JP2004158551A - 酸化物半導体ペースト、多孔質酸化物半導体薄膜、光電変換素子および太陽電池 - Google Patents
酸化物半導体ペースト、多孔質酸化物半導体薄膜、光電変換素子および太陽電池 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】簡便且つより安価な手法により半導体微粒子薄膜の製造とかかる薄膜を用いることにより高い光電変換効率を有する光電変換素子ならびこの光電変換素子からなる光化学電池を提供する。
【解決手段】酸化物半導体微粒子ペーストを攪拌中に超音波を加えることにより製造されたことを特徴とする酸化物半導体高分散微粒子ペースト、それを用いることを特徴とした多孔質酸化物半導体薄膜、光電変換素子ならびに太陽電池。
【選択図】 なし
【解決手段】酸化物半導体微粒子ペーストを攪拌中に超音波を加えることにより製造されたことを特徴とする酸化物半導体高分散微粒子ペースト、それを用いることを特徴とした多孔質酸化物半導体薄膜、光電変換素子ならびに太陽電池。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は酸化半導体分散ペースト、多孔質酸化物半導体薄膜光電変換素子、および光化学電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池はクリーンな再生型エネルギー源として大きく期待されており、単結晶シリコン系、多結晶シリコン系、アモルファスシリコン系の太陽電池やテルル化カドミウム、セレン化インジウム銅などの化合物からなる太陽電池の実用化をめざした研究がなされているが、家庭用電源として普及させるためにはいずれの電池も製造コストが高いことや原材料の確保が困難なことやリサイクルの問題、また大面積化が困難であるなど克服しなければならない多くの問題を抱えている。大面積化や低価格化を目指し有機材料をを用いた太陽電池が提案されてきたがいずれも変換効率が１％程度と実用化にはほど遠いものであった。（例えば、非特許文献１ Ｎａｔｕｒｅ第２６１巻、４０２頁、１９７６年）。
【０００３】
こうした状況の中、１９９１年にグレッツェルらにより色素によって増感された半導体微粒子を用いた光電変換素子および太陽電池、ならびにこの太陽電池の作製に必要な材料および製造技術が開示された。（非特許文献２（Ｎａｔｕｒｅ第３５３巻、７３７頁、１９９１年）、特許文献１（特開平１−２２０３８０））
この電池はルテニウム色素によって増感された多孔質チタニア薄膜を作用電極とする湿式太陽電池である。この太陽電池の利点は安価な材料を高純度に精製する必要なく用いれるため、安価な光電変換素子として提供であること、さらに用いられる色素の吸収がブロードであり、広い可視光の波長域にわたって太陽光を電気に変換できることである。しかしながら実用化のためにはさらなる変換効率の向上が必要であり、微粒子の凝集を防ぎ、より大量の増感色素を吸着する能力を有する半導体微粒子薄膜が必要とされている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１−２２０３８０号公報
【非特許文献１】
Ｎａｔｕｒｅ第２６１巻、４０２頁、１９７６年
【非特許文献２】
Ｎａｔｕｒｅ第３５３巻、７３７頁、１９９１年
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は簡便且つより安価な手法により半導体微粒子分散ペーストおよび半導体微粒子薄膜、並びに該薄膜を用いることにより高い光電変換効率を有する光電変換素子及び該光電変換素子からなる太陽電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、酸化物半導体微粒子ペーストを攪拌中に超音波を加えることにより製造されたことを特徴とする酸化物半導体高分散微粒子ペーストに関する。
【０００７】
また、本発明は、上記のペーストを用いることを特徴とした多孔質酸化物半導体薄膜に関する。
【０００８】
また、本発明は、上記の多孔質酸化物半導体を用いることを特徴とする光電変換素子に関する。
【０００９】
また、本発明は、上記の光電変換素子を用いることを特徴とする太陽電池に関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明における酸化物半導体微粒子としては、たとえばチタン、ニオブ、亜鉛、すず、インジウム、ジルコニウム、イットリウム、ランタン、タンタルなどの酸化物やＳｒＴｉＯ３ やＣａＴｉＯ３ などのペロブスカイト系酸化物の半導体が好適に使用される。具体的には、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化錫（ＳｎＯ２）またはチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）などを用いることができる。中でも、酸化チタン（チタニア）が好ましい。、
【００１１】
酸化物半導体微粒子の粒径は、５〜２００ｎｍのものが好適に用いることができる。好ましくは１０〜１００ｎｍ、さらに好ましくは１０〜１００ｎｍのものが用いられる。
【００１２】
酸化物半導体微粒子を分散させたペースト（分散液）を調製する。ペーストの溶媒としては、水、有機溶媒などを用いることができる。
【００１３】
有機溶媒としては、酸化物半導体微粒子を分散できるものであれが、特に限定はない。例えば、エタノール、メタノールなどのアルコールやアセトニトリル、アセチルアセトン、アセトンなどを用いることができる。中でも、エタノールが好適に用いることができる。
【００１４】
分散液の成分として、上記の溶媒以外に、酸、界面活性剤、増粘剤、解膠剤、キレート剤などを含んでもよい。
【００１５】
酸としては、硝酸、塩酸、酢酸、燐酸、蟻酸、硫酸などを用いることができる。中でも、硝酸が好ましい。
【００１６】
界面活性剤としては、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ステアリン酸ナトリウム、オレオアミドエチルメチルジエチルヨウ化アンモニウム、ポリグリセリルエステルなどを用いることができる。中でも、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルが好ましい。ペースト中の界面活性剤の割合としては、０．００１〜１０ｗｔ％が用いられる。好ましくは０．００５〜０．１ｗｔ％、更に好ましくは０．０１〜０．０５ｗｔ％が用いられる。
【００１７】
増粘剤としては、ポリアルキレングリコール、ポリオキシエチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピリジン、ポリアクリル酸などを用いることができる。中でもポリアルキレングリコールが好ましい。ポリアルキレングリコールの分子量は、２００〜４００００００が通常用いられる。さらに分子量は２００００から５０００００であることが好ましい。増粘剤の量は酸化物半導体に対して１〜５０ｗｔ％、好ましくは１０〜４０ｗｔ％、さらに好ましくは２０〜４０ｗｔ％が用いられる。
【００１８】
キレート化剤としてはアセチルアセトン、ベンジルアセトン、酢酸などが用いらる。好ましくはアセチルアセトンが用いられる。
【００１９】
ペースト中の酸化物半導体微粒子の割合としては、５〜５０ｗｔ％、好ましくは２０〜３０ｗｔ％が用いられる。
【００２０】
本発明においては、上記のペーストを攪拌しながら、超音波を加えることにより、酸化物半導体微粒子高分散ペーストを製造することができる。攪拌および超音波を加える時間は、５分〜５時間が用いられる。好ましくは１〜２時間が用いられる。
【００２１】
本発明においては、上記の酸化物半導体微粒子高分散ペーストを流延して膜を作成する。
【００２２】
ペーストを流延する方法としては、ドクターブレード法、スキージ法、スクリーン印刷法、スピンコート法などが挙げられる。
【００２３】
上記の得られた膜を焼成し、多孔質酸化物半導体薄膜を作製する。
【００２４】
上記の流延膜の焼成温度は、２５０〜６００℃が用いられる。
好ましくは４００〜５００℃が用いられる。
焼成温度が、上記の範囲よりも低いと良好な焼結状態が得られないため作製した膜が高抵抗な膜であり好ましくない。
焼成温度が、上記の範囲よりも高いと結晶子の成長が顕著であり比表面積が低下するため好ましくない。
【００２５】
薄膜の厚みとしては、１〜５０μｍが用いられる。好ましくは５〜３０μｍが用いられる。
膜厚が上記の範囲よりも小さいと、色素の吸着量が少なく光電変換効率が低くましくない。
膜厚が上記の範囲よりも大きいと、入射した太陽光が有効利用できず好ましくない。
【００２６】
本発明においては、上記の多孔質酸化物半導体薄膜に色素を吸着させて、光電変換素子を製造することができる。
【００２７】
色素としては、 金属錯体、有機色素などが好ましく用いられる。具体的には、ローズベンガルなどの有機色素、ルテニウム、オスミウム、鉄、または亜鉛錯体などの金属錯体色素などが挙げられ、特に ルテニウム錯体色素が好ましい。また、（Ｎ３ｄｙｅ）を好適に用いることができる。
【００２８】
色素を吸着させる方法としては、色素溶液に多孔質酸化物半導体薄膜を浸漬する方法がある。
【００２９】
本発明においては、上記の光電変換素子を用いて、光化学電池を製造することができる。
【００３０】
上記の光化学電池は、通常の方法で製造することができる。
例えば、光電変換素子と対極として白金あるいは炭素を蒸着した透明電極を合わせその間に電解質溶液を入れることにより製造することが出来る。
【００３１】
透明電極としては、酸化すず、インジウム・ すず酸化物（ＩＴＯ）などの金属酸化物が好適である。
【００３２】
電解質としては、例えば、３−メトキシプロピオニトリル、アセトニトリル、炭酸プロピレン、エチレンカ−ボネ−トなどの電気化学的に不活性な溶媒に、例えば、ヨウ化リチウム、ヨウ素、ｔ−ブチルピリジン、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウムアイオダイドなどを溶解したものを用いることができる。
【００３３】
【実施例】
（比較例１）
チタニア微粒子３ｇをｐＨ０．７の硝酸７ｍｌに混合、この混合物にアセチルアセトン０．２ｍｌ、１０ｗｔ％のポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル水溶液０．２ｍｌ、更に分子量２００００のポリエチレングリコールを加え攪拌を１時間後超音波洗浄機に１時間かけ、チタニアペーストを作製した。このペーストを５０μｍのスペーサーを用い流延し膜を作製し、この膜を４５０℃３０分間焼成し、多孔質チタニア薄膜を作製した。
【００３４】
（比較例２）チタニア微粒子３．００１２ｇをｐＨ０．７の硝酸７ｍｌに混合、この混合物にアセチルアセトン０．２ｍｌ、１０ｗｔ％のポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル水溶液０．２ｍｌ、更に分子量２００００のポリエチレングリコールを加え、３ｍｍφのＹＳＺ球を加え、超音波洗浄機に１時間かけた。ここからＹＳＺを取り除くためエタノールで洗浄分離後、洗浄用のエタノールを取り除くため、ロータリーエバポレーターで濃縮し、チタニアペーストを作製した。このペーストを５０μｍのスペーサーを用い流延し膜を作製し、この膜を４５０℃３０分間焼成し、多孔質チタニア薄膜を作製した。
【００３５】
（比較例３）
チタニア微粒子３．０００２ｇをｐＨ０．７の硝酸７ｍｌに混合、この混合物にアセチルアセトン０．２ｍｌ、１０ｗｔ％のポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル水溶液０．２ｍｌ、更に分子量２００００のポリエチレングリコールを加え、３ｍｍφのＹＳＺ球を加え、ポットミルミキサーに５時間かけた。ここからＹＳＺ球を取り除くためエタノールで洗浄分離後、洗浄用のエタノールを取り除くため、ロータリーエバポレーターで濃縮し、チタニアペーストを作製した。このペーストを５０μｍのスペーサーを用い流延し膜を作製し、この膜を４５０℃３０分間焼成し、多孔質チタニア薄膜を作製した。
【００３６】
（実施例２）
チタニア微粒子２．９９９７ｇをｐＨ０．７の硝酸７ｍｌに混合、この混合物にアセチルアセトン０．２ｍｌ、１０ｗｔ％のポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル水溶液０．２ｍｌ、更に分子量２００００のポリエチレングリコールを加え、攪拌と超音波を１時間加え、チタニアペーストを作製した。このペーストを５０μｍのスペーサーを用い流延し膜を作製し、この膜を４５０℃３０分間焼成し、多孔質チタニア薄膜を作製した。
【００３７】
（実施例３）
実施例１により作成したチタニア膜を０．３ｍｍｏｌのＮ３ｄｙｅ溶液に浸漬子２５℃で２４時間請置し色素を吸着させ光電変換素子を得た。対極に白金を用い、電解質として３−メトキシプロピオニトリルにヨウ化リチウム、ヨウ素、ｔ‐ブチルピリジン、１．２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウムアイオダイドをそれぞれ０．１、０．０５、０．５、０．６ｍｏｌ／ｌとなるように溶解、調整いたものを用い、セルを作製した。太陽電池の評価はＡＭ１．５、１００ｍＡ／ｃｍ２の擬似太陽光を照射し行った。
【００３８】
（比較例４）比較例１により作成したチタニア膜を用いた以外は、実施例２と同様に太陽電池としての評価を行なった。
【００３９】
（比較例５）比較例２により作成したチタニア膜を用いた以外は、実施例２と同様に太陽電池としての評価を行なった。
【００４０】
（比較例６）比較例３により作成したチタニア膜を用いた以外は、実施例２と同様に太陽電池としての評価を行なった。
【００４１】
実施例２、比較例４〜６の太陽電池としての評価を表１にまとめた。
表中、Ｊｓｃは、短絡電流を示す。Ｖｏｃは、開放電圧を示す。ＦＦは、フィルファクターを示す。ηは、光電変換効率を示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば短時間で容易かつ安価な手法で高分散な酸化物半導体ペーストおよび多孔質酸化物半導体薄膜を作製することが可能でありかつ、高効率の光電変換効率を示す光化学電池を提供できる可能性がある。
【発明の属する技術分野】
本発明は酸化半導体分散ペースト、多孔質酸化物半導体薄膜光電変換素子、および光化学電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池はクリーンな再生型エネルギー源として大きく期待されており、単結晶シリコン系、多結晶シリコン系、アモルファスシリコン系の太陽電池やテルル化カドミウム、セレン化インジウム銅などの化合物からなる太陽電池の実用化をめざした研究がなされているが、家庭用電源として普及させるためにはいずれの電池も製造コストが高いことや原材料の確保が困難なことやリサイクルの問題、また大面積化が困難であるなど克服しなければならない多くの問題を抱えている。大面積化や低価格化を目指し有機材料をを用いた太陽電池が提案されてきたがいずれも変換効率が１％程度と実用化にはほど遠いものであった。（例えば、非特許文献１ Ｎａｔｕｒｅ第２６１巻、４０２頁、１９７６年）。
【０００３】
こうした状況の中、１９９１年にグレッツェルらにより色素によって増感された半導体微粒子を用いた光電変換素子および太陽電池、ならびにこの太陽電池の作製に必要な材料および製造技術が開示された。（非特許文献２（Ｎａｔｕｒｅ第３５３巻、７３７頁、１９９１年）、特許文献１（特開平１−２２０３８０））
この電池はルテニウム色素によって増感された多孔質チタニア薄膜を作用電極とする湿式太陽電池である。この太陽電池の利点は安価な材料を高純度に精製する必要なく用いれるため、安価な光電変換素子として提供であること、さらに用いられる色素の吸収がブロードであり、広い可視光の波長域にわたって太陽光を電気に変換できることである。しかしながら実用化のためにはさらなる変換効率の向上が必要であり、微粒子の凝集を防ぎ、より大量の増感色素を吸着する能力を有する半導体微粒子薄膜が必要とされている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１−２２０３８０号公報
【非特許文献１】
Ｎａｔｕｒｅ第２６１巻、４０２頁、１９７６年
【非特許文献２】
Ｎａｔｕｒｅ第３５３巻、７３７頁、１９９１年
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は簡便且つより安価な手法により半導体微粒子分散ペーストおよび半導体微粒子薄膜、並びに該薄膜を用いることにより高い光電変換効率を有する光電変換素子及び該光電変換素子からなる太陽電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、酸化物半導体微粒子ペーストを攪拌中に超音波を加えることにより製造されたことを特徴とする酸化物半導体高分散微粒子ペーストに関する。
【０００７】
また、本発明は、上記のペーストを用いることを特徴とした多孔質酸化物半導体薄膜に関する。
【０００８】
また、本発明は、上記の多孔質酸化物半導体を用いることを特徴とする光電変換素子に関する。
【０００９】
また、本発明は、上記の光電変換素子を用いることを特徴とする太陽電池に関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明における酸化物半導体微粒子としては、たとえばチタン、ニオブ、亜鉛、すず、インジウム、ジルコニウム、イットリウム、ランタン、タンタルなどの酸化物やＳｒＴｉＯ３ やＣａＴｉＯ３ などのペロブスカイト系酸化物の半導体が好適に使用される。具体的には、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化錫（ＳｎＯ２）またはチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）などを用いることができる。中でも、酸化チタン（チタニア）が好ましい。、
【００１１】
酸化物半導体微粒子の粒径は、５〜２００ｎｍのものが好適に用いることができる。好ましくは１０〜１００ｎｍ、さらに好ましくは１０〜１００ｎｍのものが用いられる。
【００１２】
酸化物半導体微粒子を分散させたペースト（分散液）を調製する。ペーストの溶媒としては、水、有機溶媒などを用いることができる。
【００１３】
有機溶媒としては、酸化物半導体微粒子を分散できるものであれが、特に限定はない。例えば、エタノール、メタノールなどのアルコールやアセトニトリル、アセチルアセトン、アセトンなどを用いることができる。中でも、エタノールが好適に用いることができる。
【００１４】
分散液の成分として、上記の溶媒以外に、酸、界面活性剤、増粘剤、解膠剤、キレート剤などを含んでもよい。
【００１５】
酸としては、硝酸、塩酸、酢酸、燐酸、蟻酸、硫酸などを用いることができる。中でも、硝酸が好ましい。
【００１６】
界面活性剤としては、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ステアリン酸ナトリウム、オレオアミドエチルメチルジエチルヨウ化アンモニウム、ポリグリセリルエステルなどを用いることができる。中でも、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルが好ましい。ペースト中の界面活性剤の割合としては、０．００１〜１０ｗｔ％が用いられる。好ましくは０．００５〜０．１ｗｔ％、更に好ましくは０．０１〜０．０５ｗｔ％が用いられる。
【００１７】
増粘剤としては、ポリアルキレングリコール、ポリオキシエチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピリジン、ポリアクリル酸などを用いることができる。中でもポリアルキレングリコールが好ましい。ポリアルキレングリコールの分子量は、２００〜４００００００が通常用いられる。さらに分子量は２００００から５０００００であることが好ましい。増粘剤の量は酸化物半導体に対して１〜５０ｗｔ％、好ましくは１０〜４０ｗｔ％、さらに好ましくは２０〜４０ｗｔ％が用いられる。
【００１８】
キレート化剤としてはアセチルアセトン、ベンジルアセトン、酢酸などが用いらる。好ましくはアセチルアセトンが用いられる。
【００１９】
ペースト中の酸化物半導体微粒子の割合としては、５〜５０ｗｔ％、好ましくは２０〜３０ｗｔ％が用いられる。
【００２０】
本発明においては、上記のペーストを攪拌しながら、超音波を加えることにより、酸化物半導体微粒子高分散ペーストを製造することができる。攪拌および超音波を加える時間は、５分〜５時間が用いられる。好ましくは１〜２時間が用いられる。
【００２１】
本発明においては、上記の酸化物半導体微粒子高分散ペーストを流延して膜を作成する。
【００２２】
ペーストを流延する方法としては、ドクターブレード法、スキージ法、スクリーン印刷法、スピンコート法などが挙げられる。
【００２３】
上記の得られた膜を焼成し、多孔質酸化物半導体薄膜を作製する。
【００２４】
上記の流延膜の焼成温度は、２５０〜６００℃が用いられる。
好ましくは４００〜５００℃が用いられる。
焼成温度が、上記の範囲よりも低いと良好な焼結状態が得られないため作製した膜が高抵抗な膜であり好ましくない。
焼成温度が、上記の範囲よりも高いと結晶子の成長が顕著であり比表面積が低下するため好ましくない。
【００２５】
薄膜の厚みとしては、１〜５０μｍが用いられる。好ましくは５〜３０μｍが用いられる。
膜厚が上記の範囲よりも小さいと、色素の吸着量が少なく光電変換効率が低くましくない。
膜厚が上記の範囲よりも大きいと、入射した太陽光が有効利用できず好ましくない。
【００２６】
本発明においては、上記の多孔質酸化物半導体薄膜に色素を吸着させて、光電変換素子を製造することができる。
【００２７】
色素としては、 金属錯体、有機色素などが好ましく用いられる。具体的には、ローズベンガルなどの有機色素、ルテニウム、オスミウム、鉄、または亜鉛錯体などの金属錯体色素などが挙げられ、特に ルテニウム錯体色素が好ましい。また、（Ｎ３ｄｙｅ）を好適に用いることができる。
【００２８】
色素を吸着させる方法としては、色素溶液に多孔質酸化物半導体薄膜を浸漬する方法がある。
【００２９】
本発明においては、上記の光電変換素子を用いて、光化学電池を製造することができる。
【００３０】
上記の光化学電池は、通常の方法で製造することができる。
例えば、光電変換素子と対極として白金あるいは炭素を蒸着した透明電極を合わせその間に電解質溶液を入れることにより製造することが出来る。
【００３１】
透明電極としては、酸化すず、インジウム・ すず酸化物（ＩＴＯ）などの金属酸化物が好適である。
【００３２】
電解質としては、例えば、３−メトキシプロピオニトリル、アセトニトリル、炭酸プロピレン、エチレンカ−ボネ−トなどの電気化学的に不活性な溶媒に、例えば、ヨウ化リチウム、ヨウ素、ｔ−ブチルピリジン、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウムアイオダイドなどを溶解したものを用いることができる。
【００３３】
【実施例】
（比較例１）
チタニア微粒子３ｇをｐＨ０．７の硝酸７ｍｌに混合、この混合物にアセチルアセトン０．２ｍｌ、１０ｗｔ％のポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル水溶液０．２ｍｌ、更に分子量２００００のポリエチレングリコールを加え攪拌を１時間後超音波洗浄機に１時間かけ、チタニアペーストを作製した。このペーストを５０μｍのスペーサーを用い流延し膜を作製し、この膜を４５０℃３０分間焼成し、多孔質チタニア薄膜を作製した。
【００３４】
（比較例２）チタニア微粒子３．００１２ｇをｐＨ０．７の硝酸７ｍｌに混合、この混合物にアセチルアセトン０．２ｍｌ、１０ｗｔ％のポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル水溶液０．２ｍｌ、更に分子量２００００のポリエチレングリコールを加え、３ｍｍφのＹＳＺ球を加え、超音波洗浄機に１時間かけた。ここからＹＳＺを取り除くためエタノールで洗浄分離後、洗浄用のエタノールを取り除くため、ロータリーエバポレーターで濃縮し、チタニアペーストを作製した。このペーストを５０μｍのスペーサーを用い流延し膜を作製し、この膜を４５０℃３０分間焼成し、多孔質チタニア薄膜を作製した。
【００３５】
（比較例３）
チタニア微粒子３．０００２ｇをｐＨ０．７の硝酸７ｍｌに混合、この混合物にアセチルアセトン０．２ｍｌ、１０ｗｔ％のポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル水溶液０．２ｍｌ、更に分子量２００００のポリエチレングリコールを加え、３ｍｍφのＹＳＺ球を加え、ポットミルミキサーに５時間かけた。ここからＹＳＺ球を取り除くためエタノールで洗浄分離後、洗浄用のエタノールを取り除くため、ロータリーエバポレーターで濃縮し、チタニアペーストを作製した。このペーストを５０μｍのスペーサーを用い流延し膜を作製し、この膜を４５０℃３０分間焼成し、多孔質チタニア薄膜を作製した。
【００３６】
（実施例２）
チタニア微粒子２．９９９７ｇをｐＨ０．７の硝酸７ｍｌに混合、この混合物にアセチルアセトン０．２ｍｌ、１０ｗｔ％のポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル水溶液０．２ｍｌ、更に分子量２００００のポリエチレングリコールを加え、攪拌と超音波を１時間加え、チタニアペーストを作製した。このペーストを５０μｍのスペーサーを用い流延し膜を作製し、この膜を４５０℃３０分間焼成し、多孔質チタニア薄膜を作製した。
【００３７】
（実施例３）
実施例１により作成したチタニア膜を０．３ｍｍｏｌのＮ３ｄｙｅ溶液に浸漬子２５℃で２４時間請置し色素を吸着させ光電変換素子を得た。対極に白金を用い、電解質として３−メトキシプロピオニトリルにヨウ化リチウム、ヨウ素、ｔ‐ブチルピリジン、１．２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウムアイオダイドをそれぞれ０．１、０．０５、０．５、０．６ｍｏｌ／ｌとなるように溶解、調整いたものを用い、セルを作製した。太陽電池の評価はＡＭ１．５、１００ｍＡ／ｃｍ２の擬似太陽光を照射し行った。
【００３８】
（比較例４）比較例１により作成したチタニア膜を用いた以外は、実施例２と同様に太陽電池としての評価を行なった。
【００３９】
（比較例５）比較例２により作成したチタニア膜を用いた以外は、実施例２と同様に太陽電池としての評価を行なった。
【００４０】
（比較例６）比較例３により作成したチタニア膜を用いた以外は、実施例２と同様に太陽電池としての評価を行なった。
【００４１】
実施例２、比較例４〜６の太陽電池としての評価を表１にまとめた。
表中、Ｊｓｃは、短絡電流を示す。Ｖｏｃは、開放電圧を示す。ＦＦは、フィルファクターを示す。ηは、光電変換効率を示す。
【００４２】
【表１】
【発明の効果】
本発明によれば短時間で容易かつ安価な手法で高分散な酸化物半導体ペーストおよび多孔質酸化物半導体薄膜を作製することが可能でありかつ、高効率の光電変換効率を示す光化学電池を提供できる可能性がある。
Claims (4)
- 酸化物半導体微粒子ペーストを攪拌中に超音波を加えることにより製造されたことを特徴とする酸化物半導体高分散微粒子ペースト。
- 請求項１記載のペーストを用いることを特徴とした多孔質酸化物半導体薄膜
- 請求項３記載の多孔質酸化物半導体を用いることを特徴とする光電変換素子
- 請求項４記載の光電変換素子を用いることを特徴とする太陽電池
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| WO2010050575A1 (ja) | 2008-10-29 | 2010-05-06 | 富士フイルム株式会社 | 色素、これを用いた光電変換素子、光電気化学電池、および色素の製造方法 |
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2002
- 2002-11-05 JP JP2002321219A patent/JP2004158551A/ja active Pending
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