JP2002134178A - Photoelectric cell - Google Patents

Photoelectric cell

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JP2002134178A
JP2002134178A JP2000323129A JP2000323129A JP2002134178A JP 2002134178 A JP2002134178 A JP 2002134178A JP 2000323129 A JP2000323129 A JP 2000323129A JP 2000323129 A JP2000323129 A JP 2000323129A JP 2002134178 A JP2002134178 A JP 2002134178A
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    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric cell having a high use rate of visible light, and free and from degradation of a photosensitizer, an organic electrolyte and an organic solvent for electrolyte dissolution, thereby capable of maintaining stable and high photoelectric transfer efficiency, etc., over a long period. SOLUTION: In this photoelectric cell, a substrate (P-1) having an electrode layer (1) on a surface thereof, and a metal oxide semiconductor film (2) adsorbing the photosensitizer, and formed on a surface of the electrode layer (1), and a substrate (P-2) having an electrode layer (3) on the surface thereof are arranged, so that the electrode layer (1) faces opposite the electrode layer (3), and at least one of the substrates and of electrode layers has transparency, an electrolyte layer is placed between the metallic oxide semiconductor film (2) and the electrode layer (3). On an outer surface of at least either of the substrate (P-1) and/or the substrate (P-2), a visible light antireflection film and/or an ultraviolet light shielding film are/is formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の技術分野】本発明は、光エネルギーを電気エネ
ルギーに変換して取り出す光電気セルに関し、さらに詳
しくは可視光の利用率が高く、また長期間にわたって安
定的に高い光電変換効率等を維持することが可能な光電
気セルに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photovoltaic cell for converting light energy into electric energy and extracting the same, and more particularly, has a high utilization rate of visible light, and maintains a stable high photoelectric conversion efficiency for a long period of time. To a photovoltaic cell.

【0002】[0002]

【発明の技術的背景】光電変換材料は光エネルギーを電
気エネルギーとして連続して取り出せる材料であり、電
極間の電気化学反応を利用して光エネルギーを電気エネ
ルギーに変換する材料である。このような光電変換材料
に光を照射すると、一方の電極側で電子が発生し、対電
極に移動し、対電極に移動した電子は、電解質中をイオ
ンとして移動して一方の電極に戻る。この光電エネルギ
ーの変換は連続的に起きているので、たとえば、太陽電
池などに利用されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION A photoelectric conversion material is a material that can continuously take out light energy as electric energy, and is a material that converts light energy into electric energy by utilizing an electrochemical reaction between electrodes. When such a photoelectric conversion material is irradiated with light, electrons are generated on one electrode side, move to the counter electrode, and the electrons moved to the counter electrode move as ions in the electrolyte and return to the one electrode. Since this conversion of photoelectric energy occurs continuously, it is used for, for example, solar cells.

【0003】一般的な太陽電池は、先ず透明性導電膜を
形成したガラス板などの支持体上に光電変換材料用半導
体の膜を形成して電極とし、次に、対電極として別の透
明性導電膜を形成したガラス板などの支持体を備え、こ
れらの電極間に電解質を封入して構成されている。光電
変換材料用半導体に吸着した光増感材に太陽光を照射す
ると、光増感材は可視領域の光を吸収して励起する。こ
の励起によって発生する電子は半導体に移動し、次い
で、透明導電性ガラス電極に移動し、2つの電極を接続
する導線を通って対電極に移動し、対電極に移動した電
子は電解質中の酸化還元系を還元する。一方、半導体に
電子を移動させた光増感材は、酸化体の状態になってい
るが、この酸化体は電解質中の酸化還元系によって還元
され、元の状態に戻る。このようにして電子が連続的に
流れ、光電変換材料は太陽電池として機能する。
In a general solar cell, first, a film of a semiconductor for a photoelectric conversion material is formed on a support such as a glass plate on which a transparent conductive film is formed to form an electrode, and then another transparent electrode is formed as a counter electrode. A support such as a glass plate on which a conductive film is formed is provided, and an electrolyte is sealed between these electrodes. When the photosensitizer adsorbed on the semiconductor for a photoelectric conversion material is irradiated with sunlight, the photosensitizer absorbs and excites light in a visible region. The electrons generated by this excitation move to the semiconductor, then to the transparent conductive glass electrode, move to the counter electrode through the conductor connecting the two electrodes, and the electrons transferred to the counter electrode are oxidized in the electrolyte. Reduce the reduction system. On the other hand, the photosensitizer in which electrons have been transferred to the semiconductor is in an oxidized state, which is reduced by a redox system in the electrolyte and returns to the original state. In this way, electrons flow continuously, and the photoelectric conversion material functions as a solar cell.

【0004】この光電変換材料としては、半導体表面に
可視光領域に吸収を持つ分光増感色素を吸着させたもの
が用いられている。たとえば、特開平1-220380号公報に
は、金属酸化物半導体層の表面に、ルテニウム錯体など
の遷移金属錯体からなる分光増感色素層を有する太陽電
池が記載されている。また、特表平5-504023号公報に
は、金属イオンでドープした酸化チタン半導体層の表面
に、ルテニウム錯体などの遷移金属錯体からなる分光増
感色素層を有する太陽電池が記載されている。
As this photoelectric conversion material, a material in which a spectral sensitizing dye having absorption in a visible light region is adsorbed on a semiconductor surface is used. For example, JP-A-1-220380 describes a solar cell having a spectral sensitizing dye layer made of a transition metal complex such as a ruthenium complex on the surface of a metal oxide semiconductor layer. In addition, Japanese Patent Publication No. Hei 5-504023 describes a solar cell having a spectral sensitizing dye layer made of a transition metal complex such as a ruthenium complex on the surface of a titanium oxide semiconductor layer doped with metal ions.

【0005】このような太陽電池では、電解質は溶媒に
溶解して電解液として用いられる場合があり、このとき
の溶媒としてアルコール等の有機溶媒が用いられること
があり、さらに電解質として有機系の電解質が用いられ
ることがある。しかしながら、このような太陽電池で
は、長期間使用すると、電解質あるいは溶媒が劣化・変
質したり、電解液自体が漏出することがあり、さらに光
増感材が脱離したり分解することがあり、このため光電
変換効率が低下するなどの問題があった。また、用途に
よっては性能が必ずしも充分でないことからさらに太陽
光の利用率や変換効率を高めることが求められている。
In such a solar cell, the electrolyte may be dissolved in a solvent to be used as an electrolyte, and an organic solvent such as alcohol may be used as the solvent at this time, and an organic electrolyte may be used as the electrolyte. May be used. However, in such a solar cell, when used for a long period of time, the electrolyte or the solvent may be deteriorated or deteriorated, or the electrolyte itself may leak out, and the photosensitizer may be desorbed or decomposed. Therefore, there is a problem that the photoelectric conversion efficiency is reduced. In addition, since the performance is not always sufficient depending on the application, it is required to further increase the utilization rate and conversion efficiency of sunlight.

【0006】このような情況のもと、本発明者らは、上
記問題点を解決すべく鋭意検討した結果、基板外表面上
に可視光反射防止膜および/または紫外線遮蔽膜を形成
することによって、上記問題点を何れも解消した光電気
セルが得られることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
Under these circumstances, the present inventors have made intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, by forming a visible light antireflection film and / or an ultraviolet shielding film on the outer surface of the substrate. The present inventors have found that a photoelectric cell which can solve all of the above problems can be obtained, and have completed the present invention.

【0007】[0007]

【発明の目的】本発明は、可視光の利用率が高く、光増
感材、有機系電解質および電解質溶解用有機溶媒等が劣
化することがなく、このため長期にわたって安定的に高
い光電変換効率等を維持できる光電気セルを提供するこ
とを目的としている。
An object of the present invention is to provide a photovoltaic material having a high utilization factor of visible light, without deterioration of a photosensitizer, an organic electrolyte and an organic solvent for dissolving an electrolyte. It is an object of the present invention to provide a photoelectric cell capable of maintaining the above conditions.

【0008】[0008]

【発明の概要】本発明に係る光電気セルは、表面に電極
層(1)を有し、かつ該電極層(1)表面に光増感材を吸着し
た金属酸化物半導体膜(2)が形成されてなる基板(P-1)
と、表面に電極層(3)を有する基板(P-2)とが、前記電極層
(1)および電極層(3)が対向するように配置してなり、少
なくとも一方の基板および電極層が透明性を有し、金属
酸化物半導体膜(2)と電極層(3)との間に電解質層を設け
てなる光電気セルにおいて、少なくとも一方の透明性を
有する基板(P-1)および/または基板(P-2)の外表面上に
可視光反射防止膜および/または紫外線遮蔽膜が形成さ
れていることを特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION A photovoltaic cell according to the present invention comprises an electrode layer (1) on the surface and a metal oxide semiconductor film (2) having a photosensitizer adsorbed on the surface of the electrode layer (1). Substrate formed (P-1)
And a substrate (P-2) having an electrode layer (3) on the surface, the electrode layer
(1) and the electrode layer (3) are arranged so as to face each other, at least one of the substrate and the electrode layer has transparency, and is disposed between the metal oxide semiconductor film (2) and the electrode layer (3). A photovoltaic cell having an electrolyte layer provided thereon, wherein at least one of the transparent substrate (P-1) and / or the substrate (P-2) has an antireflection visible light film and / or an ultraviolet light shielding film on the outer surface thereof. Is formed.

【0009】前記紫紫外線遮蔽膜が透明性を有する基板
(P-1)外表面に形成され、可視光反射防止膜が前記紫外
線遮蔽膜上に形成されてなり、かつ可視光反射防止膜の
屈折率が紫外線遮蔽膜の屈折率よりも低いことが好まし
い。前記紫外線遮蔽膜は、Ce、Fe、Ti、Sb、Zr、
Znからなる群から選ばれる1種以上の金属の酸化物粒
子、または、Ce、Fe、Ti、Sb、Zr、Znからなる
群から選ばれる2種以上の金属の複合酸化物粒子を含ん
でなることが好ましい。
A substrate in which the ultraviolet and ultraviolet shielding film has transparency.
(P-1) formed on the outer surface, a visible light antireflection film is formed on the ultraviolet light shielding film, and the refractive index of the visible light antireflection film is preferably lower than the refractive index of the ultraviolet light shielding film. . The ultraviolet shielding film is made of Ce, Fe, Ti, Sb, Zr,
It comprises oxide particles of one or more metals selected from the group consisting of Zn, or composite oxide particles of two or more metals selected from the group consisting of Ce, Fe, Ti, Sb, Zr, and Zn. Is preferred.

【0010】前記可視光反射防止膜が、可視光反射防止
膜形成用塗布液を塗布・乾燥し、加熱処理して得られた
ものであり、前記紫外線遮蔽膜が、紫外線遮蔽膜形成用
塗布液を塗布・乾燥し、加熱処理して得られたものであ
ることが好ましい。
The visible light anti-reflection film is obtained by applying a coating solution for forming a visible light anti-reflection film, drying and heating the coating solution. Is preferably obtained by applying, drying and heating.

【0011】[0011]

【発明の具体的な説明】以下、本発明に係る光電気セル
について具体的に説明する。 [光電気セル]本発明に係る光電気セルは、表面に電極
層(1)を有し、かつ該電極層(1)表面に光増感材を吸着し
た金属酸化物半導体膜(2)が形成されてなる基板(P-1)
と、表面に電極層(3)を有する基板(P-2)とが、前記電極層
(1)および電極層(3)が対向するように配置してなり、少
なくとも一方の基板および電極層が透明性を有し、金属
酸化物半導体膜(2)と電極層(3)との間に電解質層を設け
てなる光電気セルにおいて、少なくとも一方の透明性を
有する基板(P-1)および/または基板(P-2)の外表面上に
可視光反射防止膜および/または紫外線遮蔽膜が形成さ
れていることを特徴としている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Hereinafter, the photoelectric cell according to the present invention will be specifically described. [Photoelectric Cell] The photoelectric cell according to the present invention comprises an electrode layer (1) on the surface, and a metal oxide semiconductor film (2) having a photosensitizer adsorbed on the surface of the electrode layer (1). Substrate formed (P-1)
And a substrate (P-2) having an electrode layer (3) on the surface, the electrode layer
(1) and the electrode layer (3) are arranged so as to face each other, at least one of the substrate and the electrode layer has transparency, and is disposed between the metal oxide semiconductor film (2) and the electrode layer (3). A photovoltaic cell having an electrolyte layer provided thereon, wherein at least one of the transparent substrate (P-1) and / or the substrate (P-2) has an antireflection visible light film and / or an ultraviolet light shielding film on the outer surface thereof. Is formed.

【0012】このような光電気セルとしては、たとえ
ば、図1に示すものが挙げられる。図1は、本発明に係
る光電気セル10の一実施例を示す概略断面図である。
表面に透明電極層11を有し、かつ該透明電極層11表
面に光増感材を吸着した半導体膜12が形成されてなる
基板(P-1)と、表面に還元触媒能を有する電極層13を
有する基板(P-2)とが前記電極層11および13が対向
するように配置されている。
FIG. 1 shows an example of such a photoelectric cell. FIG. 1 is a schematic sectional view showing one embodiment of a photoelectric cell 10 according to the present invention.
A substrate (P-1) having a transparent electrode layer 11 on the surface and a semiconductor film 12 on which a photosensitizer is adsorbed formed on the surface of the transparent electrode layer 11, and an electrode layer having a reduction catalytic ability on the surface The substrate (P-2) having the electrode layer 13 is disposed so that the electrode layers 11 and 13 face each other.

【0013】この金属酸化物半導体膜12と電極層13
との間に電解質14が封入されており、少なくとも一方
の透明性を有する基板(P-1)の外表面上に紫外線遮蔽膜
16が形成され、さらに紫外線遮蔽膜16表面上に可視
光反射防止膜15が形成されている。
The metal oxide semiconductor film 12 and the electrode layer 13
An electrolyte 14 is sealed between the substrate and the substrate, and an ultraviolet shielding film 16 is formed on the outer surface of at least one of the transparent substrates (P-1). A film 15 is formed.

【0014】透明基板(P-1)としてはガラス基板、PE
T等の有機ポリマー基板等の透明でかつ絶縁性を有する
基板を用いることができる。基板(P-2)としては使用に
耐える強度を有していれば特に制限はなく、ガラス基
板、PET等の有機ポリマー基板等の透明絶縁性基板の
他に、金属チタン、金属アルミニウム、金属銅、金属ニ
ッケルなどの導電性基板を使用することができる。
As the transparent substrate (P-1), a glass substrate, PE
A transparent and insulating substrate such as an organic polymer substrate such as T can be used. The substrate (P-2) is not particularly limited as long as it has strength enough to be used. In addition to transparent insulating substrates such as glass substrates and organic polymer substrates such as PET, metal titanium, metal aluminum, and metal copper Alternatively, a conductive substrate such as nickel metal can be used.

【0015】さらに、金属酸化物半導体膜12と電極層
13との間にスペーサを介在させることによって、透明
基板(P-1)、基板(P-2)として、PETフィルムなどの
変形可能な基板を用いることができ、また平板状以外の
形状例えば半円筒状などの形状の光電気セルとすること
ができる。この場合たとえば、透明であったり、薄型で
任意の形状の加工であるといったフレキシブルな光電気
セル等を得ることができる。
Further, by interposing a spacer between the metal oxide semiconductor film 12 and the electrode layer 13, a deformable substrate such as a PET film can be used as the transparent substrate (P-1) and the substrate (P-2). And a photoelectric cell having a shape other than the flat plate shape, for example, a semi-cylindrical shape. In this case, for example, it is possible to obtain a transparent or thin, flexible photoelectric cell or the like that is processed into an arbitrary shape.

【0016】透明基板(P-1)表面に形成された透明電極
層11としては、酸化錫、Sb、FまたはPがドーピン
グされた酸化錫、Snおよび/またはFがドーピングさ
れた酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、貴金
属等などの従来公知の電極を使用することができる。こ
のような透明電極層11は、熱分解法、CVD法などの
従来公知の方法により形成することができる。
As the transparent electrode layer 11 formed on the surface of the transparent substrate (P-1), tin oxide, tin oxide doped with Sb, F or P, indium oxide doped with Sn and / or F, oxide Conventionally known electrodes such as antimony, zinc oxide, and noble metals can be used. Such a transparent electrode layer 11 can be formed by a conventionally known method such as a thermal decomposition method and a CVD method.

【0017】また、基板(P-2)表面に形成された電極
層13としては、還元触媒能を有するものであれば特に
制限されるものでなく、白金、ロジウム、ルテニウム金
属、ルテニウム酸化物等の電極材料、酸化錫、Sb、F
またはPがドーピングされた酸化錫、Snおよび/また
はFがドーピングされた酸化インジウム、酸化アンチモ
ンなどの導電性材料の表面に前記電極材料をメッキある
いは蒸着した電極、カーボン電極など従来公知の電極を
用いることができる。
The electrode layer 13 formed on the surface of the substrate (P-2) is not particularly limited as long as it has a reduction catalytic activity, and may be platinum, rhodium, ruthenium metal, ruthenium oxide or the like. Electrode material, tin oxide, Sb, F
Alternatively, a conventionally known electrode such as an electrode obtained by plating or depositing the electrode material on the surface of a conductive material such as tin oxide doped with P, indium oxide doped with Sn and / or F, and antimony oxide, or a carbon electrode is used. be able to.

【0018】このような電極層13は、基板(P-2)上に
前記電極を直接コーティング、メッキあるいは蒸着させ
て、導電性材料を熱分解法、CDV法等の従来公知の方
法により導電層を形成した後、該導電層上に前記電極材
料をメッキあるいは蒸着するなど従来公知の方法により
形成することができる。なお、基板(P-2)は、透明基板
(P-1)と同様に透明なものであってもよく、また電極層
13は、透明電極層11と同様に透明電極であってもよ
い。
Such an electrode layer 13 is formed by directly coating, plating or vapor-depositing the electrode on the substrate (P-2), and decomposing the conductive material by a conventionally known method such as a thermal decomposition method or a CDV method. After the formation, the electrode material can be formed on the conductive layer by a conventionally known method such as plating or vapor deposition. The substrate (P-2) may be transparent like the transparent substrate (P-1), and the electrode layer 13 may be a transparent electrode like the transparent electrode layer 11.

【0019】透明基板(P-1)と透明電極層11の可視光
透過率は高い方が好ましく、具体的には50%以上、特
に好ましくは90%以上であることが望ましい。可視光
透過率が50%未満の場合は光電変換効率が低くなるこ
とがある。これら透明電極層11および電極層13の抵
抗値は、各々100Ω/cm2以下であることが好まし
い。電極層の抵抗値が100Ω/cm2を超えて高くな
ると光電変換効率が低くなることがある。
The visible light transmittance of the transparent substrate (P-1) and the transparent electrode layer 11 is preferably higher, specifically, 50% or more, and particularly preferably 90% or more. When the visible light transmittance is less than 50%, the photoelectric conversion efficiency may decrease. The resistance values of the transparent electrode layer 11 and the electrode layer 13 are preferably 100 Ω / cm 2 or less. When the resistance value of the electrode layer exceeds 100Ω / cm 2 , the photoelectric conversion efficiency may decrease.

【0020】金属酸化物半導体膜12は、基板(P-1)上
に形成された透明電極層11上に形成されている。また
金属酸化物半導体膜12は、基板(P-2)上に形成された
電極層13上に形成されていてもよい。このような金属
酸化物半導体膜12の膜厚は、0.1〜50μmの範囲
にあることが好ましい。このような金属酸化物半導体膜
としては、酸化チタン、酸化ランタン、酸化ジルコニウ
ム、酸化ニオビウム、酸化タングステン、酸化ストロン
チウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウムから選ば
れる少なくとも1種または2種以上の金属酸化物からな
る金属酸化物半導体膜を挙げることができる。
The metal oxide semiconductor film 12 is formed on the transparent electrode layer 11 formed on the substrate (P-1). Further, the metal oxide semiconductor film 12 may be formed on the electrode layer 13 formed on the substrate (P-2). The thickness of such a metal oxide semiconductor film 12 is preferably in the range of 0.1 to 50 μm. Examples of such a metal oxide semiconductor film include at least one or two or more metal oxides selected from titanium oxide, lanthanum oxide, zirconium oxide, niobium oxide, tungsten oxide, strontium oxide, zinc oxide, tin oxide, and indium oxide. Metal oxide semiconductor film made of a material.

【0021】このような金属酸化物半導体膜を構成する
金属酸化物粒子は従来公知の方法によって製造すること
ができる。上記金属の無機化合物塩あるいは有機金属化
合物を用い、たとえばゾル・ゲル法によって得られる含
水金属酸化物のゲルまたはゾルに、必要に応じて酸また
はアルカリを添加したのち、加熱・熟成するなどの従来
公知の方法で製造することができる。
The metal oxide particles constituting such a metal oxide semiconductor film can be manufactured by a conventionally known method. Conventionally, for example, an acid or alkali is added to a hydrous metal oxide gel or sol obtained by a sol-gel method using an inorganic compound salt or an organic metal compound of the above-mentioned metal, followed by heating and aging. It can be manufactured by a known method.

【0022】前記金属酸化物粒子の平均粒子径は5〜6
00nm、好ましくは10〜300nmの範囲にあるこ
とが望ましい。なお、金属酸化物粒子の粒子径はレーザ
ードップラー式粒子径測定機(日機装(株)製:マイク
ロトラック)によって測定することができる。金属酸化
物粒子の平均粒子径が5nm未満であると、形成された
金属酸化物半導体膜にクラックが発生しやすく、少ない
回数でクラックのない厚膜を形成することが困難になる
ことがあり、さらに金属酸化物半導体膜の細孔径、細孔
容積が低下し光増感材の吸着量が低下することもある。
また、金属酸化物粒子の平均粒子径が600nmを超え
て大きい場合には、金属酸化物半導体膜の強度が不充分
となることがある。
The average particle diameter of the metal oxide particles is 5-6.
It is desirably in the range of 00 nm, preferably 10 to 300 nm. The particle size of the metal oxide particles can be measured with a laser Doppler particle size analyzer (Microtrack manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). When the average particle diameter of the metal oxide particles is less than 5 nm, cracks are easily generated in the formed metal oxide semiconductor film, and it may be difficult to form a crack-free thick film in a small number of times, Further, the pore diameter and pore volume of the metal oxide semiconductor film may decrease, and the amount of the photosensitizer adsorbed may decrease.
Further, when the average particle diameter of the metal oxide particles exceeds 600 nm, the strength of the metal oxide semiconductor film may be insufficient.

【0023】さらに、前記金属酸化物粒子は、アナター
ス型酸化チタン、ブルッカイト型酸化チタン、ルチル型
酸化チタンの1種または2種以上からなる結晶性酸化チ
タンであることが好ましい。このような結晶性酸化チタ
ンはバンドギャップが高くかつ誘電率が高く、他の金属
酸化物粒子に比較して光増感材の吸着量が高く、さらに
安定性、安全性、膜形成が容易である等の優れた特性が
ある。
Further, the metal oxide particles are preferably crystalline titanium oxide comprising one or more of anatase-type titanium oxide, brookite-type titanium oxide, and rutile-type titanium oxide. Such crystalline titanium oxide has a high band gap and a high dielectric constant, has a high adsorption amount of the photosensitizer as compared with other metal oxide particles, and further has stability, safety, and easy film formation. There are excellent properties such as certain.

【0024】また、前記金属酸化物半導体膜12は、前
記金属酸化物粒子とともに酸化チタンバインダー成分を
含んでいることが好ましい。このような酸化チタンバイ
ンダー成分としては、ゾル・ゲル法などで得られた含水
チタン酸ゲルまたはゾルからなる酸化チタン、含水チタ
ン酸ゲルまたはゾルに過酸化水素を加えて含水チタン酸
を溶解したペ ルオキソチタン酸の分解物などが挙げら
れる。
It is preferable that the metal oxide semiconductor film 12 contains a titanium oxide binder component together with the metal oxide particles. Examples of such a titanium oxide binder component include titanium oxide composed of a hydrous titanate gel or sol obtained by a sol-gel method or the like, and a hydrous titanate gel or sol obtained by adding hydrogen peroxide to dissolve hydrous titanic acid. Decomposition products of ruoxotitanic acid and the like can be mentioned.

【0025】なお、「ペルオキソチタン酸」とは過酸化
水和チタンのことをいい、このような過酸化チタンは可
視光領域に吸収を有しており、チタン化合物の水溶液、
または水和酸化チタンのゾルまたはゲルに過酸化水素を
加え、加熱することによって調製される。水和酸化チタ
ンのゾルまたはゲルは、チタン化合物の水溶液に酸また
はアルカリを加えて加水分解し、必要に応じて洗浄、加
熱、熟成することによって得られる。使用されるチタン
化合物としては特に制限はないが、ハロゲン化チタン、
硫酸チタニル等のチタン塩、テトラアルコキシチタン等
のチタンアルコキシド、水素化チタン等のチタン化合物
を用いることができる。
The term "peroxotitanic acid" refers to hydrated titanium peroxide. Such titanium peroxide has an absorption in the visible light region, and an aqueous solution of a titanium compound,
Alternatively, it is prepared by adding hydrogen peroxide to a sol or gel of hydrated titanium oxide and heating. The sol or gel of hydrated titanium oxide is obtained by adding an acid or an alkali to an aqueous solution of a titanium compound, hydrolyzing the resultant, and optionally washing, heating and aging it. The titanium compound used is not particularly limited, but titanium halide,
Titanium salts such as titanyl sulfate, titanium alkoxides such as tetraalkoxytitanium, and titanium compounds such as titanium hydride can be used.

【0026】金属酸化物半導体膜12中の酸化チタンバ
インダー成分と金属酸化物粒子の比率は、酸化物換算の
重量比(酸化チタンバインダー成分/金属酸化物粒子)
で0.05〜0.50、好ましくは0.1〜0.3の範囲に
あることが望ましい。重量比が0.05未満では、可視
光領域の光の吸収が不充分であり、さらに光増感材の吸
着量の増加しない場合がある。重量比が0.50を超え
て高い場合は多孔質な金属酸化物半導体膜が得られない
場合があり、さらに光増感材の吸着量を多くできないこ
とがある。
The ratio between the titanium oxide binder component and the metal oxide particles in the metal oxide semiconductor film 12 is expressed as a weight ratio in terms of oxide (titanium oxide binder component / metal oxide particles).
Is preferably in the range of 0.05 to 0.50, preferably 0.1 to 0.3. If the weight ratio is less than 0.05, light absorption in the visible light region is insufficient, and the amount of adsorption of the photosensitizer may not increase. When the weight ratio is higher than 0.50, a porous metal oxide semiconductor film may not be obtained, and the amount of the photosensitizer adsorbed may not be increased.

【0027】金属酸化物半導体膜12は、細孔容積が
0.05〜0.8ml/g、平均細孔径が2〜250nm
の範囲にあることが好ましい。細孔容積が0.05ml
/gより小さい場合は光増感材吸着量が低くなり、また
0.8ml/gを超えて高い場合には膜内の電子移動性
が低下して光電変換効率を低下させることがある。また
平均細孔径が2nm未満の場合は光増感材の吸着量が低
下し、250nmを超えて高い場合は電子移動性が低下
し光電変換効率が低下することもある。
The metal oxide semiconductor film 12 has a pore volume of 0.05 to 0.8 ml / g and an average pore diameter of 2 to 250 nm.
Is preferably within the range. Pore volume is 0.05ml
If it is less than / g, the amount of photosensitizer adsorbed will be low, and if it is more than 0.8 ml / g, the electron mobility in the film will be reduced and the photoelectric conversion efficiency may be reduced. When the average pore diameter is less than 2 nm, the adsorption amount of the photosensitizer decreases, and when it exceeds 250 nm, the electron mobility decreases and the photoelectric conversion efficiency may decrease.

【0028】なお、本発明では半導体膜として、金属酸
化物の代わりに、他の無機半導体材料から形成された無
機半導体膜、有機半導体材料から形成された有機半導体
膜、有機無機ハイブリッド半導体膜などを用いることが
できる。たとえば、有機半導体材料としては、フタロシ
アニン、フタロシアニン−ビスナフトハロシアニン、ポ
リフェノール、ポリアントラセン、ポリシラン、ポリピ
ロール、ポリアニリンなど従来公知の化合物を挙げるこ
とができる。
In the present invention, an inorganic semiconductor film formed of another inorganic semiconductor material, an organic semiconductor film formed of an organic semiconductor material, an organic-inorganic hybrid semiconductor film, or the like is used as the semiconductor film instead of the metal oxide. Can be used. For example, examples of the organic semiconductor material include conventionally known compounds such as phthalocyanine, phthalocyanine-bisnaphthohalocyanine, polyphenol, polyanthracene, polysilane, polypyrrole, and polyaniline.

【0029】次ぎに、本発明では、金属酸化物半導体膜
12は光増感材を吸着している。光増感材としては、可
視光領域および/または赤外光領域の光を吸収して励起
するものであれば特に制限はなく、たとえば有機色素、
金属錯体などを用いることができる。有機色素として
は、分子中にカルボキシル基、ヒドロキシアルキル基、
ヒドロキシル基、スルホン基、カルボキシアルキル基等
の官能基を有する従来公知の有機色素が使用できる。具
体的には、メタルフリーフタロシアニン、シアニン系色
素、メタロシアニン系色素、トリフェニルメタン系色素
およびウラニン、エオシン、ローズベンガル、ローダミ
ンB、ジブロムフルオレセイン等のキサンテン系色素等
が挙げられる。これらの有機色素は金属酸化物半導体膜
への吸着速度が早いという特性を有している。
Next, in the present invention, the metal oxide semiconductor film 12 adsorbs the photosensitizer. The photosensitizer is not particularly limited as long as it absorbs and excites light in a visible light region and / or an infrared light region.
A metal complex or the like can be used. As organic dyes, carboxyl groups, hydroxyalkyl groups,
A conventionally known organic dye having a functional group such as a hydroxyl group, a sulfone group, and a carboxyalkyl group can be used. Specific examples include metal-free phthalocyanine, cyanine-based dyes, metalocyanine-based dyes, triphenylmethane-based dyes, and xanthene-based dyes such as uranine, eosin, rose bengal, rhodamine B, and dibromofluorescein. These organic dyes have a characteristic that the adsorption speed to the metal oxide semiconductor film is high.

【0030】また、金属錯体としては、特開平1-220380
号公報、特表平5-504023号公報などに記載された銅フタ
ロシアニン、チタニルフタロシアニンなどの金属フタロ
シアニン、クロロフィル、ヘミン、ルテニウム-トリス
(2,2'-ビスピリジル-4,4'-ジカルボキシラート)、シス-
(SCN-)-ビス(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジカルボキシレ
ート)ルテニウム、ルテニウム-シス-ジアクア-ビス(2,
2'-ビピリジル-4,4'-ジカルボキシラート)などのルテニ
ウム-シス-ジアクア-ビピリジル錯体、亜鉛-テトラ(4-
カルボキシフェニル)ポルフィンなどのポルフィリン、
鉄-ヘキサシアニド錯体等のルテニウム、オスミウム、
鉄、亜鉛などの錯体を挙げることができる。これらの金
属錯体は分光増感の効果や耐久性に優れている。
Further, as the metal complex, JP-A-1-220380
No., metal phthalocyanines such as copper phthalocyanine and titanyl phthalocyanine described in Japanese Patent Publication No. Hei 5-504023, chlorophyll, hemin, ruthenium-tris
(2,2'-bispyridyl-4,4'-dicarboxylate), cis-
(SCN ) -bis (2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylate) ruthenium, ruthenium-cis-diaqua-bis (2,
Ruthenium-cis-diaqua-bipyridyl complex such as 2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylate), zinc-tetra (4-
Porphyrins such as (carboxyphenyl) porphine,
Ruthenium, osmium, such as iron-hexacyanide complex,
Complexes such as iron and zinc can be mentioned. These metal complexes are excellent in the effect of spectral sensitization and durability.

【0031】上記の光増感材としての有機色素または金
属錯体は単独で用いてもよく、有機色素または金属錯体
の2種以上を混合して用いてもよく、さらに有機色素と
金属錯体とを併用してもよい。このような光増感材の吸
着方法は、特に制限はなく、光増感材を溶媒に溶解した
溶液を、ディッピング法、スピナー法、スプレー法等の
方法により金属酸化物半導体膜に吸収させ、次いで乾燥
する等の一般的な方法が採用できる。さらに必要に応じ
て前記吸収工程を繰り返してもよい。また、光増感材溶
液を加熱環流しながら前記基板と接触させて光増感材を
金属酸化物半導体膜に 吸着させることもできる。
The organic dye or metal complex as the above-described photosensitizer may be used alone, or two or more kinds of organic dyes or metal complexes may be used in combination. You may use together. The method of adsorbing such a photosensitizer is not particularly limited, and a solution obtained by dissolving the photosensitizer in a solvent is absorbed by a metal oxide semiconductor film by a method such as a dipping method, a spinner method, or a spray method. Then, a general method such as drying can be adopted. Further, the absorption step may be repeated as necessary. Alternatively, the photosensitizer can be adsorbed to the metal oxide semiconductor film by bringing the photosensitizer into contact with the substrate while heating and circulating the solution.

【0032】光増感材を溶解させる溶媒としては、光増
感材を溶解しうるものであればよく、具体的には、水、
アルコール類、トルエン、ジメチルホルムアミド、クロ
ロホルム、エチルセルソルブ、N-メチルピロリドン、テ
トラヒドロフラン等を用いることができる。金属酸化物
半導体膜に吸着させる光増感材の量は、金属酸化物半導
体膜の比表面積1cm2あたり50μg以上であること
が好ましい。光増感材の量が50μg未満の場合、光電
変換効率が不充分となることがある。
The solvent for dissolving the photosensitizer may be any solvent capable of dissolving the photosensitizer, and specifically, water,
Alcohols, toluene, dimethylformamide, chloroform, ethyl cellosolve, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran and the like can be used. The amount of the photosensitizer adsorbed on the metal oxide semiconductor film is preferably 50 μg or more per 1 cm 2 of the specific surface area of the metal oxide semiconductor film. When the amount of the photosensitizer is less than 50 μg, the photoelectric conversion efficiency may be insufficient.

【0033】本発明に係る光電気セルは、半導体膜12
と透明電極層13(透明電極層表面に半導体膜が形成さ
れている場合は、半導体膜と電極層)とを対向して配置
し、側面を樹脂などでシールし、電極間に電解質と液晶
からなる電解質層14を封入して形成される。電解質と
しては、電気化学的に活性な塩とともに酸化還元系を形
成する少なくとも1種の化合物との混合物が使用され
る。
The photoelectric cell according to the present invention has a semiconductor film 12
And the transparent electrode layer 13 (when a semiconductor film is formed on the surface of the transparent electrode layer, the semiconductor film and the electrode layer) are arranged to face each other, the side surfaces are sealed with a resin or the like, and the electrolyte and liquid crystal are interposed between the electrodes. Formed by enclosing the electrolyte layer 14. As the electrolyte, a mixture with at least one compound forming an oxidation-reduction system together with an electrochemically active salt is used.

【0034】電気化学的に活性な塩としては、テトラプ
ロピルアンモニウムアイオダイドなどの4級アンモニウ
ム塩が挙げられる。酸化還元系を形成する化合物として
は、キノン、ヒドロキノン、ヨウ素(I-/I- 3)、沃
化カリウム、臭素(Br-/Br- 3)、臭化カリウムなど
が挙げられる。
Examples of the electrochemically active salt include quaternary ammonium salts such as tetrapropylammonium iodide. Examples of the compound forming the redox system, quinone, hydroquinone, iodine (I - / I - 3) , potassium iodide, bromine (Br - / Br - 3) , such as potassium bromide and the like.

【0035】また本発明では、電解質とともに、必要に
応じて液晶が使用される。液晶としては、半導体膜に吸
着した光増感材が脱着して溶解することのない程度に光
増感材の溶解度の低いものであれば特に制限はなく、従
来公知の液晶を用いることができる。このような液晶と
しては、温度転移型液晶として従来公知のスメクティッ
ク液晶、ネマティック液晶、コレステリック液晶などを
用いることができる。
In the present invention, a liquid crystal is used together with the electrolyte, if necessary. The liquid crystal is not particularly limited as long as the photosensitizer adsorbed on the semiconductor film has a low solubility of the photosensitizer so as not to be desorbed and dissolved, and a conventionally known liquid crystal can be used. . As such a liquid crystal, a smectic liquid crystal, a nematic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, or the like which is conventionally known as a temperature transition type liquid crystal can be used.

【0036】さらに、濃度転移型液晶、高分子液晶、高
分子分散液晶、円盤状液晶などを用いることができる。
なかでも、フッ素原子を含む液晶化合物を用いると、疎
水性が高く長期安定性に優れている。また、液晶ととも
に溶媒が含まれていてもよい。溶媒としては金属酸化物
半導体膜に吸着した光増感材が脱着して溶解することの
ない程度に光増感材の溶解度の低いものが望ましい。こ
のような溶媒として、具体的には、水、アルコール類、
オリゴエーテル類、プロピオンカーボネート等のカーボ
ネート類、燐酸エステル類、ジメチルホルムアミド、ジ
メチルスルホキシド、N-メチルピロリドン、N-ビニルピ
ロリドン、スルホラン66の硫黄化合物、炭酸エチレ
ン、アセトニトリル、γ−ブチロラクトン等が挙げられ
る。
Further, a concentration transition type liquid crystal, a polymer liquid crystal, a polymer dispersed liquid crystal, a disc-shaped liquid crystal and the like can be used.
Among them, when a liquid crystal compound containing a fluorine atom is used, the compound has high hydrophobicity and excellent long-term stability. Further, a solvent may be contained together with the liquid crystal. It is desirable that the solvent has low solubility of the photosensitizer so that the photosensitizer adsorbed on the metal oxide semiconductor film does not desorb and dissolve. As such a solvent, specifically, water, alcohols,
Examples thereof include oligoethers, carbonates such as propion carbonate, phosphates, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, N-methylpyrrolidone, N-vinylpyrrolidone, sulfur compounds of sulfolane 66, ethylene carbonate, acetonitrile, and γ-butyrolactone.

【0037】さらに、溶媒として、たとえばビニルモノ
マーとジビニルモノマーとの混合物、N-メチロール化合
物、ジカルボン酸などの反応性モノマーのような有機高
分子化(ゲル化)剤を用いることができる。このような
反応性モノマーを溶媒として、前記電解質を溶解し、セ
ルを形成した後に、モノマーを硬化させれば電解質を固
体化またはゲル化とすることができるので、光電気セル
からの液漏れなどを抑制することができる。
Further, as a solvent, an organic polymerizing (gelling) agent such as a reactive monomer such as a mixture of a vinyl monomer and a divinyl monomer, an N-methylol compound, and a dicarboxylic acid can be used. Using such a reactive monomer as a solvent, after dissolving the electrolyte and forming a cell, if the monomer is cured, the electrolyte can be solidified or gelled, such as liquid leakage from the photoelectric cell. Can be suppressed.

【0038】このような電解質層における電気化学的に
活性な塩の濃度は、特に制限されるものではなく、通
常、液晶化合物(溶媒が含まれる場合、液晶化合物と溶
媒との合計)1リットルに対して、0.01〜5モル/
リットル、好ましくは0.1〜2モル/リットルの範囲
にあることが望ましい。なお、電気化学的に活性な塩の
濃度が0.01モル/リットル未満では、濃度が低すぎ
るため、光増感材または電極との電子の授受能が低下し
て、光電変換効率が低下することがある。また、濃度が
5モル/リットルを越えると、電気化学的に活性な塩
が、液晶化合物および溶媒に溶解しないことがある。
The concentration of the electrochemically active salt in such an electrolyte layer is not particularly limited, and is usually 1 liter of a liquid crystal compound (when a solvent is contained, the sum of the liquid crystal compound and the solvent). On the other hand, 0.01 to 5 mol /
Liter, preferably in the range of 0.1 to 2 mol / l. If the concentration of the electrochemically active salt is less than 0.01 mol / liter, the concentration is too low, so that the ability to exchange electrons with the photosensitizer or the electrode is reduced and the photoelectric conversion efficiency is reduced. Sometimes. If the concentration exceeds 5 mol / liter, the electrochemically active salt may not be dissolved in the liquid crystal compound and the solvent.

【0039】また酸化還元系を形成する化合物の濃度
は、特に制限されるものではなく、通常、液晶化合物
(溶媒が含まれる場合、液晶化合物と溶媒との合計)1
リットルに対して、0.01〜5モル/リットル、好ま
しくは0.1〜2モル/リットルの範囲にあることが望
ましい。なお、酸化還元系を形成する化合物の濃度が
0.01モル/リットル未満では、濃度が低すぎるた
め、光増感材または電極との電子の授受能が低下して、
光電変換効率が低下することがある。また、濃度が5モ
ル/リットルを越えても、電子の授受能がさらに高くな
ることがなく、したがって光電変換効率が向上すること
もない。さらに濃度が5モル/リットルを越えると、長
期安定性が低下することもある。
The concentration of the compound forming the oxidation-reduction system is not particularly limited, and usually, the concentration of the liquid crystal compound (when a solvent is contained, the sum of the liquid crystal compound and the solvent)
It is desirably in the range of 0.01 to 5 mol / l, preferably 0.1 to 2 mol / l, based on liter. When the concentration of the compound forming the redox system is less than 0.01 mol / liter, the concentration is too low, and the ability to transfer electrons with the photosensitizer or the electrode is reduced.
The photoelectric conversion efficiency may decrease. Further, even if the concentration exceeds 5 mol / liter, the ability to transfer and receive electrons does not further increase, and the photoelectric conversion efficiency does not improve. Further, when the concentration exceeds 5 mol / liter, the long-term stability may decrease.

【0040】電解質中における酸化還元系を形成する化
合物と電気化学的に活性な塩とのモル比(酸化還元系を
形成する化合物/電気化学的に活性な塩)は、1/20
〜3/10の範囲にあることが好ましい。溶媒が含まれ
ている場合、溶媒の容積(VS)と液晶の容積(VLC
との容積(VS/VLC)比は、1.0以下、好ましく0.
75以下の範囲であることが望ましい。容積比が1.0
を越えると液晶の割合が少ないために、前述した光散乱
効果による光エネルギー利用率の効果が不充分となり、
また長期安定性が向上しないことがある。
The molar ratio of the compound forming the redox system to the electrochemically active salt (the compound forming the redox system / the electrochemically active salt) in the electrolyte is 1/20.
It is preferably in the range of 3 to 3/10. If a solvent is included, the volume of the solvent (V S ) and the volume of the liquid crystal (V LC )
And the volume (V S / V LC ) ratio is 1.0 or less, preferably 0.1%.
It is desirably in the range of 75 or less. Volume ratio is 1.0
When the ratio exceeds the ratio of the liquid crystal, the effect of the light energy utilization rate due to the light scattering effect described above becomes insufficient,
In addition, long-term stability may not be improved.

【0041】本発明に係る光電気セルは、表面に透明電
極層11を有し、かつ該電極層11表面に光増感材を吸
着した半導体膜12が形成された基板5と、表面に還元
触媒能を有する電極層13を有する基板6とを、前記金
属酸化物半導体膜12および電極層13が対向するよう
に配置して、側面を樹脂にてシールし、金属酸化物半導
体膜12と電極層13との間に電解質、液晶、および必
要に応じて液晶や溶媒を封入し、さらに電極間をリード
線で接続することによって作製される。
The photovoltaic cell according to the present invention has a substrate 5 having a transparent electrode layer 11 on the surface and a semiconductor film 12 having a photosensitizer adsorbed on the surface of the electrode layer 11, and a reduction layer on the surface. The substrate 6 having the electrode layer 13 having catalytic ability is arranged so that the metal oxide semiconductor film 12 and the electrode layer 13 face each other, and the side surfaces are sealed with a resin. It is manufactured by enclosing an electrolyte, liquid crystal, and, if necessary, liquid crystal and a solvent between the layer 13 and connecting the electrodes with a lead wire.

【0042】以上のような本発明に係る光電気セルは、
電解質層に液晶が含まれている場合は、液晶の光散乱効
果により、光の入射角が大きくなっても受光量が大きく
低下することがなく、安定的に光エネルギーを電気エネ
ルギーに変換して取り出すことができる。また、入射光
のうち光増感材の励起に関与せずに半導体膜によって反
射された光が、液晶の光散乱効果により再度半導体膜中
の光増感材に照射されて電気エネルギーに変換されるた
め、光エネルギーの変換効率を高めることができる。さ
らにまた、液晶として疎水性を有する液晶を用いると、
吸湿性を有する電解質のみを用いた場合に比較して吸湿
作用が低下するため、吸湿による電解質や光増感材、あ
るいは溶媒の分解による劣化抑制され、この結果、長期
安定性が向上する効果が得られる。
The photoelectric cell according to the present invention as described above,
When liquid crystal is contained in the electrolyte layer, due to the light scattering effect of the liquid crystal, even if the incident angle of light increases, the amount of received light does not decrease significantly, and the light energy is stably converted to electric energy. Can be taken out. In addition, of the incident light, the light reflected by the semiconductor film without being involved in the excitation of the photosensitizer is again irradiated on the photosensitizer in the semiconductor film by the light scattering effect of the liquid crystal and converted into electric energy. Therefore, the conversion efficiency of light energy can be improved. Furthermore, when a liquid crystal having hydrophobicity is used as the liquid crystal,
Since the hygroscopic effect is reduced as compared with the case where only the electrolyte having hygroscopicity is used, the deterioration due to the decomposition of the electrolyte or the photosensitizer due to moisture absorption or the solvent is suppressed, and as a result, the effect of improving the long-term stability is obtained. can get.

【0043】本発明に係る光電気セルは、必要に応じ
て、金属酸化物半導体膜と電極層との間に、スペーサ粒
子を介在させてもよい。また、半導体膜にスペーサ粒子
が埋設され、かつ該スペーサ粒子の少なくとも一部が電
極層と接触するように半導体膜より露出していたもので
あってもよい。なお、電極層表面に金属酸化物半導体膜
が形成されている場合は、対向する透明電極層と金属半
導体膜との間にスペーサ粒子を介在さればよい。
In the photovoltaic cell according to the present invention, if necessary, spacer particles may be interposed between the metal oxide semiconductor film and the electrode layer. Further, the spacer particles may be embedded in the semiconductor film, and at least a part of the spacer particles may be exposed from the semiconductor film so as to be in contact with the electrode layer. Note that in the case where a metal oxide semiconductor film is formed on the surface of the electrode layer, spacer particles may be interposed between the transparent electrode layer and the metal semiconductor film that face each other.

【0044】このとき、スペーサ粒子としては金属酸化
物半導体膜と電極層を損傷することがなくまた互いに接
触することがないようにできれば特に制限はなく、球状
スペーサ粒子、棒状スペーサ粒子等が使用でき、樹脂
(プラスチック)、有機無機複合体、金属酸化物あるい
はセラミックス等からなる従来公知の絶縁性粒子を用い
ることができる。スペーサ粒子7を介在させると、特に
金属酸化物半導体膜12と電極層13の間隔が約1〜5
0μmと小さな範囲にある光電気セルを好適に得ること
ができる。
At this time, the spacer particles are not particularly limited as long as they do not damage the metal oxide semiconductor film and the electrode layer and do not come into contact with each other, and spherical spacer particles, rod-like spacer particles and the like can be used. Conventionally known insulating particles made of a resin (plastic), an organic-inorganic composite, a metal oxide or ceramics can be used. When the spacer particles 7 are interposed, the distance between the metal oxide semiconductor film 12 and the electrode layer 13 is particularly about 1 to 5
Opto-electric cells in a small range of 0 μm can be suitably obtained.

【0045】樹脂製のスペーサ粒子としては、特公平7
−95165号公報等に開示された樹脂粒子などが挙げ
られる。有機無機複合体のスペーサ粒子としては、特開
平7−140472号公報、特公平8−25739号公
報などに開示された金属アルコキシドを加水分解して得
られる粒子は好適に用いることができる。
As the resin spacer particles, JP-B-7
And resin particles disclosed in US Pat. As the spacer particles of the organic-inorganic composite, particles obtained by hydrolyzing metal alkoxides disclosed in JP-A-7-140472 and JP-B-8-25739 can be suitably used.

【0046】金属酸化物あるいはセラミックス製のスペ
ーサ粒子としては、特開平3−218915号公報、特
公平7−64548号公報等に開示された真球状の粒子
は好適に用いることができる。さらに、前記した各粒子
の表面に合成樹脂を融着した粒子も好適に用いることが
できる。このような粒子としては、たとえば特開昭63
−94224号公報に開示された樹脂被覆粒子は好適に
用いることができる。特に接着性の樹脂を被覆した粒子
は金属酸化物半導体膜および/または電極層と接着する
ことにより固定され移動することがなく有効に均一なギ
ャップ調整あるいは応力吸収効果を発揮することができ
る。
As spacer particles made of metal oxide or ceramics, spherical particles disclosed in JP-A-3-218915 and JP-B-7-64548 can be suitably used. Further, particles obtained by fusing a synthetic resin to the surface of each of the above-mentioned particles can also be suitably used. Such particles include, for example, those described in
The resin-coated particles disclosed in JP-A-94224 can be suitably used. In particular, particles coated with an adhesive resin are fixed by adhering to the metal oxide semiconductor film and / or the electrode layer, and can exhibit a uniform gap adjustment or a stress absorbing effect effectively without moving.

【0047】透明基板(P-1)の外表面上に紫外線遮蔽膜
16が形成され、該紫外線遮蔽膜16の表面に可視光反
射防止膜15が形成されている。本発明では、図1に示
す光電気セルに限らず、反射防止膜および紫外線遮蔽膜
のいずれか一方が透明基板(P-1)または基板(P-2)の外表
面に形成されていればよい。また反射防止膜自体が2層
以上の反射防止膜からなる積層膜であってもよく、紫外
線遮蔽膜自体が2層以上の反射防止膜からなる積層膜で
あってもよく、反射防止膜と紫外線遮蔽膜とが複数層積
層した積層膜であってもよい。
An ultraviolet shielding film 16 is formed on the outer surface of the transparent substrate (P-1), and a visible light antireflection film 15 is formed on the surface of the ultraviolet shielding film 16. In the present invention, not only the photoelectric cell shown in FIG. 1 but also any one of the antireflection film and the ultraviolet shielding film is formed on the outer surface of the transparent substrate (P-1) or the substrate (P-2). Good. Further, the antireflection film itself may be a laminated film composed of two or more antireflection films, or the ultraviolet shielding film itself may be a laminated film composed of two or more antireflection films. It may be a laminated film in which a plurality of shielding films are laminated.

【0048】より好ましくは、透明基板(P-1)の外表面
に紫外線遮蔽膜が形成され、該紫外線遮蔽膜表面に反射
防止膜が形成されていることが望ましい。なお、紫外線
遮蔽膜と反射防止膜とでは、反射防止膜の方が屈折率が
高く、紫外線遮蔽膜と反射防止膜の屈折率の差は概ね
0.3以上、さらに好ましくは0.6以上あることが望ま
しい。屈折率の差が0.3未満の場合は反射防止性能が
不充分となる。
More preferably, an ultraviolet shielding film is formed on the outer surface of the transparent substrate (P-1), and an antireflection film is formed on the surface of the ultraviolet shielding film. In addition, between the ultraviolet shielding film and the antireflection film, the antireflection film has a higher refractive index, and the difference in the refractive index between the ultraviolet shielding film and the antireflection film is about 0.3 or more, more preferably 0.6 or more. It is desirable. If the difference in refractive index is less than 0.3, the antireflection performance will be insufficient.

【0049】[可視光反射防止膜]可視光反射防止膜は、
反射防止膜用マトリックスと必要に応じて無機化合物粒
子とからなっている。このような反射防止膜は、透明基
板(P-1)の屈折率よりも屈折率が小さいことが望まし
い。このように屈折率を得られる反射防止層付基材は反
射防止性能に優れている。
[Visible light anti-reflection film]
It is composed of an antireflection film matrix and, if necessary, inorganic compound particles. Such an antireflection film desirably has a refractive index smaller than that of the transparent substrate (P-1). A substrate with an antireflection layer that can obtain a refractive index in this manner has excellent antireflection performance.

【0050】マトリックス 本発明に用いる反射防止膜用マトリックスとしては、得
られる反射防止膜が透明性を有し、下層の基板あるいは
紫外線遮蔽膜より屈折率が低く、反射防止性能を有して
いれば特に制限はないが、シリカ、チタニア、ジルコニ
アなどの無機酸化物、またはこれらの複合酸化物あるい
はポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、塩
化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フッ素樹
脂、シリコン樹脂、ブチラール樹脂、フェノール樹脂、
酢酸ビニル樹脂、紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂等、
これら樹脂の共重合体や変成体等の塗料用樹脂等が挙げ
られる。これらは基材等の種類、密着性、硬度、塗工性
等を考慮して選択して用いることができる。
[0050] As a matrix for an antireflection film used in the matrix present invention, an antireflection film obtained has transparency, low refractive index than the underlying substrate or ultraviolet shielding film, as long as it has a reflection preventing performance Although not particularly limited, inorganic oxides such as silica, titania, and zirconia, or composite oxides thereof, or polyester resins, acrylic resins, urethane resins, vinyl chloride resins, epoxy resins, melamine resins, fluororesins, silicone resins, and butyral Resin, phenolic resin,
Vinyl acetate resin, UV curable resin, electron beam curable resin, etc.
Coating resins such as copolymers and denatured products of these resins are exemplified. These can be selected and used in consideration of the type of the substrate and the like, adhesion, hardness, coatability and the like.

【0051】これらのうちでも、シリカからなるマトリ
ックスが好ましく、とくに加水分解性有機ケイ素化合物
の部分加水分解物、加水分解重縮合物、またはアルカリ
金属ケイ酸塩水溶液を脱アルカリして得られるケイ酸液
の部分加水分解物、加水分解重縮合物からなるシリカマ
トリックスが好ましく、特に下記一般式[1]で表され
るアルコキシシランの加水分解重縮合物に由来するシリ
カマトリックスが好ましい。
Among these, a matrix composed of silica is preferable, and in particular, silicic acid obtained by dealkalization of a partially hydrolyzed product of a hydrolyzable organosilicon compound, a hydrolyzed polycondensate, or an aqueous solution of an alkali metal silicate. A silica matrix composed of a partial hydrolyzate of the liquid and a hydrolyzed polycondensate is preferable, and a silica matrix derived from a hydrolyzed polycondensate of alkoxysilane represented by the following general formula [1] is particularly preferable.

【0052】RaSi(OR')4-a [1] (式中、Rはビニル基、アリール基、アクリル基、炭素
数1〜8のアルキル基、水素原子またはハロゲン原子で
あり、R'はビニル基、アリール基、アクリル基、炭系
数1〜8のアルキル基、−C24OCn2n+1(n=1
〜4)または水素原子であり、aは0〜3の整数であ
る。) このようなアルコキシランとしては、テトラメトキシシ
ラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシ
ラン、テトラブトキシシラン、テトラオクチルシラン、
メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラ
ン、エチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポ
キシシラン、ビニルトリメトキシシラン、フェニルトリ
メトキシシラン、ジメチルジメトキシシランなどが挙げ
られる。無機化合物粒子 反射防止膜には、必要に応じて無機化合物粒子が含まれ
ていてもよく、このようなものとしては、屈折率が1.
60以下、好ましくは1.50以下で、平均粒子径が5
〜300nmの範囲にある酸化物微粒子または複合酸化
物微粒子を好適に用いることができる。
R a Si (OR ′) 4-a [1] (wherein R is a vinyl group, an aryl group, an acryl group, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a hydrogen atom or a halogen atom, vinyl group, an aryl group, an acrylic group, an alkyl group of carbon-based number 1~8, -C 2 H 4 OC n H 2n + 1 (n = 1
To 4) or a hydrogen atom, and a is an integer of 0 to 3. Examples of such alkoxylans include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetrabutoxysilane, tetraoctylsilane,
Examples include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane, methyltriisopropoxysilane, vinyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, and the like. The inorganic compound particle antireflection film may contain inorganic compound particles as necessary, and as such, the refractive index is 1.
60 or less, preferably 1.50 or less, having an average particle size of 5
Oxide fine particles or composite oxide fine particles having a diameter in the range of from about 300 nm to about 300 nm can be suitably used.

【0053】このような粒子として、本願出願人による
特開平5−132309号公報、特開平7−13310
5号公報、特開平10−194721号公報、特開平1
0−45403号公報等に開示したシリカ系コロイド粒
子を好適に用いることができる。特に、複合酸化物微粒
子の中でも、シリカとシリカ以外の無機酸化物からな
り、多孔質の核粒子または空洞と、厚さが1〜50nm
の範囲にあるシリカ被覆層からなり、シリカをSiO2
表し、シリカ以外の無機酸化物をMOxで表したときの
モル比MOx/SiO2が0.0001〜0.3の範囲にあ
り、平均粒子径が5〜300nmの範囲にあるような複
合酸化物微粒子は、屈折率が通常1.40以下と低く、
このような複合酸化物微粒子を含んでなる反射防止膜は
屈折率が1.43以下となり、優れた反射防止性能を有
している。
As such particles, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-132309 and 7-13310 by the present applicant are disclosed.
No. 5, JP-A-10-194721, JP-A-10-194721
The silica-based colloid particles disclosed in JP-A No. 0-45403 can be preferably used. In particular, among the composite oxide fine particles, it is composed of silica and an inorganic oxide other than silica, and has a thickness of 1 to 50 nm with porous core particles or cavities.
Wherein the molar ratio MO x / SiO 2 when the silica is represented by SiO 2 and the inorganic oxide other than silica is represented by MO x is in the range of 0.0001 to 0.3. The composite oxide fine particles having an average particle diameter in the range of 5 to 300 nm have a low refractive index of usually 1.40 or less,
The antireflection film containing such composite oxide fine particles has a refractive index of 1.43 or less, and has excellent antireflection performance.

【0054】本発明で使用される無機化合物粒子の平均
粒子径が5nm未満の場合は、基材あるいは後述する紫
外線防止膜との密着性を向上する効果が充分得られず、
平均粒子径が300nmを越えると、反射防止膜の透明
性が低下したり、膜にクラックが発生することがある。
すなわち無機化合物粒子の平均粒子径が上記範囲にある
と基材等との密着性に優れ、膜の強度にも優れた反射防
止膜が得られる。
When the average particle diameter of the inorganic compound particles used in the present invention is less than 5 nm, the effect of improving the adhesion to the substrate or the ultraviolet ray preventing film described later cannot be sufficiently obtained.
When the average particle size exceeds 300 nm, the transparency of the antireflection film may be reduced, or the film may be cracked.
That is, when the average particle diameter of the inorganic compound particles is in the above range, an antireflection film having excellent adhesion to a substrate or the like and excellent film strength can be obtained.

【0055】このような反射防止膜の膜厚は、50〜5
00nm、好ましくは80〜300nmの範囲にあるこ
とが好ましい。反射防止膜の膜厚が500nmを越える
場合は、反射防止膜が厚すぎて光透過率が低下して透明
性が悪化したり外観も悪くなる。このような反射防止膜
は以下に示す(1)または(2)の反射防止膜形成用塗
布液を用いて形成される。
The thickness of such an antireflection film is 50 to 5
It is preferably in the range of 00 nm, preferably 80-300 nm. When the thickness of the anti-reflection film exceeds 500 nm, the anti-reflection film is too thick, so that the light transmittance is reduced and the transparency is deteriorated and the appearance is also deteriorated. Such an antireflection film is formed by using the coating liquid for forming an antireflection film described in (1) or (2) below.

【0056】(1)反射防止膜形成用塗布液 マトリックスとして、前記した樹脂を用いる場合は、反
射防止膜形成用マトリックスと必要に応じて前記無機化
合物粒子が水および/または有機溶媒に溶解あるいは分
散された反射防止膜形成用塗布液(1)を用いる。
(1) When the above-described resin is used as the matrix for forming the antireflection film, the inorganic compound particles and, if necessary, the inorganic compound particles are dissolved or dispersed in water and / or an organic solvent. The coating liquid (1) for forming an antireflection film is used.

【0057】反射防止膜形成用塗布液(1)中の無機化合
物粒子とマトリックスの重量割合は、無機化合物粒子/
マトリックス=1/99〜9/1の範囲が望ましい。重
量比が9/1を越えると、形成される反射防止膜の強度
が不足して実用性に欠ける一方、1/99未満では密着
性や強度に優れた反射防止膜の形成が困難である。
The weight ratio of the inorganic compound particles to the matrix in the coating liquid (1) for forming the antireflection film was such that the ratio of the inorganic compound particles /
Matrix = 1/99 to 9/1 is desirable. When the weight ratio exceeds 9/1, the strength of the formed anti-reflection film is insufficient, resulting in lack of practicality. On the other hand, when the weight ratio is less than 1/99, it is difficult to form an anti-reflection film having excellent adhesion and strength.

【0058】(2)反射防止膜形成用塗布液 マトリックスとして、シリカ、チタニア、ジルコニアな
どの無機酸化物、またはこれらの複合酸化物を使用する
場合、アルコキシシラン、ハロゲン化シラン、ケイ酸な
どのケイ素化合物、チタンアルコキシド、四塩化チタン
などのTi化合物、ジルコニウムアルコキシドなどのZ
r、Zn化合物の塩の1種または2種以上を、水および
/または有機溶媒中で酸または塩基触媒の存在下、加水
分解・重縮合してマトリックス前駆体分散液を調製し、
マトリックス前駆体分散液に必要に応じて前記無機化合
物粒子を混合して反射防止膜形成用塗布液を得る。
(2) Coating solution for forming an antireflection film When an inorganic oxide such as silica, titania or zirconia or a composite oxide thereof is used as a matrix, silicon such as alkoxysilane, halogenated silane or silicic acid is used. Compounds, titanium compounds such as titanium alkoxide and titanium tetrachloride, and Z compounds such as zirconium alkoxide
One or more of the salts of the r and Zn compounds are hydrolyzed and polycondensed in water and / or an organic solvent in the presence of an acid or base catalyst to prepare a matrix precursor dispersion,
If necessary, the inorganic compound particles are mixed with the matrix precursor dispersion to obtain a coating liquid for forming an antireflection film.

【0059】このようにして得られる塗布液中に含まれ
るマトリックス前駆体の濃度は、酸化物換算で0.05
〜10重量%の範囲にあることが好ましい。特に好まし
くは0.2〜5.0重量%の範囲である。塗布液に含まれ
るマトリックス前駆体の濃度が0.05重量%未満の場
合は、得られる膜の膜厚が薄いために耐薬品性や反射防
止性能に劣ることがあり、また1回の塗布で充分な膜厚
の膜を得られないことがあり、塗布を繰り返して行って
も均一な膜厚の膜が得られないことがある。
The concentration of the matrix precursor contained in the coating solution thus obtained is 0.05 in terms of oxide.
It is preferably in the range of 10 to 10% by weight. Particularly preferably, it is in the range of 0.2 to 5.0% by weight. When the concentration of the matrix precursor contained in the coating solution is less than 0.05% by weight, the resulting film is thin, and thus may be inferior in chemical resistance and antireflection performance. A film having a sufficient film thickness may not be obtained, and a film having a uniform film thickness may not be obtained even when coating is repeatedly performed.

【0060】マトリックス前駆体の濃度が10重量%を
越えると得られる膜にクラックが生じたり、膜の強度が
低下することがある。また膜が厚すぎて反射防止性能が
不充分となることがある。このようなマトリックス前駆
体の分子量はポリスチレン換算の分子量で500〜1
0,000の範囲にあることが好ましく、特に好ましい
範囲は700〜2,500である。
When the concentration of the matrix precursor exceeds 10% by weight, cracks may occur in the obtained film, or the strength of the film may be reduced. Further, the film may be too thick and the antireflection performance may be insufficient. The molecular weight of such a matrix precursor is 500 to 1 in terms of polystyrene equivalent molecular weight.
It is preferably in the range of 000, and particularly preferably in the range of 700 to 2,500.

【0061】ポリスチレン換算の分子量で500未満の
場合は、塗布液中に未加水分解物が存在することがあ
り、均一に塗布できないことがある。また仮に塗布した
としても下層との密着性に劣ることがある。ポリスチレ
ン換算の分子量で10,000を越えると被膜の強度が
低下する傾向にある。また、塗布液中の必要に応じて用
いる無機化合物粒子の濃度は、酸化物換算で0.05〜
3重量%の範囲にあることが好ましい。特に好ましくは
0.2〜2重量%の範囲である。
When the molecular weight in terms of polystyrene is less than 500, unhydrolyzed products may be present in the coating solution, and the coating may not be applied uniformly. Even if applied, the adhesion to the lower layer may be poor. If the molecular weight in terms of polystyrene exceeds 10,000, the strength of the coating tends to decrease. The concentration of the inorganic compound particles used as needed in the coating solution is 0.05 to 5 in terms of oxide.
Preferably it is in the range of 3% by weight. Particularly preferably, it is in the range of 0.2 to 2% by weight.

【0062】塗布液に含まれる無機化合物粒子の濃度が
0.05重量%未満の場合は、無機化合物粒子の量が少
なすぎて得られる反射防止膜の屈折率が充分低くならず
反射防止性能に劣ることがあり、無機化合物粒子の濃度
が3重量%を越えると得られる膜にクラックが生じた
り、膜の強度が低下することがある。さらにまた、本発
明で使用される反射防止膜形成用塗布液(1)および(2)に
は、フッ化マグネシウムなどの低屈折率材料で構成され
た微粒子、反射防止膜の透明度および反射防止性能を阻
害しない程度に少量の導電性微粒子および/または染料
または顔料などの添加剤が含まれていてもよい。
When the concentration of the inorganic compound particles contained in the coating solution is less than 0.05% by weight, the refractive index of the obtained antireflection film is not sufficiently reduced because the amount of the inorganic compound particles is too small, and the antireflection performance is deteriorated. When the concentration of the inorganic compound particles exceeds 3% by weight, cracks may occur in the obtained film, or the strength of the film may decrease. Furthermore, the coating liquids (1) and (2) for forming an antireflection film used in the present invention include fine particles composed of a low refractive index material such as magnesium fluoride, the transparency and antireflection performance of the antireflection film. Small amounts of conductive fine particles and / or additives such as dyes or pigments to such an extent that they do not hinder the reaction.

【0063】反射防止膜の形成 反射防止膜の形成方法としては、特に制限はなく、真空
蒸発法、スパッタリング法、イオンプレーティング法な
どの乾式薄膜形成方法、あるいはディッピング法、スピ
ナー法、スプレー法、ロールコーター法、フレキソ印刷
法などの方法で塗布した後乾燥する湿式薄膜形成方法を
採用することができる。
Formation of antireflection film The method of forming the antireflection film is not particularly limited, and may be a dry thin film formation method such as a vacuum evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, or a dipping method, a spinner method, a spray method, or the like. A wet thin film forming method in which the film is applied by a method such as a roll coater method or a flexographic printing method and then dried, can be adopted.

【0064】中でも湿式薄膜形成方法は安価に反射防止
膜を形成できるので好ましい。また、得られる反射防止
膜の膜厚は、50〜500nm、好ましくは80〜30
0nmの範囲であることが好ましい。反射防止膜の膜厚
が50nm未満の場合は、膜の強度、耐薬品性、反射防
止性能等が劣ることがある。
Among them, a wet thin film forming method is preferable because an antireflection film can be formed at low cost. The thickness of the obtained antireflection film is 50 to 500 nm, preferably 80 to 30 nm.
It is preferably in the range of 0 nm. When the thickness of the antireflection film is less than 50 nm, the strength, chemical resistance, antireflection performance, etc. of the film may be inferior.

【0065】反射防止膜の膜厚が500nmを越える
と、膜にクラックが発生したり膜の強度が低下すること
があり、また膜が厚すぎて反射防止性能が不充分となる
ことがある。前記範囲の膜厚であると膜強度や耐擦傷性
に優れるとともに優れた反射防止性能を発揮する。この
ため、光電気セルは太陽光の利用率が高く、高い光電変
換効率を得ることができる。
If the thickness of the anti-reflection film exceeds 500 nm, cracks may occur in the film or the strength of the film may be reduced, and the anti-reflection performance may be insufficient because the film is too thick. When the film thickness is in the above range, the film strength and scratch resistance are excellent, and excellent antireflection performance is exhibited. For this reason, the photoelectric cell has a high utilization factor of sunlight and can obtain high photoelectric conversion efficiency.

【0066】本発明では、このような反射防止膜形成用
塗布液を塗布して形成した膜を、乾燥時、または乾燥後
に、100℃以上で加熱するか、未硬化の被膜に可視光
線よりも波長の短い紫外線、電子線、X線、γ線などの
電磁波を照射する。このような加熱処理、紫外線照射、
電磁波照射などの処理を行うと、マトリックス前駆体の
硬化が促進され、得られる反射防止膜の硬度が高くな
る。
In the present invention, a film formed by applying such a coating solution for forming an antireflection film is heated at 100 ° C. or more at the time of drying or after drying, or the uncured film is exposed to visible light. Irradiation with electromagnetic waves such as ultraviolet rays having a short wavelength, electron beams, X-rays, and γ-rays. Such heat treatment, ultraviolet irradiation,
When a treatment such as electromagnetic wave irradiation is performed, the curing of the matrix precursor is accelerated, and the hardness of the obtained antireflection film increases.

【0067】[紫外線遮蔽膜]紫外線遮蔽膜は、紫外線遮
蔽膜形成用マトリックスとCe、Fe、Ti、Sb、Zr、
Znからなる群から選ばれる1種以上の金属の酸化物粒
子、または、Ce、Fe、Ti、Sb、Zr、Znからなる
群から選ばれる2種以上の金属の複合酸化物粒子とから
なっている。
[Ultraviolet shielding film] The ultraviolet shielding film is composed of a matrix for forming an ultraviolet shielding film, Ce, Fe, Ti, Sb, Zr,
Oxide particles of one or more metals selected from the group consisting of Zn, or composite oxide particles of two or more metals selected from the group consisting of Ce, Fe, Ti, Sb, Zr, and Zn. I have.

【0068】紫外線遮蔽膜用マトリックス 本発明に用いる紫外線遮蔽膜用マトリックスとしては、
得られる紫外線遮蔽膜が透明性を有し、塗布面との密着
性がければ特に制限はなく、前記反射防止膜用のマトリ
ックスと同様のものが挙げられる。具体的には、シリ
カ、チタニア、ジルコニアなどの無機酸化物、またはこ
れらの複合酸化物あるいはポリエステル樹脂、アクリル
樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、
メラミン樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ブチラール
樹脂、フェノール樹脂、酢酸ビニル樹脂、紫外線硬化樹
脂、電子線硬化樹脂等、これら樹脂の共重合体や変成体
等の塗料用樹脂等が挙げられる。これらは基材等の種
類、密着性、硬度、塗工性等を考慮して、適宜選択して
用いることができる。
Matrix for ultraviolet shielding film The matrix for ultraviolet shielding film used in the present invention includes:
There is no particular limitation as long as the obtained ultraviolet shielding film has transparency and adhesion to the coated surface, and examples thereof include those similar to the matrix for the antireflection film. Specifically, silica, titania, inorganic oxides such as zirconia, or composite oxides or polyester resins thereof, acrylic resin, urethane resin, vinyl chloride resin, epoxy resin,
Coating resins such as melamine resins, fluororesins, silicone resins, butyral resins, phenol resins, vinyl acetate resins, ultraviolet curable resins, electron beam curable resins, and copolymers and modified products of these resins. These can be appropriately selected and used in consideration of the type of the substrate and the like, adhesion, hardness, coatability and the like.

【0069】紫外線遮蔽用粒子 紫外線遮蔽用粒子としてはCe、Fe、Ti、Sb、Zr、
Znからなる群から選ばれる1種以上の金属の酸化物粒
子、または、Ce、Fe、Ti、Sb、Zr、Znからなる
群から選ばれる2種以上の金属の複合酸化物粒子が用い
られる。これら粒子は紫外線遮蔽能力を有するとともに
屈折率が1.8以上と高いために得られる紫外線遮蔽膜
の屈折率も高ので、高い反射防止性能を有している。
Ultraviolet ray shielding particles Ultraviolet ray shielding particles include Ce, Fe, Ti, Sb, Zr,
One or more metal oxide particles selected from the group consisting of Zn, or composite oxide particles of two or more metals selected from the group consisting of Ce, Fe, Ti, Sb, Zr, and Zn are used. These particles have an ultraviolet shielding ability and a high refractive index of 1.8 or more, so that the obtained ultraviolet shielding film has a high refractive index, and thus has high antireflection performance.

【0070】このような紫外線遮蔽用粒子として、本願
出願人による特開平10−182152号公報、特開平
2−178219号公報、特開昭62−283817号
公報等に開示したコロイド粒子を好適に用いることがで
きる。このような紫外線遮蔽用粒子は、平均粒子径が5
〜500nmの範囲にあることが好ましい。さらに好ま
しい範囲は5〜200nmである。紫外線遮蔽用粒子の
平均粒子径が5nm未満の場合は、基材との密着性を向
上する効果が充分得られず、平均粒子径が500nmを
越えると、紫外線遮蔽膜の透明性が低下したり、膜にク
ラックが発生することがある。紫外線遮蔽用粒子の平均
粒子径が上記範囲にあると基材等との密着性に優れ、膜
の強度にも優れた紫外線遮蔽膜が得られる。
As such ultraviolet shielding particles, preferably used are the colloidal particles disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-182152, 2-178219 and 62-283817 by the present applicant. be able to. Such ultraviolet shielding particles have an average particle diameter of 5
It is preferably in the range of 500 nm. A more preferred range is from 5 to 200 nm. When the average particle diameter of the ultraviolet shielding particles is less than 5 nm, the effect of improving the adhesion to the base material cannot be sufficiently obtained, and when the average particle diameter exceeds 500 nm, the transparency of the ultraviolet shielding film decreases or In some cases, cracks occur in the film. When the average particle diameter of the ultraviolet shielding particles is in the above range, an ultraviolet shielding film having excellent adhesion to a substrate or the like and excellent film strength can be obtained.

【0071】紫外線遮蔽膜中の紫外線遮蔽用粒子の割合
は1〜99重量%の範囲にあることが好ましい。さらに
好ましい範囲は30〜80重量%である。紫外線遮蔽膜
中の紫外線遮蔽用粒子の割合は1重量%未満の場合は紫
外線遮蔽効果や基材との密着性を向上する効果が充分得
られず、99重量%を越えると膜の強度が不充分となる
ことがある。
The proportion of the particles for shielding ultraviolet rays in the ultraviolet shielding film is preferably in the range of 1 to 99% by weight. A more preferred range is 30 to 80% by weight. When the proportion of the ultraviolet shielding particles in the ultraviolet shielding film is less than 1% by weight, the ultraviolet shielding effect and the effect of improving the adhesion to the substrate cannot be sufficiently obtained, and when it exceeds 99% by weight, the strength of the film is poor. May be sufficient.

【0072】このような紫外線遮蔽膜は以下に示す
(1)または(2)の紫外線遮蔽膜形成用塗布液を用い
て形成される。 (1)紫外線遮蔽膜形成用塗布液 マトリックスとして、前記した樹脂を用いる場合は、マ
トリックスと前記紫外線遮蔽用粒子が水および/または
有機溶媒に溶解あるいは分散された紫外線遮蔽膜形成用
塗布液(1)を用いる。
Such an ultraviolet shielding film is formed by using the coating liquid for forming an ultraviolet shielding film shown in (1) or (2) below. (1) Ultraviolet shielding film forming coating liquid When the above-mentioned resin is used as the matrix, the ultraviolet shielding film forming coating liquid (1) in which the matrix and the ultraviolet shielding particles are dissolved or dispersed in water and / or an organic solvent. ) Is used.

【0073】紫外線遮蔽膜形成用塗布液(1)中の紫外線
遮蔽用粒子とマトリックスの重量割合は、紫外線遮蔽用
粒子/マトリックス=1/99〜9/1の範囲が望まし
い。重量比が9/1を越えると被膜の強度が不足して実
用性に欠ける一方、1/99未満では基材との密着性や
強度に優れた紫外線遮蔽膜の形成が困難である。 (2)紫外線遮蔽膜形成用塗布液 マトリックスとして、シリカ、チタニア、ジルコニアな
どの無機酸化物、またはこれらの複合酸化物を使用する
場合、アルコキシシラン、ハロゲン化シラン、ケイ酸な
どのケイ素化合物、チタンアルコキシド、四塩化チタン
などのTi化合物、ジルコニウムアルコキシドなどのZ
r、Zn化合物の塩の1種または2種以上を、水および
/または有機溶媒中で酸または塩基触媒の存在下、加水
分解するとマトリックス前駆体分散液を調製したのち、
このマトリックス前駆体分散液に必要に応じて前記紫外
線遮蔽用粒子を混合して紫外線遮蔽膜形成用塗布液を得
る。
The weight ratio of the ultraviolet shielding particles to the matrix in the ultraviolet shielding film forming coating solution (1) is preferably in the range of ultraviolet shielding particles / matrix = 1/99 to 9/1. When the weight ratio is more than 9/1, the strength of the coating film is insufficient and practicability is low. On the other hand, when the weight ratio is less than 1/99, it is difficult to form an ultraviolet shielding film having excellent adhesion to the substrate and excellent strength. (2) UV-shielding film forming coating liquid As a matrix, silica, titania, inorganic oxides such as zirconia, or when using these composite oxides, alkoxysilanes, halogenated silanes, silicon compounds such as silicic acid, titanium, etc. Alkoxides, Ti compounds such as titanium tetrachloride, Z such as zirconium alkoxides
After hydrolyzing one or more of the salts of the r and Zn compounds in water and / or an organic solvent in the presence of an acid or base catalyst, a matrix precursor dispersion is prepared.
If necessary, the particles for ultraviolet shielding are mixed with the matrix precursor dispersion to obtain a coating liquid for forming an ultraviolet shielding film.

【0074】このようにして得られる塗布液中に含まれ
るマトリックス前駆体の濃度は、酸化物換算で0.05
〜10重量%の範囲にあることが好ましい。特に好まし
くは0.2〜5.0重量%の範囲である。このようにして
得られる塗布液中に含まれるマトリックス前駆体の濃度
は、酸化物換算で0.05〜10重量%の範囲にあるこ
とが好ましい。特に好ましくは0.2〜5.0重量%の範
囲である。
The concentration of the matrix precursor contained in the coating solution thus obtained was 0.05 in terms of oxide.
It is preferably in the range of 10 to 10% by weight. Particularly preferably, it is in the range of 0.2 to 5.0% by weight. The concentration of the matrix precursor contained in the coating liquid thus obtained is preferably in the range of 0.05 to 10% by weight in terms of oxide. Particularly preferably, it is in the range of 0.2 to 5.0% by weight.

【0075】塗布液に含まれるマトリックス前駆体の濃
度が0.05重量%未満の場合は、1回の塗布で充分な
膜厚の膜を得られないことがあり、塗布を繰り返して行
っても均一な膜厚の膜が得られないことがある。マトリ
ックス前駆体の濃度が10重量%を越えると得られる膜
にクラックが生じたり、膜の強度が低下することがあ
る。また得られる膜の膜厚が不均一になったり、表面の
平坦性に欠ける傾向がある。
When the concentration of the matrix precursor contained in the coating solution is less than 0.05% by weight, a film having a sufficient film thickness may not be obtained by one coating, and even if coating is repeated, In some cases, a film having a uniform thickness cannot be obtained. If the concentration of the matrix precursor exceeds 10% by weight, cracks may occur in the obtained film or the strength of the film may be reduced. In addition, the thickness of the obtained film tends to be non-uniform and the surface tends to lack flatness.

【0076】また、塗布液中の紫外線遮蔽用粒子の濃度
は、酸化物換算で0.05〜30重量%の範囲にあるこ
とが好ましい。特に好ましくは1〜10重量%の範囲で
ある。塗布液に含まれる紫外線遮蔽用粒子の濃度が1重
量%未満の場合は、紫外線遮蔽用粒子の量が少なすぎて
得られる紫外線遮蔽膜の紫外線遮蔽能に劣ることがあ
り、紫外線遮蔽用粒子の濃度が30重量%を越えると得
られる膜にクラックが生じたり、膜の強度が低下するこ
とがある。
The concentration of the ultraviolet shielding particles in the coating solution is preferably in the range of 0.05 to 30% by weight in terms of oxide. Particularly preferably, it is in the range of 1 to 10% by weight. When the concentration of the ultraviolet shielding particles contained in the coating solution is less than 1% by weight, the amount of the ultraviolet shielding particles is too small, and the ultraviolet shielding film obtained may be inferior in the ultraviolet shielding ability. If the concentration exceeds 30% by weight, cracks may occur in the obtained film, or the strength of the film may be reduced.

【0077】さらにまた、本発明で使用される紫外線遮
蔽膜形成用塗布液(1)および(2)には、紫外線遮蔽膜の透
明度および紫外線遮蔽効果を阻害しない程度に少量の導
電性微粒子および/または染料または顔料などの添加剤
が含まれていてもよい。紫外線遮蔽膜の形成 紫外線遮蔽膜の形成方法としては、ディッピング法、ス
ピナー法、スプレー法、ロールコーター法、フレキソ印
刷法などの方法で塗布した後、乾燥する湿式薄膜形成方
法を好適に採用することができる。
Further, the coating liquids (1) and (2) for forming the ultraviolet shielding film used in the present invention contain a small amount of conductive fine particles and / or a small amount so as not to impair the transparency and ultraviolet shielding effect of the ultraviolet shielding film. Alternatively, an additive such as a dye or a pigment may be included. Formation of Ultraviolet Shielding Film As a method of forming the ultraviolet shielding film, a wet thin film forming method of applying a dipping method, a spinner method, a spray method, a roll coater method, a flexographic printing method, and then drying and then drying is preferably adopted. Can be.

【0078】このとき、得られる紫外線遮蔽膜の膜厚は
10〜500nm、好ましくは50〜200nmの範囲
であることが好ましい。紫外線遮蔽膜の膜厚が10nm
未満の場合は、膜の強度、紫外線遮蔽能などのが低下し
たり、可視光低反射能が不充分となることがある。紫外
線遮蔽膜の膜厚が500nmを越えると、膜にクラック
が発生したり膜の強度が低下することがあり、また膜が
厚すぎて可視光低反射能が不充分となることがある。
At this time, the thickness of the obtained ultraviolet shielding film is preferably in the range of 10 to 500 nm, more preferably 50 to 200 nm. The thickness of the ultraviolet shielding film is 10 nm
If it is less than 7, the strength of the film, the ability to block ultraviolet rays, and the like may be reduced, and the low-reflectivity of visible light may be insufficient. If the thickness of the ultraviolet shielding film exceeds 500 nm, cracks may occur in the film or the strength of the film may be reduced, and the thickness of the film may be too thick to have insufficient visible light low reflectivity.

【0079】前記範囲の膜厚であると膜強度に優れると
ともに優れた紫外線遮蔽能を発揮する。このため、光電
気セルは、長期間使用しても電解質あるいは溶媒が劣化
・変質したり、変質して漏出することがなく、分光増感
色素を脱離させたり劣化させることもなく、このため高
い光電変換効率(性能)を長期間維持することができ
る。
When the film thickness is in the above range, the film strength is excellent and the excellent ultraviolet shielding ability is exhibited. For this reason, the photovoltaic cell does not deteriorate or deteriorate the electrolyte or the solvent even after long-term use, does not leak due to the deterioration of the electrolyte or the solvent, and does not desorb or deteriorate the spectral sensitizing dye. High photoelectric conversion efficiency (performance) can be maintained for a long time.

【0080】本発明では、このような紫外線防止膜形成
用塗布液を塗布して形成した膜を、乾燥時、または乾燥
後に、100℃以上で加熱するか、未硬化の被膜に可視
光線よりも波長の短い紫外線、電子線、X線、γ線など
の電磁波を照射することができる。このような処理によ
って、マトリックス前駆体の硬化が促進され、得られる
紫外線防止膜の硬度が高くなる。
In the present invention, a film formed by applying such a coating solution for forming an ultraviolet protection film may be heated at 100 ° C. or more at the time of drying or after drying, or the uncured film may be exposed to visible light. Electromagnetic waves such as ultraviolet rays having a short wavelength, electron beams, X-rays, and γ-rays can be irradiated. By such a treatment, the curing of the matrix precursor is accelerated, and the hardness of the obtained ultraviolet protection film is increased.

【0081】以上のような本発明に係る光電気セルは、
基板の外表面上に可視光反射防止膜形成されている場
合、照射可視光のうち入射光が多く可視光利用率の高い
光電気セルを得ることができる。また紫外線遮蔽膜が形
成されている場合、また長期間使用しても電解質あるい
は溶媒が劣化・変質したり、変質して漏出することがな
く、またし分光増感色素を脱離させたり劣化させること
もない。このため、本発明によれば、高い光電変換効率
(性能)を長期間維持できる光電気セルを得ることがで
きる。
The photoelectric cell according to the present invention as described above comprises:
When a visible light anti-reflection film is formed on the outer surface of the substrate, a photoelectric cell having a large amount of incident light among the irradiated visible light and a high visible light utilization rate can be obtained. In addition, when an ultraviolet shielding film is formed, the electrolyte or the solvent is not deteriorated or deteriorated even after long-term use, and is not leaked due to the deterioration, and the spectral sensitizing dye is desorbed or deteriorated. Not even. Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a photoelectric cell capable of maintaining high photoelectric conversion efficiency (performance) for a long period of time.

【0082】また、上記可視光反射防止膜および/また
は紫外線遮蔽膜は反射防止膜形成用塗布液および/また
は紫外線遮蔽膜形成用塗布液を用いることにより形成で
きる。このような被膜は、膜強度、基材との密着性、透
明性等に優れるとともに安価に形成することができる。
The above visible light antireflection film and / or ultraviolet light shielding film can be formed by using a coating liquid for forming an antireflection film and / or a coating liquid for forming an ultraviolet light shielding film. Such a coating is excellent in film strength, adhesion to a substrate, transparency and the like, and can be formed at low cost.

【0083】[0083]

【発明の効果】本発明によれば、照射可視光のうち入射
光が多くこのため可視光利用率の高い光電気セルを得る
ことができるとともに、また長期間使用しても電解質あ
るいは溶媒が劣化・変質したり、変質して漏出すること
がなく、分光増感色素を脱離させたり劣化させることも
なく、高い光電変換効率(性能)を長期間維持できる光
電気セルを得ることができる。
According to the present invention, a large amount of incident light among the irradiation visible light can be obtained, so that a photovoltaic cell having high utilization of visible light can be obtained, and the electrolyte or the solvent is deteriorated even after long-term use. A photovoltaic cell capable of maintaining high photoelectric conversion efficiency (performance) for a long period of time without causing deterioration or deterioration and leaking of the spectral sensitizing dye, and without deteriorating, can be obtained.

【0084】[0084]

【実施例】以下、実施例により説明するが、本発明はこ
れらの実施例により限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0085】[0085]

【実施例1】マトリックス前駆体分散液の調製 正珪酸エチル(TEOS)(SiO2:28重量%)50
g、エタノール194.6g、濃硝酸1.4gおよび純水
34gの混合溶液を室温で5時間撹拌してSiO2濃度5
重量%のマトリックス前駆体分散液を調製した。
Example 1 Preparation of Matrix Precursor Dispersion Ethyl orthosilicate (TEOS) (SiO 2 : 28% by weight) 50
g of ethanol, 194.6 g of ethanol, 1.4 g of concentrated nitric acid and 34 g of pure water were stirred at room temperature for 5 hours to obtain a SiO 2 concentration of 5%.
A weight percent matrix precursor dispersion was prepared.

【0086】紫外線遮蔽膜形成用塗布液の調製 上記マトリックス前駆体分散液100gに紫外線遮蔽用
粒子として酸化チタンコロイド(触媒化成工業(株)
製:HPW-15R、平均粒子径15nm、濃度30重量%)
100gを混合して紫外線遮蔽膜形成用塗布液(A)を
調製した。可視光反射防止膜形成用塗布液の調製 まず、以下のようにして粒子内部が空洞である無機化合
物粒子を調製した。
Preparation of Coating Solution for Forming Ultraviolet Shielding Film Titanium oxide colloid (catalyst Chemical Industry Co., Ltd.) was added to 100 g of the above matrix precursor dispersion as ultraviolet shielding particles.
Manufacture: HPW-15R, average particle diameter 15 nm, concentration 30% by weight)
100 g of the mixture was mixed to prepare a coating solution (A) for forming an ultraviolet shielding film. Preparation of Coating Solution for Forming Visible Light Antireflection Film First, inorganic compound particles having a hollow inside were prepared as follows.

【0087】平均粒径5nm、SiO2濃度20重量%
のシリカゾル10gと純水190gとを混合して反応母
液を調製し、95℃に加温した。この反応母液のpHは
10.5であった。この反応母液に、SiO2に換算して
1.5重量%の濃度のケイ酸ナトリウム水溶液24,90
0gと、Al23に換算して0.5重量%の濃度のアル
ミン酸ナトリウム水溶液36,800gとを同時に添加
した。その間、反応液の温度を95℃に保持した。反応
液のpHは、ケイ酸ナトリウムおよびアルミン酸ナトリ
ウムの添加直後、12.5に上昇し、その後、ほとんど
変化しなかった。
Average particle size 5 nm, SiO 2 concentration 20% by weight
Was mixed with 190 g of pure water to prepare a reaction mother liquor, which was heated to 95 ° C. The pH of the reaction mother liquor was 10.5. To this reaction mother liquor, an aqueous solution of sodium silicate having a concentration of 1.5% by weight in terms of SiO 2 was added.
0 g and 36,800 g of an aqueous solution of sodium aluminate having a concentration of 0.5% by weight in terms of Al 2 O 3 were simultaneously added. Meanwhile, the temperature of the reaction solution was kept at 95 ° C. The pH of the reaction rose to 12.5 immediately after the addition of sodium silicate and sodium aluminate, and hardly changed thereafter.

【0088】添加終了後、反応液を室温まで冷却し、限
外濾過膜で洗浄して固形分濃度20重量%のSiO2
Al23多孔質物質前駆体粒子の分散液を調製した。次
いで、この多孔質物質前駆体粒子の分散液500gを採
取し、純水1,700gを加えて98℃に加温し、この
温度を保持しながら、ケイ酸ナトリウム水溶液を陽イオ
ン交換樹脂で脱アルカリして得られたケイ酸液(SiO
2濃度3.5重量%)3,000gを添加して多孔質物
質前駆体粒子表面にシリカ保護膜を形成した。得られた
多孔質物質前駆体粒子の分散液を、限外濾過膜で洗浄し
て固形分濃度13重量%に調整したのち、多孔質物質前
駆体粒子の分散液500gに純水1,125gを加え、
さらに濃塩酸(35.5%)を滴下してpH1.0と
し、脱アルミニウム処理を行ったのち、pH3の塩酸水
溶液10Lと純水5Lを加えながら限外濾過膜で溶解し
たアルミニウム塩を分離し、粒子前駆体分散液を調製し
た。
After completion of the addition, the reaction solution was cooled to room temperature, washed with an ultrafiltration membrane, and washed with a SiO 2.
A dispersion of Al 2 O 3 porous material precursor particles was prepared. Next, 500 g of the dispersion liquid of the porous substance precursor particles is collected, 1,700 g of pure water is added thereto, and the mixture is heated to 98 ° C. While maintaining this temperature, the aqueous sodium silicate solution is removed with a cation exchange resin. Silicate solution (SiO 2) obtained by alkali
(2 concentration 3.5% by weight) was added to form a silica protective film on the surface of the porous material precursor particles. The obtained dispersion liquid of the porous substance precursor particles is washed with an ultrafiltration membrane to adjust the solid content concentration to 13% by weight. Then, 500 g of the dispersion liquid of the porous substance precursor particles is mixed with 1,125 g of pure water. In addition,
Further, concentrated hydrochloric acid (35.5%) was added dropwise to adjust the pH to 1.0, and after dealumination, the aluminum salt dissolved by an ultrafiltration membrane was separated while adding 10 L of a hydrochloric acid aqueous solution of pH 3 and 5 L of pure water. A particle precursor dispersion was prepared.

【0089】上記粒子前駆体分散液1500gと、純水
500g、エタノール1,750gおよび28%アンモ
ニア水626gとの混合液を35℃に加温した後、エチ
ルシリケート(SiO2:28重量%)104gを添加
し、粒子前駆体表面にエチルシリケートの加水分解重縮
合物でシリカ外殻層を形成することによって、外殻層内
部に空洞を有する粒子を作製した。次いで、エバポレー
ターで固形分濃度5重量%まで濃縮した後、濃度15重
量%のアンモニア水を加えてpH10とし、オートクレ
ーブで180℃、2時間加熱処理し、限外濾過膜を用い
て分散媒をエタノールに置換した固形分濃度20重量%
の内部が空洞である無機化合物粒子の分散液を調製し
た。
A mixture of 1500 g of the above particle precursor dispersion, 500 g of pure water, 1,750 g of ethanol and 626 g of 28% ammonia water was heated to 35 ° C., and then 104 g of ethyl silicate (SiO 2 : 28% by weight). Was added, and a silica outer shell layer was formed on the particle precursor surface with a hydrolyzed polycondensate of ethyl silicate, whereby particles having voids inside the outer shell layer were produced. Then, after concentrating to a solid content concentration of 5% by weight using an evaporator, ammonia water having a concentration of 15% by weight was added to adjust the pH to 10, and the mixture was heated in an autoclave at 180 ° C. for 2 hours. 20% by weight solid content
A dispersion liquid of inorganic compound particles having a hollow inside was prepared.

【0090】得られた粒子の断面を透過型電子顕微鏡
(TEM)により観察した。その結果、外殻層内部に空
洞が形成された粒子が得られた。またこの粒子のAl2
3/SiO2モル比は0.0022、平均粒子径は96n
m、屈折率は1.31であった。次いで、先に調製した
SiO2濃度5重量%のマトリックス前駆体分散液に、エ
タノール/ブタノール/ジアセトンアルコール/イソプ
ロピルアルコール(2:1:1:5重量混合比)の混合
溶媒を加え、上記で調製した無機化合物粒子分散液を無
機化合物粒子の濃度が0.2重量%、マトリックス前駆
体SiO2濃度1重量%の可視光反射防止膜形成用塗布液
(A)を調製した。
The cross section of the obtained particles was observed with a transmission electron microscope (TEM). As a result, particles having cavities formed inside the outer shell layer were obtained. The Al 2 O
The 3 / SiO 2 molar ratio is 0.0022 and the average particle size is 96 n.
m and the refractive index were 1.31. Next, a mixed solvent of ethanol / butanol / diacetone alcohol / isopropyl alcohol (2: 1: 1: 5 weight mixing ratio) was added to the previously prepared matrix precursor dispersion having an SiO 2 concentration of 5% by weight. From the prepared inorganic compound particle dispersion, a coating liquid (A) for forming a visible light antireflection film having a concentration of inorganic compound particles of 0.2% by weight and a matrix precursor SiO 2 concentration of 1% by weight was prepared.

【0091】紫外線遮蔽膜・可視光反射防止膜付ガラス
基板の調製 フッ素ドープした酸化スズを電極として形成した透明ガ
ラス基板を40℃に保持しながら、電極の反対側の面に
紫外線遮蔽膜形成用塗布液(A)をスピナー法で100
rpm、90秒の条件で、紫外線遮蔽膜の膜厚が120
nmとなるように塗布し乾燥した。
Glass with ultraviolet shielding film and visible light antireflection film
Preparation of Substrate While a transparent glass substrate formed with fluorine-doped tin oxide as an electrode was maintained at 40 ° C., a coating solution (A) for forming an ultraviolet shielding film was applied to the surface on the opposite side of the electrode by spinner method.
Under the conditions of 90 rpm and 90 seconds, the thickness of the ultraviolet shielding film is 120
and dried.

【0092】ついで、紫外線遮蔽膜上に、同じように、
スピナー法で100rpm、90秒の条件で、可視光反
射防止膜の膜厚が100nmとなるように塗布し乾燥
し、160℃で30分間加熱処理して紫外線遮蔽膜・可
視光反射防止膜付ガラス基板(A)を調製した。紫外線
遮蔽膜・可視光反射防止膜付ガラス基板(A)につい
て、反射率計(大塚電子(株)製:MCPD-2000)を用いて
反射率を測定した。なお波長400〜700nmの範囲
で反射率が最も低い波長での反射率をボトム反射率とし
て、また波長400〜700nmの範囲における平均反
射率を視感反射率とした。
Next, on the ultraviolet shielding film,
The spin-coating method is applied at 100 rpm for 90 seconds so that the visible light anti-reflection film has a thickness of 100 nm, dried, and heat-treated at 160 ° C. for 30 minutes to form a glass with an ultraviolet shielding film and a visible light anti-reflection film. Substrate (A) was prepared. The reflectance of the glass substrate (A) provided with an ultraviolet shielding film and a visible light antireflection film was measured using a reflectometer (MCPD-2000, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). The reflectance at the wavelength having the lowest reflectance in the wavelength range of 400 to 700 nm was defined as the bottom reflectance, and the average reflectance in the wavelength range of 400 to 700 nm was defined as the luminous reflectance.

【0093】結果を表1に示す。半導体膜用金属酸化物粒子の調製 5gの水素化チタンを1Lの純水に懸濁し、濃度5%過
酸化水素液400gを30分かけて添加し、ついで80
℃に加熱して溶解してペルオキソチタン酸の溶液を調製
した。これに濃アンモニア水を添加してpH9に調整
し、オートクレーブに入れ、250℃で5時間、飽和蒸
気圧下で水熱処理を行ってチタニアコロイド粒子(A)
を調製した。X線回折により結晶性の高いアナターゼ型
酸化チタンであった。平均粒子径は表40nmであっ
た。
Table 1 shows the results. Preparation of Metal Oxide Particles for Semiconductor Film 5 g of titanium hydride was suspended in 1 L of pure water, and 400 g of a 5% hydrogen peroxide solution was added over 30 minutes.
The solution was heated to ℃ to dissolve to prepare a solution of peroxotitanic acid. The pH was adjusted to 9 by adding concentrated aqueous ammonia, and the mixture was placed in an autoclave and subjected to hydrothermal treatment at 250 ° C. for 5 hours under a saturated vapor pressure to obtain titania colloid particles (A).
Was prepared. It was anatase-type titanium oxide having high crystallinity by X-ray diffraction. The average particle size was 40 nm in Table.

【0094】半導体膜形成用塗布液の調製 次に、上記で得られたチタニアコロイド粒子(A)を濃
度10%まで濃縮し、これに前記ペルオキソチタン酸溶
液を混合し、この混合物中のチタンをTiO2に換算し
たときの重量の30重量%となるように、膜形成助剤で
あるヒドロキシプロピルセルロースを添加して半導体膜
形成用塗布液を調製した。
Preparation of Coating Solution for Forming Semiconductor Film Next, the titania colloidal particles (A) obtained above were concentrated to a concentration of 10%, and the above peroxotitanic acid solution was mixed therewith. Hydroxypropylcellulose, which is a film-forming auxiliary, was added so as to be 30% by weight of the weight in terms of TiO 2 to prepare a coating solution for forming a semiconductor film.

【0095】半導体膜の形成 次いで、上記紫外線遮蔽膜・可視光反射防止膜を形成し
た電極付き透明ガラス基板の電極面上に塗布し、自然乾
燥し、引き続き低圧水銀ランプを用いて6000mJ/
cm2の紫外線を照射してペルオキソチタン酸を分解
(加水分解・重縮合)させ、半導体膜を硬化させた。さ
らに、300℃で30分間加熱してヒドロキシプロピル
セルロースの分解およびアニーリングを行って酸化チタ
ン半導体膜(A)を形成した。
Formation of Semiconductor Film Next, the film is applied on the electrode surface of a transparent glass substrate provided with an electrode on which the above-mentioned ultraviolet shielding film and visible light antireflection film are formed, air-dried, and subsequently 6000 mJ / cm 2 using a low-pressure mercury lamp.
The semiconductor film was cured by irradiating ultraviolet rays of cm 2 to decompose (hydrolyze / polycondensate) the peroxotitanic acid. Further, the substrate was heated at 300 ° C. for 30 minutes to decompose and anneal the hydroxypropylcellulose to form a titanium oxide semiconductor film (A).

【0096】得られた酸化チタン半導体膜(A)の膜厚
および窒素吸着法によって求めた細孔容積と平均細孔径
を表1に示す。分光増感色素の吸着 分光増感色素としてシス-(SCN-)-ビス(2,2'-ビピリ
ジル-4,4'-ジカルボキシレート)ルテニウム(II)で表
されるルテニウム錯体の濃度3×10-4モル/リットル
のエタノール溶液を調製した。この分光増感色素溶液
を、rpm100スピナーを用いて、酸化チタン半導体
膜(A)上へ塗布して乾燥した。この塗布および乾燥工
程を5回行った。得られた酸化チタン半導体膜の分光増
感色素の吸着量は、酸化チタン膜(A)の比表面積1c
2あたりの吸着量として表1に示す。なお、塗布乾燥
後の半導体膜の重量増分を吸着量とした。光電気セルの作成 先ず、溶媒としてアセトニトリルと炭酸エチレンの体積
比が1:4の比でを混合した溶媒にテトラプロピルアン
モニウムアイオダイドとヨウ素とを、それぞれの濃度が
0.46モル/L、0.06モル/Lとなるように溶解し
て電解質溶液を調製した。
Table 1 shows the thickness of the obtained titanium oxide semiconductor film (A), the pore volume and the average pore diameter determined by the nitrogen adsorption method. Adsorption of spectral sensitizing dye Concentration of ruthenium complex represented by cis- (SCN ) -bis (2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylate) ruthenium (II) as spectral sensitizing dye 3 × A 10 -4 mol / l ethanol solution was prepared. This spectral sensitizing dye solution was applied onto the titanium oxide semiconductor film (A) using an rpm100 spinner and dried. This coating and drying process was performed five times. The adsorption amount of the spectral sensitizing dye on the obtained titanium oxide semiconductor film is determined by the specific surface area 1c of the titanium oxide film (A).
Table 1 shows the adsorption amount per m 2 . The increase in weight of the semiconductor film after coating and drying was taken as the amount of adsorption. Preparation of Photoelectric Cell First, tetrapropylammonium iodide and iodine were added to a solvent in which acetonitrile and ethylene carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 4 as a solvent, and the respective concentrations were 0.46 mol / L and 0%. An electrolyte solution was prepared by dissolving so as to have a concentration of 0.06 mol / L.

【0097】前記で調製した紫外線遮蔽膜・可視光反射
防止膜付ガラス基板(A)電極を一方の電極とし、他方
の電極としてフッ素ドープした酸化スズを電極として形
成し、その上に白金を担持した透明ガラス基板を対向し
て配置し、側面を樹脂にてシールし、電極間に上記の電
解質溶液を封入し、さらに電極間をリード線で接続して
光電気セル(A)を作製した。
The glass substrate (A) electrode provided with the ultraviolet shielding film and the visible light antireflection film prepared above was used as one electrode, and the other electrode was formed of fluorine-doped tin oxide as an electrode, on which platinum was supported. The transparent glass substrates thus prepared were arranged to face each other, the side surfaces were sealed with resin, the above-mentioned electrolyte solution was sealed between the electrodes, and the electrodes were connected with lead wires to produce a photoelectric cell (A).

【0098】得られた光電気セルについて、以下の評価
を行った。性能評価(1) 光電気セル(A)は、ソーラーシュミレーターで100
W/m2の強度の光を照射して、Voc(開回路状態の
電圧)、Joc(回路を短絡したときに流れる電流の密
度)、FF(曲線因子)およびη(変換効率)を測定し
結果を表に示した。
The following evaluation was performed on the obtained photoelectric cell. Performance evaluation (1) The photoelectric cell (A) was 100
By irradiating light having an intensity of W / m 2 , Voc (voltage in an open circuit state), Joc (density of current flowing when a circuit is short-circuited), FF (fill factor) and η (conversion efficiency) were measured. The results are shown in the table.

【0099】性能評価(2) 光電気セル(A)の可視光反射防止膜面上20cmの距
離からアイスーパーUVテスター(岩崎電気(株)製:1
00mW/cm2)を10時間照射し、性能評価(1)と同
様にVoc、Joc、FFおよびηを測定し結果を表に
示した。
Performance Evaluation (2) Eye Super UV Tester (Iwasaki Electric Co., Ltd .: 1) from a distance of 20 cm above the surface of the visible light antireflection film of the photoelectric cell (A).
(00 mW / cm 2 ) for 10 hours, and Voc, Joc, FF and η were measured in the same manner as in the performance evaluation (1), and the results are shown in the table.

【0100】[0100]

【実施例2】紫外線遮蔽用粒子として酸化チタン・酸化
鉄複合コロイド(触媒化成工業(株)製:サンベールF、
平均粒子径25nm、濃度30重量%)100gを混合
して紫外線遮蔽膜形成用塗布液(B)を調製して用いた
以外は実施例1と同様にして、光り電気セル(B)を作
製し、性能評価(1)および性能評価(2)を行った。
[Example 2] Titanium oxide / iron oxide composite colloid (manufactured by Catalyst Kasei Kogyo Co., Ltd .;
A light emitting electric cell (B) was prepared in the same manner as in Example 1 except that 100 g of an average particle diameter of 25 nm and a concentration of 30% by weight was mixed to prepare and use a coating liquid (B) for forming an ultraviolet shielding film. , Performance evaluation (1) and performance evaluation (2).

【0101】結果を表1に示す。Table 1 shows the results.

【0102】[0102]

【実施例3】紫外線遮蔽用粒子として酸化セリウムコロ
イド(触媒化成工業(株)製:サンベールA、平均粒子径
18nm、濃度30重量%)100gを混合して紫外線
遮蔽膜形成用塗布液(C)を調製して用いた以外は実施
例1と同様にして光電気セル(C)を作製し、性能評価
(1)および性能評価(2)を行った。
Example 3 100 g of colloidal cerium oxide (manufactured by Kasei Kasei Kogyo Co., Ltd .: Sanver A, average particle diameter 18 nm, concentration 30% by weight) was mixed as ultraviolet shielding particles, and a coating liquid (C) for forming an ultraviolet shielding film was mixed. A photoelectric cell (C) was prepared in the same manner as in Example 1 except that
(1) and performance evaluation (2) were performed.

【0103】結果を表1に示す。Table 1 shows the results.

【0104】[0104]

【実施例4】紫外線遮蔽用粒子として酸化チタン・酸化
ジルコニウム複合コロイド(触媒化成工業(株)製:サン
ベールZ、平均粒子径20nm、濃度30重量%)10
0gを混合して紫外線遮蔽膜形成用塗布液(D)を調製
して用いた以外は実施例1と同様にして光電気セル
(D)を作製し、性能評価(1)および性能評価(2)を行っ
た。
Example 4 Titanium oxide / zirconium oxide composite colloid (Sanvert Z, average particle diameter 20 nm, concentration 30% by weight, manufactured by Catalyst Chemical Industry Co., Ltd.) 10 as ultraviolet shielding particles
A photovoltaic cell (D) was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0 g was mixed to prepare and use a coating solution (D) for forming an ultraviolet shielding film, and a performance evaluation (1) and a performance evaluation (2) were performed. ).

【0105】結果を表1に示す。Table 1 shows the results.

【0106】[0106]

【実施例5】紫外線遮蔽膜形成用塗布液の調製 紫外線遮蔽用粒子として酸化チタンコロイド(触媒化成
工業(株)製:HPW-15R、平均粒子径15nm、濃度30
重量%)100gを用い、これを限外濾過膜に通し、分
散媒をエタノールに置換した。このエタノールゾル(固
形分濃度5重量%)50gと、アクリル樹脂(日立化成
(株)製:ヒタロイド1007)3gおよびイソプロパノ
ールとn−ブタノールの1/1(重量比)混合溶媒47
gとを充分に混合して紫外線遮蔽膜形成用塗布液(E)
を調製した。
Example 5 Preparation of Coating Solution for Forming Ultraviolet Shielding Film Titanium oxide colloid (HPW-15R, manufactured by Kasei Kagaku Kogyo KK, average particle diameter 15 nm, concentration 30) as ultraviolet shielding particles
(% By weight), passed through an ultrafiltration membrane, and the dispersion medium was replaced with ethanol. 50 g of this ethanol sol (solid content concentration 5% by weight) and acrylic resin (Hitachi Chemical
3 g of Hitaloid 1007) and a 1/1 (weight ratio) mixed solvent 47 of isopropanol and n-butanol.
g) and a coating solution for forming an ultraviolet shielding film (E)
Was prepared.

【0107】可視光反射防止膜形成用塗布液の調製 実施例1で用いた、分散媒をエタノールに置換した固形
分濃度20重量%の内部が空洞である無機化合物粒子の
分散液に、さらにエタノールを加えて固形分濃度を5重
量%に調製し、これを50g採取し、アクリル樹脂(日
立化成(株)製:ヒタロイド1007)3gおよびイソプ
ロパノールとn−ブタノールの1/1(重量比)混合溶
媒47gとを充分に混合して可視光反射防止膜形成用塗
布液(E)を調製した。
Preparation of Coating Solution for Forming Visible Light Anti-Reflection Film The dispersion liquid of inorganic compound particles having a solid content concentration of 20% by weight and having a hollow inside, which was used in Example 1, was replaced with ethanol. Was added to adjust the solid content concentration to 5% by weight, and 50 g of this was collected. 3 g of an acrylic resin (Hitaloid 1007, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) and a 1/1 (weight ratio) mixed solvent of isopropanol and n-butanol were used. 47 g were sufficiently mixed to prepare a coating liquid (E) for forming a visible light antireflection film.

【0108】紫外線遮蔽膜・可視光反射防止膜付ガラス
基板の調製 フッ素ドープした酸化スズを電極層として形成した透明
ポリイミドフィルム基板を40℃に保持しながら、電極
の反対側の面に紫外線遮蔽膜形成用塗布液(E)をバー
コーター法(スピナー法で100rpm、90秒の条
件)で、紫外線遮蔽膜の膜厚が100nmとなるように
塗布し乾燥した。
Glass with ultraviolet shielding film and visible light antireflection film
Preparation of Substrate While holding a transparent polyimide film substrate on which fluorine-doped tin oxide was formed as an electrode layer at 40 ° C., a coating solution (E) for forming an ultraviolet shielding film was applied to the opposite surface of the electrode by a bar coater method (spinner method). Under the conditions of 100 rpm and 90 seconds) so that the thickness of the ultraviolet shielding film becomes 100 nm and dried.

【0109】ついで、紫外線遮蔽膜上に、同じように、
バーコーター法(スピナー法で100rpm、90秒の
条件)で、可視光反射防止膜の膜厚が100nmとなる
ように塗布し乾燥し、160℃で30分間加熱処理して
紫外線遮蔽膜・可視光反射防止膜付ガラス基板(E)を
調製た。紫外線遮蔽膜・可視光反射防止膜付ガラス基板
(E)について、平均反射率を視感反射率を測定した。
結果を表1に示す半導体膜の形成 次いで、上記紫外線遮蔽膜・可視光反射防止膜を形成し
た電極付き透明ガラス基板の電極面上に、実施例1で用
いたと同じ半導体膜形成用塗布液を塗布し、自然乾燥
し、引き続き低圧水銀ランプを用いて6000mJ/c
2の紫外線を照射してペルオキソ酸を分解させ、半導
体膜を硬化させた。
Next, on the ultraviolet shielding film,
The visible light antireflection film is applied by a bar coater method (100 rpm, 90 seconds by a spinner method) so as to have a thickness of 100 nm, dried, and heat-treated at 160 ° C. for 30 minutes to be subjected to ultraviolet shielding film / visible light. A glass substrate (E) with an antireflection film was prepared. The average reflectance and the luminous reflectance of the glass substrate (E) provided with an ultraviolet shielding film and a visible light antireflection film were measured.
Formation of a semiconductor film whose results are shown in Table 1. Then, the same coating liquid for forming a semiconductor film as used in Example 1 was applied onto the electrode surface of a transparent glass substrate provided with electrodes on which the above-mentioned ultraviolet shielding film and visible light antireflection film were formed. Coated, air dried and subsequently 6000 mJ / c using a low pressure mercury lamp
The semiconductor film was cured by irradiating ultraviolet rays of m 2 to decompose the peroxoacid.

【0110】さらに、250℃で30分間加熱してヒド
ロキシプロピルセルロースの分解およびアニーリングを
行って酸化チタン半導体膜(E)を形成した。得られた
酸化チタン半導体膜(E)の膜厚および窒素吸着法によ
って求めた細孔容積と平均細孔径を表1に示す。分光増感色素の吸着 次に、実施例1と同様に、分光増感色素(シス-(SCN
-)-ビス(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジカルボキシレート)ル
テニウム(II)で表されるルテニウム錯体を吸着させ
た。吸着量を表1に示す。光電気セルの作成 前記で調製した紫外線遮蔽膜・可視光反射防止膜付ポリ
イミドフィルム基板電極を一方の電極とし、他方の電極
としてフッ素ドープした酸化スズを電極として形成し、
その上に白金を担持した透明ポリイミドフィルム基板を
対向して配置し、側面を樹脂にてシールし、電極間に上
記の電解質溶液を封入し、さらに電極間をリード線で接
続して光電気セル(E)を作製し、実施例1と同様にし
て性能評価(1)および性能評価(2)を行った。
Further, the substrate was heated at 250 ° C. for 30 minutes to decompose and anneal hydroxypropylcellulose to form a titanium oxide semiconductor film (E). Table 1 shows the thickness of the obtained titanium oxide semiconductor film (E), the pore volume and the average pore diameter determined by the nitrogen adsorption method. Adsorption of Spectral Sensitizing Dye Next, as in Example 1, the spectral sensitizing dye (cis- (SCN)
A ruthenium complex represented by - )-bis (2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylate) ruthenium (II) was adsorbed. Table 1 shows the adsorption amount. Making the photovoltaic cell prepared polyimide film substrate electrode with ultraviolet shielding film and visible light anti-reflection film prepared above as one electrode, and as the other electrode formed fluorine-doped tin oxide as an electrode,
A transparent polyimide film substrate carrying platinum is placed on top of it, the sides are sealed with resin, the above-mentioned electrolyte solution is sealed between the electrodes, and the electrodes are connected with a lead wire. (E) was prepared, and performance evaluation (1) and performance evaluation (2) were performed in the same manner as in Example 1.

【0111】結果を表1に示す。The results are shown in Table 1.

【0112】[0112]

【比較例1】光電気セルの作成 実施例1において、紫外線遮蔽膜・可視光反射防止膜を
形成することなくフッ素ドープした酸化スズを電極とし
て形成した透明ガラス基板を用いた以外は実施例1と同
様にして光電気セル(F)を作製し、性能評価(1)およ
び性能評価(2)を行い結果を表に示した。
Comparative Example 1 Preparation of Photoelectric Cell Example 1 was the same as Example 1 except that a transparent glass substrate formed with fluorine-doped tin oxide as an electrode without forming an ultraviolet shielding film and a visible light antireflection film was used. A photoelectric cell (F) was produced in the same manner as described above, performance evaluation (1) and performance evaluation (2) were performed, and the results are shown in the table.

【0113】[0113]

【比較例2】光電気セルの作成 実施例5において、紫外線遮蔽膜・可視光反射防止膜を
形成することなくフッ素ドープした酸化スズを電極とし
て形成した透明ポリイミドフィルム基板を一方の電極と
して用いた以外は実施例5と同様にして光電気セル
(G)を作製し、性能評価(1)および性能評価(2)を行っ
た。
Comparative Example 2 Preparation of Photoelectric Cell In Example 5, a transparent polyimide film substrate formed with fluorine-doped tin oxide as an electrode without forming an ultraviolet shielding film and a visible light antireflection film was used as one electrode. A photoelectric cell (G) was produced in the same manner as in Example 5 except for the above, and performance evaluation (1) and performance evaluation (2) were performed.

【0114】結果を表1に示す。Table 1 shows the results.

【0115】[0115]

【表1】 [Table 1]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の光電気セルの一実施例の模式断面図
を示す。
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of one embodiment of the photoelectric cell of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10……光電気セル 11……透明電極層 12……半導体膜 13……表面に還元触媒能を有する電極層 14……電解質 15……可視光反射防止膜 16……紫外線遮蔽膜 P-1、P-2……基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Photoelectric cell 11 ... Transparent electrode layer 12 ... Semiconductor film 13 ... Electrode layer which has a reduction catalytic ability on the surface 14 ... Electrolyte 15 ... Visible light antireflection film 16 ... Ultraviolet shielding film P-1 , P-2 …… Substrate

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】表面に電極層(1)を有し、かつ該電極層(1)
表面に光増感材を吸着した金属酸化物半導体膜(2)が形
成されてなる基板(P-1)と、表面に電極層(3)を有する基
板(P-2)とが、前記電極層(1)および電極層(3)が対向する
ように配置してなり、少なくとも一方の基板および電極
層が透明性を有し、金属酸化物半導体膜(2)と電極層(3)
との間に電解質層を設けてなる光電気セルにおいて、少
なくとも一方の透明性を有する基板(P-1)および/また
は基板(P-2)の外表面上に可視光反射防止膜および/ま
たは紫外線遮蔽膜が形成されていることを特徴とする光
電気セル。
An electrode layer (1) is provided on the surface, and said electrode layer (1)
A substrate (P-1) formed with a metal oxide semiconductor film (2) having a photosensitizer adsorbed on the surface, and a substrate (P-2) having an electrode layer (3) on the surface, the electrode The layer (1) and the electrode layer (3) are arranged so as to face each other, at least one of the substrate and the electrode layer has transparency, and the metal oxide semiconductor film (2) and the electrode layer (3)
And a photovoltaic cell comprising an electrolyte layer provided between at least one of a transparent substrate (P-1) and / or a substrate (P-2) and / or a visible light antireflection film on an outer surface of the substrate (P-2). An opto-electric cell, wherein an ultraviolet shielding film is formed.
【請求項2】紫外線遮蔽膜が透明性を有する基板(P-1)
外表面に形成され、可視光反射防止膜が前記紫外線遮蔽
膜上に形成されてなり、かつ可視光反射防止膜の屈折率
が紫外線遮蔽膜の屈折率よりも低いことを特徴とする請
求項1に記載の光電気セル。
2. A substrate having an ultraviolet shielding film having transparency (P-1).
2. The visible light anti-reflection film formed on the outer surface and formed on the ultraviolet light shielding film, and the visible light anti-reflection film has a refractive index lower than that of the ultraviolet light shielding film. 3. The photoelectric cell according to claim 1.
【請求項3】前記紫外線遮蔽膜がCe、Fe、Ti、Sb、
Zr、Znからなる群から選ばれる1種以上の金属の酸
化物粒子、または、Ce、Fe、Ti、Sb、Zr、Znか
らなる群から選ばれる2種以上の金属の複合酸化物粒子
を含んでなることを特徴とする請求項1または2に記載
の光電気セル。
3. The method according to claim 1, wherein the ultraviolet shielding film is made of Ce, Fe, Ti, Sb,
Oxide particles of one or more metals selected from the group consisting of Zr and Zn, or composite oxide particles of two or more metals selected from the group consisting of Ce, Fe, Ti, Sb, Zr and Zn. The photoelectric cell according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項4】前記可視光反射防止膜が、可視光反射防止
膜形成用塗布液を塗布・乾燥し、加熱処理して得られた
ものであり、 前記紫外線遮蔽膜が、紫外線遮蔽膜形成用塗布液を塗布
・乾燥し、加熱処理して得られたものであることを特徴
とする請求項1〜3のいずれかに記載の光電気セル。
4. The visible light anti-reflection film is obtained by applying and drying a coating solution for forming a visible light anti-reflection film, followed by heat treatment. The photovoltaic cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the photovoltaic cell is obtained by applying a coating solution, drying and heating.
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