JP2008091084A - Stack for oxide semiconductor electrode, oxide semiconductor electrode, and dye-sensitized solar cell using it - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stack for an oxide semiconductor electrode used for the oxide semiconductor electrode enhancing durability, productivity, and a photoelectric conversion efficiency when used as the cell of the dye-sensitized solar cell and to provide the oxide semiconductor electrode using the stack. <P>SOLUTION: The stack for the oxide semiconductor electrode has a heat resistant substrate 1 having heat resistance; a porous layer 2 formed on the heat resistant substrate and containing metal oxide semiconductor fine particles; a transparent electrode layer 3 formed on the porous layer and comprising a metal oxide; a first electrode layer 5 comprising a conductive layer 4 formed on the surface of the transparent electrode layer in a pattern shape. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、酸化物半導体電極に用いられる酸化物半導体電極用積層体に関するものである。   The present invention relates to a laminated body for an oxide semiconductor electrode used for an oxide semiconductor electrode.

近年、二酸化炭素の増加が原因とされる地球温暖化等の環境問題が深刻となり、世界的にその対策が進められている。中でも環境に対する負荷が小さく、クリーンなエネルギー源として、太陽光エネルギーを利用した太陽電池に関する積極的な研究開発が進められている。このような太陽電池としては、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、および化合物半導体太陽電池などが既に実用化されているが、これらの太陽電池は製造コストが高い等の問題がある。そこで、環境負荷が小さく、かつ製造コストを削減できる太陽電池として、色素増感型太陽電池が注目され研究開発が進められている。
このような色素増感型太陽電池には、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層を有する酸化物半導体電極が用いられている。
In recent years, environmental problems such as global warming caused by an increase in carbon dioxide have become serious, and countermeasures are being promoted worldwide. In particular, active research and development on solar cells using solar energy as a clean energy source with a low environmental impact is underway. As such solar cells, single crystal silicon solar cells, polycrystalline silicon solar cells, amorphous silicon solar cells, compound semiconductor solar cells and the like have already been put into practical use, but these solar cells have high production costs, etc. There is a problem. Therefore, as a solar cell that has a small environmental load and can reduce the manufacturing cost, a dye-sensitized solar cell has attracted attention and research and development has been promoted.
In such a dye-sensitized solar cell, an oxide semiconductor electrode having a porous layer containing metal oxide semiconductor fine particles is used.

色素増感型太陽電池セルの一般的な構成を図10に示す。図10に示すように、一般的な色素増感型太陽電池セル60は、基材61上に、第1電極層62および色素増感剤を担持した金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層63がこの順で積層された酸化物半導体電極71の多孔質層63上に、酸化還元対を有する電解質層64と、第2電極層65と、対向基材66がこの順に積層された構成を有し、金属酸化物半導体微粒子表面に吸着した増感色素が、基材61側から太陽光を受光することによって励起され、励起された電子が第1電極層62へ伝導し、外部回路を通じて第2電極層65へ伝導される。その後、酸化還元対を介して増感色素の基底準位に電子が戻ることよって発電するものである。このような色素増感型太陽電池としては、上記多孔質層を多孔質二酸化チタンから構成し、色素増感剤の含有量を増加させたグレッチェルセルが代表的であり、発電効率の高い色素増感型太陽電池として広く研究の対象となっている。   A general configuration of the dye-sensitized solar cell is shown in FIG. As shown in FIG. 10, a general dye-sensitized solar cell 60 includes a porous layer 63 including metal oxide semiconductor fine particles carrying a first electrode layer 62 and a dye sensitizer on a base 61. Has a structure in which an electrolyte layer 64 having a redox pair, a second electrode layer 65, and a counter substrate 66 are laminated in this order on the porous layer 63 of the oxide semiconductor electrode 71 laminated in this order. The sensitizing dye adsorbed on the surface of the metal oxide semiconductor fine particles is excited by receiving sunlight from the substrate 61 side, and the excited electrons are conducted to the first electrode layer 62, and the second is transmitted through the external circuit. Conducted to the electrode layer 65. Thereafter, electricity is generated by returning the electrons to the ground level of the sensitizing dye via the redox pair. A typical example of such a dye-sensitized solar cell is a Gretcher cell in which the porous layer is made of porous titanium dioxide and the content of the dye sensitizer is increased. It has been widely studied as a sensitized solar cell.

上記グレッチェルセルの特徴である多孔質の多孔質層を形成するには、一般的に多孔質層形成用組成物に対して300℃〜700℃での焼成処理を行うことが必要である。したがって、上記基材としては、焼成処理に耐え得る耐熱性を有する材質でなければ用いることができず、一般的な高分子フイルムは使用することができないといった問題点があった。   In order to form a porous porous layer that is characteristic of the Gretchel cell, it is generally necessary to perform a baking treatment at 300 ° C. to 700 ° C. on the porous layer forming composition. Therefore, the base material cannot be used unless it is a heat-resistant material that can withstand the baking treatment, and a general polymer film cannot be used.

上記問題点を解決すべく特許文献1には、耐熱基板上に酸化物半導体及び/又はその前駆体を含む層を形成させ、これを加熱焼成して得られる酸化物半導体膜を、被転写基材上に転写することを特徴とする酸化物半導体電極の製造方法が開示されている。このような転写方式によれば、耐熱基板上で焼成した酸化物半導体膜を任意の被転写基材へ転写することにより、酸化物半導体膜からなる多孔質層を形成することが可能である。したがって、このような転写方式は、被転写基材の材質を問わず酸化物半導体電極の用途等に応じて適当な被転写基材を選択することができる点において有用である。   In order to solve the above problem, Patent Document 1 discloses that an oxide semiconductor film obtained by forming a layer containing an oxide semiconductor and / or a precursor thereof on a heat-resistant substrate and heating and firing the layer is a transferred group. Disclosed is a method for manufacturing an oxide semiconductor electrode, which is characterized by being transferred onto a material. According to such a transfer method, a porous layer made of an oxide semiconductor film can be formed by transferring an oxide semiconductor film fired on a heat-resistant substrate to an arbitrary substrate to be transferred. Therefore, such a transfer method is useful in that an appropriate substrate to be transferred can be selected according to the use of the oxide semiconductor electrode regardless of the material of the substrate to be transferred.

上記転写方式においては、耐熱基板上に形成された酸化物半導体膜を、被転写基材に転写することによって多孔質層を形成するが、このような転写を実施するには被転写基材上に接着層を形成することが必要になる。したがって、例えば、転写方式で多孔質層を形成した酸化物半導体電極を色素増感型太陽電池に用いる場合、図10に示す色素増感型太陽電池セルの一般的な構成に、接着層が追加されることになる。図11に転写方式により多孔質層を形成した酸化物半導体電極を用いた、色素増感型太陽電池セルの構成を示す。図11に示すように転写方式で多孔質層を形成した酸化物半導体電極を用いた場合、色素増感型太陽電池セル70には、基材61と第1電極層62との間に接着層Aが形成されることになる。上記接着層に用いる接着剤としては特に限定されず一般的な各種合成樹脂や無機接着剤を用いることができる。   In the above transfer method, a porous layer is formed by transferring an oxide semiconductor film formed on a heat-resistant substrate to a substrate to be transferred. It is necessary to form an adhesive layer. Therefore, for example, when an oxide semiconductor electrode having a porous layer formed by a transfer method is used in a dye-sensitized solar cell, an adhesive layer is added to the general configuration of the dye-sensitized solar cell shown in FIG. Will be. FIG. 11 shows a configuration of a dye-sensitized solar cell using an oxide semiconductor electrode in which a porous layer is formed by a transfer method. As shown in FIG. 11, when an oxide semiconductor electrode having a porous layer formed by a transfer method is used, the dye-sensitized solar cell 70 has an adhesive layer between the substrate 61 and the first electrode layer 62. A will be formed. It does not specifically limit as an adhesive agent used for the said contact bonding layer, A general various synthetic resin and an inorganic adhesive agent can be used.

このような色素増感型太陽電池セルにおいて、上記第一電極層や上記第二電極層の電極層の原料は、基材側からの入射光を妨げることがないように透明な材料が用いられる。このような材料としては、ITO(インジウムスズ酸化物)、FTO(フッ素ドープ酸化スズ)等の金属酸化物が用いられるが、電気抵抗が十分に低いものではないため、上記色素増感型太陽電池セルの光電変換効率を下げる原因となっている。   In such a dye-sensitized solar cell, the material for the electrode layer of the first electrode layer or the second electrode layer is made of a transparent material so as not to interfere with incident light from the substrate side. . As such a material, metal oxides such as ITO (indium tin oxide) and FTO (fluorine-doped tin oxide) are used. However, since the electric resistance is not sufficiently low, the dye-sensitized solar cell is used. This is a cause of lowering the photoelectric conversion efficiency of the cell.

このような問題に対し、特許文献2には、電極層と電解質層の間に電極層より抵抗値の低い金属また合金からなる導電層を設けることで光電変換効率を改善する方法が開示されている。しかしながら、この方法では上記電極層より抵抗値の低い金属または合金からなる導電層を設けることで光電変換効率は改善するが、上記導電層は、電解質層に含まれるヨウ素等の腐食を受けることにより、低耐久性となるおそれがあった。   For such a problem, Patent Document 2 discloses a method for improving photoelectric conversion efficiency by providing a conductive layer made of a metal or alloy having a lower resistance value than the electrode layer between the electrode layer and the electrolyte layer. Yes. However, in this method, the photoelectric conversion efficiency is improved by providing a conductive layer made of a metal or alloy having a lower resistance value than the electrode layer. However, the conductive layer is subject to corrosion such as iodine contained in the electrolyte layer. There was a risk of low durability.

また特許文献3には、電極層と基材の間に導電層を設置する方法が開示されている。しかしながら、上記導電層を配置するには、上記基材上に導電層を配置するための凹凸を加工し、その凹部に対して導電層を設置する必要があるが、上記基材は透明石英ガラス、ポリカーボネート等の可撓性のない透明なリジット材が用いられるため、上記凹凸加工を高精度に行うことは非常に困難であった。また、その凹部に対して導電層を設置することも容易にできるものではなく、生産性も低いものとなる問題があった。   Patent Document 3 discloses a method of installing a conductive layer between an electrode layer and a base material. However, in order to dispose the conductive layer, it is necessary to process the unevenness for disposing the conductive layer on the base material, and to install the conductive layer with respect to the concave portion. Since a non-flexible transparent rigid material such as polycarbonate is used, it is very difficult to perform the above uneven processing with high accuracy. In addition, there is a problem that it is not easy to install a conductive layer in the concave portion, and productivity is low.

特開2002−184475号公報JP 2002-184475 A 特開2003−203681号公報JP 2003-203681 A 特開2004−296669号公報JP 2004-296669 A

そこで、本発明は、例えば色素増感型太陽電池セルとして用いた場合に、耐久性、生産性に優れ、かつ高光電変換効率を可能とする酸化物半導体電極に用いることができる酸化物半導体電極用積層体、およびこれを用いた酸化物半導体電極を提供することを主目的とするものである。   Therefore, the present invention provides an oxide semiconductor electrode that can be used as an oxide semiconductor electrode that is excellent in durability and productivity and enables high photoelectric conversion efficiency when used as, for example, a dye-sensitized solar cell. It is a main object to provide a laminated body for use, and an oxide semiconductor electrode using the same.

本発明は、上記目的に鑑みてなされたものであり、耐熱性を有する耐熱基板と、上記耐熱基板上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層と、上記多孔質層上に形成され、金属酸化物からなる透明電極層、および上記透明電極層の表面にパターン状に形成された導電層からなる第1電極層と、を有することを特徴とする酸化物半導体電極用積層体を提供する。   The present invention has been made in view of the above object, and has a heat resistant substrate having heat resistance, a porous layer formed on the heat resistant substrate and containing metal oxide semiconductor fine particles, and formed on the porous layer. A laminated body for an oxide semiconductor electrode, comprising: a transparent electrode layer made of a metal oxide; and a first electrode layer made of a conductive layer formed in a pattern on the surface of the transparent electrode layer. provide.

本発明によれば、上記第1電極層が、上記導電層を含むことにより、上記第1電極層の導電性を優れたものとすることができる。また、上記導電層がパターン状に形成されていることにより上記第1電極層の光線透過率の低下を抑制することができる。さらに、本発明の酸化物半導体電極用積層体は、転写方式により、耐熱基板付酸化物半導体電極を形成した後、上記耐熱基板を剥離することにより酸化物半導体電極の製造に用いることができる。   According to the present invention, when the first electrode layer includes the conductive layer, the conductivity of the first electrode layer can be improved. Moreover, the fall of the light transmittance of the said 1st electrode layer can be suppressed because the said conductive layer is formed in pattern shape. Furthermore, the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention can be used for manufacturing an oxide semiconductor electrode by forming an oxide semiconductor electrode with a heat-resistant substrate by a transfer method and then peeling the heat-resistant substrate.

本発明は、基材と、上記基材上に形成され、熱可塑性樹脂からなる接着層と、金属酸化物からなる透明電極層および上記透明電極層の片面にパターン状に形成された導電層とからなる第1電極層と、上記第1電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層と、を有する酸化物半導体電極であって、上記第1電極層の上記導電層と上記接着層とが接触するように形成されていることを特徴とする酸化物半導体電極を提供する。   The present invention includes a base material, an adhesive layer formed on the base material and made of a thermoplastic resin, a transparent electrode layer made of a metal oxide, and a conductive layer formed in a pattern on one side of the transparent electrode layer, An oxide semiconductor electrode comprising: a first electrode layer comprising: a porous layer including metal oxide semiconductor fine particles formed on the first electrode layer, wherein the conductive layer of the first electrode layer includes: Provided is an oxide semiconductor electrode formed so as to be in contact with the adhesive layer.

本発明によれば、上記第1電極層が、上記導電層を含むことにより、導電性に優れたものとすることができる。そのため、本発明の酸化物半導体電極を色素増感型太陽電池セルに用いた場合には、高光電変換効率とすることができる。また、上記導電層が上記接着層と上記第1電極層の透明電極層との間にあることで、電解質層に含まれるヨウ素等の酸化還元対による腐食を受けないため、経時安定的なものとすることができる。さらに、上記導電層がパターン状に形成されていることにより、入射光の遮断を抑制することができる。   According to the present invention, the first electrode layer can be made excellent in conductivity by including the conductive layer. Therefore, when the oxide semiconductor electrode of the present invention is used for a dye-sensitized solar cell, high photoelectric conversion efficiency can be obtained. In addition, since the conductive layer is between the adhesive layer and the transparent electrode layer of the first electrode layer, it is not subject to corrosion due to redox pairs such as iodine contained in the electrolyte layer, so that it is stable over time. It can be. Furthermore, since the conductive layer is formed in a pattern, blocking of incident light can be suppressed.

上記発明においては、上記第1電極層の導電層開口部が上記接着層により充填されていることが好ましい。上記第1電極層の導電層開口部が上記接着層により充填されていることにより、上記第1電極層と上記接着層との密着性を高くすることができる。また上記接着層は、熱可塑性樹脂からなることにより、上記導電層開口部を上記接着層により充填させるために、予め上記接着層に導電層のパターンに対応した凹凸状の加工をする必要がないため、生産性に優れたものとすることができる。   In the said invention, it is preferable that the conductive layer opening part of the said 1st electrode layer is filled with the said contact bonding layer. Since the conductive layer opening of the first electrode layer is filled with the adhesive layer, the adhesion between the first electrode layer and the adhesive layer can be enhanced. In addition, since the adhesive layer is made of a thermoplastic resin, it is not necessary to process the adhesive layer in advance so as to correspond to the pattern of the conductive layer in order to fill the opening of the conductive layer with the adhesive layer. Therefore, it can be excellent in productivity.

また本発明は、上記本発明の酸化物半導体電極が有する多孔質層上に、耐熱基板を有することを特徴とする耐熱基板付酸化物半導体電極を提供する。   The present invention also provides an oxide semiconductor electrode with a heat-resistant substrate, comprising a heat-resistant substrate on the porous layer of the oxide semiconductor electrode of the present invention.

本発明によれば、上記酸化物半導体電極が有する多孔質層上に耐熱基板を有するものであるので、この耐熱基板を剥離することにより、各層の密着性に優れる酸化物半導体電極を容易に作成できる耐熱基板付酸化物半導体電極を得ることができる。   According to the present invention, since the oxide semiconductor electrode has a heat resistant substrate on the porous layer, the oxide semiconductor electrode having excellent adhesion of each layer can be easily formed by peeling the heat resistant substrate. An oxide semiconductor electrode with a heat resistant substrate can be obtained.

本発明は、上記多孔質層に含まれる金属酸化物半導体微粒子の表面に色素増感剤が吸着した、上記本発明の酸化物半導体電極の多孔質層と、第2電極層および対向基材からなる対電極基材の第2電極層とが、酸化還元対を含む電解質層を介して、対向配置されていることを特徴とする色素増感型太陽電池セルを提供する。   The present invention includes a porous layer of the oxide semiconductor electrode of the present invention, a second electrode layer, and a counter substrate, wherein a dye sensitizer is adsorbed on the surface of the metal oxide semiconductor fine particles contained in the porous layer. Provided is a dye-sensitized solar cell in which the second electrode layer of the counter electrode substrate is opposed to the second electrode layer via an electrolyte layer containing a redox pair.

本発明によれば、上記本発明の酸化物半導体電極を有することにより、光電変換効率に優れた色素増感型太陽電池セルを得ることができる。   According to the present invention, a dye-sensitized solar cell excellent in photoelectric conversion efficiency can be obtained by having the oxide semiconductor electrode of the present invention.

本発明は、耐熱基板上に多孔質層を形成する多孔質層形成工程と、上記多孔質層上に透明電極層を形成する透明電極層形成工程と、上記透明電極層上に導電層を形成する導電層形成工程と、上記導電層上に接着層および基材をこの順で積層する接着層および基材付与工程と、上記耐熱基板を剥離する耐熱基板剥離工程と、を有することを特徴とする酸化物半導体電極の製造方法を提供する。   The present invention includes a porous layer forming step for forming a porous layer on a heat resistant substrate, a transparent electrode layer forming step for forming a transparent electrode layer on the porous layer, and a conductive layer on the transparent electrode layer. A conductive layer forming step, an adhesive layer and a base material applying step for laminating an adhesive layer and a base material on the conductive layer in this order, and a heat resistant substrate peeling step for peeling the heat resistant substrate. A method for manufacturing an oxide semiconductor electrode is provided.

本発明によれば、上記多孔質層を形成する多孔質層形成工程の後に、上記基材を形成することによって、上記多孔質層形成工程において必要となる温度条件に影響を受けることなく上記基材の材質を選択することができる。また、上記導電層を上記透明電極層上に形成した後、上記導電層上に上記接着層を形成するが、上記接着層が熱可塑性樹脂からなることにより、上記接着層に上記導電層のパターンに対応した凹凸状の加工をする必要がないものとすることができる。そのため、上記酸化物半導体電極の生産性を優れたものとすることができる。   According to the present invention, by forming the base material after the porous layer forming step of forming the porous layer, the base is not affected by the temperature conditions required in the porous layer forming step. The material of the material can be selected. In addition, after the conductive layer is formed on the transparent electrode layer, the adhesive layer is formed on the conductive layer. When the adhesive layer is made of a thermoplastic resin, the pattern of the conductive layer is formed on the adhesive layer. It is possible to eliminate the need to perform uneven processing corresponding to the above. Therefore, the productivity of the oxide semiconductor electrode can be improved.

本発明は、例えば色素増感型太陽電池セルとして用いた場合に、耐久性、生産性に優れ、かつ高光電変換効率を可能とする酸化物半導体電極に用いることができる酸化物半導体電極用積層体、およびこれを用いた酸化物半導体電極を提供するという効果を奏する。   The present invention provides an oxide semiconductor electrode stack that can be used for an oxide semiconductor electrode that is excellent in durability, productivity, and enables high photoelectric conversion efficiency when used as, for example, a dye-sensitized solar cell. And an oxide semiconductor electrode using the same.

本発明は、例えば色素増感型太陽電池セルとして用いた場合に、耐久性、生産性に優れ、かつ高光電変換効率を可能とする酸化物半導体電極に用いることができる酸化物半導体電極用積層体、その酸化物半導体電極用積層体を用いた酸化物半導体電極、耐熱基板付酸化物半導体電極、酸化物半導体電極の製造方法、およびその酸化物半導体電極を用いた色素増感型太陽電池セルに関するものである。
以下、本発明の酸化物半導体電極用積層体、酸化物半導体電極、耐熱基板付酸化物半導体電極、色素増感型太陽電池セル、および酸化物半導体電極の製造方法について詳細に説明する。
The present invention provides an oxide semiconductor electrode stack that can be used for an oxide semiconductor electrode that is excellent in durability, productivity, and enables high photoelectric conversion efficiency when used as, for example, a dye-sensitized solar cell. , Oxide semiconductor electrode using the laminate for oxide semiconductor electrode, oxide semiconductor electrode with heat-resistant substrate, method for producing oxide semiconductor electrode, and dye-sensitized solar cell using the oxide semiconductor electrode It is about.
Hereinafter, the oxide semiconductor electrode laminate, the oxide semiconductor electrode, the oxide semiconductor electrode with a heat-resistant substrate, the dye-sensitized solar cell, and the method for producing the oxide semiconductor electrode of the present invention will be described in detail.

A.酸化物半導体電極用積層体
まず、本発明の酸化物半導体電極用積層体について説明する。本発明の酸化物半導体電極用積層体は、耐熱性を有する耐熱基板と、上記耐熱基板上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層と、上記多孔質層上に形成され、金属酸化物からなる透明電極層、および上記透明電極層の表面にパターン状に形成された導電層からなる第1電極層と、を有するものである。
A. First, the laminated body for oxide semiconductor electrodes of this invention is demonstrated. The oxide semiconductor electrode laminate of the present invention includes a heat-resistant substrate having heat resistance, a porous layer formed on the heat-resistant substrate and containing metal oxide semiconductor fine particles, and formed on the porous layer. A transparent electrode layer made of an oxide, and a first electrode layer made of a conductive layer formed in a pattern on the surface of the transparent electrode layer.

次に、本発明の酸化物半導体電極用積層体について、図1を参照しながら説明する。図1に本発明の酸化物半導体電極用積層体の一例を示す概略断面図を示す。図1に示すように、本発明の酸化物半導体電極用積層体10は、耐熱基板1と、上記耐熱基板1上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層2と、上記多孔質層2上に形成され、金属酸化物からなる透明電極層3、および上記透明電極層3の表面にパターン状に形成された導電層4からなる第1電極層5と、を有するものである。   Next, the laminated body for oxide semiconductor electrodes of this invention is demonstrated, referring FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention. As shown in FIG. 1, an oxide semiconductor electrode laminate 10 of the present invention includes a heat resistant substrate 1, a porous layer 2 formed on the heat resistant substrate 1 and containing metal oxide semiconductor fine particles, and the porous material. A transparent electrode layer 3 formed on the layer 2 and made of a metal oxide, and a first electrode layer 5 made of a conductive layer 4 formed in a pattern on the surface of the transparent electrode layer 3.

本発明によれば、上記第1電極層が、上記導電層を含むことにより、上記第1電極層の導電性を優れたものとすることができる。また、上記導電層がパターン状に形成されていることにより上記第1電極層の光線透過率の低下を抑制することができる。さらに、本発明の酸化物半導体電極用積層体は、転写方式により、耐熱基板付酸化物半導体電極を形成した後、上記耐熱基板を剥離することにより酸化物半導体電極の製造に用いることができる。   According to the present invention, when the first electrode layer includes the conductive layer, the conductivity of the first electrode layer can be improved. Moreover, the fall of the light transmittance of the said 1st electrode layer can be suppressed because the said conductive layer is formed in pattern shape. Furthermore, the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention can be used for manufacturing an oxide semiconductor electrode by forming an oxide semiconductor electrode with a heat-resistant substrate by a transfer method and then peeling the heat-resistant substrate.

本発明の酸化物半導体電極用積層体は、耐熱基板と、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層と、上記多孔質層上に形成され、金属酸化物からなる透明電極層、および上記透明電極層の表面にパターン状に形成された導電層からなる第1電極層と、を有するものである。以下このような酸化物半導体電極用積層体について詳細について説明する。   The laminate for an oxide semiconductor electrode of the present invention includes a heat-resistant substrate, a porous layer containing metal oxide semiconductor fine particles, a transparent electrode layer formed on the porous layer and made of a metal oxide, and the transparent electrode And a first electrode layer made of a conductive layer formed in a pattern on the surface of the layer. Hereinafter, details of such a stacked body for an oxide semiconductor electrode will be described.

1.第1電極層
まず、本発明の酸化物半導体電極に用いられる第1電極層について説明する。本発明に用いられる第1電極層は、金属酸化物からなる透明電極層および上記透明電極層の表面にパターン状に形成された導電層からなるものである。以下、このような第1電極層の各構成について詳細に説明する。
1. First Electrode Layer First, the first electrode layer used for the oxide semiconductor electrode of the present invention will be described. The first electrode layer used in the present invention is composed of a transparent electrode layer made of a metal oxide and a conductive layer formed in a pattern on the surface of the transparent electrode layer. Hereinafter, each configuration of the first electrode layer will be described in detail.

(1)導電層
本発明に用いられる導電層について説明する。本発明に用いられる導電層は、後述する透明電極層上にパターン状に形成されたものであり、上記第1電極層の導電性を優れたものとする機能を有し、かつ上記第1電極層の光線透過率の大幅な低下を抑制するものである。
(1) Conductive layer The conductive layer used for this invention is demonstrated. The conductive layer used in the present invention is formed in a pattern on a transparent electrode layer to be described later, and has a function of making the conductivity of the first electrode layer excellent, and the first electrode This suppresses a significant decrease in the light transmittance of the layer.

このような導電層に用いられる導電性材料としては、後述する透明電極層として、一般的に用いられる、ITO(インジウムスズ酸化物)、FTO(フッ素ドープ酸化スズ)等の透明金属酸化物より導電性が高いものであれば、特に限定されるものではない。上記導電性材料としては、金属、合金、および炭素等を挙げることができる。本発明においては、なかでも、Ag、Ag合金(Ag/Pd、Ag/Nd、Ag/Au)、Cu、Cu合金等の1種または2種以上が用いられる。上記導電性材料のなかでも特に導電性が高いものであるからである。   As a conductive material used for such a conductive layer, it is more conductive than transparent metal oxides such as ITO (indium tin oxide) and FTO (fluorine doped tin oxide), which are generally used as a transparent electrode layer described later. As long as the property is high, it is not particularly limited. Examples of the conductive material include metals, alloys, and carbon. In the present invention, one or more of Ag, Ag alloy (Ag / Pd, Ag / Nd, Ag / Au), Cu, Cu alloy and the like are used. This is because the conductive material is particularly highly conductive.

上記導電層のパターンとしては、上記第1電極層の光線透過率を大幅に低下させないものであれば特に限定されるものではない。なかでも、上記パターンとしては、多数の細線を組み合わせた形状を呈して、高い開口率を有するものとすることが好ましい。第1電極層の光線透過率を極めて高いものとすることができるからである。上記パターンにおいて、上記細線の線幅は、10μm〜3000μmの範囲であることが好ましく、特に100μm〜1000μmの範囲であることが好ましい。本発明において、上記導電層の上記細線の線幅を上記範囲に規定するのは、上記範囲より細いと、導電性向上を図ることができず、また上記範囲より太いと第1電極層の光線透過率が低下するからである。また、上記導電層における上記細線の厚みは、1μm〜100μmの範囲であることが好ましく、特に
10μm〜70μmの範囲であることが好ましい。本発明において、導電層の上記細線の厚みを上記範囲に規定するのは、上記範囲より薄いと、導電性向上を図ることができず、また上記範囲より厚いものとしても導電性は変わらないためである。
The pattern of the conductive layer is not particularly limited as long as it does not significantly reduce the light transmittance of the first electrode layer. Among these, it is preferable that the pattern has a shape with a combination of a number of fine lines and has a high aperture ratio. This is because the light transmittance of the first electrode layer can be made extremely high. In the above pattern, the line width of the fine wire is preferably in the range of 10 μm to 3000 μm, particularly preferably in the range of 100 μm to 1000 μm. In the present invention, the line width of the thin line of the conductive layer is regulated within the above range. If the width is narrower than the above range, the conductivity cannot be improved. This is because the transmittance decreases. Further, the thickness of the fine wire in the conductive layer is preferably in the range of 1 μm to 100 μm, and particularly preferably in the range of 10 μm to 70 μm. In the present invention, the thickness of the thin wire of the conductive layer is defined in the above range because if it is thinner than the above range, the conductivity cannot be improved, and even if it is thicker than the above range, the conductivity does not change. It is.

また本発明において、上記導電層の開口率は、60%〜99%の範囲であることが好ましく、特に80%〜99%の範囲であることが好ましい。本発明において、上記開口率を上記範囲に規定するのは、上記範囲より大きいと、導電性を向上することができないからである。また、上記範囲より小さいと、第1電極層の光線透過率が低下し、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて酸化物半導体電極とし、色素増感型太陽電池セルを作成した場合、通常、基材側から太陽光を受光する態様により使用するため、上記色素増感型太陽電池セルの発電効率が損なわれてしまうからである。
なお、開口率とは、第1電極層を平面視した場合に、上記第1電極層の単位面積中に占める上記導電層によって遮光されていない面積の比で定義されるものである。
In the present invention, the aperture ratio of the conductive layer is preferably in the range of 60% to 99%, and particularly preferably in the range of 80% to 99%. In the present invention, the reason why the aperture ratio is defined in the above range is that the conductivity cannot be improved if it is larger than the above range. Further, when the thickness is smaller than the above range, the light transmittance of the first electrode layer is lowered, and when the oxide semiconductor electrode is used as the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention, a dye-sensitized solar cell is produced. This is because the power generation efficiency of the dye-sensitized solar cell is impaired because it is usually used in a mode of receiving sunlight from the substrate side.
The aperture ratio is defined as the ratio of the area not shielded by the conductive layer in the unit area of the first electrode layer when the first electrode layer is viewed in plan.

本発明に用いられる導電層のパターンは、上記第1電極層を平面視した場合に、上記第1電極層上の単位面積当たりの導電層によって遮光された面積が一定に配置されているものが好ましい。上記第1電極層の導電性を優れたものとすることができるからである。
また、上記パターンの形状としては、特に限定されるものではなく、上記導電層のパターンを形成する細線の線幅や、開口率等に合わせて適宜設定することができる。本発明においては、なかでも、格子状のものが好ましい。上記導電層を透明電極層上に均一に配置することが容易だからである。
The pattern of the conductive layer used in the present invention is such that when the first electrode layer is viewed in plan, the area shielded by the conductive layer per unit area on the first electrode layer is arranged constant. preferable. This is because the conductivity of the first electrode layer can be made excellent.
Further, the shape of the pattern is not particularly limited, and can be appropriately set according to the line width, aperture ratio, etc. of the fine line forming the pattern of the conductive layer. In the present invention, a lattice shape is preferable. This is because it is easy to uniformly dispose the conductive layer on the transparent electrode layer.

(2)透明電極層
本発明に用いられる透明電極層は、透明性を有する金属酸化物からなるものである。本発明に用いられる金属酸化物としては、透明性を有し、導電性に優れ、かつ後述する酸化還元対に対して耐性を示すものであれば特に限定はされない。中でも本発明においては、太陽光の透過性に優れた材料を用いることが好ましい。例えば、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて酸化物半導体電極とし、色素増感型太陽電池セルを作成した場合、通常、基材側から太陽光を受光する態様により使用するため、上記金属酸化物が太陽光の透過性に乏しいと、上記色素増感型太陽電池セルの発電効率が損なわれてしまうからである。
(2) Transparent electrode layer The transparent electrode layer used for this invention consists of a metal oxide which has transparency. The metal oxide used in the present invention is not particularly limited as long as it has transparency, excellent electrical conductivity, and resistance to a redox pair described later. In particular, in the present invention, it is preferable to use a material excellent in sunlight permeability. For example, when using the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention as an oxide semiconductor electrode, and creating a dye-sensitized solar cell, it is usually used in a mode of receiving sunlight from the substrate side. This is because the power generation efficiency of the dye-sensitized solar cell is impaired when the metal oxide has poor sunlight permeability.

このような金属酸化物としては、例えば、SnO、ITO、IZO、ZnOを挙げることができる。本発明においてはこれらの金属酸化物の中でも、フッ素ドープしたSnO(以下、FTOと称する。)、ITOを用いることが好ましい。FTOおよびITOは、導電性および太陽光の透過性の両方に優れているからである。 Examples of such metal oxides include SnO 2 , ITO, IZO, and ZnO. In the present invention, among these metal oxides, fluorine doped SnO 2 (hereinafter referred to as FTO) and ITO are preferably used. This is because FTO and ITO are excellent in both conductivity and sunlight permeability.

本発明における透明電極層の厚みは、所望の導電性を実現できる範囲内であれば特に限定されない。本発明における透明電極層の厚みとしては、通常、100nm〜1500nmの範囲内が好ましく、特に300nm〜1000nmの範囲内であることが好ましい。厚みが上記範囲よりも厚いと、均質な透明電極層を形成することが困難となる場合があり、また、厚みが上記範囲よりも薄いと、本発明の酸化物半導体電極用積層体の用途によっては、透明電極層の導電性が不足する可能性があるからである。   The thickness of the transparent electrode layer in the present invention is not particularly limited as long as the desired conductivity can be achieved. The thickness of the transparent electrode layer in the present invention is usually preferably in the range of 100 nm to 1500 nm, and particularly preferably in the range of 300 nm to 1000 nm. If the thickness is greater than the above range, it may be difficult to form a homogeneous transparent electrode layer. If the thickness is less than the above range, depending on the use of the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention. This is because the conductivity of the transparent electrode layer may be insufficient.

(3)第1電極層
本発明における第1電極層は、透明電極層と上記透明電極層上に形成された導電層とからなるものであれば特に限定されるものではない。
本発明に用いられる第1電極層としては、透明電極層と上記透明電極層上に形成された導電層上にさらに透明電極層を設けたものとしてもよく、また、複数の層を積層した構成であっても良い。複数の層を積層した構成としては、例えば、仕事関数が互いに異なる層を積層する態様や、互いに異なる金属酸化物からなる層を積層する態様を挙げることができる。
(3) 1st electrode layer The 1st electrode layer in this invention will not be specifically limited if it consists of a transparent electrode layer and the conductive layer formed on the said transparent electrode layer.
As a 1st electrode layer used for this invention, it is good also as what provided the transparent electrode layer further on the transparent electrode layer and the conductive layer formed on the said transparent electrode layer, and the structure which laminated | stacked the several layer It may be. Examples of the configuration in which a plurality of layers are stacked include a mode in which layers having different work functions are stacked and a mode in which layers made of different metal oxides are stacked.

また、本発明に用いられる第1電極層としては、本発明の酸化物半導体電極用積層体の用途等に応じて、所望の透明性を有するものであれば特に限定されないが、通常、波長400nm〜1000nmの光に対する光線透過率が、75%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましい。上記第1電極層の光線透過率が上記範囲よりも低いと、例えば、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて酸化物半導体電極とし、色素増感型太陽電池セルを作成した場合に発電効率が損なわれてしまう可能性があるからである。   Further, the first electrode layer used in the present invention is not particularly limited as long as it has a desired transparency depending on the use of the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention. The light transmittance for light of ˜1000 nm is preferably 75% or more, and more preferably 80% or more. When the light transmittance of the first electrode layer is lower than the above range, for example, when the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention is used to form an oxide semiconductor electrode and a dye-sensitized solar cell is produced. This is because the power generation efficiency may be impaired.

2.耐熱基板
本発明に用いられる耐熱基板は、多孔質層形成を行う焼成処理時の加熱温度に対する耐熱性を有するものであれば特に限定されない。このような耐熱基板としては、ガラス、セラミックス、または金属板等からなる耐熱基板を挙げることができる。中でも本発明においては、耐熱基板として可撓性のある金属板を用いることが好ましい。このような耐熱基板を用いることにより、後述する焼成処理を十分に高温で行うことができるので、多孔質層を形成する金属酸化物半導体微粒子間の結着性を高くすることができるからである。また、上記耐熱基板は、リユースすることが好ましい。
2. Heat-resistant substrate The heat-resistant substrate used in the present invention is not particularly limited as long as it has heat resistance with respect to the heating temperature during the firing treatment for forming the porous layer. Examples of such a heat-resistant substrate include a heat-resistant substrate made of glass, ceramics, a metal plate, or the like. In particular, in the present invention, it is preferable to use a flexible metal plate as the heat-resistant substrate. By using such a heat-resistant substrate, the firing treatment described later can be performed at a sufficiently high temperature, so that the binding property between the metal oxide semiconductor fine particles forming the porous layer can be increased. . The heat-resistant substrate is preferably reused.

3.多孔質層
次に本発明における多孔質層について説明する。本発明に用いられる多孔質層は、金属酸化物半導体微粒子を含むことを特徴とするものである。
3. Next, the porous layer in the present invention will be described. The porous layer used in the present invention includes metal oxide semiconductor fine particles.

(1)金属酸化物半導体微粒子
本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子としては、TiO、ZnO、SnO、ITO、ZrO、MgO、Al、CeO、Bi、Mn、Y、WO、Ta、Nb、La等を挙げることができる。これらの金属酸化物半導体微粒子は、多孔性の多孔質層を形成するのに適しており、エネルギー変換効率の向上、コストの削減を図ることができるため、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いた酸化物半導体電極に好適に用いられる。また、本発明においては上記金属酸化物半導体微粒子のうち、いずれか一種を使用しても良く、また、2種以上を混合して使用してもよい。さらに、上記の金属酸化物半導体微粒子のうち、一種をコア微粒子とし、他の金属酸化物半導体微粒子により、コア微粒子を包含してシェルを形成するコアシェル構造としてもよい。本発明においては、上記半導体酸化物微粒子としてTiOを用いることが最も好ましい。
(1) Metal oxide semiconductor fine particles The metal oxide semiconductor fine particles used in the present invention include TiO 2 , ZnO, SnO 2 , ITO, ZrO 2 , MgO, Al 2 O 3 , CeO 2 , Bi 2 O 3 , Mn. 3 O 4 , Y 2 O 3 , WO 3 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , La 2 O 3 and the like can be mentioned. Since these metal oxide semiconductor fine particles are suitable for forming a porous porous layer and can improve energy conversion efficiency and reduce costs, the laminate for oxide semiconductor electrodes of the present invention It is suitably used for an oxide semiconductor electrode using Moreover, in this invention, any 1 type may be used among the said metal oxide semiconductor fine particles, and 2 or more types may be mixed and used for it. Further, one of the metal oxide semiconductor fine particles described above may be a core fine particle, and a core-shell structure in which the core fine particle is included to form a shell by another metal oxide semiconductor fine particle. In the present invention, it is most preferable to use TiO 2 as the semiconductor oxide fine particles.

本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子の粒径としては、多孔質層中に所望の表面積を得ることができる範囲内であれば特に限定はされないが、通常、1nm〜10μmの範囲内が好ましく、特に10nm〜1000nmの範囲内であることが好ましい。粒径が上記範囲よりも小さいと各々の金属酸化物半導体微粒子が凝集し二次粒子を形成してしまう場合があり、また粒径が上記範囲より大きいと、多孔質層が厚膜化してしまうだけではなく、多孔質層の空孔率、すなわち比表面積が減少し、例えば、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて酸化物半導体電極としたものを、色素増感型太陽電池セルに用いた場合に、多孔質層に光電変換するのに十分な色素増感剤を担持することができない場合があるからである。   The particle size of the metal oxide semiconductor fine particles used in the present invention is not particularly limited as long as it is within a range where a desired surface area can be obtained in the porous layer, but usually within the range of 1 nm to 10 μm is preferable. In particular, the thickness is preferably in the range of 10 nm to 1000 nm. If the particle size is smaller than the above range, the respective metal oxide semiconductor fine particles may aggregate to form secondary particles, and if the particle size is larger than the above range, the porous layer becomes thicker. In addition, the porosity of the porous layer, that is, the specific surface area is reduced. For example, the oxide semiconductor electrode using the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention is converted into a dye-sensitized solar cell. This is because there is a case where a dye sensitizer sufficient for photoelectric conversion in the porous layer may not be supported when used in the above.

また本発明においては、上記金属酸化物半導体微粒子として、粒径の異なる複数の金属酸化物半導体微粒子の混合物を用いても良い。粒径の異なる金属酸化物半導体微粒子の混合物を用いることにより、多孔質層における光散乱効果を高めることができるため、例えば、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて酸化物半導体電極としたものを、色素増感型太陽電池セルに用いた場合に、色素増感剤による光吸収を効率的に行うことが可能となる。したがって、本発明においては粒径の異なる金属酸化物半導体微粒子の混合物を用いることが特に好ましい。
このような粒径の異なる複数の金属酸化物半導体微粒子の混合物としては、同種類の金属酸化物半導体微粒子の混合物であっても良く、または異なる種類の金属酸化物半導体微粒子の混合物であってもよい。異なる粒径の組み合わせとしては、例えば、10〜50nmの範囲内にある金属酸化物半導体微粒子と、50〜800nmの範囲内にある金属酸化物半導体微粒子とを混合して用いる態様を挙げることができる。
In the present invention, a mixture of a plurality of metal oxide semiconductor particles having different particle diameters may be used as the metal oxide semiconductor particles. Since the light scattering effect in the porous layer can be enhanced by using a mixture of metal oxide semiconductor fine particles having different particle diameters, for example, using the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention, When this is used in a dye-sensitized solar cell, light absorption by the dye sensitizer can be efficiently performed. Therefore, in the present invention, it is particularly preferable to use a mixture of metal oxide semiconductor fine particles having different particle diameters.
The mixture of a plurality of metal oxide semiconductor fine particles having different particle diameters may be a mixture of the same type of metal oxide semiconductor fine particles, or a mixture of different types of metal oxide semiconductor fine particles. Good. Examples of combinations of different particle diameters include a mode in which metal oxide semiconductor fine particles in the range of 10 to 50 nm and metal oxide semiconductor fine particles in the range of 50 to 800 nm are mixed and used. .

(2)その他の化合物
本発明における多孔質層には、上記第1電極層を構成する金属酸化物が有する金属元素と同一の金属元素(以下、電極金属元素と称する場合がある。)を含むことが好ましい。上記多孔質層が、電極金属元素を含むことにより、本発明の酸化物半導体電極用積層体を導電性に優れたものにできるからである。
(2) Other compounds The porous layer in the present invention contains the same metal element as the metal element included in the metal oxide constituting the first electrode layer (hereinafter sometimes referred to as an electrode metal element). It is preferable. This is because, when the porous layer contains an electrode metal element, the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention can be made excellent in conductivity.

上記多孔質層中の電極金属元素の存在分布は、本発明の酸化物半導体電極用積層体の用途等に応じて、任意に決定することができるが、第1電極層側の表面から反対側表面に向かって減少傾向の濃度勾配をもつ存在分布を有することが好ましい。多孔質層中において電極金属元素がこのように分布することにより、多孔質層の集電効率を一層向上することができるからである。   The presence distribution of the electrode metal element in the porous layer can be arbitrarily determined according to the use of the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention, but the opposite side from the surface on the first electrode layer side. It is preferable to have a presence distribution with a concentration gradient that tends to decrease toward the surface. This is because the current collection efficiency of the porous layer can be further improved by such distribution of the electrode metal element in the porous layer.

本発明において、多孔質層中に電極金属元素が含まれること、および上記の存在分布を有することは、電子線をプローブとして特定したい金属元素の特性X線強度を二次元でマッピングすることにより判断することができる。具体的には、日本電子社(JEOL)製のEPMA(Electron Probe Micro Analyzer)により判断することができる。また、上記金属元素の濃度勾配については、上記EPMAにより得られる断面元素マッピング図の縦方向(断面垂直方向)の検出強度プロファイルにより判断することができる。   In the present invention, the presence of the electrode metal element in the porous layer and the presence distribution described above are determined by mapping the characteristic X-ray intensity of the metal element to be specified using the electron beam as a probe in two dimensions. can do. Specifically, it can be determined by EPMA (Electron Probe Micro Analyzer) manufactured by JEOL. Further, the concentration gradient of the metal element can be determined from the detected intensity profile in the vertical direction (cross-sectional vertical direction) of the cross-sectional element mapping diagram obtained by the EPMA.

また本発明における多孔質層は、色素増感剤を含むことが好ましい。上記多孔質層が色素増感剤を含むことにより、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて酸化物半導体電極としたものを、色素増感型太陽電池セルに用いる場合に、色素増感型太陽電池セルの製造工程を簡易化できるからである。本発明に用いられる色素増感剤としては、光を吸収し起電力を生じさせることが可能なものであれば特に限定はされない。このような色素増感剤としては、有機色素または金属錯体色素を挙げることができる。
なお、本発明において上記「色素増感剤を含む」とは、多孔質層(介在層、および酸化物半導体層)に含まれる金属酸化物半導体微粒子の表面に吸着していることを意味するものとする。
Moreover, it is preferable that the porous layer in this invention contains a dye sensitizer. When the porous layer contains a dye sensitizer, an oxide semiconductor electrode using the laminate for an oxide semiconductor electrode of the present invention is used for a dye-sensitized solar cell. It is because the manufacturing process of a sensitive solar cell can be simplified. The dye sensitizer used in the present invention is not particularly limited as long as it can absorb light and generate an electromotive force. Examples of such a dye sensitizer include organic dyes and metal complex dyes.
In the present invention, the above-mentioned “containing a dye sensitizer” means adsorbing to the surface of the metal oxide semiconductor fine particles contained in the porous layer (intervening layer and oxide semiconductor layer). And

本発明に用いられる上記有機色素としては、アクリジン系、アゾ系、インジゴ系、キノン系、クマリン系、メロシアニン系、フェニルキサンテン系の色素が挙げられる。本発明においてはこれらの有機色素の中でも、クマリン系色素を用いることが好ましい。   Examples of the organic dye used in the present invention include acridine, azo, indigo, quinone, coumarin, merocyanine, and phenylxanthene dyes. In the present invention, among these organic dyes, a coumarin dye is preferably used.

また、本発明に用いられる上記金属錯体色素としては、ルテニウム系色素が好ましく、特にルテニウム錯体であるルテニウムビピリジン色素およびルテニウムターピリジン色素が好ましい。このようなルテニウム錯体は、吸収する光の波長範囲が広いため、光電変換できる光の波長領域を大幅に広げることができるからである。   Further, as the metal complex dye used in the present invention, a ruthenium dye is preferable, and a ruthenium bipyridine dye and a ruthenium terpyridine dye which are ruthenium complexes are particularly preferable. This is because such a ruthenium complex has a wide wavelength range of light to be absorbed, so that the wavelength range of light that can be photoelectrically converted can be greatly expanded.

(3)多孔質層
本発明における多孔質層の膜厚は、本発明の酸化物半導体電極用積層体の用途に応じて、多孔質層に所望の機械強度を付与できる範囲内であれば特に限定されない。本発明における多孔質層の膜厚は、通常、1μm〜100μmの範囲内が好ましく、特に5μm〜30μmの範囲内が好ましい。多孔質層の厚みが上記範囲よりも厚いと、接着層からの剥離、多孔質層自体の凝集破壊が起りやすく、膜抵抗となりやすくなってしまう場合があり、また、上記範囲よりも薄いと厚みが均一な多孔質層を形成するのが困難となったり、例えば、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて酸化物半導体電極とし、色素増感型太陽電池セルに用いた場合に、色素増感剤を含んだ多孔質層が太陽光などを十分に吸収できないために、性能不良になる可能性があるからである。
(3) Porous layer Especially if the film thickness of the porous layer in this invention is in the range which can provide desired mechanical strength to a porous layer according to the use of the laminated body for oxide semiconductor electrodes of this invention. It is not limited. The thickness of the porous layer in the present invention is usually preferably in the range of 1 μm to 100 μm, particularly preferably in the range of 5 μm to 30 μm. If the thickness of the porous layer is larger than the above range, peeling from the adhesive layer, cohesive failure of the porous layer itself may easily occur, and membrane resistance may easily occur. It becomes difficult to form a uniform porous layer, for example, when the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention is used as an oxide semiconductor electrode and used in a dye-sensitized solar cell, This is because the porous layer containing the dye sensitizer cannot sufficiently absorb sunlight or the like, which may cause poor performance.

本発明における多孔質層は、単一の層からなる構成でもよく、また複数の層を積層した構成でも良いが、本発明においては複数の層を積層する構成を有することが好ましい。複数の層を積層する構成としては、本発明の酸化物半導体電極用積層体の製造方法等に応じて任意の構成を適宜選択して採用することができる。中でも本発明においては、多孔質層を上記第1電極層と接する酸化物半導体層と、上記酸化物半導体層上に形成され、かつ上記酸化物半導体層よりも空孔率が高い介在層と、からなる2層構造とすることが好ましい。   The porous layer in the present invention may be composed of a single layer or may be a structure in which a plurality of layers are laminated. In the present invention, the porous layer preferably has a structure in which a plurality of layers are laminated. As a structure in which a plurality of layers are stacked, any structure can be appropriately selected and employed according to the method for manufacturing the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention. Among them, in the present invention, a porous layer is in contact with the first electrode layer, an intervening layer formed on the oxide semiconductor layer and having a higher porosity than the oxide semiconductor layer, A two-layer structure consisting of

このような酸化物半導体電極用積層体の一例を表す概略断面図を図2に示す。図2に示すように、酸化物半導体電極用積層体10は、多孔質層2が、上記第1電極層5と接する酸化物半導体層2aと、上記酸化物半導体層2aと上記耐熱基板1との間に形成され、かつ上記酸化物半導体層2aよりも空孔率が高い介在層2bと、からなるものである。多孔質層をこのような酸化物半導体層と、介在層とからなる2層構造とすることにより、転写方式により多孔質層を形成する際に、耐熱基板と多孔質層との密着力を低減することができ、転写方式により生産性に優れた酸化物半導体電極を得ることができるからである。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of such a stacked body for oxide semiconductor electrodes. As shown in FIG. 2, the oxide semiconductor electrode laminate 10 includes a porous layer 2 having an oxide semiconductor layer 2 a in contact with the first electrode layer 5, the oxide semiconductor layer 2 a, and the heat-resistant substrate 1. And an intervening layer 2b having a higher porosity than the oxide semiconductor layer 2a. By making the porous layer into a two-layer structure consisting of such an oxide semiconductor layer and an intervening layer, the adhesion between the heat-resistant substrate and the porous layer is reduced when the porous layer is formed by the transfer method. This is because an oxide semiconductor electrode excellent in productivity can be obtained by a transfer method.

本発明において、多孔質層を上記第1電極層と接する酸化物半導体層と、上記酸化物半導体層上に形成され、かつ上記酸化物半導体層よりも空孔率が高い介在層と、からなる2層構造とする場合には、上記介在層は上記酸化物半導体層上に均一に形成されている必要は無く、厚み分布を有していてもよく、また酸化物半導体層上に介在層が存在しない部分があっても良い。介在層がこのような態様で存在しても、転写方式により、酸化物半導体電極を歩留まり良く得ることができるからである。   In the present invention, the porous layer includes an oxide semiconductor layer in contact with the first electrode layer, and an intervening layer formed on the oxide semiconductor layer and having a higher porosity than the oxide semiconductor layer. In the case of a two-layer structure, the intervening layer does not need to be uniformly formed on the oxide semiconductor layer, may have a thickness distribution, and the intervening layer is provided on the oxide semiconductor layer. There may be parts that do not exist. This is because even if the intervening layer exists in such a manner, the oxide semiconductor electrode can be obtained with a high yield by the transfer method.

多孔質層を上記酸化物半導体層と、上記介在層との2層構造とする場合における、酸化物半導体層と介在層との厚み比は、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いた酸化物半導体電極の製造方法等に応じて、任意に決定すればよい。中でも本発明においては上記酸化物半導体層と上記介在層との厚み比が、10:0.1〜10:5の範囲内であることが好ましく、中でも、10:0.1〜10:3の範囲内であることが好ましい。介在層の厚みが上記範囲よりも厚いと、介在層の凝集破壊が起り易くなることによって、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いた酸化物半導体電極を生産する際に歩留まりが悪くなったり、例えば、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて酸化物半導体電極とし、色素増感型太陽電池セルに用いた際に、多孔質層に含まれる金属酸化物半導体微粒子の表面に所望量の色素増感剤を吸着させることができない可能性があるからである。また厚みが上記範囲よりも薄いと本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いた酸化物半導体電極の生産性向上に寄与できない場合があるからである。   When the porous layer has a two-layer structure of the oxide semiconductor layer and the intervening layer, the thickness ratio between the oxide semiconductor layer and the intervening layer was determined using the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention. What is necessary is just to determine arbitrarily according to the manufacturing method etc. of an oxide semiconductor electrode. Especially in this invention, it is preferable that the thickness ratio of the said oxide semiconductor layer and the said intervening layer exists in the range of 10: 0.1-10: 5, Especially, it is 10: 0.1-10: 3. It is preferable to be within the range. When the thickness of the intervening layer is larger than the above range, the interstitial layer tends to cause cohesive failure, resulting in poor yield when producing the oxide semiconductor electrode using the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention. For example, when the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention is used as an oxide semiconductor electrode and used in a dye-sensitized solar cell, the surface of the metal oxide semiconductor fine particles contained in the porous layer This is because there is a possibility that a desired amount of the dye sensitizer cannot be adsorbed. Further, if the thickness is less than the above range, it may not be possible to contribute to the improvement of productivity of the oxide semiconductor electrode using the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention.

上記酸化物半導体層の空孔率としては、10%〜60%の範囲内であることが好ましく、中でも、20%〜50%の範囲内であることが好ましい。例えば、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて酸化物半導体電極とし、色素増感型太陽電池セルに用いた場合に、酸化物半導体層の空孔率が上記範囲よりも小さいと、比表面積が小さくなるため、色素増感剤を含んだ多孔質層が太陽光などを有効に吸収できなくなる可能性があり、また上記範囲よりも大きいと、上記酸化物半導体層に所望量の色素増感剤を含むことができなくなる可能性があるからである。   The porosity of the oxide semiconductor layer is preferably in the range of 10% to 60%, and more preferably in the range of 20% to 50%. For example, when the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention is used as an oxide semiconductor electrode and used in a dye-sensitized solar cell, the porosity of the oxide semiconductor layer is smaller than the above range, Since the specific surface area becomes small, there is a possibility that the porous layer containing the dye sensitizer cannot effectively absorb sunlight or the like, and when it is larger than the above range, a desired amount of dye is added to the oxide semiconductor layer. This is because there is a possibility that a sensitizer cannot be contained.

上記介在層の空孔率としては、上記酸化物半導体層の空孔率よりも大きければ特に限定されないが、通常、25%〜65%の範囲内であることが好ましく、中でも、30%〜60%の範囲内であることが好ましい。介在層の空孔率が上記範囲よりも小さいと、耐熱基板との密着力が高くなるため、生産性に欠けてしまう可能性があり、また上記範囲よりも大きいと、均質な介在層を形成することが困難になる場合があるからである。   The porosity of the intervening layer is not particularly limited as long as it is larger than the porosity of the oxide semiconductor layer, but is usually preferably in the range of 25% to 65%, and more preferably 30% to 60%. % Is preferable. If the porosity of the intervening layer is smaller than the above range, the adhesion to the heat-resistant substrate will be high, so productivity may be lost, and if it is larger than the above range, a homogeneous intervening layer will be formed. It may be difficult to do.

なお、本発明における空孔率とは単位体積当たりの金属半導体微粒子の非占有率のことを示す。上記空孔率の測定方法としては、細孔容積をガス吸着量測定装置(Autosorb−1MP;Quantachrome製)にて測定し、単位面積あたりの体積との比率から算出する。介在層の空孔率については酸化物半導体層と積層された多孔質層として求め、酸化物半導体層単体で求めた値より算出する。   In addition, the porosity in this invention shows the nonoccupancy rate of the metal semiconductor fine particle per unit volume. As a method for measuring the porosity, the pore volume is measured with a gas adsorption amount measuring device (Autosorb-1MP; manufactured by Quantachrome), and is calculated from the ratio to the volume per unit area. About the porosity of an intervening layer, it calculates | requires as a porous layer laminated | stacked with the oxide semiconductor layer, and calculates from the value calculated | required by the oxide semiconductor layer single-piece | unit.

4.酸化物半導体電極用積層体
本発明の酸化物半導体電極用積層体は、転写方式により、耐熱基板付酸化物半導体電極を形成した後、上記耐熱基板を剥離することにより酸化物半導体電極の製造に用いることができる。
4). Oxide Semiconductor Electrode Laminate The oxide semiconductor electrode laminate of the present invention is used for manufacturing an oxide semiconductor electrode by forming the oxide semiconductor electrode with a heat resistant substrate by a transfer method and then peeling the heat resistant substrate. Can be used.

5.酸化物半導体電極用積層体の作製方法
本発明の酸化物半導体電極用積層体の作製方法としては、上述した酸化物半導体電極用積層体の各構成を密着性良く積層できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、後述する「E.酸化物半導体電極の製造方法」の項に記載した方法により形成することができるので、ここでの説明は省略する。
5. Method for Producing Oxide Semiconductor Electrode Laminate The method for producing the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention is particularly limited as long as each structure of the oxide semiconductor electrode laminate described above can be laminated with good adhesion. Is not to be done. As such a method, for example, it can be formed by the method described in the section of “E. Method for Manufacturing Oxide Semiconductor Electrode”, which will be described later.

B.酸化物半導体電極
次に、本発明の酸化物半導体電極について説明する。本発明の酸化物半導体電極は、基材と、上記基材上に形成され、熱可塑性樹脂からなる接着層と、金属酸化物からなる透明電極層および上記透明電極層の片面にパターン状に形成された導電層からなる第1電極層と、上記第1電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層と、を有する酸化物半導体電極であって、上記第1電極層の上記導電層と上記接着層とが接触するように形成されていることを特徴とするものである。
B. Next, the oxide semiconductor electrode of the present invention will be described. The oxide semiconductor electrode of the present invention is formed in a pattern on one side of a base material, an adhesive layer made of a thermoplastic resin, a transparent electrode layer made of a metal oxide, and the transparent electrode layer. An oxide semiconductor electrode comprising: a first electrode layer made of a conductive layer formed on the first electrode layer; and a porous layer formed on the first electrode layer and containing metal oxide semiconductor fine particles. The conductive layer and the adhesive layer are formed in contact with each other.

次に、本発明の酸化物半導体電極について、図3を参照しながら説明する。図3に本発明の酸化物半導体電極の一例を示す概略断面図を示す。図3に示すように、本発明の酸化物半導体電極20は、基材7と、上記基材7上に形成され、熱可塑性樹脂からなる接着層6と、上記接着層6上に形成され、金属酸化物からなる透明電極層3および上記透明電極層3の表面にパターン状に形成された導電層4からなる第1電極層5と、上記第1電極層5上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層2とからなるものであり、上記第1電極層5の上記導電層4と上記接着層6とが接触するように形成されている。   Next, the oxide semiconductor electrode of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic sectional view showing an example of the oxide semiconductor electrode of the present invention. As shown in FIG. 3, the oxide semiconductor electrode 20 of the present invention is formed on the base material 7, the adhesive layer 6 formed on the base material 7 and made of a thermoplastic resin, and the adhesive layer 6. A first electrode layer 5 comprising a transparent electrode layer 3 made of a metal oxide and a conductive layer 4 formed in a pattern on the surface of the transparent electrode layer 3, and a metal oxide formed on the first electrode layer 5; It consists of a porous layer 2 containing semiconductor fine particles, and is formed so that the conductive layer 4 of the first electrode layer 5 and the adhesive layer 6 are in contact with each other.

本発明によれば、上記第1電極層が、上記導電層を含むことにより、導電性に優れたものとすることができる。そのため、本発明の酸化物半導体電極を色素増感型太陽電池セルに用いた場合には、高光電変換効率とすることができる。また、上記導電層が上記接着層と上記第1電極層の透明電極層との間にあることで、電解質層に含まれるヨウ素等の酸化還元対による腐食を受けないため、経時安定的なものとすることができる。さらに、上記導電層がパターン状に形成されていることにより、入射光の遮断を抑制することができる。   According to the present invention, the first electrode layer can be made excellent in conductivity by including the conductive layer. Therefore, when the oxide semiconductor electrode of the present invention is used for a dye-sensitized solar cell, high photoelectric conversion efficiency can be obtained. In addition, since the conductive layer is between the adhesive layer and the transparent electrode layer of the first electrode layer, it is not subject to corrosion due to redox pairs such as iodine contained in the electrolyte layer, so that it is stable over time. It can be. Furthermore, since the conductive layer is formed in a pattern, blocking of incident light can be suppressed.

本発明の酸化物半導体電極は、基材、接着層、透明電極層および導電層からなる第1電極層、多孔質層からなるものである。以下、このような酸化物半導体電極の各構成について詳細に説明する。   The oxide semiconductor electrode of the present invention comprises a first electrode layer comprising a base material, an adhesive layer, a transparent electrode layer and a conductive layer, and a porous layer. Hereinafter, each structure of such an oxide semiconductor electrode will be described in detail.

1.第1電極層
まず、本発明に用いられる第1電極層について説明する。本発明に用いられる第1電極層は、上記「A.酸化物半導体電極用積層体」の、「1.第1電極層」の項に記載した内容と同様のものであるので、ここでの説明は省略する。
1. First Electrode Layer First, the first electrode layer used in the present invention will be described. The first electrode layer used in the present invention is the same as the contents described in the section “1. First electrode layer” of “A. Oxide semiconductor electrode laminate” above. Description is omitted.

2.多孔質層
次に、本発明に用いられる多孔質層について説明する。本発明に用いられる多孔質層は、上記「A.酸化物半導体電極用積層体」の、「3.多孔質層」の項に記載した内容と同様のものであるので、ここでの説明は省略する。
2. Next, the porous layer used in the present invention will be described. The porous layer used in the present invention is the same as the contents described in the section “3. Porous layer” of the above “A. Stack for oxide semiconductor electrode”. Omitted.

3.接着層
次に、本発明の酸化物半導体電極に用いられる接着層について説明する。本発明に用いられる接着層は、上記基材と、上記導電層とを接着する機能を有する熱可塑性樹脂からなるものであり、本発明の酸化物半導体電極を転写法を用いて作製する際に、後述する多孔質層の転写性を向上させる機能を有するものである。以下このような接着層について説明する。
3. Next, the adhesive layer used for the oxide semiconductor electrode of the present invention will be described. The adhesive layer used in the present invention is made of a thermoplastic resin having a function of adhering the base material and the conductive layer. When the oxide semiconductor electrode of the present invention is manufactured using a transfer method, It has a function of improving the transferability of the porous layer described later. Hereinafter, such an adhesive layer will be described.

(1)熱可塑性樹脂
本発明に用いられる接着層における上記熱可塑性樹脂は、融点が50℃〜200℃の範囲内であることが好ましく、特に60℃〜180℃の範囲内であることが好ましく、なかでも65℃〜150℃の範囲内であることが好ましい。本発明の酸化物半導体電極を転写法により作成する場合は、上記熱可塑性樹脂により後述する基材と上記導電層とを熱融着することになるが、上記熱可塑性樹脂の融点が上記範囲よりも高いと熱融着させる際の加熱温度が高くなってしまい、後述する基材等が熱損傷を受けてしまう場合があるからである。また、融点が上記範囲よりも低いと、本発明の酸化物半導体電極を用いた色素増感型太陽電池セルを屋外で使用した場合に、環境によっては接着層が溶融し、これに起因して、例えば、接着層上に形成された第1電極層の機能を損なってしまう可能性があるからである。
なお、本発明における上記「融点」は、示差走査熱量分析装置(DSC(Differential Scanning Calorimetry))により、10℃/分の昇温速度で得られたDSCカーブの吸熱ピークのピークトップ温度を意味するものとする。
(1) Thermoplastic resin The thermoplastic resin in the adhesive layer used in the present invention preferably has a melting point in the range of 50 ° C to 200 ° C, particularly preferably in the range of 60 ° C to 180 ° C. In particular, it is preferably in the range of 65 ° C to 150 ° C. When the oxide semiconductor electrode of the present invention is prepared by a transfer method, the base material described later and the conductive layer are thermally fused with the thermoplastic resin, but the melting point of the thermoplastic resin is more than the above range. If it is too high, the heating temperature at the time of heat-sealing becomes high, and the base material described later may be damaged by heat. Also, if the melting point is lower than the above range, when the dye-sensitized solar cell using the oxide semiconductor electrode of the present invention is used outdoors, the adhesive layer melts depending on the environment, resulting in this This is because, for example, the function of the first electrode layer formed on the adhesive layer may be impaired.
The “melting point” in the present invention means the peak top temperature of the endothermic peak of the DSC curve obtained by a differential scanning calorimetry (DSC (Differential Scanning Calorimetry)) at a rate of temperature increase of 10 ° C./min. Shall.

上記熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリスチレン、エチレン‐プロピレンゴム等のポリオレフィン、エチレン‐酢酸ビニル共重合体、エチレン‐アクリル酸共重合体、エチルセルロース、トリ酢酸セルロース等のセルロース誘導体、ポリ(メタ)アクリル酸とそのエステルとの共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のポリビニルアセタール、ポリアセタール、ポリアミド、ポリイミド、ナイロン、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等を挙げることができる。なかでも、接着性、電解液に対する耐性、光透過性及び転写性の点から、ポリオレフィン、エチレン‐酢酸ビニル共重合体、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シラン変性樹脂、および酸変性樹脂が好ましい。   Specific examples of the thermoplastic resin include polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polystyrene, polyolefin such as ethylene-propylene rubber, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, ethyl cellulose, cellulose triacetate, etc. Cellulose derivatives, copolymers of poly (meth) acrylic acid and its esters, polyvinyl acetals such as polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyacetal, polyamide, polyimide, nylon, polyester resin, urethane resin, epoxy resin, silicone Examples thereof include resins and fluororesins. Of these, polyolefins, ethylene-vinyl acetate copolymers, urethane resins, epoxy resins, silane-modified resins, and acid-modified resins are preferable from the viewpoints of adhesiveness, resistance to an electrolytic solution, light transmittance, and transferability.

また、上記熱可塑性樹脂の別の例としては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン等の炭素数2〜8程度のα―オレフィンの単独重合体、それらのα―オレフィンとエチレン、プロピレン、1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン等の炭素数2〜20程度の他のα−オレフィンや、酢酸ビニル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル等との共重合体、(無水)マレイン酸変性樹脂、シラン変性樹脂やオレフィン系エラストマー等のポリオレフィン化合物を挙げることができる。   In addition, as another example of the thermoplastic resin, for example, homopolymers of α-olefins having about 2 to 8 carbon atoms such as ethylene, propylene, 1-butene, the α-olefins and ethylene, propylene, 1 Other α-olefins having about 2 to 20 carbon atoms such as -butene, 3-methyl-1-butene, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, 1-octene, 1-decene, Mention may be made of copolymers with vinyl acetate, (meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid esters, and the like, (anhydrous) maleic acid-modified resins, silane-modified resins, olefin elastomers and other polyolefin compounds.

上記α−オレフィンの単独又は共重合体としては、例えば、低・中・高密度ポリエチレン等(分岐状又は直鎖状)のエチレン単独重合体、エチレン−プロピレン共重合体、アタクチックポリプロピレン、プロピレン単独重合体、1−ブテン単独重合体などのポリオレフィン;エチレン−1−ブテン共重合体、エチレン−プロピレン−1−ブテン共重合体、エチレン−4−メチル−1−ペンテン共重合体、エチレン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−1−オクテン共重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−エチレン−1−ブテン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体又はそのアイオノマー、エチレン−アクリル酸エチル共重合体などのエチレン−(メタ)アクリレート共重合体、マレイン酸変性エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂、エチレン−エチルアクリレート−無水マレイン酸3元共重合体などの(無水)マレイン酸変性樹脂、エチレン不飽和シラン化合物とポリオレフィン化合物との共重合体からなるシラン変性樹脂などの変性ポリオレフィン;などを挙げることができる。   Examples of the α-olefin homo- or copolymer include, for example, ethylene homopolymers such as low / medium / high-density polyethylene (branched or linear), ethylene-propylene copolymers, atactic polypropylene, and propylene alone. Polymer, polyolefin such as 1-butene homopolymer; ethylene-1-butene copolymer, ethylene-propylene-1-butene copolymer, ethylene-4-methyl-1-pentene copolymer, ethylene-1- Hexene copolymer, ethylene-1-octene copolymer, propylene-1-butene copolymer, propylene-ethylene-1-butene copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene- (meth) acrylic acid copolymer Polymer or its ionomer, ethylene- (meth) acrylate copolymer such as ethylene-ethyl acrylate copolymer Maleic acid-modified ethylene-vinyl acetate copolymer resin, maleic acid-modified polyolefin resin, (anhydrous) maleic acid-modified resin such as ethylene-ethyl acrylate-maleic anhydride terpolymer, ethylene unsaturated silane compound and polyolefin compound And a modified polyolefin such as a silane-modified resin made of a copolymer.

上記オレフィン系エラストマーとしては、ポリエチレンやポリプロピレンをハードセグメントとし、エチレン−プロピレンゴム(EPR)やエチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)をソフトセグメントとするエラストマーなどが挙げられる。   Examples of the olefin-based elastomer include elastomers having polyethylene or polypropylene as hard segments and ethylene-propylene rubber (EPR) or ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) as soft segments.

これらのポリオレフィン化合物は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。本発明においてはこれらのポリオレフィン化合物のうち、接着性の点から、変性ポリオレフィン、特に変性エチレン系樹脂(例えば、エチレン不飽和シラン化合物とポリオレフィン化合物との共重合体からなるシラン変性樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体などのエチレン共重合体など)が好ましい。なかでもシラン変性樹脂を接着層とする場合が最も好ましい。シラン変性樹脂を用いることにより、接着層が示す接着力をより強固にすることができるからである。   These polyolefin compounds can be used alone or in combination of two or more. In the present invention, among these polyolefin compounds, from the viewpoint of adhesion, modified polyolefins, particularly modified ethylene resins (for example, silane-modified resins composed of a copolymer of an ethylenically unsaturated silane compound and a polyolefin compound, ethylene-acetic acid). Vinyl copolymers, ethylene copolymers such as ethylene-ethyl acrylate copolymer, etc.) are preferred. Of these, the case where a silane-modified resin is used as the adhesive layer is most preferable. This is because the adhesive force exhibited by the adhesive layer can be further strengthened by using the silane-modified resin.

また、本発明においては上記シラン変性樹脂のなかでもポリオレフィン化合物とエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体を用いることが好ましい。このような共重合体を用いることにより、例えば、本発明の酸化物半導体電極の製造方法等に応じて、シラン変性樹脂の諸物性を好適な範囲に調整することが容易になるからである。
ここで、本発明において上記共重合体は、シラノール触媒による架橋をしていてもしていなくてもどちらでもよい。
In the present invention, among the silane-modified resins, it is preferable to use a copolymer of a polyolefin compound and an ethylenically unsaturated silane compound. By using such a copolymer, for example, it becomes easy to adjust various physical properties of the silane-modified resin within a suitable range according to the method for producing the oxide semiconductor electrode of the present invention.
Here, in the present invention, the copolymer may or may not be crosslinked with a silanol catalyst.

上記共重合体に用いられるポリオレフィン化合物としては、エチレン、プロピレン、1-ブテン等の炭素数2〜8程度のα-オレフィンの単独重合体、それらのα-オレフィンとエチレン、プロピレン、1-ブテン、3-メチル-1-ブテン、1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン等の炭素数2〜20程度の他のα-オレフィンや、酢酸ビニル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル等との共重合体等が挙げられ、具体的には、例えば、低・中・高密度ポリエチレン等(分岐状又は直鎖状)のエチレン単独重合体、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-1-ブテン共重合体、エチレン-4-メチル-1-ペンテン共重合体、エチレン-1-ヘキセン共重合体、エチレン-1-オクテン共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸エチル共重合体等のエチレン系樹脂、プロピレン単独重合体、プロピレン-エチレン共重合体、プロピレン-エチレン-1-ブテン共重合体等のプロピレン系樹脂、及び、1-ブテン単独重合体、1-ブテン-エチレン共重合体、1-ブテン-プロピレン共重合体等の1-ブテン系樹脂等が挙げられる。なかでも本発明においては、ポリエチレン系樹脂が好ましい。   Examples of the polyolefin compound used in the copolymer include homopolymers of α-olefins having about 2 to 8 carbon atoms such as ethylene, propylene, 1-butene, the α-olefins and ethylene, propylene, 1-butene, Other α-olefins having about 2 to 20 carbon atoms such as 3-methyl-1-butene, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, 1-octene, 1-decene, vinyl acetate, Examples include (meth) acrylic acid, copolymers with (meth) acrylic acid esters, and the like. Specifically, for example, low / medium / high-density polyethylene (branched or linear) ethylene single weight Polymer, ethylene-propylene copolymer, ethylene-1-butene copolymer, ethylene-4-methyl-1-pentene copolymer, ethylene-1-hexene copolymer, ethylene-1-octene copolymer, ethylene -Vinyl acetate Copolymers, ethylene resins such as ethylene- (meth) acrylic acid copolymers, ethylene- (meth) ethyl acrylate copolymers, propylene homopolymers, propylene-ethylene copolymers, propylene-ethylene-1- Examples include propylene resins such as butene copolymers, and 1-butene resins such as 1-butene homopolymers, 1-butene-ethylene copolymers, and 1-butene-propylene copolymers. Of these, polyethylene resins are preferred in the present invention.

このようなポリエチレン系樹脂(以下、重合用ポリエチレンと称する。)としては、ポリエチレン系のポリマーであれば特に限定されない。このようなポリエチレン系のポリマーとしては、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、極超低密度ポリエチレン、または直鎖状低密度ポリエチレンを挙げることができる。また本発明においては、これらのポリエチレン系ポリマーの一種類を単体として用いても良く、また、2種類以上を混合して用いても良い。   Such a polyethylene resin (hereinafter referred to as polymerization polyethylene) is not particularly limited as long as it is a polyethylene polymer. Examples of such polyethylene-based polymers include low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, ultra low density polyethylene, very ultra low density polyethylene, and linear low density polyethylene. In the present invention, one kind of these polyethylene polymers may be used as a simple substance, or two or more kinds may be mixed and used.

また、上記シラン変性樹脂組成物中の遊離ラジカル発生剤の含有量は、遊離ラジカル発生剤の種類や重合反応条件に応じて、任意に決定することができるが、重合反応により得られるシラン変性樹脂中の残存量が0.001質量%以下となる範囲内であることが好ましい。なかでも本発明においては、上記シラン変性樹脂組成物中のポリオレフィン化合物100重量部に対して、0.001重量部以上含まれていることが好ましく、特に0.01重量部〜5重量部含まれていることが好ましい。   Further, the content of the free radical generator in the silane-modified resin composition can be arbitrarily determined according to the type of free radical generator and the polymerization reaction conditions, but the silane-modified resin obtained by the polymerization reaction It is preferable that the residual amount in the range is 0.001% by mass or less. Especially in this invention, it is preferable that 0.001 weight part or more is contained with respect to 100 weight part of polyolefin compounds in the said silane modified resin composition, and 0.01 weight part-5 weight part are contained especially. It is preferable.

さらに、上記シラン変性樹脂成物中のエチレン性不飽和シラン化合物の含有量は、重合用ポリエチレン100重量部に対して、0.001重量部〜4重量部の範囲内が好ましく、特に0.01重量部〜3重量部の範囲内が好ましい。エチレン性不飽和シラン化合物の含有量が上記範囲よりも多いと、重合されることなく遊離したエチレン性不飽和シラン化合物が残存する可能性が有り、また上記範囲よりも少ないと接着層の密着力が不十分となる場合があるからである。   Furthermore, the content of the ethylenically unsaturated silane compound in the silane-modified resin composition is preferably in the range of 0.001 to 4 parts by weight, particularly 0.01 to 100 parts by weight of the polyethylene for polymerization. Within the range of parts by weight to 3 parts by weight is preferred. If the content of the ethylenically unsaturated silane compound is more than the above range, there is a possibility that the free ethylenically unsaturated silane compound remains without being polymerized. If the content is less than the above range, the adhesive strength of the adhesive layer This is because there is a case that becomes insufficient.

(2)その他化合物
上記接着層には、必要に応じてシラン変性樹脂以外の他の化合物を含むことができる。本発明においては、このような他の化合物として熱可塑性樹脂を用いることが好ましく、なかでもポリオレフィン化合物(以下、添加用ポリオレフィン化合物と称する。)を用いることが好ましい。また、接着層に含まれる上記シラン変性樹脂として、ポリオレフィン化合物とエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体を用いる場合には、このような添加用ポリオレフィン化合物として、上記共重合体に用いられるポリオレフィン化合物と同一の化合物を用いることが好ましい。
(2) Other compounds The adhesive layer may contain other compounds than the silane-modified resin as necessary. In the present invention, it is preferable to use a thermoplastic resin as such another compound, and it is particularly preferable to use a polyolefin compound (hereinafter referred to as a polyolefin compound for addition). Further, when a copolymer of a polyolefin compound and an ethylenically unsaturated silane compound is used as the silane-modified resin contained in the adhesive layer, the polyolefin used in the copolymer as such a polyolefin compound for addition It is preferable to use the same compound as the compound.

さらに、本発明に用いられる接着層は、光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤および酸化防止剤からなる群から選ばれる少なくとも1種の添加剤を含有することが好ましい。これらの添加剤を含むことにより、長期間安定した機械強度、黄変防止効果、ひび割れ防止効果、加工適性を得ることができるからである。   Furthermore, the adhesive layer used in the present invention preferably contains at least one additive selected from the group consisting of a light stabilizer, an ultraviolet absorber, a heat stabilizer and an antioxidant. By including these additives, it is possible to obtain a long-term stable mechanical strength, yellowing prevention effect, cracking prevention effect, and workability.

上記光安定化剤は、接着層に用いられる熱可塑性樹脂中の光劣化開始の活性種を補足し、光酸化を防止するものである。このような光安定化剤としては、例えば、ヒンダードアミン系化合物、ヒンダードピペリジン系化合物などを挙げることができる。   The light stabilizer supplements the active species that initiate photodegradation in the thermoplastic resin used in the adhesive layer and prevents photooxidation. Examples of such light stabilizers include hindered amine compounds and hindered piperidine compounds.

上記紫外線吸収剤は、太陽光中の有害な紫外線を吸収して、分子内で無害な熱エネルギーへと変換し、接着層に用いられる熱可塑性樹脂中の光劣化開始の活性種が励起されるのを防止するものである。このような紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、サルチレート系、アクリロニトリル系、金属錯塩系、ヒンダードアミン系、および超微粒子酸化チタン(粒子径:0.01μm〜0.06μm)もしくは超微粒子酸化亜鉛(粒子径:0.01μm〜0.04μm)などの無機系等の紫外線吸収剤を挙げることができる。   The UV absorber absorbs harmful UV rays in sunlight and converts them into innocuous heat energy within the molecule, which excites the active species that initiate photodegradation in the thermoplastic resin used in the adhesive layer. This is to prevent this. Examples of such ultraviolet absorbers include benzophenone, benzotriazole, salicylate, acrylonitrile, metal complex, hindered amine, and ultrafine titanium oxide (particle diameter: 0.01 μm to 0.06 μm) or superfine Examples thereof include inorganic ultraviolet absorbers such as fine particle zinc oxide (particle diameter: 0.01 μm to 0.04 μm).

また、上記熱安定剤としては、トリス(2,4‐ジ‐t‐ブチルフェニル)フォスファイト、ビス[2,4‐ビス(1,1−ジメチルエチル)‐6‐メチルフェニル]エチルエステル亜リン酸、テトラキス(2,4‐ジ‐t‐ブチルフェニル)[1,1‐ビフェニル]‐4,4´‐ジイルビスホスフォナイト、およびビス(2,4‐ジ‐t‐ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジフォスファイト等のリン系熱安定剤;8‐ヒドロキシ‐5,7‐ジ‐t‐ブチル‐フラン‐2‐オンとo‐キシレンとの反応生成物等のラクトン系熱安定剤などを挙げることができる。なかでも本発明において熱安定剤を用いる場合は、リン系熱安定剤とラクトン系熱安定剤とを併用することが好ましい。   Examples of the heat stabilizer include tris (2,4-di-t-butylphenyl) phosphite, bis [2,4-bis (1,1-dimethylethyl) -6-methylphenyl] ethyl ester phosphorus Acids, tetrakis (2,4-di-t-butylphenyl) [1,1-biphenyl] -4,4'-diylbisphosphonite, and bis (2,4-di-t-butylphenyl) pentaerythritol Examples include phosphorous heat stabilizers such as diphosphite; lactone heat stabilizers such as the reaction product of 8-hydroxy-5,7-di-t-butyl-furan-2-one and o-xylene. Can do. In particular, when a heat stabilizer is used in the present invention, it is preferable to use a phosphorus heat stabilizer and a lactone heat stabilizer in combination.

さらに、上記酸化防止剤は、接着層に用いられる熱可塑性樹脂の酸化劣化を防止するものである。このような酸化防止剤としては、例えば、フェノール系、アミン系、イオウ系、リン系、およびラクトン系などの酸化防止剤を挙げることができる。   Furthermore, the antioxidant prevents oxidative degradation of the thermoplastic resin used for the adhesive layer. Examples of such antioxidants include phenol-based, amine-based, sulfur-based, phosphorus-based, and lactone-based antioxidants.

これらの光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤および酸化防止剤は、それぞれ1種単独でも2種以上を組み合わせて用いることもできる。   These light stabilizers, ultraviolet absorbers, heat stabilizers and antioxidants can be used alone or in combination of two or more.

光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤および酸化防止剤の含有量は、その粒子形状、密度などにより異なるものではあるが、それぞれ接着層の材料中0.001質量%〜5質量%の範囲内であることが好ましい。   The content of the light stabilizer, ultraviolet absorber, heat stabilizer and antioxidant varies depending on the particle shape, density, etc., but is 0.001% by mass to 5% by mass in the material of the adhesive layer, respectively. It is preferable to be within the range.

さらに、本発明に用いられる他の化合物としては上記以外に、架橋剤、分散剤、レベリング剤、可塑剤、消泡剤等を挙げることができる。   Furthermore, as other compounds used in the present invention, in addition to the above, a crosslinking agent, a dispersing agent, a leveling agent, a plasticizer, an antifoaming agent, and the like can be given.

(3)接着層
本発明に用いられる接着層の厚みは、接着層を構成する熱可塑性樹脂の種類に応じて、必要な接着力を発現できる範囲内であれば特に限定されないが、通常、5μm〜300μmの範囲内が好ましく、特に10μm〜200μmの範囲内が好ましい。接着層の厚みが上記範囲よりも薄いと所望の接着力を得ることができない場合があり、また厚みが上記範囲よりも厚いと接着層により層間接着強度を十分に発現させるために過剰な加熱が必要となり、基材などへの熱ダメージが大きくなる場合があるからである。
(3) Adhesive layer The thickness of the adhesive layer used in the present invention is not particularly limited as long as it is within a range in which a necessary adhesive force can be expressed, depending on the type of thermoplastic resin constituting the adhesive layer, but usually 5 μm. Within the range of -300 micrometers is preferable, and the inside of the range of 10 micrometers-200 micrometers is especially preferable. If the thickness of the adhesive layer is thinner than the above range, a desired adhesive force may not be obtained, and if the thickness is thicker than the above range, excessive heating is required to sufficiently express the interlayer adhesive strength by the adhesive layer. This is because the thermal damage to the base material and the like may increase.

4.基材
次に、本発明に用いられる基材について説明する。本発明に用いられる基材は、本発明の酸化物半導体電極の用途等に応じて、所望の透明性を有するものであれば特に限定されないが、通常、波長400nm〜1000nmの光に対する透過率が、78%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましい。上記基材の透過率が上記範囲よりも低いと、例えば、本発明の酸化物半導体電極を用いて色素増感型太陽電池セルを作成した場合に発電効率が損なわれてしまう可能性があるからである。
4). Next, the substrate used in the present invention will be described. Although the base material used for this invention will not be specifically limited if it has desired transparency according to the use etc. of the oxide semiconductor electrode of this invention, Usually, the transmittance | permeability with respect to the light of wavelength 400nm-1000nm is sufficient. 78% or more, more preferably 80% or more. If the transmittance of the substrate is lower than the above range, for example, when a dye-sensitized solar cell is produced using the oxide semiconductor electrode of the present invention, the power generation efficiency may be impaired. It is.

また、本発明に用いられる基材は、上記透明性を有するものの中でも、耐熱性、耐候性、水蒸気、その他のガスバリア性に優れたものであることが好ましい。上記基材がガスバリア性を有することにより、例えば、本発明の酸化物半導体電極を色素増感型太陽電池セルに用いた場合に、経時安定性を向上できるからである。中でも本発明においては、酸素透過率が温度23℃、湿度90%の条件下において1cc/m/day・atm以下、水蒸気透過率が温度37.8℃、湿度100%の条件下において1g/m/day以下のガスバリア性を有する基材を用いることが好ましい。本発明においては、このようなガスバリア性を達成するために、任意の基材上にガスバリア層を設けたものを用いてもよい。 Moreover, it is preferable that the base material used for this invention is excellent in heat resistance, a weather resistance, water vapor | steam, and other gas barrier properties among the said transparency. This is because, when the base material has gas barrier properties, for example, when the oxide semiconductor electrode of the present invention is used for a dye-sensitized solar cell, stability over time can be improved. In particular, in the present invention, the oxygen permeability is 1 cc / m 2 / day · atm or less under the condition of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 90%, and the water vapor permeability is 1 g / day under the condition of a temperature of 37.8 ° C. and a humidity of 100%. It is preferable to use a base material having a gas barrier property of m 2 / day or less. In the present invention, in order to achieve such a gas barrier property, a material provided with a gas barrier layer on an arbitrary substrate may be used.

上記ガスバリア性を具備する基材としては、石英ガラス、パイレックス(登録商標)、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルサルフォン(PES)フィルム、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)フィルム、ポリエーテルイミド(PEI)フィルム、ポリイミド(PI)フィルム、ポリエステルナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)等の樹脂製フイルム基材を挙げることができる。   Examples of the base material having the gas barrier property include transparent flexible materials such as quartz glass, Pyrex (registered trademark) and synthetic quartz plate, ethylene / tetrafluoroethylene copolymer film, biaxially stretched polyethylene terephthalate. Resin films such as film, polyethersulfone (PES) film, polyetheretherketone (PEEK) film, polyetherimide (PEI) film, polyimide (PI) film, polyester naphthalate (PEN), polycarbonate (PC) A substrate can be mentioned.

本発明においては、上記基材の中でも、樹脂製フイルム基材を用いることが好ましい。樹脂製フイルム基材は、加工性に優れているため、他のデバイスとの組合せが容易であり、用途の幅を広げることができるからである。また、樹脂製フイルム基材を用いることにより、製造コストの削減にも寄与することができるからである。また本発明における基材は、一種類のみを単独で用いても良く、また、2種以上を積層して用いても良い。本発明においては、基材として二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(PET)、ポリエステルナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)を用いることが特に好ましい。   In the present invention, it is preferable to use a resin film base material among the above base materials. This is because the resin film base material is excellent in processability, so that it can be easily combined with other devices and the range of applications can be expanded. Moreover, it is because it can contribute also to reduction of manufacturing cost by using a resin-made film base material. Moreover, the base material in this invention may be used individually by 1 type, and may laminate | stack and use 2 or more types. In the present invention, it is particularly preferable to use a biaxially stretched polyethylene terephthalate film (PET), polyester naphthalate (PEN), or polycarbonate (PC) as the substrate.

本発明に用いられる基材の厚みは、本発明の酸化物半導体電極の用途等に応じて、所望の自己支持性を有する範囲内であれば特に限定されない。本発明においては、通常、50μm〜2000μmの範囲内であることが好ましく、特に75μm〜1800μmの範囲内であることが好ましく、中でも100μm〜1500μmの範囲内であることが好ましい。上記基材の厚みが上記範囲より薄いと、必要な自己支持性を確保できない場合があり、また厚みが上記範囲よりも厚いと、加工適性を損なってしまう可能性があるからである。   The thickness of the base material used in the present invention is not particularly limited as long as it has a desired self-supporting property, depending on the use of the oxide semiconductor electrode of the present invention. In the present invention, usually, it is preferably in the range of 50 μm to 2000 μm, particularly preferably in the range of 75 μm to 1800 μm, and particularly preferably in the range of 100 μm to 1500 μm. This is because if the thickness of the base material is smaller than the above range, the necessary self-supporting property may not be ensured, and if the thickness is thicker than the above range, workability may be impaired.

5.酸化物半導体電極
本発明の酸化物半導体電極は、基材と、上記基材上に形成され、熱可塑性樹脂からなる接着層と、金属酸化物からなる透明電極層および上記透明電極層の片面にパターン状に形成された導電層からなる第1電極層と、上記第1電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層と、を有する酸化物半導体電極であって、上記第1電極層の上記導電層と上記接着層とが接触するように形成されているものであれば、特に限定されるものではない。
5. Oxide Semiconductor Electrode The oxide semiconductor electrode of the present invention is formed on one side of a base material, an adhesive layer formed on the base material and made of a thermoplastic resin, a transparent electrode layer made of a metal oxide, and the transparent electrode layer. An oxide semiconductor electrode comprising: a first electrode layer made of a conductive layer formed in a pattern; and a porous layer formed on the first electrode layer and containing metal oxide semiconductor fine particles. There is no particular limitation as long as the conductive layer of one electrode layer and the adhesive layer are formed so as to contact each other.

本発明の酸化物半導体電極における多孔質層は、パターニングされていてもよい。多孔質層がパターニングされていることにより、本発明の酸化物半導体電極を、モジュール起電力の高い色素増感型太陽電池セルを作製するのに好適なものにできるからである。本発明における多孔質層のパターニングについて図を参照しながら説明する。図4は、本発明における多孔質層のパターニング態様の一例を示す概略断面図である。本発明における多孔質層のパターニングは、図4(a)に示すように、少なくとも多孔質層2がパターニングされていれば良い。また、図4(b)に示すように多孔質層2が、酸化物半導体層2aと、介在層2bとからなる場合には、両層が同一形状でパターニングされていることが好ましい。
さらに、本発明における多孔質層のパターニング態様としては、多孔質層と、第1電極層とがパターニングされていることが好ましい。多孔質層と第1電極層とがパターニングされている場合においては、多孔質層と第1電極層とのパターニング形状は、例えば、多孔質層のパターン形状が第1電極層のパターン形状よりも小さい等の態様によりパターン形状が互いに異なっていることが好ましい。
The porous layer in the oxide semiconductor electrode of the present invention may be patterned. This is because the oxide semiconductor electrode of the present invention can be made suitable for producing a dye-sensitized solar cell having a high module electromotive force by patterning the porous layer. The patterning of the porous layer in the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of the patterning mode of the porous layer in the present invention. In the patterning of the porous layer in the present invention, it is sufficient that at least the porous layer 2 is patterned as shown in FIG. In addition, as shown in FIG. 4B, when the porous layer 2 includes the oxide semiconductor layer 2a and the intervening layer 2b, it is preferable that both layers are patterned in the same shape.
Furthermore, as a patterning aspect of the porous layer in the present invention, it is preferable that the porous layer and the first electrode layer are patterned. When the porous layer and the first electrode layer are patterned, for example, the pattern shape of the porous layer and the first electrode layer is such that the pattern shape of the porous layer is more than the pattern shape of the first electrode layer. It is preferable that the pattern shapes are different from each other due to a small aspect.

本発明において多孔質層がパターニングされている場合の、パターンは、本発明の酸化物半導体電極の用途等に応じて任意に決定することができるが、中でも、ストライプ形状のパターンとすることが最も好ましい。   In the present invention, when the porous layer is patterned, the pattern can be arbitrarily determined according to the application of the oxide semiconductor electrode of the present invention. preferable.

また、本発明においては、パターン状に形成された導電層の導電層開口部が上記接着層により充填されていることが好ましい。上記第1電極層の導電層開口部が上記接着層により充填されていることにより、上記第1電極層と上記接着層との密着性を高くすることができるからである。また上記接着層は、熱可塑性樹脂からなることにより、上記導電層開口部が上記接着層により充填されるために、予め上記接着層に導電層のパターンに対応した凹凸状の加工をする必要がないため、本発明の酸化物半導体電極の生産性を優れたものとすることができるからである。   Moreover, in this invention, it is preferable that the conductive layer opening part of the conductive layer formed in the pattern shape is filled with the said adhesive layer. This is because the adhesiveness between the first electrode layer and the adhesive layer can be increased by filling the conductive layer opening of the first electrode layer with the adhesive layer. In addition, since the adhesive layer is made of a thermoplastic resin and the conductive layer opening is filled with the adhesive layer, it is necessary to process the adhesive layer in an uneven shape corresponding to the pattern of the conductive layer in advance. This is because the productivity of the oxide semiconductor electrode of the present invention can be improved.

本発明の酸化物半導体電極は、色素増感型光充電キャパシタに用いられる色素増感型光充電キャパシタ用基材、エレクトロクロミックディスプレイに用いられるエレクトロクロミックディスプレイ用基材、光触媒反応を用いて大気中の汚染物質を分解できる汚染物質分解基板、および色素増感型太陽電池セルに用いられる色素増感型太陽電池用基材等として用いることができるが、中でも色素増感型太陽電池セルに用いられる色素増感型太陽電池用基材に好適に用いられる。   The oxide semiconductor electrode of the present invention is a substrate for a dye-sensitized photocharge capacitor used for a dye-sensitized photocharge capacitor, an electrochromic display substrate used for an electrochromic display, and a photocatalytic reaction in the atmosphere. It can be used as a pollutant-decomposing substrate capable of decomposing the pollutants of the present invention, and a dye-sensitized solar cell base material used for dye-sensitized solar cells, among others, used for dye-sensitized solar cells. It is suitably used for a dye-sensitized solar cell substrate.

6.酸化物半導体電極の作製方法
本発明の酸化物半導体電極の作製方法は、上述した酸化物半導体の各構成を密着性良く積層できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、後述する「E.酸化物半導体電極の製造方法」の項に記載した方法により形成することができるため、ここでの説明は省略する。
6). Method for Manufacturing Oxide Semiconductor Electrode The method for manufacturing an oxide semiconductor electrode of the present invention is not particularly limited as long as each of the above-described oxide semiconductor structures can be stacked with good adhesion. As such a method, for example, it can be formed by the method described in the section “E. Manufacturing Method of Oxide Semiconductor Electrode”, which will be described later.

C.耐熱基板付酸化物半導体電極
本発明の耐熱基板付酸化物半導体電極は、上述した酸化物半導体電極が有する多孔質層上に、耐熱基板を有することを特徴とするものである。
C. Oxide semiconductor electrode with heat-resistant substrate The oxide semiconductor electrode with heat-resistant substrate of the present invention is characterized by having a heat-resistant substrate on the porous layer of the oxide semiconductor electrode described above.

次に本発明の耐熱基板付酸化物半導体電極について図を参照しながら説明する。図5は本発明の耐熱基板付酸化物半導体電極の一例を示す概略断面図である。図5に示すように本発明の耐熱基板付酸化物半導体電極30は、酸化物半導体電極20が有する多孔質層2上に、耐熱基板1を有するものである。   Next, the oxide semiconductor electrode with a heat-resistant substrate of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of an oxide semiconductor electrode with a heat-resistant substrate of the present invention. As shown in FIG. 5, the oxide semiconductor electrode 30 with a heat-resistant substrate of the present invention has the heat-resistant substrate 1 on the porous layer 2 of the oxide semiconductor electrode 20.

本発明によれば、上記酸化物半導体電極が有する多孔質層上に耐熱基板を有することにより、この耐熱基板を剥離することにより、各層の密着性に優れる酸化物半導体電極を容易に作成できる耐熱基板付酸化物半導体電極を得ることができる。   According to the present invention, by having a heat-resistant substrate on the porous layer of the oxide semiconductor electrode, the heat-resistant substrate can be easily peeled off to easily produce an oxide semiconductor electrode having excellent adhesion between the layers. An oxide semiconductor electrode with a substrate can be obtained.

本発明の耐熱基板付酸化物半導体電極は、耐熱基板と、酸化物半導体電極とからなるものである。以下、本発明の耐熱基板付酸化物半導体電極の各構成について説明する。   The oxide semiconductor electrode with a heat resistant substrate of the present invention comprises a heat resistant substrate and an oxide semiconductor electrode. Hereinafter, each structure of the oxide semiconductor electrode with a heat-resistant board | substrate of this invention is demonstrated.

1.耐熱基板
本発明に用いられる耐熱基板は、上記「A.酸化物半導体電極用積層体」の、「2.耐熱基板」の項に記載したものと同様の内容であるため、ここでの説明は省略する。
1. Heat-resistant substrate The heat-resistant substrate used in the present invention has the same contents as those described in the section “2. Heat-resistant substrate” in “A. Oxide semiconductor electrode laminate”. Omitted.

2.酸化物半導体電極
本発明に用いられる酸化物半導体電極は、上記「B.酸化物半導体電極」の項に記載したものと同様の内容であるため、ここでの説明は省略する。
2. Oxide Semiconductor Electrode The oxide semiconductor electrode used in the present invention has the same contents as those described in the above section “B. Oxide Semiconductor Electrode”, and thus the description thereof is omitted here.

3.耐熱基板付酸化物半導体電極
本発明の耐熱基板付酸化物半導体電極は、色素増感型光充電キャパシタ用電極の作製、エレクトロクロミックディスプレイ用電極の作製、汚染物質分解基板の作製、および色素増感型太陽電池用基材の作製等に用いることができるが、中でも色素増感型太陽電池用基材の作製に好適に用いることができる。
3. Oxide Semiconductor Electrode with Heat Resistant Substrate The oxide semiconductor electrode with a heat resistant substrate of the present invention is a dye-sensitized photocharging capacitor electrode, an electrochromic display electrode, a pollutant decomposition substrate, and a dye-sensitized electrode. It can be used for the production of a base material for a type solar cell, and among others, it can be suitably used for the production of a base material for a dye-sensitized solar cell.

4.耐熱基板付酸化物半導体電極の作製方法
本発明の耐熱基板付酸化物半導体電極の作製方法は、上述した耐熱基板付酸化物半導体電極の各構成を密着性良く積層できる方法であれば、特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、後述する「E.酸化物半導体電極の製造方法」の項に記載した方法と同様の方法により形成することができるため、ここでの説明は省略する。
4). Method for Producing Oxide Semiconductor Electrode with Heat-Resistant Substrate The method for producing an oxide semiconductor electrode with a heat-resistant substrate of the present invention is particularly limited as long as each of the components of the oxide semiconductor electrode with a heat-resistant substrate can be stacked with good adhesion. Is not to be done. As such a method, for example, it can be formed by a method similar to the method described in the section “E. Method for Manufacturing Oxide Semiconductor Electrode”, which will be described later.

D.色素増感型太陽電池セル
本発明の色素増感型太陽電池セルは、上記多孔質層に含まれる金属酸化物半導体微粒子の表面に色素増感剤が吸着した、上述した酸化物半導体電極の多孔質層と、第2電極層および対向基材からなる対電極基材の第2電極層とが、酸化還元対を含む電解質層を介して、対向配置されていることを特徴とするものである。
D. Dye-sensitized solar cell The dye-sensitized solar cell of the present invention is a porous oxide oxide electrode described above in which a dye sensitizer is adsorbed on the surface of the metal oxide semiconductor fine particles contained in the porous layer. And the second electrode layer of the counter electrode base material composed of the second electrode layer and the counter base material are arranged to face each other via an electrolyte layer containing a redox pair. .

次に、本発明の色素増感型太陽電池セルについて図を参照しながら説明する。図6は、本発明の色素増感型太陽電池セルの一例を示す概略断面図である。図6に示すように、本発明の色素増感型太陽電池セル40は、色素増感剤を担持した金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層2を有する酸化物半導体電極20が、酸化還元対を含む電解質層31を介して、第2電極層41および対向基材42からなる対電極基材43と対向配置されているものである。   Next, the dye-sensitized solar cell of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of the dye-sensitized solar cell of the present invention. As shown in FIG. 6, in the dye-sensitized solar cell 40 of the present invention, the oxide semiconductor electrode 20 having the porous layer 2 containing the metal oxide semiconductor fine particles carrying the dye sensitizer has an oxidation-reduction pair. The counter electrode base material 43 including the second electrode layer 41 and the counter base material 42 is disposed so as to face the electrolyte layer 31.

本発明によれば、上述した酸化物半導体電極を有することにより、光電変換効率に優れた色素増感型太陽電池セルを得ることができる。以下、本発明の色素増感型太陽電池セルの各構成について詳細に説明する。   According to the present invention, by having the above-described oxide semiconductor electrode, a dye-sensitized solar cell excellent in photoelectric conversion efficiency can be obtained. Hereafter, each structure of the dye-sensitized solar cell of this invention is demonstrated in detail.

1.酸化物半導体電極
まず、本発明に用いられる酸化物半導体電極について説明する。本発明に用いられる酸化物半導体電極は、上述した酸化物半導体電極であることにより、本発明の色素増感型太陽電池セルの光電変換効率を優れたものとすることができる。上記酸化物半導体電極は、上記「B.酸化物半導体電極」の項に記載した内容と同様のものであるので、ここでの説明は省略する。
1. Oxide Semiconductor Electrode First, the oxide semiconductor electrode used in the present invention will be described. Since the oxide semiconductor electrode used in the present invention is the above-described oxide semiconductor electrode, the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell of the present invention can be improved. The oxide semiconductor electrode is the same as that described in the above section “B. Oxide Semiconductor Electrode”, and the description thereof is omitted here.

2.電解質層
次に、本発明における電解質層について説明する。本発明における電解質層は、酸化還元対を含むことを特徴とするものである。
2. Electrolyte Layer Next, the electrolyte layer in the present invention will be described. The electrolyte layer in the present invention includes an oxidation-reduction pair.

(1)酸化還元対
本発明における電解質層に用いられる酸化還元対としては、一般的に電解質層において用いられているものであれば特に限定はされない。具体的には、ヨウ素およびヨウ化物の組合せ、臭素および臭化物の組合せであることが好ましい。例えば、ヨウ素およびヨウ化物の組合せとしては、LiI、NaI、KI、CaI等の金属ヨウ化物と、Iとの組合せを挙げることができる。さらに、臭素および臭化物の組み合わせとしては、LiBr、NaBr、KBr、CaBr等の金属臭化物と、Brとの組合せを挙げることができる。
(1) Redox pair The redox couple used in the electrolyte layer in the present invention is not particularly limited as long as it is generally used in the electrolyte layer. Specifically, a combination of iodine and iodide and a combination of bromine and bromide are preferable. For example, as a combination of iodine and iodide, a combination of metal iodide such as LiI, NaI, KI, and CaI 2 and I 2 can be mentioned. Further, examples of the combination of bromine and bromide include a combination of a metal bromide such as LiBr, NaBr, KBr, and CaBr 2 and Br 2 .

(2)その他の化合物
本発明における電解質層には、上記酸化還元対以外のその他の化合物として、架橋剤、光重合開始剤、増粘剤、常温融解塩等の添加剤を含有していても良い。
(2) Other compounds The electrolyte layer in the present invention may contain additives such as a crosslinking agent, a photopolymerization initiator, a thickener, and a room temperature molten salt as other compounds other than the redox couple. good.

(3)電解質層
電解質層は、ゲル状、固体状または液体状のいずれの形態からなる電解質層であってもよい。電解質層をゲル状とした場合には、物理ゲルと化学ゲルのいずれであってもよい。ここで、物理ゲルは物理的な相互作用によって室温付近でゲル化しているものであり、化学ゲルは架橋反応などにより化学結合でゲルを形成しているものである。
また、電解質層を液体状とした場合には、例えば、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、炭酸プロピレンなどを溶媒とし、酸化還元対を含んだものや、同じくイミダゾリウム塩をカチオンとするイオン性液体を溶媒とすることができる。
さらに、電解質層を固体状とした場合には、酸化還元対を含まずにそれ自身が正孔輸送剤として機能するものであればよく、例えばCuI、ポリピロール、ポリチオフェンなどを含む正孔輸送剤であってもよい。
(3) Electrolyte layer The electrolyte layer may be an electrolyte layer having any form of gel, solid, or liquid. When the electrolyte layer is in a gel form, either a physical gel or a chemical gel may be used. Here, the physical gel is gelled near room temperature due to physical interaction, and the chemical gel is a gel formed by chemical bonding by a crosslinking reaction or the like.
When the electrolyte layer is in a liquid state, for example, acetonitrile, methoxyacetonitrile, propylene carbonate or the like is used as a solvent, and an ionic liquid containing an oxidation-reduction pair or an imidazolium salt as a cation is used as a solvent. can do.
Furthermore, when the electrolyte layer is in a solid state, it may be any material that does not include a redox pair and functions as a hole transporting agent. For example, a hole transporting agent including CuI, polypyrrole, polythiophene, etc. There may be.

3.対電極基材
次に本発明における対電極基材について説明する。本発明における対電極基材は、第2電極層および対向基材からなるものである。
3. Next, the counter electrode base material in the present invention will be described. The counter electrode base material in this invention consists of a 2nd electrode layer and a counter base material.

(1)第2電極層
本発明における第2電極層としては、一般的には、金属酸化物からなるものが用いられる。このようなものとしては、例えば、上述した「A.酸化物半導体電極用積層体」の、「1.第1電極層」の、「(2)透明電極層」の項に記載した透明電極層と同様のものを用いることができる。また、本発明に用いられる第2電極層としては、上述した第1電極層と同様に導電層を形成させたものであってもよい。本発明の色素増感型太陽電池セルの光電変換効率を優れたものとすることができるからである。このような第2電極層としては、上記「A.酸化物半導体電極用積層体」の、「1.第1電極層」の項に記載したものと同様のものを用いることができるため、ここでの説明は省略する。
(1) Second electrode layer Generally, the second electrode layer in the present invention is made of a metal oxide. Examples of such a transparent electrode layer described in the section “(2) Transparent electrode layer” of “1. First electrode layer” of “A. Stack for oxide semiconductor electrode” described above. The same can be used. Moreover, as a 2nd electrode layer used for this invention, the conductive layer may be formed similarly to the 1st electrode layer mentioned above. This is because the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell of the present invention can be made excellent. As such a second electrode layer, the one described in the section “1. First electrode layer” of “A. Stack for oxide semiconductor electrode” can be used. The description in is omitted.

(2)対向基材
本発明における対向基材は、上記「B.酸化物半導体電極」の、「4.基材」の項に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
(2) Opposing base material The opposing base material in the present invention is the same as that described in the section “4. Base material” of “B. .

(3)その他の層
本発明における対電極基材には必要に応じて、上記以外のその他の層を含んでも良い。本発明に用いられるその他の層としては、触媒層を挙げることができる。本発明においては、上記第2電極層上に触媒層を形成することにより、本発明の色素増感型太陽電池セルをより発電効率に優れたものにできる。このような触媒層の例としては、上記第2電極層上にPtを蒸着した態様を挙げることができるが、この限りではない。
(3) Other layers The counter electrode substrate in the present invention may contain other layers other than the above, if necessary. Examples of the other layer used in the present invention include a catalyst layer. In the present invention, by forming a catalyst layer on the second electrode layer, the dye-sensitized solar cell of the present invention can be made more excellent in power generation efficiency. Examples of such a catalyst layer include an embodiment in which Pt is vapor-deposited on the second electrode layer, but is not limited thereto.

4.色素増感型太陽電池セル
本発明の色素増感型太陽電池セルは、上記多孔質層に含まれる金属酸化物半導体微粒子の表面に色素増感剤が吸着した、上述した酸化物半導体電極の多孔質層と、第2電極層および対向基材からなる対電極基材の第2電極層とが、酸化還元対を含む電解質層を介して、対向配置されていることを特徴とするものである。本発明によれば、上述した酸化物半導体電極を有することにより、光電変換効率に優れた色素増感型太陽電池セルを得ることができる。
4). Dye-sensitized solar cell The dye-sensitized solar cell of the present invention is a porous oxide oxide electrode described above in which a dye sensitizer is adsorbed on the surface of the metal oxide semiconductor fine particles contained in the porous layer. And the second electrode layer of the counter electrode base material composed of the second electrode layer and the counter base material are arranged to face each other via an electrolyte layer containing a redox pair. . According to the present invention, by having the above-described oxide semiconductor electrode, a dye-sensitized solar cell excellent in photoelectric conversion efficiency can be obtained.

5.色素増感型太陽電池セルの作製方法
次に本発明の色素増感型太陽電池セルの製造方法について説明する。本発明の色素増感型太陽電池セルは、上述した酸化物半導体電極が有する多孔質層と、上記対電極基材が有する第2電極基材との間に電解質層を形成することにより作製することができる。
5. Next, a method for producing the dye-sensitized solar cell of the present invention will be described. The dye-sensitized solar cell of the present invention is produced by forming an electrolyte layer between the porous layer of the oxide semiconductor electrode described above and the second electrode substrate of the counter electrode substrate. be able to.

本発明において、上述した酸化物半導体電極が有する多孔質層と、上記対電極基材が有する第2電極基材との間に電解質層を形成する方法としては、各層を厚み精度良く形成できる方法であれば特に限定されない。このような方法としては、上記多孔質層上に電解質層を形成した後、電解質層上に第2電極層を形成する方法(第1の方法)と、上記多孔質層と対向して第2電極層を形成した後、多孔質層と第2電極層との間に電解質層を形成する方法(第2の方法)を挙げることができる。   In the present invention, as a method of forming an electrolyte layer between the porous layer of the oxide semiconductor electrode described above and the second electrode substrate of the counter electrode substrate, each layer can be formed with high thickness accuracy. If it is, it will not specifically limit. As such a method, after forming an electrolyte layer on the porous layer, a method of forming a second electrode layer on the electrolyte layer (first method), and a second method facing the porous layer A method (second method) of forming an electrolyte layer between the porous layer and the second electrode layer after forming the electrode layer can be mentioned.

本発明においては、上記第1の方法として、電解質層形成用組成物を上記多孔質層上に塗布し、乾燥させることにより電解質層を形成した後に、対電極基材を付与する塗布法が好ましい。
また第2の方法としては、上記多孔質層と、対電極基材が有する第2電極層とが対向するように所定の間隙を有して配置させ、その間隙に、電解質層形成用組成物を注入することにより、電解質層を形成する注入法が好ましい。以下、このような塗布法および注入法について説明する。
In the present invention, the first method is preferably a coating method in which a composition for forming an electrolyte layer is applied on the porous layer and dried to form an electrolyte layer, and then a counter electrode substrate is applied. .
Further, as a second method, the porous layer and the second electrode layer of the counter electrode base material are arranged with a predetermined gap so as to face each other, and the electrolyte layer forming composition is placed in the gap. An injection method for forming an electrolyte layer by injecting is preferable. Hereinafter, such a coating method and an injection method will be described.

(1)塗布法
まず、電解質層形成用組成物を、上述した酸化物半導体電極が有する多孔質層上に塗布し、乾燥させることにより電解質層を形成した後に、対電極基材を付与する塗布法について説明する。このような方法により、主に固体状の電解質層を形成することができる。
(1) Coating method First, the composition for forming an electrolyte layer is applied on the porous layer of the above-described oxide semiconductor electrode and dried to form an electrolyte layer, followed by coating to provide a counter electrode base material. Explain the law. By such a method, a solid electrolyte layer can be mainly formed.

このような塗布法において、多孔質層形成用組成物の塗布方法としては、公知の塗布法を用いることができ、具体的には、ダイコート、グラビアコート、グラビアリバースコート、ロールコート、リバースロールコート、バーコート、ブレードコート、ナイフコート、エアナイフコート、スロットダイコート、スライドダイコート、ディップコート、マイクロバーコート、マイクロバーリバースコートや、スクリーン印刷(ロータリー方式)等を挙げることができる。   In such a coating method, a known coating method can be used as a coating method of the composition for forming a porous layer, and specifically, die coating, gravure coating, gravure reverse coating, roll coating, reverse roll coating. , Bar coating, blade coating, knife coating, air knife coating, slot die coating, slide die coating, dip coating, micro bar coating, micro bar reverse coating, screen printing (rotary method), and the like.

また、塗布法により電解質層を形成する場合、電解質層を形成する電解質層形成用組成物としては、少なくとも酸化還元対および酸化還元対を保持する高分子化合物を有するものであれば特に限定はされない。   In addition, when the electrolyte layer is formed by a coating method, the electrolyte layer forming composition for forming the electrolyte layer is not particularly limited as long as it has at least a redox couple and a polymer compound that holds the redox couple. .

(2)注入法
次に、上述した酸化物半導体電極が有する多孔質層と、対電極基材が有する第2電極層とが対向するように所定の間隙を有して配置させ、その間隙に、電解質層形成用組成物を注入することにより、電解質層を形成する注入法について説明する。
(2) Injection method Next, the porous layer included in the above-described oxide semiconductor electrode and the second electrode layer included in the counter electrode base material are arranged with a predetermined gap so as to face each other. An injection method for forming an electrolyte layer by injecting a composition for forming an electrolyte layer will be described.

上記注入法により電解質層を形成する場合、電解質層を形成する電解質層形成用組成物としては、少なくとも酸化還元対を有するものであれば特に限定はされないが、形成される電解質層をゲル状とする場合には、さらに、ゲル化剤が含有されたものとする。例えば、物理ゲルの場合は、ゲル化剤としてポリアクリロニトリル、ポリメタクリレート等を挙げることができる。また、化学ゲルの場合は、アクリル酸エステル系、メタクリル酸エステル系等を挙げることができる。   When the electrolyte layer is formed by the above injection method, the electrolyte layer forming composition for forming the electrolyte layer is not particularly limited as long as it has at least a redox pair. In this case, it is assumed that a gelling agent is further contained. For example, in the case of a physical gel, examples of the gelling agent include polyacrylonitrile and polymethacrylate. Moreover, in the case of a chemical gel, an acrylic ester type, a methacrylic ester type, etc. can be mentioned.

上記多孔質層と、対電極基材が有する第2電極層との間隙に電解質層形成用組成物を注入する方法としては、特に限定はされないが、例えば、毛細管現象を利用して注入させる方法や、上記多孔質層と、上記第2電極との間隙を真空状態にし、電解質層形成用組成物を接触させた状態で大気圧に開放することで注入する方法などを挙げることができる。   The method for injecting the composition for forming an electrolyte layer into the gap between the porous layer and the second electrode layer of the counter electrode base material is not particularly limited, but for example, a method of injecting using a capillary phenomenon In addition, a method may be used in which the gap between the porous layer and the second electrode is in a vacuum state and is injected by releasing the pressure to atmospheric pressure in a state where the composition for forming an electrolyte layer is in contact.

また、注入法により、電解質層形成用組成物を注入した後、例えば、温度調整、紫外線照射または電子線照射等を行い、二次元または三次元の架橋反応を生じさせることによりゲル状さらには固体状の電解質層を形成することができる。   Moreover, after injecting the composition for forming an electrolyte layer by an injection method, for example, temperature adjustment, ultraviolet irradiation, electron beam irradiation, or the like is performed, and a two-dimensional or three-dimensional crosslinking reaction is caused to generate a gel or solid. The electrolyte layer can be formed.

なお、本発明において、対向基材上に第2電極層を形成する方法は特に限定されず、一般的な方法を用いることができる。   In the present invention, the method for forming the second electrode layer on the counter substrate is not particularly limited, and a general method can be used.

E.酸化物半導体電極の製造方法
本発明は、耐熱基板上に多孔質層を形成する多孔質層形成工程と、上記多孔質層上に透明電極層を形成する透明電極層形成工程と、上記透明電極層上に導電層を形成する導電層形成工程と、上記導電層上に接着層および基材をこの順で積層する接着層および基材付与工程と、上記耐熱基板を剥離する耐熱基板剥離工程と、を有するものである。
E. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a porous layer forming step of forming a porous layer on a heat resistant substrate, a transparent electrode layer forming step of forming a transparent electrode layer on the porous layer, and the transparent electrode. A conductive layer forming step of forming a conductive layer on the layer, an adhesive layer and a base material applying step of laminating an adhesive layer and a base material on the conductive layer in this order, and a heat resistant substrate peeling step of peeling the heat resistant substrate; , Has.

このような酸化物半導体電極の製造方法について図を参照しながら説明する。図7は、本発明の酸化物半導体電極の製造方法の一例を示すものである。図7に例示すように、本発明の酸化物半導体電極の製造方法は、耐熱基板1を準備し(図7(a))、上記耐熱基板1上に多孔質層2を形成する多孔質層形成工程(図7(b))と、上記多孔質層2上に透明電極層3を形成する透明電極層形成工程(図7(c))と、上記透明電極層3上に導電層4を形成する導電層形成工程(図7(d))と上記導電層4上に接着層6および基材7をこの順で積層する接着層および基材付与工程(図7(e))と、をすることによって耐熱基板付酸化物半導体30を作製した後、図8に示すように、得られた耐熱基板付酸化物半導体30を準備し(図8(a))、上記耐熱基板付酸化物半導体30が有する上記耐熱基板1を上記多孔質層2から剥離する耐熱基板剥離工程(図8(b))をすることによって酸化物半導体電極20を作製するものである。   A method for manufacturing such an oxide semiconductor electrode will be described with reference to the drawings. FIG. 7 shows an example of a method for manufacturing an oxide semiconductor electrode of the present invention. As illustrated in FIG. 7, in the method for manufacturing an oxide semiconductor electrode of the present invention, a heat resistant substrate 1 is prepared (FIG. 7A), and a porous layer is formed on the heat resistant substrate 1. A forming step (FIG. 7B), a transparent electrode layer forming step for forming the transparent electrode layer 3 on the porous layer 2 (FIG. 7C), and a conductive layer 4 on the transparent electrode layer 3. A conductive layer forming step (FIG. 7 (d)) to be formed, and an adhesive layer and base material applying step (FIG. 7 (e)) in which the adhesive layer 6 and the base material 7 are laminated in this order on the conductive layer 4. Then, as shown in FIG. 8, the oxide semiconductor 30 with a heat resistant substrate is prepared (FIG. 8A), and the oxide semiconductor with heat resistant substrate is prepared. By performing a heat-resistant substrate peeling step (FIG. 8B) for peeling the heat-resistant substrate 1 of 30 from the porous layer 2 It is intended to prepare a compound semiconductor electrode 20.

本発明によれば、上記多孔質層を形成する多孔質層形成工程の後に、上記基材を形成することによって、上記多孔質層形成工程において必要となる温度条件に影響を受けることなく上記基材の材質を選択することができる。また、上記導電層を上記透明電極層上に形成し第1電極層とした後、上記第1電極層上に上記接着層を形成するが、上記接着層が熱可塑性樹脂からなることにより、上記接着層に上記導電層のパターンに対応した凹凸状の加工をする必要がないものとすることができる。そのため、上記酸化物半導体電極の生産性を優れたものとすることができる。
以下、このような本発明の酸化物半導体電極の製造方法について説明する。
According to the present invention, by forming the base material after the porous layer forming step of forming the porous layer, the base is not affected by the temperature conditions required in the porous layer forming step. The material of the material can be selected. In addition, after the conductive layer is formed on the transparent electrode layer to form the first electrode layer, the adhesive layer is formed on the first electrode layer, and the adhesive layer is made of a thermoplastic resin. It is possible that the adhesive layer does not need to be processed in a concavo-convex shape corresponding to the pattern of the conductive layer. Therefore, the productivity of the oxide semiconductor electrode can be improved.
Hereafter, the manufacturing method of such an oxide semiconductor electrode of this invention is demonstrated.

1.多孔質層形成工程
上記多孔質層形成工程は、耐熱基板上に多孔質層を形成する工程である。このような多孔質層形成工程においては、例えば、金属酸化物半導体微粒子と、樹脂と、溶媒とを含む多孔質層形成用塗工液を耐熱基板上に塗工した後、これを焼成することにより耐熱基板上に多孔質層を形成することができる。
また、本工程において耐熱基板上に介在層形成用層を形成する介在層形成用層形成工程と、上記介在層形成用層上に酸化物半導体層形成用層を形成する酸化物半導体層形成用層形成工程と、上記介在層形成用層および上記酸化物半導体層形成用層を焼成して、多孔質である介在層および酸化物半導体層からなる多孔質層を形成する焼成工程とを用いることにより、本工程により形成される多孔質層を酸化物半導体層および介在層の2層からなる構成を有するものとすることができる。
1. Porous layer forming step The porous layer forming step is a step of forming a porous layer on a heat resistant substrate. In such a porous layer forming step, for example, a porous layer forming coating solution containing metal oxide semiconductor fine particles, a resin, and a solvent is applied on a heat resistant substrate, and then fired. Thus, a porous layer can be formed on the heat resistant substrate.
Also, an intermediate layer forming layer forming step for forming an intermediate layer forming layer on the heat-resistant substrate in this step, and an oxide semiconductor layer forming layer for forming the oxide semiconductor layer forming layer on the intermediate layer forming layer. Using a layer forming step and a firing step of firing the intervening layer forming layer and the oxide semiconductor layer forming layer to form a porous intervening layer and a porous layer made of an oxide semiconductor layer Thus, the porous layer formed by this step can have a configuration including two layers of an oxide semiconductor layer and an intervening layer.

本工程に用いられる耐熱基板としては、上記「A.酸化物半導体電極用積層体」の「2.耐熱基板」の項に記載のものと同様であるため、ここでの説明は省略する。   The heat-resistant substrate used in this step is the same as that described in the section “2. Heat-resistant substrate” of “A. Oxide semiconductor electrode laminate”, and thus the description thereof is omitted here.

上記多孔質層形成用塗工液に用いられる金属酸化物半導体微粒子は、上記「A.酸化物半導体電極用積層体」の、「3.多孔質層」の、「(1)金属酸化物半導体微粒子」項に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。また、上記多孔質層形成用塗工液中の金属酸化物半導体微粒子中の含有量は、上記多孔質層に付与する空孔率に応じて適宜調整すればよい。   The metal oxide semiconductor fine particles used in the coating liquid for forming a porous layer are the “(1) metal oxide semiconductor” in “3. Porous layer” of “A. Oxide semiconductor electrode laminate”. Since it is the same as that described in the section “Fine Particles”, the description is omitted here. Moreover, what is necessary is just to adjust suitably content in the metal oxide semiconductor fine particle in the said coating liquid for porous layer formation according to the porosity provided to the said porous layer.

上記多孔質層形成用塗工液に用いられる樹脂は、焼成工程において、分解されやすいものであれば特に限定はされない。このような樹脂としては、例えば、特開2005−166648号公報に記載されたものを好適に用いることができる。   The resin used in the porous layer forming coating solution is not particularly limited as long as it is easily decomposed in the firing step. As such a resin, for example, those described in JP-A No. 2005-166648 can be suitably used.

また、上記多孔質層形成用塗工液に用いられる溶媒は、上記樹脂を所望量溶解できるものであれば特に限定されないが、水ないしアルコール系の溶媒が好適に用いられる。   The solvent used in the porous layer forming coating solution is not particularly limited as long as it can dissolve the resin in a desired amount, but water or an alcohol solvent is preferably used.

上記多孔質層形成用塗工液を上記耐熱基板上に塗布することにより多孔質層形成用層を形成する方法としては、特に限定されず一般的に公知の方法を用いることができる。また、上記多孔質層形成用層を焼成する方法についても、上記樹脂を分解することにより空孔を形成できる方法であれば特に限定されない。このような多孔質層形成用層の形成方法および多孔質層形成用層の焼成方法としては、例えば、特開2005−166648号公報に記載された方法を好適に用いることができる。   The method for forming the porous layer forming layer by applying the porous layer forming coating liquid on the heat resistant substrate is not particularly limited, and generally known methods can be used. Further, the method for firing the porous layer forming layer is not particularly limited as long as it is a method capable of forming pores by decomposing the resin. As a method for forming such a layer for forming a porous layer and a method for firing the layer for forming a porous layer, for example, the method described in JP-A-2005-166648 can be suitably used.

2.透明電極層形成工程
次に、透明電極層形成工程について説明する。透明電極層形成工程は、上記多孔質層上に、金属酸化物からなる透明電極層を形成するものである。
2. Transparent electrode layer forming step Next, the transparent electrode layer forming step will be described. In the transparent electrode layer forming step, a transparent electrode layer made of a metal oxide is formed on the porous layer.

本工程に用いられる金属酸化物としては、「A.酸化物半導体電極用積層体」の、「1.第1電極層」の、「(2)透明電極層」の項に記載した内容と同様であるため、ここでの説明は省略する。   The metal oxide used in this step is the same as the contents described in “(2) Transparent electrode layer” of “1. First electrode layer” of “A. Stack for oxide semiconductor electrode”. Therefore, the description here is omitted.

本工程において、上記多孔質層上に透明電極層を形成する方法としては、厚みが均一で平面性に優れた透明電極層を形成できる方法であれば特に限定されず、例えば、下地電極層形成用塗工液を用いて多孔質層の内部または表面に下地電極層を設ける溶液処理工程と、上記下地電極層上に主たる透明電極層を設ける上側電極層形成工程と、により2工程で透明電極層を形成する方法を用いることができる。このような方法によれば、上記多孔質層に、透明電極層を構成する金属酸化物が有する金属元素を容易に含ませることができ、緻密な透明電極層を形成することができる。また多孔質層を形成する金属酸化物半導体微粒子表面を透明電極層を構成する金属酸化物が被覆することで多孔質層から電解質中への逆電子移動が抑制することができる。このような透明電極層の形成方法の具体例としては、特開2005−166648号公報に記載された第1電極層の形成方法を好適に用いることができる。   In this step, the method for forming the transparent electrode layer on the porous layer is not particularly limited as long as it can form a transparent electrode layer having a uniform thickness and excellent planarity. A transparent electrode is formed in two steps by a solution treatment step in which a base electrode layer is provided inside or on the surface of the porous layer using a coating liquid and an upper electrode layer formation step in which a main transparent electrode layer is provided on the base electrode layer. A method of forming a layer can be used. According to such a method, the metal element which the metal oxide which comprises a transparent electrode layer can be easily included in the said porous layer, and a dense transparent electrode layer can be formed. Moreover, the reverse electron transfer from the porous layer into the electrolyte can be suppressed by coating the surface of the metal oxide semiconductor fine particles forming the porous layer with the metal oxide constituting the transparent electrode layer. As a specific example of the method for forming such a transparent electrode layer, the method for forming the first electrode layer described in JP-A-2005-166648 can be suitably used.

3.導電層形成工程
次に、導電層形成工程について説明する。本工程は、上記透明電極層上に、導電性材料からなる導電層を形成する工程である。
3. Next, the conductive layer forming step will be described. This step is a step of forming a conductive layer made of a conductive material on the transparent electrode layer.

本工程に用いられる導電性材料としては、「A.酸化物半導体電極用積層体」の、「1.第1電極層」の、「(1)導電層」の項に記載した内容と同様であるため、ここでの説明は省略する。   The conductive material used in this step is the same as that described in “(1) Conductive layer” of “1. First electrode layer” in “A. Stack for oxide semiconductor electrode”. Therefore, the description here is omitted.

本工程において、導電層を形成する方法としては、上記導電性材料を透明電極層上に密着性良く形成される方法であれば特に限定されない。このような方法としては、例えば、真空蒸着法(抵抗加熱、誘電加熱、EB加熱方式)、化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等の化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition法、CVD法)、スパッタリング法、イオンプレ−ティング法等の物理気相成長法(Physical Vapor Deposition法、PVD法)等の薄膜形成手段を用いて形成する方法が挙げられる。導電層形成方法は導電層を形成する導電性材料に応じて適宜選択することができる。   In this step, the method for forming the conductive layer is not particularly limited as long as the conductive material is formed on the transparent electrode layer with good adhesion. Examples of such a method include chemical vapor deposition methods such as vacuum vapor deposition (resistance heating, dielectric heating, EB heating), chemical vapor deposition, thermal chemical vapor deposition, and photochemical vapor deposition ( Examples thereof include a method of forming using thin film forming means such as a physical vapor deposition method (Physical Vapor Deposition method, PVD method) such as a Chemical Vapor Deposition method (CVD method), a sputtering method, an ion plating method or the like. The method for forming the conductive layer can be appropriately selected depending on the conductive material for forming the conductive layer.

本工程において、上記導電層は透明電極層上にパターン状に形成されるものである。パターン状に導電層を形成する方法としては、所望のパターンを形成できる方法であれば特に限定されないが、上記薄膜形成手段を用いて上記透明電極層の全面に薄膜を形成した後、エッチング等のパターン形成手段により所望のパターン形状を形成する2ステップからなる方法や、所望のパターン形状が描かれたマスクと上記薄膜形成手段を用いて、1ステップで所望のパターン形状を有する導電層を形成する方法が挙げられる。本発明においては、上記マスクと上記薄膜形成手段とを用いて、1ステップでパターン状形状を有する導電層を形成する方法が好ましい。生産工程の簡略化や、エッチング等の際に発生する廃棄物を抑制することができるからである。   In this step, the conductive layer is formed in a pattern on the transparent electrode layer. The method for forming the conductive layer in a pattern is not particularly limited as long as it can form a desired pattern, but after forming a thin film on the entire surface of the transparent electrode layer using the thin film forming means, etching, etc. A conductive layer having a desired pattern shape is formed in one step using a two-step method of forming a desired pattern shape by the pattern forming means, or a mask on which the desired pattern shape is drawn and the thin film forming means. A method is mentioned. In the present invention, a method of forming a conductive layer having a pattern shape in one step using the mask and the thin film forming means is preferable. This is because the production process can be simplified, and waste generated during etching or the like can be suppressed.

4.接着層および基材付与工程
次に、接着層および基材付与工程について説明する。上記接着層および基材付与工程は、上記導電層上に接着層および基材を付与し、耐熱基板付酸化物半導体電極を形成するものである。以下このような接着層および基材付与工程について説明する。
4). Next, the adhesive layer and the base material application step will be described. In the adhesive layer and base material application step, an adhesive layer and a base material are provided on the conductive layer to form an oxide semiconductor electrode with a heat resistant substrate. Hereinafter, such an adhesive layer and a base material provision process are demonstrated.

本工程に用いられる接着層は、熱可塑性樹脂からなるものであるが、このような熱可塑性樹脂としては、上記「B.酸化物半導体電極」の「3.接着層」の項に記載したものと同様である。
また、本工程に用いられる基材としては、上記「B.酸化物半導体電極」の「4.基材」の項に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
The adhesive layer used in this step is made of a thermoplastic resin, and as such a thermoplastic resin, those described in the section “3. Adhesive layer” of “B. Oxide semiconductor electrode” above. It is the same.
In addition, the base material used in this step is the same as that described in the section “4. Base material” of “B. Oxide semiconductor electrode”, and therefore the description thereof is omitted here.

本工程において、接着層および基材を付与する方法としては、上記導電層上に、上記接着層と上記基材とを密着性良く付与できる方法であれば特に限定されない。このような方法としては、予め基材上に熱可塑性樹脂からなる接着層を形成しておき、接着層を有する基材を、上記接着層と上記導電層とが接着するように配置した後、熱融着する方法(第一の方法)と、熱可塑性樹脂からなる熱溶融性フイルムを作製し、当該熱溶融性フイルムを介して、導電層と、基材とをラミネートする方法(第二の方法)と、熱可塑性樹脂を導電層と基材との間に直接流し込み熱溶着させる、押出ラミネーション法(第三の方法)とを挙げることができる。   In this step, the method for applying the adhesive layer and the substrate is not particularly limited as long as it can provide the adhesive layer and the substrate with good adhesion on the conductive layer. As such a method, after previously forming an adhesive layer made of a thermoplastic resin on a base material, and arranging the base material having the adhesive layer so that the adhesive layer and the conductive layer are bonded, A method of heat-sealing (first method) and a method of producing a heat-meltable film made of a thermoplastic resin and laminating a conductive layer and a substrate through the heat-meltable film (second method) Method) and an extrusion lamination method (third method) in which a thermoplastic resin is directly poured between the conductive layer and the base material and thermally welded.

また、本工程においては、例えば、上記第1電極層の導電層開口部の上記接着層による充填を、より確実なものとするために開口部充填補助工程を含んでも良い。上記接着層は、熱可塑性樹脂からなることにより、予め上記接着層に導電層のパターンに対応した凹凸状の加工をしなくとも、上記導電層開口部を上記接着層により充填させることができるが、上記開口部充填補助工程を含むことで、上記導電層開口部の接着層による充填を、より確実なものとするためである。   In addition, in this step, for example, an opening filling assisting step may be included in order to more reliably fill the conductive layer opening of the first electrode layer with the adhesive layer. The adhesive layer is made of a thermoplastic resin, so that the conductive layer opening can be filled with the adhesive layer without processing the concave / convex shape corresponding to the pattern of the conductive layer on the adhesive layer in advance. By including the opening filling auxiliary step, the conductive layer opening is more reliably filled with the adhesive layer.

本工程において、上記開口部充填補助工程としては、例えば、接着層を構成する熱可塑性樹脂と同成分からなる充填剤を、上記導電層開口部に注入する充填材注入工程や、上記導電層と接着層および基材を積層する際に減圧し、上記導電層開口部に封入されたエアを除去するエア除去工程等を挙げることができる。
上記充填材注入工程は、上記導電層と接着層および基材とを積層する前に実施することで、導電層開口部の接着層による充填を、より確実なものとすることができる。
上記エア除去工程は、上記導電層開口部に空気が溜まった状態であるために、接着層を構成する熱可塑性樹脂が上記導電層開口部に流れ込むのを阻害している場合に有効である。上記エア除去工程は、上記導電層と接着層および基材を積層する際に実施してもよく、上記充填材注入工程と同時に実施してもよい。また、上記導電層と接着層および基材を積層する際および、上記充填材注入工程の両方で実施しても良い。
In this step, as the opening filling auxiliary step, for example, a filler injection step for injecting a filler made of the same component as the thermoplastic resin constituting the adhesive layer into the conductive layer opening, and the conductive layer An air removal step of reducing the pressure when laminating the adhesive layer and the base material and removing the air enclosed in the opening of the conductive layer can be exemplified.
The filling material injection step is performed before the conductive layer, the adhesive layer, and the base material are laminated, so that the filling of the conductive layer opening by the adhesive layer can be made more reliable.
The air removing step is effective when the thermoplastic resin constituting the adhesive layer is prevented from flowing into the conductive layer opening because air is accumulated in the conductive layer opening. The air removal step may be performed when the conductive layer, the adhesive layer, and the substrate are laminated, or may be performed simultaneously with the filler injection step. Moreover, you may implement in both the time of laminating | stacking the said conductive layer, an adhesive layer, and a base material, and the said filler injection process.

5.耐熱基板剥離工程
次に、本発明に用いられる耐熱基板剥離工程について説明する。本工程は、既に図8により説明したように、耐熱基板付酸化物半導体電極30の多孔質層2から、耐熱基板1を剥離し、酸化物半導体電極20を作製する工程である。
5. Next, the heat-resistant substrate peeling process used for this invention is demonstrated. This process is a process for producing the oxide semiconductor electrode 20 by peeling the heat-resistant substrate 1 from the porous layer 2 of the oxide semiconductor electrode 30 with the heat-resistant substrate, as already described with reference to FIG.

本工程において、耐熱基板付酸化物半導体電極から耐熱基板を剥離する方法は、特に限定されず、一般的な剥離方法を用いることができる。また本工程においては、耐熱基板を機械的研磨除去や、エッチングなどによる化学的除去により剥離することもできる。   In this step, a method for peeling the heat-resistant substrate from the oxide semiconductor electrode with a heat-resistant substrate is not particularly limited, and a general peeling method can be used. In this step, the heat-resistant substrate can be peeled off by mechanical polishing or chemical removal such as etching.

また上記耐熱基板剥離工程においては、上記多孔質層から耐熱基板を剥離することになるが、その際の剥離状態は、耐熱基板を耐熱基板と多孔質層との境界から層間剥離しても良く、また多孔質層を凝集破壊して剥離しても良い。また、多孔質層が、酸化物半導体層と介在層との2層からなる場合は、耐熱基板を介在層から剥離することになるが、この場合も同様に耐熱基板を耐熱基板と介在層との境界から層間剥離しても良く、また介在層を凝集破壊して剥離しても良い。   In the heat-resistant substrate peeling step, the heat-resistant substrate is peeled off from the porous layer, and the peeled state may be peeled off from the boundary between the heat-resistant substrate and the porous layer. Alternatively, the porous layer may be peeled off by cohesive failure. In addition, when the porous layer is composed of two layers of an oxide semiconductor layer and an intervening layer, the heat-resistant substrate is peeled off from the intervening layer. In this case as well, the heat-resistant substrate is similarly separated from the heat-resistant substrate and the intervening layer. The interlayer may be peeled off from the boundary, or the intervening layer may be peeled off by cohesive failure.

6.その他の工程
本発明の酸化物半導体電極の製造方法には、上記の工程以外に他の工程を含んでも良い。本発明に用いられる他の工程としては、多孔質層のパターニングを行う、パターニング工程と、多孔質層に色素増感剤を含有させる色素増感剤担持工程を挙げることができる。なお、色素増感剤担持工程により、本発明の酸化物半導体電極を色素増感型太陽電池セルに用いられる色素増感型太陽電池用基材とすることができる。以下、これらの工程について説明する。
6). Other Steps The oxide semiconductor electrode manufacturing method of the present invention may include other steps in addition to the above steps. Examples of other steps used in the present invention include a patterning step for patterning a porous layer and a dye sensitizer carrying step for containing a dye sensitizer in the porous layer. In addition, the oxide semiconductor electrode of this invention can be made into the base material for dye-sensitized solar cells used for a dye-sensitized solar cell by a dye-sensitizer carrying | support process. Hereinafter, these steps will be described.

(パターニング工程)
まず、本発明に用いられるパターニング工程について説明する。本発明におけるパターニング工程は、多孔質層のパターニングを実施する工程である。
(Patterning process)
First, the patterning process used for this invention is demonstrated. The patterning step in the present invention is a step of patterning the porous layer.

上記パターニング工程における多孔質層のパターニング方法は、多孔質層を所望のパターンに精度良くパターニングできる方法であれば特に限定されない。本発明に用いられるパターニング法としては、例えば、レーザースクライブ、ウェットエッチング、リフトオフ、ドライエッチング、メカニカルスクライブ等が挙げられ、中でもレーザースクライブおよびメカニカルスクライブが好ましい。   The method for patterning the porous layer in the patterning step is not particularly limited as long as it can accurately pattern the porous layer into a desired pattern. Examples of the patterning method used in the present invention include laser scribe, wet etching, lift-off, dry etching, mechanical scribe, etc. Among them, laser scribe and mechanical scribe are preferable.

上記以外のパターニング方法としては、図9に例示するように、任意の基板51上にパターニングされた熱溶融性樹脂層52を有するパターニング基材50と、本発明の酸化物半導体電極20とを準備し(図9(a))、熱溶融性樹脂層52と多孔質層2とが接するように熱融着した後、パターニング基材50を剥離することにより(図9(b))、多孔質層がパターニングされた酸化物半導体電極20を得ることができる。上記基材上へ、パターニングされた熱溶融性樹脂層を形成する方法は特に限定されず、例えば印刷法等の公知の方法を用いることができる。   As a patterning method other than the above, as illustrated in FIG. 9, a patterning substrate 50 having a heat-meltable resin layer 52 patterned on an arbitrary substrate 51 and the oxide semiconductor electrode 20 of the present invention are prepared. (FIG. 9 (a)), after heat-sealing so that the heat-meltable resin layer 52 and the porous layer 2 are in contact with each other, the patterning substrate 50 is peeled off (FIG. 9 (b)). The oxide semiconductor electrode 20 in which the layer is patterned can be obtained. The method for forming the patterned hot-melt resin layer on the substrate is not particularly limited, and a known method such as a printing method can be used.

本発明の酸化物半導体電極を用いて色素増感型太陽電池セルを作製する場合、上記パターニング工程は、多孔質層が色素増感剤を含まない状態でパターニングを実施しても良く、また後述する色素増感剤担持工程の後、多孔質層が色素増感剤を含む状態でパターニングを実施しても良い。   When producing a dye-sensitized solar cell using the oxide semiconductor electrode of the present invention, the patterning step may be performed in a state where the porous layer does not contain a dye sensitizer, and will be described later. After the dye sensitizer carrying step, patterning may be performed in a state where the porous layer contains the dye sensitizer.

(色素増感剤担持工程)
次に、本発明に用いられる色素増感剤担持工程について説明する。本発明における色素増感剤担持工程は、上記多孔質層に色素増感剤を担持させる工程である。色素増感剤担持工程により、本発明の酸化物半導体電極を色素増感型太陽電池セルに用いられる色素増感型太陽電池用基材とすることができる。なお、本工程に用いられる色素増感剤は、上記「A.酸化物半導体電極用積層体」の、「3.多孔質層」の項に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
(Dye sensitizer carrying step)
Next, the dye sensitizer carrying step used in the present invention will be described. The dye sensitizer carrying step in the present invention is a step of carrying the dye sensitizer on the porous layer. The oxide semiconductor electrode of this invention can be made into the base material for dye-sensitized solar cells used for a dye-sensitized solar cell by a dye sensitizer carrying | support process. The dye sensitizer used in this step is the same as that described in the section “3. Porous layer” of the “A. Oxide semiconductor electrode laminate”, and is therefore described here. Is omitted.

本発明において、上記色素増感剤担持工程によって多孔質層に色素増感剤を担持させるタイミングは、上記多孔質層形成工程の後であれば、特に限定されず、例えば、上記多孔質層形成工程後、上記第1電極層形成工程前に実施してもよく、上記第1電極層形成工程後、上記接着層および基材付与工程前に実施してもよく、上記接着層および基材付与工程後、上記耐熱基板剥離工程前に実施してもよい。さらには、上記耐熱基板剥離工程後、上記パターニング工程前に実施してもよく、上記パターニング工程後に実施してもよい。   In the present invention, the timing of loading the dye sensitizer on the porous layer in the dye sensitizer supporting step is not particularly limited as long as it is after the porous layer forming step. After the step, it may be carried out before the first electrode layer forming step, or after the first electrode layer forming step, and before the adhesive layer and base material applying step, and the adhesive layer and base material applying. You may implement after a process and before the said heat-resistant board | substrate peeling process. Further, it may be performed after the heat-resistant substrate peeling step and before the patterning step, or after the patterning step.

上記色素増感剤担持工程において、多孔質層に色素増感剤を担持させる方法は、多孔質に含まれる金属酸化物半導体微粒子の表面に色素増感剤を吸着させることが可能な方法であれば特に限定はされない。例えば、色素増感剤の溶液に多孔質層を浸透させた後、乾燥させる方法や、色素増感剤の溶液を多孔質層に塗布し浸透させた後、乾燥させる方法等を挙げることができる。   In the dye sensitizer supporting step, the method of supporting the dye sensitizer on the porous layer is a method capable of adsorbing the dye sensitizer on the surface of the metal oxide semiconductor fine particles contained in the porous layer. There is no particular limitation. For example, a method in which a porous layer is infiltrated into a dye sensitizer solution and then dried, a method in which a solution of a dye sensitizer is applied and infiltrated into a porous layer, and then dried can be exemplified. .

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と、実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the technical idea described in the claims of the present invention has substantially the same configuration and exhibits the same function and effect regardless of the case. It is included in the technical scope of the invention.

以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

[実施例1]
1.多孔質層の形成
酸化物半導体層形成用塗工液として、粒子サイズ約13nmの酸化チタンペーストTi−Nanoxide D(Solaronix社製)を、耐熱基板である無アルカリガラス基板上にドクターブレード法により塗布した後、室温下において20分、約100℃において30分乾燥させた。これにより上記耐熱基板上に酸化物半導体層形成用層を形成した。
[Example 1]
1. Formation of porous layer Titanium oxide paste Ti-Nanoxide D (manufactured by Solaronix) having a particle size of about 13 nm is applied as a coating liquid for forming an oxide semiconductor layer onto a non-alkali glass substrate, which is a heat-resistant substrate, by a doctor blade method. Then, it was dried at room temperature for 20 minutes and at about 100 ° C. for 30 minutes. Thus, an oxide semiconductor layer forming layer was formed on the heat resistant substrate.

次に、電気マッフル炉(デンケン社製P90)を用いて、上記酸化物半導体層形成用層を500℃において30分間、大気圧雰囲気下にて焼成した。これにより、多孔質層を形成した。   Next, the layer for forming an oxide semiconductor layer was baked at 500 ° C. for 30 minutes in an atmospheric pressure atmosphere using an electric muffle furnace (P90 manufactured by Denken). Thereby, the porous layer was formed.

2.透明電極層の形成
エタノールに塩化インジウム0.1mol/L、塩化スズ0.005mol/Lを溶解して、透明電極層形成用塗工液を調製した。次いで、上記多孔質層が形成された耐熱基板を、上記多孔質層が上向きとなるようにホットプレート(400℃)上へ設置することにより上記多孔質層を加熱し、当該加熱された多孔質層上に上記透明電極層形成用塗工液を超音波噴霧器により噴霧することにより、厚み500nmのITO膜からなる透明電極層を形成した。
2. Formation of transparent electrode layer Indium chloride 0.1 mol / L and tin chloride 0.005 mol / L were dissolved in ethanol to prepare a coating solution for forming a transparent electrode layer. Next, the porous layer is heated by placing the heat-resistant substrate on which the porous layer is formed on a hot plate (400 ° C.) so that the porous layer faces upward, and the heated porous A transparent electrode layer made of an ITO film having a thickness of 500 nm was formed on the layer by spraying the transparent electrode layer forming coating solution with an ultrasonic sprayer.

3.導電層の形成
上記導電層を形成する導電性材料として銀を用い、マスク蒸着法により上記透明電極層上に膜厚5μmの導電層を形成した。得られた導電層は、ライン幅30μm、開口部300μmの格子状のものとした。このときの開口率は83%であった。
3. Formation of Conductive Layer Silver was used as a conductive material for forming the conductive layer, and a conductive layer having a thickness of 5 μm was formed on the transparent electrode layer by a mask vapor deposition method. The obtained conductive layer had a lattice shape with a line width of 30 μm and an opening of 300 μm. The aperture ratio at this time was 83%.

4.接着層および基材の付与
密度0.898g/cmの直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)98重量部に対してビニルメトキシシラン2重量部、ラジカル発生剤0.1重量部を混合しグラフと重合することによりシラン変性ポリエチレン樹脂を得た。該樹脂に対して、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤からなる耐候剤ペレットを混合し、Tダイスを用いた溶融押し出しにより50μmの熱可塑性樹脂フィルムからなる接着層を得た。
4). Application of adhesive layer and base material 2 parts by weight of vinyl methoxysilane and 0.1 part by weight of radical generator are mixed with 98 parts by weight of linear low density polyethylene (LLDPE) having a density of 0.898 g / cm 3. A silane-modified polyethylene resin was obtained by polymerization. The resin was mixed with weathering agent pellets comprising an antioxidant, an ultraviolet absorber, and a light stabilizer, and an adhesive layer comprising a 50 μm thermoplastic resin film was obtained by melt extrusion using a T-die.

次いで、PETフィルム(東洋紡E5100、厚さ125μm)からなる基材のコロナ処理面と、上記接着層と上記第1電極層とをこの順で積層した後、130℃で熱ラミネートし、耐熱基板付酸化物半導体電極を作製した。   Next, the corona-treated surface of the base material made of PET film (Toyobo E5100, thickness 125 μm), the adhesive layer and the first electrode layer were laminated in this order, and then heat laminated at 130 ° C. with a heat resistant substrate. An oxide semiconductor electrode was produced.

5.耐熱基板の剥離
次いで上記耐熱基板付酸化物半導体電極の耐熱基板を剥離することにより、酸化物半導体電極を作製した。
5. Peeling of heat-resistant substrate Next, the heat-resistant substrate of the oxide semiconductor electrode with a heat-resistant substrate was peeled off to produce an oxide semiconductor electrode.

6.色素増感型太陽電池用基材の作製
多孔質層を、10cm×10cmにトリミングし、多孔質電極層以外の領域は第1電極層を露出させた。その後、色素増感剤として、ルテニウム錯体RuL(NCS)−2TBA(ペクセルテクノロジーズ社 PECC07)を、体積比がアセトニトリル1に対してtert−ブタノールを1の割合で混合したアセトニトリル/tert−ブタノール溶液に3×10−4mol/Lとなるように溶解して、吸着用色素溶液を作製し、当該吸着用色素溶液に上記酸化物半導体電極を浸漬することにより、上記多孔質層に色素増感剤を担持させて、色素増感型太陽電池用基材を作製した。
6). Preparation of Dye-Sensitized Solar Cell Substrate The porous layer was trimmed to 10 cm × 10 cm, and the first electrode layer was exposed in regions other than the porous electrode layer. Then, as a dye sensitizer, ruthenium complex RuL 2 (NCS) 2 -2TBA (Peccell Technologies, Inc. PECC07), acetonitrile / tert-butanol in which volume ratio was mixed with acetonitrile 1 at a ratio of 1 to tert-butanol A dye solution for adsorption is prepared by dissolving in a solution at 3 × 10 −4 mol / L, and the oxide semiconductor electrode is immersed in the dye solution for adsorption, thereby sensitizing the porous layer with the dye. A dye-sensitized solar cell substrate was prepared by supporting the agent.

7.色素増感型太陽電池セルの作製
メトキシアセトニトリルを溶媒とし、0.1mol/Lのヨウ化リチウム、0.05mol/Lのヨウ素、0.3mol/Lのジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイド、0.5mol/Lのターシャリーブチルピリジンを溶解させて、電解質層を形成する電解質層形成用組成物を調製した。
7). Preparation of dye-sensitized solar cell Using methoxyacetonitrile as a solvent, 0.1 mol / L lithium iodide, 0.05 mol / L iodine, 0.3 mol / L dimethylpropylimidazolium iodide, 0.5 mol / L An electrolyte layer forming composition for forming an electrolyte layer was prepared by dissolving L tertiary butylpyridine.

上記色素増感型太陽電池用基材と、対向基材とを厚さ20μmのサーリンフィルムによって張り合わせ、その間に電解質層形成用塗工液を含侵させて色素増感型太陽電池セルを作製した。対向基材としては、膜厚150nmを有し、表面抵抗7Ω/□ である、ITOスパッタ層を有する対向フィルム基材上に膜厚50nmの白金膜をスパッタ法により付与したものを用いた。   The dye-sensitized solar cell substrate and the opposing substrate were bonded to each other with a 20 μm thick Surlyn film, and an electrolyte layer forming coating solution was impregnated between them to produce a dye-sensitized solar cell. . As the counter substrate, a platinum film having a film thickness of 150 nm and a surface resistance of 7 Ω / □ and a platinum film having a film thickness of 50 nm provided on the counter film substrate having an ITO sputter layer was used.

[比較例1]
実施例1において導電層を設けなかった点以外は実施例1と同様にして色素増感型太陽電池セルを作製した。
[Comparative Example 1]
A dye-sensitized solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the conductive layer was not provided in Example 1.

[評価]
上記色素増感型太陽電池セルの評価は、AM1.5、擬似太陽光(入射光強度100mW/cm)を光源として、色素増感剤を吸着させた多孔質層を有する色素増感型太陽電池用基板側から入射させ、ソースメジャーユニット(ケースレー2400型)にて電圧印加により電流電圧特性を測定した。その結果、比較例については、短絡電流値4.8mA/cm、開放電圧:0.685V、曲線因子0.28、光電変換効率0.92%であったが、実施例においては、短絡電流値13.8mA/cm、開放電圧:0.696V、曲線因子0.62、光電変換効率6.0%であり太陽電池の特性の向上が確認できた。
[Evaluation]
The dye-sensitized solar cell is evaluated using dye-sensitized solar cells having a porous layer in which a dye-sensitizer is adsorbed using AM1.5 and simulated sunlight (incident light intensity of 100 mW / cm 2 ) as a light source. Incidence was made from the battery substrate side, and current-voltage characteristics were measured by applying voltage with a source measure unit (Caseley 2400 type). As a result, for the comparative example, the short-circuit current value was 4.8 mA / cm 2 , the open circuit voltage was 0.685 V, the fill factor was 0.28, and the photoelectric conversion efficiency was 0.92%. The value was 13.8 mA / cm 2 , the open circuit voltage was 0.696 V, the fill factor was 0.62, and the photoelectric conversion efficiency was 6.0%, confirming improvement in the characteristics of the solar cell.

本発明の酸化物半導体電極用積層体の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the laminated body for oxide semiconductor electrodes of this invention. 本発明の酸化物半導体電極用積層体の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the laminated body for oxide semiconductor electrodes of this invention. 本発明の酸化物半導体電極の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the oxide semiconductor electrode of this invention. 本発明の酸化物半導体電極の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the oxide semiconductor electrode of this invention. 本発明の耐熱基板付酸化物半導体電極の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the oxide semiconductor electrode with a heat-resistant board | substrate of this invention. 本発明の色素増感型太陽電池セルの一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the dye-sensitized solar cell of this invention. 本発明の酸化物半導体電極の製造方法の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the manufacturing method of the oxide semiconductor electrode of this invention. 本発明における耐熱基板剥離工程の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the heat-resistant board | substrate peeling process in this invention. 本発明におけるパターニング工程の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the patterning process in this invention. 色素増感型太陽電池セルの一般的構成の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the general structure of a dye-sensitized solar cell. 接着層を有する色素増感型太陽電池セルの一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the dye-sensitized solar cell which has an contact bonding layer.

符号の説明Explanation of symbols

1 … 耐熱基板
2 … 多孔質層
2a … 酸化物半導体層
2b … 介在層
3 … 透明電極層
4 … 導電層
5 … 第1電極層
6 … 接着層
7 … 基材
10 … 酸化物半導体電極用積層体
20 … 酸化物半導体電極
30 … 耐熱基板付酸化物半導体電極
31 … 電解質層
40 … 色素増感型太陽電池セル
41 … 第2電極層
42 … 対向基材
43 … 対電極基材
50 … パターニング基材
51 … 基材
52 … 熱溶融性樹脂層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat-resistant board | substrate 2 ... Porous layer 2a ... Oxide semiconductor layer 2b ... Interposition layer 3 ... Transparent electrode layer 4 ... Conductive layer 5 ... 1st electrode layer 6 ... Adhesive layer 7 ... Base material 10 ... Lamination | stacking for oxide semiconductor electrodes Body 20 ... Oxide semiconductor electrode 30 ... Oxide semiconductor electrode with heat-resistant substrate 31 ... Electrolyte layer 40 ... Dye-sensitized solar cell 41 ... Second electrode layer 42 ... Opposite substrate 43 ... Counter electrode substrate 50 ... Patterning group Material 51 ... Base material 52 ... Hot-melt resin layer

Claims (6)

耐熱性を有する耐熱基板と、前記耐熱基板上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層と、前記多孔質層上に形成され、金属酸化物からなる透明電極層、および前記透明電極層の表面にパターン状に形成された導電層からなる第1電極層と、を有することを特徴とする酸化物半導体電極用積層体。   A heat-resistant substrate having heat resistance, a porous layer formed on the heat-resistant substrate and containing metal oxide semiconductor fine particles, a transparent electrode layer formed on the porous layer and made of a metal oxide, and the transparent electrode And a first electrode layer made of a conductive layer formed in a pattern on the surface of the layer. 基材と、前記基材上に形成され、熱可塑性樹脂からなる接着層と、金属酸化物からなる透明電極層および前記透明電極層の片面にパターン状に形成された導電層からなる第1電極層と、前記第1電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層と、を有する酸化物半導体電極であって、前記第1電極層の前記導電層と前記接着層とが接触するように形成されていることを特徴とする酸化物半導体電極。   A first electrode comprising a base material, an adhesive layer formed on the base material and made of a thermoplastic resin, a transparent electrode layer made of a metal oxide, and a conductive layer formed in a pattern on one side of the transparent electrode layer An oxide semiconductor electrode having a layer and a porous layer formed on the first electrode layer and including metal oxide semiconductor fine particles, wherein the conductive layer of the first electrode layer and the adhesive layer are An oxide semiconductor electrode formed so as to be in contact with each other. 前記第1電極層の導電層開口部が前記接着層により充填されていることを特徴とする請求項2に記載の酸化物半導体電極。   The oxide semiconductor electrode according to claim 2, wherein the conductive layer opening of the first electrode layer is filled with the adhesive layer. 請求項2または請求項3に記載の酸化物半導体電極が有する多孔質層上に耐熱基板を有することを特徴とする耐熱基板付酸化物半導体電極。   An oxide semiconductor electrode with a heat-resistant substrate, comprising a heat-resistant substrate on the porous layer of the oxide semiconductor electrode according to claim 2. 前記多孔質層に含まれる金属酸化物半導体微粒子の表面に色素増感剤が吸着した、請求項2または請求項3に記載の酸化物半導体電極の多孔質層と、第2電極層および対向基材からなる対電極基材の第2電極層とが、酸化還元対を含む電解質層を介して、対向配置されていることを特徴とする色素増感型太陽電池セル。   The porous layer, the second electrode layer, and the opposing group of the oxide semiconductor electrode according to claim 2 or 3, wherein a dye sensitizer is adsorbed on the surface of the metal oxide semiconductor fine particles contained in the porous layer. A dye-sensitized solar cell, characterized in that a second electrode layer of a counter electrode substrate made of a material is disposed so as to face each other via an electrolyte layer containing a redox pair. 耐熱基板上に多孔質層を形成する多孔質層形成工程と、前記多孔質層上に透明電極層を形成する透明電極層形成工程と、前記透明電極層上に導電層を形成する導電層形成工程と、前記導電層上に接着層および基材をこの順で積層する接着層および基材付与工程と、前記耐熱基板を剥離する耐熱基板剥離工程と、を有することを特徴とする酸化物半導体電極の製造方法。   A porous layer forming step of forming a porous layer on a heat resistant substrate, a transparent electrode layer forming step of forming a transparent electrode layer on the porous layer, and a conductive layer forming of forming a conductive layer on the transparent electrode layer An oxide semiconductor comprising: a step, an adhesive layer and a base material applying step for laminating an adhesive layer and a base material on the conductive layer in this order; and a heat resistant substrate peeling step for peeling the heat resistant substrate Electrode manufacturing method.
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