JP2002298646A

JP2002298646A - 半導体微粒子ペースト、半導体膜およびその製造方法と光電変換素子

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Publication number: JP2002298646A
Application number: JP2001103313A
Authority: JP
Inventors: Kietsu Iwabuchi; 喜悦岩淵; Satoshi Uchida; 聡内田; Shigehiko Masaki; 成彦正木; Yoshiyuki Kashiwagi; 由行柏木; Miho Fuha; 美帆冨羽
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-04-02
Filing date: 2001-04-02
Publication date: 2002-10-11

Abstract

(57)【要約】【課題】均一な膜質の半導体膜を量産できる半導体微粒
子ペースト、それを用いて形成された半導体膜およびそ
の製造方法と、光電変換素子を提供する。【解決手段】水を主成分とする溶媒と、半導体微粒子
と、平均分子量が２０，０００を超えるポリエチレング
リコール、好適には平均分子量が５００，０００〜４，
０００，０００の範囲にあるポリエチレングリコールと
を有する半導体微粒子ペースト、それを用いて形成され
た半導体膜およびその製造方法と、光電変換素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば金属酸化物
の半導体微粒子を含む半導体微粒子ペースト、半導体微
粒子ペーストを用いて形成される半導体膜およびその製
造方法と、そのような半導体膜を含む光電変換素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体膜は、半導体微粒子を支持体に固
着させたものであり、紫外線吸収体、光学材料、電気・
電子材料、装飾用材料、触媒、光触媒、吸着材、バイオ
リアクター等に有用である。光電変換素子は、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
に変換する素子である。

【０００３】光電変換素子に光を照射すると、一方の電
極側で電子が発生し、リード線を通って対電極に移動す
る。対電極に移動した電子は、電解質中を移動して一方
の電極に戻る。すなわち、光電変換素子は光エネルギー
を電気エネルギーとして連続的に取り出すことが可能で
ある。このような光電変換素子は、太陽電池等に利用さ
れている。

【０００４】太陽電池にはいくつかの種類があるが、実
用化されている太陽電池の大部分はシリコン太陽電池で
ある。最近、色素増感太陽電池が注目されるようにな
り、実用化を目指して活発に研究されている。色素増感
太陽電池は古くから研究されており、その基本構造は酸
化物半導体、酸化物半導体に吸着した色素、電解質溶液
および対極からなる。この場合、光電変換材料として
は、可視光領域に吸収を有する分光増感色素を半導体表
面に吸着させたものが用いられている。

【０００５】例えば、特開平１−２２０３８０号公報に
は、金属酸化物半導体の表面に、遷移金属錯体等の分光
増感色素を有する太陽電池が開示されている。また、特
表平５−５０４０２３号には、金属イオンがドープされ
た酸化チタン半導体層の表面に、遷移金属錯体等の分光
増感色素を有する太陽電池が記載されている。特開平７
−１７６７７３号公報には、半導体層を有する光電変換
素子が開示されており、例えば酸化チタン層等の半導体
層を形成する方法としては、結晶育成法、ゾル−ゲル
法、電着法、蒸着法、スパッタリング法等が挙げられて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】半導体微粒子の懸濁液
（ペースト）を支持体へ塗布する方法は多く存在する。
例えば、スクリーン印刷によるペーストの塗布は、スピ
ンコーティング法やディップコーティング法に比較し
て、ペーストの消費量が少ないという利点をもつ。一般
に、スピンコーティング法によれば、塗布されるペース
トの量よりも周囲に離散して損失するペーストの量の方
が大きくなる。したがって、スクリーン印刷によれば、
半導体微粒子ペーストの使用量を低減させることができ
る。

【０００７】しかしながら、スピンコーティング法等に
適したペーストを、スクリーン印刷により塗布すると、
ペーストの粘度が不足して均一な塗布が困難となる。ス
クリーン印刷用のペーストには、一般に１０Ｐａ・ｓ
（＝１０，０００ｃＰ）程度の粘度が必要とされる。半
導体微粒子ペーストの塗布が不均一に行われると、半導
体微粒子ペーストを焼成して得られる半導体膜の膜質も
不均一となる。したがって、このような半導体膜を用い
て形成される光電変換素子や太陽電池のエネルギー変換
効率が、受光面内でばらつくという問題が起こる。

【０００８】このように、光電変換素子や太陽電池の量
産化を図るには、塗布方法に応じた特性をペーストに持
たせる必要がある。半導体微粒子ペーストの粘度を上げ
る場合、これまで、多量の増粘剤が添加されていた。高
粘度の半導体微粒子ペーストを大量かつ安価に市場に供
給できる方法は、明確に確立されていない。

【０００９】特開平６−１８８４４６号公報には、半導
体微粒子ペーストを例えばスクリーン印刷により塗布し
て、半導体膜を形成する方法が記載されている。しかし
ながら、特開平６−１８８４４６号公報には、ポリエチ
レングリコールを添加して、溶液の粘度を調整すること
については記載されていない。また、米国特許第４９２
７７２１号には、よく知られているゾル−ゲル法により
半導体微粒子を塗布する記載があるが、粘度調整に関す
る具体的な記載はない。

【００１０】光触媒としての酸化チタン膜をゾル−ゲル
法により形成する場合、例えばチタンアルコキシドの加
水分解によって形成された酸化チタンのゾルを、ポリエ
チレングリコールとともに６００〜７００℃の温度で加
熱および焼成する。その結果、添加するポリエチレング
リコールの分子量および添加量に応じて、所望の径の空
隙を有する多孔質の酸化チタン膜が得られる。また、ポ
リエチレングリコールの分子量および添加量を調整する
ことにより、酸化チタン膜の密度も制御される。

【００１１】特開平１１−３５４１６９号公報には、酸
化チタン膜とその表面に吸着した増感剤を有する光電池
であって、酸化チタン膜に径１０〜４００ｎｍの空隙が
形成されていることを特徴とする光電池が開示されてい
る。この光電池によれば、酸化チタン膜が径１０〜４０
０ｎｍの空隙を少なくとも１個有することにより、空隙
内にも増感剤の色素分子が侵入して吸着する。これによ
り、空隙を形成しない場合に比較して、光電流を増加さ
せることが可能となっている。

【００１２】特開平１１−３５４１６９号公報の実施例
によれば、ポリエチレングリコールの添加量に比例し
て、細孔の表面占有率が増加する。原子間力顕微鏡（Ａ
ＦＭ）を用いて測定された平均細孔径が６０ｎｍである
ことから、ポリエチレングリコールの量に応じて、酸化
チタン膜中の空隙の数を制御できることが確認されてい
る。また、分子量２０００、６，０００および２０，０
００のポリエチレングリコールを同じ重量で添加して、
それぞれ酸化チタン膜を形成した結果、細孔径がポリエ
チレングリコールの分子量に比例して大きくなることも
確認されている。

【００１３】上記の光電池を製造する場合、チタンアル
コキシドのアルコール溶液にポリエチレングリコール等
を添加して、この溶液を基板上にスピンコーティング
法、ディップコーティング法またはスプレーコーティン
グ法等により塗布する。チタンを含有する溶液の粘度に
関する記載はないが、これらのコーティング方法には、
例えばスクリーン印刷に比較して低粘度の溶液が適して
いる。

【００１４】また、特開平１１−３５４１６９号公報に
は、空隙の径が約１０ｎｍより小さいと、空隙内に増感
剤の色素分子を吸着させることができなくなり、空隙の
径が約４００ｎｍより大きいと、可視光が散乱して増感
剤による可視光の吸収が阻害されることが記載されてい
る。

【００１５】したがって、細孔径を４００ｎｍ以下とす
るためには、ポリエチレングリコールの分子量を所定の
値より大きくすることは望ましくないと予想される。特
開平１１−３５４１６９号公報には、分子量が２０，０
００を超えるような高分子のポリエチレングリコールを
用いることについては、記載されていない。以上のよう
に、従来の半導体膜の製造方法においては、高分子量の
ポリエチレングリコールを選択することによるペースト
の粘度調整はなされていない。

【００１６】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、したがって本発明は、均一な膜質の半導体膜
を量産するのに適した半導体微粒子ペーストを提供する
ことを目的とする。また、本発明は、膜質が均一で生産
効率の高い半導体膜およびその製造方法を提供すること
を目的とする。さらに、本発明は、エネルギー変換効率
が受光面で均一であり、かつ量産化に適した光電変換素
子を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体微粒子ペーストは、水を主成分とす
る溶媒と、半導体微粒子と、平均分子量が２０，０００
を超えるポリエチレングリコールとを有することを特徴
とする。好適には、前記ポリエチレングリコールの平均
分子量は５００，０００〜４，０００，０００の範囲に
ある。好適には、前記溶媒は硝酸を含み、酸性である。
好適には、前記半導体微粒子は酸化チタン微粒子であ
る。

【００１８】これにより、増粘剤の使用量（重量）を増
やさずに、半導体微粒子ペーストの粘度を上げることが
可能となる。したがって、高粘度のペーストを用いるこ
とが望ましい、例えばスクリーン印刷等の塗布方法によ
り、ペーストを均一に塗布することが可能となる。

【００１９】上記の目的を達成するため、本発明の半導
体膜は、水を主成分とする溶媒と、半導体微粒子と、平
均分子量が２０，０００を超えるポリエチレングリコー
ルとを含むペーストを焼成して得られることを特徴とす
る。好適には、前記ポリエチレングリコールの平均分子
量は５００，０００〜４，０００，０００の範囲にあ
る。好適には、前記溶媒は硝酸を含み、酸性である。好
適には、前記半導体微粒子は酸化チタン微粒子である。
本発明の半導体膜は、好適には、前記半導体膜の表面に
吸着された増感色素をさらに有する。好適には、前記増
感色素はルテニウム錯体を含む。

【００２０】これにより、半導体膜の膜質が均一とな
り、半導体膜を光電変換素子等に適用した場合に、エネ
ルギー変換効率を膜の面内で均一にすることが可能とな
る。また、半導体微粒子ペーストの粘度が高いため、例
えばスクリーン印刷等によるペーストの塗布が可能であ
り、半導体膜を量産化することができる。

【００２１】上記の目的を達成するため、本発明の半導
体膜の製造方法は、水を主成分とする溶媒と、半導体微
粒子と、平均分子量が２０，０００を超えるポリエチレ
ングリコールとを含む半導体微粒子ペーストを、支持体
上に塗布する工程と、前記支持体上の前記半導体微粒子
ペーストを、前記ポリエチレングリコールが分解および
蒸発する温度以上に加熱して焼成する工程とを有するこ
とを特徴とする。好適には、前記ポリエチレングリコー
ルの平均分子量は５００，０００〜４，０００，０００
の範囲にある。好適には、前記半導体微粒子ペーストを
前記支持体上に塗布する工程は、スクリーン印刷工程を
含む。

【００２２】本発明の半導体膜の製造方法は、好適に
は、前記半導体微粒子ペーストを焼成した後、前記半導
体膜の表面に増感色素を吸着させる工程をさらに有す
る。好適には、前記増感色素を吸着させる工程は、増感
色素を含む増感色素溶液に前記半導体膜を浸漬させる工
程と、前記増感色素溶液から前記半導体膜を取り出し、
前記半導体膜上の前記増感色素溶液を乾燥させる工程と
を含む。あるいは、好適には、前記増感色素を吸着させ
る工程は、増感色素を含む増感色素溶液を前記半導体膜
に塗布する工程と、前記半導体膜上の前記増感色素溶液
を乾燥させる工程とを含む。

【００２３】これにより、半導体微粒子ペーストを支持
体上に均一に塗布することが可能となる。したがって、
膜質の均一な半導体膜が得られる。また、半導体微粒子
ペーストの粘度が高いため、例えばスクリーン印刷等に
よるペーストの塗布が可能であり、半導体膜を量産化す
ることができる。

【００２４】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明の光電変換素子は、第１の電極と、第２の電極と、前
記第１の電極と第２の電極との間に封入された電解質と
を含む光電変換素子であって、前記第１の電極は、水を
主成分とする溶媒と、半導体微粒子と、平均分子量が２
０，０００を超えるポリエチレングリコールとを含むペ
ーストを焼成して得られる半導体膜を含むことを特徴と
する。好適には、前記半導体膜は、前記焼成後に表面に
吸着された増感色素をさらに有する。

【００２５】これにより、光電変換素子のエネルギー変
換効率を、受光面で均一にすることができる。また、半
導体膜に増感色素を吸着させることにより、光電変換素
子のエネルギー変換効率を高くすることができる。ま
た、半導体微粒子ペーストの粘度が高いため、例えばス
クリーン印刷等によるペーストの塗布が可能であり、半
導体膜およびそれを含む光電変換素子を量産化すること
ができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の半導体微粒子ペ
ースト、半導体膜およびその製造方法と光電変換素子の
実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明
の半導体膜は、水を主成分とする溶媒と、半導体微粒子
粉末と、平均分子量が２０，０００を超えるポリエチレ
ングリコールとを含むペーストを用いて形成される。

【００２７】ポリエチレングリコールは粘度調整剤とし
て添加され、上記の分子量のポリエチレングリコールを
選択することにより、特にスクリーン印刷に好適な高粘
度のペーストが得られる。また、ポリエチレングリコー
ルの分子量および添加量（重量）を変えてペーストを調
製した結果、添加量が同じ場合には、ポリエチレングリ
コールの分子量が大きい方が、高粘度のペーストが得ら
れた。すなわち、本発明によれば、高分子量のポリエチ
レングリコールを少量添加することにより、高い増粘効
果が得られる。

【００２８】本発明の半導体微粒子ペーストとは、酸化
チタンをはじめとする各種の金属酸化物半導体粒子が分
散された懸濁液を示す。半導体微粒子ペースト中に分散
させる金属酸化物半導体微粒子の種類は、使用目的や用
途等に応じて適宜変更することが可能である。

【００２９】上記の半導体微粒子ペーストを光電変換材
料、触媒、光触媒、触媒担体、吸着材等の形成に用いる
場合は、半導体微粒子が酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ニ
オブまたは酸化タングステンの微粒子であることが好ま
しい。このとき、固液比は１〜６０ｗｔ％程度であるこ
とが好ましく、好適には４〜３０ｗｔ％とする。半導体
微粒子として酸化チタン微粒子を用いる場合、微粒子の
粒径は数ｎｍ〜数１０ｎｍ程度とする。酸化チタンの粒
子径が小さいほど、酸化チタンの比表面積が大きくな
る。

【００３０】本発明において、分散媒となる溶媒は使用
目的、用途等に応じて適宜選択することができる。半導
体微粒子の表面を帯電させることにより、半導体微粒子
を互いに反発させ、分散媒中に均一に分散させることが
可能である。したがって、溶液中のｐＨは半導体微粒子
の等電点と離れていることが望ましい。

【００３１】酸化チタン微粒子のペーストを調製する場
合、溶液をｐＨ２以下の強酸性とすると、酸化チタン微
粒子を均一に分散させることができる。この場合、塩
酸、硫酸、硝酸等の酸を添加して、溶液を酸性にする。
酸化チタンは化学的に安定であるため、これらの酸を添
加しても変質しない。ペーストを焼成した後の残留物の
有無等から、特に硝酸を用いることが好ましい。

【００３２】本発明において、ポリエチレングリコール
は市販の平均分子量が特定されたものを用いることがで
きる。ポリエチレングリコールの分子量は特に５００，
０００〜４，０００，０００が好ましい。分解して揮発
する温度は、分子量５００，０００のものが２５０℃前
後、分子量４，０００，０００のものが３２０℃前後で
あり、いずれも半導体膜を成膜する上で問題とならな
い。

【００３３】これらのポリエチレングリコールの増粘効
果は、分散させる半導体微粒子の種類や量によっても変
化するが、分子量４，０００，０００のポリエチレング
リコールは分子量５００，０００のポリエチレングリコ
ールの５〜１０倍程度の増粘効果を示す。

【００３４】半導体膜の用途や、分散させる半導体微粒
子の種類等に応じて、平均分子量の異なるポリエチレン
グリコールを適宜混合し、ペーストの粘度を調整するこ
とも可能である。また、ペーストを調製する際にボール
ミルを用いることにより、半導体微粒子やポリエチレン
グリコールをペースト中に均一に分散させることができ
る。

【００３５】このように、ポリエチレングリコールの分
子量と添加量を調節することにより、例えばスクリーン
印刷に適した高粘度のペーストが得られる。半導体微粒
子ペーストの塗布をスクリーン印刷で行うことにより、
均一な膜質の半導体膜を量産することが容易となる。

【００３６】本発明の半導体膜の支持体は、半導体膜の
用途等に応じて材質、形状、大きさ等を適宜選択するこ
とができる。材質としては、例えばガラス、金属、セラ
ミック等が挙げられる。但し、支持体の材質は、半導体
膜を焼成する際の加熱で変質しないものが望ましい。

【００３７】半導体微粒子ペーストの焼成は、前記ポリ
エチレングリコールが分解および蒸発する温度以上に加
熱して行うことが望ましい。また、必要に応じて、半導
体微粒子ペースト中にポリエチレングリコール以外にバ
インダー等を添加してもよく、焼成温度を適宜設定する
ことにより、これらの添加物を残留させたり、あるいは
除去したりできる。

【００３８】次に、本実施形態の光電変換素子について
説明する。図１は、本実施形態の光電変換素子の断面図
である。図１に示すように、本実施形態の光電変換素子
１は、上記のように高分子量のポリエチレングリコール
を含むペーストを用いて形成された酸化チタン膜２を電
極として有し、さらに対電極３を有する。酸化チタン膜
２は、例えばＩＴＯ（indium tin oxide）等の透明導電
性ガラス基板４上に形成される。

【００３９】対電極３としては例えば白金層５で被覆さ
れた透明導電性ガラス基板６が用いられる。また、電極
である酸化チタン膜２と対電極３との間には電解質７が
封入され、電子移動層が形成されている。この光電変換
素子１は、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。

【００４０】この光電変換素子１に光を照射すると、酸
化チタン膜２の電極で電子が発生し、電極２、３間に設
けられたリード線８を通って対電極３に移動する。対電
極３に移動した電子は、電解質７中を移動する。このよ
うにして、光エネルギーが電気エネルギーに変換され
る。

【００４１】さらに、酸化型および還元型の状態を可逆
的にとり得るような酸化還元系（酸化還元対）を、電解
質７中に存在させると、対電極３に移動した電子は酸化
還元系の酸化型物質を還元する。その結果生じた還元型
物質は、酸化チタン膜２の電極で酸化されて再び酸化型
に戻る。このように酸化還元系を存在させた光電変換素
子は、光エネルギーを継続して電気エネルギーに変換す
ることができ、太陽電池として有効に利用できる。

【００４２】光電変換素子の電極となる酸化チタン膜に
は、光エネルギーの利用効率を高めるため、増感色素を
吸着させることが好ましい。対電極としては、例えば透
明導電膜をコーティングしたガラス板等を用いることが
できる。電解質としては、リチウムイオン等の陽イオン
や塩素イオン等の陰イオン等、種々の電解質を用いるこ
とができる。

【００４３】電解質中に存在させる酸化還元系として
は、例えばヨウ素−ヨウ素化合物、臭素−臭素化合物、
あるいはキノン／ヒドロキノン等を用いることができ
る。上記の本実施形態の光電変換素子は、例えば太陽電
池等に有効に利用することが可能である。

【００４４】（実施例１）半導体微粒子として酸化チタ
ン粉末を使用して、半導体微粒子ペーストを調製した。
酸化チタン粉末はＸ線一次粒子径７ｎｍ、比表面積３０
０ｍ² ／ｇのもの（石原産業（株）ST-01)を使用した。
溶媒として水を用い、固体濃度が３０ｗｔ％となるよう
にペーストを調製した。

【００４５】このペーストに平均分子量２００、３０
０、５００、６００、１，０００、１，５４０、２，０
００、３，４００、４，０００、６，０００、８，００
０、２０，０００、５００，０００、２，０００，００
０、４，０００，０００のポリエチレングリコールを対
酸化チタン比で４０ｗｔ％添加したときの各ペーストの
粘度を、図２に示す。

【００４６】図２に示すように、平均分子量５００，０
００のポリエチレングリコールを対酸化チタン比で４０
ｗｔ％添加したところ、ペーストの粘度は１２．７Ｐａ
・ｓ（＝１２，７００ｃＰ）となった。このペーストは
スクリーン印刷に十分な粘度を有し、スクリーン印刷に
より均一な膜質の酸化チタン膜を形成することができ
る。

【００４７】また、平均分子量５００，０００以上のポ
リエチレングリコールを用いたペーストは、平均分子量
２０，０００以下のポリエチレングリコールを用いたペ
ーストに比較して、粘度が飛躍的に増大する。したがっ
て、平均分子量５００，０００、２，０００，０００ま
たは４，０００，０００のポリエチレングリコールを用
いることにより、スクリーン印刷に好適な高粘度の半導
体微粒子ペーストが得られる。

【００４８】（実施例２）実施例１と同様に、半導体微
粒子としてＸ線一次粒子径７ｎｍ、比表面積３００ｍ²
／ｇの酸化チタン粉末（石原産業（株）ST-01)を使用し
て、半導体微粒子ペーストを調製した。溶媒として水を
用い、固体濃度が３０ｗｔ％となるようにペーストを調
製してから、硝酸を加えてｐＨを１．５に調整した。こ
のペーストに平均分子量５００，０００のポリエチレン
グリコールを対酸化チタン比で４０ｗｔ％添加した。

【００４９】上記のようにして得られたペーストを、ス
クリーン印刷により透明導電性ガラス基板上に塗布し
た。透明導電性ガラス基板としては、シート抵抗２７Ω
／□のＩＴＯ膜を表面に有するガラス基板を用いた。ペ
ーストの塗布後、４５０℃で５０分焼成して、酸化チタ
ン膜を形成した。このようにして得られた酸化チタン膜
の膜厚は１５μｍであった。

【００５０】この酸化チタン膜に、増感色素としてルテ
ニウム錯体であるＲｕ(II)（ビピリジン−ジカルボン
酸）₂ （イソチオシアン酸）₂ （Solaronix 社製Ruthen
ium 535-bisTBA）を吸着させた。増感色素の吸着は、増
感色素のエタノール溶液に酸化チタン膜を浸漬させ、そ
の後、酸化チタン膜を乾燥させることにより行った。

【００５１】次に、以上のようにして得られた酸化チタ
ン膜の光電変換特性を調べるため、酸化チタン膜を、白
金で被覆された対電極と対向するように配置し、それら
の間にヨウ素−ヨウ素化合物イオンを酸化還元対とする
電解液（Solaronix 社製TG50）を封入した。以上のよう
にして、光有効面積５ｃｍ² の光電変換素子が得られ
た。この光電変換素子のエネルギー変換効率は０．９％
であり、光電変換素子として機能することが確認され
た。

【００５２】上記の本発明の実施形態の半導体微粒子ペ
ーストによれば、ポリエチレングリコールの添加量（重
量）を増加させずに、ペーストの粘度を上げることが可
能となる。したがって、スクリーン印刷により均一にペ
ーストを塗布することが可能となり、半導体膜およびそ
れを用いた光電変換素子を量産化できる。

【００５３】本発明の半導体微粒子ペースト、半導体膜
およびその製造方法と光電変換素子の実施形態は、上記
の説明に限定されない。例えば、ドクターブレード法や
スキージ法等、スクリーン印刷以外の方法により本発明
の半導体微粒子ペーストを塗布して、半導体膜を形成す
ることも可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で、種々の変更が可能である。

【００５４】

【発明の効果】本発明の半導体微粒子ペーストによれ
ば、均一な膜質の半導体膜を量産することが可能とな
る。本発明の半導体膜によれば、膜質を均一化させるこ
とができる。本発明の半導体膜の製造方法によれば、均
一な膜質の半導体膜を高い生産効率で製造することが可
能となる。本発明の光電変換素子によれば、エネルギー
変換効率を受光面で均一とし、かつ光電変換素子を量産
化することが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の光電変換素子の断面図である。

【図２】図２は本発明の実施例１に係り、ポリエチレン
グリコールの分子量とペースト粘度の関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…光電変換素子、２…酸化チタン膜、３…対電極、
４、６…透明導電性ガラス基板、５…白金層、７…電解
質、８…リード線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者正木成彦宮城県仙台市青葉区片平２−１−１東北大学多元物質科学研究所内 (72)発明者柏木由行宮城県仙台市青葉区片平２−１−１東北大学多元物質科学研究所内 (72)発明者冨羽美帆宮城県仙台市青葉区片平２−１−１東北大学多元物質科学研究所内Ｆターム(参考） 4M118 AA01 AB10 BA01 CA15 CB20 5F051 AA14 BA14 CB13 FA04 FA06 5G301 DA23 DA28 DD01 5H032 AA06 AS16 BB02 BB04 BB05 CC16 EE01 EE02 EE16 EE17 HH00 HH02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水を主成分とする溶媒と、半導体微粒子と、平均分子量が２０，０００を超えるポリエチレングリコ
ールとを有する半導体微粒子ペースト。
【請求項２】前記ポリエチレングリコールの平均分子量
が５００，０００〜４，０００，０００の範囲にある請
求項１記載の半導体微粒子ペースト。
【請求項３】前記溶媒は硝酸を含み、酸性である請求項
１記載の半導体微粒子ペースト。
【請求項４】前記半導体微粒子は酸化チタン微粒子であ
る請求項１記載の半導体微粒子ペースト。
【請求項５】水を主成分とする溶媒と、半導体微粒子
と、平均分子量が２０，０００を超えるポリエチレング
リコールとを含むペーストを焼成して得られる半導体
膜。
【請求項６】前記ポリエチレングリコールの平均分子量
が５００，０００〜４，０００，０００の範囲にある請
求項５記載の半導体膜。
【請求項７】前記溶媒は硝酸を含み、酸性である請求項
５記載の半導体膜。
【請求項８】前記半導体微粒子は酸化チタン微粒子であ
る請求項５記載の半導体膜。
【請求項９】前記半導体膜の表面に吸着された増感色素
をさらに有する請求項５記載の半導体膜。
【請求項１０】前記増感色素はルテニウム錯体を含む請
求項５記載の半導体膜。
【請求項１１】水を主成分とする溶媒と、半導体微粒子
と、平均分子量が２０，０００を超えるポリエチレング
リコールとを含む半導体微粒子ペーストを、支持体上に
塗布する工程と、前記支持体上の前記半導体微粒子ペーストを、前記ポリ
エチレングリコールが分解および蒸発する温度以上に加
熱して焼成する工程とを有する半導体膜の製造方法。
【請求項１２】前記ポリエチレングリコールの平均分子
量が５００，０００〜４，０００，０００の範囲にある
請求項１１記載の半導体膜の製造方法。
【請求項１３】前記半導体微粒子ペーストを前記支持体
上に塗布する工程は、スクリーン印刷工程を含む請求項
１１記載の半導体膜の製造方法。
【請求項１４】前記半導体微粒子ペーストを焼成した
後、前記半導体膜の表面に増感色素を吸着させる工程を
さらに有する請求項１１記載の半導体膜の製造方法。
【請求項１５】前記増感色素を吸着させる工程は、増感
色素を含む増感色素溶液に前記半導体膜を浸漬させる工
程と、前記増感色素溶液から前記半導体膜を取り出し、前記半
導体膜上の前記増感色素溶液を乾燥させる工程とを含む
請求項１４記載の半導体膜の製造方法。
【請求項１６】前記増感色素を吸着させる工程は、増感
色素を含む増感色素溶液を前記半導体膜に塗布する工程
と、前記半導体膜上の前記増感色素溶液を乾燥させる工程と
を含む請求項１４記載の半導体膜の製造方法。
【請求項１７】第１の電極と、第２の電極と、前記第１
の電極と第２の電極との間に封入された電解質とを含む
光電変換素子であって、前記第１の電極は、水を主成分とする溶媒と、半導体微
粒子と、平均分子量が２０，０００を超えるポリエチレ
ングリコールとを含むペーストを焼成して得られる半導
体膜を含む光電変換素子。
【請求項１８】前記半導体膜は、前記焼成後に表面に吸
着された増感色素をさらに有する請求項１７記載の光電
変換素子。