的太阳能电池。
解决课题的方法
本发明为一种太阳能电池的制造方法，其具有下述工序：在表面形成有导电层的基材上的形成有该导电层的面，涂布含有无机氧化物微粒、粘合剂树脂和有机溶剂的无机氧化物糊剂，在该基材上形成无机氧化物层的工序；将所述无机氧化物层烧成的工序；对所述无机氧化物层实施活性能量射线照射或臭氧分解处理，得到多孔质无机氧化物层的工序；和在所述多孔质无机氧化物层上层叠半导体的工序。
以下，详述本发明。
本发明人等进行了深入研究，结果发现：在使用了含有无机氧化物微粒、粘合剂树脂和有机溶剂的无机氧化物糊剂的太阳能电池的制造方法中，通过在对无机氧化物层进行烧成后实施活性能量射线照射或臭氧分解处理，从而即便在低温下烧成也能够制造出孔隙率高且杂质少的多孔质无机氧化物层，由此能够实现高光电转换效率。另外还发现：这样的多孔质无机氧化物层能够在短时间内充分地吸附或层叠敏化色素或半导体。
此外，本发明人等发现，对于这样的多孔质无机氧化物层，即便在吸附了敏化色素的情况下也能够实现高光电转换效率，在吸附或层叠了有机薄膜太阳能电池或有机无机杂化太阳能电池中使用的半导体的情况下能够实现特别高的光电转换效率，从而完成了本发明。虽然其原因尚不明确，但推测其原因在于，与敏化色素相比，多孔质无机氧化物层的表面状态所决定的半导体的吸附程度较小。
本发明的太阳能电池的制造方法具有：在表面形成有导电层的基材上的形成有该导电层的面，涂布含有无机氧化物微粒、粘合剂树脂和有机溶剂的无机氧化物糊剂，在该基材上形成无机氧化物层的工序。
上述无机氧化物糊剂只要能够通过涂布于在表面形成有导电层的基材上的形成有该导电层的面而形成无机氧化物层即可，在导电层和无机氧化物层之间，也可以根据需要而存在其他的层(例如，即便进行烧成也不会成为多孔质状的无机氧化物层)。
通过涂布上述无机氧化物糊剂而形成的无机氧化物层的厚度的优选下限为100nm，优选上限为5000nm，更优选下限为150nm，更优选上限为2000nm。
涂布上述无机氧化物糊剂的方法没有特别限定，但优选利用旋涂法。另外，还优选利用丝网印刷法等印刷法，在基材具有柔软性的情况下，通过利用基于卷对卷方式的连续印刷工序，从而从批量生产性和生产成本的观点出发会带来较大的优点。此外，优选在涂布后进行干燥。
对于基于上述丝网印刷法的工序中的网版的网眼大小、刮墨刀(squeegee)冲角、刮墨刀速度、刮墨刀挤压力等来说，优选适当地加以设定。
作为上述基材，只要是表面形成有导电层的基材，就没有特别限制，例如，可举出形成有透明导电层的透明基板。作为上述透明基板，只要为透明的基板，就没有特别限定，可举出硅酸盐玻璃等玻璃基板等。另外，上述玻璃基板可利用经化学强化、热强化而得的玻璃基板。此外，只要能够确保光透射性，也可以使用各种塑料基板等。
上述透明基板的厚度优选为0.1～10mm，更优选为0.3～5mm。
作为上述透明导电层，可举出包含In2O3、SnO2等导电性金属氧化物的层、包含金属等导电性材料的层。作为上述导电性金属氧化物，例如可举出In2O3：Sn(ITO)、SnO2：Sb、SnO2：F、ZnO：Al、ZnO：F、CdSnO4等。
上述无机氧化物糊剂含有无机氧化物微粒。作为上述无机氧化物微粒，例如可举出氧化钛微粒、氧化铝微粒、氧化硅微粒等。其中，优选氧化钛微粒。出于带隙宽、资源也比较丰富的理由，氧化钛能够很好地加以使用。
作为上述氧化钛微粒，例如通常可使用金红石型的氧化钛微粒、锐钛矿型的氧化钛微粒、板钛矿型的氧化钛微粒以及对这些结晶性氧化钛进行修饰而得的氧化钛微粒等。
上述无机氧化物微粒的平均粒径的优选下限为5nm，优选上限为100nm，更优选的下限为10nm，更优选的上限为50nm，进一步优选的上限为25nm。通过达到上述范围内，从而能够使所得的多孔质无机氧化物层具有足够比表面积。另外，能够防止电子与空穴的再结合。另外，也可以混合粒径分布不同的2种以上的微粒。
需要说明的是，上述平均粒径可通过如下方式求出：利用透射型电子显微镜(TEM)，以1个视野可观察到约100个微粒的倍率观察微粒，利用游标尺测定任意选择的50个微粒的最长径并求出平均值。
上述无机氧化物微粒的添加量的优选的下限为无机氧化物糊剂中的1重量％，优选的上限为75重量％。若上述添加量为1重量％以上，则能够得到足够厚度的多孔质无机氧化物层。若上述添加量为75重量％以下，则上述无机氧化物糊剂的粘度上升得到抑制，变得能够更平滑地进行涂布。上述添加量的更优选的下限为3重量％，更优选的上限为50重量％，进一步优选的上限为35重量％。
上述无机氧化物糊剂含有粘合剂树脂。作为上述粘合剂树脂，例如可举出乙基纤维素(EC)、(甲基)丙烯酸类树脂、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙二醇、聚苯乙烯、聚乳酸等。其中，优选(甲基)丙烯酸类树脂。在此，(甲基)丙烯酸类树脂表示丙烯酸类树脂或甲基丙烯酸类树脂。
上述(甲基)丙烯酸类树脂的低温分解性优异，因此，即便在进行低温烧成的情况下也能够制成有机残渣量少的无机氧化物糊剂。另外，上述(甲基)丙烯酸类树脂为低粘度特性，因此，在作业环境(例如，在长时间暴露于外部空气，或者在丝网印刷时受到来自网版、刮墨刀这样的装置的较强剪切等外力的情况下)中即便发生溶剂挥发，也能够大幅地抑制粘度特性的变化，因此能够进行稳定的涂布。
作为上述(甲基)丙烯酸类树脂，只要能够在300℃左右的低温下分解，就没有特别限定，例如优选使用由选自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸正十八烷酯、(甲基)丙烯酸苄酯、及具有聚氧化烯结构的(甲基)丙烯酸类单体中的至少一种形成的聚合物。在此，例如(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。其中，从能够以少量的树脂获得高粘度的观点出发，优选玻璃化转变温度(Tg)高且低温脱脂性优异的、作为甲基丙烯酸异丁酯的聚合物的聚甲基丙烯酸异丁酯(甲基丙烯酸异丁酯聚合物)。
上述粘合剂树脂的基于聚苯乙烯换算而得的重均分子量的优选的下限为5000，优选的上限为500000。若上述重均分子量为5000以上，则所制成的无机氧化物糊剂可表现出充分的粘度且可适于涂布。若上述重均分子量为500000以下，则抑制上述无机氧化物糊剂的粘合力变高所致的拉丝(延糸)的发生，涂敷性进一步提高。上述重均分子量的更优选的上限为100000，进一步优选的上限为50000。需要说明的是，基于聚苯乙烯换算的重均分子量可通过使用例如Column LF-804(SHOKO公司制)作为柱子来进行GPC测定而获得。
上述无机氧化物糊剂中的粘合剂树脂的含量没有特别限定，但优选的下限为1重量％，优选的上限为50重量％。若上述粘合剂树脂的含量为1重量％以上，则无机氧化物糊剂将可获得充分的粘度，涂敷性提高。若上述粘合剂树脂的含量为50重量％以下，则成为适度的粘度和粘合力的无机氧化物糊剂，涂敷性提高。
需要说明的是，优选上述粘合剂树脂为少于上述无机氧化物微粒的含量。若上述粘合剂树脂多于上述无机氧化物微粒，则有时烧成后的有机残渣量变多。
上述无机氧化物糊剂含有有机溶剂。作为上述有机溶剂，优选粘合剂树脂的溶解性优异、极性高的有机溶剂，例如可举出：α-萜品醇、γ-萜品醇等萜烯系溶剂；乙醇、异丙醇等醇系溶剂；二醇、三醇等多元醇系溶剂；上述醇系溶剂/烃等混合溶剂；二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃等杂化合物等。其中，优选为萜烯系溶剂。
上述有机溶剂的沸点优选为50～300℃。若上述有机溶剂的沸点为50℃以上，则所得的无机氧化物糊剂由于适度地干燥，因此也能够用于长时间的连续印刷。若上述沸点为300℃以下，则所得的无机氧化物糊剂在涂布后的干燥工序中的干燥性提高。需要说明的是，上述沸点表示常压下的沸点。
上述有机溶剂的含量的优选的下限为55重量％，优选的上限为95重量％。若上述有机溶剂的含量在上述范围内，则所得的无机氧化物糊剂变为适度的粘度，涂敷性提高。上述有机溶剂的含量的更优选的下限为60重量％。
上述无机氧化物糊剂优选含有光致产酸剂。通过含有上述光致产酸剂，从而会产生后述的基于烧成后的处理的氧化分解、以及基于来自光致产酸剂的酸的有机物分解这两种作用，因此能够更有效地进行残渣分解。
作为上述光致产酸剂，只要照射光时产生酸就没有特别限定。作为上述光致产酸剂，例如可举出酸化合物与光吸收化合物进行酯键合而得的化合物等。作为上述光致产酸剂的具体例，可举出：Midori Kagaku Co.，Ltd.制的商品名“TPS-105”(CAS No.66003-78-9)、“TPS-109”(CAS No.144317-44-2)、“MDS-105”(CAS No.116808-67-4)、“MDS-205”(CASNo.81416-37-7)、“DTS-105”(CAS No.111281-12-0)、“NDS-105”(CAS No.195057-83-1)、“NDS-165”(CAS No.316821-98-4)等锍盐化合物；“DPI-105”(CAS No.66003-76-7)、“DPI-106”(CAS No.214534-44-8)、“DPI-109”(CAS No.194999-82-1)、“DPI-201”(CAS No.6293-66-9)、“BI-105”(CAS No.154557-16-1)、“MPI-105”(CAS No.115298-63-0)、“MPI-106”(CAS No.260061-46-9)、“MPI-109”(CAS No.260061-47-0)、“BBI-105”(CAS No.84563-54-2)、“BBI-106”(CAS No.185195-30-6)、“BBI-109”(CAS No.194999-85-4)、“BBI-110”(CASNo.213740-80-8)、“BBI-201”(CAS No.142342-33-4)等碘鎓盐化合物；Midori KagakuCo.，Ltd.制的商品名“NAI-106”(萘二甲酰亚胺樟脑磺酸盐、CAS No.83697-56-7)、“NAI-100”(CAS No.83697-53-4)、“NAI-1002”(CAS No.76656-48-9)、“NAI-1004”(CASNo.83697-60-3)、“NAI-101”(CAS No.5551-72-4)、“NAI-105”(CAS No.85342-62-7)、“NAI-109”(CAS No.171417-91-7)、“NI-101”(CAS No.131526-99-3)、“NI-105”(CAS No.85342-63-8)、“NDI-101”(CAS No.141714-82-1)、“NDI-105”(CAS No.133710-62-0)、“NDI-106”(CAS No.210218-57-8)、“NDI-109”(CAS No.307531-76-6)、“PAI-01”(CAS No.17512-88-8)、“PAI-101”(CAS No.82424-53-1)、“PAI-106”(CAS No.202419-88-3)、“PAI-1001”(CASNo.193222-02-5)、“SI-101”(CAS No.55048-39-0)、“SI-105”(CAS No.34684-40-7)、“SI-106”(CAS No.179419-32-0)、“SI-109”(CAS No.252937-66-9)、“PI-105”(CAS No.41580-58-9)、“PI-106”(CAS No.83697-51-2)、Ciba Speciality Chemicals公司制的商品名“PAG-121”、“CGI1397”、“CGI1325”、“CGI1380”、“CGI1311”、“CGI263”、“CGI268”等磺酸酯系化合物；Midori Kagaku Co.，Ltd.制的商品名“DTS200”(CAS No.203573-06-2)、RhodiaJapan公司制的商品名“RHODORSIL PHOTOINITIATOR-2074”(CAS No.178233-72-2)等将BF4 -作为平衡离子的化合物等。光致产酸剂可以单独使用，也可以并用2种以上。其中，优选使用具有下述式(1)所示的结构的光致产酸剂。
【化1】
上述光致产酸剂的含量没有特别限定，但优选的下限为0.0025重量％，优选的上限为2.5重量％。若上述光致产酸剂的含量为0.0025重量％以上，那么将能够通过添加光致产酸剂而获得充分的有机物分解效果。若上述光致产酸剂的含量为2.5重量％以下，则例如能够降低因上述光吸收化合物的比例也增加所带来的不良影响。上述光致产酸剂的含量的更优选的下限为0.025重量％，更优选的上限为1.25重量％。
对于上述无机氧化物糊剂来说，在大气气氛下以10℃/分钟的升温速度从25℃加热至300℃后的粘合剂树脂和有机溶剂的含量优选为1重量％以下。
这种情况下，上述无机氧化物糊剂在加热后表面杂质少，因此容易引起无机氧化物微粒间的结合(缩颈(ネツキング))，其结果是，能够降低粒子间电阻，因此能够实现高的光电转换效率。
若上述含量超过1重量％，则杂质残留在无机氧化物微粒表面，因此有时无法良好地层叠半导体。需要说明的是，上述含量为相对于无机氧化物微粒的含量。
上述无机氧化物糊剂不仅涂敷性优异，而且即便在低温下烧成也能够良好地制造孔隙率高且杂质少的多孔质无机氧化物层。
另外，上述无机氧化物糊剂与通常用于网版的清洗的有机溶剂的相溶性优异，能够在使用后充分地清洗除去，因此能够减少网版的阻塞，能够稳定且长期地进行丝网印刷。
作为制造上述无机氧化物糊剂的方法，可以使用具有将无机氧化物微粒、粘合剂树脂、有机溶剂混合的混合工序的方法。作为上述混合的方法，例如可举出使用双辊磨机、三辊磨机、珠磨机、球磨机、分配器、行星式混合器、自转公转式搅拌装置、捏合机、挤出机、混合辊、搅拌器等进行混合的方法等。
本发明的太阳能电池的制造方法具有将上述无机氧化物层烧成的工序。
上述无机氧化物层的烧成可根据所涂敷的基材的种类等来适当地调整温度、时间、气氛等。例如，优选在大气下或不活泼气体气氛下，在50～800℃左右的范围内，进行10秒～12小时左右的烧成。根据本发明的太阳能电池的制造方法，即便在低温下烧成也能够制造孔隙率高且杂质少的多孔质无机氧化物层，因此也可以采用300℃以下的比较低的温度作为烧成温度。
另外，干燥和烧成可以在单一的温度下进行1次，或者使温度变化而进行2次以上。
本发明的太阳能电池的制造方法具有对上述无机氧化物层实施活性能量射线照射或臭氧分解处理而得到多孔质无机氧化物层的工序。
通过进行这样的工序，从而能够利用无机氧化物的催化剂活性效果而将无机氧化物层中的微量的有机残渣氧化分解。其结果是，能够有助于太阳能电池的性能的进一步提高。另外，上述工序的效果在使用(甲基)丙烯酸类树脂作为粘合剂树脂的情况下表现的特别显著。此外，在使用平均粒径小的无机氧化物微粒的情况下，能够使无机氧化物与粘合剂树脂的接触面积增加。其结果是，能够进一步提高无机氧化物的催化剂活性效果。
对上述无机氧化物层实施活性能量射线照射或臭氧分解处理而得到多孔质无机氧化物层的工序，可以与上述对无机氧化物层进行烧成的工序同时进行，也可以在上述对无机氧化物层进行烧成的工序之后进行。
作为上述活性能量射线，例如可举出紫外线、等离子体、电子射线等。
在上述活性能量射线为紫外线的情况下，优选按照紫外线的累积光量达到100J/cm2以上的方式对上述无机氧化物层照射紫外线。若上述累积光量为100J/cm2以上，那么将能够充分地进行有机残渣的除去。上述累积光量的更优选的下限为150J/cm2，优选的上限为10000J/cm2。此外，累积光量可以利用照射强度(mW/cm2)×照射时间(秒)而简易地算出。
另外，紫外线的照射强度优选为0.5～1000mW/cm2。
此外，紫外线的照射时间优选为1秒～300分钟，更优选为1秒～60分钟。若照射强度过小或照射时间过短，则只能将有机残渣部分地除去，因此无法获得充分的效果，若照射强度过大或照射时间过长，则有时会导致透明基板的紫外线劣化、热劣化。
在上述活性能量射线为等离子体的情况下，等离子体处理强度优选为50～1000W。
此外，等离子体处理时间优选为1秒～30分钟，更优选为10秒～10分钟。若处理强度过小或处理时间过短，则只能将有机残渣部分地除去，因此无法获得充分的效果，若处理强度过大或处理时间过长，则有时产生等离子体所致的基板的劣化或热劣化。
另外，作为等离子体处理时的气氛，例如可举出氮、氧、氩等气氛。通过进行氮等离子体处理，从而能够部分地进行氮化处理，或者修补经氧等离子体处理所处理过的无机氧化物的氧缺失。
照射上述活性能量射线的方法没有特别限制，例如可举出：使用低压汞灯、高压汞等，汞-氙灯等照射紫外线的方法；使用等离子体发生装置来照射等离子体的方法等。
在照射上述活性能量射线的情况下，优选从上述无机氧化物层的表面侧(与基材相反一侧)和背面侧(基材侧)这两侧照射活性能量射线。由此，能够充分地照射活性能量射线至无机氧化物层的内部。其结果是，即便以较少的累积光量等也能够充分地获得活性能量射线照射的效果，能够有助于缩短制造工序整体的时间。需要说明的是，从表面侧的照射、以及从背面侧的照射可以同时进行，也可以分数次来依次进行。
在本发明的太阳能电池的制造方法中，优选在进行了对上述无机氧化物层实施活性能量射线照射或臭氧分解处理而得到多孔质无机氧化物层的工序之后，进一步进行照射脉冲宽度小的脉冲白色光的工序。通过照射上述脉冲白色光，从而能够引起多孔质无机氧化物层中的无机氧化物微粒间的表面的熔融所带来的致密化，其结果是，能够使表面电阻降低。
上述脉冲光的脉冲宽度优选为0.1～10ms。由此，能够瞬间地照射强力的光能。
上述脉冲光的累积光量没有特别限定，但优选为4J/cm2以上。由此，能够对无机氧化物微粒间的融合施加充足的能量。优选为15～40J/cm2。此外，理想的是，照射次数为1～5次。
作为用于照射上述脉冲光的装置，可举出卤化物闪光灯、氙闪光灯、LED闪光灯等，特别优选使用氙闪光灯。
本发明的太阳能电池的制造方法具有在上述多孔质无机氧化物层上层叠半导体的工序。
能够在上述多孔质无机氧化物层上短时间内充分地层叠半导体。对于这样得到的、在表面形成有导电层的基材上的形成有该导电层的面上至少具有多孔质无机氧化物层和半导体的层叠体，进一步根据需要层叠了其他的层，进而设置对置电极(导电层)，由此能够制造太阳能电池。这样得到的太阳能电池能够实现高光电转换效率。需要说明的是，对于上述多孔质无机氧化物层，即便在吸附了敏化色素的情况下也能够实现高光电转换效率，在吸附或层叠了在有机薄膜太阳能电池或有机无机杂化太阳能电池中使用的半导体的情况下，能够实现特别高的光电转换效率。
上述半导体只要含有通常用于有机薄膜太阳能电池或有机无机杂化太阳能电池的、作为N型半导体来发挥作用的半导体和作为P型半导体来发挥作用的半导体，就没有特别限定。在这样的半导体中，通过光激发而生成电子和空穴，电子在N型半导体中移动，空穴在P型半导体中移动，由此产生电场。
作为上述半导体，具体而言，优选为元素周期表15族元素的硫化物、有机无机杂化半导体。
作为上述元素周期表15族元素的硫化物，优选为硫化锑、硫化铋，从光电转换效率提高的观点出发，更优选为硫化锑。上述元素周期表15族元素的硫化物可以单独使用，也可以并用2种以上。另外，上述元素周期表15族元素的硫化物也可以是在同一分子中含有元素周期表15族元素中的2种以上的元素的复合硫化物。
上述有机无机杂化半导体只要是在结构中具有有机成分和无机成分这两者的半导体，就没有特别限定，但优选含有卤素。通过在结构中含有卤素，从而变得可溶于有机溶剂，能够适用于廉价的印刷法等。
另外，上述有机无机杂化半导体优选以通式R-M-X3(R为有机分子，M为金属原子，X为卤素原子)表示，此时，进一步优选具有在体心配置金属原子M、在各顶点配置有机分子R、在面心配置卤素原子X的立方晶系的结构。
上述R为有机分子，优选为以ClNmHn(l、m、n均为正整数)表示的分子，具体而言，例如可举出甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、二戊胺、二己胺、三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺、三戊胺、三己胺、乙基甲基胺、甲基丙基胺、丁基甲基胺、甲基戊基胺、己基甲基胺、乙基丙基胺、乙基丁基胺、咪唑、吡咯(azole)、吡咯(pyrrole)、氮丙啶(aziridine)、氮丙啶(azirine)、氮杂环丁烷、氧杂环丁二烯、吡咯(azole)、咪唑啉、咔唑和它们的离子、苯乙基铵等。其中，优选甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺和它们的离子、苯乙基铵，更优选甲胺、乙胺、丙胺和它们的离子。
上述M为金属原子，例如可举出铅、锡、锌、钛、锑、铋、镍、铁、钴、银、铜、镓、锗、镁、钙、铟、铝、锰、铬、钼、铕等。上述M可以单独使用，也可以并用2种以上。
上述X为卤素原子，例如可举出氯、溴、碘等。上述X可以单独使用，也可以并用2种以上。其中，从能量带隙变窄的观点出发，优选包含碘。
作为层叠上述半导体的方法，例如可举出利用旋涂法涂布使上述半导体或其前体溶解而得的半导体制膜用溶液，并进行干燥的方法等。
根据本发明的太阳能电池的制造方法，即便在低温下烧成也能够制造出孔隙率高且杂质少的多孔质无机氧化物层，能够实现高的光电转换效率。利用本发明的太阳能电池的制造方法而制造的太阳能电池是本发明的另一技术方案。
发明效果
根据本发明，可提供一种即便在低温下烧成也能够制造孔隙率高且杂质少的多孔质无机氧化物层的太阳能电池的制造方法。另外，根据本发明，能够提供利用该太阳能电池的制造方法而制造的太阳能电池。
具体实施方式
以下，列举实施例对本发明作更详细的说明，但本发明并不仅限于这些实施例。
(实施例1)
(氧化钛糊剂的制作)
使用氧化钛微粒(平均粒径为10nm和30nm的混合物)、作为粘合剂树脂的聚甲基丙烯酸异丁酯(重均分子量50000)、作为有机溶剂的α-萜品醇(沸点219℃)和乙醇(沸点78℃)的混合溶剂，使用珠磨机均匀地进行混合以成为表1的组成，由此制作出氧化钛糊剂。
(多孔质氧化钛层的形成)
在玻璃基板上形成厚度1000nm的FTO透明电极作为阴极，依次使用纯水、丙酮、甲醇各进行10分钟的超声波清洗后，使其干燥。
在FTO透明电极的表面上，通过旋涂法涂布制备成2重量％的异丙醇钛乙醇溶液而作为电子输送性的缓冲层，在150℃下烧成10分钟(氧化钛层(1))。通过旋涂法将上述得到的氧化钛糊剂涂布于玻璃基板上的形成有FTO透明电极和氧化钛层(1)的面，在150℃下烧成10分钟(氧化钛层(2))。氧化钛层(1)和(2)合计具有约500nm的厚度。之后，进一步使用高压汞灯(SEN特殊光源股份公司制，HLR100T-2)，从与玻璃基板相反的一侧(表面侧)以照射强度500mW/cm2照射60分钟的紫外线，由此得到多孔质氧化钛层。
(太阳能电池的制作)
在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中溶解氯化锑和硫脲(摩尔比1∶2)，将氯化锑和硫脲的合计浓度调整至20重量％，得到半导体制膜用溶液(1)。通过旋涂法将该半导体制膜用溶液(1)涂布在上述得到的多孔质氧化钛层上，进行干燥。进一步在氯苯25μL中溶解Spiro-OMeTAD 68mM、叔丁基吡啶55mM、双三氟甲烷磺酰亚胺锂盐(bis(trifluoromethylsulfonyl)imide salt)9mM，得到半导体制膜用溶液(2)。通过旋涂法将该半导体制膜用溶液(2)涂布在所得的半导体层上，进行干燥。
在所得的半导体层上，通过真空蒸镀形成厚度100nm的金膜而作为阳极，由此得到太阳能电池。
(实施例2～14，比较例1)
如表1所示地改变粘合剂树脂、无机氧化物微粒、烧成的条件、烧成后的处理(紫外线照射或等离子体照射)的条件、半导体，除此以外，与实施例1同样地操作，得到多孔质氧化钛层、太阳能电池。
此外，在实施例12中，由在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中溶解CH3NH3I和PbCl2(摩尔比3∶1)而得的半导体制膜用溶液(1)得到由CH3NH3PbI2Cl形成的半导体层。在实施例13、14中，在表1所示条件下进行等离子体处理来代替紫外线照射。
<评价1>
对实施例1～14和比较例1中得到的太阳能电池进行了以下的评价。将结果示于表1。
(太阳能电池的性能评价)
在所得的太阳能电池的电极间连接电源(236型号，KEITHLEY公司制)，使用100mW/cm2的强度的太阳光模拟器(山下电装公司制)来测定太阳能电池的光电转换效率。
另外，将除了在550℃下烧成60分钟以外而在相同条件下制作出的太阳能电池的光电转换效率标准化为1，将这种情况下的相对转换效率示于表1。
(比较例2)
(氧化钛糊剂的制作)
使用平均粒径为20nm的氧化钛微粒、作为粘合剂树脂的聚甲基丙烯酸异丁酯(重均分子量50000)、作为有机溶剂的α-萜品醇(沸点219℃)，使用珠磨机均匀地进行混合以成为表1的组成，由此制作出氧化钛糊剂。
(多孔质氧化钛层的形成)
将所得的氧化钛糊剂在形成有25mm见方的FTO透明电极的玻璃基板上印刷成5mm见方的正方形，在150℃下烧成60分钟。需要说明的是，进行印刷条件的微调以使多孔质氧化钛层的厚度达到10μm。
(色素敏化太阳能电池的制作)
将所得的带有多孔质氧化钛层的基板在Ru络合物色素(N719)的乙腈∶叔丁醇＝1∶1溶液(浓度0.3mM)中浸渍1天，由此使敏化色素吸附于多孔质氧化钛层表面。
接着，在该基板上载置厚度30μm的Himilan公司制的膜，以使得该膜除了一个方向以外而包围多孔质氧化钛层，进一步自其上方载置蒸镀有铂电极的玻璃基板，向其间隙注入碘化锂和碘的乙腈溶液，进行密封，由此得到色素敏化太阳能电池。
(比较例3、4)
如表1所示地进行烧成后的处理(紫外线照射)，除此以外，与比较例2同样地操作，得到多孔质氧化钛层、色素敏化太阳能电池。
<评价2>
对比较例2～4中得到的色素敏化太阳能电池进行了以下的评价。将结果示于表1。
(色素敏化太阳能电池的性能评价)
在所得的色素敏化太阳能电池的电极间连接电源(236型号，KEITHLEY公司制)，使用100mW/cm2的强度的太阳光模拟器(山下电装公司制)测定色素敏化太阳能电池的光电转换效率。
另外，将除了在550℃下烧成60分钟以外而在相同条件下制作的色素敏化太阳能电池的光电转换效率标准化为1，将这种情况下的相对转换效率示于表1。
[表1]
对实施例1～14中得到的太阳能电池的光电转换效率、和比较例1中得到的太阳能电池的光电转换效率进行比较而判明：通过进行烧成后的处理(紫外线照射或等离子体照射)，从而能够实现高的光电转换效率。
另外，对实施例1～14中得到的太阳能电池的光电转换效率、和比较例3、4中得到的色素敏化太阳能电池的光电转换效率进行比较而判明：与使敏化色素吸附于多孔质氧化钛层而制作出色素敏化太阳能电池的情形(比较例3、4)相比，于多孔质氧化钛层吸附或层叠了用于有机薄膜太阳能电池或有机无机杂化太阳能电池中的半导体的情况下(实施例1～14)，能够实现特别高的光电转换效率。
产业上的可利用性
根据本发明，可提供一种即便在低温下烧成也能够制造出孔隙率高且杂质少的多孔质无机氧化物层的太阳能电池的制造方法。另外，根据本发明，可提供利用该太阳能电池的制造方法而制造的太阳能电池。

Claims (8)

1.一种有机无机杂化太阳能电池的制造方法，其具有下述工序：
在表面形成有导电层的基材上的形成有该导电层的面，涂布含有无机氧化物微粒、粘合剂树脂和有机溶剂的无机氧化物糊剂，在该基材上形成无机氧化物层的工序；
在50～300℃下将所述无机氧化物层烧成的工序；
对所述无机氧化物层实施活性能量射线照射或臭氧分解处理，得到多孔质无机氧化物层的工序；和
在所述多孔质无机氧化物层上层叠由以通式R-M-X3表示的有机无机杂化半导体形成的半导体的工序，其中，通式R-M-X3中，R为有机分子，M为金属原子，X为卤素原子。
2.根据权利要求1所述的有机无机杂化太阳能电池的制造方法，其中，粘合剂树脂为(甲基)丙烯酸系树脂。
3.根据权利要求2所述的有机无机杂化太阳能电池的制造方法，其中，(甲基)丙烯酸系树脂为聚甲基丙烯酸异丁酯。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的有机无机杂化太阳能电池的制造方法，其中，有机溶剂的沸点为50～300℃。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的有机无机杂化太阳能电池的制造方法，其中，无机氧化物微粒为氧化钛微粒。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的有机无机杂化太阳能电池的制造方法，其中，
在对无机氧化物层实施活性能量射线照射或臭氧分解处理而得到多孔质无机氧化物层的工序中，活性能量射线为紫外线，以所述紫外线的累积光量达到100J/cm2以上的方式对无机氧化物层照射所述紫外线，得到多孔质无机氧化物层。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的有机无机杂化太阳能电池的制造方法，其中，无机氧化物微粒的平均粒径为5～100nm。
8.一种有机无机杂化太阳能电池，其利用权利要求1至7中任一项所述的有机无机杂化太阳能电池的制造方法来制造。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6395854B2 (ja) * 2014-11-21 2018-09-26 富士フイルム株式会社 光電変換素子および太陽電池
JP2017024961A (ja) * 2015-07-27 2017-02-02 ニッポン高度紙工業株式会社 無機酸化物成形体の製造方法
KR102268420B1 (ko) * 2020-09-03 2021-06-24 그린폴리텍(주) 복합 폐비닐을 이용한 데크의 제조장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1531763A (zh) * 2001-02-21 2004-09-22 �Ѻ͵繤��ʽ���� 染料敏化型太阳能电池用金属氧化物分散液,光活性电极以及染料敏化型太阳能电池
CN101071829A (zh) * 2007-06-04 2007-11-14 西安交通大学 染料敏化纳米晶太阳电池光阳极薄膜的制造方法
CN101127374A (zh) * 2007-09-11 2008-02-20 西安交通大学 柔性染料敏化太阳电池纳晶薄膜的制造方法
CN102105997A (zh) * 2008-08-08 2011-06-22 株式会社东进世美肯 染料敏化太阳能电池的制造方法
CN102394178A (zh) * 2011-11-08 2012-03-28 南京大学 利用紫外辐照光电极提高染料敏化太阳电池转换效率方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4384389B2 (ja) * 2002-04-18 2009-12-16 株式会社ブリヂストン 金属酸化物半導体膜の形成方法、有機色素増感型金属酸化物半導体電極及びこの半導体電極を有する太陽電池
JP2004059358A (ja) 2002-07-26 2004-02-26 Dainippon Ink & Chem Inc 低温焼成セラミックバインダー樹脂
JP4801899B2 (ja) 2004-12-10 2011-10-26 学校法人桐蔭学園 塗膜形成用組成物、それを用いて得られる電極及び光電変換素子
JP4896490B2 (ja) 2005-10-25 2012-03-14 京セラ株式会社 光電変換装置
KR101246983B1 (ko) * 2008-06-24 2013-03-25 닛뽕소다 가부시키가이샤 색소 증감 태양 전지
JP5230481B2 (ja) * 2009-02-24 2013-07-10 株式会社フジクラ 光電変換素子
JP2011076869A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Tdk Corp 色素増感型太陽電池及びその製造方法、並びに、色素増感型太陽電池用の作用電極の製造方法
JP6061475B2 (ja) * 2011-03-09 2017-01-18 大阪瓦斯株式会社 全固体光増感太陽電池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1531763A (zh) * 2001-02-21 2004-09-22 �Ѻ͵繤��ʽ���� 染料敏化型太阳能电池用金属氧化物分散液,光活性电极以及染料敏化型太阳能电池
CN101071829A (zh) * 2007-06-04 2007-11-14 西安交通大学 染料敏化纳米晶太阳电池光阳极薄膜的制造方法
CN101127374A (zh) * 2007-09-11 2008-02-20 西安交通大学 柔性染料敏化太阳电池纳晶薄膜的制造方法
CN102105997A (zh) * 2008-08-08 2011-06-22 株式会社东进世美肯 染料敏化太阳能电池的制造方法
CN102394178A (zh) * 2011-11-08 2012-03-28 南京大学 利用紫外辐照光电极提高染料敏化太阳电池转换效率方法

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