JP2004172110A - Multilayered oxide semiconductor thin film, photoelectric conversion element, and solar battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多孔質酸化物半導体薄膜、それを用いた光電変換素子、ならびにそれを用いた光化学電池に関するものである。 The present invention relates to a porous oxide semiconductor thin film, a photoelectric conversion element using the same, and a photochemical battery using the same.
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)。 Solar cells are greatly expected as a clean renewable energy source, and practical use of single crystal silicon-based, polycrystalline silicon-based, amorphous silicon-based solar cells, and solar cells composed of compounds such as cadmium telluride and indium copper selenide. Research has been conducted for the realization of power sources, but in order to spread them as household power sources, all batteries have high manufacturing costs, difficulties in securing raw materials, problems with recycling, and difficulties in increasing the area. There are many problems that need to be overcome. Solar cells using organic materials have been proposed with the aim of increasing the area and reducing the cost, but all have a conversion efficiency of about 1%, which is far from practical use. (For example, Non-Patent Document 1 Nature Vol. 261, p. 402, 1976).
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。
In such a situation, in 1991, Gretzel et al. Disclosed a photoelectric conversion element and a solar cell using semiconductor fine particles sensitized with a dye, and materials and manufacturing techniques necessary for manufacturing the solar cell. (Non-Patent Document 2 (Nature Volume 353, 737, 1991), Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 1-220380))
This battery is a wet solar battery using a porous titania thin film sensitized by a ruthenium dye as a working electrode. The advantage of this solar cell is that it is used without the need to purify inexpensive materials to high purity, so it can be provided as an inexpensive photoelectric conversion element, and the absorption of the dye used is broad, and it can be used over a wide visible light wavelength range. The ability to convert sunlight into electricity. However, for practical use, it is necessary to further improve the conversion efficiency, and there is a need for a semiconductor fine particle thin film capable of preventing aggregation of fine particles and adsorbing a larger amount of a sensitizing dye.
また、特開2002−222971号公報(特許文献2)には、導電性支持体と、色素を吸着させた多孔質光電変換層と、導電層と、対極とを順次積層してなる色素増感型光電変換素子において、上記多孔質光電変換層は多層構造を有することを特徴とする光電変換素子が開示されている。しかしながら、 であり、改良が求められていた。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-222971 (Patent Document 2) discloses a dye sensitization method in which a conductive support, a porous photoelectric conversion layer on which a dye is adsorbed, a conductive layer, and a counter electrode are sequentially laminated. In the type photoelectric conversion element, a photoelectric conversion element characterized in that the porous photoelectric conversion layer has a multilayer structure is disclosed. However, there was a need for improvement.
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、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ことである。 An object of the present invention is to provide a semiconductor fine particle dispersion paste and a semiconductor fine particle thin film by a simple and inexpensive method, and to provide a photoelectric conversion element having high photoelectric conversion efficiency by using such a thin film and a photochemical cell comprising the photoelectric conversion element. That is.
本発明は、光の透過性能の異なる多孔質酸化物が多層積層してなる多層化酸化物半導体薄膜に関する。 The present invention relates to a multilayered oxide semiconductor thin film formed by laminating a plurality of porous oxides having different light transmission performances.
また、本発明は、各層が異なる孔サイズまた孔サイズ分布を有する多孔質酸化物が多層積層してなる多層化酸化物半導体薄膜に関する。 Further, the present invention relates to a multilayered oxide semiconductor thin film formed by laminating a plurality of porous oxides in which each layer has a different pore size or pore size distribution.
また、本発明は、該多層酸化物半導体薄膜の各層が異なる酸化物半導体であることを特徴とする上記の多層化酸化物半導体薄膜に関する。 The present invention also relates to the multilayered oxide semiconductor thin film, wherein each layer of the multilayered oxide semiconductor thin film is a different oxide semiconductor.
また、本発明は、該多層化酸化物半導体薄膜の少なくとも一層がチタニアであることを特徴とする上記の多層化酸化物半導体薄膜に関する。 The present invention also relates to the above-mentioned multilayered oxide semiconductor thin film, wherein at least one of the multilayered oxide semiconductor thin films is titania.
また、本発明は、上記の多層化酸化物半導体薄膜を用いることを特徴とする光電変換素子に関する。 Further, the present invention relates to a photoelectric conversion element using the multilayer oxide semiconductor thin film described above.
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。 The present invention also relates to a solar cell using the above-mentioned photoelectric conversion element.
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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to produce a highly-dispersed oxide semiconductor paste and a porous oxide semiconductor thin film by an easy and inexpensive method in a short time, and to provide a photochemical battery showing high efficiency photoelectric conversion efficiency May be possible.
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。 As the oxide semiconductor fine particles in the present invention, for example, oxides such as titanium, niobium, zinc, tin, indium, zirconium, yttrium, lanthanum, tantalum, and semiconductors of perovskite-based oxides such as SrTiO3 and CaTiO3 are preferably used. . Specifically, titanium oxide (TiO2), zinc oxide (ZnO), niobium oxide (Nb2O5), tin oxide (SnO2) or strontium titanate (SrTiO3), zirconium oxide (ZrO2), tungsten oxide (WO3), indium oxide (In2O3), tantalum oxide (Ta2O5), yttrium oxide (Y2O3), or the like can be used. Among them, titanium oxide (titania) is preferable.
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。 The particle diameter of the oxide semiconductor fine particles is preferably from 5 to 200 nm. Preferably 10 to 100 nm, more preferably 10 to 100 nm is used.
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。 A paste (dispersion liquid) in which oxide semiconductor fine particles are dispersed is prepared. Water, an organic solvent, or the like can be used as a solvent for the paste.
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。 The organic solvent is not particularly limited as long as it can disperse the oxide semiconductor fine particles. For example, alcohols such as ethanol and methanol, acetonitrile, acetylacetone, acetone, and the like can be used. Among them, ethanol can be preferably used.
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。 As a component of the dispersion, an acid, a surfactant, a thickener, a deflocculant, a chelating agent and the like may be contained in addition to the above-mentioned solvent.
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。 As the acid, nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, phosphoric acid, formic acid, sulfuric acid and the like can be used. Among them, nitric acid is preferred.
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。 As the surfactant, polyoxyethylene octyl phenyl ether, sodium stearate, oleamidoethyl methyl diethyl ammonium iodide, polyglyceryl ester, and the like can be used. Among them, polyoxyethylene octyl phenyl ether is preferable. As the ratio of the surfactant in the paste, 0.001 to 10% by weight is used. Preferably 0.005 to 0.1 wt%, more preferably 0.01 to 0.05 wt% is used.
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。 As the thickener, polyalkylene glycol, polyoxyethylene, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyridine, polyacrylic acid, or the like can be used. Among them, polyalkylene glycol is preferred. The molecular weight of the polyalkylene glycol is usually from 200 to 4,000,000. Further, the molecular weight is preferably from 20,000 to 500,000. The amount of the thickener is 1 to 50 wt%, preferably 10 to 40 wt%, more preferably 20 to 40 wt% based on the oxide semiconductor.
また、上記のペースト成分にセルロース系増粘剤を含有してもよい。セルロース系増粘剤としては,アルキルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどが好ましい。 Further, the paste component may contain a cellulosic thickener. As the cellulosic thickener, alkyl cellulose, hydroxyalkyl cellulose, carboxymethyl cellulose and the like are preferable.
アルキルセルロースとしてはメチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロースなどが挙げられる。 Examples of the alkyl cellulose include methyl cellulose, ethyl cellulose, propyl cellulose and the like.
ヒドロキシアルキルセルロースとしては、ヒロドキシエチルセルロース、ヒロドキシプロピルセルロース、ヒドロキシメチルプロピルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロースなどが挙げられる。 Examples of the hydroxyalkyl cellulose include hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxymethylpropyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, and the like.
この中で、メチルセルロースやヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースが好適に用いられる。更に好適にはヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースが用いられる。 Among them, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose are preferably used. More preferably, hydroxyethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose are used.
ペースト中のセルロース系増粘剤の割合としては、0.001〜50wt%が用いられる。好ましくは0.01〜20wt%、更に好ましくは0.1〜0.5wt%が用いられる。 As the ratio of the cellulose-based thickener in the paste, 0.001 to 50 wt% is used. Preferably 0.01 to 20 wt%, more preferably 0.1 to 0.5 wt% is used.
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。 As the chelating agent, acetylacetone, benzylacetone, acetic acid and the like are used. Preferably, acetylacetone is used.
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。 The ratio of the oxide semiconductor fine particles in the paste is 5 to 50% by weight, preferably 20 to 30% by weight.
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。 In the present invention, a high-dispersion paste of oxide semiconductor fine particles can be produced by applying ultrasonic waves while stirring the above paste. The time for applying the stirring and the ultrasonic wave is 5 minutes to 5 hours. Preferably, one to two hours are used.
本発明においては、上記の成分が異なるペーストを用いることにより、多段階で、ペーストを流延させる塗付工程により、多層化酸化物半導体薄膜を製造することができる。 In the present invention, by using pastes having different components as described above, a multi-layer oxide semiconductor thin film can be manufactured in a coating step of casting the paste in multiple stages.
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。 Examples of the method of casting the paste include a doctor blade method, a squeegee method, a screen printing method, and a spin coating method.
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。 The obtained film is fired to produce a porous oxide semiconductor thin film.
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。
The sintering temperature of the casting film is 250 to 600 ° C.
Preferably 400-500 ° C is used.
If the sintering temperature is lower than the above range, a favorable sintering state cannot be obtained, and thus the formed film is a high-resistance film, which is not preferable.
If the firing temperature is higher than the above range, the growth of crystallites is remarkable and the specific surface area is undesirably reduced.
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。
また、この薄膜の第一層のヘイズは80以下が通常用いられる。好ましくはヘイズの値は30以下、さらに好ましくは10以下が好適に用いられる。第二層のヘイズは特に規定しないが、通常、第一層より大きなヘイズの値を持つ膜が好適に用いられる。
さらに、第一層の薄膜の孔サイズは半径30nmの孔が用いられるが、好ましくは20nm、さらに好ましくは10nmの孔を持つ薄膜が用いられる。
第二層の孔のサイズについては特に規定しないが、通常第一層より大きな孔を持つ膜が好適に用いられる。
The thickness of the thin film is 1 to 50 μm. Preferably, 5 to 30 μm is used.
When the film thickness is smaller than the above range, the amount of dye adsorbed is small and the photoelectric conversion efficiency is not low.
If the film thickness is larger than the above range, incident sunlight cannot be effectively used, which is not preferable.
The haze of the first layer of the thin film is usually 80 or less. Preferably, the haze value is 30 or less, more preferably 10 or less. Although the haze of the second layer is not particularly defined, usually, a film having a haze value larger than that of the first layer is suitably used.
Further, as the pore size of the thin film of the first layer, a pore having a radius of 30 nm is used, preferably a thin film having a pore of 20 nm, more preferably 10 nm.
The size of the pores in the second layer is not particularly limited, but a membrane having pores larger than the first layer is usually preferably used.
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。 In the present invention, a photoelectric conversion element can be manufactured by adsorbing a dye on the porous oxide semiconductor thin film.
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。 As the dye, a metal complex, an organic dye and the like are preferably used. Specific examples include organic dyes such as rose bengal, and metal complex dyes such as ruthenium, osmium, iron, and zinc complexes, and particularly, ruthenium complex dyes are preferable. Further, (N3dye) can be suitably used.
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。 As a method of adsorbing a dye, there is a method of immersing a porous oxide semiconductor thin film in a dye solution.
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。 In the present invention, a photochemical battery can be manufactured using the above-mentioned photoelectric conversion element.
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。
The photochemical cell described above can be manufactured by a usual method.
For example, it can be manufactured by combining a photoelectric conversion element and a transparent electrode on which platinum or carbon is deposited as a counter electrode, and putting an electrolyte solution between them.
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。 As the transparent electrode, metal oxides such as tin oxide and indium tin oxide (ITO) are preferable.
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。 Examples of the electrolyte include, for example, 3-methoxypropionitrile, acetonitrile, propylene carbonate, and an electrochemically inert solvent such as ethylene carbonate, for example, lithium iodide, iodine, t-butylpyridine, What dissolved 2-dimethyl-3-propyl imidazolium iodide etc. can be used.
30wt%チタニア微粒子分散スラリー5.0004g(チタン工業株式会社製、20nm微粒子)にアセチルアセトン0.2ml、2wt%のヒドロキシエチルセルロース1mlと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1mlを加え1時間攪拌と伴に超音波を与え、チタニアペーストを作製した。このペーストをペーストAとする。更に、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、界面活性剤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。このチタニアペーストをペーストBとする。ペーストAを50μmのスペーサーを用い透明電極上に流延し膜を作製した、この膜を室温乾燥した後ペーストBを同様に塗布し乾燥後この膜を450℃30分間焼成し、多孔質チタニア薄膜を作製した。 To 5.004 g of a 30 wt% titania fine particle dispersion slurry (20 nm fine particles manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.), 0.2 ml of acetylacetone, 1 ml of 2 wt% hydroxyethyl cellulose and 1 ml of a 10 wt% aqueous solution of polyoxyethylene octyl phenyl ether were added, and the mixture was stirred for 1 hour. A sound wave was applied to produce a titania paste. This paste is referred to as paste A. Furthermore, 2.9997 g of titania fine particles were mixed with 7 ml of nitric acid having a pH of 0.7, 0.2 ml of acetylacetone, 0.2 ml of a surfactant, and polyethylene glycol having a molecular weight of 20,000 were further added to the mixture, and stirring and ultrasonic waves were added for 1 hour to prepare a titania paste did. This titania paste is referred to as paste B. Paste A was cast on a transparent electrode using a 50 μm spacer to form a film. This film was dried at room temperature, then paste B was applied in the same manner, dried and baked at 450 ° C. for 30 minutes to form a porous titania thin film. Was prepared.
(比較例1)
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。この薄膜のヘイス(曇り度)の測定を行った。
(Comparative Example 1)
2.9997 g of titania fine particles were mixed with 7 ml of nitric acid having a pH of 0.7, 0.2 ml of acetylacetone and 0.2 ml of a 10 wt% aqueous solution of polyoxyethylene octyl phenyl ether, and polyethylene glycol having a molecular weight of 20,000 were further added, followed by stirring and ultrasonic waves for 1 hour. , To prepare a titania paste. This paste was cast using a 50 μm spacer to prepare a film, and this film was baked at 450 ° C. for 30 minutes to prepare a porous titania thin film. The haze (cloudiness) of this thin film was measured.
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。 The titania film prepared in Example 1 was immersed in a 0.3 mmol solution of N3dye at 25 ° C. for 24 hours to adsorb the dye to obtain a photoelectric conversion element. Using platinum for the counter electrode, lithium iodide, iodine, t-butylpyridine, and 1.2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide in 3-methoxypropionitrile as the electrolyte were 0.1, 0.05, 0.5, and 0.6 mol / l, respectively. A cell was prepared using what was dissolved and adjusted so as to be as follows. Evaluation of the solar cell was performed by irradiating simulated sunlight of AM 1.5, 100 mA / cm 2.
(比較例2)
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。
(Comparative Example 2)
Evaluation as a solar cell was performed in the same manner as in Example 2 except that the titania film prepared in Comparative Example 1 was used.
30wt%チタニア微粒子分散スラリー5.0004g(チタン工業株式会社製、20nm微粒子)にアセチルアセトン0.2ml、2wt%のヒドロキシエチルセルロース1mlと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1mlを加え1時間攪拌と伴に超音波を与え、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透明電極上に流延し膜を作製し乾燥後この膜を450℃30分間焼成し、多孔質チタニア薄膜を作製した。この薄膜のヘイス(曇り度)の測定を行った。 To 5.004 g of a 30 wt% titania fine particle dispersion slurry (20 nm fine particles manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.), 0.2 ml of acetylacetone, 1 ml of 2 wt% hydroxyethyl cellulose and 1 ml of a 10 wt% aqueous solution of polyoxyethylene octyl phenyl ether were added, and the mixture was stirred for 1 hour. A sound wave was applied to produce a titania paste. This paste was cast on a transparent electrode using a 50 μm spacer, and a film was prepared. After drying, the film was baked at 450 ° C. for 30 minutes to prepare a porous titania thin film. The haze (cloudiness) of this thin film was measured.
30wt%チタニア微粒子分散スラリー5.000g(チタン工業株式会社製、50nm微粒子)にアセチルアセトン0.2ml、2wt%のヒドロキシエチルセルロース1mlと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1mlを加え1時間攪拌と伴に超音波を与え、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透明電極上に流延し膜を作製し乾燥後この膜を450℃30分間焼成し、多孔質チタニア薄膜を作製した。この薄膜のヘイス(曇り度)の測定を行った。 To 5.000 g of a 30 wt% titania fine particle dispersion slurry (50 nm fine particles manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.), 0.2 ml of acetylacetone, 1 ml of 2 wt% hydroxyethyl cellulose and 1 ml of a 10 wt% aqueous solution of polyoxyethylene octyl phenyl ether were added, and the mixture was stirred for 1 hour. A sound wave was applied to produce a titania paste. This paste was cast on a transparent electrode using a 50 μm spacer, and a film was prepared. After drying, the film was baked at 450 ° C. for 30 minutes to prepare a porous titania thin film. The haze (cloudiness) of this thin film was measured.
50nm微粒子と20nm微粒子が分散した30%チタニア微粒子分散スラリーをそれぞれ2.5g(チタン工業株式会社製、)を混合し、このスラリーにアセチルアセトン0.2ml、2wt%のヒドロキシエチルセルロース1mlと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1mlを加え1時間攪拌と伴に超音波を与え、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透明電極上に流延し膜を作製し乾燥後この膜を450℃30分間焼成し、多孔質チタニア薄膜を作製した。この薄膜のヘイス(曇り度)の測定を行った。 2.5 g of a 30% titania fine particle dispersion slurry in which 50 nm fine particles and 20 nm fine particles are dispersed are mixed with 2.5 g each (manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.). 1 ml of an aqueous octylphenyl ether solution was added, and the mixture was stirred for 1 hour and ultrasonic waves were applied thereto to prepare a titania paste. This paste was cast on a transparent electrode using a 50 μm spacer, and a film was prepared. After drying, the film was baked at 450 ° C. for 30 minutes to prepare a porous titania thin film. The haze (cloudiness) of this thin film was measured.
30wt%チタニア微粒子分散スラリー5.0004g(チタン工業株式会社製、20nm微粒子)にアセチルアセトン0.2ml、2wt%のヒドロキシエチルセルロース1mlと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1mlを加え1時間攪拌と伴に超音波を与え、チタニアペーストを作製した。このペーストを100μmのドクター^ブレードを用い透明電極上に流延後乾燥し、さらに同様の操作を行い膜を作製し乾燥後この膜を450℃30分間焼成し、多孔質チタニア薄膜を作製した。この薄膜の孔サイズ分布の測定を行った。 To 5.004 g of a 30 wt% titania fine particle dispersion slurry (20 nm fine particles manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.), 0.2 ml of acetylacetone, 1 ml of 2 wt% hydroxyethyl cellulose and 1 ml of a 10 wt% aqueous solution of polyoxyethylene octyl phenyl ether were added, and the mixture was stirred for 1 hour. A sound wave was applied to produce a titania paste. This paste was cast on a transparent electrode using a 100 μm doctor blade and dried, and the same operation was performed to form a film. After drying, the film was baked at 450 ° C. for 30 minutes to form a porous titania thin film. The pore size distribution of this thin film was measured.
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、界面活性剤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100μmのドクター^ブレードを用い透明電極上に流延後乾燥し、さらに同様の操作を行い膜を作製し乾燥後この膜を450℃30分間焼成し、多孔質チタニア薄膜を作製した。この薄膜の孔サイズ分布の測定を行った。 2.9997 g of titania fine particles were mixed with 7 ml of nitric acid having a pH of 0.7, 0.2 ml of acetylacetone, 0.2 ml of a surfactant, and polyethylene glycol having a molecular weight of 20,000 were further added to the mixture, and stirring and ultrasonic waves were added for 1 hour to prepare a titania paste. This paste was cast on a transparent electrode using a 100 μm doctor blade and dried, and the same operation was performed to form a film. After drying, the film was baked at 450 ° C. for 30 minutes to form a porous titania thin film. The pore size distribution of this thin film was measured.
実施例2、比較例2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。
Table 1 summarizes the evaluations of Example 2 and Comparative Example 2 as solar cells.
In the table, Jsc indicates a short-circuit current. Voc indicates an open circuit voltage. FF indicates a fill factor. η indicates the photoelectric conversion efficiency.
Claims (6)
A solar cell using the photoelectric conversion element according to claim 5.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006012517A (en) * | 2004-06-24 | 2006-01-12 | Toppan Printing Co Ltd | Metal oxide structure, and dye sensitized solar battery |
US7202412B2 (en) | 2002-01-18 | 2007-04-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photovoltaic cell including porous semiconductor layer, method of manufacturing the same and solar cell |
JP2008251517A (en) * | 2007-03-02 | 2008-10-16 | Tokyo Univ Of Science | Dye-sensitized solar cell module and method of manufacturing photo-electrode used in it |
WO2010050575A1 (en) | 2008-10-29 | 2010-05-06 | 富士フイルム株式会社 | Dye, photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell each comprising the dye, and process for producing dye |
EP2302650A2 (en) | 2009-09-28 | 2011-03-30 | Fujifilm Corporation | Method of producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell |
EP2306479A2 (en) | 2009-09-28 | 2011-04-06 | Fujifilm Corporation | Method of producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell |
-
2003
- 2003-10-31 JP JP2003372669A patent/JP2004172110A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7202412B2 (en) | 2002-01-18 | 2007-04-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photovoltaic cell including porous semiconductor layer, method of manufacturing the same and solar cell |
JP2006012517A (en) * | 2004-06-24 | 2006-01-12 | Toppan Printing Co Ltd | Metal oxide structure, and dye sensitized solar battery |
JP2008251517A (en) * | 2007-03-02 | 2008-10-16 | Tokyo Univ Of Science | Dye-sensitized solar cell module and method of manufacturing photo-electrode used in it |
WO2010050575A1 (en) | 2008-10-29 | 2010-05-06 | 富士フイルム株式会社 | Dye, photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell each comprising the dye, and process for producing dye |
EP2845882A2 (en) | 2008-10-29 | 2015-03-11 | Fujifilm Corporation | Dye, Photoelectric Conversion Element and Photoelectrochemical Cell |
EP2302650A2 (en) | 2009-09-28 | 2011-03-30 | Fujifilm Corporation | Method of producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell |
EP2306479A2 (en) | 2009-09-28 | 2011-04-06 | Fujifilm Corporation | Method of producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell |
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